來源：冶金與材料
新型LED照明光源無論是在能源節約或是減少環境污染等眾多方面均有著傳統照明光源所無法達到的優勢,故針對新型LED照明光源的應用與研究,將是解決全球能源危機的重要手段?隨著全球科技的不斷發展,使得功率型白光LED制造技術也有了較為顯著的發展,所以在先進技術的支撐下,使得如今的LED照明光源無論是在發光的效率?亮度或是功率等諸多方面均有了顯著的提升?因此,為保障照明安全,首要之務便是要使用高折光指數且具有較強耐紫外與耐熱老化能力的低應力封裝材料,以此方案有助于提升照明器件的光輸入功率與使用壽命?
1封裝用有機硅材料的制備
就目前而言,國內使用的封裝材料大多數以環氧樹脂為主,而基于環氧樹脂本身的特性,其在固化后不但會呈現出極高的交聯密度,也會因材料本身較大的內應力而呈現出較強的脆性,繼而使得封裝材料無法承受較大的沖擊?經相關實驗研究發現,當環氧樹脂處于150℃左右的環境時,其透明度便會降低,進而削弱LED的光輸出,而在135-145攝氏度的環境下,樹脂又將出現嚴重退化的現象,繼而減少LED燈的使用壽命?除此之外,若環氧樹脂遭遇強大電流還會因此而碳化,繼而使得器件表面形成導電通道并最終導致器件失效?相比環氧樹脂,有機硅于LED器件中的應用有著相對穩定的性能,加之該材料本身所具有的耐熱與耐候性,所以能保證長期使用后仍具備良好的透明性,但因此項材料本身的價格較為昂貴,故使得該相關器件的造價也偏高,尤其是對大功率的LED而言,其造價更是不菲,這便直接影響到了大功率LED器件的規模化生產?而如今,我們又在有機硅的基礎上研究出了另一封裝材料,即加成型有機硅橡膠,針對此新封裝材料,僅相關實驗表明,此材料不僅有著較高的純度與透明性,由于材料本身的特性還具有阻燃功能,不僅如此,該材料在硫化過程中并不會產生其他的副產物,加之收縮率極低所以適合作為白光LED器件的封裝材料?
1.1有機硅主鏈耐熱性
因Si-O-Si屬于“無機結構”,加之其鍵能遠遠超出C-C鍵能,具體可達到462kj/mol,所以能保證有機硅聚合物較強的熱穩定性?與此同時,基于Si與O原子之間的電負性差異極大,加之鍵本身有存在較強的極性,故能在屏蔽鏈烴基同時提高氧化穩定性,以免有機硅聚合物在不完全燃燒的情況下生成二氧化硅,繼而導致自熄現象發生?
1.2有機硅封裝材料的制備
文章針對有機硅封裝材料的制備所選用的固化劑為甲基六氫苯酐?根據固化劑的用量計算公式,即W=168.19*EV?其中,EV為環氧值,168.19則是固化劑的摩爾質量?在三乙胺促進劑的促進作用下,使之與有機硅融合形成苯基環氧基有機硅聚合物,在電熱恒溫鼓風干燥箱的作用下便可達到固化的效果?
2封裝用有機硅材料的性能的影響因素
2.1催化劑種類選擇
影響聚縮反應與產物性能的關鍵因素之一便是催化劑,而鑒于有機硅封裝材料的制備過程所需關注的光學透明度亦屬于產物性能的范疇,故針對有機硅封裝材料的制備,需務必對催化劑及其用量對產物性能的影響給予高度關注?
就LED的制備而言,包含NaOH一類的催化劑雖可在固化后得到具有較高透明度的有機硅封裝材料,但因催化劑與產物的分離過程十分復雜,故此方法并不適用于LED的大規模制備,對此,若改以堿性陰離子交換樹脂催化法,則處理的過程則相對較為簡單,最重要的供需也僅是通過過濾器將催化劑從反應體系中分離出來,以此既環保又能達到降低成本的功效?
2.2反應溫度對有機硅封裝材料的合成及性能影響
影響縮聚反應與產物性能的另一重要因素當屬溫度,且溫度對縮聚反應的影響尤為顯著?為確保有機硅封裝材料的良好性能,關鍵便是要對縮聚反應過程中的溫度因素予以合理控制,如溫度為20℃的情況下,此時催化劑活性較低,會導致有機硅內KH560與DPSD呈現出彼此分離的狀態,而后,隨著溫度的逐漸升高,苯基環氧基有機硅聚合物中的折射率與粘度提升,將使得環氧值持續下降,而當環氧值下降到一定程度后,便會降低產物的交聯密度,從而不利于固化封裝材料熱穩定性的提升?而當溫度達到40℃時,據紅墨水實驗結果顯示,材料的紅墨水滲透性十分明顯,而在其他溫度下則無明顯的現象發生?因此,綜合考慮之下,應將溫度控制在50℃左右,以此為后續研究反映的溫度條件提供支撐?
3結語
基于強堿性陰離子D296R的催化作用,將促進KH560與DPSD的融合,由此生成具有苯基與環氧基團高折光指數的有機硅聚合物?而后50℃的環境下持續發生反應12h,以此證明有機硅封裝材料具有較強的耐熱性能,這對LED器件的制作無疑是十分關鍵的?除此之外,當苯基環氧基有機硅聚合物的折光指數為1.547時,有機硅封裝材料的粘度與分子質量均最為適宜,且其透光度可達到95%以上?由此可見,有機硅封裝材料于LED封裝領域中確有良好的應用前景,故加大對LED封裝用有機硅材料的制備與性能的研究亦將具有極強的現實意義?
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