含有稀土金屬氧化物顆粒的LED密封劑的制作方法

本發明涉及一種含有稀土金屬氧化物顆粒的LED（發光二極管）密封劑。
背景技術：
：LED，是一種發光元件，還是一種使用化合物半導體的特性、通過將電轉換為紅外線或光的、用于發送和接收信號的半導體類型，由于其高效、高速反應、長使用周期、尺寸和重量小、以及低電耗的優點，已經廣泛地用作照明或者顯示裝置的背光。在響應全球節能趨勢以及化合物半導體技術的發展方面，LED的高級應用已經引起LEDs的快速工業化。典型地，LED封裝廣義地包括LED芯片、粘合劑、密封劑、熒光粉（phosphor）以及散熱組件。在這些中，LED密封劑圍繞LED芯片，因此保護LED芯片避免外部碰撞和環境影響。但是，為了從LED封裝發出光，LED光必須穿過LED密封劑，因此，LED密封劑必須具有高的光透過性，即，高透光率（lighttransmittance），還要求適于提高取光效率（lightextractionefficiency）的高折射率（refractiveindex）。具有高折射率和低成本的環氧樹脂（epoxyresin）已經廣泛地用作LED密封劑。但是，環氧樹脂具有低的耐熱性（heatresistance），并且，可能因此由于高功率的LEDs的加熱而變壞。此外，由于受到來自白光LEDs的近紫外線光和藍光而導致的變黃，環氧樹脂還會遭受逐漸減退的亮度。作為其替代物，使用在低波長范圍內具有出色耐光性（lightresistance）的硅樹脂（siliconresin）（硅樹脂的硅氧烷鍵（Si-O-Si）的鍵能為106kcal/mol，其比碳鍵（C-C）鍵能至少高20kcal/mol，因此，在耐熱性和耐光性方面，硅樹脂更出色）。但是，硅樹脂的粘著性差，并且，由于其低折射率而導致取光效率降低。通常的密封技術可參考后面的專利文獻1和2進行理解。這里，隨后的專利文獻1和2的全部內容，均作為常規技術包含在本說明書中。專利文獻1公開的是一種用作LED密封劑的液固化聚硅氧烷/TiO2（curableliquidpolysiloxane/TiO2）組合物，其包含TiO2結構域的聚硅氧烷預聚物，其中平均結構域尺寸小于5nm，其包含20到60mol％的TiO2（基于全部固體），其折射率為1.61至1.7之間，并且，其在室溫和大氣壓下為液態。專利文獻2公開的是一種用于密封光電裝置的組合物，其包括環氧樹脂和與環氧樹脂起固化反應的聚硅氮烷，利用該組合物形成密封劑，還公開了一種包括該密封劑的LED。[現有文獻][專利文獻]（專利文獻1）韓國專利申請公開號No.10-2012-0129788A（2012年11月28日）；（專利文獻2）韓國專利申請公開號No.10-2012-0117548A（2012年10月24日）。技術實現要素：[技術問題]主要有兩種提高LED發光效率的方法。第一種方法涉及提高由芯片產生的總光量。第二種方法包括將產生的光盡可能多地向LED的外部發射，由此提高所謂的取光效率（lightextractionefficiency）。如上所述，典型的LED封裝包括用密封劑將LED包圍，但是，芯片中產生的光能僅有15％以光的形式進行發射，剩下的則被密封劑等吸收。因此，考慮到LEDs的發光效率，目前關注點集中在改善取光效率上，由此，在沒有LED芯片內全反射引起的損失的情況下，將LED發光層中產生的光有效地發射到外部。當前，人們在研究各種技術以提高取光效率，從而向LED外部發射盡可能多的光。但是，仍需要進一步的改進。因此，本發明旨在提供一種能夠顯著改善取光效率的密封劑組合物。【技術方案】因此，本發明已經考慮現有技術中遇到的上述問題，并且，本發明提供一種含有在聚合物樹脂中的由下面的化學式1表示的化合物的LED密封劑。