高硬度LED封装材料及其制备方法与流程

文档序号:13985088

本发明涉及LED灯具材料技术领域,尤其是一种高硬度LED封装材料及其制备方法。



背景技术:

LED封装方法、材料、结构和工艺的选择主要由芯片结构、光电/机械特性、具体应用和成本等因素决定。经过40多年的发展,LED封装先后经历了支架式(LampLED)、贴片式(SMDLED)、功率型LED(PowerLED)等发展阶段。随着芯片功率的增大,特别是固态照明技术发展的需求,对LED封装的光学、热学、电学和机械结构等提出了新的、更高的要求。为了有效地降低封装热阻,提高出光效率,必须采用全新的技术思路来进行封装设计。为提高LED封装的可靠性,要求灌封胶具有低吸湿性、低应力、耐老化等特性。目前常用的灌封胶包括环氧树脂和硅胶。封装材料的硬度对LED的使用有较大的作用,较低的硬度会导致封装材料的机械性能下降,降低了LED的产品品质。现在的LED封装材料普遍存在硬度低、透光性差、易损坏等缺陷。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种高硬度LED封装材料及其制备方法。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种高硬度LED封装材料,包括以下重量份的原料:

一种高硬度LED封装材料,包括以下重量份的原料:

一种高硬度LED封装材料,包括以下重量份的原料:

一种高硬度LED封装材料,包括以下重量份的原料:

优选的是,所述填料为金刚石微粉、纳米碳化硅粉、铜粉和石棉粉的混合物。

优选的是,所述固化剂为二乙氨基丙胺、二丙烯三胺、三甲基六亚甲基二胺、三甲基已二胺中的一种或多种的混合物。

优选的是,所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基本基)亚磷酸酯、对苯二胺和二氢喹啉、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双十二碳醇酯中的一种或多种的混合物。

优选的是,所述稀释剂为二缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、二环氧丙烷乙基醚、三环氧丙烷丙基醚、二甲苯中的一种或多种的混合物。

一种高硬度LED封装材料的制备方法,包括以下步骤:

1)按重量份称取双酚A型环氧树脂30-70重量份、双环戊二烯苯酚环氧树脂30-60重量份、甲基三氟丙基硅油10-40重量份、甘油环氧树脂10-30重量份、聚对苯二酰对苯二胺15-45重量份、聚邻苯二甲酰胺10-35重量份、聚酰胺树脂10-40重量份、稀释剂15-45重量份,加热并进行机械搅拌至混合均匀,得到混合物A;

2)将步骤1)得到的混合物A和按重量份称取的纳米氧化铝粉末2-15重量份、玻璃微珠1-15重量份、填料4-40重量份加入到高温反应釜中,加热并搅拌2-4小时,得到混合物B;

3)按重量份向步骤2)得到的混合物B中加入抗氧剂5-40重量份、固化剂5-45重量份,搅拌均匀;

4)将步骤3)得到的混合物置于真空脱泡机中进行脱泡,脱泡时间为1-4.5小时;

5)将步骤4)处理后的混合物加入到模具中进行固化,固化温度为130℃-155℃,固化后冷却至室温,制备得到高硬度LED封装材料。

优选的是,所述步骤5)中的固化温度为145℃。

本发明的有益效果:本发明的高硬度LED封装材料通过优化原材料配方和材料制备方法,大幅度提高了LED封装材料的硬度、折射率、粘结强度、透光率和耐热性能,使制得的LED封装材料具有优异的综合性能,不仅能对LED形成有效的保护,延长LED的使用寿命;还能有效降低热阻、提高出光效率,改善LED的使用效果,具有广阔的市场前景。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

一种高硬度LED封装材料,包括以下重量份的原料:

