发光装置的制造方法

专利名称：发光装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种发光装置的制造方法。
背景技术：
近年来，广泛采用如下技术:在氮化镓(GaN)系的蓝色LED(Light EmittingDiode:发光二极管)芯片的附近配置YAG荧光体等荧光体，利用从蓝色LED芯片射出的蓝色光、和荧光体通过接受蓝色光并进行二次发光射出的黄色光的混色来得到白色LED。在这样的白色LED中，通常使用分散有荧光体的透明树脂来密封LED芯片及安装部的方法。但是，由于荧光体的比重比透明树脂大，因此，荧光体在树脂固化之前沉淀，成为导致发光时的色斑等的原因。因此，提出了各种抑制荧光体的沉淀，从而防止色斑的产生的方法，例如在专利文献I中记载有:通过将树脂固化时的粘度为IOOcP lOOOOcP的有机硅树脂用作密封体来抑制荧光体的沉淀及偏析。另外，在专利文献2中公开了一种芯片部件型LED，其在筒状容器的上端开口和下端开口之间配置LED元件，用透光性树脂从上端开口填充至下端开口，并且形成容器的内壁面使得来自LED元件的出射光向上端开口侧反射。另外，在专利文献3中公开了一种发光装置及其制造方法，所述发光装置在液态的透光性密封材料中加入了亲油性化合物，所述亲油性化合物是在作为荧光体的沉淀抑制剂的以粘土矿物为主的层状化合物中添加有机阳离子的而成的。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2002-314142号公报专利文献2:日本特开2002-185046号公报专利文献3:日本特开2004-153109号公报

发明内容
发明要解决的问题但是，在专利文献I中，由于用有机硅树脂密封LED芯片，因此，密封材料容易因来自LED芯片的发光或LED芯片及荧光体的发热等而产生着色等劣化，难以得到可耐受长时间使用的耐久性。另外，在专利文献2的方案中，也存在LED的结构变得复杂、关系到成本升高的问题。进而，在专利文献2、3中，作为透光性密封材料的具体例，也可以举出环氧树脂及有机硅树脂、聚酰亚胺树脂等树脂材料，与专利文献I同样地在密封材料的耐久性方面不充分。因此，一般认为，通过使用在加热后成为陶瓷的密封材料来密封LED芯片来提高LED芯片的耐热性及耐光性。此时，作为荧光体的沉淀抑制剂，添加专利文献2中记载的层状化合物时，荧光体的分散状态稳定，可以减少色斑的产生。但是，由于密封材料和沉淀抑制剂的混合液的粘度小，因此，荧光体在密封材料固化之前沉淀，沉淀抑制效果不充分。
因此，本发明的主要的目的在于，提供一种发光装置的制造方法，所述发光装置具备使荧光体均匀地分散在耐热性高的透光性部件中而形成的波长变换部。解决问题的方法为了解决上述问题，本发明提供一种发光装置的制造方法，所述发光装置具备:发光元件，其射出规定波长的光；和波长变换部，其具有被来自所述发光元件的出射光激发而射出波长与激发波长不同的荧光的荧光体，其中，该制造方法具备如下工序:在所述发光元件上涂布荧光体分散液的工序，所述荧光体分散液含有用于形成所述波长变换部的荧光体、层状硅酸盐矿物、有机金属化合物中的荧光体、层状硅酸盐矿物；在所述发光元件上涂布所述荧光体分散液的工序之后，在所述发光元件上涂布前体溶液的工序，所述前体溶液含有用于形成所述波长变换部的荧光体、层状娃酸盐矿物、有机金属化合物中的有机金属化合物；对涂布了所述荧光体分散液及所述前体溶液的所述发光元件进行加热而形成所述波长变换部的工序。发明的效果根据本发明，由于分别在发光元件上涂布荧光体分散液和前体溶液，因此，可以使荧光体以分散的状态涂布在发光元件上，可以形成使荧光体均匀地分散在耐热性高的透光性部件中而形成的波长变换部。


图1是示出发光装置的大致结构的剖面图；图2是用于概略性地说明第一实施方式的发光装置的制造装置及制造方法的示意图；图3是用于概略性地说明第二实施方式的发光装置的制造装置及制造方法的示意图。符号说明I LED 基板2 金属部3 LED 元件4 突起电极(凸块)6 波长变换部10制造装置20移动台30喷雾装置32 喷嘴34连接管36 罐40涂布液
42前体溶液44突光体分散液50检查装置52LED 元件54色彩亮度计60玻璃板70 (第二)制造装置80喷雾装置82喷嘴84连接管86罐100发光装置
