¿Por Qué Elegir Materiales de Encapsulado de Silicona para LED?

En la actualidad, los materiales de encapsulación comúnmente utilizados para componentes electrónicos LED incluyen principalmente resina epoxi, silicona y otros materiales con alta transparencia. La resina epoxi se ha convertido en el material principal del encapsulado de LED de baja potencia debido a su excelente desempeño de adhesión, aislamiento eléctrico, propiedades dieléctricas, bajo costo y fácil moldeo. Pero para LED de potencia y placas de circuito impreso, defectos congénitos como la fuerte absorción de humedad, el fácil envejecimiento, la mala resistencia al calor y al impacto de la resina epoxi afectan directamente la vida útil del LED, y el cambio de color bajo alta temperatura y luz de onda corta afecta directamente la eficiencia luminosa. Está lejos de cumplir con los requisitos de los materiales de encapsulación en términos de alto índice de refracción, bajo estrés y alta resistencia al envejecimiento por temperatura, por lo que no es adecuada como material de encapsulación para LED de potencia.

 

Encapsulación de silicona de alto rendimiento compounds y encapsulación Los materiales poseen una serie de propiedades excelentes, tales como alta transmitancia de luz, bajo estrés interno, excelente resistencia a altas y bajas temperaturas, aislamiento contra la humedad, resistencia al envejecimiento por UV y ozono, buena hidrofobicidad y aislamiento eléctrico, y se han convertido ampliamente en una opción ideal como materiales para aplicaciones de encapsulación y encapsulado de LED.

 

Requisitos de rendimiento para el encapsulado de LED Características de los materiales de silicona Clasificación de materiales de encapsulado de silicona Principio de curado del encapsulado de silicona Composición del encapsulado de silicona Base adhesiva Entrelazador (Crosslinker) Catalyst Inhibidores Adhesivizante Cargas de refuerzo XJY Silicones - proveedor de materias primas de silicona Resina de silicona VMQ y aceite de silicona Carga de refuerzo: Aceite de silicona con hidrógeno

Requerimientos de rendimiento del LED encapsulado  materiales

Diferentes formas de encapsulado requieren distintos materiales. En los últimos años, el LED ha evolucionado hacia alta potencia, alta eficiencia energética, alto brillo y alta fiabilidad. Esto plantea mayores exigencias a las propiedades ópticas, mecánicas, de resistencia al envejecimiento y de aplicación de los materiales de encapsulado y protección con silicona. Las buenas propiedades ópticas garantizan una salida más eficiente de la luz del LED, y las buenas propiedades mecánicas y adhesivas protegen mejor los componentes sensibles del chip LED. La buena resistencia al envejecimiento prolonga la vida útil del LED, y las buenas propiedades de aplicación pueden mejorar la eficiencia del compuesto de encapsulado.

Características de los materiales de silicona

Los materiales de silicona son un tipo de polímeros que poseen como cadena principal el enlace Si-O-Si, con cadenas laterales conectadas a diversos grupos orgánicos mediante átomos de silicio.

 

Los materiales de silicona presentan características duales, tanto de polímeros orgánicos como de materiales inorgánicos, con alta energía de enlace (452 KJ/mol), gran longitud de enlace (0.165 nm), ángulo de enlace (109°) del enlace Si-O, baja resistencia rotacional del enlace Si-O y buena flexibilidad de los segmentos de cadena, así como buena conductividad térmica.

 

Estas propiedades inherentes confieren a los materiales de caucho de silicona una serie de excelentes propiedades de resistencia química para la protección de componentes eléctricos: excelente resistencia a altas y bajas temperaturas, capaz de operar en un rango de -50°C a 250°C; excelente resistencia al envejecimiento (resistencia térmica, resistencia a rayos UV, resistencia al envejecimiento por ozono), con varias décadas de vida útil en entornos naturales; buena hidrofobicidad, con energía superficial tan baja como 21-22 mN/m²; alta transmitancia de luz y tensión interna muy baja; excelente aislamiento eléctrico para aplicaciones de sellado de radiadores, buena flexibilidad para aplicaciones de aislamiento de vibraciones, etc.

¿Cuál es la clasificación del encapsulante de silicona? materials

Los materiales encapsulantes de silicona se pueden dividir en dos categorías: de bajo coeficiente de refracción y de alto coeficiente de refracción, según su uso. En algunas aplicaciones especiales, existirán productos de coeficiente de refracción medio entre ellos.

