CN110283561B - 一种led显示屏贴片式分立器件用封装树脂组合物及其用途 - Google Patents

一种led显示屏贴片式分立器件用封装树脂组合物及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LED显示屏贴片式分立器件用封装树脂组合物及其用途，该组合物包括第一类环氧树脂、第二类环氧树脂、酸酐、无机氧化物微珠、有机聚合物微粒和黑色素。本发明的封装树脂组合物可以应用在显示屏用的贴片式分立RGB器件中，该器件包括含有一组R、G、B芯片的五面出光独立光源，也包括含有4组RGB芯片的模块化光源(4in1)。本发明的封装组合物应用于以上的器件封装，可以提高器件的耐潮气性、出光均匀性和提高对比度，同时降低封装过程中产生的翘曲。本封装树脂组合物对RGB器件中的蓝光光源，还具有低光衰的特性，延长RGB器件的使用寿命。

Description

一种LED显示屏贴片式分立器件用封装树脂组合物及其用途
技术领域
本发明涉及一种LED显示屏贴片式分立器件用封装树脂组合物及其用途。
背景技术
近些年随着大尺寸显示屏向4K、8K高清显示效果发展，LED器件逐渐倾向于小型化，芯片尺寸和灯珠间距同步缩小。传统的LED封装材料表现出材料和技术诸多缺陷，主要有以下几个方面。
(1)与传统反射杯浇注液体环氧器件相比，五面出光的EMC灯珠尺寸更小，间距更密，切割后的引线或管脚外露的风险更大。而且，随着封装层变薄，对芯片的保护作用逐渐减弱。因此，需要加强对芯片的气密保护性，这就要求封装材料具有较高可靠性，特别是耐潮气性。然而，传统封装材料耐潮气性差，导致芯片可靠性下降。
(2)为了满足发光器件尺寸缩小的要求，而采用薄型化基板，传统封装材料容易导致基板明显翘曲，这不利于后续的切割工艺。
(3)对于RGB显示元件，要求封装树脂具有较好的耐光衰特性。有机硅树脂的耐光衰特性优于环氧树脂，但有机硅树脂的硬度较低，对基板的粘结力较小，气密性较差，因此，难以达到高可靠性要求。然而，普通环氧树脂的耐光衰特性差，难以满足光学要求。
(4)对于显示屏元件，目前使用的封装材料导致R、G、B三色芯片各角度出光不均匀，大角度颜色随视角而产生严重的偏差，而且，RGB芯片组屏后，屏幕的墨色不一致。这些光学缺陷十分明显，从而，制约了RGB器件的广泛应用。
(5)作为光半导体元件，要求封装树脂具有较好的透光性，然而，传统封装材料存在透明性高材料，翘曲严重；而翘曲小的材料存在透明性差的问题。目前，还未有报道解决透光性和翘曲之间的矛盾。
对于小型化高密度的显示器应用，提高对比度和散热性也是必然要求。
中国专利CN 105229808 A提出加入无机填充剂解决翘曲问题，其应用于光半导体装置上包围金属引线框和光半导体元件所形成的反射器材料，而不是用于封装保护芯片的封装材料。该专利解决的问题是该反射器所在的支架本身产生的翘曲问题，而不是注塑封装材料后产生的翘曲。该专利所公开的环氧树脂组合物需要具有较强的反射作用，因此不具有透光性。
专利CN 105518882 A使用了光散射性有机填料达到提高光输出效率的目的。为达到其发明目的，所使用的有机填料平均粒径5～15μm。如果平均粒径过大，与光波波长相差悬殊，有利于光的通过，却降低了散射效果。
专利CN 109243313 A配比了环氧树脂总重量1‰～6‰的黑色素，用以提高显示屏的对比度。黑色素添加量过多，会影响LED元件的散热和透光性。当黑色素添加量超过0.1％时，发光芯片的亮度下降到1％以下，这限制了其在显示屏领域的应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种低光衰，抗翘曲，耐潮气，各角度出光均匀和高对比度的LED显示屏贴片式分立器件用封装树脂组合物。
本发明的第二个目的是提供一种LED显示屏贴片式分立器件用封装树脂组合物的用途。
本发明的技术方案概述如下：
一种LED显示屏贴片式分立器件用封装树脂组合物，其特征是包括第一类环氧树脂、第二类环氧树脂、酸酐、无机氧化物微珠、有机聚合物微粒和黑色素。
