用于有机硅封装材料的添加剂的制作方法_3

文档序号:9602046阅读:来源:国知局
705、300 至 700、305 至 695、310 至 690、315 至 685、320 至 680、325 至 675、330 至 670、335 至 665、340 至 660、345 至 655、350 至 650、355 至 645、 360 至 640、365 至 635、370 至 630、375 至 625、380 至 620、385 至 615、390 至 610、395 至 605、400 至 600、405 至 595、410 至 590、415 至 585、420 至 580、425 至 575、430 至 570、435 至 565、440 至 560、445 至 555、450 至 550、455 至 545、460 至 540、465 至 535、470 至 530、 475至525、480至520、485至515、490至510、或495至505重量份每一百万重量份(ppm) 的封装材料。可以设想,在另外的实施例中,添加剂可存在于封装材料中,使得铈以上述任 何值之间的任何量或任何量范围存在。
[0052] 对于物理特性而言,有机硅封装材料不受特别限制。在各种实施例中,有机硅封装 材料具有a)半透明到光学透明的外观,b)由断裂伸长率多30%表征的一定柔性,和/或c) 与弹性体特性(如本领域所了解的)一致的在〇. 1与lOOMPa之间的模量。在其他实施例 中,有机硅封装材料为不透明的(例如,当用于/用作远程荧光体或芯片贴装时)。 聚有机硅氣烷(组合物):
[0053] 上文首先介绍为用于封装材料中的聚有机硅氧烷不受特别限制,并且可为本领域 中的任何聚有机硅氧烷。在一个实施例中,聚有机硅氧烷为可固化的。在另一个实施例中, 聚有机硅氧烷为固化的,例如,在加入添加剂之前、与之同时或之后固化。在另外其他实施 例中,聚有机硅氧烷为不可固化的,并且可为例如有机硅流体诸如PDMS。
[0054] 在各种实施例中,聚有机硅氧烷具有在25°C下测得的从大于零到小于500, 000、 450, 000、400, 000、350, 000、300, 000、250, 000、200, 000、150, 000、100, 000、50, 000、 25, 000、20, 000、15, 000、10, 000或5, 000厘沲的粘度。在其他实施例中,聚有机硅氧烷具有 在 25°C下测得的从 5, 000 到 50, 000、从 10, 000 到 45, 000、从 15, 000 到 40, 000、从 20, 000 至IJ35, 000、从25, 000到30, 000厘沲的粘度。作为另外一种选择,聚有机硅氧烷的粘度可为 任何上述值之间的任何值或任何值范围。 可固化聚有机硅氣烷(组合物):
[0055] 如上文所述,聚有机硅氧烷(组合物)可为可固化的。可固化聚有机硅氧烷(和 组合物)的例子包括但不限于硅氢加成可固化聚有机硅氧烷、缩合可固化聚有机硅氧烷、 辐射可固化聚有机硅氧烷以及过氧化物-可固化聚有机硅氧烷。
[0056] 在一个实施例中,聚有机硅氧烷(组合物)为硅氢加成可固化的或缩合可固化的。 在另一个实施例中,聚有机硅氧烷(组合物)为硅氢加成可固化的。在又一个实施例中,聚 有机硅氧烷(组合物)为缩合可固化的。聚有机硅氧烷(组合物)可通过暴露于环境温度、 高温、水分或辐射而固化,这取决于所存在的聚有机硅氧烷的类型。
