一種有機(jī)導(dǎo)電膠合劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及膠合劑材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種有機(jī)導(dǎo)電膠合劑及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著大功率LED的發(fā)展，客戶(hù)對(duì)封裝過(guò)程中使用的材料提出了越來(lái)越高的要求， 新的材料不僅要滿(mǎn)足客戶(hù)生產(chǎn)的工藝要求，同時(shí)對(duì)材料的耐紫外性能和耐熱性提出了新的 挑戰(zhàn)。
[0003] 用于大功率LED芯片固定的導(dǎo)電膠粘劑直接影響最終產(chǎn)品的光學(xué)性能和可靠性， 大功率LED對(duì)導(dǎo)電膠的要求是高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱性能和高剪切強(qiáng)度。導(dǎo)電膠通常由基體樹(shù)脂、 導(dǎo)電填料和助劑等組成。樹(shù)脂基體主要起到粘結(jié)作用，填料用來(lái)形成導(dǎo)電通路?；w樹(shù)脂 主要為熱固性的環(huán)氧樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚氨酯、丙烯酸樹(shù)脂等； 導(dǎo)電填料可以是金、銀、銅、錯(cuò)、鋅、鐵、鎳的粉末和石墨等。傳統(tǒng)的環(huán)氧導(dǎo)電粘結(jié)劑粘接性能 優(yōu)異，但是環(huán)氧樹(shù)脂基體往往不耐紫外光，在紫外光和熱的綜合作用下，其易發(fā)生黃變從而 影響LED發(fā)光壽命，因此不適合用于能發(fā)射紫外波長(zhǎng)的LED和大功率LED，以及在戶(hù)外使用； 且傳統(tǒng)的導(dǎo)電填料銀等貴金屬價(jià)格不斷上漲，導(dǎo)致導(dǎo)電膠在電子封裝中所占成本明顯地上 升，所以開(kāi)發(fā)出一類(lèi)較低成本的導(dǎo)電膠滿(mǎn)足市場(chǎng)的迫切需求成為科學(xué)界和工業(yè)界都非常關(guān) 心的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能夠用于大功率LED芯片 固定的高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱性能和高剪切強(qiáng)度的有機(jī)導(dǎo)電膠合劑。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供上述有機(jī)導(dǎo)電膠合劑的制備方法，該制備方法工藝簡(jiǎn) 單，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種有機(jī)導(dǎo)電膠合劑，由下列重量份的原料制備所得：鈉基膨潤(rùn)土 2~5份，改性凹土與 納米碳粉復(fù)合導(dǎo)電粉料15~20份，活性劑2~5份，改性有機(jī)硅樹(shù)脂15~20份，硅烷偶聯(lián)劑5~9 份，甲酸催化劑1~3份，四氫呋喃稀釋劑25~33份，過(guò)氧化苯甲酰固化劑5~8份，乙醇15~20 份，去離子水5~8份；硅氧烷油消泡劑0. 5~1份。其中，改性凹土與納米碳粉復(fù)合導(dǎo)電粉料 的制備方法為中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN103077765A《一種復(fù)合導(dǎo)電材料及其制備方法》中公開(kāi)的方 法制備，凹土為凹凸棒石粘土的簡(jiǎn)稱(chēng)。
[0007] 所述硅烷偶聯(lián)劑選用乙烯基三甲氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基 硅烷或γ-環(huán)氧丙基醚基三甲氧基硅烷中的任一種。
[0008] 所述改性有機(jī)硅樹(shù)脂為有機(jī)硅樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂按照重量比為1 :1進(jìn)行物理混合 制備而得。
[0009] 所述活性劑為聚氧乙烯油醇醚型或乙氧基化甲基葡萄糖苷硬脂酸脂型或聚氧乙 烯失水山梨醇酐單月桂酸脂中的任一種。
[0010] 上述有機(jī)導(dǎo)電膠合劑的制備方法，包括以下具體步驟： (1)按下述重量份數(shù)準(zhǔn)備原料：鈉基膨潤(rùn)土 2~5份，改性凹土與納米碳粉復(fù)合導(dǎo)電粉料 15~20份，活性劑2~5份，改性有機(jī)硅樹(shù)脂15~20份，硅烷偶聯(lián)劑5~9份，甲酸催化劑1~3份， 四氫呋喃稀釋劑25~33份，過(guò)氧化苯甲酰固化劑5~8份，乙醇15~20份，去離子水5~8份；硅 氧烷油消泡劑〇. 5~1份。
[0011] (2)將硅烷偶聯(lián)劑放在燒杯中，加入去離子水、無(wú)水乙醇以及甲酸催化劑，調(diào)pH 值為9~10,攪拌使各相均勻混溶后，進(jìn)行超聲振蕩lh~3h，然后在35°C水浴中反應(yīng)至凝膠 狀，在凝膠內(nèi)加入四氫呋喃稀釋劑使凝膠溶解后，加入改性有機(jī)硅樹(shù)脂，用磁力攪拌機(jī)以 188~250r/min的轉(zhuǎn)速攪拌0. 5~lh，形成料漿A，待用。
[0012] (3)將凹土 /納米碳粉復(fù)合導(dǎo)電粉料、鈉基膨潤(rùn)土和活性劑加入到步驟2得到的料 漿A中，用十字?jǐn)嚨稊嚢杵鞒浞謹(jǐn)嚢瑁瑪嚢杷俣葹?500~3000轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間為l~2h，形 成料漿B，待用。
[0013] (4)將固化劑、消泡劑加入步驟3得到的料漿B中，用磁力攪拌機(jī)以188~250r/min 的轉(zhuǎn)速攪拌〇. 5~lh后，經(jīng)真空去泡便得到所述有機(jī)導(dǎo)電膠合劑。
[0014] 步驟2中進(jìn)行超聲振蕩前攪拌各相均勻的攪拌方式為采用電動(dòng)攪拌機(jī)以350 r/ min的攪拌速度攪拌2~4h。
[0015] 本發(fā)明具有以下突出的有益效果： (1)本發(fā)明利用納基膨潤(rùn)土具有的優(yōu)良特性，促使硅烷偶聯(lián)劑與醇和水形成的溶液粘 度增大，并在改性凹土/納米碳粉復(fù)合導(dǎo)電粉料表面形成溶劑化薄膜及立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以支 撐和阻止顆粒下沉，保證溶液中導(dǎo)電粉料的均勻性和穩(wěn)定性，長(zhǎng)時(shí)間放置如三個(gè)月，該有機(jī) 導(dǎo)電膠合劑的懸浮率達(dá)到95%以上，依然保持穩(wěn)定和無(wú)明顯沉降現(xiàn)象，保證了本發(fā)明的膠 合劑的導(dǎo)電性能。
[0016] (2)本發(fā)明將凹土進(jìn)行改進(jìn)制備改性凹土 /納米碳粉復(fù)合導(dǎo)電粉料，通過(guò)量子隧 道效應(yīng)能夠有效提高粉末導(dǎo)電性能，該有機(jī)硅樹(shù)脂在LED芯片表面有效形成膠合表面電阻 率只有0. 15Ω · cm1，說(shuō)明膠合層具有良好的導(dǎo)電特性，完全可以能夠滿(mǎn)足導(dǎo)電的要求，同 時(shí)在保證優(yōu)異導(dǎo)電性能的前提下，能有效降低納米碳粉的用量，降低了生產(chǎn)成本。
[0017] (3)本發(fā)明利用硅烷偶聯(lián)劑與過(guò)氧化苯甲酰固化劑促進(jìn)有機(jī)硅樹(shù)脂在LED芯片表 面有效形成膠合，提高膠合劑在LED芯片表面的粘結(jié)力，室溫下其剪切強(qiáng)度達(dá)到24. 8 Mpa， 且該膠合層具有非常好的耐候性能，在紫外燈30天照射下無(wú)明顯的變色現(xiàn)象。
[0018] (4)本發(fā)明的有機(jī)導(dǎo)電膠合劑制備工藝簡(jiǎn)單，可在常溫下固化，穩(wěn)定性好，易于實(shí) 現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是實(shí)施例二制備的有機(jī)導(dǎo)電膠合劑在不同溫度下的力學(xué)性能圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明： 實(shí)施例1 : (I )、將凹凸棒石粘土粉末進(jìn)行改性處理，與納米碳粉進(jìn)行復(fù)合制備出導(dǎo)電性能優(yōu)良的 