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白光LED用Mould材料
点击次数:1136 发布时间:2008/9/3 10:43:56
LED封装用环氧树脂主要成份是Bis-Phenol A Glycigeru Ather,虽然环氧树脂含有可吸收紫外线的芳香族,不过Bis-Phenol A Glycigeru Ather吸收紫外线之后,会氧化产生Carbonyl基并形成发色团造成树脂变色(图15),此外环氧树脂遇热后也会变色,进而造成端波长领域的穿透率下跌,该现象对蓝光与白光LED发光光度影响极大,不过对红光LED尚未构成问题。
笔者以Bis-Phenol A Glycigeru Ather为主要成份,制作LED封装用环氧树脂平板(厚5mm),并经过72小时热处理,接着再用波长为340nm荧光灯Q-UV Tester,进行紫外线照射实验,其结果如图4所示。虽然环氧树脂的光线穿透率,会随着热处理与紫外线照射降低,尤其在短波长领域穿透率下跌明显,不过一旦超过600nm范围,穿透率的跌幅就比较少(图16),换句话说为防止紫外线劣化,未来必需开发不需使用Bis-Phenol A Glycigeru Ather的方法。
一般防止紫外线劣化的方法可分为让紫外线完全穿透,与利用紫外线吸收剂将紫外线转换成热能排出两种方式,前者单纯利用不会吸收紫外线的材料建构环氧树脂,虽然该方式理论上几乎无法实现,不过若以脂环式环氧树脂与添加氢的Bis-Phenol A Glycigeru Ather等紫外线吸收量较低的材料作为主成份,再与紫外线吸收量较低的硬化促进剂组合,就可以大幅降低树脂本身的紫外线吸收量;后者方式除了如何维持紫外线吸收剂的性能之外,bleed out的蒸散问题也令人担忧。此外为有效将热能排出,因此必需充分确保LED的散热结构,其结果反而造成LED的结构设计受到很大的限制。
添水Bis-Phenol A Glycigeru Ather的酸无水硬化物 笔者为刻意降低环氧树脂的紫外线吸收,同时基于开发新型树脂等目的,以添水Bis-Phenol A Glycigeru Ather为中心,进行树脂成份调配检讨。
首先进行酸无水物硬化系的硬化剂选定作业,虽然硬化促进剂决定树脂的硬化速度,不过大部份的 硬化促进剂都具备强大的紫外线吸收能力,因此后决定选用Mehylhexahydro无水Phtharu酸,藉此探讨硬化促进剂结构,以及硬化剂的紫外线劣化影响。此处使用的硬化促进剂是与Bis-Phenol A Glycigeru Ather,可组合变成透明状硬化物。如表1所示若使用Benzyl Dimethyl Amine时,硬化化不久就会着色,成为唯一的缺失之外,硬化物几乎是完全透明。
紫外线照射后依旧能维持高穿透率,而且紫外线劣化少的是磷系促进剂(9),使用Tetra Phenyl Phosphene Bromide(7)的case,紫外线劣化非常明显,主要原因是(7)拥挤的四个芳香族环所造成。接着检讨耐热性,Bis-Phenol A Glycigeru Ather(1)广被使用的理由首推芳香族环造成的高热稳定性。为确保密封半导体的树脂能具备焊接与动作时的稳定性,密封树脂具备某种程度的耐热性,已经成为不可或缺性能指针之一。
虽然一般的酸无水物硬化的玻璃转移点为1300C,不过添水Bis A的Cyclohexan环的稳定性比芳香族环低,如果单独进行酸无水物硬化时,它的玻璃转移点大约是1000C左右,此时不但会有可*性的问题,甚至还有发生热变色之虞。此处基于高耐热性等考虑,因此将玻璃转移点较大的脂环式环氧树脂(DICELL化学工业)添加于YX8000,并利进行硬化物高温放置试验,根据实验结果证实环氧树脂有变色之虞;此外若添加10wt%CEL2021P,硬化的玻璃转移点可提高至1300C。如图17所示随着CEL2021浓度的增加,初期着色也会随着提高穿透率则稍微降低,不过高温放置后CEL2021的浓度若超过10wt%,穿透率会明显降低黄色度则大幅增加。
