含有稀土金属氧化物颗粒的LED密封剂的制作方法

本发明涉及一种含有稀土金属氧化物颗粒的LED（发光二极管）密封剂。
背景技术：
：LED，是一种发光元件，还是一种使用化合物半导体的特性、通过将电转换为红外线或光的、用于发送和接收信号的半导体类型，由于其高效、高速反应、长使用周期、尺寸和重量小、以及低电耗的优点，已经广泛地用作照明或者显示装置的背光。在响应全球节能趋势以及化合物半导体技术的发展方面，LED的高级应用已经引起LEDs的快速工业化。典型地，LED封装广义地包括LED芯片、粘合剂、密封剂、荧光粉（phosphor）以及散热组件。在这些中，LED密封剂围绕LED芯片，因此保护LED芯片避免外部碰撞和环境影响。但是，为了从LED封装发出光，LED光必须穿过LED密封剂，因此，LED密封剂必须具有高的光透过性，即，高透光率（lighttransmittance），还要求适于提高取光效率（lightextractionefficiency）的高折射率（refractiveindex）。具有高折射率和低成本的环氧树脂（epoxyresin）已经广泛地用作LED密封剂。但是，环氧树脂具有低的耐热性（heatresistance），并且，可能因此由于高功率的LEDs的加热而变坏。此外，由于受到来自白光LEDs的近紫外线光和蓝光而导致的变黄，环氧树脂还会遭受逐渐减退的亮度。作为其替代物，使用在低波长范围内具有出色耐光性（lightresistance）的硅树脂（siliconresin）（硅树脂的硅氧烷键（Si-O-Si）的键能为106kcal/mol，其比碳键（C-C）键能至少高20kcal/mol，因此，在耐热性和耐光性方面，硅树脂更出色）。但是，硅树脂的粘着性差，并且，由于其低折射率而导致取光效率降低。通常的密封技术可参考后面的专利文献1和2进行理解。这里，随后的专利文献1和2的全部内容，均作为常规技术包含在本说明书中。专利文献1公开的是一种用作LED密封剂的液固化聚硅氧烷/TiO2（curableliquidpolysiloxane/TiO2）组合物，其包含TiO2结构域的聚硅氧烷预聚物，其中平均结构域尺寸小于5nm，其包含20到60mol％的TiO2（基于全部固体），其折射率为1.61至1.7之间，并且，其在室温和大气压下为液态。专利文献2公开的是一种用于密封光电装置的组合物，其包括环氧树脂和与环氧树脂起固化反应的聚硅氮烷，利用该组合物形成密封剂，还公开了一种包括该密封剂的LED。[现有文献][专利文献]（专利文献1）韩国专利申请公开号No.10-2012-0129788A（2012年11月28日）；（专利文献2）韩国专利申请公开号No.10-2012-0117548A（2012年10月24日）。技术实现要素：[技术问题]主要有两种提高LED发光效率的方法。第一种方法涉及提高由芯片产生的总光量。第二种方法包括将产生的光尽可能多地向LED的外部发射，由此提高所谓的取光效率（lightextractionefficiency）。如上所述，典型的LED封装包括用密封剂将LED包围，但是，芯片中产生的光能仅有15％以光的形式进行发射，剩下的则被密封剂等吸收。因此，考虑到LEDs的发光效率，目前关注点集中在改善取光效率上，由此，在没有LED芯片内全反射引起的损失的情况下，将LED发光层中产生的光有效地发射到外部。当前，人们在研究各种技术以提高取光效率，从而向LED外部发射尽可能多的光。但是，仍需要进一步的改进。因此，本发明旨在提供一种能够显著改善取光效率的密封剂组合物。【技术方案】因此，本发明已经考虑现有技术中遇到的上述问题，并且，本发明提供一种含有在聚合物树脂中的由下面的化学式1表示的化合物的LED密封剂。