Mini-LED封裝工藝及耐黃變高溫電壓應力小的封裝膠水聚硅氮烷

關鍵詞：聚硅氮烷，膠粘劑（膠水），膠粘技術

引言：膠接是通過具有黏附能力的物質，把同種或不同種材料牢固地連接在起的方法。具有黏附能力的物質稱為膠粘劑或黏合劑，被膠接的物體稱為被粘物，膠粘劑和被黏物構成的組件稱為膠接接頭。其主要優(yōu)點是操作簡單、生產率高；工藝靈活、快速、簡便；接頭可靠、牢固、美觀產品結構和加工工藝簡單；省材、省力、成本低、變形小。容易實現(xiàn)修舊利廢接技術可以有效地應用于不同種類的金屬或非金屬之間的聯(lián)接等。

膠水的固化方式，一般有以下幾種：

1. 常溫固化；
2. 加熱固化；
3. UV固化；
4. 復合型固化。

Mini LED顯示技術

一

Mini LEDの簡介

LED：發(fā)光二極管是一種常用的發(fā)光器件，通過電子與空穴復合釋放能量發(fā)光，它在照明領域應用廣泛。發(fā)光二極管可高效地將電能轉化為光能，在現(xiàn)代社會具有廣泛的用途，如照明、平板顯示、醫(yī)療器件等。LED是由含鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）、氮（N）等的化合物制成。當電子與空穴復合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍光。因化學性質又分有機發(fā)光二極管OLED和無機發(fā)光二極管LED。

Mini LED：芯片尺寸介于50-200μm之間構成的LED器件，Mini技術被認為是傳統(tǒng)LED的升級技術，使用MiniLED能夠生產0.5-1.2mm像素顆粒的顯示屏，顯示效果遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)LED屏幕。

根據《Mini LED商用顯示屏通用技術規(guī)范》團體標準，Mini LED定義為：芯片尺寸介于50~200μm之間的LED器件。由Mini LED像素陣列、驅動電路組成且像素中心間距為0.3-1.5mm的單元，Mini技術被認為是傳統(tǒng)LED的升級技術，使用MiniLED能夠生產0.5-1.2mm像素顆粒的顯示屏，顯示效果遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)LED屏幕。在背光應用方面，MiniLED背光顯示能夠以全矩陣式的方式進行分區(qū)調光，如低分辨率的黑白畫面，強化顯示畫面的高對比度以及高分辨率，達到HDR效果。同時Mini LED的芯片尺寸又持續(xù)下修，能增加控光區(qū)域，讓畫面更加細致。

隨著 Mini LED 顯示技術的迅速發(fā)展，Mini LED 顯示產品已開始應用于超大屏高清顯示，如監(jiān)控指揮、高清演播、高端影院、醫(yī)療診斷、廣告顯示、會議會展、辦公顯示、虛擬現(xiàn)實等商用領域。020年6月1日，《Mini LED商用顯示屏通用技術規(guī)范》團體標準正式上傳至全國標準信息平臺，該標準有效區(qū)分Micro LED、Mini LED、LED，有望推動行業(yè)發(fā)展，增強中國LED企業(yè)的國際競爭力。

二

《Mini LED商用顯示屏通用技術規(guī)范》團體標準

2020年6月1日，《Mini LED商用顯示屏通用技術規(guī)范》團體標準成功上傳至全國標準信息平臺，該標準正式實施時間為2020年6月15日。作為全球首個Mini LED商用顯示屏團體標準，該標準由深圳市照明與顯示工程行業(yè)協(xié)會提出，并牽頭奧拓、TCL華星、艾比森、聚飛、雷曼、洲明、利亞德、康佳、創(chuàng)維、海信、強力巨彩、華燦、木林森、國星、鴻利、三星、歐司朗、科銳、新亞勝等56家單位，依據全球顯示屏行業(yè)技術發(fā)展，結合我國Mini LED產業(yè)鏈企業(yè)特點，歷時半年，通過廣泛調研，經過15次反復修改討論完成編制。Mini LED顯示產品已開始應用于超大屏高清顯示，如監(jiān)控指揮、高清演播、高端影院、辦公顯示、虛擬現(xiàn)實等商用領域。

從國內品牌來看，TCL是首家實現(xiàn)Mini LED 智屏量產的企業(yè)，并逐漸覆蓋從高端旗艦到平價級多價位產品線，2020年全球市場銷量占有率超過90%。TrendForce集邦咨詢向記者表示，國內電視品牌在MiniLED電視布局的速度甚至早于三星，但國內品牌主打MiniLED背光搶攻電視市場，性價比將成為MiniLED電視擴張的重要推手。TCL鎖定中端市場的6系列產品，采用約3840顆MiniLED，搭配240區(qū)分區(qū)調光的設計，在成本上創(chuàng)造出更大的彈性空間。

