KR101909914B1 - 경화성 조성물, 반도체 장치, 및 에스테르결합함유 유기규소 화합물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, (A)하기 일반식(1)로 표시되고, 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 1분자 중에 2개 이상 갖는 에스테르결합함유 유기규소 화합물, (B)규소원자에 결합한 수소원자를 1분자 중에 2개 이상 갖는 규소 화합물, 및 (C)하이드로실릴화 반응촉매를 포함하는 경화성 조성물이다. 이에 따라, 가스 투과성이 낮고, 내크랙성 및 광투과성이 우수한 경화물을 부여하는 경화성 조성물이 제공된다.
[화학식 1]

Description

경화성 조성물, 반도체 장치, 및 에스테르결합함유 유기규소 화합물{CURABLE COMPOSITION, SEMICONDUCTOR DEVICE, AND ESTER-BOND-CONTAINING ORGANIC SILICON COMPOUND}
본 발명은, 경화성 조성물, 이 경화성 조성물에 의해 반도체소자를 피복한 반도체 장치, 및 상기 경화성 조성물에 호적하게 이용되는 에스테르결합함유 유기규소 화합물에 관한 것이다.
종래, 광학디바이스 또는 광학부품용 재료, 특히 발광 다이오드(LED)소자의 봉지재로는, 일반적으로 에폭시 수지가 이용되고 있다. 또한, 실리콘 수지에 관해서도, LED소자의 몰드부재 등으로 이용하는 것(특허문헌 1, 특허문헌 2 참조)이나, 컬러필터재료로서 이용하는 것(특허문헌 3 참조)이 시도되고 있는데, 실제 사용예는 적다.
최근, 백색 LED가 주목을 받고 있는 가운데, 지금까지 문제시되지 않았던 에폭시 봉지재의 자외선 등에 의한 황변이나, 소형화에 수반하는 발열량의 증가에 따른 크랙 등의 문제가 발생하고 있어, 대응이 급선무되고 있다. 그 대응책으로는, 분자 중에 다량의 페닐기를 갖는 실리콘 수지 경화물을 이용하는 것이 검토되고 있다.
그러나, 현재 LED에 사용되고 있는 기판은 은(銀)기판이 사용되고 있는 경우가 많으며, 은(銀)은 공기 중에 존재하는 황 화합물에 의해 부식되고, 이에 따라 LED의 발광효율이 떨어지는 경우가 있다. 이 현상은 상기 페닐기를 갖는 실리콘 수지 경화물에서도 어느 정도는 억제되는데, 통상의 에폭시 봉지재에 뒤떨어진다.
이 대책으로서 다환식 탄화수소기를 갖는 경화조성물을 이용함으로써, 은의 부식과 내열성을 양립한 재료가 제안되어 있다(특허문헌 4 참조). 그러나, 이 조성물은 수지로서의 변화점이 실온부근에 있으므로, 고온·저온의 온도변화에 따라, 크랙이 발생하는 문제가 있다.
일본특허공개 H10-228249호 공보 일본특허공개 H10-242513호 공보 일본특허공개 2000-123981호 공보 일본특허공개 2012-46604호 공보
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 가스 투과성이 낮고, 내크랙성 및 광투과성이 우수한 경화물을 부여하는 경화성 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 경화성 조성물에 의해 반도체소자가 피복되어, 신뢰성이 우수한 반도체 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 경화성 조성물에 호적하게 이용되는 에스테르결합함유 유기규소 화합물을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는,
(A)하기 일반식(1)로 표시되고, 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 1분자 중에 2개 이상 갖는 에스테르결합함유 유기규소 화합물,
[화학식 1]
Figure 112016068282120-pct00001
(식 중, R은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 2가 탄화수소기이고, R1은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 2가 탄화수소기, 디메틸실릴렌기, 메틸페닐실릴기, 및 디페닐실릴기로부터 선택되는 기이고, R2는 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~8의 2가 탄화수소기이고, R3은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~8의 알킬기이고, n은 1~10의 정수(整數)이다.)
(B)규소원자에 결합한 수소원자를 1분자 중에 2개 이상 갖는 규소 화합물, 및
(C)하이드로실릴화 반응촉매,
를 포함하는 경화성 조성물을 제공한다.
이러한 경화성 조성물이면, 가스 투과성이 낮고, 내크랙성 및 광투과성이 우수한 경화물을 부여하는 경화성 조성물이 된다.
또한 이때, 상기 (A)성분이, (a)하기 일반식(2)로 표시되는 에스테르결합함유 유기규소 화합물과, (b)하기 일반식(3)으로 표시되는 유기 화합물의 부가반응 생성물인 것이 바람직하다.
[화학식 2]
Figure 112016068282120-pct00002
[화학식 3]
Figure 112016068282120-pct00003
(식 중, R, R1, R2, R3, 및 n은 상기와 동일하다.)
이와 같이 (A)성분은, (a)성분과 (b)성분의 부가반응에 의해 용이하게 얻을 수 있다.
또한 이때, 상기 (a)성분이, (i)하기 일반식(4)로 표시되는 에스테르결합함유 유기 화합물과, (ii)하기 일반식(5)로 표시되는 규소원자에 결합한 수소원자를 1분자 중에 2개 갖는 규소 화합물의 부가반응 생성물인 것이 바람직하다.
[화학식 4]
Figure 112016068282120-pct00004
[화학식 5]
Figure 112016068282120-pct00005
(식 중, R 및 R3은 상기와 동일하고, R4는 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~8의 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 갖는 1가 탄화수소기이다.)
이와 같이 (a)성분은, (i)성분과 (ii)성분의 부가반응에 의해 용이하게 얻을 수 있다.
