包括沉积粉末形式的固体含有机硅的热熔融组合物和形成其封装件的用于制备光学组件 ...的制作方法
【专利说明】包括沉积粉末形式的固体含有机硅的热熔融组合物和形成 其封装件的用于制备光学组件的方法
[0001] 本申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请No. 61/792,340的优先权 权益，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
[0002] 本发明整体涉及粉末状树脂线性有机聚硅氧烷组合物以及相关的方法。
【背景技术】
[0003] 诸如光学发射器、光学检测器、光学放大器等光学器件可经由光学表面发射或接 收光。对于各种这样的器件，光学表面可以是或可以包括电子组件或可能对环境条件敏感 的其他组件。诸如光电子器件（通常包括发光二极管（LED)、激光二极管和光传感器）的某 些光学器件可包括固态电子组件，如果不进行保护，这些固态电子组件可能易受电短路或 来自环境条件的其他损害的影响。如果不进行保护，即使是可能不会立即受到影响的光学 器件也可能随时间而劣化。因此，本领域需要层状聚合物结构，除了其他方面，该聚合物结 构保护光学器件免受它们工作时所处环境的影响。
【发明内容】
[0004] 实施例1涉及粉末形式的固体含有机硅的热熔融组合物。
[0005] 实施例2涉及实施例1的含有机硅的热熔融组合物，其中含有机硅的热熔体是反 应性的含有机硅的热熔体。
[0006] 实施例3涉及实施例1的含有机硅的热熔融组合物，其中含有机硅的热熔体是非 反应性的含有机硅的热熔体。
[0007] 实施例4涉及实施例1的含有机硅的热熔融组合物，其中组合物是树脂-线性含 有机硅的热熔融组合物并且组合物包含相分离的富含树脂的相和相分离的富含线性物的 相。
[0008] 实施例5涉及实施例5的含有机硅的热熔融组合物，其中树脂-线性组合物包含： 40至90摩尔％的式[R12SiOv2]二甲硅烷氧基单元， 1〇至60摩尔％的式[R2Si03/2]三甲硅烷氧基单元， 0? 5至35摩尔％的硅烷醇基团[ESiOH]; 其中： 各R1在每次出现时独立地为C1至C3。烃基， 各R2在每次出现时独立地为C1至C2。烃基； 其中： 二甲硅烷氧基单元[R12SiOv2]以线性嵌段排列，每个线性嵌段具有平均10至400个二 甲娃烷氧基单元[R12SiOv2], 三甲硅烷氧基单元[R2Si03/2]以具有至少500g/mol的分子量的非线性嵌段排列，并且 至少30%的所述非线性嵌段彼此交联， 每个线性嵌段连接到至少一个非线性嵌段；并且 有机硅氧烷嵌段共聚物的分子量为至少20, 000g/mol。
[0009] 实施例6涉及实施例1的含有机硅的热熔融组合物，还包含一种或多种磷光体和 /或填料。
[0010] 实施例7涉及由实施例1的含有机硅的热熔融组合物制成的固体膜。
[0011] 实施例8涉及实施例8的固体膜，其中该膜为可固化的。
[0012] 实施例9涉及实施例8的固体膜，其中该膜通过固化机制固化。
[0013] 实施例10涉及实施例9的固体膜，其中固化机制包括热熔融固化、湿固化、硅氢加 成固化、缩合固化、过氧化物固化或基于点击化学的固化。
[0014] 实施例11涉及实施例9的固体膜，其中固化机制通过固化催化剂催化。
[0015] 实施例12涉及包含实施例1-10的含有机硅的热熔融组合物或膜的封装件。
[0016] 实施例13涉及用于制备光学组件的方法，包括： 将实施例1的含有机硅的热熔融组合物沉积到光学器件的光学表面上；以及 由含有机硅的热熔融组合物形成基本上覆盖光学器件的光学表面的封装件。
[0017] 实施例14涉及实施例13的方法，其中封装件的沉积和/或形成包括压缩模制、层 压、挤出、流化床涂布、电泳沉积、注射模制、熔融加工、静电涂布、静电粉末涂布、静电流化 床涂布、传递模制、磁刷涂布中的至少一个。
[0018] 实施例15涉及实施例13的方法，还包括将实施例1的含有机硅的热熔融组合物 沉积到基板上，其中光学器件机械联接到该基板。
[0019] 实施例16涉及实施例13的方法，其中将含有机硅的热熔融组合物沉积到光学表 面上包括形成第一层，并且还包括将第二层中的含有机硅的热熔融组合物沉积到第一层的 顶部。
