(57)【要約】【課題】スプレーコーティング法により、ＬＥＤチップの角部や側面部、レンズ状をした透光性樹脂表面、光学レンズ表面などに蛍光体を容易に付着させることができる発光装置の製造方法およびスプレーコーティング装置を提供する。【解決手段】発光装置１の製造方法は、ＬＥＤチップ２０を基板１０上に実装するＬＥＤチップ実装工程と、ＬＥＤチップ２０を含む被照射物に対して、粉体を含む粉体含有溶液をスプレーにより噴射するスプレーコーティング工程と、を含み、スプレーコーティング工程が、被照射物の上方に配置された溶液ノズル５１によって粉体含有溶液を噴射し、粉体含有溶液の噴射方向を中心軸Ａとして、その周囲に配置された気体ノズル５２によって、中心軸Ａに向かって気体を噴射して粉体含有溶液からなる噴射体の進路を変更しながら行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップが設けられた基板とを少なくとも備える発光装置の製造方法であって、
前記ＬＥＤチップを前記基板上に実装するＬＥＤチップ実装工程と、
前記ＬＥＤチップを含む塗布対象物に対して、粉体を含む粉体含有溶液をスプレーにより噴射するスプレーコーティング工程と、を含み、
前記スプレーコーティング工程は、前記塗布対象物の上方に配置された溶液ノズルによって前記粉体含有溶液を噴射し、前記粉体含有溶液の噴射方向を中心軸として、その周囲に配置された気体ノズルによって、前記中心軸に向かって気体を噴射して前記粉体含有溶液からなる噴射体の進路を変更しながら行うことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記スプレーコーティング工程は、前記気体ノズルによって、前記中心軸に向かって、四方の少なくとも１方向から前記気体を噴射し、前記ＬＥＤチップの表面に前記粉体含有溶液を付着させることを特徴とする請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記スプレーコーティング工程は、前記気体ノズルによって、前記中心軸に向かって、１０°〜４５°傾いた方向から前記気体を噴射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置の製造方法。
【請求項４】
前記スプレーコーティング工程は、前記気体ノズルの吹き出し口の高さを前記溶液ノズルの吹き出し口の高さよりも低くすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記スプレーコーティング工程は、前記溶液ノズルの動作に合わせて前記気体ノズルを追従させながら前記気体を噴射することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項６】
前記粉体含有溶液に含まれる粉体は、蛍光体であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項７】
前記粉体含有溶液に含まれる粉体は、フィラーであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項８】
前記ＬＥＤチップ実装工程と前記スプレーコーティング工程との間に、少なくとも前記ＬＥＤチップが露出されるマスクを前記基板上に配置するマスク配置工程を含み、
前記スプレーコーティング工程の後に、前記基板上に配置された前記マスクを除去するマスク除去工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項９】
前記スプレーコーティング工程の後に、前記基板上に実装された前記ＬＥＤチップを透光性樹脂で被覆する樹脂被覆工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１０】
ＬＥＤチップに対して蛍光体溶液をスプレーにより噴射するスプレーコーティング装置であって、
前記ＬＥＤチップの上方に配置され、前記ＬＥＤチップの上方から前記蛍光体溶液を噴射する溶液ノズルと、
前記蛍光体溶液の噴射方向を中心軸としてその周囲に配置され、前記中心軸に向かって気体を噴射して前記蛍光体溶液からなる噴射体の進路を変更する気体ノズルと、
を備えることを特徴とするスプレーコーティング装置。
【請求項１１】
前記気体ノズルは、前記中心軸に対して四方に設けられてなることを特徴とする請求項１０に記載のスプレーコーティング装置。
【請求項１２】
前記気体ノズルは、前記中心軸に向かって、１０°〜４５°傾いた方向から前記気体を噴射するように設けられてなることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のスプレーコーティング装置。
【請求項１３】
前記気体ノズルの吹き出し口の高さは、前記溶液ノズルの吹き出し口の高さよりも低いことを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載のスプレーコーティング装置。
【請求項１４】
