專利名稱：：一種功率型led封裝用的有機硅材料及其合成方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及電子化學品和聚合物科學
技術領域：
，尤其是涉及一種功率型LED封裝用的有機硅材料及其合成方法。
背景技術：
：近幾年國內外LED技術和市場飛速發(fā)展，其中LED的發(fā)光效率增長100倍，成本下降10倍，開始廣泛應用于大面積圖文顯示全彩屏、狀態(tài)指示、標志照明、信號顯示、液晶顯示器的背光源、汽車組合尾燈及車內照明等等方面，其發(fā)展前景已經吸引全球照明大廠家先后加入LED光源及市場開發(fā)中。因此，LED被譽為21世紀新光源，有望成為繼白熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈之后的第四代光源。半導體LED要作為照明光源，常規(guī)產品的光通量與白熾燈和熒光燈等通用性光源相比距離甚遠。因此，功率型LED要得到更廣泛的應用，關鍵就是要將其發(fā)光效率、光通量提高至現有照明光源的等級，而功率型LED獲得高發(fā)光通量的最大障礙仍是芯片的取光效率低?，F有的功率型LED的設計采用了倒裝焊新結構來提高芯片的取光效率，改善芯片的熱特性，并通過增大芯片面積，加大工作電流來提高器件的光電轉換效率，從而獲得較高的發(fā)光通量。除了芯片外，器件的封裝技術也舉足輕重，目前功率型LED的封裝技術也需進一步提高，從結構設計、材料技術及工藝技術等多方面入手，提高產品的封裝取光效率。功率型LED封裝技術主要應滿足以下兩點要求一是新型封裝結構要提高光電功率轉化效率；其二是要采用導電和光學性能優(yōu)良的材料，減少熱阻、降低芯片結溫，保證功率型LED的光電性能和可靠性。在功率型LED封裝材料的選擇上，主要考慮到以下幾個方面(1)為了能夠有效的減少界面折射帶來的光損失，盡可能提高取光效率，要求封裝材料的折光指數盡可能高。例如，如果折光指數從1.5增加到1.6，取光效率能提高約20%。因此理想封裝材料的折光指數應該盡可能的接近GaN的折光指數(2.3)，而目前的環(huán)氧和硅樹脂的折光指數一般都低于1.5。(2)由于LED芯片發(fā)出的光要透過封裝材料傳送到外部空間，因此要求封裝材料的透光率要高，因此理想封裝材料的透光率應該盡可能接近100%。(3)LED在使用過程中，光、熱等往往會引起封裝材料的老化，從而嚴重影響到LED的使用壽命，因此封裝材料要有良好的耐熱和光老化行為。(4)此外，作為一種封裝材料，還要求其具有一定的硬度和強度等力學性能以及良好的操作性能。傳統(tǒng)用來作為封裝材料的環(huán)氧樹脂，耐熱性比較差，可能會出現在LED芯片本身的壽命到達前，環(huán)氧樹脂就已經出現變色的情況，因此為了提高散熱性，必須讓更多的電流獲得釋放。除此之外，不僅因為熱現象會對環(huán)氧樹脂產生影響，甚至短波長也會對環(huán)氧樹脂造成一些問題，這是因為環(huán)氧樹脂容易被白光LED中的短波長光線破壞，即使低功率的白光LED就已經會造成環(huán)氧樹脂的破壞，況且高功率的白光LED所含的短波長的光線更多，惡化自然也加速，甚至有些產品在連續(xù)點亮后的使用壽命不到5,000小時。因此，為了克服因為舊有封裝材料環(huán)氧樹脂所帶來的變色困擾，許多LED封裝業(yè)者都開始嘗試放棄環(huán)氧樹脂，而改用硅樹脂作為封裝的材料。由于有機硅材料具有出色的耐熱老化和耐紫外老化的性能，被認為是用于大功率白光LED封裝的最佳材料，因此采用高透明的硅膠取代環(huán)氧樹脂等傳統(tǒng)封裝材料是功率型LED封裝的必然要求。