含荧光体密封材料的制造方法、含荧光体密封材料、发光装置的制造方法以及分配器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对发光元件进行密封的含荧光体密封材料的制造方法、含荧光体密封材料、发光装置的制造方法以及分配器。
【背景技术】
[0002]在具备LED芯片的射出白色光的现有发光装置中，使用蓝色LED芯片、以及由该蓝色LED芯片的发光所激励而放出黄色荧光的YAG荧光体(参考专利文献I)，将从蓝色LED芯片放出的蓝色光与从YAG荧光体放出的黄色光进行颜色混合，以射出白色光。
[0003]在这种发光装置中，LED芯片例如由硅酮树脂等进行密封，在该硅酮树脂中分散有荧光体。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本国公开专利公报“特开平10-242513号公报(1998年09月11日公开)”
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]在此，LED芯片安装在形成于基板上的腔体内，在密封该LED芯片的工序中，使用分配器等在各腔体内填充包含荧光体的液状的硅酮树脂。此时，由于硅酮树脂与荧光体的比重差，有时荧光体在分配器的注射器内发生沉降。
[0009]因此，腔体内填充的硅酮树脂的荧光体含有量产生差异，其结果是，存在着在批量生产的发光装置之间产生色度偏差的课题。
[0010]本发明鉴于上述课题而作，其目的在于，提供一种含荧光体密封材料的制造方法、含荧光体密封材料、发光装置的制造方法以及分配器，能够使发光装置之间的荧光体含有量均等化以减少色度偏差。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]为了解决上述课题，本发明的一方式所涉及的含荧光体密封材料的制造方法的特征在于包括:混合工序，将通过I次交联进行了半固化的硅酮树脂的粉末与荧光体的粉末进行混合；混炼工序，将由所述混合工序混合了的粉末混合物以低于所述硅酮树脂形成2次交联的温度即2次交联温度的温度加热熔融，并且利用具有一轴以上的螺杆的混炼挤出装置进行混炼；以及挤出工序，将由所述混炼工序混炼了的混炼物从形成了至少一个贯通孔的所述混炼挤出装置的排出口以带状挤出，所述硅酮树脂在从室温到低于所述2次交联温度的温度区域中粘度可逆地变化，在所述2次交联温度以上的温度区域中全固化。
[0013]另外，为了解决上述课题，本发明的一方式所涉及的含荧光体密封材料在通过I次交联而进行了半固化的硅酮树脂中分散了荧光体的粉末，其特征在于:所述硅酮树脂以带状成形，并且在从室温到低于作为形成2次交联的温度的2次交联温度的温度区域中粘度可逆地变化，在所述2次交联温度以上的温度区域中全固化。
[0014]另外，为了解决上述课题，本发明的一方式所涉及的发光装置的制造方法的特征在于包括:设置工序，在朝上方开口的多个腔体中安装了发光元件的基板的上方，大致平行地设置形成了与所述腔体对应的贯通孔的多孔板；载置工序，在所述多孔板上载置在通过I次交联进行了半固化的硅酮树脂中混炼了荧光体的粉末的含荧光体密封材料；挤出工序，对于所述含荧光体密封材料，在室温下，或者以低于所述硅酮树脂形成2次交联的温度即2次交联温度的温度进行加热熔融，并且从所述贯通孔向所述基板以丝状挤出；填充工序，以指定的长度切断以丝状挤出的所述含荧光体密封材料，并填充到所述腔体；以及固化工序，以所述2次交联温度以上的温度加热所述腔体中填充的所述含荧光体密封材料以使其固化，所述硅酮树脂在从室温到低于所述2次交联温度的温度区域中粘度可逆地变化，在所述2次交联温度以上的温度区域中全固化。