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。[第一实施方式]如图1所示，发光装置100具有剖面凹状的LED基板I。在LED基板I的凹部(底部)设置有金属部2，在金属部2上配置有正方体状的LED元件3。LED元件3为射出规定波长的光的发光元件的一个例子。在LED元件3的与金属部2对置的面上设置有突起电极4，金属部2和LED元件3经由突起电极4连接(倒装片型)。另外，在此，图中示出了相对于一个LED基板I设置一个LED元件3的结构，也可以在一个LED基板I的凹部设置多个LED元件3。在本实施方式中，使用蓝色LED元件作为LED元件3。蓝色LED元件是在例如蓝宝石基板上层叠n-GaN系包覆层、InGaN发光层、p-GaN系包覆层及透明电极而成的。 在LED基板I的凹部形成波长变换部6使其将LED元件3的周围密封。波长变换部6是将从LED元件3射出的规定波长的光变换为不同波长的光的部分，在具有透光性的陶瓷层中添加被来自LED元件3的波长激发且发出波长与激发波长不同的荧光的荧光体。其中，形成波长变换部6使其将LED元件3的周围密封，波长变换部6仅设置在LED元件3的周围(上面及侧面)即可，也可以采用不在LED基板I的凹部设置波长变换部6的结构。作为仅在LED元件3的周围设置波长变换部6的方法，可使用在形成波长变换部6时设置掩模的方法等。接着，对波长变换部6的结构等进行详述。波长变换部6是通过加热将在有机溶剂中混合了有机金属化合物的溶胶状前体溶液制成凝胶状态，进而通过进行烧制即所谓溶胶-凝胶法形成的透明陶瓷层(玻璃体)且在该透明陶瓷层中含有荧光体、层状硅酸盐矿物、无机微粒。(有机金属化合物)
有机金属化合物起到作为密封荧光体、层状硅酸盐矿物、无机微粒的粘合剂的作用。作为用于本发明的有机金属化合物，可以举出:金属醇盐、乙酰丙酮金属、金属羧酸盐等，但优选容易通过水解和聚合反应而凝胶化的金属醇盐。金属醇盐可以为如四乙氧基硅烷之类的单分子的盐，也可以为有机硅氧烷化合物连接成链状或环状而形成的聚硅氧烷，优选前体溶液的粘性增加的聚硅氧烷。另外，只要可以形成透光性的玻璃体即可，金属的种类没有限制，从形成的玻璃体的稳定性及制造的容易性的观点考虑，优选含有硅。另外，可以含有多种金属。陶瓷层中的有机金属化合物的含量低于2重量％时，作为粘合剂的有机金属化合物过少，加热、烧制后的陶瓷层的强度降低。另一方面，有机金属化合物的含量超过50重量％时，层状硅酸盐矿物的含量及无机微粒的含量相对降低，因此，陶瓷层的强度也降低。因此，陶瓷层中的有机金属化合物的含量优选为2重量％以上且50以下，更优选为2.5重量％以上且30重量％以下。作为有机金属化合物，也可以使用聚硅氮烷。本发明中所使用的聚硅氮烷由下述通式(I)表示。(RlR2SiNR3)n...(I)式(I)中，RU R2及R3分别独立地表示氢原子或烷基、芳基、乙烯基、环烷基，RUR2、R3中的至少I个为氢原子，优选全部为氢原子，n表示1飞0的整数。聚硅氮烷的分子形状可以为任何形状，例如可以为直链状或环状。通过将上述式(I)所示的聚硅氮烷和根据需要的反应促进剂溶解于适当的溶剂并进行涂布，进行加热及受激准分子光处理、UV光处理，使其固化，制作耐热性、耐光性优异的陶瓷膜。特别是在照射含有17(T230nm范围的波长成分的UVU放射线(例如受激准分子光)使其固化后进行加热固化时，可以进一步提高防浸透效果。作为反应促进剂，优选使用酸、碱等，也可以不使用。作为反应促进剂，可以举出例如:三乙基胺、二乙基胺、N，N_ 二乙基乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、三乙醇胺、三乙基胺、含有盐酸、草酸、富马酸、磺酸、醋酸及镍、铁、钯、铱、钼、钛、铝的金属羧酸盐等，但并不限定于此。在使用反应促进剂的情况下，特别优选为金属羧酸盐，添加量以聚硅氮烷为基准，优选添加量为0.01飞mol%。作为溶剂，可以使用脂肪族烃、芳香族烃、卤代烃、醚类、酯类。优选为甲基乙基酮、四氢呋喃、苯、甲苯、二甲苯、二甲基氟化物、氯仿、四氯化碳、乙醚、异丙醚、二丁基醚、乙基丁基醚。另外，优选聚硅氮烷的浓度高，但浓度的上升关系到聚硅氮烷的保存期间的缩短，因此，聚硅氮烷优选在溶剂中以5 50wt%(重量％)以下的浓度溶解。另外，在将聚硅氮烷溶液用作陶瓷前体溶液的情况下，从抑制用作基板的玻璃材料等的劣化的观点考虑，优选进行烧制时的加热温度为150°C飞00°C，更优选150 0C 350°C。(荧光体)
荧光体通过来自LED元件3的出射光的波长(激发波长)激发，射出与激发波长不同的波长的荧光。在本实施方式中，使用将从蓝色LED元件射出的蓝色光(波长420nnT485nm)变换为黄色光(波长550nnT650nm)的YAG (钇-铝-石榴石)荧光体。这样的荧光体使用Y、Gd、Ce、Sm、Al、La、Ga的氧化物或在高温下容易成为氧化物的化合物，将它们以化学计量比充分地混合，得到混合原料。或者，将共沉淀氧化物和氧化铝、氧化镓进行混合而得到混合原料，所述共沉淀氧化物是将以化学测量比在酸中溶解了Y、Gd、Ce、Sm的稀土元素的溶液用草酸进行共沉淀并对所得物质进行烧制而得到的。而且，在得到的混合原料中适量混合作为焊剂的氟化铵等氟化物并进行加压，得到成形体。将得到的成形体装入坩埚，在空气中于135(Tl450°C的温度范围内烧制2飞小时，得到具有荧光体的发光特性的烧结体。