专利名称：发光元件的密封方法及发光元件模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使凝胶前体凝胶化、并使用失去流动性的凝胶密封材料来密 封发光元件的方法。此外，还涉及一种使用该方法而形成的发光元件模块。
背景技术：
发光二极管(LED: Light Emitting Diode )发光元件模块具有耗电量低、体积 小、重量轻等特点，常用作打印头的光源、液晶背光的光源及各种仪表的光源等。这样的发光元件模块，如图7所示，包括发光元件90、具有收纳发光元件 90的凹部的基体91、覆盖发光元件90的盖体92、在基体91和盖体92之间配置有密封 发光元件卯的硅酮(silicone )-凝胶93。密封该发光元件90的硅酮-凝胶93通过两种液体混合并加热，再凝胶化而 成。这两种液体加热到80。C到150。C左右发生化学反应，从而形成珪酮凝胶93。密封该发光元件的方法之一是将发光元件卯设置在基体91上后，将盖体 92和基体91 一体化，如图7所示，使用注射器94从盖体92和基体91之间的间隙中边 混合边注射，加热由硅酮-凝胶93形成的两种液体。此时，为了不放进去导致降低发 光输出功率等原因的气泡，注射两种液体的混合物直到将其注射到泄出为止。此外，还有将发光元件收纳在基体凹部内并注入柔软材料，安置好在发光元 件方向突出来的盖体后，再通过加热使其一体化来密封发光元件的方法(例如，参照专 利文献1)。该柔软材料通过采用浇注罐封(potting)来注射而使其具有流动性，将盖 体放置好后加热使柔软材料凝胶化。特开2003 -318448号然而，将两种液体边混合边通过注射器94注入的方法为了在基体91和盖体 92之间不产生气泡，就必须注射该液体直到将其注射到泄出为止。也就是说，白白浪费 了注射泄出的液体。此外，也难以确定注射器94的前端与将两种液体注射入盖体91和 盖体92之间的注入口的位置。
另外，为了使形成硅酮-凝胶93的两种液体凝胶化，就必须要加热。也就是 说，基体91和盖体92就必须使用能够耐受凝胶化所必要的热的材料，从而限制了可以 使用的材料。此外，由于采用该方法时会蒸发而形成气泡，从而导致了发光的输出功率 的降低，因此，就不能采用使用了溶剂的物质作为凝胶的凝胶前体。另一方面，专利文献1的密封发光元件的方法是通过在发光元件方向设置突 起的盖体，从而能够防止在具有流动性的柔软材料上产生气泡。而且，在注入具有流动 性的柔软材料时比较容易定位。但是，根据该专利文献l的方法，为了使柔软材料凝胶 化，就必须加热，因此，无法解决不能采用在凝胶前体中使用溶剂的物质的问题。
发明内容
根据现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种发光元件的密封方法， 在盖体安装后不进行凝胶化，不仅能够防止发光元件模块中产生气泡，而且通过采用由 使用了溶剂的凝胶前体而形成的凝胶密封材料，能够密封发光元件。此外，本发明的目 的还在于提供一种通过该密封方法形成的发光元件模块。本发明的一种发光元件的密封六法，采用通过将凝胶前体凝胶化来失去流动性 的凝胶密封材料，其特征在于，包括如下步骤将所述凝胶前体凝胶化，形成所述凝胶 密封材料；将形成的凝胶密封材料置于所述发光元件上；将所述盖体置于所述凝胶密封 材料上，以将所述发光元件和所述凝胶密封材料夹持住；朝所述发光元件方向按压所迷 盖体。