有機硅LED封裝材料，固化后透明度非常高，具有優(yōu)良的電性能、耐高低溫(-50。C250°C)以及耐水、耐臭氧、耐弧、耐氣候老化等性能，可以在低溫(-5(TC)條件下保持其彈性，還具有耐腐蝕、耐燒蝕、耐輻射和自熄的性能，克服了環(huán)氧樹脂、聚氨酯等傳統(tǒng)封裝材料使用中的缺點。例如公開號CN101066446A的專利文獻公開了一種"一種有機硅電子灌封材料"。所述的有機硅材料系由乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷、乙烯基甲基硅樹脂、聚甲基氫苯基硅氧垸、催化劑和抑制劑混合而成，且其質量比例(以乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷為參照)為乙烯基封端聚甲基苯基硅氧垸100份，乙烯基甲基硅樹脂1030份，聚甲基氫苯基硅氧烷520份，催化劑0.12份，抑制劑0.052份。但該專利只能制造出彈性材料產品，沒有樹脂硬體產品，且按以上的比例做出的產品硬度不高，透明度不高。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種具有高折光指數、高透光率、硬度高的功率型LED封裝用的有機硅材料。本發(fā)明提供的一種功率型LED封裝用的有機硅材料由乙烯基硅高聚物、固化催化劑、含氫基硅高聚物、抑制劑組成，所述的乙烯基硅高聚物由乙烯基硅樹脂和含乙烯基的聚硅氧垸組成或只由乙烯基的聚硅氧烷或只由乙烯基硅樹脂組成，所述的含乙烯基的聚硅氧烷為乙烯基封端聚硅氧烷，所述的含氫基硅高聚物由聚氫基硅氧垸和乙烯基硅樹脂組成或由聚氫基硅氧垸和乙烯基氫基硅樹脂或只由聚氫基硅氧烷組成。其中，本發(fā)明提供的所述功率型LED封裝用的有機硅材料分為有彈性體有機硅材料和樹脂硬體有機硅材料，所述的彈性體有機硅材料的組分質量比如下(乙烯基封端聚硅氧垸為參考)乙烯基封端聚硅氧垸100乙烯基硅樹脂0-100聚氫基硅氧垸20~100催化劑0.01-2抑制劑0.03~1優(yōu)選的彈性體有機硅材料為純甲基彈性體，其組分質量比如下-乙烯基封端聚甲基硅氧垸100甲基乙烯基硅樹脂50聚甲基氫基硅氧烷13催化劑0.5抑制劑0.5該純甲基彈性體，性能參照實施例1，乙烯基甲基硅樹脂和聚甲基氫基硅氧烷的分量越大，硬度越大。但必須滿足乙烯基甲基硅樹脂<=100，聚甲基氫基硅氧垸<=30)優(yōu)選的苯基彈性體有機硅材料為苯基彈性體，性能參照實施實例3，其組分質量比如下乙烯基封端聚甲基苯基硅氧垸100聚甲基苯基氫基硅氧烷100催化劑0.5抑制劑0.5所述的樹脂硬體有機硅材料的組分質量比如下(乙烯基硅樹脂為參考)乙烯基硅樹脂100乙烯基氫基硅樹脂100~2000聚氫基硅氧垸0~10催化劑0.012抑制劑0.03-10優(yōu)選的樹脂硬體有機硅材料為甲基苯基硬體，其組分質量比如下-甲基苯基乙烯基硅樹脂100甲基苯基乙烯基氫基硅樹脂200聚氫基硅氧烷5催化劑0.5抑制劑0.5該甲基苯基硬體，性能參照實例2，甲基苯基乙烯基氫基硅樹脂的量越大越好，硬度高、粘接性好、耐溫性好。聚氫基硅氧垸作為一種填充料，在樹脂體內增加一定的柔韌性。此外，所述的乙烯基硅樹脂結構如下R3SiO05)m(R2SiO)n(RSi015)x(Si02)y上式所述乙烯基硅樹脂是由兩種或兩種以上結構為RzSi(OR、-z或RzSiCl^的硅單體混合縮聚而成，z為04，但不等于4，其中R為16碳的烷基、鏈烯基或芳基，W為l4碳的垸含乙烯基的聚硅氧垸結構式如下CH2=CHSi(CH3)2-a-b-c-OSi(CH3)2CH=CH2式中a-6(T360，b=0~200，c=0~60，R2為一CH3或一01=012所述的乙烯基氫基硅樹脂結構如下(R33Si。