[发明专利]一种LED封装补强用甲基乙烯基MQ树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机树脂的制备方法，具体是指一种用于LED封装补强用甲基乙烯基MQ树脂的制备方法。

技术背景

人类自跨入二十一世纪以来，能源问题日益严重，我国能源形势也非常严峻。节约能源与开发新能源同等重要，而节约能源则更经济、更环保，应放在首位。当前，照明约占世界总能耗的20％左右，若能用能耗低、寿命长、环保安全的光源取代低效率、高耗电量的传统光源，无疑将带来一场世界性的照明革命。

超高亮度的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)消耗的电能仅是传统光源的1/10，不使用严重污染环境的汞，体积小，寿命长，已经用于装饰照明、汽车照明、交通信号灯方面，有望成为继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源。

目前普通LED的封装材料主要是双酚A型透明环氧树脂，随着白光LED的发展，尤其是基于紫外光的白光LED的发展，需要外层封装材料在保持可见光区高透明性的同时能够对紫外光有较高的吸收率，以防止紫外线的泄漏；另外，封装材料还需要具有较强的抗紫外线辐射能力。环氧树脂经长期使用后，在LED芯片发射的紫外光照射下会不可避免地发生黄变现象，导致透光率下降，LED器件的亮度降低。另外环氧树脂热阻高达250℃/W～300℃/W，因散热不良会导致芯片结温迅速上升，从而加速器件光衰，甚至会因为迅速热膨胀所产生的应力造成开路而失效(IEEE Proc.SPIE，1998，3279：259-262；Microelectronics reliability，1999，39(8)：1219-1227)。有研究表明，有些使用环氧树脂封装的LED产品在连续点亮后的使用寿命仅5,000小时，甚至更短。因此，随着LED研究开发的飞速发展，对封装材料的要求也越来越高，环氧树脂已不能完全满足LED的封装要求。

有机硅具有透光率高，折射率大，热稳定性好，应力小，吸湿性低等优点，作为LED封装材料，其性能远远优于环氧树脂。世界各国及照明企业相继投入大量人力物力开展LED封装用有机硅材料的研究。大功率白光LED封装材料除了要求有很高的折光率、透光率和耐紫外线辐射以外，还要求有一定的硬度、拉伸强度。但是，硅橡胶致命的弱点是未补强的硫化胶机械强度极低，要想有很好的机械强度，就必须加入补强填料。对有机硅LED封装材料，要求高折光率、高透光率、较大的拉伸强度和较高的硬度，这就对补强填料提出了更高的要求。

现有专利公开的都是采用白炭黑补强。美国专利US20050212008(其等同专利EP1424363)公开了在不损害封装材料透光率的前提下，用气相法白炭黑补强硅橡胶，所得LED封装材料硬度可达85 Shore A，弯曲强度为95～135MPa，拉伸强度5.4MPa。同样，美国专利US 20077294682也采用气相法白炭黑补强LED封装用有机硅材料，所得材料的硬度可达40～80 ShoreD，弯曲强度可达50MPa。

上述方法虽然可以有效提高硅橡胶的强度，但由于气相法白炭黑混炼困难、粉尘大、易结构化，导致加工复杂。而且高抗撕白炭黑的价格相当昂贵，大大增加了成本。更重要的是，气相法白炭黑与有机硅材料的折光率相差较大，加入气相法白炭黑后往往会降低LED封装材料的透光率。

MQ树脂也是很好的有机硅补强剂。MQ硅树脂是由单官能硅氧单元(R₃SiO_0.5，简称M单元)和四官能硅氧单元(SiO₂，简称Q单元)组成的一种有机硅树脂(幸松民，王一璐著《有机硅合成工艺及产品应用》化学工业出版社，726)。用MQ硅树脂补强的硅橡胶有两个特点：一是硫化前胶料的流动性较好；二是硫化胶的透明度较高。MQ硅树脂具有较大的工业应用价值。首先，它是唯一不从有机硅金属化合物和硅等昂贵原料出发来进行大规模生产的一类有机硅高分子化合物；其次，它不同于其它任何有机硅树脂，在制备过程中对所加入各个组份的比例不需严格控制，改性容易，应用前景广阔。同时，在MQ硅树脂中引入各种有机基团或将其扩展为MDQ或MTQ结构的硅树脂，已取得实用性的进展。目前国内外生产MQ硅树脂主要以正硅酸乙酯为原料，虽然由此所得的产物性能优良，但价格昂贵，限制了其使用范围。而用水玻璃与有机烷氧基硅烷共水解制备的MQ硅树脂价格低廉得多，其性能与用正硅酸乙酯法制得的产品基本相同(黄文润有机硅材料的市场与产品开发(续十七)[J].有机硅材料及应用，1998(2)：10-13)。要想用MQ树脂补强LED封装用有机硅材料，MQ树脂必须纯度高，具有与有机硅封装材料相同或相近的折光率和透光率。