(57)【要約】【課題】  本発明は白色発光ダイオードパッケージに関するものである。【解決手段】  リードフレームを有するパッケージ基板に発光ダイオードを実装する段階と、蛍光体粉末と透明性ポリマー樹脂とを混合し、５００〜１００００ｃｐｓの粘度を有する蛍光体ペーストを設ける段階と、上記蛍光体ペーストの液滴を上記発光ダイオードの上面にディスペンシングし、上記発光ダイオードの上面と側面とに上記蛍光体ペーストを塗布する段階と、上記発光ダイオードに塗布された蛍光体ペーストを硬化させる段階とを含む白色ダイオードパッケージの製造方法を提供する。本発明によると、従来の蛍光体粉末の沈殿による不均一な蛍光体分布、及び、散布問題を解決して優れた光変換効率を得られ、パッケージ基板上面の反射領域などに蛍光体粉末の沈殿のため発生しかねない輝度減少と、側面からの青色発光により引き起こされる、まだら問題を防止することができる。【選択図】        図２−４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームを有するパッケージ基板に発光ダイオードを実装する段階と、
蛍光体粉末と透明性ポリマー樹脂とを混合し、５００〜１００００ｃｐｓの粘度を有する蛍光体ペーストを設ける段階と、
上記蛍光体ペーストの液滴を、上記発光ダイオードの上面にディスペンシングして、上記発光ダイオードの上面と側面とに上記蛍光体ペーストを塗布する段階と、及び、
上記発光ダイオードに塗布された蛍光体ペーストを硬化させる段階とを含むこと、
を特徴とする白色発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項２】
上記蛍光体ペーストは、上記透明性ポリマー樹脂に対する上記蛍光体粉末の重量比が、０．５〜１０の範囲であること、
を特徴とする請求項１に記載の白色発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項３】
上記発光ダイオードの上面にディスペンシングされる上記蛍光体ペーストの液滴容積は、０．０１２〜０．５μリットルであること、
を特徴とする請求項１または２に記載の白色発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項４】
上記透明性ポリマー樹脂は、硬化性ポリマー樹脂であること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の白色発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項５】
上記硬化性ポリマー樹脂は、シリコン系ポリマー樹脂、または、エポキシ系ポリマー樹脂であること、
を特徴とする請求項４に記載の白色発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項６】
上記蛍光体ペーストを硬化させる段階後に、ワイヤを用いて上記リードフレームと上記発光ダイオードとを電気的に接続させる段階をさらに含むこと、
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の白色発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項７】
上記発光ダイオードはフリップチップ発光ダイオードであること、
を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の白色発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項８】
上記パッケージ基板は、上面に発光ダイオードを包囲したキャップ構造物をさらに含み、
上記蛍光体ペーストを硬化させた後に、上記キャップ構造物内に透明樹脂を用いて透明モールディング部を形成する段階をさらに含むこと、
を特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の白色発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造方法により製造されること、
