JP2016018960A - Ｌｅｄの製造方法及びｌｅｄ - Google Patents

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Abstract

【課題】高品質のＬＥＤを大量にかつ製造コストを低く抑えることができるＬＥＤの製造方法を提供する。
【解決手段】ＬＥＤにバインダーリッチの層を形成し基板との密着性を高め、その上からマスクをして蛍光体または蛍光体リッチの層を形成し、マスク上の蛍光体または蛍光体とバインダーの混合体を回収して再利用する。
【選択図】図２

Description

本発明はＬＥＤに蛍光体を施与してＬＥＤを製造する方法及び製造したＬＥＤに関する。
特に、本発明は樹脂、溶液、蛍光体を含むスラーリーなどをＬＥＤに充填または塗布し乾燥硬化する方法に係わり、さらには白色発光ＬＥＤを製造するための方法に係わる。
尚、本明細書中ＬＥＤ用部材とは完成品としてのＬＥＤを製造する途中の中間部品としての部材等を意味しており、また本発明の塗布とは、連続的又は断続的なディスペンス、インクジェット、マイクロカーテン施与、スロットノズル施与、スクリーン印刷方式、霧化施与、静電霧化施与、スプレイ等を含むがこれらに限定するものではない。
従来、白色発光ＬＥＤの製造方法として近紫外光や青色発光ダイオードにＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の蛍光体や少なくとも一つのＹＡＧ、ＴＡＧ，シリカ(ｓｉｌｉｃａ)系などの蛍光体、演色性をあげるためＲ、Ｇの蛍光体の組み合わせと2液反応熱硬化タイプシリコーンなどのバインダーを混合したスラーリー(slurry)をディスペンサー装置でディスペンス(dispense)したり、更に溶剤などを加えて粘度を低くし微粒子発生装置の一種であるスプレイ装置などを用いてＬＥＤに直接スプレイ(spray)し被覆していた。
特許文献１は本出願人により提案されており、加熱したＬＥＤチップ(chip)に蛍光体（phosphor）とバインダーと溶媒を含むスラーリーを圧縮エア(air)で粒子化させ薄膜でパルス的スプレイ流をもって積層塗布し、一般的なスプレイ方法ではコーティング(coating)することが難しいとされるＬＥＤの側壁にも付着させてＬＥＤを製造する方法が開示されている。
特許文献２にはＬＥＤチップにシリコーン(silicon)などのバインダー(binder)を被覆し硬化させて、その上に蛍光体、バインダー、溶剤からなるスラーリー(slurry)を塗布し、必要により拡散材などをそれらに混合して積層する方法が提案されている。
非特許文献１などに開示されているようなディスペンサー(dispenser)を用いる方法はハイパワー(high power)でない砲弾型ＬＥＤやバックライト(back light)向けなどのカップ(cup)の内側に装着されたチップに前記スラーリーを充填して大量生産向けに多く採用されている。
特許文献１の方法ではパルス的にインパクトをもってスラーリーを塗布できるのでＬＥＤチップの側壁もコーティングでき、また薄膜で多層に塗布するのでＬＥＤチップのエッジカバーもよく、塗着効率も極めて高くできるが、セラミックスなどのＬＥＤ基板に組み込まれたＬＥＤチップとＬＥＤチップの間まで塗布するか、不必要な個所はマスクをして塗布するので蛍光体の使用効率は低かった。特にＬＥＤチップ間の距離が離れている基板の場合は極めて効率が悪かった。
特許文献２ではバインダーをLEDチップに被覆し硬化させた後、その上に蛍光体を含むスラーリーをエアスプレイ方法で塗布する方法が開示されているが、通常のエアスプレイを使用する方法は塗着効率が極めて悪いことが業界の常識である。
一方、非特許文献１などに開示されるような簡易装置を使用して無溶剤のシリコーンなどのバインダーと蛍光体からなるスラーリーをディスペンサーなどで塗布する場合はマスキングを必要とせず生産性も高いが、図７に示すようにＬＥＤチップの中央が盛り上がり、端部が薄くなって垂直光のみならず空間分布も悪く、ハイパワーの照明用としては不向きであった。
