CN103205235A

CN103205235A - 一种新型透明深层固化电子灌封胶及其制备方法

Info

Publication number: CN103205235A
Application number: CN2013100533181A
Authority: CN
Inventors: 周欣俊; 杨庆红; 倪勇; 张保根; 吉兰平
Original assignee: ZHEJIANG ZHONGTIAN FLUORINE SILICON MATERIALS CO Ltd
Current assignee: Zhejiang Zhongtian Dongfang fluorosilicone Material Co.,Ltd.
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2013-02-19
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2033-02-19
Also published as: CN103205235B

Abstract

本发明提供一种新型透明深层固化电子灌封胶，该灌封胶包括A、B两组份以1:1的重量比混合而成，其中：A组份由胶料、交联剂按重量比100：0.2~10混匀构成；B组份由胶料与铂络合物按重量比100：0.01~0.5混匀构成，铂络合物为烯基封端主链由聚有机硅氧烷构成的配位铂络合物，其中相对于A、B两组份总重量，铂用量为500~2000ppm；A、B组分中的胶料均是由端乙烯基硅油与硅树脂溶液按重量比100：15~50经高速剪切分散混合，并经60~100℃真空脱溶剂1~5h而得到的胶料；所述的硅树脂溶液是含有MQ硅树脂的乙醇和甲苯混合溶液。该灌封胶具有高透明性、催化剂用量低，固化深度范围广等优点，使用后灌封胶的力学性能、电子器件的光效等有显著提高。

Description

一种新型透明深层固化电子灌封胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及灌封材料技术领域，具体涉及一种新型透明深层固化电子灌封胶及其制备方法。

背景技术

灌封简单说就是把构成电子元器件的各部分按要求进行合理的布置、组装、键合、连接与环境隔离和保护等操作工艺。目前，灌封材料的品种很多，常用的主要有：环氧树脂，聚氨酯和有机硅三大材料。环氧树脂灌封材料的特点是收缩率小、无副产物、优良的电绝缘性能，但受分子结构本身的限制，耐热性不高，一般只用于常温条件下的电子元器件的灌封，其使用环境对机械力学性能没有特殊的要求。聚氨酯灌封材料常用于汽车干式点火线圈和摩托车无触点点火装置的封装，封装后点火线圈的环境适应能力强、抗震性能和耐冷热循环性能好。但聚氨酯在应用中存在着难以解决的问题，例如：灌封胶表面过软、易起泡；固化不充分且高温固化时易发脆；灌封胶表面有花纹现象等。由于这些缺陷的存在，聚氨酯灌封材料也仅用于普通电器元件的灌封。特别是在条件苛刻的工作环境中如航空、航天、船舶等高技术领域国内很少有满足这些苛刻工作条件的环氧树脂和聚氨酯类的灌封材料。而有机硅灌封材料因其特殊的硅氧键主链结构,可在-60℃～200℃长期保持弹性，固化时不吸热、不放热，固化后不收缩，对材料粘接性好，并具有优良的电性能和化学稳定性能，能耐水、耐臭氧、耐气候，用其灌封电子产品后，可以起到防潮、防腐蚀、防震、防尘的作用，提高电子产品的使用性能，并稳定元件参数。尤其是加成型灌封胶对金属不会产生腐蚀，且无毒，硫化后，材料的强度高，收缩率低，可制成透明性好的灌封胶，是高性能灌封胶的首选。

近年来，作为环保节能的新一代绿色光源和照明技术,大功率LED得到快速发展。然而大功率LED尚存在散热不畅和出光率不高的问题,因为散热直接影响到LED的可靠性,进而影响到其寿命及应用,而出光率低直接制约了LED的发展。高透明型电子灌封胶则可将灌封面上发光元器件的光高效地折射出去，快速降低封装热阻，提高出光效率。国内现有的技术存在出光效率低，一般只能达到92%，稍好的也不超过95%，光不能从器件表面的灌封材料上折射出去，使得光在折射时损耗偏大，超过8%。而且按照传统的技术工艺，催化剂用量较高，且产品固化深度不够，使得生产成本较高，对于工业化生产不利。比如中国专利CN101016446公开的一种适合LED电子产品的有机硅电子灌封材料中所使用的铂催化剂易中毒，透光率较低，且胶料不易固化、表面发粘，产品需在150℃下高温固化。又如申请号为201110246082.4的中国专利公开了双组份高强度高透明室温固化有机硅灌封胶，其制备的灌封胶拉伸强度和透光率还尚有不足，且催化剂用量较大，特别是应用于大功率LED产品电器制作成本和产品性能都存在着较大的缺陷。

