[发明专利]一种LED小尺寸芯片用导热绝缘固晶材料及其制备方法

说明书

本发明一种LED小尺寸芯片用导热绝缘固晶材料及其制备方法，其是由有机硅树脂、改性杂化树脂、交联剂、促进剂和导热填料等材料经混合搅拌真空脱泡而成。本发明通过合成有机硅树脂，并将其与光学级六元杂环三嗪结构的改性树脂结合，解决了有机硅固晶材料强度低和粘结性差的问题。另外，针对当前使用固晶材料热导率低，无法满足大功率小尺寸LED芯片的固晶散热需求问题，通过引入表面改性的高导热无机粉体，获得一种高导热且强粘结力的新型绝缘固晶材料，可广泛用于小尺寸LED芯片粘结。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及到一种小尺寸LED芯片用导热绝缘固晶材料及其制备方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode)，简称LED，是一种可将电能转变为光能的半导体器件，属于固态光源。具有工作电压低、光效转化高、响应速度快、使用寿命长、安全可靠、节能环保等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、汽车、照明等领域。随着技术的不断提升，LED器件正朝着尺寸越来越小，性能越来越高的方向发展。2014年CREE就提出“高密度级LED封装技术大变革”的理念，高密度级LED封装器件将使得实现体积更小、照明性能更高、照明品质更佳、系统成本更低、照明设计更灵活、照明产品更富有创新性的新一代LED照明解决方案成为可能。特别是在LED显示领域尤为突出。

随着人们对显示效果的追求，LED显示屏也在不断向着高清高密的方向发展。为了获得更好的观赏效果，人们对LED显示屏的画面要求从简单的全彩到逼真、还原色彩真实性，同时还要在更小的LED屏上实现清晰的图像显示。小间距LED显示屏应运而生。和传统LED显示屏不同的是，小间距LED作为一种高密度显示屏，随着间距不断趋于小型化，每平方米所需的灯珠数量会急剧上升，灯珠密度变得越来越高，对其可靠性也提出了严重的考验，对封装技术的要求也更为苛刻，尤其是固晶材料和固晶工艺。

当前的LED固晶材料主要有环氧树脂和有机硅两种体系。对于环氧树脂其具有优良的粘结性、电绝缘性、密封性和介电性能，且成本比较低、配方灵活多变、易成型生产效率高等成为LED固晶的主流材料。但是，随着LED的亮度和功率不断提高以及白光LED的发展，对LED的固晶材料亦提出更高的要求，比如更高折光指数、高透光率、高导热性、耐紫外和热老化能力及低的热膨胀系数、离子含量和应力等。而环氧自身存在的吸湿性、易老化、耐热性差、高温和短波光照下易变色、固化的内应力大等缺陷暴露出来，大大影响和缩短LED器件的使用寿命。有机硅则具有高亮度大功率LED所需的抗紫外光性、热稳定性、耐候性及绝缘性等，使其成为白光/功率型LED固晶材料的理想选择。然而，随着芯片尺寸的减小，机械强度低、粘结性差的有机硅固晶材料已无法满足大功率小尺寸LED芯片的固晶需求。因此开发一种新型高强度、高粘结性、高可靠性固晶材料非常必要和迫切，对于我国功率型LED器件的研制与规模化生产具有十分重要的意义。

发明内容

本发明针对当前有机硅固晶材料存在强度低、粘结性差以及热导率低无法满足大功率小尺寸LED芯片的固晶散热需求问题，通过自主设计合成含有不饱和键和环氧基的有机硅树脂，并将其与光学级六元杂环三嗪结构的改性树脂结合，来解决有机硅固晶材料强度低和粘结性差的问题。另外，在上述树脂的基础上进一步引入表面改性的高导热无机粉体，来获得一种高导热高粘结性的绝缘固晶材料，可以满足大功率小尺寸LED芯片的固晶散热要求，并为此类材料的开发提供一种思路和方法。

本发明一个方面提供了一种有机硅树脂，其为含有乙烯基、环氧基的有机硅聚合物，其结构通式如下：(ASiO_1.5)x(BSiO_0.5)y(CSiO_0.5)z(SiO₂)m，其中，A、B和C独立地选自CH₃-、C₆H₅-、CH₂＝CH-、CH₂＝CH(Me)COO-、H-、环氧基中的基团，x+y+z+m＝1。