TW201145600A - Optoelectronic component and method for its manufacturing - Google Patents

Description

201145600 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 * 本發明係關於一種光電元件及其製造方法。 【先前技術】 光電元件的普遍問題係為尋找一種符合特定需求且 同時仍可快速被處理之材料。然而，光電元件之所使用材 料，例如，熱塑性材料，至今的一個困難點在於其僅能使 用注入模具或轉換模具的方法處理。因此，尋找適用的材 料以及適用的方法，使得光電元件具有所需抗性以及可快 速處理的材料已成為目前急需解決的課題。 【發明内容】 本發明實施例之目的係為尋找一種適用的材料以及 適用的方法，使得元件具有所需抗性而且材料可被快速地 處理。 根據專利申請範圍第1項之光電元件可達成此目的。 光電元件及其製造方法之另一實施例構成進一步的附屬項 之主要内容。 本發明之一實施例係關於光電元件，其包含： 外殼，包含熱固性塑膠（thermosetting plastic); 外殼内的凹處； 配置於該凹處内的發射輻射元件； 其中，該熱固性塑膠包含選自以下的材料：氨基塑膠 熱固性塑膠、尿素熱固性塑膠、三聚氰胺熱固性塑膠、濕 聚脂熱固性塑膠、塊狀模塑料（Bulk molding compound ; 3 95146 201145600 BMC)、聚酯樹脂、酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂，其中，光 電元件包含洗口痕跡（gate mark )。 因為外殼包含上列熱固性塑膠之一，因此相較於以熱 塑性材料（thermoplastic)鑄模而成之外殼，其具有顯著 的優點。熱固性塑膠，其性質不同於熱塑性材料，係具有 交聯（crosslink)性質，使得三維網路因此形成，而顯現 顯著較佳的化學及物理抗性。因此，例如，熱固性塑膠 (thermosetting plastic)顯示具有較大的熱傳以及輻射抗 性以及較大的機械穩定性。較大的表面硬度因此保護光電 元件的外殼免於遭受機械損害。改善的熱穩定性使得一方 面能讓較高溫度使用於製造光電元件本身的製程，且同時 在後續方法步驟中，例如光電元件係固定於其它元件上。 當發射輻射元件發射同樣包含紫外光（UV)部分的波長範 園時，增加的輻射抗性證明尤其有利。對於例如發射輻射 元件所發射之輻射的抗性會減低特別是外殼中直接被暴露 於照射下的區域之老化現象。因為相對於輻射具有較大的 穩定性，所以外殼以及整個光電元件的使用壽命可因此增 如。經由使用熱固性塑膠，外殼之化學抗性也會增加，其 同樣包括增加了例如溶劑的抗性。因此，在例如外殼或者 光電元件的製造過程中，可能使用大量的溶劑。 至今熱固性塑膠的一個困難點係在於其僅能使用射 4 模製（injection molding)或轉移模製（transfer molding) 的方法處理。 此問題係藉由上述熱固性塑膠解決。若適當地選擇方 4 95146 201145600 法參數，則可以射出模製或轉移模製的方法快速地處效= .處所指定的熱固性塑膠。若外殼以此種方法製造，在製谈 期間，製造外殼的材料在注入到模具的地方具有突趙物' 在製程期間’突起物自外殼脫離，其中，澆口痕跛係形成 於外殼上。澆口痕跡係為先前突起物與外殼連接的地方 此澆口痕跡係為使用射出模製或轉移模製方法製造外採的 特徵。