KR20130076768A - 봉지 시트, 광 반도체 장치의 제조 방법, 광 반도체 장치 및 조명 장치 - Google Patents

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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

봉지 시트는, 광 반도체 소자를 봉지하는 봉지 시트로서, 형광체를 함유하는 제1 층과, 형광체를 함유하고 제1 층에 적층되어 광 반도체 소자를 봉지하는 제2 층을 구비한다. 제1 층 중의 상기 형광체의 부피와 제2 층 중의 형광체의 부피의 비율이 90:10 내지 55:45이다.

Description

봉지 시트, 광 반도체 장치의 제조 방법, 광 반도체 장치 및 조명 장치{ENCAPSULATING SHEET, PRODUCING METHOD OF OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE, OPTICAL SEMICONDUCTOR DEVICE, AND LIGHTING DEVICE}
본 발명은, 봉지 시트, 그 봉지 시트를 이용한 광 반도체 장치의 제조 방법, 광 반도체 장치 및 조명 장치에 관한 것이다.
종래, 발광 다이오드(LED) 등의 광 반도체 소자를 수지로 봉지하는 것이 알려져 있다.
예컨대, 형광체를 함유하는 제1 수지층과, 광 반도체 소자를 봉지하는 제2 수지층을 구비하는 광 반도체 봉지용 시트를 이용하여, 광 반도체 소자를 봉지하여, 광 반도체 장치를 얻는 것이 제안되어 있다(예컨대, 일본 특허공개 제2010-123802호 공보 참조).
이 광 반도체 장치에 있어서, 예컨대, 형광체를 YAG계 형광체로부터 구성하고, 광 반도체 소자를 청색 발광 다이오드로부터 구성하면, 청색 발광 다이오드로부터의 청색광과 YAG계 형광체로부터의 황색광을 혼색시켜 백색광을 얻을 수 있다.
일본 특허공개 제2010-123802호 공보
그런데, 상기한 일본 특허공개 제2010-123802호 공보에 기재된 광 반도체 봉지용 시트에서는, 제1 수지층과 제2 수지층의 적층 방향을 따라 진행하는 청색광은 YAG계 형광체로부터의 황색광과 적절히 혼색되어 백색광이 되는 한편, 적층 방향과 다른 방향으로 진행하는 청색광은 YAG계 형광체로부터의 황색광과의 혼색 균형이 무너져 백색광이 되지 않는 경우가 있다.
예컨대, 제2 수지층에 형광체가 함유되지 않는 경우에는, 청색 발광 다이오드로부터의 청색광이, 제1 수지층을 통과하지 않고서, 제2 수지층의 측면(적층 방향과 직교하는 방향의 측면)으로부터 새는 경우가 있다.
즉, 이 경우에는, 광 반도체 장치를 적층 방향과 직교하는 방향으로부터 시인(視認)하면, 광 반도체 장치가 청색으로 발광하고 있는 것 같이 보인다.
또한, 제2 수지층에 소량의 형광체가 함유되어 있으면, 광 반도체 장치를 적층 방향과 직교하는 방향으로부터 시인했을 때에, YAG계 형광체로부터의 황색광보다도 청색 발광 다이오드로부터의 청색광이 강하게 되어, 광 반도체 장치가 청색 발광하고 있는 것 같이 보인다.
또한, 제2 수지층 중에 다량의 형광체가 함유되어 있으면, 반도체 장치를 적층 방향과 직교하는 방향으로부터 시인했을 때에, 청색 발광 다이오드로부터의 청색광보다도 YAG계 형광체로부터의 황색광이 강하게 되어, 광 반도체 장치가 황색으로 발광하고 있는 것 같이 보인다.
이와 같이, 광 반도체 장치를 시인하는 각도(시야각)에 따라서, 광 반도체 장치로부터의 광의 색도가 변동한다.
그래서, 본 발명의 목적은, 광 반도체 장치로부터의 광의 색도가 시야각에 따라 변동하는 것을 저감할 수 있는 봉지 시트, 광 반도체 장치의 제조 방법, 광 반도체 장치 및 조명 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 봉지 시트는, 광 반도체 소자를 봉지하는 봉지 시트로서, 형광체를 함유하는 제1 층과, 형광체를 함유하고 상기 제1 층에 적층되어 상기 광 반도체 소자를 봉지하는 제2 층을 구비하고, 상기 제1 층 중의 상기 형광체의 부피와 상기 제2 층 중의 상기 형광체의 부피의 비율이 90:10 내지 55:45인 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 봉지 시트에서는, 상기 제1 층 및 상기 제2 층이 실리콘 수지를 함유하는 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 봉지 시트에서는, 상기 제1 층에 함유되는 상기 형광체 및 상기 제2 층에 함유되는 상기 형광체가 (Sr,Ba)2SiO4:Eu인 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 봉지 시트에서는, 상기 제1 층에 함유되는 상기 형광체와 상기 제2 층에 함유되는 상기 형광체의 총량이, 봉지한 상기 광 반도체 소자를 발광시켰을 때에, 전광속(全光束) 측정에서의 CIE-y가 0.32 내지 0.37이 되도록 조정되어 있는 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 광 반도체 장치의 제조 방법은, 상기의 봉지 시트를, 상기 제2 층을 상기 광 반도체 소자로 향하여, 상기 광 반도체 소자에 대향시키는 공정과, 대향된 상기 봉지 시트 및 상기 광 반도체 소자의 적어도 한쪽을 그들이 근접하는 방향으로 가압하여, 상기 광 반도체 소자를 봉지하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 광 반도체 장치는, 광 반도체 소자와, 형광체를 함유하고 상기 광 반도체 소자에 대하여 간격을 두고 대향 배치되는 제1 형광층과, 형광체를 함유하고 상기 광 반도체 소자와 상기 제1 형광층의 사이에 개재되어 상기 광 반도체 소자를 봉지하는 제2 형광층을 구비하고, 상기 제1 형광층 중의 상기 형광체의 부피와 상기 제2 형광층 중의 상기 형광체의 부피의 비율이 90:10 내지 55:45인 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명의 광 반도체 장치에서는, 상기 제1 형광층 및 상기 제2 형광층이 실리콘 수지를 함유하는 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 광 반도체 장치에서는, 상기 광 반도체 소자와 상기 제1 형광층의 대향 방향에서의 상기 제1 형광층의 표면과 상기 광 반도체 소자의 거리가, 상기 대향 방향과 직교하는 방향에서의 상기 제2 형광층의 표면과 상기 광 반도체 소자의 거리보다도 짧은 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 광 반도체 장치에서는, 상기 제1 형광층에 함유되는 상기 형광체 및 상기 제2 형광층에 함유되는 상기 형광체는 (Sr,Ba)2SiO4:Eu인 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 광 반도체 장치에서는, 상기 제1 형광층에 함유되는 상기 형광체와 상기 제2 형광층에 함유되는 상기 형광체의 총량이, 전광속 측정에서의 CIE-y가 0.32 내지 0.37이 되도록 조정되어 있는 것이 적합하다.
