LED封裝材料基礎知識

1、LED封裝材料基礎知識LED封裝材料主要有環(huán)氧樹脂，聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃，有機硅材料等高透明材料。其中聚碳酸脂，聚甲基丙烯酸甲脂，玻璃等用作外層透鏡材料；環(huán)氧樹脂，改性環(huán)氧樹脂，有機硅材料等，主要作為封裝材料，亦可作為透鏡材料。而高性能有機硅材料將成為高端LED封裝材料的封裝方向之一。下面將主要介紹有機硅封裝材料。提高LED封裝材料折射率可有效減少折射率物理屏障帶來的光子損失，提高光量子效率，封裝材料的折射率是一個重要指標，越高越好。提高折射率可采用向封裝材料中引入硫元素，引入形式多為硫醚鍵、硫脂鍵等，以環(huán)硫形式將硫元素引入聚合物單體，并以環(huán)硫基團為反應基團進行聚合則是一種較新的方

2、法。最新的研發(fā)動態(tài)，也有將納米無機材料與聚合物體系復合制備封裝材料，還有將金屬絡合物引入到封裝材料，折射率可以達到1.6-1.8，甚至2.0，這樣不僅可以提高折射率和耐紫外輻射性，還可提高封裝材料的綜合性能。一、膠水基礎特性1.1有機硅化合物-聚硅氧烷簡介有機硅封裝材料主要成分是有機硅化合物。有機硅化合物是指含有Si-O鍵、且至少有一個有機基是直接與硅原子相連的化合物，習慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機基與硅原子相連接的化合物也當作有機硅化合物。其中，以硅氧鍵（-Si-0-Si-）為骨架組成的聚硅氧烷，是有機硅化合物中為數(shù)最多，研究最深、應用最廣的一類，約占總用量的90%以上。1.1.1結(jié)

3、構其結(jié)構是一類以重復的Si-O鍵為主鏈，硅原子上直接連接有機基團的聚合物，其通式為R-（Si R R -O）n- R”，其中，R、R、R”代表基團，如甲基，苯基，羥基，H，乙烯基等；n為重復的Si-O鍵個數(shù)（n不小于2）。有機硅材料結(jié)構的獨特性：（1） Si原子上充足的基團將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來；（2） C-H無極性，使分子間相互作用力十分微弱；（3） Si-O鍵長較長，Si-O-Si鍵鍵角大。（4） Si-O鍵是具有50離子鍵特征的共價鍵（共價鍵具有方向性，離子鍵無方向性）。1.1.2性能由于有機硅獨特的結(jié)構，兼?zhèn)淞藷o機材料與有機材料的性能，具有表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體

4、滲透性高等基本性質(zhì)，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優(yōu)異特性。推薦精選耐溫特性：有機硅產(chǎn)品是以硅氧（SiO）鍵為主鏈結(jié)構的，CC鍵的鍵能為347kJ/mol，SiO鍵的鍵能在有機硅中為462kJ/mol，所以有機硅產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性高，高溫下（或輻射照射）分子的化學鍵不斷裂、不分解。有機硅不但可耐高溫，而且也耐低溫，可在一個很寬的溫度范圍內(nèi)使用。無論是化學性能還是物理機械性能，隨溫度的變化都很小。耐候性：有機硅產(chǎn)品的主鏈為SiO，無雙鍵存在，因此不易被紫外光和臭氧所分解。有機硅具有比其他高分子材料更好的熱穩(wěn)定性以及耐輻照和耐候能力。有機硅中

5、自然環(huán)境下的使用壽命可達幾十年。電氣絕緣性能：有機硅產(chǎn)品都具有良好的電絕緣性能，其介電損耗、耐電壓、耐電弧、耐電暈、體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)等均在絕緣材料中名列前茅，而且它們的電氣性能受溫度和頻率的影響很小。因此，它們是一種穩(wěn)定的電絕緣材料，被廣泛應用于電子、電氣工業(yè)上。有機硅除了具有優(yōu)良的耐熱性外，還具有優(yōu)異的拒水性，這是電氣設備在濕態(tài)條件下使用具有高可靠性的保障。生理惰性：聚硅氧烷類化合物是已知的最無活性的化合物中的一種。它們十分耐生物老化，與動物體無排異反應，并具有較好的抗凝血性能。低表面張力和低表面能：有機硅的主鏈十分柔順，其分子間的作用力比碳氫化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氫

6、化合物粘度低，表面張力弱，表面能小，成膜能力強。這種低表面張力和低表面能是它獲得多方面應用的主要原因：疏水、消泡、泡沫穩(wěn)定、防粘、潤滑、上光等各項優(yōu)異性能。1.1.3有機硅化合物的用途由于有機硅具有上述這些優(yōu)異的性能，因此它的應用范圍非常廣泛。它不僅作為航空、尖端技術、軍事技術部門的特種材料使用，而且也用于國民經(jīng)濟各行業(yè)，其應用范圍已擴到：建筑、電子電氣、半導體、紡織、汽車、機械、皮革造紙、化工輕工、金屬和油漆、醫(yī)藥醫(yī)療等行業(yè)。其中有機硅主要起到密封、粘合、潤滑、絕緣、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等功能。隨著有機硅數(shù)量和品種的持續(xù)增長，應用領域不斷拓寬，形成化工新材料界獨樹一幟的重要

