JP5632966B2 - 発光素子の製造方法、および発光素子の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば、車載用などの照明デバイス、プロジェクタ、および液晶バックライトに応用される発光素子を製造するための、発光素子の製造方法、および発光素子の製造装置に関する。

半導体を用いた白色発光素子は、次世代の、いわゆる一般照明などに利用される、電球、蛍光管および冷陰極管のような管球の代替品として期待されている。

このような白色発光素子は、基板に接合された発光ダイオードチップが、透光性樹脂などの樹脂と、蛍光体粒子によって構成される蛍光体と、を含有する蛍光体含有樹脂材料で形成された蛍光体含有樹脂部材などにより被覆された素子である。

蛍光体含有樹脂部材の形成工程では蛍光体含有樹脂部材を形成するための蛍光体含有樹脂材料が未硬化の液体状態で発光ダイオードチップに塗布され、蛍光体含有樹脂材料はその後の工程で硬化させられる。

ここに、蛍光体含有樹脂部材を形成するために利用される方法としては、カップを用いる方法（たとえば、特許文献１参照）、孔版印刷を用いる方法（たとえば、特許文献２参照）、トランスファーモールドを用いる方法（たとえば、特許文献３参照）、およびコンプレッションモールドを用いる方法（たとえば、特許文献４参照）などがある。

さて、白色発光素子の白色光は、発光ダイオードチップからの光と、発光ダイオードチップからの光により励起された蛍光体からの光と、によって得られる。

たとえば、発光ダイオードチップからの青色光と、蛍光体からの黄色光と、が混ざり合い、所定の色度を有する白色光が得られる。

したがって、個々の白色発光素子の色度ばらつきは、歩留まり低下の原因となる。

このような色度ばらつきを抑制するための方法は、いくつか知られている。

そこで、図１１を主として参照しながら、そのような従来の白色発光素子の製造方法について具体的に説明する（たとえば、特許文献５および６参照）。

なお、図１１（Ａ）は第１の従来の白色発光素子の模式的な垂直断面図であり、図１１（Ｂ）は第２の従来の白色発光素子の模式的な垂直断面図である。

ここに、垂直断面図は、基板の基板面に平行な水平面に垂直な垂直面で切った断面図である（これは、以下でも同様である）。

図１１（Ａ）に示されているように、第１の従来の白色発光素子においては、第二の蛍光体含有樹脂部材８０２が発光ダイオードチップを被覆する第一の蛍光体含有樹脂部材８０１の上面に形成されている。個々の白色発光素子の色度ばらつきは、第二の蛍光体含有樹脂部材８０２を形成するための蛍光体含有樹脂材料が含有する蛍光体の濃度、および第二の蛍光体含有樹脂部材８０２を形成するための蛍光体含有樹脂材料の量を調整することによって抑制される。

図１１（Ｂ）に示されているように、第２の従来の白色発光素子においては、透光性樹脂を含有するが蛍光体を含有しない透光性樹脂材料で形成された透光性樹脂部材８０４が、蛍光体含有樹脂部材８０３の表面に形成されている。個々の白色発光素子の色度ばらつきは、透光性樹脂部材８０４を形成するための透光性樹脂材料の量の制御によって透光性樹脂部材８０４における光の吸収量を調整することによって抑制される。

特許第２９９８６９６号公報 特許第３３６７０９６号公報 特許第３７２４４９８号公報 特開２００９−０５１１０７号公報 特開２００９−２３１５６９号公報 特開２００４−１８６４８８号公報

しかしながら、上述された従来の白色発光素子の製造方法においても、個々の白色発光素子の色度ばらつきを抑制しながらより質の高い白色発光素子の製造を行うためには不都合があることが判明した。

より具体的に述べると、本発明者は、第１の従来の白色発光素子については、第二の蛍光体含有樹脂部材８０２を形成するための蛍光体含有樹脂材料の量がばらつくので、個々の白色発光素子の色度ばらつきが結果的に十分には抑制されないことがある、と分析している。

そして、本発明者は、第２の従来の白色発光素子については、透光性樹脂部材８０４を形成するための透光性樹脂材料の量を白色発光素子の色度を調整するために大きくすると、透光性樹脂部材８０４の厚みが大きくなり、透光性樹脂部材８０４における発光ダイオードチップからの光の吸収量が増大するので、光取り出し効率が結果的に低下してしまうことがある、と分析している。

要するに、光取り出し効率が低下してしまうことを回避しつつ個々の発光素子の色度ばらつきを低減することが、困難であった。

本発明は、上述された従来の課題を考慮し、光取り出し効率が低下してしまうことを回避しつつ個々の発光素子の色度ばらつきを低減することが可能な、発光素子の製造方法、および発光素子の製造装置を提供することを目的とする。

