发光装置用零件、 发光装置及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及发光装置用零件、 发光装置及其制造方法。背景技术 以往， 作为接收蓝色光、 发出黄色光的荧光体， YAG( 钇铝石榴石 ) 类荧光体为人们 所知。向这样的 YAG 类荧光体照射蓝色光时， 由于所照射的蓝色光与 YAG 类荧光体发出的 黄色光发生混色， 从而能够得到白色光。因此， 例如， 以 YAG 类荧光体覆盖蓝色发光二极管， 使蓝色发光二极管发出的蓝色光与 YAG 类荧光体的黄色光混色而能够得到白色光的白色 发光二极管为人们所知。
作为这样的白色发光二极管， 已知的有例如具有基板、 半导体发光元件 (LED 元 件 ) 及荧光体陶瓷板的发光装置， 此外， 在这样的发光装置中设置由用于反射 LED 元件所发 出的光的反射构件构成的型箱， 用该型箱包围 LED 元件的技术也为人们所知 ( 例如参照日 本特开 2010-27704 号公报 )。
通过设置这样的型箱， 能够将 LED 元件在全方位发出的光反射， 使其朝着所期望 的方向出射。
然而， 这样的带有型箱的白色发光二极管， 由于是依次层叠基板、 型箱、 LED 元件及 荧光体陶瓷板形成的， 所以存在着其制造工序繁杂这样的欠缺。
此外， 如此得到的带型箱的白色发光二极管通常在制造的最后阶段， 在光学特性 检验完毕之后， 优良品和次品被拣选出来， 次品被废弃掉。
在这样的场合， 通过上述方法得到的白色发光二极管经过检验被判断为次品时， 该白色发光二极管所使用的所有的零件， 例如基板、 LED 元件、 荧光体陶瓷板及型箱都被废 弃掉。因此存在成品率低， 制造成本方面逊色的欠缺。
发明内容 于是， 本发明的目的在于提供一种能够简便地制造发光装置， 并且能够实现降低 发光装置的制造成本的发光装置用零件、 使用该发光装置用零件的发光装置及其制造方 法。
本发明的发光装置用零件的特征在于， 该发光装置用零件具有能够发出荧光的荧 光层和与上述荧光层接合、 用于收容发光二极管的壳体。
此外， 本发明的发光装置用零件中， 优选上述荧光层由含有荧光体的陶瓷构成、 上 述壳体由不含荧光体的陶瓷构成。
此外， 在本发明的发光装置用零件中， 优选形成上述壳体的上述陶瓷材料的熔点 高于形成上述荧光层的上述陶瓷材料的熔点。
此外， 本发明的发光装置的特征在于， 该发光装置具有上述发光装置用零件。
此外， 优选本发明的发光装置具有 ： 电路基板， 该电路基板被自外部供给电力 ； 电 接合于上述电路基板之上， 且利用来自上述电路基板的电力发光的发光二极管 ； 以收容上
述发光二极管的方式设于上述电路基板上的上述发光装置用零件 ； 并且， 上述壳体的上端 部配置在比上述发光二极管的上端部靠上侧的位置。
此外， 本发明的发光装置的制造方法的特征在于具有如下工序 ： 在被从外部供给 电力的电路基板之上电接合发光二极管的工序， 通过在上述电路基板之上以收容上述发光 二极管且将上述壳体的上端部配置在比上述发光二极管的上端部靠上侧的位置的方式临 时固定上述发光装置用零件、 并检测光学特性来拣选优良品和次品的工序， 在被拣选出的 上述优良品中， 固定上述发光装置用零件的工序。
在本发明的发光装置用零件中， 由于荧光层与壳体相接合， 所以不需要分别堆积 荧光层和壳体的工序， 能够简便地制造发光装置。
此外， 在本发明的发光装置用零件中， 由于荧光层在设于发光装置之前是与壳体 接合在一起的， 所以在制造发光装置的过程中， 将发光装置用零件临时固定， 能够检验发光 装置的光学特性。
因此， 根据本发明的发光装置用零件及使用了本发明的发光装置用零件的本发 明的发光装置， 进一步根据本发明的发光装置的制造方法， 即使在发光装置被作为次品拣 选出来的场合， 也能自该发光装置拆除被临时固定的发光装置用零件后将该发光装置废弃 掉， 进而， 由于能够再次使用被拆除掉的发光装置用零件， 所以能够确保优良的成品率， 能 够实现制造成本降低。 附图说明 图 1 是本发明的发光装置用零件的第 1 实施方式的概略结构图。
图 2 是图 1 所示发光装置用零件的分解立体图。
