一种LED小尺寸芯片用导热绝缘固晶材料及其制备方法技术

本发明专利技术一种LED小尺寸芯片用导热绝缘固晶材料及其制备方法，其是由有机硅树脂、改性杂化树脂、交联剂、促进剂和导热填料等材料经混合搅拌真空脱泡而成。本发明专利技术通过合成有机硅树脂，并将其与光学级六元杂环三嗪结构的改性树脂结合，解决了有机硅固晶材料强度低和粘结性差的问题。另外，针对当前使用固晶材料热导率低，无法满足大功率小尺寸LED芯片的固晶散热需求问题，通过引入表面改性的高导热无机粉体，获得一种高导热且强粘结力的新型绝缘固晶材料，可广泛用于小尺寸LED芯片粘结。

A Thermal Conductive Insulating Crystal Fixing Material for LED Small Size Chips and Its Preparation Method

The invention relates to a heat conductive insulating crystallization material for small size LED chips and a preparation method thereof. The material is made of silicone resin, modified hybrid resin, crosslinking agent, accelerator and heat conducting filler by mixing, stirring and vacuum defoaming. The invention solves the problems of low strength and poor cohesiveness of silicone solidified material by synthesizing silicone resin and combining it with modified resin with optical grade six-membered heterocyclic triazine structure. In addition, in view of the low thermal conductivity of the current use of solidified materials, which can not meet the heat dissipation requirements of large power and small size LED chips, a new type of insulating and solidifying material with high thermal conductivity and strong bonding force is obtained by introducing surface modified high thermal conductivity inorganic powder, which can be widely used in the bonding of small size LED chips.

【技术实现步骤摘要】
一种LED小尺寸芯片用导热绝缘固晶材料及其制备方法
本专利技术属于新材料
，具体涉及到一种小尺寸LED芯片用导热绝缘固晶材料及其制备方法。
技术介绍
发光二极管(LightEmittingDiode)，简称LED，是一种可将电能转变为光能的半导体器件，属于固态光源。具有工作电压低、光效转化高、响应速度快、使用寿命长、安全可靠、节能环保等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、汽车、照明等领域。随着技术的不断提升，LED器件正朝着尺寸越来越小，性能越来越高的方向发展。2014年CREE就提出“高密度级LED封装技术大变革”的理念，高密度级LED封装器件将使得实现体积更小、照明性能更高、照明品质更佳、系统成本更低、照明设计更灵活、照明产品更富有创新性的新一代LED照明解决方案成为可能。特别是在LED显示领域尤为突出。随着人们对显示效果的追求，LED显示屏也在不断向着高清高密的方向发展。为了获得更好的观赏效果，人们对LED显示屏的画面要求从简单的全彩到逼真、还原色彩真实性，同时还要在更小的LED屏上实现清晰的图像显示。小间距LED显示屏应运而生。和传统LED显示屏不同的是，小间距LED作为一种高密度显示屏，随着间距不断趋于小型化，每平方米所需的灯珠数量会急剧上升，灯珠密度变得越来越高，对其可靠性也提出了严重的考验，对封装技术的要求也更为苛刻，尤其是固晶材料和固晶工艺。当前的LED固晶材料主要有环氧树脂和有机硅两种体系。对于环氧树脂其具有优良的粘结性、电绝缘性、密封性和介电性能，且成本比较低、配方灵活多变、易成型生产效率高等成为LED固晶的主流材料。但是，随着LED的亮度和功率不断提高以及白光LED的发展，对LED的固晶材料亦提出更高的要求，比如更高折光指数、高透光率、高导热性、耐紫外和热老化能力及低的热膨胀系数、离子含量和应力等。而环氧自身存在的吸湿性、易老化、耐热性差、高温和短波光照下易变色、固化的内应力大等缺陷暴露出来，大大影响和缩短LED器件的使用寿命。有机硅则具有高亮度大功率LED所需的抗紫外光性、热稳定性、耐候性及绝缘性等，使其成为白光/功率型LED固晶材料的理想选择。然而，随着芯片尺寸的减小，机械强度低、粘结性差的有机硅固晶材料已无法满足大功率小尺寸LED芯片的固晶需求。因此开发一种新型高强度、高粘结性、高可靠性固晶材料非常必要和迫切，对于我国功率型LED器件的研制与规模化生产具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术针对当前有机硅固晶材料存在强度低、粘结性差以及热导率低无法满足大功率小尺寸LED芯片的固晶散热需求问题，通过自主设计合成含有不饱和键和环氧基的有机硅树脂，并将其与光学级六元杂环三嗪结构的改性树脂结合，来解决有机硅固晶材料强度低和粘结性差的问题。另外，在上述树脂的基础上进一步引入表面改性的高导热无机粉体，来获得一种高导热高粘结性的绝缘固晶材料，可以满足大功率小尺寸LED芯片的固晶散热要求，并为此类材料的开发提供一种思路和方法。本专利技术一个方面提供了一种有机硅树脂，其为含有乙烯基、环氧基的有机硅聚合物，其结构通式如下：(ASiO1.5)x(BSiO0.5)y(CSiO0.5)z(SiO2)m，其中，A、B和C独立地选自CH3-、C6H5-、CH2＝CH-、CH2＝CH(Me)COO-、H-、环氧基中的基团，x+y+z+m＝1。在本专利技术的技术方案中，所述的有机硅树脂通过以下方法制备：将烷氧基硅烷溶解在有机溶剂中，滴加到水中进行水解缩合，反应完毕后除酸水层，再水洗至中性。具体为首先称取化学计量的烷氧基硅烷，将其倒入带有冷却、搅拌及加热装置的烧瓶中；然后在一定温度下缓慢滴加酸水溶液，滴加完毕，继续反应；再将反应物移入分液漏斗，静置、分层，去水层；再水洗至中性，减压蒸馏，得到无色透明的有机硅树脂。上述烷氧基硅烷选自三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三甲乙氧基硅烷、三苯基甲氧硅氧烷、三苯基乙氧硅氧烷、苯基二甲基甲氧基硅烷、苯基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等中的1种或多种。本专利技术另一个方面提供了有机硅树脂的制备方法，将烷氧基硅烷溶解在有机溶剂中，滴加到水中进行水解缩合，反应完毕后除酸水层，再水洗至中性。具体为首先称取化学计量的烷氧基硅烷，将其倒入带有冷却、搅拌及加热装置的烧瓶中；然后在一定温度下缓慢滴加酸水溶液，滴加完毕，继续反应；再将反应物移入分液漏斗，静置、分层，去水层；再水洗至中性，减压蒸馏，得到无色透明的有机硅树脂。在本专利技术的技术方案中，酸性水溶液为pH值小于6的水溶液，优选为pH值小于3的弱酸水溶液，更优选为pH值为2的醋酸水溶液。本专利技术再一个方面提供了有机硅树脂制备导热绝缘固晶材料中的用途。本专利技术再一个方面提供了：一种导热绝缘固晶材料：以重量份计，包含如下成分：有机硅树脂100份；改性杂化树脂5～50份；交联剂5～80份；促进剂0.01～5份；偶联剂1～10份；导热粉体；50～700份。在本专利技术的技术方案中，所述的导热绝缘固晶材料还包括功能性助剂，所述的功能性助剂选自阻聚剂、消泡剂、触变剂、抗氧化剂、抗紫外光线剂中的一种或多种。上述有机硅树脂是含有乙烯基、环氧基的有机硅聚合物，其结构通式如下：(ASiO1.5)x(BSiO0.5)y(CSiO0.5)z(SiO2)m，其中，A、B和C独立地选自CH3-、C6H5-、CH2＝CH-、CH2＝CH(Me)COO-、H-、环氧基中的任意一个或几个基团，x+y+z+m＝1。上述有机硅树脂由含不同官能团的烷氧基硅烷共水解制备而得，方法为将烷氧基硅烷溶解在有机溶剂中，滴加到水中进行水解缩合，反应完毕后除酸水层，再水洗至中性。具体为首先称取化学计量的烷氧基硅烷，将其倒入带有冷却、搅拌及加热装置的烧瓶中；然后在一定温度下缓慢滴加酸水溶液，滴加完毕，继续反应；再将反应物移入分液漏斗，静置、分层，去水层；再水洗至中性，减压蒸馏，得到无色透明的有机硅树脂。上述烷氧基硅烷选自三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三甲乙氧基硅烷、三苯基甲氧硅氧烷、三苯基乙氧硅氧烷、苯基二甲基甲氧基硅烷、苯基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机硅树脂，其特征在于，其为含有乙烯基、环氧基的有机硅聚合物，其结构通式为(ASiO1.5)x(BSiO0.5)y(CSiO0.5)z(SiO2)m，其中，A、B和C独立地选自CH3‑、C6H5‑、CH2＝CH‑、CH2＝CH(CH3)COO‑、H‑、环氧基中的基团，x+y+z+m＝1。