7、產(chǎn)品體系，許多品種是其他化學品無法替代而又必不可少的。1.2 LED封裝用有機硅材料特性簡介LED封裝用有機硅材料的要求：光學應用材料具有透光率高，熱穩(wěn)定性好，應力小，吸濕性低等特殊要求，一般甲基類型的硅樹脂25時折射率為1.41左右，而苯基類型的硅樹脂折射率要高，可以做到1.54以上，450 nm波長的透光率要求大于95。在固化前有適當?shù)牧鲃有?，成形好；固化后透明、硬度、強度高，在高濕環(huán)境下加熱后能保持透明性。主要技術指標有：折射率、粘度、透光率、無機離子含量、固化后硬度、線性膨脹系數(shù)等等。1.2.1 材料光學透過率特性推薦精選石英玻璃、硅樹脂和環(huán)氧樹脂的透過率如圖1 所示。硅樹脂和環(huán)氧樹脂

8、先注入模具, 高溫固化后脫模, 形成厚度均勻為5 mm 的樣品?？梢钥吹? 環(huán)氧樹脂在可見光范圍具有很高的透過率, 某些波長的透過率甚至超過了95% , 但環(huán)氧樹脂在紫外光范圍的吸收損耗較大, 波長小于380 nm 時, 透過率迅速下降。硅樹脂在可見光范圍透過率接近92%, 在紫外光范圍內(nèi)要稍低一些, 但在320 nm時仍然高于88%, 表現(xiàn)出很好的紫外光透射性質(zhì); 石英玻璃在可見光和紫外圖1 5 種不同封裝材料的光透過率光范圍的透過率都接近95%, 是所有材料里面紫外光透過率最高的。對于紫外LED封裝, 石英玻璃具有最高的透過率, 有機硅樹脂次之, 環(huán)氧樹脂較差。然而盡管石英玻璃紫外光透過率

9、高, 但是其熱加工溫度高, 并不適用于LED芯區(qū)的密封, 因此在LED封裝工藝中石英玻璃一般僅作為透鏡材料使用。由于石英玻璃的耐紫外光輻射和耐熱性能已經(jīng)有很多報道 , 僅對常用于密封LED芯區(qū)的環(huán)氧樹脂和有機硅樹脂的耐紫外光輻射和耐熱性能進行研究。1.2.2耐紫外光特性研究了環(huán)氧樹脂A 和B 以及有機硅樹脂A 和B 在封裝波長為395 nm和375 nm 的LED 芯片時的老化情況, 如圖2所示。實驗中, 每個LED的樹脂涂層厚度均為2 mm?？梢钥吹? 環(huán)氧樹脂材料耐紫外光輻射性能都較差, 連續(xù)工作時, 紫外LED輸出光功率迅速衰減, 100 h 后輸出光功率均下降到初始的50% 以下; 2

10、00 h 后, LED 的輸出光功率已經(jīng)非常微弱。對于脂環(huán)族的環(huán)氧樹脂B, 在375 nm 的紫外光照射下衰減比395 nm時要快, 說明對紫外光波長較為敏感, 由于375 nm的紫外光光子能量較大, 破壞也更為嚴重。雙酚類的環(huán)氧樹脂A 在375 nm 和395 nm 的紫外光照射下都迅速衰減, 衰減速度基本一致。盡管雙酚類的環(huán)氧樹脂A 在375 nm和395 nm時的光透過率要略高于脂環(huán)族類的環(huán)氧樹脂B, 但是由于環(huán)氧樹脂A 含有苯環(huán)結(jié)構, 因此在紫外光持續(xù)照射時,衰減要比環(huán)氧樹脂B 要快。圖2 環(huán)氧樹脂和硅樹脂的紫外老化盡管雙酚類的環(huán)氧樹脂A 在375 nm和395 nm時的光透過率要略高

11、于脂環(huán)族類的環(huán)氧樹脂B, 但是由于環(huán)氧樹脂A 含有苯環(huán)結(jié)構, 因此在紫外光持續(xù)照射時,衰減要比環(huán)氧樹脂B 要快。測量老化前后LED芯片的光功率, 發(fā)現(xiàn)老化后LED 的光功率基本上沒有衰減。這說明, 光功率的衰減主要是由紫外光對環(huán)氧樹脂的破壞引起的。環(huán)氧樹脂是高分子材料, 在紫外線的照射下, 高分子吸收紫外光子,紫外光子光子能量較大, 能夠打開高分子間的鍵鏈。因此, 在持續(xù)的紫外光照射下, 環(huán)氧樹脂的主鏈慢慢被破壞, 導致主鏈降解, 發(fā)生了光降解反應, 性質(zhì)發(fā)生了變化。實驗表明, 環(huán)氧樹脂不適合用于波長小于380 nm的紫外LED芯片的封裝。相對環(huán)氧樹脂, 硅樹脂表現(xiàn)出了良好的耐紫外光特性。經(jīng)過

