本发明专利技术涉及适合于发光二极管封装用的具有优良耐热、耐紫外老化等性能的有机硅树脂/环氧树脂杂化材料。以有机硅树脂的重量份为基准，其组分及含量为：有机硅树脂100重量份，环氧树脂5～100重量份，有机硅树脂用量0.0001～0.005％的有机硅树脂固化催化剂，及环氧树脂用量0.001～1％的环氧树脂固化催化剂。所述的有机硅树脂中含有硅氢、硅乙烯和硅苯基基团，在室温下为液体，折光率为1.51～1.54，粘度为500～20000厘泊；所述的环氧树脂为不含芳香结构的环氧树脂。本发明专利技术的有机硅树脂/环氧树脂杂化材料可用于光电器件的封装或者用作光学胶粘剂，尤其适合于用作LED的封装材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机硅高分子领域，特别涉及适合于发光二极管(LED)封装用的具有优良耐热、耐紫外老化等性能的有机硅树脂/环氧树脂杂化材料。
技术介绍
基于LED的半导体照明技术具有广泛的节能前景。近年来，大功率白光LED制造技术、小功率白光LED集成照明技术、LED背光源技术等领域都有了飞跃式的发展，LED发光效率、亮度和稳定性有了大幅度的提高。在制造白光LED器件和背光源器件的过程中，除了芯片制造技术、荧光粉制造技术和散热技术外，LED封装材料的性能对其发光效率、亮度以及使用寿命也将产生显著的影响。过去几十年，环氧树脂因其具有良好的力学性能、粘结性能、高透明性及成本低等特点而被广泛用作LED封装材料。但随着LED功率和亮度的不断提高，传统的环氧树脂在耐老化性能方面已经不能满足实际要求。例如，环氧树脂在使用过程中由于紫外光的照射和热老化均会使其出现颜色变黄，透光率下降，从而大大缩短了 LED的使用寿命。近年来，有机硅材料因其具有出色的耐紫外光和热老化性能，吸引了越来越多的LED制造商的关注,被认为最有希望成为下一代大功率LED的封装材料。有机娃材料的主要缺点是机械强度较低，粘结性能差；用此作为LED封装材料使用时，会导致器件的可靠性较低。为了将有机硅材料的优点和环氧树脂的优点相结合，人们通过物理共混和化学改性的方法，发展了有机硅改性环氧树脂材料。化学改性，也就是将有机硅链段引入到环氧树脂的分子结构中，如USP6632892所公开的技术方案。一般来说，环氧树脂和有机娃材料的溶解度参数相差比较大，两者的相容性较差，因此物理共混的办法需要添加表面活性剂来提高有机硅和环氧树脂的相容性，如USP6800373所公开的技术方案。化学改性方法在环氧树脂中引入的有机硅组份的含量有限，因此对环氧树脂耐热和紫外老化性能的提高有限；物理改性一方面需要添加表面活性剂，而表面活性剂的耐热和紫外老化性能较差，另一方面也很难得到高透明的材料。此外，上述物理共混和化学改性方法中，环氧树脂的固化均需要使用酸酐固化剂，使材料的耐热和紫外老化性能降低。环氧树脂和有机硅材料的相容性差的根源在于两者的极性相差很大。因此如果能够提高有机硅材料的极性，同时降低环氧树脂的极性，将大大增加两者的相容性。在本专利技术中，通过将硅苯基引入到有机硅树脂中来提高有机硅树脂的极性，同时使用不含芳香结构的环氧树脂，使有机硅树脂和环氧树脂具有良好的相容性，从而克服前述改性方法的缺点。同时，在本专利技术中，环氧树脂的固化只使 用少量的催化剂，不使用酸酐作为固化剂，避免了耐热和紫外老化性能的降低。此外，LED封装材料的折射率对LED的器件的发光效率有着显著影响。由于作为LED芯片材料的GaN等材料具有高的折射率(约为2. 2)，为了能够有效的减少界面折射带来的光损失，尽可能提高取光效率，要求LED封装材料的折射率尽可能高。传统的硅胶或硅树脂材料的折光指数仅为1. 41，而理想封装材料的折光指数应该尽可能的接近GaN的折光指数。本专利技术的有机硅树脂/环氧树脂杂化材料的折光率在1. 5以上，有利于提高LED器件的发光效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有环氧树脂封装材料耐紫外和高温老化性能低，以及有机硅材料粘结性能较差的缺陷，提供一种耐紫外和高温老化的具有优良粘结性能、折光率在1. 5以上，适合于LED封装用的有机硅树脂/环氧树脂杂化材料。本专利技术的耐紫外和高温老化的发光二级管封装用有机硅树脂/环氧树脂杂化材料，以有机硅树脂的重量份为基准，其组分及含量为有机娃树脂100重量份环氧树脂5 100重量份有机硅树脂用量 O. 0001 O. 005%的有机硅树脂固化催化剂环氧树脂用量O. 001 I %的环氧树脂固化催化剂；优选组分及含量为有机娃树脂100重量份环氧树脂10 50重量份有机硅树脂用量O. 0005 O. 001 %的有机硅树脂固化催化剂环氧树脂用量O. 005 O. 5%的环氧树脂固化催化剂。所述的有机硅树脂中含有硅氢、硅乙烯和硅苯基基团，在室温下为液体，折光率为1. 51 1. 54，粘度为500 20000厘泊。