KR20110005647A - 발광 소자 모듈 및 그 제조 방법, 및 백라이트 장치 - Google Patents

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KR20110005647A
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도시야 이시오
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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

열팽창에 의한 기판과 렌즈의 접착부의 균열이나 박리를 억제하여, 높은 수율의 발광 소자 모듈을 제공한다. 발광 소자를 탑재한 발광 소자 부품과, 발광 소자로부터의 광을 분산시키는 광학 렌즈를 기판 상에 배치하여 이루어지는 발광 소자 모듈로서, 기판에의 렌즈의 고정을 인장 파단 신장률이 50% 이상인 접착 수지에 의해 행한다. 또한, 렌즈는 복수의 지주를 갖고, 지주 부분에 의해 렌즈가 기판 상에 고정되는 구조로 함으로써, 기판과 렌즈의 접착 부분에 가해지는 응력을 지주 부분에 있어서 분산시킴과 함께, 기판과 렌즈 사이에 방열용의 공기를 이동할 수 있는 층을 형성한다.

Description

발광 소자 모듈 및 그 제조 방법, 및 백라이트 장치{LIGHT EMITTING DEVICE MODULE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND BACKLIGHT DEVICE}
본 발명은, 발광 소자를 탑재한 발광 소자 모듈 및 그 제조 방법, 및 발광 소자 모듈을 사용한 액정 텔레비전, 액정 모니터 등의 액정 표시 장치에 사용하는 백라이트 장치에 관한 것이다.
액정 텔레비전이나 액정 모니터 등의 액정 표시 장치에서는, 액정 그 자체가 발광하는 것은 아니므로, 표시를 위하여 배면으로부터 조사하는 광원을 필요로 한다. 광원으로서, 형광관이나 LED(Light Emitting Diode) 등의 고체 발광 소자가 사용되고, 어느 경우든 표시 에리어 내에서 균일한 광을 얻기 위한 고안이 필요하게 된다.
종래 사용되고 있는 발광 소자를 탑재한 기판(발광 소자 모듈)의 구성을 도 6에 도시한다. 일본 특허 공개 제2008-305940호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 기판(11) 상에 LED(5)를 직접 설치하고, 와이어(8)에 의해 기판(11)과 LED(5)를 접속하고, 또한 기판 상의 LED(5)와 와이어(8)를 보호하기 위해, 렌즈부(41a)와 리플렉터부(41b)를 일체로 성형한 캡(41)을 접착 수지(32)를 사용하여 접착하고, 또한 캡(41) 내부에 밀봉용의 투명 수지(42)를 주입하고, 열경화시킴으로써 완성한다.
그런데, 상기한 종래 기술의 경우, 온도 변화가 발생하면, 캡(41)과 기판(11)의 접착 부분에 있어서, 캡과 기판의 열팽창 계수의 차에 의해(열팽창·수축의 정도의 차에 의해) 응력이 발생하게 되고, 온도 변화가 반복하여 발생되면 기판(11)과 캡(41) 사이의 접착 수지 부분(32)에 균열이나 박리가 발생하는 문제가 생긴다.
또한, 렌즈부(41a)와 리플렉터부(41b)로 이루어지는 캡을 일체로 성형할 때, 2색 성형의 경계 부분의 정밀도의 문제가 있어, 수율에 영향을 준다. 또한, 기판 상에서 LED(5)의 탑재를 행하고, 와이어(8)에 의해 접속한 후, 액상의 투명 수지(42)를 주입함으로써 수지 밀봉을 행하기 위해, 액상의 투명 수지(42)를 캡(41) 내에 주입하고, 열경화시킬 때 기포의 혼입이나 발포 등의 문제가 발생하여 발광 소자 모듈의 수율이 매우 나빠진다.