또한, 본 발명의 조명 장치는, 상기의 광 반도체 장치를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 봉지 시트에 의하면, 제1 층 중의 형광체의 부피와 제2 층 중의 형광체의 부피의 비율이 90:10 내지 55:45로 조정되어 있다.
그 때문에, 본 발명의 봉지 시트에 의해 광 반도체 소자를 봉지하여, 광 반도체 장치를 제조하면, 제1 형광층 중의 형광체의 부피와 제2 형광층 중의 형광체의 부피의 비율을 용이하게 90:10 내지 55:45로 조정할 수 있다.
그 결과, 광 반도체 장치나 조명 장치로부터의 광의 색도가 시야각에 따라 변동하는 것을 용이하게 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 봉지 시트의 일 실시 형태의 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 봉지 시트의 제조 방법을 설명하는 설명도로서,
(a)는 박리 필름 상에 형광체층을 형성하는 공정을 나타내고,
(b)는 형광체층 상에 봉지 수지층을 형성하는 공정을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 광 반도체 장치의 제조 방법의 일 실시 방법을 설명하는 설명도로서,
(a)는 봉지 시트를 광 반도체 소자에 대향시키는 공정을 나타내고,
(b)는 광 반도체 소자를 봉지하는 공정을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 광 반도체 장치의 일 실시 형태를 나타내는 개략 구성도이다.
도 5는 각 실시예 및 각 비교예의 광 반도체 장치에 있어서, 시야 각도에 의한 색도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 조명 장치의 일 실시 형태의 평면도이다.
도 7은 도 6에 나타내는 조명 장치의 A-A 단면도이다.
도 1은 본 발명의 봉지 시트의 일 실시 형태의 단면도이다. 도 2는 도 1에 나타내는 봉지 시트의 제조 방법을 설명하는 설명도이다.
봉지 시트(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 장척인 평대(平帶) 형상의 박리 필름(2)과, 박리 필름(2) 상에 적층되는 제1 층으로서의 형광체층(3)과, 형광체층(3) 상에 적층되는 제2 층으로서의 봉지 수지층(4)을 구비하고 있다. 봉지 시트(1)는, 예컨대 발광 다이오드(LED) 등의 광 반도체 소자를 봉지하기 위해서 사용된다. 본 실시 형태에서는, 광 반도체 소자로서, 청색 발광 다이오드를 봉지하는 경우를 설명한다.
봉지 시트(1)를 제조하기 위해서는, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 우선, 박리 필름(2) 상에 형광체층(3)을 형성한다.
박리 필름(2)은, 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리스타이렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리카보네이트 필름, 아크릴 필름, 실리콘 수지 필름, 스타이렌 수지 필름, 불소 수지 필름 등의 수지 필름으로부터 형성되어 있다. 한편, 박리 필름(2)의 표면은, 이형 처리가 실시되고 있어도 좋다.
박리 필름(2)의 두께는, 예컨대 20 내지 100㎛, 바람직하게는 30 내지 50㎛이다. 박리 필름(2)의 두께가 상기의 범위 내이면, 비용의 증대를 억제하면서, 양호한 취급성(박리 필름(2)을 봉지 시트(1)로부터 박리시킬 때의 취급성)을 실현할 수 있다.
형광체층(3)은, 필수 성분으로서, 형광체와 성형 수지를 함유하고 있다.
형광체로서는, 예컨대, 청색광을 황색광으로 변환할 수 있는 황색 형광체나, 청색광을 적색광으로 변환할 수 있는 적색 형광체 등을 들 수 있다.
황색 형광체로서는, 예컨대, (Sr,Ba)2SiO4:Eu(바륨오쏘실리케이트(BOS)) 등의 실리케이트 형광체, 예컨대, Ca-α-SiAlON:Eu 등의 α-사이알론 형광체, 예컨대, Y3Al5O12:Ce(YAG:Ce), Tb3Al3O12:Ce(TAG:Ce) 등의 가넷형 형광체를 들 수 있다.
적색 형광체로서는, 예컨대, CaAlSiN3:Eu 등의 질화물 형광체를 들 수 있다.
