專利名稱：制造發(fā)光二極管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造包括光學(xué)元件的發(fā)光二極管(LED)的方法，該方法包括提供可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物，所述復(fù)合物的折射率為大于I. 61至I. 7，該復(fù)合物在室溫和常壓條件下是液態(tài)的；提供半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯(diode die)，該二極管管芯具有一個(gè)面，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯通過(guò)所述面發(fā)光；使得所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯與所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物接觸；以及，使得所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物固化，形成光學(xué)元件；所述光學(xué)元件的至少一部分與所述面相鄰。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)裝置通常包括被光學(xué)透明的熱穩(wěn)定材料包封的LED管芯。所述包封材料通常用于實(shí)現(xiàn)以下三種功能中的至少一種，即(I)幫助將發(fā)光二極管結(jié)合入裝置中；(2)為發(fā)光二極管脆弱的配線提供保護(hù)；(3)在高折射率的管芯和低折射率的空氣之間 作為折射中間介質(zhì)。在一些LED裝置中，將預(yù)先形成的塑料透鏡或玻璃透鏡固定或者粘合在其中安裝有LED管芯的封裝上。然后將可固化液體密封劑材料注入所述LED管芯和塑料透鏡(或者玻璃透鏡)之間的空腔之內(nèi)，然后進(jìn)行固化，從而完全密封所述LED管芯。因此，人們選擇高折射率聚合物作為透鏡和密封劑材料，用于發(fā)光二極管裝置應(yīng)用。例如，在制造LED裝置的時(shí)候，制造商需要在幾萬(wàn)小時(shí)的操作過(guò)程中在可見(jiàn)光區(qū)域具有高透射率、高折射率(即折射率約等于或高于1.60)和極佳熱穩(wěn)定性的光學(xué)聚合物。通過(guò)使用高折射率材料可以在相同的驅(qū)動(dòng)電流之下顯著改進(jìn)從LED管芯的光提取效率，由此使得LED裝置更為節(jié)能。另外，LED裝置工業(yè)使用液態(tài)預(yù)聚物，在將大部分裝置已經(jīng)組裝之后，使得所述液態(tài)預(yù)聚物原位固化。因此，所述固化的聚合物體系必須表現(xiàn)出很小的收縮，必須能夠在不會(huì)對(duì)組裝的裝置造成破壞的條件下發(fā)生固化。通常用來(lái)對(duì)LED管芯進(jìn)行包封的材料包括環(huán)氧樹(shù)脂和硅酮。常規(guī)的環(huán)氧樹(shù)脂在長(zhǎng)時(shí)間受到紫外光輻照或者經(jīng)歷升高溫度的加熱條件的時(shí)候，會(huì)表現(xiàn)出很差的光穩(wěn)定性(也即是說(shuō)，它們?nèi)菀纂S著時(shí)間推移而變黃)。這種變黃會(huì)導(dǎo)致隨著時(shí)間推移，從LED裝置輸出的光減少。另一方面，常規(guī)的硅酮具有高得多的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性。因此，硅酮正在成為L(zhǎng)ED裝置的主要密封劑。但是，常規(guī)的硅酮密封劑的折射率范圍在I. 41-1. 57 (在550納米檢測(cè))。另外，已經(jīng)證明很難在不降低其他關(guān)鍵性能(例如非固化狀態(tài)下的流動(dòng)性)的前提下獲得約高于I. 6的折射率(在550納米測(cè)得)。Conner等人在美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)第2009/0039313號(hào)中公開(kāi)了一組液態(tài)預(yù)聚物。Conner等公開(kāi)了一種(硫代)苯氧基苯基苯基娃燒組合物，該組合物包含式I所示的(硫代)苯氧基苯基苯基硅烷Ph2-Q-Ph1-Si (Ph3) (OR) 2 (I)式中=Ph1是苯環(huán)，包括Ph2-Q_、一Si(Ph3) (OR)2和四個(gè)氫原子作為取代基；Ph2_Q是(硫代)苯氧基，其中Ph2是苯基，Q選自氧原子、硫原子、以及它們的組合；Ph2-Q位于Ph1苯環(huán)上與Si原子為鄰位、間位或?qū)ξ魂P(guān)系的一個(gè)位置；Ph3是苯基；R獨(dú)立地選自氫原子，C1,烴基，及其組合；所述C1,烴基獨(dú)立地選自直鏈、支鏈或環(huán)狀的C1,烷基；苯基；取代的苯基；芳基烷基；及其組合。隨著半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)管芯在以下所示的各類應(yīng)用中的比重日益增加，例如固態(tài)照明、航空照明、車輛照明(例如剎車燈、轉(zhuǎn)向信號(hào)燈和方向燈)以及交通燈；人們始終需要改進(jìn)的制造方法，具體來(lái)說(shuō)，需要大規(guī)模生產(chǎn)方法。因此，人們?cè)絹?lái)越多地需要使用在線模塑工藝，將可固化液態(tài)密封劑材料直接模塑在LED管芯之上。