[發(fā)明專利]一種LED封裝補(bǔ)強(qiáng)用甲基乙烯基MQ樹脂的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810062613.2
• 申請日: 2008-06-24
• 公開（公告）號: CN101323667A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 來國橋;董紅;楊雄發(fā);伍川;蔣劍雄
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州師范大學(xué)
• 主分類號: C08G77/20
• 分類號: C08G77/20;C08G77/06;C08L83/04
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陳小良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有機(jī)樹脂的制備方法，具體是指一種用于LED封裝補(bǔ)強(qiáng)用甲基乙烯基MQ樹脂的制備方法。

技術(shù)背景

人類自跨入二十一世紀(jì)以來，能源問題日益嚴(yán)重，我國能源形勢也非常嚴(yán)峻。節(jié)約能源與開發(fā)新能源同等重要，而節(jié)約能源則更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保，應(yīng)放在首位。當(dāng)前，照明約占世界總能耗的20％左右，若能用能耗低、壽命長、環(huán)保安全的光源取代低效率、高耗電量的傳統(tǒng)光源，無疑將帶來一場世界性的照明革命。

超高亮度的發(fā)光二極管(Light?Emitting?Diode，LED)消耗的電能僅是傳統(tǒng)光源的1/10，不使用嚴(yán)重污染環(huán)境的汞，體積小，壽命長，已經(jīng)用于裝飾照明、汽車照明、交通信號燈方面，有望成為繼白熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈之后的第四代光源。

目前普通LED的封裝材料主要是雙酚A型透明環(huán)氧樹脂，隨著白光LED的發(fā)展，尤其是基于紫外光的白光LED的發(fā)展，需要外層封裝材料在保持可見光區(qū)高透明性的同時(shí)能夠?qū)ψ贤夤庥休^高的吸收率，以防止紫外線的泄漏；另外，封裝材料還需要具有較強(qiáng)的抗紫外線輻射能力。環(huán)氧樹脂經(jīng)長期使用后，在LED芯片發(fā)射的紫外光照射下會不可避免地發(fā)生黃變現(xiàn)象，導(dǎo)致透光率下降，LED器件的亮度降低。另外環(huán)氧樹脂熱阻高達(dá)250℃/W～300℃/W，因散熱不良會導(dǎo)致芯片結(jié)溫迅速上升，從而加速器件光衰，甚至?xí)驗(yàn)檠杆贌崤蛎浰a(chǎn)生的應(yīng)力造成開路而失效(IEEE?Proc.SPIE，1998，3279：259-262；Microelectronics?reliability，1999，39(8)：1219-1227)。有研究表明，有些使用環(huán)氧樹脂封裝的LED產(chǎn)品在連續(xù)點(diǎn)亮后的使用壽命僅5,000小時(shí)，甚至更短。因此，隨著LED研究開發(fā)的飛速發(fā)展，對封裝材料的要求也越來越高，環(huán)氧樹脂已不能完全滿足LED的封裝要求。

有機(jī)硅具有透光率高，折射率大，熱穩(wěn)定性好，應(yīng)力小，吸濕性低等優(yōu)點(diǎn)，作為LED封裝材料，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于環(huán)氧樹脂。世界各國及照明企業(yè)相繼投入大量人力物力開展LED封裝用有機(jī)硅材料的研究。大功率白光LED封裝材料除了要求有很高的折光率、透光率和耐紫外線輻射以外，還要求有一定的硬度、拉伸強(qiáng)度。但是，硅橡膠致命的弱點(diǎn)是未補(bǔ)強(qiáng)的硫化膠機(jī)械強(qiáng)度極低，要想有很好的機(jī)械強(qiáng)度，就必須加入補(bǔ)強(qiáng)填料。對有機(jī)硅LED封裝材料，要求高折光率、高透光率、較大的拉伸強(qiáng)度和較高的硬度，這就對補(bǔ)強(qiáng)填料提出了更高的要求。

現(xiàn)有專利公開的都是采用白炭黑補(bǔ)強(qiáng)。美國專利US20050212008(其等同專利EP1424363)公開了在不損害封裝材料透光率的前提下，用氣相法白炭黑補(bǔ)強(qiáng)硅橡膠，所得LED封裝材料硬度可達(dá)85?Shore?A，彎曲強(qiáng)度為95～135MPa，拉伸強(qiáng)度5.4MPa。同樣，美國專利US?20077294682也采用氣相法白炭黑補(bǔ)強(qiáng)LED封裝用有機(jī)硅材料，所得材料的硬度可達(dá)40～80?ShoreD，彎曲強(qiáng)度可達(dá)50MPa。

上述方法雖然可以有效提高硅橡膠的強(qiáng)度，但由于氣相法白炭黑混煉困難、粉塵大、易結(jié)構(gòu)化，導(dǎo)致加工復(fù)雜。而且高抗撕白炭黑的價(jià)格相當(dāng)昂貴，大大增加了成本。更重要的是，氣相法白炭黑與有機(jī)硅材料的折光率相差較大，加入氣相法白炭黑后往往會降低LED封裝材料的透光率。

MQ樹脂也是很好的有機(jī)硅補(bǔ)強(qiáng)劑。MQ硅樹脂是由單官能硅氧單元(R₃SiO_0.5，簡稱M單元)和四官能硅氧單元(SiO₂，簡稱Q單元)組成的一種有機(jī)硅樹脂(幸松民，王一璐著《有機(jī)硅合成工藝及產(chǎn)品應(yīng)用》化學(xué)工業(yè)出版社，726)。用MQ硅樹脂補(bǔ)強(qiáng)的硅橡膠有兩個(gè)特點(diǎn)：一是硫化前膠料的流動性較好；二是硫化膠的透明度較高。MQ硅樹脂具有較大的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。首先，它是唯一不從有機(jī)硅金屬化合物和硅等昂貴原料出發(fā)來進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的一類有機(jī)硅高分子化合物；其次，它不同于其它任何有機(jī)硅樹脂，在制備過程中對所加入各個(gè)組份的比例不需嚴(yán)格控制，改性容易，應(yīng)用前景廣闊。同時(shí)，在MQ硅樹脂中引入各種有機(jī)基團(tuán)或?qū)⑵鋽U(kuò)展為MDQ或MTQ結(jié)構(gòu)的硅樹脂，已取得實(shí)用性的進(jìn)展。目前國內(nèi)外生產(chǎn)MQ硅樹脂主要以正硅酸乙酯為原料，雖然由此所得的產(chǎn)物性能優(yōu)良，但價(jià)格昂貴，限制了其使用范圍。而用水玻璃與有機(jī)烷氧基硅烷共水解制備的MQ硅樹脂價(jià)格低廉得多，其性能與用正硅酸乙酯法制得的產(chǎn)品基本相同(黃文潤有機(jī)硅材料的市場與產(chǎn)品開發(fā)(續(xù)十七)[J].有機(jī)硅材料及應(yīng)用，1998(2)：10-13)。要想用MQ樹脂補(bǔ)強(qiáng)LED封裝用有機(jī)硅材料，MQ樹脂必須純度高，具有與有機(jī)硅封裝材料相同或相近的折光率和透光率。