KR20130100718A - 발광 장치, 조명 장치, 발광 장치 집합체 및 발광 장치의 제조 방법 - Google Patents

발광 장치, 조명 장치, 발광 장치 집합체 및 발광 장치의 제조 방법 Download PDF

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도시카즈 다카기
히로후미 후쿠츠카
야스나리 오오야부
히로유키 가타야마
다카시 곤도
히로키 고노
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닛토덴코 가부시키가이샤
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Abstract

발광 장치는, 상면이 경면 영역을 포함하는 기판과, 경면 영역 내에 배치된 반도체 발광 소자와, 기판의 상기 상면에 접합되는 봉지층을 구비한다. 봉지층이, 기판의 상면에 접하여 반도체 발광 소자의 주위를 덮고, 형광체를 함유하는 하층과, 하층 위에 위치하고, 하층보다 단위 면적당 형광체의 함유량이 많은 상층을 구비한다.

Description

발광 장치, 조명 장치, 발광 장치 집합체 및 발광 장치의 제조 방법{LIGHT-EMITTING DEVICE, LIGHTING DEVICE, LIGHT-EMITTING DEVICE ASSEMBLY, AND METHOD FOR PRODUCING LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은, 반도체 발광 소자를 구비하는 발광 장치에 관련된다.
종래, 발광 다이오드(LED) 등의 반도체 발광 소자를, 수지로 봉지하는 것이 알려져 있다. 예컨대, 형광체를 함유하는 제 1 수지층과, 반도체 발광 소자를 봉지하는 제 2 수지층을 구비하는 봉지용 시트를 이용하여, 반도체 발광 소자를 봉지하고, 광반도체 장치를 얻는 것이 제안되어 있다(예컨대, 하기 일본 특허 공개 2010-123802호 공보 참조).
이 광반도체 장치에 있어서, 예컨대, 형광체를 YAG계 형광체로 구성하고, 반도체 발광 소자를 청색 발광 다이오드로 구성하면, 청색 발광 다이오드로부터의 청색광과, YAG계 형광체로부터의 황색광을 혼색시켜 백색광을 얻을 수 있다.
그런데, 상기한 일본 특허 공개 2010-123802호 공보에 기재된 봉지용 시트에서는, 제 1 수지층과 제 2 수지층의 적층 방향을 따라 진행하는 청색광은, YAG계 형광체로부터의 황색광과 적절히 혼색되어 백색광이 되는 한편, 적층 방향과 다른 방향으로 진행하는 청색광은, YAG계 형광체로부터의 황색광과의 혼색 밸런스가 무너져서 백색광이 되지 않는 경우가 있다.
예컨대, 제 2 수지층에 형광체가 함유되지 않는 경우에는, 청색 발광 다이오드로부터의 청색광이, 제 1 수지층을 통과하지 않고서, 제 2 수지층의 측면(적층 방향과 직교하는 방향의 측면)으로부터 새는 경우가 있다. 이 경우에는, 발광 장치를 적층 방향과 직교하는 방향으로부터 보면, 발광 장치가 청색으로 발광하고 있는 것처럼 보인다.
또한, 제 2 수지층에 소량의 형광체가 함유되어 있으면, 발광 장치를 적층 방향과 직교하는 방향으로부터 보았을 때에, YAG계 형광체로부터의 황색광보다 청색 발광 다이오드로부터의 청색광이 강해져, 발광 장치가 청색 발광하고 있는 것처럼 보인다. 또한, 제 2 수지층 중에 다량의 형광체가 함유되어 있으면, 발광 장치를 적층 방향과 직교하는 방향으로부터 보았을 때에, 청색 발광 다이오드로부터의 청색광보다 YAG계 형광체로부터의 황색광이 강해져, 발광 장치가 황색으로 발광하고 있는 것처럼 보인다.
이와 같이, 발광 장치를 보는 각도(시야각)에 따라, 발광 장치로부터의 광의 색도가 변동한다.
한편, 형광체로부터의 광은 산란광이기 때문에, 수지층이 두꺼워지면 효율적으로 소망하는 방향으로 광을 도출할 수 없다.
본 발명은, 발광 장치로부터의 광의 색도가 시야각에 따라 변동하는 것을 저감함과 아울러, 효율적으로 발광 장치를 발광시키는 것을 주된 목적으로 하고 있다.
본 발명의 발광 장치는, 상면(上面)이 경면(鏡面) 영역을 포함하는 기판과, 상기 경면 영역 내에 배치된 반도체 발광 소자와, 상기 기판의 상기 상면에 접합되는 봉지층을 구비하고, 상기 봉지층이, 상기 기판의 상기 상면에 접하여 상기 반도체 발광 소자의 주위를 덮고, 형광체를 함유하는 하층(下層)과, 상기 하층 위에 위치하고, 상기 하층보다 단위 면적당 형광체의 함유량이 많은 상층(上層)을 구비한다.
본 발명의 발광 장치에서는, 상기 기판이, 알루미늄 기판과, 상기 알루미늄 기판 위에 배치된 절연층과, 상기 절연층 위에 형성된 배선을 포함하고, 상기 경면 영역이, 상기 알루미늄 기판의 표면인 것이 적합하다.
본 발명의 발광 장치에서는, 상기 봉지층이 직사각형이고, 상기 봉지층의 서로 반대쪽의 한 쌍의 에지가, 상기 기판의 한 쌍의 에지와 일치하는 것이 적합하다.
본 발명의 발광 장치에서는, 상기 경면 영역이, 상기 기판의 상기 한 쌍의 에지까지 존재하는 것이 적합하다.
본 발명의 발광 장치에서는, 상기 경면 영역 내에, 직렬 접속되는 복수의 반도체 발광 소자가 배치되고, 상기 복수의 반도체 발광 소자를 접속하는 와이어가, 상기 경면 영역과 비접촉인 것이 적합하다.
본 발명의 발광 장치에서는, 상기 반도체 발광 소자의 전극에 접속되는 상기 기판 위의 전극이, 상기 봉지층으로 덮이는 것이 적합하다.
본 발명의 발광 장치에서는, 상기 경면 영역이 가늘고 길고, 복수의 반도체 발광 소자가, 상기 경면 영역을 따라 배치되고, 상기 봉지층이, 상기 경면 영역을 따라 상기 기판의 상기 상면 위에 접합되어 있는 것이 적합하다.
본 발명의 조명 장치에서는, 상기 발광 장치와, 상기 발광 장치가 내부에 배치되는 하우징과, 상기 하우징에 설치되고, 상기 발광 장치로부터의 광이 투과하는 창을 구비한다.
본 발명의, 발광 장치 집합체에서는, 상면이 경면 영역을 포함하고, 복수의 발광 장치의 기판에 대응하는 복수의 부위를 갖는 연속 기판과, 상기 경면 영역 내에 배치된 복수의 반도체 발광 소자와, 상기 복수의 발광 장치의 기판에 대응하는 상기 복수의 부위에 걸쳐 상기 연속 기판의 상기 상면에 접합되는 봉지층을 구비하고, 상기 봉지층이, 상기 연속 기판의 상기 상면에 접하여 상기 복수의 반도체 발광 소자의 주위를 덮고, 형광체를 함유하는 하층과, 상기 하층 위에 위치하고, 상기 하층보다 단위 면적당 형광체의 함유량이 많은 상층을 구비한다.
본 발명의 발광 장치 집합체에서는, 상기 경면 영역이, 상기 복수의 발광 장치의 기판에 대응하는 상기 복수의 부위에 걸쳐 상기 연속 기판의 상기 상면에 존재하는 것이 적합하다.
본 발명의 발광 장치의 제조 방법은, 기판의 상면에 마련된 경면 영역 내에, 반도체 발광 소자를 배치하는 공정과, 상기 반도체 발광 소자와, 상기 기판의 전극을 접속하는 공정과, 상기 기판의 상기 상면에 2층 구조의 봉지 시트를 배치하는 것에 의해, 상기 봉지 시트의 하층으로 상기 반도체 발광 소자의 주위를 덮는 공정과, 상기 봉지 시트를 경화시키는 것에 의해, 상기 봉지 시트를 상기 상면에 접합된 봉지층으로 하는 공정을 구비하고, 상기 봉지층의 상기 하층 및 상층이, 형광체를 함유하고, 상기 상층의 단위 면적당 형광체의 함유량이, 상기 하층보다 많다.
