JP6998114B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、発光素子と光学物質の粒子を含有する樹脂部材とを備えた発光装置の製造方法に関する。
発光素子と光学物質の粒子を含有する樹脂部材とを備えた発光装置として、例えば、青色光を発光するLED(発光ダイオード)と、LEDが発光する青色光の一部を吸収して異なる波長の光(例えば、黄色光)に波長変換する波長変換物質としての蛍光体の層とを組み合わせて、青色光と黄色光とを混色させることで白色光を生成する白色ダイオードが知られている。
このような発光装置の製造方法として、LEDを含む塗布対象物にフォスファー等の光学物質の粒子と樹脂とを含有するスラリーを、塗布対象物にスプレー噴射して塗布する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、光学物質の粒子のコーティング性能を向上させること、具体的には、光学物質の粒子で塗布対象物をさらに微細にコーティングすることが望まれている。この点について、光学物質の粒子のコーティング性能は、スラリーに含まれている光学物質の粒子が沈降していたり、スラリー中の光学物質の粒子が拡散していなかったりすると、低下し易い。そのため、光学物質の粒子のコーティング性能を向上させるためには、光学物質の粒子の沈降を防ぐとともに、スラリー中の光学物質の粒子を拡散させる必要がある。
そこで、従来の発光装置の製造方法では、例えば、スプレー塗布工程時に、スラリーが収容される2つのスラリータンクを設け、2つのスラリータンクの間でスラリーを循環させながら、循環しているスラリーを噴射ノズルに供給して、噴射ノズルでスラリーを塗布対象物にスプレー噴射する方法が提案されている。このような従来の発光装置の製造方法は、2つのスラリータンクの間でスラリーを循環させることによって、スラリーの撹拌を行うことができるため、スラリーに含まれている光学物質の粒子の沈降を防ぐとともに、光学物質の粒子をスラリー中に均一に拡散させることができる。
国際公開WO2011/083841号公報
しかしながら、更に高いレベルまで光学物質の粒子のコーティング性能を向上させることができる発光装置の製造方法が望まれている。
本開示の実施形態に係る発光装置の製造方法は、前記した課題を解決するためになされたものであり、光学物質の粒子のコーティング性能を向上させたスプレー塗布工程を含む発光装置の製造方法を提供することを主な課題とする。
前記課題を解決するため、本開示の実施形態に係る発光装置の製造方法は、光学物質の粒子が含有されたスラリーをスラリータンク内に収容する工程と、前記スラリータンク内において、前記スラリーの液面より下側に配置した気泡発生部から気泡を発生させ、前記スラリーを撹拌する工程と、発光素子を含む塗布対象物の上方に配置されたノズルから、前記スラリーを塗布対象物にスプレーする工程と、を含む構成とする。
本開示の実施形態に係る発光装置の製造方法によれば、スラリータンク内において、スラリーの液面より下側に配置した気泡発生部から気泡を発生させ、スラリーを撹拌する工程を含むため、光学物質の粒子のコーティング性能を向上させることができる。
実施形態で用いる発光装置の製造装置の全体の構成を示す概略図である。 実施形態で用いる発光装置の製造装置の一部の構成を示す概略図である。 実施形態で用いる発光装置の製造装置の噴射ノズルの周辺の構成を示す概略図である。 実施形態に係る発光装置の製造方法を示すフローチャートである。 実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略図(1)であり、スプレー塗布工程の初期時の噴射ノズルの各部の動作を示している。 実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略図(2)であり、スプレー塗布工程のスプレー噴射時の各部の動作を示している。 実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略図(3)である。 実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略図(4)である。 実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略図(5)である。 実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略図(6)である。 実施形態に係る発光装置の製造方法を説明する概略図(7)である。
以下、図面を参照して、本開示に係る実施の形態(以下、「本実施形態」と称する)につき詳細に説明する。なお、各図は、本開示を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本開示は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
<製造装置の構成>
以下、図1~図3を参照して、本実施形態で用いる発光装置100の製造装置1の構成につき説明する。図1は、本実施形態で用いる発光装置100の製造装置1の全体の構成を示す概略図である。図2は、製造装置1の一部の構成を示す概略図である。図3は、製造装置1の噴射ノズル34の周辺の構成を示す図である。
ここでは、製造装置1のうち塗布装置3の構成を重点的に説明し、他の構成については概要のみを説明する。
また、本実施形態では、X軸方向を「左右方向」とし、Y軸方向を「前後方向」とし、Z軸方向を「上下方向」として説明する。また、後記するスラリー93(図2参照)の塗布対象物Tgが基板102の上に予め実装されているものとして説明する。そのスラリー93には、後記する光学物質の粒子91(図8参照)が含まれている。
(製造装置の全体の構成)
図1に示すように、本実施形態で用いる製造装置1は、少なくとも、制御部2、塗布装置3、載置装置4、及び、搬送装置5を有している。
