JP2015217360A - 蛍光体層の成膜装置、及び、蛍光体層の成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光体層の原料となる蛍光体粒子を液剤に分散させて粒子分散液を生成し、粒子分散液を静電噴霧又は静電塗布することにより蛍光体層を形成可能な蛍光体層の成膜装置を提供する。
【解決手段】静電噴霧または静電塗布によりワークに蛍光体層を形成する蛍光体層の成膜装置であって、蛍光体層の原料となる蛍光体粒子を液剤に分散させて粒子分散液を生成する分散手段と、所定の電圧が印加されることにより、粒子分散液をワークに向けて噴霧または塗布するノズルと、ワークまたはノズルを相対的に移動させる駆動手段と、粒子分散液を用いてワークに蛍光体層を形成するように制御する制御手段とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電噴霧または静電塗布によりワーク上に蛍光体層を成膜する方法に関する。

特許文献１には、蛍光体を電子線蒸着により蒸着させた半導体素子が開示されている。また、蛍光体をポッティングまたはディスペンサを用いて形成する方法も知られている。一方、従来から、静電噴霧又は静電塗布により薄膜を形成する方法が知られている。

特開２０００−１８８４１６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された蛍光体層の成膜方法では、分散性を有する蛍光体層を成膜することができず、均一かつ薄い膜を安定的に形成することは困難である。このため、ＬＥＤチップからの光の色ムラが生じ、安定して良質な光を発光させることができない場合がある。

また、静電噴霧又は静電塗布により蛍光体層を形成しようとすると、蛍光体層の原料となる蛍光体粒子は、セラミック材料であり比較的重いため、均一かつ薄い膜を安定して形成するには、蛍光体層の原料となる蛍光体粒子を液剤に分散させる必要がある。

そこで本発明は、蛍光体層の原料となる蛍光体粒子を液剤に分散させて粒子分散液を生成し、粒子分散液を静電噴霧又は静電塗布することにより蛍光体層を形成可能な蛍光体層の成膜装置及び蛍光体層の成膜方法を提供する。

本発明の一側面としての蛍光体層の成膜装置は、静電噴霧または静電塗布によりワークに蛍光体層を形成する蛍光体層の成膜装置であって、前記蛍光体層の原料となる蛍光体粒子を液剤に分散させて粒子分散液を生成する分散手段と、所定の電圧が印加されることにより、前記粒子分散液を前記ワークに向けて噴霧または塗布するノズルと、前記ワークまたは前記ノズルを相対的に移動させる駆動手段と、前記粒子分散液を用いて前記ワークに前記蛍光体層を形成するように制御する制御手段とを有する。

本発明の他の側面としての蛍光体層の成膜方法は、静電噴霧または静電塗布によりワークに蛍光体層を形成する蛍光体層の成膜方法であって、前記蛍光体層の原料となる蛍光体粒子を液剤に分散させて粒子分散液を生成するステップと、ノズルに所定の電圧を印加するステップと、前記粒子分散液を前記ノズルから前記ワークに向けて噴霧または塗布するステップと、前記粒子分散液を用いて前記ワークに前記蛍光体層を形成するステップとを有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、蛍光体層の原料となる蛍光体粒子を液剤に分散させて粒子分散液を生成し、粒子分散液を静電噴霧又は静電塗布することにより蛍光体層を形成可能な蛍光体層の成膜装置及び蛍光体層の成膜方法を提供することができる。

