TWI589543B - 玻璃螢光體薄片之製造方法 - Google Patents
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Description
本發明係與玻璃螢光體有關,特別是有關於一種玻璃螢光體薄片之製造方法。
按,一般玻璃螢光體係使用於光源裝置上,例如於專利TWM474264中所揭露之LED結構裝置,其主要包含有一設於LED發光源之路徑上之玻璃燒結螢光體,而該玻璃燒結螢光體係由無機玻璃粉、紅螢光粉、黃螢光粉燒結而成的多孔隙結構體。
然而,如上所述之玻璃燒結螢光體係為具有多孔隙之結構,而玻璃燒結螢光體係容易因包含有過多之孔隙因此降低其使用壽命,例如當光源裝置產生高能量光源並照射於該玻璃燒結螢光體之孔隙時,該等孔隙包含有空氣且該空氣極容易受到光源照射而產生體積熱膨脹,進一步地使該等孔隙擴張並使該玻璃燒結螢光體產生裂痕而損壞。另外,一般玻璃螢光體於成型過程中係容易因孔隙過多,導致燒結體積收縮、材料應力增加等製造不良之問題產生,故如何有效改善玻璃螢光體之結構強度以增加使用壽命、並減少內部孔隙與提升製造良率係為為本發明努力研究之目標。
因此,有必要提供一種新穎且具有進步性之玻璃螢光體薄片之製造方法,以解決上述之問題。
本發明之主要目的在於提供一種玻璃螢光體薄片之製造方
法,係於混合製程中加入黏結介質,使混合體容易被塑造,增加混合均勻效果,再透過壓錠製程有效減少孔隙,於製造中降低燒結收縮率、強化結構並改善楊氏模數(Young’s modulus),增加生產良率、減少製造成本之支出;另外,更可於燒結後同時進行退火加工之步驟,可避免脆化容易破裂、同時亦可使微裂痕修復再癒合,進一步地提升良率。
為達成上述目的,本發明提供一種玻璃螢光體薄片之製造方
法,其包含以下步驟:取玻璃粉、螢光粉及一黏結介質混合以形成一混合體,其中先將該玻璃粉與該螢光粉互相混合後,再將該玻璃粉及該螢光粉與該黏結介質互相混合;壓錠該混合體以形成一錠體;燒結該錠體以形成一玻璃螢光體;切割該玻璃螢光體以形成至少一薄片體。
S11~S14‧‧‧步驟
10‧‧‧玻璃粉
20‧‧‧螢光粉
21‧‧‧混合粉體
30‧‧‧黏結介質
40‧‧‧混合體
50‧‧‧錠體
60‧‧‧玻璃螢光體
70‧‧‧薄片體
80‧‧‧氧化鋁粉
圖1為本發明一較佳實施例之方塊流程示意圖。
圖2為本發明一較佳實施例之另一方塊流程示意圖。
圖3為本發明一較佳實施例之溫度示意圖。
圖4為本發明另一實施例之溫度示意圖。
以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣,然並非用以限制本發明所欲保護之範疇,合先敘明。
請參考圖1至圖3,其顯示本發明之一較佳實施例,本發明
之一種玻璃螢光體薄片之製造方法,其包含有以下步驟:步驟S11:取玻璃粉10、螢光粉20及一黏結介質30混合以形成一混合體40;步驟S12:壓錠該混合體40以形成一錠體50;步驟S13:燒結該錠體50以形成一玻璃螢光體60;步驟S14:切割該玻璃螢光體60以形成至少一薄片體70。
該玻璃粉10例如包含矽酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽或碲酸鹽等
粉末材料,該玻璃粉10之粒徑介於100奈米至100000奈米之間,更仔細地說,該玻璃粉10可透過震動研磨設備進行粒徑之研磨以使該玻璃粉10之粒徑達到需求之尺寸,更進一步地,研磨後之該玻璃粉10再透過篩選設備(例如具有預定孔徑之篩網)進行粒徑之篩選,可得到尺寸更精準且大小更均勻之該玻璃粉10。該螢光粉20例如可包含釔鋁石榴石粉(YAG)、氮化物(Nitride)或矽酸鹽(Silicate)等粉末材料,該螢光粉20之粒徑介於100奈米至100000奈米之間,該螢光粉20同樣可透過上述之方式研磨與篩選該螢光粉20之粒徑。
於本實施例中,首先先進行該玻璃粉10與該螢光粉20之混
合,更仔細地說,係依一重量比例取該玻璃粉10與該螢光粉20,且該螢光粉20與該玻璃粉10其中一者之含量係佔該螢光粉20與該玻璃粉10之總體積的1%至99%,其餘含量係為另一者。將該玻璃粉10與該螢光粉20互相混合時,該玻璃粉10與該螢光粉20可例如透過攪拌設備攪拌混合,使該玻璃粉10與該螢光粉20可更均勻地互相混合,此外該玻璃粉10與該螢光粉20彼此間具有愈相近之粒徑亦可使該玻璃粉10與該螢光粉20產生更佳之混合效果。另外,將該玻璃粉10與該螢光粉20互相混合時,可同時加入氧
化鋁粉80與該玻璃粉10及該螢光粉20互相混合,該螢光粉20、該玻璃粉10與該氧化鋁粉80之重量比例係可例如為10:85:5,或者該氧化鋁粉80係可佔該混合體40之總體積之5%至7%。
