Led組件內(nèi)的熱管理的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及在LED安裝電路板與散熱器之間施加熱管理組合物的方法，所述方法包括以下步驟：(a)通過具有至少一個小孔(401)的沉積工具將熱管理組合物的沉積物施加到所述LED安裝電路板的第二表面上或散熱器的表面上，其中所述至少一個孔具有被側(cè)壁包圍的周邊，其中所述側(cè)壁具有高度，其中所述沉積工具上的所述小孔的所述周邊的至少一部分(402)周圍的所述高度與所述沉積工具的平均高度相比有所減小，以及(b)固定所述LED安裝電路板和散熱器。
【專利說明】LED組件內(nèi)的熱管理
[0001]相關(guān)專利申請的交叉引用
[0002]根據(jù)美國法典第35篇第119(e)節(jié)的規(guī)定，本申請要求提交于2011年3月22日的美國臨時專利申請序列號61/466231的權(quán)益。美國臨時專利申請序列號61/466231據(jù)此以引用方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]本發(fā)明涉及基于發(fā)光二極管(LED)的照明系統(tǒng)的熱管理。
[0004]對于高功率的LED應(yīng)用而言,熱管理正成為一個關(guān)鍵的問題。沒有足夠的熱管理，LED封裝的溫度會顯著升高。這種溫度的升高會導(dǎo)致光輸出波長的變化、透鏡泛黃、焊線(wire bond)斷裂、分層以及內(nèi)部焊點脫離。最終的結(jié)果可能是LED裝置的災(zāi)難性故障。
[0005]有三種用于從LED耗散熱能的機(jī)制:傳導(dǎo)、輻射和對流。當(dāng)將LED芯片、LED的機(jī)械結(jié)構(gòu)、LED安裝結(jié)構(gòu)(如印刷電路板)和燈具殼體放置為彼此物理接觸時，發(fā)生傳導(dǎo)。通常對與LED的物理接觸進(jìn)行優(yōu)化，以提供電能和機(jī)械支承。提供LED與燈具之間的電和機(jī)械接觸的傳統(tǒng)方式使LED與外部燈具表面(如壓鑄殼體)之間產(chǎn)生較弱方式的傳導(dǎo)。使用燈具殼內(nèi)的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)的一個缺點是會使熱耗散到通常密封的封裝件內(nèi)。這有效地提高了 LED周圍空氣的環(huán)境溫度，從而加重了與熱相關(guān)的故障。
[0006]輻射是能量通過電磁傳播從一個點移動至另一個點。大部分輻射能通過透光的光學(xué)元件(發(fā)光區(qū)、透鏡等)和反射器從燈具逃逸，根據(jù)應(yīng)用的需要，反射器被設(shè)計為重新導(dǎo)向輻射能(特別是可見光)，使其離開燈具。未通過透鏡逃逸的輻射能被燈具內(nèi)的多種材料吸收并被轉(zhuǎn)換成熱。
[0007]對流發(fā)生在暴露于空氣的任何表面處，但會受到發(fā)射表面附近的空氣流動量、可用于耗散的表面積、和發(fā)射表面與周圍空氣的溫度之差的限制。在許多情況下，燈具被封閉，進(jìn)一步限制了 LED周圍的空氣流。就封閉的燈具而言，LED產(chǎn)生的熱通過對流被傳遞至封裝件內(nèi)的空氣，但不能從封裝件的邊界逃逸。因此，封裝件內(nèi)的空氣經(jīng)受熱的積聚，這使燈和燈具溫度上升并會導(dǎo)致與熱相關(guān)的故障。
[0008]LED板和散熱器之間的熱傳遞通過加工的熱界面墊進(jìn)行。常規(guī)的散熱器通常由一系列形狀的金屬(包括銅和鋁)形成或壓印而成。通常它們具有平坦表面或?qū)ED板附接到其中的凹陷腔體。在附接散熱器之前，將沖切加工的熱墊設(shè)置在散熱器與LED板之間。
[0009]本發(fā)明涉及LED封裝的熱管理的新型方法。不是使用加工的熱墊，而是將一薄層可固化熱管理組合物直接印刷或分配到LED板或散熱器上。熱管理組合物可以(I)在附接LED板和散熱器之前用室溫或低溫固化在LED板或散熱器上進(jìn)行預(yù)固化，或者(2)被附接到LED板或散熱器上，然后附接LED板和散熱器，并在LED板與散熱器之間隨著時間的推移進(jìn)行固化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明涉及在LED安裝電路板與散熱器之間施加熱管理組合物的方法，其中LED安裝電路板包括具有第一表面和第二表面的基板，所述第一表面具有至少一個安裝到其上的LED，并且第二表面與第一表面相對，該方法包括以下步驟:
