CN103153611B - 树脂片材层合体、其制造方法及使用其的带有含荧光体树脂片材的led芯片的制造方法 - Google Patents

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Abstract

为了提高向LED芯片贴附含荧光体树脂片材而得到的带含荧光体树脂片材LED芯片的颜色、亮度的均匀性，进而为了提高其制造的容易性，设计的自由度等，而提供一种树脂片材层合体，所述树脂片材层合体在基材上设置有含荧光体树脂片材，所述含荧光体树脂片材被分割成多个区块。

Description

树脂片材层合体、其制造方法及使用其的带有含荧光体树脂片材的LED芯片的制造方法
技术领域
本发明涉及在基材上设置有含有荧光体的树脂片材的树脂片材层合体。更详细而言，涉及将多个用于转换LED芯片(chip)的发光波长的片材状的荧光材料排列在基板上的树脂片材层合体。
背景技术
就发光二极管(LED，Light Emitting Diode)而言，在其发光效率显著提高的背景下，以低电力消耗、高寿命、外观设计性等为特长，不仅在用于液晶显示器(LCD)的背光源、或车辆的头灯等车载领域，而且在普通照明领域，其市场也正在急剧扩大。
LED的发光光谱依赖于形成LED芯片的半导体材料，因而其发光颜色受到限制。因此，为了使用LED得到用于LCD背光源、普通照明的白色光，需要在LED芯片上配置适合于各芯片的荧光体，来转换发光波长。具体而言，提出了在发蓝色光的LED芯片上设置黄色荧光体的方法、在发蓝色光的LED芯片上设置红及绿的荧光体的方法、在发出紫外线的LED芯片上设置红、绿、蓝的荧光体的方法等。其中，从LED芯片的发光效率、成本方面考虑，目前最广泛采用在蓝色LED上设置黄色荧光体的方法、及在蓝色LED上设置红及绿的荧光体的方法。
作为在LED芯片上设置荧光体的具体方法之一，提出了预先将荧光体分散在用于密封LED芯片的液状的树脂中的方法(例如，参见专利文献1及2)。但是，荧光体在液状的树脂中的分散不均匀时，连同LED芯片发生颜色不均。另外，在分别地向LED芯片上供给液状树脂时，难以使分量一定，在液状树脂的固化期间，厚度也容易产生不均，因此，难以使配置在LED芯片上的荧光体的量保持一定。
因此，提出了使用预先均匀地分布有荧光材料的片材状的树脂层的方法(例如，参见专利文献3及4)。预先利用涂覆将预先均匀地分布有荧光材料的材料形成为膜厚一样的片材状，将其小片化，贴合在LED芯片上，由此，可使配置在各LED芯片上的荧光体为一定，可提高LED的品质。
专利文献1：日本特开平5-152609号公报
专利文献2：日本特开平7-99345号公报
专利文献3：日本专利第4146406号公报
专利文献4：日本特开2000-156528号公报
发明内容
LED逐渐代替白炽灯、荧光灯广泛应用于普通照明用途，因此，有必要稳定地供给发光色的颜色不均小的LED。如前所述，预先将荧光材料均匀地分散、以均匀的厚度将其片材化的方法，虽然作为抑制颜色不均的方法优异，但在使用了LED的发光元件的制造工序中，出现切裁片材的工序、使用粘接剂将片材和LED芯片贴合的工序，存在制造工序复杂、成本变高的问题。
在预先将含荧光体树脂片材化时，必须将其设置在单个的LED芯片上。例如，在预先将含荧光体树脂片材切裁成设置在单个的LED芯片上的尺寸时，对切裁成1mm左右的单个片材的含荧光体片材进行处理变得困难。另外，使用粘接剂将各单个片材一个一个地贴附在LED芯片上的作业变得要求精密性，难以同时保证生产速度和准确性。
作为其他方法，有不将含荧光体树脂片材切裁成单个片材地、以连续的片材形状的状态将其贴附在LED上的方法。此时，存在将单个片材的LED芯片贴附在片材形状的含荧光体树脂片材上的情况；和LED侧也以分割成单个片材之前的晶片形状的状态一并地贴附在含荧光体树脂片材上的情况。但是，对于在与LED芯片贴附后切裁含荧光体树脂片材的方法，上述方法均有限制。尤其是后者的情况，难以在切断LED的晶片同时，切断含荧光体树脂片材。另外，在贴附到LED芯片上后、切断荧光体树脂片材时，切断形状被限定为沿着LED芯片的形状或比其大的形状。因此，在LED芯片的一部分被含荧光体树脂片材覆盖、一部分被露出的情况，例如想要形成电极露出部等的情况时，仅去除该部分的含荧光体树脂片材，这是困难的。
发明人等对在LED芯片上贴附含荧光体树脂片材的带有含荧光体树脂片材的LED芯片的颜色、亮度的均匀性、及其制造的容易性、设计的自由度等进行了深入研究，结果发现，为了提高上述全部性能，含荧光体树脂片材的加工方法、形状非常重要。
本发明通过预先赋予含荧光体树脂片材规定的形状，不仅可使借助荧光体进行颜色转换的LED的亮度、颜色均匀，而且可提高作为带有含荧光体树脂片材的LED芯片的生产率，具体而言，本发明的特征在于如下的任意构成。
(1)一种树脂片材层合体，所述树脂片材层合体在基材上设有含荧光体树脂片材，其中，上述含荧光体树脂片材被分割成多个区块。
(2)如上述(1)所述的树脂片材层合体，其中，上述基材遍及上述含荧光体树脂片材的多个区块且在面方向上连续。
