CN102127384A

CN102127384A - 一种抗冲击和光衰的固晶绝缘胶及其制备方法

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Publication number: CN102127384A
Application number: CN2010106074087A
Authority: CN
Inventors: 陈伟; 付振晓
Original assignee: Guangdong Fenghua Advanced Tech Holding Co Ltd
Current assignee: Guangdong Fenghua Advanced Tech Holding Co Ltd
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2030-12-27
Also published as: CN102127384B

Abstract

本发明公开了一种抗冲击和光衰的固晶绝缘胶及其制备方法，是以液态环氧树脂作为基本树脂，同时添加壳-核结构聚合物增韧双酚F环氧树脂作为增韧剂、主副抗氧剂二元复配的亚磷酸酯类作为抗黄变剂、并添加无机导热绝缘填料而制得。本发明的高功率LED用绝缘胶抗冲击和抗光衰性能好，适用于发光二极管(LED)白光、双线蓝光、绿光、红光、黄光等的绝缘粘接，具有固化温度低、芯片粘接强度高、亮度高、亮度衰减小、减小色差等特点。

Description

一种抗冲击和光衰的固晶绝缘胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种绝缘胶，尤其涉及一种高功率LED用绝缘胶。

背景技术

LED(发光二极管)是一种能够将电能转化为可见光的半导体，具有体积小、节能环保、使用寿命长等特点，广泛应用于显示屏、交通讯号显示光源、汽车工业用灯、背光源、照明光源等领域。近年随着新材料、新工艺的不断提高，超高亮度发光二极管(LED)的发光强度有了很大提高，发光效率也大大增加。

固晶材料是超高亮度发光二极管(LED)封装过程中必备的关键材料之一，是决定LED性能，特别是寿命的重要因素。绝缘胶在LED制造过程中的作用主要是固晶，将LED芯片与基材粘接一起，经加热固化后，同时实现粘接和散热功能。在实际的安装应用中，需要有足够的粘结力，以确保芯片性能保持固定，同时需要具有良好的抗冲击。在热性能方面，它必须能够在膨胀时具有最小的应力，而且可以有效地将晶片所产生的热传递到组装材料以利于散热。绝缘胶对LED的光学参数和光衰性能有着非常直接和重要的影响，这与绝缘胶的导热性能涂敷厚度、透过率及其它物理化学性能有关。LED产业的发展方向是朝高亮度、超高亮度的大功率方向发展，对绝缘胶提出了更高的要求，如：1、更好的耐热和耐UV性能；2、芯片粘接强度高；3、LED成品亮度高，提升Iv；4、亮度衰减小；5、减少色差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高功率LED用绝缘胶，具有更好的耐热和耐UV性能、导热系数高、导电胶粘接强度高、可提高产品的剪切强度和粘结能力，及提高高功率的LED的初始光通量和老化以后的衰减程度。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：以液态环氧树脂作为基本树脂，同时添加壳-核结构聚合物增韧双酚F环氧树脂作为增韧剂、主副抗氧剂二元复配的亚磷酸酯类作为抗黄变剂、并添加无机导热绝缘填料而制得。

本发明的绝缘胶，包括以下质量含量的组分：

液态环氧树脂： 20～35％稀释剂： 8～15％

固化剂： 5～10％固化促进剂：3～5％

无机填料： 10～30％触变剂： 1～5％

偶联剂： 1～2％增韧剂： 3～6％

消泡剂： 0.5～1％抗黄变剂： 0.5～1％

其中，液态环氧树脂选自双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、有机硅改型环氧树脂、酚醛环氧树脂中的一种或两种以上的混合；

稀释剂选自C12-14醇缩水甘油醚、1，4丁二醇二缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油脂、1，6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或几种的混合物。

固化剂选自咪唑或其衍生物或酸酐类。

固化促进剂选自有机脲类或微胶囊化咪唑衍生物。

偶联剂选自硅烷偶联剂，如Y-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅或Y-氯丙基三乙氧基硅烷。

消泡剂选自磷酸酯类消泡剂。

无机填料选自氮化硅、氧化铝、氮化硼中的一种或几种的混合物。

触变剂选自气相二氧化硅-环氧树脂复合改性物，其中气相二氧化硅∶环氧树脂的质量比为0.5～2.5∶100，与环氧树脂混合稳定性好，便于混合，避免了轻质气相二氧化硅在体系中难于分散的缺陷；同时在储存过程中能捕获游离胺，阻止改性胺类潜伏型固化剂与环氧树脂的反应，改善绝缘胶的储存稳定性。