본 발명의 발광 장치의 제조 방법은, 복수의 발광 장치의 기판에 대응하는 복수의 부위를 갖는 연속 기판의 상면에 마련된 경면 영역 내에, 복수의 반도체 발광 소자를 배치하는 공정과, 상기 복수의 반도체 발광 소자와, 상기 연속 기판의 전극을 접속하는 공정과, 상기 복수의 발광 장치의 기판에 대응하는 상기 복수의 부위에 걸쳐 상기 연속 기판의 상기 상면에 2층 구조의 봉지 시트를 배치하는 것에 의해, 상기 봉지 시트의 하층으로 상기 복수의 반도체 발광 소자의 주위를 덮는 공정과, 상기 봉지 시트를 경화시키는 것에 의해, 상기 봉지 시트를 상기 상면에 접합된 봉지층으로 하는 공정과, 상기 연속 기판 및 상기 봉지층을 절단하는 것에 의해, 상기 복수의 부위를 분리하는 공정을 구비하고, 상기 봉지층의 상기 하층 및 상층이, 형광체를 함유하고, 상기 상층의 단위 면적당 형광체의 함유량이, 상기 하층보다 많다.
본 발명에 의하면, 발광 장치로부터 출사되는 광의 색도가 시야각에 따라 변동하는 것을, 용이하게 저감할 수 있다. 또한, 발광 장치의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 조명 장치의 평면도이다.
도 2는, 조명 장치의 단면도이다.
도 3은, 발광 장치의 평면도이다.
도 4는, 봉지층을 제외한 발광 장치의 평면도이다.
도 5는, 기판의 단면 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은, 발광 장치의 제조의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7은, 연속 기판의 평면도이다.
도 8은, 봉지 시트 및 연속 기판의 평면도이다.
도 9는, 연속 기판의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 10은, 기판을 나타내는 평면도이다.
도 11은, 봉지 시트의 단면도이다.
도 12(a)는, 봉지 시트의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 12(b)는, 봉지 시트의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 13(a)는, 제조 도중의 발광 장치 집합체를 나타내는 단면도이다.
도 13(b)는, 제조 도중의 발광 장치 집합체를 나타내는 단면도이다.
도 14는, 발광 장치 집합체를 나타내는 단면도이다.
도 15는, 각 실시예 및 각 비교예의 발광 장치에 있어서, 시야 각도에 따른 색도 변화를 나타내는 도면이다.
도 16은, 발광 장치의 다른 예를 나타내는 평면도이다.
도 17은, 봉지층을 제외한 발광 장치의 평면도이다.
도 18은, 연속 기판의 평면도이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시의 형태에 따른 조명 장치(20)의 평면도이다. 도 2는, 조명 장치(20)의 A-A 단면도이다. 조명 장치(20)는, 발광 조립체(10)가 내부에 배치되는 하우징(21)을 구비한다. 하우징(21)은, 소정 방향으로 긴 대략 박스 형상으로 형성되고, 베이스 프레임(23)과, 덮개 부재(24)와, 전원 케이블(25)을 구비한다.
베이스 프레임(23)은, 하우징(21)의 긴 방향으로 연장되고, 위쪽(긴 방향과 직교하는 방향의 한쪽, 이하 동일)을 향해 개방되는 평면시(平面視)했을 때 대략 직사각형 프레임 형상으로 형성되어 있다. 베이스 프레임(23)은, 하우징(21)의 아래쪽(긴 방향과 직교하는 방향의 다른 쪽, 이하 동일) 반을 구성한다.
덮개 부재(24)는, 하우징(21)에 설치된다. 덮개 부재(24)는, 베이스 프레임(23)을 위쪽으로부터 피복하도록, 하우징(21)의 긴 방향으로 연장되는 대략 コ자 형상으로 형성되어 있다. 덮개 부재(24)에는, 긴 방향으로 연장되는 창(27)이 관통 형성되어 있다. 창(27) 내에는, 유리판(26)이 감합되어 있다.
전원 케이블(25)은, 베이스 프레임(23)의 긴 방향 일단부에 있어서, 베이스 프레임(23)의 내외를 연락하도록 지지된다. 전원 케이블(25)은, 베이스 프레임(23) 내에 있어서, 발광 조립체(10)의 회로 기판(101)에 전기적으로 접속된다.
발광 조립체(10)는, 하우징(21)의 긴 방향으로 연장되는 평면시했을 때 대략 직사각형의 평판 형상으로 형성된다. 또, 이 발광 조립체(10)에는, 1개의 회로 기판(101)의 위에 긴 방향으로 간격을 두고 복수의 발광 장치(11)가 병렬 배치되어 있다. 또한, 발광 조립체(10)는, 복수의 렌즈(22)를 구비한다.
복수의 렌즈(22)의 각각은, 복수의 발광 장치(11)에 대하여 각각 마련된다. 렌즈(22)는, 볼록 렌즈 형상으로 형성되고, 각 발광 장치(11) 위에 배치된다. 렌즈(22)는, 발광 장치(11)로부터 출사된 광을 배향한다. 발광 장치(11)로부터의 광은, 렌즈(22) 및 창(27)을 투과하여 외부에 인도된다.
도 3은, 발광 장치(11)의 평면도이다. 발광 장치(11)는, 기판(12)과, 기판(12)의 상면에 접합된 봉지층(13)을 구비한다. 이하, 설명의 편의상, 도 3의 지면 앞쪽을 「위쪽」으로서 설명하지만, 상하 방향은 중력 방향에 일치할 필요는 없다.
기판(12)의 상면에는, 전원에 접속되는 외측 전극(121)이 마련된다. 도 4는, 봉지층(13)을 제거한 상태의 발광 장치(11)를 나타내는 평면도이다. 기판(12)의 상면은 경면 영역(123)을 포함한다. 경면 영역(123) 내에는, 9개의 발광 다이오드(141)(이하, 「LED」라고 한다)가, 3행 3열로 배치된다. LED(141)는 청색 발광 다이오드이다. 기판(12)의 상면에 있어서, 경면 영역(123)의 양측(도 4에 있어서의 위쪽 및 아래쪽)에는, 내측 전극(122)이 마련된다. 외측 전극(121)과 내측 전극(122)은, 기판(12) 내의 배선 패턴의 일부이고, 전기적으로 접속되어 있다.
도 4에 있어서 세로로 3개 배열되는 LED(141)는, 한 쌍의 내측 전극(122)의 사이에 직렬로 접속된다. 이들의 접속은, 미세한 금속의 와이어(142)로 행해진다. 와이어(142)는, 경면 영역(123)과 비접촉이다. 즉, 경면 영역(123) 내에는, 접속을 중계하기 위한 접속 패드는 마련되지 않고, 와이어(142)는, LED(141)의 전극으로부터 다른 LED(141)의 전극으로 직접 지나간다. 이에 의해, 접속 패드가 마련되지 않는 것에 의해, 발광 장치(11)의 광의 출사 효율이 향상된다.
또한, LED(141)의 전극에 접속되는 내측 전극(122)은, 봉지층(13)으로 덮인다. 이와 같이, 봉지층(13)은, LED(141)의 전기적 접속에 관한 부위 전체를 보호한다.
도 5는 기판(12)의 단면 구조를 나타내는 도면이다. 또, 도 5는, 단면에 있어서의 각 층의 두께나 수평 방향에 있어서의 존재 범위를 정확하게는 표현하고 있지 않다.
기판(12)은, 아래에서 위를 향해, 알루미늄 기판(151), 접착제층(152), 절연층(153), 배선(154), 도금(155) 및 보호층(156)을 차례로 갖는다. 알루미늄 기판(151)의 상면은 경면이다. 경면 영역(123)은, 알루미늄 기판(151)의 표면(즉, 상면) 중 노출된 영역이다. 가장 아래에 위치하고, 또한, 가장 두꺼운 층을 알루미늄 기판(151)으로 형성하는 것에 의해, 저렴하게 경면 영역(123)을 마련하고, 또한, 방열성을 향상시킬 수 있다.