[0015]另外，为了解决上述课题，本发明的一方式所涉及的分配器将在通过I次交联而半固化了的硅酮树脂中分散了荧光体粉末的含荧光体密封材料以丝状喷出到基板上安装的发光元件，其特征在于具有:收纳部，收纳所述含荧光体密封材料，所述收纳部具有能够加热所收纳的所述含荧光体密封材料的加热机构，所述硅酮树脂在从室温到低于作为所述硅酮树脂形成2次交联的温度的2次交联温度的温度区域中粘度可逆地变化，在所述2次交联温度以上的温度区域中全固化。
[0016]发明效果
[0017]根据本发明的一方式收到的效果是，能够提供一种能够使发光装置之间的荧光体含有量均等化并减少色度偏差的、含荧光体密封材料的制造方法。
[0018]根据本发明的一方式收到的效果是，能够提供一种能够使发光装置之间的荧光体含有量均等化并减少色度偏差的、含荧光体密封材料。
[0019]根据本发明的一方式收到的效果是，能够提供一种能够使发光装置之间的荧光体含有量均等化并减少色度偏差的、发光装置的制造方法。
[0020]根据本发明的一方式收到的效果是，能够提供一种能够使发光装置之间的荧光体含有量均等化以减少色度偏差的分配器。
【附图说明】
[0021]图1是表示通过实施方式I所涉及的发光器件的制造方法而制造的发光器件的外观结构的立体图。
[0022]图2的(a)?图2的⑷是表示图1所示的发光器件的制造工序中在腔体12内安装发光元件的工序的概略图。
[0023]图3的(a)?图3的(C)是表示在腔体中填充含荧光体密封树脂的工序的概略图。
[0024]图4是示意性地表示图3的(a)所示的含荧光体密封树脂中包含的硅酮树脂的粘度特性的曲线图。
[0025]图5的(a)?图5的⑷是示意性地表示从含荧光体密封树脂向腔体的填充到进行固化为止的一系列工序中的、硅酮树脂的粘度变化的曲线图。
[0026]图6是表示图3的(C)所示的挤出工序的剖视图。
[0027]图7是表示图6所示的切割板的剖视图。
[0028]图8是表示分割多联腔体电路基板的工序的概略图。
[0029]图9的(a)?图9的(C)是表示块状的含荧光体密封树脂的制造方法的概略图。
[0030]图10的(a)和图10的(b)是用于说明图9的(a)?图9的(C)所示工序中的硅酮树脂的粘度变化的曲线图。
[0031]图11是表示填充工序的变形例的剖视图。
[0032]图12是表示使用分配器将含荧光体密封树脂填充到腔体的工序的剖视图。
[0033]图13的(a)?图13的(d)是表示实施方式2所涉及的带状的含荧光体密封树脂的制造方法的概略图。
[0034]图14的(a)?图14的⑷是表示将带状的含荧光体密封树脂加工为片状的成形方法的概略图。
[0035]图15的(a)和图15的(b)是表示使用片状的含荧光体密封树脂的发光器件的制造方法的剖视图。
[0036]图16是表示通过实施方式3所涉及的发光器件的制造方法而制造的发光器件的外观结构的立体图。
[0037]图17的(a)?图17的(C)是表示在腔体中填充含荧光体密封树脂的工序的概略图。
[0038]图18是表示图17的(C)所示的挤出工序的剖视图。
[0039]图19的(a)?图9的(C)是表示块状的含荧光体密封树脂的制造方法的概略图。
[0040]图20的(a)和图10的(b)是用于说明图19的(a)?图19的(C)所示工序中的硅酮树脂的粘度变化的曲线图。
[0041]图21是表示根据有无添加可塑剂的、硅酮树脂的粘度和弹性模量的变化的表。
[0042]图22是表示填充工序的变形例的剖视图。