本実施例における静電噴霧装置の概略構成図である。 本実施例の静電噴霧装置により印加される直流電圧の説明図である。 本実施例の静電噴霧装置により印加されるパルス電圧の説明図である。 本実施例の静電噴霧装置におけるノズルの位置制御を示す図である。 本実施例における構造体の具体例である。 本実施例における蛍光体層の成膜方法の説明図である。 本実施例における蛍光体層の成膜方法の変形例である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照して、本実施例における静電噴霧および静電塗布の概要について説明する。図１は、本実施例の静電噴霧装置３２（静電塗布装置）の概略構成図である。静電噴霧装置３２は、静電気力を利用して、静電噴霧又は静電塗布により対象物に薄膜（蛍光体層）を形成する。対象物とは、例えば、基板、半導体チップ、半導体パッケージ、ＬＥＤチップ、ワイヤ（配線）、ガラス板、レンズであり、以下、これらをワークと呼ぶ場合もある。なお、以下、ＬＥＤチップという場合には、ＬＥＤチップおよびＬＥＤパッケージを構成する部品（リードフレーム、リフレクタ、基板、レンズ等）を含むことがある。薄膜とは、静電噴霧装置３２によりワーク上に形成される膜であり、例えば蛍光体（蛍光体層）である。蛍光体層は、蛍光体粒子（粒子）とその粒子を分散させる液剤（粒子分散液）を用いてワーク５上に形成される。蛍光体層を構成する粒子はセラミック材料であり、比較的重い。このため本実施例は、後述の分散手段を用いて粒子分散液を生成し、その粒子分散液をノズル２から出射する。なお本実施例において、静電噴霧装置３２により形成される薄膜は、蛍光体層に限定されるものではなく、レジスト膜、導電膜、短波長高透過率絶縁膜、絶縁膜等の他の特性を有する種類の膜を形成する場合であっても液剤及び条件が変わっても同様に噴霧又は塗布可能である。

静電噴霧装置３２は、主に、ノズル２、制御手段１０、および、ワーク５を載置するためのテーブル７を備えて構成される。制御手段１０は、ノズル２に所定の電圧を印加する電圧制御装置である。ノズル２には、図１中の矢印Ａの方向から液剤が供給される。液剤は、ワーク５上に形成される薄膜の求める特性に応じて液剤が適宜選択される。液剤は、ワーク５に形成する膜の材料が溶け込んでいるもの、その材料の微粒子が溶剤等に分散されているもの、または、その材料の錯体や前駆体が溶媒中に存在するものいずれかの状態である。

本実施例において、静電噴霧装置３２により形成される構造体（蛍光体層等の薄膜）は、単層、多層、混層（気体、液体、固体、粉体等の混合体）等のいずれであってもよい。また、蛍光体層の構成としては、蛍光体粒子、粒子と粒子との間を補間する材料（気体、液体、固体、粉体）、液体等のいずれであってもよい。

本実施例において、静電噴霧装置３２により噴霧又は塗布される材料としては、液体、固体（粉体）、気体、イオン等の種々の形態（構造）が適用可能である。また、その材料の材質、種類、粘度や誘電率等の特性、サイズも、その目的に応じて適宜選択することができる。

制御手段１０は、ノズル２の電極２ａとテーブル７の電極７ａとの間に所定の電圧を印加する。ワーク５は、ノズル２の先端部２ｂ（ノズル先端部）に対向するようにテーブル７の上に載置されている。ノズル先端部の径（液剤が通過する内径）は、例えば２μｍ〜４００μｍ程度である。ノズル先端部の径は、好ましくは１０μｍ〜３５０μｍ、より好ましくは２０μｍ〜２００μｍに設定される。ノズル先端部の径は含有している粒子径の４倍以上に設定することが好ましく、その目的に応じて適宜選択することができる。なお、ノズル２の電極２ａは、液剤に触れるように設置されていればよいため、ノズル２の先端部の近傍に配置してもよい。

制御手段１０により所定の正又は負のいずれかの電圧が印加されると、ノズル内部の材料がノズル２の先端部２ｂからワーク５に向けて液剤が吐出される。このとき、ノズル２より吐出された液剤は、印加電圧により生じる静電力で互いに反発し、吐出された液滴の表面張力を破って微粒子化する。微粒子化された液剤（液滴）は、同じ極性（正または負）に帯電しているため、互いの粒子は反発し合い、衝突、凝集することなく噴霧することができる。このように、液剤はノズル２の先端部２ｂから噴霧され、最初は比較的大きな径を有する粒子３１ａの状態にあり、その後、比較的小さな径を有する粒子３１ｂとなってワーク５の上に形成され堆積し、薄膜が形成されることになる。なお、液剤がワーク上に堆積した後、さらに処理が必要である場合は、加熱、乾燥、結合、硬化等させることにより最終的な薄膜が形成される。