알루미늄 기판(151) 위에 배치되는 절연층(153)은, 접착제층(152)에 의해 알루미늄 기판(151)에 접착된다. 절연층(153)은, 유리 에폭시 수지로 형성된다. 배선(154)은, 절연층(153) 위에 형성된다. 외측 전극(121) 및 내측 전극(122)은, 배선(154)의 일부이다. 도금(155)은, 와이어(142)와 전극의 접합성을 향상시키기 위해 배선(154) 위에 형성된다. 보호층(156)은, 배선(154)을 보호하는 절연층이다.
도 6은, 발광 장치(11)의 제조의 흐름을 나타내는 도면이다. 우선, 복수의 기판(12)이 연속하는 연속 기판이 준비된다. 도 7은, 연속 기판(120)을 나타내는 평면도이다. 도 7의 연속 기판(120)에서는, 세로로 3개, 가로로 14개의 기판(12)에 대응하는 복수의 부위(12a)(이하, 「기판부」라고 한다)가 연속한다. 따라서, 연속 기판(120)의 상면은, 복수의 경면 영역(123)을 포함한다. 가장 외주에 위치하는 기판부(12a)의 더 외측에는, 테두리(125)가 마련된다.
각 경면 영역(123) 내에는, LED(141)가 배치된다(단계 S11). LED(141)는 알루미늄 기판(151)의 상면에 접착된다. LED(141)의 전극은, 내측 전극(122) 또는 다른 LED(141)의 전극에 와이어(142)로 접속된다(단계 S12). 즉, 각 LED(141)의 전극은 내측 전극(122)에 직접적 또는 간접적으로 접속된다.
다음으로, 경면 영역(123)을 덮도록 연속 기판(120)의 상면에, 봉지층(13)의 원래의 부재인 봉지 시트가 배치된다(단계 S13). 도 8은 봉지 시트(130)가 연속 기판(120) 위에 부착된 상태를 나타내는 도면이다. 봉지 시트(130)는 가늘고 길게, 가로 방향으로 배열되는 경면 영역(123)을 따라 배치된다. 바꾸어 말하면, 봉지 시트(130)는, 복수의 기판부(12a)에 걸쳐 연속 기판(120)의 상면에 배치된다. 봉지 시트(130)는 대단히 부드럽고, 복수의 LED(141) 및 와이어(142)가 내부에 들어가 이들의 주위를 덮는다.
그 후, 봉지 시트(130)는 가열되어 경화된다(단계 S14). 이에 의해, 봉지 시트(130)는, 복수의 기판부(12a)에 걸쳐 연속 기판(120)의 상면에 접합된 봉지층이 된다. 이하, 이 봉지층에도 부호 130을 붙인다. 봉지층(130)은, 도 3의 봉지층(13)의 연속체이다. 또한, 봉지 시트(130)의 경화에 의해, 복수의 발광 장치(11)가 연속하는 발광 장치 집합체(110)가 완성된다.
발광 장치 집합체(110)는, 상하로부터 원형의 커터에 끼워지도록 하여 절단되고, 절단편이 도 3에 나타내는 발광 장치(11)가 된다(단계 S15). 이때, 연속 기판(120) 및 봉지층(130)이 동시에 절단되도록 하여, 각 기판(12)에 대응하는 부위가 분리된다. 그 결과, 도 3에 나타내는 바와 같이, 봉지층(13)은 평면시했을 때에 직사각형이 된다. 또한, 평면시에 있어서, 봉지층(13)의 서로 반대쪽의 한 쌍의 에지인 좌우의 에지(136)가, 기판(12)의 한 쌍의 에지인 좌우의 에지(126)와 일치한다.
도 9는, 연속 기판(120)의 다른 예를 나타내는 평면도이다. 도 9의 연속 기판(120)에서는, 경면 영역(123)이 좌우 방향으로 연속하여 존재한다. 즉, 경면 영역(123)이, 복수의 기판부(12a)에 걸쳐 연속 기판(120)의 상면에 존재한다. 단, 기판부(12a)와 기판부(12a)의 사이에는, 절단용의 칼자국이 경면 영역(123)에 마련되더라도 좋다. 경면 영역(123)이 연속하는 것에 의해, 연속 기판(120)의 제조 비용을 삭감할 수 있다. 연속 기판(120)을 이용하여 발광 장치(11)가 제조되는 경우, 도 10에 나타내는 바와 같이, 각 기판(12) 위에 있어서 경면 영역(123)은 기판(12)의 좌우의 한 쌍의 에지(126)까지 존재한다. 경면 영역(123)을 이와 같이 마련하는 것에 의해, 경면 영역(123)이 기판(12)의 에지(126)까지 존재하지 않는 경우에 비하여, 발광 장치(11)의 발광 효율을 보다 향상시킬 수 있다. 또, 에지(126) 위에 미소하게 모따기가 되어 있는 경우는, 경면 영역(123)은, 모따기 영역에 접하는 위치까지 존재한다.
도 11은, 봉지 시트(130)의 단면도이다. 도 12는, 봉지 시트(130)의 제조 방법을 설명하는 설명도이다.
봉지 시트(130)는, 길고 평평한 띠 형상의 박리 필름(31)과, 박리 필름(31)의 위에 적층되는 제 1 형광체층(32)과, 제 1 형광체층(32)의 위에 적층되는 제 2 형광체층(33)을 구비한다. 도 8의 봉지 시트(130)는, 박리 필름(31)이 벗겨진 상태이다.
봉지 시트(130)를 제조하기 위해서는, 도 12(a)에 나타내는 바와 같이, 우선, 박리 필름(31)의 위에 제 1 형광체층(32)이 형성된다. 박리 필름(31)은, 예컨대, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리스티렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리카보네이트 필름, 아크릴 필름, 실리콘 수지 필름, 스티렌 수지 필름, 불소 수지 필름 등의 수지 필름으로 형성되어 있다. 또, 박리 필름(31)의 표면은, 이형 처리가 실시되어 있더라도 좋다.
박리 필름(31)의 두께는, 예컨대, 20~100㎛, 바람직하게는, 30~50㎛이다. 박리 필름(31)의 두께가 상기 범위 내이면, 비용의 증대를 억제하면서, 양호한 핸들링성(박리 필름(31)을 봉지 시트(130)의 다른 부위로부터 박리시킬 때의 핸들링성)을 실현할 수 있다.
제 1 형광체층(32)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, 보다 한층 바람직하게는, (Sr, Ba)2SiO4:Eu(바륨오쏘실리케이트(BOS))를 들 수 있다. 형광체가 (Sr, Ba)2SiO4:Eu(바륨오쏘실리케이트(BOS))이면, 다양한 발광 파장을 갖는 형광체를 용이하게 얻을 수 있고, 나아가서는, 발광 장치(11)에 있어서, 청색광을 황색광으로 변환하는 발광 파장 베리에이션을 풍부하게 실현할 수 있다고 하는 효과가 있다.
형광체는, 예컨대, 입자 형상이고, 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법에 의해 측정하여 얻어지는 체적 기준 입도 분포에 있어서, 작은 입자 지름측으로부터의 통과분 적산 50%의 입자 지름(이른바 중앙 지름(median diameter)(D50))은, 예컨대, 0.1~100㎛, 바람직하게는, 1~30㎛이다.
성형 수지로서는, 예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 스티렌 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 우레탄 수지, 폴리올레핀 수지 등의 광을 투과시키는 수지를 들 수 있고, 바람직하게는, 실리콘 수지를 들 수 있다. 이들 성형 수지는, 단독(1종류만)으로 이용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다. 성형 수지가 실리콘 수지를 함유하면, 물리 특성과 전기적 특성으로부터, 폭넓은 온도ㆍ습도 조건이나 가혹한 환경에 견딜 수 있다고 하는 효과가 있다.
