JP2014195083A - 発光素子パッケージモジュール - Google Patents
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Abstract
ットのレンズ成形装置、発光素子パッケージ及び発光ユニット製造方法を提供する。
【解決手段】発光ユニット製作装置において、少なくとも1つ以上の発光ユニット200
を介在して互いに結合される第1金型110と第2金型120とからなる金型100と、
第1金型110及び第2金型120のいずれか一側において、発光ユニットと対向する位
置に形成されるレンズ形状の溝121と、金型の外側から溝までつながる移動通路122
と、を備える構成とした。
【選択図】図2
Description
ジ及び発光ユニットの製造方法に係り、特に、光抽出効率と量産性を向上させることがで
きる発光ユニット製作装置、発光ユニットのレンズ成形装置、発光素子パッケージ及び発
光ユニットの製造方法に関する。
D)はそれ自体に発光能力がないため、外部から照射された照明光を選択的に透過させる
ことによって画像を形成する。このために液晶表示装置の背面には光を照明する光源部が
必要であり、これをバックライトユニット(Back Light Unit;BLU)という。
とが要求される。したがって、このようなバックライトユニットの発光体が発光ダイオー
ド(Light Emitting Diode;LED)の場合には、その発光ダイオードパッケージ上にレ
ンズ(Lens)を備えて、照明光の輝度分布を均一にする必要がある。
ポリカーボネート(polycarbonate;PC)系樹脂でレンズを射出成形し、発光ダイオー
ドパッケージに取り付ける方法がある。
ダイオードパッケージ10の発光ダイオード12の上側に封止材11が埋め込められ、こ
のように封止材11の埋め込まれた発光ダイオードパッケージ10の上側にレンズ20を
取り付ける方法が用いられる。
リコン(silicone)等の物質が用いられるが、このようなシリコンからなる封止材11に
エポキシやPC系物質で形成されたレンズ20が取り付けられる場合には、下記のような
問題が生じてしまう。
ンとエポキシレンズ20とが接着力を持たず、これら両物質間に空気層が形成される。
0を通過する光の全反射現象によって、発光ダイオード12から出る光の一部はレンズま
で直接進行できなくなる。
路に沿って進行することになり、最終的に発光ダイオードパッケージ10の外側に出射さ
れる光線の数は低減し、これによって光量値が小さくなって実際に明るさが低下してしま
う。
き起こされる可能性があり、レンズ20の製作時にレンズ20が変色して光量が低下する
主な原因となる。
とPCレンズ20間に界面が存在し、この界面間で発生する全反射現象によって発光ダイ
オードパッケージ10の光量低下現象が生じることがある。
よって発光ダイオードをモジュール(Module)化して製品を完成するが、このようなリフ
ロー工程中には温度が略270℃まで上昇することがある。
温度ではレンズが溶けて形状が変形するので、このようなリフロー工程でPC系レンズを
使用するには限界があった。
界面現象を根本的に解決することによって、光抽出効率を極大化し且つ量産性を向上させ
ることができる発光ユニット製作装置、発光ユニットのレンズ成形装置、発光素子パッケ
ージ及び発光ユニットの製造方法を提供することにある。
、少なくとも1つ以上の発光ユニットを介在して互いに結合される第1金型と第2金型と
からなる金型と、前記第1金型及び前記第2金型のいずれか一側において、前記発光ユニ
ットと対向する位置に形成されるレンズ形状の溝と、前記金型の外面から前記溝までつな
がる移動通路と、を備えて構成されることを特徴とする。
において、発光ユニットを介在して互いに結合される第1金型と第2金型とからなる金型
と、前記第1金型及び前記第2金型のいずれか一側において、前記発光ユニットと対向す
る位置に形成されるレンズ形状の溝と、前記金型の外面から前記溝までつながる移動通路
と、前記移動通路につながる注入口と、を備えて構成されることを特徴とする。
発光素子が装着されるパッケージボディと、前記発光素子の装着されたパッケージボディ
上に直接形成されたレンズと、が備えられ、前記レンズと前記パッケージボディ間に界面
がないことを特徴とする。
発光素子が装着されるパッケージボディと、前記パッケージボディ上に位置する充填材と
、前記充填材と一体に形成されるレンズと、を備えて構成されることを特徴とする。
、発光ユニット上に充填材及びレンズを同時に形成する段階を含むことを特徴とする。
において、パッケージボディに発光素子を装着する段階と、前記パッケージボディに装着
された発光素子上に直接レンズを形成する段階と、を含むことを特徴とする。
、光抽出効率を極大化し且つ量産性を向上させることが可能になる。
本発明の様々な修正及び変形を許容する上で、その特定の実施例を図面に基づいて例示
し、その詳細について以下に説明する。ただし、これらの特定の実施例は本発明を限定す
るためのものではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲で定義された本発明の思想と合
致するあらゆる修正、均等及び代用を含む。
法は、明瞭性のために誇張して表す。また、ここで説明される各実施例は、相補的な導電
型の実施例を含む。
明するために使用することができるが、それらの要素、成分、領域、層及び/または部分
は、そのような用語によって限定されてはならないということは明らかである。
領域、層または部分を区分するために使用されるものである。したがって、下記における
第1領域、層または部分は、第2領域、層または部分という名称にもなりうる。
説明する。
図2に示すように、本発明の第1実施例は、発光ユニット200を介在して互いに結合
される金型100である。
2金型120のいずれか一側においては、発光ユニット200と対向する位置にレンズ形
状の溝121が形成され、金型100には溝121とつながる移動通路122が形成され
る。
形状で形成される。
に形成されても良いが、本実施例では第2金型120に形成された例とする。
につながり、このような移動通路122の外端には注入口123が形成されることが好ま
しい。
てもよく、注入口123から各溝121に至るまでの長さが同一となるように形成される
ことが好ましい。
動通路122よりも広い直径とすれば良く、図2のように漏斗状に形成されても良い。
120が結合されると、発光ユニット200上にレンズ形状の溝121が位置するように
なる。
く、したがって、レンズ形状の溝121もまた複数個配列されて形成される。
あっても良く、また、印刷回路基板(printed circuit board;PCB)上に配置された
発光ダイオードであっても良い(図5参照)。
らレンズ形成のための物質を注入してレンズを成形すると、複数の発光ダイオードパッケ
ージからなる発光ユニット200の上側に一度に複数のレンズを成形することが可能にな
る。
な形状のレンズ形状とすることができる。
状のレンズを一度に同一の金型で成形することができるので、このように様々な形状のレ
ンズを用いた多様な光の組み合わせを作ることができる。
長さが同一に形成されることが好ましいが、この時、各溝121と発光ユニット200は
、図4に示すように、少なくとも2つ以上の溝121または発光ユニット200でそれぞ
れが構成される複数グループにグループ化されてもよい。
長さを同一にするのに有利である。また、このような移動通路122は、注入口123か
ら溝121が位置する各グループまでつながる第1通路122aと、この第1通路122
aから分岐してそれぞれの溝121につながる第2通路122bとで構成されてもよい。
移動するようになる。この時、液状物質は注入口123から溝121まで同じ圧力で注入
される。それぞれのレンズ形状の溝121までの移動通路122の長さが異なる場合、液
状物質の注入が均一になり難い。
結合される。この時、注入口123は、第1金型110と第2金型120間の空間、すな
わち、レンズ形状の溝121の内部と発光ユニット200によって定義される空間をレン
ズ形成のための液状物質で埋め込むために射出機(図示せず)と連結される。
、注入口123を介して溝121を含む第1金型110と第2金型120間の空間に注入
される。
れるレンズを成形する。
図5に示すように、本発明の第2実施例は、金型100の第1金型110にレンズ形状
の溝111が形成され、発光ユニット200が第2金型120に設置された状態を示して
いる。
形成され、このような移動通路122の端部には注入口123が位置する。
発光ダイオードパッケージであり、特に、図5のように印刷回路基板(PCB)210上
に設置された複数の発光ダイオードパッケージ220を用いても良い。
に配置された場合、移動通路122と印刷回路基板210とがつながるようにすることが
好ましい。
の溝111が位置するが、この時、レンズ形状の溝111は、発光ダイオードパッケージ
220の全体を覆うことができるように形成されている。
合され、この時、注入口123は、第1金型110と第2金型120間の空間、すなわち
、レンズ形状の溝111内部と発光ユニット200によって定義される空間をレンズ成形
のための液状物質で埋め込むために射出機(図示せず)と連結される。
注入口123を介して移動通路122に注入され、このように移動通路122に沿って注
入された物質は、溝111を含む第1金型110と第2金型120との間の空間に注入さ
れる。
れるレンズを成形する。
一方、発光ユニット200が印刷回路基板210上の発光ダイオードパッケージ220
である場合には、印刷回路基板210には回路を構成するために導線が印刷されている。
力が加えられるため、第1金型110と第2金型120との間に位置する印刷回路基板2
10上に印刷されている導線が損傷する恐れがある。
基板210上の導線が損傷するのを防止するために、第1金型110と第2金型120が
結合される際に、各金型と印刷回路基板210との接触部に弾性または伸縮性の材質から
なる基板保護部230、231が備えられてもよい。
レンズ形状の溝111と同じ形状にすることができ、特に、レンズ形状の溝111の縁部
に帯状に形成されてもよい。
よい。このように印刷回路基板210上に形成された基板保護部231は、第1金型11
