bnal2o3mgoznoep復合材料對led結溫影響的研究

1、 BN&Al2O3&MgO&ZnO/EP 復合材料對 LED 結溫影響的研究 重慶大學碩士學位論文 （學術學位） 學生姓名：呂亞南 指導教師：牟其伍 教 授 專 業(yè)：材料物理與化學 學科門類：工 學 重慶大學物理學院 二 O 一七年四月 重慶大學碩士學位論文 中文摘要 I 摘 要 發(fā)光二極管（LED）作為新型的高效固態(tài)電光源，具有壽命長、經濟環(huán)保、綠色節(jié)能等顯著優(yōu)點， 其經濟及社會意義巨大。 然

2、而 LED 的實際使用壽命仍比較低，這嚴重制約著 LED 的推廣應用。 研究發(fā)現(xiàn)， 結溫過高是降低 LED 使用壽命的關鍵因素。影響 LED 結溫的主要因素是芯片頂部封裝材料的透光率和光老化以及粘接層材料的導熱系數(shù)。為了提高粘接層復合材料的導熱系數(shù)以及頂部封裝材料的透光率和抗紫外光老化能力，以降低 LED 的結溫，本論文主要做了以下三個方面的研究： ①粘接層對結溫的影響：用硅烷偶聯(lián)劑改性 BN 和 Al2O3 顆粒，制備 BN/EP（環(huán)

3、氧樹脂） 復合材料和 Al2O3/EP 復合材料， 用作 LED 的粘接層。 實驗結果表明，LED 的結溫會隨著粘接層復合材料導熱系數(shù)的增加而降低，隨著粘接層厚度的增加而升高。最終得到粘接效果最好的粘接層厚度為 0.1 mm。當表面處理的 BN 的含量為 60 wt%時，BN/EP 復合材料的導熱系數(shù)最高，當用作 1W LED 的粘接層材料時，實驗測得結溫為 75.2℃，比純環(huán)氧樹脂降低了 27.6℃。Al2O3/EP 復合材料作為 1

4、W LED 的粘接層時，實驗測得最低結溫為 78.2℃。 實驗結果與 COMSOL 軟件模擬結果進行對比分析發(fā)現(xiàn)實驗測量 LED 的結溫與模擬結溫基本吻合。 ②電場取向復合材料提高其透光率：選用納米 MgO 顆粒為填料，并在固化過程中對其施加高壓直流電場，令 MgO/EP 復合材料沿電場方向取向排列，構建光子傳播通道，降低光散射，增強光衍射，提高了復合材料的透光率。當 MgO 含量為 0.02 wt%時，電場取向 MgO/EP 復合材料

5、透光率增加至 93.8%，是純環(huán)氧樹脂的 1.09 倍， 有機硅樹脂 GN-502L 的 1.02 倍， 有機硅/聚碳酸酯雙層材料的 1.04 倍。另外，電場取向 MgO/EP 復合材料打開了聲子導熱通道，使復合材料的導熱系數(shù)也大大提高，約為純環(huán)氧樹脂的 1.7 倍。 ③光穩(wěn)定劑改性環(huán)氧復合材料提高其抗紫外老化能力：選用無機紫外屏蔽型光穩(wěn)定劑納米 ZnO，配合常見有機光穩(wěn)定劑 HS-508、UV-329 和 UV-P 對 LED 封裝用

6、環(huán)氧樹脂進行抗紫外光老化改性。 研究發(fā)現(xiàn)， 所選幾種光穩(wěn)定劑對環(huán)氧樹脂均具有抗紫外老化的作用，其中納米 ZnO 的抗紫外老化效果最好。受阻胺類光穩(wěn)定劑 HS-508 與紫外線吸收劑 UV-329 和 UV-P 共同使用時會產生協(xié)同效應，當 0.1 wt%的 HS-508 與 0.1 wt%的 UV-329 共同使用時， 環(huán)氧復合材料的抗紫外老化效果最好。 通過以上這三方面的研究工作，可以使 LED 的結溫大幅度降低。 關鍵詞： 關鍵詞：