用于LED封装材料的制剂制造技术

本发明专利技术涉及一种适于制备对LED而言对水蒸气具有良好阻隔性的高折射封装材料的制剂，还涉及一种具有高折射率和对水蒸气具有良好阻隔性的LED的封装材料，其可从所述制剂获得，以及涉及一种包含所述封装材料的发光器件(LED)。该制剂包含：含有第一重复单元U

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于LED封装材料的制剂
本专利技术涉及一种适于制备用于发光二极管(LED)的高折射封装材料的制剂，涉及一种可从所述制剂获得的具有高折射率的LED的封装材料，以及涉及一种包含所述高折射率封装材料的LED。此外，本专利技术涉及一种适于制备用于LED的高折射封装材料的制剂的方法。本专利技术还涉及一种通过使用所述制剂生产LED的方法。根据本专利技术的制剂特别适于制备用于LED的封装材料，特别是用于具有高折射率的转换器层的磷光体转换LED(pc-LED)。此外，由于较快的固化速率，所述制剂允许更有效的可加工性。根据本专利技术的封装材料提供高折射率，其显示出低温度依赖性，从而允许制备具有增加的光输出和改善的色点稳定性的高性能LED。此外，封装材料显示出对水蒸气的改善的阻隔性。
技术介绍
在LED工业中对于找到合适的LED封装材料具有很高的要求。这些材料面临几个挑战：i.封装材料必须承受高温而不会降低机械和/或光学性能。ii.除了光学透明度和高温耐受性之外，封装材料还需要具有高折射率的有利特性。iii.封装材料需要更高的承受暴露于高强度辐射的能力。iv.需要可以在很宽的范围内从非常软的凝胶材料到硬塑材料的弹性模量变化的封装材料。LED可以产生高热通量和高光通量。当暴露于热和/或辐射(紫外线(UV)和/或可见(VIS)辐射)时，LED封装以及封装材料需要稳定地施行。正确的封装材料在提高LED性能方面发挥着重要的作用。到目前为止，在使用LED的寿命期间，许多封装材料尤其遭受透射率的损失。下面，显示了主要封装材料的优点和存在的缺点。硅基材料由于其有利的光学、机械和老化性能而目前在市场上占主导地位。硅树脂(silicone)反射器可提高亮度性能，显示出优异的耐热性和光热稳定性。使用硅基反射器时，LED光强度会有轻微降低；它们反射光的效率高达98％以上。作为芯片上的保护膜的硅树脂显示出高耐热性。硅树脂可与磷光体混合以制成白色的LED。可以将硅树脂轻松分配或模塑。主要应用为通用照明产品，例如LED和液晶显示器(LCD)中的背光产品。硅树脂的缺点之一是它们具有高透射性和透气性。在高温下，化学污染物(如挥发性有机化合物(VOC))会从电路板中排出而导致变色。VOC可以加速LED的劣化或损害LED的性能。在蓝色和白色的LED可见化学不相容的影响，而红色或绿色的LED则不会见到化学不相容的影响。硅树脂也可渗透水分，从而增强降解并降低LED性能。硅树脂的另一个缺点是高CTE(320ppm/℃，电子封装和互连手册(ElectronicPackagingandInterconnectionHandbook))。折射率也应该更高。玻璃的优点是优异的光学性能和耐用性。这使其对高端应用具有吸引力。但玻璃的明显缺点是其与标准LED制造工艺不兼容。环氧化物以其优异的粘附性、耐化学性和耐热性、优良的机械性能和非常好的电绝缘性而公知。但环氧化物的老化性能较差。它们由于高吸水性而显示出较差的耐湿性，并且由于短波长光的低透射率而特别显示出较差的耐光性。合适的封装材料的选择很大程度上取决于其对UV和高温的老化稳定性以及可加工性。封装材料以及从中用于制备LED的相应聚合物制剂需要满足几个要求。除了对水蒸气、机械和光学稳定性的最佳阻隔性能之外，还需要高折射率。典型的氮化镓LED芯片的折射率约为2.4。离开LED芯片的光进入具有较低折射率的封装材料而受到界面上的全反射的限制。封装材料的较高折射率减轻了这种影响，且因此增加了LED的亮度。到目前为止，折射率高达1.54的苯基硅树脂用作高折射率封装材料。这种材料的缺点是存在芳族基团，这限制了它们的热稳定性和光学稳定性。此外，由于硅树脂与大多数其他材料的不相容性导致纳米颗粒的聚集，因此难以将硅树脂与具有高折射率的纳米颗粒混合以制备稳定的分散体。因此，迫切需要具有高折射率且具有低温度依赖性的新的封装材料，并且允许制备具有增加的光输出、改善的色点稳定性以及对水蒸气具有阻挡性能的高性能LED。此外，强烈需要用来有效制备上述新的封装材料的新的制剂。到目前为止，还没有报道过具有高折射率和高透明度，伴随着在空气中150°以上老化的热降解引起的耐黄变性的LED封装材料(Kim等人，2010，ChemistryofMaterials)。WO2012/067766公开了包含聚硅氮烷粘合层的LED。粘合层通常还包含(甲基)丙烯酸酯单体。WO2014/062871A1涉及用于LED的复合材料，其包括基质和至少一种填料，其中基质为包含无机核和聚合物壳的核-壳颗粒组合体。无机核可以由氮化铝、氧化铝、碲化镉、钛酸钡、二氧化钛、二氧化锆、硫化锌或其组合形成。聚合物壳可以由丙烯酸聚合物、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、聚硅氧烷、聚乙烯、聚丙烯或其组合形成。WO2015/007778A1引入了用于LED的新封装材料，其基于特定的有机聚硅氮烷。