Warum Silikonharz-Vergussmasse für die UVB-LED-Verpackung verwenden?

In der LED-Wertschöpfungskette entscheiden sich häufig die optische Leistung und die Langzeitzuverlässigkeit beim LED-Packaging. Bei Hochleistungs-LED-Bauelementen (einschließlich UVB-LEDs) können die Auswahl der LED-Verpackungsmaterialien, der äußeren Linsenmaterialien und des gesamten Verkapselungsverfahrens direkt die LOP-Stabilität, die Spannungsentwicklung und die Lebensdauer beeinflussen.

Silikonharz ist ein bevorzugtes LED-Verkapselungsmaterial, da es optisch klar formuliert werden kann, was einen hohen Lichtausstoß und gleichmäßige Helligkeit unterstützt. Die Verringerung der Brechungsindex-Diskrepanz verbessert die Lichtauskopplungseffizienz und kann die Lichtausgangsleistung steigern. Im Vergleich zu vielen Epoxidharzen bieten Silikonmaterialien typischerweise eine bessere Hitzebeständigkeit, Hochtemperaturleistung und Alterungsbeständigkeit unter Wärmeeinwirkung, was für Hochleistungs-LED-Bauelemente entscheidend ist. Silikon’Die niedrigere Steifigkeit und das geeignetere thermische Ausdehnungsverhalten machen es zu einem material mit geringer Spannung, wodurch innere Spannungen, Rissbildung und Delaminierung während thermischen Zyklen reduziert werden. Es unterstützt außerdem flexible Verarbeitung und stabile Topfzeit.

• Why “Verpackungsmaterial” Relevanz bei UVB-LEDs
• Wie steigert Silikonharz-Vergussmasse die Lichtauskopplungseffizienz?？
• Realität der Zuverlässigkeit: Was geschieht während des Langzeitbetriebs?
• Silikon vs. Epoxidharz bei LED-Verguss: Warum die Branche weiter umsteigt
• Mechanische und adhäsive Eigenschaften: Spannung ist der stille Lebensdauerkiller
• Verfahrensoptionen: Von Silikonharz bis zu formbaren Silikonpolymeren
• Was bedeutet diese Studie für zukünftige Forschungsrichtungen?

1. Warum “Verpackungsmaterial” Relevanz bei UVB-LEDs

UVB-LEDs arbeiten unter rauen Betriebsbedingungen. Im Vergleich zu konventionellen Epoxidharzen, die in vielen Weißlicht-LEDs verwendet werden, offenbaren sich bei UVB-Betrieb Materialschwächen schneller, einschließlich schlechter Wärmebeständigkeit und optischer Verschlechterung. Daher sucht die Branche weiterhin nach allgemeinen Silikonmaterialien, Silikonpolymersystemen und silikonmodifizierten Materialien, die UV-Bestrahlung und Hitze standhalten können.

Die Studie zeigt eine Gehäusekonstruktion, bei der ein Silikonvergussmaterial zwischen einem UVB-LED-Chip und einer Quarzglasabdeckung verwendet wird. Bei dieser Konstruktion wurde die Lichtausgangsleistung um 13,8% höher gemeldet als bei der entsprechenden Konstruktion ohne Silikonverguss.

XJY-8206N VMQ Silicone Resin (Trimethylvinylsiloxysilicate) is a colorless transparent liquid resin composed of vinyl MQ silicone resin and vinyl polydimethylsiloxane. It can be used for LSR liquid addition molding silicone rubber, LED packaging adhesive, and other two-component addition adhesives.

2. Wie steigert Silikonharz-Vergussmaterial die Lichteinkopplungseffizienz?？

Der Kernmechanismus ist optisch. Bei einer großen Brechzahl-Differenz nimmt die Totalreflexion zu und Photonen werden eingeschlossen. Durch Einfügen eines Silikonvergussmaterials wird die Brechzahldifferenz zwischen Saphir (Chip-Seite) und Luft verringert, wodurch die Totalreflexion reduziert und die Lichteinkopplungseffizienz verbessert wird.

Praktische Übersetzung:

Wenn Sie eine höhere Lichtausgangsleistung wünschen, geht es um die Anpassung der Brechzahl.

In vielen LED-Designs gilt: Je höher die Brechzahl (innerhalb eines stabilen, absorptionsarmen Systems), desto vorteilhafter kann sie für die Lichteinkopplung sein. Daher sind “hochtransparente Materialien” mit einem geeigneten hohen Brechungsindex wertvoll.

In der Arbeit wird auch angegeben, dass das Einfüllen von Silikon die Lichteinkopplungseffizienz verbesserte und die Steigerung der Lichtausgangsleistung direkt auf den Einfluss des Silikonvergusses zurückgeführt wurde.

3. Zuverlässigkeitsrealität: Was passiert während des Dauerbetriebs?

Die Zuverlässigkeit von UVB-LEDs betrifft nicht nur den Chip. Die Studie berichtet über Langzeitalterung und zeigt, dass bei den vorgeschlagenen silikonbasierten Gehäusetypen die Lichtausgangsleistung mit der Zeit erheblich abnahm. In den Schlussfolgerungen berichten die Autoren über Zuverlässigkeitstests über 3500 h, bei denen die Lichtausgangsleistung auf 45,3%, 48,6% bzw. 50,3% der Anfangswerte für die drei vorgeschlagenen Gehäusetypen sank.