图 3 是表示图 1 所示发光装置用零件的制造方法的一个实施方式的概略工序图， 其中， (a) 表示准备第 1 绿带 (green sheet) 的工序， (b) 表示在第 1 绿带形成开口部的工 序， (c) 表示在第 1 绿带之上层叠第 2 绿带的工序， (d) 表示将第 1 绿带及第 2 绿带同时烧 结的工序。
图 4 是表示图 1 所示发光装置用零件的制造方法的其他实施方式的概略工序图， 其中， (a) 表示准备第 2 绿带的工序， (b) 表示单独将第 2 绿带烧结制得荧光层的工序， (c) 表示准备设有开口部的第 1 绿带的工序， (d) 表示将第 1 绿带烧结制得壳体的工序， (e) 表 示将荧光层与壳体接合的工序。
图 5 是表示本发明的发光装置用零件的其他实施方式的概略结构图。
图 6 是表示具有图 1 所示发光装置用零件的本发明的发光装置的一个实施方式的 概略结构图。
图 7 是表示图 6 所示发光装置的制造方法的概略工序图， 其中， (a) 表示于电路基 板之上设置发光二极管， 将发光二极管与电路基板电接合的工序， (b) 在电路基板之上以收 容上述发光二极管且将上述壳体的上端部配置在比上述发光二极管的上端部靠上侧的位 置的方式临时固定上述发光装置用零件、 并检测光学特性来拣选优良品和次品的工序， (c) 表示在拣选出的优良品中， 固定发光装置用零件的工序， (d) 表示根据需要， 于发光装置用 零件的荧光层之上设置透镜的工序。
具体实施方式
图 1 是本发明的发光装置用零件的第 1 实施方式的概略剖视图， 图 2 是图 1 所示 发光装置用零件的分解立体图， 图 3 是表示图 1 所示发光装置用零件的制造方法的一个实 施方式的概略工序图。
在图 1 及图 2 中， 该发光装置用零件 1 具有荧光层 2 和接合于该荧光层 2 的壳体 3。
荧光层 2 是能够发出荧光并且能够透光的层， 荧光层 2 形成为俯视呈大致矩形的 平板形状。这样的荧光层 2 设置在发光装置 11( 将在后面叙述 ) 中， 用于吸收发光二极管 13( 将在后面叙述 ) 产生的光而发出荧光。
荧光层 2 含有荧光体， 该荧光体吸收作为激励光的波长 350nm ～ 480nm 的光的一 部分或者全部后被激励， 发出比激励光的波长长的、 例如 500nm ～ 650nm 的荧光， 更具体地 可以举出例如含有荧光体的树脂、 例如荧光体陶瓷 ( 荧光体陶瓷板 ) 等。作为荧光层 2， 从 散热性的观点出发， 优选可以举出荧光体陶瓷板。
即， 荧光层 2 中存在由于例如荧光体的发热等原因而温度上升， 从而使其发光效 率降低的情况， 由于荧光体陶瓷板的散热性能优良， 所以使用该荧光体陶瓷板， 则能抑制荧 光层 3 的温度上升， 确保优良的发光效率。
包含于这样的荧光层 2 的荧光体， 可以根据激励光的波长进行适宜的选择， 在作 为激励光选择例如近紫外发光二极管的光 ( 波长 350nm ～ 410nm)， 或蓝色发光二极管的 光 ( 波长 400nm ～ 480nm) 的场合， 作为荧光体可以举出例如 Y3Al5O12:Ce(YAG( 钇铝石榴 石 ):Ce)、 (Y， Gd)3Al5O12:Ce、 Tb3Al3O12:Ce、 Ca3Sc2Si3O12:Ce、 Lu2CaMg2(Si， Ge)3O12:Ce 等具有 石榴石型结晶结构的石榴石型荧光体， 例如 (Sr， Ba)2SiO4:Eu、 Ca3SiO4Cl2:Eu、 Sr3SiO5:Eu、 Li2SrSiO4:Eu、 Ca3Si2O7:Eu 等有机硅酸盐荧光体， 例如 CaAl12O19:Mn、 SrAl2O4:Eu 等铝酸盐 荧光体， 例如 ZnS:Cu， Al、 CaS:Eu、 CaGa2S4:Eu、 SrGa2S4:Eu 等硫化物荧光体， CaSi2O2N2:Eu、 SrSi2O2N2:Eu、 BaSi2O2N2:Eu、 Ca-α-SiAlON 等 氧 氮 化 物 荧 光 体，例 如 CaAlSiN3:Eu、 CaSi5N8:Eu 等氮化物荧光体， 例如 K2SiF6:Mn、 K2TiF6:Mn 等氟化物类荧光体等。
这些荧光体可以单独使用， 也可以两种以上并用。
作为荧光体， 优选举出石榴石型荧光体。
而且， 荧光层 2 可以使用上述荧光体， 采用公知的方法进行制造。更具体地说， 例 如可以通过将荧光体的颗粒混合在树脂中并使其固化得到荧光层 2( 含有荧光体的树脂 )， 例如还可以将上述荧光体的颗粒作为陶瓷材料， 通过进行烧结得到荧光层 2( 荧光体陶 瓷 )。
