加成固化性有机硅树脂组合物和光学半导体设备的芯片贴装材料.pdf

上传人:龙脉 文档编号:8888272 上传时间:2021-01-10 格式:PDF 页数:20 大小:686.68KB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN201610105861.5

申请日:

20160226

公开号:

CN105924974A

公开日:

20160907

当前法律状态:

有效性:

审查中

法律详情:

IPC分类号:

C08L83/07,C08L83/05,H01L33/56

主分类号:

C08L83/07,C08L83/05,H01L33/56

申请人:

信越化学工业株式会社

发明人:

山崎达哉,柏木努,若尾幸

地址:

日本东京

优先权:

2015-036108

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

代理人:

杜丽利

PDF下载: PDF下载
内容摘要

加成固化性有机硅树脂组合物包括(A‑1)每分子具有至少两个烯基的直链有机聚硅氧烷,(A‑2)每分子具有至少两个烯基的含末端烯基的支化有机聚硅氧烷,(B)有机氢聚硅氧烷,具有至多10的聚合度和每分子一个或更多个末端SiH基的低分子量硅氧烷的含量为5wt%或更小,和(C)加成反应催化剂。该组合物能够固化以形成产物,将该产物用作光学半导体设备的芯片贴装材料,使LED芯片上金电极垫的污染最小并且赋予良好的引线接合性。

权利要求书

1.加成固化性有机硅树脂组合物,包括:(A-1)每分子具有至少两个烯基的直链有机聚硅氧烷;(A-2)每分子具有至少两个烯基的下述平均组成式(1)的支化有机聚硅氧烷(RRSiO)(RSiO)(RSiO)(SiO)(1)其中R独立地为2-8个碳原子的烯基,R独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基,每个R独立地为R或R,分子上的R基的至少两个为R,p,q,r和s满足条件0.01≤p≤0.6,0≤q,0≤r和0.1≤s≤0.9,条件是p+q+r+s=1,并且t满足条件0≤t<3;(B)下述平均组成式(2)的有机氢聚硅氧烷,其具有5wt%或更少的具有至多10的聚合度和每分子至少一个SiH基的低分子量硅氧烷的含量,(RSiO)(RSiO)(RSiO)(SiO)(2)其中每个R独立地为氢原子或甲基,全部R基的至少两个为氢原子,每个R独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基,并且a,b,c和d满足条件0.01≤a≤0.6,0≤b,0≤c和0.1≤d≤0.9,条件是a+b+c+d=1;和(C)加成反应催化剂。 2.权利要求1的组合物,其中具有至多10的聚合度和每分子至少一个SiH基的低分子量硅氧烷的含量为1wt%或更少。 3.权利要求1的组合物,其中有机氢聚硅氧烷(B)具有至少1,500且至多6,000的重均分子量。 4.权利要求1的组合物,其中有机氢聚硅氧烷(B)具有至少10Pa·s的25℃下的粘度,其采用JISK7117-1:1999中记载的方法测定。 5.权利要求1的组合物,其中组分B为下述平均组成式(3)的有机氢聚硅氧烷:(RSiO)(SiO)(3)其中每个R独立地为氢原子或甲基,全部R基的至少两个为氢原子,并且e和f满足条件0.01≤e≤0.6和0.4≤f≤0.99,条件是e+f=1。 6.权利要求1的组合物,其中有机氢聚硅氧烷(B)中的SiO单元的来源为四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷的部分水解产物/缩合物或两者。 7.权利要求1的组合物,其中组分A-1为只在两末端具有烯基的直链有机聚硅氧烷并且组分A-2为在式(1)中只在RRSiO单元上具有烯基的支化有机聚硅氧烷。 8.权利要求1的组合物,其中组分A-2为下述平均组成式(4)的支化有机聚硅氧烷:(RSiO)(RSiO)(SiO)(4)其中R为乙烯基,R为甲基,并且u、v和w满足条件0.01≤u+v≤0.6和0.4≤w≤0.99,条件是u+v+w=1,并且每分子具有至少两个烯基。 9.光学半导体设备的芯片贴装材料,其包括权利要求1的加成固化性有机硅树脂组合物。

说明书

相关申请的交叉引用

本非临时申请在35U.S.C.§119(a)下要求于2015年2月26日于日本提交的专利申请No.2015-036108的优先权,通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本发明涉及加成固化性有机硅树脂组合物和由这样的组合物制成的光学半导体设备的芯片贴装(die attach)材料。

背景技术

与常规的发光设备例如灯泡和荧光灯相比,由于它们低的电力消耗和长寿命,近年来发光二极管(LED)的应用已迅速发展。光学半导体设备的制造包括如下步骤:将用于将LED芯片与衬底粘接的称为芯片贴装材料的固化性树脂组合物施涂到衬底上的特定位置上,将LED芯片放置在施涂的树脂组合物上,随后使该树脂组合物固化。然后进行引线接合步骤,由此用金线将通常由金形成的LED芯片上的电极垫与衬底上的导电位置接合。引线接合步骤将在毛细管尖端形成的金球压靠电极垫,同时施加超声。但是,如果LED芯片没有完全与衬底接合,则加压过程中超声波分散到周边物体,结果不能将金线接合。为了完全将LED芯片与衬底粘接,提供高强度固化物的固化性树脂组合物能够用作芯片贴装材料。

由于它们的耐热性和耐光性,加成固化性有机硅树脂组合物例如甲基有机硅系通常用于芯片贴装材料。但是,已报道由于各种因素例如使用的加成固化性有机硅树脂组合物和LED芯片的种类以及树脂 组合物固化条件,在树脂组合物的固化过程中在LED芯片的金电极垫上形成污染物。电极垫上存在污染物时,这不利地影响随后的引线接合步骤。这样的污染物归因于加成固化性有机硅树脂组合物内存在的低分子量硅氧烷。特别地,固化过程中施加热时,其上具有硅原子键合的氢原子(SiH基)的低分子量硅氧烷气化,由于水解反应等而在电极垫上形成膜,或者它们在垫上作为污染物胶凝并沉积。已知通过降低树脂组合物内的含有SiH基的低分子量硅氧烷的含量,能够减少加热固化过程中在LED芯片电极垫上沉积的污染物的量并因此改善引线接合性。

例如,JP-A 2008-255227公开了加成固化性有机硅树脂组合物,除了非官能低分子量硅氧烷(例如,D3、D4)以外,还包括大量的含有反应性SiH基的低分子量硅氧烷。该公开尤其教导通过将具有10或更小的聚合度并且分子上含有至少1个SiH基的低分子量硅氧烷化合物的量设定为不大于整个有机硅树脂组合物的给定的重量百分比,能够抑制加热固化过程中污染物向周边物体的沉积。而且,其中记载的实施例提及在减压下和在氮鼓泡下将含有SiH基的低分子量硅氧烷从用作加成固化性有机硅树脂组合物的成分的有机氢聚硅氧烷中除去,然后使用薄膜蒸馏单元。但是,这一系列的操作花费大量的时间。例如,对于使用薄膜蒸馏单元后的树脂收率没有任何提及。因此,出于成本和方便的原因,已希望进一步的改善。

JP-A 2010-174234报道了加成固化性有机硅树脂组合物,其中将在M单元上具有烯基的MQ树脂用作必要成分,原因在于它们不含硅原子键合的芳基例如苯基作为各种成分有机聚硅氧烷上的取代基,提供具有柔性并且即使在升高的温度下也保持良好透明性的有机硅固化物。但是,将这些加成固化性有机硅树脂组合物用于要求高树脂强度的用途例如光学半导体设备的芯片贴装材料时,得到的有机硅固化物的强度有待改善。

因此,将常规的加成固化性有机硅树脂组合物用作光学半导体设备的芯片贴装材料时,污染物在LED芯片的电极垫上沉积,导致引线 接合性的降低。

引用列表

专利文献1:JP-A 2008-255227

专利文献2:JP-A 2010-174234

发明内容

因此本发明的目的在于提供加成固化性有机硅树脂组合物,将其用作光学半导体设备的芯片贴装材料时,使LED芯片上的金电极垫的污染最小并且能够形成赋予良好的引线接合性的固化物。本发明的另一目的在于提供由该组合物组成的光学半导体设备的芯片贴装材料。

本发明人已发现,将含有下述组分A-C并且使用具有不高于特定水平的低分子量硅氧烷含量且主要由下式(2)的特定构成单元组成的有机氢聚硅氧烷的加成固化性有机硅树脂组合物用作光学半导体设备的芯片贴装材料时,使LED芯片上的电极垫的污染最小并且实现优异的引线接合性。

因此,一方面,本发明提供加成固化性有机硅树脂组合物,其包括:

(A-1)每分子具有至少两个烯基的直链有机聚硅氧烷;

(A-2)每分子具有至少两个烯基的下述平均组成式(1)的支化有机聚硅氧烷

(R13-tR2tSiO1/2)p(R32SiO2/2)q(R3SiO3/2)r(SiO4/2)s (1)

其中R1独立地为2-8个碳原子的烯基,

R2独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基,

每个R3独立地为R1或R2,分子上的R3基的至少两个为R1,

p,q,r和s满足条件0.01≤p≤0.6,0≤q,0≤r和0.1≤s≤0.9,条件是p+q+r+s=1,并且

t满足条件0≤t<3;

(B)下述平均组成式(2)的有机氢聚硅氧烷,其具有5wt%或更小的具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷的含量,

(R43SiO1/2)a(R52SiO2/2)b(R5SiO3/2)c(SiO4/2)d (2)

其中每个R4独立地为氢原子或甲基,全部R4基的至少两个为氢原子,

每个R5独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基,并且

a,b,c和d满足条件0.01≤a≤0.6,0≤b,0≤c并且0.1≤d≤0.9,条件是a+b+c+d=1;和

(C)加成反应催化剂。

具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷的含量优选为1wt%或更小。

用作组分B的有机氢聚硅氧烷具有优选地至少1,500且至多6,000的重均分子量。采用JIS K 7117-1:1999中记载的方法测定的有机氢聚硅氧烷在25℃下的粘度优选为至少10Pa·s。

组分B优选为下述平均组成式(3)的有机氢聚硅氧烷:

(R43SiO1/2)e(SiO4/2)f (3)

其中每个R4独立地为氢原子或甲基,全部R4基的至少2个为氢原子,并且

e和f满足条件0.01≤e≤0.6和0.4≤f≤0.99,条件是e+f=1。

用作组分B的有机氢聚硅氧烷中的SiO4/2单元的来源优选为四甲氧基硅烷和/或四乙氧基硅烷的部分水解产物/缩合物。

优选地,组分A-1为只在两末端具有烯基的直链有机聚硅氧烷并且组分A-2为式(1)中只在R13-tR2tSiO1/2单元上具有烯基的支化有机聚硅氧烷。

优选地,组分A-2为下述平均组成式(4)的支化有机聚硅氧烷:

(R63SiO1/2)u(R73SiO1/2)v(SiO4/2)w (4)

