CN103665879B

CN103665879B - 一种大功率led封装用有机硅凝胶组合物

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Publication number: CN103665879B
Application number: CN201310537881.6A
Authority: CN
Inventors: 杨明山; 闫冉; 颜宇宏; 刘洋
Original assignee: Beijing Institute of Petrochemical Technology
Current assignee: Beijing Institute of Petrochemical Technology
Priority date: 2013-11-04
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2033-11-04
Also published as: CN103665879A

Abstract

本发明公开了一种大功率LED封装用有机硅凝胶组合物，属电子产品用凝胶领域。该组合物由A、B两组份组成，A份与B组份使用混合时的质量比为1：1；A组份按重量百分比包括：83～94%的乙烯基甲基苯基硅油、5～10%的乙烯基苯基T树脂、0.5～5%的有机硅环氧树脂、0.2～2%的脱模剂、50～500ppm的铂催化剂；B组份按重量百分比包括：96～99%的甲基苯基含氢硅油、0.1～1%的抗氧剂，0.1～2%的硅烷偶联剂、0.001～0.1%的抑制剂、0.1～1%的流变改性剂。使用时A和B组份在25～50℃下混合后6小时内用完。该组合物用于照明用大功率LED的封装，适用白光LED封装中荧光粉的配制。

Description

一种大功率LED封装用有机硅凝胶组合物

技术领域

本发明涉及电子产品用凝胶组合物领域，特别是涉及一种大功率LED封装用的有机硅凝胶组合物。

背景技术

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，对我国的可持续发展更具有重要的战略意义。半导体照明技术是21世纪最具有发展前景的高科技领域之一，随着氮化镓为代表的第三代半导体的兴起，白光LED已实现了批量生产。高亮度的白光LED消耗的电能仅是传统光源的1/10，具有体积小、寿命长等优点，有望取代白炽灯等照明光源，成为第四代照明光源。传统的LED封装多采用环氧树脂，但随着LED的功率增大，对封装材料提出了更为苛刻的要求。由于大功率LED工作时间长、散发热量多，将使环氧树脂出现变黄、分层、粘接性下降、机械性能降低、发光率减小等不良现象。而有机硅材料具有较高的耐热性、耐老化性好、高透光率，既含有无机的Si-O键结构，又含有有机基团，兼具有机材料和无机材料的特性，在低温下也能保持良好的性能，可以在一个很宽的温度范围内工作。因此是大功率LED封装的首选材料。有机硅封装材料的折射率对LED取光效率有较大影响。由于氮化镓（GaN）发光芯片材料的折射率为2.2左右，为了能够减少因为界面折射率不一致而导致的光效率的损失，要求GaN上面的封装材料的折射率尽可能达到2.2，但一般有机硅材料的折射率仅为1.4左右，因此，研制具有高折射率的有机硅材料成为了热点。同时，有机硅与金属及PPA（对苯二甲酰胺）的粘接力较小，容易从界面处开裂，这是困扰大功率LED封装用有机硅材料的难题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大功率LED封装用有机硅凝胶组合物，其折射率高且粘接力大，从而解决现有大功率LED封装用有机硅材料折射率低且粘结力小即开裂的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种大功率LED封装用有机硅凝胶组合物，该组合物由A、B两组份组成，A组份与B组份使用混合时的质量比为1：1；

所述A组份按重量百分比包括：83～94%的乙烯基甲基苯基硅油、5～10%的乙烯基苯基T树脂、0.5～5%的有机硅环氧树脂、0.2～2%的脱模剂、50～500ppm的铂催化剂；

所述B组份按重量百分比包括：96～99%的甲基苯基含氢硅油、0.1～1%的抗氧剂，0.1～2%的硅烷偶联剂、0.001～0.1%的抑制剂、0.1～1%的流变改性剂。

本发明的有益效果为：该组合物采用高苯基含量的硅油，配以有机硅环氧树脂等组份，制备了具有高折射率同时又具有高粘接性能的大功率LED封装用有机硅凝胶，具有优异的耐热氧老化性能，特别适合白光LED封装用荧光粉的配制，从而提高照明用LED的取光效率。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种大功率LED封装用有机硅凝胶的组合物，该组合物由A、B两组份组成，使用时，按A组份和B组份按1：1（质量比）在25～50℃下混合后6小时内使用完毕；