第１の本発明は、樹脂と蛍光体とを含有する蛍光体含有樹脂材料で形成された蛍光体含有樹脂部材で、発光ダイオードを被覆した発光素子の製造方法であって、
前記蛍光体含有樹脂材料に光を照射する照射工程と、
前記照射された光によって励起された前記蛍光体からの蛍光発光の蛍光強度を測定する測定工程と、
前記発光ダイオードに、前記測定された蛍光強度に基づいた量の前記蛍光体含有樹脂材料を塗布する塗布工程と、
を備え、
前記照射工程においては、液滴の状態で前記蛍光体含有樹脂材料を維持しつつ前記液滴の大きさを増大させながら、前記液滴の状態の蛍光体含有樹脂材料に前記光を照射し、
前記塗布工程においては、前記測定された蛍光強度と、目標とする前記蛍光強度と、の比較を行い、前記比較の結果に基づいて、前記測定された蛍光強度が前記目標とする前記蛍光強度に達した時点で前記液滴の前記大きさを増大させることを止め、その時点での前記蛍光体含有樹脂材料の量を塗布する、発光素子の製造方法である。

第２の本発明は、樹脂と蛍光体とを含有する蛍光体含有樹脂材料で形成された蛍光体含有樹脂部材で、発光ダイオードを被覆した発光素子の製造方法であって、
前記蛍光体含有樹脂材料に光を照射する照射工程と、
前記照射された光によって励起された前記蛍光体からの蛍光発光の蛍光強度を測定する測定工程と、
前記発光ダイオードに、前記測定された蛍光強度に基づいた量の前記蛍光体含有樹脂材料を塗布する塗布工程と、
を備え、
前記照射工程においては、液だまりに前記蛍光体含有樹脂材料を導入し、前記液だまりに導入された蛍光体含有樹脂材料に前記光を照射し、
前記塗布工程においては、前記測定された蛍光強度に基づいて、前記塗布されるべき蛍光体含有樹脂材料の量に関する演算を行い、前記演算の結果に応じた前記蛍光体含有樹脂材料の量を塗布する、発光素子の製造方法である。

第３の本発明は、樹脂と蛍光体とを含有する蛍光体含有樹脂材料で形成された蛍光体含有樹脂部材で、発光ダイオードを被覆した発光素子の製造装置であって、
ニードルを有し、前記ニードルの先端に液滴の状態で前記蛍光体含有樹脂材料を維持しつつ前記液滴の大きさを増大させることができ、前記発光ダイオードに前記蛍光体含有樹脂材料を塗布する塗布部と、
前記ニードルの前記先端に前記液滴の前記状態で前記維持されている蛍光体含有樹脂材料に光を照射する光源部と、
前記照射された光によって励起された前記蛍光体からの蛍光発光の蛍光強度を測定する測定部と、
前記測定された蛍光強度と、目標とする前記蛍光強度と、の比較を行う比較部と、
前記比較の結果に基づいて、前記測定された蛍光強度が前記目標とする前記蛍光強度に達した時点で前記液滴の前記大きさを増大させることを止め、その時点での、前記ニードルの前記先端に前記液滴の前記状態で前記維持されている蛍光体含有樹脂材料を塗布するように、前記塗布部を制御する制御部と、
を備えた、発光素子の製造装置である。

第４の本発明は、樹脂と蛍光体とを含有する蛍光体含有樹脂材料で形成された蛍光体含有樹脂部材で、発光ダイオードを被覆した発光素子の製造装置であって、
液だまりを有し、前記液だまりに前記蛍光体含有樹脂材料を導入することができ、前記発光ダイオードに前記蛍光体含有樹脂材料を塗布する塗布部と、
前記液だまりに前記導入された蛍光体含有樹脂材料に光を照射する光源部と、
前記照射された光によって励起された前記蛍光体からの蛍光発光の蛍光強度を測定する測定部と、
前記測定された蛍光強度に基づいて、前記塗布されるべき蛍光体含有樹脂材料の量に関する演算を行う演算部と、
前記演算の結果に応じた前記蛍光体含有樹脂材料の量を塗布するように、前記塗布部を制御する制御部と、
を備えた、発光素子の製造装置である。

第５の本発明は、前記測定部は、前記蛍光発光が、前記光源部が前記光を照射する方向と直交する方向から入射する位置に配置されている、第３または第４の本発明の発光素子の製造装置である。

本発明により、光取り出し効率が低下してしまうことを回避しつつ個々の発光素子の色度ばらつきを低減することが可能な、発光素子の製造方法、および発光素子の製造装置を提供することができる。

