CN103403096B - 可固化组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可固化组合物及其用途。示例性的可固化组合物可以显示出优异的加工性能和可使用性。并且，所述可固化组合物在固化前或固化后可以具有高折射率。该组合物在固化前或固化后的透湿性较低，且该组合物表现出优异的抗裂性、耐热冲击性、粘合性和硬度。另外，该组合物在高温或高湿度条件下不发生颜色变化例如变白，而且在表面上不显示出粘性。所述可固化组合物可以用作用于半导体装置如LED、CCD、光耦合器或光伏电池的粘合材料或封装材料。

Description

可固化组合物
技术领域
本发明涉及一种可固化组合物及其用途。
背景技术
目前已经开发出使用由基于GaN的化合物例如GaN、GaAlN、InGaN或InAlGaN制成的化合物半导体的高亮度产品作为发光二极管(LED)，特别是发射波长为约250nm至550nm的蓝色或紫外(UV)LED。并且，采用将上述蓝色LED与红色和绿色LED结合的技术可以形成高清全彩图像。例如，已知通过将蓝色或UV LED与荧光材料结合来制造白色LED的技术。这种白色LED有望越来越多地用于液晶显示装置(LCD)的背光源或普通照明。
具有高粘合性和优异动态耐久性的环氧树脂已经广泛地用作LED封装材料。然而，这种环氧树脂存在如下问题：其对于从蓝色到UV波长范围内的光的透过率较低，而且还显示出较差的耐光性。因此，例如，专利文献1至3公开了为解决上面提及的问题而提出的技术。然而，上面提及的专利文献中描述的封装材料存在仍显示出较差耐光性的问题。
同时，有机硅树脂已经作为在低波长范围下具有优异耐光性的材料而为人所知。然而，这种有机硅树脂存在如下问题：其显示出较低的耐热性，而且在固化过程后表面较粘。为了有效利用有机硅树脂作为LED用封装材料，还必须保证例如高折射率特性、抗裂性、表面硬度、粘合强度和耐热冲击性的特性。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本专利公开公布号Hei11-274571
专利文献2：日本专利公开公布号2001-196151
专利文献3：日本专利公开公布号2002-226551
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种可固化组合物及其用途。
技术方案
本发明的一方面提供一种可固化组合物。根据一个示例性实施方案的可固化组合物可以包含含有与硅原子连接的烯基的线性聚硅氧烷，和含有与硅原子连接的氢原子的硅化合物(下文简称作“硅化合物”)。根据一个示例性实施方案，所述可固化组合物可以是通过氢化硅烷化反应而固化的组合物。
在本说明书中，术语“单元M”可以是指形成聚硅氧烷的硅氧烷单元，即，由在相关领域中已知的表达式(R3SiO1/2)表示的单官能硅氧烷单元；术语“单元D”可以是指形成聚硅氧烷的硅氧烷单元，即，由在相关领域中已知的表达式(R2SiO2/2)表示的双官能硅氧烷单元；术语“单元T”可以是指形成聚硅氧烷的硅氧烷单元，即，由在相关领域中已知的表达式(RSiO3/2)表示的三官能硅氧烷单元；术语“单元Q”可以是指形成聚硅氧烷的硅氧烷单元，即，由在相关领域中已知的表达式(SiO4/2)表示的四官能硅氧烷单元；在单元M、D和T中，与硅原子连接的取代基“R”的具体种类将在稍后进行描述。
根据一个示例性实施方案，所述线性聚硅氧烷可以包含由下面的通式1至3表示的所有硅氧烷单元。下面的通式1至3的各硅氧烷单元为形成线性聚硅氧烷的单元D。
[通式1]
RaRbSiO2/2
[通式2]
RcRdSiO2/2
[通式3]
ReRfSiO2/2
在通式1至3中，Ra和Rb各自独立地为含有6至25个碳原子的芳基，Rf为氢、含有1至20个碳原子的烷基、含有1至20个碳原子的烷氧基、羟基、环氧基、含有2至20个碳原子的烯基或含有6至25个碳原子的芳基，Rc和Rd各自独立地为含有1至20个碳原子的烷基，Re为环氧基。
除非在本说明书中另外特别限定，术语“烷基”可以例如是指含有1至20个碳原子、1至16个碳原子、1至12个碳原子、1至8个碳原子或1至4个碳原子的烷基。所述烷基可以为直链、支链或环状结构，且可以可选择地被一个或多个取代基取代。例如，在此处可使用的烷基可以包括：甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、新戊基、己基、环己基、辛基、壬基或癸基。
除非在本说明书中另外特别限定，术语“烷氧基”可以例如是指含有1至20个碳原子、1至16个碳原子、1至12个碳原子、1至8个碳原子或1至4个碳原子的烷氧基。所述烷氧基可以为直链、支链或环状结构，且可以可选择地被一个或多个取代基取代。例如，在此处可使用的烷氧基可以包括：甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基或叔丁氧基。
除非在本说明书中另外特别限定，术语“烯基”可以例如是指含有2至20个碳原子、2至16个碳原子、2至12个碳原子、2至8个碳原子或2至4个碳原子的烯基。所述烯基可以为直链、支链或环状结构，且可以可选择地被一个或多个取代基取代。例如，在此处可使用的烯基可以包括：乙烯基、烯丙基、丙烯基、异丙烯基、丁烯基、己烯基、环己烯基、辛烯基或癸烯基。
除非在本说明书中另外特别限定，术语“环氧基”可以例如是指来自含有3个成环原子的环醚或包含该环醚的化合物的一价残基。在此处可使用的环氧基可以包括缩水甘油基、环氧烷基、环氧丙氧基烷基或脂环族环氧基。就此而言，所述脂环族环氧基可以例如是指具有脂族烃环结构且来自具有用于形成脂族烃环的2个碳原子也用于形成环氧基的结构的化合物的一价残基。所述脂环族环氧基可以是含有6至12个碳原子的脂环族环氧基，例如，3,4-环氧环己基乙基。