を特徴とする白色発光ダイオードパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色発光ダイオードに関するもので、短波長光を放出する発光ダイオードに波長変換用蛍光体を塗布する、白色発光ダイオードパッケージの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、発光ダイオードは、優れた単色性ピーク波長を有し、光効率性が優れ、小型化が可能であるといった利点を有するので、多様なディスプレイ装置及び光源として広く用いられている。とりわけ、白色発光ダイオードは、照明装置、または、ディスプレイ装置のバックライトを代替できる高出力、高効率光源として積極的に開発されている。
【０００３】
こうした白色発光ダイオードを具現する方案としては、近紫外線から青色光（３７０ｎｍ〜４８０ｎｍ）発光ダイオードに、蛍光体を塗布して白色光に変換する波長変換方法が主に用いられている。
【０００４】
図１−１は従来の一方法により製造された、白色発光ダイオードパッケージを示す断面図である。図１−１によると、上記白色発光ダイオードパッケージは、２個のリードフレーム１３ａ、１３ｂが形成されたパッケージ基板１１と、上記パッケージ基板１１のキャップ構造１２内に実装された青色発光ダイオードチップ１５とを含む。上記発光ダイオードチップ１５は、発光ダイオード（ＬＥＤ）１５ａとチップ基板１５ｂとを含んだフリップチップ構造であり、上記チップ基板１５ｂに形成され、発光ダイオード１５の両電極（図示せず）に各々連結された電極部（図示せず）は、各々上記リードフレーム１３ａ、１３ｂの上端に、ワイヤ１４ａ、１４ｂで連結されることができる。
【０００５】
上記キャップ構造１２の内部には、上記青色ＬＥＤチップ１５の周囲を包囲するようにＹ−Ａｌ−Ｇａ（ＹＡＧ）系蛍光体を含有したモールディング部１９が形成される。上記モールディング部１９に分布された蛍光体粉末１８は、ＬＥＤ１５ａから放出される青色光の一部を黄色光に変換し、変換された黄色光は、変換されない青色光と組み合わされ、所望の白色光で発散されることができる。
【０００６】
一般に、上記波長変換用モールディング部１９は、蛍光体粉末１８が均一に分散された液状樹脂からディスペンシング工程を通して形成されることができる。
【０００７】
しかし、従来のディスペンシング工程は、図１−２の断面写真のように液状樹脂を利用するので、その液状樹脂が硬化する過程で蛍光体粉末が沈殿してしまう問題がある。しかも、図１−１の「Ａ」で表示された発光ダイオードチップの側面領域には、蛍光体粉末がほぼ存在しないので、波長変換無しで放出される青色光の比率が高くなり過ぎることもある。そのため、より多くの蛍光体粉末が必要とされ、結果として発光輝度が低下し、偏向角度に応じて光の色温度が異なり、部分的に黄白色または青白色を帯びるようになる、まだら現象が引き起こされる。
【０００８】
また、上記キャップ構造、または、基板の内部面に輝度向上のために反射面を設ける場合、沈殿した蛍光体粉末はその反射面に付着し、反射効果を低減させ、結果として発光輝度を低下させる原因になりもする。
【０００９】
多様な蛍光体粉末を混合し、使用する場合に、上記蛍光体粉末の沈殿現象は、より深刻な問題となる。例えば、紫外線ＬＥＤと適切な配合比を有する、赤色、緑色、及び、青色蛍光体粉末の混合物を用いて白色発光ダイオードを製造する場合、各蛍光体粉末毎に異なる比重と粒度とを有するので、色のバラツキ問題は、より深まる。
【００１０】
こうした問題の他にも、ディスペンシング工程、及び、硬化の時間に応じて沈殿程度が大きくなるので、結果として工程時間により色座標が変化してしまい、これにより、不良率が増加するばかりでなく、パッケージによる色座標の散布が大きくなる問題もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述された従来の技術の問題点を解決するためのものとして、白色光の特性を向上させるために、高粘度である蛍光体ペーストを、ディスペンシング発光ダイオードの上面と側面とに均一に塗布させる白色発光ダイオードパッケージの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記した技術的課題を成し遂げるために、本発明は、リードフレームを有するパッケージ構造に発光ダイオードを実装する段階と、蛍光体粉末と透明性ポリマー樹脂とを混合し、５００〜１００００ｃｐｓの粘度を有する蛍光体ペーストを設ける段階と、上記蛍光体ペーストの液滴を、上記発光ダイオードの上面にディスペンシングして、上記発光ダイオードの上面と側面とに上記蛍光体ペーストを塗布する段階と、上記発光ダイオードに塗布された蛍光体ペーストを硬化させる段階とを含む白色発光ダイオードパッケージの製造方法を提供する。
