專利名稱：一種大功率led用導熱絕緣膠帶及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導熱膠帶及其制備方法，特別涉及一種具有高導熱系數(shù)的LED用導熱絕緣膠帶及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，大規(guī)模集成電路和電子器件微型化已是趨勢，伴隨而來的是封裝體內(nèi)芯片溫度劇增，半導體元器件通常對熱都敏感，長時間的熱或過高的熱都帶來穩(wěn)定性和使用壽命的問題。因此，散熱問題就成為束縛電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一， 對于大功率LED產(chǎn)品尤為突出。LED由于發(fā)光的同時還產(chǎn)生大量的熱，芯片溫度對LED的發(fā)光效率和穩(wěn)定性影響極大，有資料表明，溫度每升高20°C，LED發(fā)光效率下降15 20%，當溫度高于其額定工作溫度8°C，工作壽命將降低50%。所以，在大功率LED封裝過程中，應(yīng)當使用具有優(yōu)良導熱性能的絕緣膠，但難以保證導熱膠層的厚度且容易溢膠。因此研發(fā)高性能導熱絕緣膠帶對于促進LED產(chǎn)業(yè)的快速可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。專利號為US4M8862的專利中公開了一種含導熱填料(氧化鋁、氧化鋯、氧化鋅、 氧化錫)不足IOvoW)的導熱絕緣膠帶，其導熱率達不到電子元器用的要求。專利號為 US4772960的專利中公開了一種可用于粘接芯片和散熱器的導熱膠帶，其中含有至少一種丙烯酸酯單體、自由基引發(fā)劑、金屬螯合劑、801%氧化鋁粉末，其缺點是初粘力不高，需要在固化前機械地夾住粘接元件。專利號為US20100233i^6的專利中公開了一種丙烯酸類導熱膠帶，其中反應(yīng)物中極性單體占20W%，加入微空心填料提高了膠帶的潤濕性和柔軟性，膠帶導熱率為0. 35 0. 8 W/ m ‘ K0 Chomerics公司開發(fā)的Thermattach系列丙烯酸壓敏膠， 填料為氧化鋁，導熱率為0.壙1.4W/ m· K，厚度為0.13、. 25mm。盡管其技術(shù)通報指出鋁箔可以提升膠帶的導熱率，但鋁箔的引入使膠帶不絕緣。3M公司針對于低功率電子元器件開發(fā)了 8800系列和9800系列陶瓷填充的無基丙烯酸類導熱膠帶，膠帶的導熱率為0. 6 W/ m· K，厚度是0. 13 0.52mm。羅曼公司開發(fā)了一種無基和鋁基導熱膠帶(Duplo C011 182TC 和384TC)，導熱率分別為0. 34 W/ m · K和0. 47 W/ m · K。信越公司開發(fā)有機硅導熱雙面膠帶TC-20SAS，導熱率為0. 7 ff/m · K。綜上所述，目前市場上的導熱絕緣膠帶的導熱率偏低，其原因有兩個一，聚合物的導熱性能不理想；二，這些導熱膠帶由于受到導熱填料本身導熱性限制，所以出現(xiàn)導熱率低、壽命短、機械性能差等特點。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中導熱絕緣膠帶的導熱率偏低，增加導熱填料又造成機械性能差等不足，本發(fā)明提供一種具有高導熱系數(shù)的大功率LED用導熱膠帶及其制備方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種大功率LED用導熱絕緣膠帶的制備方法，其工藝過程為按以下重量份數(shù)分別稱取由重量配比為1:1的環(huán)氧樹脂和增韌樹脂組成的混合物5 10份、固化劑5 10份、增韌劑(Γ3份、促進劑0. 5份、偶聯(lián)劑0. 5 1. 5份，將上述各原料進行混合，得到的混合物溶于溶劑中，所述溶劑與該混合物的重量比為1 :5， 攪拌1小時后加入導熱填料75 89份，混合均勻后得到的混合物涂覆在基材上，并進行分級固化，第一級固化溫度80°C，固化時間0. 5小時，第二級固化溫度120°C，固化時間1小時， 即得半固化狀態(tài)的膠膜。進一步的，所述的環(huán)氧樹脂可以為現(xiàn)有技術(shù)中公開的可適合于做導熱絕緣膠的任何一種環(huán)氧樹脂，優(yōu)選為雙酚A型環(huán)氧樹脂，或脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中的一種或者多種混合物。