在這些在線模塑工藝中，將可固化液態(tài)密封劑材料注入或者裝入包括LED管芯的模具腔內(nèi)(或者注入或裝入浸沒(méi)LED管芯的模具腔內(nèi))，然后使得所述密封劑材料固化，所述密封劑材料包封所述LED管芯，同時(shí)形成透鏡，所述透鏡用來(lái)控制從LED管芯發(fā)射的光的形狀。通過(guò)所述在線模塑工藝，省去了預(yù)先制造透鏡并將透鏡組裝入LED裝置的步驟。因此，所述在線模塑工藝可以更廉價(jià)地大規(guī)模制造LED裝置。Basin等人在美國(guó)專利第7，344，902號(hào)中公開(kāi)了一種在線模塑工藝。Basin等人公開(kāi)了一種外覆模塑(over molding)工藝，在此工藝中，安裝在支承結(jié)構(gòu)上的一個(gè)或多個(gè) LED管芯加以取向，同時(shí)使得包括與LED管芯位置對(duì)應(yīng)的缺口的模具位于支承結(jié)構(gòu)之上；用液態(tài)光學(xué)透明材料填充所述模具內(nèi)的缺口，所述液態(tài)光學(xué)透明的材料固化時(shí)形成硬化的透鏡材料。Basin等人還公開(kāi)了使得所述模具和LED管芯支承結(jié)構(gòu)互相接觸，使得每個(gè)LED管芯在所述液態(tài)透鏡材料中處于相關(guān)的缺口之內(nèi)。但是，人們?nèi)匀恍枰褂镁哂懈哒凵渎省⒘己玫臒岱€(wěn)定性、透光性、并且在非固化狀態(tài)下呈液態(tài)(不需要加入短效溶劑)的液態(tài)可固化材料制造半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)管芯的改進(jìn)方法，該方法有利于半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)管芯的大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種制造包括光學(xué)元件的發(fā)光二極管(LED)的方法，該方法包括提供可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物，該步驟包括以下(a)-(g) : (a)在質(zhì)子惰性溶劑中合并組分(i)-(iv) : (i)化學(xué)式為R1(R2)Si(OR6)2的D單元;(ii)化學(xué)式為R3Si(OR7)JA T單元；(iii)任選的，化學(xué)式為R43SiOR8的M單元；以及，(iv)任選的化學(xué)式為Si (OR9)4的Q單元；其中R1和R3各自獨(dú)立地選自C6_1(l芳基和C7_2(l烷基芳基；其中各個(gè)R2是苯氧基苯基；各個(gè)R4獨(dú)立地選自C1,烷基，C7_10芳基烷基，C7_10烷基芳基和C6,芳基；R6, R7, R8和R9各自獨(dú)立地選自氫原子、C1,烷基，C7,芳基烷基，C7_1(l烷基芳基和C6,芳基；(b)向(a)的合并物加入處于水和醇的可混溶性混合物中的酸，形成反應(yīng)混合物；(c)使得所述反應(yīng)混合物發(fā)生反應(yīng)；(d)向(c)的反應(yīng)過(guò)的反應(yīng)混合物中加入處于質(zhì)子惰性溶劑中的有機(jī)鈦酸酯；(e)向(d)的產(chǎn)物中加入水；(f)對(duì)(e)的產(chǎn)物進(jìn)行加熱，使其發(fā)生反應(yīng)；和，(g)對(duì)(f)的產(chǎn)物進(jìn)行純化，從而提供可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物；所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物的折射率為大于I. 61至I. 7，所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物在室溫和常壓條件下呈液態(tài)；提供具有一個(gè)面的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯通過(guò)所述面發(fā)光；使所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯與可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物接觸；以及，使所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物固化，形成光學(xué)元件；所述光學(xué)元件的至少一部分與所述面相鄰。本發(fā)明還提供了一種制造包括光學(xué)元件的發(fā)光二極管(LED)的方法，該方法包括提供可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物，該步驟包括以下(a)-(g) : (a)在質(zhì)子惰性溶劑中合并組分(i)-(iv) : (i)化學(xué)式為R1(R2)Si(OR6)2的D單元;(ii)化學(xué)式為R3Si (0R7)3的T單元；(iii)任選的，化學(xué)式為R43SiOR8的M單元；以及，(iv)任選的化學(xué)式為Si (OR9)4的Q單元；其中R1和R3各自獨(dú)立地選自C6_1(l芳基和C7_2(l烷基芳基；其中各個(gè)R2是苯氧基苯基；各個(gè)R4獨(dú)立地選自C1,烷基，C7_10芳基烷基，C7_10烷基芳基和C6,芳基；R6, R7, R8和R9各自獨(dú)立地選自氫原子、C1,烷基，C7,芳基烷基，C7_1(l烷基芳基和C6,芳基；(b)向(a)的合并物加入處于水和醇的可混溶性混合物中的酸，形成反應(yīng)混合物；(c)使得所述反應(yīng)混合物發(fā)生反應(yīng)；(d)向(c)的反應(yīng)過(guò)的反應(yīng)混合物中加入處于質(zhì)子惰性溶劑中的有機(jī)鈦酸酯；(e)向(d)的產(chǎn)物中加入水；(f)對(duì)(e)的產(chǎn)物進(jìn)行加熱，使其發(fā)生反應(yīng)；(g)對(duì)
