充填装置
【課題】スラリー状の樹脂に含有されるフィラーがシリンジの底部に溜まることを防止して、フィラーが均一に分散した状態の樹脂を供給することができる充填装置を提供する。
【解決手段】ポッティング装置１は、粒状の蛍光体Ｆを含有したスラリー状の液状樹脂材Ｒが貯留されるシリンジ２と、シリンジ２の軸心に位置する回転シャフト３１に沿って設けられた螺旋状の撹拌翼３２と、回転シャフト３１を回転させて撹拌翼３２を回転させ、液状樹脂材Ｒを上方へ誘導する駆動部４とを備えている。このシリンジ２は、円筒状の胴部２１と、胴部２１の下端に設けられ、液状樹脂材Ｒが排出される供給口２２２を有する漏斗状の先端部２２とにより形成されている。そして、撹拌翼３２の先端が、回転シャフト３１の先端部３１１と共に、シリンジ２の先端部２２内に位置していることで、蛍光体Ｆを液状樹脂材Ｒと共に上方へ誘導して撹拌することで、均一に分散させる。
【解決手段】ポッティング装置１は、粒状の蛍光体Ｆを含有したスラリー状の液状樹脂材Ｒが貯留されるシリンジ２と、シリンジ２の軸心に位置する回転シャフト３１に沿って設けられた螺旋状の撹拌翼３２と、回転シャフト３１を回転させて撹拌翼３２を回転させ、液状樹脂材Ｒを上方へ誘導する駆動部４とを備えている。このシリンジ２は、円筒状の胴部２１と、胴部２１の下端に設けられ、液状樹脂材Ｒが排出される供給口２２２を有する漏斗状の先端部２２とにより形成されている。そして、撹拌翼３２の先端が、回転シャフト３１の先端部３１１と共に、シリンジ２の先端部２２内に位置していることで、蛍光体Ｆを液状樹脂材Ｒと共に上方へ誘導して撹拌することで、均一に分散させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器にフィラーを含有したスラリー状の樹脂を充填する充填装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
白色に発光する発光装置は、例えば、発光素子が青色発光するものであれば、青色に発光する発光素子からの光に励起され、青色の補色となる黄色光を発光する蛍光体が用いられる。この蛍光体を液状樹脂材に含有させ、封止樹脂として用いることで、青色光と黄色光とが混色して白色光としている。このような蛍光体を液状樹脂材に含有させた封止樹脂は、発光素子が底部に搭載された容器に、ポッティング装置により充填される。ポッティング装置は、封止樹脂がシリンダ（シリンジ）に貯留されており、空気による押し出し、または機械的な押し出しにより、発光素子が配置された容器にノズルを介して封止樹脂を滴下して充填する。
【０００３】
しかし、スラリー状の樹脂より、粒状の蛍光体などのフィラーの方が比重が重いため、封止樹脂をシリンジに貯留した状態では、フィラーが樹脂内で沈降してしまい、最初はフィラーの濃度が高い封止樹脂が滴下され、次第に濃度が薄くなってしまう。また、フィラーの濃度が高いとノズルの目詰まりの原因となる。このようなフィラーの沈降を防止する従来の充填装置が特許文献１に記載されている。
【０００４】
この特許文献１に記載のペースト滴下装置は、シリンジ（シリンダ）の内部に、複数の空孔を持つ螺旋状のスクリューを設け、スクリューを常時回転させ、ペーストを撹拌することで、フィラーの沈降や凝集によるノズル目詰まり、ペースト凝固等の不具合を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２３２１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載されたペースト滴下装置は、シリンジが円筒形状に形成されているので、シリンジの底部まで沈降して至ってしまったフィラーは、シリンジの周壁部が立設された底部の周縁部分に溜まってしまうおそれがある。
【０００７】
シリンジの底部にフィラーが蓄積してしまうと、このフィラーが不定期にノズルから排出されてしまい、フィラーの濃度が高い樹脂が滴下されてしまうことが想定される。
【０００８】
そこで本発明は、スラリー状の樹脂に含有されるフィラーがシリンジの底部に溜まることを防止して、フィラーが均一に分散した状態の樹脂を供給することができる充填装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の充填装置は、粒状のフィラーを含有したスラリー状の樹脂が貯留され、上下方向に沿って配置されるシリンジと、前記シリンジの軸心に位置する回転シャフトに沿って設けられた螺旋状の撹拌翼と、前記回転シャフトを回転させることで、前記撹拌翼を回転させて、前記撹拌翼の回転に伴って樹脂を上方へ誘導する駆動部とを備え、前記シリンジは、円筒状の胴部と、前記胴部の下端に設けられ、樹脂が排出される供給口を有する漏斗状の先端部とを備え、前記撹拌翼の先端は、前記シリンジの先端部内に位置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の充填装置によれば、撹拌翼の回転に伴って樹脂が上方へ誘導されるので、シリンジの先端部の中央部に集約されたフィラーが樹脂と共に、上方へ誘導され、撹拌翼により撹拌される。従って、本発明の充填装置は、スラリー状の樹脂に含有されるフィラーがシリンジの底部に溜まることを防止することができるので、フィラーが均一に分散した状態の樹脂を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るポッティング装置を示す斜視図
