JP2012238410A - Method for manufacturing led illumination substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のLED素子を基板に実装して構成されたLED照明基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an LED lighting board configured by mounting a plurality of LED elements on a board.
液晶パネルなどの表示パネルのバックライト用の光源装置として、LED素子を基板に実装したLED照明基板が広く用いられる。表示パネルのバックライトには、パネル領域の各位置において均一な照度を与えることが求められ、この用途に用いられるLED照明基板には一般に多数のLED素子が高密度で配列される。このため、バックライト用のLED照明基板はコスト高となることが避けられず、従来よりLED照明基板の低コスト化が求められていた。このような要請に対応するため、LED素子の数量の低減によるコストダウンを図ることを目的として、LED素子に光拡散用のレンズを装着する方法が用いられるようになっている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に示す先行技術には、LED発散光をレンズの中心方向、周辺および側方向に均一に拡散させるための光拡散レンズの例が示されている。
As a light source device for a backlight of a display panel such as a liquid crystal panel, an LED illumination board having LED elements mounted on the board is widely used. The backlight of a display panel is required to provide uniform illuminance at each position in the panel region, and a large number of LED elements are generally arranged at high density on the LED illumination substrate used for this purpose. For this reason, it is inevitable that the LED illumination substrate for backlight is expensive, and the cost reduction of the LED illumination substrate has been demanded conventionally. In order to respond to such a request, a method of attaching a light diffusion lens to the LED element is used for the purpose of reducing the cost by reducing the number of LED elements (for example, Patent Document 1). reference). The prior art disclosed in
しかしながら上述の先行技術例を含め従来技術においては、LED素子に対して光拡散レンズを正しく位置合わせすることが困難であることに起因して、照明光の照度が不均一になるという問題が生じていた。すなわち従来技術では、複数のLED素子が実装された基板に光拡散レンズを実装する実装過程において、予め設計段階で準備された実装位置データを用いた位置合わせを行っていた。 However, in the prior art including the above-described prior art examples, there is a problem that the illuminance of the illumination light becomes non-uniform due to the difficulty in correctly aligning the light diffusion lens with respect to the LED element. It was. That is, in the prior art, in the mounting process of mounting the light diffusing lens on the substrate on which the plurality of LED elements are mounted, alignment is performed using mounting position data prepared in advance at the design stage.
ところがLED素子の実装後の位置は必ずしも実装位置データ通りであるとは限らず、幾分かの誤差が避けがたい。さらに個々のLED素子の発光特性は一様ではなく、必ずしもLED素子の中心位置に照明光の輝度中心が一致しているとは限らない。このため、光拡散レンズを実装位置データを用いてLED素子に装着すると、バックライトとしての照明光の分布特性にばらつきが生じる結果となる。このように従来技術においては、低コストでLED照明基板の良好な照明特性を確保することが困難であるという問題があった。 However, the position of the LED element after mounting is not necessarily the same as the mounting position data, and some errors are unavoidable. Furthermore, the light emission characteristics of the individual LED elements are not uniform, and the luminance center of the illumination light does not always coincide with the center position of the LED elements. For this reason, when the light diffusing lens is mounted on the LED element using the mounting position data, the distribution characteristics of the illumination light as the backlight will vary. As described above, the conventional technique has a problem that it is difficult to ensure good illumination characteristics of the LED illumination board at low cost.
そこで本発明は、低コストで良好な照明特性を確保することができるLED照明基板の製造方法を提供することを目的とする。 Then, this invention aims at providing the manufacturing method of the LED lighting board which can ensure a favorable illumination characteristic at low cost.