三

Mini LEDの優(yōu)勢

四

焊接的Mini LEDの發(fā)展前景

MiniLED在背光、顯示等具有廣闊應用前景。電視、顯示器、筆記本、平板及車載顯示都是MiniLED背光有望滲透的潛在領域。MiniLEDRGB顯示在商業(yè)領域也逐漸替代傳統(tǒng)的小間距等超大尺寸顯示方案，不斷提升顯示效果。根據我們測算，MiniLED背光帶來的芯片市場超百億人民幣，Mini/MicroLED顯示未來空間非常大，市場空間遠高于背光市場，且技術成熟度仍有較大提升空間。TVMini背光出貨量假設：假設全球TV出貨量保持不變，55寸及以上滲透率持續(xù)上行，其中部分高端產品搭載MiniLED背光方案，滲透率中期看10~15%。ITMini背光出貨量假設：假設全球IT總出貨量保持不變，由于蘋果推動（蘋果iPad出貨量5000萬部、Mac出貨量1500~2000萬部），滲透率爬升較快。2021年，蘋果新款12.9寸iPadPro標配，iPadPro年銷量5~6M，Macbook選配（以M1等ArmCPU成本降低抵扣），前期滲透以蘋果為主，單價較高；后期安卓導入均價下降。MiniLED直顯需求量測算：假設10%的顯示設備以Mini/MicroRGB顯示形式，意味著每年需求量5億片，約為當前全球產能的2.5倍。其中電視機是消耗最大的應用，4K電視對應2500萬顆芯片。Mini/MicroLED顯示未來空間非常大市場空間遠高于背光市場，且技術成熟度仍有較大提升空間。

膠水（膠粘劑）的介紹

一

膠粘劑的組成

現(xiàn)在使用的膠粘劑均是采用多種組分合成樹脂膠粘劑，單一組分的膠粘劑已不能滿足使用中的要求。合成膠粘劑由主劑和助劑組成，主劑又稱為主料、基料或粘料；助劑有固化劑、稀釋劑、增塑劑、填料、偶聯(lián)劑、引發(fā)劑、增稠劑、防老劑、阻聚劑、穩(wěn)定劑、絡合劑、乳化劑等，根據要求與用途還可以包括阻燃劑、發(fā)泡劑、消泡劑、著色劑和防霉劑等成分。
1.主劑主劑是膠粘劑的主要成分，主導膠粘劑粘接性能，同時也是區(qū)別膠粘劑類別的重要標志。主劑一般由一種或兩種，甚至三種高聚物構成，要求具有良好的粘附性和潤濕性等。通常用的粘料有:
·天然高分子化合物如蛋白質、皮膠、魚膠、松香、桃膠、骨膠等。2)合成高分子化合物①熱固性樹脂，如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂、脲醛樹脂、有機硅樹脂等。②熱塑性樹脂，如聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇及縮醛類樹脂、聚苯乙烯等。③彈性材料，如丁腈膠、氯丁橡膠、聚硫橡膠等。④各種合成樹脂、合成橡膠的混合體或接枝、鑲嵌和共聚體等。

2.助劑為了滿足特定的物理化學特性，加入的各種輔助組分稱為助劑，例如：為了使主體粘料形成網型或體型結構，增加膠層內聚強度而加入固化劑(它們與主體粘料反應并產生交聯(lián)作用)；為了加速固化、降低反應溫度而加入固化促進劑或催化劑；為了提高耐大氣老化、熱老化、電弧老化、臭氧老化等性能而加入防老劑；為了賦予膠粘劑某些特定性質、降低成本而加入填料；為降低膠層剛性、增加韌性而加入增韌劑；為了改善工藝性降低粘度、延長使用壽命加入稀釋劑等。包括：
1）固化劑固化劑又稱硬化劑，是促使黏結物質通過化學反應加快固化的組分,它是膠粘劑中最主要的配合材料。它的作用是直接或通過催化劑與主體聚合物進行反應，固化后把固化劑分子引進樹脂中，使原來是熱塑性的線型主體聚合物變成堅韌和堅硬的體形網狀結構。
固化劑的種類很多，不同的樹脂、不同要求采用不同的固化劑。膠接的工藝性和其使用性能是由加人的固化劑的性能和數(shù)量來決定的。
2）增韌劑

增韌劑的活性基團直接參與膠粘劑的固化反應，并進入到固化產物最終形成的一個大分子的鏈結構中。沒有加入增韌劑的膠粘劑固化后，其性能較脆，易開裂，實用性差。加入增韌劑的膠接劑，均有較好的抗沖擊強度和抗剝離性。不同的增韌劑還可不同程度地降低其內應力、固化收縮率，提高低溫性能。

