包括沉積粉末形式的固體含有機硅的熱熔融組合物和形成其封裝件的用于制備光學組件 ...的制作方法
【專利說明】包括沉積粉末形式的固體含有機硅的熱熔融組合物和形成 其封裝件的用于制備光學組件的方法
[0001] 本申請要求2013年3月15日提交的美國臨時專利申請No. 61/792,340的優(yōu)先權 權益，該臨時專利申請的公開內容全文以引用方式并入本文。
技術領域
[0002] 本發(fā)明整體涉及粉末狀樹脂線性有機聚硅氧烷組合物以及相關的方法。
【背景技術】
[0003] 諸如光學發(fā)射器、光學檢測器、光學放大器等光學器件可經由光學表面發(fā)射或接 收光。對于各種這樣的器件，光學表面可以是或可以包括電子組件或可能對環(huán)境條件敏感 的其他組件。諸如光電子器件（通常包括發(fā)光二極管（LED)、激光二極管和光傳感器）的某 些光學器件可包括固態(tài)電子組件，如果不進行保護，這些固態(tài)電子組件可能易受電短路或 來自環(huán)境條件的其他損害的影響。如果不進行保護，即使是可能不會立即受到影響的光學 器件也可能隨時間而劣化。因此，本領域需要層狀聚合物結構，除了其他方面，該聚合物結 構保護光學器件免受它們工作時所處環(huán)境的影響。

【發(fā)明內容】

[0004] 實施例1涉及粉末形式的固體含有機硅的熱熔融組合物。
[0005] 實施例2涉及實施例1的含有機硅的熱熔融組合物，其中含有機硅的熱熔體是反 應性的含有機硅的熱熔體。
[0006] 實施例3涉及實施例1的含有機硅的熱熔融組合物，其中含有機硅的熱熔體是非 反應性的含有機硅的熱熔體。
[0007] 實施例4涉及實施例1的含有機硅的熱熔融組合物，其中組合物是樹脂-線性含 有機硅的熱熔融組合物并且組合物包含相分離的富含樹脂的相和相分離的富含線性物的 相。
[0008] 實施例5涉及實施例5的含有機硅的熱熔融組合物，其中樹脂-線性組合物包含： 40至90摩爾％的式[R12SiOv2]二甲硅烷氧基單元， 1〇至60摩爾％的式[R2Si03/2]三甲硅烷氧基單元， 0? 5至35摩爾％的硅烷醇基團[ESiOH]; 其中： 各R1在每次出現(xiàn)時獨立地為C1至C3。烴基， 各R2在每次出現(xiàn)時獨立地為C1至C2。烴基； 其中： 二甲硅烷氧基單元[R12SiOv2]以線性嵌段排列，每個線性嵌段具有平均10至400個二 甲娃烷氧基單元[R12SiOv2], 三甲硅烷氧基單元[R2Si03/2]以具有至少500g/mol的分子量的非線性嵌段排列，并且 至少30%的所述非線性嵌段彼此交聯(lián)， 每個線性嵌段連接到至少一個非線性嵌段；并且 有機硅氧烷嵌段共聚物的分子量為至少20, 000g/mol。
[0009] 實施例6涉及實施例1的含有機硅的熱熔融組合物，還包含一種或多種磷光體和 /或填料。
[0010] 實施例7涉及由實施例1的含有機硅的熱熔融組合物制成的固體膜。
[0011] 實施例8涉及實施例8的固體膜，其中該膜為可固化的。
[0012] 實施例9涉及實施例8的固體膜，其中該膜通過固化機制固化。
[0013] 實施例10涉及實施例9的固體膜，其中固化機制包括熱熔融固化、濕固化、硅氫加 成固化、縮合固化、過氧化物固化或基于點擊化學的固化。
[0014] 實施例11涉及實施例9的固體膜，其中固化機制通過固化催化劑催化。
[0015] 實施例12涉及包含實施例1-10的含有機硅的熱熔融組合物或膜的封裝件。
