(57)【要約】【課題】発光方向を調整することにより、広い間隔で配置されても（すなわち、少ない個数でも）導光板に均等に光を入射することができる発光デバイスを提供する。【解決手段】基板１１と、基板１１に装着された発光素子１２と、発光素子１２を封止する透光性樹脂製の凸レンズ部１３であって、発光素子１２から発せられる光の放射軸上に頂部が位置し、放射軸上で直交する第１断面と第２断面において異なる曲率の凸面を有する凸レンズ部１３と、を備えることを特徴とする発光デバイスを提供する。【選択図】図３
2014063967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) 基板と、
b) 前記基板に装着された発光素子と、
c) 前記発光素子を封止する透光性樹脂製の凸レンズ部であって、前記発光素子から発せられる光の放射軸上に頂部が位置し、前記放射軸上で直交する第１断面と第２断面において異なる曲率の凸面を有する凸レンズ部と、
を備えることを特徴とする発光デバイス。
【請求項２】
前記第１断面における曲率rと前記第２断面における曲率R（R>r）の比R/rが1.8以上2.4以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項３】
前記第１断面における曲率rと前記第２断面における曲率R（R>r）の比R/rが1.9以上2.2以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。
【請求項４】
前記基板に、前記発光素子の光を反射する反射部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光デバイス。
【請求項５】
少なくとも１つの単位領域からなり、各単位領域に少なくとも１つの発光素子が装着された基板を、上型と下型を用いて樹脂封止する発光デバイスの製造方法であって、
a) 前記基板を、前記発光素子が下型側となるように、前記上型の下面側の所定の位置に保持する基板保持工程と、
b) 前記単位領域に対応する凹部であって、その最深点を通る鉛直線上で直交する第１断面と第２断面における曲率が異なる凹部である単位キャビティを有する、前記下型に設けられたキャビティに流動性樹脂を供給する流動性樹脂供給工程と、
c) 前記上型と前記下型とを合わせ、型締めする型締め工程と、
d) 前記流動性樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と、
を有することを特徴とする発光デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記基板が複数の単位領域を有しており、
前記型締め工程において、前記上型と前記下型との間に、隣接する単位キャビティ間を連通する連通空間が形成され、該連通空間は、前記流動性樹脂が確実に流動する最小限の高さを有することを特徴とする請求項５に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項７】
更に、
e) 樹脂が硬化した後、前記基板を前記上型及び下型から取り出す取り出し工程と、
f) 取り出した基板を各単位領域に切り出す個片化工程と
を有することを特徴とする請求項６に記載の発光デバイスの製造方法。
【請求項８】
基板に装着された発光素子を透光性を有する流動性樹脂に浸漬して樹脂封止するために用いられる、少なくとも１つの凹部を有するキャビティが形成された下金型を備えた金型であって、
前記凹部の最深点を通る鉛直線上で直交する第１断面及び第２断面における曲率が異なることを特徴とする発光デバイス成形用金型。
【請求項９】
前記下金型が前記凹部を複数有し、前記発光素子を浸漬させた状態で、隣接する凹部間を連通する連通空間が上下金型間に形成され、該連通空間が前記流動性樹脂が確実に流動する最小限の高さを有することを特徴とする請求項８に記載の発光デバイス成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光デバイスに関する。特に、液晶ディスプレイにおいてエッジライト方式のバックライト用光源として好適に用いることができる発光デバイスに関する。また、そのような発光デバイスの製造方法、及びそれに用いられる発光デバイス成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やテレビなどに用いられる液晶ディスプレイの薄型化が進められている。多くの液晶ディスプレイでは、液晶パネルの背面から光を照射するバックライトを備えている。バックライトは、液晶ディスプレイの薄型化が進むにつれて、背面から拡散板（Light Diffuser Plate: LDP）を挟んで液晶パネルを照射する直下型方式から、液晶パネルの背面に配置された導光板（Light Guide Plate: LGP）をその側面から照射するエッジライト方式に移行しつつある。
