Led用無溶劑單組分有機矽導電膠及其製備方法
2023-10-06 08:13:14 6
專利名稱：Led用無溶劑單組分有機矽導電膠及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種LED用無溶劑單組分有機矽導電膠及其製備方法。
背景技術：
LED晶片封裝過程中，晶片表面打金線的工藝要求使用的導電膠必須具有良好的耐熱性，能夠承受260°C 1分鐘的加工條件。雖然，環氧類導電膠粘劑可以通過結構以及固化劑的調整，使耐熱溫度能夠滿足打金線的工藝要求。但是往往環氧膠粘劑固化後收縮應力大，容易破壞晶片；玻璃化轉變溫度往往高於90°C，處於玻璃態的膠層硬度大，鉛筆硬度往往大於5H，沒有一定的彈性，因此在運輸以及實際使用中，無法吸收外部的衝擊，受到衝擊容易導致晶片的脫落。並且環氧粘結劑往往不耐紫外光，因此不適合用於能發射紫外波長的LED，以及在戶外使用，將紫外光將會縮短LED器件的使用壽命。矽氧烷類膠粘劑所具有的矽氧的主鏈結構，具有較強的耐紫外性，因此可以適合用於任何場合。這種組成物固化後，收縮率小，不易產生膠層應力，因此不會破壞晶片；並且玻璃化溫度為10°c，低於室溫，因此處於橡膠態的膠層很軟，鉛筆硬度在7B，並且具有一定的彈性，能夠吸收衝擊波。然而，日本信越化學工業(信越* U 二一 >)的SMPjSOOL，日本藤倉化成(藤倉化成)的單組分含溶劑有機矽導電膠(D0TITE的XA-819A和FX-730)，在固化過程中，溶劑的揮發會在膠層中產生氣孔，而這些密密麻麻的小氣孔會降低晶片的粘結強度；溶劑揮發不完全，吸附在發光晶片上將會對LED器件的光通量等產生一定負面影響； 揮發的溶劑會對環境造成汙染。並且在使用過程中，單組分含溶劑有機矽導電膠的溶劑會逐漸的揮發，因此膠液的粘度會逐漸增加，不僅影響了操作工藝，而且為了保證操作工藝的穩定，就需不同的補加溶劑，揮發性溶劑的使用會對環境以及操作人員產生危害。
發明內容
本發明的目的是提供一種在固化過程中無溶劑的揮發，不僅不會危害環境和操作人員，而且不會在膠層中產生氣孔，影響晶片的粘結強度的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠。本發明的另一目的在於提供LED用無溶劑單組分有機矽導電膠的製備方法。本發明提供的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠，包含具有以下重量份的組分
乙烯矽油10 --30 ；固化劑含氫矽油1 10 ；固化促進劑1 5 ；銀粉導電填料60 --80 ；界面補強劑矽烷偶聯劑0. 5 5 ；矽烷補強填料二氧化矽1 8 ；阻聚劑0. 1 5。 根據本發明，所述乙烯矽油為乙烯基含量0. 3%的乙烯基矽油、乙烯基含量1%的乙
3烯基矽油、乙烯基含量1的乙烯基矽油、乙烯基含量3%的乙烯基矽油中的一種或者多種混合物。根據本發明，所述固化劑含氫矽油為Si-H鍵含量1%的含氫矽油、Si-H鍵含量5% 的含氫矽油、Si-H鍵含量10%的含氫矽油、Si-H鍵含量15%的含氫矽油中的一種。根據本發明，所述固化促進劑為氯鉬酸乙烯基矽氧烷絡合物、氯鉬酸甲基乙烯基矽氧烷絡合物、氯鉬酸四氫呋喃絡合物、氯鉬酸鄰苯二甲酸二乙酯絡合物中的一種或者多種混合物。根據本發明，所述導電填料為顆粒D90小於50微米的片狀銀粉、球狀銀粉、無定型銀粉中的一種或者它們的混合物。根據本發明，所述界面補強劑矽烷偶聯劑為乙烯基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷中的一種或者多種混合物。根據本發明，所述矽烷補強填料為粒徑為通過3200目篩網的氣相法二氧化矽、通過400目篩網的沉澱法二氧化矽中的一種或者它們的混合物。根據本發明，所述阻聚劑為N- 二甲基甲醯胺、N, N, N』 N』 -四甲基乙二胺、四甲基胍羧酸酯、三苯基膦、二亞甲碸中的一種或者多種混合物。本發明提供的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠的製備方法，包括以下步驟
(a)、將所述固化促進劑加熱到60 80°C，邊攪拌邊加入所述阻聚劑，混合均勻後，冷
