(57)【要約】【課題】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。【解決手段】複数のＬＥＤ素子を基板に実装して構成されたＬＥＤ照明基板の製造において、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、光拡散レンズへの接着剤転写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。これにより、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。【選択図】図２
2012238411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記光拡散レンズを基板の前記素子実装位置に固着するための接着剤を光拡散レンズに転写する接着剤転写工程と、
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。
【請求項２】
前記装着基準位置検出工程において、前記ＬＥＤ素子の位置を光学的に検出した位置検出結果に基づいて、前記装着基準位置を検出することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明基板の製造方法。
【請求項３】
前記装着基準位置検出工程において、前記ＬＥＤ素子が発光する照明光の輝度中心を検出した輝度中心検出結果に基づいて、前記装着基準位置を検出することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３３２０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、前記光拡散レンズを基板の前記素子実装位置に固着するための接着剤を光拡散レンズに転写する接着剤転写工程と、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。
【発明の効果】
【０００７】
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、光拡散レンズへの接着剤転写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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施の形態のＬＥＤ照明基板の製造システムの構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態のＬＥＤ照明基板の製造方法の各工程を示すフロー図
【図３】本発明の一実施の形態のＬＥＤ照明基板の製造方法の工程説明図
【図４】本発明の一実施の形態のＬＥＤ照明基板の製造方法の工程説明図
【図５】本発明の一実施の形態のＬＥＤ照明基板の製造方法の工程説明図
【図６】本発明の一実施の形態のＬＥＤ照明基板の製造方法の工程説明図
【図７】本発明の一実施の形態のＬＥＤ照明基板の製造方法の工程説明図
【図８】本発明の一実施の形態のＬＥＤ照明基板の製造方法の工程説明図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。レンズ装着装置Ｍ７は基板４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部を備えており、接着剤転写後の光拡散レンズ２６を基板４に装着する。キュア装置Ｍ８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。
【００１３】
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１２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。
【００１４】
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）。
【００１５】
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。
【００１６】
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）。そして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）。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
そしてこの位置検出結果は、光拡散レンズを装着するための装着基準位置としてレンズ装着装置Ｍ７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。
【００２０】
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。
【００２１】
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Ｍ７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。
【００２２】
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。
【００２３】
次に基板４はレンズ装着装置Ｍ７に搬入され、ここでレンズ装着装置Ｍ７に備えられた接着剤転写部によって、光拡散レンズ２６を固着するための接着剤２５を光拡散レンズ２６に転写する（接着剤転写工程）（ＳＴ７）。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および接着剤２５を転写により供給するために下方に凸出した凸部２６ｃが設けられている。
【００２４】
接着剤転写に際しては、図７（ａ）に示すように、上面に接着剤２５の塗膜が形成された転写ステージ２４に対して、実装ヘッド２７によって保持された光拡散レンズ２６を昇降させる。これにより、図７（ｂ）に示すように、光拡散レンズ２６の凸部２６ｃの下面側には接着剤２５が転写により付着する。なお、光拡散レンズ２６の形状としては、下面に凹部２６ａ、凸部２６ｃが設けられたもの以外にも、ＬＥＤパッケージ９との干渉を避け、且つ基板４との接着剤２５による固着を可能とする多様な形状のものを適宜選択して用いることができる。
【００２５】
次に接着剤転写後の光拡散レンズ２６の基板４への装着が行われる（ＳＴ８）。すなわち実装ヘッド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、光拡散レンズ２６の凸部２６ｃに転写塗布された接着剤２５を基板４に接触させる。
【００２６】
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）。
【００２７】
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Ｍ８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を凸部２６ｃを介して基板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）。
【００２８】
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、光拡散レンズ２６への接着剤転写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。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
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。
【符号の説明】
【００３０】
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
２４  転写ステージ
２５  接着剤
２６  光拡散レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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