[化学式1]Ma(OH)b(CO3)cOd其中，M为Sc、Y、La、Al、Lu、Ga、Zn、V、Zr、Ca、Sr、Ba、Sn、Mn、Bi或者Ac，a为1或2,b为0至2,c为0至3,以及d为0至3。但是，b、c、和d不同时为零,并且，b和c同时为零或者同时不为零。再者，本发明提供一种LED密封剂，其中，由化学式1表示的该化合物可以是Y(OH)CO3。再者，本发明提供一种LED密封剂，其中，由化学式1表示的该化合物可以是Y2O3。再者，本发明提供一种LED密封剂，其中，由化学式1表示的化合物的折射率范围可为1.6到2.3。再者，本发明提供一种LED密封剂，其中，聚合物树脂从包含以下成分的组中至少选择一个：硅基树脂（silicone-basedresin）、酚基树脂（phenol-basedresin）、丙烯酸树脂（acrylicresin）、聚苯乙烯（polystyrene）、聚氨酯（polyurethane）、苯并胍胺树脂（benzoguanamineresin）和环氧基树脂（epoxy-basedresin）。再者，本发明提供一种LED密封剂，其还包括荧光粉（phosphor）颗粒。【有益效果】根据本发明，密封剂化合物有效显著改善LED芯片中产生的光的取光效率。附图说明图1是根据本发明的稀土氧化物颗粒（Y(OH)CO3颗粒）的SEM（扫描电子显微镜）图像；以及图2是根据本发明的稀土氧化物颗粒（Y2O3颗粒）的SEM图像。具体实施方式接下来，将对本发明进行详细说明。本发明属于用在LED封装密封剂中的树脂和稀土金属氧化物添加剂，该LED封装表现改进的取光效率，以及，更具体地，属于用于LED密封剂的含有稀土金属氧化物纳米粒子的树脂，其用于将LED封装中产生的光线中限制在LED封装芯片和密封剂之间的光线提取到外部，从而显示出高的发光效率。因此，本发明包括在聚合物树脂中含有下面的化学式1表示的化合物。[化学式1]Ma(OH)b(CO3)cOd其中,M为Sc、Y、La、Al、Lu、Ga、Zn、V、Zr、Ca、Sr、Ba、Sn、Mn、Bi或者Ac。a为1或2,b为0至2,c为0至3,以及d为0至3。这里，b、c、和d不同时为零,并且，b和c同时为零或者同时不为零。化学式1表示的化合物优选为Y(OH)CO3或Y2O3，在取光效率方面更优选为Y(OH)CO3。这通过下面要描述的具体实施例和实验示例可以更详细地理解。化学式1的化合物优选具有1.6到2.3范围内的折射率。如果折射率小于1.6或者大约2.3，取光效率可能不会提高。这个原因是，通常硅树脂密封剂的折射率大约为1.5，而GaN芯片的折射率大约为2.4。在发光元件封装芯片中，全反射发生在该元件和外部空气或者作为外部密封剂的硅树脂等之间的边界处。根据斯涅耳定律（Snell’slaw），在临界角（criticalangle）（θcrit），穿过具有不同折射率的两个各向同性的介质的光或者波，能够从该介质发射到外部，该临界角利用下面的方程获得：GaN的折射率大约为2.5，其与空气（nair=1）和硅树脂（nsilicone=1.5）存在很大不同。因此，发光元件封装中产生的光能够在临界角发射到外部，这个临界角是受限制的（θGaN/air=23°，θGaN/Silicone=37°）。所以，取光效率仅约为15％。聚合物树脂并不具体限定，只要聚合物树脂在本领域中广泛使用。例如，可以从下面之中选择至少一种来使用：硅基树脂、酚基树脂、丙烯酸树脂、聚苯乙烯、聚氨酯、苯并胍胺树脂和环氧基树脂。硅基树脂可以从下面中选择任一：聚硅烷（polysilane）、聚硅氧烷（polysiloxane）及其组合。