CN103080200A - 聚合物复合材料，聚合物复合材料的应用以及包含聚合物复合材料的光电子器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种聚合物复合材料，所述聚合物复合材料是用于含硫化合物的阻透物。此外提出聚合物复合材料的应用以及一种包含所述聚合物复合材料的光电子器件。
Description
技术领域
本发明提出一种聚合物复合材料以及其应用，并且提出一种包含所述聚合物复合材料的光电子器件。
背景技术
本专利申请要求德国专利申请102010035110.5的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
发明内容
本发明的一个实施形式的目的是，提供一种聚合物复合材料，所述聚合物复合材料具有改善的稳定性。所述目的通过根据权利要求1所述的聚合物复合材料实现。本发明的其他实施形式的目的是所述聚合物复合材料的应用以及提供一种包含所述聚合物复合材料的光电子器件。所述目的通过根据权利要求10所述的应用以及根据权利要求11所述的光电子器件实现。本发明的其他实施形式是从属权利要求的主题。
提出一种聚合物复合材料，所述聚合物复合材料包含聚合物基体和散布地存在于所述聚合物基体中的ZnO颗粒。聚合物复合材料是用于含硫化合物的阻透物（Barriere）。因此提供一种聚合物复合材料，所述聚合物复合材料相对于含硫化合物，例如含硫的有害气体如H2S或SOX，是稳定的，也就是说，对这样的气体或化合物具有降低的渗透性或不具有渗透性。
例如是LED的、具有浇注体的光电子器件能够释放例如来自橡胶密封垫的、由含硫添加剂组成的析出气体，这连同空气湿气一起与LED发射的辐射共同作用能够导致电气和光学的功能故障。对此的原因能够是浇注材料的湿气渗透性和气体渗透性。当含硫化合物穿过浇注体渗入时，例如能够发生在LED的电接触部处的腐蚀现象。此外，LED的金属的、光学反射器例如Ag反射器处的反射特性可能会变差，这通过构成深色无光泽的或黑的Ag（I）和/或Ag（II）硫化物表面而引起。这样的故障能够对LED的光学质量产生决定性的影响。此外，能够发生在发光芯片的表面上的由含硫化合物引起的干扰的沉积，所述沉积降低光强度或亮度或者改变放射特性，这两者都能够导致器件的使用寿命受到限制。
通过将根据上述实施方式所述的聚合物复合材料用作浇注材料，使浇注体相对于含硫化合物保持稳定，以至于能够减少或防止所述器件的上述降解。
类似于在浇注体方面提及的机制，当含硫化合物渗入包含例如为Ag或Au的贵金属颗粒的能导电的胶粘剂中时，所述含硫化合物也能够导致在所述胶粘剂中的硫沉积和/或腐蚀现象。这样的能导电的胶粘剂例如能够在将LED固定到电路板上时使用或者用于将外延层固定到衬底上。使用在光电子器件的区域中的粘接层中的腐蚀现象也是不期望的，因为所述腐蚀现象本身能够产生不利于美观的影响和/或能够降低光学质量，并且另一方面能够降低能导电的胶粘剂的导电性，这还导致光电子器件的功能受损或者导致光电子器件的失效。
在能导电的胶粘剂中使用聚合物复合材料能够减少或防止这样的腐蚀现象，并且从而保持其功能，特别是保持其导电性。
聚合物复合材料的聚合物基体能够选自：硅酮、硅酮混合物、热固性塑料和热塑性塑料。例如能够使用丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚氨酯或环氧化物或环氧树脂作为聚合物基体。聚合物基体能够包含加成交联的硅酮。
在一个实施形式中将ZnO颗粒添加到硅酮中。在此，能够使用加成交联的硅酮。为了制造这样的聚合物复合材料，将ZnO颗粒添加到硅酮中，然后共同热固化，其中硅酮交联。通过添加ZnO颗粒能够降低硅酮的有害气体渗透性或湿气渗透性。