【図２】図１に示すポッティング装置の構成を説明するための図
【図３】シリンジと撹拌部を説明するための正面図
【図４】回転シャフトと撹拌翼を説明するための正面図
【図５】発光装置を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態２に係るポッティング装置を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本願の第１の発明は、粒状のフィラーを含有したスラリー状の樹脂が貯留され、上下方向に沿って配置されるシリンジと、シリンジの軸心に位置する回転シャフトに沿って設けられた螺旋状の撹拌翼と、回転シャフトを回転させることで、撹拌翼を回転させて、撹拌翼の回転に伴って樹脂を上方へ誘導する駆動部とを備え、シリンジは、円筒状の胴部と、胴部の下端に設けられ、樹脂が排出される供給口を有する漏斗状の先端部とを備え、撹拌翼の先端は、シリンジの先端部内に位置していることを特徴とした充填装置である。
【００１３】
第１の発明によれば、シリンジが円筒状の胴部と漏斗状の先端部とにより形成され、撹拌翼の先端がシリンジの先端部内に位置しているので、先端部に位置するフィラーは先端部の内側面に沿って沈降して中央部に集約される。駆動部により回転シャフトに沿って設けられた撹拌翼が回転する。撹拌翼の回転に伴って樹脂が上方へ誘導されるので、中央部に集約されたフィラーは樹脂と共に、上方へ誘導され、撹拌翼により撹拌される。従って、スラリー状の樹脂に含有されるフィラーがシリンジの底部に溜まることを防止することができる。ここで、撹拌翼の先端がシリンジの先端部内に位置しているとは、シリンジを水平方向視したときに、撹拌翼の先端がシリンジの先端部の上端より低い位置にあることを意味する。
【００１４】
本願の第２の発明は、回転シャフトは、先端部が略円錐状に形成されていることを特徴とした充填装置である。
【００１５】
第２の発明によれば、回転シャフトの先端形状が略円錐状に形成されていることにより、シリンジの先端部に位置する樹脂が上方に誘導され、回転シャフトの先端に流されても、先端部の円錐状の先端面に沿って流れを乱すことなくスムーズに流動させることができるので、フィラーを樹脂と共に、均一に撹拌することができる。
【００１６】
本願の第３の発明は、撹拌翼は、基端から徐々に幅広に形成され、所定幅まで広くなると一定幅となり、先端に向かって徐々に幅狭くなるように形成されていることを特徴とした充填装置である。
【００１７】
第３の発明によれば、撹拌翼が上記形状に形成されていることで、シリンジの先端部から胴部の下部、胴部の中間部、そして胴部の上部と、それぞれの場所で樹脂をスムーズに誘導することができるので、フィラーのシリンジ内全体での沈降を防止して均一に分散させることができる。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る充填装置を、図面に基づいて説明する。本実施の形態１では、発光装置の発光素子を封止する封止樹脂である液状樹脂材を、供給する樹脂として充填するポッティング装置を例に説明する。この液状樹脂材には、フィラーとして、発光素子からの光に励起されて、波長変換した光を発光する蛍光体が含有されている。液状樹脂材としては、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などが使用される。
【００１９】
図１および図２に示すように、ポッティング装置１は、シリンジ２と、撹拌部３と、駆動部４と、連結管５と、モータ部６と、プランジャ７と、ポンプ部８と、制御部９（図１においては図示せず）とを備えている。
【００２０】
図３に示すシリンジ２は、液状樹脂材を貯留する容器である。シリンジ２は、基端が装置本体に接続された円筒形の胴部２１と、胴部２１の下端に設けられた漏斗状の先端部２２とにより形成されている。先端部２２は、直径が徐々に小さくなる縮径部２２１と、基部が縮径部２２１に接続されていると共に、先部が連結管５に接続された円筒状の供給口２２２とを備えている。シリンジ２の上端には、貯留した液状樹脂材を送り出すためのエアの供給管２２３が外部から接続されている。
【００２１】
図３および図４に示すように、撹拌部３は、駆動部４（図２参照）により回転する回転シャフト３１と、この回転シャフト３１の軸心に沿って螺旋状に形成された撹拌翼３２とを備え、交換可能に駆動部４と連結している。回転シャフト３１は、シリンジ２の軸心に配置され、撹拌翼３２と一体的に形成された、ステンレス製の棒状体である。この回転シャフト３１の先端部３１１は、略円錐状に形成されている。
【００２２】
撹拌翼３２は、回転シャフト３１の基端部３１２から先端部３１１へ向かって、回転シャフト３１を軸心として、時計回りに回転しながら進むように、帯状体が回転シャフト３１に巻き回されて形成されている。撹拌翼３２の先端は、回転シャフト３１の先端部３１１と共に、シリンジ２の先端部２２内に位置している。
【００２３】
この撹拌翼３２の形状を基端から先端の方向へ順に説明すると、撹拌翼３２は、基端から徐々に幅広に形成された拡幅部３２１と、所定幅まで広くなると一定幅となる帯状部３２２と、更に、先端に向かって徐々に幅狭くなる狭幅部３２３とにより形成されている。
【００２４】
駆動部４は、回転シャフト３１を一定の速度で回転させるモータで、直方体状の筐体に、シリンジ２の上端と共に格納されている。この駆動部４の回転速度は、制御部９により調整することができる。駆動部４は、撹拌翼３２を、液状樹脂材を上方へ誘導するように、撹拌翼３２の基端部３１２側から見て反時計回りに回転させる。
