JP2018152536A - 光学モジュールの製造方法及び光学モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、工程を短縮化しつつ、モジュールの低背化及び小型化を実現できる光学モジュールの製造方法及び光学モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】表面に複数の電極２０を有する基板１０上に発光素子５０をフェイスダウンで実装する工程と、
光波長変換物質を含む樹脂シート６０と前記基板１０の前記発光素子実装面とを対向させ、前記樹脂シート６０と前記発光素子５０との間を含む前記樹脂シート６０と前記基板１０との間の空間に第１の光透過性樹脂７０を充填する工程と、
前記樹脂シート６０の前記第１の光透過性樹脂７０が充填された面と反対側の面を第２の光透過性樹脂８０で覆う工程と、を有する。
【選択図】図９

Description

本発明は、光学モジュールの製造方法及び光学モジュールに関する。
従来から、発光素子が固着された第１のフレームと、第１のフレームから離間して配置され、発光素子の電極と金属ワイヤで接続された第２のフレームと、発光素子と第１のフレームと第２のフレームとを覆う樹脂パッケージとを有する半導体発光装置の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
かかる特許文献１に記載の半導体発光装置の製造方法では、まず、複数の第１のフレームと複数の第２のフレームとが交互に配置された金属プレートの表面に、発光素子、第１のフレーム及び第２のフレームを覆う第１の樹脂を形成し、第１の樹脂の表面に犠牲シートを貼着する。そして、金属プレート上の第１の樹脂及び犠牲シートに樹脂パッケージの外周に沿った溝を形成し、溝の内部に第２の樹脂を充填し、第２の樹脂を溝に沿って分断することにより、第１の樹脂の外縁を第２の樹脂で覆った樹脂パッケージを形成する。その後は、分断された樹脂パッケージの上面を覆っている第２の樹脂上に、犠牲シートよりも粘着力の大きい粘着シートを貼着し、この粘着シートを引き剥がすことにより、第１の樹脂の上面に形成された第２の樹脂を犠牲シートと共に取り除く。これにより、発光面を露出させ、半導体発光装置を完成させる。
特開２０１３−４８０７号公報
しかしながら、特許文献１に記載の半導体発光装置の製造方法では、最終的に除去される犠牲シートを第１の樹脂の表面に貼着する工程を含んでいる。かかる犠牲シートは、製品に不要な材料なので、製造コストを増加させてしまう。
また、かかる半導体発光装置の製造方法では、第１の樹脂への溝の形成でダイシングによるハーフカットを１回行い、更に第２の樹脂を溝に沿って分断する際にダイシングによるハーフカットをもう１回行っており、合計で２回のハーフカットを行っている。このような、複数回のダイシングによるハーフカットを行うことは、製造工程を複雑化させる要因となる。
そこで、本発明は、工程を短縮化しつつ、モジュールの低背化及び小型化を実現できる光学モジュールの製造方法及び光学モジュールを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る光学モジュール（１５０）の製造方法は、表面に複数の電極（２０、２１ａ〜２１c、２２ａ〜２２ｃ）を有する基板（１０）上に発光素子（５０）をフェイスダウンで実装する工程と、
光波長変換物質を含む樹脂シート（６０）と前記基板（１０）の前記発光素子実装面とを対向させ、前記樹脂シート（６０）と前記発光素子（５０）との間を含む前記樹脂シート（６０）と前記基板（１０）との間の空間に第１の光透過性樹脂（７０）を充填する工程と、
前記樹脂シート（６０）の前記第１の光透過性樹脂（７０）が充填された面と反対側の面を第２の光透過性樹脂（８０）で覆う工程と、を有する。
前記第１の光透過性樹脂（７０）を充填する工程は、前記樹脂シート（６０）の表面に前記第１の光透過性樹脂（７０）を塗布する工程と、
前記第１の光透過性樹脂（７０）上に前記発光素子（５０）を接着する工程と、
前記樹脂シート（６０）と前記基板（１０）との間の前記空間に前記第１の光透過性樹脂（７０）を充填する工程と、を含んでもよい。
本発明の他の態様に係る光学モジュールの製造方法は、表面に複数の電極（２０、２１ａ〜２１c、２２ａ〜２２ｃ）を有する基板（１０）上に発光素子（５０）をフェイスダウンで実装する工程と、
前記発光素子（５０）の側面、上面及び下面を含む前記基板（１０）上面を光波長変換物質が混合された第１の光透過性樹脂（７１）で封止する工程と、
前記第１の光透過性樹脂（７１）が封止された面の上面を第２の光透過性樹脂（８０）で覆う工程と、を有する。
前記基板（１０）は長方形の平面形状を有し、
前記発光素子（５０）は、前記長方形の長手方向に沿って複数個が配列されて前記基板（１０）上に実装され、
前記第１の光透過性樹脂（７０、７１）を充填する工程及び前記第２の光透過性樹脂（８０）で覆う工程は、複数個の前記発光素子（５０）を１ユニット（１４０ａ〜１４０ｃ）として行われてもよい。
前記１ユニット（１４０ａ〜１４０ｃ）の前記発光素子（５０）を囲むように、前記第２の光透過性樹脂（８０）の上面から前記基板（１０）の所定深さまで到達する溝（９０）を形成する工程と、
前記溝（９０）に光反射物質を含む光反射性樹脂（１００）を充填する工程と、を更に有してもよい。
前記溝（９０）に充填された前記光反射性樹脂（１００）の一部を残して外側面が前記光反射性樹脂（１００）で覆われるように前記光反射性樹脂（１００）に沿ってダイシングを行い、前記１ユニット（１４０ａ〜１４０ｃ）の前記発光素子（５０）を個片化する工程を更に有してもよい。
前記溝（９０）に前記光反射性樹脂（１００）を充填する工程は、前記光反射性樹脂（１００）が前記溝（９０）を充填するとともに前記第２の光透過性樹脂（８０）の上面を覆うまで行われ、
前記溝（９０）に前記光反射性樹脂（１００）を充填する工程と前記発光素子（５０）を個片化する工程との間に、前記第２の光透過性樹脂（８０）上の前記光反射性樹脂（１００）を除去する工程を更に有してもよい。
