(57)【要約】【課題】滴下法により封止樹脂を形成する方法であって、封止部材の形成速度及び成形性に優れた、封止部材の形成方法を提供する。【解決手段】本発明の一態様として、基板１０上に封止樹脂を滴下により供給し、基板１０上に実装された発光素子１３を封止するレンズ形状の封止部材１５を形成する工程を含み、前記封止樹脂が、基板１０上に供給される直前までに、前記封止樹脂のゲル化温度よりも低い温度に加熱され、封止部材１５を形成する工程における基板１０の温度が、前記封止樹脂のゲル化温度以上である、封止部材１５の形成方法を提供する。【選択図】図２
2020102512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に封止樹脂を滴下により供給し、前記基板上に実装された発光素子を封止するレンズ形状の封止部材を形成する工程を含み、
前記封止樹脂が、前記基板上に供給される直前までに、前記封止樹脂のゲル化温度よりも低い温度に加熱され、
前記封止部材を形成する工程における前記基板の温度が、前記封止樹脂のゲル化温度以上である、
封止部材の形成方法。
【請求項２】
前記封止樹脂がシリコーン樹脂である、
請求項１に記載の封止部材の形成方法。
【請求項３】
前記封止樹脂が有機変性シリコーン又はフェニルシリコーンである、
請求項２に記載の封止部材の形成方法。
【請求項４】
前記封止樹脂の前記ゲル化温度が７０℃以上、１００℃以下である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の封止部材の形成方法。
【請求項５】
前記基板上に供給される直前の前記封止樹脂の温度が４０℃以上、かつ７０℃以下である、
請求項４に記載の封止部材の形成方法。
【請求項６】
前記封止樹脂の供給のための吐出速度が、毎秒５０回以上である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の封止部材の形成方法。
【請求項７】
前記封止樹脂の１回あたりの吐出量が、体積で０．０１２ｍｍ３以上、１．５２７ｍｍ３以下である、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の封止部材の形成方法。
【請求項８】
前記封止部材を形成する工程における前記基板の温度が、１５０℃以下である、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の封止部材の形成方法。
【請求項９】
前記基板の表面と前記封止部材の接触角が５６．２°以上である、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の封止部材の形成方法。
【請求項１０】
前記封止部材の幅の高さに対する比の値が２．４以下である、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の封止部材の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、封止部材の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶テレビに使用されるバックライトや一般照明器具などを薄型化することのできる広い配向特性を有する発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
複数の光源が並べられる照明装置においては、広い配光特性を有する発光装置を光源として用いることにより、発光面と光源との距離を小さくしても、発光面の明るさの均一性を保つことができる。このため、照明装置を薄くすることができる。
【０００４】
特許文献１に記載の発光装置においては、発光素子の直上輝度を低減する光反射膜を発光素子の上に設けることにより、広角側に発光強度のピークを有するバットウィング状の配光特性を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−７３５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発光素子がレンズ形状の封止部材に封止されている場合、封止部材の形状を調整することにより配向特性を制御することができ、さらに、広い配向特性を得ることも可能である。
【０００７】
しかしながら、従来の滴下した樹脂を硬化させて封止部材を形成する方法では、滴下した樹脂が硬化するまでに基板上で広がってしまうことから、幅に対する高さが大きい封止部材を形成することは困難である。一方で、硬化前の樹脂の広がりを抑えるためには、粘度の高い樹脂を用いる方法があるが、滴下装置のノズルからの吐出性が低下するため、封止部材の形成速度が著しく低下するという問題がある。特に、バックライト用の発光装置を製造する場合、数千個の発光素子を１個ずつ封止していく必要があり、形成速度（タクトタイム）が生産性に及ぼす影響が大きい。
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題を解決するため、滴下法により封止樹脂を形成する方法であって、封止部材の形成速度及び成形性に優れた、封止部材の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［１０］の封止部材の形成方法を提供する。