형광체로서는, 바람직하게는 황색 형광체, 보다 바람직하게는 실리케이트 형광체, 더한층 바람직하게는 (Sr,Ba)2SiO4:Eu(바륨오쏘실리케이트(BOS))를 들 수 있다. 형광체가 (Sr,Ba)2SiO4:Eu(바륨오쏘실리케이트(BOS))이면, 여러가지의 발광 파장을 갖는 형광체를 용이하게 얻을 수 있고, 따라서, 광 반도체 장치(10)(후술)에서, 청색광을 황색광으로 변환하는 발광 파장 변화(variation)를 풍부하게 실현할 수 있다는 효과가 있다.
형광체는, 예컨대, 입자 형상이며, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법에 의해 측정하여 얻어지는 부피 기준 입도 분포에 있어서, 작은 입자 직경측으로부터 통과분 적산 50%의 입자 직경(이른바 중앙값 직경(D50))은, 예컨대, 0.1 내지 100㎛, 바람직하게는 1 내지 30㎛이다.
성형 수지로서는, 예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 스타이렌 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 우레탄 수지, 폴리올레핀 수지 등의 광을 투과하는 수지를 들 수 있고, 바람직하게는 실리콘 수지를 들 수 있다. 이들의 성형 수지는, 단독(1종류만)으로 이용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다. 성형 수지가 실리콘 수지를 함유하면, 물리 특성과 전기적 특성 때문에, 폭넓은 온도·습도 조건이나 가혹한 환경에 견딜 수 있다는 효과가 있다.
또한, 성형 수지는, 실리콘 수지를, 바람직하게는 70질량% 이상, 보다 바람직하게는 90질량% 이상, 더한층 바람직하게는 100질량%(즉, 실리콘 수지만) 함유한다.
실리콘 수지는 시판되고 있고, 예컨대, ERASTOSIL LR7665 등의 ERASTOSIL 시리즈(아사히화성왓카실리콘제) 등의 실리콘 엘라스토머를 들 수 있다.
한편, 성형 수지 중에 실리콘 수지를 함유하고 있는 경우에는, 실리콘 수지의 가교 밀도를 조정함으로써, 형광체층(3)의 탄성을 외력이나 봉지 시의 압력에 의해서도 일정한 두께를 유지 가능한 탄성으로 조정할 수 있다.
또한, 형광체층(3)에는, 임의 성분으로서, 경화제, 경화 촉진제, 노화 방지제, 변성제, 계면 활성제, 염료, 안료, 변색 방지제, 자외선 흡수제 등의 첨가제를 배합할 수 있다.
또한, 형광체층(3)에는, 임의 성분으로서, 예컨대, 실리콘 수지 미립자 등의 유기 입자, 예컨대, 실리카 미립자, 황산바륨, 탄산바륨, 타이타늄산바륨 등의 무기 입자를 배합할 수 있다. 이들의 유기 입자 및 무기 입자는, 단독(1종류만)으로 이용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다.
형광체층(3)을 형성하기 위해서는, 우선, 성형 수지 또는 성형 수지의 용액에, 형광체를 배합하고 혼합하여, 성형 수지 조성물을 조제한다.
성형 수지 조성물 중의 형광체의 질량 기준의 함유 비율(고형분 환산, 이하 질량 비율로 한다.)은, 목적으로 하는 형광체층(3)에 포함되는 형광체의 부피 기준의 함유 비율(이하, 부피 비율로 한다.)로부터 역산하여 설정하면 좋다.
한편, 성형 수지 조성물 중의 형광체의 부피 비율은, 다음 수학식 1에 의해 산정할 수 있다.
[수학식 1]
형광체의 부피 비율 = (형광체의 질량 비율/형광체의 비중)÷{(형광체의 질량 비율/형광체의 비중)+(성형 수지의 질량 비율/성형 수지의 비중)}
이어서, 수득된 성형 수지 조성물을 박리 필름(2) 상에 도포하고, 건조하여, 형광체층(3)을 얻는다.
성형 수지 조성물을 박리 필름(2) 상에 도포하는 방법으로서는, 예컨대, 캐스팅, 스핀 코팅, 롤 코팅 등의 방법을 들 수 있다.
또한, 박리 필름(2) 상에 도포된 성형 수지 조성물은, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 80 내지 150℃, 바람직하게는 90 내지 150℃에서, 예컨대, 5 내지 60분 가열되는 것에 의해 건조된다.
수득된 형광체층(3)의 두께는, 예컨대 30 내지 1000㎛, 바람직하게는 100 내지 700㎛, 더욱 바람직하게는 300 내지 600㎛이다.
또한, 수득된 형광체층(3) 중의 형광체의 부피 비율은, 형광체의 종류에도 의존하지만, 형광체가 (Sr,Ba)2SiO4:Eu인 경우에는, 예컨대, 0.1 내지 99.9부피%, 바람직하게는 1 내지 99부피%, 더욱 바람직하게는 2 내지 15부피%이다.
이어서, 봉지 시트(1)를 제조하기 위해서는, 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 형광체층(3) 상에 봉지 수지층(4)을 형성한다.
봉지 수지층(4)은, 필수 성분으로서, 형광체와 봉지 수지를 함유하고 있다.
형광체로서는, 예컨대, 상기한 형광체층(3)에서 예시되는 형광체와 같은 형광체를 들 수 있다.
봉지 수지로서는, 상기한 형광체층(3)에서 예시되는 성형 수지와 같은 수지를 들 수 있고, 바람직하게는 실리콘 수지를 들 수 있다. 이들의 봉지 수지는, 단독(1종류만)으로 이용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다. 봉지 수지가 실리콘 수지를 함유하면, 물리 특성과 전기적 특성 때문에, 폭넓은 온도·습도 조건이나 가혹한 환경에 견딜 수 있다고 하는 효과가 있다.
실리콘 수지로서는, 바람직하게는 2개의 반응계(경화 반응에서의 반응계)를 갖는 실리콘 수지 및 변성 실리콘 수지를 들 수 있다.