常用的增韌劑有聚酰胺樹脂、合成橡膠、縮醛樹脂、聚砜樹脂等。

3）稀釋劑稀釋劑又稱溶劑，主要作用是降低膠粘劑粘度，增加膠粘劑的浸潤能力，改善工藝性能。有的能降低膠粘劑的活性，從而延長使用期。但加入量過多，會降低膠粘劑的膠接強度、耐熱性、耐介質性能。常用的稀釋劑有丙酮、漆料等多種與粘料相容的溶劑。
4）填料填料一般在膠黏劑中不發(fā)生化學反應，使用填料可以提高膠接接頭的強度、抗沖擊韌性、耐磨性、耐老化性、硬度、最高使用溫度和耐熱性，降低線膨脹系數(shù)、固化收縮率和成本等。常用的填料有氧化銅、氧化鎂、銀粉、瓷粉、云母粉、石棉粉、滑石粉等。5）改性劑改性劑是為了改善膠黏劑的某一方面性能，以滿足特殊要求而加入的一些組分，如為增加膠接強度，可加入偶聯(lián)劑，還可以加入防腐劑、防霉劑、阻燃劑和穩(wěn)定劑等。

二

膠粘劑的分類

（一）、按成分來分：

膠粘劑種類很多，比較普遍的有：脲醛樹脂膠粘劑、聚醋酸乙烯膠粘劑、聚丙烯酸樹脂膠粘劑,聚丙烯酸樹脂、聚氨酯膠粘劑、熱熔膠粘劑、環(huán)氧樹脂膠粘劑、合成膠粘劑等等。

1、有機硅膠粘劑

是一種密封膠粘劑，具有耐寒、耐熱、耐老化、防水、防潮、伸縮疲勞強度高、永久變形小、無毒等特點。近年來，此類膠粘劑在國內發(fā)展迅速，但目前我國有機硅膠粘劑的原料部分依靠進口。

2、聚氨酯膠粘劑

能粘接多種材料，粘接后在低溫或超低溫時仍能保持材料理化性質，主要應用于制鞋、包裝、汽車、磁性記錄材料等領域。

3、聚丙烯酸樹脂

主要用于生產壓敏膠粘劑，也用于紡織和建筑領域。

建筑用膠粘劑：主要用于建筑工程裝飾、密封或結構之間的粘接。

4、 熱熔膠粘劑

根據原料不同，可分為EVA熱熔膠、聚酰胺熱熔膠、聚酯熱熔膠、聚烯烴熱熔膠等。目前國內主要生產和使用的是EVA熱熔膠。聚烯烴系列膠粘劑主要原料是乙烯系列、SBS、SIS共聚體。

5、環(huán)氧樹脂膠粘劑

可對金屬與大多數(shù)非金屬材料之間進行粘接，廣泛用于建筑、汽車、電子、電器及日常家庭用品方面

6、脲醛樹脂、酚醛、三聚氰胺－甲醛膠粘劑

主要用于木材加工行業(yè)，使用后的甲醛釋放量高于國際標準。

木材加工用膠粘劑：用于中密度纖維板、石膏板、膠合板和刨花板等

7、合成膠粘劑

主要用于木材加工、建筑、裝飾、汽車、制鞋、包裝、紡織、電子、印刷裝訂等領域。目前，我國每年進口合成膠粘劑近20萬噸，品種包括熱熔膠粘劑、有機硅密封膠粘劑、聚丙烯酸膠粘劑、聚氨酯膠粘劑、汽車用聚氯乙烯可塑膠粘劑等。同時，每年出口合成膠粘劑約2萬噸，主要是聚醋酸乙烯、聚乙烯酸縮甲醛及壓敏膠粘劑。

（二）、按用途來分：

1、密封膠粘劑

主要用于門、窗及裝配式房屋預制件的連接處。高檔密封膠粘劑為有機硅及聚氨酯膠粘劑，中檔的為氯丁橡膠類膠粘劑、聚丙烯酸等。在我國，建筑用膠粘劑市場上，有機硅膠粘劑、聚氨酯密封膠粘劑應是今后發(fā)展的方向，目前其占據建筑密封膠粘劑的銷售量為30％左右。

2、建筑結構用膠粘劑

主要用于結構單元之間的聯(lián)接。如鋼筋混凝土結構外部修補，金屬補強固定以及建筑現(xiàn)場施工，一般考慮采用環(huán)氧樹脂系列膠粘劑。

3、汽車用膠粘劑

分為4種，即車體用、車內裝飾用、擋風玻璃用以及車體底盤用膠粘劑。

目前我國汽車用膠粘劑年消耗量約為4萬噸，其中使用量最大的是聚氯乙烯可塑膠粘劑、氯丁橡膠膠粘劑及瀝青系列膠粘劑。

4、包裝用膠粘劑

主要是用于制作壓敏膠帶與壓敏標簽，對紙、塑料、金屬等包裝材料表面進行粘合。紙的包裝材料用膠粘劑為聚醋酸乙烯乳液。塑料與金屬包裝材料用膠粘劑為聚丙烯酸乳液、VAE乳液、聚氨酯膠粘劑及氰基丙烯酸酯膠粘劑。

5、電子用膠粘劑

消耗量較少，目前每年不到1萬噸，大部分用于集成電路及電子產品，現(xiàn)主要用環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、有機硅膠粘劑。用于5微米厚電子元件的封端膠粘劑我們可以自己供給，但3微米厚電子元件用膠粘劑需從國外進口。