其中R6为乙烯基,R7为甲基,并且u,v和w满足条件0.01≤u+v≤0.6和0.4≤w≤0.99,条件是u+v+w=1,

并且每分子具有至少两个烯基。

在另一方面,本发明提供光学半导体设备的芯片贴装材料,该材料由上述的加成固化性有机硅树脂组合物形成。

本发明的有利效果

通过包括上述的有机氢聚硅氧烷,本发明的加成固化性有机硅树脂组合物,用作光学半导体设备的芯片贴装材料时,能够使LED芯片电极垫的污染最小并且给予良好的引线接合性。因此,该加成固化性有机硅树脂组合物可尤其适用作光学半导体设备的芯片贴装材料。

这样的效果的出现的一个可想到的原因在于,包括以上限定的有机氢聚硅氧烷时,得到的加成固化性有机硅树脂组合物的固化形式具有比使用在常规的加成固化性有机硅树脂组合物中包括的有机氢聚硅氧烷时低的含有SiH的挥发性低分子量硅氧烷的含量。

具体实施方式

由下述的详细说明,本发明的目的、特征和优点将变得更为清楚。

本发明的加成固化性有机硅树脂组合物包括:

(A-1)每分子具有至少两个烯基的直链有机聚硅氧烷;

(A-2)每分子具有至少两个烯基的下述平均组成式(1)的支化有机聚硅氧烷

(R13-tR2tSiO1/2)p(R32SiO2/2)q(R3SiO3/2)r(SiO4/2)s (1)

其中R1独立地为2-8个碳原子的烯基,

R2独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基,

每个R3独立地为R1或R2,分子上的R3基的至少两个为R1,

p,q,r和s满足条件0.01≤p≤0.6,0≤q,0≤r和0.1≤s≤0.9,条件是p+q+r+s=1,并且

t满足条件0≤t<3;

(B)下述平均组成式(2)的有机氢聚硅氧烷,其具有5wt%或更小的具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷的含量,

(R43SiO1/2)a(R52SiO2/2)b(R5SiO3/2)c(SiO4/2)d (2)

其中每个R4独立地为氢原子或甲基,全部R4基的至少两个为氢原子,

每个R5独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基,并且

a,b,c和d满足条件0.01≤a≤0.6,0≤b,0≤c并且0.1≤d≤0.9,条件是a+b+c+d=1;和

(C)加成反应催化剂。

以下对加成固化性有机硅树脂组合物的组分各自详细地说明。

(A-1)直链有机聚硅氧烷

组分A-1为每分子具有至少两个烯基的直链有机聚硅氧烷。优选只在分子链的两末端存在与硅原子键合的烯基的直链有机聚硅氧烷,特别优选具有下述通式(5)的直链有机聚硅氧烷。

式中,R8独立地为2-8个碳原子的烯基或者取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基,R9独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基,并且k为0或正整数,其为使得该直链有机聚硅氧烷具有10-1,000,000mPa·s的在25℃下的粘度的数。

式(5)中,可用作R8的2-8个碳原子、特别地2-6个碳原子的烯基 的例示实例包括乙烯基,烯丙基,异丙烯基,丁烯基,戊烯基,己烯基和环己烯基。可用作R8的取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子、特别地1-10个碳原子的一价烃基的例示实例包括烷基例如甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,异丁基,叔丁基,戊基,新戊基,己基,环己基,辛基,壬基和癸基;芳基例如苯基,甲苯基,二甲苯基和萘基;芳烷基例如苄基,苯基乙基和苯基丙基;和其中氢原子的一些或全部被卤素原子例如氟、溴或氯、或者氰基取代的任何这些基团,包括卤代烷基例如氯甲基,氯丙基,溴乙基和三氟丙基,和氰基乙基。作为R8的烯基优选为乙烯基。考虑将由得到的加成固化性有机硅树脂组合物制备的固化有机硅在高温条件下或者波长450nm的蓝光中长时间静置时的耐变色性,作为R8的取代或未取代的不含脂族不饱和键的一价烃基优选为烷基例如甲基,乙基,丙基或异丙基,更优选甲基。

作为R9的取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子、特别地1-10个碳原子的一价烃基可例示与以上作为用作R8的取代或未取代的不含脂族不饱和键的一价烃基的实例所提及的那些相同的基团。这些中,出于与上述相同的原因,更优选甲基。

与具有侧链烯基的有机聚硅氧烷相比,只在两末端具有烯基的式(5)的直链有机聚硅氧烷具有优异的与含SiH基的有机氢聚硅氧烷的反应性,不管是否存在低分子量硅氧烷。因此,能够使固化过程中含SiH基的低分子量硅氧烷向周围的气化和污染物形成最小化。

用作组分A-1的直链有机聚硅氧烷在25℃下具有的粘度优选在10-1,000,000mPa·s的范围内,更优选在100-100,000mPa·s的范围内。25℃下的粘度低于该范围时,由加成固化性有机硅树脂组合物得到的固化物的强度可能降低。另一方面,25℃下的粘度高于该范围时,加工性可能降低。组分A-1为两种或更多种直链有机聚硅氧烷的混合物时,该混合物在25℃下具有的粘度优选在10-1,000,000mPa·s的范围内。该组分的粘度是采用JIS K 7117-1:1999中记载的方法用旋转粘度计在25℃下测定的值。

组分A-1可例示下述的直链有机聚硅氧烷:

其中,k与上述的定义相同。

(A-2)支化有机聚硅氧烷

组分A-2是每分子具有至少2个、优选地5-50个烯基的下述平均组成式(1)的支化有机聚硅氧烷:

(R13-tR2tSiO1/2)p(R32SiO2/2)q(R3SiO3/2)r(SiO4/2)s (1)

式中,R1独立地为2-8个碳原子的烯基,R2独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基,并且每个R3独立地为R1或R2,分子上的至少2个R3基为R1。字母p,q,r和s满足条件0.01≤p≤0.6,0≤q,0≤r和0.1≤s≤0.9,条件是p+q+r+s=1。字母t满足条件0≤t<3,并且优选地1≤t<3。

式(1)中,作为R1的2-8个碳原子、特别地2-6个碳原子的烯基的例示实例包括乙烯基,烯丙基,异丙烯基,丁烯基,戊烯基,己烯基和环己烯基,优选乙烯基和烯丙基,特别优选乙烯基。

用作R2的取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子、特别地1-10个碳原子的一价烃基的例示实例包括烷基例如甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,异丁基,叔丁基,戊基,新戊基,己基,环己基,辛基,壬基和癸基;芳基例如苯基,甲苯基,二甲苯基和萘基;芳烷基例如苄基,苯基乙基和苯基丙基;和其中氢原子的一些或全部被卤素 原子例如氟、溴或氯、或者氰基取代的任何这些基团,包括卤代烷基例如氯甲基,氯丙基,溴乙基和三氟丙基,和氰基乙基。考虑将由得到的加成固化性有机硅树脂组合物制备的固化有机硅在高温条件下或者波长450nm的蓝光中长时间静置时的耐变色性,优选烷基例如甲基,乙基,丙基或异丙基,特别优选甲基。

R3为R1或R2,并且可例示与以上对于R1和R2提及的基团相同的基团。R3为D单元(上式中作为R32SiO2/2表示的结构单元)上和T单元(上式中作为R3SiO3/2表示的结构单元)上的取代基。R3为烯基时,反应性劣于M单元(上式中作为R13-tR2tSiO1/2表示的结构单元)中存在烯基的情形。因此,固化过程中含SiH基的低分子量硅氧烷不容易在体系内被消耗,并且倾向于气化到周围物体。因此优选烯基只存在于M单元上。因此,对于组分A-2优选包括只在M单元上的烯基并且不包括D和T单元上的烯基;即,R3优选为R2。因此,考虑由得到的加成固化性有机硅树脂组合物制备的固化有机硅的耐变色性,如上述R2那样,R3更优选为烷基例如甲基,乙基,丙基或异丙基,并且最优选为甲基。

因此,与在D单元或T单元上具有烯基的有机聚硅氧烷相比,只在M单元上具有烯基的支化有机聚硅氧烷具有优异的与含SiH基的有机氢聚硅氧烷的反应性,不管是否存在低分子量硅氧烷。因此,能够使固化过程中含SiH基的低分子量硅氧烷向周围物体的气化和污染物形成最小化。

式(1)中R13-tR2tSiO1/2单元的含量p,相对于硅氧烷单元的合计p+q+r+s=1,在0.01≤p≤0.6、优选地0.1≤p≤0.4的范围内。相对于硅氧烷单元的合计p+q+r+s=1,R32SiO2/2单元的含量q为0≤q,优选地在0≤q≤0.4的范围内。相对于硅氧烷单元的合计p+q+r+s=1,R3SiO3/2单元的含量r为0≤r,优选地在0≤r≤0.4的范围内。相对于硅氧烷单元的合计p+q+r+s=1,SiO4/2单元的含量s在0.1≤s≤0.9、优选地0.3≤s≤0.6的范围内。

如上所述,组分A-2为每分子具有至少两个烯基的支化有机聚硅 氧烷,其中构成单元为选自上述R13-tR2tSiO1/2单元,R32SiO2/2单元,R3SiO3/2单元和SiO4/2单元的单元。构成单元优选地主要由R13-tR2tSiO1/2单元,R3SiO3/2单元和SiO4/2单元组成,更优选地主要由R13-tR2tSiO1/2单元和SiO4/2单元组成。具有这样的构成单元的情况下,加成固化反应容易地进行,使得到的有机硅固化物的强度增加。

用作组分A-2的有机聚硅氧烷优选地为每分子具有至少两个烯基的下述平均组成式(4)的支化有机聚硅氧烷

(R63SiO1/2)u(R73SiO1/2)v(SiO4/2)w (4)

式中,R6为乙烯基并且R7为甲基。而且,字母u,v和w满足条件0.01≤u+v≤0.6和0.4≤w≤0.99,优选地满足条件0.05≤u≤0.2,0.2≤v≤0.35,0.1≤u+v≤0.4,和0.6≤w≤0.9,条件是u+v+w=1。

通过只在M单元上具有烯基,式(4)的有机聚硅氧烷具有高反应性并且能够使反应过程中的交联密度增大,能够获得高硬度的有机硅固化物。

通过以上述含量范围内的比例将用作各个单元的来源的化合物混合到一起,并且在氧的存在下进行例如共水解/缩合,能够容易地合成组分(A-2)。

在此,R13-tR2tSiO1/2单元的例示来源包括,但并不限于,有机硅化合物例如以下所示的结构式的三有机氯硅烷,三有机烷氧基硅烷和六有机二硅氧烷。这些式中,“Me”表示甲基并且“Et”表示乙基。

R32SiO2/2单元的例示来源包括,但并不限于,二有机二氯硅烷和二有机二烷氧基硅烷。

R3SiO3/2单元的例示来源包括,但并不限于,有机三氯硅烷和有机三烷氧基硅烷。

SiO4/2单元的例示来源包括,但并不限于,四氯化碳、四烷氧基硅烷和聚烷基硅酸酯。

组分A-1与A-2的配混比,表示为重量比A-1:A-2,优选为20:80至80:20,更优选为30:70至70:30。组分A-1的重量比太大时,得到的有机硅固化物的强度可能降低。另一方面,组分A-1的重量比太小时,有机硅树脂组合物的粘度可能变得太高,使加工性降低。