另外，在本实施方式中使用YAG荧光体，但荧光体的种类并不限定于此，例如也可以使用不含有Ce的非石榴石系荧光体等其它的荧光体。另外，荧光体的粒径越大，发光效率(波长变换效率)越高，相反，在与有机金属化合物的界面上产生的缝隙变大，形成的陶瓷层的膜强度降低。因此，考虑发光效率和在与有机金属化合物的界面产生的缝隙的大小，优选使用平均粒径为Ium以上且50 以下的物质。荧光体的平均粒径可以利用例如库尔特粒度仪进行测定。(层状硅酸盐矿物)层状硅酸盐矿物优选具有云母结构、高岭土结构、蒙皂石结构等结构的溶胀性粘土矿物，特别优选富于溶胀性的蒙皂石结构。这是因为通过如下所述地在荧光体分散液中添加水，水进入蒙皂石结构的层间，溶胀，形成片架(力一卜''〃々 >)结构，因此，具有少量即可使荧光体分散液的粘性大幅增加的效果。另外，由于层状硅酸盐矿物在陶瓷层中呈平板状，因此，可以提高陶瓷层的膜强度。陶瓷层中的层状硅酸盐矿物的含量低于0.5重量％时，无法充分地得到使荧光体分散液的粘性增加的效果。另一方面，层状硅酸盐矿物的含量超过20重量％时，陶瓷层的强度降低。因此，层状硅酸盐矿物的含量优选为0.5重量％以上且20重量％以下，更优选0.5重量％以上且10重量％以下。另外，考虑到与有机溶剂的相容性，也可以适宜使用用铵盐等对层状硅酸盐矿物的表面进行了修饰(表面处理)的物质。(无机微粒)无机微粒具有填充在有机金属化合物和荧光体及层状硅酸盐矿物的界面上产生的缝隙的填充效果、使荧光体分散液的粘性增加的增稠效果及使陶瓷层的膜强度提高的膜强化效果。作为用于本发明的无机微粒，可以举出:氧化硅、氧化钛、氧化锌等氧化物微粒、氟化镁等氟化物微粒等。特别是在使用聚硅氧烷等含硅有机化合物作为有机金属化合物的情况下，从相对于形成的陶瓷层的稳定性的观点考虑，优选使用氧化硅的微粒。陶瓷层中的无机微粒的含量低于0.5重量％时，无法充分地得到上述的各效果。另一方面，无机微粒的含量超过50重量％时，陶瓷层的强度降低。因此，陶瓷层中无机微粒的含量为0.5重量％以上且50重量％以下。另外，陶瓷层中无机微粒的含量优选为0.5重量％以上且40重量％以下。另外，对无机微粒的平均粒径而言，考虑上述各效果，优选使用0.001 Pm以上且50 u m以下的无机微粒,更优选使用0.005 u m以上且20 y m以下的无机微粒。无机微粒的平均粒径可以利用例如库尔特粒度仪进行测定。另外，考虑与有机金属化合物、有机溶剂的相容性，也可以适宜使用用硅烷偶联剂或钛偶联剂对无机微粒的表面进行处理而成的物质。(前体溶液)前体溶液是在有机溶剂中混合了有机金属化合物的溶液，通过对前体溶液进行加热，可以得到透光性的陶瓷层。通过在涂布有混合了荧光体、层状硅酸盐矿物及无机微粒的荧光体分散液的发光元件上涂布该前体溶液并对其进行加热，形成波长变换部6。作为有机溶剂，优选甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇类。另外，有机金属化合物相对于有机溶剂的混合量低于5重量％时，难以使前体溶液的粘性增加，有机金属化合物的混合量超过50重量％时，聚合反应过快地进行。因此，有机金属化合物相对于有机溶剂的混合量优选为5重量％以上且50重量％以下，更优选8重量％以上且40重量％以下。(突光体分散液)荧光体分散液为含有荧光体、层状硅酸盐矿物的液体，优选为还含有无机微粒的液体。作为荧光体分散液的制备步骤，例如在使用经表面处理的亲油性层状硅酸盐矿物的情况下，首先，在有机溶剂中预混合层状硅酸盐矿物，然后，将荧光体、无机微粒及水进行混合。在荧光体分散液中添加水时，水进入层状硅酸盐矿物的层间，荧光体分散液的粘性增加，因此，可以抑制荧光体的沉淀。作为有机溶剂，优选与添加的水的相容性优异的甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等醇类。另一方面，在使用未经表面处理的亲水性的层状硅酸盐矿物的情况下，首先，预混合层状硅酸盐矿物和水，然后，将荧光体及无机微粒进行混合。由此，可以将层状硅酸盐矿物均匀地混合，进一步提高增稠效果。荧光体分散液的优选的粘度为25 800cP，最优选的粘度为3(T500cP。另外，在水中含有杂质时，有可能阻碍前体溶液的聚合反应，因此，添加的水需要使用不含杂质的纯水。另外，在有机溶剂中加入水的情况下，将水相对于总溶剂量的比例设为5%以上。水的比例低于5重量％时，无法充分地得到上述增稠效果，水的比例超过60重量％时，与增稠效果相比，混合过多的水引起的粘度降低效更明显。因此，水的比例优选相对于总溶剂量为5重量％以上且60重量％以下，更优选为
7重量％以上且55重量％以下。
