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改性硅樹脂材料在LED方面應(yīng)用的研究動態(tài)

編輯：chris 2012-10-11 13:35:20 瀏覽：1256 來源：李維庫

發(fā)光二級管LED出現(xiàn)于20世紀60年代，90年代初期，由于其外延、芯片技術(shù)上的突破，出現(xiàn)了全色化，器件輸入功率、發(fā)光亮度大大提高，目前，LED產(chǎn)業(yè)已進入大功率高亮度的高速發(fā)展時期。據(jù)報道我國功率型和大功率LED已達到國際產(chǎn)業(yè)化先進水平。下游器件的封裝實現(xiàn)了大批量生產(chǎn)，已成為世界重要的LED封裝基地。在LED產(chǎn)業(yè)中外延片和芯片的研究生產(chǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)起步較晚，品種少，技術(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模與國際水平有較大差距，現(xiàn)在僅有小功率LED用環(huán)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，國內(nèi)和有機硅材料相關(guān)的研究單位和生產(chǎn)企業(yè)對LED封裝行業(yè)缺乏了解，對LED封裝有機硅材料相關(guān)產(chǎn)品的科研發(fā)工作開展較少，已有的國產(chǎn)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(chǎn)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(fā)光效率和壽命。本文結(jié)合LED器件對封裝材料的性能要求，綜述了近年來國內(nèi)外大功率LED封裝材料的研究現(xiàn)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(tǒng)的環(huán)氧樹脂封裝材料在耐紫外光和熱老化性能方面已經(jīng)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(chǎn)業(yè)的發(fā)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(jié)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(zhì)與操作性有關(guān)，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(chǎn)生明顯收縮，導致與周邊材料的界面產(chǎn)生應(yīng)力，繼而引發(fā)剝離、材料出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，所以盡可能低溫固化。b，表面粘結(jié)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(jié)，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(chǎn)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(chǎn)生因著色、劇烈熱變化引發(fā)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(huán)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(qū)有大于95%的透過率，增加了大功率LED器件的光透過率和發(fā)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(fā)光經(jīng)過封裝材料時，會在其界面上發(fā)生全反射效應(yīng)，造成大部分的光線反射回芯片內(nèi)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(fā)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(huán)境下，密封材料也要求保證不變色、物理性質(zhì)穩(wěn)定。

二、LED封裝材料的研究現(xiàn)狀

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