WO2018168473A1 - 光学モジュールの製造方法及び光学モジュール - Google Patents

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誠 北爪
位 小野
俊樹 小宮山
勇樹 犬飼
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ミツミ電機株式会社
誠 北爪
位 小野
俊樹 小宮山
勇樹 犬飼
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Definitions

  • the present invention relates to an optical module manufacturing method and an optical module.
  • a light emitting element and a first frame are formed on the surface of a metal plate in which a plurality of first frames and a plurality of second frames are alternately arranged.
  • the 1st resin which covers the 2nd frame is formed, and the sacrifice sheet is stuck on the surface of the 1st resin.
  • a groove along the outer periphery of the resin package is formed in the first resin and the sacrificial sheet on the metal plate, the second resin is filled in the groove, and the second resin is divided along the groove.
  • a resin package in which the outer edge of the first resin is covered with the second resin is formed.
  • an adhesive sheet having a higher adhesive force than the sacrificial sheet is attached on the second resin covering the upper surface of the divided resin package, and the adhesive sheet is peeled off to remove the first resin.
  • the second resin formed on the upper surface is removed together with the sacrificial sheet.
  • the light emitting surface is exposed and the semiconductor light emitting device is completed.
  • the method of manufacturing a semiconductor light emitting device described in Patent Document 1 includes a step of sticking a sacrificial sheet that is finally removed to the surface of the first resin.
  • a sacrificial sheet is an unnecessary material for the product, which increases the manufacturing cost.
  • half cutting by dicing is performed once by forming a groove in the first resin, and further half cutting by dicing is performed when the second resin is divided along the groove. It is performed once and a total of two half cuts are performed. Performing such half-cutting by multiple times of dicing becomes a factor that complicates the manufacturing process.
  • an object of the present invention is to provide an optical module manufacturing method and an optical module that can realize a reduction in the height and size of the module while shortening the process.
  • a method of manufacturing an optical module includes a step of mounting a light emitting element face down on a substrate having a plurality of electrodes on the surface, A resin sheet containing a light wavelength converting substance and a light emitting element mounting surface of the substrate are opposed to each other, and a first light is transmitted into a space between the resin sheet and the substrate including between the resin sheet and the light emitting element.
  • the method of manufacturing an optical module includes a step of mounting a light emitting element face down on a substrate having a plurality of electrodes on the surface, Sealing the upper surface of the substrate including a side surface, an upper surface and a lower surface of the light emitting element with a first light-transmitting resin mixed with a light wavelength conversion material; Covering the upper surface of the surface sealed with the first light-transmitting resin with a second light-transmitting resin; Forming a groove reaching the predetermined depth of the substrate from the upper surface of the second light transmissive resin so as to surround the light emitting element; Filling the groove with a light reflecting resin and covering the upper surface of the second light transmitting resin with the light reflecting resin; Removing the light reflective resin on the second light transmissive resin; Dicing is performed along the light-reflective resin so that the outer surface is covered with the light-reflective resin, leaving a part of the light-reflective resin filled in the groove, and the light-emitting elements are
  • An optical module includes a substrate having a plurality of electrodes on the surface; A light emitting device mounted face down on the plurality of electrodes of the substrate; A resin sheet containing a light wavelength conversion material provided above the light emitting element; A first light-transmitting resin that seals between the substrate and the resin sheet including between the light-emitting element and the resin sheet; A second light-transmitting resin that covers a surface of the resin sheet opposite to the surface sealed by the first light-transmitting resin; Light provided so as to cover the outer peripheral side surface along the outer peripheral side surface of the laminate composed of the substrate, the light emitting element, the resin sheet, the first light transmitting resin, and the second light transmitting resin. And a light-reflective resin containing a reflective substance.
  • An optical module includes a substrate having a plurality of electrodes on the surface; A light emitting device mounted face down on the plurality of electrodes of the substrate; A first light-transmitting resin mixed with a light wavelength conversion material that seals the surface of the substrate including the light-emitting element; A second light transmissive resin covering the top surface of the first light transmissive resin; A light-reflective material provided so as to cover the outer peripheral side surface along the outer peripheral side surface of the laminate composed of the substrate, the light emitting element, the first light transmitting resin, and the second light transmitting resin. A light-reflective resin.
  • An optical module includes a substrate having a rectangular planar shape, provided with a plurality of electrodes on the front surface and a plurality of external connection terminals for electrical connection to the motherboard on the back surface, A plurality of light emitting elements mounted face down on the electrodes along the longitudinal direction of the rectangle; A light-transmitting resin that seals the surface of the substrate including the plurality of light-emitting elements,
  • the plurality of light emitting elements include a plurality of light emitting element groups in which a predetermined number of the light emitting elements are electrically connected in series.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a substrate preparation process in the method for manufacturing an optical module according to the first embodiment of the present invention.
  • a printed wiring board 10 for mounting an LED (Light Emitting Diode) chip is prepared.
  • the printed wiring board 10 is an example of a substrate for mounting an LED chip, and other substrates may be used as long as the LED chip can be mounted.
  • the printed wiring board 10 is used as a substrate will be described.
  • the printed wiring board 10 may be configured to have, for example, a rectangular planar shape.
  • the printed wiring board 10 has an electrode 20 for mounting an LED chip on the front surface, and an external connection terminal 30 for electrical connection to the motherboard on the back surface.
  • a plurality of electrodes 20 and external connection terminals 30 are provided. Since the LED chip to be mounted usually has two terminals of an anode and a cathode, a plurality of both electrodes 20 and external connection terminals 30 are provided. Usually, since a plurality of LED chips are mounted on the surface of the printed wiring board 10, the number of electrodes 20 and external connection terminals 30 is determined according to the number of LED chips to be mounted.
  • the front-side electrode 20 and the back-side external connection terminal 30 are connected by a wiring pattern inside the printed wiring board 10, and the details of this point will be described later.
  • the printed wiring board 10 is prepared, and the printed wiring board 10 is cleaned in order to remove foreign matters adhering to the printed wiring board 10. Further, after cleaning, the printed wiring board 10 is dried by baking.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a bonding paste application process of the method for manufacturing an optical module according to the first embodiment of the present invention.
  • the external connection terminals 30 are not directly related to the method of manufacturing the optical module, and are not shown in FIG. The external connection terminal 30 will be described in detail when the internal structure of the printed wiring board 10 is described.
  • the bonding paste 40 is applied onto the electrode 20 provided on the surface of the printed wiring board 10.
  • various bonding pastes 40 can be used as long as the electrodes of the LED chip and the electrodes 20 on the surface of the printed wiring board 10 are bonded by heating and melting and can be electrically connected.
  • an Au—Sn (gold-tin) paste may be used.
  • the joining paste 40 is fuse
  • the LED chip can be mounted on the electrode 20.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a mounting process of the method for manufacturing an optical module according to the first embodiment of the present invention.
  • the LED chips 50 separated from the wafer are mounted on the printed wiring board 10.
  • the LED chip 50 is an example of a light emitting element, and other elements may be mounted as long as they can emit light.
  • the LED chip 50 is used as a light emitting element will be described.
  • the LED chip 50 is mounted on the printed wiring board 10 face down. That is, the terminal (or electrode) of the LED chip is disposed on the lower surface, and is directly bonded to the electrode 20 via the bonding paste 40 without using a bonding wire.
  • Such flip chip mounting eliminates the need for bonding wires and enables low-profile mounting.
  • the mounting of the LED chip 50 on the electrode 20 is usually performed by a thermocompression bonding method, but is not limited to this as long as flip chip mounting is possible, and various mounting methods may be used.
  • the thermocompression bonding method is a method in which the LED chip 50 is pressure-bonded to the substrate 10 (more precisely, the electrode 20) using a pressure-bonding head or the like while heating.
  • the LED chip 50 has a surface opposite to the printed wiring board 10, that is, an upper surface in the example of FIG. That is, the surface opposite to the terminal (or electrode) of the LED chip 50 becomes the light emission extraction surface, and light is emitted upward in the example of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a sealing process of the method for manufacturing an optical module according to the first embodiment of the present invention.