对荧光体分散液中所含的上述各成分的最优选的组成范围而言，层状硅酸盐矿物为0.1飞重量％，无机微粒为I 40重量％。另外，作为层状硅酸盐矿物，优选使用具有蒙皂石结构的层状硅酸盐矿物。接下来，对发光装置100(波长变换部6)的制造方法进行说明。在制造发光装置100的波长变换部6时，可使用例如图2的制造装置10。制造装置10主要具有可在上下、左右、前后移动的移动台20、可将上述中说明的荧光体分散液或前体溶液以涂布液40的形式喷射的喷雾装置30和可检查波长变换部6的色度及亮度等的检查装置50。喷雾装置30配置在移动台20的上方。喷雾装置30具有送入空气的喷嘴32。另外，喷雾装置30可以为设置在移动台20的下方且向上方喷射涂布液40的结构。喷嘴32的前端部的孔径为20 u nT2mm，优选为0.1 0.3mm。喷嘴32与移动台20同样地可在上下、左右、前后移动。特别是喷嘴32也可以调整角度，可以相对于移动台20(或设置在其上的LED基板I)进行倾斜。在喷嘴32中内置有温度调整装置，可以调整喷射物的温度。喷嘴32经由连接管34与罐36连接。在罐36中贮存有涂布液40。在罐36中放入搅拌子，经常搅拌涂布液40。在涂布液40为荧光体分散液的情况下，比重大的荧光体有可能沉降，且在荧光体分散液中荧光体的浓度分布不均匀，但若通过罐36内的搅拌子经常搅拌荧光体分散液，则可以抑止比重大的荧光体的沉降，可以保持荧光体在荧光体分散液中的分散状态。另外，在喷雾装置30中，代替向喷嘴32送入空气，也可以采用将电动机等用作驱动源并对罐36的涂布液40自身施加压力而从喷嘴32喷射涂布液40，或挤出那样的机构。在采用挤出涂布液40那样的机构的情况下，相对于涂布液40的压力的不均为10%以内。检查装置50具有LED元件52和色彩亮度计54。LED元件52为发出与LED元件3同样的光的元件。色彩亮度计54为测量接收了光后的光的色度及亮度的测量器。在实际制造发光装置100的波长变换部6的情况下，首先，使用荧光体分散液作为涂布液40，在色度、亮度调整用(试验用)的玻璃板60上预先喷射/涂布荧光体分散液，预先测量白色光的色度及亮度(预喷射/涂布工序)。详细而言，在移动台20上设置玻璃板60，控制移动台20和喷雾装置30的喷嘴32，将玻璃板60和喷嘴32的前端部相向配置。在该状态下从喷嘴32向玻璃板60喷射/涂布荧光体分散液，使荧光体分散液中的溶剂挥发，在玻璃板60上形成荧光体层。然后，将形成有荧光体层的玻璃板60输送至检查装置50的附近，使发光元件52发光。而且，用色彩亮度计54测量白色光的色度及亮度，确认白色光的色度及亮度是否达到期望的值(范围)。重复预喷射/涂布工序的处理直至白色光的色度及亮度稳定。在预喷射/涂布工序中，在白色光的色度及亮度偏离期望值的情况下，可以调整喷雾的喷射压力及荧光体分散液中的荧光体的浓度等，得到期望的值。此时的调整优选根据测量值自动进行，也可以根据测量值通过手动进行调整。然后，代替玻璃板60，在移动台20上设置(预先安装了 LED元件3的)多个LED基板1，调整LED基板I和喷雾装置30的喷嘴32的位置关系(位置调整工序)。详细而言，与设置了玻璃板60时同样地在移动台20上设置LED基板1，将LED基板I和喷嘴32的前端部相向配置。将LED基板I和喷嘴32的前端部的距离设为5 30cm。为了相对于LED元件3均匀地涂布荧光体分散液，可以在LED基板I和喷嘴32的前端部之间空出一定的间隔并使喷嘴32的前端部与LED基板I分离。然后，一边使LED基板I和喷嘴32彼此相对移动，一边从喷嘴32喷射荧光体分散液，在LED基板I上涂布荧光体分散液(喷射/涂布工序)。详细而言，一方面，使移动台20和喷嘴32移动，使LED基板I和喷嘴32向前后左右移动。也可以固定移动台20和喷嘴32中一个的位置并使另一个向前后左右移动。另外，也可优选使用在与移动台20的移动方向垂直的方向配置多个LED元件3，并一边使喷嘴32向与移动台20的移动方向垂直的方向移动，一边进行涂布的方法。另一方面，向喷嘴32送入空气，从喷嘴32的前端部向LED基板I喷射荧光体分散液。若向LED基板I的荧光体分散液的涂布结束，则使用前体溶液作为涂布液40，与荧光体分散液的喷射/涂布同样地在LED基板I和喷嘴32的前端部之间空出一定的间隔，一边使LED基板I和喷嘴32彼此相对移动，一边从喷嘴32喷射前体溶液，在涂布有荧光体分散液的LED基板I上涂布前体溶液。在喷射/涂布工序中，在使用作为涂布液40的荧光体分散液的情况及使用前体溶液的情况这两种情况下，进行下述(I广(9)的操作及条件设定等。(I)基本上，将喷嘴32的前端部配置在LED基板I的正上方，从LED元件3的正上方喷射涂布液40。但是，由于LED元件3呈正方体状，因此，除从LED元件3的正上方喷射涂布液40之外，例如可以使喷嘴32倾斜并向LED元件3的4个角部从倾斜方向喷射涂布液40，或者使喷嘴32倾斜并向LED元件3的4个角部从倾斜方向喷射涂布液40来代替从LED元件3的正上方喷射涂布液40的操作。如上所述，若减小喷嘴32的喷射角度并从4方向喷射涂布液40，则即使相对于LED元件3的侧面也可以均匀地涂布涂布液40。