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TW202102608A - 固化性聚矽氧組成物、其固化物及其製造方法 - Google Patents

固化性聚矽氧組成物、其固化物及其製造方法 Download PDF

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TW202102608A
TW202102608A TW109110537A TW109110537A TW202102608A TW 202102608 A TW202102608 A TW 202102608A TW 109110537 A TW109110537 A TW 109110537A TW 109110537 A TW109110537 A TW 109110537A TW 202102608 A TW202102608 A TW 202102608A
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sio
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TW109110537A
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山崎亮介
尾崎弘一
今泉徹
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日商陶氏東麗股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種固化性聚矽氧組成物等,其熱熔性及成型性優異,且即使添加大量功能性無機填料,亦不損害所獲得之固化物之柔軟性、強韌性以及應力緩和特性。 本發明涉及一種固化性聚矽氧組成物及其用途,其含有有機聚矽氧烷樹脂以及1種以上功能性填料,該有機聚矽氧烷樹脂之重量平均分子量為2,000至15,000之範圍,含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元,組成物中每100 g聚矽氧成分中含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基中的乙烯(CH2 =CH-)基部分含量為0.05至1.50莫耳%,組成物整體具有熱熔性。

Description

固化性聚矽氧組成物、其固化物及其製造方法
本發明涉及一種固化性聚矽氧組成物及其成型物(顆粒、片等)以及其固化物,其可利用簡便的製造方法得到,熱熔性及成型性優異,且即使添加大量功能性無機填料,亦不損害所獲得之固化物之柔軟性、強韌性以及應力緩和特性。另外,本發明係有關於該組成物之固化物及其用途(尤其是包含半導體用構件及具有該固化物之半導體)、該組成物之製造方法及固化物之成型方法等。
由於固化性聚矽氧組成物固化後可形成耐熱性、耐寒性、電絕緣性、耐候性、撥水性以及透明性優異之固化物,所以可應用於眾多工業領域。與其他有機材料相比,此種固化性聚矽氧組成物之固化物一般不易變色,且其物理物性之降低少,因此亦適合用作光學材料以及半導體裝置之密封劑。
本申請人已於專利文獻1及專利文獻2中,提出過一種成型用熱熔性固化性粒狀聚矽氧組成物及反應性聚矽氧組成物。並且,本申請人於專利文獻3中揭示了一種使用甲基矽樹脂之透明熱熔性固化性聚矽氧組成物。
另一方面,近年來,光半導體裝置等之小型化及高輸出化不斷發展,強烈要求有一種聚矽氧組成物,除了能改善固化物之線膨脹係數等物理特性外,亦可藉由於組成物中添加以氧化鋁等散熱性填料為代表之功能性填料,從而滿足提高導熱率、改善散熱特性等要求。例如,於專利文獻4中提出了一種組成物中高度填充有功能性填料之熱熔性固化性聚矽氧組成物。
然而,該等組成物中若添加大量功能性無機填料,則會出現組成物之熔融特性(=熱熔性)、固化物之強韌性及柔軟性顯著受損等問題。因此,難以實現如下操作,例如添加大量氧化鋁等導熱性無機填料以實現高導熱性,或者大量添加二氧化矽等尺寸穩定性無機填料以大幅降低線膨脹係數。對此,強烈要求有一種固化性聚矽氧組成物,即使添加大量功能性無機填料亦不會損害所獲得之固化物之柔軟性、強韌性以及應力緩和特性,且熱熔性及成型性優異。 習知技術文獻 專利文獻
專利文獻1:國際公開第2016/136243號小冊子 專利文獻2:日本特開2014-009322號公報 專利文獻3:日本特表2017-512224號公報 專利文獻4:日本特開2013-221082號公報
發明所欲解決之課題
本發明之目的在於提供一種固化性聚矽氧組成物,其具有熱熔性,注塑成型等之操作作業性及固化特性優異,並且可形成即使添加大量功能性無機填料亦不會損害柔軟性、強韌性以及應力緩和性之固化物。進而,本發明將此種固化性聚矽氧組成物以粒狀、顆粒狀、片狀等形態、以及包含該固化性聚矽氧組成物片之剝離性積層體之形態提供。此外,本發明之目的在於,提供一種由該固化性聚矽氧組成物之固化物構成之半導體裝置用構件、具有該固化物之半導體裝置以及固化物之成型方法。 解決問題之技術手段
本發明人等經過深入研究發現,藉由如下所述之固化性聚矽氧組成物可解決上述課題,從而完成本發明,所述固化性聚矽氧組成物含有有機聚矽氧烷樹脂以及1種以上功能性填料,該有機聚矽氧烷樹脂藉由使用甲苯作為溶劑之凝膠滲透層析儀(GPC)測定之重量平均分子量(Mw)為2,000至15,000之範圍,含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元,組成物中每100 g聚矽氧成分中含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基中的乙烯(CH2 =CH-)基部分含量為0.05至1.50莫耳%,組成物整體具有熱熔性。
更詳細而言,一種固化性聚矽氧組成物,其含有有機聚矽氧烷樹脂以及1種以上功能性填料,該有機聚矽氧烷樹脂藉由使用甲苯作為溶劑之凝膠滲透層析儀(GPC)測定之重量平均分子量(Mw)為2,000至15,000之範圍,含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元,組成物中每100 g聚矽氧成分中含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基中的乙烯(CH2 =CH-)基部分含量為0.05至1.50莫耳%,組成物整體具有熱熔性。
一種固化性聚矽氧組成物,其特徵在於,含有: (A)按0:100至75:25之質量比包含下述(A1)成分及(A2)成分,且藉由使用甲苯作為溶劑之凝膠滲透層析儀(GPC)對(A1)成分及(A2)成分測定之重量平均分子量(Mw)為2,000至15,000之範圍的有機聚矽氧烷樹脂100質量份; (A1)分子整體不具有熱熔性,分子內具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂 (A2)分子整體不具有熱熔性,分子內不具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂 (B)分子內具有含有至少2個碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且25℃下呈液態之直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷10至100質量份; (C)本組成物固化所需量的選自以下(c1)或(c2)之一種以上固化劑; (c1)有機過氧化物 (c2)分子內具有至少2個矽原子鍵結氫原子的有機氫聚矽氧烷及矽氫化反應催化劑; (D)功能性填料 並且,相對於(A)成分及(B)成分之和100質量份,(D)成分之量為10至2000質量份之範圍。該固化性聚矽氧組成物含有有機聚矽氧烷樹脂以及1種以上功能性填料,所述有機聚矽氧烷樹脂藉由使用甲苯作為溶劑之凝膠滲透層析儀(GPC)測定之重量平均分子量(Mw)為2,000至15,000之範圍,含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元,組成物中每100 g聚矽氧成分中含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基中的乙烯(CH2 =CH-)基部分含量為0.05至1.50莫耳。
藉由上述固化性聚矽氧組成物可解決上述課題,從而完成本發明,所述固化性聚矽氧組成物特徵在於,含有: (A)按0:100至75:25之質量比包含下述(A1)成分及(A2)成分,且藉由使用甲苯作為溶劑之凝膠滲透層析儀(GPC)對(A1)成分及(A2)成分測定之重量平均分子量(Mw)為2,000至15,000之範圍的有機聚矽氧烷樹脂100質量份; (A1)分子整體不具有熱熔性,分子內具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂 (A2)分子整體不具有熱熔性,分子內不具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂 (B)分子內具有含有至少2個碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且25℃下呈液態之直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷10至100質量份; (C)本組成物固化所需量的選自以下(c1)或(c2)之一種以上固化劑; (c1)有機過氧化物 (c2)分子內具有至少2個矽原子鍵結氫原子的有機氫聚矽氧烷及矽氫化反應催化劑; (D)功能性填料 並且,相對於(A)成分及(B)成分之和100質量份,(D)成分之量為10至2000質量份之範圍。上述固化性聚矽氧組成物可為粒狀、顆粒狀或片狀。
上述固化性聚矽氧組成物可為實質上平坦、厚度10至1000 µm之固化性聚矽氧組成物片之形態。
此外,上述固化性聚矽氧組成物可用於具有以下構造之剝離性積層體。即,上述固化性聚矽氧組成物可為剝離性積層體之形態,該剝離性積層體具有上述固化性聚矽氧組成物片、以及在該固化性聚矽氧組成物片之單面或雙面具有與該固化性聚矽氧組成物片相向之剝離面的片狀基材。此種固化性聚矽氧組成物片可作為薄膜狀或片狀之聚矽氧黏接劑使用。
進而,本發明者等人發現,藉由上述固化性聚矽氧組成物之固化物、尤其是該固化物作為半導體裝置用構件之使用、以及具有該固化物之半導體裝置(包含選自功率半導體裝置、光半導體裝置以及安裝於可撓性電路板之半導體裝置中的1種以上),可解決上述課題,從而完成本發明。
同樣地,本發明者等人發現,透過僅將構成上述固化性聚矽氧組成物之各成分在不超過50℃之溫度條件下混合,藉此進行粒狀化之製造方法、以及使用上述固化性粒狀聚矽氧組成物之固化物之成型方法,能夠解決上述問題,從而完成本發明。
再者,上述成型方法包含轉移成型、壓縮成型或者注射成型,本發明之固化性聚矽氧組成物可適用作該等之成型用材料。並且,本發明之固化性聚矽氧組成物藉由固化物,能夠適用於藉由注塑成型覆蓋半導體元件或半導體電路板之步驟即注塑成型方式之成型用材料。
同樣,本發明者等提供一種固化性聚矽氧組成物片之製造方法,其特徵在於,具備以下步驟: 步驟1:以50℃以上之溫度混合上述固化性聚矽氧組成物之各原料成分的步驟; 步驟2:對步驟1所獲得之混合物進行加熱熔融且同時混煉之步驟; 步驟3:於具備至少一個剝離面之薄膜間積層步驟2所獲得之加熱熔融後混合物之步驟,以及 步驟4:於滾筒間拉伸步驟3所獲得之積層體,成型具有特定膜厚之固化性聚矽氧片之步驟。 發明效果
本發明之固化性聚矽氧組成物具有熱熔性,注塑成型等之操作作業性及固化特性優異,並且可形成即使添加大量填料亦不會損害柔軟性與應力緩和性之固化物。此外,此固化性聚矽氧組成物僅利用簡便之混合步驟即可生產,能夠高效率製造。進而,藉由本發明,能夠將此種固化性聚矽氧組成物以粒狀、顆粒狀、片狀等形態、以及包含該固化性聚矽氧組成物片之剝離性積層體之形態提供。進而能提供一種由該固化性聚矽氧組成物之固化物構成之半導體裝置用構件、具有該固化物之半導體裝置以及固化物之成型方法。
[固化性聚矽氧組成物] 本發明之固化性聚矽氧組成物特徵在於,含有有機聚矽氧烷樹脂以及1種以上功能性填料,該有機聚矽氧烷樹脂藉由使用甲苯作為溶劑之凝膠滲透層析儀(GPC)測定之重量平均分子量(Mw)為2,000至15,000之範圍,含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元,組成物中每100 g聚矽氧成分中含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基中的乙烯(CH2 =CH-)基部分含量為0.05至1.50莫耳%,組成物整體具有熱熔性。本發明中,無特殊記載時,“具有熱熔性”係指軟化點在50至200℃之間,在150℃下具有熔融黏度(較佳為低於1000 Pa·s之熔融黏度),且具有流動之性質。
即,本發明之固化性聚矽氧組成物之特徵在於,含有增強性填料、導熱性填料等功能性填料,使用特定分子量範圍之分支矽氧烷單元(SiO4/2 )含量高的有機聚矽氧烷樹脂,且固化性官能基占聚矽氧成分整體的含量較少。藉由採用此種構造,可形成即使添加大量功能性填料亦不會損害柔軟性與應力緩和性的固化物。此外,本發明之固化性聚矽氧組成物根據用途,可以且較佳為成型為粒狀、顆粒狀或片狀之形態。以下,說明組成物之各成分以及任意成分。再者,本發明中若無特別定義,則“平均粒徑”係指粒子之一次平均粒徑。
[有機聚矽氧烷樹脂之重量平均分子量] 本發明所涉及之固化性聚矽氧組成物特徵在於,含有有機聚矽氧烷樹脂,該有機聚矽氧烷樹脂藉由使用甲苯作為溶劑之凝膠滲透層析儀(GPC)測定之重量平均分子量(Mw)為2,000至15,000之範圍,含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元。該有機聚矽氧烷樹脂之重量平均分子量(Mw)較佳為2,000至10,000之範圍。另一方面,若有機聚矽氧烷樹脂之重量平均分子量(Mw)超過所述上限,則添加大量功能性無機填料時,會導致熔融特性變差,硬度顯著上升,發生脆化等,可能無法解決本發明之課題。此外,若有機聚矽氧烷樹脂之重量平均分子量(Mw)低於所述下限,則有機聚矽氧烷樹脂於室溫下為液態,無法對所獲得之添加物賦予良好之熱熔性。即,若使用具有上述重量平均分子量(Mw)範圍外之分子量的有機聚矽氧烷樹脂,則可能無法實現本發明之技術效果。
該有機聚矽氧烷樹脂進而可包含R3 SiO1/2 、R2 SiO2/2 、RSiO3/2 (R為一價有機基)所表示之矽氧烷單元或R2 O1/2 (R2 為氫原子或具有1至10個碳原子之烷基)所表示之羥基或烷氧基,較佳為於全部矽氧烷單元之至少40莫耳%以上、尤其是40至90莫耳%之範圍內包含SiO4/2 所表示之矽氧烷單元,可於上述分子量範圍內調整SiO4/2 之量。SiO4/2 所表示之矽氧烷單元之含量低於所述下限時,即使含有大量其他分支矽氧烷單元(例如RSiO3/2 ),亦可能無法達成本發明之技術效果。
[功能性填料] 本發明所述固化性聚矽氧組成物含有1種以上之功能性填料。功能性填料係實現固化物之機械特性以及其他特性之成分,可列舉無機填料、有機填料、以及此等之混合物。作為該無機填料,可列舉增強性填料、白色顏料、導熱性填料、導電性填料、螢光體以及該等至少2種之混合物,作為有機填料,可列舉聚矽氧樹脂類填料、氟樹脂類填料、聚丁二烯樹脂類填料。再者,該等填充料之形狀並無特別限制,可以是球狀、紡錘狀、扁平狀、針狀、不定形等。尤其是,本發明所涉及之固化性聚矽氧組成物即使添加大量功能性填料,固化物之強韌性及應力緩和性亦不會顯著受損,故尤其適用於需要添加大量無機填料以賦予導熱性等功能之組成。 另外,功能性填料之種類、量及其表面處理等之任意構成如後所述。