发明内容

本发明提供一种具有优良的光学性能并且室温下能深层固化满足一定力学性能的新型透明深层固化电子灌封胶。

本发明还提供一种该新型透明深层固化电子灌封胶的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型透明深层固化电子灌封胶，该灌封胶包括A、B两组份以1:1的重量比混合而成，其中：

A组份由胶料、交联剂按重量比100：0.2~10混匀构成；

B组份由胶料与铂络合物按重量比100：0.01~0.5混匀构成，

铂络合物为烯基封端主链由聚有机硅氧烷构成的配位铂络合物，其中相对于A、B两组份总重量，铂用量为500~2000ppm；

所述A、B组分中的胶料均是由端乙烯基硅油与硅树脂溶液按重量比100：15~50经高速剪切分散混合，并经60~100℃真空脱溶剂1~5h而得到的胶料；所述的硅树脂溶液是含有MQ硅树脂的乙醇和甲苯混合溶液。

本发明采用合成的铂络合物以及硅树脂溶液使得灌封胶硫化后形成高透明，深层固化的网状结构，显著提高了该灌封胶的光学性能和力学性能，且该灌封胶的制备工艺简单，生产成本低，适合工业化生产。该灌封胶具有高透明性、催化剂用量低，固化深度范围广等优点，使用后灌封胶的力学性能、电子器件的光效等有显著提高。A、B两组份平时独立存放，使用时才将两者混合。

作为优选，所述的A组份中交联剂为侧链含氢硅油，含氢量在0.1~1.5%。

作为优选，所述的A、B两组份中胶料的粘度为400~20000 M Pa·s，以便提高胶料的流动性，简化灌封胶应用工艺操作。

作为优选，所述MQ硅树脂中M/Q 值为 0.2~0.8、乙烯基含量为0.1~2%，MQ硅树脂占硅树脂溶液总重量的2~10%。其硅树脂填料目的为了使得灌封胶获得高透明性以及较好的力学性能，一定的M/Q值可以使得灌封胶力学性能和透明性得到最佳，灌封胶的出光效率可以获得最大。

作为优选，所述硅树脂中还包含MDQ、 MTQ硅树脂，其中D单元和T单元的摩尔含量分别5~12%和15~25%。优选中添加不同MDQ、 MTQ硅树脂以便更好的调整硅树脂填料的补强性，优选比例由实际情况调整获得。

作为优选，所述端乙烯基硅油中乙烯基含量为0.15~3%。其含量的多少对灌封胶的力学强度有较大关联，优选值根据实际情况获得。

作为优选，所述硅树脂溶液中乙醇和甲苯的重量比为0.5~2：1。采用两者不同配比的溶剂以便使硅树脂在胶料中充分分散，提高灌封胶力学性能和光学性能，其比例的优选于实验中优化获得。

一种所述的新型透明深层固化电子灌封胶的制备方法，所述A、B两组份根据重量比1:1混匀后真空排泡，得到产品灌封胶。本发明的方法还具有收率高、工艺流程短、生产成本低等优点。

本发明相对于目前行业技术相比具有的优异方面：

1. 由于采用了自制的特殊的铂络合物催化剂，明显缩短了室温固化时间，简化了制备工艺，降低了成本。

2. 铂催化剂的制备产品中包含聚硅氧烷链段，显著提高了与固化体系的相容性，提高了深层固化的可行性，力学性能也得到了较大改善。

3.采用一定乙烯基含量及M/Q 值的 MQ（MDQ、MTQ）硅树脂作为填料，显著降低了胶料的粘度，提高了灌封胶的流动性，提升了产品的可操作性。而且产品的力学性能以及电子元器件的光效率都远比以往较有显著改善。

4.采用 MQ（MDQ、MTQ）硅树脂用的混合溶剂取代以往的单一溶剂作为填料的溶解剂，不仅提高了填料的溶解效率，而且降低了脱低温度，节约能耗。

具体实施方式

下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。

以下实施例中，交联剂为侧链含氢硅油。本电子灌封胶中的A、B两组份平时独立存放，使用时才将两者混合。

实施例1.

