JP2012227413A - 封止樹脂の塗布装置及び発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】塗布装置201は、基板と、基板に実装された発光素子と、発光素子を覆う蛍光体を含む封止樹脂とを備える発光装置の製造において封止樹脂を塗布する装置である。制御装置250は、発光素子の色度測定結果に基づき、目標色度を達成する蛍光体配合、蛍光体濃度を決定する。制御装置250は、決定した蛍光体配合、蛍光体濃度となるように、蛍光体を含む封止樹脂が入れられた吐出用容器311〜313及び蛍光体を含まない封止樹脂が入れられた吐出用容器320を対象として、使用すべき容器を選択すると共に使用すべき容器に入れられた封止樹脂の混合比を計算する。制御装置250は、計算した混合比に従って、選択した容器から所定量の封止樹脂を攪拌機270へ送出させ、攪拌された封止樹脂を、吐出装置280によって封止樹脂の塗布前の発光装置に塗布させる。
【選択図】図2
Description
基板と、前記基板に実装された発光素子と、蛍光体を含み前記発光素子を封止する透光性の封止樹脂とを備えた発光装置を製造する際に、前記封止樹脂を前記発光装置に塗布する封止樹脂の塗布装置において、
蛍光体を含む封止樹脂が入れられた少なくとも一つの蛍光体容器であって、各蛍光体容器の封止樹脂の含む蛍光体は他の蛍光体容器の封止樹脂の含む蛍光体とは異なる少なくとも一つの蛍光体容器と、
蛍光体を含まない封止樹脂が入れられた濃度調整用容器と、
蛍光体の含まれる封止樹脂を攪拌することで前記蛍光体を分散する攪拌装置と、
封止樹脂を吐出することで前記発光装置に封止樹脂を塗布する吐出装置と、
制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記発光素子の色度の測定結果に基づき前記発光装置の目標色度の達成に必要な蛍光体の配合と蛍光体の濃度とを含む蛍光体情報を算出し、
算出した前記蛍光体情報に基づき、前記少なくとも一つの蛍光体容器の全部と前記濃度調整用容器とを対象として使用すべき前記容器を選択すると共に使用すべき前記容器に入れられた前記封止樹脂の混合比を計算し、
計算した混合比に従って、選択した前記容器から所定量の封止樹脂を前記攪拌装置へ送出させ、
前記攪拌装置によって攪拌された封止樹脂を、前記吐出装置によって前記封止樹脂の塗布前の前記発光装置に塗布させることを特徴とする。
図1〜3を参照して実施の形態1を用いて説明する。
図1は、実施の形態1に係る発光装置101の断面図である。400−500[nm]の青色光を発するLEDチップ10は、基板20に埋め込まれた銅製のバンプ21に半田付けされている。LEDチップ10の表面に形成された電極(図示せず)は、ワイヤー22により、基板20の回路パターン(図示せず)に電気的に接続され、LEDチップ10に電力が供給される。基板20の表面にはLEDチップ10を囲むように高反射樹脂製の枠30が固定されている。
高反射樹脂製の枠30内には、LEDチップ10(発光素子あるいは発光ダイオード素子とも呼ばれる)からの青色光によって励起されより長波長の光を放出する少なくとも1種の蛍光体11を含む樹脂が、封止樹脂40として、充填されている。ここで、少なくとも1種の蛍光体11とは、1種で目標の色度を達成できるもの、2種以上の蛍光体を組み合わせて(配合して)、発光装置101の目標色度を達成する場合も含むことを意味する。また、封止樹脂40は、LEDチップ10実装後の発光装置101(封止樹脂の塗布前のもの。つまり発光素子の色度)色度測定に基づき、完成後における発光装置101の目標色度を達成できるように、蛍光体の配合、蛍光体の濃度が調整されたものである。なお、蛍光体を含む樹脂としては、シリコーン樹脂が好ましく、他にエポキシ樹脂等が挙げられ、低融点ガラス等の無機化合物等も、本実施に形態1では樹脂の範囲に含むものとする。
(1)吐出用容器210(蛍光体容器)は、少なくとも1種の蛍光体を含む封止樹脂が充填されている。吐出用容器210は、1つあるいは複数の容器を総称して呼んでいる。蛍光体を含む封止樹脂が充填された容器それぞれを区別する場合には、吐出用容器211、吐出用容器212、吐出用容器213のように表記する。吐出用容器211等は少なくとも1つであり、通常2〜3つであり(図2では3つ)、それぞれに異なる蛍光体を含んでいるものとする。図2では、吐出用容器211、吐出用容器212、吐出用容器213の3つの場合を示している。吐出用容器211〜213は互いに異なる1種の蛍光体を含んでいる。なお吐出用容器211等の封止樹脂は複数の蛍光体を含んでも構わないのはもちろんである。
