冯亚凯 津大化艺术大学教师

1、LED 封装用改性环氧树脂,《2018阿拉丁照明产业照明白皮书》关键材料 顾问。LED
具备勤苦环境爱惜、寿命长、使用电压低、开关时间短等特征,广泛应用于照明、展现、背光等好几天地。近日元日更加高亮度、高色彩性、高耐天气性、高发光均匀性等体系化提升。LED
行当链可分为上、中、上游,分别是LED 外延集成电路、LED 封装及LED
应用。作为LED 行当链中承前启后的LED
封装,在全路行业链中起器重大职能。LED
由微芯片、导线、支架、导电胶、封装材料等组成,当中,封装材质是耳濡目染LED
品质和使用寿命的关键因素之意气风发。近期,封装材料由于其对透光性的特殊须要,如今市情上使用的要害有环氧树脂、有机硅、聚碳酸酯、玻璃、聚异戊二烯酸酯等高折射率材质。但出于那个素材大多数硬度异常的大且加工不方便人民群众,故基本上用于外层透镜材质。守旧的LED
环氧树脂封装质感存在内应力大、耐热性差、轻便老化等短处,不能够满足LED
封装材质质量上日趋发展的必要,正渐渐被有机硅材质恐怕有机硅改性材质替代。有机硅材质是风姿洒脱种具有高耐紫外线和高耐老化技能、低应力的资料,成为LED
封装质感的精良接受。硅树脂的透光率与LED
器件的发光强度和频率成正比,透光率越高,有助于扩张LED
器件的发光强度和功用。由于氮化镓微电路存有高的折射率,日常有机硅材料的折光率唯有1.4,所以,提升有机硅材质的折光率能够减小与晶片折光率之差,减弱分界面反射和折射带给的光损失,巩固LED
器件的取光作用。

《2018阿拉丁照明行业照掌握皮书》关键材质 谋士

1、LED 封装用改性环氧树脂

谭雨涵 东京十九中学

环氧树脂具有较高的光滑度和透光率,何况力学品质和粘接品质一定不错,所以墟市上仍然有早晚产物在采取。通过引进有机硅功效团改性环氧树脂,可加强环氧树脂的高温使用品质和抗冲击质量,缩短产物的减弱率和热膨胀性,进步产品的利用范围。按影响机理,有机硅改性环氧树脂可分为物理共混和化学共聚三种方法。假使纯粹依据单纯的大意共混,由于有机硅与环氧树脂的溶解度全面相差相当大,微观相结构轻松呈抽离态,改性效果倒霉,日常须要经过加多过渡相容基团的章程来校订其相容质量。S.
S.
Hou等选用含氢聚硅氧烷与烯丙基缩水丙三醇醚进行硅氢加成反应,制备出含有环氧基的聚硅氧烷,然后与双酚A型环氧树脂共混。其试验结果注明:
改性成品的微观相结构较好,没有相抽离。

