JP5862066B2 - Phosphor-containing sheet, LED light-emitting device using the same, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、ＬＥＤチップの発光波長を変換するためのシート状の蛍光材料に関する。 The present invention relates to a sheet-like fluorescent material for converting the emission wavelength of an LED chip.
発光ダイオード（ＬＥＤ、Light Emitting Diode）は、その発光効率の目覚ましい向上を背景とし、低い消費電力、高寿命、意匠性などを特長として液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライト向けや、車のヘッドライト等の車載分野ばかりではなく一般照明向けでも急激に市場を拡大しつつある。 Light emitting diodes (LEDs) are used for backlights of liquid crystal displays (LCDs) and car headlights with low power consumption, long life, and design, etc. due to their remarkable improvement in luminous efficiency. The market is rapidly expanding not only in the automotive field but also for general lighting.
ＬＥＤの発光スペクトルは、ＬＥＤチップを形成する半導体材料に依存するためその発光色は限られている。そのため、ＬＥＤを用いてＬＣＤバックライトや一般照明向けの白色光を得るためにはＬＥＤチップ上にそれぞれのチップに適合した蛍光体を配置し、発光波長を変換する必要がある。具体的には、青色発光するＬＥＤチップ上に黄色蛍光体を設置する方法、青色発光するＬＥＤチップ上に赤および緑の蛍光体を設置する方法、紫外線を発するＬＥＤチップ上に赤、緑、青の蛍光体を設置する方法などが提案されている。これらの中で、ＬＥＤチップの発光効率やコストの面から青色ＬＥＤ上に黄色蛍光体を設置する方法、および青色ＬＥＤ上に赤および緑の蛍光体を設置する方法が現在最も広く採用されている。 Since the emission spectrum of an LED depends on the semiconductor material forming the LED chip, its emission color is limited. Therefore, in order to obtain white light for LCD backlight or general illumination using LEDs, it is necessary to arrange phosphors suitable for each chip on the LED chip and convert the emission wavelength. Specifically, a method of installing a yellow phosphor on an LED chip that emits blue light, a method of installing red and green phosphors on an LED chip that emits blue light, and red, green, and blue on an LED chip that emits ultraviolet light A method of installing a phosphor is proposed. Among these, the method of installing a yellow phosphor on a blue LED and the method of installing red and green phosphors on a blue LED are currently most widely adopted in terms of the luminous efficiency and cost of the LED chip. .
ＬＥＤチップ上に蛍光体を設置する具体的な方法の１つとして、ＬＥＤチップ上に、蛍光体を含有したシート（以下蛍光体シート）を貼り合わせる方法が提案されている（特許文献１〜３）。この方法は、従来実用化されている蛍光体を分散した液状樹脂をＬＥＤチップ上にディスペンスして硬化する方法と比較して、一定量の蛍光体をＬＥＤチップ上に配置することが容易であり、結果として得られる白色ＬＥＤの色や輝度を均一に出来る点で優れている。
As one of the specific methods for installing the phosphor on the LED chip, there has been proposed a method in which a sheet containing phosphor (hereinafter referred to as phosphor sheet) is bonded onto the LED chip (
蛍光体シートをＬＥＤチップに貼り合わせる方法は、前述のように液状蛍光体樹脂を用いるよりも色や輝度の安定化のためには優れた方法ではあるが、加工の難しさという問題を含んでいる。蛍光体シートをＬＥＤチップの大きさに個片化するための切断加工が煩雑となる恐れがあり、また、ＬＥＤチップ上の電極部などに相当する部分には予め孔開け加工などを施す必要がある。そのために、加工性に優れる蛍光体シート材料を開発することが重要となる。 The method of attaching the phosphor sheet to the LED chip is a better method for stabilizing the color and brightness than using the liquid phosphor resin as described above, but includes the problem of difficulty in processing. Yes. There is a possibility that the cutting process for dividing the phosphor sheet into the size of the LED chip may be complicated, and the part corresponding to the electrode part etc. on the LED chip needs to be drilled in advance. is there. Therefore, it is important to develop a phosphor sheet material having excellent processability.
一方で、蛍光体シートにはＬＥＤチップ上に貼り合わせるために粘着性ないし接着性を付与することが必須である。例えば、特許文献１では、未硬化のシリコーン樹脂に蛍光体を分散させたシート材料を成形し、貼り合わせ後に熱硬化させて強固な接着を得る方法が開示されている。しかし、ここで開示された方法では、蛍光体シートに含まれる樹脂主成分を硬化後のシリコーン樹脂とすると接着性を得ることが難しいため、貼り合わせ前の蛍光体シートは未硬化状態であり、半固体状あるいは柔らかい固体状であり、切断や孔開け加工を高精度に行うことは非常に難しい。
On the other hand, it is essential to provide the phosphor sheet with adhesiveness or adhesiveness in order to be bonded onto the LED chip. For example,
また、特許文献２では、接着性を確保するために蛍光体を含む層と、蛍光体を含まない接着層の２層構造としており、硬化前と硬化後のそれぞれにおける高温（１５０℃）弾性率を規定している。２層構造とすることで高濃度に蛍光体を含む層と、蛍光体を含まない接着層を機能分離しており、それぞれの高温時の弾性率を規定しているので貼り付け性には優れているが、常温での物性を特定しておらず貼り付け前の孔開けや切断と要った機械的な加工性は考慮されていない。
Moreover, in
さらに特許文献３では無機の蛍光体プレートと接着層を積層した複合シートが開示されており、無機の蛍光体プレートはダイシングで切断出来ることが開示されているが、接着層はシリコーン系エラストマーであり室温での機械加工性は不明である。 Further, Patent Document 3 discloses a composite sheet in which an inorganic phosphor plate and an adhesive layer are laminated, and it is disclosed that the inorganic phosphor plate can be cut by dicing, but the adhesive layer is a silicone elastomer. The machinability at room temperature is unknown.
このように、貼り合わせ前の加工性に優れ、かつ貼り合わせ時の接着性にも優れた蛍光体シートは得られていなかった。本発明はかかる特性を両立する蛍光体シートを提供することを目的とする。 Thus, the fluorescent substance sheet which was excellent in the workability before bonding and was excellent also in the adhesiveness at the time of bonding was not obtained. It is an object of the present invention to provide a phosphor sheet that achieves such characteristics.
本発明は、２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であり、１００℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ未満であって、シリコーン樹脂および蛍光体を含有し、蛍光体含有率が５３重量％以上８５重量％以下である蛍光体含有シートである。 The present invention has the 0.1MPa or more storage elastic modulus at 25 ° C., I storage modulus 0.1MPa less than Der at 100 ° C., containing a silicone resin and a phosphor, the phosphor content The phosphor-containing sheet is 53 wt% or more and 85 wt% or less .
本発明によれば、蛍光体含有樹脂層は室温付近では高い貯蔵弾性率を持つために、切断、孔開けなどの機械的加工性に優れている。また高温では低い貯蔵弾性率を持つために、ＬＥＤ素子への貼り付けを高温で行うことで優れた接着性を持つ。 According to the present invention, since the phosphor-containing resin layer has a high storage elastic modulus around room temperature, it is excellent in mechanical workability such as cutting and punching. Moreover, since it has a low storage elastic modulus at high temperature, it has excellent adhesiveness by being attached to the LED element at high temperature.
本発明の蛍光体含有シートは、主として樹脂と蛍光体を含むものであれば、特に限定されることなく様々なものを使用することが可能である。必要に応じその他の成分を含んでいてもよい。以下、本発明の蛍光体含有シートを単に「蛍光体シート」という。 The phosphor-containing sheet of the present invention can be used in various forms without particular limitation as long as it mainly contains a resin and a phosphor. Other components may be included as necessary. Hereinafter, the phosphor-containing sheet of the present invention is simply referred to as “phosphor sheet”.
本発明に使用される樹脂は、蛍光体を内部に含有させる樹脂であり、最終的にシートを形成する。よって、内部に蛍光体を均質に分散させられるものであり、シート形成できるものであれば、いかなる樹脂でも構わない。具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート樹脂、ＰＥＴ変性ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹脂、ポリプロピレン樹脂、変性アクリル、ポリスチレン樹脂及びアクリルニトリル・スチレン共重合体樹脂等が挙げられる。本発明においては、透明性の面からシリコーン樹脂やエポキシ樹脂が好ましく用いられる。更に耐熱性の面から、シリコーン樹脂が特に好ましく用いられる。 The resin used in the present invention is a resin containing a phosphor inside, and finally forms a sheet. Therefore, any resin may be used as long as the phosphor can be uniformly dispersed therein and a sheet can be formed. Specifically, silicone resin, epoxy resin, polyarylate resin, PET modified polyarylate resin, polycarbonate resin, cyclic olefin, polyethylene terephthalate resin, polymethyl methacrylate resin, polypropylene resin, modified acrylic, polystyrene resin, and acrylonitrile / styrene Examples include copolymer resins. In the present invention, a silicone resin or an epoxy resin is preferably used from the viewpoint of transparency. Furthermore, a silicone resin is particularly preferably used from the viewpoint of heat resistance.
本発明で用いられるシリコーン樹脂としては、硬化型シリコーンゴムが好ましい。一液型、二液型（三液型）のいずれの液構成を使用してもよい。硬化型シリコーンゴムには、空気中の水分あるいは触媒によって縮合反応を起こすタイプとして脱アルコール型、脱オキシム型、脱酢酸型、脱ヒドロキシルアミン型などがある。また、触媒によってヒドロシリル化反応を起こすタイプとして付加反応型がある。これらのいずれのタイプの硬化型シリコーンゴムを使用してもよい。特に、付加反応型のシリコーンゴムは硬化反応に伴う副成物がなく、硬化収縮が小さい点、加熱により硬化を早めることが容易な点でより好ましい。 The silicone resin used in the present invention is preferably a curable silicone rubber. Either one liquid type or two liquid type (three liquid type) liquid structure may be used. Examples of the curable silicone rubber include a dealcohol-free type, a deoxime type, a deacetic acid type, and a dehydroxylamine type that cause a condensation reaction with moisture in the air or a catalyst. Moreover, there is an addition reaction type as a type that causes a hydrosilylation reaction with a catalyst. Any of these types of curable silicone rubber may be used. In particular, the addition reaction type silicone rubber is more preferable in that it has no by-product accompanying the curing reaction, has a small curing shrinkage, and can easily be cured by heating.
付加反応型のシリコーンゴムは、一例として、ケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する化合物と、ケイ素原子に結合した水素原子を有する化合物のヒドロシリル化反応により形成される。このような材料としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、プロペニルトリメトキシシラン、ノルボルネニルトリメトキシシラン、オクテニルトリメトキシシラン等のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する化合物と、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン-ＣＯ-メチルハイドロジェンポリシロキサン、エチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン-ＣＯ-メチルフェニルポリシロキサン等のケイ素原子に結合した水素原子を有する化合物のヒドロシリル化反応により形成されるものが挙げられる。また、他にも、例えば特開２０１０−１５９４１１号公報に記載されているような公知のものを利用することができる。 As an example, the addition reaction type silicone rubber is formed by a hydrosilylation reaction of a compound containing an alkenyl group bonded to a silicon atom and a compound having a hydrogen atom bonded to a silicon atom. Such materials contain alkenyl groups bonded to silicon atoms such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, propenyltrimethoxysilane, norbornenyltrimethoxysilane, octenyltrimethoxysilane, etc. And hydrogen atoms bonded to silicon atoms such as methylhydrogenpolysiloxane, dimethylpolysiloxane-CO-methylhydrogenpolysiloxane, ethylhydrogenpolysiloxane, methylhydrogenpolysiloxane-CO-methylphenylpolysiloxane, etc. Examples thereof include those formed by hydrosilylation reaction of the compounds having them. In addition, for example, known ones as described in JP 2010-159411 A can be used.
