led封裝材料知識(shí)

1、LED封裝材料主要有環(huán)氧樹(shù)脂，聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃，有機(jī)硅材料等高透明材料。其中聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃等用作外層透鏡材料；環(huán)氧樹(shù)脂，改性環(huán)氧樹(shù)脂，有機(jī)硅材料等，主要作為封裝材料，亦可作為透鏡材料。而高性能有機(jī)硅材料將成為高端LED封裝材料的封裝方向之一。下面將主要介紹有機(jī)硅封裝材料。提高LED封裝材料折射率可有效減少折射率物理屏障帶來(lái)的光子損失，提高光量子效率，封裝材料的折射率是一個(gè)重要指標(biāo)，越高越好。提高折射率可

2、采用向封裝材料中引入硫元素，引入形式多為硫醚鍵、硫脂鍵等，以環(huán)硫形式將硫元素引入聚合物單體，并以環(huán)硫基團(tuán)為反應(yīng)基團(tuán)進(jìn)行聚合則是一種較新的方法。最新的研發(fā)動(dòng)態(tài)，也有將納米無(wú)機(jī)材料與聚合物體系復(fù)合制備封裝材料，還有將金屬絡(luò)合物引入到封裝材料，折射率可以達(dá)到1.61.8，甚至2.0，這樣不僅可以提高折射率和耐紫外輻射性，還可提高封裝材料的綜合性能。一、膠水基礎(chǔ)特性一、膠水基礎(chǔ)特性1.11.1有機(jī)硅化合物有機(jī)硅化合物聚硅氧烷簡(jiǎn)介聚硅氧烷簡(jiǎn)介有機(jī)

3、硅封裝材料主要成分是有機(jī)硅化合物。有機(jī)硅化合物是指含有SiO鍵、且至少有一個(gè)有機(jī)基是直接與硅原子相連的化合物，習(xí)慣上也常把那些通過(guò)氧、硫、氮等使有機(jī)基與硅原子相連接的化合物也當(dāng)作有機(jī)硅化合物。其中，以硅氧鍵（Si0Si）為骨架組成的聚硅氧烷，是有機(jī)硅化合物中為數(shù)最多，研究最深、應(yīng)用最廣的一類(lèi)，約占總用量的90%以上。1.1.11.1.1結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)其結(jié)構(gòu)是一類(lèi)以重復(fù)的SiO鍵為主鏈，硅原子上直接連接有機(jī)基團(tuán)的聚合物，其通式為R’（SiRR’

4、O）nR”，其中，R、R’、R”代表基團(tuán)，如甲基，苯基，羥基，H，乙烯基等；n為重復(fù)的SiO鍵個(gè)數(shù)（n不小于2）。有機(jī)硅材料結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性：（1）Si原子上充足的基團(tuán)將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來(lái)；（2）CH無(wú)極性，使分子間相互作用力十分微弱；（3）SiO鍵長(zhǎng)較長(zhǎng)，SiOSi鍵鍵角大。（4）SiO鍵是具有50％離子鍵特征的共價(jià)鍵（共價(jià)鍵具有方向性，離子鍵無(wú)方向性）。1.1.21.1.2性能性能由于有機(jī)硅獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，兼?zhèn)淞藷o(wú)機(jī)材料與有機(jī)材料

5、的性能，具有表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質(zhì)，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無(wú)毒無(wú)味以及生理惰性等優(yōu)異特性。耐溫特性耐溫特性：有機(jī)硅產(chǎn)品是以硅－氧（Si－O）鍵為主鏈結(jié)構(gòu)的，C－C鍵的鍵能為347kJmol，Si－O鍵的鍵能在有機(jī)硅中為462kJmol，所以有機(jī)硅產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性高，高溫下（或輻射照射）分子的化學(xué)鍵不斷圖15種不同封裝材料的光透過(guò)率光范圍的透過(guò)率都接近95%是所

