封裝用有機硅材料的制備及性能研究

梅青冉

（東莞市德尚新材料科技有限公司，廣東 東莞 523472）

新型LED照明光源無論是在能源節(jié)約或是減少環(huán)境污染等眾多方面均有著傳統(tǒng)照明光源所無法達到的優(yōu)勢，故針對新型LED照明光源的應(yīng)用與研究，將是解決全球能源危機的重要手段。隨著全球科技的不斷發(fā)展，使得功率型白光LED制造技術(shù)也有了較為顯著的發(fā)展，所以在先進技術(shù)的支撐下，使得如今的LED照明光源無論是在發(fā)光的效率、亮度或是功率等諸多方面均有了顯著的提升。因此，為保障照明安全，首要之務(wù)便是要使用高折光指數(shù)且具有較強耐紫外與耐熱老化能力的低應(yīng)力封裝材料，以此方案有助于提升照明器件的光輸入功率與使用壽命。

1 封裝用有機硅材料的制備

就目前而言，國內(nèi)使用的封裝材料大多數(shù)以環(huán)氧樹脂為主，而基于環(huán)氧樹脂本身的特性，其在固化后不但會呈現(xiàn)出極高的交聯(lián)密度，也會因材料本身較大的內(nèi)應(yīng)力而呈現(xiàn)出較強的脆性，繼而使得封裝材料無法承受較大的沖擊。經(jīng)相關(guān)實驗研究發(fā)現(xiàn)，當環(huán)氧樹脂處于150℃左右的環(huán)境時，其透明度便會降低，進而削弱LED的光輸出，而在135-145攝氏度的環(huán)境下，樹脂又將出現(xiàn)嚴重退化的現(xiàn)象，繼而減少LED燈的使用壽命。除此之外，若環(huán)氧樹脂遭遇強大電流還會因此而碳化，繼而使得器件表面形成導(dǎo)電通道并最終導(dǎo)致器件失效。相比環(huán)氧樹脂，有機硅于LED器件中的應(yīng)用有著相對穩(wěn)定的性能，加之該材料本身所具有的耐熱與耐候性，所以能保證長期使用后仍具備良好的透明性，但因此項材料本身的價格較為昂貴，故使得該相關(guān)器件的造價也偏高，尤其是對大功率的LED而言，其造價更是不菲，這便直接影響到了大功率LED器件的規(guī)?；a(chǎn)。而如今，我們又在有機硅的基礎(chǔ)上研究出了另一封裝材料，即加成型有機硅橡膠，針對此新封裝材料，僅相關(guān)實驗表明，此材料不僅有著較高的純度與透明性，由于材料本身的特性還具有阻燃功能，不僅如此，該材料在硫化過程中并不會產(chǎn)生其他的副產(chǎn)物，加之收縮率極低所以適合作為白光LED器件的封裝材料。

1.1 有機硅主鏈耐熱性

因Si-O-Si屬于“無機結(jié)構(gòu)”，加之其鍵能遠遠超出C-C鍵能，具體可達到462kj/mol，所以能保證有機硅聚合物較強的熱穩(wěn)定性。與此同時，基于Si與O原子之間的電負性差異極大，加之鍵本身有存在較強的極性，故能在屏蔽鏈烴基同時提高氧化穩(wěn)定性，以免有機硅聚合物在不完全燃燒的情況下生成二氧化硅，繼而導(dǎo)致自熄現(xiàn)象發(fā)生。

1.2 有機硅封裝材料的制備

文章針對有機硅封裝材料的制備所選用的固化劑為甲基六氫苯酐。根據(jù)固化劑的用量計算公式，即W=168.19*EV。其中，EV為環(huán)氧值，168.19則是固化劑的摩爾質(zhì)量。在三乙胺促進劑的促進作用下，使之與有機硅融合形成苯基環(huán)氧基有機硅聚合物，在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱的作用下便可達到固化的效果。

2 封裝用有機硅材料的性能的影響因素

2.1 催化劑種類選擇

影響聚縮反應(yīng)與產(chǎn)物性能的關(guān)鍵因素之一便是催化劑，而鑒于有機硅封裝材料的制備過程所需關(guān)注的光學(xué)透明度亦屬于產(chǎn)物性能的范疇，故針對有機硅封裝材料的制備，需務(wù)必對催化劑及其用量對產(chǎn)物性能的影響給予高度關(guān)注。

就LED的制備而言，包含NaOH一類的催化劑雖可在固化后得到具有較高透明度的有 機硅封裝材料，但因催化劑與產(chǎn)物的分離過程十分復(fù)雜，故此方法并不適用于LED的大規(guī)模制備，對此，若改以堿性陰離子交換樹脂催化法，則處理的過程則相對較為簡單，最重要的供需也僅是通過過濾器將催化劑從反應(yīng)體系中分離出來，以此既環(huán)保又能達到降低成本的功效。

2.2 反應(yīng)溫度對有機硅封裝材料的合成及性能影響

影響縮聚反應(yīng)與產(chǎn)物性能的另一重要因素當屬溫度，且溫度對縮聚反應(yīng)的影響尤為顯著。為確保有機硅封裝材料的良好性能，關(guān)鍵便是要對縮聚反應(yīng)過程中的溫度因素予以合理控制，如溫度為20℃的情況下，此時催化劑活性較低，會導(dǎo)致有機硅內(nèi)KH560與DPSD呈現(xiàn)出彼此分離的狀態(tài)，而后，隨著溫度的逐漸升高，苯基環(huán)氧基有機硅聚合物中的折射率與粘度提升，將使得環(huán)氧值持續(xù)下降，而當環(huán)氧值下降到一定程度后，便會降低產(chǎn)物的交聯(lián)密度，從而不利于固化封裝材料熱穩(wěn)定性的提升。而當溫度達到40℃時，據(jù)紅墨水實驗結(jié)果顯示，材料的紅墨水滲透性十分明顯，而在其他溫度下則無明顯的現(xiàn)象發(fā)生。因此，綜合考慮之下，應(yīng)將溫度控制在50℃左右，以此為后續(xù)研究反映的溫度條件提供支撐。

3 結(jié) 語

基于強堿性陰離子D296R的催化作用，將促進KH560與DPSD的融合，由此生成具有苯基與環(huán)氧基團高折光指數(shù)的有機硅聚合物。而后50℃的環(huán)境下持續(xù)發(fā)生反應(yīng)12h，以此證明有機硅封裝材料具有較強的耐熱性能，這對LED器件的制作無疑是十分關(guān)鍵的。除此之外，當苯基環(huán)氧基有機硅聚合物的折光指數(shù)為1.547時，有機硅封裝材料的粘度與分子質(zhì)量均最為適宜，且其透光度可達到95%以上。由此可見，有機硅封裝材料于LED封裝領(lǐng)域中確有良好的應(yīng)用前景，故加大對LED封裝用有機硅材料的制備與性能的研究亦將具有極強的現(xiàn)實意義。