(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部を向いて傾斜した側壁を有する実装領域を形成する主キャビティと、前記主キャビティの周りに位置した第１及び第２補助キャビティと、前記主キャビティと前記第１及び第２補助キャビティの間に延長された第１及び第２溝構造が形成された上面を有するサブマウント基板と、
前記主キャビティの底面に形成された第１及び第２バンプパッドと、
外部回路との電気的連結のために、前記第１及び前記第２補助キャビティの底面に各々形成された第１及び第２ボンディングパッドと、
前記第１及び第２溝構造の底面に沿って形成されて前記第１及び第２バンプパッドと、第１及び第２ボンディングパッドとを連結する第１及び第２導電ラインと、
第１及び第２バンプパッドに接続されるよう前記実装領域に搭載された発光ダイオードと
を含む発光ダイオードパッケージ。
【請求項２】
前記主キャビティの側壁に形成された反射層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項３】
前記サブマウント基板は、上面に絶縁層が形成されたシリコン基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項４】
前記第１及び第２補助キャビティの底面と前記主キャビティの底面は、前記溝構造の底面と実質的に同一な高さを有し、前記第１及び第２導電ラインは、前記第１及び第２補助キャビティの底面と前記主キャビティの底面との間にわたって平坦な面に沿って形成され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発光ダイオードパッケージ。
【請求項５】
前記主キャビティは、前記サブマウント基板上面の中央領域に位置し、前記第１及び第２補助キャビティは前記実装領域の対向する両側に位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項６】
前記第１及び第２補助キャビティと、第１及び第２溝構造は、それぞれ、前記主キャビティと同じ幅を有することを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項７】
前記第１及び第２補助キャビティの少なくとも一つは、前記サブマウント基板の外縁まで達して側方に向かって開いた構造を有す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発光ダイオードパッケージ。
【請求項８】
前記第１及び第２溝構造は、前記主キャビティと前記第１及び第２補助キャビティとは異なる幅を有することを特徴とする請求項５に記載の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、発光ダイオードパッケージに関するものであって、より詳しくはサブマウント基板の段差問題による金属配線不良問題を解決した高出力発光ダイオードパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、発光ダイオードパッケージは高い光効率と優れた熱放出特性という２つの条件を満足することが重要である。特に、主に照明分野で用いられる高出力発光ダイオードパッケージはこのような特性が非常に重要である。
【０００３】
発光効率と熱放出特性を考慮して、従来の発光ダイオードパッケージはサブマウント基板としてキャビティを有するシリコンのような半導体基板を有するパッケージが使用されていた。このような発光ダイオードの一形態が図１ａ及び図１ｂに示されている。
【０００４】
図１ａのように、従来の発光ダイオードパッケージ１０は実装領域を有するシリコンサブマウント基板１１を含む。前記サブマウント基板１１の上には、ＳｉＯ2のような絶縁層１２が形成され、その上に金属配線構造が形成される。
【０００５】
前記金属配線構造は、図１ｂに示すように、発光ダイオード１８の各電極（図示せず）が連結される第１及び第２バンプパッド１３ａ、１３ｂと、外部回路と連結される第１及び第２ボンディングパッド１５ａ、１５ｂと、これを連結する第１及び第２導電ライン１４ａ、１４ｂとから成る。
【０００６】
