[发明专利]一种高性能有机硅电子灌封胶及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子封装用灌装材料，特别涉及一种高性能有机硅电子灌封胶及其制备方法与应用。

背景技术

在当前全球能源短缺的忧虑再度升高的背景下，节约能源是我们未来面临的重要的问题。在照明领域，LED发光产品的应用正吸引着世人的目光。

LED是一种新型的绿色光源产品，被称为第四代照明光源或绿色光源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。LED产业始于20世纪70年代，90年代以来在全球范围内迅速崛起并高速发展，世界上一些经济发达国家围绕LED的研制展开了激烈的技术竞赛。我国LED产业从2001年起也进入了高速发展的时期，在打造节能环保的低碳经济的思路下，我国半导体照明产业的“蛋糕”正快速做大，并呈现出良好的发展势头。

随着LED照明技术的发展，功率型LED制造技术在不断提升和完善，其发光效率、亮度和功率都有了大幅度的提高。在制造功率型LED器件的过程中，除了芯片、荧光粉和散热技术外，LED封装技术对LED器件的制备工艺及性能存在着重要的影响。LED封装材料主要起密封及保护芯片正常工作的作用。

LED封装技术主要包括封装工艺及封装材料的性能。封装工艺通常需要条件温和、操作简单、低能耗及低成本。条件温和的高效快速封装工艺可降低能耗及节约成本。由于LED芯片与空气存在着折射率的差距，LED封装材料的性能对其亮度及使用寿命也将产生较大的影响。高折光指数高透明度的封装材料有利于提高光的输出功率及光源亮度。

通常，LED封装材料应具有优良的密封性，透光性，粘结性，介电性能、耐热性及机械性能。使用高透明、耐紫外、耐热老化、高折射率、低应力的封装材料，可明显提高照明器件的光输出功率和使用寿命。

随着LED封装材料的性能要求的不断提高，LED封装材料已经从环氧树脂、有机硅改性环氧树脂，直接发展到现在纯有机硅封装材料。有机硅材料具有耐冷热冲击、耐紫外线辐射、无色透明等优点，是功率型LED的理想封装材料。从交联机理角度可把有机硅封装材料分为缩合型和加成型两种。缩合型有机硅封装材料是通过分子间发生缩合反应而实现交联反应，固化过程中常有水、甲醇、乙醇等小分子化合物放出，容易产生气泡和孔隙，往往达不到高标准的封装性能要求。加成型有机硅封装材料目前主要通过硅氢加成反应实现，以铂化合物为催化剂，在固化过程中无小分子产生，收缩率小，工艺适应性好，生产效率高。LED封装材料市场上，硅氢加成型有机硅封装材料发展较快，部分取代了现有的缩合型有机硅封装材料。

目前，有关硅氢加成型有机硅封装材料的研究主要围绕硅橡胶的力学性能、催化剂、抑制剂、折光指数、粘接性、耐热及导热性等。

国际上，硅氢加成型有机硅封装材料的制备方法有不少专利。美国Dow Corning公司在硅氢加成灌封胶的研究一直处于世界领先水平，该公司的专利US 2010/0276721A1制备出高折光指数的苯基烯烃基低聚物及高折光指数的苯基硅氢低聚物。为了提高封装材料的折光指数，灌封胶中的苯基含量最大达到35％。灌封胶在铂催化剂的作用下于150℃下固化成型，其材料的最大折光指数为1.549，透光率为99％，绍尔硬度为45，拉升强度为1.11MPa，断裂便长率为81％。但是，该灌封胶主要缺点是固化温度高(150℃)，对LED器件有一定的影响。

近年来，国内有关高性能硅氢加成灌封胶的专利也有报道。中国专利CN101381516A采用硅氢加成技术制备出能室温硫化的有机硅灌封胶，将乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷、乙烯基二甲基甲硅氧基封端聚二甲基硅氧烷、聚甲基氢苯基硅氧烷、铂催化剂等混和于室温硫化6-10小时，其材料折光指数可达1.53，透光率可达99％，断裂伸长率达160％。但是，室温硫化有机硅橡胶用于电子封装存在着硫化时间长及力学性能差的缺点。

近年来，虽然硅氢加成型有机硅封装材料及封装技术得到空前的发展，但是，硅氢加成封装体系存在的主要缺陷是催化剂及固化温度与速率问题。硅氢加成型有机硅封装材料使用的催化剂常为铂体系催化剂。一方面铂价格昂贵，增加封装成本；另一方面铂体系催化剂活性较高，较高温度下(一般大于40℃)，易与含硫、氮、磷、卤素等化合物发生反应，中毒而失效，影响催化活性。通常，要特殊合成及改性铂催化剂提高其稳性及与有机硅相容性。