專利名稱：光發(fā)射或接收裝置及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光發(fā)射或接收裝置(或部件)，諸如發(fā)光二極管(LED)、激光二極管和光敏器件，更確切地說(shuō)，涉及的是耐氣候性能、抗化學(xué)腐蝕性、硬度、防潮或防水性能及光學(xué)特性均有改善的光發(fā)射或接收裝置。
已有技術(shù)的光發(fā)射或接收裝置，諸如發(fā)光二極管、激光二極管和光敏器件，是通過(guò)澆鑄并聚合環(huán)氧樹(shù)脂從而整體封裝發(fā)光二極管和類似元件而制造出來(lái)的。
但是，用環(huán)氧樹(shù)脂封裝的光發(fā)射或接收裝置有如下缺陷(1)由于環(huán)氧樹(shù)脂的耐氣候性能差，故其在戶外的使用受到限制。這是因?yàn)樵趹敉馐褂脮r(shí)，隨著時(shí)間的流逝，光發(fā)射元件的發(fā)光本領(lǐng)會(huì)急劇下降;而且光接收元件隨著時(shí)間的流逝，光接收靈敏度也要下降。
(2)由于固化環(huán)氧樹(shù)脂需要5到20個(gè)小時(shí)長(zhǎng)的時(shí)間，因此光發(fā)射或接收裝置的生產(chǎn)效率很低。
(3)由于環(huán)氧樹(shù)脂在澆鑄聚合之后脫模特性差，導(dǎo)致光發(fā)射或接收裝置的生產(chǎn)效率低。
如果用脫模劑來(lái)幫助脫模，那么粘在環(huán)氧樹(shù)脂封裝表面上的脫模劑必須除掉，從而使生產(chǎn)工藝復(fù)雜化。
本發(fā)明的目的之一是要克服上述已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種耐氣候性能、抗化學(xué)腐蝕性、硬度、防潮和光學(xué)特性均有改善的光發(fā)射或接收裝置。
根據(jù)本發(fā)明提供的光發(fā)射或接收裝置，包括一個(gè)復(fù)蓋著硅氧烷樹(shù)脂的光發(fā)射或接收元件及一個(gè)封裝上述光發(fā)射或接收元件的密封裝置，所述的密封裝置由一種含有二烯丙基化合物的單體、齊聚物或其混合物的聚合物構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種制造這種光發(fā)射或接收裝置的方法。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光發(fā)射或接收裝置的垂直剖面圖;
圖2為一垂直剖面圖，表示根據(jù)本發(fā)明制造光發(fā)射或接收裝置的一個(gè)實(shí)施例。
本發(fā)明將參考附圖所示的最佳實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
圖1表示本發(fā)明的光發(fā)射或接收裝置的一個(gè)最佳實(shí)施例。
光發(fā)射或接收裝置1可以是任何一種這類裝置，而且對(duì)于形狀沒(méi)有特別的限制，只要有復(fù)蓋有特殊的硅氧烷樹(shù)脂成分9的光發(fā)射或接收元件4(例如二極管4)，而且光發(fā)射或接收元件4是被一種含有特殊封裝聚合物的密封裝置3封裝起來(lái)的。
一般說(shuō)來(lái)，伸出封裝聚合物之外的引線6a和6b是裝在封裝聚合物3的上表面3′上的。引線之一6a與模片鍵合電極7相連接，復(fù)蓋有硅氧烷樹(shù)脂9的光發(fā)射或接收元件4則固定其上。另一引線6b與如金線這樣的鍵合線相連。鍵合線5則與光發(fā)射或接收元件4相連接。
引線6a及6b的下部、模片鍵合電極7和鍵合線5被封裝在密封聚合物3之中。
硅氧烷樹(shù)脂9在本發(fā)明中被用于涂復(fù)光發(fā)射或接收元件4，一般說(shuō)來(lái)，它由(A)每摩爾至少帶有兩個(gè)與硅結(jié)合的鏈烯基的有機(jī)多分子硅醚和(B)每摩爾至少帶有兩個(gè)與硅結(jié)合氫原子的有機(jī)多分子硅醚反應(yīng)的產(chǎn)物構(gòu)成。
用于獲得反應(yīng)產(chǎn)物的一種典型的有機(jī)多分子硅醚(A)有如下分子式(Ⅰ)
其中R1可以任意地從包含有鹵素原子、取代或未被取代的單價(jià)烴、烷氧基以及烷酰基這類中選擇;n為正整數(shù)，最好在10到1500的范圍之內(nèi)，而在200至600之間更佳。
典型的鹵素原子包括氯。典型的取代或未被取代的單價(jià)烴，包括烷基如甲基、乙基和丙基，芳香烴如苯基和苯甲基，環(huán)脂族烴如環(huán)己基和雙環(huán)戊二烯基，以及鏈烯基如乙烯基、丙烯基及1-己烯基。典型的烷氧基，包括甲氧基、乙氧基、丙氧基。典型的烷?；?，包括2-甲基丙烯?；?、丙?；⒁阴；?ethanoyl)和乙酰基(acetyl)。上述的原子團(tuán)可以有部分或全部的氫原子被取代基如鹵素原子取代。
最佳的有機(jī)多分子硅醚(A)，是一個(gè)全部的R1均為甲基而n為250到300之間的整數(shù)的物質(zhì)。
典型的用來(lái)獲得反應(yīng)產(chǎn)物的有機(jī)多分子硅醚(B)，有如下分子式(Ⅱ)
