JP5224890B2 - Light emitting device and method for manufacturing light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、色度ばらつきが小さく、信頼性が高い発光デバイス、およびその発光デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a light emitting device with small chromaticity variation and high reliability, and a method for manufacturing the light emitting device.
発光ダイオード等の半導体発光素子からの光を蛍光材により波長変換する発光デバイスは、白熱電球と比較して、消費電力が少なく、小型で、長寿命である。また、蛍光材を選択することにより、使用目的に応じた色合いの発光デバイスとされる。そのため、この種の発光デバイスは、様々な電気機器、例えば、液晶ディスプレイ、携帯電話、携帯情報端末等のバックライト用光源、室内外の広告等に利用される表示装置、インテリア照明、携帯用の照明、各種携帯機器のインジケータ、照明スイッチ、OA(オフィスオートメーション)機器用光源等、に用いられている。 A light-emitting device that converts the wavelength of light from a semiconductor light-emitting element such as a light-emitting diode with a fluorescent material consumes less power, is smaller, and has a longer life than an incandescent bulb. Further, by selecting a fluorescent material, a light emitting device having a color according to the purpose of use is obtained. Therefore, this type of light-emitting device is used in various electrical equipment, for example, a light source for backlights such as a liquid crystal display, a mobile phone, and a portable information terminal, a display device used for indoor and outdoor advertisements, interior lighting, and portable devices. It is used for lighting, indicators for various portable devices, lighting switches, light sources for OA (office automation) devices, and the like.
発光デバイスは、発光ダイオードと、発光ダイオードを搭載するベース部と、蛍光材が分散された封止樹脂により発光ダイオードが封止されてなる封止部と、から構成される。 The light emitting device includes a light emitting diode, a base portion on which the light emitting diode is mounted, and a sealing portion in which the light emitting diode is sealed with a sealing resin in which a fluorescent material is dispersed.
当該発光デバイスが照明器具やバックライト等(以下、照明器具等という。)の光源として用いられる場合は、現在の発光デバイスでは発光強度が不足するため、1台の照明器具等につき複数個の発光デバイスが搭載される。 When the light-emitting device is used as a light source for lighting fixtures, backlights, etc. (hereinafter referred to as lighting fixtures, etc.), the current light-emitting device has insufficient light emission intensity. The device is installed.
ところで、照明器具等では、発光面において輝度及び色度のばらつきを極力抑える必要がある。そのため、複数個の発光デバイスを照明器具の光源として用いる場合には、個々の発光デバイスの輝度及び色度が一定範囲内におさまるように管理される。具体的には、発光デバイスに含有される蛍光材の量が個体ごとにばらつきなく一定量となるようにされるとともに、個々の発光デバイスの封止部において蛍光材が均一に分散されるように管理される。 By the way, in a lighting fixture or the like, it is necessary to suppress variations in luminance and chromaticity on the light emitting surface as much as possible. Therefore, when a plurality of light emitting devices are used as a light source of a lighting fixture, the brightness and chromaticity of each light emitting device are managed so as to fall within a certain range. Specifically, the amount of the fluorescent material contained in the light emitting device is set to be a constant amount without variation among individuals, and the fluorescent material is uniformly dispersed in the sealing portion of each light emitting device. Managed.
しかしながら、封止部の形成において封止樹脂中に気泡が発生することから、蛍光材を封止部に均一に分散させることは困難であった。すなわち、封止部において気泡が存在する部分は、他の部分と比較して封止樹脂量が少なくなるところ、当該部分の蛍光材の密度が他の部分と比較して小さくなるので、封止部において蛍光材の斑が生じることとなる。そして、この結果、発光面において輝度斑、色度斑が生じることとなる。 However, since bubbles are generated in the sealing resin in forming the sealing portion, it is difficult to uniformly disperse the fluorescent material in the sealing portion. In other words, the portion where bubbles exist in the sealing portion has a smaller amount of sealing resin than the other portions, and the density of the fluorescent material in the portion is smaller than the other portions. The spots of the fluorescent material are generated in the part. As a result, luminance spots and chromaticity spots are generated on the light emitting surface.
また、気泡は光を散乱させるため、気泡の存在自体が、発光面における輝度斑、色度斑を生じさせる原因となっていた。すなわち、気泡と封止樹脂には屈折率の差があるところ、発光ダイオードからの光は、気泡の表面で反射、屈折し、散乱するので、気泡が存在する部分の輝度や色度についてその周囲と比較して差が生じていた。 In addition, since the bubbles scatter light, the presence of the bubbles itself causes luminance spots and chromaticity spots on the light emitting surface. In other words, where there is a difference in refractive index between the bubble and the sealing resin, the light from the light-emitting diode is reflected, refracted and scattered by the surface of the bubble, so the brightness and chromaticity of the part where the bubble exists are around it. There was a difference compared to
また、個々の発光デバイスにおいて、気泡の発生量にばらつきがあるため、個々の発光デバイス間に輝度ばらつきや色度ばらつきが生じていた。 In addition, since the amount of bubbles generated varies among individual light emitting devices, luminance variation and chromaticity variation occur between the individual light emitting devices.
さらに、気泡は、輝度斑や色度斑を発生させるだけでなく、信頼性の低下の原因にもなっていた。具体的には、封止樹脂とベース基板との接着面に存在する気泡は封止樹脂をベース基板から剥離させ、また、発光素子と電極とを接続するワイヤの付近に存在する気泡はワイヤの断線を生じさせる原因になっていた。 Furthermore, the bubbles not only generate luminance spots and chromaticity spots, but also cause a decrease in reliability. Specifically, bubbles present on the bonding surface between the sealing resin and the base substrate peel off the sealing resin from the base substrate, and bubbles existing near the wire connecting the light emitting element and the electrode It was a cause of disconnection.
そこで、このような問題を解決するため、特許文献1及び2において、発光デバイスにおいて封止樹脂中に気泡が含まないようにする発光デバイスの構造、製造方法が提案されている。
Therefore, in order to solve such problems,
特許文献1には、照明装置に関連した技術が示されており、特許文献2にはガラス被覆発光ダイオードに関連した技術が示されている。以下、それぞれの技術について簡単に説明する。
図8は、従来の照明装置の構造を示した概略断面図である。 FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a conventional lighting device.
図8に示す照明装置100は、収納凹部110を有した透明ケース101と、収納凹部110に収納されるプリント配線板102と、プリント配線板102に実装された発光素子103と、プリント配線板102及び発光素子103を封止する封止部104とを備えている。封止部104は、液状の封止樹脂を収納凹部110に充填し、その上にプリント配線板102を配置した後、熱硬化することにより形成される。ところが、封止樹脂の上にプリント配線板102を配置する際に気泡が紛れ込んでしまうことがあった。そのため、プリント配線板102には、封止樹脂に紛れ込まれる気泡を収納凹部110の開口側に排気させるための通気穴120が貫設されている。さらに、通気穴120において、発光素子103が実装された面側102aの口部120bには座繰り123を設けることにより気泡が入り込む部分が広口とされており、封止樹脂中に生じた気泡が通気穴120に誘導され易い構造とされている。このような構成によれば、収納凹部110に封止樹脂を充填したときに生じる気泡を、プリント配線板102の外部に誘導させることができるので、封止部104の気泡を減少させることができる。
The
しかしながら、このような構造の照明装置100の場合であっても、気泡が通気穴120を通過しない場合もあり、気泡が残存してしまうことがあった。また、プリント配線板102に通気穴120を形成する必要があるため、製造工数が増加してしまうという問題もあった。
However, even in the case of the
特許文献2には、ガラス被覆発光ダイオードにおいて、ガラス中の気泡を減少させる手段が開示されている(図示省略)。
ガラス被覆発光ダイオードは、内部に蛍光材が分散しているガラスにより発光ダイオードを封止する構造とされている。ガラス被覆発光ダイオードは次のように形成される。まず、ガラス粉末と蛍光材粉末を混合し混合粉末が形成される。次いで、混合粉末と、母材となるガラス塊をガラス溶融容器に入れ、ガラス溶融容器を900℃まで加熱し、これらガラス(ガラス塊及び混合粉末)を溶融する。続いて、溶融によって得られた蛍光体分散ガラス片を発光ダイオード上に載せた後、加熱し、軟化させることにより、発光ダイオードを封止し、ガラス被覆発光ダイオードを完成させる。 The glass-coated light-emitting diode has a structure in which the light-emitting diode is sealed with glass in which a fluorescent material is dispersed. The glass-coated light emitting diode is formed as follows. First, glass powder and fluorescent material powder are mixed to form a mixed powder. Next, the mixed powder and a glass lump as a base material are put in a glass melting container, and the glass melting container is heated to 900 ° C. to melt these glasses (glass lump and mixed powder). Subsequently, the phosphor-dispersed glass piece obtained by melting is placed on the light emitting diode, and then heated and softened to seal the light emitting diode and complete the glass-coated light emitting diode.
