JP2013084796A - Led device, manufacturing method of the same, and phosphor dispersion liquid used for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED装置およびその製造方法、並びにそれに用いる蛍光体分散液に関する。 The present invention relates to an LED device, a manufacturing method thereof, and a phosphor dispersion liquid used therefor.
LEDチップを用いた発光素子(LED素子)は、発光素子の高輝度化および省エネルギーへの要望の高まりに伴い、様々な用途に適用を拡大している。特に、青色LEDチップと、青色光を受けることで黄色光を出射する蛍光体とを組み合わせて、青色光と黄色光とを混色させて白色光を出射する白色LED素子が知られている。このような白色LED素子は、白色光が必要とされる電灯、液晶表示装置のバックライトなどの照明として用いられるようになってきている。 Light-emitting elements (LED elements) using LED chips have been increasingly applied to various applications as the demand for higher luminance and energy saving of light-emitting elements increases. In particular, a white LED element that emits white light by combining blue light and yellow light by combining a blue LED chip and a phosphor that emits yellow light by receiving blue light is known. Such white LED elements have come to be used as lighting for electric lights that require white light, backlights for liquid crystal display devices, and the like.
また、LEDチップと蛍光体とを組み合わせた白色LED素子として、さらに、紫外光を出射するLEDチップと、紫外光により青、緑、赤の光を出射する蛍光体とを組み合わせて白色光とする白色LED素子、青色光を出射するLEDチップと、赤、緑の光を出射する蛍光体とを組み合わせて白色光とする白色LED素子なども検討されている。 In addition, as a white LED element that combines an LED chip and a phosphor, a white LED is formed by further combining an LED chip that emits ultraviolet light and a phosphor that emits blue, green, and red light by ultraviolet light. A white LED element, a white LED element that emits white light by combining an LED chip that emits blue light and a phosphor that emits red and green light has been studied.
LEDチップと蛍光体とを組み合わせた照明の構成として、LEDチップを、蛍光体が分散した硬化樹脂層(シリコーン樹脂など)で封止する構成が開発されている。また、封止層に蛍光体粒子を均一に分散させるために、封止層の原料となる液状の封止材料に、蛍光体粒子と蛍光体粒子の沈降防止材とを含有させることが提案されている(特許文献1を参照)。それにより、比重の重い蛍光体粒子の沈降を防止する。さらに、LEDチップ周辺に、蛍光体粒子含有封止層を設けた後、発光装置を回転させながら封止層を硬化させることで、発光装置内における色度差、即ち色むらを低減させることも提案されている(特許文献1を参照)。 As an illumination configuration combining an LED chip and a phosphor, a configuration in which the LED chip is sealed with a cured resin layer (silicone resin or the like) in which the phosphor is dispersed has been developed. Further, in order to uniformly disperse the phosphor particles in the sealing layer, it has been proposed that the liquid sealing material used as the raw material for the sealing layer contains the phosphor particles and the anti-settling material for the phosphor particles. (See Patent Document 1). Thereby, sedimentation of phosphor particles having a high specific gravity is prevented. Furthermore, after providing the phosphor particle-containing sealing layer around the LED chip, the sealing layer is cured while rotating the light emitting device, thereby reducing the chromaticity difference, that is, the color unevenness in the light emitting device. It has been proposed (see Patent Document 1).
このように硬化樹脂層でLEDチップを封止した照明装置が、高輝度化が求められる照明装置(自動車のヘッドライトなど)に適用されると、硬化樹脂層が熱劣化するおそれがある。LEDチップからの発熱量が従来よりも増大するためである。これに対して、LEDと蛍光体とを組み合わせた照明の構成として、LEDチップを、蛍光体が分散したセラミック層で封止する構成も提案されている(特許文献2を参照)。 When the illuminating device in which the LED chip is sealed with the cured resin layer as described above is applied to an illuminating device (such as an automobile headlight) that requires high brightness, the cured resin layer may be thermally deteriorated. This is because the amount of heat generated from the LED chip is increased as compared with the prior art. On the other hand, the structure which seals an LED chip with the ceramic layer which the fluorescent substance disperse | distributed as a structure of the illumination which combined LED and the fluorescent substance is also proposed (refer patent document 2).
一方、ナノ材料の一つとして、イモゴライトが知られている(特許文献3を参照)。イモゴライトは、例えば脱水剤として有用であることが知られている。 On the other hand, imogolite is known as one of nanomaterials (see Patent Document 3). Imogolite is known to be useful as a dehydrating agent, for example.
特許文献2のように、LEDチップを、蛍光体が分散したセラミック層で封止することで、LED素子の耐久性がある程度高まるが、近年、LED発光装置の耐久性をより高めることが求められている。LED発光装置の耐久性を高める手段の一つは、LEDチップを封止する層の膜強度を高めることである。
As described in
ここで、封止層の膜強度の向上と、封止層における蛍光体粒子の均一分散化とが、封止層に適切な無機粒子を加えることで実現されることが見出された。そこで本発明は、LEDチップを覆う蛍光体層に適切な無機粒子を配合することで、封止層の膜強度を高めて、LED装置の耐久性を向上させることを目的とする。 Here, it has been found that the improvement of the film strength of the sealing layer and the uniform dispersion of the phosphor particles in the sealing layer can be realized by adding appropriate inorganic particles to the sealing layer. Therefore, an object of the present invention is to increase the film strength of the sealing layer and improve the durability of the LED device by blending appropriate inorganic particles in the phosphor layer covering the LED chip.
本発明の第1は、以下に示すLED装置に関する。
[1]特定波長の光を出射するLED発光素子と、前記LED発光素子からの特定波長の光を、他の特定波長の光に変換する波長変換部位とを有するLED装置であって、
前記波長変換部位は、蛍光体と、アルミニウムケイ酸塩と、バインダとを含む層である、LED装置。
[2]前記アルミニウムケイ酸塩は、イモゴライトである、[1]に記載のLED装置。
[3]前記波長変換部位における前記アルミニウムケイ酸塩化合物の含有量が、0.5重量%以上20重量%以下である、[1]に記載のLED装置。
[4]前記バインダは、透明セラミックである、[1]に記載のLED装置。
[5]前記バインダは、シリコーン樹脂である、[1]に記載のLED装置。
[6]前記波長変換部位は、酸化物微粒子をさらに含む層である、[1]に記載のLED装置。
1st of this invention is related with the LED apparatus shown below.
[1] An LED device having an LED light emitting element that emits light of a specific wavelength, and a wavelength conversion part that converts light of a specific wavelength from the LED light emitting element into light of another specific wavelength,
The said wavelength conversion site | part is an LED device which is a layer containing fluorescent substance, aluminum silicate, and a binder.
[2] The LED device according to [1], wherein the aluminum silicate is imogolite.
[3] The LED device according to [1], wherein the content of the aluminum silicate compound in the wavelength conversion site is 0.5 wt% or more and 20 wt% or less.
[4] The LED device according to [1], wherein the binder is a transparent ceramic.
[5] The LED device according to [1], wherein the binder is a silicone resin.
[6] The LED device according to [1], wherein the wavelength conversion site is a layer further including oxide fine particles.
本発明の第2は、以下に示すLED装置の製造方法などに関する。
[7]蛍光体と、アルミニウムケイ酸塩と、バインダまたはバインダ前駆体と、溶媒とを含む蛍光体分散液。
[8]パッケージと、前記パッケージに配置された発光面を有するLEDチップと、を含むLEDチップ実装パッケージを用意する工程と;前記LEDチップの発光面に、[7]に記載の蛍光体分散液を塗布および乾燥して蛍光体層を成膜する工程とを含む、LED装置の製造方法。
2nd of this invention is related with the manufacturing method etc. of the LED device shown below.
[7] A phosphor dispersion containing a phosphor, aluminum silicate, a binder or a binder precursor, and a solvent.
[8] A step of preparing an LED chip mounting package including a package and an LED chip having a light emitting surface arranged in the package; and the phosphor dispersion liquid according to [7] on the light emitting surface of the LED chip. And a step of forming a phosphor layer by applying and drying the substrate.
[9]蛍光体と、アルミニウムケイ酸塩と、溶媒とを含む蛍光体分散液。
[10]パッケージと、前記パッケージに配置された発光面を有するLEDチップと、を含むLEDチップ実装パッケージを用意する工程と;前記LEDチップの発光面に、[9]に記載の蛍光体分散液を塗布および乾燥して蛍光体を配置する工程と;前記LEDチップの発光面に、バインダまたはバインダ前駆体を含む溶液を塗布および乾燥して、蛍光体層を成膜する工程とを含む、LED装置の製造方法。
[9] A phosphor dispersion containing a phosphor, aluminum silicate, and a solvent.
[10] A step of preparing an LED chip mounting package including a package and an LED chip having a light emitting surface arranged in the package; and the phosphor dispersion liquid according to [9] on the light emitting surface of the LED chip. And a step of disposing a phosphor to dispose a phosphor; and a step of coating and drying a solution containing a binder or a binder precursor on the light emitting surface of the LED chip to form a phosphor layer. Device manufacturing method.
本発明のLED装置は、その発光(好ましくは白色光)の色むらが抑制されており、しかもその耐久性が高く、発光特性が維持できる。 In the LED device of the present invention, uneven color of the emitted light (preferably white light) is suppressed, and the durability is high, and the light emission characteristics can be maintained.
1.LED装置について
本発明のLED装置(半導体発光装置)は、LED発光素子と、波長変換部位とを有する。図1は、LED装置100の例を示す断面図である。LED発光素子は、凹部11を有するパッケージ(LED基板)1と、メタル部(メタル配線)2と、パッケージ1の凹部11に配置されたLEDチップ3と、メタル部2とLEDチップ3とを接続する突起電極4とを有する。このように、突起電極4を介してメタル部2とLEDチップ3とを接続する態様を、フリップチップ型という。
1. About LED device The LED device (semiconductor light-emitting device) of the present invention has an LED light-emitting element and a wavelength conversion part. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of the
パッケージ1は、例えば液晶ポリマーやセラミックであるが、絶縁性と耐熱性を有していれば、その材質は特に限定されない。
The
LEDチップ3は、例えば青色LEDである。青色LEDの構成の例には、LED基板1に積層されたn−GaN系化合物半導体層(クラッド層)と、InGaN系化合物半導体層(発光層)と、p−GaN系化合物半導体層(クラッド層)と、透明電極層との積層体である。LEDチップ3は、例えば200〜300μm×200〜300μmの面を有し、LEDチップ3の高さは50〜200μmである。 The LED chip 3 is, for example, a blue LED. Examples of the configuration of the blue LED include an n-GaN compound semiconductor layer (clad layer), an InGaN compound semiconductor layer (light emitting layer), and a p-GaN compound semiconductor layer (clad layer) stacked on the LED substrate 1. ) And a transparent electrode layer. The LED chip 3 has a surface of, for example, 200 to 300 μm × 200 to 300 μm, and the height of the LED chip 3 is 50 to 200 μm.