【００２５】
連結管５は、シリンジ２の下端に一端部が接続され、他端がポンプ部８に接続された略Ｌ字状の管路である。
【００２６】
モータ部６は、直線的に上下動してプランジャ７をポンプ部８に対して進退させるものである。このモータ部６は、制御部９によりポンプ部８への液状樹脂材の引き込み量、およびポンプ部８からの吐出量が制御される。
【００２７】
プランジャ７は、モータ部６により軸線に沿って直線的にポンプ部８に進退することで、液状樹脂材をシリンジ２からポンプ部８内に引き込んだり、ポンプ部８から押し出して滴下させたりする。
【００２８】
ポンプ部８は、円筒状の貯留容器が直方体状の筐体に収納され、連結管５から流入する液状樹脂材を貯留して滴下することで、液状樹脂材を発光素子が搭載された発光装置１００の容器へ充填する。ポンプ部８の下端には、ノズル８１が設けられている。ポンプ部８の上端には、プランジャ７が進退するための開口が設けられている。
【００２９】
制御部９は、ポンプ部８を制御することで、プランジャ７の退出量、および進出量を調整したり、駆動部４の回転速度を調整したりすることで制御手段として機能するものである。また、制御部９は、シリンジ２内の液状樹脂材をポンプ部８へ流入させたり、流入を阻止したりする切替弁（図示せず）の閉塞または開放を制御する機能を備えている。
【００３０】
ここで、ポッティング装置１により樹脂封止部が形成される発光装置の一例を図５に基づいて説明する。
【００３１】
図５に示すように、発光装置１００は、リードフレーム１０１と、リードフレーム１０１の上面に設けられることでリードフレーム１０１の搭載面を底面とした凹部１０２ｘを形成するパッケージ部１０２と、リードフレーム１０１に搭載された発光素子１０３と、凹部１０２ｘに液状樹脂材が充填されることで発光素子１０３を封止する樹脂封止部１０４とを備えている。発光装置１００は、リードフレーム１０１とパッケージ部１０２とで容器が構成されている。
【００３２】
リードフレーム１０１は、アノードフレーム１０１ｂとカソードフレーム１０１ｃとが設けられている。このアノードフレーム１０１ｂとカソードフレーム１０１ｃとは、発光素子１０３とそれぞれワイヤ１０５により導通接続されている。
【００３３】
パッケージ部１０２は、両側面にアノードフレーム１０１ｂとカソードフレーム１０１ｃとに接続する外部端子であるアノード端子１０２ａとカソード端子１０２ｂとが形成されている。
【００３４】
発光素子１０３は、半導体で形成された導電性の基板や、サファイアなどで形成された絶縁性の基板に、発光層を含む半導体層を積層することで形成されたものである。本実施の形態１では、青色に発光する発光素子とすることができる。
【００３５】
樹脂封止部１０４は、粒状体である蛍光体１０４ａを含有させた液状樹脂材であるシリコーン樹脂１０４ｂを硬化させることで形成されている。蛍光体１０４ａは、本実施の形態１では、発光素子１０３が青色に発光するので、蛍光体１０４ａとして青色の補色となる黄色に発光するものとすれば、青色と黄色とが混色して白色に発光させることができる。蛍光体としては、珪酸塩蛍光体やＹＡＧ系蛍光体を使用することができる。
【００３６】
以上のように構成された本発明の実施の形態１に係る充填装置１の使用状態について、図２から図４に基づいて説明する。まず、制御部９を作動させることで、駆動部４による回転シャフト３１の回転に伴い撹拌翼３２が回転し始める。
【００３７】
液状樹脂材Ｒと蛍光体Ｆとの比重差により沈降しようとする蛍光体Ｆは、回転シャフト３１と共に回転する撹拌翼３２が、液状樹脂材Ｒを上方へ誘導するように回転することにより、バランスが取れた状態で回転シャフト３１を周回して撹拌されるので、液状樹脂材Ｒ中に蛍光体Ｆが均一に分散した状態とすることができる。
【００３８】
シリンジ２の先端部２２内に位置する蛍光体Ｆは、先端部２２の内側面に沿って沈降しながら中央部に位置する供給口２２２の付近に集約される。しかし、撹拌翼３２の回転に伴って液状樹脂材Ｒが上方へ誘導されるので、集まってくる蛍光体Ｆは液状樹脂材Ｒと共に上方へ誘導され、撹拌翼３２により撹拌される。従って、スラリー状の液状樹脂材Ｒに含有される蛍光体Ｆがシリンジ２の底部に溜まることを防止することができる。従って、蛍光体Ｆが均一に分散した状態の液状樹脂材Ｒを供給することができる。
【００３９】
シリンジ２の下部に位置する先端部２２の供給口２２２の入口上方へ誘導された液状樹脂材Ｒは、回転シャフト３１に向かうが、回転シャフト３１の先端部３１１は、頂点が下方に向いた略円錐状に形成されているため、先端部３１１の側面である傾斜面３１１ａに沿って回転シャフト３１を中心として、流れを乱すことなくスムーズに流動し、周囲に拡がっていく。そして、撹拌翼３２により誘導される液状樹脂材Ｒと共に撹拌されるので、蛍光体Ｆを液状樹脂材Ｒと共に、均一に撹拌することができる。
【００４０】
撹拌翼３２は、基端から徐々に幅広に形成され、所定幅まで広くなると一定幅となり、先端に向かって徐々に幅狭くなるように形成されていることにより、シリンジ２の先端部２２から胴部２１の下部２１１、胴部２１の中間部２１２、そして胴部２１の上部２１３と、それぞれの場所で液状樹脂材Ｒをスムーズに誘導して、蛍光体Ｆの沈降を防止することができるので、蛍光体Ｆのシリンジ２内全体での沈降を防止して均一に分散させることができる。
