TWI844606B - 具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種有效製造具有熱熔性,由操作作業性及固化特性優異之固化性粒狀聚矽氧組成物構成,平坦性與均勻性優異之固化性聚矽氧薄片的製造方法,以及含有該固化性聚矽氧薄片之積層體之製造方法。
具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法其特徵在於具備以下製程,即製程1:將有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑以及功能性填料混合之製程,製程2:對製程1所獲得之混合物進行加熱熔融且同時進行混煉之製程,製程3:於具備至少一個剝離面之薄膜間積層製程2所獲得之加熱熔融後混合物之製程,以及製程4:於滾筒間拉伸製程3所獲得之積層體,成型具有特定膜厚之固化性聚矽氧薄片之製程。
Description
本發明涉及一種可獲得平坦性、均勻性優異且具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之簡便製造方法,以及藉由該製造方法可獲得之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片積層於具備至少一個剝離面之薄膜間之結構的積層體。
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。該等聚矽氧組成物由所謂的苯基聚矽氧樹脂構成,與甲基聚矽氧樹脂相比,具有熱熔性優異且固化物之硬度、強度優異這一優點。
再者,本案申請人等於專利文獻3~5中提議於固化性粒狀聚矽氧組成物中使用不含粗大粒子之無機填料,從而改善尤其是高溫下的強韌性及耐久性、熔融時之間隙填補性、光反射率等。
另一方面,該等固化性粒狀聚矽氧組成物既被要求應用於包含功率半導體等各種半導體用途,亦要求將該等固化性粒狀聚矽氧組成物用作均勻之熱熔性固化性聚矽氧薄片。然而,按常規方法將固化性粒狀聚矽氧組成物成型為薄片狀時,固化性聚矽氧薄片容易發生破損及缺陷,故要求有一種能藉由簡便方法獲得平坦性與均勻性優異且具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片的方法。
另外,於專利文獻6中記載有組合包含聚矽氧樹脂、有機聚矽氧烷、矽烷交聯劑、催化劑及溶劑的成分,為去除揮發物,將該組合供應給擠出裝置,獲得縮合固化型熱熔性聚矽氧黏接劑組成物之方法以及在剝離襯墊間成型該組成物之方法;但對於熱固化型熱熔性聚矽氧組成物及固化性粒狀聚矽氧組成物無任何特別記載,若用該方法將熱固性聚矽氧組成物等成型為薄片狀,固化性聚矽氧薄片可能會發生破損及缺陷。進而,於高溫下應用該製造方法時,熱固化型熱熔性聚矽氧組成物尤其會進行固化反應,可能無法獲得具有熱熔性之薄片材料。
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:國際公開第2018/030286號小冊子
專利文獻4:國際公開第2018/030287號小冊子
專利文獻5:國際公開第2018/030288號小冊子
專利文獻6:日本特表2011-525444號公報
發明所欲解決之課題
本發明之目的在於提供一種有效製造具有熱熔性,操作作業性及固化特性優異且平坦性、均勻性優異之固化性聚矽氧薄片的方法。再者,本發明之目的在於提供一種包含該固化性聚矽氧薄片之積層體及其製造方法。
解決問題之技術手段
本發明者等人經過潛心研究後發現,藉由具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法,可解決上述課題,從而完成本發明,所述製造方法特徵在於具備以下製程。
製程1:將有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑以及功能性填料混合之製程,
製程2:以120℃以下之溫度對製程1所獲得之混合物進行加熱熔融且同時進行混煉之製程,
製程3:於具備至少一個剝離面之薄膜間積層製程2所獲得之加熱熔融後混合物之製程,以及
製程4:於滾筒間拉伸製程3所獲得之積層體,成型具有特定膜厚之固化性聚矽氧薄片之製程。
於上述固化性聚矽氧薄片之製造方法中,
製程2所獲得之加熱熔融後混合物於150℃利用高化式流變儀(koka type flow tester)測定之熔融黏度為1~1,000 Pas範圍內,
於製程3中,於具備至少一個剝離面之薄膜間積層該加熱熔融後混合物之製程係使用模具及噴嘴將該加熱熔融後混合物成型為薄膜狀或繩狀且同時排出,積層於具備至少一個剝離面之薄膜間的製程,
製造方法優選進而包含作為製程4的前製程或者於製程4中對製程3所獲得之積層體整體冷卻或於80-120℃之間進行溫度調節的製程。尤其是加熱熔融後混合物之熔融黏度較低時,該製造方法可藉由模具將該混合物臨時成型。
於上述固化性聚矽氧薄片之製造方法中,
優選該製造方法之製程2所獲得之混合物整體軟化點為200℃以下,
製程2係將製程1所獲得之混合物整體加熱至該混合物軟化點以上之溫度的製程,
於製程3中,於具備至少一個剝離面之薄膜間積層該加熱熔融後混合物之製程係以固體狀排出該加熱熔融後混合物,並積層於具備至少一個剝離面之薄膜間的製程。
另外,優選為如下製造方法:對於包含以固體狀排出之混合物的積層體,於製程4中進行膜厚調整時,膜厚調整滾筒優選進而具備溫度調節功能,藉由具備該溫度調節功能之滾筒拉伸,使所獲得之固化性聚矽氧薄片之膜厚穩定。尤其是加熱熔融後混合物之熔融黏度較高時,該製造方法無需臨時成型便能成型為薄片狀。
上述固化性聚矽氧薄片之製造方法中,製程2~4為連續之製程,從製程2開始到製程4結束所用時間可在30分鐘以內。尤其是製程3及製程4可為連續且一體之製程,例如,可於滾筒間之正下方將製程2所獲得之加熱熔融後混合物排出或塗佈於具備至少一個剝離面的兩個薄膜間進行積層,與此同時調整滾筒間之間隙,從而拉伸成型為特定膜厚。上述具有將製程3及製程4實質上合二為一之製程的製造方法亦包含於上述製造方法範圍內。
上述固化性聚矽氧薄片之製造方法中,進而可包含將含有製程4所獲得之固化性聚矽氧薄片之積層體進行裁剪的製程。
上述固化性聚矽氧薄片之製造方法中,於製程3中,於具備至少一個剝離面之薄膜間積層製程2所獲得之加熱熔融後混合物的製程可為使用選自T字模及拉絲模(strand die)的模具、以及選自單噴嘴及多噴嘴之噴嘴,將該加熱熔融後混合物一邊成型為薄膜狀或繩狀一邊排出,積層於具備至少一個剝離面之薄膜間的製程。
上述固化性聚矽氧薄片之製造方法中,於製程1之有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑以及功能性填料之混合物中,
有機聚矽氧烷樹脂微粒可為含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上的RSiO3/2
或SiO4/2
所表示之矽氧烷單元(R為芳基)的有機聚矽氧烷樹脂微粒。
上述固化性聚矽氧薄片之製造方法中,藉由製程2所獲得之有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑以及功能性填料之混合物優選藉由固化可獲得下述之固化物:
於25℃之儲存彈性模數(G’)之值為2000 MPa以下,
於150℃之儲存彈性模數(G’)之值為100 MPa以下,
於頻率1.0 Hz之儲存彈性模數/損耗彈性模數(G’/G’’)所表示之損耗正切(tanδ)的峰值為0.40以上。
於上述固化性聚矽氧薄片之製造方法中,
於製程1之有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑以及功能性填料之混合物優選藉由固化可獲得下述之固化物:
室溫至200℃之成型溫度下藉由MDR (Moving Die Rheometer)測定之(1)最大扭矩值未達50 dN·m,(2)達到最大扭矩值時儲存扭矩值/損耗扭矩值之比所表示之損耗正切(tanδ)值未達0.2。
上述固化性聚矽氧薄片之製造方法中,固化性聚矽氧薄片可為壓縮成型用或真空層壓用、壓製成型用固化性聚矽氧薄片,尤其優選為壓縮成型用或真空層壓用固化性聚矽氧薄片。
上述固化性聚矽氧薄片之製造方法中,固化性聚矽氧薄片可為熱熔性薄膜黏接劑。
上述固化性聚矽氧薄片之製造方法中,固化性聚矽氧薄片可為實質上平坦之厚度10~2000 µm之固化性聚矽氧薄片。
此外,本發明之課題可藉由如下積層體而解決,所述積層體具備固化性聚矽氧薄片積層於具備至少一個剝離面之薄膜間的結構,該固化性聚矽氧薄片由有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑及功能性填料構成,為實質上平坦之厚度10~2000 µm且具有熱熔性者。該薄膜均可具備且優選具備剝離面。
上述積層體優選其剝離面係含有1分子中具有與矽原子鍵結之含氟取代基的一種以上有機聚矽氧烷之固化性有機聚矽氧烷組成物固化而獲得之剝離塗層,具備該剝離面之薄膜中至少一個厚度在50 µm以上。該含氟取代基優選為選自氟烷基及全氟聚醚基中之一種以上含氟取代基。此外,固化性有機聚矽氧烷優選為1分子中含有與矽原子鍵結之含氟取代基及固化反應性官能基之一種以上有機聚矽氧烷。
上述積層體之製造方法優選於其製程中包含上述固化性聚矽氧薄片之製造方法。
發明效果
藉由本發明,可提供一種有效製造平坦性與均勻性優異之固化性聚矽氧薄片的方法。該固化性聚矽氧薄片由固化性粒狀聚矽氧組成物構成,具有熱熔性,可形成操作作業性及固化特性優異,並且優選熔融時之間隙填補性優異,應力緩和特性優異的柔軟固化物。進而,本發明之固化性聚矽氧薄片藉由變更固化性粒狀聚矽氧組成物中功能性無機填料之種類,可使固化物實現低線膨脹係數,賦予其導熱率、光反射性等。再者,藉由本發明,可提供一種包含熱熔性薄膜黏接劑之剝離性積層體等包含該固化性聚矽氧薄片之積層體及其製造方法。
[固化性聚矽氧薄片之製造方法]
本發明所涉及之固化性聚矽氧薄片具有熱熔性,由包含有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑及功能性填料之固化性粒狀聚矽氧組成物構成,根據需要可包含直鏈狀有機聚矽氧烷。本發明之製造方法包含以下製程1~4:
製程1:將有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑以及功能性填料混合之製程,
製程2:以120℃以下之溫度對製程1所獲得之混合物進行加熱熔融且同時進行混煉之製程,
製程3:於具備至少一個剝離面之薄膜間積層製程2所獲得之加熱熔融後混合物之製程,以及
製程4:於滾筒間拉伸製程3所獲得之積層體,成型具有特定膜厚之固化性聚矽氧薄片之製程。
此處,「具有熱熔性」係指軟化點為50℃~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薄片不論其構成成分即有機聚矽氧烷樹脂微粒之熱熔性如何,混合物具有熱熔性即可。
[製程1]
上述製程1係含有有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑以及功能性填料之固化性粒狀聚矽氧組成物的混合製程。關於該等各成分,將於後文介紹。此外,於本製程1中,可混合上述成分以外之任意成分(例如直鏈狀有機聚矽氧烷、固化延遲劑及其他添加劑等),無特別限制,藉由該混合可獲得固化性粒狀聚矽氧組成物。
由製程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℃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,優選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,零負荷或施加固定負載時實質上仍無變形及流動來實施評估。其原因在於,若於25℃為非流動性,則該溫度下之形狀保持性良好,且表面黏著性低。
製程1所獲得之混合物之軟化點為200℃以下,優選為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。
製程1所獲得之混合物之軟化點為200℃以下,於後述製程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薄片。
對有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑及功能性填料以及其他任意成分(例如,可使用直鏈狀有機聚矽氧烷)進行混合之製程並無特別限制,但優選在低於有機聚矽氧烷樹脂微粒軟化點之溫度下混合粉體,從而可製造整個混合物。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,優選為實驗室攪拌機、小型磨床、亨舍爾攪拌機。
[自有機聚矽氧烷樹脂成分去除低分子量成分之製程]
另外,考慮到改善本製造方法所獲得之固化性聚矽氧薄片之固化物強度及物理特性之觀點,在進入以下所述製程2之前的階段,優選事先盡可能地自有機聚矽氧烷樹脂微粒等有機聚矽氧烷樹脂成分中去除低分子量成分。詳細內容將於本發明所涉及之有機聚矽氧烷樹脂微粒的相關說明項目中詳細介紹。
[製程2]
製程2係將以120℃以下之溫度對製程1所獲得之混合物進行加熱熔融且同時進行混煉之製程,將具有加熱熔融性之混合物於其軟化點以上之溫度,優選80℃~120℃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、固化劑及功能性填料整體均勻分散。經由製程3,於製程4中將該混合物加壓成型為薄片狀時,一次加壓即可形成均勻薄層狀之成型薄片,具有可避免成型不良及薄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,此種混合物經由製程3,於製程4中將該混合物加壓成型為薄片狀,亦無法形成均勻薄層狀之成型薄片,可能導致薄片破損、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,無法實現本發明之目的。即,於製程2中將溫度管理為上述範圍係本發明之必要構成。
此外,本製程中一邊對粉狀混合物加熱熔融一邊混煉,故混合時會捲入空氣,於製程3之後所生產之薄片中會變為氣泡,很有可能對具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之品質及加熱熔融特性造成不良影響,因此,優選一邊脫氣一邊混煉。脫氣程度可根據混煉時空氣之捲入情況(即,氣泡量)適當調整,優選減壓脫氣為低於1個大氣壓。
製程1所獲得之混合物加熱熔融黏度較低,具有流動性時,可於且優選於後述製程3中事先進行臨時成型,然後於剝離薄膜上積層;具體而言,若製程2-A所獲得之加熱熔融後混合物於150℃利用高化式流變儀測定之熔融黏度為1~1,000 Pas範圍內,則可於製程3中進行臨時成型。
另一方面,製程1所獲得之混合物加熱熔融黏度高,不具有流動性時,於製程2中將製程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,便可於製程3中積層於剝離薄膜上。
製程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、連續式捏合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薄片之生產效率,優選使用單螺桿擠出機、雙螺桿擠出機等連續式加熱混煉裝置。
[製程3]
製程3係於具備至少一個剝離面之薄膜間積層製程2所獲得之加熱熔融後混合物之製程,係於製程4中實施加壓成型之預備製程。因此,製程3及其後製程即製程4可統一,根據需要亦可實質上同時進行製程3及製程4。形成於薄膜間夾入製程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,獲得薄片狀成型物,且成型後利用剝離面可自該薄片狀成型物僅去除薄膜。
於2片薄膜間積層製程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薄片之使用形態,2片薄膜優選均具有剝離面,尤其優選於製程3中將製程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,經過製程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薄片被夾持於剝離性薄膜之間、可自兩面剝離之積層薄片,使用時無需擔心形成之固化性聚矽氧薄片破損,可將兩面薄膜撕下,僅露出固化性聚矽氧薄片。
製程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、合成樹脂薄片/板、天然纖維布、合成纖維布、人工皮革布以及金屬箔。尤其優選合成樹脂薄膜/板,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,優選聚醯亞胺、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,優選透明基材、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,但如果所獲得之熔融混煉物之熔融黏度較高,於製程4利用滾筒進行拉伸的製程中,薄膜以高溫狀態曝露於相當大的壓力下,如果未使用具有高耐熱性之薄膜,薄膜過薄會在拉伸時產生褶皺等,因此,薄膜厚度應在50 µm以上,優選為75 µm以上,較好的是75~300 µm,更優選為75~200 µm。
薄膜具備至少一個剝離層,優選該剝離層與製程2所獲得之混合物接觸。藉此,經過製程3及製程4,容易自薄膜剝離經加壓成型之熱熔性固化性聚矽氧薄片。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薄片發生附著之基材自身。
如後所述,本發明所涉及之、具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片積層於2片薄膜之間。使用聚矽氧薄片時,通常將2片薄膜同時撕下再使用,但也可以僅撕下1片薄膜,保留另一側薄膜,使聚矽氧薄片固化。此時,薄膜優選選擇聚矽氧薄片固化後容易剝離者。
考慮到相對於固化性聚矽氧薄片之剝離性,薄膜上之剝離面優選為藉由氟聚矽氧類剝離劑而獲得之剝離塗層。此處,氟聚矽氧類剝離劑係含有1分子中具有與矽原子鍵結之含氟取代基的一種以上有機聚矽氧烷之固化性有機聚矽氧烷組成物,尤其優選使用含有分子內含有選自氟烷基及全氟聚醚基中之一種以上含氟取代基之有機聚矽氧烷的固化性有機聚矽氧烷組成物。另外,含有含氟取代基之有機聚矽氧烷進而可於同一分子內具有烯基等固化反應性基團,亦可組合含兩種以上不同含氟取代基之有機聚矽氧烷,以特定混合比使用。
例如,藉由本發明中可使用之氟聚矽氧類剝離劑而獲得之剝離塗層可為使以下(ⅰ)~(ⅳ)組成物固化而成之剝離塗層。
(ⅰ) 含有具有互不相同之氟烷基且分子內具有固化反應性基團之兩種以上有機聚矽氧烷的固化性有機聚矽氧烷組成物
(ⅱ) 含有具有互不相同之全氟聚醚基且分子內具有固化反應性基團之兩種以上有機聚矽氧烷的固化性有機聚矽氧烷組成物
(ⅲ) 含有分子內具有氟烷基及固化反應性基團之有機聚矽氧烷以及分子內具有全氟聚醚基及固化反應性基團之有機聚矽氧烷的固化性有機聚矽氧烷組成物
(ⅳ) 含有分子內含有選自氟烷基及全氟聚醚基中之一種以上含氟取代基,不具有固化反應性基團,具有與其他固化反應性成分混合之性質的有機聚矽氧烷之固化性有機聚矽氧烷組成物
於本發明中,實際使用時優選薄膜上之剝離面係藉由氟聚矽氧類剝離劑而獲得之剝離塗層,具體為含有全氟丁基乙基之氟聚矽氧類塗層。作為此種實施剝離塗層處理之薄膜產品,例如可例示TAKARA公司FL1-01、FL1-02、FL1-03、FL2-01、NIPPA株式會社FSA6、FSB6、FSC6、im株式會社FB、FE等。另外,使用包含於側鏈或末端具有全氟丁基乙基等含氟取代基之有機聚矽氧烷的固化性有機聚矽氧烷組成物之氟聚矽氧類塗層可藉由交聯結構、交聯密度之選擇及剝離層之厚度,設計出期望的剝離特性,實施本發明時可自上述市售品中選擇具有適當剝離力之剝離塗層薄膜,亦可適當設計出具有期望之剝離特性的薄膜。
於製程3中,將製程2所獲得之混合物積層於2片薄膜之間。該製程並無特別限制,可為(ⅰ)將加熱熔融後混合物排出或塗佈於具備剝離面之第一薄膜上,然後使該混合物與第二薄膜接觸,將加熱熔融後混合物積層於第一薄膜與第二薄膜之間的製程,亦可為(ⅱ)將加熱熔融後混合物排出或塗佈於具備剝離面之第一薄膜及第二薄膜之間,從而將加熱熔融後混合物積層於兩薄膜之間的製程。該等製程尤其優選為連續之製程。
可將製程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;亦可將該混合物連續排出或塗佈於兩個薄膜之間進行供應,從而形成積層體。此時,於連續之固化性聚矽氧薄片之製造製程中,經由旋轉式滾筒將各薄膜搬運至製程2之混合物供應位置,對薄膜間進行積層操作。旋轉式滾筒直徑及寬度並無特別限制,優選為可於寬度方向上均勻加壓之結構。加壓方法並無特別限制,優選為氣缸或液壓式。
製程3中向薄膜間供應製程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1~10 kg/小時之供應量向薄膜間供應製程2所獲得之混合物,當然並不限定於此。但是,於製程3中,於薄膜間積層製程2所獲得之混合物的量需要根據製程4中所設計之固化性聚矽氧薄片之平均厚度來確定,且需要為製程4中可實施軋製加工之厚度。
製程1所獲得之混合物加熱熔融黏度較低,具有流動性時,優選於製程3中使用模具及噴嘴將製程2所獲得之加熱熔融後混合物成型為薄膜狀或繩狀(包括自細口徑孔部排出之棒狀成型物)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,可以且優選使用具備可加熱結構之T字模或拉絲模,臨時成型為厚度在100~2000 µm (=2 mm)範圍內之大致薄片狀。進而,亦可根據需要使用將該等T字模或拉絲模之排出口於排出面(水平方向)上變形為扁平狀之模具。
製程2所獲得之混合物加熱熔融黏度較低,具有流動性時,優選於上述臨時成型後,包含作為製程4的前製程或者於製程4中對製程3所獲得之積層體整體冷卻或進行溫度調節的製程。原因在於,將加熱熔融物冷卻、製成固體狀能有效實施製程4中的加壓成型。該冷卻製程並無特別限制,可藉由冷卻滾筒、冷風等方式,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℃~室溫範圍內。
另一方面,製程2所獲得之混合物加熱熔融黏度較高,流動性較低時,若於製程3中對積層體整體冷卻,則混合物黏度過高,難以控制膜厚,故優選包含於80~120℃範圍內對所述積層體整體進行溫度調節的製程作為製程4的前製程或者製程4。另外,關於溫度調節之詳細內容,於製程4中進行說明。另一方面,製程1所獲得之混合物加熱熔融黏度較高,不具有流動性時,於製程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。
[製程4]
製程4係於滾筒間拉伸上述製程3所獲得之積層體,成型具有特定膜厚之固化性聚矽氧薄片之製程,係在薄膜上加壓拉伸製程2所獲得之混合物,成型為均勻固化性聚矽氧薄片之形態的製程。軋製滾筒之組數可為單個,亦可為多個。
關於製程4中之軋製加工,可使用滾筒軋製等公知軋製方法對製程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薄片的優勢,例如,於平均厚度10~2000 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薄片表面及薄片內部缺陷極少之固化性聚矽氧薄片。更詳細而言,滾筒軋製時,尤其優選針對目標有機聚矽氧烷固化物薄膜之平均厚度,於1.5~4.0倍範圍內調整滾筒間之間隙。
利用製程4實施拉伸,從而可獲得實質上平坦之厚度10~2000 µm之固化性聚矽氧薄片。將製程2中之加熱熔融後混合物於製程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、含有具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片的剝離性積層體。此外,藉由安裝膜厚計,可對製程3所獲得之積層體測定膜厚,膜厚容易調整,且可實施膜厚管理。
[製程4之溫度調節]
於製程4中,於滾筒間拉伸製程3所獲得之積層體時,優選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薄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薄片之厚度(設計厚度)、其反應性等適當設計,大致在5~120℃範圍內。
製程2所獲得之加熱熔融後混合物之熔融黏度較高時,在利用滾筒進行積層的時刻若混合物溫度顯著降低,則混合物黏度過高,可能難以控制膜厚。為避免出現這一情況,混合物加熱熔融黏度較高時,需要供應給旋轉式滾筒,無需降低混合物溫度。藉由採取將滾筒自身加熱至80~120℃之溫度範圍內,盡可能縮小雙螺桿擠出機等連續式加熱混煉裝置出口即模具與滾筒的距離等措施,能以與加熱混煉裝置出口溫度基本相同之溫度將混合物供應給旋轉式滾筒,防止黏度上升。
另一方面,若混合物溫度或滾筒自身溫度顯著超過120℃,加熱固化性混合物可能會發生反應;若所使用之薄膜耐熱性較低,拉伸過程中薄膜可能會產生褶皺等,因此,需要於該步驟中實施精密溫度控制。
[從製程2開始至製程4結束為止的時間控制]
從工業上批量生產之觀點出發,所述製程2至製程4優選為連續製程,作為熱熔性組成物而使用熱固性物質時,由於固化性聚矽氧組成物於製程1中混合,若自製程2開始長時間曝露於高溫下,變為組成物可進行固化反應之狀態,可能會對最終所獲得之熱熔性固化性聚矽氧薄片之固化性產生不良影響。為防止這一情況,所述於混煉中實施溫度管理非常重要,但進而優選製程2至製程4結束,到所獲得之聚矽氧薄片開始冷卻前的時間為較短時間,具體為30分鐘以內,優選為15分鐘以內,更優選為5分鐘以內。於製造製程中,若曝露於高溫的時間在所述範圍內,即便生產由熱固性組成物構成之聚矽氧薄片,亦不會發生反應,能製造出熱熔性優異之薄片。
[製程3及製程4的統一]
另外,任一製造方法(方法A或方法B)中,製程3及製程4可為連續且一體之製程,例如,可於滾筒間之正下方將製程2所獲得之加熱熔融後混合物排出或塗佈於具備至少一個剝離面的薄膜間進行積層,與此同時調整滾筒間之間隙,從而拉伸成型為特定膜厚。上述具有將製程3及製程4實質上合二為一之製程的製造方法亦包含於上述製造方法範圍內。
即,對於製程3及製程4,亦可連續地、一體地實施以下兩製程:將製程2所獲得之混合物排出或塗佈於2片剝離薄膜間,於2片剝離薄膜間、例如2片長尺剝離薄膜間夾入所述混合之製程;以及將由所獲得之2片剝離薄膜及介裝於其間之所述混合物構成之積層體繼續通過滾筒之間,對剝離薄膜間之混合物拉伸成型,調節為規定膜厚,以獲得目標積層體的製程。此種一體實施製程3及製程4的方法亦包含於上述製造方法中。
[裁剪製程]
藉由製程4,可獲得於剝離性薄膜之間介裝有熱熔性固化性聚矽氧薄片之剝離性積層體,亦可任意具有對包含該固化性聚矽氧薄片之積層體進行裁剪之製程。從而可獲得期望尺寸之包含熱熔性固化性聚矽氧薄片之剝離性積層體。裁剪裝置並無限定,但優選為可連續對寬度方向及長度方向進行裁剪的裝置,最好可調整線速。若使用SOLUTECH工業株式會社製之薄片切割機,則可連續裁剪。裁剪裝置中若具有異物檢查器,則可於裁剪前檢測異物並做標記,然後去除。
[旋轉式滾筒之後的路線]
此外,藉由製程4,變為剝離性薄膜間介裝有熱熔性固化性聚矽氧薄片之剝離性積層體的狀態,若使用剝離性薄膜上實施有氟聚矽氧類塗層處理者,則與聚矽氧薄片之黏著力有非常弱之趨勢,根據製程4之後之路線,薄膜有可能會自聚矽氧薄片上剝離。若存在極端U字型路線,薄膜易自聚矽氧薄片剝離,故優選拉伸之旋轉式滾筒之後的路線為直線。鑒於該原因,最好避免於裁剪製程前利用捲繞裝置等進行捲繞,優選連續地於裁剪製程中切割為期望之尺寸。
[以品質管理等為目的之任意製程]
藉由製程4,變為剝離性薄膜間介裝有熱熔性固化性聚矽氧薄片之剝離性積層體的狀態,之後,實際使用時亦可且優選包含以品質管理為目的之製程(例如,計測特性值或管理有無異物之製程)。該製程優選藉由具備攝影機、視訊攝影機等光學測定機構之異物檢測裝置實施。
[積層體]
藉由以上製程而獲得之積層體係具備固化性聚矽氧薄片積層於具備至少一個剝離面之薄膜間的結構者,該固化性聚矽氧薄片至少由有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑及功能性填料構成,進而可任意含有直鏈狀有機聚矽氧烷其他成分,為實質上平坦之厚度10~2000 µm且具有熱熔性者。另外,該薄膜均可具備且優選具備剝離面。
[固化性聚矽氧薄片]
藉由本發明之製造方法而獲得之固化性聚矽氧薄片係至少包含有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑及功能性填料,進而任意含有直鏈狀有機聚矽氧烷等成分之固化性聚矽氧組成物,具有熱熔性,可用作加熱熔融性黏著材,藉由固化可形成耐熱性及應力緩和優異之聚矽氧固化物。該固化性聚矽氧薄片之成型性、間隙填補性及黏合力/黏著力優異,尤其可用作晶片貼裝薄膜或薄膜黏接劑。此外,亦適宜作為藉由壓縮成型、壓製成型或真空層壓而形成密封層之固化性聚矽氧薄片使用。無論用於何種用途,該固化性聚矽氧薄片均為具有熱熔性之薄片狀產品,故適用於大面積黏接及密封。