本発明における実施の形態１の白色発光素子の模式的な垂直断面図 本発明における実施の形態１の白色発光素子の模式的な斜視図 （Ａ）本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、ディスペンスニードルの配置を説明するための模式的な正面図、（Ｂ）本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、蛍光体含有樹脂材料の吐出、および青色レーザ光の照射を説明するための模式的な正面図、（Ｃ）本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、ディスペンスニードルの降下、および蛍光体含有樹脂材料の塗布を説明するための模式的な正面図、（Ｄ）本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、ディスペンスニードルの上昇、および測定部の待避を説明するための模式的な正面図 （Ａ）本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、蛍光体含有樹脂材料の吐出開始直後の時点の状態を説明するための模式的な部分拡大正面図、（Ｂ）本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、蛍光体含有樹脂材料の吐出中の時点の状態を説明するための模式的な部分拡大正面図、（Ｃ）本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、蛍光体含有樹脂材料の吐出停止の時点の状態を説明するための模式的な部分拡大正面図 本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、蛍光体含有樹脂材料の吐出量と、測定部によって測定される蛍光発光の蛍光強度と、の間の相関関係の説明図 本発明における実施の形態の白色発光素子の製造方法における、液滴状態の蛍光体含有樹脂材料の中心から見て青色レーザ光の照射方向と直交する方向に配置された測定部を利用する青色レーザ光の照射を説明するための模式的な部分拡大平面図 （Ａ）本発明における実施の形態の白色発光素子の製造方法における、スポット径が液滴状態の蛍光体含有樹脂材料の直径より小さい青色レーザ光の照射を説明するための模式的な部分拡大正面図、（Ｂ）本発明における実施の形態の白色発光素子の製造方法における、集光された光の照射を説明するための模式的な部分拡大正面図、（Ｃ）本発明における実施の形態の白色発光素子の製造方法における、ディスペンスニードルの長さ方向に直交しディスペンスニードルの先端を含む水平面に照射方向が含まれていない青色レーザ光の照射を説明するための模式的な部分拡大正面図 本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造装置の模式的な正面図 本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造装置の計量デバイスの模式的な拡大正面図 本発明における実施の形態２の白色発光素子の製造装置の模式的な部分拡大正面図 （Ａ）第１の従来の白色発光素子の模式的な垂直断面図、（Ｂ）第２の従来の白色発光素子の模式的な垂直断面図

以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
はじめに、図１および２を主として参照しながら、本実施の形態の白色発光素子の構成について説明する。

なお、図１は、本発明における実施の形態１の白色発光素子の模式的な垂直断面図である。

また、図２は、本発明における実施の形態１の白色発光素子の模式的な斜視図である。

本実施の形態の白色発光素子は、蛍光体含有樹脂部材１０１、発光ダイオードチップ１０２、ダイボンド部材１０３、基板１０４、および金（Ａｕ）ワイヤ１０５を備える。

発光ダイオードチップ１０２は、その発光のピーク波長が４５０ｎｍ程度である青色発光素子である。

蛍光体含有樹脂部材１０１は、透明樹脂としばしば呼ばれる透光性樹脂などの樹脂と、蛍光体粒子によって構成される蛍光体と、を含有する、混合物としての蛍光体含有樹脂材料２０２（図３（Ｂ）参照）で形成された部材である。

樹脂は、シリコン樹脂およびエポキシ樹脂の内の少なくとも一つである。

蛍光体は、発光ダイオードチップ１０２の発光の波長で励起される蛍光体である。

尚、蛍光体含有樹脂材料２０２は、これらとは異なる樹脂および蛍光体を含有していてもよく、その他をさらに含有していてもよい。

蛍光体含有樹脂部材１０１は、発光ダイオードチップ１０２を完全に被覆している。

発光ダイオードチップ１０２は、ダイボンド部材１０３によって基板１０４に接合されており、金ワイヤ１０５によって電極（図示省略）に電気的に接続されている。

ダイボンド部材１０３は、樹脂および金属の内の少なくとも一つで形成されている。

基板１０４は、上述された電極が、基板面、すなわち発光ダイオードチップ１０２が搭載された基材の表面に形成された基板である。

電極は、たとえば、金、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）および錫（Ｓｎ）の内の少なくとも一つ、またはこれらの内の少なくとも一つを含む合金で形成されている。

基材は、たとえば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、銅、アルミニウムおよびガラスエポキシの内の少なくとも一つで形成されている。

尚、基板１０４は、平板状の基板ではなく、銅などのリードフレームによって構成された基板であってもよい。

つぎに、図３〜５を主として参照しながら、本実施の形態の白色発光素子の製造方法について説明する。

なお、図３（Ａ）は本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、ディスペンスニードル２０５の配置を説明するための模式的な正面図であり、図３（Ｂ）は本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出、および青色レーザ光２０１の照射を説明するための模式的な正面図であり、図３（Ｃ）は本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、ディスペンスニードル２０５の降下、および蛍光体含有樹脂材料２０２の塗布を説明するための模式的な正面図であり、図３（Ｄ）は本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、ディスペンスニードル２０５の上昇、および測定部２０４の待避を説明するための模式的な正面図である。

また、図４（Ａ）は本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出開始直後の時点の状態を説明するための模式的な部分拡大正面図であり、図４（Ｂ）は本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出中の時点の状態を説明するための模式的な部分拡大正面図であり、図４（Ｃ）は本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出停止の時点の状態を説明するための模式的な部分拡大正面図である。

また、図５は、本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造方法における、蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出量と、測定部２０４によって測定される蛍光発光２０３の蛍光強度と、の間の相関関係の説明図である。

本実施の形態の白色発光素子の製造方法は、樹脂と蛍光体とを含有する蛍光体含有樹脂材料２０２で形成された蛍光体含有樹脂部材１０１（図１参照）で、発光ダイオードチップ１０２を被覆した白色発光素子の製造方法であって、蛍光体含有樹脂材料２０２に青色レーザ光２０１を照射する照射工程と、照射された青色レーザ光２０１によって励起された蛍光体からの蛍光発光２０３の蛍光強度を測定する測定工程と、発光ダイオードチップ１０２に、測定された蛍光強度に基づいた量の蛍光体含有樹脂材料２０２を塗布する塗布工程と、を備える。

