高性能led显示器件封装材料的制备及性能研究

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1、万方数据高性能LED显示器件封装材料的制各及性能研究PreparationandCharacterizationofHighPerformanceLEDPackagingMateriaIS硕士研究生：李甜指导教师：院系：专业：完成时间：余英丰教授高分子科学系高分子化学与物理2024年5月19日万方数据复旦大学硕士学位论文目录置／嬲中文摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．oo⋯～：：i-ato-m二⋯⋯．．IV万方数据复旦大学硕士学位论文目录3．2．1实验材料⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯413．2．2样品制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯423．2．3实验方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯423．3结果与讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯443．3．1环氧封装料的固化、热稳定性和光学性能表征⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．443．3．2LED性能和可靠性研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯553．3．3环氧封装料的性能一可靠性关系研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯613．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．66

3、第四章全文总结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯68参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯69致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．79作者简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯80万方数据复旦大学硕士学位论文目录中文摘要发光二极管(LED)是一种可将电能转变为光能的半导体发光器件，因其具有发光效率高、环保、不易破损、寿命长等优点，被广泛应用于各种显示技术、例如通用照明、背光

4、源、指示信号、光通信光源等方面。但随着LED芯片性能和可靠性的不断提高，封装材料已成为制约其快速发展的关键技术之一。为了制备长寿命、高光效的LED器件，就要求封装材料具有高亮度和高可靠性，包括高折射率、高透光率、耐热氧老化和紫外老化、低的热膨胀系数(CTE)、低应力、低吸湿性等特点。在本论文中，我们通过向环氧树脂型封装材料中加入硅微粉的方式以提高LED器件的可靠性。通过降低封装材料的热膨胀系数以及吸水性，从而避免在回流焊过程中“爆米花”现象的发生，减少体系由于吸水膨胀而产生的湿应力以及CTE不匹配而产生的热应

5、力对封装材料的影响，提高LED在使用过程中的可靠性。分别研究了填料的含量和种类对LED性能及可靠性的影响，并利用差示扫描量热仪(DSC)，动态力学分析仪(DMA)，称重法，热机械分析仪(TMA)，热重分析仪(TGA)，可变真空扫描式电子显微镜(SEM)，紫外可见分光光度计(UV．Vis)，扫描式声波显微镜(SAM)等分析测试手段对LED的性能及可靠性进行表征。论文首先对比了填料用量对封装材料各方面性能的影响。通过加入10wt％到60wt％的球形硅微粉到环氧树脂型封装材料中，表明体系的热膨胀系数随着填料的加入而

6、降低，且加入量越多，效果越明显。体系的平衡吸水率、平衡吸湿率以及相应的水分子扩散系数也随着填料含量的增加出现了明显的降低。TGA测试结果表明体系的热稳定性随着填料的加入有所提高。各体系的固化反应活化能则随着填料含量的增加出现了下降的趋势。填料的加入对封装料体系的玻璃化温度影响不大。体系的模量则随着填料的加入而增大。紫外一可见光区的透光性在紫外老化和热氧老化过程中则随着填料的含量的增加而降低。邵氏硬度测试则表明各体系的硬度随着填料的加入有所升高，但上升幅度不大。进而对比了不同种类填料对封装材料的影响。分别采用四

7、种无机硅微粉和一种有机填料，包括：结晶石英粉、方石英粉、熔融硅微粉、球型硅微粉以及球形有机硅微粉，加入到环氧封装材料中，同时封装LED器件，进行相应的可靠性测试。通过建立LED可靠性评价体系用以评估各封装材料的可靠性。测试结果表明封装器件在经历过吸湿、高温回流焊以及冷热冲击后，在封装材料和支架之间并未出现离层或是裂纹。性能测试表明：除了加有球形有机硅微粉的体系，其他加有填料体系在吸水和吸湿实验中均显示出降低的平衡吸水率和扩散系数。填料的加入可以降低体系的热膨胀系数，其中加有结晶石英粉、熔融硅微粉和球形硅微万方

8、数据复旦大学硕士学位论文目录粉的体系表现最好，无论在玻璃化温度以上还是以下热膨胀系数均出现了下降。TGA测试则表明这5种加有填料体系的热稳定性相差不大。除了加有球形有机硅微粉的体系，其他体系的玻璃化温度非常接近，未受到填料加入以及填料种类的影响。封装料体系的固化反应活化能则随着填料的加入略有下降，但不同填料体系间差别不大。各体系的模量随着填料的加入出现了不同程度的上升，紫外一可见光区的透光性在紫外老