JP4961413B2 - 白色ｌｅｄ装置およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は一般に発光装置に係り、特にＬＥＤ（light-emitting diode）を使った白色ＬＥＤ発光装置に関する。
白色ＬＥＤ（light-emitting diode）発光装置はＬＥＤを使った高効率発光装置であり、高効率照明器具や、透過型あるいは投写型液晶表示装置の高効率バックライト光源への応用など、様々な応用が期待されている。高輝度青色系ＬＥＤが実用化されたことから、このような高輝度青色系ＬＥＤを使い、発生される青色光を、蛍光体により白色光に変換する白色ＬＥＤ装置が提案されている。
特許文献１には、このような青色系ＬＥＤチップを使って青色光を発生させ、これを蛍光体により白色光に変換する白色ＬＥＤ発光装置が記載されている。
この特許文献１の白色ＬＥＤ発光装置では、青色系ＬＥＤチップは、蛍光体を分散させた樹脂層中に封止されており、前記青色系ＬＥＤチップにより発生された青色光が前記樹脂層を通過する際に、前記蛍光体を励起し、青色光から白色光への変換が生じる。
一方、前記特許文献１の白色ＬＥＤ発光装置では、青色系ＬＥＤチップが樹脂層中に封止されていることから、前記樹脂層の硬化の際に生じる収縮や、動作時にＬＥＤチップが生じる発熱により、チップや電気配線を構成するボンディングワイヤに応力が生じ、装置の寿命が短くなる問題が生じている。
特に前記特許文献１の構成では、青色系ＬＥＤチップが硬化した樹脂層中に封止されているため、熱伝導特性が悪く、発熱によりチップの温度が上昇しやすい問題を有している。
一方、特許文献２には、熱応力によるＬＥＤチップの劣化を抑制するため、ＬＥＤチップを絶縁性液体中に浸漬する構成が開示されている。この特許文献２の構成では、前記絶縁性液体中に蛍光体粉末が分散されており、ＬＥＤチップで発光した光の波長が、蛍光体により変換される。
この特許文献２では、ＬＥＤチップが液体中に浸漬されているため、動作時にＬＥＤチップで生じた発熱が速やかに放熱され、また熱応力によるＬＥＤチップの劣化が生じない好ましい特徴を有している。
しかし、この特許文献２の構成では、装置が放置された場合、前記蛍光体粉末が液体中に沈殿する傾向を示すため、発光動作時には液体を撹拌し、蛍光体粉末を液体中に分散させる必要がある。このため、特許文献２の構成では、液体の撹拌機構が設けられている。しかし、このような構成は複雑で、信頼性に乏しいばかりでなく、構成が大がかりになり、余計な電力を消費するなど、様々な問題を有している。
特開２００７−１２３９４６号公報 特許第３６５６７１５号 特開２００７−１１６１０９号公報 特開２００７−１１６１２４号公報 特開２００７−１６５９３７号公報 特開２００６−３１９３７１号公報 実開昭６３−８４３５２号公報 特開２００６−２８６９９９号公報 特表２００７−５３３１４０号公報
一の側面によれば本発明は、凹部を有する容器と、前記凹部の底に実装された、青色系ＬＥＤチップと、前記凹部に充填され、前記青色系ＬＥＤチップを包囲する、絶縁性液体またはゾルの層と、前記青色系ＬＥＤチップから見て前記絶縁性液体またはゾルの層の外側に形成され、前記絶縁性液体またはゾルの層を封止する、前記絶縁性液体またはゾルよりも比重の小さい透明樹脂層と、を含み、前記透明樹脂層中にのみ蛍光体が分散されており、前記容器には前記凹部の側壁面に、前記凹部の上端から離間して切欠部が形成され、前記透明樹脂層は前記切欠部を充填することを特徴とする白色ＬＥＤ発光装置を提供する。ここで「透明樹脂層」とは、広く有機物を指すものではなく、透明なプラスチックの総称を指しており、程度の差はあっても、分子間の架橋反応が進んだ高分子構造の材料のうち、透明なものを指す。本発明では、前記「透明樹脂層」として、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂、さらには、シリコーンとエポキシのハイブリッド樹脂を使うことができる。ただし本発明において「透明樹脂層」は、これら特定の材料に限定されるものではない。
またここで「ゾル」とはコロイド溶液を指し、１０-9ｍ〜１０-6ｍ程度の密度で粒子が液体中に分散している分散系を意味する。このようなゾルとしては、例えば微細なシリカ粒子をシロキサンの鎖状構造中に分散させた材料を使うことができる。ただし、本発明はかかる特定の材料に限定されるものではない。
他の側面によれば本発明は、凹部を有する容器と、前記凹部の底に実装された青色系ＬＥＤチップと、前記凹部の底において前記青色系ＬＥＤチップを浸漬する、絶縁性液体またはゾルの層と、前記凹部中において前記絶縁性液体またはゾルの層を封止する透明樹脂層と、を含み、前記凹部中の前記絶縁性液体あるいはゾルの層中、または前記絶縁性液体あるいはゾルの層と透明樹脂層との間に、蛍光体を保持した繊維が設けられており、前記透明樹脂層は、前記凹部の側壁面に、前記凹部の上端から離間して形成された切欠部を充填することを特徴とする白色ＬＥＤ発光装置を提供する。
他の側面によれば本発明は、凹部を有する容器の底部に、青色系ＬＥＤチップを実装する工程と、前記青色系ＬＥＤチップにボンディングワイヤにより電気配線を行う工程と、前記凹部に、前記青色系ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤを浸漬するように、絶縁性液体またはゾルを充填し、絶縁性液体またはゾルの層を形成する工程と、前記絶縁性液体またはゾルの層上に、未硬化の樹脂材料を塗布し、未硬化樹脂層を形成する工程と、前記未硬化樹脂層を硬化させる工程と、を含み、前記凹部は側壁面に前記凹部の上端から離間して切欠部を含み、前記未硬化樹脂層は、前記切欠部を充填し、前記未硬化樹脂層は、硬化することにより前記切欠部に係合することを特徴とする白色ＬＥＤ装置の製造方法を提供する。
その際、前記絶縁性液体またはゾルを充填する工程および前記未硬化の樹脂材料を塗布する工程は、スクリーン印刷法により実行されることが好ましい。また前記絶縁性液体またはゾルを充填する工程を行った場合には、その後に真空脱気工程を行うことが好ましく、また前記未硬化の樹脂材料を塗布する工程を行った場合にも、その後に真空脱気工程を行うことが好ましい。
本発明によれば、凹部を有する容器と、前記凹部の底に実装された、青色系ＬＥＤチップと、前記凹部に充填され、前記青色系ＬＥＤチップを包囲する絶縁性液体層またはゾル層と、前記容器上部に設けられ、前記絶縁性液体またはゾルの層を、前記絶縁性液体またはゾルの層表面に連続的に接して封止する透明樹脂層と、を含む白色ＬＥＤ発光装置において、前記透明樹脂層中に蛍光体を分散することにより、前記青色系ＬＥＤチップにより発光した青色光が、前記透明樹脂層を通過する間に、前記蛍光体の励起により、白色光に変換される。
その際、本発明によれば、蛍光体が樹脂層中に安定に保持されており、絶縁性液体またはゾルの層中に分散されることがなく、従って、前記絶縁性液体またはゾルの層中において蛍光体粉末が沈殿したり凝集したりする問題が生じない。このため、本発明では、蛍光体粉末が分散された絶縁性液体またはゾルを撹拌する必要がなく、撹拌機構を省略でき、構成が簡素化されるとともに信頼性が向上し、さらに消費電力が低減される。
さらに本発明によれば、前記青色系ＬＥＤチップは、前記容器凹部を画成する側壁面と、前記絶縁性液体またはゾルの層により密接な熱的接触を維持するため、前記青色系ＬＥＤチップで発生した熱は、前記ＬＥＤチップ直下の基板に熱伝導により放熱されるだけでなく、前記側壁面にも、前記絶縁性液体またはゾルの層中における熱伝導および対流により輸送され、前記青色系ＬＥＤチップの冷却効率が向上し、また寿命が向上する。
