KR20200019827A - 경화성 조성물, 해당 조성물의 경화물, 및 해당 경화물을 사용한 반도체 장치 - Google Patents

경화성 조성물, 해당 조성물의 경화물, 및 해당 경화물을 사용한 반도체 장치 Download PDF

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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

[과제] 경도, 기계적 강도 및 내균열성이 높고, 단파장 영역의 광 투과성, 가스 배리어성이 우수한 경화물을 부여하는 경화성 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[해결수단] 하기 (A), (B) 및 (C)를 포함하는 경화성 조성물. (A) 식 (1)로 표시되는 유기 규소 화합물과, 식 (2)로 표시되는 유기 규소 화합물의 부가 반응물로서, 1분자 중에 SiH기를 3개 이상 갖는 부가 반응물, (B) 알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노실록산 화합물, (C) 히드로실릴화 반응 촉매: 조성물 전체의 질량에 대하여 백금족 금속 원자로서 1 내지 500ppm
Figure pat00035

(식 중, R1은 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 2가 탄화수소기이다.)
Figure pat00036

(식 중, R2는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 1가 탄화수소기이고, R3은 단결합 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 2가 탄화수소기이다.)

Description

경화성 조성물, 해당 조성물의 경화물, 및 해당 경화물을 사용한 반도체 장치 {CURABLE COMPOSITION, CURED PRODUCT OF SAID COMPOSITION, AND SEMICONDUCTOR DEVICE USING SAID CURED PRODUCT}
본 발명은 경화성 조성물, 그의 경화물, 및 상기 경화물을 사용한 반도체 장치에 관한 것이다.
종래, 광학 디바이스 또는 광학 부품용 재료, 특히 발광 다이오드(LED) 소자의 밀봉 재료로서는, 일반적으로 에폭시 수지가 사용되고 있다. 또한, 실리콘 수지에 관해서도, LED 소자의 몰드 부재 등으로서 사용하는 것(특허문헌 1, 2), 또한 컬러 필터 재료로서 사용하는 것(특허문헌 3)이 시도되고 있지만, 실제상의 사용예는 적다.
근년, 백색 LED가 주목받는 가운데, 지금까지 문제가 되지 않았던 에폭시 밀봉재의 자외선 등에 의한 황변이나, 소형화에 수반하는 발열량의 증가에 의한 크랙의 발생 등이 문제가 되고 있어 대응이 급선무가 되었다. 이들의 대응책으로서는, 분자 중에 다량의 페닐기를 갖는 실리콘 레진 경화물을 사용하는 것이 검토되고 있다. 그러나, 현 상황의 LED에 사용되고 있는 기판은 은 기판이 사용되고 있는 것이 많고, 은은 공기 중에 존재하는 황 화합물에 의해 부식되고, 이에 의해 LED의 발광 효율이 떨어지는 경우가 있다. 이 현상은 페닐기를 갖는 실리콘 레진 경화물에서도 어느 정도는 억제되지만, 에폭시 밀봉재는 뒤떨어진다. 이 대책으로서 다환식 탄화수소기를 갖는 경화 조성물을 사용함으로써, 은의 부식과 내열성을 양립시킨 재료가 제안되어 있다(특허문헌 4). 그러나, 이 조성물은 수지로서의 변화점이 실온 부근에 있기 때문에, 고온·저온의 온도 변화에 따라 크랙이 발생하기 쉽다.
일본특허공개 평10-228249호 공보 일본특허공개 평10-242513호 공보 일본특허공개 제2000-123981호 공보 일본특허공개 제2005-133073호 공보
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 경도, 기계적 강도 및 내균열성이 높고, 단파장 영역의 광 투과성, 가스 배리어성이 우수한 경화물을 부여하는 경화성 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는, 하기 (A), (B) 및 (C)를 포함하는 경화성 조성물을 제공한다.
(A) 하기 식 (1)로 표시되는 유기 규소 화합물과, 하기 식 (2)로 표시되는 유기 규소 화합물의 부가 반응물로서, 1분자 중에 SiH기를 3개 이상 갖는 부가 반응물,
Figure pat00001
(식 중, R1은 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 2가 탄화수소기이다.)
Figure pat00002
(식 중, R2는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 1가 탄화수소기이고, R3은 단결합 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 2가 탄화수소기이다.)
(B) 알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노실록산 화합물,
(C) 히드로실릴화 반응 촉매: 조성물 전체의 질량에 대하여 백금족 금속 원자로서 1 내지 500ppm
본 발명의 경화성 조성물이면, 경도, 기계적 강도 및 내균열성이 높고, 단파장 영역의 광 투과성, 가스 배리어성이 우수한 경화물을 부여하는 경화성 조성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 경화성 조성물은, 상기 R1이 페닐렌기, 상기 R2가 메틸기 또는 페닐기일 수 있다.
