淺談LED封裝硅膠及其技術原理
                來源:轉發 作者:強力化工 發布時間:2022-10-11 08:42 閱讀次數:304
                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點:

                  (1)固化反應轉化率高,無副產物產生,表面與內部硫化均勻;

                  (2)催化劑用量少;

                  (3)產品線性收縮率小,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,通過甲基乙烯基硅樹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行業常見的低折膠水折光<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。通過調節硅膠中不同組分的類型和配比,可得到不同力學性能、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 甲基乙烯基樹脂和甲基乙烯基硅油

                  甲基乙烯基硅樹脂,通常也稱作乙烯基MQ樹脂,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脂,可以提升硅膠的拉伸強度等力學性能。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劑,調節硅膠固化交聯度的作用,通過控制三維交聯點密度,進而有效控制硅膠的力學性能。

                  1.3 鉑金催化劑

                  鉑金催化劑是加成型硅膠固化交聯反應時的催化劑。過氧化物、偶氮化合物、紫外光及γ-射線等也可用作催化劑,促進或引發硅氫加成反應,但其反應副產物較多,因此應用較少。目前在工業及實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。

                  1.4 硅氫加成抑制劑

                  一般而言,雙組份加成型硅膠在AB組分混合之后,要求在室溫下具有4h以上的操作時間。固化速率太慢時影響生產效率;固化速度太快,又會造成混合膠料過早的交聯凝膠,影響實際封裝應用。為了確保加成型硅膠具備較長的使用期,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,對促進硅膠與LED支架的粘結起著至關重要的作用。增粘劑可以增加硅膠與LED支架的附著力,從而保證了LED燈珠在高低溫變化過程中,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似,主要由苯基乙烯基硅樹脂、苯基乙烯基硅油、苯基含氫交聯劑、增粘劑、鉑金催化劑及抑制劑組成,通常在LED行業常見的高折膠水折光>1.50。

                  LED芯片輻射復合產生的光子,在向外發射時產生的 損失主要包括三個方面: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。憑借高折光帶來的高光效、低透氧透濕率帶來的高抗硫等優勢,目前苯基高折 硅膠占據了SMD LED封裝市場的主流。

                  2.1 苯基硅樹脂和苯基硅油

                  苯基乙烯基硅樹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,同時可以調控硅膠的力學性能。

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

                  2.2 苯基含氫交聯劑

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


                LED行業還有很多方面值得持續去學習,以上觀點綜合了不少行內前輩的觀點與建議,如有不同意見,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,也有部分來源于網絡和第三方機構的公開報告,無法查詢出處,若涉及到版權,敬請聯系撤換。

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