JP4561056B2

JP4561056B2 - 光源装置の製造方法

Info

Publication number: JP4561056B2
Application number: JP2003276270A
Authority: JP
Inventors: 智彦山本; 覚石野; 好貴柴田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP2005039129A

Description

本発明は、光学機器に搭載される光源装置の製造方法に関する。

近年、例えば液晶ディスプレイやスキャナなどに代表される多様な光学機器が普及している。この光学機器は、光発生用の光源を備えており、この光源としては、例えば、電気エネルギーを光エネルギーに変換する発光ダイオード（Light Emitting Diode）素子（以下、単に「ＬＥＤ素子」という。）が広く使用されている。このＬＥＤ素子の構造としては、例えば、砲弾型や樹脂パッケージ型などが知られている。従来の光学機器では、例えば、砲弾型や樹脂パッケージ型のＬＥＤ素子が配線基板に実装された構成を有する光源装置が光源として使用されていた。

図２７および図２８は砲弾型ＬＥＤ素子１００の構成を表しており、図２７は外観構成を示し、図２８は図２７に示した主要部のＸＺ面に沿った断面構成を拡大して示している。この砲弾型ＬＥＤ素子１００は、主に、リフレクタとしての機能を兼ねるアノードリード線カップ１０１Ｔが先端に設けられたアノードリード線１０１と、このアノードリード線１０１に対向配置されたカソードリード線１０２と、アノードリード線カップ１０１ＴにダイボンディングされたベアチップＬＥＤ素子１０３と、このベアチップＬＥＤ素子１０３およびその周辺を覆うように配設されたレンズ１０４と、このレンズ１０４内に埋設された透光性封止樹脂１０５とを含んで構成されており、矢印Ｙ１の方向へ光を出射するものである。ベアチップＬＥＤ素子１０３は、図示しないｐ型電極層およびｎ型電極層を備えており、このｐ型電極層がワイヤ１０６Ａを介してアノードリード線１０１にワイヤボンディングされていると共に、ｎ型電極層がワイヤ１０６Ｂを介してカソードリード線１０２にワイヤボンディングされている。レンズ１０４は、ベアチップＬＥＤ素子１０３から発生した光を矢印Ｙ１の方向へ導くために、頭頂部が所定の曲率を有する砲弾型構造を有している。なお、図２７および図２８では図示しないが、例えば、ベアチップＬＥＤ素子１０３または透光性封止樹脂１０５には、発光波長変換用の蛍光体、顔料または染料などが設けられる場合もある。

図２９および図３０は樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００の構成を表しており、図２９は斜視構成を示し、図３０は図２９に示した主要部のＸＹ面に沿った断面構成を拡大して示している。この樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００は、主に、リフレクタ機能を兼ねるモールド樹脂２０１により覆われ、両側に部分的に露出したアノード電極２０２およびカソード電極２０３と、このアノード電極２０２と電気的に接続されたベアチップＬＥＤ素子２０４と、モールド樹脂２０１内に埋設された透光性封止樹脂２０５とを含んで構成されており、矢印Ｙ２の方向へ光を出射するものである。ベアチップＬＥＤ素子２０４のｐ型電極層（図示せず）はワイヤ２０６Ａを介してアノード電極２０２にワイヤボンディングされており、ｎ型電極層（図示せず）はワイヤ２０６Ｂを介してカソード電極２０３にワイヤボンディングされている。なお、図３０では図示しないが、例えば、ベアチップＬＥＤ素子２０４または透光性封止樹脂２０５には、上記した砲弾型ＬＥＤ素子１００の場合と同様に、発光波長変換用の蛍光体、顔料または染料などが設けられる場合もある。

図３１は、図３０に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００を構成するベアチップＬＥＤ素子２０４およびその周辺構造の断面構成を拡大して表している。また、図３２および図３３は、ベアチップＬＥＤ素子２０４の実装手順を説明するためのものであり、図３１に対応した断面構成を示している。ベアチップＬＥＤ素子２０４は、図３１に示したように、給電用の配線基板２１０上にマウントされている。このベアチップＬＥＤ素子２０４は、主に、透光性基板２０４１と、発光化合物層２０４２と、この発光化合物層２０４２上に部分的に設けられた補助電極層２０４３とがこの順に積層された構成を有している。この補助電極層２０４３は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透光性または半透光性材料により構成されている。このベアチップＬＥＤ素子２０４のうち、補助電極層２０４３上にｐ型電極層２０４４Ａが設けられていると共に、発光化合物層２０４２の露出面上にｎ型電極層２０４４Ｂが設けられている。このｐ型電極層２０４４Ａは、配線基板２１０上に設けられた給電用の接続端子２１１Ａとワイヤ２０６Ａを介して接続された上で、さらに接続端子２１１Ａを介してアノード電極２０２（図３０参照）に接続されている。また、ｎ型電極層２０４４Ｂは、接続端子２１１Ａと共に配線基板２１０上に設けられた接続端子２１１Ｂとワイヤ２０６Ｂを介して接続された上で、さらに接続端子２１１Ｂを介してカソード電極２０３（図３０参照）に接続されている。なお、図３０では、配線基板２１０および接続端子２１１Ａ，２１１Ｂの図示を省略している。

このベアチップＬＥＤ素子２０４を配線基板２１０に実装する際には、まず、図３２に示したように、配線基板２１０上の接続端子２１１Ａ，２１１Ｂ間の領域に、その配線基板２１０に対して透光性基板２０４１が対向するようにベアチップＬＥＤ素子２０４を位置合わせする。続いて、図３３に示したように、ベアチップＬＥＤ素子２０４を配線基板２１０にダイボンディングすることによりマウントする。最後に、図３１に示したように、ワイヤ２０６Ａを使用してｐ型電極層２０４４Ａを接続端子２１１Ａにワイヤボンディングすると共に、ワイヤ２０６Ｂを使用してｎ型電極層２０４４Ｂを接続端子２１１Ｂにワイヤボンディングすることにより、ベアチップＬＥＤ素子２０４の実装が完了する。