【００１０】
［１］基板上に封止樹脂を滴下により供給し、前記基板上に実装された発光素子を封止するレンズ形状の封止部材を形成する工程を含み、前記封止樹脂が、前記基板上に供給される直前までに、前記封止樹脂のゲル化温度よりも低い温度に加熱され、前記封止部材を形成する工程における前記基板の温度が、前記封止樹脂のゲル化温度以上である、封止部材の形成方法。
［２］前記封止樹脂がシリコーン樹脂である、上記［１］に記載の封止部材の形成方法。
［３］前記封止樹脂が有機変性シリコーン又はフェニルシリコーンである、上記［２］に記載の封止部材の形成方法。
［４］前記封止樹脂の前記ゲル化温度が７０℃以上、１００℃以下である、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の封止部材の形成方法。
［５］前記基板上に供給される直前の前記封止樹脂の温度が４０℃以上、かつ７０℃以下である、上記［４］に記載の封止部材の形成方法。
［６］前記封止樹脂の供給のための吐出速度が、毎秒５０回以上である、上記［１］〜［５］のいずれか１項に記載の封止部材の形成方法。
［７］前記封止樹脂の１回あたりの吐出量が、体積で０．０１２ｍｍ３以上、１．５２７ｍｍ３以下である、上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の封止部材の形成方法。
［８］前記封止部材を形成する工程における前記基板の温度が、１５０℃以下である、上記［１］〜［７］のいずれか１項に記載の封止部材の形成方法。
［９］前記基板の表面と前記封止部材の接触角が５６．２°以上である、上記［１］〜［８］のいずれか１項に記載の封止部材の形成方法。
［１０］前記封止部材の幅の高さに対する比の値が２．４以下である、上記［１］〜［９］のいずれか１項に記載の封止部材の形成方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、滴下法により封止樹脂を形成する方法であって、封止部材の形成速度及び成形性に優れた、封止部材の形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置の垂直断面図である。
【図２】図２は、熱硬化性樹脂の硬化前の状態における温度と粘度の関係を模式的に示すグラフである。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、滴下樹脂の材料がいずれもフェニルシリコーン、基材の表面の材料がそれぞれフッ化シラン系樹脂、メチルシリコーン、エポキシである場合の、滴下樹脂の側方からの観察像である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、滴下樹脂の材料がいずれもメチルフェニルシリコーン、基材の表面の材料がそれぞれフッ化シラン系樹脂、メチルシリコーン、エポキシである場合の、滴下樹脂の側方からの観察像である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る発光装置１の垂直断面図である。発光装置１は、基板１０と、基板１０上に実装された発光素子１３と、発光素子１３を封止する封止部材１５とを備える。
【００１４】
基板１０は、板状の基材１１と、基材１１の表面上に形成された配線１２とを有する。発光素子１３は、半田などからなる導電性の接合部材１４により配線１２に接続されている。また、基板１０は、その最表面に白色レジストやコーティング膜を備えていてもよい。
【００１５】
発光素子１３は、例えば、チップ基板と、発光層及びそれを挟むクラッド層を含む結晶層とを有するＬＥＤであり、例えば、チップサイズが１００〜２００μｍのミニＬＥＤと呼ばれるＬＥＤである。発光素子１３の基板１０への実装形態は特に限定されないが、ワイヤーなどの接合部材を要せず、高速での封止を阻害しないため、フェイスアップ実装よりも、図１に示されるようなフリップチップ実装が好ましい。なお、発光素子１３は、レーザーダイオード等のＬＥＤ以外の発光素子であってもよい。
【００１６】
封止部材１５は、シリコーン樹脂などの透明樹脂からなる。封止部材１５の材料としてエポキシ樹脂などのシリコーン樹脂以外の樹脂を用いることもできるが、耐光性の観点から、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。シリコーン樹脂には、有機変性シリコーン、フェニルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、メチルシリコーンなどが含まれる。また、封止部材１５は、ダムを用いずに滴下した樹脂を硬化させることにより形成され、表面が凸状の曲面であるレンズ形状を有し、発光素子１３のレンズとして機能する。
【００１７】
図２は、熱硬化性のシリコーン樹脂の硬化前の状態における温度と粘度の関係を模式的に示すグラフである。
【００１８】
