LED封装用纳米氧化物改性苯基硅橡胶的性能研究(3)
Charles等[4]使用二或三烷氧基硅烷与环氧树脂共混并反应，发现少量的硅烷即可降低材料的吸湿性，提高环氧的绝缘性和耐久性。Shiobara等[5]则采用含氢的硅树脂与烯丙基缩水甘油醚等化合物进行硅氢加成反应，制备有机硅改性的环氧化合物，然后将其与环氧树脂进行共固化，得到高玻璃化转变温度、低热膨胀系数及抗龟裂性好的封装材料。Yoshinori等[6]通过在聚二甲基硅氧烷链段中引入一定的苯基来改善与环氧树脂的相容性，在侧链上引入氨基与环氧反应，将有机硅链段接枝到环氧结构中来减少固化产物的内应力和耐高低温冲击性能。
李元庆等[7]通过填充纳米氧化锌来提高对紫外光的屏蔽效果，减少紫外光对封装胶的破坏。结果发现，选择合适的粒径对封装材料的光学性能尤为重要，当ZnO含量低于0.07％(wt)、粒径小于27nm时复合封装材料在可见光区具有高的透明性，同时又有良好的耐紫外光辐射性，满足UV-LED封装的需要。Hisataka等[8]人将粒径5～40nm的二氧化硅和粒径5~100nm的球形玻璃粉加入到有机硅改性环氧树脂中，硫化成型后材料的透光率可达95.7％，折射率为1.53～1.56，线膨胀系数为40×10-6K-1左右，经200次冷热冲击后损坏率仅4％～12.5％。
虽然通过一些方法改性能够一定程度上改善环氧树脂封装料的耐热、抗黄变性能，但随着商业化LED功率不断提高，大功率的芯片需要更高的电流和导致更高结温，对LED的封装材料亦提出更高的要求。现在的环氧及改性产品因自身热阻比较大，不利于散热而影响LED芯片的使用寿命，已不能满足使用需求。为了有效地降低封装热阻，提高出光效率，必须寻找一种新的替代材料。
1.1.2 有机硅封装材料
目前市场上的有机硅密封材料分为两种：高折射率型和普通折射率型有机硅材料，包括凝胶、硅橡胶和硅树脂。普通折射率型有机硅是以二甲基硅氧烷为主，而高折射率型有机硅是以苯基甲基硅氧烷为主。国际三大硅胶企业道康宁、迈图、信越产品以高折射率有机硅封装材料为主，在国内高端市场占据绝对优势[9]。
有机硅具有优异的热稳定性、耐候性、耐高低温性、高透光性、低吸湿性和绝缘性，这是由于有机硅的主链是由-Si(Me)2-O-通过化学键键链而成，其侧基则通过硅与有机基团相连。聚合物链上既含有“无机结构”，又含有“有机基团”，这种特殊的组成和独特的分子结构使其集无机物的功能与有机物的特性于一身，从而体现出有机硅聚合物所特有的性能。而其特性则主要与有机硅的独特结构有关，如：Si-O键长为0.193nm，比C-C(0.154nm)的长，键对侧基转动的位阻小；Si-O-Si的键角(145°)比C-C-H及H-C-H(109°)的大，使得Si-O之间容易转动，链段非常柔顺，这些使得有机硅在低温下，也能保持良好的性能，决定了有机硅材料可以在一个很宽的温度范围内工作(-50～250℃)；有机硅主链为Si-O-Si，侧基为甲基朝外排列，聚合物的分子链呈现螺旋状，这种特殊的杂链分子结构赋予了有机硅许多不同于其他聚合物的优异性能，其中一个很重要的性质就是赋予有机硅低的表面能21～22(mN/m)，具有良好的疏水性；硅氧烷具有较低的表面张力及柔顺性，能促进溶液经气孔渗透进人材料表皮内部，极大地增大聚合物体系的渗透率；硅原子的电子结构特殊，具有空的d轨道，决定了硅化物与碳化合物具有不同的成键能力：即硅原子能与耳电子或孤对电子形成共轭，从而使Si-O键具有部分双键性质。这些特点使有机硅透光率高，热稳定性好，耐紫外光性强，内应力小，吸湿性低，明显优于环氧树脂，成为LED封装材料的理想选择[10]。尤其是随着高亮度长寿命白光LED及无铅回流焊接工艺的出现与发展，有机硅LED封装材料受到国内外研究者的关注，并成为当前LED封装材料新的发展趋势和研究热点。
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