JP6237631B2 - Led装置の製造方法 - Google Patents
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Description
[1]凸部を有する部材の凸部の上面に、機能性層を選択的に形成するパターニング方法であって、
凸部を備えた部材を準備する工程と、前記凸部の上面に、機能材料を含むインクジェット塗布組成物をインクジェット塗布して、機能性層を形成する工程とを含み、
前記インクジェット塗布組成物の、前記凸部の上面に対する接触角が10°以下であり、かつ前記凸部の側面に対する接触角が20°以上である、パターニング方法。
[2]前記機能性層形成工程前に、前記凸部の上面の前記インクジェット塗布組成物に対する接触角を低下させる工程、または前記凸部の側面の前記インクジェット塗布組成物に対する接触角を低下させる工程を有する[1]に記載のパターニング方法。
[3]前記凸部が、その上面に複数の粒子を含む空隙層を有する、[1]または[2]に記載のパターニング方法。
[4]基板に実装された凸状のLEDチップと、前記LEDチップの上面のみに成膜された蛍光体粒子を含む波長変換層と、を含むLED装置の製造方法であって、
基板に実装され、上面に蛍光体粒子を含む蛍光体粒子層が配置された凸状のLEDチップを用意する工程と、前記LEDチップの上面に配置された蛍光体粒子層に、インクジェット法でセラミック前駆体含有液を塗布する工程と、前記セラミック前駆体を硬化させて、前記蛍光体粒子層を波長変換層とする工程とを含み、
前記セラミック前駆体含有液の、前記蛍光体粒子層に対する接触角が10°以下であり、かつ前記LEDチップに対する接触角が20°以上である、LED装置の製造方法。
[5]前記セラミック前駆体含有液が、1価のアルコール、多価アルコール、それらの誘導体から選ばれる1種以上をさらに含む、[4]に記載のLED装置の製造方法。
[6]前記セラミック前駆体含有液が、エチレングリコールと2−プロパノールとをさらに含む、[4]に記載のLED装置の製造方法。
本発明は、凸部を有する部材の凸部の上面に、機能性層を選択的に形成するパターニング方法であり、凸部を備えた部材を準備する工程と、前記凸部の上面にインクジェット塗布組成物をインクジェットヘッドから塗布して、機能性層を形成する工程とを含む。
例えば、凸部の上面の濡れ性は、凸部の上面にCVD法により層を形成したり、凸部の上面のみに赤外線やプラズマを照射したり、コロナ処理することで、高まりやすい。
本発明のパターニング方法は、LED装置の製造に適用することができる。図1は、本発明のパターニング方法を用いて製造されたLED装置の例を示す断面図である。
1)基板に実装され、上面に蛍光体粒子を含む蛍光体粒子層が配置された凸状のLEDチップを用意する工程
2)LEDチップの上面に配置された蛍光体粒子層のみに、インクジェット法でセラミック前駆体含有液を塗布する工程
3)セラミック前駆体を硬化させて、蛍光体粒子層を波長変換層とする工程
4)波長変換層の上をシリコーン樹脂で封止する工程
メタル部が配設された基板上に、凸状のLEDチップを実装して、LEDチップの上面のみに蛍光体粒子層を形成する。LEDチップとは、典型的には化合物半導体層の積層体である。LEDチップの実装とは、基板にLEDチップを固定するとともに、基板の配線とLEDチップとを接続することである。
蛍光体含有液には、少なくとも、蛍光体粒子と溶媒とが含まれ、層状ケイ酸塩鉱物や無機粒子をさらに含むことが好ましい。溶媒は、例えば、水や有機溶媒などでありうる。
工程1)で用意したLEDチップの上面に配置された蛍光体粒子層に、セラミック前駆体含有液をインクジェット法で塗布する。
工程2)で用いるセラミック前駆体含有液について説明する。セラミック前駆体含有液には、少なくとも、セラミック前駆体と溶媒とが含まれ、酸化物粒子などをさらに含むことが好ましい。
一般式(1):Si(OR)nY4−n
4官能のシラン化合物の例には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラペンチルオキシシラン、テトラフェニルオキシシラン、トリメトキシモノエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、トリエトキシモノメトキシシラン、トリメトキシモノプロポキシシラン、モノメトキシトリブトキシシラン、モノメトキシトリペンチルオキシシラン、モノメトキシトリフェニルオキシシラン、ジメトキシジプロポキシシラン、トリプロポキシモノメトキシシラン、トリメトキシモノブトキシシラン、ジメトキシジブトキシシラン、トリエトキシモノプロポキシシラン、ジエトキシジプロポキシシラン、トリブトキシモノプロポキシシラン、ジメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、ジエトキシモノメトキシモノブトキシシラン、ジエトキシモノプロポキシモノブトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシモノエトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシモノブトキシシラン、ジプロポキシモノエトキシモノブトキシシラン、ジブトキシモノメトキシモノエトキシシラン、ジブトキシモノエトキシモノプロポキシシラン、モノメトキシモノエトキシモノプロポキシモノブトキシシランなどのテトラアルコキシシラン等が含まれる。これらの中でもテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましい。