なお、照射工程においては、液滴の状態で蛍光体含有樹脂材料２０２を維持しつつ液滴の大きさを増大させながら、蛍光体含有樹脂材料２０２に青色レーザ光２０１を照射する。

また、塗布工程においては、測定された蛍光強度と、目標とする蛍光強度と、の比較を行い、比較の結果に基づいて、測定された蛍光強度が目標とする蛍光強度に達した時点で液滴の大きさを増大させることを止め、その時点での蛍光体含有樹脂材料２０２の量を塗布する。

以下では、本実施の形態の白色発光素子の製造方法についてより詳細に説明する。

特に、蛍光体含有樹脂部材１０１の形成工程についてより具体的に説明する。

図３（Ａ）に示されているように、ディスペンスニードル２０５が発光ダイオードチップ１０２の直上に配置される。

図３（Ｂ）に示されているように、蛍光体含有樹脂部材１０１を形成するための蛍光体含有樹脂材料２０２が未硬化の液体状態でディスペンスニードル２０５を介して吐出され、青色レーザ光２０１が同時に照射される。

そして、青色レーザ光２０１によって励起された蛍光体からの蛍光発光２０３の、ピーク波長などの波長、および蛍光強度が、放射された光を受光する分光器を有する測定部２０４によって測定される。

尚、蛍光体含有樹脂部材１０１を形成するための、液体状態でディスペンスニードル２０５を介して吐出される蛍光体含有樹脂材料２０２の粘度は比較的に高いので、蛍光体含有樹脂材料２０２を液滴状態で十分に長い時間にわたって維持することができる。

青色レーザ光２０１のピーク波長は、５００ｎｍ以下であればよいが、発光ダイオードチップ１０２の発光のピーク波長に等しい４５０ｎｍであることがより望ましい。

蛍光発光２０３の蛍光強度は、蛍光発光２０３の波長の内の、ピーク波長などの一波長の放射強度の実測値として測定されてもよいし、蛍光発光２０３の波長の内の複数波長の放射強度の積分値として算出されてもよい。

青色レーザ光２０１のレーザプロファイルは、空間的にフラットな分布を有することがより望ましい。

さて、青色レーザ光２０１の照射と、測定部２０４による蛍光発光２０３の波長および蛍光強度の測定とは、蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出開始直後の時点において開始され（図４（Ａ）参照）、蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出中の時点において継続される（図４（Ｂ）参照）。

そして、蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出は、蛍光発光２０３の蛍光強度が目標とする蛍光強度に達した時点において停止される（図４（Ｃ）参照）。

図５に示されているように、蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出量と、測定部２０４によって測定される蛍光発光２０３の蛍光強度と、の間の相関関係は、ほぼ比例関係である。

ここに、点Ａは蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出開始直後の時点における吐出量および蛍光強度を表し、点Ｂは蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出中の時点における吐出量および蛍光強度を表し、点Ｃは蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出停止の時点における吐出量および蛍光強度を表す。

図３（Ｃ）に示されているように、ディスペンスニードル２０５が降下させられ、液滴状態の蛍光体含有樹脂材料２０２が発光ダイオードチップ１０２に塗布され所定の形状に形成される。

図３（Ｄ）に示されているように、ディスペンスニードル２０５が上昇させられ、測定部２０４が待避させられる。

尚、上述された一連のプロセスは、蛍光体含有樹脂材料２０２が液ダレを起こさない程度の十分に短い時間内で終了するように実施される。

そして、白色発光素子は、その後の蛍光体含有樹脂材料２０２をある一定温度以上で硬化させる工程を経て完成する。

なお、測定部２０４は、図３（Ｂ）に示す様に、青色レーザ光２０１の発光源側と向かい合って配置されていてもよいが、青色レーザ光２０１の光軸上に配置されることは望ましくないので、青色レーザ光２０１の照射方向と異なる方向に配置されていることがより望ましい。たとえば、測定部２０４は、青色レーザ光２０１が直接的にはほとんど入射せず精密な測定を行うためには、図６に示されているように液滴状態の蛍光体含有樹脂材料２０２の中心から見て青色レーザ光２０１の照射方向２０１Ｄと直交する方向に配置されていることがより望ましい。

ここに、図６は、本発明における実施の形態の白色発光素子の製造方法における、青色レーザ光２０１の照射方向と直交する方向に配置された測定部２０４を利用する青色レーザ光２０１の照射を説明するための模式的な部分拡大平面図である。

また、青色レーザ光２０１のスポット径は、液滴状態の蛍光体含有樹脂材料２０２の全体に照射できる程度に大きいことがより望ましい。

尚、青色レーザ光２０１のスポット径は、たとえば、蛍光体含有樹脂材料２０２内に透明粒子などが含まれており、青色レーザ光２０１が蛍光体含有樹脂材料２０２中で散乱する場合には、図７（Ａ）に示されているように液滴状態の蛍光体含有樹脂材料２０２の直径より小さくてもよい。

