專利名稱：用于保護(hù)濕敏器件的組合物的制作方法
用于保護(hù)濕敏器件的組合物本發(fā)明第一方面涉及一種改進(jìn)的復(fù)合材料，其通過(guò)防止?jié)駳膺M(jìn)入對(duì)濕氣存在敏感的器件來(lái)控制H2O含量，涉及用于生產(chǎn)這一復(fù)合材料的混合物，和涉及使用這種材料控制其內(nèi)部的H2O含量的敏感器件。這種復(fù)合材料可用作邊緣阻擋材料并與器件周邊相鄰地布置或者作為填料(即，能填充密封器件內(nèi)密閉的自由體積的材料)。使用本發(fā)明的復(fù)合材料，改進(jìn)或解決敏感器件的界面和封裝問(wèn)題，從而禁止水到達(dá)器件內(nèi)部因此劣化其特性。鑒于其功能性能，這些復(fù)合材料有時(shí)在本發(fā)明中也稱為術(shù)語(yǔ)“復(fù)合阻擋材料”，它包括其中分散有H2O吸收劑的聚硅氧烷基體。使用聚硅氧烷阻擋材料是非常有利的，因?yàn)榭捎稍试S調(diào)節(jié)流變性能的前體的合適混合物獲得這些阻擋材料，以便將其適應(yīng)于其沉積例如噴射、旋涂或篩網(wǎng)印刷所使用的不同工藝中。起始混合物的特性還允許利用可采用的不同交聯(lián)程度優(yōu)化復(fù)合材料的機(jī)械特 征。美國(guó)專利4081397公開(kāi)了一種物質(zhì)的組合物，它在電子和電氣器件中使用的彈性體基體內(nèi)提供有堿土金屬氧化物。該組合物僅僅用作以離散元件形式插入的吸氣劑(即干燥劑)材料，它在濕氣滲透到密封器件內(nèi)部之后吸收濕氣，但作為阻擋材料是不可用的。而且，當(dāng)提供無(wú)機(jī)粉末時(shí)，相對(duì)于聚合物樹(shù)脂粘度可能且不可預(yù)期的變化，引起該組合物的使用受到限制。特別地，對(duì)于本發(fā)明組合物的使用來(lái)說(shuō)，存在兩種主要的形式。在第一種中，交聯(lián)(或固化)工藝得到較高分子量的聚合物在這一情況下，所得基體顯示出粘彈性能，即在室溫下，這一材料在其玻璃化溫度以外，而高度交聯(lián)將使體系得到剛性。在邊緣密封的情況下，這一解決方法是優(yōu)選的，因?yàn)檫@有助于器件的結(jié)構(gòu)完整性。在可供替代的實(shí)施方案中，固化工藝導(dǎo)致比前面所述的邊緣形式小的交聯(lián)程度。在這一情況下，獲得具有凝膠特性的復(fù)合阻擋材料，從而能適應(yīng)于機(jī)械應(yīng)力，但與此同時(shí)，具有彈性材料的尺寸穩(wěn)定性。鑒于這一性能，第二類材料優(yōu)選用作敏感器件內(nèi)部體積的填充溶液且有利地用在撓性器件內(nèi)。下述至少兩類不同的吸收劑構(gòu)成在本發(fā)明的聚硅氧烷基體內(nèi)分散的H2O吸收劑優(yōu)選選自堿土金屬氧化物的不可逆的吸收劑，和選自硅鋁酸鹽，尤其優(yōu)選分子篩或沸石、硅膠、粘土的可逆吸收劑?？赡婧筒豢赡鏉駳馕談┑母拍钕鄬?duì)于生產(chǎn)敏感器件的工藝溫度或聚合物基體交聯(lián)解釋，在不可逆吸收劑的情況下，是指在低溫下，典型地不大于150°C下，沒(méi)有再活化(釋放顯著量的濕氣，即相對(duì)于吸收劑的用量大于20wt%)的吸收劑，例如堿土金屬氧化物，尤其優(yōu)選氧化鈣；而在可逆吸收劑的情況下，是指在那些溫度下再生的吸收劑，從而釋放大部分捕獲的濕氣。更具體地，適合于在本發(fā)明中使用的可逆吸收劑的特征在于，當(dāng)用70-180°C之間的溫度進(jìn)行熱處理時(shí)，相對(duì)于其最大濕氣吸收能力，釋放至少50%。本發(fā)明的目的是相對(duì)于阻擋材料、吸收劑的總重量，這種可逆和不可逆吸收劑的重量比之間尤其有用和特定的組合，所述吸收劑還應(yīng)當(dāng)具有一些特定的尺寸限制。