【００４１】
このように本実施の形態１に係るポッティング装置１は、撹拌翼３２の回転に伴って液状樹脂材Ｒが上方へ誘導されるので、シリンジ２の先端部２２の中央部に集約された蛍光体Ｆが液状樹脂材Ｒと共に、上方へ誘導され、撹拌翼３２により撹拌される。従って、ポッティング装置１は、スラリー状の液状樹脂材Ｒに含有される蛍光体Ｆがシリンジ２の底部に溜まることを防止することができるので、蛍光体Ｆが均一に分散した状態の液状樹脂材Ｒを封止樹脂として供給することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る充填装置を図６に基づいて説明する。実施の形態１では、図１に示すように、シリンジ２に貯留された液状樹脂材をポンプ部８へ供給し、プランジャ７により機械的に押し出して充填していたが、本実施の形態２に係る充填装置は、エアによりシリンジに貯留された液状封止材を直接押し出して充填するポッティング装置である。なお、図６においては、図１に示すポッティング装置１と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００４３】
図６に示すように、ポッティング装置１ｘは、供給管２２３から供給されるエアによりシリンジ２に貯留された液状樹脂材を押し出して滴下させ、充填するものである。
【００４４】
このように構成されたポッティング装置１ｘであっても、シリンジ２内に回転シャフト３１と螺旋状の撹拌翼３２とを備え、シリンダ２の先端部２２が漏斗状に形成され、撹拌翼３２の先端が先端部２２内に位置していることで、実施の形態１と同様に、液状樹脂材Ｒ中に蛍光体Ｆが均一に分散した状態とすることができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、本実施の形態では、樹脂として液状樹脂材を例に、フィラーとして蛍光体を例に説明したが、スラリー状の樹脂に粒状のフィラーを含有させたもので、比重差によりフィラーの沈降が心配されるものであれば、このフィラーを含有させた樹脂を容器に充填する他の充填装置でも、本発明を適用することが可能である。
【実施例】
【００４６】
実施例として、本発明の実施の形態１，２に係るシリンジ２および撹拌部３を作製して、分散度合いを観察した。本実施例では、充填装置から滴下する樹脂としてシリコーン樹脂を使用し、フィラーとして蛍光体Ｆを使用した。樹脂は、密度が約１０００Ｋｇ／ｍ3、粘性係数が約０．５Ｐａ。蛍光体Ｆは、粒子密度が約５０００Ｋｇ／ｍ3、粒子直径が約２×１０-5ｍ、粒子総個数約５０００万個である。
【００４７】
ポッティング装置１は、シリンジ２の長さが約１０ｃｍ、胴部２１の直径が約１６ｍｍで、約１０ｍＬの樹脂が貯留できる。シリンジ２の先端部２２（傾斜面の部分）は、深さが約６ｍｍである。
【００４８】
回転シャフト３１は、シリンジ２の基端側から挿入して先端部が先端部２２内に位置させるために、長さを約７ｃｍに設定した。先端部２２については、垂直断面としたときの二等辺三角形の頂角が約１２０°に形成されている。
【００４９】
この回転シャフト３１に巻き回された撹拌翼３２は、水平面との傾斜角度θが３０°に設定されていることで、回転シャフト３１の周囲を３回転している。撹拌翼３２の幅は、一定となっている部分が約５ｍｍとした。
【００５０】
比較例として、撹拌部３を設けずに、蛍光体を含有した液状樹脂材を上記シリンジ２に貯留させて、沈降度合いを観察した。樹脂を貯留させてから４時間経過すると、蛍光体は沈降して液状樹脂材の下部に積み重なった状態となった。
【００５１】
次に、撹拌部３をシリンジ２内に設置し、駆動部４を作動させた場合を観察した。結果、５分後には蛍光体が液状樹脂材内で均一に分散した状態となり、５時間経過しても、分散した状態が維持できた。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の充填装置は、スラリー状の樹脂に含有されるフィラーがシリンジの底部に溜まることを防止することができるので、フィラーが均一に分散した状態の樹脂を供給することができ、発光素子を囲う凹部の封止樹脂のフィラーが均一に分散した状態の発光装置の製造に好適である。
【符号の説明】
【００５３】
１，１ｘ ポッティング装置
２ シリンジ
２１ 胴部
２１１ 下部
２１２ 中間部
２１３ 上部
２２ 先端部
２２１ 縮径部
２２２ 供給口
２２３ 供給管
３ 撹拌部
３１ 回転シャフト
３１１ 先端部
３１２ 基端部
３２ 撹拌翼
３２１ 拡幅部
３２２ 帯状部
３２３ 狭幅部
４ 駆動部
５ 連結管
６ モータ部
７ プランジャ
８ ポンプ部
９ 制御部
１００ 発光装置
１０１ リードフレーム
１０１ｂ アノードフレーム
１０１ｃ カソードフレーム
１０２ パッケージ部
１０２ａ アノード端子
１０２ｂ カソード端子
１０２ｘ 凹部
１０３ 発光素子
１０４ 樹脂封止部
１０４ａ 蛍光体
１０４ｂ シリコーン樹脂
１０５ ワイヤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器にフィラーを含有したスラリー状の樹脂を充填する充填装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