此外， 荧光层 2 可以作为单层结构形成， 另外， 虽然未图示， 但是荧光层 2 也可以形 成为将多个 ( 两个以上 ) 层层叠后的多层结构。
荧光层 2 的厚度 ( 在多层结构的场合为各层的厚度的总和 ) 为例如 100μm ～ 1000μm， 优选 200μm ～ 700μm， 更优选 300μm ～ 500μm。
此外， 从散热性的观点出发， 荧光层 2 的导热率为例如 5W/m·K 以上， 优选为例如 10W/m·K 以上。
如图 2 所示， 壳体 3 形成为具有开口部 6 的俯视呈大致矩形的框形形状， 为了在开 口部 6 中收容发光二极管 13( 后面将要叙述 )， 将发光二极管 13( 后面将要叙述 ) 向全方位发出的光散射和 / 或反射， 使其向所期望的方向出射， 并且为了传导因荧光层 2 的发光而产 生的热进， 设置了该壳体 3。
为了收容发光二极管 13( 后面将要叙述 )， 这样的壳体 3 的开口部 6( 内周 ) 形成 为比发光二极管 13 的外形大。
此外， 壳体 3 的外周形状形成为与荧光层 2 的外周形状大致相同， 从而在荧光层 2 与壳体 3 的接合处， 这两者的外周端缘齐平。
作为这样的壳体 3， 只要能够将光散射和 / 或反射且能够传导因荧光层 2 的发光而 产生的热即可， 没有特别的限定， 可以举出例如陶瓷等。
这样的壳体 3 可以通过例如将陶瓷材料烧结而制得。
作为陶瓷材料， 没有特别的限定， 可以举出例如氧化铝， 氧化钇， 氧化锆， 氧化钛， 除此之外， 能够举出对这些材料用其他元素活化而得到的物质等。
陶瓷材料 ( 形成壳体 3 的陶瓷材料 ) 的熔点为例如 1500 ℃～ 3500 ℃， 优选为 1800℃～ 2250℃。
此外， 优选可以举出陶瓷材料 ( 形成壳体 3 的陶瓷材料 ) 的熔点比上述荧光体 ( 形 成荧光层 2 的陶瓷材料 ) 的熔点高， 更具体地可以举出陶瓷材料 ( 形成壳体 3 的陶瓷材料 ) 的熔点比上述荧光体 ( 形成荧光层 2 的陶瓷材料 ) 的熔点高例如 50℃～ 1000℃， 优选高 50℃～ 300℃。 如果形成壳体 3 的陶瓷材料的熔点比形成荧光层 2 的陶瓷材料的熔点高， 则通过 抑制壳体 3 的过烧结， 能够使壳体 3 白浊， 由此能够确保优良的光散射效率和 / 或光反射效 率。
此外， 如果形成壳体 3 的陶瓷材料的熔点比形成荧光层 2 的陶瓷材料的熔点高， 则 能够得到多孔质陶瓷 ( 多孔质烧结体 ) 的壳体 3。壳体 3 为多孔质陶瓷时， 能够对光进行有 效的散射和 / 或反射， 因此能够确保优良的散射效率和 / 或反射效率。
另外， 作为形成壳体 3 的陶瓷， 不限于多孔质陶瓷， 可以使用例如含有散射颗粒， 颜料等公知的填充材料的陶瓷。即使在使用这样的陶瓷的情况下， 也能够对光进行有效的 散射和 / 或反射， 因此能够确保优良的散射效率和 / 或反射效率。
作为壳体 3 的反射率， 对于来自发光二极管 13( 后面将要叙述 ) 的光的反射率为 例如 70％以上， 优选为 90％以上， 更优选为 95％以上。
以下， 关于制造上述发光装置用零件 1 的方法， 参照图 3 进行说明。
在该方法中， 首先， 如图 3 的 (a) 所示， 准备第 1 绿带 31。
第 1 绿带 31 是含有陶瓷材料 ( 形成壳体 3 的陶瓷材料 ) 的烧结前陶瓷， 它形成为 俯视呈大致矩形的平板形状。
对这样的第 1 绿带 31 没有特别的限定， 可以采用公知的方法制造， 例如， 将陶瓷材 料、 公知的粘接剂树脂、 分散剂、 塑化剂、 烧结剂、 溶剂等进行湿式混合， 将得到的糊状物进 行浇注并使其干燥。
接着， 在该方法中， 如图 3 的 (b) 所示， 在第 1 绿带 31 上形成俯视呈大致矩形形状 的开口部 6。由此将第 1 绿带 31 形成俯视呈大致矩形的框形形状。
作为开口部 6 的形成方法， 没有特别的限定， 可以采用例如冲孔、 激光切割等穿孔 加工等公知的方法。
接着， 在该方法中， 如图 3 的 (c) 所示， 在第 1 绿带 31( 下表面 ) 上层叠第 2 绿带 21( 下表面 )。
第 2 绿带 21 是含有荧光体 ( 形成荧光层 2 的陶瓷材料 ) 的烧结前的陶瓷， 其形成 为俯视呈大致矩形的平板形状。
