JP2011077491A - Ledランプの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上にマウントされたLED素子をガラス封止してなるLEDランプの製造方法であって、前記基板に前記LED素子を実装する実装工程と、ガラス製の封止部材であって、前記LED素子を収納可能な凹部を備える封止部材を準備する封止部材準備工程と、前記凹部の形成面が前記LED素子に対向するように前記封止部材を配置して、前記封止部材を前記基板側に熱圧着して前記基板に接合すると共に、前記凹部の形成面を前記LED素子に沿わせる封止工程とを含むLEDランプの製造方法。
【選択図】図1
Description
一方、特許文献3の方法では、LEDチップは封止ガラスの凹部内に位置して樹脂により囲繞されている。樹脂はLEDチップの光や熱で変性して、黄色化するので好ましくない。
そこで、本発明は、LEDチップの位置ズレや破損が防止されるLEDランプの製造方法を提供することを目的の一つとする。また、成形型に封止ガラスが張り付くことが防止されるLEDランプの製造方法を提供することを目的の一つとする。
基板上にマウントされたLED素子をガラス封止してなるLEDランプの製造方法であって、
前記基板に前記LED素子を実装する実装工程と、
ガラス製の封止部材であって、前記LED素子を収納可能な凹部を備える封止部材を準備する封止部材準備工程と、
前記凹部の形成面が前記LED素子に対向するように前記封止部材を配置して、前記封止部材を前記基板側に熱圧着して前記基板に接合すると共に、前記凹部の形成面を前記LED素子に沿わせる封止工程と
を含むLEDランプの製造方法である。
封止部材の材質はガラスであって、例えば、酸化亜鉛(ZnO)を主成分とする酸化亜鉛−酸化ボロン−酸化珪素−酸化ニオブ(ZnO−B2O3−SiO2−Nb2O5)系や、酸化亜鉛−酸化ボロン−酸化珪素−酸化ビスマス(ZnO−B2O3−SiO2−Bi2O3)系のガラスをベースとし、少量の酸化リチウム(LiO2)や酸化ナトリウム(Na2O)等のアルカリ金属酸化物を添加したガラスを使用すればよい。
「LED素子を収納可能」とは、LED素子の表面の内、基板に対向する面を除くすべての面を囲繞することができることをいう。
「LED素子を収納可能な凹部」とは、その形成面が、LED素子の表面の内、基板に対向する面を除くすべての面を囲繞することができる凹部(窪み部)を指す。このような凹部とすることにより、当該凹部にLED素子を配置することができる。
これにより、後述の封止工程において、封止部材を圧下する際に、封止部材がLED素子を押下することが防止されて、LED素子の破損や位置ズレが防止される。
凹部の形状は上述のようにLED素子を囲繞可能であれば、特に限定されないが、封止工程よりも前の状態において、凹部の形成面とLED素子の表面とが接しない形状であることが好ましい。封止工程において、LED素子の破損や位置ズレが一層防止されるからである。
凹部は、どのような方法を用いて形成してもよい(例えば、型成形、切削、エッチング等)。型成形の場合は、成形型の抜き易さを考慮して、凹部の縦断面形状を開口側に広がる台形とすることができる。
当該封止工程において、熱圧着温度(T(℃))は、封止部材のガラス転移点の温度(Tg(℃))と、屈伏点(降伏点)の温度(Ap(℃))とに対して、例えば、Tg<T≦Ap+30℃、好ましくはTg<T≦Ap+20℃、更に好ましくはTg<T≦Apの温度範囲に設定すればよい。
このように、TをTgからAp近傍の温度に設定して熱圧着することにより、封止部材が過度に軟化しないため、封止部材を基板に圧下して封止する際に、成形型への封止部材の張り付きが防止される。これにより、成形型の面精度を上げて、封止部材の表面を平滑化、非球面、ミクロンオーダー、ナノオーダーの成形型の微細凹凸形状を転写することが可能となり、緻密なレンズを形成することができる。
また、従来、Tを軟化点の温度(SP(℃))に設定して熱圧着していたが、TをSPより低い温度にして熱圧着することができる。例えば、青色LEDチップとして使用される窒化ガリウム系化合物半導体(Al1−X−YInXGaYN、0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦X+Y≦1)では、一般的に半導体形成過程における最高温度は700℃〜800℃であり、これより高い温度での封止加工はLED素子にダメージを与える可能性がある。従って、LED素子に損傷を与えることなく封止加工が可能なガラス組成を選択する必要があり、封止部材の選択の自由度が低下してしまう。本発明の方法によれば、従来の封止加工に比べ、Tを低く抑えることができるため、封止部材の選択の自由度が増す。
封止工程では、熱圧着して封止部材の凹部の形成面をLED素子に沿わせる。すなわち、封止部材の凹部形成面を加熱によりLED素子に沿って変形させることになる。これにより、封止部材とLED素子との間隙が実質的になくなるため、LED素子と封止部材が光学的に接続される。
真空雰囲気下では、ガスの巻き込みにより成形型の形状が封止部材へ精密に転写されないといった不良を防止することができる。
減圧雰囲気下では、不純物ガスによるLED素子の劣化を防止するため、チャンバー内に不活性ガス(例えば、窒素ガス)を充填することが好ましい。更に、チャンバー内に不活性ガスに加えて酸素ガスを導入することにより、LED素子とその電極とのコンタクト性を向上させると共に、封止部材の材質のガラスに含有されている酸素の離脱によるガラスの黒化現象を防止することもできる。
