JP7644605B2 - トランスファー成型用硬化性シリコーン組成物、その硬化物、およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の硬化性シリコーン組成物は、トランスファー成型用の硬化性シリコーン組成物であり、組成物全体として、ペースト状であってもよく、ホットメルト性のペレット等の成型物であってもよい。このような組成物は、本来トレードオフの関係にある、トランスファー成型における脱型性と硬化物の応力緩和特性を両立するために、室温から200℃までの成型温度におけるMDR(Moving Die Rheom eter)により測定される(1)最大トルク値が50dN・m未満であり、(2)最大トルク値に到達したときに、貯蔵トルク値/損失トルク値の比で表される損失正接(tanδ)の値が0.2未満であることが必要である。特に、一般的な成型温度である150℃に設定したMDRにより測定される(1)最大トルク値が50dN・m未満であり、(2)最大トルク値に到達したときに、貯蔵トルク値/損失トルク値の比で表される損失正接(tanδ)の値が0.2未満であることが特に好ましい。なお、上記の硬化挙動を充足し、特定の温度(例えば、150℃)におけるMDRの物性値を充足する限り、本発明のトランスファー成型用の硬化性シリコーン組成物は、室温から200℃までの所望の成型温度(例えば、150℃以外の成型温度)を所望により選択することができ、使用することができることは言うまでもない。
本発明のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物は、さらに、
(A)硬化反応性のオルガノポリシロキサン、
(B)機能性フィラー、および
(C)硬化剤を含有してなり、
(A)成分の50質量%以上が、(A1)分子内に少なくとも1個の炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、かつ、RSiO3/2(式中、Rは一価有機基)で表されるシロキサン単位およびSiO4/2で表されるシロキサン単位から選ばれるシロキサン単位を、全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有するオルガノポリシロキサンであり、(B)成分の含有量が組成物全体の40体積%以下であることが特に好ましい。また、(A1)成分の含有量が、組成物全体の20~80質量%の範囲であることが好ましい。以下、組成物の各成分および任意成分について説明する。なお、本発明において、「平均粒子径」とは別に定義しない限り、粒子の一次平均粒子径を意味するものとする。
(A)成分は、本組成物の主剤の一つであり、分子内に硬化反応性基を有する1種類以上の硬化反応性のオルガノポリシロキサンであって、その少なくとも50質量%は、
(A1)RSiO3/2(式中、Rは一価有機基)で表されるシロキサン単位およびSiO4/2で表されるシロキサン単位から選ばれるシロキサン単位を、全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有し、かつ、分子内に炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有するオルガノポリシロキサンである。(A)成分は、1種類以上の(A1)成分のみからなるものであってもよく、(A1)成分以外の硬化反応性のオルガノポリシロキサンを含む混合物であってもよい。
(A1)樹脂状オルガノポリシロキサン、
(A2)少なくとも1種のオルガノポリシロキサンを架橋してなるオルガノポリシロキサン架橋物、
(A3)樹脂状オルガノシロキサンブロックと鎖状オルガノシロキサンブロックからなるブロックコポリマー、
またはこれらの少なくとも2種の混合物
からなるシリコーン微粒子が好ましい。
(1)一分子中に少なくとも2個のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンと一分子中にケイ素原子結合水素原子を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンのヒドロシリル化反応を経て、分子中に樹脂状オルガノポリシロキサン構造-鎖状オルガノポリシロキサン構造をアルキレン結合により連結したもの
(2)一分子中に少なくとも2個のラジカル反応性基を有する少なくとも2種のオルガノポリシロキサンの有機過酸化物によるラジカル反応を経て、分子中に樹脂状オルガノポリシロキサン構造-鎖状オルガノポリシロキサン構造をシロキサン結合またはアルキレン結合により連結したもの
(3)少なくとも2種のオルガノポリシロキサンの縮合反応を経て、分子中に樹脂状オルガノポリシロキサン構造-鎖状オルガノポリシロキサン構造をシロキサン(-Si-O-Si-)結合により連結したもの
のいずれかである。このような(A2)成分は、樹脂構造-鎖状構造のオルガノポリシロキサン部分がアルキレン基または新たなシロキサン結合により連結された構造を有するので、ホットメルト性が著しく改善される。
M単位:R1R2 2SiO1/2で表されるシロキサン単位、
D単位:R1R2SiO2/2で表されるシロキサン単位、
R3M/R3D単位:R3 1/2R2 2SiO1/2で表されるシルアルキレン基含有シロキサン単位およびR3 1/2R2SiO2/2で表されるシルアルキレン基含有シロキサン単位から選ばれる少なくとも1種のシロキサン単位、ならびに
T/Q単位:R2SiO3/2で表されるシロキサン単位およびSiO4/2で表されるシロキサン単位から選ばれる少なくとも1種のシロキサン単位
(AR)分子中にR2SiO3/2(式中、R2は、前記と同様の基である。)で表されるシロキサン単位および/またはSiO4/2で表されるシロキサン単位を含有し、かつ、炭素数2~20のアルケニル基またはケイ素原子結合水素原子あるいはラジカル反応性の基を有する、少なくとも1種の樹脂状オルガノポリシロキサン、および
(AL)分子中にR2 2SiO2/2で表されるシロキサン単位(式中、R2は、前記と同様の基である。)を含有し、かつ、前記の(AR)成分とヒドロシリル化反応またはラジカル反応可能な基であって、炭素数2~20のアルケニル基またはケイ素原子結合水素原子を有する少なくとも1種の鎖状オルガノポリシロキサンを、
(AR)成分または(AL)成分中のヒドロシリル化反応性基および/またはラジカル反応性基が反応後に残存するように設計された比率で反応させて得たオルガノポリシロキサンである。
(a1)成分:下記(a1-1)成分および/または下記(a1-2)成分からなる分子中に炭素数2~20のアルケニル基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンを有機過酸化物でラジカル反応させたもの、または
