CN103311414A - 荧光封装片、发光二极管装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及荧光封装片、发光二极管装置及其制造方法,所述荧光封装片是用于封装发光二极管元件的荧光封装片,其具备:荧光层、在荧光层的厚度方向一侧形成的封装层、和在荧光层的厚度方向另一侧形成的、用于与覆盖层粘接的粘接层。
Description
技术领域
本发明提供荧光封装片、发光二极管装置及其制造方法,详细而言,提供荧光封装片、使用其的发光二极管装置的制造方法以及通过该制造方法得到的发光二极管装置。
背景技术
发光二极管装置例如具备:基板;安装在其上表面并发出蓝色光的LED(发光二极管元件);能够将蓝色光转换为黄色光的、安装在LED上的荧光体层;以及层叠在荧光体层的上表面的透镜层(覆盖层)。这种发光二极管装置通过蓝色光与黄色光的混色,借助透镜层而发出高能量的白色光,所述蓝色光由自基板供电的LED发出并透过荧光体层,所述黄色光是在荧光体层中蓝色光的一部分经过波长转换而成的。
作为这样的发光二极管装置,例如提出了如下发光装置,其具备:在上表面设置有反射框的基体、在反射框所包围的凹部的底面(基体的上表面)安装的LED元件、填充在凹部内并封装LED元件的模制树脂(mould resin)、层叠在模制树脂上的波长转换物质层、以及在波长转换物质层上形成的透光性片基板(例如,参照下述的日本特开2005-93681号公报。)。
为了得到日本特开2005-93681号公报的发光装置,首先,准备安装有LED元件的基体,然后,将模制树脂填充至凹部内,接着,在模制树脂上层叠波长转换物质层,其后层叠透光性片基板。
发明内容
然而,在日本特开2005-93681号公报的制造方法中,需要在LED元件上依次形成模制树脂、波长转换物质层、透光性片基板。
因此,存在制造工序数增加、操作变得繁杂、制造成本增大这样的缺陷。
本发明的目的在于,提供能够借助粘接层来向覆盖层粘接荧光层、简单地实现机械强度的提高并使荧光层与发光二极管元件相对、并且能够通过封装层简便地封装发光二极管元件的荧光封装片,使用其的发光二极管装置的制造方法以及由此得到的发光二极管装置。
本发明的荧光封装片的特征在于,其是用于封装发光二极管元件的荧光封装片,其具备荧光层、在前述荧光层的厚度方向一侧形成的封装层、和在前述荧光层的前述厚度方向另一侧形成的、用于与覆盖层粘接的粘接层。
另外,在本发明的荧光封装片中,适宜的是,其是将前述荧光层和前述封装层层叠而得到的,所述荧光层和所述封装层具有满足下述式(A)的频率1Hz、25℃下的储能剪切模量(storage shear modulus)G’。
(前述荧光层的储能剪切模量G’)/(前述封装层的储能剪切模量G’)≥20 (A)
另外,在本发明的荧光封装片中,适宜的是,其是将前述荧光层和前述封装层层叠而得到的,所述荧光层和所述封装层具有满足下述式(B)的频率1Hz、25℃下的储能剪切模量G’。
(前述荧光层的储能剪切模量G’)/(前述封装层的储能剪切模量G’)<20 (B)
另外,在本发明的荧光封装片中,适宜的是,前述封装层和前述粘接层含有有机硅树脂。
另外,在本发明的荧光封装片中,适宜的是,前述有机硅树脂为B阶的有机硅树脂。
另外,在本发明的荧光封装片中,适宜的是,前述荧光层是由选自B阶的有机硅树脂、C阶的有机硅树脂以及陶瓷板所组成的组中的至少一种材料形成的。
另外,本发明的发光二极管装置的制造方法的特征在于,包括如下工序:准备安装有发光二极管元件的基板的工序;第一粘贴工序,其中,借助具备荧光层、在前述荧光层的厚度方向一侧形成的封装层、和在前述荧光层的前述厚度方向另一侧形成的粘接层的荧光封装片的前述粘接层,将前述荧光层粘贴在覆盖层上;以及,第二粘贴工序,其中,以被覆前述发光二极管元件的方式将前述封装层粘贴在前述基板上。
另外,在本发明的发光二极管装置的制造方法中,适宜的是,前述封装层和前述粘接层含有B阶的有机硅树脂,在前述第一粘贴工序和前述第二粘贴工序中,首先实施其中一道工序然后再实施另一道工序、或者同时实施两道工序,在实施所述另一道工序的工序或实施所述两道工序的工序中,通过加热而使所述封装层和所述粘接层的有机硅树脂成为C阶。
另外,本发明的发光二极管装置的特征在于,其通过包括如下工序的发光二极管装置的制造方法制造:准备安装有发光二极管元件的基板的工序;第一粘贴工序,其中,借助具备荧光层、在前述荧光层的厚度方向一侧形成的封装层、和在前述荧光层的前述厚度方向另一侧形成的粘接层的荧光封装片的前述粘接层,将前述荧光层粘贴在覆盖层上;以及,第二粘贴工序,其中,以被覆前述发光二极管元件的方式将前述封装层粘贴在前述基板上。
另外,在本发明的发光二极管装置中,适宜的是,前述荧光层沿着与前述厚度方向垂直的方向形成为平板形状。
另外,在本发明的发光二极管装置中,适宜的是,前述荧光层对应前述发光二极管元件的形状而形成。
根据本发明的荧光封装片,可以借助粘接层将荧光层粘接在覆盖层上、并通过封装层封装发光二极管元件。
并且,在本发明的荧光封装片中,由于在荧光层的厚度方向两面预先设置有封装层和粘接层,因此根据本发明的发光二极管装置的制造方法,通过借助粘接层将荧光层粘贴在覆盖层上、并在基板上以被覆发光二极管元件的方式粘贴封装层,可以通过粘接层将荧光层粘接在覆盖层上、并通过封装层简便地封装发光二极管元件。
因此,发光二极管元件被荧光封装片封装的本发明的发光二极管装置通过封装层来提高可靠性、通过荧光层来转换由发光二极管元件发出的光,由此,可以发出高能量的光、进而还可以隔着覆盖层发出上述光。
附图说明
图1表示本发明的荧光封装片的一个实施方式的剖面图。
图2表示说明图1所示的荧光封装片的制造方法的剖面图。
图3是说明制造使用图1所示的荧光封装片的、本发明的发光二极管装置的一个实施方式的方法的工序图,
图3的(a)表示将第二基材从粘接层剥离的工序、
图3的(b)表示在粘接层上粘贴覆盖层的工序、
图3的(c)表示将第一基材从封装层剥离的工序、
图3的(d)表示将基板和荧光封装片设置在压机上的工序。
图4是接着图3说明制造使用图1所示的荧光封装片的、本发明的发光二极管装置的一个实施方式的方法的工序图,
图4的(e)表示在基板上粘贴封装层的工序、
图4的(f)表示将荧光封装片和基板热压接的工序、
图4的(g)表示对发光二极管装置进行切割的工序。
图5表示本发明的发光二极管装置的另一实施方式(荧光层与发光二极管元件的形状对应的方式)的剖面图。
具体实施方式
图1表示本发明的荧光封装片的一个实施方式的剖面图、图2表示说明图1所示的荧光封装片的制造方法的剖面图、图3和图4表示说明制造使用图1所示的荧光封装片的、本发明的发光二极管装置的一个实施方式的方法的工序图。
在图1中,荧光封装片1是用于封装发光二极管元件5(参照图3的(d))的封装片,具体而言,其具备:荧光层2、在荧光层2之上(厚度方向一侧)形成的封装层3、和在荧光层2之下(厚度方向另一侧)形成的粘接层4。
荧光层2呈片状或板状,例如由含有荧光体和树脂作为必须成分的荧光组合物形成,或者例如由荧光体的陶瓷以荧光体陶瓷板的形式形成。荧光层2优选由荧光组合物形成。
作为荧光体,可列举出例如能够将蓝色光转换为黄色光的黄色荧光体、例如能够将蓝色光转换为红色光的红色荧光体、例如能够将蓝色光转换为绿色光的绿色荧光体等。