12、近1 500 h 老化后, LED輸出光功率雖然有不同程度的衰減, 但是仍維持在85%以上, 衰減低于15%。這可能與硅樹脂和環(huán)氧樹脂間的結(jié)構差異有關。硅樹脂的主要結(jié)構包括Si 和O, 主鏈Si-O-Si 是無機的, 而且具有較高的鍵能; 而環(huán)氧樹脂的主鏈主要是C-C 或C-O, 鍵能低于Si-O。由于鍵能較高, 硅樹脂的性能相對要穩(wěn)定。因此, 硅樹脂具有良好的耐紫外光特性。1.2.3 耐熱性LED 封裝對材料的耐熱性提出了更高的要求。從圖3可以看出, 環(huán)氧樹脂和硅樹脂具有較好的承受紫外光輻照的能力。因此, 對其熱穩(wěn)定性進行了研究。圖3 表示這兩種材料在高溫老化后mm- 1厚度時透過率隨時間的

13、變化情況?？梢钥吹? 環(huán)氧樹脂的耐熱性較差, 經(jīng)過連續(xù)6天 的高溫老化后, 推薦精選各個波長的透過率都發(fā)生了較大的衰減, 紫外光范圍的衰減尤其嚴重, 環(huán)氧樹脂樣品顏色從最初的清澈透明變成了黃褐色。圖3 環(huán)氧樹脂和硅樹脂的150 e 高溫老化硅樹脂表現(xiàn)出了優(yōu)異的耐熱性能。在150 e 的高溫環(huán)境下, 經(jīng)過14 days 的老化后, 可見光范圍的樣品mm- 1厚度時透過率只有稍微的衰減, 在紫外光范圍也僅有少量的衰減, 顏色仍然保持著最初的清澈透明。與環(huán)氧樹脂不同, 硅樹脂以Si-O-Si 鍵為主鏈, 由于Si-O 鍵具有較高的鍵能和離子化傾向, 因此具有優(yōu)良的耐熱性。1.2.4光衰特性傳統(tǒng)封裝的

14、超高亮度白光L ED ,配粉膠一般采用環(huán)氧樹脂或有機硅材料。如圖4所示,分別用環(huán)氧樹脂和有機硅材料配粉進行光衰實驗的結(jié)果?？梢钥闯?用有機硅材料配粉的白光L ED 的壽命明顯比環(huán)氧樹脂的長很多。原因之一是用有機硅材料和環(huán)氧樹脂配粉的封裝工藝不一樣, 有機硅材料烘烤溫度較低,時間較短,對芯片的損傷也小;另外, 有機硅材料比環(huán)氧樹脂更具有彈性,更能對芯片起到保護作用。圖4 環(huán)氧樹脂與有機硅材料配粉的白光L ED 光衰特性1.2.5 苯基含量的影響提高LED封裝材料折射率可有效減少折射率物理屏障帶來的光子損失，提高光量子效率，封裝材料的折射率是一個重要指標，越高越好。硅樹脂中苯基含量越大，就越硬，折

15、射率越高（合成的幾乎全苯基的硅樹脂折射率可達1.57），但因熱塑性太大，無實際使用價值，苯基含量一般以20%50%（質(zhì)量分數(shù)）為宜。實驗發(fā)現(xiàn)苯基含量為40%時（質(zhì)量分數(shù)）硅樹脂的折射率約1.51，苯基含量為50%時硅樹脂的折射率大于1.54，如圖5所示。所合成的都是高苯基硅樹脂，苯基含量都在45%以上，其折射率都在1.53以上，其中一些可以達到1.54以上。圖5 硅樹脂的苯基含量（質(zhì)量分數(shù)）與折射率1.3有機硅封裝材料應用原理及分析有機硅封裝材料一般是雙組分無色透明的液體狀物質(zhì)，使用時按A：B=1：1的比例稱量準確，使用專用設備行星式重力攪拌機攪拌，混合均勻，脫除氣泡即可用于點膠封裝，然后將封

16、裝后的部件按產(chǎn)品要求加熱固化即可。有機硅封裝材料的固化原理一般是以含乙烯基的硅樹脂做基礎聚合物，含SiH基硅烷低聚物作交聯(lián)劑，鉑配合物作催化劑配成封裝料，利用有機硅聚合物的SiCHCH2與SiH在催化劑的作用下，發(fā)生硅氫化加成反應而交聯(lián)固化。我們可以用儀器設備來分析表征一些技術指標有如折射率、粘度、透光率、無機離子含量、固化后硬度、線性膨脹系數(shù)等等。1.3.1 紅外光譜分析有機硅聚合物的SiCHCH2與SiH在催化劑的作用下，發(fā)生硅氫化加成反應而交聯(lián)。隨著反應的進行，乙烯基含量和硅氫基的濃度會逐漸減少，直到穩(wěn)定于一定的量，甚至消失。推薦精選可采用紅外光譜儀測量其固化前后不同階段的乙烯基和硅氫基