(a1)成分と、
(a2)オルガノハイドロジェンポリシロキサンを、
ヒドロシリル化反応用触媒の存在下において、上記(a1)成分に含まれる炭素原子数2~20のアルケニル基に対して、上記(a2)成分中のケイ素原子結合水素原子のモル比が0.2~0.7モルとなる量でヒドロシリル化反応させたものが好ましい。
(R4 3SiO1/2)a(R4 2SiO2/2)b(R4SiO3/2)c(SiO4/2)d(R5O1/2)e
で表される一分子中にアルケニル基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンである。式中、R4は、各々独立に、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のハロゲン置換アルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数6~20のハロゲン置換アリール基、または炭素数7~20のアラルキル基であり、前記R1と同様の基が例示される。R4は、メチル基、ビニル基、またはフェニル基であることが好ましい。ただし、R4の少なくとも2個はアルケニル基である。また、ホットメルト性が良好であることから、全R4の10モル%以上、あるいは20モル%以上がフェニル基であることが好ましい。また、式中、R5は水素原子または炭素数1~6のアルキル基であり、前記と同様のアルキル基が例示される。
(ViMe2SiO1/2)0.25(PhSiO3/2)0.75(HO1/2)0.02
(ViMe2SiO1/2)0.25(PhSiO3/2)0.75
(ViMe2SiO1/2)0.20(PhSiO3/2)0.80
(ViMe2SiO1/2)0.15(Me3SiO1/2)0.38(SiO4/2)0.47(HO1/2)0.01
(ViMe2SiO1/2)0.13(Me3SiO1/2)0.45(SiO4/2)0.42(HO1/2)0.01
(ViMe2SiO1/2)0.15(PhSiO3/2)0.85(HO1/2)0.01
(Me2SiO2/2)0.15(MeViSiO2/2)0.10(PhSiO3/2)0.75(HO1/2)0.04
(MeViPhSiO1/2)0.20(PhSiO3/2)0.80(HO1/2)0.05
(ViMe2SiO1/2)0.15(PhSiO3/2)0.75(SiO4/2)0.10(HO1/2)0.02
(Ph2SiO2/2)0.25(MeViSiO2/2)0.30(PhSiO3/2)0.45(HO1/2)0.04
(Me3SiO1/2)0.20(ViMePhSiO1/2)0.40(SiO4/2)0.40(HO1/2)0.08
(R4 3SiO1/2)a'(R4 2SiO2/2)b'(R4SiO3/2)c'(SiO4/2)d'(R5O1/2)e'
で表される、一分子中に炭素数2~20のアルケニル基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンである。式中、R4およびR5は前記と同様の基である。
ViMe2SiO(MePhSiO)18SiMe2Vi、すなわち、(ViMe2SiO1/2)0.10(MePhSiO2/2)0.90
ViMe2SiO(MePhSiO)30SiMe2Vi、すなわち、(ViMe2SiO1/2)0.063(MePhSiO2/2)0.937
ViMe2SiO(MePhSiO)150SiMe2Vi、すなわち、(ViMe2SiO1/2)0.013(MePhSiO2/2)0.987
ViMe2SiO(Me2SiO)18SiMe2Vi、すなわち、(ViMe2SiO1/2)0.10(Me2SiO2/2)0.90
ViMe2SiO(Me2SiO)30SiMe2Vi、すなわち、(ViMe2SiO1/2)0.063(Me2SiO2/2)0.937
ViMe2SiO(Me2SiO)35(MePhSiO)13SiMe2Vi、すなわち、(ViMe2SiO1/2)0.04(Me2SiO2/2)0.70(MePhSiO2/2)0.26
ViMe2SiO(Me2SiO)10SiMe2Vi、すなわち、(ViMe2SiO1/2)0.17(Me2SiO2/2)0.83
(ViMe2SiO1/2)0.10(MePhSiO2/2)0.80(PhSiO3/2)0.10(HO1/2)0.02
(ViMe2SiO1/2)0.20(MePhSiO2/2)0.70(SiO4/2)0.10(HO1/2)0.01
HOMe2SiO(MeViSiO)20SiMe2OH
Me2ViSiO(MePhSiO)30SiMe2Vi
Me2ViSiO(Me2SiO)150SiMe2Vi
R6 kHmSiO(4-k-m)/2
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。式中、R6は、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のハロゲン置換アルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数6~20のハロゲン置換アリール基、または炭素数7~20のアラルキル基であり、前記R1と同様の基が例示され、好ましくは、メチル基、またはフェニル基である。
[R7 3SiO1/2]f[R7 2SiO2/2]g[R7SiO3/2]h[SiO4/2]i(R5O1/2)j
で表されるケイ素原子結合水素原子を有する樹脂状オルガノハイドロジェンポリシロキサンである。式中、R7は、各々独立に、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のハロゲン置換アルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数6~20のハロゲン置換アリール基、炭素数7~20のアラルキル基、または水素原子であり、前記R1と同様の基が例示される。また、式中、R5は水素原子または炭素数1~6のアルキル基であり、前記と同様の基が例示される。
(R7 3SiO1/2)f'(R7 2SiO2/2)g'(R7SiO3/2)h'(SiO4/2)i'(R5O1/2)j'
で表される、一分子中にケイ素原子結合水素原子を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンである。式中、R7およびR5は前記と同様の基である。
Ph2Si(OSiMe2H)2、すなわち、Ph0.67Me1.33H0.67SiO0.67
HMe2SiO(Me2SiO)20SiMe2H、すなわち、Me2.00H0.09SiO0.95
