專利名稱：大功率led支架框架包封材料及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于大功率LED封裝支架用合成材料制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大功率LED固態(tài)照明是繼白熾燈發(fā)明以來(lái)，最重要的照明革命。 半導(dǎo)體LED材料能將電能直接轉(zhuǎn)化為光能，具有與傳統(tǒng)照明光源最 大的不同，發(fā)光效率高，能耗僅為普通白熾燈八分之一；壽命長(zhǎng)；無(wú) 頻閃、無(wú)紅外和紫外輻射以及不含汞元素等，是典型的節(jié)能、綠色環(huán) 保照明。
隨著技術(shù)進(jìn)步及市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，單顆大功率LED的功率 密度及發(fā)光效率在不斷提高，對(duì)大功率LED封裝材料及工藝也提出 了更高的要求。
支架、芯片以及透明封裝膠是大功率LED封裝工藝中的三大主 要原材料。大功率LED支架性能的好壞對(duì)LED燈具的穩(wěn)定使用具有 非常重要的影響。如附圖2、 3所示，大功率LED支架主要包括支架 引線3、熱沉4及支架框架包封塑料5組成。
包封塑料主要作用是絕緣隔熱，特別是在高溫下必須具有一定的 機(jī)械力學(xué)性能。有兩個(gè)方面的因素容易導(dǎo)致包封塑料損壞， 一是由于 現(xiàn)有的技術(shù)限制，LED芯片80X的電能轉(zhuǎn)換成熱能，致使大功率LED 在使用過(guò)程中發(fā)熱非常厲害，光源使用溫度很高，塑料包封料要求在IO(TC以上長(zhǎng)期使用而絕緣性能不受到影響；二是大功率LED光源在 焊接時(shí)瞬間溫度高達(dá)26(TC以上，短期高溫不能對(duì)塑料包封料產(chǎn)生破 壞，絕緣性能及機(jī)械強(qiáng)度不能有太大的衰減。
傳統(tǒng)的包封塑料為尼龍?jiān)鰪?qiáng)改性材料，以尼龍為基體的改性復(fù)合 材料在耐高溫、耐老化、抗沖擊、絕緣性能都相對(duì)不理想，在燈具制 造過(guò)程中或在光源焊接過(guò)程中往往不容易承受達(dá)26(TC短時(shí)高溫，而 導(dǎo)致老化絕緣性能減低，甚至燈具失效。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是研究制造一種耐高溫、 耐老化、抗沖擊、高絕緣、大功率LED支架材料及其制造工藝，使 之克服現(xiàn)有技術(shù)的以上缺點(diǎn)。其主要手段為
采用具有高絕緣性和耐熱性能的材料經(jīng)注塑成型生產(chǎn)LED專用 支架，采用如下的工藝
1 )將100質(zhì)量單位分子量為3-8萬(wàn)的聚苯硫醚樹脂在200-230°C 氧化熱交聯(lián)4-8小時(shí)后，加入添加劑與5-15質(zhì)量單位聚苯酯微粉和 10-30質(zhì)量單位納米級(jí)二氧化硅在高速攪拌機(jī)里攪拌均勻，得到聚苯 硫醚樹脂復(fù)合預(yù)混料；
2)在1所得聚苯硫醚樹脂復(fù)合預(yù)混料經(jīng)同向雙螺桿擠出機(jī)加入氧 化鋁陶瓷纖維晶須20-30質(zhì)量單位完成混煉擠出，再經(jīng)冷卻、切粒； 最后采用注塑溫度為290-30(TC，模溫為80-9(TC的注塑機(jī)注塑成LED 成形支架。
本發(fā)明中添加的聚苯脂微粉最主要是利用聚苯酯在很寬的溫度范圍都具有很高的機(jī)械剛性，有很高的耐壓縮蠕變，容易機(jī)械切削加 工，有很高的承重能力及良好的自潤(rùn)滑性。同時(shí)具有很高的熱穩(wěn)定 性，塑料中最大的導(dǎo)熱系數(shù)，良好的電絕緣性以及優(yōu)異的耐化學(xué)性能。 在大功率LED支架框架包封材料中添加聚苯酯微粉，其目的是利用 聚苯酯很高的熱穩(wěn)定性和最大的導(dǎo)熱系數(shù)等性質(zhì)，從而提高大功率
