KR20200037261A - 경화성 유기폴리실록산 조성물 및 광반도체 장치 - Google Patents

경화성 유기폴리실록산 조성물 및 광반도체 장치 Download PDF

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Abstract

광반도체 소자용 밀봉제 또는 접합제로서 사용될 수 있으며 적어도 하기 성분들을 포함하는 경화성 유기폴리실록산 조성물: (A) 소정 평균 조성식의 성분 (A-1) 및 소정 평균 조성식의 성분 (A-2)를 포함하는 알케닐-함유 유기폴리실록산; (B) 0.5 중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 포함하고 소정 평균 분자식으로 나타내어지는 성분 (B-1), 0.5 중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 포함하고 소정 평균 조성식으로 나타내어지는 성분 (B-2), 및 필요하다면 소정 평균 분자식의 성분 (B-3)을 포함하며 규소-결합된 수소 원자를 포함하는 유기폴리실록산; (C) 접착 촉진제; 및 (D)하이드로실릴화-반응 촉매. 본 조성물은 오래 지속되는 광투과율 및 접합성 특성 및 비교적 높은 경도를 갖는 경화체를 형성할 수 있다.

Description

경화성 유기폴리실록산 조성물 및 광반도체 장치
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 2017년 7월 31일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/539,138호에 대한 우선권 및 이 출원의 모든 이점을 주장하며, 이 출원의 내용은 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 발명은 경화성 유기폴리실록산 조성물, 및 전술한 조성물의 경화체(cured body)로 밀봉 및/또는 접합된 광반도체 소자를 갖는 광반도체 장치에 관한 것이다.
경화성 유기폴리실록산 조성물은 포토커플러(photocoupler), 발광 다이오드, 고체 촬상 소자 등과 같은 광반도체 소자를 갖는 광반도체 소자를 갖는 광반도체 장치 내의 광반도체 소자를 밀봉 및/또는 접합하기 위해 사용된다. 그러한 조성물의 경화체는 반도체 소자로부터 방출되거나 수신되는 광을 흡수하지도 산란시키지 않을 것이 요구된다. 더욱이, 광반도체 장치의 신뢰성을 개선하기 위하여, 경화체는 변색되거나 접합 강도가 감소되지 않을 수 있을 것이 바람직하다.
일본 특허 출원 공개(이하, "공개"(Kokai)로 지칭됨) 제2006-342200호는 높은 경도 및 높은 광투과율을 갖는 경화체를 형성할 수 있는 경화성 유기폴리실록산 조성물을 개시한다. 그러나, 그러한 조성물로부터 생성되는 경화체는 광반도체 장치의 제조 또는 사용 동안 쉽게 손상될 수 있거나, 또는 광반도체 소자 또는 그러한 소자의 패키지로부터 쉽게 탈층될 수 있다.
공개 제2007-63538호 및 공개 제2008-120843호는 탁월한 내충격성 특성을 갖는 경화체를 형성할 수 있는 경화성 유기폴리실록산 조성물을 개시한다. 그러나, 시간의 경과에 따라 그러한 경화체는 황변을 겪기 때문에, 이들 경화체는 고온에서의 장시간 사용을 위해 의도된 광반도체 장치의 광반도체 소자를 밀봉 또는 접합하는 데에는 적합하지 않다.
공개 제2012-12434호는 오래 지속되는 광투과율 및 접합성 특성 및 비교적 높은 경도를 갖는 경화체를 형성할 수 있는 경화성 유기폴리실록산 조성물을 개시한다. 그러나, 다이 부착을 위한 이러한 기존의 해결책은 패드 오염을 유발하며, 이는 패드에 대한 와이어의 불량한 접합으로 이어진다. 패드에 와이어를 접합할 수 없으면 전기 전도도가 저하되고 패키지 그 자체의 고장으로 이어질 것이다.
본 발명의 목적은 오래 지속되는 광투과율 및 접합성 특성을 가질 뿐만 아니라 낮은 패드 오염을 통해 더 신뢰성 있는 패키지를 제공하는 실질적으로 투명한 경화체를 형성할 수 있는 경화성 유기폴리실록산 조성물을 제공하는 것이다. 다른 목적은 탁월한 신뢰성 및 성능을 갖는 광반도체 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 적어도 하기 성분들을 포함한다:
(A) 15 내지 35 중량%의 성분 (A-1) 및 65 내지 85 중량%의 성분 (A-2)를 포함하는 알케닐-함유 유기폴리실록산으로서,
성분 (A-1)은 하기 평균 조성식(average compositional formula):
(R1 3SiO1/2)a(R1 2 SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d
(여기서, R1은 페닐 기, 메틸 기, 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐 기를 나타내고; 전체 R1 기의 0.4 내지 50 몰%는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐 기이고; 메틸 기가 R1에 포함된 메틸 기와 페닐 기의 합계의 90 몰% 이상을 구성하고; "a", "b", "c", 및 "d"는 하기 조건들: 0 ≤ a ≤ 0.05; 0.9 ≤ b ≤ 1; 0 ≤ c ≤ 0.03; 0 ≤ d ≤ 0.03; 및 a+b+c+d = 1을 충족시키는 수임)의 유기폴리실록산을 포함하고;
성분 (A-2)는 하기 평균 조성식:
(R2 3SiO1/2)e(R2 2 SiO2/2)f(R2SiO3/2)g(SiO4/2)h(HO1/2)i
(여기서, R2는 페닐 기, 메틸 기, 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐 기를 나타내고; 전체 R2 기의 5 내지 10 몰%는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐 기이고; 메틸 기가 R2에 포함된 메틸 기와 페닐 기의 합계의 90 몰% 이상을 구성하고; "e", "f", "g", "h" 및 "i"는 하기 조건들: 0.4 ≤ e ≤ 0.6; 0 ≤ f ≤ 0.05; 0 ≤ g ≤ 0.05; 0.4 ≤ h ≤ 0.6; 0.01 ≤ i ≤ 0.05; 및 e+f+g+h = 1을 충족시키는 수임)의 유기폴리실록산을 포함하는, 상기 알케닐-함유 유기폴리실록산;
(B) 규소-결합된 수소 원자를 포함하며 80 내지 100 중량%의 성분 (B-1), 0 내지 20 중량%의 성분 (B-2), 및 0 내지 10 중량%의 성분 (B-3)을 포함하는, (B-1), (B-2), 및 (B-3)의 각각의 비율은 이들이 총 100 중량%가 되도록 선택되며, 성분 (B) 내의 규소-결합된 수소 원자가 성분 (A) 내의 알케닐 기의 총 함량 1 몰당 0.5 내지 2.0 몰의 범위가 되는 양의 유기폴리실록산으로서,
성분 (B-1)은, 0.5 중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 포함하며 하기 평균 분자식(average molecular formula):
R3 3SiO(R3 2SiO)j(R3HSiO)kSiR3 3
(여기서, R3은 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내고; 메틸 기가 R3에 포함된 전체 기의 90 몰% 이상을 구성하고; "j"는 0 내지 35의 범위의 수이고; "k"는 10 내지 100의 범위의 수임)으로 나타내어지는 유기폴리실록산을 포함하고;
성분 (B-2)는, 0.5 중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 포함하며 하기 평균 조성식:
(HR4 2SiO1/2)l(R4 3SiO1/2)m(R4 2SiO2/2)n(R4SiO3/2)o(SiO4/2)p(R5O1/2)q
(여기서, R4는 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내고; 메틸 기가 R4에 포함된 전체 기의 90 몰% 이상을 구성하고; R5는 수소 원자 또는 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬 기를 나타내고; "l", "m", "n", "o", "p" 및 "q"는 하기 조건들: 0.4 ≤ l ≤ 0.7; 0 ≤ m ≤ 0.2; 0 ≤ n ≤ 0.05; 0 ≤ o ≤ 0.5; 0.3 ≤ p ≤ 0.6; 0 ≤ q ≤ 0.05; 및 l+m+n+o+p = 1을 충족시키는 수임)로 나타내어지는 유기폴리실록산을 포함하고;
성분 (B-3)은 하기 평균 분자식:
HR6 2SiO(R6 2SiO)rSiR6 2H
(여기서, R6은 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내고; 메틸 기가 R6에 포함된 전체 기의 90% 이상을 구성하고; "r"은 10 내지 100의 범위의 수임)로 나타내어지는 유기폴리실록산인, 상기 유기폴리실록산;
(C) 성분 (A)와 성분 (B)의 합계 100 중량부당 0.1 내지 5 중량부의 양의 접착 촉진제; 및
(D) 조성물을 경화시키기에 충분한 양의 하이드로실릴화-반응 촉매.