【０００３】
エッジライト方式のバックライトでは、図１に模式的に示すように、矩形平板状の導光板１の対向する２辺にLED等の発光素子を有する発光デバイス２が所定の間隔で複数個配置される。発光デバイス２から導光板１に入射した光は、導光板１の内部で全反射を繰り返し、導光板１の底面に設けられた反射ドットにより進行方向が変えられて導光板１の表面（液晶パネル側の面）から出射する。発光デバイス２から導光板１に入射した光の強度は、入射箇所から導光板１の中央部に近づくにつれ低下するため、導光板１の中央部により多くの反射ドットを配置し、液晶パネルの全面に均等に光が入射するように工夫されている。
【０００４】
発光素子からの光をできるだけ多く導光板に入射させるため、反射部材を備えた発光デバイスが開発されている。例えば特許文献１には、図２に示すような発光デバイスが記載されている。この発光デバイス１００は、発光素子１０１から発せられた光のうち、導光板の端面以外の方向に向かう光を反射する反射部材１０２を備えている。そのため、反射部材を有しない旧来の発光デバイスに比べて、より多くの光を導光板に入射させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2004-39778号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、バックライトの低コスト化を図るために、使用する発光デバイスの数を減らすことが検討されている。発光デバイスの数を減らすと、発光デバイスの配置間隔が広がり、隣接発光デバイスの間の箇所でどうしても暗部が生じる。前記反射ドットの配置によりそれを補償することはできるが、反射板の汎用性を低下させるため、発光デバイス自体で対策を採ることが望まれる。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、発光方向を調整することにより、広い間隔で配置されても（すなわち、少ない個数でも）導光板に均等に光を入射することができる発光デバイスを提供することである。また、そのような発光デバイスの製造方法、及びそれに用いられる成形用金型を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明に係る発光デバイスは、
a) 基板と、
b) 前記基板に装着された発光素子と、
c) 前記発光素子を封止する透光性樹脂製の凸レンズ部であって、前記発光素子から発せられる光の放射軸上に頂部が位置し、前記放射軸上で直交する第１断面と第２断面において異なる曲率の凸面を有する凸レンズ部と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記発光素子から発せられる光の放射軸とは、発光素子を通る軸のうち、発光素子から発せられる光の強度が最も大きい軸を意味し、一般に、LED等の発光素子ではその基板表面に垂直な軸である。上記第１断面や第２断面は、円弧状である場合の他、楕円弧状である場合も含む。
【００１０】
本発明に係る発光デバイスでは、発光素子から発せられた光が上記の特徴を有する凸レンズ部から放射される。凸レンズ部の凸面は、互いに直交する第１断面と第２断面において異なる曲率を有しているため、本発明に係る発光デバイスから発せられる光の放射角は第１断面と第２断面で異なる。例えば、第１断面の曲率を大きく（曲率半径を小さく）、第２断面の曲率を小さく（曲率半径を大きく）し、この第２断面を導光板の厚さの中心面に一致させることにより、導光板の面内の広い範囲に光を放射（入射）させることができる。従って、本発明に係る発光デバイスを用いると、これらを広い間隔で配置しても導光板に均等に光を入射することができる。
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明に係る発光デバイスの製造方法は、少なくとも１つの単位領域からなり、各単位領域に少なくとも１つの発光素子が装着された基板を、上型と下型を用いて樹脂封止する発光デバイスの製造方法であって、
a) 前記基板を、前記発光素子が下型側となるように、前記上型の下面側の所定の位置に保持する基板保持工程と、
b) 前記単位領域に対応する凹部であって、その最深点を通る鉛直線上で直交する第１断面と第２断面における曲率が異なる凹部である単位キャビティを有する、前記下型に設けられたキャビティに流動性樹脂を供給する流動性樹脂供給工程と、
c) 前記上型と前記下型とを合わせ、型締めする型締め工程と、
d) 前記流動性樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と、
を有することを特徴とする。
【００１２】