このようなガラス被覆発光ダイオードの製造方法によれば、発光ダイオードを封止する封止部の材料を、ガラス粉末と蛍光材粉末だけで形成するのではなく、一部にガラス塊を用いるので、ガラス中に発生する気泡を減少させることができる。 According to such a method for manufacturing a glass-coated light-emitting diode, the material of the sealing portion that seals the light-emitting diode is not formed only by glass powder and fluorescent material powder, but a glass lump is used in part. Bubbles generated in the glass can be reduced.
しかしながら、この製造方法は、封止部の材料として、気泡が含まれていないガラス塊を用いる方法であるところ、ガラスのような再溶融可能な材料により封止するデバイスにしか適用できないといった問題があった。特に、封止部の材料として不可逆性である熱硬化樹脂を用いる発光デバイスには、この方法を適用することができなかった。 However, this manufacturing method is a method using a glass lump that does not contain bubbles as the material of the sealing portion, and there is a problem that it can only be applied to a device that is sealed with a remeltable material such as glass. there were. In particular, this method cannot be applied to a light-emitting device using an irreversible thermosetting resin as a material for the sealing portion.
また、封止部の材料としてガラス塊を用いる場合であっても、発光デバイスを構成する他の部材として、ガラスを軟化させる温度に耐えうる部材を用いる必要があるため、部材の選択に制限があるといったデメリットがあった。例えば、樹脂パッケージの発光デバイスの製造には、この製造方法を適用することができなかった。また、金メッキや銀メッキは加熱によりメッキ状態が劣化するため、金メッキ、銀メッキ等が施された部材を用いた発光デバイスの製造にも、この製造方法を適用することは困難であった。また、蛍光材粉末はガラス粉末とともに溶融されるが、この溶融の際の加熱によって蛍光材を失活させてしまう虞もあった。さらに、この製造方法では、発光素子をガラスにより封止する前に、混合粉末とガラス塊とをガラス溶融容器で加熱するという加熱工程を要するため、製造工数が増加するといった問題もあった。
以上のように、封止部中に気泡が含まれないようにする技術が提案されていたが、上記に示したように、特許文献1又は2に係る技術では解決できない問題があった。
As described above, a technique for preventing bubbles from being contained in the sealing portion has been proposed. However, as described above, there is a problem that cannot be solved by the technique according to
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、色度ばらつきが小さく、低コストであり、且つ信頼性が高い発光デバイス、および、この発光デバイスの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a light emitting device with small chromaticity variation, low cost, and high reliability, and a method for manufacturing the light emitting device. To do.
本発明に係る発光デバイスは、第1外部接続電極及び第2外部接続電極が設けられたベース部と、前記第1外部接続電極に接続された第1電極及び前記第2外部接続電極に接続された第2電極が設けられた発光部と、気泡を消滅させる消泡剤が分散された封止樹脂により前記発光部を被覆してなる封止部と、を備えたことを特徴とする。 The light-emitting device according to the present invention is connected to the base portion provided with the first external connection electrode and the second external connection electrode, and the first electrode and the second external connection electrode connected to the first external connection electrode. The light emitting portion provided with the second electrode and a sealing portion formed by covering the light emitting portion with a sealing resin in which an antifoaming agent for eliminating bubbles is dispersed are provided.
本発明に係る発光デバイスによれば、封止樹脂に分散された消泡剤により、封止部の気泡が低減されることから、気泡の存在による蛍光材の斑や光の散乱が低減されるので、色度斑や輝度斑を低減することができる。また、個々の発光デバイスにおける気泡量のばらつきが低減されるので、色度ばらつきや輝度ばらつきを低減することができる。また、封止部の気泡が低減することから、気泡による封止部と基板との剥離、ワイヤの断線の発生を低下させることができるので、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。 According to the light emitting device of the present invention, the bubbles in the sealing portion are reduced by the antifoaming agent dispersed in the sealing resin, so that the spots of the fluorescent material and the light scattering due to the presence of the bubbles are reduced. Therefore, chromaticity spots and luminance spots can be reduced. In addition, since variation in the amount of bubbles in each light emitting device is reduced, chromaticity variation and luminance variation can be reduced. In addition, since bubbles in the sealing portion are reduced, peeling of the sealing portion from the substrate due to the bubbles and occurrence of wire breakage can be reduced, so that the reliability of the light-emitting device can be improved.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記消泡剤は、樹脂粒子及び/又は無機物質粒子からなる粒子群であることを特徴としてもよい。 In the light emitting device according to the present invention, the antifoaming agent may be a particle group composed of resin particles and / or inorganic substance particles.
樹脂粒子及び/又は無機物質粒子からなる粒子群は、封止樹脂に非溶解であり、封止樹脂の特性が変化することもないので、封止樹脂が有する封止特性を維持したまま、発光デバイスの色度ばらつきを低下させ、信頼性を向上させることができる。 Particle groups composed of resin particles and / or inorganic substance particles are insoluble in the sealing resin, and the properties of the sealing resin do not change, so light emission is maintained while maintaining the sealing properties of the sealing resin. It is possible to reduce the chromaticity variation of the device and improve the reliability.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記消泡剤の粒子の直径は0.1μm〜20μmであることを特徴としてもよい。 In the light emitting device according to the present invention, the defoamer particles may have a diameter of 0.1 μm to 20 μm.
このような構成により、ワイヤ断線や封止樹脂の剥離の原因となる0.1μm以上の気泡を確実に消滅させることができるとともに、消泡剤の全体量に対する0.1μmより小さい粒子の低減により有効に気泡を消滅させる消泡剤の割合を増加させることができるので消泡率(単位容積当たりの消泡剤濃度に対する消泡率)を向上させることができる。また、直径が20μmを超える消泡剤の存在により生じる、光散乱の増大、発光強度の低下、指向性の低下を防止することができる。 With such a configuration, air bubbles of 0.1 μm or more that cause wire breakage or peeling of the sealing resin can be surely eliminated, and by reducing particles smaller than 0.1 μm with respect to the total amount of antifoaming agent Since the proportion of the antifoaming agent that effectively eliminates the bubbles can be increased, the defoaming rate (the defoaming rate relative to the defoaming agent concentration per unit volume) can be improved. Further, it is possible to prevent an increase in light scattering, a decrease in light emission intensity, and a decrease in directivity caused by the presence of an antifoaming agent having a diameter exceeding 20 μm.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記消泡剤の粒径分布は複数のピークを有することを特徴としてもよい。 In the light-emitting device according to the present invention, the particle size distribution of the antifoaming agent may have a plurality of peaks.
消泡剤の粒径と消滅する気泡の径には相関があるところ、消泡剤の粒径分布について複数のピークを有するものとし粒径分布をブロードにすることにより、サイズにおいて広い範囲の気泡を消滅させることができる。また、粒径分布をブロードにすることにより、蛍光材の粒径にばらつきがあってもこれらの蛍光材を封止樹脂中に均一に分散させることができるので、発光デバイスの輝度斑及び色度斑を低減することができる。 There is a correlation between the particle size of the antifoaming agent and the size of the bubbles that disappear, and it is assumed that the particle size distribution of the antifoaming agent has multiple peaks, and by broadening the particle size distribution, a wide range of bubbles in size Can be extinguished. In addition, by broadening the particle size distribution, even if there is a variation in the particle size of the fluorescent material, these fluorescent materials can be uniformly dispersed in the sealing resin. Spots can be reduced.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記消泡剤は、前記封止樹脂のベース樹脂と同系材料からなることを特徴としてもよい。 In the light emitting device according to the present invention, the antifoaming agent may be made of a material similar to the base resin of the sealing resin.
この構成により、消泡剤とベース樹脂との屈折率の差が殆どないものとすることができるので、封止部における光透過性を向上させることができ、発光部からの光の取り出し効率を高めることができる。また、消泡剤とベース樹脂を同系樹脂とすることにより、消泡剤とベース樹脂との線膨張係数を同等とすることができるので、ヒートサイクルによる消泡剤とベース樹脂との剥離を防止することができ、製品の信頼性を向上させることができ、長期にわたって発光デバイスの光学的特性を安定したものとすることができる。 With this configuration, since there can be almost no difference in refractive index between the antifoaming agent and the base resin, the light transmittance in the sealing portion can be improved, and the light extraction efficiency from the light emitting portion can be improved. Can be increased. In addition, by making the antifoaming agent and the base resin similar, it is possible to equalize the linear expansion coefficient of the antifoaming agent and the base resin, thus preventing the antifoaming agent and the base resin from peeling off due to heat cycle. The reliability of the product can be improved, and the optical characteristics of the light emitting device can be stabilized over a long period of time.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記消泡剤の屈折率は、前記封止樹脂のベース樹脂の屈折率と同等であることを特徴としてもよい。 In the light emitting device according to the present invention, the antifoaming agent may have a refractive index equivalent to a refractive index of the base resin of the sealing resin.