灌封胶包括独立包装的A、B两组份，具体如下：

A组份由胶料与含氢量0.85%的交联剂按重量比100：1.5混匀构成，而B组份是由胶料与铂含量为1000ppm的铂络合物催化剂按重量比100：0.05混匀构成。使用时，将A、B两组份按重量比1：1混匀，真空排泡，然后可以进行使用。本发明的电子灌封胶室温固化时间为3~12小时。

前述A、B组份中的胶料都是由173g端乙烯基硅油（乙烯基含量0.15%）与70g硅树脂溶液经过高速剪切分散混合，并于室温下真空排泡2h而得到的胶料。

硅树脂溶液的组成如下：

MQ硅树脂25g，M/Q 值为0.8，不含MDQ和MTQ硅树脂，乙烯基含量0.2%，乙醇15g，甲苯30g。

实施例2.

灌封胶包括独立包装的A、B两组份，具体如下：A组份由胶料与含氢量0.8%的交联剂按重量比100：2.0混匀构成，而B组份是由胶料与铂含量为800ppm的铂络合物催化剂按重量比100：0.07混匀构成，将A、B两组份按重量比为1：1混匀，室温真空排泡使用。

前述A、B组份中的胶料都是由190g端乙烯基硅油（乙烯基含量1.0%）与80g 硅树脂溶液经过高速剪切分散混合，并于室温下真空排泡2.5h而得到的胶料。

硅树脂溶液的组成如下：

MQ硅树脂30g，包含摩尔含量5%MDQ和15%MTQ硅树脂， M/Q 值为0.2，乙烯基含量2%，乙醇18g，甲苯32g。

实施例3.

灌封胶包括独立包装的A、B两组份，具体如下：A组份由胶料与含氢量0.6%的交联剂按重量比100：3.5混匀构成，而B组份是由胶料与铂含量为1500ppm的铂络合物催化剂按重量比100：0.06混匀构成，将A、B两组份按重量比为1：1混匀，室温真空排泡使用。

前述A、B组份中的胶料都是由150g端乙烯基硅油（乙烯基含量3.0%）与56g 硅树脂溶液经过高速剪切分散混合，并于室温下真空排泡4h而得到的胶料。

硅树脂溶液的组成如下：

MQ硅树脂16g，包含摩尔含量12%MDQ和25%MTQ硅树脂， M/Q 值为0.5，乙烯基含量1%；乙醇25g，甲苯15g。

实施例4.

灌封胶包括独立包装的A、B两组份，具体如下：A组份由胶料与含氢量0.9%的交联剂按重量比100：1.0混匀构成，而B组份是由胶料与铂含量为2000ppm的铂络合物催化剂按重量比100：0.04混匀构成，将A、B两组份按重量比为1：1混匀，室温真空排泡使用。

前述A、B组份中的胶料都是由200g端乙烯基硅油（乙烯基含量2.0%）与95g 硅树脂溶液经过高速剪切分散混合，并于室温下真空排泡3h而得到的胶料。

硅树脂溶液的组成如下：

MQ硅树脂40g，包含摩尔含量10%MDQ和20%MTQ硅树脂， M/Q 值为0.4，乙烯基含量1.5%，乙醇25g，甲苯30g。

实施例5.

灌封胶包括独立包装的A、B两组份，具体如下：A组份由胶料与含氢量0.1%的交联剂按重量比100：10.0混匀构成，而B组份是由胶料与铂含量为500ppm的铂络合物催化剂按重量比100：0.06混匀构成，将A、B两组份按重量比为1：1混匀，室温真空排泡使用。

前述A、B组份中的胶料都是由180g端乙烯基硅油（乙烯基含量0.5%）与75g 硅树脂溶液经过高速剪切分散混合，并于室温下真空排泡3.5h而得到的胶料。

硅树脂溶液的组成如下：

MQ硅树脂30g，包含摩尔含量8%MDQ和18%MTQ硅树脂， M/Q 值为0.4，乙烯基含量0.5%，乙醇10g，甲苯35g。

实施例6.

灌封胶包括独立包装的A、B两组份，具体如下：A组份由胶料与含氢量1.5%的交联剂按重量比100：0.2混匀构成，而B组份是由胶料与铂含量为2000ppm的铂络合物催化剂按重量比100：0.01混匀构成，将A、B两组份按重量比为1：1混匀，室温真空排泡使用。

前述A、B组份中的胶料都是由180g端乙烯基硅油（乙烯基含量0.52%）与75g 硅树脂溶液经过高速剪切分散混合，并于室温下真空排泡3.5h而得到的胶料。

硅树脂溶液的组成如下：

MQ硅树脂45g，包含摩尔含量12%MDQ和20%MTQ硅树脂， M/Q 值为0.7，乙烯基含量1.8%，乙醇15g，甲苯15g。

实施例7.