根据本发明的发光元件的密封方法，由于在凝胶密封材料被置于发光元件上 之前就进行凝胶密封材料的凝胶前体的凝胶化，使凝胶密封材料失去了流动性，因此就 没有必要在安装盖体后进行凝胶化了。这样，就能够使用采用注射法难以操作的高粘性 凝胶前体。此外，还能够采用使用了溶剂的物质作为凝胶密封材料的凝胶前体。本发明的发光元件的密封方法，其特征在于，在将所述盖体放置到所述凝胶 密封材料上之前，还包括步骤将所述密封凝胶密封材料朝着所述发光元件方向按压。 通过该按压，能够防止发光元件和凝胶密封材料之间混入气泡。进一步，本发明的发光元件的密封方法，其特征在于，在将所述盖体朝着所 述发光元件方向按压的步骤中，通过减压的按压方法按压所述盖体。通过将发光元件周 围的空气的压力减小，就能够防止在发光元件和凝胶密封材料之间、以及凝胶密封材料
和盖体之间混入气泡。进一步，本发明的发光元件的密封方法，其特征在于，在将所述盖体朝着所 述发光元件方向按压的步骤中，从在所述发光元件上对齐的凝胶密封材料的一端向另一 端连续地按压。这样，由于按压凝胶密封材料，以将凝胶密封材料和发光元件之间的气 泡压出来，从而能够防止在发光元件和凝胶密封材料之间混入气泡。进一步，本发明的发光元件的发明方法，其特征在于，在通过将所述凝胶前 体凝胶化而形成所述凝胶密封材料的步骤中，所述凝胶前体在预定的脱模薄膜上形成胶 片状或是与盖体的形状相对应的形状后，将所述凝胶前体凝胶化，形成所述凝胶密封材 料，将形成的凝胶密封材料从所述脱模薄膜上剥离下来。这样，形成的凝胶密封材料就 很容易操作。进一步，本发明的发光元件的密封方法，其特征在于，所述凝胶密封材料通 过粘弹性测定，所测得的损耗弹性模量(G〃 )与贮存弹性模量(G')的比的正切值(tanS =G〃/G')为1以下。例如，使用旋转式电流计(rheometer), —边逐渐升高凝胶前体的 温度， 一边在施加正弦波扭转倾斜时的动态压力，在凝胶化温度的前后凝胶前体的tanS 迅速减少到1以下。也就是说，根据粘弹性测定导出的tanS在1以下时，就能够确定凝 胶前体已凝胶化，形成了没有流动性的凝胶。进而可以通过使用tanS在1以下的凝胶密 封材料，而不必在安装上盖体后进行凝胶化，从而能够采用使用溶剂的物质作为凝胶前 体。进一步，本发明的发光元件的密封方法，其特征在于，所述凝胶密封材料是 将聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)树脂溶解在介质中而形成的组合物。将聚偏 二氟乙烯溶解在介质中而形成的组合物的折射率比作为凝胶密封材料使用的硅酮具有 更高的折射率。因此，即使在使用具有较高的折射率的盖体时，由于使用了这种具有高 折射率的組合物作为凝胶密封材料，凝胶密封材料的折射率与盖体的折射率的差就减小 了 ，从而能够提高由密封的发光元件所发出的光的辉度。进一步，本发明的一种发光元件模块，其特征在于，具有发光元件、将凝胶 前体凝胶化并失去了流动性的凝胶密封材料和夹持所述发光元件与所迷凝胶密封材料 的盖体，将形成的所述凝胶密封材料置于在所述发光元件上，将盖体置于所述凝胶密封 材料上，通过将所述盖体朝向所述发光元件按压来密封所述发光元件。根据本发明的发光元件模块，由于是在凝胶密封材料被置于发光元件上之前 使其凝胶前体凝胶化，使凝胶密封材料失去了流动性，因此就不必在发光元件密封后再
