TW201514226A - 用於聚矽氧密封劑之添加劑 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於聚矽氧密封劑之添加劑，其具有以下結構： □其中R1及R2各自係-O-Si(R4)(R5)(R6)且R4、R5及R6中之每一者獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基，且其中R3獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基。該添加劑係使用包括使鐵金屬或鐵(III)化合物與羥基官能基有機矽氧烷反應之步驟之方法來形成。密封劑包括該添加劑及聚有機矽氧烷。該密封劑可用於形成包括電子組件及佈置在該電子組件上之該密封劑之裝置。該裝置係使用包括在該電子裝置上佈置該密封劑之步驟之方法來形成。

Description

用於聚矽氧密封劑之添加劑 相關申請案的交叉參考
本申請案主張於2013年9月3日申請之美國臨時專利申請案第61/873,081號之優先權及所有優點，其內容係在一或多個非限制性實施例中以引用方式明確併入本文中。
本發明概言之係關於用於聚矽氧密封劑之添加劑。更特定而言，添加劑具有具體結構，包括鐵(III)，且包括一系列鍵結至鐵之包括矽之配位子。
可使用聚矽氧凝膠及密封劑密封電子組件且保護其免受環境侵襲。然而，該等密封劑傳統上在高操作溫度(例如>150℃)或光能量通量(例如>1W/cm2)之應力下隨時間經受脆變，即損失延展性，引起破裂或斷裂，從而導致損失保護且因此損失在裝置內之性能。因此，已向聚矽氧密封劑中添加添加劑以試圖減輕該等問題。大多數添加劑難以在聚矽氧內均勻分散或產生限制在不移除密封劑之情況下觀察電子組件之能力之不透明材料。因此，仍有機會研發用於聚矽氧密封劑中之改良添加劑。
本發明提供用於聚矽氧密封劑之添加劑及形成添加劑之方法。添加劑具有以下結構：
其中R1及R2各自係-O-SiR4R5R6且R4、R5及R6中之每一者獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基，且其中R3獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基。該方法包括例如在使用鐵(III)化合物或鐵金屬時以至少3：1莫耳比使鐵金屬或鐵(III)化合物與羥基官能基有機矽氧烷反應之步驟。
本發明亦提供包括添加劑及聚有機矽氧烷之密封劑。密封劑可用於形成包括電子組件及佈置在該電子組件上之密封劑之裝置。本發明亦提供形成裝置之方法，其包括將密封劑佈置於電子裝置上之步驟。
易於瞭解本發明之其他優點，藉由在結合附圖考慮時參照以下詳細說明可更佳地理解該等其他優點，其中：圖1係FeMe(Fe(OSiMe(OSiMe3)2)3)之ATR-FTIR光譜圖；且圖2係FeMePh(Fe(OSiMe(OSiPh2Me)2)3)之ATR-FTIR光譜圖。
本發明提供用於聚矽氧密封劑之添加劑。添加劑具有以下結構：
其中鐵(Fe)係呈3+(III)氧化態。在此3+態(III)中，鐵通常鍵結至三個配位子。上文所提及之OSiR1R2R3結構可替代性地闡述為(單牙)配位子，例如三官能基矽氧基配位子，其亦可闡述為第三矽醇配位子或三取代矽醇配位子。
另外，在上文所提及之結構中，R1及R2各自係-O- Si(R4)(R5)(R6)。添加劑之非限制性實例性結構陳述於下文中。然而，應理解，R4、R5及/或R6中之任何一或多者可相對於與每一者直接鍵結之Si在任一位置。
R1及R2中之每一者可闡述為「M」單元(例如R3SiO1/2，其中R可為本文所述之任何一或多個基團/部分)，如同聚矽氧技術中所瞭解，且每一者可相同或可彼此不同。R4、R5及R6中之每一者獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基。另外，R3獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基。更特定而言，每一烴基可獨立具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個碳原子或其之間任一範圍之碳原子。類似地，每一烷基可獨立具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10個碳原子或其之間任一範圍之碳原子。在各個實施例中，一或多個烷基定義為甲基、乙基、丙基或丁基。每一烯基可獨立具有2、3、4、5、6、7、8、9或10個碳原子或其之間任一範圍之碳原子。在各個實施例中，一或多個烯基定義為乙烯基。此外，每一芳基可獨立具有6、7、8、9或10個碳原子或其之間任一範圍之碳原子。在各個實施例中，一或多個芳基進一步定義為苯基。
在其他實施例中，基團R3-R6之總和中至少5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98或99mol%係甲基。在其他實施例中，基團R3-R6之總和中至少5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98或99mol%係苯基。據預期，在其他實施例中，上文所提及之mol%可闡述個別地而非作為整體考慮之R3-R6 中之每一者。在其他實施例中，基團R3-R6中之每一者可係甲基。或者，基團R3-R6中之每一者可係苯基。此外，在各個實施例中，任三個基團，例如R3、R4及R6中之每一者可為苯基。在該等實施例中，結構可如下所述或可不同：