また、本発明では、青色系ＬＥＤチップが前記絶縁性液体またはゾルの層と接するが、絶縁性液体あるいはゾルは流動性を有しており、樹脂のように硬化しないため、青色系ＬＥＤチップの光出射面に凹凸構造を形成していても、前記凹凸構造を構成する凹凸パターンが前記絶縁性液体またはゾルと完全に潤浸し、間に空気層が形成されることがない。このような空気層が存在すると、前記青色系ＬＥＤチップから出射する光が前記ＬＥＤチップの出射面と前記絶縁性液体またはゾルの層との間に存在する気泡との界面での急激な屈折率変化により光の一部が反射され、ＬＥＤチップに戻るなど、光損失が生じやすいところ、このような凹凸構造を形成することにより、前記青色系ＬＥＤチップの光出射効率が増大し、光出射面での反射による光損失を低減することができる。
特に前記絶縁性液体またはゾルの層を構成する液体として、フッ素系液体を使うことにより、前記青色系ＬＥＤチップの冷却効率を大きく向上させることができる。
また前記絶縁性液体またはゾルの層を構成する液体として、２５０℃以上の耐熱温度を有する液体を使うことにより、かかる白色ＬＥＤ発光装置を基板上にはんだリフロープロセスにより実装することが可能になる。はんだリフロー工程は、一般に２５０℃近傍の温度で実行される。このような耐熱性は、長時間にわたり必要ではなく、はんだリフロー工程の数十秒間程度確保できれば十分である。このような液体としては、液状シリコーンを使うことができる。
前記容器は、ＣｕやＡｌなどの熱伝導性の高い金属、あるいはＡｌ2Ｏ3などの熱伝導性の高いセラミック、さらにはＰＥＴ樹脂などの熱伝導性の高い樹脂を使うことが可能である。
前記樹脂層は、前記絶縁性液体またはゾルの層表面に接する、蛍光体を含まない第１の層と、前記第１の層の上の、蛍光体を含む第２の層とより構成されてもよい。
本発明では、前記絶縁性液体またはゾルの層が、前記青色系ＬＥＤチップのみならず、これに電気配線として設けられたボンディングワイヤをも浸漬するように設けられているため、ボンディングワイヤに応力が印加されることがなく、白色ＬＥＤ発光装置の寿命をさらにのばすことが可能である。
また本発明によれば、白色ＬＥＤ発光装置を、凹部を有する容器の底部に、青色系ＬＥＤチップを実装する工程と、前記青色系ＬＥＤチップにボンディングワイヤにより電気配線を行う工程と、前記凹部に、前記青色系ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤを浸漬するように、絶縁性液体またはゾルを充填して絶縁性液体またはゾルの層を形成する工程と、前記絶縁性液体またはゾルの層上に、未硬化の封止樹脂材料を塗布する工程と、真空脱気を行う工程と、前記封止樹脂材料を硬化させる工程とよりなる製造方法により製造することにより、前記絶縁性液体またはゾルの層上に未硬化の封止樹脂材料を滴下した場合、前記未硬化封止樹脂材料は、前記絶縁性液体またはゾルとの比重差により、すなわち、前記未硬化封止樹脂材料の方が、前記絶縁性液体またはゾルよりも比重が小さいため、前記絶縁性液体またはゾルの層表面に層状に拡がり、単にこの未硬化封止樹脂材料を硬化させるだけで、所望の白色ＬＥＤ発光装置を得ることが可能となる。
その際、前記絶縁性液体またはゾルを充填する工程および前記未硬化の樹脂材料を塗布する工程は、スクリーン印刷法により実行されることが好ましい。また前記絶縁性液体またはゾルを充填する工程を行った場合には、その後に真空脱気工程を行うことが好ましく、また前記未硬化の樹脂材料を塗布する工程を行った場合にも、その後に真空脱気工程を行うことが好ましい。
また本発明によれば、蛍光体を、前記絶縁性液体あるいはゾルに浸漬された繊維に保持された状態で設けることにより、前記青色系ＬＥＤチップから出射した青色光が前記繊維により屈折したり散乱したりすることがなく、前記蛍光体により変換された白色光を効率良く取り出すことが可能となる。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による、白色ＬＥＤ発光装置１０の構成を示す。
図１を参照するに、前記白色ＬＥＤ発光装置１０は、配線パターン２，３を担持する配線基板１上に、はんだバンプ２Ａ，３Ａを介して実装されており、実装基板１１と、前記実装基板１１上に、前記実装基板１１とともに凹部１３Ａを画成する、ＣｕあるいはＡｌなどの金属よりなる容器１３と、前記凹部１３Ａの底において前記実装基板１１上に実装された青色系ＬＥＤチップ１２とを含む。
前記凹部１３Ａは、前記実装基板１１に垂直方向から見た場合、一辺が、例えば７〜８ｍｍの正方形形状を有し、例えば２〜５ｍｍの深さを有する。
前記実装基板１１は、ＡｌＮやＡｌ2Ｏ3などの熱伝導性セラミックよりなり、その上面に配線パターン１１Ａおよび１１Ｂを担持し、前記青色系ＬＥＤチップ１２は、前記実装基板１１上に、その下部電極（図示せず）が前記配線パターン１１Ａに電気的および熱的に接続されるように表面実装され、さらに上部電極（図示せず）が、ボンディングワイヤ１２Ａにより前記配線パターン１１Ｂに接続される。本発明においては前記青色系ＬＥＤチップ１２として、波長が３５０〜４８０ｎｍの紫外〜青色光を発光する、いわゆる青色ＬＥＤと呼ばれる素子を含むあらゆるＬＥＤチップを使うことが出来、その構造、発光方向、チップ形状に限定されるものではない。以下の説明では、前記青色系ＬＥＤチップ１２として、青色光を主として前記実装基板１３に垂直方向に出射させるＬＥＤチップを使った場合について説明をするが、このような、いわゆる垂直発光するＬＥＤチップにおいても、側方あるいは下方への紫外光、あるいは青色光の放出は生じている。また本発明において、前記垂直発光するＬＥＤチップ１２の代わりに、必要に応じて端面発光するＬＥＤチップを使うことも可能である。
一例として、前記青色系ＬＥＤチップ１２として、例えばＳＥＭＩＬＥＤＳ社より市販の商品名ＳＬ−Ｖ−Ｂ４０ＡＣなどの製品を使うことが可能である。
前記実装基板１１の下面には、前記配線パターン１１Ａに接続された導体パターン１１Ｃが形成され、前記青色系ＬＥＤチップの下部電極は、前記はんだバンプ２Ａを介して、前記配線基板１上の配線パターン２に、電気的および熱的に接続される。同様に前記実装基板１１の下面には、前記配線パターン１１Ｂに電気的および熱的に接続された導体パターン１１Ｄが形成され、前記青色系ＬＥＤチップの上部電極は、前記ボンディングワイヤ１２Ａおよび前記はんだバンプ３Ａを介して、前記配線パターン３に接続される。
前記凹部１３Ａの底部には、前記青色系ＬＥＤチップ１２およびボンディングワイヤ１２Ａを浸漬するように、耐熱性の絶縁性液体、例えばシリコーンオイルが導入されており、厚さが例えば０．１〜３ｍｍ程度のシリコーンオイルよりなる絶縁性液体層１４が形成されている。シリコーンオイルは２５０℃以上の耐熱温度を有するものが好ましく、このような２５０℃以上の耐熱温度を使ったシリコーンオイルを使った場合、前記白色ＬＥＤ発光装置１０を前記配線基板１上に、２５０℃程度の温度を必要とするはんだバンプ２Ａおよび３Ａのリフローにより、好適に実装することができる。ただし、このリフロー工程は、２０〜３０秒間程度の時間実行されるだけなので、より低い耐熱温度の絶縁性液体であっても、この熱処理に耐えられるものであれば使うことができる。
前記シリコーンオイルとしては、例えば信越化学工業株式会社より市販のジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどを使うことが可能である。
