JP5428122B2

JP5428122B2 - 樹脂成型品とその成型方法、および、発光装置とその製造方法

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Publication number: JP5428122B2
Application number: JP2006132772A
Authority: JP
Inventors: 雅史蔵本; 秀幸長井; 倫英三木; 順司武市
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2026-05-11
Also published as: JP2007301843A

Description

本発明は、樹脂成型品とその成型方法、およびその樹脂成型品を用いてトランスファーモールド法により半導体発光素子を樹脂で被覆した発光装置とその製造方法に係り、特に波長変換物質を含む樹脂成型品およびその成型方法に関するもので、例えば白色発光ダイオードの製造に使用されるものである。

発光装置の製造に際して、トランスファーモールド法により半導体発光素子を樹脂で被覆する場合、タブレットあるいはペレットと称される樹脂成型品を金型内にセットする。この場合、例えば白色発光ダイオードの製造に用いられる樹脂成型品は、樹脂と、波長変換用の蛍光体と、無機フィラーとを含む。このような樹脂成型品の製造方法として、乾式方法と湿式方法（例えば特許文献１）が知られている。

乾式方法は、パウダー状の樹脂、蛍光体、無機フィラーを混合して打錠により成型するものである。これに対して、湿式方法は、例えば特許文献１に開示されているように、透光性液状樹脂中に蛍光体粉末を湿式分散処理することにより蛍光体粉末が分散されたモールディング化合物樹脂体を形成する段階と、上記モールディング化合物樹脂体を粉末状に粉砕した後、上記樹脂粉末に所定の圧力を与えてタブレット状の波長変換用モールディング化合物を例えば打錠により成型するものである。

上記湿式方法によれば、透光性液状樹脂内に蛍光体粉末を均一に分散させた波長変換用モールディング化合物樹脂タブレットを製造でき、上記モールディング化合物樹脂タブレットを用いたトランスファーモールディング法により白色発光ダイオードを製造することができる。しかし、タブレット状のモールディング化合物を形成する際、予め形成した樹脂体を粉末状に粉砕した後、打錠するので、製造工程が多くなって製造コストが高くなるという問題がある。しかも、樹脂体の粉砕、打錠の工程で、不要な不純物（金属）、空気、ガス等の外部雰囲気を取り込んでしまうので、このような工程を経たタブレットを用いてトランスファーモールディング法により発光ダイオードの被覆部を形成すると、コンタミネーション不良やボイドが発生し、被覆部の膜厚にばらつきが発生し、色むらが発生するおそれがある。また、従来は、タブレット状のモールディング化合物を形成した後の保管中に湿気を吸うので、このようなタブレットを用いたトランスファーモールディング工程により白色発光ダイオードの被覆部を形成すると、被覆部の膜質にばらつきが発生し、色むらが発生するおそれがある。
特開２００５−１４５０４９号公報

本発明は前記した従来の問題点を解決すべくなされたもので、不要な不純物、ガス等の取り込み量が少なく、保管中の環境の影響（吸湿等）を受け難い樹脂成型品およびそれを用いたトランスファーモールドによる発光素子を被覆した発光装置を提供することを目的とする。

本発明の樹脂成型品は、熱硬化性および透光性を有する成型用樹脂中に波長変換物質および／またはフィラーが分散された成型材料が、トランスファーモールドに使用される所定の形状にキャスティングされ、室温で固形であって、かつ、外面が合成樹脂製のシートおよび／またはフィルムからなるシート状部材によりラッピングされてなる。ここで、前記波長変換物質は例えば蛍光体粉末であり、成型用樹脂は例えばエポキシ樹脂であり、ラッピングシートは例えばポリプロピレン樹脂であり、フィルムは例えばポリプロピレン樹脂である。また、前記樹脂成型品を、さらに粉末状に粉砕した後に打錠により成型した樹脂成型品である。また、キャスティング成型品は、室温で固形である。また、樹脂成型品は、トランスファーモールドで使用される既存のタブレットあるいはペレットとの形状互換性を持たせることが望ましい。

本発明の樹脂成型品の成型方法は、熱硬化性および透光性を有する成型用樹脂中に波長変換物質および／またはフィラーを分散させて混練した成型材料を準備する工程と、キャスティング成型用の金型の下型の凹部内に合成樹脂製のケースを嵌合させる工程と、前記キャスティング成型用の金型の下型のケース部からケース周辺部にかけて合成樹脂製のラッピングシートを載置し、前記キャスティング成型用の金型の上型の内面に離型フィルムをセットする工程と、前記ケース内に上方から前記成型材料を充填し、前記キャスティング成型用の金型により前記成型材料をキャスティング成型すると同時にキャスティング成型品を前記ラッピングシートおよび離型フィルムでラッピングする工程と、前記キャスティング成型用の金型からラッピング状態のキャスティング成型品を離す離型工程と、を具備する。また、本発明の樹脂成型品の成型方法は、熱硬化性および透光性を有する成型用樹脂中に波長変換物質および／またはフィラーを分散させて混練した成型材料を準備する工程と、キャスティング成型用の金型の下型の凹部内に合成樹脂製のケースを嵌合させる工程と、前記キャスティング成型用の金型の下型のケース部からケース周辺部にかけて合成樹脂製のラッピングシートを載置する工程と、前記ケース内に上方から前記成型材料を充填し、前記キャスティング成型用の金型により前記成型材料をキャスティング成型する工程と、前記キャスティング成型品を前記ラッピングシートでラッピングする工程と、前記キャスティング成型用の金型からラッピング状態のキャスティング成型品を離す離型工程と、を具備する。ここで、前記ケースの材料は例えばポリプロピレン樹脂、成型用樹脂は例えばエポキシ樹脂、シートの材料は例えばポリプロピレン樹脂、フィルムの材料は例えばポリプロピレン樹脂またはポリエチレン樹脂である。また、液状の成型用樹脂中に波長変換物質およびフィラーを分散させて混練した成型材料は、５０℃〜１５０℃において粘度が１０００ｃＰ以上であることが望ましい。