澆口痕跡可為例如表面的小突起物或者對應結構， 已^於脫離突起物的製程，其於外殼表面上突起 。即使從 =成的光電元件也能決定澆口痕跡是由射出模製或轉移 模製方法所產生。 射出模製方法允許便宜地大量製造高品質的項目。 加在轉移模製的情況下，熱固性塑膠可藉由活塞自例如 於熱預燃室經由流路注入至模具，其中，熱固性塑膠在處 種·、、、以及壓力的條件下固化。當使用熱固性塑膠時，此 =提供短的熱固性塑膠之運适路#以及可在注入至工 引預防固化的優點。轉移模製使用的壓力較佳合 5十為50至5〇〇巴（bar)。 料：^明之另一實施例’熱固性塑膠包含選自以下的材 樹脂。素甲酸樹脂、三聚氛胺甲駿樹脂、不飽和聚醋（UP) 這三種樹脂已被證實特別有利。遠三種樹脂皆表現出 的熱傳以及輕射穩定性，而且二者皆可藉由射出模製 =者轉移模製快速地處理。此外，_樹脂具有可為白色 優點。若外殼的子區域形成為反光體，則這將會特別有 95146 5 201145600 利°因此，你丨、 ’面向發射轄射元件之反射體的内部可為 色顏色可增加此部分之外殼的反射率，其導致光電元 件有較多的朵吝a 力產生。所列的三種樹脂另外顯示出對於照射 3良好的穩定性’其亦包括以紫外^照射。因此，樹脂 於包含發射輻射元件之光電元件的製造，而發射輻 射疋件係發射同樣包含紫外光部分的波長範圍。 ’以三聚氰胺樹脂為基礎的熱固性塑膠以及不飽 和聚酉旨顯示φ白 ^ Ώ民好的剛性以及表面硬度。這給予外殼良好 :抵免於機械影響。由此，其能減少外殼表面上之 4械損害及變形，除此之外亦可增加外㈣使用壽命。 ，本發明之另一實施例中，熱固性塑膠包含氨基。 氨基顯示特別良好的流動行為，由於此原因，氨基特 別適用於射出模製方法。相較於其他熱固性塑膠，以此方 式，其能例如在製程期間以低壓操作。 在另一實施例中，熱固性塑膠另包含光纖作為填充 物。 光纖可為例如玻璃纖維，但也可為纖維素纖維 (cellulose fibers)。經由添加這些纖維至熱固性塑膠，可 特別改善外殼的機械性質。藉由光纖可顯著地增加外殼的 穩疋性而免於張應力（tensile stress )及煎應力（shear stress ) 的影響。光纖可根據特定需求來調整長度。 在本發明之另一實施例中，熱固性塑膠另外包含如選 自礦物填充物、二氧化鈦之材料作為填充物。 可使用例如二氧化鈦以將外殼或外殼的子區域上 6 95146 201145600 色。而由於上色的結果，外殼的反射能力以及輻射抗性可 因而增加。 藉由添加礦物填充物至熱固性塑膠，可因而增加抗熱 ‘性。然而，亦可達成增加的機械強度及/或電性強度，例如 改善漏電流阻抗。礦物填充物可以例如粉末或薄片的形式 添加。 礦物填充物可為例如石夕灰石（wollastonite )、纖維狀 礦物填充物。此改善熱固性塑膠之機械性質。礦物填充物 亦可為例如粉筆、碳酸鈣（CaCo3)，其改善表面完整性以 及機械性質。 在本發明之另一實施例中，熱固性塑膠另包含作為填 充物之材料，其反射藉由發射輻射元件所發射的輻射。 因為熱固性塑膠包含此類材料，因此，可增加對於藉 由發射輕射元件所發射之輕射的反射。以此方式，可增加 光電元件產生的光。與此同時，可減少穿透至外殼的輻射 部分，以減少因輻射所造成之損害。此處之填充物可直接 匹配由發射輕射元件發射的波長範圍。 在本發明之另一實施例中，發射輻射元件係為發光二 極體（LED)。光電元件亦可在外殼中具有超過一個的凹處 (recess )，且因而複數個LED中的每一個可配置於一凹處 内。複數個LED亦可配置於相同的凹處中。 