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JP2015163661A - 縮合硬化型シリコーン樹脂組成物、縮合硬化型シリコーン樹脂硬化物、及び、光半導体素子封止体 - Google Patents

縮合硬化型シリコーン樹脂組成物、縮合硬化型シリコーン樹脂硬化物、及び、光半導体素子封止体 Download PDF

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JP2015163661A
JP2015163661A JP2014039747A JP2014039747A JP2015163661A JP 2015163661 A JP2015163661 A JP 2015163661A JP 2014039747 A JP2014039747 A JP 2014039747A JP 2014039747 A JP2014039747 A JP 2014039747A JP 2015163661 A JP2015163661 A JP 2015163661A
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JP
Japan
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silicone resin
carbon atoms
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curable silicone
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Application number
JP2014039747A
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English (en)
Inventor
翔平 眞田
Shohei SANADA
翔平 眞田
矩章 福田
Noriaki Fukuda
矩章 福田
山本 勝政
Katsumasa Yamamoto
勝政 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
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Abstract

【課題】接着性に優れる縮合硬化型シリコーン樹脂組成物、該縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を用いてなる縮合硬化型シリコーン樹脂硬化物及び光半導体素子封止体の提供。【解決手段】縮合硬化型シリコーン樹脂混合物と接着性付与剤とを含有する縮合硬化型シリコーン樹脂組成物であって、接着性付与剤は、2種類の特定の構造単位との間に、さらに特定の構造単位を有する化合物を含有する縮合硬化型シリコーン樹脂組成物である。【選択図】なし

Description

本発明は、接着性に優れる縮合硬化型シリコーン樹脂組成物に関する。また、本発明は、該縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を用いてなる縮合硬化型シリコーン樹脂硬化物及び光半導体素子封止体に関する。
縮合硬化型シリコーン樹脂は、ポッティング材等のエレクトロニクス材料や建築用のシーラントとして幅広く用いられており、これらは空気中の水分と反応し、縮合硬化反応によってゴム状になることで、硬化時に接触している基材との接着性を発現する。
しかしながら、従来の縮合硬化型シリコーン樹脂は、半導体材料の構成部材に対する接着性が低いという問題があった。例えば、近年、光半導体デバイス用途においてフレクター材料として、耐候性や耐湿性等の長期安定性に課題のあったPPA(ポリフタルアミド樹脂)に代わって、耐候性や耐湿性に優れたPCT(ポリ(1,4−シクロヘキシルジメチレンテレタレート))が採用されているが、PCTは分子内に水素結合性ドナーを有していないため、シリコーン樹脂は、PCTに対する接着性に劣る。また、シリコーン樹脂は、電極として広く使用されている銀等の貴金属に対しても接着性が不充分である。
このような接着性の課題を解決するために、通常、シランカップリング剤等の接着性付与剤が配合されている。例えば、特許文献1、2にはアミノ基やグリシジル基を有するシランカップリング剤を配合する方法が開示されており、特許文献3には尿素結合を有するシランカップリング剤を用いることで、基材との接着性を向上させる方法が開示されている。また、特許文献4には、接着性を向上させるために基材へプライマー処理を行う方法が開示されている。
しかしながら、特許文献1〜3に開示されているようなシランカップリング剤を配合する方法は、基材に対する接着性を向上させる効果が充分でなく、更に、著しい吸湿によって接着性が低下する等の耐久性に乏しいという欠点を有している。また、特許文献4に開示されているようなプライマー処理を行う方法は、工程数が増えるため経済的でない。
特開平5−194857号公報 特開2012−219113号公報 特開2011−251936号公報 特開2001−040286号公報
本発明は、接着性に優れる縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、該縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を用いてなる縮合硬化型シリコーン樹脂硬化物及び光半導体素子封止体を提供することを目的とする。
本発明は、縮合硬化型シリコーン樹脂混合物と接着性付与剤とを含有する縮合硬化型シリコーン樹脂組成物であって、前記接着性付与剤は、下記式(1−1)で表される構造単位と下記式(1−2)で表される構造単位との間に、下記式(1−3)で表される構造単位及び/又は下記式(1−4)で表される構造単位を有する化合物を含有する縮合硬化型シリコーン樹脂組成物である。
Figure 2015163661
式(1−1)及び式(1−2)中、R1aはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、又は、炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。式(1−3)及び式(1−4)中、R1bはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、又は、炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。式(1−3)中、mは、1〜50の整数であり、式(1−4)中、nは、1〜1500の整数である。式(1−1)〜(1−3)中、Aはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、又は、下記式(2)で表される基である。ただし、式(1−1)〜(1−3)中、少なくとも1つのAは式(2)で表される基である。