增韧剂选自壳-核结构聚合物增韧双酚F环氧树脂，其中壳-核聚合物与双酚F环氧树脂的添加比例(按质量份)为1∶2～3，环氧当量250g/eq。壳-核聚合物是一种具有独特结构的聚合物复合粒子，其核为橡胶如苯乙烯、丁二烯聚合物，赋予制品拉伸性能；壳为具有较高玻璃化温度的塑料如丙烯酸等聚合物。由于具有非常高的硅-丙烯酸橡胶含量，所以它具有极佳的耐候性和低温抗冲击性能；同时，由于核壳结构的特性，该增韧剂在增加固化后的连结力和基体树脂的冲击性能的同时，能产生较大的膨胀形变和剪切屈服，对于模量影响很少。

抗黄变剂选自主副抗氧剂二元复配的亚磷酸酯类抗黄变剂，如V76-P。环氧树脂耐候性能相对薄弱，特别是LED固晶用绝缘胶粘剂，对产品的光学性能要求严格，从而也对环氧体系的抗黄变性能提出了更高的要求。通过添加主副抗氧剂二元复配的亚磷酸酯类抗黄变剂(折射率：1.48～1.52)能使制品保持其透明度并能抑制颜色的变化。在高温反应过程中，复合抗氧剂能有效抑制聚合物颜色的变化；在储存的过程中，复合抗氧剂中的受阻酚化合物可以捕捉聚合物在氧化过程中生成的过氧化自由基，从而有效的防止聚合物的黄变。同时它对紫外线有一定的吸收能力，可提高产品的抗氧性和光热稳定性。与紫外线吸收剂共用有很好的协同效应，能明显的提高环氧体系的耐黄变性能。

本发明的绝缘胶，其制备方法包括以下步骤：

a、按比例分别加入除填料外的基本树脂及助剂，搅拌均匀；

b、按比例分批加入填料，实现充分混合均匀；

c、用三辊机研磨1～2遍，达到适合的细度和粘度；

d、取100目以上的混粒颗粒过滤后抽真空脱泡15分钟。

通过以上方法制得的绝缘胶，抗冲击和抗光衰性能好，-10℃条件下可以储存6个月。晶片推力＞10Mpa；瞬间耐热300℃，持续耐热＞260℃、抗老化好(抗冲击韧度和力学性能高低温循环、高温高潮湿等老化试验后变化＜15％)，适用于产品用于1W以上白光、双线蓝光、绿光、红光、黄光等高功率LED的固晶。

本发明中的绝缘胶适用于高功率LED，抗冲击和抗光衰性能好，不含卤素、Pb、Cd和六价Cr等有害物质。

本发明中的高功率LED用绝缘胶是一种呈高透明状的耐高温树脂胶粘剂，抗冲击和抗光衰性能好。在实际的安装应用中，具有足够的粘结力，以确保芯片性能保持固定，同时具有良好的抗冲击。在热性能方面，在膨胀时具有最小的应力，而且可以有效地将晶片所产生的热传递到组装材料以利于散热。本发明的高功率LED用绝缘胶适用于发光二极管(LED)白光、双线蓝光、绿光、红光、黄光等的绝缘粘接，具有固化温度低、芯片粘接强度高、亮度高、亮度衰减小、减小色差等特点。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、可提高产品的抗氧性、光热稳定性和耐黄变性能。

2、本发明中涉及的绝缘胶与现有绝缘胶相比，降低了LED老化以后光通量的衰减程度。绝缘胶对LED的光学参数和光衰性能有着非常直接和重要的影响。

3、气相二氧化硅-环氧树脂复合改性物，与环氧树脂混合稳定性好，便于混合，避免了轻质气相二氧化硅在体系中难于分散的缺陷；同时在储存过程中能捕获游离胺，阻止改性胺类潜伏型固化剂与环氧树脂的反应，改善绝缘胶的工艺适应性和储存稳定性。

4、力学性能经高低温循环、高温高潮湿等老化试验后变化＜15％。

5、混合导热填料的加入，大幅提高了导电胶的耐热和导热性能，导热系数＞2.3，瞬间耐热300℃，持续耐热＞260℃。

6、添加偶联剂和壳-核结构聚合物改性环氧树脂作为增韧剂，使绝缘胶固化后更致密，抗冲击强度高，且具有较高的剪切强度和粘结的稳定性。

具体实施方式

实施例1

按以下质量含量配备组分：

双酚A环氧树脂：35％，

C12-14醇缩水甘油醚：14％

氮化硅、氧化铝：各占12％，

酸酐潜伏固化剂(MHHPA)：10％，

微胶囊化2E4MZ：3％

气相二氧化硅改性环氧树脂：5％

偶联剂A-174：2％，

壳核结构聚合物改性环氧树脂：5％，

磷酸酯：1％，

V76-P：1％

上述配比中，所述气相二氧化硅改性环氧树脂的气相二氧化硅与环氧树脂比例为2∶100，所述壳核结构聚合物改性环氧树脂，壳体为聚甲基丙烯酸甲酯；核体为聚丁二烯，壳-核聚合物与双酚F环氧树脂的添加比例(按质量份)为1∶3，环氧当量250g/eq。

