LED封装材料基础知识.docx

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1、LED封装材料基础学问LED封装材料主要有环氧树脂，聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃，有机硅材料等高透亮材料。 其中聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃等用作外层透镜材料；环氧树脂，改性环氧树脂，有机硅 材料等，主要作为封装材料，亦可作为透镜材料。而高性能有机硅材料将成为高端LED封装材料的 封装方向之一。下面将主要介绍有机硅封装材料。提高LED封装材料折射率可有效削减折射率物理屏障带来的光子损失，提高光量子效率，封装材料 的折射率是一个重要指标，越高越好。提高折射率可接受向封装材料中引入硫元素，引入形式多为 硫懒键、硫脂键等，以环硫形式将硫元素引入聚合物单体，并以环硫基团为反应基团进行聚合则是

2、一种较新的方法。最新的研发动态，也有将纳米无机材料与聚合物体系复合制备封装材料，还有将 金属络合物引入到封装材料，折射率可以达到L6-1. 8,甚至2.0,这样不仅可以提高折射率和耐 紫外辐射性，还可提高封装材料的综合性能。一、胶水基础特性1.1 有机硅化合物一聚硅氧烷简介有机硅封装材料主要成分是有机硅化合物。有机硅化合物是指含有Si-0键、且至少有一个有机基 是干脆与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化 合物也当作有机硅化合物。其中，以硅氧键(-Si-o-Si-)为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合 物中为数最多，探讨最深、应用最广的一类，约占总用量的

3、90%以上。1.1.1 结构其结构是一类以重复的Si-o键为主链，硅原子上干脆连接有机基团的聚合物，其通式为R,(Si RR - -0) n-R，其中，R、R、R”代表基团，如甲基，苯基，羟基，H,乙烯基等；n为 重复的Si-0键个数(n不小于2)。有机硅材料结构的独特性：(1) Si原子上足够的基团将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来；(2) CT无极性，使分子间相互作用力特殊微弱；(3) Si-0键长较长，Si-0-Si键键角大。(4) Si-0键是具有50%离子键特征的共价键(共价键具有方向性，离子键无方向性)。1.1. 2性能由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力

4、低、粘温系数小、压缩 性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐凹凸温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎 水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性。耐温特性：有机硅产品是以硅一氧(Si0)键为主链结构的，cC键的键能为347kJ/mol, Si-0 键的键能在有机硅中为462kJ/rnol,所以有机硅产品的热稳定性高，高温下(或辐射照射)分子的A、有机硅封装材料在称量，混合，转移，点胶，封装，固化过程中运用专用设备，避开与其他物 质混杂带来不确定的影响。B、某些材料、化学制剂、固化剂和增塑剂可以抑制弹性体材料的固化。这些最值得留意的物质包 括：B-K有机锡和其它有机金属化合物B-2、硫、

5、聚硫化物、聚碉类物或其它含硫物品B-3、胺、聚氨酯橡胶或者含氨的物品B-4、亚磷或者含亚磷的物品B-5、某些助焊剂残留物假如对某一种基材或材料是否会抑制固化存在疑问，建议先做一个相容性试验来测试某一种特定应 用的合适性。假如在有疑问的基材和固化了的弹性体材料界面之间存在未固化的封装料，说明不相 容，会抑制固化。C、在运用封装材料时避开进入口眼等部位；接触封装材料后进食前须要清洗手；封装材料不会腐 蚀皮肤，因个人的生理特征有差异，假如感觉不适应暂停相关工作或就医。D、在LED生产中很可能会产生的问题是芯片封装时，杯内汽泡占有很大的不良比重，但是产品在 制作过程中假如汽泡问题没有得到很好的解决或防

6、治，就会造成产品衰减加快的一个因素。影响气 泡产生的因素比较多，但是多做一些工程评估，即可逐步解决。一般状况下，工艺成熟后，气泡的 不良比重不会太高。以下是相关因素：(1)环境的温度和湿度对气泡产生有较大的影响。(2)模条的温度也是产生气泡的一个因素。(3)气泡的产生与工艺的调整有很大关系。例如，有些工厂没有抽真空也没有气泡，而有些即使抽了真空也有气泡，从这一点看不是抽 不抽真空的问题，而是操作速度的快慢、娴熟程度的问题。同时与环境温度也是分不开的。环境温 度变更了，可以实行相应的措施加以限制。若常温是15C,如让胶水的温度达到60,这样做杯 内气泡就不会出现。同时要留意许多微小环节问题，如在

