蛍光体含有シート、それを用いたＬＥＤ発光装置およびその製造方法
【課題】ＬＥＤチップに波長変換層として貼り付ける蛍光体シートとして、形状加工性が良好で高い接着力を持つ蛍光体シートを提供する。
【解決手段】２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であり、１００℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ未満である蛍光体含有シート。
【解決手段】２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であり、１００℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ未満である蛍光体含有シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップの発光波長を変換するためのシート状の蛍光材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ、Light Emitting Diode）は、その発光効率の目覚ましい向上を背景とし、低い消費電力、高寿命、意匠性などを特長として液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライト向けや、車のヘッドライト等の車載分野ばかりではなく一般照明向けでも急激に市場を拡大しつつある。
【０００３】
ＬＥＤの発光スペクトルは、ＬＥＤチップを形成する半導体材料に依存するためその発光色は限られている。そのため、ＬＥＤを用いてＬＣＤバックライトや一般照明向けの白色光を得るためにはＬＥＤチップ上にそれぞれのチップに適合した蛍光体を配置し、発光波長を変換する必要がある。具体的には、青色発光するＬＥＤチップ上に黄色蛍光体を設置する方法、青色発光するＬＥＤチップ上に赤および緑の蛍光体を設置する方法、紫外線を発するＬＥＤチップ上に赤、緑、青の蛍光体を設置する方法などが提案されている。これらの中で、ＬＥＤチップの発光効率やコストの面から青色ＬＥＤ上に黄色蛍光体を設置する方法、および青色ＬＥＤ上に赤および緑の蛍光体を設置する方法が現在最も広く採用されている。
【０００４】
ＬＥＤチップ上に蛍光体を設置する具体的な方法の１つとして、ＬＥＤチップ上に、蛍光体を含有したシート（以下蛍光体シート）を貼り合わせる方法が提案されている（特許文献１〜３）。この方法は、従来実用化されている蛍光体を分散した液状樹脂をＬＥＤチップ上にディスペンスして硬化する方法と比較して、一定量の蛍光体をＬＥＤチップ上に配置することが容易であり、結果として得られる白色ＬＥＤの色や輝度を均一に出来る点で優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２３５３６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２３８０２号公報
【特許文献３】特許２０１１−１０２００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
蛍光体シートをＬＥＤチップに貼り合わせる方法は、前述のように液状蛍光体樹脂を用いるよりも色や輝度の安定化のためには優れた方法ではあるが、加工の難しさという問題を含んでいる。蛍光体シートをＬＥＤチップの大きさに個片化するための切断加工が煩雑となる恐れがあり、また、ＬＥＤチップ上の電極部などに相当する部分には予め孔開け加工などを施す必要がある。そのために、加工性に優れる蛍光体シート材料を開発することが重要となる。
【０００７】
一方で、蛍光体シートにはＬＥＤチップ上に貼り合わせるために粘着性ないし接着性を付与することが必須である。例えば、特許文献１では、未硬化のシリコーン樹脂に蛍光体を分散させたシート材料を成形し、貼り合わせ後に熱硬化させて強固な接着を得る方法が開示されている。しかし、ここで開示された方法では、蛍光体シートに含まれる樹脂主成分を硬化後のシリコーン樹脂とすると接着性を得ることが難しいため、貼り合わせ前の蛍光体シートは未硬化状態であり、半固体状あるいは柔らかい固体状であり、切断や孔開け加工を高精度に行うことは非常に難しい。
【０００８】
また、特許文献２では、接着性を確保するために蛍光体を含む層と、蛍光体を含まない接着層の２層構造としており、硬化前と硬化後のそれぞれにおける高温（１５０℃）弾性率を規定している。２層構造とすることで高濃度に蛍光体を含む層と、蛍光体を含まない接着層を機能分離しており、それぞれの高温時の弾性率を規定しているので貼り付け性には優れているが、常温での物性を特定しておらず貼り付け前の孔開けや切断と要った機械的な加工性は考慮されていない。
【０００９】
さらに特許文献３では無機の蛍光体プレートと接着層を積層した複合シートが開示されており、無機の蛍光体プレートはダイシングで切断出来ることが開示されているが、接着層はシリコーン系エラストマーであり室温での機械加工性は不明である。
【００１０】
このように、貼り合わせ前の加工性に優れ、かつ貼り合わせ時の接着性にも優れた蛍光体シートは得られていなかった。本発明はかかる特性を両立する蛍光体シート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】
【００１１】
本発明は、２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であり、１００℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ未満である蛍光体含有シートである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蛍光体含有樹脂層は室温付近では高い貯蔵弾性率を持つために、切断、孔開けなどの機械的加工性に優れている。また高温では低い貯蔵弾性率を持つために、ＬＥＤ素子への貼り付けを高温で行うことで優れた接着性を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の樹脂積層シートによるＬＥＤ発光装置製造工程の第１の例。
【図２】本発明の樹脂積層シートによるＬＥＤ発光装置製造工程の第２の例。
【図３】本発明の樹脂積層シートによるＬＥＤ発光装置製造工程の第３の例。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の蛍光体含有シートは、主として樹脂と蛍光体を含むものであれば、特に限定されることなく様々なものを使用することが可能である。必要に応じその他の成分を含んでいてもよい。以下、本発明の蛍光体含有シートを単に「蛍光体シート」という。
【００１５】
本発明に使用される樹脂は、蛍光体を内部に含有させる樹脂であり、最終的にシートを形成する。よって、内部に蛍光体を均質に分散させられるものであり、シート形成できるものであれば、いかなる樹脂でも構わない。具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート樹脂、ＰＥＴ変性ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹脂、ポリプロピレン樹脂、変性アクリル、ポリスチレン樹脂及びアクリルニトリル・スチレン共重合体樹脂等が挙げられる。本発明においては、透明性の面からシリコーン樹脂やエポキシ樹脂が好ましく用いられる。更に耐熱性の面から、シリコーン樹脂が特に好ましく用いられる。
【００１６】
本発明で用いられるシリコーン樹脂としては、硬化型シリコーンゴムが好ましい。一液型、二液型（三液型）のいずれの液構成を使用してもよい。硬化型シリコーンゴムには、空気中の水分あるいは触媒によって縮合反応を起こすタイプとして脱アルコール型、脱オキシム型、脱酢酸型、脱ヒドロキシルアミン型などがある。また、触媒によってヒドロシリル化反応を起こすタイプとして付加反応型がある。これらのいずれのタイプの硬化型シリコーンゴムを使用してもよい。特に、付加反応型のシリコーンゴムは硬化反応に伴う副成物がなく、硬化収縮が小さい点、加熱により硬化を早めることが容易な点でより好ましい。
【００１７】
付加反応型のシリコーンゴムは、一例として、ケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する化合物と、ケイ素原子に結合した水素原子を有する化合物のヒドロシリル化反応により形成される。このような材料としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、プロペニルトリメトキシシラン、ノルボルネニルトリメトキシシラン、オクテニルトリメトキシシラン等のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する化合物と、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン-ＣＯ-メチルハイドロジェンポリシロキサン、エチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン-ＣＯ-メチルフェニルポリシロキサン等のケイ素原子に結合した水素原子を有する化合物のヒドロシリル化反応により形成されるものが挙げられる。また、他にも、例えば特開２０１０−１５９４１１号公報に記載されているような公知のものを利用することができる。
【００１８】
これらの樹脂を適宜設計することで、室温（２５℃）での貯蔵弾性率と高温（１００℃）での貯蔵弾性率を制御し、本発明の実施に有用な樹脂が得られる。
【００１９】
また、市販されているものとして、一般的なＬＥＤ用途のシリコーン封止材から適切な貯蔵弾性率を持つものを選択して使用することも可能である。具体例としては、東レ・ダウコーニング社製のＯＥ−６６３０Ａ／Ｂ、ＯＥ−６５２０Ａ／Ｂなどがある。
【００２０】
また、添加剤として塗布膜安定化のための分散剤やレベリング剤、シート表面の改質剤としてシランカップリング剤等の接着補助剤等を添加することも可能である。また、蛍光体沈降抑制剤としてシリコーン微粒子等の無機粒子を添加することも可能である。
【００２１】
これらの樹脂に、蛍光体を分散させた蛍光体シートの貯蔵弾性率を、２５℃で０．１ＭＰａ以上、１００℃で０．１ＭＰａ未満にすることが本発明において必須である。より望ましくは、２５℃で０．５ＭＰａ以上、１００℃で０．０５ＭＰａ未満である。
【００２２】
ここで言う貯蔵弾性率とは、動的粘弾性測定を行った場合の貯蔵弾性率である。動的粘弾性とは、材料にある正弦周波数で剪断歪みを加えたときに、定常状態に達した場合に現れる剪断応力を歪みと位相の一致する成分（弾性的成分）と、歪みと位相が９０°遅れた成分（粘性的成分）に分解して、材料の動的な力学特性を解析する手法である。ここで剪断歪みに位相が一致する応力成分を剪断歪みで除したものが、貯蔵弾性率Ｇ’であり、各温度における動的な歪みに対する材料の変形、追随を表すものであるので、材料の加工性や接着性に密接に関連している。
【００２３】
本発明における蛍光体シートについての場合は、２５℃で０．１ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有することにより、室温（２５℃）での金型打ち抜きによる孔開け加工や、刃体による切断加工にといった早い剪断応力に対してもシートが周囲の変形無しに孔開け、切断されるので高い寸法精度での加工性が得られる。室温における貯蔵弾性率の上限は本発明の目的のためには特に制限されないが、ＬＥＤ素子と貼り合わせた後の応力歪みを提言する必要性を考慮すると１ＧＰａ以下であることが望ましい。また、１００℃において貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ未満であることによって、６０℃〜２５０℃での加熱貼り付けを行えばＬＥＤチップ表面の形状に対して素早く変形して追従し、高い接着力が得られるものである。１００℃において０．１ＭＰａ未満の貯蔵弾性率が得られる蛍光体シートであれば、室温から温度を上げて行くに従い貯蔵弾性率が低下し、１００℃未満でも貼り付け性は温度上昇と共に良好となるが実用的な接着性を得るためには６０℃以上が好適である。またこのような蛍光体シートは１００℃を超えて加熱することでさらに貯蔵弾性率の低下が進み、貼り付け性が良好になるが、２５０℃を超える温度では通常、樹脂の熱膨張、熱収縮や熱分解の問題が発生しやすい。従って好適な加熱貼り付け温度は６０℃〜２５０℃である。１００℃における貯蔵弾性率の下限は本発明の目的のためには特に制限されないが、ＬＥＤ素子上への加熱貼り付け時に流動性が高すぎると、貼り付け前に切断や孔開けで加工した形状が保持できなくなるので、０．００１ＭＰａ以上であることが望ましい。
【００２４】
蛍光体シートとして上記の貯蔵弾性率が得られるのであれば、そこに含まれる樹脂は未硬化または半硬化状態のものであってもよいが、以下の通りシートの取扱性・保存性等を考慮すると、含まれる樹脂は硬化後のものであることが好ましい。樹脂が未硬化、もしくは半硬化状態であると、蛍光体シートの保存中に室温で硬化反応が進み、貯蔵弾性率が適正な範囲から外れる恐れがある。これを防ぐためには樹脂は硬化完了しているかもしくは室温保存で１ヶ月程度の長期間、貯蔵弾性率が変化しない程度に硬化が進行していることが望ましい。
【００２５】
蛍光体は、ＬＥＤチップから放出される青色光、紫色光、紫外光を吸収して波長を変換し、ＬＥＤチップの光と異なる波長の赤、橙色、黄色、緑色、青色領域の波長の光を放出するものである。これにより、ＬＥＤチップから放出される光の一部と、蛍光体から放出される光の一部とが混合して、白色を含む多色系のＬＥＤが得られる。具体的には、青色系ＬＥＤにＬＥＤからの光によって黄色系の発光色を発光する蛍光体を光学的に組み合わせることによって、単一のＬＥＤチップを用いて白色系を発光させることができる。
【００２６】
上述のような蛍光体には、緑色に発光する蛍光体、青色に発光する蛍光体、黄色に発光する蛍光体、赤色に発光する蛍光体等の種々の蛍光体がある。本発明に用いられる具体的な蛍光体としては、有機蛍光体、無機蛍光体、蛍光顔料、蛍光染料等公知の蛍光体が挙げられる。有機蛍光体としては、アリルスルホアミド・メラミンホルムアルデヒド共縮合染色物やペリレン系蛍光体等を挙げることができ、長期間使用可能な点からペリレン系蛍光体が好ましく用いられる。本発明に特に好ましく用いられる蛍光物質としては、無機蛍光体が挙げられる。以下に本発明に用いられる無機蛍光体について記載する。
【００２７】
緑色に発光する蛍光体として、例えば、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｓｒ７Ａｌ１２Ｏ２５：Ｅｕ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕなどがある。
