JP2021059685A - 付加硬化型シリコーン組成物、その硬化物、及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(A)下記式(1)で表される有機ケイ素化合物と、下記式(2)で表される直鎖状シロキサン及び下記式(3)で表される三次元網状シロキサンとの付加反応物であって、1分子中にSiH基を2個以上有する付加反応物、
(R5 3SiO1/2)c(R5 2SiO2/2)d(SiO4/2)e(XO1/2)f (3)
(式中、R5は独立に置換または非置換の炭素原子数1〜12の1価炭化水素基であり、但し、R5の全数のうち0.1〜40%はアルケニル基であり、かつ、10〜99.9%はアリール基である。Xは水素原子またはアルキル基であり、cは0.1〜0.5の数であり、dは0.1〜0.6の数であり、eは0.2〜0.8の数であり、fは0〜0.2の数であり、c+d+e+f=1である。)
(B)アルケニル基を1分子中に2個以上有する化合物、
(C)ヒドロシリル化反応触媒
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]2[(C6H5)2SiO2/2]b (4)
(式中、bは前記のとおりである。)
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]c[(C6H5)2SiO2/2]d[SiO4/2]e (5)
(式中、c、d、eは前記のとおりであり、c+d+e=1である。)
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]2[(C6H5)2SiO2/2]i (7)
(式中、iは1〜50の整数である。)
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]c[(C6H5)2SiO2/2]d[SiO4/2]e (5)
(式中、c、d、eは前記のとおりであり、c+d+e=1である。)
(A)下記式(1)で表される有機ケイ素化合物と、下記式(2)で表される直鎖状シロキサン及び下記式(3)で表される三次元網状シロキサンとの付加反応物であって、1分子中にSiH基を2個以上有する付加反応物、
(R5 3SiO1/2)c(R5 2SiO2/2)d(SiO4/2)e(XO1/2)f (3)
(式中、R5は独立に置換または非置換の炭素原子数1〜12の1価炭化水素基であり、但し、R5の全数のうち0.1〜40%はアルケニル基であり、かつ、10〜99.9%はアリール基である。Xは水素原子またはアルキル基であり、cは0.1〜0.5の数であり、dは0.1〜0.6の数であり、eは0.2〜0.8の数であり、fは0〜0.2の数であり、c+d+e+f=1である。)
(B)アルケニル基を1分子中に2個以上有する化合物、
(C)ヒドロシリル化反応触媒
[(A)成分]
本発明の付加硬化型シリコーン組成物における(A)成分は、下記式(1)で表される有機ケイ素化合物と、下記式(2)で表される直鎖状シロキサン及び下記式(3)で表される三次元網状シロキサンとの付加反応物であって、1分子中にSiH基を2個以上有する付加反応物である。
(R5 3SiO1/2)c(R5 2SiO2/2)d(SiO4/2)e(XO1/2)f (3)
(式中、R5は独立に置換または非置換の炭素原子数1〜12の1価炭化水素基であり、但し、R5の全数のうち0.1〜40%はアルケニル基であり、かつ、10〜99.9%はアリール基である。Xは水素原子またはアルキル基であり、cは0.1〜0.5の数であり、dは0.1〜0.6の数であり、eは0.2〜0.8の数であり、fは0〜0.2の数であり、c+d+e+f=1である。)
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]2[(C6H5)2SiO2/2]b (4)
(式中、bは前記のとおりである。)
かつ、R5の全数のうち10〜99.9%はアリール基であり、好ましくは30〜99.9%、さらに好ましくは50〜99.9%である。アリール基が10%未満であると、他の成分との相溶性が劣る場合がある。
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]0.25[(C6H5)2SiO2/2]0.3[SiO4/2]0.45
[(CH2=CH)(CH3)2SiO1/2]0.25[(C6H5)2SiO2/2]0.3[SiO4/2]0.45
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]c[(C6H5)2SiO2/2]d[SiO4/2]e (5)
(式中、c、d、eは前記のとおりであり、c+d+e=1である。)