図２９に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００は、他の配線基板に実装されて光源装置を構成することにより光学機器に搭載される場合もあるし、あるいはさらに他の構成部品と共に面発光装置を構成することにより面発光装置として光学機器に搭載される場合もある。図３４は樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００を備えた光源装置３００の斜視構成を表しており、図３５は図３４に示した光源装置３００を備えた面発光装置４００の斜視構成を表している。

光源装置３００は、例えば、光を利用して画像情報を読み取る画像情報読取装置（いわゆるイメージスキャナ）などに搭載されるものであり、図３４に示したように、Ｌ字型の配線基板３１０の一面に複数の樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００が配列実装された構成を有している。この配線基板３１０の一端部には、給電用の給電端子３１１が設けられている。この光源装置３００では、外部から給電端子３１１を通じて複数の樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００に給電されることにより、各樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００が発光する。

面発光装置４００は、例えば、液晶ディスプレイなどに搭載されるバックライト光源として使用されるものであり、図３５に示したように、図３４に示した光源装置３００と共に、各樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００の配列方向に沿って延在し、一端面４１０Ｅにおいて一連の樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００と対向するように配置された導光板４１０を備えている。この面発光装置４００では、一連の樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００から発生した光が一端面４１０Ｅから導光板４１０に導かれることにより、この導光板４１０が面発光する。

なお、図３５に示した面発光装置に関しては、既に多様な構成が知られている。具体的には、例えば、光源装置から発生した光が導光板へ入射する際の光の放射角を制御するために、光源装置または導光板に光放射角制御用の光学手段が設けられた面発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１６２９１３号公報

また、例えば、光の利用効率を向上させるために、導光板に複数のプリズムが設けられた面発光装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００３−０８４１４０号公報

ところで、最近では、デジタルスチルカメラやカメラ機能を備えた携帯電話機などの新たな光学機器が登場し、この種の光学機器の普及が急速に広まっている。この種の光学機器の開発分野では、使用時の取り扱いやすさを考慮して小型化、具体的には薄型化が進められており、例えば、操作キー、操作ボタンまたは光源装置の薄型化が検討されている。しかしながら、上記した薄型化が検討されている項目のうち、特に光源装置に着目すると、上記した砲弾型ＬＥＤ素子や樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子を使用する上では既に物理的なサイズダウンが限界であるため、自ずと光学機器の薄型化にも限界が生じていた。

このことから、特に、カメラ機能を備えた携帯電話機が急速に普及しつつある今日の市場動向を考慮すれば、光学機器の薄型化を実現することが可能な光源装置の薄型化技術の確立は急務である。この場合には、さらに、光源装置の量産性を確保するために、その光源装置を容易かつ安定に製造することが可能な製造技術の確立も重要である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、光源装置を容易かつ安定に製造することが可能な光源装置の製造方法を提供することにある。

また、本発明に係る光源装置の製造方法は、前駆フレキシブルプリント配線基板の一面に所定の配列方向に沿って複数の光源を配列実装する第１の工程と、複数の光源の配列領域ごとに前駆フレキシブルプリント配線基板を切断することにより、配列方向に対応する延在方向に沿って延在するようにフレキシブルプリント配線基板を形成する第２の工程とを含み、このフレキシブルプリント配線基板の一面に複数の光源が延在方向に沿って配列実装された光源装置を製造すると共に、第１の工程において、光源として発光層の下面に電極層が設けられたフリップチップ構造を有する発光ダイオード素子を使用し、第２の工程において、光源の幅と等しい幅を有するようにフレキシブルプリント配線基板を形成し、第１の工程において、シート状の前駆フレキシブルプリント配線基板を使用して複数の光源を一列または複数列に渡って配列実装し、第２の工程において、前駆フレキシブルプリント配線基板を複数の光源の列ごとに切断するものである。

また、本発明に係る光源装置の製造方法では、前駆フレキシブルプリント配線基板の一面に複数の光源が配列実装されたのち、その光源の配列領域ごとに前駆フレキシブルプリント配線基板が切断されることにより光源装置が製造される。この場合には、光源としてフリップチップ構造を有する発光ダイオード素子が使用されると共に、光源の幅と等しい幅を有するようにフレキシブルプリント配線基板が形成される。また、シート状の前駆フレキシブルプリント配線基板が使用され、複数の光源が一列または複数列に渡って配列実装されると共に、前駆フレキシブルプリント配線基板が複数の光源の列ごとに切断される。これにより、前駆フレキシブルプリント配線基板の剛性が確保された状態において、光源が実装されると共に前駆フレキシブルプリント配線基板が切断される。

また、本発明に係る光源装置の製造方法によれば、前駆フレキシブルプリント配線基板の剛性が確保された状態において光源が実装されると共に前駆フレキシブルプリント配線基板が切断される。この場合には、光源としてフリップチップ構造を有する発光ダイオード素子が使用されると共に、光源の幅と等しい幅を有するようにフレキシブルプリント配線基板が形成される。また、複数の光源が一列または複数列に渡って配列実装されると共に、シート状の前駆フレキシブルプリント配線基板が複数の光源の列ごとに切断される。よって、光源装置を容易かつ安定に製造することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る光源装置の構成について説明する。図１および図２は光源装置１の構成を表しており、図１は断面構成を示し、図２は平面構成を示している。