(3)如上述(1)或(2)所述的树脂片材层合体，其中，上述基材在与分割含荧光体树脂片材的边界位置相同的位置具有凹部。
(4)如上述(1)～(3)中任一项所述的树脂片材层合体，其中，在上述基材与上述含荧光体树脂片材之间存在脱模剂。
(5)如上述(1)～(3)中任一项所述的树脂片材层合体，其中，在上述含荧光体树脂片材上层合有粘合层。
(6)如上述(1)～(5)中任一项所述的树脂片材层合体，其中，层合有上述含荧光体树脂片材的基材是树脂膜。
(7)如上述(1)～(6)中任一项所述的树脂片材层合体，其中，从与片材的面方向垂直的方向观察时，上述含荧光体树脂片材中的上述区块的形状形成为规则的重复图案。
(8)如上述(1)～(7)中任一项所述的树脂片材层合体，其中，上述含荧光体树脂片材是用于被贴附在LED的发光面上的。
(9)上述(1)～(8)中任一项所述的树脂片材层合体的制造方法，所述方法在基材上形成被分割成多个区块的含荧光体树脂片材来制造树脂片材层合体，其中，将含荧光体树脂片材分割成多个区块的工序通过利用药液进行的蚀刻、利用丝网印刷进行的图案形成(patterning)、利用模具进行的冲压(punching)、利用激光进行的加工、及利用刃具进行的切削中的至少一种方法进行。
(10)一种带有含荧光体树脂片材的LED芯片的制造方法，包括工序(A)和工序(B)，所述工序(A)为在上述(1)～(8)中任一项所述的树脂片材层合体中的经分割的含荧光体树脂片材上贴合LED芯片的发光面的工序，所述工序(B)为将与该LED芯片的发光面贴合的含荧光体树脂片材从基材上剥离的工序。
(11)上述(10)所述的带有含荧光体树脂片材的LED芯片的制造方法，其中，在上述工序(A)中，将按照与上述含荧光体树脂片材的多个区块的配置对应的方式配置的多个LED芯片的发光面一并地贴合在上述含荧光体树脂片材上。
通过本发明，可通过简单的工序制造亮度、颜色均匀的带有含荧光体树脂片材的LED芯片。
附图说明
[图1]本发明的树脂片材层合体的构成剖面图的第1例。
[图2]本发明的树脂片材层合体的构成剖面图的第2例。
[图3]本发明的树脂片材层合体的构成剖面图的第3例。
[图4]本发明的树脂片材层合体的构成剖面图的第4例。
[图5]本发明的树脂片材层合体的平面图的第1例。
[图6]本发明的树脂片材层合体的平面图的第2例。
[图7]本发明的树脂片材层合体的平面图的第3例。
[图8]本发明的树脂片材层合体的平面图的第4例。
[图9]本发明的树脂片材层合体的平面图的第5例。
[图10]本发明的树脂片材层合体的平面图的第6例。
[图11]制作本发明的树脂片材层合体的工序的第1例。
[图12]制作本发明的树脂片材层合体的工序的第2例。
[图13]制作本发明的树脂片材层合体的工序的第3例。
[图14]将本发明的树脂片材层合体上的含荧光体树脂片材搭载在LED芯片上的方法的第1例。
[图15]将本发明的树脂片材层合体上的含荧光体树脂片材搭载在LED芯片上的方法的第2例。
[图16]将本发明的树脂片材层合体上的含荧光体树脂片材搭载在LED芯片上的方法的第3例。
[图17]将本发明的树脂片材层合体上的含荧光体树脂片材搭载在LED芯片上的方法的第4例。
具体实施方式
(树脂片材层合体的基本构成)
本发明的树脂片材层合体是在基材上设有含荧光体树脂片材的树脂片材层合体，含荧光体树脂片材被分割成多个区块。含荧光体树脂片材可根据目的分割成所期望的形状·尺寸·个数。另一方面，支承含荧光体树脂片材的基材遍及含荧光体树脂片材的多个区块，且成为一体(在面方向连续)，含荧光体树脂片材不是分别地零散的状态。
本发明的树脂片材层合体中，由于预先形成荧光体均匀地分散的树脂片材，所以可在各个LED上形成膜厚均匀、组成均匀的荧光体树脂层。另外，预先将树脂片材分割成所期望的形状，但用基材将它们连接，因而可容易地贴附在LED芯片上。因此，通过使用本发明的树脂片材层合体，可通过简单的工序制造亮度、颜色均匀的LED。
如上所述，本发明的树脂片材层合体上的基材优选不被分割。此处，本说明书中所谓基材不被分割是指基材未完全分离的状态。即，不在基材上引入切口的情况当然包括在其中，此外还包括如下情况：部分地具有未贯通的切口的情况；部分地具有贯通的裂隙但作为整体保持一体的形状的情况等。
使用图1～图4利用剖面图说明本发明的树脂片材层合体的构成。需要说明的是，它们是例示，本发明的树脂片材层合体不受它们的限制。
图1是本发明的树脂片材层合体的构成例。在未被分割的基材1上，层合被分割成规定的形状的含荧光体树脂片材2。
图2是本发明的树脂片材层合体的构成的第2例。在基材1上层合有被分割成规定的形状的含荧光体树脂片材2，基材1在与分割含荧光体树脂层的边界位置相同的位置处具有凹部。需要说明的是，此处所说的“相同的位置”是指，基材的凹部与含荧光体树脂层的边界以±10μm的精度一致。另外，此时，对于基材的凹部来说，只要基材为一体，则也可以部分地形成贯通基材的裂隙，这在后述的图3～图4的构成中也同样。如果为上述构成，则在仅剥离一个区块的含荧光体树脂时，相邻的区块不剥离，因而优选。原因在于，在单个区块地从基材剥离被分割成区块的含荧光体树脂片材时，如果基材上没有上述凹部，则在区块非常小时，相邻的区块也很有可能同时被剥离。另一方面，如果以不贯通基材的深度设置凹部，则应力分散，大的剥离力不作用在相邻的区块上。