[組成物中之乙烯基含量] 本發明所涉及之固化性聚矽氧組成物,其聚矽氧成分,具體為包含所述有機聚矽氧烷樹脂及鏈狀有機聚矽氧烷的成分總和,除功能性填料等聚矽氧成分以外之成分的每100 g成分中,含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基中乙烯(CH2 =CH-)基部分含量必須為0.05至1.50莫耳%,較佳為0.05至1.25莫耳%,更佳為0.05至1.00莫耳%。固化反應性官能基可列舉在該官能基中具有乙烯基部分之碳原子數2至20的烯基、3-甲基丙烯醯氧基丙基、3-丙烯醯氧基丙基等含有丙烯醯基之一價有機基。藉由抑制該等固化反應性官能基含量,具有即使對該組成物添加大量功能性填料,固化物之應力緩和性亦較高之優點。
[固化性聚矽氧組成物之熱熔性及構造] 本發明所述之固化性聚矽氧組成物作為組成物整體具有熱熔性,軟化點在50℃以上,於150℃下具有熔融黏度(較佳為低於1000 Pa·s之熔融黏度),具有流動之性質。此外,構成該組成物之個別成分可不具有熱熔性,尤其是固化反應性或非反應性之有機聚矽氧烷樹脂為粒子狀時,特別較佳於200℃以下之溫度下不具有熱熔性。
此外,本發明之固化性聚矽氧組成物根據用途,可以且較佳為成型為粒狀、顆粒狀或片狀之形態。以下,說明組成物之各成分以及任意成分。再者,本發明中若無特別定義,則“平均粒徑”係指粒子之一次平均粒徑。
本發明所述之固化性聚矽氧組成物至少含有以上成分,只要組成物整體具有熱熔性,則其組成並無限制,尤佳為特徵如下之固化性聚矽氧組成物,含有: (A)按0:100至75:25之質量比包含下述(A1)成分及(A2)成分,且藉由使用甲苯作為溶劑之凝膠滲透層析儀(GPC)對(A1)成分及(A2)成分測定之重量平均分子量(Mw)為2,000至15,000之範圍的有機聚矽氧烷樹脂100質量份; (A1)分子整體不具有熱熔性,分子內具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂 (A2)分子整體不具有熱熔性,分子內不具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂 (B)分子內具有含有至少2個碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且25℃下呈液態之直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷10至100質量份; (C)本組成物固化所需量的選自以下(c1)或(c2)之一種以上固化劑; (c1)有機過氧化物 (c2)分子內具有至少2個矽原子鍵結氫原子的有機氫聚矽氧烷及矽氫化反應催化劑; (D)功能性填料 並且,相對於(A)成分及(B)成分之和100質量份,(D)成分之量為10至2000質量份之範圍。進而,本發明之固化性聚矽氧組成物可任意含有(E)滴點為50℃以上,且在150℃下利用旋轉黏度計測定之熔融黏度為10 Pas以下之熱熔性粒子或其他添加劑等。 以下,對各成分及含量進行說明。
[(A)成分] 本發明所涉及之固化性聚矽氧組成物含有有機聚矽氧烷樹脂,該有機聚矽氧烷樹脂分子整體不具有熱熔性,含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元。該有機聚矽氧烷樹脂進而可包含R3 SiO1/2 、R2 SiO2/2 、RSiO3/2 (R為一價有機基)所表示之矽氧烷單元或R2 O1/2 (R2 為氫原子或具有1至10個碳原子之烷基)所表示之羥基或烷氧基,較佳為於全部矽氧烷單元之至少40莫耳%以上、50莫耳%以上、尤其是40至90莫耳%之範圍內包含SiO4/2 所表示之矽氧烷單元。SiO4/2 所表示之矽氧烷單元之含量低於所述下限時,即使含有大量其他分支矽氧烷單元(例如RSiO3/2 ),亦可能無法達成本發明之技術效果。
如上所述,該有機聚矽氧烷樹脂藉由使用甲苯作為溶劑之凝膠滲透層析儀(GPC)測定之重量平均分子量(Mw)需要為2,000至15,000之範圍。此外,亦可任意去除於其生產步驟中所產生之揮發性成分。該去除之程度與上述200℃下暴露1小時後之質量減少率同義,為確保該質量減少率在2.0質量%以下,尤佳為自有機聚矽氧烷樹脂中去除揮發性低分子量成分。
此種有機聚矽氧烷樹脂定義為:按0:100至75:25之質量比包含 (A1)分子整體不具有熱熔性,分子內具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂,以及 (A2)分子整體不具有熱熔性,分子內不具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂, 並且,藉由使用甲苯作為溶劑之凝膠滲透層析儀(GPC)對(A1)成分及(A2)成分測定之重量平均分子量(Mw)為2,000至15,000之範圍的有機聚矽氧烷樹脂。另外,(A1)成分係(A)成分中之任意構成,(A)成分亦可僅使用後述(A2)成分。
上述(A)成分作為分子整體不具有熱熔性,藉由在特定量之範圍內與後述(B)成分並用,可實現組成物整體之熱熔性。此種(A)成分較佳為單獨使用或與其他成分一同以微粒形態使用,此時,尤佳為平均一次粒徑為1至20 µm之正球狀聚矽氧微粒。
[(A1)具有固化反應性官能基之有機聚矽氧烷樹脂] (A1)成分係有機聚矽氧烷樹脂,為本組成物之主劑之一,含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上的SiO4/2 所表示之矽氧烷單元,單獨不具有熱熔性,且分子內具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,於200℃下暴露1小時後重量減少率在2.03.0質量%以下。
(A1)成分需要於分子內具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性基團。此種固化反應性基團係矽氫化反應性或有機過氧化物固化性官能基,藉由與其他成分之交聯反應,形成固化物。此種固化反應性基團為烯基或丙烯醯基,例如可列舉乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基等碳原子數2至10的烯基;3-甲基丙烯醯氧基丙基、3-丙烯醯氧基丙基等含丙烯醯基的一價有機基,尤佳為乙烯基或己烯基。
(A1)成分係分子整體不具有熱熔性、無溶劑狀態下為固體狀之有機聚矽氧烷樹脂。此處,不具有熱熔性係指(A1)成分樹脂單獨使用時在200℃以下不會出現加熱熔融行為,具體為在200℃以下不具有軟化點及熔融黏度。(A1)成分的此種物性對構造並無特別限制,但較佳為有機聚矽氧烷樹脂中之官能基為選自碳原子數1至10之一價烴基、尤其是甲基等碳原子數1至10之烷基的官能基,且實質上不含有苯基等芳基。如果含有大量苯基等,則該成分有時會具有熱熔性,且SiO4/2 基特有之固化物增強效果可能會下降。
(A1)成分中與矽原子鍵結之官能基可為選自甲基以及乙烯基等烯基之基團,較佳為與矽原子鍵結之全部官能基中70莫耳至99莫耳%為甲基,更佳為80至99莫耳%為甲基,尤佳為88至99莫耳%為甲基,其他與矽原子鍵結之官能基為乙烯基等烯基。於相關範圍內,(A1)成分可設計為不具有熱熔性,其固化物於高溫下耐著色性等尤其優異之成分。另外,該(A1)成分中可含有少量羥基或烷氧基。
(A1)成分之特徵在於,其係無溶劑狀態下為固體狀之有機聚矽氧烷樹脂,且分子內含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上的SiO4/2 所表示之矽氧烷單元。較佳為該等分支矽氧烷單元為全部矽氧烷單元之至少40莫耳%以上,尤佳為40至90莫耳%範圍內。此外,R為一價有機基,較佳為碳原子數1至10之一價烴基,尤其是甲基等選自碳原子數1至10之烷基以及烯基的官能基,從技術效果之觀點出發,較佳R實質上不含有苯基等芳基。
(A1)成分可為(A1-1)下述平均單元式: (R1 3 SiO1/2 )a (R1 2 SiO2/2 )b (R1 SiO3/2 )c (SiO4/2 )d (R2 O1/2 )e (式中,各R1 為獨立具有1至10個碳原子之一價烴基,但1分子中全部R1 的1至12莫耳%為烯基;R2 為氫原子或具有1至10個碳原子之烷基;a、b、c、d及e為滿足以下關係之數:0.10≤a≤0.60、0≤b≤0.70、0≤c≤0.80、0≤d≤0.65、0≤e≤0.05,惟c+d>0.20、且a+b+c+d=1) 所表示之非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂。
上述平均單元式中,各R1 為獨立具有1至10個碳原子之一價烴基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或類似之烷基;乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基或類似之烯基;苯基、甲苯基、二甲苯基或類似之芳基;苄基、苯乙基或類似之芳烷基;以及氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基或類似之鹵化烷基等。進而,1分子中全部R1 的1至12莫耳%為烯基,較佳為1分子中全部R1 的2至10莫耳%為烯基。烯基含量不足所述範圍之下限時,所獲得之固化物可能達不到足夠的機械強度(硬度等)。另一方面,烯基含量在所述範圍上限以下時,則包含本成分之組成物可使組成物整體實現良好之熱熔性能。此外,各R1 較佳為選自甲基等碳原子數1至10之烷基及乙烯基、己烯基等烯基之官能基,自發明技術效果之觀點出發,較佳為R1 實質上不含有苯基等芳基。如果含有大量苯基等芳基,則(A)成分自身就具有熱熔性,不僅可能無法達成本發明之技術效果,於固化物中,SiO4/2 基特有之固化物增強效果亦可能會下降。
式中、R2 為具有氫原子或1至10個碳原子之烷基。R2 之烷基可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基。含有該R2 之官能基R2 O1/2 與(A)成分中之羥基或烷氧基一致。
式中,a為表示一般式:R1 3 SiO1/2 中矽氧烷單元比例之數。該數滿足0.1≤a≤0.60,較佳為0.15≤a≤0.55。a為所述範圍之下限以上時,含有本成分之組成物能夠作為組成物整體實現良好之熱熔性能。若a在所述範圍上限以下,則所獲得之固化物之機械強度(硬度、延伸率等)不會過低。
式中,b為表示一般式:R1 2 SiO2/2 中矽氧烷單元比例之數。該數滿足0≤b≤0.70,較佳為0≤b≤0.60。若b在範圍上限以下,則含有本成分之組成物可使組成物整體實現良好之熱熔性能,並且可獲得室溫下黏性低之粒狀組成物。
式中,c為表示一般式:R3 SiO3/2 中矽氧烷單元之比例之數。該數滿足0≤c≤0.80,較佳為0≤c≤0.75。若c在範圍上限以下,則含有本成分之組成物可使組成物整體實現良好之熱熔性能,且可獲得室溫下黏性低之無黏性組成物。本發明中,c可為且較佳為0。
式中,d係表示SiO4/2 之矽氧烷單元比例之數,需要滿足0.00≤d≤0.65,較佳為0.20≤d≤0.65,尤佳為0.25≤d≤0.65。在該數值範圍內時,包含本成分之組成物可使組成物整體實現良好之熱熔性能,所獲得之固化物具有充分的柔軟性。
本發明中,c或d可為0,但c+d必須>0.20。c+d值低於所述下限時,可能無法使組成物整體實現良好之熱熔性能,無法充分實現本發明之技術效果。
式中,e為表示一般式:R2 O1/2 中單元之比例之數,該單元係指有機聚矽氧烷樹脂中所含之與矽原子鍵結之羥基或烷氧基。該數滿足0≤e≤0.05,較佳為0≤e≤0.03。e為範圍之上限以下時,能夠獲得作為組成物整體實現良好之熱熔性能之材料。再者,最終各矽氧烷單元之總和即a、b、c以及d之合計等於1。
(A1)成分係具有上述特徵之有機聚矽氧烷樹脂,考慮到操作作業性之觀點,較佳為使用雷射衍射·散射法等測定的平均一次粒徑為1至20 µm之正球狀有機聚矽氧烷樹脂微粒。透過使用該微粒成分,可以將本組成物調製為使用作業性及熔性優異之固化性粒狀組成物並進行生產。此處,(A1)成分之製造方法並無限定,可採用眾所周知之方法。
關於製造微粒狀(A1)成分之製造方法,例如可列舉使用粉碎機將所述有機聚矽氧烷樹脂粉碎之方法、於溶劑存在下使其直接形成微粒之方法。粉碎機並無限定,例如可列舉輥磨機、球磨機、噴射粉碎機、渦輪粉碎機以及行星式研磨機。此外,作為於溶劑存在下使所述有機聚矽氧烷樹脂直接形成微粒之方法,例如可列舉利用噴霧乾燥機進行噴射或利用2軸混煉機和皮帶烘乾機形成微粒之方法。另外,要獲得微粒狀(A1)成分時,可以將後述(C)成分之一部分、例如矽氫化反應催化劑等與(A1)成分一同微粒化,但從所獲得之組成物之保存穩定性觀點出發,將具有加熱固化性質之混合物形成微粒並不佳。
尤其是,藉由使用噴霧乾燥機等,可製造具有正球狀且平均一次粒徑為1至500 µm、較佳為1至20 µm之(A1)成分。再者,必須基於有機聚矽氧烷樹脂微粒之耐熱性等,適當設定噴霧乾燥機之加熱、乾燥溫度。另,為防止所得到之微粒的二次凝集,較佳將有機聚矽氧烷樹脂微粒之溫度控制至其玻璃轉移溫度以下。如此獲得之有機聚矽氧烷樹脂微粒可藉由旋流器、袋式過濾器等加以回收。
上述微粒化中,亦可於不損害固化反應之範圍內使用溶劑。溶劑並無限定,可列舉正己烷、環己烷、正庚烷等脂肪族烴;甲苯、二甲苯、均三甲苯等芳香族烴;四氫呋喃、二丙醚等醚類;六甲基二矽氧烷、八甲基三矽氧烷、十甲基四矽氧烷等矽類;乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙二醇單甲醚乙酸酯等酯類;以及丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等酮類。
[(A2)成分] (A2)成分為本組成物之主劑之一,係單獨不具有熱熔性且含有固化反應性官能基的有機聚矽氧烷樹脂,且係藉由在規定量之範圍內與所述(A1)成分以及(B)成分並用,從而實現組成物整體之熱熔性及固化物之耐著色性的成分。此(A2)成分較佳為單獨使用或與其他成分(例如作為非反應性有機聚矽氧烷樹脂之(A1)成分、作為固化劑之(C)成分的一部分)同為微粒形態,尤佳為平均一次粒徑為1至20 µm之正球狀聚矽氧微粒。
(A2)成分係分子整體不具有熱熔性、無溶劑狀態下為固體狀之有機聚矽氧烷樹脂。此處,不具有熱熔性係指(A2)成分樹脂單獨使用時不會出現加熱熔融行為,具體為不具有軟化點及熔融黏度。(A2)成分的此種物性對構造並無特別限制,但較佳為有機聚矽氧烷樹脂中之官能基為選自碳原子數1至10之一價烴基、尤其是甲基等碳原子數1至10之烷基的官能基,且實質上不含有苯基等芳基。如果含有大量苯基等,則該成分有時會具有熱熔性,且SiO4/2 基特有之固化物增強效果可能會下降。
(A2)成分之特徵在於,其係有機聚矽氧烷樹脂微粒,與(A1)成分同為固體狀,含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上的SiO4/2 所表示之矽氧烷單元,分子內不具有含有至少1個碳-碳雙鍵之固化反應性官能基。即,(A2)成分之特徵在於,作為有機聚矽氧烷樹脂中之官能基,不含乙烯基等烯基。作為本有機聚矽氧烷中的官能基,較佳為碳原子數1至10之一價烴基,尤其是甲基等選自碳原子數1至10之烷基,且實質上不含有苯基等芳基。
(A2)成分中與矽原子鍵結之官能基較佳為甲基等碳原子數1至10之烷基,較佳為與矽原子鍵結之全部官能基中70莫耳至100莫耳%為甲基,更佳為80至100莫耳%為甲基,尤佳為88至100莫耳%為甲基。於相關範圍內,(A2)成分可設計為不具有熱熔性,且包含SiO4/2 所表示之矽氧烷單元的固化物增強效果尤其優異之成分。另外,該(A2)成分中可含有少量羥基或烷氧基。
(A2)成分於分子內不具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性基團,故其自身不會形成固化物,但具有改善組成物整體之熱熔性效果且對固化物有增強效果。此外,(A2)成分係根據需要與具有固化反應性基團之(A1)成分並用,從而實現本發明之技術效果所需的成分。
(A2)成分之特徵在於,其係無溶劑狀態下為固體狀有機聚矽氧烷樹脂,且分子內含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上的分支矽氧烷單元即SiO4/2 所表示之矽氧烷單元。較佳該矽氧烷單元為全部矽氧烷單元之至少40莫耳%以上,更佳為50莫耳%以上,尤佳為50至65莫耳%範圍內。
