[發(fā)明專利]一種大功率LED燈用高導(dǎo)熱絕緣膠粘劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410034972.2
• 申請(qǐng)日: 2014-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN103773298A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡激江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臨安金奧科技有限公司
• 主分類號(hào): C09J163/00
• 分類號(hào): C09J163/00;C09J11/04;C09J11/06
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 王洪新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于膠粘劑技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種大功率LED燈用高導(dǎo)熱絕緣膠粘劑及其制備方法。

技術(shù)背景

LED節(jié)能燈近二十年來得到了迅速發(fā)展；白光LED的發(fā)光效率可達(dá)38流明/W，已遠(yuǎn)超白熾燈，并且其使用壽命是白熾燈的百倍以上，而能耗只有白熾燈的十分之一。正是由于其能耗低、成本低、發(fā)光率高、壽命長(zhǎng)、體積小、污染少等優(yōu)點(diǎn)，LED節(jié)能燈的市場(chǎng)發(fā)展空間非常巨大，應(yīng)用非常廣泛，生活中隨處可見，包括交通信號(hào)燈、汽車用燈、電器的信息顯示。

LED技術(shù)的發(fā)展非常迅速，平均每十八個(gè)月其發(fā)光亮度就會(huì)可提高一倍。然而高亮度的輸出帶來的問題就是如何有效的將產(chǎn)生的熱散出去。如果芯片產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)導(dǎo)出，造成的熱量累積導(dǎo)致溫度迅速上升，會(huì)急劇縮短LED的使用壽命。因此散熱問題成為L(zhǎng)ED功率提高的關(guān)鍵因素之一。

目前LED的散熱基板類型有金屬芯印刷電路板、陶瓷基板、金屬基復(fù)合基板和金屬絕緣基板。其中金屬絕緣基板以其導(dǎo)熱率高、機(jī)械強(qiáng)度高、加工性能好等優(yōu)點(diǎn)，是目前開發(fā)和推廣的主要散熱材料之一。鋁基合金由于其導(dǎo)熱性能好、成本低、易加工等優(yōu)點(diǎn)，成為散熱材料的首選。而電路板與散熱基板之間必須需要一層絕緣膠粘劑將兩者連接起來。環(huán)氧樹脂是一類最具代表性的膠粘劑，有著非常好的電氣絕緣性與性價(jià)比，非常適合大規(guī)模的應(yīng)用在無機(jī)材料的粘結(jié)。然而由于其有機(jī)高分子的特性，導(dǎo)熱性能并不理想，一般在0.20W/(m·K)左右。因此，在大功率LED封裝中必須使用有良好導(dǎo)熱能力的絕緣膠，以保證LED的發(fā)光效率和使用壽命。

對(duì)于超高導(dǎo)熱型的金屬覆銅板，其導(dǎo)熱率要求在4.0W/(m·K)以上；對(duì)于高導(dǎo)熱型的金屬覆銅板，導(dǎo)熱率也要在2.0W/(m·K)以上。目前通過向絕緣膠中填充導(dǎo)熱材料是最簡(jiǎn)單易行并且可以大幅調(diào)高絕緣膠導(dǎo)熱能力的方法。中國(guó)專利CN101475787采用銀納米線與銀納米粒子作為無機(jī)填料制備出導(dǎo)熱性能良好的導(dǎo)熱膠；CN102079958報(bào)道了一種采用金剛石作為無機(jī)填料制備各向同性的導(dǎo)熱膠粘劑；CN101831264則通過填充碳納米管得到各向同性導(dǎo)熱膠粘劑；CN1970667采用Al₂O₃/BN復(fù)合粉體作為填料制備出具有較好散熱效果的膠粘劑；CN101812280報(bào)道了用銀、鈀、鉑、金、C、AlN與SiC等作為無機(jī)填料制備LED燈用絕緣膠粘劑。常用的無機(jī)導(dǎo)熱填料以AlN導(dǎo)熱性能最好，但其價(jià)格也比較昂貴，而大量使用其它無機(jī)填料（50%以上）則會(huì)導(dǎo)致樹脂剪切強(qiáng)度和韌性降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種用于粘接大功率LED燈電路板與散熱基板的高導(dǎo)熱絕緣膠粘劑；該膠粘劑應(yīng)具有較高的導(dǎo)熱效率和剪切強(qiáng)度，并具有良好的耐高溫、耐老化性能。

本發(fā)明的另一目的是提供上述膠粘劑的制備方法，該方法應(yīng)具有生產(chǎn)效率高、制作簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種大功率LED燈用高導(dǎo)熱絕緣膠粘劑，包括以下組分及相應(yīng)的質(zhì)量比例：

環(huán)氧樹脂30-45%、無機(jī)導(dǎo)熱填料30-40%、溶劑10-20%、固化劑3-15%以及硅烷偶聯(lián)劑2-5%；

所述的環(huán)氧樹脂采用一種含有芳香環(huán)的環(huán)氧單體，其結(jié)構(gòu)通式如下：

其中，R為亞甲基或無取代基，無取代基時(shí)為聯(lián)苯結(jié)構(gòu)；R₁至R₈為H或C1～C4的烴基。

所述的固化劑為一種芳香二胺，其結(jié)構(gòu)通式如下：

其中，R₁’至R₈’為H原子或C1～C4的烴基；R’為無取代基或以下基團(tuán)的一種：

所述的硅烷偶聯(lián)劑，其結(jié)構(gòu)通式為Y(CH₂)_nSiCl₃，其中n=0～6，Y為環(huán)氧基或氨基或兩種取代基任意比例的混合物。

所述環(huán)氧單體的制備步驟如下：

1）相對(duì)應(yīng)的二酚、鹵代環(huán)氧丙烷以及有機(jī)溶劑的混合溶液在60～70℃下保持?jǐn)嚢瑁渲卸优c鹵代環(huán)氧丙烷摩爾量比為1：1，二酚在混合溶液中的質(zhì)量含量為20～49%；

2）再緩慢滴加與二酚等摩爾量的鹵代環(huán)氧丙烷與質(zhì)量含量為30～49%的堿溶液至步驟1）中的混合溶液，其中堿摩爾含量為二酚的15～25倍；

3）80～90℃下繼續(xù)攪拌1.5～2小時(shí)，用水洗滌有機(jī)相至中性，減壓蒸餾除有機(jī)溶劑即成。