LED封装硅胶及其制备方法和应用与流程

本发明涉及材料化学技术领域，特别是涉及一种led封装硅胶及其制备方法和应用。

背景技术：

目前，商业化的白光led照明器件主要是采用蓝光led芯片，配合受蓝光激发能够发出黄光的荧光粉，生成白光。而通常荧光粉的涂覆方式主要是：将封装胶水1与荧光粉2混合均匀后涂覆在芯片5周围及表面，并覆盖其金线3和支架4，如图1所示。

然而，在实际应用过程中，封装胶水与荧光粉混合后极易发生沉降，在固化时，因胶水粘度变化及表面张力发生变化，荧光粉易发生沉降和表面聚集问题，进而使蓝光的激发效率受到影响。

并且，在固化过程中，固化速率的快慢对荧光粉的沉降和分布也会发生极大的影响。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种led封装硅胶，采用该led封装硅胶，解决了荧光粉与封装胶水在混合均匀后在静置过程中沉降，在固化过程中沉降和分散不均匀的难题。

一种led封装硅胶，其特征在于，由a组分和b组分构成，

所述b组分主要由以下重量百分比的原料制备而成：

所述a组分和b组分原料总和为100％。

上述led封装硅胶，通过添加无机填料配合相应的分散助剂，并加入反应抑制剂调节反应固化速率，从而解决了荧光粉与封装胶水在混合均匀后在静置过程中沉降，在固化过程中沉降和分散不均匀的难题。

其中，甲基苯基乙烯基硅树脂的添加量为40％-60％，优选为45％-55％，当添加量过大时，固化物硬度达不到要求，固化不完全，且表面易发粘，易沾灰尘，对透明性产生不良影响，此外，当添加量过大时胶体的耐热性会下降，如在250℃10小时高温烘烤后，胶体的硬度上升，透明性变差。

铂金催化剂的添加量为1-20ppm，优选为3-10ppm，尤其是当添加量过少时，固化时间延长，固化程度不完全，当添加量过大时，固化物容易产生黄变现象，导致透明度下降。

加成型增粘剂与苯基硅树脂相容性好，其主要作用是提高胶体与基材之间的粘结力，尤其是在固化过程中，极大的提高胶体与ppa和镀银金属的粘接，添加量范围0.1％-5％，优选为1％-2％。

分散助剂的特性是具有极低的表面张力，在固化过程中迁移至表面，有效改善胶水表面张力分布不均匀等现象，从而避免荧光粉或纳米无机填料在胶体表面的聚集和分布不均，然而该分散助剂的加入不当也会带来不利影响。当添加量过多时，第一、与树脂的相容性问题，会导致透明性下降，第二、粘结力会下降，第三、在使用过程中会产生气泡问题，进而影响良率和生产效率；当添加量过少时，起不到应有的效果，该分散助剂的添加量范围0.005％-0.5％,优选为0.01％-0.1％。

甲基苯基含氢硅树脂通常为固化反应剂，当添加量过多时，胶体硬度升高，但同时脆性增加，在高温条件下，易发生裂化现象。甲基苯基含氢硅树脂的添加量为25～50％，优选为30％-45％

a/b组分的胶水混合后为使得胶水有较长的使用周期和粘度稳定性，通常会加入反应抑制剂，且添加量不大于0.05％，当添加量过少时，起不到良好的抑制效果，在高温固化过程中因反应速率过快，分散助剂无法有效迁移至胶水表面，会导致荧光粉的分布不均，当添加量过多时，固化反应时间延长，并且在高温下，胶水粘度迅速降低，当胶水粘度较长时间维持在低粘度范围时，荧光粉容易沉降至底部，从而导致荧光粉上下分布不均匀。

纳米无机填料添加后因纳米填料之间的氢键作用或表面改性疏水性基团的缠绕作用形成三维网络结构可有效提高胶水的初始粘度并使得胶水具有一定的触变性，从而在胶水配制初期及固化反应期间可有效的防止荧光粉的沉降。纳米无机填料的添加量范围在0.1％-1％，优选为0.2％-0.8％。