[0011](a)通過具有至少一個小孔的沉積工具將熱管理組合物的沉積物施加到LED安裝電路板的第二表面上或散熱器的表面上，其中至少一個小孔具有被側(cè)壁包圍的周邊，其中側(cè)壁具有高度，其中沉積工具上的小孔的周邊的至少一部分周圍的高度與沉積工具的平均高度相比有所減小，以及
[0012](b)固定LED安裝電路板和散熱器，其中熱管理組合物駐留在LED安裝電路板的第二表面與散熱器的所述表面之間。
[0013]在一個實施例中，熱管理組合物在步驟(b)之后被固化，在另一個實施例中，熱管理組合物在步驟(b)之前被固化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明的組裝之前的LED安裝電路板、熱管理組合物和散熱器的示意圖；
[0015]圖2為LED安裝電路板的視圖。
[0016]圖3為散熱器的視圖。
[0017]圖4a示出了可用于本發(fā)明方法的局部減薄模版(down-step stencil)的俯視圖。
[0018]圖4b示出了圖4a中的模版的一部分的俯視圖。
[0019]圖4c為沿著圖4b中的模版的一部分的線A截取的側(cè)面剖視圖。
[0020]圖4d為沿著圖4b中的模版的一部分的線B截取的側(cè)面剖視圖。
【具體實施方式】
[0021]參照圖1，膜或?qū)?0形式的熱管理組合物提供LED安裝電路板20與散熱器40(如傳熱材料塊)之間的熱界面，以便于從LED安裝電路板20向散熱器40的熱傳遞。應(yīng)當(dāng)理解，LED安裝電路板在操作中產(chǎn)生過量的熱，如果不移除這些熱，會損壞或損害LED安裝電路板的操作。
[0022]膜30的厚度為約0.1至I毫米，或約0.15至0.3毫米。如果需要，膜厚度可以進(jìn)一步增大，以適應(yīng)某些應(yīng)用要求，如電子器件或電源冷卻應(yīng)用中的較大間距特性。
[0023]如圖2所示，在20內(nèi)，包括多個LED206的LED陣列203存在于具有底部表面210的薄基板215的頂部表面209上?；?15為平坦或不平坦表面。LED206可以隨機(jī)放置形式、矩陣形式或定義字母、符號或數(shù)字的明確定義的圖案形式存在。不管是什么LED陣列203，組裝時，每個LED206都附接到基板215的頂部表面209上并與端子電連接。端子用于與LED206電連接，以便為LED安裝電路板20提供電流。
[0024]基板215為金屬芯印刷電路板(MCPCB)。為了形成MCPCB，要使用由鋁(Al)制成的平面形狀的金屬板?；蛘?，金屬板可由具有較高熱傳導(dǎo)性的其他材料制成，如銅(Cu)或它的合金。然后在金屬板的外表面上形成絕緣層。然后通過濺射、熱壓、銅無電沉積或電極沉積在絕緣層上涂覆銅箔層。最后通過光致抗蝕劑涂覆、對銅箔層進(jìn)行暴露和蝕刻形成電路組。應(yīng)當(dāng)理解，基板215可以是其他種類的印刷電路板，如金屬基印制板、陶瓷基板印制板等等。[0025]圖3中所示的散熱器40布置在熱管理組合物30下面。該實施例中所示的散熱器40為擠出的鋁翅片型散熱器?；蛘?，散熱器40可以是板型熱管或由于使用相變機(jī)制而具有相對較高的熱傳遞能力的蒸氣腔。另外，散熱器40可以是冷板，其中流動通道為工作流體通道所定義。另外，散熱器40可由高導(dǎo)熱材料制成，如銅或其合金。散熱器40包括底座41和多個從底座41向下延伸的針翅片42。翅片42用于增大散熱器40的熱耗散面積。或者，翅片42可以是平坦形狀的。翅片42和底座41可以單獨形成，然后通過焊接連接在一起。散熱器40的底座41具有造成附接到熱管理組合物30上的頂部表面。或者，散熱器40可以是板型熱管或由于使用相變機(jī)制而具有相對較高的熱傳遞能力的蒸氣腔。另外，散熱器40可以是冷板，其中流動通道為工作流體通道所定義。另外，散熱器40可由高導(dǎo)熱材料制成，如銅或其合金。
[0026]可以通過迫使熱管理組合物穿過具有至少一個被側(cè)壁包圍的小孔的沉積工具，將組合物施加到LED安裝電路板的底部表面210上或散熱器的頂部表面412上。沉積工具上的小孔周邊的至少一部分周圍的側(cè)壁的高度與沉積工具的平均高度相比有所減小。例如，可以通過例如印刷的工藝將熱管理組合物施加到LED安裝電路板的底部表面或散熱器的表面上。合適的印刷工藝的例子包括模版印刷和絲網(wǎng)印刷，模版印刷使用由局部減薄模版示例的沉積工具，絲網(wǎng)印刷使用由具有多個小孔的絲網(wǎng)示例的沉積工具，其中每個小孔被側(cè)壁包圍。絲網(wǎng)上的每個小孔的周邊的至少一部分的周圍的側(cè)壁的高度與絲網(wǎng)的平均厚度相比有所減小。圖4a、4b、4c和4d示出了合適的局部減薄模版的例子。圖4a示出了包括多個方形小孔401的局部減薄模版400的俯視圖。每個小孔401具有在后沿周圍的蝕刻區(qū)域402。蝕刻區(qū)域402具有高度402z，其小于模版400的其余部分的高度400z。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認(rèn)識到，選擇的精確模版構(gòu)型取決于多種因素，包括選擇用于形成平頂沉積物的組合物以及所需的平頂沉積物的尺寸和形狀。模版可以包括具有方角的小孔，如圖4a所示，或具有圓角的小孔?；蛘吣０婵梢跃哂袊@每個小孔的整個周邊的蝕刻區(qū)域。可以任選地對模版進(jìn)行電解拋光。