在另一實施例中，添加劑具有以下結構(結構(I))：
其中Me係甲基。上文所提及之結構可替代性地闡述為具有化學式C21H63FeO9Si9之叁((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三矽氧烷-3-基)氧基)鐵。
在另一實施例中，添加劑具有以下結構(結構(II))：
其中Me係甲基且Ph係苯基。上文所提及之結構可替代性地闡述為具有化學式C81H87FeO9Si9之叁((1,3,5-三甲基-1,1,5,5-四苯基三矽氧烷-3-基)氧基)鐵。據預期，其他實施例可具有相同化學結構但具有不 同立體化學。
據預期，上文所提及之結構可為簡化結構。舉例而言，在一個實施例中，一般結構可書寫為[鐵(OSiR3)n]x，其中x係分子複雜度。在一個實施例中，x值無關緊要，此乃因經驗式(或鐵：Si之比率)保持不變。
添加劑之物理性質：
添加劑並不限於具有任何具體物理性質，只要結構如上所述即可。添加劑之密度可為0.95至1.20、1.00至1.15或1.05至1.10g/cm3或其之間之任一值或值的範圍。另外，添加劑可闡述為不含鹼土金屬鹽或鹼金屬鹽或包括少於5重量%、4重量%、3重量%、2重量%、1重量%、0.5重量%、0.1重量%或0.05重量%之該鹽。
在其他實施例中，添加劑可溶於有機官能基聚矽氧中。術語「可溶於」通常闡述至多50、45、40、35、30、25、20、15、10、5、4、3、2或1克添加劑可分別溶於50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98或99克有機官能基聚矽氧中。或者，有機官能基聚矽氧可溶於添加劑中。在該等實施例中，例如，術語「可溶於」通常闡述至多50、45、40、35、30、25、20、15、10、5、4、3、2或1克有機官能基聚矽氧分別可溶於50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98或99克添加劑中。通常，「溶解度」之測定係在組合添加劑及有機官能基聚矽氧且裸眼見不到相分離時目測測定。然而，溶解度可替代性地藉由一或多種如聚矽氧技術中所瞭解之標準化(例如ASTM)測試來評價。
舉例而言，在由二者(即添加劑及有機官能基矽氧烷)組成之組合在室溫下24小時後不顯示不均一性(例如沉降或不均勻相分離)之可見跡象時，可認為添加劑可溶於有機官能基聚矽氧中，或反之亦然。上述有機官能基聚矽氧可與下文更詳細闡述之聚有機矽氧烷相同，可係 聚矽氧流體，例如Dow Corning 200流體、聚二甲基矽氧烷或苯基取代之矽氧烷(例如Dow Corning 510流體)。
在其他實施例中，添加劑包括基於添加劑之總重量1至20、5至20、6至20、10至20、15至20、5至10、10至15、5至15、3至25、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25重量%或其之間之任一值或值的範圍之鐵。鐵之重量%通常係由添加劑自身之化學結構來決定。舉例而言，上文結構(I)包括約7.11至7.27重量%之鐵。上文結構(II)包括約2.92至3.69重量%之鐵。
在其他實施例中，添加劑可替代性地闡述為簇，例如矽基氧化鐵簇。舉例而言，具有上述一般結構之添加劑之個別分子可經由共價鍵或分子間力簇集在一起。舉例而言，添加劑可簇集為2、3、4、5、6、7、8、9或10個或甚至更多單元或個別添加劑分子之群。該等簇之非限制性實例可具有下式，其中n係如上文剛剛陳述之數字或其之間之任何數字範圍：
亦可預期，添加劑可經由配位相互作用與中性供體配位子錯合。在一些實施例中，添加劑進一步與中性供體配位子錯合，且在其他實施例中不與中性供體配位子錯合且缺少該中性供體配位子。中性供體配位子之實例可包括(但不限於)胺(例如吡啶、三乙胺、NH3)、醚(例如四氫呋喃、二噁烷、二乙醚)、烯烴/炔烴(例如乙烯、乙炔)、芳香族化合物(例如苯、甲苯)、醇(例如乙醇、酚)、矽醇(例如過量HOSi(R1)(R2)(R3)、三甲基矽醇)、膦(例如三環己基膦、三苯基膦)、硫醇(例如癸基硫醇)等。亦可預期，該等物質中之一種以上可同時存 於相互作用中或來自供體配位子之非限制性列表之任一組合中。通常該等配位子包括雜原子，例如N、O、P、S或As、Se、Te、B等。該等類型之配位子可用於打散上文所提及之簇。另外，據預期，除了上述單牙配位子以外，添加劑可包括一或多種含有一或多個矽醇附著點之二齒及/或三齒配位子，例如只要存在M-O-Si(R1)(R2)(R3)配位子即可。若在配位子上存在多個附著點，則可形成高分子量簇。
反應產物：
在一個實施例中，添加劑闡述為鐵醇鹽與羥基官能基有機矽氧烷之反應之反應產物。換言之，在此實施例中，添加劑得自鐵醇鹽與羥基官能基有機矽氧烷之反應或係該反應之產物。鐵醇鹽並無具體限制。在各個實施例中，鐵醇鹽進一步定義為Fe(O-R)3，對應於鐵(III)，如業內所瞭解。每一R(R4、R5、R6)可獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基。該等烴基、烷基、烯基及芳基及其中之相應碳原子數可如上文所述。此反應可如下文所述來進行：
羥基官能基有機矽氧烷：
