JP2011165965A - Method of manufacturing light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、蛍光体層を備えた発光装置の製造方法に関し、特に、遮光部材によって発光の一部を遮ることで配光パターンを制御する構成の発光装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a light emitting device including a phosphor layer, and more particularly to a method for manufacturing a light emitting device having a configuration in which a light distribution pattern is controlled by blocking a part of light emission by a light shielding member.
白色発光する発光装置として、基材に実装された青色LEDチップと、LEDチップを被覆する蛍光体含有樹脂とを備えたデバイスが知られている。LEDの青色光の一部は、蛍光体を励起し、LEDチップから発せられる青色光と、励起された蛍光体から発せられる黄色蛍光とが混合されることにより白色発光が得られる。蛍光体含有樹脂の形成方法として、一般に印刷やディスペンス法が用いられる。例えば、特許文献1には、ステンシル印刷法によりLEDチップの周囲に蛍光体含有樹脂層を形成する方法が開示されている。
As a light emitting device that emits white light, a device including a blue LED chip mounted on a base material and a phosphor-containing resin that covers the LED chip is known. Part of the blue light of the LED excites the phosphor, and white light is obtained by mixing the blue light emitted from the LED chip and the yellow fluorescence emitted from the excited phosphor. As a method for forming the phosphor-containing resin, printing or a dispensing method is generally used. For example,
一方、車両用の前照灯のような一部の発光装置では、光ビームの配光パターンが明確なカットオフ(照射部と非照射部の境界)を形成することが望まれる。このため例えば、特許文献2では、発光素子の横に立てた遮光部材(ビームシャッタ)によって、発光素子から出射される光ビームの一部を遮り、カットオフを明確にする発光装置が開示されている。
On the other hand, in some light-emitting devices such as vehicle headlamps, it is desirable to form a cut-off (boundary between the irradiated portion and the non-irradiated portion) where the light beam distribution pattern is clear. For this reason, for example,
また、特許文献3には、ハウジングフレームに形成した凹部の底面にLEDチップを配置し、凹部を蛍光体含有樹脂で充填する構造が開示されている。特許文献3の図4には、ハウジングフレームの一部にスクリーン層が搭載され、スクリーン層を搭載した部分がLEDの一部上部に覆いかぶさるように配置された構成が開示されている。これにより、LEDの一部上部のスクリーン層により、LEDから出射される光を遮ることにより明確なカットオフを形成する。
車両用の前照灯のように、照射パターンが明確なカットオフを形成することが望まれる発光装置では、図7のようにレンズ101によって光ビームの照射パターンを拡大投影する構造のものが多い。このような発光装置に、例えば特許文献2に記載のように発光素子の横にビームシャッタを立てる構造のものを用いた場合、ビームシャッタに入射した光の一部が反射され迷光となってレンズに入射し、投影されるため、図7に示すように迷光によりカットオフライン付近がボケてしまい、カットオフラインが不明瞭になるという問題が生じる。
A light emitting device that is desired to form a clear cut-off of an irradiation pattern, such as a vehicle headlamp, has a structure in which a light beam irradiation pattern is enlarged and projected by a lens 101 as shown in FIG. . When such a light emitting device having a structure in which a beam shutter is set up beside the light emitting element as described in
また、特許文献3の図4に開示されている発光素子は、蛍光体含有樹脂層6の上面にほぼ水平にスクリーン層4が位置するが、スクリーン層4がその厚み分だけ蛍光体含有樹脂層6よりも上側に位置する。このため、蛍光体から出射された光がスクリーン層4の端面(厚み部分)で反射され、迷光となってレンズに入射し、図7と同様にカットオフライン付近がボケてしまいカットオフラインが不明瞭になる。
In the light emitting device disclosed in FIG. 4 of
この問題を解決するためには、遮光材の上面と蛍光体層とを同一平面上に配置し、蛍光体層から出射された光が遮光材に入射しない構造とすることが望ましい。しかしながら、特許文献2のように発光素子の横にビームシャッタを立てる構造に、特許文献1に記載のステンシル印刷法を採用し、ビームシャッタの上面と一致する高さまで蛍光体層で形成しようとしても、ビームシャッタと発光素子との高さの差が大きく困難である。また、ステンシル印刷のマスクを配置する際に、ビームシャッタと干渉する。
In order to solve this problem, it is desirable to have a structure in which the upper surface of the light shielding material and the phosphor layer are arranged on the same plane so that light emitted from the phosphor layer does not enter the light shielding material. However, even if the stencil printing method described in
一方、特許文献3では、蛍光体含有樹脂をハウジングフレームの凹部にポッティング(滴下)することにより凹部を充填しているため、ポッティングで充填可能な程度の粘度までしか蛍光体含有率を高めることができない。蛍光体の含有率を高めると樹脂のチクソ性が高くなり、ポッティングで凹部を充填できなくなるためである。このため、蛍光体含有率の低い樹脂を用いざるを得ず、蛍光体が樹脂の底部に沈降するという問題が生じる。蛍光体が樹脂の底部に沈降した場合、実質的に、蛍光体含有樹脂層の上面はスクリーン層よりも低い位置になり、その上部は透明樹脂で充填されることになるため、蛍光体から発せられた光がスクリーン層の端面で反射され、迷光になるという現象を解決することができない。
On the other hand, in
また、特許文献3に記載の構造に、特許文献1に記載のステンシル印刷法を採用し、ハウジングフレームの凹部にスクリーン層上面と一致する高さまで、蛍光体の含有率の高い蛍光体含有樹脂を印刷により充填することが考えられる。しかし、ステンシル印刷のマスクを配置する際にハウジングフレームと干渉するため、マスクを配置することができないという問題が生じる。通常、マスクの開口形状は、充填する蛍光体含有樹脂層の上面形状と一致させる必要があるが、特許文献3の構造では、蛍光体含有樹脂層はハウジングフレームの凹部内に充填されているためである。
In addition, the structure described in
また、ステンシル印刷のマスクの開口をハウジングフレームの外郭に合わせた形状にすることも考えられるが、この場合ハウジングフレームの上部にも蛍光体含有樹脂層が印刷されるという問題が生じる。このため、蛍光体含有樹脂層の面積が大きくなり、蛍光体から放射される光の密度が面積増加の割合に応じて低下することになるため、配光形成上からも望ましくない。 In addition, it is conceivable to make the opening of the mask for stencil printing in conformity with the outline of the housing frame. For this reason, the area of the phosphor-containing resin layer is increased, and the density of light emitted from the phosphor is decreased in accordance with the rate of increase in area, which is undesirable from the viewpoint of light distribution formation.
このため、ハウジングフレームの上部に蛍光体含有樹脂層が形成されることを避けつつ、ハウジングフレームの凹部に選択的に蛍光体含有樹脂層を印刷法により堆積させる必要があるが、従来の技術では困難である。 For this reason, it is necessary to selectively deposit the phosphor-containing resin layer on the concave portion of the housing frame by the printing method while avoiding the formation of the phosphor-containing resin layer on the upper portion of the housing frame. Have difficulty.
本発明の目的は、蛍光体層と遮光材の上面が同一平面状に存在する発光装置を印刷法により形成する発光素子の製造方法を提供することにある。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the light emitting element which forms the light-emitting device by which the upper surface of a fluorescent substance layer and a light shielding material exists in the same plane by a printing method.
上記目的を達成するために、本発明の第1の態様によれば、以下のような発光装置の製造方法が提供される。すなわち、発光素子が搭載されたサブマウント上に、上面が平面の遮光部材を、その一部が発光素子の上部の一部を覆うように搭載する工程と、遮光部材および発光素子の外側に、所定形状の開口を有するマスクを配置する工程と、遮光部材の上面に、未硬化の蛍光体含有樹脂を塗布する工程と、遮光部材の上面にスキージを接触させ、所定の押圧でスキージを遮光部材の上面から発光素子の上部に向かって移動させることにより、未硬化の蛍光体含有樹脂を発光素子の上部に充填し、遮光部材の上面と同一平面に上面が位置する蛍光体含有樹脂層を形成する工程と、マスクを取り外し、蛍光体含有樹脂を硬化させる工程とを有する発光装置の製造方法である。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the following method for manufacturing a light emitting device is provided. That is, on the submount on which the light emitting element is mounted, a step of mounting the light shielding member having a flat upper surface so that a part thereof covers a part of the upper part of the light emitting element, and the outside of the light shielding member and the light emitting element, A step of arranging a mask having an opening of a predetermined shape, a step of applying an uncured phosphor-containing resin to the upper surface of the light shielding member, a squeegee in contact with the upper surface of the light shielding member, and the squeegee being shielded by a predetermined pressure By moving from the upper surface of the light-emitting element toward the upper part of the light-emitting element, the uncured phosphor-containing resin is filled into the upper part of the light-emitting element, and a phosphor-containing resin layer whose upper surface is located in the same plane as the upper surface of the light shielding member is formed And a step of removing the mask and curing the phosphor-containing resin.
