虽然通过有机硅改性可改善环氧树脂封装料的性能;但有机硅改性环氧树脂分子结构中含有环氧基,以其作为LED封装料仍存在耐辐射性差、易黄变等缺点,难以满足功率型LED封装的技术要求。为此,人们陆续开发出高折射率、高透光率、不含环氧基的有机硅LED封装材料。将乙烯基硅树脂与含氢硅油通过硅氢加成反应硫化成型,可制成有机硅LED封装材料。为了获得高折射率、耐辐射的有机硅封装料,乙烯基硅树脂和含氢硅油一般需含一定量的二苯基硅氧链节或者甲基苯基硅氧链节。
K1Miyo shi和T1Go to等用氯硅烷共水解缩合工艺制得乙烯基硅树脂,然后将其与含苯基硅氧链节的含氢硅油在铂催化剂催化下硫化成型,获得LED封装材料。该材料的折射率可达1151,邵尔D硬度75~85度,弯曲强度95~135 MPa,拉伸强度514 MPa,紫外线辐射500 h后透光率由95%降为92%。为了降低这类有机硅材料的收缩率,提高其耐冷热循环冲击性能,可提高封装材料中苯基的质量分数;甚至可获得具有优异的机械性能和粘接性能,能经受1000次-50 e/150 e冷热循环冲击而不开裂的有机硅封装料。由于没有经过补强,这些有机硅封装料的硬度和强度较差,仍不能满足LED封装材料的某些技术要求。K1Miyo shi向甲基苯基含氢硅油和乙烯基硅树脂中加入气相法白炭黑、导热填料、光波调整剂、阻燃剂等,在120~180 e下固化30~180 min后,封装材料的弯曲强度为95~100 MPa,拉伸强度为514 MPa,邵尔D硬度75~85度,折射率高达1151;经400 nm波长光源辐射100 h后透光率从95%降为92%,照射500 h后仍为92%。采用加成型液体硅橡胶也能制成有机硅LED封装材料。
T1Shio bara等人用加成型液体硅橡胶在165 e下注塑成型,获得收缩率为3137%、收缩比仅0104、折射率1150~11 60(波长400 nm)的封装材料。E1 T abei等人甚至还获得了邵尔D硬度高达50度、弹性模量350~1 500 MPa、透光率88%~92%(波长400 nm,样品厚度4 mm)的LED封装材料。向加成型液体硅橡胶中加入适量无机填料(如硼、硅、钛、铝、锌等的氧化物)可改善材料的耐热性能和耐辐射性能,所得LED封装材料在140 e下用450~470 nm波长光照射1 000 h,透光率下降不到10%。一般情况下,LED封装材料需要在一定温度下硫化2~5 h,生产周期较长。L1 D1 Boardman等人用D4和1,3-二乙烯基-1,1,3,3,-四甲基二硅氧烷(乙烯基双封头)在浓硫酸催化下开环聚合,获得乙烯基硅油;然后按比例加入含氢硅油、铂催化剂和感光剂,混合均匀后用可见光或紫外光照射215~20 min即可固化完全,获得性能较好的LED封装材料。
用乙烯基硅树脂和乙烯基硅油的共混物与含氢硅油通过硅氢加成工艺硫化,能发挥硅树脂和硅橡胶各自的优点,获得高性能LED封装材料。M1Yo shitsugu等人用这种方法获得的LED封装材料的折射率1154、透光率85%~100%、邵尔A硬度45~95度、拉伸强度11 8 MPa,在150 e下加热100 h表面才出现裂纹。如上所述,有机硅LED封装材料在制备过程中一般需要采用铂催化剂,而常用铂催化剂放置一段时间后会变黄,继续使用将影响LED封装材料的透光率。为了克服这一缺点,K1 Tomoko等人开发了一种不易变色的用有机硅氧烷作配体的铂催化剂,即1,3-二甲基-1,3-二苯基-1,3-二乙烯基硅氧烷铂配合物,用这种催化剂催化加成型硅橡胶的硫化成型,可获得折射率高于11 50,透光率92%~100%的LED封装。
有机硅材料具有耐冷热冲击、耐紫外线辐射、无色透明等优点,是白光功率型LED的理想封装材料,受到科研工作者和照明光源生产商的广泛关注。为了提高LED封装材料的折射率和耐辐射性能,需要在聚硅氧烷分子中引入适量的苯基,并使苯基分散均匀;同时还需综合考虑材料的光学性能、机械力学性能、生产成本等因素。随着研究的深入,一定能开发出满足白光功率型LED在不同环境和不同应用领域的封装要求的有机硅封装料,白光功率型LED也有望在不久的将来作为普通照明光源走入千家万户。http://www.zhsysb.net