图3为本发明的树脂片材层合体的构成的第3例。在基材1上层合有被分割成规定的形状的含荧光体树脂片材2，基材1在与分割含荧光体树脂层的边界位置相同的位置处具有凹部。此处所说的“相同的位置”也与之前说明过的含义相同。在基材1与含荧光体树脂片材2之间存在脱模剂6。在基材与含荧光体树脂片材之间存在脱模剂的构成是本发明的优选方案之一，由此，在LED芯片上贴附含荧光体树脂片材2时，可以容易地进行基材1和含荧光体树脂片材2的剥离。根据含荧光体树脂片材2和基材1的组成，有时即使不存在脱模剂也可以容易地剥离，但在含荧光体树脂片材2不易与基材1剥离的情况下，优选使用。
在含荧光体树脂片材的上下至少一方存在粘合层的构成是本发明的更优选方案之一。其原因是，在含荧光体树脂片材2不具有粘合性，或对于贴附到LED芯片上粘合性不充分时，通过存在粘合层，可增强含荧光体树脂片材和LED芯片的粘接力。
图4是本发明的树脂片材层合体的构成的第4例。在基材1上层合有被分割成规定的形状的含荧光体树脂片材2，基材1在与分割含荧光体树脂层的边界位置相同的位置处具有凹部。此处所说的“相同的位置”也与之前说明过的含义相同。在基材1与含荧光体树脂片材2之间存在脱模剂6，进而，在含荧光体树脂片材2上存在粘合层7。其原因是，如后述的图14中说明的情况那样，在将含荧光体树脂片材从基材剥离之前将其与LED芯片贴合时，可增强含荧光体树脂片材与LED芯片的粘接力。需要说明的是，作为图4的变形例，还可以是不存在脱模剂6的方案。
接下来，在图5～图10中，利用平面图来说明本发明的树脂片材层合体的构成。需要说明的是，借助上述平面图表示的构成，也可适用于上述借助剖面图说明过的构成的所有情况。另外，它们是例示，本发明的树脂片材层合体不受它们的限制。
图5是本发明的构成的一例，是在为一体的基材1上层合有被分割成区块的含荧光体树脂片材2的树脂片材层合体的平面图。含荧光体树脂片材2被分割成矩形，排列成格子状。
对于含荧光体树脂片材2，除了进行将其分割成区块的加工之外，还可以实施其他加工。图6是本发明的构成的一例，是如下树脂片材层合体的平面图：在为一体的基材1上层合被分割成区块的含荧光体树脂片材2，通过对该含荧光体树脂片材2的各区块的一部分实施加工而将其形成为所期望的形状。当对经分割的含荧光体树脂片材2的区块的一部分进行加工时，该加工部分也可以贯通基材。
图7是本发明的构成的另一例，是如下树脂片材层合体的平面图：在为一体的基材1上层合被分割成区块的含荧光体树脂片材2，连同基材一起对该含荧光体树脂片材2的区块的一部分进行冲孔形成贯通孔8，由此形成为所期望的形状。
如图6及图7所示，通过对含荧光体树脂片材2的区块的一部分进行加工而形成为所期望的形状，可用含荧光体树脂片材部分地覆盖LED芯片、使一部分露出。可自由地对应各种设计：例如，从LED芯片的发光面发出的光的一部分通过含荧光体树脂片材而进行波长转换，其他部分以原波长发出，进行混色，由此调整发光色的情况，或者，为了在LED芯片的表面的一部分形成电极露出部分，而不想用含荧光体树脂片材覆盖该部分的情况。
另外，在基材上排列的含荧光体树脂片材的区块不必须为矩形，还可以是如图8所示那样的六边形或其他多边形、或圆形乃至椭圆形。在通常的量产工序中，贴附含荧光体树脂片材的LED元件全部为相同形状，因此，含荧光体树脂片材的区块也全部为相同形状的区块，优选以一定的重复间距排列。但是，根据LED元件的设计，排列在基材上的含荧光体树脂片材的区块的形状不必须全部为相同的形状，如图9所示，也可以是两种形状的重复排列。在贴附含荧光体树脂片材的LED元件的发光面上部分地设置不贴附含荧光体树脂片材的部分、从而发光面被划分为两区块的情况等，可根据需要自由地设计形状。
在工业上量产的工序中，对于含荧光体树脂片材的区块，优选从与片材的面方向垂直的方向观察时的形状为规则的重复图案。作为形成规则的重复图案的例子，有如图5～图8所示的、全部相同的形状的区块重复排列的情况；如图9所示的两种或两种以上不同形状的区块的组合图案重复排列的情况。需要说明的是，在根据少量多品种试制等条件，LED元件的形状·设计存在多种等情况下，还可以相应地如图10所示将基材上的含荧光体树脂片材加工成多种不同的形状的区块。
(基材)
作为基材1，可使用公知的金属、膜、玻璃、陶瓷、纸等。具体而言，可举出铝(还包括铝合金)、锌、铜、铁等金属板或箔、乙酸纤维素、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯醇缩醛、芳族聚酰胺等树脂膜、层合或涂覆有塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯)的纸、层合或蒸镀有上述金属的纸或塑料膜等。其中，从将含荧光体树脂片材贴合在LED元件时的密合性考虑，优选基材为柔软的膜状，另外，为了在处理膜状的基材时，没有断裂等的担忧，优选强度高的膜。从上述要求特性和经济性方面考虑，优选树脂膜，其中特别优选PET膜。另外，当树脂的固化需要200℃以上的高温时，从耐热性方面考虑，更优选聚酰亚胺膜。从片材剥离的容易性方面考虑，还可以预先对基材表面进行脱模处理。另外，当基材为金属板时，还可以对表面实施铬系或镍系等镀覆处理或陶瓷处理。