制御部2は、製造装置1の全体の動作を制御する。制御部2は、例えば、パーソナルコンピュータ等によって構成されている。製造装置1の動作は、例えば、記憶手段に読み出し自在に予め格納された制御プログラムによって規定されており、演算手段によって実行される。
塗布装置3は、噴射ノズル34で、スラリー93(図2参照)を噴射液99(図8参照)として塗布対象物Tgにスプレー噴射して塗布することで、光学物質の粒子91(図8参照)で塗布対象物Tgをコーティングする装置である。
載置装置4は、塗布対象物Tgが実装された基板102をステージ21の上に載置する装置である。
搬送装置5は、ステージ21を塗布ブース30に搬送する装置である。
塗布装置3は、塗布ブース30、ステージ移動機構31、2つの溶剤タンク32a,32b、2つのスラリータンク33a,33b、噴射ノズル34、支持部材35、電磁弁機構36、及び、気泡発生部61,62を備えている。
2つの溶剤タンク32a,32bは、同様の構成になっている。また、2つのスラリータンク33a,33bも、同様の構成になっている。以下、2つの溶剤タンク32a,32bを総称する場合に、「溶剤タンク32」と称する。また、2つのスラリータンク33a,33bを総称する場合に、「スラリータンク33」と称する。図示例では、溶剤タンク32a及びスラリータンク33aは、支持部材35の左側に配置されている。一方、溶剤タンク32b及びスラリータンク33bは、支持部材35の右側に配置されている。
塗布ブース30は、スラリー93(図2参照)を塗布対象物Tgにスプレー噴射するために設けられたブースである。塗布ブース30は、例えば、平面視において長方体状または正方体(正四角柱)状に形成されている。
ステージ移動機構31は、塗布ブース30の内部の噴射ノズル34の下方の位置で、ステージ21を前後方向(Y軸方向)に移動させる機構である。
溶剤タンク32は、スラリータンク33に供給する揮発性の溶剤92(図2参照)が収容されるシリンジ状の容器である。溶剤タンク32の内部には、スラリータンク33に収容されているスラリー93(図2参照)に含まれているものと同じ溶剤92(図2参照)が収容されている。
スラリータンク33は、噴射ノズル34に供給するスラリー93(図2参照)が収容されるシリンジ状の容器である。
噴射ノズル34は、スラリー93(図2参照)を噴射液99(図8参照)として塗布対象物Tgにスプレー噴射する装置である。噴射ノズル34は、2つのスラリータンク33を連結する連結管(第3連結管)45の中間部に設けられている。
支持部材35は、溶剤タンク32a,32b、スラリータンク33a,33b、及び、噴射ノズル34を支持する部材である。支持部材35は、図示せぬ支持部材移動機構によって、上下方向(Z軸方向)、及び、左右方向(X軸方向)に移動可能に支持されている。
電磁弁機構36は、空気又は不活性ガスによって構成された気体94を溶剤タンク32及びスラリータンク33のいずれか1乃至複数に選択的に供給する機構である。
気泡発生部61,62は、液体(ここでは、溶剤92(図2参照)やスラリー93(図2参照))に気泡を発生させる機構である。
スラリー93(図2参照)は、光学物質の粒子91(図8参照)とバインダと有機溶剤(以下、単に「溶剤」と称する)とによって構成されている。光学物質の粒子91は、例えば、蛍光体や、光拡散物質、光反射物質等である。バインダは、例えば、透光性のシリコーン樹脂やエポキシ樹脂、ユリア樹脂等の熱硬化性樹脂である。溶剤は、例えば、n-ヘキサンや、n-ヘプタン、トルエン、アセトン等の揮発性の溶剤である。光学物質の粒子91とバインダと溶剤との混合比率は、用途に応じて任意に定めることができる。本実施形態で用いるスラリー93としては、粘度としては例えば0.3mPa・sから1000mPa・s程度のものを用いることができ、100mPa・s程度のものが有効である。また、本実施形態で用いる光学物質の粒子91としては、中心粒径が例えば15±5μm程度のものが有効である。スラリー93の粘度は、スラリー93を構成する材料の量や種類を調整することにより、適宜定めることができる。
製造装置1は、光学物質の粒子91で塗布対象物Tgをコーティングした後、加熱等の後処理を塗布対象物Tgに施すことによって発光装置100を製造する。
この実施形態では、塗布対象物Tgが発光素子であるLEDチップ101であるものとして説明する。また、光学物質の粒子91(図8参照)が蛍光体であるものとして説明する。蛍光体は、LEDチップ101が発光した光の一部を吸収して異なる波長の光に波長変換する波長変換物質である。また、LEDチップ101が青色光を発光するとともに、光学物質の粒子91が青色光の一部を吸収して黄色光に波長変換するものとして説明する。そして、発光装置100は、LEDチップ101によって発光された青色光と光学物質の粒子91によって波長変換された黄色光とを混色させることで白色光を生成し、生成された白色光を外部に射出するものとして説明する。
なお、発光装置100は、青色光と黄色光との組み合わせに限定されるものではない。発光装置100は、光学物質の粒子91が蛍光体である場合には、LEDチップ101が発光した波長の光の少なくとも一部を光学物質の粒子91が波長変換して出力させることができる。例えば、発光装置100は、LEDチップ101が青色光を発光し、光学物質の粒子91が赤色光及び/又は緑色光に変換するものや、LEDチップ101が紫外光を発光し、光学物質の粒子91がこれより長波長の青色光、緑色光、黄色光、赤色光などに変換するものであってもよい。
また、塗布対象物Tgは発光装置100の部材として用いられるものであればよく、LEDチップ101の他、発光素子101が載置される基板102や透光性樹脂等であってもよい。
