JP2022158922A - 発光モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光の取出効率が高い発光モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】発光モジュール１の製造方法は、上面２１に複数の発光素子３０が載置された配線基板２０を準備する工程と、配線基板２０の上面２１における複数の発光素子３０が載置された領域３８の外側に、光反射性物質４２を含む第１樹脂４０を配置する工程と、第１樹脂４０を領域３８に拡げることにより、第１樹脂４０を配線基板２０と発光素子３０との間に配置させ、かつ、複数の発光素子３０の上面３１を第１樹脂４０で被覆する工程と、固体の二酸化炭素５００を第１樹脂４０の上面に吹き付けることにより、発光素子３０の上面３１の第１樹脂４０を除去する工程と、を備える。【選択図】図６Ｃ
Description
実施形態は、発光モジュール及びその製造方法に関する。
近年、１枚の配線基板に多数の発光素子を搭載し、発光素子を個別に制御する発光モジュールが提案されている。このような発光モジュールにおいて、各発光素子の光の取出効率を向上させることが要求されている。
実施形態は、光の取出効率が高い発光モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
実施形態に係る発光モジュールの製造方法は、上面に複数の発光素子が載置された配線基板を準備する工程と、前記配線基板の上面における前記複数の発光素子が載置された領域の外側に、光反射性物質を含む第１樹脂を配置する工程と、前記第１樹脂を前記領域に拡げることにより、前記第１樹脂を前記配線基板と前記発光素子との間に配置させ、かつ、前記複数の発光素子の上面を前記第１樹脂で被覆する工程と、固体の二酸化炭素を前記第１樹脂の上面に吹き付けることにより、前記発光素子の上面の前記第１樹脂を除去する工程と、を備える。
実施形態に係る発光モジュールは、配線基板と、前記配線基板上に載置された複数の発光素子と、光反射性物質を含む第１樹脂と、前記発光素子の上面及び前記第１樹脂の上面を被覆し、蛍光体を含む第２樹脂と、を備える。前記発光素子は、上面と、前記上面と反対側の下面と、前記上面と前記下面との間であって前記下面から前記上面に向かって広がるように傾斜する側面とを有する。前記発光素子の下面が前記配線基板の上面に対向する。前記第１樹脂は、前記配線基板の上面と前記発光素子の下面との間、及び、隣接する前記発光素子の前記側面間に配置されている。隣接する前記発光素子間において、前記第１樹脂の上面は、前記配線基板から前記第２樹脂に向かう方向において前記発光素子の上面と下面との間に位置する。前記第１樹脂から露出する前記発光素子の前記側面は前記第２樹脂で被覆されている。
実施形態によれば、光の取出効率が高い発光モジュール及びその製造方法を実現できる。
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。各図面は、実施形態を模式的に示したものであるため、各部材のサイズ、間隔若しくは位置関係などが誇張、部材の一部の図示が省略、又は、断面図として切断面のみを示す端面図を用いる場合がある。なお、各図面中、同じ構成には同じ符号を付している。
＜構成＞
先ず、実施形態に係る発光モジュールの構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る発光モジュールを示す斜め上側から見た斜視図である。
図２は、本実施形態に係る発光モジュールを示す斜め下側から見た斜視図である。
図３は、図１の領域IIIを示す拡大平面図である。
図４は、図１に示すIV－IV線による断面図である。
図５Ａは、図４の領域VAを示す拡大断面図である。
図５Ｂは、図５Ａの領域VBを示す拡大断面図である。
先ず、実施形態に係る発光モジュールの構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る発光モジュールを示す斜め上側から見た斜視図である。
図２は、本実施形態に係る発光モジュールを示す斜め下側から見た斜視図である。
図３は、図１の領域IIIを示す拡大平面図である。
図４は、図１に示すIV－IV線による断面図である。
図５Ａは、図４の領域VAを示す拡大断面図である。
図５Ｂは、図５Ａの領域VBを示す拡大断面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る発光モジュール１は、パッケージ基板１０、配線基板２０、複数の発光素子３０、第１樹脂４０、第２樹脂５０、複数のワイヤ６０、及び、第３樹脂７０を備える。なお、図１においては、図示の便宜上、第３樹脂７０の一部及び第２樹脂５０の一部を省略しており、ワイヤ６０の一部及び発光素子３０の一部等を可視化している。
発光モジュール１は、複数の発光素子３０として、小型の発光素子３０を多数備え、より多くの小型の発光素子３０が狭ピッチで配線基板２０上に高密度に配列されていることが好ましい。これにより、照射範囲をより多い分割数で制御できるようになり、高解像度の照明システムの光源として用いることができる。例えば、発光モジュール１を車の配光可変型ヘッドランプ（Adaptive Driving Beam：ＡＤＢ）に用いる場合、配光を高度に制御し、より高精細、高解像な光を照射することができる。
