JP7117681B2 - 発光モジュールの製造方法及び発光モジュール - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、発光モジュールの製造方法及び発光モジュールに関する。
近年、消費電力が比較的少ないＬＥＤ（Light Emitting Diode）が次世代の光源として注目されている。ＬＥＤは、小型で発熱量が少なく、応答性もよい。このため、種々の光学装置に幅広く利用されている。例えば、近年では、可撓性及び透光性を有する基板に配置されたＬＥＤを光源とする発光モジュールが提案されている。
この種の発光モジュールでは、例えば、１対の透明な基板の間に配置される複数の発光素子は、基板の間に充填される透明な樹脂によって保持される。これにより、基板に設けられた導電回路層と発光素子との電気的な接触が維持される。
上述した発光モジュールは、一対の基板の間に発光素子と樹脂を挟んだ状態で、基板同士を加熱しながらプレスすることによって製造される。このとき、加熱されることによって樹脂が軟化し、発光素子の周囲に隙間なく充填される。そして、樹脂が固化すると、発光素子が基板に対して保持された状態になる。
特開２０１２－０８４８５５号公報
発光モジュールをプレスによって製造する際には、樹脂を軟化させる必要がある。このため、プレス時に、軟化した樹脂の一部が基板の間から流出することがある。プレスの途中で樹脂が流出すると、発光素子が樹脂とともに移動して、位置がずれてしまうことが考えられる。
本発明は、上記事情の下になされたもので、発光素子の位置ずれを防止して、精度よく発光モジュールを製造することを課題とする。
実施形態に係る発光モジュールの製造方法は、透光性及び可撓性を有する第１の基板の一側に導体層を形成する工程と、第１の基板の一側に、導体層を囲む包囲層を形成する工程と、第１の基板の一側に、第１の樹脂を用いて、導体層に積層する第１の樹脂層を形成する工程と、第１の樹脂層の表面に、発光素子を配置する工程と、第１の基板の一側に、透光性及び可撓性を有する第２の基板を配置する工程と、第１の基板と第２の基板とを、第１の樹脂が溶融する溶融温度まで加熱して押し付け合わせる熱プレスを行う工程と、を含む。
本実施形態に係る発光モジュールの斜視図である。 発光モジュールのＸＺ面を示す側面図である。 メッシュパターンの一部を拡大して示す図である。 発光モジュールのＹＺ面を示す側面図である。 発光素子の斜視図である。 樹脂の粘度を示す図である。 集合体の平面図である。 発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 評価モデルの斜視図である。 評価モデルの断面図である。 シート部材の展開斜視図である。 ダム部材及び中間樹脂シートの粘度を説明するための図である。 評価モデルによる評価結果を示す図である。 評価モデルによる評価結果を示す図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明するための図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明するための図である。
以下、本発明の一実施形態を、図面を用いて説明する。説明には、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を用いる。
〈装置構成〉
図１は本実施形態に係る発光モジュール１０の斜視図である。図１に示されるように、発光モジュール１０は、長手方向をＹ軸方向とする長方形のモジュールである。発光モジュール１０は、可撓性及び透光性を有している。
図２は、発光モジュール１０のＸＺ面を示す側面図である。図２に示されるように、発光モジュール１０は、１組のフィルム２１，２２、フィルム２１，２２の間に配置される複数の発光素子３０、及び樹脂層２４を有している。
フィルム２１，２２は、電気的な絶縁性を有し、長手方向をＹ軸方向とする長方形のフィルムである。フィルム２１，２２は、厚さが５０～３００μｍ程度であり、可視光に対して透光性を有する。フィルム２１，２２の全光線透過率は、９０％以上であることが好ましい。なお、全光線透過率とは、日本工業規格ＪＩＳＫ７３７５：２００８に準拠して測定された全光線透過率をいう。
フィルム２１，２２は、可撓性を有し、その曲げ弾性率は、０～３２０ｋｇｆ／ｍｍ２程度（ゼロを除く）である。なお、曲げ弾性率とは、ＩＳＯ１７８（ＪＩＳ Ｋ７１７１：２００８）に準拠する方法で測定された値である。
フィルム２１，２２の素材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンサクシネート（ＰＥＳ）、アートン（ＡＲＴＯＮ）、アクリル樹脂などを用いることが考えられる。
