(57)【要約】【課題】樹脂の硬化収縮による変形を抑制することができ、クラックの発生を抑制することができる、波長変換部材の製造方法を提供する。【解決手段】底板部２ａと、底板部２ａ上に設けられた側壁部２ｂとを有し、底板部２ａ及び側壁部２ｂにより凹部２ｃが形成されているパッケージ部材２を用意する工程と、パッケージ部材２の凹部２ｃ内に、量子ドット分散樹脂４Ａ（量子ドットが分散された未硬化の樹脂）を充填する工程と、凹部２ｃを閉成するように、パッケージ部材２上にカバー部材６を設ける工程と、カバー部材６を設ける工程の後に、樹脂を硬化させる工程とを備える。【選択図】図３
2017151239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底板部と、前記底板部上に設けられた側壁部とを有し、前記底板部及び前記側壁部により凹部が形成されているパッケージ部材を用意する工程と、
前記パッケージ部材の前記凹部内に、量子ドットが分散された未硬化の樹脂を充填する工程と、
前記凹部を閉成するように、前記パッケージ部材上にカバー部材を設ける工程と、
前記カバー部材を設ける工程の後に、前記樹脂を硬化させる工程とを備える、波長変換部材の製造方法。
【請求項２】
前記パッケージ部材を用意する工程において、前記底板部上にガラスフリットを配置し、前記ガラスフリット上に前記側壁部を配置し、焼成することにより、前記底板部と前記側壁部とを接合する、請求項１に記載の波長変換部材の製造方法。
【請求項３】
前記カバー部材を設ける工程において、前記パッケージ部材の前記カバー部材が設けられる側にレーザーシール用のフリットを配置し、前記レーザーシール用のフリット上に前記カバー部材を配置し、前記レーザーシール用のフリットにレーザー光を照射することにより前記パッケージ部材と前記カバー部材とを接合する、請求項１または２に記載の波長変換部材の製造方法。
【請求項４】
前記パッケージ部材の側面及び前記カバー部材の側面に反射膜を形成する工程をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長変換部材の製造方法。
【請求項５】
前記底板部がガラスからなる、請求項１〜４いずれか１項に記載の波長変換部材の製造方法。
【請求項６】
前記底板部の厚みが０．２ｍｍ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の波長変換部材の製造方法。
【請求項７】
前記カバー部材がガラスからなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の波長変換部材の製造方法。
【請求項８】
前記カバー部材の厚みが０．２ｍｍ以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の波長変換部材の製造方法。
【請求項９】
前記側壁部が低温同時焼成セラミックスからなる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の波長変換部材の製造方法。
【請求項１０】
前記側壁部における、内面と外面との距離を幅としたときに、前記側壁部の幅が０．５ｍｍ以下である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の波長変換部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源が発する光の波長を別の波長に変換する波長変換部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、蛍光ランプや白熱灯に変わる次世代の光源として、ＬＥＤやＬＤなどの励起光源を用いた発光デバイスが注目を集めている。そのような次世代光源の一例として、青色光を出射するＬＥＤと、ＬＥＤからの光の一部を吸収して黄色光に変換する波長変換部材とを組み合わせた発光デバイスが広く知られている。この発光デバイスは、ＬＥＤから出射された青色光と、波長変換部材から出射された黄色光との合成光である白色光を発する。
【０００３】
下記の特許文献１には、波長変換部材の一例として、パッケージとキャップ部材とにより囲まれた空間に、蛍光体を分散させた樹脂が配置された波長変換部材が開示されている。上記空間は、シーリング部材により封止されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２２０３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蛍光体を分散させた樹脂を硬化させる際に、樹脂の硬化収縮により、波長変換部材に変形が生じることがある。それによって、波長変換部材にクラックが生じるという問題がある。特許文献１に記載の波長変換部材においても、波長変換部材の変形を充分に抑制することができず、クラックの発生を充分に抑制することはできなかった。
【０００６】
本発明の目的は、樹脂の硬化収縮による変形を抑制することができ、クラックの発生を抑制することができる、波長変換部材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】