前記気体ノズルは、前記溶液ノズルと一体となって移動可能であることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載のスプレーコーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子を用いた発光装置の製造方法およびスプレーコーティング装置に関し、特に蛍光体などを均一に形成する発光装置の製造方法およびスプレーコーティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般照明市場分野として、一般照明器具用電球、小中型ＬＣＤ、大型ＬＣＤ、街路灯、信号機、自動車照明用などがあるが、ＬＥＤの発光効率の向上に伴いこれらの照明分野での需要が拡大してきている。一般的なＬＥＤは、ＬＥＤチップとＬＥＤチップ周辺に配置された蛍光体で波長変換させることで白色光を得ている。この蛍光体の形成方法としては、具体的には、ＬＥＤチップの周辺に蛍光体を含有した液状樹脂を配置して硬化させるポッティング法や、電気泳動技術を用いてＬＥＤチップの周りに蛍光体を配置させる電着法がある。
【０００３】
しかしながら、前記したポッティング法は、蛍光体と液状樹脂を混合させたものをポッティングして重力により自然沈降させるため、ＬＥＤチップの角部や側面部には蛍光体が付着しにくく蛍光体層が薄くなってしまうという問題がある。また、前記した電着法は、電気泳動技術を利用しているためＬＥＤチップの角部や側面部にも蛍光体が付着するが、蛍光体の粒径の大きさによって電気泳動性にばらつきが生じたり、蛍光体の厚みの制御ができないという問題がある。
【０００４】
ここで、蛍光体の波長変換割合は、ＬＥＤチップから出射される光が蛍光体を通る光路長によって変わり、光路長が短い（蛍光体層が薄い）とＬＥＤチップから発光された青色成分が多くなり、光路長が長い（蛍光体層が厚い）と波長変換による黄色成分が多くなる。しかし、前記した２つの方法は、蛍光体層の厚みの制御が容易ではないため、この青色成分と黄色成分とのバランスが悪くなって発光色ムラが生じたり、２次光学系でイエローリングなどの色ムラが生じたりするという問題があった。
【０００５】
また、一般的にＬＥＤチップの封止材（透光性樹脂）に蛍光体を混ぜて白色光を得ている場合、蛍光体を通る光路が長いと光が分散されて出力が落ちる傾向にある。近年、一般照明用途として低コスト化が求められており、特異な工程を増やさずに上記問題を解決させることが重要視されている。そこで、このような問題を解決するため、従来からスプレーコーティング法を用いて封止材の表面に蛍光体含有コーティング剤を塗布することで、蛍光体薄膜を形成する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７８６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、特許文献１で提案されたスプレーコーティング法は、塗布対象物（特許文献１によればＬＥＤチップを凸型レンズ状に封止したもの）の直上から塗布対象物に向かって垂直にスプレーコーティングをするものであり、蛍光体薄膜を形成するために、円錐型の渦状のスプレーパターンで蛍光体含有コーティング材を噴射する。しかしながら、特許文献１で提案されたスプレーコーティング法を用いて蛍光体を塗布する場合は、スプレーノズルから蛍光体含有コーティング剤を噴射する角度に制限があり、特に側面（塗布対象物の垂直面）を均一な厚みで塗布することが困難であった。
【０００８】
また、特許文献１で提案されたスプレーコーティング法で用いられるスプレーノズルは、前記したように塗布対象物の直上に配置されている。そのため、このスプレーノズルから噴射された蛍光体含有コーティング剤が塗布対象物に塗布される範囲は、概ねスプレーノズル径と塗布対象物からスプレーノズルまでの高さと噴射圧力などの装置パラメータとによって決定されることになる。従って、塗布対象物が塗布される範囲よりも大きい場合は、それに合わせてスプレーノズルの位置やパラメータを適切に設定する必要があり、塗布対象物に対して所望の厚みで蛍光体を均一に塗布するための最適な塗布条件を得ることが容易ではなかった。
【０００９】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、スプレーコーティング法により、ＬＥＤチップの角部や側面部、レンズ状をした透光性樹脂表面、光学レンズ表面などに蛍光体を容易に付着させることができる発光装置の製造方法およびスプレーコーティング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために本発明に係る発光装置の製造方法は、ＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップが設けられた基板とを少なくとも備える発光装置の製造方法であって、前記ＬＥＤチップを前記基板上に実装するＬＥＤチップ実装工程と、前記ＬＥＤチップを含む塗布対象物に対して、粉体を含む粉体含有溶液をスプレーにより噴射するスプレーコーティング工程と、を含み、前記スプレーコーティング工程が、前記塗布対象物の上方に配置された溶液ノズルによって前記粉体含有溶液を噴射し、前記粉体含有溶液の噴射方向を中心軸として、その周囲に配置された気体ノズルによって、前記中心軸に向かって気体を噴射して前記粉体含有溶液からなる噴射体の進路を変更しながら行うこととした。