Figure 2015163661
式(2)中、R2aは、ケイ素原子に結合した炭素原子を除く一部の炭素原子が酸素原子で置換されていてもよい炭素数1〜8のアルキレン基を表し、R2bは、炭素数1〜3のアルキレン基を表し、Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、スルホニル基、アシル基、(メタ)アクリロイルオキシアルキル基、又は、シリル基を表す。式(2)中、xは0〜2の整数であり、Yは酸素原子、又は、NHである。
以下に本発明を詳述する。
本発明者は、縮合硬化型シリコーン樹脂混合物に接着性付与剤として、特定の構造を有する化合物を配合することにより、極めて優れた接着性を有する縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を得ることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物は、接着性付与剤として前記式(1−1)で表される構造単位と前記式(1−2)で表される構造単位との間に、前記式(1−3)で表される構造単位及び/又は前記式(1−4)で表される構造単位を有する化合物(以下、「本発明にかかる接着性付与剤」ともいう)を含有する。なお、式(1−1)及び式(1−2)で表される構造単位は分子末端を意味する。本発明にかかる接着性付与剤は、ブロック共重合体であってもよいし、ランダム共重合体であってもよい。
本発明にかかる接着性付与剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
前記式(1−1)及び前記式(1−2)中、R1aはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、又は、炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。
なお、本明細書において、「それぞれ独立に」とは、「同一であってもよいし、異なっていてもよい」ことを意味する。
前記R1aで表される炭素数1〜18のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、2,2,4−トリメチルペンチル基、n−オクチル基、イソオクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ドデシル基等が挙げられる。なかでもメチル基が好ましい。
前記R1aで表されるシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、メチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
前記R1aで表されるアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。なかでも、フェニル基が好ましい。
前記R1aで表されるアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、α−フェニルエチル基、β−フェニルエチル基等が挙げられる。
前記R1aで表される炭素数2〜9のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、(メタ)アクリロイルオキシアルキル基等が挙げられる。
なお、本明細書において、前記「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル又はメタクリロイルを意味する。
前記R1aで表される炭素数1〜4のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基等が挙げられる。
前記R1aは、これらの中でも、炭素数1〜18のアルキル基、アリール基が好ましく、メチル基、フェニル基がより好ましい。
前記式(1−3)及び前記式(1−4)中、R1bはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、又は、炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。
前記R1bで表される炭素数1〜18のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、2,2,4−トリメチルペンチル基、n−オクチル基、イソオクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ドデシル基等が挙げられる。なかでも、メチル基が好ましい。
前記R1bで表されるシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、メチルシクロヘキシル基等が挙げられる。
前記R1bで表されるアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、ナフチル基等が挙げられる。なかでも、フェニル基が好ましい。
前記R1bで表されるアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、α−フェニルエチル基、β−フェニルエチル基等が挙げられる。
前記R1bで表される炭素数2〜9のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、(メタ)アクリロイルオキシアルキル基等が挙げられる。
前記R1bで表される炭素数1〜4のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、n−ブトキシ基等が挙げられる。
前記R1bは、これらの中でも、炭素数1〜18のアルキル基、アリール基、炭素数2〜9のアルケニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、メチル基、フェニル基がより好ましい。
前記式(1−3)中、mは、1〜50の整数であり、好ましくは2〜45の整数である。前記式(1−4)中、nは、1〜1500の整数であり、好ましくは2〜1400の整数である。
前記式(1−1)〜(1−3)中、Aはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、又は、前記式(2)で表される基である。