パッケージ基板１０は、例えば、平板状の基体１１と、基体１１の少なくとも上面に配置された配線とを含む。基体１１の材料には、放熱性が高い材料を用いることが好ましく、さらに、高い遮光性や強度を備える材料であることがより好ましい。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）等の金属、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどのセラミックス、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ＢＴレジン（bismaleimide triazine resin）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）などの樹脂、さらに、樹脂と金属又はセラミックスとで構成される複合材などが挙げられる。パッケージ基板１０は、平板状のものを用いてもよく、上面に配線基板２０を収納するキャビティを備える構造を用いてもよい。配線の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属又はその合金などが挙げられる。
一例として、パッケージ基板１０は、ＡｌやＣｕ等の金属性の基体にエポキシ樹脂等の絶縁性部材を積層し、表面及び内部に配線が配置されている。配線の一部は、パッケージ基板１０の上面１０ａにおいて複数の上面パッド１２を構成し、配線の他の一部はパッケージ基板１０の下面１０ｂにおいて複数の下面パッド１３を構成している。
本明細書においては、説明の便宜上、ＸＹＺ直交座標を採用する。パッケージ基板１０の長手方向を「Ｘ方向」とし、短手方向を「Ｙ方向」とし、厚さ方向を「Ｚ方向」とする。Ｚ方向のうち、パッケージ基板１０の下面１０ｂから上面１０ａに向かう方向を「上」ともいい、その逆方向を「下」ともいうが、この表現も便宜的なものであり、重力の方向とは無関係である。
また、パッケージ基板１０の上面１０ａ及び下面１０ｂには、金属製の基体が絶縁性部材から露出して放熱部１４を構成している。平面視で、放熱部１４はパッケージ基板１０の中央部に配置されており、上面パッド１２及び下面パッド１３は、それぞれ放熱部１４を挟むように放熱部１４の両側に複数ずつ配置されている。上面パッド１２及び下面パッド１３は、例えば、パッケージ基板１０の長辺に沿って配列されている。
配線基板２０は、パッケージ基板１０の放熱部１４上に配置されている。配線基板２０は、例えば、集積回路が内蔵されたシリコン基板であり、例えば、特定用途向け集積回路基板（Application Specific Integrated Circuit基板：ＡＳＩＣ基板）である。配線基板２０の下面は放熱部１４の上面に接合部材を介して接合されている。接合部材としては、例えばシリコーン銀ペーストが挙げられる。配線基板２０の上面２１の中央部は、発光素子が載置される領域３８として、発光素子３０に接続される第１パッドが設けられており、その周辺部には、第１パッドと電気的に接続される第２パッドが設けられている。
ワイヤ６０は、パッケージ基板１０と配線基板２０とを電気的に接続するための部材である。ワイヤ６０は、パッケージ基板１０の上面パッド１２と配線基板２０の第２パッドとに接続されている。ワイヤ６０としては、例えば、金（Ａｕ）が挙げられる。例えば、ワイヤ６０の数は上面パッド１２の数と同じである。
図１、図３～図５Ｂに示すように、複数の発光素子３０は、配線基板２０の上面２１の中央部に載置されている。発光素子３０は、上面視形状が略矩形状である。複数の発光素子３０は、例えば行列状に配列されている。一例では、上面が略正方形の発光素子３０が６４行６４列に配列されたセグメントが４つ設けられており、発光素子３０は合計で１６，３８４個設けられている。一例では、発光素子３０の配列周期は５０μｍであり、各発光素子３０は一辺が４５μｍの略正方形状である。したがって、隣り合う発光素子３０間の距離は５μｍである。発光素子３０は配線基板２０の上面２１の第１パッドに接続されている。発光素子３０は、例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）であり、例えば、青色の光を出射する。
発光モジュール１が備える発光素子３０の大きさは、発光素子３０の実装精度及びモジュールの高精細性を考慮して、上面視において、一辺が２０μｍ～１００μｍの略矩形状であることが好ましく、一辺が３０μｍ～１００μｍの略矩形状であることがより好ましい。また、発光モジュール１が備える発光素子３０の数は、発光モジュールの小型化及び高精細性を考慮して、５０００個～１０００００個が好ましく、１５０００個～３００００個がより好ましい。
隣接する発光素子３０間の距離は、発光モジュール１の高精細化のために、より狭い方が好ましい。さらに、後述する第１樹脂４０を効率よく配置することを考慮して、隣接する発光素子３０間の距離は２μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましく、３μｍ以上７μｍ以下とすることがより好ましい。
隣接する発光素子３０間の距離は、発光モジュール１の高精細化のために、より狭い方が好ましい。さらに、後述する第１樹脂４０を効率よく配置することを考慮して、隣接する発光素子３０間の距離は２μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましく、３μｍ以上７μｍ以下とすることがより好ましい。
なお、発光素子３０は、任意の波長の光を出射する素子を選択することができる。例えば、青色や緑色の光を出射する発光素子としては、ＺｎＳｅや窒化物半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１－Ｘ－ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）、ＧａＰを用いたものが選択できる。また、赤色の光を出射する発光素子３０としては、ＧａＡｌＡｓ、ＡｌＩｎＧａＰ、で表される半導体を好適に用いることができる。更に、これら以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子３０の組成や発光色は目的に応じて適宜選択することができる。