HMe2SiO(Me2SiO)55SiMe2H、すなわち、Me2.00H0.04SiO0.98
PhSi(OSiMe2H)3、すなわち、Ph0.25Me1.50H0.75SiO0.75
(HMe2SiO1/2)0.6(PhSiO3/2)0.4、すなわち、Ph0.40Me1.20H0.60SiO0.90
(R8 3SiO1/2)p(R8 2SiO2/2)q(R8SiO3/2)r(SiO4/2)s(R9O1/2)t
で表される縮合反応性のオルガノポリシロキサンである。式中、R8は、各々独立に、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のハロゲン置換アルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数6~20のハロゲン置換アリール基、または炭素数7~20のアラルキル基であり、前記と同様の基が例示される。また、式中のR9は水素原子、炭素数1~6のアルキル基、または炭素数2~5のアシル基であり、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;アシルオキシ基が例示される。(a3)成分は、一分子中に少なくとも1個のケイ素原子結合水酸基、ケイ素原子結合アルコキシ基、またはケイ素原子結合アシロキシ基を有する。また、一分子中、少なくとも2個のR8はアルケニル基であり、全R8の10モル%以上、または20モル%以上がフェニル基であることが好ましい。
(R8 3SiO1/2)p'(R8 2SiO2/2)q'(R8SiO3/2)r'(SiO4/2)s'(R9O1/2)t'
で表される縮合反応性のオルガノポリシロキサンである。式中、R8およびR9は前記と同様の基である。(a4)成分は、一分子中に少なくとも1個のケイ素原子結合水酸基、ケイ素原子結合アルコキシ基、またはケイ素原子結合アシロキシ基を有する。また、式中、p'は0.01~0.3の範囲内の数、q'は0.4~0.99の範囲内の数、r'は0~0.2の範囲内の数、s'は0~0.2の範囲内の数、t'は0~0.1の範囲内の数、かつ、r'+s'は0~0.2の範囲内の数、p'+q'+r'+s'は1であり、好ましくは、p'は0.02~0.20の範囲内の数、q'は0.6~0.99の範囲内の数、r'は0~0.1の範囲内の数、s'は0~0.1の範囲内の数、t'は0~0.05の範囲内の数、かつ、r'+s'は0~0.1の範囲内の数である。これは、p'、q'、r'、s'がそれぞれ上記範囲内の数であると、25℃において柔軟性を持ちつつも、非流動性で、表面粘着性が低く、高温での溶融粘度が十分に低いホットメルト性のシリコーンが得られるからである。
[R1 2R2SiO1/2]i[R1R2SiO2/2]ii[R1SiO3/2]iii[R2SiO3/2]iv[SiO4/2]v
で表される樹脂状オルガノシロキサンである。式中、R1は、各々独立に、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のハロゲン置換アルキル基、炭素数2~20のアルケニル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数6~20のハロゲン置換アリール基、または炭素数7~20のアラルキル基であり、前記と同様の基が例示される。また、式中、R2は、各々独立に、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~20のハロゲン置換アルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数6~20のハロゲン置換アリール基、または炭素数7~20のアラルキル基であり、前記R1と同様の基が例示される。
R1 3-α(X)αSiO(R1 2SiO)βSi(X)αR1 3-α
で表される直鎖状のオルガノシロキサンである。式中、R1は前記と同じであり、前記と同様の基が例示される。また、式中、Xは、-OR5、F、Cl、Br、I、-OC(O)R5、-N(R5)2、または-ON=CR5 2(ここで、R5は水素原子または炭素数1~6のアルキル基である。)から選択される加水分解性基である。また、式中、αは、各々独立して、1、2、または3であり、βは50~300の整数である。
R1R2 2SiX
で表されるシロキサン化合物である。式中、R1、R2、およびXは前記と同様の基である。
本発明の(B)成分である機能性フィラーは、硬化物の機械的特性やその他の特性を付与する成分であり、加熱溶融(ホットメルト)後の高温下において硬化した場合、硬化物に所望の機能を有し、(B)成分の選択および配合量に応じて、室温から高温で硬質性および強靭性に優れた硬化物を与えることができる。(B)成分として、無機フィラー、有機フィラー、およびこれらの混合物が例示される。この無機フィラーとしては、補強性フィラー、白色顔料、熱伝導性フィラー、導電性フィラー、蛍光体、およびこれらの少なくとも2種の混合物が例示され、有機フィラーとしては、シリコーン樹脂系フィラー、フッ素樹脂系フィラー、ポリブタジエン樹脂系フィラーが例示される。なお、これらのフィラーの形状は特に制限されるものではなく、球状、紡錘状、扁平状、針状、不定形等であってよい。
(C)成分は、(A)成分を硬化するための硬化剤であり、(A)成分を硬化できるものであれば限定されないが、以下の(c1)または(c2)から選ばれる1種類以上の硬化剤であることが好ましい。なお、これらの硬化剤は2種類以上を併用してもよく、たとえば、(c1)成分と(c2)成分を共に含む硬化系であってもよい。
(c1)有機過酸化物
(c2)分子内に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンおよびヒドロシリル化反応触媒
Ph2Si(OSiMe2H)2、すなわち、Ph0.67Me1.33H0.67SiO0.67
HMe2SiO(Me2SiO)20SiMe2H、すなわち、Me2.00H0.09SiO0.95
HMe2SiO(Me2SiO)55SiMe2H、すなわち、Me2.00H0.04SiO0.98
PhSi(OSiMe2H)3、すなわち、Ph0.25Me1.50H0.75SiO0.75
(HMe2SiO1/2)0.6(PhSiO3/2)0.4、すなわち、Ph0.40Me1.20H0.60SiO0.90
(c2-1)分子鎖両末端にケイ素原子結合水素原子を有するジメチルオルガノポリシロキサンおよびヒドロシリル化反応触媒を少なくとも含むものである。
(式中、Raは一価のエポキシ基含有有機基であり、Rbは炭素原子数1~6のアルキル基または水素原子である。nは1~3の範囲の数である)