これらの樹脂を適宜設計することで、室温（２５℃）での貯蔵弾性率と高温（１００℃）での貯蔵弾性率を制御し、本発明の実施に有用な樹脂が得られる。 By appropriately designing these resins, the storage elastic modulus at room temperature (25 ° C.) and the storage elastic modulus at high temperature (100 ° C.) can be controlled to obtain a resin useful in the practice of the present invention.
また、市販されているものとして、一般的なＬＥＤ用途のシリコーン封止材から適切な貯蔵弾性率を持つものを選択して使用することも可能である。具体例としては、東レ・ダウコーニング社製のＯＥ−６６３０Ａ／Ｂ、ＯＥ−６５２０Ａ／Ｂなどがある。 Moreover, as what is marketed, it is also possible to select and use what has an appropriate storage elastic modulus from the silicone sealing material for general LED use. Specific examples include OE-6630A / B and OE-6520A / B manufactured by Toray Dow Corning.
また、添加剤として塗布膜安定化のための分散剤やレベリング剤、シート表面の改質剤としてシランカップリング剤等の接着補助剤等を添加することも可能である。また、蛍光体沈降抑制剤としてシリコーン微粒子等の無機粒子を添加することも可能である。 In addition, it is possible to add a dispersing agent or leveling agent for stabilizing the coating film as an additive, and an adhesion aid such as a silane coupling agent as a sheet surface modifier. It is also possible to add inorganic particles such as silicone fine particles as a phosphor sedimentation inhibitor.
これらの樹脂に、蛍光体を分散させた蛍光体シートの貯蔵弾性率を、２５℃で０．１ＭＰａ以上、１００℃で０．１ＭＰａ未満にすることが本発明において必須である。より望ましくは、２５℃で０．５ＭＰａ以上、１００℃で０．０５ＭＰａ未満である。 It is essential in the present invention that the storage elastic modulus of the phosphor sheet in which the phosphor is dispersed in these resins is 0.1 MPa or more at 25 ° C. and less than 0.1 MPa at 100 ° C. More desirably, it is 0.5 MPa or more at 25 ° C. and less than 0.05 MPa at 100 ° C.
ここで言う貯蔵弾性率とは、動的粘弾性測定を行った場合の貯蔵弾性率である。動的粘弾性とは、材料にある正弦周波数で剪断歪みを加えたときに、定常状態に達した場合に現れる剪断応力を歪みと位相の一致する成分（弾性的成分）と、歪みと位相が９０°遅れた成分（粘性的成分）に分解して、材料の動的な力学特性を解析する手法である。ここで剪断歪みに位相が一致する応力成分を剪断歪みで除したものが、貯蔵弾性率Ｇ’であり、各温度における動的な歪みに対する材料の変形、追随を表すものであるので、材料の加工性や接着性に密接に関連している。 The storage elastic modulus mentioned here is a storage elastic modulus when dynamic viscoelasticity measurement is performed. Dynamic viscoelasticity means that when shear strain is applied to a material at a sinusoidal frequency, the shear stress that appears when a steady state is reached is divided into a component (elastic component) whose strain and phase match, and the strain and phase are This is a technique for analyzing the dynamic mechanical properties of a material by decomposing it into components (viscous components) delayed by 90 °. Here, what is obtained by dividing the stress component whose phase matches the shear strain by the shear strain is the storage elastic modulus G ′, which represents the deformation and tracking of the material against the dynamic strain at each temperature. It is closely related to processability and adhesion.
本発明における蛍光体シートについての場合は、２５℃で０．１ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有することにより、室温（２５℃）での金型打ち抜きによる孔開け加工や、刃体による切断加工にといった早い剪断応力に対してもシートが周囲の変形無しに孔開け、切断されるので高い寸法精度での加工性が得られる。室温における貯蔵弾性率の上限は本発明の目的のためには特に制限されないが、ＬＥＤ素子と貼り合わせた後の応力歪みを提言する必要性を考慮すると１ＧＰａ以下であることが望ましい。また、１００℃において貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ未満であることによって、６０℃〜２５０℃での加熱貼り付けを行えばＬＥＤチップ表面の形状に対して素早く変形して追従し、高い接着力が得られるものである。１００℃において０．１ＭＰａ未満の貯蔵弾性率が得られる蛍光体シートであれば、室温から温度を上げて行くに従い貯蔵弾性率が低下し、１００℃未満でも貼り付け性は温度上昇と共に良好となるが実用的な接着性を得るためには６０℃以上が好適である。またこのような蛍光体シートは１００℃を超えて加熱することでさらに貯蔵弾性率の低下が進み、貼り付け性が良好になるが、２５０℃を超える温度では通常、樹脂の熱膨張、熱収縮や熱分解の問題が発生しやすい。従って好適な加熱貼り付け温度は６０℃〜２５０℃である。１００℃における貯蔵弾性率の下限は本発明の目的のためには特に制限されないが、ＬＥＤ素子上への加熱貼り付け時に流動性が高すぎると、貼り付け前に切断や孔開けで加工した形状が保持できなくなるので、０．００１ＭＰａ以上であることが望ましい。 In the case of the phosphor sheet in the present invention, it has a storage elastic modulus of 0.1 MPa or more at 25 ° C., so that it can be used for punching by die punching at room temperature (25 ° C.) or cutting by a blade. Even with a high shear stress, the sheet is punched and cut without surrounding deformation, so that workability with high dimensional accuracy can be obtained. The upper limit of the storage elastic modulus at room temperature is not particularly limited for the purpose of the present invention, but is preferably 1 GPa or less in view of the necessity to propose stress strain after being bonded to the LED element. In addition, since the storage elastic modulus is less than 0.1 MPa at 100 ° C., if it is heated and pasted at 60 ° C. to 250 ° C., it quickly deforms and follows the shape of the LED chip surface, and has high adhesive strength. It is obtained. If the phosphor sheet is capable of obtaining a storage modulus of less than 0.1 MPa at 100 ° C., the storage modulus decreases as the temperature is increased from room temperature. However, in order to obtain practical adhesion, 60 ° C. or higher is preferable. In addition, when such a phosphor sheet is heated to a temperature exceeding 100 ° C., the storage elastic modulus further decreases and the sticking property is improved. However, at a temperature exceeding 250 ° C., the resin usually has thermal expansion and thermal contraction. And thermal decomposition problems are likely to occur. Therefore, a suitable heat bonding temperature is 60 ° C to 250 ° C. The lower limit of the storage elastic modulus at 100 ° C. is not particularly limited for the purpose of the present invention, but if the fluidity is too high at the time of heating and pasting on the LED element, the shape processed by cutting or punching before pasting Therefore, it is desirable that the pressure be 0.001 MPa or more.
蛍光体シートとして上記の貯蔵弾性率が得られるのであれば、そこに含まれる樹脂は未硬化または半硬化状態のものであってもよいが、以下の通りシートの取扱性・保存性等を考慮すると、含まれる樹脂は硬化後のものであることが好ましい。樹脂が未硬化、もしくは半硬化状態であると、蛍光体シートの保存中に室温で硬化反応が進み、貯蔵弾性率が適正な範囲から外れる恐れがある。これを防ぐためには樹脂は硬化完了しているかもしくは室温保存で１ヶ月程度の長期間、貯蔵弾性率が変化しない程度に硬化が進行していることが望ましい。 As long as the above storage elastic modulus can be obtained as a phosphor sheet, the resin contained therein may be in an uncured or semi-cured state. Then, it is preferable that resin contained is a thing after hardening. If the resin is in an uncured or semi-cured state, the curing reaction proceeds at room temperature during storage of the phosphor sheet, and the storage elastic modulus may be out of the proper range. In order to prevent this, it is desirable that the resin is completely cured, or has been cured to such an extent that the storage elastic modulus does not change for a long period of about one month when stored at room temperature.
蛍光体は、ＬＥＤチップから放出される青色光、紫色光、紫外光を吸収して波長を変換し、ＬＥＤチップの光と異なる波長の赤、橙色、黄色、緑色、青色領域の波長の光を放出するものである。これにより、ＬＥＤチップから放出される光の一部と、蛍光体から放出される光の一部とが混合して、白色を含む多色系のＬＥＤが得られる。具体的には、青色系ＬＥＤにＬＥＤからの光によって黄色系の発光色を発光する蛍光体を光学的に組み合わせることによって、単一のＬＥＤチップを用いて白色系を発光させることができる。 The phosphor absorbs blue light, violet light, and ultraviolet light emitted from the LED chip, converts the wavelength, and emits red, orange, yellow, green, and blue light with wavelengths different from those of the LED chip. To be released. Thereby, a part of the light emitted from the LED chip and a part of the light emitted from the phosphor are mixed to obtain a multicolor LED including white. Specifically, a white LED can be emitted using a single LED chip by optically combining a blue LED with a phosphor that emits a yellow emission color by light from the LED.
上述のような蛍光体には、緑色に発光する蛍光体、青色に発光する蛍光体、黄色に発光する蛍光体、赤色に発光する蛍光体等の種々の蛍光体がある。本発明に用いられる具体的な蛍光体としては、有機蛍光体、無機蛍光体、蛍光顔料、蛍光染料等公知の蛍光体が挙げられる。有機蛍光体としては、アリルスルホアミド・メラミンホルムアルデヒド共縮合染色物やペリレン系蛍光体等を挙げることができ、長期間使用可能な点からペリレン系蛍光体が好ましく用いられる。本発明に特に好ましく用いられる蛍光物質としては、無機蛍光体が挙げられる。以下に本発明に用いられる無機蛍光体について記載する。 The phosphors as described above include various phosphors such as a phosphor that emits green light, a phosphor that emits blue light, a phosphor that emits yellow light, and a phosphor that emits red light. Specific phosphors used in the present invention include known phosphors such as organic phosphors, inorganic phosphors, fluorescent pigments, and fluorescent dyes. Examples of organic phosphors include allylsulfoamide / melamine formaldehyde co-condensed dyes and perylene phosphors. Perylene phosphors are preferably used because they can be used for a long period of time. Examples of the fluorescent material that is particularly preferably used in the present invention include inorganic phosphors. The inorganic phosphor used in the present invention is described below.
緑色に発光する蛍光体として、例えば、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｓｒ７Ａｌ１２Ｏ２５：Ｅｕ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕなどがある。 Examples of phosphors that emit green light include SrAl 2 O 4 : Eu, Y 2 SiO 5 : Ce, Tb, MgAl 11 O 19 : Ce, Tb, Sr 7 Al 12 O 25 : Eu, (Mg, Ca, Sr , At least one of Ba) and Ga 2 S 4 : Eu.
