CN105102540B - 可固化组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可固化组合物及其用途。本申请的可固化组合物可提供具有优良可处理性和可加工性、无表面粘性和优良粘合性的固化材料。本申请的可固化组合物具有优良的耐热性、抗裂性和透气性。例如，即使当本申请的可固化组合物应用于半导体装置并且该半导体装置在高温下长时间使用时，该可固化组合物也可使半导体装置能够稳定地保持其性能。

Description

可固化组合物
技术领域
本申请涉及可固化组合物及其用途。
背景技术
发光二极管(LED)是用于各种领域的二极管，例如显示装置和照明装置的光源。
广泛使用具有高粘合性和优良机械耐久性的环氧树脂作为LED封装剂。然而，环氧树脂具有蓝光或紫外线区域的较低的透光率以及低耐热性和耐光性。因此，例如专利文件1至3公开了用于解决上述问题的技术。然而，上述文献中所公开的封装剂不具有足够的耐热性和耐光性。
此外，为了在LED遇到的各种条件和苛刻条件下保持稳定性能，需要具有优良的透明度、初始光速、高温耐热性、耐热冲击性、以及透气性的材料。
现有技术文件
专利文件
专利文件1：日本公开专利申请第H11-274571号
专利文件2：日本公开专利申请第2001-196151号
专利文件3：日本公开专利申请第2002-226551号
发明内容
技术问题
本申请提供了可固化组合物及其用途。
解决方案
本申请的一个方面提供可固化组合物，其包含可通过氢化硅烷化反应(例如脂肪族不饱和键和与硅原子连接的氢原子之间的反应)来固化的组分。例如，可固化组合物可包含含有脂肪族不饱和键的聚有机硅氧烷和含有与硅原子连接的氢原子的聚有机硅氧烷。
本文中所使用的术语“M单元”可指在本领域中可由式R3SiO1/2表示的单官能硅氧烷单元，本文中所使用的术语“D单元”可指在本领域中可由式R2SiO2/2表示的双官能硅氧烷单元，本文中所使用的术语“T单元”可指在本领域中可由式RSiO3/2表示的三官能硅氧烷单元，并且本文中所使用的术语“Q单元”可指可由式SiO4/2表示的四官能硅氧烷单元。此处，R是与硅(Si)原子连接的官能团并且可以是例如氢原子、环氧基或一价烃基。
可固化组合物可以包含含有脂肪族不饱和键的聚有机硅氧烷(下文中称为聚有机硅氧烷(A))，例如交联聚有机硅氧烷。本文中所使用的术语“交联聚有机硅氧烷”可指基本上包括T或Q单元的聚有机硅氧烷，并且聚有机硅氧烷所包括的D单元摩尔数与D、T和Q单元摩尔数的比(D/(D+T+Q))为小于0.7、0.65或更低、0.6或更低、0.5或更低、0.4或更低或者0.3或更低。交联聚有机硅氧烷的摩尔数的比(D/(D+T+Q))的下限无特别限制，例如可以为0。
聚有机硅氧烷(A)可为低折射率聚有机硅氧烷。本文中所使用的术语“低折射率聚有机硅氧烷”可为分子中包含少量芳基或基本不包含芳基的聚有机硅氧烷。例如，本文中低折射率聚有机硅氧烷可为聚有机硅氧烷的芳基(Ar)与全部硅(Si)原子的摩尔比(Ar/Si)为0.3或更低、0.2或更低、约0.15或更低、约0.1或更低或者约0.06或更低或者基本为0的聚有机硅氧烷。反之，本文中所使用的术语“高折射率聚有机硅氧烷”可为分子中包含预定比以上的芳基的聚有机硅氧烷。例如，本文中所使用的高折射率聚有机硅氧烷可为聚有机硅氧烷的芳基(Ar)摩尔数与全部硅(Si)原子摩尔数的比(Ar/Si)为0.25或更高、0.3或更高或者0.4或更高的聚有机硅氧烷。对于高折射率聚有机硅氧烷，比(Ar/Si)可为2.0或更低、1.5或更低、1或更低或者约0.8或更低。除非特别另行限定，否则本文中所使用的术语“芳基”可指衍生自以下化合物或其衍生物的一价残基，所述化合物具有与苯环或至少两个苯环连接的结构或者其中一个或至少两个碳原子共价缩合或连接的结构。在本说明书中，芳基的类别中可以包括一般称为芳基、芳烷基或芳基烷基的官能团。芳基可为例如具6至25个、6至21个、6至18个或者6至12个碳原子的芳基。芳基可为苯基、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。
当聚有机硅氧烷(A)是低折射率聚有机硅氧烷时，可确保可固化组合物或其固化产物的包括优良的透明度的物理性质，并且特别地保持极优良的高温耐热性。
聚有机硅氧烷(A)可具有例如式1的平均经验式。
[式1]
(R1 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c(SiO4/2)d(OR)e
在式1中，R和R1至R3各自独立地可为一价烃基，R1至R3中的至少一个可为烯基，a、b、c、d和e各自可为0或正数，d/(c+d)可为0.3或更高，e/(c+d)可为0.2或更低。然而，c和d中的至少一个可是正数。当聚有机硅氧烷(A)是基本不包括芳基的低折射率聚有机硅氧烷时，R和R1至R3各自可为不包括芳基的取代基。
在本说明书中，聚有机硅氧烷具有特定平均经验式的表述可以意指聚有机硅氧烷由平均经验式所表示的单一组分构成或者由至少两种组分的混合物构成，且混合物的组分的平均组成由平均经验式表示。
在本说明书中，除非特别另行限定，否则本文中所使用的术语“环氧基”可指衍生自具有三个成环原子的环醚或包含环醚的化合物的一价残基。环氧基可为缩水甘油基、环氧烷基、环氧丙氧基烷基或脂环环氧基。此处，脂环环氧基可以包括衍生自含有脂肪族烃环结构以及形成脂肪族烃环的两个碳原子还形成环氧基的结构的化合物的一价残基。脂环环氧基可为具有6至12个碳原子的脂环环氧基，例如3，4-环氧基环己基乙基。
