[發明專利]一種LED封裝用有機硅材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410290311.6
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104087000B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 潘朝群;陳國棟;康英姿
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L83/07
• 分類號: C08L83/07;C08L83/05;C08G77/20;H01L33/56
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發明涉及一種用正硅酸乙酯制備LED封裝用MQ樹脂補強材料。

背景技術

目前人類在照明領域所消耗的能源十分巨大，研制新的、更具有節能效果的照明器具對于世界具有重要意義。LED技術是目前最有發展前景的高技術領域之一，其中白光LED已經被廣泛應用于照明、車燈、液晶電腦背光光源、手機和電視等等。LED燈具有能耗小、壽命長、無污染等一系列優點，對于滿足人類在節能環保方面的需求以及緩解能源及環境危機十分有益。封裝材料對于LED燈至關重要，因為封裝材料的品質會影響到包括封裝、組配以及裝置的可靠性和使用壽命等等。因此研制出耐熱沖擊、無黃變、高折光率及高透光率的封裝材料是LED制造中非常關鍵的技術。伴隨著光效的提高和新材料的應用，環氧樹脂已經不能滿足LED封裝的要求。有機硅材料具有良好的耐熱性能、優異的光學性能。但其機械性能較差，需要添加補強填料才能應用于LED封裝。MQ樹脂與乙烯基硅油具有良好的相容性，作為補強填料不會顯著改變硅油的粘度和透明度，是理想的補強填料。

在硅樹脂中，硅原子可與一個、兩個、三個有機基團相結合，其余的化合價則由氧來飽和。因此構成硅樹脂的基本單元結構有四種，具體如表1所示，其中R可為甲基、乙基、乙烯基或氫等等。在硅樹脂中，MQ樹脂即為由單管能鏈節(Me₃SiO，即M)與四官能鏈節(SiO₂，即Q)構成的硅樹脂。

隨著M/Q比值的不同，MQ樹脂具有不同的分子量，呈現出從粘性流體到粉末態固體的不同狀態。其物理性質，包括密度、透明度、粘度、軟化點、親油親水性和增粘性也隨之而發生變化。

表1硅樹脂的結構單元

由于以上優勢，目前已有不少專利文獻報道了具有高折射率的有機硅材料體系，其中可用于LED封裝材料的有機硅的折射率最高已達到1.57。如專利CN101935455A采用D₄和D₄^Vi為基礎水解物，以四甲基二乙烯基二硅氧烷為封端劑，四甲基氫氧化按為催化劑制備出乙烯基硅油。采用D₄、D₄^H、含氫雙封頭和陽離子交換樹脂制備出含氫硅油。加入M/Q＝1.0、乙烯基含量為0.2015mmol/g的MQ樹脂作為補強填料，以氯鉑酸為催化劑。同時在固化體系中加入乙烯基三甲氧基硅烷，在不影響產品透光率和硫化速度的前提下，改善了封裝材料與支架的粘結力。制備出的有機硅材料硬度為0～80shore A，折光率達1.41，透光率最高達98％的有機硅材料。但當硬度較高時，樹脂的斷裂伸長率較低。專利CN101619170A采用乙烯基硅烷和含氯硅烷為原料，制備過程中要經過水洗以及中和工序，產生大量的廢酸，腐蝕設備，污染環境。但以上研究成果還僅限于實驗室研究階段，未見相關產品的工業化生產。目前大功率LED的封裝材料主要依賴進口，直接提高了LED燈具的生產成本，影響了LED器件的規模生產以及快速發展。

發明內容

本發明需要解決的技術問題是，在產品具有較好的光學性能前提下，力學性能實現較大的提高。

本發明需要解決的另一個問題是提高MQ樹脂與乙烯基硅油的相容性，使得補強后的有機硅材料具有較好的力學性能。

本發明首先用正硅酸乙酯(TEOS)法制備出MQ樹脂，即在鹽酸催化作用下，以乙醇(ETOH)為溶劑、六甲基二硅氧烷(MM)和四甲基二乙烯基二硅氧烷(M^ViM^Vi)為封端劑，通過脫水縮合反應制備出甲基乙烯基MQ樹脂。得到的MQ樹脂數均分子量分布寬度為1500～2500。本發明涉及的有機硅材料，其特征在于先將MQ樹脂分散于乙烯基硅油得到液體基礎膠，即A組分。再將含氫硅油和A組分按照Si-H/Si-Vi＝1.2～2.0混合，然后加入鉑催化劑(7～15ppm)，混合均勻后真空脫泡20～50min，90℃和150℃下分別硫化一段時間得到LED封裝用有機硅材料。

一種LED封裝用有機硅材料的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)將正硅酸乙酯、六甲基二硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、鹽酸、乙醇、水加入到反應器中，邊攪(100～300rpm)拌邊升溫至70～80℃，反應2～3h；反應完成后，冷卻至室溫，加入萃取劑進行萃取，靜置分層，分離出下層有機層，用醇水混合溶液洗滌至中性，得到固含量為50～70％的MQ樹脂溶液；