CN114686161B - 一种有机硅固晶胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机硅固晶胶及其制备方法和应用，所述有机硅固晶胶的制备原料按照质量份数包括如下组分：聚硅氧烷硅油100～180份，聚硅氧烷树脂120～200份，气相法二氧化硅15～30份，二氧化硅偶联剂15～30份，催化剂1~5000 ppm，固化抑制剂0.01~0.05份，附着力增强剂1~5份，芳烃类溶剂100~200份。本发明所述有机硅固晶胶不仅具有低挥发份的特点，而且固化后的涂层兼具高硬度、高透光率、高芯片推力和高剪切强度的优势，打金线制程的良率高，适用于LED芯片封装。
Description
技术领域
本发明涉及有机硅固晶胶技术领域，尤其涉及一种有机硅固晶胶及其制备方法和应用。
背景技术
在现有半导体封装制程中，有机硅材料极少被应用于芯片封装，主要是由于有机硅材料容易产生低分子量的硅氧烷挥发份，因而影响封装制程良率。但是在LED封装制程中会使用大量有机硅材料用于LED芯片封装与固晶，这是因为有机硅材料透光率高，还有极佳的耐高温与耐强光老化性质。在LED封装制程中有机硅固晶胶的低分子量硅氧烷挥发份含量尤为重要，因为芯片固晶后的打金线制程会严重受到低分子量硅氧烷挥发份污染影响，导致良率下降。
LED封装主要是由SMD或COB技术构成。SMD是表面贴装器件（Surface MountedDevices）的简称，使用SMD工艺的LED封装是将LED裸芯片用环氧固晶胶或有机硅固晶胶固定在支架上，再通过金线将芯片与支架进行电气连接，最后用封装胶环氧树脂或高折射率有机硅弹性体进行保护。COB是板上芯片封装（Chip on Board）的缩写，是用环氧固晶胶或有机硅固晶胶或是焊料将LED芯片直接固定到PCB板上，再通过引线（金线）键合实现芯片与PCB板间电互连,在具有白色有机硅围坝胶的范围内灌注低折射率有机硅弹性体以完成COB封装。相较于SMD封装技术，COB封装技术主要用于大功率多芯片集成封装，具备较好的散热性能，较高芯片封装密度，与较低封装成本等优点。LED封装材料主要包括LED封装胶与LED固晶胶。
CN103865476A公开了一种单组份热固化型胶黏剂，具体公开了一种SMT封装小功率LED用有机硅固晶绝缘胶，由以下重量份的原料混合而成：甲基乙烯基聚硅氧烷树脂48~87.8份，甲基含氢聚硅氧烷5~20份，线收缩率控制剂5~20份，附着力剂1~5份，气相法白炭黑1~5份，铂金催化剂0.1~1份，抑制剂0.1~1份。其公开的常规的胶黏剂未使用环氧树脂，解决了常规环氧型固晶胶附着力差，老化后性能不好的缺陷，与现有技术相比有更大的附着力和粘接强度的优势和更低的线膨胀系数。
CN104194716A公开了一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶，其原料组成及各组分的重量份为：甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂65~80份，甲基苯基乙烯基硅油5~10份，交联剂10~25份，粘着力剂3~6份，纳米气相法白炭黑1~5份，光衰控制剂5~10份，催化剂0.3~1份，抑制剂0.2~0.5份。其公开的大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶折射率高，对PCB底板和芯片的粘着强度高，可靠性高，光效高，光衰低。
但是现有技术中有机硅固晶胶面临的问题是挥发份含量高，影响打金线制程的良率。
综上所述，开发一种挥发份含量低的有机硅固晶胶至关重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有机硅固晶胶及其制备方法和应用，所述有机硅固晶胶不仅具有低挥发份的特点，而且固化后的涂层兼具高硬度、高透光率、高芯片推力和高剪切强度的优势，打金线制程的良率高，适用于LED芯片封装。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种有机硅固晶胶，所述有机硅固晶胶的制备原料按照质量份数包括如下组分：
聚硅氧烷硅油 100～180份
聚硅氧烷树脂 120～200份
气相法二氧化硅 15～30份
二氧化硅偶联剂 15～30份
催化剂 1~5000 ppm
固化抑制剂 0.01~0.05份
