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JP2020127050A - 発光モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】発光素子の電極と導電回路層の接続信頼性を向上する。【解決手段】本実施形態に係る発光モジュールの製造方法は、上面に導体パターンが配置された第１透光性絶縁体と、前記第１透光性絶縁体上の前記導体パターンと電気的に接触する電極を有する発光素子と、前記第１透光性絶縁体と前記発光素子との間に充填された透光性絶縁樹脂シートとを備えた発光モジュールの製造方法である。【選択図】図１

Description

関連出願の引用
本出願は、２０１４年９月２６日に出願された、日本国特許出願２０１４−１９６３８７号による優先権の利益に基礎をおき、かつ、その利益を求めており、その内容全体が引用によりここに包含される。
本発明の実施形態は、発光モジュール及び発光モジュールの製造方法に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子を用いた発光モジュールは、屋内用、屋外用、定置用、移動用等の表示装置、表示用ランプ、各種スイッチ類、信号装置、一般照明等の光学装置に幅広く利用されている。ＬＥＤを用いた発光モジュールのうち、各種の文字列、幾何学的な図形や模様等を表示する表示装置や表示用ランプ等に好適な装置として、２枚の透明基板間に複数のＬＥＤを配置した透明発光モジュールが知られている。
透明基板として透明樹脂製のフレキシブル基板等を使用することによって、表示装置や表示用ランプ等としての発光モジュールの取り付け面に対する制約が軽減されるため、透明発光モジュールの利便性や利用可能性が向上する。
透明発光モジュールは、例えば、導電回路層を有する１対の透明絶縁基板の間に、複数のＬＥＤチップが配置された構造を有している。複数のＬＥＤチップそれぞれは一対の電極を有し、これら電極は透明絶縁基板に形成された導電回路層と電気的に接続される。１対の透明絶縁基板の間には、屈曲性を有する透明樹脂が充填されている。ＬＥＤチップは、透明樹脂によって、導電回路層に電極が接触した状態で保持される。
上述した発光モジュールでは、ＬＥＤチップの電極と導電回路層との接続信頼性の向上が求められている。
特開２０１２−０８４８５５号公報
本発明は、発光素子の電極と導電回路層の接続信頼性を向上することを課題とする。
実施形態に係る発光モジュールは、上面に導体パターンが配置された第１透光性絶縁体と、前記第１透光性絶縁体上の前記導体パターンと電気的に接触する電極を有する発光素子と、前記第１透光性絶縁体と前記発光素子との間に充填された透光性絶縁樹脂シートとを備えた発光モジュールの製造方法である。
実施形態に係る発光モジュールの概略構成を示す模式断面図である。 発光素子の斜視図である。 発光モジュールの一部を拡大して示す断面図である。 導体パターンと発光素子との接続例を示す図である。 丸め処理前のバンプを模式的に示す図である。 治具を使用した丸め処理を説明するための図である。 治具を使用した丸め処理を説明するための図である。 治具を使用した丸め処理を説明するための図である。 治具と樹脂シートを使用した丸め処理を説明する図である。 治具と樹脂シートを使用した丸め処理を説明する図である。 治具と樹脂シートを使用した丸め処理を説明する図である。 治具と樹脂シートを使用した丸め処理を説明する図である。 治具と樹脂シートを使用した丸め処理を説明する図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法を説明する図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法を説明する図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法を説明する図である。 本実施形態に係る発光モジュールの製造方法を説明する図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明する図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明する図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明する図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明する図である。 熱硬化工程前の樹脂シートの動的粘度を示す図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明する図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明する図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明する図である。 変形例に係る発光モジュールの製造方法を説明する図である。 熱硬化工程前の樹脂シートの動的粘度を示す図である。 熱硬化工程後の樹脂シートの弾性率を示す図である。
本発明の第１の実施形態に係る発光モジュールについて、図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る発光モジュール１の概略構成を示す模式断面図である。
図１に示されるように、発光モジュール１は、１組の透明フィルム４，６、透明フィルム４，６の間に形成された樹脂層１３、樹脂層１３の内部に配置された複数の発光素子２２を有している。
透明フィルム４，６は、紙面横方向を長手方向とする長方形のフィルムである。透明フィルム４，６は、厚さが５０〜３００μｍ程度であり、可視光に対して透過性を有する。透明フィルム４，６の全光線透過率は、９０％以上であることが好ましく、さらには９５％以上であることがより好ましい。なお、全光線透過率とは、日本工業規格ＪＩＳＫ７３７５：２００８に準拠して測定された全光線透過率をいう。また、透明フィルム４，６は、可撓性を有し、その曲げ弾性率は、０〜３２０ｋｇｆ／ｍｍ２程度（ゼロを含まず）である。なお、曲げ弾性率とは、例えばＩＳＯ１７８（ＪＩＳ Ｋ７１７１：２００８）に準拠する方法で測定された値である。
透明フィルム４，６の厚さが３００μｍを上回ると、透明フィルム４，６の可撓性が低下するとともに全光線透過率も低下する。また、透明フィルム４，６の厚さが５μｍを下回ると、透明フィルム４，６及び発光素子２２を一体化させたときに、透明フィルム４，６が著しく変形することが懸念される。そのため、透明フィルム４，６は、厚さが５０〜３００μｍ程度であることが好ましい。
透明フィルム４，６の素材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンサクシネート（ＰＥＳ）、環状オレフィン樹脂（例えばＪＳＲ社製のアートン（商品名））、アクリル樹脂などを用いることが考えられる。
上記１組の透明フィルム４，６のうち、透明フィルム４の下面には、厚さが０．０５μｍ〜２μｍ程度の複数の導体パターン５が形成されている。
導体パターン５には、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の透明導電材料が用いられる。導体パターン５は、例えば、スパッタ法や電子ビーム蒸着法等によって透明フィルム４に形成された薄膜を、レーザ加工やエッチング処理を用いてパターニングすることにより形成することができる。
導体パターン５は、例えば平均粒子径が１０〜３００ｎｍの透明導電材料の微粒子と透明樹脂バインダとの混合物を、透明フィルム４にスクリーン印刷することによっても形成することができる。また、透明フィルム４に、上記混合物からなる薄膜を形成し、この薄膜をレーザ加工やフォトリソグラフィにより、パターニングすることによっても形成することができる。
