有机硅材料、可固化有机硅组合物和光学器件制造技术

本发明专利技术涉及一种有机硅材料，根据X射线光电子光谱学(ESCA)，以所述有机硅材料表面的元素组成百分比计，所述有机硅材料满足以下条件中的任一项：(i)碳原子的所述元素组成百分比为50.0到70.0原子％；(ii)碳原子的所述元素组成百分比与硅原子的所述元素组成百分比的比率(C/Si)为2.0到5.0；或(iii)上述条件(i)和(ii)同时满足。所述有机硅材料针对光和热是稳定的，其中往往不会出现透射率降低和裂纹生成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机硅材料、用于形成有机硅材料的可固化有机硅组合物，以及包含有机硅材料的光学器件。
技术介绍
有机硅材料由于其优异的透明性、耐热性和耐候性而用作发光二极管(LED)的镜片材料或密封材料(参考专利文献1)。然而，随着近来LED亮度的增加，尽管该LED为有机硅材料，仍然已经发现诸如透明性降低和出现裂纹生成之类的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本未经审查的专利申请公布No.2002-314139
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供对光和热稳定的有机硅材料，其中往往不会出现透射率降低和破裂。本专利技术的其他目的是提供形成此类有机硅材料的可固化有机硅组合物以及提供使用此类有机硅材料的具有优异可靠性的光学器件。问题的解决方案本专利技术的有机硅材料具有的特征在于，根据X射线光电子光谱学(ESCA)，以有机硅材料表面的元素组成百分比计，该有机硅材料满足以下条件中的任一项：(i)碳原子的元素组成百分比为50.0到70.0原子％；(ii)碳原子的元素组成百分比与硅原子的元素组成百分比的比率(C/Si)为2.0到5.0；或(iii)上述条件(i)和(ii)同时满足。该有机硅材料优选地在其结构中包含Si-R1-Si键(其中R1为亚烷基或亚芳基)，并且该有机硅材料优选地为光学材料，尤其是光学元件的密封材料。本专利技术的可固化有机硅组合物具有的特征在于，其固化以形成上述这样的有机硅材料，并且为这样的组合物，其包含：在分子中具有至少两个硅键合的烯基和至少一个硅键合的芳基的有机聚硅氧烷；在分子中具有至少两个硅键合的氢原子的有机聚硅氧烷；以及硅氢加成反应催化剂。本专利技术的光学器件具有的特征在于，其通过用上述有机硅材料密封光学元件而形成，并且优选地，上述光学元件为LED。专利技术效果本专利技术的有机硅材料具有的特征在于，其对光和热稳定，并且往往不会出现透射率降低和裂纹生成。此外，本专利技术的有机硅组合物具有的特征在于，其形成这样的有机硅材料。另外，本专利技术的光学器件的特征在于具有优异的可靠性。附图说明图1为作为本专利技术的光学器件的例子的板上芯片(COB)LED装置的剖视图。图2为作为本专利技术的光学器件的例子的另一个LED装置的剖视图。具体实施方式[有机硅材料]本专利技术的有机硅材料具有的特征在于，根据X射线光电子光谱学(ESCA)，以有机硅材料表面的元素组成百分比计，该有机硅材料满足以下条件中的任一项：(i)碳原子的元素组成百分比为50.0到70.0原子％；(ii)碳原子的元素组成百分比与硅原子的元素组成百分比的比率(C/Si)为2.0到5.0；或(iii)上述条件(i)和(ii)同时满足。根据X射线光电子光谱学(ESCA)以有机硅材料表面的原子组成百分比计，碳原子的比例为50.0到70.0原子％，并且优选地为60.0到68.0原子％。这是因为当碳原子的比例不小于以上给出范围的最小值时，有机硅材料针对光和热是稳定的，而且往往不会出现有机硅材料透射率的降低，并且可产生高度耐用的LED装置。另一方面，当该比例不大于以上给出范围的最大值时，有机硅材料中的裂纹生成往往不会出现，并且可产生高度耐用的LED装置。此外，根据有机硅材料表面的X射线光电子光谱学(ESCA)以原子组成百分比计，碳原子的元素组成百分比与硅原子的元素组成百分比的比率(C/Si)为2.0到5.0，并且优选地为3.0到4.5。这是因为如果该比率(C/Si)不小于以上给出范围的最小值时，则可由于所赋予的高韧性而抑制裂纹生成，而另一方面，如果该比率不大于以上给出范围的最大值，则可抑制由光和热引起的组合物降解。此外，有机硅材料优选地在其结构中具有Si-R1-Si键。这是因为当LED被反复打开和关闭时，具有这样的键的有机硅材料可减轻由于光和热造成的降解以及由于内部压力出现而造成的损坏。在该式中，R1为亚烷基或亚芳基。亚烷基的例子包括具有2至12个碳的亚烷基，诸如甲基亚甲基、亚乙基、亚丙基、甲基亚乙基、亚丁基和亚异丁基。