CN102964776A - 一种封装树脂组合物 - Google Patents

Abstract

一种封装树脂组合物，包括含有环氧基团或不饱和双键的聚合物树脂、能够使所述聚合物树脂交联固化的硬化剂、填充剂以及荧光粉，其中：聚合物树脂与硬化剂组成的组分中，聚合物树脂与硬化剂的质量比为8.0-92.0w%:8.0-92.0w%；填充剂的用量为聚合树脂与硬化剂的总量的0.05-10.0wt%；荧光粉的用量为聚合树脂与硬化剂的总量的1-40.0wt%，由于本发明的封装树脂组合物能够使发光二极管封装胶体内荧光粉分布均匀，进而有效降低发光二极管色温差，分布均匀的荧光粉也较不易与芯片直接接触，故可以减少荧光粉因散热不良所致之效率降低以及损耗率增加的问题，从而提升产品的良率。

Description

一种封装树脂组合物

技术领域

本发明涉及一种封装树脂组合物，尤其涉及一种可有效降低发光二极管色温差的封装树脂组合物。 

背景技术

目前发光二极管(light-emitting diode，简称LED)的主流制造方式为荧光粉转换技术，是通过一蓝光发光二极管芯片发出蓝光来激发涂布在上方的荧光粉体，将部分蓝光转换成黄光，再与蓝光发光二极管的蓝光混合为白光；在一远离（Remote）芯片涂布的荧光粉封装工艺中，是通过一蓝光二极管芯片发出蓝光来激发涂布在一胶体（其材质选自环氧树脂及硅胶其中之一）上方的荧光粉体，将部分蓝光转换成黄光，再与蓝光发光二极管的蓝光混合为白光，此远离（Remote）芯片涂布的工艺的荧光粉封装可让发光二极管产生较高的发光效率。 

然而，前述发光二极管的质量稳定性及色彩均匀度主要受限于荧光粉体在发光二极管芯片上涂布的浓度、体积以及位置，其中最为重要的因素莫过于荧光粉在发光二极管芯片上涂布的形状。 

荧光粉封装工艺在发光二极管制造过程中起着至关重要的作用，其基本封装工艺已被掌握，拥有一定基础的发光二极管厂商都可以做出足够亮度的二极管，但是，公知荧光粉封装工艺中大部分是利用滴定方式在发光二极管芯片上涂布荧光粉体，或者利用混合有荧光粉的发光二极管封装胶体来封装芯片。滴定方式无法精确控制荧光粉涂布的形状，大幅影响发光二极管的光学色彩质量，常会发现在空间中会产生色温分布不均匀的现象，如黄晕现象，并且由于荧光粉沉淀的关系，造成发光二极管的色温（Color Temperature，简称CT）偏差。利用混合有荧光粉的发光二极管封装胶体来封装芯片，在封装过程中，其荧光粉容易因为重力作用而产生荧光粉严重沉淀的问题，并使发光二极管封装胶体内的荧光粉分布不均。若也会导致色温不均匀而形成明显的黄晕或蓝晕现象。而且，当芯片功率较高时，如果荧光粉沉淀而与芯片直接接触时，容易因散热不良导致效率降低以及损耗率增加等问题，进而增加产品的不合格率。 

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述缺陷，提供一种可有效降低发光二极管色温差的封装树脂组合物。 

本发明所提供封装树脂组合物，主要包括含有环氧基团或不饱和双键的聚合物树脂，能够使所述聚合物树脂交联固化的硬化剂，填充剂以及荧光粉，其中，聚合物树脂与硬化剂组成的组分中，聚合物树脂与硬化剂的质量比为8.0-92.0w% : 8.0-92.0w%；填充剂的用量为聚合树脂与硬化剂的总量的0.05-10.0 wt%；荧光粉的用量为聚合树脂与硬化剂的总量的1-40.0 wt%。 

所述聚合物树脂为环氧树脂和/或含乙烯基硅胶树脂，其中，环氧树脂的环氧当量优选为100-300克/当量，含乙烯基硅胶树脂的乙烯基含量优选为0.03-0.3毫摩尔/克。环氧树脂可为缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、以及脂环族类环氧树脂等中的一种或多种，但不受限于上述聚合物树脂。 