本発明のLED照明基板の製造方法は、基板に実装された複数のLED素子を光源とし前記LED素子に個別に光拡散レンズを装着して成るLED照明基板を製造するLED照明基板の製造方法であって、前記複数のLED素子が素子実装位置に実装された基板を対象として、前記光拡散レンズを装着する装着基準位置を検出する装着基準位置検出工程と、前記基板の前記素子実装位置に光拡散レンズを固着するための接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記装着基準位置検出工程にて検出された装着基準位置に基づき、前記光拡散レンズを各LED素子に装着して前記接着剤に接触させるレンズ装着工程と、前記レンズ装着工程後の基板を加熱することにより前記接着剤を硬化させて前記光拡散レンズを基板に固着する接着剤硬化工程とを含む。 The manufacturing method of the LED lighting board of the present invention is a manufacturing method of an LED lighting board that manufactures an LED lighting board in which a plurality of LED elements mounted on a board are used as light sources and a light diffusion lens is individually attached to the LED elements. A mounting reference position detecting step for detecting a mounting reference position for mounting the light diffusing lens for a substrate on which the plurality of LED elements are mounted at an element mounting position; and light at the element mounting position of the substrate. An adhesive application step for applying an adhesive for fixing the diffusion lens, and the adhesive agent by attaching the light diffusion lens to each LED element based on the attachment reference position detected in the attachment reference position detection step. A lens mounting step for contacting the substrate, and an adhesive curing step for fixing the light diffusion lens to the substrate by curing the adhesive by heating the substrate after the lens mounting step. Including.
本発明によれば、複数のLED素子が素子実装位置に実装された基板を対象として、光拡散レンズを装着する装着基準位置を検出しておき、基板への接着剤塗布後のレンズ装着に際しては、検出された装着基準位置に基づき光拡散レンズを各LED素子に装着することにより、LED素子に対して適正位置に光拡散レンズを装着することができ、LED照明基板の製造において低コストで良好な照明特性を確保することができる。 According to the present invention, a mounting reference position for mounting a light diffusing lens is detected for a substrate on which a plurality of LED elements are mounted at an element mounting position, and the lens is mounted after applying an adhesive to the substrate. By attaching a light diffusing lens to each LED element based on the detected mounting reference position, it is possible to attach the light diffusing lens at an appropriate position with respect to the LED element, and it is good at low cost in the manufacture of the LED lighting board Can be ensured.
次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図1を参照して、LED照明基板の製造システム1の構成を説明する。LED照明基板の製造システム1は、基板に実装された複数のLED素子を光源とし、LED素子に個別に光拡散レンズを装着して成るLED照明基板を製造する機能を有するものである。LED照明基板の製造システム1は、基板4(図3参照)にLED素子12(図4参照)を実装する作業を実行するための複数の装置を連結したLED実装ライン1aと、LED素子が実装された後の基板に光拡散レンズ26(図7参照)を装着する作業を実行するための複数の装置を連結したレンズ装着ライン1bに大別される。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the LED illumination