  • the sealing step the mounting surface of the printed wiring board 10 on which the LED chip 50 is mounted and the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance are opposed to each other, and the printed wiring board 10 and the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance are placed. The space between them is sealed with a silicone resin 70.
  • the LED chip 50 is installed so that the upper and lower sides thereof are reversed and the light emitting surface of the LED chip 50 is the lower surface.
  • the light wavelength conversion material in the resin sheet 60 including the light wavelength conversion material may include, for example, a material necessary for converting light of the LED chip 50 emitting blue light into white light.
  • a material necessary for converting light of the LED chip 50 emitting blue light into white light For example, when yttrium aluminum garnet is used as the light wavelength conversion substance, white light can be obtained. Also, in order to obtain white light, white light can be obtained as one light source using a light emitting diode chip of red, green, and blue, which are the three primary colors of light, without using a light wavelength conversion material. Furthermore, light of colors other than white light can be obtained in various colors by combining the emission color of the LED chip and the light wavelength conversion material. In addition, by coating the light extraction surface of the LED chip with a light wavelength conversion material, light of a desired color can be obtained without using a resin sheet containing the light wavelength conversion material.
  • the silicone resin 70 is a thermosetting resin and can constitute a transparent body when cured. Note that the silicone resin 70 is an example, and other resins may be used as long as they can constitute a transparent body that transmits light when cured.
  • the sealing step may be realized by various sealing methods as long as the space between the facing printed wiring board 10 and the resin sheet 60 including the light wavelength conversion substance including the LED chip 50 can be sealed.
  • an example of the sealing process will be described below.
  • the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance is placed in a sealing mold, and the entire upper surface of the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance is covered with the silicone resin 70. That is, the silicone resin 70 is applied to the upper surface of the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance.
  • the LED chip 50 is sealed with a resin sheet 60 containing a silicone resin 70 and a light wavelength conversion substance using a sealing device. That is, the space between the mounting surface of the printed wiring board 10 and the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion material is filled with the silicone resin 70, and the printed wiring board 10, the LED chip 50, and the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion material.
  • the sealing method is not particularly limited, and a compression molding method, a transfer molding method, or the like can be used depending on the application.
  • the compression molding method is a molding method in which a measured silicone resin 70 is placed in a concave portion (cavity) of a heated mold and is pressed and cured with a compression molding machine.
  • the transfer molding method the preheated silicone resin 70 is put into a heating chamber called a transfer chamber, softened, and then press-fitted into a metal mold with an auxiliary ram (plunger), and held as it is to cure the silicone resin 70.
  • This is a method of taking out the molded body after it has been removed.
  • the silicone resin 70 functions as a sealing material and also functions as an adhesive. Therefore, between the upper surface of the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance and the lower surface (light emission extraction surface) of the LED chip 50, the silicone resin 70 is thinly present as an adhesive layer and sealed. Therefore, in this case, the opposing surfaces of the LED chip 50 and the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance are sealed in a state where they are opposed to each other with a slight space of the adhesive layer. As a result, the optical module can be reduced in height and size.
  • the silicone resin 70 functions as a sealing material, the sealing is possible even in a state where the LED chip 50 and the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance are separated greatly. Therefore, the facing interval between the LED chip 50 and the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance can be set to an appropriate interval depending on the application.
  • the example in which the silicone resin 70 is applied to the upper surface of the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance and the LED chip 50 is disposed thereon has been described.
  • the resin containing the light wavelength conversion substance from the beginning. It is also possible to make the sheet 60 and the mounting surface of the printed wiring board 10 face each other and inject a silicone resin 70 into a space between them to seal the sheet.
  • the sealing process can be realized by various methods.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a transparent resin coating process of the method for manufacturing an optical module according to the first embodiment of the present invention.
  • the surface opposite to the sealing surface of the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance is covered with the silicone resin 80.
  • the resin including the light wavelength conversion material is arranged so that the printed circuit board 10 is disposed at the lower side and the resin sheet 60 including the light wavelength conversion material is positioned at the upper side.
  • the upper surface of the sheet 60 is an exposed surface. Therefore, the upper surface of the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance is covered with a silicone resin 80.
  • the silicone resin 80 is a resin constituting a transparent body that transmits light when thermally cured, and a resin other than the silicone resin 80 may be used as long as it has such properties.
  • the silicone resin 80 may be the same resin (the same product) as or different from the silicone resin 70 used for sealing between the printed wiring board 10 and the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance. Resins (different products) may be used.
  • the silicone resin 80 has a role of protecting the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance. That is, the exposed resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance is covered, and the exposed surface of the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance is protected without blocking light.
  • the formation method of the silicone resin 80 is not particularly limited, and the above-described compression molding method or transfer molding method may be used, or may be formed by potting, printing, or the like. Note that potting is coating with resin.
  • the light emitted from the LED chip 50 is transmitted upward through the silicone resin 70, the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance, and the silicone resin 80.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a groove forming step in the method for manufacturing an optical module according to the first embodiment of the present invention.
  • a groove 90 that reaches the printed wiring board 10 through the resin sheet 60 containing the light wavelength conversion substance and the silicone resin 70 from the upper surface of the silicone resin 80 is formed.
  • the groove 90 does not penetrate the printed wiring board 10, but is formed at a depth at which the groove 90 is formed also in the printed wiring board 10, and the bottom surface 91 of the groove 90 is formed in the printed wiring board 10.
  • substrate) is also called a half cut, you may call this process a half cut process.
  • the groove 90 is formed so as to surround the LED chip 50.
  • the groove 90 is formed so as to surround the LED chips except for the area between the LED chips.
  • the groove 90 is formed in the vicinity of the outer periphery of the individualized optical module 150 described later.
  • FIG. 6 only a cross section in one direction is shown, but grooves 90 are formed at both ends also in a direction perpendicular to the cutting direction in FIG. 6. That is, the groove 90 is formed so as to surround the LED chip 50 with a rectangle, and the groove 90 is formed so as to form a rectangular frame.
  • a circular groove 90 may be formed around the LED chip 50.
  • the printed wiring board 10 has a rectangular planar shape and the grooves 90 are formed along the outer shape of the printed wiring board 10 so as to surround the LED chip 50 with a rectangular frame will be described.
  • FIG. 7 is a view showing an example of a light reflecting resin sealing step of the method for manufacturing an optical module according to the first embodiment of the present invention.
  • the groove 90 is filled with a resin containing a light reflecting substance.
  • the resin containing the light reflecting material may be selected from various resins.
  • the white resin 100 is used as the light reflecting resin will be described. Since the white resin 100 contains a light reflective material, it can be suitably used as a light reflective resin.
  • the white resin 100 filled in the groove 90 constitutes a reflector of the optical module.
  • the filling method of the white resin 100 is not particularly limited, and a compression molding method, a transfer molding method, potting, printing, and the like can be appropriately used as in the coating process. Since the groove 90 reaches the printed wiring board 10 and is half-cut, the adhesion between the white resin 100 and the groove 90 can be improved. That is, since the white resin 100 has reached the middle of the printed wiring board 10 in the thickness direction, it can be in a state similar to that when the pile is driven into the ground, and the contact area of the white resin 100 is also increased. Therefore, high adhesion can be realized.
  • the white resin 100 When filling the groove 90 with the white resin 100, not only the groove 90 but also the upper surface of the silicone resin 80 may be covered with the white resin 100. Since it is usually difficult to fill only the groove 90 with the white resin 100, the white resin 100 including the upper surface of the silicone resin 80 may be sealed.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a surface grinding process of the method for manufacturing an optical module according to the first embodiment of the present invention.
  • the upper surface is ground until the silicone resin 80 is exposed. Thereby, the unnecessary white resin 100 is removed and the light emission surface of the optical module which consists of a transparent body (silicone resin 80) is formed.