また、前記シリコーンオイルの代わりにゾル（コロイド溶液）、例えば、粒径が数ナノメートルから数十ナノメートルのシリカ粒子をシロキサンの鎖状構造中に１０-9ｍ〜１０-6ｍ程度の密度で分散させた、信越化学工業株式会社より商品名オプトシールとして市販のゾルを使うことも可能である。
さらに図１の構成の白色ＬＥＤ発光装置１０では、前記凹部１３Ａ中、前記絶縁性液体層１４上に、例えばシリコーン樹脂あるいはエポキシ樹脂よりなり、蛍光体を分散された透明樹脂層１５が、例えば０．５〜２ｍｍ程度の厚さに形成される。前記透明樹脂層１５は、側面に突出部１５Ａを有し、前記容器１３の側壁面に形成された、対応する切欠部１３Ｂ（図２Ａ参照）に係合している。ただし、前記切欠部１３Ｂおよび１５Ａの形成は必須ではなく、省略することもできる。
ここで「透明樹脂層」とは、広く有機物を指すものではなく、プラスチックの総称であり、程度の差はあっても、分子間の架橋反応が進んだ高分子構造の材料のうち、透明なもの、特に可視光帯域における光透過率が９５％以上のものを示す。本発明では「透明樹脂層」として、前記のようにシリコーン樹脂やエポキシ樹脂を使うが、さらには、シリコーンとエポキシのハイブリッド樹脂を使うことができる。このようなシリコーンとエポキシのハイブリッド樹脂としては、例えば信越化学工業より市販のものを使うことが可能である。ただし本発明において「透明樹脂層」は、これら特定の材料に限定されるものではない。
前記樹脂層１５中には、前記青色系ＬＥＤチップ１２から出射する紫〜青色光により励起され、白色光を放出するＹＡＧ（イットリウムアルニミウムガーネット）やシリケート系蛍光体材料の、径が１５μｍ程度の粉末が、例えば２ｗｔ％程度の密度で分散されており、前記青色系ＬＥＤチップ１２から出射した、波長が３５０〜４８０ｎｍの紫〜青色光は、前記樹脂層１５中を通過する際に、白色光に変換される。
図１の白色ＬＥＤ発光装置では、前記青色系ＬＥＤチップ１２およびボンディングワイヤ１２Ａがシリコーンオイルなどの絶縁性液体層１４中に浸漬されているため、前記青色系ＬＥＤチップ１２が駆動されて発熱を生じた場合でも、前記絶縁性液体層１４から青色系ＬＥＤチップ１２あるいはボンディングワイヤ１２Ａに応力が印加されることはなく、ＬＥＤチップ１２の劣化やボンディングワイヤ１２Ａの劣化が回避される。
さらに図１の構成の白色ＬＥＤ発光装置１０では、前記絶縁性液体層１４が液体であるため、前記青色系ＬＥＤチップ１２が駆動されて発熱が生じた場合、前記絶縁性液体層１４中では対流による熱輸送が生じ、生じた熱は、効果的に前記容器１３の側壁部へと輸送される。このようにして前記容器１３の側壁部へと輸送された熱は、一部は大気中に輻射され、一部は前記側壁部を伝って実装基板１１へと輸送され、さらにヒートスプレッダとして作用するバンプ２Ａを介して配線基板１へと逃がされる。なお、前記側壁部は、熱伝導性の高いＡｌ2Ｏ3やＡｌＮなどのセラミックにより構成してもよい。
本実施形態では、前記容器１３の側壁部はＣｕやＡｌなどの熱伝導性の高い金属よりなり、また実装基板１１もＡｌ2Ｏ3やＡｌＮなどの熱伝導性の高いセラミックよりなり、前記青色系ＬＥＤチップ１２に生じた発熱は、速やかに配線基板１へと逃がされる。また前記容器１３の底部は、金属もしくはセラミックもしくは半導体パッケージ基板用材料により構成してもよい。
その際、本実施形態では、前記青色系ＬＥＤチップ１２で生じた紫〜青色光を白色光に変換する蛍光体が、固化した樹脂層１５中に保持されているため、特許文献２におけるような、液体を撹拌する機構や、そのための電源などは必要なく、余計な電力消費が発生することがない。
なお、以上の実施形態では、はんだバンプ２Ａ，３Ａのリフローによる白色ＬＥＤ発光装置１０の実装を前提としていたため、前記絶縁性液体層１４に、耐熱性に優れたシリコーンオイルを使っているが、白色ＬＥＤ発光装置１０が、このような熱処理が加わらないような用途で使われる場合には、より耐熱性は劣るが、熱伝導性により優れたフッ素系不活性液体、例えば住友スリーエムより市販の商品名フロリナートなどを使うことも可能である。
図１の構成を、同じサイズで、ただし前記絶縁性液体層１４の代わりにシリコーン樹脂を使った構成と比較したところ、１．２Ｗの導入電力で連続的に駆動した場合、本発明では前記比較対照例と比較して、青色系ＬＥＤチップ１２の温度（接合温度）が２．５℃以上低下するのが確認された。
次に、前記図１の白色ＬＥＤ発光装置１０の製造工程を、図２Ａ〜２Ｅを参照しながら、説明する。ただし図２Ａ〜２Ｅ中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図２Ａを参照するに、前記実装基板１１上に容器１３により形成された凹部１３Ａには、前記青色系ＬＥＤチップ１２が表面実装されており、ボンディングワイヤ１２Ａにより、前記ＬＥＤチップ１２の上部電極（図示せず）が、前記実装基板１１上の配線パターン１１Ｂに接続されている。
次に図２Ｂの工程において、前記凹部１３Ａにノズル２１０よりシリコーンオイルが滴下され、その後、図２Ｃの工程において真空脱気工程を行うことにより、前記青色系ＬＥＤチップ１２およびボンディングワイヤ１２Ａを覆う絶縁性液体層１４が形成される。ただし、上記図２Ｃの真空脱気工程は、前記絶縁性液体の種類によっては省略できる場合がある。
次に図２Ｄの工程において、前記凹部１３Ａ中、前記絶縁性液体層１４上に、先に説明した蛍光体粉末を配合された未硬化のシリコーン樹脂あるいはエポキシ樹脂が、ノズル３１０より滴下され、未硬化樹脂層１５ｍが形成される。この未硬化樹脂層１５ｍは、比重がその下の絶縁性液体層１４よりも軽いため、滴下した状態で前記絶縁性液体層１４上において拡がり、前記未硬化樹脂層１５ｍを形成する。なお、前記未硬化シリコーン樹脂の代わりに未硬化エポキシ樹脂を使っても同様である。このようにして滴下された未硬化樹脂層１５ｍは、前記金属容器１３の側壁面に形成された切欠部１３Ｂ中に侵入し、前記係合部１５Ａを形成する。例えば前記透明樹脂層として比重が１．０のものを使った場合、前記絶縁性液体層１４として前記オプトシールを使った場合および住友スリーエムより市販の商品名フロリナートを使った場合のいずれの場合でも、前記透明樹脂層１５の比重は前記絶縁性液体層１４の比重よりも小さくなる。オプトシールは１．１の比重を有し、フロリナートは１．９の比重を有している。前記透明樹脂層１５の比重は、未硬化樹脂層１５ｍの比重と実質的に変わらない。
さらに前記凹部１３Ａが前記未硬化樹脂層１５ｍで充填されると、図２Ｅの工程において真空脱気工程が行われ、前記絶縁性液体層１４中、前記絶縁性液体層１４と青色系ＬＥＤチップ１２との界面、前記絶縁性液体層１４と未硬化樹脂層１５ｍの界面、および前記未硬化樹脂層１５ｍ中の気泡が除去される。
さらに図２Ｆの工程において、前記図２Ｅの工程で得られた構造を、例えば１５０℃で熱処理することにより、前記未硬化樹脂層１５ｍは硬化し、樹脂層１５に変化する。
さらに図２Ｆの構造を、前記配線基板１上に実装することにより、図１で説明した、白色ＬＥＤ発光装置１０を含む装置が得られる。先にも述べたように、前記透明樹脂層１５の比重は、未硬化樹脂層１５ｍの比重と実質的に変わらない。
以上では、前記樹脂層１５がシリコーン樹脂である場合を説明したが、前記樹脂層１５としてはエポキシ樹脂など、他の樹脂を使うことも可能である。
