TWI571308B - 磷噴灑器 - Google Patents

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TWI571308B
TWI571308B TW101146718A TW101146718A TWI571308B TW I571308 B TWI571308 B TW I571308B TW 101146718 A TW101146718 A TW 101146718A TW 101146718 A TW101146718 A TW 101146718A TW I571308 B TWI571308 B TW I571308B
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朴憲勇
李豪文
金秋浩
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三星電子股份有限公司
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Description

磷噴灑器 【相關專利申請案之交叉參考】
此案主張2012年1月9日於韓國智慧財產局申請的韓國專利申請案第10-2012-0002467號的優先權，其全部內容在此併入本文作為參考。
本揭露是關於用於在發光裝置封裝體(light-emitting device package)上塗佈磷液體之磷噴灑器之推桿以及噴嘴。
發光裝置晶片(例如，發光二極體(light-emitting diode；LED))為藉由組態具有化合物半導體之PN接面之光源而實現各種光色的半導體裝置。LED具有長使用壽命，可為小型化成品燈且可歸因於高指向性(directionality)而以低電壓驅動。且，LED抗衝擊且抗振動，不需要預熱時間以及複雜驅動，且可按照各種類型來封裝。因此，可出於各種目的而應用LED。
為了實現發射白光之發光裝置，大體而言，在藍光發光二極體上形成黃色磷之磷層或綠色磷與紅色磷之混合物之磷層。藉由使用磷噴灑器塗佈磷液體而在發光裝置晶片上形成磷層，在磷液體中，磷與環氧樹脂或矽樹脂混合。經由磷層之乾燥製程，而製造發光裝置封裝體。
磷噴灑器包含：噴嘴，磷液體經由所述噴嘴而噴射；以及推桿，所述推桿在朝向噴嘴移動的同時將磷液體朝向 噴嘴推動。
習知推桿以及噴嘴由高耐磨性(abrasion resistance)之材料形成，例如，碳化鎢或抗磨性陶瓷(wear-resistant ceramic)，例如，氮化矽、碳化矽或氧化鋯。
然而，因推桿之重複且高速的往復移動，推桿以及噴嘴被磷磨損，且因此，難以噴射均一量的磷液體，且推桿以及噴嘴之預期使用壽命縮短。
本發明提供磷噴灑器，其可改良在噴射製程中被磷液體之磷磨損的推桿以及噴嘴之抗磨特性。
額外態樣將部分闡述於下文的描述中，且將部分自所述描述顯而易見，或可藉由實踐所呈現之實施例而獲悉。
根據本揭露之一態樣，提供一種噴射磷液體之磷噴灑器，所述磷噴灑器包含：噴嘴，其具有用於容納所述磷液體之空間，其中用於噴射所述磷液體之開口連接至所述空間；以及推桿，其可相對於所述噴嘴往復移動，以經由所述噴嘴而噴射所述空間中之所述磷液體，其中所述推桿包含：圓柱形單元，其具有圓柱形形狀；以及凸出單元，其具有半球形形狀，所述凸出單元自所述圓柱形單元朝向所述噴嘴凸出，且所述凸出單元包含多晶鑽石(polycrystalline diamond；PCD)。