本発明の発光装置の製造方法は、発光素子が搭載された基板に対して、本発明の樹脂成型品から予めラッピングを剥離した樹脂成型品を用いてトランスファーモールドを行い、前記基板上の発光素子を樹脂により被覆する。

本発明の発光装置は、発光素子と、前記発光素子が搭載された基板と、内部に波長変換物質および／またはフィラーが分散されたキャスティング成型品からなり、室温で固形である樹脂成型品を用いてトランスファーモールドが行われることによって前記基板上の発光素子を被覆した透光性の樹脂層と、を具備する。ここで、前記発光素子として例えば青色発光ダイオードチップが使用され、前記波長変換物質として例えばアルミン酸塩蛍光体が使用されている。

請求項１記載の樹脂成型品によれば、透光性樹脂中に波長変換物質等を均一に分散させることができ、不要な不純物、ガス等の取り込み量が少なく、保管中の吸湿のおそれがなく、取り扱いが容易であり、トランスファーモールディング法による発光素子の樹脂被覆に用いて好適なラッピングされた状態の樹脂成型品を提供することができる。

請求項２乃至５記載の樹脂成型品は、構成部材である波長変換物質、成型用樹脂、シート、フィルムの適切な具体例を例示したものである。

請求項６記載の樹脂成型品によれば、前記樹脂成型品をさらに粉末状に粉砕した後に打錠により成型することにより、モールディング化合物樹脂体を粉末状に粉砕した後で打錠により成型した従来の成型品における不要な不純物、ガス等の取り込み量の最小値よりも、不要な不純物、ガス等の取り込み量が少ないので、トランスファーモールディング法による発光素子の樹脂被覆に用いた場合に、樹脂被覆部のコンタミネーション不良やボイド発生を抑制でき、光取り出し効率の良い発光装置が得られる。

請求項７および８記載の樹脂成型品の成型方法によれば、透光性液状樹脂中に波長変換物質等を分散処理する湿式方法を用い、かつ、キャスティング成型とラッピングを同時に行う簡単な工程によって、取り扱いが容易で保管中の環境の影響を受け難いラッピングされた状態の樹脂成型品を低コストで実現することができる。また、粉末状の粉砕や打錠成型を行う必要がないので、不要な不純物、ガス等の取り込み量が少ない樹脂成型品を実現できるという利点がある。また、キャスティングによる樹脂成型品は、トランスファーモールドで使用される既存のタブレットあるいはペレットとの形状互換性を持たせることが望ましく、そのためには、前記ケースの形状を例えば有底円筒状とすれば、円柱状のキャスティング成型品を得ることができる。

請求項９乃至１２記載の樹脂成型品の成型方法は、使用部材であるケース、成型用樹脂、シート、フィルムの適切な具体例を例示したものである。

請求項１３記載の樹脂成型品の成型方法によれば、成型材料は５０℃〜１５０℃で粘度が１０００ｃＰ以上であり、液状の成型用樹脂中に波長変換物質およびフィラーを均一に分散させた状態を維持することができる。

請求項１４記載の発光装置の製造方法によれば、熱硬化性および透光性を有する成型用樹脂中に波長変換物質および／またはフィラーが分散されたキャスティング成型品からなり、室温で固形である樹脂成型品を用いてトランスファーモールディング法により半導体発光素子を波長変換用樹脂で被覆することによって、樹脂被覆部のコンタミネーション不良やボイド発生を抑制でき、樹脂被覆部の膜厚や膜質にばらつきが少なく、色むらが少ない発光装置を低コストで実現することができる。

また、請求項１４記載の発光装置の製造方法によれば、樹脂成型品は、室温で固形であり、取り扱いが容易である。

図１は、本発明の概要を工程順に示す説明図である。まず、熱硬化性および透光性を有する液状の成型用樹脂中に波長変換物質、フィラーを分散させて混練するブレンド工程を実施し、成型材料２０´を準備する。次に、キャスティング成型用の金型２１、合成樹脂製のケース２２およびラッピングシート２３、離型フィルム２４を用いて、成型材料２０´を所定の形状にキャスティング成型すると同時にラッピングシート２３およびフィルム２４でラッピングする。または、成型材料２０´を所定の形状にキャスティング成型すると同時にラッピングシート２３を折り畳むなどしてラッピングする。この後、ラッピング状態のキャスティング成型品２０を金型２１から離型させ、保管しておく。この場合、キャスティング成型品２０は、トランスファーモールドで使用する際に適した形状に形成しておく。そして、キャスティング成型品２０を使用する時には、ラッピングシート２３およびフィルム２４を剥離し、ベア状態の波長変換用樹脂成型品２０を用いて通常のトランスファーモールディング法により半導体発光素子を樹脂で被覆する。

