一種用于led封裝的改性環氧樹脂的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，屬于LED封裝技術領域。步驟：將桐油10～15份、脂肪醇40～55份、酸性或堿性催化劑0.05～0.08份發生醇解反應，得到第一反應物；然后加入有機酸酐40～60份、聚磷酸5～10份、阻聚劑0.1～0.2份，進行反應，得到第二反應物；將第二反應物、1,4丁二醇5～10份、三羥甲基丙烷3～5份加入至E51環氧樹脂100～150份中，進行反應，得到改性環氧樹脂。本發明通過對環氧樹脂進行改性，有效地解決了LED封裝過程中環氧樹脂的透光率不高、耐紫外性不好的問題。
【專利說明】
一種用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法
[0001]
技術領域
[0002] 本發明涉及一種用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，屬于LED封裝技術領 域。
[0003]
【背景技術】
[0004] 研發低熱阻、優異光學特性、高可靠的封裝技術是新型LED走向實用、走向市場的 產業化必經之路；LED技術大都是在半導體分離器件封裝技術基礎上發展與演變而來的； 將普通二極管的管芯密封在封裝體內，起作用是保護芯片和完成電氣互連。LED pn結區發 出的光子是非定向的，即向各個方向發射有相同的幾率，因此并不是芯片產生的所有光都 可以發射出來。能發射多少光，取決于半導體材料的質量、芯片結構、幾何形狀、封裝內部材 料與包裝材料。因此，對LED封裝，要根據LED芯片的大小、功率大小來選擇合適的封裝方式。
[0005] 環氧樹脂是封裝發光二極管的典型材料。環氧樹脂的廣泛應用主要得益于它優良 的粘接性、耐腐蝕性及電性能。但環氧樹脂固化物主要缺點是質脆、沖擊強度低、容易產生 應力開裂、耐侯性不強等，從而影響到其制品的質量。現代工業生產環氧樹脂制品已經五十 多年，科研工作者一直在探索對普通環氧樹脂進行改性，以適用于更廣泛的領域。同樣，用 于LED封裝的環氧樹脂也有若干不足。人們預測LED光源可使用100,000小時(一般燈泡壽命 為1000 N1500小時)甚至更長時間，但美國的Lighting Research Center( LRC)報告指出， 白光LED的壽命比所希望的要低得多，除非LED應用的環境溫度能夠保持冷態。即使如此， LRC的試驗發現一些LED也是要在使用4000小時后光輸出量降到65%，且6000小時后降到 45%。制造商和研究人員指出，問題主要是因為環氧樹脂包裹LED所引起的。從某種意義上 說，封裝用環氧樹脂的性能已成為制約LED發展的瓶頸。
[0006] CN103468190A公開了一種LED環氧樹脂灌封膠及其制備方法，包括如下重量份數 的組分：（1)樹脂部分，包括雙酸A型環氧樹脂80~95份;聚氨酯改性環氧樹脂5~20份;消泡 劑0~2份；（2)固化劑部分，包括甲基六氫苯二甲酸酐90~99份;促進劑0.5~5份;助劑0~4 份。制備方法包括如下步驟:（1)將樹脂部分所述的原料按所述比例混勻，抽真空，并升溫至 40~60°C，攪勻；（2)將固化劑部分加熱至50~85°C; (3)將步驟（1)與步驟(2)中所得的產品 混勻。CN103937159A提供了一種LED封裝用高性能耐熱環氧樹脂復合物，該LED封裝用高性 能耐熱環氧樹脂復合物由A膠和B膠按照1:1比例混合而成;A膠由下述組分按照以下質量百 分比組成:雙酸A型環氧樹脂94.3%-99.8%，消泡劑0.2%-0.5%，增韌劑0%-5.0%，納米填料0%_ 0.2%; B膠由下述組分按照以下質量百分比組成：酸酐類固化劑98.4%-98.9%，促進劑1.0%-1.5%，脫模劑0.1%。
[0007] 但是上述的環氧樹脂在使用時仍然存在著透光率低、耐紫外性能不好的問題。
[0008]
【發明內容】
[0009] 本發明的目的是:解決應用于LED封裝過程的環氧樹脂在長期使用后透光率下降 的問題，采用了對環氧樹脂進行改性的方式。
[0010] 技術方案是： 一種用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，包括如下步驟： 第1步，按重量份計，將桐油10~15份、脂肪醇40~55份、酸性或堿性催化劑0.05~0.08 份發生醇解反應，得到第一反應物； 第2步，然后加入有機酸酐40~60份、聚磷酸5~10份、阻聚劑0.1~0.2份，進行反應，得 到第二反應物； 第3步，將第二反應物、1，4丁二醇5~10份、三羥甲基丙烷3~5份加入至E51環氧樹脂 100~150份中，進行反應，得到改性環氧樹脂。