(A2)成分較佳為(A2-1)下述平均單元式: (R3 3 SiO1/2 )f (R3 2 SiO2/2 )g (R3 SiO3/2 )h (SiO4/2 )i (R2 O1/2 )j (式中,各R3 為獨立具有1至10個碳原子且不含碳-碳雙鍵之一價烴基;R2 為氫原子或具有1至10個碳原子之烷基;f、g、h、i及j為滿足以下關係之數:0.35≤f≤0.55、0≤g≤0.20、0≤h≤0.20、0.45≤i≤0.65、0≤j≤0.05、且f+g+h+i=1) 所表示之非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂。
上述平均單元式中,各R3 為獨立具有1至10個碳原子且不含有碳-碳雙鍵之一價烴基,例如為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或類似之烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基或類似之芳基;苄基、苯乙基或類似之芳烷基;以及氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基或類似之鹵化烷基等。此處,較佳為1分子中所有R3 之70莫耳%以上為甲基等碳原子數1至10之烷基,考慮到工業生產方面及發明之技術效果之觀點,尤佳為88莫耳%以上為甲基。另一方面,R3 較佳實質上不含苯基等芳基。若含有大量苯基等芳基,則(B)成分自身具有熱熔性,不僅可能無法達成本發明之技術效果,固化物於高溫下之耐著色性也可能會變差。
式中,R2 係與上述相同之基團。
式中,f為表示一般式:R3 3 SiO1/2 中矽氧烷單元比例之數。該數滿足0.35≤f≤0.55,較佳為0.40≤f≤0.50。若f在所述範圍下限以上,則包含本成分之組成物可使組成物整體實現良好之熱熔性能。若f在所述範圍上限以下,則所獲得之固化物之機械強度(硬度等)不會過低。
式中,g為表示一般式:R1 2 SiO2/2 中矽氧烷單元比例之數。該數滿足0≤g≤0.20,較佳為0≤g≤0.10。若g在範圍上限以下,則包含本成分之組成物可使組成物整體實現良好之熱熔性能,且可獲得室溫下黏性低之組成物。本發明中,g可為且較佳為0。
式中,h為表示一般式:R1 SiO3/2 中矽氧烷單元比例之數。該數滿足0≤h≤0.20,較佳為0≤h≤0.10。若h在範圍上限以下,則包含本成分之組成物可使組成物整體實現良好之熱熔性能,且可獲得室溫下黏性低之組成物。本發明中,h可為且較佳為0。
式中,i係表示SiO4/2 之矽氧烷單元比例之數,需要滿足0.45≤i≤0.65,較佳為0.40≤i≤0.65,尤佳為0.50≤i≤0.65。在該數值範圍內,含有本成分之組成物能夠作為組成物整體實現良好之熱熔性能,且能夠實現得到之固化物之機械強度優異、作為組成物整體無黏性、使用作業性良好的組成物。
式中,j為表示一般式:R2 O1/2 中單元比例之數,該單元係指有機聚矽氧烷樹脂中所含之、與矽原子鍵結之羥基或烷氧基。該數滿足0≤j≤0.05,較佳為0≤j≤0.03。e為範圍之上限以下時,能夠獲得作為組成物整體實現良好之熱熔性能之材料。另外,最終各矽氧烷單元總和即e、f、g及h合計等於1。
(A2)成分係具有上述特徵之有機聚矽氧烷樹脂,考慮到操作作業性之觀點,較佳為使用雷射衍射·散射法等測定的平均一次粒徑為1至20 µm之正球狀有機聚矽氧烷樹脂微粒。透過使用該微粒成分,可以將本組成物調製為使用作業性及熔性優異之固化性粒狀組成物並進行生產。此處,製造(A2)成分之方法可列舉上述(A1)成分中例示之相同方法。
[(A)成分中揮發性低分子量成分之去除] (A1)成分及(A2)成分於相關生產步驟中會生成揮發性低分子量成分。具體為M4 Q構造體,對由M單元(R3 3 SiO1/2 )與Q單元(SiO4/2 )構成之有機聚矽氧烷樹脂聚合時表現為副產物。本構造體具有顯著降低由本發明之組成物構成之固化物硬度的效果。若於高相容性有機溶劑存在之條件下對該有機聚矽氧烷樹脂聚合,藉由減壓乾燥等操作去除相關有機溶劑,即可獲得固體狀有機聚矽氧烷樹脂,但M4 Q構造體與該有機聚矽氧烷樹脂之相互溶解性較高,於去除有機溶劑等乾燥條件下無法去除。已知將本構造體短時間暴露於200℃以上之溫度下可將其去除,但與半導體等基材一體成型後,若暴露於高溫下以將其去除,則會導致固化物體積減小,硬度顯著上升,成型物尺寸發生變化,發生翹曲等。因此,為適用於本發明之用途,需要在與基材成型之成型步驟前即原料階段去除M4 Q構造體。
關於去除本構造體之方法,可列舉用雙螺杆混煉機與所述有機溶劑一同去除之方法,藉由後述方法製成粒狀有機聚矽氧烷樹脂後,用烘箱等乾燥、去除之方法等。
更具體而言,於有機溶劑存在之條件下生成(A1)成分及(A2)成分,合成期間揮發成分表現為副產物。將所獲得之原料即有機聚矽氧烷樹脂於200度左右之高溫下進行短時間處理即可去除揮發成分,故可利用設定為200℃左右之雙螺杆混煉機等,自(A1)成分及(A2)成分同時去除有機溶劑與揮發成分。又,將(A1)成分及(A2)成分作為球狀粉體使用時,可藉由噴霧乾燥機去除有機溶劑,從而實現粉體化,但該方法無法去除揮發成分。將所獲得之粉體於120℃左右之低溫下進行24小時處理,則可去除揮發成分,粉體不會發生凝集。
[(A)成分中(A1)成分與(A2)成分之質量比] 為對本組成物整體賦予熱熔性,需要將(A2)成分或(A1)成分與(A2)成分之混合物按規定比率與後述(B)成分混合,(A)成分與(B)成分之比率可為0:100至75:25之範圍,較佳為0:100至60:40之範圍,更佳為0:100至55:45。(A2)成分自身不具有固化性,但藉由於本組成物中添加少量(A1)成分並用,可控制由本組成物構成之固化物於高溫下之彈性模數,對本組成物添加後述功能性無機填料時,藉由適當調節其添加量及(A1)成分之使用量,可實現較佳之彈性模數及柔軟性。例如,若功能性無機填料添加量較多,或要盡可能降低所獲得之固化物彈性模數等情形下,亦可不添加(A1)成分,僅用(A2)成分混合組成物。
[(B)成分] (B)成分係本組成物的主劑之一,係於25℃下呈液態之直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷,分子內具有包含至少2個碳-碳雙鍵之固化反應性官能基。此種固化反應性鏈狀有機聚矽氧烷藉由與所述固體狀有機聚矽氧烷樹脂混合,從而作為組成物整體表現出熱熔特性。
(B)成分需要於分子內具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性基團,此種固化反應性基團係矽氫化反應性或有機過氧化物固化性官能基,藉由與其他成分之交聯反應,形成固化物。此種固化反應性基團為烯基或丙烯醯基,可列舉與上述同樣的基團,尤佳為乙烯基或己烯基。
(B)成分係於25℃(室溫)下呈液態之直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷,藉由於室溫下與固體狀(A)成分混合,作為組成物整體表現出熱熔特性。其構造可為具有少數分支矽氧烷單元(例如,一般式:R4 SiO3/2 表示之T單元(R4 為獨立具有1至10個碳原子之一價烴基)或者SiO4/2 所表示之Q單元)之支鏈狀有機聚矽氧烷,但較佳為 (B1)下述結構式: R4 3 SiO(SiR4 2 O)k SiR4 3 (式中,各R4 獨立為具有1至10個碳原子之一價烴基,但1分子中R4 之至少2個為烯基,k為20至5,000之數) 所表示之直鏈狀二有機聚矽氧烷。較佳為分子鏈兩末端分別具有1個烯基之直鏈狀二有機聚矽氧烷。
式中、各R4 為獨立具有1至10個碳原子之一價烴基,例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或類似之烷基;乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基或類似之烯基;苯基、甲苯基、二甲苯基或類似之芳基;苄基、苯乙基或類似之芳烷基;以及氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基或類似之鹵化烷基等。並且,1分子中至少2個R4 為烯基,較佳為乙烯基。此外,各R4 較佳為選自甲基等碳原子數1至10之烷基及乙烯基、己烯基等烯基之官能基,並且較佳所有R4 中,至少2個為烯基,其他R4 為甲基。再者,考慮到發明之技術效果之觀點,R4 較佳實質上不含苯基等芳基。若含有大量苯基等芳基,則固化物於高溫下之耐著色性可能會變差。尤佳分子鏈兩末端分別具有一個乙烯基等烯基,其他R4 為甲基者。
式中,k為20至5,000,較佳為100至3,000,尤佳為300至1500之數。若k在所述範圍下限以上,則可獲得室溫下黏性低的組成物。另一方面,k為所述範圍之上限以下時,作為組成物整體能夠實現良好之熱熔性能。進而,(B)成分較佳為選擇上述聚合度相對較大、分子量大的固化反應性鏈狀有機聚矽氧烷。其原因在於,若使用分子量低之(B)成分,即使使用上述(A)成分,由於功能性填料之種類及量,所獲得之固化物強韌性及應力緩和性會有變低之趨勢,當功能性無機填料量非常多時,可能導致固化物顯著脆化。因此,於固化性聚矽氧組成物中尤其是添加大量無機填料時,為防止固化物高硬度化及脆化,較佳為組合(A)上述分子量範圍內之有機聚矽氧烷樹脂與分子量相對較高之(B)成分。
此處,為使組成物整體實現熱熔性,相對於有機聚矽氧烷樹脂即(A)成分100質量份,直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷即(B)成分之質量比可為10至100質量份之範圍內,較佳為10至70質量份之範圍內,更佳為15至50質量份之範圍內。只要(B)成分之含量在所述範圍內,則組成物可實現良好之熱熔性,且可增大所獲得之固化物的機械強度,並能降低所獲得之組成物於室溫下之黏性,改善操作作業性。
[(C)成分] (C)成分係用於使所述(A)成分及(B)成分固化之固化劑,具體而言,係選自以下(c1)或(c2)之1種以上固化劑。此外,此等固化劑可並用2種以上,例如可以是同時含有(c1)成分與(c2)成分之固化劑。 (c1)有機過氧化物 (c2)分子內具有至少2個矽原子鍵結氫原子的有機氫聚矽氧烷及矽氫化反應催化劑;
(c1)有機過氧化物是透過加熱使上述(A)成分和(B)成分固化的成分,可以列舉過氧化烷基類、過氧化二醯基類、過氧化酯類以及過氧化碳酸酯類。此外,(c1)成分亦可使部分(A2)成分反應。
作為烷基過氧化物類,可列舉過氧化二異丙苯、二-三級丁基過氧化物、過氧化二-三級丁基異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(過氧化三級丁基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(過氧化三級丁基)己炔-3、三級丁基異丙苯、1,3-雙(過氧化三級丁基異丙基)苯以及3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三過氧壬烷。
作為二醯過氧化物類,可列舉過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯、過氧化癸醯。
作為過氧化酯類,可列舉過氧化新癸酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧化新癸酸α-異丙苯酯、過氧化新癸酸三級丁酯、過氧化新庚酸三級丁酯、過氧化新戊酸三級丁酯、過氧化新戊酸三級己酯、過氧化-2-乙基己酸-1,1,3,3-四甲基丁酯、過氧化2-乙基己酸三級戊酯、過氧化2-乙基己酸三級丁酯、過氧化異丁酸三級丁酯、過氧化六氫對苯二甲酸二-三級丁酯、過氧化-3,5,5-三甲基己酸三級戊酯、過氧化-3,5,5-三甲基己酸三級丁酯、過氧乙酸三級丁酯、過氧苯甲酸三級丁酯以及過氧化三甲基己二酸二丁酯。
作為過氧化碳酸酯類,可列舉過氧化二碳酸二-3-甲氧基丁酯、過氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯、過氧化碳酸二異丙酯、過氧化異丙基碳酸三級丁酯、過氧化二碳酸二(4-叔丁基環己基)酯、過氧化二碳酸雙十六烷基酯以及過氧化二碳酸雙十二烷基酯。
該有機過氧化物較佳其半衰期為10小時之溫度為90℃以上、或者95℃以上。作為此種有機過氧化物,可列舉過氧化二異丙苯、二-三級丁基過氧化物、二-三級己基過氧化物、過氧化三級丁基異丙苯、2,5-二甲基-2,5-二(過氧化三級丁基)己烷、1,3-雙(過氧化三級丁基異丙基)苯、二(2-三級丁基過氧化異丙基)苯以及3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三過氧壬烷。
(c1)有機過氧化物之含量並無限定,相對於(A)成分和(B)成分之和(100質量份),較佳為0.05至10質量份之範圍內或者0.10至5.0質量份之範圍內。
(c2)分子內具有至少2個矽原子鍵結氫原子的有機氫聚矽氧烷和矽氫化反應催化劑,係作為交聯劑之有機氫聚矽氧烷在矽氫化反應用催化劑之存在下,與(A)成分及(C)成分中碳-碳雙鍵發生附加反應(矽氫化反應),使組成物固化之成分。
作為交聯劑之有機氫聚矽氧烷於構造上並無限制,可為直鏈狀、支鏈狀、環狀或樹脂狀。即,(d2)成分可為以由HR2 SiO1/2 所表示之氫化有機矽氧基單元(DH 單元,R為獨立之一價有機基)為主要構成單元,其末端具有以HR2 SiO1/2 所表示之氫化二有機矽氧基單元(MH 單元,R為獨立之一價有機基)的有機氫聚矽氧烷。尤其是,於後述成型步驟以外的用途中,本固化性聚矽氧組成物即便為所述DH 單元等構成之鏈狀有機氫聚矽氧烷,實用時亦可充分固化。
另一方面,於成型步驟中使用本固化性聚矽氧組成物時,由於本組成物中含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基之含量少,故由固化速度及其成型性以及固化性之觀點考量,較佳為有機氫聚矽氧烷係包含以RSiO3/2 所表示之單有機矽氧基單元(T單元,R為一價有機基或矽原子鍵結氫原子)或以SiO4/2 所表示之矽氧基單元(Q單元)即分支單元,且分子內具有至少2個由HR2 SiO1/2 所表示之氫化二有機矽氧基單元(MH 單元,R為獨立之一價有機基)、分子末端具有MH 單元的有機氫聚矽氧烷樹脂。
尤佳之有機氫聚矽氧烷是下述平均單元式: (R5 3 SiO1/2 )l (R6 2 SiO2/2 )m (R6 SiO3/2 )n (SiO4/2 )p (R2 O1/2 )q 所表示之有機氫聚矽氧烷樹脂。
式中,各R5 係相同或不同之、不具有脂肪族不飽和碳鍵之碳原子數1至10的一價烴基或氫原子,其中,一分子中至少2個R5 為氫原子。氫原子以外之R5 即一價烴基例如為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或類似之烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基或類似之芳基;苄基、苯乙基或類似之芳烷基;以及氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基或類似之鹵化烷基等。從工業觀點考量,較佳為甲基或苯基。
式中,R6 係不具有脂肪族不飽和碳鍵之碳原子數1至10的一價烴基,可例示與上述一價烴基相同之基團。另一方面,R2 為氫原子或具有1至10個碳原子之烷基,可例示與上述(A1)成分或(A2)成分中R2 相同之基團。
式中,l、m、n以及p係滿足以下條件之數值:0.1≤l≤0.80、0≤m≤0.5、0≤n≤0.8、0≤p≤0.6、0≤q≤0.05,但n+p>0.1、且l+m+n+p=1。此處,於成型步驟中使用本組成物時,作為(d2)成分之一部分的有機氫聚矽氧烷樹脂具體而言,較佳為MH MT樹脂、MH MTTH 樹脂、MH MTQ樹脂、MH MQ樹脂、MH MTTH Q、MH Q樹脂。
尤佳作為(c2)成分之一部分的有機氫聚矽氧烷係以 (H(CH3 )2 SiO1/2 )l1 (SiO4/2 )p1 所表示之MH Q樹脂。這裡,較佳l1+p1=1,0.1≤l1≤0.80且0.20≤p1≤0.90。