17、的紅外光譜吸收變化情況2。我們只列舉合成的高苯基乙烯基氫基硅樹脂固化前和固化后的紅外光譜為例：如圖6所示，固化前：3071，3050 cm1是苯環(huán)和CH2=CH-不飽和氫的伸縮振動，2960 cm1是CH3的C-H伸縮振動，2130 cm1是SiH的吸收峰，1590 cm1是CHCH2不飽和碳的吸收峰， 1488 cm1是苯環(huán)的骨架振動，1430，1120 cm1是SiPh的吸收峰，1250 cm1是SiCH3的吸收峰，1060 cm1是Si-O-Si的吸收峰；固化后：2130 cm1處的SiH的吸收峰和1590 cm1處的CHCH2不飽和碳的吸收峰均消失。圖6 高苯基乙烯基氫基硅樹脂的紅外圖

18、譜1.3.2 熱失重分析有機硅主鏈si-0-si屬于“無機結(jié)構”，si-0鍵的鍵能為462kJ/mol，遠遠高于C-C鍵的鍵能347kJ/mol，單純的熱運動很難使si-0鍵均裂，因而有機硅聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性，同時對所連烴基起到了屏蔽作用，提高了氧化穩(wěn)定性。有機硅聚合物在燃燒時會生成不燃的二氧化硅灰燼而自熄。為了分析封裝材料的耐熱性，及硅樹脂對體系耐熱性的影響，我們進行了熱失重分析，如圖7圖8所示，樣品起始分解溫度大約在400，800的殘留量在65以上。封裝材料在400范圍內(nèi)不降解耐熱性好，非常適用于大功率LED器件的封裝。圖7 硅樹脂樹脂體的熱失重曲線圖8 硅樹脂彈性體的熱失重曲線1.

19、3.3 DSC分析我們采用DSC（差示熱量掃描法）分析了硅樹脂固化后的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg。一般，Tg的大小取決于分子鏈的柔性及化學結(jié)構中的自由體積，即交聯(lián)密度，Tg隨交聯(lián)密度的增加而升高，可以提供一個表征固化程度的參數(shù)。我們采用DSC分析了所制備的凝膠體、彈性體、樹脂體的Tg，如表1所示，顯然隨著凝膠體、彈性體、樹脂體的交聯(lián)密度的增加，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg升高。同樣也列舉合成的高苯基乙烯基氫基硅樹脂固化后的差示熱量掃描分析圖譜，如圖9所示，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg約72。封裝應用應根據(jù)封裝實際的需求，選用不同的形態(tài)。表1 有機硅樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg硅樹脂凝膠體彈性體樹脂體Tg-100-20-205

20、3075圖9 高苯基乙烯基氫基硅樹脂DSC分析圖譜1.4有機硅封裝材料的分類及與國外同類產(chǎn)品的對比為了提高LED產(chǎn)品封裝的取光效率，必須提高封裝材料的折射率，以提高產(chǎn)品的臨界角，從而提高產(chǎn)品的封裝取光效率。根據(jù)實驗結(jié)果，比起熒光膠和外封膠折射率都為1.4時，當熒光膠的折射率比外封膠高時，能顯著提高LED產(chǎn)品的出光效率，提升LED產(chǎn)品光通量。目前業(yè)內(nèi)的混熒光粉膠折射率一般為1.5左右，外封膠的折射率一般為1.4左右，故大功率白光LED灌封膠應選取透光率高（可見光透光率大于99%）、折射率高（1.4-1.5）、耐熱性較好（能耐受200的高溫）的雙組分有機硅封裝材料推薦精選LED有機硅封裝材料，固化

21、后按彈性模量劃分，可分為凝膠體，彈性體及樹脂等三大類；按折射率劃分，可分為標準折射率型與高折射率兩大類，見表2：表2 LED有機硅封裝材料的分類序號折射率低彈性模量中彈性模量高彈性模量11.401.45低折射率凝膠體低折射率彈性體低折射率樹脂體21.501.55高折射率凝膠體高折射率彈性體高折射率樹脂體與國外同類產(chǎn)品進行了對比，其參數(shù)如表3表4所示，可知各項性能參數(shù)較接近，經(jīng)部分客戶試用反映良好。表3自制低折色率產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品的比較種類凝膠體（透鏡填充）彈性體（透鏡填充）彈性體（貼片，倒模膠）道康寧OE-6250AP-G1416道康寧6101AP-G1415道康寧6301AP-G2455A

22、/B劑粘度（25）mPas2900/1400(A/B)（1：1）1200/900(A/B)（1：1）20000(單)（單）1100/1400(A/B)（1：1）2800/5000(A/B)（1：3）4000/3000(A/B)（1：1）混合粘度1900110020000120038003500固化條件70/1h2512h或701h701h1502 h2524h或1001h150/1h901h1503 h折光率1.411.411.411.411.411.41透光率959595959595硬度-35(A)20(A)70(A)70(A)表4自制高折色率產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品的比較種類凝膠體彈性體樹脂體道

23、康寧OE-6450AP1550道康寧OE-6550AP2550道康寧OE-6630AP3550A/B劑粘度（25）mPas2900/1400(A/B)（1：1）2000/2000(A/B)（1：1）22000/1100(A/B)（1：1）8000/3500(A/B)（1：1）2100/2300(A/B)（1：3）1500/3000(A/B)（1：1）混合粘度190020004000450022002000推薦精選固化條件100/1h100/1h150/1h150/1h150/1h150/1h折光率1.541.531.541.531.531.53透光率959595959595硬度50針入度60針

