Optimal eingebettet - Wacker Chemie AG


Optimal eingebettet

Haftung ohne Vorbehandlung

Aufbau einer LED mit Siliconlinse: 1) Siliconlinse - Das Silicon wird in einem Arbeitsgang aufgetropft und bildet die optische Linse, die die Lichtbrechung optimiert. 2) Golddraht - Stellt den Kontakt des Chips zur Anode beziehungsweise Kathode her. 3) Siliconverkapselung - Das Silicon schützt die eigentliche Leuchtdiode vor Feuchtigkeit und anderen Einflüssen. 4) Reflektor - Sorgt für den richtigen Abstrahlwinkel des Lichts. 5) LED-Chip - Bei Leuchtdioden handelt es sich um Halbleiter-Bauelemente. Wird durch sie Strom geleitet, emittieren sie Licht. 6) Kühlkörper - Leuchtdioden werden im Betrieb sehr heiß – über 120 Grad Celsius – und müssen deshalb gekühlt werden.

Alle vier Produkte sind zweikomponentig formuliert, lassen sich problemlos in automatisierten Dispensverfahren applizieren und ermöglichen daher eine kostengünstige Massenproduktion. Sie härten bei Raumtemperatur durch eine platinkatalysierte Additionsreaktion zu hochtransparenten Siliconelastomeren aus. Zudem wurden sie so eingestellt, dass sie auf dem Halbleiterchip sowie auf den gebräuchlichen Reflektor- und Gehäusesubstraten haften, ohne dass diese vorbehandelt werden müssen.

Unterschiede zwischen den einzelnen Typen bestehen vor allem im Brechungsindex und in der Härte ihrer Vulkanisate. LUMISIL® 590 und LUMISIL® 591 zeichnen sich durch einen Brechungsindex von 1,53 aus und zählen zur Gruppe der High Refractive Index Encapsulants. Sie basieren auf phenylsubstituierten Polysiloxanen. LUMISIL® 740 und LUMISIL® 770 dagegen weisen den für Polydimethylsiloxane, also für gewöhnliche Silicone typischen Brechungsindex von 1,41 auf und gehören zu den Normal Refractive Index Encapsulants.

Hohe Netzwerkdichte

Auch industrielle Herstellungsprozesse – wie das Auftropfen des Silicons auf den LED-Chip – werden im WACKER-Forschungszentrum in Korea simuliert, um die passende Rezeptur für spezifische Anwendungen zu finden.

Ein Charakteristikum von LUMISIL® 591 ist die besonders hohe Netzwerkdichte seines Vulkanisats. Es ist mit einer Härte von 40 Shore D das härteste der vier neuen Siliconprodukte. Die Härten der drei anderen Vergussmassen liegen m mittleren bis höheren Shore A-Bereich.

Der Brechungsindex entscheidet über den Anteil des Lichts, der vom LED-Chip in die Vergussmasse eintreten kann. Die Grenzfläche zwischen Chip und Verkapselungsmaterial stellt eine Hürde für den Übertritt des emittierten Lichtes dar. Grund ist der große Unterschied zwischen den Brechungsindizes beider Werkstoffe – die verbauten Halbleitermaterialien haben einen Brechungsindex, der größer als 2 ist. Daher bleibt ein Großteil des Lichts im Innern des Halbleiterkristalls infolge Totalreflexion gefangen. Je kleiner der Brechungsindex- Unterschied ist, das heißt, je höherbrechend die Verkapselung ist, desto mehr Licht kann übertreten. Daher sind LUMISIL® 590 und LUMISIL® 591 zur Fertigung hocheffizienter Leuchtdioden prädestiniert.

Normalbrechende Siliconvergussmassen widerstehen thermischen und Lichtbelastungen besser als phenylsubstituierte Silicone – sie verspröden und vergilben nur äußerst langsam. So verkraftet das Vulkanisat von LUMISIL® 740 eine 1.000-stündige Lagerung bei 245 Grad Celsius ohne merkliche Vergilbung und mit nur vergleichsweise geringen mechanischen Schäden. Es ist daher das Material der Wahl für den Verguss von Multi-Chip-on-Board-Leuchtdioden, in denen mehrere Hochleistungs-LEDs dicht gepackt und ohne Gehäuse auf der Platine montiert sind. Solche Arrays erzeugen so viel Wärme, dass andere Vergussmassen schnell Risse bekommen würden.