JP2010263128A - 照明装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光色が異なる複数の光源を備える照明装置を迅速安価に製造することができる照明装置の製造方法を提供する。
【解決手段】複数の発光素子２１が実装された基板４における発光素子２１の一部を液状樹脂により孔版印刷で被覆する第１の樹脂封止工程および第２の樹脂封止工程を備え、第１の樹脂封止工程および第２の樹脂封止工程は、いずれも同一の孔版５０を使用し、第２の樹脂封止工程は、第１の樹脂封止工程の後に、孔版５０を基板４に対して水平方向に１８０度回転させて、孔版５０の貫通孔５２内に第１の樹脂封止工程で収容した発光素子２１とは異なる発光素子２１を収容する工程を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置の製造方法に関し、より詳しくは、発光色が異なる複数の光源を備える照明装置の製造方法に関する。

従来の照明装置として、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）から光の三原色等の異なる色を発光させて、これらを混色することにより、白色光等の所望の色を発光する構成が知られている。例えば、特許文献１には、実装基板の表面に赤・緑・青の各ＬＥＤを実装すると共に、実装基板の表面に形成した凹部に白色のＬＥＤを配置した構成が開示されている。

ところが、上記特許文献１の構成は、各色のＬＥＤを個別に実装する必要があるため、製造に時間がかかりコスト高になるという問題があった。

特開２００８−２８８４１２号公報

そこで、本発明は、発光色が異なる複数の光源を備える照明装置を迅速安価に製造することができる照明装置の製造方法の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、発光色が異なる複数の光源を備える照明装置の製造方法であって、複数の発光素子が実装された基板における前記発光素子の一部を液状樹脂により孔版印刷で被覆する第１の樹脂封止工程および第２の樹脂封止工程を備え、前記第１の樹脂封止工程および第２の樹脂封止工程は、いずれも同一の孔版を使用し、前記孔版は、液状樹脂で被覆する発光素子を収容する貫通孔と、液状樹脂で被覆しない発光素子を収容するように下面に形成された凹部とを備えており、前記第２の樹脂封止工程は、前記第１の樹脂封止工程の後に、前記孔版を前記基板に対して水平方向に１８０度回転させて、前記孔版の前記貫通孔内に前記第１の樹脂封止工程で収容した発光素子とは異なる発光素子を収容する工程を含むことを特徴とする照明装置の製造方法により達成される。

本発明の照明装置の製造方法によれば、発光色が異なる複数の光源を備える照明装置を迅速安価に製造することができる。

本発明の一実施形態に係る照明装置の概略平面図である。 図１に示す照明装置の要部側面図である。 本発明の一実施形態に係る製造方法で使用する孔版の平面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態に係る製造方法で使用するチャンバの概略構成図である。 上記の孔版を用いて樹脂封止を行う手順を説明するための工程断面図である。 図３に示す孔版を水平方向に１８０度回転させた状態を示す平面図である。 上記の孔版を用いて樹脂封止を行う手順を説明するための工程断面図である 樹脂封止後の手順を説明するための工程断面図である。 本発明の他の実施形態に係る照明装置の概略平面図である。 本発明の更に他の実施形態に係る照明装置の製造方法を説明するための工程断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る照明装置の概略平面図であり、図２は、図１に示す照明装置の要部側面図である。

図１および図２に示すように、照明装置１は、複数の光源２が基板４の表面にマトリクス状に配置されて構成されている。各光源２は、ＬＥＤチップ等の発光素子２１がワイヤボンディング２２により基板２上に実装されており、半球状の封止樹脂２３により被覆されて構成されている。発光素子２１としては、主に、ＩｎＧａＮ、ＳｉＣ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ等の化合物半導体素材を用いたものを使用することができる。また、発光素子２１の実装方法は、ＴＡＢやフリップチップなど各種公知のものを使用することができる。

封止樹脂２３は、透光性を有する常温で液状の樹脂であり、本実施形態においては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの公知の封止用樹脂を例示することができる。封止樹脂２３には、発光素子２１からの光の一部を吸収し、波長を変換して発光する蛍光体を分散することができる。発光素子２１と封止樹脂２３の蛍光体との組み合わせは特に限定されるものではないが、例えば、青色光を発光するＬＥＤと、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体との組み合わせにより、光源２の発光色を白色とすることができる。蛍光体としては、黄色を帯びる（Y,Gd）₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ceや、(Ba,Sr,Ca)₂SiO₄系錯体、α-サイアロン系錯体、Li₂SrSiO₄系錯体。燈色を帯びる(Ba,Sr)₃SiO₅系錯体。赤色を帯びる(Ca,Sr) ₂Si₅N₈系錯体、(Ca,Sr)AlSiN₃系錯体。青緑-黄色を帯びる(Ba,Sr,Ca)Si₂O₂N₂系錯体。または、緑色を帯びるCa₃Sc₂Si₃O₁₂:Ce、CaSc₂O₄:Ce 等これら励起可能な蛍光体は何を選定しても構わない。