[化學式1]Ma(OH)b(CO3)cOd其中，M為Sc、Y、La、Al、Lu、Ga、Zn、V、Zr、Ca、Sr、Ba、Sn、Mn、Bi或者Ac，a為1或2,b為0至2,c為0至3,以及d為0至3。但是，b、c、和d不同時為零,并且，b和c同時為零或者同時不為零。再者，本發明提供一種LED密封劑，其中，由化學式1表示的該化合物可以是Y(OH)CO3。再者，本發明提供一種LED密封劑，其中，由化學式1表示的該化合物可以是Y2O3。再者，本發明提供一種LED密封劑，其中，由化學式1表示的化合物的折射率范圍可為1.6到2.3。再者，本發明提供一種LED密封劑，其中，聚合物樹脂從包含以下成分的組中至少選擇一個：硅基樹脂（silicone-basedresin）、酚基樹脂（phenol-basedresin）、丙烯酸樹脂（acrylicresin）、聚苯乙烯（polystyrene）、聚氨酯（polyurethane）、苯并胍胺樹脂（benzoguanamineresin）和環氧基樹脂（epoxy-basedresin）。再者，本發明提供一種LED密封劑，其還包括熒光粉（phosphor）顆粒。【有益效果】根據本發明，密封劑化合物有效顯著改善LED芯片中產生的光的取光效率。附圖說明圖1是根據本發明的稀土氧化物顆粒（Y(OH)CO3顆粒）的SEM（掃描電子顯微鏡）圖像；以及圖2是根據本發明的稀土氧化物顆粒（Y2O3顆粒）的SEM圖像。具體實施方式接下來，將對本發明進行詳細說明。本發明屬于用在LED封裝密封劑中的樹脂和稀土金屬氧化物添加劑，該LED封裝表現改進的取光效率，以及，更具體地，屬于用于LED密封劑的含有稀土金屬氧化物納米粒子的樹脂，其用于將LED封裝中產生的光線中限制在LED封裝芯片和密封劑之間的光線提取到外部，從而顯示出高的發光效率。因此，本發明包括在聚合物樹脂中含有下面的化學式1表示的化合物。[化學式1]Ma(OH)b(CO3)cOd其中,M為Sc、Y、La、Al、Lu、Ga、Zn、V、Zr、Ca、Sr、Ba、Sn、Mn、Bi或者Ac。a為1或2,b為0至2,c為0至3,以及d為0至3。這里，b、c、和d不同時為零,并且，b和c同時為零或者同時不為零。化學式1表示的化合物優選為Y(OH)CO3或Y2O3，在取光效率方面更優選為Y(OH)CO3。這通過下面要描述的具體實施例和實驗示例可以更詳細地理解。化學式1的化合物優選具有1.6到2.3范圍內的折射率。如果折射率小于1.6或者大約2.3，取光效率可能不會提高。這個原因是，通常硅樹脂密封劑的折射率大約為1.5，而GaN芯片的折射率大約為2.4。在發光元件封裝芯片中，全反射發生在該元件和外部空氣或者作為外部密封劑的硅樹脂等之間的邊界處。根據斯涅耳定律（Snell’slaw），在臨界角（criticalangle）（θcrit），穿過具有不同折射率的兩個各向同性的介質的光或者波，能夠從該介質發射到外部，該臨界角利用下面的方程獲得：GaN的折射率大約為2.5，其與空氣（nair=1）和硅樹脂（nsilicone=1.5）存在很大不同。因此，發光元件封裝中產生的光能夠在臨界角發射到外部，這個臨界角是受限制的（θGaN/air=23°，θGaN/Silicone=37°）。所以，取光效率僅約為15％。聚合物樹脂并不具體限定，只要聚合物樹脂在本領域中廣泛使用。例如，可以從下面之中選擇至少一種來使用：硅基樹脂、酚基樹脂、丙烯酸樹脂、聚苯乙烯、聚氨酯、苯并胍胺樹脂和環氧基樹脂。硅基樹脂可以從下面中選擇任一：聚硅烷（polysilane）、聚硅氧烷（polysiloxane）及其組合。