  • the surface grinding may be performed by various methods. For example, the white resin 100 on the upper surface may be ground by grinding.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a module separation step in the method for manufacturing an optical module according to the first embodiment of the present invention.
  • dicing is performed along the groove 90 so as to leave a part of the white resin 100, and the optical module is singulated.
  • the outer peripheral side surface of the separated optical module is covered with the white resin 100, and a reflector is formed on the outer peripheral side surface.
  • emitted in the side surface direction among the light light-emitted by the LED chip 50 can be reflected inside, and light can be efficiently emitted upward.
  • the singulated optical module 150 is completed.
  • the flip-chip mounting to the printed wiring board 10 of the LED chip 50, the printed wiring board 10 with the resin sheet 60 containing a light wavelength conversion substance is carried out.
  • Manufacturing a low-profile and compact optical module with a small number of processes by sealing the space between the mounting surface with a transparent resin and coating the exposed surface of the resin sheet containing the light wavelength conversion substance with a transparent resin. Can do.
  • the adhesiveness of the white resin 100 can be improved by forming the groove
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the circuit configuration of the optical module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 to FIG. 9 for ease of explanation, an example in which one optical module 150 is configured by two LED chips has been described.
  • an optical module 150 is configured by arranging a large number of LED chips 50.
  • FIG. 10 shows three LED chip units (LED chip group) 140a, 140b, 140c in which a plurality of LED chips 50 are connected in series.
  • the whole of the assembly of the LED chip units 140a, 140b, and 140c corresponds to the optical module 150 shown in FIG.
  • the optical module 150 includes three LED chip units 140a, 140b, and 140c, and each LED chip unit 140a, 140b, and 140c includes a plurality of LED chips 50.
  • each of the three LED chip units 140a, 140b, and 140c has two terminals, an anode and a cathode.
  • the anode is connected to a common external connection terminal 31a
  • the cathode is connected to different external connection terminals 32a, 32b, and 32c.
  • the voltage is divided in the series circuit. Therefore, in order to light all the LED chips 50, it is necessary to apply a high voltage. Since it is difficult to prepare such a power supply in an actual product such as a smartphone, the LED chip units 140a and 140b configured in a series circuit so that all LED chips can be lit with an applicable voltage. 140c are connected in parallel. With such a circuit configuration, the voltage required for lighting all the LED chips 50 is divided by the LED chip units 140a, 140b, 140c, and the LED chips 50 in the LED chip units 140a, 140b, 140c are divided. The voltage is reduced to the voltage required for lighting.
  • the number of LED chips 50 in one unit is determined by the voltage that can be applied and the threshold voltage necessary for lighting the LED chip 50, and by providing the necessary number of LED chip units 140a, 140b, 140c, a large number of LEDs can be obtained.
  • the chip 50 can be turned on simultaneously.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an internal configuration of the printed wiring board 10 of the optical module 150 according to the first embodiment.
  • the circuit configuration is the same as that of FIG.
  • the inside of the printed wiring board 10 is constituted by a plurality of substrate layers 11, 12, 13, and 14, and wirings along the vias B1 to B18 and the substrate layers 11 to 14 penetrating each substrate layer. Layers 24 and 35 to 37 are formed.
  • the anodes of the LED chip units 140a, 140b, and 140c are connected to the electrodes 21a, 21b, and 21c, respectively, and pass through the vias B1, B5, and B6 of the substrate layer 11, the wiring layer 24, and the substrate layers 12 to 14, respectively.
  • the external connection terminal 31a is connected in common via vias B2, B3, and B4.
  • the cathode of the LED chip unit 140a has an electrode 22a, a via B7 penetrating the uppermost substrate layer 11, a wiring layer 35 between the substrate layers 11 and 12, and vias B8 and B9 penetrating the substrate layers 12 to 14, It is connected to the external connection terminal 32a via B10.
  • the cathode of the LED chip unit 140b includes the electrode 22b, the uppermost layer and vias B11 and B12 penetrating the second substrate layers 11 and 12, the wiring layer 36 between the substrate layers 12 and 13, and the substrate layers 13 and 14. It is connected to the external connection terminal 32b through the penetrating vias B13 and B14.
  • the cathode of the LED chip unit 140c includes an electrode 22c, vias B15, B16, B17 penetrating the uppermost to third substrate layers 11, 12, 13, a wiring layer 37 between the substrate layers 13, 14, and a substrate layer. 14 is connected to the external connection terminal 32 c through a via B 18 penetrating through the connector 14.
  • the steps of the substrate layers 11 to 14 are used, and the wirings are independently formed and connected to the external connection terminals 32a to 32c.
  • the external connection terminals 31a, 32a to 32c are collectively formed at the end of the printed wiring board 10. This is to facilitate power supply and to enable power supply from one place.
  • the external connection terminals 31a, 32a to 32c are uniformly distributed on the back surface of the printed wiring board 10 from the viewpoint of preventing local warping. Therefore, if necessary, a dummy external connection terminal 33 to which no wiring is connected may be provided. Thereby, even if heat is generated in the optical module 150, the stress generated in the printed wiring board 10 can be made uniform, and local warping or the like can be prevented.
  • a dummy via not filled with a metal material may be formed as necessary. That is, similarly to the vias B1 to B4 and the vias B8 to B10, vias penetrating the predetermined substrate layers 11 to 14 may be formed at locations that do not hinder wiring, and the vias may be made uniform.
  • an example in which the anode is common and the cathode is individually configured is described.
  • a configuration in which the cathode is common and the anode is individually configured may be employed.
  • Which of the anode and the cathode is configured as a common terminal can be appropriately set depending on the application.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example in which the optical module 150 according to the first embodiment is applied to the backlight unit 160.
  • 12A is a diagram illustrating an example of a configuration in which the optical module 150 is incorporated in the backlight unit 160
  • FIG. 12B is a diagram in which the optical module 150 incorporated in the backlight module 160 is taken out. It is.
  • the optical module 150 is provided at one end in the longitudinal direction of the backlight 160 so as to be along one short side of the outer shape of the backlight 160.
  • the light emitting surface is oriented horizontally along the surface of the backlight 160.
  • the width of the optical module 150 affects the height of the backlight unit 160 when incorporated in the backlight unit 160, so that the width can be reduced. It is requested. Further, since the height of the optical module 150 affects the planar area of the backlight unit 160, the optical module 150 is required to have a low profile.
  • the optical module 150 is required to be downsized in both height and width. According to the optical module and the manufacturing method thereof according to the present embodiment, the optical module 150 with a reduced height can be manufactured and configured, and this requirement can be met.
  • the backlight unit An optical module 150 suitable for 160 can be configured.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a method for manufacturing an optical module according to the second embodiment of the present invention.
  • the optical module manufacturing method according to the second embodiment is different from the optical module manufacturing method according to the first embodiment in the sealing step.
  • the sealing step the upper surface of the printed wiring board 10 including the LED chip 50 is sealed using the silicone resin 71 mixed with the light wavelength conversion substance. Yes.
  • the side surface, the upper surface, and the lower surface of the LED chip 50 is sealed using the silicone resin 71 mixed with the light wavelength conversion substance.
  • the silicone resin 71 mixed with the light wavelength conversion substance has a light wavelength conversion function and is transparent, the function of the optical module 151 can be appropriately realized.
  • the transparent resin coating process is a difference between whether the object to be coated with the silicone resin 80 is the resin sheet 60 containing the light wavelength converting substance or the silicone resin 71 mixed with the light wavelength converting substance, and the process itself. Is the same as in the first embodiment. Other steps are also the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted. In this case, the silicone resin 71 and the silicone resin 80 are naturally different silicone resins.
  • the optical module 151 according to the second embodiment does not include the resin sheet 60 and the silicone resin 70 including a single light wavelength conversion substance, but instead is provided with a silicone resin 71 mixed with the light wavelength conversion substance. This is different from the optical module 150 according to the first embodiment. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the process and the number of parts can be further reduced, and the process can be further shortened and reduced in height.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of a method for manufacturing an optical module according to the third embodiment of the present invention.