[0016] 實施例13涉及用于制備光學組件的方法，包括： 將實施例1的含有機硅的熱熔融組合物沉積到光學器件的光學表面上；以及 由含有機硅的熱熔融組合物形成基本上覆蓋光學器件的光學表面的封裝件。
[0017] 實施例14涉及實施例13的方法，其中封裝件的沉積和/或形成包括壓縮模制、層 壓、擠出、流化床涂布、電泳沉積、注射模制、熔融加工、靜電涂布、靜電粉末涂布、靜電流化 床涂布、傳遞模制、磁刷涂布中的至少一個。
[0018] 實施例15涉及實施例13的方法，還包括將實施例1的含有機硅的熱熔融組合物 沉積到基板上，其中光學器件機械聯(lián)接到該基板。
[0019] 實施例16涉及實施例13的方法，其中將含有機硅的熱熔融組合物沉積到光學表 面上包括形成第一層，并且還包括將第二層中的含有機硅的熱熔融組合物沉積到第一層的 頂部。
[0020] 實施例17涉及用于將實施例1的含有機硅的熱熔融組合物沉積到基板上的方法。
[0021] 實施例18涉及實施例17的方法，其中沉積包括壓縮模制、層壓、擠出、流化床涂 布、電泳沉積、注射模制、熔融加工、靜電涂布、靜電粉末涂布、靜電流化床涂布、傳遞模制、 磁刷涂布中的至少一個。
[0022] 實施例19涉及制備光學組件的方法，包括： 相對于基板固定光學器件； 將實施例1的含有機硅的熱熔融組合物沉積到光學器件的基板或光學表面中的至少 一個上。
[0023] 實施例20涉及權利要求19的方法，其中在沉積含有機硅的熱熔體之前將光學器 件固定到基板。
[0024] 實施例21涉及實施例19的方法，其中沉積含有機硅的熱熔融組合物基本上覆蓋 了基板的全部區(qū)域。
[0025] 實施例22涉及實施例19的方法，其中沉積含有機硅的熱熔融組合物基本上僅覆 蓋了基板的介于基板和光學器件之間的區(qū)域。
[0026] 實施例23涉及實施例19的方法，其中沉積含有機硅的熱熔融組合物基本上僅覆 蓋了基板的未被光學器件覆蓋的區(qū)域。
[0027] 實施例24涉及實施例19的方法，其中沉積含有機硅的熱熔融組合物基本上覆蓋 了基板的僅未被光學器件覆蓋的區(qū)域和光學器件的光學表面。
[0028] 實施例25涉及實施例19的方法，還包括將薄膜封裝件沉積到光學器件的光學表 面上，并且其中沉積含有機硅的熱熔體將含有機硅的熱熔體至少部分地沉積到薄膜封裝件 上。
[0029] 實施例26涉及實施例19的方法，其中沉積含有機硅的熱熔體形成了含有機硅的 熱熔體的第一層，并且還包括將含有機硅的熱熔體的第二層基本上沉積到第一層的頂部 上。
[0030] 實施例27涉及實施例19的方法，還包括形成被配置成至少部分地封裝光學器件 的封裝件。
[0031] 實施例28涉及實施例27的方法，其中沉積含有機硅的熱熔體將含有機硅的熱熔 體至少部分地沉積到封裝件上。
[0032] 實施例29涉及實施例27的方法，其中含有機硅的熱熔體與封裝件混合，并且其中 沉積含有機硅的熱熔融組合物包括將含有機硅的熱熔融組合物和封裝件兩者沉積為單一 組合物。
[0033] 實施例30涉及制備光學組件的方法，包括： 相對于基板固定光學器件； 使用封裝件至少部分地封裝光學器件；以及 將實施例1的含有機硅的熱熔融組合物沉積到封裝件上。
[0034] 實施例31涉及實施例30的方法，其中封裝件是第一封裝件，并且還包括在含有機 硅的熱熔融組合物上形成第二封裝件，其中含有機硅的熱熔融組合物至少部分地介于第一 封裝件和第二封裝件之間。
