JP5968037B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)ポッティングによる方法は、ディスペンサを用いて液状樹脂を回路基板上に滴下する。これにより、滴下された液状樹脂は、その液状樹脂の有する粘性等に基づいて、回路基板上に広がり、発光素子、表面実装部品、及びワイヤーは液状樹脂内に埋設された状態となる。そして、この状態で熱硬化処理が実施され、封止樹脂が形成される。
(2)トランスファーモールドにより封止樹脂を成形する方法は、発光素子、表面実装部品、及びワイヤーが配設された基板表面に封止樹脂をトランスファーモールドにより成形する。
(1)1つは、各発光素子を埋設している透光性樹脂の形状にバラツキが生じるからである。発光素子が形成された基板上に透光性樹脂をポッティングにより供給するときに、透光性樹脂量を定量に制御することは難しい。
(2)もう一つの理由は、各発光素子を埋設している透光性樹脂内の蛍光体粒子の含有量または分布にバラツキが生じるからである。トランスファーモールドなどにより、各発光素子を埋設している透光性樹脂の形状を均一に形成することができたとしても、蛍光体粒子の沈降などにより、透光性樹脂内の蛍光体粒子の量または分布にバラツキが生じる。
図1〜図8を参照して実施の形態1のLED発光装置100の製造方法を説明する。図1は、LED発光装置100の製造工程を示すフローチャートである。図2は、発光素子1の実装工程を示すLED発光装置100の断面図(封止樹脂が滴下されていない状態)である。図3は、ポッティング工程(後述のM2)における、液状の封止樹脂が滴下された状態のLED発光装置100の断面を示している。
図1のフローチャートでは、図2に示すように、まず、平板状の基板2の表面に発光素子1(LED素子1ともいう)を固着し、発光素子1をワイヤー3を用いてワイヤーボンディングなどによって基板2の電極部(配線部材7)と電気的に接続する発光素子実装工程を行う(M1)。
次に、蛍光体(蛍光体粒子)を含有する樹脂部材(液状の封止樹脂)で、基板2上に実装した発光素子1を被覆するポッティング工程(封止工程)を実施する(M2)。尚、本実施の形態1で使用する液状の封止樹脂は、熱硬化型樹脂である。光の照射度合によってM3の仮硬化状態及びM6の本硬化状態を作ることができる光硬化性樹脂でもよい。尚、以下では、液状の封止樹脂を「封止樹脂5−2」、仮硬化状態(M3)の封止樹脂を「封止樹脂5−1」、本硬化状態(M6)の封止樹脂を「封止樹脂5−0」と表記して、符号で区別する。また、液状、仮硬化、本硬化等を区別する必要がない場合は、封止樹脂5と表記する。
次に、基板2を含む封止樹脂5−2全体を加熱し、封止樹脂5−2を仮硬化状態となるまで加熱する樹脂仮硬化工程(仮硬化工程、沈降工程)を実施する(M3)。ここで、実施の形態1における「仮硬化状態」とは、封止樹脂5−1の表面が硬化しており、その内部が未硬化もしくはゲル状となっている状態のことを指す。M3工程では、蛍光体の沈降が表層部方向になるように、後述の図4(b)のように基板2の実装面側を下向きにするが、詳細は後述する。
次に、封止樹脂5が仮硬化状態のままLED素子1を発光させて、LED発光装置100の色度測定データを取得する色度測定工程を行う(M4)。
色度測定工程において取得したLED発光装置100の色度測定データが、予め決められた目標の色度範囲内に属さない場合は、色度調整工程(再沈降工程)を実施する(M5)。
その後、樹脂本硬化工程(M6)を行い、色度バラツキが小さく、かつ信頼性の高いLED発光装置100が完成する。
次に、発光素子実装工程(M1)の詳細を、図2を用いて説明する。図2は、発光素子1の実装工程後の状態を示す断面図である。