附着力增强剂 1~5份
芳烃类溶剂 100~200份；
本发明中，采用聚硅氧烷硅油和聚硅氧烷树脂作为基体，配合能够增加胶体强度减少本体收缩的无机填料气相法二氧化硅，在芳烃类溶剂的环境下与二氧化硅偶联剂形成有机硅固晶胶；本发明解决了常规有机硅固晶胶高挥发份问题，减少低分子量硅氧烷挥发份对金属焊点的污染，提升了打金线制程的良率。
本发明中，所述聚硅氧烷硅油的质量份数为100～180份，例如105份、110份、115份、120份、125份、130份、135份、140份、145份、150份、155份、160份、165份、170份、175份等。
所述聚硅氧烷树脂的质量份数为120～200份，例如130份、140份、150份、160份、170份、180份、190份等。
所述气相法二氧化硅的质量份数为15～30份，例如16份、18份、20份、22份、24份、26份、28份等。
所述二氧化硅偶联剂的质量份数为15～30份，例如16份、18份、20份、22份、24份、26份、28份等。
所述催化剂的质量份数为1-5000 ppm，例如10 ppm、50 ppm、100 ppm、500 ppm、1000 ppm、1500 ppm、2000 ppm、2500 ppm、3000 ppm、3500 ppm、4000 ppm、4500 ppm等。
所述固化抑制剂的质量份数为0.01-0.05份，例如0.02份、0.03份、0.04份、0.05份等。
所述附着力增强剂的质量份数为1-5份，例如1.2份、1.4份、1.6份、1.8份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.2份、4.4份、4.6份、4.8份等。
所述芳烃类溶剂的质量份数为100-200份，例如110份、120份、130份、140份、150份、160份、170份、180份、190份等。
所述聚硅氧烷硅油包括线型聚硅氧烷硅油；
所述聚硅氧烷硅油包括乙烯基聚硅氧烷硅油和氢基聚硅氧烷硅油的组合；
所述乙烯基聚硅氧烷硅油包括A1-A4所示化合物中的任意一种或至少两种的组合；
其中，R1与R2各系独立地选自甲基、乙基、丙基、环己基或苯基；
k为0或正整数（例如0、1、2、3等），l为正整数（例如1、2、3等）；
所述乙烯基聚硅氧烷硅油的黏度为1-100000 cP（例如10 cP、100 cP、1000 cP、5000 cP、10000 cP、20000 cP、40000 cP、60000 cP、80000 cP等），优选5-5000 cP，进一步优选20-500 cP；
所述氢基聚硅氧烷硅油包括A5-A8所示化合物中的任意一种或至少两种的组合；
其中，R3与R4各系独立地选自甲基、乙基、丙基、环己基或苯基；
m为0或正整数（例如0、1、2、3等），n为正整数（例如1、2、3等）；
所述氢基聚硅氧烷硅油的黏度为1-100000 cP（例如10 cP、100 cP、1000 cP、5000cP、10000 cP、20000 cP、40000 cP、60000 cP、80000 cP等），优选5-5000 cP，进一步优选50-1000 cP；
所述聚硅氧烷树脂为三维网状树脂；
所述聚硅氧烷树脂包括乙烯基聚硅氧烷树脂和氢基聚硅氧烷树脂的组合；
所述乙烯基聚硅氧烷树脂的分子式如B1所示：
((R5)3SiO0.5)A((R6)a(R7)bSiO(4-a-b)/2)B(SiO2)C B1；
其中，R5与R6各自独立地选自甲基、乙基、丙基、环己基或苯基；
R7选自乙烯基或烯丙基；
a为0、1或2，b为1或2，a+b为1、2或3。
以A、B、C的总摩尔数为100计，A、B、C的摩尔比为(1-60):(0.1-20):(10-95)，其中，1-60可以为5、10、20、30、40、50等，0.1-20可以为1、2、5、10、15等，10-95可以为20、30、40、50、60、70、80等，优选(1-50):(0.5-15):(40-90)；
所述乙烯基聚硅氧烷树脂的数均分子量为10000-100000（例如20000、30000、40000、50000、60000、70000、80000、90000等）；
所述氢基聚硅氧烷树脂的分子式如B2所示：
((R8)3SiO0.5)D((R9)cHdSiO(4-c-d)/2)E(SiO2)F B2；
其中，R8与R9各自独立地选自甲基、乙基、丙基、环己基或苯基；
