WO2020036305A1 - 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물 및 이를 포함하는 광학 반도체용 반사 재료 - Google Patents

경화성 오르가노 폴리실록산 조성물 및 이를 포함하는 광학 반도체용 반사 재료 Download PDF

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WO2020036305A1
WO2020036305A1 PCT/KR2019/007610 KR2019007610W WO2020036305A1 WO 2020036305 A1 WO2020036305 A1 WO 2020036305A1 KR 2019007610 W KR2019007610 W KR 2019007610W WO 2020036305 A1 WO2020036305 A1 WO 2020036305A1
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WO
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sio
group
organopolysiloxane
formula
weight
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PCT/KR2019/007610
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Inventor
최태훈
강승현
안정모
Original Assignee
주식회사 케이씨씨
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/54—Silicon-containing compounds
    • C08K5/541—Silicon-containing compounds containing oxygen
    • C08K5/5415—Silicon-containing compounds containing oxygen containing at least one Si—O bond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133605—Direct backlight including specially adapted reflectors

Definitions

  • the present invention relates to a curable organopolysiloxane composition and a reflective material for an optical semiconductor comprising the same.
  • SMT type optical semiconductor (LED) packages Page, PKG
  • PPA resin polyphthalamide resin
  • condensation type resin etc.
  • SMT optical semiconductor package is generally configured by bonding the electrodes at the top of the chip and the electrodes at the bottom of the PKG with a wire, and protects them.
  • the case and the frame are made of a material having high reflectance to serve as a reflector.
  • Polyphthalamide resin (PPA resin), condensation type resin, etc. are used as materials for the SMT optical semiconductor package, but they are discolored, burrs generated during cutting, voids generated, and at high temperatures. In use, there are problems such as crack generation.
  • the flip chip of the structure having electrodes only at the lower end of the chip is commercialized, and thus, a demand for a chip scale package (CPS), in which a frame is omitted or a gap between chips is small and density can be increased, is required. It is increasing.
  • the gap between chips is changed to a method of manufacturing PKG by cutting a single chip after curing with a high reflectivity silicon (silicone) in a dispensing or molding method. Accordingly, various liquid silicones have been developed for use in the CPS process, but the hardness of the cured product formed using them is insufficient and the pot life is short, so that moldability is insufficient. There is still a problem that the reflectance is reduced.
  • the present invention provides a curable organopolysiloxane that is present in a liquid phase at room temperature and is easy to form a reflective material of a thin film, has a high reflectance in the thin film, has a high hardness of the cured product, generates less burrs during cutting, and has excellent heat resistance. It is a task to do it.
  • one aspect of the present invention comprises a silsesquioxane (Silsesquioxane) as a mixed organo polysiloxane, pigment and filler, 20 to 50 parts by weight of the pigment based on 100 parts by weight of the mixed organopolysiloxane And 5 to 15 parts by weight of the silsesquioxane, and the content of the total aryl group is 15% by mole or less of the total organic group, to provide a curable organopolysiloxane composition.
  • Silsesquioxane silsesquioxane
  • Another aspect of the present invention to solve the above problems provides a reflective material for an optical semiconductor comprising a cured product formed by using the curable organopolysiloxane composition.
  • the curable organopolysiloxane composition of the present invention implements a low viscosity liquid at room temperature and is excellent in moldability and precisely quantitative dischargeability.
  • the cured product formed using the curable organopolysiloxane composition of the present invention exhibits sufficient hardness and modulus even if it does not contain an excess of aryl groups in the composition.
  • it is excellent in heat resistance, it is possible to improve the problem of reflectance decrease due to cracking and discoloration even at high temperature conditions.
  • One aspect of the invention provides a curable organo polysiloxane composition.
  • the curable organopolysiloxane composition of the present invention comprises a mixed organopolysiloxane, a pigment and a silsesquioxane, and more specifically, the curable organopolysiloxane composition is based on 100 parts by weight of the mixed organopolysiloxane. Parts by weight and 5 to 15 parts by weight of the silsesquioxane.
  • the mixed organopolysiloxane includes a first organo polysiloxane, a second organo polysiloxane, and a third organo polysiloxane.
  • the first organopolysiloxane includes at least one alkenyl group, preferably at least two alkenyl groups, at least one SiO 2 unit, and includes, for example, one represented by Chemical Formula 1 in one molecule. Can be.
  • R 1 and R 2 are each independently a C 1 to C 6 alkyl group or C 2 to C 6 alkenyl group, at least one of R 1 is a C 2 to C 6 alkenyl group.
  • the alkyl group or alkenyl group of R 1 or R 2 may be linear or branched, respectively, and may be linear or cyclic.
  • the "C 1 to C 6 alkyl group” may be selected from the group consisting of methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, cyclopentyl group and cyclohexyl group, in particular the R 1 and R 2
  • Each independently may be a chain alkyl group, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and especially may be a methyl group.
  • the "C 2 to C 6 alkenyl group” may be selected from the group consisting of vinyl group, butenyl group, pentenyl group, and hexenyl group, and in particular, may be a vinyl group.
  • Formula 1 total silicon (Si) SiO 2 units is at least 40% by weight relative to from, for example, 50 together to be preferably contained at 80% by weight, when the SiO 2 unit comprises more than 40% by weight of groups within the molecular structure an aryl Even if it is not contained, hardened
  • cured material of high hardness can be formed at normal temperature, and even if it uses for a long time at high temperature, the reflectance fall by discoloration is little and it can ensure excellent heat resistance.
  • it is possible to form a hardened material it is possible to provide a curable organopolysiloxane composition that is liquid at room temperature without using an excessive amount of an inorganic filler, thereby providing excellent workability. If the content of SiO 2 unit is less than 40% by weight, the viscosity of the curable organopolysiloxane may be lowered, resulting in poor workability.
  • the b may be a number of 0.1 to 0.5, for example, 0.25 to 0.45.
  • the viscosity of the curable organopolysiloxane composition is high, resulting in poor flowability and deterioration in formability such as dispensing. If it is greater than 0.5, the crosslinking density may be lowered and the hardness of the cured product formed may be poor.
  • the c may be a number of 0.4 to 0.6, for example, 0.45 to 0.55. When c is less than 0.4, it is difficult to secure sufficient hardness of the cured product. When c is more than 0.6, the viscosity of the curable organopolysiloxane composition may be increased, thereby improving flowability. This may lower the moldability, such as dispensing operations.
  • the first organopolysiloxane may be a silicate resin having both ends of a vinyldimethyl siloxy group and a trimethyl siloxy group, or a silicate resin having both ends of a divinylmethyl siloxy group and a trimethyl siloxy group, respectively.
  • the silicate resins each having a vinyldimethyl siloxy group and a trimethyl siloxy group are (ViMe 2 SiO 1/2 ) 0.15 (Me 3 SiO 1/2 ) 0.35 (SiO 2 ) 0.5 , (ViMe 2 SiO 1/2 ) 0.10 (Me 3 SiO 1/2 ) 0.40 (SiO 2 ) 0.5 , (ViMe 2 SiO 1/2 ) 0.2 (Me 3 SiO 1/2 ) 0.3 (SiO 2 ) 0.5 , (ViMe 2 SiO 1/2 ) 0.15 (Me 3 SiO 1/2 ) 0.45 (SiO 2 ) 0.4 , (ViMe 2 SiO 1/2 ) 0.10 (Me 3 SiO 1/2 ) 0.50 (SiO 2 ) 0.4 , (ViMe 2 SiO 1/2 ) 0.2 (Me 3 SiO 1/2 ) 0.4 (SiO 2 ) 0.4 , (ViMe 2 SiO 1/2 ) 0.125 (Me 3
  • the second organopolysiloxane is a linear organopolysiloxane component that provides flowability by adjusting the viscosity of the curable organopolysiloxane composition and modulates modulus, and includes at least one alkenyl group, preferably two or more in one molecule. It may include an alkenyl group, and may include one represented by the following Chemical Formula 2.
  • R 3 are each independently C 1 to C 6 alkyl group, C 2 to C 6 alkenyl group or C 6 to C 12 aryl group
  • R 4 are each independently C 1 to C 6 An alkyl group or a C 6 to C 12 aryl group, at least one of R 3 is an alkenyl group of C 2 to C 6 .
  • the alkyl group and the alkenyl group are as defined above, and R 3 may be a methyl group as the alkyl group of C 1 to C 6 , it may be preferable that the vinyl group as the alkenyl group of C 2 to C 6 .
  • the "C 6 to C 12 aryl group” includes a phenyl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, bisphenylene group and the like, and particularly preferably a phenyl group.
  • d and e are each independently 0 or an integer of 1 or more, 10 ⁇ d + e ⁇ 10,000, and 0 ⁇ d / (d + e) ⁇ 0.1. If the d + e is less than 10, the curable organopolysiloxane composition may have a low thickness of the reflective material due to volatilization of the composition during curing, thereby causing a change in color coordinates. When the d + e is greater than 10,000, the flowability of the curable organopolysiloxane composition may be lowered, which may cause problems of lowering of pigment dispersibility and lowering amount of pigment in the composition, which may result in a problem of lowering reflectance in the thin film.
  • the reactivity of the second organopolysiloxane may be lowered and the density of the curable organopolysiloxane composition may be increased, thereby causing cracks due to the time-dependent change in the hardness of the cured product.
