(57)【要約】本発明は、発光素子パッケージ及び発光素子パッケージの製造方法が開示される。本発明による発光素子パッケージの製造方法は、ベースを用意する段階と、前記ベースにホールを形成する段階と、前記ベースに発光部を形成する段階と、前記発光部の上側にモールドダイを位置させる段階と、前記ホールにモールド材料を注入する段階と、前記モールドダイを除去する段階とを含む。【選択図】図３
2008544537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースの上側に形成される発光部と、
前記発光部にトランスファーモールドされるモールド部とを含むことを特徴とする、発光素子パッケージ。
【請求項２】
前記モールド部を形成するためのモールド材料の注入のために、前記ベースにホールが形成されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項３】
前記ホールの少なくとも一部分には、前記モールド材料が充填されることを特徴とする、請求項２に記載の発光素子パッケージ。
【請求項４】
前記ベースは、プリント配線基板と、前記プリント配線基板の上側に形成される絶縁層と、前記絶縁層の上側に形成される回路層とを含み、
前記発光部は、前記プリント配線基板に形成される発光素子と、前記回路層に形成される電極とを含み、前記発光素子及び前記電極が電気的に接続されて構成されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項５】
前記ベースは、プリント配線基板と、前記プリント配線基板の上側に形成される絶縁層と、前記絶縁層の上側に形成される回路層とを含み、
前記発光部は、前記絶縁層に形成される発光素子と、前記回路層に形成される電極とを含み、前記発光素子及び前記電極が電気的に接続されて構成されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項６】
前記モールド部は、上側が凹んだ形状であることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項７】
前記発光部は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤ及びオレンジ色ＬＥＤの少なくとも一つ以上を含んで形成されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項８】
前記モールド部は、エポキシ又はシリコンで形成されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項９】
前記モールド部は、前記ベースの上側で硬化されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１０】
ベースを用意する段階と、
前記ベースにホールを形成する段階と、
前記ベースに発光部を形成する段階と、
前記発光部の上側にモールドダイを位置させる段階と、
前記ホールにモールド材料を注入する段階と、
前記モールドダイを除去する段階とを含むことを特徴とする、発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１１】
前記モールドダイは、発光部の上側に位置することを特徴とする、請求項１０に記載の発光素子パッケージ製造方法。
【請求項１２】
前記モールド材料は、エポキシ又はシリコンであることを特徴とする、請求項１０に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１３】
前記ホールは、一つの発光部の形成された領域に２つが形成され、１つのホールにモールド材料が注入され、もう一つのホールにモールドダイ内の空気が排出されることを特徴とする、請求項１０に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１４】
ベースを用意する段階と、
前記ベースに発光部を形成する段階と、
前記発光部の上側にホールが形成されたモールドダイを位置させる段階と、前記ホールにモールド材料を注入する段階と、
前記モールドダイを除去する段階とを含むことを特徴とする、発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１５】