在其中一个实施例中，所述a组分由以下重量百分比的原料制备而成：

所述b组分主要由以下重量百分比的原料制备而成：

在其中一个实施例中，所述甲基苯基乙烯基硅树脂具有如下化学式：

(phsio3/2)a(mesio3/2)b(ph2sio2/2)c(me2sio2/2)d(vime2sio1/2)e

其中，a+b+c+d+e＝1，并且0＜a＜0.6，0≤b＜0.4，0＜c＜0.4，0≤d＜0.3，0＜e＜0.3；

所述甲基苯基含氢硅树脂具有如下化学式：

(phsio3/2)a(ph2sio2/2)b(me2sio2/2)c(hme2sio1/2)d

其中，a+b+c+d＝10＜a＜0.5，并且0＜b＜0.4，0≤c＜0.4，0＜d＜0.3；

ph为苯基、me为甲基、vi为乙烯基、si为硅、o为氧、h为氢，a、b、c、d代表结构单元在大分子中的平均摩尔百分率。

在其中一个实施例中，所述甲基苯基乙烯基硅树脂的折射率1.54-1.56，25℃时粘度为10000cps-100000cps；

所述甲基苯基含氢硅树脂的折射率为1.51-1.54，25℃时粘度为200cps-3000cps，h含量为0.1％-0.8％。

当甲基苯基乙烯基硅树脂粘度在该范围时，与b组分配合可得到一个合适的初始粘度，在该初始粘度下，荧光粉的沉降相对较小，且粘度在20000-40000cps时树脂具有最优分子量，固化物的强度和断裂伸长率可获得最佳值。

在其中一个实施例中，所述甲基苯基乙烯基硅树脂的粘度为20000cps-40000cps；所述甲基苯基含氢硅树脂的平均分子量为500-1000。

在其中一个实施例中，所述铂金催化剂选自1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂(0)，1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂(0)，六氯合铂氢酸中的至少一种。

优选为1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂(0)甲苯溶液，1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂(0)异丙醇溶液，六氯合铂氢酸异丙醇溶液中的至少一种；

所述加成型增粘剂选自：硼改性甲基苯基硅氧烷低聚物；

所述分散助剂选自：聚醚改性二甲基硅氧烷或聚酯改性二甲基硅氧烷；

所述无机填料选自：纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、膨润土中的至少一种；所述反应抑制剂选自：乙炔基环己醇、多乙烯基化合物、硅烷改性炔醇中的至少一种。

所述无机填料优选为气相法二氧化硅，且表面改性基团为疏水性，平均一次粒径(前述平均一次粒径指气相法二氧化硅的聚集态时的粒径)范围在15nm-30nm，特别是当气相法二氧化硅表面为亲水性基团改性时，添加上述分散助剂就起不到应有的效果。

在其中一个实施例中，所述加成型增粘剂的折射率为1.50-1.52，优选1.51；

所述铂金催化剂为1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂(0)。

所述无机填料为气相法二氧化硅，且所述气相法二氧化硅表面改性基团为疏水性，且平均一次粒径范围为15nm-30nm。

本法明还公开了上述的led封装硅胶的制备方法，包括以下步骤：

制备a组分：将a组分的各原料混合均匀，即得；

制备b组分：将b组分的各原料混合均匀，即得。

上述led封装硅胶的制备方法，具有工艺简单，可靠性高的特点，可方便得应用于工业生产中。

在其中一个实施例中，所述制备a组分步骤中，将各原料分别加入搅拌机(优选行星式搅拌机)中，在常温下搅拌均匀，抽真空去除起泡，即得；

所述制备b组分步骤中，将各原料分别加入搅拌机(优选行星式搅拌机)中，其中加入气相法二氧化硅后需要高速分散1-1.5h，且分散速率大于800rpm/min在常温下搅拌均匀，抽真空去除起泡，即得。