[0035] 實施例32涉及制備電子器件的方法，包括： 相對于基板固定電子組件；以及 將權利要求1的含有機硅的熱熔融組合物沉積到電子組件上。
[0036] 實施例33涉及實施例32的方法，其中電子器件是塑料引線芯片載體（PLCC)、電源 組、板上單芯片和板上多芯片中的至少一個。
[0037] 實施例34涉及實施例32的方法，還包括由含有機硅的熱熔融組合物形成基本上 覆蓋電子組件的封裝件。
[0038] 實施例35涉及實施例32的方法，還包括形成基本上覆蓋電子組件和含有機硅的 熱熔融組合物的封裝件。
【附圖說明】
[0039] 圖1是具有基本上覆蓋基板的含有機硅的熱熔融組合物層的光學組件的圖示。
[0040] 圖2是具有部分覆蓋基板的含有機硅的熱熔融組合物層的光學組件的圖示。
[0041] 圖3是具有部分覆蓋基板的含有機硅的熱熔融組合物層的光學組件的圖示。
[0042] 圖4是具有部分覆蓋基板、光學器件和顏色轉換層的含有機硅的熱熔融組合物層 的光學組件的圖示。
[0043] 圖5是具有至少部分覆蓋光學器件的含有機硅的熱熔融組合物層的光學組件的 圖示。
[0044] 圖6是具有至少部分覆蓋光學器件的多個含有機硅的熱熔融組合物層的光學組 件的圖示。
[0045] 圖7是具有至少部分覆蓋光學器件的多個含有機硅的熱熔融組合物層的光學組 件的圖示。
[0046]圖8是具有至少部分覆蓋封裝件的含有機硅的熱熔融組合物層的光學組件的圖 不。
[0047]圖9是具有與封裝件混合的含有機硅的熱熔融組合物的光學組件的圖示。
[0048]圖10是在封裝件頂部具有含有機硅的熱熔融組合物層的光學組件的圖示。
[0049] 圖11是在兩個封裝件層之間具有含有機硅的熱熔融組合物層的光學組件的圖 不。
[0050] 圖12是具有含有機硅的熱熔融組合物的光學組件的圖示，所述組合物形成反射 器和/或屏障，從而至少部分包封封裝件。
[0051] 圖13是具有在膜和基板之間充當粘合劑的含有機硅的熱熔融組合物層的光學組 件的圖示。
[0052] 圖14是含有機硅的熱熔融組合物的固體形式的黑白照片和一張掃描電子顯微照 片（SEM)。SEM是含有機硅的熱熔融組合物的粉末固體形式。
【具體實施方式】
[0053] 本發(fā)明整體涉及粉末狀熱熔融組合物（例如，有機硅熱熔融組合物）及其相關使 用方法。此類粉末狀熱熔融組合物在例如膜組合物方面提供一些顯著優(yōu)點。一個此類優(yōu) 點是，粉末狀熱熔融組合物能夠更容易地涂布三維結構（例如，光學組件；具有較大縱橫比 的結構，包括拐角，諸如LED芯片上存在的那些；顯著較高的豎直結構；形成電接觸的電線 等），否則該三維結構將難以用例如膜組合物涂布。例如，熱熔融粉末狀組合物能夠涂布三 維結構，使得三維結構和由熱熔融組合物形成的膜之間沒有實質的空氣間隙。由粉末狀熱 熔融組合物提供的另一個優(yōu)點是在芯片上引入顏色轉換層的能力，否則該芯片將難以與膜 層壓。
[0054] 圖1是具有基本上覆蓋基板104的含有機硅的熱熔融組合物層102的光學組件 100的圖示?？梢酝ㄟ^如下方式形成光學組件100 :將粉末形式的層102沉積到基板104上， 然后相對于基板104固定光學器件106并用封裝件108封裝光學器件106。在多個例子中， 可以在固定光學器件106和/或施加封裝件108之前或同時加熱并熔融層102。層102可 以充當將光學器件106粘合到基板的粘合劑。相對于所示例子和本文所公開的其余所示例 子，光學器件106可以更通常地為硅模具并且可以以倒裝芯片構型使用層102作為粘結材 料附接到基板。層102包含110 2或其他增白劑和/或可以包含導熱顆粒。