意气风发、LED封装手艺与资料汇总

化学共聚方法是行使有机硅聚合物上的活性基团,如羟基,烷氧基等,与环氧树脂上的环氧基等活性基团反应,生成共聚物到达改性的指标。早在二〇〇五年国外就有人使用该措施举行了用有机硅共聚改性环氧封装质地用于LED
产物的钻研,其试验证明该方法能够使该包装材质的抗冲击质量和耐高低温品质获得分明加强、缩小率和热膨胀周密字显示著下落。黛博拉等利用缩合反应,将4—芳香烃基环氧乙炔分别与二
四苯基环四硅氧、三
苯基硅氧烷等各个硅烷进行混合反应,制作而成了耐冲击性非凡和耐UV
老化性强、透光率高、热膨胀全面满足芯片付加物要的更名环氧树脂产物。黎学明等利用UV
固化才干,将聚有机硅倍半氧烷和环氧树脂原来之处交联杂化,获得了具备高透光、热牢固性强和耐UV
老化、抗冲击性非凡和高附着力的环氧聚有机硅倍半氧烷杂化膜材质,可用来代替近些日子应用的高温固化环氧材质,用于LED、电子封装等行当。Seung
Cheol Yang等用脂环族环氧树脂与二苯二羟基和三苯羟基反应,制得高折光率
,热稳固性好,耐紫外线的有机硅环氧改性质地。黄云欣等率先合成了不相同分子量的低聚倍半硅氧烷,分别用合成的聚有机硅氧烷来改性双酚A型环氧树脂,结果显示二种聚硅氧烷均能进步环氧树脂产物的韧劲和盘曲强度。杨欣等经过2—
(
3,4—环氧环已烷基)环丁烷乙炔二乙氧基硅烷的水解缩合反应制备了多官能度有机硅环氧树脂,采取丁二烯六氢苯酐做固化剂,获得的成品具备透光率和耐热老化质量皆有十分的大的精雕细刻,有异常的大希望在LED
封装资料领域得到推广应用。Crivello.
J等用带有双键的环氧单体有烯丙基缩水甘油醚以至4—十八烷基环氧环对二甲苯,与含氢聚硅氧烷实行硅氢加成反应,合成有机硅改性环氧树脂,具备较好的折射率和耐热性。

LED是元素半导体发光二极管,现已布满应用于照明、显示、音信和传感器等比超级多领域。LED器件按功率及用项供给,选拔相应的包装材质,主要不外乎环氧树脂、有机硅树脂和无机封装材质等。

有机硅环氧树脂由于能体现环氧树脂与有机硅树脂三种质感的独特之处,近来获得了相比较普及的利用,其在机械品质、黏合性、耐老化、耐紫外线、折光率等地方表现出了优越的性质,是后来LED
封装资料的商讨方向,一定会获取重大进展。

包装材质和包装工艺、封装设备亟需相互同盟,他们基本是逐生机勃勃对应的涉及。LED封装的主流格局有以下两种:

2、LED 封装用有机硅树脂

1)基于液态胶水的点胶灌封;

2. 1 有机硅材质的性状

2)基于固态 EMc 的Transfer Molding转进注射成型;

有机硅聚合物以Si—O 键为主链,硅原子上接连有机基团,可有凯雷德3 SiO1 /2 、Sportage3
Fe2O3 /2 、本田UR-V3 SiO3 /2 、福睿斯3 氧化钙 等链节根据一定比例组合而成;Si—O
键键能较高,使其有着比较好的耐高热或辐射品质,且Si—O
键键角相当大,能使材料的积极分子链松软。有机硅材质在耐热性、抗黄变等方面有出彩的属性。有机硅质地易改性,能够在侧链上引进具有提焦点光滑度的效率基团,如硫、苯、酚和环氧基等,升高封装质感的发光度,提升LED
发光功能。

3)基于半固化胶膜的真空压合成型;

2. 2 有机硅树脂的合成

4)其余异样封装形式,如基于液态树脂的模具注射成型、基于触变胶水的刷涂或印制、喷涂等包裹工艺。

按其光滑度可分为低折射率 和高光滑度 两类,光滑度1.4
的要紧是十八烷型有机硅材质,反射率1.53
的首若是苯基型有机硅材质。由于有机硅材料折光率越大,取光功用越高,所以应该尽可能进步有机硅材料的折光率。