2개의 반응계를 갖는 실리콘 수지로서는, 예컨대, 실란올 축합과 하이드로실릴화 반응의 2개의 반응계를 갖는 실리콘 수지(예컨대, 후술하는 실시예에서 조제되는 봉지 수지 등)를 들 수 있다.
변성 실리콘 수지로서는, 예컨대, 실리콘 수지의 실록세인 골격 중의 일부의 Si 원자가 치환된 헤테로실록세인 골격(예컨대, Si 원자가 B 원자로 치환된 보로실록세인, Si 원자가 Al 원자로 치환된 알루미노실록세인, Si 원자가 P 원자로 치환된 포스파실록세인, Si 원자가 Ti 원자로 치환된 티타나실록세인 등)을 갖는 실리콘 수지를 들 수 있다.
또한, 봉지 수지층(4)에는, 임의 성분으로서, 예컨대, 실리콘 수지 미립자 등의 유기 입자, 예컨대, 실리카 미립자, 황산바륨, 탄산바륨, 타이타늄산바륨 등의 무기 입자를 배합할 수 있다. 이들의 유기 입자 및 무기 입자는, 단독(1종류만)으로 이용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다.
봉지 수지층(4)을 형성하기 위해서는, 우선, 봉지 수지, 또는 봉지 수지의 용액에, 형광체를 배합하고 혼합하여, 봉지 수지 조성물을 조제한다.
봉지 수지 조성물 중의 형광체의 질량 비율(고형분 환산)은, 상기한 성형 수지 조성물 중의 형광체의 질량 비율과 같이, 목적으로 하는 봉지 수지층(4)에 포함되는 형광체의 부피 비율로부터 역산하여 설정하면 좋다.
한편, 봉지 수지 조성물 중의 형광체의 부피 비율은, 다음 수학식 2에 의해 산정할 수 있다.
[수학식 2]
형광체의 부피 비율 = (형광체의 질량 비율/형광체의 비중)÷{(형광체의 질량 비율/형광체의 비중)+(봉지 수지의 질량 비율/봉지 수지의 비중)}
이어서, 수득된 봉지 수지 조성물을 형광체층(3) 상에 도포하고 건조하여, 봉지 수지층(4)을 얻는다.
봉지 수지 조성물을 형광체층(3) 상에 도포하는 방법으로서는, 예컨대, 상기한 성형 수지 조성물을 박리 필름(2) 상에 도포하는 방법과 같은 방법을 이용할 수 있다.
또한, 형광체층(3) 상에 도포된 봉지 수지 조성물은, 예컨대, 50 내지 160℃, 바람직하게는 80 내지 150℃에서, 예컨대 5 내지 300분 가열되는 것에 의해 건조된다.
수득된 봉지 수지층(4)의 두께는, 광 반도체 소자의 봉지성이나 작업성, 광 반도체 소자의 백색화의 관점에서, 예컨대, 30 내지 2000㎛, 바람직하게는 200 내지 1000㎛, 더욱 바람직하게는 400 내지 800㎛이다.
또한, 봉지 수지층(4)의 두께와 형광체층(3)의 두께의 비율은, 예컨대, 5:5 내지 9:1, 바람직하게는 5.5:4.5 내지 7:3이다.
또한, 수득된 봉지 수지층(4) 중의 형광체의 부피 비율은, 형광체의 종류에도 의존하지만, 형광체가 (Sr,Ba)2SiO4:Eu인 경우에는, 예컨대, 0.1 내지 99.9부피%, 바람직하게는 0.1 내지 4부피%이다.
또한, 형광체층(3) 중의 형광체의 함유 비율과 봉지 수지층(4) 중의 형광체의 함유 비율은, 봉지된 발광 다이오드(11)(후술)를 발광시켰을 때에 백색광이 되도록, 전광속 측정에서의 CIE-y가 0.32 내지 0.37이 되도록 조정되어 있는 것이 바람직하다. 전광속 측정에서의 CIE-y는, 예컨대, 순간 멀티 측광 시스템(MCPD-9800, 오츠카전자사제) 등을 이용하여, 적분구 방식으로 측정된다.
한편, 봉지 수지층(4)은, 단일층으로서 형성할 수도 있고, 또한 복수의 층을 적층함으로써, 상기의 두께로 형성할 수도 있다.
이에 의해 봉지 시트(1)를 얻는다. 한편, 봉지 시트(1)의 형상 및 크기는, 봉지 대상(발광 다이오드(11))의 형상 및 크기에 따라 적절히 조절 가능하다.
수득된 봉지 시트(1)에서, 형광체층(3) 중의 형광체의 부피와 봉지 수지층(4) 중의 형광체의 부피의 비율은, 예컨대, 90:10 내지 55:45, 바람직하게는 80:20 내지 60:40으로 조정되어 있다.
도 3은, 본 발명의 광 반도체 장치의 제조 방법의 일 실시 방법을 설명하는 설명도이다. 도 4는, 본 발명의 광 반도체 장치의 일 실시 형태를 나타내는 개략 구성도이다.
다음으로, 수득된 봉지 시트(1)를 이용하여 발광 다이오드(11)를 봉지하여, 광 반도체 장치를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 발광 다이오드(11)를 봉지하기 위해서는, 우선, 서로 간격을 두고 배치되는 복수의 발광 다이오드(11)가 실장되어 있는 기판(12)을, 대략 평판 형상의 프레스 장치의 베이스 판(13) 상에 재치(載置)하고, 기판(12)의 상방에, 봉지 수지층(4)과 발광 다이오드(11)가 상하 방향으로 대향되도록 봉지 시트(1)를 배치한다.
