CN104531048B - 一种有机导电胶合剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机导电胶合剂及其制备方法，该有机导电胶合剂，由下列重量份的原料制备所得：钠基膨润土2~5份，改性凹土与纳米碳粉复合导电粉料15~20份，活性剂2~5份，改性有机硅树脂15~20份，硅烷偶联剂5~9份，甲酸催化剂1~3份，四氢呋喃稀释剂25~33份，过氧化苯甲酰固化剂5~8份，乙醇15~20份，去离子水5~8份；硅氧烷油消泡剂0.5~1份。本发明的有机导电胶合剂制备工艺简单，可在常温下固化，稳定性好，易于实现工业化生产，在保证优异导电性能的前提下，能有效降低纳米碳粉的用量，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及胶合剂材料及其制备技术领域，具体说是一种有机导电胶合剂及其制备方法。
背景技术
随着大功率LED的发展，客户对封装过程中使用的材料提出了越来越高的要求，新的材料不仅要满足客户生产的工艺要求，同时对材料的耐紫外性能和耐热性提出了新的挑战。
用于大功率LED芯片固定的导电胶粘剂直接影响最终产品的光学性能和可靠性，大功率LED对导电胶的要求是高导电、高导热性能和高剪切强度。导电胶通常由基体树脂、导电填料和助剂等组成。树脂基体主要起到粘结作用，填料用来形成导电通路。基体树脂主要为热固性的环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂等；导电填料可以是金、银、铜、铝、锌、铁、镍的粉末和石墨等。传统的环氧导电粘结剂粘接性能优异，但是环氧树脂基体往往不耐紫外光，在紫外光和热的综合作用下，其易发生黄变从而影响LED发光寿命，因此不适合用于能发射紫外波长的LED和大功率LED，以及在户外使用；且传统的导电填料银等贵金属价格不断上涨，导致导电胶在电子封装中所占成本明显地上升，所以开发出一类较低成本的导电胶满足市场的迫切需求成为科学界和工业界都非常关心的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种能够用于大功率LED芯片固定的高导电、高导热性能和高剪切强度的有机导电胶合剂。
本发明的另一目的是提供上述有机导电胶合剂的制备方法，该制备方法工艺简单，适于工业化生产。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种有机导电胶合剂，由下列重量份的原料制备所得：钠基膨润土2~5份，改性凹土与纳米碳粉复合导电粉料15~20份，活性剂2~5份，改性有机硅树脂15~20份，硅烷偶联剂5~9份，甲酸催化剂1~3份，四氢呋喃稀释剂25~33份，过氧化苯甲酰固化剂5~8份，乙醇15~20份，去离子水5~8份；硅氧烷油消泡剂0.5~1份。其中，改性凹土与纳米碳粉复合导电粉料的制备方法为中国专利文献CN103077765A《一种复合导电材料及其制备方法》中公开的方法制备，凹土为凹凸棒石粘土的简称。
所述硅烷偶联剂选用乙烯基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-环氧丙基醚基三甲氧基硅烷中的任一种。
所述改性有机硅树脂为有机硅树脂和酚醛树脂按照重量比为1：1进行物理混合制备而得。
所述活性剂为聚氧乙烯油醇醚型或乙氧基化甲基葡萄糖苷硬脂酸脂型或聚氧乙烯失水山梨醇酐单月桂酸脂中的任一种。
上述有机导电胶合剂的制备方法，包括以下具体步骤：
（1）按下述重量份数准备原料：钠基膨润土2~5份，改性凹土与纳米碳粉复合导电粉料15~20份，活性剂2~5份，改性有机硅树脂15~20份，硅烷偶联剂5~9份，甲酸催化剂1~3份，四氢呋喃稀释剂25~33份，过氧化苯甲酰固化剂5~8份，乙醇15~20份，去离子水5~8份；硅氧烷油消泡剂0.5~1份。