1.1 点胶灌封手艺

硅树脂日常以有机硅烷为原料,在溶剂存在的情事下水解、缩聚制得。合成的原料通常为氯硅烷或烷氧基硅烷。具体育工作艺为:一是硅烷在洗颈就戮原则下水解成硅醇,二是硅醇自个儿实行缩聚反应,三是通过水洗卯月,浓缩除去小分子获得有机硅树脂。如徐晓秋等率先将二甲苯苯基二乙氧基硅烷水解,高温裂解成芳香烃苯基环体,然后经过阴离子开环聚合,合成无色透明,折光率1.5之上的苯基双环戊二烯基硅油。吴涛等使用阴离子开环聚合的措施,由含二十六烷硅氧链节的环状二甲苯苯基硅氧烷和二十烷基双封头在酸性催化物的效应下制备异丁烯基封端乙烷苯基硅油。伍川等接受酸催化,八甲基十四烷环四硅氧烷
,或将1,3,5,7—四双环戊二烯环四硅氧烷
与乙炔苯基混合环体在甲基甲苯溶剂中群集,制备交联剂有机硅含氢硅油。其Ph 与Si
的量之比为0.30~0.60,活性氢品质分数为0~0.5%,光滑度为1.39~1.51
,引力黏度为100~550
mPa·s。汪晓璐等采取无溶剂法合成了苯基二十八烷基透明硅树脂;
采纳环甲基基三甲氧基硅烷、端羟基聚二纯苯硅氧烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷为原料,乙酰胆碱水溶液为助聚剂,实行水解缩合反应,合成出一般温度下具有流动性的高发光度透明有机硅树脂。杨雄发等为了收缩LED
封装胶的表面伊斯梅洛夫,使其便于真空脱泡,制备含乙烷三氟丙基硅氧链节和乙烷苯基硅氧链节的透明辛烷基硅油。黄荣华等以混合芳烃加氢苯基氯硅烷苯基氯硅烷、乙烯氯硅烷、苯基氯硅烷为原料,用二甲苯封头剂和甲苯基封头剂封端,合成苯基环丁烷基硅树脂,然后用孔径为0.
45μm的滤膜举行过滤,可使得除去余留的烟酸小颗粒,提升成品折射率,拿到无色透明的壬烷基苯基硅树脂。

点胶灌封本事是LED封装常用的正统工艺,点胶工艺的骨干设施包罗点胶机(有气压、柱塞泵、齿轮泵等供料形式)、风流倜傥体成型的带围坝或反射杯的金属支架,封装质地为双组分或单组份胶水。无论液态环氧树脂如故液态有机硅胶水,基本使用双组分包装措施,那是因为双组分有援救材质的悠久积累,但点胶灌封前,他们需通过丰裕混合到达平衡才具选取。为了将胶水与无机材质丰富混合,就亟须重视高速双行星分散机,那样工夫承保无机质地在有机树脂内的每人平均分散。混合后的资料需按承包商的推荐介绍操作方法举办LED的包装,並且在确准时期内用毕,不然,无机质地不可能在液态胶水中长时间稳定分散,会时有发生团聚和起降现象。其他,A、B组分混合后,纵然在常温累积,也会发生物化学学交联或吸湿,进而影响资料的黏度稳固。环氧树脂首要以酸酐作为固化剂,配置成加成反应型封装材质,这种环氧树脂是A、B双组分配方。其它,环氧树脂还足以凭仗阳离子反应机理配置成单组份胶水。这种阳离子反应配方材质更具耐热性和抗高温黄变才能,但碍于催化类别开销高,不能普及使用,仅仅约束在触变性需要较高的包裹领域。用
于LED封装应用的有机硅胶水首如若应用金属铂催化含双键的有机硅氧烷与含硅氢的有机硅氧烷的加成反应体系。该反应连串平日配制作而成A、B双组分封装材质,它们稳固性好,便于积存。LED封装胶水超过55%是热固化的素材,也是有一对包装质地为了优异应用而采纳UV光固化系列。对于热固化材质,点胶后,胶水必要经过150度约2-5小时的高温烘烤,落成完全固化封装。当树脂固化时,树脂会发生一定的体量裁减,产生收缩应力,这会对树脂与晶片、集成电路与银胶的构成、金线焊点部位、树脂与支架的组成分界面等发生一定影响。因而,封装质感和包装工艺对LED器件的系统牢固有直接涉及,封装程序员需求系统周详钻探深入分析,以分明最棒封装工艺和包装质地。