【００１１】
また、前記課題を解決するために本発明に係るスプレーコーティング装置は、ＬＥＤチップに対して蛍光体溶液をスプレーにより噴射するスプレーコーティング装置であって、前記ＬＥＤチップの上方に配置され、前記ＬＥＤチップの上方から前記蛍光体溶液を噴射する溶液ノズルと、前記蛍光体溶液の噴射方向を中心軸としてその周囲に配置され、前記中心軸に向かって気体を噴射して前記蛍光体溶液からなる噴射体の進路を変更する気体ノズルと、を備える構成とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る発光装置の製造方法およびスプレーコーティング装置によれば、気体ノズルを用いてスプレーコーティングの噴射に角度をつけることで、塗布対象物（ＬＥＤチップの角部や側面部、レンズ状をした透光性樹脂表面、光学レンズ表面など）に蛍光体を効率よく付着させることができる。そのため、本発明に係る発光装置の製造方法およびスプレーコーティング装置によれば、蛍光体の厚さを容易に調整することができるため、ＬＥＤチップの発光分布強度に合わせて蛍光体の厚みを制御し、最適な光路長を得ることで、発光の際における色ムラの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法におけるＬＥＤチップ実装工程を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法におけるスプレーコーティング工程を説明するための概略図であって、（ａ）は、溶液ノズルの配置を示す図、（ｂ）は、気体ノズルの設置角度を示す図、（ｃ）は、気体ノズルを用いた場合の蛍光体溶液の噴射角度を示す図、である。
【図３】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法におけるスプレーコーティング工程を説明するための概略図であって、（ａ）は、溶液ノズルの可動範囲を示す図、（ｂ）は、溶液ノズルの可動範囲および気体ノズルの配置を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法におけるスプレーコーティング工程を説明するための概略図であって、（ａ）は、気体ノズルから気体を噴射する前の蛍光体溶液の状態を示す図、（ｂ）は、気体ノズルから気体を噴射した後の蛍光体溶液の状態を示す図、（ｃ）は、（ｂ）の一部を拡大した拡大図である。
【図５】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法における樹脂被覆工程後の状態を示す概略図である。
【図６】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法における樹脂被覆工程後の状態の他の例を示す概略図である。
【図７】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法におけるダイシング工程を示す概略図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る発光装置の全体構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る発光装置の全体構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る発光装置の全体構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る発光装置の全体構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る発光装置の全体構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法およびスプレーコーティング装置について、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、まず実施形態に係る発光装置の製造方法について説明した後、その製造方法によって製造される発光装置の全体構成について説明することとする。また、以下の説明では、発光装置の製造方法の説明の中でスプレーコーティング装置の構成について説明することとする。なお、以下の説明で参照する図面は、本発明を概略的に示したものであるため、部材のスケールや位置関係などが誇張、あるいは部材の一部が省略されている場合がある。また、以下の説明では、同一の名称および符号については原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
【００１５】
［発光装置の製造方法］