具體而言,藉由本發明之製造方法而獲得之固化性聚矽氧薄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薄片加熱至150℃以上,藉由該固化性聚矽氧薄片之固化物,黏合於被黏附體之間。另外,剝離性薄膜亦可加熱固化性聚矽氧薄片,形成固化物後再剝離,用作半導體等之基板之密封層時,優選此種使用。可根據該固化性聚矽氧薄片之用途及使用方法,選擇剝離時機。
該固化性聚矽氧薄片具有熱熔性,於最終固化前加熱該薄片,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薄片之加熱機構,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,例如優選使用電熱沖壓機、薄膜式層壓機、覆膜機等。
如上所述,本發明所涉及之固化性聚矽氧薄片熔融時之間隙填補性、固化物於室溫至高溫時之柔軟性優異,故適用於含有藉由固化物一次實施包含光半導體之半導體元件之注塑成型及底部填充之覆蓋製程(所謂模具底部填充法)的成型方法。並且,本組成物藉由上述特性,能夠適用於含有以覆蓋搭載單個或多個半導體元件之半導體晶圓基板之表面,並利用該固化物填充半導體元件之間隙之方式進行注塑成型之覆蓋製程(所謂晶圓成型)之成型方法。
上述製程中,可使用壓縮成型機、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、熱壓機、真空層壓機等。尤其是,本發明所涉及之固化性聚矽氧薄片可適用於藉由壓製成型、壓縮成型及真空層壓而獲得固化物之目的。
關於使固化性聚矽氧薄片熱固化之條件,可根據其固化系統選擇最佳溫度。矽氫化反應時優選為150℃以上,有機過氧化物固化時優選為170℃以上。
適用於半導體等之保護構件,故將本發明所涉及之固化性聚矽氧薄片固化後獲得之固化物於25℃之D型硬度計硬度優選為20以上。再者,該D型硬度計硬度可基於JIS K 6253-1997「硫化橡膠以及熱塑性橡膠之硬度試驗方法」,利用D型硬度計求得。
並且適用於要求柔軟性之可撓性用途之半導體密封材料,因此根據JIS K 6911-1995「熱固化性塑料一般試驗方法」規定之方法測定出之固化物之彎曲延伸率優選為2%以上或4%以上。
[本發明所涉及之固化性聚矽氧薄片之用途]
由於本發明所涉及之固化性聚矽氧薄片具有熱熔性,且熔融(熱熔)時之間隙填補性、操作作業性及固化性優異,故適用於半導體用密封劑或底部填充劑;SiC、GaN等功率半導體用密封劑或底部填充劑;發光二極體、光電二極體、光電電晶體、雷射二極體等光半導體用密封劑或光反射材料;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,故亦適用於壓製成型、壓縮成型或者真空層壓之成型用材料。尤其適合用作成型時使用模具底部填充法或晶圓成型法之半導體用密封劑。
本發明所涉及之固化性聚矽氧薄片尤其可用於半導體基板(包括晶圓或光半導體基板)之大面積密封。再者,將本發明之固化性粒狀聚矽氧組成物成型為薄片狀而成之薄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。
[本發明所涉及之固化性聚矽氧薄片之固化物之用途]
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、間隙填補特性優異,並且固化物於上述室溫下具有柔軟性、高應力緩和特性以及彎曲延伸率等。因此,將本組成物固化而成之固化物適用作半導體裝置用構件,並且適用作包含光半導體之半導體元件或IC晶片等之密封材料、光半導體裝置之光反射材、半導體裝置之黏接劑及結合構件。
具備由上述固化物構成之構件之半導體裝置並無特別限制,尤其優選為功率半導體裝置、光半導體裝置以及搭載於可撓性電路板上之半導體裝置。
[固化性粒狀聚矽氧組成物]
本發明之固化性聚矽氧薄片可由含有(A)有機聚矽氧烷樹脂微粒、(B)功能性無機填料以及(C)固化劑之固化性粒狀聚矽氧組成物構成。以下,說明該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。並且,關於平均粒徑10.0 µm以上之功能性無機填料,可表述為「粗大粒子」。
(A)成分係本組成物之主劑,係藉由(C)固化劑固化之有機聚矽氧烷樹脂微粒。此處,(A)成分優選具有固化反應性官能基,可為選自縮合反應性基團、矽氫化反應性基團、自由基反應性基團及過氧化物固化性基團中之一種以上官能基,但優選為矽氫化反應性基團及自由基反應性基團,尤其優選為包含碳-碳雙鍵之固化反應性官能基。
作為(A)成分中之矽氫化反應性基團,可列舉乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基等碳原子數2至20之烯基以及矽原子鍵結氫原子。作為該矽氫化反應性基團,優選烯基。該烯基可為直鏈狀亦可為支鏈狀,優選為乙烯基、己烯基。(A)成分優選一分子中具有至少2個矽氫化反應性基團。
作為(A)成分中矽氫化反應性基團以外之與矽原子鍵結之基團,可列舉碳原子數1至20之烷基、碳原子數1至20之鹵素取代烷基、碳原子數6至20之芳基、碳原子數6至20之鹵素取代芳基以及碳原子數7至20之芳烷基、烷氧基及羥基。具體而言,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、菲基、吡啶基等芳基;苯乙基、苯丙基等芳烷基;以氯原子、溴原子等鹵素原子之部分或全部取代與該等基團鍵結之氫原子之基團;以及甲氧基、乙氧基、丙氧基等烷氧基。尤其優選苯基、羥基。
此外,作為(A)成分中之自由基反應性基團,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基等碳原子數1至20之烷基;乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基等碳原子數2至20之烯基;3-丙烯醯氧基丙基、4-丙烯醯氧基丁基等含有丙烯酸的基團;3-甲基丙烯醯氧基丙基、4-甲基丙烯醯氧基丁基等含有甲基丙烯酸之基團;以及矽原子鍵結氫原子。作為該自由基反應性基團,優選烯基。該烯基可為直鏈狀亦可為支鏈狀,優選為乙烯基、己烯基。(A)成分優選一分子中具有至少2個自由基反應性基團。
作為(A)成分中自由基反應性基團以外之與矽原子鍵結之基團,可列舉碳原子數1至20之鹵素取代烷基、碳原子數6至20之芳基、碳原子數6至20之鹵素取代芳基、碳原子數7至20之芳烷基、烷氧基以及羥基,並可列舉與上述相同之基團。尤其優選苯基、羥基。尤其優選(A)成分之分子中所有有機基團之10莫耳%以上為芳基、尤其是苯基。
於本發明中,(A)成分優選包含具有固化反應性官能基之有機聚矽氧烷樹脂微粒,該有機聚矽氧烷樹脂微粒包含分子整體具有熱熔性或分子整體不具有熱熔性之有機聚矽氧烷樹脂微粒。另外,該有機聚矽氧烷樹脂微粒不具有熱熔性時,優選為與直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷的混合物。再者,亦可且優選與不具有固化反應性官能基、分子整體不具有熱熔性之有機聚矽氧烷樹脂微粒併用。
即,(A)成分之至少一部分或全部可為
(A1-1)軟化點在30℃以上、分子內具有含有至少1個碳-碳雙鍵之固化反應性官能基的熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒。
另一方面,(A)成分即有機聚矽氧烷樹脂可為自身不具有熱熔性之有機聚矽氧烷樹脂,尤其優選為選自
(A1-2-1)有機聚矽氧烷樹脂微粒,其作為分子整體不具有熱熔性,分子內不具有含有碳-碳雙鍵的固化反應性官能基,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;以及
(A1-2-2)有機聚矽氧烷樹脂微粒,其作為分子整體不具有熱熔性,分子內具有含有至少一個碳-碳雙鍵的固化反應性官能基,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
中之一種以上或該等之混合物。但是,該等有機聚矽氧烷樹脂自身不具有熱熔性,故需要為與
(A2)在25℃呈液態或具有可塑度之半固體狀直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷,且分子內具有包含至少2個碳-碳雙鍵的固化反應性官能基者
之混合物。
尤其優選(A)成分即有機聚矽氧烷樹脂微粒由(A1-2-1)成分、(A1-2-2)成分及(A2)成分之混合物構成,混合物整體係由具有熱熔性之固體構成的微粒。
以下,對該等成分進行說明。
[(A1)成分]
(A1) 成分其自身具有熱熔性,分子內具有含有至少1個碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,藉由下述(C)固化劑進行固化。此種(A1)成分優選由
(A1
) 樹脂狀有機聚矽氧烷、
(A2
) 將至少1種有機聚矽氧烷交聯而成之有機聚矽氧烷交聯物、
(A3
) 由樹脂狀有機矽氧烷嵌段及鏈狀有機矽氧烷嵌段構成之嵌段共聚物、
或該等至少2種之混合物
構成之有機聚矽氧烷樹脂微粒。
(A1
)成分係具有矽氫化反應性基團及/或自由基反應性基團之樹脂狀有機聚矽氧烷,優選具有大量T單元或Q單元且具有芳基之熱熔性樹脂狀有機聚矽氧烷。作為此種(A1
)成分,可列舉由三有機甲矽烷氧基單元(M單元)(有機基團為僅甲基、甲基與乙烯基或苯基)、二有機甲矽烷氧基單元(D單元)(有機基為僅甲基、甲基與乙烯基或苯基)、單有機甲矽烷氧基單元(T單元)(有機基為甲基、乙烯基或苯基)以及矽氧烷基單元(Q單元)之任意組合構成之MQ樹脂、MDQ樹脂、MTQ樹脂、MDTQ樹脂、TD樹脂、TQ樹脂以及TDQ樹脂。再者,優選(A1
)成分之分子中具有至少2個矽氫化反應性基團及/或自由基反應性基團,並且分子中所有有機基團之10莫耳%以上為芳基、尤其是苯基。
(A2
)成分係將至少1種有機聚矽氧烷交聯而成者,因此藉由(C)固化劑進行固化時不易發生龜裂,並且能夠減小固化收縮。此處,「交聯」係指,藉由矽氫化反應、縮合反應、自由基反應以及高能線反應等,使作為原料之有機聚矽氧烷與所述有機聚矽氧烷連接。作為該矽氫化反應性基團及自由基反應性基團(包含高能線反應性基團),可列舉與上述相同之基團,作為縮合反應性基團,可列舉羥基、烷氧基以及醯氧基。
構成(A2
)成分之單元並無限定,可列舉矽氧烷單元、含有矽亞烷基之矽氧烷單元,此外,考慮到使獲得之固化物具有充分之硬度及機械強度,優選同一分子內具有樹脂狀聚矽氧烷單元及鏈狀聚矽氧烷單元。即,(A2
)成分優選為樹脂狀有機聚矽氧烷與鏈狀(包含直鏈狀或支鏈狀)有機聚矽氧烷之交聯物。藉由於(A2
)成分中導入樹脂狀有機聚矽氧烷構造-鏈狀有機聚矽氧烷構造,使(A2
)成分具有良好之熱熔性,並且藉由(C)固化劑形成良好之固化性。
(A2
)成分係
(1) 經過一分子中具有至少2個烯基之有機聚矽氧烷與一分子中具有至少2個矽原子鍵結氫原子之有機聚矽氧烷之矽氫化反應,於分子中藉由亞烷基鍵結連接樹脂狀有機聚矽氧烷構造-鏈狀有機聚矽氧烷構造者
(2) 經過一分子中具有至少2個自由基反應性基團之至少2種有機聚矽氧烷之有機過氧化物之自由基反應,於分子中藉由矽氧烷鍵結或亞烷基鍵結連接樹脂狀有機聚矽氧烷構造-鏈狀有機聚矽氧烷構造者
(3) 經過至少2種有機聚矽氧烷之縮合反應,於分子中藉由矽氧烷(-Si-O-Si-)鍵結連接樹脂狀有機聚矽氧烷構造-鏈狀有機聚矽氧烷構造者
中之任一者。此種(A2
)成分具有藉由亞烷基或新的矽氧烷鍵結連接樹脂構造-鏈狀構造之有機聚矽氧烷部分之構造,因此可顯著改善熱熔性。
上述(1)及(2)中,作為(A2
)成分中含有之亞烷基,可列舉乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基等碳原子數2至20之烯基。其可以是直鏈狀亦可以是支鏈狀,優選為乙烯基、己烯基。
樹脂狀有機聚矽氧烷與鏈狀(包含直鏈狀或支鏈狀)有機聚矽氧烷之交聯物例如由以下矽氧烷單元及含有矽亞烷基之矽氧烷單元構成。
M單元:以R1
R2 2
SiO1/2
表示之矽氧烷單元、
D單元:以R1
R2
SiO2/2
表示之矽氧烷單元、
R3
M/R3
D單元:選自以R3 1/2
R2 2
SiO1/2
表示之含有矽亞烷基之矽氧烷單元以及以R3 1/2
R2
SiO2/2
表示之含有矽亞烷基之矽氧烷單元中至少1種之矽氧烷單元、以及
T/Q單元:選自以R2
SiO3/2
表示之矽氧烷單元以及以SiO4/2
表示之矽氧烷單元中至少1種之矽氧烷單元
式中,R1
分別單獨為碳原子數1至20之烷基、碳原子數1至20之鹵素取代烷基、碳原子數2至20之烯基、碳原子數6至20之芳基、碳原子數6至20之鹵素取代芳基或碳原子數7至20之芳烷基,並可列舉與上述相同之基團。R1
優選為甲基、乙烯基、苯基。其中,所有矽氧烷單元中,至少2個R1
優選為烯基。
此外,式中,R2
分別單獨為碳原子數1至20之烷基、碳原子數1至20之鹵素取代烷基、碳原子數6至20之芳基、碳原子數6至20之鹵素取代芳基或碳原子數7至20之芳烷基,可列舉與所述R1
相同之基團。R2
優選為甲基、苯基。
此外,式中,R3
係與其他矽氧烷單元中之矽原子鍵結之直鏈狀或支鏈狀之碳原子數2至20之亞烷基。作為亞烷基,可列舉與上述相同之基團,優選為乙烯基、己烯基。
M單元係構成(A2
)成分之末端之矽氧烷單元,D單元係構成直鏈狀之聚矽氧烷構造之矽氧烷單元。再者,優選於該等M單元或D單元、尤其是M單元上具有烯基。另一方面,R3
M單元及R3
D單元係透過矽亞烷基鍵結與其他矽氧烷單元中之矽原子鍵結,並且透過氧原子與其他矽氧烷單元中之矽原子鍵結之矽氧烷單元。T/Q單元係使聚矽氧烷具有樹脂狀構造之分支之矽氧烷單元,(A2
)成分優選含有以R2
SiO3/2
表示之矽氧烷單元及/或以SiO4/2
表示之矽氧烷單元。尤其是,考慮到提高(A2
)成分之熱熔性並調整(A2
)成分中芳基之含量,(A2
)成分優選含有以R2
SiO3/2
表示之矽氧烷單元,尤其優選含有R2
為苯基之矽氧烷單元。
R3
M/R3
D單元係(A2
)成分具有特徵之一種構造,表示透過R3
之亞烷基於矽原子間進行交聯之構造。具體而言,其優選為選自以R3 1/2
R2 2
SiO1/2
表示之含有亞烷基之矽氧烷單元以及以R3 1/2
R2
SiO2/2