LED支架框架包封材料的散熱性能，這樣會(huì)大大延長(zhǎng)大功率LED支 架框架包封材料的使用壽命；同時(shí)提高大功率LED支架框架包封材 料的耐高溫和抗沖擊強(qiáng)度等特性。其添加量為5-15%，如高于15%會(huì) 增加其成本，如低于5%卻達(dá)不到延長(zhǎng)使用壽命和耐高溫和抗沖擊強(qiáng) 度等特性。因此添加5-15%是最佳的選擇。
本發(fā)明中可以添加納米級(jí)無(wú)機(jī)填料是納米級(jí)白色瓷粉、硅藻土、
石英砂、白炭黑、二氧化硅、滑石粉、陶瓷土、鈦白粉、碳酸鈣等物 質(zhì)，其中以納米級(jí)二氧化硅、鈦白粉、碳酸鈣為最好，其主要目的是 提高復(fù)合材料在注塑成型后的電絕緣性和抗沖擊強(qiáng)度，同時(shí)還會(huì)提高 復(fù)合材料的耐高溫程度，從而使LED支架、框架、封裝材料能夠承 受連續(xù)使用溫度提高到200-230°C，短時(shí)間承受溫度達(dá)260-300°C， 其添加量在20-30°/。在之間，如高于30%會(huì)增加其成本，如低于20% 卻達(dá)不到耐高溫和抗沖擊強(qiáng)度等特性。因此添加20-30%是最佳的選 擇。
在本發(fā)明的方案中，由于LED光源的芯片卻有80。/。的電能轉(zhuǎn)化 為熱能，使用的LED支架材料需要承受較高的溫度，不然就會(huì)降低 LED支架的使用壽命。在燈具制造過(guò)程中，在芯片焊接過(guò)程中往往需要承受達(dá)26(TC短時(shí)高溫，目前國(guó)內(nèi)外使用的大功率LED支架材 料，主要是五大工程塑料等材料，這些材料最大的特點(diǎn)是價(jià)格便宜， 其耐高溫、耐老化、抗沖擊、絕緣性能都不盡理想，在工程塑料經(jīng)過(guò) 增強(qiáng)處理后，能夠長(zhǎng)期承受的溫度就是在120-13(TC之間，短時(shí)間承 受溫度在18(TC左右，它們這些特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿足LED燈具的制 造需要，同時(shí)，在芯片的鉛錫焊接過(guò)程中，會(huì)因?yàn)楹附訙囟雀叨鼓?前的工程塑料熔化，甚至燒焦縮短其使用壽命，還可能造成電極之間 發(fā)生短路等危害，為此本發(fā)明所采用的聚苯硫醚復(fù)合材料所得到的支 架具有優(yōu)異的高溫下的熱穩(wěn)定性，并具有高阻燃性、高電絕緣性、耐 輻射和良好的機(jī)械性能，從而使LED支架材料長(zhǎng)時(shí)間承受溫度高達(dá) 200-230°C，短時(shí)間承受的溫度在260-30(TC之間。尤其適合高大功率 LED支架設(shè)備的材料使用。


圖l為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖2為大功率LED封裝結(jié)構(gòu)圖 1-支架引線2-芯片3-封 裝膠及透鏡4-熱沉5-支架包封塑料
圖3為本發(fā)明實(shí)施例實(shí)驗(yàn)得到的產(chǎn)品性能表 具體實(shí)施方案
本發(fā)明是用以下工藝流程實(shí)施得到的 實(shí)施例1:
采用上述如圖1工藝流程，將分子量為3、萬(wàn)的聚苯硫醚樹脂200kg
加入熱交聯(lián)機(jī)里，溫度控制在23(TC，用氧化熱交聯(lián)4小時(shí)后，再加入0.2kg聚氧苯乙烯醚磷酸酯二乙胺、10kg的苯乙烯基三乙氧基硅烷、
0.2kg的氧化鎂，以及10kg粒徑為lum的聚苯酯(對(duì)羥基苯甲酸酯) 微粉、40kg納米級(jí)二氧化硅、0.2kg抗氧化劑GK-1010在高速攪拌機(jī) 里攪拌均勻，這樣就混合成含聚苯硫醚為預(yù)混料。所得預(yù)混料與40kg 經(jīng)過(guò)KH550表面處理劑處理過(guò)后單纖維直徑為15um的玻璃纖維， 經(jīng)過(guò)同向雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出，冷卻、切粒、采用注塑溫度為290 t:模溫為8(TC的注塑機(jī)注塑成LED成形支架。