例えば、上述の遮光部材は、発光素子の両脇に沿うように延びた外辺部を有する形状であり、外辺部の高さは、遮光部材の上面と同じであり、マスクの高さは、遮光部材の上面の高さより小さいものを用いることが好ましい。スキージは発光素子の上部に移動する際、その両端が遮光部材の外辺部により支持されることにより、上面が遮光部材の上面と同じ高さの蛍光体含有樹脂層を形成することができる。 For example, the above-described light shielding member has a shape having outer sides extending along both sides of the light emitting element, the height of the outer side is the same as the upper surface of the light shielding member, and the height of the mask is It is preferable to use a light-shielding member that is smaller than the height of the upper surface. When the squeegee moves to the upper part of the light emitting element, both ends of the squeegee are supported by the outer sides of the light shielding member, whereby a phosphor-containing resin layer having an upper surface that is the same height as the upper surface of the light shielding member can be formed.
本発明によれば、蛍光体含有樹脂層と遮光部材の上面が同一平面状に存在する発光装置を印刷法により製造することができるため、遮光部材の端部等により、迷光が発生しないという効果が得られる。 According to the present invention, a light-emitting device in which the phosphor-containing resin layer and the upper surface of the light shielding member are present on the same plane can be manufactured by a printing method, and therefore, the effect of preventing stray light from being generated by the end portion of the light shielding member, etc. Is obtained.
以下、本発明の一実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
本発明は、蛍光体樹脂層の上面と、遮光材の上面が同一平面状に位置する発光装置の製造方法を提供する。 The present invention provides a method for manufacturing a light emitting device in which the upper surface of a phosphor resin layer and the upper surface of a light shielding material are located on the same plane.
本実施形態により製造する発光装置は、図1(a)に上面図を、図1(b)にA-A矢視図を示したように、LEDサブマウント1の上に、4つのLEDチップ2を一列に並べて搭載されている。LEDサブマウント1の上には遮光部材3が固定されている。
The light emitting device manufactured according to this embodiment has four
遮光部材3は、図2(a),(b),(c)にその上面図、背面図、側面図を示したように、遮光板3aを両脇の側面板3bおよび背面板3cにより、LEDサブマウント1の上面に支持する構成である。これにより、遮光板3aは、LEDサブマウント1の上面に平行に支持される。遮光板3aの一部は、LEDチップ2の上部の一部を所覆っている。
As shown in FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c), the
遮光部材3の遮光板3aの正面側の端部は、一部3dがLEDチップ2の列に平行であり、一部3eが斜めにカットされ、LEDチップ2からの光を所定の一部斜めのカットオフ形状の配光パターンに形成するように構成されている。
At the front end of the
また、遮光板3aの側面板3bと接する外辺部3fは、LEDチップ2の幅(列と垂直な方向)よりも長く設けられている。この外辺部は、後の製造工程で説明するスキージを支持するガイド部としても機能する。
In addition, the
4つのLEDチップ2の上面および正面側の側面は、図1(a)、(b)のように蛍光体含有樹脂層4により一体に覆われている。蛍光体含有樹脂層4の上面は、図1(b)のように遮光板3aの上面と同一平面上に位置し、遮光板3aの端面も蛍光体含有樹脂層4により被覆されている。
The upper and front side surfaces of the four
ここでは、LEDチップ2は、青色光を発するものを用いる。蛍光体含有樹脂層4は、青色光を励起光として黄色蛍光を発する蛍光体(例えばYAG蛍光体)を、可視光に透明な樹脂に分散させた層である。これにより白色光を発する発光装置を製造する。
Here, the
以下、製造工程について説明する。 Hereinafter, the manufacturing process will be described.