また仮にリフレクターをダム替わりにするなどしてスラーリーを充填しても膜厚が厚いため乱反射等で光のロスが生じ蛍光体効率のロスにつながっていた。
ＷＯ２０１１／０８３８４１Ａ１ ＵＳ８０５８０８８Ｂ２
武蔵エンジニアリング等のホームページ
一方ＬＥＤ用に特化したスクリーン印刷法ではバインダーのシリコーン樹脂などは２液硬化タイプを使用するのでポットライフの関係で長時間使用できず、しかしコーティング品質を安定させるために大量にスラーリーを作成する必要があったため、ポットライフを過ぎたスラーリーは大量に廃棄していたため使用効率は極めて低かった。
蛍光体膜を均一に形成できるＵＳ６５７６４８８Ｂ２の電気泳動方式は理想的であったがプロセスが複雑で業界では敬遠されがちであった。
ＬＥＤチップに可能な限り薄く均一に蛍光体膜を形成させ、蛍光体の使用効率を上げることが業界では求められていた。
本発明は前述の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は性能が一般的な工法より遥かに優れ蛍光体の使用効率の高いＬＥＤ製造方法を提供することである。
本発明は複数のＬＥＤが配置された基板のＬＥＤに少なくとも第１の蛍光体とバインダーからなり、その重量比率が０．０１：１乃至１：１の第１のスラーリーを少なくとも１層塗布または充填する第一の工程と、次いで少なくともＬＥＤ部が開口されたマスクを前記基板上にセットする第二の工程と、第２の蛍光体と溶媒のみのスラーリー又は第２の蛍光体とバインダーの重量比が１：０．０１乃至１：０．５の混合体と溶媒からなるスラーリーを少なくとも前記ＬＥＤ開口部に少なくとも１層塗布または充填する第三の工程からなり、マスク上に付着した第２の蛍光体又は第２の蛍光体とバインダー混合体を回収することを特徴とするＬＥＤの製造方法を提供する。
更に本発明は前記複数のＬＥＤが配置された基板がウェハーレベルＬＥＤまたはセラミック基板ＬＥＤであってＬＥＤ部を開口したマスクを前記基板にセットする第一の工程と、第１の蛍光体とバインダーの重量比が０．０１：１乃至１：１の混合体からなる第1のスラーリーを少なくともＬＥＤの周囲に充填する第二の工程と、第2の蛍光体と溶媒とからなるスラーリーまたは第２の蛍光体とバインダーとの重量比が１：０．０１乃至１：０．５の混合体と溶媒とからなる第2のスラーリーをＬＥＤに少なくとも１層充填または塗布する第三の工程とからなりマスク上に付着した第２の蛍光体または第２の蛍光体とバインダーの混合体を回収することを特徴とするＬＥＤの製造方法を提供する。
本発明はまた、ウェハーレベルＬＥＤまたはセラミック基板ＬＥＤのＬＥＤ部を開口した第1のマスクを前記基板にセットする第一の工程と、第１の蛍光体とバインダーの重量比が０．０１：１乃至１：１の混合体からなる第1のスラーリーを少なくともＬＥＤの周囲に充填する第二の工程と、前記第１のマスクの替わりにまたは第１のマスクの上から第２のマスクをセットする第三の工程と、第2の蛍光体と溶媒とからなるスラーリーまたは第２の蛍光体とバインダーとの重量比が１：０．０１乃至１：０．５の混合体と溶媒とからなる第2のスラーリーを少なくとも１層塗布する第四の工程とからなり第2のマスク上に付着した第２の蛍光体または第２の蛍光体とバインダーの混合体を回収することを特徴とするＬＥＤの製造方法を提供する。
前記本発明のＬＥＤの製造方法において、前記少なくとも第２の蛍光体を含むスラーリーの塗布はスプレイ、または微粒子発生装置で発生させた微粒子で塗布することが好ましい。
また前記本発明のＬＥＤの製造方法において、前記スプレイまたは微粒子塗布が５乃至２００Ｈｚのパルス的に行われることが好ましい。
また前記本発明のＬＥＤの製造方法において、前記第１の蛍光体及び第２の蛍光体は同一種類であることが好ましい。