図1に示されるLED装置100には、パッケージ1の凹部11に、1つのLEDチップ3が配置されているが;パッケージ1の凹部11に、複数のLEDチップ3が配置されていてもよい。
In the
波長変換部位6について
さらに、LED装置100は、LEDチップ3の発光面を覆う波長変換部位6を有する。波長変換部位6は、蛍光体粒子と、アルミニウムケイ酸塩を含む無機粒子と、バインダ(透明セラミックまたは透明有機樹脂)とを含む層である。波長変換部位6は、さらに、平板状粒子酸化物微粒子などの無機粒子を含有していてもよい。波長変換部位6は、LEDチップ3の発光面(少なくともLEDチップ3の上面)を覆っていればよく、図1に示されているように、LEDチップ3の上面と側面を覆っていることが好ましい。LEDチップ3の側面からも光が出射しうるからである。
About the wavelength conversion part 6 Furthermore, the
波長変換部位6は、LEDチップ3から出射される光(励起光)を受けて、蛍光を発する層である。励起光と蛍光とが混ざることで、LED装置100から所望の色の光が発光する。例えば、LEDチップ3からの光が青色であり、波長変換部位6からの蛍光が黄色であれば、LED装置100は白色LED発光装置となりうる。
The wavelength conversion portion 6 is a layer that receives light (excitation light) emitted from the LED chip 3 and emits fluorescence. By mixing excitation light and fluorescence, light of a desired color is emitted from the
蛍光体粒子について
波長変換部位6に含有される蛍光体粒子は、LEDチップのLEDからの特定波長(励起波長)を有する出射光により励起されて、励起波長と異なる波長の蛍光を発する。LEDチップから青色光が出射される場合には、蛍光体粒子が黄色の蛍光を発することによって、白色LED素子が得られる。黄色の蛍光を発する蛍光体の例には、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)蛍光体が挙げられる。YAG蛍光体は、青色LEDチップから出射される青色光(波長420nm〜485nm)からなる励起光を受けて、黄色光(波長550nm〜650nm)の蛍光を発することができる。
Phosphor Particles The phosphor particles contained in the wavelength conversion site 6 are excited by outgoing light having a specific wavelength (excitation wavelength) from the LED of the LED chip, and emit fluorescence having a wavelength different from the excitation wavelength. When blue light is emitted from the LED chip, the phosphor particles emit yellow fluorescence, whereby a white LED element is obtained. Examples of phosphors that emit yellow fluorescence include YAG (yttrium, aluminum, garnet) phosphors. The YAG phosphor can emit excitation light composed of blue light (wavelength 420 nm to 485 nm) emitted from the blue LED chip and emit yellow light (wavelength 550 nm to 650 nm).
蛍光体は、例えば、1)所定の組成を有する混合原料に、フラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合して加圧し、成形体を得て、2)得られた成形体を坩堝に詰め、空気中1350〜1450℃の温度範囲で2〜5時間焼成し焼結体を得ることで製造されうる。 For example, phosphors can be obtained by, for example, 1) mixing an appropriate amount of a fluoride such as ammonium fluoride as a flux into a mixed raw material having a predetermined composition, and pressing to obtain a molded body. It can be manufactured by packing and firing in air at a temperature range of 1350 to 1450 ° C. for 2 to 5 hours to obtain a sintered body.
所定の組成を有する混合原料は、Y、Gd、Ce、Sm、Al、La、Gaの酸化物、または高温で容易に酸化物となる化合物を、化学量論比で十分に混合して得ることができる。あるいは、所定の組成を有する混合原料は、Y、Gd、Ce、Smの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶液を、シュウ酸で共沈したものを焼成して得られる共沈酸化物と、酸化アルミニウム、酸化ガリウムとを混合して得ることができる。 A mixed raw material having a predetermined composition is obtained by sufficiently mixing the oxides of Y, Gd, Ce, Sm, Al, La, and Ga, or compounds that easily become oxides at high temperatures in a stoichiometric ratio. Can do. Alternatively, the mixed raw material having a predetermined composition is a coprecipitation oxidation obtained by firing a solution obtained by dissolving a rare earth element of Y, Gd, Ce, and Sm in an acid in a stoichiometric ratio and coprecipitating with oxalic acid. It can be obtained by mixing a material with aluminum oxide and gallium oxide.
蛍光体の種類はYAG蛍光体に限定されるものではなく、例えばCeを含まない非ガーネット系蛍光体などの他の蛍光体を使用することもできる。 The type of the phosphor is not limited to the YAG phosphor, and other phosphors such as a non-garnet phosphor that does not contain Ce can also be used.
蛍光体粒子の平均粒径は1μm以上50μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。蛍光体の粒径が大きいほど発光効率(波長変換効率)は高くなる。一方で、蛍光体の粒径が大きすぎると、蛍光体層において蛍光体とバインダとの界面に生じる隙間が大きくなり、蛍光体層の膜強度が低下する。蛍光体の平均粒径は、例えばコールターカウンター法によって測定することができる。 The average particle diameter of the phosphor particles is preferably 1 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 10 μm or less. The larger the particle size of the phosphor, the higher the light emission efficiency (wavelength conversion efficiency). On the other hand, if the particle size of the phosphor is too large, a gap generated at the interface between the phosphor and the binder in the phosphor layer increases, and the film strength of the phosphor layer decreases. The average particle diameter of the phosphor can be measured, for example, by a Coulter counter method.
波長変換部位6を構成する層(蛍光体層)における蛍光体の濃度は、それに含まれるバインダの種類によって異なる。バインダが透明セラミックである場合には、波長変換部位6を構成する層に含まれる蛍光体の質量と、バインダとしてのセラミックの質量と、アルミニウムケイ酸塩を含む無機粒子(平板状粒子や酸化物微粒子などを含む)の質量との合計質量に対して、60質量%以上95質量%以下であることが好ましい。基本的には、波長変換部位6を構成する層における蛍光体粒子の濃度は高いほど好ましい。波長変換部位6を構成する層における蛍光体の濃度を高くすると、バインダの含有比率が低下するので、層における蛍光体粒子の分布が均一になりやすいからである。また、蛍光体の濃度を高くすると、層を薄くしても必要量の蛍光体をLED装置に配置することができるからである。 The concentration of the phosphor in the layer (phosphor layer) constituting the wavelength conversion site 6 varies depending on the type of binder contained therein. When the binder is a transparent ceramic, the mass of the phosphor contained in the layer constituting the wavelength conversion site 6, the mass of the ceramic as the binder, and inorganic particles containing aluminum silicate (tabular particles or oxides) It is preferable that it is 60 mass% or more and 95 mass% or less with respect to the total mass with the mass of microparticles | fine-particles etc. are included. Basically, the higher the concentration of the phosphor particles in the layer constituting the wavelength conversion site 6, the better. This is because if the concentration of the phosphor in the layer constituting the wavelength conversion site 6 is increased, the binder content decreases, and the distribution of the phosphor particles in the layer tends to be uniform. Further, when the concentration of the phosphor is increased, a necessary amount of the phosphor can be disposed in the LED device even if the layer is thinned.
また、波長変換部位6を構成する層における蛍光体粒子の濃度が高いと、蛍光体粒子同士が密着するため、層の膜強度を高めることができる。さらには、波長変換部位6を構成する層における蛍光体粒子の濃度が高いと、蛍光体からの発熱が、層から放散されやすくなる。 Moreover, when the density | concentration of the fluorescent substance particle in the layer which comprises the wavelength conversion site | part 6 is high, since fluorescent substance particles mutually adhere, the film | membrane intensity | strength of a layer can be raised. Furthermore, if the concentration of the phosphor particles in the layer constituting the wavelength conversion site 6 is high, the heat generated from the phosphor is easily dissipated from the layer.
一方で、波長変換部位6を構成する層における蛍光体の濃度が高すぎる(95質量%超である)と、バインダの含有比率が極端に低下して、蛍光体粒子同士が結着することができない場合がある。 On the other hand, if the concentration of the phosphor in the layer constituting the wavelength conversion site 6 is too high (greater than 95% by mass), the binder content may be extremely reduced, and phosphor particles may bind to each other. There are cases where it is not possible.
アルミニウムケイ酸塩について
波長変換部位6を構成する層(蛍光体層)には、アルミニウムケイ酸塩を含む無機粒子が含有される。アルミニウムケイ酸塩とは、主な構成元素を珪素(Si)、アルミニウム(Al)、酸素(O)および水素(H)とし、多数のSi−O−Al結合で組み立てられた和水珪酸アルミニウムである。典型的には、組成式:SiO2・Al2O3・2H2O または (OH)3Al2O3SiOH で示される。
About aluminum silicate The layer (phosphor layer) which comprises the wavelength conversion site | part 6 contains the inorganic particle containing aluminum silicate. Aluminum silicate is a hydrated aluminum silicate that has silicon (Si), aluminum (Al), oxygen (O), and hydrogen (H) as its main constituent elements and is assembled with a number of Si-O-Al bonds. is there. Typically, it is represented by the composition formula: SiO 2 .Al 2 O 3 .2H 2 O or (OH) 3 Al 2 O 3 SiOH.
アルミニウムケイ酸塩の例には、イモゴライトと称されるチューブ状のアルミニウムケイ酸塩がある。イモゴライトとは、例えば、外径が2.0〜2.5nm、内径が1.0〜1.5nm、長さが5〜6μmのチューブ状の形態を有する。 An example of aluminum silicate is a tubular aluminum silicate called imogolite. Imogolite has, for example, a tubular shape having an outer diameter of 2.0 to 2.5 nm, an inner diameter of 1.0 to 1.5 nm, and a length of 5 to 6 μm.