(f)的產(chǎn)物進(jìn)行純化，從而提供可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物；所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物的折射率為大于I. 61至I. 7，所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物在室溫和常壓條件下呈液態(tài)；提供具有一個(gè)面的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯通過(guò)所述面發(fā)光；提供具有空腔的模具；用所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物填充所述空腔；使所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯在所述空腔內(nèi)與可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2 復(fù)合物接觸；使所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物固化，形成光學(xué)元件；所述光學(xué)元件包封所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯。本發(fā)明還提供了一種制造包括光學(xué)元件的發(fā)光二極管(LED)的方法，該方法包括提供可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物，該步驟包括以下(a)-(g) : (a)在質(zhì)子惰性溶劑中合并組分(i)-(iv) : (i)化學(xué)式為R1(R2)Si(OR6)2的D單元;(ii)化學(xué)式為R3Si (0R7)3的T單元；(iii)任選的，化學(xué)式為R43SiOR8的M單元；以及，(iv)任選的化學(xué)式為Si (OR9)4的Q單元；其中R1和R3各自獨(dú)立地選自C6_1(l芳基和C7_2(l烷基芳基；其中各個(gè)R2是苯氧基苯基；各個(gè)R4獨(dú)立地選自C1,烷基，C7_10芳基烷基，C7_10烷基芳基和C6,芳基；R6, R7, R8和R9各自獨(dú)立地選自氫原子、C1,烷基，C7,芳基烷基，C7_1(l烷基芳基和C6,芳基；(b)向(a)的合并物加入處于水和醇的可混溶性混合物中的酸，形成反應(yīng)混合物；(c)使得所述反應(yīng)混合物發(fā)生反應(yīng)；(d)向(c)的反應(yīng)過(guò)的反應(yīng)混合物中加入處于質(zhì)子惰性溶劑中的有機(jī)鈦酸酯；(e)向(d)的產(chǎn)物中加入水；(f)對(duì)(e)的產(chǎn)物進(jìn)行加熱，使其發(fā)生反應(yīng)；和，(g)對(duì)(f)的產(chǎn)物進(jìn)行純化，從而提供可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物；所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物的折射率為大于I. 61至I. 7，所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物在室溫和常壓條件下呈液態(tài)；提供具有一個(gè)面的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯通過(guò)所述面發(fā)光；提供具有空腔的模具；用所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物填充所述空腔；使所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯在所述空腔內(nèi)與可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物接觸，其中，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯浸泡在所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物中；以及，使所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物固化，形成光學(xué)元件，所述光學(xué)元件包封所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯。本發(fā)明提供了一種制造包括光學(xué)元件的發(fā)光二極管(LED)的方法，該方法包括提供可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物，該步驟包括以下(a)-(g) : (a)在質(zhì)子惰性溶劑中合并組分(i)-(iv) : (i)化學(xué)式為R1(R2)Si(OR6)2的D單元;(ii)化學(xué)式為R3Si(OR7)JA T單元；(iii)任選的，化學(xué)式為R43SiOR8的M單元；以及，(iv)任選的化學(xué)式為Si (OR9)4的Q單元；其中R1和R3各自獨(dú)立地選自C6_1(l芳基和C7_2(l烷基芳基；其中各個(gè)R2是苯氧基苯基；各個(gè)R4獨(dú)立地選自C1,烷基，C7_10芳基烷基，C7_10烷基芳基和C6,芳基；R6, R7, R8和R9各自獨(dú)立地選自氫原子、C1,烷基，C7,芳基烷基，C7_1(l烷基芳基和C6,芳基；(b)向(a)的合并物加入處于水和醇的可混溶性混合物中的酸，形成反應(yīng)混合物；(c)使得所述反應(yīng)混合物發(fā)生反應(yīng)；(d)向(c)的反應(yīng)過(guò)的反應(yīng)混合物中加入處于質(zhì)子惰性溶劑中的有機(jī)鈦酸酯；(e)向(d)的產(chǎn)物中加入水；(f)對(duì)(e)的產(chǎn)物進(jìn)行加熱，使其發(fā)生反應(yīng)；和，(g)對(duì)(f)的產(chǎn)物進(jìn)行純化，從而提供可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物；所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物的折射率為大于1.61至I. 7，所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物在室溫和常壓條件下呈液態(tài)；提供具有一個(gè)面的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯通過(guò)所述面發(fā)光；提供具有空腔的模具；將所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯設(shè)置在所述空腔中；將所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物注入所述空腔；使所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯在所述空腔內(nèi)與可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物接觸，其中，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯浸泡在所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物中；使所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物固化，形成光學(xué)元件；所述光學(xué)元件包封所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯。本發(fā)明提供了一種制造包括光學(xué)元件的發(fā)光二極管(LED)的方法，該方法包括提供可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物，該步驟包括以下(a)-(g) : (a)在質(zhì)子惰性溶劑中 合并組分(i)-(iv) : (i)化學(xué)式為R1(R2)Si(OR6)2的D單元;(ii)化學(xué)式為R3Si(OR7)JA T單元；(iii)任選的，化學(xué)式為R43SiOR8的M單元；以及，(iv)任選的化學(xué)式為Si (OR9)4的Q單元；其中R1和R3各自獨(dú)立地選自C6_1(l芳基和C7_2(l烷基芳基；其中各個(gè)R2是苯氧基苯基；各個(gè)R4獨(dú)立地選自C1,烷基，C7_10芳基烷基，C7_10烷基芳基和C6,芳基；R6, R7, R8和R9各自獨(dú)立地選自氫原子、C1,烷基，C7,芳基烷基，C7_1(l烷基芳基和C6,芳基；(b)向(a)的合并物加入處于水和醇的可混溶性混合物中的酸，形成反應(yīng)混合物；(c)使得所述反應(yīng)混合物發(fā)生反應(yīng)；(d)向(c)的反應(yīng)過(guò)的反應(yīng)混合物中加入處于質(zhì)子惰性溶劑中的有機(jī)鈦酸酯；(e)向(d)的產(chǎn)物中加入水；(f)對(duì)(e)的產(chǎn)物進(jìn)行加熱，使其發(fā)生反應(yīng)；和，(g)對(duì)(f)的產(chǎn)物進(jìn)行純化，從而提供可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物；所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物的折射率為大于1.61至I. 7，所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物在室溫和常壓條件下呈液態(tài)；提供具有一個(gè)面的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯通過(guò)所述面發(fā)光；提供具有空腔的模具；將所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯設(shè)置在所述空腔中；將所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物注入所述空腔；使所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯在所述空腔內(nèi)與可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物接觸，其中，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯浸泡在所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物中；使所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物固化，形成光學(xué)元件；所述光學(xué)元件包封所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯；提供組元透鏡(component len);將所述組元透鏡與所述光學(xué)元件連接。