JP4863124B2 - 発光ダイオードモジュール及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は発光ダイオードモジュール及びその製造方法に関し、特にレンズを有する発光ダイオードモジュール及びその製造方法に関する。

発光ダイオードは、低消費電力、低駆動電圧、長寿命、環境保護などの特長を備えているため、様々な照明装置及び液晶表示装置のバックライト光源として徐々に用いられるようになっている。従来の発光ダイオードモジュールは、光学設計の必要上、発光ダイオードの上方に配置されたレンズにより、発光ダイオードから放射された光のルートを調整していた。

図１を参照する。図１は、従来の発光ダイオードモジュールの構造を示す断面図である。図１に示すように、発光ダイオードモジュール１００は、基板１１０、発光ダイオード封止構造１２０及びレンズ１３０を含む。従来の発光ダイオードモジュール１００の製造方法は、発光ダイオード封止構造１２０の製作及びカットが完了した後に、もう一つの生産ラインにおいてカバーで覆うような方式によりレンズ１３０を製作し、発光ダイオードモジュール１００を製造していた。しかし、このようなレンズ組立て方式は、手作業や機械による二次加工を行わなければならなかったため、発光ダイオードモジュール１００の製造コストが増大した。

本発明の目的は、レンズを有する発光ダイオードモジュール及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る発光ダイオードモジュールの製造方法は、基板上に複数の発光ダイオード封止構造を形成し、隣接する発光ダイオード封止構造の間に隙間を形成する工程と、発光ダイオード封止構造上に複数のレンズを有するレンズ層板を接合し、レンズの各々を発光ダイオード封止構造の各々の発光ダイオード上に対応させて配置する工程と、隙間に沿ってカットを行い、複数の発光ダイオードモジュールを形成する工程と、を含む。発光ダイオード封止構造の各々は、封止支持ベースと、封止支持ベースの中に配置された発光ダイオードと、発光ダイオードを覆う透明プラスチック材とを有することを特徴とする。

一方、本発明に係る発光ダイオードモジュールは、発光ダイオード封止構造及びレンズを備える。発光ダイオード封止構造は、基板上に配置され、封止支持ベースと、封止支持ベースの中に配置された発光ダイオードと、発光ダイオードを覆う透明プラスチック材と、を有する。レンズは、透明プラスチック材の表面に接着されている。

本発明の発光ダイオードモジュールの製造方法は、発光ダイオード封止構造の製作が完了すると同時に、レンズの組立ても完了するため、二次加工によりレンズを組立てる必要がない。そのため、付加的な製造工程を減らし、コストを低減させることができる。

図２Ａから図２Ｃを参照する。図２Ａから図２Ｃは、本発明の一実施形態による発光ダイオードモジュールの製造工程を行うときの状態を示す断面図である。図２Ａに示すように、まず基板２１０上に複数の発光ダイオード封止構造２２０が形成され、隣接する発光ダイオード封止構造２２０の間に隙間２４０が形成されている。発光ダイオード封止構造は、封止支持ベース２２２、発光ダイオード２２４及び透明プラスチック材２２６を含む。発光ダイオード２２４は、封止支持ベース２２２の中に配置され、透明プラスチック材２２６により発光ダイオード２２４が覆われている。

上述の基板２１０は回路基板でもよい。発光ダイオード２２４の主な材料は、ＧａＮ、ＧａＡｓ又はＧａＰでもよい。発光ダイオード２２４は、結晶法などの方式により、封止支持ベース２２２の中に形成した後に、封止支持ベース２２２の中に透明プラスチック材２２６を充填し、発光ダイオード２２４を覆う。当然、透明プラスチック材２２６の充填を行う前に、ダイボンディング（ｄｉｅ ｂｏｎｄ）やワイヤボンディング（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄ）などの従来の回路封止工程を行ってもよい。

続いて、図２Ｂに示すように、発光ダイオード封止構造２２０上に複数のレンズ２３２を有するレンズ層板２３０を接合し、発光ダイオード２２４の上方にレンズ２３２を対応させて配置する。レンズ２３２は、フレネルレンズ（ｆｒｅｓｎｅｌ ｌｅｎｓ）、マイクロレンズ（ｍｉｃｒｏ ｌｅｎｓ）、ボールレンズ（ｂａｌｌ ｌｅｎｓ）など、一般に発光ダイオードモジュールに使用されるレンズであり、発光ダイオード封止構造２２０から放射される光のルートを調整する。レンズ２３２及びレンズ層板２３０は、例えば、ガラス又はプラスチック（例えば、エポキシ樹脂）といった同じ材料からなってもよい。

上述のレンズ層板２３０は、発光ダイオード封止構造２２０とレンズ２３２との距離を調整して様々な光学設計上のニーズを満たすために、発光ダイオード封止構造２２０に対向した表面に複数の凸点２３４が設けられている。凸点２３４は、レンズ層板２３０を製作する際、モールドにより形成されてもよく、レンズ層板２３０を接合する前に光学設計上の必要に応じ、レンズ層板２３０上に適当な高さを有する材料により形成されてもよい。