本発明は、ＬＥＤが青色発光ＬＥＤであって前記第２の蛍光体は赤、緑、黄色から選択された少なくとも2種類の蛍光体を積層するに当たりマスクはそれぞれの蛍光体の種類に対応して用意されることを特徴とするＬＥＤの製造方法を提供する。
また本発明では、ＬＥＤが近紫外光LEDであって、第１の蛍光体は青、緑、赤の蛍光体の混色であって、第2の蛍光体は青、緑、赤を積層するにあたりマスクはそれぞれの蛍光体の種類に対応して用意されることを特徴とするＬＥＤの製造方法を提供する。
更に本発明では、前記マスクを取り外し少なくとも第２の蛍光体を含むスラーリーの層の上からバインダーを塗布することを特徴とするＬＥＤの製造方法を提供する。
本発明では回収した蛍光体または蛍光体とバインダーの混合体を溶媒で希釈してスラーリーとしマスクを用いて前記塗布または充填方法で製造されたＬＥＤを提供する。
本発明の製造方法によれば第１の蛍光体とバインダーの混合体層はバインダーリッチであるので最終工程のレンズモールドでの密着性も問題ない。
また最初の層の第１の蛍光体とバインダーの混合体には溶媒を加えて流動性を上げ、所望する箇所に容易に充填を行うことができる。そうすることによりパルス的スプレイなどの塗布も容易に行うことができる。
特にリードフレームタイプＬＥＤにはリフレクターが形成されているので充填する場合あえてダムを形成する必要がなく、マスクも必要としないため生産性を上げることができる。
第１のスラーリーの充填レベルをＬＥＤの上面プラスマイナス３０ミクロン以内とし第2の蛍光体スラーリーまたは蛍光体リッチのスラーリーを薄膜で充填すれば性能のみならず生産性は飛躍的に向上する。
当然このやり方はセラミック基板タイプＬＥＤやＣＯＢ（チップオンボード）、などにも応用でき充填したい箇所にダムを作成したり、充填したい部分が開口されたマスクを基板にセットして蛍光体を充填できる。ＣＯＢの場合は第１の蛍光体からなるスラーリーを充填しバインダーの硬化を促進させたのち個々のＬＥＤに対応したマスクをセットして第２の蛍光体からなるスラーリーを充填または塗布することできる。
充填はポッティングでも良いが、エアスプレイやエアアシストスプレイのエア圧と流量を低くして充填してもよい。充填はパルス的でも良い。例えばエア圧は５乃至１００ＫＰａで流量は１乃至２０ＮＬ／ｍｉｎ．で良い。そうすることによってスラーリーが粗い粒子で付着するので飛び散りを抑えることができる。
前記リフレクターに蛍光体を付着させずにスプレイ塗布したい場合はリフレクターをカバーするような立体的なマスクを設置すべきである。
第1のスラーリーの充填層や塗布層の上から第２の蛍光体を含むスラーリーをパルス的スプレイにインパクトを与えることによって又はジェット流に乗せて移送することもできるのでバインダーリッチの層に蛍光体を潜り込むように付着させることができる。
更に本発明では蛍光体を溶媒に分散させてスラーリーを作成する際の溶媒または分散媒はエタノールなどのマイルドなアルコール系溶剤や水あるいはそれらの混合体、更には液化炭酸ガスなどの液化ガスなどを使用できる。これらの方法でシリコーンなどのバインダーを含む蛍光体層の上に積層する場合、溶媒や分散媒はシリコーンに対する溶解性に乏しいので溶媒を９５％以上揮発させと塗布時パウダー状にして塗布することが望ましい。
上記のように本発明によれば例えば第１の蛍光体とバインダーからなる蛍光体を含むスラーリーをＬＥＤの周りに充填する際、蛍光体量は側壁から出る光を所望する色温度に変換できるようしたら良く、スラーリーの充填をＬＥＤ上面ギリギリのレベルか少し覆うぐらいにするとＬＥＤのエッジのカバーは無視できる。ＬＥＤをスラーリーで充填し覆う場合はＬＥＤ表面をフレーム（炎）、コロナ、プラズマ処理などで濡れを向上させておくことが好ましい。
このような方法を採用することによりインパクトをもったパルス的スプレイと同じ効果を得ることができるうえに、高価な蛍光体を容易に回収できるので、付加価値の高い高品質なＬＥＤが低コストで製造できる。