進一步的，所述的增韌樹脂可以為現(xiàn)有技術(shù)中公開的可適合做導熱絕緣膠帶的任何一種，優(yōu)選為聚乙烯醇縮丁醛改性環(huán)氧樹脂、聚氨酯改性環(huán)氧樹脂、丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂、核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂、納米橡膠粒子改性環(huán)氧樹脂中的一種或多種的混合物，特別優(yōu)選為京山北化復合材料廠生產(chǎn)的SL-102系列聚氨酯改性環(huán)氧樹脂、日本kaneka公司生產(chǎn)的MX系列核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂、日本kaneka公司生產(chǎn)的MX系列有機硅改性環(huán)氧樹脂的一種或者多種混合物。進一步的，所述的固化劑可以為現(xiàn)有技術(shù)中公開的可適合于做導熱絕緣膠的任何一種酸酐類的固化劑，優(yōu)選為十二烯基丁二酸酐、十四烯基丁二酸酐或桐油酸酐中的一種或者多種混合物。進一步的，所述的增韌劑可以為聚氨酯、端羧基丁腈橡膠、端羥基丁腈橡膠、聚硫橡膠、超細全硫化粉末橡膠中的一種或者多種混合物。進一步的，所述的溶劑可以為乙酸乙酯、乙酸丁酯、二丙二醇甲醚、二甲基甲酰胺 (DMF)、甲乙酮、環(huán)己酮、二甘醇二甲醚、卡必醇中的一種或者多種的混合物，優(yōu)選為二丙二醇甲醚、二甲基甲酰胺、甲乙酮(MEK)中的一種或多種混合物。進一步的，所述的促進劑為為三乙胺、芐基二甲胺、二甲氨基甲基苯酚、三-(二甲氨基甲基)苯酚、三乙醇胺、乙酰丙酮鐵中的一種或多種的混合物，優(yōu)選為2，4，6_三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)。進一步的，所述的偶聯(lián)劑為鈦酸四丁酯、Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、 Y-環(huán)氧丙基氧丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ-560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 (KH-570)中的一種或者多種。進一步的，所述的導熱填料為氮化鋁、氮化硼、氧化鋁、氧化鋅、氮化硅、碳化硅、氧化鎂中的一種與碳纖維或石墨的混合物，其中，氮化鋁、氮化硼、氧化鋁、氧化鋅、氮化硅、碳化硅、氧化鎂中的一種與碳纖維或石墨優(yōu)選混合重量配比為7 3、 1。進一步的，所述的基材是纖維網(wǎng)格基材、無紡布基材、泡棉基材、薄膜基材中的一種。本發(fā)明的另一個目的是提供一種采用上述制備方法制得的大功率LED用導熱絕緣膠帶。本發(fā)明的有益效果是采用該制備方法所得到的大功率LED用導熱絕緣膠帶具有導熱系數(shù)高，粘接強度高；Cl_，K+，Na+濃度在5ppm以下；吸濕性低，常低溫儲存性好；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，高溫穩(wěn)定性好等優(yōu)點。
具體實施例方式以下通過實施例的方式進一步說明本發(fā)明，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。實施例1
按重量份數(shù)分別稱取10份的由日本kaneka公司生產(chǎn)的核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂MX125 和E44環(huán)氧樹脂組成的混合物(該混合物中核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂MX125和E44環(huán)氧樹脂的重量配比為1:1)，10份的十二烯基丁二酸酐、3份的聚氨酯、0. 5份的三-(二甲氨基甲基)苯酚和1. 5份的偶聯(lián)劑鈦酸四丁酯，將上述各原料均勻混合后溶于MEK和DMF的混合溶劑(該混合溶劑中DMF與DMF的重量配比為1 :1)中，MEK和DMF的混合溶劑重量為上述各原料混合物重量的20%，即MEK和DMF的混合溶劑重量份數(shù)為5份，攪拌1小時后，再加入 75份的細度為45 μ m的氧化鋁(DAW-妨)，混合均勻后將得到的混合物涂覆在纖維網(wǎng)格基材上，按照第一級固化溫度80°C，固化時間0. 5 h，第二級固化溫度120°C，固化時間Ih的升溫過程分級固化即得半固化狀態(tài)的膠膜。所得固化物的導熱系數(shù)為1.02W/ Hi-K0實施例2