05)i(R32SiO)j(R3SiOL5)k(SiO2》上式所述乙烯基氫基硅樹脂是由兩種或兩種以上結構為RSi(OR"^或RSiCl^的硅單體混合縮聚而成，g為(T4，但不等于4，其中RS為氫基或r6碳的烷基、鏈烯基、芳基，R4為r4碳的烷基；所述的聚氫基硅垸結構式如下Si(CH3)3"tO~Si(CH3)2〗d"e"rO"Si(CH3)3式中d-7""240，e=(T130，f-l""40本發(fā)明的目的還在于提供一種功率型LED封裝用的有機硅材料的合成方法，其步驟如下1、在反應裝置中加入有機硅單體、脂肪醇、有機溶劑及有機金屬化合物水解催化劑，混合均勾，2、溫度在2(TC7(TC時滴加蒸餾水，滴加時間控制在2小時之內；3、緩慢升溫至8(T11(TC反應，反應2~6小時，滴加封頭劑，反應小時6—8小時；4、倒出分層，取樹脂與溶劑部分在8(ril(TC,再反應6~8小時；5、反應結束后水洗、過濾、脫去未反應物和溶劑。6、加入固化催化劑和抑制劑，混合均勻。所述有機金屬化合物是指含鋅、鋁、鈦、錫、鈷原子的化合物，包括辛酸鋅、苯甲酸鋅、對叔丁基苯甲酸鋅、月桂酸鋅、硬脂酸鋅、乙酰丙酮鋅、氯化鋁、高氯酸鋁、磷酸鋁、三異丙氧基鋁、乙酰丙酮鋁、丁氧基二(乙基乙酰乙酸)鋁、鈦酸四丁酯、鈦酸四異丙酯、乙酰丙酮鈦、鋅酸錫、環(huán)烷酸鈷和環(huán)烷酸錫中的一種或一種以上的混合物。所述的抑制劑是指使鉑催化劑中毒，導致硫化不良的物質，均可用作反應抑制劑，這類物質包括①、含N、P、S的有機化合物；②、含Sn、Pb、Hg、Bi、As等的重金屬離子化合物；(D、含炔基及多乙烯基的化合物等。本發(fā)明與現有技術相比，具有較高的折光率，高透明度、優(yōu)良的耐紫外老化和熱老化能力等特點，是功率型LED的理想封裝材料。具體實施例方式實施例l含乙烯基MQ硅樹脂合成步驟如下-(1)在3000ml四口燒瓶中加入三甲基一氯硅烷255.2克、乙烯基二甲基乙氧基硅烷38.6克、正硅酸乙酯500克、丁醇100克、二甲苯1000克及0.5克三異丙氧基鋁，攪拌均勻；(2)溫度在30'C時滴加600克蒸餾水，滴加時間控制在2小時之內；(3)滴加完8(TC反應4小時后，滴加乙烯基二甲基乙氧基硅烷30克，滴加1小時，再反應8小時；(4)倒出分層，取樹脂與溶劑部分在8(TC下再反應6小時；(5)反應結束后水洗、過濾、脫去未反應物和溶劑后得含乙烯基MQ硅樹脂；乙烯基封端聚硅氧烷的制備步驟如下(1)在3000ml四口燒瓶中加入甲基乙烯基二氯硅垸18.2克、二甲基二氯硅垸200克、D4100克、500克二甲苯及0.6克月桂酸鋅，攪拌均勻；(2)滴加50克蒸餾水、(3)緩慢升溫至9011(TC反應，反應3小時，觀察其粘度變化，滴加10克乙烯基二甲基乙氧基硅垸，再反應6小時；(4)反應結束后水洗、過濾、脫去未反應物和溶劑后得乙烯基封端聚硅氧垸。取乙烯基MQ硅樹脂20克，乙烯基封端聚硅氧垸40克，加入0.6%的氫基硅油5克，甲基乙烯基硅氧垸配位的鉑金催化劑(3000pm)0.22克，甲基乙炔基醇小滴管一滴，攪拌均勻。實施例2乙烯基硅樹脂的合成步驟如下(1)在3000ml四口燒瓶中加入三甲基一氯硅烷11.7克、乙烯基二甲基乙氧基硅烷22克、甲基三乙氧基硅烷35.6克、乙烯基三乙氧基硅烷38克、苯基三氯硅垸253.8克、正硅酸乙酯83.2克、異丙醇100克、二甲苯1000克及0.7克三異丙氧基鋁，攪拌均勻；(2)溫度在3(TC時滴加850克蒸餾水，滴加時間控制在2小時之內；(3)滴加完80。