所述凸出單元可包含多個鑽石顆粒以及黏合劑。
所述多個鑽石顆粒可具有大致在約1微米至約1.7微米之範圍內的平均直徑。
所述黏合劑之量的範圍可大致在包含所述多個鑽石顆粒在內之總重量的約8重量百分比(wt.%)至約16重量百分比。
所述磷噴灑器可更包含黏合層，其位於所述凸出單元與所述圓柱形單元之間，用於黏合所述凸出單元以及所述圓柱形單元。
所述圓柱形單元可包含碳化鎢或抗磨性陶瓷。
對應於所述凸出單元且接觸所述空間之所述噴嘴之至少一凹入單元可包含PCD。
所述凸出單元以及所述圓柱形單元可形成為單體，且僅所述凸出單元之表面可塗佈以PCD。
根據本揭露之另一態樣，提供一種噴射磷液體之磷噴灑器。所述磷噴灑器包含：噴嘴，其具有用於容納所述磷液體之空間，其中用於噴射所述磷液體之開口連接至所述空間；以及推桿，其可相對於所述噴嘴往復移動，以經由所述噴嘴而噴射所述噴嘴之所述空間中之所述磷液體，其中所述推桿包含：圓柱形單元，其具有圓柱形形狀以及在其長度方向上之凹槽；以及凸出單元，其具有半球形形狀且包含延伸單元，所述延伸單元延伸以對應於所述圓柱形單元中之所述凹槽且面對所述半球形形狀，且所述凸出單元包含多晶鑽石(PCD)。
根據本揭露之另一態樣，提供一種磷噴灑器，其包含：噴嘴，其具有用於容納磷液體之空間以及用於噴射所述磷液體之開口；以及推桿，其可相對於所述噴嘴往復移 動，以經由所述噴嘴自所述空間噴射所述磷液體，其中所述推桿包含多晶鑽石(PCD)。
鄰近於所述噴嘴之所述推桿之至少一部分包含所述多晶鑽石(PCD)。
鄰近於所述推桿之所述噴嘴之至少一部分包含所述多晶鑽石(PCD)。
所述推桿可包含：圓柱形單元，其具有圓柱形形狀；以及凸出單元，其具有半球形形狀，所述凸出單元自所述圓柱形單元朝向所述噴嘴凸出，所述推桿之所述至少一部分可包含所述凸出單元。
所述圓柱形單元可包含碳化鎢或抗磨性陶瓷。
所述推桿可包含形成於其表面上之塗佈層，所述推桿之所述至少一部分可包含所述塗佈層。
根據本揭露，可延長磷噴灑器之推桿以及噴嘴之使用壽命。
且，可噴射準確量之磷液體，且因此，可改良發光裝置封裝體之顏色分佈。特定言之，因為可改良推桿以及噴嘴之抗磨性，所以可實際上研磨相對大的直徑的磷顆粒，且因此，可進一步改良發光裝置封裝體之顏色分佈。
現將詳細地參考實施例，實施例之實例說明於附圖中。在諸圖中，相似參考數字通篇表示相似元件，且為了清楚起見，誇示了每一構成元件之厚度或大小。亦應理解，當一元件或層被稱為在另一元件或層「上」時，所述元件 或層可直接在另一元件或層上，或亦可存在介入元件或層。
圖1為說明根據本揭露之一實施例的磷噴灑器100之部分的示意性截面圖。
參看圖1，噴嘴110安裝且固定在噴嘴座120上，噴嘴110在其中央區域中具有開口112以噴射磷液體。噴嘴座固定單元130耦接至噴嘴座120之內圓周表面。噴嘴座120由噴嘴座固定單元130固定。噴嘴座120以及噴嘴座固定單元130分別在噴嘴座120以及噴嘴座固定單元130彼此接觸的表面上具有螺紋結構，且，因此噴嘴座120以及噴嘴座固定單元130可藉由螺紋結構來組合。磷液體入口132可形成於噴嘴座固定單元130之側面上。
推桿140包含：凸出單元142，其對應於噴嘴110之凹入單元114(參看圖2)；以及圓柱形單元144，其具有圓柱形形狀且連接至凸出單元142。
在由箭頭B指示之方向(如圖1所示，向上的方向)上移動推桿140之第一力以及在由箭頭C指示之方向(如圖1所示，向下的方向)上移動推桿140之第二力施加至推桿140。在圖1中，壓縮彈簧160描繪為施加至推桿140之第一力。