前記Aで表される炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、及び、炭素数1〜4のアルコキシ基としては、それぞれ前記R1aや前記R1bと同様のものが挙げられる。
本発明の接着性付与剤が前記式(1−3)で表される構造単位を有さない場合、接着性を向上させる効果に優れること等から、前記式(1−1)及び前記式(1−2)中のAはいずれも式(2)で表される基であることが好ましい。
前記式(2)中、R2aは、ケイ素原子に結合した炭素原子を除く一部の炭素原子が酸素原子で置換されていてもよい炭素数1〜8のアルキレン基を表す。
前記R2aで表される炭素数1〜8のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、n−ペンチレン基、n−へキシレン基、n−オクチレン基、及び、これらのアルキレン基の一部の炭素原子が酸素原子で置換されてなる基等が挙げられる。なかでも、エチレン基、n−プロピレン基、n−ブチレン基、n−ペンチレン基、n−へキシレン基、及び、これらのアルキレン基の一部の炭素原子が酸素原子で置換されてなる基が好ましい。
前記式(2)中、R2bは、炭素数1〜3のアルキレン基を表す。
前記R2bで表される炭素数1〜3のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、及び、イソプロピレン基が挙げられる。
なお、式(2)中のxが2である場合、2つのR2bは、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
前記式(2)中、Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、スルホニル基、アシル基、(メタ)アクリロイルオキシアルキル基、又は、シリル基を表す。
前記Rで表される炭素数1〜18のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、tert−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、2,2,4−トリメチルペンチル基、n−オクチル基、イソオクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ドデシル基、n−オクタデシル基等が挙げられる。なお、これらのアルキル基は、水素原子が置換されていてもよく、具体的には、1つ以上の水素原子がクロロ基、ブロモ基等のハロゲノ基で置換されていてもよい。また、アルキル基の末端の炭素原子がトリエトキシシリル基で置換されていてもよい。前記Rで表される炭素数1〜18のアルキル基としては、なかでも、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−ドデシル基、n−オクタデシル基が好ましく、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基がより好ましい。
前記Rで表されるシクロアルキル基としては、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、メチルシクロヘキシル基等が挙げられる。なかでも、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましく、シクロヘキシル基がより好ましい。
前記Rで表されるアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基等が挙げられる。これらのアリール基は置換基を有していてもよい。該アリール基が有していてもよい置換基としては、例えば、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基等のハロゲノ基や、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基や、これらのアルキル基の水素原子の少なくとも1つ以上をフルオロ基、クロロ基、ブロモ基等のハロゲノ基で置換したハロゲノアルキル基や、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基や、これらのアルコキシ基の1つ以上の水素原子をフルオロ基、クロロ基、ブロモ基等のハロゲノ基で置換したハロゲノアルコキシ基や、ニトロ基等が挙げられる。前記Rで表されるアリール基としては、なかでも、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基が好ましく、フェニル基が更に好ましい。
前記Rで表されるアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、メチルベンジル基、イソプロペニルジメチルベンジル基、フェネチル基、ナフチルエチル基等が挙げられる。なかでもベンジル基、フェネチル基が好ましく、フェネチル基がより好ましい。
前記Rで表されるスルホニル基としては、例えば、ベンゼンスルホニル基、パラトルエンスルホニル基等が挙げられる。
前記Rで表されるアシル基としては、例えば、トリクロロアセチル基等が挙げられる。
前記Rで表される(メタ)アクリロイルオキシアルキル基としては、例えば、メタクリロイルオキシエチル基等が挙げられる。
前記Rで表されるシリル基としては、例えば、トリメチルシリル基等が挙げられる。
前記Rは、これらの中でも炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基が好ましく、アラルキル基がより好ましく、フェネチル基が更に好ましい。
前記式(2)中、xは0〜2の整数であり、Yは酸素原子、又は、NHである。
前記xは、0又は1の整数であることが好ましい。
なお、xが0である場合とは、R2aとYとが直接結合している場合を意味する。
本発明にかかる接着性付与剤としては、縮合硬化型シリコーン樹脂混合物との相溶性や、原料の入手性の観点等から、式(2)中のRが炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は、アラルキル基であるものが好ましい。
本発明にかかる接着性付与剤の前記式(2)の官能基当量の好ましい下限は100、好ましい上限は12000である。本発明にかかる接着性付与剤の前記式(2)の官能基当量が100未満であると、前記式(2)で表される基の官能基当量に見合った接着性を示さなかったり、縮合硬化型シリコーン樹脂混合物との相溶性に劣るものとなったりすることがある。本発明にかかる接着性付与剤の前記式(2)の官能基当量が12000を超えると、得られる縮合硬化型シリコーン樹脂組成物の接着性が不充分となることがある。本発明にかかる接着性付与剤の前記式(2)の官能基当量のより好ましい下限は200、より好ましい上限は9000、更に好ましい下限は300、更に好ましい上限は8000である。