【技术特征摘要】
1.一种有机硅树脂，其特征在于，其为含有乙烯基、环氧基的有机硅聚合物，其结构通式为(ASiO1.5)x(BSiO0.5)y(CSiO0.5)z(SiO2)m，其中，A、B和C独立地选自CH3-、C6H5-、CH2＝CH-、CH2＝CH(CH3)COO-、H-、环氧基中的基团，x+y+z+m＝1。2.权利要求1所述的有机硅树脂的制备方法，其包括以下步骤：将烷氧基硅烷在酸性水溶液中进行水解缩合，反应完毕后除酸水层，再水洗至中性，得到有机硅树脂；优选地，烷氧基硅烷选自三甲基甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三甲乙氧基硅烷、三苯基甲氧硅氧烷、三苯基乙氧硅氧烷、苯基二甲基甲氧基硅烷、苯基二甲基乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基甲基二乙氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等中的1种或多种；优选地，酸性水溶液为pH值小于6的水溶液，更优选为pH值小于3的弱酸水溶液。3.权利要求1所述的有机硅树脂或权利要求2制备方法得到的有机硅树脂，在制备导热绝缘固晶材料中的用途。4.一种导热绝缘固晶材料，以重量份计，包含如下成分：权利要求1所述的有机硅树脂或权利要求2制备方法得到的有机硅树脂100份；改性杂化树脂5～50份；交联剂5～80份；促进剂0.01～5份；偶联剂1～10份；导热粉体；50～700份；优选地，其还包括其他功能助剂，所述其他功能助剂更优选选自阻聚剂、消泡剂、触变剂、抗氧化剂、抗紫外光线剂中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保坦，朱朋莉，孙蓉，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44