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LED封装可靠性研究涉及的材料

嘉峪检测网        2022-03-05 20:26

LED 封装可靠性是典型的光、热、力耦合问题,因此其评价标准围绕光学性能、热学性能和力学性能等方向。在 LED 性能及可靠性中涉及各种封装材料和工艺主要包括:光转换材料、封装胶、固晶材料、封装基板。

 

01光转换材料

 

在大功率 LED 封装中,荧光粉材料是最常用的光转换材料。其按材料分可分为稀土石榴石系、硅酸盐系、含氮化合物系和硫化物系四大系列。其中铅酸盐的钇铝石榴石(Y3Al5O12)是目前使用最广泛的荧光粉,俗称 YAG 荧光粉。该荧光粉的颗粒直径通常在5~35μm,具有亮度高、发射峰宽、成本低的优点,但激发波段窄,光谱中缺乏红光的成分,显色指数不高。

 

02封装胶

 

在 LED 封装过程中,通常采用环氧树脂或硅胶作为封装胶。但由于环氧树脂容易出现老化变黄,严重影响出光效率,而硅胶具有更好的光-热稳定性,透光率也很高,所以在封装过程中常用硅胶作为封装胶体。硅胶对不同颜色的光透光率通常能达到97%以上。提高 LED 封装胶折射率可有效减少芯片和封装材料界面上的全反射,因此高折射率、高透光率的封装材料对于提高取光效率也很重要。目前主要产品来自美国道康宁公司,其推出的高折射率硅胶比传统的环氧树脂材料具有更好的光-热稳定性,透光率也很高,因而能显著改善 LED 的光学性能。国内外学者通过开发或者改良工艺,也实现了硅胶质量的提升。在封装胶中掺杂高折射率的散射粒子,可以提升封装胶的折射率,减少界面全反射,从而提升取光效率。

 

03固晶材料

 

良好的散热对于大功率 LED 封装至关重要,是保障 LED 能够维持高光学性能的前提条件,是实现 LED 封装高可靠性的重要内容。解决 LED 封装散热的最主要的方法是利用高导热的界面材料和基板材料降低芯片到外部环境的热阻,将芯片的热量快速传导到外部的散热器中。LED 芯片产生的绝大部分热量是通过固晶层向下传导,因此固晶层不仅起到固定 LED 芯片的作用,而且是热量传递的必经路径,是散热关键,因而需要降低固晶层热阻。目前采用的主流方法为采用高导热率的固晶材料。

 

04封装基板

 

芯片产生的热量主要有三个导热路径,一是通过封装胶向环境散热,二是通过引线和引脚传热,三是通过固晶层和封装基板向下传热。其中绝大部分热量通过固晶层和封装基板传导。封装基板的主要性能围绕可靠性和散热性,就需要考虑热力学性能,因此要有高热导率和适当的热膨胀系数。

 

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来源:慧聪LED屏网