酚基树脂可以是从下面中选择至少之一的酚醛树脂（phenolresin）：双酚类型（bisphenol-type）的酚醛树脂、Resol型（resol-type）酚醛树脂和Resol型萘酚树脂（resol-typenaphtholresin）。环氧基树脂可以是从下面中选择的至少之一的环氧树脂：双酚F型环氧树脂（bisphenolF-typeepoxy）、双酚A型环氧树脂（bisphenolA-typeepoxy）、酚Novolak型环氧树脂（phenolnovolak-typeepoxy）和甲酚Novolak型环氧树脂（cresolnovolak-typeepoxy）。根据本发明的密封剂组合物，还可包括荧光粉颗粒，以显示希望的颜色。通过随后的具体实施例对本发明进行更详细的说明，其提出仅为举例说明，而并非对本发明的范围构成限制。具体实施例实施例1Y(OH)CO3颗粒以100mL蒸馏水作为标准制造。具体地，2g硝酸钇水合物（yttriumnitratehydrate）和40g尿素溶解在100mL蒸馏水中，然后充分搅拌30分钟而混合。搅拌之后，用硝酸和氢氧化铵作为基础，将混合溶液的pH值调整到5至6。将混合溶液加热到90℃并搅拌1小时，过滤，然后用蒸馏水洗涤三遍。将洗涤后的Y(OH)CO3颗粒放在烤箱（oven）内，以70℃干燥3小时，从而制造出200nm或者更小尺寸的颗粒。图1是制造出的颗粒的SEM图像。将Y(OH)CO3颗粒加入到硅基树脂（一种包含OE6631A和OE6631B的比例为1：2的混合物）（97wt％的硅基树脂和3wt％的Y(OH)CO3），之后，将得到的混合物放入均化器中均质化，以准备密封剂组合物。实施例2通过制造和燃烧Y(OH)CO3获得Y2O3颗粒。100mL蒸馏水作为Y(OH)CO3的标准。具体地，2g硝酸钇水合物和40g尿素溶解在100ml蒸馏水中，然后充分搅拌30分钟而混合。搅拌之后，用硝酸和氢氧化铵作为基础，将混合溶液的pH值调整到5至6。将混合溶液加热到90℃并搅拌1小时，过滤，然后用蒸馏水洗涤三遍。将洗涤后的Y(OH)CO3颗粒放在烤箱内，以70℃干燥3小时。然后，在氧化气氛中，以900℃温度燃烧Y(OH)CO3颗粒3小时，获得尺寸小于等于200nm的Y2O3颗粒。图2是制造出的颗粒的SEM图像。将Y2O3颗粒加入到硅基树脂（一种包含OE6631A和OE6631B的比例为1：2的混合物）（97wt％的硅基树脂和3wt％的Y2O3），之后，将得到的混合物放入均化器中均质化，以准备密封剂组合物。对比实施例通过将硅基树脂OE6631A和OE6631B以1:2的比例混合，准备100wt％的密封剂组合物。实验示例将实施例1和2以及对比实施例的密封剂组合物放置在具有蓝色LED（波长为450nm）芯片的LED封装中，然后测量亮度增加的比率。在LED封装中，将通过贴片与引线框架连接的芯片用作发光源。LED封装这样配置，通过金属压焊（metalwirebonding）将LED和引线框架电连接，然后用由硅基树脂组成的密封剂覆盖，该硅基树脂是透明密封剂材料，并在其中散布有无机纳米颗粒。至于提高亮度比率，与对比实施例相比，亮度增加的程度以百分比的形式表示。亮度使用韩国专业科学仪器公司（ProfessionalScientificInstrumentCompany,Korea）的DARSAPro5200PL系统进行测量。下面的表1是给出的结果【表1】对比实施例实施例1实施例2亮度增加比(%)05.92.6从表1可以明显看出，当密封剂组合物中含有稀土金属氧化物无机颗粒时，发现亮度显著增加。具体地，在Y(OH)CO3颗粒的情况下，当颗粒的量为3wt％时，与等量的Y2O3颗粒相比，亮度增加约超过两倍。当前第1页1 2 3