[发明专利]纳米SiO2改性的COB-LED灌封用透明有机硅胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米SiO₂改性的COB-LED（Chip on Board，板上芯片封装）灌封用透明有机硅胶的制备方法，属于COB-LED光源模板封装胶技术领域。

背景技术

半导体LED因在照明方面具有寿命长、高效节能、绿色环保等特点，LED作为新型照明光源替代传统照明光源具有相当大的潜力，是解决目前能源危机的有效途径之一。随着功率型白光LED制造技术的不断完善，其发光效率、亮度和功率都有大幅度提高。因此，LED封装材料开始面临巨大的挑战，制备出具有高光折射率，高耐紫外能力和耐热老化能力，低应力，高热导率的封装材料，有望提高照明器件的光输出功率和使用寿命。有数据显示，LED光源比白炽灯节电87%、比荧光灯节电50%，而寿命比白炽灯长20～30倍、比荧光灯长10倍。LED光源因具有节能、环保、长寿命、安全、响应快、体积小、色彩丰富、可控等一系列独特优点，被认为是节电降能耗的最佳实现途径。COB封装是一种芯片直接贴装技术，是将裸芯片直接粘贴在印刷电路板上，然后进行引线键合，再用有机胶将芯片和引线包封保护的工艺。COB-LED光源具有高效率、低损耗、长寿命、光色纯、耐振动、响应速度快等优势。当LED面光源采用COB工艺生产时，摒弃了草帽管和贴片灯珠的金属支架封装模式，可直接将芯片贴装在导热性能极佳的金属基板上，散热效率比灯珠式LED光源提高几十倍，将大幅度降低LED光源的光衰，有效保证LED灯具的使用寿命。LED面光源是整面封装，先进的工艺将完美的解决LED灯珠色光不均的问题，整面出光，光照均光效果好，是未来室内照明用节能光源的不二之选。

一般来讲，LED的封装材料有如下几种：环氧树脂、硅胶、硅树脂。但是结合目前市场主流的三种LED封装材料来看，环氧树脂封装材料虽然在透光性和成本上具有优势，但是在亮度衰减、抗UV、耐热等方面略显不足。硅树脂在耐热、抗UV和亮度衰减等方面的性能比环氧树脂要强，且和环氧树脂结合得较好无界面问题，比较适合用在白光和一些低衰减要求的封装上（如显示屏、线路板、接线盒等），但不足之处是不适合用在大于0.5W以上的高功率产品上，价格相对也较为昂贵。硅胶相对前两者来说，在抗UV、耐热和亮度衰减上有较大的优势，特别适合用在大功率LED产品和部分低衰减及白光产品上，但缺点是结合力较差，和环氧结合容易产生界面问题，易吸湿，防尘性较差。

在高温环境下，封装材料可能引起碳化，在器件表面形成褐色覆盖层，致使器件失效。本研究将聚合物与无机纳米粒子复合，可使复合材料既具有聚合物的易加工和抗冲击性，又具有无机材料的高导热和耐摩擦等特性。向聚硅氧烷产品中加入耐热添加剂是一种既实用又简便的方法，纳米二氧化硅是无色有机硅高聚物体系中应用最普遍的一种填料。本发明采用纳米二氧化硅作填料，对有机硅胶起到了增稠、触变、补强、增加机械强度，同时达到高光泽、高透明性、高塑性成型等效果。该胶黏剂具有优异的耐高低温、耐老化、透明度高，成型性好，固化条件温和等优点。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种纳米SiO₂改性的COB-LED灌封用有机硅胶的制备方法，最终得到固化的纳米SiO₂改性的高亮度、大功率COB-LED用有机硅封装胶。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纳米SiO₂改性的COB-LED灌封用透明有机硅胶的制备方法，具体步骤如下：

a. 表面处理剂溶液的配制：将一定量的表面处理剂，即硅烷偶联剂溶解于适量的有机溶剂中，表面处理剂为γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的任一种；有机溶剂为甲苯、苯、乙醇中的任一种，其体积比为1：（1.0～10.0）；

b. 纳米SiO₂的改性处理：将一定量的纳米SiO₂与上述的表面处理剂溶液混合；纳米SiO₂与表面处理剂即硅烷偶联剂的质量配比为100 ：（0.01～1.00）；在不断搅拌下于110～130℃温度下加热回流3～6 h；然后冷却，并在烘箱中干燥，以挥发掉剩下的有机小分子物质；