一种高粘结力LED用有机硅固晶胶的制作方法

一种高粘结力led用有机硅固晶胶
技术领域
1.本发明属于界面粘接材料制备技术领域，具体涉及一种高粘接力耐老化led用甲基有机硅固晶胶。


背景技术：

2.在白光led领域，甲基有机硅固晶胶由于其优异的耐老化黄变性能，被广泛应用于led芯片与支架镀银层的粘接场景，但由于其自身主体硅氧键极性较弱导致粘接性较差，只能应用于部分大尺寸led芯片的粘接。而当其应用于小尺寸芯片时由于粘接力不足在经过后续焊线工艺时会出现拔晶、掉晶等问题，导致焊线失败。


技术实现要素：

3.本发明提供一种高粘结力led用有机硅固晶胶，提升了有机硅固晶胶的粘接性能，使其能稳定应用于诸如7*17mil2、9*18mil2等小尺寸芯片的固晶场景，所得固晶胶胶饼硬度达到邵氏65d以上，热态推力达到130。
4.本发明所述高粘结力led用有机硅固晶胶，其原料以质量份数计，包括以下组分：
[0005][0006]
所述乙烯基有机硅树脂为支链状、网状或体形烯基有机聚硅氧烷；
[0007]
所述含氢交联剂为支链状、网状或体形有机氢聚硅氧烷；
[0008]
所述粘合力促进剂a为多支链网状补强型改性聚硅氧烷；
[0009]
所述粘合力促进剂b为线性侧链型改性聚硅氧烷；
[0010]
所述触变剂为气相二氧化硅；如疏水性气相二氧化硅、亲水性气相二氧化硅。
[0011]
所述抑制剂为炔醇类抑制剂，如1-乙炔基-1-环己醇，2-甲基-3-丁炔-2-醇，3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2-乙炔基丁-2-醇、3-苯基-1-丁烯-3-醇和1-乙炔基-1-环戊醇等
[0012]
所述催化剂为卡斯特铂金催化剂。
[0013]
乙烯基硅树脂所用原料及工艺：
[0014]
所述乙烯基硅树脂由以下原料，以下质量份数比，经水解缩聚法合成：
[0015][0016]
所述烷基硅氧烷选自：六甲基二硅氧烷、甲氧基三甲基硅烷、甲氧基三乙基硅烷、乙氧基三甲基硅烷、乙氧基三乙基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、甲基乙基二甲氧基硅烷、甲基乙基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯。
[0017]
所述烯基硅烷选自：乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、二乙烯基四甲基二硅氧烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙基乙烯基二甲氧基硅烷、乙基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
[0018]
所述催化剂1选自：如硫酸、盐酸、三氟乙酸、三氟甲基磺酸、硫酸活化的粘土、阳离子交换树脂、钛酸酯、二月桂酸二丁基锡二(乙酰乙酸乙酯)铝酸二异丙酯、二(乙酰丙酮)铝酸二异丙酯。
[0019]
所述催化剂2选自：氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、碳酸氢钠、碳酸钠、四甲基氢氧化铵、三甲基乙基氢氧化铵、四甲基氢氧化鏻、四乙基氢氧化鏻、氯化磷腈。
[0020]
含氢交联剂所用原料及工艺：
[0021]
所述含氢交联剂由以下原料，以以下质量份数比，经水解缩聚法合成：
[0022]
烷基硅氧烷60-140，
[0023]
氢基硅氧烷10-80，
[0024]
催化剂30.1-15，
[0025]
去离子水80-180；
[0026]
所述烷氧基硅烷选自：六甲基二硅氧烷、甲氧基三甲基硅烷、甲氧基三乙基硅烷、乙氧基三甲基硅烷、乙氧基三乙基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、甲基乙基二甲氧基硅烷、甲基乙基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯。
[0027]
所述氢基硅烷选自：四-(二甲氢硅氧基)硅烷、四甲基二氢硅氧烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、二甲基甲氧基硅烷。
[0028]
所述催化剂3选自：硫酸、甲酸、乙酸、硼酸、盐酸、三氟乙酸、三氟甲基磺酸、硫酸活化的粘土、阳离子交换树脂、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、碳酸氢钠、碳酸钠、四甲基氢氧化铵、三甲基乙基氢氧化铵、氯化磷睛、钛酸酯、四甲基氢氧化鏻、四乙基氢氧化鏻、二(乙酰乙酸乙酯)铝酸二异丙酯、二(乙酰丙酮)铝酸二异丙酯。
[0029]
所述粘合力促进剂a由以下原料，以以下质量份数比，经水解缩聚法合成；
[0030][0031]
所述烷基硅烷选自：六甲基二硅氧烷、甲氧基三甲基硅烷、甲氧基三乙基硅烷、乙氧基三甲基硅烷、乙氧基三乙基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、甲基乙基二甲氧基硅烷、甲基乙基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯。
[0032]
所述烯基硅氧烷选自：乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、二乙烯基四甲基二硅氧烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙基乙烯基二甲氧基硅烷、乙基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷。