24、入度52(A)50(A)35(D)50(D)針對LED封裝行業(yè)的不同部位的具體要求開發(fā)五個應用系列的有機硅材料，不同的封裝要求，在封裝材料的粘度，固化條件，固化后的硬度（或彈性），外觀，折光率等方面有差異。具體分類介紹如下：1.4.1混熒光粉有機硅系列AP-2550項目技術參數(shù)固化前 （A組分）外觀無色透明液體粘度mPas（25）8000固化前 （B組分）外觀無色透明液體粘度mPas（25）3500使用比列1：1混合后粘度mPas（25）4500典型固化條件1501h固化后外觀高透明彈性體硬度（ShoreA）52折射率（25）1.53透光率（、450 nm）95傳統(tǒng)封裝的超高亮度白光L ED

25、,配粉膠一般采用環(huán)氧樹脂或有機硅材料。如圖9所示,分別用環(huán)氧樹脂和有機硅材料配粉進行光衰實驗的結(jié)果?？梢钥闯?用有機硅材料配粉的白光L ED 的壽命明顯比環(huán)氧樹脂的長很多。原因之一是用有機硅材料和環(huán)氧樹脂配粉的封裝工藝不一樣, 有機硅材料烘烤溫度較低,時間較短,對芯片的損傷也小;另外, 有機硅材料比環(huán)氧樹脂更具有彈性,更能對芯片起到保護作用。1.4.2 MODING封裝材料有機硅系列AP-2460項目技術參數(shù)固化前 （A組分）外觀無色透明液體粘度mPas（25）4500固化前 （B組分）外觀無色透明液體粘度mPas（25）3500使用比列1：1混合后粘度mPas（25）4000典型固化條件90

26、1h1503 h固化后外觀高透明彈性體硬度（ShoreA）75折射率（25）1.42透光率（、450 nm）96推薦精選1.4.3TOP貼片封裝材料有機硅系列AP-2455 項目技術參數(shù)固化前 （A組分）外觀無色透明液體粘度mPas（25）4000固化前 （B組分）外觀無色透明液體粘度mPas（25）3000使用比列1：1混合后粘度mPas（25）3500典型固化條件901h1503 h固化后外觀高透明彈性體硬度（ShoreA）70折射率（25）1.42透光率（、450 nm）961.4.4透鏡填充有機硅系列AP-1416項目技術參數(shù)固化前 （A組分）外觀無色透明液體粘度mPas（25）120

27、0固化前 （B組分）外觀無色透明液體粘度mPas（25）900使用比列1：1混合后粘度mPas（25）1100典型固化條件2512h或701h操作時間（25）90min固化后折射率（25）1.41透光率（、450 nm）95錐入度（mm/10）1301801.4.5集成大功率LED有機硅系列AP-3450項目技術參數(shù)固化前 （A組分）外觀無色透明液體粘度mPas（25）3800固化前 （B組分）外觀無色透明液體粘度mPas（25）3600使用比列1：1混合后粘度mPas（25）3500典型固化條件901h1503 h固化后外觀高透明彈性體硬度（ShoreD）32折射率（25）1.42透光率（、

28、450 nm）96推薦精選二、膠水與其它材料之間的關聯(lián)性（含固晶膠）有機硅材料對其他材料沒有腐蝕性，但某些材料會影響封裝材料的固化。固晶膠一般為環(huán)氧樹脂材料，它的固化劑種類很多，如果其中含有N，P，S等元素，會導致封裝材料與固晶膠接觸部分不固化。如果對某一種基材或材料是否會抑制固化存在疑問，建議先做一個相容性實驗來測試某一種特定應用的合適性。如果在有疑問的基材和固化了的彈性體材料界面之間存在未固化的封裝料，說明不相容，會抑制固化。這些最值得注意的物質(zhì)包括：1、有機錫和其它有機金屬化合物2、硫、聚硫化物、聚砜類物或其它含硫物品3、胺、聚氨酯橡膠或者含氨的物品4、亞磷或者含亞磷的物品5、某些助焊劑

29、殘留物有機硅封裝材料有很好的耐濕氣，耐水性及耐油性，但對濃硫酸，濃硝酸等強酸，氨水，氫氧化鈉等強堿，以及甲苯等芳香烴溶劑的抵抗能力差。下表定性的列出有機硅封裝材料耐化學品性。有機硅封裝材料耐化學品性表序號化學品抵抗能力序號化學品抵抗能力1234567891011醋酸（5%）醋酸（濃）鹽酸（濃）硝酸（10%）硝酸（濃）硫酸（30%）硫酸（濃）磷酸（濃）檸檬酸（濃）硬脂酸氨水良差尚可良差良差良良良差1718192021222324252627氯化鐵氯氣二氧化硫硫雙氧水（3%）丙酮氟化烴類汽油氯甲烷四氯化碳乙醇良良良良良差尚可差差差良推薦精選1213141516氫氧化鈉（10%）氫氧化鈉（50%）碳

