[发明专利]一种大功率LED灯用高导热绝缘胶粘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于胶粘剂技术领域，特别涉及到一种大功率LED灯用高导热绝缘胶粘剂及其制备方法。

技术背景

LED节能灯近二十年来得到了迅速发展；白光LED的发光效率可达38流明/W，已远超白炽灯，并且其使用寿命是白炽灯的百倍以上，而能耗只有白炽灯的十分之一。正是由于其能耗低、成本低、发光率高、寿命长、体积小、污染少等优点，LED节能灯的市场发展空间非常巨大，应用非常广泛，生活中随处可见，包括交通信号灯、汽车用灯、电器的信息显示。

LED技术的发展非常迅速，平均每十八个月其发光亮度就会可提高一倍。然而高亮度的输出带来的问题就是如何有效的将产生的热散出去。如果芯片产生的热量不能及时导出，造成的热量累积导致温度迅速上升，会急剧缩短LED的使用寿命。因此散热问题成为LED功率提高的关键因素之一。

目前LED的散热基板类型有金属芯印刷电路板、陶瓷基板、金属基复合基板和金属绝缘基板。其中金属绝缘基板以其导热率高、机械强度高、加工性能好等优点，是目前开发和推广的主要散热材料之一。铝基合金由于其导热性能好、成本低、易加工等优点，成为散热材料的首选。而电路板与散热基板之间必须需要一层绝缘胶粘剂将两者连接起来。环氧树脂是一类最具代表性的胶粘剂，有着非常好的电气绝缘性与性价比，非常适合大规模的应用在无机材料的粘结。然而由于其有机高分子的特性，导热性能并不理想，一般在0.20W/(m·K)左右。因此，在大功率LED封装中必须使用有良好导热能力的绝缘胶，以保证LED的发光效率和使用寿命。

对于超高导热型的金属覆铜板，其导热率要求在4.0W/(m·K)以上；对于高导热型的金属覆铜板，导热率也要在2.0W/(m·K)以上。目前通过向绝缘胶中填充导热材料是最简单易行并且可以大幅调高绝缘胶导热能力的方法。中国专利CN101475787采用银纳米线与银纳米粒子作为无机填料制备出导热性能良好的导热胶；CN102079958报道了一种采用金刚石作为无机填料制备各向同性的导热胶粘剂；CN101831264则通过填充碳纳米管得到各向同性导热胶粘剂；CN1970667采用Al₂O₃/BN复合粉体作为填料制备出具有较好散热效果的胶粘剂；CN101812280报道了用银、钯、铂、金、C、AlN与SiC等作为无机填料制备LED灯用绝缘胶粘剂。常用的无机导热填料以AlN导热性能最好，但其价格也比较昂贵，而大量使用其它无机填料（50%以上）则会导致树脂剪切强度和韧性降低。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种用于粘接大功率LED灯电路板与散热基板的高导热绝缘胶粘剂；该胶粘剂应具有较高的导热效率和剪切强度，并具有良好的耐高温、耐老化性能。

本发明的另一目的是提供上述胶粘剂的制备方法，该方法应具有生产效率高、制作简单方便的特点。

本发明提供的技术方案是：一种大功率LED灯用高导热绝缘胶粘剂，包括以下组分及相应的质量比例：

环氧树脂30-45%、无机导热填料30-40%、溶剂10-20%、固化剂3-15%以及硅烷偶联剂2-5%；

所述的环氧树脂采用一种含有芳香环的环氧单体，其结构通式如下：

其中，R为亚甲基或无取代基，无取代基时为联苯结构；R₁至R₈为H或C1～C4的烃基。

所述的固化剂为一种芳香二胺，其结构通式如下：

其中，R₁’至R₈’为H原子或C1～C4的烃基；R’为无取代基或以下基团的一种：

所述的硅烷偶联剂，其结构通式为Y(CH₂)_nSiCl₃，其中n=0～6，Y为环氧基或氨基或两种取代基任意比例的混合物。

所述环氧单体的制备步骤如下：

1）相对应的二酚、卤代环氧丙烷以及有机溶剂的混合溶液在60～70℃下保持搅拌，其中二酚与卤代环氧丙烷摩尔量比为1：1，二酚在混合溶液中的质量含量为20～49%；

2）再缓慢滴加与二酚等摩尔量的卤代环氧丙烷与质量含量为30～49%的碱溶液至步骤1）中的混合溶液，其中碱摩尔含量为二酚的15～25倍；

3）80～90℃下继续搅拌1.5～2小时，用水洗涤有机相至中性，减压蒸馏除有机溶剂即成。