또한 이때, 상기 (a)성분이, 상기 (i)성분과 상기 (ii)성분의 몰비(ii)/(i)=1.1~2.1의 범위에서 반응시킨 것이 바람직하다.
이러한 몰비로 반응시킴으로써, 분자쇄 양말단에 SiH기를 갖는 (a)성분을 효율좋게 얻을 수 있다.
또한 이때, 상기 R이, 치환 또는 비치환된 탄소수 3~10의 2가 탄화수소기인 것이 바람직하다.
특히, 상기 R이, 페닐렌기 및 탄소수 3~10의 2가 지방족 탄화수소기 중 어느 하나 또는 둘 다인 것이 바람직하다.
이러한 R이면, 보다 가스 투과성이 낮고, 내크랙성 및 광투과성이 보다 우수한 경화물을 부여하는 경화성 조성물이 된다.
또한 이때, 상기 n이, 1~5의 정수인 것이 바람직하다.
이러한 n이면, 보다 가스 투과성이 낮고, 내크랙성 및 광투과성이 보다 우수한 경화물을 부여하는 경화성 조성물이 된다.
또한 이때, 상기 경화성 조성물을 경화시켜 얻어지는 경화물의 25℃에 있어서의 가시광의 굴절률이, 1.45 이상인 것이 바람직하다.
이러한 굴절률이면, 광학디바이스나 광학부품용 재료에 호적하게 이용할 수 있다.
또한 이때, 상기 경화성 조성물을 경화시켜 얻어지는 경화물의 25℃에 있어서의 광투과율이, 80% 이상인 것이 바람직하다.
이러한 광투과율이면, 광학디바이스나 광학부품용 재료에 호적하게 이용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 경화성 조성물의 경화물에 의해 반도체소자가 피복된 반도체 장치를 제공한다.
이러한 반도체 장치이면, 가스 투과성이 낮고, 내크랙성 및 광투과성이 우수한 경화물에 의해 피복되어 있으므로, 신뢰성이 우수한 반도체 장치가 된다.
나아가, 본 발명에서는, 하기 일반식(1)로 표시되고, 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 1분자 중에 2개 이상 갖는 에스테르결합함유 유기규소 화합물을 제공한다.
[화학식 6]
Figure 112016068282120-pct00006
(식 중, R은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 2가 탄화수소기이고, R1은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 2가 탄화수소기, 디메틸실릴렌기, 메틸페닐실릴기, 및 디페닐실릴기로부터 선택되는 기이고, R2는 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~8의 2가 탄화수소기이고, R3은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~8의 알킬기이고, n은 1~10의 정수이다.)
이러한 에스테르결합함유 유기규소 화합물이면, 상기 서술한 본 발명의 경화성 조성물에 호적하게 이용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 경화성 조성물이면, 가스 투과성이 낮고, 내크랙성이 우수하고, 가시광의 굴절률이 크며, 단파장영역의 광선에 대해서도 광투과성이 높고, 투명성이 우수하며, 기재에 대한 밀착성이 높은 경화물을 부여하는 경화성 조성물이 된다.
따라서, 본 발명의 경화성 조성물은, LED소자의 보호, 봉지, 접착, 파장변경, 파장조정, 또는 렌즈 등의 용도에 호적하게 사용할 수 있다. 또한, 렌즈재료, 광학디바이스 또는 광학부품용 봉지재, 디스플레이재료 등의 각종 광학용 재료, 전자디바이스 또는 전자부품용 절연재료, 더 나아가 코팅재료로서도 유용하다.
또한, 이러한 본 발명의 경화성 조성물의 경화물에 의해 반도체소자가 피복된 본 발명의 반도체 장치이면, 가스 투과성이 낮고, 내크랙성 및 광투과성이 우수한 경화물에 의해 피복되어 있으므로, 신뢰성이 우수한 반도체 장치가 된다.
또한, 본 발명의 에스테르결합함유 유기규소 화합물이면, 상기 서술한 본 발명의 경화성 조성물에 호적하게 이용할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 은기판의 부식과 크랙의 발생을 억제할 수 있는 광디바이스재료, 특히, LED소자용의 봉지재의 개발이 요구되고 있었다.
본 발명자들은, 상기 과제에 대하여 예의 검토를 거듭한 결과, 에스테르결합을 주쇄에 갖는 폴리머를 광디바이스재료로 이용함으로써, 상기 서술한 은기판의 부식과 크랙의 문제를 개선할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은,
(A)하기 일반식(1)로 표시되고, 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 1분자 중에 2개 이상 갖는 에스테르결합함유 유기규소 화합물,
[화학식 7]
Figure 112016068282120-pct00007
(식 중, R은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 2가 탄화수소기이고, R1은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 2가 탄화수소기, 디메틸실릴렌기, 메틸페닐실릴기, 및 디페닐실릴기로부터 선택되는 기이고, R2는 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~8의 2가 탄화수소기이고, R3은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~8의 알킬기이고, n은 1~10의 정수이다.)
(B)규소원자에 결합한 수소원자를 1분자 중에 2개 이상 갖는 규소 화합물, 및
(C)하이드로실릴화 반응촉매,
를 포함하는 경화성 조성물이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명하나, 본 발명은 이것들로 한정되지 않는다.
본 발명에서는, 하기 일반식(1)로 표시되고, 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 1분자 중에 2개 이상 갖는 에스테르결합함유 유기규소 화합물을 제공한다.