表示之含有亞烷基之矽氧烷單元中之至少1種矽氧烷單元,並且構成(A2
)成分之所有矽氧烷單元中之至少二個係該等含有亞烷基之矽氧烷單元。具有R3
之亞烷基之矽氧烷單元間之優選鍵結形態如上所述,二個含有亞烷基之矽氧烷單元間之R3
之數量與M單元中之氧等同樣地表示為鍵結數「1/2」。假設R3
之數量為1,(A2
)成分中含有選自以[O1/2
R2 2
SiR3
SiR2 2
O1/2
]、[O1/2
R2 2
SiR3
SiR2
O2/2
]以及[O2/2
R2
SiR3
SiR2
O2/2
]表示之矽氧烷之結構單元中之至少1以上,各氧原子(O)與所述M、D、T/Q單元中含有之矽原子鍵結。由於具有所述構造,所以(A2
)成分能夠比較容易地設計分子內具有由D單元構成之鏈狀聚矽氧烷構造、含有T/Q單元之樹脂狀聚矽氧烷構造之構造,其物理物性明顯優異。
上述(1)中,能夠藉由按照[烯基之莫耳數]/[矽原子鍵結氫原子之莫耳數]>1之反應比使一分子中具有至少2個烯基之有機聚矽氧烷與一分子中具有至少2個矽原子鍵結氫原子之有機聚矽氧烷發生矽氫化反應來獲得。
上述(2)中,能夠藉由利用數量不足以使系統中所有自由基反應性基團發生反應之有機過氧化物,使一分子中具有至少2個自由基反應性基團之至少2種有機聚矽氧烷發生自由基反應來獲得。
上述(1)及(2)中,(A2
)成分係使具有樹脂狀矽氧烷構造之有機聚矽氧烷與具有鏈狀矽氧烷構造之有機聚矽氧烷發生矽氫化反應或自由基反應者。
例如,(A2
)成分係以設計成(AR
)成分或(AL
)成分中之矽氫化反應性基團及/或自由基反應性基團發生反應後會有殘餘之比率使
(AR
) 分子中含有以R2
SiO3/2
(式中,R2
為與上述相同之基團)表示之矽氧烷單元及/或以SiO4/2
表示之矽氧烷單元,並且具有碳原子數2至20之烯基或矽原子鍵結氫原子或者自由基反應性之基團之至少1種樹脂狀有機聚矽氧烷與
(AL
) 分子中含有以R2 2
SiO2/2
表示之矽氧烷單元(式中,R2
為與上述相同之基團),並且可與所述(AR
)成分發生矽氫化反應或自由基反應之基團,且具有碳原子數2至20之烯基或矽原子鍵結氫原子之至少1種鏈狀有機聚矽氧烷
發生反應而獲得之有機聚矽氧烷。
上述(1)中,(AR
)成分之至少一部分係具有碳原子數2至20之烯基之樹脂狀有機聚矽氧烷時,(AL
)成分之至少一部分優選為具有矽原子鍵結氫原子之鏈狀有機聚矽氧烷。
同樣地,(AR
)成分之至少一部分係具有矽原子鍵結氫原子之樹脂狀有機聚矽氧烷時,(AL
)成分之至少一部分優選為具有碳原子數2至20之烯基之鏈狀有機聚矽氧烷。
此種(A2
)成分優選為
(a1
)成分:藉由有機過氧化物使由下述(a1-1
)成分及/或下述(a1-2
)成分構成之分子中具有至少2個碳原子數2至20之烯基之有機聚矽氧烷發生自由基反應者;或者於矽氫化反應用催化劑之存在下,以相對於上述(a1
)成分中含有之碳原子數2至20之烯基,下述(a2
)成分中之矽原子鍵結氫原子之莫耳比為0.2至0.7莫耳之量,使
(a1
)成分與
(a2
)有機氫聚矽氧烷
發生矽氫化反應者。
(a1-1
)成分係分支單元之量較多之聚矽氧烷,其係以平均單元式:
(R4 3
SiO1/2
)a
(R4 2
SiO2/2
)b
(R4
SiO3/2
)c
(SiO4/2
)d
(R5
O1/2
)e
表示之一分子中具有至少2個烯基之有機聚矽氧烷。式中,R4
分別單獨為碳原子數1至20之烷基、碳原子數1至20之鹵素取代烷基、碳原子數2至20之烯基、碳原子數6至20之芳基、碳原子數6至20之鹵素取代芳基或碳原子數7至20之芳烷基,可列舉與上述R1
相同之基團。R4
優選為甲基、乙烯基或苯基。其中,R4
之至少2個係烯基。此外,考慮到熱熔性良好之觀點,優選所有R4
之10莫耳%以上或20莫耳%以上為苯基。此外,式中,R5
係氫原子或碳原子數1至6之烷基,可列舉與上述相同之烷基。
此外,式中,a為0至0.7之範圍內之數,b為0至0.7之範圍內之數,c為0至0.9之範圍內之數,d為0至0.7之範圍內之數,e為0至0.1之範圍內之數,並且c+d為0.3至0.9之範圍內之數,a+b+c+d為1,優選a為0至0.6之範圍內之數,b為0至0.6之範圍內之數,c為0至0.9之範圍內之數,d為0至0.5之範圍內之數,e為0至0.05之範圍內之數,並且c+d為0.4至0.9之範圍內之數,a+b+c+d為1。其原因在於,a、b以及c+d分別為上述範圍內之數時,獲得之固化物之硬度及機械強度優異。
作為此種(a1-1
)成分,可列舉以下有機聚矽氧烷。式中,Me、Ph、Vi分別表示甲基、苯基、乙烯基。
(ViMe2
SiO1/2
)0.25
(PhSiO3/2
)0.75
(HO1/2
)0.02
(ViMe2
SiO1/2
)0.25
(PhSiO3/2
)0.75
(ViMe2
SiO1/2
)0.20
(PhSiO3/2
)0.80
(ViMe2
SiO1/2
)0.15
(Me3
SiO1/2
)0.38
(SiO4/2
)0.47
(HO1/2
)0.01
(ViMe2
SiO1/2
)0.13
(Me3
SiO1/2
)0.45
(SiO4/2
)0.42
(HO1/2
)0.01
(ViMe2
SiO1/2
)0.15
(PhSiO3/2
)0.85
(HO1/2
)0.01
(Me2
SiO2/2
)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
(ViMe2
SiO1/2
)0.15
(PhSiO3/2
)0.75
(SiO4/2
)0.10
(HO1/2
)0.02
(Ph2
SiO2/2
)0.25
(MeViSiO2/2
)0.30
(PhSiO3/2
)0.45
(HO1/2
)0.04
(Me3
SiO1/2
)0.20
(ViMePhSiO1/2
)0.40
(SiO4/2
)0.40
(HO1/2
)0.08
(a1-2
)成分係鏈狀矽氧烷單元之量較多之聚矽氧烷,其係以平均單元式:
(R4 3
SiO1/2
)a'
(R4 2
SiO2/2
)b'
(R4
SiO3/2
)c'
(SiO4/2
)d'
(R5
O1/2
)e'
表示之一分子中具有至少2個碳原子數2至20之烯基之有機聚矽氧烷。式中,R4
及R5
係與上述相同之基團。
此外,式中,a’為0.01至0.3之範圍內之數,b’為0.4至0.99之範圍內之數,c’為0至0.2之範圍內之數,d’為0至0.2之範圍內之數,e’為0至0.1之範圍內之數,並且c’+d’為0至0.2之範圍內之數,a’+b’+c’+d’為1,優選為a’為0.02至0.20之範圍內之數,b’為0.6至0.99之範圍內之數,c’為0至0.1之範圍內之數,d’為0至0.1之範圍內之數,j’為0至0.05之範圍內之數,並且c’+d’為0至0.1之範圍內之數,a’+b’+c’+d’為1。其原因在於,a’、b’、c’、d’分別為上述範圍內之數時,能夠使獲得之固化物具有強韌性。
作為此種(a1-2
)成分,可列舉以下有機聚矽氧烷。式中,Me、Ph、Vi分別表示甲基、苯基、乙烯基。
ViMe2
SiO(MePhSiO)18
SiMe2
Vi、即(ViMe2
SiO1/2
)0.10
(MePhSiO2/2
)0.90
ViMe2
SiO(MePhSiO)30
SiMe2
Vi、即(ViMe2
SiO1/2
)0.063
(MePhSiO2/2
)0.937
ViMe2
SiO(MePhSiO)150
SiMe2
Vi、即(ViMe2
SiO1/2
)0.013
(MePhSiO2/2
)0.987
ViMe2
SiO(Me2
SiO)18
SiMe2
Vi、即(ViMe2
SiO1/2
)0.10
(Me2
SiO2/2
)0.90
ViMe2
SiO(Me2
SiO)30
SiMe2
Vi、即(ViMe2
SiO1/2
)0.063
(Me2
SiO2/2
)0.937
ViMe2
SiO(Me2
SiO)35
(MePhSiO)13
SiMe2
Vi、即(ViMe2
SiO1/2
)0.04
(Me2
SiO2/2
)0.70
(MePhSiO2/2
)0.26
ViMe2
SiO(Me2
SiO)10
SiMe2
Vi、即(ViMe2
SiO1/2
)0.17
(Me2
SiO2/2
)0.83
(ViMe2
SiO1/2
)0.10
(MePhSiO2/2
)0.80
(PhSiO3/2
)0.10
(HO1/2
)0.02
(ViMe2
SiO1/2
)0.20
(MePhSiO2/2
)0.70
(SiO4/2
)0.10
(HO1/2
)0.01
HOMe2
SiO(MeViSiO)20
SiMe2
OH
Me2
ViSiO(MePhSiO)30
SiMe2
Vi
Me2
ViSiO(Me2
SiO)150
SiMe2
Vi
考慮到使獲得之固化物具有硬度及機械強度之觀點,優選使用(a1-1
)成分。雖然考慮到能夠使獲得之固化物具有強韌性之觀點,能夠作為任意成分添加(a1-2
)成分,但以下(a2
)成分中使用具有大量鏈狀矽氧烷單元之交聯劑時,也可用其進行替代。任一情況下,優選具有大量分支狀矽氧烷單元之成分與具有大量鏈狀矽氧烷單元之成分之質量比為50:50至100:0之範圍內或者60:40至100:0之範圍內。其原因在於,具有大量分支狀矽氧烷單元之成分與具有大量鏈狀矽氧烷單元之成分之質量比為上述範圍內之值時,獲得之固化物之硬度以及機械強度良好。
再者,利用有機過氧化物使(a1
)成分發生自由基反應時,可以不使用(a2
)成分,使(a1-1
)成分與(a1-2
)成分於10:90至90:10之範圍內發生反應。
(a2
)成分係矽氫化反應中用來使(a1-1
)成分及/或(a1-2
)成分進行交聯之成分,其係一分子中至少含有2個矽原子鍵結氫原子之有機聚矽氧烷。作為(a2
)成分中氫原子以外之與矽原子鍵結之基團,可列舉碳原子數1至20之烷基、碳原子數1至20之鹵素取代烷基、碳原子數6至20之芳基、碳原子數6至20之鹵素取代芳基、碳原子數7至20之芳烷基、烷氧基、含有環氧基之基團或羥基,並可列舉與上述同樣之基團。
此種(a2
)成分並無限定,但優選以平均組合式:
R6 k
Hm
SiO(4-k-m)/2
表示之有機氫聚矽氧烷。式中,R6
為碳原子數1至20之烷基、碳原子數1至20之鹵素取代烷基、碳原子數6至20之芳基、碳原子數6至20之鹵素取代芳基或者碳原子數7至20之芳烷基,並可列舉與所述R1
同樣之基團,優選為甲基或苯基。
此外,式中,k為1.0至2.5之範圍之數,優選為1.2至2.3之範圍之數,m為0.01至0.9之範圍之數,優選為0.05至0.8之範圍之數,並且k+m為1.5至3.0之範圍之數,優選為2.0至2.7之範圍之數。
(a2
)成分可以是具有大量分支狀矽氧烷單元之樹脂狀有機氫聚矽氧烷,亦可以是具有大量鏈狀矽氧烷單元之鏈狀有機氫聚矽氧烷。具體而言,(a2
)成分可列舉以下述(a2-1
)表示之有機氫聚矽氧烷、以下述(a2-2
)表示之有機氫聚矽氧烷或該等之混合物。
(a2-1
)成分係以平均單元式:
[R7 3
SiO1/2
]f
[R7 2
SiO2/2
]g
[R7
SiO3/2
]h
[SiO4/2
]i
(R5
O1/2
)j
表示之具有矽原子鍵結氫原子之樹脂狀有機氫聚矽氧烷。式中,R7
分別單獨為碳原子數1至20之烷基、碳原子數1至20之鹵素取代烷基、碳原子數6至20之芳基、碳原子數6至20之鹵素取代芳基、碳原子數7至20之芳烷基或氫原子,並可列舉與所述R1
相同之基團。此外,式中,R5
係氫原子或碳原子數1至6之烷基,並可列舉與上述相同之基團。
此外,式中,f為0至0.7之範圍內之數,g為0至0.7之範圍內之數,h為0至0.9之範圍內之數,i為0至0.7之範圍內之數,j為0至0.1之範圍內之數,並且h+i為0.3至0.9之範圍內之數,f+g+h+i為1,優選f為0至0.6之範圍內之數,g為0至0.6之範圍內之數,h為0至0.9之範圍內之數,i為0至0.5之範圍內之數,j為0至0.05之範圍內之數,並且h+i為0.4至0.9之範圍內之數,f+g+h+i為1。
(a2-2
)成分係以平均單元式:
(R7 3
SiO1/2
)f'
(R7 2
SiO2/2
)g'
(R7
SiO3/2
)h'
(SiO4/2
)i'
(R5
O1/2
)j'
表示之一分子中具有至少2個矽原子鍵結氫原子之有機聚矽氧烷。式中,R7
及R5
係與上述相同之基團。
此外,式中,f’為0.01至0.3之範圍內之數,g’為0.4至0.99之範圍內之數,h’為0至0.2之範圍內之數,i’為0至0.2之範圍內之數,j’為0至0.1之範圍內之數,並且h’+i’為0至0.2之範圍內之數,f’+g’+h’+i’為1,優選f'為0.02至0.20之範圍內之數,g'為0.6至0.99之範圍內之數,h'為0至0.1之範圍內之數,i'為0至0.1之範圍內之數,j'為0至0.05之範圍內之數,並且h'+i'為0至0.1之範圍內之數,f'+g'+h'+i'為1。
如上所述,(a2
)成分中,具有大量分支狀矽氧烷單元之樹脂狀有機聚矽氧烷會使固化物具有硬度和機械強度,具有大量鏈狀矽氧烷單元之有機聚矽氧烷會使固化物具有強韌性,因此作為(a2
)成分,優選適當使用(a2-1
)成分和(a2-2
)成分。具體而言,(a1
)成分中分支狀矽氧烷單元較少時,作為(a2
)成分優選主要使用(a2-1
)成分,(a1
)成分中鏈狀矽氧烷單元較少時,優選主要使用(a2-2
)成分。(a2
)成分優選(a2-1
)成分與(a2-2
)成分之質量比為50:50至100:0之範圍內或者60:40至100:0之範圍內。
作為此種(a2
)成分,可列舉以下有機聚矽氧烷。式中,Me、Ph分別表示甲基、苯基。
Ph2
Si(OSiMe2
H)2
、即Ph0.67
Me1.33
H0.67
SiO0.67
HMe2
SiO(Me2
SiO)20
SiMe2
H、即Me2.00
H0.09
SiO0.95
HMe2
SiO(Me2
SiO)55
SiMe2
H、即Me2.00
H0.04
SiO0.98
PhSi(OSiMe2
H)3
、即Ph0.25
Me1.50
H0.75
SiO0.75
(HMe2
SiO1/2
)0.6
(PhSiO3/2
)0.4
、即Ph0.40
Me1.20
H0.60
SiO0.90
相對於(a1
)成分中之烯基,(a2
)成分之添加量為(a2
)成分中矽原子鍵結氫原子之莫耳比為0.2至0.7之量,優選為0.3至0.6之量。其原因在於,(a2
)成分之添加量為上述範圍內時,獲得之固化物之初始硬度及機械強度良好。
用於使(a1
)成分進行自由基反應之有機過氧化物並無限定,可使用下述(C)成分中例示之有機過氧化物。進行自由基反應時,(a1
)成分優選(a1-1