(B)有机氢聚硅氧烷

组分B为下述平均组成式(2)的有机氢聚硅氧烷,其中具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷的含量为5wt%或更小,特别地2.5wt%或更小。

(R43SiO1/2)a(R52SiO2/2)b(R5SiO3/2)c(SiO4/2)d (2)

式中,R4独立地为氢原子或甲基,全部R4基的至少两个为氢原子。每个R5独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基。而且,字母a,b,c和d满足条件0.01≤a≤0.6,0≤b,0≤c和0.1≤d≤0.9,条件是a+b+c+d=1。

式(2)中,取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子、特别地1-10个碳原子的一价烃基可例示与以上对于R2提及的基团相同的基团。特别地,优选烷基例如甲基,乙基,丙基和异丙基,特别优选甲基。

而且,字母a,b,c和d满足条件0.01≤a≤0.6,0≤b,0≤c和0.1≤d≤0.9,并且优选地满足条件0.01≤a≤0.5,0≤b≤0.4,0≤c≤0.4和0.5≤d≤0.9,条件是a+b+c+d=1。

组分B用作交联剂。通过组分A-1和A-2中的与硅原子键合的烯基(最优选地乙烯基)与组分B中的与硅原子键合的氢原子(SiH基)之间的交联反应,本发明的加成固化性有机硅树脂组合物形成为有机硅固化物。

组分B中,具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷的含量为5wt%或更小,优选为2.5wt%或更小,更优选为1wt%或更小。含有SiH基的低分子量硅氧烷含量为该值或低于该值时,能够使含有SiH基的低分子量硅氧烷的气化和随后的在固化过程中在周边物体上沉积物的形成最小。含有SiH基的低分子量硅氧烷的含量可以是甚至0wt%。

本文中使用的“低分子量硅氧烷含量”是指在下述条件下通过气相色谱测定的低分子量硅氧烷的含量。

测定条件:

装置:GC-2014(Shimadzu Corporation)

柱:HP-5MS(Agilent Technologies;0.25mm I.D×30m;填充物,5%苯基甲基聚硅氧烷)

检测器:火焰离子化检测器

(检测器温度,300℃)

样品:样品通过将1.0g的试样溶解于10mL的正十四烷/丙酮标准溶液(浓度,20μg/mL)而制备

注射量:1μL

烘箱温度:50℃-280°,历时23分钟,然后280℃,历时17分钟载气:氦,以34.0cm/s的线速度

组分B只在M单元(上式中表示为R43SiO1/2的那些结构单元)上具有反应性SiH基,其具有良好的反应性。因此,与使用在D单元(上式中表示为R52SiO2/2的结构单元)或T单元(上式中表示为R5SiO3/2的结构单元)上具有SiH基的有机氢聚硅氧烷的情形相比,其中包括含有SiH基的低分子量硅氧烷的组分B在固化过程中在体系内被迅速地消耗。这使得能够减少污染物在周围物体上的沉积。

用作组分B的有机氢聚硅氧烷具有重均分子量,其优选为至少1,500且不大于6,000,更优选为至少2,500且不大于5,000。重均分子量在该范围内时,有机氢聚硅氧烷自身具有低的挥发性,能够使固化过程中周围物体上的污染物沉积最小。重均分子量低于该范围时,污染物沉积的程度可能增大,而重均分子量高于该范围时,加工性可能降低。

本文中使用的“重均分子量”是指在下述条件下相对于聚苯乙烯标样通过凝胶渗透色谱(GPC)测定的重均分子量。

展开溶剂:四氢呋喃(THF)

流速:0.6mL/min

检测器:差示折射率检测器(RI)

柱:TSK Guard Column Super H-L

TSK gel Super H4000(6.0mm I.D.×15cm×1)

TSK gel Super H3000(6.0mm I.D.×15cm×1)

TSK gel Super H2000(6.0mm I.D.×15cm×2)

(都为Tosoh Corporation的产品)

柱温度:40℃

样品的注射量:20μL(0.5wt%THF溶液)

用作组分(B)的有机氢聚硅氧烷在25℃下具有优选地至少10Pa·s、更优选地至少200Pa·s的粘度,其通过JIS K 7117-1:1999中记载的方法测定。聚硅氧烷可呈液体、半固体或固体的形式,尽管特别优选半固体或固体形式。组分B满足粘度和形式的这些条件时,有机氢聚硅氧烷自身具有低挥发性,能够使固化时周围物体上的污染物沉积最小。

本发明的实践中,“半固体物质”是指具有使得25℃下的粘度能够用旋转粘度计测定的流动性的固体物质,并且尤其是指具有至少100Pa·s且不大于10,000Pa·s的25℃下的粘度的物质。

此外,组分B的有机氢聚硅氧烷具有优选地每分子至少2个SiH基、更优选地5-50个SiH基,有机氢聚硅氧烷上的SiH基的量优选为0.1-2mol/100g,更优选为0.2-0.9mol/100g。

用作组分B的有机氢聚硅氧烷优选具有下述的平均组成式(3)。

(R43SiO1/2)e(SiO4/2)f (3)

式中,R4独立地为氢原子或甲基,全部R4基中的至少两个为氢原子。字母e和f满足条件0.01≤e≤0.6和0.4≤f≤0.99,优选地满足条件0.01≤e≤0.5和0.5≤f≤0.9,条件是e+f=1。

由于式(3)的有机氢聚硅氧烷包括具有与硅原子键合的氢原子的M单元(在上式中表示为R43SiO1/2的结构单元中,其中至少一个R4为氢原子的那些结构单元)和Q单元(上式中表示为SiO4/2的结构单元)作为必要的硅氧烷单元,因此由包括该有机氢聚硅氧烷的加成固化性有机硅树脂组合物得到的有机硅固化物使固化过程中向周围物体的污染物沉积最小并且具有高强度。

相对于构成式(3)的有机氢聚硅氧烷的硅氧烷单元的合计e+f=1,式(3)的有机氢聚硅氧烷中的R43SiO1/2单元(M单元)的含量e为0.01≤e≤0.6、优选地0.1≤e≤0.5的范围内。M单元的含量低于该范围时,重均分子量较大,这可能导致加工性的降低。另一方面,含量e高于该范围时,重均分子量较小,这可能导致组分B的气化和固化过程中 污染的增加。

组分B,如上述组分A-2那样,通过以上述含量范围内的比例将用作各个单元的来源的化合物混合到一起,并且在氧的存在下进行例如共水解/缩合,能够容易地合成。

在此,R43SiO1/2单元的例示来源包括,但并不限于,有机硅化合物例如以下所示的结构式的三有机氯硅烷,三有机烷氧基硅烷和六有机二硅氧烷。这些式中,“Me”表示甲基和“Et”表示乙基。

R52SiO2/2单元的例示来源包括,但并不限于,二有机二氯硅烷和二有机二烷氧基硅烷。

R5SiO3/2单元的例示来源包括,但并不限于,有机三氯硅烷和有机三烷氧基硅烷。

SiO4/2单元的例示来源包括,但并不限于,四氯化碳和四烷氧基硅烷,特别优选四甲氧基硅烷和/或下述结构式的四乙氧基硅烷的部分水解产物/缩合物。下式中,“Me”表示甲基和“Et”表示乙基。

通过使用四甲氧基硅烷和/或四乙氧基硅烷的部分水解产物/缩合物作为SiO4/2单元的来源,能够得到具有大的重均分子量的有机氢聚硅氧烷并且挥发性含有SiH基的低分子量硅氧烷的含量低。结果,该 有机氢聚硅氧烷能够在合成后直接原样使用,而无需进行低分子量硅氧烷除去操作,该除去操作需要在氮鼓泡下的延长的真空蒸馏或者使用薄膜蒸馏系统。

将四甲氧基硅烷和/或四乙氧基硅烷的部分水解产物/缩合物用作SiO4/2单元的来源时,优选部分水解产物/缩合物中的单体例如四甲氧基硅烷的含量低。该单体含量优选为不大于10wt%,更优选为不大于5wt%。水解产物/缩合物中的单体含量高时,大量的挥发性含有SiH基的低分子量硅氧烷存在于组分B中,增大了固化过程中周围物体的污染的可能性。

本发明的加成固化性有机硅树脂组合物中包括的组分B的量优先使得组分B中与硅原子键合的氢原子的总量为0.5-3摩尔每摩尔在组分A-1和A-2中与硅原子键合的烯基的合计。组分B的量在尤其是0.8-2摩尔的范围内时,加成固化反应顺利地进行,这是优选的,原因在于能够由加成固化性有机硅树脂组合物容易地得到有机硅固化物。组分B的量落在上述范围外时,加成固化反应难以进行并且有机硅固化物倾向于经时变化。

(C)加成反应催化剂

包括用作组分C的加成反应催化剂以诱使本发明组合物上的加成固化反应进行。有铂系催化剂、钯系催化剂和铑系催化剂。从成本的观点和其他考虑出发,通常使用铂系催化剂例如铂、铂黑和氯铂酸,其例示的实例包括H2PtCl6·mH2O、K2PtCl6、KHPtCl6·mH2O、K2PtCl4、K2PtCl4·mH2O和PtO2·mH2O(m为正整数),以及这些与烃(例如,烯烃)、醇或含乙烯基的有机聚硅氧烷的络合物。这些可以单独使用或者可将两种或更多种组合使用。

本发明的加成固化性有机硅树脂组合物中包括的加成反应催化剂的量,用每100重量份的组分A-1和A-2的合计量金属原子的重量单位表示,优选在0.1-1,000ppm的范围内,更优选在0.5-200ppm的范围内。该组合物中包括的加成反应催化剂的量低于该范围时,加成固化反应可能无法顺利地进行。另一方面,其量高于该范围时,有机硅 固化物的着色倾向于发生。

其他成分

除了组分A-C以外,本发明的加成固化性有机硅树脂组合物可任选地还包括各种已知的添加剂,只要这样做不会有损本发明的目的。

增粘剂

为了赋予粘合性,本发明的加成固化性有机硅树脂组合物中可任选地包括增粘剂。增粘剂的例示实例包括乙烯基三甲氧基硅烷,乙烯基三乙氧基硅烷,2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷,3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷,3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷,3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷,3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷,3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷,N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷,N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷,N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷,N-苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷,3-巯基丙基三甲氧基硅烷,三甲氧基硅烷,四甲氧基硅烷,及其低聚物。这些增粘剂可以单独使用或者可以将两种或更多种混合使用。

基于组分A-C的合计重量,以优选地0-10wt%、更优选地0-5wt%的量添加增粘剂。使用增粘剂时,优选添加至少1wt%或更多。

无机填料

为了增加得到的固化物的强度,本发明的加成固化性有机硅树脂组合物中可包括无机填料。无机增强填料的例示实例包括气相法二氧化硅和气相法二氧化钛。从得到的固化物的透明性的观点出发,特别优选使用气相法二氧化硅。