本発明にかかる接着性付与剤の製造方法としては、例えば、下記式(3−1)で表される構造単位と下記式(3−2)で表される構造単位との間に、下記式(3−3)で表される構造単位及び/又は下記式(3−4)で表される構造単位を有するシリコーン化合物(以下、「アミノ基及び/又はヒドロキシ基を有するシリコーン化合物」ともいう)と、下記式(4)で表されるイソシアネート化合物(以下、単に「イソシアネート化合物」ともいう)とを反応させる方法等が挙げられる。
Figure 2015163661
式(3−1)及び式(3−2)中、R1aはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、又は、炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。式(3−3)及び式(3−4)中、R1bはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、又は、炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。式(3−3)中、mは、1〜50の整数であり、式(3−4)中、nは、1〜1500の整数である。式(3−1)〜式(3−3)中、Bはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、又は、下記式(5)で表される基である。ただし、式(3−1)〜(3−3)中、少なくとも1つのBは式(5)で表される基である。
なお、式(3−1)及び式(3−2)中のR1aと式(1−1)及び式(1−2)中のR1aとは、それぞれ同じ基となり、式(3−3)及び式(3−4)中のR1bと式(1−3)及び式(1−4)中のR1bとは、それぞれ同じ基となる。
Figure 2015163661
式(4)中、Rは、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、スルホニル基、アシル基、(メタ)アクリロイルオキシアルキル基、又は、シリル基を表す。
なお、式(4)中のRと式(2)中のRとは、それぞれ同じ基となる。
Figure 2015163661
式(5)中、R2aは、ケイ素原子に結合した炭素原子を除く一部の炭素原子が酸素原子で置換されていてもよい炭素数1〜8のアルキレン基を表し、R2bは、炭素数1〜3のアルキレン基を表す。式(5)中、xは0〜2の整数であり、Yは酸素原子、又は、NHを表す。
なお、式(5)中のR2aと式(2)中のR2aとは、それぞれ同じ基となり、式(5)中のR2bと式(2)中のR2bとは、それぞれ同じ基となる。
前記アミノ基及び/又はヒドロキシ基を有するシリコーン化合物のアミノ基当量及びヒドロキシ基当量は、前記した本発明にかかる接着性付与剤の官能基当量に相当する。なお、本発明にかかる接着性付与剤の官能基とは、アミノ基を有するシリコーン化合物を原料に用いて接着性付与剤を製造した場合は、ウレイド基(NHCONH)であり、ヒドロキシ基を有するシリコーン化合物を原料に用いた場合はカルバメート基(OCONH)である。
なお、前記アミノ基を有するシリコーン化合物のアミノ基当量を測定する方法としては、例えば、過塩素酸を用いた非水中和滴定等の方法が挙げられる。また、前記ヒドロキシ基を有するシリコーン化合物のヒドロキシ基当量は、前記ヒドロキシ基を有するシリコーン化合物の水酸基価より算出することができる。前記ヒドロキシ基を有するシリコーン化合物の水酸基価を求める方法としてはJIS K 5601−2−1に記載された方法が挙げられる。
前記アミノ基を有するシリコーン化合物の合成方法としては、米国特許第3355424号明細書、米国特許第2947771号明細書、米国特許第3890269号明細書等に開示されている、アルキルアミノ基を有するジアルコキシアルキルシラン単位がシロキサンの鎖中に挿入されることへとつながる重縮合反応を用いた方法を用いることができる。この反応は通常、酸性又はアルカリ性触媒の存在下で行われる。この反応はジアルコキシアルキルシラン及び環状シロキサンを用いる重合反応として行うこともできる。また前記ヒドロキシ基を有するシリコーン化合物の合成方法としては、特開平04−88024号公報等に開示されている、ケイ素原子結合水素原子を有するポリオルガノシロキサンと脂肪族不飽和炭化水素基を有する有機ケイ素化合物とを白金系触媒の存在下で付加させる方法を用いることができる。この方法ではまず、白金系の触媒を用いたヒドロシリル化により、ケイ素原子結合水素原子を有するポリオルガノシロキサンを脂肪族不飽和炭化水素基を有する有機ケイ素化合物に付加させる。次に付加反応により生成したポリオルガノシロキサンの分子鎖末端のトリアルキルシリル基を脱シリル化により除去し、分子鎖末端をヒドロキシ基に変換して、ヒドロキシ基含有ポリオルガノシロキサンを得ている。
前記アミノ基を有するシリコーン化合物のうち市販されているものとしては、例えば、KF−864、KF−865、KF−868、KF−857、KF−8001、KF−862(モノアミン型)、KF−859、KF−393、KF−860、KF−880、KF−8004、KF−8002、KF−8005、KF−867、KF−869、KF−861(ジアミン型)、X−22−1660B−3、X−22−9409(両末端アミン、側鎖フェニル型)、PAM−E、KF−8010、X−22−161A、X−22−161B、KF−8012、KF−8008(両末端アミン型)(いずれも信越シリコーン社製)、BY16−205、BY16−849、FZ−3785、BY16−872、BY16−213、FZ−3705(いずれも東レ・ダウコーニング社製)等が挙げられる。
前記ヒドロキシ基を有するシリコーン化合物のうち市販されているものとしては、例えば、X−22−4039、X−22−4015(側鎖カルビノール型)、X−22−160AS、KF−6001、KF−6002、KF−6003(両末端カルビノール型)、X−22−170BX、X−22−170DX(片末端カルビノール型)(いずれも信越シリコーン社製)、SF8428(側鎖カルビノール型)、SF8427、BY16−201、BY16−004(両末端カルビノール型)(いずれも東レ・ダウコーニング社製)等が挙げられる。
