封裝用有機(jī)硅材料的制備及性能研究

熱設(shè)計 2025-07-07

來源：冶金與材料

新型LED照明光源無論是在能源節(jié)約或是減少環(huán)境污染等眾多方面均有著傳統(tǒng)照明光源所無法達(dá)到的優(yōu)勢,故針對新型LED照明光源的應(yīng)用與研究,將是解決全球能源危機(jī)的重要手段?隨著全球科技的不斷發(fā)展,使得功率型白光LED制造技術(shù)也有了較為顯著的發(fā)展,所以在先進(jìn)技術(shù)的支撐下,使得如今的LED照明光源無論是在發(fā)光的效率?亮度或是功率等諸多方面均有了顯著的提升?因此,為保障照明安全,首要之務(wù)便是要使用高折光指數(shù)且具有較強(qiáng)耐紫外與耐熱老化能力的低應(yīng)力封裝材料,以此方案有助于提升照明器件的光輸入功率與使用壽命?

1封裝用有機(jī)硅材料的制備

就目前而言,國內(nèi)使用的封裝材料大多數(shù)以環(huán)氧樹脂為主,而基于環(huán)氧樹脂本身的特性,其在固化后不但會呈現(xiàn)出極高的交聯(lián)密度,也會因材料本身較大的內(nèi)應(yīng)力而呈現(xiàn)出較強(qiáng)的脆性,繼而使得封裝材料無法承受較大的沖擊?經(jīng)相關(guān)實驗研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)環(huán)氧樹脂處于150℃左右的環(huán)境時,其透明度便會降低,進(jìn)而削弱LED的光輸出,而在135-145攝氏度的環(huán)境下,樹脂又將出現(xiàn)嚴(yán)重退化的現(xiàn)象,繼而減少LED燈的使用壽命?除此之外,若環(huán)氧樹脂遭遇強(qiáng)大電流還會因此而碳化,繼而使得器件表面形成導(dǎo)電通道并最終導(dǎo)致器件失效?相比環(huán)氧樹脂,有機(jī)硅于LED器件中的應(yīng)用有著相對穩(wěn)定的性能,加之該材料本身所具有的耐熱與耐候性,所以能保證長期使用后仍具備良好的透明性,但因此項材料本身的價格較為昂貴,故使得該相關(guān)器件的造價也偏高,尤其是對大功率的LED而言,其造價更是不菲,這便直接影響到了大功率LED器件的規(guī)?；a(chǎn)?而如今,我們又在有機(jī)硅的基礎(chǔ)上研究出了另一封裝材料,即加成型有機(jī)硅橡膠,針對此新封裝材料,僅相關(guān)實驗表明,此材料不僅有著較高的純度與透明性,由于材料本身的特性還具有阻燃功能,不僅如此,該材料在硫化過程中并不會產(chǎn)生其他的副產(chǎn)物,加之收縮率極低所以適合作為白光LED器件的封裝材料?

1.1有機(jī)硅主鏈耐熱性

因Si-O-Si屬于“無機(jī)結(jié)構(gòu)”,加之其鍵能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出C-C鍵能,具體可達(dá)到462kj/mol,所以能保證有機(jī)硅聚合物較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性?與此同時,基于Si與O原子之間的電負(fù)性差異極大,加之鍵本身有存在較強(qiáng)的極性,故能在屏蔽鏈烴基同時提高氧化穩(wěn)定性,以免有機(jī)硅聚合物在不完全燃燒的情況下生成二氧化硅,繼而導(dǎo)致自熄現(xiàn)象發(fā)生?

1.2有機(jī)硅封裝材料的制備

文章針對有機(jī)硅封裝材料的制備所選用的固化劑為甲基六氫苯酐?根據(jù)固化劑的用量計算公式,即W=168.19*EV?其中,EV為環(huán)氧值,168.19則是固化劑的摩爾質(zhì)量?在三乙胺促進(jìn)劑的促進(jìn)作用下,使之與有機(jī)硅融合形成苯基環(huán)氧基有機(jī)硅聚合物,在電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱的作用下便可達(dá)到固化的效果?

2封裝用有機(jī)硅材料的性能的影響因素

2.1催化劑種類選擇

影響聚縮反應(yīng)與產(chǎn)物性能的關(guān)鍵因素之一便是催化劑,而鑒于有機(jī)硅封裝材料的制備過程所需關(guān)注的光學(xué)透明度亦屬于產(chǎn)物性能的范疇,故針對有機(jī)硅封裝材料的制備,需務(wù)必對催化劑及其用量對產(chǎn)物性能的影響給予高度關(guān)注?

就LED的制備而言,包含NaOH一類的催化劑雖可在固化后得到具有較高透明度的有機(jī)硅封裝材料,但因催化劑與產(chǎn)物的分離過程十分復(fù)雜,故此方法并不適用于LED的大規(guī)模制備,對此,若改以堿性陰離子交換樹脂催化法,則處理的過程則相對較為簡單,最重要的供需也僅是通過過濾器將催化劑從反應(yīng)體系中分離出來,以此既環(huán)保又能達(dá)到降低成本的功效?

2.2反應(yīng)溫度對有機(jī)硅封裝材料的合成及性能影響

影響縮聚反應(yīng)與產(chǎn)物性能的另一重要因素當(dāng)屬溫度,且溫度對縮聚反應(yīng)的影響尤為顯著?為確保有機(jī)硅封裝材料的良好性能,關(guān)鍵便是要對縮聚反應(yīng)過程中的溫度因素予以合理控制,如溫度為20℃的情況下,此時催化劑活性較低,會導(dǎo)致有機(jī)硅內(nèi)KH560與DPSD呈現(xiàn)出彼此分離的狀態(tài),而后,隨著溫度的逐漸升高,苯基環(huán)氧基有機(jī)硅聚合物中的折射率與粘度提升,將使得環(huán)氧值持續(xù)下降,而當(dāng)環(huán)氧值下降到一定程度后,便會降低產(chǎn)物的交聯(lián)密度,從而不利于固化封裝材料熱穩(wěn)定性的提升?而當(dāng)溫度達(dá)到40℃時,據(jù)紅墨水實驗結(jié)果顯示,材料的紅墨水滲透性十分明顯,而在其他溫度下則無明顯的現(xiàn)象發(fā)生?因此,綜合考慮之下,應(yīng)將溫度控制在50℃左右,以此為后續(xù)研究反映的溫度條件提供支撐?

3結(jié)語

基于強(qiáng)堿性陰離子D296R的催化作用,將促進(jìn)KH560與DPSD的融合,由此生成具有苯基與環(huán)氧基團(tuán)高折光指數(shù)的有機(jī)硅聚合物?而后50℃的環(huán)境下持續(xù)發(fā)生反應(yīng)12h,以此證明有機(jī)硅封裝材料具有較強(qiáng)的耐熱性能,這對LED器件的制作無疑是十分關(guān)鍵的?除此之外,當(dāng)苯基環(huán)氧基有機(jī)硅聚合物的折光指數(shù)為1.547時,有機(jī)硅封裝材料的粘度與分子質(zhì)量均最為適宜,且其透光度可達(dá)到95%以上?由此可見,有機(jī)硅封裝材料于LED封裝領(lǐng)域中確有良好的應(yīng)用前景,故加大對LED封裝用有機(jī)硅材料的制備與性能的研究亦將具有極強(qiáng)的現(xiàn)實意義?