白色に発光する発光装置は、例えば、発光素子が青色発光するものであれば、青色に発光する発光素子からの光に励起され、青色の補色となる黄色光を発光する蛍光体が用いられる。この蛍光体を液状樹脂材に含有させ、封止樹脂として用いることで、青色光と黄色光とが混色して白色光としている。このような蛍光体を液状樹脂材に含有させた封止樹脂は、発光素子が底部に搭載された容器に、ポッティング装置により充填される。ポッティング装置は、封止樹脂がシリンダ（シリンジ）に貯留されており、空気による押し出し、または機械的な押し出しにより、発光素子が配置された容器にノズルを介して封止樹脂を滴下して充填する。
【０００３】
しかし、スラリー状の樹脂より、粒状の蛍光体などのフィラーの方が比重が重いため、封止樹脂をシリンジに貯留した状態では、フィラーが樹脂内で沈降してしまい、最初はフィラーの濃度が高い封止樹脂が滴下され、次第に濃度が薄くなってしまう。また、フィラーの濃度が高いとノズルの目詰まりの原因となる。このようなフィラーの沈降を防止する従来の充填装置が特許文献１に記載されている。
【０００４】
この特許文献１に記載のペースト滴下装置は、シリンジ（シリンダ）の内部に、複数の空孔を持つ螺旋状のスクリューを設け、スクリューを常時回転させ、ペーストを撹拌することで、フィラーの沈降や凝集によるノズル目詰まり、ペースト凝固等の不具合を防止するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２３２１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載されたペースト滴下装置は、シリンジが円筒形状に形成されているので、シリンジの底部まで沈降して至ってしまったフィラーは、シリンジの周壁部が立設された底部の周縁部分に溜まってしまうおそれがある。
【０００７】
シリンジの底部にフィラーが蓄積してしまうと、このフィラーが不定期にノズルから排出されてしまい、フィラーの濃度が高い樹脂が滴下されてしまうことが想定される。
【０００８】
そこで本発明は、スラリー状の樹脂に含有されるフィラーがシリンジの底部に溜まることを防止して、フィラーが均一に分散した状態の樹脂を供給することができる充填装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の充填装置は、粒状のフィラーを含有したスラリー状の樹脂が貯留され、上下方向に沿って配置されるシリンジと、前記シリンジの軸心に位置する回転シャフトに沿って設けられた螺旋状の撹拌翼と、前記回転シャフトを回転させることで、前記撹拌翼を回転させて、前記撹拌翼の回転に伴って樹脂を上方へ誘導する駆動部とを備え、前記シリンジは、円筒状の胴部と、前記胴部の下端に設けられ、樹脂が排出される供給口を有する漏斗状の先端部とを備え、前記撹拌翼の先端は、前記シリンジの先端部内に位置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の充填装置によれば、撹拌翼の回転に伴って樹脂が上方へ誘導されるので、シリンジの先端部の中央部に集約されたフィラーが樹脂と共に、上方へ誘導され、撹拌翼により撹拌される。従って、本発明の充填装置は、スラリー状の樹脂に含有されるフィラーがシリンジの底部に溜まることを防止することができるので、フィラーが均一に分散した状態の樹脂を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るポッティング装置を示す斜視図
【図２】図１に示すポッティング装置の構成を説明するための図
【図３】シリンジと撹拌部を説明するための正面図
【図４】回転シャフトと撹拌翼を説明するための正面図
【図５】発光装置を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態２に係るポッティング装置を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本願の第１の発明は、粒状のフィラーを含有したスラリー状の樹脂が貯留され、上下方向に沿って配置されるシリンジと、シリンジの軸心に位置する回転シャフトに沿って設けられた螺旋状の撹拌翼と、回転シャフトを回転させることで、撹拌翼を回転させて、撹拌翼の回転に伴って樹脂を上方へ誘導する駆動部とを備え、シリンジは、円筒状の胴部と、胴部の下端に設けられ、樹脂が排出される供給口を有する漏斗状の先端部とを備え、撹拌翼の先端は、シリンジの先端部内に位置していることを特徴とした充填装置である。
【００１３】
第１の発明によれば、シリンジが円筒状の胴部と漏斗状の先端部とにより形成され、撹拌翼の先端がシリンジの先端部内に位置しているので、先端部に位置するフィラーは先端部の内側面に沿って沈降して中央部に集約される。駆動部により回転シャフトに沿って設けられた撹拌翼が回転する。撹拌翼の回転に伴って樹脂が上方へ誘導されるので、中央部に集約されたフィラーは樹脂と共に、上方へ誘導され、撹拌翼により撹拌される。従って、スラリー状の樹脂に含有されるフィラーがシリンジの底部に溜まることを防止することができる。ここで、撹拌翼の先端がシリンジの先端部内に位置しているとは、シリンジを水平方向視したときに、撹拌翼の先端がシリンジの先端部の上端より低い位置にあることを意味する。
【００１４】
本願の第２の発明は、回転シャフトは、先端部が略円錐状に形成されていることを特徴とした充填装置である。
【００１５】
第２の発明によれば、回転シャフトの先端形状が略円錐状に形成されていることにより、シリンジの先端部に位置する樹脂が上方に誘導され、回転シャフトの先端に流されても、先端部の円錐状の先端面に沿って流れを乱すことなくスムーズに流動させることができるので、フィラーを樹脂と共に、均一に撹拌することができる。
