有機(jī)硅材料、可固化有機(jī)硅組合物和光學(xué)器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種有機(jī)硅材料，根據(jù)X射線光電子光譜學(xué)(ESCA)，以所述有機(jī)硅材料表面的元素組成百分比計，所述有機(jī)硅材料滿足以下條件中的任一項：(i)碳原子的所述元素組成百分比為50.0到70.0原子％；(ii)碳原子的所述元素組成百分比與硅原子的所述元素組成百分比的比率(C/Si)為2.0到5.0；或(iii)上述條件(i)和(ii)同時滿足。所述有機(jī)硅材料針對光和熱是穩(wěn)定的，其中往往不會出現(xiàn)透射率降低和裂紋生成。
【專利說明】
有機(jī)硅材料、可固化有機(jī)硅組合物和光學(xué)器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及有機(jī)硅材料、用于形成有機(jī)硅材料的可固化有機(jī)硅組合物，以及包含 有機(jī)硅材料的光學(xué)器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)硅材料由于其優(yōu)異的透明性、耐熱性和耐候性而用作發(fā)光二極管(LED)的鏡 片材料或密封材料(參考專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 然而，隨著近來LED亮度的增加，盡管該LED為有機(jī)硅材料，仍然已經(jīng)發(fā)現(xiàn)諸如透明 性降低和出現(xiàn)裂紋生成之類的問題。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)1:日本未經(jīng)審查的專利申請公布No.2002-314139

【發(fā)明內(nèi)容】
技術(shù)問題
[0005] 本發(fā)明的目的是提供對光和熱穩(wěn)定的有機(jī)硅材料，其中往往不會出現(xiàn)透射率降低 和破裂。本發(fā)明的其他目的是提供形成此類有機(jī)硅材料的可固化有機(jī)硅組合物以及提供使 用此類有機(jī)硅材料的具有優(yōu)異可靠性的光學(xué)器件。 問題的解決方案
[0006] 本發(fā)明的有機(jī)硅材料具有的特征在于，根據(jù)X射線光電子光譜學(xué)(ESCA)，以有機(jī)硅 材料表面的元素組成百分比計，該有機(jī)硅材料滿足以下條件中的任一項： (i) 碳原子的元素組成百分比為50.0到70.0原子％ ; (ii) 碳原子的元素組成百分比與硅原子的元素組成百分比的比率(C/Si)為2.0到5.0; 或 (iii) 上述條件（i)和（ii)同時滿足。
[0007] 該有機(jī)硅材料優(yōu)選地在其結(jié)構(gòu)中包含Si-f-Si鍵(其中R1為亞烷基或亞芳基），并 且該有機(jī)硅材料優(yōu)選地為光學(xué)材料，尤其是光學(xué)元件的密封材料。
[0008] 本發(fā)明的可固化有機(jī)硅組合物具有的特征在于，其固化以形成上述這樣的有機(jī)硅 材料，并且為這樣的組合物，其包含:在分子中具有至少兩個硅鍵合的烯基和至少一個硅鍵 合的芳基的有機(jī)聚硅氧烷;在分子中具有至少兩個硅鍵合的氫原子的有機(jī)聚硅氧烷；以及 硅氫加成反應(yīng)催化劑。
[0009] 本發(fā)明的光學(xué)器件具有的特征在于，其通過用上述有機(jī)硅材料密封光學(xué)元件而形 成，并且優(yōu)選地，上述光學(xué)元件為LED。 發(fā)明效果
[0010] 本發(fā)明的有機(jī)硅材料具有的特征在于，其對光和熱穩(wěn)定，并且往往不會出現(xiàn)透射 率降低和裂紋生成。此外，本發(fā)明的有機(jī)硅組合物具有的特征在于，其形成這樣的有機(jī)硅材 料。另外，本發(fā)明的光學(xué)器件的特征在于具有優(yōu)異的可靠性。
【附圖說明】
[0011] 圖1為作為本發(fā)明的光學(xué)器件的例子的板上芯片(COB)LED裝置的剖視圖。
[0012] 圖2為作為本發(fā)明的光學(xué)器件的例子的另一個LED裝置的剖視圖。