同樣,作為(c2)成分之一部分的有機氫聚矽氧烷,可以含有分子鏈末端以矽原子鍵結氫原子或三甲基矽氧基封端之直鏈狀二有機聚矽氧烷、有機氫聚矽氧烷或二有機聚矽氧烷-有機氫聚矽氧烷共聚物。此等直鏈狀之有機氫聚矽氧烷之矽氧烷聚合度並無特別限定,但應在2至200範圍,較佳在5至100範圍。
作為(c2)成分之一部分的有機氫聚矽氧烷之含量為足以使本發明之固化性聚矽氧組成物固化所需的量,相對於(B)成分與(C)成分中含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基(例如乙烯基等烯基),有機氫聚矽氧烷中矽原子鍵結氫原子之莫耳比為0.5以上之量,較佳為0.5至20之範圍內的量。尤其在(d2)成分包含上述有機氫聚矽氧烷樹脂時,相對於(B)成分與(C)成分中含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,該有機氫聚矽氧烷樹脂中矽原子鍵結氫原子之莫耳比較佳為0.5至20範圍之量或者1.0至10範圍之量。
作為(c2)成分之一部分的矽氫化反應用催化劑,可列舉鉑類催化劑、銠類催化劑、鈀類催化劑,考慮到顯著促進本組成物固化之觀點,較佳為鉑類催化劑。作為該鉑類催化劑,可列舉鉑微粉、氯鉑酸、氯鉑酸之醇溶液、鉑-烯基矽氧烷錯合物、鉑-烯烴錯合物、鉑-羰基錯合物、以及利用矽樹脂、聚碳酸酯樹脂、丙烯酸樹脂等熱可塑性樹脂將該等鉑類催化劑進行分散或封裝之催化劑,尤其較佳鉑-烯基矽氧烷錯合物。作為該烯基矽氧烷,可列舉1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷、1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四乙烯基環四矽氧烷、以乙基、苯基等取代該等烯基矽氧烷之甲基之一部分之烯基矽氧烷以及以烯丙基、己烯基等取代該等烯基矽氧烷之乙烯基之烯基矽氧烷。尤其是,考慮到該鉑-烯基矽氧烷錯合物之穩定性良好,較佳為1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷,並較佳在該錯合物之烯基矽氧烷溶液形態下添加。並且,考慮到操作作業性以及組成物之適用期之改善之觀點,亦可使用藉由熱可塑性樹脂進行分散或封裝之微粒狀含有鉑之矽氫化反應催化劑。再者,作為促進矽氫化反應之催化劑,可使用鐵、釕、鐵/鈷等非鉑類金屬催化劑。
作為(c2)成分之一部分的矽氫化反應用觸媒之添加量,較佳相對於組成物整體為金屬原子以質量單位計在0.01至500 ppm之範圍內之量、0.01至100 ppm之範圍內之量或者0.01至50 ppm之範圍內之量。
尤佳為(c2)成分至少包含(c2-1)所述平均單元式所表示之有機氫聚矽氧烷樹脂以及矽氫化反應催化劑。
將上述矽氫化反應催化劑作為(C)成分之一部分使用時,由本固化性聚矽氧組成物保存穩定性之觀點考量,在生產(A1)成分或(A2)成分等有機聚矽氧烷樹脂粒子時,較佳為含有於該微粒中。唯,較佳構成微粒之混合物整體單獨不具有固化反應性。
[(D)成分] 作為(D)成分之功能性填料係本發明必要之構成,係賦予固化物機械特性以及其他特性之成分,可列舉無機填料、有機填料以及該等之混合物。作為該無機填料,可列舉增強性填料、白色顏料、導熱性填料、導電性填料、螢光體以及該等至少2種之混合物,作為有機填料,可列舉聚矽氧樹脂類填料、氟樹脂類填料、聚丁二烯樹脂類填料。再者,該等填充料之形狀並無特別限制,可以是球狀、紡錘狀、扁平狀、針狀、不定形等。
將本組成物用於密封劑、保護劑、黏接劑等用途時,由固化物之機械強度、保護性以及黏合性之觀點考量,較佳為(D)成分之至少一部分含有增強性填料。
增強性填料除提高固化物之機械強度、改善保護性以及黏合性之外,亦可作為固化前固化性聚矽氧組成物之黏結劑填料,以維持固體顆粒狀為目的而添加。作為此種增強性填料,可列舉氣相二氧化矽、沉澱二氧化矽、熔融二氧化矽、燒成二氧化矽、氣相二氧化鈦、石英、碳酸鈣、矽藻土、氧化鋁、氫氧化鋁、氧化鋅以及碳酸鋅。此外,亦可藉由甲基三甲氧基矽烷等有機烷氧基矽烷;三甲基氯矽烷等有機鹵代矽烷;六甲基二矽氮烷等有機矽氮烷;α、ω-矽烷醇基封端二甲基矽氧烷低聚物、α、ω-矽烷醇基封端甲基苯基矽氧烷低聚物、α、ω-矽烷醇基封端甲基乙烯基矽氧烷低聚物等矽氧烷低聚物等,對該等增強性填料實施表面處理。此增強型填料之粒徑並無限制,但較佳雷射繞射散射式細微性分佈測定所得之中位徑在1 nm至500 µm之範圍內。並且,作為增強性填充料,亦可使用偏矽酸鈣、鈦酸鉀、硫酸鎂、海泡石、硬矽鈣石、硼酸鋁、岩綿、玻璃纖維等纖維狀填充料。
進而,為給使用本組成物所得之固化物賦予其他功能,可添加白色顏料、導熱性填料、導電性填料、或螢光體。此外,為改善固化物應力緩和特性等目的,亦可添加聚矽氧彈性體微粒等有機填料。
白色顏料係對固化物賦予白色度,提高光反射性之成分,藉由添加該成分,可使本組成物固化後所形成之固化物用作發光/光學設備用光反射材料。作為該白色顏料,可列舉氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、氧化鋯、氧化鎂等金屬氧化物;玻璃氣球、玻璃珠等中空填料;以及其他硫酸鋇、硫酸鋅、鈦酸鋇、氮化鋁、氮化硼、氧化銻。考慮到高光反射率及隱蔽性,較佳氧化鈦。此外,由於UV區域之光反射率高,所以較佳氧化鋁、氧化鋅、鈦酸鋇。該白色顏料之平均粒徑或形狀並無限定,較佳平均粒徑在0.05至10.0 µm範圍內或在0.1至5.0 µm之範圍內。此外,亦可利用矽烷偶聯劑、二氧化矽、氧化鋁等對該白色顏料實施表面處理。
導熱性填料或導電性填料係為給固化物賦予導熱性/導電性(電氣傳導性)而添加,具體而言,可列舉金、銀、鎳、銅、鋁等金屬微粉;於陶瓷、玻璃、石英、有機樹脂等微粉表面上蒸鍍或電鍍金、銀、鎳、銅等金屬之微粉;氧化鋁、氧化鎂、氮化鋁、氮化硼、氧化鋅等金屬化合物;石墨、以及該等2種以上之混合物。要使本組成物具有電絕緣性時,較佳金屬氧化物類粉末或金屬氮化物類粉末,尤佳氧化鋁粉末、氧化鋅粉末或氮化鋁粉末,可根據導熱性/導電性之要求,將粒徑、顆粒形狀等組合使用。
添加螢光體之目的是在於,將固化物用作波長轉換材料時,可轉換來自光源(光半導體元件)之發光波長。作為該螢光體,並無特別限制,可列舉廣泛應用於發光二極體(LED)中之由氧化物類螢光體、氮氧化物類螢光體、氮化物類螢光體、硫化物類螢光體、硫氧化物類螢光體等構成之黃色、紅色、綠色以及藍色發光螢光體。
聚矽氧微粒可列舉具有非反應性之矽樹脂微粒以及聚矽氧彈性體微粒,考慮到改善固化物之柔軟性或應力緩和特性之觀點,較佳例示聚矽氧彈性體微粒。
聚矽氧彈性體微粒係主要由二有機矽氧基單元(D單元)構成之直鏈狀二有機聚矽氧烷之交聯物。聚矽氧彈性體微粒可藉由矽氫化反應或矽烷醇基之縮合反應等之二有機聚矽氧烷之交聯反應來製備,其中能夠藉由於矽氫化反應催化劑下使側鏈或末端具有矽鍵結氫原子之有機氫聚矽氧烷與側鏈或末端具有烯基等不飽和烴基之二有機聚矽氧烷發生交聯反應來適當獲得。聚矽氧彈性體微粒可採用球狀、扁平狀以及不定形狀等各種形狀,考慮到分散性之觀點,較佳為球狀,其中更佳為正球狀。作為此種聚矽氧彈性體微粒之市售品,例如可列舉Dow Corning Toray公司製“Trefil E系列”、“EP Powder系列”、信越化學工業公司製“KMP系列”等。
為了將以上功能性填料穩定添加於本組成物等目的,相對於(D)成分整體之質量,可於0.1至2.0質量%、0.1至1.0質量%、0.2至0.8質量%範圍內使用特定表面處理劑,進行填料表面處理。作為此等表面處理劑之例,可以是例如甲基氫聚矽氧烷、矽樹脂、金屬肥皂、矽烷偶聯劑、全氟烷基矽烷以及全氟烷基磷酸酯鹽等氟化合物等。
尤其是當(D)成分為導熱性填料,大量添加至本發明之固化性聚矽氧組成物中時,作為導熱性填料,尤佳為平均粒徑0.1至30 µm之板狀氮化硼粉末,平均粒徑0.1至50 µm之顆粒狀氮化硼粉末,平均粒徑0.01至50 µm之球狀以及/或者粉碎狀氧化鋁粉末,或者平均粒徑0.01至50 µm之球狀以及/或者粉碎狀石墨,或者該等2種以上之混合物。最較佳為平均粒徑0.01至50 µm之球狀以及粉碎狀氧化鋁粉末的2種以上混合物。尤其是,以依據最密填充理論分佈曲線之比率,組合大粒徑之氧化鋁粉末與小粒徑之氧化鋁粉末,從而可提高填充效率,實現低黏度化及高導熱化。
進而,所述導熱性填料尤佳為藉由1種以上有機矽化合物對其至少一部分表面實施處理。處理量之較佳範圍如上所述。此處,作為表面處理劑即有機矽化合物之示例,可列舉矽烷、矽氮烷、矽氧烷或相似物等低分子量有機矽化合物以及聚矽氧烷、聚碳矽氧烷或相似物等有機矽聚合物或低聚物。較佳之矽烷例為所謂矽烷偶合劑。作為此種矽烷偶合劑之代表例,可列舉烷基三烷氧基矽烷(甲基三甲氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、己基三甲氧基矽烷、辛基三甲氧基矽烷、癸基三甲氧基矽烷或相似物等)、含有機官能基之三烷氧基矽烷(環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、環氧基環己基乙基三甲氧基矽烷、甲基丙烯酸氧丙基三甲氧基矽烷、胺基丙基三甲氧基矽烷或相似物等)。作為較佳之矽氧烷及聚矽氧烷,可列舉六甲基二矽氧烷、1,3-二己基-四甲基二矽氧烷、三烷氧基矽烷基單封端(single-terminated)聚二甲基矽氧烷、三烷氧基矽烷基單封端二甲基乙烯基單封端聚二甲基矽氧烷、三烷氧基矽烷基單封端有機官能基單封端聚二甲基矽氧烷、三烷氧基矽烷基雙封端(doubly terminated)聚二甲基矽氧烷、有機官能基雙封端聚二甲基矽氧烷或相似物。使用矽氧烷時,矽氧烷鍵之數n較佳在2至150之範圍內。較佳之矽氮烷,可列舉六甲基二矽氮烷、1,3-二己基-四甲基二矽氮烷或相似物。較佳之聚碳矽氧烷,可列舉聚合物主鏈內具有Si-C-C-Si鍵之聚合物。
(D)成分之含量並無限定,但考慮到所獲得之固化物之硬度、機械強度優異之觀點,較佳為相對於(A)成分與(B)成分之和(100質量份),於10至2000質量份之範圍內、10至1500質量份之範圍內或10至1000質量份之範圍內。
本發明所涉及之固化性聚矽氧組成物具有即使添加大量功能性無機填料,亦不會損害所獲得之固化物強韌性以及應力緩和特性之優勢,故相對於(A)成分與(B)成分之和(100質量份),可於且較佳於100至2000質量份之範圍內、150至1500質量份之範圍內或300至1200質量份之範圍內對組成物添加氧化鋁等功能性填料。
本發明之固化性聚矽氧組成物含有上述(A)至(D)成分,但從進一步改善其熔融特性之觀點考慮,亦可添加(E)滴點為50℃以上、150℃下利用旋轉黏度計測定的熔融黏度為10 Pas以下的熱熔性粒子,並且較佳添加該粒子。
只要滿足上述滴點條件以及150℃下熔融時之運動黏度之條件,則(E)成分之種類並無特別限制,可使用選自各種熱熔性合成樹脂、臘類、脂肪酸金屬鹽等中之1種以上。該(E)成分可形成高溫(150℃)時運動黏度較低,流動性優異之熔融物。並且,藉由並用上述(A)成分至(C)成分,由本組成物構成之熔融物中的(E)成分於高溫下可迅速擴展至整個組成物,從而具有以下效果,即可降低使用熔融後之組成物之基材面以及組成物整體之黏度,並且迅速降低基材以及熔融組成物之表面摩擦,大幅提高組成物整體之流動性。因此,相對於其他成分之總量,僅需添加極少量,即可大幅改善熔融組成物之黏度以及流動性。
(E)成分只需滿足上述滴點以及熔融時之運動黏度之條件,即可為石蠟等石油類蠟類,但考慮到本發明之技術效果之觀點,較佳為脂肪酸金屬鹽或赤藻糖醇衍生物之脂肪酸酯構成之熱熔成分,尤佳為硬脂酸、棕櫚酸、油酸、異壬酸等高級脂肪酸之金屬鹽以及新戊四醇四硬脂酸酯、二新戊四醇己二酸硬脂酸酯、甘油三-18-羥基硬脂酸酯、新戊四醇全硬脂酸酯。此處,上述脂肪酸金屬鹽之種類並無特別限制,但較佳列舉鋰、鈉、鉀等鹼金屬鹽;鎂、鈣、鋇等鹼土金屬鹽;或者鋅鹽。
作為(E)成分,尤佳為(E0)游離脂肪酸量為5.0%以下之脂肪酸金屬鹽,4.0%以下、0.05至3.5%之脂肪酸金屬鹽或赤藻糖醇衍生物。作為此種成分,例如可列舉至少1種以上硬脂酸金屬鹽。具體而言,使用選自硬脂酸鈣(熔點150℃)、硬脂酸鋅(熔點120℃)以及硬脂酸鎂(熔點130℃)、新戊四醇四硬脂酸酯(熔點60-70℃)、新戊四醇己二酸硬脂酸酯(熔點55-61℃)、新戊四醇全硬脂酸酯(熔點62-67℃)等之、熔點在150℃以下之熱熔成分最佳。
作為(E)成分之使用量,以組成物整體為100質量份時,(E0)成分之含量為0.01至5.0質量份之範圍內,亦可為0.01至3.5質量份、0.01至3.0質量份。(E)成分之使用量超過所述上限時,由本發明之固化性聚矽氧組成物而獲得之固化物的黏合性以及機械強度可能會變得不充分。此外,(E)成分之使用量小於所述下限時,加熱熔融時可能無法實現充分之流動性。
此外,本組成物中,於不損害本發明之目的之範圍內,作為其他任意成分,亦可含有固化延遲劑和增黏劑。
作為固化延遲劑,可列舉2-甲基-3-丁炔-2-醇、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2-苯基-3-丁炔-2-醇、1-乙炔基-1-環己醇等炔醇;3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔等烯炔化合物;四甲基四乙烯基環四矽氧烷、四甲基四己烯基環四矽氧烷等含有烯基之低分子量矽氧烷;以及甲基-三(1,1-二甲基丙炔氧基)矽烷、乙烯基-三(1,1-二甲基丙炔氧基)矽烷等炔氧基矽烷。該固化延遲劑之含量並無限定,但相對於本組成物,以質量單元計時較佳為10至10000 ppm之範圍內。
作為增黏劑,較佳一分子中具有至少1個與矽原子鍵結之烷氧基的有機矽化合物。作為該烷氧基,可列舉甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基以及甲氧基乙氧基,尤佳甲氧基。此外,作為與有機矽化合物中之烷氧基以外之矽原子鍵結的基團,可列舉烷基、烯基、芳基、芳烷基、鹵化烷基等鹵素取代或者非取代之一價烴基;3-環氧丙氧基丙基、4-環氧丙氧基丁基等環氧丙氧基烷基;2-(3,4-環氧環己基)乙基、3-(3,4-環氧環己基)丙基等環氧環己基烷基;3,4-環氧基丁基、7,8-環氧基辛基等環氧基烷基;3-甲基丙烯醯氧基丙基等含有丙烯酸基之一價有機基團;以及氫原子。該有機矽化合物較佳具有可與本組成物中之烯基或矽原子鍵結氫原子發生反應之基團,具體而言,較佳具有矽原子鍵結氫原子或烯基。此外,考慮到能夠對於各種基材具有良好之黏著性,該有機矽化合物較佳一分子中具有至少1個含有環氧基之一價有機基團者。作為此種有機矽化合物,可列舉有機矽烷化合物、有機矽氧烷低聚物、烷基矽酸鹽。作為該有機矽氧烷寡聚物或烷基矽酸鹽之分子構造,可列舉直鏈狀、具有部分分枝之直鏈狀、支鏈狀、環狀以及網狀,尤佳直鏈狀、支鏈狀、網狀。作為有機矽化合物,可例示3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷等矽烷化合物;一分子中分別具有至少1個矽原子鍵結烯基或矽原子鍵結氫原子以及矽原子鍵結烷氧基之矽氧烷化合物,具有至少1個矽原子鍵結烷氧基之矽烷化合物或矽氧烷化合物與一分子中分別具有至少1個矽原子鍵結羥基及矽原子鍵結烯基之矽氧烷化合物的混合物,含有胺基之有機烷氧基矽烷與含有環氧基之有機烷氧基矽烷之反應混合物,一分子中具有至少兩個烷氧基矽基且該等矽基之間含有矽-氧鍵以外之鍵的有機化合物,以通式:Ra n Si(ORb )4-n (式中,Ra 為一價之含有環氧基之有機基,Rb 為碳原子數1至6之烷基或氫原子。n為1至3之範圍之數) 所表示之含環氧基之矽烷或其部分水解縮合物,含乙烯基之矽氧烷低聚物(包含鏈狀或環狀結構者)與含環氧基之三烷氧基矽烷之反應混合物,聚矽酸甲酯、聚矽酸乙酯、含環氧基之聚矽酸乙酯。該增黏劑較佳為低黏度液狀,其黏度並無限定,但較佳於25℃下為1至500 mPa s之範圍內。此外,該增黏劑之含量並無限定,但相對於本組成物之合計100質量份,較佳為0.01至10質量份之範圍內。