除非特别另行限定，否则本文中所使用的术语“一价烃基”可指衍生自由碳和氢构成的化合物或其衍生物的一价残基。例如，一价烃基可包括1至25个碳原子。一价烃基可为烷基、烯基或炔基。在一个实例中，式1的一价烃基可选自不包括芳基的一价烃基。
除非特别另行限定，否则本文中所使用的术语“烷基”可指具有1至20个、1至16个、1至12个、1至8个或者1至4个碳原子的烷基。烷基可具有线性、支化或环状结构。此外，烷基可以任意地被至少一个取代基取代。
除非特别另行限定，否则本文中所使用的术语“烯基”可指具有2至20个、2至16个、2至12个、2至8个或者2至4个碳原子的烯基。烯基可具有线性、支化或环状结构，且可以任意地被至少一个取代基取代。
除非特别另行限定，否则本文中所使用的术语“炔基”可指具有2至20个、2至16个、2至12个、2至8个或者2至4个碳原子的炔基。炔基可具有线性、支化或环状结构，且可以任意地被至少一个取代基取代。
作为可任意取代于环氧基或一价烃基的取代基：卤素例如氯或氟、缩水甘油基、环氧基烷基、环氧丙氧基烷基、环氧基例如脂环环氧基、丙烯酰基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基、巯基或一价烃基，但本申请不限于此。
聚有机硅氧烷(A)是低折射率聚有机硅氧烷，因此，上述芳基(Ar)的摩尔比(Ar/Si)可为0.3或更低、0.2或更低、约0.15或更低、约0.1或更低、约0.06或更低或者基本为0。当聚有机硅氧烷(A)与合适的高折射率聚有机硅氧烷混合时，固化产物可以保持优良的高温耐热性。
在式1中，R1至R3中的一个或至少两个可为烯基。在一个实施方案中，烯基可以这样的量存在使得聚有机硅氧烷(A)中所包括的烯基(Ak)与全部硅(Si)原子的摩尔比(Ak/Si)为约0.02至0.5。在另一实施方案中，摩尔比(Ak/Si)可为0.04或更高或者0.06或更高。此外，在另一实施方案中，摩尔比(Ak/Si)可为0.4或更低、0.3或更低或者0.2或更低。因此，可适当保持与另一组分例如聚有机硅氧烷(B)的反应性，可防止未反应的组分从固化产物表面泄漏的现象，并且可保持固化产物的优良的硬度、抗裂性和耐热冲击性。
在式1的平均经验式中，a、b、c和d各自为各个硅氧烷单元的摩尔比，且当摩尔比的总和(a+b+c+d)被换算成1时，a可为0.2至0.8、0.3至0.8、0.3至0.7或者0.3至0.6，b可为0至0.5、0至0.4、0至0.3或者0至0.2，c可为0至0.5、0至0.4、0至0.3、0至0.2或者0至0.1，d可为0.2至0.8、0.3至0.8、0.3至0.7或者0.3至0.6。在式1的平均经验式中，d/(c+d)可为0.3或更高、0.5或更高、0.7或更高、0.8或更高或者0.85或更高。当聚有机硅氧烷(A)的Q单元的比如上所述地控制时，可保持固化产物的优良的抗裂性。d/(c+d)的上限无特别限制，且可为例如1。
在式1中，e表示聚有机硅氧烷(A)所包括的可缩合官能团(例如羟基或烷氧基)的量。在式1中，e为0或正数，且例如在式1中，e/(c+d)可以为0.2或更低、0.15或更低、0.1或更低或者0.05或更低。通过如上所述的控制，保持了可固化组合物的组分之间的相容性，并由此在固化之后可形成具有优良透明度的固化产物，此外，还可优良地保持固化产物的耐湿性。例如当固化产物应用于半导体装置时，还可确保装置的长期可靠性。如果可能，可缩合官能团不应存在于聚有机硅氧烷(A)中，因此e/(c+d)的下限无特别限制。
聚有机硅氧烷(A)在25℃下的粘度可为1,000cP或更高或者2,000cP或更高，从而可适当保持固化之前的可处理性和固化之后的硬度。
聚有机硅氧烷(A)可具有500至20,000或者500至10,000的重均分子量(Mw)。本文中所使用的术语“重均分子量”可指通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的相对于标准聚苯乙烯的转换值。除非特别另行限定，否则“分子量”可指重均分子量。当聚有机硅氧烷(A)的分子量被控制为500或更高时，可以有效地保持固化之前的可成型性或固化之后的强度，而当聚有机硅氧烷(A)的分子量被控制为20,000或10,000或更低时，可将粘度保持于适当水平。
制备聚有机硅氧烷(A)的方法无特别限制，可应用本领域已知的常规方法。
可固化组合物还可包含含有与硅原子连接的氢原子的聚有机硅氧烷(下文中称为聚有机硅氧烷(B))。聚有机硅氧烷(B)可具有例如与硅原子连接的一个或至少两个氢原子。聚有机硅氧烷(B)可为例如具有与硅原子连接的芳基的高折射率聚有机硅氧烷。此外，聚有机硅氧烷(B)可为固体或液体型。聚有机硅氧烷(B)可具有线性结构，即由M和D单元构成的结构或者包括T或Q单元的结构。除非特别限定，在线性结构中硅原子可在线性结构末端与氢原子连接。这种聚有机硅氧烷(B)与聚有机硅氧烷(A)所包括的脂肪族不饱和键可具有优良的反应性。此外，聚有机硅氧烷(B)可增强固化产物的抗裂性，以及将固化产物的透气性保持于低水平。聚有机硅氧烷(B)可为低分子量或单分子化合物。因此，聚有机硅氧烷(B)可包括3至10个、3至9个、3至8个、3至7个、3至6个或者3至5个硅原子。
聚有机硅氧烷(B)可为用于通过在聚有机硅氧烷(A)中存在的脂肪族不饱和键的反应而使组合物交联的交联剂。例如，交联和固化可通过聚有机硅氧烷(B)的氢原子和聚有机硅氧烷(A)的脂肪族不饱和键(例如烯基)的加成反应进行。