在本發明之另一實施例中，發射輻射元件係為有機發 光二極體（OLED)。 在本發明之另一實施例中，外殼係以熱固性塑膠模 7 95146 201145600 製0 應了解到’整個外设係用以下所列的至少一個熱固性 塑膠製造：氨基塑膠熱固性塑膠、尿素熱固性塑膠、三聚 · 氰fee熱固性塑膠、漏聚脂熱固性塑膠、聚酯樹脂、盼路樹 ， 脂、乙烯基酯樹脂。 此例中，外殼不具有熱塑性材料，也不具有以上未列 述的熱固性塑膠。 在另一實施例中，外殼明確地包含其中一個上列之熱 固性塑膠。 除光電7G件之外，本案亦主張用於製造該光電元件之 方法。 如上所述，一種用於製造光電元件的變化例，包含方 法步驟： 藉由射出模製或轉移模製來模製包含熱固性塑膠且 具有凹處之外殼，作為方法步驟（A ); 固化熱固性塑膠，作為方法步驟（B ); 拆離由於射出模製或轉移模製所存在的突起物，以形 成澆口痕跡，作為方法步驟（c); 將發射輻射元件引入凹處，作為步驟（D); 其中’在方法步驟（A)中，係使用熱固性塑黟其 包含選f以下之材料··氨基塑膠熱固性塑膠、尿素熱固性 塑膠、二聚氰胺熱固性塑膠、濕聚脂熱固性塑膠、聚醋樹 脂、酴酸樹脂、乙烯基酯樹脂。 藉由適虽選擇用於外殼之熱固性塑膠，其可能藉由射 95146 8 201145600 、或轉移模製來模製外殼。以此方式 =:所拆離的突起物，使得洗口痕跡形成:、= ==仍能從所完成的元賴光電元件的外殼是由 射出核製或轉移模製所產生。 在°亥方法的另一變化例中，係在射出模製或轉移模 期間控制給料裴置之缸筒溫度。 、 在熱固性塑膠的射出模製及轉移模製的情況下，在製 程/月間控制溫度係有利的，使得熱固性塑膠不會早在射出 或鑄造製程期間就產生交聯且因此在給料裝置中固化。這 種情形可能導致設備的阻塞，使得製程處於停滯狀態。此 最佳恤度或最佳溫度範圍需要匹配所使用的执 膠。 ‘、、、 主 在該方法的另一變化例中，缸筒係控制在6(rc到 °c的溫度範圍。 在此溫度範圍内的溫度係適用於大部分所述的熱固 性塑膠。此確保熱固性塑膠的固化不會像在缸筒内一樣早 方法步驟（A)藉由射出 在該方法的另一變化例中 模製進行模製。 射出模製允許便宜地製造大量良好品質的項目。 在該方法的另一變化例中，方法步驟（A)係以大於 1000巴的壓力實行。 在射出模製中，壓力係較佳地在1000到1500巴的範 圍。除了溫度以外，壓力也構成另一個重要的方法參數。 95146 9 201145600 例如，經由壓力，其確保射出材料（injection material)以 足夠速度擠壓至設備中。這也得以預防射出材料提早在設 備中固化。此外，壓力亦確保模具係以材料完全填充，沒 有任何外部或内部凹處，其中用於外殼的材料係注入至該 模具中。 此外，壓力亦確保射出製程以足夠的速度進行。一方 面，這確保在射出製程期間不會發生熱固性塑膠的提早固 化，而另一方面，這也使得複數個外殼能在短期間内製造。 在該方法的另一變化例中，在方法步驟（B )中讓熱 固性塑膠在其内固化之模具係在固化期間保持在15〇。(：到 250°C的溫度範圍。 此溫度範圍係適用於以上所列的大部分的熱固性塑 膠。在射出模製以及轉移模製的方法中，若使用熱固性塑 膠，則對於模具的溫度控制係特別有利。因此，相較於熱 塑性材料，熱固性塑膠具有三維、交聯的結構，所以外殼 各處均勻地且平坦地的進行交聯是重要的，使其可確保外 殼呈現出均勻的穩定性。若外殼的兩個子區域呈現出高度 的交聯，而位於這兩個子區域之間的區域僅呈現出低度的 交聯，則在具有低度交聯的區域可能很容易發生外殼的破 裂。