纳米颗粒基无机粘合材料制造技术

提供一种用于制作发光装置的方法，包括：提供至少一个ＬＥＤ（１０）和至少一个光学元件（１３）；将粘合材料（１２）布置在所述至少一个ＬＥＤ的发光表面（１１）上和／或所述至少一个光学元件（１３）的表面上，该粘合材料（１２）包含分散于液体介质中的无机金属氧化物纳米颗粒的稳定溶胶；（ｃ）将所述至少一个光学元件（１３）置于所述至少一个ＬＥＤ（１０）的发光表面（１１）上，所述粘合材料（１２）位于其间，以形成至少一个组件；以及固化所述粘合材料以形成无机粘合。该粘合材料可以在对ＬＥＤ无害的温度固化，且所得到的粘合是光热稳定的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制作发光装置的方法及能够通过这些方法获得的 发光装置，并涉及使用金属氧化物纳米颗粒的稳定溶胶作为用于将光 学元件粘合到发光二极管的粘合材料前驱体。
技术介绍
发光二极管(LED)目前被考虑为用于若干不同照明应用的光源， 且预期发光二极管的使用在将来几年增长。发光二极管通常被包含在封装内，该封装容纳包含有源光产生层 的实际LED芯片以及布置于该LED芯片上的光提取光学系统。封装 的芯片和光学系统之间的光提取效率是LED面临的主要课题。在该上下文中，经典方法涉及使用初级(primary)提取光学系统， 例如，设于LED芯片上的光学球置(optical dome),该光学球置基于 其折射性质来提取光。这些光学球置的材料经常基于硅树脂和聚合物 (诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))。然而，这些光学球置具有受限 的光热稳定性，这限制了所使用的LED芯片的功率，并因此限制了发 光装置的流明功率。另一挑战在于，使光学系统在提升的温度下耐受高的光学功率， 因而使得通过使用在工作时散逸大量热量的高功率LED可以实现高流 明功率的光源。解决这个问题的方法是采用无机光学元件以用于从LED芯片提 取光。这些光学元件的材料例如可以是多晶陶瓷材料或玻璃。这些无 机光学元件具有更高的光热稳定性，这允许发光装置具有高的流明功 率和输出。然而，高功率LED会散逸相当的热量，且辐射可能强烈。在该上 下文中，LED芯片和提取光学系统之间的粘合形成结，该结将光从LED 芯片耦合到提取光学系统并将提取光学系统物理地粘合到LED芯片， 且该结本身应呈现高的光热稳定性，使得该结不成为发光装置中的限 制因素，并使得该结能够受益于无机提取光学系统的高的光热稳定性。使情况复杂的因素为，LED芯片本身仅能忍受适当的加工温度， 而具有高的光热稳定性的材料是无机的且通常在对于LED芯片而言太 高的温度下加工。因此，需要一种发光装置，其中LED芯片和提取光学系统之间的 粘合能够耐受在该装置工作期间所暴露于的负载和应力，且该粘合是 在与LED芯片兼容的温度下形成的。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述问题，并提供一种发光装置，其中LED 芯片通过粘合材料粘合到提取光学系统，该粘合材料呈现高的光热稳 定性且可以在对该LED芯片无害的温度形成。从本专利技术的下述说明而显而易见的这些和其他目的是通过根据所 附权利要求书的发光装置以及这种装置的制作方法来实现的。因此，在笫一方面，本专利技术涉及一种用于制作发光装置的方法，包 括(a)提供至少一个发光二极管和至少一个光学元件；(b)将粘合材 料布置在所述至少一个发光二极管的发光表面上和/或所述至少一个光学 元件的表面上，该粘合材料包含分散于液体介质中的无机金属氧化物纳 米颗粒的稳定溶胶；(c)将所述至少一个光学元件置于所述至少一个发 光二极管的发光表面上，所述粘合材料位于其间，以形成至少一个组件； 以及(d)固化所述粘合材料以形成无机粘合。如此形成的粘合为LED和光学元件之间的基本纯的无机粘合。这 种无机粘合光稳定且热稳定。此外，这种粘合可以使用对LED芯片无 害的温度来获得。所形成的粘合具有遍及可见波长范围的高透射。由 于粘合材料是不包含任何反应性前驱体的稳定溶胶，保存期限非常长， 且不需要高温来获得致密层。应注意，在本专利技术中用作该粘合材料的材料本身例如从文献US 2005/0141240 Al获知。然而，当用作LED芯片和光学元件之间的粘合 材料时，存在这样的附加效应，即，当作为粘合材料以用于获得LED 芯片和光学元件之间的物理和光学粘合时，该材料呈现良好的特性， 因此使其非常适合作为LED芯片和光学元件之间的粘合材料。