上記１組のフィルム２１，２２のうち、フィルム２１の上面（図２における＋Ｚ側の面）には、厚さが０．０５～１０μｍ程度の導体層２３が形成されている。導体層２３は、例えば、メッキ膜、蒸着膜、或いはスパッタ膜等である。また、導体層２３は、金属膜を接着剤で貼り付けたものであってもよい。導体層２３が、蒸着膜やスパッタ膜である場合は、導体層２３の厚さは、０．０５～２μｍ程度である。導体層２３が、金属膜である場合は、導体層２３の厚さは、２～１０μｍ、或いは２～７μｍ程度である。
図１に示されるように、導体層２３は、長手方向をＹ軸方向とする長方形のメッシュパターン２３１～２３４からなる。各メッシュパターン２３１～２３４は、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）などの金属材料からなる。
図３は、メッシュパターン２３１，２３２の一部を拡大して示す図である。図３を参照するとわかるように、メッシュパターン２３１～２３４は、線幅が約１０μｍのラインパターンからなる。Ｘ軸に平行なラインパターンは、Ｙ軸に沿って約３００μｍ間隔で形成されている。また、Ｙ軸に平行なラインパターンは、Ｘ軸に沿って約３００μｍ間隔で形成されている。各メッシュパターン２３１～２３４には、発光素子３０の電極が接続される接続パッド２００Ｐが形成されている。
各メッシュパターン２３１～２３４の全光線透過率（例えばＪＩＳＫ７１０５）は、１０～８５％の範囲であることが好ましい。
図４は、発光モジュール１０のＹＺ面を示す側面図である。図４に示されるように、フィルム２１は、フィルム２２よりもＹ軸方向の長さが長い。このため、フィルム２１の－Ｙ側端に形成された導体層２３は、フィルム２２の－Ｙ側から露出した状態になっている。
発光素子３０は、厚みが１３０～１６０μｍ程度で、一辺が０．１～３ｍｍ程度の正方形のＬＥＤチップである。発光素子３０は、例えばベアチップである。
図５は、発光素子３０の斜視図である。図５に示されるように、発光素子３０は、ベース基板３１、Ｎ型半導体層３２、活性層３３、Ｐ型半導体層３４からなるＬＥＤチップである。発光素子３０の定格電圧は約２．５Ｖである。
ベース基板３１は、例えばサファイアからなる正方形板状の基板である。ベース基板３１の上面には、当該ベース基板３１と同形状のＮ型半導体層３２が形成されている。そして、Ｎ型半導体層３２の上面には、順に、活性層３３、Ｐ型半導体層３４が積層されている。Ｎ型半導体層３２、活性層３３、Ｐ型半導体層３４は化合物半導体材料からなる。例えば、赤色に発光する発光素子としては、活性層としてＩｎＡｌＧａＰ系の半導体を用いることができる。また、青色や緑色に発光する発光素子としてはＰ型半導体層３４、Ｎ型半導体層３２としてＧａＮ系、活性層３３としてＩｎＧａＮ系の半導体を用いることができる。いずれの場合も、活性層はダブルヘテロ（ＤＨ）接合構造であってもよいし、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造であってもよい。また、ＰＮ接合構成であってもよい。
Ｎ型半導体層３２に積層される活性層３３、及びＰ型半導体層３４は、－Ｘ側かつ－Ｙ側のコーナー部分に切欠きが形成されている。Ｎ型半導体層３２の表面は、活性層３３、及びＰ型半導体層３４の切欠きから露出している。
Ｎ型半導体層３２の、活性層３３とＰ型半導体層３４から露出する領域には、Ｎ型半導体層３２と電気的に接続されるパッド３６が形成されている。また、Ｐ型半導体層３４の＋Ｘ側かつ＋Ｙ側のコーナー部分には、Ｐ型半導体層３４と電気的に接続されるパッド３５が形成されている。パッド３５，３６は、銅（Ｃｕ）や、金（Ａｕ）からなり、上面には、バンプ３７，３８が形成されている。バンプ３７，３８は、金（Ａｕ）や金合金などの金属バンプから形成されている。金属バンプのかわりに半球状に形成した半田バンプを用いてもよい。発光素子３０では、バンプ３７が、カソード電極として機能し、バンプ３８が、アノード電極として機能する。
バンプ３７，３８の融点は、１８０℃以上であることが好ましい。また、バンプ３７，３８の融点は、２００℃以上であることがより好ましい。バンプ３７，３８の融点が１８０℃未満であると、発光モジュール１０の製造工程における熱プレス工程で、バンプ３７，３８が変形することが考えられる。
図３を参照するとわかるように、発光素子３０は、バンプ３７，３８がメッシュパターン２３１～２３４に形成された接続パッド２００Ｐに接続されることで、２つのメッシュパターンにわたって配置される。図２に示されるように、発光モジュール１０では、例えば、メッシュパターン２３１，２３３に、バンプ３８が接続され、メッシュパターン２３２，２３４に、バンプ３７が接続される。
樹脂層２４は、可視光に対する透光性を有し、図４に示されるように、フィルム２１，２２の間に形成されている。樹脂層２４は、樹脂２４ａと樹脂２４ｂの２種類の樹脂からなる。
樹脂２４ａは、硬化前の最低溶融粘度、硬化前の最低溶融粘度における温度、最低溶融粘度における温度に到達するまでの溶融粘度変化率、硬化後のビカット軟化温度、硬化後の引張貯蔵弾性率、硬化後のガラス転移温度などの特性が所定の条件を満たす樹脂から構成される。