对基材的膜厚没有特别限制，但作为下限优选40μm以上，更优选60μm以上。另外，作为上限优选5000μm以下，更优选3000μm以下。
(含荧光体树脂片材)
作为含荧光体树脂片材2的成分，只要主要含有树脂和荧光体即可，没有特别限制，可以使用多种物质。还可根据需要含有其他成分。
(荧光体)
荧光体吸收从LED芯片发出的光，转换波长，发出与LED芯片的光不同的波长的光。由此，将从LED芯片发出的光的一部分、和从荧光体发出的光的一部分混合，得到包括白色的多色系的LED。具体而言，通过向蓝色系LED光学地组合利用从LED发出的光而发出黄色系的发光色的荧光体，可使用单一的LED芯片发出白色系的光。
上述那样的荧光体中，有发出绿色光的荧光体、发出蓝色光的荧光体、发出黄色光的荧光体、发出红色光的荧光体等多种荧光体。作为用于本发明的具体的荧光体，可举出无机荧光体、有机荧光体、荧光颜料、荧光染料等公知的荧光体。作为有机荧光体，可举出烯丙基磺酰胺(allyl sulfoamide)·三聚氰胺甲醛共缩合染色物、苝类荧光体等。从可长期使用方面考虑优选使用苝类荧光体。作为特别优选用于本发明的荧光物质，可举出无机荧光体。以下说明用于本发明的无机荧光体。
作为发出绿色光的荧光体，例如有SrAl2O4:Eu、Y2SiO5:Ce，Tb、MgAl11O19:Ce，Tb、Sr7Al12O25:Eu、(Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1个以上)Ga2S4:Eu等。
作为发出蓝色光的荧光体，例如有Sr5(PO4)3Cl:Eu、(SrCaBa)5(PO4)3Cl:Eu、(BaCa)5(PO4)3Cl:Eu、(Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1个以上)2B5O9Cl:Eu，Mn、(Mg、Ca、Sr、Ba中的至少1个以上)(PO4)6Cl2:Eu，Mn等。
作为发出绿色至黄色光的荧光体，有至少用铈活化过的钇·铝氧化物荧光体、至少用铈活化的钇·钆·铝氧化物荧光体、至少用铈活化过的钇·铝·石榴石氧化物荧光体、及至少用铈活化过的钇·镓·铝氧化物荧光体等(所谓YAG类荧光体)。具体而言，可使用Ln3M5O12:R(Ln为选自Y、Gd、La中的至少1个以上。M包含Al、Ca的至少任一方。R为镧系。)、(Y1-xGax)3(Al1-yGay)5O12:R(R为选自Ce、Tb、Pr、Sm、Eu、Dy、Ho中的至少1个以上。0＜Rx＜0.5、0＜y＜0.5。)。
作为发出红色光的荧光体，例如有Y2O2S:Eu、La2O2S:Eu、Y2O3:Eu、Gd2O2S:Eu等。
另外，作为对应目前主流的蓝色LED发光的荧光体，可举出Y3(Al，Ga)5O12:Ce，(Y，Gd)3Al5O12:Ce，Lu3Al5O12:Ce，Y3Al5O12:Ce等YAG类荧光体、Tb3Al5O12:Ce等TAG类荧光体、(Ba，Sr)2SiO4:Eu类荧光体、Ca3Sc2Si3O12:Ce类荧光体、(Sr，Ba，Mg)2SiO4:Eu等硅酸盐类荧光体、(Ca，Sr)2Si5N8:Eu、(Ca，Sr)AlSiN3:Eu、CaSiAlN3:Eu等氮化物类荧光体、Cax(Si，Al)12(O，N)16:Eu等氮氧化合物类荧光体，进而可举出(Ba，Sr，Ca)Si2O2N2:Eu类荧光体、Ca8MgSi4O16Cl2:Eu类荧光体、SrAl2O4:Eu，Sr4Al14O25:Eu等荧光体。
其中，从发光效率、亮度等方面考虑，优选使用YAG类荧光体、TAG类荧光体、硅酸盐类荧光体。
除了以上说明的之外，可以根据用途、目标发光颜色使用公知的荧光体。
对荧光体的粒子尺寸没有特别限制，但优选D50为0.05μm以上，更优选为3μm以上。另外，优选D50为30μm以下，更优选为20μm以下。此处，D50是指，在利用激光衍射散射式粒度分布测定法进行测定而得到的体积基准粒度分布中，从小粒径侧的通过部分累积为50％时的粒径。D50为上述范围时，荧光体片材中的荧光体的分散性良好，可得到稳定的发光。
(树脂)
本发明中使用的含荧光体树脂片材中的树脂是在内部含有荧光体的树脂，最终形成片材。因此，只要是可在内部均匀地分散荧光体、可形成片材的树脂即可，可以使用任意树脂。具体而言，有机硅树脂、环氧树脂、聚芳酯树脂(polyarylate resin)、PET改性聚芳酯树脂、聚碳酸酯树脂、环状烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚丙烯树脂、改性丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂及丙烯腈·苯乙烯共聚物树脂等。本发明中，从透明性方面考虑，优选使用有机硅树脂或环氧树脂。进一步地，从耐热性方面考虑，特别优选使用有机硅树脂。