この構成により、消泡剤の屈折率がベース樹脂の屈折率と同等の屈折率とされるので、光透過性を向上させることができる。特に、消泡剤として無機物質粒子を用いる場合など、消泡剤とベース樹脂を同系材料とすることができない場合には、ベース樹脂の屈折率と同等の消泡剤を選択することは、光透過性を向上させるため有効な手段である。 With this configuration, since the refractive index of the antifoaming agent is the same as the refractive index of the base resin, the light transmittance can be improved. In particular, when an inorganic substance particle is used as an antifoaming agent, when the antifoaming agent and the base resin cannot be made of the same material, it is possible to select an antifoaming agent equivalent to the refractive index of the base resin. This is an effective means for improving the permeability.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記消泡剤の線膨張係数は、前記封止樹脂のベース樹脂の線膨張係数と同等であることを特徴としてもよい。 Moreover, the light-emitting device which concerns on this invention WHEREIN: The linear expansion coefficient of the said defoamer may be equivalent to the linear expansion coefficient of the base resin of the said sealing resin.
この構成により、消泡剤の線膨張係数と封止樹脂の線膨張係数が同等とされることから、消泡剤と封止樹脂との境界面での剥離を防止することができるので、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。特に、消泡剤とベース樹脂を同系材料とすることができない場合には、ベース樹脂の線膨張係数と同等の消泡剤を選択することは、消泡剤と封止樹脂との境界面での剥離を防止する点において有効である。 Since the linear expansion coefficient of the antifoaming agent and the linear expansion coefficient of the sealing resin are made equal by this configuration, peeling at the interface between the antifoaming agent and the sealing resin can be prevented. The reliability of the device can be improved. In particular, when the antifoaming agent and the base resin cannot be made of the same material, selecting an antifoaming agent equivalent to the linear expansion coefficient of the base resin is important at the interface between the antifoaming agent and the sealing resin. This is effective in preventing peeling of the film.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記樹脂粒子は、エポキシ樹脂粒子、アクリル樹脂粒子、イミド樹脂粒子、フェノール樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、ノルボルネン樹脂粒子、ポリメチルペンテン樹脂粒子、非晶質ナイロン樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリアリレート樹脂粒子、ポリカーボネート樹脂粒子、エポキシ変成シリコーン樹脂粒子、および有機物変成シリコーン樹脂粒子から選択される少なくとも1種類の粒子からなることを特徴としてもよい。 In the light emitting device according to the present invention, the resin particles include epoxy resin particles, acrylic resin particles, imide resin particles, phenol resin particles, silicone resin particles, norbornene resin particles, polymethylpentene resin particles, and amorphous nylon resin. It may be characterized by comprising at least one kind of particles selected from particles, polystyrene resin particles, polyarylate resin particles, polycarbonate resin particles, epoxy-modified silicone resin particles, and organic-modified silicone resin particles.
この構成により、消泡剤として、種々の樹脂粒子の中から選択できるとともに、複数種類の樹脂粒子を組合せて用いることもできるので、発光デバイスの特性又は用途に応じた適切な封止部とすることできる。 With this configuration, it is possible to select from various resin particles as an antifoaming agent, and it is also possible to use a combination of a plurality of types of resin particles, so that an appropriate sealing portion according to the characteristics or application of the light emitting device is obtained. I can.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記無機物質粒子は、シリカ粒子、石英粒子、ガラス粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、および水酸化アルミニウム粒子から選択される少なくとも1種類の粒子からなることを特徴としてもよい。 In the light-emitting device according to the present invention, the inorganic substance particles are composed of at least one kind of particles selected from silica particles, quartz particles, glass particles, calcium carbonate particles, barium sulfate particles, and aluminum hydroxide particles. May be a feature.
この構成により、消泡剤として、種々の無機物質粒子の中から選択できるとともに、複数種類の無機物質粒子を組合せて用いることもできるので、発光デバイスの特性又は用途に応じた適切な封止部とすることできる。 With this configuration, as an antifoaming agent, it can be selected from various inorganic substance particles, and a plurality of types of inorganic substance particles can be used in combination. It can be.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記封止樹脂は、前記発光部からの光により励起される蛍光材がさらに分散されてなることを特徴としてもよい。 In the light emitting device according to the present invention, the sealing resin may be further characterized in that a fluorescent material excited by light from the light emitting portion is further dispersed.
この構成により、発光部の光を蛍光材により波長変換することができる。また、複数種類の蛍光材を封止樹脂に分散させることにより、所望の発光色の発光デバイスとすることができる。 With this configuration, the light of the light emitting unit can be wavelength-converted by the fluorescent material. Further, by dispersing a plurality of types of fluorescent materials in the sealing resin, a light emitting device having a desired light emission color can be obtained.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記蛍光材は蛍光粒子からなることを特徴としてもよい。 In the light emitting device according to the present invention, the fluorescent material may be made of fluorescent particles.
この構成により、蛍光粒子は封止樹脂に非溶解であり、封止樹脂の特性が変化することもないので、その封止樹脂が有する封止特性を維持したまま、発光部からの光を波長変換することができる。 With this configuration, the fluorescent particles are not dissolved in the sealing resin, and the characteristics of the sealing resin do not change. Therefore, the wavelength of light from the light emitting unit is maintained while maintaining the sealing characteristics of the sealing resin. Can be converted.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記蛍光粒子の直径は、前記消泡剤の粒子の直径以上であることを特徴としてもよい。 In the light emitting device according to the present invention, the diameter of the fluorescent particles may be equal to or larger than the diameter of the particles of the antifoaming agent.
この構成により、蛍光粒子の直径を消泡剤の粒子の直径よりも大きくすることでその表面積が大きくできるところ、他の粒子との衝突を増大させることができるので、沈降させずに封止樹脂全体に分散させることができる。 With this configuration, the surface area can be increased by making the diameter of the fluorescent particles larger than the diameter of the particles of the antifoaming agent, so that collision with other particles can be increased. Can be dispersed throughout.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記発光部は複数個の発光素子からなることを特徴としてもよい。この構成によれば、発光デバイスの発光強度を向上させることができる。 In the light-emitting device according to the present invention, the light-emitting portion may include a plurality of light-emitting elements. According to this configuration, the light emission intensity of the light emitting device can be improved.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記ベース部のうち前記発光部が配置された箇所が凹部とされたことを特徴としてもよい。この構成によれば、発光部から横方向に放射する光を凹部の側面で反射させることができるので、発光部の前方への放射量を増大させることができる。 In the light emitting device according to the present invention, a portion of the base portion where the light emitting portion is disposed may be a concave portion. According to this configuration, light emitted in the lateral direction from the light emitting unit can be reflected by the side surface of the recess, so that the amount of radiation forward of the light emitting unit can be increased.
また、本発明に係る発光デバイスにおいて、前記ベース部は、ガラス、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、酸化アルミニウム、ムライト、窒化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素、又は酸化ジルコニウムのうちのいずれかの材料から形成されてなることを特徴としてもよい。これら材質からなるベース部の中から、適宜適切なベース部を選択することにより、発光デバイスを用途に応じたものとすることできる。 Further, in the light emitting device according to the present invention, the base portion is made of glass, phenol resin, polyester resin, epoxy resin, polyimide resin, fluororesin, aluminum oxide, mullite, aluminum nitride, silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, or It may be formed from any material of zirconium oxide. By appropriately selecting an appropriate base portion from the base portions made of these materials, the light emitting device can be adapted to the application.
本発明に係る発光デバイスの製造方法は、第1外部接続電極及び第2外部接続電極が設けられたベース部に発光部を設け、該発光部の第1電極を前記第1外部接続電極に接続するとともに前記発光部の第2電極を前記第2外部接続電極に接続し、前記発光部を封止樹脂でモールドして封止部を形成することにより製造されることを前提としており、前記封止樹脂として、封止樹脂中に発生する気泡を消滅させる消泡剤が分散されている樹脂を用いることを特徴とする。 In the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, a light emitting part is provided in a base part provided with a first external connection electrode and a second external connection electrode, and the first electrode of the light emitting part is connected to the first external connection electrode. And the second electrode of the light emitting part is connected to the second external connection electrode, and the light emitting part is molded with a sealing resin to form a sealing part. As the stopping resin, a resin in which an antifoaming agent for eliminating bubbles generated in the sealing resin is dispersed is used.
