(57)【要約】【課題】発光ダイオーパッケージの透明樹脂包装部の上面に微細凸凹構造を効果的に形成すること。【解決手段】発光ダイオードパッケージの製造方法は、上面に溝部Ｃが形成され少なくとも上記溝部の底面に電極構造２２ａ、２２ｂが形成されたコップ型パッケージ構造物２１を備える段階と、発光ダイオードチップ２５の端子が上記電極構造に電気的に連結されるよう上記発光ダイオードチップを上記溝部底面に実装する段階と、上記パッケージ構造物の溝部Ｃに液状透明樹脂２６’を投入する段階と、上記液状透明樹脂が完全硬化される前に上記液状透明樹脂の上面に微細構造の凸凹が陰刻されたスタンプ２７を適用させる段階と、上記スタンプが適用された状態で上記液状透明樹脂を硬化させることにより樹脂包装部２６を形成する段階と、上記樹脂包装部から上記スタンプを除去する段階とを含む。【選択図】図２
2007227919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に溝部が形成され少なくとも前記溝部の底面に電極構造が形成されたコップ型パッケージ構造物を備える段階と、
発光ダイオードチップの端子が前記電極構造に電気的に連結されるよう前記発光ダイオードチップを前記溝部底面に実装する段階と、
前記パッケージ構造物の溝部に液状透明樹脂を投入する段階と、
前記液状透明樹脂が完全硬化される前に、前記液状透明樹脂の上面に微細構造の凸凹が刻印されたスタンプを適用させる段階と、
前記スタンプが適用された状態で前記液状透明樹脂を硬化させることにより樹脂包装部を形成する段階と、
前記樹脂包装部から前記スタンプを除去する段階と、
を含む発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項２】
前記スタンプを適用する段階は、前記投入された液状透明樹脂を一部硬化させた後に実施される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の製造方法。
【請求項３】
前記液状透明樹脂を投入する段階は、前記投入された液状透明樹脂の上部面が前記パッケージ構造物の溝部上面より高く形成される程度の量で前記液状透明樹脂を投入する段階を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項４】
前記液状透明樹脂は、波長変換のための蛍光体粒子が分散された混合樹脂であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項５】
前記樹脂包装部を形成する段階前に、前記発光ダイオードチップの表面に波長変換のための蛍光体膜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または請求項２に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項６】
前記樹脂包装部を形成する段階は、前記スタンプが適用された状態で前記液状透明樹脂から気泡が除去されるよう脱泡工程を実施する段階を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の製造方法。
【請求項７】
前記スタンプは、一面に微細凸凹パターンが陰刻された平板構造物であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ダイオードの製造方法。
【請求項８】
前記スタンプに陰刻された微細凸凹は、一方向に沿って配列された複数の三角柱形態を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項９】
前記スタンプに陰刻された微細凸凹は、行と列方向に沿って一定に配列された複数の四角錘形態を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
【請求項１０】
前記スタンプを適用させる前に、前記スタンプの透明樹脂との接触面に離型剤を塗布する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
【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の製造方法に関するものであって、特に、発光ダイオードの光抽出効率を改善するための微細構造を形成する発光ダイオードパッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードは、電気エネルギーを光エネルギーに変換する半導体素子として、エネルギーバンドギャップによる特定波長の光を出す化合物半導体で構成される。最近、発光ダイオードは光通信及びディスプレイなど様々な分野で使用されている。
【０００３】
発光ダイオードは、使用目的及び要求される形態に応じてパッケージ形態で提供される。一般に、発光ダイオードパッケージは、発光ダイオードチップを電極パターンが形成された基板またはリードフレーム上に実装した後に上記チップの端子と電極パターン（またはリード）を電気的に連結し、その上部にエポキシ、シリコン樹脂またはその組み合わせ等を使用して樹脂包装部を形成する方式で製造される。
