JP6863202B2 - 発光モジュールの製造方法。 - Google Patents
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Description
本開示は、発光モジュールの製造方法に関する。
発光装置とレンズとを備えた発光モジュールが知られている。レンズは、接着剤を用いて固定されている（例えば、特許文献１、２）。
発光モジュールの製造工程において、接着剤を硬化する際に、ボイドが発生する場合がある。
本実施形態は、以下の構成を含む。
上面に発光装置が配置された基板を準備する工程と、レンズ部と、レンズ部の周囲に配置され下方に延出する脚部を備え、脚部の内面及びレンズ部の下面に囲まれた空間部を備えるレンズ部材を準備する工程と、基板の上面の発光装置を囲む外周部に、接着剤を配置する工程と、レンズホルダを用いて、レンズ部材を保持した状態でレンズホルダを移動させ、レンズ部材を、常温よりも高い温度の高温領域を通過させることで、空間部にある気体を高温気体とするレンズ部材とし、高温気体を保持した状態のレンズ部材の脚部を接着剤上に載置する工程と、接着剤を硬化させる工程と、を備える発光モジュールの製造方法。
上面に発光装置が配置された基板を準備する工程と、レンズ部と、レンズ部の周囲に配置され下方に延出する脚部を備え、脚部の内面及びレンズ部の下面に囲まれた空間部を備えるレンズ部材を準備する工程と、基板の上面の発光装置を囲む外周部に、接着剤を配置する工程と、レンズホルダを用いて、レンズ部材を保持した状態でレンズホルダを移動させ、レンズ部材を、常温よりも高い温度の高温領域を通過させることで、空間部にある気体を高温気体とするレンズ部材とし、高温気体を保持した状態のレンズ部材の脚部を接着剤上に載置する工程と、接着剤を硬化させる工程と、を備える発光モジュールの製造方法。
以上により、接着剤中のボイドの発生を抑制した発光モジュールの製造方法とすることができる。
本発明を実施するための形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光モジュールの製造方法を例示するものであって、本発明は、発光モジュールの製造方法を以下に限定するものではない。
また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限りは、本発明を実施形態にのみ限定する趣旨ではない。尚、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
図１Ａ〜図１Ｃは、実施形態に係る発光モジュールの製造方法によって得られる発光モジュール１００を示す。発光モジュール１００は、主な構成部材として、発光装置１０と、基板２０と、レンズ部材３０と、接着剤４０と、を備える。発光装置１０は基板２０上に配置されており、その発光装置１０を覆うようにレンズ部材３０が配置されている。基板２０の上面２１に配置された発光装置１０は、図１Ｃに示すように、レンズ部材３０及び接着剤４０から離間されている。発光装置１０の上面から出射された光が、レンズ部材３０のレンズ部３１に効率よく入射されるように、レンズ部３１と発光装置１０との距離を調整することが好ましい。レンズ部材３０は、接着剤４０によって基板２０と接合されている。基板２０とレンズ部材３０と接着剤４０とによって形成される空間は気密封止された空間である。詳細には、基板２０の上面２１と、レンズ部材３０のレンズ部３１の下面と、レンズ部材３０のレンズ保持部３２の下面と、レンズ部材３０の脚部３３の内面と、接着剤４０とによって形成される空間は気密封止された空間である。発光装置１０は、このような気密封止された空間に配置されることで、外気や水分、埃等による影響を受けにくくなる。このような構成とすることで、信頼性に優れた発光モジュール１００とすることができる。
発光モジュール１００の製造方法について、以下、詳説する。
発光モジュール１００の製造方法について、以下、詳説する。
（発光装置が配置された基板を準備する工程）
図２Ａ、図２Ｂは、発光装置１０の一例を示す図である。発光装置１０は、発光モジュール１００の光源となる部材であり、主として上面に発光面を備える発光装置１０が好適に用いられる。