이어서, 베이스 판(13)과의 사이에 봉지 시트(1)를 끼우도록, 프레스 판(14)을 베이스 판(13)으로 향하여 근접시키고, 봉지 시트(1)를 기판(12)으로 향하여 가압하고, 그 후, 프레스 판(14)을 가열한다.
프레스 판(14)의 온도는, 예컨대, 120 내지 200℃, 바람직하게는 140 내지 180℃이다.
프레스 판(14)의 봉지 시트(1)에 대한 가압력은, 예컨대, 0.01 내지 10MPa, 바람직하게는 0.1 내지 4MPa이다.
그러면, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 발광 다이오드(11)가 봉지 수지층(4) 내에 매몰된다.
그리고, 이어서 형광체층(3) 및 봉지 수지층(4)을 가열함으로써, 형광체층(3)을 경화시켜 제1 형광층으로서의 형광층(15)을 형성함과 함께, 봉지 수지층(4)을 경화시켜 제2 형광층으로서의 봉지층(16)을 형성한다.
최후에, 박리 필름(2)을 박리하여, 도 4에 나타낸 바와 같이, 광 반도체 장치(10)를 얻는다.
수득된 광 반도체 장치(10)에서는, 발광 다이오드(11)와 형광층(15)의 대향 방향(도 4에서 지면 상하 방향)에서의 형광층(15)의 표면과 발광 다이오드(11)의 거리 X는, 예컨대, 500 내지 2000㎛, 바람직하게는 600 내지 1000㎛이다.
또한, 대향 방향과 직교하는 방향(도 4에서 지면 좌우 방향)에서의 봉지층(16)의 표면과, 발광 다이오드(11)(봉지층(16)의 표면에 가장 근접한 발광 다이오드(11))의 거리 Y는, 예컨대, 500 내지 5000㎛, 바람직하게는 1000 내지 3000㎛이다.
또한, 거리 X와 거리 Y의 비율은, 예컨대, 1:10 내지 4:1, 바람직하게는 1:5 내지 2:1이다.
상기의 봉지 시트(1)에 의하면, 형광체층(3) 중의 형광체의 부피와 봉지 수지층(4) 중의 형광체의 부피의 비율이 90:10 내지 55:45로 조정되어 있다.
그 때문에, 이 광 반도체 장치(10)에 의하면, 형광층(15) 중의 형광체의 부피와 봉지층(16) 중의 형광체의 부피의 비율이 90:10 내지 55:45로 조정되어 있다.
그 결과, 광 반도체 장치(10)로부터의 광의 색도가 시야각에 따라 변동하는 것을 저감할 수 있다.
한편, 형광체층(3) 중의 형광체의 함유 비율이 상기 범위(90)를 초과하면, 광 반도체 장치(10)를 시인하는 각도(시야각)에 따라서, 광 반도체 장치(10)로부터의 광의 색도가 크게 변동한다는 문제가 있다. 또한, 봉지 수지층(4) 중의 형광체의 함유 비율이 상기 범위(45)를 초과하면, 광 반도체 장치(10)를 시인하는 각도(시야각)에 따라서, 광 반도체 장치(10)로부터의 광의 색도가 크게 변동한다는 문제가 있다.
또한, 이 광 반도체 장치(10)에 의하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 봉지층(16)의 측면과 발광 다이오드(11)의 거리 Y는, 형광층(15)의 표면과 발광 다이오드(11)의 거리 X보다도 길다.
그 때문에, 형광층(15)을 통과하지 않고서 봉지층(16)의 측면을 통과하는 광을 봉지층(16) 중의 형광체에 의해 백색화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 조명 장치의 일 실시 형태의 평면도이다. 도 7은 도 6에 나타내는 조명 장치의 A-A 단면도이다.
이 광 반도체 장치(10)는, 예컨대, 조명 장치(20)에 실장된다.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 조명 장치(20)는, 광 반도체 장치(10)를 수용하는 하우징(21)을 갖추고 있다.
하우징(21)은, 소정 방향으로 길쭉한 대략 박스 형상으로 형성되고, 베이스 프레임(23)과 덮개 부재(24)와 전원 케이블(25)을 구비하고 있다.
베이스 프레임(23)은, 하우징(21)의 길이 방향으로 연장되고, 상측(소정 방향과 직교하는 방향의 한쪽 측, 이하 동일.)으로 향하여 개방되는 평면도상 대략 직사각형 테두리 형상으로 형성되어 있다. 베이스 프레임(23)은, 하우징(21)의 하측(소정 방향과 직교하는 방향의 한쪽 측, 이하 동일.) 반을 구성한다.
덮개 부재(24)는, 베이스 프레임(23)을 상측에서 피복하도록 하우징(21)의 길이 방향으로 연장되는 대략 디귿(ㄷ)자 형상으로 형성되어 있다. 덮개 부재(24)에는, 길이 방향으로 연장되는 창부(27)가 관통 형성되어 있다. 창부(27) 내에는 유리판(26)이 맞물려 있다.
전원 케이블(25)은, 베이스 프레임(23)의 길이 방향 일 단부에서, 베이스 프레임(23)의 내외를 연락하도록 지지되어 있다. 전원 케이블(25)은, 베이스 프레임(23) 내에서, 광 반도체 장치(10)의 기판(12)에 전기적으로 접속되어 있다.
광 반도체 장치(10)는, 하우징(21)의 길이 방향으로 연장되는 평면도상 대략 직사각형의 평판 형상으로 형성되어 있다. 한편, 이 광 반도체 장치(10)에는, 1개의 기판(12) 상에 길이 방향으로 간격을 두고 복수의 발광 다이오드(11)가 병렬 배치되어 있다. 또한, 광 반도체 장치(10)는 복수의 렌즈(22)를 구비하고 있다.