喷嘴32的喷射角度可以适宜设定，优选设为45°。(2)涂布液40的喷射量设一定，将每单位面积的荧光体量设为一定。涂布液40的喷射量的经时性偏差为10%以内，优选设为1%以内。(3)对喷嘴32进行温度调整，调整涂布液40在喷射时的粘度。优选将涂布液40的温度调整为40°C以下、或根据涂布液40的粘度进行调整。此时，可以将LED基板I置于室温环境下，也可以在移动台20上设置温度调整机构来控制LED基板I的温度。若将LED基板I的温度设为3(Tl00°C的较高值，则可以使LED基板I上所喷射的涂布液40中的有机溶剂迅速地挥发，可以防止涂布液40从LED基板I上滴液。相反，若将LED基板I的温度设定为5 20°C较低值，则可以使溶剂缓慢地挥发，可以将涂布液40沿LED元件3的外壁均匀地涂布，进而可以增大波长变换部6的膜密度及膜强度等，可以形成致密的膜。(4)将制造装置10的环境气氛(温度/湿度)设为一定，使涂布液40的喷射稳定。特别是使用聚硅氮烷作为前体溶液的有机金属化合物的情况下，聚硅氮烷具有吸湿性，前体溶液自身有可能固化，因此，喷射前体溶液时，优选降低湿度。(5)根据LED元件3的形状在喷雾装置30和LED基板I之间配置掩模，经由该掩模喷射涂布液40。作为掩模，需要使用不溶解于构成涂布液40的有机溶剂的材质的掩模，从附着于掩模的荧光体等材料的回收的观点考虑，优选使用可燃性的掩模。(6)若向I个LED基板I的荧光体分散液及前体溶液的喷射/涂布结束，则相对于下一个LED基板I重复与上述同样的操作，在多个LED基板I的LED元件3上依次喷射/涂布荧光体分散液及前体溶液。另外，不仅可以对每I个LED基板I喷射/涂布荧光体分散液及前体溶液；也可以对多个LED基板I连续地喷射/涂布荧光体分散液，接下来，在涂布有荧光体分散液的多个LED基板I上连续地喷射/涂布前体溶液。对多个LED基板I连续喷射/涂布荧光体分散液或前体溶液的情况下，可以每次更换LED基板I时暂时停止涂布液40的喷射，断断续续地喷射涂布液40。若连续地持续喷射涂布液40，则可以使涂布液40相对于各LED基板I的喷射量稳定。若断断续续地喷射涂布液40,则可以节约涂布液40的用量。(7)喷射/涂布工序中，每次向一定数量的LED基板I的荧光体分散液的喷射/涂布结束时，均可以实际检查白色光的色度及亮度，并将其检查结果反馈于荧光体分散液的喷射量及喷射压力、喷射温度(喷嘴32的温度)等(检查工序)。S卩，在检查工序中，将荧光体分散液的喷射/涂布结束后的LED基板I中的I个输送至检查装置50的附近，使LED元件3发光。然后，用色彩亮度计54测量荧光体分散液引起的白色光的色度及亮度，基于其测量结果，可以变更荧光体分散液的喷射量及喷射压力、喷射温度(喷嘴32的温度)等。代替使用结束了荧光体分散液的喷射/涂布的LED基板1，可以在玻璃板60上喷射/涂布荧光体分散液，将其作为白色光的色度及亮度的检查对象。在使用玻璃板60的情况下，使LED元件52发光并测量白色光的色度及亮度。(8)喷射/涂布工序中，可以清洁喷嘴32。此时，在喷雾装置30的附近设置贮存了清洗液的清洁罐，在涂布液40的喷射的停止中及白色光的色度、亮度的检查中等，使喷嘴32的前端部浸溃在清洁罐中，防止喷嘴32的前端部的干燥。作为清洗液，可以使用可溶解涂布液40的液体。另外，在喷射/涂布工序的停止过程中，涂布液40有可能固化而堵塞喷嘴32的喷射孔，因此，优选使喷嘴32浸溃在清洁罐中、或在喷射/涂布工序开始时对喷嘴32进行清洁。另外，喷嘴32的上述清洁可以在实行喷射/涂布工序的处理本身之前进行。(9)在喷射/涂布工序中，由于雾状地喷射涂布液40的关系，荧光体分散液中的有机溶剂挥发时，荧光体、无机微粒等粉体有时飞散，因此，优选用壳体等包覆制造装置10的整体,一边经着过滤器进行集尘、排气,一边实行喷射/涂布工序及检查工序的处理。若用过滤器捕集荧光体，则可以对昂贵的荧光体进行再利用。然后,将涂布有荧光体分散液及前体溶液的LED基板I输送至烧结炉,进行烧制(烧制工序)。在烧制工序中，将处理温度(烧制温度)设定为LED元件3不会破损的程度，设为10(r300°C，优选设为13(Tl70°C，更优选设为14(Tl60°C，最优选设为150°C左右。其结果，前体溶液烧结而制造(形成)在透明陶瓷层中含有荧光体、层状硅酸盐矿物、无机微粒的波长变换部6。另外，在使前体溶液烧结之后，可以使用分配器在波长变换部6上用有机硅树脂进行。此时，可以抑制波长变换部6的经时性劣化，可以提高波长变换部6与LED基板I及LED元件3的粘接性。根据以上的第一实施方式，向LED兀件3喷射含有突光体的突光体分散液并进行涂布，然后，在涂布有荧光体分散液的LED元件3上涂布前体溶液，由此可以以均匀分散的状态将荧光体涂布在LED元件3上，可以形成使荧光体均匀地分散在耐热性高的陶瓷层中而成的波长变换部6。[第二实施方式]第二实施方式主要在下述方面与第一实施方式不同，除此以外与第一实施方式相同。