前記モールドダイは、発光部の上側に位置することを特徴とする、請求項１４に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１６】
前記モールド材料は、エポキシ又はシリコンであることを特徴とする、請求項１４に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１７】
前記ホールは、一つの発光部の形成された領域に２つが形成され、１つのホールにモールド材料が注入され、もう１つのホールにモールドダイ内の空気が排出されることを特徴とする、請求項１０に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１８】
ベースを用意する段階と、
前記ベースに複数の発光部を形成する段階と、
前記複数の発光部の上側にモールド部の形状を陰刻したモールドダイを位置させる段階と、
前記ベース及び前記モールドダイ間の空間にモールド材料を注入する段階と、
前記モールドダイを除去する段階とを含むことを特徴とする、発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１９】
ベースと、
前記ベースの上側に形成された複数の発光部と、
前記複数の発光部に各々分離されて形成され、前記ベース又は前記発光部に硬化されて結合されるモールド部とを含むことを特徴とする、発光素子パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子パッケージ及び発光素子パッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子としては、発光ダイオード(Light Emitting Diode;ＬＥＤ)が挙げられる。これは、化合物半導体の特性を利用して電気信号を赤外線、可視光線又は紫外線の形態に変換する素子である。
【０００３】
ＬＥＤは、家電製品、リモコン、電光板、表示器及び各種自動化機器などに使用される。その種類は、ＩＲＥＤ(Infrared Light Emitting Diode)とＶＬＥＤ(Visible Light Emitting Diode)とに大別される。ＬＥＤの構造は、次の通りである。
【０００４】
青色ＬＥＤは、サファイア基板上にＮ型ＧａＮ層が形成され、Ｎ型ＧａＮ層の表面の一側上にＮ−メタルが形成され、Ｎ−メタルが形成された領域の以外に活性層が形成される。
【０００５】
また、活性層上にＰ型ＧａＮ層が形成され、Ｐ型ＧａＮ層上にＰ−メタルが形成される。活性層は、Ｐ−メタルを介して伝送される正孔と、Ｎ−メタルを介して伝送される電子とが結合して光を発生させる層である。
【０００６】
一方、平板表示装置(flat pannel display)の一種である液晶表示装置(Liquid Crystal Display；ＬＣＤ)は、液体の流動性と結晶の光学的性質とが共存する液晶に電界を加えて液晶の光学的異方性を変化させる装置である。このようなＬＣＤは、ＣＲＴ(cathode ray tube)に比べて低消費電力且つ低体積の利点があり、大型化及び高精細化が可能になるため、広く使用されている。
【０００７】
このようなＬＣＤは、大きくＬＣＤパネル、バックライト、プリント配線基板(printed circuit board；ＰＣＢ)及びモジュールホルダーからなる。ＬＣＤパネルは、透明電極パターン及び画素電極がスイッチング素子と接続している下側液晶基板と、共通電極が形成される上側液晶基板とからなり、上側及び下側基板間には液晶が封止されている。バックライトは、ＬＣＤパネルに光源を提供する装置であって、主にＬＥＤパッケージを配列して製作されたＬＥＤパネルが使用される。
【０００８】
ＰＣＢは、集積電力モジュールのような電源供給及び制御用モジュールを備えた装置である。モジュールホルダーは、前述した構成部を四角フレームに固定させる役割を果す。
【０００９】
図１は、従来技術によるＬＥＤパネル１０の構造を示す側断面図である。
【００１０】
まず、側壁を有する四角形状のフレーム１１内の下側に発光素子１２及び導電配線１４が形成されたＰＣＢ(１５)が付着され、発光素子１２の光を分散させるためのエポキシモールド層１３がフレーム１１の内側に形成され、フレーム１１の上側面に拡散板１６が接着される。このとき、拡散板１６と発光素子１２との距離は、通常５ｍｍ以上に形成されなければ、輝度が増加しない。
【００１１】