如上文所述之羥基官能基有機矽氧烷並無具體限制。在一個實施例中，羥基官能基有機矽氧烷具有式M1DR,OHM2。在此式中，R可係上文或下文中所述之任一基團。亦在此實施例中，術語「M」及「D」分別代表「M單元」及「D」單元(例如R2SiO2/2，其中R可為本文所述之任何一或多個基團/部分)，如聚矽氧技術中所瞭解。類似地，術語R,OH闡述，D單元之矽原子鍵結至R基團且亦鍵結至OH基團。在一個實施例中，M1及M2中之每一者獨立具有式O- Si(R4)(R5)(R6)，其中R4、R5及R6係如上文所述。M1及M2可相同或可不同。在各個實施例中，羥基官能基有機矽氧烷具有以下結構中之一或多者：
其中Me係甲基且Ph係苯基。據預期，可使用單一羥基官能基有機矽氧烷或兩種或更多種羥基官能基有機矽氧烷。
羥基官能基有機矽氧烷可藉由業內已知之任一方法來形成。舉例而言，羥基官能基有機矽氧烷可藉由包括如下文即將闡述之一或多個步驟之方法來形成：
製備添加劑之方法：
本發明亦提供製備添加劑之方法。添加劑可藉由業內任一方法來形成。類似地，該方法可包括上文所述之任一反應。通常，添加劑 之形成使得在製程中不形成(或小於5重量%、4重量%、3重量%、2重量%、1重量%、0.5重量%、0.1重量%或0.05重量%之鹼土金屬鹽或鹼金屬鹽)。換言之，添加劑通常不含或包括小於5重量%、4重量%、3重量%、2重量%、1重量%、0.5重量%、0.1重量%或0.05重量%之鹼土金屬鹽或鹼金屬鹽。
在一個實施例中，該方法包括例如在使用鐵(III)化合物或鐵金屬時以至少3：1莫耳比使鐵金屬或鐵(III)化合物與羥基官能基有機矽氧烷反應之步驟。或者，可使用莫耳過量之羥基官能基有機矽氧烷。恰如上文，鐵(III)化合物可係上文所述任一化合物。
在一個實施例中，該方法產生醇且該方法進一步包含自添加劑分離醇之步驟。通常，醇(上文表示為ROH)可為業內已知之任一者。然而，醇通常包括來自鐵醇鹽之R基團。可藉由業內已知之任何方式(包括蒸餾)自添加劑移除醇。或者，此步驟可闡述為自醇移除添加劑，例如端視蒸餾溫度而定。據預期，可不移除醇。
在其他實施例中，鐵(III)添加劑可藉由以下反應/方程中之一或多者來形成：FeX3+3(鹼/鹼土)OSiR3 → Fe(OSiR3)3+3(鹼/鹼土)X Fe(OR)3．xROH+3 R3SiOH → Fe(OSiR3)3+(3+x)ROH Fe(OSiMe3)3+3 R3SiOH → Fe(OSiR3)3+3 Me3SiOH Fe+3 R3SiOH → Fe(OSiR3)3+1.5 H2
其中X係Cl、Br或I，R係上文所述之任一基團，且術語「鹼/鹼土」分別闡述鹼金屬或鹼土金屬，例如Na/K、Rb或Mg/Ca/Sr。通常，使用Na或K。
聚矽氧密封劑：
本發明亦提供聚矽氧密封劑。聚矽氧密封劑可替代性地闡述為聚矽氧凝膠。或者，聚矽氧密封劑可替代性地闡述為聚有機矽氧烷密 封劑，其中術語「聚矽氧」包括或係聚合或寡聚矽氧烷。術語「聚矽氧」可與聚有機矽氧烷互換使用或可闡述(例如)可固化或不可固化之特定化合物，例如聚矽氧橡膠。聚矽氧密封劑包括添加劑亦及聚矽氧、聚有機矽氧烷或自身包括一或多種聚矽氧或聚有機矽氧烷之聚有機矽氧烷組合物。添加劑及聚矽氧、聚有機矽氧烷或自身包括一或多種聚矽氧或聚有機矽氧烷之聚有機矽氧烷組合物可以組合、混合物或摻合物存在。
通常，添加劑存於密封劑中之量使得鐵係以5至1000重量份數/一百萬重量份數(ppm)密封劑之量存在。在各個實施例中，添加劑存在之量使得鐵係以以下量存在：5至995、10至90、15至985、20至980、25至975、30至970、35至965、40至960、45至955、50至950、55至945、60至940、65至935、70至930、75至925、80至920、85至915、90至910、95至905、100至900、105至895、110至890、115至885、120至880、125至875、130至870、135至865、140至860、145至855、150至850、155至845、160至840、165至835、170至830、175至825、180至820、185至815、190至810、195至805、200至800、205至795、210至790、215至785、220至780、225至775、230至770、235至765、240至760、245至755、250至750、255至745、260至740、265至735、270至730、275至725、280至720、285至715、290至710、295至705、300至700、305至695、310至690、315至685、320至680、325至675、330至670、335至665、340至660、345至655、350至650、355至645、360至640、365至635、370至630、375至625、380至620、385至615、390至610、395至605、400至600、405至595、410至590、415至585、420至580、425至575、430至570、435至565、440至560、445至555、450至550、455至545、460至540、465至535、470至530、475至525、480至520、485至515、490至510或495至505重量份數/一百萬重量份 數(ppm)之密封劑。據預期，在其他實施例中，添加劑可存於密封劑中，使得鐵係以上述任何值之間之任一量或量的範圍存在。
聚矽氧密封劑關於物理性質並無具體限制。在各個實施例中，聚矽氧密封劑具有a)半透明至光學透明外觀，b)一定撓性，其特性為斷裂伸長率30%，及/或c)與彈性特性一致之介於0.1與100MPa之間之模數(如業內所瞭解)。在其他實施例中，聚矽氧密封劑不透明(例如在用於/用作遠程磷光體或黏晶時)。
聚有機矽氧烷(組合物)：