常温雰囲気下においても、上記の減圧雰囲気下と同様のガスを添加することが好ましい。
また、第3の工程(封止工程)の後に、上記の封止部材の表面に、蛍光材を含有させた封止部材を更に形成することにより、いわゆる二層封止としてもよい。更に二層に限定されず、二層以上の多層封止としてもよい。この場合、全ての層に蛍光材を含有させる必要はなく、含有の有無は任意である。好ましくは、蛍光体層が外界と接することによる劣化を防止するために、多層封止の最上層は蛍光材を含まない層とする。
また、多層封止の層中に波長選択性反射層を形成してもよい。例えば、LED素子を紫外光とし、これを励起光とする蛍光体層を多層として白色発光LEDランプとした場合、紫外光の外部への放射が問題となる場合がある。この場合、紫外光を反射させるダイクロイックミラーなどの波長選択性反射層を用いることにより、紫外光の外部への放射が防止される。
このようにすれば、封止部材はLED素子を封止すると共に、基板の側面にも回り込むこととなり、基板側方への光の取り出し効率が向上する。尚、ここでいう「基板の側面」とは、LED素子が実装される基板の実装面と、該実装面と反対側の面とを繋ぐ面を指す。
基板と封止部材の線膨張係数の差異が大きい場合、封止工程において、熱圧着時の基板と封止部材の膨張収縮量の差が顕著になって封止部材にクラックが生じるおそれがあるが、基板を分離して隔離することにより、当該膨張収縮量の差による影響が緩和されて、封止部材にクラックが生じることが防止される。
尚、分離工程において基板はLED素子毎に分離してもよいし、複数のLED素子の内、所定の個数のLED素子に分けて分離してよい。
このようにすれば、隣接する基板の間に位置するスペーサにより、分離された基板の位置を規定することができる。尚、スペーサの厚さは基板の厚さと略同一または基板の厚さよりも薄くすることができる。
このようにすれば、下型に形成された基板収納部により、分離された基板の位置を規定することができる。尚、基板収納部の深さは基板の厚さと略同一または基板の厚さよりも浅くすることができる。
このようにすれば、封止部材が一体物であるため、金型へのセットなどの取り扱いが容易となり、作業性が向上する。
このようにすれば、空隙部を有する上型を使用することにより、熱圧着時に軟化して変形した封止部材が空隙部に逃げるため、封止部材の下型やスペーサに対する押圧力が低減されて、封止部材と下型やスペーサとが接着することが防止される。
このようにすれば、分離された基板毎に封止部材の位置合わせが可能となるため、位置ズレを防止できる。更に、LED素子毎に基板を分離することとすれば、基板毎に個別にLEDランプが形成され、ダイシングが不要となる。ダイシングを要する場合には、ダイシングブレードの刃出し量や、ダイシング装置のフランジ高さなどを考慮して、LED素子の配置や封止部材の高さ(レンズ高さ)を設定する必要があるが、これらを考慮しなくてもよいため、LEDランプの設計自由度が向上する。
このようにすれば、封止部材を分離して熱圧着することによっても、基板と封止部材の膨張収縮量の差による影響を緩和して、封止部材にクラックが生じることを防止できる。
このように、封止部材に所望のレンズ形状(例えば、凸レンズ、集光レンズ、凹レンズ等)を設けるには、当該レンズ形状に合わせて上型の形状を適宜設定すればよい。
ところで、第3の工程(封止工程)では、軟化した封止部材が基板(金型)の中央部から周縁部へ向かって面方向へ移動しようとする。この封止部材の移動により、凹部の形成面がLED素子に沿って変形することが阻害される。その結果、LED素子20の側壁部分の周縁部側に位置する箇所では、凹部の形成面がLED素子に沿って変形せず、当該箇所には凹部が変形して生じる空洞部が封止工程の終了後にも残るおそれがある。
そこで、上記第15の局面によれば、封止部材の移動が防止されるため、凹部の形成面をLED素子に沿わせて確実に変形させることが可能になり、LED素子20を確実に封止できる。
このようにすれば、軟化した封止部材が基板(金型)の中央部から周縁部へ向かって面方向へ移動しようとしても、その封止部材の移動は凸部によって規制されて防止されるため、凹部の形成面をLED素子に沿わせて確実に変形させることが可能になり、LED素子を確実に封止できる。
このようにすれば、軟化した封止部材が基板(金型)の中央部から周縁部へ向かって面方向へ移動しようとしても、各LED素子をそれぞれ囲む凸部により、封止部材の移動が個々のLED素子毎に規制されるため、上記第17の局面の効果を確実に得られる。
ところで、軟化した封止部材は金型の中央部から周縁部へ向かって面方向へ移動するが、その封止部材の移動は、金型(上型または下型)の外周縁部にて特に顕著に発生し、金型の中央部ではほとんど発生しない。
そのため、上記第19の局面によれば、上記第17の局面とさほど遜色のない効果が得られる上に、金型の構造が単純であるため低コストに製作可能であることから、LEDランプの製造コストを低減できる。
このようにすれば、凸部の先端部と封止部材との接触が回避されることから、凸部の先端部と封止部材とが接着するのを防止可能になり、上型から封止部材を容易に抜き出すことができる。