液状の成型用樹脂に代えて、液状及び固形状の成型用樹脂を用いることもできる。液状の成型用樹脂と固形状の成型用樹脂とを別材料とすることもできる。また、液状の成型用樹脂に代えて、固形状の成型用樹脂を用いることもできる。ただし固形状の成型用樹脂を用いた場合、液状の成型用樹脂と異なり、成型用樹脂中に気体を含有してしまうことがあるため、脱泡工程を要する場合もある。

本発明のキャスティング成型品は、合成樹脂製のシート、フィルムなどのシート状部材によりラッピングされていればよい。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。

＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の第１の実施形態に係る波長変換用樹脂成型品の成型方法の一例を工程順に示す側断面図である。

まず、キャスティング成型用の下金型２１２の所定の形状を有する凹部内に所定の形状を有する合成樹脂製のケース２２を嵌合させる。次に、下金型のケース２２上からケース周辺部にかけて合成樹脂製のラッピングシート２３を載置する。

一方、熱硬化性および透光性を有する液状の成型用樹脂中に波長変換物質および／またはフィラーを分散させて混練した比較的高粘度の成型材料２０´を準備する。ここで、成型用樹脂は例えばエポキシ樹脂、波長変換物質は例えば蛍光体粉末、フィラーは例えばシリカフィラーが用いられる。これらの成型用樹脂、波長変換物質および／またはフィラーを所定の割合で混合し、混練することにより、成型材料２０´中に波長変換物質および／またはフィラーをほぼ均一に分散させることができ、しかも、その状態を維持することができる。

次に、上記のように準備された成型材料２０´を、ケース２２の上方からケース内に充填する。一方、キャスティング成型用の上金型２１１の内面に沿って合成樹脂製の離型フィルム２４をセットする。

次に、成型材料２０´をキャスティング成型すると同時にラッピングシート２３および離型フィルム２４でラッピングすることにより、ラッピングされた状態の成型品を得る。この後、金型を開き、ラッピング状態のキャスティング成型品２０を離型させる。なお、上記キャスティング成型は、本例では金型を加熱して成型材料２０´を硬化させる。

このようにして得られたキャスティング成型品２０は、熱硬化性および透光性を有する成型用樹脂中に波長変換物質および／またはフィラーがほぼ均一に分散された成型材料が、トランスファーモールドに使用される所定の形状にキャスティング成型されてなり、かつ、外面が合成樹脂製のラッピングシート２３およびフィルム２４によりラッピングされている。

ここで、キャスティング成型品２０における不要な不純物、ガス等の取り込み量は、従来の湿式分散処理により形成されたモールディング化合物樹脂体を粉末状に粉砕した後に打錠によりタブレット状のモールディング化合物に成型された品における不要な不純物、ガス等の取り込み量の最小値よりも少ないという利点がある。また、ラッピングされているキャスティング成型品２０は、保管中の環境の影響（吸湿など）を受け難く、取り扱いが容易であり、トランスファーモールディング法による発光素子の樹脂被覆に用いて好適である。また、ラッピングされているキャスティング成型品２０は、室温で固形あるいはゲル状のいずれであってもよい。

前記した波長変換用樹脂成型品の成型方法によれば、液状樹脂中に波長変換物質および／またはフィラーを分散処理する湿式方法を用い、かつ、キャスティング成型とラッピングを同時に行う簡単な工程によって、取り扱いが容易で保管中の環境の影響（吸湿など）を受け難いラッピングされた状態の波長変換用樹脂の成型品２０を低コストで実現することができる。また、粉末状の粉砕や打錠成型を行う必要がないので、不要な不純物、ガス等の取り込み量が少ない樹脂成型品を実現できるという利点がある。

また、キャスティング成型品２０は、トランスファーモールドで使用される既存のタブレットあるいはペレットとの形状互換性を持たせることが望ましく、そのためには、前記ケースの形状を例えば有底円筒状とすれば、円柱状のキャスティング成型品を得ることができる。

図３は、本発明のキャスティング成型品を使用してトランスファーモールディング法により発光素子を波長変換用樹脂で被覆する方法の一例を概略的に示す側断面図である。ここでは、例えば図４（ａ）に示すように、大きな基板１１上に発光素子（例えばＬＥＤチップ）１２が例えば行列状の配置で実装された状態の実装済み基板１０に対して複数個のＬＥＤチップを一括して樹脂封止する様子を示している。

図３中において、１０は実装済み基板、２０は熱硬化性および透光性を有する樹脂を用いた本発明のキャスティング成型品である。３０１および３０２は、例えばプランジャを備えたトランスファー成型機の上金型および下金型、３０３は下金型中央部に配設されたプランジャ、４０は上金型３０１の内面に沿ってセットされる離型フィルムである。

