半導體封裝膠用聚矽氧烷的製作方法

2023-06-02 01:45:26

專利名稱：半導體封裝膠用聚矽氧烷的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體封裝膠，尤其涉及一種半導體封裝膠用聚矽氧烷。
背景技術：
傳統的半導體元件是用環氧樹脂封裝的，但在使用中會發生黃變，從而使光透性變差，反覆使用中環氧樹脂易變脆，強度下降。為解決上述問題，又採用有機矽改性環氧樹脂組合物、矽膠等作為半導體元件的封裝材料，這樣提高了耐紫外和熱老化性能，但隨著半導體元件功率的不斷提高，有機矽改性的環氧樹脂封裝材料仍不能滿足半導體元器件的要求，本發明涉及的半導體封裝膠原料中引入了苯基較好地解決了上述問題。對於LED燈來說，由於G aN晶片具有高的折射率，為了能夠有效的減少界面折射帶來的光損失，儘可能提高取光效率，要求矽膠和透鏡材料的折射率儘可能高。傳統的矽膠或矽樹脂材料的折光指數僅為I. 41左右，而理想封裝材料的折光指數應該儘可能的接近GaN的折光指數。

發明內容
為了解決上述的技術問題，本發明的一個目的是提供一種半導體封裝膠用聚矽氧烷，本發明的另外一個目的是提供上述的聚矽氧烷的製備方法，該聚矽氧烷與一種固化劑固化後具有高折射率，高透光度，高物理強度，抗黃變，耐紫外和熱老化的特性。為了實現上述的第一個目的，本發明採用了以下的技術方案
半導體封裝膠用聚矽氧烷，該聚矽氧烷中每分子中至少含有一個與矽連接的烯烴基和芳香基的聚矽氧烷，結構式如下
(R'R^SiOl^a (^28102/2) b (R1R2Si(^A)C* (R3Si02/2)d (R3Si03/2)e其中R1為烷基，R2為烯烴基，R3為芳香基，所述的a+b+c+d+e=100，a=l 20，b=l(T20，c=1(T20，d=(TlO，e=30 60。作為優選，所述的R1為甲基、乙基、丙基或丁基，優選為甲基；R2為乙烯基，烯丙基或丁烯基，優選為乙烯基；R3為苯基，甲苯基或萘基，優選為苯基。作為優選，所述的聚矽氧烷的粘度為10(Tl00000mPa，最佳為50(T20000mPa。為了實現上述的第二個目的，本發明採用了以下的技術方案
一種製備上述的半導體封裝膠用聚矽氧烷的製備方法，該方法包括以下的步驟
1)將催化劑、溶劑、封端劑、甲基娃氧燒、甲基乙稀基娃氧燒、苯基娃氧燒在室溫或加熱下邊攪拌邊滴加苯基三烷氧基矽烷，滴完苯基三烷氧基矽烷後在室溫或加熱下反應3 18小時，靜止，分去上層酸水，下層油相加水洗滌，將油相洗到中性；
2)在150°C，-0.099Mpa下拔去低組份，得無色透明產品。作為優選，上述的催化劑為鹽酸、硫酸和三氟甲烷磺酸中的一種或多種。作為優選，上述的溶劑為甲苯、二甲苯和環已烷中的一種或多種。作為優選，上述的封端劑為六甲基二矽氧烷、四甲基二乙烯基二矽氧烷和四苯基二甲基二矽氧烷中的一種或多種。
作為優選，上述的甲基矽氧烷為八甲基環四矽氧烷、二甲基二甲氧基矽烷和二甲基二乙氧基矽烷中的一種或多種。作為優選，上述的甲基乙烯基矽氧烷為四甲基四乙烯基環四矽氧烷、甲基乙烯基~■甲氧基娃燒和甲基乙稀基_■乙氧基娃燒中的一種或多種。作為優選，上述的苯基娃氧燒為_■苯基_■甲氧基娃燒、_■苯基_■乙氧基娃燒、甲基苯基二甲氧基矽烷、甲基苯基二乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷和苯基三乙氧基矽烷中的一種或多種。本發明的聚矽氧烷(以下稱聚矽氧烷A)可以用作為半導體封裝膠組合物的主劑。作為優選，半導體封裝膠組合物的固化劑可以為另外一種聚矽氧烷B。聚矽氧烷B，每分子中至少含有二個與矽連接的氫原子和芳香基的氧基矽烷，結構式如下
(R1R4SiOl^)0 (^28102/2) p (R1R4SiC^A) q (R3Si02/2)r (R3Si03/2) s 其中R1為烷基，R3為芳香基，R4為H原子或烷基，所述的o+p+q+r+s=100，o=f 20，p=10 20，q=0 20，r=0 10,s=30 60 ；
