(57)【要約】【課題】発光光が暗くなるのを防ぐとともに、製造コスト及び蛍光体濃度のばらつきを抑えながら、角度による発光色度のばらつきを抑えることができる発光装置の製造方法を提供する。【解決手段】蛍光体９を含有した透明樹脂８を遠心回転させ、透明樹脂８中の蛍光体９を沈降させることにより、透明樹脂８を透明層８Ａと蛍光体層８Ｂの２層構造とし、この状態で加熱硬化させることにより蛍光体シート１２を形成する。蛍光体シート１２は、蛍光体層８Ｂと発光素子１３の発光面が接触するように発光素子１３に重ね合される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート作成の型枠に、液状あるいはペースト状の透明樹脂を注入する工程と、
前記型枠中の前記樹脂に蛍光体を含有させる工程と、
前記型枠を遠心回転させて、前記樹脂に含有された前記蛍光体を前記樹脂の一面側に沈降させる工程と、
前記蛍光体が沈降された前記樹脂を加熱して硬化させることにより、前記樹脂の前記一面側に蛍光体層が形成され、前記樹脂の他面側に透明層が形成された蛍光体シートとする工程と、
前記蛍光体シートの前記蛍光体層と発光素子の発光面が接触するように、前記蛍光体シートを前記発光素子に重ね合わせる工程と、
前記蛍光体シートが重ね合された前記発光素子を、配線層を有する基板上に実装する工程と、
前記発光素子上の前記蛍光体シートの前記透明層の表面を平滑にする工程と、を有する、
発光装置の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂に前記蛍光体を含有させる工程は、所定の発光波長と所定の比重を有する第１の蛍光体と、前記所定の波長より短い発光波長を有し、前記所定の比重より小さい比重を有する第２の蛍光体とを含有する工程であって、前記第１及び第２の蛍光体を同時に含有する工程を含む、
請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項３】
前記樹脂に前記蛍光体を含有させる工程は、所定の発光波長を有する第１の蛍光体と、前記所定の波長より短い発光波長を有する第２の蛍光体とを含有する工程であって、前記第１の蛍光体を含有してから前記第２の蛍光体を含有する工程を含む、
請求項１に記載の発光波長の製造方法。
【請求項４】
前記蛍光体が黄色系の光を発する蛍光体粒子であり、
前記発光素子が青色系の光を発する発光素子である、
請求項１に記載の発光装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の蛍光体が赤色系の光を発する蛍光体であり、
前記第２の蛍光体が緑色系の光を発する蛍光体であり、
前記発光素子が青色系の光を発する発光素子である、
請求項２又は３に記載の発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体シートを用いた発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置として、蛍光体を含有させた樹脂をシート形状に加工して得られた蛍光体シートを、ＬＥＤチップ等の発光素子の発光面上に配置したものが知られている。この発光装置によれば、発光素子から発せられて蛍光体シートを透過する光の色と、蛍光体シート中の蛍光体から発せられる蛍光の色の混色が発光装置の発光色になる。
【０００３】
ところで、上記発光装置は、蛍光体シートの厚み方向全体に蛍光体を分散しているため、発光素子から発せられて蛍光体シートを通過する光のうち、発光素子の直上に向かう光より、発光素子の直上から傾斜した方向へ向かう光の方が、蛍光体シートを通過する距離が長くなる分、蛍光体により波長変換される割合が高くなる。このため、角度による発光色度のばらつきが問題となる。
【０００４】
この問題を解決する、従来の発光装置として、例えば、基材と蛍光体と散乱材からなる蛍光体板を、発光素子上に配置し、発光素子から発せられる光を拡散材で乱反射させることにより、角度による発光色度のばらつきを抑えるようにしたものがある（特許文献１）
【０００５】
一方、透明層及び高濃度の蛍光体層で構成される２層構造の蛍光体シートが提案されている（特許文献２）。この蛍光体シートによると、蛍光体層を発光素子の発光面と接触する、あるいは近接するように配置することにより、発光素子から発せられる光の、蛍光体層を通過する距離を、いずれの出射角でもほぼ同じにすることができ、角度による発光色度のばらつきが抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１５３１０５号