また、各実施例を適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組み合わせた実施例の作用・効果を合わせもたせたり、相乗効果を得ることができる。
図1に示すように、基板にLED素子をフリップチップ実装する実装工程(S1)と、LED素子を収納可能な凹部を備える封止部材を準備する封止部材準備工程(S2)と、封止部材の凹部の形成面がLED素子に対向するように封止部材を配置して、封止部材を基板側に熱圧着して基板に接合すると共に、凹部の形成面をLED素子に沿わせる封止工程(S3)とを含む。
封止部材31の材質はガラスであって、例えば、酸化亜鉛(ZnO)を主成分とする酸化亜鉛−酸化ボロン−酸化珪素−酸化ニオブ(ZnO−B2O3−SiO2−Nb2O5)系や、酸化亜鉛−酸化ボロン−酸化珪素−酸化ビスマス(ZnO−B2O3−SiO2−Bi2O3)系のガラスをベースとし、少量の酸化リチウム(LiO2)や酸化ナトリウム(Na2O)等のアルカリ金属酸化物を添加したガラスを使用すればよい。
尚、封止部材31のTgは485℃であり、Apは520℃である。また、封止部材31に蛍光材を含有させてもよい。
また、封止工程(S3)よりも前の封止部材準備工程(S2)において、予め封止部材31に凹部34を形成することにより、封止工程(S3)において、LED素子20の体積に相当する封止部材31の形成材料を変形等により移動させる必要がないため、軟化点の温度よりも低い屈伏点の温度で熱圧着することができる。これにより、封止部材31が過度に軟化しないため、封止部材31のレンズ面31a(封止部材31の基板10と反対側の面)が封止部材成形型30に張り付かない。それ故、封止部材成形型30を高い面精度のものとすることができる。このように高い面精度の封止部材成形型30を使用することにより、封止部材31のレンズ面31aは平滑化し、より緻密なレンズ形状となる。また、従来、軟化点の温度より低い屈伏点の温度で熱圧着するため、LED素子20に対する熱の影響が低減され、熱によるLED素子20の損傷が防止される。
図3は、実施例1の第1変形例の製造工程を説明するための概略縦断面図である。
まず、図3(A’)に示すように、実施例1の実装工程(S1)と同様に、基板10にLED素子20を実装する。
次に、封止部材準備工程(S2)において、図3(B’)に示すように、封止部材成形型30の半球状の凹部に、これと対応する形状である球状の封止部材310を配置する。封止部材310の組成は、上述の封止部材31と同様である。その後、図3(B’)および(C’)に示すように、凸部330を備える凹部形成型320を封止部材310に圧下して型抜きする。凸部330は、LED素子の外形よりも若干大きい中央部331と、基板10よりも若干大きい基部332とからなる。これにより、封止部材310には凹部340が形成される。凹部340の形成面340aにより囲繞される空間部は、LED素子20の外形および基板10の外形よりも若干大きいものとなる。
図4は、実施例1の第2変形例の製造工程を説明するための概略縦断面図である。
図4(A)は、封止工程(S3)の後に、封止部材310のレンズ面310a(封止部材310の基板100と反対側の面)に反射層40を形成する工程(反射層形成工程)を含む例である。反射層40は、アルミニウムをスパッタリングすることによりレンズ面310aの略全域に形成される。尚、反射層の材質として、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金などの高反射率の金属材料が挙げられる。また、反射層40の表面に、反射層の反射率の経時劣化を防止するために、金などの大気中の不純物により変質しない金属層(図示略)を更に形成してもよい。尚、基板100は基板10と比べて幅が小さいことを除いて基板10と同一である。LED素子20の光は反射層40により基板100側に反射される。基板100は基板10よりも狭幅に形成されているため、反射された光が基板100側に露出した封止部材310の表面310bから外部に放出される。
図5は、実施例1の第3変形例を説明するための概略縦断面図である。
尚、図5では、n層52およびp層54の表面にそれぞれ形成した電極については図示を省略している。
実施例1では、実装工程(S1)において、図5(A)に示すように、LED素子20を基板10にバンプ55によって電気的に接合するフリップチップ実装する例を示した。すなわち、LED素子20は、成長基板51の上に、n層52、発光層53、p層54をこの順番で積層形成した後に、n層52の表面側が露出するようにパターニングして作製される。そして、LED素子20を各層52〜54の形成時とは裏返した状態で基板10上に配置し、n層52およびp層54をそれぞれバンプ55によって基板10上の配線パターン(図示略)と電気的に接合してフリップチップ実装される。
このように、LED素子20をフリップチップ実装またはフェイスアップ実装すれば、基板10に対してLED素子20を容易かつ確実に実装できる。
ここで、前記接合層は、LED素子20の接着面または基板10の少なくともいずれか一方の接着面に設ければよい。
そして、前記接合層には、例えば、金スズ(AuSn)はんだ層や、金、銀、白金、パラジウム等の金属微粒子を含むペーストからなる金属薄膜層などを用いればよい。
尚、前記接合層として当該金属薄膜層を使用する場合は、当該金属薄膜層と同種の金属からなる金属層を、LED素子20の接着面および基板10の接着面の両方に設けることが好ましい。なぜなら、圧着時に金属薄膜層の金属微粒子の一部が金属層をLED素子20および基板10のそれぞれの接着面に設けた金属層に侵入することにより接着性が高まるからである。
また、LED素子20の接着面と基板10の接着面の両方に金メッキ層を設けて当該両金メッキ層にプラズマを照射して活性化することにより、当該金メッキ層同士を常温で接合してもよい。
図6(A)に示すように、まず、基板11上に複数個(この例では16個)のLED素子20を縦横方向に等間隔に枡目状に配置して実装する。次に封止部材311を用意する。封止部材311は図6(A)のA−A線位置の断面である図6(B)に示すように、LED素子20のそれぞれに対向する位置に、縦断面形状が台形の複数の凹部341を備える。
尚、封止部材311は封止部材31と同一の材質からなり、凹部341は封止部材31の凹部34と同様に形成される。
凹部341の形成面341aがLED素子20に沿って変形することにより、LED素子20が封止される。図6(E)に示すように、封止されたLED素子20毎に図示の破線で示す箇所でダイシングして個別のLEDランプを複数形成する。
このように、実施例2によっても、実施例1と同等の効果を奏する。尚、LED素子20を線状に配置して、封止部材311の形状をシリンドリカル形状としてもよい。
実施例3において、実施例2(図6参照)と異なるのは、図7(A)に示すように、[ア]封止部材311の替わりに、凹部341を有するレンズ形成部(本体部)312aと、隣接するレンズ形成部(本体部)312aをつないで基板へ圧着される基部312bとを備える封止部材312を使用することと、[イ]上型300の替わりに、封止部材312のレンズ形成部(本体部)312aに沿う凹部301aを備える上型(封止部材成形型)301を使用することである。
尚、封止部材312は封止部材311と同一の材質からなる。
そして、図7(B)に示すように、上型301を圧下することにより、封止部材321の基部312bが基板11に熱圧着される。その後、破線で示す位置でダイシングして個片化する。これによりレンズ形状の光放出面を備えるLEDランプが形成される。
まず、図8(A)に示すように、基板11に複数のLED素子20を所定間隔で実装する。その後、図8(B)に示すように、LED素子20毎に基板11を分割する。次に、図8(C)に示すように、封止部材312を準備する。その後、図8(D)に示すように、分離された基板11をそれぞれ離隔した状態で下型(下側金型)302上にセットする。
離隔した状態で配置された基板11の間にスペーサ303が配置され、これにより分離された基板11が位置決めされる。スペーサ303の厚さは基板11の厚さと略同一である。
そして、図8(E)に示すように、基板11側に上型301を圧下して、封止部材312を基板11に熱圧着して接合すると共に、凹部341の形成面341aをLED素子20に沿わせる。凹部341の形成面341aがLED素子20に沿って変形することにより、LED素子20が封止される。
更に、隣接する基板11の間に位置するスペーサ303により、分離された基板11の位置を規定することができる。
尚、実施例4では、LED素子20を基板11に実装した後に基板を分離したが、予め所定の大きさに分離した基板を使用して、分離された基板にLED素子20をそれぞれ実装した後、下型302に配置して、封止部材312で封止してもよい。
実施例5において、実施例4(図8参照)と異なるのは、上型301の替わりに、封止部材312を挟んでスペーサ303に対向する部分に空隙部323を有する上型301bを使用することだけである。
通常、ガラス製の封止部材312が上型301に張り付かないように、上型301は下型302に比べて温度を低く設定しているが、熱圧着時には、より高温である下型302に載置されるスペーサ303と封止部材312とが接着するおそれがある。
尚、空隙部323の寸法形状については、上記作用・効果が確実に得られるように、実験的に最適な寸法形状を見つければよい。
実施例6において、実施例4(図8参照)と異なるのは、封止部材312の替わりに、封止部材313を使用することである。尚、封止部材313は封止部材312と同一の材質からなる。
図10(A)に示すように、封止部材313は、凹部341を有するレンズ形成部(本体部)313aと、隣接するレンズ形成部(本体部)313aの間に位置し、基板へ圧着される基部313cとを備える。
図10(B)に示すように、封止部材313は、分離された基板11毎に、基部313cを離隔した状態で上型301にセットされる。その後、熱圧着して複数のLEDランプが形成される。
更に、LED素子20毎に基板11および封止部材313が分離されているため、ダイシングが不要となる。これにより、ダイシングブレードの刃出し量や、ダイシング装置のフランジ高さなどを考慮して、LED素子の配置や封止部材の高さ(レンズ高さ)を設定する必要がなく、LEDランプの設計自由度が向上する。
実施例7において、実施例3(図7参照)と異なるのは、封止部材312の替わりに、封止部材313を使用することである。
実施例7によれば、封止部材313を基部313cで分離して隔離することにより、基板11と封止部材313の膨張収縮量の差による影響が緩和されて、封止部材313にクラックが生じることが防止される。
下型(下側金型)304には凹状の基板収納部304aが穿設されており、基板収納部304aの寸法形状は基板11と略同一に形成されている。