)成分與(a1-2
)成分之質量比為10:90至90:10之範圍內之混合物。再者,有機過氧化物之添加量並無限定,但相對於(a1
)成分100質量份,優選為0.1至5質量份之範圍內、0.2至3質量份之範圍內或者0.2至1.5質量份之範圍內。
此外,用於使(a1
)成分與(a2
)成分進行矽氫化反應之矽氫化反應用催化劑並無限定,可使用下述(C)成分中例示之矽氫化反應用催化劑。再者,相對於(a1
)成分與(a2
)成分之合計量,矽氫化反應用催化劑之添加量優選矽氫化反應用催化劑中之鉑類金屬原子以質量單位計為0.01至500 ppm之範圍內、0.01至100 ppm之範圍內或者0.01至50 ppm之範圍內之量。
上述(A3
)係藉由縮合反應用催化劑使下述(a3
)成分及下述(a4
)成分發生縮合反應者。
(a3
)成分係以平均單元式:
(R8 3
SiO1/2
)p
(R8 2
SiO2/2
)q
(R8
SiO3/2
)r
(SiO4/2
)s
(R9
O1/2
)t
表示之具有縮合反應性之有機聚矽氧烷。式中,R8
分別單獨為碳原子數1至20之烷基、碳原子數1至20之鹵素取代烷基、碳原子數2至20之烯基、碳原子數6至20之芳基、碳原子數6至20之鹵素取代芳基或碳原子數7至20之芳烷基,並可列舉與上述相同之基團。此外,式中R9
為氫原子、碳原子數1至6之烷基、或碳原子數2至5之醯基,可列舉甲氧基、乙氧基等烷氧基;醯氧基。(a3
)成分於一分子中具有至少1個矽原子鍵結羥基、矽原子鍵結烷氧基、或矽原子鍵結醯氧基。此外,優選一分子中至少2個R8
為烯基,並且所有R8
之10莫耳%以上、或20莫耳%以上為苯基。
式中,p為0至0.7之範圍內之數,q為0至0.7之範圍內之數,r為0至0.9之範圍內之數,s為0至0.7之範圍內之數,t為0.01至0.10之範圍內之數,並且r+s為0.3至0.9之範圍內之數,p+q+r+s為1,優選p為0至0.6之範圍內之數,q為0至0.6之範圍內之數,r為0至0.9之範圍內之數,s為0至0.5之範圍內之數,t為0.01至0.05之範圍內之數,並且r+s為0.4至0.9之範圍內之數。其原因在於,p、q及r+s分別為上述範圍內之數時,可獲得於25℃具有柔軟性及非流動性,且表面黏著性低、高溫時之熔融黏度充分低之熱熔性聚矽氧。
(a4
)成分係以平均單元式:
(R8 3
SiO1/2
)p'
(R8 2
SiO2/2
)q'
(R8
SiO3/2
)r'
(SiO4/2
)s'
(R9
O1/2
)t'
表示之具有縮合反應性之有機聚矽氧烷。式中,R8
及R9
係與上述相同之基團。(a4
)成分於一分子中具有至少1個矽原子鍵結羥基、矽原子鍵結烷氧基、或矽原子鍵結醯氧基。此外,式中,p'為0.01至0.3之範圍內之數,q'為0.4至0.99之範圍內之數,r'為0至0.2之範圍內之數,s'為0至0.2之範圍內之數,t'為0至0.1之範圍內之數,並且r'+s'為0至0.2之範圍內之數,p'+q'+r'+s'為1,優選p'為0.02至0.20之範圍內之數,q'為0.6至0.99之範圍內之數,r'為0至0.1之範圍內之數,s'為0至0.1之範圍內之數,t'為0至0.05之範圍內之數,並且r'+s'為0至0.1之範圍內之數。其原因在於,p’、q’、r’、s’分別為上述範圍內之數時,可獲得於25℃具有柔軟性及非流動性,且表面黏著性低、高溫時之熔融黏度充分低之熱熔性聚矽氧。
用於使(a3
)成分與(a4
)成分進行縮合反應之縮合反應用催化劑並無限定,例如可列舉二月桂酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫、辛酸錫、二辛酸二丁基錫、月桂酸錫等有機錫化合物;鈦酸四丁酯、鈦酸四丙酯、二丁氧基雙(乙醯乙酸乙酯)等有機鈦化合物;其他鹽酸、硫酸、十二烷基苯磺酸等酸性化合物;銨、氫氧化鈉等鹼性化合物;1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一碳烯(DBU)、1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(DABCO)等胺類化合物,優選為有機錫化合物、有機鈦化合物。
此外,(A3
)成分係由樹脂狀有機矽氧烷嵌段與鏈狀有機矽氧烷嵌段構成之嵌段共聚物。此種(A3
)成分優選由40至90莫耳%之式[R1 2
SiO2/2
]之二矽氧烷基單元,10至60莫耳%之式[R1
SiO3/2
]之三矽氧烷基單元構成,並且優選含有0.5至35莫耳%之矽烷醇基[≡SiOH]。此處,R1
分別單獨為碳原子數1至20之烷基、碳原子數1至20之鹵素取代烷基、碳原子數2至20之烯基、碳原子數6至20之芳基、碳原子數6至20之鹵素取代芳基或碳原子數7至20之芳烷基,並可列舉與上述相同之基團。一分子中至少2個R1
為烯基。此外,所述二矽氧烷基單元[R1 2
SiO2/2
]係每1個直鏈嵌段平均形成100至300個具有二矽氧烷基單元之直鏈嵌段,所述三矽氧烷基單元[R1
SiO3/2
]形成至少具有500 g/莫耳之分子量之非直鏈嵌段,且至少30%之非直鏈嵌段相互鍵結,各直鏈嵌段透過-Si-O-Si-鍵結與至少1個非直鏈嵌段鍵結,質量平均分子量至少為20000 g/莫耳,並且含有0.5至4.5莫耳%至少1個烯基之樹脂狀有機矽氧烷嵌段共聚物。
(A3
)成分係使(a5
)樹脂狀有機矽氧烷或樹脂狀有機矽氧烷嵌段共聚物、(a6
)鏈狀有機矽氧烷以及根據需要之(a7
)矽氧烷化合物發生縮合反應而製成者。
(a5
)成分係以平均單元式:
[R1 2
R2
SiO1/2
]i
[R1
R2
SiO2/2
]ii
[R1
SiO3/2
]iii
[R2
SiO3/2
]iv
[SiO4/2
]v
表示之樹脂狀有機矽氧烷。式中,R1
分別單獨為碳原子數1至20之烷基、碳原子數1至20之鹵素取代烷基、碳原子數2至20之烯基、碳原子數6至20之芳基、碳原子數6至20之鹵素取代芳基或碳原子數7至20之芳烷基,並可列舉與上述相同之基團。此外,式中,R2
分別單獨為碳原子數1至20之烷基、碳原子數1至20之鹵素取代烷基、碳原子數6至20之芳基、碳原子數6至20之鹵素取代芳基或碳原子數7至20之芳烷基,可列舉與所述R1
相同之基團。
此外,式中,i、ii、iii、iv以及v表示各矽氧烷基單元之莫耳分率,i為0至0.6之數,ii為0至0.6之數,iii為0至1之數,iv為0至1之數,v為0至0.6之數,其中ii+iii+iv+v>0,並且i+ii+iii+iv+v≤1。此外,(a5
)成分優選一分子中含有0至35莫耳%之矽烷醇基[≡SiOH]。
(a6
)成分係以一般式:
R1 3-α
(X)α
SiO(R1 2
SiO)β
Si(X)α
R1 3-α
表示之直鏈狀有機矽氧烷。式中,R1
與上述相同,可例示與上述相同之基團。此外,式中,X係選自-OR5
、F、Cl、Br、I、-OC(O)R5
、-N(R5
)2
、或-ON=CR5 2
(此處,R5
為氫原子或碳原子數1至6之烷基)中之水解性基團。此外,式中α分別單獨為1、2、或3,β為50至300之整數。
(a7
)成分係以一般式:
R1
R2 2
SiX
表示之矽氧烷化合物。式中,R1
、R2
及X係與上述相同之基團。
用於使(a5
)成分與(a6
)成分及/或(a7
)成分進行縮合反應之縮合反應用催化劑並無限定,例如可列舉二月桂酸二丁基錫、二乙酸二丁基錫、辛酸錫、二辛酸二丁基錫、月桂酸錫等有機錫化合物;鈦酸四丁酯、鈦酸四丙酯、二丁氧基雙(乙醯乙酸乙酯)等有機鈦化合物;其他鹽酸、硫酸、十二烷基苯磺酸等酸性化合物;銨、氫氧化鈉等鹼性化合物;1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一碳烯(DBU)、1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷(DABCO)等胺類化合物。
[(A1-2-1)成分]
本發明之(A1-2-1)成分係分子內不具有含有碳-碳雙鍵之固化反應性官能基的非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂。該成分可溶於有機溶劑,工業生產時可於有機溶劑中合成。
(A1-2-1)成分係分子整體不具有熱熔性,分子內不具有含有碳-碳雙鍵的固化反應性官能基,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微粒,係將本成分作為一部分(A1)成分而與(A2)成分即直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷於規定量範圍內併用,從而使組成物整體實現熱熔性之成分。
(A1-2-1)成分係分子整體不具有熱熔性、無溶劑狀態下固體狀有機聚矽氧烷樹脂。此處,不具有熱熔性指(A1-2-1)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。
優選(A1-2-1)成分中與矽原子鍵結之官能基為甲基,優選與矽原子鍵結之全部官能基中70莫耳%以上為甲基,更優選80莫耳%以上為甲基,尤其優選88莫耳%以上為甲基。於相關範圍內,(A1-2-1)成分可設計為不具有熱熔性,其固化物在高溫下耐著色性等尤其優異之成分。另外,該(A)成分中可含有少量羥基或烷氧基。
(A1-2-1)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。
(A1-2-1)成分之特徵在於,其於無溶劑狀態下為固體狀有機聚矽氧烷樹脂微粒,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。優選該矽氧烷單元為全部矽氧烷單元之至少40莫耳%以上,更優選為50莫耳%以上,尤其優選為50~65莫耳%範圍內。
優選(A1-2-1)成分係以下述平均單元式:
(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1~10個碳原子且不含碳-碳雙鍵之一價烴基;各R2
為具有氫原子或1~10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、0.20≤d≤0.65、0≤e≤0.05、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1~10個碳原子且不含碳-碳雙鍵之一價烴基,例如為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或類似的烷基;苯基、甲苯基、二甲苯基或類似的芳基;苄基、苯乙基或類似的芳烷基;以及氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基或類似的鹵代烷基等。此處,優選1分子中全部R1
之70莫耳%以上為甲基等碳原子數1~10之烷基,考慮到工業生產及發明技術效果之觀點,尤其優選88莫耳%以上為甲基。另一方面,R1
優選實質上不含苯基等芳基。若含有大量苯基等芳基,則(A1-2-1)成分自身具有熱熔性,固化物於高溫下之耐著色性可能會變差。
式中,R2
為具有氫原子或1~10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。包含該R2
之官能基R2
O1/2
相當於(A2-1-1)成分中之羥基或烷氧基。
式中,a係表示通式:R1 3
SiO1/2
之矽氧烷單元比例之數。該數滿足0.1≤a≤0.60,優選為0.15≤a≤0.55。若a在所述範圍下限以上,則包含本成分之組成物能使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(硬度等)不會過低。
式中,b係表示通式:R1 2
SiO2/2
之矽氧烷單元比例之數。該數滿足0≤b≤0.70,優選為0≤b≤0.60。若b在範圍上限以下,則包含本成分之組成物能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的粒狀組成物。本發明中,b可為且優選為0。
式中,c係表示通式:R1
SiO3/2
之矽氧烷單元比例之數。該數滿足0≤c≤0.70,優選為0≤c≤0.60。若c在範圍上限以下,則包含本成分之組成物能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的粒狀組成物。本發明中,c可為且優選為0。
式中,d係表示SiO4/2
之矽氧烷單元比例之數,需要滿足0.20≤d≤0.65,優選0.40≤d≤0.65,尤其優選0.50≤d≤0.65。在該數值範圍內,含有本成分之組成物可使組成物整體實現良好的熱熔性能,能實現所獲得之固化物之機械強度優異、且組成物整體無黏性、操作作業性良好的組成物。
式中,e為表示通式:R2
O1/2
的單元比例之數,該單元係指有機聚矽氧烷樹脂中所含的與矽原子鍵結之羥基或烷氧基。該數滿足0≤e≤0.05,優選為0≤e≤0.03。若e在範圍上限以下,則可獲得組成物整體實現良好之熱熔性能的材料。另外,最終各矽氧烷單元總和即a、b、c及d合計等於1。
(A1-2-1)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,優選為使用雷射衍射·散射法等測定的平均一次粒徑為1~20 µm之正球狀有機聚矽氧烷樹脂微粒。藉由使用相關微粒成分,可將本組成物調製或生產為操作作業性及熱熔性優異的固化性粒狀組成物。此處,(A1-2-1)成分之製造方法如上所述。
[(A1-2-2)成分]
本發明之(A1-2-2)成分係分子整體不具有熱熔性,分子內具有含有至少1個碳-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%以上的SiO4/2
所表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂微粒。該成分可溶於有機溶劑,工業生產時可於有機溶劑中合成。
不同於(A1-2-1)成分,(A1-2-2)成分尤其優選分子內具有含有至少1個碳-碳雙鍵之固化反應性官能基,具有烯基。(A1-2-2)成分自身與固化劑一同參與固化反應,形成固化物。
(A1-2-2)成分之特徵在於,其於無溶劑狀態下為固體狀有機聚矽氧烷樹脂,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。優選該矽氧烷單元為全部矽氧烷單元之至少40莫耳%以上,更優選為50莫耳%以上,尤其優選為50~65莫耳%範圍內。除分子內具有固化反應性官能基以外,(A1-2-2)成分之結構與(A1-2-1)成分基本相同。
