CN102191012A

CN102191012A - Led用无溶剂单组分有机硅导电胶及其制备方法

Info

Publication number: CN102191012A
Application number: CN2011100692070A
Authority: CN
Inventors: 关宁
Original assignee: BONOTEC ELECTRONIC MATERIALS Co Ltd
Current assignee: BONOTEC ELECTRONIC MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2011-09-21

Abstract

本发明公开了一种LED用无溶剂单组分有机硅导电胶及其制备方法，先将1～10重量份固化促进剂加热到60～80℃，边搅拌边加入0.1～5重量份阻聚剂，混合均匀冷却至室温，加入10～30重量份乙烯硅油、1～10重量份固化剂含氢硅油、0.5～5重量份界面补强剂硅烷偶联剂、0.5～10重量份硅烷补强填料二氧化硅，混合均匀后加入60～80重量份银粉导电填料，混合均匀后采用三棍研磨机研磨3遍。本发明的导电胶在零度贮存时间超过6个月，室温下粘度增加25%时间超过两星期，固化过程中无溶剂挥发，不会在胶层中产生气孔。固化后热分解温度（2%热失重）>300℃，固化时热失重<1%，室温小片推力>5Kgf/die(2×2mm)，体积电阻率≤2.0×10^-4W·cm，玻璃化转变温度≤10℃，铅笔硬度为7B。

Description

LED用无溶剂单组分有机硅导电胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种LED用无溶剂单组分有机硅导电胶及其制备方法。

背景技术

LED芯片封装过程中，芯片表面打金线的工艺要求使用的导电胶必须具有良好的耐热性，能够承受260℃1分钟的加工条件。虽然，环氧类导电胶粘剂可以通过结构以及固化剂的调整，使耐热温度能够满足打金线的工艺要求。但是往往环氧胶粘剂固化后收缩应力大，容易破坏芯片；玻璃化转变温度往往高于90℃，处于玻璃态的胶层硬度大，铅笔硬度往往大于5H，没有一定的弹性，因此在运输以及实际使用中，无法吸收外部的冲击，受到冲击容易导致芯片的脱落。并且环氧粘结剂往往不耐紫外光，因此不适合用于能发射紫外波长的LED，以及在户外使用，将紫外光将会缩短LED器件的使用寿命。

硅氧烷类胶粘剂所具有的硅氧的主链结构，具有较强的耐紫外性，因此可以适合用于任何场合。这种组成物固化后，收缩率小，不易产生胶层应力，因此不会破坏芯片；并且玻璃化温度为10℃，低于室温，因此处于橡胶态的胶层很软，铅笔硬度在7B，并且具有一定的弹性，能够吸收冲击波。然而，日本信越化学工业（信越シリコーン）的SMP-2800L，日本藤仓化成（藤倉化成）的单组分含溶剂有机硅导电胶（DOTITE的XA-819A和FX-730），在固化过程中，溶剂的挥发会在胶层中产生气孔，而这些密密麻麻的小气孔会降低芯片的粘结强度；溶剂挥发不完全，吸附在发光芯片上将会对LED器件的光通量等产生一定负面影响；挥发的溶剂会对环境造成污染。并且在使用过程中，单组分含溶剂有机硅导电胶的溶剂会逐渐的挥发，因此胶液的粘度会逐渐增加，不仅影响了操作工艺，而且为了保证操作工艺的稳定，就需不同的补加溶剂，挥发性溶剂的使用会对环境以及操作人员产生危害。

发明内容

本发明的目的是提供一种在固化过程中无溶剂的挥发，不仅不会危害环境和操作人员，而且不会在胶层中产生气孔，影响芯片的粘结强度的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶。

