(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子を被覆する、蛍光体を含む封止樹脂を硬化して形成するＬＥＤ光源装置の製造方法において、
前記蛍光体を含む封止樹脂を、前記ＬＥＤ素子を被覆して塗布する工程と、
前記ＬＥＤ素子を自発光させることにより、前記ＬＥＤ素子周りの前記封止樹脂を部分的に硬化させる工程と、
前記ＬＥＤ素子周りの前記封止樹脂を部分的に硬化させた後に、未硬化の封止樹脂に含まれる前記蛍光体を、前記部分的に硬化させた封止樹脂の上に沈降させる工程と、
前記蛍光体を沈降させた後に、前記未硬化の封止樹脂を硬化させる工程と、
を有することを特徴とするＬＥＤ光源装置の製造方法。
【請求項２】
前記未硬化の封止樹脂を硬化させる工程を、前記ＬＥＤ素子を自発光させることにより行う
ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源装置の製造方法。
【請求項３】
基板に設けた電極部と前記ＬＥＤ素子とを電気的に接続したワイヤーを介して前記ＬＥＤ素子に電流を供給することで、前記ＬＥＤ素子を自発光させて、前記封止樹脂を部分的に硬化させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ光源装置の製造方法。
【請求項４】
前記封止樹脂を部分的に硬化させる工程は、集合基板に複数個並べられた前記ＬＥＤ素子の多数個を同時に自発光させることにより行う
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＥＤ光源装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子から発せられる光を受けて励起されることにより波長変換光を発する蛍光体を含有した樹脂層を備えたＬＥＤ光源装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化合物半導体である発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略す）は、長寿命や小型化の特徴を生かして光源装置として幅広く利用されている。また、窒化ガリウム系化合物半導体（以下、ＧａＮ系半導体と略す）等による青色を発光するＬＥＤが開発され製品化されたことにより、ＬＥＤ素子を封止する樹脂に黄色光を発する蛍光体を含有させ、青色光と黄色光との混合により疑似白色光を得るＬＥＤ光源装置が実用化されている。また、ＧａＮ系半導体により紫外光〜近紫外光（例えば３５０〜４１０ｎｍ）にピーク波長を有するＬＥＤが開発され、この紫外光〜近紫外光を受けて励起されることにより、赤色光、緑色光、青色光を発する三種類の蛍光体を用いて白色光を得るＬＥＤ光源装置も開示されている。
【０００３】
このような白色ＬＥＤにおいて、光硬化性蛍光体含有組成物をＬＥＤ素子に塗布した後、ＬＥＤ素子を発光させて光硬化性蛍光体含有組成物を硬化させる製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この白色ＬＥＤ光源装置の製造方法は、ＬＥＤ素子の表面に光硬化性蛍光体含有組成物層を形成する工程と、ＬＥＤ素子を発光させて光硬化性蛍光体含有組成物を硬化する工程と、硬化工程後に光硬化性蛍光体含有組成物の硬化物を残すように未硬化物を除去する工程とを備えている。
【０００４】
そして、光硬化性蛍光体含有組成物に含有される蛍光体粒子の混合にむらが生じても、蛍光体粒子が多く存在する光路では、組成物の硬化が進まないので硬化領域が薄くなり、蛍光体粒子が少ない光路では、組成物の硬化が進むので硬化領域が厚くなることが示されている。これにより、蛍光体からの変換光が調整されて色むらや発光むらを抑制することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８―１５９７５６号公報（第４頁、第１０頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の白色ＬＥＤ光源装置の製造方法では、以下の課題を有する。
ＬＥＤ素子を発光させて光硬化性蛍光体含有組成物を硬化し、その後光硬化性蛍光体含有組成物の硬化物を残すように未硬化物を除去する製造方法においては、除去する工程において未硬化部の樹脂を完全に除去することは難しく、硬化物以外すなわち基材や電極への蛍光体の付着などによる汚れが懸念される。また、硬化部の表面に未硬化の樹脂が付着していた場合は、付着した未硬化の樹脂中の蛍光体によって色むらが発生してしまう。
【０００７】
また、特許文献１の白色ＬＥＤ光源装置の製造方法では、ＬＥＤ素子を自発光させて光硬化性蛍光体含有組成物を硬化すると、硬化によって形成される蛍光体層が、ＬＥＤ素子の発光強度に依存して形成されるため、ＬＥＤ素子を中心にして略半円球状となるので、発光角度による色むらが発生する問題もある。その理由について、以下に説明する。
【０００８】
図１８は、上記の問題を説明する従来のＬＥＤ光源装置の一例を示している。図１８に示すように、１００は特許文献１などで開示されている従来のＬＥＤ光源装置の一例である。
ＬＥＤ光源装置１００は、基板１０１にＬＥＤ素子１０２が実装され、このＬＥＤ素子１０２を被覆し、蛍光体１１１を含有する蛍光体層１１０は、光硬化性蛍光体含有組成物がＬＥＤ素子の自発光によって硬化した領域であり、ＬＥＤ素子１０２の発光強度に応じて略半円球状に形成される。
【０００９】