また本実施例において、ワーク５に形成される膜（薄膜）の厚さは、例えば０．０１〜５μｍであり、均一で薄い膜を形成することができる。なお、ワーク５に形成される膜の厚さは、目的に応じて原料（薄膜の種類）を適宜選択し、設定可能である。このように、本実施例の静電噴霧手法によれば凝集することなく噴霧できるため、従来の噴霧手法では形成できないような薄い膜を形成することができる。また静電噴霧手法によれば、ワーク５が段差部（凸部）を有する場合でも、ワーク５に液剤の膜を均一に形成することができる。

本実施例において、ノズル２は、好ましくは絶縁物で構成されている。これにより、静電気力を効果的に蓄えることができる。また、ノズル２として絶縁性及び透光性を有するガラスノズルを用いることにより、噴霧材料又は塗布材料の分散性を容易に目視することができる。またガラスノズルは、耐溶剤性及び絶縁性という点でも適して用いられる。またノズル２は、一つのノズルに限定されるものではなく、複数のノズルを備えたマルチノズル構成であってもよい。マルチノズルの場合、各ノズルに印加する電圧をそれぞれ変えることも可能である。一例として、外側にあるノズルに印加する電圧を弱くし、中側にあるノズルに印加する電圧を強くすることで、中側と外側のノズルで重複塗布の厚さ影響を減らすことができる。

本実施例において、静電噴霧装置３２は分散手段６０を備えている。分散手段６０は、蛍光体層の原料となる粒子（蛍光体粒子）を液剤に分散させて粒子分散液を生成する。例えば分散手段６０は、ノズル２の先端部（ノズルヘッド）を超音波で加振する超音波加振手段である。このとき超音波の周波数は、例えば１ｋＨｚ〜５ＭＨｚであり、供給された材料（粒子）に応じて適宜設定される。このような構成により、ノズル２に供給された材料（粒子）は、ノズル２の先端部において効果的に分散し（分散性を有し）、材料（粒子）の沈澱を抑制することができる。また、分散手段６０としてジェットミルを用いてもよい。ジェットミルは、ノズルヘッドの内部で粒子同士（蛍光体粒子同士）を衝突させることにより衝撃力を与えて粒子を微細化させる。これにより、材料（粒子）が効果的に分散し、分散性を有する材料（搬送材料及び成膜材料）をノズル２の先端部へ搬送することができる。

また本実施例において、静電噴霧装置３２は圧力制御手段６１を備えている。圧力制御手段６１は、ノズル２に供給された材料に対して圧力を印加し、ノズル先端部における圧力（背圧）を制御する。これにより、材料（粒子及び搬送材料）の分散性を損なうことなく、ノズル先端部に粒子及び搬送材料を安定的に供給することができる。圧力制御手段６１により、ノズル先端部に粒子が残留せず、ノズル２から粒子と液体とが共に吐出される。また圧力制御手段６１により、ノズル先端部における液面の位置を調整（均一化）することができる。

また本実施例において、静電噴霧装置３２は温度調節手段６２（湿度調節手段）を有する。温度調節手段６２は、ノズル先端部を加熱し、搬送材料（樹脂）の粘度を低下させて（液きれ性を高めて）液滴を微小にすることができる。

また、温度調節手段６２は、冷却することも可能であり、揮発性の高い溶剤を使用する場合にノズル先端部の温度を低下させる（冷却する）ことにより、ノズル先端部の溶剤の乾きを防ぐことができる。さらに液滴は、静電気力と液滴自身の重力により液切りを行うこともできる。

これにより、噴霧する液滴サイズを自在に制御し、ワーク５上に任意の膜厚で均一な薄膜を効果的に形成することができる。

また本実施例において、静電噴霧装置３２は、テーブル７のワーク５の裏面側又はワーク５の近傍に加熱手段６３を有する。加熱手段６３は、ワーク５を加熱することにより、ワーク５上に着弾した材料の反応（乾燥、硬化等）を促進させることにより、ワーク５上の材料を着弾後の形状から変形させないようにすることができる。また加熱手段６３は、ワーク５を加熱することにより、ワーク５上に着弾した材料の粘度を低下させて、薄い膜（薄膜）の生成に寄与するような使用方法も可能である。