本発明では、白色ＬＥＤ発光装置１０が、このように前記蛍光体を含む樹脂層を、前記絶縁性液体層１４上に、未硬化状態で滴下して硬化させることで形成でき、白色ＬＥＤ発光装置の製造工程が簡素化される。特にこのようにして未硬化状態で滴下された樹脂層１５ｍは、前記容器１３の壁面に形成された切欠部１３Ｂを充填し、このような樹脂層１５ｍの硬化により形成された樹脂層１５は、特別な接着処理や係止処理をせずとも、前記絶縁性液体層１４を覆って固定され、前記絶縁性液体層１４の液漏れなどの問題が生じることはない。
また本発明では、蛍光体を含む透明樹脂層１５を、前記ＬＥＤチップ１２の上方に、前記ＬＥＤチップ１２から離間して配置することが可能となるが、このように蛍光体を前記ＬＥＤチップ１２から離間して配置することにより、前記蛍光体から発した光がＬＥＤチップ１２に戻り、吸収されてしまうことがなく、白色ＬＥＤ発光装置から出射する光ビ―ムの光量を増大させることが可能である。例えば、本実施形態の白色ＬＥＤ発光装置において、前記ＬＥＤチップ１２を１．２Ｗの投入電力で駆動した場合について、前記透明樹脂層１５、従って蛍光体が前記ＬＥＤチップ１２から離間している場合と前記透明樹脂層１５が前記ＬＥＤチップ１２に直接に接している場合とで比較すると、前記白色ＬＥＤ発光装置から出射する光ビームの光量が、前記蛍光体が前記ＬＥＤチップ１２から離間している場合に１０％増大することが確認されている。
［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置２０のうち、前記青色系ＬＥＤチップ１２の発光面と、前記シリコーンオイル層１４との界面の状態を詳細に示す図である。ただし図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図３を参照するに、前記青色系ＬＥＤチップ１２の光出射面には、深さが５〜１０μｍ程度の凹凸パターンよりなる溝．部１２Ｇが、２〜３μｍピッチで形成されており、ＬＥＤチップの光出射面での光損失を低減し、さらに光放射面積を増大させている。
このような溝部１２Ｇを、樹脂層により充填しようとすると、樹脂層と溝部の界面に気泡が捕獲されやすく、このため、捕獲された気泡により出射光が散乱され、光損失が増大する問題が生じる。
これに対し、本実施形態では、前記溝部１２Ｇを構成する凹凸パターンが、前記絶縁性液体層１４と接しており、前記絶縁性液体層１４は前記凹凸パターンを密接に覆い（潤浸）、凹凸パターンと絶縁性液体層１４との界面に気泡が捕獲されることがない。
すなわち、本実施形態によれば、前記青色系ＬＥＤチップから出射する青色光の光損失を軽減することが可能である。
本実施形態のその他の特徴は、先の実施形態と同じであり、説明を省略する。
［第３の実施形態］
図４Ａは、本発明の第３の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置３０の構成を示す。ただし図４Ａ中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図４Ａを参照するに、本実施形態では、蛍光体を分散された前記樹脂層１５上に、別の蛍光体を分散された別の樹脂層１６が形成されており、前記樹脂層１６は、係止部１６Ａにおいて、前記容器１３に形成された、対応する切欠部に係合する。ただし前記係止部１６Ａおよび対応する切欠部の形成は必須ではなく、省略することもできる。
前記樹脂層１６は、前記樹脂層１５上に、先に図２Ｃ〜２Ｆにおいて樹脂層１５を形成したのと同様に形成され、前記青色系ＬＥＤチップ１２から出射した紫〜青色光は、前記樹脂層１５を通過する際に別の波長の光に変換され、さらに前記樹脂層１６を通過する際に、白色光に変換される。
このため、本実施形態では、前記樹脂層１５には、黄または緑または赤などの蛍光体が分散され、樹脂層１６には、赤または緑または黄などの蛍光体が分散される。
かかる構成によれば、前記青色系ＬＥＤチップ１２として、紫外光を発光するＬＥＤチップを使うことが可能となる。
かかる構成においても、前記白色ＬＥＤ発光装置１０と同様に、青色系ＬＥＤチップ１２の冷却が促進され、ボンディングワイヤ１２Ａを含むＬＥＤチップ１２の寿命が向上する。さらに、硬化した樹脂層１５中に蛍光体が保持されるため、蛍光体を白色ＬＥＤ発光装置の動作時に液中に分散させるための機構が不用で、構成が簡素化され、また消費電力も低減される。
なお、本実施形態において、前記青色系ＬＥＤチップ１２として紫外光を発生するチップを使った場合には、前記樹脂層１５および１６を３層構造の樹脂層より置き換え、それぞれの樹脂層に緑、赤、青の蛍光体を分散する。
なお、図４Ａの構成では、前記樹脂層１５および樹脂層１６に異なる色の蛍光体が分散されているが、本実施形態において異なった色の蛍光体が分散される樹脂層は二種類に限定されるものではなく、３層あるいはそれ以上の樹脂層を積層してもよい。例えば前記樹脂層１５を、図４Ｂに示すように、異なった色の蛍光体を分散した複数の樹脂層１５ａ〜１５ｄより構成し、あるいは樹脂層１６を、図４Ｃに示すように、異なった色の蛍光体を分散した複数の樹脂層１６ａ〜１６ｄにより構成することが可能である。このように、前記樹脂層１５あるいは１６を、異なった色の蛍光体を分散した複数の樹脂層の積層により構成することにより、前記青色系ＬＥＤチップ１に発光波長あるいは発光輝度のばらつきがあったとしても、かかるばらつきに起因する白色光の色のばらつきを抑制することが可能となり、白色ＬＥＤ発光装置１０の歩留まりを向上させることができる。図４Ｂ〜４Ｃ中、先に説明した部分には同一の参照符号を付している。
［第４の実施形態］
図５は、本発明の第４の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置４０の構成を示す。ただし図５中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図５を参照するに、本実施形態の白色ＬＥＤ発光装置４０は、先に図１で説明した白色ＬＥＤ発光装置１０の一変形例であり、前記樹脂層１５と絶縁性液体層１４との間に、蛍光体を含まない透明樹脂層１７を介在させている。
すなわち、前記透明樹脂層１７は、前記係止部１５Ａと同様な係止部１７Ａにより、前記容器１３の側壁部に形成された、対応する切欠部（図示せず）に係合し、保持される。ただし前記係止部１７Ａおよび対応する切欠部は必須ではなく、省略することができる。
かかる構成においても、前記白色ＬＥＤ発光装置１０と同様に、青色系ＬＥＤチップ１２の冷却が促進され、ボンディングワイヤ１２Ａを含むＬＥＤチップ１２の寿命が向上する。さらに、硬化した樹脂層１５中に蛍光体が保持されるため、蛍光体を白色ＬＥＤ発光装置の動作時に液中に分散させるための機構が不用で、構成が簡素化され、また消費電力も低減される。
また本実施形態の構成において、硬化したシートを前記樹脂層１５として使い、未硬化樹脂を前記透明樹脂層として使い、前記硬化したシートを前記未硬化の透明樹脂層１７上に配置し、この状態で未硬化樹脂層１７を硬化させることで、前記樹脂層１７と樹脂層１５との間に、優れた密着性を実現することが可能となる。また、異なる色の蛍光体を異なる濃度で含む複数の樹脂シートを用意しておき、前記青色系ＬＥＤチップの発光波長及び発光輝度に最適なシートを選択して青色系ＬＥＤチップと組みあわせることにより、前記青色系ＬＥＤチップ１２の発光波長あるいは発光輝度にばらつきがあったとしても、かかるばらつきに起因する白色光の色のばらつきを抑制することが可能となり、白色ＬＥＤ発光装置１０の歩留まりを向上させることができる。
［第１の変形例］