添加无机填料时,相对于100重量份的组分A-C合计,添加量优选在至多50重量份的范围内,优选在1-30重量份的范围内。

固化抑制剂

为了调节固化速率的目的,本发明的加成固化性有机硅树脂组合物中可包括固化抑制剂或固化调节剂。固化抑制剂的例示实例包括选自以下组的化合物:具有高乙烯基含量的有机聚硅氧烷(例如,四甲基四乙烯基环四硅氧烷、六乙烯基二硅氧烷),异氰脲酸三烯丙酯,马来 酸烷基酯,炔属醇,及其硅烷改性物和硅氧烷改性物,氢过氧化物,四甲基乙二胺,苯并三唑及其混合物。

添加固化抑制剂时,相对于100重量份的组分A-C合计,添加的量通常为0.001-1重量份,优选为0.005-0.5重量份。

通过将组分A-C以及可能需要的任何上述和其他的添加剂均匀地混合到一起来使用本发明的加成固化性有机硅树脂组合物。该组合物可作为单液体(1-部分体系)或作为双液体(2-部分体系)使用。作为1-部分体系使用时,通过添加少量的上述固化抑制剂例如炔属醇,能够改善贮存性。作为2-部分体系使用时,将组分B和组分C各自分开地贮存;使用时,通过将两液体混合到一起,能够进行固化。

固化前的状态下的本发明的加成固化性有机硅树脂组合物具有优选地1wt%或更小、更优选地0.5wt%或更小、进一步优选地0.2wt%或更小的具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷的含量。该组合物内的含有SiH的低分子量硅氧烷含量为该水平或低于该水平时,能够使含有SiH基的低分子量硅氧烷的气化和随后的在固化过程中在周边物体上沉积物的形成最小。含有SiH的低分子量硅氧烷的含量可以甚至为0wt%。

根据计划的用途,本发明的加成固化性有机硅树脂组合物能够施涂到基材上并且随后固化。固化反应甚至在常温(25℃)下进行。但是,为了缩短固化时间,优选60-200℃、特别地100-170℃的温度范围内的加热固化。在低于该范围的加热温度下,需要长期的处理以实施完全的固化,在成本上是不希望的。另一方面,在高于该范围的加热温度下,可能发生鼓泡和树脂劣化,两者都是不希望的。加热固化时间可设定为1-4小时。

由本发明的加成固化性有机硅树脂组合物得到的有机硅固化物具有优选地至少40且不大于85、更优选地至少50且不大于75的硬度,其使用JIS K 6253-3:2012中给出的D型硬度计测定。硬度在该范围内时,将该有机硅固化物用作光学半导体设备的芯片贴装材料时,能够将LED芯片充分地接合到衬底上,能够使引线接合步骤顺利地进 行。

通过使用上述的特定的有机氢聚硅氧烷,本发明的加成固化性有机硅树脂组合物能够使固化过程中的污染物沉积最小并因此能够用于电气和电子部件用途。具体地,本发明的组合物能够有利地用作光学半导体设备的芯片贴装材料,使得固化过程中LED芯片上的金电极垫的污染最小,使得能够顺利地进行引线接合步骤。

实施例

以下通过例示而不是通过限制给出合成例、实施例和比较例。下述实施例中,份为重量份。而且,“Me”表示甲基和“Vi”表示乙烯基。

实施例中,具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷的含量通过使用火焰离子化检测器(FID)的气相色谱和GC-2014气相色谱(Shimadzu Corporation)确定。样品通过将1.0g的试样溶解于正十四烷/丙酮标准溶液(浓度,20μg/mL)中而制备。合成例中所示的25℃下的粘度通过JIS K 7117-1:1999中记载的方法采用旋转粘度计测定。

合成例1

有机氢聚硅氧烷(b-1):

将盐酸水溶液滴加到含有4.8mol的有机二硅氧烷(HMe2Si)2O和3mol的甲基聚硅酸酯(M Silicate 51,来自Tama Chemicals Co.,Ltd.;单体含量,≤4.3wt%)的异丙醇溶液中,并且在室温(25℃)下搅拌5小时。添加甲苯以稀释该混合物,将废酸分离出,并且用水对有机相进行漂洗到中性。然后将该有机相脱水,然后在150℃和减压下通过汽提操作将溶剂馏除,得到作为在25℃下具有5,900Pa·s的粘度的透明、无色半固体物质的有机氢聚硅氧烷(b-1)。构成产物(b-1)的硅氧烷单元由44mol%的HMe2SiO1/2单元和56mol%的SiO4/2单元组成。通过GPC测定得到的重均分子量Mw为4,800并且SiH基含量为0.66mol/100g。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在(b-1)中的含量并且为0.16wt%。将该(b-1)直接用于加成固化性有机硅树脂组合物,而没有上述以外的进一步的低分子量 硅氧烷除去操作。

合成例2

有机氢聚硅氧烷(b-2):

将盐酸水溶液滴加到含有6mol的有机二硅氧烷(HMe2Si)2O和3mol的甲基聚硅酸酯(M Silicate 51,来自Tama Chemicals Co.,Ltd.;单体含量,≤4.3wt%)的异丙醇溶液中,并且在室温(25℃)下搅拌5小时。添加甲苯以稀释该混合物,将废酸分离出,并且用水对有机相进行漂洗到中性。然后将该有机相脱水,然后在150℃和减压下通过汽提操作将溶剂馏除,得到作为在25℃下具有1,200Pa·s的粘度的透明、无色半固体物质的有机氢聚硅氧烷(b-2)。构成产物(b-2)的硅氧烷单元由50mol%的HMe2SiO1/2单元和50mol%的SiO4/2单元组成。通过GPC测定得到的重均分子量Mw为3,700并且SiH基含量为0.70mol/100g。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在(b-2)中的含量并且为0.39wt%。将该(b-2)直接用于加成固化性有机硅树脂组合物,而没有上述以外的进一步的低分子量硅氧烷除去操作。

合成例3

有机氢聚硅氧烷(b-3):

将盐酸水溶液滴加到含有3mol的有机二硅氧烷(HMe2Si)2O、3mol的有机二硅氧烷(Me3Si)2O和3mol的甲基聚硅酸酯(M Silicate 51,来自Tama Chemicals Co.,Ltd.;单体含量,≤4.3wt%)的异丙醇溶液中,并且在室温(25℃)下搅拌5小时。添加甲苯以稀释该混合物,将废酸分离出,并且用水对有机相进行漂洗到中性。然后将该有机相脱水,然后在150℃和减压下通过汽提操作将溶剂馏除,得到作为在25℃下具有320Pa·s的粘度的透明、无色半固体物质的有机氢聚硅氧烷(b-3)。构成产物(b-3)的硅氧烷单元由25mol%的HMe2SiO1/2单元、25mol%的Me3SiO1/2单元和50mol%的SiO4/2单元组成。通过GPC测定得到的重均分子量Mw为2,600并且SiH基含量为0.40mol/100g。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在(b-3) 中的含量并且为0.35wt%。将该(b-3)直接用于加成固化性有机硅树脂组合物,而没有上述以外的进一步的低分子量硅氧烷除去操作。

合成例4

有机氢聚硅氧烷(b-4):

将盐酸水溶液滴加到含有12mol的有机二硅氧烷(HMe2Si)2O和3mol的甲基聚硅酸酯(M Silicate 51,来自Tama Chemicals Co.,Ltd.;单体含量,≤4.3wt%)的异丙醇溶液中,并且在室温(25℃)下搅拌5小时。添加甲苯以稀释该混合物,将废酸分离出,并且用水对有机相进行漂洗到中性。然后将该有机相脱水,然后在150℃和减压下通过汽提操作将溶剂馏除,得到作为在25℃下具有2.6Pa·s的粘度的透明、无色液体物质的有机氢聚硅氧烷(b-4)。构成产物(b-4)的硅氧烷单元由66mol%的HMe2SiO1/2单元和34mol%的SiO4/2单元组成。通过GPC测定得到的重均分子量Mw为1,300并且SiH基含量为1.00mol/100g。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在(b-4)中的含量并且为5.5wt%。将该(b-4)直接用于加成固化性有机硅树脂组合物,而没有上述以外的进一步的低分子量硅氧烷除去操作。

合成例5

有机氢聚硅氧烷(b-5):

将盐酸水溶液滴加到含有6mol的有机二硅氧烷(HMe2Si)2O和12mol的四烷氧基硅烷(MeO)4Si的异丙醇溶液中,并且在室温(25℃)下搅拌5小时。添加甲苯以稀释该混合物,将废酸分离出,并且用水对有机相进行漂洗到中性。然后将该有机相脱水,然后在150℃和减压下通过汽提操作将溶剂馏除,得到作为在25℃下具有280Pa·s的粘度的透明、无色半固体物质的有机氢聚硅氧烷(b-5)。构成产物(b-5)的硅氧烷单元由50mol%的HMe2SiO1/2单元和50mol%的SiO4/2单元组成。通过GPC测定得到的重均分子量Mw为3,100并且SiH基含量为0.73mol/100g。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在(b-5)中的含量并且为28.4wt%。将该(b-5)直接用 于加成固化性有机硅树脂组合物,而没有上述以外的进一步的低分子量硅氧烷除去操作。

合成例6

有机氢聚硅氧烷(b-6):

将盐酸水溶液滴加到含有2.4mol的有机二硅氧烷(Me3Si)2O、9.6mol的有机硅烷HMeSi(OMe)2和2.4mol的甲基聚硅酸酯(M Silicate51,来自Tama Chemicals Co.,Ltd.;单体含量,≤4.3wt%)的异丙醇溶液中,并且在室温(25℃)下搅拌5小时。添加甲苯以稀释该混合物,将废酸分离出,并且用水对有机相进行漂洗到中性。然后将该有机相脱水,然后在150℃和减压下通过汽提操作将溶剂馏除,得到作为在25℃下具有450Pa·s的粘度的透明、无色半固体物质的有机氢聚硅氧烷(b-6)。构成产物(b-6)的硅氧烷单元由20mol%的Me3SiO1/2单元、40mol%的HMeSiO2/2单元和40mol%的SiO4/2单元组成。通过GPC测定得到的重均分子量Mw为3,300并且SiH基含量为0.60mol/100g。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在(b-6)中的含量并且为21.5wt%。将该(b-6)直接用于加成固化性有机硅树脂组合物,而没有上述以外的进一步的低分子量硅氧烷除去操作。

实施例1

通过将50份的(A-1)下式(i)的直链聚有机硅氧烷

50份的(A-2)由60mol%的SiO4/2单元、34mol%的(CH3)3SiO1/2单元和6mol%的Vi3SiO1/2单元组成的支化有机聚硅氧烷,(B)合成例1中制备的有机氢聚硅氧烷(b-1),其量对应于1.5摩尔每摩尔的在组分A-1和A-2中的乙烯基的合计量,和0.05份的(C)氯铂酸(铂含量,2wt%)的辛醇改性溶液一起添加,然后充分搅拌而制备加成固化性有机硅树脂组合物。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低 分子量硅氧烷在该组合物中的含量并且为0.04wt%。在150℃加热4小时下将该组合物成型,由此制备有机硅固化物。