【００２８】
青色に発光する蛍光体として、例えば、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（ＳｒＣａＢａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（ＢａＣａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）２Ｂ５Ｏ９Ｃｌ：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，Ｍｎなどがある。
【００２９】
緑色から黄色に発光する蛍光体として、少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体、少なくともセリウムで賦括されたイットリウム・ガドリニウム・アルミニウム酸化物蛍光体、少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット酸化物蛍光体、及び、少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・ガリウム・アルミニウム酸化物蛍光体などがある（いわゆるＹＡＧ系蛍光体）。具体的には、Ｌｎ３Ｍ５Ｏ１２：Ｒ（Ｌｎは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａから選ばれる少なくとも１以上である。Ｍは、Ａｌ、Ｃａの少なくともいずれか一方を含む。Ｒは、ランタノイド系である。）、（Ｙ１−ｘＧａｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｒ（Ｒは、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる少なくとも１以上である。０＜Ｒｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５である。）を使用することができる。
【００３０】
赤色に発光する蛍光体として、例えば、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどがある。
【００３１】
また、現在主流の青色ＬＥＤに対応し発光する蛍光体としては、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ，（Ｙ,Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：ＣｅなどのＹＡＧ系蛍光体、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：ＣｅなどのＴＡＧ系蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ系蛍光体やＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ系蛍光体、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕなどのシリケート系蛍光体、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ等のナイトライド系蛍光体、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕなどのオキシナイトライド系蛍光体、さらには（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ系蛍光体、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ系蛍光体、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ等の蛍光体が挙げられる。
【００３２】
これらの中では、ＹＡＧ系蛍光体、ＴＡＧ系蛍光体、シリケート系蛍光体が、発光効率や輝度などの点で好ましく用いられる。
【００３３】
上記以外にも、用途や目的とする発光色に応じて公知の蛍光体を用いることができる。
【００３４】
蛍光体の粒子サイズは、特に制限はないが、Ｄ５０が０．０５μｍ以上のものが好ましく、３μｍ以上のものがより好ましい。また、Ｄ５０が３０μｍ以下のものが好ましく、２０μｍ以下のものがより好ましい。ここでＤ５０とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定して得られる体積基準粒度分布において、小粒径側からの通過分積算が５０％となるときの粒子径のことをいう。Ｄ５０が前記範囲であると、蛍光体シート中の蛍光体の分散性が良好で、安定な発光が得られる。
【００３５】
本発明では、蛍光体の含有量が蛍光体シート全体の５３重量％以上であることが好ましく、５７重量％以上であることがより好ましく、６０重量％であることがさらに好ましい。蛍光体シート中の蛍光体含有量を前記範囲とすることで、蛍光体シートの耐光性を高めることができる。なお、蛍光体含有量の上限は特に規定されないが、作業性に優れた蛍光体シートが作成しやすいという観点から、蛍光体シート全体の９５重量％以下であることが好ましく、９０重量％以下であることがより好ましく、８５重量％以下であることがさらに好ましく、８０重量％以下であることが特に好ましい。
【００３６】
本発明の蛍光体シートは、後に詳しく説明するように、ＬＥＤの表面被覆用途に特に好ましく用いられる。その際、蛍光体シート中の蛍光体の含有量が上記範囲であることで、優れた性能を示すＬＥＤ発光装置を得ることができる。
【００３７】
本発明の蛍光体シートの膜厚は、蛍光体含有量と、所望の光学特性から決められる。蛍光体含有量は上述のように作業性の観点から限界があるので、膜厚は１０μｍ以上あることが好ましい。また、本発明の蛍光体シートは蛍光体含有量が多いことから、膜厚が厚い場合でも耐光性に優れる。一方で、蛍光体シートの光学特性・耐熱性を高める観点からは、蛍光体シートの膜厚は１０００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることがさらに好ましい。蛍光体シートを１０００μｍ以下の膜厚にすることによって、バインダ樹脂による光吸収や光散乱を提言することができるので、光学的に優れた蛍光体シートとなる。
【００３８】
本発明における蛍光体シートの膜厚は、ＪＩＳ Ｋ７１３０（１９９９）プラスチック−フィルム及びシート−厚さ測定方法における機械的走査による厚さの測定方法Ａ法に基づいて測定される膜厚（平均膜厚）のことをいう。
【００３９】
耐熱性とはＬＥＤチップ内で発生した熱に対する耐性を示す。耐熱性は、ＬＥＤを室温で発光させた場合と高温で発光させた場合の輝度を比較し、高温での輝度がどの程度低下するかを測定することによって評価することができる。
【００４０】
ＬＥＤは小さな空間で大量の熱が発生する環境にあり、特に、ハイパワーＬＥＤの場合、発熱が顕著である。このような発熱によって蛍光体の温度が上昇することでＬＥＤの輝度が低下する。したがって、発生した熱をいかに効率良く放熱するかが重要である。本発明においては、シート膜厚を前記範囲とすることで耐熱性に優れたシートを得ることができる。また、シート膜厚にバラツキがあると、ＬＥＤチップごとに蛍光体量に違いが生じ、結果として、発光スペクトル（色温度、輝度、色度）にバラツキが生じる。従って、シート膜厚のバラツキは、好ましくは±５％以内、さらに好ましくは±３％以内である。なお、ここでいう膜厚バラツキとは、ＪＩＳ Ｋ７１３０（１９９９）プラスチック−フィルム及びシート−厚さ測定方法における機械的走査による厚さの測定方法Ａ法に基づいて膜厚を測定し、下記に示す式にて算出される。
【００４１】
より具体的には、機械的走査による厚さの測定方法Ａ法の測定条件を用いて、市販されている接触式の厚み計などのマイクロメーターを使用して膜厚を測定して、得られた膜厚の最大値あるいは最小値と平均膜厚との差を計算し、この値を平均膜厚で除して１００分率であらわした値が膜厚バラツキＢ（％）となる。
【００４２】
膜厚バラツキＢ（％）＝｛（最大膜厚ズレ値＊−平均膜厚）／平均膜厚｝×１００
＊最大膜厚ズレ値は最大値あるいは最小値で平均膜厚との差が最も大きいものを選択する。
【００４３】
本発明の蛍光体シートの作製方法を説明する。なお、以下は一例であり蛍光体シートの作製方法はこれに限定されない。まず、蛍光体シート形成用の塗布液として蛍光体を樹脂に分散した溶液（以下「シート作成用蛍光体分散樹脂」という）を作製する。シート作成用蛍光体分散樹脂は蛍光体と樹脂を適当な溶媒中で混合することによって得られる。付加反応型シリコーン樹脂を用いる場合は、ケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する化合物と、ケイ素原子に結合した水素原子を有する化合物を混合すると、室温でも硬化反応が始まることがあるので、さらにアセチレン化合物などのヒドロシリル化反応遅延剤をシート作成用蛍光体分散樹脂に配合して、ポットライフを延長することも可能である。また、添加剤として塗布膜安定化のための分散剤やレベリング剤、シート表面の改質剤としてシランカップリング剤等の接着補助剤等をシート作成用蛍光体分散樹脂に混合することも可能である。また、蛍光体沈降抑制剤としてアルミナ微粒子、シリカ微粒子、シリコーン微粒子等をシート作成用蛍光体分散樹脂に混合することも可能である。
【００４４】
流動性を適切にするために溶媒を加えて溶液とすることもできる。溶媒は流動状態の樹脂の粘度を調整できるものであれば、特に限定されない。例えば、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ヘキサン、アセトン、テルピネオール等が挙げられる。
【００４５】
これらの成分を所定の組成になるよう調合した後、ホモジナイザー、自公転型攪拌機、３本ローラー、ボールミル、遊星式ボールミル、ビーズミル等の撹拌・混練機で均質に混合分散することで、シート作成用蛍光体分散樹脂が得られる。混合分散後、もしくは混合分散の過程で、真空もしくは減圧条件下で脱泡することも好ましく行われる。
【００４６】
次に、シート作成用蛍光体分散樹脂を基材上に塗布し、乾燥させる。塗布は、リバースロールコーター、ブレードコーター、スリットダイコーター、ダイレクトグラビアコーター、オフセットグラビアコーター、リバースロールコーター、ブレードコーター、キスコーター、ナチュラルロールコーター、エアーナイフコーター、ロールブレードコーター、バリバーロールブレードコーター、トゥーストリームコーター、ロッドコーター、ワイヤーバーコーター、アプリケーター、ディップコーター、カーテンコーター、スピンコーター、ナイフコーター等により行うことができる。蛍光体シート膜厚の均一性を得るためにはスリットダイコーターで塗布することが好ましい。また、本発明の蛍光体シートはスクリーン印刷やグラビア印刷、平版印刷などの印刷法を用いても作製することもできる。印刷法を用いる場合には、特にスクリーン印刷が好ましく用いられる。
【００４７】
シートの乾燥は熱風乾燥機や赤外線乾燥機等の一般的な加熱装置を用いて行うことができる。シートの加熱硬化には、熱風乾燥機や赤外線乾燥機等の一般的な加熱装置が用いられる。この場合、加熱硬化条件は、通常、４０〜２５０℃で１分〜５時間、好ましくは１００℃〜２００℃で２分〜３時間である。
【００４８】
基材としては、特に制限無く公知の金属、フィルム、ガラス、セラミック、紙等を使用することができる。具体的には、アルミニウム（アルミニウム合金も含む）、亜鉛、銅、鉄などの金属板や箔、セルロースアセテート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、アラミドなどのプラスチックのフィルム、前記プラスチックがラミネートされた紙、または前記プラスチックによりコーティングされた紙、前記金属がラミネートまたは蒸着された紙、前記金属がラミネートまたは蒸着されたプラスチックフイルムなどが挙げられる。また、基材が金属板の場合、表面にクロム系やニッケル系などのメッキ処理やセラミック処理されていてもよい。これらの中でも、蛍光体含有樹脂シートをＬＥＤ素子に貼りつける際の密着性から、基材は柔軟なフィルム状であることが好ましい。また、フィルム状の基材を取り扱う際に破断などの恐れがないように強度が高いフィルムが好ましい。それらの要求特性や経済性の面で樹脂フィルムが好ましく、これらの中でも、経済性、取り扱い性の面でＰＥＴフィルムが好ましい。また、樹脂の硬化や蛍光体シートをＬＥＤに貼り合わせる際に２００℃以上の高温を必要とする場合は、耐熱性の面でポリイミドフィルムが好ましい。シートの剥離のし易さから、基材は、あらかじめ表面が離型処理されていてもよい。
【００４９】
基材の厚さは特に制限はないが、下限としては４０μｍ以上が好ましく、６０μｍ以上がより好ましい。また、上限としては５０００μｍ以下が好ましく、３０００μｍ以下がより好ましい。
【００５０】
本発明の蛍光体シートは、ＬＥＤ素子に波長変換層として貼り付けられ、発光装置として使用される。本発明ではＬＥＤ素子にシートを貼り付ける際に、加熱して貼り付ける。加熱温度は、６０℃以上２５０℃以下が望ましく、より望ましくは６０℃以上１５０℃以下である。６０℃以上にすることで、室温と貼り付け温度での弾性率差を大きくするための樹脂設計が容易となる。また、２５０℃以下にすることで、基材および蛍光体シートの熱膨張、熱収縮を小さくすることができるので、貼り合わせの精度を高めることができる。特に、蛍光体シートに予め孔開け加工を施して、ＬＥＤ素子上の所定部分と位置合わせを行う場合などには貼り合わせの位置精度は重要である。貼り合わせの精度を高めるためには１５０℃以下で貼り合わせることがより好適である。さらに、本発明によるＬＥＤ発光装置の信頼性向上のためには、蛍光体シートとＬＥＤ素子の間に応力歪みが無いことが好ましい。そのため、貼り合わせ温度はＬＥＤ発光装置の動作温度近辺、好ましくは動作温度の±２０℃以内にしておくことが好ましい。ＬＥＤ発光装置は、点灯時には８０℃〜１３０℃まで温度が上昇する。よって、動作温度と貼り合わせ温度を近づける意味でも、貼り合わせ温度は６０℃以上１５０℃以下が望ましい。従って、１００℃で十分に低貯蔵弾性率化するように設計された蛍光体シートの特性が重要である。
【００５１】
蛍光体シートを貼り合わせる方法としては、所望の温度で加熱加圧できる装置であれば既存の任意の装置が利用できる。後述するように、蛍光体シートを個片に切断してから、個別のＬＥＤ素子に貼り合わせる方法と、ダイシング前のＬＥＤ素子を作り付けたウェハに一括貼り合わせを経て、ウェハのダイシングと蛍光体シートの切断を一括して行う方法があるが、蛍光体シートを個片に分割してから貼り合わせる方法の場合は、フリップチップボンダーが利用できる。ウェハレベルのＬＥＤ素子に一括して貼り付ける際には、１００ｍｍ角程度の加熱部分を有する加熱圧着ツールなどで貼り合わせる。いずれの場合も、高温で蛍光体シートをＬＥＤ素子に熱融着させてから、室温まで放冷し、基材を剥離する。本発明のような温度と弾性率の関係を持たせることで、熱融着後に室温まで放冷却したあとの蛍光体シートはＬＥＤ素子に強固に密着しつつ、基材から容易に剥離することが可能となる。
【００５２】
蛍光体シートを切断加工する方法について説明する。蛍光体シートは、ＬＥＤ素子への貼り付け前に予め個片に切断し、個別のＬＥＤ素子に貼り付ける方法と、ウェハレベルのＬＥＤ素子に蛍光体シートを貼り付けてからウェハのダイシングと同時に一括して蛍光体シートを切断する方法がある。貼りつけ前に予め切断する場合には、均一に形成された蛍光体シートを、レーザーによる加工、あるいは刃物による切削によって所定の形状に加工し、分割する。レーザーによる加工は、高エネルギーが付与されるので樹脂の焼け焦げや蛍光体の劣化を回避することが非常に難しく、刃物による切削が望ましい。刃物で切断する上で加工性を向上するために、蛍光体シートの２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であることが非常に重要となる。刃物での切削方法としては、単純な刃物を押し込んで切る方法と、回転刃によって切る方法があり、いずれも好適に使用できる。回転刃によって切断する装置としては、ダイサーと呼ばれる半導体基板を個別のチップに切断（ダイシング）するのに用いる装置が好適に利用できる。ダイサーを用いれば、回転刃の厚みや条件設定により、分割ラインの幅を精密に制御できるため、単純な刃物の押し込みにより切断するよりも高い加工精度が得られる。
【００５３】
基材と積層された状態の蛍光体シートを切断する場合には、基材ごと個片化しても良いし、あるいは蛍光体シートは個片化しつつ、基材は切断しなくても構わない。あるいは基材は貫通しない切り込みラインが入る所謂ハーフカットでも良い。そのように個片化した蛍光体シートを、個別のＬＥＤチップ上に加熱融着させる。蛍光体シートを基材ごと個片化する場合の、個片化・ＬＥＤ素子貼り合わせ・ダイシングの工程の一例を、図１に示す。図１の工程には、蛍光体シートを個片に切断する工程、および該個片に切断された蛍光体含有シートを加熱してＬＥＤ素子に貼り付ける工程が含まれる。図１の(a)は、基材２と積層された状態の本発明の蛍光体シート１を仮固定シート３に固定したところである。図１に示した工程では、蛍光体シート１と基材２はいずれも個片化するので、取り扱いが容易なように仮固定シート３に固定しておく。次に(b)に示すように蛍光体シート１と基材２を切断して個片化する。続いて、(c)に示すように実装基板５に実装されたＬＥＤ素子４の上に、個片化された蛍光体シート１と基材２を位置合わせし、(d)に示すように加熱圧着ツールで圧着する。このとき、蛍光体シート１とＬＥＤ素子４の間に空気を噛み込まないように、圧着工程は真空下あるいは減圧下で行うことが好ましい。圧着後に室温まで放冷し、(e)に示すように基材２を剥離する。
【００５４】
また、基材が連続したまま蛍光体シートを個片化した場合には、そのまま一括してダイシング前のウェハレベルのＬＥＤ素子に熱融着させても良い。基材が連続したまま蛍光体シートを個片化する場合の、個片化・ＬＥＤ素子貼り合わせ・ダイシングの工程の一例を、図２に示す。図２の工程にも、蛍光体シートを個片に切断する工程、および該個片に切断された蛍光体含有シートを加熱してＬＥＤ素子に貼り付ける工程が含まれる。図２に示す工程の例では、まず(b)に示す工程で蛍光体シート１を個片化する際に、基材２は個片化されない。図２の(b)では基材２は全く切断されていないが、基材２が連続している限りは、部分的に切断されても構わない。次に(c)に示すように、個片化された蛍光体シート１を、ダイシング前のＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ７に対向させ、位置合わせを行う。(d)に示す工程で加熱圧着ツールにより、蛍光体シート１とダイシング前のＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ７を圧着する。このとき、このとき、蛍光体シート１とＬＥＤ素子４の間に空気を噛み込まないように、圧着工程は真空下あるいは減圧下で行うことが好ましい。圧着後に室温まで放冷し、(e)に示すように基材２を剥離した後、ウェハをダイシングして個片化し、(f)に示すように個片化された蛍光体シート付きＬＥＤ素子を得る。
【００５５】
ダイシング前のウェハレベルのＬＥＤ素子に一括して蛍光体シートを熱融着する場合には、貼り合わせ後にＬＥＤ素子ウェハのダイシングと共に、蛍光体シートを切断することもできる。ウェハのダイシングは上述のダイサーで行われ、切断するときの回転数や切断速度などの条件設定は半導体ウェハを切断する条件に最適化されるため、蛍光体シートを切断するために最適な条件にすることは難しいが、本発明の通り２５℃で高い弾性率を持つ蛍光体シートを用いることによって好適に切断することができる。蛍光体シートとウェハを貼り合わせ後に一括してダイシングする場合の工程の一例を図３に示す。図３の工程には、複数のＬＥＤ素子に蛍光体シートを加熱して一括して貼り付ける工程、および蛍光体シートとＬＥＤ素子を一括ダイシングする工程が含まれる。図３の工程では、本発明の蛍光体シート１は予め切断加工することなく、図３の(a)に示すように蛍光体シート１の側をダイシング前のＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ７に対向させて位置合わせする。次に(b)に示すように、加熱圧着ツールにより蛍光体シート１とダイシング前のＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ７を圧着する。このとき、このとき、蛍光体シート１とＬＥＤ素子４の間に空気を噛み込まないように、圧着工程は真空下あるいは減圧下で行うことが好ましい。圧着後に室温まで放冷し、(c)に示すように基材２を剥離した後、ウェハをダイシングすると同時に、蛍光体シート１を切断して個片化し、(d)に示すように個片化された蛍光体シート付きＬＥＤ素子を得る。
【００５６】
上述の図１〜３いずれの工程を採る場合でも、本発明の蛍光体シートを上面に電極があるＬＥＤ素子に貼り付ける場合には、電極部分の蛍光体シートを除去するために蛍光体シートの貼り合わせ前に予めその部分に孔開け加工をしておくことが望ましい。孔開け加工はレーザー加工、金型パンチングなどの公知の方法が好適に使用できるが、レーザー加工は樹脂の焼け焦げや蛍光体の劣化を引き起こすので、金型によるパンチング加工がより望ましい。パンチング加工を実施する場合、蛍光体シートをＬＥＤ素子に貼り付けた後ではパンチング加工は不可能であるので、蛍光体シートには貼り付け前にパンチング加工を施すことが必須となる。金型によるパンチング加工は、貼り合わせるＬＥＤ素子の電極形状などにより任意の形状や大きさの孔を開けることができる。孔の大きさや形状は金型を設計すれば任意のものが形成できるが、１ｍｍ角内外のＬＥＤ素子上の電極接合部分は、発光面の面積を小さくしないためには５００μｍ以下であることが望ましく、孔はその大きさに合わせて５００μｍ以下で形成される。また、ワイヤーボンディングなどを行う電極はある程度の大きさが必要であり、少なくとも５０μｍ程度の大きさとなるので、孔はその大きさに合わせて５０μｍ程度である。孔の大きさは電極より大きすぎると、発光面が露出して光漏れが発生し、ＬＥＤ発光装置の色特性が低下する。また、電極より小さすぎると、ワイヤーボンディング時にワイヤが触れて接合不良を起こす。従って、孔開け加工は５０μｍ以上５００μｍ以下という小さい孔を±１０％以内の高精度で加工する必要があり、パンチング加工の精度を向上するためにも、蛍光体シートの２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であることが非常に重要となる。
【００５７】
切断加工・孔開け加工を施した蛍光体シートを、ＬＥＤ素子の所定部分に位置合わせして貼り合わせる場合には、光学的な位置合わせ（アラインメント）機構を持つ、貼り合わせ装置が必要となる。このとき、蛍光体シートとＬＥＤ素子を近接させて位置合わせすることは作業的に難しく、実用的には蛍光体シートとＬＥＤ素子を軽く接触させた状態で位置合わせを行うことが良く行われる。このとき、蛍光体シートが粘着性を持っていると、ＬＥＤ素子に接触させて動かすことは非常に困難である。本発明の蛍光体シートであれば、室温で位置合わせを行えば粘着性がないので、蛍光体シートとＬＥＤ素子を軽く接触した位置合わせを行うことが容易である。
【００５８】
本発明により得られた蛍光体シートを貼り合わせたＬＥＤ素子を用いる照明装置は、従来の液状蛍光体含有樹脂のディスペンスや、公知の蛍光体シートによる方法と比較して、正確に加工された蛍光体シートがＬＥＤ素子上に設けられるので、一定の蛍光体がＬＥＤ上に存在し、色や輝度のムラが非常に小さくなる。ディスペンスによる方法では、液状樹脂が供給されて表面張力で形状が決まるので一定の膜厚を形成することは難しい。また、本発明による弾性率範囲の設計の蛍光体シートによれば、高濃度に蛍光体を充填しても従来の蛍光体シートと比べて高精度に加工できるために、蛍光体シートの膜厚を薄くすることが可能となる。具体的には本発明による場合、ＬＥＤ素子上に、膜厚１０〜１０００μｍであって、中心における膜厚と、中心と端部の中間地点での膜厚の差が、前記中心における膜厚±５％以内、より好ましくは±３％以内である蛍光体含有層が設けられたものが製造される。ここでＬＥＤ素子上の中心点とは、ＬＥＤ素子発光面は矩形であるのでその対角線の交点を中心とする。その中心から、発光面の任意の端部に引いた線分の中点を、中心と端部の中間地点とし、本発明では、その任意の中間地点と中心点の膜厚差を±５％に納めることができる。より好ましくは±３％に納めることができる。
【実施例】
【００５９】
以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６０】
＜シリコーン樹脂＞
シリコーン樹脂１：ＯＥ６５２０（東レ・ダウコーニングシリコーン）
シリコーン樹脂２：ＯＥ６６３０（東レ・ダウコーニングシリコーン）
シリコーン樹脂３：Ｘ−３２−２５２８（信越化学工業）
シリコーン樹脂４：ＫＥＲ６０７５（信越化学工業）。
【００６１】
＜動的弾性率測定＞
測定装置 ：粘弾性測定装置ＡＲＥＳ−Ｇ２（ＴＡインスツルメンツ製）
ジオメトリー：平行円板型（１５ｍｍ）
ひずみ ：１％
角周波数 ：１Ｈｚ
温度範囲 ：２５℃〜１４０℃
昇温速度 ：５℃／分
測定雰囲気 ：大気中。
【００６２】
＜動的粘弾性測定の測定サンプル調整＞
シリコーン樹脂１〜４それぞれを３０重量部、蛍光体“ＮＹＡＧ−０２”（Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社製：ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体、比重：４．８ｇ／ｃｍ３、Ｄ５０：７μｍ）を７０重量部で混合した蛍光体シート用樹脂液を、“セラピール”ＢＬＫ（東レフィルム加工株式会社製）を基材として、スリットダイコーターで塗布して厚さ１００μｍの膜を成膜した。この作業をシリコーン樹脂１〜４のそれぞれについて行った。成膜温度はシリコーン１，２，４は１２０℃で１時間。シリコーン３は、半硬化状態で使用するシリコーン接着剤であるので１２０℃で１０分加熱した。
【００６３】
得られた厚さ１００μｍの膜を８枚積層し、１００℃のホットプレート上で加熱圧着して８００μｍの一体化した膜（シート）を作製し、直径１５ｍｍに切り抜いて測定サンプルとした。
【００６４】
各シート（蛍光体７０重量％含有）の室温（２５℃）、１００℃、１４０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。
【００６５】
＜接着性試験＞
基材に積層した蛍光体シートを、ＬＥＤ素子に１００℃または１５０℃で貼り合わせて所定の時間圧着後に、室温に戻し、基材を剥がしたとき、蛍光体シートが全てＬＥＤ素子に接着して基材上に残らない最小の時間を接着可能時間とした。加熱圧着時間が１００℃、１０分以内で蛍光体シートが全てＬＥＤ素子に接着して基材上に残らないものを接着性Ａとし、１００℃、１０分以内で接着しないが１５０℃で１０分以内で接着するものを接着性Ｂとし、１５０℃で１０分より長く加熱圧着してもＬＥＤ素子上に接着しないかあるいは部分的に接着しても一部が基材上に残るような場合は、接着性Ｃ（接着不良）とした。
【００６６】
（実施例１）
容積３００ｍｌのポリエチレン製容器を用いて、シリコーン樹脂１を３０重量％、蛍光体として“ＮＹＡＧ−０２”（Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社製：ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体、比重：４．８ｇ／ｃｍ３、Ｄ５０：７μｍ）を７０重量％の比率で混合した。
【００６７】
その後、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスターＫＫ−４００”（クラボウ製）を用い、１０００ｒｐｍで２０分間撹拌・脱泡してシート作成用蛍光体分散樹脂を得た。スリットダイコーターを用いてシート作成用蛍光体分散樹脂を、基材として“セラピール”ＢＬＫ（東レフィルム加工株式会社製）上に塗布し、１２０℃で１時間加熱、乾燥して膜厚９０μｍ、１００ｍｍ角の蛍光体シートを得た。その後、蛍光体シートに金型パンチング装置（ＵＨＴ社製）で直径２００μｍの孔を打ち抜いた。打ち抜いた孔の直径を、測長装置付き顕微鏡で１０点検査してその寸法の平均値を求めた結果、表２に示すとおりほぼ設計通りの孔が得られた。次に、蛍光体シートをカッティング装置（ＵＨＴ社製ＧＣＵＴ）により１ｍｍ角×１００００個に個片化した。蛍光体シート、基材を共に切断して完全に個片化した。切断面はバリや欠けが無い良好な形状であり、切断箇所の再付着なども発生しなかった。１００００個に個片化された中から任意に１００個を選択し、その切断箇所が良好なものの個数を選び、切断加工性を評価した。
【００６８】
