LED手電筒的電路芯片（piàn）矽膠（jiāo）封（fēng）裝知識解析

封裝用有機矽材料（liào）的發展

　　有機矽材料主鏈為（wéi）Si—O—Si鍵，側鏈連接不（bú）同的功能性基團（tuán），整個分子鏈呈螺旋狀，這種特殊的雜鏈分子結構賦予其許多優異性能：耐低溫陛能、熱穩定性和耐候性優良，工作溫度範圍較寬(﹣50—250℃)、具有（yǒu）良好的疏水性和極弱的吸濕性(<0.2％)，可以有效（xiào）阻止溶液和濕（shī）氣侵入內部（bù），從而（ér）提高LED的使（shǐ）用壽命。有機矽材料除了上述特點，還具有透光率高、耐紫外光強（qiáng）等優點，且透光率和折射率可以通過（guò）苯基與有機基團的比值來調節，其性能明顯優於環氧樹脂，是理想的LED封裝材料。

　　隨著功率型LED的發展，環（huán）氧樹脂已不能滿（mǎn）足要求，但其作為LED封裝材料具有良好的粘接性能、介電性能，且價格低廉、操作簡便，鑒於有機矽材料性能上的優點及（jí）降低成本上的（de）考慮，通過物理共（gòng）混和化學共聚的方法使有機矽改性環氧（yǎng）樹脂成為眾多研究方向。通（tōng）過有機矽材料增韌改性環氧樹脂可以改善其分子鏈的柔性，降低其內應力，進而改善開裂問題；利用有機矽的良好耐（nài）熱（rè）性和強耐紫外光特性進行改性（xìng）以提高環（huán）氧（yǎng）樹脂的耐老化性、差（chà）耐熱（rè）性（xìng）、耐紫外光等問題（tí）。

　Part 2

　　封裝用有機矽材料的關鍵技術

　　2.1 高折射率

　　LED封裝技術的最大挑（tiāo）戰就是提高LED芯片到空氣的光（guāng）取出率，根據斯涅耳方程：

　　式中，i為芯（xīn）片和（hé）封（fēng）裝材料界麵的光學臨界角，n1為封（fēng）裝材料的折射率，n2為LED芯片的折射率，η0為光取出率。從公式(1)、(2)可（kě）以看出，隻有當n1和n2的差（chà）越小，i越接近180？，光取出（chū）率越大。因此功率（lǜ）型LED器件封裝（zhuāng）材料對折射率有很高（gāo）的要求，需>1.5。

　　折射率nd可由Lorentz-Lorentz方程表示：

　　式中，nd為折射率，RLL為摩爾折射度，V為摩（mó）爾（ěr）體積（jī）。從式(3)可以看出，折射率與摩爾折射度成正比，分子（zǐ）摩爾體積成（chéng）反（fǎn）比。摩（mó）爾折射度具有加和性，因此，在分子鏈中引入摩爾折射度（dù）和（hé）分子體積比值（zhí）較大的原子或（huò）基（jī）團可以（yǐ）提高聚合物的折射率，常見原子的折射（shè）度及形成化學鍵時（shí）的折射度增（zēng）量見表1。

　　由表1可知，鹵素的折射度增量較大，但是引入（rù）鹵（lǔ）素（sù）會使有機矽材料的密度增大，耐候性差，易黃變（biàn），因此可通過引入苯、硫、氮等基團（tuán）來提高（gāo）有機矽材料（liào）的折射率，但是，Liu Jingang等指出引入（rù）芳香基團、硫原子、除氟外的鹵素（sù）原子以及金屬有機化合物，其最（zuì）高折射（shè）率很難超過（guò）1.8。由於苯環具有較高的摩爾折射度和相對較小的分子體（tǐ）積，因此，高折射率封裝材料以苯基型有機矽材料為主，折射率（lǜ）在1.40～1.7內變化，也是目前研究最成熟的（de）方法之一。有研究表明：苯基質量分數越（yuè）大，有機矽封裝材料（liào）的折射率越高，同時還使（shǐ）材料的收縮率（lǜ）降低、耐冷熱循環衝（chōng）擊性能（néng）提高，苯基質量分（fèn）數（shù）為40％時矽（guī）材料（liào）的折射率為1.51，苯（běn）基含量為50％時折射率>1.54，全苯基時折射率達1.57；然而，當苯基（jī）含量過高(超（chāo）過50％)時，封裝材料的透（tòu）光率會下降，熱（rè）塑性太大而使（shǐ）產（chǎn）品失（shī）去使用價值，當（dāng）W苯基=20％-40％時，產物的綜合（hé）性能相對最好。