또한, 성형 수지는, 실리콘 수지를, 바람직하게는, 70질량%, 보다 바람직하게는, 90질량%, 보다 한층 바람직하게는, 100질량%(즉, 실리콘 수지만) 함유한다. 실리콘 수지는, 시판되고 있고, 예컨대, ERASTOSIL LR7665 등의 ERASTOSIL 시리즈(아사히화성 바커실리콘 제품) 등의 실리콘 엘라스토머를 들 수 있다.
또, 성형 수지 중에 실리콘 수지를 함유하고 있는 경우에는, 실리콘 수지의 가교 밀도를 조정하는 것에 의해, 제 1 형광체층(32)의 탄성을, 외력이나 봉지시의 압력에도 일정한 두께를 유지 가능한 탄성으로 조정할 수 있다.
또한, 제 1 형광체층(32)에는, 임의 성분으로서, 경화제, 경화촉진제, 노화방지제, 변성제, 계면활성제, 염료, 안료, 변색방지제, 자외선흡수제 등의 첨가제를 배합할 수 있다. 또한, 제 1 형광체층(32)에는, 임의 성분으로서, 예컨대, 실리콘 수지 미립자 등의 유기 입자, 예컨대, 실리카 미립자, 황산바륨, 탄산바륨, 티탄산바륨 등의 무기 입자를 배합할 수 있다. 이들 유기 입자 및 무기 입자는, 단독(1종류만)으로 이용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다.
제 1 형광체층(32)을 형성하기 위해서는, 우선, 성형 수지, 또는, 성형 수지의 용액에, 형광체를 배합하여, 혼합하고, 성형 수지 조성물을 조제한다. 성형 수지 조성물 중의 형광체의 질량 기준의 함유 비율(고형분 환산, 이하, 질량 비율이라고 한다)은, 목적으로 하는 제 1 형광체층(32)에 포함되는 형광체의 체적 기준의 함유 비율(이하, 체적 비율이라고 한다)로부터, 역산하여 설정하면 된다.
또, 성형 수지 조성물 중의 형광체의 체적 비율은, 하기 식(1)에 의해 산정할 수 있다.
식(1):
형광체의 체적 비율=(형광체의 질량 비율/형광체의 비중)÷{(형광체의 질량 비율/형광체의 비중)+(성형 수지의 질량 비율/성형 수지의 비중)}
이어서, 얻어진 성형 수지 조성물을, 박리 필름(31)의 위에 도포하고, 건조시켜, 제 1 형광체층(32)을 얻는다. 성형 수지 조성물을 박리 필름(31) 위에 도포하는 방법으로서는, 예컨대, 캐스팅, 스핀코팅, 롤코팅 등의 방법을 들 수 있다. 박리 필름(31) 위에 도포된 성형 수지 조성물은, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 80~150℃, 바람직하게는, 90~150℃에서, 예컨대, 5~60분 가열되는 것에 의해, 건조된다.
얻어진 제 1 형광체층(32)의 두께는, 예컨대, 30~1000㎛, 바람직하게는, 100~700㎛, 더 바람직하게는, 300~600㎛이다. 또한, 얻어진 제 1 형광체층(32) 중의 형광체의 체적 비율은, 형광체의 종류에 따라 다르지만, 형광체가 (Sr, Ba)2SiO4:Eu인 경우에는, 예컨대, 0.1~99.9체적%, 바람직하게는, 1~99체적%, 더 바람직하게는, 2~15체적%이다.
다음으로, 도 12(b)에 나타내는 바와 같이, 제 1 형광체층(32)의 위에 제 2 형광체층(33)이 형성된다. 제 2 형광체층(33)은, 필수 성분으로서, 형광체와 봉지 수지를 함유하고 있다. 형광체로서는, 예컨대, 상기한 제 1 형광체층(32)에서 예시되는 형광체와 같은 형광체를 들 수 있다.
봉지 수지로서는, 상기한 제 1 형광체층(32)에서 예시되는 성형 수지와 같은 수지를 들 수 있고, 바람직하게는, 실리콘 수지를 들 수 있다. 이들 봉지 수지는, 단독(1종류만)으로 이용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다. 봉지 수지가 실리콘 수지를 함유하면, 물리 특성과 전기적 특성으로부터, 폭넓은 온도ㆍ습도 조건이나 가혹한 환경에 견딜 수 있다고 하는 효과가 있다.
실리콘 수지로서는, 바람직하게는, 2개의 반응계(경화 반응에 있어서의 반응계)를 갖는 실리콘 수지, 및, 변성 실리콘 수지를 들 수 있다. 2개의 반응계를 갖는 실리콘 수지로서는, 예컨대, 실라놀 축합과 하이드로실릴화 반응의 2개의 반응계를 갖는 실리콘 수지(예컨대, 후술하는 실시예에 있어서 조제되는 봉지 수지 등)를 들 수 있다.
변성 실리콘 수지로서는, 예컨대, 실리콘 수지의 실록산 골격 중의 일부의 Si 원자가 치환된 헤테로실록산 골격(예컨대, Si 원자가 B 원자로 치환된 보로실록산, Si 원자가 Al 원자로 치환된 알루미노실록산, Si 원자가 P 원자로 치환된 포스파실록산, Si 원자가 Ti 원자로 치환된 티타나실록산 등)을 갖는 실리콘 수지를 들 수 있다.
또한, 제 2 형광체층(33)에는, 임의 성분으로서, 예컨대, 실리콘 수지 미립자 등의 유기 입자, 예컨대, 실리카 미립자, 황산바륨, 탄산바륨, 티탄산바륨 등의 무기 입자를 배합할 수 있다. 이들 유기 입자 및 무기 입자는, 단독(1종류만)으로 이용할 수도 있고, 2종 이상 병용할 수도 있다.
제 2 형광체층(33)을 형성하기 위해서는, 우선, 봉지 수지, 또는, 봉지 수지의 용액에, 형광체를 배합하여, 혼합하고, 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 제 2 형광체층(33)에 포함되는 형광체의 체적 비율로부터, 역산하여 설정하면 된다.
또, 봉지 수지 조성물 중의 형광체의 체적 비율은, 하기 식(2)에 의해 산정할 수 있다.
식(2):
형광체의 체적 비율=(형광체의 질량 비율/형광체의 비중)÷{(형광체의 질량 비율/형광체의 비중)+(봉지 수지의 질량 비율/봉지 수지의 비중)}
이어서, 얻어진 봉지 수지 조성물을, 제 1 형광체층(32)의 위에 도포하고, 건조하여, 제 2 형광체층(33)을 얻는다. 봉지 수지 조성물을 제 1 형광체층(32)의 위에 도포하는 방법으로서는, 예컨대, 상기한 성형 수지 조성물을 박리 필름(31)의 위에 도포하는 방법과 같은 방법을 이용할 수 있다.
제 1 형광체층(32) 위에 도포된 봉지 수지 조성물은, 예컨대, 50~160℃, 바람직하게는, 80~150℃에서, 예컨대, 5~300분 가열되는 것에 의해, 건조된다. 얻어진 제 2 형광체층(33)의 두께는, 반도체 발광 소자의 봉지성이나 작업성, 반도체 발광 소자의 백색화의 관점에서, 예컨대, 30~2000㎛, 바람직하게는, 200~1000㎛, 더 바람직하게는, 400~800㎛이다.
제 2 형광체층(33)의 두께와, 제 1 형광체층(32)의 두께의 비율은, 예컨대, 5:5~9:1, 바람직하게는, 5.5:4.5~7:3이다. 또한, 얻어진 제 2 형광체층(33) 중의 형광체의 체적 비율은, 형광체의 종류에 따라 다르지만, 형광체가 (Sr, Ba)2SiO4:Eu인 경우에는, 예컨대, 0.1~99.9체적%, 바람직하게는, 0.1~4체적%이다.