図２Ａ、図２Ｂは、発光装置１０の一例を示す図である。発光装置１０は、発光モジュール１００の光源となる部材であり、主として上面に発光面を備える発光装置１０が好適に用いられる。
発光装置１０は、発光素子１１を備えており、更に、透光部材１３と、被覆部材１２と、を備える。発光素子１１は、発光層を含む半導体層を備えた積層構造体１１ａと、素子電極１１ｂと、を備える。積層構造体１１ａは、発光面と電極形成面と、側面と、を備える。透光部材１３は、発光素子１１の発光面側に配置されている。透光部材１３は、発光素子１１からの光を異なる波長の光に変換する蛍光体を含んでいてもよい。被覆部材１２は、発光素子１１の側面を被覆するように配置されており、発光素子１１からの光を反射する。発光装置１０は、更に、発光素子１１と透光部材１３の間に、導光部材１４を備えてもよい。導光部材１４は、例えば発光素子１１の側面に備えられている。この導光部材１４は、発光素子１１からの光を透光部材１３に導光させるための部材である。
図３Ａは、発光装置１０が配置された基板２０を示す一例である。ここで示す例では、基板２０は平板状であり、その上面２１の略中央に１つの発光装置１０が配置されている。基板２０は、発光装置１０を囲む領域に、外周部２２を備える。換言すると、基板２０の上面２１の面積は、発光装置１０の面積よりも大きく、基板２０の上面２１の端部と発光装置１０の間に外周部２２が位置する。
また、外周部２２は、後述の接着剤が配置される領域でもある。図３Ａ〜図３Ｃで示す例では、接着剤を配置する領域の一例としての外周部２２を図示している。ここでは、外周部２２の上面視形状は四角環状である。外周部２２の上面視形状は、これに限らず、発光装置１０を囲む環状であればよく、載置されるレンズ部材の形状に適した形状とすることができる。外周部２２の上面視形状は、四角環状のほか、例えば、円環状、四角環状、あるいは、不定形とすることができる。
１つの基板２０に、図３Ａに示すように１つの発光装置１０を配置することができるほか、図３Ｂ、図３Ｃに示すように複数の発光装置１０を配置することができる。複数の発光装置１０を配置する場合、外周部２２は、複数の発光装置１０を囲む領域に位置する。基板２０上に配置する発光装置１０数や、配置する位置等については、目的や用途等に応じて、適宜選択することができる。
発光装置１０は、基板２０の上面２１に配置されており、基板２０配線と発光装置１０の電極１５とは、はんだ等の導電性接合部材を介して電気的に接続されている。これにより、発光装置１０が基板２０に固定されている。
（レンズ部材を準備する工程）
レンズ部材３０は、発光装置から出射される光の配光等を制御するための部材である。図４に示すように、レンズ部材３０は、レンズ部３１と、レンズ部３１の周囲に配置され、下方に延出する脚部３３と、を備える。図４に示す例では、レンズ部３１は、レンズ機能を有していないレンズ保持部３２によって保持されており、脚部３３はレンズ保持部３２の下方に配置されている。脚部３３は、レンズ部３１の全周にわたって配置されている。換言すると、脚部３３は、レンズ部３１の下方に配置された筒状の部材である。脚部３３の内面と、レンズ部３１の下面に囲まれた空間内に、発光装置１０が配置されることになる。ここでは、レンズ部３１はレンズ保持部３２に周囲を囲まれているので、レンズ部３１及びレンズ保持部３２の下面と、脚部３３の内面によって、発光装置１０が配置される空間部Ａが形成される。レンズ部３１には、接着剤４０が付着しないようにすることが好ましい。そのため、脚部３３の高さは、接着剤４０の量に応じて適宜選択する。例えば、レンズ部材３０を載置する前の接着剤４０の高さよりも、脚部３３の高さを高くすることが好ましい。レンズ部３１とレンズ保持部３２と脚部３３は、一体の部材で形成されていてもよく、あるいは、別体で成形されたものを組み合わせて構成されていてもよい。