복수의 렌즈(22)의 각각은, 복수의 발광 다이오드(11)에 대하여 각각 설치되어 있다. 렌즈(22)는 볼록 렌즈 형상으로 형성되고, 광 반도체 장치(10)의 형광층(15) 상에 설치되어 있다. 렌즈(22)는 발광 다이오드(11)로부터 출사된 광을 배향한다.
이 조명 장치(20)에 의하면, 상기한 광 반도체 장치(10)를 구비하고 있기 때문에, 조명 장치(20)로부터의 광의 색도가 시야각에 따라 변동하는 것을 용이하게 저감할 수 있다.
한편, 상기한 실시 형태에서는, 박리 필름(2) 상에 형광체층(3) 및 봉지 수지층(4)을 순차적으로 적층했지만, 예컨대, 형광체층(3)과 봉지 수지층(4)을 각각 별도의 필름으로 형성하고, 그 후, 형광체층(3)과 봉지 수지층(4)을 열 압착 등의 방법에 의해 접합하여도 좋다.
또한, 상기한 실시 형태에서는, 발광 다이오드(11)를 봉지 시트(1)로 봉지한 후에 박리 필름(2)을 박리했지만, 봉지 시트(1)로부터 박리 필름(2)을 박리한 후에 발광 다이오드(11)를 봉지하여도 좋다.
또한, 상기한 실시 형태에서는, 대략 평판 형상의 프레스 판(14)으로 봉지 시트(1)를 기판(12)에 대하여 가압했지만, 프레스 판(14) 대신에, 소정 형상의 성형 금형을 이용하여 가압할 수도 있다.
실시예
이하, 본 발명을 각 실시예 및 각 비교예에 따라서 설명하지만, 본 발명은 이들의 실시예 등에 의해 전혀 한정되는 것이 아니다.
1. 성형 수지의 조제
ERASTOSIL LR7665(아사히화성왓카사제, 다이메틸실록세인 골격 유도체)의 A 액과 B 액을 1:1의 비율로 혼합하여, 성형 수지를 조제했다. 수득된 성형 수지의 비중은 1.0g/cm3였다.
2. 봉지 수지의 조제
40℃로 가온한 실란올기 양말단 폴리실록세인(다음 화학식 1 중, R1이 전부 메틸, n의 평균이 155, 수 평균 분자량 11,500, 실란올기 당량 0.174mmol/g) 2031g(0.177몰)에 대하여, 바이닐트라이메톡시실레인 15.76g(0.106몰) 및 (3-글라이시독시프로필)트라이메톡시실레인 2.80g(0.0118몰)을 배합하고, 교반 혼합했다.
한편, 바이닐트라이메톡시실레인 및 (3-글라이시독시프로필)트라이메톡시실레인의 메톡시실릴기(SiOCH3)에 대한 실란올기 양말단 폴리다이메틸실록세인의 실란올기(SiOH)의 몰비(실란올기의 몰수/메톡시실릴기의 총 몰수)는 1/1였다.
교반 혼합 후, 수산화테트라메틸암모늄의 메탄올 용액(축합 촉매, 농도 10질량%) 0.97mL(촉매 함량: 0.88mmol, 실란올기 양말단 폴리다이메틸실록세인 100몰에 대하여 0.50몰에 상당)를 가하고, 40℃에서 1시간 교반했다. 수득된 혼합물(오일)을 40℃의 감압 하(10mmHg)에서 1시간 교반하면서, 휘발분(메탄올 등)을 제거했다.
그 후, 계를 상압으로 되돌린 후, 반응물에, 오가노하이드로젠실록세인(신에츠화학공업사제, 수 평균 분자량 2,000, 하이드로실릴기 당량 7.14mmol/g) 44.5g(0.022몰)을 가하고, 40℃에서 1시간 교반했다.
한편, 오가노하이드로젠실록세인의 하이드로실릴기(SiH기)에 대한 바이닐트라이메톡시실레인의 바이닐기(CH2=CH-)의 몰비(CH2=CH-/SiH)는 1/3이었다.
그 후, 계에 백금-카보닐 착체의 실록세인 용액(부가 촉매, 백금 농도 2질량%) 0.13mL(백금으로서, 오가노하이드로젠실록세인 100질량부에 대하여 5.8×10- 3질량부에 상당)를 가하고, 40℃에서 10분간 교반하여, 봉지 수지를 수득했다.
수득된 봉지 수지의 비중은 1.0g/cm3이었다.
[화학식 1]
Figure pat00001
3. 각 실시예 및 각 비교예
실시예 1
(봉지 시트의 작성)
성형 수지 85g에 형광체((Sr,Ba)2SiO4:Eu(바륨오쏘실리케이트) 비중: 4.8g/cm3) 15g을 배합하고, 1시간 교반 혼합하여, 형광체를 15질량% 함유한 성형 수지 조성물을 조제했다.
수득된 성형 수지 조성물을 박리 필름(폴리에스테르 필름: SS4C, 닛파사제, 두께 50㎛) 상에 400㎛의 두께로 코팅하고, 100℃에서 10분간 건조하여, 박리 필름 상에 적층된 형광체층을 형성했다(도 2(a) 참조).
이어서, 봉지 수지 93g에 형광체((Sr,Ba)2SiO4:Eu(바륨오쏘실리케이트)) 7g을 배합하고 혼합하여, 형광체를 7질량% 함유한 봉지 수지 조성물을 조제했다.
수득된 봉지 수지 조성물을 형광체층 상에 600㎛의 두께로 코팅하고, 135℃에서 5분 건조했다. 이에 의해, 봉지 수지 조성물을 반경화시켜, 봉지 수지층을 형성했다(도 2(b) 참조).
이에 의해, 봉지 시트를 수득했다.