LED実装ライン1a、レンズ装着ライン1bを構成する各装置はLANシステム2を介して相互の接続されており、さらに管理コンピュータ3に接続されている。なおLED実装ライン1a、レンズ装着ライン1bは一繋ぎの一連の製造ラインとして配置してもよく、LED実装ライン1a、レンズ装着ライン1bを独立した製造ラインとして、LED実装ライン1a、レンズ装着ライン1b間で中間製品の基板4を搬送する(矢印a)ようにしてもよい。
The devices constituting the
ここでLED実装ライン1aを構成する各装置について説明する。印刷装置M1は、照明基板を構成するベースとなる基板4に部品接合用の半田を印刷する。印刷検査装置M2は、基板4に印刷された半田の印刷位置や半田量などの印刷状態を検査する。部品実装装置M3は、半田印刷後の基板4にLED素子12を実装する。実装検査装置M4は、基板4におけるLED素子12の位置などの実装状態を検査する。リフロー装置M5は、LED素子実装後の基板4を加熱して半田を溶融させLED素子12を基板4に接合する。
Here, each apparatus which comprises
次いでレンズ装着ライン1bを構成する各装置について説明する。位置検出装置M6は、LED素子12が実装された基板4を対象として所定の計測作業を行うことにより、光拡散レンズ26を装着するための装着基準位置を検出する。接着剤塗布装置M7は、装着基準位置を検出後の基板4に光拡散レンズ26を固着するための接着剤を塗布する。レンズ装着装置M8は、接着剤が塗布された後の基板4に光拡散レンズ26を装着する。キュア装置M9は、光拡散レンズ26が装着された後の基板4を加熱することにより接着剤を熱硬化させる。
Next, each device constituting the
次に、LED照明基板の製造処理フローについて、図2に示すフローに則して図3以下の各図を参照しながら説明する。図3(a)に示すように、照明基板を構成するベースとなる基板4においてLED素子12が実装される素子実装位置には、LED素子を接合するための電極4aが形成されている。なお、図示例では電極4aが1つのみ図示されているが、実際に照明基板として用いられる基板4では複数の電極4aのそれぞれについてLED素子12が実装される。
Next, the manufacturing process flow of the LED illumination board will be described in accordance with the flow shown in FIG. 2 with reference to FIGS. As shown in FIG. 3A, an
基板4はまず印刷装置M1に搬入され、ここで基板4を対象としてスクリーン印刷が行われる(ST1)。これにより、図3(b)に示すように、電極4a上には部品接合用の半田ペースト5が印刷される。次いで基板4は印刷検査装置M2に搬入される。ここでは図3(c)に示すように、半田ペースト5が印刷された基板4は検査用カメラ6によって撮像され、この撮像結果を印刷検査処理部7によって検査処理することにより、基板4における半田ペースト5の印刷状態の良否が検査される(ST2)。そして印刷検査結果により良品であると判定された基板4は、部品実装装置M3に搬入され、ここで図3(d)に示すように、実装ヘッド8に保持されたLEDパッケージ9を、基板4に印刷された半田ペースト5上に着地させる(ST3)。
The
図4(a)は、LEDパッケージ9の概略構成を示している。ここでは、単体のLED素子12を個片基板10に設けられたLED実装部11内に予め実装した後に、LED素子12を発光性の樹脂13によって樹脂封止してLEDパッケージ9を構成し、このLEDパッケージ9の状態のLED素子12を基板4に実装する例を示している。もちろん、単体のLED素子12を直接基板4に半田接合により実装して照明基板を製造する構成であってもよい。
FIG. 4A shows a schematic configuration of the
次にLED実装済みの基板4は実装検査装置M4に搬入される。ここでは図4(b)に示すように、LEDパッケージ9が実装された基板4は検査用カメラ14によって撮像され、この撮像結果を実装検査処理部15によって検査処理することにより、LEDパッケージ9の位置や姿勢など基板4におけるLEDパッケージ9の実装状態の良否が検査される(ST4)。実装検査結果により良品であると判定された基板4は、リフロー装置M5に搬入される。そしてここで所定の加熱プロファイルで基板4を加熱することにより、図4(c)に示すように、半田ペースト5が溶融固化してLEDパッケージ9を基板4に半田接合する半田接合部5*が形成される(ST5)。
Next, the LED-mounted
図5(a)はこのようにしてLEDパッケージ9が実装された基板4の平面を示している。このとき、部品実装装置M3における部品搭載位置精度や、リフロー装置M5における半田接合時のLEDパッケージ9の表面張力による移動などに起因して、半田接合後のLEDパッケージ9は必ずしも設計情報によって規定される正規位置にあるとは限らず、X方向、Y方向のいずれについても幾分かの位置ずれが存在する。そしてこのような位置ずれ状態のLEDパッケージ9に対して設計情報に示される正規位置に光拡散レンズ26を装着すると、発光源であるLED素子12に対して光拡散レンズ26の光軸が正しく位置合わせされず、光拡散特性にばらつきを生じる。このため本実施の形態においては、光拡散レンズ26の装着に先立って、基板4におけるLED素子12の位置又はLED素子12による照明光の輝度中心位置を、光拡散レンズ26を装着するための装着基準位置として予め検出するようにしている。
FIG. 5A shows the plane of the
