(57)【要約】【課題】光量の損失を減らし、光抽出効率を改善することが出来るＬＥＤパッケージの製造方法を提供すること。【解決手段】ＬＥＤパッケージ１００の製造方法は、ＬＥＤチップ１０５を封止する樹脂モールディング部１０８を形成する工程と、スプレーコーティング法で、特に円錐型の渦状のスプレーパターンで上記樹脂モールディング部１０８の表面に蛍光体含有コーティング剤を塗布して上記樹脂モールディング部の表面上に蛍光体薄膜１２０を形成する工程と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップを封止する樹脂モールディング部を形成する工程と、
スプレーコーティング法で前記樹脂モールディング部の表面に蛍光体含有コーティング剤を塗布して前記樹脂モールディング部の表面上に蛍光体薄膜を形成する工程と、を含むことを特徴とするＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項２】
前記蛍光体薄膜を形成する工程は、円錐型の渦状のスプレーパターンで前記蛍光体含有コーティング剤を前記樹脂モールディング部の表面上に噴霧する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項３】
前記蛍光体含有コーティング剤は、前記ＬＥＤチップから出た光を別の波長の光に変換する蛍光物質と、前記蛍光物質が内部に分散されている液状樹脂物質とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項４】
前記液状樹脂物質は、シリコン、エポキシ及びハイブリッドシリコン／エポキシのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項５】
前記樹脂モールディング部は、レンズ状の形状を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
【請求項６】
回路基板上に複数のＬＥＤチップを実装する工程と、
前記ＬＥＤチップを封止する樹脂モールディング部を形成する工程と、
スプレーコーティング法で前記樹脂モールディング部の表面に蛍光体含有コーティング剤を塗布して前記樹脂モールディング部の表面上に蛍光体薄膜を形成する工程と、を含むことを特徴とする白色光源モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記蛍光体薄膜を形成する工程は、円錐型の渦状のスプレーパターンで前記蛍光体含有コーティング剤を前記樹脂モールディング部の表面上に噴霧する工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の白色光源モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記蛍光体含有コーティング剤は、前記ＬＥＤチップから出た光を別の波長の光に変換する蛍光物質と、前記蛍光物質が内部に分散されている液状樹脂物質とを含むことを特徴とする請求項６または７に記載の白色光源モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記液状樹脂物質は、シリコン、エポキシ及びハイブリッドシリコン／エポキシのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項８に記載の白色光源モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記樹脂モールディング部は、レンズ状の形状を有することを特徴とする請求項６から９のいずれか一つに記載の白色光源モジュールの製造方法。
【請求項１１】
前記ＬＥＤチップは青色ＬＥＤチップで、前記蛍光体は黄色蛍光体であることを特徴とする請求項６から１０のいずれか一つに記載の白色光源モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記ＬＥＤチップは青色ＬＥＤチップで、前記蛍光体は緑色蛍光体と赤色蛍光体の混合物であることを特徴とする請求項６から１０のいずれか一つに記載の白色光源モジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記ＬＥＤチップは紫外線ＬＥＤチップで、前記蛍光体は青色蛍光体と緑色蛍光体と赤色蛍光体の混合物であることを特徴とする請求項６から１０のいずれか一つに記載の白色光源モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードパッケージの製造方法及び白色光源モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、発光ダイオード（以下、ＬＥＤともする）が様々な色の光源として使われている。照明用の白色ＬＥＤなどの高出力、高輝度ＬＥＤに対する需要が高まるにつれ、ＬＥＤパッケージの性能と信頼性を向上させるための研究が活発に進んでいる。ＬＥＤ製品の性能を高めるためには、優れた光効率を有するＬＥＤチップ自体と共に、光を効果的に抽出でき色純度に優れ、熱による劣化が少ないＬＥＤパッケージを同時に確保する必要がある。