以下、本発明の実施形態に係る発光装置１の製造方法について、図１〜図７を参照（適宜図８も参照）しながら説明する。発光装置１の製造方法は、ここではＬＥＤチップ実装工程と、スプレーコーティング工程と、樹脂被覆工程と、ダイシング工程と、を行う。なお、以下では一例として、フリップチップ型のＬＥＤチップ２０を用いた発光装置１の製造方法について説明するが、表面実装型のＬＥＤチップの場合も、ＬＥＤチップ実装工程の後にワイヤボンディング工程を行う以外は、概ね同様の工程となる。また、発光装置１の製造方法は、前記したＬＥＤチップ実装工程の後にマスク配置工程を行い、スプレーコーティング工程の後にマスク除去工程を行ってもよい。
【００１６】
ＬＥＤチップ実装工程は、図１に示すように、ダイシング前の基板１０ａにＬＥＤチップ２０を実装する工程である。ダイシング前の基板１０ａにはＬＥＤチップ２０を実装するための電極がパターニングされており、そこにＬＥＤチップ２０を実装し電気的に接続する。その際、フリップチップ型のＬＥＤチップ２０は、接続には主に金属系ペーストによる共晶接合や、Ａｕバンプによる圧着接合が用いられる。また、表面実装型のＬＥＤチップを用いる場合は、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などを用いて固定し、導電性のワイヤを用いて基板１０と電気的接続をとる。なお、図１では、ＬＥＤチップ２０を３個だけ図示しているが、ダイシング前の基板１０ａ上に実装するＬＥＤチップ２０の数は特に限定されない。
【００１７】
スプレーコーティング工程は、図２〜図４に示すように、スプレーコーティング装置ＳＰを用いて、ＬＥＤチップ２０の表面に蛍光体溶液を噴射する工程である。なお、以下では、粉体含有溶液における粉体として蛍光体を用いた、蛍光体溶液によるスプレーコーティング工程について説明するが、前記した粉体としてフィラーなどの無機化合物を用いてもよい。また、以下では、スプレーコーティング装置ＳＰによる蛍光体溶液の塗布対象物がＬＥＤチップ２０の場合について説明するが、後記するように、塗布対象物は透光性樹脂であっても構わない（図１０および図１１参照）。
【００１８】
スプレーコーティング工程では、具体的にはスプレーコーティング装置ＳＰを用いたスプレーコーティングによって、ＬＥＤチップ２０に対して蛍光体溶液をスプレーにより噴射する。ここで、スプレーコーティング装置ＳＰから噴射される蛍光体溶液は、塗布対象物であるＬＥＤチップ２０に向かって放射状に広がる。本発明者らは、この広がり角度によりＬＥＤチップ２０の角部や側面部への蛍光体溶液の付着状態が異なることを知見し、この現象を精査検討した結果、気体ノズル５２を用いて蛍光体溶液の噴射自体に角度をつけることで、ＬＥＤチップ２０の角部や側面部に蛍光体溶液を効率よく容易に付着させることができることを見出した。以下、スプレーコーティング工程において用いられるスプレーコーティング装置ＳＰについて説明する。
【００１９】
（スプレーコーティング装置の構成）
スプレーコーティング装置ＳＰは、基板１０ａ上のＬＥＤチップ２０に対して、蛍光体溶液をスプレーにより噴射するものである。このスプレーコーティング装置ＳＰは、ここでは図２（ａ）に示すように、溶液ノズル５１と、気体ノズル５２と、を備えている。なお、図２（ａ）におけるスプレーコーティング装置ＳＰは概略図であり、構成の要部のみを端的に示している。
【００２０】
溶液ノズル５１は、ＬＥＤチップ２０に対して蛍光体を含む蛍光体溶液を噴射するものである。この溶液ノズル５１は、図２（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ２０の上方に配置されるとともに、当該ＬＥＤチップ２０の蛍光体塗布面に対して垂直に配置されている。これにより、溶液ノズル５１は、ＬＥＤチップ２０の上方から下方向に蛍光体溶液を噴射する。また、溶液ノズル５１は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、スプレーコーティング装置ＳＰの左右前後（ｘ方向およびｙ方向）に自由に可動できるように構成され、ダイシング前の基板１０ａに実装された複数のＬＥＤチップ２０のそれぞれに対して蛍光体溶液を噴射する。
【００２１】
なお、溶液ノズル５１から噴射される蛍光体溶液は、例えば蛍光体およびシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などのバインダと、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、トルエンまたはアセトンなどの有機溶剤と、から構成されている。また、蛍光体とバインダと有機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。
【００２２】