ここに、図７（Ａ）は、本発明における実施の形態の白色発光素子の製造方法における、スポット径が液滴状態の蛍光体含有樹脂材料２０２の直径より小さい青色レーザ光２０１の照射を説明するための模式的な部分拡大正面図である。

また、ＬＥＤ、白熱電球、および放電管などの光源によって発生された光が、青色レーザ光２０１の代わりに利用されてもよい。たとえば、図７（Ｂ）に示されているようにＬＥＤなどの青色光源によって発生されレンズなどの集光手段によって集光された光２０１ａが、青色レーザ光２０１の代わりに利用されてもよい。

ここに、図７（Ｂ）は、本発明における実施の形態の白色発光素子の製造方法における、集光された光２０１ａの照射を説明するための模式的な部分拡大正面図である。

また、青色レーザ光２０１の照射方向２０１Ｄ（図７（Ａ）参照）は、ディスペンスニードル２０５の長さ方向２０５Ｄに直交しディスペンスニードル２０５の先端を含む水平面に実質的に含まれていてもよいが、たとえば、図７（Ｃ）に示されているように同水平面に含まれていなくてもよい。

ここに、図７（Ｃ）は、本発明における実施の形態の白色発光素子の製造方法における、照射方向が水平面に含まれていない青色レーザ光２０１の照射を説明するための模式的な部分拡大正面図である。

以上述べた様に、蛍光体含有樹脂材料２０２の吐出は蛍光発光２０３の蛍光強度が目標とする蛍光強度に達した時点において停止されるので、本実施の形態の白色発光素子の製造方法により製造された個々の白色発光素子の蛍光強度は所定の範囲内に収まる。

したがって、本実施の形態の白色発光素子の製造方法は、蛍光体含有樹脂部材の形成工程における個々の白色発光素子の蛍光強度ばらつきを低減することで、個々の白色発光素子の色度ばらつきにともなう歩留まり低下を根本的に低減し生産性を向上することが可能である。

なお、上記の蛍光強度ばらつきが発生する原因としては、比重の違いが樹脂と蛍光体との間にあるので、蛍光体が、製造装置におけるシリンジ、ニードルおよびキャビティ内などにおいて沈降を起こすこと、があげられる。

また、上記の蛍光強度ばらつきが発生するその他の原因としては、バブルがシリンジ、ニードルおよびキャビティ内に存在すること、があげられる。樹脂と蛍光体とを撹拌するとき、または蛍光体含有樹脂材料がシリンジおよびニードル内を流動するときに、空気が巻き込まれると、微細なバブルが蛍光体含有樹脂材料中に混在してしまう。このようなバブルが蛍光体含有樹脂部材の形成工程において不定期に現れると、蛍光強度ばらつきが発生しやすい。

また、上記の蛍光強度ばらつきが発生するさらにその他の原因としては、蛍光体粒子の形状がばらついていること、があげられる。蛍光強度は、蛍光体粒子の形状によって異なる。より具体的には、蛍光体粒子の形状が球状である場合には蛍光が強く、蛍光体粒子の形状がその他の不定形状である場合には蛍光が弱い、という定性的な傾向が見られる。

また、上記の蛍光強度ばらつきが発生するまたさらにその他の原因としては、蛍光体粒子が凝集すること、があげられる。蛍光体粒子が時間の経過にともない撹拌条件によって蛍光体含有樹脂材料中で凝集してしまうと、蛍光は弱くなる傾向が見られる。

尚、本実施の形態の白色発光素子の製造方法においては、たとえば上述された第２の従来の白色発光素子の製造方法におけるように色度を調整するための透光性樹脂部材８０４を形成する必要はないので、素子の厚みが大きくなって光取り出し効率が低下してしまう恐れはない。

つぎに、図８および９を主として参照しながら、本実施の形態の白色発光素子の製造装置の構成および動作について説明する。

なお、図８は、本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造装置の模式的な正面図である。

また、図９は、本発明における実施の形態１の白色発光素子の製造装置の計量デバイス３０５の模式的な拡大正面図である。

本実施の形態の白色発光素子の製造装置は、樹脂と蛍光体とを含有する蛍光体含有樹脂材料２０２（図３（Ｂ）参照）で形成された蛍光体含有樹脂部材１０１（図１参照）で、発光ダイオードチップ１０２を被覆した白色発光素子の製造装置であって、塗布部５０１と、光源部４０１と、測定部２０４と、比較部５０２と、制御部５０３と、を備える。

塗布部５０１は、ディスペンスニードル２０５を有し、ディスペンスニードル２０５の先端に液滴の状態で蛍光体含有樹脂材料２０２を維持しつつ液滴の大きさを増大させることができ、発光ダイオードチップ１０２に蛍光体含有樹脂材料２０２を塗布するための手段である。

光源部４０１は、ディスペンスニードル２０５の先端に液滴の状態で維持されている蛍光体含有樹脂材料２０２に青色レーザ光２０１（図３（Ｂ）参照）を照射するための手段である。

