CN112409979B - 一种防扩散无水印的led用固晶胶 - Google Patents

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Abstract

一种防扩散无水印的LED用固晶胶，包括以下重量份的原料：有机硅树脂70‑90份、交联剂10‑17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A 0.3‑0.6份、抑制剂B 0.3‑0.6份；本发明制备的固晶胶，采用MDTQ型有机硅树脂，该树脂通过对分子结构中的M结构单元、D结构单元、T结构单元和Q结构单元进行优化设计，具有特殊的三维网络空间结构，不仅能改善树脂与其他组分的相溶性，还能有效阻止组分中硅油和小分子化合物游离析出形成水印。

Description

一种防扩散无水印的LED用固晶胶
技术领域
本发明涉及一种防扩散无水印的LED用固晶胶，属于半导体发光芯片封装应用材料技术领域。
背景技术
降低成本是企业经营的永恒主题，尤其是对进入低价化的中国LED封装企业，随着人工、能源等生产要素成本逐步攀升，利润越来越微薄，企业经营越来越困难，压缩生产成本无疑成为LED封装企业维持利润，持续发展的一个优先策略。
支架作为LED封装的主要原物料之一，成为了众多封装企业降低生产成本的焦点。市场上一般的LED光源选择铜作为引线框架的基体材料，为防止铜发生氧化，一般支架表面都要电镀上一层银。当前，在企业降生产成本的迫切需求的驱动下，支架厂商的支架基体材质由最初的紫铜逐步替换成价格便宜的黄铜、铝，甚至更廉价的铁，镀银层也变得越来越薄，越来越粗糙。因此，市面上大多数低价支架都存在镀银层表面粗糙多孔的问题，容易凝聚水分和进入腐蚀性介质而引起镀银层变色，影响封装产品的光效和使用寿命。目前，市场上一些中低端产品，为了节省成本大量使用这类质量较差的低端支架作为原材料。
由于低端支架表面的镀银层薄且粗糙，同时还有表面空隙存在，因而镀层的“比表面”较大，会导致固晶胶组分中一些小分子的化合物会在支架表面析出扩散形成水印，不仅会造成芯片电极污染导致虚焊，还会影响固晶胶固化后的粘接性能，导致死灯。
随着LED市场的竞争越来越激烈，产品价格越来越低，支架在整个封装中占据主要生产成本之一，为了迎合市场低价竞争，劣质低价的支架在封装企业的中低端产品中会越来越普及。因此，通过优化设计有机硅树脂和交联剂含氢硅油的分子结构从本质上改善材料物化性能，提高固晶胶在粗糙多孔的支架表面的稳定性，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粘接性能强，防扩散无水印的LED用固晶胶及其制备方法。该固晶胶主体树脂与其他组分具有优异的相溶性，且其特定的空间网络结构设计，在支架表面镀银层粗糙多孔的条件下，能够有效阻止硅油及小分子化合物扩散析出形成水印，保证LED封装工艺可操作性及器件长期使用的稳定性。
本发明涉及一种防扩散无水印的LED用固晶胶，所述固晶胶为有机硅绝缘复合材料，由以下重量份物质组成：
Figure GDA0002903721120000021
本发明所述LED封装用有机硅胶固晶胶中，所述MDTQ型有机硅树脂的结构式如(1)所示：
[(CH3)3SiO0.5][(CH3)2(CH2＝CH)SiO0.5][CH3(C6H5)SiO][(C6H5)SiO1.5][SiO2] (1)
其分子量为13000-22000，乙烯基质量分数为3.5-5％，苯基质量分数在15-25％。
进一步，为了增强树脂与其他组分的相溶性，MDTQ型有机硅树脂分子式中各结构单元的摩尔比为：0.9＜n[M]:n[D+T+Q]＜1.1；
进一步，为了保证固化后的胶体具有高强度高粘接性能，MDTQ型有机硅树脂分子式中各结构单元的摩尔比为：n[D+T]＜n[Q]。
所述交联剂为含氢线性缩聚硅氧烷，其结构式(2)所示：
[(CH3)3SiO0.5][H(CH3)SiO][(CH3)(C6H5)SiO][H(CH3)2SiO0.5] (2)
其分子量为2500-4000，氢质量分数为0.5-1.0％，苯基质量分数在10-20％。
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。
本发明还提供上述一种防扩散无水印的LED用固晶胶的一种制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量计称取原料，原料包括MDTQ型有机硅树脂、交联剂硅油；
(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)混合均匀的固晶胶经过滤脱泡等后处理即得到所述LED用有机硅固晶胶。
进一步，所述步骤(1)中，交联剂硅油含氢量与有机硅树脂乙烯基含量的摩尔比为：0.8≤n(H):n(Vi)≤1.7。
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-醇和偏磷酸三乙酯。
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，实现有机硅固晶胶产品长期稳定存放，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，提高产品的粘接性和稳定性。
附图说明
图1是不同条件制备固晶胶点胶在5050支架上静置30min后的扩散水印。
具体实施方式
实施例1
本实施提出一种防扩散无水印的LED用固晶胶制备方法，包括以下步骤：
按重量计称取原料MDTQ型有机硅树脂85份(分子量约为18000、乙烯基重量分数4.0％、苯基重量分数20％、n[M]:n[D+T+Q]＝1.0、n[Q]:n[D+T+Q]＝1.2)、硅油14份(分子量为3500、氢重量分数为1.2％、苯基重量分数15％)，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用有机硅固晶胶。
实施例2
本实施提出一种防扩散无水印的LED用固晶胶制备方法，包括以下步骤：
按重量计称取原料MDTQ型有机硅树脂85份(分子量约为18000、乙烯基重量分数4.0％、苯基重量分数20％、n[M]:n[D+T+Q]＝0.9、n[Q]:n[D+T+Q]＝1.2)、硅油14份(分子量为3500、氢重量分数为1.2％、苯基重量分数15％)，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用有机硅固晶胶。
实施例3
本实施提出一种防扩散无水印的LED用固晶胶制备方法，包括以下步骤：
按重量计称取原料MDTQ型有机硅树脂85份(分子量约为18000、乙烯基重量分数4.0％、苯基重量分数20％、n[M]:n[D+T+Q]＝1.1、n[Q]:n[D+T+Q]＝1.2)、硅油14份(分子量为3500、氢重量分数为1.2％、苯基重量分数15％)，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用有机硅固晶胶。
实施例4
本实施提出一种防扩散无水印的LED用固晶胶制备方法，包括以下步骤：
按重量计称取原料MDTQ型有机硅树脂85份(分子量约为18000、乙烯基重量分数4.0％、苯基重量分数20％、n[M]:n[D+T+Q]＝1.0、n[Q]:n[D+T+Q]＝0.9)、硅油14份(分子量为3500、氢重量分数为1.2％、苯基重量分数15％)，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用有机硅固晶胶。
将实施例1、2、3、4制备的有机硅固晶胶进行测试，测试1：推力测试，采用本实施例制备固晶胶将7*14mm硅晶片粘接到2835支架，在160℃下固化3h，然后测试硅晶片被推开时的推力值，包括常温和150℃，测试结果如下表1所示；测试2：将固晶胶点胶到市面上常见的5050支架上(该支架镀银层较薄且粗糙，经常出现固晶胶扩散水印客诉，由客诉方提供)，静置30min后，在显微镜下观测其扩散情况，测试结果如下图1所示。
表1不同条件制备固晶胶在不同温度下推力测试
Figure GDA0002903721120000041
对比表1和图1可知，实施例1和实施例4固晶胶点到支架上静置30min后，基本没有扩散出现水印，但实施例4中树脂单元结构中n[D+T]＞n[Q]，导致产品粘接性能较差而推力值不足。对比实施例1和实施例2可知，当n[M]:n[D+T+Q]＝0.9时，主体树脂与其他组分的相溶性较差，导致扩散严重，水印明显。对比实施例1和实施例3可知，当n[M]:n[D+T+Q]＝1.1时，由于主体树脂M结构单元占主导地位，导致树脂的三维网络结构对硅油及小分子化合物迁移的阻隔力减弱，同样出现了较为明显的扩散，出现水印。同时，对比实施例1、实施例2和实施例3可知，固晶胶出现扩散水印现象后，会导致固晶后的粘接性能下降明显，导致推力不足。
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防扩散无水印的LED用固晶胶制备方法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 (5)