レンズ部材３０は、発光装置から出射される光の配光等を制御するための部材である。図４に示すように、レンズ部材３０は、レンズ部３１と、レンズ部３１の周囲に配置され、下方に延出する脚部３３と、を備える。図４に示す例では、レンズ部３１は、レンズ機能を有していないレンズ保持部３２によって保持されており、脚部３３はレンズ保持部３２の下方に配置されている。脚部３３は、レンズ部３１の全周にわたって配置されている。換言すると、脚部３３は、レンズ部３１の下方に配置された筒状の部材である。脚部３３の内面と、レンズ部３１の下面に囲まれた空間内に、発光装置１０が配置されることになる。ここでは、レンズ部３１はレンズ保持部３２に周囲を囲まれているので、レンズ部３１及びレンズ保持部３２の下面と、脚部３３の内面によって、発光装置１０が配置される空間部Ａが形成される。レンズ部３１には、接着剤４０が付着しないようにすることが好ましい。そのため、脚部３３の高さは、接着剤４０の量に応じて適宜選択する。例えば、レンズ部材３０を載置する前の接着剤４０の高さよりも、脚部３３の高さを高くすることが好ましい。レンズ部３１とレンズ保持部３２と脚部３３は、一体の部材で形成されていてもよく、あるいは、別体で成形されたものを組み合わせて構成されていてもよい。
レンズ部材３０のレンズ部３１は、凸レンズ、凹レンズ、フレネルレンズ等の種々のレンズ機能を備えた部分であり、発光モジュール１００や発光装置１０の大きさ、配置、所望の配光特性等に応じて適宜選択することができる。図４に示す例では、レンズ部材３０のレンズ部３１はフレネルレンズである。詳細には、レンズ部３１の下面３１ａに凹凸を備えたフレネルレンズ構造を備えており、レンズ部３１の上面３１ｂは平面である。レンズ部３１の光軸と、発光装置１０の光軸が一致するように、レンズ部３１が配置されることが好ましい。
（接着剤を配置する工程）
図５Ａ、図５Ｂは、基板２０の外周部２２に、接着剤４０を配置する工程を示す図である。接着剤４０は、ディスペンスノズル７０を用いて、硬化前の接着部材を、外周部に塗布することで形成することができる。また、硬化前の接着部材の塗布時には、基板２０を固定し、ディスペンスノズル７０を移動させてもよく、あるいは、ディスペンスノズル７０を固定し、基板２０を移動させてもよい。また、ディスペンスノズル７０を用いず、例えば、所定の開口部を備えたマスクを用いて、硬化前の接着部材を印刷塗布したり、スプレー塗布したりしてもよい。接着剤４０は、図５Ｂに示すように、連続した１つの環状の接着剤として塗布するほか、それぞれ離間する複数の接着剤を近接して塗布し、後述のレンズ部材等で押圧することで、離間した接着剤を接触させて一体化して環状の接着剤となるようにしてもよい。
図５Ａ、図５Ｂは、基板２０の外周部２２に、接着剤４０を配置する工程を示す図である。接着剤４０は、ディスペンスノズル７０を用いて、硬化前の接着部材を、外周部に塗布することで形成することができる。また、硬化前の接着部材の塗布時には、基板２０を固定し、ディスペンスノズル７０を移動させてもよく、あるいは、ディスペンスノズル７０を固定し、基板２０を移動させてもよい。また、ディスペンスノズル７０を用いず、例えば、所定の開口部を備えたマスクを用いて、硬化前の接着部材を印刷塗布したり、スプレー塗布したりしてもよい。接着剤４０は、図５Ｂに示すように、連続した１つの環状の接着剤として塗布するほか、それぞれ離間する複数の接着剤を近接して塗布し、後述のレンズ部材等で押圧することで、離間した接着剤を接触させて一体化して環状の接着剤となるようにしてもよい。
（レンズ部材を移動する工程）
次に、図６Ａに示すように、レンズホルダ８０でレンズ部材３０を保持する。そして、図６Ｂに示すように、レンズ部材３０を保持した状態でレンズホルダ８０を移動させる。その際に、レンズ部材３０を、常温よりも高い温度の高温領域Ｂを通過させる。これにより、レンズ部材３０の空間部Ａにある気体を高温気体とすることができる。
次に、図６Ａに示すように、レンズホルダ８０でレンズ部材３０を保持する。そして、図６Ｂに示すように、レンズ部材３０を保持した状態でレンズホルダ８０を移動させる。その際に、レンズ部材３０を、常温よりも高い温度の高温領域Ｂを通過させる。これにより、レンズ部材３０の空間部Ａにある気体を高温気体とすることができる。