제 1 형광체층(32) 중의 형광체의 함유 비율과, 제 2 형광체층(33) 중의 형광체의 함유 비율은, 봉지한 LED(141)를 발광시켰을 때에 백색광이 되도록, 전체 광속 측정에 있어서의 CIE-y가 0.32~0.37이 되도록 조정되어 있는 것이 바람직하다. 전체 광속 측정에 있어서의 CIE-y는, 예컨대, 순간 멀티 측광 시스템(MCPD-9800, 오오츠카전자사 제품) 등을 이용하여, 적분구 방식으로 측정된다.
또, 봉지 시트(130)는, 박리 필름(31)을 제외하고, 크게 나누어 2층 구조이지만, 제 2 형광체층(33)은, 복수의 층을 적층하는 것에 의해, 상기 두께로 형성할 수도 있다.
봉지 시트(130)의 형상 및 사이즈는, 봉지 대상(LED(141))의 형상, 사이즈 및 개수에 따라 적절히 조절 가능하다.
얻어진 봉지 시트(130)에 있어서, 제 1 형광체층(32) 중의 형광체의 체적과, 제 2 형광체층(33) 중의 형광체의 체적의 비율은, 예컨대, 90:10~55:45, 바람직하게는, 80:20~60:40으로 조정되어 있다.
도 13(a) 및 도 13(b)는, 연속 기판(120)에 봉지 시트(130)가 부착되는 모습을 설명하는 도면이다. 도 14는, 발광 장치 집합체(110)의 개략 구성도이다. 이들 도면에서는, LED(141)나 와이어의 모습을 간략화하여 나타내고 있다.
도 13(a)에 나타내는 바와 같이, LED(141)를 봉지하기 위해서는, 우선, 서로 간격을 두고 배치되는 복수의 LED(141)가 실장되어 있는 연속 기판(120)을, 대략 평판 형상의 프레스 장치의 베이스판(91) 위에 탑재하고, 연속 기판(120)의 위쪽에, 제 2 형광체층(33)과 LED(141)가 상하 방향으로 대향하도록, 봉지 시트(130)가 배치된다.
이어서, 베이스판(91)과의 사이에서 봉지 시트(130)를 끼우도록, 프레스판(92)을 베이스판(91)을 향해 근접시켜, 봉지 시트(130)를 연속 기판(120)을 향해 가압하고, 그 후, 프레스판(92)을 가열한다. 프레스판(92)의 온도는, 예컨대, 120~200℃, 바람직하게는, 140~180℃이다. 프레스판(92)의 봉지 시트(130)에 대한 가압력은, 예컨대, 0.01~10㎫, 바람직하게는, 0.1~4㎫이다.
이에 의해, 도 13(b)에 나타내는 바와 같이, LED(141)가, 제 2 형광체층(33) 내에 매몰된다. 이어서 제 1 형광체층(32) 및 제 2 형광체층(33)을 가열하는 것에 의해, 제 1 형광체층(32)을 경화시켜 제 1 형광층(42)을 형성함과 아울러, 제 2 형광체층(33)을 경화시켜 제 2 형광층(43)을 형성한다. 제 1 형광층(42)과 제 2 형광층(43)에 의해, 2층 구조의 봉지층(130)이 구성된다. 제 2 형광층(43)은 봉지층(130)의 하층이다. 제 2 형광층(43)은, 연속 기판(120)의 상면에 접하고, 실질적으로 LED(141)의 주위를 덮어 LED(141)를 봉지하는 층이다. 제 1 형광층(42)은 봉지층(130)에 있어서 하층 위에 위치하는 상층이다. 최후로, 박리 필름(31)을 박리하여, 도 14에 나타내는 바와 같이, 발광 장치 집합체(110)를 얻는다.
발광 장치 집합체(110)에서는, LED(141)와 제 1 형광층(42)의 대향 방향(도 14에 있어서의 지면 상하 방향)에 있어서의 제 1 형광층(42)의 표면과, LED(141)의 거리 X는, 예컨대, 500~2000㎛, 바람직하게는, 600~1000㎛이다. 대향 방향과 직교하는 방향(도 14에 있어서의 지면 좌우 방향)에 있어서의 제 2 형광층(43)의 표면(정확하게는, 도 3에 나타내는 봉지층(13)의 전체 둘레의 에지)과, LED(141)(제 2 형광층(43)의 측면에 가장 근접하는 LED(141))의 거리 Y는, 예컨대, 500~5000㎛, 바람직하게는, 1000~3000㎛이다. 거리 X와 거리 Y의 비율은, 예컨대, 1:10~4:1, 바람직하게는, 1:5~2:1이다.
봉지 시트(130)에서는, 제 1 형광체층(32) 중의 형광체의 체적과, 제 2 형광체층(33) 중의 형광체의 체적의 비율이, 90:10~55:45로 조정되어 있다. 그 때문에, 발광 장치(11)에서는, 제 1 형광층(42) 중의 형광체의 체적과, 제 2 형광층(43) 중의 형광체의 체적의 비율이, 90:10~55:45로 조정되어 있다. 그 결과, 발광 장치(11)로부터의 광의 색도가 시야각에 따라 변동하는 것을 저감할 수 있다.
또, 제 1 형광체층(32) 중의 형광체의 함유 비율이 상기 범위(90)를 초과하면, 발광 장치(11)를 보는 각도(시야각)에 따라, 발광 장치(11)로부터의 광의 색도가 크게 변동한다고 하는 문제가 있다. 제 2 형광체층(33) 중의 형광체의 함유 비율이 상기 범위(45)를 초과하면, 발광 장치(11)를 보는 각도(시야각)에 따라, 발광 장치(11)로부터의 광의 색도가 크게 변동한다고 하는 문제가 있다.
발광 장치(11)에서는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 제 2 형광층(43)의 측면과, LED(141)의 거리 Y는, 제 1 형광층(42)의 표면과, LED(141)의 거리 X보다 길다. 그 때문에, 제 1 형광층(42)을 통과하지 않고서 제 2 형광층(43)의 측면을 통과하는 광을, 제 2 형광층(43)의 형광체에 의해 백색화할 수 있다.
다음으로, 봉지 시트(130)의 각 실시예 및 각 비교예에 대하여 설명한다. 봉지 시트(130)는 이들 실시예 등에 의해 조금도 한정되는 것이 아니다.
1. 성형 수지의 조제
ERASTOSIL LR7665(아사히화성 바커사 제품, 다이메틸실록산 골격 유도체)의 A액과 B액을 1:1의 비율로 혼합하여, 성형 수지를 조제했다. 얻어진 성형 수지의 비중은, 1.0g/㎤였다.
2. 봉지 수지의 조제
40℃로 가열한 실라놀기 양말단 폴리실록산(하기 식(1) 중, R1이 모두 메틸, n의 평균이 155, 수 평균 분자량 11,500, 실라놀기 당량 0.174mmol/g) 2031g(0.177몰)에 대하여, 비닐트리메톡시실란 15.76g(0.106몰), 및, (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란 2.80g(0.0118몰)을 배합하여, 교반 혼합했다.
또, 비닐트리메톡시실란 및 (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란의 메톡시실릴기(SiOCH3)에 대한, 실라놀기 양말단 폴리다이메틸실록산의 실라놀기(SiOH)의 몰비(실라놀기의 몰수/메톡시실릴기의 총 몰수)는, 1/1이었다.
교반 혼합 후, 수산화테트라메틸암모늄의 메탄올 용액(축합 촉매, 농도 10질량%) 0.97㎖(촉매 함량 : 0.88밀리몰, 실라놀기 양말단 폴리다이메틸실록산 100몰에 대하여 0.50몰에 상당)를 가하고, 40℃에서 1시간 교반했다. 얻어진 혼합물(오일)을 40℃의 감압하(10㎜Hg)에서, 1시간 교반하면서, 휘발분(메탄올 등)을 제거했다.
그 후, 계를 상압으로 되돌린 후, 반응물에, 오르가노하이드로젠실록산(신에츠화학공업사 제품, 수 평균 분자량 2,000, 하이드로실릴기 당량 7.14mmol/g) 44.5g(0.022몰)을 가하고, 40℃에서 1시간 교반했다.