１ｍｍ角にカットした蛍光体シートを、青色ＬＥＤチップが実装された基板のチップ表面に蛍光体シート面が接触するように配置した。ダイボンディング装置（東レエンジニアリング製）を用いて、蛍光体シートの孔とＬＥＤチップの表面電極を位置合わせして、基材側から１００℃の加熱ヘッドで押圧して接着したところ、接着可能時間は５分間であった。５分間圧着した試料を室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができ、接着性は良好であった。ＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔を介して問題なく接合できた。同一の蛍光体シート付ＬＥＤを透明樹脂で封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させ、１０個全てが点灯することを確認した。色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）で１０個のサンプル全ての相関色温度（ＣＣＴ）を計測し、その最大値と最小値の差を色温度ばらつきとして評価した。
【００６９】
同様に作製した蛍光体シート付ＬＥＤ素子を切断して断面ＳＥＭを測定し、サンプル１０個に関してＬＥＤ素子発光面の中心点と、前記中心点と発光面端部を結ぶ線分の中点の膜厚の差を測定し、その２点の膜厚差を求め、その膜厚差の中心点の膜厚に対する割合をそのサンプルの膜厚差（％）とし、１０個のサンプルにおいてその平均値を算出した。表２にばらつきとして示した。なお、負の値は中心点の膜厚より前記中点の膜厚の方が厚いことを示す。
【００７０】
（実施例２）
シリコーン樹脂１の代わりにシリコーン樹脂２を用いて実施例１と同様にして蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜き、１ｍｍ角に個片化した。孔開け加工性、切断加工性はいずれも実施例１と同様に良好であった。実施例１と同様にして１ｍｍ角にカットした蛍光体シートをＬＥＤ素子へ貼り付けたところ、１００℃、１０分では接着できず、１５０℃での接着可能時間は９分であった。また、実施例１と同様にしてＬＥＤ点灯試験および蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。
【００７１】
（実施例３）
実施例１と同様にして蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜いたところ、孔開け加工性は良好であった。次に、蛍光体シートをカッティング装置（ＵＨＴ社製ＧＣＵＴ）により１ｍｍ角に個片化した。このときに、蛍光体シートは完全に個片化しながら、基材はハーフカットとし、連続したままの状態に加工した。蛍光体シートの切断面はバリや欠けが無い良好な形状であり、切断箇所の再付着なども発生しなかった。
【００７２】
蛍光体シートが１ｍｍ角に個片化され、基材は一体化した状態の１００ｍｍ角の蛍光体シートを、個片にダイシングしていない青色ＬＥＤ素子４インチウェハ表面に蛍光体シート面が接触するように配置した。個片化した蛍光体シートと各ＬＥＤ素子を一致させ、加工孔とＬＥＤチップの表面電極部分を一致させるように位置合わせして、基材側から１００℃の加熱プレートで圧着したところ、接着可能時間は７分であった。７分間圧着させた試料を室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができ、接着性は良好であった。
【００７３】
次いで、青色ＬＥＤ素子のウェハを、ダイシング装置（ＤＩＳＣＯ製）でダイシングし、個片化したＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔を介して問題なく接合できた。同一の蛍光体シート付ＬＥＤを透明樹脂で封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させ、１０個全てが点灯することを確認した。色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）で１０個の相関色温度（ＣＣＴ）を計測し最大値と最小値の差を評価した。また、実施例１と同様にして蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。
【００７４】
（実施例４）
実施例１と同様にして蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜いたところ、孔開け加工性は良好であった。
【００７５】
１００ｍｍ角の蛍光体シートを、個片にダイシングしていない青色ＬＥＤ素子４インチウェハ表面に蛍光体シート面が接触するように配置した。蛍光体シートの孔とＬＥＤチップの表面電極を位置合わせして、基材側から１００℃の加熱プレートで圧着したところ、接着可能時間は８分であった。８分間圧着させた試料を室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができ、接着性は良好であった。
【００７６】
次いで、青色ＬＥＤ素子のウェハを、裏面（蛍光体シートを貼り付けた面の反対面）から、ダイシング装置（ＤＩＳＣＯ製）で、ウェハと蛍光体シートを一括してダイシングした。切断面はバリや欠けが無い良好な形状であり、切断箇所の再付着なども発生しなかった。
【００７７】
ＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔を介して問題なく接合できた。同一の蛍光体シート付ＬＥＤを透明樹脂で封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させ、１０個全て点灯することを確認した。色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）でサンプル１０個の相関色温度（ＣＣＴ）を計測し最大値と最小値の差を評価した。また、実施例１と同様にして蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。
【００７８】
（比較例１）
シリコーン樹脂１の代わりにシリコーン樹脂３を用いて、シート作成用蛍光体含有シリコーン樹脂を作製し、基材として“セラピール”ＢＬＫ（東レフィルム加工株式会社製）上に塗布し、１２０℃で１０分加熱、乾燥して膜厚９０μｍ、１００ｍｍ角の蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜いたところ、シリコーン樹脂３の室温での弾性率が低すぎて粘着性を有するために金型に付着し、これにより加工後の孔の直径平均値は設計に対して大幅に小さくなった。実施例１と同様にして蛍光体シートを個片化したが、約半数が再付着して切り離すことができなかった。
【００７９】
問題なく個片化できた蛍光体シートだけを用いて実施例１と同じダイボンディング装置を用い青色ＬＥＤ素子上に１００℃で１０秒間熱圧着を行い、基材を剥離し、１５０℃で３０分間の熱硬化を行った。室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができ、接着性は良好であった。ＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔のサイズが小さく、一部のワイヤボンダーが接触した。ワイヤーボンディング後に樹脂封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させたが、１０個のうち３つが接合不良で点灯できなかった。サンプルの作製個数を増やし、正常に点灯する蛍光体シート付きＬＥＤ発光装置を１０個得て、色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）でサンプル１０個の相関色温度（ＣＣＴ）を計測し最大値と最小値の差を評価した。また、実施例１と同様にして蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。
【００８０】
（比較例２）
シリコーン樹脂１の代わりにシリコーン樹脂４を用いて実施例１と同様に蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜き、１ｍｍ角に個片化した。孔開け加工性、切断加工性は、実施例１と同様に良好な結果であった。１ｍｍ角にカットした蛍光体シートを、青色ＬＥＤチップが実装された基板のチップ表面に蛍光体シート面が接触するように配置し、ダイボンディング装置（東レエンジニアリング製）を用いて、蛍光体シートの孔とＬＥＤチップの表面電極を位置合わせして、基材側から１００℃の加熱ヘッドで１５分圧着させた。室温に戻した後、ベースフィルムを剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤとの接着が不完全で、基材と共にＬＥＤ素子上から剥がれてしまい、ＬＥＤ素子としての評価は不可能であった。
【００８１】
（比較例３）
シリコーン樹脂１の代わりにシリコーン樹脂４を用いて実施例１と同様に蛍光体シートを得た。その上に蛍光体を含まないシリコーン樹脂３をスリットダイコーターで塗布し、１２０℃で１０分加熱、乾燥し、膜厚９０μｍの蛍光体シートの上に、膜厚１０μｍの接着層を形成した積層型の蛍光体シートを得た。
【００８２】
その後、蛍光体シートに金型パンチング装置（ＵＨＴ社製）で直径２００μｍの孔を打ち抜いた。打ち抜いた孔の直径を、測長装置付き顕微鏡で１０点検査して平均値を求めた結果、表２に示すとおり設計に対して平均値はやや小さい寸法であり、部分的にシリコーン樹脂４のはみ出しが見られた。次に、樹脂シートをカッティング装置（ＵＨＴ社製ＧＣＵＴ）により１ｍｍ角×１００００個に個片化したが、約３分の１が再付着して切り離すことができなかった。
【００８３】
問題なく個片化できた蛍光体シートだけを用いて実施例１と同じダイボンディング装置を用い青色ＬＥＤ素子上に１００℃で１０秒間熱圧着を行い、１５０℃で３０分間の熱硬化を行った。室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができた。ＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔に部分的にシリコーン樹脂４がはみ出しており、ワイヤボンダーが接触した。ワイヤーボンディング後に樹脂封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させたが、１０個のうち２つが接合不良で点灯できなかった。サンプルの作製個数を増やし、正常に点灯する蛍光体シート付きＬＥＤ発光装置を１０個得て、色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）でサンプル１０個の相関色温度（ＣＣＴ）を計測し最大値と最小値の差を評価した。また、実施例１と同様にして蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。
【００８４】
（比較例４）
容積３００ｍｌのポリエチレン製容器を用いて、シリコーン樹脂１を９０重量％、蛍光体として“ＮＹＡＧ−０２”（Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社製：ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体、比重：４．８ｇ／ｃｍ３、Ｄ５０：７μｍ）を１０重量％の比率で混合した。
【００８５】
その後、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスターＫＫ−４００”（クラボウ製）を用い、１０００ｒｐｍで２０分間撹拌・脱泡してディスペンス用蛍光体分散シリコーン樹脂を得た。
【００８６】
ディスペンサを用いて、青色ＬＥＤチップが実装されワイヤボンディング済みの基板のチップ表面に蛍光体樹脂を一定量ディスペンスし、１５０℃で１時間加熱硬化した。蛍光体含有樹脂で封止されたＬＥＤを１０個作成し、直流電源につないで点灯させ、１０個全てが点灯することを確認した。色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）で１０個のサンプル全ての相関色温度（ＣＣＴ）を計測し、その最大値と最小値の差を色温度ばらつきとして評価した。結果は表２に示した。なお、ディスペンスされた蛍光体含有樹脂はドーム形状に形成されているので中心点と中心点−端部中点での膜厚差は非常に大きかった。
【００８７】
【表１】
【００８８】
【表２】
【符号の説明】
【００８９】
１ 蛍光体シート
２ 基材
３ 仮固定シート
４ ＬＥＤ素子
５ 実装基板
６ 加熱圧着ツール
７ ＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップの発光波長を変換するためのシート状の蛍光材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ、Light Emitting Diode）は、その発光効率の目覚ましい向上を背景とし、低い消費電力、高寿命、意匠性などを特長として液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のバックライト向けや、車のヘッドライト等の車載分野ばかりではなく一般照明向けでも急激に市場を拡大しつつある。
【０００３】
ＬＥＤの発光スペクトルは、ＬＥＤチップを形成する半導体材料に依存するためその発光色は限られている。そのため、ＬＥＤを用いてＬＣＤバックライトや一般照明向けの白色光を得るためにはＬＥＤチップ上にそれぞれのチップに適合した蛍光体を配置し、発光波長を変換する必要がある。具体的には、青色発光するＬＥＤチップ上に黄色蛍光体を設置する方法、青色発光するＬＥＤチップ上に赤および緑の蛍光体を設置する方法、紫外線を発するＬＥＤチップ上に赤、緑、青の蛍光体を設置する方法などが提案されている。これらの中で、ＬＥＤチップの発光効率やコストの面から青色ＬＥＤ上に黄色蛍光体を設置する方法、および青色ＬＥＤ上に赤および緑の蛍光体を設置する方法が現在最も広く採用されている。
【０００４】
ＬＥＤチップ上に蛍光体を設置する具体的な方法の１つとして、ＬＥＤチップ上に、蛍光体を含有したシート（以下蛍光体シート）を貼り合わせる方法が提案されている（特許文献１〜３）。この方法は、従来実用化されている蛍光体を分散した液状樹脂をＬＥＤチップ上にディスペンスして硬化する方法と比較して、一定量の蛍光体をＬＥＤチップ上に配置することが容易であり、結果として得られる白色ＬＥＤの色や輝度を均一に出来る点で優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２３５３６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２３８０２号公報
【特許文献３】特許２０１１−１０２００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
蛍光体シートをＬＥＤチップに貼り合わせる方法は、前述のように液状蛍光体樹脂を用いるよりも色や輝度の安定化のためには優れた方法ではあるが、加工の難しさという問題を含んでいる。蛍光体シートをＬＥＤチップの大きさに個片化するための切断加工が煩雑となる恐れがあり、また、ＬＥＤチップ上の電極部などに相当する部分には予め孔開け加工などを施す必要がある。そのために、加工性に優れる蛍光体シート材料を開発することが重要となる。
