Почему стоит выбирать материалы для инкапсуляции светодиодов на основе силикона

В настоящее время常用的 материалы для заливки электронных компонентов LED в основном включают эпоксидную смолу, силикон и другие материалы с высокой прозрачностью. Эпоксидная смола стала основным материалом для упаковки светодиодов низкой мощности благодаря своей превосходной адгезии, электрической изоляции, диэлектрическим свойствам, низкой стоимости и простоте формования. Однако для светодиодов мощности и печатных плат врожденные дефекты эпоксидной смолы, такие как сильное влагопоглощение, легкое старение, плохая термостойкость и сопротивление ударам, напрямую влияют на срок службы светодиодов, а изменение цвета под воздействием высокой температуры и коротковолнового света напрямую влияет на световую эффективность. Это далеко не соответствует требованиям к упаковочным материалам в области высокого показателя преломления, низкого напряжения и стойкости к старению при высоких температурах, поэтому она не подходит для материалов упаковки мощных светодиодов.

 

Высокопроизводительная силиконовая заливка compounds и корпус материалы обладают рядом отличных свойств, таких как высокая светопроницаемость, низкое внутреннее напряжение, превосходная устойчивость к высоким и низким температурам, влагоизоляция, устойчивость к ультрафиолетовому и озоновому старению, хорошая гидрофобность и электрическая изоляция, и широко стали идеальным выбором для материалов заливки и корпусов светодиодов.

 

Требования к производительности упаковки светодиодов Характеристики силиконовых материалов Классификация материалов для силиконового заливочного корпуса Принцип отверждения силиконового заливочного корпуса Состав силиконового заливочного корпуса Базовый клей Crosslinker Катализатор Inhibitors Tackifier Упрочняющие наполнители XJY Silicones- поставщик силиконового сырья Силиконовая смола VMQ и силиконовое масло Упрочняющий наполнитель: водородсодержащее силиконовое масло

Требования к производительности светодиодов encapsulation  materials

Different encapsulation forms require different materials. In recent years, LED has been developing in the direction of high power, high energy efficiency, high brightness and high reliability. This puts forward higher requirements for the optical properties, mechanical properties, aging resistance and construction properties of silicone potting and encapsulation materials. Good optical properties can ensure that LED light can be output more effectively, and good mechanical and adhesive properties can make LED chip-sensitive components better protected. Good aging resistance can prolong the service life of LED, and good construction performance может повысить эффективность упаковочного состава.

Характеристики силиконовых материалов

Силиконовые материалы представляют собой полимеры с основной цепью Si-O-Si и боковыми цепями, присоединенными к атомам кремния различными органическими группами.

 

Силиконовые материалы обладают двойными характеристиками как органических полимеров, так и неорганических материалов, с высокой энергией связи (452 кДж/моль), большой длиной связи (0,165 нм), углом связи (109°) Si-O, низким сопротивлением вращению Si-O и хорошей гибкостью сегмента цепи, хорошей теплопроводностью.

 

Эти внутренние свойства обеспечивают силиконовым резиновым материалам ряд превосходных химических устойчивостей для защиты электрических компонентов: исключительную устойчивость к высоким и низким температурам, которая позволяет работать в диапазоне температур от -50 °C до 250 °C; превосходную устойчивость к старению (тепловая устойчивость, устойчивость к ультрафиолету, устойчивость к озоновому старению) с десятилетним сроком службы в естественной среде; хорошую гидрофобность с поверхностной энергией всего 21-22 мН/м; высокую светопропускную способность и очень низкие внутренние напряжения; превосходную электрическую изоляцию для уплотнения радиаторов, хорошую гибкость для виброизоляции и т. д.

Какова классификация силиконовых упаковочных материалов? materials

Силиконовые упаковочные материалы делятся на две категории: с низким коэффициентом преломления и с высоким коэффициентом преломления в зависимости от их использования. В некоторых специальных приложениях между ними есть продукты со средним коэффициентом преломления.

 

Индекс преломления упаковочных материалов с низким коэффициентом преломления составляет 1,40–1,45, большинство из них — силиконовые метиловые упаковочные материалы, а индекс преломления силиконовых упаковочных материалов с высоким коэффициентом преломления — 1,50–1,55, большинство которых — фенилсилаконовые упаковочные материалы.

 

Однако из-за большого различия между индексом преломления силиконового упаковочного клея с низким коэффициентом преломления и индексом преломления кристалла часть света полностью отражается обратно в кристалл, влияя на световую отдачу.

 

В настоящее время приготовление фенилсодержащего винилполисилоксана и водородсодержащего полисилоксана для получения упаковочных материалов с высоким коэффициентом преломления является одним из более зрелых и широко используемых методов. Силиконовые упаковочные материалы с высоким коэффициентом преломления обычно используют двухкомпонентную систему вулканизации путем присоединения.

Какова принцип отверждения силиконового заливочного корпуса

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.