従来の特殊スプレイ塗布方式による略断面図である。 本発明の実施の形態に係る略断面図である。 本発明の実施の形態に係る略断面図である。 本発明の実施の形態に係る略断面図である。 本発明の実施の形態に係るマスクである。 本発明により得られるＬＥＤの略断面図である。 従来のディスペンス方式による略断面図である。 本発明の実施の形態に係る略断面図である。 本発明の実施の形態に係る略断面図である。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は発明の理解を容易にするための一例にすぎず本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加、置換、変形等を施すことを排除するものではない。
図面は本発明の好適な実施の形態を概略的に示している。
図１においてＬＥＤはスラーリーをパルス的スプレイ流にインパクトを与えながら薄膜で積層することによって、より具体的には本出願人が権利を有する特願２０１１−２００３９５の方法や装置を使用して行うことにより側面も被覆でき塗着効率は９５％以上が可能であり好適な塗膜形成を行うことができる。
しかし不必要な個所まで塗布するので蛍光体の使用効率が極めて悪かった。基板上のＬＥＤ間のピッチが広いと蛍光体の実際の使用効率は５％に満たないことさえあった。
また性能を上げるためには薄膜が求められ蛍光体の比率をバインダーより多くする必要があり、蛍光体が多すぎると樹脂のレンズモールディングングの際に基板との密着性が悪くなるため一般的にはマスクをしてコートしない個所を残す必要であった。
図２以降に示す本発明の形態の第１変形例においては図１に示すＬＥＤなどと対応する部分については図１の参照番号に順次１０，２０，３０，４０，５０，６０をプラスして表記し以下には図１との相違を主として説明する。
図２においてＬＥＤチップ１１やワイヤー１２に干渉しないようにマスク１４をセットする。そしてマスク開口からバインダーリッチのスラーリーを充填又は塗布し、また必要によりバインダーの硬化を促進させた後その上に第２の蛍光体からなるスラーリーを充填又は塗布する。前記バインダーまたは第１の蛍光体とバインダーの混合体は充填などをしやすくまた気泡が混入しにくいように溶解性のある溶媒で希釈したほうが好ましい。
充填方法を採用する場合、事前にＬＥＤの濡れ性を良くするためプラズマなどで表面処理を行うことが好ましいし、事前に被充填部に溶媒を施与すると尚良い。
またより蛍光体を均一に塗布させるために第１蛍光体を含むスラーリーも第２の蛍光体を含むスラーリーも複数回に分けて充填又は塗布を行うことが肝要である。第１の蛍光体を含むスラーリーを充填する場合の乾燥硬化したスラーリーの充填レベルはＬＥＤの高さの±３０マイクロメートル以内にした方がエッジカバーを良くしトータル膜厚を少なくすることができ、空間的色温度を調整しやすくできるので好ましい。
また充填後の蛍光体の沈降を防ぎたい場合は、基板は加熱すべきであり、いずれの混合体やスラーリーも充填又は塗布を行う都度バインダーの硬化は促進たさせた方が好ましいし、充填または塗布後蛍光体を沈降させたい場合は溶媒を含むスラーリーにして粘度をさげることができる。
図３においてＬＥＤ又はそれを含む基板等はバインダーと第１の蛍光体を含む混合体でコーティングされる。混合体には溶媒や拡散材を加えても良い。塗布装置は問わないがインパクトを付加したパルス的スプレイが好適である。
基板全体をコーティングする場合は後工程のレンズモールド樹脂の密着性を考慮すると蛍光体の含有量は重量比で５０％以下が好ましく、理想的には３乃至３０％以下が好ましい。理由はバインダーのみより蛍光体が存在するとチクソトロピック性が向上し側壁の垂れやエッジの引けが起こりにくいからである。また蛍光体の含有量はＬＥＤの側面から発光する量と体積当たりの色変換により決定すべきである。またマスクをセットする際は指触乾燥程度にバインダーの乾燥または硬化を促進させることが好ましい。