【０００３】
一般的に、白色ＬＥＤパッケージは、適切なＬＥＤチップと蛍光体を使用して製造することが出来る。例えば、パッケージ本体に実装された青色ＬＥＤチップを黄色蛍光体が分散されたモールディング樹脂で封止することにより、白色ＬＥＤパッケージを得ることが出来る。上記青色ＬＥＤチップから４６０ｎｍ波長帯の光が発生すると、モールディング樹脂内の上記黄色蛍光体で５４５ｎｍ波長帯の光が発生し、この２波長帯の光が混色して白色光を出力することになる。
【０００４】
このようなＬＥＤパッケージは、バックライトユニット（ＢＬＵ）のような白色光源モジュールの光源として有用に使用することが出来る。例えば、基板上に複数の白色ＬＥＤパッケージをアレイ形態に配置することにより、ＬＣＤディスプレーのＢＬＵ用光源部を構成することが出来る。ＬＥＤを用いたＢＬＵはローカルディミング（ｌｏｃａｌ  ｄｉｍｍｉｎｇ）方式の駆動が可能で環境にやさしいという長所を有している。
【０００５】
図１（ａ）及び１（ｂ）は、従来の技術によるＬＥＤパッケージの例を示した断面図である。図１（ａ）を参照すると、ＬＥＤパッケージ１０は、薄い蛍光体膜１７がコーティングされたＬＥＤチップ１５と、これを封止する樹脂モールディング部１８とを含む。蛍光体膜１７内の蛍光物質は、ＬＥＤチップ１５の放出光（例えば、青色光または紫外線）により励起され、緑色、黄色または赤色などの異なる波長の光を発する。このような蛍光体の放出光は単独で、或いはＬＥＤチップ１５の放出光と共に白色光を形成することが出来る。
【０００６】
このようなＬＥＤパッケージ１０を製造するため、適切な方法（例えば、電気泳動など）を使用してＬＥＤチップ１５を蛍光体膜１７でコーティングする。その後、コーティングされたＬＥＤチップ１５を樹脂物質で封止して、レンズ状の樹脂モールディング部１８を形成する。このようなレンズ状の樹脂モールディング部１８は、例えば、レンズ状の凹部を有する金型を用いて形成することが出来る。
【０００７】
しかし、上記のＬＥＤパッケージ１０によると、ＬＥＤチップ１５を覆う蛍光体膜１７によりＬＥＤチップ１５から放出される光量が大幅に低減され、このため、高輝度ＬＥＤとして用いるのには適していない。
【０００８】
図１（ｂ）を参照すると、ＬＥＤパッケージ２０は、ＬＥＤチップ１５とこれを封止するレンズ状の樹脂モールディング部２８を含む。この樹脂モールディング部２８内には蛍光体３が分散している。適切なＬＥＤチップ（例えば、青色ＬＥＤチップ）と蛍光体（例えば、黄色蛍光体）の組合せによって白色光を得ることが出来る。上記のレンズ状の樹脂モールディング部２８は、例えば、レンズ状の凹部を有する金型を用いて形成することが出来る。しかし、ＬＥＤパッケージ２０によると、ＬＥＤチップ１５から出た光の進行経路に複数の蛍光体が存在する。従って、ＬＥＤチップ１５から出た光は蛍光体により散乱して全体的な光量が低下する。
【０００９】
他にも透明なレンズ状の樹脂モールディング部（内部レンズ）の形成後、別途の成形工程を実施して樹脂モールディング部上に蛍光体／シリコンシェル（ｐｈｏｓｐｈｏｒ／ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｓｈｅｌｌ）を形成する手法が提案されている。しかし、この場合も蛍光体／シリコンシェルによる光量損失を十分抑制することは困難で、均一な厚さのシェルを得ることも困難である。また、蛍光体／シリコンシェルのための成形工程時、不必要な部分（例えば、単一の基板上に複数のＬＥＤパッケージを製造する時にＬＥＤパッケージの間の領域）にも蛍光体／シリコン物質が形成されるという問題点がある。このような領域は、高い反射度を求められるために、蛍光体や透明樹脂物質がこの領域に塗布されることが好ましくないこともある。特許文献１には金型を用いた蛍光体／シリコンシェル形成が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０１０５４８５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、本発明の目的は、光量の損失を減らし、光抽出効率を改善することが出来るＬＥＤパッケージの製造方法を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、輝度を増大させ光効率を改善することが出来る、ＬＥＤパッケージを備えた白色光源モジュール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】
【００１３】
上述の技術的目的を達成すべく、本発明は、ＬＥＤチップを封止する樹脂モールディング部を形成する工程と、スプレーコーティング法で上記樹脂モールディング部の表面に蛍光体含有コーティング剤を塗布して上記樹脂モールディング部の表面上に蛍光体薄膜を形成する工程と、を含むＬＥＤパッケージの製造方法を提供する。