本実施形態に係る樹脂２４ａは、例えば、熱硬化性樹脂としてのエポキシ系樹脂からなる。樹脂層２４を構成する熱硬化性樹脂は、例えば、硬化前の最低溶融粘度ＶＣ１が８０～１６０℃の範囲で１０～１００００Ｐａ・ｓの範囲である。また、硬化前の最低溶融粘度ＶＣ１における温度ＴＬ（最軟化温度）に到達するまでの溶融粘度変化率ＶＲが１／１０００以下（千分の一以下）である。加熱されることにより粘度が最低溶融粘度になった後に硬化した樹脂層２４は、ビカット軟化温度ＴＰが８０～１６０℃の範囲であり、０℃から１００℃の範囲での引張貯蔵弾性率ＥＭが０．０１～１０００ＧＰａの範囲である。また、樹脂層２４のガラス転移温度ＴＧは、１００～１６０℃である。
熱硬化性樹脂の物性値は、例えば、以下のとおりである。
最低溶融粘度ＶＣ１：１０～１００００Ｐａ・ｓ
最低溶融粘度ＶＣ１における温度ＴＬ（最軟化温度）：８０～１６０℃
温度ＴＬに到達するまでの溶融粘度変化率ＶＲ：１／１０００以下
ビカット軟化温度ＴＰ：８０～１６０℃
引張貯蔵弾性率ＥＭ：０～１００℃の間で０．０１～１０００ＧＰａ
ガラス転移温度ＴＧ：１００～１６０℃
なお、溶融粘度測定はＪＩＳ Ｋ７２３３に記載の方法に従って、測定対象物の温度を５０℃～１８０℃まで変化させて求めた値である。ビカット軟化温度は、ＪＩＳ Ｋ７２０６（ＩＳＯ ３０６：２００４）に記載のＡ５０に従って、試験荷重１０Ｎ、昇温速度５０℃／時間の条件で求めた値である。ガラス転移温度と融解温度は、ＪＩＳ Ｋ７１２１（ＩＳＯ ３１４６）に準拠した方法に従って、示差走査熱量測定により求めた値である。引張貯蔵弾性率は、ＪｌＳ Ｋ７２４４－１（ＩＳＯ ６７２１）に準拠した方法に従って求めた値である。具体的には、－１００℃から２００℃まで１分間に１℃ずつ等速昇温する測定対象物を、動的粘弾性自動測定器を用いて周波数１０Ｈｚでサンプリングすることにより得られた値である。
樹脂２４ａは、例えば、熱硬化性を有する樹脂を主成分とする材料からなる。また、必要に応じて他の樹脂成分等を含んでいてもよい。樹脂２４ａの材料となる樹脂としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、エステル系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂等が知られている。これらのうち、エポキシ系樹脂は、透光性、電気絶縁性、可撓性等に加えて、軟化時の流動性、硬化後の接着性、耐候性等に優れることから、樹脂層２４の構成材料として好適である。もちろん、樹脂層２４は、エポキシ系樹脂以外の他の樹脂から構成されていてもよい。
樹脂２４ｂも、樹脂２４ａと同様に、熱硬化性を有する樹脂を主成分とする材料からなる。樹脂２４ｂも、必要に応じて他の樹脂成分を含んでいてもよい。樹脂２４ｂの材料としては、例えばポリエステル系樹脂が考えられる。樹脂２４ｂは、樹脂２４ｂとは異なり、最低溶融粘度が、ＶＣ１（１０～１００００Ｐａ・ｓ）より高い。
樹脂２４ａは、発光素子３０のパッド３５，３６、及びバンプ３７，３８の周囲に隙間なく充填されている。また、樹脂２４ｂは、フィルム２２の－Ｙ側の外縁に沿って配置されている。
図６は、樹脂２４ａ，２４ｂの粘度を示す図である。図６の曲線Ｌ１は、樹脂２４ａの粘度を示す。また、曲線Ｌ２は、樹脂２４ｂの粘度を示す。図６に示されるように、樹脂２４ａの粘度が最少となる点（最軟化点）は、温度Ｔ１と温度Ｔ３の間にある。温度Ｔ１はおおよそ１１０℃であり、温度Ｔ３はおおよそ１５０℃である。また、樹脂２４ｂの粘度は、温度Ｔ１と温度Ｔ３までの間では、Ｐ１を下回ることがない。Ｐ１は、樹脂が流動しない程度の値であり、およそ１．０×１０４（Ｐａ）である。
上述のように構成される発光モジュール１０では、図１に示されるように、隣接するメッシュパターン２３１～２３４に異なる電圧Ｖ１，Ｖ２を印加することで、発光素子３０を発光させることができる。
〈製造方法〉
次に、発光モジュール１０の製造方法について説明する。発光モジュール１０の製造は、図７に示されるように、フィルム２１，２２等を共通にする発光モジュール１０の集合体１００を製造し、集合体１００から発光モジュール１０を切り出すことにより行う。
まず、集合体１００を構成するフィルム２１を用意する。次に、図８に示されるように、フィルム２１の表面に、サブトラクト法又はアディティブ法等を用いて、メッシュ状の導体層２３を形成する。図９は、導体層２３の一部を拡大して示す図である。図９に示されるように、このときの導体層２３では、メッシュパターン２３１～２３４になる部分が一体的に形成されている。また、導体層２３には、接続パッド２００Ｐが、発光素子３０が実装される位置に形成されている。
次に、導体層２３を、レーザ光などのエネルギービームを用いて切断することにより、メッシュパターン２３１～２３４を形成する。導体層２３の切断は、フィルム２１の表面に形成された導体層２３にレーザ光を照射し、レーザ光のレーザスポットを、図８に示される破線に沿って移動させることによって行う。これにより、導体層２３が、破線に沿って切断され、図１０に示されるように、長方形のメッシュパターン２３１～２３４が形成される。