c为0、1或2，d为1或2，c+d为1、2或3。
以D、E、F的总摩尔数为100计，D、E、F的摩尔比为(0.1-30):(0.1-30):(10-95)，其中，0.1-3可以为1、2、5、10、15、20、25等，10-95可以为20、30、40、50、60、70、80等，D和E的数值可以相等或不相等，优选(0.5-25):(0.5-25):(40-90)；
所述氢基聚硅氧烷树脂的数均分子量为10000-100000（例如20000、30000、40000、50000、60000、70000、80000、90000等）。
本发明中，采用特定结构的聚硅氧烷硅油和聚硅氧烷树脂，其中，选择乙烯基聚硅氧烷硅油和氢基聚硅氧烷硅油的原因在于提供直链交联反应结构；选择乙烯基聚硅氧烷树脂和氢基聚硅氧烷树脂的原因在于提供三维网状交联反应结构。直链交联反应结构与三维网状交联反应结构的搭配决定固晶胶的硬度、韧性、收缩率与胶体强度。
优选地，所述气相法二氧化硅包括未经表面处理的亲水性二氧化硅。
本发明中，所述气相法二氧化硅包括未经表面处理的亲水性二氧化硅，亲水性二氧化硅相对于疏水性二氧化硅容易与二氧化硅偶联剂发生反应, 使气相法二氧化硅表面产生反应性官能团，例如乙烯基官能团。
示例性地，未经表面处理的亲水性二氧化硅包括瓦克的V15、N20、T30、T40，或是德固赛的AEROSIL 200、AEROSIL 300、AEROSIL 380，或是卡伯特的CAB-O-SIL M-5。优选瓦克的N20、T40与德固赛的AEROSIL 380。
优选地，所述二氧化硅偶联剂包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：甲基三甲氧基硅烷和甲基三乙氧基硅烷的组合，十六烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷的组合，甲基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷的组合等。
优选地，所述催化剂包括铂催化剂、钯催化剂或铑催化剂中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：铂催化剂和钯催化剂的组合，铂催化剂、钯催化剂和铑催化剂的组合，铂催化剂、钯催化剂和铑催化剂的组合等，进一步优选铂催化剂。
示例性地，本发明中，所述铂催化剂包括铂黑和/或氯铂酸，例如H2PtCl6•(H2O)x、K2PtCl4、K2PtCl4•(H2O)x、K2PtCl6、K2PtCl6•(H2O)x、和PtO2•(H2O)x，其中x为正整数（例如1、2、3、4、5、6、8、10等），优选氯铂酸（H2PtCl6•(H2O)6）混合乙烯基的聚硅氧烷。
本发明中，所述催化剂中重量份数按照催化剂的有效成分计算，例如氯铂酸混合乙烯基的聚硅氧烷中的有效成分是铂金。
优选地，所述固化抑制剂包括炔属醇类固化抑制剂。
优选地，所述固化抑制剂包括3-甲基-1-戊炔-3-醇和/或3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。
优选地，所述附着力增强剂包括2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷或N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷和3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的组合，3-氨基丙基三乙氧基硅烷和N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷的组合，2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷的组合等。
优选地，所述芳烃类溶剂包括甲苯和/或二甲苯。
第二方面，本发明提供一种第一方面所述的有机硅固晶胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将聚硅氧烷硅油和聚硅氧烷树脂混合，再依次与芳烃类溶剂、气相法二氧化硅和二氧化硅偶联剂混合后，除芳香烃类溶剂，再与催化剂、固化抑制剂、附着力增强剂混合，得到所述有机硅固晶胶。