(2)吐出用容器220(濃度調整用容器)は、蛍光体を含まない封止樹脂が充填されている。
(3)吐出用容器230は、封止樹脂を含まない空の容器である。
(4)色度測定装置240は、発光装置101(封止樹脂の塗布前)の色度を測定する。
(5)制御装置250は、発光装置101の色度測定結果に基づいて、吐出用容器210、220に充填された封止樹脂の混合比率を、発光装置101(完成後)の目標色度が達成できるように選定し、封止樹脂を容器から送出する。制御装置250は、塗布装置201の全般の動作を制御する装置である。
(6)貯蔵槽260は、制御装置250により選定され、送出された封止樹脂を一時的にストックする。
(7)攪拌機270(攪拌装置)は、選定されて蛍光体比率となった封止樹脂中の蛍光体を、攪拌して均一に分散する。
(8)吐出装置280は、攪拌機270によって蛍光体が均一分散された封止樹脂を、封止樹脂塗布前の発光装置101に、精密に定量塗布する。
制御部251は、発光装置101が目標色度を達成するために必要な封止樹脂の蛍光体の配合、蛍光体の濃度を算出し、吐出用容器210に充填された蛍光体を含む封止樹脂と、吐出用容器220に充填された蛍光体を含まない封止樹脂との適切な混合比を計算する(S10)。すなわち制御部251は、LEDチップ10(発光素子)の色度の測定結果に基づき発光装置101の目標色度の達成に必要な蛍光体の配合と蛍光体の濃度とを含む蛍光体情報を算出する。そして、制御部251は、算出した蛍光体情報に基づき、蛍光体容器(この例では吐出用容器211〜213)と、吐出用容器220(濃度調整用容器)とを対象として使用すべき容器を選択すると共に、使用すべき容器に入れられた封止樹脂の混合比を計算する。
この結果に基づき、制御部251は、吐出用容器210、220に充填された封止樹脂を、吐出用容器210、220の順で適切な比率で送出し、貯蔵槽260に一時的にストックする(S20)。なお、吐出用容器210、220、230は、例えば図2に示すように、制御部251によって回転が制御される回転機構290に接続された円盤291に取り付けられており、円盤291が回転することで、容器の塗布経路への接続を切り替えることができる。
次に、制御部251は、貯蔵槽260にストックされた封止樹脂を攪拌機270に送出するために、回転機構290により円盤291を回転させて空の吐出用容器230と接続し、例えば、空気圧によって、貯蔵槽260の封止樹脂を攪拌機270に送出する(S30)。そして、攪拌機270によって封止樹脂に含まれる蛍光体が均一に分散される。
制御部251は、空の吐出用容器230との接続を保持した状態で、吐出装置280を制御することで、吐出装置280から封止樹脂を精密に、発光装置101(封止樹脂の塗布前)に対して定量塗布する(S40)。
以上のように、色度の測定結果に基づき調整した封止樹脂40を所望の量、モジュール(発光装置101)に対して塗布する。
(1)なお現実の製造現場においては、LEDチップ10を実装した発光装置101(封止樹脂40の塗布前)は、LEDチップ10自体の色度の測定後、色度の測定結果に従ってグループ分けされている。
(2)制御装置250は、あるグループAの例えば平均値となる色度(測定結果の平均)から封止樹脂40を調合し、グループAに属する各発光装置101(封止樹脂40の塗布前)に塗布する。すなわち、グループAに属する各発光装置101に対しては、封止樹脂40の調合は一度きりであり、それぞれの発光装置101について調合するのではない。調合した封止樹脂40をグループAの各発光装置101に塗布する。
(1)上記のグループAの例で引き続き説明すると、封止樹脂の塗布を行った後、制御装置250は、空の吐出用容器230と接続したまま封止樹脂40の吐出を継続して行い、塗布経路293から封止樹脂をなくす。
(2)さらに、制御装置250は、蛍光体を含まない封止樹脂を充填した吐出用容器220と接続し、蛍光体を含まない封止樹脂で塗布経路293を「洗浄」し、グループAで用いた蛍光体を取り除く。
(3)このような洗浄作業を行なうことなく、異なる蛍光体配合、濃度の封止樹脂が塗布経路を流れる場合、塗布経路に残留した蛍光体が封止樹脂に混入し、目標色度を達成できなくなるおそれがある。そのため、このような洗浄工程は重要である。なお図2において、貯蔵槽260と攪拌機270との間と、攪拌機270と吐出装置280との間は、それぞれ封止樹脂の流れる配管292で接続されている。また、貯蔵槽260、攪拌機270、吐出装置280は、この順に、発光装置101に塗布される封止樹脂が流れる塗布経路293を形成する。制御装置250は、空の吐出用容器230を介して貯蔵槽260に空気を流入させ、流入させた空気を塗布経路293の吐出装置280から吐出さることで塗布経路293から蛍光体を除去する。