この光源装置１は、光学機器に光発生源として搭載されるものであり、図１および図２に示したように、所定の延在方向（ここではＸ軸方向）に沿って延在する短冊状のフレキシブルプリント配線基板１０の一面に、上記した延在方向に沿って所定の間隔ごとに光源としての複数のフリップチップＬＥＤ素子２０が配列実装された構成を有している。このフレキシブルプリント配線基板１０の一面には、例えば、フリップチップＬＥＤ素子２０に給電するための給電端子３０が設けられている。

フレキシブルプリント配線基板１０は、フリップチップＬＥＤ素子２０を配列支持するためのものであり、その一面には、フリップチップＬＥＤ素子２０を通電させるための図示しない配線パターンが設けられている。このフレキシブルプリント配線基板１０は、フリップチップＬＥＤ素子２０の幅Ｗ２０に対応した幅Ｗ１０を有しており、具体的には、例えば、幅Ｗ２０と等しい幅Ｗ１０（Ｗ１０＝Ｗ２０）を有している。ただし、幅Ｗ１０は必ずしも幅Ｗ２０と等しい必要はなく、例えば、幅Ｗ１０は幅Ｗ２０より大きくてもよいし（Ｗ１０＞Ｗ２０）、あるいは小さくてもよい（Ｗ１０＜Ｗ２０）。

フリップチップＬＥＤ素子２０は、実質的な光発生源であり、フリップチップボンディングを使用してフレキシブルプリント配線基板１０に実装された特徴的な構成を有するＬＥＤ素子である。このフリップチップＬＥＤ素子２０の詳細な構成については後述する。なお、図１および図２では、フリップチップＬＥＤ素子２０を６個配列させた場合を示しているが、そのフリップチップＬＥＤ素子２０の配列個数は自由に変更可能である。

給電端子３０は、複数のフリップチップＬＥＤ素子２０に一括して給電するために使用される外部端子であり、例えば、フレキシブルプリント配線基板１０の一端部に設けられている。より具体的には、例えば、給電端子３０は、フレキシブルプリント配線基板１０の一面のうち、一端側（例えば図１および図２中の左端側）のフリップチップＬＥＤ素子２０から他端側（例えば右端側）のフリップチップＬＥＤ素子２０に至る領域Ｒ１を除いた領域Ｒ２の端部に設けられている。

次に、図３を参照して、フリップチップＬＥＤ素子２０の詳細な構成について説明する。図３は、フリップチップＬＥＤ素子２０の断面構成を拡大して表している。

フリップチップＬＥＤ素子２０は、例えば、図３に示したように、フレキシブルプリント配線基板１０上に設けられた給電用の接続端子１１Ａ，１１Ｂと異方性導電膜４０を介して接続された状態で、そのフレキシブルプリント配線基板１０にマウントされている。このフリップチップＬＥＤ素子２０は、フレキシブルプリント配線基板１０に面する側に電極層、すなわち互いに離間配置されたｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂを有し、主に、これらのｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂと、例えば量子井戸構造を有する窒化物半導体を含んで構成された発光化合物層２２と、例えばサファイアや炭化珪素（ＳｉＣ）などにより構成された透光性基板２３とがこの順に積層された積層構造を含んで構成されており、矢印Ｙ３の方向へ光を出射するものである。すなわち、ｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂは発光化合物層２２の下面に設けられている。ｐ型電極層２１Ａは異方性導電膜４０を介して接続端子１１Ａに接続されており、ｎ型電極層２１Ｂも同様に異方性導電膜４０を介して接続端子１１Ｂに接続されている。

図１〜図３に示した光源装置１では、図示しない外部回路から給電端子３０を通じて一連のフリップチップＬＥＤ素子２０に給電されることにより、各フリップチップＬＥＤ素子２０の発光化合物層２２が発光する。

次に、図１〜図１０を参照して、光源装置１の製造方法について説明する。図４〜図１０は光源装置１の製造工程を説明するためのものであり、図４〜図７は光源装置１の主要な製造工程を示し、図８〜図１０はフリップチップＬＥＤ素子２０の実装工程を示している。以下では、まず、図４〜図７を参照して光源装置１の主要な製造手順について説明したのち、図８〜図１０を参照してフリップチップＬＥＤ素子２０の実装手順について説明する。

光源装置１を製造する際には、例えば、図４に示したように、前準備として、フレキシブルプリント配線基板１０を形成するための前準備基板としての前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを準備する。この前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚとしては、例えば、複数のフレキシブルプリント配線基板１０を形成し得るように幅広のシート状構造を有し、後工程において複数のフリップチップＬＥＤ素子２０が複数列に渡って配列実装されることとなる所定の配列方向（ここではＸ軸方向）に対応する領域のうちの一端部、すなわち複数のフリップチップＬＥＤ素子２０が配列実装されることとなる領域Ｒ１を除いた領域Ｒ２の端部にあらかじめ複数の給電端子３０（図１および図２参照）が設けられていると共に、各フリップチップＬＥＤ素子２０が実装される箇所にあらかじめ接続端子１１Ａ，１１Ｂ（図３参照）が設けられているものを準備する。

上記した前準備が整ったのち、まず、図５に示したように、フリップチップボンディングを使用して、シート状の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚ上の領域Ｒ１に、上記した配列方向に沿って複数のフリップチップＬＥＤ素子２０を所定の間隔ごとに複数列に渡って配列実装する。このフリップチップＬＥＤ素子２０としては、図３に示したように、ｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂと、発光化合物層２２と、透光性樹脂層２３とがこの順に積層された積層構造を含むものを使用し、これらのｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂが接続端子１１Ａ，１１Ｂとそれぞれ接続されるようにする（図３参照）。