硬化前のシリコーン樹脂のゲル化温度は、シリコーン樹脂の種類によらず、およそ７０〜１００℃である（図２の例では８０℃をゲル化温度とする）。図２に示されるように、室温からゲル化温度に近づくにつれて、粘度が単純に低下し、ゲル化温度を超えると架橋が生じ始め、硬化が始まる。
【００１９】
温度がゲル化温度に達するまではシリコーン樹脂の粘度は低く、基板上で広がりやすい。このため、室温のシリコーン樹脂を滴下して基板上で加熱を開始した場合、温度がゲル化温度に達するまでの時間が長く、基板上でのシリコーン樹脂の広がり量が大きくなる。このため、幅（底面の直径）に対する高さが大きい封止部材を形成することが困難である。すなわち、封止部材の成形性が悪くなる。
【００２０】
一方で、硬化前のシリコーン樹脂の基板上での広がり量を小さくためには、粘度の高いシリコーン樹脂を用いる方法があるが、滴下装置のノズルからの吐出性が低下するため、封止部材の形成速度が著しく低下するという問題がある。すなわち、封止部材の成形性を高める代わりに生産性が低下する。
【００２１】
そこで、本実施の形態に係る封止部材１５の形成工程においては、封止部材１５の材料であるシリコーン樹脂が、基板１０上に供給される直前までに、そのゲル化温度よりも低い温度に加熱される。そして、封止部材１５を形成する工程における基板１０の温度、すなわちシリコーン樹脂が基板１０上に供給されてから、硬化し、封止部材１５が得られるまでの間の基板１０の温度が、シリコーン樹脂のゲル化温度以上に設定される。
【００２２】
それによって、シリコーン樹脂が基板１０上に供給されてからそのゲル化温度に達するまでの時間を短縮し、シリコーン樹脂の基板１０上での広がり量を小さくすることができる。このため、シリコーン樹脂の粘度を高めることなく、封止部材１５の成形性を高めることができる。
【００２３】
滴下前のシリコーン樹脂の加熱は、典型的には、滴下装置内で実施される。この場合、例えば、基板１０上に供給される直前のシリコーン樹脂の温度は、滴下装置のシリンジ内のシリコーン樹脂の温度である。
【００２４】
また、滴下装置のノズルからの吐出性を向上させるため、基板１０上に供給される直前のシリコーン樹脂の温度は、４０℃以上であることが好ましく、５０℃以上であることがより好ましい。
【００２５】
基板１０上に供給される直前のシリコーン樹脂の温度が４０℃以上であれば、十分な吐出速度が得られ、例えば、毎秒５０回以上、シリコーン樹脂を吐出することができる。すなわち、封止部材１５が５０個分のシリコーン樹脂を１秒間に吐出することができる。そして、基板１０上に供給される直前のシリコーン樹脂の温度が５０℃以上の場合は、シリコーン樹脂の粘度がほぼ下限値となり、より高い吐出速度が得られる。
【００２６】
シリコーン樹脂の吐出速度を向上させることによる、封止部材１５の形成速度の向上の効果は、多数の発光素子１３が実装される発光装置１、例えば、数千個の発光素子１３が実装される直下型バックライトなどの製造においては、非常に重要である。
【００２７】
また、上述のように、シリコーン樹脂のゲル化温度は、およそ７０〜１００℃であるため、滴下前にゲル化温度を超えないように、基板１０上に供給される直前のシリコーン樹脂の温度は７０℃以下であることが好ましい。さらに、生産性を向上させるためにゲル化温度からのマージンが求められる場合は、基板１０上に供給される直前のシリコーン樹脂の温度は、ゲル化温度より１０℃以上低いことが好ましく、６０℃以下であることが好ましい。
【００２８】
封止部材１５を形成する工程における基板１０の温度は、高いほどシリコーン樹脂の硬化までの時間を短縮できるが、シリコーン樹脂及びその他の部材に損傷や変質などの悪影響が生じない範囲で設定されることが好ましい。例えば、基板１０に変色が生じやすい１５０℃以下に設定されることが好ましい。
【００２９】
シリコーン樹脂の１回あたりの吐出量、すなわち１個の封止部材１５を形成するための吐出量は、体積で０．０１２ｍｍ３以上、１．５２７ｍｍ３以下であることが好ましい。また、シリコーン樹脂の１回あたりの吐出量は、重さでは、シリコーン樹脂の種類にもよるが、０．０１３２５ｍｇ以上、１．８９３２５ｍｇ以下であることが好ましい。なお、この場合の比重は１．０９ｇ／ｃｍ３以上、１．２４ｇ／ｃｍ３以下である。この吐出量の下限値は、発光素子１３を十分に保護するために最低限必要な値として定められている。また、上限値は、隣接する封止部材１５同士が干渉しないための値として定められている。
【００３０】
また、基板１０の表面と硬化前のシリコーン樹脂との接触角を大きくすることにより、封止部材１５の形成工程におけるシリコーン樹脂の基板１０での広がり量をより効果的に低減し、封止部材１５の成形性をより高めることができる。
【００３１】
基板１０の表面と封止部材１５との接触角は、原料樹脂の表面自由エネルギー（表面張力）が大きいほど、また、基板１０の表面自由エネルギー（表面張力）が小さいほど、大きくなる。
【００３２】
例えば、基板１０の表面や封止部材１５の材料に用いることのできる樹脂の典型例を、表面自由エネルギーの大きい順に並べると、エポキシ、有機変性シリコーン、フェニルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、メチルシリコーン、フッ化シラン系樹脂、となる。