前記溝（９０）を形成する工程と前記光反射性樹脂（１００）を充填する工程との間に、前記溝（９０）の表面に無機膜からなる層（１１０）を形成する工程を更に有してもよい。
前記基板（１０）の裏面には、マザーボードと電気的接続を行うための外部接続端子（３０、３１ａ、３２ａ〜３２ｃ）が形成されていてもよい。
本発明の他の態様に係る光学モジュール（１５０）は、表面に複数の電極（２０）を有する基板（１０）と、
前記基板（１０）の前記複数の電極（２０、２１ａ〜２１c、２２ａ〜２２ｃ）にフェイスダウンで実装された発光素子（５０）と、
前記発光素子（５０）の上方に設けられた、光波長変換物質を含む樹脂シート（６０）と、
前記発光素子（５０）と前記樹脂シート（６０）との間を含めて前記基板（１０）と前記樹脂シート（６０）との間を封止する第１の光透過性樹脂（７０）と、
前記樹脂シート（６０）の前記第１の光透過性樹脂（７０）が封止する面の反対側の面を覆う第２の光透過性樹脂（８０）と、
前記基板（１０）、前記発光素子（５０）、前記樹脂シート（６０）、前記第１の光透過性樹脂（７０）及び前記第２の光透過性樹脂（８０）からなる積層体の外周側面に沿って該外周側面を覆うように設けられた、光反射性物質を含む光反射性樹脂（１００）と、を有する。
本発明の他の態様に係る光学モジュール（１５１）は、表面に複数の電極（２０）を有する基板（１０）と、
前記基板（１０）の前記複数の電極（２０、２１ａ〜２１c、２２ａ〜２２ｃ）にフェイスダウンで実装された発光素子（５０）と、
前記発光素子（５０）を含めて前記基板（１０）の前記表面上を封止する、光波長変換物質が混合された第１の光透過性樹脂（７１）と、
前記第１の光透過性樹脂（７１）の上面を覆う第２の光透過性樹脂（８０）と、
前記基板（１０）、前記発光素子（５０）、前記第１の光透過性樹脂（７１）及び前記第２の光透過性樹脂（８０）からなる積層体の外周側面に沿って該外周側面を覆うように設けられた、光反射性物質を含む光反射性樹脂（１００）と、を有する。
前記積層体の前記外周側面と前記光反射性樹脂（１００）との間には、無機膜からなる層（１１０）が更に設けられてもよい。
前記基板（１０）は長方形の平面形状を有し、
前記基板（１０）上には、前記長方形の長手方向に沿って前記発光素子（５０）が複数実装されており、
前記基板（１０）の裏面には、マザーボードと電気的接続を行うための複数の外部接続端子（３０、３１ａ、３２ａ〜３２ｃ）が設けられてもよい。
複数の前記発光素子（５０）は、所定個数の前記発光素子（５０）が直列接続された発光素子群（１４０ａ〜１４０ｃ）を複数含んでもよい。
複数の前記発光素子群（１４０ａ〜１４０ｃ）は各々２つの端子を有し、
複数の前記発光素子群（１４０ａ〜１４０ｃ）の各々の一方の端子は前記複数の外部接続端子（３０、３１ａ、３２ａ〜３２ｃ）のうち１つに共通に接続され、
複数の前記発光素子群（１４０ａ〜１４０ｃ）の各々の他方の端子は各々別個の前記外部接続端子（３０、３１ａ、３２ａ〜３２ｃ）に接続されてもよい。
前記基板（１０）は複数の層（１１〜１４）を有し、
複数の前記発光素子群（１４０ａ〜１４０ｃ）の各々の前記他方の端子は、前記基板（１０）の異なる層に設けられた配線（２４、３５、３６、３７）を通じて各々別個の前記外部接続端子（３０、３１ａ、３２ａ〜３２ｃ）に接続されてもよい。
前記複数の外部接続端子（３０、３１ａ、３２ａ〜３２ｃ）は、前記基板（１０）の裏面の端部に配置されてもよい。
前記基板（１０）の裏面の端部以外の箇所には、前記発光素子（５０）が接続されない外部接続端子（３３）が更に設けられてもよい。
前記基板内の前記配線（２４、３５、３６、３７）と重ならない位置に、ダミービアが設けられてもよい。
本発明の他の態様に係る光学モジュール（１５０〜１５２）は、表面に複数の電極（２０、２１ａ〜２１c、２２ａ〜２２ｃ）が設けられ、裏面にマザーボードに電気的接続を行うための複数の外部接続端子（３０、３１ａ、３２ａ〜３２ｃ）を備えた長方形の平面形状を有する基板（１０）と、
前記長方形の長手方向に沿って前記電極（２０、２１ａ〜２１c、２２ａ〜２２ｃ）にフェイスダウンで実装された複数の発光素子（５０）と、
前記複数の発光素子（５０）を含めて前記基板（１０）の前記表面上を封止する光透過性樹脂（７０、７１）と、を有し、
前記複数の発光素子（５０）は、所定個数の前記発光素子（５０）が電気的に直列に接続された発光素子群（１４０ａ〜１４０ｃ）を複数群含む。
本発明によれば、工程を短縮化しつつ、モジュールの低背化及び小型化を実現できる。
本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の基板用意工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の接合ペースト塗布工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の実装工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の封止工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の透明樹脂コーティング工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の溝形成工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の光反射樹脂封止工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の表面研削工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法のモジュール個片化工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの回路構成の一例を示した図である。 第１の実施形態に係る光学モジュールのプリント配線板の内部構成の一例を示した図である。 バックライトユニットに第１の実施形態に係る光学モジュールを適用した例を示した図である。 本発明の第２の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の一例を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の一例を示した図である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の基板用意工程の一例を示した図である。基板用意工程においては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ
を実装するためのプリント配線板１０が用意される。プリント配線板１０は、ＬＥＤチップを実装するための基板の一例であり、ＬＥＤチップを実装することができれば、他の基板が用いられてもよい。本実施形態においては、基板としてプリント配線板１０を用いた例を挙げて説明する。なお、プリント配線板１０は、例えば、長方形の平面形状を有して構成されてもよい。
プリント配線板１０は、表面にＬＥＤチップを実装するための電極２０を有し、裏面にはマザーボードに電気的接続を行うための外部接続端子３０を有する。電極２０及び外部接続端子３０は、ともに複数個設けられる。実装するＬＥＤチップは、通常、アノード及びカソードの２個の端子を有するため、電極２０及び外部接続端子３０はともに複数個設けられる。また、通常、プリント配線板１０の表面上には複数個のＬＥＤチップが実装されるため、実装されるＬＥＤチップの数に合わせて電極２０及び外部接続端子３０の個数が定められる。
なお、表面側の電極２０と裏面側の外部接続端子３０とは、プリント配線板１０の内部で配線パターンにより接続されているが、その点の詳細については後述する。
また、基板用意工程においては、プリント配線板１０を用意する他、プリント配線板１０に付着している異物を除去するべくプリント配線板１０の洗浄を行う。また、洗浄後は、ベーキングによってプリント配線板１０を乾燥させる。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の接合ペースト塗布工程の一例を示した図である。なお、外部接続端子３０は、光学モジュールの製造方法には直接は関連しないので、図２以降は図示を省略する。外部接続端子３０については、プリント配線板１０の内部構造を説明するときに詳細に説明する。
接合ペースト塗布工程においては、プリント配線板１０の表面に設けられた電極２０上に接合ペースト４０を塗布する。接合ペースト４０は、加熱溶融によりＬＥＤチップの電極とプリント配線板１０の表面上の電極２０とを接合し、電気的に接続できる限り、種々の接合ペースト４０を用いることができる。接合ペースト４０としては、例えば、Ａｕ−Ｓｎ（金−錫）ペーストを用いてもよい。なお、接合ペースト４０を電極２０の表面上に塗布した後は、加熱により接合ペースト４０を溶融し、その後冷却する。冷却後には、洗浄によりフラックス残渣を除去する。接合ペースト塗布工程により、電極２０上にＬＥＤチップが実装可能な状態となる。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の実装工程の一例を示した図である。実装工程においては、ウエハーから個片化されたＬＥＤチップ５０をプリント配線板１０に実装する。なお、ＬＥＤチップ５０は発光素子の一例であり、発光可能な素子であれば、他の素子が実装されてもよい。本実施形態においては、発光素子としてＬＥＤチップ５０を用いた例を挙げて説明する。
ＬＥＤチップ５０は、フェイスダウンでプリント配線板１０に実装される。つまり、ＬＥＤチップの端子（又は電極）が下面に配置され、ボンディングワイヤを用いることなく、接合ペースト４０を介して電極２０に直接接合される。かかるフリップチップ実装により、ボンディングワイヤが不要となり、低背化実装が可能となる。
なお、ＬＥＤチップ５０の電極２０上への実装は、通常は、熱圧着工法により行われるが、フリップチップ実装が可能な限り、これに限定されず、種々の実装方法が用いられてよい。なお、熱圧着工法は、加熱しながら圧着ヘッド等を用いてＬＥＤチップ５０を基板１０（正確には電極２０）に圧着する方法である。
また、ＬＥＤチップ５０は、プリント配線板１０と反対側の面、図３の例では上面が発光取り出し面となる。つまり、ＬＥＤチップ５０の端子（又は電極）と反対側の面が発光取り出し面となり、図３の例では、上方に向かって光が放出される。
図４は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の封止工程の一例を示した図である。封止工程においては、ＬＥＤチップ５０を実装したプリント配線板１０の実装面と光波長変換物質を含む樹脂シート６０とを対向させ、プリント配線板１０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０との間の空間をシリコーン樹脂７０で封止する。なお、図４に示されるように、図３とは上下が反転し、ＬＥＤチップ５０の発光取り出し面が下面となるように設置されている。
ここで、光波長変換物質を含む樹脂シート６０における光波長変換物質は、例えば、青色を発光するＬＥＤチップ５０の光を、白色光に変換するのに必要な物質を含んでもよい。例えば光波長変換物質として、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Yttrium Aluminum Garnet）を用いると白色光を得ることができる。また、白色光を得るために、光波長変換物質を用いずに光の三原色である赤色・緑色・青色の発光ダイオードのチップを用いて1つの発光源として白色光を得ることもできる。更に白色光以外の色の光もＬＥＤチップの発光色と光波長変換物質の組合わせにより、様々な色の光を得ることができる。また、ＬＥＤチップの発光取り出し面に光波長変換物質をコーティングすることによって、光波長変換物質を含む樹脂シートを用いずに所望の色の光を得ることができる。