また本実施例において、静電噴霧装置３２は静電気除去手段６４（イオナイザー）を有してもよい。静電気除去手段６４は、ワーク５の噴霧又は塗布後のワーク帯電を除去することができる。

図２は、正または負電圧のいずれか一方の電圧の極性を変えずに液剤に電圧を印加した場合の説明図である。図３は、電圧の極性を交互に変えて、液剤に電圧を印加した場合の説明図である。図２では、今回説明が分かりやすいように、ワーク５（テーブル７）を接地し（ＧＮＤ接続）、ノズル２に正（＋）の直流電圧を印加した状態を示している。ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、ノズル２に負（−）の直流電圧を印加してもよい。正又は負のいずれの電圧を用いるかは、液剤やワーク５の材料などに応じて適宜設定される。また、極性が正のみ又は負のみの電圧高低差の変化で構成されたパルス電圧を印加してもよい。このようなパルス電圧を印加する場合、０Ｖを含むように設定することができるが、０Ｖを含まないように設定してもよい。本実施例において、ノズル２の先端部２ｂとワーク５の表面との間の距離ｄは、例えば０．１ｍｍ〜２０ｍｍ程度に設定される。また、本実施例では、ワーク５を接地しているのは、ノズル側に掛けた静電気によりワーク表面が帯電することを防ぐためである。ただし本実施例はこれに限定されるものではなく、ワーク５を接地（ＧＮＤ接続）しなくてもよい。

なお本実施例において、図３に示されるように正負極のパルス電圧を印加するように構成してもよい。このとき、静電噴霧装置３２の制御手段１０は、ワーク５（テーブル７）に対する極性が正と負の交互に変化するパルス電圧をノズル２に印加する（パルス発振させる）。パルス電圧は、例えば、ワーク５の導電性が低い場合に適して用いられる。電極の極性を変化させることにより、ワーク５の帯電を低減し、一様な静電気力を与えてワーク５上の成膜を一定にすることができる。また、パルス電圧は、ワーク５の表面に選択的に薄膜を形成する場合に適して用いられる。これは、パルス電圧の極性に応じて、ノズル２から液剤の噴霧を制御することができるためである。以下、パルス電圧を用いた静電噴霧を静電塗布という場合もある。

まず、図３（ａ）に示されるようにノズル内電極にプラス電圧を印加すると、プラスに帯電した粒子がワーク５に噴霧されてワーク表面がプラスに帯電する。その直後、図３（ｂ）に示されるようにノズル内電極にマイナス電圧を印加すると、マイナスに帯電した粒子がワーク５に噴霧されると先に噴霧されたプラス粒子を覆うようにマイナス粒子３１ｂが着弾し、ワーク５の表面がマイナスで帯電する。さらに図３（ｃ）に示されるように、次のパルス電圧はプラス電圧であるため、図３（ａ）と同様にノズル内電極にプラス電圧を印加すると、マイナスに帯電した粒子が噴霧され、ワーク５の表面にあるマイナス粒子を覆うようにプラス粒子がワーク５に着弾される。このプラス電圧とマイナス電圧の入れ替わりによる繰り返しが行われる。

なお、パルス電圧の大きさは、例えば０．５ｋＶ〜１０ｋＶ程度に設定され、パルス幅（噴霧スピード）は例えば５Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度に設定される。また、ノズル２の先端部２ｂとワークの表面との間の距離ｄは、例えば０．１ｍｍ〜２０ｍｍ程度に設定される。

また、ワーク５を搭載したテーブル７もしくはノズル２の一方または両方をＸＹＺ方向に移動させる機構を設け、相対的にＸＹＺ移動させることにより、ワーク５に均一に静電噴霧又は静電塗布することができる。

本移動機構を用いてワーク５の上に到達する粒子３１ｂの粒子径を制御するため、噴霧距離すなわちノズル２の位置（高さ）を制御することができる。図４は、静電噴霧装置３２におけるノズル２（ノズル先端部）の位置制御（高さ制御）を示す図である。図４に示されるように、静電噴霧装置３２にはカメラ８が設けられている。カメラ８は、ワーク５の表面に到達した粒子３１ｂを観察可能に配置されている。このように、カメラ８を用いて粒子３１ｂの粒子径または粒子３１ｂによる塗布状態を観察し、観察した塗布状態をフィードバックして、ノズル位置制御および塗布条件を任意および自動に変更する。例えば図４に示されるように、噴霧中において、ノズル先端部とワーク５の表面との距離ｄ１を、距離ｄ２に変更することが可能である。また、その逆も可能である。