蛍光体としては、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、Ce(セリウム)で賦活されたYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体、Ceで賦活されたLAG(ルテチウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体、Eu(ユーロピウム)及び/又はCr(クロム)で賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム(CaO-Al-SiO)系蛍光体、Euで賦活されたシリケート((Sr,Ba)SiO)系蛍光体、βサイアロン蛍光体、KSF(KSiF:Mn)系蛍光体等を挙げることができる。
また、前記したスラリー93に、蛍光体同士を結着させる結着材を添加することが好ましい。結着材としては、例えば、SiO,Al,MSiO(Mは、Zn,Ca,Mg,Ba,Sr,Zr,Y等)等の透光性の無機材料を用いることができる。
また、スプレー噴射時のスラリー93の粘度を調整するためや発光装置100に形成される光学物質の粒子91の層に光拡散性を付与するために、透光性の無機系の粒子状物質を添加するようにしてもよい。透光性の無機系の粒子状物質(無機フィラー)としては、例えば、Si、Al、Zn、Ca、Mg、Y等の希土類若しくはZr、Ti等の元素の、酸化物、炭酸塩、硫酸塩、窒化物、又は、ベントナイト、チタン酸カリウム等の複合塩等を用いることができる。
(製造装置の構成)
図2に示すように、塗布ブース30の外部には、電磁弁機構36が配置されている。また、塗布ブース30の内部には、溶剤タンク32a,32bや、スラリータンク33a,33b、噴射ノズル34等が配置されている。
電磁弁機構36は、吸気管41a、排気管41b、及び、連結管(第4連結管)42a,42b,連結管(第2連結管)43a,43bに連結されている。吸気管41aは、電磁弁機構36の内部に気体94を取り込む配管である。排気管41bは、電磁弁機構36の外部に気体94を排出する配管である。連結管42a,42bは、それぞれ、電磁弁機構36から溶剤タンク32a,32bに気体94を供給する配管である。また、連結管43a,43bは、それぞれ、電磁弁機構36からスラリータンク33a,33bに気体94を供給する配管である。
連結管42aの下端部は、溶剤タンク32aの内部に挿入されている。連結管42bの下端部は、溶剤タンク32bの内部に挿入されている。連結管43aの下端部は、スラリータンク33aの内部に挿入されている。連結管43bの下端部は、スラリータンク33bの内部に挿入されている。
また、2つの溶剤タンク32a,32bのうち、左側に配置された溶剤タンク32aは、連結管42aを介して電磁弁機構36に繋がれており、連結管(第1連結管)44aを介してスラリータンク33aに繋がれている。また、右側に配置された溶剤タンク32bは、連結管42bを介して電磁弁機構36に繋がれており、連結管44bを介してスラリータンク33bに繋がれている。
また、2つのスラリータンク33a,33bのうち、左側に配置されたスラリータンク33aは、連結管43aを介して電磁弁機構36に繋がれており、連結管44aを介して溶剤タンク32aに繋がれており、連結管45を介して噴射ノズル34と右側に配置されたスラリータンク33bとに繋がれている。また、右側に配置されたスラリータンク33bは、連結管43bを介して電磁弁機構36に繋がれており、連結管44bを介して溶剤タンク32bに繋がれており、連結管45を介して噴射ノズル34と左側に配置されたスラリータンク33aとに繋がれている。
塗布ブース30の天板には、開口部30aが形成されている。支持部材35や、連結管42a,42b,43a,43b等は、開口部30aを介して、塗布ブース30の内部と外部とに亘って配置されている。開口部30aは、例えば、HEPAフィルタ等の図示せぬフィルタによって気密されている。
溶剤タンク32及びスラリータンク33の周囲には、液面センサSN1,SN2が配置されている。液面センサSN1,SN2は、それぞれ、溶剤タンク32又はスラリータンク33に収容されている液体(ここでは、溶剤92又はスラリー93)の液面を検知するセンサである。ここでは、液面センサSN1が液面センサSN2よりも高所に配置されているものとして説明する。
溶剤タンク32a,32bの内部には、気泡発生部61が配置されている。また、スラリータンク33a,33bの内部には、気泡発生部62が配置されている。気泡発生部61,62は、同様の構成になっている。
気泡発生部61,62は、例えば樹脂材又は金属材によって構成された、多孔性の部材である。気泡発生部61,62は、半円筒状(すなわち、筒の一端部が開口されるとともに、筒の他端部が閉口された形状)に形成されている。
各気泡発生部61,62は、それぞれに対応する連結管42a,42b,44a,44bの下端部に取り付けられている。各気泡発生部61,62の内径は、それぞれに対応する連結管42a,42b,44a,44bの下端部の外径にほぼ等しい値(若干大きな値)になっている。
各気泡発生部61,62は、液面センサSN2よりも下方の位置に配置されている。製造装置1は、溶剤タンク32又はスラリータンク33に収容されている液体(ここでは、溶剤92又はスラリー93)の液面が液面センサSN2よりも上方にある場合に、電磁弁機構36から溶剤タンク32又はスラリータンク33に気体94を供給して、液体に気泡を発生させる。
気泡発生部61,62には、内部から外部に貫通する通気孔63が形成されている。通気孔63の大きさは、気泡の発生に適した値に設定されている。ここでは、例えば、通気孔63の形状が円形になっており、通気孔63の直径が0.3μm程度の値に設定されている場合を想定して説明する。ただし、通気孔63の形状は、楕円形や矩形、多角形等の円形以外の形状にすることができる。また、通気孔63の形状は、複数種類の形を組み合わせた形状や、不統一な形状(それぞれがバラバラな形状)にすることができる。通気孔63の数は少なくとも一つ以上であればよく、気泡の発生に適した値に設定されていればよい。通気孔63の形状は、均一な大きさで多数の気泡を発生可能な形状とすることが好ましい。例えば、多孔質セラミックや、多孔質樹脂等の多孔質材料を気泡発生部61,62に用い、これらの材料に形成された細孔を通気孔63として用いて通気口群とすると、均一な大きさで多数の気泡を良好に発生させることができる。