进行加热等的凝胶化步骤。这样，也可使用釆用注射法难以操作的高粘性凝胶前体。此 外，还能够采用使用了溶剂的物质作为凝胶密封材料的凝胶前体。从而，本发明提供了 一种没有气泡混入的高亮度的发光元件模块。进一步，本发明的发光元件模块，其特征在于，所述凝胶密封材料通过粘弹 性测定，所测得的损失弹性模量(G〃)与贮存弹性模量(G')的比的正切值(tanS = G7 G')为1以下。通过使用tanS在1以下的凝胶密封材料，就不必在安装盖体后再进行凝 胶化。即能够提供一种没有气泡混入的发光元件模块。进一步，本发明的发光元件模块，其特征在于，所述凝胶密封材料是将聚偏 二氟乙烯树脂溶解在介质中而形成的组合物。将聚偏二氟乙烯溶解在介质中而形成的组 合物的折射率比作为凝胶密封材料使用的硅酮具有更高的折射率。因此，即使在使用具 有较高的折射率的盖体时，由于使用了这种高折射率的组合物作为凝胶密封材料，凝胶 密封材料的折射率与盖体的折射率的差就减小了 ，从而能够提供一种高亮度的发光元件 模块。如上所述的本发明的发光元件密封方法由于在凝胶密封材料被置于发光元件 上之前就进行凝胶密封材料的凝胶前体的凝胶化，使凝胶密封材料失去了流动性，因此 没有必要在安装盖体后再进行凝胶化了。这样，也能够使用釆用注射法难以操作的高粘 性凝胶前体。此外，还能够采用使用了溶剂的物质作为凝胶密封材料的凝胶前体。此外，根据如上所述的本发明的发光元件模块，由于是在凝胶密封材料被置 于发光元件上之前使凝胶密封材料的凝胶前体凝胶化，使凝胶密封材料失去了流动性， 因此就不必在发光元件密封后再进行加热等的凝胶化步骤。这样，也能够使用采用注射 法难以操作的高粘性凝胶前体。此外，还能够采用使用了溶剂的物质作为凝胶密封材料 的凝胶前体。从而，本发明提供了一种没有气泡混入的高亮度的发光元件模块。
这样将凝胶密封材料30朝LED元件10方向按压之后，如上述的说明，将透 光性镜片40置于凝胶密封材料30上，将透光性镜片40朝LED元件10的方向按压， 从而能够密封LED元件10。而后，由于凝胶密封材料30已失去了流动性，所以在密封 LED元件之后不必进行加热等的凝胶化工序。采用上述的发光元件的密封方法能够形成本发明的发光元件模块。这样，能 够防止气泡混入到发光元件模块内，从而形成发光元件模块，不会因气泡而使发光输出 功率降低。进而，由于能够采用使用了溶剂的凝胶前体，通过适当变更混入到凝胶密封 材料的原材料或密封材料的物质，也能够调整凝胶密封材料的折射率，以与透光性镜片 40的折射率相一致，从而能够形成辉度更高的发光元件;漠块。
实施例 实施例1在曱苯和曱基乙基曱酮按照1: 1混合后的溶液中，将二 (4-异丁烯酰基苯 硫基)砥化物(bis ( 4 - methacryloyl thiophenyl) sulfide )(住友精化公司制造)的粉末 5g、聚氨酯丙烯酸酯(urethane aerylate ) EB230 (代森锌公司制造)5g和聚合引发剂^ 一 《，；AO (日本油脂公司制造，英文为perhexyl) O.lg混合。然后使用分配器，将 混合溶液滴到脱模纸上，在形成凝胶之后呈直径3mm、厚度0.75mm的圓盘状。此后， 对该混合溶液进行IO(TC的加热，通过蒸发溶剂来凝胶化，从而形成被置于LED元件上 的凝胶密封材料。该凝胶密封材料的折射率为1.6。 LED元件收纳在基体的凹部，LED元件的电极与基体的导线通过金属线相连 接。