1.一种防扩散无水印的LED用固晶胶，其特征在于包含：有机硅树脂70-90份、交联剂10-17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B0.3-0.6份；
所述有机硅树脂为含乙烯基MDTQ型聚硅氧烷，其中分子式中各结构单元的摩尔比满足0.9＜n[M]:n[D+T+Q]＜1.1，n[D+T]＜n[Q]，分子量为13000-22000、乙烯基质量分数为3.5-5％、苯基质量分数在15-25％，具体分子结构式(1)如下：
[(CH3)3SiO0.5][(CH3)2(CH2＝CH)SiO0.5][CH3(C6H5)SiO][(C6H5)SiO1.5][SiO2](1)
所述交联剂为含氢线性缩聚硅氧烷，分子量为2500-4000、氢质量分数为0.5-1.0％、苯基质量分数在10-20％，具体分子结构式(2)如下：
[(CH3)3SiO0.5][H(CH3)SiO][(CH3)(C6H5)SiO][H(CH3)2SiO0.5](2)。
2.根据权利要求1所述的一种LED用固晶胶，其特征在于：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。
3.根据权利要求1所述的一种LED用固晶胶，其特征在于：抑制剂B为偏磷酸三乙酯、偏磷酸三甲酯、偏磷酸三苯酯中的一种。
4.根据权利要求2或权利要求3所述的一种LED用固晶胶，其特征在于：抑制剂A和抑制剂B共同作为催化剂的抑制剂使用。
5.根据权利要求1所述的一种LED用固晶胶，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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