該玻璃粉10與該螢光粉20混合形成一混合粉體21後,再
將該混合粉體21與該黏結介質30互相混合以形成該混合體40,該黏結介質30係可為一可揮發的液體黏結介質,該黏結介質30可以是由複數種材料(該等材料例如為有機的或無機的)混合製成,該等材料例如包含有高分子樹酯、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯等,該黏結介質30另可包含有蠟或植物油且可供改善該等材料不易脫脂等問題,增加粉末之該混合粉體21之濕潤性與流動性,值得一提的是,該黏結介質30係具有黏滯性可使該混合體40具有流動性、可塑造性與保型性,而使該混合體40可方便地被塑造形成一預定形狀,例如可依照需求塑造形成圓形、方形等規則或不規則之形狀。
此外,該黏結介質30亦可增加該玻璃粉10與該螢光粉20間粉末之混合效果,更仔細地說,該黏結介質30係可維持該玻璃粉10與該螢光粉20混合後之混合狀態,可維持該混合體40之均勻性,並可填滿該玻璃粉10與該螢光粉20彼此間之間隙,減少該混合體40混合後具有之空氣含量。
該混合體40例如可透過一壓錠設備壓錠成型,舉例而言,
該壓錠設備例如可包含一壓錠模具,該混合體40可填充至該壓錠模具中,並且透過對該壓錠模具施加壓力之方式可壓錠該混合體40以形成一錠體50,壓錠該混合體40之壓力係介於10kg/m2至5Mkg/m2之間,並可依照該錠體50之成型條件(例如該錠體之成型密度或楊氏模數等)控制壓錠該混合體40之壓力值。此外,於壓錠過程中,該混合體40具有之空氣含量係可被
擠壓排出而更進一步地減少,該壓錠模具可具有一預定空間以供填充定量之該混合體40,可方便地定量生產與製造。
將該錠體50進行燒結以形成一玻璃螢光體60,並且該錠體
50係燒結至一燒結溫度,舉例而言,該燒結溫度係介於350℃至1000℃之間,更進一步地說,該黏結介質30係於該錠體50之燒結過程中同時揮發,舉例而言,該黏結介質30具有一小於該燒結溫度之揮發溫度,該錠體50係於加熱過程中首先達到該黏結介質30之揮發溫度,該揮發溫度例如介於100℃至150℃之間,接著該錠體50繼續加熱至該燒結溫度(如圖3所示),並且使該玻璃螢光體60燒結成型,使該玻璃螢光體60具有較少之氣孔與較強之結構強度,更進一步地說,該錠體50在燒結過程中其硬度與強度逐漸增高並且其結構逐漸壓實緊密,當該黏結介質30揮發後該錠體50形成具有高緻密性之結構。請配合參考圖4,若未混合有該黏結介質30之錠體之燒結升溫過程中,係未包含有揮發溫度而直接升溫至燒結溫度。值得一提的是,該黏結介質30係可提升該錠體50燒結形成該玻璃螢光體60之良率,更仔細地說,該錠體50係配合使用該黏結介質30進行壓錠係可有效減少該錠體50內部之孔隙(如上述說明),使該玻璃螢光體60於成型時不產生破壞、增加生產良率,減少製造成本之支出。另外,該氧化鋁粉80係可供緩和與減少該玻璃粉10與該螢光粉20於燒結過程中產生之體積的熱膨脹(中和熱膨脹係數),進一步地避免該玻璃螢光體60因體積膨脹造成破裂。該玻璃螢光體60於燒結後同時進行退火加工之步驟,退火加工之條件例如可設定介於300℃至500℃之間,使該玻璃螢光體60可避免脆化而容易破裂(例如可避免於切割時斷裂),更進一步地說,該玻璃螢光體60
於退火加工同時亦可使尺寸較小之微裂痕進行修復再癒合,亦可進一步地提升良率。
於本實施例中,當取該螢光粉20與該玻璃粉10之重量比例
為10:90、並加入該黏結介質30時,該黏結介質30係可為該混合體40之總體積之30%至50%,以使該混合體40可產生最佳之混合效果,並進一步地使用例如較佳之20000kg/m2之壓力壓錠該混合體以形成該錠體50,該錠體50係可相較該混合體40減少30%至80%之氣泡含量,可使該錠體50於燒結時減少體積之收縮,此外,該玻璃螢光體60可具有緻密與高強度之結構而改善其楊氏模數與熱膨脹係數,其楊氏模數例如介於71GPa至75GPa之間,或者該玻璃螢光體60之成型密度例如介於0.001g/mm3至0.004g/mm3。
於實際使用中,該玻璃螢光體60係可供切割以形成至少一薄片體70,更進一步地說,係可透過線切割(單/複線)設備切割該玻璃螢光體60,並且另可透過研磨該薄片體70更進一步地對該薄片體70進行拋光以獲得更佳之表面粗糙度,該薄片體70之厚度係可研磨至介於0.1mm至5mm之間,該薄片體70例如可應用於光學設備中用來轉換波長或過濾等功效。
綜上,本發明之一種玻璃螢光體薄片之製造方法,係於混合
製程中加入黏結介質,使混合體容易被塑造,增加混合均勻效果,再透過壓錠有效減少孔隙,於製造中降低燒結收縮率、強化結構並改善楊氏模數,增加生產良率、減少製造成本之支出。