本発明の付加硬化型シリコーン組成物における(A)成分は、上記式(2)で表される直鎖状シロキサン及び上記式(3)で表される三次元網状シロキサン中に含まれるアルケニル基1モルに対して、上記式(1)で表される化合物を、過剰量、好ましくは1モルを越え10モル以下、より好ましくは1.5モルを越え5モル以下混合して両者の存在下でヒドロシリル化反応を行う事により得ることができる。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物における(B)成分は、アルケニル基を1分子中に2個以上有する化合物である。
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]2[(C6H5)2SiO2/2]i (7)
(式中、iは1〜50の整数である。)
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]2[(C6H5)2SiO2/2]3
[(CH2=CH)(CH3)2SiO1/2]2[(C6H5)2SiO2/2]3
(R5 3SiO1/2)c(R5 2SiO2/2)d(SiO4/2)e(XO1/2)f (3)
(式中、R5、X、c、d、e、およびfは上記のとおりであり、c+d+e+f=1である。)
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]c[(C6H5)2SiO2/2]d[SiO4/2]e (5)
(式中、c、d、eは上記のとおりであり、c+d+e=1である。)
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]0.25[(C6H5)2SiO2/2]0.3[SiO4/2]0.45
[(CH2=CH)(CH3)2SiO1/2]0.25[(C6H5)2SiO2/2]0.3[SiO4/2]0.45
本発明の(C)成分であるヒドロシリル化反応触媒は、上記(A)成分の調製に用いられるものと同様のものが使用できる。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物には、上記(A)〜(C)成分に加え、必要に応じて酸化防止剤、無機充填剤、接着性向上剤等の成分を配合してもよい。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物の硬化物中には、上記(B)成分中の付加反応性炭素−炭素二重結合が未反応のまま残存している場合があり、それが大気中の酸素により酸化されることで硬化物が着色する原因となり得る。そこで、必要に応じ、本発明の付加硬化型シリコーン組成物に酸化防止剤を配合することにより、このような着色を未然に防止することができる。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物の粘度や、本発明の付加硬化型シリコーン組成物から得られる硬化物の硬度等を調整したり、強度を向上させたり、蛍光体の分散を良くするために、ナノシリカや、溶融シリカ、結晶性シリカ、酸化チタン、ナノアルミナ、アルミナ等の無機充填剤を添加しても良い。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物には、接着性向上剤を配合してもよい。接着性向上剤としては、シランカップリング剤やそのオリゴマー、シランカップリング剤と同様の反応性基を有するポリシロキサン等が例示される。
また、ポットライフを確保するために、1−エチニルシクロヘキサノール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール等の付加反応制御剤を配合することができる。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物を硬化して本発明の硬化物とする。前記硬化物は、硬度、靭性が高く、短波長領域の光透過性、透明性、耐熱変色性に優れる。なお、本発明の付加硬化型シリコーン組成物の硬化条件については、特に制限されないが、60〜180℃、5〜180分の条件とすることが好ましい。
本発明では更に、上記の付加硬化型シリコーン組成物から得られる硬化物により半導体素子が被覆された半導体装置を提供する。
MΦVi:(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2
D2Φ:(C6H5)2SiO2/2
Q:SiO4/2
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた1Lの4つ口フラスコに、1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン(北興化学工業株式会社製)94g(0.5 モル)、5%Ptカーボン粉末(エヌ・イーケムキャット株式会社製)0.07gを加え、オイルバスを用いて85℃に加熱した。これを撹拌しながらMΦVi 2で表されるジシロキサン(北興化学工業株式会社製)47g(0.15モル)と、MΦVi 0.25D2Φ 0.3Q0.45で表される分岐状オルガノポリシロキサン(ビニル基:0.2モル/100g)の75%キシレン溶液31g(ビニル基:0.047モル)との混合液を滴下した。滴下終了後、90〜100℃の間で3時間撹拌した。撹拌後終了後25℃に戻し、1H−NMRスペクトル測定にてビニル基のピーク消失を確認した。活性炭を1.7g加え1時間撹拌後、Ptカーボン粉末、及び活性炭を濾別し、減圧濃縮により余剰の1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンを除去することで、付加反応物(A−1)(無色透明、23℃における粘度:13Pa・s、Mw:3,050、SiH基の含有割合:0.00166モル/g)を得た。