続いて、図６に示したように、例えばダイシングソーなどの装置やレーザ溶断などの手法等を使用して、複数のフリップチックＬＥＤ素子２０の配列領域ごと（すなわち複数のフリップチップＬＥＤ素子２０の列ごと）に前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを切断することにより、上記した配列方向に対応する延在方向に沿って延在する複数の短冊状のフレキシブルプリント配線基板１０を形成する。

最後に、前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚのうちの不要部分１０ＺＵを除去することにより、図７に示したように、各フレキシブルプリント配線基板１０を分離する。これにより、図１および図２に示したように、フレキシブルプリント配線基板１０の一面に上記した延在方向に沿って複数のフリップチップＬＥＤ素子２０が配列実装され、そのフレキシブルプリント配線基板１０がフリップチップＬＥＤ素子２０の幅Ｗ２０に対応した幅Ｗ１０（例えばＷ１０＝Ｗ２０）を有する光源装置１が完成する。

この光源装置１の製造工程において、図５に示したように、前駆フレキシブルプリント配線基板１０ＺにフリップチップＬＥＤ素子２０を実装する際には、例えば、まず、図８に示したように、前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚ上に設けられた接続端子１１Ａ，１１Ｂに対応する領域に、それらの接続端子１１Ａ，１１Ｂに対してｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂがそれぞれ対向するように、フリップチップＬＥＤ素子２０を位置合わせする。

続いて、図９に示したように、前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚ上の接続端子１１Ａ，１１Ｂに対応する箇所に、異方性導電膜４０を貼り付ける。

続いて、図１０に示したように、異方性導電膜４０上にフリップチップＬＥＤ素子２０を載置し、ｐ型電極２１Ａ層およびｎ型電極層２１Ｂを接続端子１１Ａ，１１Ｂに異方性導電膜４０を介してそれぞれ対向させる。

最後に、異方性導電膜４０を介してフリップチップＬＥＤ素子２０を前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚに熱圧着する。これにより、図３に示したように、ｐ型電極層２１Ａとｎ型電極層２１Ｂとの間の空間および接続端子１１Ａ，１１Ｂ間の空間に異方性導電膜４０が埋め込まれると共に、ｐ型電極２１Ａ層およびｎ型電極層２１Ｂがそれぞれ接続端子１１Ａ，１１Ｂと異方性導電膜４０を介して電気的に接続されるため、前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚに対するフリップチップＬＥＤ素子２０の実装が完了する。なお、熱圧着時の圧力（荷重）条件や温度条件などは任意に設定可能である。

本実施の形態に係る光源装置１では、図１および図２に示したように、短冊状のフレキシブルプリント配線基板１０の一面に複数のフリップチップＬＥＤ素子２０が配列実装された構成を有するようにしたので、上記「背景技術」の項において説明した光源装置３００（図３４参照）と比較して、光源装置１全体が薄型化される。より具体的に説明すれば、フレキシブルプリント配線基板１０の一面に複数のフリップチップＬＥＤ素子２０が配列実装されたのみの簡略な構成を有する光源装置１では、配線基板３１０の一面に複数の樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００、すなわち図３０に示したようにベアチップＬＥＤ素子２０４がモールド樹脂２０１や透光性封止樹脂２０５により覆われた状態で配列実装された煩雑な構成を有する光源装置３００と比較して、上記したモールド樹脂２０１や透光性封止樹脂２０５を含まない分だけ物理的なサイズが小さくなって薄型化されるため、光源装置１全体が薄型化される。したがって、この光源装置１を搭載した光学機器の薄型化を実現することができる。この場合には、さらに、上記したモールド樹脂２０１や透光性封止樹脂２０５などの構成部品を含まない分だけ光源装置１の構成部品数が減少するため、その光源装置１のコストダウンを図ることもできる。

特に、本実施の形態では、上記したように、光源装置１の光発生源としてフリップチップＬＥＤ素子２０を使用するようにしたので、例えば、従来の電気的接続用のワイヤ２０６Ａ，２０６Ｂを必要とするベアチップＬＥＤ素子２０４（図３１参照）を使用していた場合とは異なり、以下の２つの利点を得ることができる。

第１に、光源装置１の製造効率を向上させる観点において利点を有する。すなわち、ベアチップＬＥＤ素子２０４では、図３１に示したように、配線基板２１０に実装された状態においてワイヤ２０６Ａ，２０６Ｂが剥き出しになるため、これらのワイヤ２０６Ａ，２０６Ｂが意図せずに切断されるおそれがある。このワイヤ２０６Ａ，２０６Ｂの切断原因としては、例えば、（１）ベアチップＬＥＤ素子２０４の実装時に配線基板２１０が湾曲したために伸びすぎたり、（２）実装後に他の構成部品を形成する際に、その形成処理の影響を受けたり、（３）実装後に光源装置３００（図３４参照）を搬送した際に、その搬送時の揺れや振動等の影響を受けることなどが挙げられる。ワイヤ２０６Ａ，２０６Ｂが切断すると、ベアチップＬＥＤ素子２０４に給電し得なくなるため、光源装置３００が不良化してしまう。これに対して、本実施の形態では、フリップチップＬＥＤ素子２０がワイヤ２０６Ａ，２０６Ｂを根本的に必要としないため、上記したワイヤ２０６Ａ，２０６Ｂの切断に起因する不良発生が防止され、光源装置１の製造効率を向上させることができるのである。