본 발명은 상기 종래 기술에 관한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 열팽창에 의한 기판과 렌즈의 접착부의 균열이나 박리를 억제하여, 높은 수율의 발광 소자 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 관한 발광 소자 모듈은, 발광 소자를 탑재한 발광 소자 부품과, 상기 발광 소자로부터의 광을 분산시키는 광학 렌즈를 기판 상에 설치하여 이루어지는 발광 소자 모듈로서, 상기 광학 렌즈를 상기 기판 상에 고정하는 인장 파단 신장이 50% 이상인 접착 수지를 갖는 것을 제1 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 발광 소자 모듈은, 상기 제1 특징 외에 상기 광학 렌즈는, 외주부로부터 상기 기판 방향으로 돌출되는 복수의 지주부를 갖고, 상기 지주부가 상기 접착 수지에 의해 상기 기판 상에 접착됨으로써, 상기 광학 렌즈의 상기 기판 상의 고정이 이루어지는 것을 제2 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 발광 소자 모듈은, 상기 제1 내지 제2 중 어느 한 특징 외에 상기 접착 수지는, 에폭시계의 열경화성 수지, 또는 실리콘계, 아크릴 변성 실리콘계 혹은 우레탄계의 습도 경화성의 수지 중 어느 하나인 것을 제3 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 발광 소자 모듈은, 상기 제1 내지 제3 중 어느 한 특징 외에 상기 발광 소자 부품은, 상기 발광 소자가 투명 수지에 의해 밀봉되어 구성되어 있는 것을 제4 특징으로 한다.
본 발명에 관한 백라이트 장치는, 상기 제1 내지 제4 중 어느 한 특징의 발광 소자 모듈을 사용하는, 액정 표시 장치용의 백라이트 장치이다.
본 발명에 관한 발광 소자 모듈의 제조 방법은, 상기 제1 내지 제4 중 어느 한 특징의 발광 소자 모듈을 제조하는 방법으로서, 발광 소자를 투명 수지에 의해 밀봉한 발광 소자 부품을 준비하는 공정과, 기판 상에 배선 및 상기 발광 소자 부품을 설치하기 위한 랜드가 형성된 상기 기판을 준비하는 공정과, 광학 렌즈를 준비하는 공정과, 상기 기판의 상기 랜드 상에 상기 발광 소자 부품을 설치하는 공정과, 인장 파단 신장이 50% 이상인 접착 수지를 사용하여 상기 발광 소자 부품마다 상기 광학 렌즈를 상기 기판 상에 고정하는 렌즈 고정 공정을 포함하는 것을 제1 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 발광 소자 모듈의 제조 방법은, 상기 제1 특징 외에 상기 광학 렌즈를 준비하는 공정에 있어서, 외주부로부터 상기 기판 방향으로 돌출되는 복수의 지주부를 갖는 상기 광학 렌즈를 준비하고, 상기 렌즈 고정 공정에 있어서, 상기 광학 렌즈의 상기 지주부를, 상기 접착 수지를 사용하여 상기 기판 상에 고정하는 것을 제2 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 발광 소자 모듈의 제조 방법은, 상기 제1 또는 제2 특징 외에 상기 렌즈 고정 공정에 있어서, 경화 온도가 90℃ 이하인 열경화성의 상기 접착 수지를 사용하여, 상기 광학 렌즈의 고정을 행하는 것을 제3 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 발광 소자 모듈의 제조 방법은, 상기 제1 또는 제2 특징 외에 상기 렌즈 고정 공정에 있어서, 습도 경화성의 상기 접착 수지를 사용하여, 상기 광학 렌즈의 고정을 행하는 것을 제4 특징으로 한다.
본 발명에서는, 발광 소자를 탑재한 발광 소자 부품과, 발광 소자로부터의 광을 분산시키는 광학 렌즈를 기판 상에 배치하여 이루어지는 발광 소자 모듈에 있어서, 기판에의 광학 렌즈의 고정을 인장 파단 신장이 50% 이상인 접착 수지를 사용하여 행함으로써, 기판과 광학 렌즈의 열팽창 계수의 부정합에 의해 발생하는 응력이 기판과 광학 렌즈의 접착부에 있어서 흡수되어, 기판과 광학 렌즈의 접착부의 균열이나 박리를 방지할 수 있다. 이에 의해 높은 수율의 발광 소자 모듈을 제공할 수 있다.
인장 파단 신장 특성을 갖는 접착 수지로서 예를 들어 에폭시계의 열경화성 수지, 또는 실리콘계, 아크릴 변성 실리콘계 혹은 우레탄계의 습도 경화성의 수지를 사용할 수 있다. 이 중, 열경화성의 접착 수지를 사용하는 경우, 보다 저온에서 경화시키는 것이 열경화 후의 냉각 후에 가해지는 응력을 더 작게 할 수 있으므로 바람직하다. 특히, 광학 렌즈의 재료로서 아크릴계 수지를 사용하는 경우는, 90℃ 이상의 가열 처리는 광학 렌즈가 열에 의한 변형을 받을 우려가 있기 때문에 바람직하지 않고, 경화 온도가 90℃ 이하인 열경화성 수지를 사용하여, 90℃ 이하에서의 가열에 의해 기판과 렌즈의 고정을 행하는 것이 바람직하다. 한편, 습도 경화성의 접착 수지를 사용하는 경우는, 40℃ 내지 60℃의 저온에서, 혹은 어느 정도 장시간의 경화 처리가 허용되는 경우에는 실온에서 경화시키는 것이 가능하며, 게다가 접착 수지에 가해지는 응력을 저감시킬 수 있다.
