專利名稱：大功率led封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率LED用的耐熱、耐紫外輻射、透明性高的雜化樹脂封裝材料，屬 半導(dǎo)體光電器件封裝材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是新型的固體光源，因其環(huán)保、節(jié)能、使用壽命長等特點(diǎn)，將可能取代 傳統(tǒng)的照明設(shè)備。環(huán)氧樹脂因具有透明性高、力學(xué)性好、耐腐蝕、電學(xué)性能優(yōu)異以及成本較 低等特點(diǎn)，被廣泛用作LED的封裝材料。
隨著LED的發(fā)展，LED能夠發(fā)出波長更短的光。傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂封裝材料在短波輻射和 高溫作用下容易變黃，且其存在質(zhì)地脆、沖擊強(qiáng)度低和容易開裂等缺陷，這些缺陷降低了新 型大功率LED的可靠性，難以滿足新型大功率LED的封裝要求。與環(huán)氧樹脂相比，有機(jī)硅樹 脂封裝材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、輻射穩(wěn)定性和柔軟性；但有機(jī)硅樹脂封裝材料存在耐腐蝕 性差、粘結(jié)強(qiáng)度低、機(jī)械性能差以及生產(chǎn)成本較高等缺陷，難以滿足新型大功率LED的應(yīng)用 要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于綜合有機(jī)硅樹脂和環(huán)氧樹脂的特點(diǎn)，合成出與環(huán)氧樹脂相容的環(huán)氧倍半 硅氧垸，以環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料作為新型大功率LED封裝材料。采用酸酐固化 把有機(jī)硅鏈段引入到環(huán)氧樹脂中，使LED封裝材料兼具有機(jī)硅材料和環(huán)氧樹脂的優(yōu)點(diǎn)，既耐 熱、耐紫外輻射、透明性好，又力學(xué)性能可調(diào)節(jié)，既可以適應(yīng)LED芯片的封裝又可作為LED 透鏡封裝材料。
本發(fā)明的又一目的是提供一種封裝用環(huán)氧倍半硅氧垸/環(huán)氧樹脂雜化材料的制備方法。 本發(fā)明一種大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料的制備方法，其特征在 于具有以下的制備過程和步驟
a. 環(huán)氧倍半硅氧烷的合成
(1) .在反應(yīng)裝置中加入有機(jī)溶劑四氫呋喃和有機(jī)硅氧垸Y- (2,3環(huán)氧丙氧)丙基三甲 氧基硅烷以及一定量的去離子水，三者的體積比為0. 25 : 1 : (0. 1 0. 5);
(2) .滴入催化劑鹽酸，升溫至40 80。C，攪拌反應(yīng)2~20小時(shí)；
(3) .減壓除去有機(jī)溶劑四氫呋喃，獲得環(huán)氧倍半硅氧垸；
b. 大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料的制備
(1).上述制得的環(huán)氧倍半硅氧烷與雙酚A型環(huán)氧樹脂按一定比例混合，并在70 80'C溫度下攪拌20 30分鐘;所述環(huán)氧倍半硅氧烷與所述雙酚A型環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為10 : 90 90 : 10;兩者總和為100;
(2) .然后加入固化劑甲基六氫苯酐，其加入量以上述環(huán)氧倍半硅氧垸和雙酚A型環(huán)氧樹 脂混合物總量100為計(jì)量基準(zhǔn)，另加入30 70 %;
(3) .然后再加入固化促進(jìn)劑三乙醇胺，其加入量以上述環(huán)氧倍半硅氧烷和雙酚A型環(huán)氧 樹脂混合物總量100為計(jì)量單位，另加入0. 2 0. 5 %;
(4) .將上述得到的混合物分階段在一定溫度下固化，固化溫度為80 13(TC;固化時(shí)間 為0.5 5.0小時(shí)，最終得到大功率封裝用環(huán)氧倍半硅氧垸/環(huán)氧樹脂雜化材料。
所述的環(huán)氧倍半硅氧烷其結(jié)構(gòu)式為
H3CO- -Si—O-—Si—OCH3
-OCH3 Jn I
OCH3
A
其中R為一QHe—O—CH2 — HC—CH2， 2《n《30
采用上述方法制備的大功率發(fā)光二極管封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料的硬