波長変換部位6を構成する層におけるアルミニウムケイ酸塩の含有量は、0.5重量%〜20重量%であることが好ましく、1重量%〜12重量%であるとより好ましい。アルミニウムケイ酸塩は、波長変換部位6を構成する層の膜強度を向上させるという効果を有するが、アルミニウムケイ酸塩の含有量が少なすぎると膜強度が十分に高まらないことがある。アルミニウムケイ酸塩の含有量が多すぎると、相対的に蛍光体粒子の含有量が低下するので、層における蛍光体粒子の分布が均一になりにくい場合がある。 The content of the aluminum silicate in the layer constituting the wavelength conversion site 6 is preferably 0.5% by weight to 20% by weight, and more preferably 1% by weight to 12% by weight. Aluminum silicate has the effect of improving the film strength of the layer constituting the wavelength conversion site 6, but if the content of aluminum silicate is too small, the film strength may not be sufficiently increased. When the content of aluminum silicate is too large, the content of the phosphor particles is relatively lowered, so that the distribution of the phosphor particles in the layer may not be uniform.
また、後述するように、波長変換部位6を成膜するために蛍光体分散液を塗布する。蛍光体分散液にアルミニウムケイ酸塩(特に、イモゴライト)が含まれていると、蛍光体分散液の粘度が高まり、蛍光体分散液中での蛍光体の沈降が抑制される。 Further, as will be described later, a phosphor dispersion liquid is applied to form the wavelength conversion site 6. When aluminum silicate (especially imogolite) is contained in the phosphor dispersion liquid, the viscosity of the phosphor dispersion liquid increases, and sedimentation of the phosphor in the phosphor dispersion liquid is suppressed.
酸化物微粒子について
波長変換部位6を構成する層には、アルミニウムケイ酸塩以外の無機粒子が含有されていてもよい。アルミニウムケイ酸塩以外の無機粒子の例には、酸化物微粒子および平板状粒子が含まれる。酸化物微粒子は、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛などの微粒子でありうる。特に、波長変化部位6におけるバインダを、シロキサンなどの含ケイ素有機化合物の硬化物であるセラミックとする場合には、形成されるセラミックに対する安定性の観点から、酸化物微粒子を酸化ケイ素とすることが好ましい。
About the oxide fine particles The layer constituting the wavelength conversion site 6 may contain inorganic particles other than aluminum silicate. Examples of inorganic particles other than aluminum silicate include oxide fine particles and tabular particles. The oxide fine particles can be fine particles such as silicon oxide, titanium oxide, and zinc oxide. In particular, when the binder in the wavelength changing portion 6 is a ceramic that is a cured product of a silicon-containing organic compound such as siloxane, the oxide fine particles may be silicon oxide from the viewpoint of stability with respect to the formed ceramic. preferable.
酸化物微粒子は、波長変換部位6を構成する層において、バインダと蛍光体との界面に生じる隙間を埋める充填剤となり、層の膜強度を向上させる膜強化剤として機能しうる。 The oxide fine particles serve as a filler that fills a gap generated at the interface between the binder and the phosphor in the layer constituting the wavelength conversion site 6 and can function as a film reinforcing agent that improves the film strength of the layer.
酸化物微粒子の平均粒径は、上述したそれぞれの効果を考慮して0.001μm以上50μm以下であることが好ましい。酸化物微粒子の平均粒径は、例えばコールターカウンター法によって測定することができる。 The average particle diameter of the oxide fine particles is preferably 0.001 μm or more and 50 μm or less in consideration of the respective effects described above. The average particle diameter of the oxide fine particles can be measured, for example, by a Coulter counter method.
波長変換部位6を構成する層における酸化物微粒子の含有量は0.1質量%以上8質量%以下がより好ましい。波長変換部位6における酸化物微粒子の含有量が0.1質量%未満であるか、または8質量%を超えると、波長変換部位6を構成する層の膜強度が十分に高まらない。 As for content of the oxide microparticles | fine-particles in the layer which comprises the wavelength conversion site | part 6, 0.1 to 8 mass% is more preferable. When the content of the oxide fine particles in the wavelength conversion site 6 is less than 0.1% by mass or exceeds 8% by mass, the film strength of the layer constituting the wavelength conversion site 6 is not sufficiently increased.
酸化物微粒子の表面は、シランカップリング剤やチタンカップリング剤で処理されていてもよい。表面処理によって、酸化物微粒子の、有機金属化合物や有機溶媒との相溶性が高まる。 The surface of the oxide fine particles may be treated with a silane coupling agent or a titanium coupling agent. By the surface treatment, the compatibility of the oxide fine particles with the organometallic compound and the organic solvent is increased.
平板状粒子について
波長変換部位6を構成する層に含有される平板状粒子の典型例には、層状粘土鉱物微粒子がある。層状粘土鉱物微粒子の主成分は層状ケイ酸塩鉱物であり、雲母構造、カオリナイト構造、スメクタイト構造などの構造を有する膨潤性粘土鉱物が好ましく、膨潤性に富むスメクタイト構造を有する膨潤性粘土鉱物がより好ましい。層状粘土鉱物微粒子は平板状を呈するため、波長変換部位6を構成するセラミック層の膜強度を向上させることもできる。
Tabular grains Typical examples of the tabular grains contained in the layer constituting the wavelength conversion site 6 include layered clay mineral fine particles. The main component of the layered clay mineral fine particles is a layered silicate mineral, preferably a swellable clay mineral having a mica structure, a kaolinite structure, a smectite structure, etc., and a swellable clay mineral having a smectite structure rich in swelling properties. More preferred. Since the layered clay mineral fine particles have a flat plate shape, the film strength of the ceramic layer constituting the wavelength conversion site 6 can be improved.
また、後述するように、セラミック層を成膜するために蛍光体分散液を塗布する。蛍光体分散液に平板状粒子が含まれていると、蛍光体分散液の粘度が高まり、蛍光体分散液中での蛍光体の沈降が抑制される。平板状粒子は、蛍光体分散液中においてカードハウス構造として存在し、少量で蛍光体分散液の粘度を大幅に高めることができる。 Further, as will be described later, a phosphor dispersion liquid is applied to form a ceramic layer. When tabular particles are contained in the phosphor dispersion liquid, the viscosity of the phosphor dispersion liquid is increased, and sedimentation of the phosphor in the phosphor dispersion liquid is suppressed. The tabular grains exist as a card house structure in the phosphor dispersion liquid, and the viscosity of the phosphor dispersion liquid can be significantly increased with a small amount.
波長変換部位6を構成する層における平板状粒子の含有量は0質量%以上8質量%以下とすることが好ましく、0.1質量%以上8質量%以下がより好ましい。波長変換部位6における平板状粒子の含有量が8質量%を超えるとセラミック層の強度が低下する。 The tabular grain content in the layer constituting the wavelength conversion site 6 is preferably 0% by mass or more and 8% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 8% by mass or less. When the content of the tabular grains in the wavelength conversion site 6 exceeds 8% by mass, the strength of the ceramic layer is lowered.
蛍光体分散液での有機溶媒との相溶性を考慮して、層状粘土鉱物微粒子の表面は、アンモニウム塩等で修飾(表面処理)されていてもよい。 In consideration of compatibility with the organic solvent in the phosphor dispersion liquid, the surface of the layered clay mineral fine particles may be modified (surface treatment) with an ammonium salt or the like.
バインダについて
波長変換部位6を構成する層に含有されるバインダは、蛍光体粒子同士を結着させる。バインダは、シリコーン樹脂などの有機樹脂であるか、またはガラスなどの透明セラミックなどである。より具体的にセラミックは、ポリシロキサンまたはポリシラザンなどでありうる。透明セラミックをバインダとして用いることで、有機樹脂をバインダとして用いる場合よりも、波長変換部位6の耐熱性などを高めることができる。
About Binder The binder contained in the layer constituting the wavelength conversion site 6 binds the phosphor particles together. The binder is an organic resin such as a silicone resin, or a transparent ceramic such as glass. More specifically, the ceramic may be polysiloxane or polysilazane. By using a transparent ceramic as a binder, the heat resistance of the wavelength conversion part 6 can be improved as compared with the case where an organic resin is used as a binder.
波長変換部位6を構成する層におけるセラミックの含有量は、3質量%以上35質量%以下であることが好ましく、10質量%以上30質量%以下であることがより好ましい。蛍光体層6におけるバインダ(透明セラミック)の含有量が3質量%未満では、バインダとしてのセラミックが少な過ぎるために、加熱焼成後の波長変換部位6を構成する層の強度が低下する。一方、バインダ(透明セラミック)の含有量が40質量%を超えると、アルミニウムケイ酸塩や無機微粒子の含有量が相対的に低下する。無機微粒子の含有量が相対的に低下すると、波長変換部位6を構成する層の強度が低下する。また、波長変換部位6を構成する層における層状粘土鉱物微粒子の含有量が相対的に低下すると、蛍光体分散液における層状粘土鉱物微粒子の含有量も低下しやすく、蛍光体分散液の粘度も低下しやすい。 The ceramic content in the layer constituting the wavelength conversion part 6 is preferably 3% by mass or more and 35% by mass or less, and more preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less. If the content of the binder (transparent ceramic) in the phosphor layer 6 is less than 3% by mass, the amount of ceramic as the binder is too small, and the strength of the layer constituting the wavelength conversion part 6 after heating and firing is lowered. On the other hand, when the content of the binder (transparent ceramic) exceeds 40% by mass, the content of aluminum silicate and inorganic fine particles is relatively lowered. When the content of the inorganic fine particles is relatively lowered, the strength of the layer constituting the wavelength conversion site 6 is lowered. In addition, when the content of the layered clay mineral fine particles in the layer constituting the wavelength conversion site 6 is relatively lowered, the content of the layered clay mineral fine particles in the phosphor dispersion liquid is likely to be lowered, and the viscosity of the phosphor dispersion liquid is also lowered. It's easy to do.
波長変換部位6を構成する層の厚みについて
波長変換部位6を構成する層の厚みは、半導体発光素子が必要とする蛍光体の量に応じて設定されるため、特に限定されない。ただし、波長変換部位6を構成する層の厚みを150μm以下とすることが好ましく、さらに100μm以下とすることが好ましい。波長変換部位6を構成する層の厚みが150μmを超えると、通常は、波長変換部位6における蛍光体粒子の濃度が過剰に低くなるので、蛍光体粒子を均一に分散させにくかったり、膜強度が低かったりする。
About the thickness of the layer which comprises the wavelength conversion site | part 6, Since the thickness of the layer which comprises the wavelength conversion site | part 6 is set according to the quantity of the fluorescent substance which a semiconductor light-emitting device requires, it is not specifically limited. However, the thickness of the layer constituting the wavelength conversion part 6 is preferably 150 μm or less, and more preferably 100 μm or less. When the thickness of the layer constituting the wavelength conversion part 6 exceeds 150 μm, the concentration of the phosphor particles in the wavelength conversion part 6 is usually excessively low, so that it is difficult to disperse the phosphor particles uniformly or the film strength is high. It is low.