在第二实施方式中，可使用图3的制造装置70代替图2的制造装置10。制造装置70除喷雾装置30之外，具有第二喷雾装置80。喷雾装置80具有与喷雾装置30同样的结构，相对于喷嘴82经由连接管84与罐86连接。在喷雾装置30的罐36中贮存有上述说明的前体溶液(42，将有机金属化合物混合于有机溶剂中而成的溶液)。另一方面，在喷雾装置80的罐86中贮存有将上述说明的荧光体、层状硅酸盐矿物、无机微粒分散于溶剂而成的溶液(以下称为“荧光体分散液44”。)。在第二实施方式中，将构成波长变换部6的成分分别各自从喷雾装置30、80进行喷射。另外，在前体溶液42中也可以含有荧光体分散液44中的层状硅酸盐矿物及无机微粒。在实际制造波长变换部6的情况下，可以在预喷射/涂布工序中，预先向色度、亮度调整用(试验用)的玻璃板60喷射/涂布荧光体分散液44，并预先测量白色光的色度及亮度。在喷射/涂布工序中，可以同时使用喷嘴32、82 (移动及前体溶液42、荧光体分散液44的喷射)，也可以分开进行使用。在同时使用喷嘴32、82的情况下，若在固定了彼此的位置关系的状态下使2个喷嘴32、82移动，则可以使波长变换部6的色度稳定。在分开使用喷嘴32、82的情况下，优选相对于各LED基板I先从喷嘴82喷射荧光体分散液44，然后从喷嘴32喷射前体溶液42。前体溶液42可以在喷射荧光体分散液44之后立即进行喷射，也可以在喷射荧光体分散液44后空出一定的时间进行喷射。若空出一定的时间，则可以使荧光体分散液44的溶剂挥发，可以提高波长变换部6的膜强度。在喷射/涂布工序中，基本上将喷嘴32、82的前端部配置在LED基板I的正上方，将荧光体分散液44及前体溶液42分别从LED元件3的正上方进行喷射。在这种情况下，优选使喷嘴82倾斜并向LED元件3的4个角部从倾斜方向喷射荧光体分散液44。若如上减少喷嘴82的喷射角度，从4方向喷射荧光体分散液44，则即使相对于LED元件3的侧面也可以均匀地涂布荧光体分散液44。喷嘴82的喷射角度可以适宜设定，优选设为45°。当然，前体溶液42也可以与荧光体分散液44的喷射方式同样地，使喷嘴32倾斜并向LED元件3的4个角部从倾斜方向进行喷射。在喷射/涂布工序中，分别对喷嘴32和喷嘴82进行温度调整，将前体溶液42和荧光体分散液44分别调整为最适的粘度。在喷射/涂布工序中，可以分别使用前体溶液42和荧光体分散液44中专用的掩模，根据喷射物的种类分别进行使用。若分别单独使用掩模，则可以将荧光体分散液44中的高价荧光体回收并进行再利用。喷射/涂布工序中，可以清洁喷嘴82。此时，在喷雾装置80的附近设置贮存了清洗液的清洁罐，在荧光体分散液44的喷射停止中及白色光的色度、亮度的检查中等，使喷嘴82的前端部浸溃在清洁罐中，防止喷嘴82的前端部的干燥。作为清洗液，可以使用可溶解荧光体分散液44的液体。另外，在喷射/涂布工序的停止中，荧光体分散液44有可能固化而堵塞喷嘴82的喷射孔，因此，优选使喷嘴82浸溃在清洁罐中或在喷射/涂布工序的开始时进行喷嘴82的清洁。另外，喷嘴82的上述清洁可以在实行喷射/涂布工序的处理本身之前进行。当然，在喷射/涂布工序之前或喷射/涂布工序中，喷嘴32也可以与喷嘴82的清洁方式同样地进行清洁。在烧制工序中，可以在LED基板I上连续涂布荧光体分散液44和前体溶液42这两者并进行加热、烧制，也可以通过先在LED基板I上涂布荧光体分散液44之后进行加热来使溶剂挥发，形成荧光体层，然后在LED基板I上涂布前体溶液42并进行加热、烧制。在同时对荧光体分散液44和前体溶液42进行加热、烧制的情况下，将处理温度(烧制温度)设定为LED元件3不会破损的程度，设为10(T300°C，优选设为13(Tl70°C，更优选设为14(Tl60°C，最优选设为150°C左右。在分别对荧光体分散液44和前体溶液42进行加热、烧制的情况下，也将各处理温度(烧制温度)设定为LED元件3不会破损的程度，设定为10(T300°C，优选设为13(Tl70°C，更优选设为14(Tl60°C，最优选设为150°C左右。根据以上的第二实施方式，分别喷射前体溶液42和荧光体分散液44并涂布在LED元件3上，由此可以将各液体的喷出量及喷出压、粘度等进一步优化，可以相对于LED元件3以更分散的状态均匀地涂布荧光体。另外，在第一、第二实施方式中，示出了使用I个喷嘴32和2个喷嘴32、82的例子，但也可以根据喷射物的种类将喷嘴数增加为3个以上(可以变更)。例如在使用射出红色(R)、蓝色(B)、绿色(G)的光的荧光体、通过使这些3色的光混色来射出白色光的情况下，可以采用使用3台与喷雾装置30同样的喷雾装置并从3个喷嘴分别喷射含有各荧光体的分散液的结构。