一種用于led封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，屬于LED封裝技術(shù)領(lǐng)域。步驟：將桐油10～15份、脂肪醇40～55份、酸性或堿性催化劑0.05～0.08份發(fā)生醇解反應(yīng)，得到第一反應(yīng)物；然后加入有機(jī)酸酐40～60份、聚磷酸5～10份、阻聚劑0.1～0.2份，進(jìn)行反應(yīng)，得到第二反應(yīng)物；將第二反應(yīng)物、1,4丁二醇5～10份、三羥甲基丙烷3～5份加入至E51環(huán)氧樹(shù)脂100～150份中，進(jìn)行反應(yīng)，得到改性環(huán)氧樹(shù)脂。本發(fā)明通過(guò)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性，有效地解決了LED封裝過(guò)程中環(huán)氧樹(shù)脂的透光率不高、耐紫外性不好的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】
一種用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，屬于LED封裝技術(shù)領(lǐng) 域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 研發(fā)低熱阻、優(yōu)異光學(xué)特性、高可靠的封裝技術(shù)是新型LED走向?qū)嵱谩⒆呦蚴袌?chǎng)的 產(chǎn)業(yè)化必經(jīng)之路；LED技術(shù)大都是在半導(dǎo)體分離器件封裝技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展與演變而來(lái)的； 將普通二極管的管芯密封在封裝體內(nèi)，起作用是保護(hù)芯片和完成電氣互連。LED pn結(jié)區(qū)發(fā) 出的光子是非定向的，即向各個(gè)方向發(fā)射有相同的幾率，因此并不是芯片產(chǎn)生的所有光都 可以發(fā)射出來(lái)。能發(fā)射多少光，取決于半導(dǎo)體材料的質(zhì)量、芯片結(jié)構(gòu)、幾何形狀、封裝內(nèi)部材 料與包裝材料。因此，對(duì)LED封裝，要根據(jù)LED芯片的大小、功率大小來(lái)選擇合適的封裝方式。
[0005] 環(huán)氧樹(shù)脂是封裝發(fā)光二極管的典型材料。環(huán)氧樹(shù)脂的廣泛應(yīng)用主要得益于它優(yōu)良 的粘接性、耐腐蝕性及電性能。但環(huán)氧樹(shù)脂固化物主要缺點(diǎn)是質(zhì)脆、沖擊強(qiáng)度低、容易產(chǎn)生 應(yīng)力開(kāi)裂、耐侯性不強(qiáng)等，從而影響到其制品的質(zhì)量?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)環(huán)氧樹(shù)脂制品已經(jīng)五十 多年，科研工作者一直在探索對(duì)普通環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性，以適用于更廣泛的領(lǐng)域。同樣，用 于LED封裝的環(huán)氧樹(shù)脂也有若干不足。人們預(yù)測(cè)LED光源可使用100,000小時(shí)(一般燈泡壽命 為1000 N1500小時(shí))甚至更長(zhǎng)時(shí)間，但美國(guó)的Lighting Research Center( LRC)報(bào)告指出， 白光LED的壽命比所希望的要低得多，除非LED應(yīng)用的環(huán)境溫度能夠保持冷態(tài)。即使如此， LRC的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一些LED也是要在使用4000小時(shí)后光輸出量降到65%，且6000小時(shí)后降到 45%。制造商和研究人員指出，問(wèn)題主要是因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂包裹LED所引起的。從某種意義上 說(shuō)，封裝用環(huán)氧樹(shù)脂的性能已成為制約LED發(fā)展的瓶頸。
[0006] CN103468190A公開(kāi)了一種LED環(huán)氧樹(shù)脂灌封膠及其制備方法，包括如下重量份數(shù) 的組分：（1)樹(shù)脂部分，包括雙酸A型環(huán)氧樹(shù)脂80~95份;聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂5~20份;消泡 劑0~2份；（2)固化劑部分，包括甲基六氫苯二甲酸酐90~99份;促進(jìn)劑0.5~5份;助劑0~4 份。制備方法包括如下步驟:（1)將樹(shù)脂部分所述的原料按所述比例混勻，抽真空，并升溫至 40~60°C，攪勻；（2)將固化劑部分加熱至50~85°C; (3)將步驟（1)與步驟(2)中所得的產(chǎn)品 混勻。CN103937159A提供了一種LED封裝用高性能耐熱環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物，該LED封裝用高性 能耐熱環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合物由A膠和B膠按照1:1比例混合而成;A膠由下述組分按照以下質(zhì)量百 分比組成:雙酸A型環(huán)氧樹(shù)脂94.3%-99.8%，消泡劑0.2%-0.5%，增韌劑0%-5.0%，納米填料0%_ 0.2%; B膠由下述組分按照以下質(zhì)量百分比組成：酸酐類固化劑98.4%-98.9%，促進(jìn)劑1.0%-1.5%，脫模劑0.1%。