[0027]熱管理組合物沉積之后，可以用常規(guī)的方法，如通過固化進(jìn)行硬化。合適的可固化有機(jī)硅組合物為硅氫加成或過氧化物可固化有機(jī)硅組合物，其包含:
[0028](A)聚有機(jī)硅氧烷型聚合物，其中平均每個分子具有至少兩個脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)，
[0029]任選的⑶交聯(lián)劑，其中平均每個分子具有至少兩個硅鍵合的氫原子，
[0030](C)催化劑，其選自硅氫加成反應(yīng)催化劑和過氧化物固化催化劑，
[0031](D)導(dǎo)熱填料，以及任選的
[0032](E)可溶于成分㈧的有機(jī)增塑劑，其不會阻礙組合物的固化。
[0033]熱管理組合物可以例如通過硅氫加成或過氧化物固化進(jìn)行固化。在硅氫加成可固化組合物中，存在成分(B)。在過氧化物可固化組合物中，成分(B)是任選的。
[0034]硅氫加成可固化組合物
[0035]硅氫加成可固化組合物可以包含:100重量份的(A’ )聚有機(jī)硅氧烷型聚合物，其中平均每個分子具有至少兩個脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)；(B’ )交聯(lián)劑，如硅烷或硅氧烷，其中平均每個分子具有至少兩個硅鍵合的氫原子；和量足以引發(fā)組合物固化的(C’ )鉬系金屬催化劑，其中成分和量可以選擇為使得通過固化組合物制備的固化有機(jī)硅為硅橡膠。[0036]成分(A’ )基體聚合物
[0037]硅氫加成可固化組合物的成分(A’ )可以包含平均每個分子具有至少兩個脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)的聚有機(jī)硅氧烷。成分(A’ )可以具有直鏈或支鏈的結(jié)構(gòu)。成分(A’ )可以是均聚物或共聚物。脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)可以是烯基，示例為(但不限于)乙烯基、烯丙基、丁烯基和己烯基。不飽和有機(jī)基團(tuán)可以是炔基，示例為(但不限于)乙炔基、丙炔基和丁炔基。成分(A)中的脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)可位于末端位置、側(cè)鏈位置或末端位置和側(cè)鏈位置二者兼有。
[0038]成分(A’ )中的剩余硅鍵合的有機(jī)基團(tuán)可以是不含脂族不飽和基團(tuán)的單價有機(jī)基團(tuán)。這些單價有機(jī)基團(tuán)可以具有I至20個碳原子，或者I至10個碳原子，并且示例為(但不限于)燒基，例如甲基、乙基、丙基、戍基、羊基、十一燒基和十八燒基；環(huán)燒基，例如環(huán)戍基和環(huán)己基；和芳族基團(tuán),例如苯基、甲苯基、二甲苯基、節(jié)基和2-苯乙基。
[0039]成分(A’ )可以包含
[0040]式(I)和式(II)的聚有機(jī)硅氧烷，式(I)=Rl2R2SiO(R12SiO)d(R1R2SiO)eSiR12R2,
[0041]式(II)=R13SiO (R12SiO)f (R1R2SiO)gSiR13,或它們的組合。
[0042]在式(I)和(II)中，每個R1獨立地為不含脂族不飽和基團(tuán)的單價有機(jī)基團(tuán)，而每個R2獨立地為脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)。下標(biāo)d具有至少2的平均值，或者下標(biāo)d可以具有2至2000范圍內(nèi)的值。下標(biāo)e可以是O或正數(shù)?；蛘撸聵?biāo)e可以具有在O至2000范圍內(nèi)的平均值。下標(biāo)f可以是O或正數(shù)?；蛘?，下標(biāo)f可以具有在O至2000范圍內(nèi)的平均值。下標(biāo)g具有至少2的平均值?；蛘?，下標(biāo)g可以具有2至2000范圍內(nèi)的平均值。適合為Rl的單價有機(jī)基團(tuán)包括(但不限于)燒基，例如甲基、乙基、丙基、戍基、羊基、十一燒基和十八燒基；環(huán)燒基，例如環(huán)戍基和環(huán)己基；以及芳基，例如苯基、甲苯基、二甲苯基、節(jié)基和2-苯乙基。每個R2獨立地為脂族不飽和單價有機(jī)基團(tuán)。R2不例為稀基，例如乙稀基、稀丙基和丁稀基；和塊基，例如乙塊基和丙塊基。