気体ノズル５２は、溶液ノズル５１から噴射された蛍光体溶液に対して気体を噴射するものである。この気体ノズル５２は、図２（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ２０の上方に配置されるとともに、前記した溶液ノズル５１による蛍光体溶液の噴射方向を中心軸Ａとして、その周囲（近傍）に配置されている。また、気体ノズル５２は、図２（ｂ）に示すように、中心軸Ａに対して角度θ１を持たせて配置されている。これにより、気体ノズル５２は、図２（ｃ）に示すように、溶液ノズル５１から噴射された噴射体に対して、前記した設置角度θ１から気体を噴射することで、当該噴射体の進路を変更し、蛍光体溶液３０ａの噴射に角度をつけることができる。なお、前記した「噴射体」とは、溶液ノズル５１から噴射された後の蛍光体溶液３０ａのことを意味している。
【００２３】
気体ノズル５２の設置角度θ１は、中心軸Ａに対して例えば１０°〜４５°の範囲内で設定することができ、当該中心軸Ａに向かって、１０°〜４５°傾いた方向から気体を噴射する。これにより、蛍光体溶液３０ａからなる噴射体に容易に角度をつけることができる。なお、気体ノズル５２を用いた場合における前記噴射体の実際の噴射角度（進路変更後の角度）θ２は、具体的には気体ノズル５２の設置角度θ１、気体ノズル５２の高さ、気体圧力によって決定される。また、気体ノズル５２から噴射される気体は、例えば空気、窒素、酸素、アルゴンなどが挙げられる。
【００２４】
気体ノズル５２は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、溶液ノズル５１を取り囲むように配置されている。すなわち、本実施形態における気体ノズル５２は、図３（ｂ）に示すように上から見ると、溶液ノズル５１の左右前後に１個ずつ（中心軸Ａの四方に１個ずつ）、合計４個配置されている。これにより、溶液ノズル５１から噴射された蛍光体溶液３０ａからなる噴射体の四方から気体を当て、当該噴射体の進路を変更することができる。
【００２５】
なお、気体ノズル５２は、溶液ノズル５１の周囲に１個以上配置されていればよく、中心軸Ａに向かって、四方の少なくとも１方向から気体を噴射すれば、前記した噴射体に噴射角度θ２をつけることができる。一方、図３（ｂ）に示すように、溶液ノズル５１の可動方向、すなわちｘ方向およびｙ方向に対応した四方に気体ノズル５２を配置することで、前記した噴射体の噴射角度θ２をきめ細かく調整することができる。
【００２６】
ここで、図３（ｂ）に示す気体ノズル５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄは、それぞれの設置角度θ１、高さ、気体圧力、気体噴射のＯＮ／ＯＦＦ制御が独立で可能であり、これらは溶液ノズル５１の動く方向と関係したパラメータとなる。例えば、図４（ａ）に示すように、溶液ノズル５１の進行方向（図４（ａ）では右方向）に対して、ＬＥＤチップ２０における前記進行方向側の面（図４（ａ）ではＬＥＤチップ２０の左側の面）に蛍光体溶液３０ａを厚く塗布する場合、図４（ｂ）に示すように溶液ノズル５１の左側に配置された気体ノズル５２ａから気体を噴射する。これにより、図４（ｃ）に示すように、ＬＥＤチップ２０の進行方向側の面に蛍光体溶液３０ａを多く付着させることができる。
【００２７】
前記した溶液ノズル５１は、図３（ｂ）に示すように左右前後（ｘ方向およびｙ方向）に自由に動かすことができるため、当該溶液ノズル５１の動きに合わせて気体ノズル５２による気体の噴射を組み合わせることで、このような気体の噴射がない場合と比較して、ＬＥＤチップ２０の側面に蛍光体を容易かつ効率よく厚く塗布することが可能となる。また、例えば気体ノズル５２の噴射口形状を変えることで、特定範囲だけに噴射角度θ２がついた蛍光体溶液３０ａを噴射して塗布することもできる。
【００２８】
また、特に透光性樹脂４０の側面や基板１０ａ近くの面は蛍光体が付着しにくく、透光性樹脂４０の上面と側面での蛍光体層３０の厚みがバラつき、色ムラが生じる原因となりやすい。そのため、気体を用いて噴射体に噴射角度θ２をつけ、さらに溶液ノズル５１を透光性樹脂４０の表面の範囲より大きい範囲に可動させることで、蛍光体が付着しやすくなる。
【００２９】
スプレーコーティング工程は、以上のような構成からなるスプレーコーティング装置ＳＰを用いて、ＬＥＤチップ２０の上方に配置された溶液ノズル５１によって蛍光体溶液３０ａを噴射し、蛍光体溶液３０ａの噴射方向を中心軸Ａとして、その周囲に配置された気体ノズル５２によって、中心軸Ａに向かって気体を噴射して蛍光体溶液３０ａからなる噴射体の進路を変更しながら行う。
【００３０】
ここで、スプレーコーティング工程は、スプレーコーティング装置ＳＰの気体ノズル５２を溶液ノズル５１と一体となって移動可能なように構成し、溶液ノズル５１の動作に合わせて気体ノズル５２を追従させながら気体を噴射することが好ましい。これにより、溶液ノズル５１の動作に気体ノズル５２が連動するため、溶液ノズル５１から噴射された蛍光体溶液３０ａの噴射体に対して気体を適切に当てることができる。以下、発光装置１の製造方法の残りの工程について説明を続ける。
【００３１】