【０００７】
本発明に係る波長変換部材の製造方法は、底板部と、底板部上に設けられた側壁部とを有し、底板部及び側壁部により凹部が形成されているパッケージ部材を用意する工程と、パッケージ部材の凹部内に、量子ドットが分散された未硬化の樹脂を充填する工程と、凹部を閉成するように、パッケージ部材上にカバー部材を設ける工程と、カバー部材を設ける工程の後に、樹脂を硬化させる工程とを備えることを特徴としている。
【０００８】
パッケージ部材を用意する工程において、底板部上にガラスフリットを配置し、ガラスフリット上に側壁部を配置し、焼成することにより、底板部と側壁部とを接合することが好ましい。
【０００９】
カバー部材を設ける工程において、パッケージ部材のカバー部材が設けられる側にレーザーシール用のフリットを配置し、レーザーシール用のフリット上にカバー部材を配置し、レーザーシール用のフリットにレーザー光を照射することによりパッケージ部材とカバー部材とを接合することが好ましい。
【００１０】
パッケージ部材の側面及びカバー部材の側面に反射膜を形成する工程がさらに備えられていてもよい。
【００１１】
底板部がガラスからなることが好ましい。
【００１２】
底板部の厚みが０．２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１３】
カバー部材がガラスからなることが好ましい。
【００１４】
カバー部材の厚みが０．２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
側壁部が低温同時焼成セラミックスからなることが好ましい。
【００１６】
側壁部における、内面と外面との距離を幅としたときに、側壁部の幅が０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る波長変換部材の製造方法によれば、樹脂の硬化収縮による波長変換部材の変形を抑制することができ、クラックの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る波長変換部材の斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る波長変換部材の斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、第１の実施形態に係る波長変換部材の製造方法を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る波長変換部材の斜視図である。図１に示すように、波長変換部材１は、パッケージ部材２を備える。パッケージ部材２は、底板部２ａと、底板部２ａ上に設けられた側壁部２ｂとを有する。底板部２ａ及び側壁部２ｂにより、凹部２ｃが形成されている。
【００２１】
波長変換部材１は、パッケージ部材２の凹部２ｃ内に配置されている波長変換層４を備える。波長変換層４は、量子ドットが分散された樹脂からなる。量子ドットは、励起光が入射すると、励起光とは異なる波長の蛍光を出射する。量子ドットから出射される蛍光の波長は、量子ドットの粒子径に依存する。量子ドットの粒子径は、通常、２ｎｍ以上、１０ｎｍ以下程度である。
【００２２】
波長３００ｎｍ〜４４０ｎｍの励起光を照射すると波長４４０ｎｍ〜４８０ｎｍの蛍光を発する量子ドットの具体例としては、粒子径２．０ｎｍ以上、３．０ｎｍ以下程度のＣｄＳｅ／ＺｎＳの微結晶が挙げられる。波長３００ｎｍ〜４８０ｎｍの励起光を照射すると波長５００ｎｍ〜５４０ｎｍの蛍光を発する量子ドットの具体例としては、粒子径３．０ｎｍ以上、３．３ｎｍ以下程度のＣｄＳｅ／ＺｎＳの微結晶が挙げられる。波長３００ｎｍ〜４８０ｎｍの励起光を照射すると波長５４０ｎｍ〜５９５ｎｍの蛍光を発する量子ドットの具体例としては、粒子径３．３ｎｍ以上、４．５ｎｍ以下程度のＣｄＳｅ／ＺｎＳの微結晶が挙げられる。波長３００ｎｍ〜４８０ｎｍの励起光を照射すると波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの蛍光を発する量子ドットの具体例としては、粒子径４．５ｎｍ以上、１０ｎｍ以下程度のＣｄＳｅ／ＺｎＳの微結晶が挙げられる。
【００２３】
波長変換層４における樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などを用いることができる。
【００２４】
波長変換層４における樹脂は硬化されている。それによって、量子ドットが分散された状態を好適に維持することができる。よって、波長変換部材１の信頼性を高めることができる。
【００２５】
波長変換部材１は、パッケージ部材２上に設けられているカバー部材６を備える。カバー部材６は、凹部２ｃを閉成するように設けられている。
【００２６】
波長変換部材１は、光源から出射される励起光の波長を変換する。より具体的には、波長変換部材１における底板部２ａから励起光が入射する。入射した光は、底板部２ａを通り、波長変換層４に入射する。励起光により波長変換層４における量子ドットが励起され、蛍光が出射される。量子ドットからの蛍光、もしくは、量子ドットからの蛍光と励起光との合成光は、カバー部材６を通って出射される。