实施例2

除了将实施例1中使用的50份组分A-2变为50份由60mol%的SiO4/2单元、25mol%的(CH3)3SiO1/2单元和15mol%的Vi3SiO1/2单元组成的支化有机聚硅氧烷以外,以与实施例1中相同的方式制备加成固化性有机硅树脂组合物。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在该组合物中的含量并且为0.07wt%。在150℃加热4小时下将该组合物成型,由此制备有机硅固化物。

实施例3

除了将实施例1中使用的组分B从(b-1)变为合成例2中制备的有机氢聚硅氧烷(b-2)以外,以与实施例1中相同的方式制备加成固化性有机硅树脂组合物。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在该组合物中的含量并且为0.10wt%。在150℃加热4小时下将该组合物成型,由此制备有机硅固化物。

实施例4

除了将实施例1中使用的组分B从(b-1)变为合成例3中制备的有机氢聚硅氧烷(b-3)以外,以与实施例1中相同的方式制备加成固化性有机硅树脂组合物。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在该组合物中的含量并且为0.13wt%。在150℃加热4小时下将该组合物成型,由此制备有机硅固化物。

比较例1

除了将实施例1中使用的组分B从(b-1)变为合成例4中制备的有机氢聚硅氧烷(b-4)以外,以与实施例1中相同的方式制备加成固化性有机硅树脂组合物。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在该组合物中的含量并且为1.20wt%。在150℃加热4小时下将该组合物成型,由此制备有机硅固化物。

比较例2

除了将比较例1中使用的50份组分A-2变为50份由60mol%的 SiO4/2单元、23mol%的(CH3)3SiO1/2单元和17mol%的ViMeSiO2/2单元组成的支化有机聚硅氧烷以外,以与比较例1中相同的方式制备加成固化性有机硅树脂组合物。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在该组合物中的含量并且为1.14wt%。在150℃加热4小时下将该组合物成型,由此制备有机硅固化物。

比较例3

除了将实施例1中使用的组分B从(b-1)变为合成例5中制备的有机氢聚硅氧烷(b-5)以外,以与实施例1中相同的方式制备加成固化性有机硅树脂组合物。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在该组合物中的含量并且为7.63wt%。在150℃加热4小时下将该组合物成型,由此制备有机硅固化物。

比较例4

除了将实施例1中使用的组分B从(b-1)变为合成例6中制备的有机氢聚硅氧烷(b-6)以外,以与实施例1中相同的方式制备加成固化性有机硅树脂组合物。测定具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷在该组合物中的含量并且为6.44wt%。在150℃加热4小时下将该组合物成型,由此制备有机硅固化物。

使用实施例和比较例中制备的加成固化性有机硅树脂组合物,采用下述的试验方法评价硬度、固化过程中污染的水平和引线接合性。以下将结果示于表1(实施例)中和表2(比较例)中。

(a)硬度

通过使用循环热空气干燥器以在150℃下将加成固化性有机硅树脂组合物加热4小时,从而制备有机硅固化物。根据JIS K 6253-3:2012使用D型硬度计测定得到的有机硅固化物的硬度。

(b)固化过程中的污染水平

使用镀金衬底通过下述方法来评价加成固化性有机硅树脂组合物的固化过程中污染的水平。

将加成固化性有机硅树脂组合物(1.0g)与已用金电镀的衬底(表面积,2cm2)以有机硅树脂与镀金衬底不接触的方式一起放入具有30cm3 的容量的密封铝容器中,使用循环热空气干燥器将该体系在150℃下加热4小时。加热后,用保持在密封状态下的容器将该体系冷却到25℃。然后将镀金衬底从该容器中移除,然后用肉眼考察衬底的表面以确定污染物沉积的程度。

基于其上已沉积了污染物的镀金衬底的总表面积的百分比,如下评价由每个加成固化性有机硅树脂组合物固化的过程中污染的水平:

良好:小于5%

可接受:至少5%且小于25%

NG:25%或更多

(c)引线接合性

如下所述对加成固化性有机硅树脂组合物的引线接合性进行了评价。

通过压印到引线框(表面积,5cm2)上的每个空腔的中央来施涂加成固化性有机硅树脂组合物,该引线框装备有由环氧树脂制成的白色反射器部件并且具有由银镀层形成的表面,然后在其上配置在90μm2表面积上具有由金镀层形成的p和n电极的50个LED芯片(每个具有600μm2的表面积)。将引线框封装并密封于具有6cm2的表面积的密封性铝袋中,然后使用循环热空气干燥器在150℃下加热4小时,然后在该袋保持在密封状态下将干燥器冷却到常温(25℃)并且将该引线框从该袋中移除。接下来,使用30μm直径金线用引线接合机(UTC-1000 super,产自Shinkawa,Ltd.)将LED芯片上的电极与引线框表面接合。通过JESD22-B116中记载的方法,使用Dage 4000 Bondtester(Nordson Dage)进行LED芯片电极(p和n电极的总数,100)上的第一球接合的球剪切强度的测定。

对于在其上尝试了引线接合操作的合计100个电极,基于未能形成第一球接合和没有发生引线接合的电极的数(引线接合失败的次数),评价了引线接合性,当能够形成第一球接合并且进行了球剪切强度测定时,基于全部第一球接合的平均球剪切强度。通过将使用热固化性环氧树脂银糊(X-43-5603-7AQ,产自Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)的平均球剪切强度设定为100%并且计算使用实施例和比较例中的各个加成固化性有机硅树脂组合物时得到的平均球剪切强度对应于其的百分比来评价球剪切强度。

表1

表2

如表1中所示,除了固化过程中对周边物体的污染低并且引线接合性良好以外,实施例1-4的加成固化性有机硅树脂组合物产生具有 高硬度的固化物。

与其相比,如表2中所示,比较例1-4的加成固化性有机硅树脂组合物在固化过程中全部污染并且引线接合性差。

关于比较例1和2,在组分B中,含有SiH基的低分子量硅氧烷的含量和M单元的量都高于本发明中规定的范围。而且,它们与实施例1的不同之处在于它们使用具有小的重均分子量Mw的有机氢聚硅氧烷。比较例2与实施例1的不同之处还在于其使用在D单元上而不是M单元上具有乙烯基的支化有机聚硅氧烷(反应性差)作为组分A-2。比较例3使用四烷氧基硅烷而不是聚硅酸酯作为组分B来源,因此与实施例1的不同之处在于得到的组分B具有高的含有SiH基的低分子量硅氧烷的含量。关于比较例4,在组分B中,在M单元上而不是在D单元上存在氢原子,因此该实施例与实施例1的不同之处在于其使用具有比本发明中规定的范围高的含有SiH基的低分子量硅氧烷的含量的有机氢聚硅氧烷。

上述试验和评价显示本发明的加成固化性有机硅树脂组合物,通过使用上述的特定的有机氢聚硅氧烷,在用作光学半导体设备的芯片贴装材料时使LED芯片上金电极垫的污染最小并且给予良好的引线接合性。这些结果确认本发明的加成固化性有机硅树脂组合物出色地适用作光学半导体设备的芯片贴装材料。

通过引用将日本专利申请No.2015-036108并入本文中。

尽管已对一些优选的实施方案进行了说明,但根据上述教导可对其进行许多变形和改变。因此,应理解在不脱离所附权利要求的范围内,可在具体说明之外实施本发明。

加成固化性有机硅树脂组合物和光学半导体设备的芯片贴装材料.pdf_第1页
第1页 / 共20页
加成固化性有机硅树脂组合物和光学半导体设备的芯片贴装材料.pdf_第2页
第2页 / 共20页
加成固化性有机硅树脂组合物和光学半导体设备的芯片贴装材料.pdf_第3页
第3页 / 共20页
点击查看更多>>
资源描述

《加成固化性有机硅树脂组合物和光学半导体设备的芯片贴装材料.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《加成固化性有机硅树脂组合物和光学半导体设备的芯片贴装材料.pdf(20页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610105861.5 (22)申请日 2016.02.26 (30)优先权数据 2015-036108 2015.02.26 JP (71)申请人 信越化学工业株式会社 地址 日本东京 (72)发明人 山崎达哉柏木努若尾幸 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 杜丽利 (51)Int.Cl. C08L 83/07(2006.01) C08L 83/05(2006.01) H01L 33/56(2010.01) (54)发明名称 。

2、加成固化性有机硅树脂组合物和光学半导 体设备的芯片贴装材料 (57)摘要 加成固化性有机硅树脂组合物包括(A-1)每 分子具有至少两个烯基的直链有机聚硅氧烷, (A-2)每分子具有至少两个烯基的含末端烯基的 支化有机聚硅氧烷, (B)有机氢聚硅氧烷, 具有至 多10的聚合度和每分子一个或更多个末端SiH基 的低分子量硅氧烷的含量为5wt或更小, 和(C) 加成反应催化剂。 该组合物能够固化以形成产 物, 将该产物用作光学半导体设备的芯片贴装材 料, 使LED芯片上金电极垫的污染最小并且赋予 良好的引线接合性。 权利要求书1页 说明书18页 CN 105924974 A 2016.09.07 C。

3、N 105924974 A 1.加成固化性有机硅树脂组合物, 包括: (A-1)每分子具有至少两个烯基的直链有机聚硅氧烷; (A-2)每分子具有至少两个烯基的下述平均组成式(1)的支化有机聚硅氧烷 (R13-tR2tSiO1/2)p(R32SiO2/2)q(R3SiO3/2)r(SiO4/2)s(1) 其中R1独立地为2-8个碳原子的烯基, R2独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基, 每个R3独立地为R1或R2, 分子上的R3基的至少两个为R1, p,q,r和s满足条件0.01 p 0.6, 0 q, 0 r和0.1 s 0.9, 条件是p+q+r+s1, 并且 。

4、t满足条件0 t3; (B)下述平均组成式(2)的有机氢聚硅氧烷, 其具有5wt或更少的具有至多10的聚合 度和每分子至少一个SiH基的低分子量硅氧烷的含量, (R43SiO1/2)a(R52SiO2/2)b(R5SiO3/2)c(SiO4/2)d(2) 其中每个R4独立地为氢原子或甲基, 全部R4基的至少两个为氢原子, 每个R5独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基, 并且 a,b,c和d满足条件0.01 a 0.6, 0 b, 0 c和0.1 d 0.9, 条件是a+b+c+d1; 和 (C)加成反应催化剂。 2.权利要求1的组合物, 其中具有至多10的聚合度和。

5、每分子至少一个SiH基的低分子量 硅氧烷的含量为1wt或更少。 3.权利要求1的组合物, 其中有机氢聚硅氧烷(B)具有至少1,500且至多6,000的重均分 子量。 4.权利要求1的组合物, 其中有机氢聚硅氧烷(B)具有至少10Pas的25下的粘度, 其 采用JISK7117-1:1999中记载的方法测定。 5.权利要求1的组合物, 其中组分B为下述平均组成式(3)的有机氢聚硅氧烷: (R43SiO1/2)e(SiO4/2)f(3) 其中每个R4独立地为氢原子或甲基, 全部R4基的至少两个为氢原子, 并且 e和f满足条件0.01 e 0.6和0.4 f 0.99, 条件是e+f1。 6.权利要。