[화학식 8]
Figure 112016068282120-pct00008
(식 중, R은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 2가 탄화수소기이고, R1은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 2가 탄화수소기, 디메틸실릴렌기, 메틸페닐실릴기, 및 디페닐실릴기로부터 선택되는 기이고, R2는 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~8의 2가 탄화수소기이고, R3은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~8의 알킬기이고, n은 1~10의 정수이다.)
이러한 에스테르결합함유 유기규소 화합물은, 이하에 상세히 서술하는 본 발명의 경화성 조성물의 (A)성분으로서 호적하게 이용할 수 있다.
이하, 본 발명의 경화성 조성물에 대하여 상세하게 설명한다.
[(A)성분]
(A)성분은, 상기 서술한 본 발명의 에스테르결합함유 유기규소 화합물이고,
즉, 하기 일반식(1)로 표시되고, 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 1분자 중에 2개 이상 갖는 에스테르결합함유 유기규소 화합물이다.
[화학식 9]
Figure 112016068282120-pct00009
(식 중, R은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 2가 탄화수소기이고, R1은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 2가 탄화수소기, 디메틸실릴렌기, 메틸페닐실릴기, 및 디페닐실릴기로부터 선택되는 기이고, R2는 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~8의 2가 탄화수소기이고, R3은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~8의 알킬기이고, n은 1~10의 정수이다.)
(A)성분 중의 부가반응성 탄소-탄소 이중결합의 수는, 1분자 중에 2개 이상이고, 특히, 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 분자쇄 양말단에만(즉, 2개) 갖는 것이면, 경화물의 내크랙성 및 유연성이 양호해지므로 바람직하다.
상기 일반식(1) 중, R은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 2가 탄화수소기이고, 바람직하게는 치환 또는 비치환된 탄소수 3~10의 2가 탄화수소기, 보다 바람직하게는 페닐렌기 및 탄소수 3~10의 2가 지방족 탄화수소기 중 어느 하나 또는 둘 다이다.
이러한 R이면, 보다 가스 투과성이 낮고, 내크랙성 및 광투과성이 보다 우수한 경화물을 부여하는 경화성 조성물이 되므로 바람직하다.
상기 일반식(1) 중, R1은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~12의 2가 탄화수소기, 디메틸실릴렌기, 메틸페닐실릴기, 및 디페닐실릴기로부터 선택되는 기이고, 바람직하게는 디메틸실릴렌기이다.
상기 일반식(1) 중, R2는 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~8의 2가 탄화수소기이고, 원료의 입수 용이성으로부터 프로필렌기인 것이 바람직하다.
상기 일반식(1) 중, R3은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~8의 알킬기이고, 원료의 입수 용이성으로부터 메틸기인 것이 바람직하다.
또한 상기 일반식(1) 중, n은 1~10의 정수이고, 바람직하게는 1~5의 정수이다.
이러한 n이면, 보다 가스 투과성이 낮고, 내크랙성 및 광투과성이 보다 우수한 경화물을 부여하는 경화성 조성물이 되므로 바람직하다.
이러한 (A)성분은, 예를 들어 (a)하기 일반식(2)로 표시되는 에스테르결합함유 유기규소 화합물과, (b)하기 일반식(3)으로 표시되는 유기 화합물의 부가반응에 의해 용이하게 얻을 수 있다.
[화학식 10]
Figure 112016068282120-pct00010
[화학식 11]
Figure 112016068282120-pct00011
(식 중, R, R1, R2, R3, 및 n은 상기와 동일하다.)
상기 (a)성분은, 예를 들어 (i)하기 일반식(4)로 표시되는 에스테르결합함유 유기 화합물과, (ii)하기 일반식(5)로 표시되는 규소원자에 결합한 수소원자를 1분자 중에 2개 갖는 규소 화합물의 부가반응에 의해 용이하게 얻을 수 있다.
[화학식 12]
Figure 112016068282120-pct00012
[화학식 13]
Figure 112016068282120-pct00013
(식 중, R 및 R3은 상기와 동일하고, R4는 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~8의 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 갖는 1가 탄화수소기이다.)
상기 일반식(4) 중, R4는 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~8의 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 갖는 1가 탄화수소기이고, 원료의 입수 용이성으로부터 알릴기인 것이 바람직하다.
상기 (i)성분의 일반식(4)로 표시되는 에스테르결합함유 유기 화합물로는, 구체적으로는 이하의 구조식으로 표시되는 것이 호적하게 이용되는데, (i)성분은 이것들로 한정되지 않는다.
[화학식 14]
Figure 112016068282120-pct00014
한편, (i)성분은, 1종 단독으로도 2종 이상을 조합하여도 사용할 수 있다.
상기 (ii)성분의 일반식(5)로 표시되는 규소원자에 결합한 수소원자를 1분자 중에 2개 갖는 규소 화합물로는, 구체적으로는 이하의 구조식으로 표시되는 것이 호적하게 이용되는데, (ii)성분은 이것들로 한정되지 않는다.
[화학식 15]
Figure 112016068282120-pct00015
한편, (ii)성분은, 1종 단독으로도 2종 이상을 조합하여도 사용할 수 있다.
상기 (b)성분의 일반식(3)으로 표시되는 유기 화합물로는, 구체적으로는 이하의 구조식으로 표시되는 것이 호적하게 이용되는데, (b)성분은 이것들로 한정되지 않는다.
[화학식 16]
Figure 112016068282120-pct00016
한편, (b)성분은, 1종 단독으로도 2종 이상을 조합하여도 사용할 수 있다.
<(A)성분의 합성>
(A)성분의 합성은, 예를 들어 이하와 같이 하여 행할 수 있다.