青色に発光する蛍光体として、例えば、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（ＳｒＣａＢａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（ＢａＣａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）２Ｂ５Ｏ９Ｃｌ：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，Ｍｎなどがある。 Examples of phosphors that emit blue light include Sr 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, (SrCaBa) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, (BaCa) 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu, (Mg, 2 B 5 O 9 Cl: Eu, Mn, (Mg, Ca, Sr, Ba, at least one) (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, Mn, etc. .
緑色から黄色に発光する蛍光体として、少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体、少なくともセリウムで賦括されたイットリウム・ガドリニウム・アルミニウム酸化物蛍光体、少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット酸化物蛍光体、及び、少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・ガリウム・アルミニウム酸化物蛍光体などがある（いわゆるＹＡＧ系蛍光体）。具体的には、Ｌｎ３Ｍ５Ｏ１２：Ｒ（Ｌｎは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａから選ばれる少なくとも１以上である。Ｍは、Ａｌ、Ｃａの少なくともいずれか一方を含む。Ｒは、ランタノイド系である。）、（Ｙ１−ｘＧａｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｒ（Ｒは、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる少なくとも１以上である。０＜Ｒｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５である。）を使用することができる。 As phosphors emitting green to yellow, at least cerium-activated yttrium / aluminum oxide phosphors, at least cerium-enriched yttrium / gadolinium / aluminum oxide phosphors, at least cerium-activated yttrium / aluminum There are garnet oxide phosphors and at least cerium activated yttrium gallium aluminum oxide phosphors (so-called YAG phosphors). Specifically, Ln 3 M 5 O 12 : R (Ln is at least one selected from Y, Gd, and La. M includes at least one of Al and Ca. R is a lanthanoid series. in a), (Y 1-x Ga x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12:. R (R is, Ce, Tb, Pr, Sm , Eu, Dy, at least 1 or more selected from Ho 0 <Rx <0.5, 0 <y <0.5) can be used.
赤色に発光する蛍光体として、例えば、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどがある。 Examples of phosphors that emit red light include Y 2 O 2 S: Eu, La 2 O 2 S: Eu, Y 2 O 3 : Eu, and Gd 2 O 2 S: Eu.
また、現在主流の青色ＬＥＤに対応し発光する蛍光体としては、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ，（Ｙ,Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：ＣｅなどのＹＡＧ系蛍光体、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：ＣｅなどのＴＡＧ系蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ系蛍光体やＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ系蛍光体、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕなどのシリケート系蛍光体、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ等のナイトライド系蛍光体、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕなどのオキシナイトライド系蛍光体、さらには（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ系蛍光体、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ系蛍光体、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ等の蛍光体が挙げられる。 As the phosphor corresponding to the current mainstream of the blue LED emission, Y 3 (Al, Ga) 5 O 12: Ce, (Y, Gd) 3 Al 5 O 12: Ce, Lu 3 Al 5 O 12: Ce, Y 3 Al 5 O 12 : YAG phosphor such as Ce, TAG phosphor such as Tb 3 Al 5 O 12 : Ce, (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu phosphor and Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 : Ce phosphor, silicate phosphor such as (Sr, Ba, Mg) 2 SiO 4 : Eu, (Ca, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu, (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu, CaSiAlN 3 : Nitride phosphor such as Eu, Cax (Si, Al) 12 (O, N) 16 : Oxynitride phosphor such as Eu, and (Ba, Sr, Ca) Si 2 O 2 N 2 : E Examples include phosphors such as u-based phosphors, Ca 8 MgSi 4 O 16 Cl 2 : Eu-based phosphors, SrAl 2 O 4 : Eu, and Sr 4 Al 14 O 25 : Eu.
これらの中では、ＹＡＧ系蛍光体、ＴＡＧ系蛍光体、シリケート系蛍光体が、発光効率や輝度などの点で好ましく用いられる。 Among these, YAG-based phosphors, TAG-based phosphors, and silicate-based phosphors are preferably used in terms of light emission efficiency and luminance.
上記以外にも、用途や目的とする発光色に応じて公知の蛍光体を用いることができる。 In addition to the above, known phosphors can be used according to the intended use and the intended emission color.
蛍光体の粒子サイズは、特に制限はないが、Ｄ５０が０．０５μｍ以上のものが好ましく、３μｍ以上のものがより好ましい。また、Ｄ５０が３０μｍ以下のものが好ましく、２０μｍ以下のものがより好ましい。ここでＤ５０とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定して得られる体積基準粒度分布において、小粒径側からの通過分積算が５０％となるときの粒子径のことをいう。Ｄ５０が前記範囲であると、蛍光体シート中の蛍光体の分散性が良好で、安定な発光が得られる。 The particle size of the phosphor is not particularly limited, but preferably has a D50 of 0.05 μm or more, more preferably 3 μm or more. Further, those having a D50 of 30 μm or less are preferred, and those having a D50 of 20 μm or less are more preferred. Here, D50 refers to the particle size when the accumulated amount from the small particle size side is 50% in the volume-based particle size distribution obtained by measurement by the laser diffraction / scattering particle size distribution measurement method. When D50 is in the above range, the dispersibility of the phosphor in the phosphor sheet is good, and stable light emission is obtained.
本発明では、蛍光体の含有量が蛍光体シート全体の５３重量％以上であることが好ましく、５７重量％以上であることがより好ましく、６０重量％であることがさらに好ましい。蛍光体シート中の蛍光体含有量を前記範囲とすることで、蛍光体シートの耐光性を高めることができる。なお、蛍光体含有量の上限は特に規定されないが、作業性に優れた蛍光体シートが作成しやすいという観点から、蛍光体シート全体の９５重量％以下であることが好ましく、９０重量％以下であることがより好ましく、８５重量％以下であることがさらに好ましく、８０重量％以下であることが特に好ましい。 In the present invention, the phosphor content is preferably 53% by weight or more of the whole phosphor sheet, more preferably 57% by weight or more, and further preferably 60% by weight. By setting the phosphor content in the phosphor sheet within the above range, the light resistance of the phosphor sheet can be improved. The upper limit of the phosphor content is not particularly specified, but is preferably 95% by weight or less of the entire phosphor sheet and 90% by weight or less from the viewpoint that a phosphor sheet excellent in workability can be easily produced. More preferably, it is more preferably 85% by weight or less, and particularly preferably 80% by weight or less.
本発明の蛍光体シートは、後に詳しく説明するように、ＬＥＤの表面被覆用途に特に好ましく用いられる。その際、蛍光体シート中の蛍光体の含有量が上記範囲であることで、優れた性能を示すＬＥＤ発光装置を得ることができる。 The phosphor sheet of the present invention is particularly preferably used for LED surface coating as will be described in detail later. In that case, the LED light-emitting device which shows the outstanding performance can be obtained because content of the fluorescent substance in a fluorescent substance sheet is the said range.
本発明の蛍光体シートの膜厚は、蛍光体含有量と、所望の光学特性から決められる。蛍光体含有量は上述のように作業性の観点から限界があるので、膜厚は１０μｍ以上あることが好ましい。また、本発明の蛍光体シートは蛍光体含有量が多いことから、膜厚が厚い場合でも耐光性に優れる。一方で、蛍光体シートの光学特性・耐熱性を高める観点からは、蛍光体シートの膜厚は１０００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることがさらに好ましい。蛍光体シートを１０００μｍ以下の膜厚にすることによって、バインダ樹脂による光吸収や光散乱を提言することができるので、光学的に優れた蛍光体シートとなる。 The film thickness of the phosphor sheet of the present invention is determined from the phosphor content and desired optical properties. Since the phosphor content is limited from the viewpoint of workability as described above, the film thickness is preferably 10 μm or more. Moreover, since the phosphor sheet of the present invention has a large phosphor content, it is excellent in light resistance even when the film thickness is large. On the other hand, from the viewpoint of improving the optical properties and heat resistance of the phosphor sheet, the thickness of the phosphor sheet is preferably 1000 μm or less, more preferably 200 μm or less, and even more preferably 100 μm or less. . By setting the phosphor sheet to a film thickness of 1000 μm or less, light absorption and light scattering by the binder resin can be proposed, so that the phosphor sheet is optically excellent.
本発明における蛍光体シートの膜厚は、ＪＩＳ Ｋ７１３０（１９９９）プラスチック−フィルム及びシート−厚さ測定方法における機械的走査による厚さの測定方法Ａ法に基づいて測定される膜厚（平均膜厚）のことをいう。 The film thickness of the phosphor sheet in the present invention is a film thickness (average film thickness) measured based on JIS K7130 (1999) plastic-film and sheet-thickness measuring method A for measuring thickness by mechanical scanning. ).
耐熱性とはＬＥＤチップ内で発生した熱に対する耐性を示す。耐熱性は、ＬＥＤを室温で発光させた場合と高温で発光させた場合の輝度を比較し、高温での輝度がどの程度低下するかを測定することによって評価することができる。 The heat resistance indicates resistance to heat generated in the LED chip. The heat resistance can be evaluated by comparing the luminance when the LED emits light at room temperature and when the LED emits light at a high temperature, and measuring how much the luminance at the high temperature decreases.
ＬＥＤは小さな空間で大量の熱が発生する環境にあり、特に、ハイパワーＬＥＤの場合、発熱が顕著である。このような発熱によって蛍光体の温度が上昇することでＬＥＤの輝度が低下する。したがって、発生した熱をいかに効率良く放熱するかが重要である。本発明においては、シート膜厚を前記範囲とすることで耐熱性に優れたシートを得ることができる。また、シート膜厚にバラツキがあると、ＬＥＤチップごとに蛍光体量に違いが生じ、結果として、発光スペクトル（色温度、輝度、色度）にバラツキが生じる。従って、シート膜厚のバラツキは、好ましくは±５％以内、さらに好ましくは±３％以内である。なお、ここでいう膜厚バラツキとは、ＪＩＳ Ｋ７１３０（１９９９）プラスチック−フィルム及びシート−厚さ測定方法における機械的走査による厚さの測定方法Ａ法に基づいて膜厚を測定し、下記に示す式にて算出される。 The LED is in an environment where a large amount of heat is generated in a small space, and particularly in the case of a high power LED, the heat generation is significant. Due to such heat generation, the temperature of the phosphor increases, and the luminance of the LED decreases. Therefore, it is important how efficiently the generated heat is radiated. In this invention, the sheet | seat excellent in heat resistance can be obtained by making a sheet | seat film thickness into the said range. In addition, when the sheet thickness varies, the amount of phosphor varies for each LED chip, and as a result, the emission spectrum (color temperature, luminance, chromaticity) varies. Therefore, the variation in sheet thickness is preferably within ± 5%, more preferably within ± 3%. The film thickness variation referred to here is a thickness measurement method based on a method A of measuring thickness by mechanical scanning in JIS K7130 (1999) plastic-film and sheet-thickness measurement method, and is shown below. Calculated by the formula.