对这样的第 2 绿带 21 没有特别的限定， 例如可以通过将陶瓷材料、 公知的粘接剂 树脂、 分散剂、 塑化剂、 烧结剂、 溶剂等进行湿式混合， 将得到的糊状物浇注并使其干燥等公 知的方法制造。
在这之后， 在该方法中， 如图 3 的 (d) 所示， 将第 1 绿带 31 及第 2 绿带 21 同时烧 结。该烧结的烧结温度为例如 1500℃～ 1800℃， 优选为 160℃ 0 ～ 1750℃， 烧结时间为例 如 1 小时～ 24 小时， 优选为 2 小时～ 10 小时。
由此能够获得具有壳体 3 和荧光层 2( 以封闭壳体 3 的一方侧的端部的方式与壳 体 3 接合的荧光层 2) 的发光装置用零件 1。
而且， 在这样得到的发光装置用零件 1 中， 由于荧光层 2 与壳体 3 接合在一起， 所 以不需要分别堆积荧光层 2 和壳体 3 的工序， 能够简便地制造发光装置 11( 后面将要叙 述 )。 此外， 在这样得到的发光装置用零件 1 中， 由于荧光层 2 在设于发光装置 11( 后面 将要叙述 ) 之前已经与壳体 3 接合在一起， 所以在发光装置 11( 后面将要叙述 ) 的制造过 程中， 能够将发光装置用零件 1 临时固定， 检验发光装置 11( 后面将要叙述 ) 的光学特性。
因此， 根据这样的发光装置用零件 1， 即使发光装置 11( 后面将要叙述 ) 被作为次 品拣选出来的情况下， 也能从该发光装置 11( 后面将要叙述 ) 拆除被临时固定的发光装置 用零件 1 后将该发光装置 11 废弃掉， 进而， 还能够再次使用被拆除的发光装置用零件 1， 所 以能够确保优良的成品率， 能够实现制造成本的降低。
图 4 是表示图 1 所示发光装置用零件的制造方法的其他实施方式的概略工序图。
另外， 关于与上述各部分相对应的构件， 在以后的各图中赋予同一附图标记， 省略 其详细说明。
虽然在上述说明中， 将第 1 绿带 31 及第 2 绿带 21 同时烧结， 同时形成了壳体 3 及 荧光层 2， 但是例如将第 2 绿带 21 预先烧结， 事先形成荧光层 2 也是可以的。
即， 在该方法中， 首先， 如图 4 的 (a) 所示， 准备与上述同样的第 2 绿带 21。
接着， 在该方法中， 如图 4 的 (b) 所示， 将第 2 绿带 21 单独烧结。该烧结的烧结温 度为例如 1500℃～ 1800℃， 优选为 1600℃～ 1750℃， 烧结时间为例如 1 小时～ 24 小时， 优 选为 2 小时～ 10 小时。
由此可以制得荧光层 2。
接着， 在该方法中， 如图 4 的 (c) 所示， 另外准备设有开口部 6、 形成为俯视呈大致 矩形的框形形状的第 1 绿带 31( 参照图 3 的 (a) 及图 3 的 (b))。
接着， 在该方法中， 如图 4 的 (d) 所示， 对第 1 绿带 31 进行烧结。该烧结的烧结温 度为例如 1500℃～ 1800℃， 优选为 1600℃～ 1750℃， 烧结时间为例如 1 小时～ 24 小时， 优 选为 2 小时～ 10 小时。
由此制得壳体 3。
接着， 在该方法中， 如图 4 的 (e) 所示， 将通过上述工序得到的荧光层 2( 参照图 4
的 (b)) 与壳体 3( 图 4 的 (d)) 接合， 必要时通过粘接剂等进行接合。
另外， 在使用粘接剂的情况下， 从防止变形及导热性的观点出发， 该粘接剂的涂覆 厚度为例如 2μm ～ 200μm， 优选为 10μm ～ 100μm。
由此能够制得具有壳体 3 和荧光层 2( 以将壳体 3 的一方侧端部封闭的方式与壳 体 3 接合的荧光层 2) 的发光装置用零件 1。
图 5 是表示本发明的发光装置用零件的其他实施方式的概略结构图。
虽然在上述说明中， 由含有荧光体的陶瓷 ( 荧光体陶瓷 ) 形成荧光层 2， 由不含荧 光体的陶瓷形成壳体 3， 但是例如， 也能够由上述含有荧光体的陶瓷 ( 荧光体陶瓷 ) 形成壳 体 3。
即， 在该实施方式中， 如图 5 所示， 在发光装置用零件 1 中， 荧光层 2 与壳体 3 由同 一材料， 即， 由含有荧光体的陶瓷 ( 荧光体陶瓷 ) 形成。
在这样的发光装置用零件 1 中， 由于能够以一种材料 ( 荧光体陶瓷 ) 形成两种构 件， 即， 荧光层 2 及壳体 3， 所以能够实现各构件间的强度均匀化。