6、求1的组合物, 其中有机氢聚硅氧烷(B)中的SiO4/2单元的来源为四甲氧基硅 烷或四乙氧基硅烷的部分水解产物/缩合物或两者。 7.权利要求1的组合物, 其中组分A-1为只在两末端具有烯基的直链有机聚硅氧烷并且 组分A-2为在式(1)中只在R13-tR2tSiO1/2单元上具有烯基的支化有机聚硅氧烷。 8.权利要求1的组合物, 其中组分A-2为下述平均组成式(4)的支化有机聚硅氧烷: (R63SiO1/2)u(R73SiO1/2)v(SiO4/2)w(4) 其中R6为乙烯基, R7为甲基, 并且u、 v和w满足条件0.01 u+v 0.6和0.4 w 0.99, 条 件是u+v+w1, 并且每。

7、分子具有至少两个烯基。 9.光学半导体设备的芯片贴装材料, 其包括权利要求1的加成固化性有机硅树脂组合 物。 权利要求书 1/1 页 2 CN 105924974 A 2 加成固化性有机硅树脂组合物和光学半导体设备的芯片贴装 材料 0001 相关申请的交叉引用 0002 本非临时申请在35U.S.C. 119(a)下要求于2015年2月26日于日本提交的专利申 请No.2015-036108的优先权, 通过引用将其全部内容并入本文。 技术领域 0003 本发明涉及加成固化性有机硅树脂组合物和由这样的组合物制成的光学半导体 设备的芯片贴装(dieattach)材料。 背景技术 0004 与常规的。

8、发光设备例如灯泡和荧光灯相比, 由于它们低的电力消耗和长寿命, 近 年来发光二极管(LED)的应用已迅速发展。 光学半导体设备的制造包括如下步骤: 将用于将 LED芯片与衬底粘接的称为芯片贴装材料的固化性树脂组合物施涂到衬底上的特定位置 上, 将LED芯片放置在施涂的树脂组合物上, 随后使该树脂组合物固化。 然后进行引线接合 步骤, 由此用金线将通常由金形成的LED芯片上的电极垫与衬底上的导电位置接合。 引线接 合步骤将在毛细管尖端形成的金球压靠电极垫, 同时施加超声。 但是, 如果LED芯片没有完 全与衬底接合, 则加压过程中超声波分散到周边物体, 结果不能将金线接合。 为了完全将 LED芯。

9、片与衬底粘接, 提供高强度固化物的固化性树脂组合物能够用作芯片贴装材料。 0005 由于它们的耐热性和耐光性, 加成固化性有机硅树脂组合物例如甲基有机硅系通 常用于芯片贴装材料。 但是, 已报道由于各种因素例如使用的加成固化性有机硅树脂组合 物和LED芯片的种类以及树脂组合物固化条件, 在树脂组合物的固化过程中在LED芯片的金 电极垫上形成污染物。 电极垫上存在污染物时, 这不利地影响随后的引线接合步骤。 这样的 污染物归因于加成固化性有机硅树脂组合物内存在的低分子量硅氧烷。 特别地, 固化过程 中施加热时, 其上具有硅原子键合的氢原子(SiH基)的低分子量硅氧烷气化, 由于水解反应 等而在电。

10、极垫上形成膜, 或者它们在垫上作为污染物胶凝并沉积。 已知通过降低树脂组合 物内的含有SiH基的低分子量硅氧烷的含量, 能够减少加热固化过程中在LED芯片电极垫上 沉积的污染物的量并因此改善引线接合性。 0006 例如, JP-A2008-255227公开了加成固化性有机硅树脂组合物, 除了非官能低分 子量硅氧烷(例如, D3、 D4)以外, 还包括大量的含有反应性SiH基的低分子量硅氧烷。 该公开 尤其教导通过将具有10或更小的聚合度并且分子上含有至少1个SiH基的低分子量硅氧烷 化合物的量设定为不大于整个有机硅树脂组合物的给定的重量百分比, 能够抑制加热固化 过程中污染物向周边物体的沉积。。

11、 而且, 其中记载的实施例提及在减压下和在氮鼓泡下将 含有SiH基的低分子量硅氧烷从用作加成固化性有机硅树脂组合物的成分的有机氢聚硅氧 烷中除去, 然后使用薄膜蒸馏单元。 但是, 这一系列的操作花费大量的时间。 例如, 对于使用 薄膜蒸馏单元后的树脂收率没有任何提及。 因此, 出于成本和方便的原因, 已希望进一步的 改善。 说明书 1/18 页 3 CN 105924974 A 3 0007 JP-A2010-174234报道了加成固化性有机硅树脂组合物, 其中将在M单元上具有 烯基的MQ树脂用作必要成分, 原因在于它们不含硅原子键合的芳基例如苯基作为各种成分 有机聚硅氧烷上的取代基, 提供具。

12、有柔性并且即使在升高的温度下也保持良好透明性的有 机硅固化物。 但是, 将这些加成固化性有机硅树脂组合物用于要求高树脂强度的用途例如 光学半导体设备的芯片贴装材料时, 得到的有机硅固化物的强度有待改善。 0008 因此, 将常规的加成固化性有机硅树脂组合物用作光学半导体设备的芯片贴装材 料时, 污染物在LED芯片的电极垫上沉积, 导致引线接合性的降低。 0009 引用列表 0010 专利文献1:JP-A2008-255227 0011 专利文献2:JP-A2010-174234 发明内容 0012 因此本发明的目的在于提供加成固化性有机硅树脂组合物, 将其用作光学半导体 设备的芯片贴装材料时,。

13、 使LED芯片上的金电极垫的污染最小并且能够形成赋予良好的引 线接合性的固化物。 本发明的另一目的在于提供由该组合物组成的光学半导体设备的芯片 贴装材料。 0013 本发明人已发现, 将含有下述组分A-C并且使用具有不高于特定水平的低分子量 硅氧烷含量且主要由下式(2)的特定构成单元组成的有机氢聚硅氧烷的加成固化性有机硅 树脂组合物用作光学半导体设备的芯片贴装材料时, 使LED芯片上的电极垫的污染最小并 且实现优异的引线接合性。 0014 因此, 一方面, 本发明提供加成固化性有机硅树脂组合物, 其包括: 0015 (A-1)每分子具有至少两个烯基的直链有机聚硅氧烷; 0016 (A-2)每分。

14、子具有至少两个烯基的下述平均组成式(1)的支化有机聚硅氧烷 0017 (R13-tR2tSiO1/2)p(R32SiO2/2)q(R3SiO3/2)r(SiO4/2)s(1) 0018 其中R1独立地为2-8个碳原子的烯基, 0019 R2独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基, 0020 每个R3独立地为R1或R2, 分子上的R3基的至少两个为R1, 0021 p,q,r和s满足条件0.01 p 0.6,0 q,0 r和0.1 s 0.9, 条件是p+q+r+s1, 并且 0022 t满足条件0 t3; 0023 (B)下述平均组成式(2)的有机氢聚硅氧烷, 其具。

15、有5wt或更小的具有至多10的 聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷的含量, 0024 (R43SiO1/2)a(R52SiO2/2)b(R5SiO3/2)c(SiO4/2)d(2) 0025 其中每个R4独立地为氢原子或甲基, 全部R4基的至少两个为氢原子, 0026 每个R5独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基, 并且 0027 a,b,c和d满足条件0.01 a 0.6,0 b,0 c并且0.1 d 0.9, 条件是a+b+c+d 1; 和 0028 (C)加成反应催化剂。 说明书 2/18 页 4 CN 105924974 A 4 0029 具有。

16、至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷的含量优选为 1wt或更小。 0030 用作组分B的有机氢聚硅氧烷具有优选地至少1,500且至多6,000的重均分子量。 采用JISK7117-1:1999中记载的方法测定的有机氢聚硅氧烷在25下的粘度优选为至少 10Pas。 0031 组分B优选为下述平均组成式(3)的有机氢聚硅氧烷: 0032 (R43SiO1/2)e(SiO4/2)f(3) 0033 其中每个R4独立地为氢原子或甲基, 全部R4基的至少2个为氢原子, 并且 0034 e和f满足条件0.01 e 0.6和0.4 f 0.99, 条件是e+f1。 0035 用作组分B的。

17、有机氢聚硅氧烷中的SiO4/2单元的来源优选为四甲氧基硅烷和/或四 乙氧基硅烷的部分水解产物/缩合物。 0036 优选地, 组分A-1为只在两末端具有烯基的直链有机聚硅氧烷并且组分A-2为式 (1)中只在R13-tR2tSiO1/2单元上具有烯基的支化有机聚硅氧烷。 0037 优选地, 组分A-2为下述平均组成式(4)的支化有机聚硅氧烷: 0038 (R63SiO1/2)u(R73SiO1/2)v(SiO4/2)w(4) 0039 其中R6为乙烯基, R7为甲基, 并且u,v和w满足条件0.01 u+v 0.6和0.4 w 0.99, 条件是u+v+w1, 0040 并且每分子具有至少两个烯基。

18、。 0041 在另一方面, 本发明提供光学半导体设备的芯片贴装材料, 该材料由上述的加成 固化性有机硅树脂组合物形成。 0042 本发明的有利效果 0043 通过包括上述的有机氢聚硅氧烷, 本发明的加成固化性有机硅树脂组合物, 用作 光学半导体设备的芯片贴装材料时, 能够使LED芯片电极垫的污染最小并且给予良好的引 线接合性。 因此, 该加成固化性有机硅树脂组合物可尤其适用作光学半导体设备的芯片贴 装材料。 0044 这样的效果的出现的一个可想到的原因在于, 包括以上限定的有机氢聚硅氧烷 时, 得到的加成固化性有机硅树脂组合物的固化形式具有比使用在常规的加成固化性有机 硅树脂组合物中包括的有机。

19、氢聚硅氧烷时低的含有SiH的挥发性低分子量硅氧烷的含量。 具体实施方式 0045 由下述的详细说明, 本发明的目的、 特征和优点将变得更为清楚。 0046 本发明的加成固化性有机硅树脂组合物包括: 0047 (A-1)每分子具有至少两个烯基的直链有机聚硅氧烷; 0048 (A-2)每分子具有至少两个烯基的下述平均组成式(1)的支化有机聚硅氧烷 0049 (R13-tR2tSiO1/2)p(R32SiO2/2)q(R3SiO3/2)r(SiO4/2)s(1) 0050 其中R1独立地为2-8个碳原子的烯基, 0051 R2独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基, 00。

20、52 每个R3独立地为R1或R2, 分子上的R3基的至少两个为R1, 0053 p,q,r和s满足条件0.01 p 0.6,0 q,0 r和0.1 s 0.9, 条件是p+q+r+s1, 说明书 3/18 页 5 CN 105924974 A 5 并且 0054 t满足条件0 t3; 0055 (B)下述平均组成式(2)的有机氢聚硅氧烷, 其具有5wt或更小的具有至多10的 聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷的含量, 0056 (R43SiO1/2)a(R52SiO2/2)b(R5SiO3/2)c(SiO4/2)d(2) 0057 其中每个R4独立地为氢原子或甲基, 全部R4基的至。

