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改性硅树脂材料在LED方面应用的研究动态

发布时间:2018-01-13 07:32  来源:www.xjshzzy.com   浏览次数

改性硅树脂材料在LED方面应用的研究动态

发光二级管LED出现于20世纪60年代,90年代初期,由于其外延、芯片技术上的突破,出现了全色化,器件输入功率、发光亮度大大提高,目前,LED产业已进入大功率高亮度的高速发展时期。据报道我国功率型和大功率LED已达到国际产业化先进水平。下游器件的封装实现了大批量生产,已成为世界重要的LED封装基地。在LED产业中外延片和芯片的研究生产进展迅速,却相对忽视了对封装材料的研究。长久以来,LED封装的制程没有太大的转变,封装材料一直没有革命性的突破。

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我国在LED封装材料和工艺方面的研究和生产起步较晚,品种少,技术水平和生产规模与国际水平有较大差距,现在仅有小功率LED用环氧树脂类封装材料。当前,高端LED器件和大功率LED用封装有机硅材料均需进口,价格昂贵,极大的制约了我国LED产业的发展。目前,国内和有机硅材料相关的研究单位和生产企业对LED封装行业缺乏了解,对LED封装有机硅材料相关产品的科研发工作开展较少,已有的国产有机硅封装材料存在一些缺陷:折射率低、耐热性差、耐紫外光辐射性不强、产品粘接力不够、透光率不高等这些缺陷直接影响到了LED器件的发光效率和寿命。本文结合LED器件对封装材料的性能要求,综述了近年来国内外大功率LED封装材料的研究现状,探讨了目前的大功率LED用有机硅材料封装中材料存在的问题和下一步的研究方向。

1、LED用封装材料的性能要求

LED用封装材料一方面要满足封装工艺的要求,另一方面要满足LED的工作要求。目前,传统的环氧树脂封装材料在耐紫外光和热老化性能方面已经不能满足大功率LED封装的要求,许多专家甚至认为,封装材料和工艺的落后已对LED产业的发展起到了瓶颈作用。因此,我们有必要了解LED用封装材料的性能要求。

1.1、 封装工艺对于材料的性能要求

为了满足LED实际装配的操作的工艺的需要,封装材料要具有合适的粘度、粘结性和耐热性,包括:a,固化前的物理特性、固化后的一般特性。固化前的物理性质与操作性有关,其中粘度与固化特性尤为重要。由于聚合物材料的高膨胀率影响,热固化后材料冷却后产生明显收缩,导致与周边材料的界面产生应力,继而引发剥离、材料出现裂缝现象,所以尽可能低温固化。b,表面粘结性;封装表面裸露的密封材料具有粘性,会导致密封材料之间相互粘结,这种无法从选材机上剥离的状况会导致可操作性的降低。此外,在使用过程中,也会产生粘住灰尘、降低亮度的情况。从耐剥离、耐裂缝性的方面来看,我们需要较柔软的封装材料,但一般情况下,却柔软的材料粘性越高,因此我们需要一种在这两者之间具有良好平衡性的材料,c,无铅逆流性。近年对无铅焊锡表面处理要求越来越高,这也表明了对封装材料的耐热性要求越来越高。在高温逆流情况下,会产生因着色、剧烈热变化引发的剥离、裂缝、钢丝断裂等。

1.2、 光透过率

LED封装材料对可视光的吸收会导致取光率较低,封装材料要具有低吸光率,高透明性。有机硅树脂和环氧树脂相比,具有更高的透明度。目前采用有机硅树脂制备的封装材料,在紫外光区有大于95%的透过率,增加了大功率LED器件的光透过率和发光强度。

1.3 、折射率

LED芯片与封装材料之间的折射率的差别会对取光率有很大的影响,因此提高材料的折射率,让它尽可能的接近LED芯片的折射率,有利于光的透过,一般来说,LED芯片的折射率(n=2.2—2.4)远高于有机硅封装材料的折射率(n=1.41),当芯片发光经过封装材料时,会在其界面上发生全反射效应,造成大部分的光线反射回芯片内部,无法有效导出,亮度效能直接受损。为此解决问题,必须提高封装材料的折射率来减小全反射损失。有研究指出,随着封装材料折射率的增加,将可使LED亮度获得增加,就红光LED器件而言,当封装材料折射率为1.7时,外部取光效率可提升44%。因此开发高折射率透明材料缩小芯片与封装材料健的折射率差异,其重要性可见一般。

1.4、 热老化和耐光性能

在大功率高亮度LED中,封装材料不但会受到很强烈的光照,还会受到散热的影响,因此,封装材需要同时具备耐光性和耐热性。即使长时间暴露在高温环境下,密封材料也要求保证不变色、物理性质稳定。

2、LED封装材料的研究现状

2.1 、改型硅树脂/环氧树脂封装材料