高温領域Ｂは、例えば、レンズホルダ８０がレンズ部材３０を保持したまま通過できる貫通部を備えたヒーター９０等を用いることができるヒーター９０の熱源としては、カートリッジヒーター、ラバーヒーター、遠赤外線ヒーター、等が挙げられる。このようなヒーター９０を用いることで、レンズ部材３０の空間部Ａ内の気体の温度を上昇させて高温気体とすることができる。
レンズ部材３０の移動は、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、下方に移動させることが好ましい。これにより、レンズ部材３０の空間部Ａ内の高温気体が、空間部Ａ外に流出することを抑制し、効率よく高温気体を空間部Ａ内に保持することができる。
高温気体は、例えば、空気、窒素などの気体である。高温気体の温度は２５℃〜１００℃程度とすることが好ましい。
（レンズ部材を載置する工程）
図６Ｂに示すように、接着剤４０の上にレンズ部材３０を載置する。レンズ部材３０は、その空間部Ａ内に高温気体を保持している。そのような状態で、基板２０上の発光装置１０を覆うように、接着剤４０の上に配置する。基板２０は、常温、または、レンズ部材３０の空間部Ａ内の高温気体よりも低い温度で保持されている。
図６Ｂに示すように、接着剤４０の上にレンズ部材３０を載置する。レンズ部材３０は、その空間部Ａ内に高温気体を保持している。そのような状態で、基板２０上の発光装置１０を覆うように、接着剤４０の上に配置する。基板２０は、常温、または、レンズ部材３０の空間部Ａ内の高温気体よりも低い温度で保持されている。
（接着剤を硬化させる工程）
接着剤４０を硬化するために、接着剤４０に紫外光を照射することが好ましい。接着剤４０の硬化のために、新たに熱が加えられるのではなく、紫外光が照射されているのみである。そのため、レンズ部材３０の空間部Ａ内の高温気体は、その高い温度を維持できず、温度は下がっていく。つまり、空間部Ａ内の高温気体は、温度が下がるのにつれて、体積が小さくなる。そのため、紫外光を照射して硬化途中の接着剤４０は、レンズ部材３０の空間部Ａ内に吸い込まれるようになる。これにより、接着剤４０の外部に押し出されるボイドが発生することを抑制することができる。また、紫外光を照射せず、また、熱をかけることもせず、接着剤を自然硬化させてもよい。
接着剤４０を硬化するために、接着剤４０に紫外光を照射することが好ましい。接着剤４０の硬化のために、新たに熱が加えられるのではなく、紫外光が照射されているのみである。そのため、レンズ部材３０の空間部Ａ内の高温気体は、その高い温度を維持できず、温度は下がっていく。つまり、空間部Ａ内の高温気体は、温度が下がるのにつれて、体積が小さくなる。そのため、紫外光を照射して硬化途中の接着剤４０は、レンズ部材３０の空間部Ａ内に吸い込まれるようになる。これにより、接着剤４０の外部に押し出されるボイドが発生することを抑制することができる。また、紫外光を照射せず、また、熱をかけることもせず、接着剤を自然硬化させてもよい。
以上の工程により、図１Ａ〜図１Ｃに示すような、発光装置１０を気密封止した発光モジュール１００とすることができる。
以下、発光モジュールの各構成要素について説明する。
（発光装置）
発光モジュール１００の光源である発光装置１０は、図２Ａ等に示した形状に限られず、公知の発光装置を用いることができる。また、発光色についても、白色、青色、緑色、赤色、更にはこれらを組み合わせた種々の発光色の発光装置を用いることができる。
発光モジュール１００の光源である発光装置１０は、図２Ａ等に示した形状に限られず、公知の発光装置を用いることができる。また、発光色についても、白色、青色、緑色、赤色、更にはこれらを組み合わせた種々の発光色の発光装置を用いることができる。
（基板）
基板は、配線等を備えた板状部材であり、発光装置及びレンズ部材を載置可能な上面を備える。基板は、例えば、セラミック、ガラスエポキシ、樹脂、等の基材と、その基材の上面に形成された銅、鉄、アルミ、等の配線と、を備える。
基板は、配線等を備えた板状部材であり、発光装置及びレンズ部材を載置可能な上面を備える。基板は、例えば、セラミック、ガラスエポキシ、樹脂、等の基材と、その基材の上面に形成された銅、鉄、アルミ、等の配線と、を備える。