本發(fā)明提供了一種制造包括光學(xué)元件的發(fā)光二極管(LED)的方法，該方法包括提供可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物，該步驟包括以下(a)-(g) : (a)在質(zhì)子惰性溶劑中合并組分(i)-(iv) : (i)化學(xué)式為R1(R2)Si(OR6)2的D單元;(ii)化學(xué)式為R3Si(OR7)JA T單元；(iii)任選的，化學(xué)式為R43SiOR8的M單元；以及，(iv)任選的化學(xué)式為Si (OR9)4的Q單元；其中R1和R3各自獨(dú)立地選自C6_1(l芳基和C7_2(l烷基芳基；其中各個(gè)R2是苯氧基苯基；各個(gè)R4獨(dú)立地選自C1,烷基，C7_10芳基烷基，C7_10烷基芳基和C6,芳基；R6, R7, R8和R9各自獨(dú)立地選自氫原子、C1,烷基，C7,芳基烷基，C7_1(l烷基芳基和C6,芳基；(b)向(a)的合并物加入處于水和醇的可混溶性混合物中的酸，形成反應(yīng)混合物；(C)使得所述反應(yīng)混合物發(fā)生反應(yīng)；(d)向(C)的反應(yīng)過(guò)的反應(yīng)混合物中加入處于質(zhì)子惰性溶劑中的有機(jī)鈦酸酯；(e)向(d)的產(chǎn)物中加入水；(f)對(duì)(e)的產(chǎn)物進(jìn)行加熱，使其發(fā)生反應(yīng)；和，(g)對(duì)(f)的產(chǎn)物進(jìn)行純化，從而提供可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物；所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物的折射率為大于1.61至I. 7，所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物在室溫和常壓條件下呈液態(tài)；提供支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)包括多個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯，每個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯具有一個(gè)面，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯通過(guò)所述面發(fā)光；提供具有至少一個(gè)空腔的模具；用所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物填充所述至少一個(gè)空腔；對(duì)所述支承結(jié)構(gòu)和所述模具進(jìn)行取向，使得所述多個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯各自都至少部分地浸泡在包含于所述至少一個(gè)空腔中的所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物中；使所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物固化，形成光學(xué)元件，所述光學(xué)元件包封所述多個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯；至少一個(gè)所述光學(xué)元件的至少一部分與各個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的面相鄰。
具體實(shí)施方式

本發(fā)明所述的制造包括光學(xué)元件的發(fā)光二極管(LED)的方法能夠促進(jìn)包括多個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的簇(manifold)的制造，后者用于例如汽車頭燈組合件以及顯示器。本發(fā)明的制造包括光學(xué)元件的發(fā)光二極管(LED)的方法還促進(jìn)了單獨(dú)的半導(dǎo)體發(fā)光二極管的大規(guī)模生產(chǎn)。也即是說(shuō)，在可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物固化的時(shí)候，可以將模具與組合件分離，可以將基材之上的被固化的可固化聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物包封的多個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯切割成多個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯或者包括多個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的多個(gè)簇。