用于有機硅封裝材料的添加劑的制作方法
【專利說明】用于有機硅封裝材料的添加劑 相關專利申請的交叉引用
[0001] 本專利申請要求2013年9月3日提交的美國臨時專利申請No. 61/873,081的優(yōu) 先權(quán)和所有優(yōu)點，該臨時專利申請的內(nèi)容明確地在一個或多個非限制性實施例中以引用方 式并入本文。
技術領域
[0002] 本發(fā)明整體涉及用于有機硅封裝材料的添加劑。更具體地講，添加劑具有特殊結(jié) 構(gòu)，包含鐵（III)，并且包含鍵合到鐵的一系列配體，所述一系列配體包含硅。
【背景技術】
[0003] 有機硅凝膠和封裝材料可用于封裝電子部件并保護它們免受環(huán)境影響。然而，這 些封裝材料傳統(tǒng)上在高操作溫度（例如，> 150°C)或光能通量（例如，>lW/cm2)的應力 下隨時間推移會出現(xiàn)脆化，即，喪失延展性，造成破裂或碎裂，從而導致失去保護并因此喪 失器件內(nèi)的性能。因此，已向有機硅封裝材料加入添加劑以試圖減輕這些問題。大多數(shù)添 加劑難以均勻地分散在有機硅內(nèi)，或產(chǎn)生不透明材料，這些不透明材料限制了在不移除封 裝材料的情況下檢查電子部件的能力。因此，仍然有機會開發(fā)用于有機硅封裝材料的改良 添加劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了用于有機硅封裝材料的添加劑以及形成所述添加劑的方法。所述添 加劑具有如下結(jié)構(gòu)：
其中R1和R2各自為-0-SiR4R5R6,并且R4、R5和R6中的每一者獨立地選自（VQ。經(jīng)基、CfQ。烷基、CfQ。烯基以及Ce-Q。芳基，并且其中R3獨立地選自CfQ。烴基、CfQ。烷基、 CfQ。烯基以及CfCi。芳基。所述方法包括使鐵金屬或鐵（III)化合物與羥基官能有機硅 氧烷反應的步驟，例如，當利用鐵（III)化合物或鐵金屬時，以至少3 : 1摩爾比反應。
[0005] 本發(fā)明還提供了封裝材料，所述封裝材料包含添加劑和聚有機硅氧烷。封裝材料 可用于形成器件，所述器件包括電子部件以及設置在所述電子部件上的封裝材料。本發(fā)明 還提供了形成所述器件的方法，所述方法包括將所述封裝材料設置在所述電子器件上的步 驟。
【附圖說明】
[0006] 本發(fā)明的其他優(yōu)點將容易地被認識到，因為參考以下"【具體實施方式】"并結(jié)合"附 圖"考慮，可更好地理解本發(fā)明的其他優(yōu)點，其中：
[0007] 圖1為卩6、卩〇(031]^(031]^3)2)3)的八丁1? 71'11?光譜圖；并且
[0008]圖 2 為FeMePh(Fe(OSiMe(0SiPh2Me)2) 3)的ATR-FTIR光譜圖。
【具體實施方式】
[0009] 本發(fā)明提供了用于有機硅封裝材料的添加劑。所述添加劑具有如下結(jié)構(gòu)：
其中鐵（Fe)處于3+(111)氧化狀態(tài)。處于該3+狀態(tài)（III)時，鐵通常鍵合到三個配 體。上述OSiRfR3結(jié)構(gòu)可作為另外一種選擇而被描述為（單齒）配體，例如，三官能甲硅 烷氧基配體，其也可被描述為叔硅烷醇配體或三取代的硅烷醇配體。
[0010] 另外，在上述結(jié)構(gòu)中，R1和R2各自為-〇-Si(R4) (R5) (R6)。下面示出了添加劑的非 限制示例性結(jié)構(gòu)。然而，應當理解，R4、R5和/或R6中的任何一者或多者可位于相對于其各 自直接鍵合的Si的任何位置。
[0011] 如有機硅領域中所了解的，R1和R2中的每一者可被描述為"M"單元（例如， R3Si01/2，其中R可為本文所述的任何一個或多個基團/部分），并且每一者可相同或可彼 此不同。R4、R5和R6中的每一者獨立地選自C。經(jīng)基、C「C1Q烷基、C。烯基以及C6-C1Q 芳基。另外，R3獨立地選自。經(jīng)基、CfQ。烷基。烯基以及。芳基。更具體地 講，每個烴基可獨立地具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個碳原子或其間的任何碳原子范圍。 相似地，每個烷基可獨立地具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個碳原子或其間的任何碳原子范 圍。在各種實施例中，一個或多個烷基被限定為甲基、乙基、丙基或丁基。每個烯基可獨立 地具有2、3、4、5、6、7、8、9或10個碳原子或其間的任何碳原子范圍。在各種實施例中，一個 或多個烯基被限定為乙烯基。此外，每個芳基可獨立地具有6、7、8、9或10個碳原子或其間 的任何碳原子范圍。在各種實施例中，一個或多個芳基被進一步限定為苯基。
[0012] 在另外的實施例中，占基團R3-R6總數(shù)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摩爾百分比為甲基。在其他實施例中，占基 團R3-R6總數(shù)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摩爾百分比為苯基?？梢栽O想，在其他實施例中，上述摩爾百分比可描述單獨 考慮而非作為整體考慮的R3-R6中的每一者。在另外其他實施例中，基團R3-R6中的每一者 可為甲基。作為另外一種選擇，基團r3-r6中的每一者可為苯基。更進一步地，在各種實施 例中，任何三個基團，例如R3、R4和R6中的每一者，可為苯基。在此類實施例中，結(jié)構(gòu)可為如 下，或可不同：
