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LED封装材料的应用现状和发展趋势(上)

这一领域因白色家电和消费电子对器件可靠性要求适中,封装材料EMC主要强调:

(1)对PCB基板以及镀 银金属支架的粘结;

(2)树脂耐回流焊温度,不发生热应 力死灯;

(3)耐返修解焊高温不变黄。这一细分领域代表材料有日东电工NT-8524、长春化工CV1002和德高化成TC-8020等。

2.2 细分市场二:小功率白光ChipLED

除彩色chipLED外,指示灯应用还有白光器件的需求; 另外,白光ChipLED 还可以应用在单色LCD背光、汽车氛围灯、汽车显示屏背光等高端应用。这类 LED器件,因功率较低(<0.2W),不必采用耐受蓝光能力更高的有机硅材料,而是采用中高耐蓝光环氧树脂EMC混合荧光粉,以transfer Molding方式封装。这一细分市场多采用SOL Epoxy的OP-1000、日东NT-600H、NT-814、 德高化成CT-8500、TC-8600等牌号。

LED封装材料的应用现状和发展趋势(上)

LED封装材料的应用现状和发展趋势(上)

图 5 部分中高端耐蓝光环氧EMC的光衰对比

封装用户混合荧光粉的最大难点在于干混法的分散均一性。由于EMC厂商提供的胶饼一般呈圆柱颗粒状,封装厂需先行粉碎,再与荧光粉按比例混合,并再一次打饼成胶粒,这一过程为干混法。从分散均一性来看,树脂的粉末平均粒径越接近荧光粉粒径(一般为D50=8-16um)、且树脂粉粒径分布半峰宽越窄,荧光粉的分散均一度就越高,白光LED的落BIN就越集中。树脂粉碎的粒径控制是非常专业的粉体制造过程,需要专业的设备与品质管控。目前,部分国内EMC厂商已经顺应市场要求,以粉体成品方式提供EMC材料。

2.3 细分市场三:小间距RGB LED显示屏用环氧树脂EMC

近年来,市场增长最快的LED细分产品是RGB显示屏。普通间距(P>3)RGB仍采用液态环氧灌封形式,应用较为集中的封装尺寸有1921、2121、3030、5050(反射杯外型尺寸),封装树脂较流行应用稻田H2002(户内)及IK1001(户外)。

LED封装材料的应用现状和发展趋势(上)

图 6 RGB 屏封装尺寸与封装方式

市场热点的小间距RGB屏(P<1.9)则采用transfer Molding方式,由整块基版阵列固晶打线,通过over Molding成型、然后切割(singulation),制成五面发光的EMc1010及EMC0808。新一代基于R、G、B倒装芯片的Mini-COB,向着更小间距及控制IC集成化、模块化发展,家用tV将有望从LCD的Passive Mode 进入LED的Active Mode时代。

RGB显示屏因长期高温状态下工作,LED器件需通过严格的PCT及TCT测试。封装树脂的粘结能力、耐潮气渗透、不纯离子杂质含量是影响RGB器件可靠性的关键因素。特别是沿海城市的盐雾侵蚀,是RGB屏死灯及常亮的失效主要原因。失效原理如图7所示。

LED封装材料的应用现状和发展趋势(上)

图7 RGB器件失效原理示意图

此外,户外RGB屏一般需要全功率点亮,而且,需要抵抗太阳紫外线的照射,这就要求封装材料耐蓝光光衰能力36个月保持80%以上。户内屏功率开启一般在30%- 50%,对封装材料耐光衰能力的要求稍低。此外,RGB屏的返修解锡过程的高温易造成封装材料黄变,这就需要树脂有较强耐高温性能。这一细分领域可选的封装材料不多,除少数厂商使用有机硅树脂封装外,日东电工的高可靠性树脂nt-600H基本是市场垄断材料。最近,德高化成推出氯离子不纯物含量相比nt-600H降低70%的更高可靠性EMC TC-8600,有望为RGB封装用户提供更多材料选择。

小间距EMC五面出光灯珠的封装型号(尺寸)主要有EMC1010、EMC0808、EMC0606。由于基板材料的热膨胀系数(CTE)为4-7ppm/degc,而纯环氧树脂的热膨胀系数为60-70ppm/degc,这两种材料的热膨胀系数之差非常大,导致封装后整板材料翘曲。基板厚度越薄,则翘曲越发明显,甚至翘曲影响后道切割工序的进行。为了减小翘曲,可行的方法是降低环氧树脂封装材料的CTE(热膨胀系数),通常添加无机粉体材料得到环氧树脂-无机物复合材料,使其CTE接近基板材料的CTE。这一技术在IC行业封装树脂中广泛应用并且成熟,然而,普通的无机粉体或者不透明,或者离子不纯物含量超标,无法应用在RGB EMC透明环氧树脂体系中。德高化成近期发表了添加特殊透明粉体的TC-8600F环氧树脂-透明填料复合体系产品,该体系添加的粉体材料与环氧树脂有一致的光学折射率,可保证光线透过率接近纯环氧树脂。

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