已發(fā)現(xiàn)，采用這種特定的組合，實(shí)現(xiàn)了兩種不同的技術(shù)效果對(duì)最終的阻擋材料(與終產(chǎn)物的特性相關(guān))和還對(duì)于起始混合物(在敏感器件的生產(chǎn)階段期間相關(guān)的方面)，尤其都不存在對(duì)流變性能的負(fù)面影響或改變，且與此同時(shí)保證充足的除去濕氣的能力。而且，這一組合提高吸收劑在阻擋材料前體、起始混合物內(nèi)的分散穩(wěn)定性。事實(shí)上，流變性能通常與聚合物材料內(nèi)的無(wú)機(jī)物含量強(qiáng)烈相關(guān)。本領(lǐng)域的專家通常預(yù)期，當(dāng)無(wú)機(jī)吸收顆粒的含量增加時(shí)，聚合物材料的流變性惡化。采用本發(fā)明的優(yōu)選組合物實(shí)現(xiàn)的第二技術(shù)效果是，對(duì)于敏感器件壽命來(lái)說(shuō)，改進(jìn)最重要的參數(shù)，即透過(guò)時(shí)間，所述透過(guò)時(shí)間定義為水從敏感器件外部滲透到其內(nèi)所要求的時(shí)間。鑒于上述，在本發(fā)明的第一方面中，本發(fā)明包括使用聚硅氧烷基體作為在含有至少兩類吸收劑的敏感器件內(nèi)阻擋水進(jìn)入的阻擋材料，其特征在于，所述聚硅氧烷基體含有10-55wt%基本上由一種或多種選自鈣、鍶、鋇、鎂的氧化物中的堿土金屬氧化物的粉末組成的不可逆的H2O吸收劑，和l_5wt%基本上由一種或多種硅鋁酸鹽組成的可逆H2O吸收劑，其中所述吸收劑粉末中95%的尺寸不大于10微米。
術(shù)語(yǔ)“基本上由…組成”意味著，對(duì)于不可逆和可逆吸收劑這二者來(lái)說(shuō)，也可存在相對(duì)于提到的吸收劑類型用量不高于10wt%的其他元素的可能性。重量百分?jǐn)?shù)相對(duì)于包括聚硅氧烷和在其內(nèi)包含的所有無(wú)機(jī)吸收劑的組合物的總
重量表達(dá)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，相對(duì)于吸收劑粉末的總量(即，可逆與不可逆吸收劑的總重量)，可逆吸收劑的用量大于2%但小于20%，更優(yōu)選為2. 5-7%。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，不可逆吸收劑與可逆吸收劑之間的重量比為2-45，更優(yōu)選13-20。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，堿土金屬氧化物是氧化鈣。通過(guò)篩分，從而導(dǎo)致由所使用的篩子開(kāi)口尺寸(5微米)給出的最大值的粉末尺寸的分布，或通過(guò)使用研磨工藝，從而導(dǎo)致充足程度的碎化，選擇堿土金屬氧化物的粉末粒度。在這一情況下，對(duì)于小比例的粉末(小于5% )來(lái)說(shuō)，可相對(duì)于上述規(guī)定的極限，具有較大的尺寸。優(yōu)選地，粒度不大于5微米，因此通常使用5微米的篩子。關(guān)于可逆吸收劑，可使用納米形式的可逆吸收劑。在后一情況下，不可以或者不方便依賴于篩分或研磨工藝選擇粒度，但方便的是通過(guò)可逆吸收劑合成工藝進(jìn)行選擇，在這一情況下，實(shí)現(xiàn)在所選值周圍為峰值的分布。應(yīng)當(dāng)使用無(wú)水形式的不可逆吸收劑,于是應(yīng)當(dāng)使用本領(lǐng)域中已知的合適的溶液，以避免在高含量下水合，和因此喪失能力。對(duì)于處理可逆吸收劑來(lái)說(shuō)，特別是對(duì)于聚硅氧烷基體交聯(lián)來(lái)說(shuō)當(dāng)使用熱工藝時(shí)，這不是必須的，因?yàn)樵谶@一情況下固化過(guò)程還引起可逆吸收劑的再活化。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，可逆吸收劑包括Na-LTA(4A)沸石。當(dāng)使用納米尺寸的可逆吸收劑時(shí)，這意味著粒度為50-500納米，和當(dāng)可逆吸收劑的濃度為l_5wt%時(shí),觀察到令人驚奇的技術(shù)效果。通過(guò)下述實(shí)施例進(jìn)一步闡述這一進(jìn)一步的效果。
