CN105358615B - 用于有机硅封装材料的添加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于有机硅封装材料的添加剂，所述添加剂具有如下结构：R1Ce(OSi‑R2)IIa R3，其中a为3或4，其中R1和R2各自为‑O‑Si(R4)(R5)(R6)，并且R4、R5和R6中的每一者独立地选自C1‑C10烃基、C1‑C10烷基、C2‑C10烯基以及C6‑C10芳基，并且其中R3独立地选自C1‑C10烃基、C1‑C10烷基、C2‑C10烯基以及C6‑C10芳基。更具体地讲，所述铈为铈(III)或(IV)。使用方法形成所述添加剂，所述方法包括使铈金属或铈(III)或(IV)化合物与羟基官能有机硅氧烷反应的步骤。封装材料包含所述添加剂和聚有机硅氧烷。所述封装材料可用于形成器件，所述器件包括光电子部件以及设置在所述光电子部件上的所述封装材料。使用方法形成所述器件，所述方法包括将所述封装材料设置在所述光电子器件上的步骤。

Description

用于有机硅封装材料的添加剂
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求2013年9月3日提交的美国临时专利申请No.61/873,160的优先权和所有优点，该临时专利申请的内容明确地在一个或多个非限制性实施例中以引用方式并入本文。
技术领域
本发明整体涉及用于有机硅封装材料的添加剂。更具体地讲，添加剂具有特殊结构并包含铈(III)或(IV)，并且包含键合到铈的一系列配体，所述一系列配体包含硅。
背景技术
有机硅封装材料可用于封装光电子部件，诸如发光二极管、光伏电池、反射器、芯片贴装等。然而，这些封装材料传统上随时间推移会出现黄化并脆化，即，丧失延展性，造成破裂或碎裂。因此，已向有机硅封装材料加入添加剂以试图减轻这些问题。然而，大多数添加剂都有浓重的色彩而不适用于许多光电子应用。其他添加剂虽然没有色彩，但非常重而会从封装材料中沉降出来，使得封装材料不适用于许多应用。另外其他添加剂虽然没有色彩也不重，但不能有效减轻黄化和脆化。因此，仍然有机会开发用于有机硅封装材料的改良添加剂。
发明内容
本发明提供了用于有机硅封装材料的添加剂以及形成所述添加剂的方法。所述添加剂具有如下结构：
其中下标a为3或4，其中R1和R2各自为-O-Si(R4)(R5)(R6)，并且R4、R5和R6中的每一者独立地选自C1-C10烃基、C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基，并且其中R3独立地选自C1-C10烃基、C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基。更具体地讲，铈为铈(III)或(IV)。所述方法包括使铈金属或铈(III)或(IV)化合物与羟基官能有机硅氧烷反应的步骤，例如，当利用铈(III)化合物或铈金属时以至少3:1摩尔比反应，或当利用铈(IV)化合物或铈金属时以至少4:1摩尔比反应。
本发明还提供了封装材料，所述封装材料包含添加剂和聚有机硅氧烷。封装材料可用于形成器件，所述器件包括光电子部件以及设置在所述光电子部件上的封装材料。本发明还提供了形成所述器件的方法，所述方法包括将所述封装材料设置在所述光电子器件上的步骤。
本发明还提供了一种铈甲硅烷基氧化物簇，所述铈甲硅烷基氧化物簇包含上述的添加剂的2至10个单元。
本发明还提供了一种有机硅封装材料，所述有机硅封装材料包含上述的添加剂以及有机硅。
本发明还提供了一种有机硅封装材料，所述有机硅封装材料包含：
A.具有如下结构的添加剂：
其中下标a为3或4，
其中R1和R2各自为-O-Si(R4)(R5)(R6)，并且R4、R5和R6中的每一者独立地选自C1-C10烃基、C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基，并且
其中R3独立地选自C1-C10烃基、C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基；以及
B.聚有机硅氧烷。
本发明还提供了一种器件，所述器件包括光电子部件以及上述的封装材料。
本发明还提供了一种制备添加剂的方法，所述添加剂具有如下结构：
其中下标a为3或4，
其中R1和R2各自为-O-Si(R4)(R5)(R6)，并且R4、R5和R6中的每一者独立地选自C1-C10烃基、C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基，并且
其中R3独立地选自C1-C10烃基、C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基，
其中所述方法包括使铈金属或铈(III)或(IV)化合物与羟基官能有机硅氧烷反应的步骤。
附图说明
本发明的其他优点将容易地被认识到，因为参考以下“具体实施方式”并结合“附图”考虑，可更好地理解本发明的其他优点，其中：
图1为1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-醇的29Si NMR光谱图；
图2为1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-醇的13C NMR光谱图；
图3为结构I的化合物(即，四((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)氧基)铈)的29Si NMR光谱图；
图4为结构I的化合物的13C NMR光谱图；
图5为结构III的化合物(即，三((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)氧基)铈)的29Si NMR光谱图；
图6为结构III的化合物的13C NMR光谱图；
图7为1,3,5-三甲基-1,1,5,5-四苯基三硅氧烷-3-醇的29Si NMR光谱图；
图8为1,3,5-三甲基-1,1,5,5-四苯基三硅氧烷-3-醇的13C NMR光谱图；
图9为结构II的化合物(即，四((1,3,5-三甲基-1,1,5,5-四苯基三硅氧烷-3-基)氧基)铈)的29Si NMR光谱图；
图10为结构II的化合物的13C NMR光谱图；
图11为结构I的化合物的ATR-FTIR光谱图；
图12为结构III的化合物的ATR-FTIR光谱图；并且
图13为结构II的化合物的ATR-FTIR光谱图。
具体实施方式
本发明提供了用于有机硅封装材料的添加剂。所述添加剂具有如下结构：
在该结构中，下标a为3或4，其对应于3+(III)或4+(IV)氧化状态的铈。处于3+状态(III)时，铈通常键合到三个配体，即，a＝3。处于4+(IV)状态时，铈通常键合到四个配体，即，a＝4。上述OSiR1R2R3结构可作为另外一种选择而被描述为(单齿)配体，例如，三官能甲硅烷氧基配体，其也可被描述为叔硅烷醇配体或三取代的硅烷醇配体。
另外，在上述结构中，R1和R2各自为-O-Si(R4)(R5)(R6)。下面示出了添加剂的非限制示例性结构。然而，应当理解，R4、R5和/或R6中的任何一者或多者可位于相对于其各自直接键合的Si的任何位置。
如有机硅领域中所了解的，R1和R2中的每一者可被描述为“M”单元(例如，R3SiO1/2，其中R可为本文所述的任何一个或多个基团/部分)，并且每一者可相同或可彼此不同。R4、R5和R6中的每一者独立地选自C1-C10烃基、C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基。另外，R3独立地选自C1-C10烃基、C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基。更具体地讲，每个烃基可独立地具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子或其间的任何碳原子范围。相似地，每个烷基可独立地具有1、2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子或其间的任何碳原子范围。在各种实施例中，一个或多个烷基被限定为甲基、乙基、丙基或丁基。每个烯基可独立地具有2、3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子或其间的任何碳原子范围。在各种实施例中，一个或多个烯基被限定为乙烯基。此外，每个芳基可独立地具有6、7、8、9或10个碳原子或其间的任何碳原子范围。在各种实施例中，一个或多个芳基被进一步限定为苯基。
