CN103265923B - 一种高功率led封装用环氧树脂复合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高功率LED封装用环氧树脂复合物及其制备方法，包括A组分的制备：将有机硅改性环氧树脂、脂环族环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、消泡剂和补色剂按比例称量好，搅拌，混合均匀，分装；B组分的制备：将固化剂、固化促进剂、紫外线吸收剂、光稳定剂和脱模剂按比例称量好搅拌，混合均匀，分装；然后将A组分与B组分按配比混合均匀进行固化，脱模后，即得高功率LED封装用环氧树脂复合物。本发明LED封装材料耐高温、介电性能强、耐紫外辐射、透光性好，并且成本低、制备方便。材料固化后热分解温度高、粘结性能强。
Description
技术领域
本发明涉及一种环氧树脂复合物，具体涉及一种高功率LED封装用环氧树脂复合物。
背景技术
双酚A型透明环氧树脂具有优良的电绝缘性能、密封性、介电性能和透明性。一般说来环氧树脂比其它树脂具有更优越的电气性、接着性及良好的低压成形流动性，并且价格便宜，因此成为最常用的半导体塑封材料。且因原料易得、产量大、用途广，并且价格比较低，占有90％以上的市场。但是由于苯基和羟基的存在亦使得材料的耐热性和韧性不高，耐湿热和耐侯性比较差。此外，LED封装材料具有固化后交联密度高、内应力大等缺陷，使用温度一般不超过150℃，故其应用受到一定限制。除了上述明显不足，环氧树脂封装胶还会出现与内封装材料界面不相容的问题，使LED器件在经过高低温循环实验后，其发光效率急剧降低。随着白光LED的发展，需要外层封装材料在保持可见光区高透明性的同时能够对紫外光有较高的吸收率，以防止紫外光的泄漏。以环氧为基体树脂的封装胶，长时间使用树脂会发生热降解，降低器件的使用寿命；这些都是目前限制耐高温封装胶应用的主要因素。
有机硅封装胶具有粘结温度低、热变形温度高、线膨胀系数和收缩率小、黏度小、适用周期长，可以与不同的基板连接，粘结设备简单，胶无毒或低毒等优点。但有机硅封装胶也有不足之处：如抗张强度与冲击强度低、粘结强度不佳；介电损耗和介电常数较高；与接触界面的热阻较高。
市场上普通LED的封装材料主要是双酚A型透明环氧树脂，而功率型LED封装材料市场则主要依赖于进口，其与国内的封装材料相比，具有更好的耐热和耐紫外线性能、更高的折射率及更低的膨胀系数等，如国际三大硅胶企业道康宁、迈图、信越的产品以高折光率有机硅封装材料为主，在国内的高端封装市场上具有绝对优势。当然近年来国内也涌现了顺德ACR、长沙蓝星、江阴天星等生产企业，但是基本上维持在低功率封装料的生产，产量也较小，因而开发高档封装产品对促进国内功率型LED的推广具有重大的意义。
传统环氧树脂不能完全满足LED的封装要求，而有机硅树脂价格很高，且被国外垄断，因此制备耐高温且粘结性能强、介电性能强且耐紫外辐射、透光性好的应用于大功率LED的封装材料刻不容缓。本发明针对现有产品存在的不足，结合环氧与有机硅的优点，提出用有机硅改性环氧的方法，制备出应用于高功率LED的低成本封装材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐高温且粘结性能强、介电性能高且耐紫外辐射、透光性好的应用于大功率LED的封装材料。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
一种高功率LED封装用环氧树脂复合物，该复合物由下述A组分和B组分按照重量比为1:0.6-1.2的配比构成，其中：
A组分按重量份数计：
B组分按重量份数计：
进一步地，所述有机硅改性环氧树脂为SAR-665有机硅改性环氧树脂、STARKON ES-050有机硅改性环氧树脂、STARKON ES-030有机硅改性环氧树脂、STARKON ES-008有机硅改性环氧树脂、Dow-corning SF-8421EG机硅改性环氧树脂或BLUESTAR 6405X环氧改性有机硅树脂中的任意一种或组合物。
进一步地，所述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯、聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷或1-甲基-4-(2-甲基环氧乙烷基)-7-氧杂双环[4.1.0]庚烷中的任意一种或组合物。
进一步地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，为TEGO Airex900、TEGOAirex910、TEGO Airex940、TEGO Airex980、BYK-A530或BYK-141中的任意一种或组合物。
进一步地，所述固化剂为甲基六氢苯酐或甲基六氢苯酐与均苯四羧基二酐的复配体系，其中甲基六氢苯酐与均苯四羧基二酐的复配体系为50%～80%的甲基六氢苯酐与20%～50%均苯四羧基二酐的混合物；
所述固化促进剂为不含卤族元素的胺类或咪唑类化合物，为二乙基四甲基咪唑、咪唑或2-甲基咪唑等。
进一步地，所述紫外线吸收剂为二苯甲酮类或苯并三唑类化合物，为2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或几种；
所述光稳定剂为受阻胺类化合物，为光稳定剂770、光稳定剂790、光稳定剂HPT、光稳定剂622或光稳定剂ZX-818中的一种或几种。
