Eigenschaften des für die LED-Verkapselung verwendeten Epoxidharzes und der Einfluss des Verkapselungseffekts

 

Mit der kontinuierlichen Entwicklung der LED-Technologie werden ihre Anwendungen in Bereichen wie Beleuchtung und Display immer weiter verbreitet. Epoxidharz, ein häufig verwendetes LED-Kapselung Material, nimmt aufgrund seiner guten Gesamteigenschaften wie hoher Isolierung, guter Lichtdurchlässigkeit und angemessener mechanischer Festigkeit eine wichtige Position bei der LED-Verkapselung ein. Die Leistung von Epoxidharz hängt jedoch eng mit seinen Bestandteilen zusammen, und unterschiedliche Bestandteilsverhältnisse können den Verkapselungseffekt von LEDs erheblich beeinflussen. Daher ist eine eingehende Erforschung der Bestandteile und Eigenschaften von Epoxidharz sowie des Einflusses der Bestandteilsverhältnisse auf den Verkapselungseffekt von großer praktischer Bedeutung.

Hauptbestandteile und Eigenschaften von Epoxidharz für die LED-Verkapselung

Epoxidharzmatrix

Epoxidharz ist ein Polymer mit Epoxidgruppen, das eine gute Haftung, Isolierung und chemische Korrosionsbeständigkeit aufweist. In LED-KapselungDas am häufigsten verwendete Epoxidharz ist Epoxidharz vom Typ Bisphenol A. Seine Molekülstruktur enthält zwei Epoxidgruppen, die unter Einwirkung eines Härtungsmittels eine Vernetzungsreaktion eingehen können, um eine dreidimensionale Netzwerkstruktur zu bilden. Die Hauptmerkmale der Epoxidharzmatrix umfassen:

1. Adhäsion: Es kann den LED-Chip und andere Kapselungskomponenten fest verbinden und so die Stabilität der Kapselungsstruktur gewährleisten.
2. Isolierung: Es verfügt über einen hohen Isolationswiderstand, der das Auftreten von elektrischen Leckagen wirksam verhindern und den sicheren Betrieb der LED gewährleisten kann.
3. Chemische Korrosionsbeständigkeit: Es hat eine gute Beständigkeit gegen übliche chemische Substanzen und kann den LED-Chip vor chemischer Korrosion schützen.

Härter

Das Härtungsmittel ist eine Schlüsselkomponente, die die Vernetzungsreaktion des Epoxidharzes verursacht. Häufig verwendete Härtungsmittel sind Amin-Härtungsmittel, Anhydrid-Härtungsmittel usw. Verschiedene Arten von Härtungsmitteln haben unterschiedliche Härtungseigenschaften und Reaktionsmechanismen.

1. Aminhärter: Sie reagieren relativ schnell mit dem Epoxidharz und das ausgehärtete Produkt weist eine hohe Härte und Festigkeit auf. Aminhärter weisen jedoch eine relativ hohe Flüchtigkeit auf, was sich in gewissem Maße auf die Gesundheit der Anwender auswirkt.
2. Anhydridhärter: Sie reagieren relativ langsam mit dem Epoxidharz und müssen bei einer höheren Temperatur ausgehärtet werden. Das ausgehärtete Produkt weist eine gute Hitzebeständigkeit und elektrische Isolierung auf und die Flüchtigkeit ist relativ gering.

Füllstoff

Der Füllstoff im Epoxidharz dient hauptsächlich der Leistungssteigerung und Kostensenkung. Häufig verwendete Füllstoffe sind Kieselsäure, Aluminiumoxid usw.

1. Silica: Es verfügt über eine gute chemische Stabilität und Isolierung, was die Härte und Verschleißfestigkeit des Epoxidharzes verbessern kann. Gleichzeitig kann die Zugabe von Kieselsäure auch die Schrumpfrate des Epoxidharzes verringern und die während des Einkapselungsprozesses entstehende Spannung reduzieren.
2. Aluminiumoxid: Es hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit, die die Wärmeableitungsleistung des Epoxidharzes effektiv verbessern kann. Bei der LED-Verkapselung ist eine gute Wärmeableitungsleistung entscheidend für die Verbesserung der Lebensdauer und Lichtausbeute von LEDs.

