UVB LED 패키징에 실리콘 수지 캡슐런트를 사용하는 이유는 무엇입니까?

LED 산업 생태계에서 LED 패키징은 종종 광학 성능과 장기 신뢰성이 결정되는 단계입니다. 고출력 LED 소자(UVB LED 포함)의 경우, LED 포장 재료, 외부 렌즈 재료, 그리고 전체 캡슐화 공정 방법의 선택은 직접적으로 LOP 안정성, 응력 변화 및 수명을 형성할 수 있습니다.

실리콘 수지는 광학적으로 투명하게 제조될 수 있어 높은 광 출력과 발광 균일성을 유지하는 데 도움이 되므로 선호되는 LED 캡슐화 재료입니다. 굴절률 불일치 감소는 광추출 효율을 향상시키고 광 출력을 증가시킬 수 있습니다. 다양한 에폭시 수지와 비교할 때, 실리콘 재료는 일반적으로 고출력 LED 소자에 중요한 내열성, 고온 성능 및 열 노화 저항성을 우수하게 제공합니다.’실리콘의 낮은 탄성률과 더 적절한 열팽창 거동은 저응력 재료로 만들어 열 사이클링 중 내부 응력, 균열 및 박리를 감소시킵니다. 또한 유연한 가공성과 안정된 유효 사용 시간을 지원합니다.

• Why “포장 재료” UVB LED에서 중요한 이유
• 실리콘 수지 캡슐화제가 광추출 효율을 향상시키는 방법？
• 신뢰성 현실: 장기 운영 중 발생하는 현상
• LED 캡슐화에서 실리콘 대 에폭시: 산업이 지속적으로 이동하는 이유
• 기계적 및 접착 특성: 응력은 침묵하는 수명 단축 요인
• 공정 옵션: 실리콘 수지에서 성형 실리콘 폴리머까지
• 본 논문이 향후 연구 방향에 의미하는 바

1. 왜 “포장 재료” UVB LED에서 중요한 이유

UVB LED는 가혹한 작동 조건에 직면합니다. 많은 백색 LED 소자에서 사용되는 기존 에폭시 수지와 비교할 때, UVB 작동은 낮은 내열성 및 광학적 열화를 포함한 재료적 약점을 더 빨리 노출시키는 경향이 있습니다. 이것이 산업이 자외선 노출과 열을 견딜 수 있는 일반 실리콘 재료, 실리콘 폴리머 시스템, 실리콘 변성 재료를 계속 탐구하는 이유입니다.

연구에서는 자외선 B LED 칩과 석영 유리 커버 사이에 밀봉 실리콘을 사용하는 패키징 구조를 보여줍니다. 이 구조에서는 밀봉 실리콘을 사용하지 않은 대응 구조에 비해 광 출력 파워가 13.8% 더 높은 것으로 보고되었습니다.

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. 실리콘 수지 밀봉제가 광 추출 효율을 어떻게 향상시키는가?？

코어 메커니즘은 광학적입니다. 굴절률 차이가 크면 전반사가 증가하여 광자가 갇히게 됩니다. 실리콘 밀봉제를 삽입함으로써 사파이어(칩 측)와 공기 사이의 굴절률 차이가 줄어들어 전반사가 감소하고 광 추출 효율이 향상됩니다.

실용적 번역:

더 높은 LOP(광 출력)를 원한다면 굴절률 정합에 주목해야 합니다.

많은 LED 설계에서 (안정적이고 낮은 흡수율 시스템 내에서) 굴절률이 높을수록 추출에 더 도움이 될 수 있으므로 “고 투명도 소재와” 적합한 고 굴절률은 가치가 있습니다.

논문에서는 또한 실리콘 충전이 LEE(광 추출 효율)를 개선했으며, LOP 향상은 직접적으로 밀봉 실리콘의 영향으로 돌렸다고 명시하고 있습니다.

3. 신뢰성 현실: 장기 운영 중 발생하는 현상

UVB LED 신뢰성은 칩만의 문제가 아닙니다. 연구에서는 장기간 에이징을 보고하며, 제안된 실리콘 기반 패키지 유형에서 시간에 따라 LOP가 상당히 감소했음을 보여줍니다. 결론에서 저자들은 3500시간 동안의 신뢰성 테스트를 보고하며, 제안된 세 가지 패키징 유형에서 LOP가 각각 초기값의 45.3%, 48.6%, 50.3%로 감소했다고 합니다.

또한 그들은 1500시간 후에 밀봉 실리콘에 균열이 나타나기 시작하여 3500시간 후에 분명해졌지만, 서로 다른 열화율이 균열 발생과 뚜렷한 상관관계를 보이지는 않았다고 관찰했습니다.