在另外的实施例中，基团R3-R6总数的至少5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98或99摩尔百分比为甲基。在其他实施例中，基团R3-R6总数的至少5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98或99摩尔百分比为苯基。可以设想，在其他实施例中，上述摩尔百分比可描述单独考虑而非作为整体考虑的R3-R6中的每一者。在另外其他实施例中，基团R3-R6中的每一者可为甲基。作为另外一种选择，基团R3-R6中的每一者可为苯基。更进一步地，在各种实施例中，任何三个基团，例如R3、R4和R6中的每一者，可为苯基。在此类实施例中，结构可为如下，或可不同：
在另外的实施例中，添加剂具有如下结构(结构(I))：
其中a为4并且Me为甲基。上述结构可作为另外一种选择而被描述为具有化学式C28H84CeO12Si12的四((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)氧基)铈。
在另一个实施例中，添加剂具有如下结构(结构(II))：
其中a为4，Me为甲基，并且Ph为苯基。上述结构可作为另外一种选择而被描述为具有化学式C108H116CeO12Si12的四((1,3,5-三甲基-1,1,5,5-四苯基三硅氧烷-3-基)氧基)铈。可以设想，另外的实施例可具有相同化学结构，但具有不同立体构型。
在又一个实施例中，添加剂具有如下结构(结构(III))：
其中a为3并且Me为甲基。上述结构可作为另外一种选择而被描述为具有化学式C21H63CeO9Si9的三((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)氧基)铈。
可以设想，上述结构可为简化结构。例如，在一个实施例中，通式结构可被写成[铈(OSiR3)n]x，其中x为分子复杂度的程度。在一个实施例中，x的值无关紧要，因为经验式(或铈:Si的比率)保持不变。
添加剂的物理特性：
添加剂不限于具有任何特殊物理特性，只要结构为如上所述即可。添加剂可具有为从0.95至1.20，从1.00至1.15，或从1.05至1.10g/cm3的密度，或其间的任何值或任何值范围。另外，添加剂可被描述为不含或包含小于5、4、3、2、1、0.5、0.1或0.05重量百分比的碱土金属盐或碱金属盐。
在其他实施例中，添加剂可溶于有机官能有机硅。术语“可溶于”通常描述最多50、45、40、35、30、25、20、15、10、5、4、3、2或1克的添加剂可分别溶于50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98或99克的有机官能有机硅。作为另外一种选择，有机官能有机硅可溶于添加剂中。在此类实施例中，例如，术语“可溶于”通常描述最多50、45、40、35、30、25、20、15、10、5、4、3、2或1克的有机官能有机硅可分别溶于50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、96、97、98或99克的添加剂。通常，当将添加剂和有机官能有机硅组合时，若肉眼观察不到相分离，则在视觉上确定“已溶解”。然而，溶解度可作为另外一种选择而通过如有机硅领域中所了解的一种或多种标准化(例如，ASTM)测试来评估。
例如，当由这两者(即添加剂和有机官能硅氧烷)组成的组合在室温下24小时后未显示非均质性的可见迹象(例如，沉降或不均匀相分离)时，添加剂可被视为可溶于有机官能有机硅中或反之亦然。上述有机官能有机硅可与将在下文更详细描述的聚有机硅氧烷相同，可为有机硅流体，例如Dow Corning 200流体、聚二甲基硅氧烷、或苯基取代的硅氧烷诸如Dow Corning 510流体。
在另外的实施例中，基于添加剂的总重量计，添加剂包含1至20、5至20、6至20、10至20、15至20、5至10、10至15、5至15、3至25、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24或25重量百分比的铈，或其间的任何值或任何值范围。铈的重量百分比通常由添加剂自身的化学结构决定。例如，以上结构(I)包含12.85至12.9重量％的铈。以上结构(II)包含4.2至6.73重量％的铈。以上结构(III)包含16.43至21.0重量％的铈。
在其他实施例中，添加剂可作为另外一种选择而被描述为簇，例如，铈甲硅烷基氧化物簇。例如，具有上述通式结构的添加剂的单独分子，可经由共价键或分子间力而聚集在一起。例如，添加剂可聚集成2、3、4、5、6、7、8、9或10个或甚至更多个单元或单独添加剂分子的群组。这些簇的非限制性例子可具有下式，其中n为刚刚在上面示出的数值或其间的任何数值范围：
还可以设想，添加剂可经由配价键相互作用而与中性供体配体络合。在一些实施例中，添加剂进一步与中性供体配体络合，并且在其他实施例中，不与中性供体配体络合且缺少中性供体配体。中性供体配体的例子可包括但不限于胺(例如，吡啶、三乙胺、NH3)、醚(例如，四氢呋喃、二氧杂环己烷、二***)、烯烃/炔烃(例如，乙烯、乙炔)、芳香烃(例如，苯、甲苯)、醇(例如，乙醇、苯酚)、硅烷醇(例如，过量HOSi(R1)(R2)(R3)、三甲基硅烷醇)、膦(例如，三环己基膦、三苯基膦)、硫醇(例如，癸硫醇)等等。还可以设想，超过一种这些物质可同时或以来自供体配体的非限制性列表中的配体的任何组合形式存在于相互作用中。通常这些配体包含杂原子，诸如N、O、P、S或As、Se、Te、B等等。这些类型的配体可用于破碎上述簇。另外，可以设想，添加剂可包括包含一个或多个硅烷醇附接点的一个或多个二齿和/或三齿配体，而将上述单齿配体排除在外，例如，只要M-O-Si(R1)(R2)(R3)配体存在即可。如果配体上存在多个附接点，则可形成高分子量簇。
反应产物：
在一个实施例中，添加剂被描述为铈醇盐与羟基官能有机硅氧烷反应的反应产物。换句话讲，在该实施例中，添加剂由铈醇盐与羟基官能有机硅氧烷反应而得到，或为铈醇盐与羟基官能有机硅氧烷反应的产物。铈醇盐不受特别限制。在各种实施例中，如本领域中所了解的，铈醇盐被进一步限定为Ce(O-R)3或4，这对应于铈(III)或铈(IV)。每个R(R4、R5、R6)可独立地选自C1-C10烃基、C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基。这些烃基、烷基、烯基和芳基以及其中的对应碳原子数可如上文所述。该反应可如下所述进行：
其中醇盐和添加剂两者的铈可为铈(III)或(IV)。羟基官能有机硅氧烷可以3:1或4:1的摩尔比利用，例如，当利用铈(III)化合物或铈金属时以至少3:1摩尔比利用，或当利用铈(IV)化合物或铈金属时以至少4:1摩尔比利用。作为另外一种选择，羟基官能有机硅氧烷可以摩尔过量利用。
在另一个实施例中，添加剂被进一步限定为硝酸铈铵与羟基官能有机硅氧烷反应的反应产物。换句话讲，在该实施例中，添加剂由硝酸铈铵与羟基官能有机硅氧烷反应而得到，或为硝酸铈铵与羟基官能有机硅氧烷反应的产物。正如上文，硝酸铈铵不受特别限制，并且可为硝酸铈(III)铵、硝酸铈(IV)铵或它们的组合。该反应可按如下反应中的一者或多者中所示那样进行，其中R4、R5和R6中的每一者如上所述：
；(其也可如下那样书写)
；和/或如下反应
其中x为1-3。这些反应中的每一者被写成非化学计量的反应，并且通常需要存在溶剂中溶解的NH3和/或存在NH3气氛。
在又一个实施例中，添加剂被进一步限定为铈金属即铈(0)与羟基官能有机硅氧烷反应的反应产物。换句话讲，在该实施例中，添加剂由铈金属与羟基官能有机硅氧烷反应而得到，或为铈金属与羟基官能有机硅氧烷反应的产物。该反应可如下所示那样进行，其中R4、R5和R6中的每一者如上所述：