(製造装置の噴射ノズルの周辺の構成)
図3に示すように、本実施形態の噴射ノズル34は、2つのスラリータンク33a,33bを繋ぐ連結管45の中間部分に配置されている。連結管45の内部では、スラリー93が循環している(矢印A93参照)。
噴射ノズル34は、噴射孔34a、流路34b、ニードル37、及び、吸気管51,52を備えている。
噴射孔34aは、スラリー93を外部に噴射する部位である。
流路34bは、スラリー93を噴射孔34aに導くための通路である。流路34bは、連結管45の中間部分に分岐して接続されている。
ニードル37は、上下動することにより、流路34bを選択的に開放状態(スラリー93が流れ込む状態)又は閉鎖状態(スラリー93が流れ込まない状態)にする部材である。ニードル37は、図示せぬ付勢手段によって下方向に常時付勢されている。そのため、スラリー93のスプレー噴射を行わない場合に、下降した状態になっている。これにより、流路34bは、閉鎖状態になっている。
吸気管51,52は、噴射ノズル34の内部に圧縮空気等の気体95,96(図7参照)を取り込む配管である。気体95は、ニードル37を上昇させて、流路34bを開放状態にする場合に用いられる。気体96は、スラリー93を噴射液99(図7参照)として噴射させる場合に用いられる。
<発光装置の製造方法>
本実施形態に係る発光装置100の製造方法は、以下に説明するように、(1)光学物質の粒子91が含有されたスラリー93をスラリータンク33内に収容する工程(図4のS105の溶剤・スラリー収容工程)と、(2)スラリータンク33内において、スラリー93の液面より下側に配置した気泡発生部62から気泡98を発生させ、スラリー93を撹拌する工程、及び、発光素子を含む塗布対象物Tgの上方に配置されたノズル34から、スラリー93を塗布対象物Tgにスプレーする工程(図4のS120のスプレー塗布工程)と、を含んでいる。なお、S120のスプレー塗布工程において、スラリー93を撹拌する工程とスプレー噴射する工程とはほぼ同時に行われる。
以下、図4~図10を参照して、本実施形態に係る発光装置100の製造方法につき説明する。図4は、本実施形態に係る発光装置100の製造方法を示すフローチャートである。図5A~図10は、それぞれ、本実施形態に係る発光装置100の製造方法を説明する概略図である。
本実施形態に係る発光装置100の製造方法は、後記するスプレー塗布工程(図4のS120)において、スラリータンク33の内部に配置された気泡発生部62で、スラリータンク33に収容されているスラリー93の中に気泡98を発生させることによって、スラリー93を撹拌させながら、スラリータンク33に連結された噴射ノズル34にスラリー93を供給して、スラリー93のスプレー噴射を行うことを特徴にしている。気泡98は、空気及び不活性ガスのいずれか一方又は双方を含有する気体である。
不活性ガスとして用いられる気体は、スラリー93中の材料、つまり溶剤、光学物質、バインダ等と反応しない、もしくは反応を起こしにくい材料であることが好ましい。また、塗布装置3の外部に放出された場合に、安全性が確保できる材料であることが好ましい。このような例としては、窒素、アルゴン等が挙げられる。
また、本実施形態に係る発光装置100の製造方法は、後記するスプレー塗布工程(図4のS120)において、溶剤タンク32の内部に配置された気泡発生部61で、溶剤タンク32に収容されている溶剤92の中に気泡97を発生させることによって、溶剤92を撹拌させることも特徴にしている。溶剤92の中の気泡97は、スラリー93の中の気泡98と同様に、空気及び不活性ガスのいずれか一方又は双方を含有する気体である。
スラリー93に気泡98を発生させることで、スラリー93を撹拌し、スラリー93に含まれている光学物質の粒子91の沈降を防ぐとともに、光学物質の粒子91をスラリー93の中に均一に拡散させることができる。一方、溶剤92に気泡97を発生させることで、溶剤92の気化を促進して、溶剤タンク32の内部の気体94に溶剤92の蒸気を含有させて、溶剤92の蒸気を含有する気体94を溶剤タンク32からスラリータンク33に供給することができる。
なお、溶剤92の蒸気を含有する気体94を溶剤タンク32からスラリータンク33に供給することで、溶剤92の蒸気をスラリータンク33の内部の上方の空間に溜めておくことによって、スラリータンク33に収容されているスラリー93に含まれている溶剤の気化を抑制することができる。つまり、仮に、スラリー93に含まれている溶剤が気化した場合に、スラリー93の粘度やスラリー93中の光学物質の粒子91の濃度が変化するため、スプレー噴射性に影響を及ぼすことがある。したがって、スラリー93に含まれている溶剤の気化は、好ましくない場合がある。そこで、本実施形態では、塗布装置3は、溶剤92の蒸気を含有する気体94を溶剤タンク32からスラリータンク33に供給して、溶剤92の蒸気をスラリータンク33の内部の上方の空間に溜めておくことによって、スラリータンク33に収容されているスラリー93に含まれている溶剤の気化を抑制している。
気泡の発生量、大きさは、液圧やスラリーの粘度により異なるが、上述の目的を達成することができるものであればよい。例えば、気泡の発生量は、タンク内容積またはタンク内スラリー容量の0.1~100倍程度が好ましく、1~10倍程度とすることがより好ましい。また、気泡の大きさは、例えば、1~2000μm程度、10~500μm程度とすることが、スラリーの塗布量を安定させる観点から好ましい。また、スラリー93中の密度は、適宜設定可能である。
図4に示すように、本実施形態に係る発光装置100の製造方法は、発光素子実装工程(S100)、溶剤・スラリー収容工程(S105)、基板載置工程(S110)、マスクセット工程(S115)、スプレー塗布工程(S120)、全塗布領域に塗布したかを判定する工程(S125)、ステージ移動工程(S130)、仮硬化(加熱)工程(S135)、(スプレー塗布が)N回に達したかを判定する工程(S140)、透光性樹脂被覆工程(S145)、及び、本硬化(加熱)工程(S150)を含んでいる。