作为黄色荧光体,可列举出例如(Sr,Ba)2SiO4:Eu(正硅酸钡(BOS))等硅酸盐型荧光体、例如Ca-α-SiAlON:Eu等α-塞隆型荧光体、例如Y3Al5O12:Ce(YAG:Ce)、Tb3Al3O12:Ce(TAG:Ce)等石榴石型荧光体。
作为红色荧光体,可列举出例如CaAlSiN3:Eu等氮化物荧光体。
作为绿色荧光体,可列举出例如LaPO4:Ce,Tb等磷化物荧光体等。
作为荧光体,可优选列举出黄色荧光体、进一步优选列举出石榴石型荧光体、特别优选列举出YAG:Ce。
荧光体例如为颗粒状,通过激光衍射散射粒度分布测定法测得的平均粒径(最大长度的平均值)例如为0.1~100μm、优选为0.2~30μm。
另外,关于荧光体的配合比例,相对于100质量份树脂,例如为1~50质量份、优选为3~35质量份。
作为树脂,可列举出例如有机硅树脂、环氧树脂、苯乙烯树脂、丙烯酸类树脂、聚碳酸酯树脂、聚氨酯树脂、聚烯烃树脂等透过光的树脂。
树脂可以单独使用(仅一种)、或者也可以组合使用两种以上。
从透明性·耐久性的观点出发,可优选列举出有机硅树脂。
作为有机硅树脂,可列举出例如缩合反应·加成反应型有机硅树脂组合物等有机硅树脂组合物。
缩合反应·加成反应型有机硅树脂组合物是可以通过加热而进行缩合反应和加成反应(具体为氢化硅烷化反应)的有机硅树脂组合物,更具体而言,是可以通过加热进行缩合反应成为B阶(半固化状态,以下同样。)、接着可以通过进一步的加热进行加成反应(具体而言,例如为氢化硅烷化反应)成为C阶(完全固化状态、以下同样。)的有机硅树脂组合物。
作为这样的缩合反应·加成反应型有机硅树脂组合物,可列举出:例如,含有硅烷醇两末端聚硅氧烷、含烯基烷氧基硅烷和有机氢硅氧烷的第一热固化性有机硅树脂组合物;例如,含有硅烷醇基两末端聚硅氧烷、含乙烯系不饱和烃基的硅化合物、含环氧基硅化合物以及有机氢硅氧烷的第二热固化性有机硅树脂组合物;例如,含有在1分子中具有至少两个烯基甲硅烷基的第一有机聚硅氧烷、在1分子中具有至少两个氢化硅烷基的第二有机聚硅氧烷、氢化硅烷化催化剂以及固化延迟剂的第三热固化性有机硅树脂组合物;例如,含有在1分子中兼具至少两个乙烯系不饱和烃基和至少两个氢化硅烷基的第一有机聚硅氧烷、不含乙烯系不饱和烃基且在1分子中具有至少两个氢化硅烷基的第二有机聚硅氧烷、氢化硅烷化催化剂、以及氢化硅烷化抑制剂的第四热固化性有机硅树脂组合物;例如,含有在1分子中兼具至少两个乙烯系不饱和烃基和至少两个硅烷醇基的第一有机聚硅氧烷、不含乙烯系不饱和烃基且在1分子中具有至少两个氢化硅烷基的第二有机聚硅氧烷、以及氢化硅烷化催化剂的第五热固化性有机硅树脂组合物等。
这些缩合反应·加成反应型有机硅树脂组合物可以单独使用、或者组合使用两种以上。
作为缩合反应·加成反应型有机硅树脂组合物,可优选列举出第二热固化性有机硅树脂组合物。
第二热固化性有机硅树脂组合物中,在硅烷醇基两末端聚硅氧烷、含乙烯系不饱和烃基的硅化合物(以下称为乙烯系硅化合物。)、含环氧基硅化合物和有机氢硅氧烷当中,硅烷醇基两末端聚硅氧烷、乙烯系硅化合物和含环氧基硅化合物是缩合原料(供缩合反应的原料)、乙烯系硅化合物和有机氢硅氧烷是加成原料(供加成反应的原料)。
硅烷醇基两末端聚硅氧烷是在分子的两末端含有硅烷醇基(SiOH基)的有机硅氧烷,具体而言,如下述通式(1)所示。
通式(1):
(通式(1)中,R1表示选自饱和烃基和芳香族烃基的一价烃基。另外,n表示1以上的整数。)
上述通式(1)中,在R1所表示的一价烃基中,作为饱和烃基,可列举出例如碳数1~6的直链状或支链状的烷基(甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、戊基、己基等),例如碳数3~6的环烷基(环戊基、环己基等)等。
另外,上述通式(1)中,在R1所表示的一价烃基中,作为芳香族烃基,可列举出例如碳数6~10的芳基(苯基、萘基)等。
在上述通式(1)中,R1可以相同也可以不同,优选相同。
作为一价烃基,可优选列举出碳数1~6的烷基、和碳数6~10的芳基,从透明性、热稳定性以及耐光性的观点出发,进一步优选列举出甲基。
在上述通式(1)中,从稳定性和/或操作性的观点出发,n优选为1~10000的整数、进一步优选为1~1000的整数。
需要说明的是,上述通式(1)中的n是以平均值的形式算出的。
作为硅烷醇基两末端聚硅氧烷,具体而言,可列举出硅烷醇基两末端聚二甲基硅氧烷、硅烷醇基两末端聚甲基苯基硅氧烷、硅烷醇基两末端聚二苯基硅氧烷等。
这种硅烷醇基两末端聚硅氧烷可以单独使用、或者也可以组合使用。
另外,在这种硅烷醇基两末端聚硅氧烷当中,可优选列举出硅烷醇基两末端聚二甲基硅氧烷。
关于硅烷醇基两末端聚硅氧烷的数均分子量,从稳定性和/或操作性的观点出发,例如为100~1000000、优选为200~100000。数均分子量是通过凝胶渗透色谱法用标准聚苯乙烯换算而算出的。关于后述的硅烷醇基两末端聚硅氧烷以外的原料的数均分子量,也通过与上述同样的方式算出。
在这种硅烷醇基两末端聚硅氧烷中,硅烷醇基当量例如为0.002~25mmol/g、优选为0.02~25mmol/g。
关于硅烷醇基两末端聚硅氧烷的配合比例,相对于100质量份缩合原料,例如为1~99.99质量份、优选为50~99.9质量份、进一步优选为80~99.5质量份。
乙烯系硅化合物是兼具乙烯系不饱和烃基和硅烷醇缩合反应中的离去基团的硅烷化合物,具体而言,如下述通式(2)所示。
通式(2):
R2-Si(X1)3 (2)
(通式(2)中,R2表示一价的乙烯系不饱和烃基、X1表示卤素原子、烷氧基、苯氧基、或乙酰氧基。其中,X1可以相同或相互不同。)
在上述通式(2)中,作为R2所表示的乙烯系不饱和烃基,可列举出取代或未取代的乙烯系不饱和烃基,可列举出例如烯基、环烯基等。
作为烯基,可列举出例如乙烯基、烯丙基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基等碳数2~10的烯基。
作为环烯基,可列举出例如环己烯基、降冰片烯基等碳数3~10的环烯基。
作为乙烯系不饱和烃基,从与氢化硅烷基的反应性的观点出发,可优选列举出烯基、进一步优选列举出碳数2~5的烯基、特别优选列举出乙烯基。
在上述通式(2)中的X1是硅烷醇缩合反应中的离去基团,上述通式(2)中的SiX1基是硅烷醇缩合反应中的反应性官能团。
在上述通式(2)中,作为X1表示的卤素原子,可列举出例如溴、氯、氟、碘等。
在上述通式(2)中,作为X1表示的烷氧基,可列举出例如具有碳数1~6的直链状或支链状的烷基的烷氧基(甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、戊氧基、己氧基等),例如具有碳数3~6的环烷基的烷氧基(环戊氧基、环己氧基等)等。
在上述通式(2)中,X1可以相同也可以不同,优选相同。
在这样的上述通式(2)的X1中,可优选列举出烷氧基,进一步优选列举出甲氧基。
作为上述乙烯系硅化合物,可列举出例如含乙烯系不饱和烃基的三烷氧基硅烷、含乙烯系不饱和烃基的三卤代硅烷、含乙烯系不饱和烃基的三苯氧基硅烷、含乙烯系不饱和烃基的三乙酰氧基硅烷等。