導(dǎo)電填料； (2) 將Sg的硅烷偶聯(lián)劑放在燒杯中，將5g的去離子水和15g的無(wú)水乙醇倒入攪拌器 中，再加入Ig的甲酸作催化劑，調(diào)節(jié)pH值到10,采利用電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌2h，攪拌速度為350 r/min，使各相均勻混溶后，將溶液密封好，在超聲波清洗機(jī)進(jìn)行超聲振蕩lh，最后放置在 35°C水浴中反應(yīng)至凝膠狀，在凝膠內(nèi)加入25g的四氫呋喃（THF)使其溶解，加入15g的改性 有機(jī)硅樹(shù)脂，放入磁力攪拌機(jī)以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌lh，待用； (3) 、將15g凹土 /納米碳粉復(fù)合導(dǎo)電粉料、2g鈉基膨潤(rùn)土放入到步驟（2)的混合體系 中，加入2g的活性劑，用十字?jǐn)嚨稊嚢杵鞒浞謹(jǐn)嚢?，攪拌速度?500轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間為 l~2h，待用； (4) 、將步驟（3)得到的混合體系加入5g的固化劑，0. 5g的消泡劑，放入磁力攪拌機(jī)以 188r/min的轉(zhuǎn)速攪拌lh，將攪拌后的料漿經(jīng)真空去泡后得到有機(jī)導(dǎo)電膠合劑。
[0021] 實(shí)施例2: (1 )、將凹凸棒石粘土粉末進(jìn)行改性處理，與納米碳粉進(jìn)行復(fù)合制備出導(dǎo)電性能優(yōu)良的 導(dǎo)電填料； (2) 將Sg的硅烷偶聯(lián)劑放在燒杯中，將Sg的去離子水和20g的無(wú)水乙醇倒入攪拌器 中，再加入3g的甲酸作催化劑，調(diào)節(jié)pH值到9,采利用電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌4h，攪拌速度為350 r/min，使各相均勻混溶后，將溶液密封好，在超聲波清洗劑進(jìn)行超聲振蕩3h，最后放置在 35°C水浴中反應(yīng)至凝膠狀，在凝膠內(nèi)加入33g的四氫呋喃（THF)使其溶解，加入20g的改性 有機(jī)硅樹(shù)脂，放入磁力攪拌機(jī)以1250r/min的轉(zhuǎn)速攪拌lh，待用； (3) 、將20g凹土 /納米碳粉復(fù)合導(dǎo)電粉料、5g鈉基膨潤(rùn)土放入到步驟（2)的混合體系 中，加入5g的活性劑，用十字?jǐn)嚨稊嚢杵鞒浞謹(jǐn)嚢?，攪拌速度?000轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間為 2h，待用； (4) 、將步驟（3)得到的混合體系加入Sg的固化劑，Ig的消泡劑，放入磁力攪拌機(jī)以 250r/min的轉(zhuǎn)速攪拌lh，將攪拌后的料漿經(jīng)真空去泡后得到有機(jī)導(dǎo)電膠合劑。
[0022] 效果實(shí)施例 取實(shí)施例一制備的有機(jī)導(dǎo)電膠合劑進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果如下表所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種有機(jī)導(dǎo)電膠合劑，其特征在于，該有機(jī)導(dǎo)電膠合劑由下列重量份的原料制備所 得：鈉基膨潤(rùn)土 2~5份，改性凹土與納米碳粉復(fù)合導(dǎo)電粉料15~20份，活性劑2~5份，改性有 機(jī)硅樹(shù)脂15~20份，硅烷偶聯(lián)劑5~10份，甲酸催化劑1~3份，四氫呋喃稀釋劑25~33份，過(guò) 氧化苯甲酰固化劑5~8份，乙醇15~20份，去離子水5~8份；硅氧烷油消泡劑0. 5~1份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)導(dǎo)電膠合劑，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑選用乙烯基 三甲氧基硅烷或y-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷或y-環(huán)氧丙基醚基三甲氧基硅 燒中的任一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)導(dǎo)電膠合劑，其特征在于，所述改性有機(jī)硅樹(shù)脂為有機(jī) 硅樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂按照重量比為1 :1進(jìn)行物理混合制備而得。