聚硅氮烷/聚硅氧烷共聚物已在US2015/0188006A1中描述为封装聚合物。聚硅氮烷/聚硅氧烷嵌段共聚物也可从WO2002/068535A1中获知。EP2733117A2涉及无机细颗粒散射膜及其制造方法，其中在LED界面或透明基板上形成包含孔的无机细颗粒层，以通过光散射实现高光提取效果，并且在无机细颗粒层上形成平坦化层，以显示高平坦度和高硬度。US2009/0272996A1涉及磷光体转换的LED，其中通过在光源附近引入纳米颗粒和光散射颗粒来改善光提取效率和色温分布均匀性。然而，现有技术中已知的LED封装材料留有一些改进空间，特别是关于更好的LED性能，例如提高的效率和改善的色点稳定性。本专利技术的技术问题和目的已经提出了各种用于制备LED封装材料的聚合物制剂。然而，一直需要改进这些聚合物制剂和所获得的封装材料，使得它们能够有效地生产由于增加的光输出、改善的色点稳定性(特别是在老化之后)、以及对水蒸气具有增强的阻隔性能的转换器层的提高效率的LED。此外，强烈需要具有高折射率的新封装材料，该高折射率最低限度地取决于温度。因此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺点并提供一种新的聚合物制剂，该制剂适于制备具有增加的光输出和改善的色点稳定性的LED的高折射封装材料。本专利技术的另一个目的是提供一种制备聚合物制剂的方法，该制剂适于制备用于LED的高折射封装材料。此外，本专利技术的一个目的是提供一种LED，其包含所述高折射封装材料并且具有增强的对水蒸气的阻隔性能。除此之外，本专利技术的一个目的是提供一种通过以有效的方式使用所述聚合物制剂来制备LED的方法。根据本专利技术的聚合物制剂特别适于制备用于LED的封装材料，特别是用于具有高折射率的磷光体转换LED(pc-LED)的转换器层。此外，与常规聚合物制剂相比，聚合物制剂表现出更快的固化速率，从而允许更有效的可加工性。本专利技术的封装材料提供具有低温度依赖性的高折射率，从而允许生产具有增加的光输出、改善的色点稳定性以及增强的对水蒸气的阻隔性能的高性能LED。
技术实现思路
本专利技术人惊奇地发现，上述目的可以通过包含以下的制剂单独或以任何组合方式解决：含有第一重复单元U1和第二重复单元U2的聚合物；以及表面改性的纳米颗粒；其中第一重复单元U1由式(I)表示，而第二重复单元U2由式(II)表示：-[-SiR1R2-NR5-]-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制剂，包含：包含第一重复单元U1和第二重复单元U2的聚合物；和表面改性的纳米颗粒；其中第一重复单元U1由式(I)表示，第二重复单元U2由式(II)表示：‑[‑SiR1R2‑NR5‑]‑   (I)‑[‑SiR3R4‑[‑O‑SiR3R4‑]a‑NR5‑]‑   (II)其中R1、R2、R3、R4和R5在每次出现时彼此独立地从由氢、有机基和有机杂原子基构成的群组中选出，并且a为1～60的整数；其中所述表面改性的纳米颗粒不包含任何二氧化锆。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.18 US 62/363,5021.一种制剂，包含：包含第一重复单元U1和第二重复单元U2的聚合物；和表面改性的纳米颗粒；其中第一重复单元U1由式(I)表示，第二重复单元U2由式(II)表示：-[-SiR1R2-NR5-]-(I)-[-SiR3R4-[-O-SiR3R4-]a-NR5-]-(II)其中R1、R2、R3、R4和R5在每次出现时彼此独立地从由氢、有机基和有机杂原子基构成的群组中选出，并且a为1～60的整数；其中所述表面改性的纳米颗粒不包含任何二氧化锆。2.根据权利要求1所述的制剂，其中所述表面改性的纳米颗粒是包含一种或多种选自M2O、M32O3、M4aO2、M2M4bO3、M2S、M2SO3、M2SO4、M22SiO4、M3N、M4bC、M4bSiO4和金刚石的无机纳米颗粒材料的表面改性的纳米颗粒，其中M2是二价金属元素，M3是三价金属元素，M4a是除Zr以外的四价金属元素，M4b是四价金属元素。3.根据权利要求2所述的制剂，其中M2是从由Mg、Ca、Sr、Ba、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、Sn和Pb构成的列表中选出的二价金属元素；M3是从由Sc、Y、Lu、Cr、Mn、Fe、B、Al和Ga构成的列表中选出的三价金属元素；M4a是除Zr以外的、从由Ti、Hf、Si、Ge和Sn构成的列表中选出的四价金属元素；M4b是从由Ti、Zr、Hf、Si、Ge和Sn构成的列表中选出的四价金属元素。4.根据权利要求1～3中一项或多项权利要求所述的制剂，其中所述纳米颗粒的表面由选自烷基-烷氧基硅烷、链烯基-烷氧基硅烷或芳基-烷氧基硅烷的表面改性剂进行改性。5.根据权利要求1～4中一项或多项权利要求所述的制剂，其中所述聚合物包含至少一个由式(I)表示的其他重复单元U1，其中所述至少一个其他的重复单元U1不同于所述第一重复单元U1。...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·格洛腾穆勒，A·卡萨斯加西亚明古兰，北文雄，D·瓦格纳，
申请(专利权)人：AZ电子材料卢森堡有限公司，
类型：发明
国别省市：卢森堡,LU