本发明的另一目的在于提供LED用无溶剂单组分有机硅导电胶的制备方法。

本发明提供的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶，包含具有以下重量份的组分：

乙烯硅油 10～30；

固化剂含氢硅油 1～10；

固化促进剂 1～5；

银粉导电填料 60～80；

界面补强剂硅烷偶联剂 0.5～5；

硅烷补强填料二氧化硅 1～8；

阻聚剂 0.1～5。

根据本发明，所述乙烯硅油为乙烯基含量0.3%的乙烯基硅油、乙烯基含量1%的乙烯基硅油、乙烯基含量2%的乙烯基硅油、乙烯基含量3%的乙烯基硅油中的一种或者多种混合物。

根据本发明，所述固化剂含氢硅油为Si-H键含量1%的含氢硅油、Si-H键含量5%的含氢硅油、Si-H键含量10%的含氢硅油、Si-H键含量15%的含氢硅油中的一种。

根据本发明，所述固化促进剂为氯铂酸乙烯基硅氧烷络合物、氯铂酸甲基乙烯基硅氧烷络合物、氯铂酸四氢呋喃络合物、氯铂酸邻苯二甲酸二乙酯络合物中的一种或者多种混合物。

根据本发明，所述导电填料为颗粒D90小于50微米的片状银粉、球状银粉、无定型银粉中的一种或者它们的混合物。

根据本发明，所述界面补强剂硅烷偶联剂为乙烯基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或者多种混合物。

根据本发明，所述硅烷补强填料为粒径为通过3200目筛网的气相法二氧化硅、通过400目筛网的沉淀法二氧化硅中的一种或者它们的混合物。

根据本发明，所述阻聚剂为N-二甲基甲酰胺、N,N,N’N’-四甲基乙二胺、四甲基胍羧酸酯、三苯基膦、二亚甲砜中的一种或者多种混合物。

本发明提供的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶的制备方法，包括以下步骤：

（a）、将所述固化促进剂加热到60～80℃，边搅拌边加入所述阻聚剂，混合均匀后，冷却至室温；

（b）、加入所述乙烯硅油、所述固化剂含氢硅油、所述界面补强剂硅烷偶联剂、所述硅烷补强填料二氧化硅，搅拌混合均匀；

（c）、加入所述银粉导电填料，搅拌混合均匀；

（d）、采用三棍研磨机研磨3遍。

进一步的，所述三棍研磨机的辊间距小于50微米。

本发明的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶制备方法简单、工艺稳定，符合环保要求，而且产品在应用固化过程中无溶剂的挥发，不仅不会危害环境和操作人员；而且不会在胶层中产生气孔，影响芯片的粘结强度。由于不含溶剂，在室温下，胶液的粘度变化缓慢，室温下的粘度增加25%的时间长达2个星期，保证了操作工艺的稳定；适用于LED，集成电路以及分离器件芯片的封装和石英晶体振荡器的封装。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

在以下实施例中，所用银粉导电填料颗粒的D90小于50微米。

实施例1

向装有高速搅拌器和温度计的300ml不锈钢容器装入铂金属类固化促进剂氯铂酸乙烯基硅氧烷络合物1g，在搅拌下加热至60~80°C，接着加入阻聚剂N-二甲基甲酰胺0.1g，混合30分钟混合均匀后，冷却至室温后，加入乙烯基含量0.3%的乙烯基硅油 20g，固化剂Si-H键含量1%的含氢硅油10g，界面补强剂乙烯基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷2g，补强填料过3200目筛网气相法二氧化硅3g后搅拌混合10分钟以上混合均匀后，再加入导电填料片状银粉70g，搅拌混合10分钟以上混合均匀，最后用辊间距小于50微米的三棍研磨机进行研磨3遍制得LED用无溶剂单组分有机硅导电胶。

本实施例制备得到的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶应用工艺是通过针筒分配器进行点胶完成的。经测试，本实施例制备的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶粘度为100Pa.s(25 °C)，室温下粘度增加25%时间为2个星期，于150°C固化1小时后，固化时热失重为0.9%，2 mm × 2 mm芯片推力为5.5 Kgf (25 °C)，体积电阻率为1.0 × 10^-4W.cm，玻璃化转变温度为10℃, 铅笔硬度为7B，粘结物的热分解温度（2%热失重）为300°C。

