CN102775736A

CN102775736A - 一种led封装材料、以及用于该封装材料的组合物

Info

Publication number: CN102775736A
Application number: CN2012102930171A
Authority: CN
Inventors: 陈信宏; 黄俊伟; 刘肯华
Original assignee: SWANCOR (SHANGHAI) FINE CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: SWANCOR (SHANGHAI) FINE CHEMICAL CO Ltd
Priority date: 2012-08-16
Filing date: 2012-08-16
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明提供了一种具有良好阻水阻气性能的LED封装材料、以及用于所述LED封装材料的组合物，包括：环氧树脂100重量单位；酸酐类硬化剂（固化剂）70~150重量单位；防水剂0.01~20重量单位，其中，所述防水剂选自硅氧烷、硅氧烷衍生物、硅烷中的任意一种或几种的组合。本发明制备的LED封装材料，能够长期在户外使用，而不会出现吸湿造成的严重的光衰。

Description

一种LED封装材料、以及用于该封装材料的组合物

技术领域

本发明涉及一种LED封装材料，尤其涉及一种能够大幅降低水汽吸附的LED封装材料、及其组成。

背景技术

半导体封装能够使器件维护本身气密性，并保护器件不受周围环境中湿度和温度的影响，目前大多数晶体管、集成电路均采用塑料封装材料，其中环氧树脂为最为常用的塑料封装材料。

在LED灯组件用于户外显示屏方面，目前并没有一套完整的测试规格对封装材料进行测试，各大厂商主要依靠高温高湿（85℃/85％湿度，或60℃/90％湿度）的加严条件，以及TS（Thermal shock）或TC（Thermal cycle）作为LED封装材料性能优劣的判断，往往验证时间长，并且仅考虑了湿度、温度对光衰的影响，而忽略了压力对于封装材料的负面效应。

一般来说，压力增加的情形之下，封装材料会增加对于湿气的吸附性，要判断材料的优劣，除了材料的耐候性之外，对于材料的吸湿能力也必须要加以考虑，尤其在户外的使用，长期的吸湿会造成封装材料的变化，例如表面雾化、芯片锈蚀等，在温差很大的环境之下，高吸湿的材料往往会因为热胀冷缩造成芯片剥离甚至断裂，所以评估材料的吸湿性是LED封装材料不可忽略的，利用高压反应釜的测试，可以快速的判断此材料的吸湿效果，高压反应釜测试后发现，目前大多数封装材料吸湿性高，光衰大于50％以上，因此，开发抗吸湿的LED封装材料用于户外显示屏是一个非常重要的课题。

发明内容

针对现有技术中LED封装材料吸湿性过高的问题，本发明提供了一种新的用于LED封装材料的组合物、所述组合物制成的LED封装材料。

本发明第一个方面是提供一种用于LED封装材料的组合物，包括如下重量比例的组分：

环氧树脂 100重量单位；

酸酐类硬化剂（固化剂）70～150重量单位；

防水剂 0.01～20重量单位。

其中，所述防水剂选自硅氧烷、硅氧烷衍生物、硅烷中的任意一种或几种的组合。

此外，还可以包括促进剂、分散剂、阻燃剂、填料、颜料、润滑剂、脱模剂中的任意一种或几种的组合。

其中，所述环氧树脂可以是缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂中的任意一种或几种的组合，可以是选自、但不限于：双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、四溴双酚A环氧树脂、橡胶改性环氧树脂、脂环族环氧树脂、脂肪族环氧树脂中的任意一种或任意几种的混合物。

应当注意的是，所述环氧树脂数均分子量可以选用本领域常用分子量。

其中，所述酸酐类硬化剂可以是对称酸酐和/或不对称酸酐（混合酸酐），所述酸酐可以是选自、但不限于：顺丁烯二酸酐、均苯四甲酸二酐、邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、四溴苯二甲酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、聚壬乙酸酐中的任意一种或几种的混合物，应当注意的是，本法所述酸酐包括改性的酸酐，如70#酸酐（丁二烯改性顺丁烯二酸酐）、647#酸酐（双环戊二烯改性顺丁烯二酸酐）、308桐油酸酐（桐油改性顺丁烯二酸酐）、均苯四甲酸二酐与二元醇合成的酸酐（如二苯醚四酸二酐）。本发明所述酸酐类硬化剂优选为甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐或其混合物，更优选为甲基六氢苯酐。