為此，例如，在交聯製程終止於外殼的子區域之前， 整個模具先以用於外殼的材料填充是很重要的。交聯率以 及交聯的程度可因此藉由模具的溫度所控制。可在此處對 所使用的熱固性塑膠、以及對交聯的所需程度調整精確的 溫度。 95146 10 201145600 在該方法的另一變化例中，熱固性塑勝的交聯發生在 方法（B)中的固化期間。 如前所述，交聯對於熱固性塑膠之特有性質而言非常 重要，例如，其對抗輻射以及高溫的穩定性。由於交聯， 熱固性塑膠顯著地不同於其它族群的物質，例如，熱塑性 材料一般而言並非是交聯的。例如，熱固性塑膠的良好抗 熱性使其能讓外殼（其係由包含此種熱固性塑膠的材料所 製成）經受較高的溫度而使該外殼不受損害或更改顏色。 例如，這在焊接製程中可能是有利的。舉例而言，外殼可 藉由焊接製程黏接至另一元件。 在該方法的另一變化例中，LED係用作為方法步驟 (D)中的發射輻射元件。也可想像到該方法的變化例係 使用有機LED或OLED。 本發明的變化例係參照以下圖式以及具體實施例以 詳細細節闡釋。 【實施方式】 第1圖以示意剖視圖顯示根據本發明之光電元件。光 電元件包含外殼1，外殼1包含上述熱固性塑膠之一。於 所示具體實施例中，整個外殼1係以熱固性塑膠模製。因 此，外殼的物理以及化學性質係取決於熱固性塑膠。以此 方式，外殼1具有免於熱傳、輻射以及機械損害的高抗性。 外殼1包含凹處2,其中配置有發射輻射元件3。發射輻射 元件3係機械連接且電性導通至導線框架6的第一部份。 發射輻射元件3係額外地透過連接導線5電性導通至導線 11 95146 201145600 框架6的第二部份。外殼1中面對凹處2的内表面係形成 為反光體7。反光體7相較於外殼1之其餘部分，顯示出 對於發射輻射元件3所發出的輻射具有較大的反射能力。 凹處2係以鑄造材料（casting compound )填充，其係以透 鏡8的形式形成於輻射出口面。外殼1對元件3所發射的 輻射而言可為不可透射的。 就本發明而言，鑄造材料係位於外殼1的凹處2中， 並非被視為外殼的組成成分，而是就整體而言僅被視為光 電元件的組成成分。 第1圖所示的具體實施例在其頂面具有澆口痕跡4。 在此具體實施例中，澆口痕跡4係為小突起物剩餘部分的 形式。澆口痕跡4係為使用射出模製或轉移模製方法模製 外殼1的特徵。藉由澆口痕跡4，完成的光電元件仍可清 楚地識別出是已使用射出模製或轉移模製方法製造。由澆 口痕跡4的位置，其可識別出射出模製或轉移模製是自頂 面以材料填充。澆口痕跡4係藉由脫離突起物形成。 第2圖顯示主要對應第1圖所示之具體實施例的具體 實施例。然而，第2圖所示之具體實施例包含設置於外殼 1底部之澆口痕跡4。這表示外殼1係顛倒過來製造的。實 際上，模具係顛倒排列，以於隨後自外殼1底邊以形成外 殼1的材料填充。此處也一樣，澆口痕跡4亦藉由脫離突 起物形成。 相較於第1圖或第2圖所示，澆口痕跡4亦可位於外 殼1的其它地方。此外，澆口痕跡4亦可具有與這兩個具 12 95146 201145600 體實施例所示不同之形式。例如，澆口痕跡4亦可為外殼 1之表面的結構，其可藉由例如後續將仍然突起的材料研 磨掉而產生。亦可採取後續熱處理外殼上仍殘留有突起材 料的區域而導致變形的形式 ，該突起材料係隨後被融化。 ^本發明並非受限於在此所述之具體實施例。而是，本 Γ月ί含任何新的特徵且同時包含任何結合的特徵，其 ’’别包含在專利中請範圍中任何結合 这 體實施例中任何結合的特徵，即使該些特徵或1人在” 本身並非咖地指定於專利申魏圍：^寺徵 【圖式簡單說明】 實施例中。 第1圖顯示根據本發明之光電元件的 意剖视圖；以及實施例之示 第2圖顯示根據本發明之光電元件 意剖視圖。 第一實施例之示 【主要元件符號說明】 2 3 4 5 6 7 1 外殼 凹處 發射輻射元件 洗口痕跡 連接導線 導線框架 反光體 透鏡 95146 13 8