또한, 광학 렌즈가 복수의 지주부를 갖는 구조로서 지주부를 개재하여 광학 렌즈가 기판 상에 고정됨으로써, 기판과 광학 렌즈의 접착부에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있다. 또한, 기판과 광학 렌즈가 지주부에 의해 접착되고, 기판과 광학 렌즈 사이에 지주의 높이만큼의 공기를 이동할 수 있는 층을 가짐으로써, 종래 기술과 같이 발광 소자 부품을 밀폐한 경우보다 방열성을 좋게 할 수 있다. 이에 의해, 통상 사용에 의한 발광 소자의 ON/OFF에 수반하는 발광 소자 모듈의 온도 변화를 억제하여, 응력의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 발광 소자는 투명 수지에 의해 밀봉되어 발광 소자 부품에 탑재되는 구성으로 함으로써, 양품의 발광 소자 부품을 선별하여 기판 상에 탑재할 수 있어, 발광 소자 모듈의 수율 저하를 억제할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 열팽창에 의한 기판과 광학 렌즈의 접착부의 균열이나 박리가 억제된, 높은 수율의 발광 소자 모듈을 제공 가능하게 된다. 상기 발광 소자 모듈은, 액정 텔레비전이나 액정 모니터 등의 액정 표시 장치의 백라이트를 발생시키기 위한 백라이트 장치로서 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 발광 소자 모듈의 단면도.
도 2는 본 발명에 관한 발광 소자 모듈에 설치되는 광학 렌즈의 형상을 도시하는 도면.
도 3은 접착 수지의 접착 신뢰성에 관한 시험 결과를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 관한 발광 소자 모듈의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명에 관한 발광 소자 모듈의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 6은 종래 기술에 있어서의 발광 소자 모듈의 단면도.
<제1 실시 형태>
본 발명의 일 실시 형태에 관한 발광 소자 모듈(1)의 구성예를 도 1에 도시한다. 도 1은, 본 실시 형태가 적용되는 발광 소자 모듈(1)의 기판의 수직 방향의 단면도이다. 기판(11) 상에는 발광 소자로서 LED를 탑재한 발광 소자 부품(2)이, 각각 일렬 또는 복수열로 복수개 탑재되어 있지만, 도 1에서는 하나의 발광 소자 부품(2)에 주목하여 도시하고 있다. 또한, 이후에 도시된 도면에서는, 적절히 주요부가 강조되어 도시되어 있고, 도면 상의 각 구성 부분의 치수비와 실제의 치수비는 반드시 일치하는 것은 아니다.
발광 소자 부품(2)은, 세라믹 등의 부품 기판(3) 상에 LED 칩(도시하지 않음)이 1개 혹은 복수개 탑재되고, 와이어(도시하지 않음) 등에 의해 부품 기판(3)에 전기적으로 접속되고, LED 칩과 와이어가 밀봉 수지(6)에 의해 밀봉되어 구성되어 있다. 그리고, 발광 소자 부품(2)은, 기판(11)의 랜드부(13a) 상에 땜납 등의 도전 재료(7)에 의해 부품 단자(4)를 개재하여 기판(11)과 접속되고, 광학 렌즈(21)의 중심이 발광 소자 부품(2)의 중심과 대략 겹치도록 설치되어 있다. 밀봉 수지(6)에는 실리콘계 등의 투명 수지가 사용되고, 필요에 따라 형광체 등이 첨가되어 있다. 이와 같이, 미리 LED 칩을 투명 수지에 의해 밀봉한 발광 소자 부품(2)을 제작하고, 양품의 발광 소자 부품(2)을 기판(11) 상에 탑재함으로써 다수의 LED를 탑재하는 발광 소자 모듈(1)의 수율 저하를 억제할 수 있다.