次に、ポッティング工程(M2)の詳細を、図3を用いて説明する。図3は、ポッティング工程を説明するための断面図である。図3に示すように、基板2上の堰き止め部4で囲われた部分に、封止樹脂5−2をディスペンサ20によって定量塗布する。この工程により、発光素子1やワイヤー3が封止樹脂5−2によって被覆される。ここで本実施の形態1においては、封止樹脂5−2は蛍光体(蛍光体粒子)を含有した透光性のある液状の材質であり、この蛍光体が封止樹脂5−2中に均一になる様に混ぜられているものとする。また、本実施の形態1における蛍光体は、発光素子1の発光光を吸収し、この吸収した光と異なる波長の光を発光する。本実施の形態1の蛍光体は、発光素子1からの青色光を黄色光に波長変換する蛍光体とする。また封止樹脂5−2は、熱エネルギーによって硬化する熱硬化型のシリコーン樹脂によって成るものを用いる。この封止樹脂5−2は、上記蛍光体の他に散乱材を含有していても良い。
次に、樹脂仮硬化工程(M3)について説明する。図4(a)、(b)は、樹脂仮硬化工程(M3)を説明するための図であり、図5は、本実施の形態1で用いる熱硬化性樹脂の特性を示す図である。図4(a)に示す様に、ポッティング工程によって定量ポッティングされた封止樹脂5−2は、堰き止め部4に沿った形状となり、加熱することで、封止樹脂5−2を仮硬化の状態(封止樹脂5−1)にする。封止樹脂5−2を仮硬化状態にする加熱条件は、使用する熱硬化性樹脂の種類によって異なる。一例としては150℃、3時間で完全硬化するシリコーン樹脂を用いた場合は、60℃で1時間、もしくは80℃で15分程度加熱した後に加熱を止めることにより行う。ここで、封止樹脂5−2を仮硬化状態とするための熱硬化性樹脂の特性について説明する。図5は、実施の形態1の封止樹脂5−2を異なる温度で加熱した場合の特性曲線を示す。特性曲線40は、封止樹脂5−2を150℃で加熱した場合の樹脂粘度変化を示し、特性曲線41は、封止樹脂5−2を80℃で加熱した場合の樹脂粘度変化を示し、特性曲線42は、封止樹脂5−2を常温に近い30℃で加熱した場合の樹脂の粘度変化を示している。図5において、横軸は加熱時間であり、縦軸は樹脂の粘度を示している。図5における点線の特性曲線41−1は、特性曲線41において、加熱(80℃)により樹脂粘度が低下した状態で一旦加熱を止めて、常温に戻したときのプロファイルを示している。上述の「仮硬化状態」とは、特性曲線41−1における点Yの状態のことを示している。
封止樹脂が仮硬化状態になった後、図4(b)のように、製造途中のLED発光装置100の天地を反転することで、蛍光体の沈降方向を、発光素子1の方向から発光素子1と反対の表層部方向にする。つまり、図4(b)のように、基板2の実装面2Aを下側に向けると共に裏面2Bを上側に向けることで、封止樹脂5−1の含有する蛍光体粒子の少なくとも一部を、封止樹脂5−1の内部で重力の方向に沈降させる。つまり基板2を反転させることで、空気と接する封止樹脂5−1の表面5Aに向けて、蛍光体粒子の少なくとも一部を沈降させる。
L1・C1≒L2・C2≒L3・C3
が成立するように蛍光体を分布させる(この場合の図4(b)は、封止樹脂5−0の状態である)。これにより、光路長が短い場合は平均濃度が高く、光路長が長い場合は平均濃度が低くなるので、発光色が均一化する効果が得られる。
次に、色度測定工程(M4)について説明する。図6は、色度測定工程を示す図である。図6に示すように、色度測定工程(M4)では、封止樹脂5が仮硬化の状態で発光素子1を発光させて、LED発光装置100の色度測定データを取得する。ここで、LED発光装置100の色度は、発光素子1から発光された青色光と、青色光の一部が封止樹脂5−1中の蛍光体に入射して波長変換された黄色光の割合により決定される。従って、封止樹脂5−1中の蛍光体濃度や蛍光体分散状態、あるいは封止樹脂5−1の厚みなどが色度に影響を及ぼす。このため、同じ工程で作製されたLED発光装置100であっても、色度のバラツキが起こり得る。