（2）将硅烷偶联剂放在烧杯中，加入去离子水、无水乙醇以及甲酸催化剂，调pH值为9~10，搅拌使各相均匀混溶后，进行超声振荡1h~3h，然后在35℃水浴中反应至凝胶状，在凝胶内加入四氢呋喃稀释剂使凝胶溶解后，加入改性有机硅树脂，用磁力搅拌机以188~250r/min的转速搅拌0.5~1h，形成料浆A，待用。
（3）将凹土/纳米碳粉复合导电粉料、钠基膨润土和活性剂加入到步骤2得到的料浆A中，用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500~3000转/分，搅拌时间为1~2h，形成料浆B，待用。
（4）将固化剂、消泡剂加入步骤3得到的料浆B中，用磁力搅拌机以188~250r/min的转速搅拌0.5~1h后，经真空去泡便得到所述有机导电胶合剂。
步骤2中进行超声振荡前搅拌各相均匀的搅拌方式为采用电动搅拌机以350 r/min的搅拌速度搅拌2~4h。
本发明具有以下突出的有益效果：
（1）本发明利用纳基膨润土具有的优良特性，促使硅烷偶联剂与醇和水形成的溶液粘度增大，并在改性凹土/纳米碳粉复合导电粉料表面形成溶剂化薄膜及立体网络结构以支撑和阻止颗粒下沉，保证溶液中导电粉料的均匀性和稳定性，长时间放置如三个月，该有机导电胶合剂的悬浮率达到95%以上，依然保持稳定和无明显沉降现象，保证了本发明的胶合剂的导电性能。
（2）本发明将凹土进行改进制备改性凹土/纳米碳粉复合导电粉料，通过量子隧道效应能够有效提高粉末导电性能，该有机硅树脂在LED芯片表面有效形成胶合表面电阻率只有0.15Ω・cm-1，说明胶合层具有良好的导电特性，完全可以能够满足导电的要求，同时在保证优异导电性能的前提下，能有效降低纳米碳粉的用量，降低了生产成本。
（3）本发明利用硅烷偶联剂与过氧化苯甲酰固化剂促进有机硅树脂在LED芯片表面有效形成胶合，提高胶合剂在LED芯片表面的粘结力，室温下其剪切强度达到24.8 Mpa，且该胶合层具有非常好的耐候性能，在紫外灯30天照射下无明显的变色现象。
（4）本发明的有机导电胶合剂制备工艺简单，可在常温下固化，稳定性好，易于实现工业化生产。
附图说明
图1是实施例二制备的有机导电胶合剂在不同温度下的力学性能图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明:
实施例1：
（1）、将凹凸棒石粘土粉末进行改性处理，与纳米碳粉进行复合制备出导电性能优良的导电填料；
（2）将8g的硅烷偶联剂放在烧杯中，将5g的去离子水和15g的无水乙醇倒入搅拌器中，再加入1g的甲酸作催化剂，调节pH值到10，采利用电动搅拌机搅拌2h，搅拌速度为350 r/min，使各相均匀混溶后，将溶液密封好，在超声波清洗机进行超声振荡1h，最后放置在35℃水浴中反应至凝胶状，在凝胶内加入25g的四氢呋喃(THF)使其溶解，加入15g的改性有机硅树脂，放入磁力搅拌机以200r/min的转速搅拌1h，待用；
（3）、将15g凹土/纳米碳粉复合导电粉料、2g钠基膨润土放入到步骤（2）的混合体系中，加入2g的活性剂，用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500转/分，搅拌时间为1~2h，待用；
（4）、将步骤（3）得到的混合体系加入5g的固化剂，0.5g的消泡剂，放入磁力搅拌机以188r/min的转速搅拌1h，将搅拌后的料浆经真空去泡后得到有机导电胶合剂。
实施例2：
（1）、将凹凸棒石粘土粉末进行改性处理，与纳米碳粉进行复合制备出导电性能优良的导电填料；
（2）将8g的硅烷偶联剂放在烧杯中，将8g的去离子水和20g的无水乙醇倒入搅拌器中，再加入3g的甲酸作催化剂，调节pH值到9，采利用电动搅拌机搅拌4h，搅拌速度为350 r/min，使各相均匀混溶后，将溶液密封好，在超声波清洗剂进行超声振荡3h，最后放置在35℃水浴中反应至凝胶状，在凝胶内加入33g的四氢呋喃(THF)使其溶解，加入20g的改性有机硅树脂，放入磁力搅拌机以1250r/min的转速搅拌1h，待用；