7、滚筒预沾胶时产生微小气泡，肉眼和微小 镜下看不到，但一进入烤箱体内，热胀气泡扩涨。假如此时温度太高，气体还没有跃出就固化所以 产生气泡现象。LED表面有气泡但没破，此为打胶时产生气泡。LED表面有气泡已破，缘由是温度 太高。手工预灌胶前，支架必需预热。预热预灌的AB组分进行2小时调换一次。只要你保持AB 料、支架都是热的，气泡问题不难解。因为AB组分冷时流淌性差，遇到冷支架简洁把气泡带入。操 作时要留意以下问题：(1)操作人员的操作技巧不娴熟(整条里面有一边出现气泡)；(2)点胶机的快慢和胶量没有限制好(很简洁出现气泡的地方)；(3)机器是否清洁(此点不愿定会引起气泡，但很简洁产生类似冰块一样

8、的东西，尤其是环己酮)； (4)往支架点胶时，速度不能快，太快带入的空气将难以排出；(5)胶要常换、胶筒清洗干净，一次混胶量不能太多，A, B组分混合就会起先反应，时间越长胶 越稠，气泡越难排出；E、大多数封装客户都发觉做好的产品在初期做点亮测试老化之后都有不错的表现，但是随着 时间的推移，明明在抽检都不错的产品，到了应用客户起先应用的时候或者不久之后，就发觉有胶 层和PPA支架剥离、LED变色(镀银层变黄发黑)的状况发生。那这原委是什么缘由引起的？是在 制程的过程中工艺把握不好导致封装胶固化不好吗？当然有可能，但是随着客户工艺的不断成熟,这种状况发生的机率会越来越少。有以下因素供大家参考；（

9、1） PPA与支架剥离的缘由是：PPA中所添加的二氧化钛因晶片所发出的蓝光造成其引起的 光触媒作用、PPA本身慢慢老化所造成的，硅胶本身没老化的状况下，由于PPA老化也会导致剥离 想象的发生；二氧化钛吸取太阳光或照明光中的紫外线，产生光触媒作用，会产生分解力与亲水性 的实力。特别具有分解有机物的实力。（2）以LED变色问题为例、现阶段大致分三类：?硫磺造成镀银层生硫化银而变色?卤素造成镀银层生卤化银而变色?镀银层旁边存在无机碳。?有机硅封装材料、固晶材料并不含有S化合物、卤素化合物，硫化及卤化物的发生取决于运用的 环境。?无机碳的存在为环氧树脂等的有机物因热及光的分解后的残渣。在镀银层以环氧等

10、固晶胶作为蓝 光晶片接合的场合频繁发生。?有机硅封装材料即使被热及光分解也不会变成黑色的碳。?若是没有运用环氧等的有几物的场合有发觉无机碳存在的话有可能是由外部所带入。?上述的3种变色现象是因蓝光、镀银、氧气及湿气使其加速催化所造成综上所述，我们发觉，以上的主要缘由是由于有氧气，湿气侵入到LED内部以及有无机碳的存 在而带来的一系列的问题，那么我们应当如何解决呢。（1）在封装过程中避开运用环氧类的有机物，比如固晶胶；（2）选择低透气性的封装材料，尽量避开运用橡胶系的硅材料，尽量选用树脂型的硅材料；（3） 在制程的过程中尽量接受清洗支架，尽可能的增加烘烤流程。如何解决隔层问题？出现隔层，一般是胶

11、水沾接性能不好，先膨胀后收缩所致。也有粉胶与外封胶 膨胀系数差异太大产生较大内应力，在金线部位撕裂。故升温太快有裂层或固化不好，而分段固 化，反应没那么猛烈，消退一些内应力。3. 3贮存及运输：3-K阴凉干燥处贮存，贮存期为6个月（25C）。3-2,此类产品属于非紧急品，可按一般化学品运输。3-3,胶体的A、B组分均须密封保存，在运输，贮存过程中防止泄漏。4. 4封装工艺A. LED的封装的任务B. LED封装形式C. LED封装工艺流程大功率有许多种封装的啊，有填充的，有模顶m。d i n g的，还有COB封装的LED封装小学问一、LED封装类型（一）插入式（ThroughHo1、相线两侧垂

12、直引出：陶瓷双列陶瓷熔封双列塑料双列金属双列塑料缩小型双列塑料缩体型双列2、引线两面平伸引出：陶瓷扁平陶瓷熔封扁平塑料扁平金属扁平3、引线底面垂直引出：塑料单列塑料“Z”形引线金属四列金属圆形金属菱形金属四边引线圆形陶瓷针栅阵 形塑料针栅阵形4、引线单面垂直引出：金属引线单面引出扁平塑料弯引线单列（二）表面安装式（SurfaceMount）1、引线侧面翼形引出：塑料小外形塑料翼形引线片式载体陶瓷翼形引线片式载体2、引线侧面形引出：塑料小外形塑料“J”形引线片式载体陶瓷“J”形引线片式载体塑料反形引 线片式载体陶瓷反“J”形引线片式载体3、引线四面平伸引出：塑料四面引线扁平陶瓷四面引线扁平4、陶

