(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲル前駆体を加熱することによって流動性を失わせたゲル封止材で発光素子を封止する方法であって、
前記ゲル前駆体をゲル化して前記ゲル封止材を形成する工程と、
形成された前記ゲル封止材を前記発光素子上に載置する工程と、
前記ゲル封止材上に前記発光素子とともに前記ゲル封止材を挟むように蓋体を載置する工程と、
前記蓋体を前記発光素子に向かって押圧する工程とを有し、
前記ゲル前駆体をゲル化して前記ゲル封止材を形成する工程では、所定の離型シート上に、蓋体の形状に対応する形状に前記ゲル前駆体が形成された後、前記ゲル前駆体をゲル化して前記ゲル封止材が形成され、形成された前記ゲル封止材が前記離型シートから剥離されることを特徴とする発光素子の封止方法。
【請求項２】
前記ゲル封止材上に前記蓋体を載置する前に、
前記ゲル封止材を前記発光素子に向かって押圧する工程とを有することを特徴とする請求項１記載の発光素子の封止方法。
【請求項３】
前記蓋体を前記発光素子に向かって押圧する工程では、
減圧下で、押圧手段によって前記蓋体が押圧されることを特徴とする請求項１記載の発光素子の封止方法。
【請求項４】
前記蓋体を前記発光素子に向かって押圧する工程では、
前記発光素子上に位置合わせしたゲル封止材の一端から他端に向かって連続的に押圧されることを特徴とする請求項２記載の発光素子の封止方法。
【請求項５】
前記ゲル封止材は、粘弾性測定によって測定される貯蔵弾性率（Ｇ'）に対する損失弾性率（Ｇ''）の比（ｔａｎδ＝Ｇ''／Ｇ'）が１以下であることを特徴とする請求項１記載の発光素子の封止方法。
【請求項６】
前記ゲル封止材は、ポリフッ化ビニリデン樹脂を媒体に溶解させた組成物であることを特徴とする請求項１記載の発光素子の封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲル前駆体をゲル化して流動性を失わせたゲル封止材を用いて発光素子を封止する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子モジュールは、低消費電力、小型、軽量等の特徴を有し、プリンターヘッドの光源、液晶バックライトの光源、各種メータの光源等に利用されている。
【０００３】
このような発光素子モジュールの一例として、図７のように、発光素子９０と、発光素子９０を収納する凹部を有する基体９１と、発光素子９０を覆う蓋体９２とを有し、基体９１と蓋体９２との間に、発光素子９０を封止するシリコーンゲル９３が配された発光素子モジュールがある。
【０００４】
この発光素子９０を封止するシリコーンゲル９３は、２種類の液体を混合して加熱することでゲル化したものである。この２種類の液体は、８０℃から１５０℃程度の熱を加えることでシリル化反応を起こし、シリコーンゲル９３を形成する。
【０００５】
この発光素子を封止する方法の１つに、基体９１に発光素子９０を載置した後、蓋体９２と基体９１を一体化し、図７のように、蓋体９２と基体９１の隙間から、注入器９４を用いて、シリコーンゲル９３となる２種類の液体を混合しながら注入し、加熱するという方法がある。このとき、発光出力の低下等の原因となる気泡が入らないように、２種類の液体の混合物を吹き漏れするまで注入する。
【０００６】
また、基体凹部に発光素子を収納して柔軟部材を注入し、発光素子方向に突出した蓋体を載置した後、加熱により一体化させて発光素子を封止する方法がある（例えば、特許文献１参照）。この柔軟部材は、ポッティングにより注入されることから流動性を有しており、蓋体の載置後の加熱は、柔軟部材をゲル化させるものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３１８４４８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、２種類の液体を混合しながら注入器９４で注入する方法では、基体９１と蓋体９２との間に気泡ができないように２種類の液体を注入するため、この液体を吹き漏れするまで注入しなければならない。すなわち、吹き漏れした液体は無駄となってしまう。また、注入器９４の先端と、２種類の液体を基体９１と蓋体９２との間に注入する注入口との位置決めが難しいという問題点もある。
【０００９】