这种乙烯系硅化合物可以单独使用、或者也可以组合使用。
在这种乙烯系硅化合物当中,可优选列举出含乙烯系不饱和烃基的三烷氧基硅烷。
作为含乙烯系不饱和烃基的三烷氧基硅烷,具体而言,可列举出乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷等乙烯基三烷氧基硅烷;例如烯丙基三甲氧基硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷、丁烯基三甲氧基硅烷、环己烯基三甲氧基硅烷等。
另外,在这种含乙烯系不饱和烃基的三烷氧基硅烷当中,可优选列举出乙烯基三烷氧基硅烷、进一步优选列举出乙烯基三甲氧基硅烷。
关于乙烯系硅化合物的配合比例,相对于100质量份缩合原料,例如为0.01~90质量份、优选为0.01~50质量份、进一步优选为0.01~10质量份。
含环氧基硅化合物是兼具环氧基、以及硅烷醇缩合反应中的离去基团的硅烷化合物,具体而言,如下述通式(3)所示。
通式(3):
R3-Si(X2)3 (3)
(通式(3)中,R3表示含有环氧结构的基团,X2表示卤素原子、烷氧基、苯氧基、或乙酰氧基。其中,X2可以相同或相互不同。)
在通式(3)中,作为R3表示的含有环氧结构的基团,可列举出例如环氧基、例如缩水甘油醚基、例如环氧环己基等环氧环烷基等。
在这种含环氧结构的基团当中,可优选列举出缩水甘油醚基。关于缩水甘油醚基,具体而言,为下述通式(4)表示的环氧丙氧基烷基。
通式(4):
(通式(4)中,R4表示选自饱和烃基和芳香族烃基的二价烃基。)
上述通式(4)中,在R4表示的二价烃基中,作为饱和烃基,可列举出例如碳数1~6的亚烷基(亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基等)、例如碳数3~8的环亚烷基(环亚戊基、环亚己基等)等。
另外,上述通式(4)中,在R4表示的二价烃基中,作为芳香族烃基,可列举出例如碳数6~10的亚芳基(亚苯基、亚萘基等)等。
作为这种二价烃基,可优选列举出碳数1~6的亚烷基、进一步优选列举出亚丙基。
作为缩水甘油醚基,具体而言,可列举出环氧丙氧基甲基、环氧丙氧基乙基、环氧丙氧基丙基、环氧丙氧基环己基、环氧丙氧基苯基等。
在上述缩水甘油醚基中,可优选列举出环氧丙氧基丙基。
上述通式(3)中的X2是硅烷醇缩合反应中的离去基团,上述通式(3)中的SiX2基是硅烷醇缩合反应中的反应性官能团。
在上述通式(3)中,作为X2表示的卤素原子,可列举出与上述通式(2)的X1所表示的卤素原子同样的原子。
在上述通式(3)中,作为X2所表示的烷氧基,可列举出与上述通式(2)的X1所表示的烷氧基同样的烷氧基。
在上述通式(3)中,X2可以相同也可以不同,优选相同。
作为这种上述通式(3)的X2,可优选列举出烷氧基、进一步优选列举出甲氧基。
作为上述含环氧基硅化合物,可列举出例如含环氧基三烷氧基硅烷、含环氧基三卤代硅烷、含环氧基三苯氧基硅烷、含环氧基三乙酰氧基硅烷等。
这种含环氧基硅化合物可以单独使用、或者也可以组合使用。
另外,在这种乙烯系硅化合物当中,可优选列举出含环氧基三烷氧基硅烷。
作为含环氧基三烷氧基硅烷,具体而言,可列举出环氧丙氧基甲基三甲氧基硅烷、(2-环氧丙氧基乙基)三甲氧基硅烷、(3-环氧丙氧基丙基)三甲氧基硅烷等环氧丙氧基烷基三甲氧基硅烷、例如(3-环氧丙氧基丙基)三乙氧基硅烷、(3-环氧丙氧基丙基)三丙氧基硅烷、(3-环氧丙氧基丙基)三异丙氧基硅烷等。
另外,在这种含环氧基三烷氧基硅烷当中,可优选列举出环氧丙氧基烷基三烷氧基硅烷、进一步优选列举出(3-环氧丙氧基丙基)三甲氧基硅烷。
关于含环氧基硅化合物的配合比例,相对于100质量份缩合原料,例如为0.01~90质量份、优选为0.01~50质量份、进一步优选为0.01~1质量份。
硅烷醇基两末端聚硅氧烷的硅烷醇基(SiOH基)与、乙烯系硅化合物和含环氧基硅化合物的反应性官能团(SiX1基和SiX2基)的摩尔比(SiOH/(SiX1+SiX2))例如为20/1~0.2/1、优选为10/1~0.5/1、进一步优选实质上为1/1。
乙烯系硅化合物与含环氧基硅化合物的摩尔比例如为10/90~99/1、优选为50/50~97/3、进一步优选为80/20~95/5。
摩尔比在上述范围内时,有能够确保固化物的强度并提高粘接性的优点。
有机氢硅氧烷是不含乙烯系不饱和烃基且在1分子中具有至少两个氢化硅烷基的有机硅氧烷。
关于有机氢硅氧烷,具体而言,可列举出含氢侧链有机聚硅氧烷、氢两末端有机聚硅氧烷等。
含氢侧链有机聚硅氧烷是具有氢原子作为从主链分支出的侧链的有机氢硅氧烷,可列举出例如甲基氢聚硅氧烷、二甲基聚硅氧烷-共聚-甲基氢聚硅氧烷、乙基氢聚硅氧烷、甲基氢聚硅氧烷-共聚-甲基苯基聚硅氧烷等。
含氢侧链有机聚硅氧烷的数均分子量例如为100~1000000。
另外,氢两末端有机聚硅氧烷是在主链的两末端具有氢原子的有机氢硅氧烷,可列举出例如氢化硅烷基两末端聚二甲基硅氧烷、氢化硅烷基两末端聚甲基苯基硅氧烷、氢化硅烷基两末端聚二苯基硅氧烷等。
关于氢两末端有机聚硅氧烷的数均分子量,从稳定性和/或操作性的观点出发,例如为100~1000000、进一步优选为100~100000。
这种有机氢硅氧烷可以单独使用、或者也可以组合使用。
另外,在这种有机氢硅氧烷当中,可优选列举出含氢侧链有机聚硅氧烷、进一步优选列举出二甲基聚硅氧烷-共聚-甲基氢聚硅氧烷。
有机氢硅氧烷的配合比例还取决于乙烯系硅化合物的乙烯系不饱和烃基(上述通式(2)的R2)与有机氢硅氧烷的氢化硅烷基(SiH基)的摩尔比,例如,相对于100质量份乙烯系硅化合物,例如为10~10000质量份、优选为100~1000质量份。
另外,关于乙烯系硅化合物的乙烯系不饱和烃基(上述通式(2)的R2)与有机氢硅氧烷的氢化硅烷基(SiH基)的摩尔比(R2/SiH),例如为20/1~0.05/1、优选为20/1~0.1/1、进一步优选为10/1~0.1/1、特别优选为10/1~0.2/1、最优选为5/1~0.2/1。另外,例如也可以设定为小于1/1且为0.05/1以上。
第二热固化性有机硅树脂组合物是与催化剂一起配合上述硅烷醇基两末端聚硅氧烷、乙烯系硅化合物、含环氧基硅化合物以及有机氢硅氧烷并搅拌混合而制备的。
作为催化剂,可列举出例如缩合催化剂和加成催化剂(氢化硅烷化催化剂)等。
关于缩合催化剂,只要是使缩合反应、即硅烷醇基与反应性官能团(上述通式(2)的SiX1基和上述通式(3)的SiX2基)的硅烷醇缩合反应的反应速度提高的物质则没有特别限定,可列举出例如盐酸、醋酸、甲酸、硫酸等酸、例如氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、四甲基氢氧化铵等碱、例如铝、钛、锌、锡等金属等。
这种缩合催化剂可以单独使用、或者也可以组合使用。
另外,在这种缩合催化剂当中,从相容性以及热分解性的观点出发,可优选列举出碱、进一步优选列举出四甲基氢氧化铵。
关于这种缩合催化剂的配合比例,相对于100摩尔硅烷醇基两末端聚硅氧烷,例如为0.1~50摩尔、优选为0.5~5摩尔。