本发明中，在制备时，先将聚硅氧烷硅油和聚硅氧烷树脂混合，再依次与芳烃类溶剂、气相法二氧化硅与二氧化硅偶联剂混合的原因在于在芳烃类溶剂环境下二氧化硅偶联剂会与气相法二氧化硅(亲水性)表面羟基反应，使气相法二氧化硅表面产生所需的硅氧官能团能提升与聚硅氧烷硅油和聚硅氧烷树脂的亲和力，进而增加气相法二氧化硅混入量。另一个使用此制备方法的优点是在反应后的除芳烃类溶剂过程中会将未反应的低分子量硅烷化合物一并除去，使之后制得的固晶胶有极低的硅氧烷挥发份：
作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将聚硅氧烷硅油和聚硅氧烷树脂混合均匀；
（2）将步骤（1）所得混合液与芳烃类溶剂在20℃以上（例如25℃、30℃、35℃、40℃等）混合均匀；
（3）将步骤（2）所得混合液与气相法二氧化硅在50-70℃（例如52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃、68℃等）混合0.5-3 h（例如1 h、2 h、2.5 h等）；
（4）将步骤（3）所得混合液与二氧化硅偶联剂在90-120℃混合1-3 h（例如1.5 h、2h、2.5 h等）；
（5）将步骤（4）所得混合液在120-130℃（例如122℃、124℃、126℃、128℃等）下除溶剂，形成预反应物；
（6）将步骤（5）所得预反应物在10-40℃（例如15℃、20℃、25℃、30℃、35℃等）下依次与催化剂、固化抑制剂、附着力增强剂混合，脱泡，得到所述有机硅固晶胶。
第三方面，本发明提供一种第一方面所述的有机硅固晶胶在芯片封装中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明所述有机硅固晶胶具有低挥发份的特点，固化后的涂层兼具高硬度、高透光率、高芯片推力和高剪切强度的优势，打金线制程的良率高，适用于LED芯片封装。
（2）本发明所述有机硅固晶胶的挥发份在0.5%以内，固化后硬度在56邵D以上，透光率在81%以上，芯片推力(1mm2)在2000 g以上，剪切强度在3.3 MPa以上，打金线制程的良率在99.6 %以上。
附图说明
图1是实施例1所述的有机硅固晶胶应用于LED封装结构中的结构示意图；
其中，1-LED芯片；2-有机硅固晶胶；3-金线；4-封装胶；5-镀银铜层；6-绝缘层。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种有机硅固晶胶，所述有机硅固晶胶的制备原料按照质量份数由如下组分组成：
乙烯基聚硅氧烷硅油 50份
氢基聚硅氧烷硅油 100份
乙烯基聚硅氧烷树脂 150份
氢基聚硅氧烷树脂 30份
气相法二氧化硅 23份
二氧化硅偶联剂 19份
催化剂 9份
固化抑制剂 0.02份
附着力增强剂 2份
甲苯 150份
本实施例中，各原料具体为：
乙烯基聚硅氧烷硅油：黏度为350 cP，结构如式A1所示；
氢基聚硅氧烷硅油：黏度为50 cP，结构如式A5所示；
乙烯基聚硅氧烷树脂：结构如B1所示，其中，R5与R6为甲基，R7为乙烯基，a=1，b=1，A、B、C的摩尔比为43:7:50；
氢基聚硅氧烷树脂：结构如B2所示，其中R8与R9为甲基，c=2，d=1，D、E、F的摩尔比为23:22:50；
气相法二氧化硅：瓦克的N20；
二氧化硅偶联剂：乙烯基三乙氧基硅烷，购于Sigma-Aldrich，牌号为175560-500mL，Triethoxyvinylsilane；
催化剂：氯铂酸H2PtCl6•(H2O)6混合乙烯基聚硅氧烷溶液(铂金含量为1000ppm)；
固化抑制剂：3-甲基-1-戊炔-3-醇；
附着力增强剂：2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷，购于Sigma-Aldrich，牌号为413321-25mL，Trimethoxy[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]silane；
所述有机硅固晶胶由如下方法制备，所述方法包括如下步骤：
（1）将聚硅氧烷硅油和聚硅氧烷树脂混合均匀；
（2）将甲苯加入步骤（1）所得混合液，在25℃混合均匀；
（3）将气相法二氧化硅加入步骤（2）所得混合液，升温至60℃搅拌混合1h；
（4）将二氧化硅偶联剂加入步骤（3）所得混合液，升温至105℃搅拌混合2 h；