図５Ａに示すように、発光素子３０は、上面３１と、上面３１と反対側の下面３２と、上面３１と下面３２との間に配置された側面３３と、を有する。側面３３は、下面３２から上面３１に向かって広がるように傾斜している。発光素子３０の上面３１及び下面３２は平面視において例えば矩形であり、側面３３は上面３１及び下面３２に連なるように４面設けられている。すなわち、発光素子３０の形状は、略逆四角錐台形である。発光素子３０の下面３２は配線基板２０の上面２１に対向している。発光素子３０は、導電性の接合材３９を介して、第１パッドに接続されている。このため、発光素子３０の下面３２は配線基板２０の上面２１から離れている。接合材３９は、例えば、銅（Ｃｕ）が挙げられる。接合材３９は、例えば、電解めっき法により形成することができる。
第１樹脂４０は、光反射性を有し、配線基板２０の上面２１と発光素子３０の下面３２との間、及び、隣接する発光素子３０の対向する側面３３間に配置されている。つまり、第１樹脂４０は、発光素子３０の上面を露出し、発光素子の側面３３の下部と下面３２とを被覆している。これにより、発光素子３０から出射される光のより多くを上面２１から取り出すことができる。第１樹脂４０は、透光性樹脂からなる母材４１と、母材４１に含有される光反射性物質４２とを含む。第１樹脂４０に含まれる光反射性物質４２の含有量を多くすることで、発光素子３０からの光取り出し効率を高めることができる。第１樹脂４０における光反射性物質４２の濃度は、５０質量％以上７０質量％以下であることが好ましく、例えば、６０質量％程度である。
母材４１の透光性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、また、これらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂を用いることができる。なかでも耐熱性、耐光性に優れるシリコーン樹脂を用いることが好ましく、ジメチルシリコーン樹脂を用いることがより好ましい。ジメチルシリコーン樹脂は、より高温耐性等の信頼性に優れるため、車載用途の材料として好適に使用することができる。
光反射性物質としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、炭酸バリウム、硫酸バリウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、ガラスフィラーなどを好適に用いることができる。
一例として、母材４１はジメチルシリコーン樹脂であり、光反射性物質は酸化チタンである。第１樹脂４０の外観色は白色である。
一例として、母材４１はジメチルシリコーン樹脂であり、光反射性物質は酸化チタンである。第１樹脂４０の外観色は白色である。
第２樹脂５０は、透光性を有し、発光素子３０の上面３１及び第１樹脂４０の上面４３を被覆している。第２樹脂５０は、発光素子３０の上面３１、側面３３の上部、及び、第１樹脂４０の上面４３に接している。なお、側面３３の上部及び下部とは、例えば、側面３３において、上面３１から下面３２までの高さ方向における上面側の領域及び下面側の領域である。第２樹脂５０は、少なくとも透光性樹脂からなる母材５１を含み、その母材５１中に蛍光体５２を含んでいてもよい。
母材５１としては、上述した第１樹脂４０の母材４１と同様の材料を用いることができる。蛍光体５２としては、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体
（例えば、Ｌｕ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｔｂ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ＣＣＡ系蛍光体（例えば、Ｃａ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ）、ＳＡＥ系蛍光体（例えば、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ）、クロロシリケート系蛍光体（例えば、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ）、βサイアロン系蛍光体（例えば、（Ｓｉ，Ａｌ）３（Ｏ，Ｎ）４：Ｅｕ）、αサイアロン系蛍光体（例えば、Ｃａ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ）、ＳＬＡ系蛍光体（例えば、ＳｒＬｉＡｌ３Ｎ４：Ｅｕ）、ＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）若しくはＳＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（例えば、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）、ＫＳＡＦ系蛍光体（例えば、Ｋ２（Ｓｉ，Ａｌ）Ｆ６：Ｍｎ）若しくはＭＧＦ系蛍光体（例えば、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ）等のフッ化物系蛍光体、ペロブスカイト構造を有する蛍光体（例えば、ＣｓＰｂ（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）３）、又は、量子ドット蛍光体（例えば、ＣｄＳｅ、ＩｎＰ、ＡｇＩｎＳ２又はＡｇＩｎＳｅ２）等を用いることができる。