关于加成催化剂,只要是使加成反应、即乙烯系不饱和烃基与SiH的氢化硅烷化反应的反应速度提高的物质就没有特别限定,可列举出例如铂黑、氯化铂、氯铂酸、铂-烯烃络合物、铂-羰基络合物、乙酰乙酸酯合铂等铂催化剂、例如钯催化剂、铑催化剂等金属催化剂。
这种加成催化剂可以单独使用、或者也可以组合使用。
另外,在这种加成催化剂当中,从相容性、透明性和催化活性的观点出发,可优选列举出铂催化剂、进一步优选列举出铂-羰基络合物。
关于加成催化剂的配合比例,以加成催化剂的金属量的质量份数计,相对于100质量份有机氢硅氧烷,例如为1.0×10-4~1.0质量份、优选为1.0×10-4~0.5质量份、进一步优选为1.0×10-4~0.05质量份。
其中,上述催化剂可以直接使用固体状态的催化剂,或者,从操作性的观点出发,也可以以溶解或分散在溶剂中的溶液或分散液的形式使用。
作为溶剂,可列举出例如甲醇、乙醇等醇、例如硅氧烷等硅化合物、例如己烷等脂肪族烃、例如甲苯等芳香族烃、例如四氢呋喃等醚等有机溶剂。另外,作为溶剂,还可列举出例如水等水系溶剂。
作为溶剂,在催化剂为缩合催化剂时,可优选列举出醇,在催化剂为加成催化剂时,可优选列举出硅化合物和芳香族烃。
在制备第二热固化性有机硅树脂组合物时,例如可以将上述原料(缩合原料和加成原料)和催化剂一次性添加,或者,也可以在不同的时间段分别添加各原料和各催化剂。进而,还可以一次性添加一部分成分、并在不同的时间段分别添加剩余部分的各成分。
在这种第二热固化性有机硅树脂组合物的制备方法中,可优选列举出如下方法:首先一次性添加缩合原料和缩合催化剂,接着,添加加成原料,其后添加加成催化剂。
具体而言,按照上述比例将硅烷醇基两末端聚硅氧烷、乙烯系硅化合物和含环氧基硅化合物(即缩合原料)和缩合催化剂一次性配合,将它们搅拌例如5分钟~24小时。
另外,在配合和搅拌时,为了提高缩合原料的相容性和操作性,例如也可以在0~60℃的范围内进行温度调节。
另外,配合原料和缩合催化剂时,还可以以合适的比例添加用于使它们的相容性提高的相容化剂。
作为相容化剂,可列举出例如甲醇等醇等有机溶剂。需要说明的是,关于相容化剂,在缩合催化剂被制备成有机溶剂的溶液或分散液时,可以将该有机溶剂作为相容化剂提供。
然后,根据需要对体系进行减压,从而去除挥发成分(有机溶剂)。
接着,在所得缩合原料与缩合催化剂的混合物中配合有机氢硅氧烷,搅拌例如1~120分钟。
在配合以及搅拌时,为了提高混合物与有机氢硅氧烷的相容性以及操作性,例如,也可以在0~60℃的范围内进行温度调节。
然后,在体系中配合加成催化剂,搅拌例如1~60分钟。
由此,可以制备第二热固化性有机硅树脂组合物。
树脂含有例如70质量%以上、优选为90质量%以上、进一步优选为100质量%(即仅为有机硅树脂)的有机硅树脂。
树脂可以可以单独使用或者组合使用两种以上。
关于树脂的配合比例,相对于荧光组合物,例如为50~99质量%、优选为60~95质量%、进一步优选为70~90质量%。
另外,荧光组合物含有例如除上述荧光体以外的填充剂作为任意成分。
作为填充剂,可列举出例如硅石(二氧化硅)微粒、氧化钛微粒、氧化锌微粒、氧化镁微粒、氧化锆微粒、氧化铁微粒等氧化物微粒、例如硫酸钡微粒等硫酸化合物微粒、例如碳酸钙微粒、碳酸钡微粒等碳酸化合物微粒、例如钛酸钡微粒等复合氧化物微粒(上述的氧化物微粒除外)、例如氢氧化铝微粒等氢氧化物微粒等无机微粒。另外,作为填充剂,还可列举出有机硅微粒等有机微粒。
作为填充剂,可优选列举出硅石微粒、有机硅微粒,进一步优选列举出硅石微粒。
作为硅石微粒,可列举出例如熔融硅石微粒、晶体硅石微粒等,可优选列举出熔融硅石微粒(即石英玻璃微粒)。
有机硅微粒是具有交联结构的聚硅氧烷(固化后)的微粒,可列举出例如聚倍半硅氧烷微粒等。
对填充剂形状没有限定,可列举出例如球状、板状、针状等。填充剂的最大长度的平均值(球状时为其平均粒径)例如为1~50000nm、优选为1~5000nm、更优选为1~1000nm、进一步优选为5~500nm。最大长度的平均值是使用激光衍射散射粒度分布仪测定的。
这种填充剂可以单独使用或者组合使用两种以上。
另外,在荧光组合物中,在配合有填充剂的情况下,相对于100质量份树脂,荧光体和填充剂的总质量份数例如为1~50质量份、优选为3~30质量份,进而,荧光体与、荧光体和填充剂的总质量份数的质量比(荧光体质量/(荧光体质量+填充剂质量))例如为0.0001~1、优选为0.01~1。
另外,荧光体与填充剂的质量比(荧光体质量/填充剂质量)例如为0.2~3.0、优选为0.5~2.0。
在制备荧光组合物时,将树脂、荧光体和根据需要而添加的填充剂配合,混合均匀。
由此,荧光体和填充剂在树脂中均匀地分散混合。
需要说明的是,在荧光组合物的制备中,还可以根据需要以合适的比例配合公知的溶剂。
由此制备荧光组合物。
为了形成荧光层2,如图2所示的那样,将制备的荧光组合物涂布在脱模片25(虚线)的上表面,通过加热进行干燥。
干燥时的加热温度例如为80~160℃、优选为90~150℃,加热时间例如为5~60分钟、优选为5~30分钟。
在树脂含有有机硅树脂时,有机硅树脂通过上述的加热成为B阶。
然后,通过进一步加热,B阶的有机硅树脂成为C阶。用于使有机硅树脂成为C阶的加热温度例如为100~200℃、加热时间例如为30分钟~2小时。
另一方面,以荧光体陶瓷板的形式形成荧光层2时,将属于陶瓷材料的荧光体烧结。即,以对荧光体进行烧结而得到的荧光体陶瓷板的形式获得荧光层2。
即,以B阶的有机硅树脂、C阶的有机硅树脂、或荧光体陶瓷板的形式准备荧光层2。
需要说明的是,可以以单层的形式设置荧光层2,另外,也可以以多层的层叠体的形式设置荧光层2。以多层的层叠体的形式设置荧光层2时,层叠含有黄色荧光体的黄色荧光体层、含有红色荧光体的红色荧光体层、含有绿色荧光体的绿色荧光体层等。
荧光层2的厚度例如为30~1000μm、优选为50~700μm。
封装层3如图1所示形成于荧光层2的整个上表面。
封装层3例如由含有封装树脂作为必须成分的封装组合物形成。
作为封装树脂,可列举出与上述的荧光组合物所含的树脂同样的树脂,可优选列举出有机硅树脂。
作为封装树脂,在有机硅树脂中,可以使用相同种类或不同种类的有机硅树脂。作为封装树脂,可优选列举出与在荧光层2的树脂中举出的有机硅树脂相同种类的有机硅树脂。
封装树脂含有例如70质量%以上、优选为90质量%以上、进一步优选为100质量%(即仅为有机硅树脂)的有机硅树脂。
封装树脂可以单独使用或者组合使用两种以上。
关于封装树脂的配合比例,相对于封装组合物,例如为50质量%以上、优选为60质量%以上,另外,例如为99质量%以下、优选为97质量%以下。
另外,封装组合物含有例如与上述同样的填充剂作为任意成分。
填充剂的配合比例相对于100质量份封装树脂例如为1~50质量份、优选为3~35质量份。
制备封装组合物时,将封装树脂与根据需要而添加的填充剂配合,混合均匀。
由此,填充剂在封装树脂中均匀地分散混合。
其中,在封装组合物的制备中,也可以根据需要而以合适的比例配合公知的溶剂。
由此制备封装组合物。
为了形成封装层3,如图2所示,将制备的封装组合物涂布在第一基材7的厚度方向一侧(图2中的下表面),通过加热进行干燥。