さらに、シリコーンゲル９３となる２種類の液体をゲル化させるために、加熱しなければならない。すなわち、基体９１と蓋体９２等がゲル化に必要な熱に耐えうる材料を使用しなければならず、使用できる材料が限られてしまう。またこの方法では、蒸発して気泡となり、発光出力の低下を招くため、ゲルのゲル前駆体として溶剤を使用するような物質が使用できない。
【００１０】
一方、特許文献１の発光素子を封止する方法は、発光素子方向に突出した蓋体を載置することで、流動性を有する柔軟部材における気泡の発生を防ぐことができる。そして、流動性を有する柔軟部材を注入する際の位置決めは比較的容易である。しかしながら、この特許文献１の方法では、柔軟部材のゲル化のために加熱を必要とすること、この柔軟部材のゲル前駆体に溶剤を使用するような物質が使用できないという問題点は解決できない。
【００１１】
そこで、本発明は、そのような従来の実状に鑑み、蓋体装着後にゲル化を行わず、発光素子モジュール中の気泡の発生を防止するとともに、溶剤を使用するようなゲル前駆体からなるゲル封止材によって発光素子を封止することが可能な発光素子の封止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の発光素子の封止方法は、ゲル前駆体を加熱することによって流動性を失わせたゲル封止材で発光素子を封止する方法であって、前記ゲル前駆体をゲル化して前記ゲル封止材を形成する工程と、形成された前記ゲル封止材を前記発光素子上に載置する工程と、前記ゲル封止材上に前記発光素子とともに前記ゲル封止材を挟むように蓋体を載置する工程と、前記蓋体を前記発光素子に向かって押圧する工程とを有し、前記ゲル前駆体をゲル化して前記ゲル封止材を形成する工程では、所定の離型シート上に、蓋体の形状に対応する形状に前記ゲル前駆体が形成された後、前記ゲル前駆体をゲル化して前記ゲル封止材が形成され、形成された前記ゲル封止材が前記離型シートから剥離されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の発光素子の封止方法によれば、ゲル封止材のゲル前駆体のゲル化を発光素子上に載置する前に行い、ゲル封止材の流動性を失わせるため、蓋体装着後にゲル化を行う必要がない。そのため、注入法では扱い難い粘性の高いゲル前駆体も使用することができる。また、ゲル封止材のゲル前駆体として溶剤を使用するような物質も使用することができる。また、形成されるゲル封止材は取り扱いが容易となる。
【００１４】
本発明の発光素子の封止方法において、前記ゲル封止材上に前記蓋体を載置する前に、前記ゲル封止材を前記発光素子に向かって押圧する工程とを有することを特徴とする。この押圧により、発光素子とゲル封止材との間に気泡が混入することを防止することができる。
【００１５】
また、本発明の発光素子の封止方法において、前記蓋体を前記発光素子に向かって押圧する工程では、減圧下で、押圧手段によって前記蓋体が押圧されることを特徴とする。発光素子の周囲の雰囲気を減圧とすることで、発光素子とゲル封止材との間、及び、ゲル封止材と蓋体との間に気泡が混入することを防ぐことができる。
【００１６】
さらに、本発明の発光素子の封止方法において、前記蓋体を前記発光素子に向かって押圧する工程では、前記発光素子上に位置合わせしたゲル封止材の一端から他端に向かって連続的に押圧されることを特徴とする。これにより、ゲル封止材と発光素子との間の気泡を押し出すようにゲル封止材を押圧するため、発光素子とゲル封止材との間に気泡が混入することを防ぐことができる。
【００１８】
また、本発明の発光素子の封止方法において、前記ゲル封止材は、粘弾性測定によって測定される貯蔵弾性率（Ｇ'）に対する損失弾性率（Ｇ''）の比（ｔａｎδ＝Ｇ''／Ｇ'）が１以下であることを特徴とする。例えば、回転式レオメーターを用いて、正弦波ねじり歪を加えたときの動的応力を、ゲル前駆体の温度を徐々に上昇させながら行うと、ゲル化温度の前後においてゲル前駆体のｔａｎδは急速に減少して１以下となる。すなわち、粘弾性測定によって導き出せるｔａｎδが１以下である場合、ゲル前駆体がゲル化して流動性のないゲルとなったことを確認できる。したがって、ｔａｎδが１以下のゲル封止材を使用することで、蓋体装着後にゲル化を行う必要がなく、ゲル前駆体として溶剤を使用するような物質も使用することができる。
【００１９】
