專利名稱：納米TiO₂改性的COB-LED壓條用高折有機硅膠的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種納米TiO2改性的COB-LED (Chip on Board,板上芯片封裝)壓條用高折有機硅膠的制備方法，屬于光電器件的封裝材料技術領域。
背景技術：
有機硅材料是一類性能優(yōu)異、功能獨特、用途極廣的新材料，是高分子新型材料中產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大的材料之一，是一種關系著技術革新、國防現(xiàn)代化、國民經(jīng)濟發(fā)展及人民生活水平提高的新材料。有機硅聚合物是含有硅元素的眾多高分子化合物的總稱，因主鏈以硅氧鍵(-Si-O-)組成，側鏈可鏈接各種有機基團，具有無機和有機聚合物的雙重性能。有機硅產(chǎn)品因具有電氣絕緣、阻燃、耐輻射、耐腐蝕、耐高低溫，以及生物相容性好等優(yōu)良特性，在航天航空、軍工器械、電子電氣、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車、建筑、日用化學品等領域有著廣泛的應用。有機硅膠粘劑是具有粘接和密封功能的一類硅氧烷組合物，通過采用不同的有機硅聚合物、添加劑以及填料，可以在室溫、加熱或輻射固化后得到各種要求的硅膠復合材料。硅樹脂一般需高溫固化(150°C 20(TC)，且固化時間長，黏結性差，以及耐溶劑性、配伍性、生產(chǎn)成本等諸多因素都影響了其推廣使用。另外，有機硅材料的折射率低，苯基含量很高時其折射率才能達到1. 5以上，聚二甲基硅氧烷的折射率僅為I. 38 I. 43，為了提高其折射率，改善其成型性，本發(fā)明將聚合物與無機納米粒子復合，可使復合材料既具有聚合物的易加工和抗沖擊性，又具有無機材料的高折射率和耐摩擦等特性。向聚硅氧烷產(chǎn)品中加入納米粒子填料是一種既實用又簡便的方法，白炭黑是有機硅高聚物體系中應用最普遍的一種填料，二氧化鈦的折射率高達2. 55 2. 76，添加少量的二氧化鈦將極大地提高其折光率。該膠粘劑具有優(yōu)異的耐高低溫、耐老化、耐紫外線輻射，成型性好，固化條件溫和等優(yōu)點。近年來，我國功率型和大功率LED已達到國際產(chǎn)業(yè)化先進技術水平，LED領域的外延片和芯片的研究生廣在快速推進，卻相對忽視了對封裝材料的研究。目如我國聞売度、大功率COB-LED壓條用有機硅膠大部分需進口，價格昂貴，這極大地限制了 LED產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。因國內(nèi)資金和技術的缺乏，產(chǎn)品存在折射率較低、成型性較差、耐老化性能不佳等問題。因一般有機硅基料的折射率較低，僅為1. 38 1. 43，利用高折射率納米粒子進行改性是行之有效的方法；有機硅材料的成型性較差，開發(fā)新的偶聯(lián)劑、改變填料粒子的形狀、調(diào)整成型工藝，這將有益于壓條膠成型性的改善；加速合成新的有機硅基料和交聯(lián)劑，降低固化溫度的同時縮短固化時間，提高生產(chǎn)效率，以提高其耐老化性能。本發(fā)明利用偶聯(lián)劑進行表面改性，利用納米粒子進行接枝改性，制備了有機-無機相容性較好，折射率較高(約
1.50)，成型性優(yōu)良，耐紫外性能較好的壓條膠。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種納米TiO2改性的COB-LED壓條用高折有機硅膠的制備方法，能夠制備出一種改性的有機硅壓條膠，以改善目前有機硅封壓條膠較低的導熱性能，同時實現(xiàn)有機硅壓條膠折光率的可調(diào)控行。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案
一種納米TiO2改性的COB-LED壓條用高折有機硅膠的制備方法，具體步驟如下
a.表面處理劑溶液的配制將一定量的表面處理劑，即硅烷偶聯(lián)劑溶解于適量的有機溶劑中，表面處理劑為Y-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙稀基二甲氧基娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒中的任一種；有機溶劑為甲苯、苯、乙醇中的任一種，其體積比為I :(1.0 10. O);