本发明应用于LED封装。

其中,双酚A型环氧树脂和双环戊二烯苯酚环氧树脂复配使用,可改善材料的韧性,克服双酚A型环氧树脂单独使用时材料脆性高的缺陷。聚酰胺树脂可改善材料脆性,提高材料的粘接能力。聚对苯二酰对苯二胺具有优越的机械特性,包括高强度、高刚度、高耐疲劳性及高抗蠕变性,聚邻苯二甲酰胺具有高稳定性和耐热性,聚对苯二酰对苯二胺和聚邻苯二甲酰胺复配使用,添加到材料中,两种产生协同效应,能显著提高材料的刚度、硬度、韧性和耐韧性,能提高制得的LED封装材料的综合性能。甲基三氟丙基硅油和甘油环氧树脂复配混合添加,与双酚A型环氧树脂和双环戊二烯苯酚环氧树脂产生协同效应,既能提高材料的耐候、耐高温性能,又能提高材料的折射率和耐紫外辐射性能,延长材料的使用寿命。纳米氧化铝粉末具有高硬度、耐高温性能,纳米氧化铝粉末的添加能提高材料的硬度和韧性,以及制得的LED封装材料表面的光洁度,提高材料的综合性能。玻璃微珠具有高分散、高流动、耐高温性能,玻璃微珠的添加能促进材料各组分混合均匀,能提高材料的耐高温性能,提高制得的LED封装材料的折射率和表面光滑度。

其中,所述填料为金刚石微粉、纳米碳化硅粉、铜粉和石棉粉的混合物。金刚石微粉能提高材料的韧性和刚度;纳米碳化硅粉比表面积大、表面活性高、松装密度低、具有极好的力学、热学、电学和化学性能,纳米碳化硅粉的添加提高材料的硬度和导热性能;铜粉的添加能有效增强材料的导热性能;石棉粉的添加能提高材料的耐高温性能。

所述固化剂为二乙氨基丙胺、二丙烯三胺、三甲基六亚甲基二胺、三甲基已二胺中的一种或多种的混合物。所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基本基)亚磷酸酯、对苯二胺和二氢喹啉、2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双十二碳醇酯中的一种或多种的混合物。所述稀释剂为二缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、二环氧丙烷乙基醚、三环氧丙烷丙基醚、二甲苯中的一种或多种的混合物。

本发明还提供一种高硬度LED封装材料的制备方法,包括以下步骤:

1)按重量份称取双酚A型环氧树脂30-70重量份、双环戊二烯苯酚环氧树脂30-60重量份、甲基三氟丙基硅油10-40重量份、甘油环氧树脂10-30重量份、聚对苯二酰对苯二胺15-45重量份、聚邻苯二甲酰胺10-35重量份、聚酰胺树脂10-40重量份、稀释剂15-45重量份,加热并进行机械搅拌至混合均匀,得到混合物A;

2)将步骤1)得到的混合物A和按重量份称取的纳米氧化铝粉末2-15重量份、玻璃微珠1-15重量份、填料4-40重量份加入到高温反应釜中,加热并搅拌2-4小时,得到混合物B;

3)按重量份向步骤2)得到的混合物B中加入抗氧剂5-40重量份、固化剂5-45重量份,搅拌均匀;

4)将步骤3)得到的混合物置于真空脱泡机中进行脱泡,脱泡时间为1-4.5小时;

5)将步骤4)处理后的混合物加入到模具中进行固化,固化温度为130℃-155℃,固化后冷却至室温,制备得到高硬度LED封装材料。

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例1:

一种高硬度LED封装材料,包括以下重量份的原料:

其制备方法为:1)按重量份称取双酚A型环氧树脂、双环戊二烯苯酚环氧树脂、甲基三氟丙基硅油、甘油环氧树脂、聚对苯二酰对苯二胺、聚邻苯二甲酰胺、聚酰胺树脂、稀释剂,加热并进行机械搅拌至混合均匀,得到混合物A;2)将步骤1)得到的混合物A和按重量份称取的纳米氧化铝粉末、玻璃微珠、填料加入到高温反应釜中,加热并搅拌3小时,得到混合物B;3)按重量份向步骤2)得到的混合物B中加入抗氧剂、固化剂,搅拌均匀;4)将步骤3)得到的混合物置于真空脱泡机中进行脱泡,脱泡时间为3小时;5)将步骤4)处理后的混合物加入到模具中进行固化,固化温度为145℃,固化后冷却至室温,制备得到高硬度LED封装材料。

实施例2:

一种高硬度LED封装材料,包括以下重量份的原料:

其制备方法为:1)按重量份称取双酚A型环氧树脂、双环戊二烯苯酚环氧树脂、甲基三氟丙基硅油、甘油环氧树脂、聚对苯二酰对苯二胺、聚邻苯二甲酰胺、聚酰胺树脂、稀释剂,加热并进行机械搅拌至混合均匀,得到混合物A;2)将步骤1)得到的混合物A和按重量份称取的纳米氧化铝粉末、玻璃微珠、填料加入到高温反应釜中,加热并搅拌3.5小时,得到混合物B;3)按重量份向步骤2)得到的混合物B中加入抗氧剂、固化剂,搅拌均匀;4)将步骤3)得到的混合物置于真空脱泡机中进行脱泡,脱泡时间为3.5小时;5)将步骤4)处理后的混合物加入到模具中进行固化,固化温度为145℃,固化后冷却至室温,制备得到高硬度LED封装材料。

实施例3

一种高硬度LED封装材料,包括以下重量份的原料:

其制备方法为:1)按重量份称取双酚A型环氧树脂、双环戊二烯苯酚环氧树脂、甲基三氟丙基硅油、甘油环氧树脂、聚对苯二酰对苯二胺、聚邻苯二甲酰胺、聚酰胺树脂、稀释剂,加热并进行机械搅拌至混合均匀,得到混合物A;2)将步骤1)得到的混合物A和按重量份称取的纳米氧化铝粉末、玻璃微珠、填料加入到高温反应釜中,加热并搅拌3小时,得到混合物B;3)按重量份向步骤2)得到的混合物B中加入抗氧剂、固化剂,搅拌均匀;4)将步骤3)得到的混合物置于真空脱泡机中进行脱泡,脱泡时间为3小时;5)将步骤4)处理后的混合物加入到模具中进行固化,固化温度为140℃,固化后冷却至室温,制备得到高硬度LED封装材料。

实施例4

一种高硬度LED封装材料,包括以下重量份的原料:

其制备方法为:1)按重量份称取双酚A型环氧树脂、双环戊二烯苯酚环氧树脂、甲基三氟丙基硅油、甘油环氧树脂、聚对苯二酰对苯二胺、聚邻苯二甲酰胺、聚酰胺树脂、稀释剂,加热并进行机械搅拌至混合均匀,得到混合物A;2)将步骤1)得到的混合物A和按重量份称取的纳米氧化铝粉末、玻璃微珠、填料加入到高温反应釜中,加热并搅拌3小时,得到混合物B;3)按重量份向步骤2)得到的混合物B中加入抗氧剂、固化剂,搅拌均匀;4)将步骤3)得到的混合物置于真空脱泡机中进行脱泡,脱泡时间为3.5小时;5)将步骤4)处理后的混合物加入到模具中进行固化,固化温度为140℃,固化后冷却至室温,制备得到高硬度LED封装材料。

实施例5

一种高硬度LED封装材料,包括以下重量份的原料:

其制备方法为:1)按重量份称取双酚A型环氧树脂、双环戊二烯苯酚环氧树脂、甲基三氟丙基硅油、甘油环氧树脂、聚对苯二酰对苯二胺、聚邻苯二甲酰胺、聚酰胺树脂、稀释剂,加热并进行机械搅拌至混合均匀,得到混合物A;2)将步骤1)得到的混合物A和按重量份称取的纳米氧化铝粉末、玻璃微珠、填料加入到高温反应釜中,加热并搅拌3小时,得到混合物B;3)按重量份向步骤2)得到的混合物B中加入抗氧剂、固化剂,搅拌均匀;4)将步骤3)得到的混合物置于真空脱泡机中进行脱泡,脱泡时间为3小时;5)将步骤4)处理后的混合物加入到模具中进行固化,固化温度为140℃,固化后冷却至室温,制备得到高硬度LED封装材料。

对实施例1-5制得的高硬度LED封装材料进行性能检测,测试项目包括邵氏硬度、折射率、粘结强度(MPa)、透光率、耐热性200℃/60min,测试结果如下表:

表1

从测试结果可以看出,本发明的高硬度LED封装材料硬度高、折射率高、粘结强度大、透光率和耐热性均优异,具有优异的综合性能,能有效提高LED的使用效果和使用寿命。

尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节。

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