図８に示される破線に沿って、導体層２３の表面をレーザ光のレーザスポットが移動すると、レーザスポットの移動経路近傍にある部分が融解して昇華する。これにより、図１０に示されるように、メッシュパターン２３１～２３４が切り出されるとともに、隣接して形成された接続パッド２００Ｐ同士が電気的に切り離される。発光モジュール１０では、図１０の丸印に示されるところに１対の接続パッド２００Ｐが形成される。
次に、図１１に示されるように、長手方向をＸ軸方向とするフレーム状に整形された樹脂シート２４１ｂを、メッシュパターン２３１～２３４を囲むように配置する。この樹脂シート２４１ｂは、樹脂２４ｂからなる。樹脂シート２４１ｂのＸ軸方向の長さは、フィルム２１のＸ軸方向の長さと等しい。一方、樹脂シート２４１ｂのＹ軸方向の長さは、フィルム２１のＹ軸方向の長さよりも短い。樹脂シート２４１ｂは、＋Ｙ側の外縁が、フィルム２１の外縁と一致するように配置される。このため、メッシュパターン２３１～２３４の－Ｙ側端部は、樹脂シート２４１ｂの－Ｙ側から露出する。そして、メッシュパターン２３１～２３４の大部分は、樹脂シート２４１ｂに設けられた矩形の開口部Ｈから露出する。
樹脂シート２４１ｂは、熱硬化性及び可視光に対する透過性を有する樹脂を主成分とする。樹脂シート２４１ｂとしては、例えばポリエステル系樹脂からなるシートが用いられる。樹脂シート２４１ｂは、例えば、硬化する前の最低溶融粘度が１０～１００００Ｐａ・ｓの範囲にあり、樹脂シート２４１ｂの粘度が最低溶融粘度になるときの温度Ｍｐは、例えば１６０℃以上である。樹脂シート２４１ｂのガラス転移温度は、例えば１１０℃以上であることが好ましい。
次に、図１２に示されるように、長手方向をＸ軸方向とする長方形に整形された樹脂シート２４１ａを、樹脂シート２４１ｂに設けられた開口部Ｈの中に配置する。樹脂シート２４１ａは、樹脂２４ａからなる。樹脂シート２４１ａは、樹脂シート２４１ｂの開口部Ｈよりも一回り小さい。このため、樹脂シート２４１ａが、開口部Ｈの中に配置されたときには、樹脂シート２４１ａと、樹脂シート２４１ｂの間に隙間ができる。
樹脂シート２４１ａは、熱硬化性及び可視光に対する透過性を有する樹脂を主成分とする。樹脂シート２４１ａとしては、例えばエポキシ系樹脂からなるシートが用いられる。
樹脂シート２４１ａは、例えば、硬化する前の最低溶融粘度が１０～１００００Ｐａ・ｓの範囲にあり、樹脂シート２４１ａの粘度が最低溶融粘度になるときの温度Ｍｐは、８０℃～１６０℃である。樹脂シート２４１ａが室温から温度Ｍｐに至るまで昇温されたとき、樹脂シート２４１ａの溶融粘度変化率は１／１０００以下である。加熱されることにより最低溶融粘度になった後に硬化した樹脂シート２４１ａのビカット軟化温度は、８０～１６０℃の範囲である。樹脂シート２４１ａでは、温度が０℃～１００℃の範囲での引張貯蔵弾性率が、０．０１～１０００ＧＰａの範囲である。樹脂シート２４１ａのガラス転移温度は、１００～１６０℃である。
図１３は、フィルム２１の上面に配置された樹脂シート２４１ａと樹脂シート２４１ｂを示す側面図である。図１３に示されるように、樹脂シート２４１ｂと樹脂シート２４１ａの厚さはほぼ等しく、例えば、６０μｍ程度である。樹脂シート２４１ａの厚さは、発光素子３０のバンプ３７，３８の高さと同程度である。
次に、図１４に示されるように、発光素子３０を、樹脂シート２４１ａの上面に配置する。このとき発光素子３０のバンプ３７，３８の直下に、メッシュパターン２３１～２３４に形成された接続パッド２００Ｐが位置するように、発光素子３０を位置決めする。
次に、図１５に示されるように、下面に樹脂シート２４２ａ，２４２ｂが張り付けられたフィルム２２を、フィルム２１の上面側に配置する。樹脂シート２４２ａの大きさ及び素材は、樹脂シート２４１ａの大きさ及び素材と同等である。また、樹脂シート２４２ｂの大きさ及び素材は、樹脂シート２４１ｂの大きさ及び素材と同等である。樹脂シート２４２ａ，２４２ｂの厚さは、６０μｍ程度である。フィルム２１が配置されることで、フィルム２１，２２などの各部材が仮組立された集合体１００が形成される。
次に、仮組立された集合体１００を、真空雰囲気下で加熱するとともに加圧し、フィルム２１，２２同士を樹脂によって接着する。具体的には、集合体１００を温度Ｔ１（℃）になるまで加熱しながら加圧する。温度Ｔ１は、樹脂シート２４１ａ，２４２ａの粘度が最低溶融粘度になるときの温度（最軟化温度）をＭｐ（℃）とすると、以下の条件式（１）を満たす温度である。なお、温度Ｔ１は、以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。温度Ｔ１は、おおよそ１１０℃とすることができる。
Ｍｐ－５０℃≦Ｔ１＜Ｍｐ…（１）
