CN111471429B - 一种耐高温黄化粘接性强的led用有机硅黏合剂 - Google Patents

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Abstract

一种耐高温黄化粘接性强的LED用有机硅黏合剂，包括以下重量份的原料：MQ型有机硅树脂25‑40份、MTQ型有机硅树脂50‑80份、交联剂10‑15份、特制填充料3‑7份、增粘剂1‑5份、催化剂0.2‑0.5份、抑制剂A0.3‑0.6份、抑制剂B 0.3‑0.6份；本发明制备的有机硅黏合剂，通过对有机硅树脂MQ型和MTQ型结构优化设计来提升黏合剂的粘接性能，同时采用双抑制剂体系，既能保证有机硅黏合剂储存的长期稳定性，又能快速高效催化Si‑H和乙烯基的加成反应，保证高温耐黄变性能。

Description

一种耐高温黄化粘接性强的LED用有机硅黏合剂
技术领域
本发明涉及一种耐高温黄化粘接性强的LED用有机硅黏合剂，属于半导体发光芯片封装应用材料技术领域。
背景技术
随着工业技术的发展，能源与环境问题已成为全世界的共同话题，由于LED光源在节能环保方面性能优异，已广泛应用于照明、显示、背光以及装饰等诸多领域，成为继白炽灯和节能灯之后的第四代照明光源。各个国家和地区也相继推出半导体照明计划，来推动LED产业的发展，如美国的“国家半导体照明研究计划”、欧盟的“固态照明研究项目”、韩国的“GaN半导体开发计划”等等。
有机硅黏合剂作为LED封装中连接芯片与支架的关键材料，对芯片起到固定、导热、减震、密封等作用，直接影响整个封装器件的使用寿命。随着LED功率的加大，在长时间工作过程中，芯片结温升高，不仅会导致有机硅黏合剂高温黄变，影响LED灯的光通量，严重的还会对黏合剂的结构造成破坏，粘接性能失效导致死灯。
目前，LED用有机硅粘合剂主要由含乙烯基的有机硅树脂和含氢硅油在Pt催化剂的作用下，通过加成反应实现粘接功能，作为主体的树脂和交联剂的含氢硅油，其分子结构以及Si-H和乙烯基自聚交联程度都直接关系到最终产品的使用性能。因此，通过优化设计有机硅树脂和含氢硅油的分子结构从本质上改善材料物化性能，保证高温粘接性能的长期稳定性；通过催化剂抑制剂优化复配实现有机硅固晶胶的Si-H和乙烯基的催化程度，提高材料高温耐黄变性能，是一个亟待解决的课题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种性能稳定，能够耐高温黄化粘接性强的LED用有机硅黏合剂及其制备方法。该黏合剂具有优异的高温耐黄化性能，且能够在高温状态保持优异的粘接性能，有助于提高LED封装器件长期使用的稳定性能，延长使用寿命。
本发明涉及一种耐高温黄化粘接性强的LED用有机硅黏合剂，所述黏合剂为有机硅绝缘复合材料，由以下重量份物质组成：
Figure GDA0003399782190000021
本发明所述LED封装用有机硅胶黏合剂中，所述MQ型有机硅树脂的结构式如(1)所示：
[(CH3)3SiO0.5][(CH3)2(CH2＝CH)SiO0.5][(CH3)2(C6H5)SiO0.5][SiO2] (1)
其粘度为6000-9000mPa.s、分子量为10000-20000、乙烯基质量分数为4-6％、苯基质量分数在25-35％。
所述MTQ型有机硅树脂的结构式如(2)所示：
[(CH3)3SiO0.5][(CH3)2(CH2＝CH)SiO0.5][(C6H5)SiO1.5][SiO2] (2)
其粘度为10000-15000mPa.s、分子量为15000-25000、乙烯基质量分数为5-8％、苯基质量分数在30-45％。
所述交联剂为含氢线性缩聚硅氧烷，其结构式(3)所示：
[(CH3)3SiO0.5][H(CH3)SiO][(CH3)(C6H5)SiO][H(CH3)2SiO0.5] (3)
其粘度为200-800mPa.s、分子量为1000-2000、氢质量分数为0.5-1.5％、苯基质量分数在20-30％。
所述催化剂为Karstedt铂类催化剂，铂含量为5000ppm。
所述填充料为经八甲基环四硅氧烷表面处理的气相法白炭黑，比表面积600-700m2/g。
本发明还提供上述耐高温黄化粘接性强的LED用有机硅黏合剂的一种制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量计称取原料，原料包括MQ型有机硅树脂、MTQ型有机硅树脂、交联剂；
(2)在60℃下混合均匀，冷至室温待用；
(3)将(2)中混合均匀的原料加入增粘剂、抑制剂A、抑制剂B，再次混合均匀；
(4)将(3)中混合均匀的原料加入催化剂、填充料混合均匀；
(5)将(4)混合均匀的黏合剂经过滤脱泡等后处理即得到所述LED用有机硅黏合剂。
进一步，所述步骤(1)中，MQ型有机硅树脂与MTQ型有机硅树脂的重量比为1:2。
