JP2016004823A

JP2016004823A - 発光装置の製造方法

Info

Publication number: JP2016004823A
Application number: JP2014122612A
Authority: JP
Inventors: 貴志野々川; Takashi Nonokawa; 正賢古関; Shoken Koseki; 康生福井; Yasuo Fukui; 林　稔真; Toshimasa Hayashi; 稔真林
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2016-01-12
Also published as: US20150364657A1

Abstract

【課題】蛍光体含有樹脂の放熱特性を高め、信頼性を向上させることのできる発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様に係る発光装置１０の製造方法は、基体１１上に搭載されたＬＥＤチップ１２を用意する工程と、蛍光体含有樹脂１４の液滴を滴下してＬＥＤチップ１２を覆う工程と、を含み、液滴が、インクジェットにより基体１１上又はＬＥＤチップ１２上にドット印刷される。【選択図】図３

Description

本発明は、発光装置の製造方法に関する。

従来の発光装置として、ＬＥＤチップの上方を蛍光体含有樹脂で覆ったものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような発光装置によれば、ＬＥＤチップから発せられて樹脂を透過する光の色と、樹脂中の蛍光体から発せられる蛍光の色の混色が発光装置の発光色になる。

特開２０１２−９９０５号公報

本発明の目的の一つは、蛍光体含有樹脂の放熱特性を高め、信頼性を向上させることのできる発光装置の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［３］の発光装置の製造方法を提供する。

［１］基体上に搭載されたＬＥＤチップを用意する工程と、蛍光体含有樹脂の液滴を滴下して前記ＬＥＤチップを覆う工程と、を含み、前記液滴が、インクジェットにより前記基体上又は前記ＬＥＤチップ上にドット印刷される、発光装置の製造方法。

［２］前記蛍光体含有樹脂に含まれる蛍光体の濃度が２０体積％以上である、前記［１］に記載の発光装置の製造方法。

［３］前記液滴の粘度が５Ｐａ・ｓ以上である、前記［１］又は［２］に記載の発光装置の製造方法。

本発明によれば、蛍光体含有樹脂の放熱特性を高め、信頼性を向上させることのできる発光装置の製造方法を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。図２は、蛍光体含有樹脂を形成するときの発光装置とディスペンサーとしてのインクジェットヘッドを概略的に表す図である。図３は、インクジェットヘッドから蛍光体含有樹脂を滴下する様子を表す拡大図である。

〔実施の形態〕
図１は、実施の形態に係る発光装置１０の垂直断面図である。発光装置１０は、ＣＯＢ（ＣｈｉｐＯｎＢｏｒａｄ）型の発光装置であり、板状の基体１１上に搭載されたＬＥＤチップ１２と、基体１１上でＬＥＤチップ１２を取り囲む環状のリフレクター１３と、ＬＥＤチップ１２の表面を覆う蛍光体含有樹脂１４と、蛍光体含有樹脂１４に形成される保護樹脂１５と、を有する。

基体１１は、例えば、アルミ基板等の導電性基板や、表面に配線を有するガラスエポキシ基板等の配線基板である。また、基体１１は少なくともその表面に導電性の領域を有する。例えば、基体１１が導電性基板である場合は全体が導電性の領域であり、配線基板である場合は配線が導電性の領域である。

ＬＥＤチップ１２は、例えば、チップ基板と、発光層及びそれを挟むクラッド層を含む結晶層とを有する。ＬＥＤチップ１２は、結晶層が上方を向いたフェイスアップ型のＬＥＤチップであってもよいし、結晶層が下方を向いたフェイスダウン型のＬＥＤチップであってもよい。ＬＥＤチップ１２は、ワイヤーや導電バンプ等により基体１１の導電性の領域に電気的に接続される。

リフレクター１３は、例えば、ポリフタルアミド樹脂、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）、ＰＣＴ（Polycyclohexylene Dimethylene Terephthalate）等の熱可塑性樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、又はセラミックスからなる。リフレクター１３は、光反射率を向上させるための、二酸化チタン等の光反射粒子を含んでもよい。