Ｍｐ－３０℃≦Ｔ１＜Ｍｐ…（２）
また、Ｍｐ－１０℃≦Ｔ１＜Ｍｐとしてもよい。
上述のように集合体１００を温度Ｔ１で熱プレスすることで、発光素子３０のバンプ３７，３８が、導体層２３に位置ずれすることなくコンタクトする。
次に、集合体１００を温度Ｔ２（℃）になるまで加熱しながら加圧する。温度Ｔ２は、以下の条件式（３）を満たす温度である。なお、温度Ｔ２は、以下の条件式（４）を満たすことが好ましい。温度Ｔ２は、おおよそ１３０℃とすることができる。
Ｍｐ≦Ｔ２＜Ｍｐ＋５０℃…（３）
Ｍｐ＋１０℃≦Ｔ２＜Ｍｐ＋３０℃…（４）
上述のように集合体１００を温度Ｔ２で熱プレスすることで、発光素子３０のバンプ３７，３８及びパッド３５，３６の周囲や、発光素子３０の表面とフィルム２１，２２の間に、樹脂シート２４１ａ，２４２ａが充填される。また、図１６に示されるように、樹脂シート２４１ａ，２４２ａ，２４１ｂ，２４２ｂが融合して一体化し、樹脂層２４が形成される。樹脂層２４によって、フィルム２１，２２及び発光素子３０が一体化される。
また、樹脂シート２４１ａ，２４２ａを包囲するように配置される樹脂シート２４１ｂ，２４２ｂは樹脂２４ｂからなる。そのため、図６に示されるように、温度Ｔ１と温度Ｔ２の間では、樹脂シート２４１ｂ，２４２ｂの粘度はＰ１以上であり、樹脂２４ａからなる樹脂シート２４１ａ，２４２ａに比べて粘度が高く流動化しない。このため、図１５に示される樹脂シート２４１ａ，２４２ａが軟化しても、樹脂シート２４１ｂ，２４２ｂは、粘度が高いまま維持される。したがって、集合体１００を熱プレスしたときに、樹脂シート２４１ｂ，２４２ｂによって、軟化した樹脂シート２４１ａ，２４２ａの外部への流出が阻止される。集合体１００は、温度Ｔ２まで加熱された後は、フィルム２１，２２の融点以下の温度Ｔ３程度までさらに加熱される。これによって、樹脂シート２４１ａ，２４２ａが熱硬化して、樹脂層２４を形成する。そして、図１７に示されるように、フィルム２１，２２や、発光素子３０が一体化した集合体１００が完成する。
この集合体１００を、図１７に示される破線に沿って切断することで、図１に示される発光モジュール１０が完成する。
以上説明したように、本実施形態では、発光モジュール１０が切り出される集合体１００を熱プレスによって製造するときに、樹脂層２４を構成する樹脂２４ａの流出が阻止される。このため、樹脂２４ａの流出にともなう発光素子３０の位置ずれが防止される。したがって、精度よく発光モジュール１０を製造することができる。
発明者等は、樹脂２４ａの流出を阻止する樹脂２４ｂの耐性について評価した。図１８は、上記評価に用いた評価モデル３００を示す斜視図である。評価モデル３００は、一対の樹脂フィルム３０１、一対のダム部材３０２、一対の中間樹脂シート３０３からなる。
図１９は、図１８における評価モデル３００のＡＡ断面を示す図である。図１９に示されるように、評価モデル３００は、樹脂フィルム３０１、ダム部材３０２、中間樹脂シート３０３からなる１組のシート部材３００ａから構成される。
図２０は、シート部材３００ａの展開斜視図である。図２０に示されるように、樹脂フィルム３０１は、正方形のフィルムである。樹脂フィルム３０１のＸ軸方向及びＹ軸方向の寸法ｄ１は１５ｃｍである。また、樹脂フィルム３０１の厚さｄ３は１００μｍである。樹脂フィルム３０１は、発光モジュール１０を構成するフィルム２１，２２と同等の材料からなる。
ダム部材３０２は、正方形枠状の部材である。ダム部材３０２のＸ軸方向及びＹ軸方向の寸法は、樹脂フィルム３０１の寸法ｄ１と等しい。ダム部材３０２には、中央部に正方形の開口３０２ａが形成されている。開口３０２ａのＸ軸方向及びＹ軸方向の寸法ｄ２は１０ｃｍである。また、ダム部材３０２の厚さｄ４は６０μｍである。ダム部材３０２は、樹脂２４ｂとは異なり、熱可塑性樹脂からなる。したがって、ダム部材３０２は、温度が高くなるにつれて粘度が低下する。
中間樹脂シート３０３は、正方形のフィルムである。中間樹脂シート３０３のＸ軸方向及びＹ軸方向の寸法は、ダム部材３０２に設けられた開口３０２ａのＸ軸方向及びＹ軸方向の寸法ｄ２と等しい。また、中間樹脂シート３０３の厚さは、ダム部材３０２の厚さｄ４と等しい。中間樹脂シート３０３は、樹脂２４ａと同様に、熱硬化性樹脂からなる。
図２０を参照するとわかるように、樹脂フィルム３０１にダム部材３０２を接着し、ダム部材３０２の開口３０２ａを介して、樹脂フィルム３０１に中間樹脂シート３０３を接着することで、シート部材３００ａを形成することができる。このように形成された１組のシート部材３００ａは、図１９に示されるように、ダム部材３０２及び中間樹脂シート３０３同士が接着されることで一体化される。これにより、評価モデル３００が形成される。
評価モデル３００では、ダム部材３０２が、熱可塑性樹脂から構成されている。このため、評価モデル３００を熱プレスする際の温度を上昇させていくと、評価モデル３００を構成するダム部材３０２は、温度が上昇するにつれて軟化する。発明者等は、熱プレスをするときの温度を徐々に上昇させていき、ダム部材３０２が軟化する様子を観察した。