【０００４】
図１には、従来の発光ダイオードパッケージの一例が図示されている。図１を参照すると、上記発光ダイオードパッケージ１０は、２個の電極パターン１２ａ、１２ｂが形成された下部パッケージ基板１１ａと溝部が設けられた上部パッケージ基板１１ｂを含む。上記溝部の底面には、接着層１４などを用いて発光ダイオードチップ１５が実装される。上記発光ダイオードチップ１５の両電極端子（図示せず）は、各々上記  リードフレーム１２ａ、１２ｂの上端にワイヤで連結される。
【０００５】
上記発光ダイオードチップ１５は、樹脂包装部１６によって囲われる。上記樹脂包装部は、発光ダイオードパッケージ１０の発光効率に影響を与える非常に重要な要素となる。即ち、上記発光ダイオードチップ１５から発光された光は、樹脂包装部１６の構成物質の光学的特性（特に、屈折率）及びその形状によって実質的に外部へ抽出される量が大きく異なることがあり得る。
【０００６】
特に、樹脂包装部１６を構成するエポキシ樹脂またはシリコン樹脂のような透明樹脂は、外部大気よりやや高い屈折率（例、エポキシ樹脂：１．５）を有するため、これによる光抽出臨界角によって実質的に抽出される光量が制限される。従って、複雑な光経路を有することになり、樹脂包装部１６内部で臨界角範囲から外れた多くの光は、内部へ全反射されて外部へ抽出出来なくなったりする。これによって、光抽出効率が低くなる問題がある。
【０００７】
また、図１に図示された通り、サイドビュー（ｓｉｄｅ−ｖｉｅｗ）発光ダイオードパッケージのように溝部に形成された樹脂包装部１６は、ディスペンシング工程などを通じて液状透明樹脂が投入された時、液状樹脂の湿潤性によって、その表面が曲面で形成され光抽出効率を低下させる原因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためのものであって、その目的は、溝部に提供された樹脂包装部の上面に微細凸凹構造を効果的に形成することが出来る新たな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】
【０００９】
上記の技術的課題を実現すべく、本発明は、上面に溝部が形成され少なくとも上記溝部の底面に電極構造が形成されたコップ型パッケージ構造物を備える段階と、発光ダイオードチップの端子が上記電極構造に電気的に連結されるよう上記発光ダイオードチップを上記溝部底面に実装する段階と、上記パッケージ構造物の溝部に液状透明樹脂を投入する段階と、上記液状透明樹脂が完全硬化される前に、上記液状透明樹脂の上面に微細構造の凸凹が刻印されたスタンプを適用させる段階と、上記スタンプが適用された状態で上記液状透明樹脂を硬化させることにより樹脂包装部を形成する段階と、上記樹脂包装部から上記スタンプを除去する段階とを含む発光ダイオードの製造方法を提供する。
【００１０】
上記スタンプを適用する段階は、上記投入された液状透明樹脂を一部硬化させた後に実施されることが出来る。この場合、構成物質の粘度及びスタンプの陰刻パターンに応じて、樹脂包装部の上面に形成された凸凹パターンの損傷可能性を減少させつつ、スタンプを硬化された樹脂包装部から容易に分離することが出来る。
【００１１】
好ましくは、上記液状透明樹脂を投入する段階は、上記投入された液状透明樹脂の上面が上記パッケージ構造物の溝部上面より高く形成される程度の量で上記液状透明樹脂を投入する段階であることが出来る。この場合、スタンプの大きさに係わらず溝部に投入された液状透明樹脂の上部にスタンプを適用することが容易であるという長所がある。
【００１２】
本発明の具体的な実施形態において、上記液状透明樹脂は、波長変換のための蛍光体粒子が分散された混合樹脂であることができ、これとは異なり、上記樹脂包装部を形成する段階の前に、上記発光ダイオードチップの表面に波長変換のための蛍光体膜を形成する段階をさらに含むことが出来る。
【００１３】
上記スタンプは、一面に微細凸凹パターンが陰刻された平板構造物であることが好ましい。この場合、スタンプが適用された樹脂包装部の上面は、液状透明樹脂の湿潤性による曲面が全体的に平坦化されることが出来る。
【００１４】
上記スタンプに陰刻された微細凸凹は、規則或いは不規則なパターンのように様々な形態で採用されることが出来る。例えば、上記陰刻された微細凸凹は、一方向に沿って配列された複数の三角柱形態であることができ、行と列方向によって一定に配列された複数の四角錘形態であることが出来る。
【００１５】
好ましく、スタンプ分離工程が容易であるよう、上記スタンプを適用させる前に、上記スタンプの透明樹脂との接触面に離型剤、異形剤を塗布する段階をさらに含むことが出来る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の発光ダイオードパッケージの製造方法によると、発光ダイオードの光抽出効率の増大のため、樹脂包装部の表面に凸凹パターンをより簡単な工程で形成することが出来ると共に、溝部に適用された樹脂包装部において液状樹脂の湿潤性により形成され得る曲面を効果的に解消して光学的に不利な現象を低減させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照に本発明の好ましい実施形態をより詳細に説明する。図２の（ａ）乃至２（ｅ）は、本発明による発光素子パッケージの製造方法を説明するための工程別断面図である。