波長変換部位6を構成する層の厚みの下限は特に制限されないが、通常は15μm以上、好ましくは30μm以上である。蛍光体粒子の大きさ(粒径)は、通常10μm以上であるので、波長変換部位6を構成する層の厚みを15μm未満とすることは困難であることがある。 Although the minimum of the thickness of the layer which comprises the wavelength conversion site | part 6 is not restrict | limited in particular, Usually, it is 15 micrometers or more, Preferably it is 30 micrometers or more. Since the size (particle diameter) of the phosphor particles is usually 10 μm or more, it may be difficult to make the thickness of the layer constituting the wavelength conversion site 6 less than 15 μm.
波長変換部位6を構成する層の厚みは、LEDチップ3の上面に配置された層の最大厚みL(図1参照)を意味する。層の厚みは、レーザホロゲージを用いて測定することができる。 The thickness of the layer constituting the wavelength conversion part 6 means the maximum thickness L (see FIG. 1) of the layer disposed on the upper surface of the LED chip 3. The thickness of the layer can be measured using a laser holo gauge.
2.LED装置の製造方法について
LED装置は、蛍光体分散液を塗布することで蛍光体層を成膜する工程を経て製造されうる。ここで用いる蛍光体分散液の態様によって、LED装置の製造方法は2つに大別されうる。
2. About the manufacturing method of an LED device An LED device can be manufactured through the process of forming a fluorescent substance layer by apply | coating a fluorescent substance dispersion liquid. Depending on the mode of the phosphor dispersion liquid used here, the manufacturing method of the LED device can be roughly divided into two.
LED装置の第1の製造方法は、蛍光体粒子と、アルミニウムケイ酸塩を含む無機粒子と、バインダまたはバインダ前駆体と、溶媒とを含有する蛍光体分散液(「1液タイプの蛍光体分散液」と称する)を用いる。 A first manufacturing method of an LED device is a phosphor dispersion liquid (“one-liquid type phosphor dispersion) containing phosphor particles, inorganic particles containing aluminum silicate, a binder or a binder precursor, and a solvent. Liquid)).
LED装置の第2の製造方法は、蛍光体粒子と、アルミニウムケイ酸塩を含む無機粒子と、溶媒とを含有する蛍光体分散液(「2液タイプの蛍光体分散液」と称する)と、バインダまたはバインダ前駆体を含有する溶液(「バインダ溶液」と称する)とを用いる。2液タイプの蛍光体分散液は、通常は、バインダおよびバインダ前駆体を含まない。 A second manufacturing method of the LED device includes: a phosphor dispersion liquid containing phosphor particles, inorganic particles containing aluminum silicate, and a solvent (referred to as “two-liquid type phosphor dispersion liquid”); A solution containing a binder or a binder precursor (referred to as “binder solution”) is used. The two-component type phosphor dispersion liquid usually does not contain a binder and a binder precursor.
[LED装置の第1の製造方法(1液タイプの蛍光体分散液)]
LED装置の第1の製造方法は、1)パッケージと、前記パッケージに配置された発光面を有するLEDチップと、を含むLEDチップ実装パッケージを用意する工程と、2)前記LEDチップの発光面に、1液タイプの蛍光体分散液を塗布および乾燥して蛍光体層を成膜する工程とを含む。
[First manufacturing method of LED device (1 liquid type phosphor dispersion liquid)]
A first manufacturing method of an LED device includes: 1) a step of preparing an LED chip mounting package including a package and an LED chip having a light emitting surface arranged in the package; and 2) a light emitting surface of the LED chip. And applying and drying a one-component phosphor dispersion to form a phosphor layer.
LEDチップ実装パッケージ90は、パッケージ1とそれに配置されたLEDチップ3とを有する(図2参照)。LEDチップ実装パッケージ90のLEDチップ3の発光面に蛍光体分散液を塗布する。
The LED
1液タイプの蛍光体分散液について
1液タイプの蛍光体分散液は、蛍光体粒子と、アルミニウムケイ酸塩と、バインダまたはバインダ前駆体と、溶媒とを含有し、さらにアルミニウムケイ酸塩以外の無機粒子(酸化物微粒子や平板状粒子など)を含んでいてもよい。蛍光体粒子、アルミニウムケイ酸塩、平板状粒子および酸化物微粒子の種類は、前述した通りである。
About 1 liquid type
1液タイプの蛍光体分散液に含まれるバインダは、シリコーン樹脂などの透明有機樹脂である。一方、バインダ前駆体は、例えば有機金属化合物である。有機金属化合物は、ゾル−ゲル反応することによって透明セラミック(好ましくはガラスセラミック)となる。生成するセラミックは、蛍光体、アルミニウムケイ酸塩を含む無機粒子を結着させて、LEDチップを封止する蛍光体層を構成する。 The binder contained in the one-component type phosphor dispersion liquid is a transparent organic resin such as a silicone resin. On the other hand, the binder precursor is, for example, an organometallic compound. The organometallic compound becomes a transparent ceramic (preferably a glass ceramic) through a sol-gel reaction. The produced ceramic binds inorganic particles including phosphor and aluminum silicate to constitute a phosphor layer for sealing the LED chip.
有機金属化合物の例には、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレートなどが含まれるが、加水分解と重合反応によりゲル化し易い金属アルコキシドが好ましい。透光性のガラスセラミックを形成可能であれば金属の種類に制限はない。形成されるガラスセラミックの安定性や製造の容易性の観点から、ケイ素を含有していることが好ましい。また、複数種の有機金属化合物を組み合わせてもよい。 Examples of organometallic compounds include metal alkoxides, metal acetylacetonates, metal carboxylates, and the like, but metal alkoxides that are easily gelled by hydrolysis and polymerization reactions are preferred. There is no limitation on the type of metal as long as a translucent glass ceramic can be formed. From the viewpoint of the stability of the formed glass ceramic and the ease of production, it is preferable to contain silicon. A plurality of types of organometallic compounds may be combined.
金属アルコキシドは、テトラエトキシシランのような単分子でもよいし、有機シロキサン化合物が鎖状または環状に連結したポリシロキサンでもよいが;ポリシロキサンによれば、蛍光体分散液の粘性を高めることができる。 The metal alkoxide may be a single molecule such as tetraethoxysilane, or may be a polysiloxane in which an organosiloxane compound is linked in a chain or a ring; however, according to the polysiloxane, the viscosity of the phosphor dispersion liquid can be increased. .
有機金属化合物の他の例には、ポリシラザン(シラザンオリゴマーともいう)が含まれる。ポリシラザンは、一般式:(R1R2SiNR3)nで表されうる。式中、R1、R2およびR3は、それぞれ独立して水素原子またはアルキル基、アリール基、ビニル基、シクロアルキル基を表すが、R1、R2、R3のうち少なくとも1つは水素原子であり、好ましくはすべてが水素原子であり、nは1〜60の整数を表す。ポリシラザンの分子形状はいかなる形状であってもよく、例えば、直鎖状または環状であってもよい。 Another example of the organometallic compound includes polysilazane (also referred to as silazane oligomer). Polysilazane can be represented by the general formula: (R 1 R 2 SiNR 3 ) n . In the formula, R 1 , R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, an aryl group, a vinyl group or a cycloalkyl group, but at least one of R 1 , R 2 and R 3 is It is a hydrogen atom, preferably all are hydrogen atoms, and n represents an integer of 1 to 60. The molecular shape of polysilazane may be any shape, for example, linear or cyclic.
1液タイプの蛍光体分散液には、有機金属化合物(特に、ポリシラザン)とともに、反応促進剤が含まれていてもよい。反応促進剤は、酸または塩基などでありうる。反応促進剤の具体例には、トリエチルアミン、ジエチルアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミンなどの塩基や、塩酸、シュウ酸、フマル酸、スルホン酸、酢酸や、ニッケル、鉄、パラジウム、イリジウム、白金、チタン、アルミニウムを含む金属のカルボン酸塩などが含まれるが、これに限られない。特に好ましい反応促進剤は金属カルボン酸塩であり、添加量はポリシラザンを基準にして0.01〜5mol%が好ましい添加量である。 The one-component type phosphor dispersion liquid may contain a reaction accelerator together with an organometallic compound (particularly, polysilazane). The reaction accelerator may be an acid or a base. Specific examples of reaction accelerators include bases such as triethylamine, diethylamine, N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, triethanolamine, triethylamine, hydrochloric acid, oxalic acid, fumaric acid, sulfonic acid, Examples include, but are not limited to, acetic acid, metal carboxylates including nickel, iron, palladium, iridium, platinum, titanium, and aluminum. A particularly preferred reaction accelerator is a metal carboxylate, and the addition amount is preferably 0.01 to 5 mol% based on polysilazane.
1液タイプの蛍光体分散液におけるポリシラザン濃度は高い方が好ましいが、ポリシラザン濃度が上昇すると、バインダ溶液の保存期間が短縮する。そのため、1液タイプの蛍光体分散液におけるポリシラザンの濃度は、5〜50wt%(質量%)であることが好ましい。 The polysilazane concentration in the one-component phosphor dispersion is preferably higher, but when the polysilazane concentration is increased, the storage period of the binder solution is shortened. Therefore, the concentration of polysilazane in the one-liquid type phosphor dispersion liquid is preferably 5 to 50 wt% (mass%).
1液タイプの蛍光体分散液にポリシラザン溶液を配合する場合には、蛍光体分散液を塗布し、塗膜を加熱するかまたは塗膜に光を照射することで、塗膜をセラミック膜とすることが好ましい。塗膜を加熱する温度は、LEDチップの基板として用いられるガラス材料等の劣化を抑制する観点からは、150℃〜500℃が好ましく、150℃〜350℃とすることがより好ましい。特に、170〜230nmの範囲の波長成分を含むUVU放射線(例えばエキシマ光)を塗膜に照射して硬化させた後に、さらに加熱硬化を行うことで、水分の浸透防止効果をより向上させることができる。 When a polysilazane solution is blended with a one-component phosphor dispersion, the phosphor dispersion is applied, and the coating is heated or irradiated with light to make the coating a ceramic film. It is preferable. The temperature at which the coating film is heated is preferably 150 ° C. to 500 ° C., and more preferably 150 ° C. to 350 ° C., from the viewpoint of suppressing the deterioration of the glass material used as the substrate of the LED chip. In particular, after the coating film is irradiated with UVU radiation (eg, excimer light) containing a wavelength component in the range of 170 to 230 nm and cured, heat curing is further performed to further improve the moisture penetration preventing effect. it can.