具体的には、集合体１００への熱プレスと同様に、評価モデル３００を、温度Ｔ１まで加熱するとともに加圧することで一次熱プレスする。次に、評価モデル３００を、目標温度まで加熱するとともに加圧することで二次熱プレスする。ここでの目標温度は、Ｔ３（１５０℃）、Ｔ４（１８０℃）、Ｔ５（２００℃）、Ｔ６（２２０℃）とする。また、熱プレスの際の面圧は０．０５ＭＰａ程度である。
図２１は、ダム部材３０２の粘度を説明するための図である。図中の曲線Ｌ５は、ダム部材３０２の粘度と温度との関係を示す。
評価モデル３００を用いた評価では、まず、上限温度Ｔ３（１５０℃）で熱プレスしたときに、図１８の矢印に示される観察点ＯＰ１～ＯＰ３から、－Ｙ方向へ向かって漏れ出す樹脂の長さを計測した。この樹脂は、ダム部材３０２を構成する樹脂である。そして、順次、上限温度Ｔ４（１８０℃）、Ｔ５（２００℃）、Ｔ６（２２０℃）で熱プレスしたときに、図１８の矢印に示される観察点ＯＰ１～ＯＰ３から、－Ｙ方向へ向かって漏れ出す樹脂の長さを計測した。
図２２に示される表は、評価モデル３００を各温度Ｔ３～Ｔ４で熱プレスしたときに、観察点ＯＰ１～ＯＰ３から－Ｙ方向へ水平に流出した樹脂（流出樹脂）の量（ｍｍ）を示す。評価モデル３００を温度Ｔ３，及びＴ４まで昇温して熱プレスしたときの流出樹脂の量は、３ｍｍ未満であった。また、評価モデル３００を温度Ｔ５まで昇温して熱プレスしたときの流出樹脂の量は、３ｍｍ以上５ｍｍ未満であり、評価モデル３００を温度Ｔ６まで昇温して熱プレスしたときの流出樹脂の量は、５ｍｍ以上であった。流出樹脂の量が３ｍｍ以上となったときにはダム部材３０２が軟化して崩壊し、ダム部材３０２に囲まれる樹脂の流出を阻止することができなくなる。
図２１を参照するとわかるように、熱プレスの温度をＴ３～Ｔ６としたときのダム部材３０２の粘度は、それぞれＶ１～Ｖ３であった。Ｖ３の大きさはおよそ１．０×１０４（Ｐａ）であり、図６におけるＰ１の大きさと等しい。また、図２１を考慮すると、粘度Ｖ１～Ｖ３と流出樹脂の量（ｍｍ）との関係は、図２３に示されるようになる。図２３に示される結果によれば、ダム部材３０２の粘度がＶ３以上、つまり、ダム部材３０２の粘度が１．０×１０４（Ｐａ）以上である場合には、流出樹脂の量が３ｍｍ未満に抑制されることがわかる。
本実施形態に係る発光モジュール１０の製造過程では、熱プレスがＴ３（＝１５０℃）程度までの温度で行われる。このときには評価モデル３００のダム部材３０２に対応する樹脂シート２４１ｂ，２４２ｂの粘度は、１．０×１０４（Ｐａ）以上である。したがって、発光モジュール１０の製造過程では、樹脂シート２４１ｂ，２４２ｂは、崩壊することなく樹脂シート２４１ａの流出を阻止することがわかる。したがって、発光モジュール１０を精度よく製造することができる。
本実施形態では、熱プレスを行う際に、フィルム２１，２２の間から流出する樹脂２４ａが阻止される。このため、厚さが均一な樹脂層２４を形成することができる。したがって、形状や可撓性が均一な発光モジュール１０を精度よく製造することが可能になる。
本実施形態では、図４に示されるように、外部に露出する導体層２３に沿って樹脂２４ｂが配置される。したがって、発光モジュール１０の用途に応じて樹脂２４ｂの素材を選択することにより、フィルム２２の－Ｙ側端とフィルム２１との接着強度を樹脂２４ｂによって向上させることができる。
以上、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、樹脂層２４を形成するときに、樹脂シート２４１ａと樹脂シート２４２ａとを用いて樹脂層２４を形成することとした。これに限らず、樹脂シート２４１ａのみを用いて樹脂層２４を形成してもよい。
図２４は、フィルム２１の上面に配置された樹脂シート２４１ａと樹脂シート２４１ｂを示す側面図である。樹脂シート２４１ａのみを用いて樹脂層２４を形成する場合には、樹脂シート２４１ａと樹脂シート２４１ｂの厚さは、例えば１２０μｍである。樹脂シート２４１ａの厚さは、バンプ３７，３８を含めた発光素子３０の高さと同程度である。
次に、図２５に示されるように、発光素子３０を、樹脂シート２４１ａの上面に配置する。このとき発光素子３０のバンプ３７，３８の直下に、メッシュパターン２３１～２３４に形成された接続パッド２００Ｐが位置するように、発光素子３０を位置決めする。そして、図２６に示されるように、フィルム２２を、フィルム２１の上面側に配置する。フィルム２１が配置されることで、フィルム２１，２２などの各部材が仮組立された集合体１００が形成される。