第２の蛍光体とバインダーを含むスラーリーを充填する際はマスクを密着したほうが良いが、低温で硬化が促進するバインダーを使用する場合であってスプレイ塗布する際はマスクを基板より少し浮かせた方がマスク上のバインダーの硬化のスピードを抑えられるので回収の面からは都合がよい。通常ＬＥＤは吸着加熱テーブルで吸着して熱伝導をさせるので、断熱性のマスクを採用したりマスクへの吸着力を弱めるなどして行うと良い。充填または塗布後はすばやくマスクを除去し基板を吸着させて５０乃至１２０℃に加熱したテーブルまたは遠赤外線ヒーターなどで硬化を急速に促進させることができる。
図４においてＬＥＤ３１の周辺、または必要によりＬＥＤ上部まで充填され
た第１の蛍光体を含むスラーリーの塗布層の少なくとも一部とＬＥＤの上部に第２のスラーリーを塗布器でスプレイ塗布し蛍光体層３５を形成させる。塗布器はトラバースしながら蛍光体の分散を考慮して薄膜で３乃至１５層スプレイ塗布したほうがより均一に蛍光体が分散できるので性能は向上する。ＬＥＤの色温度分布を理想的なものにするためにＬＥＤの上部にマスク３４をセットしマスク開口部と塗布領域はＬＥＤの構造、ＬＥＤ周囲または上部の蛍光体の比率などにより決定すべきである。
またフィリップチップタイプを除きマスクの位置はワイヤー３２より高い位置にセットすることによりハンドリングが容易になるため自動化が図れる。
図５はマスク４４でＬＥＤチップやワイヤーが干渉しないように開口が形成してある。
図６は本発明により形成された塗膜である。バインダーと第１の蛍光体を含むスラーリー層５３は複数層でよくまた第２の蛍光体を含むスラーリー層５５も複数層にした方が好ましい。バインダーが実質的に０の第２蛍光体のみのスラーリーの塗布後は振動等で蛍光体が離脱しないようにバインダーのみで薄膜でカバーコート層５５の形成もできる。もちろんのこと基板全体を例えば５マイクロメートル以下にコートすることもできる。
図７は従来のディスペンサーなどにおけるＬＥＤ６１に蛍光体が含まれるスラーリーを塗布した略図で中央部の膜厚が厚くエッジ(edge)がカバー(cover)できないので色温度にバラツキが生じる。又塗布量が少ないとリード線６２が接合されるパッド付近は陰になり塗布されにくい。
図８、図9はバインダーまたはバインダーリッチ層７８に第２の蛍光体または第２の蛍光体とバインダーからなる粒子７９がスプレイ流またはジェット流で衝突し潜り込むイメージを表している。
従来技術では、例えば平均粒度分布が８マイクロメートル前後で１マイクロメートル以下から３０マイクロメートルの分布をしている比重の高い蛍光体と、比重の比較的低いバインダーと、必要により加えた溶媒とからなるスラーリーを単位面積当たり±１．５％のバラツキをもって一回で薄膜塗布するのは至難の業であった。理由はミクロ的に見たら粒子の大きい部位と小さい部位は当然存在するからである。
本発明では特願２０１１−２００３９５の技術を応用し第１のバインダーまたはスラーリーや第２の蛍光体を含むスラーリーの分散を良好に保ちながら塗布できる。さらに２つのシリンジ間に塗布機を設け、両方のシリンジ内のスラーリーを撹拌装置で撹拌しながら２つのシリンジ内のスラーリーを差圧で移動させることができる。特に蛍光体と溶媒のみ、あるいは蛍光体とバインダーの重量比が１：０．５乃至１：０．０１の溶媒を含むスラーリー、複数種の蛍光体と溶媒からなるスラーリーの沈降防止と分散安定性にメリットが有る。またこの方式では沈降を防止できるので差圧を低くでき単位時間当たりの塗布量を絞ることもができるメリットもある。シリンジ容積を大きく例えば１５０ｍｌ以上にする場合は複数の羽根を設置し、上昇、下降の撹拌流を発生させることもできる。
本発明を使用して薄膜で5層以上を積層することにより粒度分布の悪い蛍光体を使用しても確率の面からも塗布膜を均一にすることができる。
