封装用有机硅材料的关键技术

　　2.1 高折射率

　　LED封装技术的最大挑战就是提高LED芯片到空气的光取出率，根据斯涅耳方程：

　　式中，i为芯片和封装材料界面的光学临界角，n1为封装材料的折射率，n2为LED芯片的折射率，η0为光取出率。从公式(1)、(2)可以看出，只有当n1和n2的差越小，i越接近180？，光取出率越大。因此功率型LED器件封装材料对折射率有很高的要求，需>1.5。

　　折射率nd可由Lorentz-Lorentz方程表示：

　　式中，nd为折射率，RLL为摩尔折射度，V为摩尔体积。从式(3)可以看出，折射率与摩尔折射度成正比，分子摩尔体积成反比。摩尔折射度具有加和性，因此，在分子链中引入摩尔折射度和分子体积比值较大的原子或基团可以提高聚合物的折射率，常见原子的折射度及形成化学键时的折射度增量见表1。

　　由表1可知，卤素的折射度增量较大，但是引入卤素会使有机硅材料的密度增大，耐候性差，易黄变，因此可通过引入苯、硫、氮等基团来提高有机硅材料的折射率，但是，Liu Jingang等指出引入芳香基团、硫原子、除氟外的卤素原子以及金属有机化合物，其最高折射率很难超过1.8。由于苯环具有较高的摩尔折射度和相对较小的分子体积，因此，高折射率封装材料以苯基型有机硅材料为主，折射率在1.40～1.7内变化，也是目前研究最成熟的方法之一。有研究表明：苯基质量分数越大，有机硅封装材料的折射率越高，同时还使材料的收缩率降低、耐冷热循环冲击性能提高，苯基质量分数为40％时硅材料的折射率为1.51，苯基含量为50％时折射率>1.54，全苯基时折射率达1.57；然而，当苯基含量过高(超过50％)时，封装材料的透光率会下降，热塑性太大而使产品失去使用价值，当W苯基=20％-40％时，产物的综合性能相对最好。

　　道康宁公司OE-645O系列属于高折射率双组分加成型有机硅封装材料，折射率为1.54；0E-6630系列同样为高折射率加成型材料，固化后为树脂，折射率为1.54，邵氏D硬度为33—52度，断裂伸长率75％ —100％。Miyoshi K等通过水解缩聚法合成了乙烯基苯基硅树脂，在铂催化剂作用下与苯基含氢硅油发生交联反应，硫化得到折射率为1.51的封装材料，其邵氏D硬度为75—85度、弯曲强度为95～135 MPa、拉伸强度为5.4 MPa，经500 h紫外线照射后透光率由95％降低至92％。Joon-Soo Kim等采用溶胶-凝胶法，通过乙烯基三甲氧基硅烷和二苯基二羟....