其中，A组份按质量百分比计，包括：83～94%的乙烯基甲基苯基硅油、5～10%的乙烯基苯基T树脂、0.5～5%的有机硅环氧树脂、0.2～2%的脱模剂、50～500ppm的铂催化剂；

B组份按质量百分比计，包括：96～99%的甲基苯基含氢硅油、0.1～1%的抗氧剂、0.1～2%的硅烷偶联剂，0.001～0.1%的抑制剂，0.1～1%的流变改性剂。

A组份和B组份各自混合均匀，分别存放待使用时再按比例混合。

上述组合物中，A组份中的乙烯基甲基苯基硅油为乙烯基封端的二甲基二苯基聚硅氧烷，乙烯基含量为0.1～1.5mmol/g，苯基含量为20～40mol%，折光率为1.5100～1.5400，黏度为500～5000mPa·s（25℃）。苯基含量越高，耐热性越好，折射率越高。

上述组合物中，A组份中的乙烯基苯基T树脂的乙烯基含量为0.5～1.5mmol/g之间，折光率为1.5300～1.5400，黏度为5000～25000mPa·s（25℃）。该组份可以提高有机硅凝胶的强度。

上述组合物中，A组份中的有机硅环氧树脂，其环氧当量为1000～1500g/eq，黏度为10000～20000mPa·s（25℃）；通过添加带环氧基团的有机硅树脂，可以大大提高有机硅封装材料与金属、LED支架之间的粘接力。

上述组合物中，A组份中的脱模剂为羟基硅油，其苯基含量为20～40mol%，黏度为100～1000mPa·s（25℃）。

上述组合物中，A组份中的铂催化剂为铂与有机硅氧烷的复配物，铂含量在2.00～2.50%，折光率1.5100～1.5400，优选1，3-二乙基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷与铂的复配物。

上述组合物中，B组份中的甲基苯基含氢硅油的SiH含量为1～10mmol/g，苯基含量为苯基含量为20～40mol%，折光率为1.5100～1.5400，黏度为100～1000mPa·s（25℃）。苯基含量越高，耐热性越好，折射率越高。

上述组合物中，B组份中的抗氧剂为抗氧剂264（2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚）、抗氧剂168（三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯）、抗氧剂1010（四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯）之一或其混合物。抗氧剂可以提高材料的老化性能。

上述组合物中，B组份中的流变改性剂为有机硅核壳粒子、白炭黑之一或其混合物。添加该组份，可以提高有机硅凝胶的封装工艺性能。

上述组合物中，B组份中的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的之一或其混合物。添加硅烷偶联剂可以提高有机硅封装材料与金属、LED支架之间的粘接力。

上述组合物中，B组份中的抑制剂为炔醇类化合物，优选含炔醇的硅烷化合物，再优选4-(三甲基硅烷)-3-丁炔-2醇、3-(三甲基硅基)丙炔醇、5-三甲基硅烷基-4-戊炔-1-醇中的之一或其混合物。通过添加该抑制剂，提高有机硅凝胶材料的储存期。

为便于理解，下面结合实施例对本发明的在组合物作进一步说明。

本发明采用高苯基含量的硅油，配以有机硅环氧树脂等组份，制备了具有高折射率同时又具有高粘接性能的大功率LED封装用有机硅凝胶，特别适合白光LED封装用荧光粉的配制，从而提高照明用LED的取光效率。

本发明中性能测试方法如下：

（1）折光率：将A、B两组分按1：1（质量比）混合均匀，真空下脱泡，倒入聚四氟乙烯模具中，制备厚度为2mm、宽度10mm、长度10mm的样片，按照ISO489-1999标准测试材料的折光率。

（2）透光率：将A、B两组分按1：1（质量比）混合均匀，真空下脱泡，倒入聚四氟乙烯模具中，制备厚度为2mm、宽度10mm、长度10mm的样片，按《GB/T2410-2008透明塑料透光率和雾度的测定》测试材料在400nm光线的透光率。

（3）粘接剥离强度：将A、B两组分按1：1（质量比）混合均匀，真空下脱泡，然后在PPA塑料片上刮涂2mm厚的有机硅凝胶材料，放入烘箱中在80℃下固化1h，然后按照《GB-T2790-1995胶粘剂180°剥离强度试验方法挠性材料对刚性材料》标准进行测试。