このような制御は、画像処理により自動的に実行することができ、または手動で行うこともできる。なお、粒子径を制御する場合、ノズル２の高さや左右方向の位置を移動させる構成に限定されるものではなく、例えばノズルの径や、印加電圧の大きさ又はパルス幅を変更する構成を採用してもよい。ワーク５の上に液剤の薄膜を形成する間にワーク５の静電気特性が変化する場合に効果的である。

本実施例において、ワーク５上に液剤を噴霧させたくない領域をマスクで覆って噴霧することもできる。その結果マスクは、ワーク５上の液剤を着弾させたい所定の領域に（部分的に）だけ液剤を着弾させることを目的として設けられる。このとき、マスクに印加する電圧の極性とノズル２の極性とを同極性とする（例えば、マスクとノズルの極性を共にプラス（＋）極性とする）ように制御することが好ましい。これは、互いに同極性とすることにより、ノズル２から出力された液剤（例えばプラス極性の液剤）がマスク（プラス極性に帯電しているマスク）に近づくことが抑制され、効果的にワーク５（マイナス極性に帯電、または接地されているワーク）上に供給されるためである。

また本実施例において、ノズル２は、複数のノズル部を備えて構成することもできる。このとき、ワーク５の上に液剤を均一に形成するため、複数のノズル部のそれぞれに印加される電圧を独立に制御することができる。また、複数のノズル部の配置を、所定の領域ごとに変更するように構成してもよい。ノズル毎に電圧の大きさを設定することによって、複数ノズル全体として、吐出量を調整し、液剤の薄膜の厚さをより均一に形成することが可能となる。

静電噴霧装置３２は、吐出された材料がノズル２の向きに関わらず静電気力の発生方向に飛ぶため、ワーク５の側面に向かって着弾させることが可能である。なお、ワーク５の側面に成膜を行う場合、ＬＥＤチップのような立方体の場合は、好ましくは、先に側面の成膜を行い、側面の膜が固着した後に上面の成膜を行う方がよく、側面と上面を同時に成膜したときと比較すると、側面に供給された材料（液体）が上面に引っ張られて移動するのを効果的に抑制することができる。

以下、本実施例を用いたいろいろな用途、用法について記載する。

例えば、さらに薄い成膜や側面の成膜のため成膜材料（製品や部品を構成する材料）に添加材（液体、固体）を加えてもよい。添加材を加える（含有させる）ことにより、静電噴霧装置３２により噴霧又は塗布される材料（搬送材料（粒子等をノズル先端部に搬送するための材料）や微粒子を含む全体の材料）の誘電率を調整することができることにより、噴霧材料（塗布材料）に静電気力を与えやすくし、成膜材料の微粒化が容易となるため、微量な噴霧又は塗布を行うことができる。このため、薄膜の形成、又は、ワーク５の側面上の成膜が可能となる。なお搬送材料としては、透明材料、液状樹脂、溶剤、水等の液体や、空気、窒素等の気体が用いられる。また、添加材はワークの誘電率を調整することができ、この場合の誘電率を調整するための添加材は、樹脂、液体、粒子等である。また、成膜材料は、粒子（蛍光体）、液体（前駆体）、気体（気体を蒸着させて成膜を行う）等である。ただし、上記添加材は一例に過ぎず、これらに限定されるものではない。

添加材は、搬送材料の粘度を高めるように調整を行うこともできる。これにより、搬送材料と成膜材料との解離を抑制することができ、搬送材料と成膜材料との移動速度差を低減し、各部材の沈降を防止することができる。また、成膜材料に添加材を加えることによりチキソ性を高め、剪断速度が速い噴霧中又は塗布中には粘度を低くし、一方、剪断速度が遅い着弾時には粘度を高くすることにより、ワーク５に成膜材料が容易に固定されるようにすることもできる。なお、粘度調整やチキソ性調整を行う添加材は、微粒子や液体であるが、これらに限定されるものではない。