導体パターン５は、透明導電材料からなるものに限らず、金や銀、銅等の不透明導電材料の微粒子を、透明フィルム４に、メッシュ状に付着させたものであってもよい。例えば、透明フィルム４に、ハロゲン化銀のような不透明導電材料の感光性化合物を塗布して薄膜を形成し、この薄膜に露光・現像処理を施してメッシュ状の導体パターン５を形成してもよい。また、不透明導電材料微粒子を含むスラリーをスクリーン印刷等でメッシュ状に塗布することによって導体パターン５を形成してもよい。
導体パターン５は、発光モジュール１全体としての全光線透過率（例えばＪＩＳＫ７１０５）が１％以上となるような透光性を有していることが好ましい。発光モジュール１全体としての全光線透過率が１％未満であると、発光点が輝点として認識されなくなる。導体パターン５自体の透光性は、その構成によっても異なるが、全光線透過率が１０〜８５％の範囲であることが好ましい。
樹脂層１３は、透明フィルム４と透明フィルム６の間に形成された絶縁体である。樹脂層１３は、熱硬化性樹脂からなり、可視光に対する透過性を有する。樹脂層１３は、硬化前の最低溶融粘度、硬化前の最低溶融粘度における温度、硬化前の最低溶融粘度における温度に到達するまでの溶融粘度変化率、硬化後のビカット軟化温度、硬化後の引張貯蔵弾性率、硬化後のガラス転移温度などの特性が所定の条件を満足する樹脂から構成される。
本実施形態に係る樹脂層１３は、例えば、熱硬化性樹脂としてのエポキシ系樹脂からなる。樹脂層１３を構成する熱硬化性樹脂は、例えば、硬化前の最低溶融粘度ＶＣ１が８０〜１６０℃の範囲で１０〜１００００Ｐａ・ｓの範囲であることが好ましい。また、硬化前の最低溶融粘度ＶＣ１における温度Ｔ１（最軟化温度）に到達するまでの溶融粘度変化率ＶＲが１／１０００以下（千分の一以下）であることが好ましい。さらに、樹脂層１３は、加熱されることにより最低溶融粘度に到達した後、すなわち、硬化した後のビカット軟化温度Ｔ２が８０〜１６０℃の範囲であり、０℃から１００℃の範囲での引張貯蔵弾性率ＥＭが０．０１〜１０００ＧＰａの範囲であることが好ましい。また、付記すれば、樹脂層１３は、１００〜１６０℃のガラス転移温度Ｔ３を有することが好ましい。
熱硬化性樹脂の好ましい物性値は、例えば、以下のとおりである。
最低溶融粘度ＶＣ１：１０〜１００００Ｐａ・ｓ
最低溶融粘度ＶＣ１における温度Ｔ１（最軟化温度）：８０〜１６０℃
温度Ｔ１に到達するまでの溶融粘度変化率ＶＲ：１／１０００以下
ビカット軟化温度Ｔ２：８０〜１６０℃
引張貯蔵弾性率ＥＭ：０〜１００℃の間で０．０１〜１０００ＧＰａ
ガラス転移温度Ｔ３：１００〜１６０℃
なお、溶融粘度測定はＪＩＳ Ｋ７２３３に記載の方法に従って、測定対象物の温度を５０℃〜１８０℃まで変化させて求めた値である。ビカット軟化温度は、ＪＩＳ Ｋ７２０６（ＩＳＯ ３０６：２００４）に記載のＡ５０に従って、試験荷重１０Ｎ、昇温速度５０℃／時間の条件で求めた値である。ガラス転移温度と融解温度は、ＪＩＳ Ｋ７１２１（ＩＳＯ ３１４６）に準拠した方法に従って、示差走査熱量測定により求めた値である。引張貯蔵弾性率は、ＪｌＳ Ｋ７２４４−１（ＩＳＯ ６７２１）に準拠した方法に従って求めた値である。具体的には、−１００℃から２００℃まで１分間に１℃ずつ等速昇温する測定対象物を、動的粘弾性自動測定器用いて周波数１０Ｈｚでサンプリングすることにより得られた値である。
樹脂層１３は、電極２８、２９の周囲に隙間なく充填されている。図１に示されるように、発光素子２２の上面に設けられた電極２８、２９それぞれの面積は、発光素子２２の上面（例えば発光面）の面積より小さい。また、電極２８、２９は、発光素子２２の上面から導体パターン５に向かって突出している。このような場合には、発光素子２２の上面と導体パターン５との間に微小空間が生じる。樹脂層１３は、この微小空間にも充填されることが好ましい。
樹脂層１３の厚さＴ２は、導体パターン５と電極２８、２９とが良好に接触するように、発光素子２２の高さＴ１より小さくなっている。樹脂層１３と密着している透明フィルム４は、発光素子２２が配置されている部分が外側に突出し、発光素子２２同士の間の部分が窪むように湾曲した形状を有している。このように透明フィルム４が湾曲することで、透明フィルム４によって、導体パターン５が電極２８、２９に押し付けられた状態になっている。したがって、導体パターン５と電極２８、２９との電気的な接続性やその信頼性を高めることが可能になる。
なお、樹脂層１３は、熱硬化性を有する樹脂を主成分とする材料からなることが好ましいが、必要に応じて他の樹脂成分等を含んでいてもよい。熱硬化性を有する樹脂としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、エステル系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂等が知られている。これらのうち、エポキシ系樹脂は、透光性、電気絶縁性、可撓性等に加えて、軟化時の流動性、硬化後の接着性、耐候性等に優れることから、樹脂層１３の構成材料として好適である。もちろん、樹脂層１３は、エポキシ系樹脂以外の他の樹脂から構成されていてもよい。
図２は、発光素子２２の斜視図である。発光素子２２は、一辺が０．３ｍｍ乃至３ｍｍの正方形のＬＥＤチップである。図２に示されるように、発光素子２２は、ベース基板２３、Ｎ型半導体層２４、活性層２５、Ｐ型半導体層２６からなるＬＥＤチップである。発光素子２２の定格電圧は約２．５Ｖである。
ベース基板２３は、サファイア基板又は半導体基板である。ベース基板２３として光学的に透過性を有するものを用いることにより、光は発光素子２２の上下両面から放射される。ベース基板２３の上面には、当該ベース基板２３と同形状のＮ型半導体層２４が形成されている。Ｎ型半導体層２４は、例えばｎ−ＧａＮからなる。
Ｎ型半導体層２４の上面には、順に、活性層２５、Ｐ型半導体層２６が積層されている。活性層２５は、例えばＩｎＧａＮからなる。また、Ｐ型半導体層は、例えばｐ−ＧａＮからなる。なお、発光素子２２は、ダブルヘテロ（ＤＨ）構造、あるいは多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有するものであってもよい。
Ｎ型半導体層２４に積層される活性層２５、及びＰ型半導体層２６のコーナー部分には切欠きが形成され、この切欠きからＮ型半導体層２４の表面が露出している。Ｎ型半導体層２４の、活性層２５とＰ型半導体層２６から露出する部分には、Ｎ型半導体層２４と電気的に接続される電極２９（電極パッド）が形成されている。また、Ｐ型半導体層２６のコーナー部分には、Ｐ型半導体層２６と電気的に接続される電極２８（電極パッド）が形成されている。
電極２８，２９は、銅（Ｃｕ）、或いは金（Ａｕ）からなり、上面に導電性のバンプ３０が形成されたパッド電極である。バンプ３０は、金（Ａｕ）や金合金などの金属からなる金属バンプである。バンプ３０として、金属バンプのかわりに、半田バンプを用いてもよい。
バンプを含まない発光素子２２の厚さは、約１００μｍであり、バンプ３０の高さは、約６０μｍである。
発光素子２２は、隣接する発光素子２２相互間の距離がｄとなるように等間隔に配置されている。距離ｄは、１５００μｍ以下である。発光モジュール１が備える発光素子２２の数は、発光モジュール１の仕様、例えば、外形寸法、発光面積などに応じて、適宜、決定することができる。
図３は、発光モジュール１の一部を拡大して示す断面図である。図３に示されるように、発光素子２２の電極２８，２９は、バンプ３０を介して、導体パターン５と電気的に接続されている。
バンプ３０は、金、ＡｕＳｎ合金、銀、銅、ニッケル、またそれ以外の金属との合金、混合物、共晶、アモルファス材料などからなる。バンプ３０は、ハンダや共晶ハンダ、金属微粒子と樹脂の混合物、異方性導電膜などから構成されていてもよい。バンプ３０は、例えばワイヤボンダを用いてワイヤバンプとして形成することができる。また、バンプ３０は、例えば、電極２８，２９に電解メッキ、無電解メッキを施すことにより形成することもできる。また、金属微粒子を含むインクを、電極２８，２９へインクジェット印刷して焼成することによってもバンプ３０を形成することができる。更には、金属微粒子を含むペーストを、電極２８，２９に印刷や塗布することによりバンプ３０を形成してもよく、ボールマウント、ペレットマウント、蒸着スパッタなどの技術を用いて、電極２８，２９にバンプ３０を形成してもよい。
