[发明专利]用于发光二极管的封装材料

说明书

本发明涉及发光二极管(LED)技术领域。本发明尤其涉及LED封装材料。本发明进一步涉及可以用作LED用封装材料的有机聚硅氮烷的领域。

在电子工业中非常需要寻找合适的用于LED的封装聚合物材料。此类材料面临多个挑战：

-该聚合物必须承受高温而不会降低机械和/或光学性质，

-除了光学清晰度和高温应用之外，该聚合物必须具有高折射率的有利性质，

-该聚合物承受暴露于高强度辐射的能力必须高，和

-需要材料的弹性模量能够跨越非常软的凝胶材料到硬塑料材料的范围改变。

LED可以产生高热通量和高光通量。LED包装以及该封装材料必须在暴露于热和/或辐射(紫外和/或可见辐射)时稳定地运行。正确的封装材料在改善LED性能方面起主要作用。迄今为止，许多封装材料尤其受困于LED使用寿命期间的透光率损失。在下文中，显示主要封装材料的优点和现存的缺点。

硅基材料因其性质(光学性质、机械性质和老化性质)目前是市场的主流。有机硅反射器改善了亮度性能，显示出优异的耐热性和光-热稳定性。采用有机硅基反射器，LED光强度不会降低；它们以超过98％的高效率反射光。在芯片上作为保护膜的有机硅显示出高耐热性。有机硅可以与磷配混以制造白光LED。有机硅可以容易地分配或模塑。主要用途是普通照明产品和LCD中的背光产品。

有机硅的缺点在于，它们是高度透光性的和气体可透的。在提高的温度下，化学污染物如电路板排放的挥发性有机化合物(VOC)会造成变色。VOC可以加速LED的老化或削弱LED的性能。在蓝光和白光LED中可以看到化学不相容性的效果，但是在红光或绿光LED中则看不到。有机硅还对湿气可透，这提高了劣化，并降低了LED性能。有机硅的另一缺点是高CTE(320ppm/℃，ElectronicPackagingandInterconnectionHandbook)。该折射率也应当更高。

玻璃的优点是优异的光学性质和耐久性。这令其对高端应用富有吸引力。但是玻璃的显而易见的缺点在于其与标准LED制造过程不兼容。

环氧树脂因其优异的粘附性、化学和热耐受性、良好到优异的机械性质和非常出色的电绝缘性质而是已知的。但是环氧树脂具有低劣的老化特性。它们由于高吸水性而表现出低劣的防潮性，并且由于对短波长光的低透射率而表现出尤其低劣的耐光性。

新材料(例如聚碳酸酯和环烯烃共聚物)的开发依然活跃。

正确封装材料的选择受其针对UV和高温的老化稳定性以及其可加工性的高度驱动。具有更高效率——这意味着更多的光输出——以及更长的耐久性(<50000h,YOLE)的新材料是非常需要的。迄今为止，还没有报道伴随着对空气中高于150℃老化的热降解所引发的黄化的耐受性的具有高折射率和高透明度的聚合物(Kim等人,2010,ChemistryofMaterials)。

现在已经发现，特定的有机聚硅氮烷可以用作用于发光二极管的封装材料。

JP-A2005-057239和JP-A2004-363342公开了使用有机聚硅氮烷来制备用于LED的封装材料，其由硅氧烷组成。使用有机聚硅氮烷作为实际封装材料在这些文献中并未提及。

KR-B10-1238738和KR-A10-2011-0140644公开了作为用于LED和UVLED的封装材料的聚硅氮烷。提到了具有烷基和芳基基团作为有机取代基的全氢化聚硅氮烷和有机聚硅氮烷。并未给出具体的实例。

WO2012/067766公开了包含聚硅氮烷粘接层的LED。该粘接层通常进一步包含(甲基)丙烯酸酯单体。

因此，在本发明的一个方面中，提供了使用包含式(I)和(II)的重复单元的有机聚硅氮烷材料作为用于发光二极管的封装材料：

[-SiR¹R²–NR³-]_x[-SiHR⁴–NR⁵-]_y

(I)(II)

其中符号和指数具有以下含义：

R¹是C₂-C₆-烯基或C₄-C₆-二烯基，优选乙烯基或烯丙基，更优选乙烯基；

R²是H或有机基团；

R³是H或有机基团，优选H；

R⁴是H或有机基团，优选有机基团；