JP2012248708A - Led package and manufacturing method of led package - Google Patents

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Kenji Yoneda
賢治 米田
Takeshi Miyashita
猛 宮下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of an LED package capable of effortlessly adjusting a direction of light emitted from the LED package into a desired direction in a manufacturing step after an LED element mounting even if a mounting position of the LED element is displaced.SOLUTION: A manufacturing method of an LED package includes: a mounting step of mounting an LED element on a body substrate; a sealing layer formation step of sealing the LED element mounted on the body substrate with a transparent sealing layer; a position detection step of detecting a position when the LED element is viewed from a plane direction; a groove formation position calculation step of calculating a formation position of a closed-end groove to be formed on a surface of the sealing layer on the basis of the LED element position detected by the position detection step; a closed-end groove formation step of forming an annular closed-end groove in the groove formation position calculated by the groove formation position calculation step; and a lens part formation step of forming a lens part by supplying a transparent resin being in a liquid state to a region enclosed by an inner peripheral edge of the closed-end groove on the surface of the sealing layer and raising the transparent resin by a surface tension which occurs in an inner periphery edge boundary.

Description

この発明は、レンズ付きのLEDパッケージ及び該LEDパッケージの製造方法に関するものである。   The present invention relates to an LED package with a lens and a method for manufacturing the LED package.

従来のレンズ付きLEDパッケージは、例えば特許文献1に示すように、LED素子が実装されたカップ内に封止樹脂を充填し、その硬化後、封止樹脂上にレンズを接着して形成してある。   A conventional LED package with a lens is formed by, for example, filling a sealing resin in a cup on which an LED element is mounted and bonding the lens on the sealing resin after curing, as shown in Patent Document 1, for example. is there.

ところで、この種のLEDパッケージの問題点は、レンズと封止樹脂との間に空気が入り込むことによる隙間が生じることにある。このことによって空気層の影響で光の取出効率が低くなるが、製造工程で、カップ内の体積分ちょうどとなるよう封止材を注入し、レンズ板を重ねたときに空気層を無くすことは非常に難しい。   By the way, a problem with this type of LED package is that a gap is created by air entering between the lens and the sealing resin. This reduces the light extraction efficiency due to the effect of the air layer, but in the manufacturing process, the sealing material is injected so that the volume in the cup is exactly the same, and it is not possible to eliminate the air layer when the lens plates are stacked. very difficult.

そこで、特許文献2に示すように、基板に環状の凹溝を設け、その凹溝で囲まれた領域にLED素子を搭載した後、その領域にLED素子を覆うようにシリコーン樹脂を滴下するとともに、凹溝の内周縁で生じる表面張力を利用して半球状にシリコーン樹脂を形成するようにしたものがある。この半球状シリコーン樹脂は、レンズ効果を奏し得、なおかつ、レンズと封止樹脂が一体となっているので、空気層ができるといった問題も生じない。   Therefore, as shown in Patent Document 2, an annular concave groove is provided on the substrate, and after an LED element is mounted in a region surrounded by the concave groove, a silicone resin is dropped on the region so as to cover the LED element. In some cases, a silicone resin is formed in a hemispherical shape by utilizing the surface tension generated at the inner peripheral edge of the concave groove. This hemispherical silicone resin can provide a lens effect, and since the lens and the sealing resin are integrated, there is no problem that an air layer is formed.

特開平8−320656号公報JP-A-8-320656 特開2008−071859号公報JP 2008-071859 A

しかしながら、特許文献2のような構成であると、凹溝を切った後にLED素子をハンダ付け等によって搭載するため、その搭載位置精度を一定以上に上げることが難しい。その結果、凹溝によって形成されるレンズとLED素子との位置関係のばらつきが生じ、例えば複数のLEDパッケージを直線状に並べてライン光を作る場合に各LEDパッケージからの光の射出方向がばらついて、一定以上の直線精度を有するライン光源を作ることができないといった不具合が発生する。特に小型のLEDパッケージでは、LED素子のわずかな位置ずれが光の方向性に大きな影響を及ぼすので、この問題が顕著となる。   However, with the configuration as in Patent Document 2, since the LED element is mounted by soldering or the like after cutting the concave groove, it is difficult to raise the mounting position accuracy beyond a certain level. As a result, the positional relationship between the lens formed by the concave groove and the LED element varies. For example, when line light is produced by arranging a plurality of LED packages in a straight line, the light emission direction from each LED package varies. This causes a problem that a line light source having a certain linear accuracy cannot be made. In particular, in a small LED package, a slight displacement of the LED element greatly affects the directionality of light, and this problem becomes significant.

かといって、LED素子の位置ずれを製作途中で修正しようとすれば、LED素子の位置ずれが主としてハンダ付け工程で生じることから、ハンダ付け中又はハンダ付け後に位置ずれ修正を行わなければならず、これは実質的にほとんど不可能である。   However, if it is attempted to correct the LED element misalignment during the manufacturing process, the LED element misalignment mainly occurs in the soldering process. Therefore, the misalignment correction must be performed during or after soldering. This is virtually impossible.