さらに、本発明の発光素子の封止方法において、前記ゲル封止材は、ポリフッ化ビニリデン樹脂を媒体に溶解させた組成物であることを特徴とする。ポリフッ化ビニリデン樹脂を媒体に溶解させた組成物の屈折率は、よくゲル封止材として利用されるシリコーンよりも高い屈折率を有している。そのため、比較的高い屈折率を有する蓋体を使用する場合でも、このような高い屈折率を有する組成物をゲル封止材として使用することで、ゲル封止材の屈折率と蓋体の屈折率との差が少なくなり、封止される発光素子から発光する光の輝度を高くすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の発光素子の封止方法は、ゲル封止材のゲル前駆体のゲル化を発光素子上に載置する前に行い、ゲル封止材の流動性を失わせるため、蓋体装着後にゲル化を行う必要がない。そのため、注入法では扱い難い粘性の高いゲル前駆体も使用することができる。また、ゲル封止材のゲル前駆体として溶剤を使用するような物質も使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の発光素子の封止方法及び発光素子モジュールについて、発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）素子を例に挙げて説明する。なお、本発明は、以下の説明に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００２７】
本発明の封止方法は、ゲル前駆体をゲル化してゲル封止材を形成する工程と、形成されたゲル封止材をＬＥＤ素子上に載置する工程と、ゲル封止材上に蓋体を載置する工程と、蓋体をＬＥＤ素子に向かって押圧する工程とを有している。
【００２８】
図１は、本発明の封止方法により封止されたＬＥＤ素子を使用したＬＥＤ素子モジュールを示す図である。このＬＥＤ素子モジュール１は、発光素子であるＬＥＤ素子１０と、ＬＥＤ素子１０を収納する基体２０と、ＬＥＤ素子１０を封止するゲル封止材３０と、ゲル封止材３０上に載置される蓋体である透光性レンズ４０とを有している。
【００２９】
ＬＥＤ素子１０は、チップ状の発光素子で、基体２０の凹部２１に収納されている。このＬＥＤ素子１０は、表面に図示されない電極を有している。この電極の位置は特に限定されるものではないが、例えば、ＬＥＤ素子１０の上面に正負一対の電極を有していてもよい。このような場合、図１のように、その一対の電極と基体２０のリード線２２とを配線１１により接続する。これにより、基体２０のリード線２２を図示されない実装基板に接続することで導通し、ＬＥＤ素子１０を発光させることができる。この配線方法もまた限定されるものではない。また、この配線１１は、特に限定されるものではなく、例えば、金や銅等の電気抵抗の少ない材料を用いてもよく、また、配線１１の機械的強度を向上させるために配線１１の周囲を樹脂等でコーティングされていてもよい。
【００３０】
ＬＥＤ素子１０は、ｎ型及びｐ型半導体が積層され、ｐｎ接合が形成されている。そして、このＬＥＤ素子１０の表面に形成されたｎ型電極、ｐ型電極を介してｐｎ接合に電圧をかけることで、ｐｎ接合から所定の波長の光が発光する。このＬＥＤ素子１０を構成する半導体としては、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＳｉＣ等の半導体が挙げられる。
【００３１】
基体２０は、上述のように、ＬＥＤ素子１０を収納する凹部を有している。そして、その凹部の内部には、配線１１を介してＬＥＤ素子１０の一対の電極と接続するリード線２２が突出するように形成されている。また、ＬＥＤ素子１０の下部には、ＬＥＤ素子１の発光により発生する熱を外部に放出するヒートシンク２３が設けられている。この基体２０の形状は、透光性レンズ４０により異なるが、透光性レンズ４０とともにゲル封止材３０とＬＥＤ素子１０とを内包するように挟むことができるような形状であれば特に限定されるものではない。例えば、透光性レンズ４０の形状がドーム状である場合、平板状の基体２０を使用してもよい。
【００３２】
ゲル封止材３０は、透光性を有し、ＬＥＤ素子１０を封止する封止材である。このゲル封止材３０は、適度な柔軟性を有しており、ＬＥＤ素子１０や配線１１を水分や衝撃等から保護することができる。また、ＬＥＤ素子１０の発光により発生する熱を透光性レンズ４０に伝え難くし、透光性レンズ４０の熱による劣化を防止することもできる。