  • the second organopolysiloxane is a vinyldimethyl siloxy group terminal dimethyl siloxane polymer, vinyldimethyl siloxy group terminal methylvinyl siloxane-dimethyl siloxane block polymer, trimethyl siloxy group terminal methylvinyl siloxane-dimethyl siloxane block polymer, vinyldimethyl siloxane Timing terminal methylfinyl siloxane-dimethyl siloxane block polymer or vinyldimethyl siloxy group terminal diphenyl siloxane-dimethyl siloxane block polymer and the like.
  • the vinyldimethyl siloxy group terminal dimethyl siloxane polymer may be (ViMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) n1 (ViMe 2 SiO 1/2 ). Specifically, (ViMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) 60 (ViMe 2 SiO 1/2 ), (ViMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) 120 (ViMe 2 SiO 1/2 ), ( ViMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) 150 (ViMe 2 SiO 1/2 ), (ViMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) 225 (ViMe 2 SiO 1/2 ), (ViMe 2 SiO 1 / 2) (Me 2 SiO) 500 (ViMe 2 SiO 1/2), (ViMe 2 SiO 1/2) (Me 2 SiO) 1000 (ViMe 2 SiO 1/2) or (ViMe 2 SiO 1/2) ( Me 2 SiO) 1250 (V
  • the vinyl dimethyl siloxy terminated methylvinylsiloxane-dimethylsiloxane block polymer may be a (ViMe 2 SiO 1/2) (ViMeSiO ) n2 (Me 2 SiO) n3 (ViMe 2 SiO 1/2).
  • the trimethyl siloxy group terminal methylvinyl siloxane-dimethyl siloxane block polymer may be (Me 3 SiO 1/2 ) (ViMeSiO) n4 (Me 2 SiO) n5 (Me 3 SiO 1/2 ).
  • the vinyldimethyl siloxy group terminal dimethyl siloxane-methylphenyl siloxane block polymer may be (ViMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) n6 (MePhSiO) n7 (ViMe 2 SiO 1/2 ).
  • the vinyldimethyl siloxy group terminal dimethyl siloxane-diphenyl siloxane block polymer may be (ViMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) n8 (Ph 2 SiO) n9 (ViMe 2 SiO 1/2 ). Specifically, (ViMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) 40 (Ph 2 SiO) 2 (ViMe 2 SiO 1/2 ) or (ViMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) 225 (Ph 2 SiO ) 10 (ViMe 2 SiO 1/2 ).
  • the second organopolysiloxane may have a viscosity of 0.1 to 100 Pa ⁇ s, for example, 0.3 to 80 Pa ⁇ s, 0.5 to 70 Pa ⁇ s at 25 ° C.
  • the viscosity of the second organopolysiloxane is within the above range, it may be preferable in view of improving properties such as flowability and modulus of the curable organopolysiloxane, and when less than or above the range, properties such as flowability and modulus are poor. Disappearing problems may appear.
  • the viscosity of the second organopolysiloxane was measured using a method of ASTM D4283-98 (2015) with a rheometer MCR series manufactured by Anton Paar.
  • the third organopolysiloxane is a component that forms a cured product by acting as a crosslinking agent of the first organopolysiloxane, which is a main component, and the second organopolysiloxane, which is a viscosity controlling component, and directly bonds to at least one silicon in one molecule. It includes a hydrogen group, and may include those represented by the following formula (3).
  • R 5 is independently an alkyl group of C 1 to C 6 or an aryl group of C 6 to C 12 , wherein the alkyl group and aryl group are as defined above.
  • the R 5 is a methyl group as the alkyl group, it may be preferable that it is a phenyl group as the aryl group, it may be most preferably an alkyl group, for example a methyl group of C 1 to C 6 .
  • f is a number of 0.001 to 2, for example, a number less than 2, a number of 0.01 to 1, when f is greater than 2, the crosslinking density is high, so that a hardened product easily cracks and is hardened. Hydrogen gas is generated, and thus voids are generated on the surface of the cured product, whereby the LED package yield may be lowered when the cured product is used as an optical reflective material.
  • the g is a number of 0.7 to 2, for example, the number of 0.8 to 2, the number of 1.2 to 2, when the g is less than 0.7, the crosslinking density becomes high, so that cracks are easily generated in the cured product, and hydrogen gas is generated to produce a cured product.
  • Voids may form on the surface and reduce the LED package yield.
  • the g is greater than 2, not only the reactivity is lowered, but also the molecular weight is small, it is easily volatilized and the thickness is lowered to cause a change in color coordinates.
  • the f + g is a number of 0.8 ⁇ f + g ⁇ 3, for example, a number of 1 ⁇ f + g ⁇ 2.7, and a number of 1.8 ⁇ f + g ⁇ 2.4.
  • f + g is less than 0.8, the flowability of the organopolysiloxane composition may be poor, and moldability, such as dispensing workability, may be poor.
  • f + g is more than 3, reactivity is low, curing is low, and molecular weight is small. The volatilization may cause a decrease in thickness and change in color coordinates.
  • the third organopolysiloxane may be selected from the group consisting of hydrogen dimethyl siloxy group terminal dimethyl siloxane polymer, trimethyl siloxy group terminal methylhydrogen siloxane polymer, trimethyl siloxy group terminal methylhydrogen siloxane-dimethyl siloxane block polymer, and hydrogen dimethyl siloxy group terminal dimethyl
  • the siloxane-hydrogenmethyl siloxane block polymer may be a silicate resin having both ends of a hydrogen dimethyl siloxy group and a trimethyl siloxy group terminal, and may further include an aryl group-containing oligomer.
  • the hydrogen dimethyl siloxy group terminal dimethyl siloxane polymer may be (HMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) n10 (HMe 2 SiO 1/2 ). Specifically, (HMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) 25 (HMe 2 SiO 1/2 ), (HMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) 45 (HMe 2 SiO 1/2 ) or ( HMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) 125 (HMe 2 SiO 1/2 ).
  • the trimethyl siloxy group terminal methylhydrogen siloxane polymer may be (Me 3 SiO 1/2 ) (HMeSiO) n11 (Me 3 SiO 1/2 ). Specifically, it may be (Me 3 SiO 1/2 ) (HMeSiO) 20 (Me 3 SiO 1/2 ) or (Me 3 SiO 1/2 ) (HMeSiO) 40 (Me 3 SiO 1/2 ).
  • the trimethyl siloxy group terminal methylhydrogen siloxane-dimethyl siloxane block polymer may be (Me 3 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) n12 (HMeSiO) n13 (Me 3 SiO 1/2 ).
  • the hydrogen dimethyl siloxy group and the trimethyl siloxy group terminal silicate resin may be (HMe 2 SiO 1/2 ) n14 (Me 3 SiO 1/2 ) n15 (SiO 2 ) n16 .
  • (HMe 2 SiO 1/2 ) 0.6 (Me 3 SiO 1/2 ) 0.1 (SiO 2 ) 0.2 or (HMe 2 SiO 1/2 ) 0.5 (Me 3 SiO 1/2 ) 0.2 (SiO 2 ) May be 0.3 .
  • the aryl group-containing oligomer may be (HMe 2 SiO 1/2 ) 3 (PhSiO 1.5 ) or (HMeSiO 1/2 ) 2 (Ph 2 SiO).
  • the third organopolysiloxane may have a viscosity at 25 ° C. of 0.005-0.15 Pa ⁇ s.
  • the viscosity at 25 ° C. of the third organopolysiloxane is out of the above numerical range, there is a problem in that mold workability is remarkably poor.
  • the third organopolysiloxane may be included in an amount such that the number of moles of hydrogen is 0.5 to 5, for example, 0.8 to 3, relative to the number of moles of all alkenyl groups in the mixed organo polysiloxane.
  • the hardness is lowered, so that the sawing workability is lowered, and when the first organopolysiloxane is more than 50% by weight, the flowability is lost at room temperature, resulting in poor workability.
  • the second organopolysiloxane is less than 40% by weight, the crosslinking density may increase, so that the cured product may easily be cracked due to thermal shock, and when the second organopolysiloxane is more than 60% by weight, the hardness may be lowered.
  • the number of moles of hydrogen by the third organopolysiloxane is less than 0.5, compared to the number of moles of all alkenyl groups, sufficient hardened materials may not be formed, and thus the hardness may be lowered, resulting in a large amount of burrs during sawing operation.
  • PKG) yield may be lowered, and if it is more than 5, the crosslinking density becomes high, and cracks are easily generated in the cured product, and hydrogen gas is generated. As a result, voids are generated on the cured product surface. The yield can be reduced.
  • the pigment is a white pigment as a component that lowers the transmittance of the cured product and implements white to reflectance in the visible light region.
  • a white pigment as a component that lowers the transmittance of the cured product and implements white to reflectance in the visible light region.
  • it may be selected from the group consisting of titanium oxide, alumina, zinc oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, barium sulfate, and zinc sulfate, preferably titanium dioxide.
  • the pigment has a particle size of 0.05 to 10 ⁇ m, for example, 0.1 to 1 ⁇ m, and when the particle size is less than 0.05 ⁇ m, dispersibility becomes poor and the viscosity of the composition may easily increase.