其中R2可以從包含氫原子和通式(Ⅰ)中R1所表示的原子團(tuán)在內(nèi)的這一類中任選，而且m是一個(gè)正整數(shù)，以在10～1500范圍內(nèi)為好，最好在20～500間取值。最佳的有機(jī)多分子硅醚(B)，是一個(gè)全部R2均為甲基而m為300到500之間整數(shù)的物質(zhì)。
在反應(yīng)過(guò)程中，所使用的有機(jī)多分子硅醚(A)和(B)的重量比(A)∶(B)是在50∶1到5∶1的范圍內(nèi)，最好是在40∶1到10∶1之間。由有機(jī)多分子硅醚(A)和(B)按照上述比例混合的硅氧烷樹(shù)脂成分可與光發(fā)射或接收元件牢固粘合，而且由這種樹(shù)脂成分形成的薄膜具有足夠的機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。
本發(fā)明中使用的硅氧烷樹(shù)脂成分，可以是上述的有機(jī)多分子硅醚(A)和(B)反應(yīng)的產(chǎn)物。也還可以采用由有機(jī)多分子硅醚(A)和(B)以及至少另外一種有機(jī)多分子硅醚一同反應(yīng)的產(chǎn)物，而另外一種有機(jī)多分子硅醚則從有下述公式給出的有機(jī)多分子硅醚(C)、(D)和(E)中選出
其中R3是獨(dú)立地從R2所表示的基團(tuán)中選的，而且n是一個(gè)正整數(shù)，以0到1500之間為好，從20到500更適合。有機(jī)多分子硅醚(C)、(D)和(E)合起來(lái)可以占被固化的反應(yīng)混合物總重的30%以內(nèi)，而以20%以內(nèi)更合適。
選自鉑、釕、銀和它們的化合物諸如氯鉑酸H2PtCl6的催化劑，可以任選用在反應(yīng)中以獲得有機(jī)多分子硅醚(A)和(B)以及可任選的(C)、(D)、(E)的反應(yīng)產(chǎn)物。如果加催化劑，其重量可以取為有機(jī)多分子硅醚(A)和(B)總重量的百萬(wàn)分之一到百萬(wàn)分之一百。
光發(fā)射或接收元件4可以用硅氧烷樹(shù)脂9進(jìn)行涂復(fù)，直接將一種液態(tài)涂復(fù)混合物加到光發(fā)射或接收元件4之上，該混合物包括有機(jī)多分子硅醚(A)和(B)以及其它可選的包括催化劑在內(nèi)的成分，或者把光發(fā)射或接收元件4浸入所述液體涂復(fù)混合物中，然后將光發(fā)射或接收元件4加熱到大約80至220℃，最好大約為120至170℃，并持續(xù)至少1小時(shí)而最好2到6小時(shí)，通過(guò)有機(jī)多分子硅醚(A)和(B)之間的反應(yīng)而使硅氧烷樹(shù)脂成分固化。
有機(jī)多分子硅醚(A)和(B)可以混合態(tài)存放(一瓶或者單一制劑形式)，或者也可在使用前再立即混合(兩瓶裝或兩種制劑形式)。
硅氧烷樹(shù)脂成分9在光發(fā)射或接收元件4上涂復(fù)可以達(dá)到0.5～100μm的厚度，最好為1～10μm厚。
硅氧烷樹(shù)脂成分9不僅可以如上述實(shí)施例所說(shuō)的那樣涂在光發(fā)射或接收元件上，而且還可涂在其它與光發(fā)射或接收元件4相連的部件上，諸如引線6a和6b。
本發(fā)明所述的光發(fā)射或接收裝置，由于其光發(fā)射或接收元件4上涂上一層硅氧烷樹(shù)脂9而使其防潮性能得到改善。該層硅氧烷樹(shù)脂9，由于后面圖2將要描述的密封劑13的聚合而緩解了光發(fā)射或接收元件4上受的應(yīng)力。
根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用在光發(fā)射或接收裝置中的光發(fā)射或接收元件4，并不局限于任何一種特定類型，它可以是發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器、場(chǎng)致發(fā)光管、冷陰極放電管、光電二極管及其它。
上述涂有硅氧烷樹(shù)脂成分9的光發(fā)射或接收元件4是被封裝以一種特殊的密封聚合物3的，該密封聚合物由一種包含有必要成分二烯丙基化合物的單體、齊聚物或者它們的混合物的聚合物構(gòu)成。這種包含有必要成分二烯丙基化合物的單體、齊聚物或者它們的混合物，在下文中將稱之為密封劑13。
例如此密封劑可以包括脂肪族、脂環(huán)族或者芳香族二元醇的二(烯丙基碳酸酯)的單體、齊聚物或其混合物。
這種密封劑的例子包括(Ⅰ)一種可共聚的成分，它包含一種有核的鹵代苯二羧酸的二烯丙基酯和二甘醇二烯丙基碳酸酯，如在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)59-45312中描述的;
(Ⅱ)一種可共聚的成分，它包含至少一種有核的鹵代苯二羧酸的酯(如二烯丙基2，4-二氯對(duì)苯二酸酯)和至少一種可由游離基引發(fā)聚合的帶有一個(gè)芳香環(huán)并能形成一種折射率至少為1.55的均聚物(例如苯基異丁烯酸酯)的單官能團(tuán)單體，如在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)59-8709中描述的;