所述第一类环氧树脂的质量为10～61份，第二类环氧树脂的质量为0～60份，酸酐用量与第一类环氧树脂和第二类环氧树脂的环氧基团为等摩尔比，无机氧化物微珠的质量为5～60份，有机聚合物微粒的质量为第一类环氧树脂、第二类环氧树脂、酸酐和无机氧化物微珠总质量的0.1％-1％；黑色素的质量为第一类环氧树脂、第二类环氧树脂、酸酐和无机氧化物微珠总质量的0.01％～0.1％。
所述第一类环氧树脂为脂环族环氧树脂、异氰尿酸缩水甘油酯中的至少一种；
所述脂环族环氧树脂为聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯或大赛璐CELLOXIDE 8000。
所述异氰尿酸缩水甘油酯为异氰尿酸三缩水甘油酯、异氰尿酸二缩水甘油酯或异氰尿酸单缩水甘油酯。
所述第二类环氧树脂为双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或环氧硅胶复合环氧树脂。
所述酸酐为四氢苯二甲酸酐、苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、氢化均苯四甲酸二酐、顺丁烯二酸酐、甲基四氢苯二甲酸酐、六氢苯二甲酸酐、甲基六氢苯二甲酸酐、纳迪克酸酐、十二烯基丁二酸酐、甲基纳迪克酸酐、氢化甲基纳迪克酸酐、戊二酸酐、甲基环己烯四羧酸二酐中至少一种。
所述无机氧化物微珠的通式为Na(1-x-y-z-u)O(1-x-y-z-u)/2·SixO2x·M1yO3y/2·M2zOz·ZruO2u，其中M1＝B、Al；M2＝Mg、Ca、Sr、Zn。对各元素的含量，0.4≤x≤0.7；0.1≤y≤0.3；z≤0.3；u≤0.3；x+y+z+u≥0.9，其中z、u与1-x-y-z-u不能同时为零，所述无机氧化物微珠的中心粒径为5～30μm。
7.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征是所述有机聚合物微粒为有机硅聚合物微粒酚醛树脂微粒、聚苯乙烯微粒和聚甲基丙烯酸甲酯微粒中至少一种，所述有机聚合物微粒平均粒径在5μm以下。
所述黑色素为纳米炭黑、纳米氧化铜和纳米氧化锰中至少一种。
上述组合物在LED显示屏贴片式RGB分立器件封装的应用。
本发明的优点：
1)降低翘曲；
2)使耐潮气性有明显提升；
3)具有一定光散射作用，达到光型配光效果；
4)具有提升复合物导热率的效果；
5)具有提高LED器件对比度的效果；
6)提升以上所诉性能的同时，使元件仍然保持良好的透过率。
本发明的封装树脂组合物可以应用在显示屏用的贴片式分立RGB器件中，该器件包括含有一组R、G、B芯片的五面出光独立光源，也包括含有4组RGB芯片的模块化光源(4in1)。本发明的封装组合物应用于以上的器件封装，可以提高器件的耐潮气性、出光均匀性和提高对比度，同时降低封装过程中产生的翘曲。本封装树脂组合物对RGB器件中的蓝光光源，还具有低光衰的特性，延长RGB器件的使用寿命。
附图说明
图1为使用本发明的封装树脂组合物封装的LED显示屏贴片式分立RGB器件示意图。
图2为使用封装树脂组合物封装的LED显示屏贴片式4组RGB芯片模块化光源的分立器件(4in1)主视图的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
本发明中使用的各成分物质如下。
第一类环氧树脂：
脂环族环氧树脂
聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚，商品名EHPE-3150，环氧当量为177，大赛璐化学工业株式会社，简称EHPE-3150；
3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯，商品名CELLOXIDE 2021P，环氧当量为125，大赛璐化学工业株式会社，简称CELLOXIDE 2021P；
大赛璐CELLOXIDE 8000，环氧当量为100，大赛璐化学工业株式会社，简称CELLOXIDE8000。
异氰尿酸缩水甘油酯：
异氰尿酸三缩水甘油酯，TGIC-D，环氧当量为100，常州市牛塘化工厂有限公司，简称TGIC-D。