所述硬化剂可为酸酐或是含硅氢基硅胶树脂等。其中，所述酸酐可以是脂环族酸酐或芳香族酸酐等，如邻苯二甲酸酐（phthalic anhydride）、四氢苯酐(tetrahydrophthalic anhydride, THPA)、六氢苯酐(hexahydrophthalic anhydride, HHPA)、烃基取代四氢苯酐、烃基取代六氢苯酐、琥珀酸酐(succinic anhydride)、顺丁烯二酸酐(maleic anhydride)、烃基取代琥珀酸酐、烃基取代顺丁烯二酸酐等中的任意一种或几种，其中，所述烃基取代物可以为单烃基取代物，也可以为多烃基取代物。所述烃基取代四氢苯酐、烃基取代六氢苯酐和烃基取代顺丁烯二酸酐中的烃基优选为C1~C5的烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基等。所述烃基取代六氢苯酐最优选为甲基六氢苯酐(methylhexahydrophthalic anhydride, MHHPA)等，所述烃基取代顺丁烯二酸酐最优选为甲基顺丁烯二酸酐(methylmaleic anhydride)等。所述烃基取代琥珀酸酐优选为为C1~C20的烯基取代琥珀酸酐等，如次甲基丁二酸酐(methylene succinic anhydride)或是十二烯琥珀酸酐(dodecenyl succinic anhydride)等。 

所述填充剂可为选自纳米二氧化硅(nano-silica)、石英粉、熏硅(fumed silica)、黏土(clay) 、轻质碳酸钙、轻质氧化镁、滑石粉或二氧化钛等中的一种或多种，但不受限于上述物质。 

所述荧光粉可为一般市售用于发光二极管封装的荧光粉，且可依实际需求而选择适当颜色。 

本发明的封装树脂组合物可选择性地添加硬化促进剂，如苄基二甲胺、三（二甲基氨基甲基）苯酚、二甲基环已胺等叔胺类；1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、1-苄基-2-甲基咪唑等咪唑类；三苯基膦、亚磷酸三苯酯等有机磷类化合物；四苯基溴化磷、四正丁基溴化磷等季磷盐类；1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯及其有机酸盐等二氮杂双环烯烃类；辛酸锌、辛酸锡、铝乙酰丙酮配位化合物等有机金属化合物类；四乙基铵溴化物、四丁基铵溴化物等季铵盐类；三氟化硼、三苯基硼酸酯等硼化物类；氯化锌、氯化锡等金属卤化物等。 

本发明的封装树脂组合物还可包括抗氧化剂，如受阻酚系抗氧化剂、硫系抗氧剂、磷系抗氧化剂等。受阻酚系抗氧化剂可以为3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八烷醇酯、三乙二醇双[3-（3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酸酯]、3,9-双{2-[3-（3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基）丙酰氧基]-1,1-二甲基乙基}-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷或2,6-双（1,1-而甲基乙基）-4-甲基苯酚（BHT）等。 

本发明的封装树脂组合物还可根据需要选择性地掺和如下添加剂：增塑剂、润滑剂、偶联剂、无机填充剂的表面处理剂、阻燃剂、防静电剂、表面活性剂、表面张力降低剂、消泡剂、防沉淀剂、光扩散剂、紫外线吸收剂、导电性填充剂、用于调节粘度的低粘度溶剂等。 

由于本发明的封装树脂组合物能够使发光二极管封装胶体内荧光粉分布均匀，进而有效降低发光二极管色温差，分布均匀的荧光粉也较不易与芯片直接接触，故可以减少荧光粉因散热不良导致效率降低以及损耗率增加的问题，因此可提升产品的良率。 

具体实施方式

本发明实施例封装树脂组合物，主要包括有含有环氧基团或不饱和双键的聚合物树脂、能够使所述聚合物树脂交联固化的硬化剂、填充剂以及荧光粉。 

聚合物树脂与硬化剂组成的组分中，聚合物树脂的含量优选为8.0-92.0 wt%，当聚合物树脂的含量不足8.0 wt%或是超过92 wt%时，会有硬化不完全的情形。该聚合物树脂为环氧树脂和/或含乙烯基硅胶树脂，其中，环氧树脂的环氧当量优选为100-300克/当量，含乙烯基硅胶树脂的乙烯基含量优选为0.03-0.3毫摩尔/克。环氧树脂可为缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、以及脂环族类环氧树脂等中的一种或多种，但不受限于上述聚合物树脂。 