また、添加材を粒子間に介在させることもでき、これにより、粒子間に隙間を形成し、各粒子の凝集を妨げてノズル詰まりを抑制することができる。この場合、噴霧中又は塗布中（空中）で添加材を揮発させてもよい。これにより、ノズル吐出時の粘度を低くして成膜材料の微粒化を容易にしつつ、一方、ワーク５に着弾させるときには、粘度を高めて粒子（成膜材料）がワーク５上で移動しないようにすることができる。また、成膜材料に液体の添加材を加えることにより、粘度を低くし、ワーク５に着弾した材料をレベリング（均一化、平坦化）させた後、添加材を気化させて均一な薄膜を形成することができる。

他の用途として、添加材の種類のひとつとして接着材料を選択することができ、成膜材料と共に噴霧又は塗布することにより、材料（成膜材料）を固定することができる。固定するものとして、機能を落とさない材料であればなんでも良く、一例としてフッ素樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル、ポリカーボネートが挙げられる。また、成膜材料を噴霧又は塗布した後、接着性を発現させる材料を噴霧又は塗布し、これらを反応させて材料（成膜材料）を固定することもできる。また、所望の成膜材料を噴霧又は塗布した後、接着材料を添加材とした溶剤をさらに噴霧又は塗布してもよい。

本実施例において、各種の材料や方法をその目的に応じて適宜選択することにより（粒子、樹脂等の固体、粒子間を固定する部材、液体、微粒子、固体蛍光体、液状蛍光体等の組み合わせにより）、図５（ａ）〜（ｈ）に示されるような構造体（薄膜）を形成することができる。

次に、図６を参照して、本実施例によるＬＥＤチップへの蛍光体層の成膜方法について説明する。本実施例は、蛍光体層の成膜方法、ワーク（一例としてＬＥＤチップ）の蛍光体層の成膜方法に関し、前述の静電塗布および静電噴霧方法（静電噴霧装置３２）を利用して行われる。

図６に示されるように、蛍光体層の成膜装置１００は、電圧制御装置を含む制御手段１１０により所定の電圧が印加されることで蛍光体層の原料となる液剤（粒子１３１）を噴霧するノズル１０２を有する。図６のノズル１０２は、図１に示されるノズル２と同様の構成を有する。また、図６には示していないが、分散手段６０、圧力制御手段６１、温度調節手段６２、加熱手段６３、及び、静電気除去手段６４を備えている点も、図１の静電噴霧装置３２と同様である。

本実施例において、蛍光体層の原料となる、蛍光体を含有したシリコーン樹脂、蛍光体を含有したシリコーン樹脂に溶媒を加えた材料、または、蛍光体と溶媒のみからなる材料のうち１つが所要の目的に応じて用いられる。ＸＹＺの駆動手段１１１は、基板１０５に対してノズル１０２を移動させる。なお、これに代えて、ノズル１０２に対して基板１０５を移動させるＸＹＺ駆動手段を用いてもよく、または、ＸＹを基板１０５で移動させ、Ｚをノズル１０２が移動することでもよい。このように、基板１０５とノズル１０２とを相対的にＸＹＺ移動（面内方向および高さ方向に移動）させることが可能な構成であればよい。

ＬＥＤチップ１８０は基板１０５の上に搭載された状態で、蛍光体層の成膜装置１００に載置される。その後蛍光体を分散したシリコーン樹脂溶液がノズル１０２の電極に所定の電圧が印加されることにより、ＬＥＤチップ１８０に向けて粒子１３１を噴霧して、ＬＥＤチップ１８０に蛍光体層１８５（蛍光体を含有するシリコーン樹脂）を形成する。