【００３３】
このゲル封止材３０は、ＬＥＤ素子１０上に載置する前に、ゲル前駆体のゲル化により流動性を失わせたものである。ゲル前駆体からゲル封止材３０の形成はＬＥＤ素子１０に載置する前に行われるため、従来、気泡の原因となるため使用できなかった溶剤を使用するようなゲル前駆体も使用可能となる。
【００３４】
このゲル前駆体は、ゲル化によってゲル封止材３０を形成する組成物であり、その組成は限定されるものではない。通常は１種以上の重合性基を有するモノマー、オリゴマー、或いは、ポリマーに、触媒、重合開始剤、硬化剤、重合禁止剤、媒体、高屈折率粒子等を配合した反応性の組成物である。例えば、シリコーン樹脂をゲル封止材３０として使用する場合、ビニル基を有するシロキサン化合物とＳｉＨ基を有するシロキサン化合物とを混合し、白金等の触媒を添加、加熱することで得られる。このとき、用いられるシロキサン化合物には、ジメチルシロキサン、メチルフェニルシロキサン、ジフェニルシロキサン等のオリゴマーやポリマーが用いられる。また、これらは単独重合されたものであっても、共重合されたものであってもよい。また、この組成物は、物理架橋性を有するポリマーを媒体に溶解させたような、熱によりゾルゲル転移を起こす組成物であってもよい。この場合は、高温時には溶液となりゲル前駆体として扱い、冷却時にはゲル封止材として扱うことができる。例えば、ポリフッ化ビニリデン樹脂やポリヘキサフルオロプロピレン樹脂を媒体に溶解させた組成物などである。ここで示す媒体とは、ポリフッ化ビニリデン樹脂やポリヘキサフルオロプロピレン樹脂を溶解させる液体のことであり、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等の比較的沸点の低い溶剤や、ポリエチレングリコール、シリコーンオイルといった比較的沸点の高い液体も含まれる。ポリフッ化ビニリデン樹脂やポリヘキサフルオロプロピレン樹脂を媒体に溶解させた組成物は、屈折率が従来よくゲル封止材として使用しているシリコーンの屈折率よりも高い。したがって、高い屈折率を有する透光性レンズ４０を使用しても、このような高い屈折率を有する材質をゲル封止材３０として使用することで、ゲル封止材３０と透光性レンズ４０との差が小さくなり、発光素子の輝度が向上する。
【００３５】
このゲル前駆体に屈折率やＬＥＤ素子１０から発光する光の色等を調整するための物質を混入させ、ゲル封止材３０を形成してもよい。例えば、ゲル前駆体に硫黄原子を含有する化合物の粉末やナノスケールの酸化チタン粒子等を入れることで、形成されるゲル封止材３０の屈折率を調節することができる。硫黄原子を含有する化合物の粉末を混入させるには、溶剤中にゲル前駆体と硫黄原子を含有する化合物の粉末を溶解させる必要がある。本発明の封止方法によれば、溶剤はゲル封止材３０の形成時すなわち、ＬＥＤ素子１０に載置する前に除去することができる。したがって、ゲル封止材３０のゲル前駆体に使用した溶剤は、気泡の原因とはならない。また、酸化チタン粒子を使用するとゲル前駆体の粘度が高くなるが、従来のようにレンズ装着後にゲル前駆体を注入するものではないため、所定の形状のゲル封止材３０を形成後にＬＥＤ素子１０に載置するため問題とはならない。
【００３６】
このゲル封止材３０としては、透光性と柔軟性を有するゲル封止材であれば特に限定されるものではない。例えば、ゲル封止材３０として、従来使用されているシリコーン樹脂からなるゲルを使用してもよい。このシリコーン樹脂は、シリコーン樹脂からなるゲル封止材３０のゲル前駆体がＬＥＤ素子１０に載置する前にゲル化され、形成されるゲルの流動性が失われる。したがって、このゲル封止材３０に透光性レンズ４０を載置した後に加熱等によるゲル化を行う必要がなくなる。さらに、ゲル封止材３０は、ゲル封止材３０の屈折率を調節するための物質を混入させるなどでゲル前駆体の粘度が高くなっても問題とならない。
【００３７】
また、シリコーン樹脂以外の材質としては、例えば、フッ化ビニリデン樹脂を媒体に溶解させた組成物からなるゲルが挙げられる。これにより、比較的高い屈折率を有する透光性レンズ４０を使用する場合でも、このようなより高い屈折率を有する素材をゲル封止材３０として使用することで、ゲル封止材３０の屈折率と透光性レンズ４０と屈折率との差が少なくなり、形成される発光素子モジュールの輝度を高くすることができる。このゲル封止材３０の材質としては、透光性レンズ４０の屈折率とゲル封止材３０の屈折率の関係や、ゲル封止材３０の柔軟性などにより適宜選択される。