在另一个实施例中，添加剂被进一步限定为三官能甲硅烷基氧基铈(III)或(IV)化合物与羟基官能有机硅氧烷反应的交换反应产物。换句话讲，在该实施例中，添加剂是三官能甲硅烷基氧基铈(III)或(IV)化合物的硅原子和/或整个配体(由交换反应产生)和羟基官能有机硅氧烷交换的结果或产物。该反应可如下所示那样进行，其中R4、R5和R6中的每一者如上所述：
其中R可为如上或如下所述的任何基团，并且所产生的硅烷醇不同于羟基官能有机硅氧烷。
羟基官能有机硅氧烷：
如上所述的羟基官能有机硅氧烷不受特别限制。在一个实施例中，羟基官能有机硅氧烷具有式M1DR,OHM2。在该式中，R可为上述或下述的任何基团。另外在该实施例中，如有机硅领域中所了解的，命名“M”和“D”分别代表“M单元”和“D”单元(例如，R2SiO2/2，其中R可为上述的任何一个或多个基团/部分)。相似地，命名R,OH描述D单元的硅原子键合到R基团并且还键合到OH基团。在一个实施例中，M1和M2中的每一者独立地具有式O-Si(R4)(R5)(R6)，其中R4、R5和R6如上所述。M1和M2可相同或可不同。在各种实施例中，羟基官能有机硅氧烷具有以下结构中的一种或多种：
其中Me为甲基并且Ph为苯基。可以设想，可利用单个羟基官能有机硅氧烷或者两个或更多个羟基官能有机硅氧烷。
羟基官能有机硅氧烷可通过本领域已知的任何方法形成。例如，羟基官能有机硅氧烷可通过包括紧接下面所述的一个或多个步骤的方法形成：
制备添加剂的方法：
本发明还提供了制备添加剂的方法。添加剂可通过本领域的任何方法形成。相似地，所述方法可包括上述的任何反应。通常，形成添加剂，使得在该过程中不形成(或形成小于5、4、3、2、1、0.5、0.1或0.05重量百分比的碱土金属盐或碱金属盐)。换句话讲，添加剂通常不含或包含小于5、4、3、2、1、0.5、0.1或0.05重量百分比的碱土金属盐或碱金属盐。
在一个实施例中，所述方法包括使铈金属或铈(III)或(IV)化合物与羟基官能有机硅氧烷反应的步骤。羟基官能有机硅氧烷可以3:1或4:1的摩尔比利用，例如，当利用铈(III)化合物或铈金属时以至少3:1摩尔比利用，或当利用铈(IV)化合物或铈金属时以至少4:1摩尔比利用。作为另外一种选择，羟基官能有机硅氧烷可以摩尔过量利用。正如上文，铈(III)或(IV)化合物可为上述的任何化合物。
在一个实施例中，所述方法产生醇，并且所述方法还包括将醇与添加剂分离的步骤。通常，醇(上文表示为ROH)可为本领域已知的任何醇。然而，醇通常包含来自铈醇盐的R基团。可通过本领域已知的任何方式(包括蒸馏)，将醇从添加剂移除。作为另外一种选择，该步骤可被描述为将添加剂从醇移除，例如，取决于蒸馏的温度。可以设想，可不移除醇。
在另一个实施例中，铈(III)或(IV)化合物被进一步限定为硝酸铈铵。在相关实施例中，所述方法产生硝酸铵，并且所述方法还包括将硝酸铵与添加剂分离的步骤。硝酸铈铵通常由下式中的一者或多者表示：
Ce(NO3)6(NH4)2 Ce(NO3)4·2(NH4NO3) Ce(NO3)3x(NH4NO3)
另外，可通过本领域已知的任何方式(包括蒸馏)，将硝酸铵从添加剂移除。作为另外一种选择，该步骤可被描述为将添加剂从硝酸铵移除。可以设想，可不移除硝酸铵。
在另外的实施例中，利用铈金属(即，铈(0))。在该实施例中，所述方法步骤被进一步限定为使铈金属与羟基官能有机硅氧烷反应。该反应可在存在氨气的情况下进行，并且可生成氢气。可通过本领域的任何方法移除或排空氢气。可以设想，可不移除氢气。
在又一个实施例中，铈(III)或(IV)化合物被进一步限定为三官能甲硅烷氧基铈化合物，并且反应的步骤被进一步限定为经由交换反应进行反应。交换反应通常形成不同于羟基官能有机硅氧烷的硅烷醇。可通过本领域已知的任何方式(包括蒸馏)，将硅烷醇从添加剂移除。作为另外一种选择，该步骤可被描述为将添加剂从硅烷醇移除，例如，取决于蒸馏的温度。可以设想，可不移除硅烷醇。
在其他实施例中，铈(IV)添加剂可通过下列反应/方程式中的一者或多者形成：
Ce(OR)4·ROH+4R3SiOH→Ce(OSiR3)4+5ROH
Ce(OSiMe3)4+4R3SiOH→Ce(OSiR3)4+4Me3SiOH
Ce(NO3)6(NH4)2+4R3SiOH+4NH3→Ce(OSiR3)4+6NH4NO3
Ce(NO3)6(NH4)2+6(碱/碱土)OSiR3→Ce(OSiR3)4+6(碱/碱土)NO3+2R3SiOH+2NH3
其中R可为上述的任何基团。
在另外其他实施例中，铈(III)添加剂可通过下列反应/方程式中的一者或多者形成：
CeX3+3(碱或碱土)OSiR3→Ce(OSiR3)3+3(碱或碱土)X
Ce(OR)3·ROH+3R3SiOH→Ce(OSiR3)3+4ROH
Ce(OSiMe3)3+3R3SiOH→Ce(OSiR3)3+3Me3SiOH
Ce(N(SiMe3)2)3+3R3SiOH→Ce(OSiR3)3+3HMDZ
Ce+3R3SiOH(在存在NH3的情况下)→Ce(OSiR3)3+1.5H2
Ce(NO3)5(NH4)2+3R3SiOH+3NH3→Ce(OSiR3)3+5NH4NO3
Ce(NO3)5(NH4)2+5(碱/碱土)OSiR3→Ce(OSiR3)3+5(碱/碱土)NO3+2R3SiOH+2NH3
其中X为Cl、Br或I，并且R为上述的任何基团。如上文相对于铈(III)和(IV)添加剂所述，术语“碱或碱土”分别描述碱金属或碱土金属，诸如Na/K、Rb或Mg/Ca/Sr。通常，利用Na或K。
在还进一步的实施例中，铈(IV)添加剂诸如上述结构II可通过以下反应形成：
其中a为4，Me为甲基，并且Ph为苯基。可以设想，另外的实施例可具有相同化学结构，但具有不同立体构型。
有机硅封装材料：
本发明还提供了有机硅封装材料。有机硅封装材料可作为另外一种选择而被描述为聚有机硅氧烷封装材料，其中术语“有机硅”包括聚合或低聚硅氧烷，或为聚合或低聚硅氧烷。术语“有机硅”可与聚有机硅氧烷互换使用，或可描述特定化合物，诸如有机硅橡胶，例如，其可为可固化的或可不为可固化的。有机硅封装材料包含添加剂，并且还包含有机硅、聚有机硅氧烷或聚有机硅氧烷组合物，所述聚有机硅氧烷组合物自身包含一种或多种有机硅或聚有机硅氧烷。添加剂和有机硅、聚有机硅氧烷或聚有机硅氧烷组合物可存在于组合、混合物或配混物中，所述聚有机硅氧烷组合物自身包含一种或多种有机硅或聚有机硅氧烷。
通常，添加剂以一定量存在于封装材料中，使得铈的存在量为从5至1000重量份每一百万重量份(ppm)的封装材料。在各种实施例中，添加剂以一定量存在，使得铈的存在量为从5至995、从10至90、15至985、20至980、25至975、30至970、35至965、40至960、45至955、50至950、55至945、60至940、65至935、70至930、75至925、80至920、85至915、90至910、95至905、100至900、105至895、110至890、115至885、120至880、125至875、130至870、135至865、140至860、145至855、150至850、155至845、160至840、165至835、170至830、175至825、180至820、185至815、190至810、195至805、200至800、205至795、210至790、215至785、220至780、225至775、230至770、235至765、240至760、245至755、250至750、255至745、260至740、265至735、270至730、275至725、280至720、285至715、290至710、295至705、300至700、305至695、310至690、315至685、320至680、325至675、330至670、335至665、340至660、345至655、350至650、355至645、360至640、365至635、370至630、375至625、380至620、385至615、390至610、395至605、400至600、405至595、410至590、415至585、420至580、425至575、430至570、435至565、440至560、445至555、450至550、455至545、460至540、465至535、470至530、475至525、480至520、485至515、490至510、或495至505重量份每一百万重量份(ppm)的封装材料。可以设想，在另外的实施例中，添加剂可存在于封装材料中，使得铈以上述任何值之间的任何量或任何量范围存在。