本発明に係る発光デバイスの製造方法よれば、消泡剤により封止樹脂中の気泡を消滅させることができるので、気泡がない封止部を有した発光デバイスを製造することができる。つまり、色度斑、輝度斑、色度ばらつき、輝度ばらつきが少なく、封止部の剥離やワイヤの断線が生じない発光デバイスを製造することができる。 According to the method for manufacturing a light-emitting device according to the present invention, the bubbles in the sealing resin can be eliminated by the antifoaming agent, and thus a light-emitting device having a sealing portion free from bubbles can be manufactured. That is, it is possible to manufacture a light-emitting device that has less chromaticity spots, luminance spots, chromaticity variations, and luminance variations and does not cause peeling of the sealing portion or wire breakage.
また、ベース樹脂に消泡剤を分散する工程以外は、従来と同様の製造工程により発光デバイスを製造することができるため、新たな設備投資も必要なく従来の設備を用いて製造でき、また、高温溶融等の特別な製造条件で行う工程もなく従来の発光デバイスと同様の部材を用いることができるので、低コストで、色度斑、輝度斑、色度ばらつき、輝度ばらつきが少なく、信頼性が高い発光デバイスを製造することができる。 In addition, since the light emitting device can be manufactured by the same manufacturing process as before except for the step of dispersing the antifoaming agent in the base resin, it can be manufactured using conventional equipment without the need for new capital investment. Since there is no process performed under special manufacturing conditions such as high-temperature melting, the same members as conventional light-emitting devices can be used, so low cost, low chromaticity irregularities, luminance irregularities, chromaticity variations, and luminance variations are reliable. Can produce a light emitting device having a high value.
また、本発明に係る発光デバイスの製造方法において、前記消泡剤をベース樹脂に混合することにより前記封止樹脂を形成する混合工程を含むことを特徴としてもよい。 Moreover, the manufacturing method of the light-emitting device according to the present invention may include a mixing step of forming the sealing resin by mixing the antifoaming agent with a base resin.
この構成によれば、予め消泡剤が分散された樹脂を用いるのではなく、製造工程において消泡剤をベース樹脂に混合することから、消泡剤の種類やその比率を容易に変更することができ、封止部の気泡の発生率が変化すれば製造工程にフィードバックして消泡剤の量、種類、比率を容易に調整することにより気泡発生を低減することができるので、生産歩留りを向上させることができる。 According to this configuration, instead of using a resin in which an antifoaming agent is dispersed in advance, the antifoaming agent is mixed with the base resin in the manufacturing process, so that the type and ratio of the antifoaming agent can be easily changed. If the bubble generation rate of the sealing part changes, it is possible to reduce the bubble generation by feeding back to the manufacturing process and easily adjusting the amount, type and ratio of the antifoaming agent. Can be improved.
また、本発明に係る発光デバイスの製造方法において、前記ベース部に複数の前記発光部を設け、各発光部の第1電極を各第1外部接続電極に接続するとともに各発光部の第2電極を各第2外部接続電極に接続し、前記封止樹脂でこれら発光部をモールドした後、発光部毎の個片に分離することを特徴としてもよい。 Further, in the method for manufacturing a light emitting device according to the present invention, the base portion is provided with a plurality of the light emitting portions, and the first electrode of each light emitting portion is connected to each first external connection electrode and the second electrode of each light emitting portion. Are connected to each second external connection electrode, and after these light emitting portions are molded with the sealing resin, the light emitting portions may be separated into individual pieces.
この構成によれば、ベース部に複数の発光部を設けた後に発光部毎の個片に分離し、1枚のベース部から複数の発光デバイスを製造するので、生産効率を向上させることができる。 According to this configuration, since a plurality of light emitting units are provided in the base unit and then separated into individual pieces for each light emitting unit, and a plurality of light emitting devices are manufactured from one base unit, production efficiency can be improved. .
本発明に係る発光デバイスによれば、封止樹脂に分散された消泡剤により、封止部の気泡が低減されることから、気泡の存在による蛍光材の斑や光の散乱が低減されるので、色度斑や輝度斑を低減することができる。また、個々の発光デバイスにおける気泡量のばらつきが低減されるので、色度ばらつきや輝度ばらつきを低減することができる。また、封止部の気泡が低減することから、気泡による封止部と基板との剥離、ワイヤの断線の発生を低下させることができるので、発光デバイスの信頼性を向上させることができる。 According to the light emitting device of the present invention, the bubbles in the sealing portion are reduced by the antifoaming agent dispersed in the sealing resin, so that the spots of the fluorescent material and the light scattering due to the presence of the bubbles are reduced. Therefore, chromaticity spots and luminance spots can be reduced. In addition, since variation in the amount of bubbles in each light emitting device is reduced, chromaticity variation and luminance variation can be reduced. In addition, since bubbles in the sealing portion are reduced, peeling of the sealing portion from the substrate due to the bubbles and occurrence of wire breakage can be reduced, so that the reliability of the light-emitting device can be improved.
本発明に係る発光デバイスの製造方法よれば、消泡剤により封止樹脂中の気泡を消滅させることができるので、気泡がない封止部を有した発光デバイスを製造することができる。つまり、色度斑、輝度斑、色度ばらつき、輝度ばらつきが少なく、封止部の剥離やワイヤの断線が生じない発光デバイスを製造することができる。 According to the method for manufacturing a light-emitting device according to the present invention, the bubbles in the sealing resin can be eliminated by the antifoaming agent, and thus a light-emitting device having a sealing portion free from bubbles can be manufactured. That is, it is possible to manufacture a light-emitting device that has less chromaticity spots, luminance spots, chromaticity variations, and luminance variations and does not cause peeling of the sealing portion or wire breakage.
以下、本発明に係る発光デバイスの実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of a light emitting device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<発光デバイスについて>
図1は、実施例1の発光デバイスの概略断面図であり、図2は、実施例2の発光デバイスの概略断面図である。
<About light emitting devices>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the light-emitting device of Example 1, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the light-emitting device of Example 2.
発光デバイス1は、基板(ベース部)2と、基板2に搭載された発光素子(発光部)3と、発光素子3を封止する封止部4と、を備えており、封止部4には、消泡剤5と蛍光材6が分散されている。発光デバイス1の外形は、全体として、厚みが薄い直方体を呈しており、封止部4の表面は、基板2の表面に平行でほぼ平坦に形成されるとともに、封止部4の側面は基板2の表面に対して垂直となり、かつ、封止部4と基板2の側面が同一の平坦面となるように形成されている。発光デバイス1の寸法として、例えば、厚み0.6mm、横幅1.6mm、縦幅2.0mmなる寸法が一例として挙げられる。
The