【００１６】
本願の第３の発明は、撹拌翼は、基端から徐々に幅広に形成され、所定幅まで広くなると一定幅となり、先端に向かって徐々に幅狭くなるように形成されていることを特徴とした充填装置である。
【００１７】
第３の発明によれば、撹拌翼が上記形状に形成されていることで、シリンジの先端部から胴部の下部、胴部の中間部、そして胴部の上部と、それぞれの場所で樹脂をスムーズに誘導することができるので、フィラーのシリンジ内全体での沈降を防止して均一に分散させることができる。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る充填装置を、図面に基づいて説明する。本実施の形態１では、発光装置の発光素子を封止する封止樹脂である液状樹脂材を、供給する樹脂として充填するポッティング装置を例に説明する。この液状樹脂材には、フィラーとして、発光素子からの光に励起されて、波長変換した光を発光する蛍光体が含有されている。液状樹脂材としては、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などが使用される。
【００１９】
図１および図２に示すように、ポッティング装置１は、シリンジ２と、撹拌部３と、駆動部４と、連結管５と、モータ部６と、プランジャ７と、ポンプ部８と、制御部９（図１においては図示せず）とを備えている。
【００２０】
図３に示すシリンジ２は、液状樹脂材を貯留する容器である。シリンジ２は、基端が装置本体に接続された円筒形の胴部２１と、胴部２１の下端に設けられた漏斗状の先端部２２とにより形成されている。先端部２２は、直径が徐々に小さくなる縮径部２２１と、基部が縮径部２２１に接続されていると共に、先部が連結管５に接続された円筒状の供給口２２２とを備えている。シリンジ２の上端には、貯留した液状樹脂材を送り出すためのエアの供給管２２３が外部から接続されている。
【００２１】
図３および図４に示すように、撹拌部３は、駆動部４（図２参照）により回転する回転シャフト３１と、この回転シャフト３１の軸心に沿って螺旋状に形成された撹拌翼３２とを備え、交換可能に駆動部４と連結している。回転シャフト３１は、シリンジ２の軸心に配置され、撹拌翼３２と一体的に形成された、ステンレス製の棒状体である。この回転シャフト３１の先端部３１１は、略円錐状に形成されている。
【００２２】
撹拌翼３２は、回転シャフト３１の基端部３１２から先端部３１１へ向かって、回転シャフト３１を軸心として、時計回りに回転しながら進むように、帯状体が回転シャフト３１に巻き回されて形成されている。撹拌翼３２の先端は、回転シャフト３１の先端部３１１と共に、シリンジ２の先端部２２内に位置している。
【００２３】
この撹拌翼３２の形状を基端から先端の方向へ順に説明すると、撹拌翼３２は、基端から徐々に幅広に形成された拡幅部３２１と、所定幅まで広くなると一定幅となる帯状部３２２と、更に、先端に向かって徐々に幅狭くなる狭幅部３２３とにより形成されている。
【００２４】
駆動部４は、回転シャフト３１を一定の速度で回転させるモータで、直方体状の筐体に、シリンジ２の上端と共に格納されている。この駆動部４の回転速度は、制御部９により調整することができる。駆動部４は、撹拌翼３２を、液状樹脂材を上方へ誘導するように、撹拌翼３２の基端部３１２側から見て反時計回りに回転させる。
【００２５】
連結管５は、シリンジ２の下端に一端部が接続され、他端がポンプ部８に接続された略Ｌ字状の管路である。
【００２６】
モータ部６は、直線的に上下動してプランジャ７をポンプ部８に対して進退させるものである。このモータ部６は、制御部９によりポンプ部８への液状樹脂材の引き込み量、およびポンプ部８からの吐出量が制御される。
【００２７】
プランジャ７は、モータ部６により軸線に沿って直線的にポンプ部８に進退することで、液状樹脂材をシリンジ２からポンプ部８内に引き込んだり、ポンプ部８から押し出して滴下させたりする。
【００２８】
ポンプ部８は、円筒状の貯留容器が直方体状の筐体に収納され、連結管５から流入する液状樹脂材を貯留して滴下することで、液状樹脂材を発光素子が搭載された発光装置１００の容器へ充填する。ポンプ部８の下端には、ノズル８１が設けられている。ポンプ部８の上端には、プランジャ７が進退するための開口が設けられている。
【００２９】
制御部９は、ポンプ部８を制御することで、プランジャ７の退出量、および進出量を調整したり、駆動部４の回転速度を調整したりすることで制御手段として機能するものである。また、制御部９は、シリンジ２内の液状樹脂材をポンプ部８へ流入させたり、流入を阻止したりする切替弁（図示せず）の閉塞または開放を制御する機能を備えている。
【００３０】
ここで、ポッティング装置１により樹脂封止部が形成される発光装置の一例を図５に基づいて説明する。
【００３１】
図５に示すように、発光装置１００は、リードフレーム１０１と、リードフレーム１０１の上面に設けられることでリードフレーム１０１の搭載面を底面とした凹部１０２ｘを形成するパッケージ部１０２と、リードフレーム１０１に搭載された発光素子１０３と、凹部１０２ｘに液状樹脂材が充填されることで発光素子１０３を封止する樹脂封止部１０４とを備えている。発光装置１００は、リードフレーム１０１とパッケージ部１０２とで容器が構成されている。
【００３２】