[0007] 但是上述的環(huán)氧樹(shù)脂在使用時(shí)仍然存在著透光率低、耐紫外性能不好的問(wèn)題。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是:解決應(yīng)用于LED封裝過(guò)程的環(huán)氧樹(shù)脂在長(zhǎng)期使用后透光率下降 的問(wèn)題，采用了對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性的方式。
[0010] 技術(shù)方案是： 一種用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，包括如下步驟： 第1步，按重量份計(jì)，將桐油10~15份、脂肪醇40~55份、酸性或堿性催化劑0.05~0.08 份發(fā)生醇解反應(yīng)，得到第一反應(yīng)物； 第2步，然后加入有機(jī)酸酐40~60份、聚磷酸5~10份、阻聚劑0.1~0.2份，進(jìn)行反應(yīng)，得 到第二反應(yīng)物； 第3步，將第二反應(yīng)物、1，4丁二醇5~10份、三羥甲基丙烷3~5份加入至E51環(huán)氧樹(shù)脂 100~150份中，進(jìn)行反應(yīng)，得到改性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0011] 所述的第1步中，脂肪醇選自異構(gòu)十三醇、異構(gòu)十醇、異構(gòu)七醇、聚乙二醇或者聚丙 二醇中一種或幾種的混合物。
[0012] 所述的第2步中，有機(jī)酸酐選自馬來(lái)酸酐、乙酸酐、鄰苯二甲酸酐中的一種或者幾 種的混合物。
[0013] 所述的第1步中，堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、乙醇鈉、乙醇鉀、甲 醇鈉、甲醇鉀或草酸鈣。
[0014] 所述的第1步中，酸性催化劑為硫酸、鹽酸、硝酸或磺酸。
[0015] 所述的第1步中，反應(yīng)溫度是180~220°C，反應(yīng)時(shí)間1~1 Oh。
[0016] 所述的第2步中，反應(yīng)溫度是50~200°C，反應(yīng)時(shí)間1~10h。
[0017]所述的第3步中，反應(yīng)溫度是110~120°C，反應(yīng)時(shí)間1~3小時(shí)。
[0018] 上述的用于LED封裝的丙烯酸改性的環(huán)氧樹(shù)脂在LED封裝中的應(yīng)用。
[0019] 所述的應(yīng)用，是將改性的環(huán)氧樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂固化劑混合后用于LED封裝。
[0020] 所述的環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，是由酸酐固化劑和固化促進(jìn)劑按照重量比5~8:1混合而 成。
[0021] 所述的酸酐固化劑選自甲基六氫鄰苯二甲酸酐和六氫鄰苯二甲酸酐中的至少一 種。
[0022] 所述的固化促進(jìn)劑選自四甲基溴化胺、四乙基溴化胺、四丁基溴化胺、四甲基碘化 胺、四乙基碘化胺或四丁基碘化胺中的至少一種。
[0023] 所述的改性的環(huán)氧樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂固化劑的重量比是0.5~2:1;更優(yōu)選是1:1。
[0024] 有益效果 本發(fā)明通過(guò)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性，有效地解決了 LED封裝過(guò)程中環(huán)氧樹(shù)脂的透光率不 高、耐紫外性不好的問(wèn)題。
[0025]
【具體實(shí)施方式】
[0026] 實(shí)施例1 一種用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，包括如下步驟： 第1步，按重量份計(jì)，將桐油10份、異構(gòu)十三醇40份、氫氧化鈉催化劑0.05份發(fā)生醇解反 應(yīng)，反應(yīng)溫度是180°C，反應(yīng)時(shí)間lh，得到第一反應(yīng)物； 第2步，然后加入鄰苯二甲酸酐40份、聚磷酸5份、阻聚劑0.1份，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度是 50°C，反應(yīng)時(shí)間lh，得到第二反應(yīng)物； 第3步，將第二反應(yīng)物、1，4丁二醇5份、三羥甲基丙烷3份加入至E51環(huán)氧樹(shù)脂100份中， 進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度是ll〇°C，反應(yīng)時(shí)間1小時(shí)，得到改性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0027] 實(shí)施例2 一種用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，包括如下步驟： 