作为所述有机硅树脂，优选固化型有机硅橡胶。可以使用一液型、二液型(三液型)中任一种液体构成。固化型有机硅橡胶中，作为借助空气中的水分或催化剂而发生缩合反应的类型，有脱醇型、脱肟型、脱乙酸型、脱羟胺型等。另外，作为借助催化剂发生氢化硅烷化反应的类型，有加成反应型。可使用其中任一类型的固化型的有机硅橡胶。尤其是，从没有伴随固化反应的副产物、固化收缩小、容易通过加热来加快固化方面考虑，更优选加成反应型的有机硅橡胶。
就加成反应型的有机硅橡胶而言，作为例子，可以通过含有与硅原子键合的链烯基的化合物、与具有与硅原子键合的氢原子的化合物进行氢化硅烷化反应而形成。作为上述材料，可举出通过乙烯基三甲氧基甲硅烷、乙烯基三乙氧基甲硅烷、烯丙基三甲氧基甲硅烷、丙烯基三甲氧基甲硅烷、降冰片烯基三甲氧基甲硅烷、辛烯基三甲氧基甲硅烷等含有与硅原子键合的链烯基的化合物、和聚甲基氢硅氧烷(Methyl hydrogen polysiloxane)、聚二甲基硅氧烷-CO-聚甲基氢硅氧烷、聚乙基氢硅氧烷、聚甲基氢硅氧烷-CO-聚甲基苯基硅氧烷等具有与硅原子键合的氢原子的化合物进行氢化硅烷化反应而形成的材料。另外，还可以利用其他的例如日本特开2010-159411号公报记载那样的公知的物质。
另外，作为市售的物质，也可以使用通常LED用途的硅酮密封材料。作为具体例子，有Dow Corning Toray公司制的OE-6630A/B、OE-6336A/B或信越化学工业株式会社制的SCR-1012A/B、SCR-1016A/B等。
(其他成分)
在含荧光体树脂片材中还可以添加作为添加剂的用于涂布膜稳定化的分散剂或均化剂(levelling agent)、作为片材表面的改性剂的硅烷偶联剂等粘接助剂等。另外，还可以向含荧光体树脂片材中加入有机硅(silicone)微粒等无机粒子作为荧光体沉降抑制剂。
荧光体沉降抑制用的有机硅微粒优选平均粒径(D50)为0.01μm以上小于5μm。如果在0.01μm以上，则容易进行有机硅微粒的制造和向含荧光体树脂片材中的分散。如果小于5μm，则不会给含荧光体树脂片材的透射率带来不良影响。
(荧光体含量)
荧光体的含量优选为含荧光体树脂片材全体的53重量％以上，更优选为60重量％以上。通过使含荧光体树脂片材中的荧光体含量为上述范围，可提高含荧光体树脂片材的耐光性。需要说明的是，对荧光体含量的上限没有特别限定，但从易于形成作业性优异的片材这样的观点考虑，优选为含荧光体树脂片材全体的95重量％以下，更优选为90重量％以下，进一步优选为85重量％以下，特别优选为80重量％以下
(含荧光体树脂片材的膜厚)
从提高含荧光体树脂片材的耐热性的观点考虑，含荧光体树脂片材的膜厚优选为200μm以下，更优选为100μm以下，进一步优选为50μm以下。需要说明的是，为了在含有荧光体53重量％以上时确保充分的膜的强度和处理性，优选为10μm以上。
本发明的片材的膜厚是指，基于JIS K7130(1999)塑料-膜及片材-厚度测定方法中的利用机械扫描进行的厚度的测定方法A法测定的膜厚(平均膜厚)。
LED处于在小空间内产生大量的热的环境，尤其是大功率LED的情况下，发热显著。上述发热引起荧光体的温度上升，导致LED的亮度降低。因此，如何高效地放出产生的热是重要的。本发明中，通过使含荧光体树脂片材的膜厚在上述范围内，可得到耐热性优异的片材。另外，含荧光体树脂片材的膜厚存在偏差时，导致各LED芯片的荧光体量不同，结果，发光光谱产生偏差。因此，含荧光体树脂片材的膜厚的偏差优选在±5％以内，进一步优选在±3％以内。
需要说明的是，此处所谓膜厚偏差，如下得到：基于JIS K7130(1999)塑料-膜及片材-厚度测定方法中的利用机械扫描进行的厚度的测定方法A法测定膜厚，通过下式算出。
更具体而言，使用利用机械扫描进行的厚度的测定方法A法的测定条件，使用市售的接触式厚度计等测微计测定膜厚，计算得到的膜厚的最大值或最小值与平均膜厚之差，用该值除以平均膜厚，并用百分率表示，得到的值为膜厚偏差B(％)。
膜厚偏差B(％)＝(最大膜厚偏离值*-平均膜厚)/平均膜厚×100
*最大膜厚偏离值选择膜厚的最大值或最小值中与平均膜厚之差大的一方。
(构成树脂片材层合体的其他材料)
对于脱模剂6的材料没有特别限制，可使用通常利用的材料。作为脱模剂，有蜡、液体石蜡、有机硅类、氟类等脱模剂，但通常多使用有机硅类、氟类的脱模剂作为树脂的脱模剂，本发明中也优选使用上述脱模剂。尤其是有机硅类脱模剂的脱模性高，是优选的。脱模剂6的材料选择、向基材上的涂布量根据必要的剥离强度确定。即，通过合适地选择脱模剂的种类、量，在将含荧光体树脂片材加工成所期望的形状时，不从基材上剥离，而且，在将含荧光体树脂片材贴附到LED芯片上时，可迅速地从基材上剥离。即使在以相同的量使用相同的脱模剂的情况下，剥离强度也会随着含荧光体树脂片材的组成的不同而不同，因此，为了得到必要的剥离性，优选根据使用的含荧光体树脂片材进行调整。
作为粘合层7的材料，没有特别限制，但可举出通常的橡胶类、丙烯酸类、氨酯类、有机硅类粘合剂等。哪种材料都可以，但作为耐热性、绝缘性、透明性合适的粘合剂，有机硅类粘合剂是有用的。
