一種有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子封裝材料，具體涉及一種有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料以及這種 有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹脂與有機硅樹脂是目前電子封裝行業(yè)應用最廣泛的兩類封裝材料。傳統(tǒng)的 環(huán)氧樹脂一般具有優(yōu)良的機械性能、電氣性能、粘接性能，且成本低廉，但是因為交聯(lián)密度 過高而導致固化后質(zhì)脆，耐沖擊性和應力開裂能力差。有機硅樹脂一般具有良好的柔韌性、 耐熱耐候性，介電強度高，但機械性能、附著力等較差，且成本相對較高。
[0003] 近十幾年來，興起了一股有機硅改性環(huán)氧樹脂研宄與開發(fā)的熱潮，以期得到既具 有良好機械性能、粘結(jié)性能，同時又具有良好韌性及耐候性的新型環(huán)氧樹脂封裝材料。目前 有機硅改性環(huán)氧樹脂一般采用共聚的方法，共聚方法存在的問題有：合成工藝復雜，原材料 成本高，共聚單體含氯需要繁瑣的實驗后處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料及其制備 方法，這種有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料具有低透濕透氧性、耐冷熱沖擊性能優(yōu)良、粘結(jié)力 高等優(yōu)異性能，其制備方法采用共混方法，工藝簡單，且產(chǎn)物穩(wěn)定。采用的技術(shù)方案如下：
[0005]一種有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料，其特征在于由下列重量配比的原料制成：月旨 環(huán)族環(huán)氧樹脂100份，改性含氫硅樹脂10 - 40份，乙烯基硅樹脂10 - 40份，羥基硅烷 0. 1 - 2份，乙酰丙酮金屬鹽0. 001 - 0. 05份，鉑配合物0. 01 - 0. 05份。
[0006] 上述有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料中，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂為環(huán)氧體系的主體成分， 提供了良好的機械性能及粘結(jié)性能，且有利于降低原料成本；乙烯基硅樹脂中的乙烯基與 改性含氫硅樹脂發(fā)生硅氫加成反應，作為有機硅體系的主體，提高了耐熱性、耐UV性及耐 溫度沖擊性能。
[0007]上述脂環(huán)族環(huán)氧樹脂可以是3, 4-環(huán)氧環(huán)己基甲基3, 4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯、雙 (7-氧雜雙環(huán)[4. 1.0]3_庚甲基）己二酸酯、3, 4-環(huán)氧環(huán)己基甲基丙烯酸酯、3, 4-環(huán)氧環(huán)己 基甲基甲基丙烯酸酯和1，2-環(huán)氧-4-乙烯基環(huán)己烷中的一種或多種的組合。
[0008] 優(yōu)選上述改性含氫硅樹脂是烯丙基縮水甘油醚改性含氫硅樹脂，具有以下結(jié)構(gòu)：
[0009] [Si04/2]x [RlSi03/2]Y [R2R3Si02/2]z [ (CH3) 2HSi01/2] M[ (CH3) 2R4Si01/2]N
[0010] 其中，R1是苯基或者苯基與甲基的組合，R2是苯基和甲基中的一種或兩者的組 合，R3是苯基和甲基中的一種或兩者的組合，R4是烯丙基縮水甘油醚基；X、Y、Z、M、N是各 官能硅氧結(jié)構(gòu)單元在所述改性含氫硅樹脂中各自所占的摩爾份數(shù)，X+Y+Z+M+N= 100%，其 中，X= 0 - 25%，Y=10 - 80%，Z= 0 - 25%，M=10 - 20%，N=10 - 20%。
[0011] 該改性含氫硅樹脂由含氫硅樹脂與烯丙基縮水甘油醚經(jīng)加成反應而來，由于烯丙 基縮水甘油醚的加入，改善了該改性含氫硅樹脂與脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的相容性。同時，該改性 含氫硅樹脂的加入，可提高封裝材料的耐熱性、耐UV性及耐溫度沖擊性能。
[0012] 更優(yōu)選上述改性含氫娃樹脂中，含苯基娃氧結(jié)構(gòu)單元占全部官能娃氧結(jié)構(gòu)單元的 50% (摩爾）以上，使該改性含氫硅樹脂與脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的相容性更好。
[0013] 優(yōu)選上述乙烯基硅樹脂具有以下結(jié)構(gòu)：
[0014] [Si04/2] 〇 [R5Si03/2]P [R6R7Si02/2]Q [ (CH3) 2 (CH2 =CH)SiO1/2] "
[0015] 其中，R5是苯基或者苯基與甲基的組合，R6是苯基和甲基中的一種或兩者的組 合，R7是苯基和甲基中的一種或兩者的組合；0、P、Q、U是各官能娃氧結(jié)構(gòu)單元在所述乙稀 基硅樹脂中各自所占的摩爾份數(shù)，0+P+Q+U= 100%，其中，0 = 0 - 25%，P= 10 - 80%， Q= 0 - 25%，U= 10 - 40%。