第1步，按重量份計(jì)，將桐油15份、異構(gòu)十三醇55份、氫氧化鈉催化劑0.08份發(fā)生醇解反 應(yīng)，反應(yīng)溫度是220°C，反應(yīng)時(shí)間10h，得到第一反應(yīng)物； 第2步，然后加入鄰苯二甲酸酐60份、聚磷酸10份、阻聚劑0.2份，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度是 200°C，反應(yīng)時(shí)間10h，得到第二反應(yīng)物； 第3步，將第二反應(yīng)物、1，4丁二醇10份、三羥甲基丙烷5份加入至E51環(huán)氧樹(shù)脂150份中， 進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度是120°C，反應(yīng)時(shí)間3小時(shí)，得到改性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0028] 實(shí)施例3 一種用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，包括如下步驟： 第1步，按重量份計(jì)，將桐油12份、異構(gòu)十三醇50份、氫氧化鈉催化劑0.06份發(fā)生醇解反 應(yīng)，反應(yīng)溫度是190°C，反應(yīng)時(shí)間15h，得到第一反應(yīng)物； 第2步，然后加入鄰苯二甲酸酐50份、聚磷酸8份、阻聚劑0.2份，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度是 150°C，反應(yīng)時(shí)間9h，得到第二反應(yīng)物； 第3步，將第二反應(yīng)物、1，4丁二醇8份、三羥甲基丙烷4份加入至E51環(huán)氧樹(shù)脂140份中， 進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度是115°C，反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)，得到改性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0029] 對(duì)照例1 與實(shí)施例3的區(qū)別在于:環(huán)氧樹(shù)脂未經(jīng)過(guò)第一反應(yīng)物的改性。
[0030] 第1步，按重量份計(jì)，取鄰苯二甲酸酐50份、聚磷酸8份、阻聚劑0.2份混合均勻，進(jìn) 行反應(yīng)，反應(yīng)溫度是150°C，反應(yīng)時(shí)間9h，得到反應(yīng)物； 第2步，將上述的反應(yīng)物、1，4丁二醇8份、三羥甲基丙烷4份加入至E51環(huán)氧樹(shù)脂140份 中，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度是115°C，反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)，得到改性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0031] 對(duì)照例2 與實(shí)施例3的區(qū)別在于:第2步中未加入聚磷酸。
[0032]第1步，按重量份計(jì)，將桐油12份、異構(gòu)十三醇50份、氫氧化鈉催化劑0.06份發(fā)生醇 解反應(yīng)，反應(yīng)溫度是190°C，反應(yīng)時(shí)間15h，得到第一反應(yīng)物； 第2步，然后加入鄰苯二甲酸酐50份、阻聚劑0.2份，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度是150°C，反應(yīng) 時(shí)間9h，得到第二反應(yīng)物； 第3步，將第二反應(yīng)物、1，4丁二醇8份、三羥甲基丙烷4份加入至E51環(huán)氧樹(shù)脂140份中， 進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度是115°C，反應(yīng)時(shí)間2小時(shí)，得到改性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0033] 上述的樹(shù)脂在進(jìn)行封裝時(shí)，最好是與環(huán)氧樹(shù)脂固化劑進(jìn)行混合后進(jìn)行常規(guī)的固化，所 述的環(huán)氧樹(shù)脂固化劑是由酸酐固化劑和固化促進(jìn)劑按照重量比5~8:1混合而成;所述的酸 酐固化劑是甲基六氫鄰苯二甲酸酐和六氫鄰苯二甲酸酐中的至少一種;所述的固化促進(jìn)劑 是四甲基溴化胺、四乙基溴化胺、四丁基溴化胺、四甲基碘化胺、四乙基碘化胺和四丁基碘 化胺中的至少一種。改性環(huán)氧樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂固化劑的重量比優(yōu)選是0.5~2:1，更優(yōu)選是 1:1〇
[0034] 以下實(shí)施例中的固化方式是:將改性的環(huán)氧樹(shù)脂與環(huán)氧樹(shù)脂固化劑按照重量比1: 1混合攪拌均勻進(jìn)行固化，120°C，2小時(shí)后脫模，脫模后于130°C下固化8小時(shí)。