度可在邵氏A硬度73至球壓痕硬度45. 14 N/mm2之間進(jìn)行調(diào)節(jié)；彎曲強(qiáng)度可在30~105 MPa 之間進(jìn)行調(diào)節(jié)；彎曲模量可在10 3000 MPa之間調(diào)節(jié)，從而可以滿足不同的封裝需要。且所 制備材料透光率均在85%以上，1501:經(jīng)過24小時(shí)熱老化后透光率均在80%以上，且不開裂、 不黃變，滿足大功率LED封裝要求。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為所制備的雜化材料綜合了有機(jī)硅樹脂和環(huán)氧樹脂的優(yōu)點(diǎn)，透明性好， 耐熱、耐紫外輻射，而且力學(xué)性能可調(diào)節(jié)，既可以適應(yīng)LED芯片的封裝又可作為LED透鏡封 裝材料。有效地解決了單一環(huán)氧樹脂封裝材料易開裂、易黃變的缺陷，且制備過程工藝簡單， 易于操作。 具體實(shí)施方法
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。
實(shí)施例1
1.環(huán)氧倍半硅氧垸的合成
a) .在反應(yīng)裝置里加入llmL四氫呋喃、44 mL Y-(2, 3環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和5. 2 mL
水，混合攪拌均勻；
b) .緩慢滴入0.2 mL 5mol/L鹽酸，攪拌1小時(shí)后，緩慢加熱至60 。C,繼續(xù)反應(yīng)8小時(shí)；c).減壓去除四氫呋喃，經(jīng)過洗滌、干燥后得到低粘度液態(tài)環(huán)氧倍半硅氧烷。 2.大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧垸/環(huán)氧樹脂雜化材料的制備a) .取9.0 g上述產(chǎn)物和l.O g雙酚A環(huán)氧樹脂，在70 。C下混合20分鐘；b) .加入7g甲基六氫苯酐，攪拌均勻；c) .加入0.05 g三乙醇胺，攪拌均勻；d) .將上述混合物于80 。C固化0.5小時(shí)，然后100 'C固化0.5小時(shí)，最后130 。C固化5小時(shí)。即得大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料。本實(shí)施例制備的大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料的邵氏A硬度為 81;彎曲強(qiáng)度為25.46 MPa;彎曲模量為425.02 MPa;在600 nm光波長處的透光率為93 %; 150'C下經(jīng)過24 h的熱老化處理透光率仍然可達(dá)90%，且不開裂，不黃變。本實(shí)施例制備的 大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料可作為大功率LED芯片封裝材料。實(shí)施例21. 環(huán)氧倍半硅氧烷的合成a) .在反應(yīng)裝置里加入llmL四氫呋喃、44 mL Y-(2, 3環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和5. 2 mL水，混合攪拌均勻；b) .緩慢滴入0.2 mL 5mol/L鹽酸，攪拌1小時(shí)后，緩慢加熱至80 °C，繼續(xù)反應(yīng)8小時(shí)；c) .減壓去除四氫呋喃，經(jīng)過洗滌、干燥后得到低粘度液態(tài)環(huán)氧倍半硅氧烷。2. 大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料的制備a) .取5.0 g上述產(chǎn)物和5.0 g雙酚A環(huán)氧樹脂，在70 。C下混合20分鐘；b) .加入5g甲基六氫苯酐，攪拌均勻；c) .加入0.04 g三乙醇胺，攪拌均勻；d) .將上述混合物于80 。C固化0. 5小時(shí)，然后100 °C固化0. 5小時(shí)，最后130 。C固化5小時(shí)。即得大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧垸/環(huán)氧樹脂雜化材料。本實(shí)施例制備的大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料的硬度為26.20 N/W;彎曲強(qiáng)度為72. 00 MPa;彎曲模量為1204. 30 MPa;在600 nm光波長處的透光率為92%; 15(TC下經(jīng)過24小時(shí)的熱老化處理透光率仍然可達(dá)87%,且不開裂，不黃變。本實(shí)施例制備 的大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料可作為大功率LED透鏡封裝材料。實(shí)施例3: 1.倍半硅氧烷的合成a).在反應(yīng)裝置里加入llmL四氫呋喃、44 mL Y -(2, 3環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和5. 2 mL水，混合攪拌均勻；b) .緩慢滴入0.2 mL 5mol/L鹽酸，攪拌1小時(shí)后，緩慢加熱至80 °C,繼續(xù)反應(yīng)8小時(shí)；c) .