1液タイプの蛍光体分散液の溶媒には、アルコール類が含まれることが好ましい。アルコール類は、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどの1価アルコールでもよいし、2価以上の多価アルコールであってもよい。2種以上のアルコールを組み合わせてもよい。2価以上のアルコールを溶媒として用いれば、蛍光体分散液の粘度を高めやすく、分散質である蛍光体粒子の沈降が防止しやすくなる。 The solvent of the one-component type phosphor dispersion liquid preferably contains alcohols. The alcohol may be a monohydric alcohol such as methanol, ethanol, propanol, or butanol, or a dihydric or higher polyhydric alcohol. Two or more alcohols may be combined. If a divalent or higher alcohol is used as a solvent, it is easy to increase the viscosity of the phosphor dispersion and to prevent sedimentation of the phosphor particles as the dispersoid.
溶媒の沸点は、250℃以下であることが好ましい。蛍光体分散液から、分散溶媒を乾燥しやすくするためである。沸点が高すぎると分散溶媒の蒸発が遅いので、分散溶液を塗布して塗膜としたときに、塗膜中で蛍光体が流れてしまう。 The boiling point of the solvent is preferably 250 ° C. or lower. This is to facilitate drying of the dispersion solvent from the phosphor dispersion. If the boiling point is too high, the dispersion solvent evaporates slowly, and when the dispersion solution is applied to form a coating film, the phosphor flows in the coating film.
2価以上の多価アルコールは、溶媒として用いることができる限り、いずれの多価アルコールでも使用できるが;例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオールなどが挙げられ、好ましくは、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオールなどである。 Any polyhydric alcohol can be used as long as it can be used as a solvent; for example, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, glycerin, 1,3-butanediol, and 1,4-butane. Examples include diols, and ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and the like are preferable.
1液タイプの蛍光体分散液における蛍光体の濃度は、蛍光体粒子の質量と、アルミニウムケイ酸塩を含む無機粒子の質量と、バインダまたはバインダ前駆体の硬化物の質量との合計に対して、60〜95質量%であることが好ましい。このような蛍光体分散液をLEDチップの発光面に塗布乾燥することで、蛍光体の密度の高い層からなる波長変換部位が得られる。 The concentration of the phosphor in the one-component phosphor dispersion is based on the sum of the mass of the phosphor particles, the mass of the inorganic particles containing aluminum silicate, and the mass of the binder or binder precursor cured product. 60 to 95% by mass is preferable. By coating and drying such a phosphor dispersion liquid on the light emitting surface of the LED chip, a wavelength conversion site composed of a high-density phosphor layer can be obtained.
1液タイプの蛍光体分散液は、溶媒に、バインダまたはバインダ前駆体と、蛍光体粒子とを混合して、さらにアルミニウムケイ酸塩を混合し、必要に応じて、他の無機粒子(平板状粒子や酸化物粒子)を添加して調製されうる。 A one-component phosphor dispersion is prepared by mixing a binder or a binder precursor and phosphor particles in a solvent, further mixing aluminum silicate, and, if necessary, other inorganic particles (flat plate-like). Particles or oxide particles).
蛍光体分散液の塗布
LEDチップ実装パッケージ90のLEDチップ3の発光面に蛍光体分散液を塗布する。塗布の手段は特に限定されないが、ブレード塗布、スピンコート塗布、ディスペンサー塗布、スプレー塗布などが例示される。特に、スプレー塗布は薄い塗布膜を成膜しやすく、従って薄いセラミックス層を形成しやすいために好ましい。
Application of phosphor dispersion liquid A phosphor dispersion liquid is applied to the light emitting surface of the LED chip 3 of the LED
図2には、蛍光体分散液を塗布するためのスプレー装置の概略が示される。図2に示される塗布装置200における塗布液タンク210内の蛍光体分散液220は、圧力をかけられて連結管230を通じてヘッド240に供給される。ヘッド240に供給された蛍光体分散液220は、ノズル250から吐出されて、塗布対象物(LEDチップ3の発光面)に塗布される。ノズル250からの塗布液の吐出は風圧によって行われる。ノズル250の先端に開閉自在な開口部を設けて、この開口部を開閉操作して、吐出作業のオン・オフを制御する構成としてもよい。
FIG. 2 shows an outline of a spray device for applying the phosphor dispersion liquid. The
蛍光体分散液の塗布工程では、下記(1)〜(9)の操作や条件設定などをおこなう。
(1)基本的には、ノズル250の先端部をパッケージ1の直上に配置して蛍光体分散液220をLEDチップ3の真上から噴射する。LEDチップ3は直方体状である場合には、蛍光体分散液220をLEDチップ3の真上から噴射したり、LEDチップ3の斜上方から噴射したりしてもよい。斜め上方から噴射することで、LEDチップ3の角部に蛍光体分散液220を適切に塗布することができる。このようにして、LEDチップ3の側面に対しても蛍光体分散液220を均一に塗布することが好ましい。
In the application process of the phosphor dispersion liquid, the following operations (1) to (9) and condition settings are performed.
(1) Basically, the tip of the
(2)蛍光体分散液220の噴射量を、混同液の粘度や目的の色度に応じて制御する。同一の条件で塗布をする限り、噴射量を一定とし、単位面積当たりの蛍光体量を一定とする。蛍光体分散液220の噴射量の経時的なバラツキは10%以内とし、好ましくは1%以内とする。蛍光体分散液220の噴射量は、LEDチップ3に対するノズル250の相対移動速度と、ノズル250からの噴射圧力などで調整される。一般的には、分散液の粘度が高い場合に、ノズルの相対移動速度を遅くして、かつ噴射圧力を高く設定する。特に限定されないが、ノズルの相対移動速度は通常は約30mm/s〜200mm/sであり;噴射圧力は通常は約0.01MPa〜0.2MPaである。
(2) The injection amount of the
(3)ノズル250の温度を調整し、蛍光体分散液220の噴射時の粘度を調整してもよい。パッケージ1を室温環境下においてもよいし、温度調整機構を移動台に設けてパッケージ1の温度をコントロールしてもよい。パッケージ1の温度を30〜100℃で高く設定すれば、パッケージ1に噴射された蛍光体分散液220中の有機溶媒を早く揮発させることができ、蛍光体分散液220がパッケージ1から液だれするのを防止することができる。逆に、パッケージ1の温度を5〜20℃と低く設定すれば、溶媒をゆっくり揮発させることができ、蛍光体分散液220をLEDチップ3の外壁に沿って均一に塗布することができる。ひいては波長変換部位6の膜密度や膜強度などを増大させることができ、緻密な膜を形成することができる。
(3) The temperature of the
(4)塗布装置200の環境雰囲気(温度・湿度)を一定とし、蛍光体分散液220の噴射を安定させる。特に、有機金属化合物としてポリシラザンを使用する場合、ポリシラザンが吸湿性を有しており蛍光体分散液220自体が固化する可能性があるため、蛍光体分散液220を噴射するときは好ましくは湿度を低くする。
(4) The environmental atmosphere (temperature / humidity) of the
(5)塗布装置200とパッケージ1との間にLEDチップ3の形状に応じたマスクを配置し、当該マスクを介して蛍光体分散液220を噴射してもよい。
(5) A mask corresponding to the shape of the LED chip 3 may be disposed between the
(6)1つのパッケージ1への蛍光体分散液220の噴射・塗布が終了したら、その次のパッケージ1に対して、上記と同様の操作を繰り返し、複数のパッケージ1のLEDチップ3上に蛍光体分散液220を順次噴射・塗布する。図3Aおよび3Bには、複数のLEDチップ実装パッケージ90を載置した移動台300を、ノズル250に対して相対移動(矢印方向)させなが吐出液270を吐出して、LEDチップ実装パッケージ90のそれぞれに蛍光体分散液を塗布する状態を示す。図3Aは、吐出方向に対して側面から見た図であり、図3Bは、吐出方向の上方から見た図である。
(6) After spraying and applying the
この場合、パッケージ1の切り替えとは無関係に、蛍光体分散液220を連続的に噴射し続けてもよいし、パッケージ1を切り替えるごとに蛍光体分散液220の噴射を一時的に休止して、蛍光体分散液220を断続的に噴射してもよい。蛍光体分散液220を連続的に噴射し続ければ、各パッケージ1に対する蛍光体分散液220の噴射量を安定させることができる。蛍光体分散液220を断続的に噴射すれば、蛍光体分散液220の使用量を節約することができる。
In this case, the
(7)噴射・塗布工程中は、一定数のパッケージ1への蛍光体分散液220の噴射・塗布が終了するごとに、白色光の色度や輝度を実際に検査し、その検査結果を蛍光体分散液220の噴射量や噴射圧、噴射温度などにフィードバックしてもよい(検査工程)。
(7) During the spraying / coating process, every time the
(8)噴射・塗布工程中は、ノズル250をクリーニングしてもよい。この場合、塗布装置200の近傍に、洗浄液を貯留したクリーニングタンクを設置し、蛍光体分散液220の噴射の休止中や白色光の色度・輝度の検査中などにおいて、ノズル250の先端部をクリーニングタンク中に浸漬させ、ノズル250の先端部の乾燥を防ぐ。また、噴射・塗布工程の休止中には、蛍光体分散液220が硬化してノズル250の噴射孔がつまる恐れがあるので、ノズル250をクリーニングタンク中に浸漬させるか、噴射・塗布工程の開始時にノズル250をクリーニングすることが好ましい。
(8) The
(9)噴射・塗布工程では、蛍光体分散液220をミスト状に噴射するため、蛍光体分散液220中の有機溶媒が揮発すると、蛍光体,無機微粒子などの粉体が飛散することもある。そのため、好ましくは塗布装置200の全体をハウジングなどで被覆してフィルタ越しに集塵・排気しながら、噴射・塗布工程や検査工程の処理を実行する。蛍光体をフィルタで捕集すれば、高価な蛍光体を再利用することができる。
(9) In the spraying / coating process, since the
1液タイプの蛍光体分散液を塗布したら、それに含まれる溶媒を乾燥により除去する。1液タイプの蛍光体分散液にバインダ前駆体(例えば、セラミック前駆体としての有機金属化合物)が含まれている場合には、それを焼成により硬化反応させて、バインダ(例えば、透明セラミック)に変換する。それにより、蛍光体を含む層(蛍光体層6)からなる波長変換部位が成膜される。 When the one-component phosphor dispersion is applied, the solvent contained therein is removed by drying. When a binder precursor (for example, an organometallic compound as a ceramic precursor) is contained in the one-component type phosphor dispersion liquid, the binder precursor (for example, a transparent ceramic) is subjected to a curing reaction by firing. Convert. Thereby, a wavelength conversion site composed of a layer containing phosphor (phosphor layer 6) is formed.