前述したように、従来技術によるＬＥＤパネル１０は、発光素子１２側に乱反射される光を活用できず、拡散板１６と発光素子１２との距離を５ｍｍ以上に維持しなければならないため、ＬＥＤパネル１０の軽薄化が困難であるという問題点がある。
【００１２】
また、このように、ＬＥＤパネル１０を構成する発光素子１２は、高出力の光を得るために電流の大きさを高める場合、パッケージ内の放熱性能が悪くなって高熱が発生するという問題があり、このようにパッケージ内に高熱が放熱されないままで存在する場合、抵抗が非常に高くなって光効率が低下される。
【００１３】
特に、従来のＬＥＤパネル１０は、特定の方向(例えば、上側)だけに光を放出させる発光素子１２を互いに光の干渉なしに独立的に配置させる構造を持つので、Ｒ、Ｇ、Ｂの色相を混合して白色光を表示するのが困難であるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
よって、本発明の目的は、モールド部をモールド技術により形成することで、製造工程が簡単な発光素子パッケージを提供することにある。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、ＰＣＢ上に直接ＬＥＤチップが実装され、トランスファーモールド法によりモールド部が形成されることで、ＬＥＤチップから発生する熱を外部に放出しやすく、光損失を最小化できる発光素子パッケージ及び発光素子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】
【００１６】
本発明による発光素子パッケージは、ベースと、前記ベースの上側に形成される発光部と、前記発光部にトランスファーモールドされるモールド部とを含む。
【００１７】
また、本発明による発光素子パッケージの製造方法は、ベースを用意する段階と、前記ベースにホールを形成する段階と、前記ベースに発光部を形成する段階と、前記発光部の上側にモールドダイを位置させる段階と、前記ホールにモールド材料を注入する段階と、前記モールドダイを除去する段階とを含む。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発光素子パッケージの製造工程がより簡単になり、発光素子パッケージの放熱特性及び色混合特性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明による発光素子パッケージは、ベースと、ベースの上側に形成される発光部と、発光部にトランスファーモールドされるモールド部とを含む。
【００２０】
また、本発明による発光素子パッケージの製造方法は、ベースを用意する段階と、ベースにホールを形成する段階と、ベースに発光部を形成する段階と、発光部の上側にモールドダイを位置させる段階と、ホールにモールド材料を注入する段階と、モールドダイを除去する段階とを含む。
【００２１】
また、本発明による発光素子パッケージの製造方法は、ベースを用意する段階と、ベースに発光部を形成する段階と、発光部の上側にホールが形成されたモールドダイを位置させる段階と、ホールにモールド材料を注入する段階と、モールドダイを除去する段階とを含む。
【００２２】
また、本発明による発光素子パッケージの製造方法は、ベースを用意する段階と、ベースに複数の発光部を形成する段階と、複数の発光部の上側にモールド部の形状を陰刻したモールドダイを位置させる段階と、ベース及びモールドダ間の空間にモールド材料を注入する段階と、モールドダイを除去する段階とを含む。
【００２３】
また、本発明による発光素子パッケージは、ベースと、ベースの上側に形成された複数の発光部と、複数の発光部に各々分離されて形成され、ベース又は発光部に硬化されて結合されるモールド部とを含む。
【００２４】
図２は、本発明の実施形態による発光素子パッケージ１００の構造を示す断面図である。
【００２５】
図２によれば、本発明の実施形態による発光素子パッケージ１００は、ベース、ベースの上側に実装される発光部及び発光部に形成されたモールド部を含む。
【００２６】
ベースは、ＰＣＢ(１１０)、絶縁層１２０及び回路層１３０が含まれることができる。
【００２７】
ＰＣＢ(１１０)は、メタルＰＣＢとして、ＭＣＰＣＢ(Metal Core Printed Circuit Board)で形成されることができる。ＰＣＢ(１１０)は、回路層１３０及び絶縁層１２０のような他の構成部を上側に実装させて保持する。
【００２８】
また、ＰＣＢ(１１０)は、発光部から発生する熱を底面側に放出する。
【００２９】