上記の流動性樹脂は、常温で液状の樹脂、あるいは加熱により液状化する固形状（粉末状、顆粒状、粒状、薄片状、塊状、シート状）の樹脂のいずれであってもよい。
【００１３】
前記単位領域が複数である場合には、さらに、前記型締め工程において、前記上型と前記下型との間に、隣接する単位キャビティ間を連通する連通空間が形成され、該連通空間は、前記流動性樹脂が確実に流動する最小限の高さを有することが望ましい。ここで、流動性樹脂が確実に流動する最小限の高さとは、上記連通空間を介してキャビティ全体に流動性樹脂を行き渡らせることができる最小限の高さを意味する。前記単位領域が複数である場合には、一度の圧縮成形によって、それぞれが凸レンズ部を有する複数の発光デバイスが製造される。連通空間を上記のようにしておくことにより、一括して製造した複数の発光デバイスを個片化した後に、各発光デバイスの凸レンズ部の側方に残留するバリの厚さが最小限に抑えられる。従って、製造された発光デバイスにおいてバリからの光のもれを最小限に抑制することができる。
【００１４】
上記課題を解決するためになされた本発明に係る発光デバイス成形用金型は、基板に装着された発光素子を透光性を有する流動性樹脂に浸漬して樹脂封止するために用いられる、少なくとも１つの凹部を有するキャビティが形成された下金型を有する金型であって、
前記凹部の最深点を通る鉛直線上で直交する第１断面及び第２断面における曲率が異なることを特徴とする。
【００１５】
なお、ここでいう「金型」には、金属系材料によって構成される成形型の他に、セラミックス系材料によって構成される成形型を含む。
【００１６】
前記凹部が複数である場合には、前記発光素子を浸漬させた状態で、隣接する凹部間を連通する連通空間が上下金型間に形成され、該連通空間が前記流動性樹脂が確実に流動する最小限の高さを有することが望ましい。このような連通空間は、例えば、下金型の周縁部に該高さを有する壁部を形成しておくことにより実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る発光デバイスでは、互いに直交する第１断面と第２断面における凸レンズ部の凸面の曲率を異なるものとすることにより、直交する２つの面内で異なる放射角を得ることができる。従って、本発明に係る発光デバイスを導光板用発光源として用い、その放射角の大きい方を導光板の幅方向一致させることにより、導光板内に効率よく光を入射することができるとともに、これらを広い間隔で配置しても導光板に均等に光を入射することができる。そして、本発明に係る発光デバイスの製造方法や発光デバイス成形用金型を用いることにより、上記のような発光デバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】エッジライト方式のバックライトの模式図。
【図２】従来の発光デバイスの斜視図及び内部断面図。
【図３】本発明に係る発光デバイスの一実施例における凸レンズ部の形状を示す図。
【図４】本発明に係る発光デバイスの製造方法の一実施例において用いる樹脂封止前基板の構成を示す図。
【図５】本実施例に係る発光デバイスの製造方法における樹脂封止工程を説明する図。
【図６】本実施例に係る発光デバイスの製造方法において、樹脂封止済基板を個片化する工程を説明する図。
【図７】本発明に係る発光デバイスの製造方法の別の実施例を説明する図。
【図８】本発明に係る発光デバイスの別の形態のものの樹脂封止前基板の構成を示す図。
【図９】該別の形態のものの樹脂封止工程を説明する図。
【図１０】本実施例における発光デバイスから発せられる光の配光分布のシミュレーションについて説明する図。
【図１１】本実施例における発光デバイスから発せられる光の、X-Z断面、Y-Z断面における発光方向について説明する図。
【図１２】本実施例におけるデバイス１〜４の斜視図と配光分布を説明する図。
【図１３】本実施例におけるデバイス５〜８の斜視図と配光分布を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る発光デバイス及びその製造方法、並びに該発光デバイスの製造において用いられる成形用金型に関する実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下に示されるいずれの図においても、理解を容易にするために、構成要素を一部省略し又は強調して模式的に描いている。
【００２０】
本実施例の発光デバイスは、基板とその上に設けられた反射材から成る基体１１と、該基体１１の表面中央に装着されたLEDチップ１２、及び後述する特徴を有し、LEDチップ１２を封止する透光性樹脂製の凸レンズ部１３を有する。凸レンズ部１３の形状を図３に示す。以降の説明では、LEDチップ１２を通り、基体１１表面に垂直な軸（以下、適宜「放射軸」と呼ぶ）をZ軸、基体１１及び凸レンズ部１３の短手方向、長手方向をそれぞれX軸、Y軸とする。図３(a)は斜視図、図３(b)は平面図、図３(c)はX-Z断面図、図３(d)はY-Z断面図である。