对于物理特性而言，有机硅封装材料不受特别限制。在各种实施例中，有机硅封装材料具有a)半透明到光学透明的外观，b)由断裂伸长率≥30％表征的一定柔性，和/或c)与弹性体特性(如本领域所了解的)一致的在0.1与100MPa之间的模量。在其他实施例中，有机硅封装材料为不透明的(例如，当用于/用作远程荧光体或芯片贴装时)。
聚有机硅氧烷(组合物)：
上文首先介绍为用于封装材料中的聚有机硅氧烷不受特别限制，并且可为本领域中的任何聚有机硅氧烷。在一个实施例中，聚有机硅氧烷为可固化的。在另一个实施例中，聚有机硅氧烷为固化的，例如，在加入添加剂之前、与之同时或之后固化。在另外其他实施例中，聚有机硅氧烷为不可固化的，并且可为例如有机硅流体诸如PDMS。
在各种实施例中，聚有机硅氧烷具有在25℃下测得的从大于零到小于500,000、450,000、400,000、350,000、300,000、250,000、200,000、150,000、100,000、50,000、25,000、20,000、15,000、10,000或5,000厘沲的粘度。在其他实施例中，聚有机硅氧烷具有在25℃下测得的从5,000到50,000、从10,000到45,000、从15,000到40,000、从20,000到35,000、从25,000到30,000厘沲的粘度。作为另外一种选择，聚有机硅氧烷的粘度可为任何上述值之间的任何值或任何值范围。
可固化聚有机硅氧烷(组合物)：
如上文所述，聚有机硅氧烷(组合物)可为可固化的。可固化聚有机硅氧烷(和组合物)的例子包括但不限于硅氢加成可固化聚有机硅氧烷、缩合可固化聚有机硅氧烷、辐射可固化聚有机硅氧烷以及过氧化物-可固化聚有机硅氧烷。
在一个实施例中，聚有机硅氧烷(组合物)为硅氢加成可固化的或缩合可固化的。在另一个实施例中，聚有机硅氧烷(组合物)为硅氢加成可固化的。在又一个实施例中，聚有机硅氧烷(组合物)为缩合可固化的。聚有机硅氧烷(组合物)可通过暴露于环境温度、高温、水分或辐射而固化，这取决于所存在的聚有机硅氧烷的类型。
硅氢加成可固化聚有机硅氧烷组合物通常包含平均每分子具有至少两个硅键合的烯基或硅键合的氢原子的聚有机硅氧烷。该组合物还通常包含足以固化聚有机硅氧烷组合物的量的有机硅化合物，其中有机硅化合物通常平均每分子具有至少两个硅键合的氢原子或硅键合的烯基，它们能够与聚有机硅氧烷的硅键合的烯基或硅键合的氢原子反应。所述组合物还可包含催化量的硅氢加成催化剂。通常，该类型的聚有机硅氧烷组合物可通过在大气压下暴露于从室温(约23±2℃)到250℃，作为另外一种选择从室温到150℃，作为另外一种选择从室温到115℃的温度下而固化。通常将聚有机硅氧烷组合物加热一段时间，使得足以固化(交联)聚有机硅氧烷。
缩合可固化聚有机硅氧烷组合物通常包含平均每分子具有至少两个硅键合的氢原子、羟基或可水解基团的聚有机硅氧烷，以及任选地，具有硅键合的可水解基团的交联剂和/或缩合催化剂。通常，该类型的组合物根据聚有机硅氧烷的硅键合的基团的性质而发生固化。例如，当聚有机硅氧烷包含硅键合的羟基时，所述组合物可通过加热而固化(即，交联)。所述组合物可通常通过在从50至250℃的温度下加热从1至50h的时间段而固化。当缩合可固化聚有机硅氧烷包含缩合催化剂时，所述组合物可通常在较低温度下，例如从室温(约23±2℃)到150℃的温度下固化。
作为另外一种选择，包含具有硅键合的氢原子的聚有机硅氧烷的缩合可固化聚有机硅氧烷组合物，可通过在从100到450℃的温度下使组合物暴露于水分或氧气从0.1到20h的时间段而固化。当缩合可固化聚有机硅氧烷包含缩合催化剂时，组合物可通常在较低温度下，例如从室温(约23±2℃)到400℃的温度下固化。此外，包含具有硅键合的可水解基团的聚有机硅氧烷的缩合可固化聚有机硅氧烷组合物，可通过在从室温(约23±2℃)到250℃、作为另外一种选择从100到200℃的温度下使组合物暴露于水分从1到100h的时间段而固化。例如，聚有机硅氧烷可通常通过在从约室温(约23±2℃)到150℃的温度下使之暴露于30％的相对湿度从0.5到72h的时间段而固化。可通过施加热量、暴露于高湿度和/或在组合物中加入缩合催化剂，来加速固化。
过氧化物-可固化聚有机硅氧烷组合物通常包含具有硅键合的不饱和脂族烃基的聚有机硅氧烷以及有机过氧化物。这种组合物可通常通过暴露于从室温(约23±2℃)到180℃的温度从0.05到1h的时间段而固化。
辐射可固化聚有机硅氧烷组合物通常包含平均每分子具有至少两个硅键合的辐射敏感基团的聚有机硅氧烷，以及任选地，阳离子或自由基光引发剂，这取决于聚有机硅氧烷中的辐射敏感基团的性质。这种组合物可通常通过使组合物暴露于电子束和/或紫外辐射而固化。通常，加速电压为从约0.1至100keV，真空为从约10至10-3Pa，电子流为从约0.0001至1安培，并且功率从约0.1瓦变化至1千瓦。剂量通常为从约100微库仑/cm2至100库仑/cm2，作为另外一种选择从约1至10库仑/cm2。取决于电压，暴露时间通常为从约10秒至1小时。另外，如果这种组合物包含阳离子或自由基光引发剂，则组合物可通常以足以固化的剂量通过使其暴露于辐射而固化，所述辐射的波长为从150至800nm、作为另外一种选择从200至400nm。光源通常为中压汞弧灯。辐射剂量通常为从30至1,000mJ/cm2，作为另外一种选择从50至500mJ/cm2。此外，可在暴露于辐射期间或之后对聚有机硅氧烷进行外部加热以增强固化的速率和/或程度。
固化的聚有机硅氧烷(组合物)：
上述固化的聚有机硅氧烷(组合物)可作为另外一种选择而被描述为上述可固化组合物中的任何一者或多者的固化产物。通常，在固化之前，将添加剂加入固化的组合物中。然而，可以设想，可在组合物已固化之后，将添加剂加入固化的组合物中。例如，可在组合物已固化之后，将添加剂与组合物物理地混合或共混。
不可固化聚有机硅氧烷(组合物)：
上述不可固化聚有机硅氧烷(组合物)可作为另外一种选择而被描述为非反应性的有机硅流体。典型的有机硅流体为PDMS。在各种实施例中，有机硅流体在25℃下的粘度为从约0.001至约50Pa·s，通常为从约0.02至约10Pa·s，并且更通常为从约0.05至约5Pa·s。有机硅流体可以是直链的、支链的、环状的或它们的混合物。也可以使用上述流体的混合物。直链的、支链的和环状的有机硅流体中的许多具有低于约25℃的熔点。此类材料也常常被描述为有机硅液体、有机硅流体或硅油。非限制性有机硅流体的详细描述可见于许多参考文献，包括“Chemistry and Technology of Silicones”by W.Knoll,Academic Press,1968(“有机硅的化学与技术”，W.Knoll，学术出版社，1968年)，与有机硅流体相关的该文献在一个实施例中以引用方式并入本文。
适用于本文的直链有机硅流体的非限制性例子包括三甲基甲硅氧基封端的二甲基硅氧烷流体，其由道康宁公司(Dow Corning Corporation)以商品名“Dow200流体”销售。这些有机硅流体被制造成产生基本上直链的低聚物和/或聚合物，其在25℃下的粘度为从0.001至约50Pa·s。此类流体主要是直链的，但可包含环状和/或支链结构。在一个实施例中，有机硅流体为25℃下的粘度为约0.1Pa·s的三甲基甲硅烷氧基封端的聚二甲基硅氧烷。
合适的环状有机硅流体的另外的非限制性例子包括由道康宁公司以商品名“Dow244、245、344和345流体”销售的环状聚二甲硅氧烷，取决于八甲基环四硅氧烷和十甲基环五硅氧烷的相对比例。也可利用直链和环状二甲基的混合物。合适的有机硅流体的甚至另外的非限制性例子为Me3SiO[(OSiMe3)2SiO]SiMe3和Me3SiO[(OSiMe3)MeSiO]SiMe3。
附加组分：
封装材料和/或任何上述聚有机硅氧烷(组合物)可包含一种或多种附加组分，诸如催化剂、填料、其他反应物、光活化化合物诸如荧光体或量子点等等。
器件：