第２に、光源装置１の製造工程を簡略化する観点において利点を有する。すなわち、ベアチップＬＥＤ素子２０４を実装する場合には、図３１に示したように、ワイヤ２０６Ａ，２０６Ｂを接続させるためにワイヤボンディング、すなわちワイヤ２０６Ａ，２０６Ｂを配線基板２１０（接続端子２１１Ａ，２１１Ｂ）に超音波接合する工程を要するが、柔軟性に富んで湾曲しやすい配線基板２１０にワイヤ２０６Ａ，２０６Ｂを接合して電気的接続を確保することは困難であるため、光源装置３００の製造難易度が高くなってしまう。これに対して、本実施の形態では、フリップチップＬＥＤ素子２０を実装するためにワイヤボンディングを要しないため、光源装置１の製造難易度が高まることを防止し、その光源装置１の製造工程を簡略化することができるのである。

また、本実施の形態に係る光源装置１の製造方法では、幅広のシート状の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚ上に複数のフリップチップＬＥＤ素子２０を配列実装したのち、その前駆フレキシブルプリント配線基板１０ＺをフリップチップＬＥＤ素子２０の配列領域ごとに短冊状に切断することにより光源装置１を製造するようにしたので、以下の理由により、光源装置１を容易かつ安定に製造することができる。

すなわち、短冊状のフレキシブルプリント配線基板１０の一面に複数のフリップチップＬＥＤ素子２０が配列実装された光源装置１を製造する方法としては、図４〜図６に示したように、給電端子３０が設けられている以外に前加工処理が施されていない完全シート状の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを使用する本実施の形態の製造方法の他に、例えば、その完全シート状の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚに代えて、図１１に示したように、給電端子３０が設けられている上、さらに各給電端子３０間の領域（すなわち前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｘが切断されたのちに不要部分として除去されることとなる領域１０ＸＵ）に前加工処理としてあらかじめ複数のスリット１０ＸＫが設けられた不完全シート状の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｘを使用する製造方法（以下、単に「比較例の製造方法」ともいう。）が考えられる。このスリット１０ＸＫが設けられた前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｘを使用する比較例の製造方法では、スリット１０ＸＫが設けられていない前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを使用する本実施の形態の製造方法（図４参照）と比較して、例えば、図１２に示したように、複数のフリップチップＬＥＤ素子２０を実装したのちに前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｘを切断する際の切断長さが短くて済むため、その切断加工が容易となる。しかしながら、比較例の製造方法では、上記したように切断加工が容易となる一方で、複数のスリット１０ＸＫが設けられているために前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｘの剛性が低下し、より具体的には、例えば、複数のフリップチップＬＥＤ素子２０が配列されることとなる領域（すなわち各スリット１０ＸＫ間の狭幅領域１０ＸＳ）がフリップチップＬＥＤ素子２０のサイズ（例えば、約０．３ｍｍ×０．３ｍｍ×０．１ｍｍ）に対応して極めて細くなり、外部応力の影響を受けてねじれやすくなるため、この狭幅領域１０ＸＳにフリップチップＬＥＤ素子２０を実装することが困難となる。

これに対して、本実施の形態では、スリット１０ＸＫが設けられていない前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを使用しているため、上記したスリット１０ＸＫの存在に起因する前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚの剛性低下が防止される。もちろん、完全シート状の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを使用した場合（図６参照）には、不完全シート状の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｘを使用する比較例の場合（図１２参照）と比較して、前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを切断する際の切断長さが長くなるが、現在の切断加工の技術水準（加工精度や加工速度等）を考慮すれば、その切断加工に要する手間は光源装置１の製造精度や製造効率に深刻な影響を与えるものではない。したがって、本実施の形態では、前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚの剛性が確保され、その前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚが外部応力の影響を受けてねじれにくい状態においてフリップチップＬＥＤ素子２０が実装されるため、光源装置１を容易かつ安定に製造することができるのである。

なお、本実施の形態に係る光源装置１では、図２に示したように、フレキシブルプリント配線基板１０の一面のうち、一端側のフリップチップＬＥＤ素子２０から他端側のフリップチップＬＥＤ素子２０に至る領域Ｒ１を除いた領域Ｒ２に給電端子３０を設けるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図１３に示したように、領域Ｒ２に代えて領域Ｒ１、具体的には領域Ｒ１のうちの任意の２つのフリップチップＬＥＤ素子２０間の領域に給電端子３０を設けるようにしてもよい。図１３に示した構成を有する光源装置１は、例えば、図４に示したように、一端部（領域Ｒ２）に複数の給電端子３０が設けられた前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚに代えて、図１４に示したように、中央部（領域Ｒ１）に複数の給電端子３０が設けられた前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを使用することにより製造することが可能である。この場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、図１３に示した光源装置１および図１４に示した前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚの構成に関する上記以外の特徴は、それぞれ図２および図４に示した場合と同様である。

また、本実施の形態では、図３に示したように、光源装置１を構成するフリップチップＬＥＤ素子２０が異方性導電膜４０を介してフレキシブルプリント配線基板１０に熱圧着され、この異方性導電膜４０を介してｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極２１Ｂ層が接続端子１１Ａ，１１Ｂとがそれぞれ電気的に接続されるようにしたが、例えば、図１５に示したように、さらにバンプ電極４１Ａ，４１Ｂを介してｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂが接続端子１１Ａ，１１Ｂとそれぞれ電気的に接続されるようにしてもよい。このバンプ電極４１Ａ，４１は、例えば、金（Ａｕ）などの導電性材料により構成されている。このバンプ電極４１Ａ，４１Ｂを使用した接続手順としては、例えば、ｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂの下面、あるいは接続端子１１Ａ，１１Ｂの上面にバンプ電極４１Ａ，４１Ｂをそれぞれ形成したのち、異方性導電膜４０を介してフリップチップＬＥＤ素子２０をフレキシブルプリント配線基板１０に熱圧着する手順が挙げられる。この場合には、バンプ電極４１Ａ，４１Ｂを介してｐ型電極２１Ａ層およびｎ型電極２１Ｂ層と接続端子１１Ａ，１１Ｂとの間が直接かつ物理的に接続されるため、電気的接続に関する信頼性を向上させることができる。なお、図１５に示したフリップチップＬＥＤ素子２０の構成に関する上記以外の特徴は、図３に示した場合と同様である。

