目前，LED产业已进入大功率、高亮度的高速发展时期。与传统光源相比，LED的优点突出，消耗的电能仅是传统光源的1/10；而在恰当的电流和电压下，LED的使用寿命完全可达10万小时；基本上是一块很小的晶片被封装在高分子材料里面，非常的小，非常的轻；LED是由无毒材料制成，不像荧光灯含水银会造成污染，可以回收再利用等等。凭借以上自身优势，目前LED在背光源、显示屏、交通讯号显示光源等方面得到了广泛的应用。随着亮度和功率的不断提升，LED取代白炽灯等照明光源已成为照明领域的大势所趋，大功率高亮度白光LED的发明，被业界称为继取火照明、爱迪生发明电灯之后的“照明领域的第三次革命”。
据报道，我国功率型和大功率LED已达到国际产业化先进水平。下游器件的封装实现了大批量生产，已成为世界重要的LED封装基地。在LED产业中外延片和芯片的研究生产进展迅速，却相对忽视了对封装材料的研究。长久以来，LED封装的制程没有太大的改变，封装材料一直没有革命性的突破。
我国在LED封装材料和工艺方面的研究和生产起步较晚、品种少，技术水平和生产规模与国际水平有较大差距，现在仅有小功率LED用环氧树脂类封装材料。当前，高端LED器件和大功率LED封装用有机硅类材料均需进口，价格昂贵，极大地制约了我国LED产业的发展。目前，国内和有机硅材料相关的研究单位和生产企业对LED封装行业缺乏了解，对LED封装用有机硅材料相关产品的研发工作开展较少。已有国产有机硅封装材料以低端市场为主，价格便宜，但是由于资金和技术缺乏，产品耐老化性能较差。而高端封装企业对材料在耐热性、耐紫外光辐射性、折射率、透光率等方面有更高的要求。
一、LED用封装材料的性能要求
LED用封装材料一方面要满足封装工艺的要求，另外一方面要满足LED的工作要求。目前，环氧树脂在国内封装材料市场占了较大比例，由于树脂本身具有优异的电绝缘性、密着性、介电性能、透明性，且粘结性好；同时贮存稳定、配方灵活、操作简便，但是较高的工作温度和紫外线辐射使环氧树脂的透明度严重下降，很难满足大功率LED封装的要求，许多专家甚至认为，封装材料和工艺的落后已对LED产业的发展起到了瓶颈作用。
1、封装工艺对于材料的性能要求
为了满足LED实际装配的操作工艺的需要，封装材料要具有合适的粘度、粘结性和耐温性，包括：
（1）固化前的物理特性、固化后的一般特性。
固化前的物理性质与操作性相关，其中粘度与固化特性尤为重要。由于聚合物材料的高膨胀率影响，热固化后，材料冷却之产生明显收缩，导致与周边材料的界面产生应力，继而引发剥离、材料出现裂缝现象，所以尽可能低温固化。
（2）表面粘结性。
封装表面裸露的密封材料具有粘性，会导致密封材料之间相互粘结，这种无法从选材机上剥离的状况会导致可操作性的降低。此外，在使用过程中，也会产生粘住灰尘、降低亮度的情况。从耐剥离、耐裂缝性的方面来看，需要较柔软的封装材料，但一般情况下，越柔软的材料粘性越高，因此，需要一种在这两者之间具有良好平衡性的材料。
（3）无铅逆流性。
近年对无铅焊锡表面处理的要求越来越高，这也表明了对封装材料的耐热性要求越来越高。在高温逆流情况下，会产生因着色、剧烈热变化引发的剥离、裂缝、钢丝断裂等。
2、光透过率
LED封装材料对可视光的吸收会导致取光率降低，封装材料要具有低吸光率、高透明性。相对环氧树脂来说，有机硅树脂透明性更为出色。在紫外光区有机硅树脂类封装材料的透过率可以达到95%以上，使LED器件的光透过率和发光强度得到大幅提高。
3、折射率
LED芯片与封装材料之间的折射率的差别会对取光率有很大的影响，因此提高材料的折射率，让它尽可能地接近LED芯片的折射率，有利于光的透过。一般来说，LED芯片的折射率（ｎ＝2.2～2.4）远高于有机硅封装材料的折射率（ｎ＝1.41），当芯片发光经过封装材料时，会在其界面上发生全反射效应，造成大部分的光线反射回芯片内部，无法有效导出，亮度效能直接受损。为解决此问题，必须提高封装材料的折射率来减小全反射损失。有研究指出，随着封装材料折射率的增加，将可使LED亮度获得增加，就红光LED器件而言，当封装材料折射率为1.7时，外部取光效率可提升44％。因此开发高折射率透明材料以缩小芯片与封装材料间的折射率差异，其重要性显而易见。
4、耐热老化和耐光老化性能
在大功率高亮度LED中，封装材料不仅会受到很强烈的光照，还受到芯片散热的影响，因此，封装材料需要同时具备耐光性和耐热性。即使长时间暴露在高温环境下，密封材料也要求保证不变色、物理性质稳定。
二、功率型LED封装材料的研究现状
更多精彩内容请见《LED专刊》，订阅咨询：0755-86149050
关注我们
公众号：china_tp
微信名称：亚威资讯
显示行业顶级新媒体
扫一扫即可关注我们