 

El índice de refracción de los materiales de encapsulación con bajo coeficiente de refracción es de 1.40 ~ 1.45, la mayoría son materiales encapsulantes de silicona metílica, y el índice de refracción de los materiales de encapsulación de silicona de alto coeficiente de refracción es de 1.50 ~ 1.55, la mayoría de los cuales son materiales de encapsulación de silicona fenílica.

 

Sin embargo, debido a la gran diferencia entre el índice de refracción del adhesivo de encapsulación de silicona con un bajo coeficiente de refracción y el índice de refracción del chip, parte de la luz se refleja completamente de regreso al chip, afectando la salida de luz.

 

Actualmente, la preparación de polisiloxano vinílico que contiene fenilo y polisiloxano que contiene hidrógeno para obtener materiales de encapsulación de alto índice de refracción es uno de los métodos más maduros y ampliamente utilizados. Los materiales de encapsulación de silicona de alto índice de refracción generalmente utilizan un sistema de vulcanización por adición de dos componentes.

¿Cuál es el principio de curado del encapsulante de silicona?

Generally, the curing principle of silicone encapsulant material is to use vinyl silicone resin or silicone oil as the base glue, Si-H containing silane oligomer as the crosslinking agent, and platinum complex as the catalyst to form the encapsulant elastomer resists weathering, high or low temperatures, thermal shock and so on. The addition crosslinking room temperature curing reaction occurs between Si-CH=CH2 and Si-H of silicone polymer under the action of the catalyst.

Ecuación de reacción de adición

¿Cuál es la composición del encapsulante de silicona?

Las materias primas de encapsulación y recubrimiento de silicona son sustancias líquidas incoloras y transparentes de dos componentes. El componente A generalmente incluye base de silicona, catalizador y agente adherente, y el componente B generalmente incluye base de silicona, agente reticulante e inhibidor. Se puede agregar una pequeña cantidad de carga reforzante y pigmento según la situación de uso.

1. Base de gel

Consiste principalmente en una Resina de silicona vinílico R / Aceite de silicona vinílico R, que proporciona grupos vinilo que pueden participar en la reacción. Los grupos R pueden ser metilo, fenilo, tetraclorofenilo y aminopropilo, etc., los cuales confieren diferentes características de encapsulación al conectar distintos grupos.

 

Los métodos de síntesis comunes incluyen principalmente el método de condensación por hidrólisis de siloxano funcional, el método de polimerización por apertura de anión de ciclosiloxano, el método de equilibrio catalítico de siloxano, etc. El aceite de silicona vinílico o la resina de silicona también se pueden preparar mediante polimerización catiónica con catalizadores ácidos como el ácido trifluorometanosulfónico y resinas de intercambio catiónico.

2. Agente reticulante

Generalmente es un Aceite de silicona con hidrógeno (como la serie XJY-702 Copolímero de metilhidrosiloxano y dimetilsiloxano ) o resina de silicona (como la Resina de silicona MQ vinílica XJY-8206), mediante el control del peso molecular del aceite de silicona que contiene hidrógeno y la distribución de grupos funcionales, así como el contenido y distribución de hidrógeno activo, lo cual puede mejorar el rendimiento de los materiales de encapsulación de silicona. Los métodos de síntesis comúnmente utilizados para el aceite de silicona que contiene hidrógeno son generalmente la condensación por hidrólisis o la polimerización por apertura de anión catiónica en condiciones ácidas.

3. Catalizador

En este tipo de reacción, el catalizador se utiliza principalmente para catalizar la reacción de adición del vinilo y el hidrógeno activo para lograr un curado rápido, y generalmente se utilizan complejos como platino y paladio como catalizadores. Entre ellos, los catalizadores basados en platino, con una mayor eficiencia catalítica, tienen un alto efecto catalítico a una concentración de 10-100 ppm.

 

Sin embargo, los materiales de silicona para encapsulación de LED tienen altos requisitos de transparencia y actividad catalítica. Actualmente, existen varios artículos que muestran que el catalizador Karstedt y el catalizador Speier, debido al uso de tetrametiltetravinilciclitetrasiloxano, tetrametildiviniletil disiloxano, metil vinil fenil ciclopolisiloxano o una solución de isopropanol como disolvente de coordinación, aumentan la compatibilidad con las resinas de silicona y mejoran el rendimiento general, y se han convertido en el catalizador de síntesis más utilizado actualmente en materiales de encapsulación de silicona.