异氰尿酸二缩水甘油酯，环氧当量120，简称DGIC。
异氰尿酸单缩水甘油酯，环氧当量185，简称MGIC。
第二类环氧树脂：
双酚A型环氧树脂：
双酚A型环氧树脂，JER1002，环氧当量为600～700，三菱化学株式会社，简称JER1002。
双酚A型环氧树脂，JER1004，环氧当量为875～975，三菱化学株式会社，简称JER1004。
双酚A型环氧树脂，JER1007，环氧当量为1750～2200，三菱化学株式会社，简称JER1007。
双酚A型环氧树脂，JER1009，环氧当量为2400～3300，三菱化学株式会社，简称JER1009。
双酚A型环氧树脂，JER1010，环氧当量为3000～5000，三菱化学株式会社，简称JER1010。
双酚A型环氧树脂，JER1003F，环氧当量为700～800，三菱化学株式会社，简称JER1003F。
双酚A型环氧树脂，NPES-301，环氧当量450～500，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPES-301。
双酚A型环氧树脂，NPES-302，环氧当量600～700，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPES-302。
双酚A型环氧树脂，NPES-303，环氧当量800～900，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPES-303。
双酚A型环氧树脂，NPES-304，环氧当量900～1000，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPES-304。
双酚A型环氧树脂，NPES-901，环氧当量450～500，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPES-901。
双酚A型环氧树脂，NPES-902，环氧当量600～650，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPES-902。
双酚A型环氧树脂，NPES-903，环氧当量70～750，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPES-903。
双酚A型环氧树脂，NPES-904，环氧当量780～850，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPES-904。
双酚A型环氧树脂，NPES-905，环氧当量930～960，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPES-905。
氢化双酚A型环氧树脂：
氢化双酚A型环氧树脂，YX-8000，环氧当量205，三菱化学株式会社，简称YX-8000。
氢化双酚A型环氧树脂，YX-8040，环氧当量1000，三菱化学株式会社，简称YX-8040。
氢化双酚A型环氧树脂，YX-8034，环氧当量290，三菱化学株式会社，简称YX-8034。
氢化双酚A型环氧树脂，YL-6753，环氧当量180，三菱化学株式会社，简称YL-6753。
双酚F型环氧树脂：
双酚F型环氧树脂，NPEF-170，环氧当量160～180，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPEF-170。
双酚F型环氧树脂，NPEF-175，环氧当量160～180，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPEF-175。
双酚F型环氧树脂，NPEF-176，环氧当量170～190，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPEF-176。
双酚F型环氧树脂，NPEF-185，环氧当量170～190，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPEF-185。