蛍光体含有樹脂１４は、粒子状の蛍光体を含む樹脂である。蛍光体含有樹脂１４を構成する樹脂は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂である。蛍光体の種類は限定されない。例えば、ＬＥＤチップ１２の発光色が青色であり、蛍光体含有樹脂１４に含まれる蛍光体の蛍光色が黄色である場合は、発光装置１０の発光色は白色になる。

本実施の形態の形態の蛍光体含有樹脂１４は、インクジェットによる微細ドット印刷により形成されるため、通常の滴下成形（ポッティング）による方法よりも蛍光体の濃度を高くすることができる。蛍光体は、全般的に樹脂よりも熱伝導率が高いため、蛍光体含有樹脂１４に含まれる蛍光体の濃度が高いほど、蛍光体含有樹脂１４全体の熱伝導率が高くなる。例えば、ＹＡＧ蛍光体の熱伝導率はおよそ１２Ｗ／ｍＫであり、シリコーン樹脂の熱伝導率はおよそ０．１Ｗ／ｍＫである。

蛍光体含有樹脂１４の熱伝導率を効果的に向上させるためには、蛍光体含有樹脂１４に含まれる蛍光体の濃度は、２０体積％以上であることが好ましい。なお、蛍光体の濃度の上限値は、インクジェットよるドット印刷により蛍光体含有樹脂１４を形成することが可能な濃度（ディスペンサーとしてのインクジェットヘッドから蛍光体含有樹脂１４を滴下させることのできる濃度）の上限値であり、例えば、およそ４０体積％である。

なお、蛍光体含有樹脂１４を構成する樹脂は、ガス透過性の低い材料、例えば、ノルボルネン構造シリコーン、フェニルシリコーン、架橋密度の高い液状ガラス（シロキサン等）、であってもよい。この場合、基体１１の導電性の領域が硫黄系ガス等の金属を腐食させるガスに曝され、変色することを抑制できる。

蛍光体含有樹脂１４は、フィラーを含んでもよい。１．５以上の高い屈折率を有するフィラーとして、ＩＴＯ、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ_２、ＺｒＯ_２、スピンオンガラス、チタニア系複合酸化物（ＴｉＭＯ_ｘ、Ｍ：Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｗ、Ｃｅ）、ＹＡＧ等の粉末を用いることができる。フィラー径は、例えば、数ｎｍ〜数十ｎｍ、フィラー濃度は、例えば、５０質量％である。フィラーも、蛍光体と同様に、全般的に樹脂よりも熱伝導率が高いため、蛍光体含有樹脂１４にフィラーを含めることにより、蛍光体含有樹脂１４の熱伝導率を向上させることができる。

保護樹脂１５は、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等の樹脂材料や、ガラスからなる。保護樹脂１５は蛍光体を含まない。なお、発光装置１０は、保護樹脂１５を有さなくてもよい。

図２は、蛍光体含有樹脂１４を形成するときの発光装置１０とディスペンサーとしてのインクジェットヘッド２０を概略的に表す図である。

蛍光体含有樹脂１４を形成するとき、発光装置１０は、水平方向に移動可能なテーブル３１上に設置されている治具３０上に固定される。

インクジェットヘッド２０は、インク吐出口であるニードル状のノズル２２を有する。インクジェットヘッド２０には、図示しないインク供給用のチューブが接続される。制御コントローラー３２は、例えば、インクジェットヘッド２０の水平方向の位置、蛍光体含有樹脂１４の吐出のタイミング等を制御する。

図３は、インクジェットヘッド２０から蛍光体含有樹脂１４を滴下する様子を表す拡大図である。

蛍光体含有樹脂１４を発光装置１０内に滴下するときは、インクジェットヘッド２０内の蛍光体含有樹脂１４に瞬間的に外力を加える。この外力を加える手段は、インクジェットの方式によって異なり、例えば、サーマル方式、ピエゾ方式、静電吸引方式等がある。そして、外力が加わった瞬間、ノズル２２の先端の蛍光体含有樹脂１４が、液滴となって落下する。液滴となった蛍光体含有樹脂１４は、基体１１又はＬＥＤチップ１２に向かって落下し、ドット印刷される。

