当今LED罕用的封装材料要紧有环氧树脂和有机硅等通明度高的材料。环氧树脂由于其优秀的粘结本能、电绝缘性、介电本能、成本低和易成型等益处成为小功率LED封装的合流材料。关于功率型LED,由于环氧树脂吸湿性强、易老化、耐热性和耐打击性差等先天毛病直接影响了LED寿命,且在高温顺短波光晖映下易变色直接影响发光效率,曾经远远不能知足封装材料在高折射率、低应力和耐高温老化本能方面的请求,因而不合用于功率型LED封装材料。而高本能的有机硅材料具备高透光率、低内应力、优秀的耐凹凸温、耐紫外和耐臭氧老化以及卓越的疏水和电气绝缘性等一系列优秀本能,曾经宽泛成为LED封装材料的志愿抉择。
01LED对封装材料的本能请求
封装式样不同,所请求的封装材料也有所不同。比年来,LED陆续向大功率、高能效、高亮度、高牢固性方位发展。这就对LED封装材料的光学本能、力学本能、耐老化本能、动工本能等提议了更高的请求。卓越的光学本能也许保证LED光也许更为有用的输出;卓越的力学和粘接本能也许使LED芯片能得到更好的庇护;卓越的耐老化本能也许拉长LED的操纵寿命;卓越的动工本能也许抬高封装效率。
02有机硅材料的特点
有机硅材料所以Si-O-Si键为主链布局,侧链经过硅原子与百般有机基团邻接的一类齐集物。有机硅材料兼具备机齐集物和无机材料的两重特点,具备很高的键能(KJ/mol),而且Si-O键的键长(0.nm)和键角(o)均较大,Si-O键转化位阻小,链段温顺性特别好。
这些内涵特点使有机硅材料具备一系列优秀的本能:优秀的耐凹凸温本能,可在-50~℃温度规模内办事;优秀的耐老化本能(耐热、耐紫外、耐臭氧老化),果然处境中占有几十年的操纵寿命;卓越的憎水本能,表面能低至21-22mN/m2;很高的透光率和特别低的内应力;卓越的电气绝缘本能等。
03有机硅封装材料分类
有机硅封装材料按用处可分为低折光系数及高折光系数两大类,在一些非凡运用时势,还会有介于两者之间的中折光系数产物。
低折光系数的有机硅封装材料折光率通常在1.40~1.45,此中多为甲基有机硅封装材料;高折光系数的有机硅封装材料折光率通常在1.50~1.55,此中多为苯基有机硅封装材料。而由于低折光系数的有机硅封装胶折射率与芯片折射率出入较大,致使部份光线被全反射回到芯片内部,影响出光率。
当今,制备含苯基的乙烯基聚硅氧烷和含氢聚硅氧烷以得到高折射率的封装材料,是钻研较老练、运用较遍及的办法之一,而高折光有机硅封装材料通常都是采取双组分加成硫化编制。
04有机硅封装材料固化道理
有机硅封装材料固化道理通常所以含乙烯基硅树脂或硅油为基胶,含Si-H基硅烷低聚物做为交联剂,铂合营物做催化剂配成封装材料,行使有机硅齐集物的Si-CH=CH2与Si-H在催化剂影响下,产生加成交联固化反响。
(加成反响方程式)
05有机硅封装材料构成
有机硅封装原材料是双组分无色通明液体状物资,A组分通常包含基胶、催化剂和增粘剂,B组分通常包含基胶、交联剂和统制剂等,按照操纵情形也许抉择参预小量补强填料和颜色。
1.基胶
主如果一种R基乙烯基硅树脂/R基乙烯基硅油,供给也许介入反响的乙烯基,R基可为甲基、苯基、四氯苯基和氨丙基等等,经过延续不同的基团付与其不同的封装特点。
罕用合成办法要紧有官能性硅氧烷水解缩正当、环硅氧烷阴离子开环聚正当、硅氧烷催化均衡法等,也也许经过阳离子齐集反响,以三氟甲磺酸、阳离子互换树脂等酸性催化剂制备乙烯基硅油或硅树脂。
2.交联剂
通常是低粘度的含氢硅油或硅树脂,经过管制含氢硅油的分子量巨细及散布和活性氢含量及散布改革有机硅封装材料的本能,罕用合成办法通常是在酸性前提下水解缩合或阳离子开环齐集等。
3.催化剂
要紧催化乙烯基和活跃氢的加成反响,通常操纵铂和钯等的合营物做为催化剂操纵,此中催化效率较高的要数铂系催化剂,浓度在10-ppm就有很高的催化成效。
但是LED封装用有机硅材料对通明性和催化活性都有很高的请求,当今有文件说明,Karstedt催化剂和Speier催化剂由于采取了四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、甲基乙烯基苯基环聚硅氧烷或异丙醇溶液做为配位溶剂,补充了与有机硅树脂的相容性,抬高了归纳本能,曾经成为当今有机硅封装材料最罕用的合成催化剂。
4.统制剂
在反响编制中即使用量很少,但对反响编制抬高积聚平稳性,统制硅氢加成反响,避让太过交联起着相当严重的影响。较量罕用的统制剂有乙炔基环己醇、三苯基炔丙基醇、重金属离子化合物、含烯烃基的6~12元环状硅氧烷低聚物、苯并三唑等。
(乙炔基环己醇)
(三苯基炔丙基醇)5.增粘剂
因基材表面没有反响性基团,平凡的加成型有机硅材料对基材险些没有粘接性。而要使封装材料与LED器件坚持卓越的密封性,则一定让封装材料对LED支架和底板材料完备卓越的粘接性。罕用的处分措施便是向LED封装材估中引入增粘剂,罕用的增粘剂有硅烷偶联剂和硅烷偶联剂改性的(含环氧基、丙烯酰氧基和乙烯基)聚硅氧烷增粘剂,洪量测验阐明,硅烷偶联剂改性后的有机硅增粘剂也许大大抬高与基材的粘结密封本能,且不会影响其通明度和力学本能。
(硅烷偶联剂改性的聚硅氧烷增粘剂)
6.补强填料
平凡的双组分加成型有机硅材料,则会存在力学本能太差而无奈操纵的题目,因而一定举办补强才略知足封装材料的力学本能请求。
罕用的补强填料要紧包含白炭黑和MQ硅树脂等,而针对LED封装材料对通明度的非凡请求,操纵与编制相容性较好的MQ硅树脂是当今最罕用的有机硅封装材料补强填料。MQ硅树脂是一类同时含有单官能度Si-O链节(M)和四官能度Si-O链节(Q)的有机硅树脂。乙烯基MQ硅树脂、含氢MQ硅树脂等MQ硅树脂与LED用有机硅封装材料编制相容性好,补强成效特别显然。
跟着功率和亮度的陆续抬高以及白光LED的马上发展,有机硅封装材料比EP封装材料变得更有上风。此中高折射率有机硅封装材料将是大功率LED封装用较为志愿的基体树脂,跟着技能壁垒陆续被打破,高折射率有机硅封装材料的运用规模将陆续拓宽,而且将得到越来越多国内LED照明临盆商的推行和运用。
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