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた1Lの4つ口フラスコに、1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン(北興化学工業株式会社製)105g(0.54モル)、5%Ptカーボン粉末(エヌ・イーケムキャット株式会社製)0.09gを加え、オイルバスを用いて85℃に加熱した。これを撹拌しながらMΦVi 2で表されるジシロキサン(北興化学工業株式会社製)47g(0.15モル)と、MΦVi 0.25D2Φ 0.3Q0.45で表される分岐状オルガノポリシロキサン(ビニル基:0.2モル/100g)の75%キシレン溶液62g(ビニル基:0.09モル)との混合液を滴下した。滴下終了後、90〜100℃の間で3時間撹拌した。撹拌後終了後25℃に戻し、1H−NMRスペクトル測定にてビニル基のピーク消失を確認した。活性炭を1.7g加え1時間撹拌後、Ptカーボン粉末、及び活性炭を濾別し、減圧濃縮により余剰の1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンを除去することで、付加反応物(A−2)(無色透明、23℃における粘度:42Pa・s、Mw:4,370、SiH基の含有割合:0.00157モル/g)を得た。
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた1Lの4つ口フラスコに、1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン(北興化学工業株式会社製)122g(0.63モル)、5%Ptカーボン粉末(エヌ・イーケムキャット株式会社製)0.10gを加え、オイルバスを用いて85℃に加熱した。これを撹拌しながらMΦVi 2で表されるジシロキサン(北興化学工業株式会社製)47g(0.15モル)と、MΦVi 0.25D2Φ 0.3Q0.45で表される分岐状オルガノポリシロキサン(ビニル基:0.2モル/100g)の75%キシレン溶液93g(ビニル基:0.135モル)の混合液を滴下した。滴下終了後、90〜100℃の間で3時間撹拌した。撹拌後終了後25℃に戻し、1H−NMRスペクトル測定にてビニル基のピーク消失を確認した。活性炭を2.6g加え1時間撹拌後、Ptカーボン粉末、及び活性炭を濾別し、減圧濃縮により余剰の1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンを除去することで、付加反応物(A−3)(無色透明、23℃における粘度:140Pa・s、Mw:5,000、SiH基の含有割合:0.00145モル/g)を得た。
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた1Lの4つ口フラスコに、1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン(信越化学工業株式会社製)262.8g(1.35モル)、5%Ptカーボン粉末(エヌ・イーケムキャット株式会社製)0.12gを加え、オイルバスを用いて85℃に加熱した。これを撹拌しながらトリビニルフェニルシラン(信越化学工業株式会社製)を28.0g(0.15モル)滴下した。滴下終了後、90〜100℃の間で5時間撹拌した。撹拌後終了後25℃に戻し、1H−NMRスペクトル測定にてビニル基のピーク消失を確認した。活性炭を2.9g加え1時間撹拌後、Ptカーボン粉末、及び活性炭を濾別し、減圧濃縮により余剰の1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンを除去することで、付加反応物(A−4)99.7g(無色透明、25℃における粘度:30Pa・s、Mw:1,500、SiH基の含有割合:0.0035モル/g、下記式で表される構成単位比を有するオリゴマーの混合物)を得た。
表1に示す組成比(数値は質量部を表す)で下記の各成分を混合し、組成物中のアルケニル基に対するSiH基のモル比([SiH基]/[アルケニル基])が0.9となるように付加硬化型シリコーン組成物を調製した。混合後の外観を目視にて確認した結果を表1に示す。
(A−1)上記合成例1で得られた付加反応物
(A−2)上記合成例2で得られた付加反応物
(A−3)上記合成例3で得られた付加反応物
比較成分
(A−4)上記比較合成例1で得られた付加反応物
(B−1)MΦVi 2D2Φ 3で表される直鎖状オルガノポリシロキサン