【特許文献２】特開２００５−２４２７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の発光装置によれば、封止樹脂に散乱材を添加しているため、蛍光体板を透過する光の透過量が減少し、発光光が暗くなるという不都合があり、また、特許文献２の蛍光体シートによれば、蛍光体層と別工程で透明層を形成しなければならず、製造工程の煩雑化により製造コストが増加するという不都合がある。
【０００８】
ところで、蛍光体を封止樹脂に混ぜ合わせて発光素子を覆う、一般的な封止方法において、封止樹脂の硬化温度を調整して、封止樹脂に含有された蛍光体を発光素子の発光面の近くまで沈降させるようにしたものが提案されている（特開２０１２−９９０５号）。しかし、この発光装置の封止方法は、面積が広くかつ薄いシート状の樹脂に対し、硬化温度を均一にすることが難しく、蛍光体を均一に沈降させることができず、蛍光体濃度にばらつきが生じる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、発光光が暗くなるのを防ぐとともに、製造コスト及び蛍光体濃度のばらつきを抑えながら、角度による発光色度のばらつきを抑えることができる発光装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、下記［１］〜［５］の発光装置の製造方法を提供する。
【００１１】
［１］シート作成の型枠に、液状あるいはペースト状の透明樹脂を注入する工程と、前記型枠中の前記樹脂に蛍光体を含有させる工程と、前記型枠を遠心回転させて、前記樹脂に含有された前記蛍光体を前記樹脂の一面側に沈降させる工程と、前記蛍光体が沈降された前記樹脂を加熱して硬化させることにより、前記樹脂の前記一面側に蛍光体層が形成され、前記樹脂の他面側に透明層が形成された蛍光体シートとする工程と、前記蛍光体シートの前記蛍光体層と発光素子の発光面が接触するように、前記蛍光体シートを前記発光素子に重ね合わせる工程と、前記蛍光体シートが重ね合された前記発光素子を、配線層を有する基板上に実装する工程と、前記発光素子上の前記蛍光体シートの前記透明層の表面を平滑にする工程と、を有する、発光装置の製造方法。
【００１２】
［２］前記樹脂に前記蛍光体を含有させる工程は、所定の発光波長と所定の比重を有する第１の蛍光体と、前記所定の波長より短い発光波長を有し、前記所定の比重より小さい比重を有する第２の蛍光体とを含有する工程であって、前記第１及び第２の蛍光体を同時に含有する工程を含む、前記［１］に記載の発光装置の製造方法。
【００１３】
［３］前記樹脂に前記蛍光体を含有させる工程は、所定の発光波長を有する第１の蛍光体と、前記所定の波長より短い発光波長を有する第２の蛍光体とを含有する工程であって、前記第１の蛍光体を含有してから前記第２の蛍光体を含有する工程を含む、前記［１］に記載の発光装置の製造方法。
【００１４】
［４］前記蛍光体が黄色系の光を発する蛍光体粒子であり、前記発光素子が青色系の光を発する発光素子である、前記［１］に記載の発光装置の製造方法。
【００１５】
［５］前記第１の蛍光体が赤色系の光を発する蛍光体であり、前記第２の蛍光体が緑色系の光を発する蛍光体であり、前記発光素子が青色系の光を発する発光素子である、前記［２］又は［３］に記載の発光装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、発光光が暗くなるのを防ぐとともに、製造コスト及び蛍光体濃度のばらつきを抑えながら、角度による発光色度のばらつきを抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る蛍光体の沈降装置の概念図である。
【図２】図２は、図１における型枠の遠心回転状態を示す説明図である。
【図３】図３は、蛍光体の沈降装置のブロック図である。
【図４】図４の（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するために示す断面図である。
【図５】図４の（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明するために示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法に用いられる蛍光体の沈降装置の概念図である。蛍光体の沈降装置は、回転軸１を回転させる駆動部２と、回転軸１に固定された回転板３と、回転板３の周縁部にワイヤー５を介して吊り下げられた型枠４と、型枠４上に配置された蛍光体供給部（図示されていないノズルを有する）６と、回転板３上の蛍光体タンク３Ａから蛍光体供給部６へ蛍光体を供給するホース７を備えて構成されている。
