1、透明封装材料的应用LED元件用高效能透明封装材料技术趋势,08微电1班 0800404135林加奇,摘要,对透明封装，并没有很多资料对其进行解释，但不难理解，透明封装是在传统封装的基础上，既有电参数，又引入光参数的一种新型封装技术。目前广泛应用于LED领域。由于没有找到具体关于透明封装的资料，所以文章中将主要针对LED中出现的透明封装技术进行介绍。,透明封装的应用,目录, LED封装材料技术发展趋势 透明封装材料对抗UV光的发展要求 高取光率封装结构与工艺 参考资料,透明封装的应用,一、LED封装材料技术发展趋势,透明封装的应用,LED亮度提升，产品寿命延长，致使LED应用更加多元，从各大展览
2、及相关产品发表会上，不难看出LED应用已经扩展至大尺寸面板背光源、车头灯、投影灯、室内外装潢与照明等。所以未来LED以高功率、高演色性、省电、长寿命、无汞及低价为其发展趋势。开发的重点有LED晶片、基板技术、荧光粉技术、封装树脂材料、导热材料、光学及整合技术等；故封装材料的发展占了极重要的地位，如表一。,一、LED封装材料技术发展趋势,透明封装的应用,表一 透明材料发展趋势,图一更整理了因应目前高功率LED技术发展需求，LED透明封装材料所需具备的材料特性。,图一 高亮度LED封装材料技术需求,二、透明封装材料对抗UV光的发展要求,透明封装的应用,（1）UV光对封装材料的影响白光LED工作形式
3、如图二所示分为许多种，其中利用单一晶片搭配荧光粉产生白光的形式，如蓝光晶片/黄色YAG荧光粉或UV晶片（Single Chip）/RGB荧光粉等，短波段光（如蓝光或UV光）能量较强，尤其以UV光为最，极易破坏许多封装材料。当环氧树脂受到UV光长期照射时，其结构在含氧的环境下很容易断键劣化，产生发色机团（如图2），导致封装材料黄变，影响白光LED亮度与均一性。对封装材料 而言，常见的化学键如C-C、C=C、C-H键等，于UV等短波长光曝照下会断键产生自由基（Free Radical），攻击树脂造成黄变劣化。以C-C来说，断键波长在336nm、能量约为85kcal/mol；C-H键则在286301
4、nm。 所以如何在封装材料中导入UV吸收剂 、UV Screener或UV稳定化结构，以 有效地降低UV光对封装材料的破坏也 是相当重要的课题。,图二 LED环氧树脂V曝照后反应封装材料,二、透明封装材料对抗UV光的发展要求,透明封装的应用,（2）抗UV光新型透明封装材料的开发 针对添加型HALS系列（如图3）材料来尝试增加其UV老化特性，如表2所示，分别添加0.3wt%、1 wt%、1.5 wt%、及2.0 wt%于环氧树脂封装材料中，依相同硬化条件配置样品，然后置于UV-A的环境下曝照，由实验结果得知此一添加型HALS仅能承受UV-A照射约100小时，之后便有明显的黄变现象，HALS或许可
5、以捕捉Peroxide Radical，但是无法阻挡UV光对高分子分子链的破坏。另一增加耐UV环境测试的方法为添加适当的添加型安定剂，如图4；表3则是添加添加型安定剂对封装材料内UV照射的实验，由结果可以看出，环氧树脂系统加了添加型安定剂后，可再UV-A的环境下超过200小时而没有黄变现象。,图三 添加型HALS,表二 添加型HALS封装材料耐UV照射实验,二、透明封装材料对抗UV光的发展要求,透明封装的应用,图四 常用的添加型安定剂,表三 添加型安定剂对封装材料耐UV照射实验,三、高取光率封装结构与工艺,透明封装的应用,在LED使用过程中，辐射复合产生的光子在向外发射时产生的损失，主要包括三
6、个方面：芯片内部结构缺陷以及材料的吸收；光子在出射界面由于折射 率差引起的反射损失；以及由于入射角大于全反射临界角而引起的全反射损失。因此，很多光线无法从芯片中出射到外部。通过在芯片表面涂覆一层折射率相对较高 的透明胶层(灌封胶)，由于该胶层处于芯片和空气之间，从而有效减少了光子在界面的损失，提高了取光效率。此外，灌封胶的作用还包括对芯片进行机械保护， 应力释放，并作为一种光导结构。因此，要求其透光率高，折射率高，热稳定性好，流动性好，易于喷涂。为提高LED封装的可靠性，还要求灌封胶具有低吸湿性、低应力、耐老化等特性。目前常用的灌封胶包括环氧树脂和硅胶。硅胶由于具有透光率高，折射率大，热稳定性
7、好，应力小，吸湿性低等特点，明显优于环氧树 脂，在大功率LED封装中得到广泛应用，但成本较高。研究表明，提高硅胶折射率可有效减少折射率物理屏障带来的光子损失，提高外量子效率，但硅胶性能受环 境温度影响较大。随着温度升高，硅胶内部的热应力加大，导致硅胶的折射率降低，从而影响LED光效和光强分布。,三、高取光率封装结构与工艺,透明封装的应用,传统的荧光粉涂敷方式是将荧光粉与灌封胶混合，然后点涂在芯片上。由于无法对荧光粉的涂敷厚度和形状进行精确控制，导致出射光色彩不一致，出现 偏蓝光或者偏黄光。而Lumileds公司开发的保形涂层（Conformal coating）技术可实现荧光粉的均匀涂覆，保障
8、了光色的均匀性，如图3（b）。但研究表明，当荧光粉直接涂覆在芯片表面时，由于光散射的存在，出光效 率较低。有鉴于此，美国RenssELaer 研究所提出了一种光子散射萃取工艺（Scattered Photon Extraction method，SPE)，通过在芯片表面布置一个聚焦透镜，并将含荧光粉的玻璃片置于距芯片一定位置，不仅提高了器件可靠性，而且大大提高了光效 （60），如图5(c)。总体而言，为提高LED的出光效率和可靠性，封装胶层有逐渐被高折射率透明玻璃或微晶玻璃等取代的趋势，通过将荧光粉内掺或外涂于玻璃表面，不仅提高了荧光粉的均匀度，而且提高了封装效率。此外，减少LED出光方向的光学界面数，也是提高出光效率的有效措施。 图五 大功率白光LED封装结构,参考资料：,透明封装的应用,http:/ Corning封装材料目录http:/.tw日东化学封装材料目录,THANKS FOR WATCHING,
