CN102703008A

CN102703008A - 硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率led封装胶

Info

Publication number: CN102703008A
Application number: CN2012102198268A
Authority: CN
Inventors: 曹祥来; 孔庆茹; 乔毅
Original assignee: SHANGHAI ZHONGXIN YUXIANG CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI ZHONGXIN YUXIANG CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明涉及硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶。其特征在于：该封装胶由A、B两组分构成，经A、B组分按1：（0.9-1.0）混合后用于施工，其中A组分由有机硅改性脂环族环氧树脂、硅烷偶联剂、活性稀释剂、透明蓝紫染料色浆、消泡剂和增柔剂组成，B组分由固化剂、促进剂、紫外吸收剂、多元醇和抗氧化剂组成。本发明提供一种透明、粘结力强、不易开裂、耐紫外、耐高温高蚀且耐低温的硅烷偶联剂改性环氧树脂LED封装胶，避免采用成本高的有机硅，同时克服环氧树脂封装胶即脆性、高吸湿性、低透光率、耐紫外性差等缺点，更适合用做大功率LED封装胶。其性能良好、成本低廉、制备工艺简单，国内技术领先，适合工业化生产。

Description

硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶

技术领域

本发明涉及一种LED封装胶，具体涉及硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶。

背景技术

发光二级管（LED）作为第三代半导体照明光源，因其与白炽灯、荧光灯相比各方面均更具优势，被广泛用于照明、辐射光源和显示器等领域。大功率LED使用过程中，辐射复合产生的光子在向外发射时会产生损失，很多光线无法从芯片中射到外部。通过在芯片表面涂覆一层折射率相对较高的透明胶层即封装胶，由于该胶层处于芯片和空气之间，从而有效减少光子在界面的损失，提高取光效率。此外，封装胶的作用还包括对芯片进行机械保护，应力释放，并作为一种光导结构。因此，要求其透光率高、折射率高、热稳定性好、流动性好且易于喷涂。为提高大功率LED 封装的可靠性，还要求封装胶具有粘接性强、低吸湿性、低应力、耐老化等特性。

目前大功率LED封装胶主要采用有机硅，但其成本高且粘接性差，降低了新型大功率LED的可靠性，难以满足大功率LED的封装要求。双酚A型环氧树脂具有加入固化剂后储存时间短、短波辐射或高温下易黄变、粘接性差、易开裂、高吸湿性等缺点，更不适合用于大功率LED封装。但脂环族环氧树脂因环氧基直接连接在脂环上，能形成紧密的刚性分子结构，固化后交联密度增大，使得固化后的材料具有较高的热变形温度，分子结构中因不含苯环，表现出良好的耐紫外性能和低吸湿性。

现市售的大功率LED封装胶，大部分由国外进口，如美国道康宁公司、日本信越公司等，其售价均较高。本发明中的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，一方面选用硅烷偶联剂参与脂环族环氧树脂共聚，提高聚合物结构稳定性，改善其粘接强度与耐水性，避免在高温下出现封装胶气化膨胀造成的剥落或开裂；另一方面脂环族环氧树脂先经有机硅改性，在结构中引入Si-O键，固化后更具有透光率高、耐热稳定性好、耐紫外光性强、吸湿性低等优点，更适合用于大功率LED封装，且成本低、性能好、生产工艺简单，适合工业化生产，可取代国外产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种透明、粘接力强、不易开裂、耐紫外线、耐高温高蚀且耐低温的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，避免采用成本高的有机硅封装胶，同时克服现有环氧树脂封装胶粘接力差、即脆性、高吸湿性、低透光率、耐紫外性差等缺点，更适合用做大功率LED封装胶，良好的性能、低廉的成本使其可取代国外进口大功率LED封装胶。

本发明的内容是硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于，该封装胶由A、B两组分构成，经A、B组分按1：(0.9-1.0)混合后用于施工，其中各组分制备方法如下：