より具体的には、機械的走査による厚さの測定方法Ａ法の測定条件を用いて、市販されている接触式の厚み計などのマイクロメーターを使用して膜厚を測定して、得られた膜厚の最大値あるいは最小値と平均膜厚との差を計算し、この値を平均膜厚で除して１００分率であらわした値が膜厚バラツキＢ（％）となる。 More specifically, it is obtained by measuring the film thickness using a micrometer such as a commercially available contact-type thickness meter using the measurement conditions of the method A of measuring the thickness by mechanical scanning. The difference between the maximum value or the minimum value of the film thickness and the average film thickness is calculated, and this value is divided by the average film thickness, and the value expressed in 100 minutes is the film thickness variation B (%).
膜厚バラツキＢ（％）＝｛（最大膜厚ズレ値＊−平均膜厚）／平均膜厚｝×１００
＊最大膜厚ズレ値は最大値あるいは最小値で平均膜厚との差が最も大きいものを選択する。
Film thickness variation B (%) = {(maximum film thickness deviation value * −average film thickness) / average film thickness} × 100
* Select the maximum film thickness deviation value that has the maximum or minimum value and the largest difference from the average film thickness.
本発明の蛍光体シートの作製方法を説明する。なお、以下は一例であり蛍光体シートの作製方法はこれに限定されない。まず、蛍光体シート形成用の塗布液として蛍光体を樹脂に分散した溶液（以下「シート作成用蛍光体分散樹脂」という）を作製する。シート作成用蛍光体分散樹脂は蛍光体と樹脂を適当な溶媒中で混合することによって得られる。付加反応型シリコーン樹脂を用いる場合は、ケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する化合物と、ケイ素原子に結合した水素原子を有する化合物を混合すると、室温でも硬化反応が始まることがあるので、さらにアセチレン化合物などのヒドロシリル化反応遅延剤をシート作成用蛍光体分散樹脂に配合して、ポットライフを延長することも可能である。また、添加剤として塗布膜安定化のための分散剤やレベリング剤、シート表面の改質剤としてシランカップリング剤等の接着補助剤等をシート作成用蛍光体分散樹脂に混合することも可能である。また、蛍光体沈降抑制剤としてアルミナ微粒子、シリカ微粒子、シリコーン微粒子等をシート作成用蛍光体分散樹脂に混合することも可能である。 A method for producing the phosphor sheet of the present invention will be described. In addition, the following is an example and the preparation method of a fluorescent substance sheet is not limited to this. First, a solution in which a phosphor is dispersed in a resin (hereinafter referred to as “sheet-forming phosphor-dispersed resin”) is prepared as a coating solution for forming a phosphor sheet. The phosphor-dispersing resin for sheet preparation can be obtained by mixing the phosphor and the resin in an appropriate solvent. When an addition reaction type silicone resin is used, when a compound containing an alkenyl group bonded to a silicon atom and a compound having a hydrogen atom bonded to a silicon atom are mixed, the curing reaction may start even at room temperature. It is also possible to extend the pot life by adding a hydrosilylation reaction retarder such as a compound to the phosphor dispersion resin for sheet preparation. It is also possible to mix a dispersion agent and leveling agent for stabilizing the coating film as an additive, and an adhesion aid such as a silane coupling agent as a sheet surface modifier, and the like in the phosphor dispersion resin for sheet preparation. is there. It is also possible to mix alumina fine particles, silica fine particles, silicone fine particles and the like as the phosphor sedimentation inhibitor with the phosphor-dispersing resin for sheet preparation.
流動性を適切にするために溶媒を加えて溶液とすることもできる。溶媒は流動状態の樹脂の粘度を調整できるものであれば、特に限定されない。例えば、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ヘキサン、アセトン、テルピネオール等が挙げられる。 In order to make fluidity appropriate, a solvent can also be added to make a solution. A solvent will not be specifically limited if the viscosity of resin of a fluid state can be adjusted. For example, toluene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, hexane, acetone, terpineol and the like can be mentioned.
これらの成分を所定の組成になるよう調合した後、ホモジナイザー、自公転型攪拌機、３本ローラー、ボールミル、遊星式ボールミル、ビーズミル等の撹拌・混練機で均質に混合分散することで、シート作成用蛍光体分散樹脂が得られる。混合分散後、もしくは混合分散の過程で、真空もしくは減圧条件下で脱泡することも好ましく行われる。 After preparing these components to a predetermined composition, the mixture is homogeneously mixed and dispersed with a homogenizer, a revolving stirrer, a three-roller, a ball mill, a planetary ball mill, a bead mill, etc. A phosphor-dispersed resin is obtained. Defoaming is preferably carried out under vacuum or reduced pressure conditions after mixing or dispersing.
次に、シート作成用蛍光体分散樹脂を基材上に塗布し、乾燥させる。塗布は、リバースロールコーター、ブレードコーター、スリットダイコーター、ダイレクトグラビアコーター、オフセットグラビアコーター、リバースロールコーター、ブレードコーター、キスコーター、ナチュラルロールコーター、エアーナイフコーター、ロールブレードコーター、バリバーロールブレードコーター、トゥーストリームコーター、ロッドコーター、ワイヤーバーコーター、アプリケーター、ディップコーター、カーテンコーター、スピンコーター、ナイフコーター等により行うことができる。蛍光体シート膜厚の均一性を得るためにはスリットダイコーターで塗布することが好ましい。また、本発明の蛍光体シートはスクリーン印刷やグラビア印刷、平版印刷などの印刷法を用いても作製することもできる。印刷法を用いる場合には、特にスクリーン印刷が好ましく用いられる。 Next, the phosphor dispersion resin for sheet preparation is applied on the substrate and dried. Application is reverse roll coater, blade coater, slit die coater, direct gravure coater, offset gravure coater, reverse roll coater, blade coater, kiss coater, natural roll coater, air knife coater, roll blade coater, varibar roll blade coater, toe. A stream coater, rod coater, wire bar coater, applicator, dip coater, curtain coater, spin coater, knife coater or the like can be used. In order to obtain the uniformity of the phosphor sheet thickness, it is preferable to apply with a slit die coater. The phosphor sheet of the present invention can also be produced by using a printing method such as screen printing, gravure printing, or lithographic printing. When using a printing method, screen printing is particularly preferably used.
シートの乾燥は熱風乾燥機や赤外線乾燥機等の一般的な加熱装置を用いて行うことができる。シートの加熱硬化には、熱風乾燥機や赤外線乾燥機等の一般的な加熱装置が用いられる。この場合、加熱硬化条件は、通常、４０〜２５０℃で１分〜５時間、好ましくは１００℃〜２００℃で２分〜３時間である。 The sheet can be dried using a general heating device such as a hot air dryer or an infrared dryer. For heating and curing the sheet, a general heating device such as a hot air dryer or an infrared dryer is used. In this case, the heat curing conditions are usually 40 to 250 ° C. for 1 minute to 5 hours, preferably 100 ° C. to 200 ° C. for 2 minutes to 3 hours.
基材としては、特に制限無く公知の金属、フィルム、ガラス、セラミック、紙等を使用することができる。具体的には、アルミニウム（アルミニウム合金も含む）、亜鉛、銅、鉄などの金属板や箔、セルロースアセテート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、アラミドなどのプラスチックのフィルム、前記プラスチックがラミネートされた紙、または前記プラスチックによりコーティングされた紙、前記金属がラミネートまたは蒸着された紙、前記金属がラミネートまたは蒸着されたプラスチックフイルムなどが挙げられる。また、基材が金属板の場合、表面にクロム系やニッケル系などのメッキ処理やセラミック処理されていてもよい。これらの中でも、蛍光体含有樹脂シートをＬＥＤ素子に貼りつける際の密着性から、基材は柔軟なフィルム状であることが好ましい。また、フィルム状の基材を取り扱う際に破断などの恐れがないように強度が高いフィルムが好ましい。それらの要求特性や経済性の面で樹脂フィルムが好ましく、これらの中でも、経済性、取り扱い性の面でＰＥＴフィルムが好ましい。また、樹脂の硬化や蛍光体シートをＬＥＤに貼り合わせる際に２００℃以上の高温を必要とする場合は、耐熱性の面でポリイミドフィルムが好ましい。シートの剥離のし易さから、基材は、あらかじめ表面が離型処理されていてもよい。 As a base material, a well-known metal, a film, glass, a ceramic, paper, etc. can be used without a restriction | limiting in particular. Specifically, metal plates and foils such as aluminum (including aluminum alloys), zinc, copper, iron, cellulose acetate, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene, polyester, polyamide, polyimide, polyphenylene sulfide, polystyrene, polypropylene, polycarbonate A film of plastic such as polyvinyl acetal or aramid, a paper laminated with the plastic, or a paper coated with the plastic, a paper laminated or vapor-deposited with the metal, or a plastic film laminated or vapor-deposited with the metal. Can be mentioned. Moreover, when the base material is a metal plate, the surface may be subjected to plating treatment or ceramic treatment such as chromium or nickel. Among these, it is preferable that a base material is a flexible film form from the adhesiveness at the time of sticking a fluorescent substance containing resin sheet to an LED element. Further, a film having a high strength is preferred so that there is no fear of breakage when handling a film-like substrate. Resin films are preferred in terms of their required characteristics and economy, and among these, PET films are preferred in terms of economy and handleability. In addition, when a high temperature of 200 ° C. or higher is required when the resin is cured or the phosphor sheet is bonded to the LED, a polyimide film is preferable in terms of heat resistance. The surface of the base material may be subjected to a mold release treatment in advance for ease of peeling of the sheet.
基材の厚さは特に制限はないが、下限としては４０μｍ以上が好ましく、６０μｍ以上がより好ましい。また、上限としては５０００μｍ以下が好ましく、３０００μｍ以下がより好ましい。 Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of a base material, 40 micrometers or more are preferable as a minimum, and 60 micrometers or more are more preferable. Moreover, as an upper limit, 5000 micrometers or less are preferable and 3000 micrometers or less are more preferable.
本発明の蛍光体シートは、ＬＥＤ素子に波長変換層として貼り付けられ、発光装置として使用される。本発明ではＬＥＤ素子にシートを貼り付ける際に、加熱して貼り付ける。加熱温度は、６０℃以上２５０℃以下が望ましく、より望ましくは６０℃以上１５０℃以下である。６０℃以上にすることで、室温と貼り付け温度での弾性率差を大きくするための樹脂設計が容易となる。また、２５０℃以下にすることで、基材および蛍光体シートの熱膨張、熱収縮を小さくすることができるので、貼り合わせの精度を高めることができる。特に、蛍光体シートに予め孔開け加工を施して、ＬＥＤ素子上の所定部分と位置合わせを行う場合などには貼り合わせの位置精度は重要である。貼り合わせの精度を高めるためには１５０℃以下で貼り合わせることがより好適である。さらに、本発明によるＬＥＤ発光装置の信頼性向上のためには、蛍光体シートとＬＥＤ素子の間に応力歪みが無いことが好ましい。そのため、貼り合わせ温度はＬＥＤ発光装置の動作温度近辺、好ましくは動作温度の±２０℃以内にしておくことが好ましい。ＬＥＤ発光装置は、点灯時には８０℃〜１３０℃まで温度が上昇する。よって、動作温度と貼り合わせ温度を近づける意味でも、貼り合わせ温度は６０℃以上１５０℃以下が望ましい。従って、１００℃で十分に低貯蔵弾性率化するように設計された蛍光体シートの特性が重要である。 The phosphor sheet of the present invention is attached to the LED element as a wavelength conversion layer and used as a light emitting device. In this invention, when sticking a sheet | seat on an LED element, it heats and sticks. The heating temperature is preferably 60 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. By setting the temperature to 60 ° C. or higher, the resin design for increasing the difference in elastic modulus between the room temperature and the attaching temperature becomes easy. Moreover, since the thermal expansion and thermal shrinkage of a base material and a fluorescent substance sheet can be made small by setting it as 250 degrees C or less, the precision of bonding can be improved. In particular, when the phosphor sheet is previously punched and aligned with a predetermined portion on the LED element, the positional accuracy of the bonding is important. In order to increase the accuracy of bonding, it is more preferable to bond at 150 ° C. or lower. Furthermore, in order to improve the reliability of the LED light emitting device according to the present invention, it is preferable that there is no stress strain between the phosphor sheet and the LED element. Therefore, the bonding temperature is preferably around the operating temperature of the LED light-emitting device, preferably within ± 20 ° C. of the operating temperature. The LED light emitting device rises in temperature from 80 ° C. to 130 ° C. when lit. Therefore, the bonding temperature is preferably 60 ° C. or higher and 150 ° C. or lower in order to bring the operating temperature and the bonding temperature closer. Therefore, the characteristics of the phosphor sheet designed to sufficiently reduce the storage elastic modulus at 100 ° C. are important.