  • the particle size is less than 0.05 ⁇ m, dispersibility becomes poor and the viscosity of the composition may easily increase.
  • the clogging of the nozzle may cause the workability to be deteriorated.
  • the pigment may be used to treat the surface using a silane coupling agent, a surface treatment agent such as silica, alumina, etc. in order to improve compatibility with the mixed organo polysiloxane and enhance dispersibility in the composition.
  • the pigment may be included in an amount of 20 to 50 parts by weight, for example 25 to 45 parts by weight, based on 100 parts by weight of the mixed organopolysiloxane.
  • the content of the pigment is less than 20 parts by weight, the light transmittance may be lowered in the thin film of less than 250 ⁇ m, thereby decreasing the reflectance.
  • the thixotropic index is increased to increase the viscosity of the composition and workability such as dispensing. Can fall out.
  • the surface treatment weight of the pigment when using the pigment surface-treated with the surface treatment agent, may be less than 5% by weight based on the total weight of the surface-treated pigment, the content of the pigment is surface treatment The weight of the pigment used.
  • the inclusion of silsesquioxane as a reinforcing filler improves the processability of the curable organopolysiloxane composition, increases the modulus of the cured product, lowers the coefficient of thermal expansion (CTE), and increases the hardness. Can be.
  • the silsesquioxane by including the silsesquioxane, it is possible to lower the content of the pigment, in particular, the white pigment, thereby remarkably improving the reflectance while ensuring the stability over time of the composition.
  • the silsesquioxane may be composed of T units and Q units alone, or a mixed form thereof, but T units than those made of Q units to indicate a low thixotropy index of the composition including the same. It may be preferable to use that consisting of, the silsesquioxane may be represented by the following formula (4).
  • n is a number of from 4 to 1,000
  • R 6 are each independently hydrogen, C 1 to C 6 alkyl group, can be aryl date of C 2 to C 6 alkenyl group or C 6 to C 12 of, Preferably it may be a C 1 to C 6 alkyl group, more preferably a methyl group.
  • the silsesquioxane may be preferably R 6 is methylsilsesquioxane composed of methyl groups in order to improve modulus of the cured product as a reinforcing filler and to increase hardness and improve processability.
  • the silsesquioxane is preferably spherical particles having an average particle diameter of 0.5 to 20 ⁇ m, for example, 2 to 10 ⁇ m in order to improve dispersibility and flowability.
  • the average particle diameter is less than 0.5 ⁇ m, the specific surface area is wide, so that the dispersion is not easy, and the viscosity of the composition may be increased. Can be.
  • the silsesquioxane may be included in an amount of 5 to 15 parts by weight, for example, 7 to 13 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed organopolysiloxane, and serves as a reinforcing filler when the content is less than 5 parts by weight. If it is not enough, it does not contribute to the modulus, CTE, hardness improvement, etc. of the cured product to be formed is more than 15 parts by weight, economically less useful, the workability may be reduced as the thixotropy index is increased to increase the viscosity.
  • the curable organopolysiloxane composition according to the invention also comprises a hydrosilylation catalyst.
  • the hydrosilylation catalyst is a reaction catalyst component that promotes the hydroxylylation reaction between the alkenyl group of the first organopolysiloxane, the alkenyl group of the second organopolysiloxane, and the hydroxy group of the hydrogen group bonded to the silicon of the third organo polysiloxane.
  • the hydroxylylation catalyst may be one or more selected from a platinum catalyst, a rhodium catalyst, and a palladium catalyst, and preferably a platinum catalyst.
  • the platinum-based catalyst may include finely divided powder, chloroplatinic acid, chloroplatinic acid, platinum-alkenyl siloxane complex, platinum-olefin complex, platinum-carbonyl complex, etc. in alcohol solution disclosed in US Patent No. 3,220,972. It is possible to use, preferably platinum-alkenyl siloxane complexes.
  • the platinum-based catalyst is used in an amount containing platinum atoms in a weight of 0.01 to 100 ppm, for example 0.1 to 50 ppm based on the total weight of the mixed organopolysiloxane.
  • the reaction rate is slow or does not sufficiently react, if it exceeds 100 ppm the reflectance may be lowered due to discoloration.
  • the curable organopolysiloxane composition of the present invention may further include additives which are usually included in the organopolysiloxane composition within the scope of not impairing the object of the present invention, such additives include, for example, adhesion promoters, inorganic fillers, Silicone powder, resin powder, heat resistant agent, antioxidant, radical scavenger, light stabilizer, flame retardant additive, silicone diluent and retarder. Curable organopolysiloxane composition of the present invention may further include at least one selected from the above additives.
  • Such a curable organopolysiloxane composition of the present invention is preferably a liquid at room temperature, for example, 25 °C, by showing a liquid at room temperature is easy to handle during molding, such as dispensing, injection molding, it is possible to manufacture a complex molding Do.
  • the curable organopolysiloxane composition of the present invention preferably exhibits a viscosity of less than 6 Pa.s, for example, from 2.7 to 5.5 Pa.s, at room temperature, such as 25 ° C., with a viscosity of 6 Pa.s.
  • the curable organopolysiloxane composition is preferably an aryl group, such as a phenyl group is contained in less than 15 mol% of the total organic group, if the aryl group is included in more than 15 mol% of the total organic group at high temperature conditions Heat dissipation may be lowered due to discoloration due to oxidation of the aryl group.
  • the curable organopolysiloxane composition of the present invention contains a silsesquioxane as a reinforcing filler and does not contain an aryl group in all organic groups, or contains 15 mol% or less of all organic groups, thereby providing excellent cured product.
  • the content of the aryl group is low to reduce the oxidation reaction of the aryl group at high temperature conditions to prevent discoloration (yellowing), thereby reducing the reflectance degradation due to heat to improve the problem of lowering the heat reflectance can do.
  • the content of the aryl group may be measured using, for example, 1H-NMR, and specifically, the content thereof may be determined by the number of moles of the aryl group relative to the number of moles of the entire organic group measured by 1H-NMR.
  • Another aspect of the present invention provides a reflective material for an optical semiconductor comprising a cured product formed using the curable organopolysiloxane composition.
  • cured material is formed by hardening
  • the shape of the cured product is not particularly limited, and may be, for example, in the form of a sheet, film, convex lens, concave lens, Fresnel lens, truncated cone or square pyramid platform.
  • the cured product may be handled alone or in a state in which it covers, seals, or adheres an optical semiconductor element or the like.
  • Shore hardness of the cured product is preferably ShoreA 85 or more, if the hardness of the cured product is less than ShoreA 85 burrs are likely to occur when cutting the molded material and workability may be reduced.
  • the thickness of the cured product is preferably 200 to 1,000 ⁇ m, and the visible light transmittance of 450 nm may be 3% or less within the numerical range.
  • the cured product may exhibit a reflectance lowering rate of less than 5% while maintaining excellent thin film reflectivity, dispensing workability, sawing workability, etc. after 12 hours storage at high temperature, for example, 250 ° C.
  • the reflective material for the optical semiconductor including the cured product is not particularly limited in use, and the optical semiconductor may be, for example, a backlight module for a liquid crystal display, a flash module of a mobile cellular phone, a vehicle lighting module, or the like.
  • a curable organopolysiloxane composition was prepared with the composition shown in Table 1 below.
  • the method for producing the mixture is not particularly limited and may be prepared using a disperser known in the art, for example, a planetary mixer or the like.
  • Both ends are made of dimethylvinyl siloxy group, total organic group content is 16.1 mmol / g, phenyl group content is 6.73 mmol / g vinyl group content is 0.9 mmol / g Polymethylphenyl siloxane ((ViMe 2 SiO 1/2 ) (Me 2 SiO) 40 (MePhSiO) 2 (ViMe 2 SiO 1/2 ), CAS No. 156206-81-4 with a viscosity of 1 Pa.s at 25 ° C. )
  • (C-2) tertiary organopolysiloxane 3-[(dimethylsilyl) oxy] -1,1,5,5, -tetramethyl-3-phenyltrisiloxane (tris dimethylsiloxy phenyl silane) (( HMe 2 SiO 1/2 ) 3 (PhSiO 1.5 ) , CAS No. 18027-45-7)
  • (D) Pigment Titanium oxide with an average primary particle size of 0.25 ⁇ m, TiO 2 content of 95% and surface treatment with Al 2 O 3 , ZrO 2 and TMP (CAS No. 13463-67-7)
  • G-3 silica with an average primary particle size of 4 ⁇ m and surface treated with HMDZ (CAS No. 67762-90-7)
  • Viscosity (mPa.s), Chixo: Shear rate 1 / s and 10 / s were measured at 25 ° C. using a rheometer manufactured by Anton Paar (Rheometer, model name MCR301, MCR302). The value of 10 / s was expressed by viscosity, and the thixotropy index was calculated by the following formula.
  • Thixotropic index (1 / s viscosity) / (10 / s viscosity)
  • Hardness (Shore A): The composition was cured at 150 ° C. for 2 hours in a mold capable of forming a 6 mm thick specimen, and the hardness was measured at 25 ° C. using a Shore A hardness tester.
  • Heat resistance reflectance (%) reflectance after 12 hours storage at 250 °C-initial reflectance
  • the composition was cured at 150 ° C. for 2 hours to produce a cured product in the form of a 250 ⁇ m thick sheet.