【００１８】
先ず、図２（ａ）のように、上面に溝部Ｃが形成され少なくとも上記溝部Ｃの底面に電極パターン２２ａ、２２ｂが備えられたコップ型パッケージ構造物２１を用意する。上記溝部Ｃの内部側壁は、上部に向けて間口が大きくなるように傾斜していて反射面として使用されることが出来る。本実施形態に採用されたパッケージ構造物２１は、電極パターン２２ａ、２２ｂを有する絶縁性の下部基板２１ａと上記溝部Ｃを形成するキャビティを有する絶縁性の上部基板２１ｂから成る形態で例示されているが、これに限定されずチップ実装のためのコップ構造を有する他のパッケージ基板とすることもできる。また、上記電極パターン２２ａ、２２ｂは、下部基板２１ａに設けられた導電性ビアホールを通じて背面電極に連結された電極構造として構成することが出来る。更には、このような電極構造は、リードフレームのような一般的な様々な他の構造を採用することも可能である。
【００１９】
次いで、図２（ｂ）のように上記発光ダイオードチップ２５を上記溝部Ｃの底面に実装した後、発光ダイオードチップ２５の端子（図示せず）と上記電極パターン２２ａ、２２ｂを電気的に連結させる。ここで、発光ダイオードチップ２５はサブマウント基板とその上面に搭載されたＬＥＤを含む構造（図示せず）であることが出来る。上記発光ダイオードチップ２５は、銀樹脂（Ａｇ  ｅｐｏｘｙ）や共融接合剤（ｅｕｔｅｃｔｉｃ  ｓｏｌｄｅｒ）のような接着手段２４により電極パターン２２ａ上に固定されることが出来る。上記発光ダイオードチップ２５と電極パターンはワイヤで連結されることができ、また、他にワイヤを用いずフリップチップ方式で連結されることも出来る。
【００２０】
次に、図２（ｃ）のように上記パッケージ構造物２１の溝部Ｃに液状透明樹脂２６’を投入する。上記液状透明樹脂２６’としては、シリコン樹脂、エポキシ樹脂或いはその混合樹脂のような透明樹脂材料を用いることが出来る。このような液状透明樹脂２６’の投入工程としては、ディスペンシング（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）工程のような一般的な工程を利用することできる。本工程において液状透明樹脂２６’の投入量は、溝部の高さＨよりやや高くなるように形成することがスタンプの大きさに係わらず所望の凸凹を形成するのに好ましい。より好ましくは、液状透明樹脂が不所望な領域へ流れず、表面張力により凸状に突出した状態で保持される程度の量で投入する。液状透明樹脂２６’は、発光ダイオードチップ２５の波長光を他の波長光に変換できるよう蛍光体粉末が分散された混合樹脂であることができる。これとは別に、上記液状透明樹脂を投入する前に、上記発光ダイオードチップ２５の表面に波長変換のための蛍光体膜（図示せず）を形成することも出来る。
【００２１】
次いで、図２（ｄ）のように、一面に微細凸凹パターンが例えば陰刻により刻印されたスタンプ２７を上記液状透明樹脂２６’の表面に押し付けて適用することにより、液状樹脂の表面に凸凹を形成する。本工程はインプリンティング（ｉｍｐｒｉｎｔｉｎｇ）またはスタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）工程といわれるような刻印技術として理解され得る。上記スタンプは平板構造もしくは平坦構造であることが好ましい。平坦構造のスタンプ２７は、液状樹脂２６’の湿潤性（ｗｅｔｔｉｎｇ）によって発生する曲面を平に形成することによって不利な光学的影響を解決することが出来る。また本工程は、一定時間の硬化が進行された半硬化状態で実施されることが出来る。このようにすると、樹脂の種類またはスタンプ２７の陰刻パターンに応じて後続のスタンプ分離工程が容易に実現される得る。また、このような分離工程を容易にするためにスタンプ２７の陰刻パターン面にシリコンオイルのような離型剤もしくは異形剤Ｒを塗布することが好ましい。
【００２２】
最後に、図２（ｅ）のように、スタンプ２７が付着された状態で硬化させて硬化後の樹脂包装部２６を形成し、樹脂包装部２６の上面に転写された凸凹パターンＰが損傷されないようにしてスタンプ２７を除去する。さらに、スタンプ２７が付着された状態で硬化される液状透明樹脂２６’から気泡が除去されるよう脱泡工程を実施することが出来る。ここで、当業者であれば、凸凹が陰刻された上記スタンプ２７の硬化時間、温度及び圧力は、使用される液状透明樹脂の種類及び粘度に応じて適した条件を選択することが出来る。
【００２３】
本工程を通じて形成された樹脂包装部表面の凸凹パターンは、発光ダイオードチップから外部へ放出される光量を増加させることが出来るため、より高い発光効率を有するパッケージを提供することが出来る。また、溝部に提供される樹脂包装部に適するよう投入量と平板型スタンプ構造を採用することにより、光学的に不利な樹脂包装部の曲面を除去することが出来る。
【００２４】
本発明において形成可能な樹脂包装部の表面の凸凹パターンは、スタンプの陰刻パターンによって様々なパターンで製造されることが出来る。直方体の溝部に形成された様々なパターンの樹脂包装部が図３（ａ）乃至図３（ｃ）に例示されている。