b.納米TiO2的改性處理將一定量的納米TiO2與上述的表面處理劑溶液混合；納米TiO2與表面處理劑即硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量配比為100 (O. 01 O. 08);在不斷攪拌下于110 130°c溫度下加熱回流2 4 h ;然后冷卻，并在烘箱中干燥，以揮發(fā)掉剩下的有機小 分子物質(zhì)；
c.改性有機硅膠的制備將上述的一定量的經(jīng)改性處理的納米TiO2添加入一定量的有機硅膠中；納米TiO2的加入量與所述有機硅膠兩者間的質(zhì)量比為(O. 40 7. 00):100 ;有機硅膠為α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷、α，ω - 二羥基聚二甲基二苯硅氧烷中的任一種；充分攪拌混合，制得納米TiO2改性的有機硅封裝膠。d.納米TiO2改性的有機硅封裝膠的固化工藝在制得的納米TiO2改性的有機硅封裝膠中加入一定量的固化劑甲基三丙(丁)酮肟基硅烷和乙烯基三丙(丁)酮肟基硅烷，以及一定量的催化劑二月桂酸二丁基錫；所述固化劑與催化劑的加入量按有機硅膠的質(zhì)量為基準；固化劑與有機硅膠的質(zhì)量比為(3 6) :100 ;催化劑與有機硅膠的質(zhì)量比為(O. 2 O. 6) :100 ;經(jīng)充分攪拌混合均勻后，減壓蒸餾排氣泡，排完氣泡后，室溫固化3 8 h ;或者加熱至90 140°C固化60 15 min，最終得到固化的納米TiO2改性的COB-LED壓條用高折有機硅膠。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明方法的機理和特點如下所述
本發(fā)明利用納米TiO2的高導熱率和高折光率改進有機硅封裝膠的性能。經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑表面處理后的納米打02表面覆蓋了一層有機物，使得納米TiO2與有機硅之間具有更好的相容性，且有利于納米TiO2在有機硅膠基體中的分散。納米TiO2均勻分散在有機硅膠基體中后形成的導熱網(wǎng)絡，可以提高有機硅膠的導熱性能。同時，通過改變納米TiO2的用量可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)有機硅膠折光率的調(diào)控。本發(fā)明采用硅烷偶聯(lián)劑改性納米TiO2填充有機硅膠的方法，克服了普通TiO2雖能改善封裝材料的導熱性，但填充量大、封裝膠相容性差的缺點，難以實現(xiàn)導熱率和折光率雙重調(diào)控的不足。本發(fā)明采用的有機硅固化溫度較低，在25 120°C之間。本發(fā)明設備比較簡單，成本較低，操作條件易控制。本發(fā)明的原理與技術不同于普通的TiO2直接填充有機硅膠的方法。采用本發(fā)明方法制備的納米TiO2改性的有機硅投鏡膠經(jīng)導熱率測試儀和阿貝折光儀分別對其熱導率和折光率進行表征，其導熱率可以提高10 43%，折光率可以提高
O.I 15. 2%O本發(fā)明不僅可以實現(xiàn)有機硅透鏡膠導熱率的改進，還可以實現(xiàn)有機硅透鏡膠折光率的調(diào)控。
具體實施方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實施例詳述于后。實施例I :
常溫下取Y -氨基丙基三乙氧基硅烷O. Olg溶解于一定量的甲苯中，加入納米TiO2100g，在攪拌下110°C回流3 h，冷卻后置于烘箱中揮發(fā)掉剩余的有機小分子，得到改性的納米 Ti02。取經(jīng)過改性的納米TiO2 O. 04g，α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷100g，將兩者充分攪拌混合后，加入催化劑二月桂酸二丁基錫O. 4g，固化劑甲基三丁酮肟基硅烷2. 86g和乙烯基三丁酮肟基硅烷I. Hg，混合均勻后將樣品澆入模具中室溫固化。本實施例制備的有機硅透鏡膠的導熱系數(shù)比不填充納米Ti02直接固化的有機硅透鏡膠提高6. 8%，其折光率比不填充納米TiO2的有機硅透鏡膠提高O. 2%。
實施例2:
常溫下取Y -氨基丙基三乙氧基硅烷O. Olg溶解于一定量的甲苯中，加入納米TiO2100g，在攪拌下110°C回流3 h，冷卻后置于烘箱中揮發(fā)掉剩余的有機小分子，得到改性的納米 Ti02。取經(jīng)過改性的納米TiO2 0. 08g, α，ω - 二羥基聚二甲基硅氧烷100g，將兩者充分攪拌混合后，加入催化劑二月桂酸二丁基錫0. 4g，固化劑甲基三丁酮肟基硅烷2. 86g和乙烯基三丁酮肟基硅烷I. Hg，混合均勻后將樣品澆入模具中室溫固化。本實施例制備的有機硅透鏡膠的導熱系數(shù)比不填充納米TiO2直接固化的有機硅透鏡膠提高27. 4%，其折光率比不填充納米TiO2的有機硅透鏡膠提高4. 1%。實施例3:
常溫下取Y -氨基丙基三乙氧基硅烷0. Olg溶解于一定量的甲苯中，加入納米TiO2100g，在攪拌下110°C回流3 h，冷卻后置于烘箱中揮發(fā)掉剩余的有機小分子，得到改性的納米 Ti02。取經(jīng)過改性的納米TiO2 0. 20g, α，ω - 二羥基聚二甲基硅氧烷100g，將兩者充分攪拌混合后，加入催化劑二月桂酸二丁基錫0. 4g，固化劑甲基三丁酮肟基硅烷2. 86g和乙烯基三丁酮肟基硅烷I. Hg，混合均勻后將樣品澆入模具中室溫固化。本實施例制備的有機硅透鏡膠的導熱系數(shù)比不填充納米TiO2直接固化的有機硅透鏡膠提高39. 6%，其折光率比不填充納米TiO2的有機硅透鏡膠提高4. 9%。
權利要求
1. 一種納米TiO2改性的COB-LED壓條用高折有機硅膠的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟如下 a.表面處理劑溶液的配制將一定量的表面處理劑，即硅烷偶聯(lián)劑溶解于適量的有機溶劑中，表面處理劑為Y-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、Y-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙稀基二甲氧基娃燒、乙稀基二乙氧基娃燒中的任一種；有機溶劑為甲苯、苯、乙醇中的任一種，其體積比為I :(1.0 10. O); b.納米TiO2的改性處理將一定量的納米TiO2與上述的表面處理劑溶液混合；納米TiO2與表面處理劑即硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量配比為100 (O. 01 O. 08);在不斷攪拌下于110 130°c溫度下加熱回流2 4 h ;然后冷卻，并在烘箱中干燥，以揮發(fā)掉剩下的有機小分子物質(zhì)； c.改性有機硅膠的制備將上述的一定量的經(jīng)改性處理的納米TiO2添加入一定量的有機硅膠中；納米TiO2的加入量與所述有機硅膠兩者間的質(zhì)量比為(O. 40 7. 00):100 ;有機硅膠為α，ω-二羥基聚二甲基硅氧烷、α，ω - 二羥基聚二甲基二苯硅氧烷中的任一種；充分攪拌混合，制得納米TiO2改性的有機硅封裝膠； d.納米TiO2改性的有機硅封裝膠的固化工藝在制得的納米TiO2改性的有機硅封裝膠中加入一定量的固化劑甲基三丙(丁)酮肟基硅烷和乙烯基三丙(丁)酮肟基硅烷，以及一定量的催化劑二月桂酸二丁基錫；所述固化劑與催化劑的加入量按有機硅膠的質(zhì)量為基準；固化劑與有機硅膠的質(zhì)量比為(3 6) :100 ;催化劑與有機硅膠的質(zhì)量比為(O. 2 O.6) :100 ;經(jīng)充分攪拌混合均勻后，減壓蒸餾排氣泡，排完氣泡后，室溫固化3 8 h ;或者加熱至90 140°C固化60 15 min，最終得到固化的納米TiO2改性的COB-LED壓條用高折有機硅膠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米TiO2改性的COB-LED壓條用高折有機硅膠的制備方法，屬于光電器件的封裝材料技術領域。本發(fā)明方法的要點是首先配制一定濃度的表面處理劑即硅烷偶聯(lián)劑溶液，用硅烷偶聯(lián)劑改性納米TiO2，然后將經(jīng)過改性的納米TiO2添加入有機硅膠中，即得到有機硅壓條膠。本發(fā)明中納米TiO2的加入量與有機硅膠兩者的質(zhì)量比為(0.40～7.00)100。攪拌混合后，再加入少量固化劑和催化劑，繼續(xù)攪拌混合均勻，最終制得納米TiO2改性的有機硅壓條膠。本發(fā)明方法制備得到的有機硅壓條膠，其導熱率可以提高10～43%，折光率可以提高0.1～5.3%。
文檔編號H01L33/56GK102876281SQ20121033723
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權日2012年9月13日
發(fā)明者賀英, 邱細妹, 施周, 蔡計杰, 潘照東, 張瑤斐, 王均安 申請人:上海大學