CN104194716A - 一种大功率cob封装用低光衰有机硅固晶胶 - Google Patents

一种大功率cob封装用低光衰有机硅固晶胶 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶，其原料组成及各组分的重量份为：甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂65～80份，甲基苯基乙烯基硅油5～10份，交联剂10～25份，粘着力剂3～6份，纳米气相法白炭黑1～5份，光衰控制剂5～10份，催化剂0.3～1份，抑制剂0.2～0.5份。本发明的大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶折射率高，对PCB底板和芯片的粘着强度高，可靠性高，光效高，光衰低。

Description

一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶
技术领域
本发明涉及一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶及其封装工艺，属于中高端LED器件封装材料技术领域。
背景技术
COB是Chip On Board(板上芯片直装)的英文缩写，是用粘胶剂或焊料将LED芯片直接粘贴到PCB板上，并通过引线键合实现芯片与PCB板间电互连的封装技术。COB技术主要用于大功率多芯片阵列的LED封装，同SMT(Surface Mount Technology表面贴装发光二极管封装)相比，COB封装的成本低，散热好，可以提高封装功率密度并降低热阻。
大功率LED用有机硅固晶胶应用在COB封装技术中十分重要，可以直接粘接并固定蓝宝石晶片和PCB板，目前可以用在LED固晶胶行业上，国内所使用的通常为环氧树脂类的固晶胶。环氧树脂的耐温性比较差，容易黄变，光衰严重，影响出光效率，使用寿命短。目前的有机硅固晶胶市场，比较缺乏性能较好的高折射率有机硅固晶胶，小功率的有机硅固晶胶交联密度比较低，胶水后期的不耐硫化，光衰严重，大功率的有机硅固晶胶具有致密的交联密度，降低了水汽和氧气的透过，提高了胶体的耐候性，应用在COB封装上光衰低。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述技术问题，提供一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶及其封装工艺，该固晶胶折射率高，对PCB底板和芯片的粘着强度高，可靠性高、高光效，低光衰。
本发明的技术方案如下：一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶，其原料组成及各组分的重量份如下：
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂为结构式如(1)、(2)其中的一种或者两种的混合：
(ViMe2SiO0.5)a(MePhSiO)b(PhSiO1.5)c    (1)
其中，1≤a≤5，0≤b≤8，1≤c≤8。
(ViMe2SiO0.5)d(Ph2SiO)e(SiO2)f    (2)
其中，2≤d≤4，2≤e≤6，3≤f≤7。
进一步，所述甲基苯基乙烯基硅油为结构式如(3)、(4)其中的一种或者两种的混合：
(ViMe2PhSiO0.5)2(MePhSiO)g(MeViSiO)h    (3)
其中，10≤g≤50，5≤h≤10。
(ViMe2PhSiO0.5)2(MePhSiO)z    (4)
其中60≤z≤80。
进一步，所述交联剂为苯基含氢聚硅氧烷，为结构式如(5)、(6)其中的一种或者两种的混合：
(HMe2SiO0.5)x(Ph2SiO)y    (5)
其中，2≤x≤4，2≤y≤10。
(HMe2SiO0.5)(PhMe2SiO0.5)(Ph2SiO)i    (6)
其中，4≤i≤7。
进一步，所述粘着力剂为结构式如(7)、(8)其中的一种或者两种的混合物，其中8≤k≤20。
采用上述粘着力剂，对COB芯片支架的基材具有很好的兼容性，可以在长时间，高低温，冷热冲击以及高温高湿条件下均保持其高效的粘着性。
进一步，所述气相法白炭黑为疏水性的经过处理的比表面积大的白炭黑。
优选的，所述气相法白炭黑选自卡博特的TS530、赢创德固赛的R974，或R106。
进一步，所述光衰控制剂的结构式如式(9)所示：
其中，3≤m≤10，2≤n≤10。
采用的光衰控制剂提高了固化后胶体的耐候性和散热，降低了光衰。
进一步，所述催化剂选自铂系催化剂。
更进一步，所述催化剂为铂-甲基苯基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为3000～7000ppm。
进一步，所述抑制剂为炔醇类物质。
优选的，所述抑制剂选自3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、1，1，3-三苯基-2-丙炔-1-醇、3，5-二甲基-1-己炔-3-醇中的任意一种。
更优选的，所述抑制剂为1，1，3-三苯基-2-丙炔-1-醇。
进一步，针对本发明中出现的Me为甲基，Vi为乙烯基，Ph为苯基，下文将不再说明。
本发明第二方面公开了制备前述大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶的方法，包含如下步骤：室温下，称量甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂65～80份、甲基苯基乙烯基硅油5～10份、交联剂10～25份、粘着力剂3～6份、纳米气相法白炭黑1～5份、光衰控制剂5～10份、催化剂催化剂0.3～1份、抑制剂0.2～0.5份，依次加入双行星高速分散机中，充分搅拌，抽真空后灌装并密封保存。