本發(fā)明的制造包括光學(xué)元件的發(fā)光二極管(LED)的方法設(shè)計(jì)用來(lái)促進(jìn)使用封閉模具制造半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)的過(guò)程，其中，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯至少部分地包覆在固化的可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物中，該復(fù)合物部分地通過(guò)高TiO2加入量(320摩爾％，以固體總量計(jì))表現(xiàn)出驚人的高折射率(>1.61)，并且在室溫常壓的條件下，在加入很少(〈4重量％，優(yōu)選< 2. 5重量％ )或者不加入短效溶劑的情況下(即在凈相情況下)保持液態(tài)。這一點(diǎn)之所以重要是因?yàn)槿绻尤攵绦軇┎牧?，?huì)導(dǎo)致在固化過(guò)程中發(fā)生氣體排放以及不利的形成氣泡的現(xiàn)象。所述形成氣泡的現(xiàn)象通常會(huì)使得形成的半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)的性能性質(zhì)發(fā)生不利的降低。在本發(fā)明的制造發(fā)光二極管(LED)的方法中使用的可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物可以通過(guò)公知的方法進(jìn)行固化。較佳的是，所述可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物可以熱致固化(優(yōu)選在100-200°c加熱10-120分鐘而熱致固化)。在本發(fā)明的制造發(fā)光二極管(LED)的方法中使用的可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物包含以下組分(優(yōu)選主要由以下組分組成)聚硅氧烷預(yù)聚物，該預(yù)聚物中包括1102區(qū)域(domain)，通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)測(cè)得所述TiO2區(qū)域的平均區(qū)域尺寸小于5納米(優(yōu)選< 3納米)；所述聚硅氧烷預(yù)聚物具有以下平均組成式 (R43SiOl72) a (R1 (R2) SiO272) b (R3SiO372) c (R5xZySiO(4_x_y)/2) d式中R1和R3各自獨(dú)立地選自C6_1(l芳基和C7_2(l烷基芳基(優(yōu)選R1和R3均為苯基)；R2各自是苯氧基苯基，其中所述苯氧基苯基與硅結(jié)合形成三種不同的異構(gòu)體中的至少一種，所述三種異構(gòu)體表示鄰-苯氧基苯基硅烷基團(tuán)，間-苯氧基苯基硅烷基團(tuán)，或者對(duì)-苯氧基苯基硅烷基團(tuán)；式中R4各自獨(dú)立地選自C1,烷基，C7,芳基烷基，C7,烷基芳基和C6,芳基(優(yōu)選是Ci_5烷基，C7,芳基烷基，C7_10烷基芳基和苯基；更優(yōu)選是CV5烷基和苯基；最優(yōu)選是甲基和苯基)；式中R5各自獨(dú)立地選自C1,烷基，C7_1(l芳基烷基，C7_1Q烷基芳基，C6,芳基和苯氧基苯基(優(yōu)選是Ci_5烷基，C7,芳基烷基，c7_10烷基芳基，苯基和苯氧基苯基；更優(yōu)選是Ci_5烷基，苯基和苯氧基苯基；最優(yōu)選是甲基，苯基和苯氧基苯基)；式中Z各自獨(dú)立地選自羥基和C1,烷氧基(優(yōu)選是羥基和Cu烷氧基，更優(yōu)選是羥基和Cu烷氧基)；式中O彡a彡O. 005; O. 8495 ^ b ^ O. 9995 (優(yōu)選O. 9彡b彡O. 9995，更優(yōu)選O. 9彡b彡O. 9992，最優(yōu)選O. 95彡b彡O. 9992);式中O. 0005彡c彡O. 10(優(yōu)選O. 0008彡c彡O. 10，更優(yōu)選O. 001彡c彡O. 06，最優(yōu)選O. 001彡c彡O. 02);式中0〈d ^ O. 15(優(yōu)選 0〈d ( O. 099,更優(yōu)選 0〈d ( O. 04,最優(yōu)選 O. 0005 ^ d ^ O. 02);所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物包含20-60摩爾％的TiO2 (以固體總量為基準(zhǔn)計(jì))(優(yōu)選 20-58摩爾％，更優(yōu)選30-58摩爾％，最優(yōu)選50-58摩爾％) ; x各自獨(dú)立地選自0，I和2 (也即是說(shuō)，對(duì)于預(yù)聚物中包含的各個(gè)R5xZySiO(4_x_y)/2基團(tuán)，X可以是相同的或者不同的)；y各自獨(dú)立地選自1，2和3(即對(duì)于預(yù)聚物中包含的各個(gè)R5xZySiO(4_x_y)/2基團(tuán)，y可以是相同的或者不同的)；式中a+b+c+d=l;所述可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物在室溫和常壓條件下為液態(tài)。較佳的是，用于本發(fā)明方法的可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物的折射率為大于I. 61至I. 7,更優(yōu)選為I. 63-1. 66,最優(yōu)選為I. 64-1. 66。較佳的是,用于本發(fā)明方法的可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物在實(shí)施例所示的條件下測(cè)得的粘度〈600，000帕 秒，更優(yōu)選為4-100，000帕·秒，最優(yōu)選為4-20，000帕·秒。