電氣和電子部件的密封劑或填料以及電氣和電子部件的製作方法

2023-06-10 14:34:26 1

專利名稱：電氣和電子部件的密封劑或填料以及電氣和電子部件的製作方法
技術領域：
本發明涉及電氣和電子部件的密封劑或填料，並涉及分別用前述密封劑或填料密封或填充的電氣和電子部件。
背景技術：
在本領域內用通過氫化矽烷化反應可固化的有機聚矽氧烷組合物密封或填充電氣和電子部件是已知的。這種組合物能夠，例如，通過以下組合物進行示例性說明包括具有乙烯基基團的支鏈有機聚矽氧烷、具有矽鍵連氫原子的直鏈有機聚矽氧烷和氫化矽烷化反應催化劑的組合物{參見日本未審查專利申請出版物(此後稱之為「Kokai」) S48-17847}；包括具有乙烯基基團的支鏈有機聚矽氧烷、具有矽鍵連氫原子的有機聚矽氧烷和氫化矽烷化反應催化劑的組合物(參見Kokai S58-7452)；和具有乙烯基基團的支鏈有機聚矽氧烷，分子兩端用乙烯基基團封蓋的直鏈有機聚矽氧烷，僅僅在分子兩端具有矽鍵連氫原子的的直鏈有機聚矽氧烷和氫化矽烷化反應催化劑的組合物(參見日本已審查專利申請出版物H03-1^69)。一般而言，前述類型的組合物通過加熱而固化。近來，然而，為了保護環境，已經開展了旨在降低與加熱相關的電氣和電子部件密封或填充期間形成的(X)2量的研究。然而，前述組合物室溫下固化會導致要麼固化不完全，要麼產生的固化體硬度不足。另外，用前述組合物密封或填充的電氣電子部件的可靠性測試表明，固化體的硬度隨著時間的推移而變化，由此有損於密封或填充部件的可靠性。本發明的一個目的是提供能夠確保室溫下固化充分的電氣和電子部件的密封劑或填料並使之能夠改善密封或填充部件的可靠性。另一個目的是提供具有足夠可靠性的電氣和電子部件。

發明內容
本發明電氣和電子部件的密封劑或填料包括一種通過氫化矽烷化反應可固化的兩種或多種液體型有機聚矽氧烷組合物，所述組合物的粘度在室溫下於10分鐘或更長的時間內就會由直接混合所有組分之後獲得的初始值加倍，並在另一 10分鐘之內室溫下提高初始粘度的5-倍至10-倍。前述通過氫化矽烷化反應可固化的有機聚矽氧烷組合物可以是一種含液體A和液體B的雙液體型組合物，其中液體A包括(a)在一個分子中具有至少兩個烯基的支鏈或直鏈有機聚矽氧烷，和(b)在分子兩端具有矽鍵連氫原子的直鏈有機聚矽氧烷{該組分按照這種用量包括在內而使每1摩爾組合物中存在的組分(a)的所述所有所述烯基存在0. 1 至10摩爾該組分的所述矽鍵連氫原子}，液體A不含(c)氫化矽烷化反應催化劑；而液體B 包括組分(a)和組分(c)(按照催化量)而無組分(b)。組分(a)可以是一種包括至少鍵連至分子端基的烯基的有機聚矽氧烷。更具體而言，這可以是僅僅在分子端基上具有烯基的支鏈有機聚矽氧烷，尤其是，包括僅僅鍵連分子端基的烯基的至少兩種類型的支鏈有機聚矽氧烷的混合物。組分(a)可以包括含有既鍵連分子端基也鍵連分子側鏈的烯基的直鏈有機聚矽氧烷。本發明的電氣和電子部件特徵在於用前述電氣和電子部件的密封劑或填料在室溫下密封或填充。發明效果本發明電氣和電子部件的密封劑或填料能夠提供室溫下的充分固化，並能夠改善所密封或填充的電氣和電子部件的可靠性。由此，這些部件的特徵在於其可靠性。
具體實施例方式讓我們首先更詳細地考慮用於密封和填充電氣和電子部件的本發明密封劑或填料。這種電氣和電子部件的密封劑或填料包括通過氫化矽烷化反應可固化的兩種或多種液體類型有機聚矽氧烷組合物。所述組合物的粘度在室溫下於10分鐘或更長的時間內就會由直接混合所有組分之後獲得的初始值加倍。另外，所述組合物的粘度在室溫下於另一 10分鐘之內究於升高初始粘度的5-倍至10-倍。既然本發明的密封劑或填料特徵在於所有組分室溫下混合後直接固化反應的進步以及既然對於粘度由初始粘度達到其加倍值只花費10分鐘或更多，則對於組合物滲透到窄空間內而密封和填充複雜部件就成為可能。本文中術語「室溫」是指常溫，尤其是10至 40°C，優選15至35°C，而最優選20士5°C範圍的溫度。儘管對於本發明的密封劑或填料在 25°C下的初始粘度的上限沒有特殊限制，但是推薦初始粘度不超過15，OOOmPa. s，而更優選不超過5，OOOmPa. s，而甚至不超過2，OOOmPa. S。另一方面，儘管對於在25°C下的初始粘度的下限沒有特殊限制，但是推薦該值不低於IOmPa. s，優選不低於50mPa. s，更優選不低於 IOOmPa. s，而最優選不低於150mPa. s。既然所述組合物的粘度在室溫下於另一 10分鐘內提高了初始粘度的5-倍至 10-倍，則藉此快速固化的固化反應過程在室溫下就迅速完成。以上描述的特點使之可能縮短與密封和固化電氣和電子部件相關的加熱操作，而保護電氣和電子部件免受熱應力的發展，而密封或填充半導體，電容，電阻調節器，或其它可能引入到電路或模塊中的低耐熱性元件。對於通過固化這種密封劑或填料獲得的固化體的狀態沒喲特殊限制，而這種固化體可以以凝膠，或低硬度橡膠形式獲得。具體而言，如果這種密封劑或填料以具有10至 150JIS K 2220中定義的1/4稠度的類凝膠體形式獲得，則這種電氣和電子部件對衝擊載荷和熱循環的耐受性能夠改進。本發明的密封劑或填料包括一種通過氫化矽烷化反應可固化的兩種或多種液體型有機聚矽氧烷組合物。這是指這種密封劑或填料可以包括兩種液體，三種液體，四種液體，或更多種。然而，雙液體型或三液體型的有機聚矽氧烷是優選的，而雙液體型是最優選的。例如，雙液體型有機聚矽氧烷可以包括液體A和液體B，其中液體A包括(a)在一個分子中具有至少兩個烯基的支鏈或直鏈有機聚矽氧烷，和 (b)在分子兩端具有矽鍵連氫原子的直鏈有機聚矽氧烷{該組分按照這種用量包括在內而使每1摩爾組合物中存在的組分(a)的所述所有所述烯基存在0. 1至10摩爾該組分的所述矽鍵連氫原子}，液體A不含(c)氫化矽烷化反應催化劑；而液體B包括組分(a)和組分(c)(按照催化量)而無組分(b)。組分(a)，這是這種密封劑或填料的主要試劑，是在一個分子中具有至少兩個烯基的支鏈或直鏈有機聚矽氧烷。儘管對於組分(a)在25°C下的粘度沒有特殊限制，但是推薦所述粘度處於10至100，OOOmPa. s的範圍。如果所述奶牛度低於所推薦的下限，則這將會損害所獲得的固化體的物理性能。如果，另一方面，所述粘度超過了所推薦的上限，則這將會損害密封劑或填料的可操作性能和可加工性。支鏈有機聚矽氧烷可以具有支鏈或部分支鏈的直鏈分子結構。具體實例有有機聚矽氧烷，其分子結構包括RSiO372單元(其中R表示單價烴基)和/或SiO472單元。這種支鏈有機聚矽氧烷可以包括單一聚合物或至少兩種類型的這種聚合物的混合物。對於當混合兩種類型的有機聚矽氧烷時其中組分有機聚矽氧烷能夠使用比率沒有特殊限制，但是一般而言可以推薦使用的重量比為(9 95)至(95 5)，優選(10 90)至(90 10)，而最優選(20 80)至(80 20)。支鏈有機聚矽氧烷可以包括由I 2Si02/2單元、RSiOv2單元和t 3Si01/2單元構成的聚合物。在上述單元中，R表示單價烴基如甲基，乙基，丙基，或類似的烷基；乙烯基，烯丙基，丁烯基，己烯基，或類似的烯基；苯基，甲苯基，或類似的芳基；3，3，3-三氟丙基，或類似的滷代烷基；聚合物也可以包括非常少量的羥基；甲氧基，或類似的烷氧基，但是在上述聚合物中由R表示的至少兩個基團鼻吸是烯基。