【００２１】
凸レンズ部１３は、第１断面（X-Z断面）において半径rの半円（曲率1/r）、第２断面（Y-Z断面）において半径Rの半円（曲率1/R）を有している。ここで、RとrはR＞rの関係にある。図３(c)に示す凸レンズ部１３の第１断面は、X軸方向の長さ2r、Z軸方向の高さR-rの長方形の上に、上述した半円を組み合わせた形状である。凸レンズ部１３の全体は、X軸を中心に、この断面を手前側及び向こう側にそれぞれ90度回転させた形状を有している。従って、図３(b)に示す平面図の外形は、X軸方向の長さ2r、Y軸方向の長さ2(R-r)の長方形の上下に、半径rの半円を組み合わせた形状を有し、図３(d)に示す第２断面（Y-Z断面）は半径Rの半円形状を有している。本実施例の発光デバイスの凸レンズ部１３の形状の詳細（曲率等）や配光分布については後述する。
【００２２】
以下、上記のような形状の凸レンズ部１３を有する発光デバイスの製造方法、及びそれに用いられる成形用金型の一実施例について、説明する。
【００２３】
本実施例では、基板（リードフレーム３２）上に設けられた複数の基体１１にそれぞれ装着されたLEDチップ１２（発光素子）を、圧縮成形法により透光性樹脂で封止して発光デバイスを製造する。LEDチップ１２は、基体１１の開口において露出しているリードフレーム３２の一部分に装着されてもよい。
【００２４】
本実施例における樹脂封止前基板３１を図４に示す。図４(a)は樹脂封止前基板３１の平面図、図４(b)は樹脂封止前基板３１のA-A断面図である。樹脂封止前基板３１はリードフレーム３２を有する。リードフレーム３２には、外枠３３と、X方向及びY方向にそれぞれ沿って延びる連結部３４、３５と、二点鎖線で示す仮想線３６によって格子状に仕切られた複数の単位領域３７とが設けられている。樹脂封止前基板３１には、各単位領域３７に基体１１が形成されている。基体１１は、上面１１a、底面１１b、及び斜面１１cを有しており、LEDチップ１２は底面１１bの中央に装着されている。これらのうち斜面１１c及び底面１１bがLEDチップ１２の光を反射する反射面として機能する。LEDチップ１２の電極（図示せず）とリードフレーム３２のリード（図示せず）は電気的に接続されている。この接続は、ワイヤボンディング、フリップチップボンディング等の周知の方法によって行われる。
【００２５】
本実施例に係る発光デバイスの製造工程を、図５及び図６を参照して説明する。まず、図５(a)に示すように、図４に示した樹脂封止前基板３１と、その樹脂封止前基板３１を嵌めこむ仮固定治具（キャリア４０）とを準備する。このキャリア４０は単位領域３７と後述する単位キャビティ２１aの位置を合わせて保持し、LEDチップ１２を位置精度よく樹脂封止するために用いる。キャリア４０は、基体１１が嵌めこまれる開口部４１と、開口部４１の下端の周縁部に設けられた薄板状の支持部４２とを有する。
次に、図５(b)に示すように、キャリア４０の開口部４１に樹脂封止前基板３１の基体１１を嵌めこむ。このとき、基体１１の上面１１a（図５(b)では下側の面）は支持部４２によって支えられる。
【００２６】
続いて、対向する上型１０と下型２０の間に、樹脂封止前基板３１の基体１１が開口部４１（図５(a)参照）にはめ込まれた状態のキャリア４０を搬入し、キャリア４０を上型１０の所定の位置に固定する。この所定の位置については後述する。固定する手段としては、治具によるクランプ、吸着等の周知の手段を使用する。また、ここで用いる金型（上型１０及び下型２０）は、金属系材料を用いたものであってもよいし、セラミックス系材料を用いたものでもよい。
【００２７】
下型２０は、本発明における成形用金型に相当するキャビティブロック２６と、該キャビティブロック２６の周囲に設けられた周辺部材２４を有し、ヒータ（図示せず）が備えられている。キャビティブロック２６の上面と周辺部材２４の内側面とによってキャビティ２１が形成される。キャビティ２１は、後述するように流動性樹脂を供給する空間の全体である。周辺部材２４は、コイルばね、皿ばね等からなる弾性部材２５によって支持されている。
【００２８】
キャビティ２１は、複数の単位キャビティ２１aを有する。各単位キャビティ２１aは、樹脂封止前基板３１の各単位領域３７に対応する位置に形成された凹部である。この凹部は、上述した本実施例の発光デバイスの凸レンズ部１３に対応した形状を有する。つまりこの凹部は、その底面の中心に位置する最深点を通る鉛直線上で直交する第１断面と第２断面において異なる曲率r, R（R>r）を有している。キャリア４０を上型１０に固定する際に前述した所定の位置とは、各単位領域３７と各単位キャビティ２１aの位置（X,Y座標）が一致する位置を意味する。