此外， 虽然作为形成壳体 3 的陶瓷， 能够像这样使用含有荧光体的陶瓷 ( 荧光体陶 瓷 )， 但是优选使用不含荧光体的陶瓷 图 6 是表示具有图 1 所示发光装置用零件的本发明的发光装置的一个实施方式的 概略结构图， 图 7 是表示图 6 所示发光装置用零件的制造方法的概略工序图。
以下， 关于具有上述发光装置用零件 1 的发光装置 11， 参照图 6 进行说明。
图 6 中， 发光装置 11 具有电路基板 12、 发光二极管 13 及上述发光装置用零件 1， 其被作为分离式发光装置形成， 即： 发光装置用零件 1 与发光二极管 13 隔开间隔， 电路基板 12 与发光二极管 13 引线接合。
电路基板 12 具有基底基板 16 及形成于基底基板 16 的上表面之上的布线图案 17。 电路基板 12 被从外部供给电力。
基底基板 16 形成为俯视呈大致矩形的平板状， 它由例如铝等金属、 氧化铝等陶 瓷、 聚酰亚胺树脂等形成。
布线图案 17 将发光二极管 13 的端子和用于向发光二极管 13 供给电力的电源 ( 未 图示 ) 的端子 ( 未图示 ) 电连接起来。布线图案 17 由例如铜、 铁等导体材料形成。
优选， 作为这样的电路基板 12 被设定为 ： 除了发光二极管 13 之外的区域的对来自 发光二极管 13 的光的反射率为例如 70％以上， 优选为 90％以上， 更优选为 95％以上。
发光二极管 13 采用例如公知的焊接等方法设于基底基板 16 之上。 发光二极管 13 借助导线 18 与布线图案 17 电连接 ( 引线接合 )。发光二极管 13 利用来自电路基板 12 的 电力发光。
发光装置用零件 1 以其壳体 3 的上端部配置在比发光二极管 13 的上端部靠上侧 的位置的方式， 从基底基板 16 的上表面向上方直立设置， 而且， 发光装置用零件 1 收容发光 二极管 13 的方式 ( 俯视时壳体 3 将发光二极管 13 围起来的方式 ) 设置于电路基板 12 之 上。
此外， 在发光装置用零件 1 中， 根据需要在壳体 3 中填满有机硅树脂等填充剂。
并且， 根据需要， 可以以覆盖荧光层 2 的方式在发光装置用零件 1 之上设置大致呈 半球形状 ( 大致圆顶形状 ) 的透镜 15。透镜 15 由例如有机硅树脂等透明树脂形成。
以下， 关于制造上述发光装置 11 的方法， 参照图 7 进行说明。
在该方法中， 首先， 如图 7 的 (a) 所示， 在从外部被供给电力的电路基板 12 之上设 置发光二极管 13， 用导线 18 将发光二极管 13 与电路基板 12 电连接。
接着， 在该方法中， 如图 7 的 (b) 所示， 在上述电路基板 12 之上以收容上述发光二 极管 13 且将上述壳体 3 的上端部配置在比上述发光二极管 13 的上端部靠上侧的位置的方 式临时固定 ( 参照图 7 中的 T) 发光装置用零件、 并检测光学特性来拣选优良品和次品。
另外， 此时， 根据需要， 可以将壳体 3 的内侧用填充剂填满。虽然对详细情况没有 进行图示， 但是在这样的场合， 例如， 首先， 以使荧光层 2 位于铅垂方向下方的方式放置发 光装置用零件 1， 接着， 将填充剂填充到被该发光装置用零件 1 的壳体 3 及被荧光层 2 围起 来的部分内。在这之后， 以使发光二极管 13 位于铅垂方向下方的方式， 将电路基板 12 盖在 发光装置用零件 1 上， 之后， 使其在铅垂方向上下反转。
由此， 能够作业性良好地使用填充剂填满壳体 3 的内侧。
此外， 作为临时固定的方法， 没有特别的限定， 例如， 仅仅放置也可以， 或者， 也可 以在电路基板 12 与发光装置用零件 1 之间设置公知的粘接性树脂， 采用例如加热等方法使 该粘接性树脂半固化。
接着， 在该方法中， 如图 7 的 (c) 所示， 在通过上述工序被拣选出来的优良品中， 采 用公知的方法固定发光装置用零件 1( 参照图 7 中的 F)。
作为固定方法， 没有特别的限定， 例如， 可以通过对放置后的发光装置用零件 1 进 行加热将其固定， 并且， 例如， 在像上述那样在电路基板 12 与发光装置用零件 1 之间设置公 知的粘接性树脂、 使该粘着性树脂半固化的情况下， 也可以进一步对该粘着性树脂进行加 热， 使其完全固化。
