一.硅胶资料的分类
硅橡胶(Silicone Rubber)，简称硅胶，是指主链由硅原子和氧原子交替组成，分子侧链连有甲基、苯基蹬仔机基团的高分子聚合物资料 。硅胶资料整个分子链拥有机无机的特殊结构，两者结合使其兼拥有机和无机资料的双沉利益，拥有优异的耐凹凸温、耐候、抗电弧、电断气缘以及生理惰性等个性 。
硅胶资料依照其产品状态及固化机理，可分为如下所示的几种类型:
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硅胶依照其固化温度，能够分为高温固化硅胶(HTV)和室温固化硅胶(RTV);依照产品状态及混配方式，能够分为混炼型硅胶和液体硅胶;依照其交联反映机理，又能够分为缩合反映型、加成反映型以及有机过氧化物引发型 。接下来凭据反映类型，单一介绍一下硅胶资料 。
1. 缩合反映型硅胶
缩合反映型硅胶，通常是以端羟基聚硅氧烷为基础聚合物，多官能硅烷或硅氧烷为交联剂，在催化剂作用下，室温下遇水汽或混匀即可产生缩合反映，形成三维网络弹性体 。缩合反映型硅胶的根基组成及化学职能如下所示 。
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以脱醇型室温固化胶为例，其固化机理为:羟基封端硅油与交联剂进行预缩聚(形成烷氧基封端)，预聚物接触空气中的水分后，活性基团部门水解天生硅羟基，此硅羟基与尚未水解的基础聚合物产生缩合反映，脱除低分子物，通过高分子链之间的化学交联实现固化 。
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凭据交联反映天生的副产品种类，缩合型硅胶又能够细分为脱酸型、脱酮肟型、脱醇型、脱胺型、脱丙酮型、脱酰胺型等六种类型，常见的三类缩合型硅胶的优弊端如下所示 。
缩合型硅胶通常用作构筑密封剂、汽车车灯等灯具装置的密封、电断气缘子用防污资料等方面 。
2.加成型硅胶
加成型硅胶是以含乙烯基的聚硅氧烷为基础聚合物，含Si-H化学键的聚硅氧烷为交联剂，在铂金催化剂的作用下进行加成反映，得到立体交联结构的硅橡胶 。
加成型硅胶重要由基础聚合物、交联剂、催化剂、补强填料和职能化增长剂组成 。由于加成型硅胶拥有低收缩率，交联过程中无幼分子开释，良好的耐凹凸温蹬着点，目前LED封装胶绝大无数为加成型硅胶，针对加成型硅胶，后面有具体的介绍 。
3. 过氧化物引发型硅胶
过氧化物引发型硅胶，是以过氧化物为固化剂，与含乙烯基的基础聚合物产生交联反映得到三维网状立体结构 。过氧化物引发型硅胶有两个显著的弊端:一是必要使用较贵的高纯硅烷单体和中央体作为原料，二是由于硅胶中过氧化物的存在，导致空气会严沉影响固化，在固化时必要惰性气体；，因而出产和使用成本较高，这也在很大水平上限度了其利用领域 。
二.LED封装硅胶及其技术道理
LED封装用硅胶通常为高温固化的加成型液体硅胶 。加成型液体硅胶拥有以下利益:
(1)固化反映转化率高，无副产品产生，表表与内部硫化均匀;
(2)催化剂用量少;
(3)产品线性收缩率幼，在0%~0.2%之间;
(4)耐凹凸温机能优良，可在150°C~200°C持久使用，在-60°C仍能维持弹性;
(5)电机能优良，在-60°C~200°C有优良的电绝缘性，并且介电常数和介电损耗因数随频率和温度的变动幼 。依照折光率的分歧，LED封装硅胶又能够分为甲基低折硅胶和苯基高折硅胶 。
1. 甲基低折硅胶
甲基低折硅胶，通过甲基乙烯基硅树脂和甲基含氢硅油在铂金催化剂作用下硅氢加成得到，通常在LED行业常见的低折胶水折光<1.43 。甲基低折硅胶固化后，拥有很好的应力缓冲机能、电学机能、耐热机能和耐候机能，可用于电子器件的密封和填充 。通过调节硅胶中分歧组分的类型和配比，可得到分歧力学机能、分歧混合粘度、分歧粘接强度等个性的甲基低折LED封装硅胶 。
甲基低折硅胶，重要由甲基乙烯基硅树脂和甲基乙烯基硅油、甲基含氢硅油、铂金催化剂、硅氢加成抑造剂、增粘剂调配而成 。
1.1 甲基乙烯基树脂和甲基乙烯基硅油
甲基乙烯基硅树脂，通常也称作乙烯基MQ树脂，是由M链节(R3sio1/2)与Q链节(Sio4/2) 组成的一种聚硅氧烷，是甲基低折硅胶的主体树脂，能够提升硅胶的拉伸强度等力学机能 。而甲基乙烯基硅油重要起到稀释剂的作用，用于调节硅树脂粘度和资料的韧性 。
1.2 甲基含氢硅油
甲基含氢硅油作为交联剂，调节硅胶固化交联度的作用，通过节造三维交联点密度，进而有效节造硅胶的力学机能 。
1.3 铂金催化剂
铂金催化剂是加成型硅胶固化交联反映时的催化剂 。过氧化物、偶氮化合物、紫表光及γ-射线等也可用作催化剂，推进或引发硅氢加成反映，但其反映副产品较多，因而利用较少 。目前在工业及尝试室宽泛使用的铂金催化剂为铂-乙烯基硅氧烷共同物，拥有催化效能高、副作用幼的特点 。
1.4 硅氢加成抑造剂
通常而言，双组份加成型硅胶在AB组分混合之后，要求在室温下拥有4h以上的操作功夫 。固化速度太慢时影响出产效能;固化速度太快，又会造成混合胶料过早的交联凝胶，影响现实封装利用 。为了确保加成型硅胶具备较长的使用期，通常向混合胶猜中参与抑造剂，以获得相宜的操作功夫 。低温下抑造剂与铂催化剂天生配位化合物，从而达到抑造成效，高温下又能够可逆开释催化剂，实现正常固化 。
1.5 增粘剂
增粘剂作为甲基LED封装硅胶增长剂，对推进硅胶与LED支架的粘结起着至关沉要的作用 。增粘剂能够增长硅胶与LED支架的附着力，从而保障了LED灯珠在凹凸温变动过程中，硅胶与支架不脱落，并且保障了LED灯珠对空气中水分、空气中二氧化硫的阻隔性 。
2. 苯基高折硅胶
苯基高折硅胶的配方组成与甲基低折硅胶类似，重要由苯基乙烯基硅树脂、苯基乙烯基硅油、苯基含氢交联剂、增粘剂、铂金催化剂及抑造剂组成，通常在LED行业常见的高折胶水折光>1.50 。
LED芯片辐射复合产生的光子，在向表发射时产生的 损失重要蕴含三个方面:芯片内部结构缺点以及资料的吸收，光子在出射界面由于折射率差引起的反射损失，由于入射角大于全反射临界角而引起的全反射损失 。高折光LED封装硅胶处于芯片与空气之间，可有效削减光子在界面层的 损失从而提高取光效能，并能够提高光从芯片内部出射的全反射角，削减了光出射损失，提高光效 。凭借高折光带来的高光效、低透氧透湿率带来的高抗硫蹬着势，目前苯基高折 硅胶占据了SMD LED封装市场的主流 。
2.1 苯基硅树脂和苯基硅油
苯基乙烯基硅树脂作为苯基高折硅胶的主体，其机能指标直接影响硅胶的力学机能、介电机能、耐热机能 。而苯基乙烯基硅油重要作为调节胶水粘度的稀释剂，同时能够调控硅胶的力学机能 。
苯基乙烯基硅油和硅树脂，其结构中两端或中央带有反映官能团乙烯基，最常见的有端乙烯基聚二苯基硅油和端乙烯基聚甲基苯基硅树脂 。硅油和硅树脂最大的区别就在于其化学结构，硅油是一种线型结构，而硅树脂分子链中有交联 。
2.2 苯基含氢交联剂
苯基含氢交联剂，通常分为苯基含氢硅油和苯基含氢硅树脂 。通常，将室温下维持液态且分子链中含有Si-H官能团的聚硅氧烷称为含氢硅油，而将含有多个Si-H官能团的拥有高度交联结构的热固性聚硅氧烷称为含氢硅树脂.