ZnO颗粒能够以0.01重量百分比至10重量百分比，优选0.01重量百分比至0.5重量百分比的含量存在于聚合物基体中。在此能够使用具有大于95%，优选大于98%的纯度的ZnO颗粒。
根据一个实施形式，ZnO颗粒能够具有选自包含3nm至100nm的范围的颗粒尺寸。例如能够包含3nm至50nm的范围。因此，在聚合物复合材料中也添加有是纳米颗粒的ZnO颗粒。ZnO颗粒在基体中的分布能够是不凝聚和/或不聚集的。因此ZnO颗粒作为单独的颗粒存在于聚合物基体中，以至于保持聚合物基体的透明度。
ZnO颗粒能够是能与硫化合的。例如，在接触含硫气体的情况下能够由ZnO产生ZnS。ZnS是难以溶解的。因此ZnO能够有助于清洁含硫的有害气体，并且含硫化合物不再能够穿过聚合物复合材料渗入。
因此例如能够改善光电子器件和模块的老化特性。由于所添加的ZnO颗粒具有纳米级尺寸，所以所述ZnO颗粒具有大的表面，这能够对清洁含硫气体产生有利影响。
此外，通过ZnO颗粒的小的尺寸以及不凝聚和/或不聚集的分布能够保持聚合物复合材料的光学特性和透明度。对具有>410nm的波长的辐射而言，所述聚合物复合材料例如能够是透明的。此外，所述聚合物复合材料能够吸收具有<410nm的波长的辐射。因此，所述聚合物复合材料例如能够用作为过滤剂。
聚合物复合材料能够具有选自浇铸、模制、粘合、覆层、涂漆以及挤压的应用形式。因此能够根据使用目的来施加和/或形成聚合物复合材料。
此外，本发明提出一种根据上述特性的聚合物复合材料的作为壳体材料、功能材料或固定材料的应用。
如果将聚合物复合材料用作固定材料，那么例如能够添加漆或粘合剂。这样的漆能够被添加，以用于例如改进PCB（印刷电路板）的介质耐抗性和有害气体耐抗性。
根据一个实施形式，聚合物复合材料能够用作固定材料，所述固定材料是能导电的胶粘剂。除了根据上述实施方式的聚合物复合材料以外，这样的能导电的胶粘剂还能够包含金属颗粒。所述金属颗粒能够选自：Ag颗粒、Au颗粒、Ni颗粒和Pd颗粒。尤其能够选择Ag颗粒或Au颗粒。在此，金属颗粒在聚合物复合材料中的份额在此为大于70重量百分比，尤其是80重量百分比至90重量百分比。
能导电的胶粘剂的流变特性能够经由聚合物基体调节，以至于所述流变特性完全或至少尽可能地相应于不含ZnO颗粒的、传统的能导电的胶粘剂的流变特性。这样例如能够将能导电的胶粘剂调节为具有低的粘度。这可例如实现胶粘剂的简单施用。
能导电的胶粘剂还能够添加有增附剂。所述增附剂能够改进粘接特性，并且例如包含有硅烷。此外，在能导电的胶粘剂中存在有润湿剂。然而，仅应添加不影响能导电的胶粘剂的粘附特性的份额的所述润湿剂。附加地或替选地，根据需求借助于在所施加的胶粘剂层上的表面处理工艺来调节能导电的胶粘剂的润湿特性。
在能导电的胶粘剂中的ZnO颗粒清洁含硫的有害气体，所述含硫的有害气体存在于胶粘剂的周围环境中，所述胶粘剂例如将光电子器件固定在连接导体上，例如固定在壳体中的或电路板上的连接导体上，或者将外延层固定在衬底上。因此，对于湿气和含硫的有害气体而言，能导电的胶粘剂是较难渗透的或者完全不能渗透的。从而防止了，在散布地存在于胶粘剂中的金属颗粒上，尤其是Ag颗粒或Au颗粒上能够通过与含硫化合物的反应构成例如为深色无光泽的或黑的Ag（I）和/或Ag（II）硫化物表面的硫化物表面。此外防止了基于含硫化合物的能导电的金属颗粒腐蚀。
因此，通过在能导电的胶粘剂中使用聚合物复合材料能够防止或减少胶粘剂的降解，并且从而延长下述光电子器件的使用寿命，在所述光电子器件上或所述光电子器件中施加有所述胶粘剂。
