近年来,随着LED产业的飞速发展(LED功率和亮度越来越大),对封装材料的性能(néng)要求也越来越高。EP和有(yǒu)机硅树脂是目前LED封装材料常用(yòng)的基體(tǐ)树脂。EP封装材料虽具有(yǒu)诸多(duō)优点,并且在LED封装材料领域中占据着较大的市场份额,但其在可(kě)靠性、耐UV老化性和耐热老化性等方面已不能(néng)满足封装材料的使用(yòng)要求;有(yǒu)机硅材料具有(yǒu)优异的耐UV老化性和耐热老化性。因此,利用(yòng)有(yǒu)机硅改性EP,开发兼具两种材料优点的封装材料,已成為(wèi)该研究领域的热点之一。
國(guó)外很(hěn)早就开展了LED用(yòng)有(yǒu)机硅改性EP封装材料的研究,并发现该封装材料的韧性和耐高低温性能(néng)明显提高、收缩率和热膨胀系数明显降低。Deborah等采用(yòng)基础缩合反应,将4-乙烯基环氧乙烷与多(duō)种苯基硅烷进行混合反应,制成了耐冷热冲击性和耐UV老化性优良、透光率高、热膨胀系数与芯片相近的LED用(yòng)有(yǒu)机硅改性EP封装材料。
為(wèi)简化工艺、缩短流程,他(tā)们还将有(yǒu)机硅酸酐固化剂与EP直接混合,制得的有(yǒu)机硅改性EP封装材料具有(yǒu)88%透光率(经400 nm的UV灯照射40 h后的透光率仍保持90%)。Yang等采用(yòng)脂环族EP偶联剂与苯基硅醇进行杂化反应,经酸酐化后制得高透光率、高折射率(1.55)、高硬度(邵氏86D)和高粘接力的LED用(yòng)有(yǒu)机硅改性EP封装材料。Kodama、Imazawa和Masuda等以含乙烯基和Si-OH的聚硅氧烷与特定结构的EP作為(wèi)基體(tǐ)树脂、含Si-H的聚硅氧烷低聚物(wù)作為(wèi)交联剂,并加入催化剂、稀释剂等助剂,采用(yòng)直接混合法制成了-40~120℃冷热冲击无剥离和开裂现象、LED发光效率高且耐热性优(不变色)的封装材料。Kodama等将含环氧基的硅烷进行水解缩合反应,制得有(yǒu)机硅/EP低聚物(wù)。研究结果表明:该材料硫化成型后的突出优点是Na+、K+和Cl-等离子的质量分(fēn)数低于2×10-6,并具有(yǒu)高绝缘性、高硬度(邵氏35D)、高粘接性能(néng)和高耐冷热冲击性等优点。Morita等采用(yòng)缩合反应合成了含环氧基的环烷基硅树脂;然后将其与EP改性固化剂、稀释剂等混合后,制得了LED封装材料。研究结果表明:环烷基硅树脂中引入环氧基作為(wèi)交联固化反应基团,相应固化物(wù)具有(yǒu)较高的折射率(1.49)和优于EP的耐UV老化性及耐热性,并可(kě)避免硅氢加成交联固化硅树脂因铂催化剂所导致的UV辐照变色或热变色等现象。
除了上述将有(yǒu)机硅改性EP直接作為(wèi)封装材料外,还可(kě)将有(yǒu)机硅改性EP与EP或硅树脂复配制成LED封装材料。Akiike将EP改性聚硅氧烷与脂肪族或脂环族EP化合物(wù)进行共混,以酸酐作為(wèi)固化剂,制成的封装材料固化后初期光透过率為(wèi)90%(经UV耐久性试验后的透光率仍保持100%,经耐热性试验后的透光率仍保持93%),具有(yǒu)高耐UV老化性、高耐冷热冲击性、高透明性、高硬度和高粘接性能(néng)等特点,非常适用(yòng)于500 nm以下波長(cháng)发光峰的蓝色及白光LED的封装。美國(guó)GE公司将特殊结构的羟基硅树脂与有(yǒu)机硅改性EP进行共混,制成了折射率高达1.60的封装材料该材料经UV老化(380 nm)500 h后的透光率仍超过80%(样品厚度5 mm)。Suehiro等将有(yǒu)机硅改性EP与羟基硅树脂、双酚A型EP经100~200℃共混、硫化成型后,制成的封装材料具有(yǒu)高折射率(>1.49)、高耐热性、高防潮性和高耐溶剂性等优点。國(guó)内的Ma等通过水解缩合反应制得有(yǒu)机硅改性脂环族EP。研究结果表明:该改性树脂在EP中分(fēn)散性良好,其在保持EP透明性的同时,有(yǒu)效提高了EP的韧性、耐UV老化性和耐热老化性,可(kě)用(yòng)于LED封装材料。
综上所述,有(yǒu)机硅改性EP可(kě)避免纯EP封装材料的不足,即前者可(kě)有(yǒu)效降低EP的脆性、提高其耐UV老化性和耐热老化性。短期内有(yǒu)机硅改性EP材料在LED封装领域中具有(yǒu)一定的发展前景和应用(yòng)价值;然而从長(cháng)遠(yuǎn)看,无论采用(yòng)何种改性方式,该材料中始终含有(yǒu)环氧基,即仍存在着耐辐射性差、易黄变等缺点,不能(néng)从根本上改变其作為(wèi)功率型LED封装材料的不足。 http://www.zhenghangsy.net