【００２５】
図３（ａ）を参照すると、直方体の短軸Ｌ２に沿った方向のみに配列された側断面が三角形である長軸Ｌ１に平行なライン構造のパターンを有する樹脂包装部２６ａを構成することが出来る。このようなパターンは、上記のパターンに相応して陰刻されたパターンを有するスタンプにより実現することが出来る。これと類似して、図３（ｂ）のように直方体溝部の長軸Ｌ１に沿って一方向のみに形成された類似な短軸Ｌ２に平行したライン構造のパターンを有する樹脂包装部２６ｂを構成することも出来る。
【００２６】
また、図３（ｃ）のように、直方体の長軸Ｌ１及び短軸Ｌ２に沿って配列された、即ち上面の行と列方向に配列された複数の四角錘形態を有する樹脂包装部２６ｃを構成することが出来る。相対的に多い傾斜面を提供する図３（ｃ）のような四角錘形状が図３（ａ）及び図３（ｂ）に比べて有利であるが、スタンプ除去時に凸凹パターンの損傷を防ぐには図３（ａ）及び図３（ｂ）の方が有利である。
【００２７】
樹脂包装部のパターンの形状だけでなく、各凸凹パターンの大きさにより光抽出効率の改善程度を異ならせることが出来る。例えば、図３ａ乃至図３ｃに例示された断面が三角形である構造において、その三角形の断面の底辺ｄの長さ或いは三角形の高さｈを適切に選択して設計することが出来る。
【００２８】
図４は、本発明の実施例による光抽出改善効果を示したグラフである。図４のグラフは、次の各製造方法を比較対象として発光効率を比較測定した結果を示すものであり、上記対象となる各製造方法は次のようなものである。即ち、そのうちの一つは、従来の方式通り樹脂包装部の表面に凸凹を形成しない状態で発光ダイオードパッケージ（即ち、微細構造がない場合）を製造する方法である。また、他の二つは、本発明によって、樹脂包装部の上面に図３（ａ）と同じ形状を有する微細凸凹パターンを短軸Ｌ２に沿って配列されたパッケージａと、図３（ｂ）と同じ形状を有する微細凸凹パターンを長軸Ｌ１に配列したパッケージｂを製造する方法である。
【００２９】
次いで、各々に対する発光効率を測定した。さらに、図４のグラフに表示された通り、各パッケージと同じ条件でパッケージを追加製造し、パターンの大きさを異なるようにして発光効率を測定した。即ち、パターンの三角形断面に対する底辺ｄの長さを変更し、底辺の長さの１／２を高さｈとして設定したパターンを有するように製造して発光効率を測定した。
【００３０】
その測定結果を図４のグラフで考察すると、従来のように樹脂包装部に微細構造パターンが形成されない場合には、光抽出効率が約０．２８水準（発光ダイオードチップ自体の発光効率：１）と非常に低く示されたが、図３（ａ）のように短軸によって凸凹構造を配列したパッケージａの場合には、０．３〜０．３３程度と示され、図３（ｂ）のように長軸によって凸凹構造を配列したパッケージｂの場合には、０．３７〜０．４程度と示された。このように本発明によって得られたパッケージ構造ａ、ｂは、各々凸凹パターン構造を通じて約８〜１８％、約３２〜４３％程度の発光効率が改善されたことが確認出来た。
【００３１】
同一のパターンにおいて、凸凹パターンが長軸に沿って配列されたパッケージｂが短軸配列のパッケージａより発光効率の改善が大きい理由は、同一面積においてより多いパターンが形成できるからである。従って、２個のパターンが幾何学的に結合された形態、即ち四角錘のような構造である場合に、より大きい発光効率の改善効果が期待できる。
【００３２】
本発明は、上述の実施形態及び添付の図面により限定されず、添付の請求範囲によって限定される。従って、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で当技術分野の通常の知識を有している者により様々な形態の置換、変形及び変更が可能で、これもまた本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来の発光ダイオードパッケージの一例を示した側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による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（ａ）〜（ｅ）工程別断面図である。
【図３】本発明の工程によって形成され得る様々な凸凹パターン（（ａ）〜（ｃ））を有する樹脂包装部を示した概略斜視図である。
【図４】本発明の実施例による光抽出改善効果を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
２１    パッケージ構造物
２１ａ    下部基板
２１ｂ    上部基板
２２ａ、２２ｂ    電極構造（パターン）
２４    接着手段
２５    発光ダイオードチップ
２６  樹脂包装部
２６’    液状透明樹脂
２７    スタンプ
Ｃ    溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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