測定部２０４は、照射された青色レーザ光２０１によって励起された蛍光体からの蛍光発光２０３（図３（Ｂ）参照）の蛍光強度を測定するための手段である。

比較部５０２は、測定された蛍光強度と、目標とする蛍光強度と、の比較を行うための手段である。

制御部５０３は、比較の結果に基づいて、測定された蛍光強度が目標とする蛍光強度に達した時点で液滴の大きさを増大させることを止め、その時点での、ディスペンスニードル２０５の先端に液滴の状態で維持されている蛍光体含有樹脂材料２０２を塗布するように、塗布部５０１を制御するための手段である。

なお、測定部２０４は、蛍光発光２０３が、光源部４０１が青色レーザ光２０１を照射する方向と直交する方向から入射する位置に配置されている。

以下では、本実施の形態の白色発光素子の製造装置についてより詳細に説明する。

ステージ３０３は、基板１０４を搬送するための手段である。

塗布部５０１は、ディスペンスニードル２０５、シリンジ３０２、および容量計量式ディスペンサ３０４を備える。

ディスペンスニードル２０５は、蛍光体含有樹脂材料２０２を発光ダイオードチップ１０２に塗布するための、上方および下方への移動を可能にする移動機構を有する手段である。

シリンジ３０２は、蛍光体含有樹脂材料２０２を保管するための手段である。

容量計量式ディスペンサ３０４は、蛍光体含有樹脂材料２０２を所定の吐出量で吐出するための手段である。

なお、容量計量式ではない他のディスペンス方式のディスペンサが、容量計量式ディスペンサ３０４の代わりに利用されてもよい。

計量デバイス３０５は、図９に示されているように、測定部２０４、光源部４０１、暗箱４０３、およびニードル挿入用孔４０４を備える。

光源部４０１は、青色光源として青色レーザダイオードを利用して青色レーザ光２０１を照射する手段であり、暗箱４０３の左側面の側に配置されている。

測定部２０４は、暗箱４０３の左側面に直交する正面の側に配置されている。

ニードル挿入用孔４０４は、下方に移動したディスペンスニードル２０５が通る位置に、暗箱４０３の左側面および正面に直交する上面の側から下面の側へ貫通するように配置されている。

測定部２０４は、上述されたように光源部４０１が照射する青色レーザ光２０１の光軸方向と直交する方向に配置されていなくてもよいが、青色レーザ光２０１の光軸上に配置されることは望ましくない。

尚、青色レーザ光２０１が測定部２０４に直接的に入射しないようにするための光学フィルタが、利用されてもよい。

また、フォトダイオードなどの簡易な光強度測定デバイスが、測定部２０４の代わりに利用されてもよい。

本実施の形態の白色発光素子の製造装置を用いて製造された本実施の形態の個々の白色発光素子の蛍光強度は所定の範囲内に収まるので、本実施の形態の白色発光素子の製造装置は蛍光体含有樹脂部材の形成工程における個々の白色発光素子の蛍光強度ばらつきを低減することで、個々の白色発光素子の色度ばらつきにともなう歩留まり低下を根本的に低減し生産性を向上することが可能である。

（実施の形態２）
つぎに、図１０を主として参照しながら、本実施の形態の白色発光素子の製造方法、ならびに本実施の形態の白色発光素子の製造装置の構成および動作について説明する。

なお、図１０は、本発明における実施の形態２の白色発光素子の製造装置の模式的な部分拡大正面図である。

本実施の形態の白色発光素子の製造方法は、樹脂と蛍光体とを含有する蛍光体含有樹脂材料４０７で形成された蛍光体含有樹脂部材１０１（図１参照）で、発光ダイオードチップ１０２（図１参照）を被覆した白色発光素子の製造方法であって、蛍光体含有樹脂材料４０７に青色レーザ光２０１（図３（Ｂ）参照）を照射する照射工程と、照射された青色レーザ光２０１によって励起された蛍光体からの蛍光発光２０３（図３（Ｂ）参照）の蛍光強度を測定する測定工程と、発光ダイオードチップ１０２に、測定された蛍光強度に基づいた量の蛍光体含有樹脂材料４０７を塗布する塗布工程と、を備える。

なお、照射工程においては、液だまり４０５に蛍光体含有樹脂材料４０７を導入し、蛍光体含有樹脂材料４０７に青色レーザ光２０１を照射する。

また、塗布工程においては、上記測定工程で測定された蛍光強度に基づいて、塗布されるべき蛍光体含有樹脂材料４０７の量に関する演算を行い、演算の結果に応じた蛍光体含有樹脂材料４０７の量を塗布する。

本実施の形態の白色発光素子の製造装置は、樹脂と蛍光体とを含有する蛍光体含有樹脂材料４０７で形成された蛍光体含有樹脂部材１０１（図１参照）で、発光ダイオードチップ１０２（図１参照）を被覆した白色発光素子の製造装置であって、塗布部６０１と、光源部４０１と、測定部２０４と、演算部６０２と、制御部６０３と、を備える。