먼저, 에스테르결합과 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 1분자 중에 2개 갖는 상기 (i)성분과, SiH기를 2개 갖는 상기 (ii)성분을, 몰비(ii)/(i)가 1 초과 10 이하, 바람직하게는 1 초과 5 이하, 더욱 바람직하게는 1.1 이상 2.1 이하가 되도록 혼합하고, 하이드로실릴화 반응촉매의 존재하에서 부가반응시켜, 분자쇄 양말단에 SiH기를 갖는 (a)성분을 합성한다.
이와 같이 (ii)성분이 과잉량이 되는 몰비로 반응시킴으로써, 분자쇄 양말단에 (ii)성분에서 유래하는 SiH기를 갖는 (a)성분을 효율좋게 얻을 수 있다.
다음에, 이와 같이 하여 합성한 (a)성분과, 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 1분자 중에 2개 갖는 상기 (b)성분을, 몰비(b)/(a)가 1 초과 10 이하, 바람직하게는 1 초과 5 이하가 되도록 혼합하고, 하이드로실릴화 반응촉매의 존재하에서 부가반응시켜, 목적의 (A)성분을 합성한다.
이와 같이 (b)성분이 과잉량이 되는 몰비로 반응시킴으로써, 분자쇄 양말단에 (b)성분에서 유래하는 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 갖는 (A)성분을 효율좋게 얻을 수 있다.
하이드로실릴화 반응촉매로는, 종래부터 공지된 것을 사용할 수 있다.
예를 들어, 백금금속을 담지한 카본분말, 백금흑, 염화제2백금, 염화백금산, 염화백금산과 1가알코올의 반응 생성물, 염화백금산과 올레핀류의 착체, 백금비스아세토아세테이트 등의 백금계 촉매; 팔라듐계 촉매, 로듐계 촉매 등의 백금족 금속계 촉매를 들 수 있다. 또한, 부가반응조건, 용매의 사용 등에 대해서는, 특별히 한정되지 않고 통상과 같이 하면 된다.
한편, (A)성분은, 1종 단독으로도 2종 이상을 조합하여도 사용할 수 있다.
[(B)성분]
(B)성분은, 규소원자에 결합한 수소원자(SiH기)를 1분자 중에 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상 갖는 규소 화합물이고, 이 (B)성분 중의 SiH기는, 상기 서술한 (A)성분 중의 부가반응성 탄소-탄소 이중결합과 하이드로실릴화 반응에 의해 부가하여, 경화물을 부여하는 것이다.
한편, 얻어지는 경화물의 구조로는, 3차원 망상구조인 것이 바람직하므로, (B)성분으로는 SiH기를 1분자 중에 3개 이상 갖는 것이 바람직하다.
(B)성분으로는, 하기 평균조성식(6)으로 표시되는 1분자 중에 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상의 SiH기를 가지고, 또한 25℃에서의 점도가 1,000mPa·s 이하인 오르가노하이드로젠폴리실록산, 및 하기 일반식(7)로 표시되는 오르가노하이드로젠실란 중 어느 하나, 또는 이들의 조합이 바람직하다.
R'xHySiO(4-x-y)/2 (6)
R'zSiH(4-z) (7)
(식 중, R'는 동일 또는 이종의 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기이고, x 및 y는 0.7≤x≤2.1, 0.001≤y≤1.0, 또한 0.8≤x+y≤2.6, 바람직하게는 0.8≤x≤2, 0.01≤y≤1, 1≤x+y≤2.4를 만족하는 양수(正數)이고, z는 1 또는 2이다.)
상기 R'는, 동일 또는 이종의 치환 또는 비치환된 1가 탄화수소기이고, 바람직하게는 탄소수 1~12의 1가 탄화수소기인데, 특히 지방족 불포화결합을 갖지 않는 것이 바람직하다.
이러한 R'로는, 메틸기 또는 페닐기가 바람직하다.
상기 오르가노하이드로젠실란으로는, (CH3)SiH3, (CH3)2SiH2, (C6H5)SiH3 등을 들 수 있고, 상기 오르가노하이드로젠폴리실록산으로는, 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3,5,7-테트라메틸시클로테트라실록산, 양말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로젠폴리실록산, 양말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸하이드로젠실록산 공중합체, 양말단 디메틸하이드로젠실록시기 봉쇄 디메틸폴리실록산, 양말단 디메틸하이드로젠실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸하이드로젠실록산 공중합체, 양말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로젠실록산·디페닐실록산 공중합체, 양말단 트리메틸실록시기 봉쇄 메틸하이드로젠실록산·디페닐실록산·디메틸실록산 공중합체, (CH3)2HSiO1 /2단위와 SiO4 /2단위로 이루어진 공중합체, (CH3)2HSiO1 /2단위와 SiO4 /2단위와 (C6H5)SiO3 /2단위로 이루어진 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 오르가노하이드로젠폴리실록산의 분자구조는, 직쇄상, 환상, 분지상, 3차원 망상구조 중 어느 하나일 수도 있는데, 1분자 중의 규소원자의 수(또는 중합도)는 3~1,000, 특히 3~300 정도인 것이 바람직하다.
또한, 이 오르가노하이드로젠폴리실록산의 25℃에 있어서의 점도는, 1,000mPa·s 이하, 보다 바람직하게는 0.1~500mPa·s, 더욱 바람직하게는 0.5~300mPa·s이다.