すなわち、ＬＥＤ素子１０２から垂直方向に出射される出射光１２０ａは発光強度が強いので、ＬＥＤ素子１０２の出射面１０２ａから遠い距離まで蛍光体層１１０の硬化が進む。また、ＬＥＤ素子１０２から図面上左側の斜め方向に出射される出射光１２０ｂは発光強度が弱いので、ＬＥＤ素子１０２の出射面１０２ａから比較的近い距離で蛍光体層１１０の硬化が停止する。また、ＬＥＤ素子１０２から図面上右側の横方向に出射される出射光１２０ｃも発光強度が弱いので、ＬＥＤ素子１０２の出射面１０２ａから比較的近い距離で蛍光体層１１０の硬化が停止する。このように、蛍光体層１１０の形状は、ＬＥＤ素子１０２から垂直方向の距離が長くなり、ＬＥＤ素子１０２から斜め方向、横方向は次第に短くなるので、ＬＥＤ素子１０２を中心として略半円球状に形成される。
【００１０】
ここで、ＬＥＤ光源装置１００が駆動されると、ＬＥＤ素子１０２から垂直に出射される出射光１２０ａは、蛍光体層１１０を通過して外部に出射され、そのときのＬＥＤ素子１０２の出射面１０２ａから蛍光体層１１０を通る長さを経路長１２１ａとする。また、ＬＥＤ素子１０２から図面上左側の斜め方向に出射される出射光１２０ｂは、同様に蛍光体層１１０を斜めに通過して外部に出射され、そのときのＬＥＤ素子１０２の出射面１０２ａから蛍光体層１１０を通る長さを経路長１２１ｂとする。また、ＬＥＤ素子１０２から図面上右側の横方向に出射される出射光１２０ｃは、同様に蛍光体層１１０を横方向に通過して外部に出射され、そのときのＬＥＤ素子１０２の出射面１０２ａから蛍光体層１１０を通る長さを経路長１２１ｃとする。
【００１１】
ここで、垂直方向の経路長１２１ａと斜め方向、横方向の経路長１２１ｂ、１２１ｃは、前述したようにＬＥＤ素子１０２の出射面１０２ａから蛍光体層１１０が終わるまでの距離が方向によって異なるので、垂直方向の経路長１２１ａが長く、斜め方向、横方向の経路長１２１ｂ、１２１ｃが短くなることが理解出来る。これにより、垂直方向の出射光１２０ａは、経路長１２１ａが長いので蛍光体層１１０の中の多くの蛍光体１１１に入射し吸収される。また、斜め方向、横方向の出射光１２０ｂ、１２０ｃは、経路長１２１ｂ、１２１ｃが短いので蛍光体層１１０の中の少ない蛍光体１１１に入射し吸収される。従って、ＬＥＤ素子１０２からの出射光の発光角度によって、出射光の波長変換の割合が異なることになる。
【００１２】
すなわち、ＬＥＤ素子１０２の垂直方向の出射光１２０ａは、波長変換される割合が多いので変換光の光量が多くなるが、ＬＥＤ素子１０２の斜め方向、横方向の出射光１２０ｂ、１２０ｃは、波長変換される割合が少ないので変換光の光量が少ない。この結果、出射光の発光角度によって色むらが発生することになり問題である。
【００１３】
また、この従来のＬＥＤ光源装置の製造方法は、硬化工程後に行う、未硬化物を除去する工程を含むため、未硬化部に含まれる樹脂や高価な蛍光体が無駄になってしまい、部材を効率良く利用することが出来ない。仮に何らかの手法により、除去した蛍光体を回収したとしても、回収工程が必要となり工程の複雑化を招いてしまう。
【００１４】
そこで本発明の目的は上記課題を解決し、蛍光体を含む未硬化の樹脂を除去することなく、且つ色むらが少ないＬＥＤ光源装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤ光源装置の製造方法は、下記記載の手段を採用する。
【００１６】
本発明のＬＥＤ光源装置の製造方法は、ＬＥＤ素子を被覆する、蛍光体を含む封止樹脂を硬化して形成するＬＥＤ光源装置の製造方法において、蛍光体を含む封止樹脂を、ＬＥＤ素子を被覆して塗布する工程と、ＬＥＤ素子を自発光させることにより、ＬＥＤ素子周りの封止樹脂を、部分的に硬化させる工程と、未硬化の封止樹脂に含まれる蛍光体を沈降させる工程と、蛍光体を沈降させた後に、ＬＥＤ素子を自発光させることにより、未硬化の封止樹脂を硬化させる工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明のＬＥＤ光源装置の製造方法は、未硬化の封止樹脂を硬化させる工程を、前記ＬＥＤ素子を自発光させることにより行うことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のＬＥＤ光源装置の製造方法は、基板に設けた電極部とＬＥＤ素子とを電気的に接続したワイヤーを介してＬＥＤ素子に電流を供給することで、ＬＥＤ素子を自発光させて、封止樹脂を部分的に硬化させることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のＬＥＤ光源装置の製造方法は、未硬化の封止樹脂を硬化させる工程を、集合基板に複数個並べられたＬＥＤ素子の多数個を同時に自発光させることにより行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のＬＥＤ光源装置の製造方法は、従来の製造方法の様に、未硬化部の蛍光体を含有する樹脂を除去する工程を含まないため、未硬化樹脂の基材や電極への付着などによる汚れや未硬化樹脂に含まれる蛍光体の付着による色むらの発生を防ぐことが出来る。また、樹脂材料や蛍光体などを無駄にすることなく、部材を有効に活用することが出来る。
【００２３】
また、本発明によれば、蛍光体層をＬＥＤ素子に対してほぼ一様の厚みで形成させることが可能となり、このため、ＬＥＤ素子からの光線が蛍光体に入射する確率がどの方向においても同様となる。そのため、本発明で製造したＬＥＤ光源装置は、色むらのないＬＥＤ光源装置となる。
【００２４】