本实施例制备的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶在0°C贮存6个月后粘度为100Pa.s(25°C)，室温下粘度增加25%时间为2个星期，于150°C固化1小时后，固化时热失重为0.91%，2 mm × 2 mm芯片推力为5.0 Kgf (25°C)，体积电阻率为1.05 × 10^-4W.cm，玻璃化转变温度为10℃，铅笔硬度为7B, 粘结物的热分解温度（2%热失重）为302°C。

实施例2

除LED用无溶剂单组分有机硅导电胶组成变化为乙烯基含量1%的乙烯基硅油10g，固化剂Si-H键含量5%的含氢硅油5g，界面补强剂乙烯基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷2g，补强填料过400目筛网沉淀法二氧化硅7g，铂金属类固化促进剂氯铂酸甲基乙烯基硅氧烷络合物2g，阻聚剂N-二甲基甲酰胺3g，导电填料片状银粉60g外，其他操作步骤同实施例1。

本实施例制备得到的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶应用工艺是通过针筒分配器进行点胶完成的。经测试，本实施例制备的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶粘度为90Pa.s(25°C)，室温下粘度增加25%时间为2个星期，于150°C固化1小时后，固化时热失重为0.95%，2 mm × 2 mm芯片推力为5.2 Kgf(25°C)，体积电阻率2.0 × 10^-4W.cm，玻璃化转变温度5℃, 铅笔硬度为7B，粘结物的热分解温度（2%热失重）为310°C。

该LED用无溶剂单组分有机硅导电胶在0°C贮存6个月后粘度92Pa.s(25°C)，室温下粘度增加25%时间为2个星期，于150°C固化1小时后，固化时热失重为0.95%，2 mm × 2 mm芯片推力为5.0 Kgf(25°C)，体积电阻率2.2 × 10^-4W.cm，玻璃化转变温度10℃，铅笔硬度为7B, 粘结物的热分解温度（2%热失重）为311°C。

实施例3

除LED用无溶剂单组分有机硅导电胶组成变化为乙烯基含量0.3%的乙烯基硅油20g，乙烯基含量1%的乙烯基硅油10g，固化剂Si-H键含量5%的含氢硅油3g，界面补强剂乙烯基三乙氧基硅烷0.5g，补强填料过3200目筛网气相法二氧化硅1g，过400目筛网沉淀法二氧化硅7g，铂金属类固化促进剂氯铂酸四氢呋喃络合物1.5g，阻聚剂N,N,N’N’-四甲基乙二胺5g，导电填料片状银粉65g外，其他操作步骤同实施例1。

本实施例制备得到的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶应用工艺是通过针筒分配器进行点胶完成的。经测试，本实施例制备的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶粘度为110Pa.s(25°C)，室温下粘度增加25%时间为3个星期，于150°C固化1小时后，固化时热失重为0.8%，2 mm × 2 mm芯片推力为6.0 Kgf(25°C)，体积电阻率1.5 × 10^-4W.cm，玻璃化转变温度10℃, 铅笔硬度为7B，粘结物的热分解温度（2%热失重）为350°C。

该LED用无溶剂单组分有机硅导电胶在0°C贮存6个月后粘度为115Pa.s(25°C)，室温下粘度增加25%时间为2个星期，于150°C固化1小时后，固化时热失重为0.9%，2 mm × 2 mm芯片推力为5.8 Kgf(25°C)，体积电阻率1.55 × 10^-4W.cm，玻璃化转变温度10℃，铅笔硬度为7B, 粘结物的热分解温度（2%热失重）为352°C。

实施例4

除LED用无溶剂单组分有机硅导电胶组成变化为乙烯基含量1%的乙烯基硅油20g，固化剂Si-H键含量10%的含氢硅油3g，界面补强剂乙烯基三甲氧基硅烷2.5g，补强填料过3200目筛网气相法二氧化硅1g，铂金属类固化促进剂氯铂酸邻苯二甲酸二乙酯络合物5g，阻聚剂四甲基胍羧酸酯1g，三苯基膦2g，导电填料无定形银粉50g，球状银粉30g外，其他操作步骤同实施例1。

本实施例制备得到的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶应用工艺是通过针筒分配器进行点胶完成的。经测试，本实施例制备的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶粘度为150Pa.s(25°C)，室温下粘度增加25%时间为3个星期，于150°C固化1小时后，固化时热失重为0.85%，2 mm × 2 mm芯片推力为6.0 Kgf(25°C)，体积电阻率0.95 × 10^-4W.cm，玻璃化转变温度10℃, 铅笔硬度为7B，粘结物的热分解温度（2%热失重）为360°C。该LED用无溶剂单组分有机硅导电胶在0°C贮存6个月后粘度152Pa.s(25°C)，室温下粘度增加25%时间为3个星期，于150°C固化1小时后，固化时热失重为0.9%， 2 mm × 2 mm芯片推力为5.8 Kgf(25°C)，体积电阻率1.0 × 10^-4W.cm，玻璃化转变温度10℃，铅笔硬度为7B, 粘结物的热分解温度（2%热失重）为358°C。

实施例5

除LED用无溶剂单组分有机硅导电胶组成变化为乙烯基含量3%的乙烯基硅油5g，乙烯基含量0.3%的乙烯基硅油15g，固化剂Si-H键含量15%的含氢硅油1.5g，界面补强剂乙烯基三乙氧基硅烷2g，乙烯基三甲氧基硅烷3g，补强填料过3200目筛网气相法二氧化硅5g，铂金属类固化促进剂氯铂酸乙烯基硅氧烷络合物5g，阻聚剂二亚甲砜2g，导电填料片状银粉80g外，其他操作步骤同实施例1。

本实施例制备得到的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶应用工艺是通过针筒分配器进行点胶完成的。经测试，本实施例制备的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶粘度为125Pa.s(25°C)，室温下粘度增加25%时间为2个星期，于150°C固化1小时后，固化时热失重为0.95%，2 mm × 2 mm芯片推力为5.5 Kgf(25°C)，体积电阻率0.8 × 10^-4W.cm，玻璃化转变温度5℃, 铅笔硬度为7B，粘结物的热分解温度（2%热失重）为320°C。

该LED用无溶剂单组分有机硅导电胶在0℃贮存6个月后粘度127Pa.s(25°C)，室温下粘度增加25%时间为2个星期，于150°C固化1小时后，固化时热失重为0.95%，2 mm × 2 mm芯片推力为5.0 Kgf(25°C)，体积电阻率0.82 × 10^-4W.cm，玻璃化转变温度5℃，铅笔硬度为7B, 粘结物的热分解温度（2%热失重）为322°C。

实施例6

除LED用无溶剂单组分有机硅导电胶组成变化为乙烯基含量0.3%的乙烯基硅油15g，乙烯基含量2%的乙烯基硅油5g，乙烯基含量3%的乙烯基硅油1.5g，固化剂Si-H键含量15%的含氢硅油1.0g，界面补强剂乙烯基三乙氧基硅烷5g，补强填料过3200目筛网气相法氧化硅3g，铂金属类固化促进剂氯铂酸乙烯基硅氧烷络合物3g，氯铂酸四氢呋喃络合物1g，阻聚剂N,N,N’N’-四甲基乙二胺2g，导电填料片状银粉80g外，其他操作步骤同实施例1。

本实施例制备得到的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶应用工艺是通过针筒分配器进行点胶完成的。经测试，本实施例制备的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶粘度为200Pa.s(25°C)，室温下粘度增加25%时间为2个星期，于150°C固化1小时后，固化时热失重为0.85%，2 mm × 2 mm芯片推力为5.5 Kgf(25°C)，体积电阻率0.7 × 10^-4W.cm，玻璃化转变温度8℃, 铅笔硬度为7B，粘结物的热分解温度（2%热失重）为400°C。

