CN114106758B - 用于led封装的石墨烯透明导热树脂及其应用 - Google Patents

用于led封装的石墨烯透明导热树脂及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于LED封装的石墨烯透明导热树脂及其应用，属于LED封装技术领域。该导热树脂由LED专用封装树脂由A胶与B胶组成，其特征在于：该导热树脂的原料是由改性A胶与B胶组成，所述改性A胶是在LED封装用AB胶的A胶中加入石墨烯粉和分散剂并均匀混合后制成，改性A胶与B胶混合并固化后，形成石墨烯透明导热树脂。该导热树脂的导热系数大于3.5W/mk，强度增加；其透光率与未添加石墨烯粉的树脂固化物的透光率相当。

Description

用于LED封装的石墨烯透明导热树脂及其应用
技术领域
本发明涉及LED封装技术领域，具体涉及一种用于LED封装的石墨烯透明导热树脂及其应用。
背景技术
目前LED封装的过程为：1、固晶(固定芯片)；2、焊线(焊金丝引线)；3、灌胶(将AB胶灌入模具成型)；4、加热(放烘箱固化)。上述过程均是对焊好支架的芯片用透明树脂进行封装固化。
现有用于加热固化的高透明有机硅灌封胶，分成A、B两种胶水，其中A为树脂，B为固化剂，混合后会固化，加热会加速固化，是封装LED灯珠的材料。而有机硅是热的不良导体，导热性能极差，无法实现有效散热。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述不足之处，本发明的目的在于提供一种用于LED封装的石墨烯透明导热树脂及其应用，采用该导热树脂封装实现了LED前散热，减少了LED背部散热负担，减少了散热器的体积和重量。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种用于LED封装的石墨烯透明导热树脂，该导热树脂的原料由改性A胶与B胶组成，所述改性A胶是在LED封装用A胶中加入石墨烯粉和分散剂并均匀混合后制成，改性A胶与B胶混合并固化后，形成石墨烯透明导热树脂。
所述石墨烯粉的加入量为所述A胶重量的0.0005-0.005％，所述分散剂的加入量为所述石墨烯粉重量的8-12％。
所述石墨烯粉为单层石墨烯，片径1-40μm。
所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。
所述改性A胶中还含有透明剂TS-2，每10公斤所述A胶中加入5-8克该透明剂。
该石墨烯透明导热树脂应用于LED封装，应用过程包括如下步骤：
(1)将改性A胶在50-60℃加热1h，然后加入B胶并混合均匀，静置2小时后得到混合胶料；
(2)将步骤(1)所得混合胶料进行固化处理，过程为：先升温到75-85℃保温20-40min，再升温到95-100℃保温1-2h，最后升温到100-120℃保温20-40min，降至室温后即得到固化后的石墨烯透明导热树脂。
所述用于LED封装的石墨烯透明导热树脂的导热系数大于3.5W/mk，强度相比于未添加石墨烯粉的树脂固化物的强度增大3-4倍；所述石墨烯透明导热树脂的透光率与未添加石墨烯粉的树脂固化物的透光率相当。
本发明设计原理及有益效果如下：
1、本发明在常规导热性能差的AB胶透明树脂中掺入单层的石墨烯粉，使其导热性能大幅度提高，进行LED封装后使70％的热量都从LED前部散掉，实现LED前散热，减少了LED背部散热负担，减少了散热器的体积和重量。
2、采用本发明胶料封装后的LED树脂导热系数可提至3.8w/mk。使完全靠后面支架散热片散热的LED灯珠有了前散热功能，实现LED前散热，分流和降低了LED的温度，减少了LED背部散热负担，减少了散热器的体积和重量，减小了光衰，增加了寿命。
3、本发明导热树脂在提高封装体导热性能的同时，通过控制改性A料中石墨烯、分散剂与透明剂的种类及添加量，还增大了树脂固化物强度，同时保持树脂固化物透光率不变。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，以下结合实例对本发明进行描述，但实例仅为对本发明的特点和优点做进一步阐述，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1：
本实施例提供用于LED封装的石墨烯透明导热树脂，制备过程如下：
以LED封装用环氧树脂AB胶为原料，A胶(HY-7001A型)，B胶(HY-7001B型)。
先在A胶中加入石墨烯粉和分散剂并均匀混合后制成改性A胶，其中单层石墨烯粉的加入量为A胶重量的0.001％，分散剂(聚乙烯吡咯烷酮)的加入量为石墨烯粉重量的10％。每10公斤所述A胶中同时加入5-8克透明剂TS-2。
将改性A胶在50℃加热1h，静置2小时排出气泡后加入B胶，混合均匀后得到混合胶料。
在LED模条(模具)中，插入焊接好芯片的支架，再浇灌入混合胶料后进行固化处理，过程为：先升温到80℃保温半小时，再升温到98℃保温2h，最后升温到105℃保温半小时，降至室温后即得到固化后的具有石墨烯透明导热树脂，即有前散热功能的LED。
经测试，所得石墨烯透明导热树脂的导热系数为3.8W/mk，未添加石墨烯粉的常规LED封装透明树脂固化物的导热系数为0.2～0.8w/mk。所得石墨烯透明导热树脂强度相比于未添加石墨烯粉的树脂固化物的强度增大4倍；该石墨烯透明导热树脂的透光率与未添加石墨烯粉的树脂固化物的透光率相当，均为无色透明固化物。
对比例1：
与实施例1不同之处在于：所加入的石墨烯粉为4层石墨烯。
经固化后的透明导热树脂的导热系数为4.0W/mk，但树脂固化物为银白色。
对比例2：
与实施例1不同之处在于：单层石墨烯粉的加入量为A胶重量的0.0002％。
经固化后的透明导热树脂的导热系数为1.0W/mk，没有显著提升。
对比例3：
与实施例1不同之处在于：单层石墨烯粉的加入量为A胶重量的0.01％。
经固化后的透明导热树脂的导热系数为5W/mk，但树脂固化物显现出微弱的导电性，无法使用。

Claims (2)

1.一种用于LED封装的石墨烯透明导热树脂的应用，其特征在于：该石墨烯透明导热树脂应用于LED封装；所述导热树脂的原料是由改性A胶与B胶组成，所述改性A胶是在LED封装用AB胶的A胶中加入石墨烯粉和分散剂并均匀混合后制成，改性A胶与B胶混合并固化后，形成石墨烯透明导热树脂；其中：所述石墨烯粉的加入量为所述A胶重量的0.0005-0.005％，所述分散剂的加入量为所述石墨烯粉重量的8-12％；所述A胶为HY-7001A型，B胶为HY-7001B型，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮；
所述石墨烯粉为单层石墨烯，片径1-40μm；
该石墨烯透明导热树脂应用于LED封装的过程包括如下步骤：
(1)将改性A胶在50-60℃加热1h，然后加入B胶并混合均匀，静置2小时后得到混合胶料；
(2)将步骤(1)所得混合胶料进行固化处理，过程为：先升温到75-85℃保温20-40min，再升温到95-100℃保温1-2h，最后升温到100-120℃保温20-40min，降至室温后即得到固化后的石墨烯透明导热树脂；
所述石墨烯透明导热树脂的导热系数大于3.5W/mk，强度相比于未添加石墨烯粉的树脂固化物的强度增大3-4倍；所述石墨烯透明导热树脂的透光率与未添加石墨烯粉的树脂固化物的透光率相当。
2.根据权利要求1所述的用于LED封装的石墨烯透明导热树脂的应用，其特征在于：所述改性A胶中还含有透明剂Ts-2，每10公斤所述A胶中加入5-8克该透明剂。
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