按重量份數(shù)分別稱取10份的由日本kaneka公司生產(chǎn)的核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂MX125 和E51環(huán)氧樹脂組成的混合物(該混合物中核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂MX125和E51環(huán)氧樹脂的重量配比為1 1 )，10份的十四烯基丁二酸酐、0. 5份的三-(二甲氨基甲基)苯酚、3份的端羧基丁腈橡膠，0.5份的偶聯(lián)劑氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)，將上述各原料均勻混合后溶于MEK和二丙二醇甲醚的混合溶劑(該混合溶劑中DMF與二丙二醇甲醚的重量配比為1 1)中，MEK和二丙二醇甲醚的混合溶劑重量為上述各原料混合物重量的20%，即MEK和二丙二醇甲醚的混合溶劑重量份數(shù)為4. 8份，攪拌1小時后，再加入76份的氧化鋁(細度45 μ m) 和膠體石墨(細度5 μ m)的混合物(其中，氧化鋁和膠體石墨的混合重量比為9:1)，混合均勻后將得到的混合物涂覆在纖維網(wǎng)格基材上，按照第一級固化溫度80°C，固化時間0.5 h， 第二級固化溫度120°C，固化時間Ih的升溫過程分級固化即得半固化狀態(tài)的膠膜。所得固化物的導熱系數(shù)為1. 85W/ m · K。實施例3
按重量份數(shù)分別稱取10份的由日本kaneka公司生產(chǎn)的核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂MX551 和E51環(huán)氧樹脂組成的混合物(該混合物中核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂MX551和E51環(huán)氧樹脂的重量配比為1 1)，10份的桐油酸酐，0. 5份的三-(二甲氨基甲基)苯酚，3份的端羥基丁腈橡膠，0.5份的偶聯(lián)劑氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)，將上述各原料均勻混合后溶于二丙二醇甲醚和DMF的混合溶劑(該混合溶劑中二丙二醇甲醚和DMF的重量配比為1 :1)中， 二丙二醇甲醚和DMF的混合溶劑重量為上述各原料混合物重量的20%，即二丙二醇甲醚和 DMF的混合溶劑重量份數(shù)為4. 8份，攪拌1小時后，再加入76份氮化鋁(細度45 μ m)和膠體石墨(細度5 μ m)的混合物(其中，氮化鋁和膠體石墨的混合重量比為9:1)，混合均勻后將得到的混合物涂覆在纖維網(wǎng)格基材上，按照第一級固化溫度80°C，固化時間0.5 h，第二級固化溫度120°C，固化時間Ih的升溫過程分級固化即得半固化狀態(tài)的膠膜。所得固化物的導熱系數(shù)為2. 2ff/ m · K。實施例4
按重量份數(shù)分別稱取8份的由日本kaneka公司生產(chǎn)的核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂MX210 和E20環(huán)氧樹脂組成的混合物(該混合物中核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂MX210和E20環(huán)氧樹脂的重量配比為1:1)，10份的十二烯基丁二酸酐，0. 5份的三-(二甲氨基甲基)苯酚，0. 5份的Y-環(huán)氧丙基氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)，將上述各原料均勻混合后溶于二丙二醇甲醚的溶劑中，二丙二醇甲醚重量為上述各原料混合物重量的20%，即二丙二醇甲醚溶劑重量份數(shù)為4. 2份，攪拌1小時后，再加入81份氮化鋁(細度10 μ m)和膠體石墨(細度5 μ m)混合物(其中，氮化鋁和膠體石墨的混合重量比為8:2)，混合均勻后將得到的混合物涂覆在纖維網(wǎng)格基材上，按照第一級固化溫度80°C，固化時間0.5 h，第二級固化溫度120°C，固化時間Ih的升溫過程分級固化即得半固化狀態(tài)的膠膜。所得固化物的導熱系數(shù)為2. 5ff/ Hi-K0實施例5