前記イソシアネート化合物としては、例えば、エチルイソシアネート、n−プロピルイソシアネート、n−ブチルイソシアネート、n−ヘキシルイソシアネート、n−ヘプチルイソシアネート、n−ドデシルイソシアネート、n−オクタデシルイソシアネート、イソプロピルイソシアネート、tert−ブチルイソシアネート、2−クロロエチルイソシアネート、トリクロロメチルイソシアネート、3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネート、シクロペンチルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、トランス−4−メチルシクロヘキシルイソシアネート、フェニルイソシアネート、o−トリルイソシアネート、m−トリルイソシアネート、p−トリルイソシアネート、4−エチルフェニルイソシアネート、4−n−ブチルフェニルイソシアネート、2,6−ジメチルフェニルイソシアネート、3,5−ジメチルフェニルイソシアネート、2,6−ジイソプロピルフェニルイソシアネート、3−クロロ−4−メチルフェニルイソシアネート、2−メトキシフェニルイソシアネート、3−メトキシフェニルイソシアネート、4−メトキシフェニルイソシアネート、2−(トリフルオロメトキシ)フェニルイソシアネート、4−(トリフルオロメトキシ)フェニルイソシアネート、4−エトキシフェニルイソシアネート、2−(トリフルオロメチル)フェニルイソシアネート、3−(トリフルオロメチル)フェニルイソシアネート、4−(トリフルオロメチル)フェニルイソシアネート、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニルイソシアネート、2−フルオロフェニルイソシアネート、3−フルオロフェニルイソシアネート、4−フルオロフェニルイソシアネート、2,4−ジフルオロフェニルイソシアネート、2,5−ジフルオロフェニルイソシアネート、3,4−ジフルオロフェニルイソシアネート、2−クロロフェニルイソシアネート、3−クロロフェニルイソシアネート、4−クロロフェニルイソシアネート、2−クロロ−5−(トリフルオロメチル)フェニルイソシアネート、4−クロロ−3−ニトロフェニルイソシアネート、2,3−ジクロロフェニルイソシアネート、2,4−ジクロロフェニルイソシアネート、2,5−ジクロロフェニルイソシアネート、2,6−ジクロロフェニルイソシアネート、3,4−ジクロロフェニルイソシアネート、3,5−ジクロロフェニルイソシアネート、2,4,6−トリクロロフェニルイソシアネート、2−ブロモフェニルイソシアネート、3−ブロモフェニルイソシアネート、4−ブロモフェニルイソシアネート、4−ニトロフェニルイソシアネート、1−ナフチルイソシアネート、2−ビフェニルイソシアネート、ベンジルイソシアネート、フェネチルイソシアネート、(R)−(+)−α−メチルベンジルイソシアネート、(S)−(−)−α−メチルベンジルイソシアネート、(R)−(−)−1−(1−ナフチル)エチルイソシアネート、(S)−(+)−1−(1−ナフチル)エチルイソシアネート、3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート、ベンゼンスルホニルイソシアネート、p−トルエンスルホニルイソシアネート、トリクロロアセチルイソシアネート、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート、トリメチルシリルイソシアネート等が挙げられる。なかでも、経済性や入手性等の観点から、エチルイソシアネート、n−プロピルイソシアネート、n−ブチルイソシアネート、n−ヘキシルイソシアネート、n−ヘプチルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、フェニルイソシアネート、ベンジルイソシアネート、フェネチルイソシアネートが好ましい。
前記アミノ基及び/又はヒドロキシ基を有するシリコーン化合物と前記イソシアネート化合物との反応における前記イソシアネート化合物の使用量としては、前記式(5)のxが0であり、YがNHである場合は、アミノ基を有するシリコーン化合物のアミノ基1モルに対して、0.8〜5モルであることが好ましく、0.9〜3モルであることがより好ましい。また、前記式(5)のxが0であり、Yが酸素原子である場合は、ヒドロキシ基を有するシリコーン化合物のヒドロキシ基1モルに対して、0.8〜5モルであることが好ましく、0.9〜3モルであることがより好ましい。前記式(5)のxが1又は2であり、YがNHである場合は、アミノ基を有するシリコーン化合物のアミノ基1モルに対して、0.8〜5モルであることが好ましく、0.9〜3モルであることがより好ましい。また、式(5)のxが1又は2であり、Yが酸素原子である場合は、アミノ基及びヒドロキシ基を有するシリコーン化合物のアミノ基とヒドロキシ基との合計1モルに対して、0.8〜5モルであることが好ましく、0.9〜3モルであることがより好ましい。
ここでいうアミノ基は、前記イソシアネート化合物と反応し得るアミノ基であり、詳しくは、第一級アミノ基及び第二級アミノ基である。
前記アミノ基及び/又はヒドロキシ基を有するシリコーン化合物と前記イソシアネート化合物との反応は、溶媒の存在下で行ってもよい。用いる溶媒としては前記アミノ基及び/又はヒドロキシ基を有するシリコーン化合物が溶解しやすく、前記アミノ基及び/又はヒドロキシ基を有するシリコーン化合物と前記イソシアネート化合物との反応を阻害しないものであれば特に限定されず、例えば、ヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、シクロヘキサン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、アセトン、エチルメチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。
前記アミノ基及び/又はヒドロキシ基を有するシリコーン化合物と前記イソシアネート化合物との反応は、使用する溶媒に応じて−20〜150℃の範囲内の温度で行うことが好ましいが、0〜140℃の範囲内の温度で溶媒を用いずに行うことがより好ましい。
本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物中の本発明にかかる接着性付与剤の含有量の好ましい下限は0.01質量%、好ましい上限は15質量%である。本発明にかかる接着性付与剤の含有量が0.01質量%未満であると、接着性を向上させる効果が充分に発揮されないことがある。本発明にかかる接着性付与剤の含有量が15質量%を超えると、硬化物の硬度に悪影響を及ぼすことがある。本発明にかかる接着性付与剤の含有量のより好ましい下限は0.05質量%、より好ましい上限は10質量%、更に好ましい下限は0.1質量%、更に好ましい上限は5質量%である。
