LED封装用高性能有机硅树脂的研究

论文摘要

大功率发光二极管（LED）以其高效节能、绿色环保等优点而得到人们的高度且广泛地关注。相较于普通LED,大功率LED会产生更高的光强、更多的热及更强的短波辐射,尤其是基于紫外光或近紫外光激发的白光LED在使用过程中要受到内部和外部双方面的紫外线辐射和热辐射,极大地影响了器件的使用寿命。故其封装材料要求在保持可见光区高透明性的同时能够对紫外光有较高的吸收率,以防止紫外线的泄露,并应具有较强的耐紫外老化性能及高热导率。有机硅具有优异的综合性能,如低吸湿、工作温度宽、光热性稳定等,因此成为大功率LED封装的首选材料。然而,现有有机硅的热导率及耐紫外性能有待进一步提高,以满足大功率LED封装的需要。本文主要从两个方面展开了研究工作。首先,为提高现有有机硅树脂的耐光老化性能,设计制备了一种ZnO/有机硅透明纳米复合材料,系统研究了该复合材料的综合性能。研究表明该纳米复合材料的性能与纳米ZnO的粒径、含量及表面性质密切相关。纳米ZnO经γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）偶联处理后,可以在有机硅树脂中良好分散,并与树脂具有良好的界面相容性。此外,增加复合材料中ZnO的含量和粒径可以提高复合材料的导热性及紫外屏蔽性,但同时会降低其透明度。因此纳米复合材料中ZnO的含量和粒径存在一个最佳值。当平均粒径为46±0.4nm的纳米ZnO的含量为0.03wt%时,所制得的纳米复合材料具有最佳的综合性能,表现为不仅具有高紫外屏蔽率、高可见光透过率及高热导率,同时还具有低的介电常数与介电损耗,适用于大功率白光LED的封装。其次,为探讨“新型封装材料”替代“传统荧光粉+封装材料”的可行性,设计制备了粒径为3nm左右的ZnO量子点（ZnO-QD）,并通过原位聚合法获得了ZnO-QD/有机硅纳米复合材料。该纳米复合材料的综合性能与ZnO-QD的含量及表面性质密切相关。ZnO-QD/有机硅透明纳米复合材料在520nm处有一个较宽的荧光发射峰,且随着ZnO-QD含量的增加纳米复合材料荧光峰强度增加,峰的位置不变。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 背景
• 1.2 LED 封装用传统树脂基体
• 1.2.1 环氧树脂基体
• 1.2.2 其它传统树脂基体
• 1.3 LED 封装用有机硅树脂基体
• 1.3.1 有机硅树脂热学性能
• 1.3.2 有机硅树脂光学性能
• 1.3.3 有机硅树脂其它性能
• 1.4 本课题的提出和研究内容
• 第2章 ZnO/有机硅纳米复合材料的研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验设备
• 2.2.3 纳米ZnO 的制备
• 2.2.4 纳米ZnO 的表面处理
• 2.2.5 ZnO/有机硅纳米复合材料的制备
• 2.2.6 结构表征与性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 纳米ZnO 的结构分析
• 2.3.2 ZnO/有机硅纳米复合材料的光学性能
• 2.3.3 ZnO/有机硅纳米复合材料的介电性能
• 2.3.4 ZnO/有机硅纳米复合材料的导热性能
• 2.4 小结
• 第3章 ZnO-QD/有机硅纳米复合材料的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验设备
• 3.2.3 ZnO-QD 的制备
• 3.2.4 纳米ZnO 的分离及表面处理
• 3.2.5 ZnO-QD/有机硅纳米复合材料的制备
• 3.2.6 结构表征与性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 ZnO-QD 的结构分析
• 3.3.2 ZnO-QD/有机硅纳米复合材料的光学性能
• 3.3.3 ZnO-QD/有机硅纳米复合材料的介电性能
• 3.3.4 ZnO-QD/有机硅纳米复合材料的导热性能
• 3.4 小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