技术已到极限？LED封装还要怎么玩

3、有机硅纳米复合封装材料

纯有机硅材料作为封装材料存在折射率低、低表面能所导致的与基材粘接力差等问题，不能完全满足高性能LED封装材料的使用要求。纳米材料技术是21世纪新型材料发展的核心。纳米材料具有尺寸小、表面无配对原子等特性，非常容易与高分子基体发生理化作用。采用纳米技术可赋予有机硅纳米复合封装材料较高的折射率、较好的抗UV辐射性和综合性能等，因而已成为国内外研究的发展方向。常用的与封装材料复合的纳米材料有CeO2(氧化铈)、TiO2(氧化钛)和ZnO(氧化锌)等。

Basin等在LED有机硅封装材料中加入了纳米级TiO2和纳米ZrO2：(二氧化锆)，进行有机硅纳米复合。研究表明：该封装材料的折射率、热稳定性、耐UV辐射性、拉伸强度和弹性模量等都明显提高；当W(TiO2和ZrO2)=3％～5％(相对封装材料总质量而言)时，LED的发光效率可提高5％。然而，该试验中要实现纳米粒子的高分散性是比较困难的。

为满足LED有机硅封装材料良好的抗UV辐射性能，纳米CeO2是新型高效抗UV辐射的最佳材料之选。韩英在封装材料的研究过程中引入了经钙修饰过的纳米CeO2，并对其结构和性能进行了分析。研究表明：随着纳米CeO2在有机硅树脂中掺量的不断增加，LED封装材料的发光效率有明显变化(出现升-降-升的趋势)；当w(CeO2)=0.12％时，发光趋于稳定，在UV照射下几乎不变(说明CeO2纳米颗粒起到了抗UV辐射性的作用)。然而，试验过程中无机纳米粉体与有机硅树脂的相容性较差，常用的硅烷偶联剂处理纳米粉体的方法存在一些弊端。

纳米ZnO对UV有很强的吸收和散射作用，是优异的UV屏蔽剂，并且具有无毒、高光热稳定性等优点，可提高有机硅的耐UV老化性能及热导率，延长LED的使用寿命。孙玉萍采用硅烷偶联剂(KH-570)对纳米ZnO与有机硅树脂进行复合，并进行了性能检测。研究表明：纳米ZnO的粒径大小对复合材料的介电常数影响不大，但随着纳米ZnO掺量及粒径的增加，纳米复合材料的热导率、UV屏蔽率呈增大趋势；当W(ZnO)=0.15％ 、平均粒径为(46±0.4)nm时，纳米复合材料的热导率为0.649 W／(m·K)为纯有机硅树脂的1.7倍，适用于大功率LED的封装。

4、结论

（1）作为LED封装材料，普通EP的缺陷决定其已不能满足封装材料的使用要求，故对该EP的改性势在必行。POSS分子既具有纳米尺度的无机刚性笼状结构，又具有反应性的有机官能团，能以共价键的形式将无机SiO2粒子引入到有机高分子链上，使EP的性能显著提高，进而明显提高了封装胶的综合性能。

（2）加成型有机硅材料具有良好的透明性、耐高低温性、耐候性、绝缘性、疏水性和耐UV辐射性等特点，是白光LED用理想的封装材料。为提高LED封装材料的折射率和耐辐射性能，可在聚硅氧烷分子中加入适量的苯基。随着研究的不断深入，必定能开发出满足LED在不同环境和不同应用领域封装要求的加成型有机硅封装材料。

（3）有机硅纳米复合材料不仅具有强UV屏蔽率、高可见光透过率、高热导率、低介电常数和填充量，而且对复合材料的力学性能和加工性能没有影响。纳米复合材料所表现出的特异性能已引起众多专家的重视，相信不久的将来有机硅纳米复合材料会取代EP成为LED用封装材料的主要来源。