【具體實施方式】
[0013] [有機(jī)硅材料] 本發(fā)明的有機(jī)娃材料具有的特征在于，根據(jù)X射線光電子光譜學(xué)(ESCA)，以有機(jī)娃材料 表面的元素組成百分比計，該有機(jī)硅材料滿足以下條件中的任一項： (i) 碳原子的元素組成百分比為50.0到70.0原子％ ; (ii) 碳原子的元素組成百分比與硅原子的元素組成百分比的比率(C/Si)為2.0到5.0; 或 (iii) 上述條件（i)和（ii)同時滿足。
[0014] 根據(jù)X射線光電子光譜學(xué)(ESCA)以有機(jī)硅材料表面的原子組成百分比計，碳原子 的比例為50.0到70.0原子％，并且優(yōu)選地為60.0到68.0原子％。這是因為當(dāng)碳原子的比例 不小于以上給出范圍的最小值時，有機(jī)硅材料針對光和熱是穩(wěn)定的，而且往往不會出現(xiàn)有 機(jī)硅材料透射率的降低，并且可產(chǎn)生高度耐用的LED裝置。另一方面，當(dāng)該比例不大于以上 給出范圍的最大值時，有機(jī)硅材料中的裂紋生成往往不會出現(xiàn)，并且可產(chǎn)生高度耐用的LED 裝置。
[0015] 此外，根據(jù)有機(jī)硅材料表面的X射線光電子光譜學(xué)(ESCA)以原子組成百分比計，碳 原子的元素組成百分比與硅原子的元素組成百分比的比率(C/Si)為2.0到5.0,并且優(yōu)選地 為3.0到4.5。這是因為如果該比率(C/Si)不小于以上給出范圍的最小值時，則可由于所賦 予的高韌性而抑制裂紋生成，而另一方面，如果該比率不大于以上給出范圍的最大值，則可 抑制由光和熱引起的組合物降解。
[0016] 此外，有機(jī)硅材料優(yōu)選地在其結(jié)構(gòu)中具有Si-f-Si鍵。這是因為當(dāng)LED被反復(fù)打開 和關(guān)閉時，具有這樣的鍵的有機(jī)硅材料可減輕由于光和熱造成的降解以及由于內(nèi)部壓力出 現(xiàn)而造成的損壞。
[0017] 在該式中，R1為亞烷基或亞芳基。亞烷基的例子包括具有2至12個碳的亞烷基，諸 如甲基亞甲基、亞乙基、亞丙基、甲基亞乙基、亞丁基和亞異丁基。亞芳基的例子包括具有6 至12個碳的亞芳基，諸如亞苯基、甲代亞苯基、亞二甲苯基和亞萘基。
[0018] 本發(fā)明的此類有機(jī)硅材料的形狀不受特別限制，并且例子包括片狀、薄膜狀、纖維 狀、板狀、球狀、半球狀、凸透鏡狀、凹透鏡狀、菲涅耳透鏡狀、圓立柱狀和圓柱狀。本發(fā)明的 有機(jī)硅材料可為獨立的，但是，例如，其還可用作光學(xué)器件中的發(fā)光元件的密封材料、粘合 劑材料或覆蓋材料，并且還可用作光學(xué)器件中的透鏡或者用作太陽能電池中的保護(hù)材料或 聚光透鏡。
[0019] [可固化有機(jī)硅組合物] 形成本發(fā)明的有機(jī)硅材料的可固化有機(jī)硅組合物的固化機(jī)制不受特別限制，并且例子 包括加成反應(yīng)、縮合反應(yīng)和自由基反應(yīng)。加成反應(yīng)是優(yōu)選的。
[0020]已通過加成反應(yīng)固化的可固化有機(jī)硅組合物包含:在分子中具有至少兩個硅鍵合 的烯基和至少一個硅鍵合的芳基的有機(jī)聚硅氧烷;在分子中具有至少兩個硅鍵合的氫原子 的有機(jī)聚硅氧烷;以及硅氫加成反應(yīng)催化劑。
[0021 ]作為這樣的可固化有機(jī)硅組合物，包含如下的一種是優(yōu)選的： (A) 有機(jī)聚硅氧烷，所述有機(jī)聚硅氧烷由如下平均組成式表示： R2aSi0[(4-a)/2] 其中R2各自獨立地為具有1至12個碳的烷基、具有2至12個碳的烯基、具有6至20個碳的 芳基或具有7至20個碳的芳烷基，其中烯基占全部R2的1至20摩爾％，芳基占全部R2的至多40 摩爾％，并且"a"為滿足關(guān)系1 < a<2的數(shù)； (B) -定量的在分子中具有至少兩個硅鍵合的氫原子的有機(jī)聚硅氧烷，所述量使得該 組分中的硅鍵合的氫原子的量相對組分(A)中每1摩爾的總烯基為0.1至5摩爾；以及 (C) 一定量的硅氫加成反應(yīng)催化劑，所述量使得該硅氫加成反應(yīng)催化劑加速本發(fā)明組 合物的固化。