[0020] 实施例17涉及用于将实施例1的含有机硅的热熔融组合物沉积到基板上的方法。
[0021] 实施例18涉及实施例17的方法，其中沉积包括压缩模制、层压、挤出、流化床涂 布、电泳沉积、注射模制、熔融加工、静电涂布、静电粉末涂布、静电流化床涂布、传递模制、 磁刷涂布中的至少一个。
[0022] 实施例19涉及制备光学组件的方法，包括： 相对于基板固定光学器件； 将实施例1的含有机硅的热熔融组合物沉积到光学器件的基板或光学表面中的至少 一个上。
[0023] 实施例20涉及权利要求19的方法，其中在沉积含有机硅的热熔体之前将光学器 件固定到基板。
[0024] 实施例21涉及实施例19的方法，其中沉积含有机硅的热熔融组合物基本上覆盖 了基板的全部区域。
[0025] 实施例22涉及实施例19的方法，其中沉积含有机硅的热熔融组合物基本上仅覆 盖了基板的介于基板和光学器件之间的区域。
[0026] 实施例23涉及实施例19的方法，其中沉积含有机硅的热熔融组合物基本上仅覆 盖了基板的未被光学器件覆盖的区域。
[0027] 实施例24涉及实施例19的方法，其中沉积含有机硅的热熔融组合物基本上覆盖 了基板的仅未被光学器件覆盖的区域和光学器件的光学表面。
[0028] 实施例25涉及实施例19的方法，还包括将薄膜封装件沉积到光学器件的光学表 面上，并且其中沉积含有机硅的热熔体将含有机硅的热熔体至少部分地沉积到薄膜封装件 上。
[0029] 实施例26涉及实施例19的方法，其中沉积含有机硅的热熔体形成了含有机硅的 热熔体的第一层，并且还包括将含有机硅的热熔体的第二层基本上沉积到第一层的顶部 上。
[0030] 实施例27涉及实施例19的方法，还包括形成被配置成至少部分地封装光学器件 的封装件。
[0031] 实施例28涉及实施例27的方法，其中沉积含有机硅的热熔体将含有机硅的热熔 体至少部分地沉积到封装件上。
[0032] 实施例29涉及实施例27的方法，其中含有机硅的热熔体与封装件混合，并且其中 沉积含有机硅的热熔融组合物包括将含有机硅的热熔融组合物和封装件两者沉积为单一 组合物。
[0033] 实施例30涉及制备光学组件的方法，包括： 相对于基板固定光学器件； 使用封装件至少部分地封装光学器件；以及 将实施例1的含有机硅的热熔融组合物沉积到封装件上。
[0034] 实施例31涉及实施例30的方法，其中封装件是第一封装件，并且还包括在含有机 硅的热熔融组合物上形成第二封装件，其中含有机硅的热熔融组合物至少部分地介于第一 封装件和第二封装件之间。
[0035] 实施例32涉及制备电子器件的方法，包括： 相对于基板固定电子组件；以及 将权利要求1的含有机硅的热熔融组合物沉积到电子组件上。
[0036] 实施例33涉及实施例32的方法，其中电子器件是塑料引线芯片载体（PLCC)、电源 组、板上单芯片和板上多芯片中的至少一个。
[0037] 实施例34涉及实施例32的方法，还包括由含有机硅的热熔融组合物形成基本上 覆盖电子组件的封装件。
[0038] 实施例35涉及实施例32的方法，还包括形成基本上覆盖电子组件和含有机硅的 热熔融组合物的封装件。
【附图说明】
[0039] 图1是具有基本上覆盖基板的含有机硅的热熔融组合物层的光学组件的图示。
[0040] 图2是具有部分覆盖基板的含有机硅的热熔融组合物层的光学组件的图示。
[0041] 图3是具有部分覆盖基板的含有机硅的热熔融组合物层的光学组件的图示。
[0042] 图4是具有部分覆盖基板、光学器件和颜色转换层的含有机硅的热熔融组合物层 的光学组件的图示。
[0043] 图5是具有至少部分覆盖光学器件的含有机硅的热熔融组合物层的光学组件的 图示。
[0044] 图6是具有至少部分覆盖光学器件的多个含有机硅的热熔融组合物层的光学组 件的图示。
[0045] 图7是具有至少部分覆盖光学器件的多个含有机硅的热熔融组合物层的光学组 件的图示。
[0046]图8是具有至少部分覆盖封装件的含有机硅的热熔融组合物层的光学组件的图 不。
[0047]图9是具有与封装件混合的含有机硅的热熔融组合物的光学组件的图示。
[0048]图10是在封装件顶部具有含有机硅的热熔融组合物层的光学组件的图示。
[0049] 图11是在两个封装件层之间具有含有机硅的热熔融组合物层的光学组件的图 不。