樹脂被覆工程は、図５に示すように、スプレーコーティング工程の後に、ダイシング前の基板１０ａ上に実装されたＬＥＤチップ２０を透光性樹脂４０で被覆する工程である。樹脂被覆工程では、より具体的にはＬＥＤチップ２０の上面および側面に形成された蛍光体層３０を覆うように、レンズ状の透光性樹脂４０を形成したり、または、金型を用いて圧縮成形によりレンズを形成したり、または、蛍光体層３０の回りを囲むような樹脂枠を形成し、樹脂枠の中にポッティング法を用いて透光性樹脂４０をポッティングし、表面張力によってレンズを形成する。
【００３２】
発光装置１の製造方法は、このような樹脂被覆工程を行うことで、ＬＥＤチップ２０を塵芥、水分、外力などから保護することができる。なお、樹脂被覆工程では、透光性樹脂４０以外にも、樹脂材料に拡散剤やフィラーを含有させた非透光性樹脂でＬＥＤチップ２０を被覆しても構わない。なお、樹脂被覆工程では、図５に示すように透光性樹脂４０をレンズ状に形成するが、図６に示すように矩形状に形成しても構わない。
【００３３】
ダイシング工程は、図７に示すように、ダイシング装置Ｄｄによって、基板１０ａを切削して発光装置１ごとに分割する工程である。
【００３４】
なお、ＬＥＤチップ実装工程の後にマスク配置工程を行い、スプレーコーティング工程の後にマスク除去工程を行う場合、マスク配置工程では、少なくともＬＥＤチップ２０が露出されるマスクを基板１０ａ上に配置する。その際、マスク領域は、例えば図７のＭで示す基板１０ａの表面上に、非マスク領域を囲むように設けられる。そして、マスク除去工程では、スプレーコーティング工程の後に、基板１０ａ上に配置されたマスクを除去する。発光装置１の製造方法は、このようにマスクを用いることで、所望の位置に蛍光体層３０（または後記するフィラー層６０（図１２参照））を形成することができる。
【００３５】
以上のような手順を行う発光装置１の製造方法およびスプレーコーティング装置ＳＰは、スプレーコーティング工程において、溶液ノズル５１によって、蛍光体やフィラーなどの粉体を含む粉体含有溶液（ここでは蛍光体溶液３０ａ）をスプレーにより噴射し、気体ノズル５２による気体噴射によって、粉体含有溶液からなる噴射体に角度をつけることができる。
【００３６】
従って、発光装置１の製造方法およびスプレーコーティング装置ＳＰによれば、気体ノズル５２を用いてスプレーコーティングの噴射に角度をつけることで、塗布対象物（ＬＥＤチップ２０の角部や側面部、レンズ状をした透光性樹脂４０表面、光学レンズ表面など）に蛍光体を効率よく付着させることができる。これにより、発光装置１の製造方法およびスプレーコーティング装置ＳＰは、蛍光体の厚さを容易に調整することができるため、ＬＥＤチップの発光分布強度に合わせて蛍光体の厚みを制御し、最適な光路長を得ることで、発光の際における色ムラの発生を防止することができる。
【００３７】
なお、本発明に係るスプレーコーティング装置ＳＰのように気体ノズル５２を用いずに、蛍光体溶液３０ａを噴射する溶液ノズル５１自体に角度をつけて配置することもでき、この場合は、気体ノズル５２から噴射される気体なしでも噴射角度をつけることができるが、溶液ノズル５１自体に角度をつけた場合、噴射する材料（ここでは蛍光体溶液３０ａ）が溶液ノズル５１の中を通る際に、当該角度が原因で材料の片寄りが生じ、溶液ノズル５１の磨耗や目詰まりなどの問題が生じる。そして、磨耗や目詰まりが生じると、溶液ノズル５１から材料が出にくくなる問題が、さらには出なくなる問題が生じ、材料の厚みの制御が困難となる。
【００３８】
一方、本発明に係るスプレーコーティング装置ＳＰのように気体ノズル５２を組み合わせることで、溶液ノズル５１の磨耗や目詰まりなどの問題を回避することができる。さらに、溶液ノズル５１から材料が出にくくなるなどの問題も回避することができるため、材料の厚みの制御も容易に行うことができる。また、スプレーコーティング装置ＳＰは、溶液ノズル５１が前後左右に動いている場合であっても当該溶液ノズル５１が常に垂直方向に配置されているため、安定的に蛍光体溶液３０ａを噴射することができるとともに、気体によって蛍光体溶液３０ａの噴射体に角度をつけるため、確実な噴射角度θ２を得ることができる。
【００３９】
［発光装置］
本発明の実施形態に係る発光装置について、図８および図９を参照しながら説明する。発光装置１は、例えば一般照明分野において、ＬＥＤ電球やスポットライト、街路灯などに利用できる装置である。発光装置１は、ここでは図８に示すように、少なくとも基板１０と、ＬＥＤチップ２０と、蛍光体層３０と、透光性樹脂４０と、を備えている。
【００４０】
基板１０は、ＬＥＤチップ２０を実装するためのものである。基板１０は、図８に示すように平板状に形成されており、その上にＬＥＤチップ２０が実装されている。また、基板１０上には、ＬＥＤチップ２０の他に、当該ＬＥＤチップ２０を被覆する蛍光体層３０の一部と透光性樹脂４０の一部も配置されている。
【００４１】
基板１０は、具体的には回路基板またはリードフレームで構成されており、接合部材を介してＬＥＤチップ２０と電気的に接続されている。また、図示は省略したが、基板１０上には、ＬＥＤチップ２０を静電破壊などから保護するための保護素子が実装されていても構わない。ここで、図８のＬＥＤチップ２０はフリップチップ型を想定しているが、表面実装型でも構わない。この場合は、基板１０とＬＥＤチップ２０との電気的接続をとるためのワイヤを設ければよい。