卻至室溫；
(b)、加入所述乙烯矽油、所述固化劑含氫矽油、所述界面補強劑矽烷偶聯劑、所述矽烷補強填料二氧化矽，攪拌混合均勻；
(C)、加入所述銀粉導電填料，攪拌混合均勻； (d)、採用三棍研磨機研磨3遍。進一步的，所述三棍研磨機的輥間距小於50微米。本發明的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠製備方法簡單、工藝穩定，符合環保要求，而且產品在應用固化過程中無溶劑的揮發，不僅不會危害環境和操作人員；而且不會在膠層中產生氣孔，影響晶片的粘結強度。由於不含溶劑，在室溫下，膠液的粘度變化緩慢， 室溫下的粘度增加25%的時間長達2個星期，保證了操作工藝的穩定；適用於LED，集成電路以及分離器件晶片的封裝和石英晶體振蕩器的封裝。
具體實施例方式以下結合具體實施例，對本發明做進一步說明。應理解，以下實施例僅用於說明本發明而非用於限制本發明的範圍。在以下實施例中，所用銀粉導電填料顆粒的D90小於50微米。實施例1
向裝有高速攪拌器和溫度計的300ml不鏽鋼容器裝入鉬金屬類固化促進劑氯鉬酸乙烯基矽氧烷絡合物lg，在攪拌下加熱至60、0° C，接著加入阻聚劑N-二甲基甲醯胺0. Ig, 混合30分鐘混合均勻後，冷卻至室溫後，加入乙烯基含量0. 3%的乙烯基矽油20g，固化劑 Si-H鍵含量1%的含氫矽油10g，界面補強劑乙烯基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基矽烷 2g，補強填料過3200目篩網氣相法二氧化矽3g後攪拌混合10分鐘以上混合均勻後，再加入導電填料片狀銀粉70g，攪拌混合10分鐘以上混合均勻，最後用輥間距小於50微米的三棍研磨機進行研磨3遍製得LED用無溶劑單組分有機矽導電膠。本實施例製備得到的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠應用工藝是通過針筒分配器進行點膠完成的。經測試，本實施例製備的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠粘度為lOOPa. s(25 ° C)，室溫下粘度增加25%時間為2個星期，於150° C固化1小時後，固化時熱失重為0. 9%，2 mm X 2 mm晶片推力為5. 5 Kgf (25 ° C)，體積電阻率為1.0 X 10_4 W. cm，玻璃化轉變溫度為10°C，鉛筆硬度為7B，粘結物的熱分解溫度( 熱失重)為 300° C。本實施例製備的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠在0° C貯存6個月後粘度為 lOOPa. s (25° C)，室溫下粘度增加25%時間為2個星期，於150° C固化1小時後，固化時熱失重為0. 91%，2 mm X 2 mm晶片推力為5.0 Kgf (25° C)，體積電阻率為1. 05 X IO^4W. cm，玻璃化轉變溫度為10°C，鉛筆硬度為7B，粘結物的熱分解溫度( 熱失重)為302° C。實施例2
除LED用無溶劑單組分有機矽導電膠組成變化為乙烯基含量1%的乙烯基矽油10g，固化劑Si-H鍵含量5%的含氫矽油5g，界面補強劑乙烯基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基矽烷2g，補強填料過400目篩網沉澱法二氧化矽7g，鉬金屬類固化促進劑氯鉬酸甲基乙烯基矽氧烷絡合物2g，阻聚劑N- 二甲基甲醯胺3g，導電填料片狀銀粉60g外，其他操作步驟同實施例1。本實施例製備得到的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠應用工藝是通過針筒分配器進行點膠完成的。經測試，本實施例製備的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠粘度為 90Pa. s(25° C)，室溫下粘度增加25%時間為2個星期，於150° C固化1小時後，固化時熱失重為0. 95%，2 mm X 2 mm晶片推力為5. 