光學透明封裝劑是LED、CMOS傳感器和光學器件封裝的關鍵材料，為LED die和其他光學芯片的封裝提供了所需的物理和機械保護，對于提高光提取效率同樣重要。傳統上，用酸酐如MHHPA固化的DGEBA，由于其成本效益、良好的透明度和其他機械、電氣性能，是LED應用中最常用的環氧樹脂封裝劑。然而，這種類型的封裝劑具有限制其應用的缺點。

首先，DGEBA/MHHPA型封裝劑在室溫下不穩定，需要低溫儲存。為了避免這種低溫儲存，它通常為雙組分，需要現場混合和脫氣。這不僅給最終用戶帶來不便，還可能導致操作錯誤，導致應用程序效果不佳。

其次，DGEBA/MHHPA系統需要在高溫下長時間固化，這限制了其在具有溫度敏感部件的LED器件中的使用。從節能和大規模生產效率的角度來看，這種固化條件也是一個缺點。

第三，環氧/酸酐體系的折射率比基于其他典型環氧樹脂的體系高約1.53–1.54，但仍遠低于LED die片的折射率。當光以特定入射角從die進入封裝劑時，這種折射率的差異會導致總的內部反射，從而導致LED封裝的低光提取。除了低光輸出外，捕獲的光還將能量轉化為熱量，這給封裝帶來了更多問題。如今，隨著大功率LED越來越受歡迎，并被認為是未來的光源，這些問題變得更加嚴重。

UV固化環氧樹脂體系在室溫下是穩定的，因此可以作為單組分產品。UV固化環氧樹脂體系可能比DGEBA/MHHPA體系獲得更高的折射率。但是，當需要良好的透明度時，UV固化環氧樹脂系統通常用于涂料應用。在LED應用中，封裝劑要厚得多，需要更強烈的紫外線暴露或熱后固化，從而導致發黃問題。包裝行業也不愿為大規模生產需求配備昂貴的紫外線固化設備。在熱固化類別中，據報道，當使用潛陽離子催化劑時，環氧樹脂的陽離子聚合是導致室溫穩定的單組分體系的候選者。然而，這些優秀的作品并非用于光學應用。關于透明陽離子環氧樹脂體系的信息非常有限。

文獻信息：

本文設計了一種具有高折射的陽離子低溫固化的新型單組分透明環氧樹脂封裝劑。

文獻內容：

1、陽離子熱固化體系

Nacure Super XC-7231是一種六氟化銻銨。它具有良好的低溫固化能力。當在DGEBA中使用時，按重量計1%，該系統在室溫下穩定至少6個月。并且該引發劑是100%固體，在固化過程中不需要去除溶劑。

封裝劑的變色是由于聚合物氧化引起的，并且被系統中存在的催化劑加速，催化劑濃度越高，變色越快。而光學透明度對于LED和其他光學封裝劑是重要的。因此，需要低水平的引發劑來保持變色最小。然而，引發劑的水平應該達到一定的水平，以便聚合以合理可行的速度進行。根據制造商的建議，在固化DGEBA時分別嘗試了0.25、0.5和1.0phr（每百克樹脂）的XC-7231。

發現在1.0phr引發劑水平下，固化材料在150℃下熱后固化數小時后變黃。根據前面的討論，1.0phr的引發劑水平太高，無法保持合理的光學透明。而在0.25phr水平下，引發劑不足以進行所需的聚合。在0.5phr引發劑水平下，表明在所需的速度下進行了適當的聚合。因此，選擇0.5phr作為聚合的引發劑水平。

2、脂環族樹脂對聚合反應的影響

脂環族環氧樹脂具有比DGEBA更高的陽離子聚合反應活性。添加CEL 2021P導致較低的起始溫度和峰值溫度，表明較高的反應性。但在0.5phr引發劑水平下添加或不添加CEL 2021P的情況下，熱后固化后的硬度相似。這意味著在0.5phr陽離子引發劑水平下，添加脂環族樹脂不會增加最終交聯密度。進一步比較所有三種體系在0.5phr引發劑水平下的初始硬度和熱后固化后的硬度，可以得出結論，即使沒有脂環族樹脂，在120℃固化30分鐘也足以使純DGEBA實現完全聚合。三種體系相似的熱穩定性進一步證實了這一結論。

當添加量脂環族樹脂CEL2021P為5wt%時，也用0.25phr陽離子引發劑加入到DGEBA中，起始溫度降低，反應熱增加，如表II所示。由于更快的聚合，初始硬度也從D 64增加到83。但該硬度84仍低于極限硬度89，表明添加5wt%的CEL2021P不足以在當前固化條件下，即在120℃下30分鐘實現完全聚合。比較圖4中0.5 phr和0.25 phr的系統的熱譜圖，0.5 phr的體系確實顯示出更好的熱穩定性。

3、透光性

當使用合適的催化劑時，DGEBA/MHHPA封裝劑的優點之一是其良好的光學透明度。在瞄準更高的折射率的同時，陽離子密封劑需要保持盡可能多的透射。

將陽離子固化的DGEBA體系的透明性與具有良好透射性能的酸酐固化體系的透射進行比較。在350nm以上，這兩種體系具有相當的透射率，這意味著與酸酐固化的體系相比，陽離子固化的DGEBA在可見光和近紅外區域中具有同樣良好的透明度。

4、折射率

陽離子固化的體系比酸酐固化的DGEBA具有更高的折射率。陽離子體系是由DGEBA的均聚反應產生的，在網絡中沒有酸酐結構的情況下，陽離子體系具有更高密度的芳香結構，從而導致更高的折射率。脂環族環氧樹脂的加入對折射率有負面影響。這可以用CEL2021P的飽和結構來解釋。當CEL2021P結合到交聯網絡中時，芳香環結構的密度降低，導致最終產物的折射率降低。因此，在陽離子DGEBA體系中加入脂環族樹脂是有爭議的，當使用它來提高反應性以使折射率的下降最小化時需要小心。

折射率是LED封裝材料的一個重要光學特性。與典型的環氧樹脂封裝劑（約1.5）相比，LED die具有更高的折射率（大于1.8）。當光入射角等于或大于臨界角時，在LED die中產生的光被完全反射回來，或者換句話說，被困在die內部，導致光輸出低。因此，封裝劑的折射率越大，LED器件的光提取就越高。

研究結論

1、由六氟化銻銨引發的DGEBA陽離子聚合可用于制備具有高折射率的單組分低溫快速固化封裝劑。討論了聚合反應和所得封裝劑體系的性能。

2、該單組分封裝劑提供了易于處理和方便的存儲。它的低溫和快速固化能力有助于節省能源和提高生產率。

3、使用這種陽離子體系代替酸酐固化的DGEBA，可以有效地提高封裝的LED器件的光輸出。

4、未來的工作將集中在新封裝劑的長期穩定性研究上，包括水分穩定性、熱老化和紫外線老化效應。基于結果，可能需要添加劑，如增粘劑、抗氧化劑、抗紫外線劑，以進一步優化封裝劑配方。