発光デバイス1の基板2としては、可視光に対する光反射率が高く、熱伝導率がアルミニウムとほぼ同等であり且つ絶縁性を有した窒化アルミニウム基板を用いられる。基板2の厚みは、後述する切断工程における切断を容易とするため、0.3mm〜0.4mmとされる。なお、発光デバイス1の用途により要求される信頼性や特性に応じて、窒化アルミニウム基板以外の絶縁性基板を用いてもよい。例えば、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等から形成される樹脂基板、ガラス、酸化アルミニウム、ムライト、窒化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素、酸化ジルコニウム等の無機材料により形成される無機材料系基板、あるいは、ガラスエポキシ基板のように無機材料と高分子材料を積層した複合基板を用いてもよい。これらの基板2の中から、適宜適切な基板2を選択することにより、発光デバイス1を用途、コストに応じたものとすることできる。なお、平板な基板2の代わりに、碗型のケースを用いてもよい。
As the
基板2の表面2aには配線パターン10が形成されている。発光素子3は、配線パターン10としてのランド10aに搭載され、発光素子3の裏面電極(第2電極)とランド10aとが導電性接着剤により接着される。発光素子3の表面電極(第1電極)は、ワイヤ12により別の配線パターン(ランド10aと独立した配線パターン。以下、接続用配線パターン10bという。)と接続される。
A
基板2の裏面2bには、第2外部接続電極13と第1外部接続電極14が形成されている。第2外部接続電極13は、貫通導体(スルーホール)15aを介してランド10aと接続されている。第1外部接続電極14は、貫通導体15bを介して接続用配線パターン10bとが接続されている。
A second
発光素子3としては、波長400nm以上530nm以下の青色波長領域に主発光ピークを有する青色発光ダイオードが用いられる。なお、発光素子3としては、蛍光材6を励起させる光を放射するデバイスであればよく、例えば、青紫色レーザダイオードを用いてもよい。
As the
封止部4は、発光素子3を封止樹脂(図6又は7を参照)8で封止して形成されたものである。本実施例では、発光素子3とともに基板2の表面2a全体を封止樹脂8で被覆するようにして封止部4が形成される。封止樹脂8は、消泡剤5および蛍光材6をベース樹脂に分散させて形成される。ベース樹脂としては、例えば、熱硬化性の液状シリコーン樹脂やエポキシ樹脂が用いられる。
The sealing
消泡剤5は、封止樹脂8中に発生する気泡を不安定化し破泡に至らしめるものである。封止樹脂8中に分散させるものとして光拡散剤があるが、消泡剤5は光拡散剤と異なるものである。すなわち、光拡散剤は光を拡散させる球状粒子であり、屈折率は小さく粒子径は20μm〜100μmとされるが、他方、消泡剤5は球形に限定されず、また粒子径も光拡散剤よりも比較的小さいものが用いられる。
The
また、消泡剤5は、界面活性剤のように溶解性のあるものから構成するのではなく、封止樹脂8に溶解せず存在する粒体、例えば、樹脂粒子、無機物質粒子、またはこれらの混合粒子群から構成することが好ましい。すなわち、樹脂粒子、無機物質粒子、又はこれらの混合粒子群は、封止樹脂8に非溶解の粒子であり、封止樹脂8の特性が変化することもないので、その封止樹脂8が有する封止特性を維持したまま、発光デバイス1の色度ばらつきを低下させ、信頼性を向上させることができる。
The
具体的には、封止樹脂8のベース樹脂が液状シリコーン樹脂である場合において、平均粒子径が5μmのシリコーン樹脂粒子が消泡剤5として用いられる。特に、シリコーン樹脂粒子の粒子径の範囲は、直径で0.1μm〜20μmであることが好ましい。
Specifically, when the base resin of the sealing
この構成によれば、ワイヤ12の断線や封止樹脂8の剥離の原因となる0.1μm以上の気泡を確実に消滅させることができるとともに、消泡剤5の全体量に対する0.1μmより小さい粒子の低減により有効に気泡を消滅させる消泡剤5の割合を増加させることができるので消泡率(単位容積当たりの消泡剤濃度に対する消泡率)を向上させることができる。また、直径が20μmを超える消泡剤5の存在により生じうる光散乱の増大、発光強度の低下、指向性の低下を防止することができる。
According to this configuration, air bubbles of 0.1 μm or more that cause disconnection of the
また、図2に示す実施例2の発光デバイス1のように、消泡剤5として、粒径の異なる複数種類の粒子を混合して用いてもよい。例えば、封止樹脂8のベース樹脂がエポキシ樹脂である場合において、平均粒子径(直径平均)が2μm,5μm,12μmである3種類のエポキシ樹脂粒子が消泡剤5として用いられる。
Moreover, you may mix and use several types of particle | grains from which a particle size differs as the
このような構成によれば、消泡剤5の粒径と消滅する気泡の径には相関があるところ、消泡剤5の粒径分布について複数のピークを有するものとし粒径分布をブロードにすることによりサイズにおいて広い範囲の気泡を消滅させることができる。また、粒径分布をブロードにすることにより、蛍光材6の粒径にばらつきがあってもこれらの蛍光材6を封止樹脂8中に均一に分散させることができるので、発光デバイス1の輝度斑及び色度斑を低減することができる。
According to such a configuration, there is a correlation between the particle size of the
また、消泡剤5としては、ベース樹脂がエポキシ樹脂である場合はエポキシ樹脂粒子を用いるというように、封止樹脂8のベース樹脂と同系材料とすることが好ましい。この構成により、消泡剤5とベース樹脂との屈折率の差が殆どないものとすることができるので、封止部4における光透過性を向上させることができ、発光素子3からの光の取り出し効率を高めることができる。また、消泡剤とベース樹脂を同系樹脂とすることにより、消泡剤5とベース樹脂との線膨張係数を同等とすることができるので、ヒートサイクルによる消泡剤5とベース樹脂との剥離を防止することができ、製品の信頼性を向上させることができるとともに、剥離による光の分散も生じないので、長期にわたって発光デバイス1の光分散特性を安定したものとすることができる。
The
消泡剤5と封止樹脂8のベース樹脂を同系材料とすることができない場合は、消泡剤5の屈折率は、封止樹脂8のベース樹脂の屈折率と同等の値とすることが好ましい。この構成により、消泡剤5の屈折率がベース樹脂の屈折率と同等の屈折率とされるので、光透過性を向上させることができる。特に、封止樹脂8に分散させる消泡剤5として無機物質粒子を用いる場合など、消泡剤5とベース樹脂を同系材料とすることができない場合には、ベース樹脂の屈折率と同等の消泡剤5を選択することは、光透過性を向上させるため有効な手段となる。
When the
また、消泡剤5の線膨張係数については、封止樹脂8のベース樹脂の線膨張係数と同等とすることが好ましい。この構成により、消泡剤5の線膨張係数と封止樹脂8の線膨張係数が同等とされることから、消泡剤5と封止樹脂8との境界面での剥離を防止することができるので、発光デバイス1の信頼性を向上させることができる。特に、ベース樹脂と異なる材料からなる消泡剤5を用いる場合には、ベース樹脂の線膨張係数と同等の消泡剤5を選択することは、消泡剤5と封止樹脂8との境界面での剥離を防止する点において有効である。
Moreover, it is preferable that the linear expansion coefficient of the
また、消泡剤5は、シリコーン樹脂粒子やエポキシ樹脂粒子に限定されるものではなく、他の樹脂粒子を用いてもよい。例えば、アクリル樹脂粒子、イミド樹脂粒子、フェノール樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、ノルボルネン樹脂粒子、ポリメチルペンテン樹脂粒子、非晶質ナイロン樹脂粒子(非晶質ポリアミド系樹脂粒子)、ポリスチレン樹脂粒子、ポリアリレート樹脂粒子、ポリカーボネート樹脂粒子、エポキシ変成シリコーン樹脂粒子、有機物変成シリコーン樹脂粒子等を用いてもよく、また、これら粒子から選ばれる少なくとも1種類が含まれる混合粒子を消泡剤5として用いてもよい。この構成により、消泡剤5として、種々の樹脂粒子の中から選択できるとともに、複数種類の樹脂粒子を組合せて用いることもできるので、発光デバイス1の特性又は用途に応じた適切な封止部4とすることできる。
The
また、消泡剤5は、有機材料から形成されるものに限定されるものではなく、無機物質から形成されたものを用いてもよい。例えば、シリカ粒子、石英粒子、ガラス粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、水酸化アルミニウム粒子、あるいは、これら粒子の少なくとも1種類を含む混合粒子を消泡剤5として用いてもよい。これらの無機物質は特有の屈折率や消泡性を有するため、これらのいずれか又はこれらの組合せを発光デバイス1の消泡剤5として用いることにより、発光デバイス1の特性又は用途に応じた適切な封止部4とすることできる。特に、無機物質粒子は、不定形であって鋭い角が有する粒体が多く、気泡を消滅させる効率が高いと考えられるため、消泡剤5として有効な物質である。また、封止部4の底部において消泡剤5の濃度を高めたい場合には、ベース樹脂よりも比重が高い無機物質粒子を適用することにより、当該目的が達成されうる。例えば、凹部7に発光素子3を配置した発光デバイス(図5参照)において、気泡が生じ易い凹部7の消泡剤5の濃度を高める場合には、封止樹脂8と比較して比重が高い無機物質粒子を選択されうる。
Moreover, the
蛍光材6は、発光素子3からの光を吸収し励起し蛍光を放出するもの、すなわち波長変換するものである。蛍光材6の選択により、発光デバイス1を所望の発光色とすることができる。蛍光材6としては種々の材料があるが、無機系の蛍光粒子を用いることが好ましい。このような蛍光粒子は封止樹脂8に溶解しないので、封止樹脂8の特性が変化することもない。そのため、その封止樹脂8が有する封止特性を維持したまま、発光素子3からの光を波長変換することができる。なお、発光素子3からの光をそのまま外部に放出させる場合は、蛍光材6を封止部4に分散させないで発光デバイス1が構成される。
The
蛍光材6の粒径(直径)は、消泡剤5の粒径(直径)より大径のものを用いることが好ましい。これにより、蛍光材6の表面積が比較的大きくなるため、他の粒子との衝突を増大させることができるので、沈降させずに封止樹脂8全体に分散させることができる。すなわち、蛍光材6は封止樹脂8よりも比重が高いため、封止樹脂8が熱硬化するまでに沈降してしまうことがあったが、このように、蛍光材6の粒径を消泡剤5の粒径より大きくすることにより消泡剤5との衝突を増大させることができるので、この沈降を防止することができる。さらに、蛍光材6の沈降の防止、封止樹脂8中で均一に分散させるという観点から云えば、封止樹脂8に分散される消泡剤5としては、封止樹脂8と比重が同等であるものを用いることが、より好ましい。このような構成によれば、封止樹脂8と比重が同等であることから消泡剤5を封止樹脂8中に均一に分散させることができるとともに、消泡剤5の粒径より大径である蛍光材6は、均一に分散された消泡剤5との衝突によりその沈降が防止されるので、結果として、蛍光材6を封止樹脂8中に均一に分散させることができる。
The particle diameter (diameter) of the
蛍光材6として、例えば、BOSE(ユーロピウム付活珪酸塩蛍光材、(Ba・Sr)2SiO4:Eu)のような発光効率が高い平均粒子径5μmの黄色蛍光材が用いられる。黄色蛍光材は、発光素子3から放出される青色光を吸収して、波長550nm以上600nm以下の波長領域に発光ピークを有する黄色蛍光を放出する。このような蛍光材6の含有により、発光素子3からの青色光と、黄色蛍光材からの黄色光とを同時に放出させることができるので、発光色を白色とすることができる。
As the
また、蛍光材6として、異なる波長を発する2種類の蛍光材6を用いてもよい。例えば、緑色蛍光材としては、平均粒子径12μmのβサイアロン(ユーロピウム付活蛍光材、(Si・Al)6(O・N)8:Eu)が用いられ、赤色蛍光材としては、平均粒子径7μmのカズン(ユーロピウム付活純窒化物蛍光材、(Sr・Ca)AlSiN3:Eu)が用いられる。緑色蛍光材は、発光素子3からの青色光を吸収して波長490nm以上750nm以下の波長領域に発光ピークを有する緑色蛍光を放出し、赤色蛍光材は、発光素子3からの青色光を吸収して600nm以上750nm以下の波長領域に発光ピークを有する赤色蛍光を放出する。このような2種類の蛍光材6を用いることにより、発光素子3から放出される青色光、緑色蛍光材からの緑色光、及び赤色蛍光材からの赤色光を、同時に放出させることができるので、発光色を白色とすることができる。
Further, as the
ここで、発光デバイス1の色度ばらつきについて説明する。
Here, the chromaticity variation of the
図3は、従来品と実施品の色度分布を示した色度分布図である。図4は、従来品と実施品の色度ばらつきを示した表である。 FIG. 3 is a chromaticity distribution diagram showing chromaticity distributions of a conventional product and an actual product. FIG. 4 is a table showing variations in chromaticity between the conventional product and the actual product.