双酚F型环氧树脂，NPEF-187，环氧当量175～185，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPEF-187。
双酚F型环氧树脂，NPEF-500，环氧当量164～170，南亚塑胶工业股份有限公司，简称NPEF-500。
环氧硅胶复合环氧树脂：
环氧硅胶复合环氧树脂，ERS-Si1200，环氧当量1100～1200，三菱化学株式会社，简称ERS-Si1200。
环氧硅胶复合环氧树脂，ERS-Si1700，环氧当量200，三菱化学株式会社，简称
ERS-Si1700。
环氧硅胶复合环氧树脂，XP833，环氧当量300，三菱化学株式会社，简称XP833。
酸酐：
四氢苯二甲酸酐(THPA)，酸酐当量为152，南亚塑胶工业股份有限公司，简称THPA。
苯二甲酸酐，酸酐当量为148，南亚塑胶工业股份有限公司。
偏苯三甲酸酐，酸酐当量为92。
均苯四甲酸二酐，酸酐当量为218，乐恒化工有限公司。
氢化均苯四甲酸二酐，酸酐当量为224。
顺丁烯二酸酐，酸酐当量为98。
甲基四氢苯二甲酸酐，酸酐当量为166，濮阳惠成电子材料股份有限公司。
六氢苯二甲酸酐，酸酐当量为154，濮阳惠成电子材料股份有限公司。
甲基六氢苯二甲酸酐，酸酐当量为168，濮阳惠成电子材料股份有限公司。
纳迪克酸酐，酸酐当量为164，濮阳惠成电子材料股份有限公司。
十二烯基丁二酸酐，酸酐当量为266，濮阳惠成电子材料股份有限公司。
甲基纳迪克酸酐，酸酐当量为178，濮阳惠成电子材料股份有限公司。
氢化甲基纳迪克酸酐，酸酐当量为180，濮阳惠成电子材料股份有限公司。
戊二酸酐，酸酐当量为114，辽阳恒业化工有限公司。
甲基环己烯四羧酸二酐，酸酐当量为132。
无机氧化物微珠：
无机氧化物微珠-1，其化学组成为Si0.55O1.1·B0.2O0.3·Ca0.15O0.15·Zr0.1O0.2，中心粒径D50＝20μm，简称无机氧化物微珠-1。
无机氧化物微珠-2，其化学组成为Na0.1O0.05·Si0.5O1.0·B0.1O0.15·Zr0.3O0.6，中心粒径D50＝10μm，简称无机氧化物微珠-2。
无机氧化物微珠-3，其化学组成为Na0.04O0.02·Si0.6O1.2·B0.16O0.24·Zr0.2O0.4，中心粒径D50＝5μm，，简称无机氧化物微珠-3。
无机氧化物微珠-4，其化学组成为Si0.4O0.8·Al0.3O0.45·Ca0.1O0.1·Mg0.2O0.2，中心粒径D50＝12μm，简称无机氧化物微珠-4。
无机氧化物微珠-5，其化学组成为Si0.6O1.2·Al0.1O0.15·Ca0.2O0.2·Zn0.1O0.1，中心粒径D50＝15μm，简称无机氧化物微珠-5。
无机氧化物微珠-6，其化学组成为Na0.06O0.03·Si0.56O1.12·Al0.28O0.42·Ca0.1O0.1，中心粒径D50＝25μm，简称无机氧化物微珠-6。
无机氧化物微珠-7，其化学组成为Si0.7O1.4·Al0.05O0.075·B0.15O0.225·Mg0.1O0.1，中心粒径D50＝30μm，简称无机氧化物微珠-7。
无机氧化物微珠-8，其化学组成为Si0.45O0.9·Al0.2O0.3·B0.1O0.15·Ca0.15O0.15·Zn0.1O0.1，中心粒径D50＝8μm，简称无机氧化物微珠-8。
无机氧化物微珠-9，其化学组成为Na0.04O0.02·Si0.6O1.2·Al0.1O0.15·Ca0.26O0.26，中心粒径D50＝25μm，简称无机氧化物微珠-9。
无机氧化物微珠-10，其化学组成为Si0.5O1.0·B0.3O0.45·Mg0.1O0.1·Sr0.1O0.1，中心粒径D50＝15μm，简称无机氧化物微珠-10。
无机氧化物微珠-11，其化学组成为Si0.6O1.2·Al0.2O0.3·Mg0.15O0.15·Sr0.05O0.05，中心粒径D50＝24μm，简称无机氧化物微珠-11。