【００１９】
回転板３は、回転軸１を介して駆動部２から駆動力を受けて、あらかじめ設定された回
転数で回転する。
【００２０】
型枠４は、回転板３の吊り部材（図示せず）に一端が接続された複数本（本実施の形態では、３本）のワイヤー５の他端が接続され、回転板３の吊り部材に搖動自在に支持されている。つまり、型枠４は、回転板３の回転により回転すると、遠心力を受けて、鉛直方向から浮き上がって略水平方向まで搖動する。
【００２１】
また、型枠４は、液状又はペースト状等の流動性を有する透明樹脂８が注入され、当該透明樹脂８がシート状に保持されている。
【００２２】
蛍光体供給部６は、金属線材等の支持部材４Ａに着脱自在に支持され、蛍光体タンク３Ａに収容された、例えば、黄色蛍光体９を型枠４上から透明樹脂８の表面全体に均一に噴射する。
【００２３】
図２は、型枠４の遠心回転時の状態を示す。回転板３が静止している状態では、型枠４は、点線に示されている通り、重力を受けて鉛直方向に吊り下げられている状態にあるが、回転板３が回転すると、型枠４が遠心力によって矢印方向に搖動し、姿勢を約９０°回転させた状態で略水平回転する。回転板３の静止時に、型枠４内に透明樹脂８及び黄色蛍光体９を注入して、回転板３を、あらかじめ設定された回転数で回転させると、透明樹脂８の表面にある黄色蛍光体９を型枠４の底面側まで沈降させることが可能となる。
【００２４】
図３は、蛍光体の沈降装置のブロック図である。図３に示すように、蛍光体の沈降装置は、回転軸１を駆動する駆動部２に駆動信号を出力する制御部１０と、設定回転数、設定回転時間等を入力することにより、制御部１０に制御条件を出力する入力部１１を有する。制御部１０は駆動部２の駆動状態を監視し、あらかじめ入力された設定回転数を維持するように制御する。
【００２５】
以下、第１の実施の形態に係る発光装置の製造方法を説明する。
【００２６】
（蛍光体沈降工程）
図１に示す蛍光体の沈降装置の型枠４内に、液状あるいはペースト状等の流動性を有する透明樹脂８を注入する。このとき、透明樹脂８としては、例えば、シリコーン系樹脂やエポキシ系樹脂等を用いる。
【００２７】
次に、蛍光体の沈降装置の蛍光体タンク３Ａからホース７を経て蛍光体供給部６へ黄色蛍光体９を供給し、型枠４上から透明樹脂８の表面全体に黄色蛍光体９を均一に噴射する。黄色蛍光体９は、例えば、ＹＡＧ蛍光体（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ）を用いる。
【００２８】
透明樹脂８への黄色蛍光体９の添加が済んだら、回転板３を入力部１１から入力した、設定回転数で回転させる。
【００２９】
回転板３の回転が始まると、鉛直方向に吊り下げられている型枠４もともに回転する。型枠４が回転すると、遠心力によって徐々に矢印方向に搖動し、回転板３の回転数が設定回転数（例えば、１０００ｒｐｍ）に達すると、型枠４の姿勢が約９０°回転させた状態を保ちながら略水平方向に回転する（図２の実線の状態）。また支持部４Ａに着脱自在に支持された蛍光体供給部６も型枠４の動きに追従する。
【００３０】
このとき、透明樹脂８の表面にある黄色蛍光体９が型枠４の底面側に向けて沈降を始める。図４の（ａ）は、黄色蛍光体９が沈降している様子を示す。入力部１１から入力した、設定回転時間（例えば、５分）が経過すると、すべての黄色蛍光体９が透明樹脂８の型枠４の底面側に沈降する。
【００３１】
（加熱工程）
透明樹脂８の型枠４の底面側に黄色蛍光体９が沈降すると、型枠４を蛍光体の沈降装置から取り外し、図示しない加熱炉において、例えば、１５０℃、１時間の条件で加熱して、透明樹脂８を硬化させる。これにより蛍光体シート１２が得られる。なお、図１に示す蛍光体の沈降装置に加熱機構を設け、蛍光体を沈降した後、直ちに加熱する、あるいは遠心分離しながら加熱するようにしてもよい。このような製造方法とすることにより製造コストを抑えることが可能となる。
【００３２】
図４の（ｂ）は、加熱処理によって硬化した透明樹脂８を型枠４から取り出した蛍光体シート１２を示す。透明樹脂８に含有された黄色蛍光体９は、蛍光体沈降工程において遠心力を受けて底面１２Ｂ側に沈降することにより、底面１２Ｂ側の透明樹脂８中に高濃度かつ均一に分散され、これにより蛍光体層８Ｂが形成される。一方、上面１２Ａ側の透明樹脂８中には黄色蛍光体９が存在しなくなり、透明層８Ａが形成される。このように透明層８Ａと蛍光体層８Ｂの２層に分かれた蛍光体シート１２が出来上がる。型枠４から蛍光体シート１２を取り出すと、後述する発光素子の発光面のサイズに合わせて切り出す。