【００１３】
好ましくは、上記蛍光体ペーストは、上記透明性ポリマー樹脂に対する上記蛍光体粉末の重量比が、０．５〜１０の範囲であることができる。また、好ましくは、上記発光ダイオードの上面にディスペンシングされる上記蛍光体ペーストの液滴容積は、０．０１２〜０．５μリットルであることができる。上記透明性ポリマー樹脂は、硬化性ポリマー樹脂を使用することが好ましく、こうした硬化性ポリマー樹脂は、シリコン系ポリマー樹脂、または、エポキシ系ポリマー樹脂であることができる。
【００１４】
ワイヤによるペーストの望まない遊動を防止するために、上記蛍光体ペーストの硬化段階後に、発光ダイオード、または、発光ダイオードチップを、リードフレームにワイヤボンディングする工程を施すことが好ましい。但し、ワイヤボンディング工程の際、その高さを低く調整して望まない遊動の発生を抑制すると、ワイヤボンディング工程をチップ実装の際に行うこともできる。また、本発明は、フリップチップ発光ダイオードのような多様なパッケージ構造に適用することができる。
【００１５】
好ましくは、上記パッケージ基板は、上面に発光ダイオードを包囲したキャップ構造物をさらに含んだ構造であることができる。この場合に、上記蛍光体ペーストを硬化させた後に、上記キャップ構造物内に透明樹脂を用いて透明モールディング部を形成する段階を、さらに含むことができる。
【００１６】
また、本発明は、上記製造方法により製造された白色発光ダイオードパッケージを含む。
【００１７】
本発明においては、約５００〜１００００ｃｐｓの高粘度性蛍光体ペーストを用意し、上記蛍光体ペーストを発光ダイオードの上面に少量設け、発光ダイオードの上面と側面に限って塗布する。したがって、蛍光体粉末の沈殿による従来の技術の問題を解決すると同時に、蛍光体を発光ダイオードの側面まで均一に塗布することにより、優れた光変換効率を得ることができ、またパッケージ基板の上面などの反射領域に蛍光体粉末が付着することにより発生する輝度減少を、防止することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上述したように、本発明によると、高粘度である蛍光体ペーストを少量で、発光ダイオードの上面にディスペンシングすることにより、発光ダイオードの上面と側面とに限って塗布する。したがって、蛍光体粉末の沈殿による不均一な蛍光体分布、及び、散布問題を解決して優れた光変換効率を得ることができ、パッケージ基板上面の反射領域などに、蛍光体粉末の沈殿により発生しかねない輝度減少問題を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付の図を参照に、本発明をより詳しく説明する。図２−１から図２−４は、本発明による白色発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための工程断面図である。
【００２０】
図２−１のように、リードフレーム２３ａ、２３ｂを有するパッケージ基板２１に、発光ダイオード２５ａを実装する。上記パッケージ基板２１は、上記発光ダイオードチップ２５と電気的に接続されるリードフレーム２３ａ、２３ｂを具備し、実施形態に応じて、内部に傾斜になった反射面を有するキャップ構造物２２を含むことができる。上記発光ダイオード２５ａは、紫外線または近紫外線、青色などの短波長発光ダイオードであることができ、一般的に、発光ダイオードチップ２５の形態で提供される。本実施形態においては、上記発光ダイオード２５ａは、チップ基板２５ｂにフリップチップボンディング方式で実装されたフリップチップ発光ダイオード２５で例示される。上記発光ダイオードチップ２５は、上記パッケージ基板２１に、接着剤２７などの固定手段を用いて搭載されることができる。
【００２１】
次いで、図２−２のように、ディスペンシング工程を用いて発光ダイオード２５ａの上面に蛍光体ペースト２８’の液滴を提供する。本発明に用いられる蛍光体ペースト２８’は、約５００〜１００００ｃｐｓの高粘度性蛍光体ペーストである。こうした高粘度蛍光体ペースト２８’は、透明性ポリマー樹脂に対する蛍光体粉末の重量比が、０．５〜１０の範囲になるよう混合して設けることができる。こうした混合比を有する蛍光体ペーストは、従来のディスペンシング工程に使用される蛍光体混合物（透明性ポリマー樹脂：蛍光体粉末＝約１０：１）に比べて、高い粘度を有することができる。