すなわちLEDパッケージ9が実装された後の基板4は、位置検出装置M6に搬入される。ここでは図5(b)に示すように、LEDパッケージ9が実装された基板4は位置検出用カメラ16によって撮像され、この撮像結果を実装位置検出部17によって位置検出処理することにより、基板4におけるLEDパッケージ9の位置が検出される。この位置検出においては、図5(c)に示すように、LEDパッケージ9におけるLED素子12の中心位置を、X方向、Y方向の位置座標として検出する。
That is, the
そしてこの位置検出結果は、光拡散レンズ26を装着するための装着基準位置としてレンズ装着装置M8の実装制御部へ、フィードフォワードデータとしてLANシステム2を介して出力される(ST6)。すなわち複数のLED素子12が素子実装位置に実装された基板4を対象として、光拡散レンズ26を装着する装着基準位置を検出する(装着基準位置検出工程)。そして図5に示す例では、装着基準位置検出工程においてLED素子12の位置を光学的に検出した位置検出結果に基づいて、装着基準位置を検出するようにしている。
The position detection result is output as feedforward data via the
なおLED素子12の位置を光学的に検出して、位置検出用カメラ16の装着基準位置とする代わりに、図6に示すように、LED素子12が発光する照明光の輝度分布を基準とするようにしてもよい。すなわち、図6(a)に示すように、LEDパッケージ9が実装された後の基板4は、位置検出装置M6Aに搬入される。ここでは基板4の上方には暗室部21を備えた光検出部22が位置しており、光検出部22をLEDパッケージ9に対して下降させることにより、暗室部21によって閉囲された計測空間が形成される。
Instead of optically detecting the position of the
この状態で電源装置20によってLEDパッケージ9に電力を供給してLED素子12を発光させ、発光された照明光を光検出部22によって受光する。そしてこの受光結果を輝度分布検出部23が処理することにより、図6(b)に示すように、LED素子12から発光される照明光の輝度分布を示す計測曲線Lにおける輝度中心CPが、X方向、Y方向について求められる。そして輝度中心CPを示すデータは、同様にレンズ装着装置M8の実装制御部へフィードフォワードデータとしてLANシステム2を介して出力される。
In this state, power is supplied to the
すなわち、図6に示す例では、装着基準位置検出工程において、LED素子12が発光する照明光の輝度中心CPを検出した輝度中心検出結果に基づいて、光拡散レンズ26の装着基準位置を検出するようにしている。このような方法を採用することにより、LED素子12の発光特性において輝度分布に偏りがある場合においても、光拡散レンズ26を正しい位置に装着することができる。
That is, in the example illustrated in FIG. 6, in the mounting reference position detection step, the mounting reference position of the
次に、基板4の素子実装位置に光拡散レンズ26を固着するための接着剤を光拡散レンズ26に転写する(接着剤転写工程)(ST7)。すなわち、基板4は接着剤塗布装置M7に搬入され、図7(a)、(b)に示すように、基板4の上面におけるLEDパッケージ9の周囲には、ディスペンサ24によってエポキシ樹脂などの接着剤25が複数点塗布される。
Next, an adhesive for fixing the
次に接着剤塗布後の基板4に対して光拡散レンズ26の装着が行われる(ST8)。すなわち基板4はレンズ装着装置M8に搬入され、実装ヘッド27によって保持された光拡散レンズ26をLEDパッケージ9を覆って装着し、基板4に塗布された接着剤25に接触させる。光拡散レンズ26は、LEDパッケージ9のLED素子12が発光した照明光を水平方向に拡散させることにより、少ない数のLED素子12によって極力広い照明範囲を確保することを目的として装着されるものである。このように光拡散レンズ26はLEDパッケージ9の上方を覆って装着されるため、本実施の形態に示す例では、光拡散レンズ26の下面側にはLEDパッケージ9との干渉を避けるための凹部26aが設けられている。なお、光拡散レンズ26の形状としては、下面に凹部26aが設けられたもの以外にも、下面側に接着剤25による接着用の凸部が設けられたものなど、多様な形状のものを適宜選択して用いることができる。
Next, the
この光拡散レンズ26の装着においては、実装ヘッド27を移動させるレンズ実装機構28を実装制御部29によって制御することにより、光拡散レンズ26のLED素子12に対する位置合わせが行われる。このとき、実装制御部29には位置検出装置M6の実装位置検出部17、あるいは位置検出装置M6Aの輝度分布検出部23から、光拡散レンズ26の装着基準位置を示すデータがフィードフォワードされており、レンズ実装機構28はこの装着基準位置にしたがって、光拡散レンズ26をLED素子12に対して位置合わせする。これにより、図7(d)に示すように、光拡散レンズ26の光軸点26bは予め検出された装着基準位置に位置合わせされる。すなわちここでは、装着基準位置検出工程にて検出された装着基準位置に基づき、光拡散レンズ26を各LEDパッケージ9が備えたLED素子12に装着して接着剤25に接触させる(レンズ装着工程)。
In mounting the
この後接着剤25の熱硬化が行われる(ST9)。すなわち図8(a)に示すように、レンズ装着後の基板4はキュア装置M9に搬入され、ここで所定加熱条件で加熱される。これにより、接着剤25が熱硬化し、図8(b)、(c)に示すように、基板4に実装されたLEDパッケージ9を上方から覆って装着された光拡散レンズ26を基板4に固着する樹脂固着部25*が形成される(接着剤硬化工程)。