在聚有机硅氧烷(B)中，适于使氢原子与存在于线性结构末端的硅(Si)原子连接，还可适于使存在于重复单元而非末端的与硅(Si)原子连接的氢原子的量最小化。为确保适当的反应性，聚有机硅氧烷(B)中的氢(H)原子与硅(Si)原子的摩尔比(H/Si)可为例如1.0或更低、0.9或更低、0.8或更低或者0.75或更低。摩尔比(H/Si)还可为0.1或更高、0.2或更高、0.3或更高、0.4或更高或者0.5或更高。
聚有机硅氧烷(B)可为高折射率聚有机硅氧烷，并且与聚有机硅氧烷(B)连接的芳基(Ar)与全部硅(Si)原子的摩尔比(Ar/Si)可为例如约0.25或更高、0.3或更高、0.3至1.0或者0.3至0.8。在以上范围内，可以优良地保持可固化组合物的与其他组分的相容性、机械特性和透气性。
聚有机硅氧烷(B)可为固体或液体型。当聚有机硅氧烷(B)是液体型时，在25℃下的粘度可为300cP或更低或者200cP或更低。当聚有机硅氧烷(B)的粘度如上所述地控制时，可有利于可处理性或与其他组分的相容性，但本申请不限于以上范围。聚有机硅氧烷(B)可具有例如低于1,000或低于800的分子量。当聚有机硅氧烷(B)的分子量为1,000或更高时，固化产物的强度可能会降低，且与其他组分的相容性同样可能降低。聚有机硅氧烷(B)的分子量下限可为但不特别限于250。
可以使用各种化合物例如式2或3的化合物作为聚有机硅氧烷(B)。
[式2]
在式2中，R各自独立地为一价烃基，至少一个R是芳基，且n是1至10的数。在式2中，n可为例如1至8、1至6、1至4、1至3或者1至2。
[式3]
(HR1 2SiO1/2)3(R2SiO3/2)
在式3中，R1和R2各自独立地为氢或一价烃基，且R1和R2中的至少一个是芳基。
聚有机硅氧烷(B)的含量可被选择为在这样的范围内，使得聚有机硅氧烷(B)所包括的与硅原子连接的氢(H)原子与聚有机硅氧烷(A)所包括的烯基(Ak)的摩尔比(H/Ak)为例如0.5至3.0或0.7至2。当与硅原子连接的氢(H)原子以该摩尔比(H/Ak)混合时，可提供在固化之前表现出优良的可处理性和可加工性，在固化之后表现出优良的抗裂性、硬度、耐热冲击性和粘合性，并且不引起白化或表面粘性的组合物。
可固化组合物可为包含与硅原子连接的氢原子的聚有机硅氧烷，且还包含例如具有低折射率的聚合化合物。例如，可固化组合物还可包含含有与硅原子连接的氢原子和10至50个或20至40个硅原子的聚有机硅氧烷。聚有机硅氧烷可为低折射率聚有机硅氧烷，在这种情况下，其可具有芳基摩尔比(Ar/Si)的上述范围。在另一实施方案中，聚有机硅氧烷所包括的硅原子数可为25或更高、27或更高或者约30或更高，优选地约38或更低或者36或更低。这种化合物例如由式2表示，并且可包含R的芳基(其为一价烃基)以满足低折射率聚有机硅氧烷的芳基摩尔比(Ar/Si)。此处，n在18至38的范围内。此外，在这种情况下，n可为23或更高、25或更高或者28或更高，优选地36或更低或者34或更低。相对于100重量份聚有机硅氧烷(B)，这种化合物在可固化组合物中的比可为但不特别限于例如5至30重量份、5至25重量份、5至20重量份或者5至15重量份。除非特别另行限定，否则单位“重量份”可为各个组分与其他组分的重量比。
可固化组合物还可包含具有式4的平均经验式的化合物(下文中称为化合物(C))作为另一包含氢原子的化合物。
[式4]
(HR2SiO)a(RSiO3/2)b(R2SiO2/2)c
在式4中，R各自独立地为一价烃基，至少一个R是芳基，且当a、b和c的和(a+b+c)被换算成1时，a是0.3至0.8，b是0.2至0.7，c是0至0.5。
化合物(C)中与硅原子连接的氢(H)原子的摩尔数与全部硅(Si)原子的摩尔数的比(H/Si)可为例如约0.2至1.0或0.3至1.0。
化合物(C)中与硅原子连接的芳基(Ar)的摩尔数与全部硅(Si)原子的摩尔数的比(Ar/Si)可为例如0至0.8。比(Ar/Si)的另一下限可为例如0.2，而其另一上限可为例如约0.7。
当使用化合物(C)时，在考虑例如聚有机硅氧烷(B)的比或脂肪族不饱和键的量下可以适当地选择其含量。
可固化组合物还可包含另一含有氢原子的化合物，例如式5的化合物(下文中称为化合物(D))。
[式5]
R3SiO(HRSiO)r(R2SiO)sOSiR3
在式5中，R各自独立地为氢、环氧基或一价烃基，r是5至100的数，s是0至100或5至100的数。在式5中，一价烃基可为例如不包括芳基的一价烃基。
化合物(D)所包括的与硅原子连接的氢(H)原子的摩尔数与全部硅(Si)原子的摩尔数的比(H/Si)可为0.2至1或0.3至1。通过如上所述地控制摩尔比(H/Si)可优良地保持可固化性。此外，化合物(D)在25℃下的粘度可为0.1cP至100,000cP、0.1cP至10,000cP、0.1cP至1,000cP或者0.1cP至300cP。当化合物(D)具有在上述范围内的粘度时，可优良地保持组合物的可处理性和固化产物的硬度。
化合物(D)中与硅原子连接的芳基(Ar)的摩尔数与全部硅(Si)原子的摩尔数的比(Ar/Si)可为例如约0至0.8或0至0.7。
考虑可固化组合物所包括的含有脂肪族不饱和键的官能团总量例如聚有机硅氧烷(A)所包括的烯基的量，和聚有机硅氧烷(B)所包括的与硅原子连接的氢原子的量，可以适当控制化合物(D)的含量。
可固化组合物还可包含含有脂肪族不饱和键的化合物，例如线性或部分交联的聚有机硅氧烷(下文中称为聚有机硅氧烷(E))。本文中所使用的术语“线性聚有机硅氧烷”可为由M和D单元所构成的聚有机硅氧烷，而术语“部分交联的聚有机硅氧烷”是具有足够长的线性结构(其衍生自D单元且向其部分地引入T或Q单元例如T单元)的聚有机硅氧烷。例如，聚有机硅氧烷的其中所包括D单元与D、T和Q单元总和的比(D/(D+T+Q))可为0.7或更高、0.75或更高、0.8或更高或者0.85或更高。比(D/(D+T+Q))还可低于1或约0.95或更低。