[0033]
所述硅烷偶联剂选自：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、β-(3、4环氧环己基)-乙基三乙氧基硅烷、β-(3、4环氧环己基)-乙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基硅烷三醇、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷。
[0034]
乙烯基硅树脂、含氢交联剂、粘结力促进剂a中均使用到烷基硅氧烷，其所使用的烷基硅氧烷相同或不同均可。
[0035]
乙烯基硅树脂和粘结力促进剂a均使用到烯基硅氧烷，其所使用的烯基硅氧烷相同或不同均可。
[0036]
所述粘合力促进剂b由以下原料，以以下质量份数比，经硅氢加成法合成；
[0037][0038]
所述含氢硅油选自：侧链型含氢硅油、端含氢硅油、或混合链含氢硅油；
[0039]
所述烯基硅烷偶联剂选自：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基苄基氨基乙基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、环氧乙烯基环己烷、烯丙基缩水甘油醚、4-乙烯基芐基缩水甘油醚；
[0040]
所选氯铂酸中铂浓度为6000ppm。
[0041]
所述高粘结力led用有机硅固晶胶的制备方法：将上述乙烯基有机硅树脂、含氢交联剂、粘合力促进剂a、粘合力促进剂b混合均匀后，加入触变剂通过高速搅拌机搅拌分散，
加入抑制剂和催化剂后通过行星搅拌釜混合均匀出料灌装。
[0042]
上述高粘结力led用有机硅固晶胶应用于白光led领域发光芯片与支架镀银层的粘接；通过固晶机使用所述高粘结力led用有机硅固晶胶将芯片粘接后置于烘箱中160℃烘烤3h完成固化，之后进行焊线、封装等工序。
[0043]
本发明所述高粘结力led用有机硅固晶胶具有下述有益效果：
[0044]
1、通过独特的分子结构设计和合成工艺的优化，合成了具有特定分子结构和极性官能团的粘合力促进剂，增强了固晶胶对于芯片底部氧化铝和支架表面镀银层的粘接性；
[0045]
2、通过不同粘合力促进剂的组合及配方优化，大幅提高甲基有机硅固晶胶的粘接能力。
具体实施方式：
[0046]
(一)乙烯基有机硅树脂合成
[0047]
乙烯基有机硅树脂的制备包含以下步骤：按重量计称取表一除去离子水和催化剂外的各组分至反应容器中；使用加热装置对反应容器进行加热至86℃，同时使用电动搅拌器搅拌物料，将催化剂1溶于水中混合均匀后倒入恒压漏斗中，通过恒压漏斗向反应容器中滴加该酸水混合液，结束后恒温反应8h后，静置分液去除水层。设定温度升至136℃，向反应容器中加入催化剂2继续反应12h后水洗出料；
[0048]
表一含乙烯基有机硅树脂原料及用量表
[0049][0050][0051]
(二)含氢交联剂合成
[0052]
含氢交联剂的制备包含以下步骤：按重量计称取表三除去催化剂外的各组分至反应容器中；使用加热装置对反应容器进行加热至50℃，同时使用搅拌器搅拌物料，将催化剂1溶于少量水中混合均匀后加入反应容器中，恒温反应5h后，升温至85℃，继续反应9h，反应结束后水洗出料；
[0053]
表二含氢交联剂原料及用量表
[0054][0055]
(三)粘合力促进剂a合成
[0056]
粘合力促进剂a的制备包括以下步骤：按重量计称取无水乙醇、烷氧基硅烷、硅烷偶联剂至反应容器中；使用加热装置对反应容器进行加热设定温度45℃，使用搅拌器搅拌物料，加入催化剂4，反应4h后，使用恒压滴液漏斗向反应容器中滴加烯基硅氧烷，滴加结束后恒温反应8h后水洗出料；
[0057]
表三粘合力促进剂a原料及用量表
[0058][0059][0060]
(四)粘合力促进剂b合成
[0061]
粘合力促进剂b的制备包括以下步骤：按表4的重量比例称取烯基硅烷偶联剂、环己烷、置于反应容器中；使用加热装置对反应容器进行加热至50℃，并使用电动搅拌器对反应容器中物料进行搅拌，将负载型铂金催化剂加入反应容器中，使用蠕动泵该反应容器中滴加含氢硅油，滴加结束后升温至60℃继续反应8h后过真空脱除环己烷出料。
[0062]
表四粘合力促进剂b原料及用量表
[0063][0064]
(五)实施例
[0065]
按比例称取原料乙烯基有机硅树脂，含氢交联剂，粘合力促进剂a，粘合力促进剂b于室温下初步混匀后，加入触变剂高速分散搅拌混匀，再加入抑制剂、催化剂于行星搅拌釜中搅拌混匀4h后出料，制得甲基有机硅固晶胶。
[0066]
原料表参见表5
[0067][0068]
原料用量表参见表6
[0069]
[0070][0071]
(六)检测例
[0072]
邵氏硬度检测数据依据国标
[0073]
gb/t 2411-2008塑料和硬橡胶使用硬度计测定压痕硬度(邵氏硬度)使用仪器为邵氏硬度计
[0074]
推力测试方法为：led芯片固晶完成后使用键合力测试机测试芯片推力,冷态推力测试温度25℃，热态推力测试温度150℃
[0075]
芯片：兆驰7*17mil2芯片固晶支架：良友pct支架
[0076]
键合力测试机型号：mfm1200l(瑞茵香港)
[0077]
获得检测数据参见表6
[0078]
表6实施例所得固晶胶性能测试数据
[0079]
[0080]