サブマウント基板１１として主に用いられるシリコンは、金属に比べて１／３レベルと低い熱伝導性を有するが、ＭＥＭＳ工程により薄い厚さに加工することができるので、低い熱抵抗を確保することができる。また、前記実装領域は通常の半導体加工工程により前記キャビティ（Ｃ）を形成した後、その側面に金属反射層１６を適用した構造を有することができる。このような金属反射板１６を有するパッケージ１０は、高い光効率を実現することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の発光ダイオードパッケージ１０では、実装領域として使用されるキャビティ（Ｃ）の形成によって配線不良が引き起こされる恐れがある。即ち、第１及び第２導電ライン１４ａ、１４ｂはキャビティ（Ｃ）の傾斜した側壁に沿って形成されるため、第１及び第２バンプパッド１３ａ、１３ｂと、第１及び第２ボンディングパッド１５ａ、１５ｂに連結される部分（“Ｉ”及び“II”で表示された領域）で配線不良が生じる可能性が非常に高いという問題がある。
【０００８】
このように、実装領域であるキャビティ（Ｃ）を有するサブマウント基板は光効率を向上させる反射板構造の形成が容易であり、発光ダイオード実装領域の基板部分を薄い厚さに形成することにより熱放出に有利な長所を提供するにもかかわらず、キャビティ（Ｃ）形成のために配線不良が発生するという致命的な問題があるので、高い信頼性を有する発光ダイオードパッケージを製造するのに限界がある。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためのものであり、その目的は配線が形成される領域において段差を減少させたり解消したりして配線構造の不要な配線不良を防止することのできる新たな構造を有する発光ダイオードパッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した技術的課題を解決するために、本発明は、上部を向いて傾斜した側壁を有する実装領域を形成する主キャビティと、上記主キャビティの周りに位置した第１及び第２補助キャビティと、上記主キャビティと上記第１及び第２補助キャビティの間に延長された第１及び第２溝構造が形成された上面を有するサブマウント基板と、上記主キャビティの底面に形成された第１及び第２バンプパッドと、外部回路との電気的連結のために、上記第１及び上記第２補助キャビティの底面に各々形成された第１及び第２ボンディングパッドと、上記第１及び第２溝構造の底面に沿って形成されて上記第１及び第２バンプパッドと、第１及び第２ボンディングパッドとを連結する第１及び第２導電ラインと、第１及び第２バンプパッドに接続されるよう上記実装領域に搭載された発光ダイオードとを含む発光ダイオードパッケージを提供する。
【００１１】
本発明によるパッケージは、上記主キャビティの側壁に形成された反射層をさらに含むことができる。上記サブマウント基板は、上面に絶縁層が形成されたシリコン基板であることができる。この場合に絶縁層は熱酸化工程などによって形成されたＳｉＯ2であることができる。
【００１２】
好ましくは、上記第１及び第２補助キャビティと、上記主キャビティと、上記第１及び第２溝構造は、実質的に同一な高さを有する平面を有するように形成される。これによって、上記第１及び第２導電ラインは実質的に平坦な面に沿って形成されることが可能である。
【００１３】
具体的な実施形態において、上記実装領域は、上記サブマウント基板上面の中央領域に位置し、上記第１及び第２補助キャビティは上記主キャビティの対向する両側に位置することができる。本発明の特定実施形態においては、上記第１及び第２補助キャビティ、第１及び第２溝構造は、それぞれ、上記主キャビティと同じ幅を有するようにすることができる。
【００１４】
上記第１及び第２補助キャビティの少なくとも一つは、上記サブマウント基板の外縁まで達して側方に向かって開いた構造を有することができる。この場合に、第１及び第２補助キャビティに形成されるボンディングパッドと外部回路のワイヤボンディングをより容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、反射層を形成するための側面を有する実装用キャビティとともにボンディングパッド及び導電ラインが形成される領域に追加的な蝕刻工程を適用して配線形成領域の段差を減少させたり解消したりすることにより配線の不要な配線不良を防止することのできる、優れた信頼性を有する発光ダイオードパッケージを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付された図面を参照して本発明の実施形態をより詳しく説明する。
【００１７】
図２ａ及び図２ｂは、それぞれ本発明の一実施形態による発光ダイオードパッケージ２０を示す側断面図及び平面図である。図２ａは、図２ｂに示した発光ダイオードパッケージ２０をＸ−Ｘ′方向に切開した断面図を示す。