【００３３】
（発光装置組み立て工程）
続いて、図４の（ｃ）に示すように、別工程によって発光素子１３を準備し、その発光面に、加熱工程によって得た蛍光体シート１２の底面１２Ｂが接触するように、蛍光体シート１２を発光素子１３に重ね合わせる。
【００３４】
ここで、発光素子は、基板と、発光層を含む結晶層（いずれも図示せず）を有し、電極（図示せず）が下側（蛍光体シート１２側と反対側）を向いたフリップチップ型の発光素子であり、例えば、ＬＥＤチップ又はレーザーダイオードチップであって、蛍光体シート１２側の面を発光面として青色光を発する。
【００３５】
この後、図４の（ｄ）に示すように、蛍光体シート１２の厚みを均一にするために、蛍光体シート１２の上面１２Ａ側を所定の厚さ除去して上面１２Ａを平滑にする。
【００３６】
蛍光体シート１２の上面１２Ａの平滑化が終わると、図４の（ｅ）に示すように、別工程によって得た基板１４の配線パターンと、発光素子１３の電極を、導電バンプを介して接続することにより、基板１４上に発光素子１３を実装する。基板１４は、例えば、表面に配線パターンを有する配線基板や、リードフレームインサート基板である。
【００３７】
最後に、基板１４上において、発光素子１３及び蛍光体シート１２を包囲するように環状の壁部１５を形成し、発光装置１６とする。壁部１５は、例えば、酸化チタン等の白色染料を含むシリコーン系樹脂等の樹脂からなる。
【００３８】
上記の手順で製造された発光装置１６において、発光素子１３から青色光が発せられると、蛍光体シート１２の底面１２Ｂ側に高濃度かつ均一に形成された蛍光体層８Ｂにおいて、青色光の一部が黄色蛍光体９を励起することにより、黄色蛍光体９から黄色光が放射される。このため、蛍光体シート１２の上面１２Ａから発光素子１３から発せられた青色光と、黄色蛍光体９から放射された黄色光との混色である白色光が出射される。このとき、発光素子から発せられる青色光の、蛍光体層８Ｂを通過する距離は、いずれの出射角でもほぼ同じになるため、波長変換される割合に差が出ることがなく、発光光の角度による色度のばらつきがない。
【００３９】
〔第２の実施の形態〕
図５の（ａ）〜（ｅ）は、第２の実施の形態に係る発光装置の製造方法を示す説明図である。本実施の形態に係る発光装置の製造方法は、第１の実施の形態で用いた黄色蛍光体に代えて、赤色蛍光体と緑色蛍光体を用いる点において相違している。加熱工程、及び発光装置組み立て工程は第１の実施の形態に準ずるので、ここでは蛍光体の沈降工程を中心に説明する。
【００４０】
まず、図１に示す蛍光体の沈降装置の型枠４内に、液状あるいはペースト状等の流動性を有する透明樹脂８を注入した後、蛍光体の沈降装置の赤色蛍光体用の蛍光体タンク３Ａからホース７を経て蛍光体供給部６へ赤色蛍光体１６を供給し、型枠４上から透明樹脂８の表面全体に赤色蛍光体１６を均一に噴射する。赤色蛍光体１６は、例えば、ＫＳＦ蛍光体（Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）を用いる。
【００４１】
次に、回転板３を入力部１１から入力した、設定回転数で回転させる。回転板３が回転すると、図５の（ａ）に示すように、透明樹脂８の表面にある赤色蛍光体１６が型枠４の底面側に向けて沈降を始める。そして、入力部１１から入力した、設定回転時間が経過すると、すべての赤色蛍光体１６が透明樹脂８の型枠４の底面側に沈降する。
【００４２】
続いて、回転板３の回転を停止させ、赤色蛍光体用の蛍光体タンク３Ａと取り替えられた緑色蛍光体用の蛍光体タンク３Ａからホース７を経て蛍光体供給部６へ緑色蛍光体１７を供給し、型枠４上から透明樹脂８の表面全体に緑色蛍光体１７を均一に噴射する。緑色蛍光体１７は、例えば、βサイアロン蛍光体（（Ｓｉ，Ａｌ）６（Ｏ，Ｎ）８：Ｅｕ）を用いる。
【００４３】
この後、回転板３を入力部１１から入力した、設定回転数で回転させる。回転板３が回転すると、図５の（ｂ）に示すように、透明樹脂８の表面にある緑色蛍光体１８が型枠４の底面側に向けて沈降を始める。そして、入力部１１から入力した、設定回転時間が経過すると、すべての緑色蛍光体１７が透明樹脂８の、沈降した赤色蛍光体１６上に沈降する。
【００４４】
蛍光体の沈降工程が終わると、第１の実施の形態と同様に、加熱工程及び発光装置の組み立て工程を実施し（図５の（ｃ）〜図５の（ｆ））、発光装置１６とする。
【００４５】
