JP7100700B2 - Ｌｅｄ光源モジュール及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ＬＥＤ光源モジュールに関する。より具体的には、本発明は、補助構造を有するＬＥＤ光源モジュールに関する。
発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）は、発光可能な半導体電子素子であり、今では、発光される光は、可視光、赤外線光及び紫外線光に広がり、非常に高い輝度を持っている。
一般的に、ほとんどの発光ダイオードは、その底面に２つの電極を備えている。発光ダイオードをライトバー（ｌｉｇｈｔ ｂａｒ）のプリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ、ＰＣＢ）に固定する場合、主に表面実装技術（ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｕｎｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＳＭＴ）によって行われ、即ち、カバーレイに開口を形成し、電極が当該開口を通ってプリント回路基板のパッドに電気的に接続される。詳細には、まず、半田ペーストをプリント回路基板のパッドに印刷し、次に、半田ペーストが塗布されたパッド上に発光ダイオードを位置合わせして載置し、最後に、加熱とリフローはんだ付けによって、発光ダイオードをパッドに固定する。
しかし、保護フィルムの開口に発光ダイオードを入れる際に、発光ダイオードの傾きが生じやすく、これが発光ダイオードの垂直方向のアライメントに影響を及ぼすため、光が受光面（例えば、バックライトモジュールの導光板の入光面）に位置を合わせないか発光ダイオードから出射されている光の一部が開口の壁面によって遮蔽され、よって、光の利用効率が低下する。
上記の従来問題点を解決するために、本発明は、基板、保護層、第１の導電部、第２の導電部、少なくとも１つの補助構造、及び発光素子を備えるＬＥＤ光源モジュールを提供する。保護層は、基板上に設けられ、開口を有し、第１の導電部、第２の導電部、及び第１の導電部と第２の導電部との間に位置する補助構造は、基板上に設けられ、開口に収容される。発光素子は、第１の電極及び第２の電極を有し、第１の電極及び第２の電極はそれぞれ第１の導電部及び第２の導電部に電気的に接続され、補助構造は、発光素子と基板との間に位置する。
本発明の実施例において、補助構造の頂面は、保護層の頂面とほぼ一致している。
本発明の実施例において、補助構造は、第３の導電部を備える。
本発明の実施例において、補助構造は、絶縁層を含み、第３の導電部は、絶縁層と基板との間に設けられている。
本発明の実施例において、補助構造は、絶縁層を含む。
本発明の実施例において、発光素子は、底面と、底面に接続された複数の側面と、を有し、底面は、補助構造に接触し、第１の電極及び第２の電極は、側面に設けられている。
本発明の実施例において、第１の電極及び第２の電極は、同一の側面に設けられている。
本発明の実施例において、第１の電極及び第２の電極は、異なる側面に設けられている。
本発明の実施例において、ＬＥＤ光源モジュールは、基板上に設けられ、開口に収容されるストッパをさらに備え、発光素子は、発光面と、発光面に対向する側面と、を有し、ストッパは、側面に接触している。
本発明の実施例において、ＬＥＤ光源モジュールは、複数の補助構造を備え、複数の補助構造のうちの少なくとも１つは、ストッパから保護層まで延在している。
本発明の実施例において、第１の導電部、第２の導電部、及び補助構造は、互いに離間されている。
本発明は、さらにＬＥＤ光源モジュールの製造方法を提供し、基板を提供するステップと、基板上に第１の導電部、第２の導電部、及び少なくとも１つの回路層を形成するステップと、第１の導電部、第２の導電部、及び回路層を覆う保護層を形成するステップと、保護層に、第１の導電部及び第２の導電部が露出される開口を形成するステップと、開口に、第１の導電部と第２の導電部との間に位置する少なくとも１つの補助構造を形成するステップと、補助構造に発光素子を設け、発光素子の第１の電極及び第２の電極をそれぞれ第１の導電部及び第２の導電部に電気的に接続させ、発光素子の底面を補助構造に接触させるステップと、を含む。