技术特征：
1.一种高粘结力led用有机硅固晶胶，其特征在于，其原料以质量份数计，包括以下组分：乙烯基有机硅树脂
ꢀꢀꢀꢀ
35-80，含氢交联剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
15-50，粘合力促进剂a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1-6，粘合力促进剂b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1-6，触变剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1-5，抑制剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.1-2，催化剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.1-2；所述乙烯基有机硅树脂为支链状、网状或体形烯基有机聚硅氧烷；所述含氢交联剂为支链状、网状或体形有机氢聚硅氧烷；所述粘合力促进剂a为多支链网状补强型改性聚硅氧烷；所述粘合力促进剂b为线性侧链型改性聚硅氧烷；所述触变剂为气相二氧化硅；所述抑制剂为炔醇类抑制剂，选自1-乙炔基-1-环己醇，2-甲基-3-丁炔-2-醇，3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、2-乙炔基丁-2-醇 、3-苯基-1-丁烯-3-醇和/或1-乙炔基-1-环戊醇；所述催化剂为卡斯特铂金催化剂。2.根据权利要求1所述的高粘结力led用有机硅固晶胶，其特征在于，所述乙烯基硅树脂由以下原料，以下质量份数比，经水解缩聚法合成：烷基硅氧烷
ꢀꢀꢀ
50-100，烯基硅氧烷
ꢀꢀꢀ
10-60，催化剂1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.1-10，催化剂2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.1-10，去离子水
ꢀꢀꢀꢀꢀ
40-200；所述烷基硅氧烷选自：六甲基二硅氧烷、甲氧基三甲基硅烷、甲氧基三乙基硅烷、乙氧基三甲基硅烷、乙氧基三乙基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、甲基乙基二甲氧基硅烷、甲基乙基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和/或正硅酸甲酯；所述烯基硅烷选自：乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、二乙烯基四甲基二硅氧烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙基乙烯基二甲氧基硅烷、乙基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷；所述催化剂1选自：如硫酸、盐酸、三氟乙酸、三氟甲基磺酸、硫酸活化的粘土、阳离子交换树脂、钛酸酯、二月桂酸二丁基锡二（乙酰乙酸乙酯）铝酸二异丙酯、二（乙酰丙酮）铝酸二异丙酯 ；所述催化剂2选自：氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、碳酸氢钠、碳酸钠、四甲基氢氧化铵、三甲基乙基氢氧化铵、四甲基氢氧化鏻、四乙基氢氧化鏻、氯化磷腈。3.根据权利要求1所述的高粘结力led用有机硅固晶胶，其特征在于，所述含氢交联剂由以下原料，以以下质量份数比，经水解缩聚法合成：烷基硅氧烷
ꢀꢀ
60-140，氢基硅氧烷
ꢀꢀ
10-80，
催化剂3
ꢀꢀꢀꢀ
0.1-15 ，去离子水
ꢀꢀꢀ
80-180 ；所述烷氧基硅烷选自：六甲基二硅氧烷、甲氧基三甲基硅烷、甲氧基三乙基硅烷、乙氧基三甲基硅烷、乙氧基三乙基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、甲基乙基二甲氧基硅烷、甲基乙基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和/或正硅酸甲酯；所述氢基硅烷选自：四-（二甲氢硅氧基）硅烷、四甲基二氢硅氧烷、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷和/或二甲基甲氧基硅烷；所述催化剂3选自：硫酸、甲酸、乙酸、硼酸、盐酸、三氟乙酸、三氟甲基磺酸、硫酸活化的粘土、阳离子交换树脂、氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、碳酸氢钠、碳酸钠、四甲基氢氧化铵、三甲基乙基氢氧化铵、氯化磷睛、钛酸酯、四甲基氢氧化鏻、四乙基氢氧化鏻、二（乙酰乙酸乙酯）铝酸二异丙酯和/或二（乙酰丙酮）铝酸二异丙酯 。4.根据权利要求1所述的高粘结力led用有机硅固晶胶，其特征在于，所述粘合力促进剂a由以下原料，以以下质量份数比，经水解缩聚法合成；烷基硅氧烷