更に循環回路の好ましい部位に超音波等の振動を付加することにより更に良好な分散状態を保つことができる。また好適な塗膜形成ではＬＥＤの表面を電気泳動と同じく導電性を持たせることにより、例えばスプレイ塗布の場合、霧化された粒子を静電気などで帯電させることにより静電反発で霧化粒子同士の凝集を防ぎ微粒子も付着させることができるので理想的な蛍光体塗布ができ理想的なＬＥＤを製造できる。
また本発明は、一種類のスラーリーを単一の塗布器で多層に塗布することに限定するものでなく、複数の塗布器で複数の蛍光体を多層塗布することも出来る。すなわち、本発明によれば、複数の塗布ブースに複数の塗布器を設置するだけでなく、１つの塗装ブース内に複数の塗布器を設置した塗布装置を用い、種類の異なる複数の蛍光体をＬＥＤに積層し乾燥させてＬＥＤを製造することができる。前記少なくとも２種類の蛍光体の積層は少なくとも赤色、緑色、黄色、青色の蛍光体から選択することが出来る。
また、前記少なくとも第２の蛍光体を含むスラーリーの蛍光体は少なくともバインダーを実質的に０にまた可能な限りバインダーを少なくするようにしたスラーリーとすると回収し蛍光体の再利用の面で好適である。
蛍光体の回収に適してさえいればマスクの寸法や形状、材質は問わないが、高性能のまま蛍光体を回収し再利用する場合は蛍光体で研磨されにくいセラミックス系材質が理想であり表面仕上げがよいほどバインダーが混入していても超音波洗浄機などを用いて短時間で除去し回収できる。
またマスクはコンタミネーションの面からもＬＥＤ表面や蛍光体に使用される材質と同じか影響を与えない例えばセラミックや金属に無機系の材料をコーティングするなどした方が好ましい。
高速生産向けには、例えばフッ素系やポリイミドアミド樹脂に代表されるような耐熱、耐溶剤性のプラスチックフィルムの裏面にシ予めリコーン系、架橋したアクリル系、ウレタン系等の耐熱、耐溶剤性の粘着剤を施して予めＬＥＤ基板にラミネートすることもできる。
塗布器がエアスプレイあるいはエアアシストスプレイあるいは特に第２蛍光体からなるスラーリーを粒子製造装置で粒子化した後ジェット流で蛍光体粒子を搬送する場合、ＬＥＤ基板表面でのそれらのパターン幅は１乃至２０ｍｍ程度になるようにすることが好ましい。
パターン幅はチップの形状や種類によりチップ全体の所望するそれぞれの部位の膜厚を考慮して選択すべきである。
スプレイする場合などフロー性やバインダーの硬化を促進させることや、スプレイなどの塗膜形成時に発生する気化熱による温度低下などを考慮してＬＥＤを３０乃至１２０℃の範囲に加温し、ＬＥＤとスプレイヘッドとの距離を５乃至９０ｍｍに設定し、ＬＥＤに到達する際のスプレイパターン幅を１乃至２０ｍｍとし、スプレイエア圧を０．１乃至０．４ＭＰａでパルス的に噴出させ、パルス的にインパクトを与えながらスプレイすることが好適である。
単色或いは複数色に関わらず特に第２蛍光体を含むスラーリーは層ごとに或いは所望する層ごとに塗膜重量を自動的に測定し精査しながら塗布または充填することが好ましく、特に最終層の一つ前の層で色温度を測定し、必要により塗布量を補正しながら所望する品質にすることが肝要である。
本発明によれば特に付加価値の高いＬＥＤを高品位に保ちながら高価な蛍光体を回収して再利用するので、従来プロセスより使用効率を１０倍以上も高くできることから、大幅なコスト低減ができる。
１，１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１ ＬＥＤ
２，１２，２２，３２，４２，５２，６２ ワイヤー
３，６３ 蛍光体層
１３，２３，３３，４３，５３ 第１の蛍光体層
１４，３４，４４ マスク
１５，２５，３５，５５ 第２の蛍光体層
５６ バインダー（カバー層）
７８ 第１の蛍光体
７９ 第２の蛍光体

Claims (10)