ただし、図4に示す一連の工程は、一例に過ぎず、工程の順序や内容を適宜変更することができる。複数の工程は同時に行うことができる。また、一部の工程を省略することもできる。
本実施形態に係る発光装置100の製造方法では、まず、発光素子を基板102の上に実装する発光素子実装工程が行われる(S100)。実装は、例えば、粘着剤を表面に塗布した基板102の上に個片化した各LEDチップ101を載置することによって行うことができる。本実施形態においては、LEDチップ101は、後記するスプレー塗布工程(S120)で、塗布対象物Tgとなる。
発光素子実装工程S100では、LEDチップ101の構成によっては、LEDチップ101の電極と基板102の配線電極とをワイヤーで電気的に接続するワイヤーボンドが行われることがある。
発光素子実装工程S100の後、溶剤92を溶剤タンク32内に収容するとともに、スラリー93をスラリータンク33内に収容する溶剤・スラリー収容工程が行われる(S105)。収容は、どのような装置によって行われてもよい。
溶剤・スラリー収容工程S105の後、基板102をステージ21の上に載置する基板載置工程が行われる(S110)。基板102の載置は、例えば、図1の矢印A1で示すように、載置装置4が任意の場所に置かれている基板102をピックアップしてステージ21の上に載置すること等によって行うことができる。
基板載置工程S110の後、マスク103を基板102の上にセットするマスクセット工程が行われる(S115)。マスク103のセットは、例えば、図1の矢印M1で示すように、載置装置4が任意の場所に置かれているシート状に形成されたマスク103をピックアップして、ステージ21に設けられた支持部の上に載置することによって行うことができる。また、マスク103のセットは、例えば、レジスト材等によってLEDチップ101の表面に層状に形成することによっても行うことができる。マスク103には、LEDチップ101のスラリー93が塗布される領域(以下、「塗布領域」と称する)の形状に合わせて、開口部が形成されている。
この後、ステージ21は、塗布ブース30の内部に設置される。このとき、ステージ21は、LEDチップ101の上面が略水平となるように、設置されることが好ましい。ステージ21の設置は、例えば、図1の矢印A2,A3で示すように、搬送装置5が、載置装置4からステージ21を受け取り、受け取ったステージ21を塗布ブース30の内部に搬送してステージ移動機構31に渡すことによって行うことができる。ただし、ステージ21の設置は、作業者が手でステージ21をステージ移動機構31に直接設置することによって行うようにしてもよい。
ステージ21が塗布ブース30の内部に設置された後、噴射ノズル34で、スラリー93(図2参照)を塗布対象物Tgにスプレー噴射して塗布するスプレー塗布工程が行われる(S120)。本実施形態では、塗布装置3は、1回当たりのスプレー噴射量を少なくして、複数回のスプレー噴射を行うことによって、複数層のスラリー93の層を積層する。これにより、塗布装置3は、スラリー93を塗布対象物Tgに厚く塗布することができるとともに、スラリー93の層厚を精度よく管理することができる。塗布対象物Tgは、スラリー93がスプレー噴射されることによって、光学物質の粒子91(図8参照)でコーティングされる。
スプレー塗布工程S120では、塗布装置3は、例えば、以下のように動作する。
まず、図5Aに示すように、塗布装置3は、スプレー塗布工程S120の初期時において、図示せぬ支持部材移動機構で支持部材35を左右方向(矢印X1の方向)に移動させて、支持部材35をホームポジションに配置する。ここでは、ホームポジションが噴射ノズル34を最も左側に寄せた位置であるものとして説明する。また、このとき、塗布装置3は、ステージ21の上面から一定の距離以上に離間した高さの位置に噴射ノズル34を配置する。
次に、塗布装置3は、ステージ移動機構31でステージ21を前後方向(矢印Y1の方向)に移動させて、ステージ21を任意の位置に配置する。このとき、塗布装置3は、ステージ21の左端部が噴射ノズル34よりも右側になるように、ステージ21を配置する。なお、ステージ21を移動させる動作は、支持部材35を移動させる動作と同時か、又は、前であってもよい。
次に、塗布装置3は、図示せぬ支持部材移動機構で支持部材35を下方向(矢印Z1の方向)に移動させて(すなわち、支持部材35を下降させて)、所定の高さの位置に噴射ノズル34を配置する。
この後、塗布装置3は、噴射ノズル34でスプレー噴射を行う。
図5Bに示すように、本実施形態の塗布装置3は、スプレー塗布工程S120のスプレー噴射時において、ステージ21を停止させた状態で、図示せぬ支持部材移動機構で支持部材35とともに噴射ノズル34を左右方向(矢印X2の方向)に移動させながら、噴射ノズル34でスラリー93を噴射液99(図8参照)として塗布対象物Tgにスプレー噴射する。これによって、塗布装置3は、光学物質の粒子91(図8参照)で塗布対象物Tgをコーティングすることができる。
なお、本実施形態において、塗布対象物Tgの表面の塗布不要領域は、マスク103によって覆われている。そのため、このとき、塗布装置3が連続してスプレー噴射を行っても、塗布不要領域には、噴射液99が塗布されない。
スプレー塗布工程S120において、電磁弁機構36は、例えば、図2に示すように動作する。すなわち、図2に示すように、電磁弁機構36は、吸気管41aを介して外部から送り込まれる気体94を内部に取り込む。また、電磁弁機構36は、制御部2による制御に基づいて、連結管42a,42b,43a,43bを介して、溶剤タンク32a,32b及びスラリータンク33a,33bの中の任意のタンクに、気体94を選択的に供給する。また、電磁弁機構36は、排気管41bを介して余剰な気体94を外部に排出する。