기판(11)은, 예를 들어 천 형상 혹은 부직포 형상의 유리 섬유나 유기 섬유 등에 수지(에폭시 수지, 시아네이트 수지 등)를 함침시켜 형성된 기재(12) 상에 배선 처리가 실시되어 제작되어 있다. 배선(13(13a, 13b))에는 구리가 사용되고 있다. 배선의 최표면에는 금 도금을 실시해도 된다. 또한, 발광 소자 부품(2)은 발열이 비교적 크므로, 배선은 기판(11)의 양면에 실시해 두면 된다. 발광 소자 부품(2)의 탑재 개소에 있어서, 부품 단자(4)의 단자 배치에 맞게 랜드부(13a)가 배치되어 있다. 기판의 최표면에는 백색의 절연 재료(백 레지스트 등)(14)가, 배선부(13b)를 덮도록 형성되어 있다. 기판(11)의 최표면을 백색의 절연 재료(14)로 덮음으로써 배선의 보호 외에, 발광 소자로부터의 광의 반사율을 높여, 표시 에리어 내에의 광 조사량을 높일 수 있다. 또한, 반사 시트를 따로 기판 표면에 설치하는 경우에는 통상의 솔더 레지스트이어도 상관없다.
기판(11) 상에는 절연 재료(14)에 의해 덮여 있지 않은 개구부(15a와 15b)를 갖고, 개구부(15a)에 있어서, 발광 소자 부품(2)이 기판(11) 상의 랜드부(13a)에 접속되고, 개구부(15b)에 있어서, 광학 렌즈(21)와 기판(11) 상의 기재(12)가 접착 수지(31)에 의해 고정되어 있다. 여기서, 접착 수지(31)는 인장 파단 신장이 50% 이상인, 신장률이 양호한 접착 수지이다. 개구부(15b)의 크기는, 광학 렌즈의 지주부(23)의 저면 크기와 동일하거나, 그보다 약간 크게 하면 된다. 이와 같이, 지주부(23)의 저면 크기와 동일하거나 약간 큰 크기의 개구부를 절연 재료 상에 형성함으로써, 접착 수지(31)의 위치 결정을 용이하게 하고, 수지량의 관리도 용이하게 된다. 또한, 기판(11)의 열팽창 계수는 수지 기판(11)에서는 1×10-5/℃로부터 3×10-5/℃ 정도이며, 세라믹 기판에 있어서는 5×10-6/℃ 정도이다.
광학 렌즈(21)는 투명성이 우수한 아크릴계, 폴리카르보네이트, 메타크릴이나, 그 밖에도 스티렌계, 에폭시계 수지 등을 사용할 수 있다. 이들 재료의 열팽창 계수는 6×10-5/℃로부터 8×10-5/℃ 정도이다. 광학 렌즈(21)의 형상을 도 2에 도시한다. 도 2의 (a)에 측면도를, 도 2의 (b)에 위에서 본 도면을 도시한다. 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 광학 렌즈(21)는 렌즈부(22)와, 지주부(23)와, 오목부(24)와, 마크부(25)를 갖고, 금형을 사용하여 사출 성형 등에 의해 일체물로서 성형되어, 제작되어 있다.
렌즈부(22)는 미리 시뮬레이션 등에 의해 광을 확산할 수 있도록 비구면 형상으로 설계되어, 형성되어 있다.
지주부(23)는 광학 렌즈(21)를 기판(11)에 접착 수지(31)를 사용하여 고정하기 위하여 설치된 복수의 지주로 이루어진다. 지주는 3개 이상 설치하는 것이 기판(11)에 대하여 수평하게 설치하는 것을 용이하게 하므로 바람직하다. 또한, 지주부(23)의 모든 지주를 접착 수지(31)에 의해 기판(11)과 고정해도 좋지만, 적어도 2개의 지주를 고정함으로써 광학 렌즈(21)의 회전이 발생하지 않으므로 바람직하다.
여기서, 지주부(23)는 기판(11)과 광학 렌즈(21)의 열팽창 계수의 부정합에 의한 접착 부분에 가해지는 응력을 분산시키는 역할을 갖고 있다. 이런 응력은, 기판(11)에의 광학 렌즈(21)의 접착 후의 온도 변화(접착 수지(31)의 경화 시의 가열 처리 후의 냉각, 또는 표시 장치의 ON/OFF에 의해 발광 소자 부품(2) 외의 부품이 반복하여 발열·냉각되는 것에 의한 온도 변화)에 의해 치수(지주부(23)의 각 지주간의 거리)가 변화됨으로써 발생한다. 따라서, 지주부(23)의 지주의 높이가 높을수록, 접착 부분에의 응력을 분산시킬 수 있다.