また、本発明では、ＬＥＤ素子を自発光させ、発光させた際の熱エネルギーもしくは光エネルギーによってＬＥＤ素子周りの樹脂を硬化させ、その上に蛍光体を沈降させて蛍光体層を形成するため、ＬＥＤ素子と基板を電気的に接続するワイヤーに影響されずに蛍光体層を形成でき、ワイヤーボンディングによる実装にも適した製造方法である。
【００２５】
また、ＬＥＤ素子を集合基板上に複数個実装し、多数個同時に発光させ、その後蛍光体を沈降させることにより、個々のＬＥＤ素子の周りに均一膜厚の蛍光体層を一括して形成することが出来るので、色むらが少なく特性が安定したＬＥＤ光源装置を一括して大量に
製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１に係わるＬＥＤ光源装置の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施例１に係わる集合基板の製造工程を示す平面図および断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係わるＬＥＤ素子の実装工程を示す平面図および拡大側面図である。
【図４】本発明の実施例１に係わる実装工程によって形成されるＬＥＤ素子の接続を示す回路図である。
【図５】本発明の実施例１に係わる樹脂部材を塗布するポッティング工程を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の実施例１に係わる樹脂部材の部分硬化工程を示す平面図および拡大断面図である。
【図７】本発明の実施例１に係わる樹脂の部分硬化部を示す模式的な断面図である。
【図８】本発明の実施例１に係わる蛍光体の沈降工程を示す模式的な断面図である。
【図９】本発明の実施例１に係わる集合基板上に形成された蛍光体層を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施例１に係わる集合基板上に完成した多数のＬＥＤ光源装置を分離する切断工程と、切断工程によって完成した単個のＬＥＤ光源装置とを示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施例１に係わるＬＥＤ光源装置を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例２に係わるＬＥＤ光源装置の製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例２に係わる蛍光体を沈降させる工程を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施例２に係わる樹脂部材の部分硬化工程を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施例２に係わる樹脂の部分硬化部を示す模式的な断面図である。
【図１６】本発明の実施例２に係わる蛍光体の沈降工程を示す模式的な断面図である。
【図１７】本発明の実施例２に係わるＬＥＤ光源装置を示す断面図である。
【図１８】従来のＬＥＤ光源装置の出射光の経路長を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下図面に基づいて本発明のＬＥＤ光源装置の製造方法の具体的な実施の形態、及びその変形例を詳述する。
【実施例１】
【００２８】
［実施例１のＬＥＤ光源装置の製造方法の説明：図１］
本実施例におけるＬＥＤ光源装置の製造方法の概略を図１によって説明する。図１は、本発明の実施例１のＬＥＤ光源装置の製造工程の全体概略を示すフローチャートである。尚、各製造工程の詳細は後述する。
【００２９】
図１に示すように、まず、複数のＬＥＤ素子を実装するための集合基板を製造する集合基板製造工程を実施する（工程Ｍ１）。
【００３０】
次に、完成した集合基板上に複数のＬＥＤ素子を固着し、各ＬＥＤ素子をワイヤーボンディングなどによって集合基板の電極部と電気的に接続するＬＥＤ素子実装工程を実施する（工程Ｍ２）。
【００３１】
次に、蛍光体を含有する樹脂部材を集合基板上に実装した複数のＬＥＤ素子に被覆する
ポッティング工程を実施する（工程Ｍ３）。尚、本実施例における樹脂部材は光硬化型樹脂であるものとする。
【００３２】
次に、実装したＬＥＤ素子のそれぞれに所定の電流を流してＬＥＤ素子を発光させ、ＬＥＤ素子周辺の樹脂部材を部分的に硬化させる樹脂部分硬化工程を実施する（工程Ｍ４）。
【００３３】
次に、未硬化部の樹脂部材中に含有される蛍光体を未硬化部の樹脂部内において沈降させる蛍光体沈降工程を実施する（工程Ｍ５）。
【００３４】
次に、未硬化部の樹脂を含めて樹脂全体を硬化させる樹脂硬化工程を実施する（工程Ｍ６）。
【００３５】
最後に、樹脂部材によって封止された集合基板を所定の切断位置で切断し、複数個のＬＥＤ光源装置を完成する（工程Ｍ７）。
【００３６】
［実施例１の集合基板製造工程（工程Ｍ１）の説明：図２］
次に、本発明の実施例１の集合基板の製造工程の詳細を図２によって説明する。図２は本発明によって製造されるＬＥＤ光源装置の集合基板を示し、図２（ａ）は集合基板の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の切断線Ａ−Ａ’で切断した集合基板の断面図である。
【００３７】
まず、図２（ａ）（ｂ）に示すように、エポキシ材等の絶縁性材料からなる基板１上に電極２ａ〜２ｅを配置し、電極２ａ〜２ｅが、それぞれスルーホール３ａ〜３ｅを介して基板１の表面側と裏面側が接続する様に形成する。ここで、電極２ａを図示するように、基板１上に所定の間隔で図面上縦に、電極２ｂを電極２ａに隣接して、電極２ａと同様に基板１上に所定の間隔で図面上縦に形成する。また、電極２ｃ〜２ｅも同様に基板１上に所定の間隔で図面上縦に形成する。