図3には、従来品(従来の発光デバイス)として消泡剤5を分散させていないものについて測定された299個の色度と、実施品(本発明の発光デバイス1)について測定された414個の色度、が示されている。従来品としては、液状シリコーン樹脂(ベース樹脂)に平均粒子径5μmの黄色蛍光材BOSE(蛍光材)を分散させた封止樹脂により封止部4を形成したものを用いている。実施品としては、液状シリコーン樹脂(ベース樹脂)に平均粒子径5μmのシリコーン粒子(消泡剤)と平均粒子径5μmの黄色蛍光材BOSE(蛍光材)を分散させた封止樹脂8により封止部4を形成したものを用いている。なお、図4に示した表において、MAXは色度の最大値、MINは色度の最小値、AVEは平均値、STDは色度の標準偏差値を示している。
FIG. 3
図3及び図4によれば、実施品の色度ばらつきが、従来品に比較して、大幅に低減していることがわかる。 3 and 4, it can be seen that the chromaticity variation of the implemented product is significantly reduced as compared with the conventional product.
さらに、当該色度図と黒体軌跡(図示省略)とから色温度(Tc)を求めると、色温度ばらつきは、従来品については±974Kと算出され、実施品については±115Kと算出される。つまり、消泡剤5の含有により、色温度についても、大幅にそのばらつきが低減することがわかる。すなわち、図3及び図4には、封止樹脂8に消泡剤5を分散させることにより、色度ばらつきが低減することが示されている。
Further, when the color temperature (Tc) is obtained from the chromaticity diagram and the black body locus (not shown), the color temperature variation is calculated as ± 974K for the conventional product and ± 115K for the actual product. . That is, it can be seen that the dispersion of the
つまり、封止樹脂8に消泡剤5を分散させることにより、個々の発光デバイス間において不均一に発生する気泡を一律に消滅させることができる。これにより、個々の発光デバイスの気泡量のばらつきが低減されるとともに、気泡量のばらつきにより生じていた蛍光材の斑や光の散乱量のばらつきが低減されるので、発光デバイス1の個々の間で生じる色度ばらつき及び色温度ばらつきが小さくなる。
That is, by dispersing the
以上の構成によれば、発光デバイス1は、封止樹脂8に分散された消泡剤5により、封止部4の気泡が低減されることから、気泡の存在による蛍光材6の斑や光の散乱が低減されるので、色度斑や輝度斑を低減することができる。また、個々の発光デバイス1における気泡量のばらつきが低減されるので、色度ばらつきや輝度ばらつきを低減することができる。また、封止部4の気泡が低減することから、気泡による封止部4と基板2との剥離、ワイヤ12の断線の発生を低下させることができるので、発光デバイス1の信頼性を向上させることができる。
According to the above configuration, in the
また、発光デバイス1は、個々の発光デバイス1において色度ばらつきや輝度ばらつきがないので、発光面上における色度の均一性が要請される照明装置にも適用することができる。そして、発光デバイス1を照明用の光源として用いれば、発光面上において色度ばらつき、輝度斑のない照明装置とすることができる。
In addition, since the
次に、発光デバイス1についてさらに他の実施例について説明する。
Next, another example of the
図5は、実施例3の発光デバイスの概略断面図である。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the light-emitting device of Example 3.
本実施例の発光デバイス1は、上記の実施例1の発光デバイス1と同様、基板(ベース部)2と、基板2に搭載された発光素子(発光部)3と、発光素子3を封止する封止部4と、を備えており、封止部4には、消泡剤5と蛍光材6が分散されているが、上記の実施例1と異なる点は、基板2に形成された凹部(基板2の表面2aからドリル等により窪ませた部分)7の底面に発光素子3が搭載された構造とされている点にある。つまり、このような構造により、凹部7で発光素子3から横方向に放射する光を凹部7の側面で反射させて、発光素子3の前方への放射量を増大させることができる。
The light-emitting
基板2は、穴あけ加工が容易で可視光の光反射率も高い、酸化アルミニウム基板2が用いられている。基板2の厚みは、後述する切断工程における切断を容易にするため、0.4mm〜0.5mmとされる。なお、基板2は、発光デバイス1の用途、信頼性又は特性に応じ、他の材料を用いてもよい。
As the
凹部7は、基板2の裏面2bに配置された第2外部接続電極13に至るまで、厚み方向に基板2を貫通させて形成される。つまり、発光素子3は、基板2の裏面2bに配置された第2外部接続電極13に直接搭載され、発光素子3の裏面電極(第2電極)が第2外部接続電極13に直接接続される構造とされている。発光素子3の表面電極(第1電極)は、ワイヤ12により接続用配線パターン10bに接続される。
The
発光素子3としては、上記の実施例1と同様、青色発光ダイオードが用いられる。
As the
封止部4は、封止樹脂8により、凹部7を充填しつつ発光素子3を封止し、基板2の表面2a全体が被覆されるように、形成される。
The sealing
封止樹脂8としては、例えば、シリカ粒子(消泡剤)が液状シリコーン樹脂(ベース樹脂)に分散された樹脂が用いられる。シリカ粒子は、平均粒子径が5μmであって、球形ではない不定形なものが用いられる。このような消泡剤5を用いることにより、気泡を確実に消滅させることができる。なお、本実施例では、凹部7において消泡剤5の密度が高くなるように、液状シリコーンよりも比重が高いシリカ粒子が選択されている。
As the sealing
また、封止樹脂8には、2種類の蛍光材6が分散されている。黄色蛍光材として、平均粒子径5μmのBOSE(ユーロピウム付活珪酸塩蛍光材、(Ba・Sr)2SiO4:Eu)と、赤色蛍光材として、平均粒子径8μmのカズン(ユーロピウム付純窒化物蛍光材、(Sr・Ca)AlSiN3:Eu)が分散されている。黄色蛍光材は、発光素子3から放出される青色光を吸収して波長550nm以上600nm以下の波長領域に発光ピークを有する黄色蛍光を放出し、赤色蛍光材は、発光素子3から放出される青色光を吸収して600nm以上750nm以下の波長領域に発光ピークを有する赤色蛍光を放出する。このような2種類の蛍光材6の含有により、発光素子3から放出される青色光、黄色蛍光材からの黄色光、及び赤色蛍光材からの赤色光が、同時に放出されるので、発光色を白色とすることができる。
In addition, two kinds of
以上の構成によれば、発光デバイス1は、封止樹脂8に分散された消泡剤5により、封止部4の気泡が低減することから、気泡の存在による蛍光材6の斑や光の散乱が低減されるので、色度斑や輝度斑を低減することができる。また、個々の発光デバイス1における気泡の発生量のばらつきが低減されるので、色度ばらつきや輝度ばらつきを低減することができる。
According to the above configuration, the
また、本実施例の発光デバイス1のように凹部7が設けられ気泡が発生し易い構造を有している発光デバイス1であっても、凹部7に発生する気泡を確実に消滅することができる。すなわち、幅狭である凹部7における気泡の発生率は、基板2の平坦な部分に比較すると高くなるが、封止樹脂8には均一に消泡剤5が分散されているため、凹部7において発生する気泡も、平坦な部分で発生する気泡と同様の確率で確実に消滅される。したがって、凹部7のように幅狭な空間を有する発光デバイス1においても、封止部4の気泡を低減することができる。
Moreover, even if it is the light emitting
さらに、消泡剤5として、封止樹脂8よりもやや比重が高い消泡剤5を分散させる構成とすれば、消泡剤5を沈下させ、凹部7のように幅狭な空間にさらに確実に消泡剤5をまわり込ませることができるので、幅狭な空間に発生する気泡を確実に消滅させることができる。加えて、消泡剤5及び蛍光材6ともに封止樹脂8よりも比重が高いものを選択した場合は、凹部7に消泡剤5及び蛍光材6を沈下させて発光素子3の周囲にこれらを存在せしめることができるので、発光素子3の周囲の気泡を消滅させるとともに消泡剤5及び蛍光材6を均一且つ密に分散させることができるので、効率的に光を波長変換することができる。
Furthermore, if the
なお、本実施例1乃至3では、基板2に発光素子3を1個搭載した例を挙げているが、発光デバイス1はこのような構成に限定されるものではない。例えば、発光部を複数個の発光素子3により構成してもよい。発光デバイス1の発光強度を向上させることができる。
In Examples 1 to 3, an example in which one light-emitting
また、蛍光材6の励起により白色光を生じさせる発光デバイス1について説明したが、本発明は、蛍光材6が含有されるものに限定して適用されるものではない。すなわち、蛍光材6が含まれない発光デバイスにも適用される。例えば、赤色LEDを封止樹脂により封止してなる赤色発光デバイスにも、本発明は適用されうる。この場合は、封止樹脂に消泡剤を分散させることにより、封止部の気泡をなくすことができるので、輝度斑が小さく、且つ、信頼性が高い赤色発光デバイスとすることができる。
Moreover, although the
<製造方法について>
発光デバイス1の製造方法について図6に基づいて説明する。
<About manufacturing method>
The manufacturing method of the light-emitting
図6は、発光デバイスの一の製造方法の各工程における加工状態を示した概略斜視図である。 FIG. 6 is a schematic perspective view showing a processed state in each step of one manufacturing method of the light emitting device.