另外,更可於燒結後同時進行退火加工之步驟,可避免脆化容易破裂、同時亦可使微裂痕進行修復再癒合,進一步地提升良率。
綜上所述,本發明之整體結構設計、實用性及效益上,確實
是完全符合產業上發展所需,且所揭露之結構發明亦是具有前所未有的創新構造,所以其具有「新穎性」應無疑慮,又本發明可較之習知結構更具功效之增進,因此亦具有「進步性」,其完全符合我國專利法有關發明專利之申請要件的規定,乃依法提起專利申請,並敬請 鈞局早日審查,並給予肯定。
10‧‧‧玻璃粉
20‧‧‧螢光粉
21‧‧‧混合粉體
30‧‧‧黏結介質
40‧‧‧混合體
50‧‧‧錠體
60‧‧‧玻璃螢光體
70‧‧‧薄片體
80‧‧‧氧化鋁粉
Claims (14)
- 一種玻璃螢光體薄片之製造方法,其包含以下步驟:取玻璃粉、螢光粉及一黏結介質混合以形成一混合體,其中先將該玻璃粉與該螢光粉互相混合後,再將該玻璃粉及該螢光粉與該黏結介質互相混合;壓錠該混合體以形成一錠體;燒結該錠體以形成一玻璃螢光體;切割該玻璃螢光體以形成至少一薄片體;其中,該黏結介質係為該混合體之總體積之30%至50%,該黏結介質係具有黏滯性可使該混合體具有流動性;其中,該玻璃螢光體於燒結後同時進行退火加工之步驟,退火加工之條件介於300℃至500℃之間。
- 如請求項1所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,另包含有一燒結溫度,該錠體係燒結至該燒結溫度,該燒結溫度係介於350℃至1000℃之間。
- 如請求項2所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,其中該黏結介質係為一可揮發的液體黏結介質,該黏結介質具有一揮發溫度,該揮發溫度係小於該燒結溫度。
- 如請求項1所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,其中該黏結介質包含有高分子樹酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、蠟或植物油。
- 如請求項1所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,其中該螢光粉與該玻璃粉其中一者之含量係佔該螢光粉與該玻璃粉之總體積的1%至99%,其 餘含量係為另一者。
- 如請求項1所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,其中該螢光粉與該玻璃粉之重量比例係為10:90。
- 如請求項1所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,其中壓錠該混合體之壓力係介於10kg/m2至5Mkg/m2之間。
- 如請求項7所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,其中壓錠該混合體之壓力係為20000kg/m2。
- 如請求項1所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,其中該玻璃螢光體具有一楊氏模數,該楊氏模數係介於71GPa至75GPa之間。
- 如請求項1所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,其中該玻璃螢光體具有一成型密度,該成型密度係介於0.001g/mm3至0.004g/mm3之間。
- 如請求項1所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,另包括一研磨該薄片體之步驟,該薄片體之厚度係研磨至介於0.1mm至5mm之間。
- 如請求項1所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,其中該螢光粉係包含釔鋁石榴石粉(YAG)、氮化物(Nitride)或矽酸鹽(Silicate)。
- 如請求項1所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,其中該玻璃粉係包含矽酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽或碲酸鹽。
- 如請求項1所述的玻璃螢光體薄片之製造方法,其中將該玻璃粉與該螢光粉互相混合時,同時加入氧化鋁粉與該玻璃粉及該螢光粉互相混合。
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