シリコーン樹脂７０は、熱硬化性樹脂であり、硬化した際に透明体を構成することができる。なお、シリコーン樹脂７０は一例であり、硬化したときに光を透過する透明体を構成することができれば、他の樹脂を用いてもよい。
封止工程は、対向するプリント配線板１０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０との間の空間をＬＥＤチップ５０も含めて封止することができれば、種々の封止方法により実現されてよいが、以下、封止工程の一例について説明する。
まず、光波長変換物質を含む樹脂シート６０を封止用金型内に載置し、シリコーン樹脂７０で光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面全体を覆う。つまり、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面に、シリコーン樹脂７０を塗布する。その後、封止装置を用いて、ＬＥＤチップ５０をシリコーン樹脂７０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０で封止する。つまり、プリント配線板１０の実装面と光波長変換物質を含む樹脂シート６０との間の空間にシリコーン樹脂７０を充填し、プリント配線板１０、ＬＥＤチップ５０及び光波長変換物質を含む樹脂シート６０を一体として封止する。なお、封止方法は特に限定されず、コンプレッションモールド法、トランスファーモールド法等を用途に応じて使用することができる。
コンプレッションモールド法は、計量したシリコーン樹脂７０を加熱した金型の凹部（キャビティ）に入れ、圧縮成形機で加圧して硬化させる成形方法である。また、トランスファーモールド法は、予熱したシリコーン樹脂７０をトランスファー室と呼ばれる加熱室に入れ、軟化させてから補助ラム（プランジャ）で金属製の型に圧入し、そのまま保持してシリコーン樹脂７０が硬化してから成形体を取り出す方法である。
上の例のように、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面にシリコーン樹脂７０を塗布することにより、接着剤が光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面に塗布されたのと同じ状態となる。つまり、シリコーン樹脂７０は、封止材として機能するとともに、接着剤としても機能する。よって、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面とＬＥＤチップ５０の下面（発光取り出し面）との間には、シリコーン樹脂７０が接着剤層として薄く存在した状態となって封止される。よって、この場合には、ＬＥＤチップ５０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０の対向面同士は、接着剤層の僅かな空間だけ離間して対向した状態で封止される。これにより、光学モジュールの低背化及び小型化を実現することができる。
但し、シリコーン樹脂７０は封止材として機能するので、ＬＥＤチップ５０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０とを大きく離間させた状態でも封止は可能である。よって、ＬＥＤチップ５０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０との対向間隔は、用途に応じて適宜適切な間隔に設定することができる。
なお、上の例では、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面にシリコーン樹脂７０を塗布し、その上にＬＥＤチップ５０を配置する例について説明したが、最初から光波長変換物質を含む樹脂シート６０とプリント配線板１０の実装面とを対向させ、その間の空間にシリコーン樹脂７０を注入して封止することも可能である。このように、種々の方法により封止工程は実現され得る。
図５は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の透明樹脂コーティング工程の一例を示した図である。透明樹脂コーティング工程においては、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の封止面と反対側の面をシリコーン樹脂８０で覆う。図５に示されるように、図４の例と上下が反転し、プリント配線板１０が下部、光波長変換物質を含む樹脂シート６０が上部に位置する配置とすると、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面が露出面となる。そこで、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面を、シリコーン樹脂８０を用いて覆う。上述のように、シリコーン樹脂８０は、熱硬化したときに光を透過させる透明体を構成する樹脂であり、そのような性質を有する樹脂であれば、シリコーン樹脂８０以外の樹脂を用いてもよい。また、シリコーン樹脂８０は、プリント配線板１０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０との間の封止に用いたシリコーン樹脂７０と全く同一の樹脂（同一製品）を用いてもよいし、異なる樹脂（異なる製品）を用いてもよい。
なお、シリコーン樹脂８０は、光波長変換物質を含む樹脂シート６０を保護する役割を有する。つまり、露出した光波長変換物質を含む樹脂シート６０を覆い、光を遮ることなく光波長変換物質を含む樹脂シート６０の露出面を保護する。
シリコーン樹脂８０の形成方法は特に限定されず、上述のコンプレッションモールド法、トランスファーモールド法を用いてもよいし、ポッティング、印刷等により形成してもよい。なお、ポッティングは樹脂盛りによるコーティングである。
図５に示される通り、ＬＥＤチップ５０から放出された光は、シリコーン樹脂７０、光波長変換物質を含む樹脂シート６０、シリコーン樹脂８０を透過して上方に出射されることになる。
