Utjecaj različitih uvjeta očvršćavanja na performanse LED dioda inkapsuliranih epoksidnom smolom

 

LED (Light Emitting Diode), kao visoko efikasan, štedljiv i dugotrajan poluprovodnički izvor svjetlosti, široko se primjenjuje u brojnim poljima kao što su rasvjeta, displej i komunikacija. Epoksidna smola je postala uobičajen materijal u LED inkapsulaciji zbog svojih odličnih svojstava, uključujući dobru optičku transparentnost, izolaciju, mehaničku čvrstoću i otpornost na hemijsku koroziju. Međutim, proces očvršćavanja epoksidne smole ima vitalni utjecaj na performanse LED dioda. Različiti uslovi očvršćavanja mogu značajno promijeniti stanje očvršćavanja i konačna svojstva epoksidne smole, čime utiču na ukupne performanse LED dioda. Stoga je potrebno temeljno proučavanje uticaja različitih uslova očvršćavanja na performanse LED diode inkapsulirane epoksidnom smolom je od velikog značaja za poboljšanje kvaliteta LED proizvoda i optimizaciju procesa enkapsulacije.

Utjecaj uvjeta stvrdnjavanja na reakciju stvrdnjavanja epoksidne smole

1. Utjecaj temperature

Temperatura je jedan od ključnih faktora koji utiču na reakciju očvršćavanja epoksidne smole. Reakcija između epoksidne smole i očvršćivača je egzotermna hemijska reakcija. Povećanje temperature će ubrzati brzinu reakcije. Unutar određenog raspona, viša temperatura intenzivira molekularno termalno kretanje, povećavajući učestalost sudara i vjerovatnoću efektivnih sudara između molekula očvršćivača i molekula epoksidne smole, čime se ubrzava napredak reakcije očvršćavanja. Na primjer, za uobičajeni sistem epoksidne smole tipa bisfenol A i amina, odgovarajuće povećanje temperature očvršćavanja može značajno skratiti vrijeme očvršćavanja. Međutim, ako je temperatura previsoka, reakcija stvrdnjavanja može biti preintenzivna, što otežava kontrolu reakcije, stvarajući unutrašnji stres, pa čak i prouzrokujući razgradnju epoksidne smole i pad njenih performansi. Suprotno tome, ako je temperatura preniska, brzina reakcije stvrdnjavanja bit će prespora, što će rezultirati nepotpunim očvršćavanjem i utjecati na tvrdoću, čvrstoću i druga svojstva epoksidne smole.

2. Utjecaj vremena

Vrijeme sušenja je usko povezano s temperaturom. Na određenoj temperaturi potrebno je dovoljno vremena da se osigura da epoksidna smola i sredstvo za očvršćavanje u potpunosti reaguju kako bi se postiglo potpuno očvršćavanje. Kako se vrijeme očvršćavanja povećava, stepen umrežavanja epoksidne smole postepeno se poboljšava, a između molekulskih lanaca se formira više hemijskih veza, čime se postepeno poboljšavaju svojstva epoksidne smole kao što su tvrdoća, čvrstoća i modul. Međutim, kada vrijeme očvršćavanja dostigne određeni stupanj, poboljšanje svojstava epoksidne smole ima tendenciju da se izjednači. Nastavak produžavanja vremena sušenja ima mali učinak na poboljšanje svojstava, ali će smanjiti efikasnost proizvodnje. Stoga je određivanje odgovarajućeg vremena očvršćavanja ključno za osiguranje svojstava epoksidne smole i efikasnost proizvodnje.

3. Utjecaj vlage

Vlažnost također ima određeni utjecaj na reakciju stvrdnjavanja epoksidne smole. U vlažnom okruženju, vlaga može sudjelovati u reakciji očvršćavanja epoksidne smole, mijenjajući mehanizam reakcije i strukturu proizvoda. S jedne strane, vlaga može reagirati sa sredstvom za očvršćavanje, trošenjem dijela sredstva za očvršćavanje i rezultirajući nepotpunim očvršćavanjem. S druge strane, vlaga može formirati sitne mjehuriće ili pore unutar epoksidne smole, smanjujući kompaktnost i svojstva epoksidne smole. Osim toga, vlaga također može utjecati na površinska svojstva epoksidne smole, kao što su površinski napon i kvašenje, i na taj način utjecati na njenu silu vezivanja sa LED čipom i drugim materijalima za kapsuliranje.

