Зачем использовать силиконовую смолу в качестве компаунда при упаковке UVB светодиодов?

В цепочке создания стоимости светодиодной отрасли именно на этапе сборки (packaging) часто определяются оптические характеристики и долгосрочная надёжность. Для мощных светодиодных приборов (включая УФБ-светодиоды) выбор материалов для корпусирования, материалов внешней линзы и общего метода процесса герметизации напрямую влияет на стабильность светового потока, эволюцию механических напряжений и срок службы.

Силиконовый компаунд является предпочтительным материалом для герметизации светодиодов, поскольку его можно оптически сделать прозрачным, что помогает сохранять высокую светоотдачу и равномерность светораспределения. Снижение несоответствия коэффициентов преломления повышает эффективность извлечения света и может увеличить выходную оптическую мощность. По сравнению со многими эпоксидными смолами силиконовые материалы обычно обладают лучшей термостойкостью, устойчивостью к высоким температурам и сопротивлением тепловому старению, что критически важно для мощных светодиодных приборов. Силикон’Более низкий модуль упругости и более подходящее поведение при тепловом расширении делают его материалом с низкими напряжениями, уменьшая внутренние напряжения, растрескивание и расслоение при тепловых циклах. Также обеспечивает гибкость обработки и стабильное время жизни в ёмкости.

• Why “упаковочный материал” имеют значение в УФ-В светодиодах
• Как силиконовый компаунд повышает эффективность светоизвлечения？
• Реальность надёжности: что происходит в процессе длительной эксплуатации
• Силикон против эпоксидной смолы в инкапсуляции светодиодов: почему отрасль продолжает менять выбор
• Механические и адгезионные свойства: напряжение — тихий убийца срока службы
• Варианты технологических процессов: от силиконовой смолы до формованных силиконовых полимеров
• Что означает эта статья для будущего направления исследований

1. Почему “упаковочный материал” имеют значение в УФ-В светодиодах

УФБ-светодиоды работают в жестких условиях. По сравнению с традиционными эпоксидными смолами, используемыми во многих устройствах с белыми светодиодами, работа в УФБ-диапазоне быстрее выявляет слабые стороны материалов, включая низкую термостойкость и оптическую деградацию. Поэтому отрасль продолжает исследовать общие силиконовые материалы, силиконовые полимерные системы и модифицированные силиконами материалы, способные выдерживать воздействие УФ-излучения и высоких температур.

Исследование демонстрирует структуру корпусирования с использованием инкапсулирующего силикона между УФБ-светодиодным кристаллом и кварцевым стеклянным покрытием. В данной структуре сообщалось, что мощность светового выхода была на 13.81ТП3Т выше, чем в соответствующей структуре без силиконового инкапсулянта.

Силиконовая смола XJY-8206N VMQ (триметилвинилсилоксисиликат) представляет собой бесцветную прозрачную жидкую смолу, состоящую из винил-MQ силиконовой смолы и винилполидиметилсилоксана. Она может использоваться для силиконовой резины LSR жидкостного литьевого формования, светодиодных инкапсулирующих клеев и других двухкомпонентных аддитивных клеев.

2. Как силиконовая смола-инкапсулянт повышает эффективность извлечения света？

Основной механизм является оптическим. При большом разрыве коэффициентов преломления увеличивается полное внутреннее отражение, и фотоны оказываются в ловушке. Введение силиконового инкапсулянта уменьшает разрыв коэффициентов преломления между сапфиром (со стороны кристалла) и воздухом, снижая полное внутреннее отражение и повышая эффективность извлечения света.

Практический перевод:

Если вам нужна более высокая мощность светового выхода (LOP), вам важна согласованность коэффициентов преломления.

Во многих конструкциях светодиодов более высокий коэффициент преломления (в пределах стабильной системы с низким поглощением) может быть более полезным для извлечения света, поэтому “высокопрозрачные материалы” с подходящим высоким коэффициентом преломления приобретают ценность.

В статье также утверждается, что заполняющий силикон повысил коэффициент извлечения света (LEE), а усиление LOP было напрямую обусловлено влиянием инкапсулирующего силикона.

3. Надёжность в реальности: что происходит при длительной эксплуатации

Надежность УФБ-светодиодов зависит не только от кристалла. Исследование сообщает о длительном старении и показывает, что в предложенных типах силиконовых корпусов LOP значительно снижалась со временем. В выводах авторы сообщают о тестах на надежность в течение 3500 ч, где LOP упала до 45.31ТП3Т, 48.61ТП3Т и 50.31ТП3Т от начальных значений для трех предложенных типов корпусирования.