參看圖1，第一固定構件162可固定地設置在噴嘴座固定單元130上。固定於推桿140上之第二固定構件145形成於推桿140之上側上。壓縮彈簧160在第一固定構件162與第二固定構件145之間纏繞於推桿140之外圓周上，且因此，推桿140在由箭頭B指示之方向上被彈性偏 壓。壓電致動器170設置於第二固定構件145上。
在電壓未施加至壓電致動器170時，推桿140在由箭頭B指示之方向上自壓縮彈簧160接收力。因此，凸出單元142與噴嘴110分離。此時，噴嘴110之開口112充滿自第一區域A1供應之磷液體。
接著，在電壓施加至壓電致動器170時，推桿140藉由壓電致動器170之力在由箭頭C指示之方向上移動，且因此，凸出單元142擠壓噴嘴110中之磷液體。因此，磷液體經由開口112而噴射。
在圖1中，將在往復移動中移動推桿140之力作為實例來繪示。然而，本揭露不限於此。舉例而言，壓縮彈簧160可經配置並組態以向下偏壓，且推桿140可藉由使用壓電致動器170而向上移動，其詳細描述被省略。
圖2為圖1之噴嘴110以及推桿140之放大截面圖。圖2繪示在噴射磷液體之前的狀態。
參看圖2，噴嘴110之凹入單元114容納磷液體且提供連接至噴嘴110之開口112之空間。
在推桿140往復移動時由於磷液體中之磷而發生磨損的推桿140之部分為凸出單元142之表面。且，歸因於與磷液體之摩擦而主要發生磨損的噴嘴110之部分為凹入單元114。可自凸出單元142之半徑之長度(特定言之，垂直地接觸凹入單元114之表面的凸出單元142之部分的半徑「r」)的減小瞭解凸出單元142之磨損程度。
根據當前例示性實施例之推桿140包含：圓柱形單元 144，其具有圓柱形形狀；以及凸出單元142，其自圓柱形單元144朝向噴嘴110凸出地突出。凸出單元142可具有半球形形狀。
圓柱形單元144可由碳化鎢形成。
凸出單元142可由多晶鑽石(PCD)形成。在藉由組合鑽石顆粒與黏合劑而形成模制物之後，藉由將所述模制物燒結而製造PCD。所述鑽石顆粒可具有大致在約1微米至約1.7微米之範圍內的平均直徑，且可具有在約0.7微米至約2微米之範圍內的大小。
為了對鑽石顆粒進行模制，使用黏合劑。黏合劑藉由在鑽石顆粒之間插入而結合所述鑽石顆粒。黏合劑可為選自由以下各者組成之族群中的一者：鈷、鉻、鎳、錳、鉭、鐵以及碳化鈦，或此等材料之混合物。
圖3為繪示在鑽石顆粒之間分散黏合劑後藉由將鑽石顆粒與黏合劑燒結而形成PCD的例示性示意圖。參看圖3，由黏合劑結合鑽石顆粒，且亦可直接在鑽石顆粒之間發生結合。
若鑽石顆粒具有大於2微米之平均直徑，則具有相對低之硬度的黏合劑可能由具有大致在約2微米至約16微米之範圍內的直徑的磷顆粒磨損。在發生因具有大於2微米之平均直徑之鑽石顆粒所致的此磨損時，鑽石顆粒之間的結合可能破裂，且因此，推桿140之凸出單元142之部分可能破裂。
黏合劑之量可根據鑽石顆粒之直徑而變化。黏合劑之 量的範圍可大致在包含鑽石顆粒在內之總重量的約8重量百分比至約16重量百分比。
為了將由PCD形成之凸出單元142結合至圓柱形單元144，在凸出單元142與圓柱形單元144之間塗覆黏合劑146。黏合劑146可意指黏合層。此後，藉由在例如80,000巴之高壓力下，經由電焊(electrical welding)，而在1,400℃之溫度下使黏合劑146熔融而結合凸出單元142以及圓柱形單元144。黏合劑146可為鈷或上述黏合劑材料。