そして、仮組立された集合体１００を、温度Ｔ１（℃）になるまで加熱しながら加圧する。次に、集合体１００を、温度Ｔ２（℃）になるまで加熱しながら加圧する。上述のように、集合体１００を熱プレスすることで、発光素子３０のバンプ３７，３８が、導体層２３に位置ずれすることなくコンタクトする。また、発光素子３０のバンプ３７，３８及びパッド３６，３５の周囲や、発光素子３０の表面とフィルム２１，２２の間に、樹脂シート２４１ａが充填される。そして、図２１に示されるように、樹脂シート２４１ａ，２４１ｂが融合して一体化し、樹脂層２４が形成される。樹脂層２４によって、フィルム２１，２２及び発光素子３０が一体化する。
例えば図１７に示されるように、上述のように製造した集合体１００を、破線に沿って切断することで、図１に示される発光モジュール１０が完成する。
上記実施形態では、樹脂層２４が、熱可硬化性を有する樹脂２４ａ，２４ｂから構成される場合について説明した。これに限らず、樹脂２４ａ，２４ｂは、熱可塑性樹脂であってもよい。この場合には、樹脂層２４を形成するときに用いる樹脂シート２４１ａ，２４２ａを、熱可塑性樹脂から構成する。
熱可塑性樹脂としては、例えば熱可塑性エラストマーを用いることができる。エラストマーは、高分子材料の弾性体である。エラストマーとしては、アクリル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、エステル系エラストマー、エステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー等が知られている。
上記熱可塑性樹脂は、例えば、ビカット軟化温度が８０～１６０℃の範囲で、且つ０℃から１００℃の間の引張貯蔵弾性率が０．０１～１０ＧＰａの範囲である。熱可塑性樹脂は、ビカット軟化温度で溶融しておらず、ビカット軟化温度における引張貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上である。熱可塑性樹脂の融解温度は、１８０℃以上であるか、もしくはビカット軟化温度より４０℃以上高い。熱可塑性樹脂のガラス転移温度は、－２０℃以下である。
上記実施形態では、例えば図１５に示されるように、集合体１００の製造過程で、樹脂２４ａからなる樹脂シート２４１ａ，２４２ａを包囲するように、熱硬化性を有する樹脂２４ｂからなる樹脂シート２４１ｂを配置する場合について説明した。これに限らず、ＰＥＴなどの熱プレスを行うときの粘度が、樹脂２４ａの粘度よりも高い樹脂からなる樹脂シート２４１ｂを配置することとしてもよい。
この場合にも、集合体１００を熱プレスによって製造するときに、樹脂層２４を構成する樹脂２４ａの流出を阻止することができる。したがって、精度よく発光モジュール１０を製造することができる。
また、図２８に示されるように、集合体１００の外縁に沿ってＰＥＴなどからなるテープ２４１ｃを配置し、導体層２３に重なる部分には、樹脂シート２４１ｂを配置して、樹脂シート２４１ａ，２４２ａを包囲することとしてもよい。この場合には、集合体１００から発光モジュール１０を切り出すことにより、テープ２４１ｃが発光モジュール１０から切り離される。このため、図１に示される発光モジュール１０を製造することができる。
図２８に示されるテープ２４１ｃは発光モジュール１０を構成しない。このため、テープ２４１ｃに変えて、溶融しない金属などの材料かなるテープを用いてもよい。テープ２４１ｃが配置された部分は、発光モジュール１０を切り出した後は、廃棄される。このため、テープ２４１ｃは安価なものを使用するのが好ましい。
上記実施形態では、集合体１００から３つの発光モジュール１０を切り出す場合について説明した。これに限らず、集合体１００から、４つ以上の発光モジュール１０を形成してもよいし、２つ以下の発光モジュール１０を形成してもよい。
上記実施形態では、図１４及び図１５に示されるように、発光素子３０を、樹脂シート２４１ａの上面に配置して、熱プレスすることなく、下面に樹脂シート２４２ａ，２４２ｂが張り付けられたフィルム２２を、フィルム２１の上面側に配置した。これに限らず、図２９及び図３０に示されるように、フィルム２２に代えてプレス板１２０をフィルム２１の上面側に配置して、プレス板１２０をフィルム２１に対して熱プレスすることにより、発光素子３０のバンプ３７，３８を、予めメッシュパターン２３１～２３４に接続することとしてもよい。
また、上記変形例では、図２５及び図２６に示されるように、発光素子３０を、樹脂シート２４１ａの上面に配置して、熱プレスすることなく、フィルム２２を、フィルム２１の上面側に配置した。これに限らず、図３１及び図３２に示されるように、フィルム２２に代えてプレス板１２０をフィルム２１の上面側に配置して、プレス板１２０をフィルム２１に対して熱プレスすることにより、発光素子３０のバンプ３７，３８を、予めメッシュパターン２３１～２３４に接続することとしてもよい。上記熱プレスは、樹脂シート２４１ａが熱硬化する温度より低い温度で行う。これにより、次の工程を開始するときには、樹脂シート２４１ａが硬化する前の状態になっている。そのため、図３２に示されるように、フィルム２２をフィルム２１に対して熱プレスしたときに、樹脂シート２４１ａによって、フィルム２１，２２同士が強固に接着される。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０ 発光モジュール