본 발명의 경화성 조성물은, 또한 상기 (B)가 하기 식 (3)으로 표시되는 화합물인 것이 바람직하다.
Figure pat00003
(식 중, R4는 독립적으로 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이고, R5는 독립적으로 메틸기 또는 페닐기이고, a는 0 내지 50의 정수이고, b는 0 내지 100의 정수이다. 단, a가 0일 때 R5는 페닐기이고, 또한 b는 1 내지 100이다. 괄호가 붙여진 실록산 단위의 배열 순서는 임의이다.)
또한 본 발명은, 상기 경화성 조성물을 경화해서 이루어지는 경화물을 제공한다.
본 발명의 경화물이면, 경도, 기계적 강도 및 내균열성이 높고, 단파장 영역의 광 투과성, 가스 배리어성이 우수하다.
본 발명의 경화물은, 두께 2㎜에 있어서의 파장 400㎚의 광 투과율(25℃)이 80% 이상인 것이 바람직하다.
이러한 광 투과율을 갖는 경화물이면, 발광 다이오드 소자의 보호, 밀봉 혹은 접착, 파장 변경 혹은 조정 또는 렌즈 등의 용도에 적합하게 사용할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 경화물에 의해 반도체 소자가 피복된 것인 반도체 장치를 제공한다.
본 발명의 반도체 장치이면, 사용하는 경화물의 경도, 기계적 강도 및 내균열성이 높고, 그 가스 배리어성이 우수하기 때문에, 높은 내구성을 갖는 반도체 장치가 된다. 또한, 단파장 영역의 광 투과성도 우수하기 때문에, 발광 다이오드 소자 등의 광 투과성을 요하는 반도체 장치로서도 유용하다.
본 발명의 경화성 조성물이면, 경도, 기계적 강도 및 내균열성이 높고, 단파장 영역의 광 투과성, 가스 배리어성이 우수한 경화물을 부여할 수 있다. 이 때문에, 발광 다이오드 소자의 보호, 밀봉 혹은 접착, 파장 변경 혹은 조정 또는 렌즈 등의 용도에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 렌즈 재료, 광학 디바이스 혹은 광학 부품용 밀봉재, 디스플레이 재료 등의 각종 광학 부품용 재료, 전자 디바이스 혹은 전자 부품용 절연 재료, 나아가 코팅 재료로서도 유용하다.
도 1은 본 발명의 경화성 조성물의 경화물을 사용한 광 반도체 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 합성예 1에서 얻어진 부가 반응물 (A-1)의 1H-NMR 스펙트럼이다.
도 3은 합성예 1에서 얻어진 부가 반응물 (A-1)의 GPC 차트이다.
도 4는 합성예 2에서 얻어진 부가 반응물 (A-2)의 1H-NMR 스펙트럼이다.
도 5는 합성예 2에서 얻어진 부가 반응물 (A-2)의 GPC 차트이다.
도 6은 합성예 3에서 얻어진 부가 반응물 (A-3)의 1H-NMR 스펙트럼이다.
도 7은 합성예 3에서 얻어진 부가 반응물 (A-3)의 GPC 차트이다.
상술한 바와 같이, 경도, 기계적 강도 및 내균열성이 높고, 단파장 영역의 광 투과성, 가스 배리어성이 우수한 경화물을 부여하는 경화성 조성물의 개발이 요구되고 있었다.
본 발명자들은, 상기 과제에 대해서 예의 검토를 거듭한 결과, 특정한 성분을 포함하는 경화성 조성물이면, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 하기 (A), (B) 및 (C)를 포함하는 경화성 조성물이다.
(A) 하기 식 (1)로 표시되는 유기 규소 화합물과, 하기 식 (2)로 표시되는 유기 규소 화합물의 부가 반응물이며, 1분자 중에 SiH기를 3개 이상 갖는 부가 반응물,
Figure pat00004
(식 중, R1은 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 2가 탄화수소기이다.)
Figure pat00005
(식 중, R2는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 1가 탄화수소기이고, R3은 단결합 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 2가 탄화수소기이다.)
(B) 알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노실록산 화합물,
(C) 히드로실릴화 반응 촉매: 조성물 전체의 질량에 대하여 백금족 금속 원자로서 1 내지 500ppm
이하, 본 발명에 대해서 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
[경화성 조성물]
본 발명의 경화성 조성물은 하기 (A) 내지 (C) 성분을 함유하여 이루어진다. 본 발명의 경화성 조성물(부가 경화형 실리콘 조성물)은, 하기 (A) 내지 (C) 성분, 및 필요에 따라 그 밖의 성분을, 종래 공지된 방법으로 혼합해서 조제할 수 있다.