因為推桿140之凸出單元142包含PCD，所以推桿140之抗磨性得以改良。然而，在噴嘴110由習知硬質金屬或抗磨性陶瓷製成時，噴嘴110之抗磨性可能相對未得以改良。因此，均一量之磷液體之噴射變得困難，且噴嘴110之使用壽命可能縮短。為了能夠防止此等問題，類似於推桿140之凸出單元142，噴嘴110亦可由PCD形成。此時，在噴嘴110包含PCD時，鑽石之顆粒大小以及黏合劑之量與種類實質上與凸出單元142之鑽石之顆粒大小以及黏合劑之量與種類相同，且因此，省略其詳細描述。
凸出單元142以及噴嘴110可由單顆鑽石(single diamond)形成。
圖4為繪示在使用習知材料之結構中主要發生磨損之區域的截面圖。
參看圖4，在推桿140由碳化鎢或抗磨性陶瓷(諸如，氧化鋯)形成且噴嘴110由碳化鎢形成時，主要發生磨損之區域是噴嘴110之凹入單元114與凸出單元142彼此接 觸之區域。在圖4中，此等區域塗成黑色。距離「d」指示發生嚴重磨損時凸出單元142中之區域的剩餘部分的長度。
圖5為繪示耐久性測試之結果的圖表，所述耐久性測試是在噴嘴110由碳化鎢形成且凸出單元142以習知方法由氧化鋯以及碳化鎢形成時以及在推桿140根據本發明之例示性實施例由PCD形成時進行。
在圖5中，水平軸表示推桿140之往復過程(shot)，且垂直軸表示凸出單元142接觸噴嘴110之凹入單元114(參看圖4)的點處且在發生嚴重磨損之時的距離(圖4之距離「d」)。
參看圖5，在距離「d」為0.62毫米或0.62毫米以下時，推桿140因噴射力減小而需要被替換。在由氧化鋯形成之習知推桿之狀況下，在一百萬次過程之前發生嚴重磨損；且在由碳化鎢形成之習知推桿之狀況下，推桿在四百三十萬次過程之前因嚴重磨損而達到其使用壽命終點。然而，在根據本揭露之當前例示性實施例由PCD形成的推桿140的狀況下，甚至在一千萬次過程之前幾乎不發生磨損。
在當前實施例中，凸出單元142以及噴嘴110由PCD形成。然而，本揭露不限於此。舉例而言，可形成凸出單元142，以使得凸出單元142之基礎材料包含硬質材料，諸如，碳化鎢或抗磨性材料，諸如，氧化鋯、碳化矽或氮化矽；且可在凸出單元142之表面上形成PCD塗層。PCD塗層可為黏合劑以及鑽石顆粒之混合物。
當在凸出單元142之表面上形成PCD塗層時，圓柱形單元144以及凸出單元142之主體可形成為單體。
類似於凸出單元142，亦可形成噴嘴110，以使得噴嘴110之基礎材料為硬質材料，諸如，碳化鎢或抗磨性材料，諸如，氧化鋯、碳化矽或氮化矽；且可在噴嘴110之凹入單元114之表面上形成PCD塗層。
圖6為根據本揭露之另一實例實施例之噴嘴210的截面圖。
參看圖6，噴嘴210之凹入單元214提供容納磷液體且連接至開口212之空間。僅主要由磷液體磨損之第一部分221可由PCD形成，且作為噴嘴210之剩餘部分的第二部分222可由硬質材料形成。第一部分221以及第二部分222可使用如上所述之電焊方法由黏合劑224結合，且因此，省略其詳細描述。
圖7為根據本揭露之另一實例實施例之噴嘴310的截面圖。
參看圖7，噴嘴310包含圍繞凹入單元314之第一部分321以及圍繞開口312之第二部分322。噴嘴310之凹入單元314提供容納磷液體且連接至開口312之空間。第一部分321藉由使用黏合劑324而結合至第二部分322上。僅圍繞凹入單元314(其主要由磷液體磨損)之第一部分321由PCD形成，且第二部分322可由硬質材料形成。
圖8為根據本揭露之另一實施例的磷噴灑器之推桿440之部分的示意性截面圖。相同參考指標用於指示實質 上與先前實施例之元件相同的元件，且因此將不會重複其詳細描述。