  • the manufacturing method of the optical module 152 according to the third embodiment is the same as the first and second embodiments in that it further includes an inorganic layer forming step between the groove forming step and the light-reflective resin sealing step. This is different from the manufacturing method of the optical modules 150 and 151.
  • the inorganic layer forming step after the groove 90 is formed in the groove forming step, the inorganic layer 110 made of an inorganic material is formed on the inner surface of the groove 90.
  • the inorganic layer 110 may be made of a metal material such as aluminum or copper having a high light reflectance, for example.
  • the inorganic substance has a role of improving the light reflection efficiency of the white resin 100 containing the light reflective substance, and can also block moisture and contribute to reduction of moisture absorption.
  • the optical module 152 includes a printed wiring board 10, an LED chip 50, a resin sheet 60 containing a light wavelength conversion substance, a silicone resin 70 or a silicone resin 71, and a laminate made of a silicone resin 80.
  • the light reflection efficiency of the white resin 100 can be improved and the moisture absorption of the optical module 152 can be reduced.

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Abstract

表面に複数の電極を有する基板上に発光素子をフェイスダウンで実装する工程と、　光波長変換物質を含む樹脂シートと前記基板の発光素子実装面とを対向させ、前記樹脂シートと前記発光素子との間を含む前記樹脂シートと前記基板との間の空間に第１の光透過性樹脂を充填する工程と、　前記樹脂シートの前記第１の光透過性樹脂が充填された面と反対側の面を第２の光透過性樹脂で覆う工程と、　前記発光素子を囲むように、前記第２の光透過性樹脂の上面から前記基板の所定深さまで到達する溝を形成する工程と、　前記溝に光反射性樹脂を充填するとともに前記第２の光透過性樹脂の上面を前記光反射性樹脂で覆う工程と、　前記第２の光透過性樹脂上の前記光反射性樹脂を除去する工程と、　前記溝に充填された前記光反射性樹脂の一部を残して外側面が前記光反射性樹脂で覆われるように前記光反射性樹脂に沿ってダイシングを行い、前記発光素子を個片化する工程と、を有する。

Description

光学モジュールの製造方法及び光学モジュール
　本発明は、光学モジュールの製造方法及び光学モジュールに関する。
　従来から、発光素子が固着された第１のフレームと、第１のフレームから離間して配置され、発光素子の電極と金属ワイヤで接続された第２のフレームと、発光素子と第１のフレームと第２のフレームとを覆う樹脂パッケージとを有する半導体発光装置の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　かかる特許文献１に記載の半導体発光装置の製造方法では、まず、複数の第１のフレームと複数の第２のフレームとが交互に配置された金属プレートの表面に、発光素子、第１のフレーム及び第２のフレームを覆う第１の樹脂を形成し、第１の樹脂の表面に犠牲シートを貼着する。そして、金属プレート上の第１の樹脂及び犠牲シートに樹脂パッケージの外周に沿った溝を形成し、溝の内部に第２の樹脂を充填し、第２の樹脂を溝に沿って分断することにより、第１の樹脂の外縁を第２の樹脂で覆った樹脂パッケージを形成する。その後は、分断された樹脂パッケージの上面を覆っている第２の樹脂上に、犠牲シートよりも粘着力の大きい粘着シートを貼着し、この粘着シートを引き剥がすことにより、第１の樹脂の上面に形成された第２の樹脂を犠牲シートと共に取り除く。これにより、発光面を露出させ、半導体発光装置を完成させる。
特開２０１３－４８０７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の半導体発光装置の製造方法では、最終的に除去される犠牲シートを第１の樹脂の表面に貼着する工程を含んでいる。かかる犠牲シートは、製品に不要な材料なので、製造コストを増加させてしまう。
　また、かかる半導体発光装置の製造方法では、第１の樹脂への溝の形成でダイシングによるハーフカットを１回行い、更に第２の樹脂を溝に沿って分断する際にダイシングによるハーフカットをもう１回行っており、合計で２回のハーフカットを行っている。このような、複数回のダイシングによるハーフカットを行うことは、製造工程を複雑化させる要因となる。
　そこで、本発明は、工程を短縮化しつつ、モジュールの低背化及び小型化を実現できる光学モジュールの製造方法及び光学モジュールを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る光学モジュールの製造方法は、表面に複数の電極を有する基板上に発光素子をフェイスダウンで実装する工程と、
　光波長変換物質を含む樹脂シートと前記基板の発光素子実装面とを対向させ、前記樹脂シートと前記発光素子との間を含む前記樹脂シートと前記基板との間の空間に第１の光透過性樹脂を充填する工程と、
　前記樹脂シートの前記第１の光透過性樹脂が充填された面と反対側の面を第２の光透過性樹脂で覆う工程と、
　前記発光素子を囲むように、前記第２の光透過性樹脂の上面から前記基板の所定深さまで到達する溝を形成する工程と、
　前記溝に光反射性樹脂を充填するとともに前記第２の光透過性樹脂の上面を前記光反射性樹脂で覆う工程と、
　前記第２の光透過性樹脂上の前記光反射性樹脂を除去する工程と、
　前記溝に充填された前記光反射性樹脂の一部を残して外側面が前記光反射性樹脂で覆われるように前記光反射性樹脂に沿ってダイシングを行い、前記発光素子を個片化する工程と、を有する。
　本発明の他の態様に係る光学モジュールの製造方法は、表面に複数の電極を有する基板上に発光素子をフェイスダウンで実装する工程と、
　前記発光素子の側面、上面及び下面を含む前記基板上面を光波長変換物質が混合された第１の光透過性樹脂で封止する工程と、
　前記第１の光透過性樹脂が封止された面の上面を第２の光透過性樹脂で覆う工程と、
　前記発光素子を囲むように、前記第２の光透過性樹脂の上面から前記基板の所定深さまで到達する溝を形成する工程と、
　前記溝に光反射性樹脂を充填するとともに前記第２の光透過性樹脂の上面を前記光反射性樹脂で覆う工程と、
　前記第２の光透過性樹脂上の前記光反射性樹脂を除去する工程と、
　前記溝に充填された前記光反射性樹脂の一部を残して外側面が前記光反射性樹脂で覆われるように前記光反射性樹脂に沿ってダイシングを行い、前記発光素子を個片化する工程と、を有する。
　本発明の他の態様に係る光学モジュールは、表面に複数の電極を有する基板と、
　前記基板の前記複数の電極にフェイスダウンで実装された発光素子と、
　前記発光素子の上方に設けられた、光波長変換物質を含む樹脂シートと、
　前記発光素子と前記樹脂シートとの間を含めて前記基板と前記樹脂シートとの間を封止する第１の光透過性樹脂と、
　前記樹脂シートの前記第１の光透過性樹脂が封止する面の反対側の面を覆う第２の光透過性樹脂と、
　前記基板、前記発光素子、前記樹脂シート、前記第１の光透過性樹脂及び前記第２の光透過性樹脂からなる積層体の外周側面に沿って該外周側面を覆うように設けられた、光反射性物質を含む光反射性樹脂と、を有する。
　本発明の他の態様に係る光学モジュールは、表面に複数の電極を有する基板と、
　前記基板の前記複数の電極にフェイスダウンで実装された発光素子と、
　前記発光素子を含めて前記基板の前記表面上を封止する、光波長変換物質が混合された第１の光透過性樹脂と、
　前記第１の光透過性樹脂の上面を覆う第２の光透過性樹脂と、