で表されるエポキシ基含有シランまたはその部分加水分解縮合物、ビニル基含有シロキサンオリゴマー(鎖状または環状構造のものを含む)とエポキシ基含有トリアルコキシシランとの反応混合物、メチルポリシリケート、エチルポリシリケート、エポキシ基含有エチルポリシリケートが例示される。この接着付与剤は低粘度液状であることが好ましく、その粘度は限定されないが、25℃において1~500mPa・sの範囲内であることが好ましい。また、この接着付与剤の含有量は限定されないが、本組成物の合計100質量部に対して0.01~10質量部の範囲内であることが好ましい。
本発明にかかるトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物は、25℃において非流動性の固体であってよく、また、ペースト状乃至半固体状であってもよい。当該硬化性シリコーン組成物は、トランスファー成型用途に用いることから、特に100℃以下の軟化点を有し、加熱溶融性を有する固体であることが好ましいものである。一方、本組成物は、ペースト状乃至半固体状であってもよく、加熱により流動性が増加し、粘度が急激に低下する性質を備えることが好ましい。
本組成物は、次の工程(I)~(III)から少なくともなる方法により硬化することができる。
(I)本組成物を100℃以上に加熱して、溶融する工程;
(II)前記工程(I)で得られた硬化性シリコーン組成物を金型に注入する工程、又は型締めにより金型に前記工程(I)で得られた硬化性シリコーン組成物を行き渡らせる工程;および
(III)前記工程(II)で注入した硬化性シリコーン組成物を硬化する工程
本組成物は、トランスファー成型用の材料であり、特に、成型時に基材と硬化物を一体化するオーバーモールド成型法を用いる半導体等の封止材料として好適である。すなわち、本発明のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物は、好適にはホットメルト性を有し、溶融(ホットメルト)時の取扱い作業性および硬化性に優れ、トランスファー成型により成型した硬化物が高温でも低モジュラスかつ柔軟で、応力緩和特性に優れるため、一体成型時の成型物の反りや欠陥を生じにくく、かつ、トランスファー成型後の当該硬化物の脱型性に優れることから、発光/光学デバイス用の光反射材等の半導体用部材および当該硬化物を有する光半導体に有用に用いられる。さらに、当該硬化物は機械的特性に優れているので、半導体用の封止剤;SiC、GaN等のパワー半導体用の封止剤;電気・電子用の接着剤、ポッティング剤、保護剤、コーティング剤として好適である。特に、成型時にオーバーモールド成型法を用いる半導体用の封止剤として用いることが好適である。
本発明の硬化物の用途はトランスファー成型により得られたものであれば、特に制限されるものではないが、トランスファー成型により成型した硬化物が高温でも低モジュラスかつ柔軟で、応力緩和特性に優れるため、成型物の反りや欠陥を生じにくいものである。このため、本組成物を硬化してなる硬化物は、半導体装置用部材として好適に利用することができ、半導体素子やICチップ等の封止材、導体装置の接着剤・結合部材として好適に用いることができる。
硬化性粒状シリコーン組成物をφ14mm×22mmの円柱状のペレットに成型した。このペレットを25℃~100℃に設定したホットプレート上に置き、100グラム重の荷重で上から10秒間押し続け、荷重を取り除いた後、該ペレットの変形量を測定した。高さ方向の変形量が1mm以上となった温度を軟化点とした。
硬化性シリコーン組成物を、JIS K 6300-2:2001「未加硫ゴム-物理特性-第2部:振動式加硫試験機による加硫特性の求め方」で規定される方法に従い、キュラストメーター(アルファテクノロジーズ社製のPREMIERMDR)を用いて、成型温度(150℃)において600秒間加硫して測定した。なお、測定は、硬化性シリコーン組成物がホットメルトの場合、円柱状のペレットに成形してから、約7gを、液状の場合そのまま約7gを下側ダイスに載せ、上側ダイスが閉まった時点を測定開始とした。なお、ゴム用R型ダイスを用い、振幅角度は0.53°、振動数は100回/分、トルクレンジを最大の230kgf・cmにして測定した。測定結果として貯蔵トルクと損失トルクが得られ、その比率(貯蔵トルク/損失トルク)を硬化時のtanδとして読み取った。
硬化性シリコーン組成物を、トランスファー成形機を用いて銀めっきが施された銅製のリードフレームと一体成型し、縦35mm×横25mm×高さ1mmの成形物を作製した。成型条件は、金型温度を150℃、型締め時間を120秒とし、成形機の上型、下型には離型剤などを塗布せずに成形性を確認した。成形サイクル終了後、一体成型物が金型からスムーズに脱型できた場合はOK,金型にへばり付いて、脱型できなかった場合をNGとして結果を確認した。被着体を難接着材料の銀とする事で厳しい条件下で脱型性を評価している。
60mm×60mm×0.4mmのサイズのアルミ板の上に硬化性シリコーン組成物を60mm×60mm×0.6mmのサイズにて熱プレスにより150℃で2時間加熱して一体成型を行った。得られた成型物の片側をテープで水平な机に固定し、もう片側の机からの浮き上がり距離を定規を用いて測定し、成型物の反り値とした。
1Lのフラスコに、25℃において白色固体状で、平均単位式:
(PhSiO3/2)0.80(Me2ViSiO1/2)0.20
で表される樹脂状オルガノポリシロキサンの55質量%-トルエン溶液 270.5g、式:
HMe2SiO(Ph2SiO)SiMe2H
で表される、粘度5mPa・sの分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルシロキサン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.6質量%) 21.3g(前記樹脂状オルガノポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が0.5モルとなる量)、および白金の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属の含有量=約4000ppm) 0.43g(本液状混合物に対して白金金属が質量単位で10ppmとなる量)を投入し、室温で均一に攪拌した。その後、オイルバスにてフラスコ内の温度を100℃まで上げて、トルエン還流下、2時間攪拌して、上記樹脂状オルガノポリシロキサンに由来する樹脂状オルガノシロキサンと上記ジフェニルシロキサンに由来する鎖状オルガノシロキサンからなり、上記反応に関与しなかったビニル基を有するオルガノシロキサン架橋物(1)のトルエン溶液を調製した。なお、このオルガノシロキサン架橋物(1)を、FT-IRにて分析したところ、ケイ素原子結合水素原子のピークは観測されなかった。また、このオルガノシロキサン架橋物(1)の軟化点は75℃であり、その100℃での溶融粘度は700Pa・sであった。
