led封装材料配方
LED封装胶的制备及其性能的研究_崔宝军
Vol ．36，No ．5，2014崔宝军等，ＬＥＤ封装胶的制备及其性能的研究收稿日期：２０１４－０６－１８＊基金项目：黑龙江省科学院科研基金项目作者简介：崔宝军（１９７３－），男，辽宁锦州人，副研究员，主要从事有机合成和胶黏剂的研发工作。
前言半导体照明技术是２１世纪最具发展前景的高科技领域之一，其中发光二极管（ＬｉｇｈｔｉｎｇＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅｓ，简称ＬＥＤ）是其核心技术之一。
ＬＥＤ是一种使用固态、无机半导体产生光源的半导体电子元件。
作为光源，ＬＥＤ的优势体现在三个方面：节能、环保和长寿命。
ＬＥＤ制造过程中需要将芯片等电子元器件按要求进行合理的布置、组装，再利用封装胶使之与环境隔离。
光学级环氧树脂具有高的透光率、折射率，作为ＬＥＤ的封装材料已应用多年［１］。
近年来，随着半导体工业的发展，高亮ＬＥＤ（ＨＢＬＥＤ）是发展的主流，这种芯片需要更高电流的驱动、焊接温度也更高［２］。
由于环氧树脂封装材料暴露在紫外线下或在高温环境下容易发生黄变现象，在高电流下不能提供稳定的光源输出，已不适应ＬＥＤ发展需求［３］。
目前，将有机硅作为封装材料使用已经引起了足够的重视。
作为封装材料，有机硅的重要优势是热力学和光学的稳定性，这种稳定性是由聚合物中Ｓｉ－Ｏ骨架的稳定连接决定的。
在有机硅封装材料的制备过程中，如何尽可能的提高透光率和折光率是决定封装材料品质的两项关键指标［４，５］。
1实验部分１．１主要原料甲基乙烯基二氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷、１，１，３，３－四甲基二硅氧烷、二苯基二甲氧基硅烷、１，３，５，７－四甲基环四硅氧LED 封装胶的制备及其性能的研究*崔宝军，陈维君，李刚，宋军军，耿庆生，梁泰硕，王文博（黑龙江省科学院石油化学研究院，黑龙江哈尔滨１５００４０）摘要：研究合成了甲基苯基乙烯基有机硅树脂、甲基苯基氢基有机硅交联剂、配位铂催化剂，再通过优化组合，制备出高透明、高折光率ＬＥＤ封装用有机硅胶黏剂，确定封装胶的凝胶温度１００℃、固化温度１１０．９℃和后处理温度１４２．２℃，固化反应热△Ｈ为－７．７４Ｊ／ｇ。
LED用环氧树脂解析
LED用环氧树脂图解封装材料于LED产业应用，其具有：(1)决定光分布，(2)降低LED芯片与空气之间折射率以增加光输出，(3)提供LED保护等功能，因此封装材料对于LED可靠性及光输出效果有绝对性影响。
白光LED一般以环氧树脂、Silicon系树脂及Urea系树脂等高透明性树脂作为材料。
但考虑成本、电气特性等因素，仍以环氧树脂为主流。
环氧树脂分子结构中含有两个或两个以上环氧基，它能与胺、咪唑、酸酐、酚醛树脂等类固化剂配合使用，得到制品具有优良机械性能、绝缘性能、耐腐蚀性能、粘着性能和低收缩性能。
其应用领域极为广泛，包括料、浇注料、塑封料、层压料、粘着剂等为重要化工材料。
环氧树脂种类很多，应用于LED环氧树脂必须具备有高透光率、高折射率、良好耐热性、抗湿性、绝缘性、高机械强度与化学稳定性等。