次に、図３および図４を参照しながら本発明の発光装置（例えばＬＥＤデバイス）の製造工程を詳しく説明する。まず、図４（ａ）に示したような実装済み基板１０を製造しておく。この際、ＬＥＤチップ１２を基板１１上にフェイスダウン状態で実装する場合には、例えば基板上の配線パターン部とＬＥＤチップの電極部とが金属バンプ（図示せず）を介して接合するようにフリップチップ接続する。あるいは、ＬＥＤチップを基板上にフェイスアップ状態で実装する場合には、ＬＥＤチップの電極部と基板上の配線パターン部とを導電性ボンディングワイヤ（図示せず）を介して接続する。

次に、離型フィルム４０を上金型３０１の内面に沿ってセットし、実装済み基板１０およびキャスティング成型品２０を下金型３０２内の別々の位置にセットし、上金型３０１に離型フィルム４０を吸着させ、下金型３０２に実装済み基板１０を吸着させる。この際、前記したラッピング状態のキャスティング成型品２０からラッピングシート２３およびフィルム２４を予め剥離する。

次に、下金型３０２を押し上げて金型を締め付け、プランジャ３０３を押し上げる。この際、高温の金型内でキャスティング成型品２０に温度、圧力をかけることによって金型内に樹脂を注入し、実装済み基板１０上の複数のＬＥＤチップ１２に対して一括して樹脂層２０ａで被覆する。そして、樹脂層２０ａを一次硬化（半硬化、仮硬化）させた後、金型を開き、樹脂層で被覆された実装済み基板１０ａを金型から取り出す。さらに、このように樹脂層で被覆された実装済み基板１０ａをバッチオーブン（図示せず、バッチ処理用の電気炉）により二次硬化（本硬化）させる。

このように二次硬化された樹脂層で被覆された状態の実装済み基板１０ａに対して、必要に応じて、所望の切断位置で樹脂層２０ａおよび基板１１のダイシングを行い、複数のＬＥＤデバイスに分割する。この際、切断予定位置で樹脂層表面の切削部に洗浄水を流しながらＬＥＤチップを避けた切断予定位置で樹脂層をダイシング・ブレード（ダイシングソー）により切断する。さらに、実装済み基板１０ａ上のＬＥＤチップ配列の各列間で基板を切断するようにしてもよい。

前記製造工程において、フィルムを用いたが、シートのみでラッピングすることもできる。例えば、所定形状にキャスティング成型した後に、または成型と同時に、シートを畳んでラッピングする。

前記したＬＥＤデバイスの製造方法は、本発明の波長変換用樹脂のキャスティング成型品２０を用いて、トランスファーモールディング法によりＬＥＤチップを波長変換用樹脂で被覆することによって、樹脂被覆部にコンタミネーション不良やボイド発生が少なく、樹脂被覆部の膜厚や膜質にばらつきが少なく、色むらが少ない発光装置を低コストで実現することができる。

図４（ｃ）は、前記した製造工程を経て得られたＬＥＤデバイスの一例を概略的に示す断面図である。このＬＥＤデバイスは、ＬＥＤチップ１２と、このＬＥＤチップが上面に搭載された基板１１と、成型用樹脂中に波長変換物質および／またはフィラーがほぼ均一に分散されたキャスティング成型品からなる波長変換用樹脂を用いてトランスファーモールドが行われることによって基板１１上のＬＥＤチップ１２を被覆した透光性の波長変換樹脂層２０ａと、を具備し、基板１１および樹脂層２０ａは、樹脂封止後にそれぞれ切断された端面を有する。

このようなＬＥＤデバイスによれば、本発明の波長変換用樹脂のキャスティング成型品２０を用いてトランスファーモールディング法により形成された熱硬化性および透光性を有する波長変換用樹脂の被覆部を有する。したがって、波長変換用樹脂にコンタミネーション不良やボイド発生が少なく、樹脂被覆部の膜厚や膜質にばらつきが少なく、色むらを少なくすることができる。

以下、前記した製造工程における各構成要素について詳述する。

（ケース２２）ケースの材料は、以下に記載された熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、特殊樹脂からいずれか１つが選択される。

I ．熱硬化性樹脂グループ
エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂。

II．熱可塑性樹脂グループ
アイオノマー樹脂、EEA 樹脂、AAS （ASA ）樹脂、AS樹脂、ACS 樹脂、エチレン酢ビコポリマー、エチレンビニルアルコール共重合樹脂、ABS 樹脂、塩化ビニル樹脂、塩素化ポリエチレン、酢酸繊維素樹脂、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂（6 ，66）、ポリアリレート樹脂、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、熱可塑性エラストマー、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレー卜、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリブチレンテレフタレー卜樹脂、ポリプロピレン樹脂、メタクリル樹脂、メチルペンテンポリマー、生分解性プラスチック。

III ．特殊樹脂グループ
熱硬化性特殊樹脂
[ 有機・無機ミクロ複合ポリマー] 、[ ビニルエステル系ＦＲＰ] 、[ アミノ系特殊樹脂] 、[ エポキシ樹脂系化学樹脂木材] 、[ 脱水ベンゾグアナミン樹脂] 、[ 光造形樹脂] 、[ ポリジシクロペンタジエン] 。