(B−2)MΦVi 0.25D2Φ 0.3Q0.45で表される三次元網状オルガノポリシロキサン(ビニル基:0.2モル/100g)
白金1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン錯体のポリシロキサン希釈品(白金含有量:1重量%)
酸化防止剤:2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール
付加反応制御剤:1−エチニルシクロヘキサノール
上記実施例および比較例で得られた付加硬化型シリコーン組成物について、下記手法に従い、その硬化物の性能を評価した。なお、比較例2については組成物が相溶せず、硬化物を得ることが出来なかった。
ガラス板で組んだ型の中に付加硬化型シリコーン組成物を流し込み、150℃で4時間硬化を行い、6mm厚の硬化物を得た。ASTM D 2240に準じて、各硬化物のShore D硬度を23℃で測定した結果を表2に示す。
上記硬度測定と同様に調製した2mm厚の硬化物について、作成直後(初期)および180℃のオーブン内に1,000時間置いた後における各硬化物の400nm光透過率を分光光度計を用いて測定した。測定結果を表2に示す。
上記硬度測定と同様に、2mm厚の硬化物を作成し、それぞれの硬化物を直径1mmの金属棒に沿って23℃で直角に折り曲げた時の状態を、〇(割れずに曲がる)、×(割れる)で評価した。
5…ボンディングワイヤ、 6…付加硬化型シリコーン組成物の硬化物。
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた1Lの4つ口フラスコに、1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン(北興化学工業株式会社製)94g(0.5 モル)、5%Ptカーボン粉末(エヌ・イーケムキャット株式会社製)0.07gを加え、オイルバスを用いて85℃に加熱した。これを撹拌しながらMΦVi 2で表されるジシロキサン(北興化学工業株式会社製)47g(0.15モル)と、MΦVi 0.25D2Φ 0.3Q0.45で表される分岐状オルガノポリシロキサン(ビニル基:0.2モル/100g)の75%キシレン溶液31g(ビニル基:0.047モル)との混合液を滴下した。滴下終了後、90〜100℃の間で3時間撹拌した。撹拌終了後25℃に戻し、1H−NMRスペクトル測定にてビニル基のピーク消失を確認した。活性炭を1.7g加え1時間撹拌後、Ptカーボン粉末、及び活性炭を濾別し、減圧濃縮により余剰の1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンを除去することで、付加反応物(A−1)(無色透明、23℃における粘度:13Pa・s、Mw:3,050、SiH基の含有割合:0.00166モル/g)を得た。
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた1Lの4つ口フラスコに、1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン(北興化学工業株式会社製)105g(0.54モル)、5%Ptカーボン粉末(エヌ・イーケムキャット株式会社製)0.09gを加え、オイルバスを用いて85℃に加熱した。これを撹拌しながらMΦVi 2で表されるジシロキサン(北興化学工業株式会社製)47g(0.15モル)と、MΦVi 0.25D2Φ 0.3Q0.45で表される分岐状オルガノポリシロキサン(ビニル基:0.2モル/100g)の75%キシレン溶液62g(ビニル基:0.09モル)との混合液を滴下した。滴下終了後、90〜100℃の間で3時間撹拌した。撹拌終了後25℃に戻し、1H−NMRスペクトル測定にてビニル基のピーク消失を確認した。活性炭を1.7g加え1時間撹拌後、Ptカーボン粉末、及び活性炭を濾別し、減圧濃縮により余剰の1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンを除去することで、付加反応物(A−2)(無色透明、23℃における粘度:42Pa・s、Mw:4,370、SiH基の含有割合:0.00157モル/g)を得た。
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた1Lの4つ口フラスコに、1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン(北興化学工業株式会社製)122g(0.63モル)、5%Ptカーボン粉末(エヌ・イーケムキャット株式会社製)0.10gを加え、オイルバスを用いて85℃に加熱した。これを撹拌しながらMΦVi 2で表されるジシロキサン(北興化学工業株式会社製)47g(0.15モル)と、MΦVi 0.25D2Φ 0.3Q0.45で表される分岐状オルガノポリシロキサン(ビニル基:0.2モル/100g)の75%キシレン溶液93g(ビニル基:0.135モル)の混合液を滴下した。滴下終了後、90〜100℃の間で3時間撹拌した。撹拌終了後25℃に戻し、1H−NMRスペクトル測定にてビニル基のピーク消失を確認した。活性炭を2.6g加え1時間撹拌後、Ptカーボン粉末、及び活性炭を濾別し、減圧濃縮により余剰の1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンを除去することで、付加反応物(A−3)(無色透明、23℃における粘度:140Pa・s、Mw:5,000、SiH基の含有割合:0.00145モル/g)を得た。