1Lのフラスコに、25℃において白色固体状で、平均単位式:
(Me2ViSiO1/2)0.05(Me3SiO1/2)0.39(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.02
で表されるオルガノポリシロキサン樹脂の55質量%-キシレン溶液 270.5g、および白金の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属の含有量=約4000ppm) 0.375gを投入し、室温(25℃)で均一に攪拌して、白金金属として質量単位で10ppm含有するオルガノポリシロキサン樹脂(2)のキシレン溶液を調製した。また、このオルガノポリシロキサン樹脂(2)は200℃まで加熱しても軟化/溶融せず、ホットメルト性を有していなかった。
1Lのフラスコに、25℃において白色固体状で、平均単位式:
(Me3SiO1/2)0.44(SiO4/2)0.56(HO1/2)0.02
で表されるオルガノポリシロキサン樹脂の55質量%-キシレン溶液 270.5g、および白金の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン溶液(白金金属の含有量=約4000ppm) 0.375gを投入し、室温(25℃)で均一に攪拌して、白金金属として質量単位で10ppm含有するオルガノポリシロキサン樹脂(3)のキシレン溶液を調製した。また、このオルガノポリシロキサン樹脂(3)は200℃まで加熱しても軟化/溶融せず、ホットメルト性を有していなかった。
参考例1で調製したオルガノシロキサン架橋物(1)のトルエン溶液を40℃のスプレードライによりトルエンを除去しながら微粒子化して、真球状のホットメルト性シリコーン微粒子(1)を調製した。この微粒子を光学顕微鏡で観測したところ、粒子径が5~10μmであり、平均粒子径は7.5μmであった。
参考例1で調製したオルガノポリシロキサン樹脂(2)のキシレン溶液を50℃においてスプレードライヤーを用いたスプレー法によりキシレンを除去しながら粒子化し、真球状の非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(2)を調製した。この微粒子を光学顕微鏡で観測したところ、粒子径が5~10μmであり、平均粒子径は6.9μmであった。
参考例2で調製したオルガノポリシロキサン樹脂(3)のキシレン溶液を50℃においてスプレードライヤーを用いたスプレー法によりキシレンを除去しながら粒子化し、真球状の非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(3)を調製した。この微粒子を光学顕微鏡で観測したところ、粒子径が5~10μmであり、平均粒子径は7.4μmであった。
ホットメルト性シリコーン微粒子(1) 73.1g、式:
HMe2SiO(Ph2SiO)SiMe2H
で表される、粘度5mPa・sの分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルシロキサン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.6質量%) 9.5g、粘度1,000mPa・sであり、
平均式 Me2ViSiO(MePhSiO)17.5SiMe2Vi
で表される分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルフェニルポリシロキサン(ビニル基の含有量=2.1質量%) 17.4g
{シリコーン微粒子(1)と分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルフェニルポリシロキサン中のビニル基1.0モルに対して、上記ジフェニルシロキサン中のケイ素原子結合水素原子が0.9モルとなる量}、1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位で300ppmとなる量)、平均粒子径2.5μmの溶融シリカ(新日鉄マテリアルズ マイクロン社製のSP60)24.0g、および平均粒子径0.04μmのフュームドシリカ(日本アエロジル社のAEROSIL50)30.0gを小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
ホットメルト性シリコーン微粒子(1) 89.3g、式:
HMe2SiO(Ph2SiO)SiMe2H
で表される、粘度5mPa・sの分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルシロキサン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.6質量%) 10.7g、
{シリコーン微粒子(1)中のビニル基1.0モルに対して、上記ジフェニルシロキサン中のケイ素原子結合水素原子が0.9モルとなる量}、1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位で300ppmとなる量)、平均粒子径0.5μmの酸化チタン(堺化学工業製のSX-3103)98.0g、平均粒子径0.04μmのフュームドシリカ(日本アエロジル社のAEROSIL50)4.0g、を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
平均単位式:
(MeViSiO2/2)0.25(PhSiO3/2)0.75
で表されるメチルビニルフェニルポリシロキサン 64.1g、
粘度1,000mPa・sであり、
平均式 Me2ViSiO(MePhSiO)17.5SiMe2Vi
で表される分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルフェニルポリシロキサン(ビニル基の含有量=2.1質量%) 10.5g
(MeViSiO)4
で表される1,3,5,7-テトラメチル-1,3,5,7-テトラビニルシクロテトラシロキサン 1.0g、
式:(HMe2SiO)2SiPh2
で表される1,1,5,5-テトラメチル-3,3-ジフェニルトリシロキサン 22.2g
(Me2HSiO1/2)0.6(PhSiO3/2)0.4
で表されるケイ素原子結合水素原子含有メチルフェニルポリシロキサン 2.3g