6、制鞋用膠粘劑

年消費量約為12.5萬噸，其中氯丁橡膠類膠粘劑需要11萬噸，聚氨酯膠粘劑約1.5萬噸。由于氯丁橡膠類膠粘劑需用苯類作溶劑，而苯類對人體有害，應限制發(fā)展，為滿足制鞋業(yè)發(fā)展需求，采用聚氨酯系列膠粘劑將是方向。

（三）、按物理形態(tài)來分：

1、密封膠

1.1 按密封膠硫化方法分類

（1）濕空氣硫化型密封膠

此類密封膠系列用空氣中的水分進行硫化。它主要包括單組分的聚氨酯、硅橡膠和聚硫橡膠等。其聚合物基料中含有活性基團，能同空氣中的水發(fā)生反應，形成交聯(lián)鍵，使密封膠硫化成網狀結構。

（2）化學硫化型密封膠

雙組分的聚氨酯、硅橡膠、聚硫橡膠、氯丁橡膠和環(huán)氧樹脂密封膠都屬于這一類，一般在室溫條件下完成硫化。某些單組分的氯磺化聚乙烯和氯丁橡膠密封膠以及聚氯乙烯溶膠糊狀密封膠則須在加熱條件下經化學反應完成硫化。

（3）熱轉變型密封膠

用增塑劑分散的聚氯乙烯樹脂和含有瀝青的橡膠并用的密封膠是兩個不同類型的熱轉變體系。乙烯基樹脂增塑體在室溫下是液態(tài)懸浮體，通過加熱轉化為固體而硬化；而橡膠-瀝青并用密封膠則為熱熔性的。

（4）氧化硬化型密封膠

表面干燥的嵌逢或安裝玻璃用密封膠主要以干性或半干性植物油或動物油為基料，這類油料可以是精制聚合的、吹制的或化學改性的。

（5）溶劑揮發(fā)凝固型密封膠

這是以溶劑揮發(fā)后無粘性高聚物為基料的密封膠。這一類密封膠主要有丁基橡膠、高分子量聚異丁烯、一定聚合程度的丙烯酸酯、氯磺化聚乙烯以及氯丁橡膠等密封膠。

1.2 按密封膠形態(tài)分類

（1）膏狀密封膠

此類密封膠基本上用于靜態(tài)接縫中，使用期一般為2年或2年以上。通常采用3種主體材料：油和樹脂、聚丁烯、瀝青。

（2）液態(tài)彈性體密封膠

此類密封膠包括經硫化可形成真正彈性狀態(tài)的液體聚合物，它們具有承受重復的接縫變形能力。彈性體密封膠所使用的聚合物彈性體包括液體聚硫橡膠、巰端基聚丙烯醚、液體聚氨酯、室溫硫化硅橡膠和低分子丁基橡膠等。該類密封膠通常配合成兩個組分，使用時將兩個組分混合。

（3）熱熔密封膠

熱熔密封膠又叫熱施工型密封膠。指以彈性體同熱塑性樹脂摻合物為基料的密封膠。這類密封膠通常在加熱（150～200℃）情況下經一定口型模型直接擠出到接縫中。熱施工可改進密封膠對被粘基料的濕潤能力，因此對大多數(shù)被粘基料具有良好的粘接力。一經放入適當位置，就冷卻成型或成膜，成為收縮性很小的堅固的彈性體。熱施工密封膠的主體材料主要是異丁烯類聚合物、三元乙丙橡膠和熱塑性的苯乙烯嵌段共聚物。它們通常同熱塑性樹脂如EVA、EEA、聚乙烯、聚酰胺、聚酯等摻合。

（4）液體密封膠

該類密封膠主要用于機械接合面的密封，用以代替固體密封材料即固體墊圈以防止機械內部流體從接合面泄漏。該類密封膠通常以高分子材料例如橡膠、樹脂等為主體材料，再配以填料及其它組分制成。液體密封膠通常分不干性粘著型、半干性粘彈性、干性附著型和干性可剝型等4類。根據具體使用部位及要求選擇。

1.3 按密封膠施工后性能分類

（1）固化型密封膠

固化型密封膠可分成剛性密封膠和柔性密封膠兩種類型：a)剛性密封膠硫化或凝固后形成堅硬的固體，很少具有彈性；此類密封膠有的品種既起密封作用又起膠接作用，其代表性密封膠是以環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺和聚乙酸乙烯酯等樹脂為基料的密封膠。b）柔性密封膠在硫化后保持柔軟性。它們一般以橡膠彈性體為基料。柔性變化幅度大，硬度（邵爾A）在10～80范圍內。這類密封膠中有些品種是純橡膠，大多數(shù)具有良好膠粘劑的性能。

（2）非固化型密封膠

這類密封膠是軟質凝固性的密封膠，施工之后仍保持不干性狀態(tài)。通常為膏狀，可用刮刀或刷子用到接縫中，可以配合出許多不同粘度和不同性能的密封膠。

2、按膠粘劑硬化方法分類

低溫硬化代號為a;常溫硬化代號為b;加溫硬化代號為c;適合多種溫度區(qū)域硬化代號為d;與水反應固化代號為e;厭氧固化代號為f;輻射(光、電子束、放射線)固化代號為g;熱熔冷硬化代號為h;壓敏粘接代號為i;混凝或凝聚代號為j，其他代號為k。

