硅橡膠材料是否適用于LED封裝

文章來源:恒光電器

發布時間:2016-03-22

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在全球能源緊缺、環境堪憂的21世紀，LED以其高效節能環保的特性，國際資訊，在照明領域獲得了前所未有的機遇。LED發光二極管(Light Emitting Diode，簡寫為LED)是一種可將電能轉變為光能的半導體發光器件，屬于固態光源。與傳統的白熾燈等相比，LED光源具有亮度高、壽命長、省電、無污染、靈活、耐沖擊等無可比擬的優點。研究報告稱，美國如果55%的白熾燈和日光燈被LED取代，每年可節省350億美元電費和減少7.55億噸二氧化碳排放量。日本100%的白熾燈換成LED，可減少1～2座核電站發電量，每年可節省10億公升以上原油消耗。LED燈憑著顯著優勢，LED-T5一體化燈管，LED射燈，必將引發人類照明史上繼白熾燈、熒光燈之后新的照明革命。

近年來，伴隨LED芯片技術的飛速發展以及相關驅動電路的成熟， led亮化工程，LED照明企業，大功率白光LED不僅逐漸成為建筑照明的寵兒，也越來越向家用照明邁進。然而，LED封裝技術中存在的某些問題制約了LED在照明領域的進一步發展，LED燈管，它的亮度高、壽命長、省電等節能優點無法真正體現。封裝的基本任務是，在保護LED芯片不受外界環境干擾的前提下，將外引線連接到LED芯片的電極上，并且提高發光率。現今封裝技術的首要難點是封裝材料散熱不好和發光率差等。封裝材料的溫度來自LED芯片工作產生的熱量累加熒光粉輻射發光后所釋放的熱量，而提高發光率的關鍵正是在于封裝材料和熒光粉的選擇與應用。由于硅橡膠具有良好的熱穩定性和光學特征，當今國際各大LED制造商主要選用雙組分透明硅橡膠作為封裝材料。但是，硅橡膠熱穩定性雖好，導熱性卻差，LED工作一段時間后，大部分熱量積聚在硅橡膠材料中難以散發，高質量，ROSH認證，導致材料快速老化。目前為止，很多關于LED照明產品失效的報告都與硅橡膠材料老化有關。正是由于對硅橡膠的老化機理，分子結構與光學特征之間的關系了解得不夠透徹，國際各大LED照明公司還無法在他們的產品說明中對LED的壽命進行準確預測，延遲了LED產品的真正普及使用。

硅橡膠用作LED封裝材料的另一問題是，由于硅橡膠與LED芯片在力學特征上存在顯著不同，辦公照明，工程照明，內部高溫會導致它從LED芯片上自行剝離并最終影響到發光率。蔡博士在國際著名微流體雜志《微流體和納流體》( Microfluidic and Nanofluidic)上刊登的論文《針對硅橡膠組成的各種基底的微流體裝置的成本控制及可靠的粘連方法》“Cost-effective and reliable sealing method for PDMS(PolyDiMethylSiloxane) based microfluidic devices with various substrates”就這一問題提出了解決方案。他通過對硅橡膠聚合反應的研究，分析出加入何種分子會對硅橡膠聚合反應有顯著性的影響。同時，通過力學測試和電子行業標準老化測試的證實，蔡博士總結并開發出一種以硅氧烷基材料為主，可廣泛應用于各種基底的可耐高溫、酸、堿等惡劣條件的粘連劑配方。這種粘連劑只需通過簡單的噴涂或者旋涂即可粘連在各種基底上，10～20納米的厚度就能保證硅橡膠與芯片基底形成非常牢固的化學粘連。由于粘連劑本身也是硅氧烷材料，綠色照明，不會影響到硅橡膠的光學特征，因此非常適合于LED封裝。

在LED上中下游產業鏈中，封裝是連接產業與市場的重要紐帶。LED封裝涉及到光、熱、電、高分子材料等領域的知識，是一個綜合復雜的課題，酒店led照明，也是LED照明普及應用急待解決的問題。用于封裝的硅橡膠材料等一直是影響LED質量與壽命的主要因素，只有通過對它深入的了解與分析，才能更好地解決LED封裝的難題。我們相信，在材料科學家和LED研究人員的不懈努力下，LED燈管，LED照明將大放光彩，戶外照明，CE認證，在真正意義上為人類節能減排做出貢獻。

 

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