【００１８】
図２ａに示された発光ダイオードパッケージ２０は、主キャビティ（Ｃ１）が形成されたサブマウント基板２１を含む。上記サブマウント基板２１は、ＭＥＭＳ加工が容易なシリコンのような半導体基板であることができる。上記主キャビティ（Ｃ１）は実装領域として提供され、上部を向いて傾斜した側壁を有する。実装領域の傾斜した側壁には図２ｂのように発光ダイオード２８の光効率を向上させるために反射層２６を形成することができ、上記反射層物質としてＡｌまたはＡｇのような高反射性金属が使用され得る。
【００１９】
図２ａ及び図２ｂに示すように、上記実装領域の周りに位置した第１及び第２補助キャビティ（Ｃ２、Ｃ３）が提供される。上記第１及び第２補助キャビティ（Ｃ２、Ｃ３）は本実施形態のように実装領域の対向する両側に位置するようにサブマウント基板２１の両端部に形成し得る。また、上記実装領域と上記第１及び第２補助キャビティ（Ｃ２、Ｃ３）は第１及び第２溝構造（Ｐ１２、Ｐ１３）によって連結される。好ましくは、上記第１及び第２補助キャビティ（Ｃ２、Ｃ３）と実装領域として提供される主キャビティ（Ｃ１）は、相互平坦な底面を有するよう上記溝構造（Ｐ１２、Ｐ１３）と同一な深さに形成し得る。
【００２０】
図２ｂのように、上記実装領域の底面には第１及び第２バンプパッド２３ａ、２３ｂが形成され、上記第１及び第２バンプパッド２３ａ、２３ｂの上には発光ダイオード２８の各電極（図示せず）がソルダバンプ２７ａ、２７ｂによって連結されて固定できる。上記第１及び上記第２補助キャビティ（Ｃ２、Ｃ３）の底面には外部回路との連結のために提供される第１及び第２ボンディングパッド２５ａ、２５ｂが形成される。
【００２１】
また、上記バンプパッド２３ａ、２３ｂと上記ボンディングパッド２５ａ、２５ｂは、溝構造Ｐ１２、Ｐ１３の底面に形成された第１及び第２導電ライン２４ａ、２４ｂによって相互連結される。従来の発光ダイオードパッケージ（図１（ａ）参照）と異なって、ボンディングパッド２５ａ、２５ｂと導電ライン２４ａ、２４ｂが形成される領域に補助キャビティ（Ｃ２、Ｃ３）と溝構造（Ｐ１２、Ｐ１３）を追加的に形成することによって、配線が形成される領域において段差高さを低減させることが可能である。特に、図２ｂに示すように、実装領域の主キャビティ（Ｃ１）と殆ど同一な深さで補助キャビティ（Ｃ２、Ｃ３）と溝構造（Ｐ１２、Ｐ１３）を形成することにより実質的に平坦な面上に第１及び第２導電ライン２４ａ、２４ｂを形成することができる。これによって、段差による配線（特に導電ライン）の配線不良問題を画期的に低減させることが可能である。
【００２２】
このように、本発明はボンディングパッド及び導電ラインが形成される領域に追加的な蝕刻工程を適用して配線形成領域の段差を減少させたり解消したりすることにより信頼性の高いパッケージを提供するのにその固有な特徴がある。
【００２３】
このようなパッケージ構造は、図２ｂに示した形態と異なって、図３に示すように配線形成領域を含んだ単一な形態のキャビティ領域を形成する形態で実現できる。
【００２４】
図３に示された発光ダイオードパッケージ３０は、図２ｂと同様に絶縁層３２が形成されたシリコンサブマウント基板（図示せず）を含むことができる。サブマウント基板上に形成されたキャビティ（Ｃ）は、同一な幅を有する単一な長方形で提供される。本実施形態に採用されたキャビティ（Ｃ）は、従来と異なってバンプパッド形成領域は勿論、ボンディングパッド及び導電ラインが形成される領域まで含むように提供される。このような形態のキャビティは、図２ｂに説明された第１及び第２キャビティ、第１及び第２溝構造及び上記実装領域を一体化させたものと理解することができる。かかる実施形態でも、第１及び第２バンプパッド３３ａ、３３ｂ、第１及び第２ボンディングパッド３５ａ、３５ｂ及び導電ライン３４ａ、３４ｂは略同一な平面上に形成することができるので、段差による配線不良問題を解消することができる。
【００２５】
本実施形態においてキャビティ（Ｃ）の側壁に提供される反射層３６は、発光ダイオード３８と隣接した両側壁にのみ形成することができるため、図２ｂに示されたパッケージ２０より光効率の増加効果は多少小さいが、より簡素化された工程により製造することができるという長所がある。
【００２６】
図４ａ及び図４ｂは、それぞれ本発明の一実施形態による発光ダイオードパッケージ４０を示す側断面図及び平面図である。
【００２７】