(Ⅲ)一種可共聚的成分，它包含至少一種雙烯丙基碳酸酯或者雙-β-甲基烯丙基碳酸酯(例如1，4-雙(羥基乙氧基)苯雙烯丙基碳酸酯)，和至少一種可由游離基引發(fā)聚合的帶有一個(gè)芳香環(huán)并能形成一種折射率至少為1.55的均聚物(例如苯基異丁烯酸酯)的單官能團(tuán)單體，如在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)59-8710中描述的;
(Ⅳ)一種可共聚的成分，它包括一種由單醇(例如4-芐基-苯酚)與未取代的羧酸或其氯化物(例如丙烯酸或其氯化物)反應(yīng)所得的單體，和一種可由游離基引發(fā)聚合并能形成一種折射率至少為1.55的均聚物(例如苯乙烯)的單體，如在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)59-96109中描述的;
(Ⅴ)一種可共聚的成分，它包含一種氯苯甲酸烯丙基酯(例如2，3-二氯苯甲酸二烯丙基酯)，和一種雙官能團(tuán)單體(例如四溴鄰苯二甲酸二烯丙基酯)，如在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)59-96113中描述的;
(Ⅵ)一種可共聚的成分，如日本專利申請(qǐng)公開(kāi)59-184210中描述的;
(Ⅶ)二甘醇雙烯丙基碳酸酯;以及(Ⅷ)一種成分，它包含有(a′)一種脂肪族、脂環(huán)族的或芳香族的二元醇(下文中有時(shí)簡(jiǎn)稱為二元醇)的二(烯丙基碳酸酯)的單體、齊聚物或它們的混合物，其通式為
其中R為脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二元醇的剩余基，n所有的取值或平均取值范圍在1～10之間，最好為2到10。
組分(a′)最好是二烯丙基碳酸酯和一種二元醇反應(yīng)的產(chǎn)物，其摩爾比為4∶1或者更低，最好為2∶1。
二元醇的優(yōu)選實(shí)例包括1，2-亞乙基二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇，1，6-己二醇，二甘醇，聚乙二醇，二丙二醇，丙二醇，新戊二醇，三甲基戊烷二醇，環(huán)己烷二甲醇，雙(羥甲基)三環(huán)癸烷，2，7-降冰片烷二醇，α，α′-苯二甲醇，1，4-雙(羥乙氧基苯)，以及2，2-雙〔4-(羥乙氧基)苯基〕丙烷中的一種或它們的混合物。
本發(fā)明中所用密封劑還可以由一種包括下述的(a″)、(b)和(c)組份的液態(tài)成分組成。這種密封劑公開(kāi)在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)59-140214中，該文獻(xiàn)在此作為參考。
這種液態(tài)成分包含有(a″)重量占10～90%的具有下列通式的脂肪族、脂環(huán)族或者芳香族二元醇的二(烯丙基碳酸酯)的齊聚物或其混合物
其中R是脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二元醇的剩余基，而且n值或其平均值在1～10之間，最好在2～10之間，但須使二元醇二(烯丙基碳酸酯)單體含量選擇為齊聚物重量的50%以內(nèi)。
(b)重量占0～90%的一種化合物，它選自下述一組化合物(b-1)，由脂肪族、脂環(huán)族的或芳香族的二元或三元醇的單體二或三(烯丙基碳酸酯)構(gòu)成的，其通式為
其中R′為二或三元醇的剩余基，n′等于2或3;或者選其混合物，但須使二或三元醇的齊聚二(烯丙基碳酸酯)或者二或三元醇的聚(烯丙基碳酸酯)的含量占單體或混合物重量的30%以內(nèi);
(b-2)，由開(kāi)鏈或芳香族二或三羧酸的烯丙基酯構(gòu)成的，其通式為
其中R″為二或三羧酸的剩余基，n″等于2或3;
(b-3)，由三烯丙基氰尿酸酯和三烯丙基異氰尿酸酯構(gòu)成的;以及(C)重量占0～30%的丙烯酸或乙烯基單體;但須使(b)和(c)組份的總和大于0。
最佳的組份(a″)是二烯丙基碳酸酯與二元醇在摩爾比為4∶1或更低的條件下反應(yīng)的產(chǎn)物，最好是使摩爾比為2∶1。二元醇最好從下組化合物中選擇1，2-亞乙基二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇，1，6-己二醇，二甘醇，聚乙二醇，二丙二醇，丙二醇，新戊二醇，三甲基戊烷二醇，環(huán)己烷二甲醇，雙(羥甲基)三環(huán)癸烷，2，7-降冰片烷二醇，α，α′-苯二甲醇，1，4-雙(羥乙氧基苯)和2，2-雙〔4-(羥乙氧基)苯基〕丙烷。
最佳的組份(b)是二烯丙基碳酸酯與二或三元醇以摩爾比6∶1或更高為條件反應(yīng)的產(chǎn)物，最好是使摩爾比為12∶1。二或三元醇最好從下組化合物中選擇1，2-亞乙基二醇，1，3-丙二醇，1，4-丁二醇，1，6-己二醇，二甘醇，聚乙二醇，二丙二醇，丙二醇，新戊二醇，三甲基戊烷二醇，環(huán)己烷二甲醇，雙(羥甲基)三環(huán)癸烷，2，7-降冰片烷二醇，α，α′-苯二甲醇，1，4-雙(羥乙氧基苯)，2，2-雙〔4-(羥乙氧基)苯基〕丙烷，三羥甲基丙烷，以及三(羥乙基)異氰尿酸酯中的一種或其混合物。