【００２９】
単位キャビティ２１aを含むキャビティ２１に流動性樹脂２２を供給する。本実施例では流動性樹脂として100Pa・sの粘度を有する常温で液状の樹脂（液状樹脂）を用いた。また、本実施例において使用した液状樹脂はKER-2500（製品名。信越化学工業株式会社製）であり、その屈折率は1.41、光透過率は92%である。流動性樹脂２２としては、液状樹脂に限らず、加熱により溶融する（液状化する）固形状（粉末状、顆粒状、粒状、薄片状、塊状、シート状）の樹脂を用いることができる。特性及び樹脂の種類という観点からは、樹脂材料として、透光性を有する熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を使用することができる。さらに、微小な蛍光体を液状樹脂に予め混ぜ合わせてもよい。なお、本出願書類において、「キャビティに流動性樹脂を供給する」という文言は、「キャビティに液状樹脂を供給する」こと、及び、「キャビティに固形状の樹脂を供給した後に加熱して溶融させる」ことの双方を意味する。
【００３０】
次に、上型１０と下型２０を型締めし、キャリア４０の下面と周辺部材２４の上面とを接触させる。引き続き上型１０を下降させることによって、上型１０と下型２０を完全に型締めする。こうして流動性樹脂２２に各LEDチップ１２を浸漬させる。
【００３１】
上型１０と下型２０を型締めする際、上型１０と下型２０とが完全に型締めされた状態において、単位領域３７に対応して設けられている単位キャビティ２１a同士を連通する連通空間２７を意図的に形成する（図５(c)）。本実施例では、各単位キャビティ２１aを覆う平板状の連通空間２７を形成する。単位領域３７に対応して設けられている単位キャビティ２１aは、その全周において、隣接する全ての単位キャビティ２１aと連通する。連通空間２７の高さは、すべての連通空間２７において流動性樹脂２２が確実に流動する最小限の高さである。100Pa・sという粘度を有する流動性樹脂２２を用いる本実施例では、高さを約0.05mmとしている。この高さは、使用する流動性樹脂の粘度に応じて変化させる。つまり、粘度が大きい樹脂を用いる場合には連通空間２７の高さを高く設定して、該連通空間２７を介してキャビティ２１全体に流動性樹脂を行き渡らせる。発光デバイスを製造する際に一般的に使用される樹脂の粘度は20〜200Pa・s（200〜2000P）程度であることを踏まえて、前記高さは0.02mm以上0.1mm以下としておけばよい。これにより、単位キャビティ２１aを含むキャビティ２１全体にわたって流動性樹脂２２を均一に満たすことができる。
なお、本実施例とは異なり、単位キャビティ２１aの全周のうちの一部分が隣接する単位キャビティと連通するような連通空間としてもよい。
【００３２】
図５(c)に示された状態において、流動性樹脂２２を加熱して硬化させ、硬化樹脂２３を形成させ、LEDチップ１２を封止する。このとき、減圧手段（図示せず）によりキャビティ内を真空引きしてキャビティ２１内部の空気を排気する。これにより、樹脂封止後の発光デバイスにボイドが生じることを防止する。こうして、リードフレーム３２と基体１１とLEDチップ１２と硬化樹脂２３とを有する樹脂封止済基板３１aが形成される。樹脂封止済基板３１aは、基体１１がキャリア４０にはめ込まれた状態で形成され、上型１０に固定されている。その後に、上型１０を上昇させ、上型１０と下型２０とを型開きする（図５(d)）。そして、キャリア４０にはめ込まれた樹脂封止済基板３１aを上型１０から取り外す。
【００３３】
図５(d)に示すように、樹脂封止済基板３１aは、硬化樹脂２３からなる凸レンズ部１３と薄板状の連通部２８とを有する。凸レンズ部１３は、単位キャビティ２１aにおいて形成されたものであり、連通部２８は、連通空間２７において形成されたものである。図５(c)と図５(d)とから明らかなように、連通空間２７の高さと樹脂封止済基板３１aにおける薄板状の連通部２８の厚さとは相等しい。
【００３４】
次に、図６(a)に示すように、キャリア４０にはめ込まれた樹脂封止済基板３１aを、固定治具５１の上に載せる。その後に、突き出し手段５２を使用して樹脂封止済基板３１aの連通部２８を突き出すことによって、キャリア４０から樹脂封止済基板３１aを突き出す。
【００３５】
突き出し手段５２は、樹脂封止済基板３１aの凸レンズ部１３にそれぞれ対応する筒部５２aを有する。筒部５２aは、平面視して、凸レンズ部１３を含み、該凸レンズ部１３よりもわずかに大きな平面寸法を有する。
【００３６】
図６(a)に示す状態から筒部５２aが樹脂封止済基板３１aを突き出すことによって、図６(b)に示すように樹脂封止済基板３１aにおいて凸レンズ部１３と連通部２８が分離する。このとき、凸レンズ部１３において連通部２８から分離した部分にはバリ１３aが生じる。しかし、上述のとおり、本実施例では連通空間２７の高さを最小限に抑えているため、バリ１３aの厚さも最小限に抑えられている。