13、瓷无引线片式载体（三）干脆粘结式（DirectBonding）1、倒装芯片封装2、芯片板式封装3、载带自动封装二、封装名称国家现有集成电路封装名称及其代表字母1、陶瓷扁平封装F型；2、陶瓷熔封扁平封装H型；3、陶瓷双列 封装D型；4、陶瓷熔封双列封装J型；5、塑料双列封装P型；6、金属圆形封装T型；7、金属菱形封装K型； 8、塑料小外形封装。型；9、塑料片式载体封装E型；10、塑料四面引线扁平封装N型；11、陶瓷片式载体封 装C型；12、陶瓷针栅阵形封装G型；13、陶瓷四面引线扁平封装Q型；14、陶瓷玻璃扁平封装W型；15、金 属双列封装M型；16、金属四列封装Ms型；17、金属扁平封装Mb型

14、；18、金属四边引线圆形封装Ts型；19、 单列敷形涂覆封装Ft型；20、双列灌注封装Gf型；注：（1）第14项陶瓷玻璃扁平封装未列入国家标准；（2）第1520项封装仅用于混合集成电路和膜集成电路。三、封装代号封装代号由四个或五个部分组成。第一部分为字母，表示封装材料及结构形式，即上述封装名称；其次部分 为阿拉伯数字，表示引出端数（引线数小于10,应在个位前加0）；第三部分用字母或数字组成，表示同类产品 封装主要尺寸或形态的差异；第四部分用数字组成，表示次要尺寸差异；第五部分用字母组成，表示结构上的差 异。LED封装步骤LED的大致封装步骤一、生产工艺1.工艺：a）清洗：接受超声波清洗PCB或

15、LED支架，并烘干。b）装架：在LED管芯（大圆片）底部电极备上银胶后进行扩张，将扩张后的管芯（大圆片） 安置在刺晶台上，在显微镜下用刺晶笔将管芯一个一个安装在PCB或LED支架相应的焊盘上，随 后进行烧结使银胶固化。c）压焊：用铝丝或金丝焊机将电极连接到LED管芯上，以作电流注入的引线。LED干脆安装在 PCB上的，一般接受铝丝焊机。（制作白光TOP-LED须要金线焊机）d）封装：通过点胶，用环氧将LED管芯和焊线爱惜起来。在PCB板上点胶，对固化后胶体形态 有严格要求，这干脆关系到背光源成品的出光亮度。这道工序还将担当点荧光粉（白光LED）的任 务。e）焊接：假如背光源是接受SMD-LED

16、或其它已封装的LED,则在装配工艺之前，须要将LED焊 接到PCB板上。f）切膜：用冲床模切背光源所需的各种扩散膜、反光膜等。g）装配：依据图纸要求，将背光源的各种材料手工安装正确的位置。h）测试：检查背光源光电参数及出光匀整性是否良好。包装：将成品按要求包装、入库。二、封装工艺1. LED的封装的任务是将外引线连接到LED芯片的电极上，同时爱惜好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。关键工序有装架、压焊、封装。2. LED封装形式LED封装形式可以说是五花八门，主要依据不同的应用场合接受相应的外形尺寸，散热对策和出光 效果。LED 按封装形式分类有 Lamp-LED、TOP-LED、Si

17、de-LED、SMD-LED、High-Power-LED 等。3. LED封装工艺流程4. 封装工艺说明1 .芯片检验镜检：材料表面是否有机械损伤及麻点麻坑（lockhill）芯片尺寸及电极大小是否符合工艺要求电极图案是否完整2 .扩片由于LED芯片在划片后照旧排列紧密间距很小（约0.1mm）,不利于后工序的操作。我们接受扩片 机对黏结芯片的膜进行扩张，是LED芯片的间距拉伸到约0.6mm。也可以接受手工扩张，但很简 洁造成芯片掉落奢侈等不良问题。3 .点胶在LED支架的相应位置点上银胶或绝缘胶。（对于GaAs、SiC导电衬底，具有背面电极的红光、黄 光、黄绿芯片，接受银胶。对于蓝宝石绝缘衬