형광체층에 포함되는 형광체의 부피와 봉지 수지층에 포함되는 형광체의 부피의 비율을 표 1에 나타낸다.
(반도체 장치의 작성)
LED 어레이 기판(바깥 치수 22mm×15mm의 메탈 기판에, 12mmφ, 깊이 150㎛의 오목부가 형성되고, 오목부 내에 3mm 간격으로, 9개(3개(세로)×3개(가로))의 청색 발광 다이오드 칩이 탑재된 LED 어레이 기판)에 대하여, 봉지 시트를 봉지 수지층이 청색 발광 다이오드 칩에 대향되도록 배치했다(도 3(a) 참조).
금속제의 프레스 판을 이용하여, 봉지 시트를 160℃로 가열하면서, 청색 발광 다이오드 칩으로 향하여 0.1MPa의 압력으로 5분간 가압하고, 청색 발광 다이오드 칩을 봉지했다.
최후에, 박리 필름을 박리하여, 광 반도체 장치를 수득했다.
실시예 2
(봉지 시트의 작성)
성형 수지 조성물에 형광체를 16.5질량% 함유시키고, 봉지 수지 조성물에 형광체를 6질량% 함유시킨 것 이외는, 상기한 실시예 1과 같이 하여, 봉지 시트를 수득했다.
형광체층에 포함되는 형광체의 부피와 봉지 수지층에 포함되는 형광체의 부피의 비율을 표 1에 나타낸다.
(광 반도체 장치의 작성)
상기한 실시예 1과 같이 하여, 수득된 봉지 시트를 이용하여 청색 발광 다이오드 칩을 봉지하여, 광 반도체 장치를 수득했다.
실시예 3
(봉지 시트의 작성)
성형 수지 83g에 형광체((Sr,Ba)2SiO4:Eu(바륨오쏘실리케이트)) 17g을 배합하고, 1시간 교반 혼합하여, 형광체를 17질량% 함유한 성형 수지 조성물을 조제했다.
수득된 성형 수지 조성물을 박리 필름(폴리에스테르 필름: SS4C, 닛파사제, 두께 50㎛) 상에 500㎛의 두께로 코팅하고, 100℃에서 10분간 건조하여, 박리 필름 상에 적층된 형광체층을 형성했다(도 2(a) 참조).
이어서, 봉지 수지 95g에 형광체((Sr,Ba)2SiO4:Eu(바륨오쏘실리케이트)) 5g을 배합하고 혼합하여, 형광체를 5질량% 함유한 봉지 수지 조성물을 조제했다.
수득된 봉지 수지 조성물을 형광체층 상에 600㎛의 두께로 코팅하여, 135℃에서 5분 건조했다. 이에 의해, 봉지 수지 조성물을 반경화시켜, 봉지 수지층을 형성했다(도 2(b) 참조).
이에 의해, 봉지 시트를 수득했다.
형광체층에 포함되는 형광체의 부피와 봉지 수지층에 포함되는 형광체의 부피의 비율을 표 1에 나타낸다.
실시예 4
(봉지 시트의 작성)
성형 수지 조성물에 형광체를 20질량% 함유시키고, 봉지 수지 조성물에 형광체를 3질량% 함유시킨 것 이외는, 상기한 실시예 3과 같이 하여, 봉지 시트를 수득했다.
형광체층에 포함되는 형광체의 부피와 봉지 수지층에 포함되는 형광체의 부피의 비율을 표 1에 나타낸다.
(광 반도체 장치의 작성)
상기한 실시예 1과 같이 하여, 수득된 봉지 시트를 이용하여 청색 발광 다이오드 칩을 봉지하여, 광 반도체 장치를 수득했다.
비교예 1
(봉지 시트의 작성)
성형 수지 조성물에 형광체를 23질량% 함유시키고, 봉지 수지 조성물에 형광체를 1질량% 함유시킨 것 이외는, 상기한 실시예 3과 같이 하여, 봉지 시트를 수득했다.
형광체층에 포함되는 형광체의 부피와 봉지 수지층에 포함되는 형광체의 부피의 비율을 표 1에 나타낸다.
(광 반도체 장치의 작성)
상기한 실시예 1과 같이 하여, 수득된 봉지 시트를 이용하여 청색 발광 다이오드 칩을 봉지하여, 광 반도체 장치를 수득했다.
비교예 2
(봉지 시트의 작성)
성형 수지 조성물에 형광체를 63질량% 함유시키고, 봉지 수지 조성물에 형광체를 함유시키지 않은 것 이외는, 상기한 실시예 1과 같이 하여, 봉지 시트를 수득했다.
형광체층에 포함되는 형광체의 부피와 봉지 수지층에 포함되는 형광체의 부피의 비율을 표 1에 나타낸다.
(광 반도체 장치의 작성)
상기한 실시예 1과 같이 하여, 수득된 봉지 시트를 이용하여 청색 발광 다이오드 칩을 봉지하여, 광 반도체 장치를 수득했다.
비교예 3
(봉지 시트의 작성)
봉지 수지 조성물에 형광체를 13.5질량% 함유시키고, 형광체층을 형성하지 않고서 박리 시트 상에 봉지 수지층을 형성한 것 이외는, 상기한 실시예 1과 같이 하여, 봉지 시트를 수득했다.
형광체층에 포함되는 형광체의 부피와 봉지 수지층에 포함되는 형광체의 부피의 비율을 표 1에 나타낸다.
(광 반도체 장치의 작성)
상기한 실시예 1과 같이 하여, 수득된 봉지 시트를 이용하여 청색 발광 다이오드 칩을 봉지하여, 광 반도체 장치를 수득했다.