本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物は、本発明の目的を阻害しない範囲において、本発明にかかる接着性付与剤に加えて、その他の接着性付与剤を含有していてもよい。
本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物は、縮合硬化型シリコーン樹脂混合物を含有する。
前記縮合硬化型シリコーン樹脂混合物とは、硬化前は液状であり、反応副生成物を発生させながら硬化することでゴム弾性体となるシリコーン樹脂のことを意味する。具体的には、ポリシロキサン中に、アルコキシシリル基やアセトキシシリル基等の加水分解性基が存在し、空気中の水分でこれらの基がシラノール基に加水分解され、該シラノール基同士が縮合することで安定なシロキサン結合が形成され架橋する。
例えば、付加硬化型シリコーン樹脂混合物は、副生成物はほとんど発生しないが、架橋剤として通常用いられる白金触媒が、硫黄、窒素、リン原子を含む化合物と接触すると硬化阻害を生じることがあるため、硬化条件を厳密に管理する必要がある。一方、前記縮合硬化型シリコーン樹脂混合物は、硬化条件を厳密に管理することなく硬化させることができる。
前記縮合硬化型シリコーン樹脂混合物は、一般的に公知な1液型や2液型を用いることができる。1液型としてはオキシム型、アルコール型、アセトン型、酢酸型等が挙げられ、これらの中でも、金属への腐食がないアルコール型及びアセトン型が好ましい。
2液型としては、アルコール型、アセトン型等が挙げられる。
前記縮合硬化型シリコーン樹脂混合物の縮合硬化反応には、必要に応じて、スズ、チタン、アミン化合物を触媒として用いてもよい。
前記縮合硬化型シリコーン樹脂混合物のうち、市販されているものとしては、例えば、1液縮合アセトン型のものとして、KE−3490、KE−3493、KE−3494、KE−3497、KE−3466、KE−3412、KE−3421、KE−3423、KE−3495(いずれも信越シリコーン社製)、1液縮合アルコール型のものとして、KE−4806−W、KE−4901−W、KE−4920T、KE−4920、KE−4921−B、KE−4921−W(いずれも信越シリコーン社製)、2液縮合アセトン型のものとして、KE−200、KE−210(いずれも信越シリコーン社製)等が挙げられる。
本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物は、縮合硬化型シリコーン樹脂混合物及び本発明にかかる接着性付与剤に加えて、本発明の目的や効果を損なわない範囲で、必要に応じて添加剤を含有してもよい。
前記添加剤としては、例えば、無機フィラー、酸化防止剤、無機蛍光体、滑剤、紫外線吸収剤、熱光安定剤、分散剤、帯電防止剤、重合禁止剤、消泡剤、硬化促進剤、溶剤、老化防止剤、ラジカル禁止剤、接着性改良剤、難燃剤、界面活性剤、保存安定性改良剤、オゾン老化防止剤、増粘剤、可塑剤、放射線遮断剤、核剤、カップリング剤、導電性付与剤、リン系過酸化物分解剤、顔料、金属不活性化剤、物性調整剤等が挙げられる。
前記無機フィラーとしては特に限定されず、光学特性を低下させない微粒子状のものが挙げられる。具体的には例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム、溶融シリカ、結晶性シリカ、超微粉無定型シリカ、疎水性超微粉シリカ、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等が挙げられる。
前記無機蛍光体としては、例えば、LEDに広く利用されている、イットリウム、アルミニウム、ガーネット系のYAG系蛍光体、ZnS系蛍光体、YS系蛍光体、赤色発光蛍光体、青色発光蛍光体、緑色発光蛍光体等が挙げられる。
本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を製造する方法としては、例えば、縮合硬化型シリコーン樹脂混合物と、本発明にかかる接着性付与剤と、必要に応じて使用する添加剤とを混合することによって製造することができる。
本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物は、1液型又は2液型とすることできる。
本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物は、例えば、光半導体素子等の基材に塗布し硬化させて使用することができる。
本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を基材に塗布する方法としては、例えば、ディスペンサーを使用する方法、ポッティング法、スクリーン印刷、トランスファー成形、インジェクション成形等の方法が挙げられる。
本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物は、室温又は加熱によって硬化させることができる。本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を硬化させることによって得られる縮合硬化型シリコーン樹脂硬化物もまた、本発明の1つである。
本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を加熱して硬化させる際の最終的な加熱温度は、通常100℃以上であり、120℃以上であることが好ましく、120〜200℃であることがより好ましく、120〜180℃であることが更に好ましい。
本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物の用途としては、例えば、電子材料用の封止材組成物、建築用シーリング剤組成物、自動車用シーリング剤組成物、接着剤組成物等が挙げられる。
前記電子材料としては、例えば、リードフレーム、配線済みのテープキャリア、配線板、ガラス、シリコンウエハ等の支持部材や、光半導体素子や、半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子や、コンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子等が挙げられる。なかでも、光半導体素子の封止材として好適に用いることができる。
光半導体素子が本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂硬化物で封止されている光半導体素子封止体もまた、本発明の1つである。