【００３８】
ゲル前駆体に使用される溶剤は、加熱により蒸発するものが好ましいが特に限定するものではなく、ゲル封止材３０を形成するために必要な溶剤を使用することができる。例えば、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン等が挙げられる。この溶剤は、ゲル封止材３０の形成時、すなわち、ゲル前駆体のゲル化時に蒸発させることができる。また、このゲル前駆体のゲル化時に完全に蒸発しなくても、ＬＥＤ素子１０に載置する前に蒸発させることも可能である。
【００３９】
このゲル前駆体を、例えば加熱することにより流動性を失わせ、ゲル化したゲル封止材３０が形成される。このとき、ゲル封止材３０は、粘弾性測定によって測定される貯蔵弾性率（Ｇ'）に対する損失弾性率（Ｇ''）の比（ｔａｎδ＝Ｇ''／Ｇ'）が１以下であることが好ましい。貯蔵弾性率（Ｇ'）と、損失弾性率（Ｇ''）とは、粘弾性測定により計測でき、その比ｔａｎδは、ｔａｎδ＝Ｇ''／Ｇ'によって算出できる。このｔａｎδが１より大きくなると、流動性を有していることを示し、ゲル封止材３０ではなく、まだゲル前駆体であることを示す。ｔａｎδが１より大きいものをＬＥＤ素子１０上に載置しても、透光性レンズ４０をＬＥＤ素子１０に向かって押圧する工程の後に、ゲル化するために再度加熱等を行う必要がある。すなわち、溶剤を使用するようなゲル前駆体を使用することができなくなる。一方、ｔａｎδが１以下であれば、流動性がないことを示し、本発明で示すゲル封止材３０であることを示す。したがって、透光性レンズ４０をＬＥＤ素子１０に向かって押圧した後に、ゲル化の工程を行う必要がない。したがって、ゲル前駆体として溶剤を使用するような物質も使用することができる。
【００４０】
また、ゲル封止材３０は、透光性レンズ４０の屈折率と略同じ屈折率を有することが好ましい。透光性レンズ４０と略同じ屈折率を有するゲル封止材３０によってＬＥＤ素子１０を封止することで、ＬＥＤ素子１０から発光した光が、ゲル封止材３０と透光性レンズ４０との界面での反射が減少する。すなわち、ＬＥＤ素子モジュール１から取り出せる光の量が多くなり、輝度を向上させることができる。例えば、使用する透光性レンズの屈折率が１．７である場合、ゲル封止材３０の材質や所定の物質を混入させる等でゲル封止材３０の屈折率を透光性レンズの屈折率１．７に近づけるように調整することで、形成されるＬＥＤ素子モジュール１の輝度を向上させることができる。
【００４１】
蓋体である透光性レンズ４０は、機械的強度と透光性を有し、ＬＥＤ素子１０とともにゲル封止材３０を挟むようにゲル封止材３０上に載置される。この透光性レンズ４０は、ＬＥＤ素子１０から発光する光をＬＥＤ素子１０に対して上面方向や側面方向等に導き、所定の方向からその光を取り出すことができる。
【００４２】
この透光性レンズ４０は、基体２０とでＬＥＤ素子１０とゲル封止材３０とを内包するように挟み込み、ＬＥＤ素子１０と基体２０とゲル封止材３０と透光性レンズ４０とを一体化する。一体化させるために、例えば、透光性レンズ４０と基体２０とを嵌合するように形成されていてもよい。また、ゲル封止材３０に粘着性がある場合、そのゲル封止材３０によってＬＥＤ素子１０と基体２０ゲル封止材３０と透光性レンズ４０とを一体化してもよい。これによりＬＥＤ素子１０をゲル封止材３０で封止することができ、ＬＥＤ素子モジュール１を形成することができる。この透光性レンズ４０の形状は、上述のように光を所定の方向に取り出すことができればどのような形状であってもよい。例えば、図１のようなドーム型や、凸レンズ状のものでもよい。この透光性レンズ４０を形成する材質としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン樹脂等といった、耐候性に優れた透明樹脂やガラス等が挙げられる。
【００４３】
本発明の発光素子の封止方法は、まず、ゲル封止材３０のゲル前駆体のゲル化を行う。このゲル化は、形成されるゲル封止材３０及びそのゲル前駆体により条件が異なるため、ゲル封止材３０及びそのゲル前駆体に応じて適宜変更される。例えば、シリコーン樹脂の場合、ゲル前駆体にもよるが、１５０℃程度にゲル前駆体を加熱することでゲル前駆体が硬化し、シリコーン樹脂からなるゲルが形成される。
【００４４】
