TW201706366A - 一種高折射率高韌性的耐硫化led封裝矽膠 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種LED封裝矽膠,具體涉及一種高折射率的LED封裝矽膠,屬於膠粘劑技術領域。本發明的高折射率的LED封裝矽膠,包括A組分和B組分,所述A組分與B組分的重量比為10:1;其中,所述A組分包括以下重量份的原料:甲基苯基乙烯基矽樹脂80~90份,乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷8~18份,鉑系催化劑0.1~0.3份,粘接劑1~5份;所述B組分包括以下重量份的原料:甲基苯基含氫矽樹脂40~60份,端含氫二苯基聚矽氧烷40~60份,抑制劑0.1~0.3份。本發明的高折射率的LED封裝矽膠具有硬度高、耐硫化、粘接性優異,且耐冷熱衝擊性能優異等有益效果。

Description

一種高折射率高韌性的耐硫化LED封裝矽膠
本發明涉及一種高折射率的LED封裝矽膠,特別是涉及一種高折射率、耐硫化、耐冷熱衝擊的LED封裝矽膠,屬於膠粘劑技術領域。
隨著LED應用越來越廣泛,對LED封裝材料的要求也越來越高。LED目前所用封裝材料主要有環氧樹脂與有機矽材料,環氧樹脂內應力過大,黃變,耐高低溫性能差,耐老化性能差,而有機矽材料,內應力小,耐高低溫性能好,不黃變,綜合性能明顯優於環氧樹脂,因此迅速取代環氧樹脂,被廣泛用於LED封裝領域。而折射率高於1.50的高折射率的有機矽膠,以其更高的取光效率,用量日益增長。
隨著工業的發展,空氣中的含硫量日益增加,如果封裝材料選用不當,空氣中的硫會穿過封裝材料或其粘接介面,對支架的銀層進行腐蝕,形成黑色硫化銀,導致光衰急劇增加。因此這就給封裝材料帶來了新的挑戰,必須提高耐硫化性能。
目前國內高折射率的LED封裝矽膠雖然折射率可以達到1.50~1.55之間,但是由於配方設計上普遍採用含有矽樹脂,乙烯基矽油、含氫矽油等配合,矽樹脂相對含量低,交聯密度低,而且粘接效果不理想,所以導致耐硫化差,粘接介面易破壞等,而高矽樹脂含量,高交聯密度的LED封裝矽膠雖然耐硫化性能提高,但因其過高的內應力,會導致材料的韌性降低,反應在使用中高低溫冷熱衝擊死燈、封裝材料開裂、粘接介面失效等現象發生。
本發明針對現有技術的不足,提供一種高折射率的LED封裝矽膠,具有硬度高、耐硫化、粘接性優異,且耐冷熱衝擊性能優異等有益效果。
本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種高折射率LED封裝矽膠,包括A組分和B組分,所述A組分與B組分的重量比為10:1;
其中,所述A組分的原料組成及配比如下:
甲基苯基乙烯基矽樹脂     80~90重量份;
乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷  8~18重量份;
鉑系催化劑          0.1~0.3重量份;
粘接劑            1~5重量份;
所述B組分的原料組成及配比如下:
甲基苯基含氫矽樹脂       40~60重量份;
端含氫二苯基聚矽氧烷      40~60重量份;
抑制劑             0.1~0.3重量份。
在上述技術方案的基礎上,本發明還可以做如下改進。
進一步,所述甲基苯基乙烯基矽樹脂的分子式為(ViMe2 SiO1/2 )x (PhSiO3/2 )y ,其中,所述Me為甲基,Vi為乙烯基,Ph為苯基,x:y=1:3.5~5。
採用上述進一步方案的有益效果是,作為基體樹脂,是一種矽樹脂,含有乙烯基,提高產品強度與硬度,提高耐硫化性能。
進一步,所述乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷的分子式為:(ViMe2 SiO1/2 )a (ViMePh2 SiO1/2 )b ,其中,所述Me為甲基,Vi為乙烯基,Ph為苯基,10≤a≤70,10≤b≤70,並且a:b=1:1。
採用上述進一步方案的有益效果是,乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷的加入提供了可以參與反應的乙烯基,降低體系固化後的應力,提高了耐冷熱衝擊的性能。
