CN109929251B

CN109929251B - 一种用于芯片转移的凝胶组合物

Info

Publication number: CN109929251B
Application number: CN201910125162.0A
Authority: CN
Inventors: 何施亮
Original assignee: Changshu Rongda Electronics Co ltd
Current assignee: Changshu Rongda Electronics Co ltd
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2039-02-20
Also published as: CN109929251A

Abstract

本发明公开了一种用于芯片转移的凝胶组合物，其制备原料包含：硅树脂、软化剂、交联剂、抑制剂和催化剂。该凝胶固化后可形成厚度为1.5mil的无色透明、无气孔、无黑点的离型膜，芯片转移过程中操作简便，芯片被抓取后位置固定，且能更好地被膜保护不致受损，此组合物性能稳定，释放芯片时不会发生粘连以致影响芯片质量。

Description

一种用于芯片转移的凝胶组合物

技术领域

本发明涉及电子元器件转移材料领域，尤其涉及一种用于芯片转移的凝胶组合物。

背景技术

随着人们生活智能化水平的提高，各种各样的电子设备层出不穷，电子元器件领域发展迅速。近年来，新一代显示技术Micro LED的开发越来越火热，相对于现有的OLED技术，Micro LED的亮度更高、发光效率更好、且功耗更低。在物联网发展趋势下，未来穿戴式装置势必结合更多感测器，对空间需求也更为提高，而Micro LED间距足以整合许多元件，能在穿戴式装置、智慧型手机或其他应用中发挥优势。

Micro LED的尺寸可微缩到10微米以下，因此Micro LED显示器的生产必须经过大量重复转移的制程，以搬运微小化LED元件，才能提高生产性及降低成本。其中的巨量转移技术是目前发展Micro LED的最大挑战，该项技术讲求高良率及转移率，尤其对于显示行业来说，转移良率达99％仍然不够，必须达到99.9999％的程度才算达标，而每颗芯片的精准度又必须控制在正负0.5微米以内。

至今，已有一些巨量转移技术及原理存在于世，例如利用静电吸附进行转移，透过流体力学进行转移，或是借由电磁原理来吸附转移，这些方法在巨量转移、芯片抓取或放置等制程环节的良率还有待改进，且工艺线路和设备较为复杂。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于芯片转移的凝胶组合物，其制备原料包含：硅树脂、软化剂、交联剂、抑制剂和催化剂。

作为一种优选的技术方案，所述硅树脂是由乙烯基封端硅油制备得到的。

作为一种优选的技术方案，所述乙烯基封端硅油选自双端乙烯基聚二甲基硅氧烷、N-(二甲基-丙-2-烯基硅烷基)-1-(二甲基-丙-2-烯基硅烷基)氧基-2,2,2-三氟乙烷亚胺和(1R,3S)-1,3-二乙烯基-1,3-二羟基-1,3-二甲基二硅氧烷中的一种或多种。

作为一种优选的技术方案，所述软化剂选自二甲基硅油、羟基硅油和环烷油中的一种或多种。

作为一种优选的技术方案，所述交联剂为含有Si-H键的交联剂。

作为一种优选的技术方案，所述交联剂为含氢硅油。

作为一种优选的技术方案，所述含氢硅油的制备单体为含氢环硅烷。

作为一种优选的技术方案，所述含氢环硅烷为式1和/或式2

式1：

式2：

作为一种优选的技术方案，所述抑制剂选自甲基丁炔醇、乙炔基环己醇、含炔基的马来酸或其衍生物、含炔基的富马来酸或其衍生物、多乙烯基聚硅氧烷、吡啶、不饱和酰胺类、有机膦或亚磷酸酯。

作为一种优选的技术方案，所述抑制剂为1-乙炔基环己醇。

有益效果：本发明提供的一种用于芯片转移的凝胶组合物，与现有的芯片转移方法相比，该凝胶固化后可形成无色透明、无气孔、无黑点的离型膜，芯片转移过程中操作简便，芯片被抓取后位置固定，且能更好地被膜保护不致受损，此组合物性能稳定，释放芯片时不会发生粘连以致影响芯片质量。

具体实施方式

结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。

在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义,“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

本申请中的硅树脂是指具有高度交联结构的热固性硅氧烷聚合物，兼具有机树脂及无机材料的双重特性，耐热耐寒耐候，而其优异的防粘脱模性使其可被用做芯片转移的基本原料。硅树脂包括甲基硅树脂、甲基苯基硅树脂、苯甲基硅树脂、环氧硅树脂、有机硅聚酯树脂、氨基硅树脂、氟硅树脂、乙烯基硅树脂、硅丙树脂中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述的硅树脂为乙烯基封端硅油制备得到的。