ここで形成されるゲル封止材３０は、ＬＥＤ素子１０を封止するために、基体２０や透光性レンズ４０の形状等に対応する所定の形状を有している。ゲル封止材３０を所定の形状に加工する方法としては、ゲル封止材３０を形成するゲル前駆体をディスペンサやスクリーン印刷等で所定の形状に模った後にゲル化を行う方法や、ゲル前駆体をゲル化した後に所定の形状に加工する方法があるが、所定の形状のゲル封止材３０を形成することが可能であれば特に限定されるものではない。
【００４５】
ゲル化後に所定の形状に加工する方法としては、例えば、ゲル封止材３０のゲル前駆体３５をフィルム状に延ばし、図２のように、ヒータ３９等の加熱手段により、フィルム状のゲル前駆体３５を加熱することで徐々にゲル化を行って、ヒータ３９を移動させることでフィルム状のゲル封止材３０を形成する。そして、形成したフィルム状のゲル封止材３０を型抜き等でＬＥＤ素子１０を封止するために必要な形状にする。これにより、同じ形状のゲル封止材３０を容易に形成することができる。
【００４６】
このゲル化時に、ゲル前駆体を離型シート上に上記に示した形状となるように模り、加熱によりゲル前駆体をゲル化し、形成されたゲル封止材３０をこの離型シートから剥離してもよい。これにより、形成されたゲル封止材３０を剥す際に破損し、シート上にゲル封止材３０の一部が残ることがない。また、離型シートからゲル封止材３０を剥さない状態でＬＥＤ素子１０上に載置した後、ゲル封止材３０を離型シートから剥すことも可能である。これにより、ゲル封止材３０に汚れや傷をつけずにＬＥＤ素子１０上に載置することも可能である。すなわち、ゲル封止材３０の取り扱いが容易となる。
【００４７】
次に、図３のように、基体２０の凹部に収納されるとともに、配線１１によってリード線２２と接続されたＬＥＤ素子１０上に、上述のように形成されたゲル封止材３０を載置する。このとき、配線１１は、切断されないように樹脂等で皮膜し、機械的強度を向上させてもよい。あるいは、基体２０の凹部に沿うように配線してもよい。
【００４８】
ＬＥＤ素子１０上にゲル封止材３０を載置した後、ゲル封止材３０上に透光性レンズ４０を載置する。そして、図４のように透光性レンズ４０をＬＥＤ素子１０に向かって押圧する。これにより、ＬＥＤ素子１０と透光性レンズ４０との間にゲル封止材３０を挟み込み、ＬＥＤ素子１０をゲル封止材３０によって封止することができる。そして、基体２０と透光性レンズ４０とＬＥＤ素子１０とゲル封止材３０とを一体として、ＬＥＤ素子モジュール１を形成することができる。
【００４９】
また、ＬＥＤ素子１０を封止するゲル封止材３０は、ＬＥＤ素子１０上に載置する前にゲル化される。したがって、溶剤を使用したゲル前駆体を使用しても、ＬＥＤ素子１０に載置する前にこの溶剤を蒸発させることができるため、溶剤由来の気泡を混入させずにＬＥＤ素子１０を封止することができる。すなわち、ゲル封止材３０のゲル前駆体として溶剤を使用するような物質も使用することができる。
【００５０】
この透光性レンズ４０をＬＥＤ素子１０に向かって押圧する方法は、特に限定するものではない。例えば、図５のように、透光性レンズ４０をゲル封止材３０上に載置した状態で複数配列し、その素子周囲をポンプ等で減圧する。そして、透光性レンズ４０と接触する部分に適度な柔軟性を有するボンダー２等の押圧手段を使用して、それぞれのＬＥＤ素子１０の上方から透光性レンズ４０を押圧する方法が挙げられる。透光性レンズ４０の押厚時に減圧とすることで、透光性レンズ４０とゲル封止材３０及びゲル封止材３０とＬＥＤ素子１０等に閉じ込められ得る気体を少なくすることができる。すなわち、発光出力の劣化等を引き起こす気泡を混入させることなくＬＥＤ素子１０をゲル封止材３０により封止することができる。また、ボンダー２による透光性レンズ４０の押圧は、複数配列させなくても単数であってもよい。ここで使用するボンダー２は、比較的柔軟性を有するものであればよく、例えば、ゴムやゲル状の樹脂等が挙げられる。
【００５１】
本発明の封止方法において、透光性レンズ４０をゲル封止材３０上に載置する前に、ゲル封止材３０をＬＥＤ素子１０に向かって押圧してもよい。この押圧により、発光素子とゲル封止材中の気泡を外側に向かって押し出し、気泡の混入を減少させることができる。例えば、図６に示される方法で、ＬＥＤ素子１０に向かってゲル封止材３０を押圧してもよい。
【００５２】