於本發明中,作為尤佳之增黏劑,可例示含有胺基之有機烷氧基矽烷與含有環氧基之有機烷氧基矽烷的反應混合物。此種成分係用以對固化期間接觸之各種基材賦予初始黏合性,尤其是對未清洗被黏附體賦予低溫黏合性的成分。此外,藉由調配有本黏合促進劑之固化性聚矽氧組成物之固化系統,有時亦作為交聯劑而起作用。此種反應混合物揭示於日本特公昭52-8854號公報或日本特開平10-195085號公報。
作為構成此種成分之具有含有胺基之有機基之烷氧基矽烷,可例示:胺基甲基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)胺基甲基三丁氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、N-(2-胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-苯胺基丙基三乙氧基矽烷。
此外,作為含有環氧基之有機烷氧基矽烷,可例示:3-環氧丙氧基脯胺醯基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基甲基二甲氧基矽烷。
該等具有含有胺基之有機基之烷氧基矽烷與具有含有環氧基之有機基之烷氧基矽烷的比率以莫耳比計,較佳為(1:1.5)至(1:5)之範圍內,尤佳為(1:2)至(1:4)之範圍內。該成分(e1)可藉由如下方式容易地合成:混合如上述之具有含有胺基之有機基的烷氧基矽烷與具有含有環氧基之有機基之烷氧基矽烷,於室溫下或者加熱下使之反應。
尤其,於本發明中,尤佳為含有藉由日本特開平10-195085號公報中記載之方法,使具有含有胺基之有機基之烷氧基矽烷與具有含有環氧基之有機基之烷氧基矽烷反應時,藉由醇交換反應而環化生成之通式:
Figure 02_image001
{式中,R1 為烷基、烯基或烷氧基,R2 為相同或不同之選自由通式:
Figure 02_image003
(式中,R4 為伸烷基或伸烷氧基伸烷基,R5 為一價羥基,R6 為烷基,R7 為伸烷基,R8 為烷基、烯基或醯基,a為0、1或2) 所表示之基所組成之群中之基,R3 為相同或不同之氫原子或烷基} 所表示之碳環毒鼠矽(carbasilatrane)衍生物。作為此種碳環毒鼠矽衍生物,可例示以下結構所表示之於1分子中具有矽原子鍵結烷氧基或矽原子鍵結烯基之碳環毒鼠矽衍生物。
Figure 02_image005
(式中,Rc為選自甲氧基、乙氧基、乙烯基、烯丙基及己烯基之基團)
又,於本發明中,亦可將下述結構式所表示之毒鼠矽衍生物用作增黏劑。
Figure 02_image007
式中R1 為相同或不同之氫原子或烷基,R1 尤佳為氫原子或甲基。此外,上式中R2 為選自由氫原子、烷基及通式:-R4 -Si(OR5 )x R6 (3-x) 所表示之含烷氧基矽烷基之有機基所組成之群組中的相同或不同基團,其中,至少1個R2 為該含烷氧基矽烷基之有機基。作為R2 之烷基,可例示甲基等。此外,於R2 之含烷氧基矽烷基之有機基中,式中R4 為二價有機基,可例示伸烷基或伸烷氧基伸烷基,尤佳為乙烯基、丙烯基、丁烯基、亞甲基氧基丙烯基、亞甲基氧基戊烯基。此外,式中R5 為碳原子數1至10之烷基,較佳為甲基、乙基。此外,式中R6 為取代或非取代之一價烴基,較佳為甲基。此外,式中x為1、2或3,較佳為3。
作為此種R2 之含烷氧基矽烷基之有機基,可例示以下基團: -(CH2 )2 Si(OCH3 )3 -(CH2 )2 Si(OCH3 )2 CH3 -(CH2 )3 Si(OC2 H5 )3 -(CH2 )3 Si(OC2 H5 )(CH3 )2 -CH2 O(CH2 )3 Si(OCH3 )3 -CH2 O(CH2 )3 Si(OC25 )3 -CH2 O(CH2 )3 Si(OCH3 )2 CH3 -CH2 O(CH2 )3 Si(OC25 )2 CH3 -CH2 OCH2 Si(OCH3 )3 -CH2 OCH2 Si(OCH3 )(CH3 )2
上式中R3 為選自取代或非取代之一價烴基、碳原子數1至10之烷氧基、環氧丙氧基烷基、氧
Figure 02_image009
基烷基以及醯氧基烷基所組成之群組中的至少1種基團;作為R3 之一價烴基,可例示甲基等烷基;作為R3 之烷氧基,可例示甲氧基、乙氧基、丙氧基;作為R3 之環氧丙氧基烷基,可例示3-環氧丙氧基丙基;作為R3 之氧
Figure 02_image009
基烷基,可例示4-氧
Figure 02_image009
基丁基、8-氧
Figure 02_image009
基辛基;作為R3 之醯氧基烷基,可例示乙醯氧基丙基、3-甲基丙烯醯氧基丙基。R3 尤佳為烷基、烯基、烷氧基,進而更佳為烷基或烯基,尤其可例示選自甲基、乙烯基、烯丙基及己烯基之基團。
並且,於不損害本發明之目的之範圍內,本組成物中,作為其他任意之成分,亦可含有氧化鐵(印度紅)、氧化鈰、二甲基矽烷醇鈰、脂肪酸鈰鹽、氫氧化鈰、鋯化合物等耐熱劑;其他染料、白色以外之顏料、阻燃劑等。
本組成物可以製成粒狀、顆粒狀或片狀等形態使用。顆粒狀係將本組成物進行壓片成型後獲得者,其操作作業性及固化性優異。再者,“顆粒物”亦稱為“錠劑”。顆粒物之形狀並無限定,通常為球狀、橢圓球狀或者圓柱狀。此外,顆粒物之大小並無限定,例如具有500 µm以上之平均粒徑或等效圓直徑。生產此種顆粒狀組成物時,對粒狀之本組成物進行壓片之生產方法效率良好。要將本發明之組成物製成粒狀時,可使用後述粉體混煉機對(A)至(C)成分以及任意之(D)成分進行攪拌,即可生產。
亦可成型為片狀後使用本組成物。例如,由平均厚度為10至1000 µm之固化性聚矽氧組成物構成之片具有熱熔性,且於高溫下具有加熱固化性,因此尤其是用於壓縮成型等時具有優異之操作作業性及熔融特性,非常有利。
此種片狀組成物可藉由單軸或雙軸之連續混煉機對所有成分一體化,然後將其通過2根滾筒等製成規定厚度,進行生產。此外,亦可於獲得所述粒狀固化性聚矽氧組成物後,利用混煉機對其進行一體化,調節厚度。
[作為積層體以及薄膜黏接劑之使用] 本組成物可製成片狀使用,尤其可作為積層體使用,該積層體具有以下構造,即,在具備剝離層之2片薄膜狀基材間包含由上述固化性聚矽氧組成物構成之片狀構件。
此種剝離性積層體之製造方法並無特別限制,可藉由具備: 步驟1:混合上述固化性聚矽氧組成物之構成成分的步驟; 步驟2:對步驟1所獲得之混合物進行加熱熔融且同時混煉之步驟; 步驟3:於具備至少一個剝離面之薄膜間積層步驟2所獲得之加熱熔融後混合物之步驟,以及 步驟4:於滾筒間拉伸步驟3所獲得之積層體,成型具有特定膜厚之固化性聚矽氧片之步驟 的固化性聚矽氧片之製造方法而獲得,亦可任意於步驟4等中使用具有冷卻或溫度調節功能之滾筒,亦可於步驟4後具有對包含所獲得之固化性聚矽氧片之積層體進行裁剪的步驟。
薄膜狀基材之種類並無特別限定,可適當使用聚酯薄膜、聚烯烴薄膜、聚碳酸酯薄膜、丙烯酸膜等。片狀基材較佳非多孔性。
剝離層係將由固化性聚矽氧組成物構成之片狀構件自薄膜狀基材上容易地剝離時必要之構成,有時亦被稱為剝離襯墊、間隔件、脫模層或剝離塗層。剝離層較佳為具有聚矽氧類剝離劑、氟類剝離劑、醇酸類剝離劑或氟聚矽氧類剝離劑等之剝離塗佈性能的剝離層,亦可於基材表面以物理方式形成微細凹凸,或為不易與本發明之固化反應性聚矽氧黏著劑組成物或由該固化物構成之黏合材層發生附著之基材自身。尤其是於本發明所涉及之積層體中,作為剝離層,較佳使用氟聚矽氧類剝離劑固化而成之剝離層。
上述積層體例如可於將由固化性聚矽氧組成物構成之片狀構件用於被黏合體後,將該未固化狀態之片狀構件從薄膜狀基材上剝離而使用。
本組成物係於室溫下以粒狀、顆粒狀或片狀形態使用,因此在25℃下係非流動性之固體。此處,非流動性係指無負荷之狀態下無變形及流動,較佳成型為顆粒物或錠劑等時於25℃且無負荷之狀態下無變形及流動者。此種非流動性可藉由例如於25℃之熱板上放置成型後之本組成物,即使施加零負荷或固定加重後,實質上仍無變形及流動來實施評估。其原因在於,若於25℃時具有非流動性,則該溫度下之形狀保持性良好,且表面黏著性低。
本組成物之軟化點較佳為100℃以下。此種軟化點係指,於熱板上以100克重之負載從上方按住10秒鐘並去除負載後,測定組成物之變形量時,高度方向上之變形量為1 mm以上之溫度。
本組成物於高溫及高壓下(即成型步驟中)具有黏度急速降低之趨勢,作為有用之熔融黏度之值,較佳使用同樣於高溫及高壓下測定出之值。因此,與使用流變儀等旋轉黏度計進行測定相比,較佳使用高化型流量測試儀(島津製作所(株)製)於高壓下測定本組成物之熔融黏度。具體而言,本組成物於150℃時之熔融黏度較佳為200 Pa·s以下,更佳為150以下。其原因在於,將本組成物熱熔後,冷卻至25℃後其對於基材之密接性良好。
[固化性聚矽氧組成物之製造方法] 本組成物可藉由將(A)成分至(C)成分以及其他任意成分(包含(D)成分及(E)成分)於低於50℃之溫度下進行粉體混合來製造。本製造方法中使用之粉體混合機並無限定,可列舉單軸或雙軸之連續混合機、雙滾筒、羅斯攪拌機、霍巴特攪拌機、藻酸鹽印模粉攪拌機、行星式攪拌機、捏合機攪拌機、實驗室攪拌機、小型磨床以及亨舍爾攪拌機,較佳為實驗室攪拌機、亨舍爾攪拌機。
[固化性聚矽氧片之製造方法] 本發明所涉及之固化性聚矽氧片具有熱熔性,特徵在於由包含有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑及功能性填充料之固化性聚矽氧組成物構成,本發明之製造方法包含以下步驟1至4: 步驟1:以50℃以上之溫度混合固化性聚矽氧組成物之構成成分的步驟; 步驟2:對步驟1所獲得之混合物進行加熱熔融且同時混煉之步驟; 步驟3:於具備至少一個剝離面之薄膜間積層步驟2所獲得之加熱熔融後混合物之步驟,以及 步驟4:於滾筒間拉伸步驟3所獲得之積層體,成型具有特定膜厚之固化性聚矽氧片之步驟。 此處,“具有熱熔性”係指軟化點為50℃至200℃範圍內,藉由加熱而具有軟化或流動之性質。此外,本發明所涉及之固化性聚矽氧片不論其構成成分即有機聚矽氧烷樹脂之熱熔性如何,由有機聚矽氧烷樹脂、固化劑及功能性填料構成之混合物具有熱熔性即可。
[步驟1] 上述步驟1係包含固化性聚矽氧組成物之構成成分即有機聚矽氧烷樹脂(較佳為微粒狀態)、固化劑以及功能性填充料之固化性粒狀聚矽氧組成物的混合步驟。關於該等各成分,如上所述。
由步驟1獲得之混合物為固化性粒狀聚矽氧組成物,混合物整體具有熱熔性。另一方面,該混合物於25℃時具有非流動性。此處,非流動性係指無負荷之狀態下無變形及流動,較佳成型為顆粒物或錠劑等時於25℃且無負荷之狀態下無變形及流動者。此種非流動性可藉由例如於25℃之熱板上放置成型後之本組成物,即使施加零負荷或固定加重後,實質上仍無變形及流動來實施評估。其原因在於,若於25℃時具有非流動性,則該溫度下之形狀保持性良好,且表面黏著性低。
步驟1所獲得之混合物之軟化點為200℃以下,較佳為150℃以下。此種軟化點係指,於熱板上以100克重之負載從上方按住10秒鐘並去除負載後,測定組成物之變形量時,高度方向上之變形量為1 mm以上之溫度。
步驟1所獲得之混合物之軟化點為200℃以下,於後述步驟2中將整個混合物加熱至該混合物之軟化點以上之溫度,從而使混合物加熱熔融,具有一定流動性。對該軟化物或熔融物成型,從而可獲得由固化性粒狀聚矽氧組成物構成且具有熱熔性之固化性聚矽氧片。
對有機聚矽氧烷樹脂、固化劑及功能性填充料以及其他任意成分進行混合之步驟並無特別限制,可於低於混合物整體、較佳為有機聚矽氧烷樹脂微粒軟化點之溫度下混合粉體,從而製造。本製造方法中使用之粉體混合機並無限定,可列舉單軸或雙軸之連續混合機、雙滾筒、羅斯攪拌機、霍巴特攪拌機、藻酸鹽印模粉攪拌機、行星式攪拌機、捏合機攪拌機、實驗室攪拌機、小型磨床以及亨舍爾攪拌機,較佳為實驗室攪拌機、小型磨床、亨舍爾攪拌機。
[步驟2] 步驟2係對步驟1所獲得之混合物進行加熱熔融並混煉之步驟,將具有加熱熔融性之混合物於其軟化點以上之溫度、較佳為50℃至200℃之溫度範圍內加熱混煉,從而使組成物整體熔融或軟化,使有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑及功能性填充料整體均勻分散。經由步驟3,於步驟4中將該混合物加壓成型為片狀時,一次加壓即可形成均勻薄層狀之成型片,具有可避免成型不良及片自身龜裂之實際利益。如果溫度低於所述下限,則軟化不充分,即便使用機械力,亦難以獲得各成分整體均勻分散之熔融或軟化的混合物,此種混合物經由步驟3,於步驟4中將該混合物加壓成型為片狀,亦無法形成均勻薄層狀之成型片,可能導致片破損、龜裂。反之,若溫度超過所述上限,混合時固化劑會發生反應,整體顯著增黏或固化,失去熱熔性,可能導致形成固化物,故不佳。因此,(C)成分要使用矽氫化反應催化劑時,較佳為使用以熱塑性樹脂分散或封裝化之微粒狀含鉑之矽氫化反應催化劑。
步驟1所獲得之混合物加熱熔融黏度較低,具有流動性時,可於且較佳於後述步驟3中事先進行臨時成型,然後於剝離薄膜上積層;具體而言,若步驟2所獲得之加熱熔融後混合物於150℃下利用高化型流量測試儀測定之熔融黏度為1至1,000 Pas範圍內,則可於步驟3中進行臨時成型。
另一方面,步驟1所獲得之混合物加熱熔融黏度高,不具有流動性時,於步驟2中將步驟1所獲得之混合物以其軟化點以上之溫度進行熔融混煉,獲得均勻組成物形態後,無需臨時成型,便可於步驟3中積層於剝離薄膜上。
步驟2中的混合裝置沒有限定,可為具備加熱/冷卻功能之捏合機、班布里混合機、亨舍爾攪拌機、行星式攪拌機、2輥軋機、3輥軋機、羅斯攪拌機、實驗室混料擠出機等分批式加熱混煉裝置,具備加熱/冷卻功能之單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機等連續式加熱混煉裝置,並無特別限定,可根據處理時間的效率及剪切熱之控制能力,適當選擇。考慮到處理時間,可為單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機等連續式加熱混煉裝置,亦可為實驗室混料擠出機等分批式混合機。但是,考慮到固化性聚矽氧片之生產效率,較佳使用單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機等連續式加熱混煉裝置。
[步驟3] 步驟3係於具備至少一個剝離面之薄膜間積層步驟2所獲得之加熱熔融後混合物之步驟,係於步驟4中實施加壓成型之預備步驟。形成於薄膜間夾入步驟2所獲得之混合物之積層體,並利用滾筒拉伸自該薄膜上進行加壓成型,獲得片狀成型物,且成型後利用剝離面可自該片狀成型物僅去除薄膜。
於2片薄膜間積層步驟2所獲得之加熱熔融後混合物。依據所獲得之固化性聚矽氧片之使用形態,2片薄膜較佳均具有剝離面,尤其較佳於步驟3中將步驟2所獲得之混合物積層於各薄膜之剝離面之間。藉由採用此種積層形態,經過步驟4之加壓成型、其後任意之裁剪,可獲得薄層狀固化性聚矽氧片被夾持於剝離性薄膜之間、可自兩面剝離之積層片,使用時無需擔心形成之固化性聚矽氧片破損,可將兩面薄膜撕下,僅露出固化性聚矽氧片。
步驟3中使用之薄膜基材並無特別限制,可例示板紙、瓦楞紙、白土塗佈紙、聚烯烴層壓紙、尤其是聚乙烯層壓紙、合成樹脂薄膜/片、天然纖維布、合成纖維布、人工皮革布以及金屬箔。尤其較佳合成樹脂薄膜/片,作為合成樹脂,可例示聚醯亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯以及尼龍。尤其是要求耐熱性時,較佳聚醯亞胺、聚醚酮醚、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、液晶聚芳酯、聚醯胺醯亞胺以及聚醚碸等耐熱性合成樹脂之薄膜。另一方面,顯示設備等要求可識別性之用途時,較佳透明基材、具體而言聚丙烯、聚苯乙烯、聚偏氯乙烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯以及PEN等透明材料。
薄膜厚度並無特別限制,通常為5至300 µm左右。
薄膜具備至少一個剝離層,較佳該剝離層與步驟2所獲得之混合物接觸。藉此,經過步驟3及步驟4,容易自薄膜剝離經加壓成型之熱熔性固化性聚矽氧片。剝離層亦被稱為剝離襯墊、間隔件、離型層或剝離塗層,較佳為聚矽氧類剝離劑、氟類剝離劑、醇酸類剝離劑或氟聚矽氧類剝離劑等具有剝離塗佈性能的剝離層,亦可於基材表面以物理方式形成微細凹凸,或為不易與本發明所涉及之熱熔性固化性聚矽氧片發生附著之基材自身。