21、少两个为氢原子, 0058 每个R5独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基, 并且 0059 a,b,c和d满足条件0.01 a 0.6,0 b,0 c并且0.1 d 0.9, 条件是a+b+c+d 1; 和 0060 (C)加成反应催化剂。 0061 以下对加成固化性有机硅树脂组合物的组分各自详细地说明。 0062 (A-1)直链有机聚硅氧烷 0063 组分A-1为每分子具有至少两个烯基的直链有机聚硅氧烷。 优选只在分子链的两 末端存在与硅原子键合的烯基的直链有机聚硅氧烷, 特别优选具有下述通式(5)的直链有 机聚硅氧烷。 0064 0065 式中, R8独立地为。

22、2-8个碳原子的烯基或者取代或未取代的不含脂族不饱和键的 1-12个碳原子的一价烃基, R9独立地为取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子 的一价烃基, 并且k为0或正整数, 其为使得该直链有机聚硅氧烷具有10-1,000,000mPas 的在25下的粘度的数。 0066 式(5)中, 可用作R8的2-8个碳原子、 特别地2-6个碳原子的烯基的例示实例包括乙 烯基,烯丙基,异丙烯基,丁烯基,戊烯基,己烯基和环己烯基。 可用作R8的取代或未取代的 不含脂族不饱和键的1-12个碳原子、 特别地1-10个碳原子的一价烃基的例示实例包括烷基 例如甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,异丁基,叔丁基。

23、,戊基,新戊基,己基,环己基,辛基,壬 基和癸基; 芳基例如苯基,甲苯基,二甲苯基和萘基; 芳烷基例如苄基,苯基乙基和苯基丙 基; 和其中氢原子的一些或全部被卤素原子例如氟、 溴或氯、 或者氰基取代的任何这些基 团, 包括卤代烷基例如氯甲基,氯丙基,溴乙基和三氟丙基, 和氰基乙基。 作为R8的烯基优选 为乙烯基。 考虑将由得到的加成固化性有机硅树脂组合物制备的固化有机硅在高温条件下 或者波长450nm的蓝光中长时间静置时的耐变色性, 作为R8的取代或未取代的不含脂族不 饱和键的一价烃基优选为烷基例如甲基,乙基,丙基或异丙基, 更优选甲基。 0067 作为R9的取代或未取代的不含脂族不饱和键的1。

24、-12个碳原子、 特别地1-10个碳原 子的一价烃基可例示与以上作为用作R8的取代或未取代的不含脂族不饱和键的一价烃基 的实例所提及的那些相同的基团。 这些中, 出于与上述相同的原因, 更优选甲基。 0068 与具有侧链烯基的有机聚硅氧烷相比, 只在两末端具有烯基的式(5)的直链有机 聚硅氧烷具有优异的与含SiH基的有机氢聚硅氧烷的反应性, 不管是否存在低分子量硅氧 说明书 4/18 页 6 CN 105924974 A 6 烷。 因此, 能够使固化过程中含SiH基的低分子量硅氧烷向周围的气化和污染物形成最小 化。 0069 用作组分A-1的直链有机聚硅氧烷在25下具有的粘度优选在10-1 ,。

25、000 , 000mPas的范围内, 更优选在100-100,000mPas的范围内。 25下的粘度低于该范围时, 由加成固化性有机硅树脂组合物得到的固化物的强度可能降低。 另一方面, 25下的粘度 高于该范围时, 加工性可能降低。 组分A-1为两种或更多种直链有机聚硅氧烷的混合物时, 该混合物在25下具有的粘度优选在10-1,000,000mPas的范围内。 该组分的粘度是采用 JISK7117-1:1999中记载的方法用旋转粘度计在25下测定的值。 0070 组分A-1可例示下述的直链有机聚硅氧烷: 0071 0072 其中, k与上述的定义相同。 0073 (A-2)支化有机聚硅氧烷 0。

26、074 组分A-2是每分子具有至少2个、 优选地5-50个烯基的下述平均组成式(1)的支化 有机聚硅氧烷: 0075 (R13-tR2tSiO1/2)p(R32SiO2/2)q(R3SiO3/2)r(SiO4/2)s(1) 0076 式中, R1独立地为2-8个碳原子的烯基, R2独立地为取代或未取代的不含脂族不饱 和键的1-12个碳原子的一价烃基, 并且每个R3独立地为R1或R2, 分子上的至少2个R3基为R1。 字母p,q,r和s满足条件0.01 p 0.6,0 q,0 r和0.1 s 0.9, 条件是p+q+r+s1。 字母 t满足条件0 t3, 并且优选地1 t3。 0077 式(1)。

27、中, 作为R1的2-8个碳原子、 特别地2-6个碳原子的烯基的例示实例包括乙烯 基,烯丙基,异丙烯基,丁烯基,戊烯基,己烯基和环己烯基, 优选乙烯基和烯丙基, 特别优选 乙烯基。 0078 用作R2的取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子、 特别地1-10个碳原 子的一价烃基的例示实例包括烷基例如甲基,乙基,丙基,异丙基,丁基,异丁基,叔丁基,戊 基,新戊基,己基,环己基,辛基,壬基和癸基; 芳基例如苯基,甲苯基,二甲苯基和萘基; 芳烷 基例如苄基,苯基乙基和苯基丙基; 和其中氢原子的一些或全部被卤素原子例如氟、 溴或 说明书 5/18 页 7 CN 105924974 A 7 氯、。

28、 或者氰基取代的任何这些基团, 包括卤代烷基例如氯甲基,氯丙基,溴乙基和三氟丙基, 和氰基乙基。 考虑将由得到的加成固化性有机硅树脂组合物制备的固化有机硅在高温条件 下或者波长450nm的蓝光中长时间静置时的耐变色性, 优选烷基例如甲基,乙基,丙基或异 丙基, 特别优选甲基。 0079 R3为R1或R2, 并且可例示与以上对于R1和R2提及的基团相同的基团。 R3为D单元(上 式中作为R32SiO2/2表示的结构单元)上和T单元(上式中作为R3SiO3/2表示的结构单元)上的 取代基。 R3为烯基时, 反应性劣于M单元(上式中作为R13-tR2tSiO1/2表示的结构单元)中存在 烯基的情形。。

29、 因此, 固化过程中含SiH基的低分子量硅氧烷不容易在体系内被消耗, 并且倾 向于气化到周围物体。 因此优选烯基只存在于M单元上。 因此, 对于组分A-2优选包括只在M 单元上的烯基并且不包括D和T单元上的烯基; 即, R3优选为R2。 因此, 考虑由得到的加成固化 性有机硅树脂组合物制备的固化有机硅的耐变色性, 如上述R2那样, R3更优选为烷基例如甲 基,乙基,丙基或异丙基, 并且最优选为甲基。 0080 因此, 与在D单元或T单元上具有烯基的有机聚硅氧烷相比, 只在M单元上具有烯基 的支化有机聚硅氧烷具有优异的与含SiH基的有机氢聚硅氧烷的反应性, 不管是否存在低 分子量硅氧烷。 因此,。

30、 能够使固化过程中含SiH基的低分子量硅氧烷向周围物体的气化和污 染物形成最小化。 0081 式(1)中R13-tR2tSiO1/2单元的含量p, 相对于硅氧烷单元的合计p+q+r+s1, 在0.01 p 0.6、 优选地0.1 p 0.4的范围内。 相对于硅氧烷单元的合计p+q+r+s1, R32SiO2/2单 元的含量q为0 q, 优选地在0 q 0.4的范围内。 相对于硅氧烷单元的合计p+q+r+s1, R3SiO3/2单元的含量r为0 r, 优选地在0 r 0.4的范围内。 相对于硅氧烷单元的合计p+q+ r+s1, SiO4/2单元的含量s在0.1 s 0.9、 优选地0.3 s 0。

31、.6的范围内。 0082 如上所述, 组分A-2为每分子具有至少两个烯基的支化有机聚硅氧烷, 其中构成单 元为选自上述R13-tR2tSiO1/2单元,R32SiO2/2单元,R3SiO3/2单元和SiO4/2单元的单元。 构成单元 优选地主要由R13-tR2tSiO1/2单元,R3SiO3/2单元和SiO4/2单元组成,更优选地主要由R13- tR2tSiO1/2单元和SiO4/2单元组成。 具有这样的构成单元的情况下, 加成固化反应容易地进 行, 使得到的有机硅固化物的强度增加。 0083 用作组分A-2的有机聚硅氧烷优选地为每分子具有至少两个烯基的下述平均组成 式(4)的支化有机聚硅氧烷。

32、 0084 (R63SiO1/2)u(R73SiO1/2)v(SiO4/2)w(4) 0085 式中, R6为乙烯基并且R7为甲基。 而且, 字母u,v和w满足条件0.01 u+v 0.6和0.4 w 0.99, 优选地满足条件0.05 u 0.2,0.2 v 0.35,0.1 u+v 0.4,和0.6 w 0.9, 条件是u+v+w1。 0086 通过只在M单元上具有烯基, 式(4)的有机聚硅氧烷具有高反应性并且能够使反应 过程中的交联密度增大, 能够获得高硬度的有机硅固化物。 0087 通过以上述含量范围内的比例将用作各个单元的来源的化合物混合到一起, 并且 在氧的存在下进行例如共水解/缩。

33、合, 能够容易地合成组分(A-2)。 0088 在此, R13-tR2tSiO1/2单元的例示来源包括, 但并不限于, 有机硅化合物例如以下所 示的结构式的三有机氯硅烷,三有机烷氧基硅烷和六有机二硅氧烷。 这些式中,“Me” 表示甲 基并且 “Et” 表示乙基。 说明书 6/18 页 8 CN 105924974 A 8 0089 0090 R32SiO2/2单元的例示来源包括, 但并不限于, 二有机二氯硅烷和二有机二烷氧基硅 烷。 0091 R3SiO3/2单元的例示来源包括, 但并不限于, 有机三氯硅烷和有机三烷氧基硅烷。 0092 SiO4/2单元的例示来源包括, 但并不限于, 四氯化碳。

34、、 四烷氧基硅烷和聚烷基硅酸 酯。 0093 组分A-1与A-2的配混比, 表示为重量比A-1:A-2, 优选为20:80至80:20, 更优选为 30:70至70:30。 组分A-1的重量比太大时, 得到的有机硅固化物的强度可能降低。 另一方面, 组分A-1的重量比太小时, 有机硅树脂组合物的粘度可能变得太高, 使加工性降低。 0094 (B)有机氢聚硅氧烷 0095 组分B为下述平均组成式(2)的有机氢聚硅氧烷, 其中具有至多10的聚合度和每分 子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷的含量为5wt或更小, 特别地2.5wt或更小。 0096 (R43SiO1/2)a(R52SiO2/2)b(R。

35、5SiO3/2)c(SiO4/2)d(2) 0097 式中, R4独立地为氢原子或甲基, 全部R4基的至少两个为氢原子。 每个R5独立地为 取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子的一价烃基。 而且, 字母a,b,c和d满足 条件0.01 a 0.6,0 b,0 c和0.1 d 0.9, 条件是a+b+c+d1。 0098 式(2)中, 取代或未取代的不含脂族不饱和键的1-12个碳原子、 特别地1-10个碳原 子的一价烃基可例示与以上对于R2提及的基团相同的基团。 特别地, 优选烷基例如甲基,乙 基,丙基和异丙基, 特别优选甲基。 0099 而且, 字母a,b,c和d满足条件0.01 。