図12(A)(B)に示すように、LED素子20毎に分割された基板11をそれぞれ基板収納部304a内にセットすることにより、分離された基板11をそれぞれ離隔した状態で下型304上にセットする。
更に、下型304に形成された基板収納部304aにより、分離された基板11の位置を規定することができる。
すなわち、実施例8によっても、実施例4(図8参照)と同等の効果を奏する。
図13(B)に示すように、封止工程(上型300を圧下して、封止部材311を基板11側に熱圧着して基板11に接合すると共に、凹部341の形成面341aをLED素子20に沿わせるとき)では、軟化した封止部材311が基板11(上型300)の中央部から周縁部へ向かって面方向(図示の矢印α方向)へ移動しようとする。
この封止部材311の移動により、凹部341の形成面341aがLED素子20に沿って変形することが阻害される。
その結果、図13(C)に示すように、LED素子20の側壁部分の周縁部側に位置する箇所では、凹部341の形成面341aがLED素子20に沿って変形せず、当該箇所には凹部341が変形して生じる空洞部341bが封止工程の終了後にも残るおそれがある。
実施例9において、実施例2(図6参照)と異なるのは、上型300の替わりに、凸部(規制手段)400aを有する上型400を使用することである。
1つの基板11には複数のLED素子20が実装され、下型302には複数のLED素子20がセットされ、凸状の凸部400aは複数のLED素子20をそれぞれ囲むように立設されている。すなわち、縦横方向に等間隔に枡目状に配置して実装されたLED素子20に対して、格子状で一定高さの壁部からなる凸部400aが立設されている。
そして、図14(B)に示すように、上型400を圧下して、封止部材311を基板11側に熱圧着して基板11に接合すると共に、凹部341の形成面341aをLED素子20に沿わせて変形させることにより、LED素子20を封止する。
その後、図14(C)に示すように、基板11とLED素子20と封止部材311との一体物を、上型400および下型302から取り外し、封止されたLED素子20毎に図示の破線で示す箇所でダイシングして個別のLEDランプを複数形成する。
その結果、実施例9では、各LED素子20をそれぞれ囲む凸部400aにより、封止部材311の移動が個々のLED素子20毎に規制されて防止されるため、凹部341の形成面341aをLED素子20に沿わせて確実に変形させることが可能になり、図13(C)に示すような封止部材311の空洞部341bが発生するおそれが無くなることから、LED素子20を確実に封止できる。
尚、凸部400aの寸法形状については、上記作用・効果が確実に得られるように、実験的に最適な寸法形状を見つければよい。
また、上型400の温度については、上記作用・効果が確実に得られるように、実験的に最適な温度範囲を見つけて設定すればよく、例えば、下型302の温度範囲から所定の温度分だけ低い範囲内に設定すればよい。
実施例10において、実施例9(図14参照)と異なるのは、[ウ]凸部400aを有する上型400の替わりに、凸部(規制手段)401aを有する上型401を使用することと、[エ]封止部材311の替わりに、凸部401aの先端部との接触を回避するための接触回避部314aが形成された封止部材314を使用することである。
凹状の接触回避部314aは、凸部401aに対応する位置に穿設されており、その寸法形状は凸部401aに合わせて形成され、その深さは凸部401aの高さよりも大きく形成されている。
尚、封止部材314は封止部材311と同一の材質からなる。また、接触回避部314aは、どのような方法を用いて形成してもよい(例えば、型成形、切削、エッチング等)。
そして、図15(B)に示すように、上型401を圧下して、封止部材314を基板11側に熱圧着して基板11に接合すると共に、凹部341の形成面341aをLED素子20に沿わせて変形させることにより、LED素子20を封止する。
その結果、実施例10によっても、実施例9(図14参照)と同等の効果を奏する。
尚、凸部401aおよび接触回避部314aの寸法形状については、上記作用・効果が確実に得られるように、実験的に最適な寸法形状を見つければよい。
実施例11において、実施例9(図14参照)と異なるのは、[オ]下型302の替わりに、基板収納部304aおよび凸部(規制手段)305aを有する下型(下側金型)305を使用することと、[カ]上型400の替わりに、上型300を使用することである。
下型305の基板収納部304aの構成は、実施例8(図12参照)における下型304の基板収納部304aと同一である。
下型305において、基板収納部304aの間に位置する部分には凸状の凸部305aが立設されている。
その後、図16(D)に示すように、基板11とLED素子20と封止部材311との一体物を、上型300および下型305から取り外し、封止されたLED素子20毎に図示の破線で示す箇所でダイシングして個別のLEDランプを複数形成する。
その結果、実施例11では、各LED素子20をそれぞれ囲む凸部305aにより、封止部材311の移動が個々のLED素子20毎に規制されて防止されるため、凹部341の形成面341aをLED素子20に沿わせて確実に変形させることが可能になり、図13(C)に示すような封止部材311の空洞部341bが発生するおそれが無くなることから、LED素子20を確実に封止できる。