なお、図６に示すように、図１の構成の白色ＬＥＤ発光装置１０において、前記実装基板１１上の配線パターン１１Ａ，１１Ｃを、前記実装基板１１の表から裏を連続して覆う導体膜として形成することにより、前記青色系ＬＥＤチップ１２で発生した熱を、前記実装基板１１からはんだバンプ２Ａを介して配線基板１へ、より効率的に逃がすことが可能となる。
［第２の変形例］
図７は、前記図１の白色ＬＥＤ発光装置１０の他の変形例を示す。
図７を参照するに、本実施形態では前記容器１３の底部も、前記容器１３の側壁部を構成する金属により、連続的に形成されており、前記青色系ＬＥＤチップ１２は、前記底部に直接に実装されている。
図７の構成では、前記底部の一部に前記実装基板１１に対応する基板１１Ｓが設けられ、前記青色系ＬＥＤチップ１２の上部電極が、ボンディングワイヤ１２Ａを介して、前記基板１１Ｓ上の配線パターン１１Ｂに接続され、さらに前記基板１１Ｓの底面に設けられた配線パターン１１Ｄからはんだバンプ３Ａを介して、配線基板１上のパターン３へと接続される。
［第３の変形例］
図８は、前記図１の白色ＬＥＤ発光装置１０の他の変形例を示す。
図８を参照するに、本実施形態では前記容器１３の底部において前記青色系ＬＥＤチップ１２が周囲をスクリーン印刷で形成されたポリイミドなどの絶縁物１２Ｉにより囲まれており、前記絶縁物１２Ｉ上に、前記ボンディングワイヤ１２Ａの代わりにスクリーン印刷により形成された導体パターン１２Ｂが、配線パターンとして形成されている。
かかる構成により、ワイヤボンディングプロセスが不要となり、白色ＬＥＤ発光装置の製造費用をさらに低減することが可能となる。またかかる構成によれば、絶縁性液体あるいはゾルを使うことにより前記青色系ＬＥＤチップ１２から発生した熱の放熱効率が向上する。またスクリーン印刷により前記導体パターン１２Ｂを形成することにより、前記導体パターン１２Ｂの配線幅を増大させることができ、Ａｕワイヤを介して前記青色系ＬＥＤチップ１２を駆動する場合に比べ、前記青色系ＬＥＤチップ１２を大電流で駆動することが可能となる。
［第５の実施形態］
図９は、本発明の第５の実施形態による、白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂの構成を示す。
図９を参照するに、前記白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂは、配線パターン２，３を担持する配線基板１上に、はんだバンプ２２Ａ，２３Ａを介して実装されており、実装基板３１と、前記実装基板３１上に、前記実装基板３１とともに凹部３３Ａを画成する、ＣｕあるいはＡｌなどの金属よりなる容器３３と、前記凹部３３Ａの底において前記実装基板３１上に実装された青色系ＬＥＤチップ３２とを含む。
前記凹部３３Ａは、前記実装基板３１に垂直方向から見た場合、一辺が、例えば７〜８ｍｍの正方形形状を有し、２〜５ｍｍの深さを有する。
前記実装基板３１は、ＡｌＮやＡｌ2Ｏ3などの熱伝導性セラミックよりなり、その上面に配線パターン３１Ａおよび３１Ｂを担持し、前記青色系ＬＥＤチップ３２は、前記実装基板３１上に、その下部電極（図示せず）が前記配線パターン３１Ａに電気的および熱的に接続されるように表面実装され、さらに上部電極（図示せず）が、ボンディングワイヤ３２Ａにより前記配線パターン３１Ｂに接続される。前記青色系ＬＥＤチップは、波長が３５０〜４８０ｎｍの紫〜青色光を、前記実装基板２１の面に略垂直方向に発光する。
前記実装基板３１の下面には、前記配線パターン３１Ａに接続された導体パターン３１Ｃが形成され、前記青色系ＬＥＤチップの下部電極は、前記はんだバンプ２２Ａを介して、前記配線基板１上の配線パターン２に、電気的および熱的に接続される。同様に前記実装基板３１の下面には、前記配線パターン３１Ｂに電気的および熱的に接続された導体パターン３１Ｄが形成され、前記青色系ＬＥＤチップの上部電極は、前記ボンディングワイヤ３２Ａおよび前記はんだバンプ２３Ａを介して、前記配線パターン３に接続される。
前記青色系ＬＥＤチップ３２としては、ＳＥＭＩＬＥＤＳ社より市販の商品名ＳＬ−Ｖ−Ｂ４０ＡＣなどの製品を使うことが可能である。
前記凹部３３Ａの底部には、前記青色系ＬＥＤチップ３２およびボンディングワイヤ３２Ａを浸漬するように、耐熱性の絶縁性液体、例えばシリコーンオイルが導入されており、厚さが例えば０．１〜３ｍｍ程度のシリコーンオイルよりなる絶縁性液体層３４が形成されている。シリコーンオイルは２５０℃以上の耐熱温度を有するものが好ましく、このような２５０℃以上の耐熱温度を使ったシリコーンオイルを使った場合、前記白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂを前記配線基板１上に、２５０℃程度の温度を必要とするはんだバンプ２２Ａおよび２３Ａのリフローにより、好適に実装することができる。ただし、このリフロー工程は、２０〜３０秒間程度の時間実行されるだけなので、より低い耐熱温度の絶縁性液体であっても、この熱処理に耐えられるものであれば使うことができる。
前記シリコーンオイルとしては、例えば信越化学工業株式会社より市販のジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルなどを使うことが可能である。
また、前記シリコーンオイルの代わりにゾル、例えば信越化学工業株式会社より商品名オプトシールとして市販のゾルを使うことも可能である。
さらに図９の構成の白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂでは、前記凹部３３Ａ中、前記絶縁性液体層３４上に、ガラス繊維などの繊維よりなり、蛍光体を保持する繊維部材３６が、前記絶縁性液体により浸漬されるように形成されており、前記繊維部材３６上には、シリコーン樹脂あるいはエポキシ樹脂よりなる透明樹脂層３５が、例えば０．５〜２ｍｍ程度の厚さに形成される。前記透明樹脂層３５は、側面に突出部３５Ａを有し、前記容器３３の側壁面に形成された、対応する切欠部３３Ｂ（図２Ａ参照）に係合している。ただし、前記突出部３５Ａおよび切欠部３３Ｂの形成は必須ではなく、省略することもできる。
図１０は、前記繊維部材３６を詳細に示す。
図１０を参照するに、前記繊維部材３６は、例えばガラス繊維などの繊維３６Ｆよりなる不織布であり、繊維３６Ｆと繊維３６Ｆの間に、前記青色系ＬＥＤチップ３２から出射する紫〜青色光により励起され、白色光を放出するＹＡＧ（イットリウムアルニミウムガーネット）やシリケート系蛍光体材料の、径が１５μｍ程度の粉末３６Ｐが、例えば２ｗｔ％程度の密度で保持されている。
このような蛍光体粉末３６Ｐを含んだ不織布は、ガラス繊維などの繊維を、溶媒に分散させた蛍光体粉末３６Ｐとともに濾過することにより、容易に形成される。前記繊維部材３６は、このような不織布を単独で、あるいは必要に応じて複数積層することで形成される。このような、蛍光体粉末３６Ｐを含んだ繊維部材を設けることにより、前記青色系ＬＥＤチップ３２から出射した、波長が３５０〜４８０ｎｍの紫〜青色光は、前記繊維部材３６中を通過する際に、白色光に変換される。