[0022] 組分(A)是本發(fā)明組合物的主要組分，并且是由以下平均組成式表示的有機(jī)聚硅 氧燒： R2aSiO[(4-a)/2] 〇
[0023] 在該式中，R2各自獨立地為具有1至12個碳的烷基、具有2至12個碳的烯基、具有6 至20個碳的芳基或具有7至20個碳的芳烷基。具體例子包括烷基，諸如甲基、乙基、丙基、丁 基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基和十^烷基;烯基，諸如乙烯基、稀丙基、丁 烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、i -碳烯基和十二碳烯基;芳基，諸 如苯基、甲苯基、^甲苯基、奈基、恩基、非基和花基;芳烷基，諸如奈基乙基、奈基丙基、恩基 乙基、菲基乙基和芘基乙基；以及其中這些芳基或芳烷基的氫原子被烷基（諸如甲基或乙 基）、烷氧基(諸如甲氧基或乙氧基)或鹵素原子(諸如氯原子或溴原子)取代的基團(tuán)。此外， 在上式中，全部R 2的1至20摩爾％，優(yōu)選地1至15摩爾％或2至15摩爾％為上述烯基。這是因 為當(dāng)烯基的含量不小于以上給出范圍的最小值時，本發(fā)明組合物令人滿意地固化，而另一 方面，當(dāng)烯基的含量不大于以上給出范圍的最大值時，通過固化本發(fā)明組合物獲得的固化 產(chǎn)物的物理特性是良好的。此外，全部R 2的至多40摩爾％，優(yōu)選地至多35摩爾％或至多30摩 爾％為上述芳基，而另一方面，全部R2的至少1摩爾％、至少5摩爾％或至少10摩爾％為上述 芳基。這是因為當(dāng)芳基的含量不大于以上給出范圍的最大值時，通過固化本發(fā)明組合物獲 得的固化產(chǎn)物的耐熱性是良好的，并且其中光學(xué)元件用本發(fā)明組合物密封的光學(xué)器件的可 靠性可被提高。另一方面，當(dāng)芳基的含量不小于以上給出范圍的最大值時，其中光學(xué)元件用 本發(fā)明組合物密封的光學(xué)器件的發(fā)光效率可被提高。
[0024] 在該式中，"a"為滿足關(guān)系1 < a<2的數(shù)，優(yōu)選地為滿足關(guān)系1.2 < a<2的數(shù)，滿足 關(guān)系1.3 <a<2的數(shù)或滿足關(guān)系1.4 <a<2的數(shù)。這是因為當(dāng)"a"不小于以上給出范圍的最 小值時，其中光學(xué)元件用本發(fā)明組合物密封的光學(xué)器件的可靠性可被提高。另一方面，當(dāng) "a"不大于以上給出范圍的最大值時，通過固化本發(fā)明組合物獲得的固化產(chǎn)物的物理特性 是良好的。
[0025]組分(A)的分子結(jié)構(gòu)不例為直鏈、部分支化的直鏈、支鏈、環(huán)狀和樹枝狀結(jié)構(gòu)，并且 優(yōu)選地為直鏈、部分支化的直鏈或樹枝狀結(jié)構(gòu)。組分(A)可以是兩種或更多種類型的具有這 些分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)聚硅氧烷的混合物。
[0026] 組分(B)為本發(fā)明組合物的交聯(lián)劑，并且其為在分子中具有至少兩個硅鍵合的氫 原子的有機(jī)聚硅氧烷。組分(B)的分子結(jié)構(gòu)不例為直鏈、部分支化的直鏈、支鏈、環(huán)狀和樹枝 狀結(jié)構(gòu)，并且優(yōu)選地為直鏈、部分支化的直鏈或樹枝狀結(jié)構(gòu)。組分(B)中硅鍵合的氫原子的 鍵合位置不受限制，但是例子為分子末端和/或分子側(cè)鏈。組分(B)中除氫原子之外硅鍵合 的基團(tuán)的例子包括烷基，諸如甲基、乙基和丙基；芳基，諸如苯基、甲苯基和二甲苯基；芳烷 基，諸如芐基和苯乙基；以及鹵代烷基，諸如3-氯丙基和3,3,3_三氟丙基。這些例子中，甲基 和苯基是優(yōu)選的。雖然組分（B)的粘度不受限制，但在25°C下的粘度優(yōu)選地在1至10， OOOmPa. s的范圍內(nèi)，并且特別優(yōu)選地在1至1，OOOmPa. s的范圍內(nèi)。