熱可塑性特殊樹脂
[ スチレン系特殊透明樹脂] 、[ シラン架橋ポリオレフィン] 、[ オレフィン系難燃成形材料] 、[ 特殊オレフィン系難燃耐熱成形材料] 、[ 非結晶コポリエステル樹脂] 、[シンジオタクチックポリスチレン] 、[ チタン酸カリウム繊維複合樹脂] 、[ 高周波用樹脂複合材料] 、[ 特殊ポリプロピレン] 、[ スチレン- ブタジエン系透明樹脂] 、[ 有機・無機ミクロ複合ポリマー] 、[ マイカ複合樹脂] 、[ 真珠光沢樹脂] 、[ 艶消調樹脂] 、[ 耐熱透明樹脂] 、[ エチレン・メチルメタクリレートコポリマー] 、[ 含油プラスチック] 、[PVC木質コンパウンド] 、[ABS系木質コンパウンド] 、[ 耐熱性スチレン系複合樹脂] 、[ ポリケトン] 、[ ポリアミドイミド] 、[ スチレン系特殊共重合樹脂] 、[ ポリアミド系特殊樹脂] 、[ ポリエチレンナフタレート樹脂] 、[ 熱可塑性ポリイミド樹脂] 、[ スチレン系透明樹脂] 、[ スチレン系特殊透明樹脂] 、[ 変性マレイミド樹脂] 、[ 接着性ポリマー] ) 、[ エチレン酢ビ共重合体ケン化物] 、[ABS系永久制電性樹脂] 、[ 水溶性熱可塑性樹脂] 、[ ポリエーテルイミド] 、[ 高密度熱可塑性樹脂] 、[PC 系熱可塑性アロイ樹脂] 、[ ポリエーテルケトン] 、[ 電子線照射架橋電線用PEコンパウンド] 、[ 環状オレフィンコポリマー] 、[ ポリアクリロニトリル] 、[ 熱可塑性ポリイミド樹脂] 、[ 高結晶熱可塑性ポリイミド樹脂] 、[ 高摺動性特殊ポリエチレン] 、[ 環状オレフィン系透明樹脂] 、[ エチレン- メタクリル酸共重合体] 、[ シラン架橋ポリマー] 、[ カーボン系高導電性複合ポリマー] 、[ 高接着性ポリオレフィン] 、[ 特殊機能ポリマーアロイ] 、[ オレフィン系特殊共重合軟質樹脂] 、[ ポリアミドイミドアロイ成形材料] 、[ 難燃性コンパウンド] 、[ 摺動性コンパウンド] 、[ 導電性コンパウンド] 、〔導電性[ 永久制電性] コンパウンド〕。

（シート２３、フィルム２４）シート、フィルムの材料は、以下に記載された汎用プラスチック、エンプラフィルム、スーパーエンプラフィルム、機能性フィルム、プラスチックシートのいずれか１つが選択される。

汎用プラスチック
ＬＤＰＥ（含Ｌ−ＬＤＰＥ）フィルム、メタロセンＰＥフィルム、ＨＤＰＥフィルム(70)、ＰＥストレッチフィルム、ＰＥシュリンクフィルム、Ｌ- ＬＤＰＥシーラントフィルム、ＯＰＰフィルム、ＣＰＰフィルム、ＰＰシュリンクフィルム、ＰＯ系ラップフィルム、ＥＶＡフィルム、ＥＶＯＨフィルム、ＥＶＯＨ系共押出フィルム、ＰＳフィルム、ＰＶＣシュリンクフィルム、ＰＶＣストレッチフィルム、ＰＶＣマーキングフィルム、ＰＶＣインテリアフィルム、ＰＶＤＣフィルム、ＰＶＤＣ系共押出フィルム、二軸延伸ＰＶＡフィルム、ＰＶＡ無延伸フィルム、ＰＵ（ＴＰＵ）フィルム、セロハン、ＴＡＣフィルム、ＶＭフィルム。

エンプラフィルム
ＰＡ延伸（ＯＮＹ）フィルム、ＰＡ無延伸（ＣＮＹ）フィルム、ＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルム、ＰＣフィルム、ＰＡＮフィルム、フッ素樹脂フィルム。

スーパーエンプラフィルム
ＰＩフィルム、ＰＰＳフィルム、アラミドフィルム、各種スーパーエンプラフィルム（PSF,PEI,PAR,PEEK,PES,LCP) 。

機能性フィルム
バリアフィルム、ラベル用シュリンクフィルム、生分解性プラスチックフィルム・シート。

プラスチックシート
ＨＩＰＳシート、ＢＯＰＳシート、ＰＶＣシート、Ａ−ＰＥＴシート、ＰＰシート、ＥＶＯＨ系共押出シート。

（キャスティング成型品２０中の成形用樹脂）成形用樹脂の材料は、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂などの熱硬化性樹脂のいずれか１つが選択される。

また、成形用樹脂は、ＬＥＤチップからの光を効率よく外部に発するために、高い光の透過性（透光性）が要求されるが、本例では、耐候性に優れた透明エポキシ樹脂を用いる。ＬＥＤチップの電極と配線パターンとを導電性ワイヤで接続する構造では、樹脂は導電性ワイヤを保護する機能も有する。なお、導電性ワイヤに対する負担を少なくするためには、タック性のある柔らかいシリコーン樹脂を用いることが望ましい。また、樹脂に拡散剤を含有させることによって、ＬＥＤチップからの発光の指向性を緩和させ、視野角を増やすこともできる。また、樹脂を一定の膜厚に形成することにより、色の明るさのむらを抑制することが可能になる。