按重量份數(shù)分別稱取10份的由日本kaneka公司生產(chǎn)的核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂MX125 和E14環(huán)氧樹脂組成的混合物(該混合物中核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂MX125和E14環(huán)氧樹脂的重量配比為1 1)，10份的十四烯基丁二酸酐，2份的聚硫橡膠，0. 5份的三_(二甲氨基甲基)苯酚，0. 5份的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)，將上述各原料均勻混合后溶于MEK的溶劑中，MEK溶劑重量為上述各原料混合物重量的20%，即MEK溶劑重量份數(shù)為4. 6份，攪拌1小時后，再加入76份碳化硅(細度5 μ m)和碳纖維粉(細度5 μ m)的混合物(其中，碳化硅和碳纖維粉的混合重量比為9:1)，混合均勻后將得到的混合物涂覆在纖維網(wǎng)格基材上，按照第一級固化溫度80°C，固化時間0.5 h，第二級固化溫度120°C，固化時間Ih的升溫過程分級固化即得半固化狀態(tài)的膠膜。所得固化物的導熱系數(shù)為2. Off/ m ·Κ。實施例6
按重量份數(shù)分別稱取5份的由京山北化復合材料廠生產(chǎn)的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂 102C-4和Ε14環(huán)氧樹脂組成的混合物(該混合物中102C-4和Ε14的重量配比為1 1 )，10份的桐油酸酐，2份的超細全硫化粉末橡膠，0. 5份的三_(二甲氨基甲基)苯酚，0. 5份的γ -環(huán)氧丙基氧丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ-560)，將上述各原料均勻混合后溶于DMF溶劑中，DMF溶劑重量為上述各原料混合物重量的20%，即DMF溶劑重量份數(shù)為3. 6份，攪拌1小時后，再加入82份氮化硼(細度6 μ m)和膠體石墨(細度5 μ m)的混合物(其中，氮化硼和膠體石墨的混合重量比為7:3)，混合均勻后將得到的混合物涂覆在纖維網(wǎng)格基材上，按照第一級固化溫度80°C，固化時間0.5 h，第二級固化溫度120°C，固化時間Ih的升溫過程分級固化即得半固化狀態(tài)的膠膜。所得固化物的導熱系數(shù)為3. 3ff/ m · K。實施例7
按重量份數(shù)分別稱取5份的由京山北化復合材料廠生產(chǎn)的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂 102C-4和E14環(huán)氧樹脂組成的混合物(該混合物中102C-4和E14的重量配比為1 1 )，5份的桐油酸酐，0.5份的三-(二甲氨基甲基)苯酚，0.5份的Y-環(huán)氧丙基氧丙基三甲氧基硅烷 (KH-560)，將上述各原料均勻混合后溶于DMF溶劑中，DMF溶劑重量為上述各原料混合物重量的20%，即DMF溶劑重量份數(shù)為2. 2份，攪拌1小時后，再加入89份氧化鋁(細度5 μ m) 和膠體石墨(細度5μπι)的混合物(其中，氮化硼和膠體石墨的混合重量比為7:3)，混合均勻后將得到的混合物涂覆在纖維網(wǎng)格基材上，按照第一級固化溫度80°C，固化時間0.5 h， 第二級固化溫度120°C，固化時間Ih的升溫過程分級固化即得半固化狀態(tài)的膠膜。所得固化物的導熱系數(shù)為2. 85W/ m · K。本發(fā)明的其他實施例中的基材還可以為無紡布基材、泡棉基材或薄膜基材。除了上述實施例外，本發(fā)明的大功率LED用導熱絕緣膠帶制備方法還可用于制備其他導熱材料，如導熱膠，鋁基覆銅板用導熱膠膜。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大功率LED用導熱絕緣膠帶的制備方法，其特征在于，該方法的工藝過程為按以下重量份數(shù)分別稱取由重量配比為1 :1的環(huán)氧樹脂和增韌樹脂組成的混合物5^10份、固化劑5 10份、增韌劑(Γ3份、促進劑0. 5份、偶聯(lián)劑0. 5~1. 5份，將上述各原料進行混合，得到的混合物溶于溶劑中，所述溶劑與該混合物的重量比為1 :5，攪拌1小時后加入導熱填料75 89份，混合均勻后得到的混合物涂覆在基材上，并進行分級固化，第一級固化溫度80°C，固化時間0. 