第一基材利用下述物质形成:由例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯树脂、例如聚乙烯等烯烃树脂等制成的树脂板,由例如不锈钢等制成的金属箔等。第一基材7的厚度例如为25~100μm、优选为30~70μm。
干燥时的加热条件与干燥荧光层2时的加热条件相同,优选的是,加热时间优选为5~15分钟。
封装树脂含有有机硅树脂时,有机硅树脂通过上述的加热成为B阶。
由此,得到层叠在第一基材7的下表面的封装层3。
所得封装层3的厚度例如为50~600μm、优选为100~500μm。
粘接层4如图1所示,形成于荧光层2的整个下表面,是为了将荧光层2粘接在覆盖层14(参照后述的图3的(b))上而设置的。
粘接层4由例如含有粘接剂作为必须成分的粘接组合物形成。
作为粘接剂,可列举出与上述荧光组合物所含的树脂同样的树脂,可优选列举出有机硅树脂。
作为粘接剂,在有机硅树脂中可以使用同一种类或不同种类的有机硅树脂。作为粘接剂,可优选列举出与在荧光层2的树脂中举出的有机硅树脂相同种类的有机硅树脂。
粘接剂含有例如70质量%以上、优选为90质量%以上、进一步优选为100质量%(即仅为有机硅树脂)的有机硅树脂。
粘接剂可以单独使用或者组合使用两种以上。
关于粘接剂的配合比例,相对于粘接组合物,例如为50质量%以上、优选为60质量%以上,另外,例如为99质量%以下、优选为97质量%以下。
另外,粘接组合物含有例如与上述同样的填充剂作为任意成分。由此,可以使粘接层4作为扩散层发挥作用。关于填充剂的配合比例,相对于100质量份粘接剂,例如为1~50质量份、优选为3~35质量份。
为了制备粘接组合物,将粘接剂与根据需要而添加的填充剂配合,混合均匀。
由此,填充剂在粘接剂中均匀地分散混合。
需要说明的是,在粘接组合物的制备中,也可以根据需要以合适的比例配合公知的溶剂。
由此制备粘接组合物。
为了形成粘接层4,如图2所示,将制备的粘接组合物涂布在第二基材8的厚度方向一侧(图2中的上表面),通过加热进行干燥。
作为第二基材8,可以使用与第一基材7同样的基材。
干燥时的加热条件与干燥荧光层2时的加热条件相同。
在粘接剂含有有机硅树脂时,有机硅树脂通过上述的加热而成为B阶。
由此,得到层叠在第二基材8的上表面的粘接层4。
所得粘接层4的厚度例如为10~200μm、优选为20~100μm。
接着,为了制作荧光封装片1,例如,首先,分别准备层叠在脱模片25的上表面的荧光层2、层叠在第一基材7的下表面的封装层3、以及层叠在第二基材8的上表面的粘接层4。
并且,所准备的荧光层2在厚度为50μm时于25℃下的储能剪切模量G’例如为1.0×103~2.0×106Pa、优选为2.0×103~1.0×105Pa。
更具体而言,在荧光层2由含有B阶的有机硅树脂的荧光组合物形成为厚度50μm的情况下,荧光层2在25℃下的储能剪切模量G’例如为2.0×104~4.0×105Pa、优选为4.0×104~2.0×105Pa。
接着,对如图4的(e)所示的那样在后述的发光二极管装置20中使用荧光封装片1时用于沿面方向形成为平板形状的荧光层2进行说明。
具体而言,为了具有上述储能剪切模量G’、并由含有B阶的有机硅树脂的荧光组合物形成荧光层2,对涂布在脱模片25上后的荧光组合物的干燥的加热条件、和/或荧光体及填充剂的种类和配合比例进行选择。更具体而言,优选将荧光组合物的加热时间在10~15分钟的范围内调节。
另外,在荧光层2由含有C阶的有机硅树脂的荧光组合物形成为厚度50μm的情况下,荧光层2在25℃下的储能剪切模量G’例如为5.0×105~2.0×106Pa、优选为6.0×105~1.0×106Pa。
进而,在荧光层2由荧光体陶瓷板形成为厚度50μm的情况下,荧光层2在25℃下的储能剪切模量G’例如为1×1011~5×1011Pa、优选为2×1011~4×1011Pa。
荧光层2在25℃下的储能剪切模量G’是通过频率1Hz、测定温度25℃下的动态粘弹性测定算出的。接下来要说明的封装层3和粘接层4的储能剪切模量G’也通过与上述同样的方法算出。
另外,所准备的封装层3在厚度140μm时于25℃下的储能剪切模量G’例如被设定为满足下述式(A)、优选被设定为满足下述式(A’)。
(荧光层2的储能剪切模量G’)/(封装层3的储能剪切模量G’)≥20 (A)
20≤(荧光层2的储能剪切模量G’)/(封装层3的储能剪切模量G’)≤30 (A’)
荧光层2的储能剪切模量G’与封装层3的储能剪切模量G’之比(荧光层2的储能剪切模量G’/封装层3的储能剪切模量G’)不足上述下限时,存在荧光层2变形的情况(参照图5)。另一方面,上述比超出上述上限时,存在荧光层2中产生裂纹的情况。
具体而言,厚度140μm的封装层3在25℃下的储能剪切模量G’例如为1.0×103~2.0×104Pa、优选为2.0×103~1.0×104Pa。
这种封装层3优选由含有B阶的有机硅树脂的封装组合物形成。
即,为了具有上述储能剪切模量G’、并由含有B阶的有机硅树脂的封装组合物形成封装层3,对涂布在第一基材7上后的封装组合物的干燥的加热条件、和/或填充剂的种类和配合比例进行选择。
另外,所准备的粘接层4优选由含有B阶的有机硅树脂的粘接组合物形成,在25℃下的储能剪切模量G’例如为1.0×103~2.0×104Pa。
然后,如图2所示,对荧光层2从上下层叠封装层3和粘接层4。具体而言,如图2的向下的箭头所示,在荧光层2的上表面粘贴(转印)封装层3。另外,如图2的虚线箭头所示,将脱模片25从荧光层2的下表面剥离,接着,如图2的朝上的箭头所示,在荧光层2的下表面粘贴(转印)粘接层4。
由此,得到荧光封装片1。
然后,根据需要,对荧光封装片1加热进行干燥。加热温度例如为40~140℃、优选为100~140℃,加热时间例如为0.5~15分钟、优选为1~10分钟。
接着,参照图3和图4来说明使用该荧光封装片1制造发光二极管装置20的方法。
首先,在该方法中,如图3的(a)的箭头所示,将第二基材8从粘接层4的下表面剥离。
接着,在该方法中,如图3的(b)所示,将覆盖层14粘贴在粘接层4的下表面(第一粘贴工序)。
作为覆盖层14,可列举出由例如玻璃、丙烯酸类树脂等透明且强韧的材料形成的板等。可优选列举出玻璃板。具体而言,作为覆盖层14,可列举出例如漫射板、透镜等。
另外,覆盖层14被设定为层叠在粘接层4的整个下表面的尺寸。另外,覆盖层14的厚度例如为30~1500μm、优选为50~1000μm。
接着,在该方法中,如图3的(c)的箭头所示,将第一基材7从封装层3的上表面剥离。
接着,在该方法中,如图3的(d)所示,准备安装有发光二极管元件5的基板15,接着,将基板15、荧光封装片1和覆盖层14设置在压机中。
基板15呈大致平板状,具体而言,由导体层以电路图案的形式层叠在绝缘基板下而成的层叠板形成。绝缘基板由例如硅基板、陶瓷基板、聚酰亚胺树脂基板等形成,优选由陶瓷基板、具体而言为蓝宝石(Al2O3)基板形成。导体层由例如金、铜、银、镍等导体形成。基板15的厚度例如为30~1500μm、优选为500~1000μm。
发光二极管元件5在基板15的下表面(厚度方向一侧)沿面方向(与厚度方向垂直的方向)相互隔着间隔设置有多个。各发光二极管元件5呈俯视大致矩形形状,形成为在面方向展开的剖视大致矩形形状。各发光二极管元件5对基板15的导体层倒装安装连接或引线键合连接。各发光二极管元件5是发出蓝色光的元件。