図６は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の溝形成工程の一例を示した図である。溝形成工程においては、シリコーン樹脂８０の上面から光波長変換物質を含む樹脂シート６０、シリコーン樹脂７０を貫通してプリント配線板１０にまで到達する溝９０を形成する。溝９０は、プリント配線板１０を貫通しないが、プリント配線板１０にも溝９０が形成される深さで形成され、溝９０の底面９１がプリント配線板１０内に形成される。なお、このようなプリント配線板１０（基板）の途中まで溝９０を形成することをハーフカットとも呼ぶので、本工程をハーフカット工程と呼んでもよい。
溝９０は、ＬＥＤチップ５０を囲むように形成される。ＬＥＤチップが複数個実装されている場合は、ＬＥＤチップ間の領域を除いてＬＥＤチップを囲むように溝９０を形成する。溝９０は、後述する個片化された光学モジュール１５０の外周近傍に形成される。図６においては、１方向の断面しか示されていないが、図６の切断方向と垂直な方向においても両端に溝９０が形成されている。つまり、ＬＥＤチップ５０を長方形で囲むように溝９０が形成され、長方形の枠を形成するように溝９０が形成される。なお、ＬＥＤチップ５０を丸く囲みたい場合には、円形の溝９０をＬＥＤチップ５０の周囲に形成すればよい。以下の例においては、プリント配線板１０が長方形の平面形状を有し、プリント配線板１０の外形に沿って、ＬＥＤチップ５０を長方形の枠で囲むように溝９０を形成した例について説明する。
図７は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の光反射樹脂封止工程の一例を示した図である。光反射樹脂封止工程においては、溝９０に光反射性物質を含む樹脂を充填する。光反射性物質を含む樹脂は、種々の樹脂から選択されてよいが、本実施形態においては、白樹脂１００を光反射性樹脂として用いた例を挙げて説明する。白樹脂１００は、光反射性物質を含んでいるので、光反射性樹脂として好適に使用可能である。溝９０に充填された白樹脂１００は、光学モジュールのリフレクタを構成する。
白樹脂１００の充填方法は特に限定されず、コーティング工程と同様に、コンプレッションモールド法、トランスファーモールド法、ポッティング、印刷等を適宜利用することができる。溝９０は、プリント配線板１０まで到達してハーフカットされているので、白樹脂１００と溝９０との密着性を高めることができる。即ち、白樹脂１００がプリント配線板１０の厚さ方向の途中まで到達しているので、杭を地面に打ち込んだのと類似した状態とすることができ、更に白樹脂１００の接触面積も増加させることができるので、高い密着性を実現することができる。
なお、白樹脂１００を溝９０に充填する際、溝９０のみならず、シリコーン樹脂８０の上面をも白樹脂１００で覆ってもよい。溝９０にのみ白樹脂１００を充填するのは通常は困難なので、シリコーン樹脂８０の上面も含めて白樹脂１００で封止してよい。
図８は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の表面研削工程の一例を示した図である。表面研削工程においては、シリコーン樹脂８０が露出するまで上面を研削する。これにより、不要な白樹脂１００が除去され、透明体（シリコーン樹脂８０）からなる光学モジュールの発光面が形成される。なお、表面研削は、種々の方法により行われてよいが、例えば、グラインド研削により上面の白樹脂１００を研削してもよい。
図９は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法のモジュール個片化工程の一例を示した図である。モジュール個片化工程においては、白樹脂１００の一部を残すように、溝９０に沿ってダイシングを行い、光学モジュールを個片化する。白樹脂１００の一部を残すことにより、個片化された光学モジュールの外周側面が白樹脂１００で覆われ、外周側面にリフレクタが形成された状態となるからである。これにより、ＬＥＤチップ５０で発光した光のうち、側面方向に放射する光を内側に反射させ、効率良く上方に向けて光を出射させることができる。なお、モジュール個片化工程の終了により、個片化された光学モジュール１５０が完成する。
このように、第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法によれば、ＬＥＤチップ５０のプリント配線板１０へのフリップチップ実装、光波長変換物質を含む樹脂シート６０とのプリント配線板１０の実装面との間の空間の透明樹脂による封止、更に光波長変換物質を含む樹脂シートの露出面の透明樹脂によるコーティングにより、少ない工程数で低背化、小型化した光学モジュールを製造することができる。また、溝９０をハーフカットで形成することにより、白樹脂１００の密着性を向上させることができる。
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの回路構成の一例を示した図である。図１乃至図９においては、説明の容易のため、２つのＬＥＤチップで１個の光学モジュール１５０を構成する例を挙げて説明した。
しかしながら、光学モジュールを、液晶画面を照らすバックライトユニット等に適用する場合には、非常に多くのＬＥＤチップ５０を配列して光学モジュール１５０を構成する。
図１０において、ＬＥＤチップ５０が複数個直列接続された３個のＬＥＤチップユニット（ＬＥＤチップ群）１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃが示されている。ここで、ＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃの集合体からなる全体が、図９に示した光学モジュール１５０に対応する。このように、図１乃至９では、便宜上、２個のＬＥＤチップ５０のみを例示しているが、光学モジュール１５０は、通常はもっと多くのＬＥＤチップ５０を含んで構成される場合が多い。ここでは、光学モジュール１５０が、３個のＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを備え、更に個々のＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃが複数のＬＥＤチップ５０を含む例を挙げて説明する。