除非在本说明书中另外特别限定，术语“芳基”可以是指来自含有苯环且具有2个或更多个苯环连接或稠合的结构的化合物或其衍生物的一价残基。一般而言，术语“芳基”的范围除了通常称作芳基的芳基外，可以还包括芳烷基或芳基烷基。例如，本说明书中的芳基可以是含有6至25个碳原子、6至21个碳原子、6至18个碳原子或6至12个碳原子的芳基。该芳基的实例可以包括：苯基、二氯苯基、氯苯基、苯乙基、苯丙基、苄基、甲苯基、二甲苯基或萘基。
在本说明书中，可以可选择地取代所述烷基、烯基、烷氧基、环氧基或芳基的取代基的实例可以包括卤素、环氧基、丙烯酰基、异丁烯酰基、异氰酸酯基、硫醇基、羟基、烷基、烯基、烷氧基、环氧基或芳基，但本发明并不局限于此。
就此而言，通式3的硅氧烷单元中的Rf可以例如为含有1至20个碳原子的烷基。
在所述线性聚硅氧烷中，通式1的硅氧烷单元的摩尔数可以比通式2的硅氧烷单元的摩尔数高1至5倍或1.5至3倍。在该摩尔数范围内，可以适合地保持可固化组合物或其固化产物的粘度和折射率。
并且，在所述线性聚硅氧烷中，通式3的硅氧烷单元的摩尔数可以比通式1和通式2的硅氧烷单元的总摩尔数高0.005至0.05倍或0.01至0.05倍。在该摩尔数范围内，可以适合地保持可固化组合物或其固化产物的硬度、粘度和折射率。
所述线性聚硅氧烷可以包含至少一个与硅原子连接的烯基。根据一个示例性实施方案，线性聚硅氧烷可以包含至少一个与位于该聚硅氧烷末端的硅原子连接的烯基。例如，线性聚硅氧烷可以包含至少一个与位于该聚硅氧烷的一个或两个末端的单元M中的硅原子连接的烯基。然而，烯基也可以与线性聚硅氧烷的侧链(即形成主链的单元D)连接。
根据一个示例性实施方案，所述线性聚硅氧烷中包含的与硅原子连接的全部烯基(Ak)相对于该线性聚硅氧烷中包含的全部硅原子(Si)的摩尔比率(Ak/Si)可以在例如0.02至0.2或0.02至0.15的范围内。在该摩尔比率范围内，可以极好地保持组合物的固化性质，以及固化产物的表面特性、硬度和抗裂性。
根据一个示例性实施方案，所述线性聚硅氧烷在25℃的粘度可以为例如500cP至100,000cP或500cP至50,000cP。在该粘度范围内，可以适合地保持可固化组合物的加工性能和硬度特性。
根据一个示例性实施方案，所述线性聚硅氧烷的重均分子量(Mw)可以为例如约500至50,000或约500至30,000。在本说明书中，术语“重均分子量”是指通过凝胶渗透色谱法(GPC)测得的相对于聚苯乙烯标准品的转换值。除非在本说明书中另外特别限定，术语“分子量”也可以是指重均分子量。在该分子量范围内，可以适合地保持可固化组合物或其固化产物的粘度、可成形性、硬度、抗裂性和强度特性。
根据一个示例性实施方案，所述线性聚硅氧烷可以由下面的通式A来表示。
[通式A]
在通式A中，Ra和Rb各自独立地为含有6至25个碳原子的芳基，Rf为氢、含有1至20个碳原子的烷基、含有1至20个碳原子的烷氧基、羟基、环氧基、含有2至20个碳原子的烯基或含有6至25个碳原子的芳基，Rc和Rd各自独立地为含有1至20个碳原子的烷基，Re为环氧基，Rg为含有2至20个碳原子的烯基，Rh各自独立地为含有1至20个碳原子的烷基，l、m和n为正数。
在通式A中，Rf可以例如为烷基。
在通式A中，l、m和n分别表示通式1的单元D、通式2的单元D和通式3的单元D的值。例如，l可以在约1至500、约1至400、约1至300、约1至200、约1至100、约1至90、约1至80、约1至70、约1至60或约5至60的范围内，m可以在约1至500、约1至400、约1至300、约1至200、约1至100、约1至90、约1至80、约1至70、约1至60、约5至60，约5至50、约5至40或约5至30的范围内，n可以在约0.1至50、约0.1至40、约0.1至30、约0.1至20、约0.1至10、约0.1至5、约0.1至4、约0.1至3或约0.1至2的范围内。当通式A中的l、m和/或n以多个数目存在时，通式1至3的单元D可以，例如，如所看到的以有规律的周期性交替排列成嵌段共聚物的形状，或者如所看到的不规则地排列成无规共聚物的形状。
在通式A中，l/m可以在约1至5或约1.5至3的范围内。并且，在通式A中，n/(l+m)可以在约0.005至0.05或约0.01至0.05的范围内。
所述线性聚硅氧烷可以例如采用如相关领域中已知的制备常规硅氧烷化合物的方法来进行制备。例如，上述化合物可以通过适当地水解和缩合含有可参与水解和/或缩合反应的官能团(例如卤素或烷氧基)的有机硅烷化合物而制得，或考虑到所需的硅氧烷单元可以通过适当地水解和缩合上述有机硅烷化合物的部分水解/缩合产物而制得。
例如，所述水解和缩合反应可以在酸催化剂或碱催化剂的存在下进行。并且，在此处可使用的有机硅烷化合物可以例如包括由表达式ZnSiX(4-n)表示的化合物。就此而言，X是例如卤素(比如氯)或烷氧基的水解基团，n是2至3的整数。就此而言，Z可以是与硅原子连接的取代基，其可以鉴于聚硅氧烷所需的取代基而进行适当选择。
所述线性聚硅氧烷可以例如通过使环状聚硅氧烷化合物进行开环反应而制得。例如，所述开环反应可以在碱催化剂的存在下进行。
如相关领域中已知的，有多种方法(例如再平衡反应)可以用于制备聚硅氧烷，本领域中的普通技术人员可以考虑目标产物来适当地选择和使用这些已知方法。
所述可固化组合物可以包含含有与硅原子连接的氢原子的硅化合物。例如，所述硅化合物可以用作在固化过程中使线性聚硅氧烷交联的交联剂。