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)導(dǎo)電膠合劑，其特征在于，所述活性劑為聚氧乙烯油醇 醚型或乙氧基化甲基葡萄糖苷硬脂酸脂型或聚氧乙烯失水山梨醇酐單月桂酸脂中的任一 種。
5. 權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的有機(jī)導(dǎo)電膠合劑的制備方法，其特征在于，包 括以下具體步驟： (1) 按下述重量份數(shù)準(zhǔn)備原料：鈉基膨潤(rùn)土 2~5份，改性凹土與納米碳粉復(fù)合導(dǎo)電粉料 15~20份，活性劑2~5份，改性有機(jī)硅樹(shù)脂15~20份，硅烷偶聯(lián)劑5~9份，甲酸催化劑1~3份， 四氫呋喃稀釋劑25~33份，過(guò)氧化苯甲酰固化劑5~8份，乙醇15~20份，去離子水5~8份；硅 氧烷油消泡劑〇. 5~1份； (2)將硅烷偶聯(lián)劑放在燒杯中，加入去離子水、無(wú)水乙醇以及甲酸催化劑，調(diào)pH值 為9~10,攪拌使各相均勻混溶后，進(jìn)行超聲振蕩lh~3h，然后在35°C水浴中反應(yīng)至凝膠 狀，在凝膠內(nèi)加入四氫呋喃稀釋劑使凝膠溶解后，加入改性有機(jī)硅樹(shù)脂，用磁力攪拌機(jī)以 188~250r/min的轉(zhuǎn)速攪拌0. 5~lh，形成料漿A，待用； (3) 將凹土 /納米碳粉復(fù)合導(dǎo)電粉料、鈉基膨潤(rùn)土和活性劑加入到步驟2得到的料漿A 中，用十字?jǐn)嚨稊嚢杵鞒浞謹(jǐn)嚢?，攪拌速度?500~3000轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間為l~2h，形成料 漿B，待用； (4) 將固化劑、消泡劑加入步驟3得到的料漿B中，用磁力攪拌機(jī)以188~250r/min的 轉(zhuǎn)速攪拌〇. 5~lh后，經(jīng)真空去泡便得到所述有機(jī)導(dǎo)電膠合劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機(jī)導(dǎo)電膠合劑的制備方法，其特征在于，步驟2中進(jìn)行超聲 振蕩前攪拌各相均勻的攪拌方式為采用電動(dòng)攪拌機(jī)以350 r/min的攪拌速度攪拌2~4h。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種有機(jī)導(dǎo)電膠合劑及其制備方法，該有機(jī)導(dǎo)電膠合劑，由下列重量份的原料制備所得：鈉基膨潤(rùn)土2~5份，改性凹土與納米碳粉復(fù)合導(dǎo)電粉料15~20份，活性劑2~5份，改性有機(jī)硅樹(shù)脂15~20份，硅烷偶聯(lián)劑5~9份，甲酸催化劑1~3份，四氫呋喃稀釋劑25~33份，過(guò)氧化苯甲酰固化劑5~8份，乙醇15~20份，去離子水5~8份；硅氧烷油消泡劑0.5~1份。本發(fā)明的有機(jī)導(dǎo)電膠合劑制備工藝簡(jiǎn)單，可在常溫下固化，穩(wěn)定性好，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，在保證優(yōu)異導(dǎo)電性能的前提下，能有效降低納米碳粉的用量，降低了生產(chǎn)成本。
【IPC分類(lèi)】C09J11-04, C09J9-02, C09J183-04, C09J161-06, C09J11-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104531048
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410838733
【發(fā)明人】姚義俊, 萬(wàn)韜瑜, 孫姓, 周亞磊, 張樂(lè)彬, 溫曉霞
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日