【０００７】
一方で、蛍光体シートにはＬＥＤチップ上に貼り合わせるために粘着性ないし接着性を付与することが必須である。例えば、特許文献１では、未硬化のシリコーン樹脂に蛍光体を分散させたシート材料を成形し、貼り合わせ後に熱硬化させて強固な接着を得る方法が開示されている。しかし、ここで開示された方法では、蛍光体シートに含まれる樹脂主成分を硬化後のシリコーン樹脂とすると接着性を得ることが難しいため、貼り合わせ前の蛍光体シートは未硬化状態であり、半固体状あるいは柔らかい固体状であり、切断や孔開け加工を高精度に行うことは非常に難しい。
【０００８】
また、特許文献２では、接着性を確保するために蛍光体を含む層と、蛍光体を含まない接着層の２層構造としており、硬化前と硬化後のそれぞれにおける高温（１５０℃）弾性率を規定している。２層構造とすることで高濃度に蛍光体を含む層と、蛍光体を含まない接着層を機能分離しており、それぞれの高温時の弾性率を規定しているので貼り付け性には優れているが、常温での物性を特定しておらず貼り付け前の孔開けや切断と要った機械的な加工性は考慮されていない。
【０００９】
さらに特許文献３では無機の蛍光体プレートと接着層を積層した複合シートが開示されており、無機の蛍光体プレートはダイシングで切断出来ることが開示されているが、接着層はシリコーン系エラストマーであり室温での機械加工性は不明である。
【００１０】
このように、貼り合わせ前の加工性に優れ、かつ貼り合わせ時の接着性にも優れた蛍光体シートは得られていなかった。本発明はかかる特性を両立する蛍光体シート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】
【００１１】
本発明は、２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であり、１００℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ未満である蛍光体含有シートである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蛍光体含有樹脂層は室温付近では高い貯蔵弾性率を持つために、切断、孔開けなどの機械的加工性に優れている。また高温では低い貯蔵弾性率を持つために、ＬＥＤ素子への貼り付けを高温で行うことで優れた接着性を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の樹脂積層シートによるＬＥＤ発光装置製造工程の第１の例。
【図２】本発明の樹脂積層シートによるＬＥＤ発光装置製造工程の第２の例。
【図３】本発明の樹脂積層シートによるＬＥＤ発光装置製造工程の第３の例。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の蛍光体含有シートは、主として樹脂と蛍光体を含むものであれば、特に限定されることなく様々なものを使用することが可能である。必要に応じその他の成分を含んでいてもよい。以下、本発明の蛍光体含有シートを単に「蛍光体シート」という。
【００１５】
本発明に使用される樹脂は、蛍光体を内部に含有させる樹脂であり、最終的にシートを形成する。よって、内部に蛍光体を均質に分散させられるものであり、シート形成できるものであれば、いかなる樹脂でも構わない。具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアリレート樹脂、ＰＥＴ変性ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリメチルメタアクリレート樹脂、ポリプロピレン樹脂、変性アクリル、ポリスチレン樹脂及びアクリルニトリル・スチレン共重合体樹脂等が挙げられる。本発明においては、透明性の面からシリコーン樹脂やエポキシ樹脂が好ましく用いられる。更に耐熱性の面から、シリコーン樹脂が特に好ましく用いられる。
【００１６】
本発明で用いられるシリコーン樹脂としては、硬化型シリコーンゴムが好ましい。一液型、二液型（三液型）のいずれの液構成を使用してもよい。硬化型シリコーンゴムには、空気中の水分あるいは触媒によって縮合反応を起こすタイプとして脱アルコール型、脱オキシム型、脱酢酸型、脱ヒドロキシルアミン型などがある。また、触媒によってヒドロシリル化反応を起こすタイプとして付加反応型がある。これらのいずれのタイプの硬化型シリコーンゴムを使用してもよい。特に、付加反応型のシリコーンゴムは硬化反応に伴う副成物がなく、硬化収縮が小さい点、加熱により硬化を早めることが容易な点でより好ましい。
【００１７】
付加反応型のシリコーンゴムは、一例として、ケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する化合物と、ケイ素原子に結合した水素原子を有する化合物のヒドロシリル化反応により形成される。このような材料としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、プロペニルトリメトキシシラン、ノルボルネニルトリメトキシシラン、オクテニルトリメトキシシラン等のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する化合物と、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン-ＣＯ-メチルハイドロジェンポリシロキサン、エチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン-ＣＯ-メチルフェニルポリシロキサン等のケイ素原子に結合した水素原子を有する化合物のヒドロシリル化反応により形成されるものが挙げられる。また、他にも、例えば特開２０１０−１５９４１１号公報に記載されているような公知のものを利用することができる。
【００１８】
これらの樹脂を適宜設計することで、室温（２５℃）での貯蔵弾性率と高温（１００℃）での貯蔵弾性率を制御し、本発明の実施に有用な樹脂が得られる。
【００１９】
また、市販されているものとして、一般的なＬＥＤ用途のシリコーン封止材から適切な貯蔵弾性率を持つものを選択して使用することも可能である。具体例としては、東レ・ダウコーニング社製のＯＥ−６６３０Ａ／Ｂ、ＯＥ−６５２０Ａ／Ｂなどがある。
【００２０】
また、添加剤として塗布膜安定化のための分散剤やレベリング剤、シート表面の改質剤としてシランカップリング剤等の接着補助剤等を添加することも可能である。また、蛍光体沈降抑制剤としてシリコーン微粒子等の無機粒子を添加することも可能である。
【００２１】
これらの樹脂に、蛍光体を分散させた蛍光体シートの貯蔵弾性率を、２５℃で０．１ＭＰａ以上、１００℃で０．１ＭＰａ未満にすることが本発明において必須である。より望ましくは、２５℃で０．５ＭＰａ以上、１００℃で０．０５ＭＰａ未満である。
【００２２】
ここで言う貯蔵弾性率とは、動的粘弾性測定を行った場合の貯蔵弾性率である。動的粘弾性とは、材料にある正弦周波数で剪断歪みを加えたときに、定常状態に達した場合に現れる剪断応力を歪みと位相の一致する成分（弾性的成分）と、歪みと位相が９０°遅れた成分（粘性的成分）に分解して、材料の動的な力学特性を解析する手法である。ここで剪断歪みに位相が一致する応力成分を剪断歪みで除したものが、貯蔵弾性率Ｇ’であり、各温度における動的な歪みに対する材料の変形、追随を表すものであるので、材料の加工性や接着性に密接に関連している。
【００２３】
本発明における蛍光体シートについての場合は、２５℃で０．１ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有することにより、室温（２５℃）での金型打ち抜きによる孔開け加工や、刃体による切断加工にといった早い剪断応力に対してもシートが周囲の変形無しに孔開け、切断されるので高い寸法精度での加工性が得られる。室温における貯蔵弾性率の上限は本発明の目的のためには特に制限されないが、ＬＥＤ素子と貼り合わせた後の応力歪みを提言する必要性を考慮すると１ＧＰａ以下であることが望ましい。また、１００℃において貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ未満であることによって、６０℃〜２５０℃での加熱貼り付けを行えばＬＥＤチップ表面の形状に対して素早く変形して追従し、高い接着力が得られるものである。１００℃において０．１ＭＰａ未満の貯蔵弾性率が得られる蛍光体シートであれば、室温から温度を上げて行くに従い貯蔵弾性率が低下し、１００℃未満でも貼り付け性は温度上昇と共に良好となるが実用的な接着性を得るためには６０℃以上が好適である。またこのような蛍光体シートは１００℃を超えて加熱することでさらに貯蔵弾性率の低下が進み、貼り付け性が良好になるが、２５０℃を超える温度では通常、樹脂の熱膨張、熱収縮や熱分解の問題が発生しやすい。従って好適な加熱貼り付け温度は６０℃〜２５０℃である。１００℃における貯蔵弾性率の下限は本発明の目的のためには特に制限されないが、ＬＥＤ素子上への加熱貼り付け時に流動性が高すぎると、貼り付け前に切断や孔開けで加工した形状が保持できなくなるので、０．００１ＭＰａ以上であることが望ましい。
【００２４】
蛍光体シートとして上記の貯蔵弾性率が得られるのであれば、そこに含まれる樹脂は未硬化または半硬化状態のものであってもよいが、以下の通りシートの取扱性・保存性等を考慮すると、含まれる樹脂は硬化後のものであることが好ましい。樹脂が未硬化、もしくは半硬化状態であると、蛍光体シートの保存中に室温で硬化反応が進み、貯蔵弾性率が適正な範囲から外れる恐れがある。これを防ぐためには樹脂は硬化完了しているかもしくは室温保存で１ヶ月程度の長期間、貯蔵弾性率が変化しない程度に硬化が進行していることが望ましい。
【００２５】
蛍光体は、ＬＥＤチップから放出される青色光、紫色光、紫外光を吸収して波長を変換し、ＬＥＤチップの光と異なる波長の赤、橙色、黄色、緑色、青色領域の波長の光を放出するものである。これにより、ＬＥＤチップから放出される光の一部と、蛍光体から放出される光の一部とが混合して、白色を含む多色系のＬＥＤが得られる。具体的には、青色系ＬＥＤにＬＥＤからの光によって黄色系の発光色を発光する蛍光体を光学的に組み合わせることによって、単一のＬＥＤチップを用いて白色系を発光させることができる。
【００２６】
上述のような蛍光体には、緑色に発光する蛍光体、青色に発光する蛍光体、黄色に発光する蛍光体、赤色に発光する蛍光体等の種々の蛍光体がある。本発明に用いられる具体的な蛍光体としては、有機蛍光体、無機蛍光体、蛍光顔料、蛍光染料等公知の蛍光体が挙げられる。有機蛍光体としては、アリルスルホアミド・メラミンホルムアルデヒド共縮合染色物やペリレン系蛍光体等を挙げることができ、長期間使用可能な点からペリレン系蛍光体が好ましく用いられる。本発明に特に好ましく用いられる蛍光物質としては、無機蛍光体が挙げられる。以下に本発明に用いられる無機蛍光体について記載する。
【００２７】
緑色に発光する蛍光体として、例えば、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ，Ｔｂ、ＭｇＡｌ１１Ｏ１９：Ｃｅ，Ｔｂ、Ｓｒ７Ａｌ１２Ｏ２５：Ｅｕ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）Ｇａ２Ｓ４：Ｅｕなどがある。
【００２８】
青色に発光する蛍光体として、例えば、Ｓｒ５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（ＳｒＣａＢａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（ＢａＣａ）５（ＰＯ４）３Ｃｌ：Ｅｕ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）２Ｂ５Ｏ９Ｃｌ：Ｅｕ，Ｍｎ、（Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａのうち少なくとも１以上）（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ，Ｍｎなどがある。
【００２９】
緑色から黄色に発光する蛍光体として、少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム酸化物蛍光体、少なくともセリウムで賦括されたイットリウム・ガドリニウム・アルミニウム酸化物蛍光体、少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット酸化物蛍光体、及び、少なくともセリウムで賦活されたイットリウム・ガリウム・アルミニウム酸化物蛍光体などがある（いわゆるＹＡＧ系蛍光体）。具体的には、Ｌｎ３Ｍ５Ｏ１２：Ｒ（Ｌｎは、Ｙ、Ｇｄ、Ｌａから選ばれる少なくとも１以上である。Ｍは、Ａｌ、Ｃａの少なくともいずれか一方を含む。Ｒは、ランタノイド系である。）、（Ｙ１−ｘＧａｘ）３（Ａｌ１−ｙＧａｙ）５Ｏ１２：Ｒ（Ｒは、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｈｏから選ばれる少なくとも１以上である。０＜Ｒｘ＜０．５、０＜ｙ＜０．５である。）を使用することができる。
【００３０】
赤色に発光する蛍光体として、例えば、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどがある。
【００３１】
また、現在主流の青色ＬＥＤに対応し発光する蛍光体としては、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ，（Ｙ,Ｇｄ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ，Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：ＣｅなどのＹＡＧ系蛍光体、Ｔｂ３Ａｌ５Ｏ１２：ＣｅなどのＴＡＧ系蛍光体、（Ｂａ，Ｓｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ系蛍光体やＣａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ系蛍光体、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）２ＳｉＯ４：Ｅｕなどのシリケート系蛍光体、（Ｃａ，Ｓｒ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＳｉＡｌＮ３：Ｅｕ等のナイトライド系蛍光体、Ｃａｘ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕなどのオキシナイトライド系蛍光体、さらには（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ系蛍光体、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ系蛍光体、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ，Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ等の蛍光体が挙げられる。