3、按膠粘劑被粘物分類

多類材料代號為A;木材代號為B;紙代號為C;天然纖維代號為D;合成纖維代號為E;聚烯烴纖維(不含E類)代號為F;金屬及合金代號為G;難粘金屬(金、銀、銅等)代號為H;金屬纖維代號為I，無機纖維代號為J;透明無機材料(玻璃、寶石等)代號為K;不透明無機材料代號為L;天然橡膠代號為M;合成橡膠代號為N;難粘橡膠(硅橡膠、氟橡膠、丁基橡膠)代號為O，硬質塑料代號為P，塑料薄膜代號為Q;皮革、合成革代號為R，泡沫塑料代號為S; 難粘塑料及薄膜(氟塑料、聚乙烯、聚丙烯等)代號為T;生物體組織骨骼及齒質材料代號為U;其他代號為V。

4、膠水狀態(tài)

無溶劑液體代號為1;2有機溶劑液體代號為2;3水基液體代號為3，4膏狀、糊狀代號為4，5粉狀、粒狀、塊狀代號為5;6片狀、膜狀、網狀、帶狀代號為6;7絲狀、條狀、棒狀代號為7。

5、其它膠粘劑: (不常用到)

金屬結構膠、聚合物結構膠、光敏密封結構膠、其它復合型結構膠

熱固性高分子膠：環(huán)氧樹脂膠、聚氨酯(PU)膠、氨基樹脂膠、酚醛樹脂膠、丙烯酸樹脂膠、呋喃樹脂膠、間笨二酚-甲醛樹脂膠、二甲笨-甲醛樹脂膠、不飽和聚酯膠、復合型樹脂膠、聚酰亞胺膠、脲醛樹脂膠、其它高分子膠

密封膠粘劑：室溫硫化硅橡膠、環(huán)氧樹脂密封膠、聚氨酯密封膠、不飽和聚酯類、丙烯酸酯類、密封膩子、氯丁橡膠類密封膠、彈性體密封膠、液體密封墊料、聚硫橡膠密封膠、其它密封膠

熱熔膠：熱熔膠條、膠粒、膠粉、EVA熱熔膠、橡膠熱熔膠、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚胺酯熱熔膠、苯乙烯類熱熔膠、新型熱熔膠、聚乙烯及乙烯共聚物熱熔膠、其他熱熔膠

水基膠粘劑：丙烯酸乳液、醋酸乙烯基乳液、聚乙烯醇縮醛膠、乳液膠、其它水基膠

壓敏膠(不干膠)：膠水、膠粘帶、無溶劑壓敏膠、溶劑壓敏膠、固化壓敏膠、橡膠壓敏膠、丙烯酸酯壓敏膠、其它壓敏膠

溶劑型膠：樹脂溶液膠、橡膠溶液膠、其它溶劑膠

無機膠粘劑：熱熔無機膠、自然干無機膠、化學反應無機膠、水硬無機膠、其它無機膠

熱塑性高分子膠粘劑：固體高分子膠、溶液高分子膠、乳液高分子膠、單體高分子膠、其它熱塑性高分子膠

天然膠粘劑：蛋白質膠、碳水化合物膠粘劑、其他天然膠

橡膠粘合劑：硅橡膠粘合劑、氯丁橡膠粘合劑、丁腈橡膠粘合劑、改性天然橡膠粘合劑、氯磺化聚乙烯粘合劑、聚硫橡膠粘合劑羧基橡膠粘合劑、聚異丁烯、丁基橡膠粘合劑、其它橡膠粘合劑

耐高溫膠：有機硅膠、無機膠、高溫模具樹脂膠、金屬高溫粘合劑、其它耐高溫膠

聚合物膠粘劑：丁腈聚合物膠、聚硫橡膠粘合劑、聚氯乙烯膠粘劑、聚丁二烯膠、過氯乙烯膠粘劑、其它聚合物膠

修補劑：金屬修補劑、高溫修補劑、緊急修補劑、耐磨修補劑、耐腐蝕修補劑、塑膠修補劑、其它修補劑

醫(yī)用膠、紙品用膠、導磁膠、防磁膠、防火膠、防淬火膠、防淬裂膠、動物膠、植物膠、礦物膠、食品級膠粘劑、其它膠水。

膠水（膠粘劑）技術原理の簡介

二步固化膠水、雙固化膠水、雙重固化膠水の簡介

一

二步固化

分兩步固化：預固化，本固化。

二

雙固化

有兩種固化方式，比如：可以加熱或UV或常溫等。

三

雙重固化

需要兩種固化方式才能完全固化，比如：先UV后常溫，或先UV后加熱。

Mini LED產品工藝及封裝膠水

隨著LED技術和產品的快速迭代更新，LED顯示日趨微型化，MiniLED、MicroLED因為較傳統(tǒng)LED技術具有更高的一致性、更高的亮度、更簡單的結構而受到廣泛關注。