（3）、将20g凹土/纳米碳粉复合导电粉料、5g钠基膨润土放入到步骤（2）的混合体系中，加入5g的活性剂，用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为3000转/分，搅拌时间为2h，待用；
（4）、将步骤（3）得到的混合体系加入8g的固化剂，1g的消泡剂，放入磁力搅拌机以250r/min的转速搅拌1h，将搅拌后的料浆经真空去泡后得到有机导电胶合剂。
效果实施例
取实施例一制备的有机导电胶合剂进行性能检测，结果如下表所示：
由上表结果可见，本发明的有机导电胶合剂具有良好的导电特性，完全可以能够满足导电的要求。
取实施例二制备的有机导电胶合剂在不同温度下的力学性能进行检测，结果如图1所示。
由图1可知，随着温度的升高，有机导电胶合剂与LED芯片胶合层的剪切强度随之降低，当温度达到200℃时胶合层的剪切强度达到16.7 Mpa，具有较高的力学性能、耐热性；本发明的有机导电胶合剂具有优异的力学性能，
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种有机导电胶合剂，其特征在于，该有机导电胶合剂由下列重量份的原料制备所得：钠基膨润土2~5份，改性凹土与纳米碳粉复合导电粉料15~20份，活性剂2~5份，改性有机硅树脂15~20份，硅烷偶联剂5~10份，甲酸催化剂1~3份，四氢呋喃稀释剂25~33份，过氧化苯甲酰固化剂5~8份，乙醇15~20份，去离子水5~8份；硅氧烷油消泡剂0.5~1份。
2.根据权利要求1所述的有机导电胶合剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂选用乙烯基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-环氧丙基醚基三甲氧基硅烷中的任一种。
3.根据权利要求1所述的有机导电胶合剂，其特征在于，所述改性有机硅树脂为有机硅树脂和酚醛树脂按照重量比为1：1进行物理混合制备而得。
4.根据权利要求1所述的有机导电胶合剂，其特征在于，所述活性剂为聚氧乙烯油醇醚型或乙氧基化甲基葡萄糖苷硬脂酸脂型或聚氧乙烯失水山梨醇酐单月桂酸脂中的任一种。
5.权利要求1-4中任一权利要求所述的有机导电胶合剂的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
（1）按下述重量份数准备原料：钠基膨润土2~5份，改性凹土与纳米碳粉复合导电粉料15~20份，活性剂2~5份，改性有机硅树脂15~20份，硅烷偶联剂5~9份，甲酸催化剂1~3份，四氢呋喃稀释剂25~33份，过氧化苯甲酰固化剂5~8份，乙醇15~20份，去离子水5~8份；硅氧烷油消泡剂0.5~1份；
（2）将硅烷偶联剂放在烧杯中，加入去离子水、无水乙醇以及甲酸催化剂，调pH值为9~10，搅拌使各相均匀混溶后，进行超声振荡1h~3h，然后在35℃水浴中反应至凝胶状，在凝胶内加入四氢呋喃稀释剂使凝胶溶解后，加入改性有机硅树脂，用磁力搅拌机以188~250r/min的转速搅拌0.5~1h，形成料浆A，待用；
（3）将改性凹土/纳米碳粉复合导电粉料、钠基膨润土和活性剂加入到步骤2得到的料浆A中，用十字搅刀搅拌器充分搅拌，搅拌速度为1500~3000转/分，搅拌时间为1~2h，形成料浆B，待用；
（4）将固化剂、消泡剂加入步骤3得到的料浆B中，用磁力搅拌机以188~250r/min的转速搅拌0.5~1h后，经真空去泡便得到所述有机导电胶合剂。
6.根据权利要求5所述的有机导电胶合剂的制备方法，其特征在于，步骤2中进行超声振荡前搅拌各相均匀的搅拌方式为采用电动搅拌机以350 r/min的搅拌速度搅拌2~4h。
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