18、底的蓝光、绿光LED芯片，接受绝缘胶来固定芯片。） 工艺难点在于点胶量的限制，在胶体高度、点胶位置均有详细的工艺要求。由于银胶和绝缘胶在贮存和运用均有严格的要求，银胶的醒料、搅拌、运用时间都是工艺上必需留 意的事项。4 .备胶和点胶相反，备胶是用备胶机先把银胶涂在LED背面电极上，然后把背部带银胶的LED安装在LED 支架上。备胶的效率远高于点胶，但不是全部产品均适用备胶工艺。5 .手工刺片将扩张后LED芯片（备胶或未备胶）安置在刺片台的夹具上，LED支架放在夹具底下，在显微镜下 用针将LED芯片一个一个刺到相应的位置上。手工刺片和自动装架相比有一个好处，便于随时更 换不同的芯片，适用于须要安

19、装多种芯片的产品.6 .自动装架自动装架其实是结合了沾胶（点胶）和安装芯片两大步骤，先在LED支架上点上银胶（绝缘胶）， 然后用真空吸嘴将LED芯片吸起移动位置，再安置在相应的支架位置上。自动装架在工艺上主要要熟悉设备操作编程，同时对设备的沾胶及安装精度进行调整。在吸嘴的选 用上尽量选用胶木吸嘴，防止对LED芯片表面的损伤，特殊是兰、绿色芯片必需用胶木的。因为 钢嘴会划伤芯片表面的电流扩散层。7 烧结烧结的目的是使银胶固化，烧结要求对温度进行监控，防止批次性不良。银胶烧结的温度一般限制在150C,烧结时间2小时。依据实际状况可以调整到170C, 1小时。绝缘胶一般150, 1小时。银胶烧结烘箱

20、的必需按工艺要求隔2小时（或1小时）打开更换烧结的产品，中间不得随意打开。 烧结烘箱不得再其他用途，防止污染。8压焊压焊的目的将电极引到LED芯片上，完成产品内外引线的连接工作。LED的压焊工艺有金丝球焊和铝丝压焊两种。右图是铝丝压焊的过程，先在LED芯片电极上压上第 一点，再将铝丝拉到相应的支架上方，压上其次点后扯断铝丝。金丝球焊过程则在压第一点前先烧 个球，其余过程类似。压焊是二ED封装着术中的关键环节，工艺上主要须要监控的是压焊金丝（铝丝）拱丝形态，焊点 形态，拉力。对压焊工艺的深化探讨涉及到多方面的问题，如金（铝）丝材料、超声功率、压焊压力、劈刀（钢 嘴）选用、劈刀（钢嘴）运动轨迹等等

21、。（下图是同等条件下，两种不同的劈刀压出的焊点微观照 片，两者在微观结构上存在差别，从而影响着产品质量。）我们在这里不再累述。9 .点胶封装LED的封装主要有点胶、灌封、模压三种。基本上工艺限制的难点是气泡、多缺料、黑点。设计上 主要是对材料的选型，选用结合良好的环氧和支架。（一般的LED无法通过气密性试验）如右图 所示的TOP-LED和Side-LED适用点胶封装。手动点胶封装对操作水平要求很高（特殊是白光LED）, 主要难点是对点胶量的限制，因为环氧在运用过程中会变稠。白光LED的点胶还存在荧光粉沉淀 导致出光色差的问题。10 .灌胶封装Lamp-LED的封装接受灌封的形式。灌封的过程是先

22、在LED成型模腔内注入液态环氧，然后插入压 焊好的LED支架，放入烘箱让环氧固化后，将LED从模腔中脱出即成型。11 .模压封装将压焊好的LED支架放入模具中，将上下两副模具用液压机合模并抽真空，将固态环氧放入注胶 道的入口加热用液压顶杆压入模具胶道中，环氧顺着胶道进入各个LED成型槽中并固化。12 .固化与后固化固化是指封装环氧的固化，一般环氧固化条件在135c, 1小时。模压封装一般在150C, 4分钟。13后固化后固化是为了让环氧充分固化，同时对LED进行热老化。后固化对于提高环氧与支架（PCB）的粘 接强度特殊重要。一般条件为120, 4小时。14 .切筋和划片由于LED在生产中是连在

23、一起的（不是单个），Lamp封装LED接受切筋切断LED支架的连筋。SMD-LED 则是在一片PCB板上，须要划片机来完成分别工作。15 .测试测试LED的光电参数、检验外形尺寸，同时依据客户要求对LED产品进行分选。16 .包装将成品进行计数包装。超高亮LED须要防静电包装。2023年最新大功率LED封装技术现有的AC LED光源的工作原理如图2所示，将一堆LED微小晶粒接受交织的矩阵式排列工艺均分 为五串，AC LED晶粒串组成类似一个整流桥，整流桥的两端分别联接沟通源，另两端联接一串LED 晶粒，沟通的正半周沿间断线通路流淌，3串LED晶粒发光，负半周沿虚线通路流淌，又有3串LED 晶粒