また、本実施の形態では、例えば、図１６に示したように、フレキシブルプリント配線基板１０上に、フリップチップＬＥＤ素子２０およびその周辺領域を覆うように透光性封止樹脂９０を設けるようにしてもよい。この透光性封止樹脂９０の構成材料としては、例えば、紫外線硬化型、熱硬化型または常温硬化型などの硬化可能な樹脂材料を使用するのが好ましい。この場合には、透光性封止樹脂９０によりフリップチップＬＥＤ素子２０がフレキシブルプリント配線基板１０に固定され、そのフレキシブルプリント配線基板１０とフリップチップＬＥＤ素子２０との間の接合状態が維持されるため、ｐ型電極層２１Ａおよびｎ型電極層２１Ｂと接続端子１１Ａ，１１Ｂとの間の電気的接続を確保し、フリップチップＬＥＤ素子２０がフレキシブルプリント配線基板１０から外れることを防止することができる。なお、図１６に示したフリップチップＬＥＤ素子２０の構成に関する上記以外の特徴は、図３に示した場合と同様である。

さらに、図１６に示した場合には、例えば、図１７〜図１９に示したように、フリップチップＬＥＤ素子２０の発光波長を変換して所望の発光色を再現するための発光波長変換剤９１を新たに設けるようにしてもよい。この発光波長変換剤９１としては、例えば、発光波長を制御可能な特性を有する蛍光体、顔料または染料などを使用可能であり、具体的には、例えば、図１７に示したように、フリップチップＬＥＤ素子２０を構成する透光性基板２３上に、透光性封止樹脂９０により周囲を覆われるように発光波長変換剤９１を層状に設けてもよいし、図１８に示したように、透光性封止樹脂９０中に発光波長変換剤９１を分散させるようにしてもよいし、図１９に示したように、透光性封止樹脂９０の表面を覆うように発光波長変換剤９１を層状に設けてもよい。これらの図１７〜図１９に示したいずれの場合においても、発光波長変換剤９１を利用して所望の発光色を再現することができる。

また、本実施の形態に係る光源装置１の製造方法では、図５に示したように、前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚの一面に複数のフリップチップＬＥＤ素子２０を複数列に渡って配列実装するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、前駆配線基板１０Ｚの一面に複数のフリップチップＬＥＤ素子２０を一列に渡って配列実装するようにしてもよい。この場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、光源装置１を製造するために、図４〜図７に示したように、広幅のシート状の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを使用し、このシート状の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚの一面に複数のフリップチップＬＥＤ素子２０を配列実装したのち、その前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを複数のフリップチップＬＥＤ素子２０の配列領域ごとに切断するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、図２０に示したように、狭幅のテープ状の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを使用し、このテープ状の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚの一面に複数のフリップチップＬＥＤ素子２０を一列に繰り返して配列実装したのち、図２１に示したように、切断機９２を使用して前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを複数のフリップチップＬＥＤ素子２０の繰り返し単位ごとに切断するようにしてもよい。この場合には、前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚとして、あらかじめロール状に巻き取られ、所定の間隔ごとに領域Ｒ２に給電端子３０が設けられたものを準備し、その前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを矢印Ｙ４の方向に所定の張力で引き出しながらフリップチップＬＥＤ素子２０を配列実装するのが好ましい。この「所定の張力」とは、例えば、フリップチップＬＥＤ素子２０を実装する際に狭幅の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚがねじれたり、あるいは切れたりしないような適正な張力である。このテープ状の前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを使用すれば、主に、前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚの引き出し工程、フリップチップＬＥＤ素子２０の実装工程および前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚの切断工程を順次繰り返すことにより、図１および図２に示した光源装置１を連続的に製造することが可能になるため、その光源装置１の量産性を向上させることができる。なお、図２０および図２１に示した光源装置１の製造方法に関する上記以外の特徴は、図４〜図７に示した場合と同様である。参考までに、図２０および図２１では、領域Ｒ２に給電端子３０が設けられた前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを使用することにより、図２に示した光源装置１を製造するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、領域Ｒ１に給電端子３０が設けられた前駆フレキシブルプリント配線基板１０Ｚを使用すれば、図１３に示した光源装置１も製造可能であることは言うまでもない。

以上をもって、本発明の実施の形態に係る光源装置およびその製造方法に関する説明を終了する。

次に、上記実施の形態において説明した光源装置の適用例として、その光源装置を備えた面発光装置の構成について説明する。図２２は、面発光装置５０の斜視構成を表している。

この面発光装置５０は、例えば、液晶ディスプレイに搭載されるバックライト用光源であり、図２２に示したように、主に、図１および図２に示した光源装置１と共に、この光源装置１を構成する各フリップチップＬＥＤ素子２０の配列方向に沿って延在し、一端面６０Ｅにおいて一連のフリップチップＬＥＤ素子２０と対向するように配設された導光板６０を備えている。この導光板６０は、光源装置１から発生した光を導いて面発光させるためのものであり、透光性の樹脂材料により構成されている。