參看圖8，推桿440包含：凸出單元442，其形成為對應於(例如)噴嘴110之凹入單元114(參看圖2)；以及圓柱形單元444，其具有圓柱形形狀且連接至凸出單元442。凹槽444a在推桿440之長度方向上形成於圓柱形單元444之表面上，且面對凸出單元442。自凸出單元442延伸之延伸單元442a形成為對應於圓柱形單元444中之凹槽444a。
圓柱形單元444可由碳化鎢形成。凸出單元442可由PCD形成。在藉由混合黏合劑以及鑽石顆粒而形成模制物後，藉由在高壓力下以高溫度進行燒結而形成PCD。所述鑽石顆粒可具有大致在約1微米至約1.7微米之範圍內的平均直徑，且可具有在約0.7微米至約2微米之範圍內的大小。
在使用PCD而形成凸出單元442時，在藉由混合鑽石顆粒以及黏合劑之後而形成模制物之後，將所述模制物燒結。黏合劑藉由在鑽石顆粒之間插入而結合所述鑽石顆粒。黏合劑可為鈷或上述黏合劑材料。
為了將圓柱形單元444結合至凸出單元442，在圓柱形單元444與凸出單元442之間引入黏合劑446。此後，可藉由在例如80,000巴之高壓力下，經由電焊而在1,400℃之溫度下使黏合劑446熔融而結合凸出單元442以及圓柱形單元444。在圖8中，黏合劑446為燒結黏合劑。
在圖8中，凸出單元442之主體可由PCD形成。然而，本揭露不限於此。舉例而言，凸出單元442之基礎材料可為硬質材料，諸如，碳化鎢或抗磨性材料，諸如，氧化鋯、碳化矽或氮化矽；且可在凸出單元442之表面上形成PCD塗層。
儘管已參考本揭露之例示性實施例特定地繪示且描述了本揭露，但一般熟習此項技術者將理解，在不脫離如由隨附申請專利範圍界定的本揭露之精神以及範疇的情況下，可對本揭露進行形式以及細節上的各種改變。
110‧‧‧噴嘴
112‧‧‧開口
114‧‧‧凹入單元
120‧‧‧噴嘴座
130‧‧‧噴嘴座固定單元
132‧‧‧磷液體入口
140‧‧‧推桿
142‧‧‧凸出單元
144‧‧‧圓柱形單元
145‧‧‧第二固定構件
146‧‧‧黏合劑
160‧‧‧壓縮彈簧
162‧‧‧第一固定構件
170‧‧‧壓電致動器
210‧‧‧噴嘴
212‧‧‧開口
214‧‧‧凹入單元
221‧‧‧第一部分
222‧‧‧第二部分
224‧‧‧224
310‧‧‧噴嘴
312‧‧‧開口
314‧‧‧凹入單元
321‧‧‧第一部分
322‧‧‧第二部分
324‧‧‧黏合劑
440‧‧‧推桿
442‧‧‧凸出單元
442a‧‧‧延伸單元
444‧‧‧圓柱形單元
444a‧‧‧444a
446‧‧‧黏合劑
A1‧‧‧第一區域
B‧‧‧箭頭
C‧‧‧箭頭
d‧‧‧距離
r‧‧‧半徑
結合附圖，自實施例之以下描述，此等及/或其他態樣將變得顯而易見且更容易理解。
圖1為說明根據本揭露之一實施例的磷噴灑器之部分的示意性截面圖。
圖2為圖1之噴嘴以及推桿之放大截面圖。
圖3為繪示在鑽石顆粒之間分散黏合劑後藉由將鑽石顆粒與黏合劑燒結而形成多晶鑽石(PCD)的例示性示意圖。
圖4為繪示在使用習知材料之結構中主要發生磨損之區域的截面圖。
圖5為繪示耐久性測試之結果的圖表，所述耐久性測試是在噴嘴由碳化鎢形成且推桿之凸出單元以習知方法分別由氧化鋯以及碳化鎢形成時以及在推桿根據本發明之例示性實施例由PCD形成時進行。
圖6為根據本揭露之另一實例實施例之噴嘴的截面圖。
圖7為根據本揭露之另一實例實施例之噴嘴的截面圖。
圖8為根據本揭露之另一實施例的磷噴灑器之推桿之部分的示意性截面圖。
