LED封装用材料发展趋势(2013)

LED封装用材料发展趋势前言封装材料于LED产品应用,具有决定光分布、降低LED芯片与空气之间折射率落差,以增加光输出及提供LED晶粒号保护等功能,因此封装材料对于LED可靠性及光输出效果有绝对的影响(1)决定光分布:LED光形与封装材料之透镜材质和形状有关,若采用尖形树脂透镜,可使光集中LED轴线方向,相对视角较小;如果顶部树脂透镜为圆形或平面型,其相对视角将扩大(2)增加光输出:LED芯片之折射率(n=2-4)远高于于epoxy或silicone封装材料之折射率(n=1.4-1.53),因此当LED芯片发光经过封装材料时,会在其界面间发生全反射效应,造成大部分光线反射回芯片内部,无法有效导出,亮度效能直接受损,为解决此问题,须提高封装材料折射率,来减小全反射损失(3)提供晶粒保护LED所使用封装材料一般以Epoxy及Silicone等高透明性樹脂作材料。光學塗佈專案-光學膜相關LED封装用材料发展趋势一.EOPXY与SILICONE简介Epoxy热膨胀系数为50-70ppm,远大于芯片或载板之热膨胀性,在LED是小功率,产生热量低,此一热膨胀系数值差异对于LED特性并不会造成影响;在高功率LED上,产生热量高,极易热膨胀系数差异造成应力累积,导致界面脱层组件毁损。因此以silicone作为高功率LED封装材料,填充在芯片和透镜间,利用柔软silicone作为界面缓冲层,松弛累积之应力,避免损伤LED组件。右表为epoxy和silicone二种封装材料比较,一般以epoxy折射率介于1.47-1.53,最佳可达到1.6,而silicone约在1.4-1.5之间,epoxy在光学特性具有优势。Silicone较epoxy具有抗UV、柔软耐热、内应力消除能力强优点。不过silicone硬度低、黏性高,且透水、透氧性太高,不适合应用于户外广告牌或户外照明。光學塗佈專案-光學膜相關LED封装用材料发展趋势二.全球LED封装材料市场规模由于epoxy价格较低,封装材料仍以epoxy为主流,2012年epoxy销售量达13,130吨,远大于silicone之600吨,如下图一。不过大型背光模块及照明需求提高,使得LED输出功率增加,提高胶材耐光性及耐热性要求,使耐旋光性及耐热性较佳的silicone市场成长快速。就销售金额来看,epoxy价格远低于silicone,因此2012年市场规模仅D83.1亿日圆,而silicone2012市场规模达310亿日圆左右。图一:2009-2014年epoxy及silicone销售量图二:2009-2014年epoxy及silicone销售额光學塗佈專案-光學膜相關LED封裝用材料發展趨勢LED封装材料不论epoxy或silicone,会因不同应用及客户需求,质量及价格落差相当大,如下图所示。以epoxy为例,等级较差的每kg约在300-700日圆,但高阶epoxy包括混合式(双酚A+脂环式/氢化双酚)及纯脂环式epoxy,价格则在kg1,000-9,000日圆。Silicone由于近年来在背光的PLCC封装及照明应用,使得价格快速下滑,目前每kg35,000-60,000日圆。光學塗佈專案-光學膜相關LED封装用材料发展趋势1.惠利电子、宜加、精密聚合(EpiFine)及日东电工为epoxy前四大供货商;前大厂商占有率达65%。惠利电子为最大供货商,主供低阶epoxy,由于价格具优势,几乎概括全部低阶市场。宜加及精密聚合为第2及3大供货商,市占率分别是12.5%及8.3%,二家市场定位主攻高阶EPOXY市场。日东电工主要应用在红外光封装胶材。其他厂商如Henkle、Pelnox及稻畑产业皆已进入市场;2011年日本化学(Nippon-chem)及积水化学(Sekisui)也跨入高階epoxy市場2012年epoxy前四大供應商光學塗佈專案-光學膜相關LED封装用材料发展趋势2.DowCorning及信越化学为全球前二大LED用Silicone供货商,合计市占率90%,如右图所示。其中DowCorning70%,产品从低阶到高阶都具备。第二大为信越化学,市占率为20%。另外台湾厂商天宝(Tempo-Silicone)、上纬、长兴材料,韩国KCC及CheilIndustries等廠商也積極佈局LED封裝材料silicone市場2012年silicone前二大供應商光學塗佈專案-光學膜相關LED封装用材料发展趋势三.全球LED封装材料发展趋势综观上述,可归纳LED封装材料未来发展趋势有二点:1.中国厂商以低价策略进入低阶LED封装材料市场在epoxy应用,中国厂商以低价抢攻低阶市场,几乎概括所有低阶市场,台湾及日本厂商无法与之竞争,纷纷转往高阶市场。而silicone应用,全球仍以DowCorning为主,虽台湾及中国厂商想以低阶低价切入,但封装厂商为确保质量及稳定性,不轻易更换供货商。2.复合材料发展兼顾epoxy及silicone特性复合材料采用epoxy加上silicone,希望可以弥补二材料之缺陷并发挥本身特性。Epoxy及silicone所组成复合材料可降低epoxy黄变现象,改善silicone阻氣、阻水性較差的問題,價格又比silicone低,有機會在戶外市場大量應用。光學塗佈專案-光學膜相關LED封装用材料发展趋势补充说明环氧树脂epoxy为一种含环氧基团的热固性树脂,每个分子中一般含有2个或2个以上的环氧基团,每一个环氧基团官能度是2;最重要的品种是双酚A环氧丙基醚类环氧树脂。光學塗佈專案-光學膜相關LED封装用材料发展趋势脂环式环氧树脂氢化双酚环氧树脂