一种有机硅固晶胶及其制备方法和应用与流程

本发明属于半导体发光芯片封装，具体涉及一种有机硅固晶胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、led固晶又称为die bond或装片。固晶即通过胶体(对于led来说一般是导电胶或绝缘胶)把晶片粘结在支架的指定区域，形成热通路或电通路，为后序的打线连接提供条件的工序。

2、led支架是由导电导热的金属表面注塑ppa而形成的，起到承载led晶片和固晶胶的作用，一般为铜镀银或镀金支架，镀层的作用是有利于led出光以及与led金线的键合，从而使led芯片与led支架引脚导通形成回路，从而使led发光。

3、但因不同厂家电镀质量的优劣，导致不同支架金属镀层的厚度、镀层均匀性、完整性，以及电镀过程中使用的有机物清洁程度不同，从而直接影响固晶胶有机物是否在支架表面存在扩散性问题。

4、同时，目前led显示屏朝着点间距不断减小、像素密度急剧增大、分辨率大幅提升的方向发展，随着点间距的减小，产品封装技术难度越来越高，这就需要合理的设计和良好的制程工艺来支持，产品尺寸的不断缩小，可固晶的有效焊盘就更小，焊盘之间的间隔也更小，就目前常规功能区设计，间隔区微凹，或焊盘至间隔区有一定的台阶，并且焊盘区域较小，为满足发光亮度，所需的芯片尺寸较大，这就导致固晶时固晶胶往间隔区流动扩散，从而导致固晶推力不足或者固晶导电胶水扩散造成的焊线失败或虚焊，还会影响固晶胶固化后的粘接性能，导致死灯。

5、现有技术中采用有机硅树脂进行粘接，因其低的折射率及其优异的耐高低温性能、耐黄变性能、耐热性等，目前广泛应用于led封装行业，但因有机硅树脂相对环氧、丙烯酸等其他树脂体系，又具备较低的极性，所以更容易在一些led支架表面发生扩散问题，从而导致虚焊，甚至会焊接失败。

6、除此之外，led固晶工艺中的wire bonding失败，还有部分原因是由于固晶胶在高温固化过程中的反应性小分子挥发，沉积在芯片的pad上所导致的。

7、因此，亟需一种推力大、防扩散、无芯片污染的固晶胶，提高led封装的生产良率和产品的可靠性能。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种有机硅固晶胶及其制备方法和应用。

2、第一方面，本发明提出了一种有机硅固晶胶，其组分以质量份数计包括：

3、

4、所述甲基丙烯基硅树脂为含有羟基和烷氧基、甲基丙烯基的硅树脂。

5、作为本发明的具体实施方式，所述甲基丙烯基硅树脂的甲基丙烯基的摩尔比占5％～50％，烷氧基水解度为20～70％；优选地，优选甲基丙烯基的摩尔占比5～20％，烷氧基水解度为41.6～60％。

6、根据本发明甲基丙烯基，能利用uv固化的原理，使固晶胶在快速的时间内达到一定程度的交联，形成具备一定网络结构的高分子产物，一方面可以避免因为支架镀层的品质不一致带来的毛细现象，或是镀层表面极性与硅胶不匹配等多方面原因造成的扩散；另一方面也不会出现固晶胶在加热过程中因粘度降低造成的扩散现象。

7、作为本发明的具体实施方式，所述甲基丙烯基硅树脂的制备原料包括甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、阳离子交换树脂、甲醇。

8、根据本发明，甲基丙烯基硅树脂的制备原料的甲基三甲氧基硅烷的分子结构中含有一个硅原子和三个甲氧基基团，这些基团可以与其他原料中的羟基等活性基团发生反应，形成交联结构。甲基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷均具有三个甲氧基基团形成t型结构，使得到的甲基丙烯基硅树脂具备特定的t型空间网络结构，因此得到的有机硅固晶胶的交联度增大，树脂强度提高，推力值提升。

9、作为本发明的具体实施方式，所述甲基丙烯基硅树脂的制备方法包括以下步骤：

10、s1：将甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、阳离子交换树脂和甲醇混合得到第一混合物；

11、s2：向步骤s1得到的第一混合物中按水解度加水，混合得到第二混合物；

12、s3：将第二混合物经回流、过滤、蒸馏得到甲基丙烯基硅树脂。

13、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s1中，甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、阳离子交换树脂和甲醇的质量比为100:(9.6～45.6):(11.17～18.85):(14.84～25.03)。

14、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s2中，加水量按照水解度添加，优选地，加水量为甲基三甲氧基硅烷与甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷总质量的14.0-22.2％，进一步优选为15.8～20.7％。

15、作为本发明的具体实施方式，所述步骤s3中，回流条件包括温度为50-70℃，回流时间为4-6h；蒸馏包括减压蒸馏，减压蒸馏条件包括温度为100-130℃，时间为0.5-3h。

16、作为本发明的具体实施方式，所述光引发剂为二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗琳基-1-丙酮、2-异丙基硫杂蒽酮(2,4异构体混合物)、4-二甲胺基-苯甲酸乙酯、1-羟基-环己基-苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；、歇息香双甲醚、邻苯甲酰苯甲酸甲酯、4-氯二苯甲酮、异丙基硫杂蒽酮中的至少一种。

17、作为本发明的具体实施方式，所述增粘剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、1,3,5-三(三甲氧基硅丙基)异氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯中的至少一种。

18、作为本发明的具体实施方式，所述催化剂为二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯。

19、作为本发明的具体实施方式，所述白炭黑为疏水性白炭黑；优选地，疏水性白炭黑包括由六甲基硅氮烷或氯硅烷处理得到的疏水性白炭黑。

20、第二方面，本发明提供了第一方面所述的有机硅固晶胶的制备方法，将甲基丙烯基硅树脂、催化剂、光引发剂、增粘剂和白炭黑混合均匀得到有机硅固晶胶。

21、作为本发明的具体实施方式，所述混合条件包括搅拌混合，搅拌速率为200-500rmp，搅拌时间为10-60min；所述混合均匀后还包括分散均匀，优选地，采用分散机分散。

22、本发明中的上述原料均可自制，也可商购获得，本发明对此不作特别限定。

23、第三方面，本发明提供了第一方面所述的有机硅固晶胶或第二方面所述的制备方法制得的有机硅固晶胶在led领域中的应用。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

25、1、本发明的有机硅固晶胶，其中的甲基丙烯基硅树脂利用羟基提高树脂的极性，甲基丙烯基具有结合紫外快速固化的特性，一方面增加树脂极性，降低有机硅固晶胶主体树脂在led支架上的扩散风险；另一方面，利用紫外快速固化的原理，使固晶胶快速初步固化，能够有效阻止固晶胶主体树脂因毛细管作用造成的扩散。同时，固晶胶中的甲基三甲氧基硅烷具有已经通过紫外固化，形成了三维网络结构，在后期的高温固化过程中，不会因挥发或爬胶而沉积在芯片电极上，完全避免了芯片污染的发生。尤其在采用t型结构的甲基三甲氧基硅烷制备的固晶胶，其具备特定的t型空间网络结构，交联度更大，提高树脂强度，提升推力值。

26、2、本发明的有机硅固晶胶，制备方法简单，原料绿色环保、节约成本、得到的产品适合广泛推广。