図９の白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂでは、前記繊維３６Ｆの屈折率は、ホウ酸ガラスなど、石英ガラスやシリケートガラス繊維を使った場合、約１．５となる。そこで、前記絶縁性液体３４として、同等の屈折率を有する液体、例えばシリコーンオイルを使うことにより、前記繊維３６Ｆによる光の屈折や散乱の効果を実質的に完全に除去することが可能となる。これにより、図９の白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂでは、高い光透過性を実現することができる。また前記繊維３６Ｆとしてガラス繊維などを使った場合、繊維３６Ｆの耐熱温度が５００℃程度であるため、前記白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂを前記配線基板１上にはんだリフローにより実装する場合にも、影響を受けることがない。
図９の白色ＬＥＤ発光装置では、前記青色系ＬＥＤチップ３２およびボンディングワイヤ３２Ａがシリコーンオイルなどの絶縁性液体層３４中に浸漬されているため、前記青色系ＬＥＤチップ３２が駆動されて発熱を生じた場合でも、前記絶縁性液体層３４から青色系ＬＥＤチップ３２あるいはボンディングワイヤ３２Ａに応力が印加されることはなく、ＬＥＤチップ３２の劣化やボンディングワイヤ３２Ａの劣化が回避される。
さらに図９の構成の白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂでは、前記絶縁性液体層３４が液体であるため、前記青色系ＬＥＤチップ３２が駆動されて発熱が生じた場合、前記絶縁性液体層３４中では対流による熱輸送が生じ、生じた熱は、効果的に前記容器３３の側壁部へと輸送される。このようにして前記容器３３の側壁部へと輸送された熱は、一部は大気中に輻射され、一部は前記側壁部を伝って実装基板３１へと輸送され、さらにヒートスプレッダとして作用するバンプ２２Ａを介して配線基板１へと逃がされる。なお、前記側壁部は、熱伝導性の高いＡｌ2Ｏ3やＡｌＮなどのセラミックにより構成してもよい。
本実施形態では、前記容器３３の側壁部はＣｕやＡｌなどの熱伝導性の高い金属よりなり、また実装基板３１もＡｌ2Ｏ3やＡｌＮなどの熱伝導性の高いセラミックよりなり、前記青色系ＬＥＤチップ３２に生じた発熱は、速やかに配線基板１へと逃がされる。また前記容器３３の底部は、金属もしくはセラミックもしくは半導体パッケージ基板用材料により構成してもよい。
その際、本実施形態では、前記青色系ＬＥＤチップ３２で生じた紫〜青色光を白色光に変換する蛍光体が繊維部材３６中に保持されているため、特許文献２におけるような、液体を撹拌する機構や、そのための電源などは必要なく、余計な電力消費が発生することがない。
なお、以上の実施形態では、はんだバンプ２Ａ，３Ａのリフローによる白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂの実装を前提としていたため、前記絶縁性液体層３４に、耐熱性に優れたシリコーンオイルを使っているが、白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂが、このような熱処理が加わらないような用途で使われる場合には、より耐熱性は劣るが、熱伝導性により優れたフッ素系不活性液体、例えば住友スリーエムより市販の商品名フロリナートなどを使うことも可能である。
かかる構成では、前記青色系ＬＥＤチップ３２が前記容器３３の底面を構成する金属部材上に直接に実装されるため、前記チップ３２で発生した熱の逃散が促進される。
次に、前記図９の白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂの製造工程を、図１１Ａ〜１１Ｆを参照しながら、説明する。ただし図１１Ａ〜１１Ｆ中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図１１Ａを参照するに、前記実装基板３１上に容器３３により形成された凹部３３Ａには、前記青色系ＬＥＤチップ３２が表面実装されており、ボンディングワイヤ３２Ａにより、前記ＬＥＤチップ３２の上部電極（図示せず）が、前記実装基板３１上の配線パターン３１Ｂに接続されている。
次に図１１Ｂの工程において、前記凹部３３Ａにノズル２１１よりシリコーンオイルが滴下され、前記青色系ＬＥＤチップ３２およびボンディングワイヤ３２Ａを覆う絶縁性液体層２４が形成される。
次に図１１Ｃの工程において、前記凹部３３Ａ中、前記絶縁性液体層３４上に、先に説明した蛍光体粉末を保持する繊維部材３６が配置され、前記繊維部材３６中に前記絶縁性液体層３４が含浸され、図１１Ｄの工程において真空脱気が行われる。ただし前記絶縁性液体層３４を構成する絶縁性液体の種類によっては、図１１Ｄの真空脱気工程は省略できる場合がある。
次に図１１Ｅの工程において、未硬化のシリコーン樹脂あるいはエポキシ樹脂が、ノズル３１１より滴下され、未硬化樹脂層３５ｍが形成される。この未硬化樹脂層３５ｍは、比重がその下の絶縁性液体層３４よりも軽いため、滴下した状態で前記絶縁性液体層３４上において前記繊維部材３６上を拡がり、前記未硬化樹脂層３５ｍを形成する。なお、前記未硬化シリコーン樹脂の代わりに未硬化エポキシ樹脂を使っても同様である。このようにして滴下された未硬化樹脂層３５ｍは、前記金属容器３３の側壁面に形成された切欠部３３Ｂ中に侵入し、前記係合部３５Ａを形成する。なお図１１Ｄの工程では、前記未硬化樹脂層３５ｍの粘性が高いため、前記繊維部材２６が前記未硬化樹脂層３５ｍを含浸することはない。
さらに前記凹部３３Ａが前記未硬化樹脂層３５ｍで充填されると、図１１Ｆの工程において真空脱気工程が行われ、前記絶縁性液体層３４中、前記絶縁性液体層３４と青色系ＬＥＤチップ３２との界面、前記絶縁性液体層３４と未硬化樹脂層３５ｍの界面、および前記未硬化樹脂層３５ｍ中の気泡が除去される。
さらに図１１Ｇの工程において、前記図１１Ｆの工程で得られた構造を、例えば１５０℃で熱処理することにより、前記未硬化樹脂層３５ｍは硬化し、樹脂層３５に変化する。
さらに図１１Ｇの構造を、前記配線基板１上に実装することにより、図９で説明した、白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂを含む装置が得られる。
以上では、前記樹脂層３５がシリコーン樹脂である場合を説明したが、前記樹脂層３５としてはエポキシ樹脂など、他の樹脂を使うことも可能である。
本発明では、白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂが、このように前記蛍光体を含まない樹脂層を、前記絶縁性液体層３４上に、未硬化状態で滴下して硬化させることで形成でき、白色ＬＥＤ発光装置の製造工程が簡素化される。特にこのようにして未硬化状態で滴下された樹脂層３５ｍは、前記容器３３の壁面に形成された切欠部３３Ｂを充填し、このような樹脂層３５ｍの硬化により形成された樹脂層３５は、特別な接着処理や係止処理をせずとも、前記絶縁性液体層３４を覆って固定され、前記絶縁性液体層３４の液漏れなどの問題が生じることはない。
図９の白色ＬＥＤ発光装置１０Ｂにおける光の外部取り出し変換効率を、前記繊維部材３６が前記絶縁性液体層３４を含浸せず、空気を含浸している対照標準試料における光の外部取り出し変換効率と比較したところ、本実施形態の白色ＬＥＤ発光装置では、前記光の外部取り出し変換効率が２．５倍高いことが確認された。なおここで前記「光の外部取り出し変換効率」とは、青色系ＬＥＤ３２の出力が白色ＬＥＤ発光装置から外部に白色光として取り出される効率である。
なお、前記図９の実施形態において、前記繊維部材３６を設ける位置は前記絶縁性液体層３４と樹脂層３５との界面に限定されるものではなく、前記絶縁性液体層３４の内部に形成することも可能である。