灌封胶包括独立包装的A、B两组份，具体如下：A组份由胶料与含氢量0.6%的交联剂按重量比100：1.8混匀构成，而B组份是由胶料与铂含量为600ppm的铂络合物催化剂按重量比100：0.5混匀构成，将A、B两组份按重量比为1：1混匀，室温真空排泡使用。

前述A、B组份中的胶料都是由200g端乙烯基硅油（乙烯基含量2.5%）与100g 硅树脂溶液经过高速剪切分散混合，并于室温下真空排泡5h而得到的胶料。

硅树脂溶液的组成如下：

MQ硅树脂50g，不含MDQ和MTQ硅树脂， M/Q 值为0.6，乙烯基含量0.6%，乙醇20g，甲苯30g。

实施例8.

前述A、B组份中的胶料都是由300g端乙烯基硅油（乙烯基含量2.2%）与45g 硅树脂溶液经过高速剪切分散混合，并于室温下真空排泡1h而得到的胶料。

硅树脂溶液的组成如下：

MQ硅树脂10g，包含摩尔含量6%MDQ和21%MTQ硅树脂， M/Q 值为0.3，乙烯基含量0.9%，乙醇15g，甲苯20g。

产品性能测试：

本性能测试包括该灌封胶产品的室温硫化时间、透光率、邵氏硬度、伸长率以及拉伸强度。本发明按实施例中所述制得A、B两组份，并按1:1混合分散均匀，然后抽真空脱泡30 min，注模，在 120℃固化 2 h 后开模取出胶片，在切片机上按所需形状裁剪制备测试样品。室温硫化时间按胶料表面失粘时间计时，透光率按GB/T2410-80测定，邵氏硬度按GB/T531.1-2008测定，伸长率以及拉伸强度按GB/T528-2009测定。测试数据见表1。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7	实施例8
									室温硫化时间/h	18.5	18	18	18.5	19	18.5	19.5	19
透光率/%	95.7	95.2	95.4	95.9	96.0	96.0	96.6	95.8
									邵氏硬度/A	54	58	50	52	56	57	49	51
伸长率/%	87	89	86	85	88	94	87	90
									拉伸强度/MPa	3.72	3.68	3.61	3.58	3.54	3.65	3.61	3.57

从表1中可以看出，当填料和催化剂用量适当时，本发明的电子灌封胶具有较好的力学性能，更高级别的透光效果，显著提高电子元器件的出光效率。

本发明的电子灌封胶具有快速缩短室温固化时间，制备工艺简单，与以往灌封胶相比，具有施工方便，降低成本，非常适合电子元器件材料的封装，也可用于电子配件固定与绝缘，防潮与防水等领域。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims

1. 一种新型透明深层固化电子灌封胶，其特征在于：该灌封胶包括A、B两组份以1:1的重量比混合而成，其中：

A组份由胶料、交联剂按重量比100：0.2~10混匀构成；

B组份由胶料与铂络合物按重量比100：0.01~0.5混匀构成，

2.根据权利要求1所述的新型透明深层固化电子灌封胶，其特征在于：所述的A组份中交联剂为侧链含氢硅油，含氢量在0.1~1.5%。

3.根据权利要求1或2所述的新型透明深层固化电子灌封胶，其特征在于：所述的A、B两组份中胶料的粘度为400~30000 M Pa·s。

4.根据权利要求1或2所述的新型透明深层固化电子灌封胶，其特征在于：所述MQ硅树脂中M/Q 值为 0.2~0.8、乙烯基含量为0.1~2%，MQ硅树脂占硅树脂溶液总重量的2~10%。

5.根据权利要求4所述的新型透明深层固化电子灌封胶，其特征在于：所述硅树脂中还包含MDQ、 MTQ硅树脂，其中D单元和T单元的摩尔含量分别5~12%和15~25%。

6.根据权利要求1或2所述的新型透明深层固化电子灌封胶，其特征在于：所述端乙烯基硅油中乙烯基含量为0.15~3%。

7.根据权利要求1或2所述的新型透明深层固化电子灌封胶，其特征在于：所述硅树脂溶液中乙醇和甲苯的重量比为0.5~2：1。

8.一种权利要求1所述的新型透明深层固化电子灌封胶的制备方法，其特征在于：所述A、B两组份根据重量比1:1混匀后真空排泡，得到产品灌封胶。