(57)【要約】【目的】ＬＥＤチップを囲繞する封止部材の表面に微細な凹凸を良好に形成する方法を提供すること。【構成】半導体チップを囲繞する封止部材の表面に微細凹凸を形成する方法であって、前記封止部材を型成形する際に、金型の封止部材付形面に微細凹凸を有するシートを介在させ、該シートの微細凹凸を前記封止部材の表面へ転写する、ことを特徴とする封止部材の表面へ微細凹凸を形成する方法とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップを囲繞する封止部材の表面に微細凹凸を形成する方法であって、
前記封止部材を型成形する際に、金型の封止部材付形面と前記封止部材との間に微細凹凸を有するシートを介在させ、該シートの微細凹凸を前記封止部材の表面へ転写する、ことを特徴とする封止部材の表面へ微細凹凸を形成する方法。
【請求項２】
前記シートは前記金型の封止部材付形面へ負圧により吸着されている、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法を含む、ＬＥＤランプの製造方法。
【請求項４】
前記ＬＥＤチップが第１の封止部材と第２の封止部材により順に囲繞されるＬＥＤランプの製造方法であって、前記第１の封止部材の表面及び／又は前記第２の封止部材の表面に、請求項１又は２に記載の方法により微細凹凸が形成されている、ことを特徴とするＬＥＤランプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップを囲繞する封止部材の表面に微細凹凸を形成する方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤチップを樹脂封止したＬＥＤランプにおいて、封止部材の表面でＬＥＤチップの光が全反射して光取り出し効率が低下することがある。これを防止するために封止部材表面の成形に関して様々な検討が行われている。例えば、特許文献１には、封止部材成形時に封止部材の上面に金型等により凹凸を形成したＬＥＤランプが開示されている。また特許文献２には、封止部材の表面に凹凸パターンを有する凹凸フィルムを設けたＬＥＤランプが開示されている。また特許文献３には、封止部材の上面の他に側面にも凹凸形状を形成したＬＥＤランプが開示されている。また、特許文献４には封止部材ではないが、ＬＥＤチップの光放出側に凹凸面を有する蛍光板を備えたＬＥＤランプが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２３４５０９号公報
【特許文献２】特開２００８−２２７４５６号公報
【特許文献３】特開２００８−３００５８０号公報
【特許文献４】特開２００５−２６８３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜３のＬＥＤランプでは、封止部材の表面の凹凸形状は、例えば、封止部材付形面に凹凸形状を有する金型により型成形で形成する。この方法では、凹凸形状が微細になるほど、封止部材と金型との間に高い離型性が求められるため、微細な凹凸形状を良好に形成することは困難であった。また、この方法では凹凸形状を変更するには金型自体の形状を変更する必要があるため、コスト面で不利であった。一方、封止後に硬化した封止部材を表面加工することで微細な凹凸を設けることもできるが、製造工程が増えるため好ましくない。また、特許文献４のＬＥＤランプのように、封止後に微細凹凸を有する蛍光板等を設けることは製造工程が増えるとともに、部品点数が増えるため好ましくない。
そこで、本発明は、ＬＥＤチップを囲繞する封止部材の表面に微細な凹凸を良好に形成する方法を提供することを目的の一つとする。また、ＬＥＤチップを囲繞する封止部材の表面に微細な凹凸を形成する方法において、凹凸形状の変更が容易でコスト面で有利となる方法を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の目的を達成するため、本発明の第１の局面は次の構成からなる。即ち、
ＬＥＤチップを囲繞する封止部材の表面に微細凹凸を形成する方法であって、
前記封止部材を型成形する際に、金型の封止部材付形面と前記封止部材との間に微細凹凸を有するシートを介在させ、該シートの微細凹凸を前記封止部材の表面へ転写する、ことを特徴とする封止部材の表面へ微細凹凸を形成する方法である。
【０００６】