白光LED使用透明环氧树脂主要是利用酸无水物硬化效应，主剂与硬化剂两液使用前必须均匀混合才能使用，主剂成份是Epoxy Oligomer、粘度调整剂、着色剂等；硬化剂成份是酸无水物与触媒硬化促进剂，虽然硬化物性会随着主剂与硬化剂配合比改变，不过一般设计成当量比为1:1，就可获得最适宜物性。
图1是LED用透明环氧树脂主成份构造式。
一般而言所谓Epoxy Oligomer是以Bis-Phenol A Glyciydyl Ather与Bis-Phenol F Type为主，此外会添加脂环式Epoxy，防止玻璃转移点变高或是树脂变色。
图1 LED封装用环氧树脂成份结构式虽然有许多硬化剂与硬化促进剂可供环氧树脂选择，不过应用在LED密封时，必须是透明状硬化物，因此硬化剂使用受到相当程度限制，例如酸无水物通常会选用MeHHPA或是HHPA；硬化促进剂则以Amine系、Imidazole、Lin系为主，不过实际成份则是各厂商商业机密。
光二极管作为一种功率小，使用寿命长，能量损耗小的发光器件，在国内兴起有将近二十年的时间，由于其特殊的性能优越性，正逐步取代原有的发光器件，使用在工业和民用的各个角落。
LED封装所使用环氧树脂胶的组成材料
LED封装所使用环氧树脂胶的组成材料一般使用的封装胶粉中除了环氧树脂之外，还含有硬化剂、促进剂、抗燃剂、偶合剂、脱模剂、填充料、颜料、润滑剂等成分，现分别介绍如下：1 环氧树脂(EPOXY RESIN)使用在封装塑粉中的环氧树脂种类有双酚A系(BISPHENOL-A)、NOVOLAC EPOXY、环状脂肪族环氧树脂(CYCLICALIPHATIC EPOXY)、环氧化的丁二烯等。
封装塑粉所选用的环氧树脂必须含有较低的离子含量，以降低对半导体芯片表面铝条的腐蚀，同时要具有高的热变形温度，良好的耐热及耐化学性，以及对硬化剂具有良好的反应性。
可选用单一树脂，也可以二种以上的树脂混合使用。
2 硬化剂(HARDENER)在封装塑粉中用来与环氧树脂起交联(CROSSLINKING)作用的硬化剂可大致分成两类:(1)酸酐类(ANHYDRIDES);(2)酚树脂(PHENOLICNOVOLAC)。
以酚树脂硬化和酸酐硬化的环氧树脂系统有如下的特性比较：●弗以酚树脂硬化的系统的溢胶量少，脱模较易，抗湿性及稳定性均较酸酐硬化者为佳；●以酸酐硬化者需要较长的硬化时间及较高温度的后硬化(POST CURE)；●弗以酸酐硬化者对表面漏电流敏感的元件具有较佳的相容性；●费以酚树脂硬化者在150-175~ C之间有较佳的热稳定性，但温度高于175~(2则以酸酐硬化者为佳。
硬化剂的选择除了电气性质之外，尚要考虑作业性、耐湿性、保存性、价格、对人体安全性等因素。
3 促进剂(ACCELERATO OR CATALYST)环氧树脂封装塑粉的硬化周期(CURING CYCLE)约在90-180秒之间，必须能够在短时间内硬化，因此在塑粉中添加促进剂以缩短硬化时间是必要的。
现在大量使用的环氧树脂塑粉，由于内含硬化剂、促进剂，在混合加工(COMPOUNDING)后已成为部分交联的B-STAGE树脂。
在封装使用完毕之前塑粉本身会不断的进行交联硬化反应，因此必须将塑粉贮存于5℃以下的冰柜中，以抑制塑粉的硬化速率，并且塑粉也有保存的期限。
LED封装常用原物料
具体电极情况请参照晶 片规格书.
