电子产业用高性能有机硅材料开发正当时
姜承永
以电子科学为龙头的高新技术促进了各行各业的高速发展，既为配套材料产业提供了发展机遇，又向其技
术进步提出了新的挑战。研究开发电子技术配套应用的高性能有机硅材料，既是有机硅产业寻求发展的重要领
域，也是有机硅产业为改善经济效益等待开发的广阔天地。
电子产业技术门类繁杂，从元器件到部件和整机，产品形式多种多样，因此，电子产业需要应用多种类型
的有机硅产品与之配套，而且电子产业应用的有机硅产品大多属于精细化学品，通常要求技术指标较高。针对
电子产业的技术特点与市场需求，需要研究开发多型号综合配套的系列有机硅产品。
1. 电子级硅溶胶
硅溶胶是纳米级二氧化硅粒子在水中的分散液；在半导体元器件生产中，应用高纯度的硅溶胶作半导体硅
片的抛光液；此外，在太阳能光伏发电光电池中，硅溶胶被用作太阳能光电池玻璃的减低反射增加太阳光透过
的涂膜。在电子行业中对硅溶胶不仅要求纯度高，还要求二氧化硅粒子粒径分布细而均匀。
生产电子级硅溶胶最适宜的原料是四烷氧基硅烷——正硅酸甲酯或正硅酸乙酯。自烷氧基硅烷出发，控制
适当条件水解，将硅氧烷转变成二氧化硅。
当前及今后相当长时期内，多晶硅产业难以处理的副产物四氯化硅，为生产四烷氧基硅烷提供了负价格成
本的充足原料。应用科学的醇解工艺，避免醇解过程中醇与氯化氢作用生成氯代烷烃的副反应，以求高收率制
得四烷氧基硅烷，再将四烷氧基硅烷分馏提纯，继而用高纯水水解，得到电子级硅溶胶。
2. 低噪声半导体器件高纯度内保护材料
为保证半导体器件工作稳定，需要应用半导体结涂料对器件芯片涂覆保护。用作器件内保护有机硅涂料，
除一般要求的机械性能、介电性能、耐热性能之外，出于保证器件低噪声运行的工作要求，特别要求内保护有
机硅涂料要严格控制金属离子含量，其中钾、钠等金属离子要求控制指标大多在0.2ppm以下，甚至在0.04ppm
以下。
与通用型为强电配套的有机硅产品的生产相比较，低噪声半导体器件有机硅内保护涂料的生产环境、设备
和工艺洁净要求较高：生产厂房要求净化除尘、生产设备全部采用非金属材质，合成反应的原材料预先经过特
殊工艺提纯处理，合成反应催化剂也要尽量避免使用含有金属离子的化学试剂。
用作半导体结涂料的有机硅基础聚合物，一般采用加成反应交联的固化体系，交联密度精确控制；应用高
效传质传热精密控制反应温度的设备，同时采用有效调控分子量的特殊工艺，合成可控分子量分布的基础有机
硅聚合物；再配合精选高纯化学试剂，制得低噪声半导体器件内保护涂料。
3. 电子元器件低应力保护硅橡胶
出于绝缘、防潮、防尘等要求，电子元器件的管芯都需要涂覆硅橡胶等保护材料。保护胶既能持续起到有
效保护作用，同时在器件工作温度升高时还能发挥松弛内部结构应力的作用，就需要应用低应力的保护硅橡胶。
缩合反应硫化型硅橡胶不适合作内保护胶，因为缩合反应放出的低分子物将会污染芯片，并且缩合反应硫化型
硅橡胶具有随着时间增长硅橡胶硬度增大的倾向。应用常规技术合成加成反应硫化型硅橡胶，通过添加增塑剂
降低硫化胶硬度的办法也不适用，因为硅橡胶中的增塑剂组分迁移会改变芯片上电子组合部件的介电参数。生
产高性能的低应力硅橡胶，需要启用专门技术合成不含端羟基的基础有机硅聚合物，制备特种结构极低交联密
度的高活性交联剂，还需制备高效催化剂，将上述组分优选组合才能制得性能稳定的低应力保护硅橡胶。
4. LED封装用有机硅材料
有机硅材料因为具有耐高温、耐老化等优良性能而成为LED封装的优选材料。LED需要配套多种类型封装材
料，如管芯保护用低模量灌封硅橡胶、中模量灌封硅橡胶等，此外，特别需要配套应用硅树脂做封装透镜材料。