本发明所述室温为24～26℃，优选25℃。
优选的，所述搅拌时间为2h。
前述大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶封装工艺包括：准备好晶片(翻晶，扩晶)，有机硅固晶胶(解冻，搅拌)和支架(排支架)，进行点胶，固晶，固晶烘烤并焊线，点荧光粉，然后支架粘胶，植入支架并短烤，离膜并长烤，进行一切，测试整理点数，进行二切并分色，封口包装入库。
由于本发明摒弃了常规的环氧树脂，解决了常规环氧型固晶胶粘着力差，光衰严重等性能缺陷，有益效果是：与现有技术相比有更强的粘着力和更低的光衰。
附图说明
图1为本发明大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶的应用示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：
①键合线；②本发明固晶胶；③芯片；④荧光粉；⑤保护胶；⑥铜片；⑦绝缘层；⑧铝。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明的胶水使用时，采取阶梯固化的方式，室温按照10℃/min升至80℃并保温1h，然后再按照10℃/min升至100℃下保温1h，最后再10℃/min升至150℃下保温2h，然后随烘箱降温冷却至室温即可。以上即为固晶的固化条件。
实施例1
在25℃下，称量甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式(1)，其中，a＝1，b＝0，c＝3，取35份，甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式(2)，其中，d＝4，e＝6，f＝7，取45份；甲基苯基乙烯基硅油，如结构式(3)，其中，g＝10，h＝5，取5份；交联剂如结构式(5)，其中，x＝2，y＝10，取15份，交联剂如结构式(6)，其中i＝4，取10份；粘着力剂，如结构式(7)，其中n＝20，取3份；纳米气相法白炭黑，TS530，取1份；光衰控制剂，如结构式(9)，其中m＝3，n＝10，取5份；催化剂，铂-甲基苯基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为3000ppm，取1份；抑制剂，1，1，3-三苯基-2-丙炔-1-醇，取0.3份；依次加入双行星高速分散机中，充分搅拌2h，抽真空后灌装并密封保存完成。
实施例2
在25℃下，称量甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式(1)，其中，a＝5，b＝6，c＝8，取30份，甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式(2)，其中，d＝2，e＝2，f＝3，取40份；甲基苯基乙烯基硅油，如结构式(3)，其中，g＝50，h＝10，取5份，甲基苯基乙烯基硅油，如结构式(4)，其中，其中，z＝80，取5份；交联剂如结构式(5)，其中，x＝4，y＝2取4份,交联剂如结构式(6)，其中i＝7，取6份；粘着力剂，如结构式(7)，其中n＝8，取3份，如结构式(8)，取3份；纳米气相法白炭黑，R974，取5份；光衰控制剂，如结构式(9)，其中m＝10，n＝8，取10份；催化剂，铂-甲基苯基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为7000ppm，取0.3份；抑制剂，3-甲基-1-丁炔-3-醇，取0.2份；依次加入双行星高速分散机中，充分搅拌2h，抽真空后灌装并密封保存完成。
实施例3
在25℃下，称量甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式(1)，其中，a＝3，b＝8，c＝1，取65份；甲基苯基乙烯基硅油，如结构式(4)，其中z＝60，取6份；交联剂如结构式(5)，其中，x＝3，y＝7，取18份；粘着力剂，如结构式(8)，取5份；纳米气相法白炭黑，R106，取3份；光衰控制剂，如结构式(9)，其中m＝8，n＝2，取7份；催化剂，铂-甲基苯基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为3000ppm，取0.5份；抑制剂，3，5-二甲基-1-己炔-3-醇，取0.5份；依次加入双行星高速分散机中，充分搅拌2h，抽真空后灌装并密封保存完成。
对比例1
在25℃下，称量甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式(1)，其中，a＝1，b＝0，c＝3，取35份，甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式(2)，其中，d＝4，e＝6，f＝7，取45份；甲基苯基乙烯基硅油，如结构式(3)，其中，g＝10，h＝5，取5份；交联剂如结构式(5)，其中，x＝2，y＝10，取15份，交联剂如结构式(6)，其中i＝4，取10份；纳米气相法白炭黑，TS530，取1份；光衰控制剂，如结构式(9)，其中m＝3，n＝10，取5份；催化剂，铂-甲基苯基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为3000ppm，取1份；抑制剂，1，1，3-三苯基-2-丙炔-1-醇，取0.3份；依次加入双行星高速分散机中，充分搅拌2h，抽真空后灌装并密封保存完成。