組份(b)中也包括二烯丙基鄰苯二甲酸酯，二烯丙基琥珀酸酯，二烯丙基己二酸酯，二烯丙基氯菌酸酯，二烯丙基甘醇酸酯，二烯丙基萘二羧酸酯和三烯丙基苯六甲酸酯。
組份(c)最好從下列化合物中選擇乙烯基乙酸酯，乙烯基苯甲酸酯，甲基異丁烯酸酯，苯基異丁烯酸酯，甲基丙烯酸酯，甲基馬來(lái)酸酯，馬來(lái)酐以及亞乙烯基二氯中的一種或其混合物。
密封劑也可以由那些可共聚的二烯丙基化合物構(gòu)成，諸如二甘醇二烯丙基碳酸酯，1，4-雙(羥乙氧基)苯的二烯丙基碳酸酯，和2，4-二氯對(duì)苯二酸的烯丙基酯，以及有一個(gè)芳香環(huán)的乙烯單體如苯基異丁烯酸酯和苯甲基異丁烯酸酯。
上述的密封劑可以包括另外一種單體和填料，其含量應(yīng)以不破壞所生成聚合物的物理特性為準(zhǔn)。例如單(甲基)丙烯酸化合物，二(甲基)丙烯酸化合物，或者不飽和的羧酸如馬來(lái)酸酐可以重量占聚合物的30%以下的量加入;或者一種硅烷耦合劑如乙烯基三乙氧基烷可以重量占聚合物的10%以下的量添加。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)踐，該密封劑進(jìn)一步還可以包含一種聚合引發(fā)劑。
用于使密封劑聚合的聚合引發(fā)劑可以是任何一種光致聚合引發(fā)劑、熱致聚合引發(fā)劑和光熱致聚合引發(fā)劑以及其混合物。
光致聚合引發(fā)劑，包括電子束和輻射聚合引發(fā)劑也是。
光致聚合引發(fā)劑的一個(gè)典型例子是2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮。
熱致聚合引發(fā)劑的例子包括過(guò)氧重碳酸酯如二異丙基過(guò)氧重碳酸酯，二-仲丁基過(guò)氧重碳酸酯和雙環(huán)己基過(guò)氧重碳酸酯;叔-丁基過(guò)苯甲酸酯;有機(jī)過(guò)氧化物如苯甲?；^(guò)氧化物，乙?；^(guò)氧化物，叔-丁基氫過(guò)氧化物，枯烯氫過(guò)氧化物，二-叔丁基過(guò)氧化物，叔-丁基過(guò)氧苯甲酸酯，月桂酰過(guò)氧化物，二異丙基過(guò)氧重碳酸酯，甲基乙基酮過(guò)氧化物和二?；^(guò)氧化物;無(wú)機(jī)過(guò)氧化物;以及游離基引發(fā)劑如偶氮二異丁腈和偶氮二甲基異丁基氰。
光和熱致聚合引發(fā)劑的典型例子是有下式的化合物
用于聚合密封劑的聚合引發(fā)劑可以占密封劑重量的0.1～10%，最好是占1～6%。
根據(jù)需要，密封劑可在呈半固化態(tài)或在B結(jié)合階段使用。
用密封劑密封已涂有硅氧烷樹(shù)脂成分9的元件4的方法沒(méi)有特別的限制，只要該方法能如下所述澆鑄元件4而形成聚合物3(參見(jiàn)圖1)。在圖2中，一根引線6a被接到模片鍵合電極7上，該電極7則固定在涂有硅氧烷樹(shù)脂成分9的光發(fā)射或接收元件4上。另一根引線6b與鍵合線5相連，鍵合線5則連在光發(fā)射或接收元件4上。
引線6a和6b的下部、模片鍵合電極7和鍵合線5被置于一個(gè)鑄模2中，用密封劑填充鑄模2，使密封劑聚合，如圖2。最好采用下述的封裝方法(1)在鑄模中當(dāng)密封劑13的表面都處在未沾染氧氣的或沾染氧濃度占1%體積以下的惰性氣體的氣氛中時(shí)，使密封劑聚合，氧氣的濃度最好在0.5%以下，至多在0.01%以下則更好。
如果用游離基聚合引發(fā)劑在空氣中使密封劑聚合，則空氣中的氧將消耗活性基團(tuán)致使與空氣接觸的聚合密封劑的表面有時(shí)會(huì)留有粘性液體或凝膠而無(wú)法達(dá)到足夠的分子量。
為了完成聚合以至于要使表面硬度至少達(dá)到2B鉛筆的硬度，最好至少為HB鉛筆硬度，聚合進(jìn)行所處的氣氛應(yīng)是一種惰性氣體，如氮?dú)夂蜐舛日俭w積1%以下的氧的氬氣，最好使氧占0.5%以下，占0.01%以下則更好。
(2)在鑄模中當(dāng)密封劑13的表面上蓋上一層液體8時(shí)，讓密封劑13聚合，而液體8對(duì)密封劑13的溶解度低，且密度也比密封劑13低。
只要對(duì)密封劑不怎么溶解并具有低于密封劑的密度，對(duì)液體8就沒(méi)有特殊的限制。
液體8的密度最好是從0.7到1克/厘米3，而從0.8到0.95克/厘米3則更好。
密封劑中游離基的消耗可以按方法(1)同樣的道理加以控制。
例如液體8可以是水，它密封了任何敞開(kāi)的部分而阻斷氧氣與密封劑的接觸。由于它的蒸氣壓高，水適合于在相對(duì)低的溫度下用在聚合反應(yīng)。
液體8也可以是一種液態(tài)的具有較低分子量的合成烴類聚合物，或者是一種液態(tài)的烴類混合物如礦物油。
合成烴類聚合物的例子包括聚(α-烯烴)油如聚癸烯-1;烷基芳香油如烷基苯，聚丁烯油或液態(tài)聚丁烯;聚己烯;烷基環(huán)烷烴油如2，4-雙環(huán)己基-2-甲基戊烷油，以及乙烯-α-烯烴無(wú)規(guī)則共聚物油如乙烯-丙烯無(wú)規(guī)則共聚物油。
它們之中適合的是至少具有500分子量的那些，更適合的是分子量1000～10000的那些。