なお従来は、蛍光体を含有したシリコーン樹脂をディスペンサでＬＥＤチップ上に塗布していたため、均一かつ薄い膜を安定的に形成することが困難であったため、ＬＥＤチップからの光の色ムラが生じ、安定して良質な光を発光させることができない場合があった。そのため、蛍光体塗布後にＬＥＤを一時的に発光させた後に選別を行い出荷していた。選別のための時間的ロスと不良品を発生していた。そこで本実施例では、図３を参照して説明したようにパルス電圧を用いて静電噴霧（静電塗布）を行うことにより、１μｍ程度の微粒子（粒子１３１、粒子分散液）をＬＥＤチップ１８０に向けて噴霧する。これにより、蛍光体を含有するシリコーン樹脂（蛍光体層１８５）を均一かつ薄い膜としてＬＥＤチップ１８０上に形成することができる。なお、シリコーン樹脂を含まない蛍光体のみの静電塗布を行ってもよい。具体的には、粒子径の２倍〜３倍程度の厚さを有する薄膜を形成可能であり、例えば、粒子径（粒子１３１の径）が２０μｍの場合、５０μｍ程度の厚さを有する膜（蛍光体層１８５）が形成される。

本実施例において、蛍光体層１８５（蛍光体膜）は、ＬＥＤチップ１８０の光を波長変換することで、擬似的に白色ＬＥＤを製造する方法として用いられ、ＬＥＤチップ１８０の上面および全ての側面（周囲）に形成（塗布）される。ＬＥＤチップ１８０は例えば青色発光素子であり、蛍光体は黄色であり、この組合せの場合は青色の光を変換して白色光を作ることができる。このとき、静電塗布を利用するため、ＬＥＤチップ１８０の上面だけでなく側面にも均一で薄い膜を安定的に形成することができる。したがって、より高効率なＬＥＤ装置（ＬＥＤパッケージ）を提供することが可能となる。なお本実施例は、ＬＥＤチップの全面に蛍光体を塗布するものに限定されるものではなく、その一部の面に対してのみ（例えば、上面のみ、上面と一部の側面のみ）に蛍光体層１８５を形成してもよい。

また、互いに異なる種類の蛍光体を積層させることもできる。この場合、ＬＥＤチップ１８０からの光に対して複数の波長変換を行うことにより、所定の波長を得ることが可能となる。

続いて、図７を参照して、本実施例における蛍光体層の成膜方法の変形例について説明する。図６において、蛍光体層をＬＥＤチップ１８０（側面及び上面）に成膜する場合について説明したが、本実施例はこれに限定されるものではない。図７（ａ）〜（ｅ）は、蛍光体層の成膜方法の変形例を示している。蛍光体層の成膜装置１００によれば、図７（ａ）に示されるように、基板１０５の上に、一例として反射成分溶剤を静電噴霧することで反射層を成膜することもできる。基板１０５へ向けてレジストを静電噴霧してもよい。図７（ｂ）は、基板１０５の上に樹脂１５０（リフレクタ樹脂）を成形した状態を示している。樹脂１５０は、ＬＥＤチップ１８０から出射する光を反射して上方に効果的に導くリフレクタとして機能する。蛍光体層の成膜装置１００は、樹脂１５０の表面（リフレクタ斜面）に蛍光体層を成膜することもできる。この状態で、ＬＥＤチップ１８０に蛍光体層を静電噴霧することにより成膜してもよい。

図７（ｃ）は、図７（ｂ）の構造体に樹脂１６０（レンズ樹脂）を成形した状態を示している。樹脂１６０は、ＬＥＤパッケージのレンズとして機能する透光性樹脂である。蛍光体層の成膜装置１００は、樹脂１６０の表面（曲面状のレンズ面）に蛍光体層を成膜することもできる。また、図７（ｄ）はレンズ１６２の一例、図７（ｅ）はガラス１６４の一例をそれぞれ示している。蛍光体層の成膜装置１００は、レンズ１６２やガラス１６４の表面に蛍光体層を成膜することも可能である。

以上のとおり、本実施例では、ＬＥＤチップ等の各対象物上に蛍光体または蛍光体の積層構造を形成することにより、安定して良質な光を発光させることができる。

本実施例によれば、蛍光体を分散させた粒子分散液をＬＥＤチップやレンズ等に静電噴霧又は静電塗布することにより蛍光体層を形成可能な蛍光体層の成膜装置及び蛍光体層の成膜方法を提供することができる。