また前記絶縁性液体層３４としてゾル層を使うことも可能である。
［第６の実施形態］
図１２Ａ〜１２Ｄは、本発明の第６の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置６０の製造工程を示す図である。
図１２Ａを参照するに、本実施形態では最初に前記図９の繊維部材２６と同様な、蛍光体を保持した繊維部材２６により、ドーム状部材４１を形成し、次に図１２Ｂに示すように、前記ドーム状部材４１上に未硬化樹脂層４２ｍを付着させる。先の実施形態と同様、前記未硬化樹脂層４２ｍは大きな粘性を有しており、前記ドーム状部材４１はこのように未硬化樹脂層４２ｍを保持しても、前記未硬化樹脂層４２ｍを含浸することはない。
次に、図１２Ｃの工程において、前記図１２Ｂの構造は、青色系ＬＥＤチップ４４が表面実装された実装基板４３上に装着され、加熱することにより、前記未硬化樹脂層４２が硬化させられる。図１２Ｃでは、前記青色系ＬＥＤチップ４４は前記実装基板４３上の電極４３Ａ上に実装されており、上部電極がボンディングワイヤ４５により、前記実装基板４３上の別の電極４３Ｂに接続されているのがわかる。また前記実装基板４３の下面には、それぞれ前記電極４３Ａおよび４３Ｂに電気的に接続された電極４３Ｃ，４３Ｄが形成されている。なお図１２Ｃの構造では、前記ドーム状部材４１内部の空間に連通して、開口部４２Ａおよび４２Ｂが形成されている。
次に前記図１２Ｃの構造は前記絶縁性液体２４と同様な絶縁性液体４６中に浸漬され、前記ドーム状部材４１内部の空間を前記開口部４２Ｂより真空排気することにより、前記絶縁性液体４６が前記開口部４２Ａから前記空間に導入され、前記空間は前記液体４６により満たされる。
この状態で前記開口部４２Ａ，４２Ｂを封止することにより、図１２Ｅに示す白色ＬＥＤ発光装置４０が得られる。
［第７の実施形態］
次に、本発明の第７の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を、図１３Ａ〜１３Ｆを参照しながら、説明する。ただし図１３Ａ〜１３Ｅ中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
図１３Ａを参照するに、前記実装基板１１上に容器１３により形成された凹部１３Ａには、前記青色系ＬＥＤチップ１２が表面実装されており、ボンディングワイヤ１２Ａにより、前記ＬＥＤチップ１２の上部電極（図示せず）が、前記実装基板１１上の配線パターン１１Ｂに接続されている。
次に図１３Ｂの工程において、前記凹部１３Ａにノズル２１０よりシリコーンオイルが滴下され、前記青色系ＬＥＤチップ１２およびボンディングワイヤ１２Ａを覆う絶縁性液体層１４が形成される。なお、前記図１３Ｂの工程において、前記絶縁性液体層１４、あるいはこれに代えてゾルの層の形成を、図１４の変形例に示すように、スクリーンマスク４１０Ｍとスキージ４１１Ｍを使ったスクリーン印刷により、前記スキージ４１１Ｍを矢印方向に移動させることで形成することも可能である。
次に図１３Ｃの工程において脱気工程を行った後、図１３Ｄの工程において、前記凹部１３Ａ中、前記絶縁性液体層１４上に、先に説明した蛍光体粉末を配合された未硬化のシリコーン樹脂あるいはエポキシ樹脂１５Ｍが、スクリーン印刷マスク４１０およびスキージ４１１を使ったスクリーン印刷により、前記スキージ４１１を矢印方向に移動させることで充填され、未硬化樹脂層１５ｍが形成される。前記スキージ４１１とスクリーン印刷マスク４１０とは、図１４の工程で使われるスキージ４１１とスクリーン印刷マスク４１０と同一であってもよい。この未硬化樹脂層１５ｍは、比重がその下の絶縁性液体層１４よりも軽いため、滴下した状態で前記絶縁性液体層１４上において拡がり、前記未硬化樹脂層１５ｍを形成する。なお、前記未硬化シリコーン樹脂の代わりに未硬化エポキシ樹脂を使っても同様である。このようにして滴下された未硬化樹脂層１５ｍは、前記金属容器１３の側壁面に形成された切欠部１３Ｂ中に侵入し、前記係合部１５Ａを形成する。なお、前記図１３Ｃの真空脱気工程は、使われる絶縁性液体あるいはゾルの種類によっては、省略できる場合がある。
さらに前記凹部１３Ａが前記未硬化樹脂層１５ｍで充填されると、図１３Ｅの工程において真空脱気工程が行われ、前記絶縁性液体層１４中、前記絶縁性液体層１４と青色系ＬＥＤチップ１２との界面、前記絶縁性液体層１４と未硬化樹脂層１５ｍの界面、および前記未硬化樹脂層１５ｍ中の気泡が除去される。
さらに図１３Ｆの工程において、前記図１３Ｅの工程で得られた構造を、例えば１５０℃で熱処理することにより、前記未硬化樹脂層１５ｍは硬化し、樹脂層１５に変化する。
さらに図１３Ｆの構造を、前記配線基板１上に実装することにより、先に図１で説明した、白色ＬＥＤ発光装置１０を含む装置が得られる。
以上、本発明を好ましい実施形態について説明したが、本発明は、かかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において、様々な変形・変更が可能である。
本発明の第１の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図である。 図１の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その１）である。 図１の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その２）である。 図１の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その３）である。 図１の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その４）である。 図１の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その５）である。 図１の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その６）である。 本発明の第２の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成の一部を示す図である。 本発明の第３の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図である。 第３の実施形態の一変形例による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図である。 第３の実施形態の他の変形例による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図である。 図１の白色ＬＥＤ発光装置の一変形例を示す図である。 図１の白色ＬＥＤ発光装置の他の変形例を示す図である。 図１の白色ＬＥＤ発光装置の他の変形例を示す図である。 本発明の第５の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の一部を拡大して示す図である。 図９の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その１）である。 図９の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その２）である。 図９の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その３）である。 