본 발명의 조성물에는 (E) 20 내지 200 m2/g의 BET 비면적(specific area)을 가지며 성분 (A) 내지 성분 (D)의 합계 100 중량부당 1 내지 10 중량부의 양으로 첨가되는 건식 실리카가 추가로 제공될 수 있다.
본 발명의 조성물은 경화된 때에, JIS K 6253에 따른 타입 D 경도계 경도가 30 내지 70의 범위이며 광반도체 소자, 특히 발광 다이오드를 밀봉 또는 접합하기 위한 제제로서 사용하기에 적합한 실질적으로 광학적으로 투명한 경화체를 형성한다.
본 발명의 광반도체 장치는 전술한 조성물의 경화체의 사용에 의해 밀봉 및/또는 접합되는 광반도체 소자를 갖는 것을 특징으로 한다.
[발명의 효과]
본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은, 오래 지속되는 광투과율 및 접합성 특성을 가지며 비교적 높은 경도를 갖는 경화체를 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 광반도체 장치는 감소된 와이어 접합 파괴(wire bond failure)에 의해 부분적으로 달성되는 탁월한 신뢰성을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 광반도체 장치의 일례로서 예시된 표면-실장 발광 다이오드(LED)의 단면도이다.
상세한 설명에 사용된 참조 번호
1 폴리프탈아미드 수지로 제조된 하우징
2 내측 리드(inner lead)
3 다이 패드
4 접합 재료
5 LED 칩
6 접합 와이어
7 밀봉 재료
도 2는 금 패드 오염 시험의 결과를 보여주는 일련의 사진이다.
본 발명의 조성물의 주요 성분인 성분 (A)는 하기에 기재된 성분 (A-1) 및 성분 (A-2)로 이루어진 알케닐-함유 유기폴리실록산을 포함한다.
성분 (A-1)은 조성물의 취급성 및 경화체의 기계적 강도를 개선하기 위해 사용된다. 이러한 성분은 하기 평균 조성식의 유기폴리실록산을 포함한다:
(R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d
여기서, R1은 페닐 기, 메틸 기, 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐 기를 나타낸다. R1의 알케닐 기는 비닐 기, 알릴 기, 부테닐 기, 펜테닐 기, 또는 헥세닐 기로 나타내어질 수 있다. 비닐 기가 그의 반응성 및 합성 용이성을 고려하여 바람직하다. 그러나, 전체 R1 기의 0.4 내지 50 몰%는 알케닐 기이다. 이는, 알케닐 기의 함량이 권고된 하한 미만인 경우 조성물의 경화체가 낮은 기계적 강도를 가질 것이고, 다른 한편으로 알케닐 기의 함량이 권고된 상한을 초과하는 경우 경화체가 취성으로 될 것이기 때문이다. 더욱이, R1의 메틸 기와 페닐 기의 합계를 100%로 가정할 때, 메틸 기는 90 몰% 이상을 구성해야 한다. 이는, 메틸 기의 함량이 권고된 하한 미만인 경우, 조성물의 경화체가 고온에서 용이하게 색을 얻을 수 있기 때문이다. 더욱이, 상기 식에서, "a", "b", "c", 및 "d"는, 실록산 구조 단위의 비를 나타내며 하기 조건들: 0 ≤ a ≤ 0.05; 0.9 ≤ b ≤ 1; 0 ≤ c ≤ 0.03; 0 ≤ d ≤ 0.03; 및 a+b+c+d = 1을 충족시키는 수이다. "a"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우, 이는 이러한 성분의 점도의 상당한 감소를 야기할 것이다. 이는 결국 조성물의 취급성을 손상시키고 본 성분을 휘발성으로 만들거나, 또는 경화 동안 조성물의 중량을 감소시키고 경화체의 경도를 감소시킬 것이다. 다른 한편으로, "c" 및 "d"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우, 이는 본 성분의 점도를 증가시킬 것이며, 조성물의 취급성을 손상시키거나 또는 경화체를 너무 취성으로 만들 것이다. "b"의 값은 "a", "c", 및 "d"의 값으로부터 결정된다. 그러나, "b"의 값이 권고된 하한보다 낮으면, 원하는 점도를 조성물에 부여하거나 또는 요구되는 경도 또는 기계적 강도를 경화체에 부여하는 것이 불가능할 것이다. 성분 (A-1)은 선형, 환형, 부분 환형, 또는 부분 분지형 분자 구조를 가질 수 있다. 이러한 성분은 25℃에서 액체이다. 25℃에서의 이러한 성분의 점도는 3 내지 1,000,000 mPa·s, 그리고 대안적으로 5 내지 50,000 mPa·s의 범위이어야 한다. 점도가 권고된 하한 미만인 경우 이는 경화체의 기계적 강도를 감소시킬 것이고, 다른 한편으로 점도가 권고된 상한을 초과하는 경우 이는 조성물의 취급성을 손상시킬 것이다.
성분 (A-1)은 하기에 주어진 평균 조성식으로 표시되는 유기폴리실록산으로 나타내어질 수 있으며, 여기서, Vi는 비닐을 나타내고, Me는 메틸을 나타내고, Ph는 페닐을 나타낸다.
(ViMe2SiO1/2)0.012(Me2SiO2/2)0.988
(ViMe2SiO1/2)0.007(Me2SiO2/2)0.993
(Me3SiO1/2)0.007(Me2SiO2/2)0.983(MeViSiO2/2)0.010
(Me3SiO1/2)0.01(MeViSiO1/2)0.01(Me2SiO2/2)0.96(MeSiO3/2)0.02
(ViMe2SiO1/2)0.005(Me2SiO2/2)0.895(MePhSiO2/2)0.100
더욱이, 성분 (A-1)은 하기에 주어진 평균 분자식으로 표시되는 유기폴리실록산으로 나타내어질 수 있으며, Vi 및 Me는 상기에 정의된 것과 동일하다.