在聚合物复合材料用作功能材料的情况下，所述聚合物复合材料例如能够形成包装薄膜。如果聚合物复合材料用作功能材料，那么所述聚合物复合材料例如能够用作在光伏技术和太阳能技术中的、在医学技术中的、在光学中的以及在光电产品中的浇注材料或封装材料。
所述聚合物复合材料例如能够用于制造光学元件，如透镜或棱镜。
包含有根据上述特性的聚合物复合材料的光电子器件例如能够使用在汽车工业领域中、在通用照明中、在工业应用以及娱乐电子产品中。此外，所述聚合物复合材料还能够被添加给发光介质，并且在那里起到过滤剂的作用。
此外提出一种光电子器件，所述光电子器件具有衬底、在衬底上发射辐射的元件以及浇注体。发射辐射的元件由第一和第二电接触部被接触，并且由壳体侧向包围。浇注体设置在所述元件的上方，并且至少设置在所述元件和所述壳体之间，其中，所述浇注体和/或所述壳体具有根据上述实施形式之一所述的聚合物复合材料。
对于发射辐射的元件所发射的辐射而言，浇注体和/或壳体能够是透明的。
根据一个实施形式，包含根据上述特性的聚合物复合材料的浇注体和/或壳体能够将发射辐射的元件和电接触部相对于含硫化合物进行密封。
光电子器件的壳体能够具有朝向发射辐射的元件的能反射的内表面，上述能反射的内表面通过浇注体相对于含硫化合物密封。
光电子器件能够是LED。所述LED例如能够是发白光的LED。
由于光电子器件在其浇注体中和/或在其壳体中具有包含ZnO颗粒的聚合物复合材料，所以提高了所述光电子器件的使用寿命，并且改进了所述光电子器件的光强度或亮度以及其辐射特性。
ZnO颗粒清洁含硫的有害气体，所述含硫的有害气体例如以约100ppm的份额存在于例如为LED的光电子器件的周围环境中。因此，对于湿气和含硫的有害气体而言，浇注料和/或壳体材料是较难渗透的，所述湿气和含硫的有害气体不再能够穿过浇注体和/或壳体渗入到发射辐射的元件、接触部以及壳体内壁。从而防止在壳体的能够用作光学反射器的内壁上，能够通过与含硫化合物的反应构成例如深色无光泽的或黑的Ag（I）和/或Ag（II）硫化物表面，并且保持了壳体内壁处的反射。
此外防止了，电接触部由于例如为含硫化合物的外界影响而具有腐蚀。因此，通过在浇注体和/或壳体中使用聚合物复合材料，既能够尽可能地保持光电子器件的电气功能也能够尽可能地保持光电子器件的光学功能，并且从而延长了所述光电子器件的使用寿命。
附图说明
借助于附图，应以一个实施形式详细阐述本发明。
图1示出LED的示意的侧视图。
具体实施方式
图1示出光电子器件的以LED为示例的示意的侧视图。所述LED具有衬底10，所述衬底具有通孔，第一电接触部31和第二电接触部32分别引导穿过所述通孔。在第二接触部32上设置有发射辐射的元件20，所述发射辐射的元件经由固定在所述元件20的背离衬底的表面上的接合线33引至第一接触部31。围绕发射辐射的元件20设置有壳体40，所述壳体具有倾斜的内壁41，以用于改善对所发射的辐射的反射。在壳体40内存在有浇注体50，所述浇注体包围发射辐射的元件20以及接触部31、32和接合线33。浇注体50和/或壳体40包含聚合物复合材料，所述聚合物复合材料具有聚合物基体和ZnO颗粒。聚合物基体例如能够具有硅酮，尤其是具有加成交联的硅酮。ZnO颗粒能够具有3nm至50nm的颗粒尺寸，因此所述ZnO颗粒是纳米级的。此外，所述颗粒能够具有高于98%的纯度，并且以0.01重量百分比至10重量百分比的含量存在于聚合物基体中。
浇注体50和/或壳体40既将发射辐射的元件20也将接触部31和32以及壳体41的内壁相对于外界影响进行密封。湿气和含硫化合物例如不能够穿过浇注体50渗入，因为在所述浇注体50中，由存在于其中的ZnO颗粒和含硫化合物构成例如ZnS化合物，所述ZnS化合物是难以溶解的，并且不能够渗入到敏感的器件，例如发射辐射的元件20、接触部31和32以及壳体内壁41。
因此在接触部31和32上不发生腐蚀，并且壳体的内壁41以及发射辐射的元件20的表面保持不具有由含硫化合物引起的可能的染色，所述染色可能会通过硫与壳体40的或发射辐射的元件20的材料反应而产生。因此，保持了光电子器件的光学特性和亮度。所述器件能够可靠地工作，并且由于浇注体和/或壳体相对于含硫化合物保持稳定，所述器件具有提高的工作寿命。由于还防止了接触部31和32的腐蚀，也保持了所述器件的电气特性。
聚合物复合材料的应用形式例如是浇铸、模制、粘合、覆层、涂漆、或挤压。所述应用形式也能够应用于LED的封装、安装和覆层。聚合物复合材料例如能够被掺入例如为Ag颗粒或Au颗粒的能导电的颗粒，并且从而用作能导电的胶粘剂。所述能导电的胶粘剂能够用于芯片安装。
聚合物复合材料作用为相对于含硫化合物的稳定剂，并且所述聚合物复合材料是用于提高例如具有包含所述聚合物复合材料的浇注体的多个器件的工作寿命的低成本的解决方案。
本发明不局限于上述实施例和实施形式，而是也允许在权利要求或说明书中没有明确说明的特征的组合。
Claims (15)
1.聚合物复合材料，包含：
-聚合物基体；以及
-ZnO颗粒，所述ZnO颗粒散布地存在于所述聚合物基体中，
其中，所述聚合物复合材料是用于含硫化合物的阻透物。
2.如前一项权利要求所述的聚合物复合材料，其中，所述聚合物基体选自：硅酮、尤其是加成交联的硅酮、硅酮混合物、热固性塑料和热塑性塑料。
3.如前述权利要求之一所述的聚合物复合材料，其中，所述ZnO颗粒以0.01重量百分比至10重量百分比的含量存在于所述聚合物基体中。
4.如前述权利要求之一所述的聚合物复合材料，其中，所述ZnO颗粒具有选自包含3nm至100nm的范围的颗粒尺寸。
5.如前述权利要求之一所述的聚合物复合材料，其中，所述ZnO颗粒在所述聚合物基体中的分布是不凝聚的和/或不聚集的。
6.如前述权利要求之一所述的聚合物复合材料，其中，所述ZnO颗粒是能与硫化合的。
7.如前述权利要求之一所述的聚合物复合材料，对于具有>410nm波长的辐射而言，所述聚合物复合材料是透明的。
8.如前述权利要求之一所述的聚合物复合材料，所述聚合物复合材料具有的使用形式选自：浇铸、模制、粘合、覆层、涂漆以及挤压。
9.如前述权利要求之一所述的聚合物复合材料作为壳体材料、功能材料或固定材料的应用。
10.如前一项权利要求所述的应用，其中，所述固定材料是能导电的胶粘剂。
11.光电子器件，具有：
-衬底（10）；
-在所述衬底（10）上的发射辐射的元件（20），其中，所述元件（20）由第一电接触部和第二电接触部（31、32）被接触，并且由壳体（40）侧向包围；
-在所述元件（20）上并且至少在所述元件（20）和所述壳体（40）之间的浇注体（50），其中，所述浇注体（50）和/或所述壳体（40）具有如权利要求1至8之一所述的聚合物复合材料。
12.如前一项权利要求所述的光电子器件，其中，对于所发射的辐射而言，所述浇注体（50）和/或所述壳体（40）是透明的。
13.如权利要求11或12所述的光电子器件，其中，发射辐射的所述元件（20）和所述第一电接触部和所述第二电接触部（31、32）通过所述浇注体（50）和/或所述壳体（40）相对于含硫化合物密封。
14.如权利要求11至13之一所述的光电子器件，其中，所述壳体（40）具有朝向发射辐射的所述元件（20）的能反射的内表面（41），所述能反射的内表面通过所述浇注体（50）相对于含硫化合物密封。
15.如权利要求11至14之一所述的光电子器件，所述光电子器件是LED。
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