{上記のビニル基含有ポリシロキサン中のビニル基の合計1モルに対して、ケイ素原子結合水素原子含有ポリシロキサン中のSiH基が0.93モルとなる量}
白金の1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンの1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン溶液(本組成物に対して白金金属が質量単位で3.5ppmとなる量)、1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位で200ppmとなる量)、平均一次粒子径0.2μmの酸化チタン(堺化学工業製のSX-3103) 25g
を、機械力(ホバートミキサー)により均一に混合して、室温でペースト状である硬化性シリコーン組成物を調製した。この組成物の特性値の測定結果を表1に示す。なお、本組成物はペースト状であるので、軟化点は測定していない(N/A)。
平均単位式:
(MeViSiO2/2)0.25(PhSiO3/2)0.75
で表されるメチルビニルフェニルポリシロキサン 57.3g、
平均単位式:
(MeViSiO2/2)0.68(PhSiO3/2)0.32
で表されるメチルビニルフェニルポリシロキサン 5.0g、
粘度1,000mPa・sであり、
平均式 Me2ViSiO(MePhSiO)17.5SiMe2Vi
で表される分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルフェニルポリシロキサン(ビニル基の含有量=2.1質量%) 9.0g
(MeViSiO)4
で表される1,3,5,7-テトラメチル-1,3,5,7-テトラビニルシクロテトラシロキサン 1.1g、
式:(HMe2SiO)2SiPh2
で表される1,1,5,5-テトラメチル-3,3-ジフェニルトリシロキサン 24.4g
(Me2HSiO1/2)0.6(PhSiO3/2)0.4
で表されるケイ素原子結合水素原子含有メチルフェニルポリシロキサン 3.2g
{上記のビニル基含有ポリシロキサン中のビニル基の合計1モルに対して、ケイ素原子結合水素原子含有ポリシロキサン中のSiH基が0.97モルとなる量}
白金の1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンの1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン溶液(本組成物に対して白金金属が質量単位で3.5ppmとなる量)、1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位で200ppmとなる量)、平均一次粒子径0.2μmの酸化チタン(堺化学工業製のSX-3103) 43g
を、機械力(ホバートミキサー)により均一に混合して、室温でペースト状である硬化性シリコーン組成物を調製した。この組成物の特性値の測定結果を表1に示す。なお、本組成物はペースト状であるので、軟化点は測定していない(N/A)。
(a+c(pt)) 非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(3)(ビニル基含有量=0質量%) 55.3g、
(a+c(pt)) 非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(2)(ビニル基含有量=1.91質量%) 13.8g、
(b1)式:
ViMe2SiO(Me2SiO)800SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.09質量%) 29.6g、
(c2(SiH))式:
(HMe2SiO1/2)0.67(SiO4/2)0.33
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンレジン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.95質量%) 1.1g
{オルガノポリシロキサン樹脂微粒子粒子(2)および分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンレジン中のケイ素原子結合水素原子が1.1モルとなる量}、
(d1)平均粒子径0.44μmのアルミナ(住友化学製のAES-12)232.6g、
1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位1000ppmとなる量を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
ホットメルト性シリコーン微粒子(1) 89.3g、式:
HMe2SiO(Ph2SiO)SiMe2H
で表される、粘度5mPa・sの分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルシロキサン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.6質量%) 10.7g、
{シリコーン微粒子(1)中のビニル基1.0モルに対して、上記ジフェニルシロキサン中のケイ素原子結合水素原子が0.9モルとなる量}、1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位で300ppmとなる量)、平均粒子径0.5μmの酸化チタン(堺化学工業製のSX-3103)298.5g、平均粒子径0.04μmのフュームドシリカ(日本アエロジル社のAEROSIL50)1.5g、を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
ホットメルト性シリコーン微粒子(1) 45.0g、
粘度20,000mPa・sであり、
平均式 Me2ViSiO(MePhSiO)92SiMe2Vi
で表される分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルフェニルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.63質量%) 47.6g
式:
HMe2SiO(Ph2SiO)SiMe2H
で表される、粘度5mPa・sの分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルシロキサン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.6質量%) 1.0g、平均単位式:
(PhSiO3/2)0.4(HMe2SiO1/2)0.6
で表される、一分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子を有する、粘度25mPa・sの分岐鎖状オルガノポリシロキサン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.65質量%) 6.3g
{シリコーン微粒子(1)中のビニル基1.0モルに対して、上記ジフェニルシロキサン中及び分岐鎖状オルガノポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子が1.0モルとなる量}、1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位で300ppmとなる量)、平均粒子径0.5μmの酸化チタン(堺化学工業製のSX-3103)98.0g、平均粒子径0.04μmのフュームドシリカ(日本アエロジル社のAEROSIL50)4.0g、を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
(a+c(pt)) 非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(2)(ビニル基含有量=0質量%) 34.1g、
(a+c(pt)) 非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(1)(ビニル基含有量=1.91質量%) 34.1g、
(b2)式:
ViMe2SiO(Me2SiO)140SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.44質量%) 14.5g、
(b3)式:
ViMe2SiO(Me2SiO)300SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=0.21質量%) 14.5g、
(c2(SiH))式:
(HMe2SiO1/2)0.67(SiO4/2)0.33
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンレジン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.95質量%) 2.85g
{オルガノポリシロキサン樹脂微粒子粒子(1)および分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンレジン中のケイ素原子結合水素原子が1.1モルとなる量}、
(d2)平均粒子径0.5μmの酸化チタン(堺化学工業製のSX-3103)142.6g、(d3)平均粒子径0.04μmのフュームドシリカ(日本アエロジル社のAEROSIL50)10.3g、1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位1000ppmとなる量を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
(a+c(pt)) 非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(2)(ビニル基含有量=0質量%) 41.3g、
(a+c(pt)) 非ホットメルト性のオルガノポリシロキサン樹脂微粒子(1)(ビニル基含有量=1.91質量%) 27.5g、
(b4)式:
ViMe2SiO(Me2SiO)45SiViMe2
で表される、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン(ビニル基の含有量=1.53質量%) 27.5g、
(c2(SiH))式:
(HMe2SiO1/2)0.67(SiO4/2)0.33
で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンレジン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.95質量%) 3.68g
{オルガノポリシロキサン樹脂微粒子粒子(1)および分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン中のビニル基1モルに対して、上記オルガノハイドロジェンポリシロキサンレジン中のケイ素原子結合水素原子が1.0モルとなる量}、
(d2)平均粒子径0.5μmの酸化チタン(堺化学工業製のSX-3103)299.0g、(d3)平均粒子径0.04μmのフュームドシリカ(日本アエロジル社のAEROSIL50)1.5g、1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位1000ppmとなる量を小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
平均単位式:
(MeViSiO2/2)0.15(Me2SiO2/2)0.15(Ph2SiO2/2)0.30(PhSiO3/2)0.40(HO1/2)0.04
で表されるメチルビニルフェニルポリシロキサン 55.2g、式:
(MeViSiO)4
で表される1,3,5,7-テトラメチル-1,3,5,7-テトラビニルシクロテトラシロキサン 13.8g、式:
(HMe2SiO)2SiPh2
で表される1,1,5,5-テトラメチル-3,3-ジフェニルトリシロキサン 30.9g
(上記のメチルビニルフェニルポリシロキサンおよび1,3,5,7-テトラメチル-1,3,5,7-テトラビニルシクロテトラシロキサン中のビニル基の合計1モルに対して、本成分中のケイ素原子結合水素原子が0.9モルとなる量)、白金の1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンの1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン溶液(本組成物に対して白金金属が質量単位で3.5ppmとなる量)、1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位で200ppmとなる量)、平均一次粒子径0.2μmの酸化チタン(堺化学工業製のSX-3103) 55.2g、平均粒子径5μmの破砕石英粉末(龍森製のクリスタライトVX-52) 74.6g、および平均粒子径15μmの球状シリカ(新日鉄マテリアルズ マイクロン社製のHS-202) 60.8gを混合して、ペースト状の硬化性シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