또, 오르가노하이드로젠실록산의 하이드로실릴기(SiH기)에 대한, 비닐트리메톡시실란의 비닐기(CH2=CH-)의 몰비(CH2=CH-/SiH)는, 1/3이었다.
그 후, 계에, 백금-카보닐 착체의 실록산 용액(부가 촉매, 백금 농도 2질량%) 0.13㎖(백금으로서, 오르가노하이드로젠실록산 100질량부에 대하여 5.8×10- 3질량부에 상당)를 가하여, 40℃에서 10분간 교반하여, 봉지 수지를 얻었다.
얻어진 봉지 수지의 비중은, 1.0g/㎤였다.
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/㎤) 15g을 배합하고, 1시간, 교반 혼합하여, 형광체를 15질량% 함유한 성형 수지 조성물을 조제했다.
얻어진 성형 수지 조성물을 박리 필름(폴리에스테르 필름 : SS4C, 닛파사 제품, 두께 50㎛) 위에 400㎛의 두께로 도공하고, 100℃에서 10분간 건조하여, 박리 필름 위에 적층된 제 1 형광체층을 형성했다(도 12(a) 참조).
이어서, 봉지 수지 93g에 형광체((Sr, Ba)2SiO4:Eu(바륨오쏘실리케이트)) 7g을 배합하고, 혼합하여, 형광체를 7질량% 함유한 봉지 수지 조성물을 조제했다.
얻어진 봉지 수지 조성물을 제 1 형광체층의 위에 600㎛의 두께로 도공하고, 135℃에서 5분 건조했다. 이에 의해, 봉지 수지 조성물을 반경화시켜, 제 2 형광체층을 형성했다(도 12(b) 참조).
이에 의해, 봉지 시트를 얻었다.
제 1 형광체층에 포함되는 형광체의 체적과, 제 2 형광체층에 포함되는 형광체의 체적의 비율을, 표 1에 나타낸다.
(발광 장치의 작성)
LED 어레이 기판(외부 치수 22㎜×15㎜의 메탈 기판에, 12㎜φ, 깊이 150㎛의 오목부가 형성되고, 오목부 내에 3㎜ 간격으로, 9개(3개(세로)×3개(가로))의 청색 발광 다이오드 칩이 탑재된 LED 어레이 기판)에 대하여, 봉지 시트를, 제 2 형광체층이 청색 발광 다이오드 칩에 대향하도록 배치했다(도 13(a) 참조).
금속제의 프레스판을 이용하여, 봉지 시트를, 160℃에서 가열하면서, 청색 발광 다이오드 칩을 향해 0.1㎫의 압력으로 5분간 가압하고, 청색 발광 다이오드 칩을 봉지했다.
최후로, 박리 필름을 박리하여, 발광 장치를 얻었다.
실시예 2
(봉지 시트의 작성)
성형 수지 조성물에 형광체를 16.5질량% 함유시키고, 봉지 수지 조성물에 형광체를 6질량% 함유시킨 것 이외에는, 상기한 실시예 1과 같게 하여, 봉지 시트를 얻었다.
제 1 형광체층에 포함되는 형광체의 체적과, 제 2 형광체층에 포함되는 형광체의 체적의 비율을, 표 1에 나타낸다.
(발광 장치의 작성)
상기한 실시예 1과 같게 하여, 얻어진 봉지 시트를 이용하여 청색 발광 다이오드 칩을 봉지하고, 발광 장치를 얻었다.
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.
얻어진 성형 수지 조성물을 박리 필름(폴리에스테르 필름 : SS4C, 닛파사 제품, 두께 50㎛) 위에 500㎛의 두께로 도공하고, 100℃에서 10분간 건조하여, 박리 필름 위에 적층된 제 1 형광체층을 형성했다(도 12(a) 참조).
이어서, 봉지 수지 95g에 형광체((Sr, Ba)2SiO4:Eu(바륨오쏘실리케이트)) 5g을 배합하고, 혼합하여, 형광체를 5질량% 함유한 봉지 수지 조성물을 조제했다.
얻어진 봉지 수지 조성물을 제 1 형광체층의 위에 600㎛의 두께로 도공하고, 135℃에서 5분 건조했다. 이에 의해, 봉지 수지 조성물을 반경화시켜, 제 2 형광체층을 형성했다(도 12(b) 참조).
이에 의해, 봉지 시트를 얻었다.
제 1 형광체층에 포함되는 형광체의 체적과, 제 2 형광체층에 포함되는 형광체의 체적의 비율을 표 1에 나타낸다.
실시예 4
(봉지 시트의 작성)
성형 수지 조성물에 형광체를 20질량% 함유시키고, 봉지 수지 조성물에 형광체를 3질량% 함유시킨 것 이외에는, 상기한 실시예 3과 같게 하여, 봉지 시트를 얻었다.
제 1 형광체층에 포함되는 형광체의 체적과, 제 2 형광체층에 포함되는 형광체의 체적의 비율을, 표 1에 나타낸다.
(발광 장치의 작성)
상기한 실시예 1과 같게 하여, 얻어진 봉지 시트를 이용하여 청색 발광 다이오드 칩을 봉지하고, 발광 장치를 얻었다.
비교예 1
(봉지 시트의 작성)
성형 수지 조성물에 형광체를 23질량% 함유시키고, 봉지 수지 조성물에 형광체를 1질량% 함유시킨 것 이외에는, 상기한 실시예 3과 같게 하여, 봉지 시트를 얻었다.
제 1 형광체층에 포함되는 형광체의 체적과, 제 2 형광체층에 포함되는 형광체의 체적의 비율을, 표 1에 나타낸다.
(발광 장치의 작성)
상기한 실시예 1과 같게 하여, 얻어진 봉지 시트를 이용하여 청색 발광 다이오드 칩을 봉지하고, 발광 장치를 얻었다.
비교예 2
(봉지 시트의 작성)
성형 수지 조성물에 형광체를 63질량% 함유시키고, 봉지 수지 조성물에 형광체를 함유시키지 않은 것 이외에는, 상기한 실시예 1과 같게 하여, 봉지 시트를 얻었다.
제 1 형광체층에 포함되는 형광체의 체적과, 제 2 형광체층에 포함되는 형광체의 체적의 비율을, 표 1에 나타낸다.
(발광 장치의 작성)
상기한 실시예 1과 같게 하여, 얻어진 봉지 시트를 이용하여 청색 발광 다이오드 칩을 봉지하고, 발광 장치를 얻었다.
비교예 3
(봉지 시트의 작성)
봉지 수지 조성물에 형광체를 13.5질량% 함유시키고, 제 1 형광체층을 형성하지 않고서 박리 필름의 위에 제 2 형광체층을 형성한 것 이외에는, 상기한 실시예 1과 같게 하여, 봉지 시트를 얻었다.
제 1 형광체층에 포함되는 형광체의 체적과, 제 2 형광체층에 포함되는 형광체의 체적의 비율을, 표 1에 나타낸다.
(발광 장치의 작성)
상기한 실시예 1과 같게 하여, 얻어진 봉지 시트를 이용하여 청색 발광 다이오드 칩을 봉지하고, 발광 장치를 얻었다.
4. 발광 장치의 발광 측정 평가
(1) 배광 특성 평가
각 실시예 및 각 비교예에서 얻어진 발광 장치를 270㎃로 점등하고, LED 배광 측정 시스템(GP-1000, 오오츠카전자사 제품)에 의해, 0°(제 1 형광층과 발광 다이오드의 대향 방향)로부터 85°(대향 방향과 직교하는 방향)의 범위에서, 시야 각도를 변경하면서 색도(CIE-y)를 측정했다. 결과를 도 15에 나타낸다.
또한, 측정된 최대 색도와 최소 색도의 차(최대 색도차)를 표 1에 나타낸다. 최대 색도차가 작을수록 시야 각도에 따른 색도 변화가 작고, 배광 특성이 우수하다.
또한, 발광 장치의 측면(대향 방향과 직교하는 방향의 면)으로부터 출사되는 광의 색을 육안에 의해, 하기의 기준에 따라 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
(육안 평가의 평가 기준)
○ : 광이 백색으로 보인다.