[0011] 所述的第1步中，脂肪醇選自異構十三醇、異構十醇、異構七醇、聚乙二醇或者聚丙 二醇中一種或幾種的混合物。
[0012] 所述的第2步中，有機酸酐選自馬來酸酐、乙酸酐、鄰苯二甲酸酐中的一種或者幾 種的混合物。
[0013] 所述的第1步中，堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、乙醇鈉、乙醇鉀、甲 醇鈉、甲醇鉀或草酸鈣。
[0014] 所述的第1步中，酸性催化劑為硫酸、鹽酸、硝酸或磺酸。
[0015] 所述的第1步中，反應溫度是180~220°C，反應時間1~1 Oh。
[0016] 所述的第2步中，反應溫度是50~200°C，反應時間1~10h。
[0017]所述的第3步中，反應溫度是110~120°C，反應時間1~3小時。
[0018] 上述的用于LED封裝的丙烯酸改性的環氧樹脂在LED封裝中的應用。
[0019] 所述的應用，是將改性的環氧樹脂與環氧樹脂固化劑混合后用于LED封裝。
[0020] 所述的環氧樹脂固化劑，是由酸酐固化劑和固化促進劑按照重量比5~8:1混合而 成。
[0021] 所述的酸酐固化劑選自甲基六氫鄰苯二甲酸酐和六氫鄰苯二甲酸酐中的至少一 種。
[0022] 所述的固化促進劑選自四甲基溴化胺、四乙基溴化胺、四丁基溴化胺、四甲基碘化 胺、四乙基碘化胺或四丁基碘化胺中的至少一種。
[0023] 所述的改性的環氧樹脂與環氧樹脂固化劑的重量比是0.5~2:1;更優選是1:1。
[0024] 有益效果 本發明通過對環氧樹脂進行改性，有效地解決了 LED封裝過程中環氧樹脂的透光率不 高、耐紫外性不好的問題。
[0025]
【具體實施方式】
[0026] 實施例1 一種用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，包括如下步驟： 第1步，按重量份計，將桐油10份、異構十三醇40份、氫氧化鈉催化劑0.05份發生醇解反 應，反應溫度是180°C，反應時間lh，得到第一反應物； 第2步，然后加入鄰苯二甲酸酐40份、聚磷酸5份、阻聚劑0.1份，進行反應，反應溫度是 50°C，反應時間lh，得到第二反應物； 第3步，將第二反應物、1，4丁二醇5份、三羥甲基丙烷3份加入至E51環氧樹脂100份中， 進行反應，反應溫度是ll〇°C，反應時間1小時，得到改性環氧樹脂。
[0027] 實施例2 一種用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，包括如下步驟： 第1步，按重量份計，將桐油15份、異構十三醇55份、氫氧化鈉催化劑0.08份發生醇解反 應，反應溫度是220°C，反應時間10h，得到第一反應物； 第2步，然后加入鄰苯二甲酸酐60份、聚磷酸10份、阻聚劑0.2份，進行反應，反應溫度是 200°C，反應時間10h，得到第二反應物； 第3步，將第二反應物、1，4丁二醇10份、三羥甲基丙烷5份加入至E51環氧樹脂150份中， 進行反應，反應溫度是120°C，反應時間3小時，得到改性環氧樹脂。
[0028] 實施例3 一種用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，包括如下步驟： 第1步，按重量份計，將桐油12份、異構十三醇50份、氫氧化鈉催化劑0.06份發生醇解反 應，反應溫度是190°C，反應時間15h，得到第一反應物； 第2步，然后加入鄰苯二甲酸酐50份、聚磷酸8份、阻聚劑0.2份，進行反應，反應溫度是 150°C，反應時間9h，得到第二反應物； 第3步，將第二反應物、1，4丁二醇8份、三羥甲基丙烷4份加入至E51環氧樹脂140份中， 進行反應，反應溫度是115°C，反應時間2小時，得到改性環氧樹脂。
[0029] 對照例1 與實施例3的區別在于:環氧樹脂未經過第一反應物的改性。
[0030] 第1步，按重量份計，取鄰苯二甲酸酐50份、聚磷酸8份、阻聚劑0.2份混合均勻，進 行反應，反應溫度是150°C，反應時間9h，得到反應物； 第2步，將上述的反應物、1，4丁二醇8份、三羥甲基丙烷4份加入至E51環氧樹脂140份 中，進行反應，反應溫度是115°C，反應時間2小時，得到改性環氧樹脂。
[0031] 對照例2 與實施例3的區別在于:第2步中未加入聚磷酸。
[0032]第1步，按重量份計，將桐油12份、異構十三醇50份、氫氧化鈉催化劑0.06份發生醇 解反應，反應溫度是190°C，反應時間15h，得到第一反應物； 第2步，然后加入鄰苯二甲酸酐50份、阻聚劑0.2份，進行反應，反應溫度是150°C，反應 時間9h，得到第二反應物； 第3步，將第二反應物、1，4丁二醇8份、三羥甲基丙烷4份加入至E51環氧樹脂140份中， 進行反應，反應溫度是115°C，反應時間2小時，得到改性環氧樹脂。