制得的聚苯硫醚復(fù)合材料的LED成形支架的各種性能特征、在 附圖3產(chǎn)品性能表中顯示出來(lái)。
實(shí)施例2:
將分子量為4+—萬(wàn)的聚苯硫醚樹脂100kg加入熱交聯(lián)機(jī)里，溫度控 制在20(TC，用氧化熱交聯(lián)8小時(shí)后，再加入0.5kg聚氧苯乙烯醚磷 酸酯三乙胺、3.3kg的苯乙烯基三甲氧基硅烷、0.2kg的碳酸鎂，以及 10kg粒徑為2.4um左右的聚苯酯微粉、20kg納米級(jí)二氧化硅、0.2kg 抗氧化劑GK-1010在高速攪拌機(jī)里攪拌均勻。所得預(yù)混料與30kg經(jīng) 過(guò)KH550表面處理劑處理過(guò)后單纖維直徑為15um的玻璃纖維，經(jīng) 過(guò)同向雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出，冷卻、切粒、采用注塑溫度為30(TC 模溫為9(TC的注塑機(jī)注塑成LED成形支架。
制得的聚苯硫醚復(fù)合材料的LED成形支架的各種性能特征、在 附圖3產(chǎn)品性能表中顯示出來(lái)。
實(shí)施例3:
采用上述如圖1工藝流程，將分子量為5+'萬(wàn)的聚苯硫醚樹脂100kg加入熱交聯(lián)機(jī)里，溫度控制在21(TC，用氧化熱交聯(lián)6小時(shí)后，再加
入0.9kg聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙胺、3.9kg的苯乙烯基三甲氧基硅 烷、0.4kg的碳酸鎂，以及15kg粒徑為4.4um左右的聚苯酯微粉、23kg 納米級(jí)二氧化硅、0.6kg抗氧化劑GK-1010在高速攪拌機(jī)里攪拌均勻， 這樣就混合成含聚苯硫醚為預(yù)混料。所得預(yù)混料與23kg經(jīng)過(guò)KH550 表面處理劑處理過(guò)后單纖維直徑為15um的玻璃纖維，經(jīng)過(guò)同向雙螺 桿擠出機(jī)混煉擠出，冷卻、切粒、采用注塑溫度為31(TC模溫為120 "C的注塑機(jī)注塑成LED成形支架。
制得的聚苯硫醚復(fù)合材料的LED成形支架的各種性能特征、在 附圖3產(chǎn)品性能表中顯示出來(lái)。 實(shí)施例4:
采用上述如圖1工藝流程，將分子量為5+.萬(wàn)的聚苯硫醚樹脂100kg 加入熱交聯(lián)機(jī)里，溫度控制在21(TC，用氧化熱交聯(lián)5小時(shí)后，再加 入1.9kg聚氧苯乙烯醚磷酸酯二乙胺、5kg的苯乙烯基三乙氧基硅烷、 0.8kg的氧化鎂，以及12kg粒徑為3.7um左右的聚苯酯微粉、28kg 納米級(jí)二氧化硅、l.Okg抗氧化劑GK-1010在高速攪拌機(jī)里攪拌均勻， 這樣就混合成含聚苯硫醚為預(yù)混料。所得預(yù)混料與27kg經(jīng)過(guò)KH550 表面處理劑處理過(guò)后單纖維直徑為15um的玻璃纖維，經(jīng)過(guò)同向雙螺 桿擠出機(jī)混煉擠出，冷卻、切粒、采用注塑溫度為32(TC模溫為120 。C的注塑機(jī)注塑成LED成形支架。
制得的聚苯硫醚復(fù)合材料的LED成形支架的各種性能特征、在 附圖3產(chǎn)品性能表中顯示出來(lái)。實(shí)施例5:
采用上述如圖1工藝流程，將分子量為6—萬(wàn)的聚苯硫醚樹脂100kg