(LEDチップ2および遮光部材3の搭載工程)
まず、図3のように、予め電極が形成されたLEDサブマウント1に、LEDチップ2をフリップチップ実装する。次に、遮光部材3の側面板3bの裏面に接着剤(例えば熱硬化性の接着剤)を塗布する。遮光部材3は、遮光材料、例えばステンレスや銅などの金属材によって予め製造しておく。接着剤は、一例としては、耐熱性のシリコン系の接着剤を用いることが可能である。
(Installation process of
First, as shown in FIG. 3, the
次に、LEDチップ2の角部を基準点P1として、この位置を画像認識により把握しつつ、遮光部材3を図3のように位置合わせして配置し、所定の押圧でLEDサブマウント1に接着する。次に、所定の接着剤硬化工程を行い、遮光部材3はLEDサブマウント1に固定する。接着剤硬化工程は、例えば160℃の環境に1時間放置する等、接着剤に応じた工程とする。
Next, using the corner of the
(マスクの位置合わせ工程)
つぎに、図4(a)のような形状のマスク5を用意する。マスク5は、金属材料で形成されており、LEDチップ2および遮光部材3の外郭が収まる大きさの貫通孔5aを有する。貫通孔5aの一つの内壁面5bは、蛍光体含有樹脂層4の正面側の外郭面の一部を成型するため滑らかであり、塗布された蛍光体含有樹脂に対する離型性が高いことが好ましい。この内壁面5bは、LEDチップ2の側面に対向し、かつ、遮光部材3の正面側の端部と並ぶように配置される。
(Mask alignment process)
Next, a
マスク5の上面の高さは、遮光部材3の上面の遮光板3aのよりもわずかに低くなるように設計されている。
The height of the upper surface of the
マスク5は、遮光部材3の角部の基準点P2の位置を画像認識により把握しつつ、図4(b)のように、遮光部材3の外郭が貫通孔5a内に収まるように配置する。
The
(スキージによる蛍光体含有樹脂の印刷塗布工程)
つぎに、スキージによる蛍光体含有樹脂の印刷塗布工程について、図5および図6(a)〜(d)を用いて説明する。
(Print application process of phosphor-containing resin with squeegee)
Next, the printing application process of the phosphor-containing resin using a squeegee will be described with reference to FIGS. 5 and 6A to 6D.
まず、未硬化の樹脂に蛍光体を所定量分散させ、所定のチクソ性の蛍光体含有樹脂を用意する。チクソ性は、マスクを用いるステンシル印刷に適した値に設定する。例えば、チキソー係数1.0〜15.0が好ましく、より好ましくは、3.0〜9.0である。 First, a predetermined amount of a phosphor is dispersed in an uncured resin to prepare a predetermined thixotropic phosphor-containing resin. The thixotropy is set to a value suitable for stencil printing using a mask. For example, a thixo coefficient of 1.0 to 15.0 is preferable, and more preferably 3.0 to 9.0.
用意した未硬化の蛍光体含有樹脂61を図5および図6(a)のように、遮光部材3の上面に、4つのLEDチップ2の列よりも長い帯状に塗布する。
The prepared uncured phosphor-containing
つぎに、遮光部材3上面の図5に示した位置にスキージ62を配置する。スキージ62の位置合わせは、遮光部材3の端部の基準点P3を画像認識することによって行う。
Next, the
図6(b)のように、スキージ62に所定の押圧を加えながら矢印方向に動かす。これにより、遮光部材3とLEDチップ2の間の空間に蛍光体含有樹脂(未硬化)61が充填される。このときスキージ62の両端は、遮光部材3の上面の外辺部3fによって支持されているため、基準点P3を過ぎてもスキージ62は遮光部材3の上面と同じ高さを水平に移動する。よって、遮光部材3の上面と一致した上面の蛍光体含有樹脂(未硬化)層64が図6(b)のように形成される。
As shown in FIG. 6B, the
さらにスキージ62を移動させると、スキージ62はマスク5の貫通孔の正面側の内壁面5bに到達する。これによって、蛍光体含有樹脂は、遮光部材3とマスク5の内壁で囲まれた空間を充填し、LEDチップ2の周囲に蛍光体含有樹脂(未硬化)層64を形成する。
When the
図6(c)のようにそのままスキージ62を移動させると、遮光部材3の外辺部3fは、マスク5の開口の内壁面5bよりも外側まで延びるように形成されているため、スキージ62の両端は外辺部3fによって支持されたままマスク5の上を移動する。これにより、マスク5の上面にも薄く蛍光体含有樹脂層(未硬化)65が形成されるが、最後に、図6(d)のようにマスク5を外すことにより、マスク5とその上野蛍光体含有樹脂層(未硬化)65は除去される。よって、遮光部材3の上面と一致した高さの上面を有する蛍光体含有樹脂層64が形成される。
When the
最後に、所定の条件で蛍光体含有樹脂層4を硬化させる工程を行い、図6(d)のように本実施形態の遮光部材3の上面と一致した高さの上面を有する蛍光体含有樹脂層64を備えた発光装置が得られる。硬化工程としては、例えば150℃で1時間加熱する等、樹脂に応じた工程とする。
Finally, a step of curing the phosphor-containing
このように、本実施形態の発光装置の製造方法によれば、印刷法によって、チクソ性の高い、高濃度に蛍光体を分散させた樹脂により蛍光体含有樹脂層4を、遮光部材3の上面と一致した高さまで形成することができる。よって、LEDチップ2からの青色光および蛍光体からの蛍光が、遮光部材3や、その端面によって反射されることがなく、迷光が生じない。したがって、遮光部材によって生じた迷光による配光パターンのカットオフのボケを防止することで、明確な配光パターンのカットオフを実現した発光装置を製造することができる。
As described above, according to the method for manufacturing the light emitting device of the present embodiment, the phosphor-containing
本実施形態の発光装置は、一部が斜めのカットオフラインの配光パターンを照射できるため、車両用のヘッドランプ用の光源として好適に用いることができる。 Since the light-emitting device of this embodiment can irradiate the light distribution pattern of a partly oblique cut-off line, it can be suitably used as a light source for a vehicle headlamp.