按重量份計，所述的聚矽氧烷A為3(T70重量份，聚矽氧烷B為3(T70重量份。半導體封裝膠組合物中聚矽氧烷A是作為主劑，聚矽氧烷B是作為固化劑。A、B混合物也可以包括粘接促進劑以改進粘接性能，混合物也可加入其它可選組份，如二氧化矽，氧化鋁等非有機填料。A、B混合物中A和B的量無嚴格限定，但B的量不應低於使混合物固化為限，最佳為A :B為I :1。作為優選，上述的半導體封裝膠組合物還包括固化促進劑C和固化抑制劑D中的一種或兩種，固化促進劑C為0. OOfO. 003重量份，固化抑制劑D為0. OOfO. 003重量份。固化促進劑C可以作為促進A、B混合物固化的催化劑，固化抑制劑D是起抑制A、B混合物固化的作用。固化促進劑C的用量無嚴格限定，但不應低於促使混合物固化為限。作為優選，上述的固化促進劑C選用鉬與有機矽氧烷低聚物的配合物。作為再優選，固化促進劑C中相對於組合物總量鉬含量為f IOOppm，最佳為5 50ppm。作為優選，上述的固化抑制劑D是炔醇或炔醇與有機矽氧烷低聚物的配合物。作為優選，上述的聚矽氧烷B的粘度為5(T50000mPa，最佳為10(T5000mPa。作為優選，上述的聚矽氧烷A和聚矽氧烷B中與矽連接的芳香基佔總基團不少於40mol%,最佳不少於45mol%。作為優選，上述的半導體封裝膠組合物還可以加入非有機填料，如二氧化矽或氧
化招等。採用本發明聚矽氧烷A的組合物一般在加熱下固化，加熱溫度在50°C 200°C，最佳為100°C 180°C。本發明半導體封裝膠組合物固化後25°c可見光的折光率不小於I. 5，光透率不小於90%，具有高折射率，高透光度，高物理強度，抗黃變，耐紫外和熱老化的特點。
具體實施例方式一、聚矽氧烷A的製備
本發明涉及聚矽氧烷A的結構通式為
(Rl^siolA)a-(RlsiO2Z2)b-(R1R2SiO2A)e-(R3SiO2A)d-(R3SiOg2)e其中R1為烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基等，優選甲基；R2為烷基或烯基，如甲基、乙烯基，烯丙基，丁烯基等，優選乙烯基；R3為芳基，如苯基，甲苯基，萘基等，優選苯基。a+b+c+d+e=100, a=l 20, b=0 20, c=0 20, d=0 20，e=30 60。本發明涉及聚矽氧烷A的製備方法為將催化劑、溶劑、封端劑、甲基矽氧烷、甲基乙烯基矽氧烷、苯基矽氧烷在室溫或加熱下邊攪拌邊滴加苯基三烷氧基矽烷，滴完苯基三烷氧基矽烷後在室溫或加熱下反應3 18小時，靜止，分去上層酸水，下層油相加水洗滌，將油相洗到中性，再在150°C，-0. 099Mpa下拔去低組份，得無色透明產品A。所述的催化劑為鹽酸、硫酸和三氟甲烷磺酸中的一種或多種。所述的溶劑為甲苯、二甲苯和環已烷中的一種或多種。所述的封端劑為六甲基二矽氧烷、四甲基二乙烯基二矽氧烷和四苯基二甲基二矽氧烷中的一種或多種。
所述的甲基矽氧烷為八甲基環四矽氧烷、二甲基二甲氧基矽烷和二甲基二乙氧基矽烷中的一種或多種。所述的甲基乙烯基矽氧烷為四甲基四乙烯基環四矽氧烷、甲基乙烯基二甲氧基矽燒和甲基乙稀基_■乙氧基娃燒中的一種或多種。所述的苯基娃氧燒為_■苯基_■甲氧基娃燒、_■苯基_■乙氧基娃燒、甲基苯基_■甲氧基矽烷、甲基苯基二乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷和苯基三乙氧基矽烷中的一種或多種。實施例I
將20g 30%的硫酸、54g甲苯、40g六甲基二娃氧燒、22g八甲基環四娃氧燒和26g四甲基四乙稀基環四娃氧燒投入四口瓶中，開攬祥，慢慢滴加苯基二甲氧基娃燒，滴完178g苯基三甲氧基矽烷後在室溫下反應18小時，靜止，分去上層酸水，下層油相加水洗滌，將油相洗到中性，再在150°C，-0. 099Mpa下拔去低餾份，得無色透明產品Al。實施例2
將25g 30%的硫酸、107g甲苯、30g六甲基二矽氧烷、88g 二甲基二甲氧基矽烷和49g四甲基四乙烯基環四矽氧烷投入四口瓶中，裝上回流管，開攪拌，開始慢慢滴加苯基三甲氧基矽烷，滴完400g苯基三甲氧基矽烷後，在室溫下攪拌16小時後，靜止，分去上層酸水，下層油相加水洗滌，將油相洗到中性，再在150°C，-0. 099Mpa下拔去低餾份，得無色透明產品A2。實施例3