（5）将步骤（4）所得混合液在125℃下旋转蒸发2h除甲苯溶剂，形成预反应物；
（6）将步骤（5）所得预反应物在25℃下依次与催化剂、固化抑制剂、附着力增强剂混合，真空脱泡，得到所述有机硅固晶胶。
实施例2
本实施例提供一种有机硅固晶胶，所述有机硅固晶胶的制备原料按照质量份数由如下组分组成：
乙烯基聚硅氧烷硅油 50份
氢基聚硅氧烷硅油 115份
乙烯基聚硅氧烷树脂 150份
氢基聚硅氧烷树脂 30份
气相法二氧化硅 23份
二氧化硅偶联剂 19份
催化剂 9份
固化抑制剂 0.02份
附着力增强剂 2份
甲苯 150份
本实施例中，各原料具体为：
乙烯基聚硅氧烷硅油：黏度为500 cP，结构如式A3所示；
氢基聚硅氧烷硅油：第一部分：70份，黏度为50 cP，结构如式A5所示；第二部分：45份，黏度为35 cP，结构如式A7所示；
乙烯基聚硅氧烷树脂：结构如B1所示，其中，R5与R6为甲基，R7为乙烯基，a=1，b=1，A、B、C的摩尔比为43:7:50；
氢基聚硅氧烷树脂：结构如B2所示，其中R8与R9为甲基，c=2，d=1，D、E、F的摩尔比为23:22:50；
气相法二氧化硅：瓦克的N20；
二氧化硅偶联剂：乙烯基三乙氧基硅烷，购于Sigma-Aldrich，牌号为175560-500mL，Triethoxyvinylsilane；
催化剂：氯铂酸H2PtCl6•(H2O)6混合乙烯基聚硅氧烷溶液(铂金含量为1000ppm)；
固化抑制剂：3-甲基-1-戊炔-3-醇；
附着力增强剂：2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷，购于Sigma-Aldrich，牌号为413321-25mL，Trimethoxy[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]silane；
所述有机硅固晶胶由如下方法制备，所述方法包括如下步骤：
（1）将聚硅氧烷硅油和聚硅氧烷树脂混合均匀；
（2）将甲苯加入步骤（1）所得混合液，在25℃混合均匀；
（3）将气相法二氧化硅加入步骤（2）所得混合液，升温至60℃搅拌混合1h；
（4）将二氧化硅偶联剂加入步骤（3）所得混合液，升温至105℃搅拌混合2 h；
（5）将步骤（4）所得混合液在125℃下旋蒸2h除甲苯溶剂，形成预反应物；
（6）将步骤（5）所得预反应物在25℃下依次与催化剂、固化抑制剂、附着力增强剂混合，真空脱泡，得到所述有机硅固晶胶。
实施例3
本实施例提供一种有机硅固晶胶，所述有机硅固晶胶的制备原料按照质量份数由如下组分组成：
乙烯基聚硅氧烷硅油 50份
氢基聚硅氧烷硅油 100份
乙烯基聚硅氧烷树脂 150份
氢基聚硅氧烷树脂 30份
气相法二氧化硅 23份
二氧化硅偶联剂 19份
催化剂 9份
固化抑制剂 0.02份
附着力增强剂 2份
甲苯 150份
本实施例中，各原料具体为：
乙烯基聚硅氧烷硅油：黏度为350 cP，结构如式A1所示；
氢基聚硅氧烷硅油：黏度为50 cP，结构如式A5所示；
乙烯基聚硅氧烷树脂：结构如B1所示，其中，R5与R6为甲基，R7为乙烯基，a=1，b=1，A、B、C的摩尔比为43:7:50；
氢基聚硅氧烷树脂：结构如B2所示，其中R8与R9为甲基，c=2，d=1，D、E、F的摩尔比为23:22:50；
气相法二氧化硅：瓦克的N20；
二氧化硅偶联剂：乙烯基三甲氧基硅烷，购于Sigma-Aldrich，牌号为235768-500mL，Vinyltrimethoxysilane；
催化剂：氯铂酸H2PtCl6•(H2O)6混合乙烯基聚硅氧烷溶液(铂金含量为1000ppm)；
固化抑制剂：3-甲基-1-戊炔-3-醇；
附着力增强剂：3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，购于Sigma-Aldrich，牌号为440167-500ml，(3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilane；
所述有机硅固晶胶由如下方法制备，所述方法包括如下步骤：
（1）将聚硅氧烷硅油和聚硅氧烷树脂混合均匀；
（2）将甲苯加入步骤（1）所得混合液，在25℃混合均匀；
（3）将气相法二氧化硅加入步骤（2）所得混合液，升温至60℃搅拌混合1h；