C反應2小時后，滴加乙烯基二甲基乙氧基硅烷32克、甲基乙烯基二氯硅烷28.2克、甲基苯基二乙氧基硅烷168克、二苯基二氯硅烷101.2克滴加時間控制在2小時之內；(4)滴加完反應4小時后，滴加乙烯基二甲基乙氧基硅垸30克、三甲基一氯硅垸10克，滴加1小時；(5)滴加完8CTC反應6小時，倒出分層，取樹脂與溶劑部分在80'C下再反應6小時；(6)反應結束后水洗、過濾、脫去未反應物和溶劑后得苯基乙烯基硅樹脂；乙烯基氫基硅樹脂合成步驟如下(1)在3000ml四口燒瓶中加入三甲基一氯硅烷11.7克、含氫雙封頭10.2克、苯基三氯硅垸253.8克、正硅酸乙酯83.2克、異丙醇100克、二甲苯1100克及0.6克月桂酸鋅，攪拌均勻；(2)溫度在25°C時滴加900克蒸餾水，滴加時間控制在2小時之內；G)滴加完80'C反應2小時后，滴加甲基乙烯基二氯硅烷28.2克、甲基氫基二氯硅烷69克、甲基苯基二乙氧基硅烷84克、二苯基二氯硅烷101.2克，滴加2小時；(4)滴加完8(TC反應4小時后，滴加含氫雙封頭劑30克、三甲基一氯硅烷10克，滴加1小時；(5)滴加完8(TC反應6小時，倒出分層，取樹脂與溶劑部分在80'C下再反應6小時；(6)反應結束后水洗、過濾、脫去未反應物和溶劑后得苯基乙烯基氫基硅樹脂。取苯基乙烯基硅樹脂、苯基乙烯基氫基硅樹脂各30克加甲基乙烯基硅氧垸配位的鉑金催化劑(3000pm)0.20克，甲基乙炔基醇小滴管一滴，攪拌均勻。實施例3甲基苯基乙烯基硅氧烷合成步驟如下(1)在3000ml四口燒瓶中加入甲基乙烯基二氯硅垸35.3克、二甲基二氯硅烷51.6克、D4100克、八苯基環(huán)四硅氧垸100克、甲基苯基二乙氧基硅烷315克、二苯基二氯硅烷379.5克、800克二甲苯及1克苯甲酸鋅，攪拌均勻；(2)滴加80克蒸餾水;(3)緩慢升溫至90110。C反應，反應3小時，觀察其粘度變化，滴加15克乙烯基二甲基乙氧基硅垸，再反應6小時；(4)反應結束后水洗、過濾、脫去未反應物和溶劑后得甲基苯基乙烯基硅氧烷；甲基苯基氫基硅氧烷合成步驟如下(1)在3000ml四口燒瓶中加入甲基氫基二氯硅烷40.3克、二甲基二氯硅垸64.5克、D4100克、八苯基環(huán)四硅氧烷100克、甲基苯基二乙氧基硅烷315克、二苯基二氯硅烷328.9克、卯0克二甲苯及1克苯甲酸鋅，攪拌均勻；(2)滴加80克蒸餾水；(3)緩慢升溫至9011(TC反應，反應3小時，觀察其粘度變化，滴加20克含氫雙封頭，再反應6小時；(4)反應結束后水洗、過濾、脫去未反應物和溶劑后得甲基苯基氫基硅氧烷。取甲基苯基乙烯基硅氧烷、甲基苯基氫基硅氧烷各30克加鉑金催化劑(3000pm)0.20克，甲基乙炔基醇小滴管一滴，攪拌均勻。取實施例l、2、3三種產品分別放入15(TC烘箱烘烤1小時做性能測試，其結果如下表所示實施例l、2、3產品性能比較表9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權利要求1.一種功率型LED封裝用的有機硅材料，其特征在于所述的有機硅材料由乙烯基硅高聚物、固化催化劑、含氫基硅高聚物、抑制劑組成，所述的乙烯基硅高聚物由乙烯基硅樹脂和含乙烯基的聚硅氧烷組成或只由乙烯基的聚硅氧烷或只由乙烯基硅樹脂組成，所述的含乙烯基的聚硅氧烷為乙烯基封端聚硅氧烷，所述的含氫基硅高聚物由聚氫基硅氧烷和乙烯基硅樹脂組成或由聚氫基硅氧烷和乙烯基氫基硅樹脂或只由聚氫基硅氧烷組成。2.