双电极长 方形晶片
高功率单电极晶片
高功率双电极晶片
晶片尺寸
晶片尺寸
晶片按尺寸分，比较常用的有以下规格
(1mil=25.4µm)
小尺寸
大尺寸
7*9 mil
14*17 mil
9*11 mil
24*24 mil
12*12 mil
晶 片
金 线铜
柱
保护硅胶
支架的种类
支架的种类，可分为以下四种： 1. 直插式支架 2. SMD贴片式支架 3. 食人鱼支架 4. 大功率支架
直插式（LAMP)支架
直插式两脚支架
直插式三脚支架
直插式四脚支架
SMD贴片支架 SMD贴片支架可分为以下种类
单晶两脚支架
三晶四脚支架
三晶六脚支架
食人鱼支架
单组份银胶
双组份银胶
金线简介
金线是LED的晶片与支架之间连接的重要组 成部分。
一般常用的金线有 0.9mil、1.2mil的。
0.9 mil的金线
1.2 mil的金线
硅胶简介
硅胶是LED封装成形的重要组成部分。 一般LED常用的为双组份汇合型硅胶。
荧光粉简介
荧光粉是白光LED组成的最主要的核心部 分。一般荧光粉的好坏决定了成品的发 光效率和发光颜色。
荧光粉一般分为红，绿，黄三种颜色
本节结束， 谢谢大家！
国外地区晶片厂商
地区 国外
公司名称 科锐 欧司朗
日亚化工 丰田合成 首尔半导体
流明 旭明
主要产品 蓝白绿
全系列红绿蓝黄白 全系列红绿蓝黄白
蓝白绿 全系列红绿蓝黄白 全系列红绿蓝黄白
LED封装原物料
2021/4/1
剥锡后
6.油漆制作（极性辨认&防焊处理） 前处理：利用化学药液清洁(粗化)铜面。 印刷：以空网印刷方式将防焊油墨全面印於板面上。 预烤：将防焊油墨中之溶剂赶走，成为不粘状态。 曝光：利用底片以紫外光照射，使油墨中感光性(树酯)分子进行 自由基连锁聚合。 显影：使用约1%左右碳酸钠水溶液，将未曝光的区域去除。 后烤：一般为150℃/60min，为使油墨內分子达到完全聚合效果。
镀镍金清洗水水质要比一般电镀水质要求高，其它水质硬度高，含有其他有机物。 压板翘：先将板子放于钢板上，但板子上/下皆须垫纸保护 金面，利用高温、压 力将板面压平。 喷砂：水洗/喷砂/超音波水洗/水洗/烘干。 砂材：金钢沙、氧化铝…等。 目的： 清洁、 雾化、美化、消光
2021/4/1
C或模具成型 流程：抓出程式→钻台面与垫纸板之架pin孔→台面放垫板→架pin →放板子(板与
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7.表面处理 前处理：利用化学药液清洁铜面。 镀镍：利用电解电镀原理将镍块分解出镍离子而附著於铜面上。 水洗：以纯水清洗板面，但时间不可过久， 易使镍氧化钝化。 镀金：利用电解电镀原理將槽液中的金盐析出附著於镍上。 水洗：以纯水清洗板面。 后烤：热纯水洗、烘乾，使金面干净且干燥不致氧化。
封装胶
固晶站
焊线站 压模站
2021/4/1
一.晶片
1.晶片发光原理：在晶片被施加一定的正向电压时，P区的空穴会源源不断的游向N 区，同时，N区的电子会相对向P区运动，电子、空穴相互结对时，激发光子，产 生光能 。光的波长也就是光的颜色，由形成PN结的材料决定 2.分类：
LED封装所使用环氧树脂胶的组成材料
LED封装所使用环氧树脂胶的组成材料
1.环氧树脂：
环氧树脂是一种由环氧基团（C-O-C）构成的高分子物质。
它具有优
异的绝缘性、机械性能和耐化学腐蚀性能。
在LED封装中，环氧树脂被用
作胶粘剂，能够固定和封装LED芯片，保护其免受外界环境的影响。
此外，环氧树脂还具有良好的透光性，可以提高LED封装的光传输效率。
2.胺类固化剂：
胺类固化剂是环氧树脂胶固化的关键成分。
它能与环氧树脂反应，形