【００３７】
次に、図６(c)に示すように、樹脂封止済基板３１aをステージ（図示せず）の上に固定し、回転刃などを使用して所定の切断線に沿って切断する（フルカットする）。こうして樹脂封止済基板３１aを個別の発光デバイスに個片化する。最終製品である発光デバイス（LEDパッケージ）は、基板が個片化された部分に相当する基体１１と、LEDチップ１２と、凸レンズ部１３とを有する。上述の通り、凸レンズ部１３の側方にはバリ１３aが残るが、その厚さは最小限に抑えられているため、不所望の方向への光のもれは最小限に抑えられている。
【００３８】
以上説明したように、本実施例においては、上型１０と下型２０が型締めされた状態で、これらの間に、隣接する単位キャビティ２１a間を連通する連通空間２７を形成し、該連通空間２７の高さを流動性樹脂２２が確実に流動する最小限の高さに抑えている。そのため、本実施例の方法により製造されるLEDパッケージ等の発光デバイスでは、不所望な方向への光のもれが最小限に抑えられる。
加えて、バリがない発光デバイスを製造しようする場合に比較して高い歩留まりを実現することができる。
また、流動性樹脂２２が単位キャビティ２１a間を流動してキャビティ２１全体に行き渡るように連通空間２７を形成しているため、各単位キャビティ２１aを含むキャビティ２１全体に流動性樹脂２２を均一に満たすことができる。従って、各単位領域３７において形成される凸レンズ部１３にボイドが生じることがなく、また、凸レンズ部１３の寸法・形状を均一に近づけることができる。
さらに、連通空間２７の高さを最小限に抑えて連通部２８を薄く形成している。従って、キャリア４０から樹脂封止済基板３１aを容易かつ円滑に突き出すことができ、優れた外観品位を有する発光デバイスを製造することができる。
【００３９】
なお、樹脂封止済基板３１aを切断する工程では、回転刃の他、レーザ光、ワイヤソー、バンドソー、ウォータージェット等を使用してもよい。また、樹脂封止済基板３１aをフルカットせず、樹脂封止済基板３１aの切断線において厚さ方向に溝を形成した後に（ハーフカットした後に）、樹脂封止済基板３１aに外力を加えて発光デバイスに個片化することもできる。
【００４０】
以下、本発明に係る発光デバイスの製造方法及び製造装置の実施例の別の態様を、図７を参照して説明する。上述した実施例と同じ構成要素及び工程については適宜説明を省略する。
本実施例では、下型６０の周辺部材６６の外側に、弾性部材によって支持され上下動するフィルム支持部材６５と、枠状部材６４が備えられている。また、フィルム支持部材６５の上部にはフィルム押さえ部材６２が備えられている。枠状部材６４の上面とフィルム押さえ部材６２の下面の間、及びフィルム押さえ部材６２の上面と上型１０の下面の間にはシール部材６３a、６３bがそれぞれ設けられている。また、キャビティブロック６８の周縁部近傍には、流動性樹脂２２からの押圧に応じて上下動する可動部材６７が設けられている。
【００４１】
本実施例では、樹脂供給工程を行う前に、キャビティ２１の全体を構成する型面上に離型フィルム６１を配置する。その後、図７(a)に示すように、フィルム押さえ部材６２を下降させて離型フィルム６１を挟持して、下型６０に設けられた吸引手段（図示せず）を使用して離型フィルム６１を型面に吸着する。続いて、キャビティ２１に流動性樹脂２２を供給する。次に、上型１０を下降させてシール部材６３bとフィルム押さえ部材６２とを接触させる。これによって、上型１０と下型６０とが中間的に型締めされる。
【００４２】
この時点で、次の状態が実現される。第１に、キャビティ２１が外部から遮断される。第２に、キャビティ２１が流動性樹脂２２によって満たされる。第３に、キャビティ２１の外縁部付近において離型フィルム６１にしわが発生する。この時点で、上述した実施例と同様に、減圧手段（図示せず）によりキャビティ内を真空引きしてキャビティ２１内部の空気を排気する。
【００４３】
続いて、上型１０と下型６０とを完全に型締めした状態にする。上述のとおり、キャビティブロック６８に流動性樹脂２２からの押圧に応じて上下動する可動部材６７が設けられているため、流動性樹脂２２の供給量が過剰である場合には、可動部材が余剰分の流動性樹脂２２に押圧されて下動する（図７(b)）。これにより、流動性樹脂２２の供給量にばらつきが生じた場合でも、各単位領域３７において形成される凸レンズ部１３の寸法・形状等に影響を及ぼすことなく発光デバイスを製造することができる。加えて、キャビティ２１の外縁部付近において離型フィルム６１に意図的にしわを発生させる。これにより、単位キャビティ２１aが形成されている領域内で離型フィルム６１のしわが発生して凸レンズ部１３の表面形状に悪影響を与えることを抑制することができる。