(A1-2-2)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,優選為使用雷射衍射·散射法等測定的平均一次粒徑為1~20 µm之正球狀有機聚矽氧烷樹脂微粒。藉由使用相關微粒成分,可將本組成物調製或生產為操作作業性及熱熔性優異的固化性粒狀組成物。此處,若使用(A1-2-1)成分與(A1-2-2)成分兩者,可將2成分於有機溶劑中製成混合物,然後製成混合有機聚矽氧烷樹脂微粒。
本發明之(A1)成分尤其優選為
(A1-2-1)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%以上的SiO4/2
所表示之矽氧烷單元的有機聚矽氧烷樹脂微粒100質量份,以及
(A2-2-2)分子整體不具有熱熔性,分子內具有含有至少一個碳-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微粒0~600質量份
的混合物。
[(A2)成分]
(A2)成分係與(A1)成分共同使用之本組成物的主劑之一,係於25℃呈液態或具有可塑度之半固體狀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尤其可為所述固體狀有機聚矽氧烷樹脂,藉由與(A1-2-1)成分或(A1-2-2)成分混合,從而作為混合物整體表現出熱熔特性。
(A2)成分優選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、自由基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,尤其優選為乙烯基或己烯基。
(A2)成分係於25℃(室溫)下呈液態或具有可塑度之半固體狀直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷,藉由於室溫下與固體狀(A1)成分混合,作為組成物整體表現出熱熔特性。其結構可為具有少量分支矽氧烷單元(例如,通式:R4
SiO3/2
所表示之T單元(R4
獨立為具有1~10個碳原子之一價烴基)或SiO4/2
所表示之Q單元)的支鏈狀有機聚矽氧烷,但優選為
(A2-1)下述結構式:
R4 3
SiO(SiR4 2
O)k
SiR4 3
(式中,各R4
獨立為具有1~10個碳原子之一價烴基,但1分子中至少2個R4
為烯基,k為20~10,000的數)
所表示之直鏈狀二有機聚矽氧烷。優選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1~10個碳原子之一價烴基,例如為甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基或類似的烷基;乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基或類似的烯基;苯基、甲苯基、二甲苯基或類似的芳基;苄基、苯乙基或類似的芳烷基;以及氯甲基、3-氯丙基、3,3,3-三氟丙基或類似的鹵代烷基等。進而,一分子中至少2個R4
為烯基,優選為乙烯基。此外,各R4
優選為選自甲基等碳原子數1~10之烷基及乙烯基、己烯基等烯基的官能基,所有R4
中,至少2個為烯基,剩餘R4
優選為甲基。另外,考慮到發明技術效果之觀點,R4
優選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。尤其優選分子鏈兩末端各具有一個乙烯基等烯基,其他R4
為甲基。
式中,k為20~10,000,優選為30~9,000,尤其優選為45~8,000之數。若k在所述範圍下限以上,則可獲得室溫下黏性低的粒狀組成物。另一方面,若k在所述範圍上限以下,則可使組成物整體實現良好之熱熔性能。
[包含非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂之混合物]
將上述非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂即(A1-2-1)成分或(A1-2-2)成分用作本發明之(A)成分時,相對於(A1-2-1)成分及(A1-2-2)成分之和100質量份,(A2)成分使用量為3~100質量份之範圍內,優選為4~75質量份之範圍內,尤其優選為5~50質量份之範圍內。
優選選擇有機聚矽氧烷樹脂微粒即(A1-2-1,2)成分與直鏈狀或支鏈狀有機聚矽氧烷即(A2)成分之分子量不同的組合。另外,於專利文獻3所揭示之高分子量MQ樹脂與大分子量(長鏈)乙烯基聚矽氧烷的組合中,具有混合物熔融黏度變高之趨勢,故當需要熔融黏度較低之組成物時,需要減少後述無機填料之添加量或完全不含無機填料。另一方面,於晶片貼裝薄膜等用途中,要求一定程度高的熔融黏度時,該組合較為適合。
(A)成分具有熱熔性,具體而言,在25℃為非流動性,優選100℃之熔融黏度為8000 Pa·s以下。非流動性係指無負荷之狀態下不流動,例如,表示低於藉由JIS K 6863-1994「熱熔黏接劑之軟化點試驗方法」規定之採用熱熔黏接劑之環球法之軟化點試驗方法測定之軟化點的狀態。即,為使其於25℃為非流動性,軟化點必須高於25℃。
(A)成分優選100℃之熔融黏度為8000 Pa·s以下、5000Pa·s以下或者10~3000 Pa·s之範圍內。100℃之熔融黏度為上述範圍內時,熱熔後冷卻至25℃後之密接性良好。
(A)成分若為微粒狀,則粒徑並無限定,但優選平均一次粒徑為1至5000 µm之範圍內、1至500 µm之範圍內、1至100 µm之範圍內、1至20 µm之範圍內或者1至10 µm之範圍內。該平均一次粒徑可藉由例如使用光學顯微鏡或SEM進行觀察來獲得。(A)成分之形狀並無限定,可列舉球狀、紡錘狀、板狀、針狀、不定形狀,考慮到均勻熔融之觀點,優選為球狀或正球狀。尤其是,藉由使(A)成分形成為1至10 µm之正球狀,能夠良好地改善本配伍物之熔融特性及固化後之機械物性。
(A)成分之製造方法並無限定,可採用眾所周知之方法。例如,可列舉僅使(A)成分形成微粒之方法或者同時或單獨實施使至少2種有機聚矽氧烷交聯之製程以及使其反應物形成微粒之製程的方法。另外,要獲得微粒狀(A)成分時,可以且優選將後述(C)成分之一部分、例如矽氫化反應催化劑等與(A)成分一同微粒化。
作為使至少2種有機聚矽氧烷進行交聯後將所獲得之有機聚矽氧烷形成微粒之方法,例如可列舉使用粉碎機將所述有機聚矽氧烷粉碎之方法、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聚矽氧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。本發明中,考慮到粒狀配伍物之熔融特性、固化物之柔軟性、(B)成分之配伍量、製造時之效率以及組成物之操作作業性之觀點,尤其優選使用藉由噴霧乾燥機之噴射而獲得之正球狀熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒。
此外,將(A1-2-1,2)成分用作有機聚矽氧烷樹脂微粒時,(A2)成分於形成微粒時可與(A1-2-1,2)成分混合,製成混合物之微粒,亦可之後一同加入(B)成分及(C)成分。
藉由使用噴霧乾燥機等,能夠製造具有正球狀且平均一次粒徑為1至500 µm之(A)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,為防止有機聚矽氧烷樹脂微粒之二次凝集,優選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。
為獲得均勻之(A)成分,上述製程中,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。
[揮發性低分子量成分之去除]
如上所述,作為構成(A)成分之有機聚矽氧烷樹脂,使用特定分支矽氧烷單元(SiO4/2
)含量較高之有機聚矽氧烷樹脂(具體為A1-2-1,2成分等)時,於其生產製程中會生成揮發性低分子量成分,易混入樹脂中,該等揮發成分具有使由本發明定義之組成物所獲得之固化物的硬度大幅降低之效果。再者,若將包含大量揮發性低分子量成分之固化物長時間曝露於超過150℃之溫度下,該低分子量成分會揮發,從而導致固化物硬度顯著上升。此外,若聚矽氧固化物之網路中包含大量SiO4/2
所表示之矽氧烷單元,則固化物硬度較高者存在極端變脆之趨勢,最終也會發生脆化。
因此,優選事先自該等有機聚矽氧烷樹脂成分盡可能地去除該低分子量成分。具體而言,於200℃下曝露該等有機聚矽氧烷樹脂成分1小時後質量減少率必須在2.0質量%以下,優選為1.5質量%以下,更優選為1.0質量%以下。
揮發性低分子量成分之種類並無特別限制,但本發明之有機聚矽氧烷樹脂包含大量SiO4/2
所表示之分支矽氧烷單元(Q單元),藉由與R3
SiO1/2
所表示之矽氧烷單元(M單元)反應,容易生成表現為M4
Q之揮發性矽氧烷成分,故尤其優選於本發明中自有機聚矽氧烷樹脂去除以該揮發性矽氧烷成分為主要成分之揮發性低分子量成分,從而實現上述質量減少率。
另外,(A)成分為有機聚矽氧烷樹脂微粒,以200℃以上之溫度對該微粒原料即有機聚矽氧烷樹脂或所獲得之有機聚矽氧烷樹脂微粒進行處理,從而可同時去除有機聚矽氧烷樹脂中所包含之低分子量成分。
[(B)成分]
本發明之(B)成分為功能性無機填料,可使用任意尺寸之粒子,要改善間隙填補性時,優選實質上不含平均粒徑10.0 µm以上之粗大粒子的無機填料。將不含有所述粗大粒子之無機填料與所述(A)成分一同使用,可提供尤其是熔融時之間隙填補性優異,且固化後可獲得室溫至高溫下具有柔軟性之固化物的固化性粒狀聚矽氧組成物。此處,實質上不含平均粒徑10.0 µm以上或5.0 µm以上之粗大粒子係指,利用電子顯微鏡等觀察(B)成分時於粒子長徑上未發現平均粒徑10.0 µm以上或5.0 µm以上之粗大粒子,或者藉由雷射繞射散射式細微性分佈測定等測定(B)成分之粒徑分佈時,平均粒徑10.0 µm以上或5.0 µm以上之粗大粒子的體積比率未達1%。
另一方面,需要賦予其導熱率或降低線膨脹係數等而實現高體積%之填充量時,可含有平均粒徑10.0 µm以上之無機填料。藉由使用相對較大粒徑之無機填料,不會發生顯著增黏,可實現無機填料之高填充。
此種(B)成分優選不具有軟化點或於50℃以下不會軟化之至少1種填料,亦可為改善本組成物之操作作業性並使本組成物之固化物具有機械特性及其他特性之成分。作為(B)成分,可列舉無機填料、有機填料及該等之混合物,優選為無機填料。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,尤其優選實質上不含平均粒徑5 µm以上之粗大粒子之增強性填料。此外,作為有機填料,可列舉矽樹脂類填料、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、光反射材料等用途時,考慮到使固化物具有機械強度且改善保護性或黏著性之觀點,作為(B)成分優選配伍增強性填料。作為該增強性填料,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。並且,作為增強性填料,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料。
本發明之固化性粒狀聚矽氧組成物能夠用作光反射材料、尤其是用於光半導體(LED)用途之光反射材料,考慮到賦予固化物白色度且改善光反射性之觀點,作為(B)成分,亦可使用白色顏料。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,優選氧化鈦。此外,由於UV區域之光反射率高,所以優選氧化鋁、氧化鋅、鈦酸鋇。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。尤其優選白色顏料為平均粒徑0.5 µm以下之氧化鈦微粒,藉由於組成物中實施高填充,可具有以下實際利益,即可使固化物於可見波長區域下具有高光反射率及隱蔽性,並且比較低波長側與高波長側之可見波長區域之光反射率時,幾乎無變化。
(B)成分亦能夠含有不符合(A)成分之聚矽氧微粒,改善應力緩和特性等或根據期望進行調整。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,考慮到改善柔軟性或應力緩和特性之觀點,優選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甲矽烷氧基單元(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,優選為球狀,其中更優選為正球狀。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。
再者,聚矽氧彈性體微粒亦可實施表面處理。作為表面處理劑之例,例如可列舉甲基氫聚矽氧烷、矽樹脂、金屬肥皂、矽烷偶聯劑、二氧化矽、氧化鈦等無機氧化物、全氟烷基矽烷以及全氟烷基磷酸酯鹽等氟化合物等。
此外,將本組成物用作LED之波長轉換材料時,為轉換來自光半導體元件之發光波長,作為(B)成分亦可配伍螢光體。作為該螢光體,只要實質上不含平均粒徑5 µm以上之粗大粒子即可,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。作為氧化物類螢光體,可列舉包含鈰離子之釔、鋁、石榴石類之YAG類綠色至黃色發光螢光體;包含鈰離子之鋱、鋁、石榴石類之TAG類黃色發光螢光體;以及包含鈰及銪離子之矽酸鹽類綠色至黃色發光螢光體。此外,作為氮氧化物類螢光體,可列舉包含銪離子之矽、鋁、氧、氮類之SiAlON類紅色至綠色發光螢光體。作為氮化物類螢光體,可列舉包含銪離子之鈣、鍶、鋁、矽、氮類之CASN類紅色發光螢光體。作為硫化物類螢光體,可列舉包含銅離子及鋁離子之ZnS類綠色發色螢光體。作為硫氧化物類螢光體,可列舉包含銪離子之Y2
O2
S類紅色發光螢光體。本組成物中,亦可將該等螢光體組合2種以上後使用。
並且,為使固化物具有導熱性或導電性,本組成物中亦可含有導熱性填料或導電性填料。作為該導熱性填料或導電性填料,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,優選金屬氧化物類粉末或金屬氮化物類粉末,尤其優選氧化鋁粉末、氧化鋅粉末或氮化鋁粉末。
(B)成分之含量並無限定,優選為組成物整體之10~70體積%,尤其優選為10~50體積%之範圍內。若(B)成分含量在所述上限以上,則所獲得之固化物有變硬之趨勢,組成物之操作作業性及熱熔時間隙填補性下降,且所獲得之固化物於室溫~高溫下的柔軟性與機械強度不充分,固化物之應力緩和特性可能會下降。
