[發明專利]固化性有機硅樹脂組合物和光電器件

有效

• 申請號: 201310077084.4
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN103305005B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 小內諭
• 申請（專利權）人: 信越化學工業株式會社
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/04;C08L83/05;C08K5/5419;H01L33/56
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 李英

技術領域

本發明涉及固化性有機硅樹脂組合物和用其封裝的光電半導體器件，該固化性有機硅樹脂組合物可用作光學器件和光學元件用材料、電子器件和電子部件的絕緣材料、涂裝材料等。

背景技術

環氧樹脂一般用作發光二極管(LED)元件的封裝材料。然而，由于環氧樹脂具有高的彈性模量，在熱循環過程中在環氧樹脂中產生應力，引起接合線（bonding wires）因應力而斷裂和使環氧樹脂開裂的問題。由環氧樹脂施加于LED元件的應力可引起半導體的晶體結構破壞，導致發光效率的下降。另外，由于LED元件在長期運行過程中釋放光和熱，該元件周圍的部分樹脂可能變色而阻礙光的提取。需要在耐光性和耐熱性上的改善。

作為上述問題的應對措施，專利文獻1公開了有機硅改性的有機樹脂，以及專利文獻2提出有機硅微粒向環氧樹脂中的加入。然而，由于這些措施使用富有機組分的封裝劑，在長期運行過程中裂紋可能因來自光學半導體的短波長的紫外光而形成以及可能發生黃變。于是，LED器件隨時間流逝經歷亮度的下降。

此外，有機硅樹脂用作無有機組分的柔性封裝劑，例如，如專利文獻3-5中所提出。有機硅樹脂在耐熱性、耐候性和耐變色性上優于環氧樹脂。有機硅樹脂還在透明性和光學性能上優于環氧樹脂和其他有機材料。由于這些原因，近年來發現了有機硅樹脂對于LED、尤其是藍LED和白LED的應用的許多例子。基于具有柔性分子結構的有機硅樹脂的組合物在由低溫到高溫的寬溫度范圍具有橡膠彈性，因此其對于抑制熱沖擊的裂紋有效，從而確保LED器件經過長期的時間保持高度可靠。

另一方面，有機硅樹脂材料一般為粘性或者粘著性的，并由于橡膠性而具有低材料強度。已知，這些缺點通過將填料加入有機硅以提高材料強度和減輕粘性來消除。在專利文獻6中，例如，將具有100nm以下的平均粒徑的納米顆粒聚合物形式的聚有機硅倍半硅氧烷加入有機硅樹脂組合物。得到的樹脂組合物具有高的硬度和改善的抗沖擊性，同時保持高透明性。因此其適合光電半導體封裝。

另外，專利文獻7和8公開了有機硅樹脂組合物，向該組合物加入核/殼結構的有機硅系聚合物顆粒，其包含涂布以烷基硅烷縮合物（殼）的具有0.001-1.0μm平均粒徑的有機硅顆粒（核）。得到的樹脂組合物具有高硬度和改善的耐沖擊性，同時保持高透明性。因此它們適合光電半導體器件的封裝。

然而，和上述引用的專利文獻一樣具有亞微米級平均粒徑的有機硅細粉末由于其增加的比表面積容易因高溫下的氧化而變色。另一方面，近年來進步的結果而產生較高亮度的LED元件放出更大量的熱，由此根據經驗期望LED元件的表面溫度在運行期間達到約150℃。在該環境下，當使用包含有機硅亞微米顆粒的有機硅封裝劑時，該封裝劑由于有機硅亞微米顆粒自身的氧化而經歷快速的變色。于是，由光電半導體元件發出的光被變色的封裝劑截獲，從而導致變暗的發光問題。這意味著，LED器件具有短壽命或者缺乏長期的耐熱性。

此外，專利文獻9－11公開了有機硅樹脂組合物，其填充以有機硅細顆粒以為了材料強度改善、光漫射和現色穩定性。

同時，LED器件對戶外照明源和車輛的應用逐漸增加。當使用具有高透氣性的有機硅封裝劑的LED器件長期置于空氣中的硫氧化物氣體（通常稱為SOx）時，典型地作為一個結構元件包括在LED器件中的鍍銀的反射器變成黑色的硫化銀，從而干擾發射光由LED器件有效的提取。這要求LED器件周圍的進一步的保護，從而對亮度提取效率和成本帶來負面影響。上述專利文獻的技術難以防止銀被SOx硫化。期望在這一點上的改善。

期望具有自身有效防止銀的硫化、耐重復的熱循環沖擊、在苛刻的熱循環下不易開裂、長期溫度的暴露時耐變色、并且可靠的LED封裝材料。

文獻列表

專利文獻1:JP-A2007-077252

專利文獻2:JP-A2008-192880

專利文獻3:JP-A H11-001619

專利文獻4:JP-A2002-265787

專利文獻5:JP-A2004-186168

專利文獻6:JP-A2006-321832

專利文獻7:JP-A2007-126609

專利文獻8:JP-A2008-045039

專利文獻9:JP-A2006-339581

專利文獻10:JP-A2008-159713

專利文獻11:JP-A2011-184625

發明內容