本発明の第１の局面の方法によれば、封止部材を型成形する際に金型の封止部材付形面と封止部材との間に微細凹凸を有するシートが介在されるため、金型に封止部材が接しない。その結果、封止部材と金型の間の離型性が良く、当該封止部材の微細な凹凸が良好に形成される。また、封止部材の型成形と同時に封止部材の表面に微細な凹凸を形成するため、製造工程が簡略化される。さらに、所望の微細な凹凸形状を有するシートを使用することにより、所望の微細な凹凸形状を形成することができるため、微細な凹凸形状の変更が容易であるとともに、金型自体を変更する必要がないため、コスト面で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明の実施例であるＬＥＤランプの製造方法１のフロー図である。
【図２】図２は製造方法１を説明する図である。
【図３】図３はシート２０の上面２０ａの一部拡大斜視図である。
【図４】図４はＬＥＤランプ５０の封止部材４１の表面の一部断面拡大図である。
【図５】図５は本発明の他の実施例であるＬＥＤランプの製造方法１００のフロー図である。
【図６】図６は製造方法１００を説明する図である。
【図７】図７は製造方法１００を説明する図である。
【図８】図８はＬＥＤランプ５００の第１の封止層４０１及び第２の封止層４０３の一部断面拡大図である。
【図９】図９ＡはＬＥＤランプ５００ａの断面図であり、図９Ｂは５００ｂの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明のＬＥＤチップを囲繞する封止部材の表面に微細凹凸を形成する方法について詳述する。本発明の方法では、封止部材を型成形する際に、金型の封止部材付形面と封止部材との間に微細凹凸を有するシートを介在させる。当該シートの材質は高温状態で金型に対して高い離型性を有する材質が好ましく、例えば、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン樹脂）、ＰＴＦＥ（テトラフルオロエチレン樹脂）等をシートの材質として採用することができる。シートの微細凹凸は、金型の封止部材付形面と封止部材との間の領域における封止部材に対向する側の面（以下、「封止部材対向面」ともいう）に設けられる。微細凹凸の形状は、例えば、円錐形、円柱形、三角錐形、三角柱形、四角錐形、四角柱形、半球形又はこれらの形を組み合わせた形状等の凸部を所定間隔で配置した凹凸形状や、断面形状が三角形、四角形、半円形又はこれらの形を組み合わせた形等の線状の溝を所定間隔で配置した凹凸形状や、梨地等からなる不規則な凹凸形状などとすることができる。
【０００９】
微細凹凸における凹部の深さ又は凸部の高さは、例えば、約１．０μｍ〜約５０μｍ、好ましくは約５．０μｍ〜約２０μｍ、さらに好ましくは約７．５μｍ〜１５μｍ、最も好ましくは約１０μｍである。微細凹凸における凹部又は凸部の間隔は、約１．０μｍ〜約１００μｍ、好ましくは約５．０μｍ〜約５０μｍ、さらに好ましくは約７．５μｍ〜３０μｍ、最も好ましくは約２０μｍである。
【００１０】
シートの微細凹凸は封止部材対向面の全域に設けてもよいし、封止部材対向面の一部の領域にのみ設けても良い。また、微細凹凸の形状、凹部の深さ、凸部の高さ、凹部及び凸部の間隔は封止部材対向面の全域に均一であってもよいし、封止部材対向面の一部の領域において他の領域と異なっていてもよい。
【００１１】
金型における封止部材付形面の形状は、囲繞するＬＥＤチップ種類やＬＥＤチップの形状や、求められる配光性等を考慮して決定することができる。例えば、囲繞するＬＥＤチップの中心を焦点位置とする半球形状、部分楕円形状、部分放物面形状や、囲繞するＬＥＤチップの壁面に平行な面を組み合わせてなる直方体面形状とすることができる。
金型は複数の封止部材付形面を有し、かつシートが当該金型の複数の封止部材付形面に対応するように微細凹凸を有することが好ましい。同時に複数の封止部材を形成できるからある。
【００１２】
封止部材を形成する型成形の種類は特に限定されず、コンプレッション成型、インジェクション成型などの公知の型成形から適宜を採用できる。中でもコンプレッション成形を採用することが好ましい。従来のコンプレッション成型において使用される離型シートに替えて、上述の微細凹凸を有するシートを使用することにより、本発明の方法を含むＬＥＤランプの製造方法の工程数を従来の製造方法の工程数と同等することができるからである。
【００１３】
