用于有机硅封装材料的添加剂的制作方法
【专利说明】用于有机硅封装材料的添加剂 相关专利申请的交叉引用
[0001] 本专利申请要求2013年9月3日提交的美国临时专利申请No. 61/873,081的优 先权和所有优点，该临时专利申请的内容明确地在一个或多个非限制性实施例中以引用方 式并入本文。
技术领域
[0002] 本发明整体涉及用于有机硅封装材料的添加剂。更具体地讲，添加剂具有特殊结 构，包含铁（III)，并且包含键合到铁的一系列配体，所述一系列配体包含硅。
【背景技术】
[0003] 有机硅凝胶和封装材料可用于封装电子部件并保护它们免受环境影响。然而，这 些封装材料传统上在高操作温度（例如，> 150°C)或光能通量（例如，>lW/cm2)的应力 下随时间推移会出现脆化，即，丧失延展性，造成破裂或碎裂，从而导致失去保护并因此丧 失器件内的性能。因此，已向有机硅封装材料加入添加剂以试图减轻这些问题。大多数添 加剂难以均匀地分散在有机硅内，或产生不透明材料，这些不透明材料限制了在不移除封 装材料的情况下检查电子部件的能力。因此，仍然有机会开发用于有机硅封装材料的改良 添加剂。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了用于有机硅封装材料的添加剂以及形成所述添加剂的方法。所述添 加剂具有如下结构：
其中R1和R2各自为-0-SiR4R5R6,并且R4、R5和R6中的每一者独立地选自（VQ。经基、CfQ。烷基、CfQ。烯基以及Ce-Q。芳基，并且其中R3独立地选自CfQ。烃基、CfQ。烷基、 CfQ。烯基以及CfCi。芳基。所述方法包括使铁金属或铁（III)化合物与羟基官能有机硅 氧烷反应的步骤，例如，当利用铁（III)化合物或铁金属时，以至少3 : 1摩尔比反应。
[0005] 本发明还提供了封装材料，所述封装材料包含添加剂和聚有机硅氧烷。封装材料 可用于形成器件，所述器件包括电子部件以及设置在所述电子部件上的封装材料。本发明 还提供了形成所述器件的方法，所述方法包括将所述封装材料设置在所述电子器件上的步 骤。
【附图说明】
[0006] 本发明的其他优点将容易地被认识到，因为参考以下"【具体实施方式】"并结合"附 图"考虑，可更好地理解本发明的其他优点，其中：
[0007] 图1为卩6、卩〇(031]^(031]^3)2)3)的八丁1? 71'11?光谱图；并且
[0008]图 2 为FeMePh(Fe(OSiMe(0SiPh2Me)2) 3)的ATR-FTIR光谱图。
【具体实施方式】
[0009] 本发明提供了用于有机硅封装材料的添加剂。所述添加剂具有如下结构：
其中铁（Fe)处于3+(111)氧化状态。处于该3+状态（III)时，铁通常键合到三个配 体。上述OSiRfR3结构可作为另外一种选择而被描述为（单齿）配体，例如，三官能甲硅 烷氧基配体，其也可被描述为叔硅烷醇配体或三取代的硅烷醇配体。
[0010] 另外，在上述结构中，R1和R2各自为-〇-Si(R4) (R5) (R6)。下面示出了添加剂的非 限制示例性结构。然而，应当理解，R4、R5和/或R6中的任何一者或多者可位于相对于其各 自直接键合的Si的任何位置。
[0011] 如有机硅领域中所了解的，R1和R2中的每一者可被描述为"M"单元（例如， R3Si01/2，其中R可为本文所述的任何一个或多个基团/部分），并且每一者可相同或可彼 此不同。R4、R5和R6中的每一者独立地选自C。经基、C「C1Q烷基、C。烯基以及C6-C1Q 芳基。另外，R3独立地选自。经基、CfQ。烷基。烯基以及。芳基。更具体地 讲，每个烃基可独立地具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子或其间的任何碳原子范围。 相似地，每个烷基可独立地具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子或其间的任何碳原子范 围。在各种实施例中，一个或多个烷基被限定为甲基、乙基、丙基或丁基。每个烯基可独立 地具有2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子或其间的任何碳原子范围。在各种实施例中，一个 或多个烯基被限定为乙烯基。此外，每个芳基可独立地具有6、7、8、9或10个碳原子或其间 的任何碳原子范围。在各种实施例中，一个或多个芳基被进一步限定为苯基。
[0012] 在另外的实施例中，占基团R3-R6总数的至少5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、 55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98或99摩尔百分比为甲基。在其他实施例中，占基 团R3-R6总数的至少 5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、 97、98或99摩尔百分比为苯基。可以设想，在其他实施例中，上述摩尔百分比可描述单独 考虑而非作为整体考虑的R3-R6中的每一者。在另外其他实施例中，基团R3-R6中的每一者 可为甲基。作为另外一种选择，基团r3-r6中的每一者可为苯基。更进一步地，在各种实施 例中，任何三个基团，例如R3、R4和R6中的每一者，可为苯基。在此类实施例中，结构可为如 下，或可不同：
