led封裝材料知識

1、LED封裝材料主要有環(huán)氧樹脂，聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃，有機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)氧樹脂，改性環(huán)氧樹脂，有機硅材料等，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的光子損失，提高光量子效率，封裝材料的折射率是一個重要指標(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)硫基團為反應(yīng)基團進行聚合則是一種較新的方法。最新的研發(fā)動態(tài)，也有將納米無機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有機硅化合物有機硅化合物聚硅氧烷簡介聚硅氧烷簡介有機

3、硅封裝材料主要成分是有機硅化合物。有機硅化合物是指含有SiO鍵、且至少有一個有機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氧、硫、氮等使有機基與硅原子相連接的化合物也當(dāng)作有機硅化合物。其中，以硅氧鍵（Si0Si）為骨架組成的聚硅氧烷，是有機硅化合物中為數(shù)最多，研究最深、應(yīng)用最廣的一類，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)是一類以重復(fù)的SiO鍵為主鏈，硅原子上直接連接有機基團的聚合物，其通式為R’（SiRR’

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

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、無毒無味以及生理惰性等優(yōu)異特性。耐溫特性耐溫特性：有機硅產(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鍵的鍵能在有機硅中為462kJmol，所以有機硅產(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率光范圍的透過率都接近95%是所

6、有材料里面紫外光透過率最高的。對于紫外LED封裝石英玻璃具有最高的透過率有機硅樹脂次之環(huán)氧樹脂較差。然而盡管石英玻璃紫外光透過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)有很多報道僅對常用于密封LED芯區(qū)的環(huán)氧樹脂和有機硅樹脂的耐紫外光輻射和耐熱性能進行研究。1.2.21.2.2耐紫外光特性耐紫外光特性研究了環(huán)氧樹脂A和B以及有機硅樹脂A和

7、B在封裝波長為395nm和375nm的LED芯片時的老化情況如圖2所示。實驗中每個LED的樹脂涂層厚度均為2mm?？梢钥吹江h(huán)氧樹脂材料耐紫外光輻射性能都較差連續(xù)工作時紫外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。對于脂環(huán)族的環(huán)氧樹脂B在375nm的紫外光照射下衰減比395nm時要快說明對紫外光波長較為敏感由于375nm的紫外光光子能量較大破壞也更為嚴(yán)重。雙酚類的環(huán)氧樹脂

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。盡管雙酚類的環(huán)氧樹脂A在375nm和395nm時的光透過率要略高于脂環(huán)族類的環(huán)氧樹脂B但是由于環(huán)氧樹脂A含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)因此在紫外光持續(xù)照射時衰減要比環(huán)氧樹脂B要快。圖2環(huán)氧樹脂和硅樹脂的紫外老化盡管雙酚類的環(huán)氧樹脂A在375nm和395nm時的光透過率要略高于脂環(huán)族類的環(huán)氧樹脂B但是由于環(huán)氧樹脂A含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)因此在紫外光持續(xù)照射時衰減要比環(huán)氧樹脂B要快。測量老化前后LED

9、芯片的光功率發(fā)現(xiàn)老化后LED的光功率基本上沒有衰減。這說明光功率的衰減主要是由紫外光對環(huán)氧樹脂的破壞引起的。環(huán)氧樹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高分子間的鍵鏈。因此在持續(xù)的紫外光照射下環(huán)氧樹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。實驗表明環(huán)氧樹脂不適合用于波長小于380nm的紫外LED芯片的封裝。相對環(huán)氧樹脂硅樹脂表現(xiàn)出了良好的耐紫外光特性。經(jīng)過近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%。這可能與硅樹脂和環(huán)氧樹脂間的結(jié)構(gòu)差異有關(guān)。硅樹脂的主要結(jié)構(gòu)包括Si和O主鏈SiOSi是無機的而且具有較高的鍵能而環(huán)氧樹脂的主鏈主要是CC或CO鍵能低于SiO。由于鍵能較高硅樹脂的性能相對要穩(wěn)定。因此硅樹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)氧樹脂和硅樹脂具有較好的承受紫外光輻照的能力。因此對其