【００３８】
これにより、電極２ａ〜２ｅは、基板１上にマトリクス状に形成され、図２においては、図面上横方向で５列、図面上縦方向で６行、合計３０個の電極２ａ〜２ｅが形成されるが、電極２ａ〜２ｅは、この個数に限定されるものではなく、基板１の大きさや電極形状等によって任意の数に形成して良い。尚、基板１の裏面においても、表面の電極２ａ〜２ｅと同様に電極２ａ〜２ｅが形成されている。
【００３９】
ここでスルーホール３ａは、電極２ａの領域内で図面上左側に寄った位置に形成され、基板１の表面の電極２ａと裏面の電極２ａを電気的に接続する。また、スルーホール３ｂは、電極２ｂの領域内で図面上左側に寄った位置に形成され、基板１の表面の電極２ｂと裏面の電極２ｂを電気的に接続する。同様に、スルーホール３ｃ〜３ｅは、電極２ｃ〜２ｅのそれぞれの領域内で図面上左側に寄った位置に形成され、基板１の表面の電極２ｃ〜２ｅと裏面の電極２ｃ〜２ｅをそれぞれ電気的に接続する。
【００４０】
また、１１と１２は電極端子であり、基板１上の図面上左右の端部に電極２ａと電極２ｅにそれぞれ接してライン状に形成される。ここで、電極端子１１は電極２ａの端部に接して形成されるので、すべての電極２ａは電極端子１１によって電気的に接続する。また、電極端子１２は電極２ｅの端部にそれぞれ接して形成されるので、すべての電極２ｅは電極端子１２によって電気的に接続する。この電極端子１１、１２は、集合基板に実装されるＬＥＤ素子に電流を供給する端子として用いられるが、詳細は後述する。尚、図２に示す集合基板の電極パターンは一例を示すものであり、電極パターンの構成はこれに限定されるものではない。
【００４１】
［実施例１のＬＥＤ素子の実装工程（工程Ｍ２）の説明：図３、図４］
次に、本発明の実施例１のＬＥＤ素子の実装工程の詳細を図３及び図４によって説明する。図３は本発明の実施例１のＬＥＤ素子の実装工程を示し、図３（ａ）はＬＥＤ素子が実装された集合基板の平面図であり、図３（ｂ）はＬＥＤ素子が実装された集合基板の拡大側面図である。
【００４２】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、まず、ＬＥＤ素子の実装工程として、電極２ａ〜２ｄの図面上略右半分の領域（すなわち、スルーホール３ａ〜３ｄ以外の領域）に、ＬＥＤ素子４を接着剤等（図示せず）によって固着し実装する。すなわち、電極２ａ〜２ｄは図示するようにそれぞれ縦に６個ずつ形成されているので、縦６行、横４列の合計２４個のＬＥＤ素子４が１枚の集合基板に実装される。尚、図面上右端の電極２ｅには、実装されない。ここで、ＬＥＤ素子４は実施例１においては、発光波長が一例として４５０ｎｍ程度の青色ダイオードである。
【００４３】
次に、実装されたＬＥＤ素子４は、ワイヤーボンダ（図示せず）によってワイヤーボンディングされ、接続部材としての金細線によって成るワイヤー５ａと５ｂで、電極２ａ〜２ｅに電気的に接続される。すなわち、図示するように、電極２ａに実装されたＬＥＤ素子４のアノード（図示せず）はワイヤー５ａによって電極２ａと電気的に接続され、ＬＥＤ素子４のカソード（図示せず）はワイヤー５ｂによって横隣りの電極２ｂと電気的に接続される。
【００４４】
また同様に、電極２ｂに実装されたＬＥＤ素子４のアノード（図示せず）はワイヤー５ａによって電極２ｂと電気的に接続され、ＬＥＤ素子４のカソード（図示せず）はワイヤー５ｂによって横隣りの電極２ｃと電気的に接続される。また同様に、電極２ｃに実装されたＬＥＤ素子４と、電極２ｄに実装されたＬＥＤ素子４も、ワイヤー５ａ、５ｂによってそれぞれの電極と電気的に接続される。
【００４５】
これにより、図面上横４列のＬＥＤ素子４が、電極２ａ〜２ｅを介して電極端子１１と１２の間で直列に接続されることになる。また同様に、ＬＥＤ素子４は図面上縦方向の６行に実装されているので、６行すべてのＬＥＤ素子４もワイヤー５ａ、５ｂで電極２ａ〜２ｅに接続される。この結果、電極端子１１と１２の間にある４個のＬＥＤ素子４が直列接続された６つの並列接続のグループによって成る合計２４個のＬＥＤ素子４による回路が形成される。
【００４６】
図４は、図３を用いて説明した、集合基板上に実装されるＬＥＤ素子４の接続回路を示している。ここで前述したように、４個のＬＥＤ素子４が一つのグループとして直列接続されており、更にこの６つのグループが並列に接続されているので、電極端子１１に所定のプラス電圧を印加し、電極端子１２にゼロ電圧を印加すれば、全てのＬＥＤ素子４のアノードからカソードに駆動電流が流れて、全てのＬＥＤ素子４を点灯させることが出来る。
【００４７】
尚、ＬＥＤ素子４の接続は、図示した例に限定されず、電極端子１１と１２の接続パターンを工夫して、全てのＬＥＤ素子４を直列接続にすることも出来る。ここで、全てのＬＥＤ素子４を直列接続するならば、全てのＬＥＤ素子４に流れる電流値を同一に出来るので、後述する樹脂の硬化工程において、個々のＬＥＤ素子４に対する樹脂の硬化条件を合わせることが出来るが、実施例１のような直列−並列接続であっても、ＬＥＤ素子４の特性がグループ内で平均化されるので、ほぼ同一の硬化条件に合わせることが出来る。
【００４８】
［実施例１の樹脂部材のポッティング工程（工程Ｍ３）の説明：図５］
次に、本発明の実施例１のポッティング工程の詳細を図５によって説明する。図５は本発明の実施例１のポッティング工程を説明する拡大断面図である。図５に示すように、集合基板の表面に実装された全てのＬＥＤ素子４を被覆する封止樹脂として、蛍光体７を含有する樹脂部材２０をディスペンサ１３によって塗布する。