【００４２】
ＬＥＤチップ２０は、例えば窒化ガリウム系化合物半導体で構成され、電圧を印加することで自発光し、蛍光体を励起させるものである。ＬＥＤチップ２０は、図８に示すように、その上面および両側面（以下、単に側面という）に、前述したスプレーコーティング装置ＳＰを用いて塗布された蛍光体層３０が形成されている。
【００４３】
ＬＥＤチップ２０は、前記したように窒化ガリウム系化合物半導体で構成され、半導体基板には、サファイア、ＳｉＣ，Ｓｉ，ＺｎＯ，ＧａＮなどの材料が用いられることが多い。例えばサファイア基板を用いたＬＥＤチップ２０の場合、半導体層上にスパッタリング法や真空蒸着法を用いて電極を形成し、ウェハー状態のものをダイヤモンド製の刃先のブレードを装着させたダイシング装置でフルカットまたはハーフカットにより外力をかけて割ることで個片化し、ＬＥＤチップ２０を形成する。
【００４４】
ＬＥＤチップ２０は、用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色（波長４３０ｎｍ〜５７０ｎｍの光）のＬＥＤチップ２０としては、窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いることができる。
【００４５】
蛍光体層３０は、ＬＥＤチップ２０から放出された光の発光波長を他の発光波長に変換するものである。蛍光体層３０は、図８に示すように、ＬＥＤチップ２０の上面と側面とに形成されている。また、蛍光体層３０は、ＬＥＤチップ２０の上面と側面との間の角部においても途切れることなく形成されており、ＬＥＤチップ２０の下面を除く周囲に連続的に形成されている。
【００４６】
蛍光体層３０は、図８に示すようにＬＥＤチップ２０にフリップチップ型を用いた場合、ＬＥＤチップ２０の上面に形成された蛍光体層３０の厚さｔ１よりも、ＬＥＤチップ２０の側面に形成された蛍光体層３０の厚さｔ２の方が厚くなるように構成されている。また、蛍光体層３０における厚さｔ１と厚さｔ２とは、例えば１：１．２〜６の比率となるように構成されている。この比率は、フリップチップ型のＬＥＤチップ２０に蛍光体層３０を付着させないで発光させた場合の指向強度特性を考慮した比率である。なお、例えば表面実装型のＬＥＤチップ２０を用いた場合、蛍光体層３０における厚さｔ１と厚さｔ２とは、例えば１：０．６〜３の比率となるように構成される。
【００４７】
蛍光体層３０に用いている蛍光体は、具体的には蛍光体と、当該蛍光体同士を結着させるための結着材と、から構成されている。蛍光体としては、例えばセリウムで付活されたイットリウム、アルミニウムおよびガーネットを混合したＹＡＧ系蛍光体、Ｅｕ，Ｃｅなどのランタノイド系元素で主に付活される窒化物系蛍光体、酸化物系蛍光体を用いることができる。また、結着材としては、例えばＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭＳｉＯ３（なお、Ｍとしては、Ｚｎ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｚｒ，Ｙなどが挙げられる）などの透光性無機部材を用いることができる。
【００４８】
例えば蛍光体層３０に含まれる蛍光体としてＹＡＧ系蛍光体を用いて、ＬＥＤチップ２０として青色のＬＥＤチップを用いた場合、これらを混色させることで白色光を生成することができる。なお、蛍光体の粒径は、例えば２．５μｍ〜３０μｍの範囲のものを用いることができる。
【００４９】
ここで、蛍光体は、図８に示すような１種類に限定されず、２種類以上用いてもよい。例えば、図９に示す発光装置１Ａのように、まずＬＥＤチップ２０に密着するようにスプレーコーティング法を用いて第１蛍光体層３１を配置し、次に当該第１蛍光体層３１に密着するように第２蛍光体層３２を配置することで、２層構造の半導体層を形成することもできる。この形態は、励起波長が異なる２種類の以上の蛍光体を塗布するときに有効であり、ＬＥＤチップ２０から出射された光が第１蛍光体層３１で波長変換され、第２蛍光体層３２はＬＥＤチップ２０から出射された光と第１蛍光体層３１で波長変換された光のスペクトルの一部とで波長変換される。これにより、演色性の向上や発光色調の調整を容易に行うことができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、蛍光体を例に挙げているが、例えば蛍光体の代わりにフィラー（反射材）を用いることもできる。このフィラーとしては、例えばシリカ系フィラー、アルミナ系フィラー、酸化チタン系フィラーなどの無機化合物を用いることができる。これらのフィラーをＬＥＤチップ２０の近傍に配置し、前記した蛍光体層３０の代わりにフィラー層を形成することで、ＬＥＤチップ２０から出射される光を拡散する効果が期待できる。
【００５１】