Sie beobachteten außerdem, dass nach 1500 h Risse im Silikonverguss auftraten und nach 3500 h deutlich sichtbar waren, wobei die unterschiedlichen Degradationsraten nicht offensichtlich mit dem Auftreten von Rissen korreliert waren.

Eine zentrale technische Empfehlung in der Arbeit lautet:

Wenn Silikon zum Verguss der Kavität bei dieser Art von Gehäuse verwendet wird, sollte die hermetische Abdeckung entfernt werden, um Risse im Silikonverguss zu vermeiden.

Die Arbeit erörtert weiter, dass Silikon zwischen dem Chip und dem angebrachten Quarzglas aufgrund von thermischer Belastung und UVB-Bestrahlung verschlechtern kann und die Belastung offensichtlicher sein kann, wenn Silikon das Quarzglas berührt.

4. Silikon vs. Epoxid in der LED-Verkapselung: Warum die Industrie weiter umstellt

Viele LED-Verpackungslinien haben Erfahrung mit LED-Verguss-Epoxidharz oder modifiziertem Epoxidharz. Epoxidharz hat Stärken, aber bei Hochtemperaturleistung und UV-Bestrahlung können Epoxidharzsysteme schnellere Degradation und spannungsbezogene Probleme zeigen.

Deshalb werden mehrere technologische Richtungen verfolgt:

silikonmodifizierte Epoxidharze (und Silikon-Epoxidharze) zur Kombination “beide Epoxidharze” vertraut im Umgang mit Silikon’eine Stabilität

Einführung silikonfunktioneller Gruppen in Epoxidnetzwerke über das Epoxidmodifizierungsverfahren (einschließlich der chemischen Copolymerisationsmethode) zur Verbesserung der Wärmealterungsbeständigkeit, UV-Beständigkeit und zur Verringerung der Sprödigkeit

Wechsel zu reinen Silikonverkapselungsmaterialien: Silikonharz, Silikongel oder LSR-Wegen

In der Praxis, “das Einführen silikonfunktioneller Gruppen” bedeutet oft die Auswahl reaktiver Gruppen wie Hydroxyl- und Alkoxygruppen oder Epoxidgruppen (abhängig vom Harzdesign), damit das Netzwerk eine praktikable hohe Vernetzungsdichte erreichen kann, ohne große innere Spannungen zu erzeugen.

5. Mechanische und Haftungseigenschaften: Spannung ist der stille Lebensdauerkiller

Für die LED-Verkapselung müssen Sie abwägen:

optische Eigenschaften (Klarheit, Brechungsindex, Trübungswachstum)

mechanische Eigenschaften (Modul, Zähigkeit, Rissbeständigkeit)

mechanische und Haftungseigenschaften an Grenzflächen (Chip, Keramik, Linse, Anschlussrahmen)

angepasster thermischer Ausdehnungskoeffizient zur Spannungsreduzierung

In vielen Fällen wird Silikon als “weicher/niedrig spannungsempfindlicher Werkstoff” Lösung bevorzugt, die hilft, thermische Fehlanpassungen abzupuffern, während sie optisch klar bleibt.

6. Verfahrensoptionen: von Silikonharz zu geformten Silikonpolymeren

Je nach Ihrem Produkt und Ihrer Position in der gesamten Industriekette (obere und untere Ebenen) können Silikonlösungen mehrere Fertigungsflüsse abdecken:

Auftragen und Aushärten von Silikonharz-Verkapselungsmaterial für UVB/UV-Packaging

Gegossenes flüssiges Silikonkautschuk für Linsen- oder Gehäuseteile (einschließlich Spritzguss, Formsilikonkautschuk und Herstellung formgegossener Silikonpolymere)

Hybridansatz: Silikonverkapselung plus hochtransparente anorganische Materialien (wie Quarz) nach Bedarf

Für Formulierungsfamilien bewerten viele Kunden:

Vinylsiliconeharz und Vinyl-haltige lineare Polysiloxane (häufig gepaart mit einem Vernetzer wie wasserstoffhaltigem Silikonöl in Additionssystemen)

ausgewählte Silikonölqualitäten zur Einstellung von Fließverhalten und Verarbeitung

Zielvorgaben wie sehr geringe Schrumpfrate und stabile Topfzeit während der Produktion

7. Was bedeutet dieses Papier für zukünftige Forschungsrichtungen?

Die Studie verdeutlicht: Silikon kann LOP durch optisches Design verbessern, jedoch führt langfristige UVB-Alterung zu Spannungen und Degradationsmechanismen, die weiter optimiert werden müssen.

Das ist eine realistische zukünftige Forschungsrichtung für UVB-Vergussmassen: Optimierung von Spannungen, Transparenzerhalt und Strukturauswahl (wie beispielsweise die Notwendigkeit einer hermetischen Abdeckung).

8. Wie wählt man Silikonmaterialien aus?

Als Silikonharzhersteller liefern wir Silikonmaterialien für LED-Vergussmassen und Silikonverpackungsmaterialien und unterstützen Kunden bei der Rohstoffauswahl und Anwendungsabstimmung.

XJY Silicones ist einer der führenden Hersteller von MQ-Silikonharzen und VMQ-Silikonen in China. Wir verfügen über mehr als 30 Jahre Erfahrung in der Forschung und Entwicklung sowie in der Herstellung von Silikonen und können auf mehr als 15 Patente und technischen Support verweisen. Unsere Silikonrohstoffprodukte erfüllen die Anforderungen der Silikonkosmetikbranche und unterstützen die Bereitstellung diverser kundenspezifischer Lösungen.