또한, 기판(11)과 광학 렌즈(21)가 지주부(23)에 의해 접착됨으로써, 기판(11)과 광학 렌즈(21) 사이에 지주의 높이만큼의 공기를 이동할 수 있는 층을 가짐으로써, 발광 소자 모듈(1)의 방열성을 좋게 할 수 있다.
또한, 기판(11)의 상면과 수평한 방향에 있어서는, 지주부(23)의 단면 형상은, 원, 타원, 삼각형, 정사각형, 직사각형, 다각형 등, 다양한 형상을 생각할 수 있지만, 광학 렌즈(21)의 중심과 지주부(23)의 중심을 연결하는 방향(즉, 렌즈의 반경 방향)의 단면의 폭은 0.5 내지 5mm 정도가 바람직하다. 광학 렌즈(21)의 중심과 지주부(23)의 중심을 연결하는 방향에 있어서, 지주부(23)의 폭이 너무 넓으면 광학적인 영향이 발생하고, 반대로 너무 좁으면 강도가 약해지기 때문이다. 한편, 광학 렌즈(21)의 중심과 지주부(23)의 중심을 연결하는 선에 수직인 방향(즉, 렌즈의 외주 방향)에 있어서는, 폭을 비교적 확장할 수 있어, 단면의 폭은 0.5 내지 10mm 정도가 바람직하다. 광학 렌즈(21)의 중심과 지주부(23)의 중심을 연결하는 선에 수직인 방향에 있어서는, 광학적인 영향은 적지만, 지주부의 단면 폭이 너무 넓으면 공기의 이동을 방해하기 때문에 방열성에 영향이 생긴다. 그러나, 단면 폭이 10mm를 초과하는 경우에도 발광 소자 부품(2)을 밀폐한 경우에 비하면 공기를 이동할 수 있는 층을 가짐으로써 방열성이 향상된다.
지주부(23)의 지주의 높이는, 접착 수지(31)에 가해지는 응력을 저감시키는 의미에서는 가능한 한 높게 하는 것이 바람직하지만, 발광 소자 모듈(1)이 탑재되는 표시 장치의 두께나 발광 소자의 실장 높이 등의 균형에 의해 결정되어, 0.1 내지 5mm 정도가 타당하다. 또한, 접착 수지(31)에 의해 고정되는 지주부(23)의 개개의 지주간의 거리가 커질수록, 접착 수지(31)에 가해지는 응력도 커지기 때문에, 지주간의 거리는 20mm 이하로 하는 것이 바람직하다.
광학 렌즈(21)의 중앙부에는, 발광 소자 부품(2)을 일부 수납하기 위한 오목부(24)가 형성되어 있고, 발광 소자 부품(2)이 밀폐되지 않아, 발광 소자 부품(2)과 오목부(24) 사이에 공기의 층을 가짐으로써, 발광 소자 부품(2)의, 나아가서는 발광 소자 모듈(1) 전체의 방열성을 좋게 하고 있다.
마크부(25)는 광학 렌즈(21)를 기판(11)에 탑재할 때의 얼라인먼트 마크로서 사용되고 있다. 마크부(25)는 광학 렌즈(21)의 외주로부터 외측으로 돌출된 구조로 하고, 지주부(23)의 외측에 광학 렌즈(21)의 중심으로부터 3개의 지주의 중심을 통과하는 연장선 상에 각각 설치되어 있다. 마크부(25)의 형상은 광학 렌즈(21)의 정면에서 보아 삼각형이나 직사각형 등의 형상으로, 광학 렌즈 성형 후의 게이트 절단부(도시 생략)의 형상과 구별할 수 있는 형상이면 된다. 본 실시 형태에서는 게이트 절단부의 형상이 직사각형이기 때문에, 마크부(25)의 형상을 삼각형으로 하고 있다.
접착 수지(31)의 접착 신뢰성에 관한 실험 결과를 도 3에 도시한다. 도 3은 유리 섬유에 에폭시 수지를 함침시켜 형성된 콤포지트 기판(열팽창 계수 2.5×10-5/℃) 상에 아크릴계 수지의 광학 렌즈(21)(열팽창 계수 6.0×10-5/℃)를 지주부(23)를 개재하여 접착, 고정하여, 온도 사이클 시험(-40℃/85℃, 20분/회, 300회)을 실시한 후의 각 접착 수지(31)의 박리를 검사한 결과를 나타낸다. 접착 수지(31)는 도 3의 A 내지 F로 나타낸 6종류이며, 90℃ 이하에서 경화할 수 있는 접착 수지로부터 선택되고 있다. 지주부(23)의 지주의 중심간 거리를 9mm, 13mm, 15mm로 한 광학 렌즈(21)에 대하여, 접착 수지(31)에 의해 고정되는 지주부(23)의 지주의 개수는 2개로 실험을 행했다. 단, 광학 렌즈(21)는 기판(11)의 상면에 대하여 평행을 유지하도록, 지주부(23)에 적어도 3개의 지주를 설치하고 있다.