[0027] 用于組分(B)的有機(jī)聚硅氧烷的例子包括1，1，3,3_四甲基二硅氧烷、1，3,5,7_四 甲基環(huán)四硅氧烷、三(二甲基氫甲硅烷氧基）甲基硅烷、三(二甲基氫甲硅烷氧基)苯基硅烷、 1-(3-縮水甘油氧基丙基)-1，3,5,7-四甲基環(huán)四硅氧烷、1，5-二(3-縮水甘油氧基丙基)-1， 3，5，7-四甲基環(huán)四硅氧烷、1 -(3-縮水甘油氧基丙基)-5-三甲氧基甲硅烷基乙基-1，3，5，7-四甲基環(huán)四硅氧烷、在兩個分子末端用三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氫聚硅氧烷、在兩個 分子末端用三甲基甲硅烷氧基封端的二甲基硅氧烷-甲基氫硅氧烷共聚物、在兩個分子末 端用二甲基氫甲硅烷氧基封端的二甲基聚硅氧烷、在兩個分子末端用二甲基氫甲硅烷氧基 封端的二甲基硅氧烷-甲基氫硅氧烷共聚物、在兩個分子末端用三甲基甲硅烷氧基封端的 甲基氫硅氧烷-二苯基硅氧烷共聚物、在兩個分子末端用三甲基甲硅烷氧基封端的甲基氫 硅氧烷-二苯基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物、三甲氧基硅烷的水解/縮合反應(yīng)產(chǎn)物、包含 (OfehHSiOv〗單元和Si〇4/2單元的共聚物、包含(OfehHSiOv〗單元、Si〇4/2單元和(C 6H5)Si03/2 單元的共聚物，以及它們中的兩種或更多種的混合物。
[0028] 組分(B)的例子還包括以下有機(jī)聚硅氧烷。應(yīng)當(dāng)注意，在該式中，Me和Ph分別表示 甲基和苯基，"m"為1到100的整數(shù)，"η"為1到50的整數(shù)，并且"b"、"c"、"d"和"e"各自為正數(shù)， 其中分子中"b"、"c"、"d"和"e"的總數(shù)為1。 HMe2SiO(Ph2SiO)mSiMe2H HMePhS i 0 (Ph2S i 0) mSiMePhH HMePhSi0(Ph2Si0)m(MePhSi0)nSiMePhH HMePhSiO(Ph2SiO)m(Me 2SiO)nSiMePhH (HMe2SiOi/2)b(PhSi〇3/2)c (HMePhSi0i/2)b(PhSi03/2)c (HMePhSiOi/2)b(HMe 2SiOi/2)c(PhSi〇3/2)d (HMe2SiOi/2)b(Ph2Si〇2/2)c(PhSi〇3/2)d (HMePhSiOi/ 2)b(Ph2Si〇2/2)c(PhSi〇3/2)d (HMePhSiOi/2)b(HMe2SiOi/2) c(Ph2Si〇2/2)d(PhSi〇3/2)e [0029]組分(B)的含量（以組分(A)中每1摩爾總烯基計)在一定的范圍內(nèi)，所述范圍使得 組分(B)中的硅鍵合的氫原子的量在0.1至5摩爾的范圍內(nèi)，并且優(yōu)選地在0.5至2摩爾的范 圍內(nèi)。這是因為當(dāng)組分(B)的含量不小于以上給出范圍的最小值時，所獲得的組合物令人滿 意地固化，而另一方面，當(dāng)組分(B)的含量不大于以上給出范圍的最大值時，有機(jī)硅材料的 耐熱性有所提尚。
[0030]組分(C)為用于加速本發(fā)明組合物的固化的硅氫加成反應(yīng)催化劑，并且例子包括 鉑基催化劑、銠基催化劑和鈀基催化劑，其中鉑基催化劑是優(yōu)選的。該鉑基催化劑為鉑基化 合物，示例為鉑細(xì)粉、鉬黑、鉬負(fù)載二氧化硅細(xì)粉、鉑負(fù)載活性炭、氯鉑酸、氯鉑酸醇溶液、鉑 的烯烴復(fù)合物、鉑的烯基硅氧烷復(fù)合物等。
[0031]組分(C)的量為加速本發(fā)明組合物的固化的量，并且優(yōu)選地為一定量，所述量使得 催化劑中金屬原子的量相對于本發(fā)明組合物在0.01至1，000ppm質(zhì)量的范圍內(nèi)。這是因為當(dāng) 組分(C)的量小于以上給出范圍的最小值時，存在所獲得的組合物的固化將不充分的風(fēng)險， 而另一方面，當(dāng)該量超過以上給出范圍的最大值時，固化不會顯著地更加加速，并且此外， 存在諸如將出現(xiàn)固化產(chǎn)物脫色之類的問題的風(fēng)險。