4. Inhibidores

Although the amount used in the reaction system is very small, it plays a crucial role in improving the storage stability of the reaction system, inhibiting the hydrosilylation reaction, and preventing excessive crosslinking. Commonly used inhibitors include ethynyl cyclohexanol, triphenyl propargyl alcohol, heavy metal ion compounds, 6-12-membered cyclic siloxane oligomers containing olefin groups, and benzotriazoles.

Etilinil ciclohexanol

Alcohol trifenil propargílico

5. Adherente

Dado que no hay grupos reactivos en la superficie del sustrato, los materiales de silicona de adición comunes tienen poca adhesión al sustrato. Para mantener un buen sellado entre el material de encapsulación y el dispositivo LED, el material de encapsulación debe tener una buena adhesión al soporte del LED y a la placa base. material. Una solución común es introducir adhesivos en los materiales de empaquetado de LEDs. Los adhesivos comúnmente utilizados incluyen agentes de acoplamiento de silano y polisiloxanos modificados con agentes de acoplamiento de silano (que contienen epoxi, acriloxi y vinilo). Un gran número de experimentos han confirmado que el adhesivo de silicona modificado con el agente de acoplamiento de silano puede mejorar considerablemente las propiedades de adhesión y sellado con el sustrato sin afectar su transparencia y propiedades mecánicas.

Adhesivo de polisiloxano modificado con agente de acoplamiento de silano

6. Cargas de refuerzo

There are mechanical property issues with traditional two-component addition silicone materials, thus it requires reinforcing filler to meet the mechanical properties of packaging materials.

 

Commonly used reinforcing fillers mainly include fumed silica and MQ silicone resin, etc. For the special requirements of LED packaging materials for transparency, currently, the most commonly used silicone packaging material reinforcement filler is MQ silicone resin with good compatibility with the system. MQ silicone resin is a kind of silicone resin containing both monofunctional Si-O chain unit (M) and tetrafunctional Si-O chain unit (Q). MQ silicone resins such as vinyl MQ silicone resin and hydrogen-containing MQ silicone resin have good compatibility with the silicone packaging material system for LEDs and the reinforcement effect is obvious.

 

With the continuous improvement of power and brightness and the rapid development of white LEDs, silicone encapsulation materials have advantageous over EP encapsulation materials. Among them, high-refractive-index silicone packaging materials will be ideal matrix resin for high-power LED packaging. With the continuous breakthrough of technical barriers, the application scope of high-refractive-index silicone packaging materials will continue to expand, and many domestic LED lighting manufacturers will promote and apply it.

XJY Silicones—Principal proveedor de materias primas de silicona para compuestos de encapsulado y materiales de encapsulación

XJY Silicones, one of China’s leading silicone MQ resin manufacturers, has 30+ years of R&D and manufacturing experience and 15+ related patents in the silicone industry, also can customize the products according to your potting and encapsulating applications requirements.

Metil vinil VMQ de silicona

XJY-8206 Polvo de resina de silicona VMQ metil vinílico: silicona de alta transparencia y alta dureza, refuerzo de goma de silicona de adición
XJY-8206N Solución de aceite de silicona VMQ: gel de silicona para encapsulación de LEDs, gel de silicona de alta transparencia y alta resistencia al desgarro

Agente reticulante: Aceite de silicona que contiene hidrógeno

XJY-701 Polimetilhidrosiloxano: agente de entrecruzamiento para silicona líquida de adición
XJY-702 Copolímero de metilhidrosiloxano y dimetilsiloxano: agente de reticulación para silicona líquida de adición
XJY-705 1,3,5,7-Tetrametilciclotetrasiloxano (TMCTS): un agente de reticulación especial para sintetizar silicona vulcanizada a temperatura ambiente y silicona para moldeo por adición
XJY-707 Polidimetilsiloxano Terminado en Hidruro (HPDMS): extensor de cadena para silicona líquida de adición, un agente de reticulación para formar silicona vulcanizada en caliente
XJY-711 Copolímero de Metilhidrosiloxano-Dimetilsiloxano Terminado en Hidruro: reticulante especial para silicona líquida