較佳的是，用于本發(fā)明的方法的可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物在任選加入催化劑的情況下可以熱致固化。(f)中形成可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物的過(guò)程還會(huì)導(dǎo)致形成副產(chǎn)物，例如乙醇、甲醇、異丙醇和水。優(yōu)選從(g)中的可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物中除去這些副產(chǎn)物。較佳的是，通過(guò)蒸餾和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)中的至少一種，從(g)的可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物中除去這些副產(chǎn)物。任選的，可以使用萃取溶劑輔助除去這些副產(chǎn)物。萃取溶劑的例子包括C5_12直鏈、支鏈和環(huán)狀烷烴(例如己烷、庚烷和環(huán)己烷)；醚(例如四氫呋喃，二噁燒，乙二醇二醚醚(ethylene glycol diether ether)和乙二醇二甲基醚)；酮(例如甲基異丁基酮，甲基乙基酮和環(huán)己酮)；酯(例如乙酸丁酯，乳酸乙酯和丙二醇甲基醚乙酸酯)；鹵代溶劑(例如三氯乙烷，溴代苯和氯苯)；硅酮溶劑(例如八甲基環(huán)四硅氧烷和十甲基環(huán)五硅氧烷)；以及它們的組合。較佳的是，在本發(fā)明的制造發(fā)光二極管(LED)的方法中用來(lái)制備可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物的D單元具有以下結(jié)構(gòu)式
“ Γ I
I Jf T。-R6
式中各R6獨(dú)立地選自氫和Q_4烷基(更優(yōu)選其中各個(gè)R6是甲基)。較佳的是，在本發(fā)明的制造發(fā)光二極管(LED)的方法中用來(lái)制備可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物的T單元具有以下結(jié)構(gòu)式
權(quán)利要求
1.一種制造包括光學(xué)兀件的發(fā)光二極管(LED)的方法,該方法包括 提供可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物，該步驟包括以下(a)至(g): (a)在質(zhì)子惰性溶劑中合并以下⑴至(iv): ⑴化學(xué)式為R1 (R2) Si (OR6) 2的D單元; (ii)化學(xué)式為R3Si(OR7)3的T單元； (iii)任選的，化學(xué)式為R43SiOR8的M單元；以及， (iv)任選的，化學(xué)式為Si(OR9)4的Q單元； 式中R1和R3各自獨(dú)立地選自C6,芳基和C7_2(l烷基芳基；式中各R2是苯氧基苯基；各R4獨(dú)立地選自C1,烷基，C7_10芳基烷基，C7,烷基芳基和C6_1(l芳基；式中R6，R7, R8和R9各自獨(dú)立地選自氫原子，C1,烷基，C7,芳基烷基，C7,烷基芳基和C6,芳基；R6, R7, R8和R9各自獨(dú)立地選自氫原子，C1,烷基，C7,芳基烷基，C7_10烷基芳基和C6,芳基； (b)向(a)的合并物加入處于水和醇的可混溶性混合物中的酸，從而形成反應(yīng)混合物； (c)使所述反應(yīng)混合物發(fā)生反應(yīng)； (d)將處于質(zhì)子惰性溶劑中的有機(jī)鈦酸酯加入(c)的反應(yīng)后的反應(yīng)混合物中； (e)將水加入(d)的產(chǎn)物中； (f)對(duì)(e)的產(chǎn)物進(jìn)行加熱，使其反應(yīng)；以及， (g)對(duì)(f)的產(chǎn)物進(jìn)行純化，從而提供可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物； 所述可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物的折射率為大于I. 61至I. 7，其中所述可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物在室溫和常壓條件下呈液態(tài)； 提供具有一個(gè)面的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯通過(guò)所述面發(fā)光； 使得所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯與所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物接觸；以及， 使得所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物固化，形成光學(xué)元件； 所述光學(xué)元件的至少一部分與所述面相鄰。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在(a)中的所述質(zhì)子惰性溶劑中將84. 95-99. 95摩爾％的D單元；0. 05-10摩爾％的T單元；0_0. 5摩爾％的M單元；以及0-15摩爾％的Q單元合并。