この面発光装置５０では、光源装置１を構成する複数のフリップチップＬＥＤ素子２０から光が発生すると、その光が一端面６０Ｅから導光板６０全体へ導かれるため、その導光板６０が面発光する。

この面発光装置５０では、上記実施の形態において説明した光源装置１を備えるため、以下の理由により、光源装置１の薄型化に基づいて、輝度を確保しつつ薄型化を実現することができる。

図２３および図２４は図３５に示した従来の面発光装置４００の問題点を説明するためのものであり、図２３は面発光装置４００の側面構成を拡大して示し、図２４は導光板４１０を薄型化した場合の面発光装置４００の側面構成を拡大して示している。また、図２５は図２２に示した面発光装置５０の利点を説明するためのものであり、図２３および図２４に対応する側面構成を示している。

従来の面発光装置４００では、図２３に示したように、光源装置３００を構成する樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００の光出射面２００Ｅから出射された光Ｌを一端面４１０Ｅから導光板４１０へ導くために、その導光板４１０の厚さ（すなわち一端面４１０Ｅの高さ）Ｔ１は樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００の厚さ（すなわち光出射面２００Ｅの高さ）Ｈ１に基づいて設計されており、具体的には、厚さＴ１は厚さＨ１と等しくなるように設計されている（Ｔ１＝Ｈ１）。この場合には、厚さＴ１を厚さＨ１に等しくすることにより、光出射面２００Ｅから出射された光Ｌの大部分が一端面４１０Ｅへ導かれるため、樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００から導光板４１０へ導かれる光Ｌの誘導ロスが減少し、すなわち光Ｌの誘導効率が向上する。しかしながら、従来の面発光装置４００では、装置全体の薄型化を図ることを目的として、図２４に示したように、その面発光装置４００の大部分を占める導光板４１０の厚さＴ１を薄くし、すなわち厚さＴ１が樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子２００の厚さＨ２よりも小さくなるようにすると（Ｔ１＜Ｈ１）、ベアチップＬＥＤ素子２００の光出射面２００Ｅから出射された光Ｌのうち、一端面４１０Ｅを通じて導光板４１０へ導かれない光Ｌの割合が大きくなり、すなわち導光板４１０へ導かれる光Ｌの誘導効率が減少するため、薄型化を図る上で輝度（面発光強度）が低下してしまう。

これに対して、本実施の形態の面発光装置５０では、図２５に示したように、上記した光源装置１の薄型化に基づき、その光源装置１を構成するフリップチップＬＥＤ素子２０の厚さ（すなわち光出射面２０Ｅの高さ）Ｈ２が従来のベアチップＬＥＤ素子２００の厚さＨ１よりも小さくなるため（Ｈ２＜Ｈ１）、その厚さＨ２と等しくなるように設計される導光板６０の厚さ（すなわち一端面６０Ｅの高さ）Ｔ２は図２３に示した従来の導光板４１０の厚さＴ１よりも小さくなり（Ｔ２＝Ｈ２＜Ｔ１＝Ｈ１）、すなわち面発光装置５０全体が薄型化される。しかも、当然ながら、フリップチップＬＥＤ素子２０の光出射面２０Ｅから出射された光Ｌの大部分は一端面６０Ｅを通じて導光板６０へ導かれ、すなわち導光板６０へ導かれる光Ｌの誘導効率が確保されるため、薄型化を図る上で輝度も確保される。したがって、本実施の形態では、輝度を確保しつつ薄型化を実現することが可能となるのである。

次に、上記した光源装置１を備えた画像情報読取装置（いわゆるイメージスキャナ）の構成について説明する。図２６は、イメージスキャナ７０の概略構成を模式的に表している。

このイメージスキャナ７０は、例えば紙などの読取対象物８０に設けられた例えば文字や図形などの画像情報８１を読み取るためのものであり、図２６に示したように、主に、図１および図２に示した光源装置１と共に、この光源装置１から発生した光Ｌを利用して画像情報８１を読み取る画像情報読取機構７０Ｋを備えている。この画像情報読取機構７０Ｋは、例えば、光反射用の反射ミラー７１と、集光用の集光レンズ７２と、光受光用の受光素子７３とを含んで構成されている。

このイメージスキャナ７０では、光源装置１から発生した光Ｌが読取対象物８０（画像情報８１）において反射されることにより反射光Ｒが生じると、その反射光Ｒが反射ミラー７１において反射されたのち、受光レンズ７２において集光されることにより受光素子７３へ導かれる。これにより、受光素子７３から出力される受光信号に基づいて、読取対象物８０に設けられている画像情報８１が読み取られる。

このイメージスキャナ７０では、上記実施の形態において説明した光源装置１を備えるため、その光源装置１の薄型化に基づいてイメージスキャナ７０全体も薄型化される。したがって、イメージスキャナ７０の薄型化を実現することができる。

なお、上記した面発光装置５０やイメージスキャナ７０を構成する光源装置１に関する上記以外の構成、発光機構、作用、効果および変形は、上記実施の形態と同様である。

以上、実施の形態および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態や適用例に限定されるものではなく、それらの実施の形態や適用例と同様の効果を得ることが可能な限りにおいて自由に変形可能である。具体的には、例えば、上記実施の形態および適用例では、本発明を液晶ディスプレイやイメージスキャナに適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、液晶ディスプレイやイメージスキャナ以外の他の光学機器にも適用可能である。この「他の光学機器」としては、例えば、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants ）、デジタルスチルカメラまたはカメラ付きビデオレコーダなどの携帯用電子機器の操作スイッチキーや、ロゴや、自動車用計器類などが挙げられ、これらの各種光学機器のバックライト照明として本発明を応用可能である。