24、发光，四个桥臂上的LED晶粒轮番发光，相对桥臂上的LED晶粒同时发光，中间一串LED晶粒 因共用而始终在发光。在60Hz的沟通中会以每秒60次的频率轮替点亮。整流桥取得的直流是脉动 直流，LED的发光也是闪动的，LED有断电余辉续光的特性，余辉可保持几十微秒，因人眼对流淌 光点记忆是有惰性的，结果人眼对LED光源的发光十余辉的工作模式解读是连续在发光。LED有一 半时间在工作，有一半时间在休息，因而发热得以削减40%20%,因此AC LED的运用寿命较DC LED 长。但是这种AC LED的发光模式存在两个缺陷：一是可以应用电压范围在产品标准电压幅度的土 10%范围内；二是照光明度、电流等跟随

25、电压波动。好用新型内容恒流式AC LED照明装置本好用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出一种恒流式AC LED照明装置，由一般的LED外 加AC沟通电，同时协作整流模块、集成电路组成，能宽电压驱动，具有恒定的照光明度，以克服 现有的AC LED灯驱动电压太窄，照光明度不稳定，高温工作不稳定等缺陷。化学键不断裂、不分解。有机硅不但可耐高温，而且也耐低温，可在一个很宽的温度范围内运用。 无论是化学性能还是物理机械性能，随温度的变更都很小。耐候性：有机硅产品的主链为一Si0一,无双键存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有机硅 具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐照和耐候实力。有机硅中自然环

26、境下的运用寿命可 达几十年。电气绝缘性能：有机硅产品都具有良好的电绝缘性能，其介电损耗、耐电压、耐电弧、耐电晕、 体积电阻系数和表面电阻系数等均在绝缘材料中名列前茅，而且它们的电气性能受温度和频率的影 响很小。因此，它们是一种稳定的电绝缘材料，被广泛应用于电子、电气工业上。有机硅除了具有 优良的耐热性外，还具有优异的拒水性，这是电气设备在湿态条件下运用具有高牢靠性的保障。生理惰性：聚硅氧烷类化合物是已知的最无活性的化合物中的一种。它们特殊耐生物老化，与动物 体无排异反应，并具有较好的抗凝血性能。低表面张力和低表面能：有机硅的主链特殊柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因 此，比同分子量

27、的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜实力强。这种低表面张力和低 表面能是它获得多方面应用的主要缘由：疏水、消泡、泡沫稳定、防粘、润滑、上光等各项优异性LL3有机硅化合物的用途由于有机硅具有上述这些优异的性能，因此它的应用范围特殊广泛。它不仅作为航空、尖端技术、 军事技术部门的特种材料运用，而且也用于国民经济各行业，其应用范围已扩到：建筑、电子电气、 半导体、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等行业。其中有机硅主要起到密封、粘合、润滑、绝缘、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等功能。随着有机硅数量和品种的持续增长，应用领域不断拓宽，形成化工新材料界独树一帜的

28、重要产品体 系，许多品种是其他化学品无法替代而又必不行少的。1.2 LED封装用有机硅材料特性简介LED封装用有机硅材料的要求：光学应用材料具有透光率高，热稳定性好，应力小，吸湿性低等特 殊要求，一般甲基类型的硅树脂25时折射率为1.41左右，而苯基类型的硅树脂折射率要高，可 以做到1.54以上，450 nm波长的透光率要求大于95%。在固化前有适当的流淌性，成形好；固化 后透亮、硬度、强度高，在高湿环境下加热后能保持透亮性。主要技术指标有：折射率、粘度、透光率、无机离子含量、固化后硬度、线性膨胀系数等等。1. 2.1材料光学透过率特性石英玻璃、硅树脂和环氧树脂的透过率如图1所示。硅树脂和环氧

29、树脂先注入模具，高温固化后 脱模，形成厚度匀整为5 111nl的样品。可以看到，环氧树脂在可见光范围具有很高的透过率，某些 波长的透过率甚至超过了 95% ,但环氧树脂在紫外光范围的吸取损耗较大，波长小于380 nm时, 透过率快速下降。硅树脂在可见光范围透过率接近92%,在紫外光范围内要稍低一些，但在320 nm 时照旧高于88%,表现出很好的紫外光透射性质；石英玻璃在可见光和紫外5种不同封装材料的光透过率光范围的透过率都接近95%,是全部材料里面紫外光透过率最高的。对于紫外LED封装，石英玻璃 具有最高的透过率，有机硅树脂次之，环氧树脂较差。然而尽管石英玻璃紫外光透过率高，但是其 热加工温

