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LED（發(fā)光二極管）器件具有高效能、低功耗、高耐久性等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于大尺寸顯示器、交通信號和照明等應(yīng)用領(lǐng)域。伴隨著LED應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，對于封裝材料的性能要求也越來越高。
熱固性環(huán)氧樹脂機(jī)械性能良好、固化體積收縮率低、對基材附著力優(yōu)異，同時(shí)操作工藝可控性強(qiáng)，是目前LED的重要要封裝體系之一。其中，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，尤其是3,4-環(huán)氧環(huán)己基-3,4-環(huán)氧環(huán)己酯（TTA21）因其優(yōu)異的加工性、高Tg點(diǎn)以及良好的耐候性而被優(yōu)選地廣泛應(yīng)用于LED和光學(xué)器件封裝膠中。
需要注意的是，脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的固化交聯(lián)強(qiáng)度很高，容易因過強(qiáng)的內(nèi)應(yīng)力使固化物產(chǎn)生裂紋，從而限制產(chǎn)品的性能（在封裝過程中，水分吸收和機(jī)械應(yīng)力是兩個(gè)影響產(chǎn)品可靠性的主要因素，其中機(jī)械應(yīng)力是由于熱膨脹系數(shù)（CTE）不匹配而引起的固化應(yīng)力和冷卻應(yīng)力所致），通常在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)搭配雙酚A型環(huán)氧樹脂（或氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂）來調(diào)整體系韌性，本文就樹脂搭配時(shí)基本特性對比做簡要分析供參考。
1.基本特性的對比
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樹脂類型 |
雙酚A型環(huán)氧樹脂 |
脂環(huán)族環(huán)氧樹脂 |
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樹脂結(jié)構(gòu) |
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性能對比 |
固化物韌性好 與胺類反應(yīng)活性較好 |
粘度較低 不含氯離子 電性能優(yōu)良 固化物透明度高 與陽離子類的反應(yīng)活性較高 |
2.粘度—溫度曲線比較
圖1 TTA21與E51型環(huán)氧樹脂的粘度-溫度曲線圖
E51：雙酚A型環(huán)氧樹脂，（環(huán)氧當(dāng)量184~194g/eq）
結(jié)構(gòu)式：
由圖1可知，隨著溫度上升兩種樹脂的粘度都會(huì)下降，雙酚A環(huán)氧本身粘度較大，相應(yīng)的粘度變化幅度更大，是配方設(shè)計(jì)中要考慮的因素。
3. 樹脂混合比例與粘度的關(guān)系
圖2 TTA21的混合比例與粘度的關(guān)系圖（25℃）
EP-4080：氫化雙酚A環(huán)氧樹脂，（環(huán)氧當(dāng)量205g/eq，粘度1800mPa·s）
結(jié)構(gòu)式：
由圖2可知，當(dāng)E51和EP-4080混入適量的TTA21時(shí)兩者的粘度均有明顯下降，TTA21可發(fā)揮高耐熱環(huán)氧樹脂稀釋劑的作用。
4.不同環(huán)氧體系酸酐固化物性比較
固化體系
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配比 |
比例 |
固化條件 |
|
環(huán)氧樹脂 |
100 |
初期固化：110℃、2小時(shí) |
|
乙二醇 |
1 |
后期固化：180℃、2小時(shí) |
|
MH-700/環(huán)氧當(dāng)量 |
0.6~0.9 |
- |
|
催化劑 |
0.5 |
酸酐固化型環(huán)氧樹脂制成品物性比較
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項(xiàng)目 |
測定條件 |
單位 |
條件 |
TTA21P |
E51 |
EP-4080 |
||
|
催化劑 |
MH-700/ 環(huán)氧當(dāng)量 |
|||||||
|
光學(xué)性能 |
透過率 |
UV-2540 |
%-400nm |
U-CAT 5003 |
0.9 |
86.8 |
85.0 |
86.5 |
|
%-450nm |
90.5 |
90.0 |
90.4 |
|||||
|
%-550nm |
91.7 |
91.1 |
91.6 |
|||||
|
熱性能 |
Tg |
TMA (30~300,5℃/min) |
Tg(℃) |
U-CAT 5003 |
0.6 |
113.0 |
85.8 |
63.9 |
|
0.75 |
178.9 |
112.1 |
83.8 |
|||||
|
0.9 |
211.7 |
140.4 |
109.0 |
|||||
|
物理性質(zhì) |
吸水率 |
JIS K6911 (23℃/24hr) |
% |
U-CAT 5003 |
0.6 |
0.22 |
0.06 |
0.10 |
|
0.75 |
0.26 |
0.07 |
0.09 |
|||||
|
0.9 |
0.31 |
0.09 |
0.08 |
|||||
|
機(jī)械性能 |
彎曲強(qiáng)度 |
JIS K6911 |
Mpa |
U-CAT 5003 |
0.9 |
51.83 |
112.21 |
94.55 |
|
彎曲模量 |
Mpa |
0.9 |
2858 |
2632 |
2503 |
|||
可以明顯看到在相同條件下脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的耐熱較好，在吸水率和彎曲強(qiáng)度方面雙酚A型環(huán)氧樹脂有更好表現(xiàn)。
5.結(jié)論
1）脂環(huán)族環(huán)氧的透明性和耐熱性表現(xiàn)較好，適合高要求的LED環(huán)氧封裝膠應(yīng)用，與市場表現(xiàn)相符；
2）脂環(huán)族環(huán)氧在配方中的降粘效果明顯，與普通環(huán)氧配合可以在提升整體性能的同時(shí)有效控制粘度，有更大的操作空間；
3）考慮吸水率和力學(xué)強(qiáng)度等方面的差異，配方要根據(jù)實(shí)際性能需求對幾種環(huán)氧樹脂的比例做合理搭配。
6.產(chǎn)能優(yōu)勢
年產(chǎn)能9500噸的泰特爾山東工廠近期已投入正式運(yùn)營，使得TTA21的產(chǎn)能加速釋放，做為脂環(huán)族環(huán)氧樹脂領(lǐng)軍企業(yè)，泰特爾始終致力于新材料開發(fā)，為行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級貢獻(xiàn)自己的力量。
