[發明專利]一種LED封裝用含硅環氧樹脂組合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201110062716.0
• 申請日: 2011-03-16
• 公開（公告）號: CN102199276A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 王忠剛;劉萬雙
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C08G59/20
• 分類號: C08G59/20;H01L33/56;C09D163/00;C09J163/00;H01L23/29;H01B3/40
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明涉及一種發光二極管(LED)用的封裝材料，屬于發光半導器件封裝材料領域。尤其涉及一種具有低粘度、可紫外光固化，也可在較低溫度下迅速熱固化、具有極高的透光率、優良的熱穩定性和機械強度的含硅環氧樹脂組合物及其制備方法。

技術背景

近年來發光二極管(LED)作為新一代固體光源，相比傳統的白熾、熒光光源具有節能、環保、使用壽命長和光頻發射精準等特點，已經被廣泛應用于照明、輻射光源和顯示器等領域。LED器件通常需要采用透明的聚合物進行封裝，封裝材料能夠提供必要的物理支撐，避免器件與環境中水汽和氧接觸而影響LED光源的光輸出效率。LED器件對封裝材料的性能要求主要包括：高的透光率、折射率，優良的加工工藝性、耐濕、耐溶劑、耐熱變色性、耐紫外老化以及必需的熱學和力學性能。

迄今為止，LED一般以環氧樹脂、硅橡膠、聚碳酸酯以及聚氨酯等高透明性樹脂作為封裝材料。其中，環氧樹脂因其成本低廉、透明性好，熱學和力學性能優良以及加工工藝成熟等優點，成為目前LED封裝的主流材料。但是，當前被廣泛使用的雙酚A型環氧樹脂具有加入固化劑后儲存時間短、粘度大、固化溫度高、時間長等缺點，不僅給操作帶來了不便，而且不利于節能和提高生產效率。脂環族環氧樹脂是環氧樹脂的一個分支，未固化前粘度低，固化后產物的耐熱性好、固化收縮小、機械強度大、耐候性好。另外脂環族環氧樹脂具有很高的陽離子聚合反應活性，當采用潛伏型的離子引發劑進行固化時，體系具有良好的穩定性，可長時間儲存。尤其是，利用含硅聚合物所特有的耐紫外輻射強的優點，將含硅脂環族環氧樹脂用于制備LED封裝材料具有顯著的優勢。

美國專利US6878783公開了一種應用于固態器件封裝的脂環族環氧樹脂的制備方法，這種液態封裝料由脂環族環氧樹脂、酸酐固化劑、無鹵含硼催化劑組成。當脂環族環氧化合物選取ERL-4221，酸酐固化劑為4-甲基六氫苯酐時，其固化物的玻璃化轉變溫度在120-130℃范圍內，5mm厚樣品薄膜在400nm的透光率為82.6％，試樣所需固化溫度以及初始黃度隨著酸酐量的增加而增加。日本專利JP2009504081公開了一種主要由脂環族環氧化合物(10-88wt％)、氧雜環丁烷化合物(10-88wt％)以及陽離子引發劑(0.01-20parts)制成的液體環氧樹脂組合物。該組合物固化后具有優良的透明性、耐熱性以及較低的吸濕性、介電常數，可應用于LED封裝以及其它電子器件的絕緣材料。JP2009013263公開了一種用于光半導體器件封裝的環氧樹脂組合物。該組合物由一種脂環族環氧化合物、酸酐固化劑、固化促進劑和硫醇構成，其特點是固化后具有良好的透明性、耐濕性、加工工藝性、抗開裂性以及較低的內應力。日本專利JP?2009126901還公開了一種用于發光半導體器件封裝的熱固性樹脂組合物。該組合物由官能度不低于2的脂環族環氧化合物和一種含羧基且羧基數不低于2的聚硅氧烷組成，脂環族環氧化合物和聚硅氧烷的重量比在10∶90-50∶50范圍之內。其特點在于固化后材料無表面褶皺現象并且具有優良的機械性能。

上述國外專利報導的封裝材料大都采用脂環族環氧樹脂和酸酐、羧酸固化劑組成的固化體系，未能兼顧高流動性、高透明性、耐熱黃變以及可快速固化等發光半導體器件封裝材料所需要的性能。

發明內容

本發明所提供的含硅的環氧樹脂組合物，它包括以下主要組分：環氧樹脂A、環氧樹脂B、陽離子引發劑、自由基引發劑、鏈轉移劑環氧樹脂、活性稀釋劑、溶劑；

如上所述的環氧樹脂A的化學結構式為：

其中R₁和R₂為C₁-C₆的烷基或芳基；p為0-2的整數，m為0-2的整數，n為2-4的整數，p、m、n三者之和為4；

當R₁為甲基，R₂為甲基，p為1，m為1，n為2時，環氧樹脂A為：

當R₁為甲基，R₂為苯基，p為1，m為1，n為2時，環氧樹脂A為：

當R₁為苯基，R₂為苯基，p為1，m為1，n為2時，環氧樹脂A為：

當R₁為甲基，p為1，m為0，n為3時，環氧樹脂A為：

當R₁為苯基，p為1，m為0，n為3時，環氧樹脂A為：