　前記基板、前記発光素子、前記第１の光透過性樹脂及び前記第２の光透過性樹脂からなる積層体の外周側面に沿って該外周側面を覆うように設けられた、光反射性物質を含む光反射性樹脂と、を有する。
　本発明の他の態様に係る光学モジュールは、表面に複数の電極が設けられ、裏面にマザーボードに電気的接続を行うための複数の外部接続端子を備えた長方形の平面形状を有する基板と、
　前記長方形の長手方向に沿って前記電極にフェイスダウンで実装された複数の発光素子と、
　前記複数の発光素子を含めて前記基板の前記表面上を封止する光透過性樹脂と、を有し、
　前記複数の発光素子は、所定個数の前記発光素子が電気的に直列に接続された発光素子群を複数群含む。
　本発明によれば、工程を短縮化しつつ、モジュールの低背化及び小型化を実現できる。
本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の基板用意工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の接合ペースト塗布工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の実装工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の封止工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の透明樹脂コーティング工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の溝形成工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の光反射樹脂封止工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の表面研削工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法のモジュール個片化工程の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの回路構成の一例を示した図である。 第１の実施形態に係る光学モジュールのプリント配線板の内部構成の一例を示した図である。 バックライトユニットに第１の実施形態に係る光学モジュールを適用した例を示した図である。 本発明の第２の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の一例を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の一例を示した図である。
　以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
　［第１の実施形態］
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の基板用意工程の一例を示した図である。基板用意工程においては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップを実装するためのプリント配線板１０が用意される。プリント配線板１０は、ＬＥＤチップを実装するための基板の一例であり、ＬＥＤチップを実装することができれば、他の基板が用いられてもよい。本実施形態においては、基板としてプリント配線板１０を用いた例を挙げて説明する。なお、プリント配線板１０は、例えば、長方形の平面形状を有して構成されてもよい。
　プリント配線板１０は、表面にＬＥＤチップを実装するための電極２０を有し、裏面にはマザーボードに電気的接続を行うための外部接続端子３０を有する。電極２０及び外部接続端子３０は、ともに複数個設けられる。実装するＬＥＤチップは、通常、アノード及びカソードの２個の端子を有するため、電極２０及び外部接続端子３０はともに複数個設けられる。また、通常、プリント配線板１０の表面上には複数個のＬＥＤチップが実装されるため、実装されるＬＥＤチップの数に合わせて電極２０及び外部接続端子３０の個数が定められる。
　なお、表面側の電極２０と裏面側の外部接続端子３０とは、プリント配線板１０の内部で配線パターンにより接続されているが、その点の詳細については後述する。
　また、基板用意工程においては、プリント配線板１０を用意する他、プリント配線板１０に付着している異物を除去するべくプリント配線板１０の洗浄を行う。また、洗浄後は、ベーキングによってプリント配線板１０を乾燥させる。
　図２は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の接合ペースト塗布工程の一例を示した図である。なお、外部接続端子３０は、光学モジュールの製造方法には直接は関連しないので、図２以降は図示を省略する。外部接続端子３０については、プリント配線板１０の内部構造を説明するときに詳細に説明する。
　接合ペースト塗布工程においては、プリント配線板１０の表面に設けられた電極２０上に接合ペースト４０を塗布する。接合ペースト４０は、加熱溶融によりＬＥＤチップの電極とプリント配線板１０の表面上の電極２０とを接合し、電気的に接続できる限り、種々の接合ペースト４０を用いることができる。接合ペースト４０としては、例えば、Ａｕ－Ｓｎ（金－錫）ペーストを用いてもよい。なお、接合ペースト４０を電極２０の表面上に塗布した後は、加熱により接合ペースト４０を溶融し、その後冷却する。冷却後には、洗浄によりフラックス残渣を除去する。接合ペースト塗布工程により、電極２０上にＬＥＤチップが実装可能な状態となる。
　図３は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の実装工程の一例を示した図である。実装工程においては、ウエハーから個片化されたＬＥＤチップ５０をプリント配線板１０に実装する。なお、ＬＥＤチップ５０は発光素子の一例であり、発光可能な素子であれば、他の素子が実装されてもよい。本実施形態においては、発光素子としてＬＥＤチップ５０を用いた例を挙げて説明する。
　ＬＥＤチップ５０は、フェイスダウンでプリント配線板１０に実装される。つまり、ＬＥＤチップの端子（又は電極）が下面に配置され、ボンディングワイヤを用いることなく、接合ペースト４０を介して電極２０に直接接合される。かかるフリップチップ実装により、ボンディングワイヤが不要となり、低背化実装が可能となる。
　なお、ＬＥＤチップ５０の電極２０上への実装は、通常は、熱圧着工法により行われるが、フリップチップ実装が可能な限り、これに限定されず、種々の実装方法が用いられてよい。なお、熱圧着工法は、加熱しながら圧着ヘッド等を用いてＬＥＤチップ５０を基板１０（正確には電極２０）に圧着する方法である。
　また、ＬＥＤチップ５０は、プリント配線板１０と反対側の面、図３の例では上面が発光取り出し面となる。つまり、ＬＥＤチップ５０の端子（又は電極）と反対側の面が発光取り出し面となり、図３の例では、上方に向かって光が放出される。
　図４は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の封止工程の一例を示した図である。封止工程においては、ＬＥＤチップ５０を実装したプリント配線板１０の実装面と光波長変換物質を含む樹脂シート６０とを対向させ、プリント配線板１０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０との間の空間をシリコーン樹脂７０で封止する。なお、図４に示されるように、図３とは上下が反転し、ＬＥＤチップ５０の発光取り出し面が下面となるように設置されている。
　ここで、光波長変換物質を含む樹脂シート６０における光波長変換物質は、例えば、青色を発光するＬＥＤチップ５０の光を、白色光に変換するのに必要な物質を含んでもよい。例えば光波長変換物質として、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Yttrium Aluminum Garnet）を用いると白色光を得ることができる。また、白色光を得るために、光波長変換物質を用いずに光の三原色である赤色・緑色・青色の発光ダイオードのチップを用いて1つの発光源として白色光を得ることもできる。更に白色光以外の色の光もＬＥＤチップの発光色と光波長変換物質の組合わせにより、様々な色の光を得ることができる。また、ＬＥＤチップの発光取り出し面に光波長変換物質をコーティングすることによって、光波長変換物質を含む樹脂シートを用いずに所望の色の光を得ることができる。
　シリコーン樹脂７０は、熱硬化性樹脂であり、硬化した際に透明体を構成することができる。なお、シリコーン樹脂７０は一例であり、硬化したときに光を透過する透明体を構成することができれば、他の樹脂を用いてもよい。
　封止工程は、対向するプリント配線板１０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０との間の空間をＬＥＤチップ５０も含めて封止することができれば、種々の封止方法により実現されてよいが、以下、封止工程の一例について説明する。