可以将可作为如上所述交联剂的化合物用作所述硅化合物而没有特别限制。例如，可以使用相关领域中已知的化合物作为所述硅化合物。
所述硅化合物可以包含至少一个与硅原子连接的氢原子。在这种情况下，这种氢原子可以与线性聚硅氧烷中的烯基进行反应。例如，与硅原子连接的氢原子(H)相对于该硅化合物中包含的全部硅原子(Si)的摩尔比率(H/Si)可以在0.2至0.8或0.3至0.75的范围内。在该摩尔比率范围内，可以适合地保持所述组合物的固化性质，而且还可以适合地保持所述固化产物的抗裂性和耐热冲击性。
所述硅化合物可以包含至少一个与硅原子连接的芳基，例如含有6至25个碳原子的芳基。当硅化合物包含芳基时，可以更适合地保持其固化产物的折射率或硬度和透湿性。根据一个示例性实施方案，硅化合物中包含的全部芳基(Ar)相对于该硅化合物中包含的全部硅原子(Si)的摩尔比率(Ar/Si)可以在例如0.4至1.5或0.5至1.2的范围内。在该摩尔比率范围内，可以极好地保持所述可固化组合物或其固化产物的粘度、折射率或硬度。
并且，所述硅化合物在25℃的粘度可以为1,000cp或小于1,000cP，或者为500cP或小于500cP。在该粘度范围内，可以适合地保持可固化组合物的加工性能或硬度。
另外，所述硅化合物的分子量可以小于1,000或小于800。在该分子量范围内，可以适合地保持固化产物的硬度。并且，对于所述硅化合物的分子量下限没有特别限制，且可以为例如约250。
根据一个示例性实施方案，可以将例如包含由下面的通式4表示的单元的化合物用作所述硅化合物。
[通式4]
HaYbSiO(4-a-b)/2
在通式4中，Y表示含有1至25个碳原子的一价烃基，a在0.3至1的范围内，b在0.9至2的范围内。
除非在本说明书中另外特别限定，例如，术语“一价烃基”可以是指来自由碳和氢原子组成的有机化合物或其衍生物的一价残基。例如，在此处可使用的一价烃基可以包括烷基、烯基、烷氧基或芳基。就此而言，烷基、烯基、烷氧基或芳基的具体种类如上所列。
当通式4中的Y以多个数目存在时，这些Y可以彼此相同或不同。
例如，包含通式4的单元的硅化合物可以包括由下面的通式B至G表示的化合物，但本发明并不局限于此。
[通式B]
(HMe2SiO1/2)2(MePhSiO2/2)2
[通式C]
(HMe2SiO1/2)2(Ph2SiO2/2)1.5
[通式D]
(HMe2SiO1/2)2(MePhSiO2/2)1.5(Ph2SiO2/2)1.5
[通式E]
(HMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)2.5(Ph2SiO2/2)2.5
[通式F]
(HMe2SiO1/2)2(HMeSiO2/2)1(Ph2SiO2/2)2
[通式G]
(HMe2SiO1/2)3(PhSiO3/2)1
在通式B至G中，Me表示甲基，Ph表示苯基。
上述硅化合物可以例如采用用于制备线性聚硅氧烷的方法来进行制备。
例如，相对于100重量份的所述线性聚硅氧烷，所述硅化合物的含量可以为10至500重量份或50至400重量份。
然而，所述硅化合物的含量为一个示例性实施方案，且可以例如基于可固化组合物中包含的烯基的量而进行具体设定。例如，所述硅化合物可以存在于可固化组合物中，使得该硅化合物中包含的氢原子(H)相对于可固化组合物中包含的全部烯基(例如，在线性聚硅氧烷中包含的全部烯基(Ak)，或在线性聚硅氧烷和将在稍后描述的交联聚硅氧烷中包含的全部烯基(Ak))的摩尔比率(H/Ak)可以在约0.8至1.2的范围内。在该摩尔比率范围内，可以极好地保持可固化组合物的固化性质，以及其固化产物的硬度和耐热冲击性。
并且，所述可固化组合物可以还包含作为特定组分的交联聚硅氧烷。
在本说明书中，术语“交联聚硅氧烷”可以是指至少包含单元T或单元Q的聚硅氧烷。
也就是说，根据一个示例性实施方案，所述交联聚硅氧烷包含选自单元M、D、T和Q中的至少一种硅氧烷单元。在这种情况下，所述交联聚硅氧烷可以是在包含于该交联聚硅氧烷中的硅氧烷单元中主要存在单元T或Q的聚硅氧烷。
所述交联聚硅氧烷可以包含至少一个与硅原子连接的烯基。根据一个示例性实施方案，交联聚硅氧烷中包含的烯基(Ak)相对于该交联聚硅氧烷中包含的全部硅原子(Si)的摩尔比率(Ak/Si)可以在例如0.15至0.4或0.15至0.35的范围内。在该摩尔比率范围内，可以适合地保持可固化组合物或其固化产物的固化性质、抗裂性和耐热冲击性。
考虑到折射率或硬度，所述交联聚硅氧烷可以包含至少一个与硅原子连接的芳基。根据一个示例性实施方案，交联聚硅氧烷中包含的全部芳基(Ar)相对于该交联聚硅氧烷中包含的全部硅原子(Si)的摩尔比率(Ar/Si)可以在例如0.4至1.2或0.4至1.0的范围内。在该摩尔比率范围内，可以适合地保持所述可固化组合物或其固化产物的折射率、硬度和粘度。
并且，所述交联聚硅氧烷在25℃的粘度可以为1,000cP或大于1,000cP，或者为2,000cP或大于2,000cP。在该粘度范围内，可以极好地保持可固化组合物的加工性能以及固化产物的硬度。对于所述交联聚硅氧烷的粘度的上限没有特别限制。
另外，所述交联聚硅氧烷的分子量可以为300至10,000或500至5,000。在该分子量范围内，可以适合地保持所述组合物或其固化产物的可成形性、硬度和粘度。
根据一个示例性实施方案，所述交联聚硅氧烷可以由下面通式5的平均组成式来表示。
[通式5]
(R5R6R7SiO1/2)c(R8R9SiO2/2)d(R10SiO3/2)e(SiO4/2)f