× : 광이 청색 또는 황색으로 보인다.
(2) 전체 광속 측정
각 실시예 및 각 비교예에서 얻어진 발광 장치를 270㎃로 점등하고, 순간 멀티 측광 시스템(MCPD-9800, 오오츠카전자사 제품)에 의해, 적분구 방식으로 색도(CIE-y)를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00002
이상, 발광 장치(11) 및 조명 장치(20)에 대하여 설명했지만, 발광 장치(11)의 봉지층(13)의 상층인 제 1 형광층(42)의 단위 면적당 형광체의 함유량이, 봉지층(13)의 하층인 제 2 형광층(43)의 단위 면적당 형광체의 함유량보다 많기 때문에, 발광 장치(11) 및 조명 장치(20)로부터 출사되는 광의 색도가 시야각에 따라 변동하는 것을, 용이하게 저감할 수 있다. 또, 「단위 면적당 형광체의 함유량」이란, 기판(12)의 법선을 따라 평면시한 경우의 단위 면적당 형광체의 함유량을 가리킨다.
또한, LED(141)가 경면 영역(123) 내에 배치되기 때문에, 제 1 형광층(42) 및 제 2 형광층(43)에서 생기는 형광을 효율적으로 소망하는 출사 방향으로 도출할 수 있다. 그 결과, 발광 장치(11)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다. 봉지층(13)은 경면 영역(123) 위에 배치되기 때문에, 봉지층(13)과 기판(12)의 접합 강도가 향상된다.
또한, 봉지 시트(130)를 이용하여 봉지층(13)을 형성하기 때문에, 형광체를 도포하는 경우와 비교하여, 작업 시간이 삭감되고, 또한, 형광체의 침강 속도나 수지량의 격차에 따른 밝기나 발광색의 격차도 저감할 수 있다. 봉지층(13)은 비교적 두껍기 때문에 LED(141)로부터의 광이 충분히 분산되고, LED 위에 형광체를 도포하는 경우에 비하여, 봉지층(13)의 발광 불균일도 저감된다. 봉지층(13)은 직사각형이기 때문에, 봉지 시트(130)의 로스를 삭감할 수 있다. 또한, 봉지층(13)이 기판(12)의 에지(126)까지 존재하기 때문에, 발광 면적을 크게 할 수 있다.
도 16은, 다른 예에 따른 발광 장치(11a)를 나타내는 평면도이다. 발광 장치(11a)의 기판(12)은 가늘고 길다. 봉지층(13)은 기판(12)의 긴 방향을 따라 기판(12)의 상면에 배치된다. 봉지층(13)의 양측에는, 외측 전극(121)이 마련된다.
도 17은, 봉지층(13)을 제거한 상태(즉, 봉지 시트(130)의 부착 전의 상태)의 발광 장치(11a)를 나타내는 평면도이다. 기판(12)의 상면은, 기판(12)의 긴 방향으로 연장되는 가늘고 긴 경면 영역(123)을 포함한다. 경면 영역(123)의 도 17에 있어서의 상하 양측에는, 가늘고 긴 내측 전극(122)이 배치된다. 외측 전극(121)과 내측 전극(122)은 전기적으로 연결되어 있다. 경면 영역(123) 내에는, 복수의 LED(141)가 배치된다. 기판(12)의 기본 구조는 도 5와 같다. 즉, 기판(12)의 주요 부분은 알루미늄 기판(151)이고, 경면 영역(123)은 알루미늄 기판(151)의 표면이다. 봉지 시트(130) 및 봉지층(13)의 구조도 도 3의 발광 장치(11)의 경우와 같다.
도 17에 나타내는 예에서는, LED(141)는 경면 영역(123)을 따라 일렬로 배치된다. 한 쌍의 내측 전극(122)의 사이에서, LED(141)는 3개씩 직렬로 접속된다. 물론, LED(141)의 접속은 이 형태로는 한정되지 않고, 한 쌍의 내측 전극(122)에 각 LED(141)가 독립하여 접속되더라도 좋고, 2개 또는 4개 이상의 LED(141)가 한 쌍의 내측 전극(122)의 사이에서 직렬로 접속되더라도 좋다. LED(141)의 전극 사이를 접속하는 와이어(142), 및, 내측 전극(122)과 LED(141)의 전극을 접속하는 와이어(142)는, 경면 영역(123)과 비접촉이다. 도 4의 경우와 같이, 경면 영역(123) 내에 접속 패드를 마련하지 않는 것에 의해, 발광 장치(11a)로부터의 광의 도출 효율을 향상시킬 수 있다.
봉지층(13)은, 경면 영역(123)을 따라 기판(12)의 상면에 접합된다. 한 쌍의 내측 전극(122)은 봉지층(13)으로 덮인다. 이에 의해, LED(141)의 접속에 관련되는 부위 전체가 봉지층(13)으로 보호된다. 기판(12)에서는, 4개의 외측 전극(121)이 기판(12)의 네 구석 근방에 마련된다. 복수의 발광 장치(11a)를 긴 방향으로 배열하여 라인 형상의 조명 장치를 얻는 경우, 인접하는 기판(12)의 외측 전극(121)끼리가, 배선으로 접속된다. 봉지층(13)은 기판(12)의 양단의 에지까지 존재하기 때문에, 복수의 발광 장치(11a)가 긴 방향으로 접하여 배열되는 경우, 봉지층(13)도 긴 방향으로 거의 연속하도록 존재하고, 라인 형상의 조명의 이음매가 눈에 띄지 않게 된다. 또, 라인 형상의 발광 영역을 갖는 발광 장치(11a)에서는, LED(141)는 경면 영역(123)을 따라 배치되는 것이면 다양한 형태로 배치되더라도 좋다. 예컨대, 이열 이상으로, 혹은, 지그재그 모양으로 배치되더라도 좋다.
발광 장치(11a)의 제조 방법은, 기판(12)의 형상이나 LED(141)의 배치가 상이하다고 하는 점을 제외하고, 도 3의 발광 장치(11)의 경우와 같다.
우선, 도 18에 나타내는 바와 같이, 복수의 기판(12)에 대응하는 기판부(12a)를 포함하는 연속 기판(120)이 준비된다. 경면 영역(123) 내에 LED(141)가 배치된다(도 6 : 단계 S11). 또한, 내측 전극(122)과 LED(141)의 전극, 및, LED(141)의 전극끼리가 와이어(142)로 접속된다(단계 S12). 2층 구조의 봉지 시트(130)가 경면 영역(123)을 덮도록 기판부(12a)의 상면에 부착되고(단계 S13), LED(141)의 주위가 제 2 형광체층(33)에 의해 덮인다. 가열에 의해 봉지 시트(130)가 경화되어 봉지층(13)이 된다(단계 S14). 단, 도 8의 경우와 달리, 1개의 봉지 시트(130)가 1개의 발광 장치(11a)의 봉지층(13)이 된다. 최후로, 연속 기판(120)의 각 기판부(12a)가 분리되는 것에 의해, 발광 장치(11a)가 얻어진다(단계 S15).
발광 장치(11a)에 있어서도, 봉지층(13)의 상층인 제 1 형광층(42)의 단위 면적당 형광체의 함유량이, 봉지층(13)의 하층인 제 2 형광층(43)의 단위 면적당 형광체의 함유량보다 많기 때문에, 발광 장치(11a)로부터 출사되는 광의 색도가 시야각에 따라 변동하는 것이 용이하게 저감된다. 또한, LED(141)가 경면 영역(123) 내에 배치되기 때문에, 제 1 형광층(42) 및 제 2 형광층(43)에서 생기는 형광을 효율적으로 도출할 수 있다. 봉지층(13)은 경면 영역(123) 위에 배치되기 때문에, 봉지층(13)과 기판(12)의 접합 강도가 향상된다.
이상, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 다양한 변경이 가능하다.