苯基高折硅胶中所使用的增粘剂、催化剂和抑造剂，与甲基低折硅胶类似，在此不沉复叙述 。
三.LED 封装硅胶国内表技术及市场发展示状
目前，LED胶水出货量最大的利用在照明领域，而中幼功率产品(≤1w)是照明市场主流，重要以PPA/PCT2835和EMC3030产品为主 。
技术发展离不开市场需要 。目前照明市场上，终端际遇最多的失效问题依然是硫化发黑、点亮发黑及点亮死灯，这和封装胶水亲昵关联的个性就是抗硫化、耐高温发黑和耐冷热冲击机能 。因而，这三个方面的需要一向主导着主流LED封装胶水的技术发展 。随着封装厂匹配资料的品质降低，对LED胶水这三方面的要求越来越高 。
单从个性而言，目前市面上主流在售国产LED胶水已经处于行业当先水平，持续提升有极度大的挑战，从配方设计的维度险些达到了机能平衡的极限 。以上三个关键个性的进一步突破，必须起头思考对LED封装胶关键原物料进行设计，从配方原物料即有机硅聚合物的基团数量、聚合物结构和分子量设计，从源头解决配方固化的微观资料机能，才有可能实现机能进一步的突破，突破配方设计的极限 。LED硅胶常用的有机硅聚合物，由于利用领域过于细分的缘故，市场上临时没有看到在售高机能商品 。所以对于有机硅的细分利用领域——LED封装硅胶市场，占有有机硅中央体自主开发和出产、在研发方面进行积极投资布局的研发型企业才可能持续生计 。这也是最近几年，可满足大客户需要的高端LED封装胶国内供给商逐步集中的原因，是否占有有机硅合成技术也是最近几年重要封装厂选择封装胶供给商的沉要考量指标之一 。
下面就以高耐硫胶水设计为例进行一些案例分享 。
从图一能够看到，不论灯珠大局，不论何种灯具，硫化发黑和卤素发黑是LED终端经；嵊龅揭桓鑫侍，通常是LED支架反射银层与环境中硫元素或者卤素产生化学反映引起的表观发黑，这种发黑通常不成逆，造成极度大的光衰 。
而导致发黑的硫或卤素起源十吩煺遍，除了灯具中常用的部门关键零部件，还有就是灯具所处的大气环境 。从图二和图三能够看到，即便我们能够在灯具中预防使用含有风险元素的资料，我们也无法预防大气中的硫元素侵入 。
硫化导致的灯珠发黑通过仪器检测比力容易判断，进而找到源头进行有效管控 。如图四元素分析测试，在发黑区域检测到显著的硫元素存在，而在胶体中没有硫元素存在，同时检测到灯盘的光油上面有硫元素，相识到底子原因及传染源，就比力容易解决问题 。
各人普遍选取的方式就是提高胶水固化交联度，这也是最有效最直接的方式，但通过这种蹊径调整的胶水固化后胶水模量偏高，一致前提下会降低胶水的耐冷热冲击机能，调整到肯定水平就会达到极限 。而通过有机硅中央体设计，使得配方在固化过程中形成大幼球结构，大幼球直接通过网络互穿衔接，这样堆积密度能够大大提高，同时由于大幼球之间的可控滑动，对冷冲的影响险些能够忽略 。从现实测试的数据来看，一样硬度下，该规划有3-5%的抗硫化提升 。
② 改善胶水和支架界面的附着力 。通例的附着力助剂都是幼分子
固然可提升附着力，但是在高温或高湿下，幼分子会产生部门迁徙，导致附着力降落 。若是选择一些大分子的附着力助剂，就必要解决其和有机硅本体相容性的问题，相容性不好就会导致分歧批次胶水之间的差距性 。只有在配方根基定型后，设计与主体有机硅中央体结构相近的附着力助剂，能力达到最好的成效 。
③ 提高胶水固化过程中对支架缝隙的填充性 。
若是用一些幼分子或者短链高分子进行填充，会对配方的其他个性造成显著影响，好比挥发份变高、部门脆化等 。通过在配方中参与特定结构的超支化有机硅中央体，能够很好地两全填充性和机械个性 。
