CN102391811A - Led用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂 - Google Patents
Led用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂，包含10～20重量份有机硅环氧树脂、10～20重量份有机硅双马来酰亚胺、60～80重量份银粉导电填料、0.3～0.7重量份固化促进剂、0.3～0.7重量份界面补强剂硅烷偶联剂。本发明的导电胶将有机硅双马来酰亚胺和有机硅环氧树脂两者的优势结合，保留了聚硅氧烷树脂的耐高温性能和耐UV性能，同时还使产品具有优异的粘接性能。
Description
技术领域
本发明涉及LED用导电胶粘剂，具体是一种LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂。
背景技术
自跨人21世纪以来，能源形势日益严峻，而节约能源比开发新能源更经济、更环保，应放在首位。当前，照明约占世界总能耗的20%左右。若用能耗低、寿命长、安全、环保的光源取代低效率、高耗电量的传统光源，无疑将带来一场世界性的照明革命[杨雄发，伍川，董红，等。LED封装用有机硅材料的研究进展。有机硅材料，2009，23，47～50]。
LED以其固有的特点，如省电、寿命长、耐震动，响应速度快、冷光源等特点，广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、照明等领域，在我们的日常生活中处处可见，例如家用电器、电话机、仪表照明、汽车防雾灯、交通信号灯等[苏永道，吉爱华，赵超。LED封装技术。 上海，上海交通大学出版社，2010]。超高亮度LED消耗的电能仅是传统光源的1/10，具有不使用严重污染环境的汞、体积小、寿命长等优点。随着超高亮度LED性能的改进，大功率LED有望取代白炽灯等照明光源，成为第四代照明光源[王晓明，郭伟玲，高国，等。LED——新一代照明光源。现代显示，2005，53，15～20]。
随着大功率LED的发展，客户对封装过程中使用的材料提出了越来越高的要求，新的材料不仅要满足客户生产的工艺要求，同时还需要有较好的耐UV性和耐热性，以及足够的粘接强度。传统的环氧导电粘结剂具有优异的常温粘接性能，但是其高温粘接性能却不够理想，此外环氧树脂基体往往不耐UV，在UV光和热的综合作用下，其易发生黄变从而影响LED发光寿命。因此，环氧树脂不适合用于高温场合，或者是能发射紫外波长的LED和大功率LED，以及在户外使用。综上所述，传统的环氧导电粘结剂越来越不能满足日益更新的性能要求，需要对其进行改性。
环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于其介电性能、力学性能、粘接性能、耐腐蚀性能优异，固化收缩率和线膨胀系数小，尺寸稳定性好，工艺性好，综合性能极佳，更由于环氧材料配方设计的灵活性和多样性，使得它在电子电器领域得到广泛的应用。
BMI树脂是指以马来酰亚胺为活性端基的双官能团BMI单体及相关的共聚组分形成的一类热固性树脂，BMI的通式如下所示：
BMI树脂具有良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、模量高、吸湿率低和热膨胀系数小等优良特性，广泛应用于电子电器领域。
硅氧烷类胶粘剂所具有的硅氧主链结构，结构式如下所示：
Si-O-Si有较高的键能，具有较强的耐紫外性，因此适用于任何紫外光照场合。日本信越化学工业的SMP-2800L，日本藤仓化成的单组份含溶剂有机硅导电胶(DOTITE的XA-819A和FX-730)，便是此类产品。因为聚硅氧的主链的极性较小，所以上述所述的导电胶的粘接性较差，芯片推力偏小，室温小片推力<5kgf/die(2×2mm)。
综上所述，环氧树脂、双马来酰亚胺和聚硅氧烷各有优点，如何将三者的优势结合成为本发明需要解决的技术问题。三者的有机结合可以使材料兼具耐高温性能、耐UV性能以及优异的高温粘接性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂，将有机硅双马来酰亚胺和有机硅环氧树脂两者的优势结合，保留了聚硅氧烷树脂的耐高温性能和耐UV性能，同时还使产品具有优异的粘接性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明涉及的LED 用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂，包含具有以下重量份的组份：
有机硅环氧树脂 10～20
有机硅双马来酰亚胺 10～20
银粉导电填料 60～80
固化促进剂 0.3～0.7
界面补强剂硅烷偶联剂 0.3～0.7。
优选的，所述有机硅环氧树脂为以下式（Ⅰ）、式（Ⅱ）、式（Ⅲ）、式（Ⅳ）、式（Ⅴ）或式（Ⅵ）所示的物质：
a、端基为脂环环氧基团的硅油(SiMAET)，其结构为式（Ⅰ）所示：
其中，n=1～6；
b、端基为脂环环氧基团的甲基苯基硅油(SiMPAET)，其结构为式（Ⅱ）所示：
其中，n=1～6；
c、侧基为脂环环氧基团的硅油(SiMAE)，其结构为式（Ⅲ）所示：
其中，n=1～6，m=1～6；
d、端基为环氧基团的甲基硅油(SiMET)，其结构为式（Ⅳ）所示：
其中，n=1～6；
e、端基为环氧基团的甲基苯基硅油(SiMPET)，其结构为式（Ⅴ）所示：
其中，n=1～6；
f、侧基为环氧基团的硅油(SiME)，其结构为式（Ⅵ）所示：
（Ⅵ），
其中，n=1～6，m=1～6。
优选的，所述的有机硅双马来酰亚胺为以下式（Ⅶ）或式（Ⅷ）所示的物质：
a、甲基有机硅双马来酰亚胺(SiMPBMI)，其结构为式（Ⅶ）所示：
（Ⅶ），
其中，n=1～6；
b、甲基苯基有机硅双马来酰亚胺(SiMBMI)，其结构为式（Ⅷ）所示：
其中，n=1～6。
优选的，所述固化促进剂为2-甲基咪唑(2MZ)或2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MZ)。
优选的，所述银粉导电填料为颗粒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几种的混合物。
优选的，所述界面补强剂硅烷偶联剂为3-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷(Z6040)。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：本发明的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂在低温下贮存时间超过6个月，室温下粘度增加25%的时间超过48h；固化后热分解温度(2%质量失重温度)>300℃，室温芯片推力>11kgf/die(2×2mm)，高温芯片推力>2.4kgf/die(2×2mm)，体积电阻率≤