本発明の実施例において、補助構造を形成するステップは、基板上に、第１の導電部と第２の導電部との間に位置する第３の導電部を形成するステップをさらに含む。
本発明の実施例において、補助構造を形成するステップは、第３の導電部上に絶縁層を設けるステップをさらに含む。
本発明の実施例において、補助構造の頂面は、保護層の頂面とほぼ一致している。
本発明の実施例において、補助構造を形成するステップは、基板上に絶縁層を形成するステップをさらに含む。
本発明の実施例に係るＬＥＤ光源モジュールの概略図を示す。 本発明の実施例に係るＬＥＤ光源モジュールの部分平面図を示す。 本発明の別の実施例に係るＬＥＤ光源モジュールの部分平面図を示す。 本発明の別の実施例に係るＬＥＤ光源モジュールの概略図を示す。 本発明の別の実施例に係るＬＥＤ光源モジュールの部分平面図を示す。 本発明の実施例に係るＬＥＤ光源モジュールの製造方法のフローチャートを示す。 本発明の別の実施例に係るＬＥＤ光源モジュールの製造方法のフローチャートを示す。
以下、本発明の実施例に係るＬＥＤ光源モジュールについて説明する。なお、本発明の実施例によって提供される多くの好適な発明概念は、広範な様な特定の状況に実施できることは、容易に理解すべきである。開示された特定の実施例は、特定の方法で本発明を使用するためにのみ用いられるものであって、本発明の保護範囲を限定するものではない。
特に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。理解可能な用語、例えば、通常使用される辞書で定義された用語は、関連技術及び本発明で開示される背景又は文脈と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、ここで特に定義されていない限り、理想的又は過度に正式な方法で解釈されるべきではない。
まず、図１及び図２Ａを併せて参照すると、本発明の実施例に係るＬＥＤ光源モジュール１０は、導光素子２０（例えば導光板）に光を結合し、導光素子２０の側辺に向けて光を供給し、この光は、導光素子２０に入射した後、導光素子２０によって導かれて出光面２１に面状の出光を生成する。ＬＥＤ光源モジュール１０は、主に、基板１００、回路層２００、保護層３００、第１の導電部４００、第２の導電部５００、少なくとも１つの補助構造６００、発光素子７００、及びストッパ８００を備える。
光源モジュール１０の回路層２００及び保護層３００は、基板１００上に配置され、回路層２００は、基板１００と保護層３００との間に配置される。第１の導電部４００、第２の導電部５００、及び補助構造６００は、基板１００上の回路層２００がパターンエッチングされることにより形成されるため、これらの素子は、基板１００に対して同一層の平面上に形成される。保護層３００は、回路層２００上に形成され、第１の導電部４００、第２の導電部５００、及び補助構造６００を露出させて発光素子７００をはんだ付けする開口３１０が形成されており、これにより、第１の導電部４００、第２の導電部５００、及び補助構造６００を基板１００上に設けて開口３１０に収容させることができる。特に、第１の導電部４００、第２の導電部５００、及び補助構造６００は、互いに離間されており、補助構造６００は、第１の導電部４００と第２の導電部５００との間に設けられている（図２に示す）。
図１及び図２Ａに示すように、発光素子７００は、補助構造６００が発光素子７００と基板１００との間に位置するように、補助構造６００上に配置することができる。補助構造６００の頂面６０１が保護層３００の頂面３０１とほぼ一致しているため、発光素子７００の底面７０１は、補助構造６００の頂面６０１及び保護層３００の頂面３０１の両方に接触し、導光素子２０に対して水平に配置することができる。即ち、発光素子７００は、裏面領域において補助構造６００で支持されて、図１に示すように、ＸＹ平面において水平を保った状態になることができる。よって、発光素子７００は、裏面領域が下向きに傾斜し、前面領域が上向きに傾斜する現象が生じにくくなり、光が受光面に位置を合わせないか光が開口の壁面によって遮蔽されることによって、光の使用効率が低下するという問題を効果的に解決できる。