本发明还提供了器件。所述器件可用于各种应用。在各种实施例中，所述器件为或包括基于Si基板或宽带隙半导体基板的功率模块，所述功率模块在不断升高的温度下操作。例如，所述功率模块可用于功率变换。在其他实施例中，所述器件包括介电凝胶、掺杂剂(potant)或包覆成型件。例如，所述器件可包括电子部件和封装材料，所述封装材料例如作为凝胶(包括添加剂)，设置在电子部件上作为保护，例如作为介电、物理、或气体/液体屏障。在各种实施例中，添加剂在组合物诸如有机硅封装材料中使用，当用于>150℃、>180℃、>200℃、>225℃以及最多250℃、300℃、350℃或400℃的温度下的高操作温度器件时，所述组合物用于保护功率模块和其他电子部件免受环境影响。
在某些实施例中，所述器件用于固态照明(SSL)应用。例如，所述器件中的一者或多者可用于普通照明应用，诸如用于照明住宅空间、商业空间和/或工业空间。这种照明可为直接照明、间接照明或它们的组合。所述器件可单独地或以阵列方式使用。所述器件也可用于其他应用，诸如用于汽车应用、显示器应用、背光应用等等。虽然所述器件尤其可用于普通照明应用，但所述器件不限于任何特定应用。所述器件可具有各种构造。例如，所述器件可被构造为灯泡、照明设备、光引擎或灯。所述器件可被构造成任何类型的构造。例如，所述器件可包括光电子部件和封装材料，所述封装材料例如作为凝胶，设置在光电子部件上作为保护，例如作为介电、物理、或气体/液体屏障。在另外其他实施例中，所述器件可为或包括远程荧光体粘结剂、次级光学引导件和/或光导、白色反射体、荧光体变换层粘结剂或芯片贴装粘合膜。在其他实施例中，所述器件可为或包括光导面板、光导片、光导膜等等或波导。
所述器件可为或包括光电子部件以及设置在所述光电子部件上的封装材料，包括添加剂。光电子部件不受特别限制并且可被进一步限定为光电半导体。作为另外一种选择，光电子部件可被进一步限定为源生和/或检测和控制光(诸如可见光、γ射线、x射线、紫外线和红外线)的部件。在各种实施例中，光电子部件为光伏(太阳能)电池或(发光)二极管。
光电半导体通常起电-光转换器或光-电转换器的作用。典型但非限制性的光电半导体包括光电二极管，所述光电二极管包括太阳能电池、光电晶体管、光电倍增管、集成光学电路(IOC)元件、光敏电阻器、光导式摄像管、电荷耦合成像器件、注入激光二极管、量子级联激光器、发光二极管、光电发射摄像管等等。在一个实施例中，将光电半导体进一步限定为太阳能电池。在另一个实施例中，将光电半导体进一步限定为发光二极管。
光电半导体不受特别限制并且可以是本领域已知的任何光电半导体。通常，光电半导体具有从约103S/cm至约10-8S/cm的电导率。在一个实施例中，光电半导体包含硅。在其他实施例中，光电半导体包含砷、硒、碲、锗、砷化镓、碳化硅和/或IV、III-V、II-VI、I-VII、IV-VI、V-VI和II-V族元素，并且可以具有p-型或n-型。可以设想，可使用化学气相沉积法(CVD)将光电半导体(12)设置在基板诸如玻璃上。
光电半导体具有第一侧面和第二侧面。通常，第一侧面与第二侧面相对。然而，第一侧面和第二侧面可以彼此相邻。在多个实施例中，一条或多条电引线附接到第一侧面和/或第二侧面，用于将一系列光电半导体连接在一起。电引线可以为任何尺寸和形状，并且通常为矩形形状。在一个实施例中，电引线具有大约0.005至0.080英寸尺寸的长度和/或宽度。在其他实施例中，电引线具有0.005至0.015英寸、0.005至0.010英寸或0.007至0.010英寸的厚度。电引线可以为本领域中已知的任何类型，并且可以设置在光电半导体的任何部分上。
通常，一条电引线充当阳极，而另一条电引线充当阴极。在多个实施例中，光电半导体包括一条或多条设置在其上的电引线，例如，第一、第二、第三和第四电引线。这些电引线可以相同也可以彼此不同(即，由相同材料或不同材料制成)，并且可以包括金属、导电聚合物以及它们的组合。在一个实施例中，一条或多条电引线包含由锡-银焊料包被的铜。在另一个实施例中，一条或多条电引线包含由锡-铅焊料包被的铜。光电半导体自身在尺寸或形状方面不受限制，并且可为本领域已知的任何尺寸或形状。
发光二极管：
发光二极管在本领域中也可称为半导体二极管、芯片或晶粒。在某些实施例中，所述器件还可包括至少一个与发光二极管间隔开的补充发光二极管。这样，所述器件可包括多个发光二极管。如果利用多个发光二极管形成所述器件，则发光二极管可彼此相同或不同。例如，发光二极管可具有相同或不同的尺寸、形状和/或颜色。发光二极管可发射各种波长(或光谱)的光。作为具体例子，一种发光二极管可发射蓝光，一种发光二极管可发射红光，一种发光二极管可发射绿光，一种发光二极管可发射近紫外(近UV)光，和/或一种发光二极管可发射UV光。
在某些实施例中，发光二极管为一般发射蓝光的类型。在相关实施例中，所述器件包括除蓝色发光二极管之外的至少一个补充发光二极管，其为一般发射红光、绿光或近UV光的类型。这样，所述器件可包括发射各种颜色组合的一个或多个发光二极管的各种组合，所述颜色诸如为：i)蓝光；ii)蓝光与红光；iii)红光、绿光和蓝光；iv)近UV光；v)UV光等。在一个实施例中，发光二极管之一发射蓝光，而另一个发光二极管发射另一种颜色，诸如红光。
发光二极管可由各种材料形成。通常，发光二极管由半导体材料形成。可利用各种类型的半导体材料形成发光二极管。在某些实施例中，半导体材料为能够发射蓝光的材料，诸如硒化锌(ZnSe)或氮化铟镓(InGaN)。可使用其他类型的材料发射其他颜色。例如，发光二极管可包含镓、氮化物、铟、砷、铝、磷化物、锌、硒化物、硅和/或碳的各种组合。在一个实施例中，发光二极管包含氮化镓。在另一个实施例中，发光二极管包含氮化铟镓。
在某些实施例中，发光二极管包含半导体以及设置在半导体上的外延层。半导体和外延层可由各种材料形成。在某些实施例中，半导体包含蓝宝石、硅(Si)、碳化硅(SiC)或它们的组合。在相关实施例中，外延层包含镓、氮化物、铟、铝、磷化物、锌、硒化物、氮化镓、氮化铟镓、氮化铝镓、氮化铝铟镓、硒化锌或它们的组合。
发光二极管一般发射第一辐射光谱，其具有在红外到紫外光范围内的平均波长(λ1)。所谓“平均波长”，一般意指平均波长是由所发射的整个辐射光谱得出的强度加权平均波长，使得所发射的光谱的表观颜色将仅对应于平均波长处的辐射颜色。平均波长可由下式计算：
其中I为强度或功率，λ为波长，并且λa为平均波长。作为另外一种选择，对发光强度加权的平均波长可由下式计算：
其中P为光响应函数，其将光学功率与表观亮度相关联，如Robinson,S.J.andSchmidt,J.T.,Fluorescent Penetrant Sensitivity and Removability-What the EyeCan See,a Fluorometer Can Measure,Materials Evaluation,Vol.42,No.8,July 1984,pp.1029-1034(Robinson,S.J.和Schmidt,J.T.，荧光渗透剂灵敏度和可去除性-荧光计可测量眼睛所见，《材料评价》，第42卷，第8期，1984年7月，第1029-1034页)中所述。
作为另外一种选择，平均波长也可称为所发射的光谱的峰值和/或中值波长。例如，如果所发射的光谱具有高斯分布或钟形曲线形状，则平均波长将位于中心或峰值处。这并非意味着平均波长不能偏离中心，因为强度的峰值时常位于实际发射光谱的最左或最右区域，原因在于许多光谱往往是非对称的。
在某些实施例中，发光二极管发射约100至约550、约250至约550、约350至约525、约400至约500、约425至约500、约450至约500、约460至约490、约465至约475、约465至约470、或约465nm的λ1。这些平均波长(及其周围光谱)一般对应于“蓝/绿”、“淡蓝”、“蓝”或“纯蓝”光。
如果利用的话，则补充发光二极管一般发射补充辐射光谱，其具有在红外到紫外光范围内的平均波长(λs)。在某些实施例中，补充发光二极管发射对应于如下的λs：具有约575nm至约850nm的λs的“红”光；具有约475nm至约585nm的λs的“绿”光；具有约400nm至约500nm的λs的“蓝”光；或具有约0nm至约450nm的λs的“近UV”光。如上所述，可利用不止一个(补充)发光二极管形成所述器件。
所述器件还可包括发光层。发光层可直接设置在发光二极管上或与发光二极管间隔开。相似地，发光层可直接设置在封装材料上或与封装材料间隔开。