5小時，第二級固化溫度120°C，固化時間1小時，即得半固化狀態(tài)的膠膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率LED用導熱絕緣膠帶的制備方法，其特征在于 所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂或脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中的一種或多種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大功率LED用導熱絕緣膠帶的制備方法，其特征在于所述增韌樹脂為聚乙烯醇縮丁醛改性環(huán)氧樹脂、聚氨酯改性環(huán)氧樹脂、丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯改性環(huán)氧樹脂、核殼橡膠改性環(huán)氧樹脂、納米橡膠粒子改性環(huán)氧樹脂中的一種或者多種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大功率LED用導熱絕緣膠帶的制備方法，其特征在于所述固化劑為十二烯基丁二酸酐、十四烯基丁二酸酐、桐油酸酐中的一種或者多種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大功率LED用導熱絕緣膠帶的制備方法，其特征在于所述增韌劑為聚氨酯、端羧基丁腈橡膠、端羥基丁腈橡膠、聚硫橡膠、超細全硫化粉末橡膠中的一種或者多種的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大功率LED用導熱絕緣膠帶的制備方法，其特征在于所述溶劑為乙酸乙酯、乙酸丁酯、二丙二醇甲醚、二甲基甲酰胺、甲乙酮、環(huán)己酮、二甘醇二甲醚、卡必醇中的一種或者多種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大功率LED用導熱絕緣膠帶的制備方法，其特征在于所述促進劑為為三乙胺、芐基二甲胺、二甲氨基甲基苯酚、三-(二甲氨基甲基)苯酚、三乙醇胺、乙酰丙酮鐵中的一種或者多種的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大功率LED用導熱絕緣膠帶的制備方法，其特征在于所述偶聯(lián)劑為鈦酸四丁酯、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-環(huán)氧丙基氧丙基三甲氧基硅烷、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一種或者多種的混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大功率LED用導熱絕緣膠帶的制備方法，其特征在于所述導熱填料為氮化鋁、氮化硼、氧化鋁、氧化鋅、氮化硅、碳化硅、氧化鎂中的一種與碳纖維或石墨的混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種大功率LED用導熱絕緣膠帶的制備方法，其特征在于 所述導熱填料中氮化鋁、氮化硼、氧化鋁、氧化鋅、氮化硅、碳化硅、氧化鎂中的一種與碳纖維或石墨的重量比為7:3 9:1。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種大功率LED用導熱絕緣膠帶的制備方法，其特征在于所述基材為纖維網(wǎng)格基材、無紡布基材、泡棉基材、薄膜基材中的一種。
12.—種由權(quán)利要求1至11任一項所述的方法制得的大功率LED用導熱絕緣膠帶。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大功率LED用導熱絕緣膠帶及其制備方法，其制備工藝過程為按以下重量份數(shù)分別稱取由重量配比為11的環(huán)氧樹脂和增韌樹脂組成的混合物5~10份、固化劑5~10份、增韌劑0~3份、促進劑0.5份、偶聯(lián)劑0.5~1.5份，將上述各原料進行混合，得到的混合物溶于溶劑中，所述溶劑與該混合物的重量比為1∶5，攪拌1小時后加入導熱填料75~89份，混合均勻后得到的混合物涂覆在基材上，并進行分級固化，第一級固化溫度80℃，固化時間0.5小時，第二級固化溫度120℃，固化時間1小時，即得半固化狀態(tài)的膠膜。本發(fā)明導熱絕緣膠帶具有導熱系數(shù)高，粘接強度高；吸濕性低，常低溫儲存性好等優(yōu)點。
文檔編號C09J7/04GK102161871SQ201110054878
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者吳波, 王建斌, 陳田安 申請人:煙臺德邦電子材料有限公司