上文如在密封劑中所使用之首先引入之聚有機矽氧烷並無具體限制且可為業內之任一者。在一個實施例中，聚有機矽氧烷可固化。在另一實施例中，聚有機矽氧烷在(例如)添加添加劑之前、同時或之後固化。在其他實施例中，聚有機矽氧烷不可固化且可係(例如)聚矽氧流體，例如PDMS。
在各個實施例中，聚有機矽氧烷之黏度在25℃下量測為大於0至小於500,000、450,000、400,000、350,000、300,000、250,000、200,000、150,000、100,000、50,000、25,000、20,000、15,000、10,000或5,000厘斯托克。在其他實施例中，聚有機矽氧烷之黏度在25℃下量測為5,000至50,000、10,000至45,000、15,000至40,000、20,000至35,000、25,000至30,000厘斯托克。或者，聚有機矽氧烷之黏度可為介於上文所提及之值之任一值或其任何者之間的值之範圍。
可固化聚有機矽氧烷(組合物)：
如上所述，聚有機矽氧烷(組合物)可固化。可固化聚有機矽氧烷(及組合物)之實例包括(但不限於)矽氫化-可固化聚有機矽氧烷、縮合-可固化聚有機矽氧烷、輻射-可固化聚有機矽氧烷及過氧化物-可固化聚有機矽氧烷。
在一個實施例中，聚有機矽氧烷(組合物)係矽氫化可固化或縮合 可固化。在另一實施例中，聚有機矽氧烷(組合物)係矽氫化可固化。在另一實施例中，聚有機矽氧烷(組合物)係縮合可固化。聚有機矽氧烷(組合物)可藉由暴露於環境溫度、升高溫度、濕氣或輻射而固化，端視存在之聚有機矽氧烷之類型而定。
矽氫化-可固化聚有機矽氧烷組合物通常包括每個分子具有平均至少兩個矽鍵結烯基或矽鍵結氫原子之聚有機矽氧烷。此組合物通常亦包括足以固化聚有機矽氧烷組合物之量之有機矽化合物，其中有機矽化合物通常每個分子具有平均至少兩個能與聚有機矽氧烷之矽鍵結烯基或矽鍵結氫原子反應之矽鍵結氫原子或矽鍵結烯基。組合物亦可包括催化量之矽氫化觸媒。通常，此類型之聚有機矽氧烷組合物可藉由在大氣壓下暴露於室溫(約23±2℃)至250℃、或者室溫至150℃、或者室溫至115℃之溫度來固化。一般將聚有機矽氧烷組合物加熱足以使聚有機矽氧烷固化(交聯)之時間長度。
縮合-可固化聚有機矽氧烷組合物通常包括每個分子具有平均至少兩個矽鍵結氫原子、羥基或可水解基團之聚有機矽氧烷及視情況具有矽鍵結可水解基團之交聯劑及/或縮合觸媒。通常，此類型之組合物端視聚有機矽氧烷之矽鍵結基團之性質而固化。舉例而言，在聚有機矽氧烷包括矽鍵結羥基時，該組合物可藉由加熱來固化(即，交聯)。組合物通常可藉由在50至250℃之溫度下加熱1至50h時間來固化。在縮合-可固化聚有機矽氧烷包括縮合觸媒時，組合物通常可在較低溫度(例如室溫(約23±2℃)至150℃)下固化。
或者，包括具有矽鍵結氫原子之聚有機矽氧烷之縮合-可固化聚有機矽氧烷組合物可藉由使組合物在100至450℃溫度下暴露於濕氣或氧0.1至20h時間來固化。在縮合-可固化聚有機矽氧烷包括縮合觸媒時，組合物通常可在較低溫度(例如室溫(約23±2℃)至400℃)下固化。此外，包括具有矽鍵結可水解基團之聚有機矽氧烷之縮合-可固 化聚有機矽氧烷組合物可藉由使組合物在室溫(約23±2℃)至250℃、或者100至200℃溫度下暴露於濕氣1至100h時間來固化。舉例而言，聚有機矽氧烷通常可藉由使其在約室溫(約23±2℃)至150℃溫度下暴露於30%相對濕度0.5至72h來固化。固化可藉由施加熱、暴露於高濕度及/或向組合物添加縮合觸媒來加速。
過氧化物-可固化聚有機矽氧烷組合物通常包括具有矽鍵結不飽和脂肪族烴基之聚有機矽氧烷及有機過氧化物。此一組合物通常可藉由暴露於室溫(約23±2℃)至180℃溫度0.05至1h時間來固化。
輻射-可固化聚有機矽氧烷組合物通常包括每個分子具有平均至少兩個矽鍵結輻射敏感基團之聚有機矽氧烷及端視聚有機矽氧烷中輻射敏感基團之性質視情況陽離子型或自由基光起始劑。此一組合物通常可藉由使組合物暴露於電子束及/或紫外輻射來固化。通常，加速電壓為約0.1至100keV，真空為約10至10-3Pa，電子流為約0.0001至1安培，且功率自約0.1瓦特至1千瓦變化。劑量通常為約100微庫侖/cm2至100庫侖/cm2，或者約1至10庫侖/cm2。端視電壓，暴露時間通常為約10秒至1小時。同樣，若此一組合物包括陽離子型或自由基光起始劑，則組合物通常可藉由以足以固化之劑量暴露於波長為150至800nm、或者200至400nm之輻射來固化。光源通常係中壓汞弧燈。輻射劑量通常為30至1,000mJ/cm2，或者50至500mJ/cm2。此外，聚有機矽氧烷可在暴露於輻射期間或之後於外部加熱以增強固化速率及/或程度。
固化聚有機矽氧烷(組合物)：
上文所提及之固化聚有機矽氧烷(組合物)可替代性地闡述為上文所提及之可固化組合物中之任何一或多者之固化產物。通常，在固化前將添加劑添加至固化組合物。然而，據預期，可在組合物已固化後將添加劑添加至固化組合物。舉例而言，可在組合物已固化後將添加 劑與組合物物理混合或摻和。
不可固化聚有機矽氧烷(組合物)：
上文所提及之不可固化聚有機矽氧烷(組合物)可替代性地闡述為非反應性的聚矽氧流體。典型聚矽氧流體係PDMS。在各個實施例中，聚矽氧流體在25℃下之黏度為約0.001至約50Pa．s，通常約0.02至約10Pa．s，且更通常約0.05至約5Pa．s。聚矽氧流體可為直鏈、具支鏈、環狀或其混合物。亦可使用上文所提及流體之混合物。直鏈、具支鏈及環狀聚矽氧流體中之多者之熔點低於約25℃。該等材料一般亦闡述為聚矽氧液體、聚矽氧流體或聚矽氧油。非限制性聚矽氧流體之詳細說明可參見多個參考文獻，包括「Chemistry and Technology of Silicones」，W.Knoll,Academic Press,1968，該文獻在一個實施例中係關於聚矽氧流體以引用方式併入本文中。