乙烯-α-烯烴無(wú)規(guī)則共聚物油也是適合的，它具有數(shù)均分子量(Mn)500到5000，尤其適合的是1500到3000的。
特別適合的是液態(tài)的由30～70摩爾%的乙烯單元，和30～70摩爾%最好是C3-15，而更好是C3-6的α-烯烴單元組成的低分子量乙烯-α-烯烴共聚物，該共聚物的數(shù)均分子量(Mn)為1000～5000而且Q值(重均分子量/數(shù)均分子量)在3以內(nèi)。
當(dāng)此液體是一種液態(tài)的聚烯烴類時(shí)，該液體本身就顯現(xiàn)出脫模效果，從而大大地方便了脫模操作。在聚合過(guò)程的最后，此液態(tài)的聚烯烴用有機(jī)溶劑如己烷、煤油和三氯乙烯很容易地就可除掉。
(3)封裝方法(1)和(2)可以結(jié)合一起用。
在鑄模中當(dāng)密封劑13表面全部復(fù)蓋有液體8并進(jìn)一步處在氧氣濃度在1%以下的惰性氣體氣氛中時(shí)，使密封劑13聚合。
將封裝方法(1)和(2)結(jié)合起來(lái)用，收到了更好的效果。
聚合過(guò)程可以在由聚合引發(fā)劑性質(zhì)所確定的各種條件下進(jìn)行。在熱致聚合的情況下，可以在加熱罐內(nèi)把反應(yīng)物加熱到大約30到150℃的溫度，最好約為40°到120℃并持續(xù)大約1/2到72小時(shí)，而最好是1至4小時(shí)，盡管其準(zhǔn)確值會(huì)隨形狀和大小的不同而異。在光致聚合的情況下，聚合過(guò)程比如可以在功率為60到150瓦/厘米的高壓汞燈下進(jìn)行，持續(xù)照射大約1分鐘到2小時(shí)，而最好是在3～30分鐘溫度約為40～120℃之間，溫度為60～100℃更好。
本發(fā)明的實(shí)例以實(shí)施例的方式給出如下例1一個(gè)帶有鍵合線和引線的GaAlAs發(fā)光二極管組件在室溫下被浸入裝有硅氧烷樹(shù)脂溶液的缸中，即在發(fā)光二極管上涂了一層硅氧烷樹(shù)脂成分。
此硅氧烷樹(shù)脂溶液是通過(guò)在二甲苯中(A)/(B)混合比為20∶1的比例溶解入有機(jī)多分子硅醚(A)和(B)的混合物并稀積至30%濃度來(lái)制備的，有機(jī)多分子硅醚(A)由下式表示
其中n為430，在用膠凝滲透色層分離(GPC)法測(cè)定時(shí)，以聚苯乙烯計(jì)有32000的數(shù)均分子量Mn;并且有機(jī)多分子硅醚(B)由下式表示
其中m為338，在用GPC法測(cè)定時(shí)，以聚苯乙烯計(jì)有25000的數(shù)均分子量。
然后從盛有硅氧烷樹(shù)脂溶液的缸中取出被浸入的組件，放在熱空氣烘箱內(nèi)加熱到150℃并持續(xù)4小時(shí)，以使硅氧烷樹(shù)脂成分固化。此樹(shù)脂的厚度為10μm。
接下來(lái)，將獲得的帶有引線的GaAlAs發(fā)光二極管組件放入一個(gè)內(nèi)徑為5mm深度為10mm的聚丙烯模子中，此時(shí)的二極管已經(jīng)涂有硅氧烷樹(shù)脂成分。把下面稱為密封劑〔A〕-1的一種均勻混合液體成分填充到鑄模中。將該模放在一個(gè)真空干燥箱內(nèi)。此干燥箱用氮?dú)怛?qū)氣，然后逐步從40℃加熱到90℃，經(jīng)3小時(shí)完成聚合過(guò)程。在密封劑固化之后，光發(fā)射裝置從鑄模中脫出即得到圖1所示的裝置。
密封劑〔A〕-Ⅰ(a)二烯丙基碳酸酯與二甘醇，以摩爾比2∶1，在乙醇鈉存在的情況下和在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)56-133246所述的條件下發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物(包括30%重量的二甘醇二烯丙基碳酸酯和70%重量的低碳酸酯，n為3到10) ……55%重量(b)三(羥乙基)異氰尿酸酯的三(烯丙基碳酸酯)，它是由二烯丙基碳酸酯與三(羥乙基)異氰尿酸酯以摩爾比12∶1反應(yīng)而生成的 ……12.4%重量
(c)二甘醇二烯丙基碳酸酯 ……27.5%重量(d)乙烯乙酸酯 ……5%重量(e)聚合引發(fā)劑(按重量每100份前述配料(a)、(b)、(c)和(d))二異丙基過(guò)氧重碳酸酯 ……2.5份重例2與前述例1的帶引線發(fā)光二極管組件一樣，已經(jīng)涂有硅氧烷樹(shù)脂成分的二極管被置于一個(gè)內(nèi)徑為5mm且深度為10mm的聚-4-甲基-1-戊烯模子中，如圖2所示。下述的密封劑〔A〕-Ⅱ給定的成分被注入模中，然后蓋上一層厚約2mm的液態(tài)乙烯-丙烯共聚物(Mn2500，Q值為2.0，比重0.846)。該模子被放入一熱空氣烘箱內(nèi)，逐步從40℃加熱到90℃，經(jīng)過(guò)3小時(shí)完成聚合過(guò)程。在密封劑固化之后，把光發(fā)射裝置從模中脫出就得到了圖1所示的裝置。