36、a 0.6,0 b,0 c和0.1 d 0.9, 并且优选 地满足条件0.01 a 0.5,0 b 0.4,0 c 0.4和0.5 d 0.9, 条件是a+b+c+d1。 0100 组分B用作交联剂。 通过组分A-1和A-2中的与硅原子键合的烯基(最优选地乙烯 说明书 7/18 页 9 CN 105924974 A 9 基)与组分B中的与硅原子键合的氢原子(SiH基)之间的交联反应, 本发明的加成固化性有 机硅树脂组合物形成为有机硅固化物。 0101 组分B中, 具有至多10的聚合度和每分子至少1个SiH基的低分子量硅氧烷的含量 为5wt或更小, 优选为2.5wt或更小, 更优选为1wt或更小。

37、。 含有SiH基的低分子量硅氧 烷含量为该值或低于该值时, 能够使含有SiH基的低分子量硅氧烷的气化和随后的在固化 过程中在周边物体上沉积物的形成最小。 含有SiH基的低分子量硅氧烷的含量可以是甚至 0wt。 0102 本文中使用的 “低分子量硅氧烷含量” 是指在下述条件下通过气相色谱测定的低 分子量硅氧烷的含量。 0103 测定条件: 0104 装置: GC-2014(ShimadzuCorporation) 0105 柱: HP-5MS(AgilentTechnologies; 0.25mmI.D30m; 填充物, 5苯基甲基聚硅 氧烷) 0106 检测器: 火焰离子化检测器 0107 (。

38、检测器温度, 300) 0108 样品: 样品通过将1.0g的试样溶解于10mL的正十四烷/丙酮标准溶液(浓度, 20 g/ mL)而制备 0109 注射量: 1 L 0110 烘箱温度: 50-280 , 历时23分钟, 然后280, 历时17分钟载气: 氦, 以34.0cm/s 的线速度 0111 组分B只在M单元(上式中表示为R43SiO1/2的那些结构单元)上具有反应性SiH基, 其 具有良好的反应性。 因此, 与使用在D单元(上式中表示为R52SiO2/2的结构单元)或T单元(上 式中表示为R5SiO3/2的结构单元)上具有SiH基的有机氢聚硅氧烷的情形相比, 其中包括含 有SiH基。

39、的低分子量硅氧烷的组分B在固化过程中在体系内被迅速地消耗。 这使得能够减少 污染物在周围物体上的沉积。 0112 用作组分B的有机氢聚硅氧烷具有重均分子量, 其优选为至少1,500且不大于6, 000, 更优选为至少2,500且不大于5,000。 重均分子量在该范围内时, 有机氢聚硅氧烷自身 具有低的挥发性, 能够使固化过程中周围物体上的污染物沉积最小。 重均分子量低于该范 围时, 污染物沉积的程度可能增大, 而重均分子量高于该范围时, 加工性可能降低。 0113 本文中使用的 “重均分子量” 是指在下述条件下相对于聚苯乙烯标样通过凝胶渗 透色谱(GPC)测定的重均分子量。 0114 展开溶剂。

40、: 四氢呋喃(THF) 0115 流速: 0.6mL/min 0116 检测器: 差示折射率检测器(RI) 0117 柱: TSKGuardColumnSuperH-L 0118 TSKgelSuperH4000(6.0mmI.D.15cm1) 0119 TSKgelSuperH3000(6.0mmI.D.15cm1) 0120 TSKgelSuperH2000(6.0mmI.D.15cm2) 0121 (都为TosohCorporation的产品) 说明书 8/18 页 10 CN 105924974 A 10 0122 柱温度: 40 0123 样品的注射量: 20 L(0.5wtTHF溶。

41、液) 0124 用作组分(B)的有机氢聚硅氧烷在25下具有优选地至少10Pas、 更优选地至少 200Pas的粘度, 其通过JISK7117-1:1999中记载的方法测定。 聚硅氧烷可呈液体、 半固 体或固体的形式, 尽管特别优选半固体或固体形式。 组分B满足粘度和形式的这些条件时, 有机氢聚硅氧烷自身具有低挥发性, 能够使固化时周围物体上的污染物沉积最小。 0125 本发明的实践中,“半固体物质” 是指具有使得25下的粘度能够用旋转粘度计测 定的流动性的固体物质, 并且尤其是指具有至少100Pas且不大于10,000Pas的25下 的粘度的物质。 0126 此外, 组分B的有机氢聚硅氧烷具有。

42、优选地每分子至少2个SiH基、 更优选地5-50个 SiH基, 有机氢聚硅氧烷上的SiH基的量优选为0.1-2mol/100g, 更优选为0.2-0.9mol/100g。 0127 用作组分B的有机氢聚硅氧烷优选具有下述的平均组成式(3)。 0128 (R43SiO1/2)e(SiO4/2)f(3) 0129 式中, R4独立地为氢原子或甲基, 全部R4基中的至少两个为氢原子。 字母e和f满足 条件0.01 e 0.6和0.4 f 0.99, 优选地满足条件0.01 e 0.5和0.5 f 0.9, 条件是 e+f1。 0130 由于式(3)的有机氢聚硅氧烷包括具有与硅原子键合的氢原子的M单元。

43、(在上式中 表示为R43SiO1/2的结构单元中, 其中至少一个R4为氢原子的那些结构单元)和Q单元(上式中 表示为SiO4/2的结构单元)作为必要的硅氧烷单元, 因此由包括该有机氢聚硅氧烷的加成固 化性有机硅树脂组合物得到的有机硅固化物使固化过程中向周围物体的污染物沉积最小 并且具有高强度。 0131 相对于构成式(3)的有机氢聚硅氧烷的硅氧烷单元的合计e+f1, 式(3)的有机氢 聚硅氧烷中的R43SiO1/2单元(M单元)的含量e为0.01 e 0.6、 优选地0.1 e 0.5的范围 内。 M单元的含量低于该范围时, 重均分子量较大, 这可能导致加工性的降低。 另一方面, 含 量e高于。

44、该范围时, 重均分子量较小, 这可能导致组分B的气化和固化过程中污染的增加。 0132 组分B, 如上述组分A-2那样, 通过以上述含量范围内的比例将用作各个单元的来 源的化合物混合到一起, 并且在氧的存在下进行例如共水解/缩合, 能够容易地合成。 0133 在此, R43SiO1/2单元的例示来源包括, 但并不限于, 有机硅化合物例如以下所示的 结构式的三有机氯硅烷,三有机烷氧基硅烷和六有机二硅氧烷。 这些式中,“Me” 表示甲基和 “Et” 表示乙基。 说明书 9/18 页 11 CN 105924974 A 11 0134 0135 R52SiO2/2单元的例示来源包括, 但并不限于, 。

45、二有机二氯硅烷和二有机二烷氧基硅 烷。 0136 R5SiO3/2单元的例示来源包括, 但并不限于, 有机三氯硅烷和有机三烷氧基硅烷。 0137 SiO4/2单元的例示来源包括, 但并不限于, 四氯化碳和四烷氧基硅烷, 特别优选四 甲氧基硅烷和/或下述结构式的四乙氧基硅烷的部分水解产物/缩合物。 下式中,“Me” 表示 甲基和 “Et” 表示乙基。 0138 0139 通过使用四甲氧基硅烷和/或四乙氧基硅烷的部分水解产物/缩合物作为SiO4/2单 元的来源, 能够得到具有大的重均分子量的有机氢聚硅氧烷并且挥发性含有SiH基的低分 子量硅氧烷的含量低。 结果, 该有机氢聚硅氧烷能够在合成后直接原。

46、样使用, 而无需进行低 分子量硅氧烷除去操作, 该除去操作需要在氮鼓泡下的延长的真空蒸馏或者使用薄膜蒸馏 系统。 0140 将四甲氧基硅烷和/或四乙氧基硅烷的部分水解产物/缩合物用作SiO4/2单元的来 源时, 优选部分水解产物/缩合物中的单体例如四甲氧基硅烷的含量低。 该单体含量优选为 不大于10wt, 更优选为不大于5wt。 水解产物/缩合物中的单体含量高时, 大量的挥发性 含有SiH基的低分子量硅氧烷存在于组分B中, 增大了固化过程中周围物体的污染的可能 性。 0141 本发明的加成固化性有机硅树脂组合物中包括的组分B的量优先使得组分B中与 硅原子键合的氢原子的总量为0.5-3摩尔每摩尔。

47、在组分A-1和A-2中与硅原子键合的烯基的 合计。 组分B的量在尤其是0.8-2摩尔的范围内时, 加成固化反应顺利地进行, 这是优选的, 原因在于能够由加成固化性有机硅树脂组合物容易地得到有机硅固化物。 组分B的量落在 上述范围外时, 加成固化反应难以进行并且有机硅固化物倾向于经时变化。 0142 (C)加成反应催化剂 说明书 10/18 页 12 CN 105924974 A 12 0143 包括用作组分C的加成反应催化剂以诱使本发明组合物上的加成固化反应进行。 有铂系催化剂、 钯系催化剂和铑系催化剂。 从成本的观点和其他考虑出发, 通常使用铂系催 化剂例如铂、 铂黑和氯铂酸, 其例示的实例。

48、包括H2PtCl6mH2O、 K2PtCl6、 KHPtCl6mH2O、 K2PtCl4、 K2PtCl4mH2O和PtO2mH2O(m为正整数), 以及这些与烃(例如, 烯烃)、 醇或含乙烯 基的有机聚硅氧烷的络合物。 这些可以单独使用或者可将两种或更多种组合使用。 0144 本发明的加成固化性有机硅树脂组合物中包括的加成反应催化剂的量, 用每100 重量份的组分A-1和A-2的合计量金属原子的重量单位表示, 优选在0.1-1,000ppm的范围 内, 更优选在0.5-200ppm的范围内。 该组合物中包括的加成反应催化剂的量低于该范围时, 加成固化反应可能无法顺利地进行。 另一方面, 其量。

49、高于该范围时, 有机硅固化物的着色倾 向于发生。 0145 其他成分 0146 除了组分A-C以外, 本发明的加成固化性有机硅树脂组合物可任选地还包括各种 已知的添加剂, 只要这样做不会有损本发明的目的。 0147 增粘剂 0148 为了赋予粘合性, 本发明的加成固化性有机硅树脂组合物中可任选地包括增粘 剂。 增粘剂的例示实例包括乙烯基三甲氧基硅烷,乙烯基三乙氧基硅烷,2-(3,4-环氧环己 基)乙基三甲氧基硅烷,3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷,3-缩水甘油氧基丙基甲基二乙 氧基硅烷,3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷,3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷, 3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷,N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷,N- 2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷,N-2-(氨基乙基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷,N- 苯基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷,3-巯基丙基三甲氧基硅烷,三甲氧基硅烷,四甲氧基硅烷, 及其低聚物。 这些增粘剂可以单独使用或者可以将两种或更多种混合。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 >


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1