(MeViSiO2/2)3
(MeViSiO2/2)4
(MeViSiO2/2)5
성분 (A-2)는 조성물의 경화체에 경도 및 기계적 강도를 부여하도록 의도된 유기폴리실록산이다. 이러한 성분은 하기 평균 조성식으로 나타내어진다:
(R2 3SiO1/2)e(R2 2SiO2/2)f(R2SiO3/2)g(SiO4/2)h(HO1/2)i
상기 식에서, R2는 페닐 기, 메틸 기, 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐 기를 나타낸다. R2의 알케닐 기는 비닐 기, 알릴 기, 부테닐 기, 펜테닐 기, 또는 헥세닐 기로 나타내어질 수 있다. 비닐 기가 그의 반응성 및 합성 용이성을 고려하여 바람직하다. 그러나, 전체 R2 기의 5 내지 10 몰%는 알케닐 기이다. 이는, 알케닐 기의 함량이 권고된 하한 미만인 경우 조성물의 경화체가 낮은 경도 및 기계적 강도를 가질 것이고, 다른 한편으로 알케닐 기의 함량이 권고된 상한을 초과하는 경우 경화체가 취성으로 될 것이기 때문이다. 더욱이, R2의 메틸 기와 페닐 기의 합계를 100%로 가정할 때, 메틸 기는 90 몰% 이상을 구성해야 한다. 이는, 메틸 기의 함량이 권고된 한계보다 낮은 경우, 조성물의 경화체가 고온에서 용이하게 색을 얻을 수 있기 때문이다. 더욱이, 상기 식에서, "e", "f", "g", "h" 및 "i"는, 실록산 구조 단위 및 하이드록실 기의 비를 나타내며 하기 조건들: 0.4 ≤ e ≤ 0.6; 0 ≤ f ≤ 0.05; 0 ≤ g ≤ 0.05; 0.4 ≤ h ≤ 0.6; 0.01 ≤ i ≤ 0.05; 및 e+f+g+h = 1을 충족시키는 수이다. "e"의 값이 권고된 하한 미만인 경우 이는 경화체의 기계적 강도를 감소시킬 것이고, 다른 한편으로 "e"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우 경화체에 충분한 경도를 부여하는 것이 불가능할 것이다. "f"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우, 경화체에 충분한 경도를 부여하는 것이 불가능할 것이다. "g"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우, 이는 경화체의 기계적 강도를 저하시킬 것이다. "h"의 값이 권고된 하한 미만인 경우 경화체에 충분한 경도를 부여하는 것이 불가능할 것이고, 다른 한편으로 "h"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우 이는 조성물 중의 성분의 분산성을 손상시킬 것이며 조성물의 경화체의 기계적 강도를 감소시킬 것이다. 마지막으로, 양호한 접합성을 갖는 조성물을 제공하기 위하여, "i"의 값을 권고된 범위 내로 유지하는 것이 중요하다. "i"의 값이 권고된 하한 미만인 경우 원하는 접합 특성을 갖는 조성물을 제공하는 것이 불가능할 것이고, 다른 한편으로 "i"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우 이는 조성물 중의 이러한 성분의 분산성을 손상시킬 것이며 원하는 기계적 강도 및 접합 특성을 조성물의 경화체에 부여하는 것을 허용하지 않을 것이다. 성분 (A-2)는 분지형 또는 망상(net-like) 분자 구조를 가질 수 있다. 25℃ 에서의 이러한 성분의 점도에 대한 특별한 제한은 없으며, 이는 성분 (A-1)과 혼화성이라면 액체 또는 고체일 수 있다.
성분 (A-2)는 하기에 주어진 평균 조성식으로 표시되는 유기폴리실록산으로 나타내어질 수 있으며, 여기서 Vi, Me, 및 Ph는 상기에 정의된 것과 동일하다.
(ViMe2SiO1/2)0.10(Me3SiO1/2)0.33(SiO4/2)0.57(HO1/2)0.03
(ViMe2SiO1/2)0.13(Me3SiO1/2)0.35(SiO4/2)0.52(HO1/2)0.02
(ViMePhSiO1/2)0.10(Me3SiO1/2)0.45(SiO4/2)0.45(HO1/2)0.03
(ViMe2SiO1/2)0.09(Me3SiO1/2)0.31(SiO4/2)0.60(HO1/2)0.04
(ViMe2SiO1/2)0.10(Me3SiO1/2)0.40(SiO4/2)0.50(HO1/2)0.03
성분 (A)는 15 내지 35 중량%의 성분 (A-1)과 65 내지 85 중량%의 성분 (A-2), 대안적으로 20 내지 30 중량%의 성분 (A-1)과 70 내지 80 중량%의 성분 (A-2)를 함유하는 것이 권고된다. 성분 (A-1)의 함량이 권고된 상한을 초과하는 경우 조성물의 경화체에 원하는 경도 및 기계적 강도를 부여하는 것이 불가능할 것이고, 다른 한편으로 성분 (A-1)의 함량이 권고된 하한 미만인 경우 이는 조성물의 취급성을 손상시키고 경화체에 취성을 부여할 것이다.
조성물이 궁극적으로 높은 균일성의 상태로 제조될 수 있다면 성분 (A)의 성분 (A-1)과 성분 (A-2)를 예비혼합하는 것은 필요하지 않다. 양호한 취급성의 관점에서, 성분 (A)는 25℃에서 액체이어야 하며 100 내지 5,000,000 mPa·s, 그리고 대안적으로 500 내지 100,000 mPa·s의 범위의 점도를 가져야 한다.
성분 (B)는 가교결합제로서 조성물에 사용된다. 이는, 성분 (B-1), 및 일부 경우에 성분 (B-2) 및/또는 성분 (B-3)으로 이루어지며 규소-결합된 수소 원자를 갖는 유기폴리실록산을 포함한다.
성분 (B-1)은 성분 (B)의 주요 성분이며, 가교결합제로서 뿐만 아니라 효율적인 계면 접합 개선제로서 작용한다. 성분 (B)는 가교결합제로서의 성분 (B-1)만으로 구성될 수 있다. 이러한 성분은 하기 평균 분자식으로 나타내어지는 유기폴리실록산을 포함한다:
R3 3SiO(R3 2SiO)j(R3HSiO)kSiR3 3
이 식에서, R3은 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내고; 메틸 기가 R3에 포함된 전체 기의 90 몰% 이상을 구성한다. 메틸 기의 함량이 권고된 한계 미만인 경우, 경화체가 고온에서 색을 얻을 것이다. 이 식에서, "j"는 0 내지 35의 범위의 수이고; "k"는 5 내지 100의 범위의 수이다. "j"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우, 양호한 접합성을 갖는 조성물을 제공하는 것이 불가능할 것이다. "k"의 값이 권고된 하한 미만인 경우 양호한 접합성을 갖는 조성물을 제공하는 것이 불가능할 것이고, 다른 한편으로 "k"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우 낮은 기계적 강도를 갖는 경화체가 얻어질 것이다. 더욱이, 규소-결합된 수소 원자의 함량은 0.5 중량% 이상이어야 한다. 규소-결합된 수소 원자의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우, 양호한 접합성을 갖는 조성물을 제공하는 것이 어려울 것이다. 성분 (B-1)은 25℃에서 액체이며 25℃ 에서의 점도가 3 내지 10,000 mPa·s, 그리고 대안적으로 5 내지 5,000 mPa·s의 범위인 것이 권고된다. 점도가 권고된 하한 미만인 경우 이는 경화체의 기계적 강도 및 접합 강도를 손상시킬 것이며, 다른 한편으로 점도가 권고된 상한을 초과하는 경우 이는 조성물의 취급성을 손상시킬 것이다.
성분 (B-1)은 하기에 주어진 평균 분자식으로 표시되는 유기폴리실록산으로 나타내어질 수 있으며, 여기서 Me 및 Ph는 상기에 정의된 것과 동일하다.
