LED (Light Emitting Diode) is widely used in lighting, display, backlight and many other fields due to its energy saving and environmental protection, long service life, low operating voltage and short switching time. At present, it is developing towards higher brightness, high color, high weather resistance, and high luminous uniformity. The LED industry chain can be divided into upper, middle and lower reaches, which are LED epitaxial chips, LED packaging and LED applications.

        康達科技集團(Qanta Group)， 是全球領先的有機矽解決方案供應商之一,致力於提供個性化的有機矽解決方案。其擁有從金屬矽到特種有機矽材料的全方位產品供應鏈。主要業務為特用化學品技術及特殊SILICONE與複合材料相關應用制程技術材料開發、設計、銷售。目前已有20年以上歷史，與全球500強企業有合作銷售經驗，是一家集科研，開發，生產及銷售為一體的國家級高新技術企業，擁有國際化品質，技術和管理及提供一條龍Silicone 材料應用整合。公司擁有廣泛的銷售和研發網路，可提供有利於未來可持續發展的創新技術和基於市場需求的解決方案。  

LED(發光二極體) 具有節能環保、壽命長、使用電壓低、開關時間短等特點，廣泛應用於照明、顯示、背光等諸多領域。目前正朝更高亮度、高色彩性、高耐氣候性、高發光均勻性等方向發展。LED 產業鏈可分為上、中、下游，分別是LED 外延晶片、LED 封裝及LED 應用。作為LED 產業鏈中承上啟下的LED 封裝，在整個產業鏈中起著重要作用。LED 由晶片、導線、支架、導電膠、封裝材料等組成，其中，封裝材料是影響LED 性能和使用壽命的關鍵因素之一。目前，封裝材料由於其對透光性的特殊要求，目前市面上使用的主要有環氧樹脂、有機矽、聚碳酸酯、玻璃、聚甲基丙烯酸酯等高透明度材料。但由於這些材料多數硬度較大且加工不方便，故基本上用於外層透鏡材料。傳統的LED 環氧樹脂封裝材料存在內應力大、耐熱性差、容易老化等缺陷，不能滿足LED 封裝材料性能上日益發展的需求，正逐步被有機矽材料或者有機矽改性材料取代。有機矽材料是一種具有高耐紫外線和高耐老化能力、低應力的材料，成為LED 封裝材料的理想選擇。矽樹脂的透光率與LED 器件的發光強度和效率成正比，透光率越高，有利於增加LED 器件的發光強度和效率。由於氮化鎵晶片具有高的折射率(約為2.2) ，一般有機矽材料的折光率只有1.4，所以，提高有機矽材料的折光率可以減少與晶片折光率之差，減少介面反射和折射帶來的光損失，增強LED 器件的取光效率。  

1、LED 封裝用改性環氧樹脂

環氧樹脂具有較高的折射率和透光率，並且力學性能和粘接性能相當不錯，所以市場上仍有一定產品在採用。通過引入有機矽功能團改性環氧樹脂，可提高環氧樹脂的高溫使用性能和抗衝擊性能，降低產品的收縮率和熱膨脹性，提高產品的應用範圍。按反應機理，有機矽改性環氧樹脂可分為物理共混和化學共聚兩種方法。如果純粹依靠單純的物理共混，由於有機矽與環氧樹脂的溶解度係數相差較大，微觀相結構容易呈分離態，改性效果不佳，一般需要通過添加過渡相容基團的方法來改進其相容性能。S. S. Hou等使用含氫聚矽氧烷與烯丙基縮水甘油醚進行矽氫加成反應，製備出含有環氧基的聚矽氧烷，然後與雙酚A型環氧樹脂共混。其實驗結果表明： 改性產品的微觀相結構較好，沒有相分離。