30、度高，并不适用于LED芯区的密封，因此在LED封装工艺中石英玻璃一般仅作为透镜材料 运用。由于石英玻璃的耐紫外光辐射和耐热性能已经有许多报道，仅对常用于密封LED芯区的环 氧树脂和有机硅树脂的耐紫外光辐射和耐热性能进行探讨。1. 2. 2耐紫外光特性探讨了环氧树脂A和B以及有机硅树脂A和B在封装波长为395 nm和375 nm的LED芯片时的 老化状况，如图2所示。试验中，每个LED的树脂涂层厚度均为2 mll1。可以看到，环氧树脂材料 耐紫外光辐射性能都较差，连续工作时，紫外LED输出光功率快速衰减，100 h后输出光功率均下 降到初始的50%以下；200 h后，LED的输出光功率已经特殊微

31、弱。对于脂环族的环氧树脂B,在 375 nm的紫外光照射下衰减比395 nm时要快，说明对紫外光波长较为敏感，由于375 nm的紫外 光光子能量较大，破坏也更为严峻。双酚类的环氧树脂A在375 nm和395 nm的紫外光照射下都 快速衰减，衰减速度基本一样。尽管双酚类的环氧树脂A在375 nm和395 nm时的光透过率要略 高于脂环族类的环氧树脂B,但是由于环氧树脂A含有苯环结构，因此在紫外光持续照射时一，衰减 要比环氧树脂B要快。图2环氧树脂和硅树脂的紫外老化尽管双酚类的环氧树脂A在375 nm和395 nm时的光透过率要略高于脂环族类的环氧树脂B,但是 由于环氧树脂A含有苯环结构，因此在紫

32、外光持续照射时.，衰减要比环氧树脂B要快。测量老化前 后LED芯片的光功率，发觉老化后LED的光功率基本上没有衰减。这说明，光功率的衰减主要是 由紫外光对环氧树脂的破坏引起的。环氧树脂是高分子材料，在紫外线的照射下，高分子吸取紫外 光子，紫外光子光子能量较大，能够打开高分子间的键链。因此，在持续的紫外光照射下，环氧树 脂的主链慢慢被破坏，导致主链降解，发生了光降解反应，性质发生了变更。试验表明，环氧树脂 不适合用于波长小于380 nm的紫外LED芯片的封装。相对环氧树脂，硅树脂表现出了良好的耐紫 外光特性。经过近1 500 h老化后，LED输出光功率虽然有不同程度的衰减，但是仍维持在85%以

33、上，衰减低于15虬 这可能与硅树脂和环氧树脂间的结构差异有关。硅树脂的主要结构包括Si和 0,主链Si-0-Si是无机的，而且具有较高的键能；而环氧树脂的主链主要是C-C或C-0,键能低 于Si-0。由于键能较高，硅树脂的性能相对要稳定。因此，硅树脂具有良好的耐紫外光特性。1. 2. 3耐热性LED封装对材料的耐热性提出了更高的要求。从图3可以看出，环氧树脂和硅树脂具有较好的承受 紫外光辐照的实力。因此，对其热稳定性进行了探讨。图3表示这两种材料在高温老化后mm- 1 厚度时透过率随时间的变更状况。可以看到，环氧树脂的耐热性较差，经过连续6天的高温老化 后，各个波长的透过率都发生了较大的衰减，

34、紫外光范围的衰减尤其严峻，环氧树脂样品颜色从 最初的清澈透亮变成了黄褐色。图3环氧树脂和硅树脂的150 e高温老化硅树脂表现出了优异的耐热性能。在150 e的高温环境下，经过14 days的老化后，可见光范围 的样品丽-1厚度时透过率只有略微的衰减，在紫外光范围也仅有少量的衰减，颜色照旧保持着最 初的清澈透亮。与环氧树脂不同，硅树脂以Si-o-Si键为主链，由于Si-0键具有较高的键能和离 子化倾向，因此具有优良的耐热性。1. 2. 4光衰特性传统封装的超高亮度白光L ED ,配粉胶一般接受环氧树脂或有机硅材料。如图4所示,分别用环氧 树脂和有机硅材料配粉进行光衰试验的结果。可以看出，用有机硅

35、材料配粉的白光L ED的寿命明 显比环氧树脂的长许多。缘由之一是用有机硅材料和环氧树脂配粉的封装工艺不一样，有机硅材料 烘烤温度较低,时间较短,对芯片的损伤也小；另外，有机硅材料比环氧树脂更具有弹性,更能对芯 片起到爱惜作用。图4环氧树脂与有机硅材料配粉的白光L ED光衰特性提高LED封装材料折射率可有效削减折射率物理屏障带来的光子损失，提高光量子效率，封装材料 的折射率是一个重要指标，越高越好。硅树脂中苯基含量越大，就越硬，折射率越高（合成的几乎 全苯基的硅树脂折射率可达1.57）,但因热塑性太大，无实际运用价值，苯基含量一般以20%50% （质量分数）为宜。试验发觉苯基含量为40%时（质量