Me3SiO(MeHSiO)10SiMe3
Me3SiO(MeHSiO)80SiMe3
Me3SiO(Me2SiO)30(MeHSiO)30SiMe3
Me2PhSiO(MeHSiO)35SiMe2Ph
성분 (B-2) 및 성분 (B-3)은 조성물 (B)의 물리적 특성을 특정 사용 조건에 적합하도록 변화시키기 위해 성분 (B-1)에 첨가될 수 있다. 성분 (B-2)는 경화체의 기계적 강도뿐만 아니라 응집 및 접합 특성을 개선하기 위해 첨가될 수 있다. 성분 (B-2)는 하기 평균 조성식으로 나타내어지는 유기폴리실록산을 포함한다:
(HR4 2SiO1/2)l(R4 3SiO1/2)m(R4 2SiO2/2)n(R4SiO3/2)o(SiO4/2)p(R5O1/2)q
이 식에서, R4는 페닐 기 또는 메틸 기를 나타낸다. 메틸 기가 R4에 포함된 전체 기의 90 몰% 이상을 구성한다. 메틸 기의 함량이 권고된 한계 미만인 경우, 이는 고온에서 경화체를 착색시킬 수 있다. 상기 식에서, R5는 수소 원자 또는 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬 기를 나타낸다. R5의 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬 기는 메틸 기, 에틸 기, 및 아이소프로필 기로 나타내어진다. 더욱이, 상기 식에서, "l", "m", "n", o", "p" 및 "q"는, 실록산 구조 단위 및 하이드록실 기 및 알콕시 기의 비를 나타내며 하기 조건들: 0.4 ≤ l ≤ 0.7; 0 ≤ m ≤ 0.2; 0 ≤ n ≤ 0.05; 0 ≤ o ≤ 0.5; 0.3 ≤ p ≤ 0.6; 0 ≤ q ≤ 0.05; 및 l+m+n+o+p = 1을 충족시키는 수이다. "l"의 값이 권고된 하한 미만인 경우 원하는 경도를 달성하는 것이 불가능할 것이고, 다른 한편으로 "l"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우 이는 본 성분의 분자량을 감소시킬 것이며 경화체에 충분한 기계적 강도를 부여하는 것을 허용하지 않을 것이다. 더욱이, "m"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우, 원하는 경도를 달성하는 것이 불가능할 것이다. "n"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우, 원하는 경도를 달성하는 것이 불가능할 것이다. "o"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우, 이는 성분의 분산성을 손상시킬 것이며 경화체에 충분한 기계적 강도를 부여하는 것을 허용하지 않을 것이다. "p"의 값이 권고된 하한 미만인 경우 원하는 경도를 달성하는 것이 불가능할 것이고, 다른 한편으로 "p"의 값은 권고된 상한을 초과는 경우 이는 조성물 중의 본 성분의 분산성을 손상시킬 것이며 원하는 기계적 강도를 얻는 것을 허용하지 않을 것이다. 마지막으로, "q"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우, 이는 성분의 분자량을 감소시킬 것이며, 경화체에 충분한 기계적 강도를 부여하는 것을 허용하지 않을 것이다. 본 성분은 0.5 중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 함유하여야 한다. 규소-결합된 수소 원자의 함량이 0.5 중량% 미만인 경우, 경화체에 충분한 기계적 강도를 부여하는 것이 불가능할 것이다. 본 성분과 조성물의 혼화성을 개선하기 위하여, 이러한 성분은 25℃에서 액체 또는 고체이어야 한다.
성분 (B-2)는 하기에 주어진 평균 조성식으로 표시되는 유기폴리실록산으로 나타내어질 수 있으며, 여기서 Me 및 Ph는 상기에 정의된 것과 동일하다.
(HMe2SiO1/2)0.67(SiO4/2)0.33
(HMe2SiO1/2)0.50(Me3SiO1/2)0.17(SiO4/2)0.33
(HMe2SiO1/2)0.65(PhSiO3/2)0.05(SiO4/2)0.30
성분 (B-3)은 경화체의 경도를 제어하기 위해 사용된다. 이러한 성분은 하기 평균 분자식으로 나타내어지는 유기폴리실록산이다:
HR6 2SiO(R6 2SiO)rSiR6 2H
여기서, R6은 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내며, 메틸 기가 R6에 포함된 전체 기의 90% 이상을 구성한다. 메틸 기의 함량이 권고된 하한 미만인 경우, 이는 고온에서 경화체를 착색시킬 것이다. 상기 식에서, "r"은 10 내지 100의 범위의 수를 나타낸다. "r"이 권고되는 하한 미만인 경우 원하는 경도를 갖는 경화체를 제공하는 것이 어려울 것이고, 다른 한편으로 "r"의 값이 권고된 상한을 초과하는 경우 경화체는 그의 기계적 강도를 상실할 것이다.
성분 (B-3)은 하기 평균 분자식으로 표시되는 유기폴리실록산으로 예시될 수 있으며, 여기서 Me 및 Ph는 상기에 정의된 것과 동일하다:
HMe2SiO(Me2SiO)20SiMe2H
HMe2SiO(Me2SiO)80SiMe2H
HMe2SiO(Me2SiO)50(MePhSiO)5SiMe2H
성분 (B)는 성분 (B)의 총 중량에 대한 상대 백분율로 나타내어, 80 내지 100 중량%의 성분 (B-1), 0 내지 20 중량%의 성분 (B-2), 및 0 내지 10 중량%의 성분 (B-3)을 함유한다. 다양한 실시 형태에서, 성분 (B-1)은 성분 (B)의 85, 90, 또는 95 중량% 이상으로 포함될 수 있다. 성분 (B-2)가 존재할 수 있으며, 범위의 하한이 성분 (B)의 총량의 0 중량%일 수 있거나 5, 10, 또는 15 중량% 이상일 수 있고, 범위의 상한이 범위의 하한보다 높지만 5, 10, 15, 또는 20 중량% 이하인 범위의 양으로 포함될 수 있다. 성분 (B-3)이 존재할 수 있으며, 성분 (B-1) 및 성분 (B-2)에 대한 성분 (B)의 나머지를 구성할 수 있다. 전형적으로, 본 발명의 조성물의 경화체가 충분한 경도를 갖기 위해서 성분 (B-3)의 양은 적다. 성분 (B)의 기재된 조성물은 패드 상의 실록산 재료 크리핑(creeping)에 의한 패드 오염을 감소시킨다. 성분 (B)는 25℃에서 액체이며 점도가 5 내지 100,000 mPa·s, 그리고 대안적으로 10 내지 50,000 mPa·s의 범위인데, 이는 성분 (B)를 취급하기 용이하게 만든다.
성분 (B)는, 규소-결합된 수소 원자가 성분 (A) 내의 알케닐 기의 총 함량 1 몰당 0.5 내지 2.0 몰, 그리고 대안적으로 0.8 내지 1.8 몰의 범위가 되도록 하는 양으로 첨가된다. 성분 (B)의 함량이 권고된 하한 미만이거나 권고된 상한을 초과하는 경우, 원하는 경도, 기계적 특성, 및 접합 특성을 조성물의 경화체에 부여하는 것이 불가능할 것이다.
