CN109326705B - 一种用于薄型基板封装的封装胶、led高温压模封装电路板及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于薄型基板封装的封装胶，按原料质量百分比计，包括5～20重量份的环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶、10～30重量份的固化剂和5～40重量份具有式(I)结构所示的改性剂，其中，n＝3～5。本发明在树脂胶内加入特定少量的具有式(I)结构的长链型软性改性剂，能够降低交联密度，而且还不影响封装胶的硬度，保证其硬度在标准要求之上，使得胶体韧性增加，解决了胶体收缩问题，从而使得基板变形程度大幅度降低，明显减少了LED高温压模封装电路板压模过程中产生的板翘程度，进而大大降低了LED高温压模封装电路板的不良率，减少了生产成本的浪费，更加适于大规模工业化生产的推广和应用。
Description
技术领域
本发明属于基板封装胶压技术领域，涉及一种用于薄型基板封装的封装胶、LED高温压模封装电路板及其封装方法，尤其涉及一种用于薄型基板封装的封装胶、LED高温压模封装电路板及使用长链型改性剂解决LED高温压模封装薄型基板板翘问题的封装方法。
背景技术
随着电器元件的小型化和集约化的发展，封装技术日益受到了行业内的广泛关注，所谓“封装技术”是一种将集成电路用绝缘的塑料或陶瓷材料打包的技术，封装技术对于芯片来说是必须的，也是至关重要的。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降；另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输；而且封装还能起着由小到大、由难到易、由复杂到简单的变换作用，从而可使操作费用及材料费用降低，而且能提高工作效率和可靠性；同时还有利于标准规格化，既便于加工，又便于与其他电气元件相配合，相关的生产线及生产设备都具有通用性。正是由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB (印制电路板)的设计和制造，因此其至关重要。
在诸多电器材料中，基板是制造PCB的基本材料，单、双面印制板在制造中是在基板材料-覆铜箔层压板上，有选择地进行孔加工、化学镀铜、电镀铜、蚀刻等加工，得到所需电路图形。通常基板材料可分为两大类：刚性基板材料和柔性基板材料。一般刚性基板材料的重要品种是覆铜板。而覆铜箔板按板的增强材料不同，又可划分为：纸基、玻璃纤维布基、复合基、积层多层板基和特殊材料基等五大类。
基于电路元件技术上的创新和进步，基板的厚度也越来越薄，然而薄型基板对于封装要求则日益提高，特别是LED高温压模封装电路板，在封装过程中，由于是薄型基板搭配树脂胶进行封装，在封装胶压模后，因胶体本身应力和收缩性大的特性，在压模后冷却至常温后，板翘会超过20mm，当板翘发生时，严重影响了后续的制程与切割作业，尤其是切割备料时，板子不易粘与胶带上，强行整平后备料极易导致胶体开裂，进而造成LED功能不良，通常不良率能够达到0.2％～0.5％。
因此，如何解决上述LED高温压模封装电路板在封装过程中，高温压模后存在的板翘问题，克服切割备料困难与胶裂现象，进而降低不良率，已成为业内诸多生产型企业和一线研发人员亟待解决的难题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于薄型基板封装的封装胶、LED高温压模封装电路板及其封装方法，本发明提供的封装胶用于 LED高温压模封装电路板，能够有效的控制板翘问题，后续切割备料更为便利，降低了不良率，适合大规模工业化生产。
本发明提供了一种用于薄型基板封装的封装胶，按原料质量百分比计，包括：
环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶 5～20重量份；
固化剂 10～30重量份；
具有式(I)结构所示的改性剂 5～40重量份；
其中，n＝3～5。
优选的，所述环氧树脂包括双酚A环氧树脂和/或脂环族环氧树脂；
所述固化剂包括阳离子固化剂和/或酸酐固化剂；
所述封装包括压模封装。
优选的，所述改性剂为长链型软性结构改性剂；
所述固化剂包括U-CAT5003、TA100和MH-700G中的一种或多种；
所述环氧树脂包括EP-127E、139S、2021P、EP-4221和PKH-7500中的一种或多种；
所述封装胶的玻璃化转变温度为80～100℃。
本发明提供了一种LED高温压模封装电路板，包括设置有电路的基板和封装在基板表面的封装胶；
所述封装胶包括上述技术方案任意一项所述的封装胶。
优选的，所述基板包括有机基板、无机基板和复合基板中的一种或多种；
所述基板的正反面均设置有电路；
所述封装胶的层厚为0.2～0.35mm。
优选的，所述基板包括覆铜基板；
所述设置有电路的基板的厚度为0.1～0.3mm；
所述设置有电路的基板的尺寸为52～130mm。
本发明还提供了一种LED高温压模封装电路板的封装方法，包括以下步骤：
A)将环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶、固化剂和改性剂混合后，得到封装胶；
B)将上述步骤得到的封装胶和印刷有电路的基板在模具中高温成型后，得到LED高温压模封装板。
优选的，所述混合的方式为真空脱泡分段式搅拌混合；
所述混合的时间为5～12min。
优选的，所述搅拌的时间为3～8min；
所述脱泡的时间为1～4min。
优选的，所述高温成型的时间为250～400s；
所述高温成型的温度为140～170℃；
所述LED高温压模封装电路板中封装胶的邵氏硬度D大于等于80HD；
所述LED高温压模封装电路板的板翘小于等于10mm。
本发明提供了一种用于薄型基板封装的封装胶，按原料质量百分比计，包括5～20重量份的环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶、10～30重量份的固化剂和5～40重量份具有式(I)结构所示的改性剂，其中，n＝3～5。与现有技术相比，本发明针对现有的薄型基板，特别是LED高温压模封装电路板的封装过程中，薄型基板在封装胶压模后，因胶体本身应力和收缩性大的特性，在压模后冷却至常温后，板翘会超过20mm，严重影响了后续的制程与切割作业，而且切割备料时，板子不易粘与胶带上，强行整平后备料极易导致胶体开裂，进而造成LED功能不良，不良率高的问题。
本发明从固化的基础入手，针对常用的封装胶，环氧胶饼或有机硅改性环氧树脂胶，大多以双酚A环氧树脂或脂环族环氧树脂为主原料，并利用阳离子或酸酐固化剂固化，所以交联密度大，会造成较高Tg点(120℃～180℃)，致使胶体硬度高且易脆，并在冷却后易造成胶体收缩，导致基板变形，在高温冷却时传统环氧树脂与基板之间，因热膨胀系数差异大，造成基板板翘变形。
本发明创造性的在树脂胶内加入特定少量的具有式(I)结构改性剂，该长链型软性改性剂，能够降低交联密度，同时降低Tg点，而且还不影响封装胶的硬度，保证其硬度在标准要求之上，而正因为Tg点的降低，使得胶体韧性增加，解决了胶体收缩问题，从而使得基板变形程度大幅度降低，明显减少了LED高温压模封装电路板压模过程中产生的板翘程度，进而大大降低了 LED高温压模封装电路板的不良率，减少了生产成本的浪费，更加适于大规模工业化生产的推广和应用。
实验结果表明，采用本发明提供的加入改性剂后封装胶进行封装后，LED 高温压模封装电路板的板翘可以控制在10mm以内，应用后生产工艺上没有因胶裂导致的功能不良，不良率为0。
附图说明
图1为本发明实施例1制备LED高温压模封装电路板的工艺流程示意简图；
图2为本发明实施例1制备的LED高温压模封装电路板与传统方式制备的LED高温压模封装电路板的外观对比照片；
图3为本发明实施例3制备的LED高温压模封装电路板与传统方式制备的LED高温压模封装电路板的外观对比照片。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或LED 高温压模封装领域内使用的常规纯度。
本发明提供了一种用于薄型基板封装的封装胶，按原料质量百分比计，包括：
环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶 5～20重量份；
固化剂 10～30重量份；
具有式(I)结构所示的改性剂 5～40重量份；
其中，n＝3～5。
本发明原则上对所述环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶的选择和来源没有特别限制，以本领域技术人员熟知的用于封胶的常规环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶即可，可以按照常规方法制备或市售购买即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的解决板翘问题，所述环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶，可以为环氧树脂胶和有机硅改性环氧树脂胶，也可以为环氧树脂胶或有机硅改性环氧树脂胶。本发明所述环氧树脂优选包括双酚A环氧树脂和/或脂环族环氧树脂，更优选为双酚A环氧树脂或脂环族环氧树脂，具体可以为EP-127E、 139S、2021P、EP-4221和PKH-7500中的一种或多种，或者为南亚公司生产的牌号为EP-127E的双酚A环氧树脂、三井化学公司生产的牌号为139S的双酚A环氧树脂、日本大赛璐公司生产的牌号为2021P的脂环族环氧树脂、中国台湾恒桥公司生产的牌号为EP-4221的脂环族环氧树脂或中国台湾恒桥公司生产的牌号为PKH-7500的有机硅改性环氧树脂胶。本发明所述环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶的加入量为5～20重量份，优选为7～18重量份，更优选为10～15重量份。
本发明原则上对所述固化剂的选择和来源没有特别限制，以本领域技术人员熟知的用于封胶的常规环氧树脂固化剂即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的解决板翘问题，所述固化剂优选包括阳离子固化剂和/或酸酐固化剂，更优选为阳离子固化剂或酸酐固化剂，具体可以为U-CAT5003、TA100和MH-700G中的一种或多种，或者为日本三洋化成公司生产的U-CAT5003(四级磷盐溴类)、日本三洋化成公司生产的TA100(金属盐类)或新日本理化公司生产的 MH-700G(酸酐类)。本发明所述固化剂的加入量为10～30重量份，优选为 13～28重量份，更优选为15～25重量份，更优选为18～22重量份。
本发明所述具有式(I)结构所示的改性剂，
所述n优选为3～5，也可以为3～4，或4～5。
本发明上述步骤得到了一种用于薄型基板封装的封装胶，其玻璃化转变温度可以为80～100℃，或者为82～98℃，或者为85～95℃，或者为88～92℃。
本发明还提供了一种LED高温压模封装电路板，包括设置有电路的基板和封装在基板表面的封装胶；
所述封装胶包括上述技术方案任意一项所述的封装胶。
本发明原则上对所述基板的选择没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常用于电器元件生产的基板即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的利用封装胶，所述基板优选为薄型基板，可以包括有机基板、无机基板和复合基板中的一种或多种，更优选为有机基板、无机基板或复合基板，具体优选包括覆铜基板，更优选为BT树脂基覆铜板和/或FR4玻璃纤维环氧树脂覆铜基板。
本发明对所述基板的上的电路设置没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常用于电器元件生产的设置有电路的基板即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明所述基板可以单面设置有电路，更优选为正反面均设置有电路。本发明所述设置的方式优选包括印刷。所述电路可以为线路，也可以为包括电器元件等。
本发明原则上对所述基板的尺寸参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常用于电器元件生产的薄型基板的尺寸参数即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的利用封装胶，解决薄型基板封装过程中存在的问题，所述设置有电路的基板的厚度优选为0.1～0.3mm，更优选为0.12～0.28mm，更优选为0.15～0.25mm，更优选为0.18～0.22mm。所述设置有电路的基板的尺寸优选为52～130mm，更优选为62～120mm，更优选为72～110mm，更优选为82～90mm，具体可以为设置有电路的基板的长度优选为112mm～130mm，更优选为115～128mm，更优选为118～125mm。设置有电路的基板的宽度优选为52mm～65mm，更优选为55～62mm，更优选为58～60mm。
本发明原则上对所述封装在基板表面的封装胶的厚度参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常用于电器元件生产的薄型基板的封装厚度即可，本领域技术人员可以根据实际应用情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好的利用封装胶，满足封装要求，解决薄型基板封装过程中存在的问题，所述封装在基板表面的封装胶的胶层厚度优选为 0.2～0.35mm，更优选为0.22～0.33mm，更优选为0.25～0.30mm。
本发明还提供了一种LED高温压模封装电路板的封装方法，包括以下步骤：
A)将环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶、固化剂和改性剂混合后，得到封装胶；
B)将上述步骤得到的封装胶和设置有电路的基板在模具中高温成型后，得到LED高温压模封装板。
本发明对所述封装方法中的原料的选择和组成，以及相应的优选原则，与前述用于薄型基板封装的封装胶中所对应原料的选择和组成，以及相应的优选原则均可以进行对应，在此不再一一赘述。
本发明首先将环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶、固化剂和改性剂混合后，得到封装胶。
本发明原则上对所述混合的步骤和方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规混合步骤和参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好进行封装，满足封装要求，解决薄型基板封装过程中板翘的问题，所述混合的步骤优选为先将环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶、固化剂进行混合，再加入改性剂。本发明所述混合的方式优选为真空脱泡分段式搅拌混合。所述混合的时间优选为 5～12min，更优选为6～11min，更优选为7～10min，更优选为8～9min。具体可以为，所述搅拌的时间优选为3～8min，更优选为4～7min，更优选为5～6min；所述脱泡的时间优选为1～4min，更优选为2～3min。
本发明随后将上述步骤得到的封装胶和设置有电路的基板在模具中高温成型后，得到LED高温压模封装板。
本发明原则上对所述高温成型的参数没有特别限制，以本领域技术人员熟知的常规高温成型的参数即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求及质量要求进行选择和调整，本发明为更好进行封装，满足封装要求，解决薄型基板封装过程中板翘的问题，所述高温成型的时间优选为 250～400s，更优选为280～380s，更优选为300～350s。所述高温成型的温度优选为140～170℃，更优选为145～165℃，更优选为150～160℃。
本发明上述步骤制备得到了一种LED高温压模封装电路板。本发明制备的LED高温压模封装电路板中封装胶的邵氏硬度D优选大于等于80HD，更优选大于等于85HD，更优选大于等于90HD。本发明所述LED高温压模封装电路板的板翘优选小于等于10mm，更优选小于等于8mm，更优选小于等于 5mm。
本发明上述步骤提供了一种用于薄型基板封装的封装胶、LED高温压模封装电路板及其封装方法。本发明创造性的在树脂胶内加入特定少量的具有式(I)结构改性剂，再通过特定比例和组成的树脂和固化剂，结合特定的封装过程，能够降低交联密度，同时降低Tg点，而且还不影响封装胶的硬度，保证其硬度在标准要求之上，而正因为Tg点的降低，使得胶体韧性增加，解决了胶体收缩问题，从而使得基板变形程度大幅度降低，明显减少了LED高温压模封装电路板压模过程中产生的板翘程度，进而大大降低了LED高温压模封装电路板的不良率，减少了生产成本的浪费，更加适于大规模工业化生产的推广和应用。
实验结果表明，采用本发明提供的加入改性剂后封装胶进行封装后，LED 高温压模封装电路板的板翘可以控制在10mm以内，应用后生产工艺上没有因胶裂导致的功能不良，不良率为0。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种用于薄型基板封装的封装胶、LED高温压模封装电路板及其封装方法进行了详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
参见图1，图1为本发明实施例1制备LED高温压模封装电路板的工艺流程示意简图。
先将双酚A环氧树脂胶(A胶)10g、阳离子固化剂(B胶)8g和改性剂 3.5g，经过5min真空脱泡分段式混合搅拌后，得到封装胶；然后将封装胶和设置有电路的基板(厚度0.15mm，长115mm，宽55mm)，在140℃高温模具上成型300s后，得到LED高温压模封装板。其中，胶层厚度为0.3mm。
对本发明实施例1制备的LED高温压模封装板进行观测。
参见图2，图2为本发明实施例1制备的LED高温压模封装电路板与传统方式制备的LED高温压模封装电路板的外观对比照片。
由图2可知，在同比例和同制备工艺参数的平行条件下进行对比，采用本发明提供的用于薄型基板封装的封装胶进行LED高温压模封装电路薄型基板，板翘仅为5mm，而传统的板翘程度>20mm。
对本发明实施例1制备的LED高温压模封装电路板进行检测，封装胶的玻璃化转变温度为95℃，压模后的封装胶的邵氏硬度D为85HD。其他指标均满足相应的国标或行标。
实施例2
先将双酚A环氧树脂胶(A胶)10g、阳离子固化剂(B胶)8g和改性剂 3.2g，经过5min真空脱泡分段式混合搅拌后，得到封装胶；然后将封装胶和设置有电路的基板(厚度0.15mm，长115mm，宽55mm)，在140℃高温模具上成型300s后，得到LED高温压模封装板。其中，胶层厚度为0.3mm。
对本发明实施例2制备的LED高温压模封装板进行观测。
在同比例和同制备工艺参数的平行条件下进行对比，采用本发明提供的用于薄型基板封装的封装胶进行LED高温压模封装电路薄型基板，板翘仅为 8mm，而传统的板翘程度>20mm。
对本发明实施例2制备的LED高温压模封装电路板进行检测，封装胶的玻璃化转变温度为95℃，压模后的封装胶的邵氏硬度D为85HD。其他指标均满足相应的国标或行标。
实施例3
先将双酚A环氧树脂胶(A胶)10g、阳离子固化剂(B胶)8g和改性剂 3.2g，经过5min真空脱泡分段式混合搅拌后，得到封装胶；然后将封装胶和设置有电路的基板(厚度0.18mm，长115mm，宽55mm)，在140℃高温模具上成型300s后，得到LED高温压模封装板。其中，胶层厚度为0.3mm。
对本发明实施例3制备的LED高温压模封装板进行观测。
参见图3，图3为本发明实施例3制备的LED高温压模封装电路板与传统方式制备的LED高温压模封装电路板的外观对比照片。
由图3可知，在同比例和同制备工艺参数的平行条件下进行对比，采用本发明提供的用于薄型基板封装的封装胶进行LED高温压模封装电路薄型基板，板翘仅为6mm，而传统的板翘程度>20mm。
对本发明实施例3制备的LED高温压模封装电路板进行检测，封装胶的玻璃化转变温度为95℃，压模后的封装胶的邵氏硬度D为85HD。其他指标均满足相应的国标或行标。
以上对本发明提供的一种用于薄型基板封装的封装胶、LED高温压模封装电路板及使用长链型改性剂解决LED高温压模封装薄型基板板翘问题的封装方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。
Claims (10)
1.一种用于薄型基板封装的封装胶，其特征在于，按原料质量百分比计，包括：
环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶 5～20重量份；
固化剂 10～30重量份；
具有式(I)结构所示的改性剂 5～40重量份；
其中，n＝3～5。
2.根据权利要求1所述的封装胶，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚A环氧树脂和/或脂环族环氧树脂；
所述固化剂包括阳离子固化剂和/或酸酐固化剂；
所述封装包括压模封装。
3.根据权利要求1所述的封装胶，其特征在于，所述改性剂为长链型软性结构改性剂；
所述固化剂包括U-CAT5003、TA100和MH-700G中的一种或多种；
所述环氧树脂包括EP-127E、139S、2021P、EP-4221和PKH-7500中的一种或多种；
所述封装胶的玻璃化转变温度为80～100℃。
4.一种LED高温压模封装电路板，其特征在于，包括设置有电路的基板和封装在基板表面的封装胶；
所述封装胶包括权利要求1～3任意一项所述的封装胶。
5.根据权利要求4所述的LED高温压模封装电路板，其特征在于，所述基板包括有机基板、无机基板和复合基板中的一种或多种；
所述基板的正反面均设置有电路；
所述封装胶的层厚为0.2～0.35mm。
6.根据权利要求4所述的LED高温压模封装电路板，其特征在于，所述基板包括覆铜基板；
所述设置有电路的基板的厚度为0.1～0.3mm；
所述设置有电路的基板的尺寸为52～130mm。
7.一种如权利要求4～6任意一项所述的LED高温压模封装电路板的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)将环氧树脂胶和/或有机硅改性环氧树脂胶、固化剂和改性剂混合后，得到封装胶；
B)将上述步骤得到的封装胶和设置有电路的基板在模具中高温成型后，得到LED高温压模封装板。
8.根据权利要求7所述的封装方法，其特征在于，所述混合的方式为真空脱泡分段式搅拌混合；
所述混合的时间为5～12min。
9.根据权利要求8所述的封装方法，其特征在于，所述搅拌的时间为3～8min；
所述脱泡的时间为1～4min。
10.根据权利要求7所述的封装方法，其特征在于，所述高温成型的时间为250～400s；
所述高温成型的温度为140～170℃；
所述LED高温压模封装电路板中封装胶的邵氏硬度D大于等于80HD；
所述LED高温压模封装电路板的板翘小于等于10mm。
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