MiniLED將傳統(tǒng)的LED燈珠做得更小，其芯片大小僅為傳統(tǒng)LED燈珠的四十分之一左右，整體光源布局更精密，通過超多分區(qū)技術實現(xiàn)對背光源的精細化控制。很多電子企業(yè)在平板、筆記本電腦、電視等顯示應用上緊密合作開發(fā)了各類MiniLED背光和顯示產品方案，并領先市場發(fā)布了多項MiniLED產品。

MiniLED背光是將MiniLED作為LCD面板的背光源，使其具有超高對比度、高色域、高動態(tài)范圍（HDR）的優(yōu)勢，顯示效果大幅度提升。

而封裝工藝就是使MiniLED背光實現(xiàn)上述特點的關鍵一步，使LED完成輸出電信號，平時還起到保護管芯正常工作，輸出可見光的作用，所以封裝前的設計和封裝過程中的質量控制尤為重要。

常用的封裝膠有環(huán)氧和有機硅，而加成型液體硅橡膠封料具有無色透明、無低分子副產物、應力小、可深層硫化、無腐蝕、交聯(lián)結構易控制、硫化產品收縮率小等優(yōu)點。膠體既可在常溫下硫化，又可通過加熱硫化；固化后膠體具有耐冷熱沖擊、耐高溫老化和耐紫外線輻射等優(yōu)異的性能；此外，還具有粘度低、流動性好，工藝簡便、快捷的優(yōu)點。

下面給大家介紹幾種MiniLED常用的封裝技術及封裝膠種類。

１、POB

POB全稱Package-Board，封裝技術和傳統(tǒng)燈珠相同，只不過是將傳統(tǒng)LED大芯片變更為MiniLED的小芯片，常用封裝有3030、2835、2016等。

針對小間距視效問題，支架可以改良為半透設計，用來提升LED發(fā)光角，而對于封裝膠這一方面，可通過凸杯點膠設計進一步打開發(fā)光角，

在技術層面，要求封裝膠保證點膠成型后，形態(tài)穩(wěn)定、固化前后形態(tài)一致，穩(wěn)定的形態(tài)才能保證出光一致，從而提升LED的間距，減少LED的用量。

２、COB/COG

全稱ChipsonBoard/Glass，區(qū)別在于將MiniLED芯片用導電或非導電膠黏附在互連印刷線路板或者玻璃基板上，然后進行引線鍵合實現(xiàn)其電氣連接。

相比于POB技術，COB/COG技術使用的物料更少，不需要支架、金線等，制程上可以少一次回流焊，避免二次回流風險，白油反射率更高。

COB/COG點膠方式可分為整面封膠、圍壩＋透明膠、單點封膠。其中單點封膠方案可通過調整凸膠PV值可進一步提升發(fā)光角，提升LEDpitch。

這也對封裝膠提出了更高的需求，COB用膠水這就要求封裝膠具有成型性好、與基材粘結力強、透明度高等特點，配合點膠成型工藝，可將封裝膠點成圓形或者平面型，進一步擴大視角，提高視效。

３、CSP封裝

像CSP封裝用的熒光膠時，會存在熒光粉分散不均勻、熒光粉易沉淀等現(xiàn)象，從而影響LED的發(fā)光效率，出現(xiàn)類似色斑現(xiàn)象。并且對于LED的封裝材料而言，會存在易老化、脫落、裂化等現(xiàn)象，導致LED的失效。

關于如何解決熒光粉分散不均勻、易沉淀的現(xiàn)狀，我們提出熒光膠膜的封裝理念，簡化制造工藝，使LED封裝設計自由度更高。

在Mini背光技術的帶動下，封裝膠也始終走在行業(yè)的最前端，在miniLED商用元年開啟，各大電視廠商先后推出了MiniLED背光技術的產品。

作為中高端產品的新技術突破口，為日益成熟飽和的電視、車載、平板等市場開啟了新的驅動力，也成為各大封裝廠商的技術較量的主戰(zhàn)場。

作為LED封裝膠的開發(fā)者，同樣也先市場需求提出了自己的解決方案，根據MiniLED不同的封裝技術，打造不同的產品，CSP封裝膠、POB封裝膠、COB/COG封裝膠。始終以創(chuàng)新的技術滿足全價值鏈需求，為LED照明行業(yè)打造量身定制、易于使用、高可靠性的光電材料的解決方案。

幫助客戶應對各種現(xiàn)實及潛在挑戰(zhàn)，減少因產品失效、品質波動帶來的經濟損失，為千家萬戶提供超高對比度、高色域、高動態(tài)范圍（HDR）的新世代顯示產品，從而獲得更具沉浸感的視聽體驗。