図９の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その４）である。 図９の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その５）である。 図９の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その６）である。 図９の白色ＬＥＤ発光装置の製造工程を示す図（その７）である。 本発明の第６の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図（その１）である。 本発明の第６の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図（その２）である。 本発明の第６の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図（その３）である。 本発明の第６の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図（その４）である。 本発明の第６の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図（その５）である。 本発明の第７の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図（その１）である。 本発明の第７の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図（その２）である。 本発明の第７の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図（その３）である。 本発明の第７の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図（その４）である。 本発明の第７の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図（その５）である。 本発明の第７の実施形態による白色ＬＥＤ発光装置の構成を示す図（その６）である。 第７の実施形態の一変形例を示す図である。
符号の説明
１ 配線基板
２，３ 配線パターン
２Ａ，３Ａ，２２Ａ，２３Ａ はんだバンプ
１１，１１Ｓ，３１，４３ 実装基板
１０，１０Ｂ，２０，３０，４０，６０ 白色ＬＥＤ発光装置
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ 配線パターン
１２，３２，４４ 青色系ＬＥＤチップ
１２Ａ，３２Ａ，４５ ボンディングワイヤ
１２Ｇ，３２Ｇ 溝部
１３，３３ 容器
１３Ａ，３３Ａ 凹部
１３Ｂ，３３Ｂ 切欠部
１４，３４ 絶縁性液体層
１５，３５，４２ 樹脂層
１５ｍ，３５ｍ，４２ｍ 未硬化樹脂層
１５Ａ，１６Ａ，１７Ａ，３５Ａ 係合部
１５Ｍ 未硬化樹脂
１６ 別の樹脂層
１７ 蛍光体を含まない樹脂層
３６，４１ 繊維部材
３６Ｆ 繊維
３６Ｐ 蛍光体粉末
４２Ａ，４２Ｂ 開口部
２１０，３１０，２１１，３１１ ノズル
４１０，４１０Ｍ スクリーン印刷マスク
４１１，４１１Ｍ スキージ

Claims (11)

  1. 凹部を有する容器と、
    前記凹部の底に実装された、青色系ＬＥＤチップと、
    前記凹部に充填され、前記青色系ＬＥＤチップを包囲する、絶縁性液体またはゾルの層と、
    前記青色系ＬＥＤチップから見て前記絶縁性液体またはゾルの層の外側に形成され、前記絶縁性液体またはゾルの層を封止する、前記絶縁性液体またはゾルよりも比重の小さい透明樹脂層と、
    を含み、
    前記透明樹脂層中にのみ蛍光体が分散されており、
    前記容器には前記凹部の側壁面に、前記凹部の上端から離間して切欠部が形成され、
    前記透明樹脂層は前記切欠部を充填することを特徴とする白色ＬＥＤ発光装置。
  2. 前記青色系ＬＥＤチップは、前記絶縁性液体またはゾルの層に接する面に凹凸パターンを有し、前記絶縁性液体またはゾルの層は、前記凹凸パターンに密接することを特徴とする請求項１記載の白色ＬＥＤ発光装置。
  3. 前記絶縁性液体またはゾルの層は、フッ素系液体よりなることを特徴とする請求項１または２記載の白色ＬＥＤ発光装置。
  4. 前記絶縁性液体またはゾルの層は、シリコーンオイルよりなることを特徴とする請求項１または２記載の白色ＬＥＤ発光装置。
  5. 前記透明樹脂層は、前記絶縁性液体またはゾルの層の表面に接する第１の層と、前記第１の層の上の複数層の積層とを含み、前記複数層の各層には、異なる発光色を有する前記蛍光体がそれぞれ分散されていることを特徴とする請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の白色ＬＥＤ発光装置。
  6. 前記青色系ＬＥＤチップは、前記絶縁性液体またはゾルの層中に浸漬され、前記絶縁性液体またはゾルの層中に浸漬されたボンディングワイヤにより電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか一項記載の白色ＬＥＤ発光装置。
  7. 前記青色系ＬＥＤチップは、前記絶縁性液体またはゾルの層中に浸漬され、前記絶縁性液体またはゾルの層中において、スクリーン印刷により形成された導電パターンにより電気的に接続され、さらに前記青色系ＬＥＤチップの周囲にポリイミドパターンが、スクリーン印刷により形成されていることを特徴とする請求項１〜６のうち、いずれか一項記載の白色ＬＥＤ発光装置。
  8. 凹部を有する容器と、
    前記凹部の底に実装された青色系ＬＥＤチップと、
    前記凹部の底において前記青色系ＬＥＤチップを浸漬する、絶縁性液体またはゾルの層と、
    前記凹部中において前記絶縁性液体またはゾルの層を封止する透明樹脂層と、
    を含み、
    前記凹部中の前記絶縁性液体あるいはゾルの層中、または前記絶縁性液体あるいはゾルの層と透明樹脂層との間に、蛍光体を保持した繊維が設けられており、
    前記透明樹脂層は、前記凹部の側壁面に前記凹部の上端から離間して形成された切欠部を充填することを特徴とする白色ＬＥＤ発光装置。
  9. 前記透明樹脂層は、前記絶縁性液体またはゾルよりも小さな比重を有することを特徴とする請求項８記載の白色ＬＥＤ発光装置。
  10. 凹部を有する容器の底部に、青色系ＬＥＤチップを実装する工程と、
    前記青色系ＬＥＤチップにボンディングワイヤにより電気配線を行う工程と、
    前記凹部に、前記青色系ＬＥＤチップおよびボンディングワイヤを浸漬するように、絶縁性液体またはゾルを充填し、絶縁性液体またはゾルの層を形成する工程と、
    前記絶縁性液体またはゾルの層上に、未硬化の樹脂材料を塗布し、未硬化樹脂層を形成する工程と、
    前記未硬化樹脂層を硬化させる工程と、
    を含み、
    前記凹部は側壁面に、前記凹部の上端から離間して切欠部を含み、
    前記未硬化樹脂層は、前記切欠部を充填し、
    前記未硬化樹脂層は、硬化することにより前記切欠部に係合することを特徴とする白色ＬＥＤ装置の製造方法。
  11. 前記絶縁性液体またはゾルを充填する工程、および前記未硬化の樹脂材料を塗布する工程は、スクリーン印刷法により実行されることを特徴とする請求項１０記載の白色ＬＥＤ装置の製造方法。
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