密封劑〔A〕-Ⅱ(a)二烯丙基碳酸酯與二甘醇，以摩爾比2∶1，在乙醇鈉存在的情況下和在日本專利申請(qǐng)公開(kāi)56-133246所述的條件下發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物(包括30%重量的二甘醇二烯丙基碳酸酯和70%重量的低碳酸酯，n為3到10) ……58%重量(b)三(羥乙基)異氰尿酸酯的三(烯丙基碳酸酯)，它是由二烯丙基碳酸酯與三(羥乙基)異氰尿酸酯以摩爾比12∶1反應(yīng)的產(chǎn)物 ……13%重量(c)二甘醇二烯丙基碳酸酯 ……29%重量(d)聚合引發(fā)劑(按每100份前述組份(a)、(b)和(c)的重量)二異丙基過(guò)氧重碳酸酯 ……2.7份重例3重復(fù)上述例2的步驟，只是將〔A〕-Ⅱ密封劑用〔A〕-Ⅰ代替，象例2那樣在3小時(shí)內(nèi)完成聚合過(guò)程以得到光發(fā)射裝置。
比較例1將沒(méi)有涂硅氧烷樹(shù)脂成分的帶引線的發(fā)光二極管組件以類似于例1的方式放入一內(nèi)徑為5mm深度為10mm的聚-4-甲基-1-戊烯模子中，該模中已經(jīng)加過(guò)作為脫模劑的硅氧烷，Epo 1 ease＃95(日本PELNOX公司生產(chǎn))。將一種發(fā)光二極管封裝等級(jí)的環(huán)氧樹(shù)脂注入模中。該環(huán)氧樹(shù)脂包括100份主劑Pelnox XN-1886-3，一般用于發(fā)光二極管的密封，和110份的固化劑Pelcure XV-2263(日本PELNOX公司生產(chǎn))。該環(huán)氧樹(shù)脂在120℃下經(jīng)8小時(shí)固化即得到光發(fā)射裝置。
比較例2重復(fù)例2的步驟，只是發(fā)光二極管沒(méi)有涂硅氧烷樹(shù)脂成分。
前述例子與比較例所得到的光發(fā)射裝置，對(duì)其(1)脫模，(3)耐氣候性能，(4)表面硬度和(5)防潮將作如下測(cè)定。測(cè)定還包括(2)密封劑〔A〕-Ⅰ和〔A〕-Ⅱ在固化以后的透明度。其結(jié)果見(jiàn)表1。
(1)脫模脫模測(cè)定通過(guò)從模中取出已封裝好的光發(fā)射裝置進(jìn)行。
◎很容易脫模的○用手可脫出的×用手不能脫出的(2)固化密封劑的透明度目測(cè)○好◎極好密封劑〔A〕-Ⅰ和〔A〕-Ⅱ以及用于比較例1中的環(huán)氧樹(shù)脂，在例1-3及比較例1和2所述的同一條件下聚合成3.0mm厚的平板，并用日立公司的U-3400型自動(dòng)記錄分光光度計(jì)測(cè)定光透過(guò)率。
(3)老化試驗(yàn)(a)使用加速老化試驗(yàn)儀(Iwasaki電子公司的SUV-WII型)，光發(fā)射裝置的樣品暴露在下述條件的光線下紫外線強(qiáng)度100mW/cm2黑板溫度63℃相對(duì)濕度50～70%一個(gè)循環(huán)包括8小時(shí)暴露時(shí)間和4小時(shí)結(jié)露時(shí)間，并且試驗(yàn)一直持續(xù)6個(gè)循環(huán)。
老化試驗(yàn)(b)使用加速老化試驗(yàn)儀(Suga試驗(yàn)儀器公司的WEL-6X-HC-BEC型)，光發(fā)射裝置的樣品暴露在下述條件的光線下光源6.0KW氙燈黑板溫度63℃相對(duì)濕度50%一個(gè)包括200分鐘暴露時(shí)間(其中有18分鐘淋雨時(shí)間)的循環(huán)一直重復(fù)到暴露總時(shí)間為100小時(shí)。
光的透過(guò)率和發(fā)光功率，在光發(fā)射裝置的前述老化試驗(yàn)前及后均進(jìn)行測(cè)試。
(4)表面硬度光發(fā)射裝置的固化密封劑的直筒部分，根據(jù)IIS K5401方法測(cè)量其表面硬度。
(5)防潮性能把光發(fā)射裝置放在一個(gè)溫度為85℃和相對(duì)濕度為80%的恒溫箱中1000小時(shí)。在潮濕條件中暴露前和暴露后測(cè)量其發(fā)光功率，以計(jì)算出發(fā)光功率的百分變化率。
表1發(fā)光功率維持85℃，相對(duì)濕度80%，1000小時(shí)以上。
本發(fā)明所述的光發(fā)射或接收裝置，是用一種含有二烯丙基化合物這種特殊成份的單體、齊聚物或其混合物的聚合物封裝的，它具有更好的耐氣候性能，防化學(xué)腐蝕性，硬度以及透明度這樣的光學(xué)特性。
本發(fā)明所述的光發(fā)射或接收裝置，其光發(fā)射或接收元件帶有一層特殊的硅氧烷樹(shù)脂成份，它也具有更好的防潮性能。
申請(qǐng)中本發(fā)明的光發(fā)射或接收裝置有這些優(yōu)良的特性，使本申請(qǐng)被用于包括光發(fā)射裝置如發(fā)光二極管、激光二極管、光敏器件、光電二極管以及場(chǎng)致發(fā)光管，而且還包括光接收裝置如光電二極管。
權(quán)利要求
