一种用于大功率LED封装的高导热率导电胶黏剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于大功率LED封装的高导热率导电胶黏剂的制备方法，将环氧树脂和增韧剂份依次加入到双行星动力混合釜中，开启公转搅拌和高速分散，在一定温度下，搅拌1h，加入自制功能化石墨烯材料，和导电银粉搅拌1h，加入潜伏性固化剂，搅拌1h，加入气相二氧化硅，搅拌1h，在一定压力下保持1h，即得单组份高导热率导电胶黏剂胶黏剂。本发明专利技术合成工艺简单，成本低；并具有强度高，耐高温，低收缩且导热导电性能优的特点。

A preparation method for high thermal conductivity conductive adhesive for high power LED package

The invention relates to a method for packaging high-power LED high thermal conductive adhesive preparation method of epoxy resin and toughening agent are added to a double planetary power mixing tank, stirring and open revolution speed dispersion, mixing 1H under certain temperature, adding the functionalized graphene materials and conductive silver powder stirring 1H, adding latent curing agent, stirring 1H, adding fumed silica, stirring 1H, keeping 1H under certain pressure, which is one component of high thermal conductivity of conductive adhesive adhesive. The invention has the advantages of simple synthesis process, low cost, high strength, high temperature resistance, low shrinkage and excellent heat conduction and electrical conductivity.

【技术实现步骤摘要】
一种用于大功率LED封装的高导热率导电胶黏剂的制备方法
本专利技术涉及一种用于大功率LED封装的高导热率导电胶黏剂的制备方法。
技术介绍
近年来，随着LED产业的兴起，LED半导体组件也越来越收到人们的重视，对LED的节能、环保以及寿命要求随之越来越高。目前市面上的LED器件寿命仅能达2～3万小时，但如果有很好的热传导和对流散热后，理论上LED器件寿命可达10万小时，因此胶水的低的导热率以及导电性差严重束缚了本行业发展。为了提高胶黏剂体系的导热导电性，往往选择昂贵原料，造成生产成本的增加。在大功率LED行业中，在组装上起到粘接作用的胶水要求更高的导热性能和导电性，高导热性和导电性被行业视为该行业的一个重要的指标，可以大大延长大功率LED使用寿命，而现阶段用于大功率LED的导热导电胶性能并不好，形成制约LED向大功率高亮度发展的瓶颈。现阶段市面上用于LED导电胶多采用导电球作为填充物，导电球所采用的包覆金属主要有金（Au）、镍（Ni）、银（Ag）、在镍上镀金、银、锡等合金。通常情况下纯金属填料的导热性一般随温度的升高而降低，所以纯金属填料不经常被应用在产热量大的大功率LED胶黏剂上面。而目前镀金工艺则存在一定弊端，污染环境，工艺复杂，成本较高，很难被广泛应用。由于电子在高分子与金属填料中的传播速度不同以及2者间存在界面和界面缺陷(如空隙)，因此电子在传递过程中会产生各种散射（如电子散射和缺陷散射），从而产生界面热阻。要获得高热导率的材料，必须尽量减少各种散射。而目前采用导电球作为导电填充的胶黏剂的导热性能并不好，而通过对填料的表面处理减少基体与填料之间的基面缺陷效果不佳，并且通过提高无机填充材料的含量来增加产成品的导热性是有限制的。近年来，碳材料因其具有较高的热导率，引起了研究者的关注常见碳材料有石墨(2000W/(m·K))，金刚石(2300W/(m·K))，炭黑、碳纳米管(CNT)(3000～3500W/(m·K))，石墨纳米片层等，碳纳米管有优异的导热性能，常被应用于LCD和OLED行业中胶黏剂的导电填料。但是，碳纳米管在使用中面临许多问题。虽然有研究表明，碳纳米管在填料体积f≤7%时，热导率提高50%～250%。但是碳纳米管并不能与基体良好耦合，其边界热阻达10m·K/W，导致热导率并不随添加量增大而明显提高。并且碳纳米管在工业应用中的成本仍旧很高，很难达到碳纳米管的定向排列，从而有效提高材料的热导率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种用于大功率LED封装的高导热率导电胶黏剂的制备方法，本专利技术解决胶黏剂导热率低，导电性能差的问题，粘接强度高，耐100℃高温，可大大延长大功率LED器件的使用寿命。