  • the cured product was fabricated using Disco's 200 ⁇ m blade dicing saw to make 3,000 rectangular shaped workpieces. Then, an electron microscope was used to check whether burrs were generated at the cut surface. If the number of burrs was less than 10, 'pass', 10 If more than one, it is marked as 'fail'.

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Abstract

본 발명은 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물 및 이를 포함하는 광학 반도체용 반사 재료에 관한 것이다. 본 발명에 따른 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물은 혼합 오르가노 폴리실록산, 안료 및 충진제로서 실세스퀴옥산을 포함하며, 상기 혼합 오르가노 폴리실록산 100 중량부를 기준으로 상기 안료 20 내지 50 중량부 및 상기 실세스퀴옥산 5 내지 15 중량부를 포함하고, 총 아릴기의 함량은 전체 유기기의 15 몰% 이하로 포함한다. 이로써, 상온에서 저점도 액상을 구현하여 성형성 및 정밀 정량의 토출성 등이 우수하며, 내열성이 향상되어 고온 조건에서도 균열 및 변색으로 인한 반사율 저하의 문제를 개선할 수 있다.

Description

경화성 오르가노 폴리실록산 조성물 및 이를 포함하는 광학 반도체용 반사 재료
본 발명은 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물 및 이를 포함하는 광학 반도체용 반사 재료에 관한 것이다.
종래의 표면실장형(surface mount technology, SMT) 방식의 광반도체(LED) 패키지(Package, PKG)는 일반적으로 칩 상단부에 전극과 PKG 하단부의 전극을 와이어로 본딩하는 방식으로 구성되어 있고, 이를 보호하기 위해 케이스 및 프레임을 반사율이 높은 재료를 사용하여 반사판의 역할을 하도록 하였다. 이러한 SMT 방식의 광반도체 패키지를 위한 재료로서 폴리프탈아미드 수지(Polyphtalamide resin, PPA resin), 축합형 수지 등이 사용되고 있으나, 이들은 변색, 절단 시 버(burr) 발생, 보이드(Void) 발생, 고온에서 사용할 시 균열 발생 등의 문제를 갖는다.
한편, 최근 광반도체 PKG의 소형 박막화 요구에 따라 칩 하단부에만 전극이 있는 구조의 플립칩이 상용화됨에 따라 프레임이 생략되거나 칩간 간격이 좁고 고밀도화가 가능한 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package, CPS)의 요구가 증가하고 있다. 또한, 칩간 간격을 반사율이 높은 실리콘(silicone)으로 디스펜싱 또는 몰딩 방식으로 경화 후 단일 칩으로 절단 하여 PKG 제조하는 방식으로 변화되고 있다. 이에 CPS 공정에 사용하기 위한 다양한 액상의 실리콘이 개발되고 있으나, 이들을 이용하여 형성한 경화물의 경도 확보가 불충분하고 가사시간이 짧아 성형성이 부족한 문제, 실리콘 조성물에 포함되는 페닐기가 고온 조건에서 변색되어 반사율이 저하되는 문제를 여전히 가지고 있는 실정이다.
따라서 정교한 성형 가공, 박막 상태에서 가시광 영역에서의 반사율이 높고 내열성이 우수한 재료에 대한 요구가 여전히 증가하고 있다.
선행기술문헌: 일본 등록특허공보 제2,656,336호
본 발명은 상온에서 액상으로 존재하여 박막의 반사 재료를 성형하는 데 용이하고, 박막에서의 반사율이 높으며, 경화물의 경도가 높아 절단 시 버(burr) 발생이 적고 내열성이 우수한 경화성 오르가노 폴리실록산을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 혼합 오르가노 폴리실록산, 안료 및 충진제로서 실세스퀴옥산(Silsesquioxane)을 포함하며, 상기 혼합 오르가노 폴리실록산 100 중량부를 기준으로 상기 안료 20 내지 50 중량부 및 상기 실세스퀴옥산 5 내지 15 중량부를 포함하고, 총 아릴기의 함량은 전체 유기기의 15 몰% 이하로 포함하는 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물을 제공한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 다른 측면은 상기 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물을 이용하여 형성되는 경화물을 포함하는 광학 반도체용 반사 재료를 제공한다.
본 발명의 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물은 상온에서 저점도 액상을 구현하여 성형성 및 정밀 정량의 토출성 등이 우수하다.
뿐만 아니라, 조성물 내 과량의 아릴기를 포함하지 않더라도 본 발명의 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물을 이용하여 형성되는 경화물은 충분한 경도와 모듈러스를 나타내게 된다. 또한, 내열성이 우수하여 고온 조건에서도 균열 및 변색으로 인한 반사율 저하의 문제를 개선할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
1. 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물
본 발명의 일 측면은 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물을 제공한다.
본 발명의 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물은 혼합 오르가노 폴리실록산, 안료 및 실세스퀴옥산을 포함하며, 보다 구체적으로, 상기 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물은 상기 혼합 오르가노 폴리실록산 100 중량부를 기준으로 상기 안료 20 내지 50 중량부 및 상기 실세스퀴옥산 5 내지 15 중량부를 포함한다.
혼합 오르가노 폴리실록산
본 발명에 있어서, 혼합 오르가노 폴리실록산은 제1 오르가노 폴리실록산, 제2 오르가노 폴리실록산 및 제3 오르가노 폴리실록산을 포함한다.
구체적으로, 상기 제1 오르가노 폴리실록산은 한 분자 내에 적어도 하나의 알케닐기, 바람직하게는 둘 이상의 알케닐기를 포함하고, 적어도 하나 이상의 SiO2 단위를 포함하며, 일 예로 하기 화학식 1로 표시된 것을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
(R1 3SiO1/2)a(R2 3SiO1/2)b(SiO2)c
상기 화학식 1에서, R1 및 R2은 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기 또는 C2 내지 C6의 알케닐기이며, R1 중 적어도 하나는 C2 내지 C6의 알케닐기이다. 상기 R1 또는 R2의 알킬기 또는 알케닐기는 각각 직쇄 또는 분지쇄일 수 있으며, 사슬형 또는 고리형일 수 있다.
상기 "C1 내지 C6의 알킬기"는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 사이클로펜틸기 및 사이클로헥실기로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있고, 특히 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 사슬형 알킬기일 수 있으며, 특히 메틸기일 수 있다.
상기 "C2 내지 C6의 알케닐기"는 비닐기, 부테닐기, 펜테닐기 및 헥세닐기로 이루어진 군 중에서 선택될 수 있고, 특히 비닐기일 수 있다.
상기 화학식 1에서 전체 규소(Si)에 대하여 SiO2 단위가 40 중량% 이상, 예를 들어 50 내지 80 중량%로 포함되는 것이 바람직한데, SiO2 단위가 40 중량% 이상 포함되면 분자구조 내 아릴기가 포함되지 않아도 상온에서 고경도의 경화물을 형성할 수 있고, 고온에서 장시간 사용해도 변색에 의한 반사율 저하가 적어 우수한 내열성을 확보할 수 있다. 또한 고경도 경화물 형성이 가능하므로, 무기질 충진제를 과량 사용하지 않아도 상온에서 액상인 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물을 제공할 수 있고, 그로 인해 작업성이 우수한 효과가 있다. 만약 SiO2 단위의 함량이 40 중량% 미만이면 경화성 오르가노 폴리실록산의 점도가 낮아져 작업성이 나빠질 수 있다.
상세하게는 상기 화학식 1에서 a+b+c=1이며, 상기 a는 0.05 내지 0.25의 수, 예를 들어 0.1 내지 0.2일 수 있으며, 상기 a가 0.05 미만이면 상기 제1 오르가노 폴리실록산의 가교밀도가 낮아지고 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물의 경화 반응성이 저하되는 문제가 나타날 수 있으며, 0.25 초과이면 가교밀도가 높아 형성되는 경화물의 경도가 높아 경시 변화로 인한 크랙이 발생할 수 있다. 상기 b는 0.1 내지 0.5의 수, 예를 들어 0.25 내지 0.45일 수 있으며, 상기 b가 0.1 미만이면 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물의 점도가 높아 흐름성이 나빠지며 디스펜싱 작업 등 성형성이 저하되는 문제가 나타날 수 있으며, 0.5 초과이면 가교밀도가 낮아지고 형성되는 경화물의 경도가 불량할 수 있다. 상기 c는 0.4 내지 0.6의 수, 예를 들면 0.45 내지 0.55일 수 있으며, 상기 c가 0.4 미만이면 경화물의 충분한 경도 확보가 어려우며, c가 0.6 초과이면 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물의 점도가 높아지게 되어 흐름성이 낮아 디스펜싱 작업 등 성형성이 저하되는 문제가 나타날 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 오르가노 폴리실록산은 양 말단이 각각 비닐디메틸 실록시기 및 트리메틸 실록시기인 실리케이트 레진 또는 양 말단이 각각 디비닐메틸 실록시기 및 트리메틸 실록시기인 실리케이트 레진일 수 있다. 상기 양 말단이 각각 비닐디메틸 실록시기 및 트리메틸 실록시기인 실리케이트 레진은 (ViMe2SiO1/2)0.15(Me3SiO1/2)0.35(SiO2)0.5, (ViMe2SiO1/2)0.10(Me3SiO1/2)0.40(SiO2)0.5, (ViMe2SiO1/2)0.2(Me3SiO1/2)0.3(SiO2)0.5, (ViMe2SiO1/2)0.15(Me3SiO1/2)0.45(SiO2)0.4, (ViMe2SiO1/2)0.10(Me3SiO1/2)0.50(SiO2)0.4, (ViMe2SiO1/2)0.2(Me3SiO1/2)0.4(SiO2)0.4, (ViMe2SiO1/2)0.125(Me3SiO1/2)0.375(SiO2)0.5 또는 (ViMe2SiO1/2)0.2(Me3SiO1/2)0.2(SiO2)0.6일 수 있고, 말단이 디비닐메틸 실록시기 및 트리메틸 실록시기인 실리케이트 레진은 (Vi2MeSiO1/2)0.15(Me3SiO1/2)0.35(SiO2)0.5, (Vi2MeSiO1/2)0.10(Me3SiO1/2)0.40(SiO2)0.5, (Vi2MeSiO1/2)0.2(Me3SiO1/2)0.3(SiO2)0.5, (Vi2MeSiO1/2)0.15(Me3SiO1/2)0.45(SiO2)0.4, (Vi2MeSiO1/2)0.1(Me3SiO1/2)0.5(SiO2)0.4, (Vi2MeSiO1/2)0.2(Me3SiO1/2)0.4(SiO2)0.4 또는 (Vi2MeSiO1/2)0.2(Me3SiO1/2)0.2(SiO2)0.6일 수 있다.
