环氧模塑料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子封装领域，涉及一种封装支架树脂及其制备方法，具体涉及一种 LED封装支架用环氧模塑料及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 顶面发光的LED器件封装支架采用的有热塑性支架和热固性支架两大类。目前， 热塑性支架塑封材料主要使用的是PPA、PA6T等类热塑性树脂，但此类材料制备的支架适 用的LED功率较小（一般低于0. 5w)，且具有气密性不够和吸水性较强的缺点，材料自身也 容易变色，影响LED器件的可靠性，这些问题都成为了 LED封装朝大功率化方向发展的瓶 颈，限制了其应用。热固性支架材料主要是指近几年国外一些先进LED企业从微电子封装 领域引进的一种新的封装材料一环氧模塑料（Epoxy molding compound)，简称EMC。与传 统的陶瓷、PPA和PA6T材料制备的LED支架相比，EMC支架具有高导热、高耐热、低热膨胀系 数、抗UV、体积小、可规模化生产和高可靠性的特点，同时也有着陶瓷、PPA和PCT支架无法 比拟的优势，可进一步提升封装LED器件的可靠性。相比于第一代的PPA热塑封框架和第 二代的陶瓷基板，EMC支架具有可实现大规模生产、可降低生产成本、设计灵活多样以及尺 寸更小等优势，因此EMC支架被称为第三代LED支架，被很多LED企业看好，已经成为一种 十分热门的封装支架材料。
[0003] 目前国内先进LED封装用白色体系的EMC仍以进口为主，价格相对昂贵，这提高了 中国LED生产企业的生产成本。究其原因，还是在于中国企业尚不能规模化生产高品质、 高纯度的EMC的原材料树脂导致。由于生产EMC的原料树脂品质不够，EMC中易存在活泼 氢、易阜化氯和结合氯（bound-Cl)等杂质离子，这将直接影响EMC支架的吸水性和耐热老 化性等关键性能。因此，要制备出高品质的EMC，对原材料树脂进行纯化，实现规模化生产 高品质、高纯度的原材料树脂是一个重要因素。目前国外EMC用的改性环氧树脂正朝超高 纯度和降皂化氯的方向发展，例如以银盐（如乙酸银）、金属钠、离子交换树脂为原料，采用 电泳、超滤、渗透膜分离、界机缩聚等方法来脱除改性环氧树脂中的易皂化氯和结合氯等杂 质。这些树脂纯化方法虽然能提高EMC的性能，但需要消耗贵金属或大量电能，不符合目前 绿色低碳环保的节能理念。因此，急需寻求一种新的制备方法来制备出高品质的EMC树脂。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高导热、高耐热、抗 UV、低热膨胀系数的环氧模塑料及其制备方法和应用。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种环氧模塑料，所述环氧模塑 料包括以下重量份的组分：
[0006]
[0007] 上述的环氧模塑料中，优选的，所述纯化环氧树脂是经过分子蒸馏设备提纯的环 氧树脂；所述环氧树脂为邻甲酚醛环氧树脂、萘型环氧树脂（即带有萘骨架的环氧树脂）、 二环戊二烯型环氧树脂（优选二环戊二烯酚醛环氧树脂）、三苯酚甲烷型环氧树脂、联苯型 环氧树脂中的一种或多种。
[0008] 上述的环氧模塑料中，优选的，所述固化剂为酚醛树脂、苯酚芳烷基树脂、萘型环 氧树脂中的一种或多种；所述酚醛树脂为苯酚酚醛树脂、甲酚酚醛树脂、二环戊二烯改性酚 醛树脂中的一种或多种。
[0009] 上述的环氧模塑料中，优选的，所述固化促进剂为叔胺类化合物、有机磷化合物、 改性咪唑类化合物中的一种或多种。
[0010] 上述的环氧模塑料中，优选的，所述无机填料是由A类结晶型二氧化硅和B类结晶 型二氧化硅组成，其中，所述A类结晶型二氧化硅是指粒径为Ιμπι~19 μπι的结晶型二氧 化硅，所述Β类结晶型二氧化硅是指粒径为20 μ m~50 μ m的结晶型二氧化硅；所述无机填 料中，所述A类结晶型二氧化硅的质量占无机填料总量的45%~60%，所述B类结晶型二 氧化硅的质量占无机填料总量的40%~55%。
[0011] 上述的环氧模塑料中，优选的，所述反光调节剂为金红石型纳米二氧化钛，所述反 光调节剂的粒径为l〇〇nm~150nm。
[0012] 上述的环氧模塑料中，优选的，所述阻燃剂为含磷类阻燃剂（优选季戊四醇磷酸 酯）。