以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。

本実施例において、静電噴霧又は静電塗布により蛍光体層を形成する方法について説明したが、この処理に加えて加熱処理又は冷却処理を付随させることにより、蛍光体層の反応、硬化、焼成、又は、乾燥等を促進させることもできる。また本実施例において、図１に示されるようにノズル２の噴霧方向（塗布方向）は下向きであるが、これに限定されるものではなく、ノズル２の噴霧方向（塗布方向）を上向きにしてもよい。このような構成により、重力による「垂れ」（最後の一滴）が生じることなく、より均一な薄膜を形成することができる。

２ ノズル
５ ワーク
７ テーブル
８ カメラ
１０ 制御手段
３２ 静電噴霧装置
６０ 分散手段
６１ 圧力制御手段
６２ 温度調節手段
６３ 加熱手段
６４ 静電気除去手段
１００ 蛍光体層の成膜装置
１１０ 制御手段
１１１ 駆動手段
１８０ ＬＥＤチップ
１８５ 蛍光体層

Claims (17)

1. 静電噴霧または静電塗布によりワークに蛍光体層を形成する蛍光体層の成膜装置であって、
   前記蛍光体層の原料となる蛍光体粒子を液剤に分散させて粒子分散液を生成する分散手段と、
   所定の電圧が印加されることにより、前記粒子分散液を前記ワークに向けて噴霧または塗布するノズルと、
   前記ワークまたは前記ノズルを相対的に移動させる駆動手段と、
   前記粒子分散液を用いて前記ワークに前記蛍光体層を形成するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする蛍光体層の成膜装置。
2. 前記分散手段は、前記ノズルを超音波で加振する超音波加振手段であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体層の成膜装置。
3. 前記分散手段は、前記ノズルの内部で前記蛍光体粒子同士を衝突させるジェットミルであることを特徴とする請求項１に記載の蛍光体層の成膜装置。
4. 前記ノズルに背圧を印加する圧力制御手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蛍光体層の成膜装置。
5. 前記ノズルの温度を調節する温度調節手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蛍光体層の成膜装置。
6. 前記ワークを加熱する加熱手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蛍光体層の成膜装置。
7. 前記ワークの静電気を除去する静電気除去手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蛍光体層の成膜装置。
8. 前記ノズルは、絶縁性かつ透光性を有するノズルであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蛍光体層の成膜装置。
9. 前記蛍光体粒子は、セラミック材料であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の蛍光体層の成膜装置。
10. 前記ワークはＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の蛍光体層の成膜装置。
11. 前記液剤は、蛍光体を含有したシリコーン樹脂、該蛍光体を含有したシリコーン樹脂に溶媒を加えた材料、または、該蛍光体と該溶媒とからなる材料のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の蛍光体層の成膜装置。
12. 前記液剤には添加材が加えられていることを特徴とする請求項１１に記載の蛍光体層の成膜装置。
13. 静電噴霧または静電塗布によりワークに蛍光体層を形成する蛍光体層の成膜方法であって、
    前記蛍光体層の原料となる蛍光体粒子を液剤に分散させて粒子分散液を生成するステップと、
    ノズルに所定の電圧を印加するステップと、
    前記粒子分散液を前記ノズルから前記ワークに向けて噴霧または塗布するステップと、
    前記粒子分散液を用いて前記ワークに前記蛍光体層を形成するステップと、を有することを特徴とする蛍光体層の成膜方法。
14. 前記粒子分散液は、前記ノズルを超音波で加振することにより生成されることを特徴とする請求項１３に記載の蛍光体層の成膜方法。
15. 前記粒子分散液は、前記ノズルの内部で前記蛍光体粒子同士を衝突させることにより衝撃力を与え、該蛍光体粒子を微細化させることにより生成されることを特徴とする請求項１４に記載の蛍光体層の成膜方法。
16. 前記ワークに前記蛍光体層を形成するステップにおいて、該ワークの側面に該蛍光体層を形成した後に、該ワークの上面に該蛍光体層を形成することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の蛍光体層の成膜方法。
17. 前記粒子分散液は、該粒子分散液の誘電率及び粘度を調整するための添加材を含有していることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の蛍光体層の成膜方法。