酚基樹脂可以是從下面中選擇至少之一的酚醛樹脂（phenolresin）：雙酚類型（bisphenol-type）的酚醛樹脂、Resol型（resol-type）酚醛樹脂和Resol型萘酚樹脂（resol-typenaphtholresin）。環氧基樹脂可以是從下面中選擇的至少之一的環氧樹脂：雙酚F型環氧樹脂（bisphenolF-typeepoxy）、雙酚A型環氧樹脂（bisphenolA-typeepoxy）、酚Novolak型環氧樹脂（phenolnovolak-typeepoxy）和甲酚Novolak型環氧樹脂（cresolnovolak-typeepoxy）。根據本發明的密封劑組合物，還可包括熒光粉顆粒，以顯示希望的顏色。通過隨后的具體實施例對本發明進行更詳細的說明，其提出僅為舉例說明，而并非對本發明的范圍構成限制。具體實施例實施例1Y(OH)CO3顆粒以100mL蒸餾水作為標準制造。具體地，2g硝酸釔水合物（yttriumnitratehydrate）和40g尿素溶解在100mL蒸餾水中，然后充分攪拌30分鐘而混合。攪拌之后，用硝酸和氫氧化銨作為基礎，將混合溶液的pH值調整到5至6。將混合溶液加熱到90℃并攪拌1小時，過濾，然后用蒸餾水洗滌三遍。將洗滌后的Y(OH)CO3顆粒放在烤箱（oven）內，以70℃干燥3小時，從而制造出200nm或者更小尺寸的顆粒。圖1是制造出的顆粒的SEM圖像。將Y(OH)CO3顆粒加入到硅基樹脂（一種包含OE6631A和OE6631B的比例為1：2的混合物）（97wt％的硅基樹脂和3wt％的Y(OH)CO3），之后，將得到的混合物放入均化器中均質化，以準備密封劑組合物。實施例2通過制造和燃燒Y(OH)CO3獲得Y2O3顆粒。100mL蒸餾水作為Y(OH)CO3的標準。具體地，2g硝酸釔水合物和40g尿素溶解在100ml蒸餾水中，然后充分攪拌30分鐘而混合。攪拌之后，用硝酸和氫氧化銨作為基礎，將混合溶液的pH值調整到5至6。將混合溶液加熱到90℃并攪拌1小時，過濾，然后用蒸餾水洗滌三遍。將洗滌后的Y(OH)CO3顆粒放在烤箱內，以70℃干燥3小時。然后，在氧化氣氛中，以900℃溫度燃燒Y(OH)CO3顆粒3小時，獲得尺寸小于等于200nm的Y2O3顆粒。圖2是制造出的顆粒的SEM圖像。將Y2O3顆粒加入到硅基樹脂（一種包含OE6631A和OE6631B的比例為1：2的混合物）（97wt％的硅基樹脂和3wt％的Y2O3），之后，將得到的混合物放入均化器中均質化，以準備密封劑組合物。對比實施例通過將硅基樹脂OE6631A和OE6631B以1:2的比例混合，準備100wt％的密封劑組合物。實驗示例將實施例1和2以及對比實施例的密封劑組合物放置在具有藍色LED（波長為450nm）芯片的LED封裝中，然后測量亮度增加的比率。在LED封裝中，將通過貼片與引線框架連接的芯片用作發光源。LED封裝這樣配置，通過金屬壓焊（metalwirebonding）將LED和引線框架電連接，然后用由硅基樹脂組成的密封劑覆蓋，該硅基樹脂是透明密封劑材料，并在其中散布有無機納米顆粒。至于提高亮度比率，與對比實施例相比，亮度增加的程度以百分比的形式表示。亮度使用韓國專業科學儀器公司（ProfessionalScientificInstrumentCompany,Korea）的DARSAPro5200PL系統進行測量。下面的表1是給出的結果【表1】對比實施例實施例1實施例2亮度增加比(%)05.92.6從表1可以明顯看出，當密封劑組合物中含有稀土金屬氧化物無機顆粒時，發現亮度顯著增加。具體地，在Y(OH)CO3顆粒的情況下，當顆粒的量為3wt％時，與等量的Y2O3顆粒相比，亮度增加約超過兩倍。當前第1頁1 2 3