（例えば、Ｌｕ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、テルビウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（例えば、Ｔｂ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ）、ＣＣＡ系蛍光体（例えば、Ｃａ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２：Ｅｕ）、ＳＡＥ系蛍光体（例えば、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ）、クロロシリケート系蛍光体（例えば、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ）、βサイアロン系蛍光体（例えば、（Ｓｉ，Ａｌ）３（Ｏ，Ｎ）４：Ｅｕ）、αサイアロン系蛍光体（例えば、Ｃａ（Ｓｉ，Ａｌ）１２（Ｏ，Ｎ）１６：Ｅｕ）、ＳＬＡ系蛍光体（例えば、ＳｒＬｉＡｌ３Ｎ４：Ｅｕ）、ＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）若しくはＳＣＡＳＮ系蛍光体（例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ）等の窒化物系蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体（例えば、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ）、ＫＳＡＦ系蛍光体（例えば、Ｋ２（Ｓｉ，Ａｌ）Ｆ６：Ｍｎ）若しくはＭＧＦ系蛍光体（例えば、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ２・ＧｅＯ２：Ｍｎ）等のフッ化物系蛍光体、ペロブスカイト構造を有する蛍光体（例えば、ＣｓＰｂ（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）３）、又は、量子ドット蛍光体（例えば、ＣｄＳｅ、ＩｎＰ、ＡｇＩｎＳ２又はＡｇＩｎＳｅ２）等を用いることができる。
図５Ｂに示すように、隣接する発光素子３０間において、第１樹脂４０の上面４３は、Ｚ方向、すなわち、配線基板２０と第２樹脂５０とが対向する方向において、発光素子３０の上面３１と下面３２との間に位置する。これにより、発光素子３０の側面３３のうち、下部は第１樹脂４０によって被覆され、上部は第２樹脂５０によって被覆される。換言すれば、発光モジュール１は、隣接する発光素子３０間において、発光素子３０の側面３３と第１樹脂４０の上面４３とで画定される凹部を有し、この凹部に第２樹脂５０が配置されている。
第３樹脂７０は、パッケージ基板１０と配線基板２０とを接続するワイヤを保護する。
第３樹脂７０の平面視形状は、配線基板２０の外縁に沿った矩形の枠状である。第３樹脂７０は、パッケージ基板１０の上面から配線基板２０の上面に亘って配置され、パッケージ基板１０の上面パッド１２、ワイヤ６０、及び、配線基板２０の外部接続用パッドを覆っている。
第３樹脂７０の平面視形状は、配線基板２０の外縁に沿った矩形の枠状である。第３樹脂７０は、パッケージ基板１０の上面から配線基板２０の上面に亘って配置され、パッケージ基板１０の上面パッド１２、ワイヤ６０、及び、配線基板２０の外部接続用パッドを覆っている。
図４に示すように、第３樹脂７０は、パッケージ基板１０上に設けられた外側樹脂枠７１と、配線基板２０上に設けられた内側樹脂枠７２と、外側樹脂枠７１と内側樹脂枠７２との間に設けられた保護樹脂７３と、を含む。第３樹脂７０は、透光性を有していてもよく、遮光性を有していてもよい。第３樹脂７０は、少なくとも透光性樹脂からなる母材を含み、その母材中に光反射性物質及び/又は光吸収性物質を含んでいてもよい。母材としては、上述した第１樹脂４０の母材４１と同様の材料を用いることができる。光反射性物質としては、上述した第１樹脂４０の光反射性物質と同様の材料を用いることができる。光吸収性物質としては、カーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。
一例では、外側樹脂枠７１及び内側樹脂枠７２は、透光性を有し、保護樹脂７３は、光反射性（遮光性）を有する。保護樹脂７３の外観は、例えば、白色、黒色、灰色である。
なお、第１樹脂４０、第２樹脂５０、第３樹脂７０には、それぞれ、必要に応じて着色剤や光拡散材、粘度を調整するためのフィラー等が含有されていてもよい。
なお、第１樹脂４０、第２樹脂５０、第３樹脂７０には、それぞれ、必要に応じて着色剤や光拡散材、粘度を調整するためのフィラー等が含有されていてもよい。
＜製造方法＞
次に、本実施形態に係る発光モジュール１の製造方法について説明する。
図６Ａ～図６Ｃ、図７Ａ～図７Ｃは、本実施形態に係る発光モジュールの製造方法を示す断面図である。
図８Ａ及び図８Ｂは、本実施形態に係る発光モジュールの製造方法を示す平面図である。
図９は、本実施形態において使用するノズルを示す斜視図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施形態に係る発光モジュールの製造方法を示す拡大断面図である。
なお、図６Ａ～図７Ｃにおいては、図を簡略化するために、発光素子３０の数を実際よりも少なく描いている。
次に、本実施形態に係る発光モジュール１の製造方法について説明する。