本發(fā)明的組合物也可有利地與其他元件，例如用于敏感器件的周邊密封劑一起使用。在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明的復(fù)合阻擋材料與密封劑相鄰，從而面向敏感器件的內(nèi)部。在可供替代的實(shí)施方案中，本發(fā)明的復(fù)合阻擋材料用作通過(guò)密封劑密閉的敏感器件內(nèi)部體積的填料。此外，本發(fā)明的組合物可與充當(dāng)敏感器件內(nèi)表面之間界面作用的其他元件一起使用，即相對(duì)于實(shí)施例I中所使用的更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，已知在本領(lǐng)域稱為玻璃一玻璃(glass toglass)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明第二方面涉及一種混合物，所述混合物含有通過(guò)混合下述至少兩種不同的組分而獲得的含硅前體l)40_70wt%具有二甲基乙烯基端基的二一二甲基硅氧烷；和2) 5-40wt% 二甲基乙烯基或三甲基乙烯基二氧化硅，且含有10_55wt%基本上由一種或多種選自鈣、鍶、鋇、鎂的氧化物中的堿土金屬氧化物粉末組成的不可逆的濕氣吸收劑，和1_5*〖％基本上由一種或多種硅鋁酸鹽的粉末 組成的H2O可逆吸收劑，其中粉末中95%的尺寸不大于10微米。在可供替代的實(shí)施方案中，含硅前體混合物進(jìn)一步含有最多40wt%的二一二甲基輕基娃氧燒。在本發(fā)明的第三方面中，本發(fā)明包括對(duì)水存在敏感的器件，該器件包括根據(jù)前面給出的說(shuō)明控制水量的復(fù)合材料。最有利地，這種器件使用具有納米形式的可逆吸收劑的阻擋材料。在可受益于本發(fā)明技術(shù)方案的最感興趣的敏感器件當(dāng)中，尤其包括電子器件，Micro ElectroMechanical 或 Micro OptoElectronic 器件(在本領(lǐng)域中分別稱為 MEM 和MOEM器件)和有機(jī)電致發(fā)光器件，尤其優(yōu)選有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)和有機(jī)發(fā)光晶體管(OLET)器件。實(shí)施例I :樣品制備和特性在聚硅氧烷基體內(nèi)一起混合峰值在約100納米(因此粒度為50-150納米)處的氧化鈣(不可逆的吸收劑)和沸石Na-LTA 4A(可逆吸收劑)，制備不同樣品。樣品I和樣品2的組合物是本發(fā)明的組合物，且與不同樣品(對(duì)比1-3)進(jìn)行比較。選擇負(fù)載到基體內(nèi)的量，以便對(duì)濕氣具有相同的標(biāo)稱能力，確立所觀察到的任何效果與不同吸收能力不相關(guān)。表I示出了樣品的特性。表I
樣品ID H20能力 Ca0wt% 沸石wt%
對(duì)比 I 6 4320O
對(duì)比 2 6 4319.66 067
樣品 I 647318. 18 Γ63
對(duì)比 3 6 4316.48 Γθ6樣品 2~ 6. 43 ~18. 18 ~3Γθ3在所有前述樣品中，CaO粉末的平均尺寸為I. 64微米，樣品對(duì)比1_3和樣品I中可逆吸收劑的尺寸為納米級(jí)，而樣品2中沸石Na-LTA (4Α)粉末的尺寸約10微米。在隔開(kāi)100微米的兩個(gè)玻璃框24X60mm內(nèi)使用前述樣品作為填料，測(cè)量它們。作為最終基體的前體形式分配組合物并通過(guò)熱固化凝固(150°C下I小時(shí))。然后對(duì)框進(jìn)行加速潮濕試驗(yàn)，將它們暴露于含有85% RH 85°C下的氛圍內(nèi)，和在64小時(shí)之后，通過(guò)可視的光學(xué)測(cè)量，觀察在滲透面相應(yīng)的變色，檢測(cè)框內(nèi)的濕氣滲透。還通過(guò)更加精確的FTIR譜圖，證實(shí)這些測(cè)量結(jié)果。滲透面的長(zhǎng)度是與透過(guò)時(shí)間有關(guān)的參數(shù)。表2中報(bào)道了采用表I的組合物獲得的結(jié)果。 表2
樣品ID濕氣滲透長(zhǎng)度(mm) 85% RH，85°C 64小時(shí)
對(duì)比I6 2
對(duì)比26703
樣品I5 6
對(duì)比3θΤΤθ