蛍光体シートを貼り合わせる方法としては、所望の温度で加熱加圧できる装置であれば既存の任意の装置が利用できる。後述するように、蛍光体シートを個片に切断してから、個別のＬＥＤ素子に貼り合わせる方法と、ダイシング前のＬＥＤ素子を作り付けたウェハに一括貼り合わせを経て、ウェハのダイシングと蛍光体シートの切断を一括して行う方法があるが、蛍光体シートを個片に分割してから貼り合わせる方法の場合は、フリップチップボンダーが利用できる。ウェハレベルのＬＥＤ素子に一括して貼り付ける際には、１００ｍｍ角程度の加熱部分を有する加熱圧着ツールなどで貼り合わせる。いずれの場合も、高温で蛍光体シートをＬＥＤ素子に熱融着させてから、室温まで放冷し、基材を剥離する。本発明のような温度と弾性率の関係を持たせることで、熱融着後に室温まで放冷却したあとの蛍光体シートはＬＥＤ素子に強固に密着しつつ、基材から容易に剥離することが可能となる。 As a method for bonding the phosphor sheets, any existing apparatus can be used as long as it can be heated and pressurized at a desired temperature. As will be described later, after the phosphor sheet is cut into individual pieces and bonded to individual LED elements, and the wafer on which the LED elements before dicing are made are bonded together, the wafer dicing and the phosphor sheet are performed. However, in the case of a method in which the phosphor sheet is bonded after being divided into individual pieces, a flip chip bonder can be used. When the wafer-level LED elements are attached together, they are attached using a thermocompression bonding tool having a heating portion of about 100 mm square. In either case, after the phosphor sheet is thermally fused to the LED element at a high temperature, the phosphor sheet is allowed to cool to room temperature and the substrate is peeled off. By providing the relationship between the temperature and the elastic modulus as in the present invention, the phosphor sheet after being allowed to cool to room temperature after heat sealing can be easily peeled off from the substrate while firmly adhering to the LED element. It becomes possible.
蛍光体シートを切断加工する方法について説明する。蛍光体シートは、ＬＥＤ素子への貼り付け前に予め個片に切断し、個別のＬＥＤ素子に貼り付ける方法と、ウェハレベルのＬＥＤ素子に蛍光体シートを貼り付けてからウェハのダイシングと同時に一括して蛍光体シートを切断する方法がある。貼りつけ前に予め切断する場合には、均一に形成された蛍光体シートを、レーザーによる加工、あるいは刃物による切削によって所定の形状に加工し、分割する。レーザーによる加工は、高エネルギーが付与されるので樹脂の焼け焦げや蛍光体の劣化を回避することが非常に難しく、刃物による切削が望ましい。刃物で切断する上で加工性を向上するために、蛍光体シートの２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であることが非常に重要となる。刃物での切削方法としては、単純な刃物を押し込んで切る方法と、回転刃によって切る方法があり、いずれも好適に使用できる。回転刃によって切断する装置としては、ダイサーと呼ばれる半導体基板を個別のチップに切断（ダイシング）するのに用いる装置が好適に利用できる。ダイサーを用いれば、回転刃の厚みや条件設定により、分割ラインの幅を精密に制御できるため、単純な刃物の押し込みにより切断するよりも高い加工精度が得られる。 A method for cutting the phosphor sheet will be described. Before attaching the phosphor sheet to the LED element, cut it into individual pieces in advance and attach it to the individual LED element, and attach the phosphor sheet to the wafer-level LED element and simultaneously dice the wafer. Then, there is a method of cutting the phosphor sheet. In the case of cutting in advance before sticking, the uniformly formed phosphor sheet is processed into a predetermined shape by laser processing or cutting with a blade and divided. Since processing with a laser gives high energy, it is very difficult to avoid scorching of the resin and deterioration of the phosphor, and cutting with a blade is desirable. In order to improve workability when cutting with a blade, it is very important that the storage elastic modulus of the phosphor sheet at 25 ° C. is 0.1 MPa or more. As a cutting method with a blade, there are a method of pushing and cutting a simple blade and a method of cutting with a rotary blade, both of which can be suitably used. As an apparatus for cutting with a rotary blade, an apparatus used for cutting (dicing) a semiconductor substrate called a dicer into individual chips can be suitably used. If the dicer is used, the width of the dividing line can be precisely controlled by the thickness of the rotary blade and the condition setting, so that higher processing accuracy can be obtained than when cutting with a simple cutting tool.
基材と積層された状態の蛍光体シートを切断する場合には、基材ごと個片化しても良いし、あるいは蛍光体シートは個片化しつつ、基材は切断しなくても構わない。あるいは基材は貫通しない切り込みラインが入る所謂ハーフカットでも良い。そのように個片化した蛍光体シートを、個別のＬＥＤチップ上に加熱融着させる。蛍光体シートを基材ごと個片化する場合の、個片化・ＬＥＤ素子貼り合わせ・ダイシングの工程の一例を、図１に示す。図１の工程には、蛍光体シートを個片に切断する工程、および該個片に切断された蛍光体含有シートを加熱してＬＥＤ素子に貼り付ける工程が含まれる。図１の(a)は、基材２と積層された状態の本発明の蛍光体シート１を仮固定シート３に固定したところである。図１に示した工程では、蛍光体シート１と基材２はいずれも個片化するので、取り扱いが容易なように仮固定シート３に固定しておく。次に(b)に示すように蛍光体シート１と基材２を切断して個片化する。続いて、(c)に示すように実装基板５に実装されたＬＥＤ素子４の上に、個片化された蛍光体シート１と基材２を位置合わせし、(d)に示すように加熱圧着ツールで圧着する。このとき、蛍光体シート１とＬＥＤ素子４の間に空気を噛み込まないように、圧着工程は真空下あるいは減圧下で行うことが好ましい。圧着後に室温まで放冷し、(e)に示すように基材２を剥離する。
When the phosphor sheet in a state of being laminated with the base material is cut, the whole base material may be singulated, or the phosphor sheet may be singulated and the base material may not be cut. Alternatively, the substrate may be a so-called half cut in which a cut line that does not penetrate is entered. The phosphor sheet thus separated is heat-fused onto individual LED chips. FIG. 1 shows an example of individualization, LED element bonding, and dicing steps when the phosphor sheet is divided into individual substrates. The process of FIG. 1 includes a step of cutting the phosphor sheet into individual pieces, and a step of heating the phosphor-containing sheet cut into the individual pieces and attaching them to the LED elements. FIG. 1A shows a state in which the
また、基材が連続したまま蛍光体シートを個片化した場合には、そのまま一括してダイシング前のウェハレベルのＬＥＤ素子に熱融着させても良い。基材が連続したまま蛍光体シートを個片化する場合の、個片化・ＬＥＤ素子貼り合わせ・ダイシングの工程の一例を、図２に示す。図２の工程にも、蛍光体シートを個片に切断する工程、および該個片に切断された蛍光体含有シートを加熱してＬＥＤ素子に貼り付ける工程が含まれる。図２に示す工程の例では、まず(b)に示す工程で蛍光体シート１を個片化する際に、基材２は個片化されない。図２の(b)では基材２は全く切断されていないが、基材２が連続している限りは、部分的に切断されても構わない。次に(c)に示すように、個片化された蛍光体シート１を、ダイシング前のＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ７に対向させ、位置合わせを行う。(d)に示す工程で加熱圧着ツールにより、蛍光体シート１とダイシング前のＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ７を圧着する。このとき、このとき、蛍光体シート１とＬＥＤ素子４の間に空気を噛み込まないように、圧着工程は真空下あるいは減圧下で行うことが好ましい。圧着後に室温まで放冷し、(e)に示すように基材２を剥離した後、ウェハをダイシングして個片化し、(f)に示すように個片化された蛍光体シート付きＬＥＤ素子を得る。
Further, when the phosphor sheets are separated into pieces while the base material is continuous, they may be heat-sealed to the wafer level LED elements before dicing as they are. FIG. 2 shows an example of the steps of singulation, LED element bonding, and dicing when the phosphor sheet is singulated while the base material is continuous. The process of FIG. 2 also includes a process of cutting the phosphor sheet into individual pieces, and a process of heating the phosphor-containing sheet cut into the individual pieces and attaching them to the LED elements. In the example of the process shown in FIG. 2, first, when the
ダイシング前のウェハレベルのＬＥＤ素子に一括して蛍光体シートを熱融着する場合には、貼り合わせ後にＬＥＤ素子ウェハのダイシングと共に、蛍光体シートを切断することもできる。ウェハのダイシングは上述のダイサーで行われ、切断するときの回転数や切断速度などの条件設定は半導体ウェハを切断する条件に最適化されるため、蛍光体シートを切断するために最適な条件にすることは難しいが、本発明の通り２５℃で高い弾性率を持つ蛍光体シートを用いることによって好適に切断することができる。蛍光体シートとウェハを貼り合わせ後に一括してダイシングする場合の工程の一例を図３に示す。図３の工程には、複数のＬＥＤ素子に蛍光体シートを加熱して一括して貼り付ける工程、および蛍光体シートとＬＥＤ素子を一括ダイシングする工程が含まれる。図３の工程では、本発明の蛍光体シート１は予め切断加工することなく、図３の(a)に示すように蛍光体シート１の側をダイシング前のＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ７に対向させて位置合わせする。次に(b)に示すように、加熱圧着ツールにより蛍光体シート１とダイシング前のＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ７を圧着する。このとき、このとき、蛍光体シート１とＬＥＤ素子４の間に空気を噛み込まないように、圧着工程は真空下あるいは減圧下で行うことが好ましい。圧着後に室温まで放冷し、(c)に示すように基材２を剥離した後、ウェハをダイシングすると同時に、蛍光体シート１を切断して個片化し、(d)に示すように個片化された蛍光体シート付きＬＥＤ素子を得る。
When the phosphor sheet is thermally fused to the wafer-level LED elements before dicing, the phosphor sheet can be cut together with the dicing of the LED element wafer after bonding. The dicing of the wafer is performed by the above-mentioned dicer, and the conditions such as the number of rotations and the cutting speed when cutting are optimized for the conditions for cutting the semiconductor wafer. Therefore, the conditions are optimal for cutting the phosphor sheet. Although it is difficult to do, it can cut suitably by using a phosphor sheet having a high elastic modulus at 25 ° C. as in the present invention. An example of the process in the case of dicing all together after bonding the phosphor sheet and the wafer is shown in FIG. The process of FIG. 3 includes a process of heating and attaching the phosphor sheet to a plurality of LED elements and a process of dicing the phosphor sheet and the LED element at once. In the step of FIG. 3, the