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：将环氧树脂30～50份和增韧剂2～10份依次加入到双行星动力混合釜中，开启公转搅拌和高速分散，在温度为15～30℃条件下，搅拌1h，加入自制功能化石墨烯材料5～10份，搅拌1h，加入导电银粉30～70份，搅拌30min，再加入潜伏性固化剂5～20份，搅拌1h，加入气相二氧化硅0～2份，搅拌1h，开启真空泵抽真空1h，真空压力为0.01～0.098MPa，即得用于大功率LED封装的高导热率导电胶黏剂；所述公转搅拌转速为15～25r/min,高速分散转速为800～1500r/min；所述环氧树脂是3,4-环氧环己基甲酸酯、4，5～环氧环己烷～1，2～二甲酸二缩水甘油酯、双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂和酚醛树脂中的一种或任意比例的两种以上；所述增韧剂是丁腈橡胶、核壳增韧剂KaneAce@MX-125、Initialcreate@ICAM～8627和环绮化工S～2001中的一种或任意比例的两种以上；所述潜伏性固化剂为常州市马蹄莲树脂公司的双氰胺、艾迪科EH-4360S、EH～4357S、味之素PN～H、味之素PN～23和富士化学1020中的一种或任意比例的两种以上；所述气相二氧化硅选用卡博特公司的TS～720、EH～5、赢创公司的R202和赢创公司的A200中的一种或任意比例的两种以上；所述自制功能化石墨烯材料按照以下步骤进行：1）制备鳞片石墨烯溶液：向干燥的500ml圆底烧瓶中加入105.8g浓硫酸，放入2～8℃冰水浴中，加入1.25gNaNO3和2.5g鳞片石墨烯，搅拌1h，得溶液；2）将1.25g高锰酸钾加入到步骤1）所得的溶液中，在2～8℃冰水浴中搅拌2h，升温至30～40℃反应4h，滴加去离子水115ml，升温至98℃并保持，反应30min；3）依次加入0.35L50℃水和6.25ml的30%过氧化氢溶液，至分散液颜色由棕褐色变为亮黄色；4）趁热过滤，用0.5～0.75L盐酸溶液洗涤沉淀；5）透析：将步骤4）洗涤后的沉淀装入透析袋，放入去离子水中透析，至透析液显中性；6）超声波：将步骤5）沉淀0.26g加入到100ml去离子水中，在200W功率下超声3h，即得氧化石墨烯分散液；7）功能化石墨烯溶液的制备：称取2.35g联苯胺溶于30ml的无水乙醇中，得混合液，将混合液和步骤6）的氧化石墨烯分散液一起加入到三角烧瓶中，在温度为90℃的条件下回流10h，加入0.5ml水合肼继续回流10h；8）功能化石墨烯提取：用孔径为0.22μm的聚丙烯过滤膜抽滤，用无水乙醇洗涤滤渣3次，滤渣干燥后，得到联苯胺功能化石墨烯。优选地，步骤2）中高锰酸钾加入方式为分次分量加入。优选地，步骤4）中所述的盐酸溶液是盐酸和蒸馏水体积比1:10的溶液。优选地，银粉粒径为30微米和5微米粒径的任意比例组合。优选地，将3,4-环氧环己基甲酸酯5份、双酚A环氧树脂30份、核壳增韧剂KaneAce@MX-125:4份依次加入到双行星动力混合釜中，开启公转搅拌和高速分散，在温度为25℃条件下，搅拌1h，加入自制功能化石墨烯材料8份，搅拌1h，加入导电银粉42.5份，搅拌30min加入艾迪科潜伏性固化剂EH-4360S10份，搅拌1h，加入气相二氧化硅0.5份，搅拌1h，开启真空泵抽真空1h，真空压力为0.0988MPa，即得用于大功率LED封装的高导热率导电胶黏剂；所述公转搅拌转速为20r/min,高速分散转速为800r/min；所述自制功能化石墨烯材料按照以下步骤进行：1）制备鳞片石墨烯溶液：向干燥的500ml圆底烧瓶中加入105.8g浓硫酸，放入2～8℃冰水浴中，加入1.25gNaNO3和2.5g鳞片石墨烯，搅拌1h，得溶液；2）将1.25g高锰酸钾分5次加入到步骤1）所得的溶液中，在2～8℃冰水浴中搅拌2h，升温至35℃反应4h，滴加去离子水115ml，升温至98℃并保持，反应30min；3）依次加入0.35L50℃水和6.25ml的30%过氧化氢溶液，至分散液颜色由棕褐色变为亮黄色；4）趁热过滤，用0.6L盐酸溶液洗涤沉淀；5）透析：将步骤4）洗涤后的沉淀装入透析袋，放入去离子水中透析，至透析液显中性；6）超声波：将步骤5）沉淀0.26g加入到100ml去离子水中，在200W功率下超声3h，即得氧化石墨烯分散液；7）功能化石墨烯溶液的制备：称取2.35g联苯胺溶于30ml的无水乙醇中，得混合液，将混合液和步骤6）的氧化石墨烯分散液一起加入到三角烧瓶中，在温度为90℃的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大功率LED封装的高导热率导电胶黏剂的制备方法，其特征在于：将环氧树脂30～50份和增韧剂2～10份依次加入到双行星动力混合釜中，开启公转搅拌和高速分散，在温度为15～30℃条件下，搅拌1h，加入自制功能化石墨烯材料5～10份，搅拌1h，加入导电银粉30～70份，搅拌30min，再加入潜伏性固化剂5～20份，搅拌1h，加入气相二氧化硅0～2份，搅拌1h，开启真空泵抽真空1h，真空压力为0.01～0.098MPa，即得用于大功率LED封装的高导热率导电胶黏剂；所述公转搅拌转速为15～25r/min,高速分散转速为800～1500r/min；所述环氧树脂是3,4‑环氧环己基甲酸酯、4，5～环氧环己烷～1，2～二甲酸二缩水甘油酯、双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂和酚醛树脂中的一种或任意比例的两种以上；所述增韧剂是丁腈橡胶、核壳增韧剂Kane