在其中发光层与发光二极管直接接触，即发光层与发光二极管之间未设置有中间层的实施例中，此类布置方式在本领域中可称为“芯片上”(on-chip)构造。在其中发光层与发光二极管隔开的实施例中，此类布置方式在本领域中可称为“远程”或“远程芯片上”构造。具有多个此类布置方式的构造，即具有其自身相应发光层的两个或更多个发光二极管，在本领域中可称为与上述布置方式相关的集成芯片上、芯片上或远程芯片上“封装”。此类封装可具有可彼此相同或不同的各种发光二极管和/或发光层的不同组合，如上文所提及。本发明不限于任何具体构造，因为本领域的构造在设计和/或复杂度方面可差别很大。
发光层可覆盖发光二极管的仅一部分，诸如发光二极管的顶表面。在其他实施例中，发光层基本上覆盖发光二极管整体。例如，发光层可覆盖发光二极管的顶表面和侧面。如果存在的话，补充发光二极管可包括发光层或没有发光层。此类实施例可用于呈现不同颜色。
发光层可具有各种尺寸、形状和构型。发光层的厚度可以是均匀的或者可以是可变的。在某些实施例中，发光层具有由发光层和发光二极管限定的基本上穹顶形的横截面。在其他实施例中，发光层具有由发光层和发光二极管限定的基本上矩形的横截面。发光层也可具有其他形状。例如，发光层可具有由发光层和发光二极管限定的基本上截头圆锥形的横截面。
发光层通常包含主体材料。主体材料可具有各种化学物质。主体材料还可被描述为粘结剂或载体。在各种实施例中，主体材料包含聚碳酸酯、环氧树脂(例如，聚环氧化物)、聚氨酯、有机硅、丙烯酸酯(例如，甲基丙烯酸酯)或它们的组合。
在某些实施例中，主体材料包含有机硅或聚有机硅氧烷，诸如上述那些中的任何一种或多种。可利用各种类型的有机硅形成发光层。通常，有机硅是光学透明的，以便不干扰发光二极管或发光层所发射的光。此类特性提供优异的器件美观性和光输出。主体材料可为大致非散射性的，这提供类似的器件有益效果和优异效率。
在某些实施例中，主体材料包含聚合物，所述聚合物可被进一步描述为均聚物或共聚物。聚合物可作为另外一种选择而被描述为热固性聚合物或热塑性聚合物。通常，如本文和下文所用，术语“热塑性聚合物”描述具有当加热时转化成流体(可流动的)状态并且冷却时变成刚性(不流动的)的物理特性的聚合物。另外，术语“热固性聚合物”可描述加热时不转化成流体状态的固化的(即，交联的)聚合物。热塑性聚合物的非限制性例子包括但不限于热塑性有机聚合物，诸如聚烯烃、聚砜、聚丙烯酸酯和聚醚酰亚胺以及它们的组合。
如本文和下文所用，术语“热固性聚合物”通常描述具有当固化时(即，交联)变成永久刚性(不流动的)的特性的聚合物。热固性聚合物的非限制性例子包括但不限于环氧树脂、固化的氨基树脂、固化的聚氨酯、固化的聚酰亚胺、固化的酚醛树脂、固化的氰酸酯树脂、固化的双马来酰亚胺树脂、固化的聚酯以及固化的丙烯酸树脂。聚合物通常为有机聚合物，因为该术语是本领域技术人员普遍理解的。
在一个实施例中，有机聚合物不受特别限制并且可以是本领域已知的任何有机聚合物。在可供选择的实施例中，聚合物选自聚碳酸酯、聚亚烷基、尼龙、聚苯乙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚丙烯酸烷基酯、聚烷基丙烯酸烷基酯以及它们的组合。在又一个实施例中，聚合物选自聚氨酯、环氧聚合物、聚碳酸酯、聚亚烷基、尼龙、聚苯乙烯、聚酯、聚氯乙烯、聚烷基丙烯酸烷基酯以及它们的组合。在另外的实施例中，聚合物选自聚烯烃诸如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯，碳氟聚合物诸如聚四氟乙烯和聚氟乙烯，聚酰胺诸如尼龙，聚酰亚胺，聚酯诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)，聚醚，聚碳酸酯，聚砜和聚醚砜以及它们的组合。
发光层还可在主体材料中包含发光化合物。发光化合物在发光层中时通常不会实质上有助于发光层的雾度值。发光层的雾度值可用作发光化合物所赋予的散射程度的量度。可通过利用如ASTM D1003中所述的测试方法或其修改形式，来测定雾度值。
在某些实施例中，发光层为非散射性的，如上文所提及。在这些实施例中，“非散射性”一般根据经修改的ASTM D1003-07，由不大于约30％、不大于约20％、不大于约15％、不大于约10％、不大于约8％、不大于约6％、不大于约5％、不大于约4％、不大于约2％或不大于约0.5％的雾度值指示。测试方法通常被修改成使得试样(即，由主体材料和发光化合物形成的发光层的样品)具有约3.2mm的平均厚度，而非标准测试方法所要求的厚度。发光层中很少乃至没有雾度，这提供了优异的器件美观性、光输出和效率。
基板/覆板：
所述器件还可以包括基板和/或覆板。通常，基板为器件的后表面提供保护，而覆板通常为器件的前表面提供保护。基板和覆板可以相同或可以不同，并且各自可独立地包含本领域已知的任何合适的材料。基板和/或覆板可以是柔软且柔韧的，或者可以是坚硬且刚性的。作为另外一种选择，基板和/或覆板可以包括坚硬且刚性的部分，并且同时包括柔软且柔韧的部分。基板和/或覆板可以是透光的，可以是不透明的，或者可以是不透光的(即，可以是光不可通过的)。通常，覆板是透光的。在一个实施例中，基板和/或覆板包括玻璃。在另一个实施例中，基板和/或覆板包括金属箔、聚酰亚胺、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和/或有机氟聚合物(包括但不限于乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚酯//聚酯/单独的或涂覆有硅和含氧材料(SiOx)的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，以及它们的组合。在一个实施例中，基板可被进一步限定为PET/SiOx-PET/Al基板，其中x的值为1至4。
基板和/或覆板可以是承重的或非承重的，并且可以包括在器件的任何部分中。通常，基板为承重的。基板可以是器件的“底层”，其通常设置在光电半导体后面并充当机械支承体。作为另外一种选择，器件可包括第二或另外的基板和/或覆板。基板可以是器件的底层，而第二基板可以是顶层并充当覆板。通常，第二基板(例如充当覆板的第二基板)是对太阳光谱(例如可见光)透明的，并且设置在基板的顶部上。第二基板可以设置在光源前方。第二基板可以用于保护器件不受环境条件(诸如雨、雪和热)影响。最通常的情况下，第二基板充当覆板，并且是对太阳光透明的刚性玻璃面板，并且用于保护器件的前表面。
所述基板和/或覆板通常具有50至500微米，100至225微米，或175至225微米的厚度。所述基板和/或覆板可具有各自125mm的长度和宽度，或各自156mm的长度和宽度。当然，本发明不限于这些厚度或其范围，并且基板和/或覆板的厚度可为上述那些范围和值内或不同于此的任何值或任何值范围，整数和分数均可。还可以设想，基板和/或覆板的厚度、长度和/或宽度可以距上述值和/或值范围变化±5％、±10％、±15％、±20％、±25％、±30％等。
返回参考，所述器件还包括设置在光电子部件上的封装材料。术语“设置在上”包括设置在光电子器件上方并与其直接接触的封装材料。该术语还包括与光电子器件间隔开但仍设置在光电子器件上方的封装材料。封装材料可以设置在光电子器件上，使得光电子器件仅有一面被覆盖。作为另外一种选择，封装材料可以部分或完全封装光电子器件或本文所述的任何其他部件。在各种实施例中，封装材料为片材、凝胶、薄膜、糊剂或液体。最通常的情况下，封装材料为片材或薄膜。可以设想，在各种实施例中，添加剂和有机硅封装材料可用于形成器件的一部分或整个器件自身。
附加部件：
在某些实施例中，所述器件还包括透光覆盖件，所述透光覆盖件设置在发光层和/或封装材料上方，例如，与发光二极管相对。透光覆盖件在使用时通常与发光层和/或封装材料间隔开。透光覆盖件可由各种材料形成且可由与发光层和/或封装材料的主体材料的材料相同或不同的材料形成。在某些实施例中，透光覆盖件可由玻璃、环氧树脂或聚碳酸酯形成。透光覆盖件可用于保护发光层、封装材料和/或发光二极管。
在各种实施例中，所述器件还包括至少一个反射器，例如其靠近发光二极管设置。反射器通常与发光层和/或封装材料的至少一部分间隔开。反射器可具有各种形状，且通常具有盘形、抛物线形或截头圆锥形。发光二极管通常设置在反射器的中间。然而，发光二极管也可从中心偏移。反射器可由各种材料(诸如金属)形成。各种类型的金属可用于形成反射器且也可使用其他材料，前提条件为其提供一定程度的反射。反射器可用于将发光二极管及任选的发光层和/或封装材料所发射的光向外远离器件引导。