進一步,所述的粘接劑的結構式為:
本發明的粘接劑含有環氧基與烷氧基官能團,其結構式如上所示。粘接劑的加入,提高了封裝材料對塑膠及金屬基材的粘接性,並且環體的存在,進一步提高了聚合物耐硫化性能。
進一步,所述鉑系催化劑為鉑-甲基苯基聚矽氧烷配合物或鉑-烯烴配合物。
優選的,所述鉑系催化劑為鉑-甲基苯基聚矽氧烷配合物,並且鉑含量為3000~10000 ppm。
進一步,所述甲基苯基含氫矽樹脂的分子式為:(HMe2 SiO1/2 )3 (MePhSiO1/2 )n (PhSiO3/2 )4 ,其中,所述Me為甲基,Ph為苯基, 4≤n≤6。
採用上述進一步方案的有益效果是,本發明的甲基苯基含氫矽樹脂作為交聯劑,也是一種含氫的矽樹脂,不僅提供了活潑氫參與交聯反應,提高了交聯密度,D鏈節(MePhSiO1/2 )的存在,提高了整個體系的韌性,提高了耐冷熱衝擊性能,並且粘度低,對於整個體系起到粘度降低,強度、韌性提高的作用。
進一步,所述端含氫二苯基聚矽氧烷的分子式為:(HMe2 SiO1/2 )1 (Ph2 SiO1/2 )m ,其中,所述Me為甲基,Ph為苯基,4≤m≤6。
採用上述進一步方案的有益效果是,本發明的端含氫二苯基聚矽氧烷作為擴鏈劑,不僅提供了活潑氫參與擴鏈反應,提高了交聯密度,提高了聚合物的韌性,提高了耐冷熱衝擊性能,並且粘度低,對於整個體系起到粘度降低,強度、韌性提高的作用。
進一步,所述抑制劑選自乙炔基環己醇或1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇。
優選的,所述抑制劑為1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇,其結構式為:
本發明第二方面公開了製備前述高折射率LED封裝矽膠的方法,包括A組分的製備步驟及B組分的製備步驟;
其中,所述A組分的製備步驟如下:將甲基苯基乙烯基矽樹脂80~90份,乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷8~18份,鉑系催化劑0.1~0.3份,粘接劑1~5份依次加入攪拌機內,攪拌3~5 h,混合均勻獲得A組分;
所述B組分的製備步驟如下:將甲基苯基含氫矽樹脂40~60份,端含氫二苯基聚矽氧烷40~60份,抑制劑0.1~0.3份依次加入攪拌機內,攪拌3~5 h,混合均勻獲得B組分。
本發明協力廠商面公開了前述高折射率LED封裝矽的使用方法,為將所述A組分和B組分按重量比為10:1 的配比混合均勻,真空脫泡20~40分鐘,點膠或灌膠于待封裝件上,先在100~120℃加熱0.5~1.5小時,再在100~200℃加熱3~5小時,固化即可。
本發明的有益效果是:本發明高折射率的LED封裝矽膠由A、B組分組成,A組分在反應中提供高強度的樹脂、乙烯基、催化劑與粘接劑,B組分提供高強度的樹脂、交聯劑、擴鏈劑及抑制劑,本發明的高折射率的LED封裝矽膠,除了乙烯基矽樹脂以外,其固化劑為甲基苯基含氫矽樹脂與端含氫二苯基聚矽氧烷相配合,矽樹脂的含量增加,同時,增加了矽樹脂中的苯基含量;另外,進一步增加了交聯密度,提高了產品的硬度,提高了耐硫化性能,並且添加了特殊結構的粘接劑,從而固化後對基材附著力優異。採用矽樹脂與適合聚矽氧烷相結合,交聯劑與擴鏈劑相結合,降低固化後的材料的內應力,良好的介面粘接性,提高了產品的耐冷熱衝擊的性能及耐高溫性能。
以下對本發明的原理和特徵進行描述,所舉實例只用于解釋本發明,並非用於限定本發明的範圍。
實施例1
1.原料
甲基苯基乙烯基矽樹脂:(ViMe2 SiO1/2 ) (PhSiO3/2 )5
乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷:(ViMe2 SiO1/2 )10 (ViMePh2 SiO1/2 )10
鉑系催化劑為鉑-甲基苯基聚矽氧烷配合物;
甲基苯基含氫矽樹脂:(HMe2 SiO1/2 )3 (MePhSiO1/2 )5 (PhSiO3/2 )4