6、有材料里面紫外光透過(guò)率最高的。對(duì)于紫外LED封裝石英玻璃具有最高的透過(guò)率有機(jī)硅樹(shù)脂次之環(huán)氧樹(shù)脂較差。然而盡管石英玻璃紫外光透過(guò)率高但是其熱加工溫度高并不適用于LED芯區(qū)的密封因此在LED封裝工藝中石英玻璃一般僅作為透鏡材料使用。由于石英玻璃的耐紫外光輻射和耐熱性能已經(jīng)有很多報(bào)道僅對(duì)常用于密封LED芯區(qū)的環(huán)氧樹(shù)脂和有機(jī)硅樹(shù)脂的耐紫外光輻射和耐熱性能進(jìn)行研究。1.2.21.2.2耐紫外光特性耐紫外光特性研究了環(huán)氧樹(shù)脂A和B以及有機(jī)硅樹(shù)脂A和

7、B在封裝波長(zhǎng)為395nm和375nm的LED芯片時(shí)的老化情況如圖2所示。實(shí)驗(yàn)中每個(gè)LED的樹(shù)脂涂層厚度均為2mm?？梢钥吹江h(huán)氧樹(shù)脂材料耐紫外光輻射性能都較差連續(xù)工作時(shí)紫外LED輸出光功率迅速衰減100h后輸出光功率均下降到初始的50%以下200h后LED的輸出光功率已經(jīng)非常微弱。對(duì)于脂環(huán)族的環(huán)氧樹(shù)脂B在375nm的紫外光照射下衰減比395nm時(shí)要快說(shuō)明對(duì)紫外光波長(zhǎng)較為敏感由于375nm的紫外光光子能量較大破壞也更為嚴(yán)重。雙酚類(lèi)的環(huán)氧樹(shù)脂

8、A在375nm和395nm的紫外光照射下都迅速衰減衰減速度基本一致。盡管雙酚類(lèi)的環(huán)氧樹(shù)脂A在375nm和395nm時(shí)的光透過(guò)率要略高于脂環(huán)族類(lèi)的環(huán)氧樹(shù)脂B但是由于環(huán)氧樹(shù)脂A含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)因此在紫外光持續(xù)照射時(shí)衰減要比環(huán)氧樹(shù)脂B要快。圖2環(huán)氧樹(shù)脂和硅樹(shù)脂的紫外老化盡管雙酚類(lèi)的環(huán)氧樹(shù)脂A在375nm和395nm時(shí)的光透過(guò)率要略高于脂環(huán)族類(lèi)的環(huán)氧樹(shù)脂B但是由于環(huán)氧樹(shù)脂A含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)因此在紫外光持續(xù)照射時(shí)衰減要比環(huán)氧樹(shù)脂B要快。測(cè)量老化前后LED

9、芯片的光功率發(fā)現(xiàn)老化后LED的光功率基本上沒(méi)有衰減。這說(shuō)明光功率的衰減主要是由紫外光對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的破壞引起的。環(huán)氧樹(shù)脂是高分子材料在紫外線的照射下高分子吸收紫外光子紫外光子光子能量較大能夠打開(kāi)高分子間的鍵鏈。因此在持續(xù)的紫外光照射下環(huán)氧樹(shù)脂的主鏈慢慢被破壞導(dǎo)致主鏈降解發(fā)生了光降解反應(yīng)性質(zhì)發(fā)生了變化。實(shí)驗(yàn)表明環(huán)氧樹(shù)脂不適合用于波長(zhǎng)小于380nm的紫外LED芯片的封裝。相對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂硅樹(shù)脂表現(xiàn)出了良好的耐紫外光特性。經(jīng)過(guò)近1500h老化后LED

10、輸出光功率雖然有不同程度的衰減但是仍維持在85%以上衰減低于15%。這可能與硅樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂間的結(jié)構(gòu)差異有關(guān)。硅樹(shù)脂的主要結(jié)構(gòu)包括Si和O主鏈SiOSi是無(wú)機(jī)的而且具有較高的鍵能而環(huán)氧樹(shù)脂的主鏈主要是CC或CO鍵能低于SiO。由于鍵能較高硅樹(shù)脂的性能相對(duì)要穩(wěn)定。因此硅樹(shù)脂具有良好的耐紫外光特性。1.2.31.2.3耐熱性耐熱性LED封裝對(duì)材料的耐熱性提出了更高的要求。從圖3可以看出環(huán)氧樹(shù)脂和硅樹(shù)脂具有較好的承受紫外光輻照的能力。因此對(duì)其