在另外的实施例中，器件可包括任何数量的其他附加部件，该部件通常与常规的发光器件连接。例如，器件可包括一个或多个焊线机、子基板和/或散热器。作为另外的例子，器件可包括电路板和/或透镜。电路板在使用时可经编程以包括照明控件，诸如调光器、光感器及预设定时器。此类控件尤其适用于封装。
制备器件的方法：
本发明还提供了制备器件的方法。所述方法包括将有机硅封装材料设置在光电子部件上的步骤。在一个实施例中，设置的步骤被进一步限定为将有机硅封装材料设置在光电子部件上并与光电子部件直接接触。在另一个实施例中，设置的步骤被进一步限定为将有机硅封装材料设置在光电子部件上并与光电子部件间隔开。
封装材料和/或上述的任何一种或多种组合物或组分可通过本领域已知的任何方式沉积，包括使用刷子/镘刀、喷涂、倾注、浸渍、利用分配喷嘴、辊涂、转印、丝网印刷、幕式淋涂或本领域已知的任何方法。可以设想，沉积的步骤可作为另外一种选择而被描述为分配、设置、施加或涂布。在一个实施例中，所述方法可包括首先例如通过一个或多个喷雾嘴分配，然后手动镘平，以及任选地组合进行分配物质然后自动镘平。例如，当利用长适用寿命组合物时，这是可能的。
所述方法还可包括对任何一个或多个上述部件或层进行层合的步骤。层合的步骤不受特别限制并且可包括本领域已知的任何一种或多种层合技术。例如，层合的步骤可被描述为使任何一个或多个上述部件或层彼此接触和/或压缩。压缩的步骤可包括施加机械重量、压机或辊(或压紧辊)。压缩的步骤可被进一步限定为对器件或者部件的任何一个或多个层的内部(例如，在中心处)施加力。该力可朝器件的周边或边缘移动。例如，该力可施加在中心处，然后向外移动以有助于从器件排空空气。
层合或例如压缩的步骤还可包括将真空施加到一个或多个上述部件的步骤。作为另外一种选择，施加真空的步骤可独立于层合或压缩的步骤执行，或可根本不采用。更进一步地，层合的步骤可包括将热量施加到一个或多个上述部件的步骤。作为另外一种选择，施加热量的步骤可独立于层合或压缩的步骤，或可根本不采用。
实例
形成包含封装材料和添加剂的第一系列实例。这些实例包括作为封装材料的PDMS测试基体，其由二甲基乙烯基甲硅氧基封端的二甲基硅氧烷与三甲基甲硅氧基封端的二甲基，甲基氢硅氧烷的混合物形成，它们在存在5ppm与二甲基乙烯基甲硅氧基封端的PDMS络合的Pt情况下，以1.0的SiH：乙烯基比率反应。这些实例包括一种或多种添加剂中不同量(5-2000ppm)的铈。还形成了比较例，其与上述相同，但不包含任何添加剂。
第二系列实例包括作为封装材料的苯基测试基体，其由二甲基乙烯基甲硅氧基封端的甲基苯基硅氧烷、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、二甲基氢封端的苯基倍半硅氧烷及二甲基氢封端的二苯基硅氧烷的混合物形成，它们在存在2.5ppm络合到二甲基乙烯基甲硅氧基封端的甲基苯基硅氧烷上的Pt情况下，以1.0的SiH：乙烯基比率反应。这些实例包括一种或多种添加剂中不同量(5-2000ppm)的铈。还形成了第二比较样品，其与紧接上述的第二系列实例相同，但不包含任何添加剂。
为了形成这些实例，将组分(和任选的添加剂)混合并且浇注并加压固化为1.5mm厚板坯，加热到150℃持续15分钟，使得反应物反应并固化形成板坯。然后将板坯从模具取出并置于120℃烘箱中4小时以完成固化。
评价板坯的样品以测定伸长率和压缩模量，即，评价脆性。通过使用标准冲切方法来制备这些样品，以获得标准拉力试棒或8mm(直径)圆盘的样品形式。
为了测定压缩模量，将压缩模量圆盘在箔盘中老化，并经由下述方法进行测试。如上所述，老化在225℃下完成。使用TA.XT2i质构分析仪(斯坦博万高***公司(StableMicro Systems))执行压缩模量测试，该质构分析仪配备有1kg容量、0.1g力解析度的负载池和对齐的10mm直径平坦圆柱形测试固定装置以压缩样品。样品为从1.5mm厚热压测试板坯冲切的8mm圆盘，在老化后通过将粘附到箔盘的老化圆盘放置在下方固定式探头的中心上，对圆盘进行测试。
以0.1mm/s的测试速度将0-50％的压缩应变施加到样品上。由探头行进距离d和样品厚度h来测定应变，如以下方程式1所示：ε(％)＝d/hx100(1)
弹性体圆盘的压缩模量Ec由在样品表现均匀行为的15-35％的应变范围内压缩应力(压缩力除以样品横截面积)相对所施加的应变实验数据的斜率来计算。
在实例及本发明通篇中，术语“CeMe”描述四((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)氧基)铈。相似地，术语“CeMePh”描述四((1,3,5-三甲基-1,1,5,5-四苯基三硅氧烷-3-基)氧基)铈。此外，术语“Ce(III)Me”描述三((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)氧基)铈。
PDMS测试基体：
更具体地讲，利用PDMS测试基体的实例的伸长率和压缩模量测试结果在下表中示出：
伸长率测试(断裂伸长率％)
225℃下于空气中的老化时间(天)
老化时间(天) 0 0.33 1 2 3 5 7 10 14 20 30
比较例1 387 N/A 362 133 N/A 61 N/A 34 N/A 15 7
实例1(CeMe) 419 N/A 171 139 N/A 164 N/A 125 N/A 99 70
实例2(Ce(III)Me) 263 263 272 N/A 179 N/A 122 110 93 64 63
比较例1不包含添加剂。
实例1包含200ppm以/为四((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)氧基)铈形式递送的铈作为添加剂。
实例2包含200ppm以/为三((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)氧基)铈形式递送的铈作为添加剂。
上述数据证实将铈甲硅烷基氧基稳定剂加入到二甲基有机硅基体中对于抵抗在暴露于高温时的硬化是非常有效的(如由断裂伸长率％所测量)，这对于器件中的稳定性能很重要。基体中50-1000ppm的添加剂适合于获得显著益处。
PDMS基体样品的压缩模量测试结果在下表中示出：
压缩模量测试(MPa)
225℃下于空气中的老化时间(天)
压缩模量测试(MPa)
225℃下于空气中的老化时间(天)
比较例1不包含添加剂。
实例6包含5ppm以/为四((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)氧基)铈形式递送的铈作为添加剂。
实例7包含50ppm以/为四((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)氧基)铈形式递送的铈作为添加剂。
实例8包含750ppm以/为四((1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷-3-基)氧基)铈形式递送的铈作为添加剂。
上述数据证实将铈甲硅烷基氧基稳定剂加入到二甲基有机硅基体中对于抵抗在暴露于高温时的硬化是非常有效的(如由模量所测量)，这对于器件中的稳定性能很重要。50-1000ppm以/为基体中的添加剂形式递送的铈适合于获得显著益处。
苯基测试基体：
苯基基体样品的伸长率和压缩测试结果在下表中示出：
伸长率测试(断裂伸长率％)
225℃下于空气中的老化时间(天)
老化时间(天) 0 0.33 1 3 7 10 14 20 30
比较例2 68 59 33 8 3 2 3 4 4
实例3(CeMePh) 54 58 65 69 37 24 26 7 4
比较例2不包含添加剂。
实例3包含200ppm以/为四((1,3,5-三甲基-1,1,5,5-四苯基三硅氧烷-3-基)氧基)铈形式递送的铈作为添加剂。
上述数据证实将铈甲硅烷基氧基稳定剂加入到甲基苯基有机硅基体中对于抵抗在暴露于高温时的硬化是非常有效的(如由断裂伸长率％所测量)，这对于器件中的稳定性能很重要。50-1000ppm以/为基体中的添加剂形式递送的铈适合于获得显著益处。
苯基基体样品的压缩模量测试结果在下表中示出：