이하, 각 성분에 대해서 상세히 설명한다.
[(A) 성분]
본 발명의 경화성 조성물에 있어서의 (A) 성분은 후술하는 (B) 성분과 히드로실릴화 반응을 일으킴으로써, 가교제로서 기능한다.
(A) 성분은, 하기 식 (1)로 표시되는 유기 규소 화합물과, 하기 식 (2)로 표시되는 유기 규소 화합물의 부가 반응물이며, 1분자 중에 SiH기를 3개 이상 갖는 부가 반응물이다.
Figure pat00006
(식 중, R1은 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 2가 탄화수소기이다.)
Figure pat00007
(식 중, R2는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 1가 탄화수소기이고, R3은 단결합 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 2가 탄화수소기이다.),
R1로 표시되는 탄소수 1 내지 12의 2가 탄화수소기로서는, 메틸렌기, 에틸렌기, n-프로필렌기, n-부틸렌기, n-펜틸렌기, n-헥실렌기, 시클로헥실렌기, n-옥틸렌기 등의 알킬렌기, 페닐렌기, 나프틸렌기 등의 아릴렌기 등이나, 이들 기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소, 브롬, 염소 등의 할로겐 원자 등으로 치환된 것을 들 수 있고, R1로서는 페닐렌기가 특히 바람직하다.
R2로 표시되는 탄소수 1 내지 12의 1가 탄화수소기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 네오펜틸기, 헥실기, 옥틸기 등의 알킬기, 시클로헥실기 등의 시클로알킬기, 비닐기, 알릴기, 프로페닐기 등의 알케닐기, 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기 등의 아릴기, 벤질기, 페닐에틸기, 페닐프로필기 등의 아르알킬기 등이나, 이들 기의 수소 원자의 일부 또는 전부가 불소, 브롬, 염소 등의 할로겐 원자 등으로 치환된 것을 들 수 있고, R2로서는 메틸 또는 페닐기가 바람직하고, 페닐기가 특히 바람직하다.
R3으로 표시되는 비치환의 탄소수 1 내지 4의 2가 탄화수소기로서는, 메틸렌기, 에틸렌기, n-프로필렌기, n-부틸렌기 등의 알킬렌기를 들 수 있다. R3이 단결합인 경우에는, 규소 원자에 비닐기가 직접 결합하고 있는 유기 규소 화합물을 나타낸다. R3으로서는 단결합 또는 에틸렌기가 특히 바람직하다.
상기 식 (1)로 표시되는 유기 규소 화합물이 적합한 구체예를 하기에 나타내지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 식 (1)로 표시되는 유기 규소 화합물은 1종 단독이어도 2종 이상을 조합해도 사용할 수 있다.
Figure pat00008
상기 식 (2)로 표시되는 화합물의 적합한 구체예를 하기에 나타내지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 식 (2)로 표시되는 화합물은 1종 단독이어도 2종 이상을 조합해도 사용할 수 있다.
Figure pat00009
상기 식 (1)로 표시되는 유기 규소 화합물과, 상기 식 (2)로 표시되는 유기 규소 화합물의 부가 반응물인 (A) 성분의 바람직한 예로서는 하기 단위 식으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure pat00010
(식 중, n은 1 내지 10의 정수이다.)
상기 단위 식으로 표시되는 화합물의 구체예로서는, 하기 식으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00011
Figure pat00012
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
또한, (A) 성분은 상기 단위 식으로 표시되는 화합물의 1종 단독이어도 2종 이상의 조합으로도 사용할 수 있다.
[(A) 성분의 조제]
본 발명의 경화성 조성물에 있어서의 (A) 성분은, 상기 식 (2)로 표시되는 화합물 1몰에 대하여, 상기 식 (1)로 표시되는 화합물을, 과잉량, 바람직하게는 3몰 초과 30몰 이하, 보다 바람직하게는 4.5몰 초과 15몰 이하 혼합해서 양자의 존재 하에서 히드로실릴화 반응을 행함으로써 얻을 수 있다.
상기 히드로실릴화 반응에 사용하는 촉매로서는, 공지된 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 백금 금속을 담지한 카본 분말, 백금흑, 염화제2백금, 염화백금산, 염화백금산과 1가 알코올의 반응 생성물, 염화백금산과 올레핀류의 착체, 백금 비스 아세토아세테이트 등의 백금계 촉매; 팔라듐계 촉매, 로듐계 촉매 등의 백금족 금속계 촉매를 들 수 있다. 또한, 부가 반응 조건, 정제 조건, 용매의 사용 등에 대해서는 특별히 한정되지 않고 공지된 방법을 사용하면 된다.