采用上一步的有益效果，通过对MQ型和MTQ型有机硅树脂分子结构设计优化，既能保证产品中各功能性官能团的含量，又能实现树脂中M、T、Q结构单元的优化设计，确保固化后的黏合剂结构稳定，粘接性优异。
进一步，所述步骤(3)中，采用抑制剂A和抑制剂B复配使用，优选为3、7、11-三甲基十二炔-3-醇和磷酸三乙酯。
采用上一步的有益效果，抑制剂A和抑制剂B复配使用不仅能够使催化剂和抑制剂络合物体系长期稳定，实现有机硅黏合剂产品长期稳定存放，还能在高温下快速释放Pt，达到控制Pt类催化剂含量，促进Si-H和乙烯基的加成反应完全，保证产品的高温耐黄变性能。
具体实施方式
实施例1
本实施提出一种耐高温黄化粘接性能强的有机硅黏合剂制备方法，包括以下步骤：
按重量计称取原料MQ型有机硅树脂30份(分子量约为12000、粘度约为8000mPa.s、乙烯基重量分数4.5％、苯基质量分数30％)、MTQ型有机硅树脂60份(分子量约为17000、粘度约为12000mPa.s、乙烯基重量分数5.0％、苯基质量分数35％)、交联剂13份(粘度为500mPa.s、分子量为1500、氢质量分数为1.0％)，在60℃下混合均匀，冷至室温；然后加入增粘剂3份、抑制剂A0.4份、抑制剂B0.4份，再次混合均匀；再加入催化剂0.3份、填充料4份混合均匀；最后经过滤脱泡等后处理即得到LED用有机硅黏合剂。
对比实施例1
按重量计称取原料MQ型有机硅树脂90份(分子量约为12000、粘度约为8000mPa.s、乙烯基重量分数4.5％、苯基质量分数30％)、交联剂13份(粘度为500mPa.s、分子量为1500、氢质量分数为1.0％)，在60℃下混合均匀，冷至室温；然后加入增粘剂3份、抑制剂A0.4份、抑制剂B 0.4份，再次混合均匀；再加入催化剂0.3份、填充料4份混合均匀；最后经过滤脱泡等后处理即得到LED用有机硅黏合剂。
对比实施例2
按重量计称取原料MTQ型有机硅树脂90份(分子量约为17000、粘度约为12000mPa.s、乙烯基重量分数5.0％、苯基质量分数35％)、交联剂13份(粘度为500mPa.s、分子量为1500、氢质量分数为1.0％)，在60℃下混合均匀，冷至室温；然后加入增粘剂3份、抑制剂A0.4份、抑制剂B 0.4份，再次混合均匀；再加入催化剂0.3份、填充料4份混合均匀；最后经过滤脱泡等后处理即得到LED用有机硅黏合剂。
对比实施例3
按重量计称取原料MQ型有机硅树脂30份(分子量约为12000、粘度约为8000mPa.s、乙烯基重量分数4.5％、苯基质量分数30％)、MTQ型有机硅树脂60份(分子量约为17000、粘度约为12000mPa.s、乙烯基重量分数5.0％、苯基质量分数35％)、交联剂13份(粘度为500mPa.s、分子量为1500、氢质量分数为1.0％)，在60℃下混合均匀，冷至室温；然后加入增粘剂3份、抑制剂A0.8份，再次混合均匀；再加入催化剂0.3份、填充料4份混合均匀；最后经过滤脱泡等后处理即得到LED用有机硅黏合剂。
对比实施例4
按重量计称取原料MQ型有机硅树脂30份(分子量约为12000、粘度约为8000mPa.s、乙烯基重量分数4.5％、苯基质量分数30％)、MTQ型有机硅树脂60份(分子量约为17000、粘度约为12000mPa.s、乙烯基重量分数5.0％、苯基质量分数35％)、交联剂13份(粘度为500mPa.s、分子量为1500、氢质量分数为1.0％)，在60℃下混合均匀，冷至室温；然后加入增粘剂3份、抑制剂B 0.8份，再次混合均匀；再加入催化剂0.3份、填充料4份混合均匀；最后经过滤脱泡等后处理即得到LED用有机硅黏合剂。
将实施例1和对比实施例1、2、3、4制备的有机硅黏合剂进行测试，测试1：推力测试，采用有机硅黏合剂将7*9mm硅晶片粘接到铝基板，测试硅晶片被推开时的推力值，包括常温和150℃；测试2：将有机硅黏合剂放到特定的模具上，制备出1mm厚度的样板，放在加热平台上测试其200℃高温老化，观察其变化情况。测试结果如下表所示：
Figure GDA0003399782190000051
通过上表实施例1和对比实施例1、对比实施例2可知，MQ型和MTQ型树脂的复配使用，无论高温还是常温粘接性能，还是高温耐黄化性能均优于单独用MQ型或MTQ型树脂制备的黏合剂；实施例1和对比实施例3、对比实施例4可知，采用抑制剂A和抑制剂B复合使用，高温耐黄化性能均优于单独使用抑制剂A或抑制剂B制备的黏合剂。
本发明的具体实施方式中未涉及的说明属于本领域公知的技术，可参考公知技术加以实施。
本发明经反复试验验证，取得了满意的试用效果。
以上具体实施方式及实施例是对本发明提出的一种耐高温黄化粘接性能强的LED用有机硅黏合剂的技术思想的具体支持，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在本技术方案基础上所做的任何等同变化或等效的改动，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (2)