주목해야 할 것은, 50% 이상의 인장 파단 신장을 갖는 재료 B 내지 F에 있어서는, 지주간 거리가 15mm에 있어서도 접착 수지(31)의 박리가 없었던 점이다. 175% 이상의 인장 파단 신장을 갖는 재료 C 내지 F에 있어서는, 지주간 거리가 15mm인 것으로 1000회 이상의 온도 변화 사이클을 실시해도 박리는 발생하지 않았다. 또한, 재료 C 내지 F는, 습도에 의해 경화되기 때문에 40℃ 내지 60℃의 저온에서의 경화가 가능하고, 또한 8시간 이상의 장시간 처리를 필요로 하는 경우에는 실온에서 경화시킬 수 있다.
<제2 실시 형태>
다음에, 상기 발광 소자 모듈(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 4 내지 도 5는, 도 1에 도시된 발광 소자 모듈(1)의 제조 공정을 도시하는 도면이다.
우선, 발광 소자 부품(2), 기판(11) 및 광학 렌즈(21)를 준비한다. 여기서, 기판(11)은, 예를 들어 에폭시와 유리 섬유를 복합한 수지 기판이며, 도 4에 기판(11)의 단면도를 도시한다. 기판(11)의 양면에 배선(13)이 형성되어 있다. 배선(13)은 구리, 니켈, 금 등의 재료로 형성할 수 있다. 배선(13) 중, 기판(11)의 한쪽 면에 발광 소자 부품(2)을 탑재하는 랜드부(13a)가 형성되고, 양면에 배선부(13b)가 형성되어 있다. 또한, 발광 소자 부품(2)이 탑재되지 않은 다른 쪽의 면에 있어서는 전체면에 배선부(13b)가 설치됨으로써 기판(11)의 방열성을 향상시키고 있다. 솔더 레지스트(14)는 양면에 형성되는 배선(13b)의 전체면을 덮어, 배선부(13b)를 보호하고 있으며, 랜드부(13a)와, 광학 렌즈(21)의 지주부(23)가 설치되는 위치에, 각각 개구부(15a, 15b)가 형성되어 있다.
발광 소자 부품(2)은 세라믹으로 이루어지는 부품 기판(3) 상에 LED 칩(도시하지 않음)이 1개 혹은 복수개 탑재되고, 와이어(도시하지 않음) 등에 의해 전기적으로 접속되고, LED 칩과 와이어가 밀봉 수지(6)에 의해 밀봉되어 형성되어 있다.
광학 렌즈(21)는 금형을 사용하여, 사출 성형 등에 의해, 렌즈부(22)와, 지주부(23)와, 오목부(24)와, 마크부(25)가 일체로 성형되어 있다. 지주부(23), 마크부(25)는 후에 설치해도 좋지만, 1종류의 재료이면 충분하기 때문에, 공정상 용이한 일체 성형이 바람직하다. 렌즈부(22)의 저면에 배껍질(pear skin) 형상 등을 만들어 넣으면 이산성이나 광의 방산성을 높일 수 있다.
다음에, 기판(11) 상에 발광 소자 부품(2)을 설치한다. 도 5에 발광 소자 부품(2)이 설치된 기판(11)의 단면도를 도시한다. 발광 소자 부품(2)의 부품 기판(3)의 실장면에는 구리, 은, 니켈, 금 등으로 이루어지는 부품 단자(4)가 설치되어 있고, 땜납 혹은 도전 접착재 등의 도전 재료(7)에 의해 기판(11)의 랜드부(13a)에 실장된다. 도전 재료(7)는 부품 단자(4)나, 랜드부(13a) 중 어느 한 쪽 또는 양쪽에 설치하면 된다. 이들의 도전 재료는 리플로우나 오븐 등에 의해 열처리되어, 발광 소자 부품(2)이 기판(11) 상에 고정된다.
다음에, 기판(11) 상에 광학 렌즈(21)를 접착 수지(31)를 사용하여 고정한다. 접착 수지(31)는 상술한 바와 같이 접착 후의 인장 파단 신장이 50% 이상이 되는, 신장률이 양호한 접착 수지이다.