【００２７】
本実施形態では、底板部２ａ及びカバー部材６はガラスからなる。よって、透過率を高めることができる。なお、底板部２ａの材料はガラスには限定されず、励起光を透過する材料からなっていればよい。同様に、カバー部材６の材料もガラスには限定されず、量子ドットから出射される蛍光、もしくは、量子ドットからの蛍光と励起光との合成光を透過する材料からなっていればよい。
【００２８】
底板部２ａの厚みは０．２ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、底板部２ａの厚みは０．１ｍｍ以下であることが望ましい。それによって、透過率をより一層高めることができる。また、底板部２ａの側面から光が漏れることを低減することができる。底板部２ａの厚みは０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。それによって、波長変換部材１の強度を高めることができる。
【００２９】
カバー部材６の厚みは０．２ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、カバー部材６の厚みは０．１ｍｍ以下であることが望ましい。それによって、透過率をより一層高めることができる。また、カバー部材６の側面から光が漏れることを低減することができる。カバー部材６の厚みは０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。それによって、波長変換部材１の強度を高めることができる。
【００３０】
側壁部２ｂは、特に限定されないが、低温同時焼結セラミックス（ＬＴＣＣ）からなる。ＬＴＣＣとしては、例えば、アルミナ−ガラス系セラミックスを用いることができる。この場合には、光を側面部２ｂにおいて好適に反射させることができる。よって、光の利用効率を高めることができる。
【００３１】
側壁部２ｂにおける、内面と外面との距離を幅としたときに、側壁部２ｂの幅は０．５ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、側壁部２ｂの幅は０．３ｍｍ以下であることが望ましい。それによって、波長変換部材１の小型化を進めることができる。側壁部２ｂの幅は０．１５ｍｍ以上であることが好ましい。それによって、波長変換部材１の強度を高めることができる。なお、側壁部２ｂの厚みは、特に限定されないが、本実施形態においては、０．６ｍｍである。
【００３２】
ところで、量子ドットは、高温になると劣化することがある。また、量子ドットは、水分や酸素と反応して劣化することもある。本実施形態では、側壁部２ｂはＬＴＣＣからなるため、放熱性を高めることができる。加えて、底板部２ａ及びカバー部材６はガラスからなるため、水分や酸素が透過し難い。従って、波長変換層４における量子ドットが劣化し難く、波長変換部材１の信頼性を高めることができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る波長変換部材の斜視図である。
【００３４】
波長変換部材１１は、パッケージ部材２の側面に形成された反射膜１７を備える点で、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、波長変換部材１１は、第１の実施形態の波長変換部材１と同様の構成を有する。
【００３５】
より具体的には、反射膜１７は、パッケージ部材２の底板部２ａの側面及び側壁部２ｂの側面の全面に形成されている。反射膜１７は、例えば、反射率が高い適宜の金属やセラミックスからなる。それによって、光の利用効率をより一層高めることができる。
【００３６】
カバー部材６の側面にも、反射膜１７が形成されていることが好ましい。この場合においても、光の利用効率をより一層高めることができる。
【００３７】
なお、パッケージ部材２は、底板部２ａ及び側壁部２ｂが一体成形されたものであってもよい。この場合にも、パッケージ部材２の側面に反射膜１７が形成されていることにより、光の利用効率を高めることができる。
【００３８】
（製造方法）
図３（ａ）〜（ｅ）は、第１の実施形態に係る波長変換部材の製造方法を説明するための斜視図である。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、底板部２ａを用意する。次に、底板部２ａ上にガラスフリット３を配置する。このとき、例えば、ガラスフリット３と適宜の有機バインダとを混合したガラスペーストを、印刷法により底板部２ａ上に塗布する。この場合には、ガラスフリット３の配置の位置精度を容易に高めることができる。
【００４０】
次に、焼成することにより、上記有機バインダを除去すると共に、底板部２ａにガラスフリット３を固定する。この焼成は、例えば、３００℃以上、５５０℃以下において、１０分間以上、２０分間以下の条件で行うことができる。なお、焼成の条件は特に限定されない。
