CN102504741A - 一种碳纳米管填充型大功率led用高导热导电固晶胶粘剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，属于LED封装材料技术领域；按各原料所占质量百分比为：环氧树脂15～25%、碳纳米管0.5～1.5份、偶联剂1～2%、固化剂1.2～2%、固化促进剂0.4～0.7%，导电填料75～80%；混合搅拌均匀，真空去泡，得到该产品。本发明采用低黏度的环氧树脂，改善树脂体系粘度，促进导电填料的分散，并通过添加碳纳米管提高导电胶的导电率和导热率。所制备的导电胶固化后具有较好的导电性能、导热性能及剪切强度。

Description

一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂

技术领域

本发明涉及混合物型导电粘结剂，尤其是涉及一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂；适用于大功率LED固晶封装应用场合，主要起到力学固定、电气连接及导热效用。本发明还涉及上述胶粘剂的制备方法。

背景技术

LED作为一种特殊的光电子半导体器件，由于具有抗震耐冲击、光响应速度快、省电和寿命长等特点，广泛应用于各种室内、户外显示屏，汽车，背光源等方面；随功率型LED的发展，具备节能环保特征的LED照明成为世界各国的重点发展产业之一。然而当前大功率LED制造产业的共性问题是散热管理，开发高导热性能的LED固晶封装材料成为解决LED制造产业瓶颈问题的关键技术之一。

环氧树脂具有优良的粘接性、耐热性、耐化学腐蚀性和机械强度，且价格相对便宜，在热固性树脂领域中处于主导地位。然而，环氧树脂作为聚合物基体使用其缺点主要是热导率低和韧性差。LED产业中目前最常用的导热导电固晶胶也是环氧树脂基体的，同样存在热导率低及韧性差的特征。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，为解决大功率LED的散热问题而研发一种高导热性能、高力学性能的固晶胶粘剂。

另外，本发明还涉及上述胶粘剂的制备方法。

本发明的目的通过以下的技术措施来实现：一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，它包括如下质量百分比的组分：

环氧树脂                 15～25%

稀释剂                 0.5～1.5%

碳纳米管                 0.5～1%

固化剂                   1.2～2%

酰胺类固化促进剂       0.4～0.7%

偶联剂              1～2%

导电填料                 75～80%

将以上成分混合均匀，真空脱泡。

所述的环氧树脂为双酚F型、双酚A型、脂环族环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂中的一种或共混物。

所述的双酚F型环氧树脂为双酚F170或双酚F862等。

所述的碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管。

所述的稀释剂为乙二醇丁醚、二乙二醇己醚等。

所述的偶联剂为硅烷类偶联剂KH550、KH560或KH570。

所述的固化剂为咪唑类固化剂、双氰胺或酸酐类固化剂。

所述的导电填料为银粉及银合金粉的共混物。

所述的银粉为片状银粉，粒径为2～5μm。

本发明的另一个目的，通过以下的技术措施实现，上述胶粘剂的制备方法：包括：（1）将多壁碳纳米管置于酸溶液中，在50℃下于超声波中振荡10-15h，接着用2倍酸溶液体积的去离子水进行稀释，利用离心机过滤出多壁碳纳米管，并用去离子水洗至中性，然后在80℃下真空干燥20-25h，得到的表面处理后的碳纳米管产物；

（2）将上述处理后的碳纳米管加入到树脂基体中，利用离心消泡机进行充分搅拌均匀。添加其他成分，充分搅拌均匀并真空脱泡。

本发明所述的制备方法，所述碳纳米管在偶联剂KH560试剂中浸泡20-24小时后，再加入到树脂基体中。所述多壁碳纳米管和混合酸的重量体积比为1：1 。

本发明首先对碳纳米管进行表面功能化处理，然后将处理后的碳纳米管加入到含有一定稀释剂的环氧树脂基体中，利用离心机进行充分搅拌，进而添加固化剂、促进剂、偶联剂及银粉等组分，进行充分搅拌，确保碳纳米管在聚合物中的均匀分散，充分发挥其优异性能，制备出高导热高韧性的导电胶。其在150℃下固化1h，体积电阻率≤10^-4Ω.cm，剪切拉伸强度大于12.0Mpa的导电胶，导热系数大于20W/M℃，适用于对导热导电有较高要求的LED封装场合。

具体实例方式

为了更好地理解本发明，下面结合实例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

 实施例1：

将100mg的多壁碳纳米管置于100ml的70%浓硫酸和70%浓硝酸形成的混合酸中(V浓硫酸:V浓硝酸＝3:1)，在50℃下于100W超声波中振荡12h，接着用200ml去离子水进行稀释，利用离心机过滤出多壁碳纳米管，并用去离子水洗至中性，然后在80℃下真空干燥24h，得到的表面处理后的碳纳米管产物。按以下重量的组分：

双酚F170             16g

乙二醇丁醚            0.7 g

多壁碳纳米管          0.5 g

双氰胺                1.2 g

酰胺类固化促进剂      0.6 g

偶联剂KH560           1 g

片状银粉              80 g

将乙二醇丁醚和双酚F170混合，上述处理后的多壁碳纳米管加入到混合后的双酚F170树脂基体中，利用离心消泡机进行充分搅拌均匀。继续依次添加其他各个组分双氰胺、酰胺类固化促进剂、偶联剂KH560、粒径为2～5μm的片状银粉，充分搅拌均匀并真空脱泡，然后在150℃下固化1h，测得体积电阻率为4.9×10^-4Ω.cm，剪切拉伸强度为12.5Mpa，导热系数为23W/M℃。