30、酸鈉水溶液（2%）食鹽水（26%）硫酸銅水溶液（50%）良差良良良28293031甲苯礦物油苯酚水差良良良三、膠水的應用與風險防范3.1使用： A、B兩組分1：1稱量，用行星式重力攪拌機（自公轉(zhuǎn)攪拌脫泡機）攪拌均勻即可點膠。或者在一定溫度下，于10mmHg的真空度下脫除氣泡即可使用。建議在干燥無塵環(huán)境中操作生產(chǎn)。3.2注意事項： A、有機硅封裝材料在稱量，混合，轉(zhuǎn)移，點膠，封裝，固化過程中使用專用設備，避免與其他物質(zhì)混雜帶來不確定的影響。B、某些材料、化學制劑、固化劑和增塑劑可以抑制彈性體材料的固化。這些最值得注意的物質(zhì)包括：B-1、有機錫和其它有機金屬化合物B-2、硫、聚硫化物、聚砜類物或其

31、它含硫物品B-3、胺、聚氨酯橡膠或者含氨的物品B-4、亞磷或者含亞磷的物品B-5、某些助焊劑殘留物如果對某一種基材或材料是否會抑制固化存在疑問，建議先做一個相容性實驗來測試某一種特定應用的合適性。如果在有疑問的基材和固化了的彈性體材料界面之間存在未固化的封裝料，說明不相容，會抑制固化。C、在使用封裝材料時避免進入口眼等部位；接觸封裝材料后進食前需要清洗手；封裝材料不會腐蝕皮膚，因個人的生理特征有差異，如果感覺不適應暫停相關工作或就醫(yī)。D、在LED生產(chǎn)中很可能會產(chǎn)生的問題是芯片封裝時，杯內(nèi)汽泡占有很大的不良比重，但是產(chǎn)品在制作過程中如果汽泡問題沒有得到很好的解決或防治，就會造成產(chǎn)品衰減加快的一個

32、因素。影響氣泡產(chǎn)生的因素比較多,但是多做一些工程評估，即可逐步解決。一般情況下，工藝成熟后，氣泡的不良比重不會太高。以下是相關因素： 推薦精選（1）環(huán)境的溫度和濕度對氣泡產(chǎn)生有較大的影響。 （2）模條的溫度也是產(chǎn)生氣泡的一個因素。 （3）氣泡的產(chǎn)生與工藝的調(diào)整有很大關系。 例如，有些工廠沒有抽真空也沒有氣泡，而有些即使抽了真空也有氣泡，從這一點看不是抽不抽真空的問題，而是操作速度的快慢、熟練程度的問題。同時與環(huán)境溫度也是分不開的。環(huán)境溫度變化了，可以采取相應的措施加以控制。若常溫是15，如讓膠水的溫度達到60，這樣做杯內(nèi)氣泡就不會出現(xiàn)。同時要注意很多細節(jié)問題，如在滾筒預沾膠時產(chǎn)生微小氣泡，肉眼

33、和細微鏡下看不到，但一進入烤箱體內(nèi)，熱脹氣泡擴漲。如果此時溫度太高，氣體還沒有躍出就固化所以產(chǎn)生氣泡現(xiàn)象。LED表面有氣泡但沒破，此為打膠時產(chǎn)生氣泡。LED表面有氣泡已破，原因是溫度太高。手工預灌膠前，支架必須預熱。預熱預灌的AB組分進行2小時調(diào)換一次。只要你保持AB料、支架都是熱的，氣泡問題不難解。因為AB組分冷時流動性差,遇到冷支架容易把氣泡帶入。操作時要注意以下問題： （1）操作人員的操作技巧不熟練（整條里面有一邊出現(xiàn)氣泡）； （2）點膠機的快慢和膠量沒有控制好（很容易出現(xiàn)氣泡的地方）； （3）機器是否清潔（此點不一定會引起氣泡，但很容易產(chǎn)生類似冰塊一樣的東西，尤其是環(huán)已酮）； （4）往

34、支架點膠時，速度不能快，太快帶入的空氣將難以排出； （5）膠要常換、膠筒清洗干凈，一次混膠量不能太多，A，B組分混合就會開始反應，時間越長膠越稠，氣泡越難排出； E、大多數(shù)封裝客戶都發(fā)現(xiàn)做好的產(chǎn)品在初期做點亮測試老化之后都有不錯的表現(xiàn)，但是隨著時間的推移，明明在抽檢都不錯的產(chǎn)品，到了應用客戶開始應用的時候或者不久之后，就發(fā)現(xiàn)有膠層和PPA支架剝離、LED變色（鍍銀層變黃發(fā)黑）的情況發(fā)生。那這到底是什么原因引起的？是在制程的過程中工藝把握不好導致封裝膠固化不好嗎？當然有可能，但是隨著客戶工藝的不斷成熟，這種情況發(fā)生的機率會越來越少。有以下因素供大家參考； （1）PPA與支架剝離的原因是：PPA中

35、所添加的二氧化鈦因晶片所發(fā)出的藍光造成其引起的光觸媒作用、PPA本身慢慢老化所造成的，硅膠本身沒老化的情況下，由于PPA老化也會導致剝離想象的發(fā)生；二氧化鈦吸收太陽光或照明光中的紫外線，產(chǎn)生光觸媒作用，會產(chǎn)生分解力與親水性的能力。特別具有分解有機物的能力。 （2)以LED變色問題為例、現(xiàn)階段大致分三類：？硫磺造成鍍銀層生硫化銀而變色？鹵素造成鍍銀層生鹵化銀而變色？鍍銀層附近存在無機碳。? 有機硅封裝材料、固晶材料并不含有S化合物、鹵素化合物, 硫化及鹵化物的發(fā)生取決于使用的環(huán)境。? 無機碳的存在為環(huán)氧樹脂等的有機物因熱及光的分解后的殘渣。在鍍銀層以環(huán)氧等固晶膠作為藍光晶片接合的場合頻繁發(fā)生。?