2 Kgf (25° C)，體積電阻率2.0 X 1 (T4W. cm， 玻璃化轉變溫度5°C，鉛筆硬度為7B，粘結物的熱分解溫度( 熱失重)為310° C。該LED用無溶劑單組分有機矽導電膠在0° C貯存6個月後粘度92 . 425° C)， 室溫下粘度增加25%時間為2個星期，於150° C固化1小時後，固化時熱失重為0. 95%，2 mm X 2 mm晶片推力為5.0 Kgf (25° C)，體積電阻率2. 2 X 10_4W. cm，玻璃化轉變溫度 10°C，鉛筆硬度為7B，粘結物的熱分解溫度( 熱失重)為311° C。實施例3
除LED用無溶劑單組分有機矽導電膠組成變化為乙烯基含量0. 3%的乙烯基矽油20g， 乙烯基含量1%的乙烯基矽油10g，固化劑Si-H鍵含量5%的含氫矽油3g，界面補強劑乙烯基三乙氧基矽烷0. 5g，補強填料過3200目篩網氣相法二氧化矽lg，過400目篩網沉澱法二氧化矽7g，鉬金屬類固化促進劑氯鉬酸四氫呋喃絡合物1. 5g，阻聚劑N，N, N』 N』 -四甲基乙二胺5g，導電填料片狀銀粉65g外，其他操作步驟同實施例1。本實施例製備得到的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠應用工藝是通過針筒分配器進行點膠完成的。經測試，本實施例製備的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠粘度為 IlOPa. s (25° C)，室溫下粘度增加25%時間為3個星期，於150° C固化1小時後，固化時熱失重為0. 8%，2 mm X 2 mm晶片推力為6.0 Kgf (25° C)，體積電阻率1.5 X 10_4W. cm， 玻璃化轉變溫度10°C，鉛筆硬度為7B，粘結物的熱分解溫度( 熱失重)為350° C。該LED用無溶劑單組分有機矽導電膠在0° C貯存6個月後粘度為115Pa.s (25° C)，室溫下粘度增加25%時間為2個星期，於150° C固化1小時後，固化時熱失重為0. 9%，2 mm X 2 mm晶片推力為5. 8 Kgf (25° C)，體積電阻率1.55 X 1(T4W. cm，玻璃化轉變溫度10°C，鉛筆硬度為7B，粘結物的熱分解溫度( 熱失重)為352° C。實施例4
除LED用無溶劑單組分有機矽導電膠組成變化為乙烯基含量1%的乙烯基矽油20g，固化劑Si-H鍵含量10%的含氫矽油3g，界面補強劑乙烯基三甲氧基矽烷2. 5g，補強填料過 3200目篩網氣相法二氧化矽lg，鉬金屬類固化促進劑氯鉬酸鄰苯二甲酸二乙酯絡合物5g， 阻聚劑四甲基胍羧酸酯lg，三苯基膦2g，導電填料無定形銀粉50g，球狀銀粉30g外，其他操作步驟同實施例1。本實施例製備得到的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠應用工藝是通過針筒分配器進行點膠完成的。經測試，本實施例製備的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠粘度為 150Pa. s(25° C)，室溫下粘度增加25%時間為3個星期，於150° C固化1小時後，固化時熱失重為0.85%，2 mm X 2 mm晶片推力為6.0 Kgf (25° C)，體積電阻率0.95 X IO^4W. cm，玻璃化轉變溫度10°C，鉛筆硬度為7B，粘結物的熱分解溫度( 熱失重)為360° C。 該LED用無溶劑單組分有機矽導電膠在0° C貯存6個月後粘度152Pa. 425° C)，室溫下粘度增加25%時間為3個星期，於150° C固化1小時後，固化時熱失重為0. 9%，2 mm X 2 mm晶片推力為5. 8 Kgf C)，體積電阻率1.0 X 10_4W. cm，玻璃化轉變溫度10°C，鉛筆硬度為7B，粘結物的熱分解溫度( 熱失重)為358° C。實施例5
除LED用無溶劑單組分有機矽導電膠組成變化為乙烯基含量3%的乙烯基矽油5g，乙烯基含量0. 3%的乙烯基矽油15g，固化劑Si-H鍵含量15%的含氫矽油1. 5g，界面補強劑乙烯基三乙氧基矽烷2g，乙烯基三甲氧基矽烷3g，補強填料過3200目篩網氣相法二氧化矽5g， 鉬金屬類固化促進劑氯鉬酸乙烯基矽氧烷絡合物5g，阻聚劑二亞甲碸2g，導電填料片狀銀粉80g外，其他操作步驟同實施例1。本實施例製備得到的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠應用工藝是通過針筒分配器進行點膠完成的。經測試，本實施例製備的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠粘度為 125Pa. s(25° C)，室溫下粘度增加25%時間為2個星期，於150° C固化1小時後，固化時熱失重為0.95%，2 mm X 2 mm晶片推力為5. 5 Kgf (25° C)，體積電阻率0.8 X 1 (T4W. cm， 玻璃化轉變溫度5°C，鉛筆硬度為7B，粘結物的熱分解溫度( 熱失重)為320° C。該LED用無溶劑單組分有機矽導電膠在0°C貯存6個月後粘度127Pa. 425° C)， 室溫下粘度增加25%時間為2個星期，於150° C固化1小時後，固化時熱失重為0. 95%，2 mm X 2 mm晶片推力為5.0 Kgf C)，體積電阻率0.82 X 10_4W. cm，玻璃化轉變溫度 5°C，鉛筆硬度為7B，粘結物的熱分解溫度( 熱失重)為322° C。實施例6
除LED用無溶劑單組分有機矽導電膠組成變化為乙烯基含量0. 3%的乙烯基矽油15g， 乙烯基含量洲的乙烯基矽油5g，乙烯基含量3%的乙烯基矽油1. 5g，固化劑Si-H鍵含量15% 的含氫矽油1. 0g，界面補強劑乙烯基三乙氧基矽烷5g，補強填料過3200目篩網氣相法氧化矽3g，鉬金屬類固化促進劑氯鉬酸乙烯基矽氧烷絡合物3g，氯鉬酸四氫呋喃絡合物lg，阻聚劑N，N，N』 N』 -四甲基乙二胺2g，導電填料片狀銀粉80g外，其他操作步驟同實施例1。
本實施例製備得到的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠應用工藝是通過針筒分配器進行點膠完成的。經測試，本實施例製備的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠粘度為 200Pa. s(25° C)，室溫下粘度增加25%時間為2個星期，於150° C固化1小時後，固化時熱失重為0.85%，2 mm X 2 mm晶片推力為5. 5 Kgf (25° C)，體積電阻率0.7 X 10_4W. cm， 玻璃化轉變溫度8°C，鉛筆硬度為7B，粘結物的熱分解溫度( 熱失重)為400° C。該LED用無溶劑單組分有機矽導電膠在0° C貯存6個月後粘度210Pa. 425° C)， 室溫下粘度增加25%時間為2個星期，於150° C固化1小時後，固化時熱失重為0. 9%，2 mm X 2 mm晶片推力為5. 2 Kgf (25° C)，體積電阻率0.72 X 10_4W. cm，玻璃化轉變溫度 8°C，鉛筆硬度為7B，粘結物的熱分解溫度( 熱失重)為402° C。本發明採用乙烯基含量0. 3°/Γ3%的乙烯基矽油，Si-H鍵含量1% 15%的固化劑含氫矽油，鉬金屬類固化促進劑，銀粉導電填料，界面補強劑矽烷偶聯劑，矽烷補強填料二氧化矽，含N、P、S的有機物化合物阻聚劑為原料製備LED用無溶劑單組分有機矽導電膠。 根據本發明的方法所製得的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠在零度貯存時間超過6個月，固化過程中無溶劑揮發，不會在膠層中產生氣孔。固化後熱分解溫度( 熱失重)大於 300 0C，固化時熱失重小於1%，室溫小片推力大於5 Kgf/die (2X2 mm),體積電阻率小於4. 0 X 10-4ff-cm,玻璃化轉變溫度10°C，鉛筆硬度為7B。在室溫下，膠液的粘度變化緩慢，室溫下的粘度增加25%的時間長達2個星期，保證了操作工藝的穩定。適用於LED，集成電路以及分離器件晶片的封裝和石英晶體振蕩器的封裝。本發明的膠粘劑在LED晶片封裝行業上將被廣泛的使用。
權利要求