36、分数）硅树脂的折射率约1.51,苯基含量为 50%时硅树脂的折射率大于1.54,如图5所示。所合成的都是高苯基硅树脂，苯基含量都在45%以 上，其折射率都在L53以上，其中一些可以达到1.54以上。图5 硅树脂的苯基含量（质量分数）与折射率1. 3有机硅封装材料应用原理及分析有机硅封装材料一般是双组分无色透亮的液体状物质，运用时按A： B=l： 1的比例称量精确，运用 专用设备行星式重力搅拌机搅拌，混合匀整，脱除气泡即可用于点胶封装，然后将封装后的部件按 产品要求加热固化即可。有机硅封装材料的固化原理一般是以含乙烯基的硅树脂做基础聚合物，含SiH基硅烷低聚物作交联 剂，伯协作物作催化剂配成封装

37、料，利用有机硅聚合物的SiCH=CH2与SiH在催化剂的作用下, 发生硅氢化加成反应而交联固化。我们可以用仪器设备来分析表征一些技术指标有如折射率、粘度、 透光率、无机离子含量、固化后硬度、线性膨胀系数等等。1. 3.1 红外光谱分析有机硅聚合物的Si-CH=CHz与Si-H在催化剂的作用下，发生硅氢化加成反应而交联。随着反应 的进行，乙烯基含量和硅氢基的浓度会慢慢削减，直到稳定于确定的量，甚至消逝。可接受红外光谱仪测量其固化前后不同阶段的乙烯基和硅氢基的红外光谱吸取变更状况。我们只 列举合成的高苯基乙烯基氢基硅树脂固化前和固化后的红外光谱为例：如图6所示，固化前：3071, 3050 cnT

38、是苯环和 血二CH-不饱和氢的伸缩振动，2960 cm-是一C用的C-H伸缩振动，2130 cm-1 是SiH的吸取峰，1590 cnT是一CH=CH2不饱和碳的吸取峰，1488 cnT是苯环的骨架振动，1430, 1120 cnT是SiPh的吸取峰,1250 cnT是SiCU的吸取峰,1060 cnT是Si-O-Si的吸取峰; 固化后：2130 cnT处的SiH的吸取峰和1590 cn）T处的一CH = CH2不饱和碳的吸取峰均消逝。图6高苯基乙烯基氢基硅树脂的红外图谱1. 3. 2热失重分析有机硅主链si-0-si属于“无机结构”，si-0键的键能为462kJ/mol,远远高于OC键的键能

39、 347kJ/mol,单纯的热运动很难使si-0键均裂，因而有机硅聚合物具有良好的热稳定性，同时对所 连煌基起到了屏蔽作用，提高了氧化稳定性。有机硅聚合物在燃烧时会生成不燃的二氧化硅灰烬而 自熄、。为了分析封装材料的耐热性，及硅树脂对体系耐热性的影响，我们进行了热失重分析，如图 7图8所示，样品起始分解温度大约在400, 800C的残留量在65%以上。封装材料在4000c范围 内不降解耐热性好，特殊适用于大功率LED器件的封装。图7 硅树脂树脂体的热失重曲线图8硅树脂弹性体的热失重曲线1. 3. 3 DSC 分析我们接受DSC （差示热量扫描法）分析了硅树脂固化后的玻璃化转变温度Tg。一般，T

40、g的大小取 决于分子链的柔性及化学结构中的自由体积，即交联密度，Tg随交联密度的增加而上升，可以供 应一个表征固化程度的参数。我们接受DSC分析了所制备的凝胶体、弹性体、树脂体的Tg,如表1 所示，明显随着凝胶体、弹性体、树脂体的交联密度的增加I,玻璃化转变温度Tg上升。同样也列 举合成的高苯基乙烯基氢基硅树脂固化后的差示热量扫描分析图谱，如图9所示，玻璃化转变温度 Tg约72。封装应用应依据封装实际的需求，选用不同的形态。表1 有机硅树脂的玻璃化转变温度Tg硅树脂_凝胶体 弹性体树脂体Tg-l00-20-2053075图9高苯基乙烯基氢基硅树脂DSC分析图谱L4有机硅封装材料的分类及与国外同