上述の図１〜３いずれの工程を採る場合でも、本発明の蛍光体シートを上面に電極があるＬＥＤ素子に貼り付ける場合には、電極部分の蛍光体シートを除去するために蛍光体シートの貼り合わせ前に予めその部分に孔開け加工をしておくことが望ましい。孔開け加工はレーザー加工、金型パンチングなどの公知の方法が好適に使用できるが、レーザー加工は樹脂の焼け焦げや蛍光体の劣化を引き起こすので、金型によるパンチング加工がより望ましい。パンチング加工を実施する場合、蛍光体シートをＬＥＤ素子に貼り付けた後ではパンチング加工は不可能であるので、蛍光体シートには貼り付け前にパンチング加工を施すことが必須となる。金型によるパンチング加工は、貼り合わせるＬＥＤ素子の電極形状などにより任意の形状や大きさの孔を開けることができる。孔の大きさや形状は金型を設計すれば任意のものが形成できるが、１ｍｍ角内外のＬＥＤ素子上の電極接合部分は、発光面の面積を小さくしないためには５００μｍ以下であることが望ましく、孔はその大きさに合わせて５００μｍ以下で形成される。また、ワイヤーボンディングなどを行う電極はある程度の大きさが必要であり、少なくとも５０μｍ程度の大きさとなるので、孔はその大きさに合わせて５０μｍ程度である。孔の大きさは電極より大きすぎると、発光面が露出して光漏れが発生し、ＬＥＤ発光装置の色特性が低下する。また、電極より小さすぎると、ワイヤーボンディング時にワイヤが触れて接合不良を起こす。従って、孔開け加工は５０μｍ以上５００μｍ以下という小さい孔を±１０％以内の高精度で加工する必要があり、パンチング加工の精度を向上するためにも、蛍光体シートの２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であることが非常に重要となる。 Even when any one of the steps shown in FIGS. 1 to 3 is employed, when the phosphor sheet of the present invention is attached to an LED element having an electrode on the upper surface, the phosphor sheet is removed to remove the phosphor sheet in the electrode portion. It is desirable to make a hole in the part in advance before bonding. Although known methods such as laser processing and die punching can be suitably used for drilling, laser processing causes burning of the resin and deterioration of the phosphor, so punching with a die is more desirable. When punching is performed, punching cannot be performed after the phosphor sheet is attached to the LED element. Therefore, it is essential to perform punching before attaching the phosphor sheet. Punching with a mold can open a hole of any shape or size depending on the electrode shape of the LED element to be bonded. Any size and shape of the hole can be formed by designing the mold, but the electrode joint portion on the LED element inside and outside the 1 mm square is preferably 500 μm or less so as not to reduce the area of the light emitting surface. The hole is formed with a size of 500 μm or less in accordance with its size. In addition, an electrode for performing wire bonding or the like needs to have a certain size and is at least about 50 μm. Therefore, the hole is about 50 μm in accordance with the size. If the size of the hole is too larger than the electrode, the light emitting surface is exposed, light leakage occurs, and the color characteristics of the LED light emitting device deteriorate. On the other hand, if it is too small than the electrode, the wire touches at the time of wire bonding, resulting in poor bonding. Therefore, in the drilling process, it is necessary to process small holes of 50 μm or more and 500 μm or less with high accuracy within ± 10%. In order to improve punching accuracy, the storage elastic modulus of the phosphor sheet at 25 ° C. Is very important to be 0.1 MPa or more.
切断加工・孔開け加工を施した蛍光体シートを、ＬＥＤ素子の所定部分に位置合わせして貼り合わせる場合には、光学的な位置合わせ（アラインメント）機構を持つ、貼り合わせ装置が必要となる。このとき、蛍光体シートとＬＥＤ素子を近接させて位置合わせすることは作業的に難しく、実用的には蛍光体シートとＬＥＤ素子を軽く接触させた状態で位置合わせを行うことが良く行われる。このとき、蛍光体シートが粘着性を持っていると、ＬＥＤ素子に接触させて動かすことは非常に困難である。本発明の蛍光体シートであれば、室温で位置合わせを行えば粘着性がないので、蛍光体シートとＬＥＤ素子を軽く接触した位置合わせを行うことが容易である。 When the phosphor sheet that has been cut and perforated is aligned and bonded to a predetermined portion of the LED element, a bonding apparatus having an optical alignment mechanism is required. At this time, it is difficult to align the phosphor sheet and the LED element in terms of work, and in practice, the alignment is often performed in a state where the phosphor sheet and the LED element are lightly contacted. At this time, if the phosphor sheet has adhesiveness, it is very difficult to move it in contact with the LED element. If the phosphor sheet of the present invention is aligned at room temperature, the phosphor sheet is not sticky, so that it is easy to align the phosphor sheet and the LED element in light contact.
本発明により得られた蛍光体シートを貼り合わせたＬＥＤ素子を用いる照明装置は、従来の液状蛍光体含有樹脂のディスペンスや、公知の蛍光体シートによる方法と比較して、正確に加工された蛍光体シートがＬＥＤ素子上に設けられるので、一定の蛍光体がＬＥＤ上に存在し、色や輝度のムラが非常に小さくなる。ディスペンスによる方法では、液状樹脂が供給されて表面張力で形状が決まるので一定の膜厚を形成することは難しい。また、本発明による弾性率範囲の設計の蛍光体シートによれば、高濃度に蛍光体を充填しても従来の蛍光体シートと比べて高精度に加工できるために、蛍光体シートの膜厚を薄くすることが可能となる。具体的には本発明による場合、ＬＥＤ素子上に、膜厚１０〜１０００μｍであって、中心における膜厚と、中心と端部の中間地点での膜厚の差が、前記中心における膜厚±５％以内、より好ましくは±３％以内である蛍光体含有層が設けられたものが製造される。ここでＬＥＤ素子上の中心点とは、ＬＥＤ素子発光面は矩形であるのでその対角線の交点を中心とする。その中心から、発光面の任意の端部に引いた線分の中点を、中心と端部の中間地点とし、本発明では、その任意の中間地点と中心点の膜厚差を±５％に納めることができる。より好ましくは±３％に納めることができる。 The illuminating device using the LED element bonded with the phosphor sheet obtained by the present invention is more accurately processed as compared with the conventional liquid phosphor-containing resin dispensing and the known phosphor sheet method. Since the body sheet is provided on the LED element, a certain phosphor is present on the LED, and the unevenness of color and brightness is extremely reduced. In the dispensing method, it is difficult to form a constant film thickness because the liquid resin is supplied and the shape is determined by the surface tension. In addition, according to the phosphor sheet having the elastic modulus range design according to the present invention, since the phosphor sheet can be processed with higher accuracy than a conventional phosphor sheet even when the phosphor is filled at a high concentration, the film thickness of the phosphor sheet Can be made thinner. Specifically, in the case of the present invention, on the LED element, the film thickness is 10 to 1000 μm, and the difference between the film thickness at the center and the film thickness at the middle point between the center and the end is the film thickness ± at the center. What is provided with a phosphor-containing layer within 5%, more preferably within ± 3% is produced. Here, the center point on the LED element is centered on the intersection of the diagonal lines because the light emitting surface of the LED element is rectangular. The midpoint of the line drawn from the center to any end of the light emitting surface is defined as the midpoint between the center and the end. In the present invention, the film thickness difference between the midpoint and the center is ± 5%. Can be paid. More preferably, it can be within ± 3%.
以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. However, the present invention is not limited to these.
＜シリコーン樹脂＞
シリコーン樹脂１：ＯＥ６５２０（東レ・ダウコーニングシリコーン）
シリコーン樹脂２：ＯＥ６６３０（東レ・ダウコーニングシリコーン）
シリコーン樹脂３：Ｘ−３２−２５２８（信越化学工業）
シリコーン樹脂４：ＫＥＲ６０７５（信越化学工業）。
<Silicone resin>
Silicone resin 1: OE6520 (Toray Dow Corning Silicone)
Silicone resin 2: OE6630 (Toray Dow Corning Silicone)
Silicone resin 3: X-32-2528 (Shin-Etsu Chemical)
Silicone resin 4: KER6075 (Shin-Etsu Chemical).
＜動的弾性率測定＞
測定装置 ：粘弾性測定装置ＡＲＥＳ−Ｇ２（ＴＡインスツルメンツ製）
ジオメトリー：平行円板型（１５ｍｍ）
ひずみ ：１％
角周波数 ：１Ｈｚ
温度範囲 ：２５℃〜１４０℃
昇温速度 ：５℃／分
測定雰囲気 ：大気中。
<Dynamic elastic modulus measurement>
Measuring device: Viscoelasticity measuring device ARES-G2 (manufactured by TA Instruments)
Geometry: Parallel disk type (15mm)
Strain: 1%
Angular frequency: 1 Hz
Temperature range: 25 ° C to 140 ° C
Temperature increase rate: 5 ° C./min Measurement atmosphere: In air.
＜動的粘弾性測定の測定サンプル調整＞
シリコーン樹脂１〜４それぞれを３０重量部、蛍光体“ＮＹＡＧ−０２”（Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社製：ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体、比重：４．８ｇ／ｃｍ３、Ｄ５０：７μｍ）を７０重量部で混合した蛍光体シート用樹脂液を、“セラピール”ＢＬＫ（東レフィルム加工株式会社製）を基材として、スリットダイコーターで塗布して厚さ１００μｍの膜を成膜した。この作業をシリコーン樹脂１〜４のそれぞれについて行った。成膜温度はシリコーン１，２，４は１２０℃で１時間。シリコーン３は、半硬化状態で使用するシリコーン接着剤であるので１２０℃で１０分加熱した。
<Measurement sample adjustment for dynamic viscoelasticity measurement>
30 parts by weight of each of
得られた厚さ１００μｍの膜を８枚積層し、１００℃のホットプレート上で加熱圧着して８００μｍの一体化した膜（シート）を作製し、直径１５ｍｍに切り抜いて測定サンプルとした。 Eight films having a thickness of 100 μm were stacked, and heat-pressed on a 100 ° C. hot plate to produce an integrated film (sheet) having a thickness of 800 μm, and cut into a diameter of 15 mm to obtain a measurement sample.
各シート（蛍光体７０重量％含有）の室温（２５℃）、１００℃、１４０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。 Table 1 shows the storage elastic modulus of each sheet (containing 70 wt% phosphor) at room temperature (25 ° C.), 100 ° C., and 140 ° C.