聚合物树脂与硬化剂组成的组分中，硬化剂的含量优选为8.0-92.0 wt%，当硬化剂的含量不足8.0 wt%或是超过92 wt%时，会有硬化不完全的情形。该硬化剂可为酸酐或是含硅氢基硅胶树脂等。其中，所述酸酐可以是脂环族酸酐或芳香族酸酐等，如邻苯二甲酸酐（phthalic anhydride）、四氢苯酐(tetrahydrophthalic anhydride, THPA)、六氢苯酐(hexahydrophthalic anhydride, HHPA)、烃基取代四氢苯酐、烃基取代六氢苯酐、琥珀酸酐(succinic anhydride)、顺丁烯二酸酐(maleic anhydride)、烃基取代琥珀酸酐、烃基取代顺丁烯二酸酐等中的任意一种或几种，其中，所述烃基取代物可以为单烃基取代物，也可以为多烃基取代物。所述烃基取代四氢苯酐、烃基取代六氢苯酐和烃基取代顺丁烯二酸酐中的烃基优选为C1~C5的烷基，如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、新戊基、异戊基等。所述烃基取代六氢苯酐最优选为甲基六氢苯酐(methylhexahydrophthalic anhydride, MHHPA)等，所述烃基取代顺丁烯二酸酐最优选为甲基顺丁烯二酸酐(methylmaleic anhydride)等。所述烃基取代琥珀酸酐优选为C1~C20的烯基取代琥珀酸酐等，如次甲基丁二酸酐(methylene succinic anhydride)或是十二烯琥珀酸酐(dodecenyl succinic anhydride)等。 

填充剂的用量优选为聚合树脂与硬化剂的总量的0.05-10.0 wt%，当填充剂的含量不足0.05 wt%或是超过10.0 wt%时，荧光粉的沉降现象会变严重。该填充剂为纳米二氧化硅、石英粉、熏硅、黏土、轻质碳酸钙、轻质氧化镁、滑石粉或二氧化钛等中的一种或多种，但不受限于上述物质。 

荧光粉的用量优选为聚合树脂与硬化剂的总量的1-40.0 wt%，当(d)荧光粉的含量不足1 wt%或是超过40.0 wt%时，会使发光二极管的发光效率变差。该荧光粉并无特定限制，其可为一般市售用于发光二极管封装的荧光粉，且可依实际需求而选择适当颜色。 

本发明的封装树脂组合物还可根据需要选择性地掺和如下添加剂：硬化促进剂、抗氧化剂、增塑剂、润滑剂、偶联剂、无机填充剂的表面处理剂、阻燃剂、防静电剂、表面活性剂、表面张力降低剂、消泡剂、防沉淀剂、光扩散剂、紫外线吸收剂、导电性填充剂、用于调节粘度的低粘度溶剂等。 

兹列举以下范例进一步阐明本发明，然而该范例仅用以更加了解本发明，而非用以限制本发明之范围，举凡所属技术领域中具有通常知识者，在不违反本发明创作精神下所为之各种变化与修饰均俱属本发明之范畴。 

实验例1---聚合物树脂为环氧树脂

依据表一所示的组成成分与用量，分别将聚合物树脂、硬化剂以及填充剂均匀混合搅拌25分钟后，再加入荧光粉持续搅拌12分钟，即可获得实施例1至93（Ex.1~Ex.93）以及比较例1至12（C.Ex.1~ C.Ex.12）的组合物，之后，将所得组合物分别置入锥型塑料管内观察荧光粉的沉淀现象，并将观察结果显示于表三中。其中，实验例1的聚合物树脂使用缩水甘油醚类环氧树脂以及脂环族类环氧树脂，而硬化剂使用酸酐。

实验例2---聚合物树脂为硅胶树脂

按照与实验例1相同的方法，依据表二所示的组成成分与用量获得实施例94至129（Ex.94~Ex.129）以及比较例13至22（C.Ex.13~ C.Ex.22）的组合物，之后，将所得组合物分别置入锥型塑料管内观察荧光粉的沉淀现象，并将观察结果显示于表四中。其中，实验例2的聚合物树脂使用含乙烯基硅胶树脂，而硬化剂使用含硅氢基硅胶树脂。