41、类产品的对比为了提高LED产品封装的取光效率，必需提高封装材料的折射率，以提高产品的临界角，从而提高 产品的封装取光效率。依据试验结果，比起荧光胶和外封胶折射率都为1.4时，当荧光胶的折射率 比外封胶高时，能显著提高LED产品的出光效率，提升LED产品光通量。目前业内的混荧光粉胶折 射率一般为1. 5左右，外封胶的折射率一般为1. 4左右，故大功率白光LED灌封胶应选取透光率高 （可见光透光率大于99%）、折射率高（1.4-1.5）、耐热性较好（能耐受200c的高温）的双组分有机硅封装材料LED有机硅封装材料，固化后按弹性模量划分，可分为凝胶体，弹性体及树脂等三大类；按折射率 划分，可分为标准

42、折射率型与高折射率两大类，见表2：表2LED有机硅封装材料的分类序号折射率低弹性模量中弹性模量高弹性模量11.401.45低折射率凝胶体低折射率弹性体低折射率树脂体21.501.55高折射率凝胶体高折射率弹性体高折射率树脂体与国外同类产品进行了对比，其参数如表3表4所示，可知各项性能参数较接近，经部分客户试 用反映良好。表3自制低折色率产品与国外同类产品的比较种类凝胶体（透镜填充）弹性体（透镜填充）弹性体（贴片，倒模胶）道康宁0E-6250AP-G1416道康宁6101AP-G1415道康宁6301AP-G2455A/B剂粘度 (25)mPa s2900/1400(A/B)(1: 1)1200

43、/900(A/B)(1: 1)20000（单）（单）1100/1400(A/B)(1: 1)2800/5000(A/B)(1： 3)4000/3000(A/B)(1: 1)混合粘度1900110020000120038003500固化条件70/lh25X12h 或70Xlh70Xlh +150X2 h25X24h 或100Xlh150/lh90Xlh+150X3 h折光率1.411.411.411.411.411.41透光率959595959595硬度35(A)20(A)70(A)70(A)表4自制高折色率产品与国外同类产品的比较种类凝胶体弹性体树脂体道康宁0E-6450AP1550道康宁0E

44、-6550AP2550道康宁0E-6630AP3550A/B剂粘度 (25)mPa s2900/1400(A/B)(1: 1)2000/2000(A/B)(1: 1)22000/1100(A/B)(1: 1)8000/3500(A/B)(1: 1)2100/2300(A/B)(1： 3)1500/3000(A/B)(1: 1)混合粘度190020004000450022002000固化条件100/lh100/lh150/lh150/lh150/lh150/lh折光率1.541.531.541.531.531.53透光率959595959595硬度50针入度60针入度52(A)50(A)35(D

45、)50(D)针对LED封装行业的不同部位的详细要求开发五个应用系列的有机硅材料，不同的封装要求，在 封装材料的粘度，固化条件，固化后的硬度（或弹性），外观，折光率等方面有差异。详细分类介 绍如下：1. 4.1混荧光粉有机硅系列AP-2550 项目技术参数固化前（A组分）外观无色透亮液体粘度 mPa s (25)8000固化前（B组分）外观无色透亮液体粘度 mPa - s (25)3500运用比列1： 1混合后粘度mPa s （25）4500典型固化条件150Xlh固化后外观高透亮弹性体硬度(ShoreA)52折射率（25）1.53透光率（%、450 nm）95传统封装的超高亮度白光L ED ,

46、配粉胶一般接受环氧树脂或有机硅材料。如图9所示,分别用环氧 树脂和有机硅材料配粉进行光衰试验的结果。可以看出，用有机硅材料配粉的白光L ED的寿命明 显比环氧树脂的长许多。缘由之一是用有机硅材料和环氧树脂配粉的封装工艺不一样，有机硅材料 烘烤温度较低,时间较短,对芯片的损伤也小;另外，有机硅材料比环氧树脂更具有弹性,更能对芯 片起到爱惜作用。1. 4. 2 MODING封装材料有机硅系列AP-2460 项目技术参数固化前（A组分）外观无色透亮液体粘度 mPa s (25)4500固化前（B组分）外观无色透亮液体粘度 mPa - s (25)3500运用比列1： 1混合后粘度mPa s （25）4000典型固化条件90Xlh+150X3 h固化后外观高透亮弹性体硬度(ShoreA)75折射率（25）1.42透光率（、450 nm）961. 4. 3TOP贴片封装材料有机硅系列AP-2455 项目技术参数固化前（A组分）外观无色透亮液体粘度 mPa - s (25)4000固化前（B组分）外观无色透亮液体粘度 mPa - s (25)3000运用比列1： 1混合后粘度mPa s （25）3500典型固化条件90X