[0043]图23是表示使用分配器将含荧光体密封树脂填充到腔体的工序的剖视图。
[0044]图24的(a)?图243的⑷是表示实施方式4所涉及的带状的含荧光体密封树脂的制造方法的概略图。
[0045]图25的(a)?图25的(d)是表示将带状的含荧光体密封树脂加工为片状的成形方法的概略图。
[0046]图26的(a)和图26的(b)是表示使用片状的含荧光体密封树脂的发光器件的制造方法的剖视图。
【具体实施方式】
[0047][实施方式I]
[0048]基于图1?图12说明与本发明所涉及的发光装置的制造方法相关的实施的一方式如下。
[0049]发光器件Ia的结构
[0050]首先，参考图1说明本实施方式所涉及的发光器件(发光装置)Ia的结构。
[0051]图1是表示通过本实施方式所涉及的发光器件的制造方法而制造的发光器件Ia的外观结构的立体图。如图1所示，发光器件Ia在一边为Imm左右的长方体状的MID (Molded Interconnect1n Device，射出立体布线成形基板)即电路基板(基板)11上，形成有朝上方开口的矩形的腔体12。换言之，腔体12是在电路基板11的上表面上形成的凹部。在该腔体12内安装有LED芯片等发光元件13。
[0052]发光元件13的下表面通过导电性粘合剂15连接在设置于腔体12的底部的安装用布线图案14上(芯片接合)。另外，发光元件13的上表面与设置于腔体12的底部的连接用布线图案16通过由金线等构成的导电线17相连接(引线接合)。
[0053]通过由具有透光性的硅酮树脂构成的含荧光体密封树脂(含荧光体密封材料)20，对电路基板11的腔体12内进行密封。
[0054]此外，电路基板11的腔体12的内表面可以具有反射器功能。由此能够提高发光器件Ia的光利用效率。
[0055]将发光元件13安装于电路基板11的方法并没有特别限定，也可以代替引线接合法，例如，通过倒装芯片法等将发光元件13安装于电路基板11。
[0056]另外，电路基板11也可以替换为如下结构:利用作为反射器发挥作用的反光性树脂对引线框架进行嵌件成形而得的结构；通过在表面平坦的电路基板上粘贴反射器部件等方式来形成腔体而得的结构。
[0057]发光器件Ia的制造方法
[0058]接着，参考图2?图8说明图1所示的发光器件Ia的制造方法。
[0059]图2的(a)?图2的⑷是表示图1所示的发光器件Ia的制造工序中，在腔体12内安装发光元件13的工序的概略图。
[0060]在发光器件Ia的制造中，使用许多腔体12在纵向和横向上形成为矩阵状的多联腔体电路基板(基板)10。通过使用该多联腔体电路基板10，能够同时制造许多发光器件Ia0多联腔体电路基板10例如厚度为1.0mm,各腔体12的深度为0.6mm。
[0061]在本实施方式所涉及的发光器件Ia的制造方法中，首先，如图2的(a)所示，在各腔体12的底部，分别并排设置安装用布线图案14和连接用布线图案16。
[0062]接着，如图2的(b)所示，在多联腔体电路基板10的各腔体12的底部设置的安装用布线图案14上，涂敷导电性粘合剂15。
[0063]接着，如图2的(C)所示，在安装用布线图案14上涂敷的导电性粘合剂15上芯片接合发光元件13。接着，如图2的(d)所示，通过由金线等构成的导电线17将发光元件13的上表面与设置在腔体12的底部的连接用布线图案16进行引线接合。
[0064]这样，利用芯片接合和引线接合在多联腔体电路基板10的各腔体12内安装了发光元件13之后，用含荧光体密封树脂20对各腔体12内进行密封。