한편, 상기 서술한 (A)성분이 페닐렌기를 갖는 경우, (B)성분의 오르가노하이드로젠실란 또는 오르가노하이드로젠폴리실록산은 페닐기를 갖는 것이, 투명성의 확보, 보존 중의 분리방지를 위해서도 바람직하다. 이 경우, 상기 식(6)에 있어서, 규소원자에 결합하는 전체 기(全基)(R'와 수소원자) 중 5몰% 이상, 보다 바람직하게는 8~50몰%, 더욱 바람직하게는 10~30몰%가 페닐기인 것이 바람직하다. 또한, 식(6)에 있어서, 규소원자에 결합하는 전체 기(R'와 수소원자) 중 15몰% 미만, 바람직하게는 10몰% 이상 15몰% 미만이 페닐기인 오르가노하이드로젠폴리실록산과, 규소원자에 결합하는 전체 기(R'와 수소원자) 중 15몰% 이상, 바람직하게는 15몰% 이상 50몰% 이하가 페닐기인 오르가노하이드로젠폴리실록산을 질량비 1:9~9:1, 특히 3:7~7:3으로 병용한 것이 바람직하다.
(B)성분의 배합량은, (A)성분 100질량부에 대하여 2~100질량부, 특히 10~100질량부로 하는 것이 바람직하다.
또한, (B)성분은, (A)성분 중의 부가반응성 탄소-탄소 이중결합과 (B)성분 중의 SiH기의 몰비(SiH기/부가반응성 탄소-탄소 이중결합)가 0.5~5, 바람직하게는 0.8~4, 보다 바람직하게는 1~3이 되는 양으로 배합할 수도 있다.
(B)성분으로는, 상기 서술한 오르가노하이드로젠폴리실록산 또는 오르가노하이드로젠실란 이외의 것으로서, 예를 들어 하기 구조식으로 표시되는 것을 사용할 수도 있다.
[화학식 17]
Figure 112016068282120-pct00017
(식 중, Me는 메틸기, s는 1~100, 바람직하게는 1~10의 정수이다.)
한편, (B)성분은, 1종 단독으로도 2종 이상을 조합하여도 사용할 수 있다.
[(C)성분]
본 발명의 경화성 조성물의 (C)성분인 하이드로실릴화 반응촉매는, 상기 (A)성분의 합성에서 기재한 것과 동일하다.
(C)성분의 배합량은, 촉매로서의 유효량이면 되며, 특별히 제한되지 않으나, 상기 (A)성분과 (B)성분의 합계질량에 대하여, 백금족 금속원자로서, 통상, 1~500ppm, 특히 2~100ppm 정도가 되는 양을 배합하는 것이 바람직하다. 이러한 배합량으로 함으로써, 경화 반응에 필요한 시간이 적당해져, 경화물이 착색되는 등의 문제를 발생시키는 경우가 없다.
[기타 배합성분]
본 발명의 경화성 조성물에는, 상기 (A)~(C)성분에 더하여, 필요에 따라 다른 성분을 배합할 수도 있다.
<산화방지제>
본 발명의 경화성 조성물의 경화물 중에는, 상기 (A)성분 중의 부가반응성 탄소-탄소 이중결합이 미반응인 채 잔존해 있는 경우가 있고, 미반응의 부가반응성 탄소-탄소 이중결합이 포함되어 있으면, 대기 중의 산소에 의해 산화되어 경화물이 착색될 우려가 있다.
이에, 본 발명의 경화성 조성물에, 필요에 따라, 산화방지제를 배합함으로써 착색을 미연에 방지할 수 있다.
이 산화방지제로는, 종래부터 공지된 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, 2,5-디-t-아밀하이드로퀴논, 2,5-디-t-부틸하이드로퀴논, 4,4'-부틸리덴비스(3-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2,2'-메틸렌비스(4-에틸-6-t-부틸페놀) 등을 들 수 있다. 또한, 이들은, 1종 단독으로도 2종 이상을 조합하여도 사용할 수 있다.
한편, 이 산화방지제를 사용하는 경우, 그 배합량은, 산화방지제로서의 유효량이면 되고, 특별히 제한되지 않으나, 상기 (A)성분과 (B)성분의 합계질량에 대하여, 통상, 10~10,000ppm, 특히 100~1,000ppm 정도 배합하는 것이 바람직하다. 이러한 배합량으로 함으로써, 산화방지능력이 충분히 발휘되어, 착색, 백탁, 산화열화 등의 발생이 없으며, 보다 광학적 특성이 우수한 경화물이 얻어진다.
<점도·경도 조정제>
본 발명의 경화성 조성물의 점도, 또는 조성물로부터 얻어지는 경화물의 경도 등을 조정하거나, 강도를 향상시키거나, 형광체를 배합하는 경우에 그 분산을 좋게 하기 위해, 나노실리카나, 용융실리카, 결정성실리카, 산화티탄, 나노알루미나, 알루미나 등의 무기충전제를 첨가할 수도 있다.
<부가반응 제어제>
또한, 포트라이프(ポットライフ)를 확보하기 위하여, 1-에티닐시클로헥산올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올 등의 부가반응 제어제를 배합할 수도 있다.
<광안정제>
나아가, 태양광선, 형광등 등의 광에너지에 의한 광열화에 대한 저항성을 부여하기 위하여 광안정제를 이용하는 것도 가능하다.
이 광안정제로는, 광산화 열화로 생성되는 라디칼을 포착하는 힌더드아민계 안정제가 적합하고, 또한 상기 서술한 산화방지제와 병용함으로써, 산화방지효과는 보다 향상된다.
광안정제의 구체예로는, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 4-벤조일-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 등을 들 수 있다.
<기타>
또한, 본 발명의 경화성 조성물을 봉지재료로서 이용하는 경우에는, 기재와의 접착성을 향상시키기 위하여 글리시독시프로필트리메톡시실란 등의 실란커플링제를 배합할 수도 있고, 크랙방지를 위해 가소제를 첨가할 수도 있다.