本発明に係る光源装置の製造方法は、例えば液晶ディスプレイやイメージスキャナなどの光学機器に適用することが可能である。

本発明の一実施の形態に係る光源装置の断面構成を表す断面図である。図１に示した光源装置の平面構成を表す平面図である。図１および図２に示した光源装置のうちのフリップチップＬＥＤ素子の断面構成を拡大して表す断面図である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の製造工程のうちの一工程を説明するための平面図である。図４に続く工程を説明するための平面図である。図５に続く工程を説明するための平面図である。図６に続く工程を説明するための平面図である。フリップチップＬＥＤ素子の実装工程のうちの一工程を説明するための断面図である。図８に続く工程を説明するための断面図である。図９に続く工程を説明するための断面図である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の製造方法に対する比較例としての光源装置の製造方法のうちの一工程を説明するための平面図である。図１１に続く工程を説明するための平面図である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の構成に関する変形例を説明するための平面図である。図１３に示した光源装置を製造するために使用される前駆フレキシブルプリント配線基板の平面構成を表す平面図である。フリップチップＬＥＤ素子の構成に関する第１の変形例を説明するための断面図である。フリップチップＬＥＤ素子の構成に関する第２の変形例を説明するための断面図である。フリップチップＬＥＤ素子の構成に関する第３の変形例を説明するための断面図である。フリップチップＬＥＤ素子の構成に関する第４の変形例を説明するための断面図である。フリップチップＬＥＤ素子の構成に関する第５変形例を説明するための断面図である。本発明の一実施の形態に係る光源装置の製造方法に関する変形例のうちの一工程を説明するための平面図である。図２０に続く工程を説明するための平面図である。図１および図２に示した光源装置を備えた面発光装置の斜視構成を表す斜視図である。従来の面発光装置の問題点を説明するための側面図である。図２３に続いて従来の面発光装置の問題点を説明するための側面図である。図２２に示した面発光装置の利点を説明するための側面図である。図１および図２に示した光源装置を備えたイメージスキャナの概略構成を模式的に表す図である。従来の砲弾型ＬＥＤ素子の外観構成を表す外観図である。図２７に示した砲弾型ＬＥＤ素子のうちの主要部の断面構成を拡大して表す断面図である。従来の樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子の斜視構成を表す斜視図である。図２９に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子の断面構成を拡大して表す断面図である。図３０に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子のうちのベアチップＬＥＤ素子およびその周辺構造の断面構成を拡大して表す断面図である。図３１に示したベアチップＬＥＤ素子の実装手順を説明するための断面図である。図３２に続く手順を説明するための断面図である。図２９に示した樹脂パッケージ型ＬＥＤ素子を備えた従来の光源装置の斜視構成を表す斜視図である。図３４に示した光源装置を備えた従来の面発光装置の斜視構成を表す斜視図である。

符号の説明

１…光源装置、１０…フレキシブルプリント配線基板、１０Ｚ…前駆フレキシブルプリント配線基板、１０ＺＵ…不要部分、１１Ａ，１１Ｂ…接続端子、２０…フリップチップＬＥＤ素子、２０Ｅ…光出射面、２１Ａ…ｐ型電極層、２１Ｂ…ｎ型電極層、２２…発光化合物層、２３…透光性基板、３０…給電端子、４０…異方性導電膜、４１Ａ，４１Ｂ…バンプ電極、５０…面発光装置、６０…導光板、６０Ｅ…一端面、７０…イメージスキャナ、７０Ｋ…画像情報読取機構、７１…反射ミラー、７２…集光レンズ、７３…受光素子、８０…読取対象物、８１…画像情報、９０…透光性封止樹脂、９１…発光波長変換剤、９２…切断機、Ｌ…光、Ｒ…反射光。

Claims

前駆フレキシブルプリント配線基板の一面に、所定の配列方向に沿って複数の光源を配列実装する第１の工程と、
前記複数の光源の配列領域ごとに前記前駆フレキシブルプリント配線基板を切断することにより、前記配列方向に対応する延在方向に沿って延在するようにフレキシブルプリント配線基板を形成する第２の工程とを含み、
このフレキシブルプリント配線基板の一面に前記複数の光源が前記延在方向に沿って配列実装された光源装置を製造すると共に、
前記第１の工程において、前記光源として、発光層の下面に電極層が設けられたフリップチップ構造を有する発光ダイオード素子を使用し、
前記第２の工程において、前記光源の幅と等しい幅を有するように前記フレキシブルプリント配線基板を形成し、
前記第１の工程において、シート状の前記前駆フレキシブルプリント配線基板を使用して、前記複数の光源を一列または複数列に渡って配列実装し、前記第２の工程において、前記前駆フレキシブルプリント配線基板を前記複数の光源の列ごとに切断する、
光源装置の製造方法。
前記第１の工程において、異方性導電膜を使用して前記光源を熱圧着することにより前記前駆フレキシブルプリント配線基板に実装する、請求項１記載の光源装置の製造方法。
前記第１の工程において、前記光源に給電するための給電端子が一面に設けられた前記前駆フレキシブルプリント配線基板を使用し、前記第２の工程において、前記フレキシブルプリント配線基板の一面に前記給電端子が前記複数の光源と共に配置されるようにする、請求項１記載の光源装置の製造方法。
前記フレキシブルプリント配線基板の一面のうち、一端側の光源から他端側の光源に至る領域を除いた領域に前記給電端子を配置する、請求項３記載の光源装置の製造方法。
前記フレキシブルプリント配線基板の一面のうち、任意の２つの光源間の領域に前記給電端子を配置する、請求項３記載の光源装置の製造方法。