2. 3 硅树脂在LED 封装资料中的应用

1.2 基于热固性树脂封装材质的转进塑封(Transfer Molding)工夫

现阶段有关LED
封装材质的专利比较多,苯基封装材质的钻探最多。张伟等以四苯基环四硅氧烷和丁烷基双封头为原料,在碱助聚剂存在的基准下80~100℃聚合6~8h,合成十四烷基苯基硅油;
以苯基三甲氧基硅烷和含氢双封头为原料,在泛酸存在的标准下70~80℃反应3
h,然后水洗蒸馏制得含氢苯基树脂,十七烷基苯基硅油与含氢树脂固化用于LED
封装材质,具备高发光度、高透光率、优秀耐热性及热冲击牢固性。杨欢,郑志豪,高群选拔水解缩合获得苯基有机硅树脂:采取苯基三甲氧基硅烷,二苯基二甲氧基硅烷,乙烷基三甲氧基硅烷为原料,泛酸水溶液为催化物,升温实行水解缩合反应6h,最后再在120℃下减少压力蒸馏3h,常温下获得透明的有机硅树脂后参预一定量的含氢硅油和Pt
催化物实行硅氢加成固化反应。丁小卫等通过先将烷氧基硅烷水解制成预聚体,再与含氢烷氧基硅烷举行缩聚,获得了含苯基的氢基硅树脂。该工艺轻松可控并且环境爱慕,其制品的光滑度最高可达1.531。通过引进具备高光滑度的无机氧化学物理微粒的化名而筹备的无机超微颗粒复合型有机硅LED
封装材料,具备反射率高、抗紫外线辐射性强等优点。张文飞等选用N—
-4-叠氮-2,3,5,6-四氟苯甲酰胺改性皮米氧化锌,并将其接枝在有机硅聚合物链上,接枝反应改动了微米复合物的折射指数,并使ZnO
微米粒子与有机硅基体的折射指数愈来愈相称,提升了有机硅聚合物的折光率,应用于LED
封装质感有高大前程。展喜兵等接受非水解溶胶生机勃勃凝胶制备风姿洒脱多元透明钛杂化硅树脂,该树脂的折射率高达1.62,同时拿到的付加物持有很好的透光性和热牢固性。笔者司以苯基三甲氧基硅烷、十四烷苯基二乙氧基硅烷、加氢苯异丁烯基二甲氧基硅烷为原料,有机酸为助聚剂,合成异丁烯基苯基硅树脂,制得的乙基基苯基硅树脂与含氢硅树脂固化,邵尔D硬度为55~75
D,折光率>1. 53,透光率大于99%,用于LED 封装材质较佳。

Transfer Molding 正是转进塑封手艺,由塑封机、微电路及其扶助材质、EMC(Epoxy
Molding Compound)
封装树脂三大因素构成。首要塑封机设备的归类和扭转经济性计算在表第11中学。

当下国外的柔光滑度LED 封装成品首要牌号有:
S揽胜极光7010,OE26336,OE6550,JC巴博斯 SLK级6175
等。东瀛信越公司的成品耐老化品质很有优势首要牌号有:
SC瑞鹰-1012,KE奇骏-2500,LPS-5547等,迈图的硅胶可操作性出色,主打IVS
体系成品,牌号有5332,5862,4542,4622
等。国内康美国特务工作人士人士公司研究开发的高折LED封装胶品质较佳,首要型号有KMT-1266、KMT-1269、KMT-1272
等。

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3、结论

GaN 基功率型郎窑红LED
是当前付出的最首要,具备热量大、发光波长短等特色,对包裹材料品质的须求也更严刻。同有时间利用视网膜脱落滑度、耐紫外、耐热老化及低应力的包裹材料能刚毅增强LED
的光输出功率,还是能够拉开成品接受的寿命,同不经常候大功率LED
器件的研制,也须求有机硅封装材质尽早开荒出具备发光度高、折射率、耐紫外线老化和热老化技艺都能够的产品。针对有机硅材质存在的如折光率低、粘合性差、机械强度低端主题材料,接受环氧改性的不二等秘书诀将两个的独特之处实行组合,或是与无机材质进行杂化,升高有机硅材质的折光率。

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