在通式5中，R5至R10各自独立地为氢、含有1至20个碳原子的烷基、含有1至20个碳原子的烷氧基、羟基、环氧基、含有2至20个碳原子的烯基或含有6至25个碳原子的芳基，在R5至R10中的每个以多个数目存在的情况下，则R5至R10中的每个可以彼此相同或不同，且R5至R10中的至少一个为含有2至20个碳原子的烯基；在c+d+e+f设为1的情况下，c为0至0.5，d为0至0.3，e为0至0.8，f为0至0.2，e和f不同时为0。
在本说明书中，通过预先确定的平均组成式表示的聚硅氧烷包括如下情况：聚硅氧烷由通过该预先确定的平均组成式表示的单一组分组成；以及聚硅氧烷由至少两种组分的混合物组成，并且这两种组分的平均组成通过该预先确定的平均组成式表示。
在所述交联聚硅氧烷中，可以鉴于目的来适当地分配单元M、D、T和Q。在通式5的平均组成式中，(e+(4/3)f)/(c+2d)可以在例如约2至5或约2至4的范围内。并且，在通式5的平均组成式中e/(e+f)可以等于或者大于约0.85或约0.9。当如上所述分配单元M、D、T和Q时，可以极好地保持可固化组合物或其固化产物的硬度、抗裂性和耐热冲击性。同时，通式5中e/(e+f)的上限可以为1。
所述交联聚硅氧烷的实例可以包括由下面的通式H至M表示的化合物，但本发明并不局限于此。
[通式H]
(ViMe2SiO1/2)3(PhSiO3/2)10
[通式I]
(ViMe2SiO1/2)2(MePhSiO2/2)2(PhSiO3/2)15
[通式J]
(ViMe2SiO1/2)2(Ph2SiO2/2)1(PhSiO3/2)8
[通式K]
(ViMe2SiO1/2)3(PhSiO3/2)9(SiO4/2)1
[通式L]
(ViMe2SiO1/2)3(MePhSiO2/2)1(PhSiO3/2)9(SiO4/2)1
[通式M]
(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)1(MePhSiO2/2)2(Ph2SiO2/2)1(PhSiO3/2)19(SiO4/2)1
在通式H至M中，Vi、Me和Ph分别表示乙烯基、甲基和苯基。
例如，所述交联聚硅氧烷可以按照与所述线性聚硅氧烷相同的制备方式来进行制备。
相对于100重量份的线性聚硅氧烷，所述交联聚硅氧烷的含量可以为例如50至700重量份或50至500重量份。在该含量范围内，可以适合地保持可固化组合物或其固化产物的硬度、抗裂性和耐热冲击性。
如上所述，在可固化组合物中，含有氢原子的硅化合物或交联聚硅氧烷可以包含至少一个与硅原子连接的芳基。根据一个示例性实施方案，可固化组合物中包含的与硅原子连接的全部芳基(Ar)相对于该可固化组合物中包含的全部硅原子(Si)的摩尔比率(Ar/Si)可以在例如0.4至1.5或0.7至1.2的范围内。在该摩尔比率范围内，可以适合地保持可固化组合物或其固化产物的硬度、粘度和折射率。
在根据一个示例性实施方案包含交联聚硅氧烷的可固化组合物中，硅化合物和交联聚硅氧烷两者可以都包含至少一个与硅原子连接的芳基。
在这种情况下，所述可固化组合物可以满足下面的一般公式1和/或2的要求。
[一般公式1]
|X(A)-X(C)|≤0.4
[一般公式2]
|X(C)-X(B)|≤0.4
在一般公式1和2中，X(A)为线性聚硅氧烷中包含的全部芳基(Ar)相对于该线性聚硅氧烷中包含的全部硅原子(Si)的摩尔比率(Ar/Si)，X(B)为硅化合物中包含的全部芳基(Ar)相对于该硅化合物中包含的全部硅原子(Si)的摩尔比率(Ar/Si)，X(C)为交联聚硅氧烷中包含的全部芳基(Ar)相对于该交联聚硅氧烷中包含的全部硅原子(Si)的摩尔比率(Ar/Si)。
当将X(A)与X(C)之差的绝对值和/或X(C)与X(B)之差的绝对值设为0.4或小于0.4时，可以适合地保持可固化组合物的组分间的相容性，而且还可以适合地保持可固化组合物或其固化产物的透明性。根据另一个示例性实施方案，X(A)与X(C)之差的绝对值和/或X(C)与X(B)之差的绝对值可以小于0.4。
另外，所述可固化组合物可以还包含氢化硅烷化反应催化剂。在这种情况下，可以加入氢化硅烷化反应催化剂以促进可固化组合物中组分的固化和交联反应。
可以使用在相关领域中已知的常规氢化硅烷化反应催化剂作为此处可使用的氢化硅烷化反应催化剂而没有特别限制。
例如，在此处可使用的氢化硅烷化反应催化剂可以包括选自基于铂的催化剂、基于钯的催化剂和基于铑的催化剂中的至少一种。例如，可以将基于铂的催化剂用于所述可固化组合物中。通常而言，可以使用氯铂酸、四氯化铂、铂的烯烃络合物、铂的烯基硅氧烷络合物和/或铂的羰基络合物作为所述基于铂的催化剂。
例如，所述可固化组合物可以以作为催化剂的有效量包含所述氢化硅烷化反应催化剂。例如，可以使用氢化硅烷化反应催化剂，使得基于可固化组合物中铂、钯或铑的质量，原子重量可以在约0.1ppm至500ppm或约0.2ppm至100ppm的范围内。
并且，所述可固化组合物可以还包含增粘剂，以增加对各种基底的粘合性。可以将能够提高可固化组合物或其固化产物的自粘性的组分，尤其是能够提高对于金属和有机树脂的自粘性的组分用作增粘剂。
在此处可使用的增粘剂可以包括：含有选自烯基（例如乙烯基）、(甲基)丙烯酰基氧基、氢甲硅烷基(hydrosilyl group)(SiH)、环氧基、烷氧基、羰基和苯基中的一种或两种或更多种官能团的硅烷化合物；或有机硅化合物，例如含有2至30个硅原子或4至20个硅原子的环状或线性硅氧烷化合物，但本发明并不局限于此。
当所述组合物中包含增粘剂时，相对于100重量份的线性聚硅氧烷化合物，所述增粘剂的含量可以为例如约0.1至10重量份。然而，考虑到提高所需粘合性的效果，可以适当地改变增粘剂的含量。