粘合层7的厚度，优选为2μm以上200μm以下。无论是哪种粘合剂，只要为2μm以上即可得到高的粘合强度。通过为200μm以下，在将含荧光体树脂片材加工成所期望的形状时，可在不引起粘合层7的粘合性产生缺陷的情况下进行加工，另外，在贴附到LED芯片之后，也不导致光学损失。另外，在需要包埋LED芯片表面的结构、包埋安装电极等凸起物的情况下，由于上述结构通常为100μm以下，因此，粘合层7的膜厚为200μm以下可得到充分的包埋性。
还可以在含荧光体树脂片材2上设置保护膜。作为保护膜的材料，没有特别限制，可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、玻璃纸(cellophane)等。另外，保护膜还可以利用有机硅类、氟类等公知的脱模剂进行脱模处理。如图4那样，在含荧光体树脂片材2上存在粘合层7时，可在粘合层7上设置保护膜。
(树脂片材层合体的制作方法)
使用图11～图13，对制造本发明的树脂片材层合体的方法进行说明。需要说明的是，它们是例示，本发明的树脂片材层合体的制造方法不受它们的限制。
图11是制造本发明的树脂片材层合体的方法的一例。用后述的方法在基材1上层合含荧光体树脂片材2。然后，层合光致抗蚀剂3，并对其实施图案加工，从而形成防腐蚀图案，将其作为掩模，利用可溶解含荧光体树脂片材的药液实施蚀刻，将含荧光体树脂片材2分割成所期望的形状。作为光致抗蚀剂，可利用市售的光致抗蚀剂。
图12是用于制造本发明的树脂片材层合体的其他方法的一个例子。在基材1上，重叠形成有图案的丝网印刷版4，利用刮刀(squeegee)5在其中充填将荧光体分散到树脂溶液中而得到的糊剂(paste)，进行印刷，将其干燥，由此形成被分割成所期望的形状的含荧光体树脂片材2。在该方法中，为了将含荧光体树脂层形成在基材上，使用丝网印刷等可印刷成图案状的方法，因此可直接得到所期望的图案的含荧光体树脂片材。丝网印刷版需要选择对含荧光体树脂中含有的溶剂有耐久性的丝网印刷版。优选对不锈钢纱实施利用高耐化学药品性树脂进行图案加工而得到的丝网印刷版。
图13是用于制造本发明的树脂片材层合体的其他方法的另一个例子。用后述的方法在基材1上形成含荧光体树脂片材2。然后，通过利用模具进行的冲压、利用激光进行的加工、或利用刃具进行的切削中的任一加工方法，将含荧光体树脂片材2分割、加工成所期望的形状。在将含荧光体树脂片材分割成分别的区块时，在至少一部分中基材未被贯通从而使基材为一体化的状态是重要的，作为为此进行的方法，优选利用刃具进行的切削。作为利用刃具的切削方法，有压入单纯的刃具(直线状的刃具)进行切削的方法、和利用旋转刃进行切削的方法。作为利用旋转刃进行切削的装置，可合适地利用被称为切割机(dicer)的用于将半导体基板切断(切割)为单个的芯片的装置。若使用切割机，通过设定旋转刃的厚度、条件，可精密地控制分割线的宽度，因此，与通过单纯的刃具的压入进行切断相比，可得到高的加工精度。
在使用任一刃具的方法中，如果非常精密地进行刃具的位置控制，则可分割含荧光体树脂片材但不切断基材。然而，实际上，总是以完全相同的深度形成切痕是非常困难的。因此，为了防止在切断深度(切痕深度)稍有偏差时导致的含荧光体树脂片材未能完全地被分割的情况，优选将切断深度设定为部分地切入基材的深度。因此，在利用图13的方法制造本发明的树脂片材层合体时，实际上在几乎所有的情况下，在基材的与含荧光体树脂片材的切断位置相同的位置，刻有未贯通基材的凹部。此处所谓“相同的位置”，与之前说明过的“相同的位置”含义相同。此时，凹部多形成为连续的或断续的槽状，但只要基材不割断，凹部也可以部分地形成贯通基材的裂隙。
利用上述任一方法均可合适地制造本发明的树脂片材层合体。然而，特优选的是图13所示的方法。对于图13所示的方法，不用担心由于抗蚀剂、药液、版材与含荧光体树脂片材2接触而导致的片材损伤，因此容易得到均匀的含荧光体树脂片材。
更具体地说明本发明的树脂片材层合体的制作方法。需要说明的是，以下为例示，树脂片材层合体的制作方法不限定于此。
首先，制作将荧光体分散在树脂中而成的溶液(以下称为“片材溶液”)作为含荧光体树脂片材形成用的涂布液。片材溶液通过将荧光体和树脂混合在适当的溶剂中而得到。当使用加成反应型有机硅树脂时，如果将含有与硅原子键合的链烯基的化合物、和具有与硅原子键合的氢原子的化合物混合，则有时即使在室温下也可以开始固化反应，因此，还可以将乙炔化合物等氢化硅烷化反应阻滞剂配合到片材溶液中，从而延长贮存期。另外，还可以在片材溶液中混合作为添加剂的用于涂布膜稳定化的分散剂、均化剂、作为片材表面的改性剂的硅烷偶联剂等粘接助剂等。另外，还可以在片材溶液中混合作为荧光体沉降抑制剂的有机硅微粒等无机粒子。
溶剂只要可调整流动状态的树脂的粘度即可，没有特别限制。可举出例如甲苯、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、己烷、丙酮等。
按照规定的组成调合上述成分后，用均化器、自转/公转搅拌机、三辊磨、球磨机、行星式球磨机、珠磨机等搅拌·混炼机混合分散至均质，由此得到片材溶液。混合分散后、或混合分散的过程中，还优选在真空或减压条件下进行脱泡。