반도체 발광 소자는 발광 다이오드로는 한정되지 않는다. 반도체 장치 제조 기술을 이용한 다른 발광 소자이더라도 좋다. 기판(12)은, 알루미늄 이외의 금속이나 열전도성이 우수한 다른 재료를 주요부로서 갖는 것이더라도 좋다. 또, 발광 장치(11)는, 연속 기판(120)으로부터 제조되는 것이 아니고, 기판(12)을 이용하여 개별적으로 제조되더라도 좋다. 이 경우, 도 6의 단계 S15는 생략된다.
봉지층(13)은, 실질적으로 2층 구조로서 파악할 수 있는 것이면, 엄밀한 의미에서 2층 구조일 필요는 없다. 예컨대, 봉지층(13)이, 아래쪽의 층일수록 형광체의 함유량이 적은 3층을 갖고, 위의 2층이, 형광체를 많이 함유하는 상층으로 파악되고, 아래의 1층이 LED(141)를 봉지하는 하층으로 파악되더라도 좋다. 1개의 경면 영역(123)에 배치되는 LED(141)의 개수는 1개이더라도 좋다.
상기 실시의 형태에서는, 박리 필름(31)의 위에 제 1 형광체층(32) 및 제 2 형광체층(33)을 순차적으로 적층했지만, 예컨대, 제 1 형광체층(32)과 제 2 형광체층(33)을, 각각 다른 필름으로 형성하고, 그 후, 제 1 형광체층(32)과 제 2 형광체층(33)을 열압착 등의 방법에 의해 붙이더라도 좋다. 또한, 상기 실시의 형태에서는, LED(141)를 봉지 시트(130)로 봉지한 후에 박리 필름(31)을 박리했지만, 봉지 시트(130)로부터 박리 필름(31)을 박리한 후에, LED(141)를 봉지하더라도 좋다.
상기 실시의 형태에서는, 대략 평판 형상의 프레스판(92)으로, 봉지 시트(130)를 기판(12)에 대하여 가압했지만, 프레스판(92) 대신, 소정 형상의 성형 금형을 이용하여 가압할 수도 있다.
상기 실시 형태 및 각 변형예에 있어서의 구성은, 서로 모순되지 않는 한 적절히 조합되더라도 좋다.
또, 상기 설명은, 본 발명의 예시의 실시 형태로서 제공했지만, 이것은 단순한 예시에 지나지 않고, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 당해 기술 분야의 당업자에 의해 분명한 본 발명의 변형예는, 후기의 특허청구범위에 포함되는 것이다.

Claims (12)

  1. 발광 장치로서,
    상면(上面)이 경면(鏡面) 영역을 포함하는 기판과,
    상기 경면 영역 내에 배치된 반도체 발광 소자와,
    상기 기판의 상기 상면에 접합되는 봉지층
    을 구비하고,
    상기 봉지층이,
    상기 기판의 상기 상면에 접하여 상기 반도체 발광 소자의 주위를 덮고, 형광체를 함유하는 하층과,
    상기 하층 위에 위치하고, 상기 하층보다 단위 면적당 형광체의 함유량이 많은 상층
    을 구비하는
    것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이,
    알루미늄 기판과,
    상기 알루미늄 기판 위에 배치된 절연층과,
    상기 절연층 위에 형성된 배선
    을 포함하고,
    상기 경면 영역이, 상기 알루미늄 기판의 표면인
    것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉지층이 직사각형이고, 상기 봉지층의 서로 반대쪽의 한 쌍의 에지가, 상기 기판의 한 쌍의 에지와 일치하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경면 영역이, 상기 기판의 상기 한 쌍의 에지까지 존재하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 경면 영역 내에, 직렬 접속되는 복수의 반도체 발광 소자가 배치되고,
    상기 복수의 반도체 발광 소자를 접속하는 와이어가, 상기 경면 영역과 비접촉인
    것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 발광 소자의 전극에 접속되는 상기 기판 위의 전극이, 상기 봉지층으로 덮이는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 경면 영역이 가늘고 길고,
    복수의 반도체 발광 소자가, 상기 경면 영역을 따라 배치되고,
    상기 봉지층이, 상기 경면 영역을 따라 상기 기판의 상기 상면 위에 접합되어 있는
    것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 조명 장치로서,
    발광 장치와,
    상기 발광 장치가 내부에 배치되는 하우징과,
    상기 하우징에 설치되고, 상기 발광 장치로부터의 광이 투과하는 창
    을 구비하고,
    상기 발광 장치는,
    상면이 경면 영역을 포함하는 기판과,
    상기 경면 영역 내에 배치된 반도체 발광 소자와,
    상기 기판의 상기 상면에 접합되는 봉지층
    을 구비하고,
    상기 봉지층이,
    상기 기판의 상기 상면에 접하여 상기 반도체 발광 소자의 주위를 덮고, 형광체를 함유하는 하층과,
    상기 하층 위에 위치하고, 상기 하층보다 단위 면적당 형광체의 함유량이 많은 상층
    을 구비하는
    것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 발광 장치 집합체로서,
    상면이 경면 영역을 포함하고, 복수의 발광 장치의 기판에 대응하는 복수의 부위를 갖는 연속 기판과,
    상기 경면 영역 내에 배치된 복수의 반도체 발광 소자와,
    상기 복수의 발광 장치의 기판에 대응하는 상기 복수의 부위에 걸쳐 상기 연속 기판의 상기 상면에 접합되는 봉지층
    을 구비하고,
    상기 봉지층이,
    상기 연속 기판의 상기 상면에 접하여 상기 복수의 반도체 발광 소자의 주위를 덮고, 형광체를 함유하는 하층과,
    상기 하층 위에 위치하고, 상기 하층보다 단위 면적당 형광체의 함유량이 많은 상층
    을 구비하는
    것을 특징으로 하는 발광 장치 집합체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 경면 영역이, 상기 복수의 발광 장치의 기판에 대응하는 상기 복수의 부위에 걸쳐 상기 연속 기판의 상기 상면에 존재하는 것을 특징으로 하는 발광 장치 집합체.
  11. 발광 장치의 제조 방법으로서,
    기판의 상면에 마련된 경면 영역 내에, 반도체 발광 소자를 배치하는 공정과,
    상기 반도체 발광 소자와, 상기 기판의 전극을 접속하는 공정과,
    상기 기판의 상기 상면에 2층 구조의 봉지 시트를 배치하는 것에 의해, 상기 봉지 시트의 하층으로 상기 반도체 발광 소자의 주위를 덮는 공정과,
    상기 봉지 시트를 경화시키는 것에 의해, 상기 봉지 시트를 상기 상면에 접합된 봉지층으로 하는 공정
    을 구비하고,
    상기 봉지층의 상기 하층 및 상층이, 형광체를 함유하고,
    상기 상층의 단위 면적당 형광체의 함유량이, 상기 하층보다 많은
    것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
  12. 발광 장치의 제조 방법으로서,
    복수의 발광 장치의 기판에 대응하는 복수의 부위를 갖는 연속 기판의 상면에 마련된 경면 영역 내에, 복수의 반도체 발광 소자를 배치하는 공정과,
    상기 복수의 반도체 발광 소자와, 상기 연속 기판의 전극을 접속하는 공정과,
    상기 복수의 발광 장치의 기판에 대응하는 상기 복수의 부위에 걸쳐 상기 연속 기판의 상기 상면에 2층 구조의 봉지 시트를 배치하는 것에 의해, 상기 봉지 시트의 하층으로 상기 복수의 반도체 발광 소자의 주위를 덮는 공정과,
    상기 봉지 시트를 경화시키는 것에 의해, 상기 봉지 시트를 상기 상면에 접합된 봉지층으로 하는 공정과,
    상기 연속 기판 및 상기 봉지층을 절단하는 것에 의해, 상기 복수의 부위를 분리하는 공정
    을 구비하고,
    상기 봉지층의 상기 하층 및 상층이, 형광체를 함유하고,
    상기 상층의 단위 면적당 형광체의 함유량이, 상기 하층보다 많은
    것을 특징으로 하는 발광 장치의 제조 방법.
KR1020130020976A 2012-03-02 2013-02-27 발광 장치, 조명 장치, 발광 장치 집합체 및 발광 장치의 제조 방법 KR20130100718A (ko)

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