＜接着性試験＞
基材に積層した蛍光体シートを、ＬＥＤ素子に１００℃または１５０℃で貼り合わせて所定の時間圧着後に、室温に戻し、基材を剥がしたとき、蛍光体シートが全てＬＥＤ素子に接着して基材上に残らない最小の時間を接着可能時間とした。加熱圧着時間が１００℃、１０分以内で蛍光体シートが全てＬＥＤ素子に接着して基材上に残らないものを接着性Ａとし、１００℃、１０分以内で接着しないが１５０℃で１０分以内で接着するものを接着性Ｂとし、１５０℃で１０分より長く加熱圧着してもＬＥＤ素子上に接着しないかあるいは部分的に接着しても一部が基材上に残るような場合は、接着性Ｃ（接着不良）とした。
<Adhesion test>
After the phosphor sheet laminated on the substrate is bonded to the LED element at 100 ° C. or 150 ° C. and pressed for a predetermined time, it is returned to room temperature, and when the substrate is peeled off, the phosphor sheet is all adhered to the LED element. The minimum time that does not remain on the substrate was taken as the bondable time. When the thermocompression bonding time is 100 ° C. within 10 minutes, all the phosphor sheets adhere to the LED elements and do not remain on the base material are designated as adhesive A, and the adhesive does not adhere within 100 ° C. within 10 minutes, but at 150 ° C. for 10 minutes. If the adhesive is within the range B, and it does not adhere to the LED element even if it is thermocompression bonded at 150 ° C. for more than 10 minutes, or even if it is partially adhered, Adhesiveness C (adhesion failure).
（実施例１）
容積３００ｍｌのポリエチレン製容器を用いて、シリコーン樹脂１を３０重量％、蛍光体として“ＮＹＡＧ−０２”（Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社製：ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体、比重：４．８ｇ／ｃｍ３、Ｄ５０：７μｍ）を７０重量％の比率で混合した。
Example 1
Using a polyethylene container having a volume of 300 ml, 30% by weight of
その後、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスターＫＫ−４００”（クラボウ製）を用い、１０００ｒｐｍで２０分間撹拌・脱泡してシート作成用蛍光体分散樹脂を得た。スリットダイコーターを用いてシート作成用蛍光体分散樹脂を、基材として“セラピール”ＢＬＫ（東レフィルム加工株式会社製）上に塗布し、１２０℃で１時間加熱、乾燥して膜厚９０μｍ、１００ｍｍ角の蛍光体シートを得た。その後、蛍光体シートに金型パンチング装置（ＵＨＴ社製）で直径２００μｍの孔を打ち抜いた。打ち抜いた孔の直径を、測長装置付き顕微鏡で１０点検査してその寸法の平均値を求めた結果、表２に示すとおりほぼ設計通りの孔が得られた。次に、蛍光体シートをカッティング装置（ＵＨＴ社製ＧＣＵＴ）により１ｍｍ角×１００００個に個片化した。蛍光体シート、基材を共に切断して完全に個片化した。切断面はバリや欠けが無い良好な形状であり、切断箇所の再付着なども発生しなかった。１００００個に個片化された中から任意に１００個を選択し、その切断箇所が良好なものの個数を選び、切断加工性を評価した。 Thereafter, using a planetary stirring and defoaming device “Mazerustar KK-400” (manufactured by Kurabo Industries), stirring and defoaming were carried out at 1000 rpm for 20 minutes to obtain a phosphor-dispersed resin for sheet preparation. Using a slit die coater, the sheet-dispersing phosphor-dispersed resin was applied as a substrate on “Therapy” BLK (manufactured by Toray Film Processing Co., Ltd.), heated at 120 ° C. for 1 hour, and dried to give a film thickness of 90 μm, 100 mm A corner phosphor sheet was obtained. Thereafter, holes having a diameter of 200 μm were punched into the phosphor sheet with a die punching device (manufactured by UHT). Ten diameters of the punched holes were inspected with a microscope equipped with a length measuring device, and the average value of the dimensions was determined. As a result, as shown in Table 2, holes almost as designed were obtained. Next, the phosphor sheet was separated into 1 mm square × 10000 pieces using a cutting device (GCUT manufactured by UHT). The phosphor sheet and the substrate were cut together and completely separated. The cut surface had a good shape with no burrs or chips, and no reattachment of the cut portion occurred. 100 pieces were arbitrarily selected from the 10000 pieces, and the number of those having good cutting locations was selected, and the cutting processability was evaluated.
１ｍｍ角にカットした蛍光体シートを、青色ＬＥＤチップが実装された基板のチップ表面に蛍光体シート面が接触するように配置した。ダイボンディング装置（東レエンジニアリング製）を用いて、蛍光体シートの孔とＬＥＤチップの表面電極を位置合わせして、基材側から１００℃の加熱ヘッドで押圧して接着したところ、接着可能時間は５分間であった。５分間圧着した試料を室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができ、接着性は良好であった。ＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔を介して問題なく接合できた。同一の蛍光体シート付ＬＥＤを透明樹脂で封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させ、１０個全てが点灯することを確認した。色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）で１０個のサンプル全ての相関色温度（ＣＣＴ）を計測し、その最大値と最小値の差を色温度ばらつきとして評価した。 The phosphor sheet cut to 1 mm square was arranged so that the phosphor sheet surface was in contact with the chip surface of the substrate on which the blue LED chip was mounted. Using a die bonding device (manufactured by Toray Engineering), the hole of the phosphor sheet and the surface electrode of the LED chip are aligned and pressed and bonded with a heating head at 100 ° C. from the base material side. It was 5 minutes. After returning the sample pressure-bonded for 5 minutes to room temperature and then peeling off the base material, the phosphor sheet was completely adhered onto the blue LED, and the base sheet could be removed cleanly without any phosphor sheet remaining. Adhesion was good. When the surface electrode of the LED chip was wire-bonded, it could be bonded without problems through the holes that had been previously processed into the phosphor sheet. Ten LED with the same phosphor sheet sealed with a transparent resin were prepared, connected to a DC power source and turned on, and it was confirmed that all 10 were turned on. The correlated color temperature (CCT) of all 10 samples was measured with a color illuminometer (Konica Minolta CL200A), and the difference between the maximum value and the minimum value was evaluated as the color temperature variation.
同様に作製した蛍光体シート付ＬＥＤ素子を切断して断面ＳＥＭを測定し、サンプル１０個に関してＬＥＤ素子発光面の中心点と、前記中心点と発光面端部を結ぶ線分の中点の膜厚の差を測定し、その２点の膜厚差を求め、その膜厚差の中心点の膜厚に対する割合をそのサンプルの膜厚差（％）とし、１０個のサンプルにおいてその平均値を算出した。表２にばらつきとして示した。なお、負の値は中心点の膜厚より前記中点の膜厚の方が厚いことを示す。 Similarly, cut the LED element with a phosphor sheet and measured the cross-section SEM, and the film of the midpoint of the line point connecting the center point of the LED element light emitting surface and the light emitting surface end for 10 samples. The difference in thickness is measured, the difference in film thickness between the two points is obtained, and the ratio of the difference in film thickness to the film thickness at the central point is defined as the difference in film thickness (%) of the sample. Calculated. The variation is shown in Table 2. A negative value indicates that the film thickness at the middle point is thicker than the film thickness at the center point.
（実施例２）
シリコーン樹脂１の代わりにシリコーン樹脂２を用いて実施例１と同様にして蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜き、１ｍｍ角に個片化した。孔開け加工性、切断加工性はいずれも実施例１と同様に良好であった。実施例１と同様にして１ｍｍ角にカットした蛍光体シートをＬＥＤ素子へ貼り付けたところ、１００℃、１０分では接着できず、１５０℃での接着可能時間は９分であった。また、実施例１と同様にしてＬＥＤ点灯試験および蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。
(Example 2)
A phosphor sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the
（実施例３）
実施例１と同様にして蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜いたところ、孔開け加工性は良好であった。次に、蛍光体シートをカッティング装置（ＵＨＴ社製ＧＣＵＴ）により１ｍｍ角に個片化した。このときに、蛍光体シートは完全に個片化しながら、基材はハーフカットとし、連続したままの状態に加工した。蛍光体シートの切断面はバリや欠けが無い良好な形状であり、切断箇所の再付着なども発生しなかった。
(Example 3)
A phosphor sheet was obtained in the same manner as in Example 1. When holes having a diameter of 200 μm were punched out in the phosphor sheet in the same manner as in Example 1, the drilling workability was good. Next, the phosphor sheet was separated into 1 mm square pieces using a cutting device (GCUT manufactured by UHT). At this time, while the phosphor sheet was completely separated, the base material was half-cut and processed into a continuous state. The cut surface of the phosphor sheet had a good shape with no burrs or chips, and no reattachment of the cut portion occurred.
蛍光体シートが１ｍｍ角に個片化され、基材は一体化した状態の１００ｍｍ角の蛍光体シートを、個片にダイシングしていない青色ＬＥＤ素子４インチウェハ表面に蛍光体シート面が接触するように配置した。個片化した蛍光体シートと各ＬＥＤ素子を一致させ、加工孔とＬＥＤチップの表面電極部分を一致させるように位置合わせして、基材側から１００℃の加熱プレートで圧着したところ、接着可能時間は７分であった。７分間圧着させた試料を室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができ、接着性は良好であった。 The phosphor sheet is divided into 1 mm square pieces, and the phosphor sheet surface is in contact with the surface of a 4-inch wafer of blue LED elements that are not diced into 100 mm square phosphor sheets with the base material integrated. Arranged. Individual phosphor sheet and each LED element are aligned, aligned so that the processed hole and the surface electrode part of the LED chip are aligned, and then bonded with a heating plate at 100 ° C from the base material side. The time was 7 minutes. After returning the sample pressure-bonded for 7 minutes to room temperature and then peeling off the base material, the phosphor sheet adheres completely to the blue LED and can be peeled off cleanly without any phosphor sheet remaining on the base material. The adhesiveness was good.
次いで、青色ＬＥＤ素子のウェハを、ダイシング装置（ＤＩＳＣＯ製）でダイシングし、個片化したＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔を介して問題なく接合できた。同一の蛍光体シート付ＬＥＤを透明樹脂で封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させ、１０個全てが点灯することを確認した。色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）で１０個の相関色温度（ＣＣＴ）を計測し最大値と最小値の差を評価した。また、実施例１と同様にして蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。 Next, the blue LED element wafer was diced with a dicing device (manufactured by DISCO), and the surface electrodes of the LED chips separated into pieces were wire-bonded, and then bonded without problems through the holes that were previously processed into the phosphor sheet. did it. Ten LED with the same phosphor sheet sealed with a transparent resin were prepared, connected to a DC power source and turned on, and it was confirmed that all 10 were turned on. Ten correlated color temperatures (CCT) were measured with a color illuminometer (Konica Minolta CL200A), and the difference between the maximum value and the minimum value was evaluated. The phosphor sheet thickness was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.
（実施例４）
実施例１と同様にして蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜いたところ、孔開け加工性は良好であった。
Example 4
A phosphor sheet was obtained in the same manner as in Example 1. When holes having a diameter of 200 μm were punched out in the phosphor sheet in the same manner as in Example 1, the drilling workability was good.