[0050] 图12是具有含有机硅的热熔融组合物的光学组件的图示，所述组合物形成反射 器和/或屏障，从而至少部分包封封装件。
[0051] 图13是具有在膜和基板之间充当粘合剂的含有机硅的热熔融组合物层的光学组 件的图示。
[0052] 图14是含有机硅的热熔融组合物的固体形式的黑白照片和一张扫描电子显微照 片（SEM)。SEM是含有机硅的热熔融组合物的粉末固体形式。
【具体实施方式】
[0053] 本发明整体涉及粉末状热熔融组合物（例如，有机硅热熔融组合物）及其相关使 用方法。此类粉末状热熔融组合物在例如膜组合物方面提供一些显著优点。一个此类优 点是，粉末状热熔融组合物能够更容易地涂布三维结构（例如，光学组件；具有较大纵横比 的结构，包括拐角，诸如LED芯片上存在的那些；显著较高的竖直结构；形成电接触的电线 等），否则该三维结构将难以用例如膜组合物涂布。例如，热熔融粉末状组合物能够涂布三 维结构，使得三维结构和由热熔融组合物形成的膜之间没有实质的空气间隙。由粉末状热 熔融组合物提供的另一个优点是在芯片上引入颜色转换层的能力，否则该芯片将难以与膜 层压。
[0054] 图1是具有基本上覆盖基板104的含有机硅的热熔融组合物层102的光学组件 100的图示。可以通过如下方式形成光学组件100 :将粉末形式的层102沉积到基板104上， 然后相对于基板104固定光学器件106并用封装件108封装光学器件106。在多个例子中， 可以在固定光学器件106和/或施加封装件108之前或同时加热并熔融层102。层102可 以充当将光学器件106粘合到基板的粘合剂。相对于所示例子和本文所公开的其余所示例 子，光学器件106可以更通常地为硅模具并且可以以倒装芯片构型使用层102作为粘结材 料附接到基板。层102包含110 2或其他增白剂和/或可以包含导热颗粒。
[0055] 在一些实施例中，本文所述的含有机硅的热熔融组合物可用于封装任何电子器 件，这可得益于具有基本上与器件或器件的部分重叠的封装件。此类电子器件包括但不限 于塑料引线芯片载体（PLCC)、电源组（单芯片或多芯片）、板上单芯片或"板上多芯片"。参 见例如美国专利No. 6, 942, 360,该专利以引用方式并入，如同在本文完整示出一样，以作为 板上多芯片器件的例子。
[0056] 图2是具有部分覆盖基板104的含有机硅的热熔融组合物层202的光学组件200 的图示。具体地讲，层202可充当光学器件106的粘结材料。可以将层202沉积到基板104 和附接到层202的光学器件106上。可以如本文所公开施加封装件108。层202可以包括 用于导热模具附接的导热颗粒或使层202具有部分反射性的增白剂颗粒。
[0057] 本文描述的多种例子和实施例的"热熔融"组合物可以为反应性的或非反应性的。 反应性热熔融材料为可以化学固化的热固性产品，其在固化之后具有高强度，并在室温下 耐流动（即高粘度）。热熔融组合物的粘度往往随着温度的变化而显著变化，从相对低的温 度（例如在室温或低于室温）下的高度粘稠变化到当温度向足够地高于工作温度（诸如室 温）的目标温度增加时的相当低的粘度。在多个例子中，目标温度为200°C。由于相比于在 室温或室温附近，组合物在升高的温度（例如在约50至200°C的温度）下的粘性明显更低， 因此通常在升高的温度（例如高于室温的温度，例如高于50°C的温度）下将反应性或非反 应性热熔融组合物施加到基板。在一些情况下，在升高的温度下将热熔融组合物以可流动 的物质施加到基板，然后仅通过冷却使其快速"再固化"。其他施加方法包括在室温下将热 熔融材料的片材施加到例如基板或覆板上，之后进行加热。
[0058] 图3是具有部分覆盖基板104的含有机硅的热熔融组合物层302的光学组件300 的图示。具体地讲，层202可以是导热层202的游离粘合垫。增白剂颗粒可以使层202至 少部分具有反射性。
[0059] 图4是具有部分覆盖基板104、光学器件106和颜色转换层404(诸如磷光体层） 的含有机硅的热熔融组合物层402的光学组件400的图示。层402可以提供颜色增白和/ 或充当颜色转换层404的封装件。
[0060] 图5是具有至少部分覆盖光学器件106的含有机娃的热恪融组合物层502的光学 组件500的图示。在多个例子中，层502可与磷光体混合，以提供颜色转换。在多个例子中， 层502还可以如图4中一样涂布基板104。层502的折射率可以匹配或以其他方式补充光 学器件106的折射率。