【００３２】
これらの中では、ＹＡＧ系蛍光体、ＴＡＧ系蛍光体、シリケート系蛍光体が、発光効率や輝度などの点で好ましく用いられる。
【００３３】
上記以外にも、用途や目的とする発光色に応じて公知の蛍光体を用いることができる。
【００３４】
蛍光体の粒子サイズは、特に制限はないが、Ｄ５０が０．０５μｍ以上のものが好ましく、３μｍ以上のものがより好ましい。また、Ｄ５０が３０μｍ以下のものが好ましく、２０μｍ以下のものがより好ましい。ここでＤ５０とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定法により測定して得られる体積基準粒度分布において、小粒径側からの通過分積算が５０％となるときの粒子径のことをいう。Ｄ５０が前記範囲であると、蛍光体シート中の蛍光体の分散性が良好で、安定な発光が得られる。
【００３５】
本発明では、蛍光体の含有量が蛍光体シート全体の５３重量％以上であることが好ましく、５７重量％以上であることがより好ましく、６０重量％であることがさらに好ましい。蛍光体シート中の蛍光体含有量を前記範囲とすることで、蛍光体シートの耐光性を高めることができる。なお、蛍光体含有量の上限は特に規定されないが、作業性に優れた蛍光体シートが作成しやすいという観点から、蛍光体シート全体の９５重量％以下であることが好ましく、９０重量％以下であることがより好ましく、８５重量％以下であることがさらに好ましく、８０重量％以下であることが特に好ましい。
【００３６】
本発明の蛍光体シートは、後に詳しく説明するように、ＬＥＤの表面被覆用途に特に好ましく用いられる。その際、蛍光体シート中の蛍光体の含有量が上記範囲であることで、優れた性能を示すＬＥＤ発光装置を得ることができる。
【００３７】
本発明の蛍光体シートの膜厚は、蛍光体含有量と、所望の光学特性から決められる。蛍光体含有量は上述のように作業性の観点から限界があるので、膜厚は１０μｍ以上あることが好ましい。また、本発明の蛍光体シートは蛍光体含有量が多いことから、膜厚が厚い場合でも耐光性に優れる。一方で、蛍光体シートの光学特性・耐熱性を高める観点からは、蛍光体シートの膜厚は１０００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましく、１００μｍ以下であることがさらに好ましい。蛍光体シートを１０００μｍ以下の膜厚にすることによって、バインダ樹脂による光吸収や光散乱を提言することができるので、光学的に優れた蛍光体シートとなる。
【００３８】
本発明における蛍光体シートの膜厚は、ＪＩＳ Ｋ７１３０（１９９９）プラスチック−フィルム及びシート−厚さ測定方法における機械的走査による厚さの測定方法Ａ法に基づいて測定される膜厚（平均膜厚）のことをいう。
【００３９】
耐熱性とはＬＥＤチップ内で発生した熱に対する耐性を示す。耐熱性は、ＬＥＤを室温で発光させた場合と高温で発光させた場合の輝度を比較し、高温での輝度がどの程度低下するかを測定することによって評価することができる。
【００４０】
ＬＥＤは小さな空間で大量の熱が発生する環境にあり、特に、ハイパワーＬＥＤの場合、発熱が顕著である。このような発熱によって蛍光体の温度が上昇することでＬＥＤの輝度が低下する。したがって、発生した熱をいかに効率良く放熱するかが重要である。本発明においては、シート膜厚を前記範囲とすることで耐熱性に優れたシートを得ることができる。また、シート膜厚にバラツキがあると、ＬＥＤチップごとに蛍光体量に違いが生じ、結果として、発光スペクトル（色温度、輝度、色度）にバラツキが生じる。従って、シート膜厚のバラツキは、好ましくは±５％以内、さらに好ましくは±３％以内である。なお、ここでいう膜厚バラツキとは、ＪＩＳ Ｋ７１３０（１９９９）プラスチック−フィルム及びシート−厚さ測定方法における機械的走査による厚さの測定方法Ａ法に基づいて膜厚を測定し、下記に示す式にて算出される。
【００４１】
より具体的には、機械的走査による厚さの測定方法Ａ法の測定条件を用いて、市販されている接触式の厚み計などのマイクロメーターを使用して膜厚を測定して、得られた膜厚の最大値あるいは最小値と平均膜厚との差を計算し、この値を平均膜厚で除して１００分率であらわした値が膜厚バラツキＢ（％）となる。
【００４２】
膜厚バラツキＢ（％）＝｛（最大膜厚ズレ値＊−平均膜厚）／平均膜厚｝×１００
＊最大膜厚ズレ値は最大値あるいは最小値で平均膜厚との差が最も大きいものを選択する。
【００４３】
本発明の蛍光体シートの作製方法を説明する。なお、以下は一例であり蛍光体シートの作製方法はこれに限定されない。まず、蛍光体シート形成用の塗布液として蛍光体を樹脂に分散した溶液（以下「シート作成用蛍光体分散樹脂」という）を作製する。シート作成用蛍光体分散樹脂は蛍光体と樹脂を適当な溶媒中で混合することによって得られる。付加反応型シリコーン樹脂を用いる場合は、ケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する化合物と、ケイ素原子に結合した水素原子を有する化合物を混合すると、室温でも硬化反応が始まることがあるので、さらにアセチレン化合物などのヒドロシリル化反応遅延剤をシート作成用蛍光体分散樹脂に配合して、ポットライフを延長することも可能である。また、添加剤として塗布膜安定化のための分散剤やレベリング剤、シート表面の改質剤としてシランカップリング剤等の接着補助剤等をシート作成用蛍光体分散樹脂に混合することも可能である。また、蛍光体沈降抑制剤としてアルミナ微粒子、シリカ微粒子、シリコーン微粒子等をシート作成用蛍光体分散樹脂に混合することも可能である。
【００４４】
流動性を適切にするために溶媒を加えて溶液とすることもできる。溶媒は流動状態の樹脂の粘度を調整できるものであれば、特に限定されない。例えば、トルエン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ヘキサン、アセトン、テルピネオール等が挙げられる。
【００４５】
これらの成分を所定の組成になるよう調合した後、ホモジナイザー、自公転型攪拌機、３本ローラー、ボールミル、遊星式ボールミル、ビーズミル等の撹拌・混練機で均質に混合分散することで、シート作成用蛍光体分散樹脂が得られる。混合分散後、もしくは混合分散の過程で、真空もしくは減圧条件下で脱泡することも好ましく行われる。
【００４６】
次に、シート作成用蛍光体分散樹脂を基材上に塗布し、乾燥させる。塗布は、リバースロールコーター、ブレードコーター、スリットダイコーター、ダイレクトグラビアコーター、オフセットグラビアコーター、リバースロールコーター、ブレードコーター、キスコーター、ナチュラルロールコーター、エアーナイフコーター、ロールブレードコーター、バリバーロールブレードコーター、トゥーストリームコーター、ロッドコーター、ワイヤーバーコーター、アプリケーター、ディップコーター、カーテンコーター、スピンコーター、ナイフコーター等により行うことができる。蛍光体シート膜厚の均一性を得るためにはスリットダイコーターで塗布することが好ましい。また、本発明の蛍光体シートはスクリーン印刷やグラビア印刷、平版印刷などの印刷法を用いても作製することもできる。印刷法を用いる場合には、特にスクリーン印刷が好ましく用いられる。
【００４７】
シートの乾燥は熱風乾燥機や赤外線乾燥機等の一般的な加熱装置を用いて行うことができる。シートの加熱硬化には、熱風乾燥機や赤外線乾燥機等の一般的な加熱装置が用いられる。この場合、加熱硬化条件は、通常、４０〜２５０℃で１分〜５時間、好ましくは１００℃〜２００℃で２分〜３時間である。
【００４８】
基材としては、特に制限無く公知の金属、フィルム、ガラス、セラミック、紙等を使用することができる。具体的には、アルミニウム（アルミニウム合金も含む）、亜鉛、銅、鉄などの金属板や箔、セルロースアセテート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリビニルアセタール、アラミドなどのプラスチックのフィルム、前記プラスチックがラミネートされた紙、または前記プラスチックによりコーティングされた紙、前記金属がラミネートまたは蒸着された紙、前記金属がラミネートまたは蒸着されたプラスチックフイルムなどが挙げられる。また、基材が金属板の場合、表面にクロム系やニッケル系などのメッキ処理やセラミック処理されていてもよい。これらの中でも、蛍光体含有樹脂シートをＬＥＤ素子に貼りつける際の密着性から、基材は柔軟なフィルム状であることが好ましい。また、フィルム状の基材を取り扱う際に破断などの恐れがないように強度が高いフィルムが好ましい。それらの要求特性や経済性の面で樹脂フィルムが好ましく、これらの中でも、経済性、取り扱い性の面でＰＥＴフィルムが好ましい。また、樹脂の硬化や蛍光体シートをＬＥＤに貼り合わせる際に２００℃以上の高温を必要とする場合は、耐熱性の面でポリイミドフィルムが好ましい。シートの剥離のし易さから、基材は、あらかじめ表面が離型処理されていてもよい。
【００４９】
基材の厚さは特に制限はないが、下限としては４０μｍ以上が好ましく、６０μｍ以上がより好ましい。また、上限としては５０００μｍ以下が好ましく、３０００μｍ以下がより好ましい。
【００５０】
本発明の蛍光体シートは、ＬＥＤ素子に波長変換層として貼り付けられ、発光装置として使用される。本発明ではＬＥＤ素子にシートを貼り付ける際に、加熱して貼り付ける。加熱温度は、６０℃以上２５０℃以下が望ましく、より望ましくは６０℃以上１５０℃以下である。６０℃以上にすることで、室温と貼り付け温度での弾性率差を大きくするための樹脂設計が容易となる。また、２５０℃以下にすることで、基材および蛍光体シートの熱膨張、熱収縮を小さくすることができるので、貼り合わせの精度を高めることができる。特に、蛍光体シートに予め孔開け加工を施して、ＬＥＤ素子上の所定部分と位置合わせを行う場合などには貼り合わせの位置精度は重要である。貼り合わせの精度を高めるためには１５０℃以下で貼り合わせることがより好適である。さらに、本発明によるＬＥＤ発光装置の信頼性向上のためには、蛍光体シートとＬＥＤ素子の間に応力歪みが無いことが好ましい。そのため、貼り合わせ温度はＬＥＤ発光装置の動作温度近辺、好ましくは動作温度の±２０℃以内にしておくことが好ましい。ＬＥＤ発光装置は、点灯時には８０℃〜１３０℃まで温度が上昇する。よって、動作温度と貼り合わせ温度を近づける意味でも、貼り合わせ温度は６０℃以上１５０℃以下が望ましい。従って、１００℃で十分に低貯蔵弾性率化するように設計された蛍光体シートの特性が重要である。
【００５１】
蛍光体シートを貼り合わせる方法としては、所望の温度で加熱加圧できる装置であれば既存の任意の装置が利用できる。後述するように、蛍光体シートを個片に切断してから、個別のＬＥＤ素子に貼り合わせる方法と、ダイシング前のＬＥＤ素子を作り付けたウェハに一括貼り合わせを経て、ウェハのダイシングと蛍光体シートの切断を一括して行う方法があるが、蛍光体シートを個片に分割してから貼り合わせる方法の場合は、フリップチップボンダーが利用できる。ウェハレベルのＬＥＤ素子に一括して貼り付ける際には、１００ｍｍ角程度の加熱部分を有する加熱圧着ツールなどで貼り合わせる。いずれの場合も、高温で蛍光体シートをＬＥＤ素子に熱融着させてから、室温まで放冷し、基材を剥離する。本発明のような温度と弾性率の関係を持たせることで、熱融着後に室温まで放冷却したあとの蛍光体シートはＬＥＤ素子に強固に密着しつつ、基材から容易に剥離することが可能となる。
【００５２】
蛍光体シートを切断加工する方法について説明する。蛍光体シートは、ＬＥＤ素子への貼り付け前に予め個片に切断し、個別のＬＥＤ素子に貼り付ける方法と、ウェハレベルのＬＥＤ素子に蛍光体シートを貼り付けてからウェハのダイシングと同時に一括して蛍光体シートを切断する方法がある。貼りつけ前に予め切断する場合には、均一に形成された蛍光体シートを、レーザーによる加工、あるいは刃物による切削によって所定の形状に加工し、分割する。レーザーによる加工は、高エネルギーが付与されるので樹脂の焼け焦げや蛍光体の劣化を回避することが非常に難しく、刃物による切削が望ましい。刃物で切断する上で加工性を向上するために、蛍光体シートの２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であることが非常に重要となる。刃物での切削方法としては、単純な刃物を押し込んで切る方法と、回転刃によって切る方法があり、いずれも好適に使用できる。回転刃によって切断する装置としては、ダイサーと呼ばれる半導体基板を個別のチップに切断（ダイシング）するのに用いる装置が好適に利用できる。ダイサーを用いれば、回転刃の厚みや条件設定により、分割ラインの幅を精密に制御できるため、単純な刃物の押し込みにより切断するよりも高い加工精度が得られる。
【００５３】
基材と積層された状態の蛍光体シートを切断する場合には、基材ごと個片化しても良いし、あるいは蛍光体シートは個片化しつつ、基材は切断しなくても構わない。あるいは基材は貫通しない切り込みラインが入る所謂ハーフカットでも良い。そのように個片化した蛍光体シートを、個別のＬＥＤチップ上に加熱融着させる。蛍光体シートを基材ごと個片化する場合の、個片化・ＬＥＤ素子貼り合わせ・ダイシングの工程の一例を、図１に示す。図１の工程には、蛍光体シートを個片に切断する工程、および該個片に切断された蛍光体含有シートを加熱してＬＥＤ素子に貼り付ける工程が含まれる。図１の(a)は、基材２と積層された状態の本発明の蛍光体シート１を仮固定シート３に固定したところである。図１に示した工程では、蛍光体シート１と基材２はいずれも個片化するので、取り扱いが容易なように仮固定シート３に固定しておく。次に(b)に示すように蛍光体シート１と基材２を切断して個片化する。続いて、(c)に示すように実装基板５に実装されたＬＥＤ素子４の上に、個片化された蛍光体シート１と基材２を位置合わせし、(d)に示すように加熱圧着ツールで圧着する。このとき、蛍光体シート１とＬＥＤ素子４の間に空気を噛み込まないように、圧着工程は真空下あるいは減圧下で行うことが好ましい。圧着後に室温まで放冷し、(e)に示すように基材２を剥離する。
【００５４】