【００１４】
好ましい実施態様によると、上記蛍光体薄膜を形成する工程は、円錐型の渦状のスプレーパターン（ｃｏｎｉｃａｌ  ｓｗｉｒｌｉｎｇ  ｓｐｒａｙ  ｐａｔｔｅｒｎ）で上記蛍光体含有コーティング剤を上記樹脂モールディング部の表面上に噴霧する工程を含む。このようなスワール方式のスプレーコーティング法を用いると、均一な厚さで所望の部分のみに正確に蛍光体薄膜をコーティングすることが出来る。
【００１５】
好ましくは、上記蛍光体含有コーティング剤は、上記ＬＥＤチップから出た光を別の波長の光に変換する蛍光物質と、上記蛍光物質が内部に分散している液状樹脂物質とを含む。好ましくは、上記液状樹脂物質は‘シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）’、‘エポキシ’及び‘ハイブリッドシリコン／エポキシ（ｈｙｂｒｉｄ  ｓｉｌｉｃｏｎｅ／ｅｐｏｘｙ）’のうちの少なくとも一つである。
【００１６】
本発明の一実施態様では、上記樹脂モールディング部はレンズ状の形状を有する。特に上記樹脂モールディング部は半球形レンズなどの凸レンズ状の形状を有することが出来る。
【００１７】
本発明の他の目的を達成すべく、本発明は、回路基板上に複数のＬＥＤチップを実装する工程と、上記ＬＥＤチップを封止する樹脂モールディング部を形成する工程と、スプレーコーティング法で上記樹脂モールディング部の表面に蛍光体含有コーティング剤を塗布して上記樹脂モールディング部の表面上に蛍光体薄膜を形成する工程と、を含む白色光源モジュールの製造方法を提供する。
【００１８】
本発明の一実施態様によると、上記ＬＥＤチップは青色ＬＥＤチップで、上記蛍光体は黄色蛍光体である。他の実施態様によると、上記ＬＥＤチップは青色ＬＥＤチップで、上記蛍光体は緑色及び赤色蛍光体の混合物である。さらに他の実施態様によると、上記ＬＥＤチップは紫外線（ＵＶ）ＬＥＤチップで、上記蛍光体は青色、緑色及び赤色蛍光体の混合物である。上記樹脂モールディング部は、例えば、半球状のレンズ状であることが出来る。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、内部散乱による光量の減少を抑制してＬＥＤパッケージ全体の光抽出効率を向上させることが出来る。またスプレーコーティング法を用いることにより、樹脂モールディング部上に均一に蛍光体薄膜をコーティングすることが出来る。さらに、樹脂モールディング部の形状に応じて様々な指向角の実現が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は様々に変形することができ、本発明の範囲は以下に説明する実施形態により限定されない。本発明の実施形態は当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及び大きさ等はより明確な説明のため誇張している場合があり、図面上の同一符号で表される要素は同一要素である。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態によって製造されたＬＥＤパッケージの概略的な断面図である。図２を参照すると、ＬＥＤパッケージ１００は、ＬＥＤチップ１０５と、これを封止する透明樹脂モールディング部１０８と、樹脂モールディング部１０８上にコーティングされた蛍光体薄膜１２０とを含む。樹脂モールディング部１０８は、半球形レンズなどの凸レンズ状の形状を有することが出来る。蛍光体薄膜１２０は、ＬＥＤチップ１０５から放出された光を別の波長の光に変換する働きをする。このような蛍光体薄膜１２０は後述するとおり、スプレーコーティング法により形成される。スプレーコーティング法を使用することにより、蛍光体薄膜１２０は非常に薄くて均一な厚さを有することが出来る（例えば、０.５ないし３ｍｍ程度の厚さも可能）。
【００２２】
ＬＥＤチップ１０５から出た光（１次光）は、透明な樹脂モールディング部１０８を通過した後、１次光の少なくとも一部が蛍光体薄膜１２０により他の波長の２次光に変換される。上記２次光は単独で、或いは１次光と混合されて白色光を構成することが出来る。例えば、上記ＬＥＤチップ１０５と蛍光体薄膜１２０を、‘青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体薄膜’、‘青色ＬＥＤチップと緑色及び赤色の混合された蛍光体薄膜’、または‘紫外線ＬＥＤチップと青、緑、赤色の混合された蛍光体薄膜’で構成することにより白色光を得ることが出来る。
【００２３】
上記ＬＥＤパッケージ１００によると、パッケージ内の光経路上で蛍光体による内部散乱が無いため、パッケージ自体による光量の低下が抑制され輝度が改善される。また、蛍光体が樹脂モールディング部１０８の外部にあるため、ＬＥＤチップ（の熱）による蛍光体の劣化が少ない。可能であれば高い屈折率を有する樹脂物質で樹脂モールディング部１０８を形成することが好ましい。樹脂モールディング部１０８の屈折率がＬＥＤチップ１０５の屈折率に近いほどＬＥＤパッケージ１００全体の光抽出効率が高まるためである。
