SMD LED产品具有体积小、可靠性高、易于实现自动化等突出优点,以其超高性价比迅速占领市场,成为市场的主流产品。
表一、SMD系列产品
SMD系列LED有多种尺寸的产品,比如5060/ 5730/7020/2835/3030/4014/3014/3528等,根据不同灯具的应用特点需求,几乎都有匹配的不同功率、不同尺寸的SMD LED产品,SMD LED应用非常广泛。
表二、LED应用
不同灯具应用领域不同,对SMD LED的性能要求也不同,有些产品特别强调LED的使用寿命,有些产品又特别强调LED的抗硫能力,在SMD LED封装中,与这两个性能有密切相关的物料是封装胶水。
目前LED封装胶水主要有环氧树脂胶、硅树脂胶和硅胶三种,由于SMD LED大部分产品功率都在1.5W以下,但在产品气密性上有所要求,在耐热性和气密性等综合性能上更均衡的硅树脂胶脱颖而出,成为了SMD LED封装胶水的首选。
图一、封装胶材特性表
目前硅树脂胶主要的物理特性有粘度、硬度、折射率、透光率等,在SMD LED封装中硅树脂的这些特性对产品的性能和工艺都会有影响,需要选用匹配特性的硅树脂胶。
表三、胶水物理特性及其影响
胶水选型,主要是根据LED产品性能需求,选择合适的测试方法,甄别出适合己方的胶水。针对产品的性能要求,可采用行业上常用的测试方法或根据自身的设备和技术情况设计出合适的方案。
表四、性能要求-测试项目对照表
由于不同的应用对产品性能的侧重点不同,所以针对不同应用,LED封装胶的评估重点也应当有所不同。比如0.5W以下LED器件,大部分用于灯管、灯带等,正常情况下引脚温度(Ts温度)都不太高,但部分厂商由于成本等原因考虑,采购使用会含有或挥发出含硫/氯/溴等卤素物质的配件或物料,如果SMD LED与这些含硫等卤素物质接触时,硫元素等极易渗入LED支架功能区,从而发生镀银层被硫化发黑的现象,导致LED严重光衰。
而0.5W-1.5W的LED器件,大部分用于球泡灯、筒灯等,由于功率较高及产品应用情况,引脚温度相对较高,温度对LED寿命的影响更大。因此在中低功率产品上,由于发热量相对低,但硫化风险较高,器件的气密性要求较高,需要选用气密性高的胶水,而中高功率产品上,由于发热量大,但散热相对不足,器件的耐热性要求较高,需要选用耐温性更好的胶水。
表五、影响器件性能的因素
不管是产品的气密性还是耐热性,除了胶水本身的特性,与固化工艺及外部使用环境也是相关的。我们通过胶水的固化原理及固化工艺了解其对我们产品性能的影响。
图二、胶水固化反应
由胶水固化反应原理得知,在加热过程出现抑制触媒催化作用的物质,将会出现硬化阻碍情况,表现为烘烤不干,硬度偏低,粘盖带,表面明显皱褶,粘结力降低等,造成固化不良的原因有:
1、白金触媒与其他化合物(含N、P、S等有机化合物;Sn、Pb、Hg、Sb、Bi、As等重金属离子化合物;含有乙炔基等不饱和基的有机化合物)形成错体,阻碍触媒发生作用;这种情况下,将加热温度提高、加热时间加长的话有机会让其固化。
2、混入可与固化剂进行反应的物质(醇、水;有机酸),使固化剂被消耗掉。
以上提及化合物或物质常见的有橡胶手套指套、漂白过的纸张、环氧类产品等。因此需要在胶水固化过程中避免使用或引入相关的催化作用抑制物。烤箱定期保养清洁及专用管理,也是有效的手段之一。在LED封装过程顺利地使用封装胶水还有很多要注意的地方。
表六、胶水使用工艺过程注意事项
胶水固化工艺保证了作业的顺畅和稳定性,同时固化条件的优化也会提升产品的综合性能,要根据实际需求开发合适的固化条件。可选用采用两段式或多段式烘烤条件完成固化,先低温缓慢固化,可在一定程度上降低固化过程中产生的应力并且传热均匀有利于表面平整度;而后段采用高温较长时间,可保证反应进行完全并有利于提高胶与基材的结合性。
图三、不同烘烤温度曲线
封装胶水在LED封装中对产品性能有较大影响,但提升产品性能是多种物料合理搭配和工艺不断优化的结果,“强封永不止步”,鸿利智汇关注产品品质,做好产品认证,以“工匠精神”不断钻研,提升产品信赖性,坚持创新,在LED封装行业发扬光大,让“中国智造”不断前行!
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