一种LED封装用导电胶及其制备方法与流程

本发明属于电子封装用导电胶材料领域，具体涉及一种led封装用导电胶及其制备方法。

背景技术：

1、半导体固态发光器件led即发光二极管，是当今发展最为迅猛的节能环保显示和照明光源。led芯片的封装技术是led器件制造的核心技术之一。led芯片的封装工艺当中，广泛使用导电胶将芯片和基材粘接起来以固定芯片，同时起到导电连接和散热的作用。

2、随着led的发展，对封装过程中使用的导电胶提出了越来越高的要求，不仅要求具有良好的导热和散热性能，还要求导电性能和可靠性好。授权号为cn 102653668 b的发明专利公开了一种led封装用银导电胶及其制备方法，该银导电胶由20-35wt%树脂基体和65-80wt%醇酸溶液处理过的银粉组成，采用双酚f环氧树脂、固化剂、促进剂和偶联剂作为树脂基体，制备的led封装用导电胶具有优良的导电性能、导热性能，且效率高、可靠性好，led封装用导电胶制成胶条试样，放入150℃烘箱中保温0.5h，测量体积电阻率不高于1.8×10-4ω·cm。

3、但本发明人在研究过程中发现双酚f环氧树脂易吸水，水分子的存在将会导致湿热环境下双酚f环氧树脂性能下降，影响led封装用导电胶的电子传输性能，导致led封装用导电胶在湿热环境下的体积电阻率较高。

技术实现思路

1、为了降低led封装用导电胶湿热环境下的体积电阻率，本发明提供一种led封装用导电胶及其制备方法。

2、第一方面，本发明提供一种led封装用导电胶，采用如下技术方案实现：

3、一种led封装用导电胶，按重量百分比计，所述led封装用导电胶的制备原料包括微米级银粉60-70%、纳米级银粉5-10%、石墨烯3-8%、纳米氧化铝2-5%、羧基化聚丙酰胺5-10%、双酚f环氧树脂10-15%、固化剂1-3%、固化促进剂0-1%、偶联剂0.5-2%和溶剂余量。

4、在湿热环境下，羧基化聚丙酰胺的吸水性强于双酚f环氧树脂，羧基化聚丙酰胺在湿热环境下会吸水膨胀，且羧基化聚丙酰胺的酰胺官能团会部分水解为羧基，有利于促进羧基化聚丙酰胺与双酚f环氧树脂反应，形成交联网络，提高了湿热环境下led封装用导电胶的电子传输性能。

5、纳米级银粉、纳米氧化铝表面带有一定的电荷，可以与羧基化聚丙酰胺和双酚f环氧树脂中的极性基团发生静电相互作用，显著提高羧基化聚丙酰胺、双酚f环氧树脂、纳米级银粉、纳米氧化铝等各组分之间的粘附力。

6、石墨烯具有出色的电导率和热导率，石墨烯与羧基化聚丙酰胺结合，羧基化聚丙酰胺可以通过物理吸附或化学键合的方式与石墨烯表面相互作用，提高羧基化聚丙酰胺与石墨烯之间的粘附力，提高石墨烯在led封装用导电胶中的分散性和石墨烯与其他组分的相容性，显著提高led封装用导电胶的电导率。

7、羧基化聚丙酰胺与石墨烯、纳米级银粉、纳米氧化铝等组分共同作用，可以显著提高湿热环境下led封装用导电胶的电子传输性能，从而降低led封装用导电胶在湿热环境下的体积电阻率。

8、优选的，所述羧基化聚丙酰胺、双酚f环氧树脂和石墨烯的质量比为（5-7）:（10-12）:（3-5）。

9、更优选的，所述羧基化聚丙酰胺、双酚f环氧树脂和石墨烯的质量比为6:10:4。

10、优选的，所述羧基化聚丙酰胺的制备原料包括丙烯酸、丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺；所述丙烯酸、丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺的质量比为（0.05-0.1）:1:（0.2-0.3）。

11、本发明人在研究过程中发现，羧基化聚丙酰胺与石墨烯的相互作用虽然可以提高led封装用导电胶的电导率，降低led封装用导电胶的体积电阻率以及湿热环境下的体积电阻率，但羧基化聚丙酰胺与石墨烯之间过强的相互作用会降低led封装用导电胶的热导率，这是由于羧基化聚丙酰胺与石墨烯之间过强的界面相互作用会增大羧基化聚丙酰胺与石墨烯之间的界面热阻，进而降低led封装用导电胶的热导率。