[0033] 上述的樹脂在進行封裝時，最好是與環氧樹脂固化劑進行混合后進行常規的固化，所 述的環氧樹脂固化劑是由酸酐固化劑和固化促進劑按照重量比5~8:1混合而成;所述的酸 酐固化劑是甲基六氫鄰苯二甲酸酐和六氫鄰苯二甲酸酐中的至少一種;所述的固化促進劑 是四甲基溴化胺、四乙基溴化胺、四丁基溴化胺、四甲基碘化胺、四乙基碘化胺和四丁基碘 化胺中的至少一種。改性環氧樹脂與環氧樹脂固化劑的重量比優選是0.5~2:1，更優選是 1:1〇
[0034] 以下實施例中的固化方式是:將改性的環氧樹脂與環氧樹脂固化劑按照重量比1: 1混合攪拌均勻進行固化，120°C，2小時后脫模，脫模后于130°C下固化8小時。
[0035] 以下實施例中對環氧樹脂的封裝性能進行表征。玻璃化轉變溫度為用德國 NETZSCH DSC204型差示掃描量熱儀在氮氣保護下進行測試，升溫速率為10°C/min;熱失重 5%時的溫度用德國NETZSCH TG209熱失重分析儀在氮氣保護下進行測試，升溫速率為10°C/ min;粘度采用NDJ-5型旋轉粘度計25°C下測得；固化產物透光率采用JASCO V-550紫外可見 分光光度計在波長200~800nm范圍內測得;25°C時的儲能模量采用TA DMA Q800型動態機 械分析儀測得，升溫速率為l〇°C/min，頻率為1赫茲;紫外光固化光源波長為295~335nm，強 度為30mW/cm2;另外，參考行業標準ASTM G53-88紫外燈耐氣候試驗箱1000小時實驗方法， 進行透鏡層的耐紫外性能測試。
從表中可以看出，本發明提供的改性環氧樹脂封裝材料耐紫外性能較好。并且透光率 高達到99.3%以上；其中，實施例3與對照例1相比可以看出，桐油和異構十三醇反應后的產 物，再引入鄰苯二甲酸酐和聚磷酸形成接枝中間體之后，引入至環氧樹脂上，可以有效地提 高透光率;而實施例3與對照例2相比可以看出，通過加入聚磷酸，使環氧樹脂的側鏈的長度 延長，進而可以提高環氧樹脂的玻璃化轉變溫度。
【主權項】
1. 一種用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 第1步，按重量份計，將桐油10~15份、脂肪醇40~55份、酸性或堿性催化劑0.05~0.08 份發生醇解反應，得到第一反應物； 第2步，然后加入有機酸酐40~60份、聚磷酸5~10份、阻聚劑0.1~0.2份，進行反應，得 到第二反應物； 第3步，將第二反應物、1，4丁二醇5~10份、三羥甲基丙烷3~5份加入至E51環氧樹脂 100~150份中，進行反應，得到改性環氧樹脂。2. 根據權利要求1所述的用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述 的第1步中，脂肪醇選自異構十三醇、異構十醇、異構七醇、聚乙二醇或者聚丙二醇中一種或 幾種的混合物。3. 根據權利要求1所述的用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述 的第2步中，有機酸酐選自馬來酸酐、乙酸酐、鄰苯二甲酸酐中的一種或者幾種的混合物。4. 根據權利要求1所述的用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述 的第1步中，堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、乙醇鈉、乙醇鉀、甲醇鈉、甲醇鉀 或草酸鈣。5. 根據權利要求1所述的用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述 的第1步中，酸性催化劑為硫酸、鹽酸、硝酸或磺酸。6. 根據權利要求1所述的用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述 的第1步中，反應溫度是180~220°C，反應時間1~10h。7. 根據權利要求1所述的用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述 的第2步中，反應溫度是50~200°C，反應時間1~10h。8. 根據權利要求1所述的用于LED封裝的改性環氧樹脂的制備方法，其特征在于，所述 的第3步中，反應溫度是110~120°C，反應時間1~3小時。9. 權利要求1~8任一項所述的方法制備得到的環氧樹脂在LED封裝中的應用。
【文檔編號】C08G59/14GK105885012SQ201610447589
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】胡運沖
【申請人】胡運沖