減壓去除四氫呋喃，經(jīng)過洗滌、干燥后得到低粘度液態(tài)環(huán)氧倍半硅氧烷。 2.功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧垸/環(huán)氧樹脂雜化材料的制備a) .取l.O g上述產(chǎn)物和9.0 g雙酚A環(huán)氧樹脂，在70 'C下混合20分鐘；b) .加入3 g甲基六氫苯酐，攪拌均勻；c) .加入0.02 g三乙醇胺，攪拌均勻；d) .將上述混合物于80 'C固化0. 5小時(shí)，然后100 °C固化0. 5小時(shí)，最后130 'C固化5小時(shí)。即得大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料。本實(shí)施例制備的大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧垸/環(huán)氧樹脂雜化材料的硬度為45. 14 N/rara2;彎曲強(qiáng)度為105.43 MPa;彎曲模量為2865.41 MPa;在600 nm光波長處的透光率為 88%; 15(TC下經(jīng)過24小時(shí)的熱老化處理透光率仍然可達(dá)83 %，且不開裂，不黃變。本實(shí)施 例制備的大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧垸/環(huán)氧樹脂雜化材料可作為大功率LED透鏡封裝材
權(quán)利要求
1.一種大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料的制備方法，其特征在于具有以下的制備過程和步驟a.環(huán)氧倍半硅氧烷的合成(1).在反應(yīng)裝置中加入有機(jī)溶劑四氫呋喃和有機(jī)硅氧烷γ-(2，3環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷以及一定量的去離子水。三者的體積比為0.25∶1∶(0.1～0.5)；(2).滴加催化劑鹽酸，升溫至40～80℃，攪拌反應(yīng)2～20小時(shí)；(3).減壓去除有機(jī)溶劑四氫呋喃，獲得環(huán)氧倍半硅氧烷；b.大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料的制備(1).將上述制得的環(huán)氧倍半硅氧烷與雙酚A型環(huán)氧樹脂按一定比例混合，并在70～80℃溫度下攪拌20～30分鐘。所述環(huán)氧倍半硅氧烷與所述雙酚A型環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為10∶90～90∶10；兩者總和為100；(2).然后加入固化劑甲基六氫苯酐，其加入量以上述環(huán)氧倍半硅氧烷和雙酚A型環(huán)氧樹脂混合物總量100為計(jì)量基準(zhǔn)，另外加入30～70％；(3).然后再加入固化促進(jìn)劑三乙醇胺，其加入量以上述環(huán)氧倍半硅氧烷和雙酚A型環(huán)氧樹脂混合物總量100為計(jì)量基準(zhǔn)，另外加入0.2～0.5％；(4).將上述得到的混合物分階段在一定溫度下固化，固化溫度為80～130℃，固化時(shí)間為0.5～5.0小時(shí)，最終得到大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料的制 備方法，其特征在于所述的環(huán)氧倍半硅氧垸，其結(jié)構(gòu)式為<formula>formula see original document page 2</formula>其中<formula>formula see original document page 2</formula>
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大功率LED用的耐熱、耐紫外輻射、透明性高的雜化樹脂封裝材料，屬半導(dǎo)體光電器件封裝材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的制備過程主要是先采用水解法制備出環(huán)氧倍半硅氧烷。然后在所述的環(huán)氧倍半硅氧烷中加入雙酚A型環(huán)氧樹脂；兩者的質(zhì)量配比為10∶90～90∶10；兩者的總和為100；然后在70～80℃下攪拌20～30分鐘，使反應(yīng)完全；然后另外加入30％～70％的固化劑甲基六氫苯酐并加入0.2～0.5％的固化促進(jìn)劑三乙醇胺；將上述所得的混合物在80～130℃下分階段固化；固化時(shí)間為0.5～5.0小時(shí)，最終得到大功率LED封裝用環(huán)氧倍半硅氧烷/環(huán)氧樹脂雜化材料。
文檔編號(hào)C08G59/32GK101654509SQ20091019653
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者宋繼中, 張建華, 張文飛, 王均安, 裴昌龍, 英 賀, 杰 陳 申請(qǐng)人:上海大學(xué)