（4）将二氧化硅偶联剂加入步骤（3）所得混合液，升温至105℃搅拌混合2 h；
（5）将步骤（4）所得混合液在125℃下旋蒸2h除甲苯溶剂，形成预反应物；
（6）将步骤（5）所得预反应物在25℃下依次与催化剂、固化抑制剂、附着力增强剂混合，真空脱泡，得到所述有机硅固晶胶。
对比实施例1
本对比例与实施例1的区别在于不包括二氧化硅偶联剂，其余均与实施例1相同。
对比实施例2
本对比例与实施例1的区别在于不包括芳烃类溶剂，制备中未采用芳烃类溶剂进行预聚合，其余均与实施例1相同。
性能测试
将实施例1-3和对比实施例1-2所述有机硅固晶胶进行如下测试：
（1）黏度（25℃）：按照ASTM D4287进行。
（2）挥发份（100℃/1 h+150℃/2 h）：将所述有机硅固晶胶取1克用2 mm厚度的模具固化测试片，固化温度为100℃固化1小时后再升温至150℃固化2小时，量测固化后的重量，计算固化前后差异再除以初始重量1克，得到挥发份百分比。
将实施例1-3和对比实施例1-2所述有机硅固晶胶固化（固化条件为在100℃固化1h后在150℃固化2 h）后进行如下测试：
（1）硬度（邵D）：按照ASTM D2240进行。
（2）透光率（400 nm/2mm）：将所述有机硅固晶胶取1克用2 mm厚度的模具固化测试片，固化温度为100℃固化1小时后再升温至150℃固化2小时，测定400 nm波长处的透光率。
（3）芯片推力（1mm2 Si/Ag）：将所述有机硅固晶胶使用固晶机(新益昌GT836M)上的点胶针头取适量固晶胶用于固定1瓦蓝光芯片(面积大小1 mm2)，于镀银的铜导线SMD支架上，将支架放于烘箱中固化，固化温度为100℃固化1小时后再升温至150℃固化2小时，再将固定好芯片的支架使用芯片推力测试机(Dage4000)测试芯片推力，每个实施例或对比实施例制作16个样品测试取平均值。
（4）剪切强度（Al/Al）：按照ASTM D1002进行。
（5）打金线制程的良率：将所述有机硅固晶胶使用固晶机(新益昌GT836M)上的点胶针头取适量固晶胶用于固定1瓦蓝光芯片(面积大小1 mm2)，于镀银的铜导线SMD支架上，将支架放于烘箱中固化，固化温度为100℃固化1小时后再升温至150℃固化2小时，再将固定好芯片的支架利用自动焊线机(KS8028)进行金线焊的邦定，每个实施例或对比实施例制作512个样品，再使用金线拉力测试机(Dage4000)测试金线邦定是否成功。
测试结果汇总于表1中。
表1
分析表1数据可知，本发明所述有机硅固晶胶的挥发份在0.5%以内，固化后硬度在56邵D以上，透光率在81%以上，芯片推力在2000 g以上，剪切强度在3.3 MPa以上，打金线制程的良率在99.6 %以上。本发明所述有机硅固晶胶具有低挥发份的特点，固化后的涂层兼具高硬度、高透光率、高芯片推力和高剪切强度的优势，打金线制程的良率高，适用于LED芯片封装。
本发明中，图1示例性给出了实施例1所述的有机硅固晶胶应用于LED封装结构中的结构示意图；其中，在具有绝缘层6的支架上镀银铜层5涂覆有机硅固晶胶2，在有机硅固晶胶上设置LED芯片1并在LED芯片上设置金线3，然后再设置封装胶4。
分析对比例1与实施例1可知，对比例1性能不如实施例1，证明未添加二氧化硅偶联剂的有机硅固晶胶虽然挥发份较少，但是固化后芯片推力和剪切强度均较低，透光率也较低，不适用于LED芯片封装。
分析对比例2与实施例1可知，对比例2性能不如实施例1，证明不利用芳烃类溶剂进行预聚合形成的有机硅固晶胶不仅挥发份含量高，而且固化后芯片推力和剪切强度均较低，透光率也较低，不适用于LED芯片封装。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (7)
1.一种有机硅固晶胶，其特征在于，所述有机硅固晶胶的制备原料按照质量份数包括如下组分：
聚硅氧烷硅油 100～180份
聚硅氧烷树脂 120～200份
气相法二氧化硅 15～30份
二氧化硅偶联剂 15～30份
催化剂 1~5000 ppm
固化抑制剂 0.01~0.05份
附着力增强剂 1~5份
芳烃类溶剂 100~200份；
所述聚硅氧烷硅油包括线型聚硅氧烷硅油；
所述聚硅氧烷硅油包括乙烯基聚硅氧烷硅油和氢基聚硅氧烷硅油的组合；
所述乙烯基聚硅氧烷硅油包括A1-A4所示化合物中的任意一种或至少两种的组合；