对比例1的原料组成与实施例1的原料组成相比，去掉了粘着力剂。
对比例2
在25℃下，称量甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式(1)，其中，a＝5，b＝6，c＝8，取30份，甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂如结构式(2)，其中，d＝2，e＝2，f＝3，取40份；甲基苯基乙烯基硅油，如结构式(3)，其中，g＝50，h＝10，取5份，甲基苯基乙烯基硅油，如结构式(4)，其中，其中，z＝80，取5份；交联剂如结构式(5)，其中，x＝4，y＝2取4份,交联剂如结构式(6)，其中i＝7，取6份；粘着力剂，如结构式(7)，其中n＝8，取3份，如结构式(8)，取3份；纳米气相法白炭黑，R974，取5份；催化剂，铂-甲基苯基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为7000ppm，取0.3份；抑制剂，3-甲基-1-丁炔-3-醇，取0.2份；依次加入双行星高速分散机中，充分搅拌2h，抽真空后灌装并密封保存完成。
对比例2的原料组成与实施例2的原料组成相比，去掉了光衰控制剂。LED光衰是指LED经过一段时间的点亮后，其光强度会比原来的光强要低，而低了的部分就是光衰。
检测例
本发明在25℃条件下，以30mA的直流电连续点亮LED 1000h来对比点亮前后的光强。测试其前后的光通量。将封装好的LED放入夹具并置于积分球中，采用积分球测试，检测结果如下表1所示。
表1积分球测试结果
从上表中可以看出，与实施例1-3相比，对比实施例1的粘结强度明显不足，对比实施例2的光衰明显较大。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶，其原料组成及各组分的重量份为：
2.根据权利要求1所述一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶，其特征在于，所述甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂为结构式如(1)、(2)其中的一种或者两种的混合；
(ViMe2SiO0.5)a(MePhSiO)b(PhSiO1.5)c    (1)
其中，1≤a≤5，0≤b≤8，1≤c≤8。
(ViMe2SiO0.5)d(Ph2SiO)e(SiO2)f    (2)
其中，2≤d≤4，2≤e≤6，3≤f≤7。
3.根据权利要求1所述一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶，其特征在于，所述甲基苯基乙烯基硅油为结构式如(3)，(4)其中的一种或者两种的混合；
(ViMe2PhSiO0.5)2(MePhSiO)g(MeViSiO)h    (3)
其中，10≤g≤50，5≤h≤10。
(ViMe2PhSiO0.5)2(MePhSiO)z    (4)
其中60≤z≤80。
4.根据权利要求1所述一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶，其特征在于，所述交联剂为苯基含氢聚硅氧烷，为结构式如(5)、(6)其中的一种或者两种的混合，
(HMe2SiO1/2)x(Ph2SiO)y    (5)
其中，2≤x≤4，2≤y≤10，
(HMe2SiO1/2)(PhMe2SiO1/2)(Ph2SiO)i    (6)
其中，4≤i≤7。
5.根据权利要求1所述一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶，其特征在于，所述粘着力剂为结构式如(7)、(8)其中的一种或者两种的混合，其中8≤k≤20。
6.根据权利要求1所述一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶，其特征在于，所述气相法白炭黑选自卡博特的TS530、赢创德固赛的R974，或R106。
7.根据权利要求1所述一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶，其特征在于，所述光衰控制剂的结构式如式(9)所示：
其中，3≤m≤10，2≤n≤10。
8.根据权利要求1所述一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶，其特征在于，所述催化剂为铂-甲基苯基乙烯基聚硅氧烷配合物，铂含量为3000～7000ppm。
9.根据权利要求1所述一种大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶，其特征在于，所述抑制剂选自3-甲基-1-丁炔-3-醇、3-甲基-1-戊炔-3-醇、1，1，3-三苯基-2-丙炔-1-醇、及3，5-二甲基-1-己炔-3-醇中的一种。
10.权利要求1-9任一权利要求所述大功率COB封装用低光衰有机硅固晶胶的制备方法，为室温下，称量甲基苯基乙烯基聚硅氧烷树脂65～80份、甲基苯基乙烯基硅油5～10份、交联剂10～25份、粘着力剂3～6份、纳米气相法白炭黑1～5份、光衰控制剂5～10份、催化剂催化剂0.3～1份、抑制剂0.2～0.5份，依次加入双行星高速分散机中，充分搅拌，抽真空后灌装并密封保存。
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