【００２２】
本発明に使用される透明性ポリマー樹脂として、好ましくは、化性樹脂またはアクリル系樹脂を使用することができるが水溶性ポリマー樹脂は、高い粘度を具現し難いので好ましくない。本発明に好ましく使用可能な硬化性樹脂としては、シリコン系ポリマー樹脂、または、エポキシ系ポリマー樹脂が挙げられる。
【００２３】
その結果、図２−３のように、上記ディスペンシング工程により上記蛍光体ペースト２８’は、発光ダイオード２５ａの上面と側面とに限って塗布されることができ、塗布された蛍光体ペースト２８’は、所定の条件（熱、紫外線など）で硬化される。図２−３に示したように、発光ダイオード２５ａの上面と側面とに制限された塗布を実現するために、蛍光体ペーストの粘度と共に、一つの発光ダイオードに投入される液滴量の調節を必要とする。上記蛍光体ペースト２８’の液滴量は、発光ダイオード２５ａの大きさと形態に応じて多少の差がある。こうした発光ダイオード２５ａの大きさと形態を考慮した好ましい液滴量は、０．０１２〜０．５μリットルの範囲であることができる。
【００２４】
このように、硬化される蛍光膜の厚さは、液滴量を通して制御することができ、ひいては発光ダイオードの側面と上面とに位置した蛍光膜の厚さも、液滴量と共に、粘度、及び、硬化前の経過時間を適切に調節することにより制御可能である。例えば、側面発光ダイオード（ｓｉｄｅｖｉｅｗ  ＬＥＤ）の場合には、側面に相対的に厚い厚さの蛍光膜が必要とされるので、液滴量をやや多くしたり、粘度もやや低い範囲で設定したり、ディスペンシング後から硬化前までの時間をやや長く維持したりすることにより対応できる。こうした蛍光膜の厚さは、発光ダイオードの形態と大きさに応じて異ならせることができるが、蛍光膜の側面、及び、上面の厚さを、各々５μｍ〜４０μｍ程度で適切に調整することができる。
【００２５】
本発明においては、蛍光体ペースト２８’が、発光ダイオード２５ａの上面、及び、側面に限って塗布されるので、上記パッケージ基板２１の上面とキャップ構造物２２の内部反射面には不要に存在せず、より均一な蛍光体の分布が得られる。
【００２６】
さらに、図２−４のように、上記塗布された蛍光体ペースト２８’を硬化後に、上記キャップ構造物２２内に透明樹脂を用いて、透明モールディング部２９を形成することができる。上記透明モールディング部２９は、実装された発光ダイオード２５ａを保護するために提供されるもので、蛍光体粉末を含まない通常の透明性ポリマー樹脂で形成することができる。また、上記発光ダイオード２５ａ（厳密に言えば、発光ダイオードチップ２５）とリードフレーム２３ａ、２３ｂとを連結するために、ワイヤボンディング工程は、蛍光体ペースト２８’の硬化段階後、透明モールディング部２９の形成前に施す。これはワイヤ２４ａ、２４ｂにより、少量のディスペンシングされる蛍光体ペースト２８’の液滴の不要な移動が発生することを防止するためである。
【００２７】
以下、本発明による実施例を通して本発明による作用と効果を、より詳しく説明する。
（実施例）
本実施例においては、基板に発光ダイオード（３２０×３００×８０μｍ）がフリップチップで搭載されたフリップチップ発光ダイオードを、パッケージ基板に実装した。また、透明性ポリマー樹脂としてシリコン系硬化性樹脂と、ＴＡＧ系蛍光体粉末とを約７：１の重量比で混合し、約４０００ｃｐｓの粘度を有する蛍光体ペーストを設けた。上記蛍光体ペーストを、ディスペンシング工程を用いて発光ダイオードの上面に設けた。本ディスペンシング工程において使用された液滴の大きさを、約０．１μリットルにした。上記発光ダイオードの上面に設けられた蛍光体ペーストが、発光ダイオードの側面まで塗布されるよう所定の時間を経過させてから硬化させ、蛍光膜を形成した。その結果、蛍光膜の厚さは、発光ダイオードの上面においては約２０μｍで、側面においては約１５μｍであった。次いで、フリップチップ発光ダイオードの端子（フリップチップ用基板の上面に位置する）と、パッケージ基板のリードフレームとをワイヤボンディングで連結した後に、同一のシリコン系硬化性樹脂を使用して透明モールディング部を形成した。
【００２８】
図３−１は、本発明の一実施例により製造された白色発光ダイオードパッケージの断面を撮影したＳＥＭ写真であり、図３−２は、本発明の一実施例により製造された白色発光ダイオードパッケージの上平面を撮影した写真である。
【００２９】