36、有機硅封裝材料即使被熱及光分解也不會變成黑色的碳。? 若是沒有使用環(huán)氧等的有幾物的場合有發(fā)現(xiàn)無機碳存在的話有可能是由外部所帶入。? 上述的3種變色現(xiàn)象是因藍光、鍍銀、氧氣及濕氣使其加速催化所造成 綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)，以上的主要原因是由于有氧氣，濕氣侵入到LED內(nèi)部以及有無機碳的存在而帶來的一系列的問題，那么我們應該如何解決呢。（1）在封裝過程中避免使用環(huán)氧類的有機物，比如固晶膠；（2)選擇低透氣性的封裝材料，盡量避免使用橡膠系的硅材料，盡量選用樹脂型的硅材料；（3) 在制程的過程中盡量采用清洗支架，盡可能的增加烘烤流程。推薦精選如何解決隔層問題？出現(xiàn)隔層，一般是膠水沾接性能不好，先膨脹后收縮所

37、致。也有粉膠與外封膠膨脹系數(shù)差異太大產(chǎn)生較大內(nèi)應力，在金線部位撕裂。故升溫太快 有裂層或固化不好，而分段固化，反應沒那么劇烈，消除一些內(nèi)應力。3.3貯存及運輸：3-1、陰涼干燥處貯存，貯存期為6個月（25）。3-2、此類產(chǎn)品屬于非危險品，可按一般化學品運輸。3-3、膠體的A、B組分均須密封保存，在運輸，貯存過程中防止泄漏。3.4封裝工藝A.LED的封裝的任務 B.LED封裝形式 C.LED封裝工藝流程 大功率有很多種封裝的啊，有填充的，有模頂?shù)?，還有COB封裝的LED封裝小知識一、LED封裝類型 （一）插入式(ThroughHole) 1、相線兩側(cè)垂直引出：陶瓷雙列陶瓷熔封雙列塑料雙列金屬雙列

38、塑料縮小型雙列塑料縮體型雙列 2、引線兩面平伸引出：陶瓷扁平陶瓷熔封扁平塑料扁平金屬扁平 3、引線底面垂直引出：塑料單列塑料“Z”形引線金屬四列金屬圓形金屬菱形金屬四邊引線圓形陶瓷針柵陣形塑料針柵陣形 4、引線單面垂直引出：金屬引線單面引出扁平塑料彎引線單列 （二）表面安裝式(SurfaceMount) 1、引線側(cè)面翼形引出：塑料小外形塑料翼形引線片式載體陶瓷翼形引線片式載體 2、引線側(cè)面“J”形引出：塑料小外形塑料“J”形引線片式載體陶瓷“J”形引線片式載體塑料反“J”形引線片式載體陶瓷反“J”形引線片式載體 3、引線四面平伸引出：塑料四面引線扁平陶瓷四面引線扁平 4、陶瓷無引線片式載體 （

39、三）直接粘結(jié)式(DirectBonding) 1、倒裝芯片封裝 2、芯片板式封裝 3、載帶自動封裝 二、封裝名稱 國家現(xiàn)有集成電路封裝名稱及其代表字母1、陶瓷扁平封裝F型；2、陶瓷熔封扁平封裝H型；3、陶瓷雙列封裝D型；4、陶瓷熔封雙列封裝J型；5、塑料雙列封裝P型；6、金屬圓形封裝T型；7、金屬菱形封裝K型；8、塑料小外形封裝O型；9、塑料片式載體封裝E型；10、塑料四面引線扁平封裝N型；11、陶瓷片式載體封裝C型；12、陶瓷針柵陣形封裝G型；13、陶瓷四面引線扁平封裝Q型；14、陶瓷玻璃扁平封裝W型；15、金屬雙列封裝M型；16、金屬四列封裝Ms型；17、金屬扁平封裝Mb型；18、金屬四邊

40、引線圓形封裝Ts型；19、單列敷形涂覆封裝Ft型；20、雙列灌注封裝Gf型； 推薦精選注：(1)第14項陶瓷玻璃扁平封裝未列入國家標準； (2)第1520項封裝僅用于混合集成電路和膜集成電路。 三、封裝代號 封裝代號由四個或五個部分組成。第一部分為字母，表示封裝材料及結(jié)構形式，即上述封裝名稱；第二部分為阿拉伯數(shù)字，表示引出端數(shù)（引線數(shù)小于10，應在個位前加0）；第三部分用字母或數(shù)字組成，表示同類產(chǎn)品封裝主要尺寸或形狀的差異；第四部分用數(shù)字組成，表示次要尺寸差異；第五部分用字母組成，表示結(jié)構上的差異。LED封裝步驟LED的大致封裝步驟一、生產(chǎn)工藝 1.工藝： a) 清洗：采用超聲波清洗PCB或L