バンプ３０の融点は、１８０℃以上であることが好ましい。また、バンプ３０の融点は、２００℃以上であることがより好ましい。上限は、実用的な範囲として１１００℃以下である。バンプ３０の融点が１８０℃未満であると、発光モジュール１の製造工程における真空熱プレス工程で、バンプ３０が大きく変形して充分な厚さを維持出来なくなる。また、バンプ３０が、電極２８，２９からはみ出してしまうことも考えられる。この場合には、電極２８，２９からはみ出したバンプ３０によって、発光素子２２からの光が妨げられてしまう。
バンプ３０の融点は、例えば、島津製作所製ＤＳＣ−６０示差走査熱量計を用いて計測することができる。融点の計測は、例えば約１０ｍｇの試料を毎分５℃ずつ昇温させながら行う。固相線温度と液相線温度が異なる場合は固相線温度の値をバンプ３０の融点とすることが考えられる。
バンプ３０のダイナミック硬さＤＨＶは３以上１５０以下であり、好ましくは５以上１００以下である。また、より好ましくは５以上５０以下である。バンプ３０のダイナミック硬さＤＨＶが３未満であると、発光モジュールの製造工程における真空熱プレス工程で、バンプ３０が大きく変形して充分な厚さを維持できなくなる。また、バンプ３０が、電極２８，２９からはみ出してしまうことも考えられる。この場合には、電極２８，２９からはみ出したバンプ３０によって、発光素子２２からの光が妨げられてしまう。一方、バンプ３０のダイナミック硬さＤＨＶが１５０を超えると、発光モジュールの製造工程における真空熱プレス工程で、バンプ３０が透明フィルム４を変形させてしまうことが考えられる。この場合には、発光モジュール１の外観不良や、発光素子２２と導体パターン５との間で接続不良が生じる。
バンプ３０のダイナミック硬さＤＨＶは、例えば、島津製作所製の島津ダイナミック超微硬度計ＤＵＨ−Ｗ２０１Ｓを用いた試験により求めることができる。この試験では、気温２０℃の環境下で、対面角１３６°のダイヤモンド正四角錐圧子（ビッカース圧子）を負荷速度０．０９４８ｍＮ／秒でバンプ３０へ押し込む。そして、ビッカース圧子の押し込み深さ（Ｄ／μｍ）が０．５μｍに達した時の試験力（Ｐ／ｍＮ）を次式へ代入する。
ＤＨＶ＝３．８５８４Ｐ／Ｄ２＝１５．４３３６Ｐ
バンプ３０の高さは、５μｍ以上８０μｍ以下であることが好ましい。また、バンプ３０の高さは、１０μｍ以上６０μｍ以下であることがより好ましい。バンプ３０の高さが５μｍ未満だと、導体パターン５と発光素子２２のＰ型半導体層２６もしくは導体パターン５とＮ型半導体層２４との短絡を防ぐ効果が弱くなる。一方、８０μｍを超えてしまうと、発光モジュールの製造工程における真空熱プレス工程で、バンプ３０が透明フィルム４を変形させてしまうことが考えられる。この場合には、発光モジュール１の外観不良や、発光素子２２と導体パターン５との間で接続不良が生じる。
発光素子２２の電極２８，２９とバンプ３０の接触面積は、１００μｍ２以上１５，０００μｍ２以下であることが好ましい。また、発光素子２２の電極２８，２９とバンプ３０の接触面積は、４００μｍ２以上８，０００μｍ２以下であることがより好ましい。これらの各寸法は、室温と被測定物の温度が２０℃±２℃となる安定した環境下で計測した値である。
図４は、導体パターン５と発光素子２２との接続例を示している。発光素子２２の電極２８，２９が、相互に隣接する導体パターン５にそれぞれ接続される。
１組の透明フィルム４，６、樹脂層１３、複数の発光素子２２は、真空熱プレスにより一体化される。このため、バンプ３０の少なくとも一部は融解していない状態で発光素子２２の電極２８，２９に電気的に接続される。したがって、電極２８，２９の上面とバンプ３０の接触角は、例えば、１３５度以下となる。
発光素子２２は、電極２８、２９を介して印加される直流電圧により点灯する。例えば、発光モジュール１が７個の発光素子２２を２列に並べて構成される場合、発光モジュール１の導体パターン５は、７直列２並列回路を構成する。直列接続された発光素子２２では、流れる電流は全ての発光素子２２で同じ大きさになる。
上述のように構成される発光モジュール１の発光素子２２は、バンプ３０を有している。このため、発光素子２２を埋設したフレキシブルな発光モジュール１が、電極２８、２９側が凸になるように屈曲されても、バンプ３０によって十分な高さが確保できるので、導体パターン５と発光素子２２との間の短絡を防止することができる。
＜製造方法＞
次に、実施形態に係る発光モジュール１の製造方法について説明する。
まず、電極２８と電極２９（アノード電極とカソード電極もしくはカソード電極とアノード電極）を形成した発光素子２２を用意する。
次に、発光素子２２の電極２８，２９の双方にバンプ３０を形成する。これにより、図２に示される電極２８，２９にバンプ３０が形成された発光素子２２が完成する。バンプ３０の形成方法は、ワイヤバンプ加工機を使ってＡｕワイヤもしくはＡｕ合金ワイヤから金もしくは金合金バンプを作る方法を採用することができる。用いるワイヤ径は、１５μｍ以上で７５μｍ以下であることが好ましい。
本実施形態では、ワイヤボンディング装置を用いる。ワイヤ先端の放電によって、ワイヤを溶融させてボールを形成した後、超音波によりボールと電極２８，２９とを接続する。そして、電極２８，２９にボールが接続された状態で、ボールからワイヤを切り離す。これにより、図５に示されるように、電極２８，２９の上面に、上端部に突起が残るバンプ３０が形成される。
＜丸め処理＞
バンプ３０の上端部に残った微小な突起はそのまま残してもよいが、所望によりバンプ３０の上面を押圧してバンプ３０の丸め処理を行ってもよい。
一例として図５に示されるように、バンプ３０の上部には、ワイヤを切り取るときに生じた突起部が残っている。この突起部は、テールと称される。バンプ３０の形状は、電極２８，２９に接している面の直径をＡ、バンプ３０の高さをＢとした場合、Ｂ／Ａ＝０．２〜０．７を満たしていることが望ましい。そこで、バンプ３０の形状が、係る数値範囲からはずれるような場合には、丸め処理を施す。
図６Ａ乃至図６Ｃは、プレス板５００を使用した丸め処理を説明するための図である。バンプ３０を形成した後、バンプボンディング装置（不図示）に発光素子２２を配置する。そして、図６Ａに示されるように、バンプボンディング装置に設けられたプレス板５００を、その下面が電極２８，２９と平行になった状態で、バンプ３０の上方に位置決めする。
次に、プレス板５００を下降させて、図６Ｂに示されるように、バンプ３０の上部へ押し付ける。このとき、プレス板５００は、バンプの高さが所望の高さＢになるまで下降させる。バンプ３０のテールは、プレス板５００によって押しつぶされる。これにより、図６Ｃに示されるように、バンプ３０の上部に突起のない連続面が形成される。この連続面は、バンプ３０の上端部で平坦になる。
上記丸め処理は、樹脂シートを介してバンプ３０をプレスしてもよい。その場合には、プレス板５００の下面に、例えば、ＰＥＴ、フッ素樹脂、ＴＰＸ、オレフィン等を素材とする樹脂シート５０１を装着する。そして、図７Ａに示されるように、樹脂シート５０１が配置されたプレス板５００を、その下面が電極２８，２９と平行になった状態で、バンプ３０の上方に位置決めする。
次に、プレス板５００を下降させて、図７Ｂに示されるように、樹脂シート５０１をバンプ３０の上部へ押し付ける。このとき、プレス板５００は、バンプの高さが所望の高さＢになるまで下降させる。バンプ３０のテールは、樹脂シート５０１によって押しつぶされる。これにより、図７Ｃに示されるように、バンプ３０の上部に突起のない連続面が形成される。樹脂シート５０１を用いた丸め処理によってバンプ３０に形成された連続面は、バンプ３０の上端部でも上に凸の曲面となる。