Claims (1)

1. 201145600 七、申請專利範圍： 1· 一種光電元件，包含： 外殼（1)，包含熱固性塑膠； 凹處（2)，係於該外殼（丨）中； 發射輻射元件（3)，係配置於該凹處（2)中； 其中，該熱固性塑膠包含選自以下之材料：氨基塑 膠熱固性塑膠、尿素熱固性塑膠、三聚氮胺熱固性塑 膠、濕聚脂熱固性塑膠、塊狀模塑料、聚酯樹脂、酚醛 樹脂、乙烯基酯樹脂，以及 其中’該光電元件包含澆口痕跡（4)。 2·如申請專利範圍第1項所述之光電元件，其中，該熱固 性塑膠包含選自以下之材料：尿素曱醛樹脂、三聚氰胺 甲酸樹脂、不飽和聚酯樹脂。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之光電元件，其 中’該熱固性塑膠包含氨基塑膠。 4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之光電元 件’其中，該熱固性塑膠另包含作為填充物之光纖。 5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之光電元 件’其中’該熱固性塑膠另包含作為填充物之材料，其 選自礦物填充物、二氧化欽。 6. 如申請專利範圍第！項至第5項中任一項所述之光電元 件’其中’該熱固性塑膠另包含作為填充物之材料，其 反射藉由該發射輻射元件（3)所發射的輻射。 7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之光電元 95146 1 201145600 件’其中’該發射姉元件⑶係發光二極體。 8. =Γ範圍第1項至第7項中任-項所述之光電元 該外喊（1)係以該熱固性塑膠模製。 9. 一種製造如中請專利範圍第1項至第8項中任-項所述 之光電元件之方法，包含以下方法步驟： ㈣（Μ藉由射出模製或轉移模製，模製包含熱固性 塑膠且具有凹處（2)之外殼（〇 ; (Β)固化該熱固性塑膠； (C) 脫離由於該射出模製或轉移模製製程而存在 的突起物，使該洗口痕跡⑷得以形成； (D) 將該發射姉元件⑴引人該凹處⑴内； 其中，在方法步驟⑷中’係使用熱固性塑膠， 該熱固性塑膠包含選自以下之材料：4基塑膠熱固性塑 膠、尿素熱固性塑膠、三聚氰胺甲醛熱固性塑膠、濕聚 月曰熱固性塑膠 '聚⑽脂、贿樹脂、乙烯基醋樹脂。 10·如:請專利第9項所述之方法，其中，給料裝置之 缸筒的溫度係在該射出模製或轉移模製期間受到控制。 11. 如申請專觀㈣Η)項所叙枝，其巾，該紅筒的 溫度係控制在60°C至8〇ΐ。 12. 如申請專利範圍第9項至第u項中任—項所述之方 法’其中，在該方法步驟（A)中，該模製藉由該射出 模製方法進行。 13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中，方法步驟 (A)係以大於1〇〇〇巴的壓力實行。 95146 2 201145600 法$利範圍第9項至帛13項令任一項所述之方 =，且該熱固性塑膠在方法步驟⑻中於該模具 15.如申請專利範圍第9項至第14 負中任一項所述之方 法，其中，該熱固性塑膠之交聯發生在方法步驟⑻ 中的該固化期間。 95146 3