实施例(I)样品的制作(1.1)荧光体的制备作为荧光体原料，将Y2O3(7.41g)、Gd2O3(4.0lg)、CeO2 (0.63g)、Al2O3(7.Hg)充分混合，在铝制的坩埚中填充在其中适量混合了作为焊剂的氟化铵而成的物质，在使含氢氮气流通的还原氛围中、在135(T1450°C的温度范围内烧制2飞小时，得到烧制品((Ya72Gda24)3Al5O12:Ce0.04)。将得到的烧制品进行粉碎、清洗、分离、干燥，得到体积平均粒径I U m左右的黄色荧光体粒子。测定该荧光体粒子在波长465nm的激发光下的发光波长，结果在大约波长570nm处具有峰波长。(玻璃基板)(1.2)发光装置的制造(1.2.1)实施例1将未进行表面处理的亲水性蒙阜石(Lucentite SWN、Co-op Chemical公司制)0.1lg和纯水2.2g进行混合使其分散。在其中混合上述制备的荧光体Ig和IPA (异丙醇)3.85g制备荧光体分散液。以加热后的荧光体层的膜厚为35 ii m的方式在LED基板(预先安装有20个蓝色LED芯片的基板)的凹部及LED芯片的表面通过喷涂法喷雾该荧光体分散液，在50°C下加热10分钟，形成突光体层。接着，在荧光体层上通过喷涂法喷雾前体溶液(聚硅氧烷14重量％、异丙醇86重量％)，使前体溶液浸透荧光体层，并用前体溶液充满形成荧光体层的荧光体、亲水性蒙阜石的界面上产生的间隙，在150°C下加热I小时，形成波长变换部。将通过这些处理制造的发光装置作为“样品(实施例1) ”。(1.2.2)实施例 2将未进行表面处理的亲水性蒙阜石(Lucentite SWN、Co-op Chemical公司制)0.1lg和纯水2.2g进行混合,使其分散。在其中混合Ig上述中制备的突光体和4.4g的IPA，制备荧光体分散液。以加热后的荧光体层的膜厚为35 ii m的方式在LED基板(预先安装有20个蓝色LED芯片的基板)的凹部及LED芯片的表面通过喷涂法喷雾该荧光体分散液，在50°C下加热10分钟，形成荧光体层。接着，在荧光体层上通过喷涂法喷雾前体溶液(NL120-20 ;聚硅氮烷20重量％、二丁基醚80重量％ ；AZ电子材料公司制)，使前体溶液浸透荧光体层并用前体溶液充满形成荧光体层的荧光体、亲水性蒙皂石的界面上产生的间隙，在150°C下加热I小时，形成波长变换部。将通过这些处理制造的发光装置作为“样品(实施例2) ”。(1.2.3)实施例 3将未进行表面处理的亲水性蒙阜石(Lucentite SWN、Co-op Chemical公司制)0.05g、无机粒子(日本Aerosil株式会社制RX300,粒径7nm) 0.05g和制作的突光体0.75g在水0.5g中进行混合,进一步混合异丙醇(IPA) Ig,制作突光体分散液。以加热后的荧光体层的膜厚为55 ii m的方式在LED基板(预先安装有20个蓝色LED芯片的基板)的凹部及LED芯片的表面通过喷涂法喷雾该荧光体分散液，在50°C下加热I小时，形成荧光体层。接着，在荧光体层上通过喷涂法喷雾前体溶液(聚硅氧烷14重量％、异丙醇86重量％)，使前体溶液浸透荧光体层，并用前体溶液充满形成荧光体层的荧光体、亲水性蒙皂石、无机粒子的界面上产生的间隙，在150°C下加热I小时，形成波长变换部。将通过这些处理制造的发光装置作为“样品(实施例3) ”。(1.2.4)实施例 4将合成云母(Micro-micaMK-100> Co-op Chemical 公司制)0.04g 及上述突光体
0.81g在丙二醇Ig中进行混合,制作突光体分散液。以加热后的突光体层的膜厚为50iim的方式在LED基板(预先安装有20个蓝色LED芯片的基板)的凹部及LED芯片的表面通过喷涂法喷雾该荧光体分散液，在50°C下干燥I小时，形成荧光体层。然后，在荧光体层上通过喷涂法喷雾前体溶液(聚硅氧烷14质量％、IPA86质量％)，使前体溶液浸透荧光体层，并用前体溶液充满形成荧光体层的荧光体、合成云母的界面上产生的间隙，在150°C下加热I小时，形成波长变换部。将通过这些处理制造的发光装置作为“样品(实施例4) ”。(1.2.5)实施例 5将无机粒子(日本Aerosil株式会社制RX300,粒径7nm)0.065g、亲水性蒙阜石(Lucentite SWN> Co-op Chemical 公司制)0.025g 及突光体 Ig 在 1，3_ 丁二醇 Ig 和异丙醇0.75g中进行混合,制作突光体分散液。以加热后的突光体层的膜厚为45iim的方式在LED基板(预先安装有20个蓝色LED芯片的基板)的凹部及LED芯片的表面上通过喷涂法喷雾该突光体分散液，在50°C下干燥I小时，形成突光体层。然后，在荧光体层上通过喷涂法喷雾前体溶液(14质量％聚硅氧烷、86质量％IPA)，使前体溶液浸透荧光体层，并用前体溶液充满形成荧光体层的荧光体、亲水性蒙皂石、无机粒子的界面上产生的间隙，在150°C下加热I小时，形成波长变换部。将通过这些处理制造的发光装置作为“样品(实施例5) ”。(1.2.6)比较例 I在聚硅氧烷分散液(聚硅氧烷14重量％、异丙醇86重量％) Ig中混合上述制备的荧光体0.3g，制备波长变换部形成用的涂布液。以加热后的膜厚为45 ii m的方式在LED基板(预先安装有20个蓝色LED芯片的基板)的凹部及LED芯片的表面喷雾涂布该波长变换部形成用的涂布液，在150°C下加热I小时，形成波长变换部。将通过这些处理制造的发光装置作为“样品(比较例I) ”。