將20g 30%的硫酸、66g甲苯、37g四甲基_■乙稀基_■娃氧燒、37g八甲基環四娃氧燒和218g苯基三甲氧基矽烷投入四口瓶中，開攪拌，在室溫下攪拌16小時後，靜止，分去酸水後，用水洗滌，至油相為中性，分去水相後在150°C蒸出甲苯和水，再在-0. 099Mpa, 150°C下撥去低組份，得無色透明產品A3。實施例4
將25g 30%的硫酸、60g甲苯、20g四甲基二乙烯基二娃氧燒、39g八甲基環四娃氧烷、54g四甲基四乙烯基環四矽氧烷和180g 二苯基二甲氧基矽烷投入四口瓶中，開攪拌，在室溫下反應18小時，靜止，分去上層酸水，下層油相加水洗滌，將油相洗到中性，再在150°C, -0. 099Mpa下拔去低餾份，得無色透明產品A4。二、聚矽氧烷B的製備本發明涉及聚矽氧烷B的結構通式為
(F.|r4SiO 1/2)0.(R|SiO 2/2)p-(R1R4Si02/2)(i- (R3Si02/2 )r.(R3SiO3Z2)s
其中R1為烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基等；R3為芳基，如苯基，甲苯基，萘基等；R4為H原子或甲基、乙基、丙基、丁基等，o+p+q+r+s=100, o=l 20，p=0 20，q=0 20，r=0 10, s=30 60。
聚矽氧烷B的製備方法為將催化劑、溶劑、封端劑、甲基矽氧烷、甲基氫矽氧烷、苯基矽氧烷在室溫或加熱下邊攪拌邊滴加苯基三烷氧基矽烷，滴完苯基三烷氧基矽烷後在室溫或加熱下反應3 18小時，靜止，分去上層酸水，下層油相加水洗滌，將油相洗到中性，再在150°C，-0. 099Mpa下拔去低組份，得無色透明產品B。製備方法中催化劑為鹽酸、硫酸、三氟甲烷磺酸等。溶劑為甲苯、二甲苯、環已烷等。封端劑為六甲基二矽氧烷、四甲基二矽氧烷或二甲基四苯基二矽氧烷。甲基娃氧燒為八甲基環四娃氧燒、_■甲基_■甲氧基娃燒、_■甲基_■乙氧基娃燒等。甲基氫矽氧烷為四甲基環四矽氧烷、甲基氫二甲氧基矽烷、甲基氫二乙氧基矽烷
坐寸o苯基娃氧燒為_■苯基_■甲氧基娃燒、_■苯基_■乙氧基娃燒、甲基苯基_■甲氧基娃燒、甲基苯基_■乙氧基娃燒、苯基二甲氧基娃燒、苯基二乙氧基娃燒等。實施例5
將20g 30%的硫酸、53g甲苯、40g六甲基二娃氧燒、18g四甲基環四娃氧燒、26g四甲基四乙烯基環四矽氧烷和18g苯基三甲氧基矽烷投入四口瓶中，裝上回流管，開攪拌，升溫到60°C開始慢慢滴加苯基三甲氧基矽烷，滴完178g苯基三甲氧基矽烷後在7(T75°C下回流反應8小時，靜止，分去上層酸水，下層油相加水洗滌，將油相洗到中性，再在150°C, -0. 099Mpa下拔去低餾份，得無色透明產品B5。實施例6
將25g30%的硫酸、104g甲苯、16g六甲基二娃氧燒、30g八甲基環四娃氧燒、18g四甲基環四矽氧烷、218g苯基三甲氧基矽烷投入四口瓶中，開攪拌，在室溫下攪拌16小時後，靜止，分去上層酸水，下層油相加水洗滌，將油相洗到中性，再在150°C，-0. 099Mpa下拔去低餾份，得無色透明產品B6。實施例7
將30g30%的硫酸、54g四甲基二矽氧烷、144g四甲基環四矽氧烷、195g二苯基二甲氧基矽烷和80g甲苯投入四口瓶中，開攪拌，在室溫下攪拌16小時後，靜止，分去酸水後，下層油相加水洗滌，將油相洗到中性，再在150°C，-0. 099Mpa下拔去低餾份，得無色透明產品B7。三、半導體封裝膠的配製
主劑為聚矽氧烷A，固化劑為聚矽氧烷B，促進劑C是作為促進A、B混合物固化的催化齊U，固化促進劑C選用鉬與有機矽氧烷低聚物的配合物，如鉬一乙烯基矽氧烷；固化抑制劑D是起抑制A、B混合物固化的作用，固化抑制劑D是炔醇或炔醇與有機矽氧烷低聚物的配合物。另外，A、B混合物也可以包括粘接促進劑以改進粘接性能，混合物也可加入其它可選組份，如二氧化矽，氧化鋁等非有機填料。取產品A分別加入固化促進劑C攪拌均勻，得組份P。取產品B分別加入或不加固化抑制劑D攪拌均勻，得組份Q。組份P和組份Q按I :1混合均勻後，在真空下排泡後得半導體封裝膠。
旨標I封裝膠II封裝膠II
粘度 25°C cp_58822361
折射率，25°CL 5206I. 5210
固化後硬度15CTC，3h F50D68 固化後強度MPaT 5MPaI. 3MPa