【００４４】
次に、本発明に係る発光デバイスの別の形態のものの製造方法及び製造装置の実施例を、図８及び図９を参照して説明する。上述した実施例と同じ構成要素及び工程については適宜説明を省略する。
【００４５】
本実施例における樹脂封止前基板８１を図８に示す。図８(a)は樹脂封止前基板８１の平面図、図８(b)は樹脂封止前基板８１のA-A断面図である。樹脂封止前基板８１は複数の単位領域８７に分割され、各単位領域８７にLEDチップ１２が装着されている。LEDチップ１２はチップ用パッド１２bを介して基板８１上に固定され、その横に設けられたワイヤ用パッド１２cとワイヤ１２dにより電気的に接続されている。ワイヤ用パッド１２cは、基板８１に設けられた貫通配線（図示せず）によって、LEDチップ１２が装着された面の反対面に設けられた外部電極（図示せず）に電気的に接続されている。
【００４６】
本実施例に係る発光デバイスの製造工程を、図９を参照して説明する。まず、図９(a)に示すように、LEDチップ１２が固定された樹脂封止前基板８１（図８のもの。ただし、チップ用パッド１２b等は図示を省略。）を上型１０の下面に固定する。なお、本実施例では仮固定治具（キャリア４０）は使用しない。そして、各単位領域に対応した単位キャビティ２１aを有する下型２０の各単位キャビティ２１aに流動性樹脂２２を供給する。
【００４７】
次に、図９(b)に示すように、上型１０と下型２０を型締めし、上型１０の下面と周辺部材２４の上面とを接触させる。引き続き上型１０を下降させることによって、上型１０と下型２０を完全に型締めする。こうして流動性樹脂２２に各LEDチップ１２を浸漬させる。
【００４８】
前記実施例の場合と同様、上型１０と下型２０を型締めする際、上型１０と下型２０とが完全に型締めされた状態において、単位領域に対応して設けられている単位キャビティ２１a同士を連通する連通空間を意図的に形成してもよい（図示せず）。
【００４９】
図９(b)に示された状態において、流動性樹脂２２を加熱して硬化させ、硬化樹脂２３を形成し、LEDチップ１２を封止する。このとき、減圧手段（図示せず）によりキャビティ内を真空引きしてキャビティ内部の空気を排気する。これにより、樹脂封止後の発光デバイスにボイドが生じることを防止する。こうして、基板８１とLEDチップ１２と硬化樹脂２３とを有する樹脂封止済基板８１aが形成される。その後に、上型１０を上昇させ、上型１０と下型２０とを型開きする（図９(c)）。そして、樹脂封止済基板８１aを上型１０から取り外す。
【００５０】
その後、樹脂封止済基板８１aをステージ（図示せず）の上に固定し、回転刃などを使用して所定の切断線に沿って切断する（フルカットする）。こうして樹脂封止済基板８１aを個別の発光デバイスに個片化する。最終製品である発光デバイス（LEDパッケージ）は、基板が個片化された部分に相当する基板８１aと、LEDチップ１２と、凸レンズ部１４とを有する。上述のように単位キャビティ２１a同士を連通する連通空間を形成した場合は、凸レンズ部１４の側方にはバリが残るが、その厚さは最小限に抑えられているため、不所望の方向への光のもれは最小限に抑えられる。連通空間の高さ、言い換えれば薄板状の連通部の厚さについては、図５(c)と図５(d)とに基づいて説明した場合と同様に考えることができる。
【実施例】
【００５１】
形状が異なる凸レンズ部１３を有する８種類の発光デバイス（反射部材を含まない）について、該発光デバイスから放射軸（Z軸）方向に発せられる光の配光分布を、X-Z平面内、Y-Z平面内においてシミュレーションした（以下、「本実施例」という）。本実施例では、X軸方向に厚みを有する矩形平板状の導光板に対して、Z軸方向を放射軸として発光デバイス（以下、本実施例では「デバイス」と略記する）からの光を入射することを想定した。従って、図１０に示すように、X-Z平面内では出射する光が放射軸（Z軸）方向に集まり、Y-Z平面内では出射する光がcos分布する（広角に出射する）配光特性を有することが望ましい。
【００５２】
本実施例のデバイスのX-Z断面は、半径1.5mmの半円と、その下部に位置するX軸方向の長さが3mmの長方形を組み合わせた形状を有している。各デバイスにおいて異なる点は、上記長方形の高さ（Z軸方向の長さ）である。デバイスの各凸レンズ部１３は、X軸を中心としてX-Z断面を180度回転させた形状を有している。つまり、各デバイスにおいて、rは1.5mmであり、Rがそれぞれ異なる。本実施例の各デバイスにおいて、LEDチップは、X-Z断面では半径rの円弧の中心よりも凸レンズ部１３の凸面から遠い位置にあり、Y-Z断面では半径Rの円弧の中心に位置している。従って、図１１に示すように、LEDチップから発せられる光は、X-Z断面では凸面で屈折して放射軸（Z軸）方向に集められる。一方、LEDチップから発せられる光は、Y-Z断面では凸面に対して垂直に入射するため、屈折することなく直進する。
