可固化有机硅组合物、其固化产物及光学半导体器件的制作方法_4

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优 选地0· 01至lOOppm、并且尤其优选地0· 01至50ppm。
[0147] 为了改善固化产物对固化期间接触的基础材料的粘附性,本发明组合物可包含 (E)粘附赋予剂。优选的组分(E)是在分子中具有至少一个键合至硅原子的烷氧基基团 的有机硅化合物。该烷氧基基团的例子有甲氧基基团、乙氧基基团、丙氧基基团、丁氧基基 团、和甲氧基乙氧基基团;并且甲氧基基团是尤其优选的。此外,该有机硅化合物的键合至 硅原子的非烷氧基基团的例子有取代或未取代的单价烃基团,诸如烷基基团、烯基基团、芳 基基团、芳烷基基团、卤代烷基基团等;含环氧基团的单价有机基团,诸如3-缩水甘油氧基 丙基基团、4-缩水甘油氧基丁基基团、或类似的缩水甘油氧基烷基基团;2-(3, 4-环氧环己 基)乙基基团、3-(3, 4-环氧环己基)丙基基团、或类似的环氧环己基烷基基团;以及4-环 氧乙烷基丁基基团、8-环氧乙烷基辛基基团、或类似的环氧乙烷基烷基基团;含丙條酸基 团的单价有机基团,诸如3-甲基丙烯酰氧基丙基基团等;以及氢原子。该有机硅化合物优 选地具有硅键合的烯基基团或硅键合的氢原子。此外,由于赋予相对于各种类型的基础材 料的良好粘附性的能力,该有机硅化合物优选地在分子中具有至少一个含环氧基团的单价 有机基团。这种类型的有机硅化合物的例子有有机硅烷化合物、有机硅氧烷低聚物和烷基 硅酸酯。有机硅氧烷低聚物或烷基硅酸酯的分子结构的例子有直链结构、部分支化的直链 结构、支链结构、环状结构和网状结构。直链结构、支链结构和网状结构是尤其优选的。这 种类型的有机硅化合物的例子有硅烷化合物,诸如3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、 2_(3, 4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等;在分子 中具有至少一个硅键合的烯基基团或硅键合的氢原子以及至少一个硅键合的烷氧基基团 的硅氧烷化合物;在分子中具有至少一个硅键合的烷氧基基团的硅烷化合物或硅氧烷化合 物以及在分子中具有至少一个硅键合的羟基基团和至少一个硅键合的烯基基团的硅氧烷 化合物的混合物;以及聚硅酸甲酯、聚硅酸乙酯、和含环氧基团的聚硅酸乙酯。在本发明组 合物中,组分(E)的含量不受特别限制,但为了实现对固化期间接触的基础材料的良好粘 附性,对于每100份总质量的组分(A)至(D),组分(E)的含量优选地为0.01至10质量份。
[0148] 本发明组合物可包含除组分(C)之外的有机氢聚硅氧烷,只要不损害本发明的目 标即可。这种类型的有机氢聚硅氧烷的例子有在两个分子末端均被三甲基甲硅烷氧基基 团封端的甲基氢聚硅氧烷;在两个分子末端均被三甲基甲硅烷氧基基团封端的二甲基硅氧 烷与甲基氢硅氧烷的共聚物;在两个分子末端均被三甲基甲硅烷氧基基团封端的二甲基硅 氧烷、甲基氢硅氧烷与甲基苯基硅氧烷的共聚物;在两个分子末端均被二甲基氢甲硅烷氧 基基团封端的二甲基聚硅氧烷;在两个分子末端均被二甲基氢甲硅烷氧基基团封端的二甲 基硅氧烷与甲基苯基硅氧烷的共聚物;在两个分子末端均被二甲基氢甲硅烷氧基基团封端 的甲基苯基聚硅氧烷;由通式R' #10^所表不的硅氧烷单兀、通式R' ^SiO1A所表不的娃 氧烷单元和式Si04/2所表示的硅氧烷单元组成的有机聚硅氧烷共聚物;由通式R' 2HSi01/2 所表示的硅氧烷单元和式Si04/2K表示的硅氧烷单元组成的有机聚硅氧烷共聚物;由通式 R' HSi02/2所表示的硅氧烷单元和通式R' SiO 3/2所表示的硅氧烷单元或式HSiO 3/2所表示的 硅氧烷单元组成的有机聚硅氧烷共聚物;以及两种或更多种此类有机聚硅氧烷的混合物。 