さらに、特許文献2の構成では、凹溝の大きさ(半径)を変えない限り、半球状シリコーン樹脂で形成されるレンズがほぼ一定形状で一定の大きさとなり、かつそのレンズ内の一定位置にLED素子が配置されるため、LED素子の発光面とレンズ表面との距離変更が難しく、例えば、レンズ表面からLED素子の発光面を近づけたり遠ざけたりして集光位置を調整するといった要求にほとんど応えることができない。   Furthermore, in the configuration of Patent Document 2, unless the size (radius) of the concave groove is changed, the lens formed of the hemispherical silicone resin has a substantially constant shape and a constant size, and is positioned at a fixed position in the lens. Since the LED element is arranged, it is difficult to change the distance between the light emitting surface of the LED element and the lens surface. For example, it is almost necessary to adjust the light collection position by moving the LED light emitting surface closer to or away from the lens surface. I can't respond.

こういった問題に鑑みて本発明はなされたものであって、その主たる目的は、基板へのLED素子の搭載時に位置ずれがあったとしても、LED素子搭載後の製造工程において、LEDパッケージから射出される光の方向を、所望の方向に無理なく調整できるようにするとともに、集光距離をも容易に調整できるLEDパッケージの製造方法等を提供することにある。   In view of these problems, the present invention has been made, and the main purpose of the present invention is to manufacture the LED element from the LED package in the manufacturing process after mounting the LED element, even if the LED element is misaligned on the substrate. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an LED package and the like that can easily adjust the direction of emitted light in a desired direction and can easily adjust the light collection distance.

すなわち、本発明に係るLEDパッケージの製造方法は、LED素子を本体基板に搭載する搭載工程と、前記本体基板に搭載されたLED素子を透明な封止層で封止する封止層形成工程と、前記LED素子を平面方向から視たときの位置を検出する位置検出工程と、前記位置検出工程で検出されたLED素子の位置に基づいて、前記封止層の表面に形成すべき有底溝の形成位置を算出する溝形成位置算出工程と、前記溝形成位置算出工程で算出した溝形成位置に環状の有底溝を形成する有底溝形成工程と、前記封止層の表面における前記有底溝の内周縁で囲まれた領域に透明樹脂を液体状態で供給し、前記内周縁を境界とする表面張力によって当該透明樹脂を盛り上がらせてレンズ部を形成するレンズ部形成工程とを有することを特徴とするものである。   That is, the manufacturing method of the LED package according to the present invention includes a mounting step of mounting the LED element on the main body substrate, and a sealing layer forming step of sealing the LED element mounted on the main body substrate with a transparent sealing layer. A position detecting step for detecting a position when the LED element is viewed from a plane direction, and a bottomed groove to be formed on the surface of the sealing layer based on the position of the LED element detected in the position detecting step A groove forming position calculating step for calculating the formation position of the groove, a bottomed groove forming step for forming an annular bottomed groove at the groove forming position calculated in the groove forming position calculating step, and the presence on the surface of the sealing layer. A lens part forming step of supplying a transparent resin in a liquid state to a region surrounded by the inner peripheral edge of the bottom groove and forming the lens part by raising the transparent resin by surface tension with the inner peripheral edge as a boundary. Characterized by Than is.

このようなものであれば、LED素子の本体基板に対する搭載位置が正規の位置からずれていたとしても、そのずれ量を勘案して有底溝の形成位置、すなわちレンズ部の位置を設定することによって、このLEDパッケージから射出される光の方向を調整し、所望の目的、例えばライン光源に適したものにすることができる。また、封止層の厚みさえコントロールすれば、LED素子の発光面からレンズ部までの距離を調整できるため、集光距離も容易に調整できる。そして、このように精度を高くできるので基準光源等に最適なものにできる。
なお、ここでの本体基板とは、LED素子が直接搭載される基板(パッケージ基板)及びLED素子が間接的に搭載される基板(パッケージ基板を搭載する基板)のいずれかの意味である。
If this is the case, even if the mounting position of the LED element with respect to the main body substrate is deviated from the normal position, the formation position of the bottomed groove, that is, the position of the lens portion should be set in consideration of the deviation amount. Thus, the direction of light emitted from the LED package can be adjusted to be suitable for a desired purpose, for example, a line light source. Moreover, since the distance from the light emitting surface of an LED element to a lens part can be adjusted if only the thickness of a sealing layer is controlled, a condensing distance can also be adjusted easily. Since the accuracy can be increased in this way, it can be optimized for a reference light source or the like.
The main body substrate here means either a substrate on which the LED element is directly mounted (package substrate) or a substrate on which the LED element is indirectly mounted (substrate on which the package substrate is mounted).

例えば、ライン光源であれば、複数のLED素子を直線状に並べるとともに、各LED素子にそれぞれ前記レンズ部を形成するようにしておき、各LED素子に位置ずれがあったとしても、各LED素子から出て対応するレンズ部を通過した光の光軸が、前記LED素子の並び方向と平行な所定線を通るように、前記溝形成位置算出工程において各有底溝の形成位置を算出するようにすればよい。   For example, in the case of a line light source, a plurality of LED elements are arranged in a straight line, and the lens portion is formed in each LED element. The formation position of each bottomed groove is calculated in the groove formation position calculation step so that the optical axis of the light that has passed through the corresponding lens portion passes through a predetermined line parallel to the arrangement direction of the LED elements. You can do it.

