本发明涉及led封装材料领域,具体为一种具有表面哑光效果的led封装用环氧树脂材料。
背景技术:
本世纪开始越来越多的室内外显示器,照明系统等利用光半导体器件(led)来作为光源。其中led封装材料对led的光强,可靠性,耐老化性以及表观效果等具有显著的影响。目前用于led封装的材料主要有有机硅和环氧树脂两大类。前期大量的研究工作主要集中在提升封装材料的透明性以及耐老化性能上。
近些年,led器件尤其是显示器件对封装材料提出了新的要求。这主要体现器件表面视觉感官性上的要求。例如有机硅树脂或者是环氧封装材料,在解决透明性以及耐老化性能后,由于封装器件表面平整,容易造成器件表面反光,影响感官。另一方面,器件表面过于平整也会导致产生表面眩光的现象。解决的方法是将光半导体器件表面制出哑光的效果,这有利于光的满散射,提升视觉感官性。这种需求在显示器领域尤为显著。
在树脂体系添加一定量的无机填料,可以构造出具有哑光效果的表面,该种技术在哑光型涂料中已经广泛使用。这种技术的主要原理是大量无机填料的加入使得漆膜的表面粗糙度增加,导致光线在表面发生漫反射,最终形成哑光效果。但是该种技术在光半导体器件中较难以应用。主要原因是:涂料的整体厚度较薄,约数百微米,加入无机填料,尤其是大粒径无机填料很容易堆积,使得无机填料浮于树脂表层,引起表面粗糙度上升。但在光半导体器件中,整个封装层的厚度达到了数个毫米,无机填料在树脂固化时极易沉降,这就无法形成粗糙表面。
专利号为cn103811634a的发明专利公开了一种制备表面哑光的led器件,其原理类似上述哑光涂料。区别在于,其通过对无机填料种类和量的优化,采用了低密度的无机填料,避免了无机填料在环氧树脂固化时的沉降,使其浮于树脂表层,形成粗糙表面,达到表面哑光效果。专利号为cn104804688a的发明专利同样利用对无机填料种类的优化,利用扩散粉解决了led封装材料表面无哑光效果的问题。以上解决方案对无机填料的种类,添加量,树脂粘度,固化过程等要求较高,在实际操作中,材料和工艺参数的选择受到了极大的限制。
技术实现要素:
为了解决目前具有表面哑光效果led封装材料对无机填料和树脂选择性高的不足,本发明的目的在于,提供一种具有表面哑光效果的led封装材料,该种技术不依赖于无机填料,树脂的种类和添加量,仅仅需要通过对环氧/酸酐基团比例的调节,合适促进剂的选用,利用树脂固化的多段收缩就可以形成表面哑光效果。本发明人为了解决上述问题进行了深入的研究,试验发现:
酸酐固化环氧体系中,环氧树脂具有成醚和成酯两种链增长机理。这与环氧/酸酐基团比例,促进剂的选择和添加量息息相关。两种链增长机理导致的凝胶点,固化收缩,包括后续固化物的性能均有不同。在特定的配方设计下,当反应体系达到凝胶点时,此时树脂分子链段基本被冻结,后续固化反应的发生会导致体系发生进一步的固化收缩。而当固化收缩到一定程度时,即会形成粗糙的表面。具体机理目前尚未完全明确,但应与树脂体系在凝胶点以后快速的固化收缩和与无机粒子的挤压作用相关。该种形成表面哑光效果的方法主要受树脂凝胶点时的转化率以及固化收缩强弱的影响。低的凝胶点转化率以及强的固化收缩会达到更为明显的哑光效果。此外,本发明所述方法与无机填料的种类选择相关性不大,一些常用的填料,无论是球形还是角型,或者不同的折光率和密度的填料都有不同程度的表面哑光表现。本发明正是基于该些研究发现而完成。具体技术方案如下:
一种具有表面哑光特性的led用环氧封装材料包含有以下组分(a)至(e)
(a)环氧树脂
(b)酸酐固化剂
(c)异辛酸金属盐促进剂
(d)dbu盐促进剂
(e)无机填料
其中成分(a)环氧树脂中含有一种多官能度环氧树脂。该种多官能度环氧树脂的特征在于分子链中包含有三个或三个以上的环氧基团,且环氧当量小于150克/当量。
组分(b)酸酐固化剂可以是六氢苯酐、甲基六氢苯酐、四氢苯酐、甲基四氢苯酐中的一种或几种混合。
组分(b)中酸酐基团含量与组分(a)中环氧基团含量的摩尔比为0.3-0.8,更优选为0.5-0.7。
组分(c)异辛酸金属盐促进剂可以是异辛酸锌、异辛酸钙、异辛酸铁、异辛酸亚锡、异辛酸钴中的一种或几种复合。
组分(d)dbu盐促进剂可以是dbu苯酚盐、dbu辛酸盐、dbu对甲苯磺酸盐、dbu甲酸盐中的一种或几种复合。
dbu盐促进剂与异辛酸金属盐促进剂之间的比例为质量比3:1至0.5:1,优选为2:1至1:1。
如上所述,本发明提供了一种具有表面哑光效果的led封装环氧树脂材料,本发明技术方案与现有技术先比对无机填料的依赖性较低,仅需要通过树脂种类和投料比以及促进剂种类和添加量的调控,既可以形成表面哑光效果。此外,利用本发明制备的led封装材料还具有优异的光透过性以及耐老化性能。
具体实施例:
以下实施例用于对本发明更详细地进行说明,但本发明并不受这些实施例的限制。
实施例1
首先,利用高速搅拌机将环氧树脂(三缩水甘油异氰尿酸酯)100份、酸酐固化剂(甲基六氢苯酐)116份、异辛酸金属盐促进剂(异辛酸锌)1份、dbu盐促进剂(dbu辛酸盐)2份均匀混合并脱泡,得到树脂胶液。
然后,将上述胶液60份与无极填料(球形二氧化硅)40份利用真空混合机混合均匀,得到led用环氧封装胶。将该胶放置150℃下固化4小时,即得到具有表面哑光效果的led封装材料。
实施例2-5、比较1-2
将配方的组成按照表1所示的组成制备,除此之外,制备过程与工艺参数均与实施例1相同。
各配方设计固化后由目视的方式检测表面哑光效果,表面有明显哑光效果则判定为○;表面有可见的哑光效果则判定为□;表面哑光效果不明显则判定为△;表面无哑光效果则判定为×。具体各配方组成以及固化物性能如表1所示。
表1
需要说明的是,表1中实施例与比较例中部分材料组分的代号表示及说明如下:
tgic:三缩水甘油异氰尿酸酯,分子内具有三个环氧基团,环氧当量100克/当量。
yd-128:双酚a型环氧树脂,双官能度环氧基团,环氧当量185克/当量。
3150ce:大赛璐售多官能度脂肪族环氧树脂,环氧当量150克/当量。
mehhpa:甲基六氢苯酐,国内通用产品,无顺反异构要求。
hhpa:六氢苯酐,国内通用产品。
无机填料:实施例中球形二氧化硅,角形熔融二氧化硅粒径选择为8微米。