また、本発明の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物は、例えば、ディスプレイ材料、光記録媒体材料、光学機器材料、光部品材料、光ファイバー材料、光・電子機能有機材料、半導体集積回路周辺材料等の用途に使用することができる。
本発明によれば、接着性に優れる縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を提供することができる。また、本発明によれば、該縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を用いてなる縮合硬化型シリコーン樹脂硬化物及び光半導体素子封止体を提供することができる。
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されない。
(製造例1)
(アミノ基を有するシリコーン化合物とフェネチルイソシアネートとの反応(接着性付与剤Aの調製))
磁気回転子、温度計及び冷却器を備え付けた500mL容の四つ口フラスコに、窒素雰囲気下で、アミノ基を有するシリコーン化合物(信越シリコーン社製、「X−22−1660B−3」、アミノ基当量2200g/mol)50.1g(アミノ基22.8mmol)とフェネチルイソシアネート(分子量147.18)3.61g(24.5mmol)とを仕込み、20℃で、マグネチックスターラーを用いて5時間攪拌した。中和滴定により残存アミノ基が1%未満であることを確認した。その後、トルエン207g及び水50gを加えて分液し、有機層を濃縮することで、透明液体(接着性付与剤A)40.34gを取得した。
H−NMRにより、(接着性付与剤A)を測定した結果、(接着性付与剤A)は前記式(1−1)で表される構造単位(R1aがメチル基、Aが式(2)で表される基であり、R2aがn−プロピレン基、xが0、YがNH、Rがフェネチル基)と、前記式(1−2)で表される構造単位(R1aがメチル基、Aが式(2)で表される基であり、R2aがn−プロピレン基、xが0、YがNH、Rがフェネチル基)と、前記式(1−4)で表される構造単位(R1bがメチル基、フェニル基)とを有していることを確認した。
(製造例2)
(アミノ基を有するシリコーン化合物とフェネチルイソシアネートとの反応(接着性付与剤Bの調製))
磁気回転子、温度計及び冷却器を備え付けた100mL容の四つ口フラスコに、窒素雰囲気下で、アミノ基を有するシリコーン化合物(信越シリコーン社製、「X−22−9409」、アミノ基当量670g/mol)7.24g(アミノ基10.8mmol)とフェネチルイソシアネート(分子量147.18)1.75g(11.9mmol)とを仕込み、20℃で、マグネチックスターラーを用いて5時間攪拌した。中和滴定により残存アミノ基が1%未満であることを確認した。その後、トルエン50g及び水10gを加えて分液し、有機層を濃縮することで、透明液体(接着性付与剤B)2.55gを取得した。
H−NMRにより、(接着性付与剤B)を測定した結果、(接着性付与剤B)は前記式(1−1)で表される構造単位(R1aがメチル基、Aが式(2)で表される基であり、R2aがn−プロピレン基、xが0、YがNH、Rがフェネチル基)と、前記式(1−2)で表される構造単位(R1aがメチル基、Aが式(2)で表される基であり、R2aがn−プロピレン基、xが0、YがNH、Rがフェネチル基)と、前記式(1−4)で表される構造単位(R1bがメチル基、フェニル基)とを有していることを確認した。
(製造例3)
(ヒドロキシ基を有するシリコーン化合物とフェネチルイソシアネートとの反応(接着性付与剤Cの調製))
磁気回転子、温度計及び冷却器を備え付けた50mL容の四つ口フラスコに、窒素雰囲気下で、ヒドロキシ基を有するシリコーン化合物(信越シリコーン社製、「X−22−4015」、ヒドロキシ基当量1867g/mol)4.99g(ヒドロキシ基2.67mmol)とフェネチルイソシアネート(分子量147.18)0.52g(3.53mmol)とを仕込み、120℃まで昇温させた後、マグネチックスターラーを用いて10時間攪拌した。滴定により残存ヒドロキシ基が1%未満であることを確認した。その後、ヘプタン25g及び水5gを加えて分液し、有機層を濃縮することで、透明液体(接着性付与剤C)3.0gを取得した。
H−NMRにより、(接着性付与剤C)を測定した結果、(接着性付与剤C)は、前記式(1−1)で表される構造単位(R1aがメチル基、Aがメチル基)と、前記式(1−2)で表される構造単位(R1aがメチル基、Aがメチル基)と、前記式(1−3)(R1bがメチル基、Aが式(2)で表される基であり、R2aがn−4−オキサへキシレン基、xが0、Yが酸素原子、Rがフェネチル基)と、前記式(1−4)で表される構造単位(R1bがメチル基)とを有していることを確認した。
(製造例4)
(ヒドロキシ基を有するシリコーン化合物とフェネチルイソシアネートとの反応(接着性付与剤Dの調製))
磁気回転子、温度計及び冷却器を備え付けた50mL容の四つ口フラスコに、窒素雰囲気下で、ヒドロキシ基を有するシリコーン化合物(信越シリコーン社製、「KF−6003」、ヒドロキシ基当量2545g/mol)5.00g(ヒドロキシアルキル基1.96mmol)とフェネチルイソシアネート(分子量147.18)0.44g(2.99mmol)とを仕込み、120℃まで昇温させた後、マグネチックスターラーを用いて15時間攪拌した。滴定により残存ヒドロキシ基が1%未満であることを確認した。その後、ヘプタン26g及び水5gを加えて分液し、有機層を濃縮することで、透明液体(接着性付与剤D)4.1gを取得した。
H−NMRにより、(接着性付与剤D)を測定した結果、(接着性付与剤D)は、前記式(1−1)で表される構造単位(R1aがメチル基、Aが式(2)で表される基であり、R2aがn−4−オキサへキシレン基、xが0、Yが酸素原子、Rがフェネチル基)と、前記式(1−2)で表される構造単位(R1aがメチル基、Aが式(2)で表される基であり、R2aがn−4−オキサへキシレン基、xが0、Yが酸素原子、Rがフェネチル基)と、前記式(1−4)で表される構造単位(R1bがメチル基)とを有していることを確認した。
(実施例1〜12、比較例1、2)
表1に記載した配合量で各成分を均一に混合し、その後、充分に脱気することで縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を調製した。
なお、表1中の縮合硬化型シリコーン樹脂混合物としては、2液縮合アセトン型シリコーン樹脂混合物(信越シリコーン社製、「KE−200」)を用いた。
また、表1中の接着性付与剤Eとしては、グリシドキシプロピルトリメトキシラン(東レ・ダウコーニング社製、「Z−6040」)を用いた。
