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改性硅樹脂材料在LED方面應用的研究動態

編輯：chris 2012-10-11 13:35:20 瀏覽：1350 來源：李維庫

發光二級管LED出現于20世紀60年代，90年代初期，由于其外延、芯片技術上的突破，出現了全色化，器件輸入功率、發光亮度大大提高，目前，LED產業已進入大功率高亮度的高速發展時期。據報道我國功率型和大功率LED已達到國際產業化先進水平。下游器件的封裝實現了大批量生產，已成為世界重要的LED封裝基地。在LED產業中外延片和芯片的研究生產進展迅速，卻相對忽視了對封裝材料的研究。長久以來，LED封裝的制程沒有太大的轉變，封裝材料一直沒有革命性的突破。

我國在LED封裝材料和工藝方面的研究和生產起步較晚，品種少，技術水平和生產規模與國際水平有較大差距，現在僅有小功率LED用環氧樹脂類封裝材料。當前，高端LED器件和大功率LED用封裝有機硅材料均需進口，價格昂貴，極大的制約了我國LED產業的發展。目前，國內和有機硅材料相關的研究單位和生產企業對LED封裝行業缺乏了解，對LED封裝有機硅材料相關產品的科研發工作開展較少，已有的國產有機硅封裝材料存在一些缺陷：折射率低、耐熱性差、耐紫外光輻射性不強、產品粘接力不夠、透光率不高等這些缺陷直接影響到了LED器件的發光效率和壽命。本文結合LED器件對封裝材料的性能要求，綜述了近年來國內外大功率LED封裝材料的研究現狀，探討了目前的大功率LED用有機硅材料封裝中材料存在的問題和下一步的研究方向。

一、LED用封裝材料的性能要求

　　LED用封裝材料一方面要滿足封裝工藝的要求，另一方面要滿足LED的工作要求。目前，傳統的環氧樹脂封裝材料在耐紫外光和熱老化性能方面已經不能滿足大功率LED封裝的要求，許多專家甚至認為，封裝材料和工藝的落后已對LED產業的發展起到了瓶頸作用。因此，我們有必要了解LED用封裝材料的性能要求。

　　1、封裝工藝對于材料的性能要求

　　為了滿足LED實際裝配的操作的工藝的需要，封裝材料要具有合適的粘度、粘結性和耐熱性，包括：a，固化前的物理特性、固化后的一般特性。固化前的物理性質與操作性有關，其中粘度與固化特性尤為重要。由于聚合物材料的高膨脹率影響，熱固化后材料冷卻后產生明顯收縮，導致與周邊材料的界面產生應力，繼而引發剝離、材料出現裂縫現象，所以盡可能低溫固化。b，表面粘結性;封裝表面裸露的密封材料具有粘性，會導致密封材料之間相互粘結，這種無法從選材機上剝離的狀況會導致可操作性的降低。此外，在使用過程中，也會產生粘住灰塵、降低亮度的情況。從耐剝離、耐裂縫性的方面來看，我們需要較柔軟的封裝材料，但一般情況下，卻柔軟的材料粘性越高，因此我們需要一種在這兩者之間具有良好平衡性的材料，c，無鉛逆流性。近年對無鉛焊錫表面處理要求越來越高，這也表明了對封裝材料的耐熱性要求越來越高。在高溫逆流情況下，會產生因著色、劇烈熱變化引發的剝離、裂縫、鋼絲斷裂等。

　　2、光透過率

　　LED封裝材料對可視光的吸收會導致取光率較低，封裝材料要具有低吸光率，高透明性。有機硅樹脂和環氧樹脂相比，具有更高的透明度。目前采用有機硅樹脂制備的封裝材料，在紫外光區有大于95%的透過率，增加了大功率LED器件的光透過率和發光強度。

　　3、折射率

　　LED芯片與封裝材料之間的折射率的差別會對取光率有很大的影響，因此提高材料的折射率，讓它盡可能的接近LED芯片的折射率，有利于光的透過，一般來說，LED芯片的折射率(n=2.2—2.4)遠高于有機硅封裝材料的折射率(n=1.41)，當芯片發光經過封裝材料時，會在其界面上發生全反射效應，造成大部分的光線反射回芯片內部，無法有效導出，亮度效能直接受損。為此解決問題，必須提高封裝材料的折射率來減小全反射損失。有研究指出，隨著封裝材料折射率的增加，將可使LED亮度獲得增加，就紅光LED器件而言，當封裝材料折射率為1.7時，外部取光效率可提升44%。因此開發高折射率透明材料縮小芯片與封裝材料健的折射率差異，其重要性可見一般。

　　4、熱老化和耐光性能

　　在大功率高亮度LED中，封裝材料不但會受到很強烈的光照，還會受到散熱的影響，因此，封裝材需要同時具備耐光性和耐熱性。即使長時間暴露在高溫環境下，密封材料也要求保證不變色、物理性質穩定。

二、LED封裝材料的研究現狀

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