【００４９】
ここで、蛍光体７は、ＬＥＤ素子４からの青色光を黄色光に波長変換する蛍光体であり、樹脂部材２０は、熱エネルギーによって硬化する熱硬化型のシリコーン樹脂によって成る。尚、樹脂部材２０が集合基板表面の全面に塗布され、全てのＬＥＤ素子４を被覆するように、ディスペンサ１３を集合基板に対して移動させながら、樹脂を吐出すると良い。これにより、集合基板上の全てのＬＥＤ素子４を被覆することが出来る。
【００５０】
［実施例１の樹脂部材の樹脂部分硬化工程（工程Ｍ４）の説明：図６、７］
次に、本発明の実施例１の樹脂部分硬化工程の詳細を図６、図７によって説明する。図６は本発明の実施例１の樹脂硬化工程を示し、図６（ａ）は樹脂部材２０が塗布された集合基板に直流電源を接続することを示す平面図であり、図６（ｂ）は集合基板上のＬＥＤ素子４が自発光して樹脂部材２０を硬化させることを模式的に示す拡大断面図である。また、図７は樹脂部分硬化工程後を示す断面図である。
【００５１】
図６（ａ）に示すように、樹脂部材２０が全面に塗布された集合基板の電極端子１１と１２に、所定の電圧を出力する直流電源１５を接続する。すなわち、電極２ａを介してＬＥＤ素子４のアノードに接続する電極端子１１に、直流電源１５のプラスライン１６ａがスイッチＳＷを介して接続され、電極２ｅを介してＬＥＤ素子４のカソードに接続する電極端子１２に、直流電源１５のマイナスライン１６ｂが接続される。尚、スイッチＳＷは直流電源１５からの電流をＯＮ／ＯＦＦする機能を有し、ＬＥＤ素子４に所定の時間だけ駆動電流を供給するように制御する。
【００５２】
次に、図６（ｂ）において、前述のスイッチＳＷを所定の時間だけＯＮすると、集合基板上のすべてのＬＥＤ素子４にワイヤー５ａ、５ｂを介して駆動電流が供給されて、ＬＥＤ素子４は発光し、それに伴い光エネルギー１４を放射する。すると、ＬＥＤ素子４を被覆する樹脂部材２０は前述したように光硬化型樹脂であるので、ＬＥＤ素子４近傍の樹脂部材２０の領域から硬化が始まる。
【００５３】
上述のように所定の時間ＬＥＤ素子４を駆動させることにより、その光エネルギー１４の大きさに応じて、図７に示すようなＬＥＤ素子４周りに、その光量分布に応じた厚みの第一の蛍光体層６ａが形成される。この第一の蛍光体層６ａは略ドーム状の形状であり、樹脂部材２０に蛍光体７が含まれているものである。図６、図７においては図面を見やすくするために、樹脂部材２０、第一の蛍光体層６ａに含有する蛍光体７の図示を省略している。
【００５４】
［実施例１の蛍光体沈降工程（工程Ｍ５）の説明：図８］
次に、本発明の実施例１の蛍光体沈降工程の詳細を図８によって説明する。図８（ａ）は本発明の実施例１の蛍光体沈降工程を示す模式的な断面図であり、図８（ｂ）は蛍光体沈降工程後を示す模式的な断面図である。
【００５５】
樹脂部材２０中に含まれる蛍光体７は樹脂部材２０が流動性を持っているため、樹脂部材２０中を移動することが可能である。ここで、樹脂部材２０中の樹脂の比重は１．０ｇ／ｃｍ３程度であり、蛍光体７の比重は４．４ｇ／ｃｍ３程度である。そのため、樹脂部材２０を未硬化状態のまま放置すれば、図８（ａ）に示すように、蛍光体７は図中下方向へ移動、すなわち沈降する。この蛍光体７を沈降させる他の方法として、樹脂の粘度が下がる温度に樹脂部材２０を加熱し、蛍光体７の沈降を促進させる方法、また、樹脂部材２
０が未硬化状態のときに、遠心分離に掛けて、強制的に蛍光体７を沈降させる方法などがある。このとき、ＬＥＤ素子４上には略ドーム状の第一の蛍光体層６ａが存在するため、蛍光体７は第一の蛍光体層６ａ上に堆積し、図８（ｂ）に示すように、第一の蛍光体層６ａに含まれる蛍光体７と同じ蛍光体を含む、第二の蛍光体層６ｂを形成する。この様にして、蛍光体７を沈降させることにより、蛍光体層６ｂ上には透明樹脂層６ｃを形成することができる。従って、ポッティング工程においてポッティングされた樹脂部材２０内の蛍光体７の多くは、第二の蛍光体層６ｂ中に含まれることとなり、第二の蛍光体層６ｂの中の蛍光体７の濃度は、第一の蛍光体層６ａ中の蛍光体７の濃度と比較して、充分に高いものとなる。図８（ｂ）においては図面を見やすくするために、蛍光体７の図示を省略している。
【００５６】
［実施例１の樹脂硬化工程（工程Ｍ６）の説明：図８（ｂ）、図９］
次に、本発明の実施例１の樹脂硬化工程の詳細を、図８（ｂ）及び図９によって説明する。図９は本発明の実施例１の樹脂硬化工程を説明する斜視図である。
図８（ｂ）に示すように、基板１上に第一の蛍光体層６ａ、第二の蛍光体層６ｂ、透明樹脂層６ｃが形成された後、ＬＥＤ素子４の自発光で光照射を行うことにより、樹脂部全体（第二の蛍光体層６ｂと透明樹脂層６ｃ）を完全に硬化させる。なお、この第二の蛍光体層６ｂと透明樹脂層６ｃからなる樹脂部全体の硬化処理を、外部からの光により行っても構わない。この工程により、図９に示す様に、ＬＥＤ素子４とワイヤー５ａ、５ｂ、及び基板１の表面全体が封止され、電気的機械的に保護されて、耐環境性に優れたＬＥＤ光源装置を製造することが出来る。図９においては図面を見やすくするために、第一の蛍光体層、蛍光体、ワイヤーの図示を省略している。
【００５７】
［実施例１の切断工程（工程Ｍ７）の説明：図１０］
次に、本発明の実施例１の切断工程を図１０によって説明する。図１０は本発明の実施例１の切断工程を示し、図１０（ａ）は集合基板上に完成した多数のＬＥＤ光源装置を分離する切断工程を説明する集合基板の一部を示す斜視図であり、図１０（ｂ）は切断工程によって完成した単個のＬＥＤ光源装置の一例を示す斜視図である。
【００５８】