リードフレーム１０１は、アノードフレーム１０１ｂとカソードフレーム１０１ｃとが設けられている。このアノードフレーム１０１ｂとカソードフレーム１０１ｃとは、発光素子１０３とそれぞれワイヤ１０５により導通接続されている。
【００３３】
パッケージ部１０２は、両側面にアノードフレーム１０１ｂとカソードフレーム１０１ｃとに接続する外部端子であるアノード端子１０２ａとカソード端子１０２ｂとが形成されている。
【００３４】
発光素子１０３は、半導体で形成された導電性の基板や、サファイアなどで形成された絶縁性の基板に、発光層を含む半導体層を積層することで形成されたものである。本実施の形態１では、青色に発光する発光素子とすることができる。
【００３５】
樹脂封止部１０４は、粒状体である蛍光体１０４ａを含有させた液状樹脂材であるシリコーン樹脂１０４ｂを硬化させることで形成されている。蛍光体１０４ａは、本実施の形態１では、発光素子１０３が青色に発光するので、蛍光体１０４ａとして青色の補色となる黄色に発光するものとすれば、青色と黄色とが混色して白色に発光させることができる。蛍光体としては、珪酸塩蛍光体やＹＡＧ系蛍光体を使用することができる。
【００３６】
以上のように構成された本発明の実施の形態１に係る充填装置１の使用状態について、図２から図４に基づいて説明する。まず、制御部９を作動させることで、駆動部４による回転シャフト３１の回転に伴い撹拌翼３２が回転し始める。
【００３７】
液状樹脂材Ｒと蛍光体Ｆとの比重差により沈降しようとする蛍光体Ｆは、回転シャフト３１と共に回転する撹拌翼３２が、液状樹脂材Ｒを上方へ誘導するように回転することにより、バランスが取れた状態で回転シャフト３１を周回して撹拌されるので、液状樹脂材Ｒ中に蛍光体Ｆが均一に分散した状態とすることができる。
【００３８】
シリンジ２の先端部２２内に位置する蛍光体Ｆは、先端部２２の内側面に沿って沈降しながら中央部に位置する供給口２２２の付近に集約される。しかし、撹拌翼３２の回転に伴って液状樹脂材Ｒが上方へ誘導されるので、集まってくる蛍光体Ｆは液状樹脂材Ｒと共に上方へ誘導され、撹拌翼３２により撹拌される。従って、スラリー状の液状樹脂材Ｒに含有される蛍光体Ｆがシリンジ２の底部に溜まることを防止することができる。従って、蛍光体Ｆが均一に分散した状態の液状樹脂材Ｒを供給することができる。
【００３９】
シリンジ２の下部に位置する先端部２２の供給口２２２の入口上方へ誘導された液状樹脂材Ｒは、回転シャフト３１に向かうが、回転シャフト３１の先端部３１１は、頂点が下方に向いた略円錐状に形成されているため、先端部３１１の側面である傾斜面３１１ａに沿って回転シャフト３１を中心として、流れを乱すことなくスムーズに流動し、周囲に拡がっていく。そして、撹拌翼３２により誘導される液状樹脂材Ｒと共に撹拌されるので、蛍光体Ｆを液状樹脂材Ｒと共に、均一に撹拌することができる。
【００４０】
撹拌翼３２は、基端から徐々に幅広に形成され、所定幅まで広くなると一定幅となり、先端に向かって徐々に幅狭くなるように形成されていることにより、シリンジ２の先端部２２から胴部２１の下部２１１、胴部２１の中間部２１２、そして胴部２１の上部２１３と、それぞれの場所で液状樹脂材Ｒをスムーズに誘導して、蛍光体Ｆの沈降を防止することができるので、蛍光体Ｆのシリンジ２内全体での沈降を防止して均一に分散させることができる。
【００４１】
このように本実施の形態１に係るポッティング装置１は、撹拌翼３２の回転に伴って液状樹脂材Ｒが上方へ誘導されるので、シリンジ２の先端部２２の中央部に集約された蛍光体Ｆが液状樹脂材Ｒと共に、上方へ誘導され、撹拌翼３２により撹拌される。従って、ポッティング装置１は、スラリー状の液状樹脂材Ｒに含有される蛍光体Ｆがシリンジ２の底部に溜まることを防止することができるので、蛍光体Ｆが均一に分散した状態の液状樹脂材Ｒを封止樹脂として供給することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る充填装置を図６に基づいて説明する。実施の形態１では、図１に示すように、シリンジ２に貯留された液状樹脂材をポンプ部８へ供給し、プランジャ７により機械的に押し出して充填していたが、本実施の形態２に係る充填装置は、エアによりシリンジに貯留された液状封止材を直接押し出して充填するポッティング装置である。なお、図６においては、図１に示すポッティング装置１と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００４３】
図６に示すように、ポッティング装置１ｘは、供給管２２３から供給されるエアによりシリンジ２に貯留された液状樹脂材を押し出して滴下させ、充填するものである。
【００４４】
このように構成されたポッティング装置１ｘであっても、シリンジ２内に回転シャフト３１と螺旋状の撹拌翼３２とを備え、シリンダ２の先端部２２が漏斗状に形成され、撹拌翼３２の先端が先端部２２内に位置していることで、実施の形態１と同様に、液状樹脂材Ｒ中に蛍光体Ｆが均一に分散した状態とすることができる。
【００４５】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、本実施の形態では、樹脂として液状樹脂材を例に、フィラーとして蛍光体を例に説明したが、スラリー状の樹脂に粒状のフィラーを含有させたもので、比重差によりフィラーの沈降が心配されるものであれば、このフィラーを含有させた樹脂を容器に充填する他の充填装置でも、本発明を適用することが可能である。