ここで、上述の色度測定工程(M4)において、LED発光装置100の色度が所望の範囲内に入っていない場合、色度調整工程(M5)を実施する(再沈降工程)。図7は、LED発光装置100を色度調整する方向を示す色度図である。LED発光装置100の色度が所望の範囲内に入っていない場合、色度が所望の範囲に対して青色方向もしく黄色方向のどちらの方向にずれているかを判断する。すなわち、図7に示すように、測定したLED発光装置100の色度(点Eもしくは点F)が、所望の色度範囲(範囲G)に対して、青色方向(点F側)もしく黄色方向(点E側)にずれている場合についてそれぞれの色度調整工程を行う。図8(a)は、測定色度が青色方向にずれている場合についての遠心分離機の動作概念図を示す。図8(b)は測定色度が黄色方向にずれている場合の遠心分離機の動作概念図を示す。青色方向にずれている場合(図8(a))は蛍光体粒子を発光素子1に近づける。黄色方向にずれている場合(図8(b))は蛍光体粒子を発光素子1から遠ざける。青色方向にずれている図8(a)の場合、蛍光体粒子を発光素子1の方向に沈降加速させ、黄色方向にずれている図8(b)の場合は、表層部方向に沈降加速させることにより色度を調整する。
Claims (4)
- 発光素子が樹脂で封止される発光装置の製造方法において、
基板の実装面に実装された前記発光素子を、蛍光体粒子を含有する硬化処理前の硬化性の蛍光体含有樹脂で封止する封止工程と、
前記蛍光体含有樹脂を、前記蛍光体含有樹脂の含有する前記蛍光体粒子の少なくとも一部が前記蛍光体含有樹脂の内部を沈降する程度の硬化状態であって、前記発光装置の使用状態の硬化状態に至る前の仮の硬化状態に硬化させる仮硬化工程と、
空気と接する前記蛍光体含有樹脂の表面に向けて、前記蛍光体粒子の少なくとも一部を沈降させる沈降工程と、
前記蛍光体粒子の少なくとも一部の沈降した仮の硬化状態の前記蛍光体含有樹脂を、前記発光装置の使用状態の硬化状態に硬化させる本硬化工程と
を備え、
前記発光装置の製造方法は、さらに、
前記本硬化工程前に実施され、前記蛍光体含有樹脂が仮の硬化状態にある前記発光装置を発光させて色度を測定する色度測定工程と、
前記本硬化工程前に実施され、前記色度測定工程で測定された色度に応じて、前記蛍光体含有樹脂の含有する前記蛍光体粒子の少なくとも一部を、前記蛍光体含有樹脂の内部で所定の方向に沈降させる再沈降工程と
を備えたことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記沈降工程は、
前記基板の前記実装面を下側に向けると共に前記実装面の裏面を上側に向けることで、前記蛍光体含有樹脂の含有する前記蛍光体粒子の少なくとも一部を、前記蛍光体含有樹脂の内部で沈降させることを特徴とする請求項1記載の発光装置の製造方法。 - 前記再沈降工程は、
前記蛍光体粒子に遠心力を加え、前記遠心力に基づいて、前記蛍光体粒子を前記所定の方向に沈降させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光装置の製造方法。 - 前記再沈降工程は、
前記色度測定工程で測定された前記色度に応じて、前記蛍光体粒子に加える前記遠心力の大きさと方向とを決めることを特徴とする請求項3記載の発光装置の製造方法。
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