聚有机硅氧烷(E)可为低折射率聚有机硅氧烷或高折射率聚有机硅氧烷。
聚有机硅氧烷(E)可包含至少一个脂肪族不饱和键例如烯基。例如，聚有机硅氧烷(E)可包含使得聚有机硅氧烷(E)所包括的含有脂肪族不饱和键的官能团(Ak)(例如烯基)与全部硅(Si)原子的摩尔比(Ak/Si)为0.001至0.3的量的官能团。在另一实施方案中，摩尔比(Ak/Si)可为0.01或更高、0.02或更高、0.03或更高、0.04或更高或者0.05或更高。此外，在另一实施方案中，摩尔比(Ak/Si)可为0.25或更低或者0.2或更低。通过这种控制，可将可固化组合物的可固化性保持于适当的范围内，可防止固化之后从固化产物表面泄漏未反应组分的现象，且可保持优良的抗裂性。
聚有机硅氧烷(E)可为低折射率聚有机硅氧烷或高折射率聚有机硅氧烷。例如，当聚有机硅氧烷(E)是低折射率聚有机硅氧烷时，可保持固化产物的优良的高温耐热性，且可提高与另一组分的相容性。
聚有机硅氧烷(E)可具有例如式6的平均经验式。
[式6]
(R1 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(R3 1SiO3/2)c(SiO4/2)d
在式6中，R1至R3各自独立地为环氧基或一价烃基，R1至R3中的一个或至少两个是烯基，a、c和d各自独立地为0或正数，b是正数。
当聚有机硅氧烷(E)是低折射率化合物时，一价烃基可为不包括芳基的一价烃基。
在式6中，R1至R3中的一个或至少两个是烯基，例如烯基可存在于满足上述摩尔比(Ak/Si)的范围内。除非特别限制，否则例如烯基可存在于R3的位置。
在式6的平均经验式中，a、b、c和d代表聚有机硅氧烷(E)的各个硅氧烷单元的摩尔比。当总和(a+b+c+d)被换算成1时，a可为0.001至0.2、0.01至0.2、0.02至0.2、0.03至0.2、0.04至0.2或者0.04至0.1，b可为0.7至0.999或者0.7至0.95，c可为0至0.3，大于0至0.2或更低或者大于0至0.1或更低，d可为0至0.3、0至0.2或者0至0.1。
在式6中，各个硅氧烷单元可以存在使得例如(c+d)/(a+b+c+d)是0至0.3、0至0.2或者0至0.1。此外，当聚有机硅氧烷(E)部分交联时，在式6中b/(b+c+d)可大于0.7且小于1。在另一部分交联的实施方案中，b/(b+c+d)可为0.7至0.97或者0.65至0.97。当硅氧烷单元的比如上所述地控制时，可以根据用途或应用确保适当的物理性质。
聚有机硅氧烷(E)可被包括于例如含有环状聚有机硅氧烷的混合物的开环聚合产物中。该反应产物包括例如具有800或更低、750或更低或者700或更低的重均分子量(Mw)的环状化合物，例如环状聚有机硅氧烷，其比可为7重量％或更低、5重量％或更低或者3重量％或更低。环状化合物的比下限可为例如0重量％或1重量％。通过在上述范围内的控制，可提供具有优良的长期可靠性和抗裂性的固化产物。
在由1H NMR获得的谱中，相对于来自与硅连接的包含脂肪族不饱和键的官能团(例如，烯基例如乙烯基)的峰面积，聚有机硅氧烷(E)或包括其的反应产物的来自与硅原子连接的烷氧基的峰面积为0.01或更低、0.005或更低或者0。在该范围内可表现出适当的粘度特性，且可优良地保持其他物理性质。
聚有机硅氧烷(E)或包括其的反应产物可具有0.02或更低、0.01或更低或者0的通过KOH滴定计算的酸值。在该范围内可表现出适当的粘度特性，且可优良地保持其他物理性质。
聚有机硅氧烷(E)或包括其的反应产物可具有在25℃下500cP或更高、1,000cP或更高、2,000cP或更高或者5,000cP或更高的粘度。在该范围内可保持适当的可处理性和硬度。粘度的上限无特别限制，但粘度可为例如500,000cP或更低、400,000cP或更低、300,000cP或更低、200,000cP或更低、100,000cP或更低、80,000cP或更低、70,000cP或更低或者65,000cP或更低。
聚有机硅氧烷(E)或包括其的反应产物可具有500至100,000或1500至50,000的分子量。在该范围内可保持适当的成型性、硬度和强度。
包括聚有机硅氧烷(E)的聚合产物可为例如包含环状聚有机硅氧烷的混合物的开环聚合产物。当聚有机硅氧烷(E)具有部分交联的结构时，混合物可包括例如笼结构或部分笼结构或者还可包括T单元的聚有机硅氧烷。可以使用例如由式7表示的化合物作为环状聚有机硅氧烷化合物。
[式7]
在式7中，Rd和Re可各自独立地为环氧基或一价烃基，o为3至6。
环状聚有机硅氧烷还可包括式8的化合物和式9的化合物。
[式8]
[式9]
在式8和9中，Rf和Rg为环氧基或烷基，Rh和Ri为环氧基或一价烃基，p是3至6的数，q是3至6的数。
在式7至9中，Rf至Ri的特定种类、o、p和q的特定值和混合物中各个组分的比可由期望的聚有机硅氧烷(E)的结构决定。
当聚有机硅氧烷(E)具有部分交联的结构时，该混合物可包括具有式9的平均经验式或部分笼结构的化合物或者还可包括具有式10的平均经验式的化合物作为包括T单元的聚有机硅氧烷。
[式10]
[RjSiO3/2]
[式11]
[RkR1 2SiO1/2]p[RmSiO3/2]q
在式10和11中，Rj、Rk和Rm各自独立地为环氧基或一价烃基，R1是环氧基或具有1至4个碳原子的烷基，p是1至3的数，q是1至10的数。