接下来，将片材溶液涂布到基材上，并使其干燥。涂布可利用逆转辊涂布机、刮刀涂布机、狭缝模头涂布机(slit die coater)、直接槽辊涂布机、补偿槽辊涂布机、逆转辊涂布机、刮刀涂布机、吻合式涂布机、丝网印刷、自然辊涂布机(natural roll coater)、气刀涂布机、辊式刮刀涂布机(roll blade coater)、baribar辊式刮刀涂布机、双流涂布机(two stream coater)、棒式涂布机、线棒涂布机(wirebar coater)、涂敷器(applicator)、浸涂机、幕帘式涂布机、旋转涂布机、刮刀式涂布机等进行。为了得到片材膜厚的均匀性，优选用狭缝模头涂布机进行涂布。另外，还可以使用丝网印刷或凹版印刷、平版印刷等印刷法来制作。特别优选使用丝网印刷。
片材的干燥可使用热风干燥机、红外线干燥机等通常的加热装置进行。片材的加热固化可使用热风干燥机、红外线干燥机等通常的加热装置。此时，加热固化条件通常为：40～250℃下1分钟～5小时、优选100℃～200℃下2分钟～3小时。
接下来，利用图11～图13所述的前述的方法，将如上所述在基材上形成的含荧光体树脂片材2分割成规定的形状和区块。
如图6、图8～图10所示，在想要得到单纯的矩形以外的含荧光体树脂片材的分割形状时，采用图11及图12所示的方法，仅准备所期望的图案的光掩模或丝网版即可。采用图13所示的方法时，在将荧光体树脂片材分割成单个区块的加工的前后，需要利用激光加工等实施加工。另外，如图7所示，在经过加工形成部分地贯通基材的孔形状从而得到树脂片材层合体的情况下，在图11～图13的任一情况下，在将含荧光体树脂片材分割成单个区块的加工的前后，均可以通过利用模具进行的冲压等实施加工。
(含荧光体树脂片材与LED芯片的贴合)
通过图14～图17说明使用本发明的树脂片材层合体将含荧光体树脂片材贴合到LED芯片上的工序。图14～图17全部以图2的构成的树脂片材层合体为例进行说明，即在含荧光体树脂片材的表面、背面的任一侧均没有脱模剂和粘合层、对基材施加有未贯通的分割线的构成。需要说明的是，即使使用图1、图3及图4的构成的树脂片材层合体，也可以同样的工序进行含荧光体树脂片材和LED芯片的贴合。另外，在图14～图17中，虽然没有特别记载含荧光体树脂片材中的部分除去部、贯通孔的存在，但使用图6及图7所示的、被部分地去除了的含荧光体树脂片材，来制造LED芯片的一部分未被含荧光体树脂片材覆盖的产品时，也可以同样的工序进行与LED芯片的贴合。
图14是制造在发光面上设置有含荧光体树脂片材的LED芯片的方法的一个例子，是将预先被分割成单个片材的LED芯片9、与本发明的树脂片材层合体11中的在基材1上被分割的含荧光体树脂片材2贴合的方法。
首先，将LED芯片9从晶片切出而分割成单个片材。使用芯片安装器(chip mounter)等将其发光面与含荧光体树脂片材2的被分割得到的一个区块贴合。例如，利用芯片安装器所具备的拾取工具将经单个片材化的LED芯片搬送至含荧光体树脂片材2上的规定的位置，将LED芯片向基材上的含荧光体树脂片材2的被分割得到的一个区块按压，压接而进行贴合。此时，可根据需要对压接部进行加热。然后，将已经与LED芯片的发光面贴合的含荧光体树脂片材从基材上剥离。如此，可得到在表面上设置有含荧光体树脂片材的LED芯片。
如图14所示的方法那样，采用先将LED芯片贴附到基材上的含荧光体树脂片材2上、然后将该含荧光体树脂片材2从基材1上剥离的方法时，含荧光体树脂片材2一直受到基材1及LED芯片9中至少一方的支撑。因此，即使在含荧光体树脂片材中的荧光体含量增多、含荧光体树脂片材2的强度降低时，也不用担心在工序中含荧光体树脂片材受到损伤，可以以高成品率将含荧光体树脂片材贴附到LED芯片9上。采用该方法时，需要一个一个地处理从晶片切出的LED芯片的单个片材，但与含荧光体树脂片材柔软且强度较低、难以以单个片材的形式进行处理的情况相比，由于从晶片切出的LED芯片的单个片材强度较高、坚固不变形，因而处理非常容易。
图15是制造在发光面上设置有含荧光体树脂片材的LED芯片的方法的另一个例子，该例子示出的方法为：向按照与经分割的含荧光体树脂片材的配置对应的方式配置的多个LED芯片、一并地贴合该经分割的含荧光体树脂片材。在该例子中，为了容易处理而以所期望的间距按照其发光面在上侧的方式将多个LED芯片9配置在在面方向连续的临时固定片材10上，制作配置在临时固定片材10上的LED芯片阵列(array)12。接下来，使该临时固定片材上的LED芯片9的配置、与基材1上的含荧光体树脂片材2的区块的配置对齐，一并地将它们贴合。然后，将被贴合在LED芯片9的发光面的含荧光体树脂片材2从基材1剥离。如此，可得到在表面上设置有含荧光体树脂片材的带荧光体LED芯片阵列13。
图15所示的方法可向多个LED芯片一并地贴合含荧光体树脂片材。另外，通过使用临时固定片材10，可以以任意的间距排列LED芯片。即，在安装基板上排列的LED芯片其排列间距不一定密，也存在LED芯片与LED芯片之间的间隔大的情况。这时，为了一并地向其贴合因而使配置契合地对含荧光体树脂片材进行分割加工时，存在如下可能性：树脂片材层合体11上的含荧光体树脂片材2的间隔变大，未使用的部分变大，因而利用效率变差。与此相对，对于图15的方法，通过使临时固定片材上的LED芯片的排列变密，可不降低含荧光体树脂片材的利用效率地进行一并贴合.