実施の形態1の発光装置の製造方法によれば、色度を調整した発光装置を生産するための、色度測定に基づいた封止樹脂選定工程、封止樹脂混合工程、蛍光体の均一分散工程、封止樹脂塗布工程を連続的に行うことができるため、発光装置を短時間で、また低い設備コストで生産することが可能となる。また、発光装置ごとに所望の色度を達成に必要な封止樹脂の蛍光体の配合及び濃度を決定するため、高精度な色度調整が可能となる。
次に、図4、図5を用いて実施の形態2を説明する。なお、実施の形態1と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
高さH2<高さH1、
とすればよい。つまり第二封止樹脂42の層を第一封止樹脂41よりも薄くする。
(1)つまり、第二封止樹脂42の方が第一封止樹脂41よりも含有される蛍光体量が少ないため、誤差による蛍光体量のばらつきが小さくなる。よって、第二封止樹脂42による色変換の誤差は、第一封止樹脂41に比べ抑制できるので、色度を調整し易くなる。
(2)また、図5には示していないが、第一封止樹脂41と第二封止樹脂42とで異なる蛍光体を含み、第二封止樹脂42に含まれる蛍光体の方が波長変換する光のエネルギー量が低くなるようにしてもよいことは前述のとおりである。
(1)なお現実の製造現場においては、LEDチップ10を実装した発光装置102(第一封止樹脂41と第二封止樹脂42との塗布前のもの)は、LEDチップ10自体の色度の測定後、色度の測定結果に従ってグループ分けされている。
(2)そして、実施の形態1と同様に、制御装置250は、あるグループAの例えば平均値となる測定結果(測定色度)から第一封止樹脂41を調合し、グループAに属する各発光装置102(1層、2層の塗布前)に塗布する。すなわち、グループAに属する各発光装置102に対しては、第一封止樹脂41の調合は1度であり、各発光装置102について調合するのではない。
(3)そして、制御部251は、グループAに属する第一封止樹脂41の塗布後の発光装置101の全部あるいは一部の色度(装置色度)を、色度測定装置240を制御することで測定する。
(4)制御装置250の記憶部252には、この色度の測定結果(測定結果の全部、あるいは平均等)が格納される。
(5)制御部251は、この測定結果を用いて、第一封止樹脂41を塗布した場合と同様にして、グループAの例えば平均値となる測定結果(装置色度)から、第二封止樹脂42を調合する。
(6)制御部251は、調合した第二封止樹脂42によって、グループAの各発光装置102(2層の塗布前)に第二封止樹脂42を塗布する。この場合も、グループAに属する各発光装置102に対しては、第二封止樹脂42の調合は1度であり、各発光装置102について調合するのではない。
図6を用いて実施の形態3を説明する。なお、実施の形態1〜2と共通する部分および同一の作用をする部分については、対応する符号を付し、説明を省略する。図6においては、図2で「210〜280」の符号を付した要素は「310〜380」の符号を付している。例えば、図2の「吐出用容器210」は、図6では「吐出用容器310」である。
制御装置350、351は、吐出用容器に充填された各種蛍光体、濃度による色変換の割合などの情報が記憶部にインプットされており、LEDチップ10の実装後、また第一封止樹脂41の充填後の色度測定装置340による色度測定結果がフィードバックされ、記憶部に格納される。制御装置350、351は、封止樹脂40(実施の形態1)、あるいは「第一封止樹脂41、第二封止樹脂42」(実施の形態2)の蛍光体配合、濃度が目標色度となる蛍光体の配合及び濃度を含む蛍光体情報を算出し、算出した蛍光体情報に基づき、吐出用容器310に充填された蛍光体を含む封止樹脂と、吐出用容器320に充填された蛍光体を含まない封止樹脂とが適切な混合比率となるように計算する。
図7を用いて実施の形態4を説明する。実施の形態3と共通する部分および同一の作用をする部分については、同一の符号を付し説明を省略する。具体的には、実施の形態3の図6に対して一台の制御装置450としている点のみが異なる。
Claims (8)
- 基板と、前記基板に実装された発光素子と、蛍光体を含み前記発光素子を封止する透光性の封止樹脂とを備えた発光装置を製造する際に、前記封止樹脂を前記発光装置に塗布する封止樹脂の塗布装置において、
