CN106186678A - 玻璃荧光体薄片的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种玻璃荧光体薄片的制造方法，其包含以下步骤：取玻璃粉、荧光粉及一黏结介质混合以形成一混合体，其中先将该玻璃粉与该荧光粉互相混合后，再将该玻璃粉及该荧光粉与该黏结介质互相混合；压锭该混合体以形成一锭体；烧结该锭体以形成一玻璃荧光体；切割该玻璃荧光体以形成至少一薄片体。
Description
技术领域
本发明与玻璃荧光体有关，特别是有关于一种玻璃荧光体薄片的制造方法。
背景技术
一般玻璃荧光体使用在光源装置上，例如在中国台湾专利M474264中所揭露的LED结构装置，其主要包含有一设于LED发光源的路径上的玻璃烧结荧光体，而该玻璃烧结荧光体由无机玻璃粉、红荧光粉、黄荧光粉烧结而成的多孔隙结构体。
然而，如上所述的玻璃烧结荧光体为具有多孔隙的结构，而玻璃烧结荧光体容易因包含有过多的孔隙因此降低其使用寿命，例如当光源装置产生高能量光源并照射于该玻璃烧结荧光体的孔隙时，该等孔隙包含有空气且该空气极容易受到光源照射而产生体积热膨胀，进一步地使该等孔隙扩张并使该玻璃烧结荧光体产生裂痕而损坏。另外，一般玻璃荧光体在成型过程中容易因孔隙过多，导致烧结体积收缩、材料应力增加等制造不良的问题产生，故如何有效改善玻璃荧光体的结构强度以增加使用寿命、并减少内部孔隙与提升制造良率为本发明努力研究的目标。
因此，有必要提供一种新颖且具有进步性的玻璃荧光体薄片的制造方法，以解决上述的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种玻璃荧光体薄片的制造方法，在混合过程中加入黏结介质，使混合体容易被塑造，增加混合均匀效果，再通过压锭过程有效减少孔隙，在制造中降低烧结收缩率、强化结构并改善杨氏模数(Young’s modulus)，增加生产良率、减少制造成本的支出；另外，更可在烧结后同时进行退火加工的步骤，可避免脆化容易破裂、同时也可使微裂痕修复再愈合，进一步地提升良率。
为达成上述目的，本发明提供一种玻璃荧光体薄片的制造方法，其包含以下步骤：取玻璃粉、荧光粉及一黏结介质混合以形成一混合体，其中先将该玻璃粉与该荧光粉互相混合后，再将该玻璃粉及该荧光粉与该黏结介质互相混合；压锭该混合体以形成一锭体；烧结该锭体以形成一玻璃荧光体；切割该玻璃荧光体以形成至少一薄片体。
其中，该黏结介质为该混合体的总体积的30％至50％，该黏结介质具有黏滞性可使该混合体具有流动性；
其中，该玻璃荧光体在烧结后同时进行退火加工的步骤，退火加工的条件介于300℃至500℃之间。
优选地，包含有一烧结温度，该锭体烧结至该烧结温度，该烧结温度介于350℃至1000℃之间。
优选地，该黏结介质为一可挥发的液体黏结介质，该黏结介质具有一挥发温度，该挥发温度小于该烧结温度。
优选地，该黏结介质包含有高分子树酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、蜡或植物油。
优选地，该荧光粉与该玻璃粉其中一者的含量占该荧光粉与该玻璃粉的总体积的1％至99％，其余含量为另一者。
优选地，该荧光粉与该玻璃粉的重量比例为10：90。
优选地，压锭该混合体的压力介于10kg/m2至5Mkg/m2之间。
优选地，压锭该混合体的压力为20000kg/m2。
优选地，该玻璃荧光体具有一杨氏模数，该杨氏模数介于71GPa至75GPa之间。
优选地，该玻璃荧光体具有一成型密度，该成型密度介于0.001g/mm3至0.004g/mm3之间。
优选地，包括一研磨该薄片体的步骤，该薄片体的厚度研磨至介于0.1mm至5mm之间。
优选地，该荧光粉包含钇铝石榴石粉(YAG)、氮化物(Nitride)或硅酸盐(Silicate)。
优选地，该玻璃粉包含硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐或碲酸盐。
优选地，将该玻璃粉与该荧光粉互相混合时，同时加入氧化铝粉与该玻璃粉及该荧光粉互相混合。
本发明的有益效果在于：
本发明提供一种玻璃荧光体薄片的制造方法，通过在混合过程中加入黏结介质，使混合体容易被塑造，增加混合均匀效果，再通过压锭有效减少孔隙，在制造中降低烧结收缩率、强化结构并改善杨氏模数，增加生产良率、减少制造成本的支出。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的方块流程示意图。
图2为本发明一较佳实施例的另一方块流程示意图。
图3为本发明一较佳实施例的温度示意图。
图4为本发明另一实施例的温度示意图。
附图标记
S11～S14：步骤；10：玻璃粉；20：荧光粉；21：混合粉体；30：黏结介质；40：混合体；50：锭体；60：玻璃荧光体；70：薄片体；80：氧化铝粉。
具体实施方式
以下仅以实施例说明本发明可能的实施形式，然并非用以限制本发明所欲保护的范畴，合先叙明。
请参考图1至图3，其显示本发明的一较佳实施例，本发明的一种玻璃荧光体薄片的制造方法，其包含有以下步骤：