1.一種光發(fā)射或接收裝置，包括涂有一種硅氧烷樹(shù)脂成份的光發(fā)射或接收元件和一密封上述光發(fā)射或接收元件的密封裝置，所述的密封裝置由包含有二烯丙基化合物的單體、齊聚物或其混合物的聚合物構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光發(fā)射或接收裝置，其中所述的包含有二烯丙基化合物的單體、齊聚物或其混合物，是一種可聚合的液態(tài)成份，它包括脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二元醇的二(烯丙基碳酸酯)的單體、齊聚物或其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光發(fā)射或接收裝置，其中所述的包含有二烯丙基化合物的單體、齊聚物或其混合物，是一種可聚合的液態(tài)成份，它包括(a′)脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二元醇的二(烯丙基碳酸酯)的單體、齊聚物或其混合物，有如下分子式
CH2-CH＝CH2其中R是脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二元醇的剩余基，而且n值或其平均值在1～10的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光發(fā)射或接收裝置，其中所述的包含有二烯丙基化合物的單體、齊聚物或其混合物，是一種可聚合的液態(tài)成份，它包括(a″)重量占10～90%的具有下列通式的脂肪族、脂環(huán)族或者芳香族二元醇的二(烯丙基碳酸酯)的齊聚物或其混合物
其中R是脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二元醇的剩余基，而且n值或其平均值在1～10之間，但須使二元醇二(烯丙基碳酸酯)單體含量選擇為齊聚物重量的50%之內(nèi);(b)重量占0～90%的一種化合物，它選自下述一組化合物(b-1)脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二元或三元醇的單體二或三(烯丙基碳酸酯)，其通式為
其中R′為二或三元醇的剩余基，n′等于2或3;或者選其混合物，但須使二或三元醇的齊聚二(烯丙基碳酸酯)或者二或三元醇的聚(烯丙基碳酸酯)的含量占單體或混合物重量的30%以內(nèi);(b-2)脂肪族或芳香族二或三羧酸的烯丙基酯，其通式為
其中R″為二或三羧酸的剩余基，n″等于2或3;(b-3)三烯丙基氰尿酸酯和三烯丙基異氰尿酸酯，以及(C)重量占0～30%的丙烯酸或乙烯基單體;但須使(b)和(c)組份的總和大于0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光發(fā)射或接收裝置，其中所述的硅氧烷樹(shù)脂成份，包括由一種用下式(Ⅰ)表示的有機(jī)多分子硅醚
其中R1可任意地從包含有鹵素原子、取代或未被取代的單價(jià)烴、烷氧基以及烷酰基這類中選取，而且n為一個(gè)正整數(shù)，和一種用下式(Ⅱ)表示的有機(jī)多分子硅醚
其中R2可獨(dú)立地從包含氫原子和通式(Ⅰ)中R1所表示的基團(tuán)在內(nèi)的這一類中任選，而且m是一個(gè)正整數(shù)，反應(yīng)的產(chǎn)物構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光發(fā)射或接收裝置，其中所使用的有機(jī)多分子硅醚(Ⅰ)和(Ⅱ)的重量比(Ⅰ)∶(Ⅱ)是在50∶1到5∶1的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光發(fā)射或接收裝置，其中所述的反應(yīng)產(chǎn)物，進(jìn)一步還包括至少另外一種從具有下式的有機(jī)多分子硅醚(C)、(D)和(E)中選取的有機(jī)多分子硅醚
其中R3是獨(dú)立地從R2所表示的基團(tuán)中選的，而且n為一個(gè)正整數(shù)。
8.一種制作光發(fā)射或接收裝置的方法，包括把涂有硅氧烷樹(shù)脂成份的光發(fā)射或接收元件放在一個(gè)鑄模里;將一種由包含有二烯丙基化合物的單體、齊聚物或其混合物構(gòu)成的密封劑澆鑄入模子中;使上述密封劑聚合，并從鑄模中取出封裝好的光發(fā)射或接收元件即制成光發(fā)射或接收裝置。
9.一種制作光發(fā)射或接收裝置的方法，包括把涂有硅氧烷樹(shù)脂成份的光發(fā)射或接收元件放在一個(gè)鑄模里;將一種由包含有二烯丙基化合物的單體、齊聚物或其混合物構(gòu)成的密封劑澆鑄入模子中;當(dāng)所述密封劑的表面處在一種氧氣濃度在1%以下的惰性氣體氣氛中時(shí)，讓上述密封劑聚合;并從鑄模中取出封裝好的光發(fā)射或接收元件即制成光發(fā)射或接收裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的制作光發(fā)射或接收裝置的方法，其中所述的硅氧烷樹(shù)脂成份，包括由一種用下式(Ⅰ)表示的有機(jī)多分子硅醚
其中R1可任意地從包含有鹵素原子、取代或未被取代的單價(jià)烴、烷氧基以及烷酰基這類中選取，而且n為一個(gè)正整數(shù)，和一種用下式(Ⅱ)表示的有機(jī)多分子硅醚