성분 (C)는 접착 촉진제이다. 그러한 접착 촉진제는 당업계에 공지된 것일 수 있으며 하이드로실릴화-반응 경화성 유기폴리실록산 조성물에 첨가하기 위해 사용될 수 있다. 예시적인 성분 (C)는 에폭시-함유 유기 기, 알케닐 기 및 규소-결합된 알콕시 기를 함유하는 유기실란 또는 유기실록산이다. 성분 (C)는 하기 화합물들로 예시될 수 있다: 트라이알콕시실록시 기(예를 들어, 트라이메톡시실록시 기 또는 트라이에톡시실록시 기) 또는 트라이알콕시실릴알킬 기(예를 들어, 트라이메톡시실릴에틸 기 또는 트라이에톡시실릴에틸 기) 및 하이드로실릴 기 또는 알케닐 기(예를 들어, 비닐 기 또는 알릴 기)를 함유하며 선형, 분지형, 또는 환형 분자 구조 및 4 내지 20개의 규소 원자를 갖는 유기실록산 올리고머 또는 유기실란; 트라이알콕시실록시 기 또는 트라이알콕시실릴알킬 기 및 메타크릴옥시알킬 기(예를 들어, 3-메타크릴옥시프로필 기)를 함유하며 선형, 분지형, 또는 환형 분자 구조 및 4 내지 20개의 규소 원자를 갖는 유기실록산 올리고머 또는 유기실란; 트라이알콕시실록시 기 또는 트라이알콕시실릴알킬 기 및 에폭시-함유 알킬 기(예를 들어, 3-글리시독시프로필 기, 4-글리시독시부틸 기, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸 기, 또는 3-(3,4-에폭시사이클로헥실)프로필 기)를 함유하며 선형, 분지형, 또는 환형 분자 구조 및 4 내지 20개의 규소 원자를 갖는 유기실록산 올리고머 또는 유기실란; 아미노알킬트라이알콕시실란과 에폭시-결합된 알킬트라이알콕시실란의 반응 생성물; 또는 에폭시-함유 에틸폴리실리케이트. 구체적인 예는 하기 화합물들이다: 비닐트라이메톡시실란, 알릴트라이메톡시실란, 알릴트라이에톡시실란, 하이드로겐트라이에톡시실란, 3-글리시독시프로필트라이메톡시실란, 3-글리시독시프로필트라이에톡시실란, 2-(3,4-에폭시사이클로헥실)에틸트라이메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트라이에톡시실란, 3-글리시독시프로필트라이에톡시실란과 3-아미노프로필트라이에톡시실란의 반응 생성물; 실라놀 기로 캡핑된 메틸비닐실록산 올리고머와 3-글리시독시프로필트라이메톡시실란의 축합 반응 생성물; 실라놀 기로 캡핑된 메틸비닐실록산 올리고머와 3-메타크릴옥시프로필트라이에톡시실란의 축합 반응 생성물; 및 트리스(3-트라이메톡시실릴프로필)아이소시아누레이트.
황변에 대한 저항성의 감소 및 광 투과성의 감소를 방지하는 관점에서, 경화체가 승온에서 오랜 시간에 걸쳐 사용될 때, 성분 (C)는 활성 질소 원자, 예를 들어 아미노 기를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 소정 실시 형태에서, 이러한 접착 촉진제는 25℃에서의 점도가 1 내지 500 mPa·s의 범위인 저점도 액체이다.
성분 (C)는 경화 특성을 손상시키지 않는, 특히 경화체 내의 색의 변화를 야기하지 않는 양으로 첨가되어야 한다. 더욱 구체적으로, 이는 성분 (A)와 성분 (B)의 합계 100 중량부당 0.01 중량부 이상 5 중량부 이하, 그리고 대안적으로 0.1 중량부 이상 3 중량부 이하의 양으로 첨가되어야 한다.
성분 (D)는 조성물의 하이드로실릴화 반응을 가속하기 위해 사용되는 하이드로실릴화-반응 촉매이다. 그러한 촉매는 백금계 촉매, 백금계 화합물 촉매, 금속 백금 촉매, 로듐계 촉매, 또는 팔라듐계 촉매로 예시될 수 있다. 성분 (A)와 성분 (B)의 하이드로실릴화 반응의 효율적인 가속의 관점에서 그리고 그에 따른 조성물의 가속된 경화를 위해, 백금계 촉매를 이용하는 것이 권고된다. 그러한 촉매는 미세 백금 분말, 백금 흑, 염화백금산, 알코올-개질된 염화백금산, 염화백금산의 다이올레핀 착물, 백금의 올레핀 착물; 백금 비스(아세토아세테이트), 백금 비스(아세토아세토네이트), 또는 유사한 백금-카르보닐 착물; 염화백금산과 다이비닐-테트라메틸 다이실록산의 착물, 염화백금산과 테트라비닐-테트라메틸-사이클로테트라실란의 착물, 또는 클로로백금산과 알케닐실록산의 유사한 착물; 백금과 다이비닐테트라메틸-다이실록산의 착물, 백금과 테트라비닐테트라메틸-사이클로테트라실록산의 착물, 또는 백금과 알케닐실록산의 유사한 착물; 염화백금산과 아세틸렌 알코올의 착물 등으로 나타내어질 수 있다. 하이드로실릴화 효율의 관점에서, 백금과 알케닐실록산의 착물을 사용하는 것이 권고된다.
알케닐실록산은 하기 화합물들로 예시될 수 있다: 1,3-다이비닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산; 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐 사이클로테트라실록산; 메틸 기 중 일부가 에틸 기, 페닐 기 등으로 대체된 알케닐실록산; 또는 유사한 치환된 알케닐실록산 올리고머; 또는 알케닐실록산의 비닐 기가 알릴, 헥세닐, 또는 유사한 기로 대체된 알케닐실록산 올리고머. 백금-알케닐실록산 착물의 높은 안정성으로 인해, 1,3-다이비닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산을 사용하는 것이 권고된다.
더욱이, 백금-알케닐실록산 착물의 안정성을 추가로 개선하기 위하여, 백금-알케닐실록산 착물은 1,3-다이비닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산, 1,3-다이알릴-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산, 1,3-다이비닐-1,3-다이메틸-1,3-다이페닐다이실록산, 1,3-다이비닐-1,1,3,3-테트라페닐다이실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐사이클로테트라실록산, 또는 유사한 알케닐실록산 올리고머 또는 유기실록산 올리고머, 예를 들어 다이메틸실록산 올리고머, 특히 알케닐실록산 올리고머와 조합될 수 있다.
성분 (D)가 조성물의 경화를 가속시키는 한, 성분 (D)가 사용될 수 있는 양과 관련하여 특별한 제한은 없다. 더욱 구체적으로, 중량 단위로 이러한 성분의 백금계 금속 원자, 특히 백금 원자의 함량이 0.01 내지 500 ppm, 대안적으로 0.01 내지 100 ppm, 그리고 대안적으로 0.1 내지 50 ppm의 범위가 되도록 하는 양으로 성분 (D)를 첨가하는 것이 권고된다. 성분 (D)의 함량이 권고된 하한 미만인 경우, 충분한 경화를 제공하는 것이 어려울 것이고, 다른 한편으로, 성분 (C)의 함량이 권고된 상한을 초과하는 경우, 이는 경화체의 착색으로 이어질 것이다.
조성물의 취급성 및 접합 특성을 개선하기 위하여, (E) 20 내지 200 m2/g 범위의 BET 비면적을 갖는 건식 실리카가 추가로 제공될 수 있다. 이러한 성분은 성분 (A), 성분 (B), 성분 (C) 및 성분 (D)의 합계 100 중량부당 1 내지 10 중량부의 양으로 사용되어야 한다. 성분 (E)의 BET 비면적이 권고된 범위 미만 또는 초과로 되는 양으로 성분 (E)가 사용되는 경우, 이는 취급성을 손상시킬 것이며, 원하는 조성물 점도를 얻는 것을 허용하지 않을 것이다. 더욱이, 성분 (E)의 함량이 권고된 상한을 초과하는 경우, 이는 광 투과 특성을 손상시킬 것이다.
실온에서의 가사 수명 및 저장 안정성을 연장시키기 위하여, 조성물에는 성분 (F), 예를 들어 1-에티닐사이클로헥산-1-올, 2-메틸-3-부틴-2-올, 3,5-다이메틸-1-헥신-3-올, 2-페닐-3-부틴-2-올, 또는 유사한 알킨 알코올; 3-메틸-3-펜텐-1-인, 3,5-다이메틸-3-헥센-1-인, 또는 유사한 엔-인 화합물; 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐사이클로테트라실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라헥세닐사이클로테트라실록산, 또는 유사한 메틸알케닐실록산 올리고머; 다이메틸 비스(3-메틸-1-부틴-3-옥시)실란, 메틸비닐 비스(3-메틸-1-부틴-3-옥시)실란, 또는 유사한 알킨옥시실란; 벤조트라이아졸, 또는 유사한 하이드로실릴화 반응 억제제가 추가로 제공될 수 있다.