此外,R'是具有1至12个碳的烷基基团、具有6至20个碳的芳基基团、具有7至20个碳的 芳烷基基团、或具有1至12个碳的卤代烷基基团。R'的烷基基团的例子包括甲基基团、乙基 基团、丙基基团、丁基基团、戊基基团、己基基团、庚基基团、辛基基团、壬基基团、癸基基团、 十一烷基基团和十二烷基基团。另外,R'的芳基基团的例子包括苯基基团、甲苯基基团、二 甲苯基基团、萘基基团、蒽基基团、菲基基团、芘基基团、以及通过将这些芳基基团中的氢原 子用烷基基团诸如甲基基团或乙基基团、烷氧基基团诸如甲氧基基团或乙氧基基团、和卤 素原子诸如氯原子或溴原子取代所得到的基团。另外,R'的芳烷基基团的例子包括苄基基 团、苯乙基基团、萘基乙基基团、萘基丙基基团、蒽基乙基基团、菲基乙基基团、芘基乙基基 团、以及通过将这些芳烷基基团中的氢原子用烷基基团诸如甲基基团或乙基基团、烷氧基 基团诸如甲氧基基团或乙氧基基团、和卤素原子诸如氯原子或溴原子取代所得到的基团。 另外,R'的卤代烷基基团的例子包括氯甲基基团和3, 3, 3-三氟丙基基团。
[0149] 反应抑制剂例如炔醇诸如2-甲基-3- 丁炔-2-醇、3, 5-二甲基-1-己炔-3-醇 或2-苯基-3- 丁炔-2-醇;烯炔化合物诸如3-甲基-3-戊烯-1-炔或3, 5-二甲 基-3-己烯-1-炔;或1,3, 5, 7-四甲基-1,3, 5, 7-四乙烯基环四硅氧烷、1,3, 5, 7-四甲 基-1,3, 5, 7-四己烯基环四硅氧烷或苯并三唑可作为任选组分掺入到本发明组合物中。本 发明组合物中的反应抑制剂的含量不受特别限制,但优选地为0. 0001至5质量份每100份 上述组分(A)至(D)的总质量。
[0150] 此外,本发明组合物可包含磷光剂作为另外的任选组分。该磷光剂的例子有广泛 用于发光二极管(LED)的物质,诸如发黄光、红光、绿光和蓝光的磷光剂,诸如氧化物型磷 光剂、氮氧化物型磷光剂、氮化物型磷光剂、硫化物型磷光剂、硫氧化物型磷光剂等。氧化物 型磷光剂的例子包括包含铈离子的钇、铝和石榴石类YAG发绿光到黄光的磷光剂;包含铈 离子的铽、铝和石榴石类TAG发黄光的磷光剂;以及包含铈或铕离子的硅酸酯发绿光到黄 光的磷光剂。氮氧化物型磷光剂的例子包括包含铕离子的硅、铝、氧和氮类SiAlON发红光 到绿光的磷光剂。氮化物型磷光剂的例子包括包含铕离子的钙、锶、铝、硅和氮类CASN发红 光的磷光剂。硫化物型磷光剂的例子包括包含铜离子或铝离子的ZnS发绿光的磷光剂。硫 氧化物型磷光剂的例子包括包含铕离子的Y 2O2S发红光的磷光剂。这些磷光剂可用作单一 类型或两种或更多种类型的混合物。本发明组合物中的该磷光剂的含量不受特别限制,但 优选地是相对于本发明组合物的0. 1至70质量%、并且更优选地1至20质量%。
[0151] 无机填料诸如二氧化硅、玻璃、氧化铝或氧化锌;聚甲基丙烯酸酯树脂的有机树脂 细粉等;耐热剂、染料、颜料、阻燃剂、溶剂等可作为任选组分以不损害本发明目标的水平掺 入本发明的组合物中。
[0152] 本发明的组合物使得在室温或加热下发生固化,但优选的是,对组合物加热以实 现快速固化。加热温度优选地为50至200°C。
[0153] 现在详细描述本发明的固化产物。
[0154] 通过固化上述可固化有机硅组合物来形成本发明的固化产物。固化产物的形式不 受特别限制,并且可为例如薄片或膜的形式。固化产物可单独处理,但也可以固化产物覆盖 或密封光学半导体元件的状态处理。
[0155] 现在将详细描述本发明的光学半导体器件。
[0156] 本发明的光学半导体器件的特征在于通过上述可固化有机硅组合物的固化产物 来密封光学半导体元件。本发明的光学半导体器件的例子包括发光二极管(LED)、光耦合器 和CCD。另外,光学半导体元件的例子包括发光二极管(LED)芯片和固态图像感测器件。