蛍光体を含む封止樹脂が入れられた少なくとも一つの蛍光体容器であって、各蛍光体容器の封止樹脂の含む蛍光体は他の蛍光体容器の封止樹脂の含む蛍光体とは異なる少なくとも一つの蛍光体容器と、
蛍光体を含まない封止樹脂が入れられた濃度調整用容器と、
蛍光体の含まれる封止樹脂を攪拌することで前記蛍光体を分散する攪拌装置と、
封止樹脂を吐出することで前記発光装置に封止樹脂を塗布する吐出装置と、
制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記発光素子の色度の測定結果に基づき前記発光装置の目標色度の達成に必要な蛍光体の配合と蛍光体の濃度とを含む蛍光体情報を算出し、
算出した前記蛍光体情報に基づき、前記少なくとも一つの蛍光体容器の全部と前記濃度調整用容器とを対象として使用すべき前記容器を選択すると共に使用すべき前記容器に入れられた前記封止樹脂の混合比を計算し、
計算した混合比に従って、選択した前記容器から所定量の封止樹脂を前記攪拌装置へ送出させ、
前記攪拌装置によって攪拌された封止樹脂を、前記吐出装置によって前記封止樹脂の塗布前の前記発光装置に塗布させる
ことを特徴とする封止樹脂の塗布装置。 - 前記制御装置は、
前記吐出装置によって前記封止樹脂が第1層として塗布された前記発光装置の色度の測定結果を示す装置色度を有すると共に前記装置色度に基づき前記蛍光体情報を算出し、
算出した前記蛍光体情報に基づき、前記少なくとも一つの蛍光体容器の全部と前記濃度調整用容器とを対象として使用すべき前記容器を選択すると共に使用すべき前記容器に入れられた前記封止樹脂の混合比を計算し、
計算した混合比に従って、選択した前記容器から所定量の封止樹脂を前記攪拌装置へ送出させ、
前記攪拌装置によって攪拌された封止樹脂を、前記吐出装置によって前記封止樹脂が前記第1層として塗布された前記発光装置に、第2層として塗布させる
ことを特徴とする請求項1に記載の封止樹脂の塗布装置。 - 前記第2層の封止樹脂は、
前記第1層の封止樹脂よりも、波長変換する光のエネルギー量が小さいことを特徴とする請求項2記載の封止樹脂の塗布装置。 - 前記第2層の封止樹脂は、
層の厚みが第1層よりも薄いことを特徴とする請求項3記載の封止樹脂の塗布装置。 - 前記第2層の封止樹脂は、
蛍光体の含有量が第1層よりも少ないことを特徴とする請求項4記載の封止樹脂の塗布装置。 - 前記封止樹脂の塗布装置は、さらに、
前記制御装置が選択した前記容器から前記攪拌装置へ送出された前記封止樹脂を前記攪拌装置の上流で一時的に貯蔵する貯蔵槽を備え、
前記貯蔵槽と前記攪拌装置と前記吐出装置とは、
前記貯蔵槽と前記攪拌装置との間と、前記攪拌装置と前記吐出装置との間が前記封止樹脂の流れる配管で接続されると共に、前記貯蔵槽、前記攪拌装置、前記吐出装置の順に、前記発光装置に塗布される前記封止樹脂が流れる塗布経路を形成し、
前記制御装置は、
前記貯蔵槽に空気を流入させ、流入させた空気を前記塗布経路の前記吐出装置から吐出さることで前記塗布経路から蛍光体を除去することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の封止樹脂の塗布装置。 - 前記制御装置は、
前記濃度調整用容器を選択し、前記濃度調整用容器の蛍光体を含まない封止樹脂を前記貯蔵槽に流入させ、流入させた前記封止樹脂を前記塗布経路の前記吐出装置から吐出さることで前記塗布経路を洗浄することを特徴とする請求項6に記載の封止樹脂の塗布装置。 - 基板と、前記基板に実装された発光素子と、蛍光体を含み前記発光素子を封止する透光性の封止樹脂とを備えた発光装置の製造方法において、
前記発光素子の色度の測定結果に基づき前記発光装置の目標色度の達成に必要な蛍光体の配合と蛍光体の濃度とを含む蛍光体情報を算出する工程と、
算出された前記蛍光体情報に基づき、蛍光体を含む封止樹脂が入れられた少なくとも一つの蛍光体容器であって、各蛍光体容器の封止樹脂の含む蛍光体は他の蛍光体容器の封止樹脂の含む蛍光体とは異なる少なくとも一つの蛍光体容器の全部と、蛍光体を含まない封止樹脂が入れられた濃度調整用容器とを対象として使用すべき前記容器を選択すると共に使用すべき前記容器に入れられた前記封止樹脂の混合比を計算する工程と、
計算された混合比に従って、選択された前記容器から所定量の封止樹脂を攪拌装置へ送出する工程と、
前記攪拌装置によって攪拌された封止樹脂を、吐出装置によって前記封止樹脂の塗布前の前記発光装置に塗布する工程と
を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法。
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