41、ED支架，并烘干。 b) 裝架：在LED管芯（大圓片）底部電極備上銀膠后進行擴張，將擴張后的管芯（大圓片）安置在刺晶臺上，在顯微鏡下用刺晶筆將管芯一個一個安裝在PCB或LED支架相應的焊盤上，隨后進行燒結(jié)使銀膠固化。 c)壓焊：用鋁絲或金絲焊機將電極連接到LED管芯上，以作電流注入的引線。LED直接安裝在PCB上的，一般采用鋁絲焊機。（制作白光TOP-LED需要金線焊機） d)封裝：通過點膠，用環(huán)氧將LED管芯和焊線保護起來。在PCB板上點膠，對固化后膠體形狀有嚴格要求，這直接關系到背光源成品的出光亮度。這道工序還將承擔點熒光粉（白光LED）的任務。 e)焊接：如果背光源是采用SMD-LED或

42、其它已封裝的LED，則在裝配工藝之前，需要將LED焊接到PCB板上。 f)切膜：用沖床模切背光源所需的各種擴散膜、反光膜等。 g)裝配：根據(jù)圖紙要求，將背光源的各種材料手工安裝正確的位置。 h)測試：檢查背光源光電參數(shù)及出光均勻性是否良好。 包裝：將成品按要求包裝、入庫。 二、封裝工藝 1. LED的封裝的任務 是將外引線連接到LED芯片的電極上，同時保護好LED芯片，并且起到提高光取出效率的作用。關鍵工序有裝架、壓焊、封裝。 2. LED封裝形式 LED封裝形式可以說是五花八門，主要根據(jù)不同的應用場合采用相應的外形尺寸，散熱對策和出光效果。LED按封裝形式分類有Lamp-LED、TOP-LE

43、D、Side-LED、SMD-LED、High-Power-LED等。 3. LED封裝工藝流程 4封裝工藝說明 1.芯片檢驗 鏡檢：材料表面是否有機械損傷及麻點麻坑（lockhill） 芯片尺寸及電極大小是否符合工藝要求 電極圖案是否完整 2.擴片 由于LED芯片在劃片后依然排列緊密間距很?。s0.1mm），不利于后工序的操作。我們采用擴片機對黏結(jié)芯片的膜進行擴張，是LED芯片的間距拉伸到約0.6mm。也可以采用手工擴張，但很容易造成芯片掉落浪費等不良問題。 3.點膠 推薦精選在LED支架的相應位置點上銀膠或絕緣膠。（對于GaAs、SiC導電襯底，具有背面電極的紅光、黃光、黃綠芯片，采用銀膠

44、。對于藍寶石絕緣襯底的藍光、綠光LED芯片，采用絕緣膠來固定芯片。） 工藝難點在于點膠量的控制，在膠體高度、點膠位置均有詳細的工藝要求。 由于銀膠和絕緣膠在貯存和使用均有嚴格的要求，銀膠的醒料、攪拌、使用時間都是工藝上必須注意的事項。 4.備膠 和點膠相反，備膠是用備膠機先把銀膠涂在LED背面電極上，然后把背部帶銀膠的LED安裝在LED支架上。備膠的效率遠高于點膠，但不是所有產(chǎn)品均適用備膠工藝。 5.手工刺片將擴張后LED芯片（備膠或未備膠）安置在刺片臺的夾具上，LED支架放在夾具底下，在顯微鏡下用針將LED芯片一個一個刺到相應的位置上。手工刺片和自動裝架相比有一個好處，便于隨時更換不同的芯片

45、，適用于需要安裝多種芯片的產(chǎn)品.6.自動裝架 自動裝架其實是結(jié)合了沾膠（點膠）和安裝芯片兩大步驟，先在LED支架上點上銀膠（絕緣膠），然后用真空吸嘴將LED芯片吸起移動位置，再安置在相應的支架位置上。 自動裝架在工藝上主要要熟悉設備操作編程，同時對設備的沾膠及安裝精度進行調(diào)整。在吸嘴的選用上盡量選用膠木吸嘴，防止對LED芯片表面的損傷，特別是蘭、綠色芯片必須用膠木的。因為鋼嘴會劃傷芯片表面的電流擴散層。 7.燒結(jié) 燒結(jié)的目的是使銀膠固化，燒結(jié)要求對溫度進行監(jiān)控，防止批次性不良。 銀膠燒結(jié)的溫度一般控制在150，燒結(jié)時間2小時。根據(jù)實際情況可以調(diào)整到170，1小時。 絕緣膠一般150，1小時。 銀膠燒結(jié)烘箱的必須按工藝要求隔2小時（或1小時）打開更換燒結(jié)的產(chǎn)品，中間不得隨意打開。燒結(jié)烘箱不得再其他用途，防止污染。 8.壓焊壓焊的目的將電極引到LED芯片上，完成產(chǎn)品內(nèi)外引線的連接工作。 LED的壓焊工藝有金絲球焊和鋁絲壓焊兩種。右圖是鋁絲壓焊的過程，先在LED芯片電極上壓上第一點，再將鋁絲拉到相應的支架上方，壓上第