成交联网络结构，使环氧树脂从液态变为固态。
常用的胺类固化剂有聚醚胺、环氧胺等。
胺类固化剂的选择会影响固化速度、硬度以及耐高温性能等。
3.填充剂：
填充剂主要是在环氧树脂中添加的固体颗粒或纤维，用于调节环氧树
脂的流动性、增加胶体的强度和硬度。
常见的填充剂有氧化铝粉、硅胶、
石墨等。
填充剂的添加可以改变环氧树脂胶的物理和机械特性，如导热性、耐热性和耐压性。
4.其他添加剂：
其他添加剂包括稀释剂、促进剂、稳定剂和颜料等。
稀释剂用于降低
环氧树脂的粘度，使其易于涂敷。
促进剂用于加速固化速度，提高胶体的
硬度。
稳定剂用于改善环氧树脂的耐光性和耐热性。
颜料可用于调节胶体
的颜色，使其适应不同的LED封装需求。
总结起来，LED封装所使用的环氧树脂胶主要由环氧树脂、胺类固化剂、填充剂和其他添加剂组成。
这些组成材料相互作用，形成了具有良好性能和稳定性的LED封装材料。
这种胶体能够保护LED芯片，同时提高光传输效率和机械强度，满足不同封装需求。
LED封装工艺流程图解
晶片 支架/PCB
三、LED封装工艺流程
2.焊线
• 焊线(Wire Bonding) • 焊线之目的：利用金线将芯片与支架/PCB焊接在一起，形成一个
导电回路。
• 焊线之制程重点:
– 根据芯片进行焊线参数调整
金线
– 拉力参数调整
– 线弧制程调整
晶片 支架/PCB
三、LED封装工艺流程
3.封胶
二、LED封装材料
3.焊线材料
金线 铝线 金属片
取得 O O O
加工 W/B W/B Heater
成型 易 易 难
价格 高 中 低
焊线材料特性:
金线 铝线 金属片
导电性 O O O
导热性 V V O
抗挠性 X X O
三、LED封装工艺流程
三、LED封装工艺流程
1.固晶
• 固晶(Die Attachment or Die Bonding) • 固晶之目的:利用银胶（绝缘胶）将芯片与支架（PCB）粘连在一起
封胶之目的：利用胶水（环氧 树脂）将已固晶、焊线OK半 成品封装起来。
晶片
金线
导电支架
胶体
三、LED封装工艺流程
4.烘烤
烘烤之目的：是让环氧树脂充分固化，同时对LED进行热老化。
初烤：初烤又称为固化，3Φ、5Φ的产品初烤温度为125℃/60分钟； 8Φ—10Φ的产品，初烤温度为110℃/30分钟+125℃/30分钟。
价格 中 高 低
二、LED封装材料
2.固晶材料
固晶材料特性：
有机高分子银胶 无机高分子银胶
合金
取得
O O O
加工
O O O
成型
O O O
一种LED封装材料及其制备方法[发明专利]
![一种LED封装材料及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/db0667f94431b90d6d85c700.png)
专利名称：一种LED封装材料及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：汪卫国
申请号：CN201610682021.5
申请日：20160817
公开号：CN106317778A
公开日：
20170111
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种LED封装材料及其制备方法，按照质量份数计包括如下原料：双酚A型环氧树脂20‑25份、海因环氧树脂13‑14份、氯苯基硅油5‑8份、甲基乙氧基硅油3‑6份、固化剂二乙氨基丙胺3‑6份、二甲基硅氧烷5‑6份、异辛酸镁0.3‑0.5份、氮化硅0.2‑0.3份、硫酸镁0.5‑0.8份、纳米氧化镁0.2‑0.3份、三氧化二铬0.2‑0.3份、氢氧化钡0.5‑0.8份、氢氧化钠0.5‑0.8份、氢氧化钾0.2‑0.3份、氢氧化铝0.5‑0.8份、氯化铜0.1‑0.2份、高岭土15‑18份、氧化锌0.1‑0.2份、碳酸钙0.1‑0.2份、硼酸锌0.1‑0.2份。