（4）拉伸强度及断裂伸长率测试：将A、B两组分按1：1（质量比）混合均匀，真空下脱泡，倒入聚四氟乙烯模具中，制备厚度为4mm、宽度10mm、长度100mm的样片，按照《GB/T528-2009硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》标准进行。

（5）热氧老化性能：将A、B两组分按1：1（质量比）混合均匀，真空下脱泡，倒入聚四氟乙烯模具中，制备厚度为2mm、宽度10mm、长度10mm的样片，在150℃鼓风烘箱中老化100h后测试透光率。

（6）邵氏硬度：将A、B两组分按1：1（质量比）混合均匀，真空下脱泡，倒入聚四氟乙烯模具中，制备厚度为4mm、宽度10mm、长度10mm的样片，按照《GB/T531.1-2008GB/T531.1-2008硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法第1部分：邵氏硬度计法（邵尔硬度）》标准进行。

本发明中所采用的材料生产厂家、牌号及性能见表1所示。

表1本发明实施例中所采用的材料生产厂家、牌号及性能

实施例1至3：

实施例1至3的配方见表2，具体如下：

表2实施例1至3的配方（各实施例中原料的用量为重量百分比）

实施例1至3与对比例的性能见表3，具体如下：

表3对比例和实施例的性能

表3中的对比例：为市售同类型有机硅凝胶。

从表3可以看出，本发明实施例的有机硅凝胶材料具有较高的折射率和透光率，与PPA支架的粘接力大，并具有优异的耐热氧老化性能，特别适合白光LED封装用荧光粉的配制，从而提高照明用LED的取光效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种大功率LED封装用有机硅凝胶组合物，其特征在于，该组合物由A、B两组份组成，A组份与B组份使用混合时的质量比为1：1；

所述A组份按重量百分比包括：83～94％的乙烯基甲基苯基硅油、5～10％的乙烯基苯基T树脂、0.5～5％的有机硅环氧树脂、0.2～2％的脱模剂、50～500ppm的铂催化剂；

所述B组份按重量百分比包括：96～99％的甲基苯基含氢硅油、0.1～1％的抗氧剂，0.1～2％的硅烷偶联剂、0.001～0.1％的抑制剂、0.1～1％的流变改性剂。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述A组份中的乙烯基甲基苯基硅油为乙烯基封端的二甲基二苯基聚硅氧烷，乙烯基含量为0.1～1.5mmol/g，苯基含量为20～40mol％，折光率为1.5100～1.5400，25℃的黏度为500～5000mPa·s。

3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述A组份中的乙烯基苯基T树脂的乙烯基含量为0.5～1.5mmol/g，折光率为1.5300～1.5400，25℃黏度为5000～25000mPa·s。

4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述A组份中的有机硅环氧树脂，其环氧当量为1000～1500g/eq，25℃的黏度为10000～25000mPa·s；

所述A组份中的脱模剂为羟基硅油，其苯基含量为20～40mol％，25℃的黏度为100～1000mPa·s。

5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述A组份中的铂催化剂为铂与有机硅氧烷的复配物，该铂催化剂的折光率1.5100～1.5400，其中铂含量按重量百分比为2.00～2.50％，其余为有机硅氧烷。

6.根据权利要求5所述的组合物，其特征在于，所述有机硅氧烷采用1，3-二乙基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷。

7.根据权利要求1至6任一项所述的组合物，其特征在于，所述B组份中的甲基苯基含氢硅油的SiH含量为1～10mmol/g，苯基含量为20～40mol％，折光率为1.5100～1.5400，25℃的黏度为100～1000mPa·s；

所述B组份中的抗氧剂选自：2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚、三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的任一种或任意几种；

所述B组份中的流变改性剂选自：有机硅核壳粒子、白炭黑中的任一种或任意几种；

所述B组份中的硅烷偶联剂选自：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的任一种或任意几种。

8.根据权利要求1至6任一项所述的组合物，其特征在于，所述B组份中的抑制剂为炔醇类化合物。

9.根据权利要求8所述的组合物，其特征在于，所述炔醇类化合物采用含炔醇的硅烷化合物。

10.根据权利要求9所述的组合物，其特征在于，所述含炔醇的硅烷化合物选自：4-(三甲基硅烷)-3-丁炔-2醇、3-(三甲基硅基)丙炔醇、5-三甲基硅烷基-4-戊炔-1-醇中的任一种或任意几种。