端含氫二苯基聚矽氧烷:(HMe2 SiO1/2 )1 (Ph2 SiO1/2 )4
抑制劑為乙炔基環己醇。
2.製備方法
A組分的製備:稱取甲基苯基乙烯基矽樹脂80份,乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷18份,鉑系催化劑0.1份,粘接劑2.9份依次加入攪拌機內混合3h攪拌均勻,即得所述A組分;
B組分的製備:稱取二甲基二苯基含氫矽樹脂40份,端含氫二苯基聚矽氧烷59.8份,抑制劑1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇0.2份。依次加入攪拌機內,混合3h攪拌均勻,即得所述B組分;
使用時,將所述A組分、B組分按重量比為10:1 的配比混合均勻,真空脫泡20分鐘,點膠或灌膠于待封裝件上,先在120℃加熱1小時,再在150℃加熱4小時,即可。
實施例2
1.原料
甲基苯基乙烯基矽樹脂:(ViMe2 SiO1/2 ) (PhSiO3/2 )3.5
乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷:(ViMe2 SiO1/2 )70 (ViMePh2 SiO1/2 )70
鉑系催化劑為鉑-烯烴配合物;
甲基苯基含氫矽樹脂:(HMe2 SiO1/2 )3 (MePhSiO1/2 )4 (PhSiO3/2 )4
端含氫二苯基聚矽氧烷:(HMe2 SiO1/2 )1 (Ph2 SiO1/2 )5
抑制劑為1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇。
2.製備方法
A組分的製備:稱取甲基苯基乙烯基矽樹脂90份,乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷8份,鉑系催化劑0.3份,粘接劑1.0份依次加入攪拌機內混合5h攪拌均勻,即得所述A組分;
B組分的製備:稱取二甲基二苯基含氫矽樹脂60份,端含氫二苯基聚矽氧烷39.7份,抑制劑0.3份。依次加入攪拌機內,混合5h攪拌均勻,即得所述B組分;
使用時,將所述A組分、B組分按重量比為10:1 的配比混合均勻,真空脫泡40分鐘,點膠或灌膠于待封裝件上,先在100℃加熱1.5小時,再在100℃加熱5小時,即可。
實施例3
1.原料
甲基苯基乙烯基矽樹脂:(ViMe2 SiO1/2 )2 (PhSiO3/2 )8
乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷:(ViMe2 SiO1/2 )40 (ViMePh2 SiO1/2 )40
鉑系催化劑為鉑-甲基苯基聚矽氧烷配合物;
甲基苯基含氫矽樹脂:(HMe2 SiO1/2 )3 (MePhSiO1/2 )6 (PhSiO3/2 )4
端含氫二苯基聚矽氧烷:(HMe2 SiO1/2 )1 (Ph2 SiO1/2 )6
抑制劑為1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇。
2.製備方法
A組分的製備:稱取甲基苯基乙烯基矽樹脂85份,乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷9.8份,鉑系催化劑0.2份,粘接劑5份依次加入攪拌機內,混合4h攪拌均勻即得所述A組分;
B組分的製備:稱取二甲基二苯基含氫矽樹脂50份,端含氫二苯基聚矽氧烷49.9份,抑制劑0.1份。依次加入攪拌機內,混合4h攪拌均勻,即得所述B組分;
使用時,將所述A組分、B組分按重量比為10:1 的配比混合均勻,真空脫泡20分鐘,點膠或灌膠于待封裝件上,先在120℃加熱0.5小時,再在200℃加熱3小時,即可。
對比例1
1.原料組成
甲基苯基乙烯基矽樹脂:(ViMe2 SiO1/2 ) (PhSiO3/2 )5
鉑系催化劑為鉑-甲基苯基聚矽氧烷配合物;
粘接劑(本發明粘接劑)
甲基苯基含氫矽樹脂:(HMe2 SiO1/2 )3 (MePhSiO1/2 )5 (PhSiO3/2 )4
抑制劑為乙炔基環己醇。
2.製備方法