Ace@MX‑125、Initialcreate@ICAM～8627和环绮化工S～2001中的一种或任意比例的两种以上；所述潜伏性固化剂为常州市马蹄莲树脂公司的双氰胺、艾迪科EH‑4360S、EH～4357S、味之素PN～H、味之素PN～23和富士化学1020中的一种或任意比例的两种以上；所述气相二氧化硅选用卡博特公司的TS～720、EH～5、赢创公司的R202和赢创公司的A200中的一种或任意比例的两种以上；所述自制功能化石墨烯材料按照以下步骤进行：1）制备鳞片石墨烯溶液：向干燥的500ml圆底烧瓶中加入105.8g浓硫酸，放入2～8℃冰水浴中，加入1.25gNaNO3和2.5g鳞片石墨烯，搅拌1h，得溶液；将1.25g高锰酸钾加入到步骤1）所得的溶液中，在2～8℃冰水浴中搅拌2h，升温至30～40℃反应4h，滴加去离子水115ml，升温至98℃并保持，反应30min；3）依次加入0.35L50℃水和6.25ml的30%过氧化氢溶液，至分散液颜色由棕褐色变为亮黄色；4）趁热过滤，用0.5～0.75L盐酸溶液洗涤沉淀；5）透析：将步骤4）洗涤后的沉淀装入透析袋，放入去离子水中透析，至透析液显中性；6）超声波 ：将步骤5）沉淀0.26g加入到100ml去离子水中，在200W功率下超声3h，即得氧化石墨烯分散液；7）功能化石墨烯溶液的制备：称取2.35g联苯胺溶于30ml的无水乙醇中，得混合液，将混合液和步骤6）的氧化石墨烯分散液一起加入到三角烧瓶中，在温度为90℃的条件下回流10h，加入0.5ml水合肼继续回流10h；8）功能化石墨烯提取：用孔径为0.22μm的聚丙烯过滤膜抽滤，用无水乙醇洗涤滤渣3次，滤渣干燥后，得到联苯胺功能化石墨烯。...

【技术特征摘要】
1.一种用于大功率LED封装的高导热率导电胶黏剂的制备方法，其特征在于：将环氧树脂30～50份和增韧剂2～10份依次加入到双行星动力混合釜中，开启公转搅拌和高速分散，在温度为15～30℃条件下，搅拌1h，加入自制功能化石墨烯材料5～10份，搅拌1h，加入导电银粉30～70份，搅拌30min，再加入潜伏性固化剂5～20份，搅拌1h，加入气相二氧化硅0～2份，搅拌1h，开启真空泵抽真空1h，真空压力为0.01～0.098MPa，即得用于大功率LED封装的高导热率导电胶黏剂；所述公转搅拌转速为15～25r/min,高速分散转速为800～1500r/min；所述环氧树脂是3,4-环氧环己基甲酸酯、4，5～环氧环己烷～1，2～二甲酸二缩水甘油酯、双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂和酚醛树脂中的一种或任意比例的两种以上；所述增韧剂是丁腈橡胶、核壳增韧剂KaneAce@MX-125、Initialcreate@ICAM～8627和环绮化工S～2001中的一种或任意比例的两种以上；所述潜伏性固化剂为常州市马蹄莲树脂公司的双氰胺、艾迪科EH-4360S、EH～4357S、味之素PN～H、味之素PN～23和富士化学1020中的一种或任意比例的两种以上；所述气相二氧化硅选用卡博特公司的TS～720、EH～5、赢创公司的R202和赢创公司的A200中的一种或任意比例的两种以上；所述自制功能化石墨烯材料按照以下步骤进行：1）制备鳞片石墨烯溶液：向干燥的500ml圆底烧瓶中加入105.8g浓硫酸，放入2～8℃冰水浴中，加入1.25gNaNO3和2.5g鳞片石墨烯，搅拌1h，得溶液；将1.25g高锰酸钾加入到步骤1）所得的溶液中，在2～8℃冰水浴中搅拌2h，升温至30～40℃反应4h，滴加去离子水115ml，升温至98℃并保持，反应30min；3）依次加入0.35L50℃水和6.25ml的30%过氧化氢溶液，至分散液颜色由棕褐色变为亮黄色；4）趁热过滤，用0.5～0.75L盐酸溶液洗涤沉淀；5）透析：将步骤4）洗涤后的沉淀装入透析袋，放入去离子水中透析，至透析液显中性；6）超声波：将步骤5）沉淀0.26g加入到100ml去离子水中，在200W功率下超声3h，即得氧化石墨烯分散液；7）功能化石墨烯溶液的制备：称取2.35g联苯胺溶于30ml的无水乙醇中，得混合液，将混合液和步骤6）的氧化石墨烯分散液一起加入到三角烧瓶中，在温度为90℃的条件下回流10h，加入0.5ml水合肼继续回流10h；8）功能化石墨烯提取：用孔径为0.22μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，李峰，贺国新，张利文，
申请(专利权)人：烟台信友新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37