樹脂シート５０１を用いた丸め処理では、例えば、図８Ａに示されるように、発光素子２２の上方に、樹脂シート５０１が装着されたプレス板５００を配置するとともに、発光素子２２の下方に、樹脂シート５０３が装着されたプレス板５０２を配置する。これらの樹脂シート５０１，５０３としては、その厚さが、発光素子２２の厚さと、バンプ３０の高さＢを加えた値より大きいものを用いる。
そして、プレス板５００を下降させるとともに、プレス板５０２を上昇させて、発光素子２２を挟み込んでプレスする。これにより、図８Ｂに示されるように、発光素子２２は、樹脂シート５０１，５０３の内部に埋め込まれた状態になる。このとき、発光素子２２のバンプ３０は、丸め処理が施され、テールが押しつぶされた状態になっている。プレス時のプレス板５００，５０２の移動量は、目標とするバンプ３０の高さに応じて決定する。
次に、発光素子２２のプレスを終了し、樹脂シート５０１，５０３を発光素子２２から除去する。これにより、連続した曲面からなる連続面が形成されたバンプ３０をもつ発光素子２２が得られる。なお、樹脂シート５０３を使用することなく、発光素子２２を直接プレス板５０２に載置して、プレスを行ってもよい。
上述のように発光素子２２の上面にバンプ３０が形成される。これに限らず、バンプ３０は、ワイヤボンダを用いてワイヤバンプとして形成する他に、例えば、電極２８，２９に電解メッキ、無電解メッキを施すことにより形成することもできる。また、金属微粒子を含むインクを、電極２８，２９へインクジェット印刷して焼成することによってもバンプ３０を形成することができる。更には、金属微粒子を含むペーストを、電極２８，２９に印刷や塗布することによりバンプ３０を形成してもよく、ボールマウント、ペレットマウント、蒸着スパッタなどの技術を用いて、電極２８，２９にバンプ３０を形成してもよい。また、バンプ３０には、金や銀や銅やニッケルなどの金属、金スズ合金などの合金や共晶やアモルファス、ハンダなどを用いることができる。
発光素子２２にバンプ３０を形成したら、上面に導体パターン５が形成された透明フィルム４を用意する。そして、図９Ａに示されるように、透明フィルム４の上面に、透光性を有する樹脂シート１３０を配置する。樹脂シート１３０は、透明フィルム４に、接着剤によって仮付されてもよい。
樹脂シート１３０は、熱硬化性及び可視光に対する透過性を有する樹脂を主成分とする。樹脂シート１３０としては、例えばエポキシ系樹脂からなるシートが用いられる。この樹脂シート１３０は、透明フィルム４の形状とほぼ同じ形状に整形されている。
樹脂シート１３０は、硬化する前の最低溶融粘度が１０〜１００００Ｐａ・ｓの範囲にあり、樹脂シート１３０の粘度が最低溶融粘度になるときの温度Ｍｐが、８０〜１６０℃の範囲にあることが好ましい。樹脂シート１３０が室温から温度Ｍｐに至るまで昇温されたときに、樹脂シート１３０の溶融粘度変化率が１／１０００以下であることが好ましい。樹脂シート１３０は、加熱されることにより最低溶融粘度に到達して硬化した後のビカット軟化温度が８０〜１６０℃の範囲であることが好ましい。樹脂シート１３０は、温度が０℃〜１００℃の範囲での引張貯蔵弾性率が０．０１〜１０００ＧＰａの範囲であることが好ましい。樹脂シート１３０は、ガラス転移温度が１００〜１６０℃であることが好ましい。
樹脂シート１３０は、発光素子２２を配置することにより生じる透明フィルム４，６の間の空間を十分に埋めることが可能な厚さを有していればよい。樹脂シート１３０の厚さ（Ｔ）を発光素子２２の高さ（Ｈ）より薄くする場合には、これらの差（Ｈ−Ｔ）に基づいて樹脂シート１３０の厚さを決めればよい。
次に、図９Ｂに示されるように、樹脂シート１３０の上面に発光素子２２を配置する。発光素子２２は、電極２８，２９が形成された面が、透明フィルム４に対向するように配置される。また、発光素子２２は、電極２８，２９が、対応する導体パターン５の上方に位置するように位置決めされる。
次に、図９Ｃに示されるように、発光素子２２の上方に透明フィルム６を配置する。
次に、透明フィルム４，６、樹脂シート１３０、発光素子２２からなる積層体を、真空雰囲気中で加熱しながら加圧する。
真空雰囲気中における積層体の加熱・加圧工程（真空熱圧着工程）は、２段階の工程で行うのがよい。
第１の工程では、樹脂シート１３０を温度Ｔ１（℃）になるまで加熱しながら加圧する。温度Ｔ１は、樹脂シート１３０の粘度が最低溶融粘度になるときの温度（最軟化温度）をＭｐ（℃）とすると、以下の、条件式（１）を満たす温度である。なお、温度Ｔ１は、条件式（２）を満たすことが好ましい。
Ｍｐ−５０℃≦Ｔ１＜Ｍｐ…（１）
Ｍｐ−３０℃≦Ｔ１＜Ｍｐ…（２）
また、Ｍｐ−１０℃≦Ｔ１＜Ｍｐとしてもよい。
第２の工程では、樹脂シート１３０を温度Ｔ２（℃）になるまで加熱しながら加圧する。温度Ｔ２は、以下の、条件式（３）を満たす温度である。なお、温度Ｔ２は、条件式（４）を満たすことが好ましい。
Ｍｐ≦Ｔ２＜Ｍｐ＋５０℃…（３）
Ｍｐ＋１０℃≦Ｔ２＜Ｍｐ＋３０℃…（４）
このような加熱条件を適用することによって、樹脂シート１３０を適度に軟化させた状態で積層体を加圧することができる。また、樹脂シート１３０を介して、導体パターン５上に配置された発光素子２２の電極２８、２９を、導体パターン５の所定の位置に接続しつつ、透明フィルム４と透明フィルム６の間に、軟化した樹脂シート１３０を充填して樹脂層１３を形成することができる。
第１の工程での温度Ｔ１が、条件式（１）に示される下限値Ｍｐ−５０℃未満であると、樹脂シート１３０の軟化が不十分となる。その結果、発光素子２２に対する樹脂シート１３０の密着性が低下し、導体パターン５と、発光素子２２の電極２８、２９との接続が不十分となるおそれがある。
一方、第１の工程での温度Ｔ１が、条件式（１）の上限値Ｍｐ以上であると、樹脂シート１３０が硬化してしまう。その結果、発光素子２２に対する樹脂シート１３０の密着性が低下し、導体パターン５と、発光素子２２の電極２８、２９との接続が不十分となるおそれがある。
第２の工程での温度Ｔ２が、条件式（３）に示される下限値Ｍｐ未満であると、樹脂シート１３０の硬化が不十分となる。その結果、発光素子２２に対する樹脂シート１３０の密着性が低下するおそれがある。
一方、第２の工程での温度Ｔ２が、条件式（３）に示される上限値Ｍｐ＋５０以上であると、透明フィルム４，６が軟化し、積層体全体が変形するおそれがある。
＜熱圧着工程＞
積層体の真空雰囲気中での熱圧着工程は、以下のようにして実施することが好ましい。上述した積層体を予備加圧して各構成部材間を密着させる。次いで、予備加圧された積層体が配置された作業空間を、真空度が５ｋＰａになるまで真空引きした後、積層体を上述したような温度に加熱しながら加圧する。このように、予備加圧された積層体を真空雰囲気中で熱圧着することによって、図９Ｄに示されるように、透明フィルム４と透明フィルム６との間の空間に軟化した樹脂シート１３０を隙間なく充填することができる。
熱圧着時の真空雰囲気は５ｋＰａ以下とすることが好ましい。積層体を予備加圧するための予備加圧工程を省くことも可能であるが、この場合には積層体に位置ずれ等が生じやすくなる。このため、予備加圧工程を実施することが好ましい。
積層体の熱圧着工程を大気雰囲気下や低真空下で実施すると、熱圧着後の発光モジュール１内、とりわけ発光素子２２の周囲に気泡が残存しやすい。発光モジュール１内に残留する気泡内部の空気は加圧されている。このため、熱圧着後の発光モジュール１の膨れや、発光素子２２と透明フィルム４，６との剥離の発生原因となる。さらに、発光モジュール１の内部、とりわけ発光素子２２の近傍に気泡や膨れが存在していると、光が不均一に散乱し、発光モジュール１の外観上の問題となる。
以上のようにして、導体パターン５と発光素子２２の電極２８，２９との間に樹脂シート１３０を介在させた状態で、真空熱圧着工程を実施することによって、電極２８，２９と導体パターン５とを電気的に接続しつつ、発光素子２２の周囲に樹脂層１３を形成することができる。さらに、発光素子２２の上面と導体パターン５との間の空間に、樹脂層１３の一部を良好に充填することができる。