[0057] 硅氢加成可固化聚有机硅氧烷组合物通常包含平均每分子具有至少两个硅键合 的烯基或硅键合的氢原子的聚有机硅氧烷。该组合物还通常包含足以固化聚有机硅氧烷组 合物的量的有机硅化合物,其中有机硅化合物通常平均每分子具有至少两个硅键合的氢原 子或硅键合的烯基,它们能够与聚有机硅氧烷的硅键合的烯基或硅键合的氢原子反应。所 述组合物还可包含催化量的硅氢加成催化剂。通常,该类型的聚有机硅氧烷组合物可通过 在大气压下暴露于从室温(约23 ±2°C)到250°C,作为另外一种选择从室温到150°C,作 为另外一种选择从室温到115°C的温度下而固化。通常将聚有机硅氧烷组合物加热一段时 间,使得足以固化(交联)聚有机硅氧烷。
[0058] 缩合可固化聚有机硅氧烷组合物通常包含平均每分子具有至少两个硅键合的氢 原子、羟基或可水解基团的聚有机硅氧烷,以及任选地,具有硅键合的可水解基团的交联剂 和/或缩合催化剂。通常,该类型的组合物根据聚有机硅氧烷的硅键合的基团的性质而发 生固化。例如,当聚有机硅氧烷包含硅键合的羟基时,所述组合物可通过加热而固化(即, 交联)。所述组合物可通常通过在从50至250°C的温度下加热从1至50h的时间段而固 化。当缩合可固化聚有机硅氧烷包含缩合催化剂时,所述组合物可通常在较低温度下,例如 从室温(约23±2°C)到150°C的温度下固化。
[0059] 作为另外一种选择,包含具有硅键合的氢原子的聚有机硅氧烷的缩合可固化聚有 机硅氧烷组合物,可通过在从100到450°C的温度下使组合物暴露于水分或氧气从0. 1到 20h的时间段而固化。当缩合可固化聚有机硅氧烷包含缩合催化剂时,组合物可通常在较低 温度下,例如从室温(约23±2°C)到400°C的温度下固化。此外,包含具有硅键合的可水 解基团的聚有机硅氧烷的缩合可固化聚有机硅氧烷组合物,可通过在从室温(约23±2°C) 到250°C、作为另外一种选择从100到200°C的温度下使组合物暴露于水分从1到100h的 时间段而固化。例如,聚有机硅氧烷可通常通过在从约室温(约23±2°C)到150°C的温度 下使之暴露于30%的相对湿度从0. 5到72h的时间段而固化。可通过施加热量、暴露于高 湿度和/或在组合物中加入缩合催化剂,来加速固化。
[0060] 过氧化物-可固化聚有机硅氧烷组合物通常包含具有硅键合的不饱和脂族烃基 的聚有机硅氧烷以及有机过氧化物。这种组合物可通常通过暴露于从室温(约23±2°c) 至IJ180°C的温度从0. 05到lh的时间段而固化。
[0061] 辐射可固化聚有机硅氧烷组合物通常包含平均每分子具有至少两个硅键合的辐 射敏感基团的聚有机硅氧烷,以及任选地,阳离子或自由基光引发剂,这取决于聚有机硅氧 烷中的辐射敏感基团的性质。这种组合物可通常通过使组合物暴露于电子束和/或紫外辐 射而固化。通常,加速电压为从约0. 1至lOOkeV,真空为从约10至10-3Pa,电子流为从约 0. 0001至1安培,并且功率从约0. 1瓦变化至1千瓦。剂量通常为从约100微库仑/cm2至 100库仑/cm2,作为另外一种选择从约1至10库仑/cm2。取决于电压,暴露时间通常为从 约10秒至1小时。另外,如果这种组合物包含阳离子或自由基光引发剂,则组合物可通常 以足以固化的剂量通过使其暴露于辐射而固化,所述辐射的波长为从150至800nm、作为另 外一种选择从200至400nm。光源通常为中压汞弧灯。辐射剂量通常为从30至1,OOOmJ/ cm2,作为另外一种选择从50至500mJ/cm2。此外,可在暴露于福射期间或之后对聚有机娃 氧烷进行外部加热以增强固化的速率和/或程度。 固化的聚有机硅氣烷(组合物):
[0062] 上述固化的聚有机硅氧烷(组合物)可作为另外一种选择而被描述为上述可固化 组合物中的任何一者或多者的固化产物。通常,在固化之前,将添加剂加入固化的组合物 中。然而,可以设想,可在组合物已固化之后,将添加剂加入固化的组合物中。例如,可在组 合物已固化之后,将添加剂与组合物物理地混合或共混。 不可固化聚有机硅氣烷(组合物):