1点に集中させるスポット光であれば、例えば、複数のLED素子を面上に敷き並べるとともに、各LED素子にそれぞれ前記レンズ部を形成するようにしておき、各LED素子から出て対応するレンズ部を通過した光の光軸が、所定点を通るように、前記溝形成位置算出工程において各有底溝の形成位置を算出するようにすればよい。   In the case of spot light concentrated at one point, for example, a plurality of LED elements are laid out on the surface, and the lens portion is formed on each LED element, and a lens corresponding to the LED element is emitted from each LED element. The formation position of each bottomed groove may be calculated in the groove formation position calculation step so that the optical axis of the light that has passed through the portion passes through a predetermined point.

面光源であれば、例えば、複数のLED素子を面上に敷き並べるとともに、各LED素子にそれぞれ前記レンズ部を形成するようにしておき、各LED素子から出て対応するレンズ部を通過した光の光軸が、互いに平行になるように、前記溝形成位置算出工程において各有底溝の形成位置を算出するようにすればよい。   In the case of a surface light source, for example, a plurality of LED elements are laid on the surface, and the lens portions are formed on the LED elements, respectively. The formation positions of the bottomed grooves may be calculated in the groove formation position calculating step so that the optical axes of the bottom grooves are parallel to each other.

本発明者が鋭意検討の末に見出した極めて容易に実現できる有底溝の形成方法としては、前記封止層の表面に短パルスレーザを照射して環状の変質部分を形成し、該変質部分を取り除くことによって有底溝を形成するものを挙げることができる。   As a method of forming a bottomed groove that can be realized very easily found by the present inventors after intensive studies, the surface of the sealing layer is irradiated with a short pulse laser to form an annular altered portion, and the altered portion Examples of forming the bottomed groove by removing the are as follows.

この場合の短パルスレーザの仕様としては、パルス幅が3000fs以下が好ましく、その下限値は略100fsが好ましい。平均出力は、10mW〜1000mWの範囲にあることが好ましい。波長は300nm〜1500nmが好適である。また、パルス幅が150fs〜1000fsであれば、より望ましい。
また、本発明は、所定の規則にしたがうべく並べて配置した複数のLED素子と、各LED素子の光射出方向側にそれぞれ配置したレンズ部とを具備したものであって、前記所定の規則からずれて配置されたLED素子から出る光の方向又は到達点が、所定の規則にしたがって配置された場合の当該LED素子から出る光の方向又は到達点と略合致するように、当該LED素子に対応するレンズ部の配置位置を設定していることを特徴とするLEDパッケージに係るものでもよい。
As a specification of the short pulse laser in this case, the pulse width is preferably 3000 fs or less, and the lower limit is preferably about 100 fs. The average output is preferably in the range of 10 mW to 1000 mW. The wavelength is preferably 300 nm to 1500 nm. Moreover, it is more desirable if the pulse width is 150 fs to 1000 fs.
Further, the present invention includes a plurality of LED elements arranged side by side in accordance with a predetermined rule, and a lens portion arranged on each light emitting direction side of each LED element, and deviates from the predetermined rule. Corresponding to the LED element so that the direction or arrival point of the light emitted from the LED element arranged in this manner substantially matches the direction or arrival point of the light emitted from the LED element when arranged according to a predetermined rule It may relate to an LED package characterized in that the arrangement position of the lens portion is set.

このように構成した本発明によれば、LED素子の本体基板に対する搭載位置が正規の位置からずれていたとしても、そのずれ量を勘案して有底溝の形成位置、すなわちレンズ部の位置を設定することによって、このLEDパッケージから射出される光の方向を調整し、所望の目的、例えばライン光源に適したものに容易にすることができる。また、封止層の厚みさえコントロールすれば、LED素子の発光面からレンズ部までの距離を調整できるため、集光距離も容易に調整できる。   According to the present invention configured as described above, even if the mounting position of the LED element with respect to the main body substrate is deviated from the normal position, the position of forming the bottomed groove, that is, the position of the lens portion is taken into consideration by taking the deviation amount By setting, the direction of the light emitted from the LED package can be adjusted to facilitate the desired purpose, for example, suitable for a line light source. Moreover, since the distance from the light emitting surface of an LED element to a lens part can be adjusted if only the thickness of a sealing layer is controlled, a condensing distance can also be adjusted easily.