亚芳基的例子包括具有6至12个碳的亚芳基，诸如亚苯基、甲代亚苯基、亚二甲苯基和亚萘基。本专利技术的此类有机硅材料的形状不受特别限制，并且例子包括片状、薄膜状、纤维状、板状、球状、半球状、凸透镜状、凹透镜状、菲涅耳透镜状、圆立柱状和圆柱状。本专利技术的有机硅材料可为独立的，但是，例如，其还可用作光学器件中的发光元件的密封材料、粘合剂材料或覆盖材料，并且还可用作光学器件中的透镜或者用作太阳能电池中的保护材料或聚光透镜。[可固化有机硅组合物]形成本专利技术的有机硅材料的可固化有机硅组合物的固化机制不受特别限制，并且例子包括加成反应、缩合反应和自由基反应。加成反应是优选的。已通过加成反应固化的可固化有机硅组合物包含：在分子中具有至少两个硅键合的烯基和至少一个硅键合的芳基的有机聚硅氧烷；在分子中具有至少两个硅键合的氢原子的有机聚硅氧烷；以及硅氢加成反应催化剂。作为这样的可固化有机硅组合物，包含如下的一种是优选的：(A)有机聚硅氧烷，所述有机聚硅氧烷由如下平均组成式表示：R2aSiO[(4-a)/2]其中R2各自独立地为具有1至12个碳的烷基、具有2至12个碳的烯基、具有6至20个碳的芳基或具有7至20个碳的芳烷基，其中烯基占全部R2的1至20摩尔%，芳基占全部R2的至多40摩尔％，并且“a”为满足关系1≤a＜2的数；(B)一定量的在分子中具有至少两个硅键合的氢原子的有机聚硅氧烷，所述量使得该组分中的硅键合的氢原子的量相对组分(A)中每1摩尔的总烯基为0.1至5摩尔；以及(C)一定量的硅氢加成反应催化剂，所述量使得该硅氢加成反应催化剂加速本专利技术组合物的固化。组分(A)是本专利技术组合物的主要组分，并且是由以下平均组成式表示的有机聚硅氧烷：R2aSiO[(4-a)/2]。在该式中，R2各自独立地为具有1至12个碳的烷基、具有2至12个碳的烯基、具有6至20个碳的芳基或具有7至20个碳的芳烷基。具体例子包括烷基，诸如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基和十二烷基；烯基，诸如乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基和十二碳烯基；芳基，诸如苯基、甲苯基、二甲苯基、萘基、蒽基、菲基和芘基；芳烷基，诸如萘基乙基、萘基丙基、蒽基乙基、菲基乙基和芘基乙基；以及其中这些芳基或芳烷基的氢原子被烷基(诸如甲基或乙基)、烷氧基(诸如甲氧基或乙氧基)或卤素原子(诸如氯原子或溴原子)取代的基团。此外，在上式中，全部R2的1至20摩尔％，优选地1至15摩尔％或2至15摩尔％为上述烯基。这是因为当烯基的含量不小于以上给出范围的最小值时，本专利技术组合物令人满意地固化，而另一方面，当烯基的含量不大于以上给出范围的最大值时，通过固化本专利技术组合物获得的固化产物的物理特性是良好的。此外，全部R2的至多40摩尔％，优选地至多35摩尔％或至多30摩尔％为上述芳基，而另一方面，全部R2的至少1摩尔％、至少5摩尔％或至少10摩尔％为上述芳基。这是因为当芳基的含量不大于以上给出范围的最大值时，通过固化本专利技术组合物获得的固化产物的耐热性是良好的，并且其中光学元件用本专利技术组合物密封的光学器件的可靠性可被提高。另一方面，当芳基的含量不小于以上给出范围的最大值时，其中光学元件用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机硅材料，根据X射线光电子光谱学(ESCA)，以所述有机硅材料表面的元素组成百分比计，所述有机硅材料满足以下条件中的任一项：(i)碳原子的元素组成百分比为50.0到70.0原子％；(ii)碳原子的元素组成百分比与硅原子的元素组成百分比的比率(C/Si)为2.0到5.0；或(iii)上述条件(i)和(ii)同时满足。

【技术特征摘要】
2015.03.30 JP JP2015-0702111.一种有机硅材料，根据X射线光电子光谱学(ESCA)，以所述有机硅材料表面的元素组成百分比计，所述有机硅材料满足以下条件中的任一项：(i)碳原子的元素组成百分比为50.0到70.0原子％；(ii)碳原子的元素组成百分比与硅原子的元素组成百分比的比率(C/Si)为2.0到5.0；或(iii)上述条件(i)和(ii)同时满足。2.根据权利要求1所述的有机硅材料，其中所述有机硅材料在结构中包含Si-R1-Si键，其中R1为亚烷基或亚芳基。...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田真宗，饭村智浩，
申请(专利权)人：道康宁东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP