白光LED用Mould材料

LED封装用环氧树脂主要成份是Bis-Phenol A Glycigeru Ather,虽然环氧树脂含有可吸收紫外线的芳香族,不过Bis-Phenol A Glycigeru Ather吸收紫外线之后,会氧化产生Carbonyl基并形成发色团造成树脂变色(图15),此外环氧树脂遇热后也会变色,进而造成端波长领域的穿透率下跌,该现象对蓝光与白光LED发光光度影响极大,不过对红光LED尚未构成问题。

  笔者以Bis-Phenol A Glycigeru Ather为主要成份,制作LED封装用环氧树脂平板(厚5mm),并经过72小时热处理,接着再用波长为340nm荧光灯Q-UV Tester,进行紫外线照射实验,其结果如图4所示。虽然环氧树脂的光线穿透率,会随着热处理与紫外线照射降低,尤其在短波长领域穿透率下跌最明显,不过一旦超过600nm范围,穿透率的跌幅就比较少(图16),换句话说为防止紫外线劣化,未来必需开发不需使用Bis-Phenol A Glycigeru Ather的方法。

  一般防止紫外线劣化的方法可分为让紫外线完全穿透,与利用紫外线吸收剂将紫外线转换成热能排出两种方式,前者单纯利用不会吸收紫外线的材料建构环氧树脂,虽然该方式理论上几乎无法实现,不过若以脂环式环氧树脂与添加氢的Bis-Phenol A Glycigeru Ather等紫外线吸收量较低的材料作为主成份,再与紫外线吸收量较低的硬化促进剂组合,就可以大幅降低树脂本身的紫外线吸收量;后者方式除了如何维持紫外线吸收剂的性能之外,bleed out的蒸散问题也令人担忧。此外为有效将热能排出,因此必需充分确保LED的散热结构,其结果反而造成LED的结构设计受到很大的限制。

  添水Bis-Phenol A Glycigeru Ather的酸无水硬化物 笔者为刻意降低环氧树脂的紫外线吸收,同时基于开发新型树脂等目的,以添水Bis-Phenol A Glycigeru Ather为中心,进行树脂成份调配检讨。

  首先进行酸无水物硬化系的硬化剂选定作业,虽然硬化促进剂决定树脂的硬化速度,不过大部份的 硬化促进剂都具备强大的紫外线吸收能力,因此最后决定选用Mehylhexahydro无水Phtharu酸,藉此探讨硬化促进剂结构,以及硬化剂的紫外线劣化影响。此处使用的硬化促进剂是与Bis-Phenol A Glycigeru Ather,可组合变成透明状硬化物。如表1所示若使用Benzyl Dimethyl Amine时,硬化化不久就会着色,成为唯一的缺失之外,硬化物几乎是完全透明。
 
  紫外线照射后依旧能维持高穿透率,而且紫外线劣化最少的是磷系促进剂(9),使用Tetra Phenyl Phosphene Bromide(7)的case,紫外线劣化非常明显,主要原因是(7)拥挤的四个芳香族环所造成。接着检讨耐热性,Bis-Phenol A Glycigeru Ather(1)广被使用的理由首推芳香族环造成的高热稳定性。为确保密封半导体的树脂能具备焊接与动作时的稳定性,密封树脂具备某种程度的耐热性,已经成为不可或缺性能指针之一。

  虽然一般的酸无水物硬化的玻璃转移点为1300C,不过添水Bis A的Cyclohexan环的稳定性比芳香族环低,如果单独进行酸无水物硬化时,它的玻璃转移点大约是1000C左右,此时不但会有可*性的问题,甚至还有发生热变色之虞。此处基于高耐热性等考虑,因此将玻璃转移点较大的脂环式环氧树脂(DICELL化学工业)添加于YX8000,并利进行硬化物高温放置试验,根据实验结果证实环氧树脂有变色之虞;此外若添加10wt%CEL2021P,硬化的玻璃转移点可提高至1300C。如图17所示随着CEL2021浓度的增加,初期着色也会随着提高穿透率则稍微降低,不过高温放置后CEL2021的浓度若超过10wt%,穿透率会明显降低黄色度则大幅增加。