在式10和11中，Rj至Rm的特定种类、p和q的特定值、混合物中各个组分的比可由期望的聚有机硅氧烷(E)的结构决定。
当环状聚有机硅氧烷具有笼结构和/或部分笼结构或者与包括T单元的聚有机硅氧烷反应时，可合成足够分子量的具有部分交联结构的期望聚有机硅氧烷。此外，根据上述方法，可以通过使聚有机硅氧烷或包括其的聚合反应产物中具有与硅原子连接的烷氧基或羟基的官能团最少化来制备具有优良物理性质的期望产物。
在一个实施方案中，混合物还可包括由式12表示的化合物。
[式12]
(RnRo 2Si)2O
在式12中，Rn和Ro是环氧基或一价烃基。
在式12中，一价烃基的特定种类或在混合物中的混合比可根据期望的聚有机硅氧烷(E)决定。
混合物中各个组分的反应可以在适当催化剂的存在下进行。因此，混合物还可包括催化剂。
可被包括于混合物的催化剂可为例如碱催化剂。适当的碱催化剂可为但不限于金属氢氧化物，例如KOH、NaOH或CsOH；包括碱金属化合物和硅氧烷的金属硅烷醇盐；或季铵化合物例如四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵或四丙基氢氧化铵。
混合物中催化剂的比可以考虑期望的反应性而适当选择，并且可以例如相对于100重量份的混合物中反应产物的总重量为0.01至30重量份或者0.03至5重量份。
在一个实施方案中，混合物的反应可以在不存在溶剂或存在适当溶剂下进行。可以使用任何种类的溶剂，只要混合物中的反应产物(即二硅氧烷或聚硅氧烷)可以适当地与催化剂混合，且其对反应性没有显著影响。该溶剂可为但不限于基于脂肪族烃的溶剂，例如正戊烷、异戊烷、正己烷、异己烷、2，2，4-三甲基戊烷、环己烷或甲基环己烷：芳族溶剂，例如苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯或甲乙苯；基于酮的溶剂，例如甲基乙基酮、甲基异丁基酮、二乙基酮、甲基正丙基酮、甲基正丁基酮、环己酮、甲基环己酮或乙酰丙酮；基于醚的溶剂，例如四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙醚、正丙醚、异丙醚、二乙二醇二甲醚、二烯、二甲基二烯、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇单甲醚或丙二醇二甲醚；基于酯的溶剂，例如碳酸二乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯、乙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、或乙二醇二乙酸酯；或基于酰胺的溶剂，例如N-甲基吡咯烷酮、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N-乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺或N，N-二乙基乙酰胺。
混合物的反应例如开环聚合反应，可通过在例如0℃至150℃或者30℃至130℃的反应温度下将催化剂添加至反应产物而进行。此外，反应时间可以控制在例如1小时至3天的范围内。
可固化组合物还可包含氢化硅烷化催化剂。氢化硅烷化催化剂可用于促进氢化硅烷化反应。可以使用本领域已知的所有常规组分作为氢化硅烷化催化剂。可以使用基于铂、钯或铑的催化剂作为这种催化剂。在本说明书中，考虑到催化剂的效率，可以使用基于铂的催化剂，其可为但不限于氯铂酸、四氯化铂、铂的烯烃络合物、铂的烯基硅氧烷络合物或铂的羰基络合物。
氢化硅烷化催化剂的含量无特别限制，只要包括催化量(即能够充当催化剂的量)的氢化硅烷化催化剂即可。常规地可以使用按铂、钯或铑的原子量计0.1至200ppm，优选0.2至100ppm的氢化硅烷化催化剂。
可固化组合物还可包含增粘剂以进一步增强各种基底的粘合性。增粘剂是能够提高组合物或固化产物的自粘性的组分，特别地可以提高对金属和有机树脂的自粘性。
增粘剂可为但不限于具有至少一个或两个选自烯基(例如乙烯基)、(甲基)丙烯酰氧基、氢硅烷基(SiH基)、环氧基、烷氧基、烷氧硅烷基、羰基和苯基的官能团的硅烷；或有机硅化合物，例如具有2至30或4至20个硅原子的环状或线性硅氧烷。在本说明书中，可以另外混合一种或至少两种增粘剂。
在一个实施方案中，可以使用聚有机硅氧烷作为增粘剂，所述聚有机硅氧烷包含与硅原子连接的烯基和环氧基，并且烯基(Ak)与全部硅(Si)原子的摩尔比(Ak/Si)为0.02至0.5、0.08至0.5、0.1至0.5或者0.1至0.4，芳基(Ar)与全部硅(Si)原子的摩尔比(Ar/Si)为0.45或更低、0.4或更低、0.3或更低、0.2或更低、0.1或更低或者0.05或更低的，并且环氧基(Ep)与全部硅(Si)原子的摩尔比(Ep/Si)为0.01至0.5、0.05至0.5、0.1至0.5或者0.1至0.45。
例如，增粘剂可具有式13的平均经验式。
[式13]
(R1 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c(SiO4/2)d(OR)e
在式13中，R和R1至R3可各自独立地为一价烃基或环氧基，R1至R3中的至少一个可为烯基或环氧基，a、b、c、d和e各自可为0或正数，c/(c+d)可为0.3或更高，e/(c+d)可为0.2或更低。然而，此处c和d中的至少一个可为正数。
当增粘剂为基本不包括芳基的低折射率组分时，R和R1至R3各自可为不包括芳基的上述取代基。当增粘剂为低折射率组分时，在式13中可包括芳基以具有0.45或更低、0.4或更低、0.3或更低、0.2或更低或者0.15或更低或者基本为0的上述芳基摩尔比(Ar/Si)。