図４ａ及び図４ｂを参照すると、本実施形態による発光ダイオードパッケージ４０は主キャビティが形成されたサブマウント基板４１を含む。上記キャビティ（Ｃ）は実装領域として提供され、上記上部を向いて傾斜した側壁を有する。上記実装領域の側壁には光効率の増大のために反射層４６を形成し得る。
【００２８】
図４ａ及び図４ｂに示すように、上記実装領域の底面には第１及び第２バンプパッド４３ａ、４３ｂが形成され、上記第１及び第２バンプパッド４３ａ、４３ｂの上には発光ダイオード４８の各電極（図示せず）がソルダバンプ４７ａ、４７ｂによって連結されて固定できる。上記第１及び第２キャビティ（Ｄ１、Ｄ２）の底面には、外部回路と連結のために提供される第１及び第２ボンディングパッド４５ａ、４５ｂが形成される。上記第１及び第２キャビティ（Ｄ１、Ｄ２）は、図２ｂに示す形態と類似して実装領域キャビティ（Ｃ）の両側に位置し、上記実装領域キャビティ（Ｃ）と上記第１及び第２キャビティ（Ｄ１、Ｄ２）は第１及び第２溝構造（Ｐ１、Ｐ２）によって連結されるが、上記第１及び第２キャビティ（Ｄ１、Ｄ２）は基板４１の側面角と接する部分が全て開放された形態を有する。本実施形態に採用されるキャビティ（Ｄ１、Ｄ２）は、基板の側面角に接した部分が全て開放された形態であるが、ボンディングされるワイヤの配置によって選択的に一角のみ開放された形態であり得る。
【００２９】
本実施形態によれば、反射層４６の形成することができる面積を図２ｂに示された形態と類似したレベルに維持することができるとともに、ワイヤボンディング工程をより容易に実現することができるという長所を提供する。
【００３０】
本実施形態でも、第１及び第２キャビティ（Ｄ１、Ｄ２）と溝構造（Ｐ１、Ｐ２）を実装領域のキャビティ（Ｃ）と略同一な深さに形成することによって、図４ａに示すように実質的に平坦な面上に第１及び第２導電ライン４４ａ、４４ｂを形成することができる。これによって、段差による配線（特に導電ライン）の短落問題を画期的に低減させることができる。
【００３１】
このように、本発明は、上述した実施形態及び添付の図面により限定されるものではなく、請求範囲によって限定される。従って、請求範囲に記載した本発明の技術的思想を外れない範囲内において当該技術分野の通常の知識を有する者によって多様な形態の置換、変形及び変更が可能であり、これもまた本発明の範囲に属するといえる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１ａ】従来の発光ダイオードパッケージを示す側断面図である。
【図１ｂ】従来の発光ダイオードパッケージを示す平面図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態による発光ダイオードパッケージを示す側断面図である。
【図２ｂ】本発明の一実施形態による発光ダイオードパッケージを示す平面図である。
【図３】本発明の他の実施形態による発光ダイオードパッケージを示す平面図である。
【図４ａ】本発明の一実施形態による発光ダイオードパッケージを示す側断面図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態による発光ダイオードパッケージを示す平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２０、３０、４０  発光ダイオードパッケージ
２１、４１  サブマウント基板
２２、３２  絶縁膜
２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂ  バンプパッド
２４ａ、２４ｂ、３４ａ、３４ｂ、４４ａ、４４ｂ  導電ライン
２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂ、４５ａ、４５ｂ  ボンディングパッド
２６、３６、４６  反射層
２７ａ、２７ｂ、４７ａ、４７ｂ  ソルダバンプ
２８、３８、４８  発光ダイオード
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｄ１、Ｄ２  キャビティ
Ｐ１２、Ｐ１３  溝構造
【図１ａ】
0004481277.tif 000002
【図１ｂ】
0004481277.tif 000003
【図２ａ】
0004481277.tif 000004
【図２ｂ】
0004481277.tif 000005
【図３】
0004481277.tif 000006
【図４ａ】
0004481277.tif 000007
【図４ｂ】
0004481277.tif 000008