図１０（ａ）に示すように、樹脂部材によって封止された集合基板を所定の切断線Ｘ、Ｙに沿ってダイシング装置（図示せず）等によって切断分離し、複数個のＬＥＤ光源装置が完成する。尚、切断線Ｘは基板１上の各電極２ａ〜２ｅの間に設定され、切断線Ｙは集合基板上の各スルーホール３ａ〜３ｅの中心を通るように設定される。
【００５９】
また、図１０（ｂ）に示すように、完成したＬＥＤ光源装置３０は、集合基板から切断分離された基板１に電極２ａ、２ｂが形成されている。この電極２ａ、２ｂは中心部で切断されたスルーホール３ａ、３ｂを備え、このスルーホール３ａ、３ｂによって、基板１の裏面の電極２ａ、２ｂ（図示せず）に電気的に接続される。また、電極２ａの表面には、ＬＥＤ素子４が実装され、このＬＥＤ素子４は、前述したように２本のワイヤー５ａ、５ｂによって電極２ａ、２ｂと電気的に接続される。
【００６０】
この接続により、外部から電極２ａ、２ｂに駆動電圧が供給されると、ＬＥＤ素子４にワイヤー５ａ、５ｂを介して駆動電流が流れて、ＬＥＤ素子４は発光する。尚、完成したＬＥＤ光源装置３０は、集合基板から分離された位置によって、電極２ａ、２ｂは、電極２ｂ、２ｃ、電極２ｃ、２ｄ、または電極２ｄ、２ｅとなる。また、スルーホール３ａ、３ｂは、同様に集合基板から分離された位置によって、スルーホール３ｂ、３ｃ、スルーホール３ｃ、３ｄ、またはスルーホール３ｄ、３ｅとなるが、集合基板のどの位置で切断分離されたとしても、同一のＬＥＤ光源装置３０であることはもちろんである。このように本発明は、多数のＬＥＤ光源装置を一括して製造することが出来る。図１０においては図面を見やすくするために、第一の蛍光体層６ａ、蛍光体７の図示を省略している。
【００６１】
［実施例１によって製造されるＬＥＤ光源装置の構成と動作の説明：図１１］
本発明の実施例１によって製造されるＬＥＤ光源装置の構成を図１１によって説明する。図１１において、本実施例で製造されたＬＥＤ光源装置３０は、基板１上に電極２ａ、２ｂが配置されており、電極２ａと２ｂはそれぞれスルーホール３ａ、３ｂを介して基板１の表面側と裏面側が接続されているものである。基板１はエポキシ等の絶縁性基板で形成され、電極２ａ、２ｂは、導電性の銅箔等によって成る。また、ＬＥＤ素子４は基板に実装され、ワイヤー５ａ、５ｂによって電極２ａ、２ｂと電気的に接続されている。なお、本実施例においてはＬＥＤ素子４は電極２ａ上に実装されているものとする。また、ＬＥＤ素子４と電極２ａ、２ｂを電気的に接続する方法としては、ワイヤー５ａ、５ｂを用いず、フリップチップ実装を用いることも可能である。
【００６２】
また、ＬＥＤ素子４は、ＬＥＤ素子４側から順に第一の蛍光体層６ａ、第二の蛍光体層６ｂ、透明樹脂層６ｃで被覆されている。本実施例における樹脂材料は光硬化性樹脂であり、第一の蛍光体層６ａはＬＥＤ素子４を発光させたときに発生する光エネルギーにより決定した厚みで、ＬＥＤ素子４の周りを被覆して形成されている。また、第二の蛍光体層６ｂは第一の蛍光体層６ａ上に蛍光体７が沈降することによって形成されるもので、第一の蛍光体層６ａ上、基板１上に略均一の膜厚で形成されている。また、透明樹脂層６ｃは、蛍光体７が第二の蛍光体層６ｂ中に沈降することによって透明となって形成される。ここで、上述のように、第二の蛍光体層６ｂの中の蛍光体７の濃度は、第一の蛍光体層６ａ中の蛍光体７の濃度と比較して、充分高いものとなっている。
【００６３】
ここで、本実施例においてＬＥＤ素子４は、青色発光のＬＥＤ素子であり、蛍光体７は例えばＹＡＧなどの青色を吸収して黄色を発光する蛍光体であるとすると、ＬＥＤ素子４からの青色光の一部は、第一の蛍光体層６ａもしくは第二の蛍光体層６ｂ内の蛍光体７に入射し、黄色光に波長変換される。よって、ＬＥＤ光源装置３０から発せられる光線は、青色光１０Ｂと黄色光１０Ｙが混ざり合ったものとなり、ＬＥＤ光源装置３０は、擬似白色光１０Ｗを出射するものとなる。
【００６４】
このとき、第一の蛍光体層６ａと第二の蛍光体層６ｂ内の蛍光体７の濃度は、上述のように第二の蛍光体層６ｂの方が充分に高いため、青色光から黄色光への波長変換は主に、均一な膜厚で形成された第二の蛍光体層６ｂによって起こる。このため、ＬＥＤ素子４から出射される青色光は、いずれの方向においても一様な膜厚の蛍光体層を通過することとなり、第二の蛍光体層６ｂを通過する際に、ほぼ同じ割合で黄色光に変換される。したがって、ＬＥＤ光源装置３０から発せられる光線は、いずれの方向においても青色光と黄色光の割合が等しくなり、ＬＥＤ光源装置３０の色むらは非常に小さいものとなる。
【００６５】
また、本発明の実施例１のＬＥＤ光源装置の製造方法においては、蛍光体７を含む未硬化の樹脂を除去する工程を含まないため、基板１や電極２ａ〜２ｅへの未硬化樹脂の付着などによる汚れや、未硬化樹脂に含まれる蛍光体７の付着による色むらの発生を防ぐことが出来る。さらに、樹脂部材２０や蛍光体７などを無駄にすることなく、特に高価な蛍光体を有効に活用することが出来る。
【００６６】
また、本発明の実施例１のＬＥＤ光源装置の製造方法においては、ＬＥＤ素子４の自発光によってＬＥＤ素子４周りの樹脂を硬化させることにより、ＬＥＤ素子４と基板の電極２ａ、２ｂを電気的に接続するワイヤー５ａ、５ｂに影響されずに、ワイヤー５ａ、５ｂと基板１の隙間にまでも、第一の蛍光体層６ａ、第二の蛍光体層６ｂをともに形成することが出来る。そのため、このＬＥＤ光源装置３０から出射する擬似白色光１０Ｗの指向性や混色性が良好で、色むらを少なくすることができる。この様に、本発明はワイヤーボンディング実装のＬＥＤ光源装置に好適である。
【００６７】