本申请中的乙烯基封端硅油是一种以硅氧链为主链，链端为具有活性的乙烯基基团的透明油状物，用于生产加成型硅树脂以改善其流动性、抗撕裂性等物理机械性能。乙烯基封端硅油包括双端乙烯基聚二甲基硅氧烷、1,1,3,3,5,5-六甲基-1,5-二乙烯基三硅氧烷、1,3-二乙烯基-1,3-二甲基-1,3-二氯二硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、N-(二甲基-丙-2-烯基硅烷基)-1-(二甲基-丙-2-烯基硅烷基)氧基-2,2,2-三氟乙烷亚胺、(1R,3S)-1,3-二乙烯基-1,3-二羟基-1,3-二甲基二硅氧烷中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述的乙烯基封端硅油选自双端乙烯基聚二甲基硅氧烷、N-(二甲基-丙-2-烯基硅烷基)-1-(二甲基-丙-2-烯基硅烷基)氧基-2,2,2-三氟乙烷亚胺和(1R,3S)-1,3-二乙烯基-1,3-二羟基-1,3-二甲基二硅氧烷中的一种。在进一步优选的实施方式中，所述的乙烯基封端硅油为N-(二甲基-丙-2-烯基硅烷基)-1-(二甲基-丙-2-烯基硅烷基)氧基-2,2,2-三氟乙烷亚胺，通过氟化改性可增加硅树脂的耐溶剂性、斥油性，且C-F键中的电子被紧紧束缚在原子核周围，使得材料具有更低的表面能，利于芯片的脱膜。

本申请中的软化剂用于改善硅树脂的加工性能和使用性能的一种助剂，可以增加树脂的塑性，降低树脂粘度和混炼时的温度，改善分散性与混合性，提高树脂的拉伸强度、伸长率和耐磨性。软化剂包括链烷烃、环烷烃、植物油、脂肪酸、松香、妥尔油、松焦油、二甲基硅油、羟基硅油中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述的软化剂选自二甲基硅油、羟基硅油和环烷油中的一种或多种。

本申请中的交联剂用于制备硅树脂，其会与所述的乙烯基封端硅油之间通过加成反应产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，提高硅树脂的强度和弹性。交联剂包括多元胺类、多元醇类、缩水甘油醚、有机硅类、苯磺酸类、丙烯酸酯类、有机过氧化物中的至少一种。

在一些实施方式中，所述的交联剂为含有Si-H键的交联剂。

在一些实施方式中，所述的交联剂为含氢硅油；优选的，所述的含氢硅油为含氢环硅烷，通过环形结构与线型分子交联可加强材料的回弹性能，易于芯片顺利释放；为了使软化剂更好地分散在所述的凝胶组合物中，所使用的含氢环硅烷需有一定尺寸，进一步优选的，所述的含氢环硅烷为1，2，3，4，5，6-六甲基环三硅氮烷和/或1，2，3，4，5，6，7，8-八甲基环四硅氮烷；为了给材料提供一定的粘性和更好的弹性，更进一步优选的，所述的含氢环硅烷为式1和/或式2

式1：

式2：

在一些实施方式中，所述的含氢硅油的制备方法为将式1和/或式2、高含氢硅油、六甲基二硅氧烷加入带电动搅拌器、温度计的250mL四口烧瓶，再投加总质量2.0％的浓硫酸作催化剂，在60～65℃下搅拌反应4h。降至室温，缓慢加入碳酸氢钠粉末中和，充分搅拌，抽滤，110℃下真空蒸馏脱去低沸物，得所需含氢硅油；所述式1和/或式2、高含氢硅油、六甲基二硅氧烷的比例为1：2：1。

本申请中的催化剂用于催化所述的乙烯基封端硅油和含氢环硅油的交联反应。催化剂包括铂催化剂、镍催化剂、铑催化剂中的一种。

在一些优选的实施方式中，所述的催化剂为铂催化剂。

本申请中的抑制剂可与催化剂生成络合物，影响反应平衡的移动，避免硅树脂在固化温度前发生交联。抑制剂包括甲基丁炔醇、乙炔基环己醇、含炔基的马来酸或其衍生物、含炔基的富马来酸或其衍生物、多乙烯基聚硅氧烷、吡啶、不饱和酰胺类、有机膦或亚磷酸酯。

在一些优选的实施方式中，所述的抑制剂为1-乙炔基环己醇。

本申请中的含氢环硅烷式1和式2可具体通过下述方法制备：一甲胺与甲基二氯硅烷以摩尔比1：1在乙醚溶剂内反应，反应温度为15-20℃，产物为含氢环六硅烷和含氢环八硅烷的混合物，通过柱层析将混合物分离可得式1和式2