例如，所述可固化组合物可以还包含例如无机粒子的粒子。例如，可以使用折射率为使得该粒子与所述组合物或其固化产物之间的折射率之差的绝对值可以等于或小于0.1的粒子作为本发明中的粒子。
例如，当将所述粒子与可固化组合物中的荧光材料共混时，可以防止在固化过程中引起的荧光材料的沉淀，而且还可以改进耐热性、散热性和抗裂性，从而从整体上提高可靠性。由于所述粒子具有折射率，因此这些粒子在显示出上述功能的同时也可用于保持可固化组合物或其固化产物的透明性。因此，在将所述粒子应用于装置时，可以提高可固化组合物或其固化产物的亮度。
可以将在相关领域中使用的多种粒子用作本发明中的粒子，只要不包含上述粒子的组合物或其固化产物与该粒子之间的折射率之差的绝对值等于或小于0.1即可。此处，所述不包含该粒子的组合物或其固化产物与该粒子之间的折射率之差的绝对值可以优选等于或小于0.07，更优选等于或小于0.05。例如，在此处可使用的粒子可以包括：二氧化硅(SiO2)、有机硅石(organosilica)、氧化铝、硅铝酸(aluminosilica)、二氧化钛、氧化锆、二氧化铈、二氧化铪、氧化铌、五氧化二钽、氧化铟、氧化锡、氧化铟锡、氧化锌、硅、硫化锌、碳酸钙、硫酸钡、硅铝酸盐或氧化镁。在这种情况下，所述粒子可以为多孔形状或空心粒子形状。
所述粒子的平均粒子尺寸可以在例如1nm至50m的范围内，优选在2nm至10m的范围内。当粒子的平均粒子尺寸为1nm或大于1nm时，粒子可以均匀地分散在可固化组合物或其固化产物中。另一方面，当粒子的平均粒子尺寸为50m或小于50m时，可以有效地进行粒子的分散，而且还可以防止粒子的沉淀。
相对于100重量份的线性聚硅氧烷或线性聚硅氧烷和交联聚硅氧烷的总和，可固化组合物中所述粒子的含量可以为0.1至30重量份或0.2至10重量份。当粒子的含量超过0.1重量份时，可以有效地抑制荧光材料的沉淀，或可以提高装置的可靠性，而当粒子的含量小于30重量份时，可以极好地保持加工性能。
除了上述组分以外，所述可固化组合物在必要时也可以包含反应抑制剂，例如：2-甲基-3-丁炔-2-醇、2-苯基-3-1-丁炔-2-醇(2-phenyl-3-1-butyn-2-ol)、3-甲基-3-戊烯-1-炔、3,5-二甲基-3-己烯-1-炔或1,3,5,7-四甲基-1,3,5,7-四己烯基环四硅氧烷。并且，所述可固化组合物可以还包含含有环氧基和/或烷氧基甲硅烷基的碳官能硅烷及其部分水解/缩合产物或者例如硅氧烷化合物的增粘剂作为不会对所需目的造成损害的任何其它组分。
根据一个示例性实施方案，所述可固化组合物可以还包含荧光材料。对于在此处可以使用的荧光材料的种类没有特别限制。例如，可以使用一种应用于LED封装的常规荧光材料以实现白光。
本发明的另一方面提供一种半导体装置。根据一个示例性实施方案的半导体装置可以由包含所述可固化组合物的固化产物的封装材料封装。
就此而言，所述由封装材料封装的半导体装置的实例可以包括二极管、晶体管、晶闸管、光耦合器、电荷耦合装置(CCD)、固相摄像装置、整体集成电路(IC)、混成IC、大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)和LED。
根据一个示例性实施方案，所述半导体装置可以是发光二极管。
例如，在此处可使用的发光二极管可以包括通过在衬底上叠置半导体材料而形成的发光二极管。半导体材料的实例可以包括GaAs、GaP、GaAlAs、GaAsP、AlGaInP、GaN、InN、AlN、InGaAlN或SiC，但本发明并不局限于此。并且，衬底的实例可以包括单晶材料，例如蓝宝石、尖晶石、SiC、Si、ZnO或GaN。
在所述LED的制造中，必要时也可以在衬底和半导体材料之间形成缓冲层。可以将GaN或AlN用于所述缓冲层。对于在衬底上叠置半导体材料的方法没有特别限制。例如，可以采用例如金属有机化学气相沉积法(MOCVD)、氢化物气相外延法(HDVPE)或全等熔体生长法(congruent melt growth)的方法来叠置半导体材料。并且，所述LED的结构可以为例如单质结(monojunction)、异质结或双异质结，比如MIS结、PN结或PIN结。并且，所述LED可以以单或多量子阱结构来形成。
根据一个示例性实施方案，所述LED的发射波长可以在例如250nm至550nm，优选在300nm至500nm，更优选在330nm至470nm的范围内。所述发射波长可以是指主发射峰波长。当LED的发射波长设定在该波长范围内时，可以获得使用寿命更长的具有高能效和优异色再现性的白色LED。
可以使用所述可固化组合物对LED进行封装。并且，可以仅使用所述可固化组合物对LED进行封装，或者可以可选择地将另一种封装材料与该可固化组合物一起使用。当两种封装材料一起使用时，LED的封装可以通过用所述可固化组合物封装LED然后用另一种封装材料封装该可固化组合物，或者通过用另一种封装材料封装LED然后用所述可固化组合物封装该封装材料来进行。另一种封装材料可以包括环氧树脂、有机硅树脂、丙烯酸类树脂、尿素树脂、二酰亚胺树脂或玻璃。
作为用所述可固化组合物封装LED的方法，例如，可以采用将可固化组合物预先注入模型铸件中，将固定有LED的引线框架浸在所述可固化组合物中并固化该可固化组合物的方法，或者可以采用将可固化组合物注入嵌有LED的铸件中并固化该固化组合物的方法。注入组合物的方法可以包括使用分配器的注入法、传递模制法或注射模制法。作为另一种封装方法，也可以采用如下方法：使用例如滴落、镂空版印刷(stencil printing)或丝网印刷(screenprinting)的方法或掩模将组合物涂布在LED上并固化该组合物，或者使用分配器将组合物注入下部设置有LED的杯中并固化该组合物。