（キャスティング成型品２０中の蛍光物質）成形用樹脂に混合される蛍光物質は、ＬＥＤチップからの光を吸収し、異なる波長の光に波長変換するものであり、ＹＡＧ蛍光体（Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体）、窒化物蛍光体、その他の蛍光体を使用可能である。これらの蛍光体は、ＬＥＤチップからの励起光により、黄色、赤色、緑色、青色に発光スペクトルを有するものを使用することができるほか、これらの中間色である黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有するものも使用することができる。これらの蛍光体を様々と組み合わせて使用することにより、様々の発光色を有する発光装置を製造することができる。

この際、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体（Ｙ₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ等のランタノイド系元素で主に賦活される希土類アルミン酸塩蛍光体であって、５４０ｎｍ近傍に発光ピーク波長を持つもの）を利用すると、その含有量によって、青色発光素子からの光を一部吸収して補色となる黄色系の発光が可能となる。したがって、青色発光のＬＥＤチップと、透光性樹脂に含まれる蛍光物質としてＹＡＧ蛍光体との組み合わせを使用することによって、ＬＥＤチップによる発光とＹＡＧ蛍光体による発光との混色によって白色発光の発光装置を比較的簡単に信頼性良く形成できる。

（キャスティング成型品２０中のフィラー）成形用樹脂に混合されるフィラーは、中心粒径が例えば1 μ〜20μであり、このような粒径のフィラーを透光性樹脂中に含有させることにより透光性樹脂の耐熱衝撃性を高めることができる。これにより、高温下での使用においても、発光素子と外部電極とを電気的に接続しているワイヤの断線や、樹脂のクラック、ＬＥＤチップ底面と基板上面との剥離等を防止することができる信頼性の高い発光装置が得られる。更には樹脂の流動性を長時間一定に調整することが可能となり所望とする場所内に封止部材を形成することができ歩留まり良く量産することが可能となる。このようなフィラーとしては、シリカやアルミナを用いることが好ましいが、ガラス、カオリン、タルク、その他の無機フィラーやシリコンゴムなどの有機フィラーも用いることができる。

（基板１１）基板は、ＡｌＮ基板、アルミナセラミックス基板、ガラスエポキシ基板などの絶縁基板上に金属箔による配線パターン（図示せず）あるいは接続端子部を有し、さらに必要に応じて所望の回路（図示せず）が形成されており、上面に搭載されるＬＥＤチップと配線パターンあるいは接続端子部が電気的に接続される。なお、Ｓｉ基板、金属基板を用いてもよい。

（ＬＥＤチップ１２）ＬＥＤチップは、４６０ｎｍ近傍に発光ピーク波長を持つ青色発光の発光素子、４１０ｎｍ近傍に発光ピーク波長を持つ青紫色発光の発光素子、３６５ｎｍ近傍に発光ピーク波長を持つ紫外線発光の発光素子などを使用することができる。また、緑色発光の発光素子、青緑色発光の発光素子、橙色発光の発光素子、赤色発光の発光素子、赤外線発光の発光素子などを使用することもできる。

ＬＥＤチップの種類は特に制限されるものではないが、例えば、ＭＯＣＶＤ法等によって基板上にＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体を発光層として形成させたもの、一例として、サファイア基板上にｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層と、ｎ型ＡｌＧａＮよりなるｎ型クラッド層と、ｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層とが順次に積層された構造のものを使用する。また、半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合などを有するホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。半導体の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択できる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることができる。また、活性層には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物および／またはＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。ＬＥＤチップの発光波長は、その活性層のＩｎＧａＮのＩｎ含有量を変えるか、または活性層にドープする不純物の種類を変えることにより、紫外領域から赤色まで変化させることができる。

そして、ＬＥＤチップは、アノード（ｐ電極）・カソード（ｎ電極）に対応する一対の電極（パッド電極、パッド端子）を有し、一対の電極が配線基板１上の配線パターンに電気的に接続された状態で実装されている。

ここで、フェイスダウン実装の場合には、例えば配線基板上の配線パターン部（あるいは導電パターン、リード電極）とＬＥＤチップのパッド電極とが金属バンプ（例えば金バンプ）により接合されてフリップチップ接続されている。なお、フェイスダウン実装に際して、上記例に限らず、配線基板上の導電パターンとＬＥＤチップのパッド電極との間が半田を用いて超音波接合された構造、金、銀、パラジウム、ロジウム等の導電性ペースト、異方性導電ペースト等を用いて接合された構造など、種々の形態を採用できる。

一方、フェイスアップ実装の場合には、配線基板上にＬＥＤチップが載置されてダイボンディングにより固着され、ＬＥＤチップの一対の電極と配線基板上の配線とが導電性ワイヤ（図示せず）によりボンディング接続されている。なお、フェイスアップ実装における配線基板とＬＥＤチップとの接続は上記例に限らず樹脂接合、金属接合など種々の形態を採用できる。