  1. 複数のＬＥＤが配置された基板のＬＥＤに少なくとも第１の蛍光体とバインダーからなり、その重量比率が０．０１：１乃至１：１の第１のスラーリーを少なくとも１層塗布または充填する第一の工程と、次いで少なくともＬＥＤ部が開口されたマスクを前記基板上にセットする第二の工程と、第２の蛍光体と溶媒のみのスラーリー又は第２の蛍光体とバインダーの重量比が１：０．０１乃至１：０．５の混合体と溶媒からなるスラーリーを少なくとも前記LED開口部に少なくとも１層塗布または充填する第三の工程からなり、マスク上に付着した第２の蛍光体又は第２の蛍光体とバインダー混合体を回収することを特徴とするＬＥＤの製造方法。
  2. 前記複数のＬＥＤが配置された基板がウェハーレベルＬＥＤまたはセラミック基板ＬＥＤであってＬＥＤ部を開口したマスクを前記基板にセットする第一の工程と、第１の蛍光体とバインダーの重量比が０．０１：１乃至１：１の混合体からなる第1のスラーリーを少なくともＬＥＤの周囲に充填する第二の工程と、第2の蛍光体と溶媒とからなるスラーリーまたは第２の蛍光体とバインダーとの重量比が１：０．０１乃至１：０．５の混合体と溶媒とからなる第2のスラーリーをＬＥＤに少なくとも１層充填または塗布する第三の工程とからなりマスク上に付着した第２の蛍光体または第２の蛍光体とバインダーの混合体を回収することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの製造方法。
  3. ウェハーレベルＬＥＤまたはセラミック基板ＬＥＤのＬＥＤ部を開口した第1のマスクを前記基板にセットする第一の工程と、第１の蛍光体とバインダーの重量比が０．０１：１乃至１：１の混合体からなる第1のスラーリーを少なくともＬＥＤの周囲に充填する第二の工程と、前記第１のマスクの替わりにまたは第１のマスクの上から第２のマスクをセットする第三の工程と、第2の蛍光体と溶媒とからなるスラーリーまたは第２の蛍光体とバインダーとの重量比が１：０．０１乃至１：０．５の混合体と溶媒とからなる第2のスラーリーを少なくとも１層塗布する第四の工程とからなり第2のマスク上に付着した第２の蛍光体または第２の蛍光体とバインダーの混合体を回収することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤの製造方法。
  4. 前記少なくとも第２の蛍光体を含むスラーリーの塗布はスプレイ、または微粒子発生装置で発生させた微粒子で塗布することを特徴とする請求項１のＬＥＤの製造方法。
  5. 前記スプレイまたは微粒子塗布が５乃至２００Ｈｚのパルス的に行われることを特徴とする請求項４のＬＥＤの製造方法。
  6. 前記第１の蛍光体及び第２の蛍光体は同一種類であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＬＥＤの製造方法。
  7. ＬＥＤが青色発光ＬＥＤであって前記第２の蛍光体は赤、緑、黄色から選択された少なくとも2種類の蛍光体を積層するに当たりマスクはそれぞれの蛍光体の種類に対応して用意されることを特徴とする請求項１のＬＥＤの製造方法。
  8. ＬＥＤが近紫外光LEDであって、第１の蛍光体は青、緑、赤の蛍光体の混色であって、第2の蛍光体は青、緑、黄を積層するにあたりマスクはそれぞれの蛍光体の種類に対応して用意されることを特徴とする請求項１のＬＥＤの製造方法。
  9. 前記マスクを取り外し少なくとも第２の蛍光体を含むスラーリーの層の上からバインダーを塗布することを特徴とする請求項１のＬＥＤの製造方法。
  10. 回収した蛍光体または蛍光体とバインダーの混合体を溶媒で希釈してスラーリーとし請求項1記載の方法で製造されたＬＥＤ。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019042526A1 (en) * 2017-08-28 2019-03-07 Osram Opto Semiconductors Gmbh OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR FORMING OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR DEVICE