於步驟3中,將步驟2所獲得之混合物積層於2片薄膜之間。該步驟並無特別限制,可將步驟2所獲得之混合物排出或塗佈於一個薄膜之剝離層上進行供應,在該混合物上貼合另一個薄膜之剝離層,從而形成積層體。此時,於連續之固化性聚矽氧片之製造步驟中,經由旋轉式滾筒將各薄膜搬運至步驟2之混合物供應位置,對薄膜間進行積層操作。
步驟3中向薄膜間供應步驟2所獲得之混合物之供應量可根據製造速度、規模而設計。列舉一個示例:可以1至10 kg/小時之供應量向薄膜間供應步驟2所獲得之混合物,當然並不限定於此。但是,於步驟3中,於薄膜間積層步驟2所獲得之混合物的量需要根據步驟4中所設計之固化性聚矽氧片之平均厚度來確定,且需要為步驟4中可實施軋製加工之厚度。
步驟1所獲得之混合物加熱熔融黏度較低,具有流動性時,較佳為於步驟3中使用模具將步驟2所獲得之加熱熔融後混合物成型為薄膜狀並排出,積層於薄膜之間。此處,使用模具之目的在於對該混合物進行臨時成型,其種類及臨時成型時之厚度並無特別限制,可以且較佳為使用T字模,臨時成型為厚度在100至2000 µm(=2 mm)範圍內之大致片狀。
步驟1所獲得之混合物加熱熔融黏度較低,具有流動性時,較佳於上述臨時成型後,包含對步驟3所獲得之積層體整體冷卻或進行溫度調節的步驟作為步驟4的前一步驟或者步驟4。原因在於,將加熱熔融物冷卻、製成固體狀能有效實施步驟4中的加壓成型。該冷卻步驟並無特別限制,可藉由冷卻滾筒等方式,將供應或積層於薄膜上之混合物以空冷或冷卻溶劑等冷卻手段冷卻至-50℃至室溫範圍內。另外,關於溫度調節之詳細內容,於步驟4中進行說明。
另一方面,步驟1所獲得之混合物加熱熔融黏度較高,不具有流動性時,於步驟3中無需對半固體狀混合物進行臨時成型,便可供應、積層於薄膜上。
[步驟4] 步驟4係於滾筒間拉伸上述步驟3所獲得之積層體,成型具有特定膜厚之固化性聚矽氧片之步驟,係在薄膜上加壓拉伸步驟2所獲得之混合物,成型為均勻固化性聚矽氧片之形態的步驟。
關於步驟4中之軋製加工,可使用滾筒軋製等公知軋製方法對步驟3所獲得之積層體進行軋製加工。尤其是滾筒軋製時,具有藉由調整滾筒間之間隙,可設計出期望厚度之固化性聚矽氧片的優勢,例如,於平均厚度10至2000 µm之範圍內將滾筒間之間隙調整為固定並實施軋製,從而可獲得平坦性優異且上述片表面及片內部缺陷極少之固化性聚矽氧片。更詳細而言,滾筒軋製時,尤其較佳針對目標有機聚矽氧烷固化物薄膜之平均厚度,於1.5至4.0倍範圍內調整滾筒間之間隙。
利用步驟4實施拉伸,從而可獲得實質上平坦、厚度10至2000 µm之固化性聚矽氧片。將步驟2中之加熱熔融後混合物於步驟3中以積層於剝離性薄膜間之形態進行滾筒拉伸,從而可獲得低缺陷且剝離之操作作業性優異、包含具有熱熔性之固化性聚矽氧片的剝離性積層體。
[步驟4之溫度調節] 於步驟4中,於滾筒間拉伸步驟3所獲得之積層體時,較佳該滾筒進而具備溫度調節功能,於滾筒軋製時對積層體整體進行溫度調節,並根據需要進行加熱或冷卻。藉由該溫度調節,具有可保證滾筒間之間隙穩定,改善所獲得之熱熔性固化性聚矽氧片之平坦性及均勻性(膜厚均勻性)的實際利益。溫度調節之具體範圍可根據薄膜耐熱性及固化性聚矽氧片之厚度(設計厚度)、其反應性等適當設計,大致在5至150℃範圍內。
[裁剪步驟] 藉由步驟4,可獲得於剝離性薄膜之間介裝有熱熔性固化性聚矽氧片之剝離性積層體,亦可任意具有對包含該固化性聚矽氧片之積層體進行裁剪之步驟。又,該固化性聚矽氧片亦可具有藉由捲繞裝置進行捲繞之步驟。從而可獲得期望尺寸之包含熱熔性固化性聚矽氧片之剝離性積層體。
[積層體] 藉由以上步驟而獲得之積層體係具備如下結構之積層體:由有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑及功能性填充料構成,實質上平坦、厚度10至2000 µm且具有熱熔性之固化性聚矽氧片積層於具備至少一個剝離面之薄膜間的結構。另外,該薄膜均可具備且較佳具備剝離面。
[固化性聚矽氧片] 藉由本發明之製造方法而獲得之固化性聚矽氧片係由有機聚矽氧烷樹脂、固化劑及功能性填料構成之固化性聚矽氧粒狀組成物,具有熱熔性,可用作加熱熔融性黏著材。該固化性聚矽氧片之成型性、間隙填補性及黏著力優異,尤其可用作晶片貼裝薄膜或薄膜黏接劑。此外,亦適宜作為壓縮成型用或沖壓成型用固化性聚矽氧片使用。
具體而言,藉由本發明之製造方法而獲得之固化性聚矽氧片可自剝離性薄膜撕下,然後配置於半導體等期望之部位,於被黏附體上形成對凹凸、間隙有間隙填補性的薄膜黏合層,進行被黏附體之間之臨時固定、配置及貼合,進而將該固化性聚矽氧片加熱至150℃以上,藉由該固化性聚矽氧片之固化物,黏合於被黏附體之間。另外,剝離性薄膜可對固化性聚矽氧片加熱,形成固化物,然後剝離,可根據該固化性聚矽氧片之用途及使用方法,選擇剝離時機。
該固化性聚矽氧片具有熱熔性,於最終固化前加熱該片,從而變得柔軟或得以流動,例如,即便被黏附體之被黏附面有凹凸,亦可填充凹凸或間隙,確保無間隙,形成黏合面。作為該固化性聚矽氧片之加熱機構,例如可使用各種恆溫槽、熱板、電磁加熱裝置、加熱滾筒等。為實現更有效之貼合與加熱,例如較佳使用電熱沖壓機、薄膜式層壓機、覆膜機等。
[固化物之成型方法] 本組成物可藉由至少由以下步驟(I)至(III)構成之方法來實施固化。 (I)將本組成物加熱至100℃以上進行熔融之步驟; (II)將藉由所述步驟(I)獲得之固化性聚矽氧組成物注入模具之步驟,或者利用鎖模將藉由所述步驟(I)獲得之固化性聚矽氧組成物散佈至模具中之步驟;以及 (III)使所述步驟(II)中注入之固化性聚矽氧組成物固化之步驟。
上述步驟中,可使用轉移成型機、壓縮成型機、注射成型機、輔助壓頭式成型機、滑動式成型器、二重壓頭式成型機或者低壓封入用成型機等。尤其是,本發明組成物可適用於藉由轉移成型及壓縮成型獲得固化物之目的。
最後,於步驟(III)中將步驟(II)中注入(適用)之固化性聚矽氧組成物進行固化。需要說明的是,在作為(C)成分使用(c1)有機過氧化物時,加熱溫度較佳為150℃以上或170℃以上,在使用(c2)分子內具有至少2個矽原子鍵結氫原子的有機氫聚矽氧烷和矽氫化反應催化劑時,較佳為100℃以上或130℃以上之加熱溫度。
另一方面,本發明之固化性聚矽氧組成物如上所述,藉由將其夾入具備剝離層之片狀基材間,並通過2個滾筒等成型為規定厚度,能夠成型為厚度100至1000 µm範圍之薄膜狀片。由該固化性聚矽氧組成物構成之薄膜狀片可作為半導體晶片等製造所用的晶片貼裝薄膜、薄膜狀固化性聚矽氧黏接劑使用。
[組成物之用途] 本組成物具有熱熔性,熔融(熱熔)時之操作作業性以及固化性優異,且所獲得之固化物於高溫下之耐著色性優異,因此可適用於發光/光學器件用的光反射材等半導體用構件及具有該固化物之光半導體。進而,該固化物之機械特性優異,因此適用於半導體用密封劑;SiC、GaN等之功率半導體用密封劑;以及電氣或電子用黏接劑、灌封劑、保護劑、塗層劑。此外,由於本組成物具有熱熔性,所以亦適用於轉移成型、壓縮成型或者注射成型用材料。尤其適用於成型時使用注塑成型法之半導體用密封劑。進而,將本組成物做成片狀,可作為固化性之薄膜黏接劑或線膨脹係數不同之2種基材間的應力緩衝層使用。
並且,本發明之固化性聚矽氧組成物,尤其是顆粒狀或片狀之固化性聚矽氧組成物可用於半導體基板(含晶圓)之大面積密封。再者,將本發明之固化性聚矽氧組成物成型為片狀而成之片可用於晶片貼裝薄膜、可撓性設備之密封、黏合兩個不同基材之應力緩和層等。
[固化物之用途] 本發明之固化物之用途並無特別限制,本發明組成物具有熱熔性,成型性及機械物性優異,並且固化物於上述室溫至高溫下具有特徴性之平均線膨脹係數及儲存彈性模數之動作。因此,將本組成物固化而成之固化物能夠適用於半導體裝置用構件,並且能夠適用於半導體元件或IC晶片等之密封材料、導體裝置之黏接劑及結合構件。
具備由本發明之固化物構成之構件之半導體裝置並無特別限制,尤佳為發光/光學器件之發光半導體裝置。本發明之固化物在高溫下的耐著色性優異,因此更適合用作白色度很重要的光半導體裝置所使用之光反射材。 [實施例]
以下藉由實施例及比較例,詳細說明本發明之熱熔性固化性聚矽氧組成物及其製造方法。再者,式中,Me、Vi分別表示甲基、乙烯基。此外,對於各實施例、比較例之固化性聚矽氧組成物,採用如下方法測定其軟化點。此外,於150℃下將固化性聚矽氧組成物加熱2小時,製成固化物,利用以下方法測定彈性模數、拉伸伸長率。結果記載於表1。
[熔融黏度] 藉由高化型流量測試儀CFT-500EX(株式會社島津製作所製)於100 kgf之加壓下,使用直徑0.5 mm之噴嘴測定固化性聚矽氧組成物於150℃時之熔融黏度。
[儲存彈性模數] 於150℃下將固化性聚矽氧組成物加熱2小時,製成固化物。使用電流計ARES(TA Instruments Japan株式會社製)測定該固化物於-50℃至250℃之儲存彈性模數,並讀取25℃時之值。表1顯示25℃時之測定值。
[拉伸伸長率] 於150℃下將固化性聚矽氧組成物加熱2小時,製成固化物。採用JISK6251-2010“硫化橡膠及熱塑性橡膠撕裂強度的計算方法”所規定的方法進行測量。
[導熱率] 於150℃下將固化性聚矽氧組成物加熱2小時,製成1.5 cm×1.5 cm×1.0 cm(厚度)尺寸之固化物。使用TPS500S(Hot Disk公司製),依據熱圓盤(hotdisk)法測定該固化物之導熱率。其結果記載於表1。
以下,利用參考例1至7所示之方法,製備包含矽氫化反應催化劑之有機聚矽氧烷樹脂,並根據軟化點/熔融黏度之有無來評價其熱熔性之有無。此外,利用參考例8至13所示之方法製備該有機聚矽氧烷樹脂微粒。另外,參考例中作為矽氫化反應催化劑之鉑絡合物中使用的1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯基二矽氧烷記載為“1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷”。 (有機聚矽氧烷樹脂分子量之測定)
使用Waters公司製凝膠滲透層析儀(GPC),以甲苯為溶劑,根據標準聚苯乙烯換算計算出各參考例中有機聚矽氧烷樹脂之重量平均分子量(Mw)。
[參考例1] 於1L之燒瓶中投入25℃時為白色固體狀且以平均單元式: (Me3 SiO1/2 )0.44 (SiO4/2 )0.56 (HO1/2 )0.02 表示之有機聚矽氧烷樹脂之55質量%-二甲苯溶液270.5 g以及鉑之1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物之1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷溶液(鉑金屬之含量=約4000 ppm)0.375 g,並於室溫(25℃)下均勻攪拌,製成以質量單元計含有10 ppm鉑金屬之有機聚矽氧烷樹脂(1)之二甲苯溶液。此外,該有機聚矽氧烷樹脂(1)即使加熱至200℃,亦不會軟化/熔融,不具有熱熔性。並且,於甲苯溶劑下藉由GPC測定而獲得之重量平均分子量為18,500 Da。
[參考例2] 於1L之燒瓶中投入25℃時為白色固體狀且以平均單元式: (Me3 SiO1/2 )0.46 (SiO4/2 )0.54 (HO1/2 )0.02 表示之有機聚矽氧烷樹脂之55質量%-二甲苯溶液270.5 g以及鉑之1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物之1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷溶液(鉑金屬之含量=約4000 ppm)0.375 g,並於室溫(25℃)下均勻攪拌,製成以質量單元計含有10 ppm鉑金屬之有機聚矽氧烷樹脂(2)之二甲苯溶液。此外,該有機聚矽氧烷樹脂(2)即使加熱至200℃,亦不會軟化/熔融,不具有熱熔性。並且,於甲苯溶劑下藉由GPC測定而獲得之重量平均分子量為11,000 Da。
[參考例3] 於1L之燒瓶中投入25℃時為白色固體狀且以平均單元式: (Me3 SiO1/2 )0.475 (SiO4/2 )0.525 (HO1/2 )0.02 表示之有機聚矽氧烷樹脂之55質量%-二甲苯溶液270.5 g以及鉑之1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物之1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷溶液(鉑金屬之含量=約4000 ppm)0.375 g,並於室溫(25℃)下均勻攪拌,製成以質量單元計含有10 ppm鉑金屬之有機聚矽氧烷樹脂(3)之二甲苯溶液。此外,該有機聚矽氧烷樹脂(3)即使加熱至200℃,亦不會軟化/熔融,不具有熱熔性。並且,於甲苯溶劑下藉由GPC測定而獲得之重量平均分子量為7,000 Da。
[參考例4] 於1L之燒瓶中投入25℃時為白色固體狀且以平均單元式: (Me3 SiO1/2 )0.49 (SiO4/2 )0.51 (HO1/2 )0.02 表示之有機聚矽氧烷樹脂之55質量%-二甲苯溶液270.5 g以及鉑之1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物之1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷溶液(鉑金屬之含量=約4000 ppm)0.375 g,並於室溫(25℃)下均勻攪拌,製成以質量單元計含有10 ppm鉑金屬之有機聚矽氧烷樹脂(4)之二甲苯溶液。此外,該有機聚矽氧烷樹脂(4)即使加熱至200℃,亦不會軟化/熔融,不具有熱熔性。並且,於甲苯溶劑下藉由GPC測定而獲得之重量平均分子量為4,000 Da。
[參考例5] 平均單元式: (Me3 SiO1/2 )0.65 (SiO4/2 )0.35 (HO1/2 )0.01 表示之有機聚矽氧烷樹脂之55質量%-二甲苯溶液進行減壓乾燥,去除二甲苯,獲得室溫下為液態之有機聚矽氧烷樹脂。並且,於甲苯溶劑下藉由GPC測定而獲得之重量平均分子量為1,100 Da。將本有機聚矽氧烷樹脂70.0 g與 ViMe2 SiO(Me2 SiO)800 SiViMe2 所表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.09質量%)30.0 g混合,獲得室溫下為液態之混合物,不具有熱熔性。
[參考例6] 於1L之燒瓶中投入25℃時為白色固體狀且以平均單元式: (Me2 ViSiO1/2 )0.05 (Me3 SiO1/2 )0.39 (SiO4/2 )0.56 (HO1/2 )0.02 表示之有機聚矽氧烷樹脂之55質量%-二甲苯溶液270.5 g以及鉑之1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物之1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷溶液(鉑金屬之含量=約4000 ppm)0.375 g,並於室溫(25℃)下均勻攪拌,製成以質量單元計含有10 ppm鉑金屬之有機聚矽氧烷樹脂(6)之二甲苯溶液。此外,該有機聚矽氧烷樹脂(6)即使加熱至200℃,亦不會軟化/熔融,不具有熱熔性。並且,於甲苯溶劑下藉由GPC測定而獲得之重量平均分子量為18,000 Da。
[參考例7] 於1L之燒瓶中投入25℃時為白色固體狀且以平均單元式: (Me2 ViSiO1/2 )0.09 (Me3 SiO1/2 )0.43 (SiO4/2 )0.48 (HO1/2 )0.03 表示之有機聚矽氧烷樹脂之55質量%-二甲苯溶液270.5 g以及鉑之1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷錯合物之1,3-二乙烯基四甲基二矽氧烷溶液(鉑金屬之含量=約4000 ppm)0.375 g,並於室溫(25℃)下均勻攪拌,製成以質量單元計含有10 ppm鉑金屬之有機聚矽氧烷樹脂(7)之二甲苯溶液。此外,該有機聚矽氧烷樹脂(7)即使加熱至200℃,亦不會軟化/熔融,不具有熱熔性。並且,於甲苯溶劑下藉由GPC測定而獲得之重量平均分子量為2,900 Da。