도 5의 기판(11) 상의 개구부(15b) 상에 접착 수지(31)를 적당량 공급하여, 광학 렌즈(21)의 지주부(23)의 지주의 저면과 접착시킨다. 기판(11) 상의 광학 렌즈 접착 위치로의 접착 수지(31)의 공급은, 접착 수지(31)가 액상인 경우, 디스펜스법, 인쇄법 등에 의해 행할 수 있다. 시트 형상, 테이프 형상의 경우에는 가압착 등을 행하여 공급해 둔다. 제조 상으로는 액상의 접착 수지(31)를 디스펜스법에 의해 도포하는 방법이 간편하여 바람직하다.
접착 수지(31)는 접착 개소(지주부(23)의 모든 지주의 저부, 혹은 그 중 적어도 2개소)에만 공급되기 때문에 종래 기술과 같이 렌즈 주연부 전체를 접착하는 경우에 비하여 사용량을 저감시키는 것이 가능하다.
다음에, 광학 렌즈(21)의 기판(11)으로의 고정을 다이 본더, 마운터 등의 일반적인 탑재기를 사용하여 행한다. 마크부(25)는 그 때의 얼라인먼트 마크로서 사용된다.
접착 수지(31)로서, 에폭시계의 열경화 타입의 접착 수지(도 3의 B)를 사용하는 경우는, 렌즈(21)의 탑재 후에는 90℃ 이하인 80℃에서 5분의 열처리에 의해 경화시킬 수 있다. 따라서, 150℃ 이상의 고온에서 열 경화하는 일반적인 접착 수지에 비하여, 열경화 후의 냉각 후에 가해지는 응력을 작게 할 수 있다. 또한, 5분 정도의 단시간이면 충분하기 때문에, 오븐뿐만 아니라, 핫 플레이트나 리플로우 로에 의해서도 경화가 가능해진다.
또한, 접착 수지(31)로서, 실리콘계나 폴리우레탄 등의 습도 경화 타입의 접착 수지(도 3의 C 내지 F)를 사용하는 경우는, 더 낮은 온도인 40 내지 60℃에서 경화시킬 수 있다. 또한, 8시간 정도의 장시간의 경화 처리가 허용되는 경우에 있어서는, 실온에서 경화시킬 수 있으므로, 접착 수지(31)에 가해지는 응력을 더 저감시킬 수 있다.
상기 공정에 의해, 광학 렌즈(21)가 그 지주부(23)를 개재하여 기판(11) 상에 접착되고, 광학 렌즈(21)의 중심이, 발광 소자 부품(2)의 중심과 대략 겹치도록 기판(11) 상에 고정됨으로써, 도 1에 도시된, 기판(11) 상에 발광 소자 부품(2) 및 광학 렌즈(21)가 설치된 발광 소자 모듈(1)이 제조된다. 발광 소자 모듈(1)은, 액정 텔레비전이나 액정 모니터 등의 액정 표시 장치 등의 섀시에 리벳 등에 의해 고정되어, 백라이트 유닛으로서 사용할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태는 본 발명의 적합한 실시 형태의 일례이다. 본 발명의 실시 형태는 이것에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 변형 실시가 가능하다.
<그 외의 실시 형태>
이하, 그 외의 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 상기 제1 및 제2 실시 형태에 있어서, 광학 렌즈(21)는 절연 재료(솔더 레지스트)(14) 상에 형성된 개구부(15b)에 있어서, 기판(11)의 기재(12)와 광학 렌즈(21)의 지주부(23)가 접착 수지(31)에 의해 접착됨으로써 기판(11) 상에 고정되어 있지만, 개구부(15b)를 형성하지 않고, 절연 재료(솔더 레지스트)(14)와 광학 렌즈(21)의 지주부(23)를 접착 수지(31)로 고정해도 좋다. 그 경우, 지주부(23)가 배치되는 영역에 마킹을 행해 두면, 접착 수지(31)의 공급 시의 접착 개소의 위치 결정과 수지 공급량의 관리가 용이해진다. 단, 절연 재료(14)와 기재(12)의 밀착성이 그다지 좋지 않은 경우가 있으므로, 그 경우에는 절연 재료(14) 상에 개구부를 형성하는 편이 바람직하다.