按上述配方配制后，用三辊机研磨1～2遍，达到适合的细度和粘度；用100目以上的滤网过滤后，抽真空脱泡15分钟。

实施例2

按以下质量含量配备组分：

双酚A环氧树脂：20％，

酚醛环氧树脂：15％

新戊二醇二缩水甘油醚：13％，

氮化硅、氧化铝：各占12.5％，

咪唑：10％，

100b，日本化成株式会社生产的环氧树脂固化促进剂：2.5％，

气相二氧化硅改性环氧树脂(同例1)：5％，

K570：2％，

壳核结构聚合物改性环氧树脂(同例1)：5.5％，

磷酸酯：1％，

V76-P：1％

按上述配方制得的绝缘胶，经150℃，1h固化后检测各项性能对比如下表1：

表1

	实施例1	实施例2
			玻璃转化温Tg(℃)	90	90
透光率(％)	98	98
			导热系数@121℃(W/mK)	1	1
剪切强度(Kg/die)	18	17
			拉伸强度(psi)	2850	2700
抗冲击韧度变化(％)	15	13
			光衰@1000h (％)	4.5	5

Claims

1.一种抗冲击和光衰的固晶绝缘胶，其特征在于：以液态环氧树脂作为基本树脂，同时添加壳-核结构聚合物增韧双酚F环氧树脂作为增韧剂、主副抗氧剂二元复配的亚磷酸酯类作为抗黄变剂、并添加无机导热绝缘填料而制得。

2.根据权利要求1所述的固晶绝缘胶，其特征在于：所述绝缘胶，包括以下质量含量的组分：

液态环氧树脂：20～35％稀释剂： 8～15％

固化剂： 5～10％固化促进剂：2～5％

无机填料： 10～30％触变剂： 1～5％

偶联剂： 1～2％增韧剂： 3～6％

消泡剂： 0.5～1％抗黄变剂： 0.5～1％

3.根据权利要求2所述的固晶绝缘胶，其特征在于：所述液态环氧树脂选自双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、有机硅改型环氧树脂、酚醛环氧树脂中的一种或两种以上的混合。

4.根据权利要求2所述的固晶绝缘胶，其特征在于：所述稀释剂选自C12-14醇缩水甘油醚、1，4丁二醇二缩水甘油醚、叔碳酸缩水甘油脂、1，6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或几种的混合物；所述固化剂选自咪唑或其衍生物或酸酐类；所述固化促进剂为有机脲类或微胶囊化咪唑衍生物；所述偶联剂选自硅烷偶联剂，如Y-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅或Y-氯丙基三乙氧基硅烷；所述消泡剂选自磷酸酯类消泡剂。

5.根据权利要求2所述的固晶绝缘胶，其特征在于：所述无机填料选自氮化硅、氧化铝、氮化硼中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求2所述的固晶绝缘胶，其特征在于：所述触变剂选自：气相二氧化硅-环氧树脂复合改性物，其中气相二氧化硅与环氧树脂的质量比为0.5～2.5∶100。

7.根据权利要求2所述的固晶绝缘胶，其特征在于：所述增韧剂选自壳-核结构聚合物增韧双酚F环氧树脂。

8.根据权利要求2所述的固晶绝缘胶，其特征在于：所述壳-核结构聚合物增韧双酚F环氧树脂中壳-核结构聚合物∶双酚F环氧树脂＝1∶2～3，环氧当量为250g/eq。

9.根据权利要求2所述的固晶绝缘胶，其特征在于：所述抗黄变剂选自主副抗氧剂二元复配的亚磷酸酯类抗黄变剂，如V76-P。

10.如权利要求1～9所述的固晶绝缘胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a、按比例分别加入除填料外的基本树脂及助剂，搅拌均匀；

b、按比例分批加入填料，实现充分混合均匀；

c、用三辊机研磨1～2遍，达到适合的细度和粘度；

d、用100目以上的滤网过滤后，抽真空脱泡15分钟。