コンプレッション成型により封止部材を型形成する場合、コンプレッション成型時において、微細光凸を有するシートは金型の封止部材付形面へ負圧により吸着されていることが好ましい。シートと金型の封止部材付形面とが密接することとなり、当該金型の封止部材付形面により封止部材を良好に形成できるからである。
【００１４】
封止部材は多層構造を有していてもよい。封止部材が多層構造を有する場合は、少なくとも一つの層の表面（界面）に微細凹凸を形成する。例えば、封止部材がＬＥＤチップを直接囲繞する第１の封止層と、第１の封止層を囲繞する第２の封止層からなる場合、第１の封止層と第２の封止層との界面に第１の微細凹凸を形成し、かつ第２の封止層の表面に第２の微細凹凸を形成することとしてもよいし、当該第１の微細凹凸又は当該第２の微細凹凸のいずれか一方のみを形成することとしてもよい。第１の微細凹凸と第２の微細凹凸は、微細凹凸の形状、凹部の深さ、凸部の高さ、凹部及び凸部の間隔が同一であってもよいし、これらの内、少なくとも一つが異なっていてもよい。
【００１５】
多層の封止部材において、隣接する二つの封止層のうち、内側（ＬＥＤチップに近い側）に位置する封止層の屈折率が外側に位置する封止層の屈折率よりも高い場合に、当該内側封止層と外側封止層との界面に微細凹凸を設けると、内側封止層と外側封止層との界面においてＬＥＤチップの光が全反射することが防止され、光の取り出し効率が向上する。
一方、隣接する二つの封止層のうち、内側（ＬＥＤチップに近い側）に位置する封止層の屈折率が外側に位置する封止層の屈折率よりも低い場合に、当該内側封止層と外側封止層との界面に微細凹凸を設けると、当該界面において内側封止層から外側封止層へ光が分散されるため、ＬＥＤチップの光の混合が促進されて輝度バランスが良好となる。例えば、内側封止層をシリコーンからなることとし、外側封止層をシリコーンよりも屈折率の高いエポキシ樹脂やガラスからなることとすることができる。なお、多層の封止部材において、最も外側に位置する封止層の表面（空気層との界面）には微細凹凸を設けることが好ましい。最外側封止層の屈折率は空気層の屈折率よりも大きいため、その表面で全反射が生じるおそれがあるが、当該微細凹凸により全反射が防止されて光の取り出し効率が向上するからである。
【００１６】
本発明の第２の局面は、上述の第１の局面の方法を含む、ＬＥＤランプの製造方法である。
本発明の第３の局面は、ＬＥＤチップが第１の封止部材と第２の封止部材により順に囲繞されるＬＥＤランプの製造方法であって、第１の封止部材の表面及び／又は第２の封止部材の表面に、上述の第１の局面の方法により微細凹凸が形成されている、ことを特徴とするＬＥＤランプの製造方法である。さらに第１の封止部材、第２の封止部材に加えて、第３の封止部材によりＬＥＤチップがいじょうされていてもよい。第３の封止部材は第１の封止部材又は第２の封止部材と同様に形成できる。
以下本発明の実施例について、より詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例であるＬＥＤランプの製造方法１のフロー図を図１に示す。製造方法１を説明する図を図２に示す。図２Ａに示すように、まず金型１０とシート２０を準備する（図１におけるステップ１）。金型１０は、下側金型１０ａと上側金型１０ｂとからなる。下側金型１０ａの上側金型１０ａに対向する面には半球状の凹部１１が形成されており、凹部１１の壁面が封止部材付形面１１ａとなる。凹部１１近傍には、上側金型１０ｂに対向する面に開口する吸引口１２が２箇所設けられている。吸引口１２は吸引機（図示せず）に接続されている。また、後述の通りシート２０が密着した凹部１１に樹脂材料を注入するための樹脂材料供給機（図示せず）が下側金型１０ａに併設されている。
【００１８】
上側金型１０ｂは略平板状である。上側金型１０ｂは下側金型１０ａに対向する面に開口する二個の第１吸引口１３と、二個の第２吸引口１４をそれぞれ備える。第１及び第２吸引口１３、１４はそれぞれ吸引機（図示せず）に接続されている。上側金型１０ｂの下側金型１０ａに対向する面には、第１及び第２吸引口１３、１４を一括して囲うようにＯリング１５が設けられる。
【００１９】
シート２０は下側金型１０ａと上側金型１０ｂの間に配置される。シート２０はＥＴＦＥ製の薄膜であって、上側金型１０ｂ側の面２０ａ（以下「上面２０ａ」ともいう）に微細凹凸が形成されている。シート２０の上面２０ａの一部拡大斜視図を図３に示す。図３に示すように、上面２０ａの略全域に、断面三角形の三角凸条部２１が複数形成されている。三角凸条部２１の形状は、頂部の角度θが約９０°で高さｈが約１０μｍ、三角形の底面に相当する幅ｗが約２０μｍの三角凸条である。複数の三角凸条部２１が約２０μｍの間隔で平行に形成されている。シート２０の基部２０ｂの厚みｄは約４０μｍである。