本実施例において、補助構造６００の頂面６０１は、保護層３００の頂面３０１とほぼ一致し、補助構造６００は、第３の導電部６１０及び絶縁層６２０を備え、第３の導電部６１０は、絶縁層６２０と基板１００との間に位置し、絶縁層６２０は、発光素子７００と第３の導電部６１０との間に位置する。第３の導電部６１０及び絶縁層６２０の合計厚さは、保護層３００の頂面３０１から基板１００までの距離とほぼ同一である。例えば、第３の導電部６１０の厚さは１０ｍｍ～１５ｍｍの範囲であってもよく、絶縁層６２０の厚さは１０ｍｍ～１５ｍｍの範囲であってもよいため、補助構造６００の全体の厚さは、２０ｍｍ～３０ｍｍの範囲内である。
第３の導電部６１０、回路層２００、第１の導電部４００、及び第２の導電部５００は、例えば銅、アルミニウム又はその合金などのような同じ導電材料を含んでもよい。絶縁層６２０は、例えば液体写真現像型ソルダーマスク（ｌｉｑｕｉｄ ｐｈｏｔｏｉｍａｇｅａｂｌｅ ｓｏｌｄｅｒ ｍａｓｋ、ＬＰＳＭ）のような適切な絶縁材料を含むことができる。第３の導電部６１０、第１の導電部４００、及び第２の導電部５００は、いずれも基板１００上の回路層２００がパターンエッチングされることにより形成され、これらの３つは同一の高さを有してもよい。補助構造６００の第３の導電部６１０には絶縁層６２０が設けられているため、補助構造６００の高さは、第１の導電部４００又は第２の導電部５００の高さより高い。
続いて図１及び図２Ａを参照すると、発光素子７００は、第１の電極７１０及び第２の電極７２０を含み、本実施例において、第１の電極７１０及び第２の電極７２０はそれぞれ、底面７０１に接続された対向する両側に配置されている。補助構造６００上で発光素子７００に対してＳＭＴ処理を行うと、加熱後の溶融錫は、自身の表面張力の特性により金属が露出している所に集まりやすいため、第１の電極７１０及び第２の電極７２０がそれぞれ第１の導電部４００及び第２の導電部５００とに電気的に接続して、発光素子７００に必要な電力を供給できるよう、第１の電極７１０と第１の導電部４００との間及び第２の電極７２０と第２の導電部５００との間に充填できる。
なお、発光素子７００は、実装部７３０と励起部７４０とをさらに備えてもよく、第１の電極７１０及び第２の電極７２０は実装部７３０上に設けられ、励起部７４０内には複数の蛍光素子（例えば蛍光粉末）を有する。第１の電極７１０及び第２の電極７２０が発光素子７００に電力を供給すると、蛍光素子は励起されて発光面７０２に向かって光を出射する。
図１及び図２Ａに示すように、保護層３００の一部が基板１００と発光素子７００の励起部７４０との間に延在し、保護層３００の表面がほぼ高反射率、低吸光能力を有する色であって、例えば白色であることは、注意すべきである。よって、発光素子７００が導光素子２０に向けて光を出射して導光素子２０を介して面状の出光を生成する際に、一部の光が保護層３００によって反射された後に導光素子２０に入射しても、この面状の出光に色差は生じない。別の実施例において、保護層３００の表面は、ほぼ低反射率、高吸光能力を有する色であって、例えば黒色であり、これが高輝度の発光素子７００の状況に適用される場合、発光素子７００のエネルギーを吸収できるため、バックライトモジュールで明るい線が生成されるという問題を避けることができる。
図２Ａに示すように、ストッパ８００も基板１００上に配置され、保護層３００の開口３１０内に収容される。発光素子７００が補助構造６００上に配置されると、ストッパ８００は、発光素子７００における発光面７０２に対向する側面７０３に接触する。これにより、ユーザが導光素子２０を装着する際に発光素子７００を－Ｘ軸方向に押した場合であっても、ストッパ８００は発光素子７００の移動又は傾斜を防ぐのに十分な支持力を提供することができる。
十分な支持力を提供するために、ストッパ８００は、銅、アルミニウム又はその合金などのような金属材料を含んでもよく、基板１００及び保護層３００は、それぞれ適切な絶縁材料を含むことができる。例えば、基板１００は、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ、ＰＩ）を含んでもよい。