；即该胶粘剂具有良好的贮存稳定性，固化后具有优异的粘接强度、导电性、耐热性和耐UV性。
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。
以下实施例中的片状银粉、球状银粉、无定型银粉均是颗粒D90（指样品的累计粒度分布数达到90%时所对应的粒径）小于50微米的。
实施例1～3
实施例1～3的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂的组份(重量份数)及性能如表1所示，折射率为1.45～1.51，玻璃化转变温度为120～121℃，2×2mm芯片推力为12～14kgf(25℃)、2.6～2.8kgf (250℃)，体积电阻率为2.0×10-4～3.0×10-4W.cm。
表1 实施例1～3的组份及性能
实施例4～6
实施例4～6的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂的组份(重量份数)及性能如表2所示，折射率为1.45～1.51，玻璃化转变温度为115～117℃，2×2mm芯片推力为12～13kgf(25℃)、2.6～2.7kgf (250℃)，体积电阻率为2.0×10-4～3.0×10-4W.cm。
表2 实施例4～6的组份及性能
实施例7～9
实施例7～9的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂的组份(重量份数)及性能如表3所示，折射率为1.45～1.51，玻璃化转变温度为105～106℃，2×2mm芯片推力为11～13kgf(25℃)、2.4～2.6kgf (250℃)，体积电阻率为2.0×10-4～3.0×10-4W.cm。
表3 实施例7～9的组份及性能
实施例10～12
实施例10～12的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂的组份(重量份数)及性能如表4所示，折射率为1.45～1.51，玻璃化转变温度为110～111℃，2×2mm芯片推力为13～14kgf (25℃) 、2.6～2.7kgf (250℃)，体积电阻率为2.0×10-4～3.0×10-4W.cm。
表4 实施例10～12的组份及性能
实施例13～15
实施例13～15的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂的组份(重量份数)及性能如表5所示，折射率为1.45～1.51，玻璃化转变温度为105～106℃，2×2mm芯片推力为12～13kgf (25℃) 、2.6～2.7kgf (250℃)，体积电阻率为2.0×10-4～3.0×10-4W.cm。
表5 实施例13～15的组份及性能
实施例16～18
实施例16～18的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂的组份(重量份数)及性能如表6所示，折射率为1.45～1.51，玻璃化转变温度为95～96℃，2×2mm芯片推力为12～13kgf (25℃)、2.5～2.7kgf (250℃)，体积电阻率为2.0×10-4～3.0×10-4W.cm。
表6 实施例16～18的组份及性能
结合上述实施例，本发明的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂在低温下贮存时间超过6个月，室温下粘度增加25%的时间超过48h；固化后热分解温度(2%质量失重温度)>300℃，室温芯片推力>11kgf/die(2×2mm)，高温芯片推力>2.4kgf/die(2×2mm)，体积电阻率≤3.0×10-4 
；即该胶粘剂具有良好的贮存稳定性，固化后具有优异的粘接强度、导电性、耐热性和耐UV性。
Claims (6)
1.一种LED 用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂，其特征在于，包含具有以下重量份的组份：
有机硅环氧树脂 10～20
有机硅双马来酰亚胺 10～20
银粉导电填料 60～80
固化促进剂 0.3～0.7
界面补强剂硅烷偶联剂 0.3～0.7。
2.根据权利要求1所述的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂，其特征在于，所述有机硅环氧树脂为以下式（Ⅰ）、式（Ⅱ）、式（Ⅲ）、式（Ⅳ）、式（Ⅴ）或式（Ⅵ）所示的物质：
a、端基为脂环环氧基团的硅油，其结构为式（Ⅰ）所示：
（Ⅰ），
其中，n=1～6；
b、端基为脂环环氧基团的甲基苯基硅油，其结构为式（Ⅱ）所示：
其中，n=1～6；
c、侧基为脂环环氧基团的硅油，其结构为式（Ⅲ）所示：
（Ⅲ），
其中，n=1～6，m=1～6；
d、端基为环氧基团的甲基硅油，其结构为式（Ⅳ）所示：
其中，n=1～6；
e、端基为环氧基团的甲基苯基硅油，其结构为式（Ⅴ）所示：
其中，n=1～6；
f、侧基为环氧基团的硅油，其结构为式（Ⅵ）所示：
其中，n=1～6，m=1～6。
3.根据权利要求1所述的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂，其特征在于，所述的有机硅双马来酰亚胺为以下式（Ⅶ）或式（Ⅷ）所示的物质：
a、甲基有机硅双马来酰亚胺，其结构为式（Ⅶ）所示：
其中，n=1～6；
b、甲基苯基有机硅双马来酰亚胺，其结构为式（Ⅷ）所示：
（Ⅷ），
其中，n=1～6。
4.根据权利要求1所述的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂，其特征在于，所述固化促进剂为2-甲基咪唑或2-乙基-4-甲基咪唑。
5.根据权利要求1所述的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂，其特征在于，所述银粉导电填料为颗粒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几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的LED用高粘接强度双马来酰亚胺-环氧导电胶粘剂，其特征在于，所述界面补强剂硅烷偶联剂为3-缩水甘油基丙基三甲氧基硅烷。
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