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LED封装材料关于耐候性的考虑

过去LED最常用的封装材料是环氧树脂(epoxy),环氧树脂封装制程相对简单、成本低,因此目前在LED封装材料的市场占有率高,但是缺点是耐冲击损伤能力低,韧性差且耐热性小于170oC,老化后会因苯环成份逐渐变黄,进而影响光亮颜色,尤其波长愈低时老化愈快,特别是部分白光型发光二极管使用近紫外线(Near ultraviolet)发光,与其他可见光相比其波长又更低,老化更快。因此,为因应大功率LED产生的热能造成的老化问题,在封装材料的选择应考虑耐热性较高的silicone做为封装材料。

用silicone取代环氧树脂有较高的流明保持率(Transmittance,透光率、穿透率,以百分比单位表示),如美国Lumileds公司的Luxeon系列LED即是改采silicone封胶,其他业者也都有silicone封胶方案,如迈图(Momentive)公司的InvisiSi1,东丽.道康宁(Dow Coring Toray),日本信越化学的KER-2500AB等也都是LED的silicone封装方案。

silicone除了对波长范畴在300~350nm的低波长有较佳的抗受性、较不易老化外,此外,silicone光透率、折射率、耐热性都比环氧树脂理想。目前silicone光折射率可达1.4~1.5之间,未来折射率往1.6以上为silicone开发目标。

silicone为高功率LED及LED背光电视光源的封装解决方案,silicone封装适用各类封装形式,不过仍需依封装体的尺寸,功率来选择较适合的材料。因甲基系silicone长时间使用耐热性可达200 oC,相较于环氧树脂耐UV、耐候性,甚至使用寿命都较占优势。至于LED背光源封装需要透湿透氧率较低的材料,也都是众silicone厂商抢进的开发应用。唯当前问题是价格成本较高,且在与镀银层、PPA、陶瓷基板封装后的高温高湿试验下,silicone的接着性仍未尽理想,解决之道无非是改善silicone与被接着体的接着性及匹配性,再配合延长烘烤时间,以改善目前接着性问题。

业内人士表示:目前价格成本问题为业者采用silicone封装最大的考虑,但因silicone具有出色的耐热性、耐季节性、耐UV、电绝缘性、化学安定性、离型性等等诸多理由,一定可以渐渐取代环氧树脂成为LED封装材料的主秀,待市场的经济规模达到数十数百吨以上用量时,价格将可望有较大空间,预估在背光源及照明市场渗透率提高下,将有机会发生。