[0013] 在另外的實施例中，添加劑具有如下結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)（I)):
其中Me為甲基。上述結(jié)構(gòu)可作為另外一種選擇而被描述為具有化學式C21H63Fe〇9Sij9 三（（1，1，1，3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基）氧基）鐵。
[0014] 在另一個實施例中，添加劑具有如下結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)（II)):
其中Me為甲基并且Ph為苯基。上述結(jié)構(gòu)可作為另外一種選擇而被描述為具有化學式CslH87Fe09Si9的三（（1，3,5_三甲基-1，1，5,5-四苯基三硅氧烷-3-基）氧基）鐵?？梢栽O 想，另外的實施例可具有相同化學結(jié)構(gòu)，但具有不同立體構(gòu)型。
[0015] 可以設想，上述結(jié)構(gòu)可為簡化結(jié)構(gòu)。例如，在一個實施例中，通式結(jié)構(gòu)可被寫成 [鐵（0SiR3)丄，其中X為分子復雜度的程度。在一個實施例中，X的值無關緊要，因為經(jīng)驗 式（或鐵：Si的比率）保持不變。 添加劑的物理特件：
[0016] 添加劑不限于具有任何特殊物理特性，只要結(jié)構(gòu)為如上所述即可。添加劑的密度 可為從0. 95至1. 20,從1. 00至1. 15,或從1. 05至1. 10g/cm3,或其間的任何值或任何值范 圍。另外，添加劑可被描述為不含或包含小于5、4、3、2、1、0.5、0.1或0.05重量百分比的堿 土金屬鹽或堿金屬鹽。
[0017] 在其他實施例中，添加劑可溶于有機官能有機硅。術語"可溶于"通常描述最多50、 45、40、35、30、25、20、15、10、5、4、3、2 或 1 克的添加劑可分別溶于 50、55、60、65、70、75、80、 85、90、95、96、97、98或99克的有機官能有機硅。作為另外一種選擇，有機官能有機硅可溶 于添加劑中。在此類實施例中，例如，術語"可溶于"通常描述最多50、45、40、35、30、25、20、 15、10、5、4、3、2或1克的有機官能有機硅可分別溶于50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、 96、97、98或99克的添加劑。通常，當將添加劑和有機官能有機硅組合時，若肉眼觀察不到 相分離，則在視覺上確定"已溶解"。然而，溶解度可作為另外一種選擇而通過如有機硅領域 中所了解的一種或多種標準化（例如，ASTM)測試來評估。
[0018] 例如，當由這兩者（即添加劑和有機官能硅氧烷）組成的組合在室溫下24小時后 未顯示非均質(zhì)性的可見跡象（例如，沉降或不均勻相分離）時，添加劑可被視為可溶于有機 官能有機硅中或反之亦然。上述有機官能有機硅可與將在下文更詳細描述的聚有機硅氧烷 相同，可為有機娃流體，例如DowCorning200流體、聚二甲基硅氧烷、或苯基取代的硅氧烷 諸如DowCorning510 流體。
[0019] 在另外的實施例中，基于添加劑的總重量計，添加劑包含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重量百分比的鐵，或其間的任何值或任何值 范圍。鐵的重量百分比通常由添加劑自身的化學結(jié)構(gòu)決定。例如，以上結(jié)構(gòu)（I)包含約 7. 11-7. 27 %重量百分比的鐵。以上結(jié)構(gòu)（II)包含約2. 92-3. 69 %重量百分比的鐵。
[0020] 在其他實施例中，添加劑可作為另外一種選擇而被描述為團簇，例如，鐵甲硅烷基 氧化物團簇。例如，具有上述通式結(jié)構(gòu)的添加劑的單獨分子，可經(jīng)由共價鍵或分子間力而聚 集在一起。例如，添加劑可聚集成2、3、4、5、6、7、8、9或10個或甚至更多個單元或單獨添加 劑分子的群組。這些團簇的非限制性例子可具有下式，其中η為剛剛在上面示出的數(shù)值或 其間的任何數(shù)值范圍：
[0020] 還可以設想，添加劑可經(jīng)由配價鍵相互作用而與中性供體配體絡合。在一些實施 例中，添加劑進一步與中性供體配體絡合，并且在其他實施例中，不與中性供體配體絡合且 缺少中性供體配體。中性供體配體的例子可包括但不限于胺（例如，吡啶、三乙胺、ΝΗ3)、醚 (例如，四氫呋喃、二氧雜環(huán)己烷、二乙醚）、烯烴/炔烴（例如，乙烯、乙炔）、芳香烴（例如， 苯、甲苯）、醇（例如，乙醇、苯酚）、硅烷醇（例如，過量HOSUR1) (R2) (R3)、三甲基硅烷醇）、 膦（例如，三環(huán)己基膦、三苯基膦）、硫醇（例如，癸硫醇）等等。還可以設想，超過一種這 些物質(zhì)可同時存在于相互作用中或來自供體配體的非限制性列表的任何組合中。通常這些 配體包含雜原子，諸如Ν、0、P、S或As、Se、Te、Β等等。這些類型的配體可用于破碎上述團 簇。另外，可以設想，添加劑可包括包含一個或多個硅烷醇連接點的一個或多個二齒和/或 三齒配體，而將上述單齒配體排除在外，例如，只要M-0-SUR1) (R2) (R3)配體存在即可。如 果配體上存在多個連接點，則可形成高分子量團簇。 反應產(chǎn)物：
[0021] 在一個實施例中，添加劑被描述為鐵醇鹽與羥基官能有機硅氧烷反應的反應產(chǎn) 物。換句話講，在該實施例中，添加劑由鐵醇鹽與羥基官能有機硅氧烷反應而得