紫外型白光LED用封装树脂
环氧树脂
接着要素检讨有关氧化防止剂与紫外线吸收剂。虽然利用氧化防止剂可以抑制热变色,不过紫外线劣化会增高,添加紫外线吸收剂则会促进热变色,如果添加某种氧化防止剂却可以减少热变色,同时又不会产生紫外线劣化现象。由图18的穿透频谱可知,因热与紫外线所造成的变色可大幅降低。
近几年表面封装型LED的需求不断增加,不过使用酸无水物硬化环氧树脂时,却面临由于酸水物蒸发有发体积收缩之虞。理论上酸无水物硬化比较适合厚度较厚的炮弹型LED,并不适用于涂装较薄的LED。虽然环氧树脂的紫外线cation硬化已经成为目前涂装的主流,然而类似LED具有相当厚度的硬化物,紫外线却无法均匀扩散至所有角落因此未被采用。
90年代出现利用热进行活性化的Cation重合触媒,之后经过改良才变成透明硬化物。由于热Cation硬化是在一定温度的前提下进行选择性树脂硬化,因此又称为潜在性触媒,该树脂大特征是可作单液储存。近表面封装方式有增加的趋势,因此树脂厂商基于高附加价值等考虑,已将上述树脂商品化,同时还获得部份LED封装厂商的采用。由于Cation应用Epoxy Oligomer时的百分比超过95%,所以使用时只需添加数%的触媒即可,换句话说该树具酸 无水物硬化不易降低 的树脂内二重结合的特性,一般认为未来还可利用分子设计开发高性能的材料,此外各树脂厂商也正式着手开发紫外LED专用的树脂。
Silicon系树脂
由于环氧树脂无法完全去除紫外线的吸收,因此Silicon系树脂被认为是封装紫外LED佳材料,不过Silicon系树脂的接着性、强度与折射率等问题仍有待解决,例如添加Phenyl基虽然可以获得折射率的Silicon,不过Phenyl基的紫外线劣化问题却受到很大的质疑。此外基于希望同时能获得Silicon系树脂的耐紫外线性能与环氧树脂的接着性等考虑,因此图7具备Epoxy基Siloxane诱导体再度受到嘱目,为了提高Silicon树脂的接着性,因此市面上陆续出现类似Silane Coupling剂与离型纸专用Silicon树脂。此外Crivello则使用与环氧树脂的光学Cation硬化剂相同的Onium塩,当作紫外线硬化型Silicon树脂,进而获得具备Epoxy基的Silicon树脂。
笔者以Bis-Phenol A Glycigeru Ather为主要成份,制作LED封装用环氧树脂平板(厚5mm),并经过72小时热处理,接着再用波长为340nm荧光灯Q-UV Tester,进行紫外线照射实验,其结果如图4所示。虽然环氧树脂的光线穿透率,会随着热处理与紫外线照射降低,尤其在短波长领域穿透率下跌明显,不过一旦超过600nm范围,穿透率的跌幅就比较少(图16),换句话说为防止紫外线劣化,未来必需开发不需使用Bis-Phenol A Glycigeru Ather的方法。
一般防止紫外线劣化的方法可分为让紫外线完全穿透,与利用紫外线吸收剂将紫外线转换成热能排出两种方式,前者单纯利用不会吸收紫外线的材料建构环氧树脂,虽然该方式理论上几乎无法实现,不过若以脂环式环氧树脂与添加氢的Bis-Phenol A Glycigeru Ather等紫外线吸收量较低的材料作为主成份,再与紫外线吸收量较低的硬化促进剂组合,就可以大幅降低树脂本身的紫外线吸收量;后者方式除了如何维持紫外线吸收剂的性能之外,bleed out的蒸散问题也令人担忧。此外为有效将热能排出,因此必需充分确保LED的散热结构,其结果反而造成LED的结构设计受到很大的限制。
添水Bis-Phenol A Glycigeru Ather的酸无水硬化物 笔者为刻意降低环氧树脂的紫外线吸收,同时基于开发新型树脂等目的,以添水Bis-Phenol A Glycigeru Ather为中心,进行树脂成份调配检讨。
