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LED封装材料的研究现状之改型硅树脂/环氧树脂封装材料

随着LED的功率和亮度越来越大,环氧树脂在可靠性、耐紫外和耐老化等方面越来越不能满足封装的要求。但是环氧树脂具有优良的电性能、粘结性能,尤其是价格便宜,成本低廉。因此过去一段时间里,研究工作者并没有放弃使用环氧树脂,而是采取了利用有机硅来改性环氧树脂的方式来开发兼具两种材料的优点的封装材料。

考虑到LED的晶元发热发光是引起封装材料老化的主要原因,有的封装厂家在靠近晶元的内层使用有机硅材料,而外层透镜材料选者环氧树脂、PC、PMMA等。但是实际应用表明,环氧树脂、PC、PMMA作为透镜材料时,除了耐老化性能显明不足外,还会出现与内封装材料界面不相容的问题,使LED器件在经过高低温循环实验后,其发光效率急剧降低。

有研究表明,采用有机硅改性环氧树脂作封装材料,可提高封装材料的韧性和耐高低温性,降低其收缩率和热膨胀系数。有文献报道将加成型有机硅与环氧树脂的混合物作为封装材料,其以含乙烯基Si—OH基的聚有机硅氧烷与特定结构的环氧树脂的混合物作基础聚合物,加入交联剂、催化剂、稀释剂,配成封装料用於LED的封装,经耐热实验不变色,-40~120℃冷热冲击无剥离及开裂现象发生,LED发光效率高。也有采用环氧改性聚有机硅氧烷与环氧化合物的混合封装的报道,由环氧改性聚有机硅氧烷与脂肪或脂环族环氧化合物混合,用酸酐作固化剂配成的封装料具有抗UV光老化、抗冷热冲击、高透明性、高硬度及与基板粘结性好的特点,非常合适500nm以下波长发光峰的蓝色及白色LED的封装。特定结构的封装树脂与聚有机硅氧烷配成的LED封装料即可改善环氧树脂的耐热性、耐UV光老化性,又可改善有机硅材料的粘接性、表面粘附性,是值得重视的一个开发途径。

东莞兆科电子材料科技有限公司将含硅羟基的乙烯基硅树脂、含氢硅油及少量有机硅弹性体加入环氧树脂中,使用铂系催化剂催化硅氢加成反应,烷氧基或酰基或硅羟基铝化物作环氧固化剂,经注塑成型后获得折射率高达1.41-1.53、邵氏硬度40-70度、不吸尘、低模量、低收缩率的LED封装材料经-40℃/120℃冷热冲击1000次不开裂。

美国GE公司采用苯基三氯硅烷、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷共水解缩聚,制得羟基硅树脂;然後将其与有机硅改性环氧树脂共混,用甲基六氢 – 邻苯二甲酸酐作固化剂,辛酸亚锡作固化催进剂,加热硫化成型,获得折射率1.53的封装材料,改材料在人工老化机中经波长380nm的光波辐射500h或在150℃下经波长400~450nm的紫外光照射500h后,透光率仍高达80%以上(样品厚度5mm)。

LED封装料的耐热性和导热性,常添加粒径小於400mm的无机填料,如石英粉,单晶硅、铝粉、锌粉、玻璃纤维等。H.Ito等人将粒径5~40nm的二氧化硅和粒径5~100nm的球形玻璃粉加入到有机硅改性环氧树脂中,硫化成型后材料的透光率可达95.7%(25℃),折射率为1.53~1.56(样品厚1mm,波长589.3nm),线膨胀系数为左右,经200次-25℃冷热冲击后损坏率仅4%~12.5%

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