また本発明の実施例１によれば、ＬＥＤ素子４を集合基板上に多数実装し、多数個同時に自発光させ、その後蛍光体７を沈降させることにより、個々のＬＥＤ素子４の周りに均一膜厚の蛍光体層を一括して形成することが出来る。そのため、色むら等の特性ばらつきが少ない複数のＬＥＤ光源装置３０を、一括して大量に製造することが出来る。
【００６８】
なお、本発明の実施例１のＬＥＤ光源装置３０の製造方法においては、光硬化樹脂を用いているが、熱硬化樹脂を使用し、ＬＥＤ素子４を発光させた際に生じる熱エネルギーを用いて形成することもできる。そして、紫外線硬化型樹脂を用いたときと同様に、ＬＥＤ素子４近傍の樹脂部材２０の領域を、ＬＥＤ素子４で発生する熱エネルギーにより部分的に硬化させ、ＬＥＤ素子４周りに、第一の蛍光体層６ａをこの熱エネルギーに応じた膜厚で形成することができる。この様にして、色むらが少なく、且つ蛍光体７を有効に利用したＬＥＤ光源装置を製造することが可能となる。
【実施例２】
【００６９】
［実施例２のＬＥＤ光源装置の製造方法の説明：図１２］
次に、本実施例におけるＬＥＤ光源装置の製造方法の概略を図１２によって説明する。図１２は、本発明の実施例２のＬＥＤ光源装置の製造工程の全体概略を示すフローチャートである。尚、各製造工程の詳細は後述する。
【００７０】
図１２において、集合基板製造工程（工程Ｍ１）、ＬＥＤ素子実装工程（工程Ｍ２）、ポッティング工程（工程Ｍ３）を実施例１と同様にして行う。
【００７１】
次に、ポッティング工程を行った集合基板を逆さ方向に配置し、蛍光体をＬＥＤ素子と反対側である樹脂部材の表面方向に向けて沈降させる（工程Ｍ８）。
【００７２】
次に、実装したＬＥＤ素子のそれぞれに所定の電流を流してＬＥＤ素子を発光させ、ＬＥＤ素子周辺の樹脂部材を部分的に硬化させる、樹脂部分硬化工程を実施する（工程Ｍ４’）。
【００７３】
次に、集合基板を元の方向に戻し、未硬化部の樹脂部材中に含有される蛍光体を未硬化部の樹脂部内において沈降させる、蛍光体沈降工程を実施する（工程Ｍ５’）。
【００７４】
最後に、実施例１と同様に、樹脂硬化工程（工程Ｍ６）、切断工程（工程Ｍ７）を行い、複数個のＬＥＤ光源装置が完成する。
【００７５】
［実施例２の製造工程の説明：図１３］
次に、本発明の実施例２における一連の工程の詳細を図１３によって説明する。図１３は蛍光体逆沈降工程後を示す模式的な断面図である。
【００７６】
まず、実施例１と同様に、集合基板製造工程（工程Ｍ１）、ＬＥＤ素子実装工程（工程Ｍ２、図３）、ポッティング工程（Ｍ３）を行った後、蛍光体逆沈降工程（Ｍ８）を行う。
このポッティング工程（M３、図５）においては、ポッティングした樹脂部材２０上にフィルム１７を配置し、ポッティング工程時と上下方向を逆の方向に引っくり返して行う。すると、図１３に示すように、樹脂部材２０中の蛍光体７は、比重が樹脂部材２０と比較して大きいため、図中下方向へ沈降する。この蛍光体７を沈降させる他の方法として、樹脂の粘度が下がる温度まで加熱し、蛍光体７の沈降を促進させる方法、また、樹脂部材２０が未硬化状態のときに、遠心分離に掛けて、強制的に蛍光体７を沈降させる方法などがある。この工程により、樹脂部材２０中において上部、すなわちＬＥＤ素子４の周囲は
、蛍光体７を含まない透明樹脂のみとなる。ここで、フィルム１７は、逆さにした状態で樹脂部材２０が流れ落ちないようにするためのものであり、同じ様に作用する部材であれば、他の部材であっても構わない。
【００７７】
［実施例２の樹脂部分硬化工程（工程Ｍ４’）の説明：図１４、図１５］
次に、本発明の実施例２の樹脂部分硬化工程の詳細を図１４、図１５によって説明する。図１４は本発明の実施例２の樹脂部分硬化工程を示し、集合基板上のＬＥＤ素子４が自発光して樹脂部材を硬化させることを模式的に示す拡大断面図であり、図１５は樹脂部分硬化工程後を示す断面図である。
【００７８】
実施例１と同様に、ＬＥＤ素子４に所定の時間だけ電流を供給すると、図１４に示すようにＬＥＤ素子４は発光し、それに伴い光エネルギー１４を放射する。これにより、ＬＥＤ素子４を被覆する樹脂部材２０は前述したように光硬化型樹脂であるので、ＬＥＤ素子４近傍の樹脂部材２０の領域から硬化が開始する。
【００７９】
このとき、蛍光体逆沈降工程（工程Ｍ８）において、ＬＥＤ素子４の周囲は透明樹脂となっているため、上述のように所定の時間ＬＥＤ素子４を駆動させることにより、その光エネルギー１４の大きさに応じて、ＬＥＤ素子４の周りに図１５に示す様に、略ドーム状の第一の透明樹脂層８ａを形成する。
【００８０】
［実施例２の蛍光体沈降工程（工程Ｍ５’）の説明：図１６］
次に、本発明の実施例１の蛍光体沈降工程の詳細を図１６によって説明する。図１６（ａ）は本発明の実施例２の蛍光体沈降工程を示す模式的な断面図であり、図１６（ｂ）は蛍光体沈降工程後を示す模式的な側面図である。
【００８１】
図１６（ａ）に示すように、樹脂部分硬化工程後に基板の上下方向の向きをポッティング工程時と同じ方向に戻す。このとき、樹脂部材２０中に含まれる蛍光体７は樹脂部材２０が流動性を持っており、かつ樹脂部材２０より比重が大きいため、樹脂部材２０中を図中下方向（第一の透明樹脂層８ａの表面方向）へ移動、すなわち沈降する。上述した蛍光体７を沈降させる他の方法として、樹脂の粘度が下がる温度まで加熱し、蛍光体７の沈降を促進させる方法、また、樹脂部材２０が未硬化状態のときに遠心分離などに掛けて、強制的に蛍光体７を沈降させる方法などがある。このとき、ＬＥＤ素子４上には略ドーム状の第一の透明樹脂層８ａが存在するため、蛍光体７は第一の透明樹脂層８ａ上に堆積し、図１６（ｂ）に示すように、蛍光体層８ｂを形成するとともに、蛍光体層８ｂ上に第二の透明樹脂層８ｃが形成される。従って、この工程により、透明樹脂層に挟まれた蛍光体層８ｂが形成され、蛍光体層８ｂの膜厚はいずれの箇所においてほぼ均一となる。尚、図１６（ｂ）においては、図面を見やすくするために、蛍光体７の図示を省略している。