適用於本文中之直鏈聚矽氧流體之非限制性實例包括Dow Corning公司以商品名「Dow Corning® 200流體」銷售之三甲基矽氧基封端之二甲基矽氧烷流體。該等聚矽氧流體經製造以產生基本上為直鏈之寡聚物及/或聚合物，其在25℃下之黏度通常為0.001至約50Pa．s。該等流體主要為直鏈但可包括環狀及/或具支鏈結構。在一個實施例中，聚矽氧流體係三甲基矽氧基封端之聚二甲基矽氧烷，其在25℃下之黏度為約0.1Pa．s。
適宜環狀聚矽氧流體之其他非限制性實例包括Dow Corning公司以商品名「Dow Corning® 244、245、344及345流體」銷售之環狀聚二甲基矽氧烷，端視八甲基環四矽氧烷及十甲基環五矽氧烷之相對比例而定。亦可使用直鏈及環狀二甲基之混合物。適宜聚矽氧流體之其他非限制性實例係Me3SiO[(OSiMe3)2SiO]SiMe3及Me3SiO[(OSiMe3)MeSiO]SiMe3。
額外組件：
密封劑及/或上文所提及之聚有機矽氧烷(組合物)中之任一者可包括一或多種額外組份，例如觸媒、填充劑、其他反應物、光活化化合物(例如磷光體或量子點)等。
裝置：
本發明亦提供裝置。該裝置可用於多種應用。在各個實施例中，裝置係或包括在不斷上升之溫度下操作之基於Si基板或寬帶隙半導體基板之電源模組。舉例而言，電源模組可用於功率逆變。在其他實施例中，裝置包括介電凝膠、波坦特(potant)或外模。舉例而言，裝置可包括電子組件及佈置於電子組件上作為保護(例如作為介電、物理或氣體/液體障壁)之包括添加劑之密封劑(例如呈凝膠形式)。
在各個實施例中，在組合物(例如聚矽氧密封劑)中使用添加劑，該組合物用於在高操作溫度裝置中在>150℃、>180℃、>200℃、>225℃及最高250℃、300℃、350℃或400℃溫度下使用時保護電源模組及其他電子組件抵抗環境侵襲。
裝置可為或可包括電子組件及佈置在該電子組件上之包括添加劑之密封劑。電子組件並無具體限制且可進一步定義為電子半導體。或者，電子組件可進一步定義為供給及/或檢測並控制光(例如可見光、γ射線、x射線、紫外射線及紅外射線)之組件。在各個實施例中，電子組件係光伏打(太陽能)電池或(發光)二極體。在其他實施例中，電子組件進一步定義為光電子組件。
電子半導體通常作為電-光或光-電轉化器來操作。典型的非限制性電子半導體包括光電二極體(包括太陽能電池)、光電晶體、光倍增器、積體光學電路(IOC)元件、光阻器、光導攝像管、電荷耦合成像裝置、注入雷射二極體、量子級聯雷射、發光二極體、光發射攝像管及諸如此類。在一個實施例中，電子半導體進一步定義為太陽能電池。在另一實施例中，電子半導體進一步定義為發光二極體。
電子半導體並無具體限制且可為業內已知之任一者。通常，電子半導體之電導率為約103S/cm至約10-8S/cm。在一個實施例中，電子半導體包括矽。在其他實施例中，電子半導體包括砷、硒、碲、鍺、砷化鎵、碳化矽及/或以下各族之元素：IV、III-V、II-VI、I-VII、IV-VI、V-VI及II-V，且可為p-型或n-型。據預期，電子半導體(12)可使用化學氣相沈積(CVD)佈置於基板(例如玻璃)上。
電子半導體具有第一側及第二側；通常，第一側與第二側相對。然而，第一側與第二側可彼此毗鄰。在各個實施例中，一或多個電導線附著至第一側及第二側中之一者或二者以將一系列電子半導體連接在一起。電導線可具有任何大小及形狀且通常為矩形。在一個實施例中，電導線之尺寸為約0.005至0.080英吋之長度及/或寬度。在其他實施例中，電導線之厚度為0.005至0.015、0.005至0.010或0.007至0.010英吋。電導線可具有業內已知之任何類型且可佈置於電子半導體之任一部分上。
通常，一個電導線起陽極作用同時另一電導線起陰極作用。在各個實施例中，電子半導體包括一或多個佈置於其上之電導線，例如第一、第二、第三及第四電導線。該等電導線可相同或可彼此不同(即，自相同材料或自不同材料製得)且可包括金屬、導電聚合物及其組合。在一個實施例中，一或多個電導線包括錫-銀焊料塗佈之銅。在另一實施例中，一或多個電導線包括錫-鉛焊料塗佈之銅。電子半導體自身之大小或形狀並無限制且可具有業內已知之任何大小或形狀。
基板/覆板：
裝置亦可包括基板及/或覆板。通常，基板為裝置之後表面提供保護，而覆板通常為裝置之前表面提供保護。基板及覆板可相同或可不同且各自可獨立地包括業內已知之任一適宜材料。基板及/或覆板 可為軟撓性材料或可為剛性堅硬材料。或者，基板及/或覆板可包括剛性堅硬區段，同時包括軟撓性區段。基板及/或覆板可對光透明，可不透明，或可不透射光(即，可不透過光)。通常，覆板透射光。在一個實施例中，基板及/或覆板包括玻璃。在另一實施例中，基板及/或覆板包括金屬箔、聚醯亞胺、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物及/或有機氟聚合物，包括(但不限於)乙烯-四氟乙烯(ETFE)、Tedlar®、聚酯/Tedlar®、Tedlar®/聚酯/Tedlar®、單獨的或經矽及含氧材料(SiOx)塗佈之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及其組合。在一個實施例中，基板進一步定義為PET/SiOx-PET/Al基板，其中x具有1至4之值。