进一步地，所述多元醇为甘油、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇或新戊二醇中的一种或几种。
进一步地，所述脱模剂为硅脂、甲基硅油、石油醚、LY-306、TM-001、QV5110中的一种或几种。
相应地，本发明还给出了高功率LED封装用环氧树脂复合物的制备方法，包括下述步骤：
1）A组分的制备：将重量比为0.1～99的有机硅改性环氧树脂、0.8～95脂环族环氧树脂、0～95氢化双酚A环氧树脂和0.01～0.3消泡剂按比例称量好，在70～130℃下搅拌0.5～4小时，混合均匀，分装；
2）B组分的制备：将重量比为2～290的固化剂、0.02～5的固化促进剂、0.001～3的紫外线吸收剂、0.001～3的光稳定剂、0.01～9的多元醇和0.001～0.5的脱模剂按比例称量好在70～130℃下搅拌0.5～4小时，混合均匀，分装；
3）将A组分与B组分按照重量比为1:0.6-1.2的配比，混合均匀进行固化，其中于80～150℃固化0.5～3小时，脱模后于90～160℃固化1～10小时，即得高功率LED封装用环氧树脂复合物。
本发明中使用的脂环族环氧树脂和氢化环氧树脂均不含苯环。其饱和稳定的六元环使材料具有优异的耐热性和耐紫外线老化性能。
本发明所采用的所有原料均符合《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》(Restriction of Hazardous Substances，简称RoHS)的要求。不含卤素化合物。
本发明通过实施以上技术方案，获得的有益效果在于：本发明的LED封装材料耐高温、介电性能强、耐紫外辐射、透光性好，并且成本低、制备方便。材料固化后热分解温度高、粘结性能强。
具体实施方式
下面通过实施例进一步介绍本发明，但是实施例不会构成对本发明的限制。
本发明高功率LED封装用环氧树脂复合物，该复合物由下述A组分和B组分按照重量比为1:0.6-1.2的配比混合，其中：
A组分：
B组分：
上述有机硅改性环氧树脂为有机硅共混改性环氧树脂、共聚改性环氧树脂、硅烷偶联剂或增溶剂改性环氧树脂中的任意一种或组合物，例如：SAR-665有机硅改性环氧树脂、STARKON ES-050有机硅改性环氧树脂、STARKON ES-030有机硅改性环氧树脂、STARKON ES-008有机硅改性环氧树脂、Dow-corningSF-8421EG机硅改性环氧树脂、BLUESTAR 6405X环氧改性有机硅树脂中的任意一种或组合物。
上述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯、聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷、1-甲基-4-(2-甲基环氧乙烷基)-7-氧杂双环[4.1.0]庚烷中的任意一种或组合物。
上述消泡剂为有机硅类消泡剂，例如TEGO Airex900、TEGO Airex910、TEGO Airex940、TEGO Airex980、BYK-A530、BYK-141中的任意一种或组合物。
上述固化剂为甲基六氢苯酐或甲基六氢苯酐与均苯四羧基二酐的复配体系，其中甲基六氢苯酐与君苯四羧基二酐的复配体系为50%～80%甲基六氢苯酐与20%～50%均苯四羧基二酐的混合物。
上述固化促进剂为不含卤族元素的胺类或咪唑类化合物，例如：二乙基四甲基咪唑、咪唑、2-甲基咪唑等。
上述紫外线吸收剂为二苯甲酮类或苯并三唑类化合物,例如2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或几种；。
上述光稳定剂为受阻胺类化合物中的一种或几种，例如：例如光稳定剂770、光稳定剂790、光稳定剂HPT、光稳定剂622、光稳定剂ZX-818中的一种或几种。
上述多元醇为甘油、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇中的一种或几种。
上述脱模剂为硅脂、甲基硅油、石油醚、LY-306、TM-001、QV5110中的一种或几种。
下面通过具体实施例对本发明实施方式做详细说明。
实施例1
A组分包括：
B组分包括：
将A组分与B组分以重量比1:1混合搅拌均匀进行固化，120℃，2小时后脱模，脱模后于130℃固化8小时。
实施例2
A组分包括：
B组分包括：
将A组分与B组分以重量比1:1混合搅拌均匀进行固化，120℃，2小时后脱模，脱模后于130℃固化8小时。
实施例3
A组分包括：
B组分包括：
| 成分 | 名称 | 用量（重量份数） |
| 固化剂 | 甲基六氢苯酐的复配体系 | 111.38 |
| 固化促进剂 | 2-甲基咪唑 | 1 |
| 紫外线吸收剂 | 2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮 | 0.1 |
| 光稳定剂 | 光稳定剂790 | 0.2 |
| 多元醇 | 甘油 | 1 |
| 脱模剂 | TM-001 | 0.1 |
将A组分与B组分以重量比1:1混合搅拌均匀进行固化，120℃，2小时后脱模，脱模后于130℃固化8小时。
实施例4
A组分包括：
B组分包括：
将A组分与B组分以重量比1:1混合搅拌均匀进行固化，120℃，2小时后脱模，脱模后于130℃固化8小时。