また、スプレー塗布工程S120において、気泡発生部61,62は、例えば、図6に示すように動作する。ここでは、左側に配置された溶剤タンク32aの内部に配置された気泡発生部61及びその右側に配置されたスラリータンク33aの内部に配置された気泡発生部62を例にして説明する。ただし、右側に配置された溶剤タンク32bの内部に配置された気泡発生部61及びその左側に配置されたスラリータンク33bの内部に配置された気泡発生部62も同様に動作する。
図2及び図6に示すように、電磁弁機構36は、連結管42aを介して、溶剤タンク32aの内部に気体94を供給する。このとき、溶剤タンク32aの内部に配置された気泡発生部61は、通気孔63を介して、気体94を溶剤92の中に放出する。これにより、気泡発生部61は、溶剤92の中に気泡97を発生させる。
なお、気泡発生部61は、気泡97を発生させるために、溶剤タンク32aに収容された溶剤92の液面92aよりも下側に配置されている。液面センサSN1,SN2は溶剤92の液面92aの高さを監視しており、液面92aが液面センサSN2よりも低くなったときに、処理を中断して、図示せぬ報知手段で作業者に報知して溶剤92の補充を促すように構成されている。そして、塗布装置3は、溶剤92が補充されて、液面92aが液面センサSN2よりも高くなると、処理を再開する。
溶剤92の中に発生した気泡97により、溶剤92の気化を促進させることができる。その一方で、溶剤92の中に放出された気体94は、溶剤タンク32の内部の液面92aよりも上方の空間に溜まる。そのため、溶剤タンク32の内部の液面92aよりも上方の空間には、溶剤92の蒸気と気体94とが溜まった状態になっている。その結果、溶剤タンク32の内部の気体94は、溶剤92の蒸気が含有した状態になる。
溶剤タンク32aの内圧は、スラリータンク33aの内圧よりも高く設定されている。そのため、溶剤92の蒸気を含有する気体94が、連結管44aを介して、溶剤タンク32aからスラリータンク33aに流れ込む。このとき、スラリータンク33aの内部に配置された気泡発生部62は、通気孔63を介して、溶剤92の蒸気を含有する気体94をスラリー93の中に放出する。これにより、気泡発生部62は、スラリー93の中に気泡98を発生させる。気泡98中に含まれる溶剤92の蒸気は、一部がスラリー93中に溶解される。
なお、気泡発生部62は、気泡98を発生させるために、スラリータンク33aに収容されたスラリー93の液面93aよりも下側に配置させている。液面センサSN1,SN2はスラリー93の液面93aの高さを監視しており、液面93aが液面センサSN2よりも低くなったときに、処理を中断して、図示せぬ報知手段で作業者に報知してスラリー93の補充を促すように構成されている。そして、塗布装置3は、スラリー93が補充されて、液面93aが液面センサSN2よりも高くなると、処理を再開する。
スラリー93の中に発生した気泡98により、スラリー93を撹拌する。これにより、塗布装置3は、スラリータンク33aの内部のスラリー93に含まれている光学物質の粒子91の沈降を防ぐとともに、光学物質の粒子91をスラリー93中に均一に拡散させることができる。
この状態で、電磁弁機構36が連結管43aを介してスラリータンク33aの内部に気体94を供給すると、スラリータンク33aに収容されているスラリー93は、スラリータンク33aから連結管45に流れ込む。
このとき、塗布装置3は、例えば、図7に示すように、連結管45の内部のスラリー93を循環させる(矢印A93参照)ことが好ましい。スラリー93の循環は、電磁弁機構36が2つのスラリータンク33a,33bのいずれか一方に対して気体94を供給して、供給された側のタンクに収容されているスラリー93を加圧することにより行うことができる。このとき、スラリー93は、一方のタンク(加圧された側のタンク)から他方のタンク(加圧されていない側のタンク)に流れ込む。これにより、塗布装置3は、連結管45の内部のスラリー93を常時撹拌することができる。その結果、塗布装置3は、連結管45の内部のスラリー93に含まれている光学物質の粒子91の沈降を防ぐとともに、光学物質の粒子91をスラリー93中に均一に拡散させることができる。
スラリー93の撹拌が、連結管45の内部のスラリー93を循環させるだけでは、十分でないおそれがある場合、例えば、比重の異なる複数種類の光学物質の粒子91が混ざっている場合には、本実施形態のように、スラリータンク33の内部に配置された気泡発生部62で、スプレー噴射を行う直前のスラリー93も撹拌することが好ましい。
なお、塗布装置3は、仮に、スラリー93を消費して、2つのスラリータンク33a,33bに収容されているスラリー93の総量が減少したときであっても、一方のタンクで、スラリー93の液面93aが液面センサSN1の位置に達するようにスラリー93を移動させた結果、他方のタンクで、スラリー93の液面93aが液面センサSN2の位置よりも低い位置になってしまう現象が発生しないようにする必要がある。そこで、本実施形態の塗布装置3は、2つのスラリータンク33a,33bの双方に配置された液面センサSN1,SN2でスラリー93の液面93aの上限の高さと下限の高さとを監視しながら、2つのスラリータンク33a,33bの間でスラリー93を循環させている。
スプレー塗布工程S120では、2流体ノズルである噴射ノズル34は、例えば、図7に示すように動作する。具体的には、塗布装置3は、吸気管51を介して圧縮空気等の気体95を噴射ノズル34の内部に送り込む。このとき、ニードル37は、外部から送り込まれた気体95によって上方向に押圧されて、上昇した状態になる。これにより、流路34bは、開放状態になる。流路34bが開放状態になると、スラリー93が連結管45から流路34bの内部に流れ込む。
また、本実施形態の塗布装置3は、吸気管52を介して圧縮空気等の気体96を噴射ノズル34の内部に送り込む。噴射ノズル34は、スラリー93と気体96とを混合させ、混合させた液体を噴射液99として噴射孔34aからスプレー噴射する。
この時、圧縮空気等の気体96の圧力をシリンジを循環させる気体の圧力と略同じもしくは高くすることで、スラリーが逆流するおそれを低減することができる。