DE102018113996A1 (de) * 2018-06-12 2019-12-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements und optoelektronisches bauelement
CN109390454B (zh) * 2018-10-15 2020-04-28 上海应用技术大学 Led用荧光薄膜结构及其制备方法及发光光源
JP2020129495A (ja) * 2019-02-08 2020-08-27 エムテックスマート株式会社 全固体電池の製造方法
FR3116945B1 (fr) 2020-11-27 2023-10-27 Valeo Vision Montage electronique avec source lumineuse pour vehicule automobile

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6576488B2 (en) 2001-06-11 2003-06-10 Lumileds Lighting U.S., Llc Using electrophoresis to produce a conformally coated phosphor-converted light emitting semiconductor
JP5138145B2 (ja) * 2002-11-12 2013-02-06 日亜化学工業株式会社 蛍光体積層構造及びそれを用いる光源
JP4337574B2 (ja) * 2003-09-25 2009-09-30 日亜化学工業株式会社 発光装置およびその形成方法
US8232564B2 (en) * 2007-01-22 2012-07-31 Cree, Inc. Wafer level phosphor coating technique for warm light emitting diodes
US8940561B2 (en) 2008-01-15 2015-01-27 Cree, Inc. Systems and methods for application of optical materials to optical elements
US8058088B2 (en) 2008-01-15 2011-11-15 Cree, Inc. Phosphor coating systems and methods for light emitting structures and packaged light emitting diodes including phosphor coating
TWI381556B (zh) 2009-03-20 2013-01-01 Everlight Electronics Co Ltd 發光二極體封裝結構及其製作方法
TW201138976A (en) 2010-01-08 2011-11-16 Mtek Smart Corp Coating method and device
CN106475289B (zh) 2011-09-14 2019-09-06 玛太克司马特股份有限公司 Led制造方法、led制造设备和led
US8541802B2 (en) * 2012-01-31 2013-09-24 Bridgelux, Inc. Phosphor placement in white light emitting diode assemblies
JP6005958B2 (ja) * 2012-03-19 2016-10-12 スタンレー電気株式会社 発光装置及びその製造方法
KR101887942B1 (ko) * 2012-05-07 2018-08-14 삼성전자주식회사 발광소자

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