上述常温指的是15-35℃，优选25℃。

本法明还公开了上述的led封装硅胶在用于封装led中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的led封装硅胶，通过添加无机填料配合相应的分散助剂，并加入反应抑制剂调节反应固化速率，从而解决了荧光粉与封装胶水在混合均匀后在静置过程中沉降，在固化过程中沉降和分散不均匀的难题。

本发明的led封装硅胶的制备方法，具有工艺简单，可靠性高的特点，可方便得应用于工业生产中。

该led封装硅胶在可用于封装led中，特别是使用该led封装胶水生产的白光led，色温集中度极大提高，降低了不良率，降低了成本。

附图说明

图1为背景技术中对于led芯片和封装胶水涂覆关系示意图；

图2为实施例1的cie1931色温分布图；

图3为实施例2的cie1931色温分布图；

图4为实施例3的cie1931色温分布图；

图5为实施例4的cie1931色温分布图；

图6为实施例5的cie1931色温分布图；

其中：1.封装胶水；2.荧光粉；3.金线；4.支架；5.芯片。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

一种led封装硅胶，由a组分和b组分构成，

所述a组分由以下原料制备而成：

甲基苯基乙烯基硅树脂i89g

铂金催化剂1.0g

硼改性增粘剂20g

所述b组分由以下原料制备而成：

所述甲基苯基乙烯基硅树脂i具有如下化学式：

(phsio3/2)0.45(ph2sio2/2)0.17(me2sio2/2)0.16(vime2sio1/2)0.22

且上述甲基苯基乙烯基硅树脂的折射率为1.541，粘度为20000cps

所述甲基苯基含氢硅树脂i具有如下化学式：

(phsio3/2)0.48(ph2sio2/2)0.15(me2sio2/2)0.12(hme2sio1/2)0.25

且上述甲基苯基含氢硅树脂的折射率为1.541，粘度为1000cps。

本实施例的led封装硅胶通过以下方法制备得到：

一、制备a组分。

将甲基苯基乙烯基硅树脂i、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂(0)甲苯溶液(pt含量为5000ppm)、加成型增粘剂，分别加入到行星搅拌机中，在常温下分散搅拌1.0h，抽真空去除气泡，得到a组分。

二、制备b组分。

将甲基苯基乙烯基硅树脂i、甲基苯基含氢硅树脂i、乙炔基环己醇、硅烷改性炔醇抑制剂，加入到行星搅拌机中，分散速率1000rpm/min，常温下进行高速分散1.5h，抽真空去除气泡得到b组分。

实施例2

一种led封装硅胶，由a组分和b组分构成，

所述a组分由以下原料制备而成：

所述甲基苯基乙烯基硅树脂ii具有如下平均结构式：

(phsio3/2)0.52(ph2sio2/2)0.16(me2sio2/2)0.08(vime2sio1/2)0.24

且上述甲基苯基乙烯基硅树脂i的折射率为1.545，粘度为40000cps

所述b组分由以下原料制备而成：

所述甲基苯基含氢硅树脂ii具有如下化学式：

(phsio3/2)0.55(ph2sio2/2)0.15(me2sio2/2)0.1(hme2sio1/2)0.3

且上述甲基苯基含氢硅树脂的折射率为1.543，粘度为1500cps。

本实施例的led封装硅胶通过以下方法制备得到：

一、制备a组分。

将甲基苯基乙烯基硅树脂ii、1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂(0)甲苯溶液(pt含量为3000ppm)、加成型增粘剂、分散助剂，分别加入到行星搅拌机中，在常温下分散搅拌1.0h，抽真空去除气泡，得到a组分。

二、制备b组分。

将甲基苯基乙烯基硅树脂ii、甲基苯基含氢硅树脂ii、乙炔基环己醇、硅烷改性炔醇抑制剂，加入到行星搅拌机中，分散速率1000rpm/min，常温下进行高速分散1.5h，抽真空去除气泡得到b组分。