図３−１によると、発光ダイオードチップの発光ダイオードの上面と側面とに、略均一な厚さで蛍光体が塗布されたことが確認される。このように、本発明において提示した少量の高粘度蛍光体ペーストを利用したディスペンシング工程を通して、均一な分布を有する蛍光膜を発光ダイオードの上面と側面とに提供することができる。また、図３−２によると、蛍光体膜がフリップチップ基板において、発光ダイオードに限って塗布されることが確認される。
【００３０】
（比較例）
本比較例においては、上記実施例と同一の、発光ダイオードパッケージとディスペンシング工程とを適用するが、粘度が本発明の条件から外れた通常の蛍光体混合物を使用した。より具体的には、透明性ポリマー樹脂としてエポキシ系硬化性樹脂と、ＴＡＧ系蛍光体粉末とを約１：８の重量比で混合し、約３００ｃｐｓとの低い粘度を有する蛍光体混合物を製造し、これを使用してディスペンシング工程を施し、発光ダイオードパッケージを製造した。
【００３１】
図４は、本比較例の白色発光ダイオードパッケージに設けられた蛍光膜の塗布状態を比較するために撮影されたＳＥＭ写真である。
【００３２】
図４によると、図３−１と図３−２に示した発光ダイオードパッケージと異なり、蛍光体分布が大変不均一で、とりわけ、発光ダイオードの側部に広がってしまうことが確認される。このように、本発明の粘度範囲を外れた従来の蛍光体混合物では、発光ダイオードの上面に少量投入しても所望の均一な厚さの蛍光膜が得られないことが確認される。
【００３３】
本発明は、上述した実施形態、及び、添付の図により限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲により限定される。したがって、請求範囲に記載された本発明の技術的思想を外れない範囲内において、当技術分野の通常の知識を有する者により多様な形態の置換、変形、及び、変更が可能であり、これらもまた本発明の範囲に属するものといえるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１−１】従来の白色発光ダイオードパッケージの断面を示す概略図である。
【図１−２】図１−１と類似する形態の実際の白色発光ダイオードパッケージを撮影したＳＥＭ写真である。
【図２−１】本発明による白色発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２−２】本発明による白色発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２−３】本発明による白色発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図２−４】本発明による白色発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図３−１】本発明の一実施例により製造された白色発光ダイオードパッケージの断面を撮影したＳＥＭ写真である。
【図３−２】本発明の一実施例により製造された白色発光ダイオードパッケージの上平面を撮影した写真である。
【図４】比較例の白色発光ダイオードパッケージに設けられた蛍光膜の塗布状態を比較するために撮影されたＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００３５】
１１、２１  パッケージ基板
１２、２２  キャップ構造物
１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ  リードフレーム
１４ａ、１４ｂ、２４ａ、２４ｂ  ワイヤ
１５、２５  発光ダイオードチップ
１５ａ、２５ａ  発光ダイオード
１５ｂ、２５ｂ  チップ基板
１７、２７  接着剤
１８  蛍光体粉末
１９  モールディング部
２８’  蛍光体ペースト
２９  透明モールディング部
Ａ  発光ダイオードチップの側面領域
【図１−１】
2006135288.tif 000003
【図１−２】
2006135288.tif 000004
【図２−１】
2006135288.tif 000005
【図２−２】
2006135288.tif 000006
【図２−３】
2006135288.tif 000007
【図２−４】
2006135288.tif 000008
【図３−１】
2006135288.tif 000009
【図３−２】
2006135288.tif 000010
【図４】
2006135288.tif 000011