【００４１】
次に、図３（ｂ）に示すように、ガラスフリット３上に側壁部２ｂを配置する。次に、焼成することにより、底板部２ａと側壁部２ｂとを接合する。この焼成は、特に限定されないが、例えば、５９０℃以上、６５０℃以下において、１０分間以上、２０分間以下の条件で行うことができる。これにより、パッケージ部材２を得る。
【００４２】
なお、底板部２ａと側壁部２ｂとの接合の方法は特に限定されず、例えば、樹脂接着剤などにより接合してもよい。もっとも、ガラスフリット３を用いて接合することにより、水分などの影響を抑制することができ、信頼性を効果的に高めることができる。加えて、ガラスフリット３は無色であるため、波長変換部材に入射する励起光を吸収し難い。よって、光の利用効率を高めることができる。
【００４３】
次に、図３（ｃ）に示すように、パッケージ部材２の、上記カバー部材が設けられる側にレーザーシール用のフリット５を配置する。このとき、例えば、レーザーシール用のフリット５と適宜の有機バインダとを混合したレーザーシール用のペーストを、印刷法によりパッケージ部材２上に配置することができる。
【００４４】
本実施形態のレーザーシール用のフリット５は、レーザー光を吸収する粉末（レーザー光吸収材）を含有するガラスフリットである。レーザー光吸収材としては、例えば、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕなどから選ばれる少なくとも１種の金属または金属を含む酸化物等の化合物が挙げられる。レーザー光の照射によりレーザー光吸収材が高温となり、ガラスフリットが加熱溶融される。
【００４５】
次に、焼成することにより、上記有機バインダを除去すると共に、パッケージ部材２にレーザーシール用のフリット５を固定する。この焼成は、特に限定されないが、例えば、３００℃以上、５５０℃以下において、１０分間以上、２０分間以下の条件で行うことができる。
【００４６】
次に、図３（ｄ）に示すように、パッケージ部材２の凹部２ｃ内に、量子ドットが分散された未硬化の樹脂である、量子ドット分散樹脂４Ａを充填する。次に、図３（ｅ）に示すように、凹部２ｃを閉成するように、パッケージ部材２上にレーザーシール用のフリット５を介してカバー部材６を配置する。次に、レーザー光Ｌを、カバー部材６側からレーザーシール用のフリット５に照射する。本実施形態のカバー部材６はガラスからなるため、レーザー光Ｌはカバー部材６を透過する。レーザーシール用のフリット５におけるレーザー光吸収材がレーザー光Ｌを吸収して高温となり、レーザーシール用のフリット５におけるガラスフリットが融解する。これにより、パッケージ部材２とカバー部材６とを接合する。
【００４７】
なお、パッケージ部材２とカバー部材６との接合の方法は上記に限定されず、例えば、樹脂接着剤やガラスフリットなどを用いてもよい。もっとも、レーザーシール用のフリット５を用いることにより、水分などの影響を抑制することができ、信頼性を高めることができる。加えて、レーザーシール用のフリット５を用いることにより、焼成を行わずにパッケージ部材２とカバー部材６とを接合することができる。よって、量子ドットの劣化を招くことなく、上記接合を行うことができる。
【００４８】
次に、カバー部材６側からＵＶを照射し、量子ドット分散樹脂４ＡをＵＶ硬化させる。これにより、図１に示した波長変換層４を得る。量子ドット分散樹脂４Ａの硬化をＵＶ硬化により行うことによって、量子ドットの劣化を招くことなく、波長変換層４を得ることができる。なお、上記ＵＶ硬化に際しては、底板部２ａ側からＵＶを照射してもよい。また、量子ドット分散樹脂４Ａの硬化は、量子ドットが劣化しない温度であれば、熱硬化などにより行ってもよい。
【００４９】
本発明に係る波長変換部材の製造方法の特徴は、カバー部材６を設ける工程の後に、量子ドット分散樹脂４Ａを硬化することにある。すなわち、側壁部２ｂがカバー部材６に補強されている状態で、量子ドット分散樹脂４Ａを硬化する。それによって、量子ドット分散樹脂４Ａの硬化収縮による、波長変換部材の変形を抑制することができ、クラックの発生を抑制することができる。
【００５０】
なお、第２の実施形態に係る波長変換部材１１を製造するに際しては、図３（ｅ）に示した、カバー部材６を設ける工程の後に、パッケージ部材２の側面に、図２に示した反射膜１７を形成する。このとき、カバー部材６の側面にも反射膜１７を形成してもよい。反射膜１７は、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより形成することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…波長変換部材
２…パッケージ部材
２ａ…底板部
２ｂ…側壁部
２ｃ…凹部
３…ガラスフリット
４…波長変換層
４Ａ…量子ドット分散樹脂
５…レーザーシール用のフリット
６…カバー部材
１１…波長変換部材
１７…反射膜
【図１】
2017151239.tif 000003
【図２】
2017151239.tif 000004
【図３】
2017151239.tif 000005