1. 一種LED用無溶劑單組分有機矽導電膠，其特徵在於，包含具有以下重量份的組分乙烯矽油10 30 ；固化劑含氫矽油1 10 ；固化促進劑1 5 ；銀粉導電填料60 80;界面補強劑矽烷偶聯劑0. 5 5 ；矽烷補強填料二氧化矽1 8 ；阻聚劑0.1 5。
2.根據權利要求1所述的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠，其特徵在於，所述乙烯矽油為乙烯基含量0. 3%的乙烯基矽油、乙烯基含量1%的乙烯基矽油、乙烯基含量2%的乙烯基矽油、乙烯基含量3%的乙烯基矽油中的一種或者多種混合物。
3.根據權利要求1所述的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠，其特徵在於，所述固化劑含氫矽油為Si-H鍵含量1%的含氫矽油、Si-H鍵含量5%的含氫矽油、Si-H鍵含量10%的含氫矽油、Si-H鍵含量15%的含氫矽油中的一種。
4.根據權利要求1所述的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠，其特徵在於，所述固化促進劑為氯鉬酸乙烯基矽氧烷絡合物、氯鉬酸甲基乙烯基矽氧烷絡合物、氯鉬酸四氫呋喃絡合物、氯鉬酸鄰苯二甲酸二乙酯絡合物中的一種或者多種混合物。
5.根據權利要求1所述的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠，其特徵在於，所述導電填料為顆粒D90小於50微米的片狀銀粉、球狀銀粉、無定型銀粉中的一種或者它們的混合物。
6.根據權利要求1所述的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠，其特徵在於，所述界面補強劑矽烷偶聯劑為乙烯基苄基氨基乙基氨基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷中的一種或者多種混合物。
7.根據權利要求1所述的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠，其特徵在於，所述矽烷補強填料為粒徑為通過3200目篩網的氣相法二氧化矽、通過400目篩網的沉澱法二氧化矽中的一種或者它們的混合物。
8.根據權利要求1所述的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠，其特徵在於，所述阻聚劑為N-二甲基甲醯胺、N，N，N』 N』 -四甲基乙二胺、四甲基胍羧酸酯、三苯基膦、二亞甲碸中的一種或者多種混合物。
9.權利要求廣8任一項所述的LED用無溶劑單組分有機矽導電膠的製備方法，其特徵在於，包括(a)、將所述固化促進劑加熱到60 80°C，邊攪拌邊加入所述阻聚劑，混合均勻後，冷卻至室溫；(b)、加入所述乙烯矽油、所述固化劑含氫矽油、所述界面補強劑矽烷偶聯劑、所述矽烷補強填料二氧化矽，攪拌混合均勻；(C)、加入所述銀粉導電填料，攪拌混合均勻； (d)、採用三棍研磨機研磨。
10.根據權利要求9所述的製備方法，其特徵在於，所述三棍研磨機的輥間距小於50微米。
全文摘要
本發明公開了一種LED用無溶劑單組分有機矽導電膠及其製備方法，先將1～10重量份固化促進劑加熱到60～80℃，邊攪拌邊加入0.1～5重量份阻聚劑，混合均勻冷卻至室溫，加入10～30重量份乙烯矽油、1～10重量份固化劑含氫矽油、0.5～5重量份界面補強劑矽烷偶聯劑、0.5～10重量份矽烷補強填料二氧化矽，混合均勻後加入60～80重量份銀粉導電填料，混合均勻後採用三棍研磨機研磨3遍。本發明的導電膠在零度貯存時間超過6個月，室溫下粘度增加25%時間超過兩星期，固化過程中無溶劑揮發，不會在膠層中產生氣孔。固化後熱分解溫度(2%熱失重)>300℃，固化時熱失重5Kgf/die(2×2mm)，體積電阻率≤2.0×10-4W·cm，玻璃化轉變溫度≤10℃，鉛筆硬度為7B。
文檔編號C09J9/02GK102191012SQ20111006920
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月22日 優先權日2011年3月22日
發明者關寧 申請人:上海本諾電子材料有限公司