实施例5：
A组分包括：
B组分包括：
| 成分 | 名称 | 用量（重量份数） |
| 固化剂 | 甲基六氢苯酐 | 102.42 |
| 固化促进剂 | 二乙基四甲基咪唑 | 1 |
| 紫外线吸收剂 | UVP-329 | 0.1 |
| 光稳定剂 | 光稳定剂790 | 0.2 |
| 多元醇 | 甘油 | 1 |
| 脱模剂 | TM-001 | 0.1 |
将A组分与B组分以重量比1:1混合搅拌均匀进行固化，120℃，2小时后脱模，脱模后于130℃固化8小时。
实施例6：
A组分包括：
B组分包括：
| 成分 | 名称 | 用量（重量份数） |
| 固化剂 | 甲基六氢苯酐 | 3.11 |
| 固化促进剂 | 二乙基四甲基咪唑 | 0.03 |
| 紫外线吸收剂 | UVP-329 | 0.001 |
| 光稳定剂 | 光稳定剂790 | 0.002 |
| 多元醇 | 甘油 | 0.01 |
| 脱模剂 | TM-001 | 0.001 |
将A组分与B组分以重量比1:1混合搅拌均匀进行固化，120℃，2小时后脱模，脱模后于130℃固化8小时。
实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和实施例6的性能指标如下表1所示：
表1.实施例1-6所得LED封装用环氧树脂复合物材料性能
由表1可知，本发明的高功率LED封装用环氧树脂复合物材料耐高温、耐紫外辐射、透光性好、制备方便。材料固化后热分解温度高、粘结性能强。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (4)
1.一种高功率LED封装用环氧树脂复合物，其特征在于，该复合物由下述A组分和B组分按照重量比为1:0.6-1.2的配比构成，其中：
A组分按重量份数计：
B组分按重量份数计：
所述有机硅改性环氧树脂为SAR-665有机硅改性环氧树脂、STARKONES-050有机硅改性环氧树脂、STARKON ES-030有机硅改性环氧树脂、STARKON ES-008有机硅改性环氧树脂、Dow-corning SF-8421EG机硅改性环氧树脂或BLUESTAR6405X环氧改性有机硅树脂中的任意一种或组合物；
所述脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、双(7-氧杂双环[4.1.0]3-庚甲基)己二酸酯、聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚、1,2-环氧-4-乙烯基环己烷或1-甲基-4-(2-甲基环氧乙烷基)-7-氧杂双环[4.1.0]庚烷中的任意一种或组合物；
所述固化剂为甲基六氢苯酐或甲基六氢苯酐与均苯四羧基二酐的复配体系，其中甲基六氢苯酐与均苯四羧基二酐的复配体系为50％～80％的甲基六氢苯酐与20％～50％均苯四羧基二酐的混合物；
所述固化促进剂为不含卤族元素的胺类或咪唑类化合物，为二乙基四甲基咪唑、咪唑或2-甲基咪唑；
所述紫外线吸收剂为二苯甲酮类或苯并三唑类化合物，为2-(2’-羟基-3’,5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二特戊基苯基)苯并三唑、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮中的一种或几种；
所述光稳定剂为受阻胺类化合物，为光稳定剂770、光稳定剂HPT、光稳定剂622或光稳定剂ZX-818中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的高功率LED封装用环氧树脂复合物，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类消泡剂，为TEGO Airex900、TEGO Airex910、TEGOAirex940、TEGO Airex980、BYK-A530或BYK-141中的任意一种或组合物。
3.根据权利要求1所述的高功率LED封装用环氧树脂复合物，其特征在于，所述多元醇为甘油、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇或新戊二醇中的一种或几种。
4.一种基于权利要求1所述的高功率LED封装用环氧树脂复合物的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)A组分的制备：将重量比为0.1～99的有机硅改性环氧树脂、0.8～95脂环族环氧树脂、0.2～95氢化双酚A环氧树脂和0.01～0.3消泡剂按比例称量好，在70～130℃下搅拌0.5～4小时，混合均匀，分装；
2)B组分的制备：将重量比为2～290的固化剂、0.02～5的固化促进剂、0.001～3的紫外线吸收剂、0.001～3的光稳定剂、0.01～9的多元醇和0.001～0.5的脱模剂按比例称量好在70～130℃下搅拌0.5～4小时，混合均匀，分装；
3)将A组分与B组分按照重量比为1:0.6-1.2的配比，混合均匀进行固化，其中于80～150℃固化0.5～3小时，脱模后于90～160℃固化1～10小时，即得高功率LED封装用环氧树脂复合物。
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