　まず、光波長変換物質を含む樹脂シート６０を封止用金型内に載置し、シリコーン樹脂７０で光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面全体を覆う。つまり、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面に、シリコーン樹脂７０を塗布する。その後、封止装置を用いて、ＬＥＤチップ５０をシリコーン樹脂７０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０で封止する。つまり、プリント配線板１０の実装面と光波長変換物質を含む樹脂シート６０との間の空間にシリコーン樹脂７０を充填し、プリント配線板１０、ＬＥＤチップ５０及び光波長変換物質を含む樹脂シート６０を一体として封止する。なお、封止方法は特に限定されず、コンプレッションモールド法、トランスファーモールド法等を用途に応じて使用することができる。
　コンプレッションモールド法は、計量したシリコーン樹脂７０を加熱した金型の凹部（キャビティ）に入れ、圧縮成形機で加圧して硬化させる成形方法である。また、トランスファーモールド法は、予熱したシリコーン樹脂７０をトランスファー室と呼ばれる加熱室に入れ、軟化させてから補助ラム（プランジャ）で金属製の型に圧入し、そのまま保持してシリコーン樹脂７０が硬化してから成形体を取り出す方法である。
　上の例のように、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面にシリコーン樹脂７０を塗布することにより、接着剤が光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面に塗布されたのと同じ状態となる。つまり、シリコーン樹脂７０は、封止材として機能するとともに、接着剤としても機能する。よって、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面とＬＥＤチップ５０の下面（発光取り出し面）との間には、シリコーン樹脂７０が接着剤層として薄く存在した状態となって封止される。よって、この場合には、ＬＥＤチップ５０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０の対向面同士は、接着剤層の僅かな空間だけ離間して対向した状態で封止される。これにより、光学モジュールの低背化及び小型化を実現することができる。
　但し、シリコーン樹脂７０は封止材として機能するので、ＬＥＤチップ５０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０とを大きく離間させた状態でも封止は可能である。よって、ＬＥＤチップ５０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０との対向間隔は、用途に応じて適宜適切な間隔に設定することができる。
　なお、上の例では、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面にシリコーン樹脂７０を塗布し、その上にＬＥＤチップ５０を配置する例について説明したが、最初から光波長変換物質を含む樹脂シート６０とプリント配線板１０の実装面とを対向させ、その間の空間にシリコーン樹脂７０を注入して封止することも可能である。このように、種々の方法により封止工程は実現され得る。
　図５は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の透明樹脂コーティング工程の一例を示した図である。透明樹脂コーティング工程においては、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の封止面と反対側の面をシリコーン樹脂８０で覆う。図５に示されるように、図４の例と上下が反転し、プリント配線板１０が下部、光波長変換物質を含む樹脂シート６０が上部に位置する配置とすると、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面が露出面となる。そこで、光波長変換物質を含む樹脂シート６０の上面を、シリコーン樹脂８０を用いて覆う。上述のように、シリコーン樹脂８０は、熱硬化したときに光を透過させる透明体を構成する樹脂であり、そのような性質を有する樹脂であれば、シリコーン樹脂８０以外の樹脂を用いてもよい。また、シリコーン樹脂８０は、プリント配線板１０と光波長変換物質を含む樹脂シート６０との間の封止に用いたシリコーン樹脂７０と全く同一の樹脂（同一製品）を用いてもよいし、異なる樹脂（異なる製品）を用いてもよい。
　なお、シリコーン樹脂８０は、光波長変換物質を含む樹脂シート６０を保護する役割を有する。つまり、露出した光波長変換物質を含む樹脂シート６０を覆い、光を遮ることなく光波長変換物質を含む樹脂シート６０の露出面を保護する。
　シリコーン樹脂８０の形成方法は特に限定されず、上述のコンプレッションモールド法、トランスファーモールド法を用いてもよいし、ポッティング、印刷等により形成してもよい。なお、ポッティングは樹脂盛りによるコーティングである。
　図５に示される通り、ＬＥＤチップ５０から放出された光は、シリコーン樹脂７０、光波長変換物質を含む樹脂シート６０、シリコーン樹脂８０を透過して上方に出射されることになる。
　図６は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の溝形成工程の一例を示した図である。溝形成工程においては、シリコーン樹脂８０の上面から光波長変換物質を含む樹脂シート６０、シリコーン樹脂７０を貫通してプリント配線板１０にまで到達する溝９０を形成する。溝９０は、プリント配線板１０を貫通しないが、プリント配線板１０にも溝９０が形成される深さで形成され、溝９０の底面９１がプリント配線板１０内に形成される。なお、このようなプリント配線板１０（基板）の途中まで溝９０を形成することをハーフカットとも呼ぶので、本工程をハーフカット工程と呼んでもよい。
　溝９０は、ＬＥＤチップ５０を囲むように形成される。ＬＥＤチップが複数個実装されている場合は、ＬＥＤチップ間の領域を除いてＬＥＤチップを囲むように溝９０を形成する。溝９０は、後述する個片化された光学モジュール１５０の外周近傍に形成される。図６においては、１方向の断面しか示されていないが、図６の切断方向と垂直な方向においても両端に溝９０が形成されている。つまり、ＬＥＤチップ５０を長方形で囲むように溝９０が形成され、長方形の枠を形成するように溝９０が形成される。なお、ＬＥＤチップ５０を丸く囲みたい場合には、円形の溝９０をＬＥＤチップ５０の周囲に形成すればよい。以下の例においては、プリント配線板１０が長方形の平面形状を有し、プリント配線板１０の外形に沿って、ＬＥＤチップ５０を長方形の枠で囲むように溝９０を形成した例について説明する。
　図７は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の光反射樹脂封止工程の一例を示した図である。光反射樹脂封止工程においては、溝９０に光反射性物質を含む樹脂を充填する。光反射性物質を含む樹脂は、種々の樹脂から選択されてよいが、本実施形態においては、白樹脂１００を光反射性樹脂として用いた例を挙げて説明する。白樹脂１００は、光反射性物質を含んでいるので、光反射性樹脂として好適に使用可能である。溝９０に充填された白樹脂１００は、光学モジュールのリフレクタを構成する。
　白樹脂１００の充填方法は特に限定されず、コーティング工程と同様に、コンプレッションモールド法、トランスファーモールド法、ポッティング、印刷等を適宜利用することができる。溝９０は、プリント配線板１０まで到達してハーフカットされているので、白樹脂１００と溝９０との密着性を高めることができる。即ち、白樹脂１００がプリント配線板１０の厚さ方向の途中まで到達しているので、杭を地面に打ち込んだのと類似した状態とすることができ、更に白樹脂１００の接触面積も増加させることができるので、高い密着性を実現することができる。
　なお、白樹脂１００を溝９０に充填する際、溝９０のみならず、シリコーン樹脂８０の上面をも白樹脂１００で覆ってもよい。溝９０にのみ白樹脂１００を充填するのは通常は困難なので、シリコーン樹脂８０の上面も含めて白樹脂１００で封止してよい。
　図８は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の表面研削工程の一例を示した図である。表面研削工程においては、シリコーン樹脂８０が露出するまで上面を研削する。これにより、不要な白樹脂１００が除去され、透明体（シリコーン樹脂８０）からなる光学モジュールの発光面が形成される。なお、表面研削は、種々の方法により行われてよいが、例えば、グラインド研削により上面の白樹脂１００を研削してもよい。
　図９は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法のモジュール個片化工程の一例を示した図である。モジュール個片化工程においては、白樹脂１００の一部を残すように、溝９０に沿ってダイシングを行い、光学モジュールを個片化する。白樹脂１００の一部を残すことにより、個片化された光学モジュールの外周側面が白樹脂１００で覆われ、外周側面にリフレクタが形成された状態となるからである。これにより、ＬＥＤチップ５０で発光した光のうち、側面方向に放射する光を内側に反射させ、効率良く上方に向けて光を出射させることができる。なお、モジュール個片化工程の終了により、個片化された光学モジュール１５０が完成する。