其中R2可獨(dú)立地從包含氫原子和通式(Ⅰ)中R1所表示的基團(tuán)在內(nèi)的這一類中選，而且m是一個(gè)正整數(shù)，反應(yīng)的產(chǎn)物構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述制作光發(fā)射或接收裝置的方法，其中所述包含有二烯丙基化合物的單體、齊聚物或其混合物，是一種可聚合的液態(tài)成份，它包括(a″)重量占10～90%的具有下列通式的脂肪族、脂環(huán)族或者芳香族二元醇的二(烯丙基碳酸酯)的齊聚物或其混合物
其中R是脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二元醇的剩余基，而且n值或其平均值在1～10之間，但須使二元醇二(烯丙基碳酸酯)單體含量選擇為齊聚物重量的50%之內(nèi);(b)重量占0～90%的一種化合物，它選自下述一組化合物(b-1)脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二元或三元醇的單體二或三(烯丙基碳酸酯)，其通式為
其中R′為二或三元醇的剩余基，n′等于2或3;或者選其混合物，但須使二或三元醇的齊聚二(烯丙基碳酸酯)或者二或三元醇的聚(烯丙基碳酸酯)的含量占單體或混合物重量的30%以內(nèi);(b-2)脂肪族或芳香族二或三羧酸的烯丙基酯，其通式為
其中R″為二或三羧酸的剩余基，n″等于2或3;(b-3)三烯丙基氰尿酸酯和三烯丙基異氰尿酸酯，以及(C)重量占0～30%的丙烯酸或乙烯基單體;但須使(b)和(c)組份的總和大于0。
12.一種制作光發(fā)射或接收裝置的方法，包括把涂有硅氧烷樹(shù)脂成份的光發(fā)射或接收元件放在一個(gè)鑄模里;將一種由包含有二烯丙基化合物的單體、齊聚物或其混合物構(gòu)成的密封劑澆鑄入模子中，并且當(dāng)在所述密封劑上存在一層液體，此液體對(duì)所述密封劑的溶解度低且密度也比后者低時(shí)，讓所述密封劑聚合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述制作光發(fā)射或接收裝置的方法，其中所述的硅氧烷樹(shù)脂成份，包括由一種用下式(Ⅰ)表示的有機(jī)多分子硅醚
其中R1可任意地從包含有鹵素原子、取代或未被取代的單價(jià)烴、烷氧基以及烷?；@類中選取，而且n為一個(gè)正整數(shù)，和一種用下式(Ⅱ)表示的有機(jī)多分子硅醚
其中R2可以獨(dú)立地從包含氫原子和通式(Ⅰ)中R1所表示的基團(tuán)在內(nèi)的這一類中任選，而且m是一個(gè)正整數(shù)，反應(yīng)的產(chǎn)物構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述制作光發(fā)射或接收裝置的方法，其中所述的液體是一種低分子量的液態(tài)合成烴類聚合物、一種液態(tài)烴類混合物，或者是它們的混合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述制作光發(fā)射或接收裝置的方法，其中所述的包含有二烯丙基化合物的單體、齊聚物或其混合物，是一種可聚合的液態(tài)成份，它包括(a″)重量占10～90%的具有下列通式的脂肪族、脂環(huán)族或者芳香族二元醇的二(烯丙基碳酸酯)的齊聚物或其混合物
其中R是脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二元醇的剩余基，而且n值或其平均值在1-10之間，但須使二元醇二(烯丙基碳酸酯)單體含量選擇為齊聚物重量的50%之內(nèi);(b)重量占0～90%的一種化合物，它選自下述一組化合物(b-1)脂肪族、脂環(huán)族或芳香族二元或三元醇的單體二或三(烯丙基碳酸酯)，其通式為
其中R′為二或三元醇的剩余基，n′等于2或3;或者選其混合物，但須使二或三元醇的齊聚二(烯丙基碳酸酯)或者二或三元醇的聚(烯丙基碳酸酯)的含量占單體或混合物重量的30%以內(nèi);(b-2)脂肪族或芳香族二或三羧酸的烯丙基酯，其通式為
其中R″為二或三羧酸的剩余基，n″等于2或3;(b-3)三烯丙基氰尿酸酯和三烯丙基異氰尿酸酯，以及(c)重量占0～30%的丙烯酸或乙烯基單體;但須使(b)和(c)組份的總和大于0。
全文摘要
一種光發(fā)射或接收裝置，包括一個(gè)涂覆有硅氧烷樹(shù)脂成分的光發(fā)射或接收元件和一個(gè)用于封裝上述光發(fā)射或接收元件的密封裝置，所說(shuō)的密封裝置是由含有二烯丙基化合物的單體、齊聚物或其混合物的聚合物構(gòu)成的。此裝置具有更好的耐氣候性能，防化學(xué)腐蝕性、硬度、透明度之類的光學(xué)特性和防潮性能。
文檔編號(hào)H01L23/29GK1052221SQ90109000
公開(kāi)日1991年6月12日 申請(qǐng)日期1990年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月29日
發(fā)明者賀內(nèi)覺(jué)太郎, 友重徹, 臼田昭司, 北山英幸, 高木俊和 申請(qǐng)人:三井石油化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社