有机硅材料检测 助力高端LED封装材料发展

有机硅材料检测 助力高端LED封装材料发展

目前，常用的LED封装材料主要包括环氧树脂、硅胶等高透明材料。 环氧树脂因其优异的粘接性能、电绝缘性、介电性能、成本低、易成型等优点，已成为小功率LED封装的主流材料。 对于功率型LED来说，由于环氧树脂本身吸湿性强、易老化、耐热性和耐冲击性较差等缺陷，直接影响LED的寿命，在高温和短波光照射下容易变色。 ，直接影响发光效率，已经差远了。 在高折射率、低应力、耐高温老化等方面不能满足封装材料的要求，因此不适合作为功率型LED封装材料。 高性能有机硅材料具有高透光率、低内应力、优良的耐高低温、耐紫外线和耐臭氧老化等一系列优异性能，以及良好的疏水性和电绝缘性能，已广泛成为LED封装材料的首选。 理想的。

LED封装材料的性能要求

不同的包装形式需要不同的包装材料。 近年来，LED不断向高功率、高能效、高亮度、高可靠性方向发展。 这对LED封装材料的光学性能、力学性能、耐老化性能、施工性能等提出了更高的要求。 良好的光学特性可以保证LED光能更有效地输出； 良好的机械性能和粘合性能可以更好地保护LED芯片； 良好的抗老化性能可以延长LED的使用寿命； 良好的施工性能可以提高包装效率。

硅胶材料的特点

有机硅材料是一类主链结构为Si-O-Si键，侧链通过硅原子与各种有机基团连接的聚合物。 有机硅材料具有有机聚合物和无机材料的双重特性。 它们具有高键能（452KJ/mol），Si-O键的键长（0.165nm）和键角（109°）都很大。 Si-O键旋转空间阻力小，链段柔韧性很好。

这些固有的特性使有机硅材料具有一系列优异的性能：优异的耐高低温性能，可在-50~250℃的温度范围内工作； 优异的耐老化性能（耐热、耐紫外线、耐臭氧老化），在自然环境下使用寿命长达数十年； 疏水性能好，表面能低至21-22mN/m2； 高透光率和极低的内应力； 良好的电绝缘性能等。

硅胶包装材料的分类

硅胶封装材料按用途可分为低折射率和高折射率两大类。 在一些特殊应用中，还存在介于两者之间的中等折射率产品。

低折射率的有机硅封装材料的折射率一般在1.40～1.45之间，大部分为甲基有机硅封装材料。 高折射率的有机硅封装材料的折射率一般在1.50～1.55之间，且多为苯基有机硅封装材料。 材料。 由于低折射率硅胶的折射率与芯片的折射率相差较大，部分光线会全反射回芯片内，影响光提取率。

目前，制备含苯基乙烯基聚硅氧烷和含氢聚硅氧烷获得高折射率封装材料是较为成熟且应用广泛的方法之一，而高折射率有机硅封装材料一般都采用双组分加成硫化体系。

硅胶封装材料固化原理

有机硅包装材料的固化原理一般是以含乙烯基的硅树脂或硅油为基胶，Si-H基硅烷低聚物为交联剂，铂络合物为催化剂来配制包装材料。 Si-CH=CH2与Si-H在催化剂作用下发生加成交联固化反应。

硅胶包装材料成分

硅胶包装原料是双组份无色透明液体物质。 A组份一般包括底胶、催化剂和增粘剂。 B组份一般包括基胶、交联剂和抑制剂。 您可以根据用途进行选择。 添加少量增强填料和颜料。

1、底胶

它主要是R基乙烯基硅树脂/R基乙烯基硅油，提供可以参与反应的乙烯基。 R基团可以是甲基、苯基、四氯苯基、氨丙基等，通过连接不同的基团赋予它们不同的封装性能。

常用的合成方法主要有功能性硅氧烷水解缩合法、环硅氧烷阴离子开环聚合法、硅氧烷催化平衡法等，也可以通过与三氟甲磺酸、阳离子交换树脂等进行阳离子聚合反应来使用，采用酸性催化剂制备乙烯基硅油或硅树脂。

2.交联剂

一般为低粘度含氢硅油或硅树脂。 通过控制含氢硅油的分子量和分布以及活性氢的含量和分布，提高有机硅封装材料的性能。 常用的合成方法一般是在酸性条件下水解缩合或阳离子分解。 环聚等

3.催化剂

主要催化乙烯基与活性氢的加成反应。 通常使用铂和钯的络合物作为催化剂。 其中铂基催化剂催化效率较高。 10-浓度有较高的催化作用。

然而，LED封装用有机硅材料对透明度和催化活性有非常高的要求。 目前文献表明，催化剂和催化剂采用四甲基四乙烯基环四硅氧烷、四甲基二乙烯基二亚乙基二硅酮、甲基乙烯基苯基环聚硅氧烷或异丙醇溶液作为配位溶剂，以增加与有机硅树脂的相容性，提高综合性能。 已成为目前最常用的硅胶包装材料。 合成催化剂。

4. 抑制剂

虽然在反应体系中的用量很少，但对于提高反应体系的储存稳定性、抑制硅氢加成反应、防止过度交联等起着至关重要的作用。 较常用的抑制剂有乙炔基环己醇、三苯基丙炔醇、重金属离子化合物、含烯烃的6-12元环状硅氧烷低聚物、苯并三唑等。

乙炔基环己醇

三苯基丙醇

5.增粘剂

由于基材表面不存在反应性基团，普通加成型有机硅材料对基材几乎没有附着力。 为了保持封装材料与LED器件之间良好的密封性，封装材料必须与LED支架和基板材料具有良好的粘合性。 常见的解决方案是在 LED 封装材料中引入增粘剂。 常用的增粘剂有硅烷偶联剂和硅烷偶联剂改性（含环氧、丙烯酰氧基和乙烯基）聚硅氧烷。 烷烃增粘剂，大量实验证实，经硅烷偶联剂改性的有机硅增粘剂可以大大提高与基材的粘结和密封性能，而不影响其透明度和机械性能。

硅烷偶联剂改性聚硅氧烷增粘剂

6、补强填料

普通的二组分加成型有机硅材料存在机械性能较差而无法使用的问题。 因此，必须对其进行增强以满足包装材料的力学性能要求。

常用的补强填料主要有白炭黑和MQ硅树脂。 鉴于LED封装材料对透明度的特殊要求，采用与系统相容性好的MQ有机硅树脂是目前最常用的有机硅封装材料补强材料。 填料。 MQ有机硅树脂是同时含有单官能团Si-O链节（M）和四官能团Si-O链节（Q）的有机硅树脂。 乙烯基MQ硅树脂、含氢MQ硅树脂等MQ硅树脂与LED用有机硅封装材料体系具有良好的相容性，补强效果非常明显。

随着功率和亮度的不断提高以及白光LED的快速发展，有机硅封装材料比EP封装材料更具优势。 其中，高折射率有机硅封装材料将成为大功率LED封装的理想基体树脂。 随着技术壁垒的不断突破，高折射率有机硅封装材料的应用范围将不断扩大，获得越来越多的应用。 国内LED照明厂商推广应用。