当然，以上三个方面只是多多解决规划中的一部门，相信各家胶水供给商都有合用于各自系统的设计理想 。而一颗LED灯珠整体抗硫化水平遵循“木桶道理”，除了胶水抗硫个性的提升，也极度依赖于支架的水平，若是支架塑胶料在注塑过程中出现较大的内应力，使用前又没有很好的去除内应力，就会在回流焊过程中带来很大变形，情况严沉的时辰会造成界面微剥离让胶水的抗硫化个性全数隐没殆尽 。
四 . 未来利用发展趋向
我们看一下2017路康宁、信越以及慧谷化学在LED有关领域中国区域布局的专利 。从中能够看到主流LED封装胶产品趋向依然会持续萦绕抗硫化、耐热、耐冷热冲击三个方面进行提升，同时各人都在积极开发一些蓝海市场的有机硅产品，好比信越布局的芯片封装和薄膜封装产品，慧谷化学布局的薄膜封装热熔胶产品 。此表，还有一些越发细分利用的产品有显著的终端需要:
超高耐热低折胶水，重要用于高功率密度COB上，持久使用部门温度守旧估计在 250°C以上 。目前耐热最好的依然是进口产品，这类产品在出产中纯化损耗带来的高额成本以及市场价值的限度，国产胶水还无法做到相当机能的产品 。
UV固化有机硅胶水，可将现有的加热固化部门或者全数改为UV固化 。其利益是固化快，工艺单一，色温集中度高，其弊端是必要额表投入设备，同时较容易固化不齐全，部门胶水还必要额表进行加热固化能力达到齐全固化的状态，更沉要的限度成分是胶水的限度，由于UV引发剂的参与使得有机硅胶水耐高温黄变个性变差 。这类产品在封装厂的共同下，有可能会找到一些细分产品的利用机遇，但距离普遍利用还面对着好多挑战 。
提高LED出光封装资料，灯珠的出光和光取出率息息有关，已经有大量文件证明封装胶水折光率越高，其和芯片表延的差距越幼，光取出率就越高，因而，提高折射率提逾越光，是各人常用的一种规划，早在13年，某台湾封装胶厂商就推出折光率为1.67的超高折光产品，但是在市面上并未获得规；乒，揣摩是由于系统中增长了金属元素后，胶水的不变性欠安以及胶水容易黄变的缘故 。目前来看，单纯从封装胶实现1%亮度提升对于封装厂都是极度有吸引力，这也是封装硅胶未来的一个技术方向 。
五 . LED封装胶与市面通用产品特点对比
有机硅怪异的结构，兼备了无机资料与有机资料的机能，拥有表表张力低、粘温系数幼等根基性质，并拥有耐凹凸温、电断气缘、耐氧化不变性、耐候性、难燃、憎水、耐侵蚀、无毒无味以及生理惰性蹬着异个性，宽泛利用于航空航天、电子电气、构筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业 。从职能来看，有机硅重要利用于密封、粘合、光滑、表表活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等 。随着有机硅资料种类的持续增长，利用领域不休拓宽，形成化工新资料界自成一家的沉要产品系统，很多种类是其他化学品无法代替而又必不成少的 。
而LED封装用有机硅是陪伴着LED行业的发展出现的一类新的利用，和过平凡见的传统有机硅资料有极度显著的区别，LED封装硅胶要求产品同时拥有光色个性、电学个性、机械个性、高耐热个性以及和多种资料的界面匹配个性，而这些匹配资料蕴含分歧材质的金属资料和非金属资料 。所有这些个性不仅要思考即时个性，更要关注持久老化后的机能水平 。从资料需要来看，LED封装硅胶无疑属于难度极高的有机硅资料行列 。与此同时，由于LED整个行业还处于高度竞争阶段，为了在市场上设计出有差距化的产品，出现了分歧个性需要的LED封装硅胶，主流产品的更新换代也长短＜本，这就必要不休地加大研发投入 。以上两个方面会加快LED封装硅胶供给链急剧洗牌，未来可能进入全价值链强强结合的模式 。
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