 

Utjecaj uvjeta očvršćavanja na optička svojstva LED dioda

1. Utjecaj na intenzitet svjetlosti

Stepen očvršćavanja epoksidne smole direktno utiče na njenu optičku transparentnost, a samim tim utiče i na intenzitet svetlosti LED dioda. Ako je očvršćavanje nepotpuno, unutar epoksidne smole postoje neizreagirane molekule i praznine, što će dovesti do povećanja raspršenja i apsorpcije svjetlosti, čime se smanjuje intenzitet svjetlosti LED dioda. Nasuprot tome, potpuno stvrdnuta i gusta epoksidna smola može bolje provoditi svjetlost, smanjujući gubitak svjetlosti i povećavajući intenzitet svjetla LED dioda. Osim toga, unutrašnje naprezanje uzrokovano nepravilnim uvjetima stvrdnjavanja može također promijeniti optička svojstva epoksidne smole, kao što je stvaranje fenomena dvostrukog prelamanja, koji utiče na smjer širenja i distribuciju intenziteta svjetlosti.

2. Utjecaj na postojanost boje

Različiti uslovi očvršćavanja mogu uzrokovati promjene u indeksu prelamanja epoksidne smole, što utiče na konzistenciju boje LED dioda. Kada indeks prelamanja epoksidne smole nije ujednačen, svjetlost različitih valnih dužina će biti podvrgnuta različitim stupnjevima prelamanja i rasipanja pri širenju u epoksidnoj smoli, što će rezultirati devijacijom boje. Na primjer, ako je temperatura previsoka ili je vrijeme očvršćavanja predugo, gustoća umrežavanja epoksidne smole može biti prevelika, povećavajući indeks prelamanja i na taj način uzrokovati pomicanje boje LED dioda u smjeru kratkog vala. Kada je vlažnost visoka, prisustvo vlage u epoksidnoj smoli može smanjiti njen indeks loma, uzrokujući da se boja pomjeri u smjeru dugih valova.

3. Utjecaj na raspad svjetlosti

Slabljenje svjetla je jedan od važnih indikatora za mjerenje vijeka trajanja LED dioda. Neodgovarajući uslovi očvršćavanja će dovesti do smanjenja stabilnosti epoksidne smole, čineći je podložnijom uticaju spoljašnjih faktora okoline (kao što su temperatura, vlažnost, ultraljubičasti zraci, itd.) tokom dugotrajne upotrebe, čime se ubrzava raspadanje svetlosti. Na primjer, nepotpuno očvrsnuta epoksidna smola je sklona degradaciji i starenju pod visokim temperaturama i ultraljubičastim zračenjem, što dovodi do postepenog pogoršanja njenih optičkih svojstava i ubrzanja raspada svjetlosti. Međutim, odgovarajući uslovi očvršćavanja mogu omogućiti epoksidnoj smoli da formira stabilnu strukturu umrežavanja, poboljšavajući njen učinak protiv starenja i usporavajući brzinu raspadanja svetlosti.

 

Utjecaj uvjeta stvrdnjavanja na električna svojstva LED dioda

1. Utjecaj na performanse izolacije

Kao izolacijski materijal za inkapsulaciju LED dioda, stanje očvršćavanja epoksidne smole ima važan utjecaj na performanse izolacije LED dioda. Ako je očvršćavanje nepotpuno, unutar epoksidne smole postoje neizreagirane polarne grupe i praznine, što će smanjiti njenu izolacijsku otpornost i povećati rizik od curenja. Osim toga, vlaga također ima značajan utjecaj na izolacijske performanse epoksidne smole. Za epoksidnu smolu koja se stvrdnjava u vlažnom okruženju, prisustvo vlage će dodatno smanjiti njegove izolacijske performanse. Suprotno tome, potpuno očvrsnuta i gusta epoksidna smola ima dobre izolacijske performanse, što može učinkovito izolirati LED čip od vanjskog kola i osigurati normalan rad LED dioda.

2. Utjecaj na električne parametre

Promjene u uvjetima očvršćavanja mogu utjecati na električne parametre LED dioda, kao što su napon naprijed i struja povratnog curenja. Nepotpuno očvrsnuta ili napregnuta epoksidna smola može imati mehaničko opterećenje na LED čipu, uzrokujući izobličenje strukture rešetke unutar čipa, i na taj način utječući na njegove električne performanse. Na primjer, mehaničko naprezanje može promijeniti karakteristike PN spoja LED čipa, što rezultira povećanjem napona naprijed ili povećanjem obrnute struje curenja. Osim toga, nepravilni uvjeti očvršćavanja također mogu utjecati na međufaznu kontaktnu otpornost između epoksidne smole i LED čipa, i na taj način utjecati na električne performanse LED dioda.

 

Utjecaj uvjeta stvrdnjavanja na toplinska svojstva LED dioda

1. Utjecaj na performanse disipacije topline

Velika količina topline se stvara kada LED diode rade, a dobar učinak odvođenja topline je ključan za osiguranje performansi i vijeka trajanja LED diode inkapsulirane epoksidnom smolom. Toplotna provodljivost epoksidne smole usko je povezana sa njenim stanjem očvršćavanja. Nepotpuno stvrdnuta epoksidna smola ima više šupljina i defekata iznutra, što će smanjiti njenu toplinsku provodljivost i otežati provođenje topline. Osim toga, kada je vlažnost visoka, prisustvo vlage u epoksidnoj smoli dodatno će smanjiti njenu toplotnu provodljivost jer je toplotna provodljivost vode mnogo niža od toplotne provodljivosti epoksidne smole. Suprotno tome, potpuno očvrsnuta i gusta epoksidna smola ima veću toplotnu provodljivost, što može efikasnije provesti toplotu koju generiše LED čip, smanjiti temperaturu čipa i poboljšati termičku stabilnost LED dioda.