[0043]成分(A’ )可以包括聚二有機(jī)硅氧烷，例如i) 二甲基乙烯基硅氧基封端的聚二甲基娃氧燒，ii) 二甲基乙稀基娃氧基封端的聚(二甲基娃氧燒/甲基乙稀基娃氧燒)，iii)二甲基乙稀基娃氧基封端的聚甲基乙稀基娃氧燒，iv) 二甲基娃氧基封端的聚(二甲基娃氧燒/甲基乙稀基娃氧燒)，v) 二甲基娃氧基封端的聚甲基乙稀基娃氧燒，vi) 二甲基乙稀基娃氧基封端的聚(二甲基娃氧燒/甲基苯基娃氧燒)，vii) 二甲基乙稀基娃氧基封端的聚(二甲基娃氧燒/ 二苯基娃氧燒)，viii)苯基、甲基、乙稀基-娃氧基封端的聚二甲基娃氧燒，ix) 二甲基己稀基娃氧基封端的聚二甲基娃氧燒，X) 二甲基己稀基娃氧基封端的聚(二甲基娃氧燒/甲基己稀基娃氧燒)，xi) 二甲基己稀基娃氧基封端的聚甲基己稀基娃氧燒，xii) 二甲基娃氧基封端的聚(二甲基娃氧燒/甲基己稀基娃氧燒)，xiii)它們的組合。
[0044]適于用作成分(A’)的聚二有機(jī)硅氧烷流體的制備方法，例如，對應(yīng)有機(jī)鹵代硅烷的水解和縮合或環(huán)狀聚二有機(jī)硅氧烷的平衡，是本領(lǐng)域熟知的。
[0045]除了上述聚二有機(jī)硅氧烷，成分(A’ )還可以包含樹脂，例如基本上由R33Si01/2單元和Si04/2單元組成的MQ樹脂，基本上由R3SiOv2單元和R32Si02/2單元組成的TD樹脂，基本上由R33SiCV2單元和R3SiOv2單元組成的MT樹脂，基本上由R33SiCV2單元、R3SiOv2單元和R32Si02/2單元組成的MTD樹脂，或它們的組合。
[0046]每個R3為單價有機(jī)基團(tuán)。用R3表示的單價有機(jī)基團(tuán)可以具有I至20個碳原子。單價有機(jī)基團(tuán)的例子包括(但不限于)單價烴基和單價鹵代烴基。單價烴基包括(但不限于)燒基，例如甲基、乙基、丙基、戍基、羊基、十一燒基和十八燒基；環(huán)燒基，例如環(huán)己基；稀基，例如乙稀基、稀丙基、丁稀基和己稀基；塊基，例如乙塊基、丙塊基和丁塊基；以及芳基，例如苯基、甲苯基、二甲苯基、芐基和2-苯乙基。
[0047]樹脂可以包含平均3至30摩爾％的脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)。脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)可以是烯基、炔基或它們的組合。樹脂中脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)的摩爾％為樹脂中含不飽和基團(tuán)的硅氧烷單元的摩爾數(shù)與樹脂中硅氧烷單元的總摩爾數(shù)的比率乘以100。
[0048]制備樹脂的方法是本領(lǐng)域熟知的。例如，可以通過使用至少一種含烯基的封端劑處理由Daudt等人所述的二氧化娃水溶膠封端方法生成的樹脂共聚物,來制備樹脂。Daudt等人所述的方法在美國專利2，676，182中有所公開。
[0049]簡而言之，Daudt等人所述的方法涉及將二氧化硅水溶膠在酸性條件下與可水解的三有機(jī)硅烷(例如三甲基氯硅烷)、硅氧烷(例如六甲基二硅氧烷)或它們的混合物反應(yīng)，并且回收具有M和Q單元的共聚物。所得的共聚物通常包含2至5重量％的羥基。
[0050]樹脂通常包含小于2重量％的硅鍵合羥基，該樹脂可以通過使Daudt等人所述的產(chǎn)物與含不飽和有機(jī)基團(tuán)的封端劑和不含脂肪族不飽和基團(tuán)的封端劑以足以在最終產(chǎn)物中提供3至30摩爾％的不飽和有機(jī)基團(tuán)的量反應(yīng)而制備。封端劑的例子包括(但不限于)硅氮烷、硅氧烷和硅烷。合適的封端劑在本領(lǐng)域中是已知的，并且示例于美國專利4，584，355、4，591，622和4，585，836中。單一封端劑或此類封端劑的混合物可用于制備樹脂。
[0051]成分(A’ )可以是一種單一基體聚合物或包含兩種或更多種基體聚合物的組合，所述兩種或更多種基體聚合物在以下性質(zhì)中至少有一項不同:結(jié)構(gòu)、粘度、平均分子量、硅氧烷單元和序列。
[0052]成分(B’ )交聯(lián)劑