110‧‧‧噴嘴
112‧‧‧開口
114‧‧‧凹入單元
140‧‧‧推桿
142‧‧‧凸出單元
144‧‧‧圓柱形單元
146‧‧‧黏合劑
r‧‧‧半徑

Claims (8)

  1. 一種噴射磷液體之磷噴灑器，所述磷噴灑器包括：噴嘴，其具有用於容納所述磷液體之空間，所述空間由噴嘴座以及耦接至所述噴嘴座之內圓周表面的噴嘴座固定單元，其中用於噴射所述磷液體之所述噴嘴座的開口連接至所述空間，所述磷液體通過形成於所述噴嘴座固定單元之側面上的磷液體入口提供；以及推桿，其可相對於所述噴嘴往復移動，以經由所述噴嘴而噴射所述空間中之所述磷液體，其中所述推桿包括：圓柱形單元，其具有圓柱形形狀；以及凸出單元，其具有半球形形狀，所述凸出單元自所述圓柱形單元朝向所述噴嘴凸出，且所述凸出單元包含多晶鑽石(PCD)，所述多晶鑽石包含多個鑽石顆粒與黏合劑，所述圓柱形單元不包含多晶鑽石，且所述空間通過被所述圓柱形單元穿過的開口暴露於所述磷噴灑器之外，且所述開口位於朝向所述噴嘴的所述噴嘴座固定單元的上側。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之磷噴灑器，其中所述多個鑽石顆粒具有大致在1微米至1.7微米之範圍內的平均直徑。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之磷噴灑器，其中所述黏合劑之量的範圍內大致在包含所述多個鑽石顆粒在內 之總重量的8重量百分比至16重量百分比。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之磷噴灑器，更包括黏合層，其位於所述凸出單元與所述圓柱形單元之間，用於黏合所述凸出單元以及所述圓柱形單元。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之磷噴灑器，其中所述圓柱形單元包含碳化鎢或抗磨性陶瓷。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之磷噴灑器，其中對應於所述凸出單元且接觸所述空間之所述噴嘴之至少一凹入單元包含PCD。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之磷噴灑器，其中所述凸出單元以及所述圓柱形單元形成為單體，且所述凸出單元之表面塗佈以PCD。
  8. 一種噴射磷液體之磷噴灑器，所述磷噴灑器包括：噴嘴，其具有用於容納所述磷液體之空間，所述空間由噴嘴座以及耦接至所述噴嘴座之內圓周表面的噴嘴座固定單元，其中用於噴射所述磷液體之所述噴嘴座的開口連接至所述空間，所述磷液體通過形成於所述噴嘴座固定單元之側面上的磷液體入口提供；以及推桿，其可相對於所述噴嘴往復移動，以經由所述噴嘴而噴射所述空間中之所述磷液體，其中所述推桿包括：圓柱形單元，其具有圓柱形形狀以及在其長度方向上之凹槽；以及凸出單元，其具有半球形形狀且包括延伸單元，所述延伸單元延伸以對應於所述 圓柱形單元中之所述凹槽且面對所述半球形形狀，且所述凸出單元包含多晶鑽石(PCD)，所述多晶鑽石包含多個鑽石顆粒與黏合劑，所述圓柱形單元包含碳化鎢或抗磨性陶瓷，不包含多晶鑽石，且所述空間通過被所述圓柱形單元穿過的開口暴露於所述磷噴灑器之外，且所述開口位於朝向所述噴嘴的所述噴嘴座固定單元的上側。
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