每100重量单位的环氧树脂用所述酸酐硬化剂的量优选为90～130重量单位，更优选为90～110重量单位。

其中，所述硅氧烷或其衍生物并无特殊限制，所述硅氧烷衍生物可以是烷基硅烷、胺基硅氧烷、环氧基硅氧烷、丙烯酰基硅氧烷、甲基丙烯酰基硅氧烷中的任意一种或几种的组合。所述烷基优选为C1～C5的烷基（如甲基、乙基），所述胺基可以是伯胺、仲胺和叔胺；所述硅氧烷衍生物最优选为环氧基和/或烷氧基硅氧烷，可选自、但不限于：3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基二甲氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷、环氧基硅氧烷低聚物中的任意一种或几种的组合，并最优选为环氧基硅氧烷低聚物（epoxysilicone alkoxy oligomer）。

每100重量单位的环氧树脂用所述硅氧烷或其衍生物的量优选为0.01～15重量单位，更优选为0.1～13重量单位，更优选为1～10重量单位

其中，所述促进剂并无特殊限制，可以是含氮类、乙酰丙酮金属盐、羧酸盐、酚类、含磷系、含溴系促进剂，并优选为含磷系促进剂，如三苯基膦、和/或其盐。每100重量单位的环氧树脂用促进剂的量优选为0.01～10重量单位。

其中，所述分散剂并无特殊限制，如有机硅粉末系分散剂、三聚氰胺、二氧化硅（silica）、亚克力材料，并优选为有机硅粉末系分散剂。

其中，所述阻燃剂可以是有机阻燃剂，如四溴化双酚，和/或无机阻燃剂，如三氧化二锑。

其中，所述填料如二氧化硅、氢氧化铝、氧化铝、云母、碳化硅。

其中，所述脱模剂如蜡、硬脂酸、硬脂酸盐。

本发明第二个方面是提供一种上述组合物制备的LED封装材料。制备方法可以选用本领域任意已知的方法。

本发明第三个方面是提供一种防水剂在上述LED封装材料中的应用，其中，所述防水剂选自硅氧烷、硅氧烷衍生物、硅烷中的任意一种或几种的组合。

由于本发明组合物中加入了硅氧烷或其衍生物等作为防水剂，制备的LED封装材料的光衰大幅降低，能够长期在户外使用，而不会出现吸湿造成的严重的光衰。

具体实施方式

本发明提供了一种用于LED封装材料的组合物，包括如下重量比例的组分：

环氧树脂 100重量单位；

酸酐类硬化剂（固化剂）70～150重量单位；

防水剂 0.01～20重量单位。

此外还可以包括促进剂、分散剂、阻燃剂、填料、颜料、润滑剂、脱模剂中的任意一种或几种的组合。

其中，所述环氧树脂可以是缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、脂肪族环氧树脂中的任意一种或几种的组合，可以是选自、但不限于：双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、四溴双酚环氧树脂、橡胶改质环氧树脂、脂环族环氧树脂、脂肪族环氧树脂中的任意一种或任意几种的混合物。

按照重量计算，每100重量单位的环氧树脂用所述酸酐硬化剂的量优选为90～130重量单位，更优选为90～110重量单位。当硬化剂含量过多（大于110重量单位）或过少（小于90重量单位）的情况下，会出现Tg过低、变黄、或性能可靠性不佳的问题。

每100重量单位的环氧树脂用所述防水剂的量优选为0.01～15重量单位，更优选为0.1～13重量单位，更优选为1～10重量单位。当含量过少时（低于0101重量单位），防水性能不佳，当含量过高时（高于15重量单位）时容易出现透明性和强度变差的问题。

其中，所述促进剂并无特殊限制，可以是叔胺类、咪唑类、乙酰丙酮金属盐、羧酸盐、酚类、含磷系促进剂，并优选为含磷系促进剂，如三苯基膦、和/或其盐。每100重量单位的环氧树脂用促进剂的量优选为0.01～10重量单位。

其中，所述分散剂并无特殊限制，如有机硅粉末系分散剂。

对比例1

本实施例用于LED封装材料组合物的组分重量比为：环氧树脂：硬化剂：促进剂：扩散剂=1：1：0.02：0.01。

环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂混合物。

硬化剂为甲基六氢苯酐（MHHPA）酸酐硬化剂。

对比例2

环氧树脂为双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂混合物。

硬化剂为MHHPA酸酐硬化剂。

实施例1

取100g对比例1的组合物，加入3g epoxy silcone alkoxy oligomer，均匀混合，制成LED封装材料组合物。

实施例2

取100g对比例1的组合物，加入5g epoxy silcone alkoxy oligomer，均匀混合，制成LED封装材料组合物。

实施例3

取100g对比例2的组合物，加入3g epoxy silcone alkoxy oligomer，均匀混合，制成LED封装材料组合物。

实施例4

取100g对比例2的组合物，加入5g epoxy silcone alkoxy oligomer，均匀混合，制成LED封装材料组合物。

实施例1～4与对比例1～2组合物制成的LED封装材料的光衰性能评估

分别将比较例1～2以及实施例1～4的LED封装组成物混合并搅拌均匀后，灌成5mm lamp，初烤125度1小时，后烤140度4小时，其后，将前述lamp成品置入高压反应釜中，压力控制在2atm，温度120℃，测试48小时，利用LED亮度测试机记录光衰数据（LED-BNTW-12-XY，宏纲股份有限公司），测试结果见表1；其中，光衰按照公式（I）计算，负值表示LED变暗，正值表示LED变亮：