一般式(1’):(R−SiO3/2)n
一般式(2):(R1R2SiNR3)n
セラミック前駆体含有液は、セラミック前駆体、溶媒、必要に応じて、反応促進剤、酸化物粒子等を混合・攪拌して調製できる。撹拌は、例えば、撹拌ミル、ブレード混練撹拌装置、薄膜旋回型分散機等で行う。
工程2)で形成されたセラミック前駆体含有蛍光体粒子層に含まれるセラミック前駆体を硬化させて波長変換層を形成する。
LEDチップの上面に形成された波長変換層の上をシリコーン樹脂で封止(即ち、シリコーン層で覆う)してもよい。シリコーン樹脂による封止を行う装置には、ディスペンサーなどがある。この封止により、波長変換層の経時的な劣化を抑制することができ、波長変換層のLEDチップへの接着性を高めることができる。
図1に概念的に示される基板110とLEDチップ130とを用意した。具体的には、基板(開口径3mm,底面直径2mm、壁面角度60°)の収容部の中央に、1つの青色LEDチップ(直方体状;200μm×300μm×100μm)をフリップチップタイプで実装した。
以下の手順で黄色蛍光体粒子を作製した。下記に示す組成の蛍光体原料を十分に混合した混合物を、アルミ坩堝に充填し、これにフラックスとしてフッ化アンモニウム等のフッ化物を適量混合した。充填物を、水素含有窒素ガスを流通させた還元雰囲気中において1350〜1450℃の温度範囲で2〜5時間焼成して、焼成品((Y0.72Gd0.24)3Al5O12:Ce0.04)を得た。
Y2O3:7.41g
Gd2O3:4.01g
CeO2:0.63g
Al2O3:7.77g
蛍光体粒子37.0gと、合成スメクタイト(ルーセンタイトSWN コープケミカル社製)3.0gと、純水60.0gとを混合し、蛍光体含有液を調製した。この蛍光体含有液を図2の塗布装置200を用いて、LEDチップ320の上面にスプレー塗布した。このとき、LEDチップ320の上面以外に蛍光体含有液を塗布しないようにマスク330を設置した。スプレー圧は0.2MPa、ノズル250のLEDチップ320に対する相対移動速度は100mm/sとした。その後、LEDチップ320の上面の蛍光体含有液を150℃で20分間乾燥させて、20μmの蛍光体粒子層を形成した。
(実施例1)
表1に示す通り、メチルトリエトキシシラン(信越化学製LS−1890)3.0gと、2−プロパノール19.4gと、エチレングリコール77.6gとを混合して、セラミック前駆体含有液を作製した。
表1に示すとおり、メチルトリエトキシシラン(信越化学製LS−1890)3.0gと、2−プロパノール29.1gと、エチレングリコール67.9gとを混合して、セラミック前駆体含有液を作製した。
表1に示すとおり、メチルトリエトキシシラン(信越化学製LS−1890)3.0gと、2−プロパノール33.95gと、エチレングリコール63.05gとを混合して、セラミック前駆体含有液を作製した。
表1に示すとおり、メチルトリエトキシシラン(信越化学製LS−1890)3.0gと、2−プロパノール19.4gと、2−メチル−2,4−ペンタンジオール77.6gとを混合して、セラミック前駆体含有液を作製した。
コニカミノルタ製インクジェット評価装置EB−150とXY−100とに、KM512Lインクジェットヘッドを用意した。実施例1、2および比較例1、2のセラミック前駆体含有液をLEDチップの上面に配置された蛍光体粒子層にそれぞれ塗布した。セラミック前駆体含有液の液滴量と解像度とは、湿潤膜厚(セラミック前駆体含有蛍光体粒子層)が100μmになるように調整した。その湿潤膜を150℃で15分間乾燥させた。その後、150℃で1時間熱処理を加え、セラミック前駆体を焼成してガラスを形成した。蛍光体粒子層のみにセラミック前駆体含有液をパターニングできたかを目視により観察し、以下の基準で評価した。評価結果を表1に示す。
《評価基準》
○:LEDチップの上面に波長変換層を形成できた
×:蛍光体粒子層からセラミック前駆体含有液がLEDチップ側面をつたって流れてしまい、LEDチップの上面に波長変換層を形成できなかった
110 基板
120 メタル部
130 LEDチップ
140 突起電極
150 波長変換層
160 LED発光部
200 塗布装置
210 塗布液タンク
220 蛍光体含有液
230 連結管
240 ヘッド
250 ノズル
310 基板
320 LEDチップ
330 マスク
340 蛍光体粒子層
350 インクジェットヘッド
360 セラミック前駆体含有液の液滴
370 セラミック前駆体含有蛍光体粒子層
Claims (3)
- 基板に実装された凸状のLEDチップと、前記LEDチップの上面のみに成膜された蛍光体粒子を含む波長変換層と、を含むLED装置の製造方法であって、
基板に実装され、上面に蛍光体粒子を含む蛍光体粒子層が配置された凸状のLEDチップを用意する工程と、前記LEDチップの上面に配置された蛍光体粒子層に、インクジェット法でセラミック前駆体含有液を塗布する工程と、前記セラミック前駆体を硬化させて、前記蛍光体粒子層を波長変換層とする工程とを含み、
前記セラミック前駆体含有液の、前記蛍光体粒子層に対する接触角が10°以下であり、かつ前記LEDチップに対する接触角が20°以上である、LED装置の製造方法。 - 前記セラミック前駆体含有液が、1価のアルコール、多価アルコール、それらの誘導体から選ばれる1種以上をさらに含む、請求項1に記載のLED装置の製造方法。
- 前記セラミック前駆体含有液が、エチレングリコールと2−プロパノールとをさらに含む、請求項1に記載のLED装置の製造方法。
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