본 발명의 경화성 조성물의 경화조건에 대해서는, 그 양에 따라 상이하며, 특별히 제한되지 않으나, 통상, 60~180℃, 5~180분의 조건으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물을 경화시켜 얻어지는 경화물의 25℃에 있어서의 가시광(파장 589nm)의 굴절률로는, 1.45 이상인 것이 바람직하고, 이러한 굴절률이면, 광학디바이스나 광학부품용 재료에 호적하게 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 경화성 조성물을 경화시켜 얻어지는 경화물의 25℃에 있어서의 광투과율로는, 80% 이상인 것이 바람직하고, 이러한 광투과율이면, 광학디바이스나 광학부품용 재료에 호적하게 이용할 수 있다.
또한, 은기판의 부식억제의 관점으로부터, 본 발명의 경화성 조성물을 경화시켜 얻어지는 경화물의 가스 투과율로는, 300cc/m2·day 이하인 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명의 경화성 조성물이면, 가스 투과성이 낮고, 내크랙성이 우수하고, 가시광의 굴절률이 크며, 단파장영역의 광선에 대해서도 광투과성이 높고, 투명성이 우수하며, 기재에 대한 밀착성이 높은 경화물을 부여하는 경화성 조성물이 된다.
따라서, 본 발명의 경화성 조성물은, LED소자의 보호, 봉지, 접착, 파장변경, 파장조정, 또는 렌즈 등의 용도에 호적하게 사용할 수 있다. 또한, 렌즈재료, 광학디바이스 또는 광학부품용 봉지재, 디스플레이재료 등의 각종 광학용 재료, 전자디바이스 또는 전자부품용 절연재료, 더 나아가 코팅재료로서도 유용하다.
나아가, 본 발명에서는, 상기 서술한 본 발명의 경화성 조성물의 경화물에 의해 반도체소자가 피복된 반도체 장치를 제공한다.
이러한 반도체 장치이면, 가스 투과성이 낮고, 내크랙성 및 광투과성이 우수한 경화물에 의해 피복되어 있으므로, 신뢰성이 우수한 반도체 장치가 된다.
[실시예]
이하, 합성예, 실시예, 및 비교예를 이용하여 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이것들로 한정되지 않는다.
(합성예 1) (A-1)성분의 합성
교반장치, 냉각관, 적하깔때기, 및 온도계를 구비한 500mL의 4개구 플라스크에, p-디메틸실릴벤젠 155.5g(0.8mol)과 톨루엔 50g을 첨가하고, 오일배스를 이용하여 85℃로 가열하였다. 여기에 백금촉매 CAT-PL-50T(Shin-Etsu(信越) Chemical Co., Ltd.제)를 0.1g 첨가하고, 다시 프탈산디알릴 98.5g(0.4mol)을 적하하였다. 적하종료 후, 85~95℃에서 5시간 교반하고, 5시간 경과한 시점에서 농축하고, 용제의 톨루엔과 미반응의 p-디메틸실릴벤젠을 제거하여, 하기 구조식으로 표시되는 중간체를 얻었다. 제거 후, 미리 헥사디엔 65.6g(0.8mol)과 톨루엔 50g, CAT-PL-50T 0.05g을 넣고 85℃로 가열되어 있는 교반장치, 냉각관, 적하깔때기, 및 온도계를 구비한 500mL의 4개구 플라스크에, 중간체를 적하하였다.
이하에 중간체의 구조식을 나타낸다.
[화학식 18]
Figure 112016068282120-pct00018
(식 중, n0는 1, 2, 또는 3이다.)
중간체의 적하종료 후, 85~95℃에서 5시간 교반하였다. 교반종료 후 실온으로 되돌리고, 활성탄을 3g 첨가하여 1시간 교반하였다. 교반 후 여과, 농축하여, (A-1)성분 232g을 얻었다(수율 81%).
(A-1)성분을, NMR, GPC 등에 의해 분석한 결과, (A-1)성분은, 하기 구조식 중의 n1이 1인 (A-1-1), n1이 2인 (A-1-2), n1이 3인 (A-1-3)의 혼합물이고, 혼합물 중의 몰비는 (A-1-1):(A-1-2):(A-1-3)≒4:3:2였다. 또한, 혼합물 전체로서의 부가반응성 탄소-탄소 이중결합의 함유비율은, 0.17몰/100g이었다.
이하에 (A-1)성분의 구조식을 나타낸다.
[화학식 19]
Figure 112016068282120-pct00019
(식 중, n1은 1, 2, 또는 3이다.)
(합성예 2) (A-2)성분의 합성
합성예 1에 있어서, 헥사디엔 대신에 옥타디엔 88.2g(0.8mol)을 이용하여, (A-2)성분 261g을 얻었다(수율 76%).
(A-2)성분을, NMR, GPC 등에 의해 분석한 결과, (A-2)성분은, 하기 구조식 중의 n2가 1인 (A-2-1), n2가 2인 (A-2-2), n2가 3인 (A-2-3)의 혼합물이고, 혼합물 중의 몰비는 (A-2-1):(A-2-2):(A-2-3)≒4:3:2였다. 또한, 혼합물 전체로서의 부가반응성 탄소-탄소 이중결합의 함유비율은, 0.13몰/100g이었다.
이하에 (A-2)성분의 구조식을 나타낸다.
[화학식 20]
Figure 112016068282120-pct00020
(식 중, n2는 1, 2, 또는 3이다.)
(합성예 3) (A-3)성분의 합성
합성예 1에 있어서, 헥사디엔 대신에 디메틸디비닐실란 89.84g(0.8mol)을 이용하여, (A-3)성분 283g을 얻었다(수율 82%).