また、基材が連続したまま蛍光体シートを個片化した場合には、そのまま一括してダイシング前のウェハレベルのＬＥＤ素子に熱融着させても良い。基材が連続したまま蛍光体シートを個片化する場合の、個片化・ＬＥＤ素子貼り合わせ・ダイシングの工程の一例を、図２に示す。図２の工程にも、蛍光体シートを個片に切断する工程、および該個片に切断された蛍光体含有シートを加熱してＬＥＤ素子に貼り付ける工程が含まれる。図２に示す工程の例では、まず(b)に示す工程で蛍光体シート１を個片化する際に、基材２は個片化されない。図２の(b)では基材２は全く切断されていないが、基材２が連続している限りは、部分的に切断されても構わない。次に(c)に示すように、個片化された蛍光体シート１を、ダイシング前のＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ７に対向させ、位置合わせを行う。(d)に示す工程で加熱圧着ツールにより、蛍光体シート１とダイシング前のＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ７を圧着する。このとき、このとき、蛍光体シート１とＬＥＤ素子４の間に空気を噛み込まないように、圧着工程は真空下あるいは減圧下で行うことが好ましい。圧着後に室温まで放冷し、(e)に示すように基材２を剥離した後、ウェハをダイシングして個片化し、(f)に示すように個片化された蛍光体シート付きＬＥＤ素子を得る。
【００５５】
ダイシング前のウェハレベルのＬＥＤ素子に一括して蛍光体シートを熱融着する場合には、貼り合わせ後にＬＥＤ素子ウェハのダイシングと共に、蛍光体シートを切断することもできる。ウェハのダイシングは上述のダイサーで行われ、切断するときの回転数や切断速度などの条件設定は半導体ウェハを切断する条件に最適化されるため、蛍光体シートを切断するために最適な条件にすることは難しいが、本発明の通り２５℃で高い弾性率を持つ蛍光体シートを用いることによって好適に切断することができる。蛍光体シートとウェハを貼り合わせ後に一括してダイシングする場合の工程の一例を図３に示す。図３の工程には、複数のＬＥＤ素子に蛍光体シートを加熱して一括して貼り付ける工程、および蛍光体シートとＬＥＤ素子を一括ダイシングする工程が含まれる。図３の工程では、本発明の蛍光体シート１は予め切断加工することなく、図３の(a)に示すように蛍光体シート１の側をダイシング前のＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ７に対向させて位置合わせする。次に(b)に示すように、加熱圧着ツールにより蛍光体シート１とダイシング前のＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ７を圧着する。このとき、このとき、蛍光体シート１とＬＥＤ素子４の間に空気を噛み込まないように、圧着工程は真空下あるいは減圧下で行うことが好ましい。圧着後に室温まで放冷し、(c)に示すように基材２を剥離した後、ウェハをダイシングすると同時に、蛍光体シート１を切断して個片化し、(d)に示すように個片化された蛍光体シート付きＬＥＤ素子を得る。
【００５６】
上述の図１〜３いずれの工程を採る場合でも、本発明の蛍光体シートを上面に電極があるＬＥＤ素子に貼り付ける場合には、電極部分の蛍光体シートを除去するために蛍光体シートの貼り合わせ前に予めその部分に孔開け加工をしておくことが望ましい。孔開け加工はレーザー加工、金型パンチングなどの公知の方法が好適に使用できるが、レーザー加工は樹脂の焼け焦げや蛍光体の劣化を引き起こすので、金型によるパンチング加工がより望ましい。パンチング加工を実施する場合、蛍光体シートをＬＥＤ素子に貼り付けた後ではパンチング加工は不可能であるので、蛍光体シートには貼り付け前にパンチング加工を施すことが必須となる。金型によるパンチング加工は、貼り合わせるＬＥＤ素子の電極形状などにより任意の形状や大きさの孔を開けることができる。孔の大きさや形状は金型を設計すれば任意のものが形成できるが、１ｍｍ角内外のＬＥＤ素子上の電極接合部分は、発光面の面積を小さくしないためには５００μｍ以下であることが望ましく、孔はその大きさに合わせて５００μｍ以下で形成される。また、ワイヤーボンディングなどを行う電極はある程度の大きさが必要であり、少なくとも５０μｍ程度の大きさとなるので、孔はその大きさに合わせて５０μｍ程度である。孔の大きさは電極より大きすぎると、発光面が露出して光漏れが発生し、ＬＥＤ発光装置の色特性が低下する。また、電極より小さすぎると、ワイヤーボンディング時にワイヤが触れて接合不良を起こす。従って、孔開け加工は５０μｍ以上５００μｍ以下という小さい孔を±１０％以内の高精度で加工する必要があり、パンチング加工の精度を向上するためにも、蛍光体シートの２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であることが非常に重要となる。
【００５７】
切断加工・孔開け加工を施した蛍光体シートを、ＬＥＤ素子の所定部分に位置合わせして貼り合わせる場合には、光学的な位置合わせ（アラインメント）機構を持つ、貼り合わせ装置が必要となる。このとき、蛍光体シートとＬＥＤ素子を近接させて位置合わせすることは作業的に難しく、実用的には蛍光体シートとＬＥＤ素子を軽く接触させた状態で位置合わせを行うことが良く行われる。このとき、蛍光体シートが粘着性を持っていると、ＬＥＤ素子に接触させて動かすことは非常に困難である。本発明の蛍光体シートであれば、室温で位置合わせを行えば粘着性がないので、蛍光体シートとＬＥＤ素子を軽く接触した位置合わせを行うことが容易である。
【００５８】
本発明により得られた蛍光体シートを貼り合わせたＬＥＤ素子を用いる照明装置は、従来の液状蛍光体含有樹脂のディスペンスや、公知の蛍光体シートによる方法と比較して、正確に加工された蛍光体シートがＬＥＤ素子上に設けられるので、一定の蛍光体がＬＥＤ上に存在し、色や輝度のムラが非常に小さくなる。ディスペンスによる方法では、液状樹脂が供給されて表面張力で形状が決まるので一定の膜厚を形成することは難しい。また、本発明による弾性率範囲の設計の蛍光体シートによれば、高濃度に蛍光体を充填しても従来の蛍光体シートと比べて高精度に加工できるために、蛍光体シートの膜厚を薄くすることが可能となる。具体的には本発明による場合、ＬＥＤ素子上に、膜厚１０〜１０００μｍであって、中心における膜厚と、中心と端部の中間地点での膜厚の差が、前記中心における膜厚±５％以内、より好ましくは±３％以内である蛍光体含有層が設けられたものが製造される。ここでＬＥＤ素子上の中心点とは、ＬＥＤ素子発光面は矩形であるのでその対角線の交点を中心とする。その中心から、発光面の任意の端部に引いた線分の中点を、中心と端部の中間地点とし、本発明では、その任意の中間地点と中心点の膜厚差を±５％に納めることができる。より好ましくは±３％に納めることができる。
【実施例】
【００５９】
以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６０】
＜シリコーン樹脂＞
シリコーン樹脂１：ＯＥ６５２０（東レ・ダウコーニングシリコーン）
シリコーン樹脂２：ＯＥ６６３０（東レ・ダウコーニングシリコーン）
シリコーン樹脂３：Ｘ−３２−２５２８（信越化学工業）
シリコーン樹脂４：ＫＥＲ６０７５（信越化学工業）。
【００６１】
＜動的弾性率測定＞
測定装置 ：粘弾性測定装置ＡＲＥＳ−Ｇ２（ＴＡインスツルメンツ製）
ジオメトリー：平行円板型（１５ｍｍ）
ひずみ ：１％
角周波数 ：１Ｈｚ
温度範囲 ：２５℃〜１４０℃
昇温速度 ：５℃／分
測定雰囲気 ：大気中。
【００６２】
＜動的粘弾性測定の測定サンプル調整＞
シリコーン樹脂１〜４それぞれを３０重量部、蛍光体“ＮＹＡＧ−０２”（Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社製：ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体、比重：４．８ｇ／ｃｍ３、Ｄ５０：７μｍ）を７０重量部で混合した蛍光体シート用樹脂液を、“セラピール”ＢＬＫ（東レフィルム加工株式会社製）を基材として、スリットダイコーターで塗布して厚さ１００μｍの膜を成膜した。この作業をシリコーン樹脂１〜４のそれぞれについて行った。成膜温度はシリコーン１，２，４は１２０℃で１時間。シリコーン３は、半硬化状態で使用するシリコーン接着剤であるので１２０℃で１０分加熱した。
【００６３】
得られた厚さ１００μｍの膜を８枚積層し、１００℃のホットプレート上で加熱圧着して８００μｍの一体化した膜（シート）を作製し、直径１５ｍｍに切り抜いて測定サンプルとした。
【００６４】
各シート（蛍光体７０重量％含有）の室温（２５℃）、１００℃、１４０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。
【００６５】
＜接着性試験＞
基材に積層した蛍光体シートを、ＬＥＤ素子に１００℃または１５０℃で貼り合わせて所定の時間圧着後に、室温に戻し、基材を剥がしたとき、蛍光体シートが全てＬＥＤ素子に接着して基材上に残らない最小の時間を接着可能時間とした。加熱圧着時間が１００℃、１０分以内で蛍光体シートが全てＬＥＤ素子に接着して基材上に残らないものを接着性Ａとし、１００℃、１０分以内で接着しないが１５０℃で１０分以内で接着するものを接着性Ｂとし、１５０℃で１０分より長く加熱圧着してもＬＥＤ素子上に接着しないかあるいは部分的に接着しても一部が基材上に残るような場合は、接着性Ｃ（接着不良）とした。
【００６６】
（実施例１）
容積３００ｍｌのポリエチレン製容器を用いて、シリコーン樹脂１を３０重量％、蛍光体として“ＮＹＡＧ−０２”（Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社製：ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体、比重：４．８ｇ／ｃｍ３、Ｄ５０：７μｍ）を７０重量％の比率で混合した。
【００６７】
その後、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスターＫＫ−４００”（クラボウ製）を用い、１０００ｒｐｍで２０分間撹拌・脱泡してシート作成用蛍光体分散樹脂を得た。スリットダイコーターを用いてシート作成用蛍光体分散樹脂を、基材として“セラピール”ＢＬＫ（東レフィルム加工株式会社製）上に塗布し、１２０℃で１時間加熱、乾燥して膜厚９０μｍ、１００ｍｍ角の蛍光体シートを得た。その後、蛍光体シートに金型パンチング装置（ＵＨＴ社製）で直径２００μｍの孔を打ち抜いた。打ち抜いた孔の直径を、測長装置付き顕微鏡で１０点検査してその寸法の平均値を求めた結果、表２に示すとおりほぼ設計通りの孔が得られた。次に、蛍光体シートをカッティング装置（ＵＨＴ社製ＧＣＵＴ）により１ｍｍ角×１００００個に個片化した。蛍光体シート、基材を共に切断して完全に個片化した。切断面はバリや欠けが無い良好な形状であり、切断箇所の再付着なども発生しなかった。１００００個に個片化された中から任意に１００個を選択し、その切断箇所が良好なものの個数を選び、切断加工性を評価した。
【００６８】
１ｍｍ角にカットした蛍光体シートを、青色ＬＥＤチップが実装された基板のチップ表面に蛍光体シート面が接触するように配置した。ダイボンディング装置（東レエンジニアリング製）を用いて、蛍光体シートの孔とＬＥＤチップの表面電極を位置合わせして、基材側から１００℃の加熱ヘッドで押圧して接着したところ、接着可能時間は５分間であった。５分間圧着した試料を室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができ、接着性は良好であった。ＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔を介して問題なく接合できた。同一の蛍光体シート付ＬＥＤを透明樹脂で封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させ、１０個全てが点灯することを確認した。色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）で１０個のサンプル全ての相関色温度（ＣＣＴ）を計測し、その最大値と最小値の差を色温度ばらつきとして評価した。
【００６９】
同様に作製した蛍光体シート付ＬＥＤ素子を切断して断面ＳＥＭを測定し、サンプル１０個に関してＬＥＤ素子発光面の中心点と、前記中心点と発光面端部を結ぶ線分の中点の膜厚の差を測定し、その２点の膜厚差を求め、その膜厚差の中心点の膜厚に対する割合をそのサンプルの膜厚差（％）とし、１０個のサンプルにおいてその平均値を算出した。表２にばらつきとして示した。なお、負の値は中心点の膜厚より前記中点の膜厚の方が厚いことを示す。
【００７０】
（実施例２）
シリコーン樹脂１の代わりにシリコーン樹脂２を用いて実施例１と同様にして蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜き、１ｍｍ角に個片化した。孔開け加工性、切断加工性はいずれも実施例１と同様に良好であった。実施例１と同様にして１ｍｍ角にカットした蛍光体シートをＬＥＤ素子へ貼り付けたところ、１００℃、１０分では接着できず、１５０℃での接着可能時間は９分であった。また、実施例１と同様にしてＬＥＤ点灯試験および蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。
【００７１】
（実施例３）
実施例１と同様にして蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜いたところ、孔開け加工性は良好であった。次に、蛍光体シートをカッティング装置（ＵＨＴ社製ＧＣＵＴ）により１ｍｍ角に個片化した。このときに、蛍光体シートは完全に個片化しながら、基材はハーフカットとし、連続したままの状態に加工した。蛍光体シートの切断面はバリや欠けが無い良好な形状であり、切断箇所の再付着なども発生しなかった。
【００７２】
蛍光体シートが１ｍｍ角に個片化され、基材は一体化した状態の１００ｍｍ角の蛍光体シートを、個片にダイシングしていない青色ＬＥＤ素子４インチウェハ表面に蛍光体シート面が接触するように配置した。個片化した蛍光体シートと各ＬＥＤ素子を一致させ、加工孔とＬＥＤチップの表面電極部分を一致させるように位置合わせして、基材側から１００℃の加熱プレートで圧着したところ、接着可能時間は７分であった。７分間圧着させた試料を室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができ、接着性は良好であった。
【００７３】