　このように、第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法によれば、ＬＥＤチップ５０のプリント配線板１０へのフリップチップ実装、光波長変換物質を含む樹脂シート６０とのプリント配線板１０の実装面との間の空間の透明樹脂による封止、更に光波長変換物質を含む樹脂シートの露出面の透明樹脂によるコーティングにより、少ない工程数で低背化、小型化した光学モジュールを製造することができる。また、溝９０をハーフカットで形成することにより、白樹脂１００の密着性を向上させることができる。
　図１０は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの回路構成の一例を示した図である。図１乃至図９においては、説明の容易のため、２つのＬＥＤチップで１個の光学モジュール１５０を構成する例を挙げて説明した。
　しかしながら、光学モジュールを、液晶画面を照らすバックライトユニット等に適用する場合には、非常に多くのＬＥＤチップ５０を配列して光学モジュール１５０を構成する。
　図１０において、ＬＥＤチップ５０が複数個直列接続された３個のＬＥＤチップユニット（ＬＥＤチップ群）１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃが示されている。ここで、ＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃの集合体からなる全体が、図９に示した光学モジュール１５０に対応する。このように、図１乃至９では、便宜上、２個のＬＥＤチップ５０のみを例示しているが、光学モジュール１５０は、通常はもっと多くのＬＥＤチップ５０を含んで構成される場合が多い。ここでは、光学モジュール１５０が、３個のＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを備え、更に個々のＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃが複数のＬＥＤチップ５０を含む例を挙げて説明する。
　図１０に示されるように、３個のＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは各々、アノードとカソードの２個の端子を備えている。そして、アノードは共通の外部接続端子３１ａに接続され、カソードは各々異なる外部接続端子３２ａ、３２ｂ、３２ｃに接続されている。
　総てのＬＥＤチップ５０を直列接続すると、直列回路においては電圧が分圧されるため、総てのＬＥＤチップ５０を点灯させるためには高い電圧を印加する必要が生じる。そのような電源を用意することは、スマートフォン等の実際の製品では困難であるため、印加可能な電圧で総てのＬＥＤチップを点灯できるように、直列回路で構成されたＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを並列的に接続している。このような回路構成とすることにより、総てのＬＥＤチップ５０の点灯に必要な電圧をＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃで分割し、各ＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ内のＬＥＤチップ５０を点灯させるのに必要な電圧に低下させている。
　よって、印加可能な電圧とＬＥＤチップ５０の点灯に必要な閾値電圧により１ユニット内のＬＥＤチップ５０の個数が定まり、そのＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを必要な個数設けることにより、多数のＬＥＤチップ５０の同時点灯を可能にすることができる。
　図１１は、第１の実施形態に係る光学モジュール１５０のプリント配線板１０の内部構成の一例を示した図である。回路構成は、図１０の回路構成と同一である。
　図１１に示される通り、プリント配線板１０の内部を、複数の基板層１１、１２、１３、１４により構成し、各基板層を貫通するビアＢ１～Ｂ１８、基板層１１～１４に沿った配線層２４、３５～３７を形成している。そして、ＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃの各アノードは、電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃに各々接続され、基板層１１のビアＢ１、Ｂ５，Ｂ６及び配線層２４、更に基板層１２～１４を貫通するビアＢ２，Ｂ３、Ｂ４を介して、外部接続端子３１ａに共通に接続されている。
　一方、ＬＥＤチップユニット１４０ａのカソードは、電極２２ａ、最上層の基板層１１を貫通するビアＢ７、基板層１１、１２間の配線層３５、及び基板層１２～１４を貫通するビアＢ８，Ｂ９、Ｂ１０を介して外部接続端子３２ａに接続されている。また、ＬＥＤチップユニット１４０ｂのカソードは、電極２２ｂ、最上層及び２番目の基板層１１、１２を貫通するビアＢ１１，Ｂ１２、基板層１２、１３間の配線層３６、及び基板層１３、１４を貫通するビアＢ１３，Ｂ１４を介して外部接続端子３２ｂに接続されている。更に、ＬＥＤチップユニット１４０ｃのカソードは、電極２２ｃ、最上層～３番目の基板層１１、１２、１３を貫通するビアＢ１５，Ｂ１６，Ｂ１７、基板層１３、１４間の配線層３７、及び基板層１４を貫通するビアＢ１８を介して外部接続端子３２ｃに接続されている。このように、ＬＥＤチップユニット１４０ａ～１４０ｃの各カソードの接続においては、基板層１１～１４の段差を利用し、各配線が独立に形成されて各外部接続端子３２ａ～３２ｃに接続されている。このような構成を採ることにより、プリント配線板１０の内部に複数の配線経路を設け、光学モジュールの小型化を実現することができる。
　ここで、外部接続端子３１ａ、３２ａ～３２ｃは、プリント配線板１０の端部にまとめて形成されている。これは、電源供給を容易にするためであり、１箇所から電源供給を可能とするためである。
　一方で、外部接続端子３１ａ、３２ａ～３２ｃは、局所的な反りを防止する観点から、プリント配線板１０の裏面に分散して万遍なく形成されていることが好ましい。よって、必要に応じて、配線が接続されないダミーの外部接続端子３３を設けるようにしてもよい。これにより、光学モジュール１５０に発熱が生じても、プリント配線板１０に発生する応力を均一にすることができ、局所的な反り等を防止することができる。
　また、同様の観点から、金属材料を充填しないダミービアを必要に応じて形成してもよい。つまり、ビアＢ１～Ｂ４、ビアＢ８～Ｂ１０と同様に、所定の基板層１１～１４を貫通するビアを配線を妨げない箇所に形成し、ビアについても均一化を図るようにしてもよい。
　図１０及び図１１において、アノードを共通、カソードを個別に構成した例を挙げて説明しているが、カソードを共通、アノードを個別にする構成としてもよい。アノードとカソードのいずれを共通端子として構成するかは、用途に応じて適宜設定可能である。
　図１２は、バックライトユニット１６０に第１の実施形態に係る光学モジュール１５０を適用した例を示した図である。図１２（ａ）は、光学モジュール１５０をバックライトユニット１６０に組み込んだ構成の一例を示した図であり、図１２（ｂ）は、バックライトモジュール１６０に組み込まれた光学モジュール１５０を取り出した図である。
　図１２（ａ）に示されるように、バックライト１６０の長手方向における一端に、バックライト１６０の外形の１つの短辺に沿うように光学モジュール１５０は設けられる。発光面は、バックライト１６０の面に沿った横向きとなる。
　図１２（ａ）、（ｂ）に示されるように、光学モジュール１５０の幅は、バックライトユニット１６０に組み込んだ場合に、バックライトユニット１６０の高さに影響を与えるので、幅の縮小化が要求されている。また、光学モジュール１５０の高さは、バックライトユニット１６０の平面面積に影響を与えるので、光学モジュール１５０の低背化が要求されている。
　このように、光学モジュール１５０は、高さ、幅の双方において小型化が要求されている。本実施形態に係る光学モジュール及びその製造方法によれば、低背化した光学モジュール１５０を製造及び構成することができ、かかる要求に応えることができる。
　なお、図１１、１２に示されるように、プリント配線板１０が長方形の平面形状を有する場合には、長方形の長手方向に沿ってＬＥＤチップユニット１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃを配置すれば、バックライトユニット１６０に適した光学モジュール１５０を構成することができる。
　［第２の実施形態］
　図１３は、本発明の第２の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の一例を示した図である。第２の実施形態に係る光学モジュールの製造方法は、封止工程が第１の実施形態に係る光学モジュールの製造方法と異なっている。
　第２の実施形態に係る光学モジュールの製造方法では、封止工程において、光波長変換物質を混合させたシリコーン樹脂７１を用いて、ＬＥＤチップ５０を含むプリント配線板１０の上面を封止している。光波長変換物質を混合させたシリコーン樹脂７１を用いてＬＥＤチップ５０の側面、上面及び下面を封止することにより、光学モジュール１５１の低背化が可能となる。また、光波長変換物質を混合させたシリコーン樹脂７１は、光波長変換機能を有するとともに透明であるので、光学モジュール１５１の機能を適切に実現することができる。