本発明の第1実施形態におけるLEDパッケージの平面図及び中央断面図。The top view and center sectional drawing of the LED package in 1st Embodiment of this invention. 同実施形態におけるLEDパッケージの基本的な製造方法を示す製造工程図。The manufacturing process figure which shows the basic manufacturing method of the LED package in the embodiment. 同実施形態におけるLEDパッケージの製造装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the manufacturing apparatus of the LED package in the embodiment. シリコーン樹脂にフェムト秒レーザを照射したときに変質部分ができる過程を示した説明図。Explanatory drawing which showed the process in which a modified part is made when a femtosecond laser is irradiated to a silicone resin. 有底溝の隆起及びガラス質層を示す拡大断面図。The expanded sectional view which shows the protrusion of a bottomed groove | channel, and a glassy layer. 同実施形態において、本体基板上のずれた位置にLED素子が搭載されている状態を示す中央断面図及び平面図。The center sectional view and top view which show the state in which the LED element is mounted in the position which shifted | deviated on the main body board | substrate in the same embodiment. 同実施形態において、本体基板上のずれた位置にLED素子が搭載されている場合の製造工程を示す製造工程図。The manufacturing process figure which shows the manufacturing process in case the LED element is mounted in the position which shifted | deviated on the main body board | substrate in the same embodiment. 同実施形態において、各LEDパッケージからの光がライン上に並ぶ状態を示した斜視図。The perspective view which showed the state from which the light from each LED package was located in a line in the same embodiment. 本発明の他の実施形態における、各LEDパッケージからの光の光軸方向を示した断面図。Sectional drawing which showed the optical axis direction of the light from each LED package in other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態における、各LEDパッケージからの光の光軸方向を示した断面図。Sectional drawing which showed the optical axis direction of the light from each LED package in other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態における、各LEDパッケージからの光の光軸方向を示した断面図。Sectional drawing which showed the optical axis direction of the light from each LED package in other embodiment of this invention.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1実施形態>
本実施形態に係るLEDパッケージ100は、例えば表面実装型のものであり、図1に示すように、LED素子1と、該LED素子1が直接搭載される本体基板2と、該LED素子1を封止する封止層3と、この封止層3の表面に設けられたレンズ部4とを具備したものである。
<First Embodiment>
An LED package 100 according to this embodiment is, for example, a surface-mount type. As shown in FIG. 1, an LED element 1, a main body substrate 2 on which the LED element 1 is directly mounted, and the LED element 1 are arranged. A sealing layer 3 to be sealed and a lens portion 4 provided on the surface of the sealing layer 3 are provided.

LED素子1は、P層とN層を接合した既知のものである。
本体基板2は、例えば平面視円形状の素子収容凹部21を中央に設けたブロック状(厚肉平板状)をなすものであり、前記素子収容凹部21の底面中央に前記LED素子1がハンダ付け等によって接合してある。なお、このLED素子1には、本体基板2のプリント配線からワイヤなどによって電力が供給されるが、ここではそれら電気配線関連部材の図示は省略している。
前記封止層3は、例えば透明シリコーン樹脂を前記素子収容凹部21に充填することによって形成してある。
The LED element 1 is a known element in which a P layer and an N layer are joined.
The main body substrate 2 has, for example, a block shape (thick plate) having a circular element housing recess 21 in the center in plan view, and the LED element 1 is soldered to the center of the bottom surface of the element housing recess 21. It is joined by etc. In addition, although electric power is supplied to this LED element 1 by the wire etc. from the printed wiring of the main body board | substrate 2, illustration of these electrical wiring related members is abbreviate | omitted here.
The sealing layer 3 is formed, for example, by filling the element housing recess 21 with a transparent silicone resin.

前記レンズ部4は、封止層3と同じ透明シリコーン樹脂で形成されたものであり、平面視、その中心を前記LED素子1の中心と合致させた円形状のものである。
次に、このLEDパッケージ100の基本的な製造方法につき、図2等を参照して説明する。
The lens portion 4 is formed of the same transparent silicone resin as the sealing layer 3, and has a circular shape in which the center thereof coincides with the center of the LED element 1 in plan view.
Next, a basic manufacturing method of the LED package 100 will be described with reference to FIG.

まず、本体基板2の凹部底面にLED素子1を実装(例えばハンダ付け)した後、本体基板2の凹部21に液状の透明シリコーン樹脂を注入し、露出部分がないようにLED素子1を封止する封止層3を形成する。なお、ここでは、ある程度粘性をもった状態でも流動性がある限りは液状と定義する。   First, after mounting the LED element 1 on the bottom surface of the concave portion of the main body substrate 2 (for example, soldering), liquid transparent silicone resin is injected into the concave portion 21 of the main body substrate 2 to seal the LED element 1 so that there is no exposed portion. The sealing layer 3 to be formed is formed. In addition, as long as it has fluidity | liquidity even if it has a certain amount of viscosity here, it defines as liquid.

次に、この透明シリコーン樹脂が略完全に硬化する前の所定の硬さまで硬化した後、又は完全に硬化後、図2(a)に示すように、平面方向から視てLED素子1の周囲の封止層3の表面に対し、例えば所定半径の円形軌道に沿って、短パルスレーザであるフェムト秒レーザを照射する。このフェムト秒レーザRは、図3に示すレーザ装置から射出される。このフェムト秒レーザRのパルス幅は150fs、平均出力は50mW、波長は800nmである。また、レーザRのスキャン速度、すなわちレーザRの移動速度は200μm/secである。なお、フェムト秒レーザRを固定し、本体基板2を移動(回転)させても構わない。なお、レーザRの照射位置の詳細については後述する。   Next, after the transparent silicone resin is cured to a predetermined hardness before being almost completely cured, or after being completely cured, as shown in FIG. The surface of the sealing layer 3 is irradiated with a femtosecond laser that is a short pulse laser, for example, along a circular orbit having a predetermined radius. This femtosecond laser R is emitted from the laser apparatus shown in FIG. The femtosecond laser R has a pulse width of 150 fs, an average output of 50 mW, and a wavelength of 800 nm. The scanning speed of the laser R, that is, the moving speed of the laser R is 200 μm / sec. The femtosecond laser R may be fixed and the main substrate 2 may be moved (rotated). Details of the irradiation position of the laser R will be described later.