発光部は、発光素子１５０、ベースに形成された電極１４０及び発光素子１５０と電極１４０とを電気的に接続させるワイヤ１６０を含むことができる。
【００３０】
発光素子１５０は、接着部材を介してＰＣＢ(１１０)に直接実装されることができ、ＰＣＢ(１１０)上に形成された絶縁層１２０上に実装されることもできる。
【００３１】
図３は、本発明の他の実施形態による発光素子パッケージを示す図であって、発光素子１５０が絶縁層１２０上に実装されることを示している。
【００３２】
以下では、図４〜図１１を参照して本発明の実施形態による発光素子パッケージ１００の製造方法を説明する。本発明の実施形態による発光素子パッケージ１００は、ＬＣＤのバックライト光源として使用することができる。
【００３３】
図４は、本発明の実施形態による発光素子が実装される前のＰＣＢの形態を示す上面図である。
【００３４】
図４によれば、発光素子１５０が形成される位置に回路層１３０及び絶縁層１２０が除去され、その周辺に電極１４０が具備された構造を複数個形成していることが分かる。
【００３５】
ＰＣＢ(１１０)は、アルミニウムや銅などの熱伝導率が高い金属で形成されることができる。ＰＣＢ(１１０)は、圧着された半導体系列の材質で形成されたり、熱伝逹物質を塗布して熱放出機能が向上するように形成されることができる。
【００３６】
まず、ＰＣＢ(１１０)上に絶縁層１２０が積層される。絶縁層１２０は、回路層１３０とＰＣＢ(１１０)とを電気的に絶縁させる層であって、前述したように、発光素子１５０が実装される領域が除去されて積層される構造を持つ。
【００３７】
続いて、絶縁層１２０上に回路層１３０が積層される。このとき、回路層１３０は、絶縁層１２０のように発光素子１５０の実装される領域が除去されて積層される。
【００３８】
一方、図３で提示された実施形態によれば、絶縁層１２０は、除去されず、絶縁層１２０の上側に発光素子１５０が実装されることもできる。
【００３９】
本発明の実施形態による発光素子パッケージ１００上には、個別モジュール化した発光素子１５０が複数個具備されるため、回路層１３０には発光素子１５０の配列のための回路が構成される。
【００４０】
発光素子１５０の位置する部分が除去された回路層１３０の終端には、発光素子１５０と回路層１３０とが電気的に接続される電極１４０が位置して、互いにワイヤ１６０により接続される。
【００４１】
図５は、本発明の実施形態による発光素子が実装された後のＰＣＢの形態を示す上面図及び側面図である。
【００４２】
発光部は、化合物半導体からなる発光素子１５０と、電流を伝達する電極１４０とを備え、回路層１３０及びワイヤ１６０により導電配線される。
【００４３】
図５に示すように、発光素子パッケージ１００は、ＣＯＢ(Chip On Board)概念であって、ＰＣＢ(１１０)に直ぐ実装されることで、熱放出効果を極大化できる。
【００４４】
また、発光素子１５０は、ＳｉＯＢ(Silicon Optical Bench)チップ、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、黄色ＬＥＤチップ及びオレンジ色ＬＥＤチップ等のＬＥＤチップである。ＳｉＯＢチップは、基板にカップ形状の空間をエッチングし、その内部にＬＥＤを実装したチップを意味する。
【００４５】
このとき、本発明による発光素子パッケージ１００は、優れた色混合特性を持つので、従来とは異なり多様にＬＥＤチップの配列が可能である。
【００４６】
絶縁層１２０と回路層１３０とが積層された後、ＰＣＢ(１１０)上に発光素子１５０がボンディングされ、発光素子１５０及び電極１４０がワイヤ１６０により接続され、その上にモールド部１７０が形成される。このとき、モールド部１７０は、レンズ構造物又はモールド支持物のような付加的な構造物を用いることなく、トランスファーモールド処理を経て形成されるので、熱放出効果は一層良くなる。
【００４７】
トランスファーモールド処理によるモールド部１７０の形成工程について、詳細に説明する。
【００４８】
ここで、トランスファーモールドとは、一定の形態で陰刻したモールドダイ(die)に、所定の粘度を持つコンパウンドを熱及び圧力を用いて充填した後、硬化させるモールド方法を意味する。
【００４９】
図６及び図７は、モールド部を形成するためにＰＣＢにホールを形成したことを説明する図である。図６及び図７に示すように、一つのモールド部１７０を形成するために、ＰＣＢ(１１０)に２つのホール１８０が形成される。