Mini LED聚硅氮烷膠水の解決應用方案

一

硅氮烷聚合物簡介

聚硅氮烷是一類主鏈以Si—N鍵為重復單元的無機聚合物。自1921年A. Stock等人首次報道采用氨氣氨解氯硅烷制備聚硅氮烷以來，研究者對聚硅氮烷的研究已持續(xù)了近一個世紀。相比其類似聚合物—主鏈以Si—O鏈為重復單元的聚硅氧烷，聚硅氮烷的開發(fā)和應用遜色很多。其主要原因有兩個：一是大部分聚硅氮烷相對活潑，與水、極性化合物、氧等具有較高的反應活性，因此保存和運輸較困難；二是聚硅氮烷的制備方法尚不完善，并不能有效地對反應產物進行控制，反應產物復雜，摩爾質量偏低。盡管如此，經過近一個世紀的發(fā)展，已開發(fā)出商業(yè)化聚硅氮烷產品，如瑞士Clariant、日本Teon、英國AZ Electronic materials的全氫聚硅氮烷；美國KiON牌號為“ceraset”的聚脲硅氮烷、聚硅氮烷；另外，美國Dow Corning公司、德國Bayer也有部分聚硅氮烷的產品；在國內，中國科學院化學研究所開發(fā)出PSN系列聚硅氮烷。聚硅氮烷的成功商品化推動了其在各方面的應用研究，其中作為陶瓷前驅體的研究最為豐富。

二

硅氮烷聚合物的發(fā)展

1）首先是20世紀20年代，研究者開始嘗試合成硅氮烷環(huán)體和低聚物，并對其進行分類，在這方面 A.Stock 做出了開創(chuàng)性的工作，但這段時期聚硅氮烷發(fā)展緩慢。

（2）這段時期研究者主要是采用類似制備聚硅氧烷的方法，如開環(huán)聚合來制備聚硅氮烷，并研究其主要性質，期望能夠以聚合物的形式應用，但取得的進展極為有限。

（3）1976年，S. Yajima等成功地通過裂解聚硅烷得到 SiC 纖維，商品名為 Nicalon 的 SiC 纖維并得以應用。研究者將目光投向聚硅氮烷，期望通過設計合適分子結構的聚硅氮烷來制備Si3N4和Si-C-N纖維。因此研究者在這段時間，將研究重心主要放在了聚硅氮烷可紡性以及如何固化裂解之上。自此，聚硅氮烷作為陶瓷前驅體聚合物成為研究者的研究熱點，聚合物前驅體法也成為了一種新型陶瓷制備方法。簡而言之，即是通過在一定氣氛下高溫（一般在 1 000 ℃以上）裂解具有特定分子組成的聚合物來制備陶瓷產物的方法。

（4）20世紀90年代，R. Reidel研究小組通過向聚硅氮烷中引入 B 元素制得 Si-B-C-N 陶瓷，其耐溫性達到2 200 ℃，這帶動了研究者將目光投向改性聚硅氮烷，以制備功能型或者具有更高耐溫性的 Si-C-N 陶瓷。隨之，具有磁性的 Si-Fe-C-N 陶瓷、具有抗菌性能的Si-Ag-C-N陶瓷、具有良好抗結晶性能的Si-Zr-C-N陶瓷等相繼通過改性聚硅氮烷而制備出來。

一直以來，聚硅氮烷主要用于 Si3N4或者 Si-C-N 陶瓷前驅體，因此大多數(shù)工作都集中在利用其高溫熱解轉化形成陶瓷材料這一特點而拓展其應用，目前已擴展到了涂層、粘結劑、陶瓷基復合材料、陶瓷薄膜、微電子機械系統(tǒng)（MEMS）以及多孔陶瓷等領域。

三

硅氮烷聚合物的相關研究

聚硅氮烷作為陶瓷前驅體

通過裂解聚合物得到陶瓷材料的方法相比傳統(tǒng)的無機粉末燒結法具有獨特的優(yōu)勢，如：可利用聚合物的成型方式制備陶瓷材料，工藝性好；通過聚合物分子設計能得到化學組成和結構不同的陶瓷材料。

（1）用于制備陶瓷纖維

20世紀年代，聚合物前驅體制備SiC纖維的興起激起研究者通過聚硅氮烷制備Si3N4、Si3N4/ SiC或SiCN纖維的興趣。目前，研究者已對聚硅氮烷的可紡性、紡絲工藝、不熔化處理方式、裂解方法等有了較深刻的認識，但之前的研究集中在熔融紡絲上。采用液體聚硅氮烷制備纖維需要聚硅氮烷具有較高的黏度以便于紡絲；同時黏度又不可隨溫度變化太快，否則工作窗口太窄。

（2）用于制備塊體陶瓷材料

采用聚合物前驅體法制備陶瓷材料具有獨特的優(yōu)勢，然而這樣得到的陶瓷卻不盡完美：一方面，在裂解過程中，部分有機基團脫除，產生氣體，使材料內部產生很多孔；另一方面，裂解過程中材料出現(xiàn)收縮，嚴重時會出現(xiàn)材料開裂、翹曲變形等情況。為此，研究者采用不同的方式，如熱壓/裂解、液相燒結、預裂解/粘合/裂解、壓力澆鑄 （pressure casting）等對聚硅氮烷進行固化裂解，從而得到缺陷相對較少的陶瓷材料。熱壓/裂解法是將聚硅氮烷固化物研磨成固體粉末，然后熱壓成型，再在惰性氣氛中裂解，得到無定型SiCN陶瓷材料。