粘合材料的固化可在低于约300°C，优选地200。C或其以下的温度 加热所述至少一个组件。5在该固化步骤中的加热之前可进行这样的步骤，其中在诸如真空 这样的减压条件下，基本所有剩余的液体介质从该粘合材料除去。该金属氧化物纳米颗粒的金属氧化物可选自Zr、 Ti、 Hf、 Zn、 Nb、 Ta、 B、 Si、 Al、 Ga、 Ge、 Y、 Sn、 Pb的氧化物及其组合，从而 获得所得到粘合的合适的折射率，该折射率通常在1.45至2.1的范围。本专利技术的方法还可包括，在将粘合材料布置在所述表面上之后， 但是在将光学元件置于LED芯片上之前，从粘合材料除去部分的液体 介质。在光学元件置于LED芯片上之前去除粘合材料的至少部分液体 介质是有利的。例如，通过除去液体介质，粘合材料转变为胶粘的高 粘稠材料，用作粘合剂。此外，在固化步骤中，需要从粘合材料干燥 的液体介质数量更少。所述金属氧化物颗粒的平均颗粒尺寸通常为约4nm至约80nm。 通过使用在该尺寸范围内的金属氧化物颗粒，可以使用低温进行固化。 这助于在对LED无害的低温形成致密粘合材料。优选地，金属氧化物纳米颗粒分布于其中的该液体介质兼做该纳 米颗粒的分散剂和表面活性剂。通过选择兼做金属氧化物纳米颗粒的 分散剂和表面活性剂的液体介质，当液体介质被除去时，颗粒不会絮 凝或聚结。这种液体介质的示例包括诸如乙二醇单丁醚(2-buthoxy ethanol)和乙二醇单正丙醚(2-propoxyethano1)这样的乙二醇醚类。在本专利技术的实施例中，置于LED芯片上的光学元件是无机材料 的。本专利技术的粘合材料非常耐热。此外，(例如，多晶陶瓷的)无机光 学元件非常耐热，因此这种材料体系可用在散逸大量热的高功率LED 上。在第二方面，本专利技术涉及一种发光装置，其包括至少一个发光二 极管和通过由金属氧化物纳米颗粒组成的粘合材料粘合到所述发光二 极管的发光表面的光学元件，该发光装置通常可通过本专利技术的方法来 得到。在第三方面，本专利技术涉及使用液体介质中的金属氧化物纳米颗粒 的稳定溶胶作为粘合材料以将光学元件粘合到发光二极管的发光表 面。附图说明现在将参照显示本专利技术的当前优选实施例的附图，更详细描述本 专利技术的这些和其他方面。图1示意性说明根据本专利技术实施例的发光装置。具体实施例方式图1示出根据本专利技术实施例的发光装置1。发光装置1例如可以用于照明目的。发光装置l包含发光二极管(LED)芯片10，该LED芯 片IO通过粘合12连接到光学元件13，使得粘合12将由LED芯片10 发射的光从该LED芯片的发光表面11耦合到光学元件13。图1中的光学元件13为用于从该LED芯片提取光的光学球置。 然而，光学元件13可采取其他形式，例如其可以设计成板。该光学元 件可由有机材料(例如PMMA)、硅树脂、或由诸如多晶陶瓷材料或 玻璃这样的无机材料形成。优选地，该光学元件由这样的材料形成， 该材料相对于由下面LED发射的波长的光且相对于该装置在工作期间 达到的温度是稳定的，该材料通常为无机材料。光学元件13还可包含诸如发光(荧光和/或磷光)材料的附加部 件，从而至少部分地转换由LED芯片IO发射的光。适合在本专利技术中使用的光学元件的示例包括但不限于光提取球 置、透镜、准直器以及色彩转换板。LED芯片10优选地为倒装焊(flip-chip )类型并安装在基板上(未 示出)。粘合12是至少部分光学透射的或透明的，由此在发光装置l工作 时，由LED芯片IO发射的光从其发光表面11经由粘合12耦合到光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制作发光装置（１）的方法，包括：　（ａ）提供至少一个发光二极管（１０）和至少一个光学元件（１３）；　（ｂ）将粘合材料（１２）布置在所述至少一个发光二极管（１０）的发光表面（１１）上和／或所述至少一个光学元件（１３）的表面 上，该粘合材料（１２）包含分散于液体介质中的无机金属氧化物纳米颗粒的稳定溶胶；　（ｃ）将所述至少一个光学元件（１３）置于所述至少一个发光二极管（１０）的发光表面（１１）上，所述粘合材料（１２）位于其间，以形成至少一个组件；以及　 （ｄ）固化所述粘合材料（１２）以形成无机粘合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MI波波维西，MA弗舒伦，C克莱南，J德格拉夫，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]