図8は、基板102の上に配置されたLEDチップ101を塗布対象物Tgとし、LEDチップ101に噴射液99をスプレー噴射する場合の例を示している。
また、図9は、ワイヤー121でLEDチップ101の電極と基板102の配線電極とが電気的に接続されている構成において、LEDチップ101とワイヤー121とを塗布対象物Tgとし、LEDチップ101とワイヤー121とに噴射液99をスプレー噴射する場合の例を示している。
図8及び図9に示すように、噴射液99が塗布対象物Tgにスプレー噴射されることによって、噴射液99に含まれている光学物質の粒子91が必要な量塗布対象物Tgに塗布される。
スプレー塗布工程S120の間、塗布対象物Tgに塗布されたスラリー93(図2参照)に含まれているバインダを加熱して仮硬化させる仮硬化工程が行われることが好ましい(S135)。仮硬化工程S135は、例えば、図示せぬヒータをステージ21に内蔵しておき、図示せぬヒータで塗布対象物Tgとともにスラリー93を加熱することによって行うことができる。また、塗布装置3の外部に設けられたオーブンを用いて加熱することによって行うことができる。発光装置100の製造方法は、特に、スプレー塗布によって複数の層を積層する場合に、仮硬化工程S135を備えることが好ましい。発光装置100の製造方法は、仮硬化工程S135で塗布したスラリー93を仮硬化させ、その層の上に重ねてスプレー塗布することによって、スラリー93の液だれによる形状の変化を低減することができる。
この後、塗布対象物Tgに塗布されたスラリー93(図2参照)に含まれているバインダを加熱して本硬化させる本硬化(加熱)工程を行う(S150)。本硬化工程S150は、仮硬化工程S135と同様に、例えば、ステージ21に内蔵された図示せぬヒータで塗布対象物Tgとともにスラリー93を加熱することによって行うことができる。また、塗布装置3の外部に設けられたオーブンを用いて加熱することによって行うことができる。
なお、スラリー93に樹脂材料が含有されていない場合、もしくはスラリー93中の樹脂材料の量が少ない場合には、スプレー塗布の終了後に、透光性樹脂121(図10参照)でLEDチップ101及びスラリー93の固定、被覆する透光性樹脂被覆工程が行われることが好ましい(S145)。これにより、光学材料をLEDチップ101の周囲に固定することができる。透光性樹脂被覆工程S145は、図10に示すように、例えば、製造装置1に別途設けられた被覆装置120により透光性樹脂121をLEDチップ101に塗布し、上述の本硬化工程S150と同様の方法で透光性樹脂を硬化させることによって行われる。被覆装置120としては、スプレー装置、ポッティング装置等の塗布装置を用いることができる。したがって、透光性樹脂の被覆は、スプレー塗布法で行ってもよいし、又は、ポッティング法等の他の塗布法で行ってもよい。
このようにして、発光装置100は、製造される。
本実施形態の発光装置100の製造方法は、下記の工程をさらに備える。
スプレー塗布工程S120の後、制御部2によって、基板上の全塗布領域に塗布したかを判定する工程が行われることが好ましい(S125)。判定工程S125で、全塗布領域に塗布されていないと判定された場合(“No”の場合)に、図4に示すように、処理は、ステージ移動工程S130に進む。この場合に、ステージ移動機構31でステージ21を前後方向(矢印Y2の方向)に数ミリ程度移動させるステージ移動工程が行われる(S130)。この後、処理は、再びスプレー塗布工程S120に戻る。その結果、判定工程S125で、全塗布領域に塗布されている(“Yes”)と判定されるまで、S120~S130の処理が繰り返し行われる。これにより、塗布装置3は、噴射液99を塗布対象物Tgの塗布領域全体に均一に塗布することができる。また、塗布装置3は、発光装置100に塗布するスラリー濃度や塗布量の調整を行うことができ、その結果、所望のレベルの色温度特性を有する発光装置100を得ることができる。
ただし、支持部材35の移動(噴射ノズル34の移動)とステージ21の移動のタイミングは、逆であってもよい。つまり、塗布装置3は、以下のように動作する構成にしてもよい。スプレー塗布工程S120で、支持部材35(噴射ノズル34)を任意の位置で停止させた状態で、ステージ移動機構31でステージ21を前後方向に移動させながら、噴射ノズル34でスラリー93を噴射液99(図8参照)として塗布対象物Tgにスプレー噴射する。そして、塗布装置3は、ステージ移動工程S130で、図示せぬ支持部材移動機構で支持部材35とともに噴射ノズル34を数ミリ程度左右方向に移動させるようにしてもよい。
例えば、塗布装置3は、スプレー塗布工程S120で、噴射ノズル34を任意の位置に停止させた状態で、ステージ移動機構31でステージ21を前後方向に移動させながら、噴射ノズル34でスラリー93を噴射液99(図8参照)として塗布対象物Tgにスプレー噴射する。そして、塗布装置3は、ステージ移動工程S130で、図示せぬ支持部材移動機構で支持部材35とともに噴射ノズル34を数ミリ程度左右方向に移動させる。塗布装置3は、このような動作を行う構成にしてもよい。
判定工程S125において、全塗布領域に塗布されていると判定された場合(“Yes”の場合)に、処理は、仮硬化工程S135に進む。この場合に、仮硬化工程S135の後、制御部2によって、「(スプレー塗布が)N回に達したか?」の塗布回数判定工程が行われることが好ましい(S140)。ここで、「N回」は、予め定められた任意の回数を意味している。
塗布回数判定工程S140において、スプレー塗布がN回に達していないと判定された場合(“No”の場合)に、処理は、スプレー塗布工程S120に戻る。この場合に、塗布装置3は、ステージ21を停止させた状態で、図示せぬ支持部材移動機構で支持部材35とともに噴射ノズル34を移動させながら、1回目のスプレー噴射と同様に、2回目のスプレー噴射を行う。塗布装置3は、このような動作をN回に達するまで繰り返し行う。これにより、塗布装置3は、塗布対象物Tgの同一ラインの上に噴射液99を重ねて塗布する。
