Parylene纳米镀膜技术在半导体照明中的应用
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2019年10月
第30卷第5期
照明工程学报
ZHAOMING GONGCHENG XUEBAO
Ocv2019
Vol.30No.5
Parylene纳米镀膜技术在半导体照明中的应用
李江龙1,黄兰2
(1-佛山市国星光电股份有限公司,广东佛山528000;2•广东环境工程职业学院环境工程系,广东佛山528216)
摘要:半导体照明产品易受环境中的潮气、粉尘、酸雨、日照等不利因素影响,严重影响使用寿命%使用Parylene技术在产品表面镀膜,可显著改善其特性,实现防尘防水的使用效果%但根据用户反馈,在使用数千小时后,LED产品出现了表面发黑,严重光衰,颜色漂移的问题%本文通过扫描电镜、红外图谱分析和能谱分析等手段系统分析失效产品,寻找失效原因&通过构建理论模拟,寻找改进材料&并通过对比试验来验证新旧材料性能差异%研究发现:C型和N型薄膜由于玻璃化温度低,在较高工作温度下,会由于应力作用而开裂,并在接触面与封装硅胶形成深灰色的结合物&改进型F材料满足半导体照明产品的使用要求,并通过了严格耐候性验证测试%
关键词:半导体照明;纳米镀膜;Parylene;涂覆材料;可靠性
中图分类号:TN364+.2文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1004-440X.2019.05.024
Application of Parylene Nano Coating Technology
in the LED Electronih Products
LI Jianglong1,HUANG Lan2
(1.Foshan NationStar Optoelectronics Co.,LTD,Foshan528000,China&2.Department ef Environmental
Engineering,Guangdoog PolytecCnic cf Enviroomental Protectioo Engineering,Foshan528216,Chi n a)
Abstrach:Semiconductor lighting products are easily affected by advarso factoe such as moisture,dust, acid rain and sunshine in the environment,which seriously aa/ct the service life of the products.The use of Paelene technology to coat the sueace of LED lighting electronic products cm signifcmtly improva its characteristics and achieva dust and water resistance.Howevar,according to user feedback,LED coating products hava experienced problems of sueace blackening,sevaro light decoy,and vxidativa failure after thousands of houe of use.In this paper,the failure products are systematicolly analyzed by means of sconning electron microscopy,infrared spectrum analysis and eneryy spectrum analysis to find the couse of failure.By constructing theoe2col simulations,we con find improvad materials&and through comparison experiments to varip the performance difeenco between new and old materials.The study found that:C-type and N-type films,due to the low glass transition temperature,wiP crack due to stress at higher working temperatures,and form a dark gray combination with the encopsulated silico on the contact su W oco;the improvad F-type films meets the requirements for use of semiconductor lighting products and has passed the rigorous reliability variXcotion test.
Key words:LED lighting&nano coating;Paelene;coating mateWae;reliability
很大,环境中的潮气、粉尘(盐雾)、酸雨都可能引言使其氧化侵蚀。潮气渗透到led芯片内部,受热
膨胀形成水蒸气,产生压力可能导致LED封装开LED器件的使用环境对其性能和可靠性影响裂,并使芯片内部金属氧化,导致LED器件失效%
第30卷第5期李江龙等:Parylene纳米镀膜技术在半导体照明中的应用127
根据LED电子产品表面结构特性和使用特点,目前最合适的镀膜技Parylene镀膜技术%聚对二甲苯系列薄膜最早由Szwarc在1947年发现,直到1953年由美国Union Carbide Co.首先推出利用化学法(CVD,即Gorham法)制备高分子涂层材料,实现了Parylene技术的商业化应11-。Parylene系列薄膜优良的物理力学性能、光学(透光率90%以上)、溶剂性、抗盐、隔水汽能力、等种,使
作为一种优良的件封装保护材料得到了泛的1…-。
随导体照明产业的兴起,Parylene技术尝试运用到LED产品上。Parylene涂层对比传统的液体涂质量轻薄、散热好、低介电常数、无孔、能涂覆各种等优点。与Parylene技术以往的不一样,LED器件,并随着热量产生。在使用数月后,LED镀膜现了明显的、漂移、严重衰问题。对种技的不适,学域对题尚无系统分析研究。本文基于Parylene技术在半导体照明题,通过扫描(SEM)高学显对 进观察,并用能谱分析仪(EDS)、傅氏转换线分析(FTIR)等法分析原因;基现有镀膜材料的不足,建立材料改进理论模型,以筛选和选择材料;并通过进一步验证新材料。
1Paryleee镀膜技术存在的问题
1・1Parylene镀膜技术
Parylene镀膜技真空气相沉积工艺制备,该涂度可以达到1〜30%m,厚度均匀、致密无孔、透明无应力、不含助剂、不工件、有优的护性,的、防霉、防腐、防盐雾涂层材料。根据分子结构的不同,Parylene可分为N型、Ch、D型、HT型等多种类型(图1)。
图1主要Parylene材料分子结构式Fig.1Parylene material molecular structure
Parylene N,又称Di-p-xylylene,对二甲苯二聚体,分C16H16,的介电材料,具有非常低的介质损耗、高绝缘强度以及不随频率变化的介电常数。Parylene中穿透能力最高的一种。
Parylene C,又称Dichloro-[2,2--paracyclophane,二氯对二甲苯二聚体,分子式C16H14CI2。是第二个商业价值的系列材料。对N型材料,C型材料一桂氢原一个氯原代了。Parylene C的能,物理性能结合在一起,并且对他腐蚀体低渗。除了可以真正的无针孔覆形隔,Paryleng C 是常用涂敷重要线的材料。
Parylene D,又称Tetrachloro[2.2-paracyclophane, C16H12CI4,是系列中的第三个成员,它由相同的单体,只两个芳香\氢原子被氯原代。Parylene D的性质与Parylene C相似,但是具有更高的耐热能力。
Parylene HT(SCS),又称氟代二聚对二甲苯,分子式C16H8F8,材料低的介电常数(即能好)、的稳定水、防霉、防盐雾性能•短期耐温450t,长期耐温350t,并强的抗紫外线能力,更适合作为高频微波器件的防护材料。
对于常规液体涂层,Parylene材料具有以下优点:①能均匀涂敷种形状的,包
尖锐