【００５０】
図８には、ＰＣＢ(１１０)の下側から視たホール１８０の形状が示されている。ＰＣＢ(１１０)にホール１８０を形成した状態で、図９に示すように、モールド部１７０の形状を陰刻したモールドダイ１９０をＰＣＢ(１１０)上に位置させる。そして、図１０に示すように、ＰＣＢ(１１０)に形成されたホール１８０を介して、エポキシ又はシリコンのようなモールド材料を注入する。
【００５１】
一つのモールド部１７０を形成するには２つのホール１８０を必要とする。１つのホール１８０を介してモールド材料が注入され、そのモールド材料の注入によって、もう１つのホール１８０を介してモールドダイ１９０内の空気が排出される。
【００５２】
そして、図１１に示すように、モールドダイ１９０を除去すると、モールド部１７０が完成される。このとき、ＰＣＢ(１１０)に形成されたホール１８０の少なくとも一部にはモールド材料が充填される。
【００５３】
このように、モールド部１７０は、回路層１３０及び絶縁層１２０上において、発光素子１５０及び電極１４０を覆うようにトランスファーモールドされる。
【００５４】
よって、モールド部１７０は、別途のモールド支持物を備える必要がなく、モールド部１７０がレンズの役割を果すことで、レンズ構造物を別に装着する必要がない。すなわち、レンズを構造物に嵌合して光の進行経路を変更させる従来の方式とは異なり、本発明におけるモールド部１７０は、１つの構造物として最小の工程を介して形成される。
【００５５】
一方、モールド部１７０は、前述したように、サイドエミッタ型構造を持つと共に、トップエミッタ型構造としてトランスファーモールドされることができる。この場合、その上部はドーム状又は平板状で形成される。また、その側面は、扁平な面を形成して直六面体柱型構造を持つことができる。
【００５６】
よって、発光素子１５０は、サイドエミッタ構造及びトップエミッタ構造のいずれかに形成され得る。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの色相が混合されて１つの色を作る場合、このような多様な光の経路を介して多様な種類の色混合比率を造成するのが容易になる。
【００５７】
また、モールド部１７０は、エポキシ又はシリコン材質で形成されることが好ましい。
【００５８】
図１２は、本発明の実施形態による発光素子パッケージ１００に拡散板２００が具備された後の形態を示す上面図及び側面図である。
【００５９】
図１２によれば、複数個の発光素子モジュールがそれぞれトランスファーモールド処理によりモールドされる。それぞれのモールド部１７０は、サイドエミッタ型発光構造をなす。
【００６０】
すなわち、本発明によるモールド部１７０は、上部が円錐形の凹んだ形状からなる。よって、図１２に示すように、サイドエミッタ構造上においても多様な経路に光を放出できる。
【００６１】
また、円錐形をなす上面構造は、その断面をなす２つの円錐面が多様な角度に形成できるので、上面に放出させる光の量と側面に放出させる光の量とを調節できる。
【００６２】
このようなモールド部１７０の構造によれば、発光素子１５０のアレイによって多様な光学構造を設計でき、従来の拡散板及びＬＥＤチップ間に確保されなければならない５ｍｍ以上の離隔距離をより低減できるため、全体のＬＥＤパネルの厚さを減少させることができる。
【００６３】
一方、本発明の実施形態による発光素子パッケージは、ディスプレイ装置をなすバックライトユニットの光源として利用される。バックライトユニットには、光ガイド板(以下、“ＬＧＰ(Light Guide Panel)”と称する)が具備され、その下に発光素子が位置する。
【００６４】
図１２に示すように、ＬＧＰ(２００)は、発光素子１５０の離隔位置に合せて発光素子位置に拡散パターン２１０、２２０が並設され、拡散パターン２１０、２２０は、不要に放出されて色混合に悪影響を与えるＬＥＤチップの光を遮断させる。
【００６５】
図１３及び図１４は、本発明におけるトランスファーモールドの他の実施形態を示す図である。
【００６６】
図１３及び図１４は、図９及び図１０とは異なり、モールドダイ１９０にホール１８０を形成し、ホール１８０を介してモールド材料を注入する。
【００６７】
本実施形態によれば、ＰＣＢ(１１０)にホールを形成しなくて良く、ホール１８０が形成されたモールドダイ１９０を用いてトランスファーモールドを行うことになるので、工程がより簡単になる。
【００６８】