[0013] 在另外的实施例中，添加剂具有如下结构（结构（I)):
其中Me为甲基。上述结构可作为另外一种选择而被描述为具有化学式C21H63Fe〇9Sij9 三（（1，1，1，3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基）氧基）铁。
[0014] 在另一个实施例中，添加剂具有如下结构（结构（II)):
其中Me为甲基并且Ph为苯基。上述结构可作为另外一种选择而被描述为具有化学式CslH87Fe09Si9的三（（1，3,5_三甲基-1，1，5,5-四苯基三硅氧烷-3-基）氧基）铁。可以设 想，另外的实施例可具有相同化学结构，但具有不同立体构型。
[0015] 可以设想，上述结构可为简化结构。例如，在一个实施例中，通式结构可被写成 [铁（0SiR3)丄，其中X为分子复杂度的程度。在一个实施例中，X的值无关紧要，因为经验 式（或铁：Si的比率）保持不变。 添加剂的物理特件：
[0016] 添加剂不限于具有任何特殊物理特性，只要结构为如上所述即可。添加剂的密度 可为从0. 95至1. 20,从1. 00至1. 15,或从1. 05至1. 10g/cm3,或其间的任何值或任何值范 围。另外，添加剂可被描述为不含或包含小于5、4、3、2、1、0.5、0.1或0.05重量百分比的碱 土金属盐或碱金属盐。
[0017] 在其他实施例中，添加剂可溶于有机官能有机硅。术语"可溶于"通常描述最多50、 45、40、35、30、25、20、15、10、5、4、3、2 或 1 克的添加剂可分别溶于 50、55、60、65、70、75、80、 85、90、95、96、97、98或99克的有机官能有机硅。作为另外一种选择，有机官能有机硅可溶 于添加剂中。在此类实施例中，例如，术语"可溶于"通常描述最多50、45、40、35、30、25、20、 15、10、5、4、3、2或1克的有机官能有机硅可分别溶于50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、 96、97、98或99克的添加剂。通常，当将添加剂和有机官能有机硅组合时，若肉眼观察不到 相分离，则在视觉上确定"已溶解"。然而，溶解度可作为另外一种选择而通过如有机硅领域 中所了解的一种或多种标准化（例如，ASTM)测试来评估。
[0018] 例如，当由这两者（即添加剂和有机官能硅氧烷）组成的组合在室温下24小时后 未显示非均质性的可见迹象（例如，沉降或不均匀相分离）时，添加剂可被视为可溶于有机 官能有机硅中或反之亦然。上述有机官能有机硅可与将在下文更详细描述的聚有机硅氧烷 相同，可为有机娃流体，例如DowCorning200流体、聚二甲基硅氧烷、或苯基取代的硅氧烷 诸如DowCorning510 流体。
[0019] 在另外的实施例中，基于添加剂的总重量计，添加剂包含1至20、5至20、6至20、 10 至 20、15 至 20、5 至 10、10 至 15、5 至 15、3 至 25、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、 14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25重量百分比的铁，或其间的任何值或任何值 范围。铁的重量百分比通常由添加剂自身的化学结构决定。例如，以上结构（I)包含约 7. 11-7. 27 %重量百分比的铁。以上结构（II)包含约2. 92-3. 69 %重量百分比的铁。
[0020] 在其他实施例中，添加剂可作为另外一种选择而被描述为团簇，例如，铁甲硅烷基 氧化物团簇。例如，具有上述通式结构的添加剂的单独分子，可经由共价键或分子间力而聚 集在一起。例如，添加剂可聚集成2、3、4、5、6、7、8、9或10个或甚至更多个单元或单独添加 剂分子的群组。这些团簇的非限制性例子可具有下式，其中η为刚刚在上面示出的数值或 其间的任何数值范围：
[0020] 还可以设想，添加剂可经由配价键相互作用而与中性供体配体络合。在一些实施 例中，添加剂进一步与中性供体配体络合，并且在其他实施例中，不与中性供体配体络合且 缺少中性供体配体。中性供体配体的例子可包括但不限于胺（例如，吡啶、三乙胺、ΝΗ3)、醚 (例如，四氢呋喃、二氧杂环己烷、二乙醚）、烯烃/炔烃（例如，乙烯、乙炔）、芳香烃（例如， 苯、甲苯）、醇（例如，乙醇、苯酚）、硅烷醇（例如，过量HOSUR1) (R2) (R3)、三甲基硅烷醇）、 膦（例如，三环己基膦、三苯基膦）、硫醇（例如，癸硫醇）等等。还可以设想，超过一种这 些物质可同时存在于相互作用中或来自供体配体的非限制性列表的任何组合中。通常这些 配体包含杂原子，诸如Ν、0、P、S或As、Se、Te、Β等等。这些类型的配体可用于破碎上述团 簇。另外，可以设想，添加剂可包括包含一个或多个硅烷醇连接点的一个或多个二齿和/或 三齿配体，而将上述单齿配体排除在外，例如，只要M-0-SUR1) (R2) (R3)配体存在即可。如 果配体上存在多个连接点，则可形成高分子量团簇。 反应产物：
[0021] 在一个实施例中，添加剂被描述为铁醇盐与羟基官能有机硅氧烷反应的反应产 物。换句话讲，在该实施例中，添加剂由铁醇盐与羟基官能有机硅氧烷反应而得