【実施例】
【００４６】
実施例として、本発明の実施の形態１，２に係るシリンジ２および撹拌部３を作製して、分散度合いを観察した。本実施例では、充填装置から滴下する樹脂としてシリコーン樹脂を使用し、フィラーとして蛍光体Ｆを使用した。樹脂は、密度が約１０００Ｋｇ／ｍ3、粘性係数が約０．５Ｐａ。蛍光体Ｆは、粒子密度が約５０００Ｋｇ／ｍ3、粒子直径が約２×１０-5ｍ、粒子総個数約５０００万個である。
【００４７】
ポッティング装置１は、シリンジ２の長さが約１０ｃｍ、胴部２１の直径が約１６ｍｍで、約１０ｍＬの樹脂が貯留できる。シリンジ２の先端部２２（傾斜面の部分）は、深さが約６ｍｍである。
【００４８】
回転シャフト３１は、シリンジ２の基端側から挿入して先端部が先端部２２内に位置させるために、長さを約７ｃｍに設定した。先端部２２については、垂直断面としたときの二等辺三角形の頂角が約１２０°に形成されている。
【００４９】
この回転シャフト３１に巻き回された撹拌翼３２は、水平面との傾斜角度θが３０°に設定されていることで、回転シャフト３１の周囲を３回転している。撹拌翼３２の幅は、一定となっている部分が約５ｍｍとした。
【００５０】
比較例として、撹拌部３を設けずに、蛍光体を含有した液状樹脂材を上記シリンジ２に貯留させて、沈降度合いを観察した。樹脂を貯留させてから４時間経過すると、蛍光体は沈降して液状樹脂材の下部に積み重なった状態となった。
【００５１】
次に、撹拌部３をシリンジ２内に設置し、駆動部４を作動させた場合を観察した。結果、５分後には蛍光体が液状樹脂材内で均一に分散した状態となり、５時間経過しても、分散した状態が維持できた。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の充填装置は、スラリー状の樹脂に含有されるフィラーがシリンジの底部に溜まることを防止することができるので、フィラーが均一に分散した状態の樹脂を供給することができ、発光素子を囲う凹部の封止樹脂のフィラーが均一に分散した状態の発光装置の製造に好適である。
【符号の説明】
【００５３】
１，１ｘ ポッティング装置
２ シリンジ
２１ 胴部
２１１ 下部
２１２ 中間部
２１３ 上部
２２ 先端部
２２１ 縮径部
２２２ 供給口
２２３ 供給管
３ 撹拌部
３１ 回転シャフト
３１１ 先端部
３１２ 基端部
３２ 撹拌翼
３２１ 拡幅部
３２２ 帯状部
３２３ 狭幅部
４ 駆動部
５ 連結管
６ モータ部
７ プランジャ
８ ポンプ部
９ 制御部
１００ 発光装置
１０１ リードフレーム
１０１ｂ アノードフレーム
１０１ｃ カソードフレーム
１０２ パッケージ部
１０２ａ アノード端子
１０２ｂ カソード端子
１０２ｘ 凹部
１０３ 発光素子
１０４ 樹脂封止部
１０４ａ 蛍光体
１０４ｂ シリコーン樹脂
１０５ ワイヤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状のフィラーを含有したスラリー状の樹脂が貯留され、上下方向に沿って配置されるシリンジと、
前記シリンジの軸心に位置する回転シャフトに沿って設けられた螺旋状の撹拌翼と、
前記回転シャフトを回転させることで、前記撹拌翼を回転させて、前記撹拌翼の回転に伴って樹脂を上方へ誘導する駆動部とを備え、
前記シリンジは、円筒状の胴部と、前記胴部の下端に設けられ、樹脂が排出される供給口を有する漏斗状の先端部とを備え、
前記撹拌翼の先端は、前記シリンジの先端部内に位置していることを特徴とする充填装置。
【請求項２】
前記回転シャフトは、先端部が略円錐状に形成されている請求項１記載の充填装置。
【請求項３】
前記回撹拌翼は、基端から徐々に幅広に形成され、所定幅まで広くなると一定幅となり、先端に向かって徐々に幅狭くなるように形成されている請求項１または２記載の充填装置。
【請求項１】
粒状のフィラーを含有したスラリー状の樹脂が貯留され、上下方向に沿って配置されるシリンジと、
前記シリンジの軸心に位置する回転シャフトに沿って設けられた螺旋状の撹拌翼と、
前記回転シャフトを回転させることで、前記撹拌翼を回転させて、前記撹拌翼の回転に伴って樹脂を上方へ誘導する駆動部とを備え、
前記シリンジは、円筒状の胴部と、前記胴部の下端に設けられ、樹脂が排出される供給口を有する漏斗状の先端部とを備え、
前記撹拌翼の先端は、前記シリンジの先端部内に位置していることを特徴とする充填装置。
【請求項２】
前記回転シャフトは、先端部が略円錐状に形成されている請求項１記載の充填装置。
【請求項３】
前記回撹拌翼は、基端から徐々に幅広に形成され、所定幅まで広くなると一定幅となり、先端に向かって徐々に幅狭くなるように形成されている請求項１または２記載の充填装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−６６３８６（Ｐ２０１２−６６３８６Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１０３９５（Ｐ２０１０−２１０３９５）
【出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２１日（２０１０．９．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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