剖析硅树脂在LED封装技术上的应用现状和趋势

　　2、LED 封装用有机硅树脂

　　2. 1 有机硅材料的特点

　　有机硅聚合物以Si—O 键为主链，硅原子上连接有机基团，可有R3 SiO1 /2( M) 、R3 SiO2 /2( D) 、R3 SiO3 /2( T) 、R3 SiO2( Q) 等链节按照一定比例组合而成;Si—O 键键能较高，使其具有比较好的耐高温或辐射性能，且Si—O 键键角较大，能使材料的分子链柔软。有机硅材料在耐热性、抗黄变等方面有优异的性能。有机硅材料易改性，可以在侧链上引入具有提高折射率的功能基团，如硫、苯、酚和环氧基等，提高封装材料的折射率，提高LED 发光效率。

　　2. 2 有机硅树脂的合成

　　按其折射率可分为低折射率( 1.4) 和高折射率( 1.5) 两类，折射率1.4 的主要是甲基型有机硅材料，折射率1.53 的主要是苯基型有机硅材料。由于有机硅材料折光率越大，取光效率越高，所以应当尽量提高有机硅材料的折光率。

　　硅树脂一般以有机硅烷为原料，在溶剂存在的情况下水解、缩聚制得。合成的原料一般为氯硅烷或烷氧基硅烷。具体工艺为：一是硅烷在一定条件下水解成硅醇，二是硅醇自身进行缩聚反应，三是经过水洗中和，浓缩除去小分子得到有机硅树脂。如徐晓秋等首先将甲基苯基二乙氧基硅烷水解，高温裂解成甲基苯基环体，然后通过阴离子开环聚合，合成无色透明，折光率1.5以上的苯基乙烯基硅油。吴涛等采用阴离子开环聚合的方法，由含二甲基硅氧链节的环状甲基苯基硅氧烷和乙烯基双封头在碱性催化剂的作用下制备乙烯基封端甲基苯基硅油。伍川等采用酸催化，八甲基环四硅氧烷( D4) ，或将1，3，5，7—四甲基环四硅氧烷( D4H) 与甲基苯基混合环体在甲苯溶剂中聚合，制备交联剂有机硅含氢硅油。其Ph 与Si 的量之比为0.30～0.60，活性氢质量分数为0～0.5%，折射率为1.39～1.51( 25℃) ，动力黏度为100～550 mPa·s。汪晓璐等采用无溶剂法合成了苯基乙烯基透明硅树脂; 选用乙烯基三甲氧基硅烷、端羟基聚二甲基硅氧烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷为原料，盐酸水溶液为催化剂，进行水解缩合反应，合成出室温下具有流动性的高折射率透明有机硅树脂。杨雄发等为了降低LED 封装胶的表面张力，使其容易真空脱泡，制备含甲基三氟丙基硅氧链节和甲基苯基硅氧链节的透明乙烯基硅油。黄荣华等以甲基乙烯基氯硅烷苯基氯硅烷、甲基氯硅烷、苯基氯硅烷为原料，用甲基封头剂和乙烯基封头剂封端，合成苯基乙烯基硅树脂，然后用孔径为0. 45μm的滤膜进行过滤，可有效除去残余的盐酸小颗粒，提高产品透明度，获得无色透明的乙烯基苯基硅树脂。

　　2. 3 硅树脂在LED 封装材料中的应用

　　目前关于LED 封装材料的专利非常多，苯基封装材料的研究最多。张伟等以四苯基环四硅氧烷和乙烯基双封头为原料，在碱催化剂存在的条件下80～100℃聚合6～8h，合成乙烯基苯基硅油; 以苯基三甲氧基硅烷和含氢双封头为原料，在盐酸存在的条件下70～80℃反应3 h，然后水洗蒸馏制得含氢苯基树脂，乙烯基苯基硅油与含氢树脂固化用于LED 封装材料，具有高折射率(>1.54) 、高透光率、良好耐热性及热冲击稳定性。杨欢，杨刚，高群采用水解缩合得到苯基有机硅树脂：选用苯基三甲氧基硅烷，二苯基二甲氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷为原料，盐酸水溶液为催化剂，升温进行水解缩合反应6h，最后再在120℃下减压蒸馏3h，室温下得到透明的有机硅树脂后加入一定量的含氢硅油和Pt 催化剂进行硅氢加成固化反应。丁小卫等通过先将烷氧基硅烷水解制成预聚体，再与含氢烷氧基硅烷进行缩聚，得到了含苯基的氢基硅树脂。该工艺简单可控而且环保，其产品的折射率最高可达1.531。通过引入具有高折射率的无机氧化物微粒的改性而制备的无机超微颗粒复合型有机硅LED 封装材料，具有折射率高、抗紫外辐射性强等优点。张文飞等采用N— (三甲氧基硅丙基)-4-叠氮-2，3，5，6-四氟苯甲酰胺改性纳米氧化锌，并将其接枝在有机硅聚合物链上，接枝反应改变了纳米复合物的折光指数，并使ZnO 纳米粒子与有机硅基体的折光指数更加匹配，提高了有机硅聚合物的折光率，应用于LED 封装材料有极大前景。展喜兵等采用非水解溶胶一凝胶制备一系列透明钛杂化硅树脂，该树脂的折射率高达1.62，同时得到的产品具有很好的透光性和热稳定性。我司以苯基三甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷为原料，有机酸为催化剂，合成乙烯基苯基硅树脂，制得的乙烯基苯基硅树脂与含氢硅树脂固化，邵尔D硬度为55～75 D，折光率>1. 53，透光率大于99%，用于LED 封装材料较佳。

　　目前国外的高折射率LED 封装产品主要牌号有： SR7010，OE26336，OE6550，JCR6175 等。日本信越公司的产品耐老化性能很有优势主要牌号有： SCR-1012，KER-2500，LPS-5547等，迈图的硅胶可操作性突出，主打IVS 系列产品，牌号有5332，5862，4542，4622 等。国内康美特公司研发的高折LED封装胶性能较佳，主要型号有KMT-1266、KMT-1269、KMT-1272 等。

　　3、结论

　　GaN 基功率型白色LED 是目前开发的重点，具有热量大、发光波长短等特点，对封装材料性能的要求也更严格。同时使用高折射率、耐紫外、耐热老化及低应力的封装材料能明显提高LED 的光输出功率，还能延长产品使用的寿命，同时大功率LED 器件的研制，也要求有机硅封装材料尽早开发出具有透明度高、折射率、耐紫外线老化和热老化能力都优良的产品。针对有机硅材料存在的如折光率低、粘结性差、机械强度低等问题，采用环氧改性的方法将两者的优点进行结合，或是与无机材料进行杂化，提高有机硅材料的折光率。

编辑：Bober