１００ｍｍ角の蛍光体シートを、個片にダイシングしていない青色ＬＥＤ素子４インチウェハ表面に蛍光体シート面が接触するように配置した。蛍光体シートの孔とＬＥＤチップの表面電極を位置合わせして、基材側から１００℃の加熱プレートで圧着したところ、接着可能時間は８分であった。８分間圧着させた試料を室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができ、接着性は良好であった。 A 100 mm square phosphor sheet was placed so that the phosphor sheet surface was in contact with the surface of a 4-inch wafer of blue LED elements that were not diced into individual pieces. When the hole of the phosphor sheet and the surface electrode of the LED chip were aligned and pressed with a heating plate at 100 ° C. from the base material side, the adherable time was 8 minutes. After returning the sample pressure-bonded for 8 minutes to room temperature and then peeling off the substrate, the phosphor sheet adheres completely to the blue LED and can be removed cleanly without any phosphor sheet remaining on the substrate. The adhesiveness was good.
次いで、青色ＬＥＤ素子のウェハを、裏面（蛍光体シートを貼り付けた面の反対面）から、ダイシング装置（ＤＩＳＣＯ製）で、ウェハと蛍光体シートを一括してダイシングした。切断面はバリや欠けが無い良好な形状であり、切断箇所の再付着なども発生しなかった。 Next, the wafer of the blue LED element was diced from the back surface (the surface opposite to the surface on which the phosphor sheet was attached) with a dicing apparatus (manufactured by DISCO). The cut surface had a good shape with no burrs or chips, and no reattachment of the cut portion occurred.
ＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔を介して問題なく接合できた。同一の蛍光体シート付ＬＥＤを透明樹脂で封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させ、１０個全て点灯することを確認した。色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）でサンプル１０個の相関色温度（ＣＣＴ）を計測し最大値と最小値の差を評価した。また、実施例１と同様にして蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。 When the surface electrode of the LED chip was wire-bonded, it could be bonded without problems through the holes that had been previously processed into the phosphor sheet. Ten LEDs with the same phosphor sheet sealed with a transparent resin were prepared, connected to a DC power source, and turned on to confirm that all 10 were lit. The correlated color temperature (CCT) of 10 samples was measured with a color illuminometer (Konica Minolta CL200A), and the difference between the maximum value and the minimum value was evaluated. The phosphor sheet thickness was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.
（比較例１）
シリコーン樹脂１の代わりにシリコーン樹脂３を用いて、シート作成用蛍光体含有シリコーン樹脂を作製し、基材として“セラピール”ＢＬＫ（東レフィルム加工株式会社製）上に塗布し、１２０℃で１０分加熱、乾燥して膜厚９０μｍ、１００ｍｍ角の蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜いたところ、シリコーン樹脂３の室温での弾性率が低すぎて粘着性を有するために金型に付着し、これにより加工後の孔の直径平均値は設計に対して大幅に小さくなった。実施例１と同様にして蛍光体シートを個片化したが、約半数が再付着して切り離すことができなかった。
(Comparative Example 1)
Using the silicone resin 3 instead of the
問題なく個片化できた蛍光体シートだけを用いて実施例１と同じダイボンディング装置を用い青色ＬＥＤ素子上に１００℃で１０秒間熱圧着を行い、基材を剥離し、１５０℃で３０分間の熱硬化を行った。室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができ、接着性は良好であった。ＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔のサイズが小さく、一部のワイヤボンダーが接触した。ワイヤーボンディング後に樹脂封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させたが、１０個のうち３つが接合不良で点灯できなかった。サンプルの作製個数を増やし、正常に点灯する蛍光体シート付きＬＥＤ発光装置を１０個得て、色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）でサンプル１０個の相関色温度（ＣＣＴ）を計測し最大値と最小値の差を評価した。また、実施例１と同様にして蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。 Using only the phosphor sheet that could be singulated without any problem, the same die bonding apparatus as in Example 1 was used to perform thermocompression bonding at 100 ° C. for 10 seconds on the blue LED element, the substrate was peeled off, and 150 ° C. for 30 minutes. Was heat-cured. When the substrate was peeled off after returning to room temperature, the phosphor sheet was completely adhered onto the blue LED, and the phosphor sheet could be removed cleanly without any phosphor sheet remaining on the substrate, and the adhesion was good. It was. When the surface electrode of the LED chip was wire-bonded, the size of the holes processed in the phosphor sheet in advance was small, and some wire bonders were in contact. Ten pieces sealed with resin after wire bonding were prepared and connected to a direct current power source to light up, but three of the ten pieces could not be lit due to poor bonding. Increase the number of samples to be produced, obtain 10 LED light emitting devices with phosphor sheets that light normally, and measure the correlated color temperature (CCT) of 10 samples with a color illuminometer (Konica Minolta CL200A). The difference in values was evaluated. The phosphor sheet thickness was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.
（比較例２）
シリコーン樹脂１の代わりにシリコーン樹脂４を用いて実施例１と同様に蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜き、１ｍｍ角に個片化した。孔開け加工性、切断加工性は、実施例１と同様に良好な結果であった。１ｍｍ角にカットした蛍光体シートを、青色ＬＥＤチップが実装された基板のチップ表面に蛍光体シート面が接触するように配置し、ダイボンディング装置（東レエンジニアリング製）を用いて、蛍光体シートの孔とＬＥＤチップの表面電極を位置合わせして、基材側から１００℃の加熱ヘッドで１５分圧着させた。室温に戻した後、ベースフィルムを剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤとの接着が不完全で、基材と共にＬＥＤ素子上から剥がれてしまい、ＬＥＤ素子としての評価は不可能であった。
(Comparative Example 2)
A phosphor sheet was obtained in the same manner as in Example 1 using the silicone resin 4 instead of the
（比較例３）
シリコーン樹脂１の代わりにシリコーン樹脂４を用いて実施例１と同様に蛍光体シートを得た。その上に蛍光体を含まないシリコーン樹脂３をスリットダイコーターで塗布し、１２０℃で１０分加熱、乾燥し、膜厚９０μｍの蛍光体シートの上に、膜厚１０μｍの接着層を形成した積層型の蛍光体シートを得た。
(Comparative Example 3)
A phosphor sheet was obtained in the same manner as in Example 1 using the silicone resin 4 instead of the
その後、蛍光体シートに金型パンチング装置（ＵＨＴ社製）で直径２００μｍの孔を打ち抜いた。打ち抜いた孔の直径を、測長装置付き顕微鏡で１０点検査して平均値を求めた結果、表２に示すとおり設計に対して平均値はやや小さい寸法であり、部分的にシリコーン樹脂４のはみ出しが見られた。次に、樹脂シートをカッティング装置（ＵＨＴ社製ＧＣＵＴ）により１ｍｍ角×１００００個に個片化したが、約３分の１が再付着して切り離すことができなかった。 Thereafter, holes having a diameter of 200 μm were punched into the phosphor sheet with a die punching device (manufactured by UHT). As a result of obtaining the average value by inspecting 10 diameters of the punched holes with a microscope with a length measuring device, the average value is slightly smaller than the design as shown in Table 2, and the silicone resin 4 is partially The protrusion was seen. Next, the resin sheet was separated into 1 mm square × 10000 pieces with a cutting device (GCUT manufactured by UHT), but about one third was reattached and could not be separated.
問題なく個片化できた蛍光体シートだけを用いて実施例１と同じダイボンディング装置を用い青色ＬＥＤ素子上に１００℃で１０秒間熱圧着を行い、１５０℃で３０分間の熱硬化を行った。室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができた。ＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔に部分的にシリコーン樹脂４がはみ出しており、ワイヤボンダーが接触した。ワイヤーボンディング後に樹脂封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させたが、１０個のうち２つが接合不良で点灯できなかった。サンプルの作製個数を増やし、正常に点灯する蛍光体シート付きＬＥＤ発光装置を１０個得て、色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）でサンプル１０個の相関色温度（ＣＣＴ）を計測し最大値と最小値の差を評価した。また、実施例１と同様にして蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。 Using only the phosphor sheet that could be singulated without any problems, the same die bonding apparatus as in Example 1 was used to perform thermocompression bonding on a blue LED element at 100 ° C. for 10 seconds and thermosetting at 150 ° C. for 30 minutes. . When the substrate was peeled off after returning to room temperature, the phosphor sheet was completely adhered onto the blue LED, and the phosphor sheet could be removed cleanly without any phosphor sheet remaining on the substrate. When the surface electrode of the LED chip was wire-bonded, the silicone resin 4 partially protruded into the hole that had been processed into the phosphor sheet in advance, and the wire bonder contacted. Ten pieces sealed with resin after wire bonding were prepared and connected to a DC power source to light up. However, two of the ten pieces could not be lit due to poor bonding. Increase the number of samples to be produced, obtain 10 LED light emitting devices with phosphor sheets that light normally, and measure the correlated color temperature (CCT) of 10 samples with a color illuminometer (Konica Minolta CL200A). The difference in values was evaluated. The phosphor sheet thickness was evaluated in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.
（比較例４）
容積３００ｍｌのポリエチレン製容器を用いて、シリコーン樹脂１を９０重量％、蛍光体として“ＮＹＡＧ−０２”（Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社製：ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体、比重：４．８ｇ／ｃｍ３、Ｄ５０：７μｍ）を１０重量％の比率で混合した。
(Comparative Example 4)
Using a polyethylene container having a volume of 300 ml, 90% by weight of
その後、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスターＫＫ−４００”（クラボウ製）を用い、１０００ｒｐｍで２０分間撹拌・脱泡してディスペンス用蛍光体分散シリコーン樹脂を得た。 Thereafter, using a planetary stirring and defoaming apparatus “Mazerustar KK-400” (manufactured by Kurabo Industries), stirring and defoaming were carried out at 1000 rpm for 20 minutes to obtain a phosphor-dispersed silicone resin for dispensing.
ディスペンサを用いて、青色ＬＥＤチップが実装されワイヤボンディング済みの基板のチップ表面に蛍光体樹脂を一定量ディスペンスし、１５０℃で１時間加熱硬化した。蛍光体含有樹脂で封止されたＬＥＤを１０個作成し、直流電源につないで点灯させ、１０個全てが点灯することを確認した。色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）で１０個のサンプル全ての相関色温度（ＣＣＴ）を計測し、その最大値と最小値の差を色温度ばらつきとして評価した。結果は表２に示した。なお、ディスペンスされた蛍光体含有樹脂はドーム形状に形成されているので中心点と中心点−端部中点での膜厚差は非常に大きかった。 Using a dispenser, a predetermined amount of phosphor resin was dispensed on the chip surface of the substrate on which the blue LED chip was mounted and wire-bonded, and was cured by heating at 150 ° C. for 1 hour. Ten LEDs sealed with a phosphor-containing resin were prepared, connected to a DC power source and turned on, and it was confirmed that all 10 LEDs were turned on. The correlated color temperature (CCT) of all 10 samples was measured with a color illuminometer (Konica Minolta CL200A), and the difference between the maximum value and the minimum value was evaluated as the color temperature variation. The results are shown in Table 2. Since the dispensed phosphor-containing resin is formed in a dome shape, the film thickness difference between the center point and the center point-end middle point is very large.
１ 蛍光体シート
２ 基材
３ 仮固定シート
４ ＬＥＤ素子
５ 実装基板
６ 加熱圧着ツール
７ ＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ
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