積層体に上記熱圧着工程を施すことにより、図１に示される発光モジュール１が完成する。本実施形態に係る製造方法によれば、導体パターン５と発光素子２２の電極２８，２９との電気的な接続性やその信頼性を高めた発光モジュール１を再現性よく製造することができる。なお、図９Ａ〜図９Ｄでは発光素子２２を下向きにして組み立てているが、上向きにして製造工程を進めても良い。
本実施形態では、１枚の樹脂シート１３０を用いて樹脂層１３を形成する場合について説明したが、樹脂層１３を複数（例えば２つ）の樹脂層から構成してもよい。
具体的には、図１０Ａに示されるように、透明フィルム４の上面に、導体パターン５を覆うように、熱硬化性を有する樹脂シート１３１を配置する。この樹脂シート１３１は、樹脂シート１３０と同等の素材からなる。また、樹脂シート１３１の厚さは、発光素子２２のバンプ３０の高さと、電極２８，２９の高さを加えた程度の大きさである。
次に、図１０Ｂに示されるように、樹脂シート１３１の上面に複数の発光素子２２を配置する。発光素子２２は、電極２８，２９が樹脂シート１３１に対向するように配置される。
次に、図１０Ｃに示されるように、発光素子２２上に、熱硬化性を有する樹脂シート１３２と、透明フィルム６を配置する。この樹脂シート１３２も、樹脂シート１３０と同等の素材からなる。
次に、図１０Ｄに示されるように、透明フィルム４，６と、樹脂シート１３１，１３２と、発光素子２２とからなる積層体を、真空雰囲気中で加熱しながら加圧する。以上の工程により発光モジュール１を製造することができる。この発光モジュール１では、樹脂シート１３１からなる第１の樹脂層と、樹脂シート１３２からなる第２の樹脂層によって、樹脂層１３が形成される。
また、その際、透明フィルム６を仮の基体とし、全体を加圧して発光素子２２の電極２８，２９と導体パターン５とを電気的に接続した後、透明フィルム６及び樹脂シート１３２を剥し、あらためて剥したのと同じ厚みを持つ樹脂シートと最終的な透明フィルムを張り付けて発光モジュール１を製造してもよい。
具体的には、図１０Ｄに示されるように一体化された透明フィルム４，６と、樹脂シート１３１，１３２と、発光素子２２と、からなる積層体から、透明フィルム６と樹脂シート１３２を除去する。そして、あらためて、除去した透明フィルム６と樹脂シート１３２を、樹脂シート１３１の表面に貼り付けることとしてもよい。
樹脂層１３を構成する前記樹脂シートとしては、熱可塑性樹脂を用いることもできる。熱可塑性樹脂としては、例えば熱可塑性エラストマーを用いることができる。エラストマーは、高分子材料の弾性体である。エラストマーとしては、アクリル系エラストマー、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー、エステル系エラストマー、エステル系エラストマー、ウレタン系エラストマー等が知られている。
上記熱可塑性樹脂は、例えば、ビカット軟化温度が８０〜１６０℃の範囲で、且つ０℃から１００℃の間の引張貯蔵弾性率が０．０１〜１０ＧＰａの範囲であることが好ましい。熱可塑性樹脂は、ビカット軟化温度で溶融しておらず、ビカット軟化温度における引張貯蔵弾性率が０．１ＭＰａ以上であることが好ましい。熱可塑性樹脂は、１８０℃以上の融解温度、もしくはビカット軟化温度より４０℃以上高い融解温度を有することが好ましい。熱可塑性樹脂は、樹脂層１３は−２０℃以下のガラス転移温度を有することが好ましい。
熱硬化性樹脂シートと熱可塑性樹脂シートで樹脂層１３を構成する場合には、まず、熱硬化性樹脂シートと熱可塑性樹脂シートで発光素子２２を挟む。そして、透明フィルム４，６で、熱硬化性樹脂シート，熱可塑性樹脂シート及び発光素子２２を挟んで、図１０Ｄに示されるような積層体を形成する。そして、この積層体を、加圧及び加熱する。これにより、導体パターン５と発光素子２２との電気的接続、熱硬化性樹脂シートの熱硬化、発光素子２２の上面と透明フィルム４との間の空間への熱可塑性樹脂シートの充填を行うことが出来る。
導体パターン５と発光素子２２との電気的接続、熱硬化性樹脂シートの熱硬化、熱可塑性樹脂シートの充填は、それぞれに固有の加圧・加熱工程により行ってもよい。その際、導体パターン５と発光素子２２との電気的接続、熱硬化性樹脂シートの熱硬化の一方と、熱可塑性樹脂の凹凸への充填の熱工程とを兼ねることもできる。
あるいは、加圧・加熱工程によって、熱硬化性樹脂による導体パターン５と発光素子２２との電気的接続と、熱硬化性樹脂の熱硬化とをそれぞれの最適な温度で行った後、熱可塑性樹脂を重ねる。そして、その熱可塑性樹脂を加圧・加熱して、熱硬化性樹脂と発光素子２２からなる凹凸に、熱可塑性樹脂を充填することもできる。
真空雰囲気中における加熱・加圧工程（真空熱圧着工程）を熱可塑性樹脂に対して行う場合、例えば、熱可塑性樹脂のビカット軟化温度Ｍｐ（℃）に対し、Ｍｐ−１０（℃）≦Ｔ≦Ｍｐ＋３０（℃）の範囲の温度Ｔになるように熱可塑性樹脂を加熱した状態で、積層体を加圧するようにしてもよい。また、温度Ｔは、Ｍｐ−１０（℃）≦Ｔ≦Ｍｐ＋１０（℃）の範囲であっても構わない。熱硬化性樹脂による導体パターン５と発光素子２２との電気的接続、熱硬化性樹脂の熱硬化の一方と、熱硬化性樹脂の加熱と同時行っても、個別に行ってもよいことは上述の通りである。
本実施形態は、次の形態も含んでいる。
１）［熱硬化性を有する樹脂シートが単層である場合］
出発材料が、透明フィルム４／導体パターン５／熱硬化性樹脂からなる樹脂シート１３０／発光素子２２／透明フィルム６であり、以下の工程により形成される発光モジュール。透明フィルム４，導体パターン５，樹脂シート１３０，発光素子２２からなる積層体に、第１の加圧・加熱工程を行って、発光素子２２を樹脂シート１３０への埋め込むとともに、発光素子２２と導体パターン５との接続を行う。次に、積層体に第２の加圧・加熱工程を行って、樹脂シート１３０の熱硬化を行う。
２）［熱硬化性を有する樹脂シートが２層の場合］
出発材料が、透明フィルム４／導体パターン５／熱硬化性樹脂からなる樹脂シート１３１／発光素子２２であり、以下の工程により形成される発光モジュール。透明フィルム４，導体パターン５，樹脂シート１３１，発光素子２２からなる積層体に、第１の加圧・加熱工程を行って、樹脂シート１３１を貫通させたバンプ３０により、発光素子２２と導体パターン５とを電気的に接続する。次に、積層体に、第２の加圧・加熱工程を行って、樹脂シート１３１の熱硬化を行う。次に、積層体に、熱硬化性樹脂からなる樹脂シート１３２、透明フィルム６を順次積層する。次に、積層体に、第３の加圧・加熱工程を行って、熱硬化性樹脂からなる樹脂シート１３２を下地凹凸へ充填する。次に、積層体に、第４の加圧・加熱工程を行って樹脂シート１３２を硬化させる。
３）［熱硬化性樹脂シートと熱可塑性樹脂シートとを用いる場合（積層膜）］
出発材料が、透明フィルム４／導体パターン５／熱硬化性樹脂からなる樹脂シート１３１／発光素子２２であり、以下の工程により形成される発光モジュール。透明フィルム４，導体パターン５，樹脂シート１３１，発光素子２２からなる積層体に、第１の加圧・加熱工程を行って、樹脂シート１３１を貫通させたバンプ３０により、発光素子２２と導体パターン５とを電気的に接続する。次に、積層体に、第２の加圧・加熱工程を行って、樹脂シート１３１の熱硬化を行う。次に、積層体に、熱可塑性樹脂からなる樹脂シート１３２、透明フィルム６を順次積層する。次に、積層体に、第３の加圧・加熱工程を行って、熱可塑性樹脂からなる樹脂シート１３２を下地凹凸へ充填する。
また所望により、次の構成を取ることもできる。
例えば、出発材料が、透明フィルム４／導体パターン５／熱可塑性樹脂からなる樹脂シート１３１／発光素子２２であり、以下の工程により形成される発光モジュール。透明フィルム４，導体パターン５，熱可塑性を有する樹脂シート１３１，発光素子２２からなる積層体に、第１の加圧・加熱工程を行って、熱可塑性を有する樹脂シート１３１を貫通させたバンプ３０により、発光素子２２と導体パターン５とを電気的に接続する。次に、積層体に、熱硬化性樹脂からなる樹脂シート１３２、透明フィルム６を順次積層する。次に、積層体に、第２の加圧・加熱工程を行って、熱硬化性樹脂からなる樹脂シート１３２を下地凹凸へ充填する。所望により、積層体に、第３の加圧・加熱工程を行って、熱硬化性樹脂からなる樹脂シート１３２の熱硬化を行う。