其中，R1与R2各系独立地选自甲基、乙基、丙基、环己基或苯基；
k为正整数，l为正整数；
所述乙烯基聚硅氧烷硅油的黏度为1-100000 cP；
所述氢基聚硅氧烷硅油包括A5-A8所示化合物中的任意一种或至少两种的组合；
其中，R3与R4各系独立地选自甲基、乙基、丙基、环己基或苯基；
m为正整数，n为正整数；
所述氢基聚硅氧烷硅油的黏度为1-100000 cP；
所述聚硅氧烷树脂为三维网状树脂；
所述聚硅氧烷树脂包括乙烯基聚硅氧烷树脂和氢基聚硅氧烷树脂的组合；
所述乙烯基聚硅氧烷树脂的分子式如B1所示：
((R5)3SiO0.5)A((R6)a(R7)bSiO(4-a-b)/2)B(SiO2)C B1；
其中，R5与R6各自独立地选自甲基、乙基、丙基、环己基或苯基；
R7选自乙烯基或烯丙基；
a为0、1或2，b为1或2，a+b为1、2或3；
以A、B、C的总摩尔数为100计，A、B、C的摩尔比为(1-60):(0.1-20):(10-95)；
所述乙烯基聚硅氧烷树脂的数均分子量为10000-100000；
所述氢基聚硅氧烷树脂的分子式如B2所示：
((R8)3SiO0.5)D((R9)cHdSiO(4-c-d)/2)E(SiO2)F B2；
其中，R8与R9各自独立地选自甲基、乙基、丙基、环己基或苯基；
c为0、1或2，d为1或2，c+d为1、2或3；
以D、E、F的总摩尔数为100计，D、E、F的摩尔比为(0.1-30):(0.1-30):(10-95)；
所述氢基聚硅氧烷树脂的数均分子量为10000-100000；
所述气相法二氧化硅包括未经表面处理的亲水性二氧化硅；
所述有机硅固晶胶的挥发份在0.5%以内，固化后硬度在56邵D以上，透光率在81%以上，芯片推力1mm2Si/Ag在2000 g以上，剪切强度在3.3 MPa以上，打金线制程的良率在99.6 %以上；
所述有机硅固晶胶由如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：
将聚硅氧烷硅油和聚硅氧烷树脂混合，再依次与芳烃类溶剂、气相法二氧化硅和二氧化硅偶联剂混合后，除芳烃类溶剂，再与催化剂、固化抑制剂、附着力增强剂混合，得到所述有机硅固晶胶。
2.根据权利要求1所述的有机硅固晶胶，其特征在于，所述二氧化硅偶联剂包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷或乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1所述的有机硅固晶胶，其特征在于，所述催化剂包括铂催化剂、钯催化剂或铑催化剂中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的有机硅固晶胶，其特征在于，所述固化抑制剂包括炔属醇类固化抑制剂；
所述附着力增强剂包括2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷或N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种或至少两种的组合。
5.一种权利要求1-4任一项所述的有机硅固晶胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将聚硅氧烷硅油和聚硅氧烷树脂混合，再依次与芳烃类溶剂、气相法二氧化硅和二氧化硅偶联剂混合后，除芳烃类溶剂，再与催化剂、固化抑制剂、附着力增强剂混合，得到所述有机硅固晶胶。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将聚硅氧烷硅油和聚硅氧烷树脂混合均匀；
（2）将步骤（1）所得混合液与芳烃类溶剂在20℃以上混合均匀；
（3）将步骤（2）所得混合液与气相法二氧化硅在50-70℃混合0.5-3 h；
（4）将步骤（3）所得混合液与二氧化硅偶联剂在90-120℃混合1-3 h；
（5）将步骤（4）所得混合液在120-130℃下除芳烃类溶剂，形成预反应物；
（6）将步骤（5）所得预反应物在10-40℃下依次与催化剂、固化抑制剂、附着力增强剂混合，脱泡，得到所述有机硅固晶胶。
7.一种权利要求1-4任一项所述的有机硅固晶胶在LED芯片封装中的应用。
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