なお、遮光部材3の端部の形状は、本実施形態のように斜めにしたものに本発明は限定されるものではなく、水平な端部を有する遮光部材を用いた場合であっても、同様に製造することができる。
The shape of the end portion of the
1…LEDサブマウント、2…LEDチップ、3…遮光部材、3a…遮光板、3b…側面板、3b…背面板、3d…端部の一部、3e…斜めにカットされた端部の一部、3f…外辺部、4…蛍光体含有樹脂層、5…マスク、5a…貫通孔、5b…正面側の内壁面、61…未硬化の蛍光体含有樹脂、62…スキージ、64…蛍光体含有樹脂(未硬化)層、65…薄い蛍光体含有樹脂(未硬化)層。 1 ... LED submount, 2 ... LED chip, 3 ... light shielding member, 3a ... light shielding plate, 3b ... side plate, 3b ... back plate, 3d ... part of the end, 3e ... one of the end cut diagonally Part, 3f ... outer side part, 4 ... phosphor-containing resin layer, 5 ... mask, 5a ... through hole, 5b ... inner wall surface on the front side, 61 ... uncured phosphor-containing resin, 62 ... squeegee, 64 ... fluorescence Body-containing resin (uncured) layer, 65 ... thin phosphor-containing resin (uncured) layer.
Claims (2)
前記遮光部材および発光素子の外側に、所定形状の開口を有するマスクを配置する工程と、
前記遮光部材の上面に、未硬化の蛍光体含有樹脂を塗布する工程と、
前記遮光部材の上面にスキージを接触させ、所定の押圧でスキージを前記遮光部材の上面から前記発光素子の上部に向かって移動させることにより、前記未硬化の蛍光体含有樹脂を前記発光素子の上部に充填し、前記遮光部材の上面と同一平面に上面が位置する蛍光体含有樹脂層を形成する工程と、
前記マスクを取り外し、前記蛍光体含有樹脂層を硬化させる工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法。 Mounting a light-shielding member having a flat upper surface on a submount on which the light-emitting element is mounted so that a part thereof covers a part of the upper part of the light-emitting element;
Disposing a mask having an opening of a predetermined shape outside the light shielding member and the light emitting element;
Applying an uncured phosphor-containing resin to the upper surface of the light shielding member;
A squeegee is brought into contact with the upper surface of the light shielding member, and the squeegee is moved from the upper surface of the light shielding member toward the upper portion of the light emitting element by a predetermined pressure, whereby the uncured phosphor-containing resin is moved to the upper portion of the light emitting element. And forming a phosphor-containing resin layer whose upper surface is located in the same plane as the upper surface of the light shielding member,
And a step of removing the mask and curing the phosphor-containing resin layer.
前記マスクの高さは、前記遮光部材の上面の高さより小さく、
前記スキージは前記発光素子の上部に移動する際、その両端が前記遮光部材の前記外辺部により支持されていることを特徴とする発光装置の製造方法。 The light-emitting device manufacturing method according to claim 1, wherein the light-shielding member has outer side portions extending along both sides of the light-emitting element, and the height of the outer side portion is equal to that of the light-shielding member. The same as the top surface,
The height of the mask is smaller than the height of the upper surface of the light shielding member,
When the squeegee moves to the upper part of the light emitting element, both ends thereof are supported by the outer side portion of the light shielding member.
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