図６Ａ～図６Ｃ、図７Ａ～図７Ｃは、本実施形態に係る発光モジュールの製造方法を示す断面図である。
図８Ａ及び図８Ｂは、本実施形態に係る発光モジュールの製造方法を示す平面図である。
図９は、本実施形態において使用するノズルを示す斜視図である。
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施形態に係る発光モジュールの製造方法を示す拡大断面図である。
なお、図６Ａ～図７Ｃにおいては、図を簡略化するために、発光素子３０の数を実際よりも少なく描いている。
（配線基板２０を準備する工程）
先ず、図６Ａに示すように、配線基板２０を用意する。次に、配線基板２０の上面２１の周辺部を除く中央部に、複数の発光素子３０を載置する。複数の発光素子３０は、それぞれ接合材３９を介して配線基板２０上に接合される。配線基板２０の上面２１の周辺部に、レジスト膜１０１を配置する。レジスト膜１０１は、複数の発光素子３０が載置された領域３８を囲むように、配線基板２０上に配置される。レジスト膜１０１の形状は、例えば、矩形の枠状とし、レジスト膜１０１の厚さは、接合材３９及び発光素子３０の合計の厚さと同程度とする。このようにして、上面２１にレジスト膜１０１及び複数の発光素子３０が載置された配線基板２０を準備する。
先ず、図６Ａに示すように、配線基板２０を用意する。次に、配線基板２０の上面２１の周辺部を除く中央部に、複数の発光素子３０を載置する。複数の発光素子３０は、それぞれ接合材３９を介して配線基板２０上に接合される。配線基板２０の上面２１の周辺部に、レジスト膜１０１を配置する。レジスト膜１０１は、複数の発光素子３０が載置された領域３８を囲むように、配線基板２０上に配置される。レジスト膜１０１の形状は、例えば、矩形の枠状とし、レジスト膜１０１の厚さは、接合材３９及び発光素子３０の合計の厚さと同程度とする。このようにして、上面２１にレジスト膜１０１及び複数の発光素子３０が載置された配線基板２０を準備する。
（第１樹脂４０を配置する工程）
次に、図６Ｂ及び図８Ａに示すように、配線基板２０の上面２１における複数の発光素子３０が載置された領域３８の外側に、未硬化の第１樹脂４０を配置する。上述の如く、第１樹脂４０においては、透光性樹脂からなる母材４１中に、光反射性物質４２が含まれている。例えば、領域３８の形状は平面視において長方形であり、第１樹脂４０はレジスト膜１０１上であって領域３８のＹ方向片側に、領域３８の長辺に沿って配置する。Ｘ方向における第１樹脂４０の長さは、領域３８の長辺の長さＬ以上とする。
ここで、第１樹脂４０は上述したように光反射性物質を高濃度で含んでいる。このため、配線基板２０上に配置された未硬化の第１樹脂４０は、配線基板２０上を濡れ拡がりにくく、配置されたままの形状が維持されやすい。例えば、配線基板２０の上面に配置される第１樹脂４０の粘度は、室温（２０±５℃）で、５０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ未満であることが好ましい。これにより配線基板２０上に第１樹脂４０を配置する際の領域３８への意図せぬ拡がりが抑制され、後述する第１樹脂で被覆する工程において、第１樹脂の領域３８への移動を制御しやすくなる。
次に、図６Ｂ及び図８Ａに示すように、配線基板２０の上面２１における複数の発光素子３０が載置された領域３８の外側に、未硬化の第１樹脂４０を配置する。上述の如く、第１樹脂４０においては、透光性樹脂からなる母材４１中に、光反射性物質４２が含まれている。例えば、領域３８の形状は平面視において長方形であり、第１樹脂４０はレジスト膜１０１上であって領域３８のＹ方向片側に、領域３８の長辺に沿って配置する。Ｘ方向における第１樹脂４０の長さは、領域３８の長辺の長さＬ以上とする。
ここで、第１樹脂４０は上述したように光反射性物質を高濃度で含んでいる。このため、配線基板２０上に配置された未硬化の第１樹脂４０は、配線基板２０上を濡れ拡がりにくく、配置されたままの形状が維持されやすい。例えば、配線基板２０の上面に配置される第１樹脂４０の粘度は、室温（２０±５℃）で、５０Ｐａ・ｓ以上２００Ｐａ・ｓ未満であることが好ましい。これにより配線基板２０上に第１樹脂４０を配置する際の領域３８への意図せぬ拡がりが抑制され、後述する第１樹脂で被覆する工程において、第１樹脂の領域３８への移動を制御しやすくなる。
（第１樹脂４０で被覆する工程）
次に、未硬化の第１樹脂４０を領域３８に拡げることにより、第１樹脂４０を配線基板２０と発光素子３０との間に配置させる。この際、複数の発光素子３０の上面も第１樹脂で被覆される。そして、第１樹脂４０が隣接する発光素子３０間の隙間を流動することにより、発光素子３０の側面が第１樹脂で被覆される。
より具体的には、図９に示すように、幅Ｗの開口部を有するノズル２００を準備する。ノズル２００の開口部の形状（開口形状）は矩形であり、その幅Ｗは、領域３８の長辺の長さＬ以上とする。
次に、未硬化の第１樹脂４０を領域３８に拡げることにより、第１樹脂４０を配線基板２０と発光素子３０との間に配置させる。この際、複数の発光素子３０の上面も第１樹脂で被覆される。そして、第１樹脂４０が隣接する発光素子３０間の隙間を流動することにより、発光素子３０の側面が第１樹脂で被覆される。
より具体的には、図９に示すように、幅Ｗの開口部を有するノズル２００を準備する。ノズル２００の開口部の形状（開口形状）は矩形であり、その幅Ｗは、領域３８の長辺の長さＬ以上とする。
次に、図６Ｃ及び図１０Ａに示すように、ノズル２００から気体３００を配線基板２０の上面に向かって略垂直に噴射しつつ、ノズル２００をＹ方向、すなわち、領域３８の短辺が延びる方向に移動させる。このように、気体３００を配線基板２０の上面２１に吹き付けることにより、未硬化の第１樹脂４０がＹ方向に沿って延ばし拡げられる。このノズル２００の移動は、例えば複数回繰り返してもよい。これにより、図８Ｂに示すように、第１樹脂４０を領域３８に拡げることができる。