本发明LED封装材料的制备过程包括混合、溶解、脱气、固化，制备得到LED封装材料。
制备的LED封装具有较高的折射率、硬度和粘结强度，可作为发光二级管封装材料应用于发光二极管中。
申请人：安徽福恩光电科技有限公司
地址：246100 安徽省安庆市怀宁县工业园月山大道旁电子精密仪器专业园
国籍：CN
代理机构：北京轻创知识产权代理有限公司
代理人：沈尚林
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led封装材料配方
LED封装材料配方
LED（Light-Emitting Diode）是一种半导体器件，广泛应用于照明、显示、通信等领域。
LED封装材料配方决定了LED的性能和品质，是LED制造过程中的关键环节之一。
本文将介绍LED封装材料配方的组成和作用。
一、封装材料的基本组成
LED封装材料主要由以下几种基本组分组成：
1.1 荧光粉
荧光粉是LED封装材料中最重要的组分之一，其作用是将蓝光转化为其他颜色的光。
常用的荧光粉有氮化镓荧光粉、硅酸盐荧光粉等。
荧光粉的选择和配比直接影响到LED的发光效果和颜色品质。
1.2 封装胶
封装胶主要用于固定LED芯片和连接芯片与散热基板，保护LED芯片不受外界物理和化学环境的影响。
常用的封装胶有环氧树脂、硅胶等。
封装胶的选择要考虑到其耐热性、耐候性和透光性等因素。
1.3 导热胶
导热胶用于提高LED封装材料的散热性能，避免LED发光时温度过高而影响其寿命和稳定性。
常用的导热胶有硅胶、聚酰亚胺等。
导热胶的选择要考虑到其导热性能和黏结强度等因素。
1.4 金线
金线是用于连接LED芯片与封装基板的导电材料，其作用是传递电流和信号。
常用的金线有金、铝等。
金线的选择要考虑到其导电性能和可焊性等因素。
二、封装材料的配方原则
2.1 适宜的荧光粉配比
荧光粉配比的合理性直接影响到LED的发光效果和颜色品质。
在配方过程中，需要根据所需的发光颜色和亮度来确定荧光粉的种类和配比，以实现最佳的发光效果。
2.2 导热胶和封装胶的配比
导热胶和封装胶的配比要考虑到散热性能和黏结强度的平衡。
过多的导热胶可能会影响封装胶的黏结强度，而过少的导热胶会影响LED的散热性能。
因此，需要在配方过程中进行合理的比例控制。
2.3 金线的选择和使用
金线的选择要考虑到其导电性能和可焊性。
对于高功率LED，需要选择导电性能较好的金线，并采取适当的焊接工艺，以保证电流传输的稳定性和可靠性。
三、封装材料的性能要求
3.1 光学性能
封装材料的光学性能包括透光性、反射率和发光效率等。
透光性要求尽可能高，以提高LED的发光效率；反射率要求尽可能低，以减少光能的损失；发光效率要求尽可能高，以提高LED的亮度和能效。
3.2 热学性能
封装材料的热学性能主要包括导热性能和耐热性。
导热性能要求尽可能好，以提高LED的散热效果；耐热性要求尽可能高，以保证LED在高温环境下的稳定性和寿命。
3.3 机械性能
封装材料的机械性能主要包括黏结强度和抗冲击性。
黏结强度要求尽可能高，以确保LED芯片与基板的可靠连接；抗冲击性要求尽可能好，以保护LED芯片不受外界物理环境的损害。
LED封装材料配方的选择和控制对LED的性能和品质具有重要影响。
在配方过程中，需要考虑荧光粉的配比、导热胶和封装胶的配比以及金线的选择和使用等因素，并且要对封装材料的光学性能、热学性能和机械性能等方面进行全面的考虑和测试，以确保LED的性能和品质达到预期目标。