ＬＥＤ光源モジュール１０の構成により、発光素子７００が導光素子２０に対して水平に配置されることが確保され、発光素子７００から出射される光が他の素子によって遮蔽されることがないので、光の使用率を向上できる。
図２Ｂを参照すると、本発明の別の実施例において、補助構造６００は、第１の延在部６３０及び第２の延在部６４０により構成される。第１の延在部６３０は、第１の導電部４００から第２の導電部５００に向かって延在し、発光素子７００と基板１００との間に延び、第２の延在部６４０は、第２の導電部５００から第１の導電部４００に向かって延在し、発光素子７００と基板１００との間に延びている。ここで、第１の延在部６３０と第１の導電部４００とは一体的に成形されてもよく、第２の延在部６４０と第２の導電部５００とは一体的に成形されてもよい。
補助構造６００による第１の電極７１０及び／又は第２の電極７２０の短絡を避けるために、第１の延在部６３０及び第２の延在部６４０の表面は、例えば液体写真現像型ソルダーマスクのような絶縁材料で被覆されてもよい。或いは、第１の延在部６３０及び第２の延在部６４０はそれぞれ、第１の電極７１０及び第２の電極７２０から離れた位置まで延在してから、発光素子７００と基板１００との間に延びていてもよい。
図３を参照すると、本発明の別の実施例に係るＬＥＤ光源モジュール１０において、補助構造６００は絶縁層６２０のみを含む。絶縁層６２０は、基板１００及び発光素子７００の底面７０１に直接接触し、絶縁層６２０の厚さは、保護層３００の頂面３０１から基板１００までの距離とほぼ同じであるため、補助構造６００の頂面６０１は、保護層３００の頂面３０１とほぼ一致している。絶縁層６２０は、液体写真現像型ソルダーマスクを含んでもよく、その厚さは、１０ｍｍ～３０ｍｍ（例えば、２５ｍｍ）の範囲内であってもよい。
図４を参照すると、本発明のさらに別の実施例において、ＬＥＤ光源モジュール１０は、複数の補助構造６００を含み、これらの補助構造６００は、第３の導電部６１０と絶縁層６２０とで構成されてもよいし（図１の補助構造６００と同様）、単一の絶縁層６２０で構成されてもよい（図３の補助構造６００と同様）。中央に配置された補助構造６００は、発光素子７００をより強固に配置するよう、ストッパ８００から保護層３００まで延在してもよい。
本実施例においては、発光素子７００の第１の電極７１０及び第２の電極７２０は、いずれも発光面７０２とは反対側の側面７０３に位置しているので、第１の導電部４００、第２の導電部５００及びストッパ８００は、発光素子７００の同じ側、すなわち側面７０３と接触する。また、第１の電極７１０及び第２の電極７２０は、それぞれ、第１の導電部４００、第２の導電部５００と電気的に接続されていてもよい。別の実施例では、第１の電極７１０及び第２の電極７２０は、発光素子７００の底面７０１に位置してもよいし、発光素子７００の側面７０３から底面７０１まで延在していてもよい。
以下、図１、図２Ａ及び図５を併せて参照して図１及び図２Ａに示すＬＥＤ光源モジュール１０の製造方法を説明する。まず、基板１００を提供し（ステップＳ１）、基板１００上に少なくとも１つの回路層２００を形成する（ステップＳ２）。
次に、回路層２００上に第１の導電部４００及び第２の導電部５００を形成し、同時に第１の導電部４００と第２の導電部５００との間に１つ以上の補助構造６００を形成する（ステップＳ３）。特に、補助構造６００を形成するステップは、回路層２００上に第３の導電部６１０を形成するステップと、第３の導電部６１０上に絶縁層６２０を設けるステップと、を含み、第３の導電部６１０は、第１の導電部４００と第２の導電部５００との間に位置する。
次に、回路層２００を覆う保護層３００を形成し、保護層３００に開口３１０を形成し、第１の導電部４００及び第２の導電部５００を開口３１０から露出させる（ステップＳ４）。
最後に、補助構造６００上に発光素子７００を設けて（ステップＳ５）、図１及び２Ａに示すＬＥＤ光源モジュール１０を構成する。ここで、発光素子７００の第１の電極７１０及び第２の電極７２０は、それぞれ第１の導電部４００及び第２の導電部５００に電気的に接続され、発光素子７００の底面７０１は、補助構造６００と接触している。