并且，必要时，可以将所述组合物用作使LED固定在引线端子或封装中的芯片粘合材料，或用作形成于LED上的钝化膜或封装衬底。
当需要固化所述组合物时，对于固化方法没有特别限制。例如，可以将组合物在60℃至200℃的恒定温度下固化10分钟至5小时，或者可以通过在适当温度下进行两个或多个操作适当的一段时间来进行一系列固化过程。
对于所述封装材料的形状没有特别限制。例如，可以使封装材料形成壳形镜片、平板或薄膜的形式。
并且，可以采用现有技术中已知的方法进一步提高所述LED的性能。例如，提高性能的方法可以包括：在LED的后表面中安装反光层或聚光层的方法，在LED的底面上形成补偿性着色单元(complementary color-tinting unit)的方法，在LED上安装用于吸收波长短于主发射峰的光的层的方法，封装LED并用硬质材料进一步模制该LED的方法，将LED固定在通孔中的方法，或采用例如倒装芯片连接法的方法使LED与引线部件接触并从衬底方向上提取光的方法。
例如，所述LED可以有效地应用于LCD的背光源、照明设备，各种传感器、打印机或复印机用光源，车内仪表板、交通灯、信号灯用光源，显示装置或者平面发光体、显示器、装饰品或各种灯具用光源。
有益效果
根据一个示例性实施方案的可固化组合物可以显示出优异的加工性能和可使用性。并且，所述可固化组合物在固化前或固化后可以具有高折射率。该组合物在固化前或固化后的透湿性低，且显示出优异的抗裂性、耐热冲击性、粘合性和硬度。另外，该组合物在高温或高湿条件下不发生颜色变化例如变白，而且其表面上不显示出粘性。根据一个示例性实施方案，所述可固化组合物可以用作用于半导体装置如LED、CCD、光耦合器或光伏电池的粘合材料或封装材料。
具体实施方式
在下文中，将参照实施例和比较实施例详细地描述本发明的可固化组合物。然而，应当理解，下面的实施例并非用来限制所述可固化组合物的范围。
在下文中，符号Vi、Ph、Me和Ep分别表示乙烯基、苯基、甲基和环氧丙氧基丙基。
并且，按照如下对物理性质进行了测量。
1.硬度的评估
将在实施例和比较实施例中所制备的各可固化组合物注入正方形样品模具中，并在150℃下固化1小时而制得样品。然后，使用Shore-D硬度计(样品厚度：4mm)测量该样品的硬度。
2.折射率的测量
将在实施例和比较实施例中制得的可固化组合物分配在铝盘中，并在150℃下固化1小时。其后，使用阿贝折射计测量上述可固化组合物的折射率。所使用的试样的nD为1.7393。
3.透光率的测量
将在实施例和比较实施例中制得的各可固化组合物注入其间插有1mm厚垫片的两块玻璃板之间，并在150℃下固化1小时。然后，使用紫外-可见分光计测量上述可固化组合物在样品的厚度方向上对于450nm波长的光的透光率。
4.透湿性的测量
将在实施例和比较实施例中所制备的各可固化组合物注入其间插有1mm厚垫片的两块玻璃板之间，并在150℃下固化1小时，然后切割成尺寸适于装在仪器中的试块，从而制得样品。使用透湿性测量仪器Mocon WVTRpermatron-W，在37.8℃和100%相对湿度下连续测量面积为10cm2的上述样品的透湿性至少1天。然后，计算出透湿性达到稳定的时间点的值(单位：g/m2/天)。
5.粘合性的评估
在聚邻苯二甲酰胺(PPA)上使用Teflon保护片制备形状为10mm×4mm(宽×高)的铸件，将在实施例和比较实施例中所制备的各可固化组合物分配在上述铸件上，并在150℃的恒定温度下固化1小时。在此过程中，制得在PPA上形成的尺寸为10mm×4mm×1mm(宽×高×厚)的固化产物，然后使用TA-XT分析仪对通过从所述固化产物与PPA之间的界面处剥离该固化产物而得的剥离强度进行10次测量，并计算出剥离强度(gf/mm)的平均值。
合成实施例1：线性聚硅氧烷(A)的制备
将25.0g八甲基环四硅氧烷、66.85g八苯基环四硅氧烷、1.86g环氧丙氧基丙基二甲氧基甲基硅烷和6.28g二乙烯基四甲基二硅氧烷混合，并向所得混合物中加入0.10g KOH。然后，使该混合物在110℃下反应4小时。反应后，从反应产物中去除低分子量物质，制得由表达式(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)10(Ph2SiO2)10(MeEpSiO2/2)0.25表示的线性聚硅氧烷(A)。线性聚硅氧烷(A)以透明油的形式制得，其分子量为约4,090，且在25℃的粘度为约18,800cP。
合成实施例2：线性聚硅氧烷(B)的制备
除了使用3.71g的环氧丙氧基丙基二甲氧基甲基硅烷以外，以与合成实施例1中的相同方式制得由表达式(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)10(Ph2SiO2/2)10(MeEpSiO2/2)0.50表示的线性聚硅氧烷(B)。线性聚硅氧烷(B)以透明油的形式制得，其分子量为约3,939，且在25℃的粘度为约18,100cP。
合成实施例3：线性聚硅氧烷(C)的制备
除了不使用环氧丙氧基丙基二甲氧基甲基硅烷以外，以与合成实施例1中的相同方式制得由表达式(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)10(Ph2SiO2/2)10表示的线性聚硅氧烷(C)。线性聚硅氧烷(C)以透明油的形式制得，其分子量为约4,532，且在25℃的粘度为约21,000cP。