A組分的製備:稱取甲基苯基乙烯基矽樹脂97份,鉑系催化劑0.2份,粘接劑2.8份依次加入攪拌機內,混合攪拌均勻即得所述A組分;
B組分的製備:稱取二甲基二苯基含氫矽樹脂98.8份,抑制劑0.2份。依次加入攪拌機內,混合攪拌均勻,即得所述B組分;
使用時,將所述A組分、B組分按重量比為10:1 的配比混合均勻,真空脫泡20分鐘,點膠或灌膠于待封裝件上,先在120℃加熱1小時,再在150℃加熱4小時,即可。
對比例2
1.原料組成
乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷:(ViMe2 SiO1/2 )70 (ViMePh2 SiO1/2 )70
鉑系催化劑為鉑-烯烴配合物;
粘接劑(本發明粘接劑)
端含氫二苯基聚矽氧烷:(HMe2 SiO1/2 )1 (Ph2 SiO1/2 )5
抑制劑為1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇。
2.製備方法
A組分的製備:稱取乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷97份,鉑系催化劑0.2份,粘接劑2.8份依次加入攪拌機內,混合攪拌均勻即得所述A組分;
B組分的製備:稱取端含氫二苯基聚矽氧烷98.8份,抑制劑0.2份。依次加入攪拌機內,混合攪拌均勻,即得所述B組分;
使用時,將所述A組分、B組分按重量比為10:1 的配比混合均勻,真空脫泡20分鐘,點膠或灌膠于待封裝件上,先在120℃加熱1小時,再在150℃加熱4小時,即可。
對比例3
1.原料組成
甲基苯基乙烯基矽樹脂:(ViMe2 SiO1/2 )2 (PhSiO3/2 )8
乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷:(ViMe2 SiO1/2 )40 (ViMePh2 SiO1/2 )10
鉑系催化劑為鉑-甲基苯基聚矽氧烷配合物;
甲基苯基含氫矽樹脂:(HMe2 SiO1/2 )3 (MePhSiO1/2 )6 (PhSiO3/2 )4
端含氫二苯基聚矽氧烷:(HMe2 SiO1/2 )1 (Ph2 SiO1/2 )6
抑制劑為1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇。
2.製備方法
A組分的製備:稱取甲基苯基乙烯基矽樹脂85份,乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷14.8份,鉑系催化劑0.2份依次加入攪拌機內,混合攪拌均勻即得所述A組分;
B組分的製備:稱取二甲基二苯基含氫矽樹脂50份,端含氫二苯基聚矽氧烷49.8份,抑制劑0.2份。依次加入攪拌機內,混合攪拌均勻,即得所述B組分;
使用時,將所述A組分、B組分按重量比為10:1 的配比混合均勻,真空脫泡20分鐘,點膠或灌膠于待封裝件上,先在120℃加熱1小時,再在150℃加熱4小時,即可。
試驗方法:一、根據GB2411-1980(1989) 塑膠邵氏硬度試驗方法製作試片;二、封裝2835支架,保持色溫範圍在5500~6000K之間。固化條件:先在120℃加熱1小時,再在150℃加熱4小時。測試一:根據GB2411-1980(1989) 塑膠邵氏硬度試驗方法測試試件硬度;測試二:用50%乙醇溶液紅墨水,放入封裝固化完畢的2835支架,在80℃放置2小時後,觀察紅墨水滲透現象;測試三:密閉玻璃瓶底部2g硫粉,瓶中央放置封裝固化完畢的2835支架,測試80℃8小時前後光通量,計算光通量保持率;測試四:封裝固化完畢的2835支架放入冷熱衝擊箱,溫度-40~125℃,3min/30min,每小時1個迴圈,測試200個迴圈後死燈率。
表1 性能指標表
【0072】通過表1可以看出,實施例1、2、3與對比實施例1比較可以看出,樹脂含量高雖然提高了硬度,提高了耐硫化,但是耐冷熱衝擊性能下降;實施例1、2、3與對比實施例2比較可以看出,純聚矽氧烷體系雖然耐冷熱衝擊性能優異,但是耐硫化性能很差;實施例1、2、3與對比實施例3比較可以看出,不加粘接劑,封裝材料對基材粘接性差,會導致紅墨水滲漏,耐硫化下降。