无机氧化物微珠-12，其化学组成为Si0.6O1.2·Al0.2O0.3·Zr0.2O0.4，中心粒径D50＝30μm，简称无机氧化物微珠-12。
无机氧化物微珠的制备方法：按照目标配比称量各元素的粉状前体(包括氧化物、碳酸盐、氢氧化物)原料，经球磨、混合、压滤、干燥后，再经高温烧结、粗粉碎、二次球磨、喷雾干燥，得到固定成分的无机氧化物微珠。
无机氧化物微珠，氧化铝，中心粒径D50＝5μm，江苏联瑞新材料股份有限公司，简称氧化铝。
无机氧化物微珠，氧化钙，中心粒径D50＝10μm，简称氧化钙。
无机氧化物微珠，氧化镁，中心粒径D50＝15μm，简称氧化镁。
无机氧化物微珠，二氧化硅，中心粒径D50＝20μm，江苏联瑞新材料股份有限公司，简称二氧化硅。
有机聚合物微粒——有机硅聚合物微粒：
有机聚合物微粒，KMP-590，有机硅聚合物微粒，平均粒径2μm，信越化学工业株式会社，简称KMP-590。
有机聚合物微粒，KMP-597，有机硅聚合物微粒，平均粒径2μm，信越化学工业株式会社，简称KMP-597。
有机聚合物微粒，KMP-701，有机硅聚合物微粒，平均粒径3.5μm，信越化学工业株式会社，简称KMP-701。
有机聚合物微粒，KMP-600，有机硅聚合物微粒，平均粒径5μm，信越化学工业株式会社，简称KMP-600。
有机聚合物微粒，KMP-605，有机硅聚合物微粒，平均粒径2μm，信越化学工业株式会社，简称KMP-605。
有机聚合物微粒，X-52-7030，有机硅聚合物微粒，平均粒径0.8μm，信越化学工业株式会社，简称X-52-7030。
有机聚合物微粒，X-52-854，有机硅聚合物微粒，平均粒径0.8μm，信越化学工业株式会社，简称X-52-854。
有机聚合物微粒——酚醛树脂：
有机聚合物微粒，酚醛树脂，数均分子量为20000～50000，平均粒径1um，简称酚醛树脂-1。
有机聚合物微粒，酚醛树脂，数均分子量为30000～80000，平均粒径3um，简称酚醛树脂-2。
有机聚合物微粒，酚醛树脂，数均分子量为50000～100000，平均粒径5um，简称酚醛树脂-3。
有机聚合物微粒——聚苯乙烯微粒：
有机聚合物微粒，聚苯乙烯微粒，平均粒径0.5um，简称聚苯乙烯微粒-1。
有机聚合物微粒，聚苯乙烯微粒，平均粒径2um，简称聚苯乙烯微粒-2。
有机聚合物微粒，KM-503，聚苯乙烯微粒，平均粒径3μm，东莞市科迈新材料有限公司，简称KM-503。
有机聚合物微粒，KM-5030，聚苯乙烯微粒，平均粒径3μm，东莞市科迈新材料有限公司，简称KM-5030。
有机聚合物微粒——聚甲基丙烯酸甲酯微粒：
有机聚合物微粒，LD-015，聚甲基丙烯酸甲酯微粒，平均粒径1.5μm，东莞市宣成化工科技有限公司。
有机聚合物微粒，KMR-3EA，聚甲基丙烯酸甲酯微粒，平均粒径3μm，日本综研化学株式会社，简称KER-3EA。
有机聚合物微粒，KMR-3TA，聚甲基丙烯酸甲酯微粒，平均粒径3μm，日本综研化学株式会社，简称KMR-3TA。
黑色素，纳米碳黑2300#，平均粒径15nm，三菱化学株式会社。
黑色素，纳米氧化铜，平均粒径40nm，北京德科岛金科技有限公司。
黑色素，纳米氧化锰，平均粒径50nm，上海比客新材料科技有限公司。
本发明的实施例是为了使本领域的技术人员能够更好的理解本发明，但并不对本发明作任何限制。
按本发明中实施例和比较例制得的封装树脂组合物将按照以下方法测试其各项性能。
蓝光光衰：将焊有蓝光芯片和导线的六角基板放置在成型设备模具上，然后将制备好的封装树脂组合物经成型设备预热和挤压入模腔，包埋芯片，而裸露六角基板的导线。该样品需在150℃下固化4小时。然后用积分球测试该包埋的芯片在特定电流下点亮时的初始光通量。将一系列需要测试的封装树脂组合物按照该方法制备成待测样品，然后串联在一起，室温下用200mA电流(加速测试)持续点亮200小时，再次测试特定电流下的剩余光通量。(初始光通量-剩余光通量)/初始光通量，即得到该单颗样品的蓝光光衰。每种封装树脂组合物单次测试样品数量不少于3个，取平均值。
该测试中使用的积分球设备是杭州远方光电信息股份有限公司制造的铝基座测光积分球R98.