化學共聚方法是利用有機矽聚合物上的活性基團，如羥基，烷氧基等，與環氧樹脂上的環氧基等活性基團反應，生成共聚物達到改性的目的。早在2007 年國外就有人採用該方法開展了用有機矽共聚改性環氧封裝材料用於LED 產品的研究，其實驗證明該方法能夠使該封裝材料的抗衝擊性能和耐高低溫性能得到明顯提高、收縮率和熱膨脹係數顯著降低。Deborah等採用縮合反應，將4—乙烯基環氧乙烷分別與二(二甲基矽烷) 四苯基環四矽氧、三(二甲基矽烷) 苯基矽氧烷等多種矽烷進行混合反應，製成了耐衝擊性優良和耐UV 老化性強、透光率高、熱膨脹係數滿足晶片產品要的改性環氧樹脂產品。黎學明等採用UV 固化技術，將聚有機矽倍半氧烷和環氧樹脂原位交聯雜化，得到了具有高透光、熱穩定性強和耐UV 老化、抗衝擊性優良和高附著力的環氧聚有機矽倍半氧烷雜化膜材料，可用來取代目前使用的高溫固化環氧材料，用於LED、電子封裝等行業。Seung Cheol Yang等用脂環族環氧樹脂與二苯二羥基和三苯羥基反應，制得高折光率(1.58) ，熱穩定性好，耐紫外線的有機矽環氧改性材料。黃雲欣等首先合成了不同分子量的低聚倍半矽氧烷，分別用合成的聚有機矽氧烷來改性雙酚A 型環氧樹脂，結果顯示三種聚矽氧烷均能提高環氧樹脂產品的韌性和彎曲強度。楊欣等通過2— ( 3，4—環氧環已烷基)乙基甲基二乙氧基矽烷的水解縮合反應製備了多官能度有機矽環氧樹脂，採用甲基六氫苯酐做固化劑，得到的產品具有透光率和耐熱老化性能都有很大的改善，有望在LED 封裝材料領域得到推廣應用。Crivello. J等用含有雙鍵的環氧單體有烯丙基縮水甘油醚以及4—乙烯基環氧環己烷，與含氫聚矽氧烷進行矽氫加成反應，合成有機矽改性環氧樹脂，具有較好的透明度和耐熱性。

有機矽環氧樹脂由於能體現環氧樹脂與有機矽樹脂兩種材料的優點，最近得到了較為廣泛的應用，其在機械性能、粘結性、耐老化、耐紫外線、折光率等方面表現出了優異的性能，是今後LED 封裝材料的研究方向，一定會取得重大進展。

2、LED 封裝用有機矽樹脂

2-1 有機矽材料的特點

有機矽聚合物以Si—O 鍵為主鏈，矽原子上連接有機基團，可有Ｒ3 SiO1 /2( M) 、Ｒ3 SiO2 /2( D) 、Ｒ3 SiO3 /2( T) 、Ｒ3 SiO2( Q) 等鏈節按照一定比例組合而成；Si—O 鍵鍵能較高，使其具有比較好的耐高溫或輻射性能，且Si—O 鍵鍵角較大，能使材料的分子鏈柔軟。有機矽材料在耐熱性、抗黃變等方面有優異的性能。有機矽材料易改性，可以在側鏈上引入具有提高折射率的功能基團，如硫、苯、酚和環氧基等，提高封裝材料的折射率，提高LED 發光效率。

2-2 有機矽樹脂的合成

按其折射率可分為低折射率( 1.4) 和高折射率( 1.5) 兩類，折射率1.4 的主要是甲基型有機矽材料，折射率1.53 的主要是苯基型有機矽材料。由於有機矽材料折光率越大，取光效率越高，所以應當儘量提高有機矽材料的折光率。

矽樹脂一般以有機矽烷為原料，在溶劑存在的情況下水解、縮聚制得。合成的原料一般為氯矽烷或烷氧基矽烷。具體工藝為：一是矽烷在一定條件下水解成矽醇，二是矽醇自身進行縮聚反應，三是經過水洗中和，濃縮除去小分子得到有機矽樹脂。如徐曉秋等首先將甲基苯基二乙氧基矽烷水解，高溫裂解成甲基苯基環體，然後通過陰離子開環聚合，合成無色透明，折光率1.5以上的苯基乙烯基矽油。吳濤等採用陰離子開環聚合的方法，由含二甲基矽氧鏈節的環狀甲基苯基矽氧烷和乙烯基雙封頭在鹼性催化劑的作用下製備乙烯基封端甲基苯基矽油。伍川等採用酸催化，八甲基環四矽氧烷( D4) ，或將1，3，5，7—四甲基環四矽氧烷( D4H) 與甲基苯基混合環體在甲苯溶劑中聚合，製備交聯劑有機矽含氫矽油。其Ph 與Si 的量之比為0.30～0.60，活性氫品質分數為0～0.5%，折射率為1.39～1.51( 25℃) ，動力黏度為100～550 mPa·s。汪曉璐等採用無溶劑法合成了苯基乙烯基透明矽樹脂； 選用乙烯基三甲氧基矽烷、端羥基聚二甲基矽氧烷、二苯基二甲氧基矽烷、苯基三甲氧基矽烷為原料，鹽酸水溶液為催化劑，進行水解縮合反應，合成出室溫下具有流動性的高折射率透明有機矽樹脂。楊雄發等為了降低LED 封裝膠的表面張力，使其容易真空脫泡，製備含甲基三氟丙基矽氧鏈節和甲基苯基矽氧鏈節的透明乙烯基矽油。黃榮華等以甲基乙烯基氯矽烷苯基氯矽烷、甲基氯矽烷、苯基氯矽烷為原料，用甲基封頭劑和乙烯基封頭劑封端，合成苯基乙烯基矽樹脂，然後用孔徑為0. 45μm的濾膜進行過濾，可有效除去殘餘的鹽酸小顆粒，提高產品透明度，獲得無色透明的乙烯基苯基矽樹脂。