(2) 상기 발광 소자 모듈(1)은, 전체 표시 화면분에 대응하는 수의 발광 소자 부품(2)을 모두, 하나의 모듈 상에 탑재해도 좋지만, 이 경우 표시 화면 크기에 상당하는 크기의 기판(11)을 필요로 하고, 또한 화면 크기마다 기판(11)을 바꿀 필요가 있다. 따라서, 수개부터 수십개까지의 발광 소자 부품(2)을 탑재한 기본 발광 소자 모듈을 복수 종류, 복수 매수 준비하고, 화면 크기에 따라 기본 발광 소자 모듈을 복수 매수 조합하여 사용함으로써, 원하는 표시 화면 크기용의 발광 소자 모듈(1)을 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 발광 소자 부품(2)이 각각 5개, 6개, 8개 탑재되어 있는 3종류의 기본 발광 소자 모듈을 준비함으로써, 다양한 표시 화면 크기에 대응할 수 있다. 이에 의해, 개개의 모듈의 크기를 작고, 개개의 모듈 상의 발광 소자 부품(2)의 탑재 수를 적게 할 수 있기 때문에, 발광 소자 모듈(1)의 수율을 떨어뜨리지 않고 제조할 수 있다. 기본 발광 소자 모듈끼리는 점퍼선, 혹은 코넥터 등에 의해 접속되어 발광 소자 모듈(1)이 구성된다. 기본 발광 소자 모듈에 있어서의 발광 소자 부품(2) 및 광학 렌즈(21)의 구성 및 기판에의 고정 방법에 대해서는, 상기 제1 및 제2 실시 형태에 있어서의 발광 소자 모듈(1)과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
본 발명은, 발광 소자를 탑재한 발광 소자 모듈에 이용 가능하며, 특히 액정 텔레비전이나 액정 모니터 등의 액정 표시 장치용의 백라이트 장치에 이용할 수 있다.

Claims (9)

  1. 발광 소자를 탑재한 발광 소자 부품과, 상기 발광 소자로부터의 광을 분산시키는 광학 렌즈를 기판 상에 설치하여 이루어지는 발광 소자 모듈로서,
    상기 광학 렌즈를 상기 기판 상에 고정하는 인장 파단 신장이 50% 이상인 접착 수지를 갖는, 발광 소자 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 렌즈는, 외주부로부터 상기 기판 방향으로 돌출되는 복수의 지주부를 갖고,
    상기 지주부가 상기 접착 수지에 의해 상기 기판 상에 접착됨으로써, 상기 광학 렌즈의 상기 기판 상의 고정이 이루어지는, 발광 소자 모듈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접착 수지는, 에폭시계의 열경화성 수지, 또는 실리콘계, 아크릴 변성 실리콘계 혹은 우레탄계의 습도 경화성의 수지 중 어느 하나인, 발광 소자 모듈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발광 소자 부품은, 상기 발광 소자가 투명 수지에 의해 밀봉되어 구성되어 있는, 발광 소자 모듈.
  5. 액정 표시 장치용의 백라이트 장치로서, 제1항에 기재된 발광 소자 모듈을 사용하는, 백라이트 장치.
  6. 발광 소자 모듈의 제조 방법으로서,
    제1항에 기재된 발광 소자를 투명 수지에 의해 밀봉한 발광 소자 부품을 준비하는 공정과,
    기판 상에 배선 및 상기 발광 소자 부품을 설치하기 위한 랜드가 형성된 상기 기판을 준비하는 공정과,
    광학 렌즈를 준비하는 공정과,
    상기 기판의 상기 랜드 상에 상기 발광 소자 부품을 설치하는 공정과,
    인장 파단 신장이 50% 이상인 접착 수지를 사용하여 상기 발광 소자 부품마다 상기 광학 렌즈를 상기 기판 상에 고정하는 렌즈 고정 공정을 포함하는, 발광 소자 모듈의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 광학 렌즈를 준비하는 공정에 있어서, 외주부로부터 상기 기판 방향으로 돌출되는 복수의 지주부를 갖는 상기 광학 렌즈를 준비하고,
    상기 렌즈 고정 공정에 있어서, 상기 광학 렌즈의 상기 지주부를, 상기 접착 수지를 사용하여 상기 기판 상에 고정하는, 발광 소자 모듈의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 렌즈 고정 공정에 있어서, 경화 온도가 90℃ 이하인 열경화성의 상기 접착 수지를 사용하여, 상기 광학 렌즈의 고정을 행하는, 발광 소자 모듈의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 렌즈 고정 공정에 있어서, 습도 경화성의 상기 접착 수지를 사용하여, 상기 광학 렌즈의 고정을 행하는, 발광 소자 모듈의 제조 방법.
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