[0061] 图6是具有至少部分覆盖光学器件106的多个含有机硅的热熔融组合物层602、 604的光学组件600的图示。层602、604没有限制并且光学组件600可以结合比所示出的更 多的层602、604。多个层602、604可以是或包括磷光体层、阻挡层、增白层和导热层中的一 些或全部。层602、604可以形成如本文所公开的层状聚合物结构。在多个例子中，层602、 604还可以如图4中一样涂布基板104。
[0062] 图7是具有至少部分覆盖光学器件106的多个含有机硅的热熔融组合物层702、 704、706的光学组件700的图示。可以通过沉积到多个涂层中来施加层702、704、706。每 个层702、704、706可以结合不同的磷光体。层702、704、706可以形成如本文所公开的层状 聚合物结构。在多个例子中，层702、704、706还可以如图4中一样涂布基板104。
[0063] 图8是具有至少部分覆盖封装件108的含有机硅的热熔融组合物层802的光学 组件800的图示。层800可以包含磷光体或以其他方式充当阻挡物，并且任选地涂布基板 104〇
[0064] 图9是具有与封装件902混合的含有机硅的热熔融组合物的光学组件900的图 示。含有机硅的热熔融组合物可以是透明的或者可以包含磷光体。光学器件106坐置在反 射表面904中。
[0065] 图10是在封装件1004的顶部上具有含有机硅的热熔融组合物层1002的光学组 件1000的图示。层1002可以相对于封装件1004在外部施加，以提供所需的折射率，从而 平滑空气与封装件1004之间的过渡。
[0066] 图11是在两个封装件层1104、1106之间具有含有机硅的热熔融组合物层1102的 光学组件1100的图示。层1102可以提供两个封装件层1104、1106之间的折射率过渡或匹 配。
[0067] 图12是具有含有机硅的热熔融组合物1202的光学组件1200的图示，所述组合物 形成反射器和/或屏障，从而至少部分包封封装件1204。可以将组合物1202压缩模制以形 成反射器和/或屏障。
[0068] 图13是具有在膜1304和基板104之间充当粘合剂的含有机硅的热熔融组合物层 1302的光学组件1300的图示。
[0069] 本文所述的含有机硅的热熔融组合物是固体（下文称为"固体组合物"）。固体组 合物为如本领域所理解的"固体"。例如，固体组合物具有结构刚性、抗形状变化或体积变 化，并且不是液体或凝胶。在一个例子中，固体组合物可以是丸粒、球状体、带状物、片材、立 方体、粉末（例如，平均粒度不超过500ym的粉末，包括平均粒度为约5至约500ym、约10 至约100ym、约10至约50ym、约30至约100ym、约50至约100ym、约50至约250ym、 约100至约500ym、约150至约300ym或约250至约500ym的粉末）、薄片等。固体组 合物的尺寸没有特别限制。在多种实施例中，固体组合物如2011年12月30日提交的美 国临时专利申请序列No. 61/581，852、2012年12月30日提交的PCT专利申请No.PCT/ US2012/07101U2012年1月16日提交的美国临时专利申请序列No. 61/586, 988和2013年 1月16日提交的PCT专利申请NO.PCT/US2013/021707中所述，所有专利明确地以引用方式 并入本文。
[0070] 本文所述的固体组合物可以沉积到基板上以形成例如光学组件的至少一部分。可 以通过本领域已知的多种方法沉积固体组合物，包括压缩模制、层压、挤出、流化床涂布、电 泳沉积、注射模制、熔融加工、静电涂布、静电粉末涂布、静电流化床涂布、传递模制、磁刷涂 布。固体组合物可以沉积于基板的离散区域或者可以沉积以形成层（例如，基板的一部分 上的粉末层或作为基本上覆盖整个基板的层）。然后可以将固体组合物熔融以形成例如层 状聚合物结构。此类层状聚合物结构可以包括主体，该主体可包含含有机硅的热熔融组合 物或者可以完全由含有机硅的热熔融组合物制成，诸如本文中详细描述。主体可以结合多 个含有机硅的热熔融组合物层。主体可以包含磷光体并且可以形成为便于形成多个特性的 梯度。在多个例子中，层状聚合物结构的厚度在约0.5微米和五（5)毫米之间。