【００２４】
次に、図２及び図３を参照して上記ＬＥＤパッケージの製造方法を説明する。先ず、ＬＥＤチップ１０５を適切なサブマウント（例えば、回路基板：不図示）に搭載した後、透明樹脂物質を用いて、ＬＥＤチップ１０５を封止する樹脂モールディング部１０８を形成する。この樹脂モールディング部１０８は、図２に図示されているように上に凸のレンズ状の形状を有することが出来るが、本発明はこれに限定されない。樹脂モールディング部１０８用の透明樹脂物質としては、エポキシ、シリコンまたはハイブリッドシリコン／エポキシなどを使用することが出来る。
【００２５】
次に、図３に図示されているように、スプレーコーティング法で樹脂モールディング部１０８の表面上に蛍光体含有コーティング剤を塗布する。スプレーコーティング法は、従来、塗装用ペインティングなどに使用されているコーティング方法であって、噴射ノズルを用いてコーティング剤をコーティング対象物に噴霧する方式である。このようなスプレーコーティング法を利用すると、比較的薄い厚さのコーティング膜を対象物に均一に形成することが出来る。噴射ノズル１５０からの蛍光体含有コーティング剤の噴射物１３０が樹脂モールディング部１０８の表面上に付着することにより、樹脂モールディング部１０８の表面上には蛍光体薄膜１２０が形成される。蛍光体含有コーティング剤としては、エポキシ、シリコンまたはハイブリッドエポキシ／シリコンなどの液状樹脂物質内に蛍光体粉末を分散させて得た‘蛍光体含有液状樹脂’を用いることが出来る。
【００２６】
特に好ましくは、円錐型の渦状のスプレーパターンでスプレーコーティングを実施する。このようなスワール方式のスプレーコーティング法を用いると、非常に薄くて（５００μｍ程度の厚さも可能）均一な厚さで所望の部分のみに正確にコーティングを行うことが出来る。また、スワール方式のスプレーコーティング法によれば、形状の変化が大きいエッジにも均一なコーティングを比較的容易に実現することが出来る。
【００２７】
スワール方式のスプレーコーティングは、噴射ノズル１５０の端部から出るコーティング剤のビードに斜めの方向に圧縮空気を噴射することにより実現することが出来る。このような圧縮空気の噴射により、コーティング剤が噴霧され、噴霧されたコーティング剤は円錐型のスプレーパターンを形成することになる。圧縮空気の噴射角度、噴射流量によって円錐型スプレーパターンの幅が調節される。また、上記圧縮空気の噴射により、噴霧されたコーティング剤は円錐型スプレーパターン内で渦巻くようになる。従って、コーティング剤が円錐型スプレーパターンの外に外れることを防ぎ、所望の領域または部分に正確に塗布することが出来る。
【００２８】
このようなスプレーコーティング法を用いた蛍光体薄膜形成によれば、従来の金型を用いた蛍光体／シリコンシェル形成工程に比べて下記のような更なる利点が得られる。先ず、従来の成形工程利用時には、上記シェルを形成するためには一定量以上の樹脂を金型内に注入する必要があるため、樹脂及び蛍光体の消費量が多い。しかし、スプレーコーティングを利用する場合には、樹脂の消費量が極めて少ない。二番目に、成形工程を用いて上記シェルを形成する場合、樹脂モールディング部（レンズ）の形状が変わる度に別途の新たな（シェル形成用）金型を製作する必要があるため、金型製作のために付加的な費用及び時間が相当必要となる。しかし、スプレーコーティングを用いる場合は、このような付加的な費用及び時間の必要が殆ど無い。最後に、スプレーコーティングを用いた白色光源モジュール（例えば、ＢＬＵ）の製作において（図４ないし７参照）、基板に樹脂モールディング部を形成した後、このモールディング部の表面上に直接スプレーコーティングを実施することが出来るため、光源モジュールの製造の全体工程をインライン化することが出来る。
【００２９】
以下、図４ないし図７を参照して、本発明の実施形態による白色光源モジュールの製造方法を説明する。
【００３０】
先ず、上面に配線を有する回路基板１０１を用意した後（図４参照）、回路基板１０１上に複数のＬＥＤチップ１０５を実装する（図５参照）。この場合、別途のパッケージ本体無しでＬＥＤチップ１０５を回路基板１０１上に直接実装することにより、後述のとおりＣＯＢ（ｃｈｉｐ  ｏｎ  ｂｏａｒｄ）タイプのＬＥＤ光源モジュールを実現することが出来る。
【００３１】
次に、図６に図示されているように、透明樹脂物質で各々のＬＥＤチップ１０５を封止して上に凸のレンズ状（例えば、半球状）の樹脂モールディング部１０８を形成する。この樹脂モールディング部１０８は、例えば、レンズ状の凹部を有する金型を用いて形成することが出来る。このような金型に樹脂物質を入れＬＥＤチップ１０５をその樹脂物質内に封入した後、樹脂を硬化させることにより所望のレンズ状の樹脂モールディング部１０８を得る。しかし、本発明は金型を用いた樹脂モールディング部の形成に限定されず、例えば、ディスペンサーを用いて液状樹脂をドッティングした後硬化させることにより、樹脂モールディング部を形成することも出来る。