式1：

式2：

下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的。

实施例

实施例1

实施例1提供了一种用于芯片转移的凝胶组合物，以重量份计，包括：

上述含氢硅油的制备方法为将式2

高含氢硅油、六甲基二硅氧烷加入带电动搅拌器、温度计的250mL四口烧瓶，再投加总质量2.0％的浓硫酸作催化剂，在60～65℃下搅拌反应4h。降至室温，缓慢加入碳酸氢钠粉末中和，充分搅拌，抽滤，110℃下真空蒸馏脱去低沸物，得所需含氢硅油；所述式2、高含氢硅油、六甲基二硅氧烷的比例为1：2：1。

将制备原料混合完成得到所述凝胶组合物，在玻璃片上通过匀胶机离心旋转到膜厚度为1.5mil，再在105℃固化成型。产品外观均匀、光滑、透明、无彩虹纹。

实施例2

实施例2提供了一种用于芯片转移的凝胶组合物，以重量份计，包括：

上述含氢硅油的制备方法为将式1

高含氢硅油、六甲基二硅氧烷加入带电动搅拌器、温度计的250mL四口烧瓶，再投加总质量2.0％的浓硫酸作催化剂，在60～65℃下搅拌反应4h。降至室温，缓慢加入碳酸氢钠粉末中和，充分搅拌，抽滤，110℃下真空蒸馏脱去低沸物，得所需含氢硅油；所述式1、高含氢硅油、六甲基二硅氧烷的比例为1：2：1。

实施例3

实施例3提供了一种用于芯片转移的凝胶组合物，以重量份计，包括：

上述含氢硅油的制备方法为将式2

实施例4

实施例4提供了一种用于芯片转移的凝胶组合物，以重量份计，包括：

上述含氢硅油的制备方法为将式1

实施例5

实施例5提供了一种用于芯片转移的凝胶组合物，以重量份计，包括：

上述含氢硅油的制备方法为将式2

实施例6

实施例6提供了一种用于芯片转移的凝胶组合物，以重量份计，包括：

上述含氢硅油的制备方法为将式1

实施例7

实施例7提供了一种用于芯片转移的凝胶组合物，以重量份计，包括：

上述含氢硅油的制备方法为将式3

高含氢硅油、六甲基二硅氧烷加入带电动搅拌器、温度计的250mL四口烧瓶，再投加总质量2.0％的浓硫酸作催化剂，在60～65℃下搅拌反应4h。降至室温，缓慢加入碳酸氢钠粉末中和，充分搅拌，抽滤，110℃下真空蒸馏脱去低沸物，得所需含氢硅油；所述式3、高含氢硅油、六甲基二硅氧烷的比例为1：2：1。

实施例8

实施例8提供了一种用于芯片转移的凝胶组合物，以重量份计，包括：

上述含氢硅油的制备方法为将式4

高含氢硅油、六甲基二硅氧烷加入带电动搅拌器、温度计的250mL四口烧瓶，再投加总质量2.0％的浓硫酸作催化剂，在60～65℃下搅拌反应4h。降至室温，缓慢加入碳酸氢钠粉末中和，充分搅拌，抽滤，110℃下真空蒸馏脱去低沸物，得所需含氢硅油；所述式4、高含氢硅油、六甲基二硅氧烷的比例为1：2：1。

实施例9

实施例9提供了一种用于芯片转移的凝胶组合物，以重量份计，包括：

上述含氢硅油的制备方法为将式5

高含氢硅油、六甲基二硅氧烷加入带电动搅拌器、温度计的250mL四口烧瓶，再投加总质量2.0％的浓硫酸作催化剂，在60～65℃下搅拌反应4h。降至室温，缓慢加入碳酸氢钠粉末中和，充分搅拌，抽滤，110℃下真空蒸馏脱去低沸物，得所需含氢硅油；所述式5、高含氢硅油、六甲基二硅氧烷的比例为1：2：1。