　なお、透明樹脂コーティング工程は、シリコーン樹脂８０でコーティングする対象が光波長変換物質を含む樹脂シート６０であるか、光波長変換物質を混合させたシリコーン樹脂７１であるかの相違であり、工程そのものは第１の実施形態と同様である。その他の工程も、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。なお、この場合、シリコーン樹脂７１とシリコーン樹脂８０は、当然に異なるシリコーン樹脂となる。
　また、第２の実施形態に係る光学モジュール１５１は、単独の光波長変換物質を含む樹脂シート６０及びシリコーン樹脂７０が存在せず、代わりに光波長変換物質が混合されたシリコーン樹脂７１が設けられている点で、第１の実施形態に係る光学モジュール１５０と異なる。その他の構成については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
　第２の実施形態に係る光学モジュール１５１の製造方法及び光学モジュール１５１によれば、工程及び部品点数を更に減少させることができ、更なる工程の短縮化と低背化が可能となる。
　［第３の実施形態］
　図１４は、本発明の第３の実施形態に係る光学モジュールの製造方法の一例を示した図である。第３の実施形態に係る光学モジュール１５２の製造方法は、溝形成工程と光反射性樹脂封止工程との間に、無機物層形成工程を更に有する点で、第１及び第２の実施形態に係る光学モジュール１５０、１５１の製造方法と異なっている。無機物層形成工程では、溝形成工程で溝９０が形成された後、溝９０の内面に無機物からなる無機物層１１０を形成する。無機物層１１０は、例えば、光反射率の高いアルミニウム、銅等の金属材料から構成されてもよい。無機物は、光反射性物質を含んだ白樹脂１００の光反射効率を向上させる役割を持つとともに、水分を遮蔽し、吸湿の低減にも寄与することができる。
　その他の工程は、第１及び第２の光学モジュール１５０、１５１の製造方法と同様であるので、その説明を省略する。なお、第３の実施形態に係る光学モジュール１５２の製造方法は、第１及び第２の光学モジュール１５０、１５１の製造方法のいずれにも適用可能である。
　第３の実施形態に係る光学モジュール１５２は、プリント配線板１０、ＬＥＤチップ５０、光波長変換物質を含む樹脂シート６０及びシリコーン樹脂７０若しくはシリコーン樹脂７１、及びシリコーン樹脂８０の積層体からなる封止体１２０の外周側面と、白樹脂１００との間に、封止体１２０の外周側面を覆う無機物層１１０が更に設けられる点以外は、第１及び第２の実施形態に係る光学モジュール１５０、１５１と同様である。よって、その説明を省略する。
　第３の実施形態に係る光学モジュール１５２の製造方法及び光学モジュール１５２によれば、白樹脂１００の光反射効率を向上させるとともに、光学モジュール１５２の吸湿を低減させることができる。
　以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、特許請求の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
　本願は、日本特許庁に２０１７年３月１５日に出願された基礎出願２０１７－０４９７３２号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。
　１０　　プリント配線板
　１１～１４　　基板層
　２０、２１ａ～２１ｃ、２２ａ～２２ｃ　　電極
　２４、３５、３６、３７　　配線層
　３０、３１ａ、３２ａ～３２ｃ、３３　　外部接続端子
　４０　　接合ペースト
　５０　　ＬＥＤチップ
　６０　　光波長変換物質を含む樹脂シート
　７０、７１、８０　　シリコーン樹脂
　９０　　溝
　１００　　白樹脂
　１１０　　無機物層
　１４０ａ～１４０ｃ　　ＬＥＤチップユニット
　１５０、１５１、１５２、　　光学モジュール
　１６０　　バックライトユニット
　Ｂ１～Ｂ１８　　ビア

Claims (11)

  1. 　表面に複数の電極を有する基板上に発光素子をフェイスダウンで実装する工程と、
    　光波長変換物質を含む樹脂シートと前記基板の発光素子実装面とを対向させ、前記樹脂シートと前記発光素子との間を含む前記樹脂シートと前記基板との間の空間に第１の光透過性樹脂を充填する工程と、
    　前記樹脂シートの前記第１の光透過性樹脂が充填された面と反対側の面を第２の光透過性樹脂で覆う工程と、
    　前記発光素子を囲むように、前記第２の光透過性樹脂の上面から前記基板の所定深さまで到達する溝を形成する工程と、
    　前記溝に光反射性樹脂を充填するとともに前記第２の光透過性樹脂の上面を前記光反射性樹脂で覆う工程と、
    　前記第２の光透過性樹脂上の前記光反射性樹脂を除去する工程と、
    　前記溝に充填された前記光反射性樹脂の一部を残して外側面が前記光反射性樹脂で覆われるように前記光反射性樹脂に沿ってダイシングを行い、前記発光素子を個片化する工程と、を有する光学モジュールの製造方法。
  2. 　表面に複数の電極を有する基板上に発光素子をフェイスダウンで実装する工程と、
    　前記発光素子の側面、上面及び下面を含む前記基板上面を光波長変換物質が混合された第１の光透過性樹脂で封止する工程と、
    　前記第１の光透過性樹脂が封止された面の上面を第２の光透過性樹脂で覆う工程と、
    　前記発光素子を囲むように、前記第２の光透過性樹脂の上面から前記基板の所定深さまで到達する溝を形成する工程と、
    　前記溝に光反射性樹脂を充填するとともに前記第２の光透過性樹脂の上面を前記光反射性樹脂で覆う工程と、
    　前記第２の光透過性樹脂上の前記光反射性樹脂を除去する工程と、
    　前記溝に充填された前記光反射性樹脂の一部を残して外側面が前記光反射性樹脂で覆われるように前記光反射性樹脂に沿ってダイシングを行い、前記発光素子を個片化する工程と、を有する光学モジュールの製造方法。
  3. 　前記溝を形成する工程と前記光反射性樹脂を充填する工程との間に、前記溝の表面に無機膜からなる層を形成する工程を更に有する請求項１または２に記載の光学モジュールの製造方法。
  4. 　表面に複数の電極を有する基板と、
    　前記基板の前記複数の電極にフェイスダウンで実装された発光素子と、
    　前記発光素子の上方に設けられた、光波長変換物質を含む樹脂シートと、
    　前記発光素子と前記樹脂シートとの間を含めて前記基板と前記樹脂シートとの間を封止する第１の光透過性樹脂と、
    　前記樹脂シートの前記第１の光透過性樹脂が封止する面の反対側の面を覆う第２の光透過性樹脂と、
    　前記基板、前記発光素子、前記樹脂シート、前記第１の光透過性樹脂及び前記第２の光透過性樹脂からなる積層体の外周側面に沿って該外周側面を覆うように設けられた、光反射性物質を含む光反射性樹脂と、を有する光学モジュール。
  5. 　前記積層体の前記外周側面と前記光反射性樹脂との間には、無機膜からなる層が更に設けられた請求項４に記載の光学モジュール。
  6. 　表面に複数の電極を有する基板と、
    　前記基板の前記複数の電極にフェイスダウンで実装された発光素子と、
    　前記発光素子を含めて前記基板の前記表面上を封止する、光波長変換物質が混合された第１の光透過性樹脂と、
    　前記第１の光透過性樹脂の上面を覆う第２の光透過性樹脂と、
    　前記基板、前記発光素子、前記第１の光透過性樹脂及び前記第２の光透過性樹脂からなる積層体の外周側面に沿って該外周側面を覆うように設けられた、光反射性物質を含む光反射性樹脂と、を有する光学モジュール。
  7. 　前記積層体の前記外周側面と前記光反射性樹脂との間には、無機膜からなる層が更に
    設けられた請求項６に記載の光学モジュール。
  8. 　前記基板は長方形の平面形状を有し、
    　前記基板上には、前記長方形の長手方向に沿って前記発光素子が複数実装されており、
    　前記発光素子は、所定個数の前記発光素子が直列接続された発光素子群を複数含み、
    　前記基板の裏面には、マザーボードと電気的接続を行うための複数の外部接続端子が設けられている請求項４乃至７のいずれか一項に記載の光学モジュール。
  9. 　複数の前記発光素子群は各々２つの端子を有し、
    　複数の前記発光素子群の各々の一方の端子は前記複数の外部接続端子のうち１つに共通に接続され、
    　複数の前記発光素子群の各々の他方の端子は各々別個の前記外部接続端子に接続された請求項８に記載の光学モジュール。
  10. 　前記基板は複数の層を有し、
    　複数の前発光素子群の各々の前記他方の端子は、前記基板の異なる層に設けられた配線を通じて各々別個の前記外部接続端子に接続された請求項９に記載の光学モジュール。
  11. 　表面に複数の電極が設けられ、裏面にマザーボードに電気的接続を行うための複数の外部接続端子を備えた長方形の平面形状を有する基板と、
    　前記長方形の長手方向に沿って前記電極にフェイスダウンで実装された複数の発光素子と、
    　前記複数の発光素子を含めて前記基板の前記表面上を封止する光透過性樹脂と、を有し、
    　前記複数の発光素子は、所定個数の前記発光素子が電気的に直列に接続された発光素子群を複数群含む光学モジュール。
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