Thereafter, the adhesive 25 is thermally cured (ST9). That is, as shown in FIG. 8A, the
上記説明したように、本実施の形態に示すLED照明基板の製造方法においては、複数のLED素子12が素子実装位置に実装された基板4を対象として、光拡散レンズ26を装着する装着基準位置を予め検出しておき、基板4への接着剤25塗布後のレンズ装着に際しては、検出された装着基準位置に基づき光拡散レンズ26を各LED素子12に装着するようにしている。これにより、LED素子12に対して適正位置に光拡散レンズ26を装着することができ、LED照明基板の製造において低コストで良好な照明特性を確保することができる。
As described above, in the method for manufacturing the LED illumination board shown in the present embodiment, the mounting reference position for mounting the
本発明のLED照明基板の製造方法は、低コストで良好な照明特性を確保することができるという効果を有し、複数のLED素子を基板に実装して構成されたLED照明基板を製造する技術分野において有用である。 The manufacturing method of the LED lighting board of the present invention has an effect that good lighting characteristics can be secured at low cost, and a technique for manufacturing an LED lighting board configured by mounting a plurality of LED elements on a board. Useful in the field.
1 LED照明基板の製造システム
4 基板
4a 電極
5 半田ペースト
5* 半田接合部
9 LEDパッケージ
12 LED素子
25 接着剤
26 光拡散レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記複数のLED素子が素子実装位置に実装された基板を対象として、前記光拡散レンズを装着する装着基準位置を検出する装着基準位置検出工程と、
前記基板の前記素子実装位置に光拡散レンズを固着するための接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記装着基準位置検出工程にて検出された装着基準位置に基づき、前記光拡散レンズを各LED素子に装着して前記接着剤に接触させるレンズ装着工程と、
前記レンズ装着工程後の基板を加熱することにより前記接着剤を硬化させて前記光拡散レンズを基板に固着する接着剤硬化工程とを含むことを特徴とするLED照明基板の製造方法。 A method of manufacturing an LED illumination board for producing an LED illumination board comprising a plurality of LED elements mounted on a substrate as a light source and individually attaching a light diffusion lens to the LED elements,
A mounting reference position detecting step for detecting a mounting reference position for mounting the light diffusing lens for a substrate on which the plurality of LED elements are mounted at an element mounting position;
An adhesive application step of applying an adhesive for fixing the light diffusion lens to the element mounting position of the substrate;
Based on the mounting reference position detected in the mounting reference position detection step, a lens mounting step of mounting the light diffusing lens on each LED element and contacting the adhesive,
A method of manufacturing an LED illumination board, comprising: an adhesive curing step of curing the adhesive by heating the substrate after the lens mounting step and fixing the light diffusion lens to the substrate.
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TWI536610B (en) | Method of manufacturing led module |
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