基板及/或覆板可載荷或非載荷且可包括於裝置之任一部分中。通常，基板載荷。基板可係裝置之「底層」，其通常定位於電子半導體之後且用作機械載體。或者，裝置可包括第二或另一基板及/或覆板。基板可係裝置之底層而第二基板可係頂層且起覆板功能。通常，第二基板(例如起覆板功能之第二基板)對太陽光譜(例如可見光)透明且定位於基板頂部上。第二基板可定位於光源之前。第二基板可用於保護裝置抵抗環境條件(例如雨、雪及熱)。最通常地，第二基板起覆板功能且係對日光透明且用於保護裝置前表面之剛性玻璃板。
基板及/或覆板之厚度通常為50至500、100至225或175至225微米。基板及/或覆板可具有各自125mm之長度及寬度或各自156mm之長度及寬度。當然，本發明並不限於該等厚度或其範圍，且基板及/或覆板之厚度可為在上述彼等範圍及數值內或與其不同之任一值或值之範圍(整數及分數二者)。亦可預期，基板及/或覆板之厚度、長度及/或寬度可與上文該等值及/或值之範圍相差±5%、±10%、±15%、±20%、±25%、±30%等。
在某些實施例中，裝置用於固態照明(SSL)應用。舉例而言，一或多種裝置可用於一般照明應用，例如用於住宅、商業及/或工業空 間照明。該照明可為直接照明、間接照明或其組合。裝置可單獨或於陣列中使用。裝置亦可用於其他應用中，例如用於汽車應用、顯示應用、背光應用等。裝置可為各種構築體。舉例而言，裝置可經組態為燈泡、照明器具、光引擎或燈。裝置可經組態為任一類型之構築體。在其他實施例中，裝置可為或可包括遠程磷光體黏合劑、次級光學引導及/或光導、白色反射器、磷光體轉化層黏合劑或黏晶黏著膜。在其他實施例中，裝置可為或可包括光導面板、光導片、光導膜等或波導。
再次提及，裝置亦包括佈置在電子組件上之密封劑。術語「佈置於......之上」包括佈置於電子裝置上且與其直接接觸之密封劑。此術語亦包括與電子裝置隔開但仍佈置於其上之密封劑。密封劑可佈置於電子裝置上，使得僅覆蓋電子裝置之一側。或者，密封劑可部分或完全密封電子裝置或本文所述之任何其他組件。在各個實施例中，密封劑係片、凝膠、膜、糊劑或液體。最通常地，密封劑係片或膜。據預期，在各個實施例中，可使用添加劑及聚矽氧密封劑形成裝置之一部分或整個裝置自身。
額外組件：
在某些實施例中，裝置進一步包含佈置於發光層及/或密封劑上方(例如與發光二極體相對)之透光覆蓋物。若使用透光覆蓋物，則其通常與發光層及/或密封劑隔開。透光覆蓋物可自各種材料形成且可自與發光層及/或密封劑之主體材料之材料相同或不同之材料形成。在某些實施例中，透光覆蓋物係自玻璃、環氧樹脂或聚碳酸酯形成。透光覆蓋物可用於保護發光層、密封劑及/或發光二極體。
在各個實施例中，裝置進一步包含至少一個(例如)毗鄰發光二極體佈置之反射器。反射器通常與發光層及/或密封劑之至少一部分隔開。反射器可具有各種形狀，且通常具有碟形、拋物線形或錐台形形 狀。發光二極體通常佈置於反射器中間。然而，發光二極體亦可偏離中心。反射器可自各種材料(例如金屬)形成。可使用各種類型之金屬形成反射器且亦可使用其他材料，前提係其提供一定程度之反射。反射器可用於引導發光二極體及視情況發光層及/或密封劑發射之光向外遠離裝置。
在其他實施例中，裝置可包含任一數目之一般與習用發光裝置相關之其他額外組件。舉例而言，裝置可包括一或多個銲線、底座及/或散熱體。作為其他實例，裝置可包含電路板及/或透鏡。若使用電路板，則其可經程式以包括照明控制，例如調暗、光感測及預置定時。該等控制尤其可用於包裝。
製備裝置之方法：
本發明亦提供製備裝置之方法。該方法包括在電子組件上佈置聚矽氧密封劑之步驟。在一個實施例中，佈置步驟進一步定義為在電子組件上且與其直接接觸佈置聚矽氧密封劑。在另一實施例中，佈置步驟進一步定義為在電子組件上且與其隔開佈置聚矽氧密封劑。
上文所述密封劑及/或任何一或多種組合物或組份可藉由業內已知之任一方式來沈積，包括使用刷子/鏝刀、噴霧、傾倒、浸漬、使用分配噴嘴、輥塗、轉移印刷、絲網印刷、簾塗或業內已知之任一方法。據預期，沈積步驟可替代性地闡述為分配、佈置、施加或塗佈。在一個實施例中，該方法可包括經由(例如)一或多個噴霧噴嘴之第一分配、之後之手動鏝塗及視情況分配物質及之後自動鏝塗之組合。舉例而言，此在使用長適用期組合物時可係可能的。
該方法亦可包括使上文所提及之組份或層中之任何一或多者積層之步驟。積層步驟並無具體限制且可包括任何一或多種業內已知之積層技術。舉例而言，積層步驟可闡述為使上文中之任何一或多者與另一者接觸及/或對其進行壓縮。壓縮步驟可包括施加機械重量、壓 機或輥(例如壓輪)。壓縮步驟可進一步定義為對裝置或組件之任何一或多層之內部(例如在中心處)施加力。此力可向裝置之周邊或邊緣移動。舉例而言，此力可在中心處施加然後向外移動以幫助自裝置排空空氣。
積層或(例如)壓縮步驟亦可包括向上文所提及組份中之一或多者施加真空之步驟。或者，施加真空之步驟可獨立於積層或壓縮步驟來實施或可完全不被使用。此外，積層步驟可包括向上文所提及組份中之一或多者施加熱之步驟。或者，施加熱之步驟可獨立於積層或壓縮步驟或完全不被使用。
實例
形成第一系列之實例，其包括密封劑及添加劑。該等實例包括PDMS測試基質作為密封劑，其係自在5ppm與二甲基乙烯基矽氧基封端之PDMS錯合之Pt存在下以1.0之SiH：乙烯基比率反應之二甲基乙烯基矽氧基封端之二甲基矽氧烷及三甲基矽氧基封端之二甲基，甲基氫矽氧烷之混合物形成。該等實例包括一或多種添加劑中之改變量(5-2000ppm)之鐵。亦形成比較實例且其與上文所提及者相同，但不包括任何添加劑。