[參考例8:非熱熔性的有機聚矽氧烷樹脂微粒(1)] 將參考例1中製備之有機聚矽氧烷樹脂(1)之二甲苯溶液,在50℃下藉由使用噴霧乾燥機之噴霧法除去二甲苯並製成顆粒,從而獲得正球狀樹脂微粒。將該微粒於設定為120℃之烘箱中老化24小時,製成正球狀非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(1)。利用光學顯微鏡觀測該微粒時,粒徑為5至10 µm;並且,將該微粒於200℃下暴露1小時後,其加熱減重為0.8 wt%。
[參考例9:非熱熔性的有機聚矽氧烷樹脂微粒(2)] 將參考例2中製備之有機聚矽氧烷樹脂(2)之二甲苯溶液,在50℃下藉由使用噴霧乾燥機之噴霧法除去二甲苯並製成顆粒,從而獲得正球狀樹脂微粒。將該微粒於設定為120℃之烘箱中老化24小時,製成正球狀非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(2)。利用光學顯微鏡觀測該微粒時,粒徑為5至10 µm;並且,將該微粒於200℃下暴露1小時後,其加熱減重為0.8 wt%。
[參考例10:非熱熔性的有機聚矽氧烷樹脂微粒(3)] 將參考例3中製備之有機聚矽氧烷樹脂(3)之二甲苯溶液,在50℃下藉由使用噴霧乾燥機之噴霧法除去二甲苯並製成顆粒,從而獲得正球狀樹脂微粒。將該微粒於設定為120℃之烘箱中老化24小時,製成正球狀非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(3)。利用光學顯微鏡觀測該微粒時,粒徑為5至10 µm;並且,將該微粒於200℃下暴露1小時後,其加熱減重為0.7 wt%。
[參考例11:非熱熔性的有機聚矽氧烷樹脂微粒(4)] 將參考例4中製備之有機聚矽氧烷樹脂(4)之二甲苯溶液,在50℃下藉由使用噴霧乾燥機之噴霧法除去二甲苯並製成顆粒,從而獲得正球狀樹脂微粒。將該微粒於設定為120℃之烘箱中老化24小時,製成正球狀非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(4)。利用光學顯微鏡觀測該微粒時,粒徑為5至10 µm;並且,將該微粒於200℃下暴露1小時後,其加熱減重為0.7 wt%。
[參考例12:非熱熔性的有機聚矽氧烷樹脂微粒(6)] 將參考例6中製備之有機聚矽氧烷樹脂(6)之二甲苯溶液,在50℃下藉由使用噴霧乾燥機之噴霧法除去二甲苯並製成顆粒,從而獲得正球狀樹脂微粒。將該微粒於設定為120℃之烘箱中老化24小時,製成正球狀非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(6)。利用光學顯微鏡觀測該微粒時,粒徑為5至10 µm;並且,將該微粒於200℃下暴露1小時後,其加熱減重為0.7 wt%。
[參考例13:非熱熔性的有機聚矽氧烷樹脂微粒(7)] 將參考例7中製備之有機聚矽氧烷樹脂(7)之二甲苯溶液,在50℃下藉由使用噴霧乾燥機之噴霧法除去二甲苯並製成顆粒,從而獲得正球狀樹脂微粒。將該微粒於設定為120℃之烘箱中老化24小時,製成正球狀非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(7)。利用光學顯微鏡觀測該微粒時,粒徑為5至10 µm;並且,將該微粒於200℃下暴露1小時後,其加熱減重為0.7 wt%。
[實施例1] 將非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(2)(乙烯基含量=0質量%)69.9 g、 以式: ViMe2 SiO(Me2 SiO)800 SiViMe2 所表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.09質量%)29.9 g、 以式: Me3 SiO(MeHSiO)7 (Me2 SiO)6.5 SiMe3 所表示之有機氫聚矽氧烷0.2 g、 {相對於分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷中的乙烯基1莫耳,上述有機氫聚矽氧烷中矽原子鍵結氫原子為1.4莫耳之量}、 平均粒徑0.44 µm之氧化鋁(住友化學製AES-12)82.8 g、平均粒徑3.0 µm之氧化鋁(住友化學製AL-M73A)166.1 g、平均粒徑37.4 µm之氧化鋁(新日鐵住金Materials(株)Micron公司製AZ35-125)364.1 g以及1-乙炔基-1-環己醇(相對於本組成物,以質量單位計為1000 ppm之量)一同投入小型磨床,並於室溫(25℃)下攪拌1分鐘,製備出均勻之固化性粒狀聚矽氧組成物。本組成物於聚矽氧成分100 g中含有0.10莫耳%之乙烯基。此組成物之熔融黏度等的測定結果如表1所示。
[實施例2] 將非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(3)(乙烯基含量=0質量%)68.5 g、 非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(7)(乙烯基含量=3.10質量%)1.5 g、 以式: ViMe2 SiO(Me2 SiO)800 SiViMe2 所表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.09質量%)29.7 g、 以式: (HMe2 SiO1/2 )0.67 (SiO4/2 )0.33 所表示之有機氫聚矽氧烷樹脂(矽原子鍵結氫原子含量=0.95質量%)0.30 g {相對於有機聚矽氧烷樹脂微粒(7)及分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷中的乙烯基1莫耳,上述有機氫聚矽氧烷中矽原子鍵結氫原子為1.1莫耳之量}、 平均粒徑0.44 µm之氧化鋁(住友化學製AES-12)82.8 g、平均粒徑3.0 µm之氧化鋁(住友化學製AL-M73A)166.1 g、平均粒徑37.4 µm之氧化鋁(新日鐵住金Materials(株)Micron公司製AZ35-125)364.1 g以及1-乙炔基-1-環己醇(相對於本組成物,以質量單位計為1000 ppm之量)一同投入小型磨床,並於室溫(25℃)下攪拌1分鐘,製備出均勻之固化性粒狀聚矽氧組成物。本組成物於聚矽氧成分100 g中含有0.27莫耳%之乙烯基。此組成物之熔融黏度等的測定結果如表1所示。
[實施例3] 將非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(4)(乙烯基含量=0質量%)68.6 g、 非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(7)(乙烯基含量=1.91質量%)1.5 g、 以式: ViMe2 SiO(Me2 SiO)800 SiViMe2 所表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.09質量%)29.5 g、 以式: Me3 SiO(MeHSiO)7 (Me2 SiO)6.5 SiMe3 所表示之有機氫聚矽氧烷0.4 g、 {相對於有機聚矽氧烷樹脂微粒(7)及分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封鏈之二甲基聚矽氧烷中的乙烯基1莫耳,上述有機氫聚矽氧烷樹脂中的矽原子鍵結氫原子為1.0莫耳之量}、 平均粒徑0.44 µm之氧化鋁(住友化學製AES-12)82.8 g、平均粒徑3.0 µm之氧化鋁(住友化學製AL-M73A)166.1 g、平均粒徑37.4 µm之氧化鋁(新日鐵住金Materials(株)Micron公司製AZ35-125)364.1 g以及1-乙炔基-1-環己醇(相對於本組成物,以質量單位計為1000 ppm之量)一同投入小型磨床,並於室溫(25℃)下攪拌1分鐘,製備出均勻之固化性粒狀聚矽氧組成物。本組成物於聚矽氧成分100 g中含有0.27莫耳%之乙烯基。此組成物之熔融黏度等的測定結果如表1所示。
[實施例4] 將平均粒徑0.44 µm之氧化鋁(住友化學製AES-12)112.5 g、平均粒徑3.0 µm之氧化鋁(住友化學製AL-M73A)234.0 g、平均粒徑37.4 µm之氧化鋁(新日鐵住金Materials(株)Micron公司製AZ35-125)553.1 g以及黏度23 mPa·s且以式 Me2 ViSiO(Me2 SiO)29 Si(OMe)3 表示之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=1.30質量%)3.6 g一同投入小型磨床,於室溫(150℃)下攪拌1分鐘,對氧化鋁實施表面處理,並將磨床溫度恢復至25℃。繼而, 將非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(3)(乙烯基含量=0質量%)67.1 g、 以式: ViMe2 SiO(Me2 SiO)800 SiViMe2 所表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.09質量%)29.0 g、 以式: (HMe2 SiO1/2 )0.67 (SiO4/2 )0.33 所表示之有機氫聚矽氧烷樹脂(矽原子鍵結氫原子含量=0.95質量%)0.30 g {相對於分子鏈兩末端及一末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷中的乙烯基1莫耳,上述有機氫聚矽氧烷中矽原子鍵結氫原子為1.0莫耳之量}、 1-乙炔基-1-環己醇(相對於本組成物,以質量單位計為1000 ppm之量)一同投入小型磨床,並於室溫(25℃)下攪拌1分鐘,調製出均勻之固化性粒狀聚矽氧組成物。本組成物於聚矽氧成分100 g中含有0.3莫耳%之乙烯基。此組成物之熔融黏度等的測定結果如表1所示。
[實施例5] 將平均粒徑0.44 µm之氧化鋁(住友化學製AES-12)112.5 g、平均粒徑3.0 µm之氧化鋁(住友化學製AL-M73A)234.0 g、平均粒徑37.4 µm之氧化鋁(新日鐵住金Materials(株)Micron公司製AZ35-125)553.1 g以及黏度23 mPa·s且以式 Me2 ViSiO(Me2 SiO)29 Si(OMe)3 表示之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=1.30質量%)3.6 g一同投入小型磨床,於室溫(150℃)下攪拌1分鐘,對氧化鋁實施表面處理,並將磨床溫度恢復至25℃。繼而, 將非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(4)(乙烯基含量=0質量%)67.1 g、 以式: ViMe2 SiO(Me2 SiO)800 SiViMe2 所表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.09質量%)28.8 g、 以式: Me3 SiO(MeHSiO)7 (Me2 SiO)6.5 SiMe3 所表示之有機氫聚矽氧烷0.5 g、 {相對於分子鏈兩末端及一末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷中的乙烯基1莫耳,上述有機氫聚矽氧烷中矽原子鍵結氫原子為1.3莫耳之量}、 1-乙炔基-1-環己醇(相對於本組成物,以質量單位計為1000 ppm之量)一同投入小型磨床,並於室溫(25℃)下攪拌1分鐘,調製出均勻之固化性粒狀聚矽氧組成物。本組成物於聚矽氧成分100 g中含有0.3莫耳%之乙烯基。此組成物之熔融黏度等的測定結果如表1所示。
[實施例6] 將平均粒徑0.44 µm之氧化鋁(住友化學製AES-12)112.5 g、平均粒徑3.0 µm之氧化鋁(住友化學製AL-M73A)234.0 g、平均粒徑37.4 µm之氧化鋁(新日鐵住金Materials(株)Micron公司製AZ35-125)553.1 g以及黏度23 mPa·s且以式 Me2 ViSiO(Me2 SiO)29 Si(OMe)3 表示之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=1.30質量%)3.6 g一同投入小型磨床,於室溫(150℃)下攪拌1分鐘,對氧化鋁實施表面處理,並將磨床溫度恢復至25℃。繼而, 將非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(4)(乙烯基含量=0質量%)66.8 g、 非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(7)(乙烯基含量=1.91質量%)0.5 g、 以式: ViMe2 SiO(Me2 SiO)800 SiViMe2 所表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.09質量%)28.8 g、 以式: (HMe2 SiO1/2 )0.67 (SiO4/2 )0.33 所表示之有機氫聚矽氧烷樹脂(矽原子鍵結氫原子之含量=0.95質量%)0.35 g {相對於分子鏈兩末端、一末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷及有機聚矽氧烷樹脂微粒(7)中的乙烯基1莫耳,上述有機氫聚矽氧烷中矽原子鍵結氫原子為1.0莫耳之量}、 1-乙炔基-1-環己醇(相對於本組成物,以質量單位計為1000 ppm之量)一同投入小型磨床,並於室溫(25℃)下攪拌1分鐘,調製出均勻之固化性粒狀聚矽氧組成物。本組成物於聚矽氧成分100 g中含有0.3莫耳%之乙烯基。此組成物之熔融黏度等的測定結果如表1所示。
[比較例1] 將非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(1)(乙烯基含量=0質量%)67.0 g、 ViMe2 SiO(Me2 SiO)800 SiViMe2 所表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.09質量%)33.0 g、 以式: Me3 SiO(MeHSiO)7 (Me2 SiO)6.5 SiMe3 所表示之有機氫聚矽氧烷0.2 g、 {相對於分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷中的乙烯基1莫耳,上述有機氫聚矽氧烷樹脂中矽原子鍵結氫原子為1.4莫耳之量}、 平均粒徑0.44 µm之氧化鋁(住友化學製AES-12)82.8 g、平均粒徑3.0 µm之氧化鋁(住友化學製AL-M73A)166.1 g、平均粒徑37.4 µm之氧化鋁(新日鐵住金Materials(株)Micron公司製AZ35-125)364.1 g以及1-乙炔基-1-環己醇(相對於本組成物,以質量單位計為1000 ppm之量)一同投入小型磨床,並於室溫(25℃)下攪拌1分鐘,製備出均勻之固化性粒狀聚矽氧組成物。本組成物於聚矽氧成分100 g中含有0.1莫耳%之乙烯基。此組成物之熔融黏度等的測定結果如表1所示。
[比較例2] 將非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(1)(乙烯基含量=0質量%)62.5 g、 非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(7)(乙烯基含量=3.1質量%)5.0 g、 ViMe2 SiO(Me2 SiO)800 SiViMe2 所表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.09質量%)31.3 g、 以式: Me3 SiO(MeHSiO)7 (Me2 SiO)6.5 SiMe3 所表示之有機氫聚矽氧烷1.2 g、 {相對於有機聚矽氧烷樹脂微粒(7)及分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封鏈之二甲基聚矽氧烷中的乙烯基1莫耳,上述有機氫聚矽氧烷樹脂中的矽原子鍵結氫原子為1.2莫耳之量}、 平均粒徑0.44 µm之氧化鋁(住友化學製AES-12)82.8 g、平均粒徑3.0 µm之氧化鋁(住友化學製AL-M73A)166.1 g、平均粒徑37.4 µm之氧化鋁(新日鐵住金Materials(株)Micron公司製AZ35-125)364.1 g以及1-乙炔基-1-環己醇(相對於本組成物,以質量單位計為1000 ppm之量)一同投入小型磨床,並於室溫(25℃)下攪拌1分鐘,製備出均勻之固化性粒狀聚矽氧組成物。本組成物於聚矽氧成分100 g中含有0.7莫耳%之乙烯基。此組成物之熔融黏度等的測定結果如表1所示。