[0063]上述不可固化聚有机硅氧烷(组合物)可作为另外一种选择而被描述为非反应性 的有机硅流体。典型的有机硅流体为PDMS。在各种实施例中,有机硅流体在25°C下的粘度 为从约0. 001至约50Pa·s,通常为从约0. 02至约10Pa·s,并且更通常为从约0. 05至约 5Pa*s。有机硅流体可以是直链的、支链的、环状的或它们的混合物。也可以使用上述流体 的混合物。直链的、支链的和环状的有机硅流体中的许多具有低于约25°C的熔点。此类材 料也常常被描述为有机硅液体、有机硅流体或硅油。非限制性有机硅流体的详细描述可见 于许多参考文献,包括"ChemistryandTechnologyofSilicones"byW.Knoll,Academic Press,1968 ( "有机硅的化学与技术",W.Knoll,学术出版社,1968年),与有机硅流体相关 的该文献在一个实施例中以引用方式并入本文。
[0064] 适用于本文的直链有机硅流体的非限制性例子包括三甲基甲硅氧基封端的二甲 基硅氧烷流体,其由道康宁公司(DowCorningCorporation)以商品名"DowCorning*·'200 流体"销售。这些有机硅流体被制造成产生基本上直链的低聚物和/或聚合物,其在25°C下的粘度为从〇. 001至约50Pa·s。此类流体主要是直链的,但可包含环状和/或支链结 构。在一个实施例中,有机硅流体为25°C下的粘度为约0.IPa*s的三甲基甲硅烷氧基封端 的聚二甲基硅氧烷。
[0065] 合适的环状有机硅流体的另外的非限制性例子包括由道康宁公司以商品名 "Dow〇5miHg? 244、245、344和345流体"销售的环状聚二甲硅氧烷,取决于八甲基环四 硅氧烷和十甲基环五硅氧烷的相对比例。也可利用直链和环状二甲基的混合物。合适的 有机硅流体的甚至另外的非限制性例子为Me3Si0[(0SiMe3)2Si0]SiMe#PMe3Si0[(0SiMe3) MeSiO]SiMe3〇 附加组分:
[0066]封装材料和/或任何上述聚有机硅氧烷(组合物)可包含一种或多种附加组分, 诸如催化剂、填料、其他反应物、光活化化合物诸如荧光体或量子点等等。 器件:
[0067]本发明还提供了器件。所述器件可用于各种应用。在各种实施例中,所述器件为 或包括基于Si基板或宽带隙半导体基板的功率模块,所述功率模块在不断升高的温度下 操作。例如,所述功率模块可用于功率变换。在其他实施例中,所述器件包括介电凝胶、掺 杂剂(potant)或包覆成型件。例如,所述器件可包括电子部件和封装材料,所述封装材料 例如作为凝胶(包括添加剂),设置在电子部件上作为保护,例如作为介电、物理、或气体/ 液体屏障。在各种实施例中,添加剂在组合物诸如有机硅封装材料中使用,当用于> 150°C、 > 180°C、> 200°C、> 225°C以及最多 250°(:、300°(:、350°(:或 400°(:的温度下的高操作温度 器件时,所述组合物用于保护功率模块和其他电子部件免受环境影响。
[0068]在某些实施例中,所述器件用于固态照明(SSL)应用。例如,所述器件中的一者或 多者可用于普通照明应用,诸如用于照明住宅空间、商业空间和/或工业空间。这种照明 可为直接照明、间接照明或它们的组合。所述器件可单独地或以阵列方式使用。所述器件 也可用于其他应用,诸如用于汽车应用、显示器应用、背光应用等等。虽然所述器件尤其可 用于普通照明应用,但所述器件不限于任何特定应用。所述器件可具有各种构造。例如,所 述器件可被构造为灯泡、照明设备、光引擎或灯。所述器件可被构造成任何类型的构造。例 如,所述器件可包括光电子部件和封装材料,所述封装材料例如作为凝胶,设置在光电子部 件上作为保护,例如作为介电、物理、或气
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