상기 제2 오르가노 폴리실록산은 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물의 점도를 조절하여 흐름성을 부여하고, 모듈러스를 조절하는 직쇄상의 오르가노 폴리실록산 성분으로서, 한 분자 내에 적어도 하나의 알케닐기, 바람직하게는 둘 이상의 알케닐기를 포함하며, 하기 화학식 2로 표시된 것을 포함할 수 있다.
[화학식 2]
(R3 3SiO1/2)2(R3R4SiO)d(R4 2SiO)e
상기 화학식 2에서, R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기, C2 내지 C6의 알케닐기 또는 C6 내지 C12의 아릴기이며, R4는 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기 또는 C6 내지 C12의 아릴기이며, 상기 R3 중 적어도 하나 이상은 C2 내지 C6의 알케닐기이다.
상기 알킬기 및 알케닐기는 상기에서 정의한 바와 같으며, 상기 R3는 C1 내지 C6의 알킬기로서 메틸기인 것이 바람직할 수 있고, C2 내지 C6의 알케닐기로서 비닐기인 것이 바람직할 수 있다. 상기 "C6 내지 C12의 아릴기"는 페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 나프틸기, 비스페닐렌기 등을 들 수 있고, 특히 페닐기인 것이 바람직하다.
상기 화학식 2에서, 상기 d 및 e는 각각 독립적으로 0 또는 1 이상의 정수이며, 10 ≤ d+e ≤10,000이고, 0 ≤ d/(d+e) ≤ 0.1이다. 상기 d+e가 10 미만이면 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물이 경화 중 조성물의 휘발로 인하여 반사 재료의 두께가 낮아지게 되고, 이에 따라 색좌표의 변화가 발생할 수 있다. 상기 d+e가 10,000 초과이면 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물의 흐름성이 낮아지며, 조성물 내 안료 분산성 저하 및 안료 배합량 감소의 문제를 야기하여 결과적으로 박막에서의 반사율 저하의 문제를 나타낼 수 있다. 상기 d/(d+e)가 0.1 초과이면 상기 제2 오르가노 폴리실록산의 반응성이 저하되고 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물의 밀도가 높아져 경화물 경도의 경시변화로 인한 크랙이 발생될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 오르가노 폴리실록산은 비닐디메틸 실록시기 말단 디메틸 실록산 폴리머, 비닐디메틸 실록시기 말단 메틸비닐 실록산-디메틸 실록산 블록 폴리머, 트리메틸 실록시기 말단 메틸비닐 실록산-디메틸 실록산 블록 폴리머, 비닐디메틸 실록시기 말단 메틸피닐 실록산-디메틸 실록산 블록 폴리머 또는 비닐디메틸 실록시기 말단 디페닐 실록산-디메틸 실록산 블록 폴리머 등일 수 있다.
상기 비닐디메틸 실록시기 말단 디메틸 실록산 폴리머는 (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)n1(ViMe2SiO1/2)일 수 있다. 구체적으로, (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)60(ViMe2SiO1/2), (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)120(ViMe2SiO1/2), (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)150(ViMe2SiO1/2), (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)225(ViMe2SiO1/2), (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)500(ViMe2SiO1/2), (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)1000(ViMe2SiO1/2) 또는 (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)1250(ViMe2SiO1/2)일 수 있다.
상기 비닐디메틸 실록시기 말단 메틸비닐 실록산-디메틸 실록산 블록 폴리머는 (ViMe2SiO1/2)(ViMeSiO)n2(Me2SiO)n3(ViMe2SiO1/2)일 수 있다. 구체적으로, (ViMe2SiO1/2)(ViMeSiO)1(Me2SiO)59(ViMe2SiO1/2), (ViMe2SiO1/2)(ViMeSiO)10(Me2SiO)95(ViMe2SiO1/2), (ViMe2SiO1/2)(ViMeSiO)30(Me2SiO)400(ViMe2SiO1/2) 또는 (ViMe2SiO1/2)(ViMeSiO)50(Me2SiO)1000(ViMe2SiO1/2)일 수 있다.
상기 트리메틸 실록시기 말단 메틸비닐 실록산-디메틸 실록산 블록 폴리머는 (Me3SiO1/2)(ViMeSiO)n4(Me2SiO)n5(Me3SiO1/2)일 수 있다. 구체적으로, (Me3SiO1/2)(ViMeSiO)30(Me2SiO)400(Me3SiO1/2), (Me3SiO1/2)(ViMeSiO)5(Me2SiO)540(Me3SiO1/2), (Me3SiO1/2)(ViMeSiO)50(Me2SiO)1000(Me3SiO1/2) 또는 (Me3SiO1/2)(ViMeSiO)6(Me2SiO)60(Me3SiO1/2)일 수 있다.
상기 비닐디메틸 실록시기 말단 디메틸 실록산-메틸페닐 실록산 블록 폴리머는 (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)n6(MePhSiO)n7(ViMe2SiO1/2)일 수 있다. 구체적으로, (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)20(MePhSiO)2(ViMe2SiO1/2), (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)40(MePhSiO)2(ViMe2SiO1/2) 또는 (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)125(MePhSiO)10(ViMe2SiO1/2)일 수 있다.
상기 비닐디메틸 실록시기 말단 디메틸 실록산-디페닐 실록산 블록 폴리머는 (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)n8(Ph2SiO)n9(ViMe2SiO1/2)일 수 있다. 구체적으로, (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)40(Ph2SiO)2(ViMe2SiO1/2) 또는 (ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)225(Ph2SiO)10(ViMe2SiO1/2)일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 오르가노 폴리실록산의 점도는 25℃에서 0.1 내지 100 Pa.s, 예를 들어 0.3 내지 80 Pa.s, 0.5 내지 70 Pa.s인 것을 사용할 수 있다. 상기 제2 오르가노 폴리실록산의 점도가 상기 범위 내인 경우 경화성 오르가노 폴리실록산의 흐름성, 모듈러스 등의 특성 개선의 측면에서 바람직할 수 있으며, 상기 범위 미만 또는 초과인 경우 흐름성, 모듈러스 등의 특성이 불량해지는 문제가 나타날 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제2 오르가노 폴리실록산의 점도는 Anton Paar社에서 제작한 레오미터 MCR 시리즈로 ASTM D4283-98(2015)의 방법을 이용하여 측정하였다.
상기 제3 오르가노 폴리실록산은 주 성분인 상기 제1 오르가노 폴리실록 및 점도 조절 성분인 상기 제2 오르가노 폴리실록산의 가교 역할을 하여 경화물을 형성시키는 성분으로서, 한 분자 내에 적어도 하나의 규소에 직접 결합된 수소기를 포함하며, 하기 화학식 3으로 표시된 것을 포함할 수 있다.
[화학식 3]
HfR5 gSiO(4-f-g)/2
상기 화학식 3에서, R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기 또는 C6 내지 C12의 아릴기이며, 상기 알킬기 및 아릴기는 상기에서 정의된 바와 같다. 특히, 상기 R5는 알킬기로서 메틸기인 것이 바람직할 수 있고, 아릴기로서 페닐기인 것이 바람직할 수 있으며, C1 내지 C6의 알킬기, 예를 들어 메틸기인 것이 가장 바람직할 수 있다.