2-3矽樹脂在LED 封裝材料中的應用

目前關於LED 封裝材料的專利非常多，苯基封裝材料的研究最多。張偉等以四苯基環四矽氧烷和乙烯基雙封頭為原料，在堿催化劑存在的條件下80～100℃聚合6～8h，合成乙烯基苯基矽油； 以苯基三甲氧基矽烷和含氫雙封頭為原料，在鹽酸存在的條件下70～80℃反應3 h，然後水洗蒸餾制得含氫苯基樹脂，乙烯基苯基矽油與含氫樹脂固化用於LED 封裝材料，具有高折射率(＞1.54) 、高透光率、良好耐熱性及熱衝擊穩定性。楊歡，楊剛，高群採用水解縮合得到苯基有機矽樹脂：選用苯基三甲氧基矽烷，二苯基二甲氧基矽烷，乙烯基三甲氧基矽烷為原料，鹽酸水溶液為催化劑，升溫進行水解縮合反應6h，最後再在120℃下減壓蒸餾3h，室溫下得到透明的有機矽樹脂後加入一定量的含氫矽油和Pt 催化劑進行矽氫加成固化反應。丁小衛等通過先將烷氧基矽烷水解製成預聚體，再與含氫烷氧基矽烷進行縮聚，得到了含苯基的氫基矽樹脂。該工藝簡單可控而且環保，其產品的折射率最高可達1.531。通過引入具有高折射率的無機氧化物微粒的改性而製備的無機超微顆粒複合型有機矽LED 封裝材料，具有折射率高、抗紫外輻射性強等優點。張文飛等採用N— (三甲氧基矽丙基)－4－疊氮－2，3，5，6－四氟苯甲醯胺改性納米氧化鋅，並將其接枝在有機矽聚合物鏈上，接枝反應改變了納米複合物的折光指數，並使ZnO 納米粒子與有機矽基體的折光指數更加匹配，提高了有機矽聚合物的折光率，應用於LED 封裝材料有極大前景。展喜兵等採用非水解溶膠一凝膠製備一系列透明鈦雜化矽樹脂，該樹脂的折射率高達1.62，同時得到的產品具有很好的透光性和熱穩定性。我司以苯基三甲氧基矽烷、甲基苯基二乙氧基矽烷、甲基乙烯基二甲氧基矽烷為原料，有機酸為催化劑，合成乙烯基苯基矽樹脂，制得的乙烯基苯基矽樹脂與含氫矽樹脂固化，邵爾D硬度為55～75 D，折光率＞1. 53，透光率大於99%，用於LED 封裝材料較佳。

目前國外的高折射率LED 封裝產品主要牌號有： SＲ7010，OE26336，OE6550，JCＲ6175 等。日本信越公司的產品耐老化性能很有優勢主要牌號有： SCＲ－1012，KEＲ－2500，LPS－5547等，

邁圖的矽膠可操作性突出，主打IVS 系列產品，牌號有5332，5862，4542，4622 等。國內康美特公司研發的高折LED封裝膠性能較佳，主要型號有KMT－1266、KMT－1269、KMT－1272 等。

3、結論

GaN 基功率型白色LED 是目前開發的重點，具有熱量大、發光波長短等特點，對封裝材料性能的要求也更嚴格。同時使用高折射率、耐紫外、耐熱老化及低應力的封裝材料能明顯提高LED 的光輸出功率，還能延長產品使用的壽命，同時大功率LED 器件的研製，也要求有機矽封裝材料儘早開發出具有透明度高、折射率、耐紫外線老化和熱老化能力都優良的產品。針對有機矽材料存在的如折光率低、粘結性差、機械強度低等問題，採用環氧改性的方法將兩者的優點進行結合，或是與無機材料進行雜化，提高有機矽材料的折光率。