そして前述のレンズ層板２３０を接合した後に、透明プラスチック材２２６を固化し、透明プラスチック材２２６とレンズ層板２３０とを接着させる。透明プラスチック材２２６は、エポキシ樹脂などからなり、約１５０℃の固化温度で加熱して固化する。レンズ層板２３０は、透明接着剤により、すでに固化した／未だ固化していない透明プラスチック材２２６を有する発光ダイオード封止構造２２０上に接着される。

図２Ｂを参照する。図２Ｂに示すように、上述の透明プラスチック材２２６は、封止支持ベース２２２より略高く充填されてもよい。レンズ層板２３０を接着させるときは、透明プラスチック材２２６が封止支持ベース２２２とレンズ層板２３０との界面にオーバーフローされるため、レンズ層板２３０と発光ダイオード封止構造２２０との接着を強化するとともに、封止支持ベース２２２とレンズ層板２３０との界面に気泡が形成されることを防ぐことができる。

続いて、レンズ層板２３０の接合工程を行ってから、隙間２４０の位置でカットを行い、図２Ｃに示すような複数の発光ダイオードモジュール２００を形成する。

上述の実施形態による発光ダイオードモジュール２００の製造方法は、発光ダイオード封止構造２２０の製作が完了すると同時に、レンズ２３２の組立ても完了するため、二次加工によりレンズ２３２を組立てる必要がない。そのため、付加的な製造工程が減り、コストを低減させることができる。また、上述の発光ダイオードモジュール２００の中のレンズ２３２を発光ダイオード封止構造２２０の表面に接着させることにより、発光ダイオードモジュール２００の体積を小さくすることができる。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施の形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

従来の発光ダイオードモジュールの構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態による発光ダイオードモジュールの製造工程を行う時の状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態による発光ダイオードモジュールの製造工程を行う時の状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態による発光ダイオードモジュールの製造工程を行う時の状態を示す断面図である。

符号の説明

１００…発光ダイオードモジュール、１１０…基板、１２０…発光ダイオード封止構造、１３０…レンズ、２００…発光ダイオードモジュール、２１０…基板、２２０…発光ダイオード封止構造、２２２…封止支持ベース、２２４…発光ダイオード、２２６…透明プラスチック材、２３０…レンズ層板、２３２…レンズ、２３４…凸点、２４０…隙間。

Claims (4)

1. 基板上に所定間隔で複数の発光ダイオード封止構造を配置する工程であって、前記発光ダイオード封止構造の各々は、封止支持ベースと、前記封止支持ベースの凹部の底に配置された発光ダイオードと、前記発光ダイオードを覆い前記封止支持ベースの凹部を取り囲む壁部の上面より高く前記封止支持ベースの凹部に充填された透明プラスチック材と、を有しており、隣りあう封止支持ベースの間に前記所定間隔の隙間が形成される、工程と、
   前記発光ダイオード封止構造の上に、複数のレンズと前記発光ダイオード封止構造に対向した面に設けられた複数の凸点とを有するレンズ層板を接合し、前記レンズの各々を前記発光ダイオード封止構造の各々の発光ダイオード上に対応させて配置する工程であって、前記封止支持ベースの凹部に充填された透明プラスチック材は前記封止支持ベースの前記上面と前記レンズ層板との界面にオーバーフローされ、前記複数の凸点の各々は前記封止支持ベースの凹部を取り囲む壁部の前記上面に接触する工程と、
   前記形成された隙間の位置で前記レンズ層板及び前記基板の切断を行い、複数の発光ダイオードモジュールを形成する工程と、
   を含む発光ダイオードモジュールの製造方法。
2. 前記発光ダイオード封止構造を配置する工程は、
   前記封止支持ベースの凹部の底に前記発光ダイオードを配置する工程と、
   前記封止支持ベースの凹部に前記透明プラスチック材を充填することにより、前記発光ダイオードを覆う工程と、
   を含む請求項１記載の発光ダイオードモジュールの製造方法。
3. 前記レンズ層板を接合した後に、前記透明プラスチック材を固化し、前記透明プラスチック材と前記レンズ層板とを接着させる工程をさらに含む請求項２記載の発光ダイオードモジュールの製造方法。
4. 発光ダイオード封止構造及びレンズを備える発光ダイオードモジュールであって、
   前記発光ダイオード封止構造は、基板上に配置され、封止支持ベースと、該封止支持ベースの凹部の底に配置された発光ダイオードと、該発光ダイオードを覆い前記封止支持ベースの凹部を取り囲む壁部の上面より高く前記封止支持ベースの凹部に充填された透明プラスチック材と、を有し、
   前記レンズは、前記透明プラスチック材の表面に接着され、前記発光ダイオード封止構造に対向した面に複数の凸点を有しており、前記透明プラスチック材は前記封止支持ベースの上面と前記対向した面との界面にオーバーフローされており、前記複数の凸点の各々は前記封止支持ベースの凹部を取り囲む壁部の前記上面に接触していることを特徴とする発光ダイオードモジュール。

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