樣品26 38根據(jù)前述表格，可觀察到在沸石的優(yōu)選條件下操作具有提高的效果。特別地，觀察樣品對(duì)比I、對(duì)比2和樣品I獲得的結(jié)果，可觀察到采用樣品I時(shí)滲透長(zhǎng)度顯著下降，這種下降導(dǎo)致一旦在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境內(nèi)操作時(shí)，敏感器件的壽命顯著延長(zhǎng)(這些結(jié)果是加速潮濕試驗(yàn)固有的)。類似和甚至更加令人驚奇的考慮還適用于比較樣品I的結(jié)果與對(duì)比3的結(jié)果，因?yàn)樵谶@一情況下，在恒定的容量下，增加量的可逆吸收劑對(duì)應(yīng)于濕氣滲透面的增加。樣品I和樣品2的比較可以觀察到對(duì)可逆吸收劑尺寸的影響，因?yàn)檫@兩個(gè)樣品具有名義上相同的組成，但樣品2顯示出高得多的滲透長(zhǎng)度。上述實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)濕氣吸收劑的負(fù)載量為l_5wt%時(shí)，采用與不可逆濕氣吸收劑混合的可逆濕氣吸收劑進(jìn)行操作，獲得改進(jìn)。使用微米范圍內(nèi)的粉末吸收劑，實(shí)現(xiàn)改進(jìn)，且當(dāng)可逆吸收劑具有納米粉末尺寸時(shí)，改進(jìn)最大化。實(shí)施例2在不銹鋼片上分配本發(fā)明的且在表3中示出的不同組合物，并通過(guò)使用自動(dòng)刀片鋪開(kāi)。表權(quán)利要求
1.在敏感器件內(nèi)阻擋水進(jìn)入的復(fù)合阻擋材料，它包括含有至少兩類吸收劑的聚硅氧烷基體，其特征在于，所述聚硅氧烷基體含有10-55wt%的基本上由一種或多種選自鈣、鍶、鋇、鎂的氧化物中的堿土金屬氧化物的粉末組成的不可逆的H2O吸收劑，和l-5wt%的基本上由一種或多種硅鋁酸鹽的粉末組成的可逆H2O吸收劑，其中所述吸收劑粉末中95%的尺寸不大于10微米。
2.權(quán)利要求I的復(fù)合阻擋材料，其中不可逆吸收劑與可逆吸收劑的重量比為2.7-45。
3.權(quán)利要求2的復(fù)合阻擋材料，其中不可逆吸收劑與可逆吸收劑的重量比為13-20。
4.權(quán)利要求I的復(fù)合阻擋材料，其中相對(duì)于吸收劑粉末的總重量，可逆吸收劑的重量大于2%但小于20%。
5.權(quán)利要求I的復(fù)合阻擋材料，其中相對(duì)于吸收劑粉末的總重量，可逆吸收劑的重量為 2. 5-7%。
6.權(quán)利要求I或2的復(fù)合阻擋材料，其中可逆吸收劑粉末的尺寸為50-500納米。
7.權(quán)利要求I的復(fù)合阻擋材料，其中在等于或小于180°C的溫度下，所述不可逆吸收劑不釋放水。
8.權(quán)利要求I的復(fù)合阻擋材料，其中在70-180°C的溫度下，所述可逆吸收劑釋放水。
9.用于生產(chǎn)權(quán)利要求I的復(fù)合阻擋材料的混合物，其含有包含8)40-70被％具有二甲基乙稀基端基的_■ 一_■甲基娃氧燒和b) 5~30wt% _.甲基乙稀基或二甲基乙稀基_■氧化娃的混合物，和含有10-55wt%基本上由一種或多種選自鈣、鍶、鋇、鎂的氧化物中的堿土金屬氧化物的粉末組成的不可逆的濕氣吸收劑，1_5 〖％基本上由一種或多種硅鋁酸鹽組成的可逆H2O吸收劑，其中不可逆和可逆吸收劑粉末中95%的尺寸不大于10微米。
10.權(quán)利要求9的生產(chǎn)復(fù)合阻擋材料的混合物，進(jìn)一步含有最多40被％的二一二甲基羥基娃氧燒。
11.對(duì)水分存在敏感的器件，其特征在于包括權(quán)利要求I的復(fù)合阻擋材料。
12.權(quán)利要求11的對(duì)水分存在敏感的器件，其中所述復(fù)合阻擋材料布置在所述器件的四周。
13.權(quán)利要求11的對(duì)水分存在敏感的器件，其中所述復(fù)合阻擋材料填充所述器件的內(nèi)部體積。
14.權(quán)利要求11的對(duì)水分存在敏感的器件，其中所述器件是電致發(fā)光有機(jī)器件。
15.權(quán)利要求11的對(duì)水分存在敏感的器件，其中所述器件是電子或電氣器件。
16.權(quán)利要求11的對(duì)水分存在敏感的器件，其中所述器件是微機(jī)械或微光電器件。
全文摘要
改進(jìn)的聚硅氧烷復(fù)合阻擋材料，控制，防止，限制進(jìn)入到對(duì)水存在敏感的器件內(nèi)的水含量，其生產(chǎn)方法，和使用這種阻擋材料的敏感器件用于控制在其內(nèi)部的水含量。
文檔編號(hào)H01L51/52GK102812576SQ201180015028
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者P·巴卡, A·伯努西, S·隆德納, R·馬克西 申請(qǐng)人:工程吸氣公司