塗布部６０１は、液だまり４０５を有し、液だまり４０５に蛍光体含有樹脂材料４０７を導入することができ、発光ダイオードチップ１０２に蛍光体含有樹脂材料４０７を塗布するための手段である。

光源部４０１は、液だまり４０５に導入された蛍光体含有樹脂材料４０７に青色レーザ光２０１（図３（Ｂ）参照）を照射するための手段である。

測定部２０４は、照射された青色レーザ光２０１によって励起された蛍光体からの蛍光発光２０３（図３（Ｂ）参照）の蛍光強度を測定するための手段である。

演算部６０２は、測定された蛍光強度に基づいて、塗布されるべき蛍光体含有樹脂材料４０７の量に関する演算を行うための手段である。

制御部６０３は、演算の結果に応じた蛍光体含有樹脂材料４０７の量を塗布するように、塗布部６０１を制御するための手段である。

以下では、本実施の形態の白色発光素子の製造方法、および本実施の形態の白色発光素子の製造装置についてより詳細に説明する。

蛍光体含有樹脂材料４０７は、圧力の印加がシリンジ３０２（図８参照）側から行われると、蛍光体含有樹脂材料流路４０６を通って液だまり４０５に導入されていく。

そして、蛍光体含有樹脂材料４０７が、液だまり４０５を含む、蛍光体含有樹脂材料流路４０６からディスペンスニードル３０１までの部分に充填される。

尚、圧力の印加は、蛍光体含有樹脂材料４０７がディスペンスニードル３０１の先端から漏出しないようなタイミングで停止される。

つぎに、光源部４０１は液だまり４０５に充填された蛍光体含有樹脂材料４０７に青色レーザ光２０１を照射し、測定部２０４は励起された蛍光体からの蛍光発光２０３の波長および蛍光強度を測定する。

ここに、光源部４０１は上述されたように暗箱４０３の左側面の側に配置されており、測定部２０４は暗箱４０３の左側面に直交する正面の側に配置されている。

演算部６０２は測定された蛍光強度に応じて塗布されるべき蛍光体含有樹脂材料４０７の量の演算を行い、制御部６０３は演算の結果に応じた蛍光体含有樹脂材料４０７の量を塗布するように塗布部６０１を制御する。

より具体的には、実際に、発光ダイオードチップ１０２に塗布される未硬化の蛍光体含有樹脂材料４０７の量は、測定された蛍光強度が大きいときには、液だまり４０５に充填された量より少なくなり、測定された蛍光強度が小さいときには、液だまり４０５に充填された量より多くなる。

従って、液だまり４０５の容積は、個々の発光ダイオードチップ１０２に塗布されるべき蛍光体含有樹脂材料４０７の平均量と比べてあまり小さいのは好ましくない。即ち、液だまり４０５の容積が同平均量とほぼ同じであれば、塗布されるべき量の演算が行われた蛍光体含有樹脂材料４０７が、液だまり４０５の充填量とほぼ同じになるので、より望ましい。

かくして、ディスペンスニードル３０１が降下させられ、液だまり４０５へ導入された蛍光体含有樹脂材料４０７が発光ダイオードチップ１０２に塗布され所定の形状に形成される。

そして、白色発光素子は、その後の蛍光体含有樹脂材料４０７をある一定温度以上で硬化させる工程を経て完成する。

もちろん、蛍光体含有樹脂材料４０７は液だまり４０５へ導入されてから発光ダイオードチップに塗布されるので、蛍光体含有樹脂材料４０７が液ダレを起こす恐れはなく、上述された一連のプロセスが繰り返して実施される。

このように、蛍光体含有樹脂部材１０１を形成するための、液体状態でディスペンスニードル３０１を介して吐出される蛍光体含有樹脂材料４０７の粘度がやや低く、蛍光体含有樹脂材料４０７を液滴状態で十分に長い時間にわたって維持することが困難である場合には、本実施の形態の白色発光素子の製造方法および白色発光素子の製造装置は特に優れた効果を発揮する。

なお、測定部２０４は、上述されたように光源部４０１が照射する青色レーザ光の光軸上に配置されることは望ましくないので、液だまり４０５へ導入された蛍光体含有樹脂材料４０７の中心から見て青色レーザ光の照射方向と異なる方向に配置されていることがより望ましい。たとえば、測定部２０４は、液だまり４０５へ導入された蛍光体含有樹脂材料４０７の中心から見て青色レーザ光の照射方向と直交する方向に配置されていることがより望ましい。

本発明における発光素子の製造方法、および発光素子の製造装置は、光取り出し効率が低下してしまうことを回避しつつ個々の発光素子の色度ばらつきを低減することが可能であり、たとえば、車載用などの照明デバイス、プロジェクタ、および液晶バックライトに応用される発光素子を製造するために有用である。

