LED封装材料与研究进展.doc

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1、-LED封装材料的研究进展摘要：具有绿色节能环保特点的LED产业在世界范围内蓬勃发展，中国作为LED封装大国在LED产业发展中扮演着重要角色。LED封装材料是LED器件中必不可少的重要组成部分，也备受关注。本文介绍了环氧树脂及有机硅等LED封装材料的研究进展和存在的问题，环氧树脂具有易老化、耐热性差等缺陷使其仅限于小功率LED器件的封装，而大功率LED器件的封装则选择具有高透光率、高折射率等高性能的有机硅封装材料，其具有重要的研究价值，广阔的应用价值以及巨大的经济效益。关键词：LED；封装材料；环氧树脂；有机硅；灌封胶引言在绿色、低碳、环保的召唤下，节能绿色环

2、保为主题的低碳经济无庸置疑的将成为2010年的主旋律，而具有节能、环保特点的LED产业正扮演着重要角色。LED产业始于20世纪70年代，90年代以来在全球范围内迅速崛起并高速发展。美国、日本、欧盟、中国台湾等发达国家和地区，纷纷把LED作为“照亮未来的技术”，陆续启动固态照明计划，欲抢先步占领这一战略技术制高点。日本已经实现1998-2002年耗费50亿日元推行白光照明，整个计划的财政预算为60亿日元。美国投资5亿美元实施“下一代照明计划”，计划从2000-2010年用LED取代55％的白炽灯和荧光灯。预计到2025年，固态照明光源的使用将使照明用电减少一半，

3、每年节电额达350亿美元，形成一个每年产值超过500亿美元的半导体照明产业市场。我国LED产业从2001年起也进入了高速发展的增长时期，并呈现出良好的发展势头。据不完全统计，到2010年国内LED产业的规模将超过1000亿元，展现出了广阔的开发前景[1]。提高LED发光效率以及解决散热问题是目前LED产业发展的主要瓶颈[2]。封装材料是LED器件综合性能的重要基础，在制造LED器件的过程中，除芯片制造技术、荧光粉制造技术和散热技术外，LED封装材料的性能对其发光效率、亮度、能耗以及使用寿命等也将产生显著影响。LED封装辅助材料主要有支架、环氧树脂、硅胶、模条、

4、金线、透镜等，使用高折射率、高耐紫外能力和耐热老化能力、低应力的封装材料可明显提高照明器件的光输出功率并延长其使用寿命。因此，开发高透光率、高折射率等高性能的LED封装材料具有重要的研究价值，广阔的应用价值以及巨大的经济效益。传统LED封装材料主要是环氧树脂和有机硅材料，目前已开发出新型纳米复合LED封装材料（本文介绍的LED封装材料是LED灌封胶或封装胶）。1中国LED产业的现状目前全球初步形成以亚洲、北美、欧洲三大区域为中心的LED产业格局，以日本日亚、丰田合成、美国Cree、Lumileds和欧洲Osram为专利核心的技术竞争格局。美日企业在外延片、芯片

5、技术、设备方面具有垄断优势，欧洲企业在应用技术领域优势突出。LED产业链主要包括四个部分：LED.---外延片生长、芯片制造、器件封装和产品应用，此外还包括相关配套产业。在LED产业链中，LED外延片与芯片约占行业70%利润，LED封装约占10-20%，而LED应用大概也占10-20%。与之相匹配的是，LED产业链从上游到下游行业的进入门槛逐步降低。中上游是中国LED产业“软肋”，我国LED企业超过3000家，其中70%集中于下游产业，LED封装产品已达世界第一，产值位居全球第二。2009年我国LED产业销售产值达600亿元，同比逆市增长30%以上，使我国成为

6、全球LED产业发展最快区域之一。但中国LED产业发展的结构侧重于封装和下游应用环节，大多数企业封装水平低下，竞争激烈，技术水平和产品质量参差不齐[3]。目前LED的主流技术专利多为发达国家所控制，国内缺乏自主知识产权和核心技术，企业发展面临的专利风险日益加大，生产设备落后且科研成果产业化不顺畅，造成中国LED产业“中上游萎缩，下游膨胀”。中国是LED封装大国，据估计全世界80%数量的LED器件封装集中在中国，分布在各类美资、台资、港资、内资封装企业。封装材料的需求量非常大，目前中国大陆的封装辅助材料供应链已较完善，大部分材料已能在大陆生产供应。但高性能的环氧树

7、脂和硅胶以进口居多，这两类材料主要要求耐高温、耐紫外线、优异折射率及良好的膨胀系数等[4]。2灌封胶2.1灌封胶的作用和性能要求在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，主要包括三个方面：①芯片内部结构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损失；③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灌封胶，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，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，加强散热，以降低芯

8、片结温，提高LED性能[5]。LED灌