步骤S11：取玻璃粉10、荧光粉20及一黏结介质30混合以形成一混合体40；步骤S12：压锭该混合体40以形成一锭体50；步骤S13：烧结该锭体50以形成一玻璃荧光体60；步骤S14：切割该玻璃荧光体60以形成至少一薄片体70。
该玻璃粉10例如包含硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐或碲酸盐等粉末材料，该玻璃粉10的粒径介于100纳米至100000纳米之间，更仔细地说，该玻璃粉10可通过震动研磨设备进行粒径的研磨以使该玻璃粉10的粒径达到需求的尺寸，更进一步地，研磨后的该玻璃粉10再通过筛选设备(例如具有预定孔径的筛网)进行粒径的筛选，可得到尺寸更精准且大小更均匀的该玻璃粉10。该荧光粉20例如可包含钇铝石榴石粉(YAG)、氮化物(Nitride)或硅酸盐(Silicate)等粉末材料，该荧光粉20的粒径介于100纳米至100000纳米之间，该荧光粉20同样可通过上述的方式研磨与筛选该荧光粉20的粒径。
在本实施例中，首先先进行该玻璃粉10与该荧光粉20的混合，更仔细地说，依一重量比例取该玻璃粉10与该荧光粉20，且该荧光粉20与该玻璃粉10其中一者的含量占该荧光粉20与该玻璃粉10的总体积的1％至99％，其余含量为另一者。将该玻璃粉10与该荧光粉20互相混合时，该玻璃粉10与该荧光粉20可例如通过搅拌设备搅拌混合，使该玻璃粉10与该荧光粉20可更均匀地互相混合，此外该玻璃粉10与该荧光粉20彼此间具有愈相近的粒径也可使该玻璃粉10与该荧光粉20产生更佳的混合效果。另外，将该玻璃粉10与该荧光粉20互相混合时，可同时加入氧化铝粉80与该玻璃粉10及该荧光粉20互相混合，该荧光粉20、该玻璃粉10与该氧化铝粉80的重量比例可例如为10：85：5，或者该氧化铝粉80可占该混合体40的总体积的5％至7％。
该玻璃粉10与该荧光粉20混合形成一混合粉体21后，再将该混合粉体21与该黏结介质30互相混合以形成该混合体40，该黏结介质30可为一可挥发的液体黏结介质，该黏结介质30可以是由复数种材料(该材料例如为有机的或无机的)混合制成，该材料例如包含有高分子树酯、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯等，该黏结介质30另可包含有蜡或植物油且可供改善该等材料不易脱脂等问题，增加粉末的该混合粉体21的湿润性与流动性，值得一提的是，该黏结介质30具有黏滞性可使该混合体40具有流动性、可塑造性与保型性，而使该混合体40可方便地被塑造形成一预定形状，例如可依照需求塑造形成圆形、方形等规则或不规则的形状。此外，该黏结介质30也可增加该玻璃粉10与该荧光粉20间粉末的混合效果，更仔细地说，该黏结介质30可维持该玻璃粉10与该荧光粉20混合后的混合状态，可维持该混合体40的均匀性，并可填满该玻璃粉10与该荧光粉20彼此间的间隙，减少该混合体40混合后具有的空气含量。
该混合体40例如可通过一压锭设备压锭成型，举例而言，该压锭设备例如可包含一压锭模具，该混合体40可填充至该压锭模具中，并且通过对该压锭模具施加压力的方式可压锭该混合体40以形成一锭体50，压锭该混合体40的压力介于10kg/m2至5Mkg/m2之间，并可依照该锭体50的成型条件(例如该锭体的成型密度或杨氏模数等)控制压锭该混合体40的压力值。此外，在压锭过程中，该混合体40具有的空气含量可被挤压排出而更进一步地减少，该压锭模具可具有一预定空间以供填充定量的该混合体40，可方便地定量生产与制造。
将该锭体50进行烧结以形成一玻璃荧光体60，并且该锭体50烧结至一烧结温度，举例而言，该烧结温度介于350℃至1000℃之间，更进一步地说，该黏结介质30在该锭体50的烧结过程中同时挥发，举例而言，该黏结介质30具有一小于该烧结温度的挥发温度，该锭体50在加热过程中首先达到该黏结介质30的挥发温度，该挥发温度例如介于100℃至150℃之间，接着该锭体50继续加热至该烧结温度(如图3所示)，并且使该玻璃荧光体60烧结成型，使该玻璃荧光体60具有较少的气孔与较强的结构强度，更进一步地说，该锭体50在烧结过程中其硬度与强度逐渐增高并且其结构逐渐压实紧密，当该黏结介质30挥发后该锭体50形成具有高致密性的结构。请配合参考图4，若未混合有该黏结介质30的锭体的烧结升温过程中，未包含有挥发温度而直接升温至烧结温度。值得一提的是，该黏结介质30可提升该锭体50烧结形成该玻璃荧光体60的良率，更仔细地说，该锭体50配合使用该黏结介质30进行压锭可有效减少该锭体50内部的孔隙(如上述说明)，使该玻璃荧光体60在成型时不产生破坏、增加生产良率，减少制造成本的支出。另外，该氧化铝粉80可供缓和与减少该玻璃粉10与该荧光粉20在烧结过程中产生的体积的热膨胀(中和热膨胀系数)，进一步地避免该玻璃荧光体60因体积膨胀造成破裂。该玻璃荧光体60在烧结后同时进行退火加工的步骤，退火加工的条件例如可设定介于300℃至500℃之间，使该玻璃荧光体60可避免脆化而容易破裂(例如可避免于切割时断裂)，更进一步地说，该玻璃荧光体60在退火加工同时也可使尺寸较小的微裂痕进行修复再愈合，也可进一步地提升良率。