儘管對於聚合物中的這些單元的含量沒有特殊限制，但是一般而言&Si02/2單元的含量應該處於80. 00摩爾％至99. 65摩爾％的範圍， RSiO372單元含量應該處於0. 10摩爾％至10. 00摩爾％的範圍，而R3Si01/2單元佔其餘的比例。另一支鏈有機聚矽氧烷是由t 2Si02/2單元，Si04/2單元和R3SiCV2單元構成的聚合物。在這些單元中，R表示如上所述的那些中相同的單價烴基。羥基；和甲氧基，或類似烷氧基可以佔非常少量，但是在前述聚合物中至少兩個由R表示的基團必須是烯基。儘管對於這些單元在聚合物中的含量沒有特殊限制，但是一般而言t 2Si02/2單元的含量應該處於 80. 00摩爾％至99. 65摩爾％的範圍，RSi04/2單元含量應該處於0. 10摩爾％至10. 00摩爾％的範圍，而R3Si01/2單元佔其餘的比例。直鏈有機聚矽氧烷是具有直鏈分子結構的有機聚矽氧烷。在這種有機聚矽氧烷中所含的矽鍵連有機基團可以通過單價烴基，如甲基，乙基，丙基，或類似的烷基；乙烯基，烯丙基，丁烯基，己烯基，或類似的烯基；苯基，甲苯基，或類似的芳基；3，3，3-三氟丙基，或類似的滷代烷基示例性說明。必須存在至少兩個烯基。前述直鏈有機聚矽氧烷能夠通過以下化合物進行示例性說明在分子兩端用二甲基乙烯基甲矽烷氧基封蓋的二甲基聚矽氧烷； 甲基苯基矽氧烷和在分子兩端用二甲基乙烯基甲矽烷氧基封蓋的二甲基聚矽氧烷的共聚物；甲基乙烯基矽氧烷和在分子兩端用三甲基甲矽烷氧基封蓋的二甲基矽氧烷的共聚物； 甲基苯基矽氧烷、甲基乙烯基矽氧烷和在分子兩端用三甲基甲矽烷氧基封蓋的二甲基矽氧烷的共聚物；甲基乙烯基矽氧烷和在分子兩端用矽醇基封蓋的二甲基矽氧烷的共聚物；其中部分甲基被乙基、丙基或除了甲基之外的類似烷基以及3，3，3_三氟丙基或類似的滷代烷基取代的前述聚合物；其中部分乙烯基用烯丙基、丁烯基、己烯基或除了乙烯基之外的類似烯基取代的前述聚合物以及兩種或多種上述聚合物的混合物。最優選的是在分子兩端端基和側鏈上具有烯基的有機聚矽氧烷。組分(b)是本發明的密封劑或填料的交聯劑。其包括分子端基上具有矽鍵連氫原子的直鏈有機聚矽氧烷。對於組分(b)在25°C的粘度沒有特殊限制，但是優選所述粘度處於1至10，OOOmPa. s的範圍。如果粘度低於上述推薦的下限，這將會損害所獲得的固化體的物理性質，而如果，另一方面，粘度超過以上推薦上限，這將損害這種密封劑或填料的可操作性和可加工性。在組分(b)中所含的矽鍵連有機基團可以由除了烯基之外的甲基，乙基，丙基，或類似的烷基；苯基，甲苯基，或類似的芳基；3，3，3-三氟丙基，或類似的滷代烷基，以及其它單價烴基表示。上述組分(b)能夠由以下化合物示例性說明在分子兩端用二甲基氫甲矽烷氧基封蓋的二甲基聚矽氧烷；甲基苯基矽氧烷和在分子兩端用二甲基氫甲矽烷氧基封蓋的二甲基矽氧烷的共聚物；甲基氫矽氧烷和分子兩端用二甲基氫甲矽烷氧基封蓋的二甲基矽氧烷的共聚物；其中部分甲基用乙基，丙基或除了甲基之外的類似烷基或用3，3，3-三氟丙基或其它類似的滷代烷基取代的前述聚合物；以及以上提及的聚合物的兩種或多種的混合物。 最優選僅僅在分子兩端具有矽鍵連氫原子的直鏈有機聚矽氧烷。在本發明的所述組合物中，組分(b)按照這種用量使用而使每1摩爾組合物中組分(a)的所有烯基存在0. 1至10摩爾，優選0. 5至5摩爾，而最優選0. 5至2摩爾的該組分的所述矽鍵連氫原子。如果組分(b)按照低於以上推薦的下限包括，則所獲得的密封劑或填料將固化不充分，而如果，另一方面，組分(b)的含量超過推薦上限，這安靜損害所獲得的固化體的物理性質。組分(c)是促進本發明的密封劑或填料固化的氫化矽烷化反應催化劑。