Химический состав материалов для корпусов светодиодов

September 14, 2011 by admin Комментировать »

К корпусам светодиодов предъявляется несколько требований: они должны быть прозрачными, химически стабильными, герметичными, обладать высокими показателями преломления и выдерживать высокие температуры. Все корпуса светодиодов изготавливаются из полимеров;

структурные формулы некоторых из них представлены на рис. 11.8. Молекула самого простого полимера состоит из цепочки углеводородов (рис. 11.8, а). Ответвления и перекрестные связи внутри молекул полимеров приводят к образованию материалов типа резины (рис. 11.8,6). Такие материалы обладают низкой прозрачностью и не могут применяться для изготовления корпусов светодиодов. Однако хорошо известно, что оксиды часто бывают прозрачными, поэтому в химическом составе материалов для корпусов светодиодов всегда присутствует кислород.

Чаще всего корпуса светодиодов изготавливают из эпоксидной смолы (часто называемой эпоксидкой). Такие корпуса прозрачны и не деградируют при использовании их в светодиодах длинноволновой части видимой и инфракрасной областях спектра. Однако отмечено (Bartonetal., 1998), что эпоксидные смолы теряют свою прозрачность при использовании в коротковолновых СД, излучающих в голубой, фиолетовой или УФ-области спектра. Эпоксидные смолы химически стабильны до температур ~ 120 °С. Длительное воздействие более высоких температур приводит к их пожелтению, т. е. к потере прозрачности.

На рис. 11.8, в показана эпоксидная группа, в состав которой входит кислород, связанный с двумя спаренными атомами углерода. Такие кольцевые эпоксидные группы являются составными частями структуры эпоксидной смолы, представленной на рис. 11.8, г. Твердые эпоксидные смолы — стехиометрические смеси двух жидких компонентов—вещества с эпоксидными группами и смолы, содержащей две гидроксильные группы. Смолы представляют собой маслообразные вещества, в состав которых часто входят фенольные группы. Фенольная

Рис. 11.7. Тепловое сопротивление корпусов светодиодов: а —«5 мм», б —с низким профилем, в —с низким профилем и расширительной рамкой, г — с радиатором, д — с. радиатором, смонтированным на печатной штате. Торговые марки данных корпусов: б и в —«Piranha» (HewlettPackardCorp.); г и й — «Barracuda» (LumiledsCorp.) или «Dragon» (OsramOptoSemiconductorsCorp.)

(Arik et al., 2002)

группа –С6Н4-ОН получается из фенильной –CeHs удалением одного атома водорода и его заменой на гидроксильную группу -ОН. Фениль- ная группа получается из бензола — хорошо известного шестиатомного углеродного кольца СеНе удалением одного атома водорода. В процессе реакции полимеризации при повышенной температуре эпоксидные группы объединяются с гидроксильными группами смолы.

Типичные эпоксидные смолы, применяемые для изготовления корпусов светодиодов, являются термически обрабатываемыми двухсо- ставными жидкостными системами, состоящими из вещества на основе бис-фенола-А или циклической алифатической эпоксидной смолы и ангидрида (Kumaretal., 2001). Эпоксидная смола при формировании подвергается кратковременной высокотемпературной обработке (при 120 °С). Двухсоставные системы должны быть стехиометриче- скими смесями. Композиции с большим содержанием смолы обладают более низкими температурами полимеризации, а повышение содержания отвердителя в смеси может привести к изменению цвета корпусов светодиодов. Показатель преломления эпоксидных смол близок к 1,6. К достоинствам эпоксидных смол, кроме прозрачности, можно отнести их хорошие механические свойства и высокую температурную стабильность. Однако длительная тепловая обработка эпоксидных смол при температурах выше 120 °С приводит к их обесцвечиванию и потере прозрачности. В работах Кумара и др. (Kumaretal., 2001), Горчика (Gorczyk, 2001) и Флика (Flick, 1993) описаны эпоксидные смолы, полученные не только методом термообработки, но и обработкой СВЧ и УФ.

С начала 2000 гг. для улучшения термостабильности корпусов светодиодов вместо эпоксидных смол стали применять кремний-органические соединения {силиконы), которые сохраняют свои характеристики до температур ~ 190 °С, что значительно превышает рабочий температурный диапазон смол (Crivello, 2004). Кроме того, силикон — упругий материал (он сохраняет это свойство на протяжении нескольких десятилетий), что позволяет снижать механическую нагрузку на полупроводниковый кристалл. Силикон является полимером, основная структура которого показана на рис. 11.8,(3. Как видно, в состав силикона входят атомы кремния и кислорода, поэтому он по своим свойствам гораздо ближе к ЗЮг, чем эпоксидные смолы. Это означает, что силиконовые корпуса светодиодов обладают лучшей химической и температурной стабильностью, чем корпуса из эпоксидных смол, и гораздо реже теряют свою прозрачность. Возможно, было бы неплохо изготавливать корпуса светодиодов из материалов типа ЗЮг, обладающих такими же высокими прозрачностью и стабильностью (химической и температурной) (Crivello, 2004). Однако следует помнить, что 3i02 не имеет той упругости, которую может предложить силикон.

Полиметилметакрилат {РММА) пока еще довольно редко используется для изготовления корпусов светодиодов. На рис. 11.8, е показана химическая структура элементарной ячейки метилметакрилата. Поли- метилметакрилат РММА также известен под названиями акриловое стекло или плексиглас. Он обладает сравнительно низким показателем преломления (1,49 в диапазоне длин волн 500-650 нм). Поэтому при использовании РММА-корпусов для светодиодов, выполненных на основе полупроводниковых материалов с высокими показателями преломления, полученные структуры имеют ограничения по величине оптического вывода.

Источник:

 Шуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ. под ред. А.Э. Юновича. — 2-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 496 с. – ISBN 978-5-9221-0851-5.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты