LED大功率灌封硅膠的使用

LED大功率灌封硅膠的使用

在LED使用過程中，輻射復(fù)合產(chǎn)生的光子在向外發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的損失，主要包括三個(gè)方面：

1、芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷以及材料的吸收;

2、光子在出射界面由于折射率差引起的反射損失;

3、以及由于入射角大于全反射臨界角而引起的全反射損失。

因此，很多光線無法從芯片中出射到外部。通過在芯片表面涂覆一層折射率相對(duì)較高的硅膠，處于芯片和空氣之間，從而有效減少了光子在界面的損失，提高了取光效率。此外，硅膠的作用還包括對(duì)芯片進(jìn)行機(jī)械保護(hù)，應(yīng)力釋放，并作為一種光導(dǎo)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)散熱，以降低芯片結(jié)溫，提高LED性能。為提高LED封裝的可靠性，硅膠還具有低吸濕性、低應(yīng)力、耐老化等特性。目前常用的灌封膠包括環(huán)氧樹脂和硅膠。研究表明，提高硅膠折射率可有效減少折射率物理屏障帶來的光子損失，提高外量子效率，但硅膠性能受環(huán)境溫度影響較大。隨著溫度升高，硅膠內(nèi)部的熱應(yīng)力加大，導(dǎo)致硅膠的折射率降低，從而影響LED光效和光強(qiáng)分布。然而，硅膠的綜合性能明顯優(yōu)于環(huán)氧樹脂，在大功率LED封裝中得到廣泛應(yīng)用。 

LED大功率硅膠的典型應(yīng)用

LED硅膠主要應(yīng)用在大功率LED的封裝上，包括填充、模鼎、集成封裝型等，還有貼片的封裝及混熒光粉用的白光膠。

LED大功率硅膠的分類

按產(chǎn)品固化后分：凝膠型、橡膠型 、樹脂型。

按折射率分目前有：高折射率（1.53左右）和普通折射率（1.41）

按工藝分:烘烤型和自干型

LED大功率硅膠的適用方法

填充型硅膠主要應(yīng)用于透鏡填充，由于硬度較底，外層有PC透鏡保護(hù)，但是經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)氣泡、隔層等問題，現(xiàn)主要的處理方案有：

1、將封裝的硅膠填充到透鏡后，第二天再加烘烤，以減少氣泡、隔層等的產(chǎn)生（針對(duì)烘烤型硅膠）。

2、使用全隔層硅膠，使燈珠發(fā)出來的光更加均勻，但是該方法造成光通量相對(duì)降低。

同時(shí)該填充型產(chǎn)品有普通折射率和高折射率可供選擇。

模鼎型硅膠主要應(yīng)用在模鼎封裝，硬度相對(duì)較高，會(huì)比較關(guān)注硅膠與底座的粘接能力，還有就是硅膠的脫模問題，在模型上使用脫模劑能夠解決脫模的問題。

集成封裝型硅膠主要應(yīng)用在大功率集成LED的封裝，對(duì)產(chǎn)品的硬度、黏度、粘接等要求比較大，根據(jù)工藝的不同做不同的調(diào)整。由于集成產(chǎn)品功率較大，熱量幾種，對(duì)膠的性能要求較高。

LED大功率硅膠的性能測(cè)試

主要測(cè)試有冷熱沖擊測(cè)試、黃變測(cè)試、折射率測(cè)試、透光率測(cè)試、耐濕熱測(cè)試、加速老化測(cè)試等

LED大功率硅膠使用流程

3.1 基材表面應(yīng)該清潔干燥?？梢约訜崛コ谋砻娴臐駳?；可以用石腦油、甲基乙基酮肟（MEK）或其它合適的溶劑清洗基材表面。不應(yīng)該使用對(duì)基材有溶解或腐蝕的溶劑，不應(yīng)該使用有殘留的溶劑。