상기 화학식 3에서, 상기 f는 0.001 내지 2의 수, 예를 들어 2 미만의 수, 0.01 내지 1의 수이며, 상기 f가 2보다 크면 가교 밀도가 높아져 경화물이 쉽게 크랙이 발생하며, 경화 중 수소가스가 발생하여 이로 인해 경화물 표면에 보이드(Void)가 발생함으로써, 상기 경화물을 광학 반사재료로 사용시 LED 패키지 수율을 저하시킬 수 있다. 상기 g는 0.7 내지 2의 수, 예를 들어 0.8 내지 2의 수, 1.2 내지 2의 수이며, 상기 g가 0.7 미만이면 가교 밀도가 높아져 경화물에 쉽게 크랙이 발생하며 수소 가스가 발생함으로써 경화물 표면에 보이드가 발생하여 LED 패키지 수율을 저하시킬 수 있다. 상기 g가 2 초과이면 반응성이 낮아질 뿐만 아니라, 분자량이 작아 쉽게 휘발되어 두께가 낮아져 색좌표의 변화가 발생할 수 있다. 상기 f+g는 0.8 ≤ f+g ≤ 3의 수, 예를 들어 1 ≤ f+g ≤ 2.7의 수, 1.8 ≤ f+g ≤ 2.4의 수이다. 상기 f+g가 0.8 미만이면 오르가노 폴리실록산 조성물의 흐름성이 불량하게 되어 디스펜싱 작업성 등의 성형성이 불량해질 수 있으며, f+g가 3 초과이면 반응성이 낮아져 경화가 늦고 분자량이 작아 쉽게 휘발되어 두께가 낮아지고 색좌표의 변화가 발생할 수 있다.
예컨대, 상기 제3 오르가노 폴리실록산은 하이드로겐디메틸 실록시기 말단 디메틸 실록산 폴리머, 트리메틸 실록시기 말단 메틸하이드로겐 실록산 폴리머, 트리메틸 실록시기 말단 메틸하이드로겐 실록산-디메틸 실록산 블록 폴리머, 하이드로겐디메틸 실록시기 말단 디메틸 실록산-하이드로겐메틸 실록산 블록 폴리머, 양 말단이 각각 하이드로겐디메틸 실록시기 및 트리메틸 실록시기 말단인 실리케이트 레진일 수 있으며, 아릴기 함유 올리고머류를 더 포함할 수 있다.
상기 하이드로겐디메틸 실록시기 말단 디메틸 실록산 폴리머는 (HMe2SiO1/2)(Me2SiO)n10(HMe2SiO1/2)일 수 있다. 구체적으로, (HMe2SiO1/2)(Me2SiO)25(HMe2SiO1/2), (HMe2SiO1/2)(Me2SiO)45(HMe2SiO1/2) 또는 (HMe2SiO1/2)(Me2SiO)125(HMe2SiO1/2)일 수 있다.
상기 트리메틸 실록시기 말단 메틸하이드로겐 실록산 폴리머는 (Me3SiO1/2)(HMeSiO)n11(Me3SiO1/2)일 수 있다. 구체적으로, (Me3SiO1/2)(HMeSiO)20(Me3SiO1/2) 또는 (Me3SiO1/2)(HMeSiO)40(Me3SiO1/2)일 수 있다.
상기 트리메틸 실록시기 말단 메틸하이드로겐 실록산-디메틸 실록산 블록 폴리머는 (Me3SiO1/2)(Me2SiO)n12(HMeSiO)n13(Me3SiO1/2)일 수 있다. 구체적으로, (Me3SiO1/2)(Me2SiO)20(HMeSiO)20(Me3SiO1/2), (Me3SiO1/2)(Me2SiO)25(HMeSiO)12(Me3SiO1/2), (Me3SiO1/2)(Me2SiO)19(HMeSiO)21(Me3SiO1/2), (Me3SiO1/2)(Me2SiO)46(HMeSiO)20(Me3SiO1/2), (Me3SiO1/2)(Me2SiO)100(HMeSiO)10(Me3SiO1/2) 또는 (Me3SiO1/2)(Me2SiO)7(HMeSiO)3(Me3SiO1/2)일 수 있다.
상기 하이드로겐디메틸 실록시기 및 트리메틸 실록시기 말단 실리케이트 레진은 (HMe2SiO1/2)n14(Me3SiO1/2)n15(SiO2)n16일 수 있다. 예를 들어, (HMe2SiO1/2)0.6(Me3SiO1/2)0.1(SiO2)0.2 또는 (HMe2SiO1/2)0.5(Me3SiO1/2)0.2(SiO2)0.3일 수 있다.
상기 아릴기 함유 올리고머류는 (HMe2SiO1/2)3(PhSiO1.5) 또는 (HMeSiO1/2)2(Ph2SiO)일 수 있다.
상기 제3 오르가노 폴리실록산은 25℃에서의 점도가 0.005-0.15 Pa.s일 수 있다. 상기 제3 오르가노 폴리실록산의 25℃에서의 점도가 위 수치범위를 벗어나는 경우에는 몰드 작업성이 현저히 불량해지는 문제가 있다.
상기 혼합 오르가노 폴리실록산 총 중량을 기준으로, 30 내지 50 중량%, 예를 들어 40 중량%의 제1 오르가노 폴리실록산, 40 내지 60 중량%, 예를 들어 50 중량%의 제2 오르가노 폴리실록산 및 잔부, 예를 들어 10 중량%의 제3 오르가노 폴리실록산을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 제3 오르가노 폴리실록산은 상기 혼합 오르가노 폴리실록산 내 전체 알케닐기의 몰수 대비 수소의 몰수가 0.5 내지 5, 예를 들어 0.8 내지 3이 되는 함량으로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 제1 오르가노 폴리실록산이 30 중량% 미만이면 경도가 낮아져 소잉(sawing) 작업성이 떨어지고, 50 중량%를 초과하면 상온에서 흐름성이 없어져 작업성이 떨어진다. 상기 제2 오르가노 폴리실록산이 40 중량% 미만이면 가교밀도가 높아져 경화물이 열 충격에 쉽게 크랙이 발생될 수 있으며, 60 중량%를 초과하면 경도가 낮아질 수 있다.
또한, 상기 제3 오르가노 폴리실록산에 의한 수소의 몰수가 전체 알케닐기의 몰수 대비 0.5 미만이면 충분한 경화물을 형성하지 못하여 경도가 낮아져 소잉 작업 시 다량의 버(burr)가 발생하여 광반도체 패키지(LED PKG)의 수율이 저하될 수 있으며, 5 초과이면 가교 밀도가 높아져 경화물에 쉽게 크랙이 발생하여 수소 가스가 발생하고 이로 인해 경화물 표면에 보이드(Void)가 발생하여 광반도체 패키지(LED PKG) 수율을 저하시킬 수 있다.
안료
본 발명에 있어서, 상기 안료는 경화물의 투과율을 낮추고 백색을 구현하여 가시광 영역에서 반사율을 구현하는 성분으로서 백색 안료인 것이 바람직하다. 예를 들어 산화티타늄, 알루미나, 산화아연, 산화지르코늄, 산화마그네슘, 황산바륨 및 황산아연으로 이루어진 군에서 선택될 수 있으며, 바람직하게는 이산화티타늄일 수 있다.
또한, 상기 안료는 0.05 내지 10 ㎛의 입자 크기, 예를 들면 0.1 내지 1 ㎛의 입자 크기를 갖는 것이 바람직하며, 상기 입자 크기가 0.05 ㎛ 미만인 경우 분산성이 나빠져 조성물의 점도가 쉽게 증가할 수 있으며, 10 ㎛ 초과인 경우 디스펜서 등에 사용할 수 있는 노즐의 종류에 제약이 생길 뿐만 아니라 노즐 막힘(clogging)을 야기하여 작업성을 저하시킬 수 있다.
상기 안료는 상기 혼합 오르가노 폴리실록산과의 상용성 증진 및 조성물 내 분산성 증진을 위해, 실란 커플링제, 실리카, 알루미나 등의 표면 처리제를 이용하여 표면을 처리한 것을 사용할 수 있다.
상기 안료는 상기 혼합 오르가노 폴리실록산 100 중량부를 기준으로 20 내지 50 중량부, 예를 들어 25 내지 45 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 안료의 함량이 20 중량부 미만이면 250 ㎛ 미만의 박막에서 광 투과율이 저하되어 반사율이 저하될 수 있으며, 50 중량부 초과이면 칙소 지수가 높아져 조성물의 점도가 높아지고 디스펜싱 등의 작업성이 나빠지게 될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 안료가 상기 표면 처리제로 표면 처리된 것을 사용하는 경우, 상기 안료의 표면 처리 중량은 표면 처리된 안료 전체 중량을 기준으로 5 중량% 미만일 수 있으며, 상기 안료의 함량은 표면 처리된 안료의 중량을 나타낼 수 있다.
충진제
본 발명에 있어서, 보강성 충진제로서 실세스퀴옥산을 포함함으로써 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물의 가공성을 향상시키며, 경화물의 모듈러스를 높이고 CTE (coefficient of thermal expansion, 열 팽창 계수)를 낮출 뿐만 아니라 경도를 높일 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 실세스퀴옥산을 포함함으로써 안료, 특히 백색 안료의 함량을 낮추어 조성물의 경시 안정성을 확보하면서도 반사율을 현저히 개선할 수 있다.
또한, 상기 실세스퀴옥산은 T 단위 및 Q 단위가 단독으로 이루어지거나, 또는 이들의 혼합된 형태로 이루어질 수 있으나, 이를 포함하는 조성물의 낮은 칙소 지수를 나타내기 위해 Q 단위로 이루어진 것보다 T 단위로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직할 수 있으며, 상기 실세스퀴옥산은 하기 화학식 4로 표시될 수 있다.