首先进行酸无水物硬化系的硬化剂选定作业,虽然硬化促进剂决定树脂的硬化速度,不过大部份的 硬化促进剂都具备强大的紫外线吸收能力,因此后决定选用Mehylhexahydro无水Phtharu酸,藉此探讨硬化促进剂结构,以及硬化剂的紫外线劣化影响。此处使用的硬化促进剂是与Bis-Phenol A Glycigeru Ather,可组合变成透明状硬化物。如表1所示若使用Benzyl Dimethyl Amine时,硬化化不久就会着色,成为唯一的缺失之外,硬化物几乎是完全透明。
紫外线照射后依旧能维持高穿透率,而且紫外线劣化少的是磷系促进剂(9),使用Tetra Phenyl Phosphene Bromide(7)的case,紫外线劣化非常明显,主要原因是(7)拥挤的四个芳香族环所造成。接着检讨耐热性,Bis-Phenol A Glycigeru Ather(1)广被使用的理由首推芳香族环造成的高热稳定性。为确保密封半导体的树脂能具备焊接与动作时的稳定性,密封树脂具备某种程度的耐热性,已经成为不可或缺性能指针之一。
虽然一般的酸无水物硬化的玻璃转移点为1300C,不过添水Bis A的Cyclohexan环的稳定性比芳香族环低,如果单独进行酸无水物硬化时,它的玻璃转移点大约是1000C左右,此时不但会有可*性的问题,甚至还有发生热变色之虞。此处基于高耐热性等考虑,因此将玻璃转移点较大的脂环式环氧树脂(DICELL化学工业)添加于YX8000,并利进行硬化物高温放置试验,根据实验结果证实环氧树脂有变色之虞;此外若添加10wt%CEL2021P,硬化的玻璃转移点可提高至1300C。如图17所示随着CEL2021浓度的增加,初期着色也会随着提高穿透率则稍微降低,不过高温放置后CEL2021的浓度若超过10wt%,穿透率会明显降低黄色度则大幅增加。
紫外型白光LED用封装树脂
环氧树脂
接着要素检讨有关氧化防止剂与紫外线吸收剂。虽然利用氧化防止剂可以抑制热变色,不过紫外线劣化会增高,添加紫外线吸收剂则会促进热变色,如果添加某种氧化防止剂却可以减少热变色,同时又不会产生紫外线劣化现象。由图18的穿透频谱可知,因热与紫外线所造成的变色可大幅降低。
近几年表面封装型LED的需求不断增加,不过使用酸无水物硬化环氧树脂时,却面临由于酸水物蒸发有发体积收缩之虞。理论上酸无水物硬化比较适合厚度较厚的炮弹型LED,并不适用于涂装较薄的LED。虽然环氧树脂的紫外线cation硬化已经成为目前涂装的主流,然而类似LED具有相当厚度的硬化物,紫外线却无法均匀扩散至所有角落因此未被采用。
90年代出现利用热进行活性化的Cation重合触媒,之后经过改良才变成透明硬化物。由于热Cation硬化是在一定温度的前提下进行选择性树脂硬化,因此又称为潜在性触媒,该树脂大特征是可作单液储存。近表面封装方式有增加的趋势,因此树脂厂商基于高附加价值等考虑,已将上述树脂商品化,同时还获得部份LED封装厂商的采用。由于Cation应用Epoxy Oligomer时的百分比超过95%,所以使用时只需添加数%的触媒即可,换句话说该树具酸 无水物硬化不易降低 的树脂内二重结合的特性,一般认为未来还可利用分子设计开发高性能的材料,此外各树脂厂商也正式着手开发紫外LED专用的树脂。
Silicon系树脂
由于环氧树脂无法完全去除紫外线的吸收,因此Silicon系树脂被认为是封装紫外LED佳材料,不过Silicon系树脂的接着性、强度与折射率等问题仍有待解决,例如添加Phenyl基虽然可以获得折射率的Silicon,不过Phenyl基的紫外线劣化问题却受到很大的质疑。此外基于希望同时能获得Silicon系树脂的耐紫外线性能与环氧树脂的接着性等考虑,因此图7具备Epoxy基Siloxane诱导体再度受到嘱目,为了提高Silicon树脂的接着性,因此市面上陆续出现类似Silane Coupling剂与离型纸专用Silicon树脂。此外Crivello则使用与环氧树脂的光学Cation硬化剂相同的Onium塩,当作紫外线硬化型Silicon树脂,进而获得具备Epoxy基的Silicon树脂。
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