フェムト秒レーザRが照射された封止層3には、一定幅で一定厚みの変質部分Qが形成される。この変質部分Qは、周囲のシリコーン樹脂と比べて物性や形状が変化しており、固化して剥離可能な状態となっている。より具体的には、図4に示すように、フェムト秒レーザRの照射によってボイドが形成されるとともに、その周囲に熱と圧力波が伝播し、照射領域周辺の物性及び形状が変化すると本発明者は推定している。   In the sealing layer 3 irradiated with the femtosecond laser R, an altered portion Q having a constant width and a constant thickness is formed. The altered portion Q has a change in physical properties and shape as compared with the surrounding silicone resin, and is solidified and peelable. More specifically, as shown in FIG. 4, when a void is formed by the irradiation of the femtosecond laser R, and heat and pressure waves propagate around it to change the physical properties and shape around the irradiation region, the present invention. Estimate.

このようにしてフェムト秒レーザRを照射して平面視円環状の変質部分Qを生成した後、図2(b)に示すように、この変質部分Qを、例えば上下逆さまにしたり、振動を与えたり、治具で引っ張ったりして除去し、有底溝5を形成する。このとき、図5に示すように、有底溝5の表面には変質した薄いガラス質層51が形成される。また有底溝5の周囲はわずかに隆起する場合もある。   After the irradiation with the femtosecond laser R in this way to generate the altered portion Q having an annular shape in plan view, as shown in FIG. 2B, the altered portion Q is turned upside down or given vibration, for example. Or by pulling with a jig to form the bottomed groove 5. At this time, as shown in FIG. 5, an altered thin vitreous layer 51 is formed on the surface of the bottomed groove 5. Further, the periphery of the bottomed groove 5 may be slightly raised.

次に、この有底溝5の内周縁5aで囲まれた封止層3の表面領域に、該封止層3と同じ液状のシリコーン樹脂(請求項で言う第2樹脂)を一定量滴下し、図2(c)に示すように、前記内周縁5aで作用する表面張力でそれ以上の拡がりを防止して、概略部分球状の前記レンズ部4を形成する。シリコーン樹脂の滴下量は、前記表面張力を破らない範囲、すなわち、シリコーン樹脂が有底溝5の内周縁5aから溢れ出て当該有底溝5に入らない範囲であって、当該有底溝5で囲まれた領域の大きさや、レンズ部4の盛り上がり高さに応じて定められる。
その後、図2(d)に示すように、滴下したシリコーン樹脂を硬化させて、製造が完了する。
Next, a predetermined amount of the same liquid silicone resin as the sealing layer 3 (second resin in the claims) is dropped on the surface region of the sealing layer 3 surrounded by the inner peripheral edge 5a of the bottomed groove 5. As shown in FIG. 2C, the lens portion 4 having a substantially partial spherical shape is formed by preventing further spreading by surface tension acting on the inner peripheral edge 5a. The dripping amount of the silicone resin is a range in which the surface tension is not broken, that is, a range in which the silicone resin overflows from the inner peripheral edge 5 a of the bottomed groove 5 and does not enter the bottomed groove 5. It is determined according to the size of the area surrounded by, and the rising height of the lens unit 4.
Thereafter, the dripped silicone resin is cured as shown in FIG.

このようなものであれば、封止層3の表面に液状のシリコーン樹脂が滴下されてレンズ部4が形成されるので、間に空気層の入る余地がなく、また、レンズ部4と封止層3とが同一のシリコーン樹脂で形成される、光学的界面が全く存在しなくなり、光の取り出し効率を最大限に高めることができる。   In such a case, since the liquid silicone resin is dropped on the surface of the sealing layer 3 to form the lens part 4, there is no room for an air layer to enter between the lens part 4 and the sealing part 3. The optical interface formed by the same silicone resin as the layer 3 is completely absent, and the light extraction efficiency can be maximized.

また、前記有底溝5を弾性のあるシリコーン樹脂表面に形成することは、従来であれば、機械加工にせよ、連続レーザ照射等の熱加工にせよ、極めて困難であるが、本願発明によれば、フェムト秒レーザRを照射するだけで、極めて簡単に実現することができる。これは、本願発明者が鋭意検討の末見出したものであり、従来では考えられなかったことである。   In addition, it is extremely difficult to form the bottomed groove 5 on the surface of the elastic silicone resin by conventional methods, whether it is mechanical processing or thermal processing such as continuous laser irradiation. For example, it can be realized very simply by irradiating the femtosecond laser R. This was discovered by the inventor of the present application as a result of intensive studies, and was not considered in the past.