なお、上述した実施形態では、発光素子２２として、図２に示されるように片面に２つの電極を有するものを用いた。しかしながら、所望により、発光素子の上面と下面に１つずつ電極を有する発光素子（両面電極発光素子）を用いることができる。また、発光モジュール１は、片面に２つの電極を有する発光素子２２と両面電極発光素子の双方を含んでいてもよい。両面電極発光素子を用いる場合には、透明フィルム４，６の双方に導電パターンが設けられる。両面電極発光素子では、バンプは発光素子の発光面側の電極に設けられる。
上述した実施形態では、図２に示されるように、片面に２つの電極を有する発光素子２２の電極２８，２９（パッド電極）の厚みが異なる場合について説明した。これに限らず、例えば、電極２８，２９の厚みを同じにして、両者間でバンプ３０の径を変えることによりバンプ３０の表面高さを揃えることもできる。
電極２８，２９それぞれの厚み、及びバンプ３０の径が等しい場合には、電極２９のバンプ３０の頂上の方が、電極２８のバンプ３０の頂上よりも低くなる。この場合には、加圧・加熱時の圧縮によって、低い側のバンプ３０が導体パターン５に到達するまで発光素子２２を押し込むようにすれば、バンプ３０と導体パターン５との接続を図ることができる。当該処理は、熱硬化性樹脂シートによりバンプ３０と導体パターン５との接続を図る場合、熱可塑性樹脂シートを用いてバンプ３０と導体パターン５との接続を行う場合の双方で行うことが可能である。
上記実施形態では、例えば図９Ｃ又は図１０Ｃに示されるように、透明フィルム４，６、樹脂シート１３０，１３１，１３２、発光素子２２からなる積層体を一体的に加圧することにより、発光素子２２のバンプ３０と透明フィルム４の導体パターン５とが電気的に接続される場合について説明した。発光モジュール１の製造工程は、種々の変更が可能である。
図１１は熱硬化前の樹脂シートの動的粘度（η＊）を示している。熱硬化前の熱硬化性樹脂シートの粘弾性曲線をＬ、熱硬化性樹脂シートの最低溶融粘度における温度、即ち最軟化温度（硬化温度）をＭｐで示す。
最軟化温度Ｍｐの取り得る値は、８０〜１６０℃或いは８０〜１５０℃である。上限は、例えばＰＥＴフィルムの軟化温度が最大１８０℃であることによる。最軟化温度Ｍｐのより好ましい範囲は１００〜１３０℃であり、樹脂特性（最低溶融粘度、密着性等）を調整しやすいことによる。図１１において、Ｔ１は、導体パターンが形成された透明フィルム上に、熱硬化性樹脂シートを介して片面２電極のＬＥＤチップを搭載して熱プレスする際の加熱・加圧温度である。Ｔ２は、発光素子２２と導体パターンの導通後、昇温して熱硬化性樹脂を熱硬化させる際の熱硬化処理温度である。
図１１において、Ａ〜Ｅの各点は以下を示している。
［Ａ点］：ＬＥＤの配置ができる上限点（仮止め粘度、又は仮止め（ｔａｃｋ）上限粘度）・・ＬＥＤを規定の位置（導体パターンの接続パッドの位置）へ配置（マウント）したのち、その後の工程に移る際、樹脂の粘性が高すぎ（即ち、樹脂が固すぎて）タック性が低いため、配置した発光素子（ＬＥＤ）が、外れる、又は、ずれてしまわない上限点。即ち、チップマウント上限粘度である。
［Ｃ点］：ＬＥＤを埋め込むことができる上限点（封止粘度、又は封止上限粘度）・・ＬＥＤを埋め込む真空熱圧着プロセスにおいて、十分にＬＥＤ周辺に樹脂が充填される上限点。即ち、充填制御上限粘度である。
［Ｄ点］：フローコントロールのできる下限点（流動化阻止粘度、又は流動化阻止下限粘度）・・ＬＥＤを埋め込む真空熱圧着プロセスにおいて、樹脂の粘度が低いと、硬化温度まで上昇させる際、圧力によりフローが発生し、樹脂が流動化して発光素子（ＬＥＤ）の位置がずれてしまったり、極端な場合は、液状化してフィルム外形端より必要な樹脂が流れ出してしまう（デバイス構造で必要な樹脂厚さを確保できない）。即ち、フロー制御の下限粘度である。
［Ｅ点］：ＬＥＤの導通ができる上限点（加圧接続上限粘度）・・熱プレス時に、ＬＥＤのバンプが導体パターンに到達し、ＬＥＤと導体パターンとの導通の取れる上限粘度。一般には、熱プレス接続上限粘度である。
［Ｂ点］：上記Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅの限定をカバーする下限粘度。・・即ち、Ｄ点と同じ粘度。
図１１において、Ａ、Ｂは室温Ｔｒ、即ち常温（２５℃）上に位置し、Ｃ、Ｄは最軟化温度Ｍｐ上に位置する。また、Ｅ点は、樹脂を貫通してＬＥＤのバンプと導体パターンの導通を図る熱プレス温度Ｔ１上に位置する。
図１１において、本発明者の知見によりＣとＤはプロセス上のゲートを構成している。即ち、温度Ｔ１で熱プレスした後、温度Ｔ２で熱硬化する際、最軟化温度Ｍｐでは加圧をしない場合、加圧を続ける場合、加圧レベルを下げて加圧を続ける場合、など種々の方法がある。従って、プロセス設計としては、加圧下でもＤ点で樹脂が流動化しないことが必要である。
また、温度Ｔ１からＴ２に移行する際、最軟化温度Ｍｐでも樹脂がある程度柔らかいことが要求される。従って、樹脂の粘弾性特性としては、最軟化温度において、Ｃ〜Ｄの範囲に収まっている必要がある。
また、樹脂の粘弾性特性としては、室温Ｔｒにおいて、Ａ〜Ｂの範囲に収まっていることが要求され、熱プレス温度Ｔ１においては、Ｅ以下であることが要求される。即ち、樹脂の粘弾性特性曲線は、プロセス設計上、ＡＢＣＤ又は、ＡＢＣＤＥを直線で結んだ領域（即ち、Ａ−Ｂ−Ｄ−Ｃ−Ａ又は、Ａ−Ｂ−Ｄ−Ｃ−Ｅ−Ａ）に収まることが好ましい。なお、ＬＥＤの導通のための熱プレスは、原理的に、温度Ｔ１において、Ｅ以下、Ｂ、Ｄ以上の粘度で行えばよい。
実際の値としては、各点の動的粘度は、
Ａ：１，０００，０００ｐｏｉｓｅ・・（Ｖ１）
Ｃ：１０，０００ｐｏｉｓｅ・・（Ｖ２）
Ｄ：５００ｐｏｉｓｅ・・（Ｖ３）
Ｅ：５０，０００ｐｏｉｓｅ・・（Ｖ４）
Ｂ：５００ｐｏｉｓｅ
である。
また、上記により、Ｃ〜Ｄの範囲は、５００〜１０，０００ｐｏｉｓｅとなるが、Ｃ〜Ｄの範囲は、より好ましくは、よりフローコントロールがしやすく、低圧力により埋め込みができる、２，０００〜５，０００ｐｏｉｓｅが良い。
なお、封止粘度が要求されない場合は、熱硬化性樹脂の最軟化温度におけるゲートは、Ｅ点と同じ粘度を持つ、最軟化温度Ｍｐ上のＦ点によってＡ〜Ｆとなり、ＡＢＦＤ又は、ＡＢＥＦＤによって領域が規定される。
図１２Ａ乃至図１２Ｄに、測定に用いた発光モジュール１の製造工程の一例を示す。しかしながら、以下の測定は、ＬＥＤを２枚の熱硬化樹脂シートに挟んで熱プレスするものや、厚い熱硬化樹脂シートにＬＥＤを埋め込むもの、また、ＬＥＤの厚さ以下の熱硬化樹脂シートでＬＥＤを導通させ、残りは熱可塑性樹脂シートで埋め込むもの等、ここまで述べてきた種々の実施形態に共通するものである。以下、図１２Ａ乃至図１２Ｄの製造工程を例に説明する。
まず、図１２Ａに示されるように、透明フィルム４に重ねられた、厚さ約６０μｍの樹脂シート１３１（熱硬化性樹脂シート）の上面に、発光素子２２を配置する。次に、発光素子２２の上に透明フィルムを配置する前に、まず、発光素子２２を、導体パターン５に対して、例えば真空度５ｋＰａで、真空熱圧着（熱プレス）する。これにより、図１２Ｂに示されるように、発光素子２２のバンプ３０が樹脂シート１３１を貫通して導体パターン５に到達し、バンプ３０が導体パターン５に電気的に接続される。
例えば樹脂シートの最低溶融粘度が３０００ｐｏｉｓｅであり、樹脂シートが硬化する温度Ｍｐが１３０℃である場合には、上記熱圧着では、樹脂シートを約１００℃に加熱するとともに、０．２Ｍｐａの圧力を発光素子２２（ＬＥＤ）に作用させる。
次に、図１２Ｃに示されるように、発光素子２２の上に、熱硬化性を有し、厚さ約６０μｍの樹脂シート１３２と、透明フィルム６を配置する。そして、図１２Ｄに示されるように、透明フィルム４，６と、樹脂シート１３１，１３２と、発光素子２２とからなる積層体を、真空雰囲気中で加熱しながら加圧する。