Уравнение реакции присоединения

Что такое состав силиконового заливочного корпуса

Силиконовые герметизирующие и упаковочные сырьевые материалы представляют собой двухкомпонентные бесцветные прозрачные жидкие вещества. Компонент А обычно включает базовый клей, катализатор и липкое вещество, а компонент Б — базовый клей, сшиваемое вещество и ингибитор. Малое количество упрочняющего наполнителя и пигмента можно добавить в зависимости от ситуации использования.

1. Основной клей

Это в основном Силиконовая смола R-винил / R-винилсилоксановое масло, которое обеспечивает винильные группы, способные участвовать в реакции. Группы R могут быть метиловыми, фениловыми, тетрахлорфениловыми и аминоуропильными и т.д., которые наделяются различными упаковочными характеристиками за счет присоединения разных групп.

 

Основные методы синтеза включают гидролитическую конденсацию функциональных силоксанов, анионную кольцевую полимеризацию циклосилоксанов, каталитическое равновесие силоксанов и т.д. Винилсилоксановое масло или силоксановая смола также могут быть получены катионной полимеризацией с использованием кислотных катализаторов, таких как трифторметансульфоновая кислота и катионообменные смолы.

2. Сшиватель

Обычно это масло с низкой вязкостью водородсодержащее силиконовое масло (такие как XJY-702 Сополимер метилгидросилоксана и диметилсилоксана серия) или силиконовая смола (например, XJY-8206 виниловая MQ-силиконовая смола), за счет управления молекулярным весом силиконового масла, содержащего водород, распределением функциональных групп, активным содержанием водорода и его распределением, что может улучшить характеристики материалов для силиконовой инкапсуляции. Обычные методы синтеза силиконового масла, содержащего водород, — это гидролиз с последующей конденсацией или катионная полимеризация при открытии цикла в кислых условиях.

3. Катализатор

В этом типе реакции катализатор主要用于 каталитического ускорения виниловой добавки и активированного водорода для быстрого отверждения; в качестве катализаторов обычно используются комплексы, такие как платина и палладий. Среди них платиновые катализаторы с более высокой каталитической эффективностью демонстрируют высокий эффект при концентрации от 10-100 млн⁻¹.

 

Однако материалы на основе силикона для инкапсуляции светодиодов предъявляют высокие требования к прозрачности и каталитической активности. В настоящее время существует множество литературных источников, показывающих, что катализатор Карштедта и катализатор Шпейера из-за использования тетраметилтетравинилциклотетрасилоксана, тетраметилдивинилэтилдисилоксана, метилвинилфенилциклополисилоксана или раствора изопропанола в качестве координационных растворителей повышают совместимость с силиконовыми смолами и улучшают общие характеристики, и стали наиболее часто используемыми катализаторами для синтеза силиконовых упаковочных материалов.

4. Ингибиторы

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.

Этинилциклогексанол

Трифенилпропаргиловый спирт

5. Клеящее вещество

Поскольку на поверхности подложки отсутствуют реактивные группы, обычные добавочные силиконовые материалы имеют низкую адгезию к подложке. Чтобы обеспечить хорошее уплотнение между упаковочным материалом и светодиодным устройством, упаковочный материал должен иметь хорошую адгезию к светодиодной подложке и дну материала. Общее решение заключается во введении усилителей адгезии в светодиодные упаковочные материалы. Обычно используемые усилители адгезии включают силановые связующие агенты и модифицированные (содержащие эпоксидные, акрилоксильные и винильные группы) полисилоксаны. Множество экспериментов подтвердили, что силановый связующий агент, модифицированный силановым связующим агентом, может значительно улучшить адгезионные и уплотняющие свойства с подложкой без ущерба для его прозрачности и механических свойств.

Полисилоксановый усилитель адгезии, модифицированный силановым связующим агентом

6. Упрочняющие наполнители

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 — поставщик силиконового сырья первого выбора для компаундов для заливки и инкапсуляционные материалы

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.

Метилвиниловый VMQ силикон

XJY-8206 Метилвиниловый VMQ силиконовый смолистый порошок: высокопрозрачный и твердый силикон, добавочный силиконовый каучук для усиления наполнения
XJY-8206N VMQ силиконовое масляное решение: диоксид кремния для герметизации LED, высоко прозрачный и высокостойкий к разрыву силиконовый гель

Поперечнолинейный агент: Кремнийсодержащее силиконовое масло

XJY-701 Полиметилгидросилоксан: агент сшивания для добавления жидкой силиконовой резины
XJY-702 Сополимер метилгидросилоксана и диметилсилоксана: агент сшивания для добавления жидкой силиконовой резины
XJY-705 1,3,5,7-Тетраметилциклотетрасилоксан (TMCTS): специальный агент сшивания для синтеза силиконовой резины, вулканизирующейся при комнатной температуре, и силиконовой резины для добавления формования
XJY-707 Гидрид-терминированный полидиметилсилоксан (HPDMS): удлинитель цепи для добавления жидкой силиконовой резины, агент сшивания для формирования горячевулканизированной силиконовой резины
XJY-711 Сополимер гибрид-завершенного метилгидросилоксана и диметилсилоксана: специальный сшиватель для жидкой силиконовой резины