雖然通過有機(jī)硅改性可改善環(huán)氧樹脂封裝料的性能;但有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基,以其作為LED封裝料仍存在耐輻射性差、易黃變等缺點(diǎn),難以滿足功率型LED封裝的技術(shù)要求。為此,人們陸續(xù)開發(fā)出高折射率、高透光率、不含環(huán)氧基的有機(jī)硅LED封裝材料。將乙烯基硅樹脂與含氫硅油通過硅氫加成反應(yīng)硫化成型,可制成有機(jī)硅LED封裝材料。為了獲得高折射率、耐輻射的有機(jī)硅封裝料,乙烯基硅樹脂和含氫硅油一般需含一定量的二苯基硅氧鏈節(jié)或者甲基苯基硅氧鏈節(jié)。
K1Miyo shi和T1Go to等用氯硅烷共水解縮合工藝制得乙烯基硅樹脂,然后將其與含苯基硅氧鏈節(jié)的含氫硅油在鉑催化劑催化下硫化成型,獲得LED封裝材料。該材料的折射率可達(dá)1151,邵爾D硬度75~85度,彎曲強(qiáng)度95~135 MPa,拉伸強(qiáng)度514 MPa,紫外線輻射500 h后透光率由95%降為92%。為了降低這類有機(jī)硅材料的收縮率,提高其耐冷熱循環(huán)沖擊性能,可提高封裝材料中苯基的質(zhì)量分?jǐn)?shù);甚至可獲得具有優(yōu)異的機(jī)械性能和粘接性能,能經(jīng)受1000次-50 e/150 e冷熱循環(huán)沖擊而不開裂的有機(jī)硅封裝料。由于沒有經(jīng)過補(bǔ)強(qiáng),這些有機(jī)硅封裝料的硬度和強(qiáng)度較差,仍不能滿足LED封裝材料的某些技術(shù)要求。K1Miyo shi向甲基苯基含氫硅油和乙烯基硅樹脂中加入氣相法白炭黑、導(dǎo)熱填料、光波調(diào)整劑、阻燃劑等,在120~180 e下固化30~180 min后,封裝材料的彎曲強(qiáng)度為95~100 MPa,拉伸強(qiáng)度為514 MPa,邵爾D硬度75~85度,折射率高達(dá)1151;經(jīng)400 nm波長光源輻射100 h后透光率從95%降為92%,照射500 h后仍為92%。采用加成型液體硅橡膠也能制成有機(jī)硅LED封裝材料。
T1Shio bara等人用加成型液體硅橡膠在165 e下注塑成型,獲得收縮率為3137%、收縮比僅0104、折射率1150~11 60(波長400 nm)的封裝材料。E1 T abei等人甚至還獲得了邵爾D硬度高達(dá)50度、彈性模量350~1 500 MPa、透光率88%~92%(波長400 nm,樣品厚度4 mm)的LED封裝材料。向加成型液體硅橡膠中加入適量無機(jī)填料(如硼、硅、鈦、鋁、鋅等的氧化物)可改善材料的耐熱性能和耐輻射性能,所得LED封裝材料在140 e下用450~470 nm波長光照射1 000 h,透光率下降不到10%。一般情況下,LED封裝材料需要在一定溫度下硫化2~5 h,生產(chǎn)周期較長。L1 D1 Boardman等人用D4和1,3-二乙烯基-1,1,3,3,-四甲基二硅氧烷(乙烯基雙封頭)在濃硫酸催化下開環(huán)聚合,獲得乙烯基硅油;然后按比例加入含氫硅油、鉑催化劑和感光劑,混合均勻后用可見光或紫外光照射215~20 min即可固化完全,獲得性能較好的LED封裝材料。
用乙烯基硅樹脂和乙烯基硅油的共混物與含氫硅油通過硅氫加成工藝硫化,能發(fā)揮硅樹脂和硅橡膠各自的優(yōu)點(diǎn),獲得高性能LED封裝材料。M1Yo shitsugu等人用這種方法獲得的LED封裝材料的折射率1154、透光率85%~100%、邵爾A硬度45~95度、拉伸強(qiáng)度11 8 MPa,在150 e下加熱100 h表面才出現(xiàn)裂紋。如上所述,有機(jī)硅LED封裝材料在制備過程中一般需要采用鉑催化劑,而常用鉑催化劑放置一段時(shí)間后會(huì)變黃,繼續(xù)使用將影響LED封裝材料的透光率。為了克服這一缺點(diǎn),K1 Tomoko等人開發(fā)了一種不易變色的用有機(jī)硅氧烷作配體的鉑催化劑,即1,3-二甲基-1,3-二苯基-1,3-二乙烯基硅氧烷鉑配合物,用這種催化劑催化加成型硅橡膠的硫化成型,可獲得折射率高于11 50,透光率92%~100%的LED封裝。
有機(jī)硅材料具有耐冷熱沖擊、耐紫外線輻射、無色透明等優(yōu)點(diǎn),是白光功率型LED的理想封裝材料,受到科研工作者和照明光源生產(chǎn)商的廣泛關(guān)注。為了提高LED封裝材料的折射率和耐輻射性能,需要在聚硅氧烷分子中引入適量的苯基,并使苯基分散均勻;同時(shí)還需綜合考慮材料的光學(xué)性能、機(jī)械力學(xué)性能、生產(chǎn)成本等因素。隨著研究的深入,一定能開發(fā)出滿足白光功率型LED在不同環(huán)境和不同應(yīng)用領(lǐng)域的封裝要求的有機(jī)硅封裝料,白光功率型LED也有望在不久的將來作為普通照明光源走入千家萬戶。http://ggswu.com