【００３３】
このため、例えば、封止部材１５の材料に有機変性シリコーンやフェニルシリコーンなどの比較的表面自由エネルギーが大きい材料を用いて、基板１０の最表面にフッ化シラン系樹脂からなるコーティング膜やメチルシリコーンからなる白色レジストなどの比較的表面自由エネルギーが小さい材料からなる部材を設けることにより、基板１０の表面と封止部材１５との接触角を大きくすることができる。
【００３４】
（実施の形態の効果）
上記実施の形態によれば、滴下時のシリコーン樹脂の粘度を小さくすることにより、封止樹脂の形成速度を向上させ、また、硬化前のシリコーン樹脂の基板上での広がり量を小さくすることにより、封止樹脂の成形性を向上させることができる。
【００３５】
また、この本発明の効果は、目的とする封止樹脂の形状に依らず発揮されるため、様々な配向特性を実現するための封止部材の形成において発揮される。
【００３６】
例えば、幅に対する高さが比較的小さい封止部材を形成する場合には、その優れた成形性により、シリコーン樹脂の広がり量を小さくする代わりに、滴下するシリコーン樹脂の粘度を通常よりも下げることができる。それによって、滴下装置のノズルからの吐出性をさらに向上させ、封止部材の形成速度をさらに増加させることができる。
【実施例】
【００３７】
基板１０の表面と封止部材１５との接触角とそれぞれの材料との具体的な関係を調べるため、滴下樹脂とその樹脂を滴下する基材の表面との接触角を、それぞれの材料を変えながら測定した。いずれの場合も、樹脂の供給前の温度と基板温度は、２５℃とした。また、樹脂の吐出速度は、いずれの場合も、毎秒１００回とした。
【００３８】
図３（ａ）〜（ｃ）は、滴下樹脂の材料がいずれもフェニルシリコーン、基材の表面の材料がそれぞれフッ化シラン系樹脂（コーティング膜を想定）、メチルシリコーン（白色レジストを想定）、エポキシ（白色レジストを想定）である場合の、滴下樹脂の側方からの観察像である。
【００３９】
図４（ａ）〜（ｃ）は、滴下樹脂の材料がいずれもメチルフェニルシリコーン、基材の表面の材料がそれぞれフッ化シラン系樹脂（コーティング膜を想定）、メチルシリコーン（白色レジストを想定）、エポキシ（白色レジストを想定）である場合の、滴下樹脂の側方からの観察像である。
【００４０】
次の表１に、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｃ）に係るそれぞれの場合の基材の表面と硬化後の滴下樹脂との接触角、及び滴下樹脂の硬化後の高さと幅の比を示す。
【００４１】
【表１】
2020102512.tif 000003
【００４２】
上記の結果から、基板１０の表面と封止部材１５との接触角や、封止部材１５の高さと幅の比をそれぞれの材料の種類によって調整できることが確認された。すなわち、封止部材１５の形状を基板１０の表面や封止部材１５の材料によって調整できることが確認された。
【００４３】
例えば、封止部材１５としてフェニルシリコーンやより表面自由エネルギーが大きい有機変性シリコーンを用いて、基板１０の表面の材料としてメチルシリコーンやフッ化シラン系樹脂を用いることにより、封止部材１５の形状を通常の滴下法では実現が難しいもの、基板１０の表面と封止部材１５との接触角が５６．２°以上の形状や、幅の高さに対する比の値が２．４以下である形状とすることができることがわかる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態及び実施例を説明したが、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【００４５】
例えば、上記実施の形態及び実施例においては、封止樹脂として主に熱硬化性のシリコーン樹脂を用いる場合について説明したが、紫外線などによる光硬化性をさらに有する樹脂を用いる場合は、基板上の発光素子の実装領域に光を照射しながら樹脂を吐出してもよい。
【００４６】
また、封止部材については、そのレンズ形状にのみ言及したが、例えば、レンズ中心の発光素子の直上の明るさを抑えるため、封止部材の上面に遮光部などを配置してもよい。遮光部は、印刷などにより簡単に設けることができ、遮光部が黒色材料などの発光素子の光を吸収する材料からなる場合は、乱反射などによる迷光を抑えることができ、発光装置のアプリケーションでの使い勝手がよくなる。
【００４７】
また、上記に記載した実施の形態及び実施例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態及び実施例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００４８】
１                 発光装置
１０               基板
１３               発光素子
１５               封止部材
【図１】
2020102512.tif 000004
【図２】
2020102512.tif 000005
【図３】
2020102512.tif 000006
【図４】
2020102512.tif 000007