[0055] 在一些實施例中，本文所述的含有機硅的熱熔融組合物可用于封裝任何電子器 件，這可得益于具有基本上與器件或器件的部分重疊的封裝件。此類電子器件包括但不限 于塑料引線芯片載體（PLCC)、電源組（單芯片或多芯片）、板上單芯片或"板上多芯片"。參 見例如美國專利No. 6, 942, 360,該專利以引用方式并入，如同在本文完整示出一樣，以作為 板上多芯片器件的例子。
[0056] 圖2是具有部分覆蓋基板104的含有機硅的熱熔融組合物層202的光學組件200 的圖示。具體地講，層202可充當光學器件106的粘結材料。可以將層202沉積到基板104 和附接到層202的光學器件106上?？梢匀绫疚乃_施加封裝件108。層202可以包括 用于導熱模具附接的導熱顆?；蚴箤?02具有部分反射性的增白劑顆粒。
[0057] 本文描述的多種例子和實施例的"熱熔融"組合物可以為反應性的或非反應性的。 反應性熱熔融材料為可以化學固化的熱固性產品，其在固化之后具有高強度，并在室溫下 耐流動（即高粘度）。熱熔融組合物的粘度往往隨著溫度的變化而顯著變化，從相對低的溫 度（例如在室溫或低于室溫）下的高度粘稠變化到當溫度向足夠地高于工作溫度（諸如室 溫）的目標溫度增加時的相當低的粘度。在多個例子中，目標溫度為200°C。由于相比于在 室溫或室溫附近，組合物在升高的溫度（例如在約50至200°C的溫度）下的粘性明顯更低， 因此通常在升高的溫度（例如高于室溫的溫度，例如高于50°C的溫度）下將反應性或非反 應性熱熔融組合物施加到基板。在一些情況下，在升高的溫度下將熱熔融組合物以可流動 的物質施加到基板，然后僅通過冷卻使其快速"再固化"。其他施加方法包括在室溫下將熱 熔融材料的片材施加到例如基板或覆板上，之后進行加熱。
[0058] 圖3是具有部分覆蓋基板104的含有機硅的熱熔融組合物層302的光學組件300 的圖示。具體地講，層202可以是導熱層202的游離粘合墊。增白劑顆?？梢允箤?02至 少部分具有反射性。
[0059] 圖4是具有部分覆蓋基板104、光學器件106和顏色轉換層404(諸如磷光體層） 的含有機硅的熱熔融組合物層402的光學組件400的圖示。層402可以提供顏色增白和/ 或充當顏色轉換層404的封裝件。
[0060] 圖5是具有至少部分覆蓋光學器件106的含有機娃的熱恪融組合物層502的光學 組件500的圖示。在多個例子中，層502可與磷光體混合，以提供顏色轉換。在多個例子中， 層502還可以如圖4中一樣涂布基板104。層502的折射率可以匹配或以其他方式補充光 學器件106的折射率。
[0061] 圖6是具有至少部分覆蓋光學器件106的多個含有機硅的熱熔融組合物層602、 604的光學組件600的圖示。層602、604沒有限制并且光學組件600可以結合比所示出的更 多的層602、604。多個層602、604可以是或包括磷光體層、阻擋層、增白層和導熱層中的一 些或全部。層602、604可以形成如本文所公開的層狀聚合物結構。在多個例子中，層602、 604還可以如圖4中一樣涂布基板104。
[0062] 圖7是具有至少部分覆蓋光學器件106的多個含有機硅的熱熔融組合物層702、 704、706的光學組件700的圖示?？梢酝ㄟ^沉積到多個涂層中來施加層702、704、706。每 個層702、704、706可以結合不同的磷光體。層702、704、706可以形成如本文所公開的層狀 聚合物結構。在多個例子中，層702、704、706還可以如圖4中一樣涂布基板104。