(A-3)성분을, NMR, GPC 등에 의해 분석한 결과, (A-3)성분은, 하기 구조식 중의 n3이 1인 (A-3-1), n3이 2인 (A-3-2), n3이 3인 (A-3-3)의 혼합물이고, 혼합물 중의 몰비는 (A-3-1):(A-3-2):(A-3-3)≒4:3:1이었다. 또한, 혼합물 전체로서의 부가반응성 탄소-탄소 이중결합의 함유비율은, 0.19몰/100g이었다.
이하에 (A-3)성분의 구조식을 나타낸다.
[화학식 21]
Figure 112016068282120-pct00021
(식 중, n3은 1, 2, 또는 3이다.)
(실시예 1)
합성예 1에서 합성한 (A-1)성분 100질량부에, 규소원자에 결합한 메틸기, 페닐기, 수소원자(SiH기)의 합계에 대하여 페닐기를 30몰% 갖는 수소가스 발생량이 150ml/g인 점도 10mPa·s의 페닐메틸하이드로젠실록산을 25질량부, 반응 제어제로서 에티닐시클로헥산올을 0.2질량부 첨가하고, 실란커플링제로서 글리시독시프로필트리메톡시실란을 1질량부 첨가하였다. 이 혼합물에 백금촉매를 백금원자의 질량환산으로 20ppm첨가 후, 균일하게 혼합하여 경화성 조성물을 얻었다.
(실시예 2)
실시예 1에 있어서, (A-1)성분 100질량부 대신에 합성예 2에서 합성한 (A-2)성분 100질량부를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 순서로 경화성 조성물을 얻었다.
(실시예 3)
실시예 1에 있어서, (A-1)성분 100질량부 대신에 합성예 3에서 합성한 (A-3)성분 100질량부를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 순서로 경화성 조성물을 얻었다.
(비교예 1)
톨루엔 300g, 물 300g을 투입하고, 페닐트리메톡시실란 109g(0.55mol), 비닐메틸디클로로실란 35g(0.25mol), 디메틸디클로로실란 25.8g(0.2mol)을 적하하고, 50~60℃에서 5시간, 가수분해반응을 행하였다. 반응종료 후, 수층이 중성이 될 때까지 수세를 행하여, (C6H5)SiO3 /2단위, (CH2=CH)(CH3)SiO2 /2단위 및 (CH3)2SiO2 /2단위로 이루어지며, 평균조성이 (CH3)0.65(C6H5)0.55(CH2=CH)0.25SiO1 .28인 오르가노폴리실록산 공중합체(실리콘레진)의 50질량% 톨루엔용액을 190g 조제하였다.
이 레진 용해물 100질량부에, 양말단이 비닐디메틸실릴기에 의해 봉쇄되고, 규소원자에 결합한 메틸기, 페닐기, 비닐기의 합계에 대하여 페닐기를 30몰% 갖는 점도가 700mPa.s, 굴절률이 1.51인 페닐메틸실록산을 15질량부 첨가하고, 규소원자에 결합한 메틸기, 페닐기, 수소원자(SiH기)의 합계에 대하여 페닐기를 30몰% 갖는 수소가스 발생량이 150ml/g인 점도 10mPa·s의 페닐메틸하이드로젠실록산을 15질량부 첨가하여, 혼합한 후, 150℃에서 유출분이 없어질 때까지 감압하에서 스트립을 행하였다. 이것을 실온까지 냉각한 후, 반응 제어제로서 에티닐시클로헥산올을 0.2질량부 첨가하고, 글리시독시프로필트리메톡시실란을 1질량부 첨가하였다. 이 혼합물에 백금촉매를 백금원자의 질량환산으로 20ppm첨가 후, 균일하게 혼합하여, 경화성 조성물을 얻었다.
(비교예 2)
톨루엔 500g, 물 500g을 투입하고, 페닐트리클로로실란 116g(0.55mol), 비닐메틸디클로로실란 35g(0.25mol), 디메틸디클로로실란 26g(0.2mol)을 적하하고, 50~60℃에서 5시간, 가수분해반응을 행하였다. 반응종료 후, 수층이 중성이 될 때까지 수세를 행하여, (C6H5)SiO3 /2단위, (CH2=CH)(CH3)SiO2 /2단위 및 (CH3)2SiO2 /2단위로 이루어지며, 평균조성이 (CH3)0.65(C6H5)0.55(CH2=CH)0.25SiO1 .28로 표시되는 오르가노폴리실록산 수지 공중합체(실리콘 레진)의 50질량% 톨루엔용액을 조제하였다.
이 레진 용해물 100질량부에, 규소원자에 결합한 메틸기, 페닐기, 수소원자(SiH기)의 합계에 대하여 페닐기를 20몰% 갖는 수소가스 발생량이 150ml/g인 점도 10mPa·s의 페닐메틸하이드로젠실록산을 10질량부 첨가하여, 혼합한 후, 150℃에서 유출분이 없어질 때까지 감압하에서 스트립을 행하였다. 이것을 실온까지 냉각한 후, 반응 제어제로서 에티닐시클로헥산올을 0.2질량부 첨가하고, 글리시독시프로필트리메톡시실란을 1질량부 첨가하였다. 이 혼합물에 백금촉매를 백금원자의 질량환산으로 20ppm첨가 후, 균일하게 혼합하여, 경화성 조성물을 얻었다.
<성능평가수법>
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 경화성 조성물의 경화물에 대하여, 하기 수법에 따라 성능을 평가하였다.
