CN109628061B - 一种中折射率耐硫化led封装硅胶 - Google Patents

一种中折射率耐硫化led封装硅胶 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种中折射率LED封装硅胶，包括组分A和组分B，所述组分A与组分B的重量比为1:1；其中，所述组分A包括以下重量份的原料：乙烯基硅树脂20～30份、二甲基二苯基乙烯基硅油64‑78份、铂系催化剂0.1～0.2份、粘接剂2～6份；所述组分B包括以下重量份的原料：乙烯基硅树脂50～70份，甲基苯基含氢硅油29～50份、抑制剂0.04～0.2份。本发明中折射率的LED封装硅胶树脂及特殊粘接剂的加入，提高了固化后的交联密度，提高了封装胶对基材的粘接附着力，从而提高了产品的耐硫化性能。

Description

一种中折射率耐硫化LED封装硅胶
技术领域
本发明涉及一种LED封装硅胶特别是中折射率耐硫化LED封装硅胶，属于胶粘剂技术领域。
技术背景
LED照明体积小，节能环保，发光效率高，寿命长，所以广泛应用于户外显示屏、背光源以及照明领域。
随着LED应用越来越广泛，对LED封装材料的要求也越来越高。LED目前所用封装材料主要有环氧树脂与有机硅材料，环氧树脂强度高，对基材粘接性优异,耐硫化性能优异，但是存在内应力过大，耐紫外光性能差，耐高温性能差，耐老化性能差，点亮光衰过大等缺陷，低折射率的有机硅材料，内应力小，耐高低温性能好，高温耐黄变，耐紫外光性能优异，长期点亮光衰低，综合性能明显优于环氧树脂，因此迅速取代环氧树脂，被广泛用于LED封装领域。
但是低折射率有机硅封装胶具有多孔性结构，因而具有一定的透湿透氧性，特别是在高温的环境下，硫、氧、溴等元素很容易穿透硅胶进入到LED灯珠封装体内部，会造成的镀银层易硫化变黑，从而造成灯珠光通量急剧下降。但是使用的复杂环境中含硫几乎是一个无可回避的现实，除了来自环境，还有一些主要来源：
1、电源：LED内置电源里含有二、三十种原物料，电源发热时，这些物料会挥发出含硫\氯\溴气体，它们与含氮水汽结合时，会生成腐蚀性的有害气体，对LED造成腐蚀；
2、PCB板：市面上生产的线路板均有一定含量的硫元素残留，尽管PCB线路板生产厂家在制程工艺中会清洗板材，消除含硫化学溶剂的残留，但普通的生产工艺较难完全清洗干净；
3、含硫橡胶的电源线以及橡胶类的绝缘包装塑料；
4、含卤素阻燃剂物料：印刷线路板、外壳、塑胶、铝基板绝缘层：PBB、PBDE、TBBP-A、PCB、六溴十二烷、三溴苯酚、短链氯化石蜡等卤素化合物经常作为阻燃剂，应用于印刷线路板、外壳、塑胶等物料。这些物料受热到一定温度时，会挥发出含卤气体，含卤气体与含氮水汽结合时，会生成腐蚀性的有害气体，对LED造成腐蚀；
5、锡膏助焊剂：助焊剂里的活化剂成分通常含有少数卤素或有机酸成分，而卤素通常使用的是溴/氯，能使银变成黑色溴化银/氯化银；
6、油墨：PCB板上的绿油、铝基板上的白油、字符、灯具和散热器上的油漆都可能含硫。
而且用于LED封装的低折射率的有机硅材料由于折射率(1.40)与芯片折射率(2-4)相差较大，折射率差异过大导致会全反射发生，将光线反射回芯片内部而无法有效导出，取光效率偏低。高折射率硅胶，虽然含有大量苯环，致密性比低折射率胶提高，耐硫化提高，取光效率提高，但是，在高折射率胶低温下过硬，高温下性能下降，冷热冲击性能满足不了一些客户的需求。封装产品的粘接性也是影响耐硫化性能的重要因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种中折射率的LED封装硅胶，交联密度高，粘接性优异。对比低折射率LED封装硅胶，提高了折光率，从而提高取光效率，而且提高了交联密度与粘接性，从而提高了耐硫化；又比高折射率降低了应力，而且苯环含量低，长期点亮光衰低及耐UV性能比高折射率提高。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种中折射率耐硫化LED封装硅胶，包括组分A和组分B，所述组分A与组分B的重量比为1:1；其中，
所述组分A包括以下重量份的原料：乙烯基硅树脂20～30份、二甲基二苯基乙烯基硅油64-78份、铂系催化剂0.1～0.2份、粘接剂2～6份；
所述组分B包括以下重量份的原料：乙烯基硅树脂50～70份，甲基苯基含氢硅油29～50份、抑制剂0.04～0.2份。
本发明的有益效果是：本发明高折射率的LED封装硅胶由A、B组分组成，A组分在反应中提供树脂、乙烯基、催化剂与粘接剂，B组分提供树脂、扩链剂、乙烯基及抑制剂。本发明中折射率的LED封装硅胶，A组分提供了含有乙烯基的树脂，树脂除了含有M乙烯基，还在树脂结构中添加了D乙烯基结构，既提高了树脂的韧性，又提高了体系的交联密度，还添加了特殊结构的含有酯基的粘接剂，而B组分除了上述硅树脂以外，添加了含氢扩链剂以及抑制剂。树脂及特殊粘接剂的加入，提高了固化后的交联密度，提高了封装胶对基材的粘接附着力，从而提高了产品的耐硫化性能。
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，所述的乙烯基硅树脂分子式为：
(ViMe2SiO1/2)a(ViMe SiO1/2)b(2PhSiO1/2)c(2MeSiO1/2)d(MeSiO3/2)e(PhSiO3/2)f
其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，Ph为苯基，a的范围是1-2，b的范围是0.5-1.5,c的范围是0-0.7，d的范围是0-1.3，e的范围是4-5，f的范围是3-4。
采用上述进一步方案的有益效果是：作为基体树脂，提高了体系的强度，既含有乙烯基可以参与交联反应，还含有苯基，可以提高产品致密度与折射率。
进一步，所述的二甲基二苯基乙烯基硅油的分子式为：
(ViMe2SiO1/2)1(2MeSiO1/2)g(2PhSiO1/2)h
其中，Me为甲基，Vi为乙烯基，Ph为苯基，g的范围是10-15，h的范围是5-10。
采用上述进一步方案的有益效果是：二甲基二苯基乙烯基硅油的加入提供了可以提高折射率的苯基、可以参与反应的乙烯基，并可以调节体系的粘度，增加产品的韧性。
进一步，所述的粘接剂含有苯基、酯基、乙烯基与烷氧基官能团，其结构式为：
Figure BDA0001861700010000031
其中m范围是2～10。
进一步，所述的铂系催化剂铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物、铂-烯烃配合物中的一种。
进一步，所述的铂系催化剂优选铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物，铂含量为3000～7000ppm。
进一步，所述甲基苯基含氢硅油分子式为(HMe2SiO1/2)1(MePhSiO1/2)i，其中i的范围是2-10。
进一步，所述的抑制剂为乙炔基环己醇、1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇中的任意一种。
进一步，所述的抑制剂优选为1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇，其结构式如下：
Figure BDA0001861700010000032
本发明所述的高折射率的LED封装硅胶的制备方包括A组分的制备步骤及B组分的制备步骤；其中，
所述A组分的制备步骤如下：将乙烯基硅树脂20～30份、二甲基二苯基乙烯基硅油64-78份、铂系催化剂0.1～0.2份、粘接剂2～6份，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；
所述B组分的制备步骤如下：将乙烯基硅树脂50～70份，甲基苯基含氢硅油29～50份，抑制剂0.04～0.2份，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；
使用时，将所述A组分、B组分按重量比为1:1的配比混合均匀，真空脱泡20～40分钟，点胶或灌胶于待封装件上，先在100～120℃温度下加热0.5～1.5小时，再在100～200℃加热3～5小时，固化即可。
具体实施方式
以下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。
实施例1
A组分的制备：称取乙烯基硅树脂
(ViMe2SiO1/2)1(ViMe SiO1/2)0.5(2PhSiO1/2)0(2MeSiO1/2)0(MeSiO3/2)4(PhSiO3/2)320g、甲基苯基乙烯基硅油(ViMe2SiO1/2)1(2MeSiO1/2)10(2PhSiO1/2)5 77.9g、铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物(铂含量为3000ppm)0.1g，上述结构粘接剂(m＝2)2g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；
B组分的制备：称取上述A中乙烯基硅树脂50g，甲基苯基含氢硅油49.96g，抑制剂1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇0.04g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；
使用时，将所述A组分、B组分按重量比为1:1的配比混合均匀，真空脱泡20分钟，点胶或灌胶于待封装件上，先在120℃加热1小时，再在150℃加热4小时，即可。
实施例2
A组分的制备：称取乙烯基硅树脂
(ViMe2SiO1/2)2(ViMe SiO1/2)1.5(2PhSiO1/2)0.7(2MeSiO1/2)1.3(MeSiO3/2)5(PhSiO3/2)4 30g、甲基苯基乙烯基硅油(ViMe2SiO1/2)1(2MeSiO1/2)15(2PhSiO1/2)10 63.7g、铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物(铂含量为7000ppm)0.3g，上述结构粘接剂(m＝10)6g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；
B组分的制备：称取上述A中乙烯基硅树脂70g，甲基苯基含氢硅油29.8g，抑制剂1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇0.2g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；
使用时，将所述A组分、B组分按重量比为1:1的配比混合均匀，真空脱泡20分钟，点胶或灌胶于待封装件上，先在120℃加热1小时，再在150℃加热4小时，即可。
实施例3
A组分的制备：称取乙烯基硅树脂
(ViMe2SiO1/2)1.5(ViMe SiO1/2)1(2PhSiO1/2)0.35(2MeSiO1/2)0.65(MeSiO3/2)4.5(PhSiO3/2)3.5 25g、二甲基二苯基乙烯基硅油(ViMe2SiO1/2)1(2MeSiO1/2)12.5(2PhSiO1/2)7.570.8g、铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物(铂含量为5000ppm)0.2g，上述结构粘接剂(m＝6)4g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；
B组分的制备：称取上述A中乙烯基硅树脂60g，甲基苯基含氢硅油39.88g，抑制剂1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇0.12g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；
使用时，将所述A组分、B组分按重量比为1:1的配比混合均匀，真空脱泡20分钟，点胶或灌胶于待封装件上，先在120℃加热1小时，再在150℃加热4小时，即可。
对比实施例1.
A组分的制备：称取乙烯基硅树脂
(ViMe2SiO1/2)1.5(2PhSiO1/2)0.35(2MeSiO1/2)0.65(MeSiO3/2)4.5(PhSiO3/2)3.5 25g、二甲基二苯基乙烯基硅油(ViMe2SiO1/2)1(2MeSiO1/2)12.5(2PhSiO1/2)7.5 70.8g、铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物(铂含量为5000ppm)0.2g，粘接剂CH2OCHCH2O(CH2)3Si(OCH3)3(KH-560)4g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；
B组分的制备：称取上述A中乙烯基硅树脂60g，甲基苯基含氢硅油39.88g，抑制剂0.12g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；
使用时，将所述A组分、B组分按重量比为1:1的配比混合均匀，真空脱泡20分钟，点胶或灌胶于待封装件上，先在120℃加热1小时，再在150℃加热4小时，即可。
对比实施例2.
A组分的制备：称取乙烯基硅树脂
(ViMe2SiO1/2)1.5(2PhSiO1/2)0.35(2MeSiO1/2)0.65(MeSiO3/2)4.5(PhSiO3/2)3.5 25g、二甲基二苯基乙烯基硅油(ViMe2SiO1/2)1(2MeSiO1/2)12.5(2PhSiO1/2)7.5 70.8g、铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物(铂含量为5000ppm)0.2g，上述结构粘接剂(m＝6)4g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；
B组分的制备：称取上述A中乙烯基硅树脂60g，甲基苯基含氢硅油39.88g，抑制剂0.12g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；
使用时，将所述A组分、B组分按重量比为1:1的配比混合均匀，真空脱泡20分钟，点胶或灌胶于待封装件上，先在120℃加热1小时，再在150℃加热4小时，即可。
对比实施例3.
A组分的制备：称取乙烯基硅树脂(ViMe2SiO1/2)1.5(PhSiO3/2)3.5 25g、二甲基二苯基乙烯基硅油(ViMe2SiO1/2)1(2MeSiO1/2)10(2PhSiO1/2)10 70.8g、铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物(铂含量为5000ppm)0.2g，上述结构粘接剂(m＝6)4g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；
B组分的制备：称取上述A中乙烯基硅树脂60g，甲基苯基含氢硅油39.88g，抑制剂0.12g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；
使用时，将所述A组分、B组分按重量比为1:1的配比混合均匀，真空脱泡20分钟，点胶或灌胶于待封装件上，先在120℃加热1小时，再在150℃加热4小时，即可。
将实施例1、2、3和对比实施例1的A、B组分按重量比1:1的比例称量，然后混合均匀，脱泡30分钟，一是：将胶水点胶到2835支架(PPA)上。固化条件：先在120℃加热1小时，再在150℃加热4小时。测试一：测试粘接性，将点胶的支架放入红墨水(红墨水：乙醇＝1:1，煮沸浸泡)内测试；测试二：点胶的支架耐硫化对比测试(90℃6h，密闭容器，2g硫粉)；
表1性能指标表
Figure BDA0001861700010000061
通过表1可以看出，实施例1、2、3与对比实施例1比较可以看出，特殊结构粘接剂的加入，提高了体系与基材的粘接强度，含有D乙烯基树脂的加入，提高了体系的交联密度，从而提高了体系的耐硫化性能；实施例1、2、3与对比实施例2比较可以看出，特殊结构粘接剂的加入，提高了体系与基材的粘接强度；实施例1、2、3与对比实施例3比较可以看出，此体系高折射率封装硅胶内应力明显高于中折射率封装硅胶，冷热冲击死灯率明显高。
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 (1)

1.一种中折射率耐硫化LED封装硅胶，其特征在于，制备过程包括：
A组分的制备：称取乙烯基硅树脂
(ViMe2SiO1/2)1(ViMe SiO2/2)0.5(MeSiO3/2)4(PhSiO3/2)3 20g、甲基苯基乙烯基硅油77.9g、铂-甲基苯基聚硅氧烷配合物，铂含量为3000ppm，0.1g，粘接剂2g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述A组分；
B组分的制备：称取上述A中乙烯基硅树脂50g，甲基苯基含氢硅油49.96g，抑制剂1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇0.04g，依次加入搅拌机内，混合搅拌均匀，即得所述B组分；
使用时，将所述A组分、B组分按重量比为1:1的配比混合均匀，真空脱泡20分钟，点胶或灌胶于待封装件上，先在120℃加热1小时，再在150℃加热4小时，即可；
所述粘接剂分子式为：
Figure FDA0003055061300000011
其中m＝2。
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