发光二极管元件5的厚度例如为50~300μm、优选为100~200μm,各发光二极管元件5在面方向的最大长度例如为500~2000μm、优选为1000~1500μm,各发光二极管元件5间的间隔例如为50~2000μm、优选为500~1000μm。
压机以能将基板15、荧光封装片1和覆盖层14在厚度方向上压制的方式构成,具体而言,其具备下板10、和在下板10的上侧隔着间隔配置的上板11。
上板11以可以相对于下板10而在厚度方向上相对移动的方式设置。具体而言,上板11和下板10以可以对荧光封装片1和基板15进行按压的方式设置。另外,上板11和下板10形成得比荧光封装片1大,以使得在厚度方向上投影时包含荧光封装片1。
作为形成下板10和上板11的材料,可适当选择,可列举出例如玻璃、玻璃-环氧树脂等硬质材料等。
将基板15设置在压机上时,借助未图示的热剥离片将基板15的上表面(与安装发光二极管元件5的面相反侧的面)临时固定在上板11。
热剥离片是将基板15临时固定在上板11上并通过之后的加热而从基板15剥离的剥离片。热剥离片可以使用市售品,具体而言,可以使用REVALPHA series(注册商标,日东电工株式会社制造)等。
另外,将荧光封装片1和覆盖层14设置到压机中时,将覆盖层14的下表面载置于下板10的上表面。
由此,发光二极管元件5以在厚度方向上投影时被荧光封装片1包含的方式与它们隔着间隔相对配置。
同时,在荧光封装片1的周围的下板10的上表面,以包围荧光封装片1的方式设置隔离件12。
隔离件12形成为俯视时包围荧光封装片1且沿厚度方向延伸的剖面大致矩形形状。隔离件12的厚度(厚度方向长度)被设定为如下厚度:后述的热压接(第二粘贴工序)前的荧光封装片1通过热压接而向厚度方向压入的压入量在所期望的范围内,具体而言,设定为与热压接后的荧光封装片1、覆盖层14以及基板15的厚度的总和(参照图4的(e))相同的厚度。
接着,在该方法中,如图3的(d)的箭头及图4的(e)所示,以被覆各发光二极管元件5的方式在基板15上粘贴封装层3(第二粘贴工序)。
具体而言,将上板11朝向下板10按下,将基板15与荧光封装片1热压接。实施上板11的按下直至上板11的周端部的下表面与隔离件12的上表面抵接。按下的压力例如为0.05~0.5MPa、优选为0.1~0.3MPa。
另外,在按下上板11的同时,对基板15、荧光封装片1和覆盖层14进行加热。加热温度例如为100~200℃、优选为120~180℃。加热时间例如为1~60分钟、优选为2~30分钟。
在荧光层2由含有B阶的有机硅树脂的荧光组合物形成时,通过上述的热压接,有机硅树脂成为C阶,荧光层2完全固化。
并且,荧光层2和封装层3的储能剪切模量G’满足上述式(A)(优选为上述式(A’))时,荧光层2的剖面形状在热压接前后没有实质变化,具体而言,沿面方向形成为平板形状。
另外,在封装层3由含有B阶的有机硅树脂的封装组合物形成时,通过上述的热压接,有机硅树脂成为C阶,封装层3完全固化。由此,发光二极管元件5被埋设并封装于封装层3中。
进而,在粘接层4由含有B阶的有机硅树脂的粘接组合物形成时,通过上述的热压接,有机硅树脂成为C阶,荧光层2完全固化。由此,覆盖层14介由粘接层4与荧光层2粘接。
因此,在荧光层2由含有B阶的有机硅树脂的荧光组合物形成、且封装层3由含有B阶的有机硅树脂的封装组合物形成、并且粘接层4由含有B阶的有机硅树脂的粘接组合物形成的情况下,通过上述的热压接,荧光层2、封装层3以及粘接层4所含的各有机硅树脂经上述的热压接而同时成为C阶,荧光层2、封装层3以及粘接层4同时完全固化。
另一方面,在荧光层2由含有C阶的有机硅树脂的荧光组合物或荧光体陶瓷板形成、另外封装层3由含有B阶的有机硅树脂的封装组合物形成、并且粘接层4由含有B阶的有机硅树脂的粘接组合物形成的情况下,通过上述热压接,封装层3和粘接层4所含的各有机硅树脂经上述热压接而同时成为C阶,封装层3和粘接层4同时完全固化。
由此,以为封装体的形式得到如图4的(e)所示多个发光二极管元件5被封装层3封装、覆盖层14介由粘接层4与荧光层2粘接的发光二极管装置20。
之后,如图4的(f)所示,从压机中取出发光二极管装置20,使其上下反转,接着,按图4的(f)的单点划线所示,对发光二极管装置20进行切断(切割)加工。即,将发光二极管装置20沿厚度方向切割,切分为多个发光二极管元件5。即,如图4的(g)所示,将各发光二极管元件5个体化(单片化)。
并且,利用该荧光封装片1,可以借助粘接层4将荧光层2与覆盖层14粘接、且可以通过封装层3封装发光二极管元件5。
并且,在该荧光封装片1中,由于在荧光层2的厚度方向两侧预先设置有封装层3和粘接层4,因此通过发光二极管装置20的制造方法,可以借助粘接层4将荧光层2粘贴在覆盖层14上,并且以被覆发光二极管元件5的方式在基板15上粘贴封装层3,由此可以通过粘接层4将荧光层2与覆盖层14粘接,并通过封装层3简便地封装发光二极管元件5。
即,可以将粘接层4、荧光层2和封装层3依次层叠在覆盖层14上、或者将封装层3、荧光层2和粘接层4依次层叠在基板15上,可以省略对各层分别进行加热的工夫,因此可以使制造工序简略,降低制造成本。
详细而言,在荧光层2由含有B阶的有机硅树脂的荧光组合物形成、且封装层3由含有B阶的有机硅树脂的封装组合物形成、并且粘接层4由含有B阶的有机硅树脂的粘接组合物形成的情况下,通过第二粘贴工序的热压接,可以使荧光层2、封装层3和粘接层4的有机硅树脂均一次性地(一起)成为C阶,可以一次性地使荧光层2、封装层3和粘接层4完全固化。
或者,在荧光层2由含有C阶的有机硅树脂的荧光组合物或荧光体陶瓷板形成、另外封装层3由含有B阶的有机硅树脂的封装组合物形成、并且粘接层4由含有B阶的有机硅树脂的粘接组合物形成的情况下,通过上述的热压接,可以使封装层3和粘接层4所含的各有机硅树脂一次性地(一起)成为C阶,可以使封装层3和粘接层4一次性地完全固化。
结果,可以简化制造工序。
并且,发光二极管元件5被荧光封装片1封装的发光二极管装置20通过封装层3而使可靠性提高、通过荧光层2来对从发光二极管元件5发出的光进行转换,由此可以发出高能量的光,进而可以隔着覆盖层14发出所述光。
进而,在该发光二极管装置20中,由于荧光层2沿面方向形成为平板形状,因此可以使荧光层2沿面方向的厚度一定,即,可以确保荧光层2的厚度的均一性。
需要说明的是,在图3和图4的实施方式中,如图3的(b)所示,首先实施借助粘接层4将覆盖层14粘贴在荧光层2上的第一粘贴工序,然后,如图4的(e)所示,实施将封装层3粘贴在基板15上的第二粘贴工序,但对第一粘贴工序和第二粘贴工序的顺序没有特别限定,反过来也可以。
即,例如,也可以首先实施第二粘贴工序,然后实施第一粘贴工序。此时,在第二粘贴工序中,不进行加热而仅将封装层3压接在基板15上,另一方面,在第一粘贴工序中实施加热(具体而言为热压接)。第一粘贴工序中的加热温度与上述第二粘贴工序中的加热温度相同。
进而,还可以同时实施第一粘贴工序和第二粘贴工序。
这样对第一粘贴工序和第二粘贴工序进行适当变更也可以起到与图3和图4的实施方式同样的作用效果。
图5示出本发明的发光二极管装置的另一实施方式(荧光层与发光二极管元件的形状对应的方式)的剖面图。
