[发明专利]LED封装用核壳结构的有机硅树脂合成方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种有机硅树脂的合成方法，尤其是一种LED封装用核壳结构的有机硅树脂合成方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)是一种将电能直接转化为光能的固态半导体器件。由于工作电压低，响应速度快，使用寿命长，具有高效节能，绿色环保等显著特点，已广泛应用于信号指示、显示屏、汽车、景观照明等领域，被誉为21世纪最具发展潜力的绿色照明光源。特别是在资源匮乏能源紧张的今天，LED作为一种新型照明产品，必然是未来发展的趋势，并成为全球争相竞逐的一个新兴产业“制高点”。

随着LED亮度的提高和功率的加大，高通量的芯片需要更高的电流和导致更高结温，对LED的封装材料也提出更高的要求。传统的封装材料，环氧树脂因耐热性不好，产生色变，导致光衰，严重影响了LED的使用性能和寿命，已经无法满足当前照明用LED封装的要求。在这种情况下，需要寻求新的替代材料成为一种必需。有机硅材料因具有良好的绝缘性、耐高低温性、耐候性、透明性及抗潮性等，使其成为LED封装材料的理想选择，近年来受到国内外研究者的青睐。

目前LED封装用有机硅树脂从组成上可分为两类：一类是低折射率的甲基有机硅封装树脂，其通常是由甲基氯硅烷或硅氧烷单体与水玻璃、正硅酸乙酯和其他有机硅单体共水解制备，分子链上的基团主要以甲基为主，其中的VMQ树脂是关键的组成材料，主要起到补强增硬的作用，结构为球型。此类材料固化后弹性模量低，韧性好，耐高低温性佳，但是由于分子链的结构单元是-Si(Me)2O-，链段比较柔顺，分子间的作用力小，导致其透湿透氧性大，抗硫化性能差，不宜用于户外产品。另外，由于甲基硅树脂体系折射率低，导致器件的出光效率低，不适于高亮度的LED产品的封装。为了满足户外应用的需求以及获得高亮度LED，研究者提出在分子结构中引入高摩尔折射率的基团如苯基、脂环、硫、溴等，来提高封装材料的折射率和出光效率，改善封装材料的抗硫化性能。目前研究主要集中在引入苯基为主，即另一类高折射率的苯基有机硅封装树脂，其通常是通过苯基单体与甲基单体及其他有机硅单体共水解来制备，获得的产物结构主要以支化型或轻微交联的网状结构为主。此类结构可以获得高硬度高透明性的封装材料，然而在使用过程中存在因树脂的韧性不足而造成固化后产物耐高低温性能差，最终会导致器件失效。另外，其还存在于环氧一样的缺陷--即高温状态下，强度变差易粉化。这些问题的存在导致国内产品仅适于部分低端市场，且市场份额有限，无法与进口产品竞争和抗衡。

为了LED照明关键材料的国产化，克服苯基封装硅树脂在应用中存在的问题，本发明设计合成了一种核壳结构的有机硅树脂，利用无机纳米硬核来保证封装材料的强度和热稳定性，并通过外层有机硅壳的组成来调整材料的韧性，为开发高折射率且耐高低温的有机硅封装材料提供一种新思路和方法。

发明内容

本发明的目的是解决当前LED封装材料用高折射率有机硅树脂耐冷热冲击差的问题，开发一种高折射率且耐高低温的核壳结构的有机硅树脂，提供一种LED封装用核壳结构的有机硅树脂合成方法。

本发明提供的一种LED封装用核壳结构的有机硅树脂合成方法，包括以下步骤：

(1)首先以四官能团的硅氧烷或氯硅烷为单体，在催化剂和溶剂的作用下于0～80℃进行水解缩聚反应0.5～2h，制备无机纳米核；

(2)然后，在此基础上加入双官能团和三官能团硅氧烷或氯硅烷单体混合物于25～80℃进一步反应2～6h，在无机核外层接枝柔性的有机硅链段；

(3)最后，引入单官能团的硅氧烷，于25～120℃对外层进行包封和功能化，再经过滤减压纯化，即可得到核壳结构的有机硅树脂。

上述的四官能团的硅氧烷或氯硅烷单体，为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丙氧基硅烷、四氯化硅。