そして、塗布回数判定工程S140の判定で、スプレー塗布がN回に達していると判定された場合(“Yes”の場合)に、処理は、透光性樹脂被覆工程S145に進む。
このような本実施形態に係る発光装置100の製造方法は、従来と異なり、スラリータンク33の内部に配置された気泡発生部62で、スプレー噴射を行う直前のスラリー93を撹拌している。そのため、本実施形態に係る発光装置100の製造方法は、スラリー93の撹拌性能を更に向上させることができる。
以上の通り、本実施形態に係る発光装置1の製造方法によれば、スラリータンク33の内部に気泡発生部62を配置し、スプレー噴射を行う直前のスラリー93を撹拌することで、スラリー93の撹拌性能を更に向上させたスプレー塗布工程S120を含むため、将来想定される高いレベルまで光学物質の粒子91のコーティング性能を向上させることができる。
なお、本開示は、前記した実施形態に限定されることなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や変形を行うことができる。
例えば、前記した実施形態は、本開示の要旨を分かり易く説明するために詳細に説明したものである。そのため、本開示は、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、例えば、前記した実施形態は、スラリー93に含まれている光学物質の粒子91が蛍光体である場合を想定して説明している。しかしながら、スラリー93に含まれている光学物質の粒子91は、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化亜鉛等をはじめとする光拡散物質や光反射物質等の他の光学物質であってもよい。
また、例えば、前記した実施形態は、スプレー噴射マスク103を用いている。しかしながら、マスク103は、必ずしも、用いなくてもよい。
また、例えば、前記した実施形態は、塗布対象物Tgが基板102の上に実装されている場合を想定して説明している。しかしながら、塗布対象物Tgは、基板102の上に実装されていない構成であってもよい。したがって、例えば、塗布対象物Tgは、基板102がない、LEDチップ101のみの構成やチップスケールパッケージ(CSP)等であってもよい。
1 製造装置
2 制御部
3 塗布装置
4 載置装置
5 搬送装置
21 ステージ
30 塗布ブース
30a 開口部
31 ステージ移動機構
32(32a,32b) 溶剤タンク
33(33a,33b) スラリータンク
34 噴射ノズル
35 支持部材
36 電磁弁機構
37 ニードル
41a,51,52 吸気管
41b 排気管
42a,42b,43a,43b,44a,44b,45 連結管
61,62 気泡発生部
63 通気孔
91 光学物質の粒子(蛍光体、光拡散物質、光反射物質等)
92 溶剤
92a,93a 液面
93 スラリー
94,95,96 気体(空気又は不活性ガス)
97,98 気泡
99 噴射液
100 発光装置
101 LEDチップ
102 基板
103 マスク
111 ワイヤー
120 被覆装置
121 透光性樹脂
SN1,SN2 液面センサ
Tg 塗布対象物(LEDチップ等)

Claims (7)

  1. 光学物質の粒子が含有されたスラリーをスラリータンク内に収容すると共に、溶剤タンクに収納されている溶剤の蒸気を含有する気体を第1連結管を介して前記スラリータンクに供給する工程と、
    前記スラリータンク内において、前記スラリーの液面より下側に前記第1連結管を介して配置した気泡発生部から前記溶剤の蒸気を含有する気体により気泡を発生させ、前記スラリーを撹拌する工程と、
    発光素子を含む塗布対象物の上方に配置されたノズルから、前記スラリーを塗布対象物にスプレーする工程と、を含み、
    前記第1連結管は、一端が前記溶剤タンク内の液面より上の前記気体が溜まる空間に位置すると共に、他端が前記気泡発生部を取り付けて前記スラリータンクの液面より下側に配置されている発光装置の製造方法。
  2. 前記スラリーを撹拌する工程と、前記スプレーする工程がほぼ同時に行われる、請求項1に記載の発光装置の製造方法。
  3. 前記気泡中に含まれる前記溶剤の蒸気は前記スラリーを撹拌するときに溶解される、請求項1又は請求項2に記載の発光装置の製造方法。
  4. 前記スラリータンクが2つ設けられており、2つの前記スラリータンクを連結する第3連結管中のスラリーを前記スラリータンクのそれぞれに連結する第2連結管から供給される気体により前記スラリータンクの一方を加圧することで循環させながら、前記第3連結管の中間部に設けられた前記ノズルから前記スラリーをスプレーし、
    2つの前記第2連結管は、一方の一端が一方の前記スラリータンク内の液面より上の気体の溜まる空間に位置し、他方の一端が他方の前記スラリータンク内の液面より上の気体の溜まる空間に位置し、それぞれの他端が空気又は不活性ガスによって構成された気体を供給する電磁弁機構に連結されている請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
  5. 前記スラリーは、硬化前の熱硬化性樹脂を含有し、
    前記スプレーする工程と、前記スプレーされた熱硬化性樹脂を仮硬化する工程とを繰り返す、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
  6. 前記スラリーに含まれている前記光学物質の粒子は、蛍光体、光拡散物質、又は、光反射性物質のいずれかである、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
  7. 前記スラリーの粘度は0.3mPa・sから1000mPa・sであり、
    前記光学物質の中心粒径は15±5μmである、請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
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