其中,在图5中,对与上述各部对应的部件标记相同的参照符号,省略其详细说明。
如图5所示,也可以与发光二极管元件5的形状相对应地形成荧光层2。
即,荧光层2以沿面方向并绕过各发光二极管元件5的方式形成。
详细而言,在荧光层2上形成有隔着封装层3被覆发光二极管元件5的各个角部(上表面和侧面的棱线部)13的弯曲部6。
弯曲部6以如下方式形成:在荧光层2中,将在各发光二极管元件5的上表面的正上方部分形成为平板状的第一平坦部9和在各发光二极管元件5间的基板15的上表面的正上方部分形成为平板状的第二平坦部16连接,由第一平坦部9向第二平坦部16、即向发光二极管元件5的外侧弯曲状倾斜(下垂)。
为了得到具备上述形状的荧光层2的发光二极管装置20,将用于形成荧光封装片1的、图2所示的荧光层2(厚度50μm)和封装层3(厚度140μm)在25℃下的储能剪切模量G’设定为例如满足下述式(B)、优选设定为满足下述式(B’)、进一步优选设定为满足下述式(B’’)。
(荧光层2的储能剪切模量G’)/(封装层3的储能剪切模量G’)<20 (B)
1≤(荧光层2的储能剪切模量G’)/(封装层3的储能剪切模量G’)≤15 (B’)
5≤(荧光层2的储能剪切模量G’)/(封装层3的储能剪切模量G’)≤15 (B’’)
具体而言,图2所示在脱模片25的上表面形成的、厚度50μm的荧光层2在25℃下的储能剪切模量G’例如为1.0×103~8.0×104Pa、优选为1.5×103~7.75×104Pa、更优选为2.0×103~6.0×104Pa。
关于具有上述储能剪切模量G’的荧光层2,优选的是,由含有B阶的有机硅树脂的荧光组合物形成,并且对干燥涂布后的荧光组合物时的加热条件、和/或荧光体以及填充剂的种类以及配合比例进行选择。
更具体而言,优选将荧光组合物的加热温度在5分钟以上且小于10分钟的范围内进行调节。
另外,图2所示的在第一基材7的下表面形成的、厚度140μm的封装层3在25℃下的储能剪切模量G’例如为1.0×103~2.0×104Pa、优选为2.0×103~1.0×104Pa。
关于具有上述储能剪切模量G’的封装层3,优选的是,由含有B阶的有机硅树脂的封装组合物形成,并且对涂布在第一基材7上后的封装组合物干燥时的加热条件、和/或填充剂的种类以及配合比例进行选择。
然后,如图2的箭头所示,在荧光层2的上表面粘贴(转印)封装层3。另外,如图2的虚线箭头所示,将脱模片25从荧光层2的下表面剥离,接着在荧光层2的下表面粘贴(转印)粘接层4。
由此,得到荧光封装片1。
然后,根据需要对荧光封装片1进行加热。加热温度例如为40~140℃、优选为100~140℃,加热时间例如为0.5~15分钟、优选为1~10分钟。
然后,按照上述图3的(a)~图4的(f)的各工序,得到发光二极管装置20。
需要说明的是,在图3的(d)的箭头和图4的(e)所示的第二粘贴工序、即以被覆各发光二极管元件5的方式在基板15上粘贴封装层3的工序中,荧光层2和封装层3的储能剪切模量G’满足上述式(B)(优选为上述式(B’))时,荧光层2的剖面形状在热压接前后变化,具体而言,形成如图5所示的形成有弯曲部6、第一平坦部9和第二平坦部16的形状。
另外,发光二极管元件5被埋设在封装层3中,且封装层3的上侧部分的剖面形状形成为与上述的荧光层2相对应的形状。
进而,覆盖层14借助粘接层4与荧光层2粘接,且粘接层4的下侧部分的剖面形状形成为与上述的荧光层2相对应的形状。
并且,荧光层2为上述形状时,可以抑制发光二极管装置20的光角度依赖性。另外,通过弯曲部6和第二平坦部16还可以防止由发光二极管元件5向侧面(面方向)发出的光漏出。具体而言,可以有效地防止通过封装层3而未通过荧光层2地发出的蓝色光漏出。
需要说明的是,在图2的实施方式中,通过转印法制造荧光封装片1,所述转印法首先分别准备荧光层2、封装层3和粘接层4,接着,如图2的箭头所示在荧光层2的上表面转印封装层3并在荧光层2的下表面转印粘接层4。然而,例如虽然未图示,但也可以在荧光层2的上表面例如直接涂布封装组合物然后通过加热进行干燥来形成封装层3,并且例如在荧光层2的下表面直接涂布粘接组合物然后通过加热进行干燥来形成粘接层4(第一直接涂布法)。
或者,还可以在第一基材7的下表面涂布封装组合物然后通过加热进行干燥来形成封装层3,接着,在封装层3的下表面直接涂布荧光组合物然后通过加热进行干燥来形成荧光层2,之后,在荧光层2下表面直接涂布粘接组合物然后通过加热进行干燥来形成粘接层4(第二直接涂布法)。之后,根据需要在粘接层4的下表面层叠第二基材8。
进而,还可以与上述步骤相反,即,在第二基材8的上表面由粘接组合物形成粘接层4,接着,在粘接层4的上表面直接涂布荧光组合物然后通过加热进行干燥来形成荧光层2,之后,在荧光层2的上表面直接涂布封装组合物然后通过加热进行干燥来形成封装层3(第三直接涂布法)。之后,根据需要,在封装层3的上表面层叠第一基材7。
在第一~第三直接涂布法中,荧光层2和封装层3的储能剪切模量G’至少满足上述式(A)或(B)。
实施例
以下示出制备例和实施例来进一步具体说明本发明,但本发明不受这些例子的任何限定。
制备例1
有机硅树脂的制备
对2031g(0.177摩尔)加热至40℃的硅烷醇基两末端聚硅氧烷(式(1)中,R1均为甲基、n的平均值为155,数均分子量为11500、硅烷醇基当量为0.174mmol/g)配合15.76g(0.106摩尔)乙烯基三甲氧基硅烷、和2.80g(0.0118摩尔)(3-环氧丙氧基丙基)三甲氧基硅烷,进行搅拌混合。
需要说明的是,硅烷醇基两末端聚二甲基硅氧烷的硅烷醇基(SiOH)与、乙烯基三甲氧基硅烷和(3-环氧丙氧基丙基)三甲氧基硅烷的甲氧基甲硅烷基(SiOCH3)的摩尔比(硅烷醇基的摩尔数/甲氧基甲硅烷基的总摩尔数)为1/1。
搅拌混合后,添加四甲基氢氧化铵的甲醇溶液(缩合催化剂、浓度10质量%)0.97mL(催化剂含量:0.88毫摩尔,相对于100摩尔硅烷醇基两末端聚二甲基硅氧烷相当于0.50摩尔),在40℃下搅拌1小时。边将所得混合物(油)在40℃的减压下(10mmHg)搅拌1小时,边去除挥发成分(甲醇等)。
然后,使体系恢复至常压,然后在反应物中添加44.5g(0.022摩尔)有机氢硅氧烷(信越化学工业株式会社制造、数均分子量2000、氢化硅烷基当量7.14mmol/g),在40℃下搅拌1小时。
需要说明的是,乙烯基三甲氧基硅烷的乙烯基(CH2=CH-)与有机氢硅氧烷的氢化硅烷基(SiH基)的摩尔比(CH2=CH-/SiH)为1/3。
然后,在体系中添加0.13mL(以铂计,相对于100质量份有机氢硅氧烷相当于5.8×10-3质量份)铂-羰基络合物的硅氧烷溶液(加成催化剂、铂浓度2质量%),在40℃下搅拌10分钟,制备有机硅树脂。
实施例1
1.荧光层的制作
在100质量份制备例1的有机硅树脂中配合5质量份填充剂(AEROSIL976S、硅石微粒、球状、平均粒径10~15nm、NIPPONAEROSIL CO.,LTD.制造)和10质量份荧光体(YAG:Ce、球状、平均粒径17μm),搅拌混合1小时,制备荧光组合物。
然后,将荧光组合物涂布在脱模片的上表面,在135℃下进行10分钟加热干燥,制作厚度50μm的荧光层(参照图2)。