在式13中，R1至R3中的一个或至少两个可为烯基。在一个实施方案中，在式13中可包括烯基以满足上述摩尔比(Ak/Si)。此外，在式13中，R1至R3中的至少一个可为环氧基。在一个实施方案中，在式13中可包括环氧基以满足上述摩尔比(Ep/Si)。
在式13的平均经验式中，a、b、c和d是硅氧烷单元的摩尔比，且当总和(a+b+c+d)被换算成1时，a可为0.2至0.8、0.3至0.8、0.3至0.7或者0.3至0.6，b可为0至0.5、0至0.4、0至0.3或者0至0.2，c可为0至0.8、0.1至0.7、0.1至0.65、0.1至0.6或者0.1至0.5，d可为0至0.5、0至0.4、0至0.3或者0至0.2。在式13的平均经验式中，c/(c+d)可为0.3或更高、0.5或更高、0.65或更高或者0.7或更高。当增粘剂的硅氧烷单元的摩尔比如上所述地控制时，可提供保持固化产物的优良的粘合性并具有优良的可靠性的半导体装置。c/(c+d)的上限可为但不特别限于例如1、0.9、0.8或者0.75。
在式13中，e表示聚有机硅氧烷所包括的可缩合官能团(例如羟基或烷氧基)的量。在式13中，e是0或正数，例如在式13中，e/(c+d)可以存在于0.2或更低，0.15或更低，0.1或更低或者0.05或更低的范围内。当通过这种控制保持可固化组合物的组分之间的相容性时，可形成在固化之后具有优良透明度的固化产物。此外，可保持固化产物的优良的耐湿性，并且当固化产物应用于例如半导体装置时，还可确保装置的长期可靠性。在聚有机硅氧烷中，如果可能，可缩合官能团不应存在，因此e/(c+d)的下限无特别限制。
这种增粘剂可具有例如500至20,000或500至10,000的分子量。
例如，相对于100重量份的可固化组合物的固含量，可包括比为0.1至20重量份的增粘剂，但可考虑期望的粘合性的提高而适当改变该含量。
必要时，可固化组合物还可包括一种或至少两种添加剂，所述添加剂包括反应抑制剂，例如2-甲基-3-丁炔-2-醇、2-苯基-3-1-丁炔-2-醇、3-甲基-3-戊烯-1-炔、3，5-二甲基-3-己烯-1-炔、1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四己烯基环四硅氧烷或乙炔基环己烷；无机填料，例如氧化硅、氧化铝、氧化锆或氧化钛；具有环氧基和/或烷氧硅烷基的碳官能硅烷、其部分水解-缩合产物或硅氧烷化合物；触变剂，例如可以与聚醚结合使用的浊相氧化硅；填料；磷光体；传导性提供剂，例如银、铜或铝的金属粉末或各种碳材料；或颜色调节剂，例如颜料或染料。
本申请的另一方面提供了半导体装置，例如光学半导体装置。说明性半导体装置可用包含可固化组合物的固化产物的封装剂封装。用封装剂封装的半导体装置的实例包括二极管、晶体管、晶闸管、光耦合器、CCD、固相摄像二极管、单片IC、混合IC、LSI、VLSI或发光二极管(LED)。在一个实施方案中，半导体装置可为LED。
LED可为通过将半导体材料堆叠在基底上而形成的LED。半导体材料可为但不限于GaAs、GaP、GaAlAs、GaAsP、AlGaInP、GaN、InN、AlN、InGaAlN或SiC。此外，可以使用蓝宝石、尖晶石、SiC、Si、ZnO或GaN单晶作为基底。
此外，为制备LED，必要时可以在基底和半导体材料之间形成缓冲层。可以使用GaN或AlN作为缓冲层。将半导体材料堆叠在基底上的方法可为但不特别限于MOCVD、HDVPE或液体生长。此外，LED的结构可为例如单结(包括MIS结、PN结和PIN结)、异质结或双异质结。此外，LED可以使用单或多量子阱结构形成。
在一个实施方案中，LED的发射波长可为例如250nm至550nm、300nm至500nm或者330nm至470nm。发射波长可指主要发射峰波长。当LED的发射波长设定于上述范围内时，可获得具有较长寿命、高能量效率和高色彩表现的白光LED。
LED可以使用组合物封装。此外，LED的封装可以仅使用组合物进行，而在一些情况下，另一封装剂可以与组合物结合使用。当两种封装剂结合使用时，在使用组合物封装之后，被封装的LED还可以用另一封装剂封装，或者LED可以用另一封装剂封装，然后再用组合物封装。可以使用环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、脲树脂、酰亚胺树脂或玻璃作为另一封装剂。
为了用可固化组合物封装LED，例如可以使用包括先将组合物注入模具、浸渍其中固定有LED的引线框架和固化该组合物的方法或者包括将组合物注入插有LED的模具和固化该组合物的方法。可以使用通过分配器注射、传递成型或注射成型作为注射组合物的方法。此外，可以包括将组合物滴在LED上，通过网版印刷或使用掩模涂覆该组合物并固化该组合物的方法，以及通过分配器将组合物注入底部安置有LED的杯中并固化该组合物的方法作为其他封装法。
此外，必要时可固化组合物可用作将LED固定于引线端子或封装物的晶片接合材料或者在LED上的钝化层或封装基底。
当需要固化该组合物时，固化可以通过将组合物例如在60℃至200℃的温度下保持10分钟至5小时或者在至少两个步骤中在适当温度下保持适当的时间来进行，但本申请不限于此。
封装剂的形状无特别限制，例如可为子弹型透镜、平面或薄膜形。
此外，根据本领域已知的常规方法可促进LED性能的进一步提高。为了提高性能，例如，可使用将反射层或光收集层安置在LED的背面的方法、在其底部形成补偿性彩色部件的方法、将吸收具有比主发射峰更短波长的光的层安置在LED上的方法、封装LED并用硬质材料进一步使LED成型的方法、将LED插入待固定的通孔中的方法或者通过倒装(flip-chip)接触法使LED与引线元件接触以从基底方向获取光的方法。