図１０に示されるように、３個のＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは各々、アノードとカソードの２個の端子を備えている。そして、アノードは共通の外部接続端子３１ａに接続され、カソードは各々異なる外部接続端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃに接続されている。
総てのＬＥＤチップ５０を直列接続すると、直列回路においては電圧が分圧されるため、総てのＬＥＤチップ５０を点灯させるためには高い電圧を印加する必要が生じる。そのような電源を用意することは、スマートフォン等の実際の製品では困難であるため、印加可能な電圧で総てのＬＥＤチップを点灯できるように、直列回路で構成されたＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを並列的に接続している。このような回路構成とすることにより、総てのＬＥＤチップ５０の点灯に必要な電圧をＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃで分割し、各ＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ内のＬＥＤチップ５０を点灯させるのに必要な電圧に低下させている。
よって、印加可能な電圧とＬＥＤチップ５０の点灯に必要な閾値電圧により１ユニット内のＬＥＤチップ５０の個数が定まり、そのＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを必要な個数設けることにより、多数のＬＥＤチップ５０の同時点灯を可能にすることができる。
図１１は、第１の実施形態に係る光学モジュール１５０のプリント配線板１０の内部構成の一例を示した図である。回路構成は、図１０の回路構成と同一である。
図１１に示される通り、プリント配線板１０の内部を、複数の基板層１１、１２、１３、１４により構成し、各基板層を貫通するビアＢ１〜Ｂ１８、基板層１１〜１４に沿った配線層２４、３５〜３７を形成している。そして、ＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃの各アノードは、電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃに各々接続され、基板層１１のビアＢ１、Ｂ５，Ｂ６及び配線層２４、更に基板層１２〜１４を貫通するビアＢ２，Ｂ３、Ｂ４を介して、外部接続端子３１ａに共通に接続されている。
一方、ＬＥＤチップユニット１４０ａのカソードは、電極２２ａ、最上層の基板層１１を貫通するビアＢ７、基板層１１、１２間の配線層３５、及び基板層１２〜１４を貫通するビアＢ８，Ｂ９、Ｂ１０を介して外部接続端子３２ａに接続されている。また、ＬＥＤチップユニット１４０ｂのカソードは、電極２２ｂ、最上層及び２番目の基板層１１、１２を貫通するビアＢ１１，Ｂ１２、基板層１２、１３間の配線層３６、及び基板層１３、１４を貫通するビアＢ１３，Ｂ１４を介して外部接続端子３２ｂに接続されている。更に、ＬＥＤチップユニット１４０ｃのカソードは、電極２２ｃ、最上層〜３番目の基板層１１、１２、１３を貫通するビアＢ１５，Ｂ１６，Ｂ１７、基板層１３、１４間の配線層３７、及び基板層１４を貫通するビアＢ１８を介して外部接続端子３２ｃに接続されている。このように、ＬＥＤチップユニット１４０ａ〜１４０ｃの各カソードの接続においては、基板層１１〜１４の段差を利用し、各配線が独立に形成されて各外部接続端子３２ａ〜３２ｃに接続されている。このような構成を採ることにより、プリント配線板１０の内部に複数の配線経路を設け、光学モジュールの小型化を実現することができる。
ここで、外部接続端子３１ａ、３２ａ〜３２ｃは、プリント配線板１０の端部にまとめて形成されている。これは、電源供給を容易にするためであり、１箇所から電源供給を可能とするためである。
一方で、外部接続端子３１ａ、３２ａ〜３２ｃは、局所的な反りを防止する観点から、プリント配線板１０の裏面に分散して万遍なく形成されていることが好ましい。よって、必要に応じて、配線が接続されないダミーの外部接続端子３３を設けるようにしてもよい。これにより、光学モジュール１５０に発熱が生じても、プリント配線板１０に発生する応力を均一にすることができ、局所的な反り等を防止することができる。
また、同様の観点から、金属材料を充填しないダミービアを必要に応じて形成してもよい。つまり、ビアＢ１〜Ｂ４、ビアＢ８〜Ｂ１０と同様に、所定の基板層１１〜１４を貫通するビアを配線を妨げない箇所に形成し、ビアについても均一化を図るようにしてもよい。
図１０及び図１１において、アノードを共通、カソードを個別に構成した例を挙げて説明しているが、カソードを共通、アノードを個別にする構成としてもよい。アノードとカソードのいずれを共通端子として構成するかは、用途に応じて適宜設定可能である。
図１２は、バックライトユニット１６０に第１の実施形態に係る光学モジュール１５０を適用した例を示した図である。図１２（ａ）は、光学モジュール１５０をバックライトユニット１６０に組み込んだ構成の一例を示した図であり、図１２（ｂ）は、バックライトモジュール１６０に組み込まれた光学モジュール１５０を取り出した図である。
図１２（ａ）に示されるように、バックライト１６０の長手方向における一端に、バックライト１６０の外形の１つの短辺に沿うように光学モジュール１５０は設けられる。発光面は、バックライト１６０の面に沿った横向きとなる。
図１２（ａ）、（ｂ）に示されるように、光学モジュール１５０の幅は、バックライトユニット１６０に組み込んだ場合に、バックライトユニット１６０の高さに影響を与えるので、幅の縮小化が要求されている。また、光学モジュール１５０の高さは、バックライトユニット１６０の平面面積に影響を与えるので、光学モジュール１５０の低背化が要求されている。