[0032] 本發(fā)明的組合物可包含硅氫加成反應(yīng)抑制劑(D)作為任選的組分以用于延長在室 溫下的使用壽命以及改善儲存穩(wěn)定性。組分(D)的例子包括炔烴醇，諸如1-乙炔基環(huán)己烷-1-醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、3，5-二甲基-1-己炔-3-醇和2-苯基-3-丁炔-2-醇;烯炔化合 物，諸如3 -甲基-3_戊稀-1-塊和3，5_二甲基_3_己稀-1-塊；甲基烯基硅氧烷低聚物，諸如1， 3,5,7_四甲基-1，3,5,7-四乙烯基環(huán)四硅氧烷和1，3,5,7_四甲基-1，3,5,7-四己烯基環(huán)四 硅氧烷;炔氧基硅烷，諸如二甲基雙（1，1 -二甲基-3-丙炔-氧基)硅烷和甲基乙烯基雙（1，1 -二甲基-3-丙炔-氧基)硅烷以及三烯丙基異氰脲酸酯化合物。
[0033] 組分(D)的含量沒有限制，但是相對于組分(A)至(C)總量的100質(zhì)量份，該含量優(yōu) 選地在0.01至3質(zhì)量份的范圍內(nèi)或在0.01至1質(zhì)量份的范圍內(nèi)。這是因為當(dāng)組分(D)的含量 不小于以上給出范圍的最小值時，本發(fā)明組合物具有足夠的使用壽命，而另一方面，當(dāng)組分 (D) 的含量不大于以上給出范圍的最大值時，其足夠易于操作。
[0034] 本發(fā)明組合物還可含有粘附賦予劑(E)以用于改善組合物的粘附性。優(yōu)選的組分 (E) 為在分子中具有至少一個硅鍵合的烷氧基的有機(jī)硅化合物。該烷氧基基團(tuán)示例為甲氧 基、乙氧基、丙氧基、丁氧基和甲氧基乙氧基，其中甲氧基是特別優(yōu)選的。此外，組分(E)中除 烷氧基之外的硅鍵合的基團(tuán)示例為鹵素取代或未取代的單價烴基團(tuán)，諸如烷基、烯基、芳 基、芳烷基、鹵代烷基等;縮水甘油氧基烷基，諸如3-縮水甘油氧基丙基、4-縮水甘油氧基丁 基等；環(huán)氧基環(huán)己基烷基，諸如2-(3,4_環(huán)氧基環(huán)己基）乙基、3-(3,4_環(huán)氧基環(huán)己基）丙基 等;環(huán)氧基烷基，諸如3，4-環(huán)氧基丁基、7，8-環(huán)氧基辛基等;含有丙烯酸基的單價有機(jī)基團(tuán)， 諸如3-甲基丙烯酰氧基丙基等；以及氫原子。組分(E)優(yōu)選地包含可與本發(fā)明組合物中的烯 基或硅鍵合的氫原子反應(yīng)的基團(tuán)。具體地講，組分(E)優(yōu)選地包含硅鍵合的氫原子或烯基。 此外，由于能夠賦予各種類型的基板良好的粘附性，因此組分(E)優(yōu)選地在分子中具有至少 一個含有環(huán)氧基的單價有機(jī)基團(tuán)。這種類型的組分(E)示例為有機(jī)硅烷化合物、有機(jī)硅氧烷 低聚物和硅酸烷基酯。有機(jī)硅氧烷低聚物或硅酸烷基酯的分子結(jié)構(gòu)示例為直鏈、部分支化 的直鏈、支鏈、環(huán)狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。直鏈、支鏈和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是特別優(yōu)選的。組分(E)示例為硅烷 化合物，諸如3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、2- (3，4-環(huán)氧基環(huán)己基）乙基三甲氧基硅 烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等;在分子中具有硅鍵合的烯基或硅鍵合的氫原 子和硅鍵合的烷氧基中的每個至少一個的硅氧烷化合物;具有至少一個硅鍵合的烷氧基的 硅烷化合物或硅氧烷化合物與在分子中具有至少一個硅鍵合的羥基基團(tuán)和至少一個硅鍵 合的烯基的硅氧烷化合物的混合物；以及甲基聚硅酸鹽、乙基聚硅酸鹽和含有環(huán)氧基的乙 基聚硅酸鹽。組分(E)優(yōu)選地為低粘度液體，并且其粘度不受特別限制，但是在25°C下優(yōu)選 地從1至500mPa · S。在本發(fā)明組合物中，組分(E)的含量不受特別限制，但是優(yōu)選地在每100 總質(zhì)量份組合物的0.01至10質(zhì)量份的范圍內(nèi)。
