一种有机氟改性环氧led封装材料及其制备方法
【专利摘要】本发明属于发光半导体封装材料领域，公开一种有机氟改性环氧LED封装材料及其制备方法。所述的封装材料由以下按质量份数计的组分组成的：含氟基和环氧基树脂0.001～50份，环氧树脂0.01～100份，固化剂10～150份，和促进剂0.1～2.0份。本发明通过控制含氟基环氧基树脂与环氧树脂基体的配比，能有效调节有机氟改性环氧树脂材料的力学性能、折射率、透光率及表面性能。本发明的封装材料具有优异的粘结性能、耐热性能，吸水率低，耐候性和力学性能较好；本发明通过化学键将有机氟与环氧基团化合物键合，实现有机氟在环氧基体中的有效分散。
【专利说明】一种有机氟改性环氧LED封装材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于发光半导体封装材料领域，具体涉及一种有机氟改性环氧LED封装材 料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]Lightemittingdiode(LED)，即发光二极管，是一种固体半导体发光器件，以固 体半导体芯片作为发光材料，当在半导体P-N结区域内施加正向电流时，半导体中的载流 子发生复合引起光子发射而产生可见光、红外光和紫外光等。与传统的照明设备相比，LED 具有环保、节能、寿命长等特点、并且结构简单、发光电压低、功率尤其小、发光效率高、电能 消耗仅仅为传统照明光源的20%左右，且使用寿命长达10万小时，是普通灯管的数十倍； 同时结构中不含玻璃，灯丝等易损坏的部件，坚固不易破碎，能够减少废弃物对环境的污 染，是新一代绿色环保产品。广泛用于汽车、照明、电子设备背光源，交通信号灯等领域。
[0003] 为了保护芯片，防止外部环境的不良因素对芯片造成损害，延长LED的使用寿命， 对其芯片进行封装。目前，用于LED封装的传统材料为环氧树脂，价格低廉应用广，并且树 脂本身具有优异的电绝缘性、密封性、介电性能、粘结性等特点，使其在国内封装市场占了 相当大的比例。但由于其本身存在耐湿热性和耐候性较差，且质脆、易疲劳、抗冲击韧性低 和散热性能差等问题，在紫外光照和高温条件下易发生黄变，且不易散热，这些问题都导致 LED器件的使用寿命降低，在此基础上，为了是材料具有更良好的应用特性，所以需要对环 氧树脂进行改性处理。
[0004] 有机氟化合物，是有机化合物分子中与碳原子连接的氢原子被氟原子取代的一种 有机化合物。氟原子具有强电负性，使得C-F键的键能大、键长短，因而赋予有机氟化合物 优异的化学稳定性、低表面能、耐高低温、耐老化、耐腐蚀、抗粘、抗污介电和自润滑等特点。 其中，由于有机氟化合物具有优越的低表面能的特点，使其与有机聚合物结合后能有效改 善聚合物的各种性能尤其是表面性能，进而广泛应用于宇宙航空、无电子技术、涂料和图层 等领域。所以将含氟基团引入环氧树脂可以明显降低材料的介电常数和吸水率，提高环氧 树脂的表面性能，并且可弥补环氧树脂的韧性等力学性能。但单纯依靠外加有机氟或单相 环氧固化的方式制备，材料中有机氟与环氧两相界面张力过大、相容性较差、未能兼顾材料 的透光度等其他性能。
【发明内容】
[0005] 为了现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种有机氟改性环氧LED封装材料。
[0006] 本发明的另一目的在于提供上述有机氟改性环氧LED封装材料的制备方法。
[0007] 本发明的目的通过以下技术方案实现：
[0008] -种有机氟改性环氧LED封装材料，包括以下按质量份数计的组分：
[0009] 含氟基和环氧基树脂 0.001?50份 环氧树脂 0.01?100份 固化剂 10?150份 促进剂 0.1?2.0份。
[0010] 所述含氟基和环氧基树脂，由含氟丙烯酸单体、乙烯基环氧单体、有机溶剂以及引 发剂组分制备而成；所述有机溶剂分为两份，分别为有机溶剂A、有机溶剂B;
[0011] 所述乙烯基环氧单体和含氟丙烯酸单体的质量比为（〇?2) :1 ;所述含氟丙烯酸 单体与乙烯基环氧单体的总质量与有机溶剂A的体积比为（0. 2?2)g:1ml;所述引发剂与 有机溶剂B的质量体积比为（0. 01?0. 5)g :lmL;所述引发剂的用量为含氟丙烯酸单体和 乙烯基环氧单体总质量的0. 01 %?5%。
[0012] 所述含氟丙烯酸单体为丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸六氟 丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯、丙烯酸三氟乙酯、 甲基丙烯酸三氟乙酯或甲基丙烯酸-2, 2, 3, 3, 4, 4, 4-七氟代-丁酯；
[0013]所述乙烯基环氧单体为烯丙基缩水甘油醚，
【权利要求】