[0065]图3的(a)?图3的(C)是表示在腔体12中填充含荧光体密封树脂20的工序的概略图。图4是示意性地表示图3的(a)所示的含荧光体密封树脂20中包含的硅酮树脂的粘度特性的曲线图。图5的(a)?图5的(d)是示意性地表示从含荧光体密封树脂20向腔体12的填充到进行固化为止的一系列工序中硅酮树脂的粘度变化的曲线图。
[0066]如图3的(a)所示，在加热板31上载置安装了发光元件13的多联腔体电路基板10，在该多联腔体电路基板10的上方依次层叠切割板32、多孔板33、以及加热块34(设置工序)。接着，将块状的含荧光体密封树脂20载置到多孔板33上且加热块34的开口部34a内(载置工序)。
[0067]含荧光体密封树脂20是在硅酮树脂中均匀分散了荧光体而得到的密封树脂。通过施加低于后述的2次交联温度的指定的温度、时间，该硅酮树脂进行I次交联，维持如下状态:具有即使含有比重大于硅酮树脂的粒子(例如荧光体等)上述粒子也不会完全沉降的程度且能够加工的粘度(10Pa.S以上且lE+5Pa.S以下)的、非液状的状态。此外，I次交联是指如下状态:具有交联点，通过指定的固化条件(施加指定的温度、时间)能够进一步进行固化的、室温下非液状的状态。
[0068]如图4所示，该硅酮树脂在室温下的粘度为粘度Vtl (参考图中的P。)。粘度Vtl是在室温T C1T能够维持含荧光体密封树脂20的形状的粘度。
[0069]在将该硅酮树脂从室温Ttl加热到硅酮树脂形成2次交联的温度即2次交联温度T1 (约125°C )附近的情况下，硅酮树脂的粘度降低，即将到达2次交联温度T1之前的粘度变为粘度V1 (参考图中的P1)。粘度乂1是硅酮树脂熔融为能够流动的粘度。
[0070]从室温Ttl到低于2次交联温度T i的温度区域内的硅酮树脂的粘度变化是热可逆的变化。因此，在从2次交联温度T1附近使温度下降到室温T ^的情况下，硅酮树脂的粘度增高，在室温Ttl下返回到原来的粘度V ο?因此，通过使温度在从室温Ttl到低于2次交联温度T1的温度区域内进行变化，能够在从粘度V C1到粘度V i之间反复调整硅酮树脂的粘度。
[0071]另一方面，在将硅酮树脂加热到2次交联温度T1以上的情况下，在硅酮树脂中形成2次交联并发生固化。此外，固化后的硅酮树脂的粘度虽然无法进行实质定义，但在假设将固化后的硅酮树脂的粘度概念性地定义为粘度％的情况下，硅酮树脂的粘度从粘度V1I升到粘度％(参考图中的P2)。也就是说，粘度％概念性地定义硅酮树脂形成了 2次交联时的2次交联温度T1下的粘度。
[0072]对于2次交联后的硅酮树脂，在使温度从2次交联温度！\上升或下降的情况下，2次交联温度!\下的粘度、弹性等物性产生变化(高分子特性)，但与2次交联前的硅酮树脂相比，粘度和弹性模量相对较高(不过，在图中的匕处，为了方便，记为维持粘度V2)。
[0073]此外，2次交联是指如下情形但不限于如下情形:由于与合成时不同的反应催化剂所导致的交联反应等，从而使固化进一步进行，指不会如上所述由于温度而发生可逆的粘性变化的状态。
[0074]在含荧光体密封树脂20中，根据必要的光学特性而混炼各种荧光体，并调整荧光体的浓度(含有率)，但若使用该硅酮树脂，则只要处于2次交联之前的状态就能够反复调整其粘度，因此如后所述，能够形成荧光体的分散状态均匀的含荧光体密封树脂20。
[0075]在含荧光体密封树脂20中包含的硅酮树脂中，例如，能够适当地使用道康宁(DowCorning)公司的商品名“TX-2506系列”。此外，块状的含荧光体密封树脂20的制造方法在后面进行描述。