このように、光学モジュール１５０は、高さ、幅の双方において小型化が要求されている。本実施形態に係る光学モジュール及びその製造方法によれば、低背化した光学モジュール１５０を製造及び構成することができ、かかる要求に応えることができる。
なお、図１１、１２に示されるように、プリント配線板１０が長方形の平面形状を有する場合には、長方形の長手方向に沿ってＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを配置すれば、バックライトユニット１６０に適した光学モジュール１５０を構成することができる。
［第２の実施形態］
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の一例を示した図である。第２の実施形態に係る光学モジュールの製造方法は、封止工程が第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法と異なっている。
第２の実施形態に係る光学モジュールの製造方法では、封止工程において、光波長変換物質を混合させたシリコーン樹脂７１を用いて、ＬＥＤチップ５０を含むプリント配線板１０の上面を封止している。光波長変換物質を混合させたシリコーン樹脂７１を用いてＬＥＤチップ５０の側面、上面及び下面を封止することにより、光学モジュール１５１の低背化が可能となる。また、光波長変換物質を混合させたシリコーン樹脂７１は、光波長変換機能を有するとともに透明であるので、光学モジュール１５１の機能を適切に実現することができる。
なお、透明樹脂コーティング工程は、シリコーン樹脂８０でコーティングする対象が光波長変換物質を含む樹脂シート６０であるか、光波長変換物質を混合させたシリコーン樹脂７１であるかの相違であり、工程そのものは第１の実施形態と同様である。その他の工程も、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。なお、この場合、シリコーン樹脂７１とシリコーン樹脂８０は、当然に異なるシリコーン樹脂となる。
また、第２の実施形態に係る光学モジュール１５１は、単独の光波長変換物質を含む樹脂シート６０及びシリコーン樹脂７０が存在せず、代わりに光波長変換物質が混合されたシリコーン樹脂７１が設けられている点で、第１の実施形態に係る光学モジュール１５０と異なる。その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
第２の実施形態に係る光学モジュール１５１の製造方法及び光学モジュール１５１によれば、工程及び部品点数を更に減少させることができ、更なる工程の短縮化と低背化が可能となる。
［第３の実施形態］
図１４は、本発明の第３の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の一例を示した図である。第３の実施形態に係る光学モジュール１５２の製造方法は、溝形成工程と光反射性樹脂封止工程との間に、無機物層形成工程を更に有する点で、第１及び第２の実施形態に係る光学モジュール１５０、１５１の製造方法と異なっている。無機物層形成工程では、溝形成工程で溝９０が形成された後、溝９０の内面に無機物からなる無機物層１１０を形成する。無機物層１１０は、例えば、光反射率の高いアルミニウム、銅等の金属材料から構成されてもよい。無機物は、光反射性物質を含んだ白樹脂１００の光反射効率を向上させる役割を持つとともに、水分を遮蔽し、吸湿の低減にも寄与することができる。
その他の工程は、第１及び第２の光学モジュール１５０、１５１の製造方法と同様であるので、その説明を省略する。なお、第３の実施形態に係る光学モジュール１５２の製造方法は、第１及び第２の光学モジュール１５０、１５１の製造方法のいずれにも適用可能である。
第３の実施形態に係る光学モジュール１５２は、プリント配線板１０、ＬＥＤチップ５０、光波長変換物質を含む樹脂シート６０及びシリコーン樹脂７０若しくはシリコーン樹脂７１、及びシリコーン樹脂８０の積層体からなる封止体１２０の外周側面と、白樹脂１００との間に、封止体１２０の外周側面を覆う無機物層１１０が更に設けられる点以外は、第１及び第２の実施形態に係る光学モジュール１５０、１５１と同様である。よって、その説明を省略する。
第３の実施形態に係る光学モジュール１５２の製造方法及び光学モジュール１５２によれば、白樹脂１００の光反射効率を向上させるとともに、光学モジュール１５２の吸湿を低減させることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
１０ プリント配線板
１１〜１４ 基板層
２０、２１ａ〜２１ｃ、２２ａ〜２２ｃ 電極
２４、３５、３６、３７ 配線層
３０、３１ａ、３２ａ〜３２ｃ、３３ 外部接続端子
４０ 接合ペースト
５０ ＬＥＤチップ
６０ 光波長変換物質を含む樹脂シート
７０、７１、８０ シリコーン樹脂
９０ 溝
１００ 白樹脂
１１０ 無機物層
１４０ａ〜１４０ｃ ＬＥＤチップユニット
１５０、１５１、１５２、 光学モジュール
１６０ バックライトユニット
Ｂ１〜Ｂ１８ ビア

Claims (20)

  1. 表面に複数の電極を有する基板上に発光素子をフェイスダウンで実装する工程と、
    光波長変換物質を含む樹脂シートと前記基板の発光素子実装面とを対向させ、前記樹脂シートと前記発光素子との間を含む前記樹脂シートと前記基板との間の空間に第１の光透過性樹脂を充填する工程と、
    前記樹脂シートの前記第１の光透過性樹脂が充填された面と反対側の面を第２の光透過性樹脂で覆う工程と、を有する光学モジュールの製造方法。
  2. 前記第１の光透過性樹脂を充填する工程は、前記樹脂シートの表面に前記第１の光透過性樹脂を塗布する工程と、
    前記第１の光透過性樹脂上に前記発光素子を接着する工程と、