1.一种耐高温黄化粘接性强的LED用有机硅黏合剂，其特征在于包含：MQ型有机硅树脂25-40份、MTQ型有机硅树脂50-80份、交联剂10-15份、填充料3-7份、增粘剂1-5份、催化剂0.2-0.5份、抑制剂A0.3-0.6份、抑制剂B 0.3-0.6份；
其中，所述MQ型有机硅树脂的结构式为：
[(CH3)3SiO0.5][(CH3)2(CH2＝CH)SiO0.5][(CH3)2(C6H5)SiO0.5][SiO2]，
所述MQ型有机硅树脂粘度为6000-9000mPa.s、分子量为10000-20000、乙烯基质量分数为4-6％、苯基质量分数在25-35％；
所述MTQ型有机硅树脂的结构式为：
[(CH3)3SiO0.5][(CH3)2(CH2＝CH)SiO0.5][(C6H5)SiO1.5][SiO2]，
所述MTQ型有机硅树脂的粘度为10000-15000mPa.s、分子量为15000-25000、乙烯基质量分数为5-8％、苯基质量分数在30-45％；
所述MQ型有机硅树脂与所述MTQ型有机硅树脂的重量比为1:2；
所述交联剂为含氢线性缩聚硅氧烷，结构式为：
[(CH3)3SiO0.5][H(CH3)SiO][(CH3)(C6H5)SiO][H(CH3)2SiO0.5]，
所述交联剂的粘度为200-800mPa.s、分子量为1000-2000、氢质量分数为0.5-1.5％、苯基质量分数在20-30％。；
所述抑制剂A为3、7、11-三甲基十二炔-3-醇，3、6-二甲基-1-庚炔-3-醇，3、5-二甲基-1-己炔-3-醇，甲基丁炔醇中的一种；
所述抑制剂B为磷酸三乙酯；
所述抑制剂A和抑制剂B共同作为催化剂的抑制剂使用。
2.根据权利要求1所述的一种有机硅黏合剂，其特征在于：填充料为经八甲基环四硅氧烷表面处理的气相法白炭黑，比表面积600-700m2/g。
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