このとき、第１樹脂４０は、発光素子３０の上面３１上をＹ方向に移動していくと共に、隣り合う発光素子３０間の隙間に進入し、さらに配線基板２０と発光素子３０との間の隙間に進入する。ノズル２００から気体３００を、配線基板２０の上面に向かって略垂直に噴射しつつ、ノズル２００を一方向に沿ってゆっくり移動させることにより、領域３８に拡げられた第１樹脂４０においてボイドの発生を抑制することができる。
本実施形態では、配線基板２０に向かって略垂直に気体３００を吹き付けることにより、略垂直に噴射された気体３００をレジスト膜１０１及び／又は配線基板２０の上面に沿って第１樹脂４０へと吹き付けることができる。これにより、表面張力によりレジスト膜１０１上に留まっていた第１樹脂４０の表面形状を変化させて、具体的には、第１樹脂４０とレジスト膜１０１の上面との接触角を大きくして、濡れ性を低下させて、Ｙ方向に緩やかに拡がらせることができる。そして、領域３８に達した第１樹脂４０が発光素子３０に接触することにより、接触部を起点に毛管現象を利用して、発光素子３０間および発光素子３０下の隙間に第１樹脂４０を濡れ広がらせることができる。
このようにして第１樹脂４０を拡げることで、ボイドの発生を抑制することができる。また、発光素子３０の上面を被覆する第１樹脂４０の厚みが抑えられるため、後述する第１樹脂４０を除去する工程において、第１樹脂４０をより容易に除去することができる。このようにして、第１樹脂４０を配線基板２０と発光素子３０との間、隣接する発光素子３０間に配置させ、かつ、複数の発光素子３０の上面３１を第１樹脂４０で被覆する。その後、例えば熱処理を施すことにより、第１樹脂４０を硬化させる。一例として、発光素子３０の上面を被覆する第１樹脂４０の厚みは約２０μｍである。なお、発光素子３０の上面の一部は第１樹脂４０から露出していてもよいが、上面の外縁のすべてが第１樹脂４０で被覆されることが好ましい。
第１樹脂４０で被覆する工程において、気体３００を噴射するノズル２００のＹ方向への移動速度は０．１～０．５ｍｍ／秒とすることが好ましく、例えば０．２ｍｍ／秒とすることが好ましい。気体の圧力は０．３～０．５ＭＰａとすることが好ましく、例えば０．４５ＭＰａとすることが好ましい。ノズル２００の移動の繰り返し数は１～５回とすることが好ましく、例えば３回とすることが好ましい。気体３００は、例えば、空気、窒素ガス、又は、酸素ガスとすることが好ましく、例えば、空気とする。
（第１樹脂４０を除去する工程）
次に、図７Ａ及び図１０Ｂに示すように、ノズル４００から固体の二酸化炭素５００を第１樹脂４０の上面に吹き付ける。固体の二酸化炭素５００は、発光素子３０と第１樹脂４０との界面付近において昇華し、第１樹脂４０における発光素子３０の上面３１上に配置された部分を剥離する。これにより、発光素子３０の上面３１から第１樹脂４０を除去することができる。このとき、発光素子３０間に配置された第１樹脂４０の上部も除去されて、発光素子３０の側面３３の上部を露出させることができる。
次に、図７Ａ及び図１０Ｂに示すように、ノズル４００から固体の二酸化炭素５００を第１樹脂４０の上面に吹き付ける。固体の二酸化炭素５００は、発光素子３０と第１樹脂４０との界面付近において昇華し、第１樹脂４０における発光素子３０の上面３１上に配置された部分を剥離する。これにより、発光素子３０の上面３１から第１樹脂４０を除去することができる。このとき、発光素子３０間に配置された第１樹脂４０の上部も除去されて、発光素子３０の側面３３の上部を露出させることができる。
固体の二酸化炭素５００の粒子径は５～５０μｍとすることが好ましい。ノズル４００の移動速度は２０～１００ｍｍ／秒とすることが好ましく、例えば５０ｍｍ／秒とすることが好ましい。固体の二酸化炭素５００を吹き付ける圧力は０．１～０．３５ＭＰａとすることが好ましく、例えば０．３ＭＰａとすることが好ましい。ノズル４００の移動の繰り返し数は１～５回とすることが好ましく、例えば３回とする。
次に、レジスト膜１０１を除去する。レジスト膜１０１の除去は、例えば、ウェットエッチングにより除去することができる。図７Ｂに示すように、配線基板２０、複数の発光素子３０、レジスト膜１０１、第１樹脂４０からなる中間体９０を、レジスト剥離液１０２中に浸漬する。これにより、図７Ｃに示すように、レジスト膜１０１を除去することができる。
（配線基板２０を実装する工程）
次に、図１及び図４に示すように、パッケージ基板１０上に配線基板２０を載置する。パッケージ基板１０は配線基板２０に、金属ペースト等の公知の接着部材を介して固定することができる。接着部材としては、例えば、シリコーン銀ペーストが挙げられる。
次に、図１及び図４に示すように、パッケージ基板１０上に配線基板２０を載置する。パッケージ基板１０は配線基板２０に、金属ペースト等の公知の接着部材を介して固定することができる。接着部材としては、例えば、シリコーン銀ペーストが挙げられる。
（第２樹脂５０を配置する工程）
次に、未硬化又は半硬化状態の第２樹脂５０を複数の発光素子３０上及び第１樹脂４０上に配置する。上述の如く、第２樹脂５０においては、母材５１中に蛍光体５２が含有されている。第２樹脂５０は、枠状の第３樹脂７０の内側、すなわち、複数の発光素子３０が配置された領域３８に配置される。なお、第２樹脂５０は、スプレーやポッティング等によって配置されてもよく、予めシート状に加工されたものを配置してもよい。