Они также наблюдали, что трещины появились в инкапсулирующем силиконе после 1500 ч и стали очевидными после 3500 ч, но различные скорости деградации явно не коррелировали с появлением трещин.

Ключевая инженерная рекомендация в статье:

Если силикон используется для инкапсуляции полости в этом типе корпуса, герметичное покрытие следует удалить, чтобы избежать образования трещин в инкапсулирующем силиконе.

В статье дополнительно обсуждается, что силикон между кристаллом и прикрепленным кварцевым стеклом может ухудшаться из-за термических напряжений и УФБ-облучения, а напряжения могут быть более очевидными, когда силикон контактирует с кварцевым стеклом.

4. Силикон против эпоксидной смолы в герметизации светодиодов: почему отрасль продолжает переход

Многие линии светодиодной сборки имеют опыт работы с эпоксидной смолой или модифицированной эпоксидной смолой для светодиодной инкапсуляции. Эпоксидные смолы обладают преимуществами, но для высокотемпературной работы и УФ-облучения эпоксидные системы могут демонстрировать более быструю деградацию и проблемы, связанные с напряжением.

Вот почему наблюдается несколько технологических направлений:

модифицированные силиконом эпоксидные смолы (и силикон-эпоксидные смолы) для сочетания “преимуществ эпоксидных смол” обработка знакомства с силиконом’стабильность

Введение силиконовых функциональных групп в эпоксидные сетки методом модификации эпоксидов (включая метод химической сополимеризации) для повышения стойкости к термическому старению, УФ-стойкости и снижения хрупкости

Переход на чистые силиконовые герметики: силиконовые смолы, силиконовые гели или LSR-маршруты

На практике, “введение силиконовых функциональных групп” часто означает выбор реакционноспособных групп, таких как гидроксильные и алкоксильные группы или эпоксидные группы (в зависимости от конструкции смолы), чтобы сетка могла достичь рабочей высокой плотности поперечных связей без создания большого внутреннего напряжения.

5. Механические и адгезионные свойства: напряжение — тихий убийца срока службы

Для светодиодной упаковки необходимо балансировать:

Оптические свойства (прозрачность, показатель преломления, рост замутнения)

Механические свойства (модуль упругости, прочность, устойчивость к растрескиванию)

Механические и адгезионные свойства на границах раздела (чип, керамика, линза, выводная рамка)

Совпадение коэффициента теплового расширения для снижения напряжений

Во многих случаях силикон предпочтителен как “материал мягких/низконапряженных материалов” решение, которое помогает смягчить термическую несовместимость, оставаясь при этом оптически прозрачным.

6. Варианты технологических процессов: от силиконового компаунда до формованных силиконовых полимеров

В зависимости от вашего продукта и места в цепочке создания стоимости (верхний и нижний уровни), силиконовые решения могут соответствовать нескольким производственным потокам:

Дозирование и отверждение силиконового смоляного герметика для УФ-упаковки UVB

Формование жидкого силиконового каучука для линз или корпусных деталей (включая литье под давлением, формование силиконового каучука и производство формованных силиконовых полимеров)

Гибридный подход: силиконовая герметизация плюс высокопрозрачные неорганические материалы (такие как кварц) там, где это необходимо

Для семейств рецептур многие клиенты оценивают:

винилсиликоновая смола и линейный полисилоксан, содержащий винильные группы (часто используется в сочетании с сшивающим агентом, таким как силиконовое масло, содержащее водород, в системах отверждения по механизму присоединения)

подобранные марки силиконовых масел для регулирования текучести и технологичности

такие цели, как очень низкая усадка и стабильная жизнеспособность состава в процессе производства

7. Что означает данная статья для будущих направлений исследований

В статье четко указано: силикон может улучшить LOP за счет оптического дизайна, но долговременное старение под воздействием UVB-излучения вызывает возникновение напряжений и механизмов деградации, которые все еще требуют оптимизации.

Это реалистичное направление будущих исследований для UVB-упаковки: оптимизация напряжений, сохранение прозрачности и выбор структурных решений (например, необходимость герметичной крышки).

8. Как выбирать силиконовые материалы?

Как производитель силиконовых смол, мы поставляем силиконовые материалы, используемые в качестве материалов для инкапсуляции светодиодов и силиконовых упаковочных материалов, а также оказываем клиентам поддержку в выборе сырья и подборе материалов для применения.

XJY Silicones является одним из ведущих производителей силиконовых MQ-смол и силиконов VMQ в Китае, с более чем 30-летним опытом НИОКР и производства в силиконовой отрасли, а также более чем 15 связанными патентами и технической поддержкой. Наши продукты из силиконового сырья могут удовлетворить потребности области силиконовой косметики и поддержать предоставление диверсифицированных индивидуальных решений.