これは、図６のように、まず、上述に示された方法で離型紙に模られたゲル封止材３０と、このゲル封止材３０と略同じ間隔に着脱自在にフィルム等に固着されたＬＥＤ素子１０を所定の位置に収納した基体とを位置合わせする。これにより、ゲル封止材３０とＬＥＤ素子１０とを位置合わせすることができる。そして、ゲル封止材３０をＬＥＤ素子１０に向かって十分に押圧できるような間隔を有するローラ３に向かって、位置合わせしたゲル封止材３０とＬＥＤ素子１０とを、その位置を保ったまま移動させる。すなわち、位置合わせしたゲル封止材３０とＬＥＤ素子１０とを、ローラ３で挟むように、ゲル封止材３０の一端から他端に向かって連続的に押圧する。ゲル封止材３０とＬＥＤ素子１０とがこのローラ３によって挟まれることで、ゲル封止材３０をＬＥＤ素子１０に向かって押圧することができる。この押圧と同時にゲル封止材３０を離型シートから剥離することができる。この方法によってゲル封止材３０とＬＥＤ素子１０との間に混入し得る気泡は、ゲル封止材３０の一端から他端の方向に移動し、外側に向かって押し出すことができる。したがって、ゲル封止材３０とＬＥＤ素子１０との間に気泡が混入することを防ぐことができる。この方法以外にも、例えば、ローラを移動させてゲル封止材３０をＬＥＤ素子１０に向かって押圧してもよい。
【００５３】
このように、ゲル封止材３０をＬＥＤ素子１０に向かって押圧した後、上述で説明したように、透光性レンズ４０をゲル封止材３０上に載置し、透光性レンズ４０をＬＥＤ素子１０に向かって押圧してＬＥＤ素子１０を封止することができる。そして、ゲル封止材３０は、流動性を失ったものであるため、ＬＥＤ素子１０の封止後に加熱等のゲル化工程を行う必要がない。
【００５４】
本発明の発光素子モジュールは、上述の発光素子の封止方法を用いて形成することができる。これにより、発光素子モジュール内への気泡の混入が防止でき、気泡によって発光出力が低下しない発光素子モジュールとなる。さらに、溶剤を使用したゲル前駆体を使用することができるため、透光性レンズの屈折率に合わせるように、ゲル封止材の材質や封止材に混入させる物質を適宜変更してゲル封止材の屈折率を調整することも可能で、より高輝度の発光素子モジュールを形成することができる。
【実施例】
【００５５】
［実施例１］
トルエンとメチルエチルケトンとを１：１で混合した混合溶液中に、ビス（４−メタクリロイルチオフェニル）スルフィド（住友精化製）の粉末５ｇと、ウレタンアクリレートＥＢ２３０（ダイセル製）５ｇ、重合開始剤パーヘキシルＯ（日本油脂製）０．１ｇとを混合した。そして、ディスペンサを使用して、ゲルの形成後に直径３ｍｍ、厚み０．７５ｍｍの円盤状となるように、離型紙上に混合溶液を滴下した。その後、この混合溶液に対して１００℃の熱をかけて溶剤を蒸発させることでゲル化させて、ＬＥＤ素子上に載置するゲル封止材を形成した。このゲル封止材の屈折率は、１．６１であった。
【００５６】
ＬＥＤ素子は、基体の凹部に収納し、ＬＥＤ素子の電極と、基体のリード線とを金線によって接続した。そして、実施例１で形成したゲル封止材をピンセットでつまみ、このＬＥＤ素子上に載置した。さらに、そのゲル封止材上に透光性レンズを載置した。この透光性レンズの屈折率は、１．６１であった。この透光性レンズをゲル封止材上に載置したＬＥＤ素子を、減圧可能な空間に複数配列した。そして、ＬＥＤ素子を配列した空間を０．５Ｔｏｒｒとなるように減圧した。その後、シリコーンゴムで形成されたボンダーを使用して、透光性レンズの上方からＬＥＤ素子に向かって押圧し、ＬＥＤ素子を封止した。このときの圧力は、１００００Ｐａであった。
【００５７】
これにより、ゲル封止材のゲル前駆体を溶剤に溶解させたものを使用しても、気泡を混入させずにＬＥＤ素子をゲル封止材で封止することができた。また、この方法により、気泡のないＬＥＤ素子モジュールを形成することができた。また、透光性レンズ及びゲル封止材の屈折率が略同一となり、形成されたＬＥＤ素子モジュールの輝度が向上した。
【００５８】
［実施例２］
平均粒径１２ｎｍの酸化チタンのナノ粒子４ｇがメチルエチルケトン中に分散された分散液を、ポッティング用シリコーン３０６２のＡ液（ＧＥ東芝シリコーン）１０ｇに混合した。次に分散液を混合したＡ液に同じくポッティング用シリコーン３０６２のＢ液（ＧＥ東芝シリコーン）１０ｇを混合して形成された混合物を、離型紙上にコータで厚さ１．２５ｍｍのフィルム状となるように延ばした。フィルム状に延ばされた混合物にヒータで１５０℃の熱をかけて溶剤を蒸発させるとともに硬化させ、ゲルフィルムを形成した。