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，以固體總量為基準(zhǔn)計(jì)，所提供的可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物包含20-60摩爾％Ti02。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 提供具有空腔的模具； 用所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物填充所述空腔； 在所述空腔中使得所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯與所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物接觸；以及， 所述光學(xué)元件包封所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 提供組元透鏡；以及， 將所述組元透鏡與所述光學(xué)元件連接。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 提供具有空腔的模具； 將所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯設(shè)置在所述空腔之內(nèi)； 將所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物注入所述空腔； 使得所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物固化，形成光學(xué)元件； 所述光學(xué)元件包封所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 提供組元透鏡；以及， 將所述組元透鏡與所述光學(xué)元件連接。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 提供具有至少一個(gè)空腔的模具； 用所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物填充所述至少一個(gè)空腔； 所述提供半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的步驟包括提供支承結(jié)構(gòu)，所述支承結(jié)構(gòu)具有多個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯，每個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯具有一個(gè)面，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯通過(guò)所述面發(fā)光； 對(duì)所述支承結(jié)構(gòu)和所述模具取向，使得所述多個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯各自至少部分地浸泡在所述至少一個(gè)空腔中包含的可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物中； 使得所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物固化，形成至少一個(gè)光學(xué)元件；以及，所述至少一個(gè)光學(xué)元件的至少一部分與各個(gè)獨(dú)立的半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯的所述面相鄰。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)光學(xué)元件是透鏡。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述模具還包括多個(gè)進(jìn)料通道，所述進(jìn)料通道幫助將所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物注入所述至少一個(gè)空腔。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制造包括光學(xué)元件的發(fā)光二極管(LED)的方法，該方法包括:提供可固化的液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物，所述復(fù)合物的折射率為大于1.61至1.7，該復(fù)合物在室溫和常壓條件下是液態(tài)的;提供半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯，該二極管管芯具有一個(gè)面，所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯通過(guò)所述面發(fā)光;使得所述半導(dǎo)體發(fā)光二極管管芯與所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物接觸;以及，使得所述可固化液態(tài)聚硅氧烷/TiO2復(fù)合物固化，形成光學(xué)元件;所述光學(xué)元件的至少一部分與所述面相鄰。
文檔編號(hào)C08L83/04GK102790141SQ201210154860
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者G·卡納里昂, J·R·埃爾, P·J·鮑帕, W·周 申請(qǐng)人:羅門(mén)哈斯電子材料有限公司, 陶氏環(huán)球技術(shù)有限公司