【表一】 

表一中：

聚合物树脂：

①为双酚型环氧树脂（长春人造树脂厂供售，型号186），环氧当量为180至190克/当量，黏度约为7000至10000cps。

②为双酚型环氧树脂（南亚树脂有限公司供售，型号127），环氧当量为176至184克/当量，黏度约为8000至11000cps。 

③为脂环族环氧树脂（亨斯曼(Huntsman)公司供售，型号184），环氧当量为164至173克/当量，黏度约为700至900cps。 

④为脂环族环氧树脂（亨斯曼(Huntsman)公司供售，型号179），环氧当量为126至143克/当量，黏度约为250至450cps。 

硬化剂： 

①为脂环族酸酐（南亚树脂有限公司供售的甲基六氢苯酐），黏度约为50至70cps。

②为脂环族酸酐（南亚树脂有限公司供售的六氢苯酐），熔点约为32至36℃。 

填充剂： 

N-S为纳米二氧化硅，F-S为熏硅，以及TiO₂为二氧化钛，皆由德固萨(Degussa)化学公司供售。

荧光粉由弘大贸易股份有限公司供售。 

【表二】 

表二中：

聚合物树脂：

①为含乙烯基硅胶树脂（鸿连实业有限公司供售，型号polymer-10000），乙烯基含量为0.05毫摩尔/克以及黏度为10000cps。

②为含乙烯基硅胶树脂（鸿连实业有限公司供售，型号polymer-5000），乙烯基含量为0.06毫摩尔/克以及黏度为5000cps。 

③为含乙烯基硅胶树脂（鸿连实业有限公司供售，型号polymer-1000），乙烯基含量为0.11毫摩尔/克以及黏度为1000cps。 

硬化剂： 

①为含硅氢基硅胶树脂（鸿连实业有限公司供售，型号101），硅氢基含量为7.55毫摩尔/克以及黏度为45cps。

②为含硅氢基硅胶树脂（鸿连实业有限公司供售，型号100），硅氢基含量为3.80毫摩尔/克以及黏度为100cps。 

填充剂： 

N-S为纳米二氧化硅，F-S为熏硅，以及TiO₂为二氧化钛，皆由德固萨(Degussa)化学公司供售。

荧光粉由弘大贸易股份有限公司供售。 

【表三】 

项目	抗沉降效果	项目	抗沉降效果	项目	抗沉降效果
						Ex.1	可	Ex.36	佳	Ex.71	佳
Ex.2	佳	Ex.37	佳	Ex.72	佳
						Ex.3	可	Ex.38	佳	Ex.73	佳
Ex.4	可	Ex.39	佳	Ex.74	佳
						Ex.5	可	Ex.40	可	Ex.75	佳
Ex.6	佳	Ex.41	佳	Ex.76	佳
						Ex.7	佳	Ex.42	可	Ex.77	佳
Ex.8	佳	Ex.43	可	Ex.78	佳
						Ex.9	可	Ex.44	可	Ex.79	佳
Ex.10	可	Ex.45	佳	Ex.80	佳
						Ex.11	佳	Ex.46	佳	Ex.81	佳
Ex.12	佳	Ex.47	佳	Ex.82	佳
						Ex.13	佳	Ex.48	佳	Ex.83	佳
Ex.14	佳	Ex.49	佳	Ex.84	佳
						Ex.15	佳	Ex.50	佳	Ex.85	可
Ex.16	佳	Ex.51	佳	Ex.86	可
						Ex.17	佳	Ex.52	佳	Ex.87	可
Ex.18	佳	Ex.53	佳	Ex.88	佳
						Ex.19	佳	Ex.54	佳	Ex.89	佳
Ex.20	佳	Ex.55	佳	Ex.90	可
						Ex.21	佳	Ex.56	佳	Ex.91	佳
Ex.22	佳	Ex.57	佳	Ex.92	可
						Ex.23	可	Ex.58	佳	Ex.93	可
Ex.24	可	Ex.59	佳	C.Ex.1	可
						Ex.25	可	Ex.60	佳	C.Ex.2	佳
Ex.26	佳	Ex.61	佳	C.Ex.3	佳
						Ex.27	佳	Ex.62	可	C.Ex.4	佳
Ex.28	佳	Ex.63	可	C.Ex.5	差
						Ex.29	佳	Ex.64	可	C.Ex.6	差
Ex.30	佳	Ex.65	佳	C.Ex.7	差
						Ex.31	佳	Ex.66	佳	C.Ex.8	差
Ex.32	可	Ex.67	佳	C.Ex.9	差
						Ex.33	佳	Ex.68	佳	C.Ex.10	差
Ex.34	可	Ex.69	佳	C.Ex.11	差
						Ex.35	可	Ex.70	佳	C.Ex.12	差