본 발명의 경화성 조성물에 있어서의 (A) 성분은, 1종의 화합물을 포함하는 것이어도 되고, 2종 이상의 화합물의 조합(혼합물)을 포함하는 것이어도 된다.
(A) 성분을 구성하는 화합물 1분자 중에 SiH기를 3개 이상 갖는 것은 적절한 측정 수단을 선택함으로써 확인할 수 있다. (A) 성분을 구성하는 화합물이 2종 이상인 경우에는, 적절한 측정 수단의 조합(예를 들어, 1H-NMR과 GPC 등)을 선택함으로써 화합물마다 1분자 중에 SiH기를 3개 이상 갖는 것을 확인할 수 있다.
[(B) 성분]
본 발명의 경화성 조성물에 있어서의 (B) 성분은, 알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노실록산 화합물이다.
(B) 성분의 구체예로서는, 특별히 한정되지 않지만, 분자쇄 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양 말단 트리메틸실록시기 봉쇄 디메틸실록산·디페닐실록산·메틸비닐실록산 공중합체, 분자쇄 양 말단 디메틸비닐실록시기 봉쇄 디메틸실록산·디페닐실록산 공중합체 등을 들 수 있고, (B) 성분은, 1종 단독이어도 2종 이상을 조합해도 사용할 수 있다.
(B) 성분으로서는, 하기 식 (3)으로 표시되는 직쇄상의 오르가노폴리실록산인 것이 바람직하다.
Figure pat00016
(식 중, R4는 독립적으로 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이고, R5는 독립적으로 메틸기 또는 페닐기이고, a는 0 내지 50의 정수이고, b는 0 내지 100의 정수이다. 단, a가 0일 때 R5는 페닐기이고, 또한 b는 1 내지 100이다. 괄호가 붙여진 실록산 단위의 배열 순서는 임의이다.)
R4로 표시되는 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기로서는, 상기 지방족 불포화기 및 상기 지방족 불포화기 이외의 1가 탄화수소기, 예를 들어 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, t-부틸기 등의 탄소 원자수 1 내지 6의 알킬기; 클로로메틸기, 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 탄소 원자수 1 내지 4의 할로알킬기; 페닐기, 톨릴기 등의 탄소 원자수 6 내지 10의 아릴기를 들 수 있다. 그 중에서도, 탄소 원자수 1 내지 6의 알킬기, 페닐기, 비닐기가 바람직하고, 특히 메틸기가 바람직하다.
상기 식 (3)에 있어서, a는 0 내지 50의 정수이고, 1 내지 10인 것이 바람직하고, 1 내지 7인 것이 보다 바람직하고, 2 내지 4인 것이 더욱 바람직하다. b는 0 내지 100의 정수이고, 0 내지 50인 것이 바람직하고, 1 내지 10인 것이 보다 바람직하고, 2 내지 4인 것이 더욱 바람직하다.
식 (3)으로 표시되는 오르가노폴리실록산은, 예를 들어 디클로로디페닐실란이나 디알콕시디페닐실란 등의 2관능성 실란을 가수분해·축합시킨 후, 또는 가수분해·축합과 동시에, 지방족 불포화기를 함유하는 실록산 단위로 말단을 봉쇄함으로써 얻어진다.
(B) 성분의 배합량은, 조성물 중의 지방족 불포화기에 대한 SiH기의 몰비(SiH기/지방족 불포화기)가 0.5 이상 5 이하이도록 할 수 있고, 바람직하게는 0.8 이상 2 이하가 되는 양이다. 상기 몰비(SiH기/지방족 불포화기)가 0.5 이상 5 이하이면, 본 발명의 조성물을 충분히 경화시킬 수 있다.
[(C) 성분]
본 발명의 (C) 성분인 히드로실릴화 반응 촉매는, 상기 (A) 성분의 조제에 사용되는 것과 마찬가지 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 경화성 조성물에 대한 (C) 성분의 배합량은, 조성물 전체의 질량에 대하여, 백금족 금속 원자로서 1 내지 500ppm, 바람직하게는 1 내지 100ppm 정도, 더욱 바람직하게는 2 내지 12ppm이 되는 양이다. (C) 성분의 배합량을, 조성물 전체의 질량에 대하여 백금족 금속 원자로서 1ppm 미만으로 하거나, 500ppm을 초과하는 것으로 하면, 경화 반응에 요하는 시간이 너무 길어지거나, 너무 짧아지는 데다가, 경화물이 착색하는 등의 문제를 발생시키는 경우가 있다.
[그 밖의 성분]
본 발명의 경화성 조성물에는, 상기 (A) 내지 (C) 성분에 더하여, 필요에 따라 산화 방지제, 무기 충전제 등의 성분을 배합해도 된다.