まず、図6(A)に示すように、基板2に貫通導体15a,15bが形成される。また、基板2の表面2aには、各貫通導体15a,15bに接続されるランド10a、接続用配線パターン10bが形成され、基板2の裏面2bに各貫通導体15a,15bに接続される第2外部接続電極13,第1外部接続電極14が形成される。
First, as illustrated in FIG. 6A, the through
次に、ランド10aに発光素子3が搭載され、発光素子3の裏面電極(第2電極)とランド10aとが導電性接着剤により接着される。続いて、発光素子3の表面電極(第1電極)と接続用配線パターン10bとがワイヤ12により接続される。これにより、発光素子3の裏面電極が貫通導体15aを介して第2外部接続電極13と接続されるとともに、発光素子3の表面電極が貫通導体15bを介して第1外部接続電極14に接続される。
Next, the light-emitting
一方、ベース樹脂としての液状シリコーン樹脂に、蛍光材6及びシリコーン樹脂粒子(消泡剤)を添加し、攪拌脱泡機により減圧下で攪拌脱泡することにより、液状の封止樹脂8が形成される。混合比は、例えば、シリコーン樹脂粒子、液状シリコーン樹脂、蛍光材6について、60:100:62(重量比)とされる。
On the other hand, the
攪拌工程では、封止樹脂8の混合により気泡が発生するが、混合の際において気泡が消泡剤5により破泡されることから、気泡の発生自体が抑制される。また、減圧下で行われることから気泡は封止樹脂8から放出され殆ど消滅することとなる。
In the stirring step, bubbles are generated by mixing the sealing
続いて、発光素子3が搭載された基板2が加熱式プレス機のステージ上に配置され、図6(B)に示すように、注入機により、封止樹脂8が基板2の表面2aに流し込まれる。
Subsequently, the
さらに、図6(C)に示すように、所定の高さの封止部4を形成するために、基板2の周囲に2個1組のスペーサ治具21,21が前後左右に対向するように配置され(同図において前後のスペーサ治具の図示は省略している。)、封止樹脂8の表面上に平坦な上金型22が被せられる。そして、封止樹脂8と基板2がプレスされる。封止樹脂8がプレスされるとき、封止樹脂8中にある気泡がシリコーン樹脂粒子により破泡される。なお、封止樹脂8が基板2から零れないようするため、スペーサ治具21の配置は、図6(B)において行われる封止樹脂8の流し込みの前に行ってもよい。また、封止樹脂8をプレスする上金型22は、図6(C)に示すような平坦なものに限定されるものではなく、封止樹脂8を加圧することができるものであればよい。例えば、封止部4の上部に凸型レンズが設ける場合は、凸型レンズに対応した凹部が設けられた上金型22が用いられる。
Further, as shown in FIG. 6C, in order to form the sealing
次いで、図6(D)に示すように、プレスした状態で加熱することにより封止樹脂8が硬化され、封止部4が形成される。
Next, as shown in FIG. 6D, the sealing
さらに、図6(E)、及び(F)に示すように、構成単位毎に分割されるように基板2及び封止部4が切断され、個々の発光デバイス1とされる。
Further, as shown in FIGS. 6E and 6F, the
このような発光デバイス1の製造方法よれば、消泡剤5により封止樹脂8中の気泡を消滅させることができるので、気泡がない封止部4を有した発光デバイス1を製造することができる。つまり、色度斑、輝度斑、色度ばらつき、輝度ばらつきが少なく、封止部4の剥離やワイヤの断線が生じない発光デバイス1を製造することができる。
According to the method for manufacturing the
また、ベース樹脂に消泡剤5を分散する工程以外は、従来と同様の製造工程により発光デバイス1を製造することができるため、新たな設備投資も必要なく従来の設備を用いて製造でき、また、高温溶融等の特別な製造条件で行う工程もなく従来の発光デバイス1と同様の部材を用いることができるので、低コストで、色度斑、輝度斑、色度ばらつき、輝度ばらつきが少なく、信頼性が高い発光デバイス1を製造することができる。
Moreover, since the
また、予め消泡剤5が分散された樹脂を用いるのではなく、製造工程において消泡剤5をベース樹脂に混合することから、消泡剤5の種類やその比率を容易に変更することができ、封止部4の気泡の発生率が変化すれば製造工程にフィードバックして消泡剤5の量、種類、比率を容易に調整することにより気泡発生を低減することができるので、生産歩留りを向上させることができる。
Moreover, since the
また、基板2に複数の発光素子3を設けて後で発光素子毎の個片に分離し、1枚の基板2から複数の発光デバイス1を製造するので、生産効率を向上させることができる。
In addition, since a plurality of
次に、発光デバイス1の他の製造方法について図7に基づいて説明する。
Next, another manufacturing method of the
図7は、発光デバイスの他の製造方法の各工程における加工状態を示した概略斜視図である。 FIG. 7 is a schematic perspective view showing a processed state in each step of another manufacturing method of the light emitting device.