【表四】

项目	抗沉降效果	项目	抗沉降效果	项目	抗沉降效果
						Ex94	佳	Ex.110	佳	Ex.126	可
Ex.95	佳	Ex.111	佳	Ex.127	佳
						Ex.96	佳	Ex.112	可	Ex.128	可
Ex.97	佳	Ex.113	可	Ex.129	可
						Ex.98	佳	Ex.114	可	C.Ex.13	差
Ex.99	佳	Ex.115	佳	C.Ex.14	差
						Ex.100	可	Ex.116	可	C.Ex.15	差
Ex.101	可	Ex.117	可	C.Ex.16	差
						Ex.102	可	Ex.118	佳	C.Ex.17	差
Ex.103	佳	Ex.119	佳	C.Ex.18	差
						Ex.104	可	Ex.120	佳	C.Ex.19	差
Ex.105	可	Ex.121	佳	C.Ex.20	差
						Ex.106	佳	Ex.122	佳	C.Ex.21	差
Ex.107	佳	Ex.123	佳	C.Ex.22	差
						Ex.108	佳	Ex.124	可
Ex.109	佳	Ex.125	可

表三与表四中标示的「佳」是指锥型塑料管内的组合物具有均匀分布的荧光粉；「差」是指锥型塑料管内的组合物的荧光粉出现沉淀现象；以及「可」是指锥型塑料管内的组合物所含荧光粉的分布情况介于前述两者之间。

综上所述，由于本发明所述封装树脂组合物硅通过添加填充剂使荧光粉能够均匀地分布于其中，因此，相较于习用发光二极管封装胶体，本发明所述封装树脂组合物能够有效地降低发光二极管的色温差。其次，由于荧光粉分布均匀，因此不易与芯片直接接触，能够减少荧光粉因散热不良导致其效率降低以及损耗率增加的问题，因此本发明所述封装树脂组合物还能够提升产品良率。 

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 (10)

1.一种封装树脂组合物，其特征在于，包括含有环氧基团或不饱和C=C双键的聚合物树脂、能够使所述聚合物树脂交联固化的硬化剂，还包括填充剂以及荧光粉，其中：

聚合物树脂与硬化剂组成的组分中，聚合物树脂与硬化剂的质量比为8.0-92.0w%:8.0-92.0w%；填充剂的用量为聚合树脂与硬化剂的总量的0.05-10.0wt%；荧光粉的用量为聚合树脂与硬化剂的总量的1-40.0wt%。

2.根据权利要求1所述的封装树脂组合物，其特征在于，所述聚合物树脂为环氧树脂和/或含乙烯基硅胶树脂，其中，环氧树脂的环氧当量为100-300克/当量，含乙烯基硅胶树脂的乙烯基含量为0.03-0.3毫摩尔/克。

3.根据权利要求2所述的封装树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂为缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、或脂环族类环氧树脂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的封装树脂组合物，其特征在于，所述硬化剂为酸酐或含硅氢基硅胶树脂。

5.根据权利要求4所述的封装树脂组合物，其特征在于，所述酸酐为脂肪族酸酐、脂环族酸酐或芳香族酸酐。

6.根据权利要求5所述的封装树脂组合物，其特征在于，所述酸酐为邻苯二甲酸酐、烃基取代邻苯二甲酸酐、四氢苯酐、烃基取代四氢苯酐、六氢苯酐、烃基取代六氢苯酐、琥珀酸酐、顺丁烯二酸酐、烃基取代琥珀酸酐、烃基取代顺丁烯二酸酐中的任意一种或几种。

7.根据权利要求6所述的封装树脂组合物，其特征在于，所述烃基取代四氢苯酐、和/或烃基取代六氢苯酐、和/或烃基取代邻苯二甲酸酐、和/或烃基取代顺丁烯二酸酐中的烃基为C1~C5的烷基。

8.根据权利要求6所述的封装树脂组合物，其特征在于，所述烃基取代琥珀酸酐为次甲基或C2~C20的烯基取代琥珀酸酐。

9.根据权利要求8所述的封装树脂组合物，其特征在于，所述烃基取代琥珀酸酐为次甲基丁二酸酐或是十二烯基。

10.根据权利要求1所述的封装树脂组合物，其特征在于，所述填充剂为纳米二氧化硅、石英粉、熏硅、黏土、轻质碳酸钙、轻质氧化镁、滑石粉或二氧化钛中的一种或多种。