尚、凸部305aの寸法形状については、上記作用・効果が確実に得られるように、実験的に最適な寸法形状を見つければよい。
実施例12において、実施例11(図16参照)と異なるのは、[キ]下型305の替わりに、下型302を使用することと、[ク]凸部(規制手段)306aを有するスペーサ306を使用することである。
スペーサ306は、平坦状の台座部306bと、台座部306bに立設された凸状の凸部306aとからなる。台座部306bの厚さは基板11の厚さと略同一である。
その後、図17(D)に示すように、基板11とLED素子20と封止部材311との一体物を、上型300および下型302から取り外した後に、当該一体物からスペーサ306を取り外し、封止されたLED素子20毎に図示の破線で示す箇所でダイシングして個別のLEDランプを複数形成する。
その結果、実施例12では、各LED素子20をそれぞれ囲む凸部306aにより、封止部材311の移動が個々のLED素子20毎に規制されて防止されるため、凹部341の形成面341aをLED素子20に沿わせて確実に変形させることが可能になり、図13(C)に示すような封止部材311の空洞部341bが発生するおそれが無くなることから、LED素子20を確実に封止できる。
尚、凸部306aの寸法形状については、上記作用・効果が確実に得られるように、実験的に最適な寸法形状を見つければよい。
実施例13において、実施例12(図17参照)と異なるのは、下型302と同一の材質からなるスペーサ306の替わりに、スペーサ307を使用することである。
スペーサ307は、スペーサ306と同一の寸法形状であり、台座部306bおよび凸部306aからなる。
スペーサ307の材質には、軟化した封止部材311と一体化する性質を有する材質であれば、どのような材質を使用してもよい(例えば、封止部材311と同一の材質、各種ガラス、各種セラミックス、アルミナ等)。
そして、実施例13では、スペーサ307が軟化した封止部材311と一体化するため、図18(D)に示すように、基板11とLED素子20と封止部材311とスペーサ307との一体物を、上型300および下型302から取り外した後に、封止されたLED素子20毎に図示の破線で示す箇所でダイシングして個別のLEDランプを複数形成する。
尚、スペーサ207がLEDランプの光学特性に悪影響を与えない場合には、完成したLEDランプにスペーサ207が残存してもかまわない。
実施例14において、実施例9(図14参照)と異なるのは、上型400の替わりに、凸部(規制手段)402aを有する上型402を使用することである。
1つの基板11には複数のLED素子20が実装され、下型302には複数のLED素子20がセットされ、凸状の凸部402aは上型402の周縁に沿って立設されている。すなわち、一定高さの周壁である凸部402aが上型402の外周縁を囲むように立設されている。
その後、図19(C)に示すように、基板11とLED素子20と封止部材311との一体物を、上型402および下型302から取り外し、封止されたLED素子20毎に図示の破線で示す箇所でダイシングして個別のLEDランプを複数形成する。
その結果、実施例14では、封止部材311の移動が上型402の凸部402aによって防止されるため、凹部341の形成面341aをLED素子20に沿わせて確実に変形させることが可能になり、図13(C)に示すような封止部材311の空洞部341bが発生するおそれが無くなり、LED素子20を確実に封止できる。
そのため、実施例14のように、周縁にのみ凸部402aが立設されている上型402を使用した場合でも、実施例9(凸部400aが複数のLED素子20をそれぞれ囲むように立設されている上型400を使用する。図14参照)とさほど遜色のない効果が得られる。
尚、凸部402aの寸法形状については、上記作用・効果が確実に得られるように、実験的に最適な寸法形状を見つければよい。
実施例15において、実施例11(図16参照)と異なるのは、下型305の替わりに、基板収納部304aおよび凸部(規制手段)308aを有する下型308を使用することである。
下型308の基板収納部304aの構成は、実施例11(図16参照)における下型305の基板収納部304aと同一である。
凸状の凸部308aは、下型308の周縁に沿って立設されている。
その後、図20(D)に示すように、基板11とLED素子20と封止部材311との一体物を、上型300および下型308から取り外し、封止されたLED素子20毎に図示の破線で示す箇所でダイシングして個別のLEDランプを複数形成する。
その結果、実施例15では、封止部材311の移動が下型308の凸部308aによって防止されるため、凹部341の形成面341aをLED素子20に沿わせて確実に変形させることが可能になり、図13(C)に示すような封止部材311の空洞部341bが発生するおそれが無くなり、LED素子20を確実に封止できる。
そのため、実施例15のように、周縁にのみ凸部308aが立設されている下型308を使用した場合でも、実施例11(凸部305aが複数のLED素子20をそれぞれ囲むように立設されている下型305を使用する。図16参照)とさほど遜色のない効果が得られる。
尚、凸部308aの寸法形状については、上記作用・効果が確実に得られるように、実験的に最適な寸法形状を見つければよい。