图16～图17是图15的方法的应用例，是使用安装有多个LED芯片的基板的情况的例子，其中多个LED芯片按照与经分割的含荧光体树脂片材的配置对应的方式配置。
图16是制造在发光面上设置有含荧光体树脂片材的LED芯片的方法的另一个例子，是将被安装在基板表面上的LED芯片9和含荧光体树脂片材2一并地贴合的方法。该方法中，通过安装基板14的焊盘电极(pad electrode)15将形成有突出部16的多个LED芯片9表面安装在该安装基板14上，将如上得到的已安装LED芯片的基板17、和基材1上的含荧光体树脂片材2一并地贴合。然后，将与LED芯片的发光面贴合的含荧光体树脂片材从基材1剥离。如此，可得到在表面上设置有含荧光体树脂片材的已安装LED芯片的基板18。
图17是制造在发光面上设置有含荧光体树脂片材的LED芯片的方法的另一个例子，是将被安装在基板上且经树脂密封的多个LED芯片9和含荧光体树脂片材2一并地贴合的方法。具体而言，将安装基板20与基板1上的含荧光体树脂片材2一并地贴合，所述安装基板20是将LED芯片9安装在安装基板的凹部且将该LED芯片9用密封树脂19包埋而得到的。然后，将与LED芯片的发光面贴合的含荧光体树脂片材从基材1剥离。如此，可得到在表面上设置有含荧光体树脂片材的已安装LED芯片的基板21。
需要说明的是，图17中，贴合后的含荧光体树脂片材2接触的是密封树脂19，但由于在安装基板20中密封树脂19侧的面是LED芯片的发光面侧，所以本说明书中将树脂片材层合体和LED芯片的发光面贴合的方案也包括图17这样的实施方案。
为图16～图17所示的方法时，由于可不需要临时固定片材而直接向安装在基板上的LED芯片贴合，所以可进一步缩短工序。
符号说明
1 基材
2 含荧光体树脂片材
3 光致抗蚀剂
4 丝网印刷版
5 刮刀
6 脱模剂
7 粘合层
8 贯通孔
9 LED芯片
10 临时固定片材
11 树脂片材层合体
12 配置在临时固定片材上的LED芯片阵列
13 带荧光体LED芯片阵列
14 安装基板
15 焊盘电极
16 突出部
17 已安装LED芯片的基板
18 在表面上设置有含荧光体树脂片材的已安装LED芯片的基板
19 密封树脂
20 安装基板
21 在表面上设置有含荧光体树脂片材的已安装LED芯片的基板

Claims (15)

1.一种树脂片材层合体，所述树脂片材层合体在基材上设有含荧光体树脂片材，其中，所述含荧光体树脂片材被分割成多个区块，所述基材在与分割含荧光体树脂片材的边界位置相同的位置具有凹部。
2.如权利要求1所述的树脂片材层合体，其中，所述基材遍及所述含荧光体树脂片材的多个区块且在面方向上连续。
3.如权利要求1所述的树脂片材层合体，其中，在所述基材与所述含荧光体树脂片材之间存在脱模剂。
4.如权利要求1所述的树脂片材层合体，其中，在所述含荧光体树脂片材上层合有粘合层。
5.如权利要求1所述的树脂片材层合体，其中，层合有所述含荧光体树脂片材的基材是树脂膜。
6.如权利要求1所述的树脂片材层合体，其中，从与片材的面方向垂直的方向观察时，所述含荧光体树脂片材中的所述区块的形状形成为规则的重复图案。
7.一种树脂片材层合体，所述树脂片材层合体在基材上设有含荧光体树脂片材，其中，所述含荧光体树脂片材被分割成多个区块，所述含荧光体树脂片材是用于被贴附在LED的发光面上的，并且所述含荧光体树脂片材与LED芯片的发光面直接贴合。
8.如权利要求7所述的树脂片材层合体，其中，所述基材遍及所述含荧光体树脂片材的多个区块且在面方向上连续。
9.如权利要求7所述的树脂片材层合体，其中，在所述基材与所述含荧光体树脂片材之间存在脱模剂。
10.如权利要求7所述的树脂片材层合体，其中，在所述含荧光体树脂片材上层合有粘合层。
11.如权利要求7所述的树脂片材层合体，其中，层合有所述含荧光体树脂片材的基材是树脂膜。
12.如权利要求7所述的树脂片材层合体，其中，从与片材的面方向垂直的方向观察时，所述含荧光体树脂片材中的所述区块的形状形成为规则的重复图案。
13.权利要求1～12中任一项所述的树脂片材层合体的制造方法，所述方法在基材上形成被分割成多个区块的含荧光体树脂片材来制造树脂片材层合体，其中，将含荧光体树脂片材分割成多个区块的工序通过利用药液进行的蚀刻、利用丝网印刷进行的图案形成、利用模具进行的冲压、利用激光进行的加工、及利用刃具进行的切削中的至少一种方法进行。
14.一种带有含荧光体树脂片材的LED芯片的制造方法，包括工序(A)和工序(B)，所述工序(A)为在权利要求1～12中任一项所述的树脂片材层合体中的经分割的含荧光体树脂片材上贴合LED芯片的发光面的工序，所述工序(B)为将与所述LED芯片的发光面贴合的含荧光体树脂片材从基材上剥离的工序。
15.如权利要求14所述的带有含荧光体树脂片材的LED芯片的制造方法，其中，在所述工序(A)中，将按照与所述含荧光体树脂片材的多个区块的配置对应的方式配置的多个LED芯片的发光面一并贴合在所述含荧光体树脂片材上。
CN201280003241.0A 2011-06-07 2012-04-24 树脂片材层合体、其制造方法及使用其的带有含荧光体树脂片材的led芯片的制造方法 Active CN103153611B (zh)

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