[산화 방지제]
본 발명의 경화성 조성물의 경화물 중에는, 상기 (B) 성분 중의 부가 반응성 탄소-탄소 이중 결합이 미반응인채로 잔존해 있는 경우가 있고, 그것이 대기 중의 산소에 의해 산화됨으로써 경화물이 착색되는 원인이 될 수 있다. 그래서, 필요에 따라, 본 발명의 경화성 조성물에 산화 방지제를 배합함으로써, 이러한 착색을 미연에 방지할 수 있다.
산화 방지제로서는, 공지된 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 2,6-디-t-부틸-4-메틸페놀, 2,5-디-t-아밀히드로퀴논, 2,5-디-t-부틸히드로퀴논, 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. 이들은, 1종 단독이어도 2종 이상을 조합해도 사용할 수 있다.
또한, 이 산화 방지제를 사용하는 경우, 그의 배합량은 특별히 제한되지 않지만, 상기 (A) 성분과 (B) 성분의 합계 질량에 대하여, 통상 1 내지 10,000ppm, 특히 10 내지 1,000ppm 정도 배합하는 것이 바람직하다. 상기 범위 내의 배합량으로 함으로써, 산화 방지 능력이 충분히 발휘되어, 착색, 백탁, 산화 열화 등의 발생이 없고 광학적 특성이 우수한 경화물이 얻어진다.
[무기 충전제]
본 발명의 경화성 조성물의 점도나, 본 발명의 경화성 조성물에서 얻어지는 경화물의 경도 등을 조정하거나, 강도를 향상시키거나, 형광체의 분산을 좋게 하기 위해서, 나노 실리카나, 용융 실리카, 결정성 실리카, 산화티타늄, 나노 알루미나, 알루미나 등의 무기 충전제를 첨가해도 된다.
[접착성 향상제]
본 발명의 경화성 조성물에는, 접착성 향상제를 배합해도 된다. 접착성 향상제로서는, 실란 커플링제나 그의 올리고머, 실란 커플링제와 마찬가지의 반응성 기를 갖는 폴리실록산 등이 예시된다.
접착성 향상제는, 하기 식 (4)로 표시되는 화합물이 바람직하다.
Figure pat00017
(식 중, s는 1 내지 3의 정수이고, t는 0 내지 3의 정수이고, u는 0 내지 3의 정수이고, 단 s+t+u는 4 내지 5의 정수이다. 괄호가 붙여진 실록산 단위의 배열 순서는 임의이다.)
접착성 향상제는, 본 발명의 경화성 조성물 및 그의 경화물의 기재에 대한 접착성을 향상시키기 위해서 조성물에 배합되는 임의 성분이다. 여기서, 기재란, 금, 은, 구리, 니켈 등의 금속 재료, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 산화티타늄 등의 세라믹 재료, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등의 고분자 재료를 가리킨다. 접착성 향상제는, 1종 단독이어도 2종 이상을 조합해도 사용할 수 있다.
접착성 향상제를 사용하는 경우의 배합량은, 상기 (A) 성분과 (B)의 합계 100질량부에 대하여, 바람직하게는 1 내지 30질량부이고, 보다 바람직하게는, 1 내지 10질량부이다. 이러한 배합량이면, 본 발명의 열경화성 실리콘 조성물 및 그의 경화물은, 기재에 대한 접착성이 효과적으로 향상되고, 또한 착색이 일어나기 어렵다.
접착성 향상제의 적합한 구체예로서는, 하기 식으로 표시되는 것을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
Figure pat00018
[그 외]
또한, 가용 시간을 확보하기 위해서, 1-에티닐시클로헥산올, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올 등의 부가 반응 제어제를 배합할 수 있다.
또한, 태양광선, 형광등 등의 광 에너지에 의한 광 열화에 저항성을 부여하기 위해서 광 안정제를 사용하는 것도 가능하다. 이 광 안정제로서는, 광 산화 열화에서 생성하는 라디칼을 보충하는 힌더드 아민계 안정제가 적합하며, 산화 방지제와 병용함으로써, 산화 방지 효과는 보다 향상된다. 광 안정제의 구체예로서는, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트, 4-벤조일-2,2,6,6-테트라메틸피페리딘 등을 들 수 있다.
[경화물]
본 발명의 경화성 조성물을 경화해서 본 발명의 경화물로 한다. 상기 경화물은, 경도, 기계적 강도 및 내균열성이 높고, 단파장 영역의 광 투과성, 가스 배리어성이 우수하다. 또한, 본 발명의 경화성 조성물의 경화 조건에 대해서는, 특별히 제한되지 않지만, 60 내지 180℃, 5 내지 180분의 조건으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물에서 얻어지는 경화물에 있어서, 파장 589㎚의 광의 굴절률(25℃)이 1.5 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 경화성 조성물에서 얻어지는 경화물은, 두께 2㎜에 있어서의 파장 400㎚의 광 투과율(25℃)이 80% 이상인 것이 바람직하다.