由此能够制得发光装置 11。
另外， 在该方法中， 根据需要， 可以如图 7 的 (d) 所示， 在发光装置用零件 1 的荧光 层 2 之上设置透镜 15。
而且， 在该发光装置 11 中， 例如， 使用近紫外发光二极管或蓝色发光二极管等作 为发光二极管 13， 并且使用以上述发光二极管发出的光作为激励光而产生荧光的荧光层 2， 通过将这些光混色， 能够制成例如用于产生白色光的发光装置 11( 白色发光二极管 )。
此外， 在这样的发光装置 11 中， 可以针对一个发光二极管 13 设置一个发光装置用 零件 1。
针对一个发光二极管 13 设置一个发光装置用零件 1， 则由于能够利用一个壳体 3 将一个发光二极管 13 发出的光高效地散射和 / 或反射， 所以能够确保优良的散射率和 / 或 反射率。
另外， 在发光装置 11 中， 发光二极管 13 和荧光层 2 的组合 ( 混色组合 ) 不限于上 述组合， 可以根据需要及用途进行适宜的选择。
例如， 通过使用蓝色发光二极管作为发光二极管 13， 并且使用以该蓝色发光二极 管发出的光作为激励光而产生绿色荧光的荧光层 2， 能够制成用于产生绿色光的发光装置 11( 绿色发光二极管 )， 并且， 使用产生其他光的荧光层 2， 使其产生中间色 (pastel color) 等， 能够得到用于产生各种光的发光装置 11。
此外， 虽然在上述实施方式中形成了具有一个发光二极管 13 的发光装置 11， 但是对发光装置 11 所具有的发光二极管 13 的数量没有特别的限定， 例如， 也可以使发光装置 11 形成为将多个发光二极管 13 沿平面 ( 二维 ) 或者沿直线 ( 一维 ) 排列的阵列状。
此外， 虽然在上述实施方式中制造了分离型发光装置， 但是也可以制造例如倒装 芯片式 (flip chip type) 的发光装置等。
此外， 虽然在上述实施方式中， 在荧光层 2 之上设置了大致呈半球形状的透镜 15， 但是例如也可以替代透镜 15 而设置例如微透镜阵列片 (microlens array sheet)、 漫射片 等。
另外， 在工业上制造上述发光装置用零件 1 的情况下， 可以通过如下方法进行制 造： 例如， 分别制造将要形成多个壳体 3 的壳体片和将要形成多个荧光层 2 的荧光层片， 将 这些壳体片及荧光层片层叠后进行分割， 制成具有一个壳体 3 和一个荧光层 2 的发光装置 用零件 1。
而且， 在该发光装置 11 中使用了上述发光装置用零件 1。
因此， 根据这样的发光装置 11 的制造方法及根据该方法制得的发光装置 11， 不需 要分别堆积荧光层 2 和壳体 3 的工序， 能够简便地制造发光装置 11。
此外， 即使发光装置 11 被作为次品拣选出来的情况下， 也能从该发光装置 11 拆除 被临时固定的发光装置用零件 1 后将该发光装置 11 废弃掉， 并且， 能够再次使用被拆除掉 的发光装置用零件 1， 因此， 能够确保优良的成品率， 能够实现制造成本的降低。 实施例
以下， 基于实施本发明的实施例进行说明， 但本发明丝毫不受这些实施例的限定。
实施例 1
(1) 荧光体 ( 原料颗粒 ) 的合成 (YAG:Ce 荧光体的合成 )
将 硝 酸 钇 6 水 合 物 0.14985mol(14.349g)、 硝 酸 铝 9 水 合 物 0.25mol(23.45g) 及 硝 酸 铈 6 水 合 物 0.00015mol(0.016g) 溶 解 于 250mL 的 蒸 馏 水， 调 制 了 0.4M 的 前 体 (precursor) 溶液。
用二流体喷嘴将该前体溶液以 10mL/min 的速度向高频 (RF) 诱导等离子体火焰进 行喷雾， 通过热分解， 制得无机粉末颗粒 ( 原料颗粒 )。
对制得的原料颗粒采用 X 射线衍射法进行了分析， 表现为非晶相与 YAP(YAlO3) 结 晶的混合相。
此 外， 通 过 用 自 动 表 面 积 测 定 装 置 (Micrometritics 公 司 制 造， 型 号 Gemini 2365) 进行的比表面积分析 (BET ： Brunauer-Emmett-Teller) 法求得的平均粒径为约 75nm。