然后，通过4聂子将在实施例1中形成的凝胶密封材料夹住，将其置于该LED元件 上。进而将透光性镜片置于凝胶密封材料上。该透光性镜片的折射率为1.61。在能够减 压的空间内，可在凝胶密封材料上并排放置多个该透光性镜片的LED元件。然后，将 并排LED元件的空间减压至0.5Torr。此后，使用由硅酮橡胶形成的联接器，从透光性 镜片的上方朝LED元件方向按压，将LED元件密封。此时的压力为10000Pa。这样，即使使用将凝胶密封材料的凝胶前体溶解到溶剂中的物质，通过凝胶 密封材料也能够密封LED元件，而不让气泡混入其中。此外，通过该方法，能够形成 没有气泡的LED元件模块。另外，透光性镜片以及凝胶密封材料的折射率大致相同， 从而提高了所形成的LED元件模块的辉度。
实施例2将4g平均粒径为12nm的氧化钛纳米粒子分散在甲基乙基甲酮中，再将该分 散液与10g浇注密闭用硅酮3062的A液(GE东芝硅酮)混合。其次，将同样的浇注 密闭用硅酮3062的B液(GE东芝硅酮)与10g混合了分散液的A液相混合，再将形 成的混合物通过涂料机在脱模纸上延展成厚1.25mm的胶片状。将延展成胶片状的混合 物加热到150。C，将溶剂蒸发并使其硬化，形成凝胶胶片。将LED元件收纳在基体的凹部，通过金属线将LED元件的电极与基体的导 线相连。然后，将收纳了该LED元件的多个基体以预定的间隔彼此隔开，并使其可自 由离合地固定在胶片上。再次，使形成的凝胶胶片与固定在胶片状上、并收纳了 LED元件的多个基体 的间隔相一致，留下脱模纸起模。此时将凝胶密封材料起模，以形成直径4mm、厚1.25mm 的凝胶密封材料。将该胶片上收纳LED元件的基体与脱模纸上形成的凝胶密封材料的位置相 一致，通过轧辊将凝胶密封材料与基体按压，将胶片和脱;f莫纸从凝胶密封材料的一端向 另一端移动，以碾压成薄片。也就是说，从凝胶密封材料的一端向另一端移动凝胶密封 材料与LED元件，以将凝胶密封材料向LED元件方向按压。通过这样，能够防止凝胶 密封材料和LED元件之间混入气泡。此后，剥离该脱模纸，将透光性镜片置于凝胶密封材料上，采用实施例1的 方法通过凝胶密封材料将LED元件密封。这样，即使采用将凝胶密封材料的凝胶前体 溶解到溶剂中的材料，也能够将LED元件通过凝胶密封材料密封，而不混入气泡。此 外，通过该方法，能够形成没有气泡的LED元件模块。
实施例3仅用甲基乙基甲酮溶液替代实施例2中在A液里混入氧化钛纳米微粒分散到 甲基乙基甲酮中的溶液，将甲基乙基曱酮溶液与A液混合，形成硅酮凝胶，用与实施例 2相同的方法密封LED元件。这样，即使使用将凝胶密封材料的凝胶前体溶解到溶剂中 的材料，也能够通过凝胶密封材料将LED元件密封，而不混入气泡。此外，通过该方 法，能够形成没有气泡的LED元件模块。
实施例4粘弹性的测定用动态粘弹性测定装置(DMS - 6100( SII - NT社制造)进行。 在实施例1及实施例3形成的凝胶密封材料在直径为12.5mm的平板之间与树脂组合物
夹持，在10%的倾斜下左右交互地活动下侧的板，并在角速度0.1rad/s 400rad/s的范围 内变化，测定贮存弹性模量(G')、损耗弹性模量(G")以及损耗正切tanS。其结果是， 在实施例1中形成的凝胶密封材料的贮存弹性模量(G')为0.12MPa，损耗弹性模量(G〃 ) 为1.5kPa， tan5为0.0125, tan5值在1以下。此外，在实施例3中形成的凝胶密封材料 贮存弹性模量(G')为17kPa,损耗弹性模量(G〃)为750Pa， tanS为0.0441, tanS值 在1以下。因此，实施例1及实施例3中形成的凝胶密封材料没有流动性。