本実施例において、第３の導電部６１０は、基板１００上の回路層２００がパターンエッチングされることにより形成されるため、第３の導電部６１０を形成するステップは、第１の導電部４００及び第２の導電部５００を形成するステップと同じステップで完了し、その後、第３の導電部６１０上に絶縁層６２０を設けることで、ステップを簡略化し、製造時間を短縮することができる。なお、いくつかの実施例において、基板１００上にストッパ８００を形成するステップをさらに含んでもよい。同様に、いくつかの実施例において、ストッパ８００を形成するステップは、第１の導電部４００、第２の導電部５００を形成するステップと同じステップで完了でき、ストッパ８００と発光素子７００とが接触する部分には、さらに絶縁材料が別途設けられる。
以下、図３及び図６を併せて参照して図３に示すＬＥＤ光源モジュール１０の製造方法を説明する。まず、基板１００を提供し（ステップＳ１’）、基板１００上に少なくとも１つの回路層２００を形成する（ステップＳ２’）。
次に、回路層２００上に第１の導電部４００及び第２の導電部５００を形成し（ステップＳ３’）、その後、回路層２００を覆う保護層３００を形成し、保護層３００上に開口３１０を形成し、第１の導電部４００及び第２の導電部５００を開口３１０から露出させる（ステップＳ４’）。
続いて、第１の導電部４００と第２の導電部５００との間に位置する１つ以上の補助構造６００を開口３１０に形成する（ステップＳ５’）。なお、本実施例において、補助構造６００を形成するステップは、基板１００上に直接絶縁層６２０を形成するステップを含む。
最後に、補助構造６００上に発光素子７００を設けて（ステップＳ６’）、図３に示すＬＥＤ光源モジュール１０を構成することができる。同様に、発光素子７００の第１の電極７１０及び第２の電極７２０は、それぞれ第１の導電部４００及び第２の導電部５００と電気的に接続され、発光素子７００の底面７０１は、補助構造６００と接触する。
本実施例において、補助構造６００が基板１００上に形成された絶縁層６２０であるため、基板１００の回路層２００を用いて第１の導電部４００及び第２の導電部５００をパターンエッチングする必要がなく、その後に、絶縁層６２０を形成する。また、いくつかの実施例において、ストッパ８００が絶縁材料を備えてもよいため、同様に、基板１００の回路層２００を用いて第１の導電部４００及び第２の導電部５００をパターンエッチングする必要がなく、その後に、基板１００上に絶縁材料を形成する。
以上説明したように、本発明は、ＬＥＤ光源モジュールを提供し、ＬＥＤ光源モジュールは、第１の導電部と第２の導電部との間に設けられた補助構造を備え、この補助構造の頂面は保護層の頂面と一致しているため、発光素子を導光素子に対して水平に設けることができ、それにより光の使用効率を向上できる。
以上、本発明の実施例及びその利点を説明したが、当業者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、変更、代替、及び修飾を行うことができることは理解すべきである。また、本発明の範囲は、本明細書の特定の実施例における処理、機械、製造、物質組成、装置、方法及びステップに限定されるものではなく、当業者は、本発明の開示から、現在又は将来発展される処理、機械、製造、物質組成、装置、方法及びステップを理解することができる。本明細書に記載の実施例において、実質的に同一の機能を実施することができ、又は実質的に同一の結果を得ることができる限り、本発明に従って使用することができる。よって、本発明の範囲は、上述した処理、機械、製造、物質組成、装置、方法及びステップを含む。また、各請求項は、個別の実施例を構成し、本発明の保護範囲は、各請求項及び実施例の組み合わせも含む。
本発明のいくつかの好ましい実施例は、上述のように開示されているが、本発明を限定するものではない。本発明が属する技術分野の当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、多少の変更及び修飾を行うことができる。よって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される範囲に従うべきである。なお、各請求項は、独立した実施例を構成し、各請求項及び実施例の組み合わせはいずれも本発明の範囲内に含まれる。
１０．．．ＬＥＤ光源モジュール