このようにして波長変換部位6を成膜して、図1に示されるLED装置100を得る。さらに、波長変換部位6を成膜した後に、さらに保護層で波長変換部位6を覆ってもよい。保護層の成膜も、スプレー装置やディスペンサー装置を用いればよい。LED装置100には、さらに他の光学部品(レンズなど)が設けられて各種光学部材として用いられる。
Thus, the wavelength conversion part 6 is formed into a film, and the
[LED装置の第2の製造方法(2液タイプの蛍光体分散液)]
LED装置の第2の製造方法は、1)パッケージとLEDチップとを含むLEDチップ実装パッケージを用意する工程と、2)LEDチップの発光面に2液タイプの蛍光体分散液を塗布して蛍光体粒子を配置する工程と、3)LEDチップの発光面にバインダまたはバインダ前駆体を含む溶液(バインダ溶液)を塗布して、蛍光体層を成膜する工程と、を含む。
[Second Method for Manufacturing LED Device (2-Liquid Phosphor Dispersion)]
The second manufacturing method of the LED device includes 1) a step of preparing an LED chip mounting package including a package and an LED chip, and 2) applying a two-liquid type phosphor dispersion liquid to the light emitting surface of the LED chip to fluoresce it. And 3) a step of applying a solution containing a binder or a binder precursor (binder solution) to the light emitting surface of the LED chip to form a phosphor layer.
LEDチップ実装パッケージ90は、例えば、図2に示される通りである。
The LED
2液タイプの蛍光体分散液について
2液タイプの蛍光体分散液は、蛍光体粒子と、アルミニウムケイ酸塩と、溶媒とを含有し、さらにアルミニウムケイ酸塩以外の無機粒子を含有していてもよい。一方で、2液タイプの蛍光体分散液は、バインダおよびバインダ前駆体を含まないことが好ましい。
About the two-component phosphor dispersion The two-component phosphor dispersion contains phosphor particles, aluminum silicate, and a solvent, and further contains inorganic particles other than aluminum silicate. Also good. On the other hand, it is preferable that the two-component phosphor dispersion does not contain a binder and a binder precursor.
2液タイプの蛍光体分散液は、バインダおよびバインダ前駆体を含まないこと以外は、1液タイプの蛍光体分散液と同様である。つまり、各成分(蛍光体粒子、アルミニウムケイ酸塩を含む無機粒子)や溶媒の種類、各成分の濃度など、1液タイプの蛍光体分散液と同様に調整すればよい。また、2液タイプの蛍光体分散液は、1液タイプの蛍光体分散液と同様に調製すればよく、例えば、溶媒に蛍光体粒子を混合して、さらにアルミニウムケイ酸塩を混合し、必要に応じて、他の無機粒子(平板状粒子や酸化物粒子)を添加して調製されうる。 The two-component phosphor dispersion is the same as the one-component phosphor dispersion except that it does not contain a binder and a binder precursor. That is, each component (phosphor particles, inorganic particles containing aluminum silicate), the type of solvent, the concentration of each component, and the like may be adjusted in the same manner as the one-component phosphor dispersion. A two-component phosphor dispersion may be prepared in the same manner as a one-component phosphor dispersion. For example, phosphor particles are mixed in a solvent and aluminum silicate is further mixed. Depending on the case, it can be prepared by adding other inorganic particles (tabular particles or oxide particles).
2液タイプの蛍光体分散液は、LEDチップ実装パッケージ90のLEDチップ3の発光面に塗布されるが、その塗布の手法は、1液タイプの蛍光体分散液の塗布手法と同様にしうる。つまり、ブレード塗布、スピンコート塗布、ディスペンサー塗布、スプレー塗布などが採用されうるが;特に、スプレー塗布は薄い塗布膜を成膜しやすく、従って薄いセラミックス層を形成しやすいために好ましい。
The two-component type phosphor dispersion liquid is applied to the light emitting surface of the LED chip 3 of the LED
2液タイプの蛍光体分散液を、LEDチップ実装パッケージ90のLEDチップ3の発光面に塗布したら、次に、バインダまたはバインダ前駆体を含む溶液(バインダ溶液)をLEDチップ3の発光面に塗布する。
After the two-component type phosphor dispersion liquid is applied to the light emitting surface of the LED chip 3 of the LED
バインダ溶液に含まれるバインダまたはバインダ前駆体の種類は、1液タイプの蛍光体分散液に含まれるバインダまたはバインダの種類と同様である。つまり、バインダ前駆体の例には、金属アルコキシド、金属アセチルアセトネート、金属カルボキシレート、ポリシラザンなどの有機金属化合物が含まれる。バインダ溶液に含まれる溶媒は、1液タイプの蛍光体分散液に含まれる溶媒と同様である。 The kind of binder or binder precursor contained in the binder solution is the same as the kind of binder or binder contained in the one-component phosphor dispersion. That is, examples of the binder precursor include organometallic compounds such as metal alkoxide, metal acetylacetonate, metal carboxylate, and polysilazane. The solvent contained in the binder solution is the same as the solvent contained in the one-component phosphor dispersion.
バインダ溶液の、LEDチップ3の発光面への塗布も、1液タイプの蛍光体分散液と同様に、スプレー塗布などで行えばよい。バインダ溶液の塗布後、それに含まれる溶媒を乾燥により除去する。また、バインダ溶液にバインダ前駆体(例えば、セラミック前駆体としての有機金属化合物)が含まれている場合には、それを焼成により硬化反応させて、バインダ(例えば、透明セラミック)に変換する。それにより、蛍光体を含む層(蛍光体層6)からなる波長変換部位が成膜される。 Application of the binder solution to the light emitting surface of the LED chip 3 may be performed by spray application as in the case of the one-component phosphor dispersion. After application of the binder solution, the solvent contained therein is removed by drying. Moreover, when the binder precursor (for example, the organometallic compound as a ceramic precursor) is contained in the binder solution, it is made to harden and react by baking, and it converts into a binder (for example, transparent ceramic). Thereby, a wavelength conversion site composed of a layer containing phosphor (phosphor layer 6) is formed.
2次タイプの蛍光体分散液とバインダ溶液は、交互に繰り返しLEDチップの発光面に塗布してもよい。 The secondary type phosphor dispersion liquid and the binder solution may be alternately and repeatedly applied to the light emitting surface of the LED chip.
このようにして波長変換部位6を成膜して、図1に示されるLED装置100を得る。さらに、波長変換部位6を成膜した後に、さらに保護層で波長変換部位6を覆ってもよい。保護層の成膜も、スプレー装置やディスペンサー装置を用いればよい。LED装置100には、さらに他の光学部品(レンズなど)が設けられて各種光学部材として用いられる。
Thus, the wavelength conversion part 6 is formed into a film, and the
[LEDチップ実装パッケージの製造]
図2に概念的に示されるLEDチップ実装パッケージ90を用意した。具体的には、円形パッケージ(開口径3mm,底面直径2mm、壁面角度60°)の収容部の中央に、1つの青色LEDチップ(直方体状;200μm×300μm×100μm)をフリップチップ実装し、LEDチップ実装パッケージを用意した。
[Manufacture of LED chip mounting packages]
An LED
[蛍光体粒子の作製]
以下の手順で黄色蛍光体粒子を作製した。下記に示す組成の蛍光体原料を十分に混合した混合物を、アルミ坩堝に充填し、これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合した。充填物を、水素含有窒素ガスを流通させた還元雰囲気中において1350〜1450℃の温度範囲で2〜5時間焼成して、焼成品((Y0.72Gd0.24)3Al5O12:Ce0.04)を得た。
[Fabrication of phosphor particles]
Yellow phosphor particles were prepared by the following procedure. A mixture obtained by sufficiently mixing phosphor raw materials having the composition shown below was filled in an aluminum crucible, and an appropriate amount of fluoride such as ammonium fluoride was mixed therewith as a flux. The filling is fired in a reducing atmosphere in which hydrogen-containing nitrogen gas is circulated in a temperature range of 1350 to 1450 ° C. for 2 to 5 hours to obtain a fired product ((Y0.72Gd0.24) 3Al5O12: Ce0.04). It was.
[蛍光体粒子の原料組成]
Y2O3 ・・・ 7.41g
Gd2O3 ・・・ 4.01g
CeO2 ・・・ 0.63g
Al2O3 ・・・ 7.77g
[Raw material composition of phosphor particles]
Y 2 O 3 ··· 7.41g
Gd 2 O 3 ... 4.01 g
CeO 2 ... 0.63g
Al 2 O 3 ... 7.77 g
得られた焼成品を粉砕、洗浄、分離、乾燥することで所望の蛍光体を得た。得られた蛍光体を粉砕して約10μmの粒径の蛍光体粒子とした。得られた蛍光体粒子の組成を調べて、所望の蛍光体であることを確認した。波長465nmの励起光に対する発光波長を調べたところ、おおよそ波長570nmにピーク波長を有していた。得られた蛍光体粒子を、以下の比較例および実施例で用いた。 The obtained baked product was pulverized, washed, separated, and dried to obtain a desired phosphor. The obtained phosphor was pulverized to obtain phosphor particles having a particle size of about 10 μm. The composition of the obtained phosphor particles was examined to confirm that it was the desired phosphor. When the emission wavelength with respect to the excitation light having a wavelength of 465 nm was examined, the peak wavelength was approximately 570 nm. The obtained phosphor particles were used in the following comparative examples and examples.
[アルミニウムケイ酸塩化合物(イモゴライト)の合成]
容量1Lの攪拌機付き容器に、0.1mol/lのオルトケイ酸ナトリウム250mlと、0.15mol/lの塩化アルミニウム六水和物250mlとを混合した。混合物を攪拌しながら、混合物に1Nの水酸化ナトリウム水溶液50mlを混合物に滴下した。このときの溶液をプレートヒーターにより加熱して90℃とし、この温度を10時間維持した。
[Synthesis of aluminum silicate compound (imogolite)]
In a container with a stirrer having a capacity of 1 L, 250 ml of 0.1 mol / l sodium orthosilicate and 250 ml of 0.15 mol / l aluminum chloride hexahydrate were mixed. While stirring the mixture, 50 ml of 1N aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to the mixture. The solution at this time was heated by a plate heater to 90 ° C., and this temperature was maintained for 10 hours.