第二系列之實例包括苯基測試基質作為密封劑，其係自在2.5ppm與二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基苯基矽氧烷錯合之Pt存在下以1.0之SiH：乙烯基比率反應之二甲基乙烯基矽氧基封端之甲基苯基矽氧烷、四甲基四乙烯基環四矽氧烷、苯基倍半矽氧烷(二甲基氫封端)及二甲基氫封端之二苯基矽氧烷之混合物形成。該等實例包括一或多種添加劑中之改變量(5-2000ppm)之鐵。亦形成第二比較樣品且其與上文剛剛提及之第二系列之實例相同，但不包括任何添加劑。
為形成實例，將組份(及視情況添加劑)混合且澆鑄並壓製固化為1.5mm厚層片，加熱至150℃並保持15分鐘，使得反應物反應並固化 形成層片。然後自模具移除層片且將其置於120℃烘箱中4小時以完成固化。
評估層片樣品以測定伸長率及壓縮模數，即評估脆性。該等樣品係藉由對標準張力棒或8mm(直徑)碟之樣品形式使用標準沖切方法來製備。
為測定壓縮模數，使壓縮模數碟在箔盤中老化並經由下文所述方法來測試。老化係如上所述在225℃下完成。壓縮模數測試係使用配備有1kg容量、0.1g力解析度、荷重元及對齊的10mm直徑平坦圓柱形測試夾具之TA.XT2i紋理分析儀(Stable Micro Systems)壓縮樣品來實施。樣品係自1.5mm厚的熱壓製測試層片沖切之8mm碟，其係在老化後藉由將黏著至箔盤之老化碟置於下部固定探頭中心來測試。
以0.1mm/s之測試速度將0-50%之壓縮應變施加至樣品。該應變係自探頭移行距離d及樣品厚度h測定，如方程1中所示：ε(%)=d/h×100 (1)
在15-35%應變範圍內，彈性體碟之壓縮模數Ec係自壓縮應力(壓縮力除以樣品截面積)對所施加應變實驗數據之斜率來計算，其中樣品展現均勻特徵。
在實例中及在本揭示內容通篇中，術語「FeMe」闡述叁((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三矽氧烷-3-基)氧基)鐵。類似地，術語「FeMePh」闡述叁((1,3,5-三甲基-1,1,5,5-四苯基三矽氧烷-3-基)氧基)鐵。
PDMS測試基質：
更特定而言，使用PDMS測試基質之實例之伸長率及壓縮模數測試結果展示於下表中： 伸長率測試(斷裂伸長率%)老化時間，225℃，在空氣中(天)
比較實例1不包括添加劑。
實例1包括250ppm作為添加劑以/作為Fe(OSiMe(OSiMe3)2)3遞送之鐵。
上述數據顯示，將矽基氧基鐵穩定劑添加至二甲基聚矽氧基質中可在暴露於高溫時極有效地抵抗硬化(如藉由斷裂伸長率%所量測)，此對於裝置之性能穩定很重要。基質中之50-1000ppm添加劑適於獲得顯著益處。
PDMS基質樣品之壓縮模數測試結果展示於下表中：壓縮模數測試(MPa)老化時間，225℃，在空氣中(天)
壓縮模數測試(MPa)老化時間，225℃，在空氣中(天)(續)
比較實例1不包括添加劑。
實例1係如上文所述。
實例2包括5ppm作為添加劑以/作為Fe(OSiMe(OSiMe3)2)3遞送之鐵。
實例3包括50ppm作為添加劑以/作為Fe(OSiMe(OSiMe3)2)3遞送之鐵。
實例4包括750ppm作為添加劑以/作為Fe(OSiMe(OSiMe3)2)3遞送之鐵。
實例5包括750ppm作為添加劑以/作為Fe(OSiMe(OSiMe3)2)3遞送之鐵。
上述數據顯示，將矽基氧基鐵穩定劑添加至二甲基聚矽氧基質可在暴露於高溫時極有效地抵抗硬化(如藉由模數所量測)，其對於裝置之性能穩定很重要。50-1000ppm以/作為基質中之添加劑遞送之鐵 適於獲得顯著益處。
苯基測試基質：
苯基基質樣品之伸長率及壓縮測試結果展示於下表中：伸長率測試(斷裂伸長率%)老化時間，225℃，在空氣中(天)
比較實例2不包括添加劑。
實例6包括250ppm作為添加劑以/作為Fe(OSiMe(OSiPh2Me)2)3遞送之鐵。
上述數據顯示，將矽基氧基鐵穩定劑添加至甲基苯基聚矽氧基質可在暴露於高溫時極有效地抵抗硬化(如藉由斷裂伸長率%所量測)，其對於裝置之性能穩定很重要。50-1000ppm以/作為基質中之添加劑遞送之鐵適於獲得顯著益處，在超過比較(對照)實例兩倍之高溫老化期間維持超過20%之伸長率。
苯基基質樣品之壓縮模數測試結果展示於下表中：壓縮模數測試(MPa)老化時間，225℃，在空氣中(天)
壓縮模數測試(MPa)老化時間，225℃，在空氣中(天)(續)
比較實例2不包括添加劑。
實例6係如上文所述。
實例7包括5ppm作為添加劑以/作為Fe(OSiMe(OSiPh2Me)2)3遞送之鐵。
實例8包括50ppm作為添加劑以/作為Fe(OSiMe(OSiPh2Me)2)3遞送之鐵。
實例9包括750ppm作為添加劑以/作為Fe(OSiMe(OSiPh2Me)2)3遞 送之鐵。
實例10包括2000ppm作為添加劑以/作為Fe(OSiMe(OSiPh2Me)2)3遞送之鐵。
上述數據顯示，將矽基氧基鐵穩定劑添加至甲基苯基聚矽氧基質可在暴露於高溫時極有效地抵抗硬化(如藉由模數所量測)，其對於裝置之性能穩定很重要。50-1000ppm以/作為基質中之添加劑遞送之鐵適於獲得顯著益處。
熱重分析：
亦經由熱重分析評估上文所提及之PDMS及苯基測試基質之含有上述各別添加劑之樣品。熱重分析係藉由將兩個1mm3立方體置於鉑TGA盤中來完成。將樣品置於N2氣氛中並經由使溫度以10℃/min自室溫斜升至250℃並在250℃下保持1小時來加熱以對樣品去揮發。然後將氣氛轉換為大氣空氣並使樣品以10℃/min斜升至275℃並保持3小時。
將初始去揮發(在最初85分鐘去揮發步驟期間樣品損失之總重量%)製表於第一欄中。藉由獲得斜率(重量損失%/min)或將每一基質之斜率平均值對Fe濃度範圍加權來量測添加劑之實際效率。