[0076]加热块34具备温度调整功能，该功能包含如下温度范围:从室温Ttl到低于能够加热熔融含荧光体密封树脂20的2次交联温度T1的温度范围。加热块34是具有贯通的开口部34a的框状部件，在该开口部34a内配置含荧光体密封树脂20。
[0077]多孔板33形成了多个多孔板贯通孔(贯通孔)33a。多孔板贯通孔33a形成于与腔体12对应的位置，如后所述，通过柱塞35的加压，将含荧光体密封树脂20从多孔板贯通孔33a向各腔体12挤出。
[0078]切割板32以指定的长度切断从多孔板贯通孔33a挤出的含荧光体密封树脂20。切割板32上形成有与多孔板贯通孔33a对应的切割板贯通孔32a，通过使切割板32在图中箭头方向上进行偏心运动，利用设置于切割板贯通孔32a的刀刃(刃)32b(参考图7)以指定的长度切断含荧光体密封树脂20。
[0079]加热板31对载置的多联腔体电路基板10进行加热。加热板31例如在2次交联温度T1以下的温度区域中加热多联腔体电路基板10。
[0080]以上述方式设置上述各部件之后，通过加热块34加热熔融多孔板33上载置的含荧光体密封树脂20，以使含荧光体密封树脂20的粘度降低。此时，如图5的(a)所示，通过将含荧光体密封树脂20从室温Ttl加热至2次交联温度T i附近的温度T 4 (例如，80°C以上且低于120°C )，从而使硅酮树脂的粘度降低至抑制荧光体的沉降并且能够流动的粘度V4 (参考图中的？4)。
[0081]接着，如图3的(b)所示，使用柱塞35将多孔板33上载置的含荧光体密封树脂20向多联腔体电路基板10加压。由此，如图3的(C)所示，从多孔板33的多孔板贯通孔33a将含荧光体密封树脂20向各腔体12以丝状挤出(挤出工序)。
[0082]图6是表示图3的(C)所示的挤出工序的剖视图。如图6所示，利用柱塞35的加压，从多孔板33的多孔板贯通孔33a将含荧光体密封树脂20以丝状挤出。并且，在丝状的含荧光体密封树脂20达到了指定的长度时，通过使切割板32偏心旋转，从而切断从多孔板贯通孔33a以丝状挤出的含荧光体密封树脂20。由此，能够在各腔体12中同时填充以指定的长度切断的、荧光体含有量相等的含荧光体密封树脂20 (填充工序)。
[0083]此外，通过使多孔板贯通孔33a的尺寸d小于腔体12的开口部的尺寸D，容易对腔体12填充含荧光体密封树脂20。另外，通过调整以丝状挤出的含荧光体密封树脂20的长度，容易填充与腔体12的容积相应的适量的含荧光体密封树脂20。
[0084]图7是表示图6所示的切割板32的剖视图。如图7所示，切割板32中，切割板贯通孔32a的多孔板33侧的缘部成为刀刃(刃)32b。因此，通过使切割板32偏心旋转，能够通过刀刃32b来切断以丝状挤出的含荧光体密封树脂20。此时，加热板31加热多联腔体电路基板10以软化含荧光体密封树脂20，从而使腔体12内配置的含荧光体密封树脂20紧贴腔体12的内表面。该填充工序中的多联腔体电路基板10的温度无须达到2次交联温度T1,只要是使含荧光体密封树脂20软化至含荧光体密封树脂20容易紧贴腔体12的内部的程度的温度即可。
[0085]在各腔体12中填充含荧光体密封树脂20之后，如图5的(b)所示，通过加热板31以2次交联温度T1 (例如125°C)进行加热(参考图中的P1K由此，如图5的(c)所示，硅酮树脂形成2次交联，开始固化(固化工序:参考图中的P2)。此时，腔体12中填充的含荧光体密封树脂20由于加热板31而从腔体12的底部侧开始固化。因此，由含荧光体密封树脂20的固化收缩而产生的应力能够分布到含荧光体密封树脂20的上部，即腔体12的开口部侧，因此能够抑制裂纹等的产生，提高发光器件Ia的可靠性。
[0086]并且，通过利