[发明专利]一种高性能有机硅环氧材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于发光半导体封装领域，涉及一种用于密封发光二极管(LED)以及光学透镜的封装材料，具体涉及一种高性能有机硅环氧材料及其制备方法与应用。

技术背景

自21世纪以来，能源问题日益严重，在全球能源短缺的忧虑再度上升的背景下，节约能源将是未来面临的重要的问题。目前，照明约占世界总能耗的20％左右，若用能耗低、寿命长、安全、环保的光源取代低效率、高耗电量的传统光源，将对全球的可持续发展具有战略性的意义。发光二极管(LED)作为新一代的绿色固体照明光源，消耗的电能仅为白炽灯的1/10、节能荧光灯的1/3，其寿命则为白炽灯的100倍。与传统光源相比，LED具有不使用严重污染环境的汞、体积小、使用电压低、开关时间短、寿命长等优点，因而广泛应用于各种照明设施之中。LED是21世纪最具发展前景的高技术之一，其取代白炽灯等传统光源亦将是未来照明领域发展的必然趋势。

LED封装主要是对发光芯片的封装，不仅要求起到保护发光芯片的作用，同时要求具有高度的透光度，因而对封装材料有着特殊的要求。如：功率型LED器件使用的封装材料要求折射率高于1.5(25℃)、透光率不低于98％(波长400～800nm，样品厚度1mm)；白光LED的发展，尤其是基于紫外光的白光LED的出现，要求封装材料在保持可见光区高透光率的同时能够对紫外光有较强的吸收以防止紫外光泄漏，因而封装材料需要具有较强的抗紫外老化性能。目前，随着LED技术的迅猛发展，尤其是发光效率的逐步提高，封装材料要求具有高透光率、折光率及导热率、耐紫外和热老化、低应力、吸水率、离子含量和低热膨胀系数等特点来满足LED发展的需求。

环氧树脂具有优良的粘接性、电绝缘性能、密封性、耐腐蚀性和介电性能等，占有国内LED封装市场的65％以上，是LED封装中成本最低且用量最多的封装材料；但环氧树脂存在耐热性不高，耐湿热性和耐候性较差，且质脆、易疲劳、抗冲击韧性低和散热性能差等问题，在紫外光照和高温条件下易发生黄变，且不易散热，会致使芯片结点温度迅速上升，导致迅速热膨胀所产生的应力造成开路而失效，从而加速器件光衰，影响LED器件的使用寿命。此外，有机硅材料亦是目前市场上最有前景的LED封装材料之一，其具有优异的热、光稳定性，在紫外光和蓝光，甚至在高光强，高湿度和高温下，都能够保持它的光学性能；但其折光率相对环氧树脂较低，且粘接力差、力学强度不高，易与芯片发生脱落，大大降低LED的出光率和使用寿命。目前，对有机硅改性环氧树脂或环氧树脂补强有机硅的研究较多，如Marco Sangermano等(Macromol Mater and Eng DOI：10.1002/mame.201100143)采用聚二甲基硅氧烷改性脂环族环氧树脂，其添加量为0.3wt％可有效改善环氧树脂的疏水性及表面性能，同时保持环氧树脂优异的粘接性。Yasumasa Morita(J Appl Polym Sci Vol.100，No.3，2006)等则以Si-H封端的硅氧烷和带乙烯基的环氧树脂为原料，合成了不同链长的有机硅环氧树脂，环氧的引入提高了材料的粘接力及机械性能，同时随二甲基硅氧烷链段的增长，材料的热稳定性和韧性有明显的改善和提高。但上述采用的有机硅改性环氧树脂或环氧补强有机硅材料，依靠外加有机硅或单相环氧固化的方式制备，材料中有机硅与环氧两相界面张力过大、相容性较差，未能兼顾材料的透光度等其他性能。

发明内容

为了克服现有技术的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种有机硅环氧材料，是一种具有高透光率、优良的粘接力和力学强度以及耐热/紫外性能的有机硅环氧封装材料。

本发明的另一目的是提供上述有机硅环氧材料的制备方法。

本发明的目的还在于提供上述有机硅环氧材料的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种有机硅环氧材料，该材料由下述按重量份数计的原料制备而成：

封端环氧环硅氧烷100份，环硅氧烷开环剂0.1～5.0份，环氧固化剂0.01～80份，固化催化剂0.01～5.0份，助剂0～20份。

为了更好地实现本发明，本发明的有机硅环氧材料由下述按重量份数计的原料制备而成：封端环氧环硅氧烷100份，环硅氧烷开环剂0.3～2.0份，环氧固化剂0.1～60份，固化催化剂0.5～3.0份，助剂0～10份。

所述的封端环氧环硅氧烷的化学通式为：

其中，0＜b≤6，0≤c＜6，b、c均为整数，且3≤(b+c)≤6；