次に、混合物に濃塩酸を加えてpHを7.0とした。生成した塩化ナトリウムを水洗により除去し、再度濃塩酸を加えてpHを4.0とした。これを100℃に加熱し、24時間維持することでアルミニウムケイ酸塩化合物であるイモゴライトを作製した。 Next, concentrated hydrochloric acid was added to the mixture to adjust the pH to 7.0. The generated sodium chloride was removed by washing with water, and concentrated hydrochloric acid was added again to adjust the pH to 4.0. This was heated to 100 ° C. and maintained for 24 hours to produce imogolite which is an aluminum silicate compound.
[比較例1]
7.5gの「セラミック前駆体溶液A:テトラエトキシシラン14重量%,イソプロピルアルコール86重量%)」に、0.05gの蛍光体粒子と、0.04gの酸化ケイ素(SiO2 日本アエロジル株式会社製RX300,粒径7nm)とを混合して混合液を調製した。
[Comparative Example 1]
To 7.5 g of “ceramic precursor solution A: tetraethoxysilane 14% by weight, isopropyl alcohol 86% by weight”, 0.05 g of phosphor particles and 0.04 g of silicon oxide (SiO 2 made by Nippon Aerosil Co., Ltd.) RX300, particle size 7 nm) was mixed to prepare a mixed solution.
スプレー装置(図2参照)の移動台上に、10個のLEDチップ実装パッケージを並べて配置した(図3参照)。スプレー装置を用いてパッケージ上に混合液を塗布したのち、150℃で1時間加熱して、波長変換部位(蛍光体層)を成膜した。このときのスプレー塗布条件はノズルの真下にLEDチップを配置し、ノズルのみを移動速度100mm/sで移動しながら、0.1MPaの圧力で1往復しながら混合液を吐出した。 Ten LED chip mounting packages were arranged side by side on the moving table of the spray device (see FIG. 2) (see FIG. 3). After applying the mixed solution on the package using a spray device, the mixture was heated at 150 ° C. for 1 hour to form a wavelength conversion site (phosphor layer). At this time, spraying conditions were such that an LED chip was placed directly under the nozzle, and the liquid mixture was discharged while reciprocating once at a pressure of 0.1 MPa while moving only the nozzle at a moving speed of 100 mm / s.
[比較例2]
3.0gのセラミック前駆体溶液Aに、1.0gのエチレングリコールと、0.42gの蛍光体粒子と、0.05gの酸化ケイ素(SiO2 日本アエロジル株式会社製RX300,粒径7nm)と、スメクタイト(ルーセンタイトSWN、コープケミカル社製)0.02gとを混合して混合液を調製した。
[Comparative Example 2]
The ceramic precursor solution A 3.0 g, and ethylene glycol 1.0 g, and the phosphor particles of 0.42 g, and silicon oxide 0.05 g (SiO 2 Nippon Aerosil Co. RX300, particle size 7 nm), A mixed solution was prepared by mixing 0.02 g of smectite (Lucentite SWN, manufactured by Corp Chemical Co.).
比較例1と同様の塗布装置で、パッケージ上に混合液を塗布したのち、150℃で1時間加熱して波長変換部位(蛍光体層)を成膜した。このときのスプレー塗布条件はノズルの真下にLEDチップを配置し、ノズルのみを移動速度70mm/sで移動しながら0.1MPaの圧力で1往復しながら混合液を吐出した。 After applying the mixed solution on the package using the same coating apparatus as in Comparative Example 1, the wavelength conversion site (phosphor layer) was formed by heating at 150 ° C. for 1 hour. The spray coating conditions at this time were that an LED chip was placed directly under the nozzle, and the liquid mixture was discharged while reciprocating once at a pressure of 0.1 MPa while moving only the nozzle at a moving speed of 70 mm / s.
[実施例1]
3.0gのセラミック前駆体溶液Aに、1.0gの1,3-ブタンジオールと、0.7gの蛍光体粒子と、0.18gのイモゴライトとを混合して混合液を調製した。
[Example 1]
To 3.0 g of ceramic precursor solution A, 1.0 g of 1,3-butanediol, 0.7 g of phosphor particles, and 0.18 g of imogolite were mixed to prepare a mixed solution.
比較例1と同様の塗布装置で、パッケージ上に混合液を塗布したのち、150℃で1時間加熱して波長変換部位(蛍光体層)を成膜した。このときのスプレー塗布条件はノズルの真下にLEDチップを配置し、ノズルのみを移動速度60mm/sで移動しながら0.1MPaの圧力で1往復しながら混合液を吐出した。蛍光体層に占めるアルミニウムケイ酸塩化合物の濃度は22重量%であった。 After applying the mixed solution on the package using the same coating apparatus as in Comparative Example 1, the wavelength conversion site (phosphor layer) was formed by heating at 150 ° C. for 1 hour. At this time, spraying conditions were such that an LED chip was placed directly under the nozzle, and the liquid mixture was discharged while reciprocating once at a pressure of 0.1 MPa while moving only the nozzle at a moving speed of 60 mm / s. The concentration of the aluminum silicate compound in the phosphor layer was 22% by weight.
[実施例2]
3.0gのセラミック前駆体溶液Aに、1.0gの1,3-ブタンジオールと、1.5gの蛍光体粒子と、0.05gの酸化ケイ素(SiO2 日本アエロジル株式会社製RX300,粒径7nm)と、0.18gのイモゴライトとを混合して混合液を調製した。
[Example 2]
To 3.0 g of ceramic precursor solution A, 1.0 g of 1,3-butanediol, 1.5 g of phosphor particles, and 0.05 g of silicon oxide (RX300 manufactured by SiO 2 Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size) 7 nm) and 0.18 g of imogolite were mixed to prepare a mixed solution.
比較例1と同様の塗布装置で、パッケージ上に混合液を塗布したのち、150℃で1時間加熱して波長変換部位(蛍光体層)を成膜した。このときのスプレー塗布条件はノズルの真下にLEDチップを配置し、ノズルのみを移動速度70mm/sで移動しながら0.1MPaの圧力で1往復しながら混合液を吐出した。蛍光体層に占めるアルミニウムケイ酸塩化合物の濃度は9質量%であった。 After applying the mixed solution on the package using the same coating apparatus as in Comparative Example 1, the wavelength conversion site (phosphor layer) was formed by heating at 150 ° C. for 1 hour. The spray coating conditions at this time were that an LED chip was placed directly under the nozzle, and the liquid mixture was discharged while reciprocating once at a pressure of 0.1 MPa while moving only the nozzle at a moving speed of 70 mm / s. The concentration of the aluminum silicate compound in the phosphor layer was 9% by mass.
[実施例3]
3.0gのイソプロピルアルコールに、1.0gのプロピレングリコールと、1.5gの蛍光体粒子と、0.05gの酸化ケイ素(SiO2 日本アエロジル株式会社製RX300,粒径7nm)と、0.18gのイモゴライトとを混合して混合液を調製した。
[Example 3]
3.0 g of isopropyl alcohol, 1.0 g of propylene glycol, 1.5 g of phosphor particles, 0.05 g of silicon oxide (RX300 manufactured by SiO 2 Nippon Aerosil Co., Ltd., particle size 7 nm), 0.18 g The imogolite was mixed to prepare a mixed solution.
比較例1と同様の塗布装置で、パッケージ上に混合液を塗布したのち、150℃で1時間加熱して蛍光体を配置した。このときのスプレー塗布条件はノズルの真下にLEDチップを配置し、ノズルのみを移動速度75mm/sで移動しながら0.1MPaの圧力で1往復しながら混合液を吐出した。 After applying the mixed solution on the package using the same application apparatus as in Comparative Example 1, the phosphor was placed by heating at 150 ° C. for 1 hour. At this time, spraying conditions were such that an LED chip was placed directly under the nozzle, and the liquid mixture was discharged while reciprocating once at a pressure of 0.1 MPa while moving only the nozzle at a moving speed of 75 mm / s.
さらに、第2の混合液としてセラミック前駆体溶液Aを、パッケージ上に塗布し、150℃で1時間焼成することで波長変換部位(蛍光体層)を成膜した。このときのスプレー塗布条件はノズルの真下にLEDチップを配置し、ノズルのみを移動速度100mm/sで移動しながら0.1MPaの圧力で1往復しながら混合液を吐出した。蛍光体層に占めるアルミニウムケイ酸塩化合物の濃度は10質量%であった。 Further, the ceramic precursor solution A as a second mixed solution was applied on the package and baked at 150 ° C. for 1 hour to form a wavelength conversion site (phosphor layer). At this time, spraying conditions were such that an LED chip was placed directly under the nozzle, and the liquid mixture was discharged while reciprocating once at a pressure of 0.1 MPa while moving only the nozzle at a moving speed of 100 mm / s. The concentration of the aluminum silicate compound in the phosphor layer was 10% by mass.
[実施例4]
1.5gの「セラミック前駆体B:ポリシラザン(AZエレクトロニックマテリアルズ株式会社製NN120)20質量%、ジブチルエーテル80質量%」に、1.0gの蛍光体粒子と、0.05gの酸化ケイ素(SiO2 日本アエロジル株式会社製RX300,粒径7nm)と、0.13gのイモゴライトとを混合して混合液を調製した。
[Example 4]
1.5 g of “ceramic precursor B: 20% by mass of polysilazane (NN120 manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd., 80% by mass of dibutyl ether)” and 1.0 g of phosphor particles and 0.05 g of silicon oxide (
比較例1と同様の塗布装置で、パッケージ上に混合液を塗布したのち、150℃で1時間加熱して波長変換部位(蛍光体層)を成膜した。このときのスプレー塗布条件はノズルの真下にLEDチップを配置し、ノズルのみを移動速度70mm/sで移動しながら0.1MPaの圧力で1往復しながら混合液を吐出した。蛍光体層に占めるアルミニウムケイ酸塩化合物の濃度は10質量%であった。 After applying the mixed solution on the package using the same coating apparatus as in Comparative Example 1, the wavelength conversion site (phosphor layer) was formed by heating at 150 ° C. for 1 hour. The spray coating conditions at this time were that an LED chip was placed directly under the nozzle, and the liquid mixture was discharged while reciprocating once at a pressure of 0.1 MPa while moving only the nozzle at a moving speed of 70 mm / s. The concentration of the aluminum silicate compound in the phosphor layer was 10% by mass.