一方、図９及び図１０に示す実施形態と、図１３及び図１４に示す実施形態とを共に適用することもできる。すなわち、モールドダイ１９０及びＰＣＢ(１１０)に各々ホール１８０を形成し、モールドダイ１９０に形成されたホール１８０を介してモールド材料を注入したり、ＰＣＢ(１１０)に形成されたホール１８０を介してモールド材料を注入したりする。
【００６９】
図１５は、本発明の実施形態によるサイドエミッタ型のモールド部１７０の配光測定データを例示したグラフである。
【００７０】
図１５に示すグラフは、本発明の実施形態による発光素子パッケージ１００の両側に水平をなす基準線を９０゜〜−９０゜に設定し、発光素子パッケージ１００の上側垂直線を０゜に設定して、モールド部１７０から流出される光の強度を表示している。層をなすそれぞれの半円は光の強度を表す。
【００７１】
図１５によれば、本発明の実施形態による発光素子パッケージ１００は、−６０゜〜−９０゜、６０゜〜９０゜の両側面の方に光を放出し、大部分の光量が両サイドに集中していることが分かる。
【００７２】
なお、本発明では好適な実施形態を中心として説明したが、これに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野の通常の知識を有した者であれば、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で多様に変形できることが分かる。例えば、本発明の実施形態に具体的に表現された各構成要素は、変形して実施できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明による発光素子パッケージ及び発光素子パッケージの製造方法は、発光素子が使用される多様な分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】従来技術によるＬＥＤパネルの構造を示す側断面図である。
【図２】本発明の実施形態による発光素子パッケージの内部構造を示す側断面図である。
【図３】本発明の実施形態による発光素子が絶縁層上に実装された場合の発光素子パッケージの内部構造を示す側断面図である。
【図４】本発明の実施形態による発光素子が実装される前のＰＣＢの形態を示す上面図である。
【図５】本発明の実施形態による発光素子が実装された後のＰＣＢの形態を示す上面図及び側面図である。
【図６】モールド部を形成するためにＰＣＢにホールが形成されたことを示す図である。
【図７】モールド部を形成するためにＰＣＢにホールが形成されたことを示す図である。
【図８】モールド部を形成するためにＰＣＢにホールが形成されたことを示す図である。
【図９】モールド部を形成するためにモールドダイが形成され、モールド材料が注入されることを説明する図である。
【図１０】モールド部を形成するためにモールドダイが形成され、モールド材料が注入されることを説明する図である。
【図１１】本発明の実施形態による発光素子がトランスファーモールドされた後の形態を示す上面図及び側面図である。
【図１２】本発明の実施形態による発光素子パッケージに拡散板が具備された後の形態を示す上面図及び側面図である。
【図１３】トランスファーモールドの他の実施形態を説明する図である。
【図１４】トランスファーモールドの他の実施形態を説明する図である。
【図１５】本発明の実施形態によるサイドエミッタ型のモールド部の配光測定データを例示したグラフである。
【図１】
2008544537.tif 000003
【図２】
2008544537.tif 000004
【図３】
2008544537.tif 000005
【図４】
2008544537.tif 000006
【図５】
2008544537.tif 000007
【図６】
2008544537.tif 000008
【図７】
2008544537.tif 000009
【図８】
2008544537.tif 000010
【図９】
2008544537.tif 000011
【図１０】
2008544537.tif 000012
【図１１】
2008544537.tif 000013
【図１２】
2008544537.tif 000014
【図１３】
2008544537.tif 000015
【図１４】
2008544537.tif 000016
【図１５】
2008544537.tif 000017
【国際調査報告】
2008544537.tif 000018
2008544537.tif 000019