[比較例3] 將非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(1)(乙烯基含量=0質量%)60.2 g、 非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(6)(乙烯基含量=1.91質量%)7.0 g、 以式: ViMe2 SiO(Me2 SiO)800 SiViMe2 所表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.09質量%)32.8 g、 以式: (HMe2 SiO1/2 )0.67 (SiO4/2 )0.33 所表示之有機氫聚矽氧烷樹脂(矽原子鍵結氫原子之含量=0.95質量%)0.65 g {相對於有機聚矽氧烷樹脂微粒(6)及分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷中的乙烯基1莫耳,上述有機氫聚矽氧烷中矽原子鍵結氫原子為1.0莫耳之量}、 平均粒徑0.44 µm之氧化鋁(住友化學製AES-12)82.8 g、平均粒徑3.0 µm之氧化鋁(住友化學製AL-M73A)166.1 g、平均粒徑37.4 µm之氧化鋁(新日鐵住金Materials(株)Micron公司製AZ35-125)364.1 g以及1-乙炔基-1-環己醇(相對於本組成物,以質量單位計為1000 ppm之量)一同投入小型磨床,並於室溫(25℃)下攪拌1分鐘,製備出均勻之固化性粒狀聚矽氧組成物。本組成物於聚矽氧成分100 g中含有0.6莫耳%之乙烯基。此組成物之熔融黏度等的測定結果如表1所示。
[比較例4] 將平均粒徑0.44 µm之氧化鋁(住友化學製AES-12)112.5 g、平均粒徑3.0 µm之氧化鋁(住友化學製AL-M73A)234.0 g、平均粒徑37.4 µm之氧化鋁(新日鐵住金Materials(株)Micron公司製AZ35-125)553.1 g以及黏度23 mPa·s且以式 Me2 ViSiO(Me2 SiO)29 Si(OMe)3 表示之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=1.30質量%)3.6 g一同投入小型磨床,於室溫(150℃)下攪拌1分鐘,對氧化鋁實施表面處理,並將磨床溫度恢復至25℃。繼而, 將非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(1)(乙烯基含量=0質量%)67.0 g、 ViMe2 SiO(Me2 SiO)800 SiViMe2 所表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.09質量%)33.0 g、 以式: Me3 SiO(MeHSiO)7 (Me2 SiO)6.5 SiMe3 所表示之有機氫聚矽氧烷0.5 g、 {相對於分子鏈兩末端及下述一末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷中的乙烯基1莫耳,上述有機氫聚矽氧烷樹脂中矽原子鍵結氫原子為1.2莫耳之量}、 1-乙炔基-1-環己醇(相對於本組成物,以質量單位計為1000 ppm之量)一同投入小型磨床,並於室溫(25℃)下攪拌1分鐘,調製出均勻之固化性粒狀聚矽氧組成物。本組成物於聚矽氧成分100 g中含有0.3莫耳%之乙烯基。此組成物之熔融黏度等的測定結果如表1所示。
[比較例5] 將平均粒徑0.44 µm之氧化鋁(住友化學製AES-12)112.5 g、平均粒徑3.0 µm之氧化鋁(住友化學製AL-M73A)234.0 g、平均粒徑37.4 µm之氧化鋁(新日鐵住金Materials(株)Micron公司製AZ35-125)553.1 g以及黏度23 mPa·s且以式 Me2 ViSiO(Me2 SiO)29 Si(OMe)3 表示之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=1.30質量%)3.6 g一同投入小型磨床,於室溫(150℃)下攪拌1分鐘,對氧化鋁實施表面處理,並將磨床溫度恢復至25℃。繼而, 將非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(1)(乙烯基含量=0質量%)67.0 g、 ViMe2 SiO(Me2 SiO)300 SiViMe2 所表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.22質量%)33.0 g、 以式: Me3 SiO(MeHSiO)7 (Me2 SiO)6.5 SiMe3 所表示之有機氫聚矽氧烷0.7 g、 {相對於分子鏈兩末端及下述一末端被二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基聚矽氧烷中的乙烯基1莫耳,上述有機氫聚矽氧烷樹脂中矽原子鍵結氫原子為1.1莫耳之量}、 1-乙炔基-1-環己醇(相對於本組成物,以質量單位計為1000 ppm之量)一同投入小型磨床,並於室溫(25℃)下攪拌1分鐘,調製出均勻之固化性粒狀聚矽氧組成物。本組成物於聚矽氧成分100 g中含有0.5莫耳%之乙烯基。此組成物之熔融黏度等的測定結果如表1所示。
表1
實施例 比較例
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5
有機聚矽氧烷樹脂微粒No./g (2) 29.9 (3) 68.5 (4) 68.6 (3) 67.1 (4) 67.1 (4) 66.8 (1) 67.0 (1) 62.5 (1) 60.2 (1) 67.0 (1) 67.0
重量平均分子量Mw 11,000 7,000 4,000 7,000 4,000 4,000 18,500 18,500 18,500 18,500 18,500
有機聚矽氧烷樹脂微粒No./g - (7) 1.5 (7) 1.5 - - (7) 0.5 - (7) 5.0 (6) 7.0 - -
重量平均分子量Mw - 2,900 2,900 - - 2,900 - 2,900 18,000 - -
乙烯基含量 Mol/ 100 g 0.10 0.27 0.27 0.30 0.30 0.30 0.10 0.70 0.60 0.30 0.50
熔融黏度@ 150℃[Pas] 100 50 30 65 40 40 280 190 330 N/A (未熔融) 250
儲存彈性模數@25C [MPa] 44 89 54 41 28 58 270 380 350 N/A 480
拉伸伸長率[%] 130 74 68 52 48 31 11 2 6 N/A 2
導熱率[W/mK] 1.98 1.99 1.98 2.98 2.99 2.95 2.01 2.01 1.94 N/A 2.91
[總結] 本發明所涉及之實施例1至6之固化性聚矽氧組成物係即使添加有大量氧化鋁填料亦具有較低熔融黏度之熱熔性組成物,其固化物之儲存彈性模數不會顯示為極端高值,亦未發現拉伸伸長率極端變低。進而,所獲得之固化物導熱率隨著氧化鋁含量而變高。即,實施例1至6之固化性組成物儘管添加極大量之功能性無機填料,仍可形成除良好之熱熔性外亦具有適度柔軟性的固化物。
另一方面,比較例1至5均含有有機聚矽氧烷樹脂之重量平均分子量超過本發明規定值者,比較例1、2、3、5之拉伸伸長率均為極端低值。並且,比較例4出現了熔融特性極端變差之結果。另外,如參考例5所述,有機聚矽氧烷樹脂之重量平均分子量低於本發明規定之下限時,未能獲得熱熔性組成物。
<製造例1> 將上述實施例1等製成粒狀之固化性聚矽氧組成物加熱至80℃,同時使用雙螺桿擠出機進行加熱熔融混煉,以半固體狀軟化物形態並以5 kg/小時之供應量向剝離性薄膜(株式會社TAKARA公司製,Biwaraina)上供應,積層於2片剝離性薄膜之間。繼而,於滾筒間拉伸該積層體,從而形成厚度500 µm之熱熔性固化性聚矽氧片積層於2片剝離性薄膜之間的積層體,藉由設定為-15℃之冷卻滾筒使整體冷卻。於該積層體中,藉由分離剝離性薄膜,獲得平坦且均質之熱熔性固化性聚矽氧片。
<製造例2> 將上述實施例1之製成粒狀之固化性聚矽氧組成物加熱至80℃,同時使用雙螺桿擠出機進行加熱熔融混煉,藉由T字模(開口尺寸:800 µm×100 mm,加熱80℃)成型為大致片狀,同時以5 kg/小時之供應量向剝離性薄膜(株式會社TAKARA公司製,Biwaraina)上供應,藉由設定為-15℃之冷卻滾筒使整體冷卻後積層於2片剝離性薄膜之間。繼而,於滾筒間拉伸該積層體,從而形成厚度500 µm之熱熔性固化性聚矽氧片積層於2片剝離性薄膜之間的積層體。於該積層體中,藉由分離剝離性薄膜,獲得平坦且均質之熱熔性固化性聚矽氧片。

Claims (16)

  1. 一種固化性聚矽氧組成物,其含有有機聚矽氧烷樹脂以及1種以上功能性填料,該有機聚矽氧烷樹脂藉由使用甲苯作為溶劑之凝膠滲透層析儀(GPC)測定之重量平均分子量(Mw)為2,000至15,000之範圍,含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元,組成物中每100 g聚矽氧成分中含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基中的乙烯(CH2 =CH-)基部分含量為0.05至1.50莫耳%,組成物整體具有熱熔性。
  2. 如請求項1之固化性聚矽氧組成物,其含有: (A)按0:100至75:25之質量比包含下述(A1)成分及(A2)成分,且藉由使用甲苯作為溶劑之凝膠滲透層析儀(GPC)對(A1)成分及(A2)成分測定之重量平均分子量(Mw)為2,000至15,000之範圍的有機聚矽氧烷樹脂100質量份; (A1)分子整體不具有熱熔性,分子內具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂 (A2)分子整體不具有熱熔性,分子內不具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上之SiO4/2 所表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂 (B)分子內具有含有至少2個碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,且25℃下呈液態之直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷10至100質量份; (C)本組成物固化所需量的選自以下(c1)或(c2)之一種以上固化劑; (c1)有機過氧化物 (c2)分子內具有至少2個矽原子鍵結氫原子的有機氫聚矽氧烷及矽氫化反應催化劑 (D)功能性填料 並且,相對於(A)成分及(B)成分之和100質量份,(D)成分之量為10至2000質量份之範圍。
  3. 如請求項2之固化性聚矽氧組成物,其中,(A1)成分為(A1-1)下述平均單元式: (R1 3 SiO1/2 )a (R1 2 SiO2/2 )b (R1 SiO3/2 )c (SiO4/2 )d (R2 O1/2 )e (式中,各R1 為獨立具有1至10個碳原子之一價烴基,但1分子中全部R1 的1至12莫耳%為烯基;R2 為氫原子或具有1至10個碳原子之烷基;a、b、c、d及e為滿足以下關係之數:0.10≤a≤0.60、0≤b≤0.70、0≤c≤0.80、0≤d≤0.65、0≤e≤0.05,惟c+d>0.20、且a+b+c+d=1) 所表示之非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂; (A2)成分為(A2-1)下述平均單元式: (R3 3 SiO1/2 )f (R3 2 SiO2/2 )g (R3 SiO3/2 )h (SiO4/2 )i (R2 O1/2 )j (式中,各R3 為獨立具有1至10個碳原子且不含碳-碳雙鍵之一價烴基;R2 為氫原子或具有1至10個碳原子之烷基;f、g、h、i及j為滿足以下關係之數:0.35≤f≤0.55、0≤g≤0.20、0≤h≤0.20、0.45≤i≤0.65、0≤j≤0.05、且f+g+h+i=1) 所表示之非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂; (B)成分為(B1)下述結構式: R4 3 SiO(SiR4 2 O)k SiR4 3 (式中,各R4 獨立為具有1至10個碳原子之一價烴基,但1分子中R4 之至少2個為烯基,k為20至5,000之數) 所表示之直鏈狀二有機聚矽氧烷。
  4. 如請求項2或3之固化性聚矽氧組成物,其中,(A1)成分及(A2)成分係平均一次粒徑為1至20 µm的正球狀有機聚矽氧烷樹脂微粒。
  5. 如請求項2至4中任一項之固化性聚矽氧組成物,其中,(C)成分至少包含(c2-1)分子內具有至少2個矽原子鍵結氫原子之有機氫聚矽氧烷及(c2-2)矽氫化反應催化劑; 該(c2-1)之有機氫聚矽氧烷之含量為該有機氫聚矽氧烷樹脂中矽原子鍵結氫原子相對於(A)成分及(B)成分中包含碳-碳雙鍵之固化反應性官能基的莫耳比為0.5至20範圍的量。
  6. 如請求項2至5中任一項之固化性聚矽氧組成物,其中,(D)成分為包含選自增強性填料、白色顏料、導熱性填料、導電性填料或有機填料中之1種以上的功能性填料。
  7. 如請求項1至6中任一項之固化性聚矽氧組成物,其為粒狀、顆粒狀或片狀。
  8. 一種固化性聚矽氧組成物片,其由請求項1至6中任一項之固化性聚矽氧組成物構成,實質上平坦,厚度為10至1000 µm。
  9. 一種薄膜狀黏接劑,其係請求項8之固化性聚矽氧組成物片。
  10. 一種剝離性積層體,其具有請求項8之固化性聚矽氧組成物片,以及 在該固化性聚矽氧組成物片的單面或雙面,具有與該固化性聚矽氧組成物片相向之剝離面的片狀基材。
  11. 一種固化物,其係使請求項1至6中任一項之固化性聚矽氧組成物固化而成。
  12. 一種固化物作為半導體裝置用構件之使用,該固化物為請求項11之固化物。
  13. 一種半導體裝置,其具有請求項11之固化物。
  14. 一種固化性聚矽氧組成物之製造方法,該固化性聚矽氧組成物為請求項1至6中任一項之固化性聚矽氧組成物,該製造方法僅將構成固化性聚矽氧組成物之各成分在不超過50℃之溫度條件下混合,藉此進行粒狀化。
  15. 一種固化物之成型方法,其至少由下述步驟(I)至(III)構成: (I)將請求項1至6中任一項之固化性聚矽氧組成物加熱至100℃以上進行熔融之步驟; (II)將藉由該步驟(I)獲得之液態的固化性聚矽氧組成物注入模具之步驟,或者利用鎖模將藉由該步驟(I)獲得之固化性聚矽氧組成物散佈至模具中之步驟;以及 (III)使該步驟(II)中注入之固化性聚矽氧組成物固化之步驟。
  16. 一種固化性聚矽氧組成物片之製造方法,其係請求項8之固化性聚矽氧組成物片之製造方法,具備以下步驟: 步驟1:以50℃以上之溫度混合請求項1至6中任一項之固化性聚矽氧組成物之各原料成分的步驟; 步驟2:對步驟1所獲得之混合物進行加熱熔融且同時混煉之步驟; 步驟3:於具備至少一個剝離面之薄膜間積層步驟2所獲得之加熱熔融後混合物之步驟,以及 步驟4:於滾筒間拉伸步驟3所獲得之積層體,成型具有特定膜厚之固化性聚矽氧片之步驟。
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