実施例16において、実施例12(図17参照)と異なるのは、凸部306aを有するスペーサ306の替わりに、凸部(規制手段)309aを有するスペーサ309と、スペーサ303とを使用することである。
下型302の周縁部に配置されスペーサ309は、平坦状の台座部309bと、台座部309bに立設された凸状の凸部309aとからなる。台座部309bの厚さは基板11の厚さと略同一である。
その後、図21(D)に示すように、基板11とLED素子20と封止部材311との一体物を、上型300および下型302から取り外し、封止されたLED素子20毎に図示の破線で示す箇所でダイシングして個別のLEDランプを複数形成する。
その結果、実施例16では、封止部材311の移動がスペーサ309の凸部309aによって防止されるため、凹部341の形成面341aをLED素子20に沿わせて確実に変形させることが可能になり、図13(C)に示すような封止部材311の空洞部341bが発生するおそれが無くなり、LED素子20を確実に封止できる。
そのため、実施例16のように、下型308の周縁にのみ凸部309aが立設されているスペーサ309を配置した場合でも、実施例12(凸部306aが複数のLED素子20をそれぞれ囲むように立設されているスペーサ306を使用する。図17参照)とさほど遜色のない効果が得られる。
尚、凸部309aの寸法形状については、上記作用・効果が確実に得られるように、実験的に最適な寸法形状を見つければよい。
実施例17において、実施例9(図14参照)と異なるのは、凸部400aの幅が上型400と接続される基端部に向かって広くなると共に、凸部400aの基端部にアール(R)形状が設けられていることである。すなわち、凸部400aに囲まれた凹部の縦断面形状は、開口側に広がる台形となっており、当該台形の短辺の角部分にはアール形状が設けられている。
そのため、実施例17によれば、実施例9(図14参照)に比べて、封止部材311を上型400から抜き易くすることができる。
実施例18において、実施例9(図14参照)と異なるのは、上型400の替わりに、様々な凸状の凸部(規制手段)403aが多数立設された上型403を使用することである。
実施例18の封止工程(図23(C)参照)では、多数の凸部403aが、実施例9の封止工程(図14(C)参照)における凸部400aと同様の作用・効果を奏する。
尚、凸部403aの寸法形状、個数、配置箇所については、上記作用・効果が確実に得られるように、実験的に最適な寸法形状を見つければよい。
実施例19において、実施例9(図14参照)と異なるのは、1個のLEDランプの中に2個のLED素子20が封止されていることである。
実施例19(図24参照)では、2個のLED素子20に対して、それぞれ別個に凹部341が設けられている。換言すれば、封止部材311には各LED素子20毎に凹部341が形成されている。
一方、実施例19の第1変形例では、2個のLED素子20に対して同一の凹部341が設けられている。換言すれば、封止部材311には各LED素子20を一括する凹部341が形成されている。
実施例19の第2変形例において、第1変形例(図25参照)と異なるのは、凹部341における各LED素子20の中間部分が狭くなってことである。すなわち、実施例19の第2変形例は、凹部341の形状について、実施例19(図24参照)と第1変形例(図25参照)との中間的な構成をとる。
また、凹部341の寸法形状については、1個の凹部341内に収納するLED素子20の個数に合わせ、実施例1〜18の上記作用・効果が確実に得られるように、実験的に最適な寸法形状を見つければよい。
図27(A)に示すように、封止部材31,310,311,312,313を砲弾形状にすることにより、集光レンズを形成することができる。
図27(B)に示すように、封止部材31,310,311,312,313に2個の凸レンズ形状を設けることもできる。
図27(B)に示すように、封止部材31,310,311,312,313に凹レンズ形状を設けることもできる。
このように、封止部材に所望のレンズ形状を設けるには、当該レンズ形状に合わせて上型(封止部材成形型)の形状を適宜設定すればよい。
20,200,201…LED素子
31,310,311,312,313,314…封止部材
34,340,341…凹部
34a,340a,340b,341a…(凹部の)形成面
40…反射層
50…蛍光体層
101…(基板の)側面
340b…(凹部の)形成面[基板対向面]
300,301,301b,400,401,402,403…上型
400a,401a,402a,403a…(上型に設けられた)凸部[規制手段]
302,304,305,308…下型
303,306,307,309…スペーサ
305a,306a,308a,309a…(下型に設けられた)凸部[規制手段]
312a,313a…本体部
312b,313c…基部
304a…基板収納部
314a…接触回避部
323…空隙部
Claims (20)
- 基板上にマウントされたLED素子をガラス封止してなるLEDランプの製造方法であって、
前記基板に前記LED素子を実装する実装工程と、
ガラス製の封止部材であって、前記LED素子を収納可能な凹部を備える封止部材を準備する封止部材準備工程と、
前記凹部の形成面が前記LED素子に対向するように前記封止部材を配置して、前記封止部材を前記基板に熱圧着して前記基板に接合すると共に、前記凹部の形成面を前記LED素子に沿わせる封止工程と、
