用于Mini-LED的超高硬度、高折射率有机硅封装胶膜的制备及性能研究

作     者：程宇 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：潘朝群

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：Mini-LED 超高硬度 高折射率 含氢交联剂 硅胶膜 

摘      要：相较于传统的投影、LCD等显示技术,Mini-LED在大屏幕显示领域有色彩还原、色彩一致性、可视角度、画面效果等技术优势。但目前由于生产成本高,限制了其进一步大规模推广应用。COB封装将裸芯片直接粘贴在基板的表面,然后进行引线键合实现芯片与基板的连接,最后贴附硅胶膜进行二次固化封装。该工艺省去了由单颗LED器件封装后再贴片的工艺步骤,有效解决SMD封装因为间距不断缩小所面临的工艺难度增大、良率降低、成本增高等问题,大大降低了生产成本。对于Mini-LED封装而言,与之适配有机硅胶膜材料鲜有报道。而加成型有机硅材料具有优异的耐热性与耐辐射性,但其机械强度较低,实际应用中的有机硅材料硬度仅在30～40 Shore D。本研究针对超高硬度、高折射率的高性能有机硅胶膜的制备进行深入的研究,并尝试将其应用于Mini-LED封装。本文探索出一条能有效调控Si-H含量与折射率的交联剂合成路线以及一种制备端羟基二苯基硅油的新工艺,在此基础上合成了两种不同结构的高折射率含氢交联剂,固化后得到超高硬度、高折射率的有机硅材料。最后将该材料制备成超高硬度、高折射率的有机硅胶膜,并对其性能进行测试。主要包括以下三个方面:(1)通过水相溶胶-凝胶工艺制备端羟基甲基苯基硅树脂(HTPSR);接着以HTPSR为前驱体,通过非水溶胶-凝胶工艺及D开环聚合制备出一系列Si-H含量不同的高折射率含氢硅树脂(HPSR),并对其合成工艺条件进行优化;以合成的HPSR为含氢交联剂,与市售的高折乙烯基MQ硅树脂高温固化;制备得到的PSR-2硬度可达81 Shore D,折射率为1.508,透光率(480nm)为90.3%,热失重5%的温度为436.4℃,最大拉伸强度为5.06MPa。(2)以溶胶-凝胶工艺制备端羟基二苯基硅油(HTDPO),并对其合成工艺条件进行优化;接着以HTDPO为前驱体,通过开环聚合制备出高折射率、线性长链含氢硅油(HDPSO);并将其与市售的高折乙烯基MQ硅树脂混合固化。制备得到的硅材料硬度为91 Shore D,折射率为1.542,透光率(450nm)为92.6%,热失重5%的温度为484.4℃,玻璃转化温度为45.4℃,最大拉伸强度为8.86MPa。(3)以端羟基二苯基硅油(HTDPO)为前驱体,合成了一种超高折射率的线性长链的端含氢硅油(HDPO),并对其合成工艺进行优化。将其作为增韧剂加入固化配方体系中,以提高有机硅胶膜的断裂伸长率,断裂伸长率最高可提高至60.34%。