光学半导体装置例如LED可以有效应用于例如液晶显示器(LCD)的背光、照明设备、各种传感器、打印机和复印机的光源、汽车仪表的光源、信号灯、指示灯、显示装置、平面LED的光源、显示器、装饰品或各种照明设备。
效果
说明性的可固化组合物可提供具有优良的可处理性、可加工性和粘合性并且不引起白化和表面粘性的固化产物。可固化组合物还可提供具有优良的透明度、耐湿性、机械特性和抗裂性的固化产物，因此当用于各种电子部件时可以表现出优良的长期可靠性。
具体实施方式
下文中将参照实施例和比较例更详细地描述可固化组合物，但可固化组合物的范围不限于以下实施例。在本说明书中，缩写“Vi”、“Ph”、“Me”和“Ep”分别是指乙烯基、苯基、甲基和3-环氧丙氧基丙基。
1.装置的特性评估
使用由聚邻苯二甲酰胺(PPA)制造的5630 LED封装物评估装置的特性。将制备的可固化组合物分配于PPA杯中，然后通过在60℃下保持1小时，在80℃下保持1小时，然后在150℃下保持4小时来固化，由此制造表面贴装的LED。之后，所制造的LED在保持在85℃的同时以100mA的电流工作800小时。随后测量工作之后的亮度相对于初始亮度的降低比，并根据以下标准评估。
<评估标准>
A：相对于初始亮度，亮度的降低比为5％或更低
B：相对于初始亮度，亮度的降低比大于5％且为7％或更低
C：相对于初始亮度，亮度的降低比大于7％
2.高温耐热性的评估
根据以下标准，通过将可固化组合物注入相互间隔1mm的两个玻璃板之间，在60℃下固化组合物1小时，在80℃下固化组合物1小时，然后在150℃下固化组合物4小时，将固化产物在200℃下保持24小时，并使用UV-Vis光谱仪测量透光率相对于初始透光率的降低比来评估高温耐热性。此处，透光率为在400nm至450nm的波长处透光率的平均值。
<评估标准>
A：相对于初始透光率，透光率的降低比为5％或更低
B：相对于初始透光率，透光率的降低比大于5％且为7％或更低
C：相对于初始透光率，透光率的降低比大于7％
实施例1
通过混合由已知方法制备的由式A至D表示的化合物而制备混合物(混合量：式A：15g，式B：100g，式C：21g，式D：1.0g)，并且混合催化剂(铂(0)-1，3-二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷)以具有2ppm的Pt(0)含量，由此制备可固化组合物。
[式A]
(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)30
[式B]
(ViMe2SiO1/2)(Me3SiO1/2)4(SiO4/2)5
[式C]
(HMe2SiO1/2)2(MePhSiO2/2)
[式D]
(ViMe2SiO1/2)2(Me3SiO1/2)2(EpSiO3/2)2.5(SiO4/2)
实施例2
以与实施例1中所描述的相同的方法制备可固化组合物，不同之处在于混合26g式E的化合物代替式C的化合物。
[式E]
(HMe2SiO1/2)2(Ph2SiO2/2)
实施例3
以与实施例1中所描述的相同的方法制备可固化组合物，不同之处在于混合20g式E的化合物和2g式F的化合物代替式C的化合物。
[式E]
(HMe2SiO1/2)2(Ph2SiO2/2)
[式F]
(ViMe2SiO1/2)2(HMeSiO2/2)30
实施例4
以与实施例2中所描述的相同的方法制备可固化组合物，不同之处在于混合13g式G的化合物代替式A的化合物。
[式G]
(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)20(Ph2SiO2/2)2
实施例5
在实施例2中所述的同样条件下制备可固化组合物，不同之处在于混合5.5g式H的化合物代替式A的化合物。
[式H]
(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)20(ViSiO3/2)2
实施例6
在实施例2中所述的同样条件下制备可固化组合物，不同之处在于混合11g式I的化合物代替式A的化合物。
[式I]
(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)20(SiO4/2)2
实施例7
在实施例2中所述的同样条件下制备可固化组合物，不同之处在于混合11g式J的化合物代替式A的化合物。
[式J]
(ViMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)20(MeSiO3/2)2
实施例8
在实施例2中所述的同样条件下制备可固化组合物，不同之处在于混合111g式K的化合物代替式B的化合物。
[式K]
(ViMe2SiO1/2)1(Me3SiO1/2)4(SiO4/2)5(PhSiO3/2)0.5
实施例9
通过将分别由已知方法制备的式L的化合物与式C和D的化合物混合(混合量：式L：100g，式C：18.5g，式D：1.0g)并且通过实施例1中所述的相同的方法混合催化剂来制备可固化组合物。
[式L]
(ViMe2SiO1/2)(Me3SiO1/2)4(Me2SiO2/2)1.5(SiO4/2)5
比较例1
以与实施例1中所描述的相同的方法制备可固化组合物，不同之处在于混合6.5g式F的化合物代替式C的化合物。
比较例2