を含むLEDランプの製造方法。 - 請求項1に記載のLEDランプの製造方法において、
前記実装工程では、前記LED素子をフリップチップ実装またはフェイスアップ実装することを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項1又は2に記載のLEDランプの製造方法において、
前記封止工程の前に、前記LED素子の近傍に蛍光材を供給する蛍光体供給工程を含むことを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のLEDランプの製造方法において、
前記封止工程の後に、前記封止部材の基板と反対側の面に反射層を形成する反射層形成工程を含むことを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のLEDランプの製造方法において、
前記封止部材準備工程では、前記凹部の形成面が前記基板の側面に対向する基板対向面を有し、
前記封止工程では、前記凹部の形成面を前記LED素子に対向させたとき、前記基板対向面が前記基板の側面に対向し、前記封止部材を前記基板側に熱圧着させたとき、前記基板対向面が前記基板の側面に沿うことを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のLEDランプの製造方法において、
前記実装工程では、1つの前記基板に複数の前記LED素子を実装し、
前記実装工程の後に、前記基板を分離する分離工程を更に含むことを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項6に記載のLEDランプの製造方法において、
前記封止工程では、前記分離された各基板をそれぞれ離隔した状態で1つの下型にセットすることを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項7に記載のLEDランプの製造方法において、
前記封止工程では、前記分離された各基板の間にそれぞれスペーサを介在させた状態で前記下型にセットすることを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項7に記載のLEDランプの製造方法において、
前記封止工程では、前記分離された各基板を、前記下型に形成された基板収納部にセットし、
前記基板収納部は、前記分離された基板毎にそれぞれ形成されていることを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項6〜9のいずれか一項に記載のLEDランプの製造方法において、
前記封止部材は、前記凹部を有する本体部と、前記基板へ熱圧着される基部とを備え、前記本体部が前記基部で連結された一体物であり、
該一体物である前記封止部材を金型にセットすることを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項10に記載のLEDランプの製造方法において、
前記封止部材を押圧する上型であって、該上型における前記封止部材の前記基部に対向する部分に空隙部を有することを特徴するLEDランプの製造方法。 - 請求項6〜9のいずれか一項に記載のLEDランプの製造方法において、
前記封止部材は、前記凹部を有する本体部と、前記基板へ熱圧着される基部とを備え、
前記分離された基板毎に、前記封止部材を前記基部が離隔した状態で金型にセットすることを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のLEDランプの製造方法において、
前記実装工程では、1つの前記基板に複数の前記LED素子を実装し、
前記封止部材は、前記凹部を有する本体部と、前記基板へ熱圧着される基部とを備え、
前記封止部材を前記基部が離隔した状態で1つの金型にセットすることを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項10〜13のいずれか一項に記載のLEDランプの製造方法において、
前記本体部は、レンズ形状を成すことを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項1〜11,14のいずれか一項に記載のLEDランプの製造方法において、
前記封止工程では、前記封止部材が前記基板の面方向へ移動することを防止することを特徴とするLEDランプの製造方法。 - 請求項15に記載のLEDランプの製造方法に用いられる金型であって、
前記封止部材の前記面方向への移動を防止する規制手段を備えることを特徴とする金型。 - 請求項16に記載の金型において、
前記規制手段は上型または下型に設けられた凸部からなることを特徴とする金型。 - 請求項17に記載の金型において、
前記下型には複数の前記LED素子がセットされ、前記凸部は前記複数のLED素子をそれぞれ囲むように設けられていることを特徴とする金型。 - 請求項17に記載の金型において、
前記下型には複数の前記LED素子がセットされ、前記凸部は前記上型または下型の周縁に沿って設けられていることを特徴とする金型。 - 請求項16〜19のいずれか一項に記載の金型において、
前記封止部材には、前記凸部の先端部との接触を回避するための接触回避部が形成されていることを特徴とする金型。
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