透光性樹脂４０は、基板１０に配置されたＬＥＤチップ２０などを塵芥、水分、外力などから保護するためのものである。透光性樹脂４０は、例えば図８に示すように、基板１０上にレンズ状（半球状）に形成されており、ＬＥＤチップ２０および蛍光体層３０の底面を除く全体を覆うように形成されている。このような透光性樹脂４０を用いることで、ＬＥＤチップ２０のサファイア基板と空気層との屈折率差を緩和することができる。また、透光性樹脂４０を図８に示すようなレンズ状に形成することで、透光性樹脂４０内での全反射を抑制することができるため、取り出し効率を向上させることができる。このような透光性樹脂４０としては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂などの耐候性に優れた透明樹脂を用いることができる。
【００５２】
以上のような構成を備える発光装置１は、図８に示すようにフリップチップ型のＬＥＤチップ２０を用いる場合、ＬＥＤチップ２０自体の指向強度特性に合わせて、ＬＥＤチップ２０の上面に形成された蛍光体層３０の厚さｔ１よりも、ＬＥＤチップ２０の側面に形成された蛍光体層３０の厚さｔ２の方が厚くなるように構成されている。そのため、発光装置１は、蛍光体層３０の厚みの違いに起因する、ＬＥＤチップ２０から出射された光が蛍光体層３０を通る際の光路長の相違によって生じる色ムラを防止することができる。
【００５３】
以上、本発明に係る発光装置の製造方法およびスプレーコーティング装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変などしたものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【００５４】
例えば、図１０に示す発光装置１Ｂのように、基板１０上にＬＥＤチップ２０を実装し、それを覆うようにレンズ状の透光性樹脂４０Ｂで封止し、当該透光性樹脂４０Ｂの表面に前記したスプレーコーティング装置ＳＰを用いて蛍光体層３０Ａを形成してもよい。あるいは、図１１に示す発光装置１Ｃのように、基板１０上にＬＥＤチップ２０を実装し、それを覆うように矩形状の透光性樹脂４０Ｃで封止し、当該透光性樹脂４０Ｃの表面に前記したスプレーコーティング装置ＳＰを用いて蛍光体層３０Ｂを形成してもよい。なお、これらの場合、スプレーコーティング装置ＳＰによる蛍光体溶液３０ａの塗布対象物は、図８に示すようなＬＥＤチップ２０ではなく透光性樹脂４０Ｂ，４０Ｃとなる。
【００５５】
また、図１２に示す発光装置１Ｄのように、透光性樹脂４０Ｄの表面にフィラー層６０が設けられた構成としても構わない。すなわち、発光装置１Ｄは、凹部１１が形成された基板１０Ａ上にＬＥＤチップ２０が実装されている。また、発光装置１Ｄは、基板１０Ａの凹部１１内に蛍光体を含有する液状樹脂が充填されることで、蛍光体層３０Ｃが設けられている。さらに発光装置１Ｄは、レンズ状の透光性樹脂４０Ｄの表面に、前記したスプレーコーティング装置ＳＰによってフィラー溶液３０ｂが噴射され、フィラー層６０が均一の厚さで形成されている。なお、この場合、スプレーコーティング装置ＳＰによるフィラー溶液３０ｂの塗布対象物は透光性樹脂４０Ｄとなる。
【００５６】
また、発光装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの製造方法において、スプレーコーティング装置ＳＰの気体ノズル５２の吹き出し口（図示省略）の高さは、溶液ノズル５１の吹き出し口（図示省略）の高さよりも低く構成されていることが好ましい。これにより、発光装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの製造方法は、気体ノズル５２の吹き出し口が溶液ノズル５１の吹き出し口よりも低い位置にあるため、溶液ノズル５１から噴射された粉体含有溶液（蛍光体溶液３０ａまたはフィラー溶液３１ｂ）の噴射体に対して気体を当てやすくなる。
【符号の説明】
【００５７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  発光装置
１０，１０Ａ  基板
１０ａ  ダイシング前の基板
１１  凹部
２０  ＬＥＤチップ
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ  蛍光体層
３０ａ  蛍光体溶液（粉体含有溶液）
３０ｂ  フィラー溶液（粉体含有溶液）
３１  第１蛍光体層
３２  第２蛍光体層
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ  透光性樹脂
５１  溶液ノズル
５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ  気体ノズル
６０  フィラー層
Ａ  中心軸
Ｄｄ  ダイシング装置
ＳＰ  スプレーコーティング装置
θ１  設置角度
θ２  噴射角度
【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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