[경도]
각 조성물을 교반혼합, 탈포 후, 유리판을 조합한 형(型) 중에 2mm의 두께가 되도록 부어 넣고, 120℃에서 30분 가열하여 경화시키고, 150℃의 건조기에서 3시간 포스트큐어를 행하여, 샘플을 제작하였다. ASTM D 2240에 준하여, 각 경화물의 경도(Shore D)를 측정하였다. 측정결과를 표 1에 나타낸다.
[굴절률]
상기의 경도시험에서 이용한 각 경화물의 샘플에 대하여, ATAGO제 디지털굴절계 RX-5000을 이용하여, 25℃에 있어서의 파장 589nm의 광에 대한 굴절률을 측정하였다. 측정결과를 표 1에 나타낸다.
[광투과율]
상기의 경도시험에서 이용한 각 경화물의 샘플에 대하여, 분광광도계를 이용하여, 25℃에 있어서의 파장 400nm의 광에 대한 투과율을 측정하였다. 측정결과를 표 1에 나타낸다.
[내크랙성(내구성)]
각 조성물을 칩타입의 LED회로에 부어 넣은 것을 260℃에 3분간 노출하고, 각 LED회로를 덮는 경화물부분의 크랙의 유무를 확인하였다. 다시, 각 조성물의 경화물로 봉지된 LED회로를 -40℃, 30분→120℃, 30분을 1사이클로 하는 열충격시험기에 넣고, 500사이클 후에 있어서의 각 LED회로 상의 경화물부분의 크랙의 유무를 확인하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.
[산소가스 투과성]
각 조성물을 교반혼합, 탈포 후, 유리판으로 만든 형 중에 1mm 두께가 될 때까지 부어 넣고, 120℃에서 30분 가열하여 경화시켜, 150℃의 건조기에서 3시간 포스트큐어를 행하여, 샘플을 제작하였다. 각 경화물의 산소가스 투과성을, Illinois Instruments사제 모델 8000을 사용하고, 등압법으로 측정하였다. 측정결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
Figure 112016068282120-pct00022
표 1에 나타나는 바와 같이, 본 발명의 경화성 조성물의 (A)성분인 에스테르결합함유 유기규소 화합물을 포함하는 실시예 1~3의 경화물은, 광투과율이 우수하고, 내구성 시험에 있어서 크랙이 발생하지 않고, 또한 산소가스 투과성이 낮았다.
한편, 본 발명의 경화성 조성물의 (A)성분을 포함하지 않는 비교예 1 및 비교예 2의 경화물은, 내구성 시험에 있어서 크랙이 발생하고, 또한 산소가스 투과성이 높았다.
이상의 점으로부터, 본 발명의 경화성 조성물이면, 가스 투과성이 낮고, 온도변화에 따른 크랙의 발생을 억제할 수 있고, 광투과성이 우수한 것으로 나타났다. 또한, 가스 투과성이 낮으므로, 은기판의 부식을 억제할 수 있는 것이 시사되었다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되지 않는다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (11)

  1. (A)하기 일반식(1)로 표시되고, 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 1분자 중에 2개 이상 갖는 에스테르결합함유 유기규소 화합물,
    Figure 112018034844590-pct00023

    (식 중, R은 비치환된 페닐렌기이고, R1은 독립적으로, 비치환된 탄소수 1~12의 알킬렌기 및 디메틸실릴렌기로부터 선택되는 기이고, R2는 독립적으로, 비치환된 탄소수 2~8의 알킬렌기이고, R3은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~8의 알킬기이고, n은 1~10의 정수이다.)
    (B)규소원자에 결합한 수소원자를 1분자 중에 2개 이상 갖는 규소 화합물, 및
    (C)하이드로실릴화 반응촉매,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (A)성분이, (a)하기 일반식(2)로 표시되는 에스테르결합함유 유기규소 화합물과, (b)하기 일반식(3)으로 표시되는 유기 화합물의 부가반응 생성물인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
    Figure 112018034844590-pct00024

    Figure 112018034844590-pct00025

    (식 중, R, R1, R2, R3, 및 n은 상기와 동일하다.)
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (a)성분이, (i)하기 일반식(4)로 표시되는 에스테르결합함유 유기 화합물과, (ii)하기 일반식(5)로 표시되는 규소원자에 결합한 수소원자를 1분자 중에 2개 갖는 규소 화합물의 부가반응 생성물인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
    Figure 112018034844590-pct00026

    Figure 112018034844590-pct00027

    (식 중, R 및 R3은 상기와 동일하고, R4는 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 2~8의 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 갖는 1가 탄화수소기이다.)
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (a)성분이, 상기 (i)성분과 상기 (ii)성분의 몰비(ii)/(i)=1.1~2.1의 범위에서 반응시킨 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 n이, 1~5의 정수인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경화성 조성물을 경화시켜 얻어지는 경화물의 25℃에 있어서의 가시광의 굴절률이, 1.45 이상인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경화성 조성물을 경화시켜 얻어지는 경화물의 25℃에 있어서의 광투과율이, 80% 이상인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 경화성 조성물의 경화물에 의해 반도체소자가 피복된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
  11. 하기 일반식(1)로 표시되고, 부가반응성 탄소-탄소 이중결합을 1분자 중에 2개 이상 갖는 것인 것을 특징으로 하는 에스테르결합함유 유기규소 화합물.
    Figure 112018034844590-pct00028

    (식 중, R은 비치환된 페닐렌기이고, R1은 독립적으로, 비치환된 탄소수 1~12의 알킬렌기 및 디메틸실릴렌기로부터 선택되는 기이고, R2는 독립적으로 비치환된 탄소수 2~8의 알킬렌기이고, R3은 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 1~8의 알킬기이고, n은 1~10의 정수이다.)
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