[0053]硅氫加成固化封裝中的成分(B’ )可以是硅烷或平均每個分子具有至少兩個硅鍵合的氫原子的有機(jī)氫聚娃氧燒。娃氫加成可固化組合物中成分(B’)的量取決于多種因素，包括成分(B’)的SiH含量、成分(A’)的不飽和基團(tuán)含量和所需組合物的固化產(chǎn)物的性質(zhì)，然而，成分(B’ )的量可以足以使成分(B’ )中的SiH基團(tuán)與成分(A’ )中的脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)的摩爾比(通常稱為SiH = Vi比率)在0.3:1至5:1范圍內(nèi)。成分(B’)可以是均聚物或共聚物。成分(B’ )可以具有直鏈的、支鏈的、環(huán)狀的或樹脂的結(jié)構(gòu)。成分(B’ )中硅鍵合的氫原子可以位于末端位置、側(cè)鏈位置或末端位置和側(cè)鏈位置二者兼有。
[0054]成分(B’ )可以包含硅氧烷單元，包括(但不限于)HR42SiOl72,
[0055]R43SiOl72, HR4SiO272 , R42SiO272, R4SiO372 和 Si04/2 單元。在上式中，每個 R4 獨立地選自不含脂肪族不飽和基團(tuán)的單價有機(jī)基團(tuán)。
[0056]成分(B’ )可以包含下式的化合物:
[0057](In)R43SiO(R42SiO)h(R4HSiO)iSiR43,
[0058](IV) R42HSiO (R42SiO) j (R4HSiO) ,SiR42H,或
[0059]它們的組合。
[0060]在上式(III)和(IV)中，下標(biāo)h具有在O至2000范圍內(nèi)的平均值，下標(biāo)i具有在2至2000范圍內(nèi)的平均值，下標(biāo)j具有在O至2000范圍內(nèi)的平均值，并且下標(biāo)k具有在O至2000范圍內(nèi)的平均值。每個R9獨立地為單價有機(jī)基團(tuán)。合適的單價有機(jī)基團(tuán)包括烷基，例如甲基、乙基、丙基、戍基、羊基、十一燒基和十八燒基；環(huán)燒基，例如環(huán)戍基和環(huán)己基；稀基，例如乙稀基、稀丙基、丁稀基和己稀基；塊基，例如乙塊基、丙塊基和丁塊基；以及芳基，例如苯基、甲苯基、二甲苯基、芐基和2-苯乙基。
[0061]成分(B，)示例為:
[0062]a) 二甲基氫硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷，
[0063]b) 二甲基氫硅氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基氫硅氧烷)，
[0064]c) 二甲基氫硅氧基封端的聚甲基氫硅氧烷，
[0065]d)三甲基硅氧基封端的聚(二甲基硅氧烷/甲基氫硅氧烷)，
[0066]e)三甲基硅氧基封端的聚甲基氫硅氧烷，
[0067]f)基本上由H(CH3)2Si01/2單元和Si04/2單元組成的樹脂，以及
[0068]g)它們的組合。
[0069]成分(B’ )可以是兩種或更多種有機(jī)氫聚硅氧烷的組合，所述兩種或更多種有機(jī)氫聚硅氧烷在下述性質(zhì)中至少有一項是不同的:結(jié)構(gòu)、平均分子量、粘度、硅氧烷單元和序列。具有相對低聚合度(如，DP在3至50范圍內(nèi))的二甲基氫硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷通常被稱為擴(kuò)鏈劑，而成分(B’ )的一部分可以是擴(kuò)鏈劑。
[0070]適于用作成分(B’ )的直鏈、支鏈和環(huán)狀有機(jī)氫聚娃氧燒的制備方法(例如有機(jī)齒代硅烷的水解和縮合)是本領(lǐng)域熟知的。適于用作成分(B’ )的有機(jī)氫聚硅氧烷樹脂的制備方法也是熟知的，其在美國專利5，310，843、4，370，358和4，707，531中進(jìn)行了示例。
[0071]成分(C’ )硅氫加成催化劑
[0072]硅氫加成可固化組合物的成分(C’ )為硅氫加成催化劑?；诳晒袒M合物的重量計，加入硅氫加成可固化組合物中的成分(C’ )的量以鉬系金屬的重量計可以在0.1ppm至IOOOppm范圍內(nèi)，或者I至500ppm,或者2至200,或者5至150ppm范圍內(nèi)。
[0073]合適的硅氫加成催化劑是本領(lǐng)域已知的，并且可商購獲得。成分(C’ )可以包含選自鉬、銠、釕、鈀、鋨或銥金屬的鉬系金屬，或它們的有機(jī)金屬化合物，或它們的組合。成分(C’)示例為例如氯鉬酸、氯鉬酸六水合物、二氯化鉬的化合物，以及所述化合物與低分子量有機(jī)聚硅氧烷的絡(luò)合物，或微封裝于基體或核殼型結(jié)構(gòu)中的鉬化合物。鉬與低分子量有機(jī)聚硅氧烷的絡(luò)合物包括1，3- 二乙烯基-1，1，3，3-四甲基二硅氧烷與鉬的絡(luò)合物。這些絡(luò)合物可以微封裝于樹脂基體中?；蛘?，催化劑可以包含1，3-二乙烯基-1，I, 3，3-四甲基二硅氧烷與鉬的絡(luò)合物。當(dāng)催化劑為鉬與低分子量有機(jī)聚硅氧烷的絡(luò)合物時，基于可固化有機(jī)硅組合物的重量計，催化劑的量可以在0.04至0.4%范圍內(nèi)。