另外，实施例f 5、比较例I各制作5台(5个)发光装置的上述样品。(2)样品的评价(2.1)波长变换部的膜厚的评价使用三丰公司制激光全息测微计测定各样品的波长变换部的膜厚，评价膜厚的不均。将评价结果示于表I。在表I中，关于膜厚的评价，将各样品5台中最初涂布的I台样品的各LED芯片的膜厚的平均值作为基准值(100%)，剩余4台的各LED芯片的膜厚的平均值的膜厚相对于基准值偏差在土 10%的范围内时设为“ ◎ ”，在±20%的范围内时设为“〇”，在±30%的范围内时设为“A”，膜厚的不均超过±40%时设为“ X ”。另外，在表I中，也记载有荧光体分散液(在比较例I的样品中，波长变换部形成用的涂布液)的粘度。荧光体分散液及波长变换部形成用涂布液的粘度使用振动式粘度计(VM-10A-L、CBC公司制)进行测定。(2.2)色度的的测定使各样品的LED芯片发光，使用分光放射亮度计(CS-1000A、KONICA MINOLTASENSING公司制)测定发光的色度。将测定结果示于表I。色度为用XYZ坐标系表示色空间的CIE-XYZ表色系，用连接某点和原点的直线与平面X + y + z = I相交的点定义。在此，色度用(x、y)坐标表示,省略由X + y + z = I的关系得到的z坐标。白色光的色度为(0.33，0.33)，色度越接近于该值，则越接近于白色光。x坐标的值变小时，成为带有蓝色的白色，X坐标的值变大时，成为带有黄色的白色。表2中的5个色度为5台样品各自的色度，各样品的值为使处于LED基板中的多个LED芯片中的任意3个LED芯片发光而测定的色度的平均值。[表 I]
权利要求
1.一种发光装置的制造方法，所述发光装置具备: 发光兀件，其射出规定波长的光；和 波长变换部，其具有被来自所述发光元件的出射光激发而射出波长与激发波长不同的荧光的荧光体， 其中，该制造方法具备如下工序: 在所述发光元件上涂布荧光体分散液的工序，所述荧光体分散液含有用于形成所述波长变换部的荧光体、层状硅酸盐矿物、有机金属化合物中的荧光体、层状硅酸盐矿物； 在所述发光元件上涂布所述荧光体分散液的工序之后，在所述发光元件上涂布前体溶液的工序，所述前体溶液含有用于形成所述波长变换部的荧光体、层状硅酸盐矿物、有机金属化合物中的有机金属化合物； 对涂布了所述荧光体分散液及所述前体溶液的所述发光元件进行加热而形成所述波长变换部的工序。
2.根据权利要求1所述的发光装置的制造方法，其中， 在形成所述波长变换部的工序中，将加热温度设为100°C 300°C。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置的制造方法，其中， 在所述发光元件上涂布所述荧光体分散液的工序和在所述发光元件上涂布所述前体溶液的工序中，使用彼此不同的涂布用喷嘴，由各喷嘴分别喷射所述荧光体分散液及所述前体溶液。
4.根据权利要求3所述的发光装置的制造方法，其中， 在所述发光元件上涂布所述荧光体分散液的工序之前，具备清洁所述喷嘴的工序。
5.根据权利要求3所述的发光装置的制造方法，其中， 在所述发光元件上涂布所述荧光体分散液的工序中，暂时性地停止所述荧光体分散液的喷射，在其停止过程中，使所述喷嘴的前端部浸溃于清洗液中。
6.根据权利要求3所述的发光装置的制造方法，其中， 在所述发光元件上涂布所述荧光体分散液的工序之前，具备将所述荧光体涂布液喷射并涂布在色度、亮度调整用玻璃板上来测量所述玻璃板的色度、亮度的工序。
7.根据权利要求3所述的发光装置的制造方法，其中， 在所述发光元件上涂布所述荧光体涂布液的工序中，使所述喷嘴倾斜，并从倾斜方向对所述发光兀件喷射所述突光体分散液。
全文摘要
本发明提供一种发光装置的制造方法，所述发光装置具有射出规定波长的光的LED元件、和含有通过来自LED元件的出射光激发而射出与激发波长不同波长的荧光的荧光体的波长变换部。该发光装置的制造方法具备如下工序由喷雾装置(80)在所述发光元件上喷射/涂布含有荧光体、层状硅酸盐矿物的荧光体分散液(44)的工序；在所述发光元件上涂布荧光体分散液(44)的工序之后，由喷雾装置(30)在所述发光元件上喷射·涂布含有有机金属化合物的前体溶液(42)的工序；对涂布了荧光体分散液(44)及前体溶液(42)的所述发光元件进行加热而形成所述波长变换部的工序。
文档编号H01L33/56GK103081142SQ201180040060
公开日2013年5月1日 申请日期2011年8月2日 优先权日2010年8月17日
发明者小岛健 申请人:柯尼卡美能达先进多层薄膜株式会社