2. Utjecaj na koeficijent toplinske ekspanzije

Neusklađenost koeficijenata termičke ekspanzije između LED čipa, epoksidne smole i drugih materijala za kapsuliranje dovešće do stvaranja toplotnog naprezanja kada se temperatura promeni, što utiče na performanse i pouzdanost LED dioda. Uslovi očvršćavanja će uticati na koeficijent termičke ekspanzije epoksidne smole. Uopšteno govoreći, što je veći stepen očvršćavanja, veća je gustina umrežavanja epoksidne smole i manji je njen koeficijent termičkog širenja. Ako su uvjeti očvršćavanja neodgovarajući, koeficijent toplinskog širenja epoksidne smole može se znatno razlikovati od koeficijenta LED čipa i drugih materijala za kapsuliranje. Kada se temperatura promijeni, stvorit će se velika količina toplinskog naprezanja, što može uzrokovati pucanje na granici između čipa i epoksidne smole, pa čak i oštetiti čip.

 

Utjecaj uvjeta očvršćavanja na mehanička svojstva LED dioda

1. Utjecaj na tvrdoću i čvrstoću

Uslovi očvršćavanja direktno određuju stepen umrežavanja epoksidne smole, a stepen umrežavanja je usko povezan sa tvrdoćom i čvrstoćom epoksidne smole. Očvršćavanje epoksidne smole na odgovarajućoj temperaturi i vremenu može joj omogućiti da formira dovoljnu strukturu umrežavanja, postepeno povećavajući njenu tvrdoću i čvrstoću. Međutim, ako je temperatura previsoka ili je vrijeme predugo, epoksidna smola može biti prekomjerno stvrdnuta, što rezultira prekomjernim umrežavanjem njenih molekularnih lanaca, povećanom lomljivošću. Iako se tvrdoća i čvrstoća u određenoj mjeri povećavaju, žilavost se smanjuje, te je sklon pucanju. Nasuprot tome, nepotpuno očvrsnuta epoksidna smola ima nisku tvrdoću i snagu i ne može efikasno zaštititi LED čip.

2. Utjecaj na otpornost na udar

LED diode mogu biti podvrgnute mehaničkim udarima tokom upotrebe, tako da je otpornost na udarce njihovih materijala za inkapsulaciju veoma važna. Odgovarajući uslovi očvršćavanja mogu epoksidnoj smoli dati dobru žilavost i čvrstoću, omogućavajući joj da efikasno apsorbuje i rasprši energiju udara i zaštiti LED čip od oštećenja. Međutim, zbog nedostataka i nehomogenosti svoje unutrašnje strukture, slabo očvrsnuta epoksidna smola je sklona širenju pukotina i fragmentaciji kada je podvrgnuta udaru, smanjujući otpornost LED dioda na udar.

zaključak

U zaključku, uslovi očvršćavanja kao što su temperatura, vreme i vlažnost imaju značajan višestruki uticaj na performanse LED diode inkapsulirane epoksidnom smolom. Tokom procesa inkapsulacije LED dioda, razumna kontrola uslova očvršćavanja je ključ za osiguranje performansi i pouzdanosti LED dioda. Da bi se postigle najbolje performanse LED dioda, potrebno je precizno optimizirati parametre kao što su temperatura očvršćavanja, vrijeme i vlažnost prema karakteristikama epoksidne smole i zahtjevima dizajna LED dioda, kako bi se postiglo potpuno očvršćavanje epoksidne smole i dobra usklađenost performansi. Istovremeno, potrebno je dodatno proučavati interni odnos između uvjeta očvršćavanja, reakcije stvrdnjavanja epoksidne smole i performansi LED dioda, te kontinuirano istraživati ​​nove procese i tehnologije očvršćavanja kako bi se ispunili zahtjevi za sve višim kvalitetom i performansama LED proizvoda. U budućnosti, uz kontinuirani razvoj LED tehnologije i širenje polja njene primjene, istraživanje i optimizacija procesa inkapsulacije epoksidne smole imat će još veći značaj, a očekuje se da će pružiti snažnu podršku održivom razvoju LED industrije.

Za više o izboru najboljeg uticaja različitih uslova očvršćavanja na performanse LED dioda inkapsuliranih epoksidnom smolom, možete posetiti DeepMaterial na adresi https://www.epoxyadhesiveglue.com/category/epoxy-adhesives-glue/ za više informacija.