【００２０】
次に、図２Ｂに示すように、上側金型１０ｂの第１吸引口１３から吸引して負圧により上側金型１０ｂの下側金型１０ｂ側の面に基板３０を吸着させて設置する（図１におけるステップ２）。基板３０にはＬＥＤチップ３１が実装されており、当該ＬＥＤチップ３１が下側金型１０ａの凹部１１の中心軸１１ｂ上に位置するように基板３０を吸着させる。
【００２１】
そして、図２Ｃに示すように、下側金型１０ａの吸引口１２から吸引して負圧によりシート２０を下側金型１０ａの上側金型１０ｂ側の面に吸着させる（図１におけるステップ３）。シート２０は下側金型１０ａの凹部１１の封止部材付形面１１ａに沿って下側金型１０ａに密着する。
【００２２】
その後、図２Ｄに示すように、凹部１１のシート２０の上に樹脂材料４０を注入する（図１におけるステップ４）。樹脂材料４０は無色透明のシリコーン製であって、高温で溶融状態となっている。
【００２３】
次に、図２Ｅに示すように、上側金型１０ｂを下側金型１０ａ側に降下してＬＥＤチップ３１を樹脂材料４０内に埋入させる（図１におけるステップ５）。このとき、Ｏリング１５が下側金型１０ａに当接して、Ｏリング１５に囲われた上側金型１０ｂと下側金型１０ａとの間の空間が気密状態となる。そして、上側金型１０ｂの第２吸引口１３から吸引して、上側金型１０ｂと下側金型１０ａとの間の空間を真空状態にする（図１におけるステップ６）。これにより、樹脂材料４０とＬＥＤチップ３１の間の間隙に樹脂材料４０が行きわたり、樹脂材料４０とＬＥＤチップ３１とが密着する。そして、この状態で冷却し、樹脂材料４０を固化して封止部材４１を形成し、金型１０及びシート２０を取り除く（図１におけるステップ６）。これにより、ＬＥＤランプ５０が製造される。
【００２４】
ＬＥＤランプ５０の封止部材４１の表面の一部断面拡大図を図４に示す。図４に示すように、封止部材４１の表面４１ａはシート２０の上面２０ａの微細凹凸が転写されて、微細凹凸形状となっている。これにより、封止部材４１の表面４１ａに到達したＬＥＤチップ３１の光は、表面４１ａで全反射することが防止されて、外部に放出されることとなる（図４における符号Ｐを参照）。このように、製造方法１により製造されたＬＥＤランプ５０は、光の取り出し効率が向上する。
【００２５】
本実施例の製造方法１によれば、金型１０と封止部材４１との間に介在されるシート２０が微細凹凸を有するため、当該微細凹凸の形状が封止部材４１の表面に良好に転写され、封止部材４１の表面４１ａに微細凹凸を形成することができる。また、シート２０は離型シートとしても機能するため、金型１０と封止部材４１との離型性が良く、封止部材４１の表面４１ａに微細凹凸が良好に形成される。また、従来のコンプレッション成型で使用する離型シートに替えてシート２０を使用することができるため、従来のコンプレッション成型と工程数が変わらず、製造効率が低下しない。
【００２６】
また、下側金型１０ａの封止部材付形面１１ａには微細凹凸が設けられず、シート２０が微細凹凸を有するため、シート２０を所望の微細凹凸を有するシートに交換するだけで、所望の微細凹凸を封止部材４１の表面４１ａに形成することができ、当該微細凹凸形状の変更が容易である。さらに、金型１０の汎用性が高まってコスト面で有利となる。
【実施例２】
【００２７】
本発明の他の実施例であるＬＥＤランプの製造方法１００のフロー図を図５に示し、製造方法１００を説明する図を図６及び図７に示す。なお、ＬＥＤランプの製造方法１と同一の工程及び同等の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。まず、図６Ａ’〜Ｅ’に示すように、製造方法１のステップ１〜ステップ６と同様の工程で第１の封止層４０１を形成する。但し、下側金型１０ａに替えて、第１の下側金型１００ａを使用する。図６Ａに示すように、第１の下側金型１００ａは、ＬＥＤチップ３１の外形よりも大きい直方体の凹部１１０を有するため、第１の封止層４０１は直方体である。第１の封止層４０１を形成する封止樹脂４００は無色透明のシリコーン製である。ステップ６（図１を参照）の後、図６Ｆ’に示すように、基板３０を上側金型１０ｂに吸着させた状態で、第１の下側金型１００ａとシート２０を取り除く（図５のステップ７’）。
【００２８】