[0016] 更優(yōu)選上述乙烯基娃樹脂中，含苯基娃氧結(jié)構(gòu)單元占全部官能娃氧結(jié)構(gòu)單元的 50% (摩爾）以上，使乙烯基硅樹脂與脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的相容性更好。
[0017] 更優(yōu)選上述改性含氫硅樹脂所含的含氫硅氧結(jié)構(gòu)單元與乙烯基硅樹脂所含的乙 烯基硅氧結(jié)構(gòu)單元的摩爾比為1 : (0. 7 - 1. 5)。
[0018] 上述羥基硅烷可以是二甲基羥基硅烷、二苯基羥基硅烷、^苯基^羥基硅烷、羥基 甲基二苯基硅烷和四羥基硅烷中的一種或其中多種的組合。羥基硅烷中的羥基基團可與環(huán) 氧基團反應。優(yōu)選上述羥基硅烷是帶苯基的羥基硅烷（如三苯基羥基硅烷、二苯基二羥基 硅烷、羥基甲基二苯基硅烷），苯基基團既可增加其與苯基硅樹脂（含苯基的改性含氫硅樹 月旨、含苯基的乙烯基硅樹脂）的相容性，又可增加其與脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的相容性，從而改善 環(huán)氧樹脂與硅樹脂的相容性。
[0019] 上述乙酰丙酮金屬鹽可以是乙酰丙酮鈹、乙酰丙酮銦、乙酰丙酮鎵（III)、乙酰丙 酮鋯、乙酰丙酮亞鐵、三乙酰丙酮釩、乙酰丙酮錳（II)、乙酰丙酮鋁、乙酰丙酮氧鈦、乙酰丙 酮鐵和乙酰丙酮鋅中的一種或其中多種的組合。
[0020] 優(yōu)選上述鉑配合物是甲基乙烯基硅氧烷配位的鉑催化劑，其中鉑的質(zhì)量分數(shù)為 0? 2 - 0? 5%〇
[0021] 上述乙酰丙酮金屬鹽是環(huán)氧樹脂交聯(lián)劑及硬化促進劑，并且能通過化學螯合作用 提高樹脂材料的性能。上述鉑配合物是乙烯基硅樹脂與改性含氫硅樹脂發(fā)生硅氫加成反應 的催化劑。乙酰丙酮金屬鹽和鉑配合物能共存于體系中，相互間不會導致中毒失效，環(huán)氧樹 脂與有機硅樹脂都能有效地進行固化。
[0022] 本發(fā)明還提供上述有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料的一種制備方法，其特征在于依 次包括下述步驟：
[0023] (1)按重量計，取脂環(huán)族環(huán)氧樹脂100份、改性含氫硅樹脂10 - 40份，乙酰丙酮金 屬鹽0. 001 - 0. 05份，鉑配合物0. 01 - 0. 05份，并加入到清潔、干燥并具有循環(huán)導熱油套 的反應容器中；然后運行反應容器的循環(huán)導熱油套，反應容器的循環(huán)導熱油套運行時其內(nèi) 部的油溫為80 -KKTC，并對反應容器中的物料進行攪拌（優(yōu)選本步驟（1)中，攪拌速度為 1000 - 1500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為60 - 90分鐘）；攪拌結(jié)束后將反應容器中的物料冷卻 至30°C以下（冷卻方法可為，反應容器的循環(huán)導熱油套通入溫度不高于30°C的冷卻油），得 到一階段產(chǎn)物；
[0024] (2)按重量計，取乙烯基硅樹脂10-40份、羥基硅烷0. 1-2份，加入到反應容器 中的一階段產(chǎn)物中；然后運行反應容器的循環(huán)導熱油套，反應容器的循環(huán)導熱油套運行時 其內(nèi)部的油溫為10-20°c，并對反應容器中的物料進行攪拌（優(yōu)選本步驟（2)中，攪拌速 度為500 - 800轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間為60 - 120分鐘，攪拌過程中反應容器中的物料溫度 不超過30°C)，攪拌結(jié)束后得到有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料。
[0025] 本發(fā)明的有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料具有低透濕透氧性（硫化實驗48小時， LED5050封裝體鍍銀層不發(fā)黑），耐冷熱沖擊性能優(yōu)良（-40°C- 100°C，停留30分鐘，500 沖擊，LED5050封裝體無死燈無剝離），粘結(jié)力高（對玻璃10 - 15MPa)，可應用于LED封 裝的高端領域。另外，本發(fā)明的有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料以脂環(huán)族環(huán)氧樹脂為主體，原 材料成本較低。
[0026] 本發(fā)明的有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料制備方法采用共混方法，工藝簡單，且產(chǎn) 物穩(wěn)定，有利于降低生產(chǎn)成本，并提高產(chǎn)品質(zhì)量。
【具體實施方式】[0027] 實施例1
[0028] 這種有機硅改性環(huán)氧樹脂封裝材料的制備方法依次包括下述步驟：
[0029] (1)取脂環(huán)族環(huán)氧樹脂lOOKg(均為3, 4-環(huán)氧環(huán)己基甲基3, 4-環(huán)氧環(huán)己基甲 酸酯）、改性含氫硅樹脂30Kg，乙酰丙酮金屬鹽0. 02Kg(均為乙酰丙酮鋅），鉑配合物 0. 03Kg(均為甲基乙烯基硅氧烷配位的鉑催化劑，其中鉑的質(zhì)量分數(shù)為0