其中,荧光层的有机硅树脂为B阶。
2.封装层的制作
在100质量份制备例1的有机硅树脂中配合5质量份填充剂(AEROSIL976S、硅石微粒、球状、平均粒径10~15nm、NIPPONAEROSIL CO.,LTD.制造),搅拌混合1小时,制备粘接组合物。
然后,将粘接组合物涂布在第一基材(PET制)的下表面,在135℃下进行6分钟加热干燥,制作厚度140μm的封装层(参照图2)。
其中,封装层的有机硅树脂为B阶。
3.粘接层的制作
在100质量份制备例1的有机硅树脂中配合5质量份填充剂(AEROSIL976S、硅石微粒、球状、平均粒径10~15nm、NIPPONAEROSIL CO.,LTD.制造),搅拌混合1小时,制备粘接组合物(参照图2)。
然后,将粘接组合物涂布在第二基材(PET制)的上表面,在135℃下进行6分钟加热干燥,制作厚度40μm的粘接层(参照图2)。
其中,粘接层的有机硅树脂为B阶。
4.荧光封装片的制作
在荧光层的上表面粘贴封装层(参照图2的向下的箭头),将脱模片从荧光层的下表面剥离(参照图2的虚线箭头),接着,在荧光层的下表面粘贴粘接层,然后,在135℃下进行10分钟加热干燥,制作厚度230μm的荧光封装片(参照图1)。
5.发光二极管装置的制作
将第二基材从粘接层的下表面剥离(参照图3的(a)的箭头),接着,在粘接层的下表面粘贴由厚度150μm的玻璃板构成的覆盖层(第一粘贴工序,参照图3的(b))。
接着,将第一基材从封装层的上表面剥离(参照图3的(c)的箭头)。
接着,准备厚度为100μm、安装有多个1000μm×1000μm的发光二极管元件的基板,将基板、荧光封装片和覆盖层设置在压机中(参照图3的(d))。
在压机的位于荧光封装片周围的下板处以包围荧光封装片和覆盖层的方式设置厚度220μm的隔离件。
另外,借助未图示的热剥离片(REVALPHA、日东电工株式会社制造)将基板的上表面临时固定于上板。另外,将覆盖层的下表面载置于下板的上表面。
接着,以被覆各发光二极管元件的方式在基板上粘贴封装层(参照图3的(d)的箭头和图4的(e),第二粘贴工序)。
具体而言,边将上板朝下板按下,边在0.22MPa、160℃下对基板、荧光封装片和覆盖层进行10分钟热压接。
由此,在封装层埋设发光二极管元件。另外,覆盖层借助粘接层而粘接在荧光层上。需要说明的是,荧光层沿面方向为平板形状(参照图4的(f))。另外,荧光层、封装层和粘接层的有机硅树脂为C阶。
由此,得到发光二极管装置。
然后,从压机将发光二极管装置取出,进行切割加工,得到多个发光二极管元件被切分为多个的发光二极管装置(参照图4的(f)的单点划线以及图4的(g))。
实施例2
在1.荧光层的制作中将荧光组合物干燥时的加热时间由10分钟变更为5分钟,除此之外,与实施例1同样进行,制作荧光封装片,接着,得到发光二极管装置。
另外,在发光二极管装置中,荧光层以如下形式形成:将第一平坦部和第二平坦部连接、且朝发光二极管元件的外侧向下方呈弯曲状倾斜(参照图5)。另外,封装层和粘接层形成为与上述荧光层的形状对应的形状。
实施例3
在1.荧光层的制作中,将荧光组合物干燥时的加热时间由10分钟变更为15分钟,除此之外,与实施例1同样进行,得到荧光封装片,接着得到发光二极管装置。
需要说明的是,荧光层沿面方向为平板形状(参照图4的(f))。
实施例4
在1.荧光层的制作中,将荧光组合物干燥时的加热时间由10分钟变更为7分钟,除此之外,与实施例1同样进行,制作荧光封装片,接着,得到发光二极管装置。
另外,在发光二极管装置中,荧光层以如下形式形成:将第一平坦部和第二平坦部连接、且朝发光二极管元件的外侧向下方呈弯曲状倾斜(参照图5)。另外,封装层和粘接层形成为与上述荧光层的形状对应的形状。
评价
储能剪切模量G’
通过使用流变仪的动态粘弹性测定算出在各实施例中制作的荧光层(参照“1.荧光层的制作”))、封装层(参照“2.封装层的制作”)、和粘接层(参照“3.粘接层的制作”)在25℃下的储能剪切模量G’。
测定条件记载如下。
测定装置:流变仪(ARES、Rheometrics公司制造)
测定温度:25℃
频率:1Hz
结果记载于表1。
表1
需要说明的是,上述说明仅作为本发明所例示的实施方式提供,其仅为例示,不能做限定性的解释。本领域技术人员所清楚的本发明的变形例也包括在所述权利要求书中。
Claims (11)
1.一种荧光封装片,其特征在于,其为用于封装发光二极管元件的荧光封装片,其具备:
荧光层、
在所述荧光层的厚度方向一侧形成的封装层、和
在所述荧光层的所述厚度方向另一侧形成的、用于与覆盖层粘接的粘接层。
2.根据权利要求1所述的荧光封装片,其特征在于,其是将所述荧光层和所述封装层层叠而得到的,所述荧光层和所述封装层具有满足下述式(A)的频率1Hz、25℃下的储能剪切模量G’。
(所述荧光层的储能剪切模量G’)/(所述封装层的储能剪切模量G’)≥20 (A)
3.根据权利要求1所述的荧光封装片,其特征在于,其是将所述荧光层和所述封装层层叠而得到的,所述荧光层和所述封装层具有满足下述式(B)的频率1Hz、25℃下的储能剪切模量G’。
(所述荧光层的储能剪切模量G’)/(所述封装层的储能剪切模量G’)<20 (B)
4.根据权利要求1所述的荧光封装片,其特征在于,所述封装层和所述粘接层含有有机硅树脂。
5.根据权利要求4所述的荧光封装片,其特征在于,所述有机硅树脂为B阶的有机硅树脂。
6.根据权利要求1所述的荧光封装片,其特征在于,所述荧光层是由选自B阶的有机硅树脂、C阶的有机硅树脂以及陶瓷板组成的组中的至少一种材料形成的。
7.一种发光二极管装置的制造方法,其特征在于,包括如下工序:
准备安装有发光二极管元件的基板的工序;
第一粘贴工序,其中,借助具备荧光层、在所述荧光层的厚度方向一侧形成的封装层、和在所述荧光层的所述厚度方向另一侧形成的粘接层的荧光封装片的所述粘接层,将所述荧光层粘贴在覆盖层上;以及
第二粘贴工序,其中,以被覆所述发光二极管元件的方式将所述封装层粘贴在所述基板上。
8.根据权利要求7所述的发光二极管装置的制造方法,其特征在于,
所述封装层和所述粘接层含有B阶的有机硅树脂,
在所述第一粘贴工序和所述第二粘贴工序中,首先实施其中一道工序然后再实施另一道工序、或者同时实施两道工序,
在实施所述另一道工序的工序或实施所述两道工序的工序中,通过加热而使所述封装层和所述粘接层的有机硅树脂成为C阶。
9.一种发光二极管装置,其特征在于,其通过包括如下工序的发光二极管装置的制造方法制造:
准备安装有发光二极管元件的基板的工序;
第一粘贴工序,其中,借助具备荧光层、在所述荧光层的厚度方向一侧形成的封装层、和在所述荧光层的所述厚度方向另一侧形成的粘接层的荧光封装片的所述粘接层,将所述荧光层粘贴在覆盖层上;以及
第二粘贴工序,其中,以被覆所述发光二极管元件的方式将所述封装层粘贴在所述基板上。
10.根据权利要求9所述的发光二极管装置,其特征在于,所述荧光层沿着与所述厚度方向垂直的方向形成为平板形状。
11.根据权利要求9所述的发光二极管装置,其特征在于,所述荧光层对应所述发光二极管元件的形状而形成。
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