压缩模量测试(MPa)
225℃下于空气中的老化时间(天)
比较例2不包含添加剂。
实例9包含5ppm以/为四((1,3,5-三甲基-1,1,5,5-四苯基三硅氧烷-3-基)氧基)铈形式递送的铈作为添加剂。
实例10包含50ppm以/为四((1,3,5-三甲基-1,1,5,5-四苯基三硅氧烷-3-基)氧基)铈形式递送的铈作为添加剂。
实例3如上所述。
实例11包含750ppm以/为四((1,3,5-三甲基-1,1,5,5-四苯基三硅氧烷-3-基)氧基)铈形式递送的铈作为添加剂。
上述数据证实将铈甲硅烷基氧基稳定剂加入到甲基苯基有机硅基体中对于抵抗在暴露于高温时的硬化是非常有效的(如由模量所测量)，这对于器件中的稳定性能很重要。50-1000ppm以/为基体中的添加剂形式递送的铈适合于获得显著益处。
还测试了苯基基体的样品以评价随时间推移的黄化。黄化可以CIEb*形式报告，其是反射表面的黄色对比于蓝色的量度。b*正值越大，相对于蓝色而言材料看起来更黄。b*负值量级增大表示颜色更蓝。b*＝0的材料既不显现蓝色，也不显现黄色。因此，可通过测量b*来监测材料在暴露情况下的黄化。将用于b*测量的样品直接浇注在Al箔盘中达2.5mm的深度，并且使用CIE 1976L*a*bD65(照明角度)/10(观察角度)颜色测试方法进行测定。如上所述，老化在225℃下完成。将样品从盘中移除并置于经校准的白色背景上，再进行颜色测量。
黄度测试
225℃下于空气中的老化时间(天)
实例12包含2000ppm以/为四((1,3,5-三甲基-1,1,5,5-四苯基-3-基)氧基)铈形式递送的铈作为添加剂。
上述数据证实将铈甲硅烷基氧基稳定剂加入到甲基苯基有机硅基体中对于抵抗在暴露于高温时的变色是非常有效的(如由CIE b*所测量)，这对于器件中的有机硅封装材料的稳定性能很重要。50-1000ppm以/为基体中的添加剂形式递送的铈适合于获得显著益处。
电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析：
还执行ICP-OES分析。更具体地讲，评价了添加剂CeMe、Ce(III)Me和CeMePh，以测定Ce的理论量和Ce的实际量。通常，使用1ppm Sc内标，校正所有数据的仪器漂移和基体差异。该校正量一般为+/-0-5％。更具体地讲，将约0.05克的样品称取到铂皿中。使用H2SO4炭化样品，使之干燥，然后放入熔炉中以移除任何残余碳。然后使用H2SO4、HNO3和HF消化样品。使样品接近干燥，然后使用约5％HNO3定容至20ml的终体积。在分析之前在5％HNO3中进行第2次15倍稀释。加入1ppm的Sc作为内标。然后经由电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析样品。
在具有高水平Ce的样品中，在Sc波长中存在显著干扰，这会使内标结果有偏差，进而使经校正的样品的量有偏差。这种情况很少见。在未进行内标校正的情况下重新处理高Ce样品，该数据在下面示出。另外，预计会出现Ce实际含量的偏差，并且该偏差可落入由多种实验和环境因素(例如，合成途径和水分暴露)决定的范围内。
上述数据表明，上述化合物的Ce含量的分析能够精确获得制品或组合物中的最终金属含量。Ce的分子复杂度以及得到添加剂的可能合成方法的种类允许最终金属含量的偏差。
在各种非限制性实施例中，本发明包括一种或多种化合物、方法步骤、器件或分析步骤或任何其他描述，如在同时提交的道康宁案卷号(Dow Corning Docket)DC11760；代理人案卷号(Attorney Docket)071038.001322的美国临时专利申请中所述，该临时专利申请中与这些非限制性实施例相关的全部内容明确地并入本文。
上文所述的值中的一个或多个可以变动±5％、±10％、±15％、±20％、±25％等，只要变化保持在本发明的范围内即可。可以从独立于所有其他成员的马库什(Markush)组的各个成员中获得意料不到的结果。每个成员均可被单独地和/或组合地依赖，并且为所附权利要求范围内的具体实施例提供足够的支持。本文明确考虑到独立权利要求和从属权利要求(单项从属和多项从属)所有组合的主题。本说明的说明文字为示例性的，而非限制性的。按照上述教导内容，本说明的许多修改形式和变型形式是可能的，并且本公开可以不按本文具体描述的那样实施。

Claims (16)

1.一种用于有机硅封装材料的添加剂，所述添加剂具有如下结构：
其中下标a为3或4，
其中R1和R2各自为-O-Si(R4)(R5)(R6)，并且R4、R5和R6中的每一者独立地选自C1-C10烃基，并且
其中R3独立地选自C1-C10烃基。
2.根据权利要求1所述的添加剂，其中R4、R5和R6中的每一者独立地选自C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基，并且其中R3独立地选自C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基。
3.根据权利要求1所述的添加剂，其中基团R3-R6总数的至少20摩尔百分比为甲基；或其中基团R3-R6总数的至少20摩尔百分比为苯基。
4.根据权利要求1所述的添加剂，其中每个R3、R4和R6为甲基；或其中每个R3、R4和R6为苯基。
5.根据权利要求1所述的添加剂，所述添加剂被进一步限定为具有如下结构：
其中Me为甲基并且Ph为苯基。
6.根据权利要求1所述的添加剂，所述添加剂被进一步限定为：
铈醇盐与羟基官能有机硅氧烷反应的反应产物；或
硝酸铈铵与羟基官能有机硅氧烷反应的反应产物；或
铈金属与羟基官能有机硅氧烷反应的反应产物；或
三官能甲硅烷基氧基铈(III)或(IV)化合物与羟基官能有机硅氧烷反应的交换反应产物。
7.根据权利要求6所述的添加剂，其中所述羟基官能有机硅氧烷具有式M1DR,OHM2，其中R选自C1-C10烃基；“M”和“D”分别代表“M单元”和“D”单元，其中，命名R,OH描述D单元的硅原子键合到R基团并且还键合到OH基团。
8.根据权利要求7所述的添加剂，其中R选自C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基。
9.根据权利要求1所述的添加剂，所述添加剂具有0.95至1.2g/cm3的密度；
所述添加剂不含碱金属盐和/或碱土金属盐；或
所述添加剂包含基于所述添加剂的总重量计3至25重量％的铈。
10.一种铈甲硅烷基氧化物簇，所述铈甲硅烷基氧化物簇包含根据权利要求1-9中任一项所述的添加剂的2至10个单独分子。
11.一种有机硅封装材料，所述有机硅封装材料包含根据权利要求1-9中任一项所述的添加剂以及有机硅。
12.一种有机硅封装材料，所述有机硅封装材料包含：
A.具有如下结构的添加剂：
其中下标a为3或4，
其中R1和R2各自为-O-Si(R4)(R5)(R6)，并且R4、R5和R6中的每一者独立地选自C1-C10烃基，并且
其中R3独立地选自C1-C10烃基；以及
B.聚有机硅氧烷。
13.如权利要求12所述的有机硅封装材料，其中，R4、R5和R6中的每一者独立地选自C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基；和
其中R3独立地选自C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基。
14.一种器件，所述器件包括光电子部件以及根据权利要求12-13任一项所述的有机硅封装材料。
15.一种制备添加剂的方法，所述添加剂具有如下结构：
其中下标a为3或4，
其中R1和R2各自为-O-Si(R4)(R5)(R6)，并且R4、R5和R6中的每一者独立地选自C1-C10烃基，并且
其中R3独立地选自C1-C10烃基，
其中所述方法包括使铈金属或铈(III)或(IV)化合物与羟基官能有机硅氧烷反应的步骤。
16.如权利要求15所述的方法，其中，R4、R5和R6中的每一者独立地选自C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基；和
其中R3独立地选自C1-C10烷基、C2-C10烯基以及C6-C10芳基。
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