[実施例5]
1.0gのイソプロピルアルコールに、1.0gの1,3-ブタンジオールと、1.5gの蛍光体粒子と、0.05gの酸化ケイ素(SiO2 日本アエロジル株式会社製RX300,粒径7nm)と、0.18gのイモゴライトとを混合して混合液を調製した。
[Example 5]
To 1.0g of isopropyl alcohol, and 1,3-butanediol 1.0g, phosphor particles of 1.5g, silicon oxide 0.05 g (SiO 2 Nippon Aerosil Co. RX300, particle size 7 nm) and , 0.18 g of imogolite was mixed to prepare a mixed solution.
比較例1と同様の塗布装置で、パッケージ上に混合液を塗布したのち、150℃で1時間加熱して蛍光体を配置した。この時のスプレー塗布条件はノズルの真下にLEDチップを配置し、ノズルのみを移動速度70mm/sで移動しながら0.1MPaの圧力で1往復しながら混合液を吐出した。 After applying the mixed solution on the package using the same application apparatus as in Comparative Example 1, the phosphor was placed by heating at 150 ° C. for 1 hour. At this time, spraying conditions were such that an LED chip was placed directly under the nozzle, and the liquid mixture was discharged while reciprocating once at a pressure of 0.1 MPa while moving only the nozzle at a moving speed of 70 mm / s.
さらに、第2の混合液としてセラミック前駆体溶液Bを蛍光体層に塗布し、150℃で1時間焼成することで蛍光体層を成膜した。このときのスプレー塗布条件はノズルの真下にLEDチップを配置し、ノズルのみを移動速度120mm/sで移動しながら0.1MPaの圧力で1往復しながら混合液を吐出した。 Further, a ceramic precursor solution B was applied to the phosphor layer as a second mixed solution and baked at 150 ° C. for 1 hour to form a phosphor layer. At this time, spraying conditions were such that an LED chip was placed directly under the nozzle, and the mixed liquid was discharged while reciprocating once at a pressure of 0.1 MPa while moving only the nozzle at a moving speed of 120 mm / s.
[実施例6]
3.0gのイソプロピルアルコールに、1.0gのプロピレングリコールと、1.5gの蛍光体粒子と、0.05gの合成雲母(ミクロマイカMK−100 コープケミカル社)と、0.18gのイモゴライトとを混合して混合液を調製した。
[Example 6]
To 3.0 g of isopropyl alcohol, 1.0 g of propylene glycol, 1.5 g of phosphor particles, 0.05 g of synthetic mica (Micromica MK-100 Corp Chemical), and 0.18 g of imogolite A mixed solution was prepared by mixing.
比較例1と同様の塗布装置で、パッケージ上に混合液を塗布したのち、150℃で1時間加熱して蛍光体を配置した。このときのスプレー塗布条件はノズルの真下にLEDチップを配置し、ノズルのみを移動速度75mm/sで移動しながら0.1MPaの圧力で1往復しながら混合液を吐出した。 After applying the mixed solution on the package using the same application apparatus as in Comparative Example 1, the phosphor was placed by heating at 150 ° C. for 1 hour. At this time, spraying conditions were such that an LED chip was placed directly under the nozzle, and the liquid mixture was discharged while reciprocating once at a pressure of 0.1 MPa while moving only the nozzle at a moving speed of 75 mm / s.
さらに、第2の混合液としてセラミック前駆体溶液Aを、パッケージ上に塗布し、150℃で1時間焼成することで波長変換部位(蛍光体層)を成膜した。このときのスプレー塗布条件はノズルの真下にLEDチップを配置し、ノズルのみを移動速度100mm/sで移動しながら0.1MPaの圧力で1往復しながら混合液を吐出した。蛍光体層に占めるアルミニウムケイ酸塩化合物の濃度は10質量%であった。 Further, the ceramic precursor solution A as a second mixed solution was applied on the package and baked at 150 ° C. for 1 hour to form a wavelength conversion site (phosphor layer). At this time, spraying conditions were such that an LED chip was placed directly under the nozzle, and the liquid mixture was discharged while reciprocating once at a pressure of 0.1 MPa while moving only the nozzle at a moving speed of 100 mm / s. The concentration of the aluminum silicate compound in the phosphor layer was 10% by mass.
各実施例および比較例で得られたLED装置について、以下の評価を行った。 The following evaluation was performed about the LED device obtained by each Example and the comparative example.
(膜強度測定)
各実施例および比較例で作製したサンプルをそれぞれ5個ずつ用意して、発光の色度を測定した。測定後のLED装置に冷熱衝撃試験(-40℃/30min ⇔ 150℃/30min 1000サイクル)を行った後、さらにLED装置を50cmの高さから落下させることを50回繰り返した。その後、それぞれのLED装置の発光の色度を測定した。発光の色度測定には、測定装置としてコニカミノルタセンシング社製分光放射輝度計CS-1000Aを用いた。
(Membrane strength measurement)
Five samples prepared in each example and comparative example were prepared, and the chromaticity of light emission was measured. The LED device after the measurement was subjected to a thermal shock test (-40 ° C./30 min) 150 ° C./30 min 1000 cycles), and then dropping the LED device from a height of 50 cm was repeated 50 times. Thereafter, the chromaticity of light emission of each LED device was measured. A spectral radiance meter CS-1000A manufactured by Konica Minolta Sensing Co., Ltd. was used as a measuring device for measuring the chromaticity of light emission.
表1には、色度のx値と、試験前後の色度差とを示した。劣化試験時に膜の剥離等が生じていれば、試験前後での色度にバラツキが生じるため、試験前後の色度差から膜強度の優劣を評価することができる。以下の基準で評価を行った。
0.02より大きい・・・×
0.01より大きく、0.02以下・・・○
0.01以下・・・◎
Table 1 shows the x value of chromaticity and the chromaticity difference before and after the test. If peeling or the like of the film occurs during the deterioration test, the chromaticity before and after the test varies. Therefore, the superiority or inferiority of the film strength can be evaluated from the difference in chromaticity before and after the test. Evaluation was performed according to the following criteria.
Greater than 0.02 ×
Greater than 0.01 and less than or equal to 0.02
0.01 or less ... ◎
表1に示された色度は、色空間をXYZ座標系で表したCIE−XYZ表色系であり、ある点と原点を結ぶ直線が平面x+y+z=1と交わる点で定義される。色度は(x、y)座標で表し、x+y+z=1の関係から得られるz座標は省略する。白色光の色度は(0.33,0.33)であり、色度がこの値に近いほど白色光に近くなる。x座標の値が小さくなると青色がかった白色になり、x座標の値が大きくなると黄色がかった白色になる。 The chromaticity shown in Table 1 is the CIE-XYZ color system in which the color space is expressed in the XYZ coordinate system, and is defined by a point where a straight line connecting a certain point and the origin intersects the plane x + y + z = 1. The chromaticity is represented by (x, y) coordinates, and the z coordinate obtained from the relationship of x + y + z = 1 is omitted. The chromaticity of white light is (0.33, 0.33). The closer the chromaticity is to this value, the closer to white light. When the x coordinate value decreases, the color becomes blueish white, and when the x coordinate value increases, the color becomes yellowish white.
無機粒子としてシリカのみを配合した比較例1では、試験前後の色度差が大きいことがわかる。また、無機粒子としてシリカとスメクタイトを組み合わせた比較例2では、比較例1と比較すると、試験前後の色度差がかなり低減されていることがわかる。 In Comparative Example 1 in which only silica is blended as the inorganic particles, it can be seen that the chromaticity difference before and after the test is large. Moreover, in Comparative Example 2 in which silica and smectite are combined as inorganic particles, it can be seen that the chromaticity difference before and after the test is considerably reduced as compared with Comparative Example 1.
さらに、無機粒子としてイモゴライトを配合した実施例1〜6では、比較例2と比較して、試験前後の色度差がより低減されている。なかでも、無機粒子としてイモゴライトとシリカまたは合成雲母を組み合わせた実施例2〜6では、試験前後の色度差がより効果的に低減されている。 Furthermore, in Examples 1 to 6 in which imogolite was blended as inorganic particles, the chromaticity difference before and after the test was further reduced as compared with Comparative Example 2. Especially, in Examples 2-6 which combined imogolite, silica, or synthetic mica as an inorganic particle, the chromaticity difference before and behind a test is reduced more effectively.
本発明のLED装置は、発光色度のばらつきが少なくしかも耐久性が高い。よって、照明などの半導体発光装置として有用である。 The LED device of the present invention has little variation in emission chromaticity and high durability. Therefore, it is useful as a semiconductor light emitting device such as an illumination.
1 パッケージ
2 メタル部
3 LEDチップ
4 突起電極
6 波長変換部位
90 LEDチップ実装パッケージ
100 LED装置
200 塗布装置
210 塗布液タンク
220 蛍光体分散液
230 連結管
240 ヘッド
250 ノズル
270 吐出液
300 移動台
L セラミック層の厚み
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記波長変換部位は、蛍光体と、アルミニウムケイ酸塩と、バインダとを含む層である、LED装置。 An LED device having an LED light emitting element that emits light of a specific wavelength, and a wavelength conversion part that converts light of a specific wavelength from the LED light emitting element into light of another specific wavelength,
The said wavelength conversion site | part is an LED device which is a layer containing fluorescent substance, aluminum silicate, and a binder.
前記LEDチップの発光面に、請求項7に記載の蛍光体分散液を塗布および乾燥して蛍光体層を成膜する工程と、
を含む、LED装置の製造方法。 Preparing an LED chip mounting package including a package and an LED chip having a light emitting surface disposed in the package;
Applying and drying the phosphor dispersion liquid according to claim 7 on the light emitting surface of the LED chip to form a phosphor layer;
A method for manufacturing an LED device, comprising:
前記LEDチップの発光面に、請求項9に記載の蛍光体分散液を塗布および乾燥して蛍光体を配置する工程と、
前記LEDチップの発光面に、バインダまたはバインダ前駆体を含む溶液を塗布および乾燥して、蛍光体層を成膜する工程と、
を含む、LED装置の製造方法。 Preparing an LED chip mounting package including a package and an LED chip having a light emitting surface disposed in the package;
Applying the phosphor dispersion liquid according to claim 9 and drying the phosphor on the light emitting surface of the LED chip; and
Applying and drying a solution containing a binder or a binder precursor on the light emitting surface of the LED chip to form a phosphor layer; and
A method for manufacturing an LED device, comprising:
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