例えば樹脂シートの最低溶融粘度が３０００ｐｏｉｓｅであり、樹脂シートが硬化する温度Ｍｐが１３０℃である場合には、上記熱圧着では、積層体を約１４０℃に加熱するとともに、積層体に０．２Ｍｐａの圧力を作用させる。
以上の工程により、発光モジュール１を製造することができる。
図１３は、熱硬化性を有する樹脂シート１３０〜１３２の初期状態、即ち熱硬化前の動的粘度を示す図である。図１３のグラフの横軸は温度（℃）を示し、縦軸は動的粘度（ｐｏｉｓｅ）を示す。図１３の各曲線Ｌ１〜Ｌ５は、樹脂シートの熱硬化前の粘弾性特性を示す。動的粘度は、動的粘弾性測定により得られるものである。動的粘弾性測定とは、樹脂シートに対して一定の周期的な正弦波歪を与えたときの、当該樹脂シートの応力を示すものである。一般に、動的粘度が大きくなるほど固く、動的粘度が小さくなるほど柔軟になる。
樹脂シートは、例えば図１２Ａに示されるように、発光素子２２が載置されるときにもある程度柔らかいものが好ましい。具体的には、例えばマウンタなどの装置を用いて、発光素子２２を樹脂シートに載置した際に、発光素子２２のバンプ３０が樹脂シートに若干めり込む程度に、当該樹脂シートが柔らかいことが好ましい。樹脂シートがある程度柔軟であると、マウンタによって搭載された発光素子２２が、樹脂シートに仮止めされた状態になる。これにより、発光素子２２が搭載された透明フィルム４を移動させたり、透明フィルム４に透明フィルム６を重ねる際にも、発光素子２２が樹脂シートに対してずれることがなく、発光素子２２が精度よく位置決めされた状態になる。
一般に、マウンタなどによる発光素子２２の実装は室内温度の下に行われるので、例えば樹脂シートが２５℃のときには、樹脂シートの動的粘度が、点Ａを通る破線より下の１．０Ｅ×０６ｐｏｉｓｅ以下であることが好ましい。
透明フィルム、樹脂シート、発光素子などからなる積層体の熱圧着は、樹脂シートが最低溶融粘度になる温度より低い温度、すなわち、樹脂シートが硬化を始めるときの温度Ｍｐよりも低い温度で行われる。そして、熱圧着がなされた積層体は、所望により、樹脂シートが硬化するときの温度Ｍｐになるまで加圧された状態が維持される。このため、動的粘度が小さくなりすぎると、樹脂シートが透明フィルムの間からフローしたり、透明フィルムのフローとともに発光素子２２の位置がずれてしまうことが考えられる。したがって、樹脂シートの動的粘度は、温度Ｍｐのときには、点Ｄを通る破線よりも上の５００ｐｏｉｓｅ以上であることが好ましい。すなわち、樹脂シートの最小動的粘度は、５００ｐｏｉｓｅ以上であるとよい。
透明フィルム４，６が、例えば、厚さ１００μｍのＰＥＴからなる場合には、温度Ｍｐは、ＰＥＴの軟化温度よりも低いことが好ましい。ＰＥＴの軟化温度は約１８０℃であるため、温度Ｍｐは、例えば８０〜１６０℃である。温度Ｍｐはより好ましくは８０〜１５０℃、おおよそ１００℃〜１３０℃である。このため、１３０℃のときに、動的粘度が５００ｐｏｉｓｅ以上であるとよい。
透明フィルム、樹脂シート、発光素子などからなる積層体が熱圧着されている間に、例えば図９Ｄ，図１０Ｄ，図１２Ｄに示されるように、発光素子２２の周囲に隙間なく樹脂シートを回り込ませる必要がある。このため、樹脂シートは、温度Ｍｐの時にある程度軟化していなければならない。したがって、樹脂シートの動的粘度は、温度Ｍｐのときに、点Ｃを通る破線より下の１．０Ｅ×０４ｐｏｉｓｅ以下であることが好ましい。このため、１３０℃のときに、動的粘度が１．０Ｅ×０４ｐｏｉｓｅ以下であるとよい。
本実施形態では、積層体を熱圧着することにより、発光素子２２のバンプ３０が樹脂シートを貫通し、透明フィルムの導体パターンに到達する。このため、積層体を熱圧着する際には、樹脂シートがある程度軟化していることが必要になる。熱圧着が開始された後、積層体に所望の圧力が加わるまでに、当該積層体はおおよそ１００〜１１０℃にまで加熱される。そのため、樹脂シートの動的粘度は、温度約１１０℃のときに、点Ｅを通る破線より下の５００００ｐｏｉｓｅ以下であることが好ましい。
上記条件を考慮すると、約２５℃から約１３０℃までの動的粘度の推移が、図１３において点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを結ぶ直線で規定された領域に含まれる曲線によって示される動的粘弾性特性を有する樹脂シートを用いて、発光モジュール１の樹脂層１３を構成するのが好ましい。
例えば、図１３に示される例では、曲線Ｌ３，Ｌ４で示される動的粘弾性特性を有する樹脂シートを用いて、発光モジュール１の樹脂層１３を構成するのがよい。また、曲線Ｌ２で示される動的粘弾性特性を有する樹脂シートを用いることとしてもよい。動的粘弾性特性が曲線Ｌ２で示される樹脂シートは、点Ａ〜点Ｅのところで、樹脂層の形成にあたって必要な動的粘度の条件を満たすからである。
図１４は、上述した樹脂シート１３０，１３１等が硬化した後の引張貯蔵弾性率を示す図である。図１４に示されるように、例えば図１３のＬ２〜Ｌ３に示される動的粘弾性を有する樹脂シートは、硬化した後、常温以下の温度から１００℃になるまでは、引張貯蔵弾性率が一定になり安定した特性を示す。また、軟化温度を超えて加熱された場合にも、一旦は急峻に粘度が低下するが、その後は引張貯蔵弾性率が一定になり安定な特性となる。このため、上述の樹脂シート１３０，１３１等を用いることで、信頼性の高い発光モジュール１を提供することができる。
熱硬化後の樹脂シートの引張貯蔵弾性率は、−５０〜１００℃において、１〜１０ＧＰａの範囲にあり、引張貯蔵弾性率の変化は１桁（１０倍）以内である。
なお、熱硬化性樹脂シートとしては、エポキシ系樹脂のほか、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、エステル系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂等も同様に用いることが出来、相互に置換可能である。
なお、図１３の動的粘弾性の測定は、測定試料として長さ２０ｍｍ、幅７ｍｍ、厚さ０．０６ｍｍの試料を用い、引張モード、昇温速度２．５℃／ｍｉｎ、測定間隔２．５ｓ、周波数１Ｈｚ、温度範囲６０〜１８０℃の条件で行った。図１４の引張貯蔵弾性率の測定は、測定試料として長さ２０ｍｍ、幅７ｍｍ、厚さ０．０６ｍｍの試料を用い、引張モード、昇温速度２℃／ｍｉｎ、測定間隔３ｓ、周波数２Ｈｚ、温度範囲−６０〜２８０℃の条件で行った。また、図１４の引張貯蔵弾性率は、先述したＪＩＳ Ｋ７２４４−１（ＩＳＯ６７２１）に準拠した方法に従って求めた値である。
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
本発明の発光モジュールは、表示装置や表示用ランプに適している
１ 発光モジュール
４，６ 透明フィルム
５ 導体パターン
１３ 樹脂層
２２ 発光素子
２３ ベース基板
２４ Ｎ型半導体層
２５ 活性層
２６ Ｐ型半導体層
２８，２９ 電極
３０ バンプ
１３０〜１３２ 樹脂シート
実施形態に係る発光モジュールは、透過性を有し、その一方の面に形成された複数の導体パターンを有する第１の絶縁体と、複数の前記導体パターンの第１の導体パターンに接続された第１の電極と、前記第１の導体パターンと異なる複数の前記導体パターンの第２の導体パターンに接続された第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極にそれぞれ設けられる一対のバンプと、前記第１の電極が設けられた第１の半導体層と、前記第２の電極が設けられた第２の半導体層と、を備え、一対の前記バンプは、前記第１の導体パターンおよび前記第２導体パターンに向かって突出する、複数の発光素子と、透過性を有する第２の絶縁体であって、前記第１の絶縁体から離れて配置され、前記第２の絶縁体は、複数の前記発光素子を保持する、第２の絶縁体と、前記第１の絶縁体と前記第２の絶縁体との間、および、複数の前記発光素子と前記第１の絶縁体との間の微小な空間に充填され、複数の前記発光素子の厚みよりも薄い部分を有する樹脂層と、を備える発光モジュールであって、前記第１の絶縁体において、複数の前記発光素子が配置された複数の領域は外側に向かって突出し、前記樹脂層の引張貯蔵弾性率は５０℃から１００℃までほぼ一定であり、温度が上昇して１００℃を超えるとき、前記引張貯蔵弾性率は急激に低下し、前記引張貯蔵弾性率が急激に低下した後は、前記引張貯蔵弾性率は一定となり、-５０℃〜１００℃での前記引張貯蔵弾性率は１ＧＰａ〜１０ＧＰａであり、前記引張貯蔵弾性率の変化は１０倍以下である。