[0074]成分(C，)的合適硅氫加成催化劑在例如美國專利3，159，601、3，220，972、3，296，291,3, 419，593,3, 516，946,3, 814，730,3, 989，668,4, 784，879,5, 036，117、和5，175，325以及EP0347895B中有所描述。微封裝的硅氫加成催化劑及其制備方法是本領(lǐng)域已知的，如示例于美國專利N0.4，766，176和美國專利N0.5，017，654。
[0075]過氧化物可固化組合物
[0076]或者，過氧化物可固化組合物可以包含:100重量份的(A”)基體聚合物，任選的量足以使組合物固化的(B”)交聯(lián)劑，和量足以加快組合物的固化的(C”)過氧化物催化劑，其中成分和量被選擇為使得組合物的固化產(chǎn)物可為硅橡膠。
[0077]成分(A”)基體聚合物[0078]過氧化物固化封裝的成分(A”)可以包含平均每個分子具有至少兩個脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)的聚二有機(jī)硅氧烷，如上述用作硅氫加成固化封裝的成分(A’ )的聚有機(jī)硅氧烷。
[0079]任選成分(B”)交聯(lián)劑
[0080]成分(B”)為交聯(lián)劑，可以任選地將其加入過氧化物可固化組合物中，以改善(降低)通過固化該組合物制備的固化有機(jī)硅的壓縮形變。過氧化物可固化組合物中的成分(B”)的量取決于多種因素，包括成分(B”)的SiH含量、成分(A”)的不飽和基團(tuán)含量和所需組合物的固化產(chǎn)物的性質(zhì)，然而，成分(B”)的量可以足以使成分(B”)中的SiH基團(tuán)與成分(A”)中的脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)的摩爾比(通常稱為SiH:Vi比率)在0.3:1至5:1范圍內(nèi)。組合物中成分(B”)的量可以在O至15重量份/100重量份成分(A”)范圍內(nèi)。成分(B”)可以包含平均每個分子具有至少兩個硅鍵合的氫原子的聚二有機(jī)氫硅氧烷。成分(B”)不例為作為娃氫加成可固化組合物中的成分(B’ )描述的聚二有機(jī)氫娃氧燒。
[0081]成分(c”)mm
[0082]過氧化物可固化組合物中的成分(C”)包含過氧化物化合物。加入組合物中的成分(C”)的量取決于選擇用于成分(C”)的具體的過氧化物化合物，然而，其用量可以在0.2至5重量份/100重量份成分(A”)范圍內(nèi)。適用于成分(C”)的過氧化物化合物的例子包括(但不限于)2，4-二氯過氧化苯甲酰、過氧化二枯基和它們的組合；以及此類過氧化物與苯甲酸鹽化合物(如過苯甲酸叔丁酯)的組合。合適的過氧化物可固化組合物是本領(lǐng)域已知的，并在例如美國專利4，774，281中有所公開。
[0083]成分(D)導(dǎo)熱填料
[0084]成分⑶為導(dǎo)熱填料。成分⑶可以兼具導(dǎo)熱和導(dǎo)電性。或者，成分⑶可以是導(dǎo)熱且電絕緣的。成分(D)可選自氮化鋁、氧化鋁、三水合鋁、鈦酸鋇、氧化鈹、氮化硼、碳纖維、金剛石、石墨、氫氧化鎂、氧化鎂、金屬顆粒、縞瑪瑙、碳化硅、碳化鎢、氧化鋅以及它們的組合。成分(D)可以包含金屬填料、無機(jī)填料、可熔填料或它們的組合。金屬填料包括金屬粒子以及在所述粒子的表面上具有多層的金屬粒子。這些層可以是(例如)位于所述粒子的表面上的金屬氮化物層或金屬氧化物層。合適的金屬填料示例為選自以下的金屬的粒子:鋁、銅、金、鎳、銀以及它們的組合，或者鋁。合適的金屬填料還示例為在其表面上具有多層的上面列出的金屬的粒子，所述多層選自氮化鋁、氧化鋁、氧化銅、氧化鎳、氧化銀以及它們的組合。例如，金屬填料可包括在其表面上具有氧化鋁層的鋁粒子。
[0085]無機(jī)填料示例為縞瑪瑙；三水合鋁、金屬氧化物例如氧化鋁、氧化鈹、氧化鎂和氧化鋅；氮化物例如氮化鋁和氮化硼；碳化物例如碳化硅和碳化鎢；以及它們的組合?；蛘?，無機(jī)填料示例為氧化鋁、氧化鋅和它們的組合?？扇厶盍峡砂ㄣG、鎵、銦、錫或它們的合金?？扇厶盍线€可任選地包括銀、金、鎘、銅、鉛、銻、鋅或它們的組合。合適的可熔填料的例子包括鎵、銦-鉍-錫合金、錫-銦-鋅合金、錫-銦-銀合金、錫-銀-鉍合金、錫-鉍-銅-銀合金、錫-銀-銅-銻合金、錫-銀-銅合金、錫-銀合金、錫-銀-銅-鋅合金以及它們的組合?？扇厶盍峡梢跃哂?0°C至250°C，或者150°C至225°C范圍內(nèi)的熔點?？扇厶盍峡梢允枪簿Ш辖稹⒎枪簿Ш辖鸹蚣兘饘??？扇厶盍峡缮藤彨@得。