Zusatzstoffe

Zu den Additiven zählen Haftvermittler, Flammschutzmittel, Verlaufsmittel usw., die bei der Verbesserung bestimmter Eigenschaften des Epoxidharzes eine Rolle spielen.

1. Kopplungsagenten: Sie können die Grenzflächenbindungskraft zwischen dem Epoxidharz und dem Füllstoff erhöhen und so die Leistung des Verbundwerkstoffs verbessern.
2. Flammschutzmittel: In einigen Anwendungsszenarien, in denen Brandschutz erforderlich ist, kann die Zugabe von Flammschutzmitteln die Flammschutzleistung des Epoxidharzes verbessern.
3. Nivelliermittel: Sie können die Fließfähigkeit und Oberflächenebenheit des Epoxidharzes verbessern, wodurch die Oberfläche der gekapselten LED glatter wird und die optische Leistung verbessert wird.

 

Einfluss unterschiedlicher Komponentenanteile auf den Verkapselungseffekt

 

Einfluss auf die optische Leistung

1. Anteil Epoxidharzmatrix und Härter: Unterschiedliche Proportionen beeinflussen den Brechungsindex und die Transparenz des ausgehärteten Produkts. Wenn das Verhältnis der Epoxidharzmatrix und des Härtungsmittels angemessen ist, weist das ausgehärtete Produkt eine hohe Transparenz und einen geeigneten Brechungsindex auf, wodurch Licht effektiv durchgelassen und gebrochen und die Lichtausbeute der LED verbessert werden kann. Wenn das Verhältnis nicht angemessen ist, kann das ausgehärtete Produkt trüb sein oder eine Abweichung des Brechungsindex aufweisen, was die optische Leistung der LED beeinträchtigt.
2. Füllstoffanteil: Die Zugabe von Füllstoffen verändert die optischen Eigenschaften des Epoxidharzes. Beispielsweise verändert die Zugabe von Siliciumdioxid-Füllstoffen den Brechungsindex des Epoxidharzes und beeinflusst so den Ausbreitungsweg des Lichts. Eine angemessene Menge an Siliciumdioxid-Füllstoffen kann die Lichtdurchlässigkeit des Epoxidharzes verbessern, eine übermäßige Menge an Füllstoffen kann jedoch zu einer erhöhten Lichtstreuung und einer verringerten Lichtdurchlässigkeit führen. Obwohl die Hauptfunktion von Aluminiumoxid-Füllstoffen darin besteht, die Wärmeableitungsleistung zu verbessern, hat dies auch einen gewissen Einfluss auf die optische Leistung. Zu viel Aluminiumoxid-Füllstoff kann die Transparenz des Epoxidharzes verringern.
3. Additiver Anteil: Die Zugabe einiger Zusatzstoffe wie Verlaufsmittel kann die Oberflächenebenheit des Epoxidharzes verbessern, Lichtreflexion und -streuung verringern und die optische Leistung verbessern. Die Zugabe von Flammschutzmitteln kann sich negativ auf die Lichtdurchlässigkeit des Epoxidharzes auswirken, daher ist es notwendig, die Flammschutzleistung und die optische Leistung auszugleichen.

 