为了提高发光效率和延长工作寿命，选用高折射率高透明度的甲基苯基乙烯基硅树脂做LED的透镜材料。
应用常规水解缩合反应合成的甲基苯基乙烯基硅树脂往往会含有少量硅羟基——主要是在苯基基团取代位置的
反应活性较低，硅树脂内含有的这部分硅羟基，在催化加成反应固化时可能与交联剂发生脱氢反应，放出的氢
气形成微气泡，从而影响封装材料的透光性能。目前已开发出了亲核反应合成硅树脂技术，在硅树脂合成过程
中会优先缩合脱掉苯基取代位置的硅羟基，即使残留微量甲基取代位置的硅羟基，因其反应活性较高，可以采
用乙烯基取代消去羟基反应清除掉，因而可以制得透明度更高的硅树脂产品。
5. 半导体器件塑料封装用耐高温有机硅模塑料
半导体器件采用塑料封装代替金属和陶瓷封装，可大大降低元器件的制造成本，减轻器件重量，缩小体积，
有利于微型化，大大简化管壳制造工艺，提高生产效率，并适于机械化、自动化大量生产，因而受到普遍重视。
目前电子工业采用的封装塑料主要是环氧树脂和有机硅模塑料两大类。环氧树脂缺点是含极性基团，难以
制得高纯度级产品，而且耐热性能较差，不能用于使用条件较苛刻的场合。有机硅模塑料的缺点是对金属的粘
附力欠佳，与金属引线的密封性不良。如将提高硅橡胶硅树脂粘接性能的助剂引进有机硅模塑料中，将开发出
综合性能优良的半导体元器件封装用有机硅模塑料。
6. 电子部件组合件灌封硅橡胶
液体硅橡胶用于电子部件、组合件的灌封，可以起到防潮、防尘、防腐蚀、防震等保护作用，并提高使用
性能和稳定参数。特别是应用加成反应硫化型液体硅橡胶进行灌封时，可深层硫化，硫化过程不放出低分子物，
无应力收缩，无任何腐蚀，是理想的电子组合件灌封保护材料。
为扩大电子灌封硅橡胶的应用，应开发多种规格型号的硅橡胶以适应不同使用要求，同时还需要进一步提
高硅橡胶的粘接性能和阻燃性能。
7. 低压缩永久变形、高疲劳寿命、低故障率键盘用硅橡胶
用于硅橡胶键盘的热硫化硅橡胶在国内硅橡胶的产销量中占有较大的份额。但是现有用于键盘的商品硅橡
胶品位不高，其主要缺点是疲劳寿命不够长和导电硅橡胶键盘故障率较高。从硅橡胶生胶胶料合成和混炼工艺
配方入手加以改进，则可以克服上述缺陷。改进硅橡胶生胶生产设备的传质传热效果，并用降低硅橡胶挥发分
的聚合物封头剂，以此工艺制备的分子量分布均匀、低挥发分聚合物作基础胶料，配合改进的混炼工艺，不用
或少用结构控制剂加工混炼硅橡胶，因排除了结构控制剂等低分子物组分的迁移扩散不利影响，不仅降低导电
硅橡胶键盘故障率，在提高产品质量的同时降低生产成本。
8. 太阳能光伏发电装置灌封硅橡胶
有机硅材料的优良性能是其可用于光伏发电领域的基础条件，而有机硅产品主要原料不依赖于石油的原料
路线，强化了有机硅材料相对于其他合成材料的市场竞争优势。
以液体硅橡胶取代易黄变老化的EVA，用于光伏发电装置的灌封材料，具有耐候性能优良、不黄变、憎水防
潮、运行稳定、发电效率高、使用寿命长久等优点。
将有机硅玻璃树脂用于太阳能电池的透明上盖板涂料，不仅赋予盖板玻璃耐磨防划伤性能，而且提高透光
率。
9. 太阳能热发电配套应用高温导热硅油
太阳能热发电需要配套工作温度达400℃的导热油，硅油耐热性能优良，抗剪切性能好，苯甲基硅油应是高
温导热油的最佳选择。
为保证苯甲基硅油的可靠工作性能，线型聚合物分子中应有适当的苯基含量，聚合物双链端应以甲基二苯
基封端，以提高聚合物的热稳定性能；同时要消除有机硅聚合物中的端羟基，以防止硅羟基可能发生的热扣解
反应；在此基础上再配合可消除游离基的稳定剂。如此制得的苯甲基硅油，可以长寿命稳定工作和高效率传导
热能。
根据“第四届（2010）有机硅精细化学品市场交流会”专家报告整理。