[0035] 此外，可將無機(jī)填料諸如二氧化硅、玻璃、氧化鋁或氧化鋅;聚甲基丙烯酸酯樹脂 等的有機(jī)樹脂細(xì)粉;熒光物質(zhì)、耐熱劑、染料、顏料、阻燃劑、溶劑等作為任選組分包含在本 發(fā)明組合物中，只要它們不損害本發(fā)明的目的。
[0036] 本發(fā)明的組合物使得在室溫或加熱下發(fā)生固化，但優(yōu)選的是，對組合物加熱以實 現(xiàn)快速固化。加熱溫度優(yōu)選地在50至200°C的范圍內(nèi)。
[0037][光學(xué)器件] 本發(fā)明的光學(xué)器件具有的特征在于，其通過用上述有機(jī)硅材料密封光學(xué)元件而形成。 本發(fā)明的光學(xué)器件中的光學(xué)元件可為光耦合器、發(fā)光二極管、固態(tài)圖像傳感器等。光學(xué)元件 優(yōu)選地為發(fā)光二極管。本發(fā)明的此類光學(xué)器件將使用圖1和圖2詳細(xì)描述。
[0038]圖1示出作為本發(fā)明的光學(xué)器件的例子的板上芯片（COB)LED的剖視圖。在圖1的 COB LED裝置中，LED 2通過晶粒接合安裝在C0B基板1上，并且LED 2用有機(jī)硅材料3密封。此 外，反光材料(未示出）可圍繞LED 2在基板1上形成，使得從LED 2發(fā)出的光被有效地反射。
[0039] 圖2示出作為本發(fā)明的光學(xué)器件的例子的另一個LED裝置的剖視圖。在圖2的LED裝 置中，LED 2通過晶粒接合安裝在引線框架4'上，并且通過接合線5電連接到引線框架LLED 2用有機(jī)硅材料3密封。此外，反光材料6圍繞LED 2在引線框架4、4'上形成，使得從LED 2發(fā) 出的光被有效地反射。
[0040] 在圖1的LED裝置中，基板1可為由鋁、銅等制成的金屬基板，并且在金屬基板的表 面上，電路用插入的絕緣層(未示出）形成。此外，當(dāng)非金屬基板被用作基板1時，沒有必要形 成絕緣層。此類非金屬基板的例子包括玻璃環(huán)氧樹脂基板、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)基 板、聚酰亞胺基板、聚酯基板、氮化鋁基板、氮化硼基板、氮化硅基板、氧化鋁陶瓷基板、玻璃 基板和柔性玻璃基板。另外，由具有絕緣樹脂層的鋁基板或銅基板制成的混合基板、印刷硅 基板、碳化硅基板、和藍(lán)寶石基板也可用作基板1。
[0041] 在圖2的LED裝置中，對于引線框架4、4'，使用選自銀、銅和鋁中的至少一種類型的 金屬(其具有高導(dǎo)電率），或包含選自銀、銅和鋁中的至少一種類型的金屬的合金。另外，反 光材料6優(yōu)選地形成在引線框架4、4 '上，以便使其中安裝了 LED 2的部分暴露出來。
[0042]圖1僅示出基板1上的一個LED 2,但是多個LED 2可安裝在基板1上。 實例
[0043]現(xiàn)在將使用實踐例詳細(xì)描述本發(fā)明的有機(jī)硅材料、可固化有機(jī)硅組合物和光學(xué)器 件。
[0044]〈通過X射線光電子光譜學(xué)(XPS)進(jìn)行的表面的原子組成百分比的測量〉 通過X射線光電子光譜學(xué)來測量硅材料表面的原子組成百分比。使用由奎托斯分析有 限公司(Kratos Analytical Ltd.)制造的AXIS Nova進(jìn)行測量。使用150W單色儀和0.4mmX 0.9mm的分析區(qū)域，將Al-Κα射線用作X射線激發(fā)源。通過調(diào)查掃描測量，確定C1、01、N1和F1 的峰面積，并且在通過XPS的相對靈敏度對每個元件進(jìn)行校正之后，確定原子組成百分比。 從所獲得的原子組成百分比值確定C原子的比例以及C原子相對于Si原子的比率。
[0045]〈可固化有機(jī)硅組合物的制備〉 使用下述組分制備了在表1中示出的可固化有機(jī)硅組合物(質(zhì)量份）。此外，在表1中，組 分(c)的含量以鉑金屬相對于可固化有機(jī)娃組合物的含量(ppm，以質(zhì)量單位計)表示。此外， 在表1中，"SiH/Vi"表示在可固化有機(jī)硅組合物中，相對于每1摩爾組分(A)中的乙烯基基 團(tuán)，組分(B)中的硅鍵合的氫原子的摩爾數(shù)的值。應(yīng)當(dāng)注意，在該式中，Me、Ph、Vi和Ep分別表 示甲基、苯基、乙烯基和3-縮水甘油氧基丙基。