通过将分别由已知方法制备的式M、N和O的化合物与式E的化合物混合(混合量：式M：40g，式N：100g，式E：51.5g，式O：1.5g)并且通过实施例1中所述的相同的方法混合催化剂来制备可固化组合物。
[式M]
(ViMe2SiO1/2)2(MePhSiO2/2)40
[式N]
(ViMe2SiO1/2)2(MePhSiO3/2)0.3(PhSiO3/2)3.5
[式O]
(ViMe2SiO1/2)2(EpSiO3/2)3(MePhSiO2/2)20
比较例3
以与实施例1中所描述的相同的方法制备可固化组合物，不同之处在于混合31g式的Q化合物代替式C的化合物。
[式Q]
(HMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)3
比较例4
以与实施例1中所描述的相同的方法制备可固化组合物，不同之处在于混合340g式R的化合物代替式C的化合物。
[式R]
(HMe2SiO1/2)2(Me2SiO2/2)50
关于实施例和比较例所测量的物理性质汇总并列于表1。
表1
[表1]
装置可靠性 高温耐热性
实施例1 A A
实施例2 A A
实施例3 A A
实施例4 A A
实施例5 A A
实施例6 A A
实施例7 A A
实施例8 A A
实施例9 A A
比较例1 C A
比较例2 A C
比较例3 C A
比较例4 C A

Claims (16)

1.一种可固化组合物，包含：
(A)具有脂肪族不饱和键且芳基(Ar)与硅(Si)原子的摩尔比(Ar/Si)为0.06或更低的聚有机硅氧烷；和
(B)包含与硅原子连接的氢原子和芳基、芳基(Ar)与硅(Si)原子的摩尔比为0.25或更高并且具有3至10个硅原子的聚有机硅氧烷，
其中所述聚有机硅氧烷(B)是式2的化合物或式3的化合物：
[式2]
[式3]
(HR1 2SiO1/2)3(R2SiO3/2)
在式2和式3中，R、R1和R2各自独立地为氢或一价烃基，至少一个R是芳基，R1和R2中的至少一个是芳基，并且n是1至8的数。
2.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中所述聚有机硅氧烷(A)具有式1的平均经验式：
[式1]
(R1 3SiO1/2)a(R2 2SiO2/2)b(R3SiO3/2)c(SiO4/2)d(OR)e
在式1中，R和R1至R3各自独立地为一价烃基，R1至R3中的至少一个是烯基，a、b、c和d各自为0或正数，d/(c+d)为0.3或更高，并且e/(c+d)为0.2或更低。
3.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中所述聚有机硅氧烷(A)的烯基(Ak)与硅(Si)原子的摩尔比(Ak/Si)为0.02至0.5。
4.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中所述聚有机硅氧烷(A)的重均分子量为500至20,000。
5.根据权利要求1所述的可固化组合物，其中所述聚有机硅氧烷(B)的分子量低于1,000。
6.根据权利要求1所述的可固化组合物，还包含含有与硅原子连接的氢原子、芳基(Ar)与硅(Si)原子的摩尔比为0.3或更低并且包含10至50个硅原子的聚有机硅氧烷。
7.根据权利要求1所述的可固化组合物，还包含式4的平均经验式的化合物：
[式4]
(HR2SiO1/2)a(RSiO3/2)b(R2SiO2/2)c
在式4中，R各自独立地为一价烃基，至少一个R是芳基，且当a、b和c的总和(a+b+c)被换算成1时，a是0.3至0.8，b是0.2至0.7，c是0至0.5。
8.根据权利要求1所述的可固化组合物，还包含式5的化合物：
[式5]
R3SiO(HRSiO)r(R2SiO)sOSiR3
在式5中，R各自独立地为氢、环氧基或一价烃基，r是5至100的数，s是0至100的数。
9.根据权利要求1所述的可固化组合物，还包含线性聚有机硅氧烷或双官能硅氧烷单元(D)与全部双官能硅氧烷单元(D)、三官能硅氧烷单元(T)和四官能硅氧烷单元(Q)的摩尔比(D/(D+T+Q))为0.7或更高的交联聚有机硅氧烷。
10.根据权利要求9所述的可固化组合物，其中所述线性聚有机硅氧烷或所述交联聚有机硅氧烷的芳基(Ar)与硅(Si)原子的摩尔比(Ar/Si)为0.3或更低。
11.根据权利要求9所述的可固化组合物，其中所述线性聚有机硅氧烷或所述交联聚有机硅氧烷具有式6的平均经验式：
[式6]
(R3SiO1/2)a(R2SiO2/2)b(R1SiO3/2)c(SiO4/2)d
在式6中，R1至R3各自独立地为环氧基或一价烃基，R1至R3中的一个或至少两个是烯基，a、c和d各自独立地为0或正数并且b为正数。
12.根据权利要求1所述的可固化组合物，还包含以下聚有机硅氧烷：包含与硅原子连接的烯基和环氧基，并且烯基(Ak)与全部硅(Si)原子的摩尔比(Ak/Si)为0.02至0.5，芳基(Ar)与全部硅(Si)原子的摩尔比(Ar/Si)为0.45或更低并且环氧基(Ep)与全部硅(Si)原子的摩尔比(Ep/Si)为0.01至0.5。
13.一种用封装剂封装的半导体装置，所述封装剂包含根据权利要求1所述的可固化组合物的固化产物。
14.一种用封装剂封装的光学半导体装置，所述封装剂包含根据权利要求1所述的可固化组合物的固化产物。
15.一种液晶显示装置，包括根据权利要求14所述的光学半导体装置。
16.一种照明设备，包括根据权利要求14所述的光学半导体装置。
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