固化後透明度@400nm 丨95. 7%丨94. 3%
權利要求
1.半導體封裝膠用聚矽氧烷，其特徵在於該聚矽氧烷中每分子中至少含有一個與矽連接的烯烴基和芳香基的聚矽氧烷，結構式如下(R'R^SiOl^a (^28102/2) b (R1R2Si(^A)C* (R3Si02/2)d (R3Si03/2)e 其中R1為烷基，R2為烯烴基，R3為芳香基，所述的a+b+c+d+e=100，a=l 20，b=l(T20，c=1(T20，d=(TlO，e=30 60。
2.根據權利要求I所述的半導體封裝膠用聚矽氧烷，其特徵在於=R1為甲基、乙基、丙基或丁基，優選為甲基；R2為乙烯基，烯丙基或丁烯基，優選為乙烯基；R3為苯基，甲苯基或萘基，優選為苯基。
3.根據權利要求I所述的半導體封裝膠用聚矽氧烷，其特徵在於所述的聚矽氧烷的粘度為 10(Tl00000mPa，最佳為 500 20000mPa。
4.一種製備權利要求I或2或3所述的半導體封裝膠用聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於該方法包括以下的步驟 1)將催化劑、溶劑、封端劑、甲基娃氧燒、甲基乙稀基娃氧燒、苯基娃氧燒在室溫或加熱下邊攪拌邊滴加苯基三烷氧基矽烷，滴完苯基三烷氧基矽烷後在室溫或加熱下反應3 18小時，靜止，分去上層酸水，下層油相加水洗滌，將油相洗到中性； 2)在150°C，-0.099Mpa下拔去低組份，得無色透明產品。
5.根據權利要求I所述的半導體封裝膠用聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於催化劑為鹽酸、硫酸和三氟甲烷磺酸中的一種或多種。
6.根據權利要求I所述的半導體封裝膠用聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於溶劑為甲苯、二甲苯和環已烷中的一種或多種。
7.根據權利要求I所述的半導體封裝膠用聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於封端劑為六甲基二矽氧烷、四甲基二乙烯基二矽氧烷和四苯基二甲基二矽氧烷中的一種或多種。
8.根據權利要求I所述的半導體封裝膠用聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於甲基矽氧烷為八甲基環四矽氧烷、二甲基二甲氧基矽烷和二甲基二乙氧基矽烷中的一種或多種。
9.根據權利要求I所述的半導體封裝膠用聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於甲基乙稀基娃氧燒為四甲基四乙稀基環四娃氧燒、甲基乙稀基_■甲氧基娃燒和甲基乙稀基_■乙氧基矽烷中的一種或多種。
10.根據權利要求I所述的半導體封裝膠用聚矽氧烷的製備方法，其特徵在於苯基矽氧燒為_■苯基_■甲氧基娃燒、_■苯基_■乙氧基娃燒、甲基苯基_■甲氧基娃燒、甲基苯基_■乙氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷和苯基三乙氧基矽烷中的一種或多種。
全文摘要
本發明涉及一種半導體封裝膠，尤其涉及一種半導體封裝膠用聚矽氧烷。半導體封裝膠用聚矽氧烷，該聚矽氧烷中每分子中至少含有一個與矽連接的烯烴基和芳香基的聚矽氧烷，結構式如下(R1R22SiO1/2)a·(R12SiO2/2)b·(R1R2SiO2/2)c·(R3SiO2/2)d·(R3SiO3/2)e，其中R1為烷基，R2為烯烴基，R3為芳香基，所述的a+b+c+d+e=100，a=1~20，b=10~20，c=10~20，d=0~10,e=30~60。採用本發明聚矽氧烷的組合物一般在加熱下固化，固化後25℃可見光的折光率不小於1.5,光透率不小於90%，具有高折射率，高透光度，高物理強度，抗黃變，耐紫外和熱老化的特點。
文檔編號C09K3/10GK102643430SQ20121013451
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月4日 優先權日2012年5月4日
發明者許銀根 申請人:浙江潤禾有機矽新材料有限公司