また、有底溝2の周縁部が若干隆起し、しかもそのエッジ部分は図8に示すようにガラス質層51になっているので、レンズ部4を形成するシリコーン樹脂を多く滴下しても溢れない。したがって、レンズ部4の盛り上がりを大きくして曲率を高くするなど、レンズ部4の形状自由度を大きくできるという利点もある。   Further, since the peripheral edge of the bottomed groove 2 is slightly raised and the edge portion is a vitreous layer 51 as shown in FIG. 8, it overflows even if a large amount of the silicone resin forming the lens portion 4 is dripped. Absent. Therefore, there is an advantage that the degree of freedom of the shape of the lens unit 4 can be increased, such as increasing the curvature of the lens unit 4 to increase the curvature.

しかして、この実施形態では、前記レーザRの照射位置を定めるために、図3に示すように、LED素子の位置を検出するためのCCDカメラ等の位置検出センサ6と、前記レーザ装置を駆動制御する制御手段8とを設けている。   Therefore, in this embodiment, in order to determine the irradiation position of the laser R, as shown in FIG. 3, the position detection sensor 6 such as a CCD camera for detecting the position of the LED element and the laser device are driven. Control means 8 for controlling is provided.

前記位置検出センサ6は、例えば2次元エリアセンサを利用したものであり、LED素子1及び本体基板2を平面方向、言い換えればLED素子1の光射出方向から撮像して、その画像データを制御手段に送信するものである。なお、位置検出のタイミングは、LED素子1を本体基板2に搭載した後からレンズ部4を形成する前までの間に適宜行えばよい。   The position detection sensor 6 uses, for example, a two-dimensional area sensor, images the LED element 1 and the main body substrate 2 from the plane direction, in other words, from the light emission direction of the LED element 1, and controls the image data. To send to. Note that the position detection timing may be appropriately determined after the LED element 1 is mounted on the main body substrate 2 and before the lens portion 4 is formed.

制御手段8は、ハードウェア的に言えば、例えばアナログ又はデジタル電気回路で構成したもので、図示しないCPUやメモリを具備している。一方、機能的に言えば、メモリに記憶させたプログラムにしたがって前記CPUやその他のハードウェアが協働することで、前記画像データを受け付ける画像データ受付部81、受け付けた画像データに所定の処理を施してLED素子1の本体基板2に対する搭載位置を特定するLED素子位置特定部82、前記LED素子1の搭載位置に基づいて前記有底溝5の形成位置、すなわちレーザRの照射位置を算出する溝形成位置算出部83、算出された溝形成位置にレーザRが照射されるようにレーザ装置7を駆動制御するレーザ駆動制御部84等としての機能を発揮するものである。   In terms of hardware, the control means 8 is composed of, for example, an analog or digital electric circuit, and includes a CPU and a memory (not shown). On the other hand, functionally speaking, the CPU and other hardware cooperate in accordance with a program stored in the memory, whereby the image data receiving unit 81 that receives the image data, and a predetermined process on the received image data. The LED element position specifying unit 82 for specifying the mounting position of the LED element 1 on the main body substrate 2, and the formation position of the bottomed groove 5, that is, the irradiation position of the laser R, is calculated based on the mounting position of the LED element 1. The groove forming position calculation unit 83 functions as a laser drive control unit 84 that drives and controls the laser device 7 so that the laser R is irradiated to the calculated groove formation position.

次に、この制御手段8の各部の動作説明を兼ねて、LED素子1の搭載位置が本体基板2の正規の位置(例えば中心位置)からずれた場合におけるLEDパッケージ100の製造工程の一例を、図6、図7を参照して説明する。
まず、LED素子1が搭載された本体基板2を、位置検出センサ6が平面方向から撮像し、その画像データを制御手段8に送信する。
Next, an example of the manufacturing process of the LED package 100 in the case where the mounting position of the LED element 1 is deviated from the normal position (for example, the center position) of the main body substrate 2 also serves as an explanation of the operation of each part of the control means 8. This will be described with reference to FIGS.
First, the position detection sensor 6 images the main body substrate 2 on which the LED element 1 is mounted from the plane direction, and transmits the image data to the control means 8.

制御手段8では、画像データ受付部81がこの画像データを受け付け、LED素子位置特定部82が前記画像データに画像処理を施して、LED素子1の搭載位置を特定し、正規のLED素子1の搭載位置からのXY方向のずれ量をそれぞれ算出する。ここでは例えば図6に示すように基板に搭載されたLED素子1の位置が、正規の位置からX方向にeずれていたとする。   In the control means 8, the image data receiving unit 81 receives this image data, and the LED element position specifying unit 82 performs image processing on the image data, specifies the mounting position of the LED element 1, and The amount of deviation in the XY direction from the mounting position is calculated. Here, for example, as shown in FIG. 6, it is assumed that the position of the LED element 1 mounted on the substrate is shifted from the normal position by e in the X direction.