合成实施例4：线性聚硅氧烷(D)的制备
除了使用14.86g的环氧丙氧基丙基二甲氧基甲基硅烷以外，以与合成实施例1中的相同方式制得由表达式(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)10(Ph2SiO2/2)10(MeEpSiO2/2)2.0表示的线性聚硅氧烷(D)。线性聚硅氧烷(D)以浅黄色油的形式制得，其分子量为约2,714，且在25℃的粘度为约12,700cP。
合成实施例5：线性聚硅氧烷(E)的制备
将25.0g八甲基环四硅氧烷、300.8g八苯基环四硅氧烷、4.0g环氧丙氧基丙基二甲氧基甲基硅烷和6.4g二乙烯基四甲基二硅氧烷混合，并向所得混合物中加入0.10g KOH。然后，使该混合物在110℃下反应4小时。反应后，从反应产物中去除低分子量物质，制得由表达式(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)10(Ph2SiO2)45(MeEpSiO2/2)0.69表示的线性聚硅氧烷(E)。线性聚硅氧烷(E)以胶的形式制得，其分子量为约3,090，且在25℃下不显示流动性。
合成实施例6：线性聚硅氧烷(F)的制备
将25.0g八甲基环四硅氧烷、367.7g八苯基环四硅氧烷、5.2g环氧丙氧基丙基二甲氧基甲基硅烷和6.0g二乙烯基四甲基二硅氧烷混合，并向所得混合物中加入0.10g KOH。然后，使该混合物在110℃下反应4小时。反应后，从反应产物中去除低分子量物质，制得由表达式(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)10(Ph2SiO2)55(MeEpSiO2/2)0.69表示的线性聚硅氧烷(F)。线性聚硅氧烷(F)以胶的形式制得，其分子量为约3,520，且在室温下不显示流动性。
合成实施例7：线性聚硅氧烷(G)的制备
将25.0g八甲基环四硅氧烷、33.4g八苯基环四硅氧烷、1.9g环氧丙氧基丙基二甲氧基甲基硅烷和1.6g二乙烯基四甲基二硅氧烷混合，并向所得混合物中加入0.10g KOH。然后，使该混合物在110℃下反应4小时。反应后，从反应产物中去除低分子量物质，制得由表达式(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)40(Ph2SiO2)20(MeEpSiO2/2)1.0表示的线性聚硅氧烷(G)。线性聚硅氧烷(G)以透明油的形式制得，其分子量为约36,870，且在25℃的粘度为约10,500cP。
合成实施例8：线性聚硅氧烷(H)的制备
将25.0g八甲基环四硅氧烷、45.93g四苯基四甲基环四硅氧烷、1.86g环氧丙氧基丙基二甲氧基甲基硅烷和0.6g二乙烯基四甲基二硅氧烷混合，并向所得混合物中加入0.10g KOH。然后，使该混合物在110℃下反应4小时。反应后，从反应产物中去除低分子量物质，制得由表达式(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)100(PhMeSiO2)100(MeEpSiO2/2)2.5表示的线性聚硅氧烷(H)。线性聚硅氧烷(H)以透明油的形式制得，其分子量为约18,630，且在25℃的粘度为约13,200cP。
实施例1
将10g聚硅氧烷化合物(A)、30g作为交联聚硅氧烷的由平均组成式(ViMe2SiO1/2)(PhSiO3/2)4表示的聚硅氧烷(分子量：约1,500)、和11g包含单元(H0.7Me1.3Ph0.7SiO0.7)并具有树枝状结构且分子量为约750的硅化合物共混，并且再混合基于铂的催化剂(铂(0)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷)以使得Pt(0)的量总计为约15ppm，从而制得可固化组合物。
实施例2
除了使用10g合成实施例2中制备的聚硅氧烷(B)替代聚硅氧烷(A)以外，以与实施例1中的相同方式制得可固化组合物。
实施例3
除了使用10g合成实施例5中制备的聚硅氧烷(E)替代聚硅氧烷(A)以外，以与实施例1中的相同方式制得可固化组合物。
比较实施例1
除了使用10g合成实施例3中制备的聚硅氧烷(C)替代聚硅氧烷(A)以外，以与实施例1中的相同方式制得可固化组合物。
比较实施例2
除了使用10g合成实施例4中制备的聚硅氧烷(D)替代聚硅氧烷(A)以外，以与实施例1中的相同方式制得可固化组合物。
比较实施例3
除了使用10g合成实施例3中制备的聚硅氧烷(C)替代聚硅氧烷(A)，并且在组合物中还混合1g增粘剂((ViMe2SiO1/2)20(PhSiO3/2)74(EpSiO3/2)40，分子量：约1,696，粘度(25℃)：约8,160cP)以外，以与实施例1中的相同方式制得可固化组合物。
比较实施例4
除了使用10g合成实施例6中制备的聚硅氧烷(F)替代聚硅氧烷(A)以外，以与实施例1中的相同方式制备可固化组合物。然而，没有得到可模压的固化产物。
比较实施例5
除了使用10g合成实施例7中制备的聚硅氧烷(G)替代聚硅氧烷(A)以外，以与实施例1中的相同方式制得可固化组合物。
比较实施例6
除了使用10g合成实施例8中制备的聚硅氧烷(H)替代聚硅氧烷(A)以外，以与实施例1中的相同方式制备可固化组合物。然而，没有得到可模压的固化产物。
对上述各可固化组合物测得的物理性质归纳并列于下表1和2中。
[表1]
[表2]
如表1和2中所见，结果证实在上述实施例中制得的可固化组合物具有优异的硬度、折射率、透光率和防水性，并且还显示出极佳的粘合性。
