2009 LED封装用有机硅材料的研究进展.pdf

万方数据

技术进展LED封装用有机硅材料的研究进展*请机．1材料，2009，23(1)：47～50有机硅改性环氧树脂LED封装材料杨雄发，伍川，董红，蒋剑雄一，邱化玉，来国桥人类自跨人21世纪以来，能源问题日益严重，我国能源形势也非常严峻。节约能源与开发新能源同等重要；而节约能源则更经济、更环保，应放在首位。当前，照明约占世界总能耗的20％左右。若用能耗低、寿命长、安全、环保的光源取代低效率、高耗电量的传统光源，无疑将带来一场世界性的照明革命，对我国的可持续发展更具有战略意义。超高亮度的发光二极管(LED)消耗的电能仅是传统光源的1／10，具有不使用严重污染环境的汞、体积小、寿命长等优点，首先进入工业设备、仪器仪表、交通信号灯、汽车、背光源等特种照明领域u]。随着超高亮度LED性能的改进，功率型LED有望取代白炽灯等照明光源，成为第四代照明光源。功率型LED器件使用的封装材料要求折射率高于1．5(25℃)、透光率不低于98％(波长nm，样品厚度1mm)。目前，普通LED的封装材料主要是双酚A型透明环氧树脂。随着白光LED的发展，尤其是基于紫外光的白光LED的发展，需要外层封装材料在保持可见光区高透明性的同时能够对紫外光有较高的吸收率，以防止紫外光的泄漏；另外，封装材料还需具有较强的抗紫外光老化能力[z-3]。环氧树脂长期使用后，在LED芯片发射的紫外光照射下会不可避免地发生黄变现象，导致其透光率下降，降低LED器件的亮度。另外，环氧树脂的热阻高达250～300℃／w，散热不良会导致芯片结点温度迅速上升，从而加速器件光衰，甚至会因为迅速热膨胀所产生的应力造成开路而失效。因此，随着LED研发的飞速发展，对封装材料的要求也越来越高，环氧树脂已不能完全满足LED的封装要求。本文主要介绍了近年来有机硅在LED封装材料中的应用进展。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冷热性，降低其收缩率和热膨胀系数。最直接的方法是先制备有机硅改性环氧树脂，然后硫化成型获得LED封装材料。D．A．Haitko等人用4一乙烯基环氧己烷在硫酸铑催化下与三(二甲基硅氧基)苯基硅烷、二(二甲基硅氧基)二苯基硅烷、1，7一(二甲基硅氧基)一3，3，5，5一四苯基四硅烷等反应，得到有机硅改性环氧树脂，然后硫化成型，获得具有优良的耐冷热冲击性能和耐辐射性能、高透光率、热膨胀系数与芯片相近的LED封装料[4]。K．Kodama等人用带环氧基的硅氧烷在碱性催化剂催化下水解缩合，制得有机硅／环氧树脂低聚物，该材料硫化成型后的突出优点是Na+、K+、C1～等离子的质量分数低于2×10一，具有优良的绝缘性能；此外，该材料的邵尔D硬度(杭州师范大学有机硅化学及材料教育部重点实验室，杭州310012)摘要：介绍了发光二极管(LED)的特点及对封装材料的性能要求，指出了现有LED封装材料环氧树脂的不足，综述了近年来有机硅改性环氧树脂LED封装材料、有机硅LED封装材料的研究进展。关键词：LED，封装材料，有机硅，环氧树脂，乙烯基硅树脂，加成型液体硅橡胶中图分类号：TQ433．4+38文献标识码：A文章编号：1009—4369(2009)01—0047—041MATERIAL400800收稿Et期：2008—06～11。作者简介：杨雄发(1978一)，男，博士，助理研究员，主要从事有机硅化学与材料研究。‘基金项目：国家高技术研究发展计划专项经费(2006AA03A134)和杭州师范大学引进人才资助项目一联系人，E～mail：[e-mail]。SII。IC()NE(D04192301)。
万方数据

荫2有机硅LED封装材料料达35度，粘接性能良好，经一20℃／120℃冷热循环冲击100次也不开裂[5]。为了改善这类LED封装料的耐热性和导热性，常添加粒径小于400nm的无机填料，如石英粉、单晶硅、铝粉、锌粉、玻璃纤维等[6—8]。H．ho等人将粒径nm的二氧化硅和粒径5～100rim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。C)，折射率为1．53～1．56(样品厚1mm，波长589．3线膨胀系数为40×10叫K．1左右，经200次一25℃／125℃冷热冲击后损坏率仅4％0A[8|。除直接使用有机硅改性环氧树脂作为封装材料外，还可将有机硅改性环氧树脂与硅树脂等共混后制成LED封装材料。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；然后将其与有机硅改性环氧树脂共混，用六羟基一4一甲基一邻苯二甲酸酐作固化剂，辛酸亚锡作固化促进剂，加热硫化成型，获得折射率可调(1．2～1．6)的封装材料。该材料在人工老化机中经波长380的光波辐射500h或在150℃下经波长400～nm的紫