小小一滴 有机硅 - Wacker Chemie AG


小小一滴 有机硅

… 却在高效大规模LED生产领域迈出了一大步。有了瓦克的高性能 LUMISIL有机硅,LED生产商只需在芯片上直接加入一滴有机硅,便 能制成光学透镜,从而省却了复杂的注射成型工序。

利用有机硅透镜横向穿过LED

发光二极管的成功道路

自1962年被发明以来,发光二极 管在其后的三十年间只是一个 小众市场。当时由于只能发出 彩光(主要为红、黄、绿三色光),LED主要 用于汽车仪表板显示器或电子设备的备用指示 器等应用领域。红外线LED则主要用于红外线 远程控制发射机。

直到20世纪90年代蓝光和白光型LED陆续面 世,该技术才得以逐步推广应用。据市场调查 机构DisplaySearch的调查结果显示,2010年全 球销售的LED电视中有四分之一采用LED背光 设计,而且LED行车灯也已从豪华车普及推广 到中小型车。

长期以来一直被LED生产商所忽略的普通照明 市场(包括街道、店面与环境照明)近两年来 发展迅猛。世界领先的照明生产商之一——西 门子旗下子公司欧司朗(OSRAM)预计,LED 市场将在2012年之前增长近三倍。此外,传统 的白炽灯泡由于能效低,正陆续从大部分工业 化国家的市场退出,而普通照明市场的发展也 正要归功于传统白炽灯泡的退出。

使用寿命更长,但生产工艺复杂

LED不仅大大领先于白炽灯 泡,而且还在很多方面优于目前最常用的替 代产品— — 紧凑型荧光灯管, 俗称节能灯 泡。LED的平均使用寿命为5万小时,使用时间 远远超过节能灯泡(约1万小时,具体视型号 而定),光输出量也更高(顶级型号最高可达约200流明/瓦),而且无须使用有毒的水银;此外,与冷光照明的荧光灯管相比,LED灯光 更加温暖、自然。不过,荧光灯的价格更为低 廉,而且在房间内的光线分布也更加均匀。

高居不下的售价是目前阻碍LED推广应用的唯 一因素。除了二极管本身之外,还有另一个因 素导致生产成本居高不下:有机硅透镜,它在 发射光线的同时,还能防止半导体组件免受外 界环境的侵害。直到现在,LED生产商一直采 用复杂的注射成型工艺来制造这些透镜,该工 艺不仅需要使用造价昂贵的注射成型设备,还 要使用高精度模具,以及分选、点胶与装配设 备;更重要的是,所需的五个生产步骤必须在 无尘室中完成。

生产成本低

来自工程有机硅质量控制部门的Katrin Sinzinger在实验室准备流变测量样本,用于测试材料的形变和流动性能。

而瓦克目前推出了一款新型有 机硅弹性体LUMISIL®,有了它,生产商只需一 道工序就能制作光学LED透镜:只需将一滴有 机硅直接滴在芯片上,它经紫外线活化后就固 化形成透镜的几何形状。

“有了LUMISIL®,我们 就能以极其经济而快速的方式生产发光二极 管专用光学透镜——不仅产量高,而且还省却 了复杂的注射成型工序,”负责该款高性能 光学有机硅开发工作的Phillip Müller博士解释 道。Müller指出,LUMISIL®具有极其智能化的 流动和交联性能,并补充道,使用封装工艺 即可生产出发光能力非常适用于普通照明用途 的光学透镜。

材料质量高

但LUMISIL®的优势不仅仅体现 在生产环节,它还因其固化后的高质量而备受 推崇:这种有机硅具有耐光性,不会变黄或 变脆,还可有效防止半导体芯片受到冷热及其 他压力源(例如,潮湿)的影响。照明厂商在 LED加工过程中采用无铅焊接技术,加工过程 中会产生270 °C以上的高温。但是,与其他材 料(例如曾被广泛使用的环氧树脂)不同的 是,有机硅透镜甚至能够轻而易举地承受住如 此高的温度考验。“我们的LED发出的光线亮 度提高了15%,其中瓦克的紫外线活化有机硅 发挥了重要作用,”欧司朗光半导体后端技 术材料开发部门高级经理Michael Kruppa博士 说;位于德国雷根斯堡(Regensburg)的欧司 朗光半导体(OSRAM Opto Semiconductors)是照明生产商欧司朗旗下的一家LED子公司。

应用领域选例

欧司朗光半导体采用LUMISIL® 制作其Golden Dragon Plus系列LED,这也是该 公司在普通照明应用领域规模最大的产品线。以 下图片库展示的是Golden Dragon Plus系列的五 大经典应用案例:从南非世界杯的体育场,到西 伯利亚沿街的路灯,再到丹麦的温室照明,到处 可见Golden Dragon Plus系列的身影,该系列使 用瓦克的LUMISIL®对LED进行封装处理。