[0157] 图1是作为本发明的光学半导体器件的一个例子的单个表面安装型LED的横截面 图。在图1所示的LED中,LED芯片1被贴片于引线框2上,且LED芯片1和引线框3由接 合线4线接合。框材料5提供于该LED芯片1周边的周围,并且该框材料5内侧上的LED 芯片1被本发明的可固化有机硅组合物的固化产物6密封。
[0158] 用于制备图1所示的表面安装型LED的方法的例子是包括如下步骤的方法:将 LED芯片1贴片于引线框2 ;通过金属接合线4将该LED芯片1和引线框3线接合;在提供 于LED芯片1周围的框材料5的内部填充本发明的可固化有机硅组合物;然后通过加热至 50至200°C将可固化有机硅组合物固化。
[0159]
[0160] 现在将使用实例描述本发明的可固化有机硅组合物、其固化产物和光学半导体器 件。粘度是25°C下的值。此外,在实践例中,Me、Vi、PKNaph和Ep分别表示甲基基团、乙 烯基基团、苯基基团、萘基基团和3-缩水甘油氧基丙基基团。按照如下方式测量可固化有 机硅组合物的固化产物的特性。
[0161] 「固化产物的析射率1
[0162] 通过将可固化有机硅组合物在150°C下在循环热空气烘箱中加热2小时来制备固 化产物。使用折射计测量该固化产物在25°C和633nm波长下的折射率。
[0163] 「固化产物的水蒸汽滲诱率1
[0164] 使用压制机将可固化有机硅组合物在150°C下固化2小时以制备厚度为1mm的固 化膜。根据JIS Z0208的杯法在40°C的温度和90%的相对湿度下测量该固化膜的水蒸汽 渗透率。
[0165] 「参考实例Il
[0166] 将82. 2g的1,3-二乙烯基-1,1,3, 3-四甲基二硅氧烷、143g的水、0. 38g的三氟 甲烷磺酸以及500g的甲苯置于配有搅拌器、回流冷却器和温度计的四颈烧瓶中,并在1小 时的时间段内在搅拌下将524. 7g的苯基三甲氧基硅烷逐滴加入烧瓶中。在逐滴加入完成 后,将烧瓶的内容物加热至回流持续1小时。然后将烧瓶冷却,将下层分离,并用水洗涤甲 苯溶液层3次。将314g的甲基缩水甘油氧基丙基二甲氧基硅烷、130g的水以及0. 50g的氢 氧化钾加入洗涤的甲苯溶液层中,并加热至回流持续1小时。接下来,蒸馏出甲醇,并通过 共沸脱水移除过量的水。在加热至回流持续4小时后,将甲苯溶液冷却,用0. 55g的乙酸中 和,并用水洗涤3次。在移除水后,在减压下蒸馏出甲苯,从而制备粘度为8, 500mPa · s并 且由以下平均单元式表示的粘附赋予剂:
[0167] (Me2ViSiOl72) 〇 18 (PhSiO372) 〇. 53 (EpMeSiO272) 〇 29
[0168] 「参考实例21
[0169] 将400g(2.02mol)的苯基三甲氧基硅烷和93.5g(0.30mol)的1,3_二乙烯 基-1,3-二苯基二甲基二硅氧烷置于反应容器中并混合,之后加入I. 74g(ll. 6mmol)的 三氟甲烷磺酸,在搅拌下加入ll〇g(6. Imol)的水,并且将混合物加热至回流持续2小时。 接下来,在大气压下通过加热蒸馏混合物直到温度达到85°C。接下来,加入89g的甲苯 和I. 18g(21. lmmol)的氢氧化钾,并且在大气压下通过加热蒸馏混合物直到反应温度达到 120°C,然后使之在该温度下反应6小时。将混合物冷却至室温,然后加入0. 68g(11. 4mmol) 的乙酸以进行中和反应。将所产生的盐过滤,并且通过在减压下加热将低沸点物质从所得 透明溶液移除,从而制得347g(收率:98% )由以下平均单元式表示的有机聚硅氧烷:
[0170] (MePhViSiOl72) 〇. 23 (PhSiO372) 〇. 77
[0171] 「参考实例31
[0172] 将892.8g(3.6mol)的1-萘基三甲氧基硅烷和372.0g(1.2mol)的1,3_二乙烯 基-1,3-二苯基二甲基二硅氧烷置于反应容器
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