加入熱交聯(lián)機(jī)里，溫度控制在22(TC，用氧化熱交聯(lián)6小時(shí)后，再加 入5.0kg聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙胺、4kg的苯乙烯基三乙氧基硅烷、 0.8kg的碳酸鎂，以及7.5kg粒徑為7.2um左右的聚苯酯微粉、20kg 納米級(jí)二氧化硅、0.2kg抗氧化劑GK-1010在高速攪拌機(jī)里攪拌均勻， 這樣就混合成含聚苯硫醚為預(yù)混料。所得預(yù)混料與20kg氧化鋁陶瓷 纖維晶須，經(jīng)過(guò)同向雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出，冷卻、切粒、采用注塑 溫度為32(TC模溫為ll(TC的注塑機(jī)注塑成LED成形支架。
制得的聚苯硫醚復(fù)合材料的LED成形支架的各種性能特征、在 附圖3產(chǎn)品性能表中顯示出來(lái)。 實(shí)施例6:
采用上述如圖1工藝流程，將分子量為7+.萬(wàn)的聚苯硫醚樹脂100kg 加入熱交聯(lián)機(jī)里，溫度控制在20(TC，用氧化熱交聯(lián)8小時(shí)后，再加 入5.0kg聚氧苯乙烯醚磷酸酯二乙胺、5.0kg的苯乙烯基三甲氧基硅 烷、l.Okg的氧化鎂，以及10kg粒徑為9.4um左右的聚苯酯微粉、30kg 納米級(jí)二氧化硅、0.9kg抗氧化劑GK-1010在高速攪拌機(jī)里攪拌均勻， 這樣就混合成含聚苯硫醚為預(yù)混料。然后，所得預(yù)混料與30kg氧化 鋁陶瓷纖維晶須，經(jīng)過(guò)同向雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出，冷卻、切粒、采 用注塑溫度為30(TC模溫為IO(TC的注塑機(jī)注塑成LED成形支架。
制得的聚苯硫醚復(fù)合材料的LED成形支架的各種性能特征、在 附圖3產(chǎn)品性能表中顯示出來(lái)。實(shí)施例7:
采用上述如圖l工藝流程，將分子量為8+.萬(wàn)的聚苯硫醚樹脂200kg
加入熱交聯(lián)機(jī)里，溫度控制在215"C，用氧化熱交聯(lián)5.5小時(shí)后，再 加入2.6kg聚氧苯乙烯醚磷酸酯二乙胺、3kg的苯乙烯基三乙氧基硅 垸、0.5 kg的氧化鎂，以及12kg粒徑為10.0um左右的聚苯酯微粉、 17kg納米級(jí)二氧化硅、0.7kg抗氧化劑GK-1010在高速攪拌機(jī)里攪拌 均勻，這樣就混合成含聚苯硫醚為預(yù)混料。然后，所得預(yù)混料與23kg 氧化鋁陶瓷纖維晶須，經(jīng)過(guò)同向雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出，冷卻、切粒、 采用注塑溫度為32(TC模溫為115"C的注塑機(jī)注塑成LED成形支架。 制得的聚苯硫醚復(fù)合材料的LED成形支架的各種性能特征、在 附圖3產(chǎn)品性能表中顯示出來(lái)。 實(shí)施例8:
采用上述如圖1工藝流程，將分子量為4+-萬(wàn)的聚苯硫醚樹脂2001^ 加入熱交聯(lián)機(jī)里，溫度控制在205。C，用氧化熱交聯(lián)7小時(shí)后，再加 入4.2kg聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙胺、8.0kg的苯乙烯基三甲氧基硅 垸、1.2kg的碳酸鎂，以及15kg粒徑為6.6um左右的聚苯酯微粉、20kg 納米級(jí)二氧化硅、0.2kg抗氧化劑GK-1010在高速攪拌機(jī)里攪拌均勻， 這樣就混合成含聚苯硫醚為預(yù)混料。然后，所得預(yù)混料與27kg氧化 鋁陶瓷纖維晶須，經(jīng)過(guò)同向雙螺桿擠出機(jī)混煉擠出，冷卻、切粒、采 用注塑溫度為31(TC模溫為12(TC的注塑機(jī)注塑成LED成形支架。 制得成形支架的各種性能特征見圖3。
權(quán)利要求