以上所述僅為本發明的較佳實施例,並不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護範圍之內。
 
 

Claims (10)

  1. 一種高折射率LED封裝矽膠,包括A組分和B組分,所述A組分與B組分的重量比為10:1;
      其中,所述A組分的原料組成及配比如下:
    甲基苯基乙烯基矽樹脂     80~90重量份;
    乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷  8~18重量份;
    鉑系催化劑          0.1~0.3重量份;
    粘接劑            1~5重量份;
    所述B組分的原料組成及配比如下:
    甲基苯基含氫矽樹脂       40~60重量份;
    端含氫二苯基聚矽氧烷      40~60重量份;
    抑制劑           0.1~0.3重量份。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高折射率LED封裝矽膠,其中該甲基苯基乙烯基矽樹脂的分子式為(ViMe2 SiO1/2 )x (PhSiO3/2 )y ,其中,所述Me為甲基,Vi為乙烯基,Ph為苯基,x:y=1:3.5~5。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之高折射率LED封裝矽膠,其中該乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷的分子式為:(ViMe2 SiO1/2 )a (ViMePh2 SiO1/2 )b ,其中,所述Me為甲基,Vi為乙烯基,Ph為苯基,10≤a≤70,10≤b≤70,並且a:b=1:1。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之高折射率LED封裝矽膠,其中該鉑系催化劑為鉑-甲基苯基聚矽氧烷配合物或鉑-烯烴配合物。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之高折射率LED封裝矽膠,其中該鉑-甲基苯基聚矽氧烷配合物中鉑含量為3000~10000 ppm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之高折射率LED封裝矽膠,其中該粘接劑的結構式為:
  7. 如申請專利範圍第1項所述之高折射率LED封裝矽膠,其中該甲基苯基含氫矽樹脂的分子式為:(HMe2 SiO1/2 )3 (MePhSiO1/2 )n (PhSiO3/2 )4 ,其中,所述Me為甲基,Ph為苯基,4≤n≤6。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之高折射率LED封裝矽膠,其中該端含氫二苯基聚矽氧烷的分子式為:(HMe2 SiO1/2 )1 (Ph2 SiO1/2 )m ,其中,所述Me為甲基,Ph為苯基,4≤m≤6。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之高折射率LED封裝矽膠,其中該抑制劑選自乙炔基環己醇或1,1,3-三苯基-2-丙炔-1-醇。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項任一項所述之高折射率LED封裝矽膠更包含製備一種高折射率LED封裝矽膠的方法,包括A組分的製備步驟及B組分的製備步驟;
      其中,A組分的製備:將甲基苯基乙烯基矽樹脂80~90份,乙烯基二甲基二苯基聚矽氧烷8~18份,鉑系催化劑0.1~0.3份,粘接劑1~5份依次加入攪拌機內,攪拌3~5 h,混合均勻獲得A組分;
      B組分的製備:將甲基苯基含氫矽樹脂40~60份,端含氫二苯基聚矽氧烷40~60份,抑制劑0.1~0.3份依次加入攪拌機內,攪拌3~5 h,混合均勻獲得B組分。
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