4. 광 반도체 장치의 발광 측정 평가
(1) 배광 특성 평가
각 실시예 및 각 비교예에서 수득된 광 반도체 장치를 270mA에서 점등하고, LED 배광 측정 시스템(GP-1000, 오츠카전자사제)에 의해, 0°(형광층과 발광 다이오드의 대향 방향) 내지 85°(대향 방향과 직교하는 방향)의 범위에서 시야 각도를 변경하면서 색도(CIE-y)를 측정했다. 결과를 도 5에 나타낸다.
또한, 측정된 최대 색도와 최소 색도의 차이(최대 색도 차이)를 표 1에 나타낸다. 최대 색도 차이가 작을수록 시야 각도에 의한 색도 변화가 작고, 배광 특성이 우수하다.
또한, 광 반도체 장치의 측면(대향 방향과 직교하는 방향의 면)으로부터 출사되는 광의 색깔을 육안에 의해 하기의 기준에 따라서 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(육안 평가의 평가 기준)
○: 빛이 백색으로 보인다.
×: 빛이 청색 또는 황색으로 보인다.
(2) 전광속 측정
각 실시예 및 각 비교예에서 수득된 광 반도체 장치를 270mA에서 점등하고, 순간 멀티 측광 시스템(MCPD-9800, 오츠카전자사제)에 의해, 적분구 방식으로 색도(CIE-y)를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00002
한편, 상기 설명은, 본 발명의 예시의 실시 형태로서 제공했지만, 이것은 단순한 예시에 지나지 않고, 한정적으로 해석해서는 안된다. 당해 기술분야의 당업자에 의해서 분명한 본 발명의 변형예는 후기의 특허청구의 범위에 포함되는 것이다.

Claims (11)

  1. 광 반도체 소자를 봉지하는 봉지 시트로서,
    형광체를 함유하는 제1 층과,
    형광체를 함유하고, 상기 제1 층에 적층되어, 상기 광 반도체 소자를 봉지하는 제2 층을 구비하고,
    상기 제1 층 중의 상기 형광체의 부피와 상기 제2 층 중의 상기 형광체의 부피의 비율이 90:10 내지 55:45인 것을 특징으로 하는, 봉지 시트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 층 및 상기 제2 층은 실리콘 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는, 봉지 시트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 층에 함유되는 상기 형광체 및 상기 제2 층에 함유되는 상기 형광체는 (Sr,Ba)2SiO4:Eu인 것을 특징으로 하는, 봉지 시트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 층에 함유되는 상기 형광체와 상기 제2 층에 함유되는 상기 형광체의 총량은, 봉지된 상기 광 반도체 소자를 발광시켰을 때에, 전광속 측정에서의 CIE-y가 0.32 내지 0.37이 되도록 조정되어 있는 것을 특징으로 하는, 봉지 시트.
  5. 형광체를 함유하는 제1 층과, 형광체를 함유하고 상기 제1 층에 적층되어 상기 광 반도체 소자를 봉지하는 제2 층을 구비하고, 상기 제1 층 중의 상기 형광체의 부피와 상기 제2 층 중의 상기 형광체의 부피의 비율이 90:10 내지 55:45인 광 반도체 소자를 봉지하는 봉지 시트를 준비하는 공정,
    상기 봉지 시트를, 상기 제2 층을 상기 광 반도체 소자로 향하여, 상기 광 반도체 소자에 대향시키는 공정과,
    대향된 상기 봉지 시트 및 상기 광 반도체 소자의 적어도 한쪽을 그들이 근접하는 방향으로 가압하여, 상기 광 반도체 소자를 봉지하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는, 광 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 광 반도체 소자와,
    형광체를 함유하고, 상기 광 반도체 소자에 대하여 간격을 두고 대향 배치되는 제1 형광층과,
    형광체를 함유하고, 상기 광 반도체 소자와 상기 제1 형광층의 사이에 개재되어, 상기 광 반도체 소자를 봉지하는 제2 형광층을 구비하고,
    상기 제1 형광층 중의 상기 형광체의 부피와 상기 제2 형광층 중의 상기 형광체의 부피의 비율이 90:10 내지 55:45인 것을 특징으로 하는, 광 반도체 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 형광층 및 상기 제2 형광층은 실리콘 수지를 함유하는 것을 특징으로 하는, 광 반도체 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 반도체 소자와 상기 제1 형광층의 대향 방향에서의 상기 제1 형광층의 표면과 상기 광 반도체 소자의 거리는, 상기 대향 방향과 직교하는 방향에서의 상기 제2 형광층의 표면과 상기 광 반도체 소자의 거리보다도 짧은 것을 특징으로 하는, 광 반도체 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 형광층에 함유되는 상기 형광체 및 상기 제2 형광층에 함유되는 상기 형광체는 (Sr,Ba)2SiO4:Eu인 것을 특징으로 하는, 광 반도체 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 형광층에 함유되는 상기 형광체와 상기 제2 형광층에 함유되는 상기 형광체의 총량은, 전광속 측정에서의 CIE-y가 0.32 내지 0.37이 되도록 조정되어 있는 것을 특징으로 하는, 광 반도체 장치.
  11. 광 반도체 장치를 구비하고, 상기 광 반도체 장치는,
    광 반도체 소자와,
    형광체를 함유하고, 상기 광 반도체 소자에 대하여 간격을 두고 대향 배치되는 제1 형광층과,
    형광체를 함유하고, 상기 광 반도체 소자와 상기 제1 형광층의 사이에 개재되어, 상기 광 반도체 소자를 봉지하는 제2 형광층을 구비하고,
    상기 제1 형광층 중의 상기 형광체의 부피와 상기 제2 형광층 중의 상기 형광체의 부피의 비율이 90:10 내지 55:45인 것을 특징으로 하는, 조명 장치.
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