２１，２２ フィルム
２３ 導体層
２４ 樹脂層
２４ａ，２４ｂ 樹脂
３０ 発光素子
３１ ベース基板
３２ Ｎ型半導体層
３３ 活性層
３４ Ｐ型半導体層
３５，３６ パッド
３７，３８ バンプ
５０ 昇温速度
１００ 集合体
２００Ｐ 接続パッド
２３１～２３４ メッシュパターン
２４１ａ，２４２ａ 樹脂シート
２４１ｂ，２４２ｂ 樹脂シート
２４１ｃ テープ
３００ 評価モデル
３００ａ シート部材
３０１ 樹脂フィルム
３０２ ダム部材
３０２ａ 開口
３０３ 中間樹脂シート
Ｈ 開口部

Claims (10)

  1. 透光性及び可撓性を有する第１の基板の一側に導体層を形成する工程と、
    前記第１の基板の一側に、前記導体層を囲む包囲層を形成する工程と、
    前記第１の基板の一側に、第１の樹脂を用いて、前記導体層に積層する第１の樹脂層を形成する工程と、
    前記第１の樹脂層の表面に、発光素子を配置する工程と、
    前記第１の基板の一側に、透光性及び可撓性を有する第２の基板を配置する工程と、
    前記第１の基板と前記第２の基板とを、前記第１の樹脂が溶融する溶融温度まで加熱して押し付け合わせる熱プレスを行う工程と、
    を含み、
    前記包囲層は、前記第１の樹脂とは異なる材料からなり、
    前記熱プレスを行う工程では、
    前記材料の溶融粘度は、前記第１の樹脂の溶融粘度よりも高い、
    発光モジュールの製造方法。
  2. 前記材料は、前記第１の樹脂とは異なる第２の樹脂である請求項１に記載の発光モジュールの製造方法。
  3. 前記第２の基板には、前記第１の基板と対抗する面に、第３の樹脂が設けられる請求項１または２に記載の発光モジュールの製造方法。
  4. 前記第１の樹脂は、熱硬化性を有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発光モジュールの製造方法。
  5. 前記第１の樹脂は、樹脂シートである請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光モジュールの製造方法。
  6. 前記包囲層は、樹脂シートである請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光モジュールの製造方法。
  7. 前記包囲層は、ＰＥＴシートを含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光モジュールの製造方法。
  8. 透光性及び可撓性を有する第１の基板と、
    前記第１の基板の表面に設けられた導体層と、
    透光性及び可撓性を有し、前記導体層に対向して配置される第２の基板と、
    前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置され、前記導体層に接続される発光素子と、
    前記第１の基板と、前記第２の基板との間に配置され、最低溶融粘度が相互に異なる第１の樹脂と第２の樹脂からなる樹脂層と、
    を備え、
    前記樹脂層は、
    前記導体層に積層する前記第１の樹脂を材料とする第１の樹脂層と、
    前記第１の樹脂層を囲む前記第２の樹脂を材料とする包囲層と、
    を含み、
    前記第２の樹脂は、前記第１の樹脂とは異なる材料からなり、
    前記第２の樹脂の最低溶融粘度は、前記第１の樹脂の最低溶融粘度よりも高い、発光モジュール。
  9. 透光性及び可撓性を有する第１の基板と、
    前記第１の基板の表面に設けられた導体層と、
    透光性及び可撓性を有し、前記導体層に対向して配置される第２の基板と、
    前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置され、前記導体層に接続される発光素子と、
    前記第１の基板と、前記第２の基板との間に配置され、最低溶融粘度における温度が相互に異なる第１の樹脂と第２の樹脂からなる樹脂層と、
    を備え、
    前記樹脂層は、
    前記導体層に積層する前記第１の樹脂を材料とする第１の樹脂層と、
    前記第１の樹脂層を囲む前記第２の樹脂を材料とする包囲層と、
    を含み、
    前記第２の樹脂は、前記第１の樹脂とは異なる材料からなり、
    前記第２の樹脂の最低溶融粘度は、前記第１の樹脂の最低溶融粘度よりも高い、発光モジュール。
  10. 前記第１の樹脂は、熱硬化性を有し、
    前記第２の樹脂の最低溶融粘度における温度は、前記第１の樹脂の最低溶融粘度における温度よりも高い請求項８又は９に記載の発光モジュール。
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