[0063] 圖8是具有至少部分覆蓋封裝件108的含有機硅的熱熔融組合物層802的光學 組件800的圖示。層800可以包含磷光體或以其他方式充當阻擋物，并且任選地涂布基板 104〇
[0064] 圖9是具有與封裝件902混合的含有機硅的熱熔融組合物的光學組件900的圖 示。含有機硅的熱熔融組合物可以是透明的或者可以包含磷光體。光學器件106坐置在反 射表面904中。
[0065] 圖10是在封裝件1004的頂部上具有含有機硅的熱熔融組合物層1002的光學組 件1000的圖示。層1002可以相對于封裝件1004在外部施加，以提供所需的折射率，從而 平滑空氣與封裝件1004之間的過渡。
[0066] 圖11是在兩個封裝件層1104、1106之間具有含有機硅的熱熔融組合物層1102的 光學組件1100的圖示。層1102可以提供兩個封裝件層1104、1106之間的折射率過渡或匹 配。
[0067] 圖12是具有含有機硅的熱熔融組合物1202的光學組件1200的圖示，所述組合物 形成反射器和/或屏障，從而至少部分包封封裝件1204?？梢詫⒔M合物1202壓縮模制以形 成反射器和/或屏障。
[0068] 圖13是具有在膜1304和基板104之間充當粘合劑的含有機硅的熱熔融組合物層 1302的光學組件1300的圖示。
[0069] 本文所述的含有機硅的熱熔融組合物是固體（下文稱為"固體組合物"）。固體組 合物為如本領域所理解的"固體"。例如，固體組合物具有結構剛性、抗形狀變化或體積變 化，并且不是液體或凝膠。在一個例子中，固體組合物可以是丸粒、球狀體、帶狀物、片材、立 方體、粉末（例如，平均粒度不超過500ym的粉末，包括平均粒度為約5至約500ym、約10 至約100ym、約10至約50ym、約30至約100ym、約50至約100ym、約50至約250ym、 約100至約500ym、約150至約300ym或約250至約500ym的粉末）、薄片等。固體組 合物的尺寸沒有特別限制。在多種實施例中，固體組合物如2011年12月30日提交的美 國臨時專利申請序列No. 61/581，852、2012年12月30日提交的PCT專利申請No.PCT/ US2012/07101U2012年1月16日提交的美國臨時專利申請序列No. 61/586, 988和2013年 1月16日提交的PCT專利申請NO.PCT/US2013/021707中所述，所有專利明確地以引用方式 并入本文。
[0070] 本文所述的固體組合物可以沉積到基板上以形成例如光學組件的至少一部分。可 以通過本領域已知的多種方法沉積固體組合物，包括壓縮模制、層壓、擠出、流化床涂布、電 泳沉積、注射模制、熔融加工、靜電涂布、靜電粉末涂布、靜電流化床涂布、傳遞模制、磁刷涂 布。固體組合物可以沉積于基板的離散區(qū)域或者可以沉積以形成層（例如，基板的一部分 上的粉末層或作為基本上覆蓋整個基板的層）。然后可以將固體組合物熔融以形成例如層 狀聚合物結構。此類層狀聚合物結構可以包括主體，該主體可包含含有機硅的熱熔融組合 物或者可以完全由含有機硅的熱熔融組合物制成，諸如本文中詳細描述。主體可以結合多 個含有機硅的熱熔融組合物層。主體可以包含磷光體并且可以形成為便于形成多個特性的 梯度。在多個例子中，層狀聚合物結構的厚度在約0.5微米和五（5)毫米之間。