[(C)成分]
(C)成分只要是用來固化(A)成分之固化劑且能夠固化(A)成分,則並無限定。(A)成分具有烯基時,(C)成分係一分子中具有至少2個矽原子鍵結氫原子之有機氫聚矽氧烷及矽氫化反應用催化劑,(A)成分含有烯基且含有矽氫化反應用催化劑時,(C)成分可以僅為一分子中具有至少2個矽原子鍵結氫原子之有機聚矽氧烷,亦可以併用矽氫化反應用催化劑。此外,(A)成分具有烯基時,(C)成分可以是有機過氧化物,亦可以併用一分子中具有至少2個矽原子鍵結氫原子之有機聚矽氧烷。另一方面,(A)成分具有矽原子鍵結氫原子時,(C)成分係一分子中具有至少2個烯基之有機聚矽氧烷及矽氫化反應用催化劑,(A)成分具有矽原子鍵結氫原子且含有矽氫化反應用催化劑時,(C)成分可以僅為一分子中具有至少2個烯基之有機聚矽氧烷,亦可以併用矽氫化反應用催化劑。
作為(C)成分中之有機聚矽氧烷,可列舉以所述(a1
)及/或所述(a2
)表示之含有烯基之有機聚矽氧烷或者以所述(a3
)及/或所述(a4
)表示之含有矽原子鍵結氫原子之有機聚矽氧烷。
作為(C)成分使用有機聚矽氧烷時,其含量並無限定,但為了固化本組成物,相對於本組成物中之烯基1莫耳,矽原子鍵結氫原子優選為0.5至20莫耳之範圍內之量或者1.0至10莫耳之範圍內之量。
作為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之固化之觀點,優選為鉑類催化劑。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,尤其優選鉑-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,優選為1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷。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。此外,本發明之製造方法中雖然時間較短,但混煉製程中溫度會關係到組成物,考慮到組成物之保存穩定性的觀點,亦可且優選使用利用熱可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。
相對於(A)成分,矽氫化反應用催化劑之添加量優選為,金屬原子以質量單位計為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。
作為有機過氧化物,可列舉烷基過氧化物類、二醯過氧化物類、過氧化酯類以及過氧化碳酸酯類。
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(4-三級丁基環己基)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。
該有機過氧化物優選其半衰期為10小時、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。
有機過氧化物之含量並無限定,相對於(A)成分100質量份,優選為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。
此外,本組成物中,於不損害本發明目的之範圍內,作為其他任意成分,亦可含有(A)成分以外之熱熔性微粒、固化延遲劑和增黏劑。
作為(A)成分以外之熱熔性微粒,可使用選自各種熱熔性合成樹脂、蠟類、脂肪酸金屬鹽等中之1種以上。該蠟成分可形成高溫(150℃)時運動黏度較低,流動性優異之熔融物。並且,藉由併用所述(A)~(C)成分,由本組成物構成之熔融物中蠟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。
蠟成分只需滿足上述滴點及熔融時之運動黏度條件,即可為石蠟等石油系蠟類,但考慮到本發明之技術效果之觀點,優選由脂肪酸金屬鹽構成之熱熔成分,尤其優選硬脂酸、棕櫚酸、油酸、異壬酸等高級脂肪酸金屬鹽。此處,上述脂肪酸金屬鹽之種類並無特別限制,但優選列舉鋰、鈉、鉀等鹼金屬鹽;鎂、鈣、鋇等鹼土金屬鹽;或者鋅鹽。
作為蠟成分,尤其優選游離脂肪酸量為5.0%以下之脂肪酸金屬鹽,更優選為4.0%以下、0.05~3.5%之脂肪酸金屬鹽。作為此種成分,例如可列舉至少1種以上硬脂酸金屬鹽。考慮到本發明之技術效果之觀點,本成分優選實質上僅由1種以上硬脂酸金屬鹽構成,最優選使用選自硬脂酸鈣(熔點150℃)、硬脂酸鋅(熔點120℃)以及硬脂酸鎂(熔點130℃)之熔點150℃以下之熱熔成分。
以組成物整體為100質量份時,蠟成分之使用量為0.01~5.0質量份之範圍內,亦可為0.01~3.5質量份、0.01~3.0質量份。蠟成分之使用量超過所述上限時,由本發明之粒狀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,使用量未達所述下限時,加熱熔融時可能無法實現充分之流動性。
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,以質量單元計時優選為10至10000 ppm之範圍內。
作為增黏劑,優選一分子中具有至少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,尤其優選甲氧基。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。該有機矽化合物優選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,優選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,該有機矽化合物優選一分子中具有至少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,尤其優選直鏈狀、支鏈狀、網狀。作為有機矽化合物,可例示3-縮水甘油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1~6之烷基或氫原子。n為1~3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。該增黏劑優選為低黏度液狀,其黏度並無限定,但優選於25℃為1~500 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,優選為0.01至10質量份之範圍內。
於本發明中,作為尤其優選之增黏劑,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-縮水甘油氧基脯胺醯基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油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)~(1:5)之範圍內,尤佳為(1:2)~(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:
[化學式1]
{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:
[化學式2]
(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。
[化學式3]
(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。
[化學式4]
式中R1
為相同或不同之氫原子或烷基,R1
尤其優選為氫原子或甲基。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基之有機基所組成之群組中的相同或不同基團,但是,至少1個R2
為該含烷氧基矽基之有機基。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,尤其優選為乙烯基、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1~10之烷基,優選為甲基、乙基。此外,式中R6
為取代或非取代之一價烴基,優選為甲基。此外,式中x為1、2或3,優選為3。
作為此種R2
之含烷氧基矽基之有機基,可例示以下基團:
-(CH2)2Si(OCH3)3-(CH2)2Si(OCH3)2CH3
-(CH2)3Si(OC2H5)3-(CH2)3Si(OC2H5)(CH3)2
-CH2O(CH2)3Si(OCH3)3
-CH2O(CH2)3Si(OC2H5)3
-CH2O(CH2)3Si(OCH3)2CH3
-CH2O(CH2)3Si(OC2H5)2CH3
-CH2OCH2Si(OCH3)3-CH2OCH2Si(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1~10之烷氧基、縮水甘油氧基烷基、環氧乙烷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
之縮水甘油氧基烷基,可例示3-縮水甘油氧基丙基;作為R3
之環氧乙烷基烷基,可例示4-環氧乙烷基丁基、8-環氧乙烷基辛基;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
尤其優選為烷基、烯基、烷氧基,進而優選為烷基或烯基,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。
上述組成物藉由將白色顏料、導熱性填料、導電性填料、螢光體等無機填料與(A)成分即有機聚矽氧烷樹脂微粒或包含其之混合物併用,從而具有光反射率及導熱性提高之功能性,熔融(熱熔)時之間隙填補性優異,並且固化物具有以下優異特性,即於室溫至高溫、具體而言25℃~150℃具有柔軟性,應力緩和特性優異,並且即使於室溫下發生折彎等變形亦不易破損。
[固化物之儲存彈性模數]
具體而言,將上述組成物固化而成之固化物於25℃之儲存彈性模數(G’)值為2000 MPa以下,並且150℃之儲存彈性模數(G’)值為100 MPa以下。所涉及之固化物於室溫(25℃)及高溫(150℃)中之任一溫度下均具有柔軟性,對於半導體基板等基材之黏著性及追隨性優異,並且於例如近年來開始導入之可撓性半導體基板等以變形為前提之半導體元件之密封用途中,亦能夠抑制所封閉之半導體元件破損或剝離、空隙等缺陷的產生。再者,尤其是要求對於高拉伸及變形之追隨性的用途中,於25℃之儲存彈性模數(G’)之值亦可為1500 MPa以下、1000 MPa以下,並且於150℃之儲存彈性模數(G’)之值可為50 MPa以下或40 MPa以下。
[固化物損耗正切(tanδ)之峰值及峰值溫度]
再者,本發明之組成物固化而成之固化物於頻率1.0 Hz條件下儲存彈性模數(G’)相對於損耗彈性模數(G’’)之比、即G’/G’’所定義之損耗正切(tanδ)的峰值需要為0.40以上,優選為0.50以上,尤其優選為0.50~0.80之範圍內。若該tanδ之峰值未達0.40,尤其是製成薄膜狀或一體成型為鋁引線框架等時,可能會出現成型物翹曲或破損之情形。另外,產生tanδ峰值之峰值溫度並無特別限制,優選為30~200℃範圍內,尤其優選峰值溫度為40~150℃範圍內。
於本發明之組成物中,使上述tanδ峰值為0.4以上,可形成應力緩和能力優異之固化物,但尤其優選選擇上述成分,即便組成中無機填料含量較多亦可實現高tanδ。於近年來導入之半導體大面積批量密封製程中,此種固化物能實現優異之低翹曲能力。
此外,於本發明之組成物中,有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑以及功能性填料之混合物尤其優選藉由固化可獲得下述之固化物:
室溫至200℃之成型溫度下藉由MDR (Moving Die Rheometer)測定之(1)最大扭矩值未達50 dN·m,(2)達到最大扭矩值時儲存扭矩值/損耗扭矩值之比所表示之損耗正切(tanδ)值未達0.2。
尤其優選藉由設定為常規成型溫度即150℃之MDR (Moving Die Rheometer)測定之(1)最大扭矩值未達50 dN·m,(2)達到最大扭矩值時儲存扭矩值/損耗扭矩值之比所表示之損耗正切(tanδ)值未達0.2。另外,只要上述固化行為充分,特定溫度(例如150℃)下MDR物性值充分,本發明之轉移成型用固化性聚矽氧組成物可根據需要選擇室溫至200℃的期望成型溫度(例如,150℃以外之成型溫度)並使用。
以下對上述最大扭矩值進行說明。本發明中,扭矩值係指依據JIS K 6300-2「未硫化橡膠-物理特性-第2部分:用振動式硫化試驗機測定硫化特性的方法」用MDR對本組成物固化(=硫化)而成之固化物進行測定而獲得之扭矩值,最大扭矩值係指於成型溫度、優選150℃硫化後600秒鐘所測定之扭矩值的最大值。此處,固化物於成型溫度下之最大扭矩值未達50 dN·m係指成型後固化物於高溫下仍柔軟,即固化物為低模數且柔軟,彈性模數低,應力緩和特性優異,於本發明中固化物於成型溫度下之最大扭矩值可未達40 dN·m,優選未達35 dN·m,尤其優選5~30 dN·m範圍內。若為該範圍,固化物可實現充分之應力緩和特性,且可兼顧後述損耗正切(tanδ)。另一方面,固化物於成型溫度下之最大扭矩值若超過上述上限,則固化物過硬,無法實現應力緩和性,尤其與基材一體成型時成型物可能會出現翹曲、缺陷。
接著,對本發明中組成物之損耗正切(tanδ)的條件進行說明。損耗正切(tanδ)係使用上述MDR進行測定,達到最大扭矩值時,讀取儲存扭矩值/損耗扭矩值之比所表示之損耗正切(tanδ)值,藉此所測定的值。此處,組成物之損耗正切(tanδ)未達0.2係指組成物固化而成之固化物之橡膠彈性低,其表面為適當硬質;該固化物於成型製程中脫模時固化物難以附著/吸附於模具,脫模性優異。考慮到脫模性之觀點,達到最大扭矩值時固化物之損耗正切(tanδ)優選為0.01~0.19範圍內,尤其優選為0.03~0.18範圍內。另一方面,若組成物之損耗正切(tanδ)超過0.2,則所獲得之固化物橡膠彈性變高,其表面帶有黏著性,故脫模時固化物易附著/吸附於模具,難以順暢地自模具分離,脫模性可能不充分。
對於固化物,若同時滿足上述(1)最大扭矩值條件以及(2)達到最大扭矩值時,儲存扭矩值/損耗扭矩值之比所表示之損耗正切(tanδ)值的條件,則固化性聚矽氧薄片的固化物應力緩和特性優異,固化物難以產生翹曲及缺陷,且可實現良好之脫模性。