权利要求
1、一种发光元件的密封方法，采用通过将凝胶前体凝胶化来使其失去流动性而形成的凝胶密封材料，其特征在于，包括如下步骤将所述凝胶前体凝胶化，形成所述凝胶密封材料；将形成的凝胶密封材料置于所述发光元件上；将所述盖体置于所述凝胶密封材料上， 以将所述发光元件和所述凝胶密封材料夹持住；朝所述发光元件方向按压所述盖体。
2、 根据权利要求1所述的发光元件的密封方法，其特征在于，在将所述盖体放置 到所述凝胶密封材料上之前，还包括步骤将所述凝胶密封材料朝着所述发光元件方向按压。
3、 根据权利要求1所述的发光元件的密封方法，其特征在于，在将所述盖体朝着 所述发光元件方向按压的步骤中，通过减压的按压方法按压所述盖体。
4、 根据权利要求2所述的发光元件的密封方法，其特征在于，在将所述盖体朝着 所述发光元件方向按压的步骤中，从在所述发光元件上对齐的凝胶密封材料的一端向另 一端连续地按压。
5、 根据权利要求1所述的发光元件的密封方法，其特征在于，在通过将所述凝胶 前体凝胶化而形成所述凝胶密封材料的步骤中，所述凝胶前体在预定的脱;f莫薄膜上形成胶片状或是与盖体的形状相对应的形状后，将所述凝胶前体凝胶化，形成所述凝胶密封材料，将所形成的所述凝胶密封材料从所述脱模薄膜上剥离下来。
6、 根据权利要求1所述的发光元件的密封方法，其特征在于，所述凝胶密封材料 通过粘弹性测定，所测得的损耗弹性模量G〃与贮存弹性模量G'的比的正切值tanS = G7 G'小于1。
7、 根据权利要求1的发光元件的密封方法，其特征在于，所述凝胶密封材料是将 聚偏二氟乙烯树脂溶解在介质中而形成的组合物。
8、 一种发光元件模块，其特征在于，包括 发光元件； 将凝胶前体凝胶化并失去了流动性的凝胶密封材料；和夹持所述发光元件与所述凝胶密封材料的盖体；将形成的所述凝胶密封材料置于所述发光元件上，而将盖体置于所述凝胶密封材料 上，通过将所述盖体朝向所述发光元件按压来密封所述发光元件。
9、 根据权利要求8所述的发光元件模块，其特征在于，所述凝胶密封材料通过粘 弹性测定，所测得的损耗弹性模量G〃与贮存弹性模量G'的比的正切值tanS = G〃/ G'小 于1。
10、 根据权利要求8所述的发光元件模块，其特征在于，所述凝胶密封材料是将 聚偏二氟乙烯树脂溶解在介质中而形成的组合物。
全文摘要
本发明公开了一种发光元件的密封方法，在安装盖体后不进行凝胶化，能够防止在发光元件模块中产生气泡，同时还能够通过采用了溶剂的物质作为凝胶密封材料的凝胶前体来密封发光元件。另外，本发明还公开了一种采用该密封方法形成的发光元件模块。本发明的发光元件的密封方法，由于是在凝胶密封材料被置于发光元件上之前使凝胶密封材料的凝胶前体凝胶化，因此就不必在发光元件密封后再进行凝胶化。这样，也可使用采用注射法难以操作的高粘性凝胶前体。此外，还能够采用使用了溶剂的物质作为凝胶密封材料的凝胶前体。另外，本发明提供了一种没有气泡混入的高亮度的发光元件模块。
文档编号H01L33/56GK101189734SQ20068001885
公开日2008年5月28日 申请日期2006年3月9日 优先权日2005年7月25日
发明者初田弘毅, 寒川博司 申请人:索尼化学&信息部件株式会社