在本实施例中，当取该荧光粉20与该玻璃粉10的重量比例为10：90、并加入该黏结介质30时，该黏结介质30可为该混合体40的总体积的30％至50％，以使该混合体40可产生最佳的混合效果，并进一步地使用例如较佳的20000kg/m2的压力压锭该混合体以形成该锭体50，该锭体50可相较该混合体40减少30％至80％的气泡含量，可使该锭体50在烧结时减少体积的收缩，此外，该玻璃荧光体60可具有致密与高强度的结构而改善其杨氏模数与热膨胀系数，其杨氏模数例如介于71GPa至75GPa之间，或者该玻璃荧光体60的成型密度例如介于0.001g/mm3至0.004g/mm3。在实际使用中，该玻璃荧光体60可供切割以形成至少一薄片体70，更进一步地说，可通过线切割(单/复线)设备切割该玻璃荧光体60，并且另可通过研磨该薄片体70更进一步地对该薄片体70进行抛光以获得更佳的表面粗糙度，该薄片体70的厚度可研磨至介于0.1mm至5mm之间，该薄片体70例如可应用于光学设备中用来转换波长或过滤等功效。
综上，本发明的一种玻璃荧光体薄片的制造方法，在混合过程中加入黏结介质，使混合体容易被塑造，增加混合均匀效果，再通过压锭有效减少孔隙，在制造中降低烧结收缩率、强化结构并改善杨氏模数，增加生产良率、减少制造成本的支出。
另外，更可在烧结后同时进行退火加工的步骤，可避免脆化容易破裂、同时也可使微裂痕进行修复再愈合，进一步地提升良率。
Claims (14)
1.一种玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：
取玻璃粉、荧光粉及一黏结介质混合以形成一混合体，其中先将该玻璃粉与该荧光粉互相混合后，再将该玻璃粉及该荧光粉与该黏结介质互相混合；
压锭该混合体以形成一锭体；
烧结该锭体以形成一玻璃荧光体；
切割该玻璃荧光体以形成至少一薄片体；
其中，该黏结介质为该混合体的总体积的30％至50％，该黏结介质具有黏滞性可使该混合体具有流动性；
其中，该玻璃荧光体在烧结后同时进行退火加工的步骤，退火加工的条件介于300℃至500℃之间。
2.如权利要求1所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，包含有一烧结温度，该锭体烧结至该烧结温度，该烧结温度介于350℃至1000℃之间。
3.如权利要求2所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，该黏结介质为一可挥发的液体黏结介质，该黏结介质具有一挥发温度，该挥发温度小于该烧结温度。
4.如权利要求1所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，该黏结介质包含有高分子树酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、蜡或植物油。
5.如权利要求1所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，该荧光粉与该玻璃粉其中一者的含量占该荧光粉与该玻璃粉的总体积的1％至99％，其余含量为另一者。
6.如权利要求1所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，该荧光粉与该玻璃粉的重量比例为10：90。
7.如权利要求1所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，压锭该混合体的压力介于10kg/m2至5Mkg/m2之间。
8.如权利要求7所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，压锭该混合体的压力为20000kg/m2。
9.如权利要求1所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，该玻璃荧光体具有一杨氏模数，该杨氏模数介于71GPa至75GPa之间。
10.如权利要求1所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，该玻璃荧光体具有一成型密度，该成型密度介于0.001g/mm3至0.004g/mm3之间。
11.如权利要求1所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，包括一研磨该薄片体的步骤，该薄片体的厚度研磨至介于0.1mm至5mm之间。
12.如权利要求1所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，该荧光粉包含钇铝石榴石粉、氮化物或硅酸盐。
13.如权利要求1所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，该玻璃粉包含硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐或碲酸盐。
14.如权利要求1所述的玻璃荧光体薄片的制造方法，其特征在于，将该玻璃粉与该荧光粉互相混合时，同时加入氧化铝粉与该玻璃粉及该荧光粉互相混合。
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