次に、このずれ量(ずれベクトル)eに基づいて、溝形成位置算出部83が有底溝の形成位置、すなわちレーザRの照射位置を算出する。ここでは、例えば、図7に示すように、LED素子1から射出された光が、有底溝5に沿って形成されたレンズ部4で屈折し、その光軸Gが、本来の光軸C(ここでは本体基板2あるいは素子収容凹部21の機械的な中心軸C)上の予め定めた所定高さの点Pを必ず通るように、有底溝5の形成位置を算出する。
そして、その算出された有底溝形成位置にレーザRが照射されるように、レーザ駆動制御部84が、レーザ装置7又はその光学系の位置、あるいは本体基板2の位置を制御する。
そして、その後は、基本的製造方法のところで前述したとおり、形成された有底溝5を利用してレンズ部4を形成し、LEDパッケージを完成する。
Next, based on this deviation amount (deviation vector) e, the groove formation position calculation unit 83 calculates the formation position of the bottomed groove, that is, the irradiation position of the laser R. Here, for example, as shown in FIG. 7, the light emitted from the LED element 1 is refracted by the lens portion 4 formed along the bottomed groove 5, and its optical axis G is the original optical axis C. The formation position of the bottomed groove 5 is calculated so as to pass through a point P having a predetermined height on the main substrate 2 or the mechanical central axis C of the element housing recess 21 here.
Then, the laser drive controller 84 controls the position of the laser device 7 or its optical system or the position of the main body substrate 2 so that the calculated bottomed groove forming position is irradiated with the laser R.
Then, as described above in the basic manufacturing method, the lens portion 4 is formed using the formed bottomed groove 5 to complete the LED package.

このように構成したものであれば、例えば複数のLEDパッケージを直線状に並べてライン光源として用いる場合、図8に示すように、各LEDパッケージ100からの光は、それぞれのLED素子1の本体基板2に対する位置のばらつきに拘わらず、所定高さPのところでずれなく直線L上に並ぶことになる。したがって、この所定高さPを対象物に対する光照射面や拡散面とすることで、直線精度の非常に高いライン光を得ることができる。なお、この図8でLED素子1の位置ずれがないのは、左手前のパッケージ100だけである。   In the case of such a configuration, for example, when a plurality of LED packages are arranged in a straight line and used as a line light source, the light from each LED package 100 is emitted from the main body substrate of each LED element 1 as shown in FIG. Regardless of the variation in position with respect to 2, the lines are aligned on the straight line L at the predetermined height P without deviation. Therefore, line light with very high linear accuracy can be obtained by using the predetermined height P as a light irradiation surface or a diffusion surface for an object. In FIG. 8, the LED element 1 is not misaligned only in the left front package 100.

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。例えば、前記有底溝を、ルータやトリマー、高圧液体噴射などの機械的切削手段で形成してもよいし、熱線などの熱的手段で形成してもよく、その手法は特に限られるものではない。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the bottomed groove may be formed by a mechanical cutting means such as a router, a trimmer, or a high-pressure liquid jet, or may be formed by a thermal means such as a hot wire, and the method is not particularly limited. Absent.

有底溝の形成位置については、図9に示すように、LED素子1から射出されレンズ部4で屈折した光の光軸Gが、本来の光軸と平行になるように設定してもよい。多数のLEDパッケージ100を面上に敷き詰めて面光源を構成する場合などに、このような設定方法が有効である。なお、この図9では共通の本体基板2に複数の素子収容凹部21が設けられており、言わば複数のLEDパッケージが1つの本体基板を共用している態様となっている。
また、図10に示すように、LED素子1から射出されレンズ部4で屈折した光の光軸Gが、1点に集まるように設定してもよい。多数のLEDパッケージを面上に敷き詰めてスポット光源を構成する場合などに、このような設定方法が有効である。
さらに、図11に示すように直線上に複数のLED素子1を配置し、それらLED素子1又は本体基板2の上面から所定距離Yだけ離間した部位において、各光軸Gの互いの離間距離が均等となるようにしてもよい。この場合、例えばYだけ離間した部位に、拡散板を配置すると、拡散板に照射する各LED素子1からの光が均等に配分され、拡散板からムラのない光を射出することができる。LED素子は、格子状に敷き詰めても良い。その場合は、所定距離Yだけ離間した部位において、各光軸Gが均等な格子点に並ぶようにすればよい。
その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
As shown in FIG. 9, the bottom groove formation position may be set so that the optical axis G of the light emitted from the LED element 1 and refracted by the lens unit 4 is parallel to the original optical axis. . Such a setting method is effective when a surface light source is configured by laying a large number of LED packages 100 on a surface. In FIG. 9, a plurality of element receiving recesses 21 are provided in the common main body substrate 2. In other words, a plurality of LED packages share one main body substrate.
Further, as shown in FIG. 10, the optical axis G of the light emitted from the LED element 1 and refracted by the lens unit 4 may be set to be gathered at one point. Such a setting method is effective when a spot light source is configured by laying a large number of LED packages on a surface.
Further, as shown in FIG. 11, a plurality of LED elements 1 are arranged on a straight line, and the distances between the optical axes G are separated from each other by a predetermined distance Y from the upper surface of the LED elements 1 or the main body substrate 2. You may make it equal. In this case, for example, if the diffuser plate is arranged at a site separated by Y, the light from each LED element 1 that irradiates the diffuser plate is evenly distributed, and light without unevenness can be emitted from the diffuser plate. The LED elements may be laid out in a grid pattern. In that case, the optical axes G may be arranged at equal lattice points in the portions separated by the predetermined distance Y.
In addition, the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