ホットメルト性シリコーン微粒子(1) 89.3g、式:
HMe2SiO(Ph2SiO)SiMe2H
で表される、粘度5mPa・sの分子鎖両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジフェニルシロキサン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.6質量%) 5.35g、平均単位式:
(PhSiO3/2)0.4(HMe2SiO1/2)0.6
で表される、一分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子を有する、粘度25mPa・sの分岐鎖状オルガノポリシロキサン(ケイ素原子結合水素原子の含有量=0.65質量%) 5.35g{シリコーン微粒子(1)中のビニル基1モルに対して、上記ジフェニルシロキサンと上記分岐鎖状オルガノポリシロキサン中のケイ素原子結合水素原子が1.0モルとなる量}、1-エチニル-1-シクロヘキサノール(本組成物に対して質量単位で300ppmとなる量)、および平均粒子径15μmの球状シリカ(新日鉄マテリアルズ マイクロン社製のHS-202) 402gを小型粉砕機に一括投入し、室温(25℃)で1分間攪拌を行い、均一な硬化性粒状シリコーン組成物を調製した。また、この組成物の軟化点等の測定結果を表1に示す。
本発明にかかる実施例1~4の硬化性シリコーン組成物(ホットメルト性の実施例1,2、ペースト状の実施例3,4)は、本発明に規定するMDRにより測定される硬化挙動(最大トルク値および損失正接(tanδ)の値)を充足するものであるが、成形性が良好で成型物をスムーズに金型から分離でき、かつ、成型物の反りが生じないことから、応力緩和特性に優れることが確認できた。
Claims (15)
- トランスファー成型用硬化性シリコーン組成物であって、
(A)硬化反応性のオルガノポリシロキサン、
(B)フィラー、および
(C)硬化剤を含有してなり、
(A)成分の50質量%以上が、(A1)分子内に少なくとも1個の炭素-炭素二重結合を含む硬化反応性の官能基を有し、かつ、RSiO 3/2 (式中、Rは一価有機基)で表されるシロキサン単位およびSiO 4/2 で表されるシロキサン単位から選ばれるシロキサン単位を、全シロキサン単位の少なくとも20モル%以上含有するオルガノポリシロキサンであり、
(B)成分の含有量が組成物全体の40体積%以下であり、
室温から200℃までの成型温度におけるMDR(Moving Die Rheom eter)により測定される(1)最大トルク値が50dN・m未満であり、(2)最大トルク値に到達したときに、貯蔵トルク値/損失トルク値の比で表される損失正接(tanδ)の値が0.2未満である、トランスファー成型用硬化性シリコーン組成物。 - 組成物全体として、ホットメルト性を有する、請求項1に記載のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物。
- (A)成分が、(A1-1)ヒドロシリル化反応性基および/またはラジカル反応性基を有するホットメルト性オルガノポリシロキサン微粒子である、請求項1または請求項2に記載のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物。
- (A)成分が、(A1)樹脂状オルガノポリシロキサン、(A2)少なくとも1種のオルガノポリシロキサンを部分架橋してなるオルガノポリシロキサン架橋物、(A3)樹脂状オルガノシロキサンブロックと鎖状オルガノシロキサンブロックからなるブロックコポリマー、またはこれらの少なくとも2種の混合物からなるオルガノポリシロキサン微粒子である、請求項1または請求項2に記載のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物。
- (A)成分が、RASiO3/2(式中、RAは炭素原子数6~20のアリール基)で表されるシロキサン単位を含有するオルガノポリシロキサン微粒子である、請求項1~4のいずれか1項に記載のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物。
- (B)成分が補強性フィラー、白色顔料、熱伝導性フィラー又は導電性フィラーから選ばれる1種類以上である、請求項1に記載のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物。
- ペレット状である、請求項1~6のいずれか1項に記載のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物を硬化させてなる、硬化物。
- 請求項8に記載の硬化物の半導体装置用部材としての使用。
- 請求項8に記載の硬化物を有する半導体装置。
- パワー半導体装置、光半導体装置、およびフレキシブル回路基盤上に実装された半導体装置から選ばれる、請求項10の半導体装置。
- 硬化性シリコーン組成物を構成する各成分のみを、50℃を超えない温度条件下で混合することにより粒状化することを特徴とする、請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物の製造方法。
- 下記工程(I)~(III)から少なくともなる硬化物の成型方法。
(I)請求項1~7のいずれか1項に記載のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物を50℃以上に加熱して、溶融する工程;
(II)前記工程(I)で得られた液状の硬化性シリコーン組成物を金型に注入する工程 又は 型締めにより金型に前記工程(I)で得られた硬化性シリコーン組成物を行き渡らせる工程;および
(III)前記工程(II)で注入した硬化性シリコーン組成物を硬化する工程 - 請求項1~7のいずれか1項に記載のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物を硬化させてなる硬化物により、半導体素子のオーバーモールド成型及びアンダーフィルを一度に行う被覆工程を含む、請求項13の硬化物の成型方法。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載のトランスファー成型用硬化性シリコーン組成物を硬化させてなる硬化物により、単独又は複数の半導体素子を搭載した半導体ウエハ基板の表面を覆い、かつ、半導体素子の間隙が当該硬化物により充填されるようにオーバーモールド成型する被覆工程を含む、請求項13の硬化物の成型方法。
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