[0086]例如，金屬填料可購自美國紐約州尤蒂卡的美國銦泰科技公司(IndiumCorporation of America (Utica, N.Y., U.S.A.));美國羅得島州普羅維登斯的阿爾科尼公司(Arconium(Providence, R.1., U.S.A.));和美國羅得島州克蘭斯頓的AIM焊料公司(AIMSolder (Cranston, R.1.，U.S.A))。招填料可從例如美國伊利諾伊州內(nèi)拍維爾的東洋美國公司(Toyal America, Inc.(Naperville, Illinois, U.S.A))和美國加利福尼亞州斯托克頓的 Valimet 公司(Valimet Inc.(Stockton, California, U.S.A))商購獲得。銀填料可從美國馬薩諸塞州阿特爾伯勒的美泰樂科技美國公司(Metalor Technologies U.S.A.Corp.(Attleboro, Massachusetts, U.S.A))商購獲得。
[0087]導(dǎo)熱填料是本領(lǐng)域已知的，并且可商購獲得，參見例如美國專利6，169，142 (第4列第7-33行)。例如，CB-A20S和Al_43_Me是可從昭和電工株式會社(Showa-Denko)商購獲得的具有不同粒度的氧化鋁填料，并且AA-04、AA-2和AA-18是可從住友化學(xué)工業(yè)株式會社(Sumitomo Chemical Company)商購獲得的氧化招填料。氧化鋅，如具有商標(biāo)KAD0X?和XX'+K;的氧化鋅可從美國賓夕法尼亞州莫納卡的霍斯海德公司(Horsehead Corporation (Monaca, Pennsylvania, U.S.A))商購獲得。
[0088]導(dǎo)熱填料粒子的形狀沒有特別限制，然而，圓形或球形粒子可防止在組合物中具有高填量的導(dǎo)熱填料時粘度增至不期望的水平。
[0089]成分(D)可以是單一導(dǎo)熱填料或下述性質(zhì)中至少有一項不同的兩種或更多種導(dǎo)熱填料的組合，所述性質(zhì)例如為粒子形狀、平均粒度、粒度分布和填料類型。例如，可能期望的是使用無機(jī)填料的組合，如具有較大平均粒度的第一氧化鋁和具有較小平均粒度的第二氧化鋁的組合?；蛘?，可能期望的是，例如，使用具有較大平均粒度的氧化鋁與具有較小平均粒度的氧化鋅的組合。或者，可能期望的是使用金屬填料的組合，所述金屬填料例如為具有較大平均粒度的第一鋁填料和具有較小平均粒度的第二鋁填料?；蛘撸赡芷谕氖鞘褂媒饘俸蜔o機(jī)填料的組合，例如鋁填料和氧化鋁填料的組合；鋁填料和氧化鋅填料的組合；或者鋁填料、氧化鋁填料和氧化鋅填料的組合。使用具有較大平均粒度的第一填料和具有比第一填料小的平均粒度的第二填料可提高堆積效率、可降低粘度，并可提高熱傳遞。
[0090]導(dǎo)熱填料的平均粒度將取決于多種因素，包括為成分(D)所選擇的導(dǎo)熱填料的類型和添加至可固化組合物的準(zhǔn)確.量，以及當(dāng)固化產(chǎn)物將用作TIM時所述組合物的固化產(chǎn)物將在其中使用的裝置的粘結(jié)層厚度。然而，導(dǎo)熱填料可具有在0.1微米至80微米、或者0.1微米至50微米、或者0.1微米至10微米范圍內(nèi)的平均粒度。
[0091]成分(D)在所述組合物中的量取決于多種因素，包括為所述組合物所選擇的有機(jī)硅固化機(jī)制以及為成分(D)所選擇的導(dǎo)熱填料。然而，按組合物的體積計，成分(D)的量可以在30%至80%、或者50%至75%的范圍內(nèi)。不希望受到理論的約束，據(jù)認(rèn)為，當(dāng)填料的量大于80%時，組合物可以交聯(lián)形成對某些應(yīng)用而言尺寸完整性不足的固化有機(jī)硅，而當(dāng)填料的量小于30%時，由組合物制備的固化有機(jī)硅可以具有對--Μ應(yīng)用而言不足的導(dǎo)熱率。
[0092]成分(E)有機(jī)增塑劑
[0093]組合物包含有機(jī)增塑劑。不希望受到理論的約束，有機(jī)增塑劑可以改善通過固化組合物制備的固化有機(jī)硅的壓縮形變性質(zhì)。增塑劑平均每個分子具有至少一個式(V)的基團(tuán):
[0094]
【權(quán)利要求】