이러한 광학 특성을 갖는 본 발명의 경화물이면, 발광 다이오드 소자의 보호, 밀봉 혹은 접착, 파장 변경 혹은 조정 또는 렌즈 등의 용도에 적합하게 사용 할 수 있는 것 외에, 렌즈 재료, 광학 디바이스 혹은 광학 부품용 밀봉재, 디스플레이 재료 등의 각종 광학 부품용 재료, 전자 디바이스 혹은 전자 부품용 절연 재료, 나아가 코팅 재료로서도 유용한 재료가 된다.
[반도체 장치]
본 발명에서는 추가로, 상기 경화성 조성물에서 얻어지는 경화물에 의해 반도체 소자가 피복된 반도체 장치를 제공한다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명의 경화성 조성물의 경화물을 사용한 반도체 장치(이하, 「본 발명의 반도체 장치」라고도 한다)에 대해서 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 반도체 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 본 발명의 반도체 장치(1)는, 은도금 기판(2)이 형성된 패키지(3) 상에 반도체 칩(4)이 다이 본드되어 있고, 이 반도체 칩(4)은, 본딩 와이어(5)에 의해 와이어 본딩되어 있다. 그리고, 상술한 본 발명의 경화성 조성물의 경화물(6)에 의해, 반도체 칩(4)이 피복되어 있다. 반도체 칩(4)의 피복은, 상술한 본 발명의 경화성 조성물(부가 경화형 실리콘 조성물)을 도포하고, 가열에 의해 경화성 조성물을 경화시킴으로써 행해진다. 또한, 그 외 공지된 경화 조건 하에서 공지된 경화 방법에 의해 경화시켜도 된다.
이 경우, 외부 응력의 영향을 받기 어렵게 하고, 또 먼지 등의 부착을 최대한 억제한다고 하는 관점에서, 상기 경화성 조성물은, 경화에 의해, JIS에 규정의 경도가 Shore D에서 30 이상인 경화물을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 경화성 조성물은, 경도 및 내균열성이 높고, 단파장 영역의 광 투과성, 가스 배리어성이 우수한 경화물을 형성하기 때문에, 이 경화성 조성물을 사용한 본 발명의 반도체 장치는 신뢰성이 우수한 것이 된다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 사용해서 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 실시예에 있어서, 1H-NMR 측정은 브루커·바이오스핀사제 AVANCE III을 사용했다. GPC(겔 투과 크로마토그래피) 측정은, 도소(주)제 HLC-8320GPC를 사용하여, 이동상으로서 테트라히드로푸란(THF)을 사용하고, 폴리스티렌 환산으로 행하였다.
[합성예 1] (A-1) 성분의 조제
교반 장치, 냉각관, 적하 깔때기 및 온도계를 구비한 1L의 4개구 플라스크에, 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠(신에쯔 가가꾸 고교 가부시키가이샤제) 350.0g(1.8몰), 5% Pt 카본 분말(N·E 켐캣 가부시키가이샤제) 0.18g을 첨가하고, 오일 배스를 사용해서 85℃로 가열했다. 여기에 트리비닐페닐실란(신에쯔 가가꾸 고교 가부시키가이샤제)을 74.5g(0.4몰) 적하했다. 적하 종료 후, 90 내지 100℃ 사이에서 5시간 교반했다. 교반 종료 후 25℃로 되돌리고, 활성탄을 4.2g 첨가하여 1시간 교반했다. 교반 후 여과, 감압 농축하고, (A-1) 성분 250.7g(무색 투명, 수율 81%, 25℃에 있어서의 점도: 400Pa·s)을 얻었다.
반응 생성물을 1H-NMR(도 2), GPC(도 3) 등에 의해 분석한 결과, 얻어진 반응 생성물은, 하기 식 (a) 내지 (e)로 표시되는 구조를 갖는 화합물의 혼합물이며, 각 화합물의 비율은 (a):(b):(c):(d):(e)=30:20:15:10:25(mol%)였다. 또한, 상기 화합물은 각각 1분자 중에 SiH기를 3개 이상 갖는 화합물이며, 혼합물 전체의 SiH기의 함유 비율은 0.0030mol/g이었다.