模塑收缩率：称量制备好的封装树脂组合物粉末或颗粒或块状20g，150℃注塑到特定模具中固化成型。模具型腔为直径60mm的圆形，厚度约3mm。取出固化成型的封装树脂，室温下放置24小时。然后沿垂直方向量取固化树脂的直径，求平均值，得到的直径与模具直径之差，除以模具直径，得到模塑收缩率。每种封装树脂组合物单次测试样品数量不少于3个，取平均值。
吸水率：与模塑收缩率制样的模具和注塑条件相同，得到直径60mm，厚度约3mm的样片。在150℃条件下继续固化4小时。取出样片，放置到室温后称量样片质量，为初始重量。然后投入到沸水中持续煮沸1小时，取出样片，擦干水分，称量样片质量。两次质量之差除以初始质量，即为样品的吸水率。每种封装树脂组合物单次测试样品数量不少于3个，取平均值。
出光率：将所得封装树脂组合物挤压进型腔为边长30mm，深度为0.40mm的模具中，150℃固化2分钟，然后再转移到150℃的烘箱中继续固化4小时，制得边长约30mm*30mm，厚度为0.40mm的样片，用分光光度计测试450nm处的光透过率，即为出光率。
出光均匀性：将制备好的封装树脂组合物用注塑成型的方法封装到红光LED芯片上，然后测试该芯片的辐射强度分布数据，即不同角度的辐射强度，判断出光效果。
芯片表面温度：将焊有蓝光芯片和导线的六角基板放置在成型设备模具上，然后将制备好的封装树脂组合物经成型设备预热和挤压入模腔，包埋芯片，包埋厚度为1mm，而裸露六角基板的导线。该样品需在150℃下固化4小时。然后将一系列需要测试的封装树脂组合物按照该方法制备成待测样品，然后串联在一起，室温下用200mA电流(加速测试)持续点亮1小时，用红外热成像仪测试该条件下的芯片表面温度。，即得到该单颗样品的蓝光光衰。每种封装树脂组合物单次测试样品数量不少于3个，取平均值。
红外热成像仪，RX-500，东莞市不凡电子有限公司。
本发明中的实施例制备的一种LED显示屏贴片式分立器件用封装树脂组合物(简称封装树脂组合物)：和对比例中封装树脂组合物制备方法如下：
各实施例配比见表1，取第一类环氧树脂(如果有第二类环氧树脂也加上)、酸酐、无机氧化物微珠、有机聚合物微粒和黑色素混合均匀，再使用双螺杆挤出机在100℃下混炼均匀，然后冷却、粉碎后，得到粉末状的封装树脂组合物。
本发明中实施例1～11的测试结果见表2。
本发明中比较例，各物质按照表3中所示配比混合，使用双螺杆挤出机在100℃温度下混炼均匀，然后冷却，粉碎后，得到粉末状的封装树脂组合物。
本发明中比较例1～9的测试结果见表3。
根据表1中实施例1～3，7～11结果可知，当环氧树脂的成分全部是第一类环氧树脂时，得到的封装树脂组合物耐蓝光光衰效果显著。
在实施例4～6中，将第一类环氧树脂与第二类环氧树脂复合使用时，得到的封装树脂组合物蓝光光衰的表现良好。
用第一类环氧树脂CELLOXIDE 2021P、CELLOXIDE 8000、DGIC或MGIC替换实施例1中的EHPE-3150，可以得到类似的耐蓝光光衰表现。
比较例1中，由于全部使用第二类环氧树脂(JER1002)作为主剂，得到的对比例封装树脂组合物对于蓝光光衰的表现差。
用第二类环氧树脂(包含双酚A型环氧树脂NPES-301、NPES-303、NPES-304、NPES-901、NPES-902、NPES-903、NPES-904、NPES-905、JER1004、JER1007、JER1009、JER1010和JER1003F；氢化双酚A型环氧树脂YX-8000、YX-8040、YX-8034和YL-6753；双酚F型环氧树脂NPEF-170、NPEF-175、NPEF-176、NPEF-185、NPEF-187和NPEF-500；环氧硅胶复合环氧树脂ERS-Si1200、ERS-Si1700和XP833)替换JER1002时，可以得到类似的耐蓝光光衰表现。
由实施例1、2和6，以及比较例2和7的结果可知，因封装树脂组合物中含有无机氧化物微珠-1，封装树脂组合物的模塑收缩率和吸水率会明显下降，且无机氧化物微珠含量增多时，下降程度进一步增加，同时仍具有较高的出光率，保持了相当的透明性，对于发光LED元件意义重大。