【００５９】
ＬＥＤ素子は、基体の凹部に収納し、ＬＥＤ素子の電極と、基体のリード線とを金線によって接続した。そして、そのＬＥＤ素子を収納した複数の基体をそれぞれ所定の間隔をあけて着脱自在にフィルムに固着させた。
【００６０】
次に、形成したゲルフィルムをフィルム状に固着させたＬＥＤ素子を収納した複数の基体の間隔にあわせ、離型紙を残して型抜きした。このとき、ゲル封止材が直径４ｍｍ、厚み１．２５ｍｍとなるように型抜きした。
【００６１】
このフィルム上のＬＥＤ素子を収納した基体と、離型紙上に形成されたゲル封止材との位置をあわせ、ラミネートするように、ローラでゲル封止材と基体とを押圧し、ゲル封止材の一端から他端に向かってフィルムと離型紙とを移動させた。すなわち、ゲル封止材の一端から他端に向かってゲル封止材とＬＥＤ素子を移動させるように、ゲル封止材をＬＥＤ素子に向かって押圧した。これにより、ゲル封止材とＬＥＤ素子との間への気泡の混入を防止できた。
【００６２】
その後、その離型紙が剥離され、ゲル封止材上に透光性レンズを載置し、実施例１の方法によってゲル封止材でＬＥＤ素子を封止した。これにより、ゲル封止材のゲル前駆体を溶剤に溶解させたものを使用しても、気泡を混入させずにＬＥＤ素子をゲル封止材で封止することができた。また、この方法により、気泡のないＬＥＤ素子モジュールを形成することができた。
【００６３】
［実施例３］
実施例２でＡ液に混入させた酸化チタンのナノ粒子をメチルエチルケトンに分散させた分散溶液の替わりに溶剤であるメチルエチルケトンのみをＡ液に混ぜてシリコーンゲルを形成し、実施例２と同様の方法でＬＥＤ素子を封止した。これにより、ゲル封止材のゲル前駆体を溶剤に溶解させたものを使用しても、気泡を混入させずにＬＥＤ素子をゲル封止材で封止することができた。また、この方法により、気泡のないＬＥＤ素子モジュールを形成することができた。
【００６４】
［実施例４］
粘弾性測定は、動的粘弾性測定装置（ＤＭＳ−６１００（ＳＩＩ−ＮＴ社製））を用いて行った。実施例１及び３で形成したゲル封止材を直径１２．５ｍｍのパラレルプレート間に樹脂組成物を挟み、１０％歪み下で下側のプレートを左右に交互に動かし、角速度を０．１ｒａｄ／ｓ〜４００ｒａｄ／ｓの範囲で変え、貯蔵弾性率（Ｇ'）、損失弾性率（Ｇ''）、及び、ｔａｎδを測定した。その結果、実施例１で形成したゲル封止材は、貯蔵弾性率（Ｇ'）が０．１２ＭＰａで、損失弾性率（Ｇ''）が１．５ｋＰａで、ｔａｎδが０．０１２５であり、ｔａｎδは１以下であった。また、実施例３で形成したゲル封止材は、貯蔵弾性率（Ｇ'）が１７ｋＰａで、損失弾性率（Ｇ''）が７５０Ｐａで、ｔａｎδが０．０４４１であり、ｔａｎδは１以下であった。そのため、実施例１及び３で形成したゲル封止材は流動性がないことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の発光素子の封止方法により封止される発光素子を有する発光素子モジュールの一例を示す図である。
【図２】本発明の発光素子の封止方法に使用するゲル封止材の形成方法を説明する図である。
【図３】本発明の発光素子の封止方法において、ゲル封止材を発光素子上に載置する肯定を説明する図である。
【図４】本発明の発光素子の封止方法において、透光性レンズを発光素子に向かって押圧する工程を説明する図である。
【図５】本発明の発光素子の封止方法において、透光性レンズを発光素子に向かって押圧する工程の一例を説明する図である。
【図６】本発明の発光素子の封止方法において、透光性レンズを発光素子に向かって押圧する工程の別の例を説明する図である。
【図７】従来の発光素子の封止方法において、ゲル封止材のゲル前駆体を注入する工程を説明する図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  ＬＥＤ素子モジュール
１０  ＬＥＤ素子
１１  配線
２０  基体
２２  リード線
２３  ヒートシンク
３０  ゲル封止材
４０  透光性レンズ
【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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