[0035] 以下實(shí)施例中對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的封裝性能進(jìn)行表征。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為用德國(guó) NETZSCH DSC204型差示掃描量熱儀在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行測(cè)試，升溫速率為10°C/min;熱失重 5%時(shí)的溫度用德國(guó)NETZSCH TG209熱失重分析儀在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行測(cè)試，升溫速率為10°C/ min;粘度采用NDJ-5型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)25°C下測(cè)得；固化產(chǎn)物透光率采用JASCO V-550紫外可見(jiàn) 分光光度計(jì)在波長(zhǎng)200~800nm范圍內(nèi)測(cè)得;25°C時(shí)的儲(chǔ)能模量采用TA DMA Q800型動(dòng)態(tài)機(jī) 械分析儀測(cè)得，升溫速率為l〇°C/min，頻率為1赫茲;紫外光固化光源波長(zhǎng)為295~335nm，強(qiáng) 度為30mW/cm2;另外，參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ASTM G53-88紫外燈耐氣候試驗(yàn)箱1000小時(shí)實(shí)驗(yàn)方法， 進(jìn)行透鏡層的耐紫外性能測(cè)試。
從表中可以看出，本發(fā)明提供的改性環(huán)氧樹(shù)脂封裝材料耐紫外性能較好。并且透光率 高達(dá)到99.3%以上；其中，實(shí)施例3與對(duì)照例1相比可以看出，桐油和異構(gòu)十三醇反應(yīng)后的產(chǎn) 物，再引入鄰苯二甲酸酐和聚磷酸形成接枝中間體之后，引入至環(huán)氧樹(shù)脂上，可以有效地提 高透光率;而實(shí)施例3與對(duì)照例2相比可以看出，通過(guò)加入聚磷酸，使環(huán)氧樹(shù)脂的側(cè)鏈的長(zhǎng)度 延長(zhǎng)，進(jìn)而可以提高環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 第1步，按重量份計(jì)，將桐油10~15份、脂肪醇40~55份、酸性或堿性催化劑0.05~0.08 份發(fā)生醇解反應(yīng)，得到第一反應(yīng)物； 第2步，然后加入有機(jī)酸酐40~60份、聚磷酸5~10份、阻聚劑0.1~0.2份，進(jìn)行反應(yīng)，得 到第二反應(yīng)物； 第3步，將第二反應(yīng)物、1，4丁二醇5~10份、三羥甲基丙烷3~5份加入至E51環(huán)氧樹(shù)脂 100~150份中，進(jìn)行反應(yīng)，得到改性環(huán)氧樹(shù)脂。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，所述 的第1步中，脂肪醇選自異構(gòu)十三醇、異構(gòu)十醇、異構(gòu)七醇、聚乙二醇或者聚丙二醇中一種或 幾種的混合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，所述 的第2步中，有機(jī)酸酐選自馬來(lái)酸酐、乙酸酐、鄰苯二甲酸酐中的一種或者幾種的混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，所述 的第1步中，堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、乙醇鈉、乙醇鉀、甲醇鈉、甲醇鉀 或草酸鈣。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，所述 的第1步中，酸性催化劑為硫酸、鹽酸、硝酸或磺酸。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，所述 的第1步中，反應(yīng)溫度是180~220°C，反應(yīng)時(shí)間1~10h。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，所述 的第2步中，反應(yīng)溫度是50~200°C，反應(yīng)時(shí)間1~10h。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于LED封裝的改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，所述 的第3步中，反應(yīng)溫度是110~120°C，反應(yīng)時(shí)間1~3小時(shí)。9. 權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的方法制備得到的環(huán)氧樹(shù)脂在LED封裝中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C08G59/14GK105885012SQ201610447589
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】胡運(yùn)沖
【申請(qǐng)人】胡運(yùn)沖