組分(C) 能夠通過氯鉬酸，氯鉬酸的醇溶液，鉬烯烴絡合物，1，3- 二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二矽氧烷的鉬絡合物，載鉬粉末或類似的鉬基催化劑；四(三苯基膦)鈀，鈀黑，鈀-基催化劑與三苯基膦的混合物或類似的鈀催化劑；和銠基催化劑進行示例性說明。鉬基催化劑是優選的。在本發明的密封劑或填料中，組分(C)按照催化用量使用。當使用鉬基催化劑時， 則依據重量單位計按照0. 01至1，OOOppm,而優選0. 1至500ppm的用量加入。如果必要，這種密封劑或填料能夠與任意組分如乙炔化合物，有機膦化合物，含乙烯基矽氧烷化合物或類似的情話矽烷化反應調節劑；煙燻二氧化矽，溼法氧化矽，壓碎石英，氧化鈦，碳酸鎂，氧化鋅，氧化鐵，硅藻土，碳黑或類似的無機填料；用有機矽化合物進行表面處理的前述無機填料；阻燃劑，耐熱添加劑，顏料和染料進行組合混合。以下是本發明的電氣和電子部件的更詳細描述。本發明的電氣和電子部件是那些組分，其用本發明的密封劑或填料在室溫下進行密封或填充。電氣和電子部件通過將IC，混雜IC，LSI的或類似的半導體元件，電容，電阻調節器或類似的電元件引入電路或模塊中並用矽酮凝膠密封或填充的電路或模塊進行舉例說明。這種部件的具體實例如下對於在辦公自動化設備中所用的各種馬達控制系統、信息系統、汽車、家用電器、工廠自動系統等的功率IC，在電力源領域內使用的200V線操作功率IC，汽車領域內燈/螺線管驅動的高側開關，或類似的功率IC ；通過將許多功率半導體組裝入單個包中而形成的高電流和高容量模塊，適用於車輛的點火器和調節器，或其它部件。 功率模塊是優選的。
實施例本發明用於電氣和電子部件及其自身部件的密封劑或填料現在將參照應用和對照實施例進行更詳細地進一步描述。在這些實施例中，各個特性具有的值都在25°C下測定。 另外，這種電氣和電子部件的密封劑或填料及其固化體的性質通過以下描述的方法進行測定。[粘度]通過氫化矽烷化反應可固化的雙液體型有機聚矽氧烷組合物由表1中所示的液體A和液體B製備。組合物的粘度採用旋轉型粘度計(Digital Viscometer DVH-B-411, Tokimec Co.，Ltd.)直接在將液體A和B混合之後測定。該粘度被當作初始粘度。在這之後，在25°C下於預定時間段測定粘度。更具體而言，在粘度相比於初始粘度增加2倍和5倍至10倍時測定時間。結果如表1中所示。[固化體1/4稠度]這種電氣和電子部件的密封劑或填料緩慢傾倒於50mL玻璃燒杯中而後在液體粘度加倍之後30分鐘，根據JIS K 2220中指定方法和步驟測定固化體的1/4稠度。固化體的1/4稠度通過相同的方法在粘度加倍增加之後120分鐘進行測定。關於固化充分性的判斷基於1/4稠度變化而完成。結果如表1所示。[應用實施例1至6]液體A和B通過將以下給出的表1中所示的組分混合而製備。接著，通過將液體A 和液體B在25°C下混合而製備電氣和電子部件的密封劑或填料。表1中所示的SiH/SiCH =CH2表示組分(b)的矽鍵連氫原子與以上各種密封劑或填料的組分(a-Ι)至(a_4)中所含的1摩爾所有烯基的摩爾比。組分(a-Ι)支鏈有機聚矽氧烷(乙烯基含量=0. 22wt. % )具有粘度530mPa. s並含有94. 8摩爾％的(CH3)2Si02/2單元，2. 6摩爾％ d的CH3SiOv2單元，2. 0摩爾％的 (CH3) 3Si01/2 和 0. 6 摩爾 % 的(CH3) 2 (CH2 = CH) SiOl72 單元。組分(a-2)支鏈有機聚矽氧烷(乙烯基含量=0. 18wt. % )具有粘度370mPa· s並含有 94. 5 摩爾 ％的(CH3)2Si02/2 單元，2. 