Einfluss auf die thermische Leistung

1. Anteil Epoxidharzmatrix und Härter: Ein geeigneter Anteil kann dazu führen, dass das Epoxidharz vollständig aushärtet und eine dichte, vernetzte Struktur bildet, wodurch die thermische Stabilität verbessert wird. Wenn der Anteil nicht angemessen ist, kann dies zu einer unvollständigen Aushärtung führen, wobei nicht umgesetzte Gruppen verbleiben, was die thermische Stabilität verringert und die Wärmeableitungsleistung der LED beeinträchtigt.
2. Füllstoffanteil: Die Zugabe von wärmeleitenden Füllstoffen wie Aluminiumoxid kann die Wärmeleitfähigkeit des Epoxidharzes deutlich verbessern. Mit zunehmendem Füllstoffanteil steigt die Wärmeleitfähigkeit allmählich an. Wenn der Füllstoffanteil jedoch zu hoch ist, führt dies zu einer schlechten Fließfähigkeit des Epoxidharzes, was der Durchführung des Einkapselungsprozesses nicht förderlich ist und auch andere Eigenschaften beeinträchtigen kann. Daher ist es notwendig, einen geeigneten Füllstoffanteil auszuwählen, um die beste Wärmeableitungswirkung zu erzielen.
3. Additiver Anteil: Die Zugabe von Kopplungsmitteln kann die Grenzflächenbindungskraft zwischen dem Epoxidharz und dem Füllstoff erhöhen und so die Wärmeleitungseffizienz verbessern. Einige Zusatzstoffe können sich auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Epoxidharzes auswirken und somit die Leistungsstabilität der LED in unterschiedlichen Temperaturumgebungen beeinträchtigen.

 

Einfluss auf die mechanische Leistung

1. Anteil Epoxidharzmatrix und Härter: Bei einem angemessenen Verhältnis weist das ausgehärtete Produkt eine hohe Härte, Festigkeit und Zähigkeit auf. Bei zu viel Epoxidharzmatrix kann das ausgehärtete Produkt relativ weich sein und eine unzureichende Festigkeit aufweisen; bei zu viel Härtemittel kann das ausgehärtete Produkt zu spröde sein und eine verringerte Zähigkeit aufweisen.
2. Füllstoffanteil: Eine angemessene Menge Füllstoff kann die Härte und Verschleißfestigkeit des Epoxidharzes verbessern, eine übermäßige Menge Füllstoff verringert jedoch die Zähigkeit des Epoxidharzes und macht es anfällig für Risse. Beispielsweise kann die Zugabe von Siliciumdioxid-Füllstoff die Härte des Epoxidharzes erhöhen, aber wenn der Füllstoffanteil zu hoch ist, nimmt die Sprödigkeit des Materials zu und es wird leicht beschädigt, wenn es äußeren Einflüssen ausgesetzt wird.
3. Additiver Anteil: Haftvermittler können die Grenzflächenbindungskraft zwischen dem Epoxidharz und dem Füllstoff erhöhen und dadurch die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs verbessern. Der Einfluss von Zusatzstoffen wie Verlaufsmitteln auf die mechanischen Eigenschaften ist relativ gering, aber bei unsachgemäßer Verwendung können sie die Aushärtungsqualität des Epoxidharzes und damit die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen.

Fazit

Die Hauptbestandteile von Epoxidharz für LED-Kapselung umfassen die Epoxidharzmatrix, Härtungsmittel, Füllstoffe und Zusatzstoffe usw. Jede Komponente hat unterschiedliche Eigenschaften und sie interagieren miteinander, um gemeinsam die Leistung des Epoxidharzes zu bestimmen. Unterschiedliche Komponentenanteile haben einen erheblichen Einfluss auf den LED-Verkapselungseffekt in Bezug auf optische Leistung, thermische Leistung und mechanische Leistung. Um den besten Verkapselungseffekt zu erzielen, ist es notwendig, die Anteile jeder Komponente des Epoxidharzes entsprechend den spezifischen Anwendungsanforderungen der LED genau zu steuern und den Verkapselungsprozess zu optimieren. In Zukunft werden mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der LED-Technologie auch die Leistungsanforderungen an Epoxidharz-Verkapselungsmaterialien weiter steigen. Weitere eingehende Forschungen zu den Komponenten und Eigenschaften von Epoxidharz sowie zum Einfluss der Komponentenanteile auf den Verkapselungseffekt sind von großer Bedeutung für die Förderung der Entwicklung der LED-Industrie. Gleichzeitig sind die Entwicklung neuer Epoxidharz-Verkapselungsmaterialien und die Optimierung der Leistung bestehender Materialien auch eine der zukünftigen Forschungsrichtungen.