＜第２の実施形態＞
前述した第１の実施形態では、キャスティング成型品をラッピングシート２３およびフィルム２４によりラッピングしたが、これに限らず、成型材料２０´を所定の形状にキャスティング成型すると同時にラッピングシート２３を折り畳むなどしてキャスティング成型品をラッピングシート２３のみでラッピングするようにしてもよい。

図２は、実施例１として、波長変換用樹脂のキャスティング成型品の成型方法の一例を工程順に示す側断面図である。まず、キャスティング成型用の下金型２１２の凹部内に所定の形状を有するポリプロピレン樹脂製のケース２２を嵌合させる。次に、ケース２２の内部からケース周辺部にかけてポリエチレン樹脂製のラッピングシート２３を載置する。

一方、熱硬化性および透光性を有する液状のエポキシ樹脂中に蛍光体粉末および／またはシリカフィラーを分散させて混練した比較的高粘度の成型材料２０´を準備する。この際、成型用樹脂、波長変換物質およびフィラーを例えば100 ：20：20（重量％）の割合で混合し、混練することにより、エポキシ樹脂中に蛍光体粉末およびシリカフィラーをほぼ均一に分散させることができ、しかも、その状態を長く維持することができる。

次に、上記成型材料２０´をケース上方からケース２２内に充填する。一方、キャスティング成型用の上金型２１１の内面に沿ってポリエステル樹脂製の離型フィルム２４をセットする。

次に、前記成型材料２０´をキャスティング成型すると同時にラッピングシート２３および離型フィルム２４でラッピングする。この後、金型を開き、ラッピング状態のキャスティング成型品２０を離型させる。

このようにして得られたキャスティング成型品２０は、熱硬化性および透光性を有する成型用樹脂中に波長変換物質および無機フィラーがほぼ均一に分散された成型材料が、トランスファーモールドに使用される所定の形状にキャスティング成型され、かつ、外面が合成樹脂製のラッピングシート２３およびフィルム２４によりラッピングされている。

実施例１の成型方法およびそれにより成型された波長変換用樹脂成型品によれば、第１の実施形態で前述したような効果が得られる。また、ケース２２の形状を例えば有底円筒状とすれば、円柱状のキャスティング成型品を得ることができる。これにより、前記樹脂成型品は、トランスファーモールドで使用される既存の円柱状のタブレットあるいはペレットとの形状互換性を持たせることができるので、既存のトランスファーモールドの装置および方法を採用することができ、製造コストの増加をまねくことはない。

実施例２として、前記したキャスティング成型品２０からラッピングシート２３およびフィルム２４を剥離し、トランスファーモールディング法によりＬＥＤチップを波長変換用樹脂で被覆する方法の一例について、図３を参照しながら説明する。ここでは、図４（ａ）に示すように、大きな基板１１上にＬＥＤチップ１２が行列状の配置で実装された状態の実装済み基板１０に対して複数個のＬＥＤチップを一括して樹脂封止する場合を説明する。

まず、図４（ａ）に示したような実装済み基板１０を製造しておく。次に、プランジャ３０３を備えたトランスファー成型機の上金型３０１の内面に沿って離型フィルム４０をセットし、実装済み基板１０およびキャスティング成型品２０を下金型３０２内の別々の位置にセットし、真空吸引を行って上金型３０１に離型フィルム４０を吸着させ、下金型３０２に実装済み基板１０を吸着させる。

一方、金型を予備加熱し、キャスティング成型品２０を例えば高周波により予備加熱する。そして、下金型３０２を押し上げて金型を締め付け、プランジャ３０３を押し上げる。この際、金型内で温度、圧力をかけることによって高温の金型内にキャスティング成型品２０の樹脂等を注入し、実装済み基板１０上の複数のＬＥＤチップに対して一括して樹脂層２０ａで被覆する。そして、樹脂層２０ａを一次硬化（予備硬化、仮硬化）させた後、金型を開き、樹脂層２０ａで被覆された実装済み基板１０ａを金型から取り出す。さらに、このように被覆された実装済み基板１０ａをバッチオーブン（図示せず、バッチ処理用の電気炉）により樹脂層２０ａを二次硬化（本硬化）させる。

この後、実装済み基板１０ａに対して、所望の切断位置で樹脂層２０ａおよび基板１１のダイシングを行い、例えば図４（ｃ）に示したような複数のＬＥＤチップ１２を内蔵したＬＥＤデバイス（ＬＥＤアレイ、ＬＥＤモジュール）４２に分割する。この際、切断予定位置で樹脂層表面の切削部に洗浄水を流しながらＬＥＤチップを避けた切断予定位置で樹脂層および基板をダイシング・ブレード（ダイシングソー）により切断する。さらに、実装済み基板１０ａ上のＬＥＤチップ配列の各列間で樹脂層および基板を切断し、例えば図４（ｂ）に示したような個別のＬＥＤデバイス４１に分割する。なお、基板の切断に際して、基板の材質によっては、基板の厚み方向の途中まで切削溝を形成した後、最終的な基板の分割を機械的な破断により一括して行うようにしてもよい。