성분 (F)는 성분 (A), 성분 (B), 성분 (C) 및 성분 (D)의 혼합 동안 조성물의 겔화 또는 경화를 억제하기에 충분한 양으로, 그리고 또한 조성물의 장기간 저장을 제공하는 데 필요한 양으로 사용된다. 더욱 구체적으로, 성분 (A), 성분 (B), 성분 (C) 및 성분 (D)의 합계 100 중량부당 0.0001 내지 5 중량부, 그리고 대안적으로 0.01 내지 3 중량부의 양으로 이러한 성분을 첨가하는 것이 권고된다.
본 발명의 목적과 모순되지 않는 한도 내에서, 성분 (E) 이외에, 조성물은 다른 임의의 성분, 예를 들어 실리카, 유리, 산화아연 또는 유사한 무기 충전제; 실리콘 고무 분말; 실리콘 수지, 폴리메타크릴레이트 수지, 또는 유사한 수지 분말; 내열제, 염료, 안료, 난연제, 용매 등을 함유할 수 있다.
취급의 관점에서, 조성물은 액체이며 25℃에서의 점도가 10 내지 1,000,000 mPa·s의 범위인 것이 권고된다. 조성물이 광반도체 소자용 밀봉제로서 사용하기 위해 의도되는 경우 조성물은 25℃에서의 점도가 100 내지 10,000 mPa·s의 범위이어야 하며, 광반도체 소자용 접합제로서 사용하기 위해 의도되는 경우 조성물은 25℃에서의 점도가 1,000 내지 500,000 mPa·s의 범위이어야야 한다.
조성물은 실온에서 유지함으로서 또는 가열에 의해 경화된다. 경화의 가속을 위해, 가열에 의해 조성물을 경화시키는 것이 권고된다. 가열 온도는 50 내지 200℃의 범위여야 한다.
조성물은 강, 스테인리스 강, 알루미늄, 구리, 은, 티타늄, 티타늄 합금 또는 다른 금속 또는 합금; 규소 반도체, 갈륨-인계 반도체, 갈륨-비소계 반도체, 갈륨-질화물계 반도체, 또는 유사한 반도체 소자; 세라믹, 유리, 열경화성 수지, 및 극성 기를 함유하는 열가소성 수지에 대하여, 그리고 특히 상기 물체가 가열-냉각 사이클을 겪는 경우 탁월한 접합 내구성을 제공한다.
조성물의 경화는, JIS K 6253에 따라 타입 D 경도계에 의해 측정되는 경도가 30의 범위이고 상한이 하한보다 높으며 최대 60, 65, 또는 70인 경화체를 생성하는 것이 권고된다. 경화체가 30 미만의 경도를 갖는 경우 불량한 응집성과 불충분한 강도 및 접합 용량을 가질 것이며, 다른 한편으로 경도가 70을 초과하는 경우 경화체가 취성을 얻을 것이며 충분한 접합 특성을 제공하는 것이 불가능할 것이다. 소정 실시 형태에서, 경화체는 경도가 40, 50, 55, 또는 60 이상일 수 있다.
하기에서 본 발명의 광반도체 장치를 상세하게 설명한다.
본 발명의 광반도체 장치는 본 발명의 조성물로부터 형성되는 밀봉 재료의 경화체에 의해 하우징 내에 밀봉되거나, 또는 본 발명의 조성물로부터 형성되는 접합 재료의 경화체로 하우징에 접합되는 광반도체 소자를 포함한다. 광반도체 소자는 발광 다이오드(LED), 반도체 레이저, 포토다이오드, 포토 트랜지스터, 고체 촬상 소자, 또는 포토커플러 발광체 및 수광체를 포함할 수 있다. 가장 적합한 응용은 LED이다.
LED에서 광은 반도체로부터 수직 방향 및 수평 방향으로 방출되기 때문에, 장치의 부품은 광을 흡수하지 않으며 높은 광투과율 또는 높은 광 반사 계수 중 어느 하나를 갖는 재료로 제조될 필요가 있다. 광반도체 소자를 지지하는 기재가 또한 이러한 규칙의 예외가 아니다. 그러한 기재는 은, 금, 구리, 또는 다른 전기 전도성 금속; 알루미늄, 니켈 또는 다른 비-전기전도성 금속; 백색 안료와 혼합된 PPA(폴리프탈아미드), LCP(액정 중합체), 또는 다른 열가소성 수지; 백색 안료와 혼합된 에폭시 수지, BT 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 또는 유사한 열경화성 수지; 알루미나, 알루미나 질화물, 또는 유사한 세라믹으로부터 제조될 수 있다. 본 발명의 조성물은 반도체 소자 및 기재에 대해 양호한 접합을 제공하기 때문에, 얻어지는 광반도체 장치의 신뢰성을 개선한다.
본 발명의 광반도체 장치가 도 1을 참조하여 더 상세하게 설명된다. 도 1은 광반도체 장치의 전형적인 예로서 나타나 있는 단일 표면-실장 타입 LED의 단면도이다. 도 1의 LED는 폴리프탈아미드 수지(PPA)로 제조된 하우징(1) 내부의 접합 재료(4)를 통해 다이 패드(3)에 다이-접합된 LED 칩(5)을 포함한다. LED 칩(5)은 결국 접합 와이어(6)에 의해 내측 리드(2)에 와이어-접합되고, 하우징의 내벽과 함께 밀봉 재료(7)로 밀봉된다. 본 발명의 LED에서, 접합 재료(4) 및/또는 밀봉 재료(7)를 형성하는 데 사용되는 조성물은 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물이다.
산업상 이용가능성
본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물은 LED, 반도체 레이저, 포토다이오드, 포토 트랜지스터, 고체 촬상 소자, 포토커플러 발광체 및 수광체 등의 광반도체 소자를 위한 밀봉제 및 접합제로서 사용될 수 있다. 본 발명의 광반도체 장치는 광학 장치, 광학 기구, 점등 장치, 조명 장치, 또는 유사한 광반도체 장치로서 사용될 수 있다.
실시예
응용예 및 비교예를 참조하여 본 발명의 경화성 유기폴리실록산 조성물 및 본 발명의 광반도체 장치를 더욱 상세하게 추가로 예시할 것이다. 이들 응용예 및 비교예에서, 점도 값은 25℃에 상응한다.
경화성 유기폴리실록산 조성물의 점도뿐만 아니라, 응용예 및 비교예에서 언급된 경화체의 경도, 광투과율, 및 접합 강도를 하기에 기재된 방법에 의해 측정하였다.
[경화성 유기폴리실록산 조성물의 점도]
이러한 특성은 경화성 유기폴리실록산 조성물의 제조 후 30분 이내에 점도계(AR-550, 티에이 인스트루먼트 컴퍼니, 리미티드(TA Instrument Co., Ltd.)의 제품)에 의해 그리고 20 mm 직경의 2° 원추 평판을 사용하여 측정하였다. 먼저 예비-전단(pre-shear)을 적용한 후 1 sec-1 및 10 sec-1의 전단 속도에서 점도를 측정하였다. 1 sec-1에서의 점도를 10 sec-1에서의 점도로 나누어서, 전단 의존성 점도 변화로서 정의되는 요변성(thixotropy)을 결정한다.
[경화체의 경도]
경화성 유기폴리실록산을 150℃에서 1시간 동안 프레스 성형함으로써 경화된 시트형 몸체로 성형하였고, JIS K 6253에 따라 타입 D 경도계로 경도를 측정하기 위해 후자를 사용하였다.