本実施形態においては、複数の光源２が、白色光源２ａおよび橙色光源２ｂの２種類とされており、マトリクス状の各行および各列に沿って交互に配置されることで、発光時にこれらが均一に混色されて柔らかい光を発光するように構成されている。各光源の発光色は、本実施形態の組み合わせ以外にも、発光素子２１の波長域や分散させる蛍光体を適宜選択することにより、所望の色とすることができる。

次に、本実施形態に係る照明装置１の製造方法を説明する。本実施形態の製造方法は、発光素子２１の封止樹脂２３の形成を孔版印刷により行う。図３は、本実施形態の製造方法で使用する孔版の平面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。

図３および図４に示すように、孔版５０は、上下面を貫通する貫通孔５２と、下面に形成された凹部５４とを備えている。貫通孔５２および凹部５４は、基板２に実装された発光素子２１をそれぞれ収容できるようにマトリクス状に形成されており、各行および各列に沿って交互に配置されている。貫通孔５２および凹部５４は、マトリクスの対角位置に存在するものが互いに相違するように配置されている。すなわち、貫通孔５２および凹部５４が構成するマトリクスＭは、偶数行×奇数列または奇数行×偶数列であり、４つの角部Ｍ１〜Ｍ４のうち、対角となる角部Ｍ１，Ｍ４がそれぞれ貫通孔５２および凹部５４であり、もう一つの対角となる角部Ｍ２，Ｍ３がそれぞれ貫通孔５２および凹部５４となるように形成されている。

図５は、上記の孔版を用いて樹脂封止を行うチャンバの概略構成図である。発光素子２１が搭載された基板４は、下チャンバ６２に設置された昇降可能なテーブル６３上に搭載される。上チャンバ６４は、孔版５０および２本のスキージ６７，６８を備えており、孔版５０上には液状樹脂２３を供給することができる。

図５に示す状態から、テーブル６３を上昇させて孔版５０と基板４とを接触させ、図６（ａ）に示すように、孔版５０上に第１の液状樹脂２３ａを供給した状態で、孔版５０の貫通孔５２および凹部５４に発光素子２１を収容する。なお、基板４に実装された発光素子２１のマトリクスが、偶数行×偶数列または奇数行×奇数列である等、貫通孔５２の一部に発光素子２１が収容されない場合には、この貫通孔５２をテープ等で塞ぐようにすればよい。

次に、必要に応じて真空条件としつつ、一方のスキージ６７を下降させて移動することにより、図６（ｂ）に示すように、孔版５０に供給された第１の液状樹脂２３ａを孔版５０の貫通孔５２内に充填する。この後、他方のスキージ６８を下降させて移動することにより孔版５０上に残留する第１の液状樹脂２３ａを除去し、テーブル６３を下降させて孔版５０と基板４とを徐々に離すことにより、図６（ｃ）に示すように、第１の液状樹脂２３ａが表面張力により半球状となる。こうして、複数の発光素子２１の一部が第１の液状樹脂２３ａにより被覆される。

そして、孔版５０を図３に示す状態から水平方向に１８０度回転させて、図７に示す状態とする。この後、テーブル６３を再び上昇させて孔版５０と基板４とを接触させ、図８（ａ）に示すように、孔版５０の貫通孔５２および凹部５４に発光素子２１を収容する。上記の孔版５０の回転により、第１の液状樹脂２３ａにより被覆された発光素子２１は凹部５４に収容される一方、第１の液状樹脂２３ａで被覆されていない発光素子２１が貫通孔５２に収容される。

孔版５０上には第１の液状樹脂２３ａとは異なる第２の液状樹脂２３ｂが供給される。第２の液状樹脂２３ｂは、蛍光体の有無や、蛍光体が存在する場合の蛍光体の種類、配合量、配合比率等が第１の液状樹脂２３ａとは相違しており、各発光素子２１の発光波長域が全て同一であっても、第１の液状樹脂２３ａとは異なる第２の液状樹脂２３ｂで被覆することで、発光色を異ならせることができる。

ついで、必要に応じて真空条件としつつ、一方のスキージ６７を下降させて移動することにより、図８（ｂ）に示すように、第２の液状樹脂２３ｂを孔版５０の貫通孔５２内に充填する。この後、他方のスキージ６８を下降させて移動することにより孔版５０上に残留する第２の液状樹脂２３ｂを除去し、テーブル６３を下降させて孔版５０と基板４とを徐々に離すことにより、図８（ｃ）に示すように、第２の液状樹脂２３ｂが表面張力によりレンズ状となる。こうして、複数の発光素子２１の残部が第２の液状樹脂２３ｂにより被覆される。

次に、下チャンバ６２を移動させて基板４を加熱し、第１の液状樹脂２３ａおよび第２の液状樹脂２３ｂを硬化させる。こうして、各発光素子２１が第１の液状樹脂２３ａまたは第２の液状樹脂２３ｂにより封止された光源２ａ，２ｂを備える基板４が得られる。加熱硬化条件は、例えば１２０〜１８０℃、３０〜１８０分である。