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた1Lの4つ口フラスコに、1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン(信越化学工業株式会社製)262.8g(1.35モル)、5%Ptカーボン粉末(エヌ・イーケムキャット株式会社製)0.12gを加え、オイルバスを用いて85℃に加熱した。これを撹拌しながらトリビニルフェニルシラン(信越化学工業株式会社製)を28.0g(0.15モル)滴下した。滴下終了後、90〜100℃の間で5時間撹拌した。撹拌終了後25℃に戻し、1H−NMRスペクトル測定にてビニル基のピーク消失を確認した。活性炭を2.9g加え1時間撹拌後、Ptカーボン粉末、及び活性炭を濾別し、減圧濃縮により余剰の1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼンを除去することで、付加反応物(A−4)99.7g(無色透明、25℃における粘度:30Pa・s、Mw:1,500、SiH基の含有割合:0.0035モル/g、下記式で表される構成単位比を有するオリゴマーの混合物)を得た。
Claims (11)
- 下記(A)、(B)及び(C)を含む付加硬化型シリコーン組成物。
(A)下記式(1)で表される有機ケイ素化合物と、下記式(2)で表される直鎖状シロキサン及び下記式(3)で表される三次元網状シロキサンとの付加反応物であって、1分子中にSiH基を2個以上有する付加反応物、
(R5 3SiO1/2)c(R5 2SiO2/2)d(SiO4/2)e(XO1/2)f (3)
(式中、R5は独立に置換または非置換の炭素原子数1〜12の1価炭化水素基であり、但し、R5の全数のうち0.1〜40%はアルケニル基であり、かつ、10〜99.9%はアリール基である。Xは水素原子またはアルキル基であり、cは0.1〜0.5の数であり、dは0.1〜0.6の数であり、eは0.2〜0.8の数であり、fは0〜0.2の数であり、c+d+e+f=1である。)
(B)アルケニル基を1分子中に2個以上有する化合物、
(C)ヒドロシリル化反応触媒 - R1がフェニレン基であり、R2、R4が独立にメチル基またはフェニル基であり、R3が単結合であることを特徴とする請求項1に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
- 前記直鎖状シロキサンが、下記式(4)で表される直鎖状シロキサンを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]2[(C6H5)2SiO2/2]b (4)
(式中、bは前記のとおりである。) - 前記三次元網状シロキサンが、下記式(5)で表される三次元網状シロキサンを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]c[(C6H5)2SiO2/2]d[SiO4/2]e (5)
(式中、c、d、eは前記のとおりであり、c+d+e=1である。) - 前記(B)が下記式(7)で表されるシロキサンを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]2[(C6H5)2SiO2/2]i (7)
(式中、iは1〜50の整数である。) - 前記(B)が前記式(3)で表される三次元網状シロキサンを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
- 前記(B)が、下記式(5)で表される三次元網状シロキサンを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
[(CH2=CH)(C6H5)(CH3)SiO1/2]c[(C6H5)2SiO2/2]d[SiO4/2]e (5)
(式中、c、d、eは前記のとおりであり、c+d+e=1である。) - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の付加硬化型シリコーン組成物を硬化してなることを特徴とする硬化物。
- 180℃で1,000時間静置後、厚さ2mmにおける波長400nmの光透過率(25℃)が60%以上であることを特徴とする請求項9に記載の硬化物。
- 請求項9又は10に記載の硬化物により半導体素子が被覆されたものであることを特徴とする半導体装置。
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