1、大功率LED支架框架包封材料及其生產(chǎn)工藝，其采用如下的工藝1)將100質(zhì)量單位分子量為3-8萬(wàn)的聚苯硫醚樹脂在200-230℃氧化熱交聯(lián)4-8小時(shí)后，加入添加劑與5-15質(zhì)量單位的聚苯酯微粉和20-30質(zhì)量單位納米級(jí)無(wú)機(jī)填料，在高速攪拌機(jī)里攪拌均勻，得到聚苯硫醚樹脂復(fù)合預(yù)混料；2)在1所得聚苯硫醚樹脂復(fù)合預(yù)混料經(jīng)同向雙螺桿擠出機(jī)加入氧化鋁陶瓷纖維晶須20-30質(zhì)量單位完成混煉擠出，再經(jīng)冷卻、切粒；最后采用注塑溫度為290-320℃，模溫為90-120℃的注塑機(jī)注塑成LED成型支架。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述之大功率LED支架框架包封材料及其生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述氧化鋁陶瓷纖晶維須采用經(jīng)過(guò)KH550表面處理劑處理過(guò)后單纖維直徑為15um的玻璃纖維代替。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述之大功率LED支架框架包封材料及其生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述聚苯酯微粉的平均粒徑為卜10um。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述之大功率LED支架框架包封材料及其生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述添加劑為0.1-5質(zhì)量單位聚氧苯乙烯醚磷酸酯二乙胺、3-5質(zhì)量單位苯乙烯基三乙氧基硅垸、0.1-1質(zhì)量單位氧化鎂。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述之大功率LED支架框架包封材料及其生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述添加劑為0.5-5質(zhì)量單位聚氧苯乙烯醚磷酸酯三乙胺、3.3-5質(zhì)量單位苯乙烯基三甲氧基硅烷、0.2-1質(zhì)量單位碳酸鎂。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述之大功率LED支架框架包封材料及其生產(chǎn)工藝，其特征在于，所述的納米級(jí)無(wú)機(jī)填料為碳酸鈣、二氧化硅、二氧 化鈦之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大功率LED支架框架包封材料及其生產(chǎn)工藝，將100質(zhì)量單位分子量為3-8萬(wàn)的聚苯硫醚樹脂在200℃氧化熱交聯(lián)8小時(shí)后，加入添加劑與5-15質(zhì)量單位聚苯酯微粉和10-30質(zhì)量單位納米級(jí)無(wú)機(jī)填料在高速攪拌機(jī)里攪拌均勻，得到聚苯硫醚樹脂復(fù)合預(yù)混料；所得聚苯硫醚樹脂復(fù)合預(yù)混料經(jīng)同向雙螺桿擠出機(jī)加入氧化鋁陶瓷纖維晶須或經(jīng)過(guò)KH550表面處理劑處理過(guò)后單纖維直徑為15μm的玻璃纖維20-30質(zhì)量單位完成混煉擠出；最后采用注塑溫度為290-320℃，模溫為90-120℃的注塑機(jī)注塑成LED成形支架。由本發(fā)明生產(chǎn)制造的支架具有良好的耐高溫絕緣和抗老化性能，尤其適合高大功率LED支架框架包封材料使用。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101465403SQ200810148140
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者宋大余, 宋小春, 杜生民 申請(qǐng)人:四川瑞安特電子技術(shù)有限公司