接下来， 将制得的原料颗粒放入氧化铝制的坩埚， 在电炉中以 1200℃预烧制 2 小 时， 得到了 YAG:Ce 荧光体。得到的 YAG:Ce 荧光体的结晶相表现为 YAG 的单一相， 通过 BET 法求得的平均粒径为约 95nm。
此外， 得到的 YAG:Ce 荧光体的熔点为 1900℃。
(2)YAG 的陶瓷绿带层叠体的制备
针对 20g 的 YAG:Ce 荧光体 ( 平均粒径 95nm)， 将作为粘接剂树脂 1.2g 的 PVB(SIGMA ALDRICH 公 司 制 造， poly(vinyl butyral-co-vinyl alcohol-co-vinyl acetate)、 作为 分散剂的 0.4g 的 FLOWLEN G-700( 共荣社化学株式会社制造 )、 作为塑化剂的 0.6g 的 BBP(Alfa Aesar 公司制造， benzyl n-butyl phthalate) 及 0.6g 的 PEG(SIGMA ALDRICH
公 司 制 造， polyethylene glycol， 分 子 量 ＝ 400)、 作 为 YAG 陶 瓷 的 烧 结 剂 的 0.1g 的 TEOS(Fluka 公司制造， tetraethoxysilane)、 作为溶剂 6ml 的二甲苯和 6ml 的甲醇放入铝制 容器中， 加入 3mm 的钇稳定氧化锆球 (YSZ)， 用球磨机以 1500rpm 的速度湿式混合 24 小时， 制成 YAG:Ce 荧光体的糊状溶液。
在这之后， 用刮浆法将制得的糊状溶液在 PET( 聚对苯二甲酸乙二醇酯 ) 薄膜上流 延成型， 使其自然干燥， 然后将其从 PET 薄膜剥离， 由此制备了陶瓷绿带。通过调整刮板的 间隙来控制陶瓷绿带的厚度。
在这之后， 将得到的绿带分别切成 20mm×20mm 大小。为了在烧结后成为期望的 厚度， 将绿带进行层合 ( 层叠厚度 ： 320μm)， 用两轴热压机在 90℃温度下进行热层压， 制备 YAG 的陶瓷绿带层叠体 (20mm×20mm)。
另外， 厚度超过 200μm 的陶瓷绿带， 由于溶剂干燥时容易产生裂纹或表面波纹， 难以制备， 因此， 为了得到需要的膜厚， 将同种类的陶瓷绿带层叠 2 片以上， 得到了需要的 膜厚。
(3) 氧化铝的陶瓷绿带层叠体的制备
除了替代 YAG:Ce 荧光体 ( 平均粒径 95nm) 而使用氧化铝颗粒 ( 纯度 99.99％， 商 品号 AKP-30， 熔点 ： 2020℃， 住友化学株式会社制造 ) 之外， 与 《(2)YAG 的陶瓷绿带层叠体 的制备》 同样， 制造了氧化铝的陶瓷绿带层叠体 (20mm×20mm)。另外， 层叠体的厚度 ( 层叠 厚度 ) 为 500μm。 之后， 用二氧化碳激光切割装置 (Universal laser system 公司制造， VersaLASER VLS2.30) 将得到的绿带 (20mm×20mm) 以间隔 2mm 形成 2mm×2mm 大小的孔的方式进行了切 割。
(4) 发光装置用零件的制造
将在 《(2)YAG 的陶瓷绿带层叠体的制备》 得到的 YAG 的陶瓷绿带 ( 层叠体 )， 与在 《(3) 氧化铝的陶瓷绿带层叠体的制备》 得到的形成有多个 2mm×2mm 大小的孔的氧化铝的 陶瓷绿带 ( 层叠体 ) 层合， 用两轴热压机在 90℃温度下进行热层压， 制备陶瓷绿带的层叠 体。
在这之后， 用激光切割装置将得到的陶瓷绿带层叠体进行切割， 制备了 4mm×4mm 的成形体 ( 中央部具有 2mm×2mm 大小的孔 )。
得到的成形体用马弗炉在空气中以 1℃ /min 的升温速度加热至 800℃， 分解去除 树脂粘接剂等有机成分 ( 脱脂处理 )。
在这之后， 将样本移至高温真空炉中， 在大约 10-3Torr 的真空中， 以 5℃ /min 的升 温速度加热至 1600℃， 在该温度下烧制 5 小时， 制得发光装置用零件。
另外， 由于烧结引起的致密化， 所以得到的发光装置用零件的厚度及大小均比陶 瓷绿带的大小收缩了大约 20％。
(5) 评价用发光二极管 (LED) 元件的制作
在大小 10mm×20mm、 厚度 1.5mm 的市场上出售的印刷布线铝基板上的中央， 封装 蓝色 LED 芯片 (CREE 公司制造， 商品号 C450EX1000-0123， 尺寸 980μm×980μm， 芯片厚度 约 100μm)， 制作蓝色 LED 元件 ( 参照图 7 的 (a))。
