CN108084617A - 高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料 - Google Patents
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Abstract
高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料，涉及封装树脂制造技术领域，包括：聚乙烯醇30‑50份、水溶剂2‑10份、光引发剂3‑5份、协调剂1‑1.5份、防静电剂5‑15份、环氧丙烯酸树脂10‑30份、间苯二胺5‑10份、木质素磺酸钠1‑3份、滑石粉2‑5份、硫酸钡2‑5份、海泡石粉1‑6份、双马来酰亚胺1‑5份、端羟基聚丁二烯3‑6份。本发明提供的技术方案生产的一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料在散热、导热、耐热能力方面都有很优越的表现，在进行使用的时候能够更加匹配半导体元器件所产生的热量，并将热量进行传导进行有效的散热，从而起到保护半导体元器件的目的，而且在硬度方面也能满足封装的要求。
Description
技术领域：
本发明涉及封装树脂制造技术领域，具体涉及一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料。
背景技术：
半导体照明，即发光二极管，简称LED，是一种半导体固体发光器件，是利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。半导体照明产品就是利用LED作为光源制造出来的照明器具。半导体照明具有高效、节能、环保、易维护等显著特点，是实现节能减排的有效途径，已逐渐成为照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一场照明光源的革命。
半导体照明设备在进行生产的时候，由于会安装很多发光二极管，利用引脚进行元器件的固定，所以在生产的时候为了增加安装的稳定性，在进行组装和封装的时候一般都会使用封装树脂对元器件进行封装，从而起到稳定、密封隔热等效果。
发明内容：
本发明提供一种能够适应半导体元器件的热匹配性能，可以进行及时导热，方便热量散发的一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料。
一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料，按质量分数计算，包括：聚乙烯醇30-50份、水溶剂2-10份、光引发剂3-5份、协调剂1-1.5份、防静电剂5-15份、环氧丙烯酸树脂10-30份、间苯二胺5-10份、木质素磺酸钠1-3份、滑石粉2-5份、硫酸钡2-5份、海泡石粉1-6份、双马来酰亚胺1-5份、端羟基聚丁二烯3-6份；
进一步技术，上述各组分的优选方案为：聚乙烯醇35-45份、水溶剂3-7份、光引发剂3-5份、协调剂1-1.5份、防静电剂8-12份、环氧丙烯酸树脂15-25份、间苯二胺6-9份、木质素磺酸钠1-2份、滑石粉3-5份、硫酸钡3-4份、海泡石粉2-5份、双马来酰亚胺2-4份、端羟基聚丁二烯4-5份；
更进一步技术，上述各组分的优选方案为：聚乙烯醇40份、水溶剂8份、光引发剂4份、协调剂1.2份、防静电剂10份、环氧丙烯酸树脂20份、间苯二胺8份、木质素磺酸钠2份、滑石粉3份、硫酸钡3份、海泡石粉3份、双马来酰亚胺3份、端羟基聚丁二烯4.5份；
上述一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料的制备材料中使用的聚乙烯醇在使用前需要进行改性处理，其方法为：首先将聚乙烯醇升温至40℃，然后加入聚乙烯醇质量分数10％的量的氨基酸，搅拌均匀后入磁力搅拌设备中匀速搅拌1-2分钟，然后再加入聚乙烯醇质量分数2％的量的壳聚糖，搅拌均匀即可；
经过上述方法处理之后的聚乙烯醇能够增加其粘性，保证混合后的各组分与主料聚乙烯醇之间可以协调的更加均匀。
所述的水溶剂采用松节油、甲苯中的一种或两种的混合；
所述光引发剂为重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚中的一种或两种的组合；
所述协调剂由明胶、玻璃粉、聚乙二醇、石蜡油混合搅拌而成，混合时各物质的比例为：3:1:1:0.5；
上述海泡石粉在使用前也经过改性处理，首先将海泡石粉升温至60℃，加入海泡石粉质量分数5％的菊粉，混合搅拌均匀，然后加入1倍清水和0.3份的碳酸钙粉与0.1份的鸡蛋壳粉末，搅拌均匀后升温至70℃继续搅拌均匀既得。
在上述组分中使用双马来酰亚胺、端羟基聚丁二烯配合聚乙烯醇进行使用，并利用硫酸钡、海泡石粉进行改性能够增加成型后的树脂的导热性能以及其塑封的效果，从而达到方便热量散发的效果，增加整体封装树脂的热匹配性能。
上述一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇、水溶剂、环氧丙烯酸树脂、间苯二胺、木质素磺酸钠，共同入反应釜内混合搅拌，搅拌时升温至40℃后停止搅拌，密封静置10分钟；
(2)将滑石粉、硫酸钡、海泡石粉依次加入到反应釜内，然后继续搅拌，搅拌均匀后取出，入紫外线杀菌房中用紫外线杀菌3-5分钟后，继续静置10分钟；
(3)将步骤2中杀菌后的原料与光引发剂、协调剂、防静电剂、双马来酰亚胺、端羟基聚丁二烯一起入反应釜内加温至50℃后再次搅拌3-5分钟，搅拌后取出；
(4)将步骤3中的混合物取出平摊在陶瓷盘中，然后盖上保鲜膜入微波炉中处理1-5分钟；
(5)将微波处理后的混合材料取出，放入到干燥的金属桶中，密封后充入氮气，采用蒸汽加温至65℃后再次静置2-5分钟既得。
进一步技术，上述工艺过程中的步骤1中反应釜的搅拌速度设定在800-1200转/分钟；
进一步技术，上述步骤2中的搅拌时间设定在5-20分钟；
更进一步技术，所述步骤4中的陶瓷盘采用底部带气孔的陶瓷盘，混合材料在陶瓷盘上的平摊厚度为3-5厘米；
上述步骤5中的金属桶在放入材料前先将干燥的金属桶升温至45℃，然后放入混合树脂材料。
利用上述方法制备加工而成的一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料在配方上采用多种导热材料和添加剂成分，促进了树脂原料相互之间的协调，经过上述工艺方法加工后，能够使树脂材料在凝固后更加紧实，相互之间的间隙更小，硬度更高，导热性能更好，可以在不影响元器件的情况下增加热匹配能力。
为了能够体现本发明的方法制备的封装树脂能够更加具有效果，对加工后的封装树脂进行检测，检测时分组对加工而成的一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料进行热传导速度、耐热温度、散热能力和硬度进行测验，测验后取每组的范围值，并将测验结果统计如下表：
| 导热速度 | 耐热温度 | 散热时间(降低50℃的时间) | 洛氏硬度 | |
| 第一组 | 2.2S/厘米 | 300-320℃ | 5-10min | 110 |
| 第二组 | 2.3S/厘米 | 290-310℃ | 5-8min | 115 |
本发明的有益效果是：通过上表分析可知，本发明提供的技术方案生产的一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料在散热、导热、耐热能力方面都有很优越的表现，在进行使用的时候能够更加匹配半导体元器件所产生的热量，并将热量进行传导进行有效的散热，从而起到保护半导体元器件的目的，而且在硬度方面也能满足封装的要求。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体示例，进一步阐述本发明。
实施例1：一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料，按质量分数计算，包括：聚乙烯醇30份、水溶剂2份、光引发剂3份、协调剂1份、防静电剂5份、环氧丙烯酸树脂10份、间苯二胺5份、木质素磺酸钠1份、滑石粉2份、硫酸钡2份、海泡石粉1份、双马来酰亚胺1份、端羟基聚丁二烯3份。
然后对聚乙烯醇进行改性，将聚乙烯醇升温至40℃，然后加入聚乙烯醇质量分数10％的量的氨基酸，搅拌均匀后入磁力搅拌设备中匀速搅拌1分钟，然后再加入聚乙烯醇质量分数2％的量的壳聚糖，搅拌均匀即可；
协调剂由明胶、玻璃粉、聚乙二醇、石蜡油混合搅拌而成，混合时各物质的比例为：3:1:1:0.5。
海泡石粉在使用前也经过改性处理，首先将海泡石粉升温至60℃，加入海泡石粉质量分数5％的菊粉，混合搅拌均匀，然后加入1倍清水和0.3份的碳酸钙粉与0.1份的鸡蛋壳粉末，搅拌均匀后升温至70℃继续搅拌均匀既得。
具体的一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇、水溶剂、环氧丙烯酸树脂、间苯二胺、木质素磺酸钠，共同入反应釜内混合搅拌，搅拌时升温至40℃后停止搅拌，密封静置10分钟；
(2)将滑石粉、硫酸钡、海泡石粉依次加入到反应釜内，然后继续搅拌，搅拌均匀后取出，入紫外线杀菌房中用紫外线杀菌3分钟后，继续静置10分钟；
(3)将步骤2中杀菌后的原料与光引发剂、协调剂、防静电剂、双马来酰亚胺、端羟基聚丁二烯一起入反应釜内加温至50℃后再次搅拌3分钟，搅拌后取出；
(4)将步骤3中的混合物取出平摊在陶瓷盘中，然后盖上保鲜膜入微波炉中处理1分钟；
(5)将微波处理后的混合材料取出，放入到干燥的金属桶中，密封后充入氮气，采用蒸汽加温至65℃后再次静置2分钟既得。
实施例2：一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料，按质量分数计算，包括：聚乙烯醇40份、水溶剂8份、光引发剂4份、协调剂1.2份、防静电剂10份、环氧丙烯酸树脂20份、间苯二胺8份、木质素磺酸钠2份、滑石粉3份、硫酸钡3份、海泡石粉3份、双马来酰亚胺3份、端羟基聚丁二烯4.5份。
然后对聚乙烯醇进行改性，将聚乙烯醇升温至40℃，然后加入聚乙烯醇质量分数10％的量的氨基酸，搅拌均匀后入磁力搅拌设备中匀速搅拌2分钟，然后再加入聚乙烯醇质量分数2％的量的壳聚糖，搅拌均匀即可；
协调剂由明胶、玻璃粉、聚乙二醇、石蜡油混合搅拌而成，混合时各物质的比例为：3:1:1:0.5。
海泡石粉在使用前也经过改性处理，首先将海泡石粉升温至60℃，加入海泡石粉质量分数5％的菊粉，混合搅拌均匀，然后加入1倍清水和0.3份的碳酸钙粉与0.1份的鸡蛋壳粉末，搅拌均匀后升温至70℃继续搅拌均匀既得。
具体的一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇、水溶剂、环氧丙烯酸树脂、间苯二胺、木质素磺酸钠，共同入反应釜内混合搅拌，搅拌时升温至40℃后停止搅拌，密封静置10分钟；
(2)将滑石粉、硫酸钡、海泡石粉依次加入到反应釜内，然后继续搅拌，搅拌均匀后取出，入紫外线杀菌房中用紫外线杀菌4分钟后，继续静置10分钟；
(3)将步骤2中杀菌后的原料与光引发剂、协调剂、防静电剂、双马来酰亚胺、端羟基聚丁二烯一起入反应釜内加温至50℃后再次搅拌4分钟，搅拌后取出；
(4)将步骤3中的混合物取出平摊在陶瓷盘中，然后盖上保鲜膜入微波炉中处理3分钟；
(5)将微波处理后的混合材料取出，放入到干燥的金属桶中，密封后充入氮气，采用蒸汽加温至65℃后再次静置4分钟既得。
实施例3：一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料，按质量分数计算，包括：聚乙烯醇50份、水溶剂10份、光引发剂5份、协调剂1.5份、防静电剂15份、环氧丙烯酸树脂30份、间苯二胺10份、木质素磺酸钠3份、滑石粉5份、硫酸钡5份、海泡石粉6份、双马来酰亚胺5份、端羟基聚丁二烯6份。
然后对聚乙烯醇进行改性，将聚乙烯醇升温至40℃，然后加入聚乙烯醇质量分数10％的量的氨基酸，搅拌均匀后入磁力搅拌设备中匀速搅拌2分钟，然后再加入聚乙烯醇质量分数2％的量的壳聚糖，搅拌均匀即可；
协调剂由明胶、玻璃粉、聚乙二醇、石蜡油混合搅拌而成，混合时各物质的比例为：3:1:1:0.5。
海泡石粉在使用前也经过改性处理，首先将海泡石粉升温至60℃，加入海泡石粉质量分数5％的菊粉，混合搅拌均匀，然后加入1倍清水和0.3份的碳酸钙粉与0.1份的鸡蛋壳粉末，搅拌均匀后升温至70℃继续搅拌均匀既得。
具体的一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇、水溶剂、环氧丙烯酸树脂、间苯二胺、木质素磺酸钠，共同入反应釜内混合搅拌，搅拌时升温至40℃后停止搅拌，密封静置10分钟；
(2)将滑石粉、硫酸钡、海泡石粉依次加入到反应釜内，然后继续搅拌，搅拌均匀后取出，入紫外线杀菌房中用紫外线杀菌5分钟后，继续静置10分钟；
(3)将步骤2中杀菌后的原料与光引发剂、协调剂、防静电剂、双马来酰亚胺、端羟基聚丁二烯一起入反应釜内加温至50℃后再次搅拌5分钟，搅拌后取出；
(4)将步骤3中的混合物取出平摊在陶瓷盘中，然后盖上保鲜膜入微波炉中处理5分钟；
(5)将微波处理后的混合材料取出，放入到干燥的金属桶中，密封后充入氮气，采用蒸汽加温至65℃后再次静置5分钟既得。
对比例1：LED用封装树脂材料，按质量分数计算，包括：聚乙烯醇15份、水溶剂1份、光引发剂2份、协调剂1份、防静电剂3份、滑石粉1份、硫酸钡2份。
协调剂由明胶、聚乙二醇混合搅拌而成，混合比例1:1。
具体的LED封装树脂材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇、水溶剂搅拌，密封静置10分钟；
(2)将滑石粉、硫酸钡加入到反应釜内，然后继续搅拌，继续静置10分钟；
(3)将步骤2中的原料与光引发剂、协调剂、防静电剂一起入反应釜内加温至50℃后再次搅拌3-5分钟，搅拌均匀后取出既得LED封装树脂材料。
对比例2：一种封装树脂材料，按质量分数计算，包括：聚乙烯醇50份、水溶剂10份、光引发剂1份、协调剂2份、防静电剂3份、环氧丙烯酸树脂5份、滑石粉2-5份、硫酸钡2-5份。
协调剂由明胶、石蜡油混合搅拌而成，混合时各物质的比例为：1:1。
具体的一种封装树脂材料的制备方法包括如下步骤：
(1)将聚乙烯醇、水溶剂、环氧丙烯酸树脂，共同入反应釜内混合搅拌，搅拌时升温至40℃后停止搅拌，密封静置10分钟；
(2)将滑石粉、硫酸钡依次加入到反应釜内，然后继续搅拌，搅拌均匀后取出，入紫外线杀菌房中用紫外线杀菌3-5分钟后，继续静置10分钟；
(3)将步骤2中的原料与光引发剂、协调剂、防静电剂、一起入反应釜内加温至50℃后再次搅拌3-5分钟，搅拌均匀后取出既得一种封装树脂材料。
将上述实施例1-3和对比例1-2制备而成的封装树脂进行检测，具体的检测结果如下：
通过上述表格分析后可知，本方法制备而成的一种高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料相比较普通方法制备而成的封装树脂在散热能力、热传导能力以及硬度方面都具有相对的优势，能够更加符合产品的使用需求。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料，其特征在于：按质量分数计算，包括：聚乙烯醇30-50份、水溶剂2-10份、光引发剂3-5份、协调剂1-1.5份、防静电剂5-15份、环氧丙烯酸树脂10-30份、间苯二胺5-10份、木质素磺酸钠1-3份、滑石粉2-5份、硫酸钡2-5份、海泡石粉1-6份、双马来酰亚胺1-5份、端羟基聚丁二烯3-6份。
2.根据权利要求1所述高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料，其特征在于：各组分的优选方案为：聚乙烯醇35-45份、水溶剂3-7份、光引发剂3-5份、协调剂1-1.5份、防静电剂8-12份、环氧丙烯酸树脂15-25份、间苯二胺6-9份、木质素磺酸钠1-2份、滑石粉3-5份、硫酸钡3-4份、海泡石粉2-5份、双马来酰亚胺2-4份、端羟基聚丁二烯4-5份。
3.根据权利要求1所述高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料，其特征在于：所述聚乙烯醇在使用前需要进行改性处理，其方法为：首先将聚乙烯醇升温至40℃，然后加入聚乙烯醇质量分数10％的量的氨基酸，搅拌均匀后入磁力搅拌设备中匀速搅拌1-2分钟，然后再加入聚乙烯醇质量分数2％的量的壳聚糖，搅拌均匀即可。
4.根据权利要求1所述高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料，其特征在于：所述协调剂由明胶、玻璃粉、聚乙二醇、石蜡油混合搅拌而成，混合时各物质的比例为：3:1:1:0.5。
5.根据权利要求1所述高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料，其特征在于：所述海泡石粉在使用前也经过改性处理，首先将海泡石粉升温至60℃，加入海泡石粉质量分数5％的菊粉，混合搅拌均匀，然后加入1倍清水和0.3份的碳酸钙粉与0.1份的鸡蛋壳粉末，搅拌均匀后升温至70℃继续搅拌均匀既得。
6.根据权利要求1所述高亮度半导体照明用发光二极管用封装树脂材料，其特征在于：所述光引发剂为重氮盐、二芳基碘鎓盐、三芳基硫鎓盐、烷基硫鎓盐、铁芳烃盐、磺酰氧基酮及三芳基硅氧醚中的一种或两种的组合。
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