논문의 핵심 엔지니어링 권고 사항:

이러한 스타일의 패키지에서 캐비티를 밀봉하기 위해 실리콘을 사용한다면, 밀봉 실리콘의 균열 발생을 피하기 위해 밀봉 커버를 제거해야 합니다.

논문은 더 나아가 칩과 부착된 석영 유리 사이의 실리콘이 열 응력과 UVB 조사로 인해 열화될 수 있으며, 실리콘이 석영 유리와 접촉할 때 응력이 더 명확해질 수 있다고 논의합니다.

4. LED 캡슐화에서 실리콘 vs 에폭시: 산업이 지속적으로 이동하는 이유

많은 LED 패키징 라인에서는 LED 패키징 에폭시 수지 또는 개질된 에폭시 수지 경험이 있습니다. 에폭시는 강점이 있지만, 고온 성능과 UV 노출에 대해 에폭시 시스템은 더 빠른 열화 및 응력 관련 문제를 보일 수 있습니다.

그렇기 때문에 여러 기술 방향을 보게 됩니다:

실리콘 개질 에폭시 수지(및 실리콘 에폭시 수지)를 결합하여 “에폭시 수지와 실리콘의 장점을 모두 활용하는 것” 실리콘 친숙성 처리’안정성

열화 저항성, 자외선 저항성 향상 및 취약성 감소를 위한 에폭시 변성 방법(화학적 공중합 방법 포함)을 통한 에폭시 네트워크에 실리콘 작용기 도입

순수 실리콘 봉지재로 전환: 실리콘 수지, 실리콘 겔 또는 LSR 방식

실제 적용 시, “실리콘 작용기 도입” 이는 일반적으로 수산기, 알콕시기 또는 에폭시기(수지 설계에 따라 선택)와 같은 반응성 기를 선정하여 과도한 내부 응력을 발생시키지 않으면서 실용적인 고가교 밀도를 갖는 네트워크를 구현하는 것을 의미합니다.

5. 기계적 및 접착 특성: 응력은 침묵하는 수명 단축 요인

LED 패키징에서는 다음 요소들의 균형을 고려합니다:

광학 특성(투명도, 굴절률, 헤이즈 증가)

기계적 특성(탄성률, 인성, 균열 저항성)

계면(칩, 세라믹, 렌즈, 리드프레임)에서의 기계적 및 접착 특성

응력 감소를 위한 열팽창 계수 일치

많은 경우 실리콘이 선호되는 “저응력/연성 재료” 이는 열적 불일치를 완화하면서도 광학적 투명성을 유지하는 솔루션입니다.

6. 공정 옵션: 실리콘 수지에서 성형 실리콘 폴리머까지

제품과 산업 전체 공급망(상하위 계층)에서의 위치에 따라, 실리콘 솔루션은 다양한 제조 공정에 적용 가능합니다:

UVB/UV 패키징용 실리콘 수지 봉지재 디스펜싱 및 경화

렌즈 또는 하우징 부품 성형용 액상 실리콘 고무(사출 성형, 성형 실리콘 고무, 성형 실리콘 폴리머 생산 포함)

복합 접근법: 필요에 따라 실리콘 봉지와 고투명 무기 재료(예: 석영) 혼용

포뮬레이션 계열의 경우, 많은 고객들이 평가하는 항목:

비닐 실리콘 수지와 비닐을 함유한 선형 폴리실록산(가교제로는 첨가 경화 시스템에서 수소 함유 실리콘 오일과 함께 주로 사용됨)

유동성과 가공성을 조절하기 위해 선별된 실리콘 오일 등급

매우 낮은 수축률과 생산 중 안정적인 팟 라이프와 같은 목표

7. 본 논문이 향후 연구 방향에 의미하는 바

논문은 명확히 합니다: 실리콘은 광학 설계를 통해 LOP를 향상시킬 수 있지만, 장기간의 UVB 노화는 아직 최적화가 필요한 응력과 분해 메커니즘을 유발합니다.

이는 UVB 패키징의 현실적인 미래 연구 방향입니다: 응력, 투명도 유지, 구조 선택(예: 밀폐 커버 필요 여부)을 최적화하는 것입니다.

8. 실리콘 재료를 선택하는 방법

실리콘 수지 제조사로서, 우리는 LED 봉지재 및 실리콘 패키징 재료로 사용되는 실리콘 소재를 공급하며, 고객의 원료 선택과 응용 매칭을 지원합니다.

XJY Silicones은 중국을 대표하는 실리콘 MQ 수지 및 VMQ 실리콘 제조사 중 하나로, 30년 이상의 실리콘 산업 연구개발 및 제조 경험과 15건 이상의 관련 특허 및 기술 지원을 보유하고 있습니다. 당사의 실리콘 원료 제품은 실리콘 화장품 분야의 요구를 충족하며 다양한 맞춤형 솔루션 제공을 지원합니다.