[경화체의 광투과 특성]
경화성 유기폴리실록산 조성물을 2개의 유리판들 사이에 개재시키고 150℃에서 1시간 동안 이를 유지시킴으로써 경화시켰다. 얻어진 경화체의 광-투과 특성을, 가시광(400 nm 내지 700 nm의 파장 범위)의 임의의 파장에서 측정할 수 있는 자기-기록 분광광도계(광학 경로: 0.1 cm)에 의해 25℃에서 측정하였다. 유리와 조성물을 통한 광투과율로부터 유리만을 통한 광투과율을 차감함으로써, 경화체를 통한 광투과율을 결정하였다. 파장 450 nm에 대해 얻어진 광투과율이 표 1에 나타나 있다.
[장치의 패드 오염]
10 mm × 10 mm 정사각형 금 칩 및 100 mg의 경화성 유기폴리실록산 조성물을 약 20 mm의 공간에 의해 분리된 앰풀 내에 넣고, 앰풀을 밀봉하여 오븐에 넣고, 이를 실온에서 섭씨 170도까지 30분 만에 가열하고, 추가로 섭씨 170도에서 30분 동안 유지하여 유기폴리실록산 조성물을 경화시켰다. 금 칩의 변색을 시각적으로 확인하고, 고도로 오염된 +++, 다소 오염된 ++, 오염이 관찰가능한 +, 및 오염 없음의 4가지 등급으로 등급을 매겼다.
[실시예 1 내지 실시예 4와 비교예 1]
응용예 및 비교예에 나타나 있는 경화성 유기폴리실록산 조성물의 제조에 사용된 성분들의 제형이 하기에 열거되어 있으며, 여기서, Vi는 비닐 기를 나타내고, Me는 메틸 기를 나타내고; Vi%는 전체 유기 기 중 비닐 기의 백분율(몰%)을 나타낸다.
성분 (a-1): 점도가 60 mPa·s이며 하기 평균 조성식으로 나타내어지는 유기폴리실록산(Vi% = 2.06 몰%): (Me2ViSiO1/2)0.042(Me2SiO2/2)0.958
성분 (a-2): 점도가 4 mPa·s이며 하기 평균 분자식으로 나타내어지는 유기폴리실록산(Vi% = 50 몰%): (MeViSiO2/2)4
성분 (a-3): 하기 분자식으로 나타내어지는 유기폴리실록산(Vi% = 33 몰%): (MeViSiO1/2)4(SiO4/2)1
성분 (a-4): 25℃에서 고체이며 하기 평균 조성식으로 나타내어지는 유기폴리실록산(Vi% = 5.8 몰%): (Me2ViSiO1/2)0.09(Me3SiO1/2)0.43(SiO4/2)0.48(HO1/2)0.03
성분 (b-1): 점도가 20 mPa·s이며 1.5 중량%의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 하기 평균 분자식으로 나타내어지는 유기폴리실록산: Me3SiO(MeHSiO)10SiMe3
성분 (b-2): 점도가 120 mPa·s이며 1.03 중량%의 규소-결합된 수소 원자를 함유하고, 하기 평균 조성식으로 나타내어지는 유기폴리실록산: (HMe2SiO1/2)0.67(SiO4/2)0.33
성분 (c): 점도가 30 mPa·s이며 양측 분자 말단이 실라놀 기로 캡핑된 메틸비닐실록산 올리고머와 3-글리시독시프로필트라이메톡시실란의 축합 반응 생성물.
성분 (d): 백금과 1,3-다이비닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산의 착물의 1.3-다이비닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 용액(약 4 중량%의 금속 백금을 함유함)
성분 (e): BET 표면적이 190 내지 210 m2/g의 범위이고 헥사메틸 다이실라잔을 사용한 표면 처리에 의해 소수성화된 건식 실리카(RX300, 니폰 에어로실 컴퍼니, 리미티드(Nippon Aerosil Co., Ltd.)의 제품)
성분 (f): 하이드로실릴화 반응 억제제 알킬옥시실란
경화성 유기폴리실록산 조성물을 표 1에 나타나 있는 성분 비로 제조하였다. 생성된 재료의 특성이 표 2에 기재되어 있다. 패드 오염의 시각적 묘사가 도 2와 같이 제공된다.
[표 1]
Figure pct00001
[표 2]
Figure pct00002
용어 "포함하는" 또는 "포함하다"는 본 명세서에서 "구비한", "구비하다", "본질적으로 이루어지다(이루어진)" 및 "이루어지다(이루어진)"의 개념을 의미하고 포괄하기 위해 가장 넓은 의미로 사용된다. 예시적인 예를 열거하기 위한 "예를 들어", "예를 들면", "~와 같은" 및 "비롯한"의 사용은 단지 열거된 예들로만 제한되지 않는다. 따라서, "예를 들어" 또는 "~와 같은"은 "예를 들어, 그러나 이에 한정되지 않는" 또는 "~와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는"을 의미하고, 다른 유사하거나 동등한 예를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 기기 분석으로 측정되거나 샘플 취급의 결과로서의 수치 값의 작은 변화(minor variation)를 합리적으로 포함하거나 설명하는 역할을 한다. 이러한 작은 변화는 ±(0 내지 25), ±(0 내지 10), ±(0 내지 5) 또는 ±(0 내지 2.5)%의 수치 값 정도일 수 있다. 추가로, 용어 "약"은 값의 범위와 관련될 때 모든 수치 값에 적용된다. 더욱이, 용어 "약"은 심지어 분명하게 언급되지 않는 경우에도 수치 값에 적용될 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에 사용되는 바와 같이 값들의 범위에서 하이픈 "-" 또는 대시 "-"는 "~ 내지 ~" 또는 "~부터 ~까지"이고; ">"는 "초과" 또는 "보다 큰"이고; "≥"는 "이상" 또는 "크거나 같은"이고; "<"는 "미만" 또는 "보다 작은"이고; "≤"는 "이하" 또는 "작거나 같은"이다. 개별 기준에 따라, 전술한 특허 출원, 특허 및/또는 특허 출원 공개의 각각은 하나 이상의 비제한적인 실시 형태에서 전체적으로 본 명세서에 참고로 명백하게 포함된다.
첨부된 청구범위는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재된 명확하고 특정한 화합물, 조성물 또는 방법에 한정되지 않으며, 이들은 첨부된 청구범위의 범주 내에 속하는 특정 실시 형태들 사이에서 변화될 수 있음이 이해되어야 한다. 다양한 실시 형태의 특정 특징 또는 태양을 기술함에 있어서 본 명세서에서 필요로 하는 임의의 마쿠쉬 군(Markush group)과 관련하여, 상이한, 특별한, 및/또는 예기치 않은 결과가 개별 마쿠쉬 군의 각각의 구성원으로부터 모든 다른 마쿠쉬 구성원들과는 독립적으로 얻어질 수 있음이 인식되어야 한다. 마쿠쉬 군의 각각의 구성원은 개별적으로 및/또는 조합적으로 필요로 하게 될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내의 특정 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 형태를 기술함에 있어서 필요로 하는 임의의 범위 및 하위 범위는 첨부된 청구범위의 범주 내에 독립적으로 그리고 집합적으로 속하고, 모든 범위 - 본 명세서에 명시적으로 기재되어 있지 않더라도 상기 범위 내의 정수 및/또는 분수 값을 포함함 - 를 기술하고 고려하는 것으로 여겨짐이 이해되어야 한다. 당업자는 열거된 범위 및 하위 범위가 본 발명의 다양한 실시 형태를 충분히 기술하고 가능하게 하며, 그러한 범위 및 하위 범위는 관련된 절반, 1/3, 1/4, 1/5 등으로 추가로 세분될 수 있음을 용이하게 인식한다. 단지 한 예로서, "0.1 내지 0.9의" 범위는 아래쪽의 1/3, 즉 0.1 내지 0.3, 중간의 1/3, 즉 0.4 내지 0.6, 및 위쪽의 1/3, 즉 0.7 내지 0.9로 추가로 세분될 수 있으며, 이는 첨부된 청구범위의 범주 내에 개별적으로 및 집합적으로 속하며, 개별적으로 및/또는 집합적으로 필요로 하게 될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공할 수 있다. 또한, 범위를 한정하거나 수식하는 언어, 예를 들어 "이상", "초과", "미만", "이하" 등과 관련하여, 그러한 언어는 하위 범위 및/또는 상한 또는 하한을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 다른 예로서, "10 이상"의 범위는 본질적으로 10 이상 내지 35의 하위 범위, 10 이상 내지 25의 하위 범위, 25 내지 35의 하위 범위 등을 포함하며, 각각의 하위 범위는 개별적으로 및/또는 집합적으로 필요로 하게 될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공할 수 있다. 마지막으로, 개시된 범위 내의 개별 수치가 필요로 하게 될 수 있으며, 이는 첨부된 청구범위의 범주 내의 특정 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공한다. 예를 들어, "1 내지 9의" 범위는 다양한 개별 정수, 예컨대 3뿐만 아니라 소수점 (또는 분수)을 포함하는 개별 수치, 예컨대 4.1을 포함하는데, 이들은 필요로 하게 될 수 있으며, 첨부된 청구범위의 범주 내의 특정 실시 형태에 대한 적절한 지지를 제공할 수 있다.