[0046]以下組分被用作組分(A)。 組分(a-Ι):由以下平均組成式表示的有機(jī)聚硅氧烷： Me1.62Vi0.06Ph0.26SiO1.03 (乙烯基含量=3.1摩爾％，苯基含量=13.4摩爾％ ) 組分(a-2):由以下平均組成式表示的有機(jī)聚硅氧烷： Me1.14Vio.14Pho.26SiO1.22 (乙烯基含量=9.1摩爾％，苯基含量=16.9摩爾％ ) 組分(a-3):由以下平均組成式表示的有機(jī)聚硅氧烷： Mei. 17V10. i3Pho. 23S1O1.23 (乙烯基含量=8.5摩爾％，苯基含量=15.0摩爾％ ) 組分(a-4):由以下平均組成式表示的有機(jī)聚硅氧烷： Meo.94Vio.i8Pho.44SiO1.22 (乙烯基含量=11.5摩爾％，苯基含量=28.2摩爾％ ) 組分(a-5):由以下平均組成式表示的有機(jī)聚硅氧烷： Meo.68Vio.34Pho.73SiO1.11 (乙烯基含量=19 · 4摩爾％，苯基含量=41 · 7摩爾％ ) 組分(a-6):由以下平均組成式表示的有機(jī)聚硅氧烷： Me1.78Vi0.04SiO1.09 (乙烯基含量= 2.2摩爾％)
[0047]以下組分被用作組分(B)。 組分(b-1):由以下平均單元式表示的有機(jī)聚硅氧烷樹脂： (Me2HSiOl/2)0.65(Si〇4/2 )0.35 組分(b-2):由以下式表示的有機(jī)三硅氧烷： HMe2SiOPh2SiOSiMe2H 組分(b-3):由以下平均單元式表示的有機(jī)聚硅氧烷樹脂： (Me2HSiOi/2)o.6(PhSi〇3/2)o.4 組分(b-4):由以下式表示的有機(jī)聚硅氧烷： Me3SiO(MeHSiO)5〇SiMe3
[0048] 以下組分被用作組分(C)。 組分(c-l):l，3,5,7-四甲基-1，3,5,7-四乙烯基環(huán)四硅氧烷中的鉑-1，3-二乙烯基-1， 1，3，3-四甲基二硅氧烷絡(luò)合物的溶液(該溶液含有0.1質(zhì)量％的鉑）
[0049] 以下組分被用作組分(D)。 組分(d-1): 1，3，5，7-四甲基-1，3，5，7-四乙烯基環(huán)四硅氧烷 組分(d-2) :1_乙炔基環(huán)己醇
[0050] 以下組分被用作組分(E)。 組分(e-1):粘附賦予劑，該粘附賦予劑在25°C下的粘度為30mPa · s并且包含3-縮水甘 油氧基丙基三甲氧基硅烷與在分子兩個末端用硅烷醇基封端的甲基乙烯基硅氧烷低聚物 的縮合反應(yīng)產(chǎn)物 組分(e-2):由以下平均單元式表示的有機(jī)聚硅氧烷樹脂構(gòu)成的粘附賦予劑： (Me2ViSiOi/2)o.i8(MeEpSi〇2/2)o.28(PhSi〇3/2)o.54
[0051] 所獲得的可固化有機(jī)硅組合物1至6各自通過用120°C熱壓機(jī)加熱5分鐘，然后在 150 °C烘箱中進(jìn)一步加熱1小時來固化，以制備有機(jī)硅材料1至6。通過X射線光電子光譜學(xué)來 測量這些有機(jī)硅材料的表面的元素組成比率。此外，通過 13C核磁光譜學(xué)來確定有機(jī)硅材料 的結(jié)構(gòu)中存在或不存在Si-C2H4_Si鍵。那些結(jié)果在表1中示出。
[0052] [表 1]
[0053] [工作實例1] 將其中LED芯片安裝在陶瓷基板上的陶瓷LED基板放置在壓塑機(jī)中。將可固化有機(jī)硅組 合物1傾注到模腔中，并且圓頂形狀密封材料通過在120°C下熱壓模制5分鐘而在LED芯片上 形成。在150 °C下進(jìn)行額外1小時的固化，并且產(chǎn)生LED裝置。使700mA的電流在85°C和85%RH 的恒溫恒濕烘箱中流過所獲得的LED裝置，并且進(jìn)行通電測試。在規(guī)定時間段(50小時）內(nèi)， 由于密封材料的透明性下降而沒有觀察到LED亮度下降（降至通電測試中的初始亮度的 90%或更小），并且沒有觀察到有機(jī)硅材料中的破裂。