可自此測試確定，經FeMe改質之PDMS基質經低至5ppm以/作為添加劑遞送之Fe有效穩定。然而，在各個實施例中，可使用250ppm濃度來平衡去揮發及降解率。
在PMPS基質中觀察到相同趨勢，但初始揮發作用與達成期望Fe負荷所需添加劑之量成正比。同樣，可使用250ppm濃度來平衡去揮發及降解率。
感應耦合電漿-光學發射光譜儀(ICP-OES)分析：
亦實施ICP-OES分析。更具體而言，評估FeMe(Fe(OSiMe(OSiMe3)2)3及FeMePh(Fe(OSiMe(OSiPh2Me)2)3)添加劑以測定Fe的理論量及Fe的實際量。通常，針對儀器漂移及基質差異以1ppm Sc內標準品調節所有數據。此調節一般係+/- 0-5%。更特定而言，將約0.05克樣品稱量至鉑碟中。使用H2SO4使樣品炭化，使其乾 燥然後將其置於爐中以移除任何殘留碳。然後使用H2SO4、HNO3及HF消化樣品。使樣品幾乎乾燥，然後使用約5% HNO3使其達到20ml最終體積。在分析前實施第二次15×稀釋至5% HNO3中。添加1ppm Sc作為內標準品。然後經由感應耦合電漿-光學發射光譜儀(ICP-OES)分析樣品。
上文所提及之數據顯示，對上文所提及之化合物之Fe含量之分析使得能準確靶向物件或組合物中之最終金屬含量。Fe之分子複雜度及產生添加劑之可能合成方法之多樣性容許最終金屬含量之差異。
ATR-FTIR光譜法：
亦生成FeMe(Fe(OSiMe(OSiMe3)2)3及FeMePh(Fe(OSiMe(OSiPh2Me)2)3)之ATR-FTIR光譜圖且分別展示為圖1及2。更特定而言，ATR-FTIR光譜係使用Nicolet 6700 FTIR及ZnSe晶體、DTGS TEC檢測器、KBr分光鏡及在400至4000cm-1範圍內之IR源來獲取。收集作為與晶體直接接觸之純材料之樣品光譜(32次掃描)。該等光譜圖顯示存於化合物中之鐵-氧-矽鍵結，其顯示為各種峰，如熟習此項技術者所理解。
在各種非限制性實施例中，本揭示內容包括一或多個化合物、方法步驟、裝置或分析步驟或任何其他說明，如在Dow Corning之同時提交申請之美國臨時專利申請案DC11758(代理案號071038.001321)中所述，其係關於該等非限制性實施例全文明確併入本文中。
上述一或多個值可變化±5%、±10%、±15%、±20%、±25%等， 只要該變化保持在本發明之範圍內即可。可自Markush組中之每一成員獨立於所有其他成員獲得意外結果。可個別地及/或以組合方式依賴每一成員且其為在隨附申請專利範圍之範圍內之特定實施例提供足夠支持。申請專利範圍之獨立項及附屬項(單附屬項及多附屬項)之所有組合之標的物明確涵蓋於本文中。本發明係說明性(包括說明措辭)而非限制性。可根據上述教示內容對本發明作出多種修改及變化，且可以除了本文明確闡述以外之其他方式來實踐本發明。

Claims (12)

  1. 一種用於聚矽氧密封劑之添加劑，該添加劑具有以下結構： 其中R1及R2各自係-O-Si(R4)(R5)(R6)且R4、R5及R6中之每一者獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基，且其中R3獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基。
  2. 如請求項1之添加劑，其中該等基團R3-R6之總和中至少20mol%係甲基。
  3. 如請求項1之添加劑，其中該等基團R3-R6之總和中至少20mol%係苯基。
  4. 如請求項1之添加劑，其進一步定義為具有以下結構： 其中Me係甲基。
  5. 如請求項1之添加劑，其進一步定義為具有以下結構： 其中Me係甲基且Ph係苯基。
  6. 如請求項1之添加劑，其進一步定義為：鐵醇鹽與羥基官能基有機矽氧烷之反應之反應產物；或鐵金屬與羥基官能基有機矽氧烷之反應之反應產物。
  7. 如請求項6之添加劑，其中該羥基官能基有機矽氧烷具有式M1DR,OHM2，其中R選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基；或該羥基官能基有機矽氧烷具有以下結構： 其中Me係甲基且Ph係苯基。
  8. 一種矽基氧化鐵簇，其包含2至10個如請求項1至7中任一項之添加劑單元。
  9. 一種聚矽氧密封劑，其包含如請求項1至7中任一項之該添加劑及聚矽氧。
  10. 一種聚矽氧密封劑，其包含：A.添加劑，其具有以下結構： 其中R1及R2各自係-O-Si(R4)(R5)(R6)且R4、R5及R6中之每一者獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基，且 其中R3獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基；及B.聚有機矽氧烷。
  11. 一種裝置，其包含電子組件及如請求項10之該密封劑。
  12. 一種製備具有以下結構之添加劑之方法， 其中R1及R2各自係-O-Si(R4)(R5)(R6)且R4、R5及R6中之每一者獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基，且其中R3獨立選自C1-C10烴基、C1-C10烷基、C2-C10烯基及C6-C10芳基，其中該方法包含使鐵金屬或鐵(III)化合物與羥基官能基有機矽氧烷反應之步驟。
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