7 摩爾 ％ 的 CH3SiOv2 單元，2. 3 摩爾 ％的(CH3)3SiOv2 和 0. 5 摩爾 % 的(CH3) 2 (CH2 = CH) SiOl72 單元。組分(a-3)支鏈有機聚矽氧烷(乙烯基的含量=0. 69wt. % )具有粘度350mPa. s 並含有 97. 6 摩爾 ％ 的(CH3) 2Si02/2 單元，1. 9 摩爾 ％ 的(CH3) 2 (CH2 = CH) SiOl72 單元和 0. 5 摩爾％ of SiO472單元。組分(a-4)甲基乙烯基矽氧烷和二甲基矽氧烷的共聚物，具有粘度620mPa. s,而在分子兩端用二甲基乙烯基甲矽烷氧基封蓋(乙烯基含量=1. 21wt. % )。組分(b) 二甲基聚矽氧烷具有粘度15mPa. s而在分子兩端用二甲基氫甲矽烷氧基封蓋(矽鍵連氫原子的含量=0. 13wt. % )。組分(c) :1，3_ 二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二矽氧烷鉬絡合物(鉬濃度0. 5wt. %； 乙烯基含量=2. 48wt. % )。組分(d-1)2-苯基-3- 丁炔-2-醇組分(d-2) :1-乙炔-I-環己醇[表 1]
權利要求
1.一種電氣和電子部件的密封劑或填料，包括通過氫化矽烷化反應可固化的兩種或多種液體型有機聚矽氧烷的組合物，在室溫下，所述組合物的粘度由直接混合所有組分後獲得的初始值在10分鐘或更長的時間內加倍，並且在室溫下，在另一個10分鐘內增加初始粘度的5倍至10倍。
2.根據權利要求1所述的電氣和電子部件的密封劑或填料，其中所述通過氫化矽烷化反應可固化的有機聚矽氧烷組合物屬於一種含液體A和液體B的雙液體型組合物，其中，液體A包括(a)在一個分子中具有至少兩個烯基的支鏈或直鏈有機聚矽氧烷，和(b) 在分子兩端具有矽鍵連氫原子的直鏈有機聚矽氧烷，這種組分按照這種用量包括在內，即對應於每1摩爾，所述組合物中的所有所述烯基組分(a)存在0. 1至10摩爾這種組分的所述矽鍵連氫原子，液體A不含(c)氫化矽烷化反應催化劑；而液體B包括組分(a)和組分(c)(按照催化量)而無組分(b)。
3.根據權利要求2所述的電氣和電子部件的密封劑或填料，其中組分(a)是含有至少鍵連至分子端的烯基的有機聚矽氧烷。
4.根據權利要求2所述的電氣和電子部件的密封劑或填料，其中組分(a)是包括僅僅鍵連至分子端的烯基的有機聚矽氧烷。
5.根據權利要求2所述的電氣和電子部件的密封劑或填料，其中組分(a)包括含僅僅鍵連至分子端的烯基的至少兩種類型的支鏈有機聚矽氧烷的混合物。
6.根據權利要求2所述的電氣和電子部件的密封劑或填料，其中組分(a)是包括既鍵連至分子兩端也鍵連至分子側鏈的烯基的直鏈有機聚矽氧烷。
7.一種電氣和電子部件，所述部件在室溫下用根據權利要求1至6任一項所述的電氣和電子部件的密封劑或填料進行密封或填充。
全文摘要
本發明涉及一種電氣和電子部件的密封劑或填料包括一種通過氫化矽烷化反應可固化的兩種或多種液體型有機聚矽氧烷的組合物，所述組合物的粘度由直接混合所有組分之後獲得的初始值在室溫下10分鐘或更長的時間內會加倍，而室溫下在另一10分鐘之內增加初始粘度的5倍至10倍。這種電氣和電子部件的密封劑或填料室溫下能夠固化至足夠的程度而改進了密封或填充部件的可靠性。
文檔編號H01L21/56GK102203189SQ20098014316
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月15日 優先權日2008年10月31日
發明者中吉和己, 鍋田祥子 申請人:陶氏康寧東麗株式會社