3.2 按照推薦的混合比例——A:B = 1:1（重量比），準(zhǔn)確稱量到清潔的玻璃容器中，并充分混合均勻。使用高速的攪拌設(shè)備混合時(shí)，高速攪拌產(chǎn)生的熱量有可能使膠的溫度升高，從而縮短使用時(shí)間。

3.3 在10mmHg的真空下脫出氣泡。一般在分配封裝材料之前脫出氣泡。根據(jù)需要在分配后也可以增加脫氣泡的程序。

3.4 為保證膠料的可操作性，A、B混合后請(qǐng)?jiān)?0分鐘內(nèi)用完。

3.5 最佳固化條件為在25℃下固化，3-4小時(shí)開始固化，完全固化需要24小時(shí)；亦可在50℃加熱60min固化。當(dāng)固化溫度低于25℃時(shí)，適當(dāng)延長(zhǎng)固化時(shí)間或者提高固化溫度有助于產(chǎn)品的完全固化

QSIL（昆騰）高透明有機(jī)硅膠有幾十種其中廣泛應(yīng)用的硅凝膠有：QGEL310、QGEL300、QGEL330、QGEL910、QGEL331、QGEL312、QGEL323等等，高透明硅膠有：QSIL12、QSIL216、QSIL217、QSIL218、QSIL223、QLE1101等等。

QSil 216 

透明的液體硅膠

產(chǎn)品描述

QSil 216 是雙組分透明的液體硅膠，適合于室溫和加溫快速固化。此產(chǎn)品具有低粘度的特點(diǎn)，可以在復(fù)雜部件中流動(dòng)良好，具有較好的電絕緣性和抗震性能。

主要性能指標(biāo)

.  簡(jiǎn)單的10:1混合比,適用于自動(dòng)混合出膠設(shè)備和手工灌膠作業(yè)

.  不含溶劑

.  不黃變

.  有較好的水解穩(wěn)定性和返還原性能

固化前性能

       PT-A部分                    PT- B部分

顏色             透明                  透明

粘度, cps         4000               500

比重                             1.02                      1.01

固化前混合后

混合比率            10：1重量比

顏色                透明無色

濃稠度              流動(dòng)性好

操作時(shí)間            4小時(shí)

固化后性能（60分鐘@100℃）

硬度（丟洛修氏A）    40

抗拉強(qiáng)度,          750psi

延伸強(qiáng)度(%),        100

線性收縮率         <~0.1%

折射率             1.406

電子性能

介電強(qiáng)度           500V/mil

絕緣常數(shù)@1000HZ    2.69

耗散因數(shù)@1000HZ    0.0006

體積電阻率         1.7Χ1015

導(dǎo)熱性能

耐溫范圍           -60 to204C

導(dǎo)熱系數(shù)           0.18W/m-k

熱膨脹系數(shù)         27.5Χ10-5

比熱               0.3

光學(xué)特性

折射率，589nm      1.405

透光率，400nm      90.3%

使用說明

混合

Qsil216以重量比1份A和1份B雙組分混合，為獲得最佳性能，請(qǐng)使用同一批次的A和B組分。

在干凈且兼容的容器里混合A和B，儲(chǔ)膠容器應(yīng)有混膠量的3-4倍?？梢允謩?dòng)作業(yè)或者點(diǎn)膠機(jī)作業(yè)混合A組分和B組分后攪拌直到完全混合。手動(dòng)作業(yè)時(shí)準(zhǔn)確的稱重對(duì)于性能至關(guān)重要。

抽真空

混合過程中滯留的空氣可在29英寸大氣壓下抽真空進(jìn)行去除。抽真空過程中膠料會(huì)膨脹，需要間歇性進(jìn)行。當(dāng)膠料膨脹到2-3倍大的時(shí)候停止抽真空再靜置2-4分鐘。

儲(chǔ)存和有效期

QSil 216 應(yīng)該存放在不高于38℃ (100℉)下未開封的原包裝內(nèi)。如果可以一直存放在此種環(huán)境中，產(chǎn)品有效期為12個(gè)月。