12、本发明人在研究过程中意外发现，以丙烯酸、丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺为单体，并控制丙烯酸、丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺的质量比为（0.05-0.1）:1:（0.2-0.3）制备的羧基化聚丙酰胺，具有适宜的羧基含量和空间位阻，可以避免羧基化聚丙酰胺与石墨烯之间相互作用过强，降低羧基化聚丙酰胺与石墨烯之间的界面热阻，从而提高led封装用导电胶的热导率。

13、更优选的，所述丙烯酸、丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺的质量比为0.08:1:0.25。

14、优选的，所述羧基化聚丙酰胺的制备方法，包括如下步骤：

15、s1、在20-30℃、搅拌条件下，将丙烯酸、丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺和去离子水混合，溶解后调节体系的ph至6-8，得单体水溶液；

16、s2、惰性气氛下，向s1步骤制得的单体水溶液中加入引发剂，10-25℃反应5-10h，得胶状聚合物溶液产物，将胶状聚合物溶液产物造粒、干燥、粉碎和筛分处理，得羧基化聚丙酰胺。

17、优选的，所述石墨烯选自氨基化石墨烯、羟基化石墨烯、巯基化石墨烯中的一种或多种。

18、更优选的，所述石墨烯由氨基化石墨烯和巯基化石墨烯按质量比（2-3）:1混合而成。

19、氨基化石墨烯和巯基化石墨烯复配的石墨烯，有利于其与羧基化聚丙酰胺形成氢键和共价键合，进一步调控石墨烯的表面状态和电子结构，降低羧基化聚丙酰胺与石墨烯之间的界面热阻，也有利于提高石墨烯与微米级银粉和纳米级银粉相互作用，从而提高led封装用导电胶的电子传输性能和热导率。

20、优选的，所述纳米氧化铝为氨基硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝。

21、氨基硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝在led封装用导电胶中的分散性好，氨基硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝的氨基与羧基化聚丙酰胺上的羧基形成氢键或酰胺化共价键，有利于提高纳米氧化铝与其余组分之间的粘附力，提高led封装用导电胶的电子传输性能，从而降低led封装用导电胶的体积电阻率。

22、优选的，所述偶联剂选自n-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、己二胺基甲基三甲氧基硅烷、n-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种。

23、本技术中，所述固化剂包括但不限于双氰胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯醚、二氨基二苯砜中的一种或多种。

24、本技术中，所述固化促进剂包括但不限于2-十一烷基咪唑、2-十七烷基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或多种。

25、本技术中，所述溶剂包括但不限于新戊二醇缩水甘油醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、正丁基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。

26、第二方面，本发明提供一种led封装用导电胶的制备方法，采用如下技术方案实现：

27、一种led封装用导电胶的制备方法，包括如下步骤：

28、（1）将双酚f环氧树脂和溶剂混合，搅拌均匀，再加入纳米氧化铝、固化剂、固化促进剂和偶联剂，搅拌均匀，得混合物；

29、（2）将羧基化聚丙酰胺和石墨烯混合，搅拌均匀，加入步骤（1）制得的混合物中，搅拌均匀，再加入微米级银粉和纳米级银粉，搅拌混合直至混合均匀，得led封装用导电胶。

30、综上所述，本发明具有以下有益效果：

31、1、本技术通过羧基化聚丙酰胺与石墨烯、纳米级银粉、纳米氧化铝等组分共同作用，可以显著提高湿热环境下led封装用导电胶的电子传输性能，从而降低led封装用导电胶在湿热环境下的体积电阻率。

32、2、本技术采用以丙烯酸、丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺为单体，并控制丙烯酸、丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺的质量比为（0.05-0.1）:1:（0.2-0.3）制备的羧基化聚丙酰胺，具有适宜的羧基含量和空间位阻，可以避免羧基化聚丙酰胺与石墨烯之间相互作用过强，降低羧基化聚丙酰胺与石墨烯之间的界面热阻，从而提高led封装用导电胶的热导率。

33、3、本技术采用氨基化石墨烯和巯基化石墨烯复配的石墨烯，有利于其与羧基化聚丙酰胺形成氢键和共价键合，进一步调控石墨烯的表面状态和电子结构，降低羧基化聚丙酰胺与石墨烯之间的界面热阻，也有利于提高石墨烯与微米级银粉和纳米级银粉相互作用，从而提高led封装用导电胶的电子传输性能和热导率。