    前記樹脂シートと前記基板との間の前記空間に前記第１の光透過性樹脂を充填する工程と、を含む請求項１に記載の光学モジュールの製造方法。
  3. 表面に複数の電極を有する基板上に発光素子をフェイスダウンで実装する工程と、
    前記発光素子の側面、上面及び下面を含む前記基板上面を光波長変換物質が混合された第１の光透過性樹脂で封止する工程と、
    前記第１の光透過性樹脂が封止された面の上面を第２の光透過性樹脂で覆う工程と、を有する光学モジュールの製造方法。
  4. 前記基板は長方形の平面形状を有し、
    前記発光素子は、前記長方形の長手方向に沿って複数個が配列されて前記基板上に実装され、
    前記第１の光透過性樹脂を充填する工程及び前記第２の光透過性樹脂で覆う工程は、複数個の前記発光素子を１ユニットとして行われる請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学モジュールの製造方法。
  5. 前記１ユニットの前記発光素子を囲むように、前記第２の光透過性樹脂の上面から前記基板の所定深さまで到達する溝を形成する工程と、
    前記溝に光反射物質を含む光反射性樹脂を充填する工程と、を更に有する請求項４に記載の光学モジュールの製造方法。
  6. 前記溝に充填された前記光反射性樹脂の一部を残して外側面が前記光反射性樹脂で覆われるように前記光反射性樹脂に沿ってダイシングを行い、前記１ユニットの前記発光素子を個片化する工程を更に有する請求項５に記載の光学モジュールの製造方法。
  7. 前記溝に前記光反射性樹脂を充填する工程は、前記光反射性樹脂が前記溝を充填するとともに前記第２の光透過性樹脂の上面を覆うまで行われ、
    前記溝に前記光反射性樹脂を充填する工程と前記発光素子を個片化する工程との間に、前記第２の光透過性樹脂上の前記光反射性樹脂を除去する工程を更に有する請求項６に記載の光学モジュールの製造方法。
  8. 前記溝を形成する工程と前記光反射性樹脂を充填する工程との間に、前記溝の表面に無機膜からなる層を形成する工程を更に有する請求項５乃至７のいずれか一項に記載の光学モジュールの製造方法。
  9. 前記基板の裏面には、マザーボードと電気的接続を行うための外部接続端子が形成されている請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光学モジュールの製造方法。
  10. 表面に複数の電極を有する基板と、
    前記基板の前記複数の電極にフェイスダウンで実装された発光素子と、
    前記発光素子の上方に設けられた、光波長変換物質を含む樹脂シートと、
    前記発光素子と前記樹脂シートとの間を含めて前記基板と前記樹脂シートとの間を封止する第１の光透過性樹脂と、
    前記樹脂シートの前記第１の光透過性樹脂が封止する面の反対側の面を覆う第２の光透過性樹脂と、
    前記基板、前記発光素子、前記樹脂シート、前記第１の光透過性樹脂及び前記第２の光透過性樹脂からなる積層体の外周側面に沿って該外周側面を覆うように設けられた、光反射性物質を含む光反射性樹脂と、を有する光学モジュール。
  11. 表面に複数の電極を有する基板と、
    前記基板の前記複数の電極にフェイスダウンで実装された発光素子と、
    前記発光素子を含めて前記基板の前記表面上を封止する、光波長変換物質が混合された第１の光透過性樹脂と、
    前記第１の光透過性樹脂の上面を覆う第２の光透過性樹脂と、
    前記基板、前記発光素子、前記第１の光透過性樹脂及び前記第２の光透過性樹脂からなる積層体の外周側面に沿って該外周側面を覆うように設けられた、光反射性物質を含む光反射性樹脂と、を有する光学モジュール。
  12. 前記積層体の前記外周側面と前記光反射性樹脂との間には、無機膜からなる層が更に設けられた請求項１０又は１１に記載の光学モジュール。
  13. 前記基板は長方形の平面形状を有し、
    前記基板上には、前記長方形の長手方向に沿って前記発光素子が複数実装されており、
    前記基板の裏面には、マザーボードと電気的接続を行うための複数の外部接続端子が設けられている請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の光学モジュール。
  14. 複数の前記発光素子は、所定個数の前記発光素子が直列接続された発光素子群を複数含む請求項１３に記載の光学モジュール。
  15. 複数の前記発光素子群は各々２つの端子を有し、
    複数の前記発光素子群の各々の一方の端子は前記複数の外部接続端子のうち１つに共通に接続され、
    複数の前記発光素子群の各々の他方の端子は各々別個の前記外部接続端子に接続された請求項１４に記載の光学モジュール。
  16. 前記基板は複数の層を有し、
    複数の前記発光素子群の各々の前記他方の端子は、前記基板の異なる層に設けられた配線を通じて各々別個の前記外部接続端子に接続された請求項１５に記載の光学モジュール。
  17. 前記複数の外部接続端子は、前記基板の裏面の端部に配置された請求項１３乃至１６のいずれか一項に記載の光学モジュール。
  18. 前記基板の裏面の端部以外の箇所には、前記発光素子が接続されない外部接続端子が更に設けられた請求項１７に記載の光学モジュール。
  19. 前記基板内の前記配線と重ならない位置に、ダミービアが設けられた請求項１６に記載の光学モジュール。
  20. 表面に複数の電極が設けられ、裏面にマザーボードに電気的接続を行うための複数の外部接続端子を備えた長方形の平面形状を有する基板と、
    前記長方形の長手方向に沿って前記電極にフェイスダウンで実装された複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子を含めて前記基板の前記表面上を封止する光透過性樹脂と、を有し、
    前記複数の発光素子は、所定個数の前記発光素子が電気的に直列に接続された発光素子群を複数群含む光学モジュール。
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