<評価>
実施例1〜12、比較例1、2で得られた各縮合硬化型シリコーン樹脂組成物について、以下の評価を行った。結果を表1に示した。
(1)硬度(タイプA)
実施例1〜12、比較例1、2で得られた各縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を樹脂製モールドに流し込み、室温で1週間静置し、縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を硬化させた。得られた硬化物をモールドから離型し、半径20mm×厚さ6mmの硬化物とし、硬度測定用試験片とした。得られた硬度測定用試験片について、ゴム・プラスチック硬度計(古里精機製作所社製、「KR−24A」)を用いて硬度(タイプA)を測定した。
(2)PCTに対する引張せん断接着強度
実施例1〜12、比較例1、2で得られた各縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を、接着部が20×25mmの長方形になるように2枚のPCT板(三井化学社製、「プロベストC101LW」、サイズ2×25×100mm)の間に2mm厚になるように流し込み、室温で1週間静置し、縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を硬化させ、引張せん断試験片とした。接着基材であるPCT板は、150℃で1時間乾燥させたものを使用した。得られた接着試験片について、引張試験機(島津製作所社製、「AGS−X」)を用いて、つかみ具間距離100mm、試験速度5mm/minの条件で、引張せん断接着強度を測定した。
(3)銀メッキ銅板に対する引張せん断接着強度
実施例1〜12、比較例1、2で得られた各縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を、接着部が20×25mmの長方形になるように2枚の銀メッキ銅板(サイズ2×25×100mm)の間に2mm厚になるように流し込み、室温で1週間静置し、縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を硬化させ、引張せん断試験片とした。接着基材である銀メッキ銅板は、150℃で1時間乾燥させたものを使用した。得られた接着試験片について、引張試験機(島津製作所社製、「AGS−X」)を用いて、つかみ具間距離100mm、試験速度5mm/minの条件で、引張せん断接着強度を測定した。
Figure 2015163661
本発明によれば、接着性に優れる縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を提供することができる。また、本発明によれば、該縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を用いてなる縮合硬化型シリコーン樹脂硬化物及び光半導体素子封止体を提供することができる。

Claims (5)

  1. 縮合硬化型シリコーン樹脂混合物と接着性付与剤とを含有する縮合硬化型シリコーン樹脂組成物であって、
    前記接着性付与剤は、下記式(1−1)で表される構造単位と下記式(1−2)で表される構造単位との間に、下記式(1−3)で表される構造単位及び/又は下記式(1−4)で表される構造単位を有する化合物を含有する
    ことを特徴とする縮合硬化型シリコーン樹脂組成物。
    Figure 2015163661
    式(1−1)及び式(1−2)中、R1aはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、又は、炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。式(1−3)及び式(1−4)中、R1bはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、又は、炭素数1〜4のアルコキシ基を表す。式(1−3)中、mは、1〜50の整数であり、式(1−4)中、nは、1〜1500の整数である。式(1−1)〜(1−3)中、Aはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数2〜9のアルケニル基、炭素数1〜4のアルコキシ基、又は、下記式(2)で表される基である。ただし、式(1−1)〜(1−3)中、少なくとも1つのAは式(2)で表される基である。
    Figure 2015163661
    式(2)中、R2aは、ケイ素原子に結合した炭素原子を除く一部の炭素原子が酸素原子で置換されていてもよい炭素数1〜8のアルキレン基を表し、R2bは、炭素数1〜3のアルキレン基を表し、Rはそれぞれ独立に、炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、スルホニル基、アシル基、(メタ)アクリロイルオキシアルキル基、又は、シリル基を表す。式(2)中、xは0〜2の整数であり、Yは酸素原子、又は、NHである。
  2. 式(2)において、Rが炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又は、アラルキル基である請求項1記載の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物。
  3. 接着性付与剤の含有量が0.01〜15質量%である請求項1又は2記載の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物。
  4. 請求項1、2又は3記載の縮合硬化型シリコーン樹脂組成物を硬化させることによって得られる縮合硬化型シリコーン樹脂硬化物。
  5. 光半導体素子が請求項4記載の縮合硬化型シリコーン樹脂硬化物で封止されている光半導体素子封止体。
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JP (1) JP2015163661A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180103115A (ko) 2016-01-15 2018-09-18 페르녹스 가부시키가이샤 축합반응형 실리콘 조성물 및 경화물
CN110128997A (zh) * 2019-05-17 2019-08-16 陈定方 一种有效提高导热系数的有机硅灌封胶及制备方法

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