１０１ 蛍光体含有樹脂部材
１０２ 発光ダイオードチップ
１０３ ダイボンド部材
１０４ 基板
１０５ 金ワイヤ
２０１ 青色レーザ光
２０２ 蛍光体含有樹脂材料
２０３ 蛍光発光
２０４ 測定部
２０５ ディスペンスニードル
３０１ ディスペンスニードル
３０２ シリンジ
３０３ ステージ
３０４ 容量計量式ディスペンサ
３０５ 計量デバイス
４０１ 光源部
４０３ 暗箱
４０４ ニードル挿入用孔
４０５ 液だまり
４０６ 蛍光体含有樹脂材料流路
４０７ 蛍光体含有樹脂材料
５０１ 塗布部
５０２ 比較部
５０３ 制御部
６０１ 塗布部
６０２ 演算部
６０３ 制御部
８０１ 第一の蛍光体含有樹脂部材
８０２ 第二の蛍光体含有樹脂部材
８０３ 蛍光体含有樹脂部材
８０４ 透光性樹脂部材

Claims (5)

1. 樹脂と蛍光体とを含有する蛍光体含有樹脂材料で形成された蛍光体含有樹脂部材で、発光ダイオードを被覆した発光素子の製造方法であって、
   前記蛍光体含有樹脂材料に光を照射する照射工程と、
   前記照射された光によって励起された前記蛍光体からの蛍光発光の蛍光強度を測定する測定工程と、
   前記発光ダイオードに、前記測定された蛍光強度に基づいた量の前記蛍光体含有樹脂材料を塗布する塗布工程と、
   を備え、
   前記照射工程においては、液滴の状態で前記蛍光体含有樹脂材料を維持しつつ前記液滴の大きさを増大させながら、前記液滴の状態の蛍光体含有樹脂材料に前記光を照射し、
   前記塗布工程においては、前記測定された蛍光強度と、目標とする前記蛍光強度と、の比較を行い、前記比較の結果に基づいて、前記測定された蛍光強度が前記目標とする前記蛍光強度に達した時点で前記液滴の前記大きさを増大させることを止め、その時点での前記蛍光体含有樹脂材料の量を塗布する、発光素子の製造方法。
2. 樹脂と蛍光体とを含有する蛍光体含有樹脂材料で形成された蛍光体含有樹脂部材で、発光ダイオードを被覆した発光素子の製造方法であって、
   前記蛍光体含有樹脂材料に光を照射する照射工程と、
   前記照射された光によって励起された前記蛍光体からの蛍光発光の蛍光強度を測定する測定工程と、
   前記発光ダイオードに、前記測定された蛍光強度に基づいた量の前記蛍光体含有樹脂材料を塗布する塗布工程と、
   を備え、
   前記照射工程においては、液だまりに前記蛍光体含有樹脂材料を導入し、前記液だまりに導入された蛍光体含有樹脂材料に前記光を照射し、
   前記塗布工程においては、前記測定された蛍光強度に基づいて、前記塗布されるべき蛍光体含有樹脂材料の量に関する演算を行い、前記演算の結果に応じた前記蛍光体含有樹脂材料の量を塗布する、発光素子の製造方法。
3. 樹脂と蛍光体とを含有する蛍光体含有樹脂材料で形成された蛍光体含有樹脂部材で、発光ダイオードを被覆した発光素子の製造装置であって、
   ニードルを有し、前記ニードルの先端に液滴の状態で前記蛍光体含有樹脂材料を維持しつつ前記液滴の大きさを増大させることができ、前記発光ダイオードに前記蛍光体含有樹脂材料を塗布する塗布部と、
   前記ニードルの前記先端に前記液滴の前記状態で前記維持されている蛍光体含有樹脂材料に光を照射する光源部と、
   前記照射された光によって励起された前記蛍光体からの蛍光発光の蛍光強度を測定する測定部と、
   前記測定された蛍光強度と、目標とする前記蛍光強度と、の比較を行う比較部と、
   前記比較の結果に基づいて、前記測定された蛍光強度が前記目標とする前記蛍光強度に達した時点で前記液滴の前記大きさを増大させることを止め、その時点での、前記ニードルの前記先端に前記液滴の前記状態で前記維持されている蛍光体含有樹脂材料を塗布するように、前記塗布部を制御する制御部と、
   を備えた、発光素子の製造装置。
4. 樹脂と蛍光体とを含有する蛍光体含有樹脂材料で形成された蛍光体含有樹脂部材で、発光ダイオードを被覆した発光素子の製造装置であって、
   液だまりを有し、前記液だまりに前記蛍光体含有樹脂材料を導入することができ、前記発光ダイオードに前記蛍光体含有樹脂材料を塗布する塗布部と、
   前記液だまりに前記導入された蛍光体含有樹脂材料に光を照射する光源部と、
   前記照射された光によって励起された前記蛍光体からの蛍光発光の蛍光強度を測定する測定部と、
   前記測定された蛍光強度に基づいて、前記塗布されるべき蛍光体含有樹脂材料の量に関する演算を行う演算部と、
   前記演算の結果に応じた前記蛍光体含有樹脂材料の量を塗布するように、前記塗布部を制御する制御部と、
   を備えた、発光素子の製造装置。
5. 前記測定部は、前記蛍光発光が、前記光源部が前記光を照射する方向と直交する方向から入射する位置に配置されている、請求項３または４記載の発光素子の製造装置。

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