次に、図７Ｇに示すように、第２の下側金型１０１ａを準備する（図５におけるステップ８）。第２の下側金型１０１ａは第１の封止層４０１の外形よりも大きい半球状の凹部１１１を備える。
そして、図７Ｈに示すように、第２の下側金型１０１ａの吸引口１２から吸引して負圧によりシート２００を第２の下側金型１０１ａの凹部１１１に密着させる（図５におけるステップ９）。シート２００はＥＴＦＥ製の薄膜であって、その表面は平滑面となっている。
【００２９】
その後、図７Ｉに示すように、凹部１１１のシート２００上に樹脂材料４０２を注入する（図５におけるステップ１０）。樹脂材料４０２は無色透明のエポキシ製である。
そして、図７Ｊに示すように、上側金型１０ｂを第２の下側金型１０１ａ側に降下して、第１の封止層４０１を樹脂材料４０２内に埋入させる（図５におけるステップ１１）。上側金型１０ｂの第２吸引口１１３から吸引して、上側金型１０ｂと下側金型１０１ａとの間の空間を真空状態にする（図５におけるステップ１２）。その後、図７Ｋに示すように、樹脂材料４０３を固化して第２の封止層４０３を形成し、上側金型１０ｂ、第２の下側金型１０１ａ及びシート２００を取り除く（図５におけるステップ１３）。これにより、ＬＥＤランプ５００が製造される。
【００３０】
ＬＥＤランプ５００の第１の封止層４０１及び第２の封止層４０３の一部断面拡大図を図８に示す。第１の封止層４０１はシリコーン製であり、第２の封止層４０２はエポキシ製であるため、内側に位置する第１の封止層４０１の屈折率の方が、外側に位置する第２の封止層４０３の屈折率よりも小さい。このような屈折率の関係である第１の封止層４０１と第２の封止層４０３との界面４０１ａにシート２０の上面２０ａの微細凹凸が転写され、当該界面４０１ａは微細凹凸面となっている。これによりＬＥＤチップ３１の光は、第１の封止層４０１と第２の封止層４０３との界面４０１ａにおいて第１の封止層４０１から第２の封止層４０３側へ散乱されるため、ＬＥＤチップ３１の光の混合が促進されて輝度バランスが良好となる。（図８における符号Ｑを参照）。
【００３１】
製造方法１００により製造されたＬＥＤランプ５００の変形例であるＬＥＤランプ５００ａ、５００ｂを図９Ａ及び図９Ｂにそれぞれ示す。図９Ａに示すＬＥＤランプ５００ａは製造方法１００と同様の方法で形成されるが、第１の封止層４０１を形成する際に使用するシート２０に替えて微細凹凸を有さないシート２００を使用し、第２の封止層４０３を形成する際に使用するシート２００に替えて微細凹凸を有するシート２０を使用する。これにより、図９Ａに示すようにＬＥＤランプ５００ａにおいて、第１の封止層４０１と第２の封止層４０３との界面４０１ｂは微細凹凸を備えないフラットな面であり、第２の封止層４０３の表面４０３ｂは微細凹凸を備える。これにより、第２の封止層４０３の表面４０３ｂに到達したＬＥＤチップ３１の光は、表面４０３ｂで全反射することが防止されるため、光の取り出し効率が向上する。
【００３２】
一方、図９Ｂに示すＬＥＤランプ５００ｂは製造方法１００と同様の方法で形成されるが、第２の封止層４０３を形成する際に使用するシート２００に替えて微細凹凸を有するシート２０を使用する。これにより、図９Ｂに示すようにＬＥＤランプ５００ｂにおいて、第１の封止層４０１と第２の封止層４０３との界面４０１ａと第２の封止層４０３の表面４０３ｂはともに微細凹凸を備えることとなる。これにより、ＬＥＤチップ３１の光は、界面４０１ａにおいて分散されるともに、表面４０３ｂにおいて全反射が防止されるため、輝度バランスが良好となるとともに光の取り出し効率が向上する。
【００３３】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１、１００  製造方法１０  金型
１０ａ、１００ａ、１０１ａ  下側金型
１０ｂ  上側金型
１１、１１０、１１１  凹部
１１ａ、１１０ａ、１１１ａ  封止部材付形面
１２  吸引口
１３  第１吸引口
１４  第２吸引口
１５  Ｏリング
２０、２００  シート
２１  三角凸条部
３０  基板
３１  ＬＥＤチップ
４０、４００、４０２  樹脂材料
４１  封止部材
４０１  第１の封止層
４０１ａ、４０２ｂ  界面
４０３  第２の封止層
４０３ａ、４０３ｂ  表面
５０、５００  ＬＥＤランプ
【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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