另外， 布线图案由表面被 Ni/Au 保护的 Cu 形成。此外， 蓝色 LED 芯片借助银浆而
管芯焊接 (die bonding) 在布线图案上， 对电极 (opposing electrode) 借助金线引线接合 在布线图案上。
接着， 在利用 《(4) 发光装置用零件的制造》 得到的发光装置用零件、 荧光层 ( 由 YAG 的陶瓷绿带形成的成形体 ) 以朝向铅垂方向下方的方式放置， 在由该荧光层和壳体 ( 由 氧化铝的陶瓷绿带形成的成形体 ) 形成的模子中， 浇注凝胶状有机硅树脂 ( 旭化成 WACKER SILICON 公司制造， 产品名 WACKER SilGel 612)。之后， 自其上表面设置蓝色 LED 元件 ( 临 时固定 )， 检验光学特性， 确认了为优良品 ( 参照图 7 的 (b))。
之后， 于加热板上在 100℃加热 15 分钟， 固定发光装置用零件 ( 参考图 7 的 (c))。 由此制造发光装置。
实施例 2
在 《(3) 氧化铝的陶瓷绿带层叠体的制备》 过程中， 除了不使用氧化铝颗粒而使用 YAG:Ce 颗粒 ( 即， 制造 YAG 的陶瓷绿带层叠体 ) 之外， 与实施例 1 同样地制作发光装置。
实施例 3
与实施例 1 的 《(2)YAG 的陶瓷绿带层叠体的制备》 同样地制造 YAG 的陶瓷绿带层 叠体， 与 《(4) 发光装置用零件的制造》 同样地制造了荧光层 ( 荧光体板 )。另外， 没有制造 氧化铝的陶瓷绿带层叠体。 此外， 用涂膜器 (applicator) 将作为散射颗粒的钛酸钡颗粒 ( 界化学光学公司 (Sakai Chemical Industry Co.， Ltd) 制造， 商品号 BT-03) 以 40 重量％的比例分散到二 液混合型的热固性有机硅弹性体 ( 信越有机硅公司制造， 商品号 KER2500) 后而得的溶液以 约 500μm 的厚度涂抹在 PET 薄膜上， 在 100℃加热 1 小时， 再在 150℃加热 1 小时， 从而制 成反射树脂片。
用 激 光 切 割 装 置 使 该 树 脂 片 形 成 为 外 形 尺 寸 3.2mm×3.2mm、 内径尺寸 1.6mm×1.6mm。 利用上述有机硅弹性体将该形成的反射树脂贴合于荧光层 ( 荧光体板 )， 使 其一体化。用由此得到的层叠体， 按照与实施例 1 的 《(5) 评价用发光二极管 (LED) 元件的 制作例》 同样的方法， 制作发光装置。
评价
(1) 发光元件的发光特性的测定
对于在各实施例中得到的发光装置， 使用高感度分光光谱仪 ( 大冢电子公司制 造， MCPD 7000) 的光纤， 在波长 380nm 至 1000nm 的范围， 测定所制作的发光元件的角度依 存性放射光谱。另外， 上述蓝色 LED 元件通以 100mA 的直流电流而亮灯
为了使蓝色 LED 元件的工作稳定化， 在供给电力后， 经过 10 秒钟后开始记录放射 光谱， 从所得到的发光光谱， 计算出蓝色 LED 元件的角度为 0°、 45°、 75°的 CIE 色度 (x， y) 的值。
(2) 荧光层上的温度测定
在各实施例中得到的发光装置中， 用红外线照相机 (FLIR Systems 公司制造， 产品 名 Infrared Camera A325) 测定向蓝色 LED 元件通以 1A 的电流时的荧光层的表面温度。
( 表 1)
表1
( 考察 )
在实施例 1 ～ 3 的发光装置中， 确认发出了白色的光。
尤其是， 即便是以大的驱动电流 (1A) 亮灯的情况， 在全部是陶瓷的实施例 1 及实 施例 2 的发光装置中， 荧光层的表面温度低， 确认其具有能够充分担负作为大功率 LED 而使 用的性能。
另外， 在实施例 2 的发光装置中， 由于壳体含有荧光体， 所以在斜向黄色变强， 确 认根据角度不同色差较大。
另一方面， 对于实施例 3 的发光装置， 由于以导热系数低的有机硅树脂 ( 导热系数 约为 2W/m·K) 形成型箱， 所以荧光体所产生的热不能通过封装件散热， 达到了 100℃以上。
另外， 虽然提供上述说明作为本发明的例示的实施方式， 但是这只不过是例示而 已， 不应限定性地解释。本发明的对于本领域的技术人员而言显而易见的变形例包括在随 附的权利要求书的范围内。