上記の手順で製造された発光装置１６において、発光素子１３から青色光が発せられると、蛍光体シート１２の底面１２Ｂ側に高濃度かつ均一に形成された蛍光体層８Ｂにおいて、青色光の一部が赤色蛍光体１６を励起することにより、赤色蛍光体１６から赤色光が放射され、また、青色光の一部が緑色蛍光体１７を励起することにより、緑色蛍光体１７から緑色光が放射される。このため、蛍光体シート１２の上面１２Ａから発光素子１３から発せられた青色光と、赤色蛍光体１６から放射された赤色光と、緑色蛍光体１７から放射される緑色光の混色である白色光が出射される。このとき、発光素子から発せられる青色光の、蛍光体層８Ｂを通過する距離は、いずれの出射角でもほぼ同じになるため、波長変換される割合に差が出ることがなく、発光光の角度による色度のばらつきがない。
【００４６】
また、本実施の形態のように、発光波長が長波長側にある赤色蛍光体１６と、発光波長が短波長側にある緑色蛍光体１７を透明樹脂８中に沈降させる場合、発光波長が長波長側にある蛍光体が、発光波長が短波長側にある蛍光体より出射面側に位置していると、発光波長が短波長側にある蛍光体から発せられた光で発光波長が長波長側にある蛍光体が励起され、色バランスにずれが生じるため、発光波長が長波長側にある蛍光体を透明樹脂８中に沈降させてから、発光波長が短波長側にある蛍光体を沈降させることが好ましい。
【００４７】
また、発光波長が長波長側にある蛍光体と、発光波長が短波長側にある蛍光体を透明樹脂８中に沈降させる場合であって、発光波長が長波長側にある蛍光体より発光波長が短波長側にある蛍光体の方が比重が小さい場合には、発光波長が長波長側にある蛍光体と発光波長が短波長側にある蛍光体を同時に沈降させてもよい。この場合、比重の大きい発光波長が長波長側にある蛍光体の沈降速度が速いため、発光波長が短波長側にある蛍光体が、発光波長が長波長側にある蛍光体の上に位置する。
【００４８】
なお、第１及び第２の実施の形態では、蛍光体の沈降装置として、鉛直方向に吊り下げられた型枠を回転させる構成としたが、例えば、ドラムの外周面や筒状ドラムの内周面に設けた型枠を回転させる構成等、透明樹脂８をシート状に保持でき、回転によってシート垂直方向に遠心力が加わる構成であれば特に限定されるものではない。
【００４９】
〔実施の形態の効果〕
本実施の形態によれば、蛍光体を含有した透明樹脂８を遠心回転させ、透明樹脂８中の蛍光体を沈降させることにより、透明樹脂８を透明層８Ａと蛍光体層８Ｂの２層構造とし、この状態で加熱硬化させることにより蛍光体シート１２を形成するようにしたため、蛍光体層８Ｂの濃度ばらつきを抑えられるとともに、透明層８Ａを別工程で形成する必要がなくなることから、加工コストを低減することができる。また、発光素子１３の発光面上に薄い蛍光体層８Ｂが形成されるため、発光素子１３から発せられる光の、蛍光体層８Ｂを通過する距離が、いずれの出射角でもほぼ同じになり、発光光の角度による色度のばらつきを抑えることができる。更に、蛍光体層８Ｂに散乱材を含有させる必要がないため、発光光が暗くなることはない。
【００５０】
本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種
々変形実施が可能である。
【００５１】
また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、
実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須
であるとは限らない点に留意すべきである。
【符号の説明】
【００５２】
１        回転軸
２        駆動部
３        回転板
３Ａ      蛍光体タンク
４        型枠
４Ａ      支持部
５        ワイヤー
６        蛍光体供給部
７        パイプ
８        透明樹脂
８Ａ      透明層
８Ｂ      蛍光体層
９        黄色蛍光体
１０      制御部
１１      入力部
１２      蛍光体シート
１２Ａ    上面
１２Ｂ    底面
１３      発光素子
１４      基板
１５      壁部
１６      発光装置
１７      赤色蛍光体
１８      緑色蛍光体
【図１】
2017174908.tif 000003
【図２】
2017174908.tif 000004
【図３】
2017174908.tif 000005
【図４】
2017174908.tif 000006
【図５】
2017174908.tif 000007