次に、未硬化又は半硬化状態の第２樹脂５０を複数の発光素子３０上及び第１樹脂４０上に配置する。上述の如く、第２樹脂５０においては、母材５１中に蛍光体５２が含有されている。第２樹脂５０は、枠状の第３樹脂７０の内側、すなわち、複数の発光素子３０が配置された領域３８に配置される。なお、第２樹脂５０は、スプレーやポッティング等によって配置されてもよく、予めシート状に加工されたものを配置してもよい。
（第２樹脂５０を硬化する工程）
次に、熱処理を施すことにより、第２樹脂５０を硬化させる。このとき、第２樹脂５０を第１の温度、例えば、１００℃に加熱すると、第２樹脂５０が一旦液状化して、発光素子３０間の隙間であって第１樹脂４０上の空間に進入する。これにより、第２樹脂５０を発光素子３０の側面３３の上部に接触させることができる。次に、第２樹脂５０を第１の温度よりも高い第２の本硬化温度、例えば、１５０℃に加熱すると、第２樹脂５０が硬化する。このようにして、本実施形態に係る発光モジュール１が製造される。
次に、熱処理を施すことにより、第２樹脂５０を硬化させる。このとき、第２樹脂５０を第１の温度、例えば、１００℃に加熱すると、第２樹脂５０が一旦液状化して、発光素子３０間の隙間であって第１樹脂４０上の空間に進入する。これにより、第２樹脂５０を発光素子３０の側面３３の上部に接触させることができる。次に、第２樹脂５０を第１の温度よりも高い第２の本硬化温度、例えば、１５０℃に加熱すると、第２樹脂５０が硬化する。このようにして、本実施形態に係る発光モジュール１が製造される。
なお、第２樹脂５０を配置する工程及び硬化する工程は、図７Ｂに示すレジスト膜１０１の剥離工程と、配線基板２０をパッケージ基板１０に載置する工程との間に実施してもよい。
本実施形態に係る発光モジュール１の製造方法は、さらに、配線基板２０とパッケージ基板とを電気的に接続する工程として、パッケージ基板１０の上面パッド１２と配線基板２０の外部接続用パッドとを、ワイヤ６０によって接続する工程、ワイヤ６０を保護するための工程として、パッケージ基板１０上に外側樹脂枠７１を、配線基板２０上に内側樹脂枠７２を配置し、外側樹脂枠７１と内側樹脂枠７２との間に、保護樹脂７３を配置する工程等を含んでいてもよい。
＜効果＞
本実施形態に係る発光モジュール１においては、配線基板２０と発光素子３０との間に第１樹脂４０が配置されている。このため、発光素子３０から下方に向けて出射した光を上方に向けて反射することができる。これにより、発光モジュール１は光の取出効率が高い。
本実施形態に係る発光モジュール１においては、配線基板２０と発光素子３０との間に第１樹脂４０が配置されている。このため、発光素子３０から下方に向けて出射した光を上方に向けて反射することができる。これにより、発光モジュール１は光の取出効率が高い。
また、第１樹脂４０における光反射性物質４２の濃度が５０～７０質量％と高いため、第１樹脂４０の光の反射率が高い。これにより、発光モジュール１は光の取出効率が高い。
また、発光モジュール１においては、第２樹脂５０を発光素子３０に接触させており、発光素子３０と第２樹脂５０との間に接着材層等が介在しない。このため、光の利用効率が高い。
また、発光モジュール１においては、発光素子３０の側面３３の上部が第２樹脂５０に接触している。側面３３の上部が第１樹脂４０から露出することにより、発光素子３０からの光の取り出し効率が向上する。また、発光素子３０と第２樹脂５０との接触面積が大きいため、密着性が良好である。
また、本実施形態に係る発光モジュール１の製造方法によれば、第１樹脂４０が配置された配線基板２０の上面に向かって気体を吹き付けることにより、ボイドの発生を抑制しながら、第１樹脂４０を配線基板２０と発光素子３０との間、及び、発光素子３０間に確実に配置することができる。このため、より狭い発光素子３０間の隙間に光反射性物質を高濃度で含む第１樹脂４０を配置することが可能となり、発光モジュール１の小型化を図ることができる。また、第１樹脂４０の光の反射率を向上させることができる。
また、図９に示すように、ノズル２００の開口形状の幅Ｗを領域３８の長手方向の長さＬ以上としている。これにより、第１樹脂４０が領域３８を短手方向に同時に移動するため、ボイドの発生を抑制しながら、効率よく且つ均一に伸び拡げることができる。
また、ノズル２００の移動を複数回繰り返すことにより、発光素子３０の上面３１上に配置された第１樹脂４０の厚みをより薄くすることができる。これにより、固体の二酸化炭素を吹き付けることにより、発光素子３０の上面３１から第１樹脂４０を除去することができる。固体の二酸化炭素は軟質であるため発光素子３０にダメージを与えにくく、発光素子３０と第１樹脂４０の界面付近で昇華することにより第１樹脂４０を剥離しやすい。また、固体の二酸化炭素を吹き付けることにより、発光素子３０間に配置された第１樹脂４０の上部も除去されて、発光素子３０の側面３３の上部を露出させることができる。
前述の実施形態は、本発明を具現化した例であり、本発明はこの実施形態には限定されない。例えば、前述の実施形態において、いくつかの構成要素又は工程を追加、削除又は変更したものも本発明に含まれる。
本発明は、例えば、車両用の前照灯及び表示装置の光源等に利用することができる。
１：発光モジュール
１０：パッケージ基板
１０ａ：上面
１０ｂ：下面
１１：基体
１２：上面パッド
１３：下面パッド
１４：放熱部
２０：配線基板
２１：上面
３０：発光素子
３１：上面
３２：下面
３３：側面
３８：領域
３９：接合材
４０：第１樹脂
４１：母材
４２：光反射性物質
４３：上面
５０：第２樹脂
５１：母材
５２：蛍光体
６０：ワイヤ
７０：第３樹脂
７１：外側樹脂枠
７２：内側樹脂枠
７３：保護樹脂
９０：中間体
１０１：レジスト膜
１０２：レジスト剥離液