组分A的制备：将质量百分比为95％～97％有机硅改性脂环族环氧树脂、0.5％-1％硅烷偶联剂、1.6％～3.6％活性稀释剂、0.02％～0.10％透明蓝紫染料色浆、0.08％～0.18％消泡剂和0.5%～1%增柔剂按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h至混合均匀；

组分B的制备：将质量百分比为98％～99％混合酸酐固化剂、0.2％～1％促进剂、0.5%紫外吸收剂、0.5%多元醇和0.01％～0.09％抗氧化剂按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h，混合均匀。

按上述方案的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的有机硅改性脂环族环氧树脂制备方法如下：在反应装置中加入脂环族环氧树脂，加热熔融后，加入0.5％～1％的催化剂三苯基磷与20％～30％的硅树脂中间体，升温至120℃反应4h后，减压蒸馏除去反应生成的水。

按上述方案的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的脂环族环氧树脂为4-乙烯基环氧环己烷、3,4-环氧环己基甲基异丁烯酸酯、3,4-环氧环已基甲基-3,4-环氧环已基碳酸酯、3-环氧乙基-7-氧杂二环[4,1,0]庚烷、双（7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基己二酸酯）、双环戊二烯二环氧化物、六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯中的一种或几种。

按上述方案的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的硅树脂中间体为甲基苯基硅树脂、甲基硅树脂、低苯基甲基硅树脂、苯甲基硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂、聚甲基硅树脂、氨基硅树脂中的一种或几种。

按上述方案的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的硅烷偶联剂为二烷氧基型偶联剂，参与了脂环族环氧树脂共聚，提高聚合物结构稳定性，改善封装胶粘接强度与耐水性。

按上述方案的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、苄基缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油醚、1,4-丁二醇缩水甘油醚中的一种或几种。

按上述方案的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的固化剂为60%-70%甲基六氢邻苯二甲酸酐或六氢邻苯二甲酸酐与30%-40%聚壬二酸酐的混合物。

按上述方案的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的促进剂为四甲基溴化胺、四乙基溴化铵、四甲基碘化胺、四乙基碘化胺、四丁基碘化胺、碘化四甲基磷和氯化四苯磷中的一种或几种。

按上述方案的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的紫外吸收剂为最大吸收波长在360nm以上的紫外吸收剂。

按上述方案的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的抗氧化剂为2，6-二叔丁基对甲酚，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八碳醇酯中的一种或几种。

硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，该封装胶具有如下特点：（1）外观为透明液体，无离析、颗粒及凝胶，各组分颜色差异明显；（2）在120℃下胶化时间为1.5～2h，在150℃下胶化时间为0.8～1h；（3）冲击强度大于12.8 KJ/m²；（4）抗弯强度大于14J；（5）收缩率小于0.5%；（6）玻璃化温度大于423K；（7）电阻率大于6×10¹³Ω·m；（8）冷热冲击：-70℃（30min）→100℃（30min）循环200-300次，无变化；（9）过两次回流焊（峰值温度：260-265℃，时间10-30s），封装胶无脱落及黄变现象；（10）85℃、85%相对湿度、红墨水100℃浸煮1h或常温浸泡30天，均无渗透。此种透明度高、粘接力强、不易开裂、耐紫外线、耐高温高蚀且耐低温的封装胶，更适合用于大功率LED封装。

具体实施方式

下面通过实施例进一步介绍本发明，但是实施例不会构成对本发明的限制。

实施例1

⑴制备有机硅改性脂环族环氧树脂：在反应装置中加入74％4-乙烯基环氧环己烷，加热熔融后，加入1％催化剂三苯基磷与25％甲基苯基硅树脂，升温至120℃反应4h后，减压蒸馏除去反应生成的水；

⑵组分A的制备：将质量百分比为96％有机硅改性脂环族环氧树脂、0.6％二烷氧基型偶联剂、2.6％环氧丙烷丁基醚、0.6％增柔剂、0.14％消泡剂和0.06％透明蓝紫染料色浆按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h至混合均匀；

