[发明专利]一种用于制作LED透镜的光固化材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种光固化材料，具体说，是涉及一种用于制作LED透镜的光固化材料，属于材料技术领域。

背景技术

LED是一种可直接将电能转化为可见光的发光器件，主要是电子经由发光中心与空穴复合而发光，具有工作电压低、体积小、寿命长、耗电量小、发光效率高、光色纯、结构牢固、抗冲击、耐振动、性能稳定可靠、重量轻，而且能够配合轻、薄和小型化之应用设备的需求等一系列特性，成为日常生活中十分普遍的产品，尤其是在灯具中使用。

为了保证LED的可靠性，需对其进行封装，以避免大气中水汽和化学物质的侵蚀。在LED产业链中，作为中下游的LED封装不但要完成电信号的输入输出，保护芯片在正常的电流下工作，使其不受到机械、热、潮湿及其它的外部冲击，还要维持工作状态下芯片的温度不超过允许范围。作为LED产业链中承上启下的LED封装产业，在整个产业链中起着无可比拟的重要作用。因此，封装技术是产业链中重要的关键一环。

目前市场上的LED封装结构，透镜部分大都是采用热固化环氧树脂制作而成。环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。由于其分子结构中含有活泼的环氧基团，能与胺、酸酐、咪唑、酚醛树脂等发生交联反应，形成不溶、不熔的具有三维网状结构的高聚物。这种聚合物结构中含有大量的羟基、醚键、氨基等极性基团，从而赋予材料许多优异的性能，比如优良的粘着性、机械性、绝缘性、耐腐蚀性和低收缩性，且成本比较低、配方灵活多变、易成型、生产效率高等，使其广泛地应用于电子器件、集成电路和LED的封装。环氧树脂种类很多，根据结构的不同主要分为缩水甘油醚型、缩水甘油酯型、缩水甘油胺型、脂肪族、脂环族、酚醛环氧树脂和环氧化的丁二烯等。由于结构决定性能，因此不同结构的环氧树脂，其对所封装的制品的各项性能指标会产生直接的影响。例如：在“Comparison of epoxy resins for applications in light-emitting diodes”(Advances in Polymer Technology，2004，23(4)：298-306.)一文中，主要讲述了以六氢邻苯二甲酸酐为固化剂，以TBAB为催化剂，分别对用于LED封装的双酚A型环氧树脂DER.-331、UV稳定剂改性后的双酚A型环氧树脂Eporite-5630和脂环族环氧树脂ERL-4221进行了研究，虽然此类材料增强了它的内聚力、粘结力、浸润性、粘附力，提高了耐热性、刚性、耐UV性、低吸湿性，但容易发生光降解而老化并发黄导致光衰或者其固化过程中产生的内应力导致其它性能较差，直接影响了LED器件的使用寿命。在公开日为1974年11月09日，专利号为US3849187，名称为“Encapsulant compositions for semicondutors”的专利中，记载了使用二或三烷氧基硅烷与环氧树脂共混并反应，发现少量的硅烷即可降低材料的吸湿性，提高环氧的绝缘性和耐久性；在公开日为1989年8月22日，专利号为US4859722，名称为“Epoxy resin composition”的专利中，则记载了采用含氢的硅树脂与烯丙基缩水甘油醚等化合物进行硅氢加成反应，制备有机硅改性的环氧化合物，然后将其与环氧树脂进行共固化，得到高玻璃化转变温度、低热膨胀系数及抗龟裂性好的封装材料；在公开时间为1996年10月1日，专利号为US5561174，名称为“Liquid epoxy resin composition”的专利中，作者通过在聚二甲基硅氧烷链段中引入一定的苯基来改善与环氧树脂的相容性，在侧链上引入氨基与环氧反应，将有机硅链段接枝到环氧结构中来减少固化产物的内应力和耐高低温冲击性能；在公开时间为2005年1月5日，专利号为CN1560106A，名称为“有机硅改性环氧树脂和它的电子封装材料及其制法”的专利中描述，在有机硅改性环氧树脂的发明专利中采用氯端基封端的有机硅与双酚A型环氧树脂中的羟基反应，生成有机硅改性双酚A型环氧树脂后，再将改性树脂与各种电子封装用环氧相混合并共同固化，达到了既提高环氧树脂的韧性和耐热性又能明显降低吸水率的目的。但是，环氧树脂材料存在的缺点是：由于其为多晶结构，透光率差，且不耐老化，当环氧树脂老化后会逐渐光衰，进而影响照出亮度，尤其波长越短时老化越快，特别是部分LED使用近紫外发光，与其它可见光相比其波长更短，老化更快。同时，由于热固化工艺要求在120～130℃长时间操作，大量耗费电能。