实施例10

实施例10提供了一种用于芯片转移的凝胶组合物，以重量份计，包括：

性能评价

对实施例1-10所得到的固化成型的凝胶进行产品外观、表面粗糙度、离型力及残余接着率测定：

测定方法：

1、表面粗糙度Ra测试方法：

a)取平整无褶皱样品凝胶膜，并且标注好纵横向，取样时尽量保持样张膜的平整洁净；

b)切取4厘米*4厘米小样块，纵横向各取6块；

c)使用粗糙度测试仪，并且保持载样平台的洁净平整，分别对纵横向样块进行粗糙度测试，并记录其Ra、Rz、Rmax值；

d)计算数据中平均值作为所取样品表面粗糙度数值表征。

2、离型力测试方法：

a)将宽1英寸、长20厘米的TESA7475胶带贴于被测凝胶膜的涂布面(注意：要一边贴一边碾压，避免贴胶带时凝胶膜之间有气泡)；

b)贴好胶带后静置在温度25±3℃及湿度50±10％条件下20小时；

c)将胶带安装上夹具，用拉力机以180度角拉伸胶带，拉力机电脑显示的数据即为样品的离型力(g/inch)，取5个数值的平均值为测试结果。

3、残余接着率测试方法：

a)将宽度为1英寸、长20厘米的TESA7475胶带按标准方法贴于被测试凝胶膜与标准钢板上；

b)用拉力机以拉伸速度为300mm/min，拉伸角度为180度剥离标准钢板上的胶带拉力值记为A；

c)将被贴凝胶膜的胶带用20g/cm²的标准不锈钢板在70℃的烘箱内压20小时，取出后在室温条件下自然冷却；将胶带从凝胶膜上剥下后再按标准方法贴于标准钢板上，以拉伸速度为300mm/min,拉伸角度为180度的拉力机剥离胶带，拉力值记为B；

d)残余接着率＝(B/A)*100％。

测定结果见表1：

表1

	样品外观	表面粗糙度Ra	离型力	残余接着率
					实施例1	正常	0.11	32.5	98
实施例2	正常	0.16	28.3	95
					实施例3	正常	0.15	30.7	97
实施例4	正常	0.14	27.3	94
					实施例5	尚可	0.18	19.6	91
实施例6	无粘性	0.19	14.5	93
					实施例7	易粘连	0.4	38.2	60
实施例8	无粘性	0.26	20.3	86
					实施例9	无粘性	0.23	18.7	88
实施例10	成膜偏硬	0.33	11.6	86

备注：各数值为平均值。

从表1看，由于使用了式3

导致材料的微观结构的起伏变大，实施例7所得到的凝胶膜易粘连，表面粗糙度Ra、离型力及残余接着率明显劣于实施例1；而使用了式4

式5

的实施例8和9，因为微观结构趋于平面，致使材料的离型力、残余接着率小于实施例1；实施例10使用了甲基含氢硅油，因其无环状结构，故所得的凝胶膜成膜偏硬，表面粗糙度Ra、离型力及残余接着率皆劣于实施例1。

最后指出，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于芯片转移的凝胶组合物，其特征在于，其制备原料包含：硅树脂、软化剂、交联剂、抑制剂和催化剂；

所述硅树脂是由95份双端乙烯基聚二甲基硅氧烷、3份N-(二甲基-丙-2-烯基硅烷基)-1-(二甲基-丙-2-烯基硅烷基)氧基-2,2,2-三氟乙烷亚胺、2份(1R,3S)-1,3-二乙烯基-1,3-二羟基-1,3-二甲基二硅氧烷或95份双端乙烯基聚二甲基硅氧烷、2份N-(二甲基-丙-2-烯基硅烷基)-1-(二甲基-丙-2-烯基硅烷基)氧基-2,2,2-三氟乙烷亚胺、3份(1R,3S)-1,3-二乙烯基-1,3-二羟基-1,3-二甲基二硅氧烷制备得到的；

所述交联剂为含有Si-H键的交联剂；

所述交联剂是由式1或式2的含氢环硅烷、高含氢硅油、六甲基二硅氧烷按1：2：1的比例制备得到的；所述含氢环硅烷为式1或式2

式1：

；式2：

；

所述的交联剂的制备方法包括以下步骤：

将式1或式2、高含氢硅油、六甲基二硅氧烷加入带电动搅拌器、温度计的250mL四口烧瓶，再投加总质量2.0％的浓硫酸作催化剂，在60～65℃下搅拌反应4h；降至室温，缓慢加入碳酸氢钠粉末中和，充分搅拌，抽滤，110℃下真空蒸馏脱去低沸物，得所需含氢硅油；所述式1或式2、高含氢硅油、六甲基二硅氧烷的比例为1：2：1。

2.如权利要求1所述的一种用于芯片转移的凝胶组合物，其特征在于，所述软化剂选自二甲基硅油、羟基硅油和环烷油中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的一种用于芯片转移的凝胶组合物，其特征在于，所述抑制剂选自甲基丁炔醇、乙炔基环己醇、含炔基的马来酸或其衍生物、含炔基的富马来酸或其衍生物、多乙烯基聚硅氧烷、吡啶、不饱和酰胺类、有机膦或亚磷酸酯。

4.如权利要求1所述的一种用于芯片转移的凝胶组合物，其特征在于，所述抑制剂为1-乙炔基环己醇。