본 발명은 본 명세서에서 예시적인 방식으로 설명되었으며, 사용된 용어는 본질적으로 제한보다는 설명의 관점이고자 하는 것으로 이해되어야 한다. 상기 교시 내용에 비추어 본 발명의 많은 변경 및 변형이 가능하다. 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 구체적으로 기술된 것과 달리 실시될 수 있다. 독립항과 종속항, 즉 단일 인용 종속항 및 다중 인용 종속항 둘 모두의 모든 조합의 발명의 요지가 본 명세서에서 명백하게 고려된다.

Claims (7)

  1. 적어도 하기 성분들을 포함하는, 경화성 유기폴리실록산 조성물:
    (A) 15 내지 35 중량%의 성분 (A-1) 및 65 내지 85 중량%의 성분 (A-2)를 포함하는 알케닐-함유 유기폴리실록산으로서,
    성분 (A-1)은 하기 평균 조성식(average compositional formula):
    (R1 3SiO1/2)a(R1 2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d
    (여기서, R1은 페닐 기, 메틸 기, 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐 기를 나타내고; 전체 R1 기의 0.4 내지 50 몰%는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐 기이고; 메틸 기가 R1에 포함된 메틸 기와 페닐 기의 합계의 90 몰% 이상을 구성하고; "a", "b", "c", 및 "d"는 하기 조건들: 0 ≤ a ≤ 0.05; 0.9 ≤ b ≤ 1; 0 ≤ c ≤ 0.03; 0 ≤ d ≤ 0.03; 및 a+b+c+d = 1을 충족시키는 수임)의 유기폴리실록산을 포함하고;
    성분 (A-2)는 하기 평균 조성식:
    (R2 3SiO1/2)e(R2 2SiO2/2)f(R2SiO3/2)g(SiO4/2)h(HO1/2)i
    (여기서, R2는 페닐 기, 메틸 기, 또는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐 기를 나타내고; 전체 R2 기의 5 내지 10 몰%는 탄소 원자수 2 내지 10의 알케닐 기이고; 메틸 기가 R2에 포함된 메틸 기와 페닐 기의 합계의 90 몰% 이상을 구성하고; "e", "f", "g", "h" 및 "i"는 하기 조건들: 0.4 ≤ e ≤ 0.6; 0 ≤ f ≤ 0.05; 0 ≤ g ≤ 0.05; 0.4 ≤ h ≤ 0.6; 0.01 ≤ i ≤ 0.05; 및 e+f+g+h = 1을 충족시키는 수임)의 유기폴리실록산을 포함하는, 상기 알케닐-함유 유기폴리실록산;
    (B) 규소-결합된 수소 원자를 포함하며 80 내지 100 중량%의 성분 (B-1), 0 내지 20 중량%의 성분 (B-2), 및 0 내지 10 중량%의 성분 (B-3)을 포함하는, 성분 (B) 내의 상기 규소-결합된 수소 원자가 성분 (A) 내의 알케닐 기의 총 함량 1 몰당 0.5 내지 2.0 몰의 범위가 되는 양의 유기폴리실록산으로서,
    성분 (B-1)은, 0.5 중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 포함하며 하기 평균 분자식(average molecular formula): R3 3SiO(R3 2SiO)j(R3HSiO)kSiR3 3
    (여기서, R3은 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내고; 메틸 기가 R3에 포함된 전체 기의 90 몰% 이상을 구성하고; "j"는 0 내지 35의 범위의 수이고; "k"는 10 내지 100의 범위의 수임)으로 나타내어지는 유기폴리실록산을 포함하고;
    성분 (B-2)는, 0.5 중량% 이상의 규소-결합된 수소 원자를 포함하며 하기 평균 조성식:
    (HR4 2SiO1/2)l(R4 3SiO1/2)m(R4 2SiO2/2)n(R4SiO3/2)o(SiO4/2)p(R5O1/2)q
    (여기서, R4는 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내고; 메틸 기가 R4에 포함된 전체 기의 90 몰% 이상을 구성하고; R5는 수소 원자 또는 탄소 원자수 1 내지 10의 알킬 기를 나타내고; "l", "m", "n", "o", "p" 및 "q"는 하기 조건들: 0.4 ≤ l ≤ 0.7; 0 ≤ m ≤ 0.2; 0 ≤ n ≤ 0.05; 0 ≤ o ≤ 0.5; 0.3 ≤ p ≤ 0.6; 0 ≤ q ≤ 0.05; 및 l+m+n+o+p = 1을 충족시키는 수임)로 나타내어지는 유기폴리실록산을 포함하고;
    성분 (B-3)은 하기 평균 분자식: HR6 2SiO(R6 2SiO)rSiR6 2H
    (여기서, R6은 페닐 기 또는 메틸 기를 나타내고; 메틸 기가 R6에 포함된 전체 기의 90% 이상을 구성하고; "r"은 10 내지 100의 범위의 수임)로 나타내어지는 유기폴리실록산인, 상기 유기폴리실록산;
    (C) 성분 (A)와 성분 (B)의 합계 100 중량부당 0.1 내지 5 중량부의 양의 접착 촉진제; 및
    (D) 상기 조성물을 경화시키기에 충분한 양의 하이드로실릴화-반응 촉매.
  2. 제1항에 있어서, (E) 20 내지 200 m2/g의 BET 비면적(specific area)을 가지며 성분 (A) 내지 성분 (D)의 합계 100 중량부당 1 내지 10 중량부의 양으로 첨가되는 건식 실리카를 추가로 포함하는, 경화성 유기폴리실록산 조성물.
  3. 제1항 또는 제2 항에 있어서, 상기 경화성 유기폴리실록산 조성물의 경화에 의해 JIS K 6253에 따른 타입 D 경도계 경도가 30 내지 70의 범위인 경화체(cured body)가 형성되는, 경화성 유기폴리실록산 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 경화체는 JIS K 6253에 따른 타입 D 경도가 55 내지 70의 범위인, 경화성 유기폴리실록산 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경화성 유기폴리실록산 조성물은 광반도체 소자용 밀봉제 또는 접합제로서 사용되는, 경화성 유기폴리실록산 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 광반도체 소자는 발광 다이오드인, 경화성 유기폴리실록산 조성물.
  7. 제1항 또는 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항의 경화성 유기폴리실록산 조성물의 경화체의 사용에 의해 광반도체 소자가 밀봉되고/되거나 접합되는, 광반도체 장치.
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