1. 一种有机氟改性环氧LED封装材料，其特征在于：包括以下按质量份数计的组分： 含氟基和环氧基树脂 0.001?50份 环氧树脂 0.01?100份 固化剂 10?150份 促进剂 0.1?2.0份。
2. 根据权利要求1所述有机氟改性环氧LED封装材料，其特征在于：所述含氟基和环 氧基树脂，由含氟丙烯酸单体、乙烯基环氧单体、有机溶剂以及引发剂组分制备而成；所述 有机溶剂分为两份，分别为有机溶剂A、有机溶剂B; 所述乙烯基环氧单体和含氟丙烯酸单体的质量比为（〇?2) :1 ;所述含氟丙烯酸单体 与乙烯基环氧单体的总质量与有机溶剂A的体积比为（0. 2?2)g:1ml;所述引发剂与有机 溶剂B的质量体积比为（0. 01?0. 5)g:lmL;所述引发剂的用量为含氟丙烯酸单体和乙烯 基环氧单体总质量的0. 01 %?5%。
3. 根据权利要求2所述有机氟改性环氧LED封装材料，其特征在于： 所述含氟丙烯酸单体为丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸六氟丁酯、 甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯、丙烯酸三氟乙酯、甲基 丙烯酸三氟乙酯或甲基丙烯酸-2, 2, 3, 3, 4, 4, 4-七氟代-丁酯； 所述乙烯基环氧单体为烯丙基缩水甘油醚、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油 酯、环氧丁烯或1，2-环氧-5-己烯中的一种以上。
4. 根据权利要求2所述有机氟改性环氧LED封装材料，其特征在于： 所述有机溶剂为1，4-二氧六环、丁酮、四氢呋喃、乙醇、环己烷、甲苯、异丙醇、乙二醇 二甲醚或乙酸乙酯一种以上； 所述引发剂为偶氮类引发剂或有机过氧类引发剂。
5. 根据权利要求4所述有机氟改性环氧LED封装材料，其特征在于： 所述有机过氧类引发剂为过氧化二苯甲酰或过氧化十二酰中的一种以上；所述偶氮类 引发剂为偶氮二异丁氰或偶氮二异庚腈中的一种以上。
6. 根据权利要求2所述有机氟改性环氧LED封装材料，其特征在于： 所述含氟基和环氧基树脂的制备方法，包含以下步骤： (1) 将含氟丙烯酸单体、乙烯基环氧单体和有机溶剂A混合均匀，通入惰性气体，并升 温至60?120°C，得到溶液A; (2) 将引发剂和有机溶剂B混合均匀，得到溶液B; (3) 将溶液B分成三份，向溶液A中加入第一份溶液B，于60?120°C反应1?3h;再 加入第二份溶液B，于60?120°C反应1?3h;最后加入第三份溶液B，于60?120°C继续 反应1?3h，冷却，除杂，得到含氟基和环氧基树脂。
7. 根据权利要求6所述有机氟改性环氧LED封装材料，其特征在于： 步骤（3)中所述溶液B分成三份，按体积来计，第一份溶液B的用量>第二份溶液B的 用量且第一份溶液B的用量>第三份溶液B的用量。
8. 根据权利要求1所述有机氟改性环氧LED封装材料，其特征在于： 所述环氧树脂为脂环族环氧树脂、双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、氢化双酚F型环氧树脂或环氧化丁二烯中的一种以上； 所述固化剂为酸酐类或酚树脂类固化剂； 所述促进剂为季铵盐类或叔胺类促进剂。
9. 根据权利要求8所述有机氟改性环氧LED封装材料，其特征在于： 所述固化剂为酸酐类固化剂；所述酸酐类固化剂为邻苯二甲酸酐、环己烷三酸酐、纳迪 克酸酐、甲基纳迪克酸酐、六氢化邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸 酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、4-甲基六氢苯酐、十二烯基琥珀酸酐或聚壬二酸酐中的一种以 上； 所述促进剂为季铵盐类促进剂；所述季铵盐类促进剂为十六烷基三甲基溴化铵、十二 烷基三甲基溴化铵或四丁基溴化铵中的一种以上。
10. 根据权利要求1?9任一项所述有机氟改性环氧LED封装材料的制备方法，其特征 在于：包括如下步骤： (1) 将0. 001?50份含氟基和环氧基树脂加入到0. 01?100份环氧树脂中，搅拌 0. 5?lh，得到树脂混合物； (2) 向树脂混合物中加入10?150份固化剂与0. 1?2. 0份促进剂，继续搅拌0. 5? 3h，然后于70?KKTC真空预固化1?3h，得到预固化物； ⑶将预固化物于110?130°C固化2?4h，再于140?160°C固化2?6h，最后于 170?190°C固化2?4h，得到有机氟改性环氧材料；所述的份数为质量份数。
【文档编号】C08G59/62GK104448712SQ201410816890
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】刘伟区, 孙洋 申请人:中科院广州化学有限公司