次いで、青色ＬＥＤ素子のウェハを、ダイシング装置（ＤＩＳＣＯ製）でダイシングし、個片化したＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔を介して問題なく接合できた。同一の蛍光体シート付ＬＥＤを透明樹脂で封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させ、１０個全てが点灯することを確認した。色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）で１０個の相関色温度（ＣＣＴ）を計測し最大値と最小値の差を評価した。また、実施例１と同様にして蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。
【００７４】
（実施例４）
実施例１と同様にして蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜いたところ、孔開け加工性は良好であった。
【００７５】
１００ｍｍ角の蛍光体シートを、個片にダイシングしていない青色ＬＥＤ素子４インチウェハ表面に蛍光体シート面が接触するように配置した。蛍光体シートの孔とＬＥＤチップの表面電極を位置合わせして、基材側から１００℃の加熱プレートで圧着したところ、接着可能時間は８分であった。８分間圧着させた試料を室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができ、接着性は良好であった。
【００７６】
次いで、青色ＬＥＤ素子のウェハを、裏面（蛍光体シートを貼り付けた面の反対面）から、ダイシング装置（ＤＩＳＣＯ製）で、ウェハと蛍光体シートを一括してダイシングした。切断面はバリや欠けが無い良好な形状であり、切断箇所の再付着なども発生しなかった。
【００７７】
ＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔を介して問題なく接合できた。同一の蛍光体シート付ＬＥＤを透明樹脂で封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させ、１０個全て点灯することを確認した。色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）でサンプル１０個の相関色温度（ＣＣＴ）を計測し最大値と最小値の差を評価した。また、実施例１と同様にして蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。
【００７８】
（比較例１）
シリコーン樹脂１の代わりにシリコーン樹脂３を用いて、シート作成用蛍光体含有シリコーン樹脂を作製し、基材として“セラピール”ＢＬＫ（東レフィルム加工株式会社製）上に塗布し、１２０℃で１０分加熱、乾燥して膜厚９０μｍ、１００ｍｍ角の蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜いたところ、シリコーン樹脂３の室温での弾性率が低すぎて粘着性を有するために金型に付着し、これにより加工後の孔の直径平均値は設計に対して大幅に小さくなった。実施例１と同様にして蛍光体シートを個片化したが、約半数が再付着して切り離すことができなかった。
【００７９】
問題なく個片化できた蛍光体シートだけを用いて実施例１と同じダイボンディング装置を用い青色ＬＥＤ素子上に１００℃で１０秒間熱圧着を行い、基材を剥離し、１５０℃で３０分間の熱硬化を行った。室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができ、接着性は良好であった。ＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔のサイズが小さく、一部のワイヤボンダーが接触した。ワイヤーボンディング後に樹脂封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させたが、１０個のうち３つが接合不良で点灯できなかった。サンプルの作製個数を増やし、正常に点灯する蛍光体シート付きＬＥＤ発光装置を１０個得て、色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）でサンプル１０個の相関色温度（ＣＣＴ）を計測し最大値と最小値の差を評価した。また、実施例１と同様にして蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。
【００８０】
（比較例２）
シリコーン樹脂１の代わりにシリコーン樹脂４を用いて実施例１と同様に蛍光体シートを得た。実施例１と同様にして蛍光体シートに直径２００μｍの孔を打ち抜き、１ｍｍ角に個片化した。孔開け加工性、切断加工性は、実施例１と同様に良好な結果であった。１ｍｍ角にカットした蛍光体シートを、青色ＬＥＤチップが実装された基板のチップ表面に蛍光体シート面が接触するように配置し、ダイボンディング装置（東レエンジニアリング製）を用いて、蛍光体シートの孔とＬＥＤチップの表面電極を位置合わせして、基材側から１００℃の加熱ヘッドで１５分圧着させた。室温に戻した後、ベースフィルムを剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤとの接着が不完全で、基材と共にＬＥＤ素子上から剥がれてしまい、ＬＥＤ素子としての評価は不可能であった。
【００８１】
（比較例３）
シリコーン樹脂１の代わりにシリコーン樹脂４を用いて実施例１と同様に蛍光体シートを得た。その上に蛍光体を含まないシリコーン樹脂３をスリットダイコーターで塗布し、１２０℃で１０分加熱、乾燥し、膜厚９０μｍの蛍光体シートの上に、膜厚１０μｍの接着層を形成した積層型の蛍光体シートを得た。
【００８２】
その後、蛍光体シートに金型パンチング装置（ＵＨＴ社製）で直径２００μｍの孔を打ち抜いた。打ち抜いた孔の直径を、測長装置付き顕微鏡で１０点検査して平均値を求めた結果、表２に示すとおり設計に対して平均値はやや小さい寸法であり、部分的にシリコーン樹脂４のはみ出しが見られた。次に、樹脂シートをカッティング装置（ＵＨＴ社製ＧＣＵＴ）により１ｍｍ角×１００００個に個片化したが、約３分の１が再付着して切り離すことができなかった。
【００８３】
問題なく個片化できた蛍光体シートだけを用いて実施例１と同じダイボンディング装置を用い青色ＬＥＤ素子上に１００℃で１０秒間熱圧着を行い、１５０℃で３０分間の熱硬化を行った。室温に戻した後、基材を剥がしたところ、蛍光体シートは青色ＬＥＤ上に完全に接着し、基材には蛍光体シートが全く残ること無くきれいに剥がすことができた。ＬＥＤチップの表面電極をワイヤーボンディングしたところ、予め蛍光体シートに加工してある孔に部分的にシリコーン樹脂４がはみ出しており、ワイヤボンダーが接触した。ワイヤーボンディング後に樹脂封止したものを１０個作成し、直流電源につないで点灯させたが、１０個のうち２つが接合不良で点灯できなかった。サンプルの作製個数を増やし、正常に点灯する蛍光体シート付きＬＥＤ発光装置を１０個得て、色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）でサンプル１０個の相関色温度（ＣＣＴ）を計測し最大値と最小値の差を評価した。また、実施例１と同様にして蛍光体シート膜厚の評価を行い、結果を表２に示した。
【００８４】
（比較例４）
容積３００ｍｌのポリエチレン製容器を用いて、シリコーン樹脂１を９０重量％、蛍光体として“ＮＹＡＧ−０２”（Ｉｎｔｅｍａｔｉｘ社製：ＣｅドープのＹＡＧ系蛍光体、比重：４．８ｇ／ｃｍ３、Ｄ５０：７μｍ）を１０重量％の比率で混合した。
【００８５】
その後、遊星式撹拌・脱泡装置“マゼルスターＫＫ−４００”（クラボウ製）を用い、１０００ｒｐｍで２０分間撹拌・脱泡してディスペンス用蛍光体分散シリコーン樹脂を得た。
【００８６】
ディスペンサを用いて、青色ＬＥＤチップが実装されワイヤボンディング済みの基板のチップ表面に蛍光体樹脂を一定量ディスペンスし、１５０℃で１時間加熱硬化した。蛍光体含有樹脂で封止されたＬＥＤを１０個作成し、直流電源につないで点灯させ、１０個全てが点灯することを確認した。色彩照度計（コニカミノルタＣＬ２００Ａ）で１０個のサンプル全ての相関色温度（ＣＣＴ）を計測し、その最大値と最小値の差を色温度ばらつきとして評価した。結果は表２に示した。なお、ディスペンスされた蛍光体含有樹脂はドーム形状に形成されているので中心点と中心点−端部中点での膜厚差は非常に大きかった。
【００８７】
【表１】
【００８８】
【表２】
【符号の説明】
【００８９】
１ 蛍光体シート
２ 基材
３ 仮固定シート
４ ＬＥＤ素子
５ 実装基板
６ 加熱圧着ツール
７ ＬＥＤ素子を表面に形成したウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であり、１００℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ未満である蛍光体含有シート。
【請求項２】
シリコーン樹脂を含有する請求項１記載の蛍光体含有シート。
【請求項３】
蛍光体含有率が５３重量％以上である請求項１または２記載の蛍光体含有シート。
【請求項４】
ＬＥＤ素子の波長変換層として用いられる請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光体含有シート。
【請求項５】
貫通孔が形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の蛍光体シート。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体シートを、ＬＥＤ素子を表面に形成した半導体ウェハに積層した積層体。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体含有シートを用いて得られる発光装置であって、ＬＥＤ素子上に、膜厚１０〜１０００μｍであって、中心における膜厚と、中心から発光面端部の任意の点に引いた線分の中点での膜厚の差が、前記中心における膜厚±５％以内である蛍光体含有層が設けられた発光装置。
【請求項８】
少なくとも、ＬＥＤ素子の発光面に、請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体含有シートを、加熱して貼り付ける工程を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項９】
貼り付ける温度が６０℃以上２５０℃以下であることを特徴とする請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体含有シートを個片に切断する工程、および該個片に切断された蛍光体含有シートを加熱してＬＥＤ素子に貼り付ける工程を含む請求項８または９記載の発光装置の製造方法。
【請求項１１】
複数のＬＥＤ素子に、請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体含有シートを、加熱して一括して貼り付ける工程、および蛍光体含有シートとＬＥＤ素子を一括ダイシングする工程を含む請求項８または９記載の発光装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体シートをＬＥＤ素子に貼り付ける前に、蛍光体シートに孔開け加工を施すことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【請求項１】
２５℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であり、１００℃での貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ未満である蛍光体含有シート。
【請求項２】
シリコーン樹脂を含有する請求項１記載の蛍光体含有シート。
【請求項３】
蛍光体含有率が５３重量％以上である請求項１または２記載の蛍光体含有シート。
【請求項４】
ＬＥＤ素子の波長変換層として用いられる請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光体含有シート。
【請求項５】
貫通孔が形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の蛍光体シート。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体シートを、ＬＥＤ素子を表面に形成した半導体ウェハに積層した積層体。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体含有シートを用いて得られる発光装置であって、ＬＥＤ素子上に、膜厚１０〜１０００μｍであって、中心における膜厚と、中心から発光面端部の任意の点に引いた線分の中点での膜厚の差が、前記中心における膜厚±５％以内である蛍光体含有層が設けられた発光装置。
【請求項８】
少なくとも、ＬＥＤ素子の発光面に、請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体含有シートを、加熱して貼り付ける工程を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項９】
貼り付ける温度が６０℃以上２５０℃以下であることを特徴とする請求項８に記載の発光装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体含有シートを個片に切断する工程、および該個片に切断された蛍光体含有シートを加熱してＬＥＤ素子に貼り付ける工程を含む請求項８または９記載の発光装置の製造方法。
【請求項１１】
複数のＬＥＤ素子に、請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体含有シートを、加熱して一括して貼り付ける工程、および蛍光体含有シートとＬＥＤ素子を一括ダイシングする工程を含む請求項８または９記載の発光装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜５のいずれかに記載の蛍光体シートをＬＥＤ素子に貼り付ける前に、蛍光体シートに孔開け加工を施すことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の発光装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１７９２（Ｐ２０１３−１７９２Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３９５６（Ｐ２０１１−１３３９５６）
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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