光电子器件、光学元件和其制造方法_2

文档序号:8344749阅读:来源:国知局
合物部分进而也具有聚硅氧烷的有利的特性。所述疏水的聚合物部分的特征尤其在于:其相对于空气湿气和有害气体、例如氧气具有高的密封性并且是透明的。两亲的嵌段共聚物能够具有至少70:30、尤其至少80:20的比例的疏水聚合物(聚硅氧烷)和亲水聚合物。已经令人惊讶地发现:即使在嵌段共聚物中的聚硅氧烷、即疏水聚合物的份额这样高时,在嵌段共聚物中的均匀分布和在原位产生导热的纳米颗粒是可能的,而在此没有出现纳米颗粒的明显的积聚。
[0025]根据另一个实施方式,亲水聚合物选自下述组:聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酰胺、例如聚(N-异丙基-丙烯酰胺)、聚丙烯酸、聚(甲基乙烯基醚-共聚-马来酸酐)、聚(甲基乙烯基醚-共聚-马来酸)、聚(异丁烯-共-马来酸)、聚(2-乙基丙烯酸)、聚(2-羟乙基甲基丙烯酸酯)、聚(2-丙基丙烯酸)和它们的组合。亲水聚合物优选选自下述组:聚乙二醇、聚丙烯酸、聚(甲基乙烯基醚-共聚-马来酸酐)和它们的组合。
[0026]嵌段共聚物的提出的亲水聚合物尤其能够实现有效地产生且均等地、均匀地分布导热的纳米颗粒。嵌段共聚物的组成部分、即亲水的或疏水的聚合物或聚合物链能够借助于NMR光谱学来证实。
[0027]两亲的嵌段共聚物的制备例如在出版物G.Lin, X.Zhang, S.R.Kumar, J.E.Mark所著的Silicon 2009,第一卷,173-181描述,其公开内容就此通过参考并入本文。
[0028]根据另一个实施方式,纳米颗粒具有(50nm、尤其为5nm至40nm的平均直径。所述平均直径比可见光的波长小数倍,因此可见光在所述纳米颗粒处几乎不或完全不散射。平均颗粒直径能够通过剖开光学元件和随后借助扫描电子显微镜REM(Scanning ElectronMicroscope, SEM)进行分析来确定。纳米颗粒在光学元件中的均勾的分布和小的直径尤其能够归因于在两亲的嵌段共聚物中在原位产生,如这在更下面借助根据本申请的制造方法来描述。
[0029]根据另一个实施方式,纳米颗粒包括选自下述组的材料:钴、金、银、铂、镧系元素氢氧化物、镧系元素氧化物、氧化铝和它们的组合。纳米颗粒能够尽可能地、即至少90重量%或完全地由所述材料构成。材料的证实能够经由粉末衍射学以及经由能量色散X射线光谱学EDX来进行。将镧和从铈至镥的在元素周期表中十四个跟随的元素归于镧系元素。优选地将镧用作为镧系元素。纳米颗粒优选包括选自下述组的材料:钴、金、铂、银、镧系元素氢氧化物(La(OH)3)和它们的组合。纳米颗粒尤其优选包括选自下述组的材料:钴、金、银、镧系元素氢氧化物(La(OH)3)和它们的组合。
[0030]根据另一个实施方式,光学元件包含至40体积%的导热的纳米颗粒(体积% =体积百分比)。光学元件能够具有在5至35体积%的范围中的纳米颗粒含量。例如,其具有至少10体积%的浓度,由此已经获得光学元件的热导率的显著提高。在纳米颗粒的浓度更高的情况下,热导率进一步提高。通常,在导电的纳米颗粒中、即在如上描述的至少尽可能地由金属或其他的导电材料构成的纳米颗粒中使用至20体积%的含量,以便避免构成导电路径,使得能够避免在器件运行时在光学元件之内的短路。当光学元件与器件的用电流驱动的部分电绝缘时,也能够存在导电的纳米颗粒的更高的浓度。
[0031]根据另一个实施方式,纳米颗粒在光学元件中构成渗透路径。将渗透路径理解为颗粒的连续的路径。这种渗透路径通常统计学地自光学元件中的纳米颗粒的浓度为大约28至35体积%开始构成。因为渗透路径延伸穿过光学元件,所以经由所述渗透路径,能够进行所述的有效导出热能。经由渗透路径,例如能够进行从半导体芯片到光学元件的表面上进而从系统或朝向可能存在于器件中的热沉的加热。渗透路径能够在光学元件之内构成网络,使得连同两亲的共聚物一起获得相互渗透的网络。