[화학식 4]
(R6SiO3/2)n
상기 화학식 4에서, n은 4 내지 1,000의 수이며, R6는 각각 독립적으로 수소, C1 내지 C6의 알킬기, C2 내지 C6의 알케닐기 또는 C6 내지 C12의 아릴기일 수 있으며, 바람직하게는 C1 내지 C6의 알킬기, 더 바람직하게는 메틸기일 수 있다. 구체적으로, 상기 실세스퀴옥산은 보강성 충진제로서 경화물의 모듈러스를 향상시키고, 경도를 높여 가공성을 향상시키기 위하여 R6가 메틸기로 이루어진 메틸실세스퀴옥산인 것이 바람직할 수 있다.
또한, 상기 실세스퀴옥산은 분산성 및 흐름성을 향상시키기 위하여 0.5 내지 20 ㎛, 예를 들어 2 내지 10 ㎛의 평균 입경을 갖는 구형 입자인 것이 바람직하다. 상기 평균 입경이 0.5 ㎛ 미만이면 비표면적이 넓어 분산이 용이하지 않고 조성물의 점도가 증가할 수 있으며, 20 ㎛를 초과하면 디스펜서 등에 사용하는 노즐에 제약이 생기게 되고 막힘 현상을 야기하여 작업성을 저하시킬 수 있다.
상기 실세스퀴옥산은 상기 혼합 오르가노 폴리실록산 100 중량부를 기준으로 5 내지 15 중량부, 예를 들어 7 내지 13 중량부의 함량으로 포함될 수 있으며, 상기 함량이 5 중량부 미만인 경우 보강성 충진제로서의 역할을 충분히 하지 못하고, 15 중량부를 초과하면 형성되는 경화물의 모듈러스, CTE, 경도 개선 등에 기여하지 못하며 경제적으로도 효용이 떨어지며, 칙소 지수가 높아져 점도가 높아짐에 따라 작업성이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물은 하이드로실릴화 촉매를 포함한다. 상기 하이드로실릴화 촉매는 제1 오르가노 폴리실록산, 제2 오르가노 폴리실록산의 알케닐기 및 제3 오르가노 폴리실록산의 규소에 결합된 수소기의 하이드록시기 간의 하이드록실릴화 반응을 촉진하는 반응 촉매 성분이다. 상기 하이드록실릴화 촉매는 예를 들어 백금계 촉매, 로듐계 촉매 및 팔라듐계 촉매 중에서 선택된 1개 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 백금계 촉매를 사용할 수 있다. 상기 백금계 촉매는 백금 미분말(finely divided powder), 클로로백금산, 미국 공개특허공보 제3,220,972호에 개시된 알코올 용액 내 클로로백금산, 백금-알케닐 실록산 착물, 백금-올레핀 착물, 백금-카보닐 착물 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 백금-알케닐 실록산 착물을 사용할 수 있다.
상기 촉매로서 백금계 촉매를 사용하는 경우, 상기 백금계 촉매는 상기 혼합 오르가노 폴리실록산 총 중량을 기준으로 0.01 내지 100 ppm, 예를 들어 0.1 내지 50 ppm의 무게로 백금 원자가 포함되는 함량으로 사용되는 것이 바람직하며, 0.01 ppm 미만이면 반응 속도가 늦어지거나 충분히 반응하지 못하고, 100 ppm을 초과하면 변색으로 인하여 반사율이 저하될 수 있다.
첨가제
본 발명의 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물은 오르가노 폴리실록산 조성물에 통상적으로 포함되는 첨가제를 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 더 포함할 수 있으며, 그러한 첨가제로는 예를 들어 접착촉진제, 무기질 충전제, 실리콘 분말, 수지 분말, 내열제, 산화방지제, 라디칼 스케빈저, 광 안정제, 난연성 부가제, 실리콘계 희석제 및 지연제 등을 들 수 있다. 본 발명의 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물은 상기 첨가제 중에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물은 상온, 예를 들어 25℃에서 액상인 것이 바람직하며, 상온에서 액상을 나타냄으로써 디스펜싱, 사출 몰딩 등의 성형 시 취급이 용이하고, 복잡한 성형물 제작이 가능하다. 또한, 본 발명의 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물은 상온, 예를 들어 25℃ 온도에서 6 Pa.s 미만, 예를 들어 2.7 내지 5.5 Pa.s의 점도를 나타내는 것이 바람직하며, 상기 점도가 6 Pa.s 이상이면 극미량의 정량 토출이 어렵고 칩간 전극간 간격을 쉽게 메워 들어가지 못하여 경화 시 경화 표면에 보이드(Void)가 발생할 수 있다. 또한, 상기 점도가 2.7 Pa.s 미만이면 칩간, 전극간 초기 점착력이 저하되어 흔들림에 의하는 등 칩 표면의 오염을 야기하는 문제를 나타낼 수 있다.
또한, 상기 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물은 아릴기, 예를 들어 페닐기가 전체 유기기의 15 몰% 이하로 포함되는 것이 바람직하며, 만일 아릴기가 전체 유기기의 15 몰% 초과하여 포함되는 경우 고온 조건에서 아릴기의 산화 반응에 의한 변색으로 인해 내열 반사율이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명의 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물은 보강성 충진제로 실세스퀴옥산을 포함하여, 전체 유기기 중에서 아릴기를 함유하지 않거나, 또는 전체 유기기의 15 몰% 이하로 포함하여도 경화물이 우수한 경도(hardness)를 가질 뿐만 아니라, 아릴기 함량이 낮아 고온 조건에서 아릴기의 산화반응이 줄어들어 변색(황변)을 방지할 수 있으며, 이로 인하여 열에 의한 반사율 저하를 감소시켜 내열 반사율 저하의 문제를 개선할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 아릴기의 함량은 예컨대 1H-NMR을 이용하여 측정할 수 있으며, 구체적으로 1H-NMR로 측정한 전체 유기기의 몰수 대비 아릴기의 몰수로 이의 함량을 결정할 수 있다.
2. 광학 반도체용 반사 재료
본 발명의 다른 측면은 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물을 이용하여 형성되는 경화물을 포함하는 광학 반도체용 반사 재료를 제공한다.
상기 경화물은 상기 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물을 경화시켜서 형성된다. 상기 경화물의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 시트형, 필름형, 볼록 렌즈형, 오목 렌즈형, 프레넬 렌즈형, 원뿔대형 또는 사각뿔 플랫폼 등의 형태일 수 있다. 상기 경화물은 단독으로 취급될 수 있거나 또는 이것이 광반도체 소자 등을 덮거나, 밀봉하거나, 접착한 상태로 취급될 수 있다.
상기 경화물의 쇼어 경도는 ShoreA 85 이상인 것이 바람직하며, 경화물의 경도가 ShoreA 85 미만이면 성형된 재료를 절단할 때 버가 발생하기 쉽고 작업성이 저하될 수 있다.
상기 경화물의 두께는 200 내지 1,000 μm인 것이 바람직하며, 상기 수치 범위 이내에서 450 nm의 가시광 투과율이 3% 이하일 수 있다.
또한, 상기 경화물은 고온, 예를 들어 250℃에서 12시간 보관 후, 박막 반사율, 디스펜싱 작업성, 소잉 작업성 등을 우수하게 유지하면서도, 5% 미만의 반사율 저하율을 나타낼 수 있다.
상기 경화물을 포함하는 광학 반도체용 반사 재료는 그 용도가 특별히 제한되지는 않으며, 상기 광학 반도체는 예컨대, 액정 디스플레이용 백라이트 모듈, 모바일 핸드폰의 플래쉬 모듈 및 차량용 조명 모듈 등일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 및 비교예
하기 표 1에 기재된 조성으로 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물을 제조하였다.
혼합물의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며 당업계에 공지되어 있는 분산기 예를 들면 플라네타리 믹서 등을 사용하여 제조할 수 있다.