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00023
[합성예 2] (A-2) 성분의 조제
교반 장치, 냉각관, 적하 깔때기 및 온도계를 구비한 1L의 4개구 플라스크에, 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠(신에쯔 가가꾸 고교 가부시키가이샤제) 194.4g(1.0몰), 5% Pt카본 분말(N·E 켐캣 가부시키가이샤제) 0.097g을 첨가하고, 오일 배스를 사용해서 85℃로 가열했다. 여기에 트리비닐페닐실란(신에쯔 가가꾸 고교 가부시키가이샤제)을 37.3g(0.2몰) 적하했다. 적하 종료 후, 90 내지 100℃의 사이에서 5시간 교반했다. 교반 종료 후 25℃로 되돌리고, 활성탄을 4.2g 첨가하여 1시간 교반했다. 교반 후 여과, 감압 농축하고, (A-2) 성분 131.0g(무색 투명, 수율 85%, 25℃에 있어서의 점도: 150Pa·s)을 얻었다.
반응 생성물을, 1H-NMR(도 4), GPC(도 5) 등에 의해 분석한 결과, 얻어진 반응 생성물은, 상기 식 (a) 내지 (e)로 표시되는 구조를 갖는 화합물의 혼합물이며, 각 화합물의 비율은 (a):(b):(c):(d):(e)=36:24:15:10:15(mol%)였다. 또한, 상기 화합물은 각각 1분자 중에 SiH기를 3개 이상 갖는 화합물이며, 혼합물 전체의 SiH기의 함유 비율은, 0.0032mol/g이었다.
[합성예 3] (A-3) 성분의 조제
교반 장치, 냉각관, 적하 깔때기 및 온도계를 구비한 1L의 4개구 플라스크에, 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠(신에쯔 가가꾸 고교 가부시키가이샤제) 262.8g(1.35몰), 5% Pt카본 분말(N·E 켐캣 가부시키가이샤제) 0.12g을 첨가하고, 오일 배스를 사용해서 85℃로 가열했다. 여기에 트리비닐페닐실란(신에쯔 가가꾸 고교 가부시키가이샤제)을 28.0g(0.15몰) 적하했다. 적하 종료 후, 90 내지 100℃ 사이에서 5시간 교반했다. 교반 종료 후 25℃로 되돌리고, 활성탄을 2.9g 첨가하여 1시간 교반했다. 교반 후 여과, 감압 농축하고, (A-3) 성분 99.7g(무색 투명, 수율 87%, 25℃에 있어서의 점도: 30Pa·s)을 얻었다.
반응 생성물을, 1H-NMR(도 6), GPC(도 7) 등에 의해 분석한 결과, 이것은, 하기 식 (a) 내지 (c), (f)로 표시되는 구조를 갖는 화합물의 혼합물이며, 각 화합물의 비율은 (a):(b):(c):(f)=55:25:10:10(mol%)이었다. 또한, 상기 화합물은 각각 1분자 중에 SiH기를 3개 이상 갖는 화합물이며, 상기 혼합물 전체로서 SiH기의 함유 비율은, 0.0035몰/g이었다.
Figure pat00024
Figure pat00025
Figure pat00026
Figure pat00027
[실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 3]
표 1, 2에 나타내는 조성비(수치는 질량부를 나타낸다)로 하기의 각 성분을 혼합하고, 실리콘 조성물을 조제했다. 하기의 예에 있어서, 오르가노폴리실록산의 조성을 나타내는 기호는 이하와 같다.
MVi: (CH2=CH)(CH3)2SiO1/2
MΦVi: (CH2=CH)(CH3)(C6H5)SiO1/2
MH: H(CH3)2SiO1/2
D2Φ: (C6H5)2SiO2/2
TΦ: (C6H5)SiO3/2
Q: SiO4/2
(A) 성분
(A-1) 상기 합성예 1에 의해 얻어진 화합물
(A-2) 상기 합성예 2에 의해 얻어진 화합물
(A-3) 상기 합성예 3에 의해 얻어진 화합물
비교 성분
(A-4) MH 3TΦ 1로 표시되는 분지형 오르가노폴리실록산
(B) 성분
(B-1) 평균 단위식 MΦVi 2D2Φ 3으로 표시되는, 100g당 비닐기를 0.23몰 갖는 점도 2,000mPa·s의 오르가노폴리실록산
(B-2) 평균 단위식 MVi 2D2Φ로 표시되는, 100g당 비닐기를 0.50몰 갖는 점도 10mPa·s의 오르가노폴리실록산
(B-3) 평균 단위식 MΦVi 20D2Φ 37.5Q42.5로 표시되는, 100g당 비닐기를 0.16몰 갖는 25℃에 있어서 고체의 오르가노폴리실록산
(C) 성분
백금 1,3-디비닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 착체의 폴리실록산 희석품(백금 함유량: 1중량%)
(D) 성분
하기 구조식 (5)로 표시되는 접착성 향상제
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00030
<성능 평가 방법>
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 경화성 조성물에 대해서, 하기 방법에 따라, 그의 경화물의 성능을 평가했다.