⑶组分B的制备：将质量百分比为98％甲基六氢邻苯二甲酸酐与聚壬二酸酐的混合物、0.92％四甲基溴化胺、0.5%紫外吸收剂、0.5%甘油和0.08％四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h至混合均匀；

⑷A、B两组分按1：0.95混合后用于施工。

实施例2

⑴制备有机硅改性脂环族环氧树脂：在反应装置中加入70％3,4-环氧环己基甲基异丁烯酸酯，加热熔融后，加入1％的催化剂三苯基磷与29％苯甲基硅树脂，升温至120℃反应4h后，减压蒸馏除去反应生成的水；

⑵组分A的制备：将质量百分比为96％有机硅改性脂环族环氧树脂、0.8％二烷氧基型偶联剂、2.5％环氧丙烷苯基醚、0.5％增柔剂、0.14％消泡剂和0.06％透明蓝紫染料色浆按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h至混合均匀；

⑶组分B的制备：将质量百分比为98％甲基六氢邻苯二甲酸酐与聚壬二酸酐的混合物、0.95％四甲基碘化胺、0.5%紫外吸收剂、0.5%甘油和0.05％2，6-二叔丁基对甲酚按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h至混合均匀；

⑷A、B两组分按1：0.95混合后用于施工。

Claims

1.硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于：该封装胶由A、B两组分构成，经A、B组分按1：（0.9-1.0）混合后用于施工，其中A组分的制备方法为将质量百分比为95％～97％有机硅改性脂环族环氧树脂、0.5％-1％硅烷偶联剂、1.6％～2.6％活性稀释剂、0.5%～1%增柔剂、0.08％～0.18％消泡剂和0.02％～0.10％透明蓝紫染料色浆按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h，混合均匀；B组分的制备方法为将质量百分比为97％～99％混合酸酐固化剂、0.2％～0.8％促进剂、0.5%紫外吸收剂、0.5%多元醇和0.01％～0.09％抗氧化剂按比例称量好，在70-90℃条件下搅拌3-4h，混合均匀。

2.如权利要求1所述的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的有机硅改性脂环族环氧树脂制备方法如下：在反应装置中加入脂环族环氧树脂，加热熔融后，加入0.5％～1％的催化剂三苯基磷与20％～30％的硅树脂中间体，升温至120℃反应4h后，减压蒸馏除去反应生成的水。

3.如权利要求1所述的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的脂环族环氧树脂为4-乙烯基环氧环己烷、3,4-环氧环己基甲基异丁烯酸酯、3,4-环氧环已基甲基-3,4-环氧环已基碳酸酯、3-环氧乙基-7-氧杂二环[4,1,0]庚烷、双（7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基己二酸酯）、双环戊二烯二环氧化物、六氢邻苯二甲酸双缩水甘油酯中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的硅树脂中间体为甲基苯基硅树脂、甲基硅树脂、低苯基甲基硅树脂、苯甲基硅树脂、环氧改性有机硅树脂、有机硅聚酯改性树脂、聚甲基硅树脂、氨基硅树脂中的一种或几种。

5.如权利要求1所述的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的硅烷偶联剂为二烷氧基型偶联剂。

6.如权利要求1所述的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的活性稀释剂为环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、苄基缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油醚、1,4-丁二醇缩水甘油醚中的一种或几种。

7.如权利要求1所述的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的固化剂为60%-70%甲基六氢邻苯二甲酸酐或六氢邻苯二甲酸酐与30%-40%聚壬二酸酐的混合物。

8.如权利要求1所述的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的促进剂为四甲基溴化胺、四乙基溴化铵、四甲基碘化胺、四乙基碘化胺、四丁基碘化胺、碘化四甲基磷和氯化四苯磷中的一种或几种。

9.如权利要求1所述的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的紫外吸收剂为最大吸收波长在360nm以上的紫外吸收剂。

10.如权利要求1所述的硅烷偶联剂改性脂环族环氧树脂大功率LED封装胶，其特征在于所述的抗氧化剂为2，6-二叔丁基对甲酚，四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八碳醇酯中的一种或几种。