0と第2金型120が結合される時、印刷回路基板210と第1金型110間に加えられ
る圧力を和らげる。
且つ円形の凹凸形状で形成されても良い。
る方法について説明する。
ンズ形状の溝111、121を整列した後、これらの第1金型110と第2金型120を
結合させる(ステップS1)。
ステップS2)。これは、注入口123から注入される液状のレンズ形成物質が、移動通
路122を通過する過程で硬化するのを防止するためである。
入する(ステップS3)。この時、上述したように、注入口123から各溝111、12
1に至るまでの移動通路122の長さが同一なので、上記レンズ成形物質を各溝111、
121に均一に注入することができる。
樹脂またはシリコン樹脂が好ましい。これは、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂が熱硬化
性樹脂で、金型100における高温でも変形しないからである。
された液状物質を硬化させる(ステップS4)。
ユニット200とレンズが一体に形成される発光ユニット200を製造する。
ット200とレンズが一体に形成されることから、発光ユニット200をなす発光素子パ
ッケージまたは発光素子が結合されたPCB基板とレンズ間に界面が存在しなくなる。
行う必要がないので、発光ユニット200とレンズとの間には接着剤などによる界面が生
じない。
上において充填材の役割を果たすことができる。この場合、充填材とレンズはエポキシ樹
脂またはシリコン樹脂のような物質によって同時に形成されたものといえる。
記の実施例に限定されず、様々な形態の変形が可能であり、このような技術的思想の範囲
内における様々な実施形態はいずれも本発明の保護範囲に属することは当然である。
Claims (16)
- 印刷回路基板と、
前記印刷回路基板上に配置された少なくとも一つの発光ユニットと、
前記印刷回路基板上にダイレクトモールディングされた少なくとも一つのレンズと、
前記印刷回路基板上に配置された基板保護部と、
を備え、
前記基板保護部は、前記少なくとも一つのレンズの周囲に配置されており、前記少なくとも一つのレンズの縁部に沿って円形の凹凸の帯状に形成された、発光素子パッケージモジュール。 - 前記基板保護部は、前記少なくとも一つのレンズの縁部に接する、請求項1に記載の発光素子パッケージモジュール。
- 前記基板保護部は、伸縮性を持つ物質からなる、請求項1又は2に記載の発光素子パッケージモジュール。
- 前記基板保護部は、レンズモールディング工程中に前記印刷回路基板を保護する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光素子パッケージモジュール。
- 前記基板保護部は、回路を構成するために印刷された導線を有しており、前記基板保護部は、前記導線の高さよりも高く形成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光素子パッケージモジュール。
- 前記少なくとも一つの発光ユニットは、発光ダイオード又は発光ダイオードパッケージを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光素子パッケージモジュール。
- 前記少なくとも一つの発光ユニットは、複数の発光ユニットを含み、
前記少なくとも一つのレンズは、前記複数の発光ユニット上にそれぞれ配置された複数のレンズを含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光素子パッケージモジュール。 - 前記複数のレンズは、互いに異なる断面形状を有する、請求項7に記載の発光素子パッケージモジュール。
- 前記少なくとも一つのレンズは、前記少なくとも一つの発光ユニットの全体を覆う、請求項1〜8のいずれか1項に記載の発光素子パッケージモジュール。
- 前記少なくとも一つのレンズは、半球形の断面形状を有する、請求項1〜7及び9のいずれか1項に記載の発光素子パッケージモジュール。
- 前記基板保護部は、弾性を持つ物質からなる、請求項1、2及び4〜10のいずれか1項に記載の発光素子パッケージモジュール。
- 前記少なくとも一つの発光ユニット及び前記少なくとも一つのレンズは一体に形成されている、請求項1〜11のいずれか1項に記載の発光素子パッケージモジュール。
- 前記少なくとも一つの発光ユニットは、発光素子又は発光素子パッケージを含む、請求項1〜5及び7〜12のいずれか1項に記載の発光素子パッケージモジュール。
- 一面に発光素子が実装された印刷回路基板と、
前記印刷回路基板上で前記発光素子の周囲に配置された充填材と、
前記充填材と共にモールディングされたレンズと、
前記レンズの周囲に配置されており、前記レンズの縁部に沿って円形の凹凸の帯状に形成された基板保護部と、
を備える、発光素子パッケージモジュール。 - 前記充填材及び前記レンズは、シリコン樹脂又はエポキシ樹脂からなる、請求項14に記載の発光素子パッケージモジュール。
- 前記レンズ及び前記充填材は一体にモールディングされた、請求項14又は15に記載の発光素子パッケージモジュール。
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