(1) 경도
유리판으로 짜 맞춘 형(型) 중에 경화성 조성물을 6㎜ 두께가 되도록 유입하고, 150℃에서 4시간 후경화를 행하여, 경화물을 얻었다. ASTM D 2240에 준하여, 각 경화물의 경도(Shore D 또는 Type A)를 23℃에서 측정한 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, Shore D 경도는 값의 앞에 D를, Type A 경도는 값의 앞에 A를 각각 부기했다.
(2) 광 투과율
상기 경도 측정과 마찬가지로 조제한 2㎜ 두께의 경화물에 대해서, 각 경화물의 400㎚ 광 투과율을 분광 광도계를 사용하여 측정했다. 측정 결과를 표 3에 나타낸다.
(3) 신장, 인장 강도
상기 경도 측정과 마찬가지로 조제한 2㎜ 두께의 경화물에 대해서, 각 경화물의 신장 및 인장 강도를 JIS-K-6249에 준해서 23℃에서 측정했다. 측정 결과를 표 3에 나타낸다.
(4) 내균열성
도 1에 도시한 반도체 장치(LED 디바이스)에 경화성 조성물을 유입하고, 100℃에서 1시간 유지한 후, 150℃에서 4시간의 조건으로 경화를 행하였다. 얻어진 LED 디바이스를 260℃로 3분간 노출시켜, 경화물의 크랙의 유무를 확인했다. 그 후, 각 LED 디바이스를 -40℃ 15분, 125℃ 15분을 1사이클로 하는 열충격 시험기에 넣고, 500사이클 후의 각 LED 디바이스에 있어서의 경화성 조성물의 경화물 부분의 크랙의 유무를 확인했다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.
(5) 산소 가스 투과성
유리판으로 짜 맞춘 형 중에 경화성 조성물을 1㎜ 두께가 되도록 유입하고, 150℃에서 4시간 후경화를 행하여 얻어진 경화물에 대해서, 산소 가스 투과 장치(일리노이 인스트루먼츠사제 모델 8000)를 사용하여 측정을 행하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure pat00031
표 3으로부터, 본 발명의 경화성 조성물의 경화물이, 투명성, 신장, 인장 강도, 내균열성, 가스 배리어성이 우수한 것을 나타내고 있다. 따라서, 본 발명의 투명 열경화성 실리콘 조성물의 경화물은, 광학 소자 밀봉 재료, 특히 백색 LED용의 밀봉 재료로서 유용하다.
비교예 1 내지 3에 나타낸 바와 같이, 실록산 결합을 갖는 가교제인 (A-4)를 사용한 경우에는, 본 발명의 경화성 조성물과 비교해서 신장 및 산소 가스 투과율에 있어서 떨어지는 결과가 되었다.
또한, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는 예시이며, 본 발명의 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 마찬가지 작용 효과를 발휘하는 것은, 어떠한 것이든 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
1 : 반도체 장치
2 : 은도금 기판
3 : 패키지
4 : 반도체 칩
5 : 본딩 와이어
6 : 경화성 조성물의 경화물

Claims (6)

  1. 하기 (A), (B) 및 (C)를 포함하는 경화성 조성물.
    (A) 하기 식 (1)로 표시되는 유기 규소 화합물과, 하기 식 (2)로 표시되는 유기 규소 화합물의 부가 반응물이며, 1분자 중에 SiH기를 3개 이상 갖는 부가 반응물,
    Figure pat00032

    (식 중, R1은 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 2가 탄화수소기이다.)
    Figure pat00033

    (식 중, R2는 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 12의 1가 탄화수소기이고, R3은 단결합 또는 비치환된 탄소수 1 내지 4의 2가 탄화수소기이다.)
    (B) 알케닐기를 1분자 중에 2개 이상 갖는 오르가노실록산 화합물,
    (C) 히드로실릴화 반응 촉매: 조성물 전체의 질량에 대하여 백금족 금속 원자로서 1 내지 500ppm
  2. 제1항에 있어서, R1이 페닐렌기, R2가 메틸기 또는 페닐기인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 (B)가 하기 식 (3)으로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 경화성 조성물.
    Figure pat00034

    (식 중, R4는 독립적으로 비치환 또는 치환된 1가 탄화수소기이고, R5는 독립적으로 메틸기 또는 페닐기이고, a는 0 내지 50의 정수이고, b는 0 내지 100의 정수이다. 단, a가 0일 때 R5는 페닐기이고, 또한 b는 1 내지 100이다. 괄호가 붙여진 실록산 단위의 배열 순서는 임의이다.)
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 경화성 조성물을 경화해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 경화물.
  5. 제4항에 있어서, 두께 2㎜에 있어서의 파장 400㎚의 광 투과율(25℃)이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 경화물.
  6. 제4항에 기재된 경화물에 의해 반도체 소자가 피복된 것을 특징으로 하는 반도체 장치.
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