（接着剤）
接着剤は、基板とレンズ部材とを接着させるための部材であり、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外光硬化樹脂等の樹脂材料を用いることができる。具体的には、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、等を用いることができる。これらの樹脂材料に、酸化チタン、シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化亜鉛、等を添加することができる。
接着剤は、基板とレンズ部材とを接着させるための部材であり、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、紫外光硬化樹脂等の樹脂材料を用いることができる。具体的には、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、等を用いることができる。これらの樹脂材料に、酸化チタン、シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化亜鉛、等を添加することができる。
本発明の実施形態に係る発光モジュールは、各種照明器具、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機等、などの用途に利用することができる。
１００…発光モジュール
１０…発光装置
１１…発光素子（１１ａ…積層構造体、１１ｂ…素子電極）
１２…被覆部材
１３…透光部材
１４…導光部材
１５…電極
２０…基板
２１…基板の上面
２２…外周部
３０…レンズ部材
３１…レンズ部（下面３１ａ、上面３１ｂ）
３２…レンズ保持部
３３…脚部
４０…接着剤
７０…ディスペンスノズル
８０…レンズホルダ
９０…ヒーター
Ａ…空間部
Ｂ…高温領域
１０…発光装置
１１…発光素子（１１ａ…積層構造体、１１ｂ…素子電極）
１２…被覆部材
１３…透光部材
１４…導光部材
１５…電極
２０…基板
２１…基板の上面
２２…外周部
３０…レンズ部材
３１…レンズ部（下面３１ａ、上面３１ｂ）
３２…レンズ保持部
３３…脚部
４０…接着剤
７０…ディスペンスノズル
８０…レンズホルダ
９０…ヒーター
Ａ…空間部
Ｂ…高温領域
Claims (3)
- 上面に発光装置が配置された基板を準備する工程と、
レンズ部と、前記レンズ部の周囲に配置され下方に延出する脚部を備え、前記脚部の内面及び前記レンズ部の下面に囲まれた空間部を備えるレンズ部材を準備する工程と、
前記基板の上面の発光装置を囲む外周部に、接着剤を配置する工程と、
レンズホルダを用いて、レンズ部材を保持した状態でレンズホルダを移動させ、前記レンズ部材を、常温よりも高い温度の高温領域を通過させることで、前記空間部にある気体を高温気体とするレンズ部材とし、前記高温気体を保持した状態のレンズ部材の前記脚部を前記接着剤上に載置する工程と、
前記接着剤を硬化させる工程と、
を備える発光モジュールの製造方法。 - 前記接着剤を硬化させる工程は、前記接着剤に紫外光を照射する工程を含む、請求項１記載の発光モジュールの製造方法。
- 前記レンズ部材を移動する際に、前記高温気体を保持した状態のレンズ部材を下方に移動させる工程を含む、請求項１又は請求項２に記載の発光モジュールの製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017185523A JP6863202B2 (ja) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | 発光モジュールの製造方法。 |
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|---|---|---|---|
| JP2017185523A JP6863202B2 (ja) | 2017-09-27 | 2017-09-27 | 発光モジュールの製造方法。 |
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