由不同官能硅氧结构单元构成(四官能硅氧结构单元、三官能硅氧结构单元、双官能硅氧结构单元和单官能硅氧结构单元)，具有以下结构[SiO472] x [R1SiO372] Y [ (R2) (R3) SiO272] z [ (CH3) 2 (CH2 = CH) SiOl72] υ [ (CH3) 2 (H) SiOl72] ν(I)其中R1是C6H5或C6H5与CH3的组合；R2、R3独立地是CH3、C6H5中的一种或其组合；X，Y，Z，U，V是各官能硅氧结构单元在所述有机硅树脂中各自所占的摩尔份数，X+Y+Z+U+V=100%，其中，X = O 25%，Y = 10 80%，Z = O 25%，U = 10 20%，V = 10 20%，且U/V = 0.8 1.2。其中的硅苯基含量使有机硅树脂的折光率在1.51 1. 54之间，如果硅苯基含量太高或太低，有机硅树脂的折光率不在上述范围，将导致其与环氧树脂的相容性变差，难以得到高透明的杂化材料。上述有机硅树脂可以通过将四官能有机硅单体、三官能有机硅单体、双官能的有机硅单体及单官能有机硅单体按照上述X+Y+Z+U+V = 100%混合在一起，经水解缩合反应得到。水解缩合方法如文献所报道(有机硅合成工艺及产品应用，幸松民，王一路编著，化学工业出版社，1999，P730，)。上述四官能有机硅单体可以是氯硅烷(四氯化硅);也可以是其它可以水解的有机娃单体，比如甲氧基娃烧(四甲氧基娃烧)、乙氧基娃氧烧(四乙氧基娃烧)等；或上述四官能有机硅单体的混合物。上述三官能有机硅单体可以是有机氯硅烷(三氯硅烷)；也可以是其它可以水解的有机硅单体，比如甲氧基硅烷(三甲氧基硅烷)、乙氧基硅氧烷(三乙氧基硅烷)等；或上述三官能有机硅单体的混合物。上述双官能有机硅单体可以是有机氯硅烷(二氯硅烷)；也可以是其它可以水解的有机娃单体，比如甲氧基娃烧(~■甲氧基娃烧)、乙氧基娃氧烧(_■乙氧基娃烧)等；或上述双官能有机硅单体的混合物。上述单官能有机硅单体可以是有机氯硅烷(一氯硅烷)；也可以是其它可以水解的有机娃单体，比如甲氧基娃烧(甲氧基娃烧)、乙氧基娃氧烧(乙氧基娃烧)等；或上述单官能有机硅单体的混合物。所述的环氧树脂为不含芳香结构的环氧树脂，如氢化双酚A环氧树脂、脂环族环氧树脂或它们的混合物。不含芳香结构的环氧树脂的极性较小，与有机硅树脂的相容性较好。含芳香结构的环氧树脂如双酚A型环氧树脂，与上述有机硅树脂的相容性较差，共混体系在固化后会发生宏观分相，甚至在固化前就已经发生宏观分相，不能得到光学透明的有机硅树脂/环氧树脂杂化材料。所述的有机硅树脂固化所使用的有机硅树脂固化催化剂为硅氢加成通常所使用的催化剂，如H2PtCl6、Rh(PPh3)3Cl或Rh(PPh3)3Cl2等中的一种。有机硅树脂固化催化剂的用量为有机硅树脂用量的O. 0001 O. 001%，如果用量太少，将会导致固化反应不完全，如果用量太多，将会导致固化有机硅树脂/环氧树脂杂化材料的透光率和耐老化性能降低。所述的环氧树脂固化催化剂为β 二酮金属络合物。其用量本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发光二级管封装用有机硅树脂/环氧树脂杂化材料，以有机硅树脂的重量份为基准，其特征是：有机硅树脂100重量份环氧树脂5～100重量份有机硅树脂用量0.0001～0.005％的有机硅树脂固化催化剂环氧树脂用量0.001～1％的环氧树脂固化催化剂；所述的有机硅树脂中含有硅氢、硅乙烯和硅苯基基团；所述的环氧树脂为不含芳香结构的环氧树脂。
【技术特征摘要】
1.一种发光二级管封装用有机硅树脂/环氧树脂杂化材料，以有机硅树脂的重量份为基准，其特征是 有机硅树脂100重量份 环氧树脂5 100重量份 有机硅树脂用量O. 0001 O. 005%的有机硅树脂固化催化剂 环氧树脂用量O. 001 I %的环氧树脂固化催化剂； 所述的有机硅树脂中含有硅氢、硅乙烯和硅苯基基团； 所述的环氧树脂为不含芳香结构的环氧树脂。2.根据权利要求1所述的发光二级管封装用有机硅树脂/环氧树脂杂化材料，其特征是 有机硅树脂100重量份 环氧树脂10 50重量份 有机硅树脂用量O. 0005 O. 001 %的有机硅树脂固化催化剂 环氧树脂用量O. 005 O. 5%的环氧树脂固化催化剂。3.根据权利要求1或2所述的发光二级管封装用有机硅树脂/环氧树脂杂化材料，其特征是所述的有机硅树脂中含有硅氢、硅乙烯和硅苯基基团的有机硅树脂，在室温下为液体，折光率为1. 51 1. 54，粘度为500 20000厘泊。4.根据权利要求3所述的发光二级管封装用有机硅树脂/环氧树脂杂化材料，其特征是所述的有机娃树脂中含有娃氢!、娃乙稀和娃苯基基团的有机娃树脂具有以下结构 [SiO472Jx [R1SiO372Iy [(R2) (R3) Si02/2]z [ (CH3) 2 (CH2 = CH) SiOl72]...
【专利技术属性】
技术研发人员：张瑛，黄伟，赵晓娟，杨欣，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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