由实施例2、3、5、9和10可知，因含有无机氧化物微珠-2、无机氧化物微珠-3、无机氧化物微珠-4、无机氧化物微珠-5和无机氧化物微珠-6时，封装树脂组合物的模塑收缩率和吸水率明显下降，且具有较高的出光率，透明性良好。
用无机氧化物微珠-7、无机氧化物微珠-8、无机氧化物微珠-9、无机氧化物微珠-10、无机氧化物微珠-11或无机氧化物微珠-12代替实施例1中的无机氧化物微珠-1时，可以得到类似的效果。
比较例2中，由于未添加无机氧化物微珠，得到的封装树脂组合物模塑收缩率较高，吸水率表现也较差。
比较例3中，由于使用了普通的无机氧化物微珠二氧化硅，虽然得到的封装树脂组合物模塑收缩率和吸水率也有明显下降，但其出光率非常低，对于发光元件来说失去了添加的意义，更不适用于RGB显示屏的应用。
通过比较例1和比较例7，可以发现，在未使用有机聚合物微粒的情况下，封装树脂组合物仍具有一定的均匀出光效果。因此本发明所使用的无机氧化物微珠还起到一定均衡各角度出光的作用。
由实施例1、2、7和8可知，因含有有机聚合物微粒KMP-590时，封装树脂组合物的出光曲线形状为光滑弧型，说明各角度出光均匀，有机聚合物微粒KMP-590起到了均衡各角度出光的作用。
由实施例3～5可知，添加有机聚合物微粒酚醛树脂-1，KM-503和KMR-3EA，得到的封装树脂组合物，出光曲线同样为光滑弧形。说明有机聚合物微粒酚醛树脂-1，KM-503和KMR-3EA同样具有均衡各角度出光的作用。
通过比较例7可知，未添加有机聚合物微粒的封装树脂组合物，测得各角度出光强度差异大，曲线形状呈锯齿状，不能各角度均匀出光。
用有机聚合物微粒KMP-597、KMP-701、KMP-600、KMP-605、X-52-7030、X-52-854、酚醛树脂-2、酚醛树脂-3、聚苯乙烯微粒-1、聚苯乙烯微粒-2、KM-5030、LD-015和KMR-3TA替代实施例1中的有机聚合物微粒KMP-590时，得到的封装树脂组合物出光曲线可以达到类似的效果。
同时，通过实施例2、实施例7和实施例8可知，含有有机聚合物微粒KMP-590较多时会明显提高封装树脂组合物的吸水率，加大可靠性失效的风险。因此有机聚合物微粒不能单独使用，需要复合无机氧化物微珠，消除因吸水率升高带来的风险。
实施例1～11中分别使用了黑色素纳米级碳黑2300#(平均粒径15nm)和黑色素纳米级氧化铜(平均粒径40nm)，起到了提高对比度的效果，同时保证出光率和较低的芯片表面温度。
在比较例9中，过多添加黑色素纳米碳黑2300#，一方面导致出光率下降严重，另一方面黑色素吸热导致热量积聚在封装好的元件内，长期点亮后引起温度升高，增加了经久使用的LED器件失效的风险。
用纳米氧化锰(平均粒径50nm)替代实施例1黑色素纳米碳黑2300#(平均粒径15nm)可以得到类似的效果。
用偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、氢化均苯四甲酸二酐、甲基四氢苯二甲酸酐、纳迪克酸酐、十二烯基丁二酸酐、甲基纳迪克酸酐、氢化甲基纳迪克酸酐、戊二酸酐、甲基环己烯四羧酸二酐替代实施例1中的顺丁烯二酸酐时，可以得到类似的效果。
由以上结果可知，本发明的一种LED显示屏贴片式分立器件用封装树脂组合物具有耐蓝光光衰，吸水率低的特点，增加了小型化、薄型化器件气密保护性和可靠性。同时该环氧树脂组合物的模塑收缩率得到了降低，有效抑制小间距高密度芯片封装后的翘曲，改善了封装厂的操作性问题。
从应用体验方面，本发明中封装树脂组合物通过平衡R、G、B芯片各角度出光强度，使得封装完成的芯片组屏且正面调白平衡后，大角度随视角而产生的颜色偏差消失。精细化添加适当黑色素在不引起芯片温度升高的同时还可以提高对比度。
Figure BDA0002078776950000111
Figure BDA0002078776950000121
表3
Figure BDA0002078776950000131
注：
1)Ⅰ类：光滑弧形，各角度出光强度均匀。
2)Ⅱ类：锯齿状，各角度出光强度差异巨大。
3)Ⅲ类：中心角度有微小凹陷的弧形，中心角度出光强度略低。
4)*：由于出光率低，无法测得蓝光光衰和出光曲线形状。