【００８２】
次に、本発明の実施例２の樹脂硬化工程（Ｍ６）と切断工程（Ｍ７）を行う。これら工程は、実施例１と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。そして、以上の一連の工程により、多数のＬＥＤ光源装置を一括して製造することが出来る。
【００８３】
［実施例２によって製造されるＬＥＤ光源装置の構成と動作の説明：図１７］
次に、本発明の実施例２によって製造されるＬＥＤ光源装置の構成を図１７によって説明する。
図１７に示す様に、上述した工程で製造されたＬＥＤ光源装置３１は、基板１上に電極２ａ、２ｂが配置されており、また電極２ａ、２ｂ上にＬＥＤ素子４が実装され、ワイヤー５ａ、５ｂによって電極２ａ、２ｂと電気的に接続して形成されている。
【００８４】
また、ＬＥＤ素子４は、ＬＥＤ素子４側から順に第一の透明樹脂層８ａ、蛍光体層８ｂ
、第二の透明樹脂層８ｃで被覆されている。本実施例における樹脂材料は光硬化性樹脂であり、第一の透明樹脂層８ａはＬＥＤ素子４を発光させたときに発生する光エネルギーにより決定した厚みで、ＬＥＤ素子４の周りを被覆して形成されている。また、蛍光体層８ｂは第一の透明樹脂層８ａ上に蛍光体７が沈降することによって形成されるもので、第一の透明樹脂層８ａ上、基板１上にほぼ均一の膜厚で形成されている。また、第二の透明樹脂層８ｃは蛍光体７が蛍光体層８ｂ中に沈降することによって形成される。
【００８５】
ここで、本実施例においてＬＥＤ素子４は青色発光のＬＥＤ素子であり、蛍光体７は例えばＹＡＧなどの青色を吸収して黄色を発光する蛍光体であるとすると、ＬＥＤ素子４からの青色光の一部は蛍光体層８ｂ内の蛍光体７に入射し、黄色光に波長変換される。よって、ＬＥＤ光源装置３１から発せられる光線は青色光１０Ｂと黄色光１０Ｙが混ざり合ったものとなり、ＬＥＤ光源装置３１は擬似白色光１０Ｗを出射するものとなる。
【００８６】
このとき、蛍光体層８ｂはＬＥＤ素子４に対してほぼ均一の厚みで形成されているため、ＬＥＤ素子４から出射される青色光はいずれの方向においても、一様な膜厚の蛍光体層を通過することとなり、蛍光体層８ｂを通過する際にほぼ同じ割合で黄色光に変換される。したがって、ＬＥＤ光源装置３１から発せられる光線は、いずれの方向においても青色光と黄色光の割合が等しくなり、ＬＥＤ光源装置３１の色むらは非常に小さいものとなる。
【００８７】
この様に、本発明の実施例２のＬＥＤ光源装置の製造方法においては、実施例１と同様に蛍光体を含む未硬化の樹脂を除去する工程を含まないため、未硬化樹脂の基板や電極への付着などによる汚れや未硬化樹脂に含まれる蛍光体の付着による色むらの発生を防ぐことが出来る。また、除去工程を含まないために、樹脂や高価な蛍光体などを無駄にすることなく有効に活用することが出来る。
【００８８】
また、本発明の実施例２のＬＥＤ光源装置の製造方法においては、光硬化樹脂を用いているが、これに限るものではなく、熱硬化樹脂を使用し、ＬＥＤ素子４を発光させた際に生じる熱エネルギーを用いることによっても同様にＬＥＤ素子４近傍の樹脂部材２０の領域を部分的に硬化させることができ、色むらの少ないＬＥＤ光源装置を製造することが可能である。
【００８９】
また、本発明によって製造されるＬＥＤ光源装置は、実施例において青色ＬＥＤ素子＋ＹＡＧで白色光を発光することを前提に説明したが、本発明の製造方法によるＬＥＤ光源装置の出射光はこれに限定されるものではなく、他のＬＥＤ素子と蛍光体の組み合わせや、白色以外の光を発光するＬＥＤ光源装置であっても良い。また、本発明によって製造されるＬＥＤ光源装置は、ワイヤーボンディングによる実装に限定されず、例えば、フリップチップ実装等によるＬＥＤ光源装置にも適用される。尚、本発明の実施例で示したフローチャートや正面図、断面図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更してよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明のＬＥＤ光源装置の製造方法は、混色性が良好で色むらが少ない白色ＬＥＤ光源装置を提供出来るため、液晶カラーテレビや携帯型電子機器等のバックライト用白色光源装置や、照明用の白色光源装置の製造方法として好適である。
【符号の説明】
【００９１】
１  基板
２ａ〜２ｅ  電極
３ａ〜３ｅ  スルーホール
４  ＬＥＤ素子
５ａ、５ｂ  ワイヤー
６ａ  第一の蛍光体層
６ｂ  第二の蛍光体層
６ｃ  透明樹脂層
７  蛍光体
８ａ  第一の透明樹脂層
８ｂ  蛍光体層
８ｃ  第二の透明樹脂層
１０Ｂ  青色光
１０Ｙ  黄色光
１０Ｗ  白色光
１１、１２  電極端子
１３  ディスペンサ
１４  光エネルギー
１７  フィルム
２０  樹脂部材
３０、３１  ＬＥＤ光源装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005468349.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0005468349.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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