1.一種在LED安裝電路板與散熱器之間施加熱管理組合物的方法，其中所述LED安裝電路板包括具有第一表面和第二表面的基板，所述第一表面具有至少一個安裝到其上的LED,并且所述第二表面與所述第一表面相對，所述方法包括以下步驟: (a)通過具有至少一個小孔的沉積工具將熱管理組合物的沉積物施加到所述LED安裝電路板的所述第二表面上或所述散熱器的表面上，其中所述至少一個小孔具有被側(cè)壁包圍的周邊，其中所述側(cè)壁具有高度，其中所述沉積工具上的所述小孔的所述周邊的至少一部分周圍的高度與所述沉積工具的平均高度相比有所減小，以及 (b)固定所述LED安裝電路板和所述散熱器，其中所述熱管理組合物駐留在所述LED安裝電路板的所述第二表面與所述散熱器的所述表面之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述沉積工具為局部減薄模版，并且步驟(a)是用模版印刷進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述沉積工具為具有多個小孔的絲網(wǎng)，每個小孔被具有高度的側(cè)壁包圍，并且其中所述絲網(wǎng)上的每個小孔的周邊的至少一部分周圍的所述側(cè)壁的高度與所述絲網(wǎng)的平均厚度相比有所減小，并且步驟(a)是用絲網(wǎng)印刷進(jìn)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中所述熱管理組合物為有機(jī)硅組合物，其包含: (A)聚有機(jī)硅氧烷型聚合物，其中平均每個分子具有至少兩個脂族不飽和有機(jī)基團(tuán)， 任選的(B)交聯(lián)劑，其中平均每個分子具有至少兩個硅鍵合的氫原子， (C)催化劑，其選自硅氫加成反應(yīng)催化劑和過氧化物固化催化劑， (D)導(dǎo)熱填料，以及 (E)可溶于成分(A)的有機(jī)增塑劑，其不會阻礙所述組合物的固化，前提條件是當(dāng)所述催化劑為硅氫加成反應(yīng)催化劑時，存在成分(B)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中成分(D)包括:氮化鋁、氧化鋁、三水合鋁、鈦酸鋇、氧化鈹、氮化硼、碳纖維、金剛石、石墨、氫氧化鎂、氧化鎂、金屬顆粒、縞瑪瑙、碳化硅、碳化鎢、氧化鋅以及它們的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其中成分(E)平均每個分子具有至少一個下式基團(tuán)
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其中成分(E)具有下式:
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，其中成分(E)選自雙(2-乙基己基)對苯二甲酸酯；雙(2-乙基己基)_1，4-苯二羧酸酯；2_乙基己基甲基-1，4-苯二羧酸酯；支鏈和直鏈的1，2環(huán)己烷二羧酸二壬基酯；雙(2-丙基庚基)鄰苯二甲酸酯或二-(2-丙基庚基)鄰苯二甲酸酯；己二酸二異壬酯；偏苯三酸三辛酯；三乙二醇二(2-乙基己酸酯)；二甘醇二苯甲酸酯；1，1，3_三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷；二 (2-乙基己基)鄰苯二甲酸酯；雙(2-乙基己基)己二酸酯；鄰苯二甲酸二甲酯；鄰苯二甲酸二乙酯；鄰苯二甲酸二丁酯；二-2_乙基己基己二酸酯；1，2，4-苯三羧酸三(2-乙基己基)酯；偏苯三酸三辛酯；三乙二醇二(2-乙基己酸酯)；雙(2-乙基己基)對苯二甲酸酯；二甘醇二苯甲酸酯；I,I, 3- 二(2-甲基-4-輕基-5-叔丁基苯基)丁燒；1，2，3- 二乙酸氧基丙燒；脂肪酸酯；及其組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，還包括:選自下列的附加成分:(F)隔離物、(G)增強(qiáng)或增容填料、(H)填料處理劑、(I)增粘劑、(J)媒介物、(K)表面活性劑、(L)助熔劑、(M)酸受體、(N)穩(wěn)定劑，以及它們的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法，其中所述熱管理組合物被固化。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的方法，其中所述熱管理組合物在步驟(b)之前被固化。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的方法，其中所述熱管理組合物在步驟(b)之后被固化。
【文檔編號】H05K3/00GK103430637SQ201280014343
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月22日
【發(fā)明者】格雷戈里·貝克爾, 德瑞布·埃都·巴瓦格爾, 安德魯·洛弗爾, M·斯特朗 申請人:道康寧公司