なお、本実施例においてr=1.5mm（X軸方向の長さ3mm）としたのは、X軸方向の厚さが4mmである導光板に光を入射するデバイスを想定して、X軸方向におけるデバイスの大きさを導光板の厚さ以下に抑えたためである。rの長さ（X軸方向の長さ）は対象とする導光板の厚さに応じて適宜変更すればよい。
【００５３】
本実施例で使用した８種類のデバイス１〜８について説明する。デバイス１はR=1.8mm（R/r=1.8/1.5=1.20）、デバイス２はR=2.0mm（R/r=2.0/1.5=1.33）、デバイス３はR==2.4mm（R/r=2.4/1.5=1.60）、デバイス４はR=2.7mm（R/r=2.7/1.5=1.80）、デバイス５はR=2.85mm（R/r=2.85/1.5=1.90）、デバイス６はR=3.0mm（R/r=3.0/1.5=2.00）、デバイス７はR=3.3mm（R/r=3.3/1.5=2.20）、デバイス８はR=3.6mm（R/r=3.6/1.5=2.40）である。
【００５４】
デバイス１〜４の斜視図と配光分布をシミュレーションした結果を図１２に示す。また、デバイス５〜８の斜視図と配光分布をシミュレーションした結果を図１３に示す。
曲率の比の値（R/r）が1に近いデバイス１〜３では、X-Z面内、Y-Z面内における配光特性に大きな差が見られず、いずれの面内でも広角に光が放射される配光分布となった。一方、R/r=1.80以上2.40以下のデバイス４〜８では、X-Z面内において出射する光が放射軸（Z軸）方向に集まり、Y-Z面内では広角に発光する配光分布が確認された。従って、曲率の比（R/r）はこの範囲で設定することが好ましい。R/r=1.90以上2.20以下の場合には、X-Z面内において出射する光が放射軸（Z軸）近傍に集中しており、さらに好ましい。デバイス８（R/r=2.40）では、X-Z面内において、放射軸近傍だけでなく、放射軸から約60度の角度をなす方向にも光が出射してしまうことが確認された。
【００５５】
上記実施例はいずれも一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜変更を加えることができる。
本発明に係る発光デバイスは、発光素子の放射軸上で直交する第１断面と第２断面において異なる曲率を有する凸レンズ部を備えることによって、発光素子からの発光方向を調整する点に特徴を有するものであり、凸レンズ部が上記実施例の形状に限定されるものではない。例えば、上記実施例における円弧を楕円弧に変更することができる。また、上記実施例では、X軸を中心軸としてX-Z断面形状を180度回転させることにより凸レンズ部を形成としたが、これも一例に過ぎず、種々の方法を用いて凸レンズ部の立体形状を決定して発光方向を調整することができる。
【００５６】
上記実施例では、基板本体としてリードフレーム３２を使用した。基板本体としては、他にも、ガラスエポキシ等の積層材料、セラミックス系材料、又は、金属系材料を基材とするプリント基板を使用することができる。また、樹脂フィルムを基材とするフレキシブルプリント基板を使用することもできる。更に、基板本体の平面形状については、四辺形に限らず実質的な円形（半導体ウェーハと同様の形状）等であってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１…導光板
２、１００…発光デバイス
１０…上型
１１…基体
１１a…上面
１１b…底面
１１c…斜面
１２…LEDチップ
１２b…チップ用パッド
１２c…ワイヤ用パッド
１２d…ワイヤ
１３、１４…凸レンズ部
１３a…バリ
２０、６０…下型
２１…キャビティ
２１a…単位キャビティ
２２…流動性樹脂
２３…硬化樹脂
２４、６６…周辺部材
２５…弾性部材
２６、６８…キャビティブロック
２７…連通空間
２８…連通部
３１、８１…樹脂封止前基板
３１a、８１a…樹脂封止済基板
３２…リードフレーム
３３…外枠
３４、３５…連結部
３６…仮想線
３７、８７…単位領域
４０…キャリア
４１…開口部
４２…支持部
５１…固定治具
５２…突き出し手段
５２a…筒部
６１…離型フィルム
６２…フィルム押さえ部材
６３a、６３b…シール部材
６４…枠状部材
６５…フィルム支持部材
６７…可動部材
１０１…発光素子
１０２…反射部材
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図３】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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