实施例3

一种led封装硅胶，由a组分和b组分构成，

所述a组分由以下原料制备而成：

所述甲基苯基乙烯基硅树脂iii具有如下化学式：

(phsio3/2)0.48(ph2sio2/2)0.17(me2sio2/2)0.10(vime2sio1/2)0.25

且上述甲基苯基乙烯基硅树脂ii的折射率为1.542，粘度为35000cps

所述b组分由以下原料制备而成：

所述甲基苯基乙烯基硅树脂iii具有如下化学式：

(phsio3/2)0.45(ph2sio2/2)0.17(me2sio2/2)0.16(vime2sio1/2)0.22

且上述甲基苯基乙烯基硅树脂的折射率为1.541，粘度为20000cps

所述甲基苯基含氢硅树脂iii具有如下化学式：

(phsio3/2)0.55(ph2sio2/2)0.15(me2sio2/2)0.1(hme2sio1/2)0.3

且上述甲基苯基含氢硅树脂的折射率为1.543，粘度为1500cps。

本实施例的led封装硅胶通过以下方法制备得到：

一、制备a组分。

将甲基苯基乙烯基硅树脂iii、3.0g1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷铂(0)甲苯溶液(pt含量为5000ppm)、加成型增粘剂、分散助剂，分别加入到行星搅拌机中，在常温下分散搅拌1.0h，抽真空去除气泡，得到a组分。

二、制备b组分。

将甲基苯基乙烯基硅树脂iii、甲基苯基含氢硅树脂iii、乙炔基环己醇、硅烷改性炔醇抑制剂、无机填料，分别加入到行星搅拌机中，常温下进行高速分散1.5h，抽真空去除气泡得到b组分。

实施例4

一种led封装硅胶，由a组分和b组分构成，

所述a组分由以下原料制备而成：

所述甲基苯基乙烯基硅树脂iii具有如下化学式：

(phsio3/2)0.48(ph2sio2/2)0.17(me2sio2/2)0.10(vime2sio1/2)0.25

且上述甲基苯基乙烯基硅树脂iii的折射率为1.542，粘度为35000cps

所述b组分由以下原料制备而成：

所述甲基苯基乙烯基硅树脂与a组分相同；所述甲基苯基含氢硅树脂iii具有如下平均结构式：

(phsio3/2)0.55(ph2sio2/2)0.15(me2sio2/2)0.1(hme2sio1/2)0.3

且上述甲基苯基含氢硅树脂的折射率为1.543，粘度为1500cps。

其中，乙炔基环己醇的量为总量的0.1％

实施例5

一种led封装硅胶，由a组分和b组分构成，与实施例1基本相同，并参照实施例3的方法制备得到，区别仅在于：

所述a组分由以下原料制备而成：

所述甲基苯基乙烯基硅树脂iii具有如下化学式：

((phsio3/2)0.48(ph2sio2/2)0.17(me2sio2/2)0.10(vime2sio1/2)0.25

且上述甲基苯基乙烯基硅树脂iii的折射率为1.542，粘度为35000cps

所述b组分由以下原料制备而成：

与实施例3相比，使用亲水型气硅瓦克n-20气相法二氧化硅替代疏水型的无机填料。

实验例

将不同实施例和实验例制备得到的led封装胶进行性能测试。

其中，凝胶时间测定方法：将1g树脂放入凝胶板，不断搅拌，直到凝胶拉丝断裂后停止计时，记为凝胶时间；

硬度按照gb/t2411-2008标准测定；

色温分布按照cie1931标准测定；

测试结果如下表所示。

表1.各led封装胶性能测试结果

从上述结果中可以看出，添加分散助剂和疏水性气相法二氧化硅并调节凝胶时间至合适的范围，色温分布最集中，结果最为理想。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。