ꢀꢀꢀꢀ
30-70，烯基硅氧烷
ꢀꢀꢀꢀ
10-50，硅烷偶联剂
ꢀꢀꢀꢀ
40-120，无水乙醇
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
80-260，催化剂4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.4-8；所述烷基硅烷选自：六甲基二硅氧烷、甲氧基三甲基硅烷、甲氧基三乙基硅烷、乙氧基三甲基硅烷、乙氧基三乙基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、甲基乙基二甲氧基硅烷、甲基乙基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和/或正硅酸甲酯；所述烯基硅氧烷选自：乙烯基二甲基甲氧基硅烷、乙烯基二甲基乙氧基硅烷、二乙烯基四甲基二硅氧烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、乙基乙烯基二甲氧基硅烷、乙基乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和/或乙烯基三乙氧基硅烷；所述硅烷偶联剂选自：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、β-（3、4环氧环己基）-乙基三乙氧基硅烷、β-（3、4环氧环己基）-乙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基硅烷三醇、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷和/或γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷。5.根据权利要求1所述的高粘结力led用有机硅固晶胶，其特征在于，所述粘合力促进剂b由以下原料，以以下质量份数比，经硅氢加成法合成；含氢硅油
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
50-200，烯基硅烷偶联剂
ꢀꢀꢀꢀ
10-90，环己烷
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
300-450，氯铂酸
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
0.1-5；所述含氢硅油选自：侧链型含氢硅油、端含氢硅油或混合链含氢硅油；
所述烯基硅烷偶联剂选自：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（2-甲氧乙氧基）硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基苄基氨基乙基氨丙基三甲氧基硅烷、γ-二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、环氧乙烯基环己烷、烯丙基缩水甘油醚和/或4-乙烯基芐基缩水甘油醚；所选氯铂酸中铂浓度为6000ppm。6.权利要求1所述高粘结力led用有机硅固晶胶的制备方法，其特征在于，将上述乙烯基有机硅树脂、含氢交联剂、 粘合力促进剂a、粘合力促进剂b混合均匀后，加入触变剂通过高速搅拌机搅拌分散，加入抑制剂和催化剂后通过行星搅拌釜混合均匀出料，既得所述高粘结力led用有机硅固晶胶。

技术总结
本发明公开了一种高粘结力LED用有机硅固晶胶，其原料以质量份数计，包括以下组分：乙烯基有机硅树脂35-80，含氢交联剂15-50，粘合力促进剂A1-6，粘合力促进剂B1-6，触变剂1-5，抑制剂0.1-2，催化剂0.1-2。本发明所述高粘结力LED用有机硅固晶胶提升了有机硅固晶胶的粘接性能，使其能稳定应用于诸如7*17mil2、9*18mil2等小尺寸芯片的固晶场景，其固晶胶胶饼硬度达到邵氏65D以上；热态推力达130gf以上，冷态推力达到200gf以上。冷态推力达到200gf以上。


技术研发人员：何锦华 梁超 罗强 李树亚
受保护的技术使用者：江苏博睿光电股份有限公司
技术研发日：2022.12.31
技术公布日：2023/10/8