実施例２によれば、実施例１の波長変換用樹脂のキャスティング成型品２０を使用し、基板１１上のＬＥＤチップ１２を波長変換用樹脂２０ａで被覆するようにトランスファーモールディング成型を行うことによって、樹脂被覆部２０ａにコンタミネーション不良やボイド発生が少なく、樹脂被覆部２０ａの膜厚や膜質にばらつきが少なく、色むらが少ないＬＥＤデバイスを低コストで実現することができる。

本発明は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源などの製造に適用可能である。

本発明の概要を工程順に示す説明図。本発明の第１の実施形態に係る波長変換用樹脂成型品の成型方法の一例を工程順に示す側断面図。本発明のキャスティング成型品を使用してトランスファーモールディング法により発光素子を波長変換用樹脂で被覆する方法の一例を概略的に示す側断面図。図３のトランスファーモールディング法で樹脂被覆の対象となる実装済み基板の一例を示す斜視図および樹脂被覆後に得られたＬＥＤデバイスの二例を概略的に示す側断面図。

符号の説明

１０…実装済み基板、１０ａ…樹脂層２０ａで被覆された実装済み基板、１１…基板、１２…発光素子（例えばＬＥＤチップ）、２０´…成型材料、２１１…上金型、２１２…下金型、２０…キャスティング成型品、２０ａ…樹脂層、２２…ケース、２３…ラッピングシート、２４…離型フィルム。

Claims

熱硬化性および透光性を有する成型用樹脂中に波長変換物質および／またはフィラーが分散された成型材料が、トランスファーモールドに使用される所定の形状にキャスティング成型され、室温で固形であって、かつ、外面が合成樹脂製のシートおよび／またはフィルムからなるシート状部材によりラッピングされてなることを特徴とする樹脂成型品。
前記波長変換物質は蛍光体であることを特徴とする請求項１記載の樹脂成型品。
前記成型用樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項１記載の樹脂成型品。
前記シートは、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂若しくは変成シリコーン樹脂の熱硬化性樹脂、または、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂の熱可塑性樹脂から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項１記載の樹脂成型品。
前記フィルムは、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂若しくは変成シリコーン樹脂の熱硬化性樹脂、または、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエステル樹脂の熱可塑性樹脂から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項１記載の樹脂成型品。
請求項１乃至５に記載の樹脂成型品を、さらに粉末状に粉砕した後に打錠により成型した樹脂成型品。
熱硬化性および透光性を有する成型用樹脂中に波長変換物質および／またはフィラーを分散させて混練した成型材料を準備する工程と、
キャスティング成型用の金型の下型の凹部内に合成樹脂製のケースを嵌合させる工程と、
前記キャスティング成型用の金型の下型のケース部からケース周辺部にかけて合成樹脂製のシートを載置し、前記キャスティング成型用の金型の上型の内面に合成樹脂製のフィルムをセットする工程と、
前記ケース内に上方から前記成型材料を充填し、前記キャスティング成型用の金型により前記成型材料をキャスティング成型すると同時にキャスティング成型品を前記シートおよびフィルムでラッピングする工程と、
前記キャスティング成型用の金型からラッピング状態のキャスティング成型品を離す離型工程と、
を具備することを特徴とする樹脂成型品の成型方法。
熱硬化性および透光性を有する成型用樹脂中に波長変換物質および／またはフィラーを分散させて混練した成型材料を準備する工程と、
キャスティング成型用の金型の下型の凹部内に合成樹脂製のケースを嵌合させる工程と、
前記キャスティング成型用の金型の下型のケース部からケース周辺部にかけて合成樹脂製のシートを載置する工程と、
前記ケース内に上方から前記成型材料を充填し、前記キャスティング成型用の金型により前記成型材料をキャスティング成型する工程と、
前記キャスティング成型品を前記シートでラッピングする工程と、
前記キャスティング成型用の金型からラッピング状態のキャスティング成型品を離す離型工程と、
を具備することを特徴とする樹脂成型品の成型方法。
前記ケースの材料は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂若しくは変成シリコーン樹脂の熱硬化性樹脂、または、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂の熱可塑性樹脂から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項７または８記載の樹脂成型品の成型方法。
前記成型用樹脂は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項７または８記載の樹脂成型品の成型方法。
前記シートは、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂若しくは変成シリコーン樹脂の熱硬化性樹脂、または、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、ＡＢＳ樹脂の熱可塑性樹脂から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項７または８記載の樹脂成型品の成型方法。
前記フィルムは、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂若しくは変成シリコーン樹脂の熱硬化性樹脂、または、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエステル樹脂の熱可塑性樹脂から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項７記載の樹脂成型品の成型方法。
前記成型用樹脂中に波長変換物質およびフィラーを分散させて混練した成型材料は、５０℃〜１５０℃における粘度が１０００ｃＰ以上であることを特徴とする請求項７または８記載の樹脂成型品の成型方法。
発光素子が基板上に搭載され、前記発光素子が透光性の樹脂層により封止された発光装置の製造方法であって、
発光素子が搭載された基板に対して、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の樹脂成型品から予め前記ラッピングを剥離した樹脂成型品を用いてトランスファーモールドを行い、前記基板上の発光素子を樹脂により被覆することを特徴とする発光装置の製造方法。