２０．．．導光素子
２１．．．出光面
１００．．．基板
３００．．．保護層
３０１．．．頂面
３１０．．．開口
４００．．．第１の導電部
５００．．．第２の導電部
６００．．．補助構造
６０１．．．頂面
６１０．．．第３の導電部
６２０．．．絶縁層
６３０．．．第１の延在部
６４０．．．第２の延在部
７００．．．発光素子
７０１．．．底面
７０２．．．発光面
７０３．．．側面
７１０．．．第１の電極
７２０．．．第２の電極
７３０．．．実装部
７４０．．．励起部
８００．．．ストッパ
Ｓ１～Ｓ５、Ｓ１’～Ｓ６’．．．ステップ

Claims (9)

  1. ＬＥＤ光源モジュールであって、
    基板と、
    前記基板に設けられ、開口を有する保護層と、
    前記基板に設けられ、前記開口に収容される第１の導電部と、
    前記基板に設けられ、前記開口に収容される第２の導電部と、
    前記基板に設けられ、前記開口に収容される少なくとも１つの補助構造と、
    前記第１の導電部に電気的に接続される第１の電極と、前記第２の導電部に電気的に接続される第２の電極と、発光面と、前記発光面に接続され、且つ第１領域及び第２領域を有する底面と、を有する発光素子と、
    を含み、
    前記補助構造は、前記発光素子と前記基板との間に位置し、
    前記発光素子の前記第１領域は、前記開口内に位置し、且つ前記少なくとも１つの補助構造で支持されており、
    前記発光素子の前記第２領域は、前記開口外に位置し、且つ前記保護層に接触されている、
    ことを特徴とするＬＥＤ光源モジュール。
  2. 前記発光素子は、底面と、前記底面に接続されている複数の側面と、を有し、
    前記底面は、前記補助構造に接触され、
    前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記側面及び／又は前記底面に設けられている、
    ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源モジュール。
  3. 前記基板に設けられ、前記開口に収容されるストッパをさらに含み、
    前記発光素子は、発光面と、前記発光面に対向する側面と、を有し、
    前記ストッパは、前記側面に接触する、
    ことを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ光源モジュール。
  4. 複数の補助構造を含み、
    前記複数の補助構造のうちの少なくとも１つは、前記ストッパから前記保護層まで延在している、
    ことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ光源モジュール。
  5. 前記補助構造の頂面は、前記保護層の頂面とほぼ一致している、
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源モジュール。
  6. 前記補助構造は、絶縁層を含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源モジュール。
  7. 前記補助構造は、第３の導電部を含む、
    前記第３の導電部は、前記絶縁層と前記基板との間に設けられている、
    ことを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ光源モジュール。
  8. 前記第１の導電部、前記第２の導電部、及び前記補助構造は、互いに離間し、
    前記補助構造は、前記第１の電極と前記第２の電極との間に位置している、
    ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源モジュール。
  9. 前記補助構造は、前記第１の導電部から前記第２の導電部に向かって延在する第１の延在部と、前記第２の導電部から前記第１の導電部に向かって延在する第２の延在部と、を有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＬＥＤ光源モジュール。
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