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薄片的製造方法。再者,式中,Me、Ph、Vi分別表示甲基、苯基、乙烯基。此外,構成固化性聚矽氧薄片之固化性粒狀聚矽氧組成物之軟化點藉由以下方法測定。
[固化性粒狀聚矽氧組成物之軟化點]
將固化性粒狀聚矽氧組成物成型為φ14 mm×22 mm之圓柱狀顆粒物。將該顆粒物放置於設定為25℃~100℃之熱板上,以100克重之負載從上方按住10秒鐘,去除負載後,測定該顆粒物之變形量。將高度方向之變形量為1 mm以上之溫度設為軟化點。
以下,利用參考例所示之方法,調製包含矽氫化反應催化劑的有機聚矽氧烷樹脂,並根據軟化點/熔融黏度之有無來評估其熱熔性之有無,進而調製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」。
[參考例1:非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒]
於1L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270.5g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(鉑金屬含量=約4000 ppm)0.375 g,並於室溫(25℃)下均勻攪拌,調製以質量單位計含有10 ppm鉑金屬之有機聚矽氧烷樹脂的甲苯溶液。該有機聚矽氧烷樹脂即便加熱至200℃,亦不會軟化/熔融,不具有熱熔性。
於50℃藉由使用噴霧乾燥機之噴霧法去除上述調製成之有機聚矽氧烷樹脂之二甲苯溶液的二甲苯並製成顆粒,從而調製正球狀非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒。利用光學顯微鏡觀測該微粒時,粒徑為5~10 µm,平均粒徑為7.4 µm。
[實施例1]
(a+c(pt))將參考例1所獲得之非熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(乙烯基含量=0質量%)69.8g、
(b1)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烷基封端之二甲基聚矽氧烷(乙烯基含量=0.09質量%)29.9g、
(c4(SiH))式:
Me3
SiO(MeHSiO)7
(Me2
SiO)6.5
SiMe3
所表示之有機氫聚矽氧烷0.2g、
{相對於分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧烷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}、
(d1)平均粒徑為0.44 µm之氧化鋁(住友化學製AES-12)234.4g、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,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100g中含有0.10莫耳%之乙烯基。此外,該組成物之軟化點為80℃。
將上述實施例1之固化性粒狀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 FL3-01)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薄片積層於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。該製造裝置之構成如圖1所示。
於實施例1中,分離剝離性薄膜,獲得平坦且均質之熱熔性固化性聚矽氧薄片。
[比較例1]
對於與上述實施例1中使用之固化性粒狀聚矽氧組成物相同之組成物,不使用雙螺桿擠出機進行加熱熔融混煉,而於室溫下積層於2片剝離性薄膜之間,設定為與實施例1相同之厚度,以30 MPa之壓力進行壓製成型。結果為,對剝離性薄膜分離後,熱熔性固化性聚矽氧薄片整體產生龜裂,無法作為一張固化性聚矽氧薄片進行實際使用。
[參考例2:熱熔性有機聚矽氧烷樹脂微粒(2)]
於1L燒瓶中投入25℃時為白色固體狀且以平均單元式:
(PhSiO3/2
)0.80
(Me2
ViSiO1/2
)0.20
表示之樹脂狀有機聚矽氧烷之55質量%-甲苯溶液270.5g、以式:
HMe2
SiO(Ph2
SiO)SiMe2
H
表示之黏度為5 mPa·s且分子鏈兩末端被二甲基氫矽氧烷基封端之二苯基矽氧烷(矽原子鍵結氫原子含量=0.6質量%)21.3g(相對於所述樹脂狀有機聚矽氧烷中之乙烯基1莫耳,本成分中之矽原子鍵結氫原子為0.5莫耳之量)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(鉑金屬含量=約4000 ppm)0.43g(相對於本液狀混合物,鉑金屬以質量單位計為10 ppm之量),並在室溫下均勻攪拌。然後,於油槽中將燒瓶內之溫度提高至100℃,於甲苯回流下攪拌2小時,調製由來自上述樹脂狀有機聚矽氧烷之樹脂狀有機矽氧烷及來自上述二苯基矽氧烷之鏈狀有機矽氧烷構成,且具有未參與上述反應之乙烯基之有機矽氧烷交聯物的甲苯溶液。再者,藉由FT-IR分析該有機矽氧烷交聯物(1)時,未發現矽原子鍵結氫原子之峰。此外,該有機矽氧烷交聯物之軟化點為75℃,其於100℃之熔融黏度為700 Pa·s。
藉由40℃之噴霧乾燥機對上述調製之有機矽氧烷交聯物之甲苯溶液去除甲苯並形成微粒,製成正球狀熱熔性聚矽氧微粒(2)。利用光學顯微鏡觀測該微粒時,粒徑為5至10 µm,平均粒徑為7.5 µm。
[實施例2]
將熱熔性聚矽氧微粒(2)73.1g、
以式:HMe2
SiO(Ph2
SiO)SiMe2
H
表示之黏度5 mPa·s且分子鏈兩末端被二甲基氫矽氧烷基封端之二苯基矽氧烷(矽原子鍵結氫原子之含量=0.6質量%)9.5g、
黏度1,000 mPa s且以
平均式Me2
ViSiO(MePhSiO)17.5
SiMe2
Vi
表示之分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧烷基封端之甲基苯基聚矽氧烷(乙烯基含量=2.1質量%)17.4g
{相對於聚矽氧微粒(1)與分子鏈兩末端被二甲基乙烯基矽氧烷基封端之甲基苯基聚矽氧烷中之乙烯基1.0莫耳,上述二苯基矽氧烷中矽原子鍵結氫原子為0.9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300 ppm之量)、平均粒徑2.5 µm之熔融二氧化矽(新日鐵Materials·Micron公司製SP60)24.0g、以及平均粒徑0.04 µm之氣相二氧化矽(日本AEROSIL公司之AEROSIL50)30.0g一同投入小型磨床,並於室溫(25℃)下攪拌1分鐘,製成均勻之固化性粒狀聚矽氧組成物。此外,該組成物之軟化點為60℃。
將上述實施例2之固化性粒狀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℃)成型為大致薄片狀,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 FL3-01)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薄片積層於2片剝離性薄膜之間的積層體。該製造裝置之構成如圖2所示。
於實施例2中,分離剝離性薄膜,獲得平坦且均質之熱熔性固化性聚矽氧薄片。
[實施例3]
將實施例1或實施例2之固化性粒狀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,以雙螺桿擠出機之出口溫度為80℃、混合物為半固體狀軟化物之形態,並以5 kg/小時之供應量向75 µm厚剝離性薄膜(株式會社TAKARA公司製,FL2-01)上供應,積層於2片剝離性薄膜之間。繼而,於溫度控制為90℃之滾筒間拉伸該積層體,從而形成厚度300 µm之熱熔性固化性聚矽氧薄片積層於2片剝離性薄膜之間的積層體,藉由空冷使整體冷卻。自線路2至利用滾筒進行拉伸所用時間約為2分鐘。該製造裝置之構成如圖3所示。
於實施例3中,分離剝離性薄膜,獲得無氣泡、平坦且均質之熱熔性固化性聚矽氧薄片。
圖1
1:擠出機
2:導輥
3-a:剝離薄片
3-b:剝離薄片
4-a:拉伸滾筒(進而可任意具備溫度調節功能)
4-b:拉伸滾筒(進而可任意具備溫度調節功能)
5:冷卻滾筒
圖2
1:擠出機
2:T字模
3:冷卻滾筒
4-a:剝離薄片
4-b:剝離薄片
5:導輥
6-a:拉伸滾筒(進而可任意具備溫度調節功能)
6-b:拉伸滾筒(進而可任意具備溫度調節功能)
圖3
1:擠出機
2:導輥
3-a:剝離薄片
3-b:剝離薄片
4-a:拉伸滾筒(進而可任意具備溫度調節功能)
4-b:拉伸滾筒(進而可任意具備溫度調節功能)
5:冷卻滾筒
6:膜厚計
7:異物檢查器
8:薄片切割機
[圖1]係表示實施例1之固化性聚矽氧薄片之製造裝置構成的圖。
[圖2]係表示實施例2之固化性聚矽氧薄片之製造裝置構成的圖。
[圖3]係表示實施例3之固化性聚矽氧薄片之製造裝置構成的圖。
1:擠出機
2:導輥
3-a:剝離薄片
3-b:剝離薄片
4-a:拉伸滾筒(進而可任意具備溫度調節功能)
4-b:拉伸滾筒(進而可任意具備溫度調節功能)
5:冷卻滾筒
Claims (13)
- 一種具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法,具備以下製程:製程1:將有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑以及功能性填料一起於該有機聚矽氧烷樹脂微粒之軟化點以下進行粉體混合之製程,製程2:對製程1所獲得之混合物以該混合物之軟化點以上之溫度且120℃以下之溫度進行加熱熔融且同時進行混煉之製程,製程3:於具備至少一個剝離面之薄膜間連續地積層製程2所獲得之加熱熔融後混合物之製程,以及製程4:於滾筒間拉伸製程3所獲得之積層體,成型具有特定膜厚之固化性聚矽氧薄片之製程。
- 如請求項1所述之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法,其中,製程2所獲得之加熱熔融後混合物於150℃利用高化式流變儀(koka type flow tester)測定之熔融黏度為1~1,000Pas範圍內,於製程3中,於具備至少一個剝離面之薄膜間積層該加熱熔融後混合物之製程係使用模具及噴嘴將該加熱熔融後混合物成型為薄膜狀或繩狀且同時排出,積層於具備至少一個剝離面之薄膜間的製程,進而包含作為製程4的前製程或者於製程4對製程3所獲得之積層體整體冷卻或於80~120℃之間進行溫度調節的製程。
- 如請求項1所述之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法,其中,於製程3中,於具備至少一個剝離面之薄膜間積層該加熱熔融後混合物之製程係以固體狀排出該加熱熔融後混合物,並積層於具備至少一個剝離面之薄膜間的製程。
- 如請求項1所述之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方 法,其中,製程2~4為連續之製程,從製程2開始到製程4結束所用時間在30分鐘以內。
- 如請求項1至4中任一項所述之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法,其進而包含將含有製程4所獲得之固化性聚矽氧薄片之積層體進行裁剪的製程。
- 如請求項1至4中任一項所述之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法,其中,於製程3中,於具備至少一個剝離面之薄膜間積層製程2所獲得之加熱熔融後混合物的製程係使用選自T字模及拉絲模(strand die)之模具、以及選自單噴嘴及多噴嘴之噴嘴,將該加熱熔融後混合物一邊成型為薄膜狀或繩狀一邊排出,積層於具備至少一個剝離面之薄膜間的製程。
- 如請求項1至4中任一項所述之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法,其中,製程1中之有機聚矽氧烷樹脂微粒係含有全部矽氧烷單元之至少20莫耳%以上的RSiO3/2或SiO4/2所表示之矽氧烷單元(R為芳基)的有機聚矽氧烷樹脂微粒。
- 如請求項1至4中任一項所述之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法,其中,製程2所獲得之混合物藉由固化可獲得下述之固化物:於25℃之儲存彈性模數(G’)之值為2000MPa以下,於150℃之儲存彈性模數(G’)之值為100MPa以下,於頻率1.0Hz之儲存彈性模數/損耗彈性模數(G’/G”)所表示之損耗正切(tanδ)的峰值為0.40以上。
- 如請求項1至4中任一項所述之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法,其中,製程1中具有熱熔性之有機聚矽氧烷樹脂微粒、固化劑以及功能性填料之混合物藉由固化可獲得下述之固化物:室溫至200℃之成型溫度下藉由MDR(Moving Die Rheometer)測定之(1)最大 扭矩值未達50dN.m,(2)達到最大扭矩值時儲存扭矩值/損耗扭矩值之比所表示之損耗正切(tanδ)值未達0.2。
- 如請求項1至4中任一項所述之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法,其中,固化性聚矽氧薄片為壓縮成型用、壓製成型用或真空層壓用固化性聚矽氧薄片。
- 如請求項1至4中任一項所述之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法,其中,固化性聚矽氧薄片係熱熔性薄膜黏接劑。
- 如請求項1至4中任一項所述之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法,其中,固化性聚矽氧薄片為實質上平坦之厚度10~2000μm之固化性聚矽氧薄片。
- 一種積層體之製造方法,包含請求項1至12中任一項所述之具有熱熔性之固化性聚矽氧薄片之製造方法。
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CN108026373A (zh) | 2015-10-19 | 2018-05-11 | 道康宁东丽株式会社 | 活性能量射线可固化的热熔融有机硅组合物、该组合物的固化产物和制备膜的方法 |
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