また、本実施の形態においては、蛍光体含有樹脂１４の液滴をインクジェットにより基体１１上又はＬＥＤチップ１２上にドット印刷するため、通常のポッティングに用いられる樹脂よりも高い粘度（例えば５Ｐａ・ｓ以上）の樹脂を蛍光体含有樹脂１４の樹脂として用いることができる。すなわち、硬化前の液体状態、液滴状態での蛍光体含有樹脂１４の粘度は５Ｐａ・ｓ以上であってもよい。蛍光体含有樹脂１４の粘度が高い場合、インクジェットヘッド２０内において蛍光体含有樹脂１４中の蛍光体の沈殿が生じにくいため、滴下される液滴の蛍光体の濃度のばらつきが低減し、複数の発光装置１０を形成する場合の装置ごとの色のばらつきを抑えることができる。

なお、発光装置１０の構造は、ＣＯＢ型でなくともよい。例えば、リードフレームにＬＥＤチップ１２が搭載されたパッケージ内に蛍光体含有樹脂１４をインクジェットによるドット印刷により形成することもできる。

以下に、本実施の形態の発光装置１０の放熱特性の評価結果の一例として、本実施の形態の発光装置１０の蛍光体含有樹脂１４を上記のインクジェットによるドット印刷により形成した場合と、インクジェットを利用しない通常のポッティングにより形成した場合の放熱特性を評価し、比較した結果を示す。

本評価においては、基体１１としてＡｌＮ基板、ＬＥＤチップ１２として青色ＬＥＤ、蛍光体含有樹脂１４として黄色蛍光体であるＹＡＧ蛍光体を含むシリコーン樹脂を用いた。

まず、一方の発光装置１０（以下、発光装置Ａとする）に、インクジェットによるドット印刷により、厚さ（ＬＥＤチップ１２の上面から蛍光体含有樹脂１４の上面までの厚さ）６０μｍの蛍光体含有樹脂１４を形成した。その後、保護樹脂１５を形成した。

次に、他方の発光装置１０（以下、発光装置Ｂとする）に、通常のポッティングにより、発光装置Ａと同じ色度の光を発するような厚さに蛍光体含有樹脂１４を形成した。通常のポッティングではインクジェットによるドット印刷ほど蛍光体含有樹脂１４の蛍光体の濃度を高くすることができないため、蛍光体含有樹脂１４の厚さは２００μｍであった。その後、保護樹脂１５は形成しなかった。

得られた発光装置Ａ、Ｂに対して、発光時の基板温度（基体１１の温度）からの温度上昇の最大値を測定したところ、発光装置Ａでは４２．５℃、発光装置Ｂでは１０２．６℃であった。すなわち、発光装置Ａは、発光装置Ｂと比較して、基板温度からの温度上昇の最大値がおよそ６０℃低かった。

（実施の形態の効果）
上記の実施の形態によれば、蛍光体濃度が高く、熱伝導性に優れた蛍光体含有樹脂１４をインクジェットによるドット印刷により形成することができる。これにより、蛍光体の発光時におけるストークスロスによる発熱を効率的に外部へ逃がすことができるため、蛍光体含有樹脂１４のクラックの発生や変質を抑え、信頼性を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１０発光装置
１１基体
１２ＬＥＤチップ
１４蛍光体含有樹脂
２０インクジェットヘッド

Claims

基体上に搭載されたＬＥＤチップを用意する工程と、
蛍光体含有樹脂の液滴を滴下して前記ＬＥＤチップを覆う工程と、
を含み、
前記液滴が、インクジェットにより前記基体上又は前記ＬＥＤチップ上にドット印刷される、発光装置の製造方法。
前記蛍光体含有樹脂に含まれる蛍光体の濃度が２０体積％以上である、
請求項１に記載の発光装置の製造方法。
前記液滴の粘度が５Ｐａ・ｓ以上である、
請求項１又は２に記載の発光装置の製造方法。