[0054] [工作實例2] 以與工作實例1中相同的方式使用可固化有機(jī)硅組合物2來產(chǎn)生LED裝置并且進(jìn)行通電 測試。在規(guī)定時間段(50小時）內(nèi)，由于密封材料的透明性下降而沒有觀察到LED亮度下降， 并且沒有觀察到有機(jī)硅材料中的破裂。
[0055] [工作實例3] 以與工作實例1中相同的方式使用可固化有機(jī)硅組合物3來產(chǎn)生LED裝置并且進(jìn)行通電 測試。在規(guī)定時間段(50小時）內(nèi)，由于密封材料的透明性下降而沒有觀察到LED亮度下降， 并且沒有觀察到有機(jī)硅材料中的破裂。
[0056] [工作實例4] 以與工作實例1中相同的方式使用可固化有機(jī)硅組合物4來產(chǎn)生LED裝置并且進(jìn)行通電 測試。在規(guī)定時間段(50小時）內(nèi)，由于密封材料的透明性下降而沒有觀察到LED亮度下降， 并且沒有觀察到有機(jī)硅材料中的破裂。
[0057] [比較例1] 以與工作實例1中相同的方式使用可固化有機(jī)硅組合物5來產(chǎn)生LED裝置并且進(jìn)行通電 測試。在規(guī)定時間段(50小時）內(nèi)，LED裝置的亮度由于密封材料的透明性降低而下降。
[0058] [比較例2] 以與工作實例1中相同的方式使用可固化有機(jī)硅組合物6來產(chǎn)生LED裝置并且進(jìn)行通電 測試。然而，在規(guī)定時間段(50小時）內(nèi)，有機(jī)硅材料中出現(xiàn)破裂。 工業(yè)適用性
[0059] 由于本發(fā)明的有機(jī)硅材料對于光和熱是穩(wěn)定的，并且往往不會出現(xiàn)透射率降低和 裂紋生成，所以該有機(jī)硅材料作為需要在高亮度下的高耐久性的LED密封材料是有利的。 符號描述
[0060] 1 基板 2 LED 3 有機(jī)硅材料 4,4' 引線框架 5 接合線 6 反光材料
【主權(quán)項】
1. 一種有機(jī)娃材料，根據(jù)X射線光電子光譜學(xué)(ESCA)，以所述有機(jī)娃材料表面的元素組 成百分比計，所述有機(jī)硅材料滿足以下條件中的任一項： (i) 碳原子的元素組成百分比為50.0到70.0原子％; (ii) 碳原子的元素組成百分比與硅原子的元素組成百分比的比率(C/Si)為2.0到5.0; 或 (iii) 上述條件（i)和（ii)同時滿足。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)硅材料，其中所述有機(jī)硅材料在結(jié)構(gòu)中包含Si-R^Si鍵， 其中R1為亞烷基或亞芳基。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)硅材料，其中所述有機(jī)硅材料為光學(xué)材料。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)硅材料，其中所述有機(jī)硅材料為光學(xué)元件的密封材 料。5. -種可固化有機(jī)硅組合物，所述可固化有機(jī)硅組合物固化以形成根據(jù)權(quán)利要求1至4 中任一項所述的有機(jī)硅材料，所述組合物包含： 在分子中具有至少兩個硅鍵合的烯基和至少一個硅鍵合的芳基的有機(jī)聚硅氧烷;在分 子中具有至少兩個硅鍵合的氫原子的有機(jī)聚硅氧烷;以及硅氫加成反應(yīng)催化劑。6. -種通過用權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)硅材料密封光學(xué)元件而形成的光學(xué)器件。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)器件，其中所述光學(xué)元件為LED。
【文檔編號】C08L83/07GK106009687SQ201610177449
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】吉田真宗, 飯村智浩
【申請人】道康寧東麗株式會社