根據權利要求1所述的功率型LED封裝用的有機硅材料，其特征在于-所述的有機硅材料為彈性體有機硅材料，所述的彈性體有機硅材料的組分重量份如下(乙烯基封端聚硅氧烷為參考)乙烯基封端聚硅氧垸100乙烯基硅樹脂o-100聚氫基硅氧烷20-100催化劑0.01~2抑制劑0.03~13.根據權利要求2所述的功率型LED封裝用的有機硅材料，其特征在于所述的彈性體有機硅材料為苯基彈性體，其組分重量份如下乙烯基封端聚甲基苯基硅氧烷100聚甲基苯基氫基硅氧烷100催化劑0.5抑制劑0.54.根據權利要求1所述的功率型LED封裝用的有機硅材料，其特征在于所述的有機硅材料為硬性體有機硅材料，所述的硬性體有機硅材料的組分質量比如下(乙烯基硅樹脂為參考)乙烯基硅樹脂100乙烯基氫基硅樹脂100~2000聚氫基硅氧垸0~10催化劑0.01~2抑制劑0.03~105.根據權利要求4所述的功率型LED封裝用的有機硅材料，其特征在于所述硬體有機硅材料為甲基苯基硬體，其組分重量份如下甲基苯基乙烯基硅樹脂100甲基苯基乙烯基氫基硅樹脂200聚氫基硅氧烷5催化劑0.5抑制劑0.56.根據權利要求1所述的率型LED封裝用的有機硅材料，其特征在于所述的所述的乙烯基硅樹脂結構如下(R3SiO0.5)m(R2SiO)n(RSiO15)x(SiO2)y上式所述乙烯基硅樹脂是由兩種或兩種以上結構為RzSi(OR"^或RzSiCl^的硅單體混合縮聚而成，z為(T4，但不等于4，其中R為r6碳的垸基、鏈烯基或芳基，W為r4碳的烷基；所述的含乙烯基的聚硅氧烷結構式如下-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>根據權利要求1或6所述的功率型LED封裝用的有機硅材料，其特征在于-所述的乙烯基氫基硅樹脂結構如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>上式所述乙烯基氫基硅樹脂是由兩種或兩種以上結構為RSgSi(OR,^或RSiCl^的硅單體混合縮聚而成，g為(T4，但不等于4，其中RS為氫基或r6碳的烷基、鏈烯基、芳基，R"為r4碳的垸基；所述的聚氫基硅垸結構式如下-<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>根據權利要求1所述的功率型LED封裝用的有機硅材料的合成方法，其步驟如下1、在反應裝置中加入有機硅單體、脂肪醇、有機溶劑及有機金屬化合物水解催化劑，混合均勻，2、溫度在20。C7(TC時滴加蒸餾水，滴加時間控制在2小時之內；3、緩慢升溫至8(T11(TC反應，反應2~6小時，滴加封頭劑，反應小時6~8小時；4、倒出分層，取樹脂與溶劑部分在8(T11(TC，再反應6~8小時；5、反應結束后水洗、過濾、脫去未反應物和溶劑。6、加入固化催化劑和抑制劑，混合均勻。全文摘要本發(fā)明公開了一種功率型LED封裝用的有機硅材料及其合成方法，該有機硅材料由乙烯基硅高聚物、固化催化劑、含氫基硅高聚物、抑制劑組成，所述的乙烯基硅高聚物由乙烯基硅樹脂和含乙烯基的聚硅氧烷組成或只由乙烯基的聚硅氧烷或只由乙烯基硅樹脂組成，所述的含乙烯基的聚硅氧烷為乙烯基封端聚硅氧烷，所述的含氫基硅高聚物由聚氫基硅氧烷和乙烯基硅樹脂組成或由聚氫基硅氧烷和乙烯基氫基硅樹脂或只由聚氫基硅氧烷組成。該有機硅材料具有較高的折光率，高透明度、優(yōu)良的耐紫外老化和熱老化能力等特點，是功率型LED的理想封裝材料。文檔編號C08L83/07GK101654560SQ20091004103公開日2010年2月24日申請日期2009年7月10日優(yōu)先權日2009年7月10日發(fā)明者松柯申請人:茂名市信翼化工有限公司;柯松