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LED用有机硅改性环氧树脂封装材料1、LED简介•LED（LightEmittingDiode）:发光二极管，是一种固态的半导体器件，可以直接把电转化为光。•LED的心脏是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端是连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。优势体积小、耗电量低、使用寿命长高亮度、低热量、环保，坚固耐用劣势较于白炽灯价格昂贵LED产品成本太高，还不能代替CFF了全面运用市场•LED发光原理：发光二级管的核心部分是有P型半导体和N型半导体组成的晶片，二者之间有一个过渡层，称为P-N结。在某些半导体材料的PN结中，注入少数的载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能转化为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。LED产业前景：•国外：（1）2010年，全球LED的产值从2004年的125亿美元提高到500亿美元以上。（2）美国能源产业报告显示，到2010年美国约有55％的白炽灯和荧光灯被半导体灯替代，每年节约电费达350亿美元之巨，半导体灯有望在未来形成500亿美元的大产业。（3）RobertSu分析，2006年LED全球市场规模增加10.9％，达74亿6500万美元，2007年达82亿7000万美元，2010年达92亿9200万美元。其中，亚洲地区韩国和中国的增长率最高，所占份额将分别从2005年的9.3％和6.3％扩大到2010年的11.2％和8.5％，日本和台湾的份额减小。（4）OSRAM、日亚化工、CREE、丰田合成等知名企业。•国内：中国于2003年紧急启动国家半导体照明工程，并将其列入“十五”国家科技攻关计划。目前已将大连、上海、南昌、厦门、深圳纳入国家半导体照明工程产业化基地建设。（1）上游和中游的外延/芯片领域知名企业：江西联创、长电科技、深圳世纪晶源、厦门三安、大连路美等。（2）下游封装领域：高品质封装产品依赖进口。封装领域技术风险小、投资额低导致深圳、广州、厦门、宁波等地已经形成了产业集聚，竞争激烈。•国内LED产业链分布区域：•珠三角地区：深圳、广州、佛山、东莞等地。下游封装企业竞争较大。深圳形成了“蓝宝石—外延—芯片—封装—应用”的完整产业链。珠江三角洲的其薄弱环节在于技术力量相对薄弱，而且现有的技术力量都过于集中在少数几家企业。•长三角地区：上海、江苏、浙江。拥有大量的技术和商业人才，产业化经验较丰富，资本力量较为雄厚。•北方地区：北京、大连。研发机构集中，拥有外延芯片国内最好技术。大连具有产业化优势。•江西及福建地区：江西省从上游外延材料到下游器件封装都实现了规模化生产；福建厦门已经拥有芯片制造、封装及应用产品研发和生产的企业数十家，具有集群优势、人才优势和区位优势。LED应用2、LED电子封装材料•电子封装材料要求：低介电常数和介电损耗因子、高耐热性、高导热、高绝缘、与芯片和硅等元器件匹配且可调的热膨胀系数以及优异的化学稳定性能和机械性能。•电子封装分类：塑料封装、陶瓷封装和金属封装，后2种为气密性封装，主要用于航天领域，塑料封装广泛用于民用领域。•塑料封装常用树脂：酚醛树脂、腈酸树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、有机硅等。但是由于环氧树脂和有机硅的热膨胀系数较小而且透明性相对较好，因而得到广泛的应用。•LED封装的任务：将外引线连接到LED芯片的电极上，同时保护好LED芯片，并且起到提高取光效率的作用。•功率型LED对封装材料提出的高要求：外层封装材料在保持可见光区高透明性的同时能够对紫外线有较高的吸收率，以防止紫外线的泄漏。使用高折射率、高耐紫外线和耐热老化能力、低应力的封装材料还可明显提高照明器件的光输出功率和使用寿命。LED封装形式•球面•平面环氧树脂封装•优点：优良电绝缘性能、密封性和介电性能；•缺点：吸湿性、易老化、耐热性差、高温和短波光照下易变色，封装热阻较大（一般高于100K/W），并且固化前有一定的毒性，固化的内应力大，易降低LED器件使用寿命。所以需对其改性，增韧、提高耐热性以及透明性。•王雅芳对LED封装用透明环氧的抗紫外老化性能进行了研究。•研究体系：（1）蓝色LED+YAG荧光粉的白光化封装。（2）近紫外LED+RGB荧光粉的白光化封装。即将LED产生的近紫外光分别转换成红（R）、绿（G）、蓝（B）三色再合成白色。•封装方式：穿透式、反射式。•优点：耐冷热冲击、无黄变和高透光率，热稳定性好，耐紫外光热强，吸湿性低，透明度和折射率均高于环氧树脂。•缺点：价格昂贵。•分类：（1）按硬度分：凝胶态、弹性体和树脂。（2）按折射率分：低折射率（1.41，甲基型有机硅树脂）和高折射率（1.53，苯基型有机硅树脂）。•高折射率的硅橡胶和硅树脂是研究热点。有机硅封装有机硅封装材料组成•加成型硅树脂封装材料•二官能度硅氧垸链段的硅树脂封装料•加成型液体硅橡胶封装料•LED封装用有机硅材料一般是由含活泼氢的硅氧烷单体或聚合物与带不饱和键的有机硅聚合物，在催化剂作用下进行硅氢加成反应制备得到。•杭州师范大学来国桥研究团队用特种的环硅氧烷为原料，制备了一系列的功率型有机硅封装材料。并与浙江华成有机硅材料有限公司合作，建成了MePhSiCl2（甲基苯基二氯硅烷）的生产装置。•反应过程：•生产工艺：有机硅改性环氧树脂封装•作用：改善环氧树脂的耐热性、耐UV光老化性，提高有机硅材料的粘结性、表面粘附性，同时提高封装材料的韧性，降低其收缩率和热膨胀系数。•填料：石英粉、单晶硅、铝粉、锌粉、玻璃纤维、POSS。•周利寅以γ—（2,3环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷为原料水解缩聚制备了环氧倍半硅氧烷（SSQ-EP）。并制备了DGEBA/SSQ-EP杂化材料。•光学性能测试：380-800nm的紫外到可见光范围内杂化材料的透光率均高于85%，有利于LED封装。•黎艳：用α,w-二氯聚二甲基硅氧烷（DPS）或二氯二甲基硅氧烷（DMS）来改性普通双酚A环氧树脂（BPAER）和四溴双酚A环氧树脂（TBBPAER），制备出一系列有机硅改性EP封装材料。•树脂韧性和抗冲击性大大增强的同时，其耐热性和拉伸强度并没有降低，这说明有机硅已经键入环氧树脂的交联网络中，在一定程度上起到了网络结点的作用。•小分子有机硅的引入既增加了网络交联密度和分子量，又改善了环氧和有机硅高分子两相间的相容性•杨欣，黄伟通过2-(3,4-环氧环己烷基)乙基甲基二乙氧基硅烷的水解缩合反应制备了多官能度有机硅环氧树脂（SiE）。•台湾的Chien-JungHuang团队研究了环氧树脂/有机硅的封装材料（ESGR），并且研究了加入纳米SiO2后的封装性能的变化（主要考虑吸湿性能）。•ViniciosPistor利用POSS来改性缩水甘油醚类环氧树脂用于LED封装。•POSS结构有平面和立体的，根据R的不同，可以制得多种端基的材料，改性EP，提高不同的性能。•YitingXu利用酸酐类端基POSS来改性环氧树脂，研究有机-无机杂化材料的热性能和透光率。•反应过程：LED封装材料现状•封装材料专利申请封装材料专利公司