同时，发现比较实施例1中制得的不包含对应于通式3的单元的可固化组合物显示出非常差的粘合性和防水性，而包含增粘剂的比较实施例3的可固化组合物相较于比较实施例1的组合物具有改善的粘合性，但是与上述各实施例的组合物相比，其粘合性仍然较差。
并且，发现在包含过量的对应于通式3的单元的比较实施例2的情况下，透光率没有保持在实用水平。
另外，结果证实在比较实施例4(其中使用了包含有过高摩尔数的通式1的单元的线性聚硅氧烷)的情况下，可固化组合物从一开始便无法进行模制，因此未对这些可固化组合物的物理性质进行测量。
并且，结果证实，比较实施例5中制备的可固化组合物(其中使用了通式1单元的摩尔数过度低于通式2单元的摩尔数的线性聚硅氧烷)普遍显示出较差的性能，例如透湿性、硬度或折射率。
此外，发现在比较实施例6(其中使用了与通式1的硅氧烷单元相似、但包含仅含有一个芳基的硅氧烷单元以替代通式1的单元的线性硅氧烷)的情况下，固化产物显示出非常低的硬度和防潮特性。

Claims (15)

1.一种可固化组合物，包含：
线性聚硅氧烷，所述线性聚硅氧烷由下面的通式A表示，并包含与硅原子连接的烯基，并包含由下面的通式1至3表示的硅氧烷单元，其中通式1的硅氧烷单元的摩尔数为通式2的硅氧烷单元的摩尔数高1至5倍，通式3的硅氧烷单元的摩尔数为通式1和通式2的硅氧烷单元的总摩尔数高0.005至0.05倍；和
硅化合物，该硅化合物包含与硅原子连接的氢原子并且由下面的通式4表示：
[通式1]
RaRbSiO2/2
[通式2]
RcRdSiO2/2
[通式3]
ReRfSiO2/2
其中，Ra和Rb各自独立地为含有6至25个碳原子的芳基，Rf为氢、含有1至20个碳原子的烷基、含有1至20个碳原子的烷氧基、羟基、环氧基、含有2至20个碳原子的烯基或含有6至25个碳原子的芳基，Rc和Rd各自独立地为含有1至20个碳原子的烷基，Re为环氧基；
[通式A]
其中，Ra和Rb各自独立地为含有6至25个碳原子的芳基，Rf为氢、含有1至20个碳原子的烷基、含有1至20个碳原子的烷氧基、羟基、环氧基、含有2至20个碳原子的烯基或含有6至25个碳原子的芳基，Rc和Rd各自独立地为含有1至20个碳原子的烷基，Re为环氧基，Rg为含有2至20个碳原子的烯基，Rh各自独立地为含有1至20个碳原子的烷基，l、m和n为正数，l/m在1至5的范围内，n/(l+m)在0.005至0.05的范围内；
[通式4]
HaYbSiO(4-a-b)/2
其中，Y表示含有1至25个碳原子的一价烃基，a在0.3至1的范围内，b在0.9至2的范围内。
2.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，在通式3的硅氧烷单元中的“Rf”为含有1至20个碳原子的烷基。
3.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，所述线性聚硅氧烷在25℃的粘度为500cP至100,000cP。
4.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，所述线性聚硅氧烷的重均分子量为500至50,000。
5.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，在通式A中的“Rf”为含有1至20个碳原子的烷基。
6.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，所述硅化合物包含至少一个含有6至25个碳原子且与硅原子连接的芳基。
7.根据权利要求6所述的可固化组合物，其中，所述硅化合物中的芳基相对于该硅化合物中的硅原子的摩尔比率为0.4至1.5。
8.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，所述硅化合物在25℃的粘度为1,000cP或小于1,000cP。
9.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，所述硅化合物的重均分子量小于1,000。
10.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中，相对于100重量份的所述线性聚硅氧烷，所述硅化合物的含量为10至500重量份。
11.根据权利要求1所述的可固化组合物，还包含由下面通式5的平均组成式表示的交联聚硅氧烷：
[通式5]
(R5R6R7SiO1/2)c(R8R9SiO2/2)d(R10SiO3/2)e(SiO4/2)f
其中，R5至R10各自独立地为氢、含有1至20个碳原子的烷基、含有1至20个碳原子的烷氧基、羟基、环氧基、含有2至20个碳原子的烯基或含有6至25个碳原子的芳基，在R5至R10中的每个以多个数目存在的情况下，R5至R10中的每个可以彼此相同或不同，且R5至R10中的至少一个为含有2至20个碳原子的烯基；在c+d+e+f设为1的情况下，c为0至0.5，d为0至0.3，e为0至0.8，f为0至0.2，e和f不同时为0。
12.一种半导体装置，其由包含权利要求1所限定的可固化组合物的固化产物的封装材料封装。
13.一种发光二极管，其由包含权利要求1所限定的可固化组合物的固化产物的封装材料封装。
14.一种液晶显示装置，其包括权利要求13所限定的发光二极管作为光源。
15.一种照明装置，其包括权利要求13所限定的发光二极管。
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