光衰=(後光通量-初使光通量)/初使光通量（I）

从表1可知，不论是采用双酚A型环氧树脂（比较例2以及实施例3、4），或是采用双酚A型环氧树脂与脂环组环氧树脂混合物（比较例1以及实施例1、2），添加epoxy silcone alkoxy oligomer后，经过高压反应釜测试后，相比于未添加epoxy silcone alkoxy oligomer的对比例，光衰均有显著的下降，甚至在实施例2和4中，LED变亮。

表1，实施例与对比例的光衰对比

实施例5

组分重量比为：双酚F型环氧树脂：甲基四氢苯酐：epoxy silcone alkoxyoligomer：促进剂=10：7：0.01：0.02：0.02。

实施例6

组分重量比为：酚醛型环氧树脂：邻苯二甲酸酐：epoxy silcone alkoxyoligomer：促进剂=10：7：1：0.5：0.2。

实施例7

组分重量比为：双酚A型环氧树脂：顺丁烯二酸酐：epoxy silcone alkoxyoligomer：促进剂=10：12：1：0.2：0.1。

实施例8

组分重量比为：双酚A型环氧树脂：六氢邻苯二甲酸酐：epoxy silcone alkoxyoligomer：促进剂：填料=10：12：1：0.2：0.1：0.02。

实施例9

组分重量比为：双酚A型环氧树脂：六氢邻苯二甲酸酐：epoxy silcone alkoxyoligomer：促进剂：填料=10：15：0.1：0.01：0.01：0.02。

实施例10

组分重量比为：双酚A型环氧树脂：六氢邻苯二甲酸酐：epoxy silcone alkoxyoligomer：促进剂：填料=10：8：0.5：0.01：0.01：0.02。

实施例5～10中组合物，按照实施例1～4的方法制成5mm lamp，并按照上述光衰评性能估方法进行测试，结果见表2。

表2，实施例5～10光衰测试结果

实施例	光衰百分比
		实施例5	2.02％
实施例6	-2.72％
		实施例7	-5.35％
实施例8	1.35％
		实施例9	2.01％
实施例10	-3.62％

上述实施例5～10表明，本发明之LED封装组成物确实在经过高压高温高湿的反应测试后能够大幅地降低水气的吸附，其光衰测试均小于10％，因此具有能够长期户外使用且不会因为吸湿过后造成光衰严重的优势。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims

1.一种用于LED封装材料的组合物，其特征在于，包括如下重量比例的组分：

环氧树脂 100重量单位；

酸酐类硬化剂 70~150重量单位；

防水剂 0.01~20重量单位；

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述环氧树脂选自：双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛型环氧树脂、四溴双酚A环氧树脂、橡胶改性环氧树脂、脂环族环氧树脂、脂肪族环氧树脂中的任意一种或任意几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述酸酐类硬化剂为对称酸酐和/或不对称酸酐。

4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述酸酐类硬化剂为甲基四氢苯酐、和/或甲基六氢苯酐。

5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述硅氧烷衍生物选自烷基硅烷、胺基硅氧烷、环氧基硅氧烷、丙烯酰基硅氧烷、甲基丙烯酰基硅氧烷中的任意一种或几种的组合。

6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，组分还包括促进剂、分散剂、阻燃剂、填料、颜料、润滑剂、脱模剂中的任意一种或几种的组合。

7.根据权利要求6所述的组合物，其特征在于，所述促进剂为含磷系促进剂。

8.根据权利要求1或6所述的组合物，其特征在于，包括如下重量比例的组分：

环氧树脂 100重量单位；

酸酐类硬化剂 70~150重量单位；

防水剂 0.01~20重量单位；

促进剂 0.01~20重量单位。

9.一种采用如权利要求1~8中任意一项组合物制备的LED封装材料。

10.一种防水剂在权利要求9所述LED封装材料中的应用，其特征在于，所述防水剂选自硅氧烷、硅氧烷衍生物、硅烷中的任意一种或几种的组合。