该LED用无溶剂单组分有机硅导电胶在0°C贮存6个月后粘度210Pa.s(25°C)，室温下粘度增加25%时间为2个星期，于150°C固化1小时后，固化时热失重为0.9%，2 mm × 2 mm芯片推力为5.2 Kgf(25°C)，体积电阻率0.72 × 10^-4W.cm，玻璃化转变温度8℃，铅笔硬度为7B, 粘结物的热分解温度（2%热失重）为402°C。

本发明采用乙烯基含量0.3%~3%的乙烯基硅油， Si-H键含量1%～15%的固化剂含氢硅油，铂金属类固化促进剂，银粉导电填料，界面补强剂硅烷偶联剂，硅烷补强填料二氧化硅，含N、P、S的有机物化合物阻聚剂为原料制备LED用无溶剂单组分有机硅导电胶。根据本发明的方法所制得的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶在零度贮存时间超过6个月，固化过程中无溶剂挥发，不会在胶层中产生气孔。固化后热分解温度（2%热失重）大于300℃，固化时热失重小于1%，室温小片推力大于5 Kgf/die(2×2 mm)，体积电阻率小于4.0 × 10^-4W-cm，玻璃化转变温度10℃，铅笔硬度为7B。在室温下，胶液的粘度变化缓慢，室温下的粘度增加25%的时间长达2个星期，保证了操作工艺的稳定。适用于LED，集成电路以及分离器件芯片的封装和石英晶体振荡器的封装。本发明的胶粘剂在LED芯片封装行业上将被广泛的使用。

Claims

1.一种LED用无溶剂单组分有机硅导电胶，其特征在于，包含具有以下重量份的组分：

乙烯硅油 10～30；

固化剂含氢硅油 1～10；

固化促进剂 1～5；

银粉导电填料 60～80；

界面补强剂硅烷偶联剂 0.5～5；

硅烷补强填料二氧化硅 1～8；

阻聚剂 0.1～5。

2.根据权利要求1所述的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶，其特征在于，所述乙烯硅油为乙烯基含量0.3%的乙烯基硅油、乙烯基含量1%的乙烯基硅油、乙烯基含量2%的乙烯基硅油、乙烯基含量3%的乙烯基硅油中的一种或者多种混合物。

3.根据权利要求1所述的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶，其特征在于，所述固化剂含氢硅油为Si-H键含量1%的含氢硅油、Si-H键含量5%的含氢硅油、Si-H键含量10%的含氢硅油、Si-H键含量15%的含氢硅油中的一种。

4.根据权利要求1所述的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶，其特征在于，所述固化促进剂为氯铂酸乙烯基硅氧烷络合物、氯铂酸甲基乙烯基硅氧烷络合物、氯铂酸四氢呋喃络合物、氯铂酸邻苯二甲酸二乙酯络合物中的一种或者多种混合物。

5.根据权利要求1所述的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶，其特征在于，所述导电填料为颗粒D90小于50微米的片状银粉、球状银粉、无定型银粉中的一种或者它们的混合物。

6.根据权利要求1所述的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶，其特征在于，所述界面补强剂硅烷偶联剂为乙烯基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或者多种混合物。

7.根据权利要求1所述的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶，其特征在于，所述硅烷补强填料为粒径为通过3200目筛网的气相法二氧化硅、通过400目筛网的沉淀法二氧化硅中的一种或者它们的混合物。

8.根据权利要求1所述的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶，其特征在于，所述阻聚剂为N-二甲基甲酰胺、N,N,N’N’-四甲基乙二胺、四甲基胍羧酸酯、三苯基膦、二亚甲砜中的一种或者多种混合物。

9.权利要求1~8任一项所述的LED用无溶剂单组分有机硅导电胶的制备方法，其特征在于，包括：

（c）、加入所述银粉导电填料，搅拌混合均匀；

（d）、采用三棍研磨机研磨。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述三棍研磨机的辊间距小于50微米。