5)表1和表3中，括号里的数字表示环氧树脂或酸酐的摩尔数。
本发明筛选出第一类和第二类环氧树脂体系，加入酸酐，并进一步引入无机氧化物微珠。考虑到发光元件的光透过率，本发明使用筛选的无机氧化物微珠，具有较高的透过率。且无机氧化物微珠的含量占第一类环氧树脂、第二类环氧树脂和无机氧化物微珠的5～60份。由于无机氧化物微珠的导热系数普遍大于环氧树脂，因此一定程度上还提升了该组合物的散热效果。
为了进一步增强光型的配光效果(出光均匀性)，本发明提出在加入无机氧化物微珠的同时复配有机聚合物微粒，该有机聚合物微粒可以起到混合R、G、B三种芯片发出光的作用，能够在大角度平衡显示各角度的出光。对于组装完的大尺寸显示屏，正面调白平衡后侧面大角度观察无红光。
本发明提出添加黑色素来达到提高对比度的目的，但鉴于黑色素吸收热量导致发光元件温度升高，且黑色素添加量多时发光元件的透光性急剧下降的特点，黑色素的用量严格限制在0.1％重量以下。
从而获得一种具有低光衰，抗翘曲，耐潮气的封装树脂组合物，还能够平衡出光、提高对比度和散热性，提升终端用户体验。
本发明封装的LED器件，封装层厚度一般在0.2～0.6mm。

Claims (4)

1.一种LED显示屏贴片式分立器件用封装树脂组合物，其特征是包括第一类环氧树脂、第二类环氧树脂、酸酐、无机氧化物微珠、有机聚合物微粒和黑色素；
所述第一类环氧树脂的质量为10～61份，第二类环氧树脂的质量为0～60份，酸酐用量与第一类环氧树脂和第二类环氧树脂的环氧基团为等摩尔比，无机氧化物微珠的质量为5～60份，有机聚合物微粒的质量为第一类环氧树脂、第二类环氧树脂、酸酐和无机氧化物微珠总质量的0.1％-1％；黑色素的质量为第一类环氧树脂、第二类环氧树脂、酸酐和无机氧化物微珠总质量的0.01％～0.1％；
所述第一类环氧树脂为脂环族环氧树脂、异氰尿酸缩水甘油酯中的至少一种；所述脂环族环氧树脂为聚[(2-环氧乙烷基)-1,2-环己二醇]2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇醚、3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯或大赛璐CELLOXIDE 8000；所述异氰尿酸缩水甘油酯为异氰尿酸三缩水甘油酯、异氰尿酸二缩水甘油酯或异氰尿酸单缩水甘油酯；
所述第二类环氧树脂为双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或环氧硅胶复合环氧树脂；所述无机氧化物微珠的通式为Na(1-x-y-z-u)O(1-x-y-z-u)/2·SixO2x·M1yO3y/2·M2zOz·ZruO2u，其中M1＝B、Al；M2＝Mg、Ca、Sr、Zn；对各元素的含量，0.4≤x≤0.7；0.1≤y≤0.3；z≤0.3；u≤0.3；x+y+z+u≥0.9，其中z、u与1-x-y-z-u不能同时为零；z和u不能同时为零，并且当u为零时，M2为Sr；所述无机氧化物微珠的中心粒径为5～30μm；
所述有机聚合物微粒为有机硅聚合物微粒、 酚醛树脂微粒、聚苯乙烯微粒和聚甲基丙烯酸甲酯微粒中至少一种，所述有机聚合物微粒平均粒径在5μm以下。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征是所述酸酐为四氢苯二甲酸酐、苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、氢化均苯四甲酸二酐、顺丁烯二酸酐、甲基四氢苯二甲酸酐、六氢苯二甲酸酐、甲基六氢苯二甲酸酐、纳迪克酸酐、十二烯基丁二酸酐、甲基纳迪克酸酐、氢化甲基纳迪克酸酐、戊二酸酐、甲基环己烯四羧酸二酐中至少一种。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征是所述黑色素为纳米炭黑、纳米氧化铜和纳米氧化锰中至少一种。
4.权利要求1-3之一所述组合物在LED显示屏贴片式RGB分立器件封装的应用。
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