[0013] 作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的环氧模塑料的制备方法，包括 以下步骤：
[0014] (1)制备纯化环氧树脂；
[0015] (2)称量原料，并粉碎纯化环氧树脂和固化剂（优选粉碎至粒径为0· 5mm以下）；
[0016] (3)将粉碎后的纯化环氧树脂、粉碎后的固化剂、固化促进剂、无机填料、反光调节 剂和阻燃剂混合均匀，得到混合料；
[0017] (4)将混合料进行熔融混炼，混炼温度为68°C~110°C (优选混炼时间为20min~ 30min)，得到混炼产物；
[0018] (5)将混炼产物进行冷却、粉碎和磁选，得到环氧模塑料。
[0019] 上述的制备方法中，优选的，所述纯化环氧树脂的制备方法如下：
[0020] (a)脱气处理：将环氧树脂进行脱气处理，脱气处理温度为270°C~350°C ;
[0021] (b)重质组分的提取：采用分子蒸馏设备（优选分子蒸馏设备中的薄膜蒸馏器部 件）将脱气处理后的环氧树脂中的轻质分子分离去除，得到重质组分，其中，所述脱气处理 后的环氧树脂流入所述分子蒸馏设备的流速为800mL/min~2500mL/min，所述分子蒸馏设 备内的真空度为80Pa~150Pa，温度为270°C~350°C ;
[0022] (c)纯化环氧树脂的制备：将重质组分在分子蒸馏设备（优选分子蒸馏设备中的 短程分子蒸馏器部件）中进行提纯，得到纯化环氧树脂，其中，所述重质组分流入所述分 子蒸馈设备的流速为500mL/min~800mL/min，所述分子蒸馈设备内的真空度为10Pa~ 45Pa，温度为 300°C~360°C。
[0023] 作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的环氧模塑料或者上述的制备方 法制得的环氧模塑料在LED封装支架中的应用。
[0024] 本发明中，分子蒸馏设备为现有常规设备，但利用分子蒸馏提纯方法处理EMC原 料的技术却从未在本领域内使用过。
[0025] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0026] 1.本发明的环氧模塑料（EMC)对原材料树脂品质进行了纯化，降低了 EMC中存在 的活泼氢和有机氯等杂质含量，从而使制得的EMC具有极好的导热性和耐热性，经过长时 间的高温老化后光反射率仍保持较好。
[0027] 2.本发明的环氧模塑料采用分子蒸馏设备对其原材料进行了纯化，充分利用了短 程分子蒸馏器可对高沸点、易氧化物料进行分离的优点，对高沸点环氧树脂进行纯化，具有 效率高，产品纯度高，分离系数大，纯化环境清洁，副产物少的优点。
[0028] 3.本发明的环氧模塑料具有高导热、高耐热、抗UV、低热膨胀系数的优点。EMC树 脂起始反射率为>90%，1501：、100011条件下高温老化后反射率>75%，热传导率>0.8， 热膨胀系数< 50X 10 6/°C。
[0029] 4.本发明的环氧模塑料采用了粒径为lOOnm~150nm的金红石型纳米二氧化钛 (Ti02)，能有效对紫外线进行反射，进一步提高了 EMC支架对紫外线的耐受能力。
[0030] 5.本发明的制备方法具有方便、可靠、可批量化生产的优点。
【具体实施方式】
[0031] 以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的 保护范围。
[0032] 实施例1
[0033] -种本发明的环氧模塑料，该环氧模塑料的成分以重量份计为：纯化邻甲酚醛环 氧树脂20份，苯酚酚醛树脂10份，2-乙基-4-甲基咪唑0. 8份，无机填料65份，金红石型 纳米二氧化钛10份。其中，纯化邻甲酚醛环氧树脂是经过分子蒸馏设备提纯的邻甲酚醛环 氧树脂。无机填料由A类结晶型二氧化硅和B类结晶型二氧化硅组成，A类结晶型二氧化 硅的粒径为1 μ m~19 μ m，其质量占无机填料总量的50 %，B类结晶型二氧化硅的粒径为 20 μ m~50 μ m，其质量占无机填料总量的50%。金红石型纳米二氧化钛的粒径为lOOnm~ 120nm〇
[0034] 一种上述本实施例的环氧模塑料的制备方法，包括以下步骤：
[0035] (1)制备纯化环氧树脂（具体为纯化邻甲酚醛环氧树脂）：
[0036] (a)脱气处理：将邻甲酚醛环氧树脂进行脱气处理，脱气处理温度为27