[0032]根据另一个实施方式,光学元件包括包含转换材料的颗粒。转换材料尤其在器件的发光的实施方式中使用并且用于:将由半导体芯片发射的第一波长的辐射部分地或完全地转换成更长的第二波长(所谓的“降频转换”)。根据本申请的器件因此能够发射具有任意色彩印象、例如白色的光。包含转换材料的颗粒能够以精细地分布在光学元件中的方式存在(所谓的体积转换)。在本申请的范围中,不限制转转材料的选择。原则上,能够使用全部对于本领域技术人员已知的且适合于发光器件、例如LED的转换材料。适当的转换材料例如在WO 98/12757A1中描述,其公开内容就此通过参考并入本文。转换材料根据本申请不属于导热的转换颗粒。
[0033]由于根据本申请的光学元件的良好的导热性,通过转换形成的热能(转换热量)能够由转换材料良好地导出。由此,一方面获得CIE图表中的色度坐标的高的稳定性,即由器件发射的辐射的小的温度相关的色度坐标偏移。此外,能够尽可能地或完全地避免由于器件中的转换热量造成的老化损坏以及过热现象。在常规的光学元件、例如硅树脂囊封件中,转换热量能够聚集进而引起损坏,因为硅树脂由于小的热导率更确切地说作用为热绝缘体。
[0034]根据该实施方式的一个改进形式,光学元件包括包含转换材料的颗粒,所述颗粒与纳米颗粒一起构成渗透路径。因此,根据该实施方式,在光学元件之内,存在一方面由两亲的嵌段共聚物并且另一方面由通过具有转换材料的颗粒和导热的纳米颗粒构成的渗透路径构成的相互渗透的网络。因为转换材料颗粒集成到渗透路径中,所以经由所述路径能够尤其有效地导出转换热量。这引起上述优点,即避免过热以及由器件发射的辐射的极其稳定的色度坐标。在根据本申请的器件的该实施方式中,光学元件总体上能够共同包含至50体积%的包含转换材料的颗粒和纳米颗粒。含量能够位于15至45体积%、尤其20至40体积%的范围中。当转换材料本身不导电时,渗透路径也能够与金属的纳米颗粒一起构成,而在器件运行时没有短路。
[0035]根据另一个实施方式,光学元件是囊封件,所述囊封件至少部分地包裹半导体芯片。半导体芯片例如对此能够设置在壳体的凹部中,所述凹部然后由光学元件部分地或完全地填充。光学元件在该实施方式中也能够成形为透镜。也能够将与囊封件分开的透镜设置在光路中。通过半导体芯片和光学元件之间的直接接触,能够进行有效的热传递。该实施方式也适合于所谓的体积转换,其中包含转换材料的颗粒以分布在光学元件中的方式存在。
[0036]根据另一个实施方式,器件是发光二极管(LED)或包括发光二极管。
[0037]器件还能够包括通常用于成功地运行光电子器件的组成部分和元件。所述器件尤其具有必需的导电的端子、例如导体框、焊盘、焊线等,以便接触半导体芯片。壳体的类型根据本申请同样不受限制。优选地,所述壳体由耐辐射和耐热的材料构成。所述壳体能够包括反射材料,以便提高光耦合输出。壳体例如能够与载体衬底连接或者包括所述载体衬底。
[0038]如果期望散射光的光学元件,那么所述光学元件也能够包括散射颗粒、例如由T12, ZrO2, Al2O3和它们的组合构成的散射颗粒。散射颗粒通常具有大于400nm、例如为400nm至7 μπι的平均直径。因此,散射颗粒根据本申请不属于纳米颗粒。
[0039]作为本申请的另一个方面,提出一种用于制造用于光电子器件的光学元件的方法。根据至少一个实施方式,该方法包括如下步骤:
[0040]Α)提供两亲的嵌段共聚物,所述两亲的嵌段共聚物包含作为疏水聚合物的聚硅氧烷以及与其交联的亲水聚合物;
[0041]B)在第一溶剂中引入前驱体的溶液、悬浮液或分散物;
[0042]C)将前驱体转换成导热的纳米颗粒;和
[0043]D)至少部分地移除第一溶剂;
[0044]其中构成光学元件,其中导热的纳米颗粒以在两亲的嵌段共聚物中分布的方式存在并且包括选自下述组的材料:金属、金属氧化物、金属氢氧化物和它们的组合。
[0045]用于制造光学元件的方法也能够简称为“方法”。经由该方法能够制造光学元件,所述光学元件是根据本申请的器件的上述实施方式中的至少一个实施方式的组成部分,使得在上文中进行的实施方案能够转用于方法并且也适用于此。这尤其涉及光学元件的所述材料、特性和优点。
[0046]方法步骤A)、B)
当前第2页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1