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LED封裝膠，可為LED芯片提供強(qiáng)大的保護(hù)傘作用，選擇一款適合LED封裝用的膠水要求非常嚴(yán)格，需要滿足以下幾點(diǎn)要求：1）符合光學(xué)應(yīng)用，具有較高的折射率和透光率，保持低光衰；2）封裝時(shí)易脫泡，固化速度快，固化后有一定的硬度；3）抗冷熱變化能力強(qiáng)，受到冷熱沖擊時(shí)不開裂、不分層，以免影響防水氣效果；4）具有較強(qiáng)的耐高溫能力、良好的導(dǎo)熱能力和散熱能力；5）抗老化性強(qiáng)，保證較長的使用壽命。目前，LED封裝膠材料主要采用環(huán)氧樹脂和硅橡膠，但由于環(huán)氧樹脂的耐熱、耐紫外能力較弱導(dǎo)致膠體容易變黃，而硅橡膠則具有較優(yōu)良的抗熱氧老化和紫外老化性能，因此在高端封裝產(chǎn)品上硅橡膠應(yīng)用較多。

硅橡膠是由環(huán)狀聚硅氧烷開環(huán)聚合而成的彈性體，其分子主鏈由硅氧鍵（Si-O）組成，側(cè)基則是有機(jī)基團(tuán)，是典型的半無機(jī)半有機(jī)聚合物。硅橡膠這種既含有有機(jī)基團(tuán)又具有無機(jī)結(jié)構(gòu)的特殊結(jié)構(gòu)，使其集有機(jī)物和無機(jī)物的功能與特性于一身，在航空航天、電子電器等高新技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。硅橡膠在使用或貯存過程中由于受到熱能、輻射能、臭氧等作用，致使其發(fā)生老化現(xiàn)象，從而失去使用價(jià)值。本文以LED有機(jī)硅封裝膠老化為例，總結(jié)了硅橡膠作為LED封裝膠時(shí)發(fā)生熱氧老化的一般特點(diǎn)。                     

一、外觀形貌的變化

LED有機(jī)硅封裝膠發(fā)生熱氧老化后，越接近燈珠芯片的封裝膠其老化程度越嚴(yán)重，這是因?yàn)闊糁樾酒菬糁榘l(fā)熱最集中的位置。并且封裝膠在老化后一般會(huì)變硬變脆，甚至明顯開裂，且封裝膠的顏色也會(huì)明顯變深。如圖2所示，LED封裝膠老化后，其中部燈珠芯片上方的封裝膠明顯開裂。

 圖2 LED有機(jī)硅封裝膠老化前（左）和老化后（右）的外觀照片

二、元素組成的變化

LED有機(jī)硅封裝膠發(fā)生熱氧老化后，其硅元素含量占比會(huì)明顯增大，這是因?yàn)楣柘鹉z在老化過程中主要發(fā)生側(cè)基氧化交聯(lián)反應(yīng)和主鏈Si-O結(jié)構(gòu)環(huán)化解聚反應(yīng)，環(huán)狀低聚物向外擴(kuò)散，從而使測得的硅元素含量占比升高。如圖3所示，將發(fā)生老化的LED封裝膠進(jìn)行SEM&EDS分析，發(fā)現(xiàn)中部老化開裂處封裝膠的硅元素含量遠(yuǎn)高于邊緣未開裂處封裝膠。

圖3LED有機(jī)硅封裝膠發(fā)生老化開裂后SEM&EDS結(jié)果

三、紅外吸收峰的變化

LED有機(jī)硅封裝膠發(fā)生熱氧老化后，其紅外譜圖與未老化的硅橡膠相比，在1720cm-1附近會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的羰基吸收峰，這是由于硅橡膠老化后，其側(cè)基發(fā)生氧化生成羰基。如圖4所示，將老化前后的LED封裝膠的紅外譜圖進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)在老化后的封裝膠在1723cm-1出現(xiàn)明顯的羰基吸收峰。

圖4LED有機(jī)硅封裝膠老化前后的紅外對比譜圖

四、熱降解特性的變化

由于LED有機(jī)硅封裝膠在熱氧老化過程中同時(shí)發(fā)生老化降解和交聯(lián)，因此其老化前后的熱重曲線主要存在以下兩點(diǎn)差異：一是硅橡膠老化降解后產(chǎn)生的有機(jī)小分子產(chǎn)物分解溫度較低，導(dǎo)致其熱重曲線提前出現(xiàn)分解現(xiàn)象；二是硅橡膠老化交聯(lián)后產(chǎn)生的大分子產(chǎn)物分解溫度較高，導(dǎo)致其熱重曲線殘留質(zhì)量增多。如圖5所示，將老化前后的LED封裝膠的熱重曲線進(jìn)行對比，老化后的硅橡膠出現(xiàn)明顯提前分解和殘留質(zhì)量增多的現(xiàn)象。

圖5LED有機(jī)硅封裝膠老化前后的熱重曲線對比

五、相變曲線的變化

LED有機(jī)硅封裝膠發(fā)生老化后，其相變曲線的第一次升溫過程中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)較寬的吸熱峰，這也是由硅橡膠發(fā)生老化后產(chǎn)生的有機(jī)小分子產(chǎn)物所導(dǎo)致的。如圖6和圖7所示，將老化后的LED封裝膠DSC曲線兩次升溫過程進(jìn)行對比，以及將老化前后的LED封裝膠DSC曲線第一次升溫過程進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)只有老化后硅橡膠的DSC曲線第一次升溫過程存在一個(gè)明顯的吸熱峰。

圖6老化后的LED封裝膠DSC曲線兩次升溫對比

圖7老化前后的LED封裝膠DSC曲線第一次升溫對比

以上是硅橡膠應(yīng)用在LED封裝膠時(shí)發(fā)生熱氧老化后，在外觀和物化性質(zhì)上一般的變化規(guī)律，發(fā)生這些變化的根本原因是硅橡膠的老化機(jī)理，其在老化過程中主要發(fā)生側(cè)基氧化交聯(lián)反應(yīng)和主鏈Si-O結(jié)構(gòu)環(huán)化解聚反應(yīng)，該總結(jié)為LED有機(jī)硅封裝膠的老化失效分析提供有價(jià)值的參考。但由于LED封裝膠在使用過程中受到外部環(huán)境和內(nèi)部微環(huán)境因素的影響，其老化過程中可能會(huì)發(fā)生各種復(fù)雜反應(yīng)，導(dǎo)致封裝膠老化后僅發(fā)生上述部分變化或更多變化，在外觀和物化性質(zhì)的變化上存在一定的不確定性。