구분 실시예1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6
(A) 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40
(B-1) 50 50 50 50 25 - 50 50 50 50 50
(B-2) - - - - 25 50 - - - - -
(C-1) 10 10 10 10 - - 10 10 10 10 10
(C-2) - - - - 10 10 - - - - -
(D) 25 45 25 25 25 25 10 60 25 25 25
(E) 10 10 7 13 10 10 10 10 2 20 -
(F) 　0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015
(G-1) 2　 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
(G-2) 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02
(G-3) - - - - - - - - - - 10
A+B+C 합계 (중량부) 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
Ph mol% 0 0 0 0 8 18 0 0 0 0 0
- (A) 제1 오르가노 폴리실록산: Si 중 SiO2 단위가 50wt%이고 전체 유기기의 함량이 20.8 mmol/g이고 비닐기의 함량이 1.5 mmol/g이며 25℃ Powder상의 실리콘 레진 ((ViMe2SiO1/2)0.125(Me3SiO1/2)0.375(SiO2)0.5, CAS No. 68584-83-8)
- (B-1) 제2 오르가노 폴리실록산: 양 말단이 디메틸비닐 실록시기로 되어있고 전체 유기기의 함량이 27 mmol/g이고 비닐기의 함량이 0.12 mmol/g이며 25℃에서의 점도가 1Pa.s인 폴리 디메틸 실록산 ((ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)225(ViMe2SiO1/2), CAS No. 68083-19-2)
- (B-2) 제2 오르가노 폴리실록산: 양 말단이 디메틸비닐 실록시기로 되어있고 전체 유기기의 함량이 16.1 mmol/g이고 페닐기의 함량이 6.73 mmol/g 비닐기의 함량이 0.9 mmol/g이며 25℃에서의 점도가 1Pa.s인 폴리 메틸페닐 실록산 ((ViMe2SiO1/2)(Me2SiO)40(MePhSiO)2(ViMe2SiO1/2), CAS No. 156206-81-4)
- (C-1) 제3 오르가노 폴리실록산: 양 말단이 트리메틸 실록시기로 되어있고, 전체 유기기의 함량이 30.32 mmol/g이고 수소기 함량이 7.3 mmol/g이며 25℃에서의 점도가 0.04 Pa.s인 폴리 디메틸 메틸하이드로겐 실록산 ((Me3SiO1/2)(Me2SiO)19(HMeSiO)21(Me3SiO1/2), CAS No. 68037-59-2)
- (C-2) 제3 오르가노 폴리실록산: 3-[(다이메틸실릴)옥시]-1,1,5,5,-테트라메틸-3-페닐트리실록산 (트리스 디메틸실록시 페닐 실란) ((HMe2SiO1/2)3(PhSiO1.5), CAS No. 18027-45-7)
- (D) 안료: 평균 1차 입자 크기가 0.25㎛이고 TiO2 함량이 95%이고 Al2O3, ZrO2 및 TMP로 표면 처리된 산화티타늄 (CAS No. 13463-67-7)
- (E) 실세스퀴옥산: 평균 1차 입자 크기 4㎛인 폴리메틸실세스퀴옥산 (CAS No. 68554-70-1)
- (F) 하이드록실릴화 촉매: 백금/1,3-다이비닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산의 1,3-다이비닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 용액(백금 함유량: 1 중량%) (CAS No. 68478-92-2)
- (G-1): (3-글리시딜옥시프로필)트리메톡시실란 (CAS No. 2530-83-8)
- (G-2): 1-에티닐-1-사이클로헥산올 (CAS No. 78-27-3)
- (G-3): 평균 1차 입자 크기가 4㎛이고 HMDZ로 표면 처리된 실리카 (CAS No. 67762-90-7)
실험예
- 점도 (mPa.s), 칙소: Anton Paar 사에서 제작한 레오미터(Rheometer, 모델명 MCR301, MCR302)를 이용하여 25℃에서 Shear rate 1/s 값과 10/s 값을 측정하였다. 10/s 값을 점도로 표기하였고, 칙소 지수는 다음의 수식에 의하여 구하였다.
칙소 지수 = (1/s 점도)/(10/s 점도)
- 경도 (Shore A): 조성물을 6 mm 두께의 시편을 성형할 수 있는 몰드에서 150℃, 2시간 동안 경화한 후, Shore A 형 경도계로 25℃에서 경도를 측정하였다.
- 반사율 (%): 조성물을 탈포 후 4각 어플리케이터를 이용하여 250μm의 도막을 형성시키고 150℃, 2시간 경화하여 얻은 시편을 Perkin Elmer 사에서 제작한 UV-Vis Spectrometer (모델명 Lambda 950)를 이용하여 측정하였다. Base는 측정 장비 제조사에서 제공하는 황산바륨 표준 시편이다.
- 내열 반사율 (%): 초기 반사율 측정한 시편을 250℃, 12시간 열저장 후 반사율을 측정하여 반사율이 저하된 값을 수식에 따라 표시하였다.
내열 반사율 (%) = 250℃에서 12시간 저장 후 반사율 - 초기 반사율
- 디스펜싱 작업성: 조성물을 Vermes 사 압전 방식 200μm Nozzle 로봇 디스펜서를 사용하여 1회 토출향 0.3 mg을 설정한 후 20회 누적 토출량을 1 세트로 하여 100 세트의 값에 대한 변동 계수 (coef.var) 값이 0.5 이하인 경우 'pass' 0.5 초과인 경우를 'fail'로 표기하였다.
- 소잉(sawing) 작업성: 조성물을 150℃에서 2시간 동안 경화하여 250 μm 두께의 시트 형태의 경화물을 제작하였다. 제작한 경화물을 Disco 사의 200 μm Blade dicing saw를 이용하여 3,000 개의 직사각 형태의 가공물을 제작하여 전자 현미경으로 절단면에서의 버 발생 여부를 확인하고, 버 발생 개수가 10개 미만인 경우 'pass', 10개 이상일 경우 'fail'로 표기하였다.
구분 실시예1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예6
점도 3,100 4,800 2,700 3,500 2,800 2,500 3,000 8,300 2,600 7,100 5,800
칙소 지수 1 1.2 1 1.1 1.1 1.2 1 1.6 1 1.7 1.4
경도 86 87 85 87 87 90 85 86 78 87 86
박막 반사율 99.3 99.7 99.5 99.4 98.7 99.1 93.5 99.6 99.1 99.5 99.3
내열 반사율 3.2 3.7 3.1 3.2 4.8 13.5 2.7 3.9 3.4 3.3 2.9
디스펜싱 작업성 Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Fail Pass Fail Fail
소잉 작업성 Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Pass Fail Pass Pass
상기 표 1 및 표 2를 참고하면, 페닐기가 다량 함유되는 비교예 1의 경우 실시예 1-5와 비교하여 페닐기에 의한 변색으로 인해 내열 반사율이 불량해진 것을 확인할 수 있으며, 안료를 각각 본 발명에 따르지 않고 적게(비교예 2) 또는 많게(비교예 3) 함유하는 경우 박막 반사율, 또는 점도, 칙소 지수 및 작업성 등이 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실세스퀴옥산을 각각 본 발명에 따르지 않고 적게(비교예 4) 또는 많게(비교예 5) 함유하는 경우 경도 및 소잉 작업성 또는 점도, 칙소 지수 및 디스펜싱 작업성 등이 불량해지는 것을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라, 보강성 충진제로서 실세스퀴옥산을 사용하지 않고 실리카를 사용하는 비교예 6의 물성 또한 저하되는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (8)

  1. 혼합 오르가노 폴리실록산 100 중량부;
    안료 20 내지 50 중량부; 및
    실세스퀴옥산 5 내지 15 중량부;를 포함하고,
    총 아릴기의 함량은 전체 유기기의 15 몰% 이하인 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 혼합 오르가노 폴리실록산은
    하기 화학식 1로 표시되는 제1 오르가노 폴리실록산;
    하기 화학식 2로 표시되는 직쇄의 제2 오르가노 폴리실록산; 및
    하기 화학식 3으로 표시되는 제3 오르가노 폴리실록산;을 포함하며,
    [화학식 1]
    (R1 3SiO1/2)a(R2 3SiO1/2)b(SiO2)c
    상기 화학식 1에서, R1 및 R2은 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기 또는 C2 내지 C6의 알케닐기이며, R1 중 적어도 하나는 C2 내지 C6의 알케닐기이며, a는 0.05 내지 0.25의 수이며, b는 0.1 내지 0.5의 수이고, c는 0.4 내지 0.6의 수이며;
    [화학식 2]
    (R3 3SiO1/2)2(R3R4SiO)d(R4 2SiO)e
    상기 화학식 2에서, R3는 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기, C2 내지 C6의 알케닐기 또는 C6 내지 C12의 아릴기이며, R4는 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기 또는 C6 내지 C12의 아릴기이며, d 및 e는 각각 독립적으로 0 또는 1 이상의 정수이며, 10 ≤ d+e ≤10,000이고, 0 ≤ d/(d+e) ≤ 0.1이며; 및
    [화학식 3]
    HfR5 gSiO(4-f-g)/2
    상기 화학식 3에서, R5는 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기 또는 C6 내지 C12의 아릴기이며, f는 0.001 내지 2의 수이며, g는 0.7 내지 2의 수이며, 0.8 ≤ f+g ≤ 3의 수인 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 혼합 오르가노 폴리실록산 총 중량을 기준으로, 30 내지 50 중량%의 제1 오르가노 폴리실록산; 40 내지 60 중량%의 제2 오르가노 폴리실록산; 및 잔부의 제3 오르가노 폴리실록산;을 포함하는 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제3 오르가노 폴리실록산은 상기 혼합 오르가노 폴리실록산 내 전체 알케닐기의 몰수 대비 수소의 몰수가 0.5 내지 5가 되는 함량으로 첨가되는 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 실세스퀴옥산은 하기 화학식 4로 표시되는 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물.
    [화학식 4]
    (R6SiO3/2)n
    상기 화학식 4에서, n은 4 내지 1,000의 수이며, R6는 각각 독립적으로 C1 내지 C6의 알킬기, C2 내지 C6의 알케닐기 또는 C6 내지 C12의 아릴기이다.
  6. 청구항 1에 있어서,
    25℃에서 액상이며, 6 Pa.s 미만의 점도를 갖는 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물.
  7. 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 따른 경화성 오르가노 폴리실록산 조성물을 이용하여 형성되는 경화물을 포함하는 광학 반도체용 반사 재료.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 광학 반도체는 액정 디스플레이용 백라이트 모듈, 모바일 핸드폰의 플래쉬 모듈 또는 차랑용 조명 모듈인 광학 반도체용 반사 재료.
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