まず、図7(A)に示すように、基板2に貫通導体15a,15b・・が形成される。また、基板2の表面2aには各貫通導体15a,15bに接続されるランド10a、接続用配線パターン10bが形成され、基板2の裏面2bに各貫通導体15a,15bに接続される第2外部接続電極13,第1外部接続電極14が形成される。
First, as shown in FIG. 7A, the through
次に、ランド10aに発光素子3が搭載され、発光素子3の裏面電極(第2電極)とランド10aとが導電性接着剤により接着される。続いて、発光素子3の表面電極(第1電極)と接続用配線パターン10bとがワイヤ12により接続される。これにより、発光素子3の裏面電極が貫通導体15aを介して第2外部接続電極13と接続されるとともに、発光素子3の表面電極が貫通導体15bを介して第1外部接続電極14に接続される。
Next, the light-emitting
一方、ベース樹脂としての液状シリコーン樹脂に蛍光材6およびシリコーン樹脂粒子を添加し、攪拌脱泡機により減圧下で攪拌脱泡することにより、液状の封止樹脂8が形成される。ここで、混合比は、エポキシ樹脂粒子、液状エポキシ樹脂、蛍光材6(2種類の合計)について、50:100:36(重量比)とされる。
On the other hand, the
次いで、図7(B)に示すように、発光素子3が搭載された基板2の上に、個々の発光素子3に対応した開口部31aが形成されたマスク31が、位置あわせをして配置される。そして、封止樹脂8が吐出機によりマスク31の外縁に吐出される。
Next, as shown in FIG. 7B, a
続いて、図7(C)に示すように、封止樹脂8を開口部31aに充填させるために、スキージ32を進行方向に傾かせて基板2に対して摺動させる。この際、最初のスキージ32の摺動においては、その傾き(基板2に垂直な面とスキージ32のなす角度)を小さくし、その直後の往路においては、その傾きを大きくして摺動させ、以降、同様の傾き(大きくした傾き)で数回、スキージ32を往復させる。このような操作によれば、最初のスキージ32の摺動により、開口部31aの上面まで充填させることができ、その後のスキージ32の操作により開口部31aに充填された封止樹脂8をその開口部31aの外側に零すことなく確実に封止樹脂8を充填させることができる。また、最初のスキージ32の操作以外はその傾きを大きくして操作することから、空気の巻き込みを少なくすることができるので、最初のスキージ操作により発生した気泡以外の新たな気泡を殆ど発生させることもなく、封止樹脂8の表面を平坦化することができる。また、数回のスキージ32の往復により封止樹脂8を流動させることができるので封止樹脂8中に含まれた気泡を消滅させることができる。
Subsequently, as shown in FIG. 7C, the
次いで、図7(D)では加熱により封止樹脂8を硬化させて封止部4を形成する。その後、マスク31を除去する。
Next, in FIG. 7D, the sealing
そして、図7(E)に示すように、構成単位毎に分割されるように基板2及び封止部4が切断され、個々の発光デバイス1とされる。
Then, as shown in FIG. 7E, the
以上の発光デバイス1の製造方法よれば、上記に示した発光デバイス1の製造方法(図6に基づいて説明した発光デバイス1の製造方法)と同様の効果を奏することができる。
According to the manufacturing method of the
なお、発光デバイス1の製造方法として2つの例を挙げたが、本発明に係る発光デバイス1の製造方法は、これらに製造方法にのみ適用されるものではなく、他の製造方法にも適用されうる。すなわち、消泡剤5を含有した封止樹脂8により封止部4を形成する工程が含まれれば、どのような発光デバイスの製造方法にも適用される。
In addition, although the two examples were given as a manufacturing method of the light-emitting
1 発光デバイス
2 基板(ベース部)
3 発光素子(発光部)
4 封止部
5 消泡剤
6 蛍光材
7 凹部
8 封止樹脂
10 配線パターン
10a ランド
10b 接続用配線パターン
12 ワイヤ
13 第2外部接続電極
14 第1外部接続電極
15 貫通導体
1 Light-emitting
3 Light emitting element (light emitting part)
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記第1外部接続電極に接続された第1電極及び前記第2外部接続電極に接続された第2電極が設けられた発光部と、
気泡を消滅させる消泡剤が分散された封止樹脂により前記発光部を被覆してなる封止部と、
を備えており、
前記消泡剤は、前記封止樹脂に対して非溶解である樹脂粒子からなる粒子群であり、
前記消泡剤の粒子の直径は0.1μm〜20μmであり、
前記封止樹脂は、前記発光部からの光により励起される蛍光粒子がさらに分散されてなることを特徴とする発光デバイス。 A base portion provided with a first external connection electrode and a second external connection electrode;
A light emitting unit provided with a first electrode connected to the first external connection electrode and a second electrode connected to the second external connection electrode;
A sealing part formed by covering the light emitting part with a sealing resin in which an antifoaming agent for eliminating bubbles is dispersed;
With
The antifoaming agent is a particle group composed of resin particles that are insoluble in the sealing resin ,
The diameter of the particles of the antifoaming agent is 0.1 μm to 20 μm,
The sealing resin is obtained by further dispersing fluorescent particles excited by light from the light emitting part .
前記消泡剤の粒径分布は複数のピークを有することを特徴とする発光デバイス。 The light-emitting device according to claim 1 .
The particle size distribution of the antifoaming agent has a plurality of peaks.
前記樹脂粒子は、前記封止樹脂のベース樹脂と同系材料からなることを特徴とする発光デバイス。 The light-emitting device according to claim 1 or 2 ,
The light emitting device, wherein the resin particles are made of the same material as the base resin of the sealing resin.
前記消泡剤の屈折率は、前記封止樹脂のベース樹脂の屈折率と同等であることを特徴とする発光デバイス。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 3 ,
A light emitting device characterized in that a refractive index of the antifoaming agent is equal to a refractive index of a base resin of the sealing resin.
前記消泡剤の線膨張係数は、前記封止樹脂のベース樹脂の線膨張係数と同等であることを特徴とする発光デバイス。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 4 ,
The linear expansion coefficient of the said defoamer is equivalent to the linear expansion coefficient of the base resin of the said sealing resin, The light emitting device characterized by the above-mentioned.
前記樹脂粒子は、エポキシ樹脂粒子、アクリル樹脂粒子、イミド樹脂粒子、フェノール樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子、ノルボルネン樹脂粒子、ポリメチルペンテン樹脂粒子、非晶質ナイロン樹脂粒子、ポリスチレン樹脂粒子、ポリアリレート樹脂粒子、ポリカーボネート樹脂粒子、エポキシ変成シリコーン樹脂粒子、および有機物変成シリコーン樹脂粒子から選択される少なくとも1種類の粒子からなることを特徴とする発光デバイス。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 5 ,
The resin particles are epoxy resin particles, acrylic resin particles, imide resin particles, phenol resin particles, silicone resin particles, norbornene resin particles, polymethylpentene resin particles, amorphous nylon resin particles, polystyrene resin particles, polyarylate resin particles. A light emitting device comprising at least one kind of particles selected from polycarbonate resin particles, epoxy-modified silicone resin particles, and organic-modified silicone resin particles.
前記蛍光粒子の直径は、前記消泡剤の粒子の直径以上であることを特徴とする発光デバイス。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 6 ,
The diameter of the said fluorescent particle is more than the diameter of the particle | grains of the said antifoamer, The light-emitting device characterized by the above-mentioned.
前記発光部は複数個の発光素子からなることを特徴とする発光デバイス。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 7 ,
The light emitting device includes a plurality of light emitting elements.
前記ベース部のうち前記発光部が配置された箇所が凹部とされたことを特徴とする発光デバイス。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 8 ,
A light emitting device, wherein a portion of the base portion where the light emitting portion is disposed is a concave portion.
前記ベース部は、ガラス、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、酸化アルミニウム、ムライト、窒化アルミニウム、酸化珪素、窒化珪素、炭化珪素、又は酸化ジルコニウムのうちのいずれかの材料から形成されてなることを特徴とする発光デバイス。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 9 ,
The base portion is made of any material of glass, phenol resin, polyester resin, epoxy resin, polyimide resin, fluororesin, aluminum oxide, mullite, aluminum nitride, silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide, or zirconium oxide. A light-emitting device formed.
前記封止樹脂として、封止樹脂中に発生する気泡を消滅させる消泡剤が分散されている樹脂を用い、
前記消泡剤は、前記封止樹脂に対して非溶解である樹脂粒子からなる粒子群であり、
前記消泡剤の粒子の直径は0.1μm〜20μmであり、
前記封止樹脂は、前記発光部からの光により励起される蛍光粒子がさらに分散されてなることを特徴とする発光デバイスの製造方法。 A light emitting portion is provided in a base portion provided with the first external connection electrode and the second external connection electrode, the first electrode of the light emitting portion is connected to the first external connection electrode, and the second electrode of the light emitting portion is connected to the first electrode. In the manufacturing method of the light emitting device manufactured by connecting to the second external connection electrode and molding the light emitting part with a sealing resin to form the sealing part,
As the sealing resin, using a resin in which an antifoaming agent that eliminates bubbles generated in the sealing resin is dispersed,
Wherein the defoaming agent, Ri particles der made of resin particles is non-soluble in the encapsulating resin,
The diameter of the particles of the antifoaming agent is 0.1 μm to 20 μm,
The method for manufacturing a light-emitting device, wherein the sealing resin is obtained by further dispersing fluorescent particles excited by light from the light-emitting portion .
前記消泡剤をベース樹脂に混合することにより前記封止樹脂を形成する混合工程を含むことを特徴とする発光デバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the light emitting device according to claim 11 ,
The manufacturing method of the light-emitting device characterized by including the mixing process which forms the said sealing resin by mixing the said antifoamer with base resin.
前記ベース部に複数の前記発光部を設け、各発光部の第1電極を各第1外部接続電極に接続するとともに各発光部の第2電極を各第2外部接続電極に接続し、前記封止樹脂でこれら発光部をモールドした後、発光部毎の個片に分離することを特徴とする発光デバイスの製造方法。 In the manufacturing method of the light emitting device of Claim 11 or 12 ,
A plurality of the light emitting portions are provided on the base portion, the first electrode of each light emitting portion is connected to each first external connection electrode, the second electrode of each light emitting portion is connected to each second external connection electrode, and the sealing is performed. A method of manufacturing a light emitting device, wherein the light emitting part is molded with a stop resin and then separated into individual pieces for each light emitting part.
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