樹脂封止後の基板４に対しては、必要に応じて、第１の液状樹脂２３ａおよび第２の液状樹脂２３ｂの表面に、更に別の透明樹脂層を形成することができる。図９（ａ）に示すように、全ての発光素子２１に対応する位置に貫通孔１５２が形成された孔版１５０を用いて、各貫通孔１５２内にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透明樹脂をスキージで充填することにより、図９（ｂ）に示すように、第１の液状樹脂２３ａおよび第２の液状樹脂２３ｂの表面が透明樹脂層１２３で被覆された光源２ａ，２ｂを備える基板４が得られる。この構成によれば、透明樹脂層１２３によってレンズ効果が生じ、高価な蛍光体の使用量を抑制しつつ、高輝度の光源２ａ，２ｂとすることができる。

本実施形態の照明装置１の製造方法によれば、２回目の樹脂封止工程が、孔版を基板に対して水平方向に１８０度回転させて行われるので、発光色が異なる２種類の光源２ａ，２ｂを備える照明装置１を迅速容易に得ることができる。基板４は、そのままで面状照明が可能な他、光源２ａ，２ｂの列または行の間を折り曲げ可能にカットすることで、筒状に形成することも可能である。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、本実施形態においては、孔版５０に形成される貫通孔５２および凹部５４の配置を、基板４に実装された発光素子２１の配置に合わせてマトリクス状としているが、千鳥状であってもよく、その他の配置形状とすることも可能である。例えば、貫通孔および凹部を、発光素子の列に沿って交互に配置された構成にすることで、棒状の照明体とすることができる。その他、基板４上の２種類の光源２ａ，２ｂが、図１０（ａ）に示すように一行に交互に配置された構成、図１０（ｂ）に示すように複数行にそれぞれ交互に配置されて各列では一致している構成、図１０（ｃ）に示すように複数行にそれぞれ交互に配置されて各列でも交互に配置された構成を、好ましく例示することができる。本実施形態では孔版を水平方向に１８０度回転させているが、基板を水平方向に１８０度回転させるようにしてもよい。

また、本実施形態は、発光色が２種類の光源を備える照明装置の製造方法の一例を示すものであるが、本発明は、発光色の種類が更に多い照明装置の製造にも適用可能である。例えば、図１１（ａ）に示すように、一列に形成された４つの発光素子２１に対して、一番左の発光素子２１に対応する位置に貫通孔５２を有すると共に、その他の発光素子２１に対応する位置には凹部５４を有する孔版５０ａを用いて、一番左の発光素子２１のみを第１の液状樹脂２３ａで被覆する。ついで、この孔版５０ａを水平方向に１８０度回転させて、図１１（ｂ）に示すように、一番右の発光素子２１のみを第２の液状樹脂２３ｂで被覆する。この後、孔版５０ａを取替え、図１１（ｃ）に示すように、左から２番目の発光素子２１に対応する位置に貫通孔５２を有すると共に、その他の発光素子２１に対応する位置には凹部５４を有する孔版５０ｂを用いて、左から２番目の発光素子２１のみを第３の液状樹脂２３ｃで被覆する。ついで、この孔版５０ｂを水平方向に１８０度回転させて、図１１（ｄ）に示すように、右から２番目の発光素子２１のみを第４の液状樹脂２３ｄで被覆する。この製造方法によれば、２種類の孔版５０ａ，５０ｂを使用して、発光色が４種類の照明装置を製造することができる。

１ 照明装置
２，２ａ，２ｂ 光源
２１ 発光素子
２３，２３ａ，２３ｂ 封止樹脂
４ 基板
５０ 孔版
５２ 貫通孔
５４ 凹部

Claims (3)

1. 発光色が異なる複数の光源を備える照明装置の製造方法であって、
   複数の発光素子が実装された基板における前記発光素子の一部を液状樹脂により孔版印刷で被覆する第１の樹脂封止工程および第２の樹脂封止工程を備え、
   前記第１の樹脂封止工程および第２の樹脂封止工程は、いずれも同一の孔版を使用し、
   前記孔版は、液状樹脂で被覆する発光素子を収容する貫通孔と、液状樹脂で被覆しない発光素子を収容するように下面に形成された凹部とを備えており、
   前記第２の樹脂封止工程は、前記第１の樹脂封止工程の後に、前記孔版を前記基板に対して水平方向に１８０度回転させて、前記孔版の前記貫通孔内に前記第１の樹脂封止工程で収容した発光素子とは異なる発光素子を収容する工程を含むことを特徴とする照明装置の製造方法。
2. 前記発光素子は、前記基板に列状に配置されており、
   前記孔版は、前記貫通孔および前記凹部が、前記発光素子の列に沿って交互に配置されている請求項１に記載の照明装置の製造方法。
3. 前記発光素子は、前記基板にマトリクス状に配置されており、
   前記孔版は、前記貫通孔および前記凹部が、前記発光素子の各行および各列に沿って交互に配置されている請求項１に記載の照明装置の製造方法。

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