２００：ノズル
３００：気体
４００：ノズル
５００：固体の二酸化炭素
Ｌ：長さ
Ｗ：幅
１０：パッケージ基板
１０ａ：上面
１０ｂ：下面
１１：基体
１２：上面パッド
１３：下面パッド
１４：放熱部
２０：配線基板
２１：上面
３０：発光素子
３１：上面
３２：下面
３３：側面
３８：領域
３９：接合材
４０：第１樹脂
４１：母材
４２：光反射性物質
４３：上面
５０：第２樹脂
５１：母材
５２：蛍光体
６０：ワイヤ
７０：第３樹脂
７１：外側樹脂枠
７２：内側樹脂枠
７３：保護樹脂
９０：中間体
１０１：レジスト膜
１０２：レジスト剥離液
２００：ノズル
３００：気体
４００：ノズル
５００：固体の二酸化炭素
Ｌ：長さ
Ｗ：幅
Claims (9)
- 上面に複数の発光素子が載置された配線基板を準備する工程と、
前記配線基板の上面における前記複数の発光素子が載置された領域の外側に、光反射性物質を含む第１樹脂を配置する工程と、
前記第１樹脂を前記領域に拡げることにより、前記第１樹脂を前記配線基板と前記発光素子との間に配置させ、かつ、前記複数の発光素子の上面を前記第１樹脂で被覆する工程と、
固体の二酸化炭素を前記第１樹脂の上面に吹き付けることにより、前記発光素子の上面の前記第１樹脂を除去する工程と、
を備えた発光モジュールの製造方法。 - 前記除去する工程において、前記発光素子間に配置された前記第１樹脂の上部も除去する請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記被覆する工程は、気体を前記配線基板の上面に吹き付けることにより前記第１樹脂を拡げる工程を含む請求項１または２に記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記領域の形状は平面視において長方形であり、
前記第１樹脂を配置する工程において、前記第１樹脂は前記領域の長辺に沿って配置され、
前記被覆する工程は、前記領域の長辺以上の幅の開口形状を有するノズルから前記気体を噴射しつつ、前記ノズルを前記領域の短辺が延びる方向に移動させる工程を有する請求項３に記載の発光モジュールの製造方法。 - 前記被覆する工程において、前記ノズルを移動させる工程を複数回繰り返す請求項４に記載の発光モジュールの製造方法。
- 蛍光体が含有された半硬化状態の第２樹脂を前記複数の発光素子上及び前記第１樹脂上に配置する工程と、
前記第２樹脂を硬化する工程と、
をさらに備えた請求項１～５のいずれか１つに記載の発光モジュールの製造方法。 - 配線基板と、
上面と、前記上面と反対側の下面と、前記上面と前記下面との間であって前記下面から前記上面に向かって広がるように傾斜する側面とを有し、前記下面が前記配線基板の上面に対向するように、前記配線基板上に載置された複数の発光素子と、
前記配線基板の上面と前記発光素子の下面との間、及び、隣接する前記発光素子の前記側面間に配置され、光反射性物質を含む第１樹脂と、
前記発光素子の上面及び前記第１樹脂の上面を被覆し、蛍光体を含む第２樹脂と、
を備え、
隣接する前記発光素子間において、前記第１樹脂の上面は、前記配線基板と前記第２樹脂とが対向する方向において前記発光素子の上面と下面との間に位置し、前記第１樹脂から露出する前記発光素子の前記側面は前記第２樹脂で被覆されている発光モジュール。 - 前記光反射性物質は酸化チタンを含む請求項７に記載の発光モジュール。
- 前記第１樹脂における前記光反射性物質の濃度は５０質量％以上７０質量％以下である請求項７または８に記載の発光モジュール。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP22160812.8A EP4068355A1 (en) | 2021-03-31 | 2022-03-08 | Light emitting module and method of manufacturing light emitting module |
| US17/702,245 US20220328741A1 (en) | 2021-03-31 | 2022-03-23 | Light emitting module and method of manufacturing light emitting module |
| CN202210338039.9A CN115148863A (zh) | 2021-03-31 | 2022-03-31 | 发光模块及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021060799 | 2021-03-31 | ||
| JP2021060799 | 2021-03-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022158922A true JP2022158922A (ja) | 2022-10-17 |
Family
ID=83639193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022015422A Pending JP2022158922A (ja) | 2021-03-31 | 2022-02-03 | 発光モジュール及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022158922A (ja) |
-
2022
- 2022-02-03 JP JP2022015422A patent/JP2022158922A/ja active Pending
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