 实施例2：

将200mg的多壁碳纳米管置于200ml的70%浓硝酸中，在50℃下于100W超声波中振荡10h，接着用400ml去离子水进行稀释，利用离心机过滤出多壁碳纳米管，并用去离子水洗至中性，然后在80℃下真空干燥20h，得到的表面处理后的碳纳米管产物。按以下重量的组分：

双酚F862               20g

乙二醇丁醚            1.2 g

多壁碳纳米管          1.0 g

双氰胺                1.2 g

酰胺类固化促进剂      0.6 g

偶联剂KH560            1 g

片状银粉              75 g

将乙二醇丁醚和双酚F862混合，上述处理后的多壁碳纳米管加入到混合后双酚F862树脂基体中，利用离心消泡机进行充分搅拌均匀。继续依次添加其他各个组分双氰胺、酰胺类固化促进剂、偶联剂KH560、粒径为2～5μm的片状银粉，充分搅拌均匀并真空脱泡，然后在150℃下固化1h，测得体积电阻率为5.9×10^-4Ω.cm，剪切拉伸强度为13.5Mpa，导热系数为21W/M℃。

 实施例3：

将100mg的多壁碳纳米管置于100ml的70%浓硫酸中，在100W超声波作用下于90℃处理15h，接着用200ml去离子水进行稀释，利用离心机过滤出多壁碳纳米管，并用去离子水洗至中性，然后在80℃下真空干燥25h，得到的表面处理后的碳纳米管产物。按以下重量的组分：

脂环族环氧树脂TDE-85    18g

二乙二醇己醚         0.7 g

多壁碳纳米管         0.5 g

双氰胺               1.2g

酰胺类固化促进剂     0.6g

偶联剂KH560          1g

片状银粉             78g

将二乙二醇己醚和TDE-85混合，上述处理过的多壁碳纳米管加入到混合后TDE-85树脂基体中，利用离心消泡机进行充分搅拌均匀。继续依次添加其他各个组分双氰胺、酰胺类固化促进剂、偶联剂KH560、粒径为2～5μm的片状银粉，充分搅拌均匀并真空脱泡，然后在150℃下固化1h，测得体积电阻率为5.4×10^-4Ω.cm，剪切拉伸强度为12.5Mpa，导热系数为20W/M℃。

实施例4：

将150mg的多壁碳纳米管置于150ml的70%浓硝酸中，在100W超声波作用下于90℃处理15h，接着用300ml去离子水进行稀释，利用离心机过滤出多壁碳纳米管，并用去离子水洗至中性，然后在80℃下真空干燥24h。为了让碳纳米管更好分散，将干燥的碳纳米管在偶联剂KH560试剂中浸泡20-24小时后（该浸泡用的偶联剂KH560不是指组分中的偶联剂KH560）取出，得到的表面处理后的碳纳米管产物。

按以下重量的组分：

双酚F862               19g

二乙二醇己醚         0.5g

多壁碳纳米管          1.2g

双氰胺                1.2g

酰胺类固化促进剂      0.6g

偶联剂KH560           0.5g

片状银粉               77g

将二乙二醇己醚和双酚F862混合，上述处理过的多壁碳纳米管加入到混合后双酚F862树脂基体中，利用离心消泡机进行充分搅拌均匀。继续依次添加其他各个组分双氰胺、酰胺类固化促进剂、偶联剂KH560、粒径为2～5μm的片状银粉，充分搅拌均匀并真空脱泡，然后在150℃下固化1h，测得体积电阻率为3.4×10^-4Ω.cm，剪切拉伸强度为15.5Mpa，导热系数为24W/M℃。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，如环氧树脂还可为双酚F型、双酚A型、脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂中的一种或共混物；碳纳米管还可为单壁壁碳纳米管；偶联剂还可为硅烷类偶联剂KH550、KH570、或钛酸酯类偶联剂；固化剂还可为咪唑类固化剂、或酸酐类固化剂；导电填料还可为银合金粉的共混物。其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，特征在于它包括如下质量百分比的组分：

环氧树脂              15～25%

稀释剂              0.5～1.5%

碳纳米管              0.5～1%

固化剂                1.2～2%

酰胺类固化促进剂     0.4～0.7%

偶联剂                1～2%

导电填料               75～80%

将以上混合均匀，真空脱泡，即得。

2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，其特征在于：所述的环氧树脂为双酚F型、双酚A型、脂环族环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂中的一种或其共混物。

3.根据权利要求2所述的一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，其特征在于：所述的双酚F型环氧树脂为双酚F170或双酚F862树脂。

4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷类偶联剂KH550、KH560或KH570。

5.根据权利要求1所述的一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，其特征在于：所述的固化剂为咪唑类固化剂、双氰胺或酸酐类固化剂。

6.根据权利要求1所述的一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，其特征在于：所述的导电填料为银粉，所述的银粉为片状银粉，粒径为2～5μm。

7.根据权利要求7所述的一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂，其特征在于：所述的碳纳米管为单壁或多壁碳纳米管。

8.权利要求1所述一种碳纳米管填充型大功率LED用高导热导电固晶胶粘剂的制备方法，其特征在于：

（1）将多壁碳纳米管置于酸溶液中，在50℃下于超声波中振荡10-15h，接着用2倍酸溶液体积的去离子水进行稀释，利用离心机过滤出多壁碳纳米管，并用去离子水洗至中性，然后在80℃下真空干燥20-25h，得到的表面处理后的碳纳米管产物；

（2）将上述处理后的碳纳米管加入到树脂基体中，利用离心消泡机进行充分搅拌均匀，添加其他成分，充分搅拌均匀并真空脱泡。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管在偶联剂KH560试剂中浸泡20-24小时后，再加入到树脂基体中。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述多壁碳纳米管和混合酸的重量体积比为1：1。