Claims (10)

  1. 上面に導体パターンが配置された第１透光性絶縁体と、前記第１透光性絶縁体上の前記導体パターンと電気的に接触する電極を有する発光素子と、前記第１透光性絶縁体と前記発光素子との間に充填された透光性絶縁樹脂シートとを備えた発光モジュールの製造方法であって、
    前記第１透光性絶縁体の上面に前記透光性絶縁樹脂シートを配置する第１配置ステップと、
    前記電極が前記第１透光性絶縁体上の前記導体パターンの所定箇所に対向するように、前記発光素子を、動的粘度が１，０００，０００ｐｏｉｓｅ以下の前記透光性絶縁樹脂シートの上面に配置する第２配置ステップと、
    前記透光性絶縁樹脂シートと前記発光素子を含む積層体を、前記透光性絶縁樹脂シートの最軟化温度より低く、かつ、前記最軟化温度より５０度以上低くない温度で加熱及び加圧し、前記透光性絶縁樹脂シートの動的粘度が５０，０００ｐｏｉｓｅ以下の状態において、前記電極を前記導体パターンの所定箇所に到達させて、前記電極と前記導体パターンを導通させる第１加熱ステップと、
    前記積層体を、前記最軟化温度より高く、かつ、前記最軟化温度より５０度以上高くない温度まで加熱し、前記電極が前記導体パターンの所定の位置に接続した状態で、前記透光性絶縁樹脂シートを硬化させる第２加熱ステップと、
    を備えることを特徴とする発光モジュールの製造方法。
  2. 前記第２配置ステップの前記透光性絶縁樹脂シートの動的粘度が５００ｐｏｉｓｅ以上であり、前記発光素子が前記透光性絶縁樹脂シートにめり込み仮止めされることを特徴とする請求項１記載の発光モジュールの製造方法。
  3. 前記透光性絶縁樹脂シートは、加熱されることにより最低溶融粘度に到達して硬化した後のビカット軟化温度が８０℃以上１６０℃以下であり、温度が０℃以上１００℃以下の範囲における引張貯蔵弾性率が０．０１ＧＰａ以上１０００ＧＰａ以下であり、ガラス転移温度が１００℃以上１６０℃以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の発光モジュールの製造方法。
  4. 前記透光性絶縁樹脂シートは、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、エステル系樹脂、ウレタン系樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂とジアリルフタレート樹脂からなる群から少なくとも一つを選択したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の発光モジュールの製造方法。
  5. 前記第２加熱ステップでは、前記透光性絶縁樹脂シートが動的粘度１０，０００ｐｏｉｓｅ以下である状態を経て、前記発光素子の周囲に隙間なく回り込むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光モジュールの製造方法。
  6. 前記発光モジュールは、前記第１透光性絶縁体から所定の距離離れて配置された第２透光性絶縁体を備え、
    前記第２配置ステップの後に、前記発光素子の上方に前記第２透光性絶縁体を配置する第３配置ステップを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発光モジュールの製造方法。
  7. 前記透光性絶縁樹脂シートは、温度が８０℃以上１６０℃以下の範囲で、硬化前の最低溶融粘度が１０Ｐａ・ｓ以上１００００Ｐａ・ｓ以下であり、硬化前の最低溶融粘度における前記最軟化温度に到達するまでの溶融粘度変化率が１／１０００以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発光モジュールの製造方法。
  8. 前記第２加熱ステップでは、前記透光性絶縁樹脂シートの動的粘度が１０，０００ｐｏｉｓｅ以下である状態を経て、前記発光素子の上面から前記導体パターンに向かって突出した前記電極と、前記発光素子の上面と、前記導体パターンとの間の微小空間に軟化した前記透光性絶縁樹脂シートが充填されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発光モジュールの製造方法。
  9. 上面に少なくとも２つの領域に分割された導体パターンが配置された第１透光性絶縁体と、前記導体パターンの２つの前記領域とそれぞれ電気的接触をし、前記導体パターンに向かって突出する２つの電極を有する複数の発光素子と、前記第１透光性絶縁体から所定の距離離れて配置された第２透光性絶縁体と、前記第１透光性絶縁体と前記第２透光性絶縁体との間に充填され、熱硬化性を有し、前記発光素子の高さより厚さが小さい透光性絶縁樹脂シートを備え、前記第１透光性絶縁体は前記発光素子が配置されている部分が外側に突出し、前記発光素子間の部分が窪むように湾曲した形状を有している発光モジュールの製造方法であって、
    前記第１透光性絶縁体の上面に前記透光性絶縁樹脂シートを配置する第１配置ステップと、
    ２つの前記電極が前記導体パターンの２つの前記領域にそれぞれ対向するように、前記発光素子を、動的粘度が５００ｐｏｉｓｅ以上１，０００，０００ｐｏｉｓｅ以下の前記透光性絶縁樹脂シートの上面に仮止めする第２配置ステップと、
    前記透光性絶縁樹脂シートと前記発光素子を含む積層体を、前記透光性絶縁樹脂シートの最軟化温度より低く、かつ、前記最軟化温度より５０度以上低くない温度で加熱及び加圧し、前記透光性絶縁樹脂シートの動的粘度が５０，０００ｐｏｉｓｅ以下の状態において、２つの前記電極を２つの前記領域の所定箇所にそれぞれ到達させて、前記電極と前記導体パターンを導通させる第１加熱ステップと、
    前記積層体を、前記最軟化温度より高く、かつ、前記最軟化温度より５０度以上高くない温度まで加熱し、２つの前記電極が２つの前記領域の所定位置に接続した状態で、動的粘度が１０，０００ｐｏｉｓｅ以下となる状態を経て軟化した前記透光性絶縁樹脂シートを、前記発光素子の上面と前記導体パターンとの間の微小空間に充填して硬化させる第２加熱ステップと、
    を備えることを特徴とする発光モジュールの製造方法。
  10. 上面に少なくとも２つの領域に分割された導体パターンを配置した第１透光性絶縁体と、
    前記導体パターンの２つの前記領域とそれぞれ電気的に接触し、前記導体パターンに向かって突出する少なくとも２つの電極を有する複数の発光素子と、
    前記第１透光性絶縁体から所定の距離離れて配置された第２透光性絶縁体と、
    熱硬化性を有し、前記発光素子の高さより厚さが小さく、前記第１透光性絶縁体と前記第２透光性絶縁体との間に充填され、かつ前記発光素子の上面と前記導体パターンとの間の微小空間に充填された透光性絶縁樹脂シートとを有し、前記第１透光性絶縁体は前記発光素子が配置されている部分が外側に突出し、前記発光素子間の部分が窪むように湾曲した形状を有する発光モジュールにおいて、
    前記透光性絶縁樹脂シートは、引張貯蔵弾性率が、常温以下の温度から略１００℃になるまでは略一定で、略１００℃を超えた場合急峻に粘度が低下し、その後略一定になり、かつ、−５０℃以上１００℃以下の範囲では、１ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下であり、変化は１０以下であること
    を特徴とする発光モジュール。
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