100・・・LEDパッケージ
1・・・LED素子1
3・・・封止層
R・・・短パルスレーザ
Q・・・変質部分
5・・・有底溝
5a・・・有底溝の内周縁
4・・・レンズ部
100 ... LED package 1 ... LED element 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Sealing layer R ... Short pulse laser Q ... Altered part 5 ... Bottomed groove 5a ... Inner peripheral edge of bottomed groove 4 ... Lens part

Claims (5)

LED素子を本体基板に搭載する搭載工程と、
前記本体基板に搭載されたLED素子を透明な封止層で封止する封止層形成工程と、
前記LED素子を平面方向から視たときの位置を検出する位置検出工程と、
前記位置検出工程で検出されたLED素子の位置に基づいて、前記封止層の表面に形成すべき有底溝の形成位置を算出する溝形成位置算出工程と、
前記溝形成位置算出工程で算出した溝形成位置に、環状の有底溝を形成する有底溝形成工程と、
前記封止層の表面における前記有底溝の内周縁で囲まれた領域に透明樹脂を液体状態で供給し、前記内周縁を境界とする表面張力によって当該透明樹脂を盛り上がらせてレンズ部を形成するレンズ部形成工程とを有することを特徴とするLEDパッケージの製造方法。
A mounting process for mounting the LED element on the main body substrate;
A sealing layer forming step of sealing the LED element mounted on the main body substrate with a transparent sealing layer;
A position detection step of detecting a position when the LED element is viewed from a plane direction;
A groove formation position calculating step of calculating a formation position of a bottomed groove to be formed on the surface of the sealing layer based on the position of the LED element detected in the position detection step;
A bottomed groove forming step of forming an annular bottomed groove at the groove forming position calculated in the groove forming position calculating step;
A transparent resin is supplied in a liquid state to a region surrounded by the inner peripheral edge of the bottomed groove on the surface of the sealing layer, and the transparent resin is raised by surface tension with the inner peripheral edge as a boundary to form a lens portion. A method of manufacturing an LED package.
複数のLED素子が並んで配置されるとともに、各LED素子にそれぞれ前記レンズ部を形成するようにしたLEDパッケージに適用されるものであって、
各LED素子から出て、対応するレンズ部を通過した光の光軸が、所定点又は所定線を略通るように、あるいは、互いに略平行になるように、前記溝形成位置算出工程において前記有底溝の形成位置を算出することを特徴とする請求項1記載のLEDパッケージの製造方法。
A plurality of LED elements are arranged side by side, and are applied to an LED package in which each LED element is formed with the lens portion,
In the groove forming position calculating step, the optical axis of the light emitted from each LED element and passed through the corresponding lens unit passes through a predetermined point or a predetermined line, or is substantially parallel to each other. 2. The method of manufacturing an LED package according to claim 1, wherein the formation position of the bottom groove is calculated.
前記有底溝形成工程において、前記封止層の表面に短パルスレーザを照射して環状の変質部分を形成し、該変質部分を取り除くことによって有底溝を形成することを特徴とする請求項1又は2いずれか記載のLEDパッケージの製造方法。   The bottomed groove forming step includes forming a bottomed groove by irradiating a surface of the sealing layer with a short pulse laser to form an annular deteriorated portion and removing the deteriorated portion. The manufacturing method of the LED package in any one of 1 or 2. 所定の規則にしたがうべく並べて配置した複数のLED素子と、各LED素子の光射出方向側にそれぞれ配置したレンズ部とを具備したものであって、
前記所定の規則からずれて配置されたLED素子から出る光の方向又は到達点が、所定の規則にしたがって配置された場合の当該LED素子から出る光の方向又は到達点と略合致するように、当該LED素子に対応するレンズ部の配置位置を設定していることを特徴とするLEDパッケージ。
A plurality of LED elements arranged side by side in accordance with a predetermined rule, and a lens portion respectively arranged on the light emission direction side of each LED element,
The direction or the arrival point of the light emitted from the LED element arranged so as to deviate from the predetermined rule substantially matches the direction or the arrival point of the light emitted from the LED element when arranged according to the predetermined rule. An LED package, wherein an arrangement position of a lens portion corresponding to the LED element is set.
各LED素子から出て、対応するレンズ部を通過した光の光軸が、所定点又は所定線を略通るように、あるいは、互いに略平行になるように、前記レンズ部の配置位置を設定している請求項4記載のLEDパッケージ。   The arrangement position of the lens unit is set so that the optical axis of the light emitted from each LED element and passed through the corresponding lens unit substantially passes a predetermined point or a predetermined line, or is substantially parallel to each other. The LED package according to claim 4.
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