淺談LED封裝硅膠及其技術(shù)原理
來(lái)源:轉發(fā) 作者:強力化工 發(fā)布時(shí)間:2022-10-11 08:42 閱讀次數:3656
LED封裝用硅膠一般為高溫固化的加成型液體硅膠。加成型液體硅膠具有以下優(yōu)點(diǎn):

  (1)固化反應轉化率高,無(wú)副產(chǎn)物產(chǎn)生,表面與內部硫化均勻;

  (2)催化劑用量少;

  (3)產(chǎn)品線(xiàn)性收縮率小,在0%~0.2%之間;

  (4)耐高低溫性能良好,可在150°C~200°C長(cháng)期使用,在-60°C仍能保持彈性;

  (5)電性能良好,在-60°C~200°C有良好的電絕緣性,并且介電常數和介電損耗因數隨頻率和溫度的變化小。按照折光率的不同,LED封裝硅膠又可以分為甲基低折硅膠和苯基高折硅膠。

1. 甲基低折硅膠

  甲基低折硅膠,通過(guò)甲基乙烯基硅樹(shù)脂和甲基含氫硅油在鉑金催化劑作用下硅氫加成得到,通常在LED行業(yè)常見(jiàn)的低折膠水折光<1.43。甲基低折硅膠固化后,具有很好的應力緩沖性能、電學(xué)性能、耐熱性能和耐候性能,可用于電子器件的密封和填充。通過(guò)調節硅膠中不同組分的類(lèi)型和配比,可得到不同力學(xué)性能、不同混合粘度、不同粘接強度等特性的甲基低折LED封裝硅膠。

  甲基低折硅膠,主要由甲基乙烯基硅樹(shù)脂和甲基乙烯基硅油、甲基含氫硅油、鉑金催化劑、硅氫加成抑制劑、增粘劑調配而成。

  1.1 甲基乙烯基樹(shù)脂和甲基乙烯基硅油

  甲基乙烯基硅樹(shù)脂,通常也稱(chēng)作乙烯基MQ樹(shù)脂,是由M鏈節(R3sio1/2)與Q鏈節(Sio4/2) 組成的一種聚硅氧烷,是甲基低折硅膠的主體樹(shù)脂,可以提升硅膠的拉伸強度等力學(xué)性能。而甲基乙烯基硅油主要起到稀釋劑的作用,用于調節硅樹(shù)脂粘度和材料的韌性。

  1.2 甲基含氫硅油

  甲基含氫硅油作為交聯(lián)劑,調節硅膠固化交聯(lián)度的作用,通過(guò)控制三維交聯(lián)點(diǎn)密度,進(jìn)而有效控制硅膠的力學(xué)性能。

  1.3 鉑金催化劑

  鉑金催化劑是加成型硅膠固化交聯(lián)反應時(shí)的催化劑。過(guò)氧化物、偶氮化合物、紫外光及γ-射線(xiàn)等也可用作催化劑,促進(jìn)或引發(fā)硅氫加成反應,但其反應副產(chǎn)物較多,因此應用較少。目前在工業(yè)及實(shí)驗室廣泛使用的鉑金催化劑為鉑-乙烯基硅氧烷配合物,具有催化效率高、副作用小的特點(diǎn)。

  1.4 硅氫加成抑制劑

  一般而言,雙組份加成型硅膠在A(yíng)B組分混合之后,要求在室溫下具有4h以上的操作時(shí)間。固化速率太慢時(shí)影響生產(chǎn)效率;固化速度太快,又會(huì )造成混合膠料過(guò)早的交聯(lián)凝膠,影響實(shí)際封裝應用。為了確保加成型硅膠具備較長(cháng)的使用期,一般向混合膠料中加入抑制劑,以獲得合適的操作時(shí)間。低溫下抑制劑與鉑催化劑生成配位化合物,從而達到抑制效果,高溫下又可以可逆釋放催化劑,實(shí)現正常固化。

  1.5 增粘劑

  增粘劑作為甲基LED封裝硅膠添加劑,對促進(jìn)硅膠與LED支架的粘結起著(zhù)至關(guān)重要的作用。增粘劑可以增加硅膠與LED支架的附著(zhù)力,從而保證了LED燈珠在高低溫變化過(guò)程中,硅膠與支架不脫落,并且保證了LED燈珠對空氣中水分、空氣中二氧化硫的阻隔性。

  2. 苯基高折硅膠

  苯基高折硅膠的配方組成與甲基低折硅膠類(lèi)似,主要由苯基乙烯基硅樹(shù)脂、苯基乙烯基硅油、苯基含氫交聯(lián)劑、增粘劑、鉑金催化劑及抑制劑組成,通常在LED行業(yè)常見(jiàn)的高折膠水折光>1.50。

  LED芯片輻射復合產(chǎn)生的光子,在向外發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的 損失主要包括三個(gè)方面:芯片內部結構缺陷以及材料的吸收,光子在出射界面由于折射率差引起的反射損失,由于入射角大于全反射臨界角而引起的全反射損失。高折光LED封裝硅膠處于芯片與空氣之間,可有效減少光子在界面層的 損失從而提高取光效率,并可以提高光從芯片內部出射的全反射角,減少了光出射損失,提高光效。憑借高折光帶來(lái)的高光效、低透氧透濕率帶來(lái)的高抗硫等優(yōu)勢,目前苯基高折 硅膠占據了SMD LED封裝市場(chǎng)的主流。

  2.1 苯基硅樹(shù)脂和苯基硅油

  苯基乙烯基硅樹(shù)脂作為苯基高折硅膠的主體,其性能指標直接影響硅膠的力學(xué)性能、介電性能、耐熱性能。而苯基乙烯基硅油主要作為調節膠水粘度的稀釋劑,同時(shí)可以調控硅膠的力學(xué)性能。

  苯基乙烯基硅油和硅樹(shù)脂,其結構中兩端或中間帶有反應官能團乙烯基,最常見(jiàn)的有端乙烯基聚二苯基硅油和端乙烯基聚甲基苯基硅樹(shù)脂。硅油和硅樹(shù)脂最大的區別就在于其化學(xué)結構,硅油是一種線(xiàn)型結構,而硅樹(shù)脂分子鏈中有交聯(lián)。

  2.2 苯基含氫交聯(lián)劑

  苯基含氫交聯(lián)劑,一般分為苯基含氫硅油和苯基含氫硅樹(shù)脂。通常,將室溫下保持液態(tài)且分子鏈中含有Si-H官能團的聚硅氧烷稱(chēng)為含氫硅油,而將含有多個(gè)Si-H官能團的具有高度交聯(lián)結構的熱固性聚硅氧烷稱(chēng)為含氫硅樹(shù)脂。


LED行業(yè)還有很多方面值得持續去學(xué)習,以上觀(guān)點(diǎn)綜合了不少行內前輩的觀(guān)點(diǎn)與建議,如有不同意見(jiàn),可共同討論分析。此外,文中使用的圖片和測試數據大部分引用同行總結,感謝分享,也有部分來(lái)源于網(wǎng)絡(luò )和第三方機構的公開(kāi)報告,無(wú)法查詢(xún)出處,若涉及到版權,敬請聯(lián)系撤換。

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