（3）用于制備陶瓷涂層

對于用有機聚硅氮烷制備陶瓷涂層的研究已取得了很多有意義的結果。F. Kerm[3]等人設計了一套對碳纖維表面進行涂層處理的中試裝置，從纖維的表面處理、浸漬聚硅氮烷溶液、到涂層固化和裂解，可連續(xù)進行，實現(xiàn)了10 000 m碳纖維的連續(xù)化處理。在此工藝過程中，聚硅氮烷濃度非常重要，太低 （聚硅氮烷質量分數(shù)小于2 %）不能實現(xiàn)對纖維的 全面保護，太高（聚硅氮烷質量分數(shù)大于10% ）則造成涂層碎裂。但聚硅氮烷處理陶瓷、金屬表面時要求濃度較高 （ 聚硅氮烷質量分數(shù)20% ~ 60 % ），以掩蓋基底表面較大的缺陷；在提拉 （ 浸涂）和旋涂工藝中，通常還會采取多次涂覆的方式。

（4）用于制備多孔陶瓷材料

多孔陶瓷在過濾、催化、隔熱、吸附等方面具有的廣泛應用，聚硅氮烷較多的改性方法和較好的成型能力使其可采取多樣的成孔方式制備多孔SiCN陶瓷材料。

（5）用于制備陶瓷MEMS組件

（6）用于制備復合材料

聚硅氮烷作為樹脂材料

聚硅氮烷本身雖然是一種聚合物樹脂，但相比其作為陶瓷前驅體的研究而言，對其作為樹脂的研究則較少。在這方面，中科院化學研究所做了一些嘗試，包括直接采用聚硅氮烷作為樹脂基體，以及用于改性烯丙基酚醛、環(huán)氧樹脂、硅樹脂等，取得了一系列有意義的結果。

四

硅氮烷聚合物的應用

聚硅氮烷用于碳材料抗氧化

碳材料，如石墨、碳纖維，具有密度低、性能高、無蠕變、非氧化環(huán)境下耐超高溫、耐疲勞性好、比熱及導電性介于非金屬和金屬之間、熱膨脹系數(shù)小、耐腐蝕性好等特點，是耐高溫領域不可或缺的重要材料。但是碳材料的抗氧化性能較差，空氣環(huán)境下溫度達到 400 ℃以上就會出現(xiàn)失重、強度下降的現(xiàn)象。

對于碳纖維增強復合材料，氧化失重率達到2%～5%時，力學性能下降40%～50%，這嚴重限制其應用。因此，提高碳纖維的抗氧化性能至關重要。德國研究者將聚硅氮烷涂覆于碳纖維絲上，在室溫條件下固化形成涂層。通過對纖維在馬弗爐中的等溫失重考核，發(fā)現(xiàn)涂層可有效提高碳纖維的氧化溫度，使碳纖維的熱穩(wěn)定溫度達到了750 ℃。他們進一步將聚硅氮烷涂覆于碳纖維粗紗上，并在200 ℃左右固化，發(fā)現(xiàn)涂層也可有效提高纖維的抗氧化性能和高溫穩(wěn)定性。

聚硅氮烷用于金屬高溫防護

金屬的高溫防腐抗氧化一直以來是工業(yè)界和科研界的重要課題。由聚硅氮烷轉化形成的SiO2或者SiCN具有出色的耐腐蝕性能，同時由于其結構中Si-N極性的特點，容易與金屬基底結合，因而是良好的耐高溫防腐涂層材料。目前已有采用聚硅氮烷為主要原料的商品化耐高溫涂層材料，主要用于汽車和卡車等的排氣管、活塞、熱交換器等。

聚硅氮烷用于高溫封孔

通過無機燒結或者等離子噴涂方法制備陶瓷部件或者涂層時，材料總是具有一定的孔隙率，這會影響材料的氣密性，從而影響其耐高溫性能，所以有必要進行封孔處理。常用封孔劑分為有機封孔劑和無機封孔劑2種。有機封孔劑多為有機樹脂，只能在低溫起到密封作用，高溫分解后則失去效果。無機膠粘劑一般是無機粉體和有機膠粘劑配合，其耐溫性較有機封孔劑高，但是溫度進一步升高，膠粘劑分解后，無機納米顆粒之間的空隙又會造成封孔效果的下降。M. R. Mucalo等采用聚硅氮烷來涂覆氧化鋁片，經高溫裂解后在氧化鋁表面形成Si3N4/Si2N2O涂層，通過掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)氧化鋁致密度明顯提高，且涂覆次數(shù)越多，致密度越高。

其他

由于聚硅氮烷良好的耐溫性，當添加適當填料時，即可達到高溫隔熱的效果。如在聚硅氮烷中添加中空玻璃微珠，用噴涂的方式涂覆于復合材料表面，經200 ℃固化后，即可對復合材料起到良好的高溫保護作用。