【００３２】
次に、図７に図示されているように、前述のスプレーコーティング法で各樹脂モールディング部１０８の表面上に蛍光体含有コーティング剤を塗布する。好ましくは、円錐型の渦状のスプレーパターンを用いたスワール方式でスプレーコーティングを実施する。これによって、数ｍｍ以内の薄い厚さで均一にコーティングされた蛍光体薄膜１２０が得られる。特にスワール方式のスプレーコーティング法を使用すると、所望の領域（樹脂モールディング部の表面）のみに局部的に蛍光体薄膜を塗布することが容易である。これによって、基板の、ＬＥＤパッケージの間の領域上に不要に蛍光体膜が形成されることを効果的に防ぐことが出来る。このようなパッケージの間の領域は、必要に応じて高い反射度を求められるため、このような領域上に不要な蛍光体膜または樹脂膜が塗布されると、白色光源モジュールの光効率の低下を引き起こすことがある。
【００３３】
スプレーコーティング後、コーティングされた蛍光体薄膜１２０を乾燥させて、図８に図示されているようなＬＥＤ光源モジュール５００を得る。このＬＥＤ光源モジュール５００は、例えば、ＬＣＤディスプレーに用いられるＢＬＵの光源部のような、白色の面光源または線光源に有用に用いることが出来る。特に、本実施形態のＬＥＤ光源モジュール５００はＣＯＢ方式のＬＥＤ光源モジュールであって、（別途の基板やパッケージ本体無しで）ＬＥＤチップ１０５が直接回路基板１０１上に実装される。このようなＣＯＢ方式のＬＥＤ光源モジュールを使用することにより、パッケージのコストを軽減できると共に、各ＬＥＤからより大きい指向角を得ることが出来る。また樹脂モールディング部１０８の形状によって様々な指向角の実現が可能である。
【００３４】
図８に図示されたＬＥＤ光源モジュール５００から白色光を得るため、ＬＥＤチップと蛍光体の波長を適切に組み合せることが出来る。例えば、ＬＥＤチップ１０５として青色ＬＥＤチップを使用し、蛍光体薄膜１２０内の蛍光物質として黄色蛍光体を使用することが出来る。より優れた演色評価数を得るため、青色ＬＥＤチップと緑色及び赤色蛍光体の混合物を用いてもよい。さらに他の実施形態として、ＬＥＤチップ１０５として紫外線（ＵＶ）ＬＥＤチップを使用し、蛍光体薄膜１２０内の蛍光物質として青色、緑色及び赤色蛍光体の混合物を使用することが出来る。
【００３５】
本発明は上述の実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の請求範囲により限定される。また、本発明は請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内で様々な形態の置換、変形及び変更が可能であることが当技術分野の通常の知識を有している物には自明である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来の技術によるＬＥＤパッケージの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による製造方法により製造されたＬＥＤパッケージの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による製造工程のうちスプレー工程を概略的に示した図面である。
【図４】本発明の一実施形態による白色光源モジュールの製造方法の一工程を説明するための断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による白色光源モジュールの製造方法の他の工程を説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による白色光源モジュールの製造方法のさらに他の工程を説明するための断面図である。
【図７】本発明の一実施形態による白色光源モジュールの製造方法のさらに他の工程を説明するための断面図である。
【図８】本発明の一実施形態による白色光源モジュールの製造方法のさらに他の工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００    ＬＥＤパッケージ
１０１    回路基板
１０５    ＬＥＤチップ
１０８    樹脂モールディング部
１２０    蛍光体薄膜
１３０    蛍光体コーティング剤の噴射物
１５０    噴射ノズル
【図１】
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【図２】
2008078659.tif 000004
【図３】
2008078659.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008078659.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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