(57)【要約】パッケージのサイズを小型化できる高電圧の発光ダイオードパッケージを提供する。キャビティを有するパッケージ本体と、直列に接続する複数の発光セルを有する発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップから放出された光を波長変換させる蛍光体と、一対のリード電極とを含み、複数の発光セルは一対のリード電極間で直列に接続する発光ダイオードパッケージを構成する。
2012532441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有するパッケージ本体と、
直列に接続する複数の発光セルを有する発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップから放出された光を波長変換させる蛍光体と、
一対のリード電極と、を含み、
前記複数の発光セルは前記一対のリード電極間で直列に接続することを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
【請求項２】
互いに離隔して前記キャビティの底面に配置するランディングパッドをさらに含み、
前記発光ダイオードチップは前記ランディングパッド上に実装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。
【請求項３】
前記ランディングパッドと離隔しており、ワイヤがボンディングされる複数のボンディングパッドをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項４】
前記複数のボンディングパッドのうち二つは前記一対のリード電極にそれぞれ接続することを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項５】
前記二つのボンディングパッド上にそれぞれ実装された複数のツェナーダイオードをさらに含み、前記複数のツェナーダイオードは、互いに反対の極性で接続され、前記発光ダイオードチップに並列に接続することを特徴とする請求項４に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項６】
前記ランディングパッドは反射率の高い金属物質で形成されたことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項７】
前記複数の発光セルを有する発光ダイオードチップから放出される光と異なる波長の光を放出する少なくとも一つの発光ダイオードチップと、
前記複数の発光セルを有する発光ダイオードチップと前記少なくとも一つの発光ダイオードチップを覆うモールディング部をさらに含み、
前記蛍光体は前記モールディング部内に分布された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８】
前記複数の発光セルを有する発光ダイオードチップは青色光を放出し、前記少なくとも一つの発光ダイオードチップは赤色光を放出することを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項９】
前記キャビティは互いに段差をなす第１のキャビティ及び第２のキャビティを含む請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項１０】
前記第１のキャビティで前記複数の発光ダイオードチップを覆うモールディング部と、
前記第２のキャビティの底面及び前記モールディング部上に形成されたレンズ接着剤と、
前記レンズ接着剤によってパッケージ本体に接着されたレンズと、をさらに含む請求項９に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項１１】
前記蛍光体は前記モールディング部内に分布されたことを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項１２】
前記モールディング部はゲルタイプのシリコンであり、前記レンズ接着剤はデュロメータショア硬さが６０以上の高硬度シリコンであることを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項１３】
前記レンズはガラスレンズであることを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項１４】
前記パッケージ本体は複数の基板の積層構造であるパッケージ下部と、その上に積層され、キャビティが形成されたパッケージ上部と、を含み、
前記複数のリード電極は、前記パッケージ下部と前記パッケージ上部との間に形成された複数の導電性パターンと電気的に接続され、
前記複数のリード電極は、前記パッケージ本体の側面を経て前記パッケージ本体の底面まで延長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。
【請求項１５】
前記パッケージ本体の側面外郭には複数の溝が形成され、前記複数のリード電極は前記複数の溝に沿って前記パッケージ本体の底面まで延長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。
【請求項１６】
前記複数の溝は前記パッケージ本体の側面の複数のコーナーに形成されることを特徴とする請求項１５に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項１７】
前記パッケージ下部は、２層以上で積層された複数のセラミック基板を含み、
前記複数のリード電極は、前記２層以上で積層された複数のセラミック基板を取り囲んで固定する形態を有することを特徴とする請求項１５に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項１８】
前記パッケージ下部の底面には前記一対のリード電極が互いに離隔した状態で広く形成され、前記複数のリード電極間には金属放熱部が形成されることを特徴とする請求項１５に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項１９】
前記パッケージ本体は、下部絶縁基板と、前記下部絶縁基板上に積層された上部絶縁基板と、を含み、前記上部絶縁基板の上面には複数の上部導電パターンが形成され、前記上部絶縁基板と前記下部絶縁基板との間には複数の上部ビアホールによって前記複数の上部導電パターンと接続する複数の中間導電パターンが形成され、前記下部絶縁基板の底面には、複数の下部ビアホールによって前記複数の中間導電パターンと接続する複数の下部導電パターンが形成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。
【請求項２０】
前記上部絶縁基板と前記下部絶縁基板との間及び前記下部絶縁基板の底面には、複数の放熱ヒートシンクパターンがそれぞれ形成され、前記複数の放熱ヒートシンクパターンは、前記下部絶縁基板を貫通する伝熱ビアホールによって接続することを特徴とする、請求項１９に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２１】
パッケージ本体と、前記パッケージ本体上に実装される発光ダイオードチップと、を含む発光ダイオードパッケージであって、
前記パッケージ本体は、
上面に複数の上部導電パターンを有する上部絶縁基板と、
底面に複数の下部導電パターンを有する下部絶縁基板と、
前記上部絶縁基板と前記下部絶縁基板との間に介在する複数の中間導電パターンと、
前記複数の上部導電パターンを前記複数の中間導電パターンに接続するように前記上部絶縁基板に形成された複数の上部ビアホールと、
前記複数の中間導電パターンを前記複数の下部導電パターンに接続するように前記下部絶縁基板に形成された複数の下部ビアホールと、を含むことを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
【請求項２２】
前記上部絶縁基板の上面に全体的に形成され、前記発光ダイオードチップと前記複数の上部導電パターンを覆う透光性封止部をさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２３】
前記透光性封止部は、前記発光ダイオードチップの中心と一致する中心を有するレンズ部を含むことを特徴とする請求項２２に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２４】
前記複数の中間導電パターンのうち少なくとも一つは、前記上部絶縁基板又は前記下部絶縁基板の側面まで延長されて外部に露出されたことを特徴とする請求項２１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２５】
前記上部絶縁基板の側面と前記下部絶縁基板の側面は同一の切断面上に存在し、前記複数の中間導電パターンのうち少なくとも一つは前記同一の切断面まで延長されて外部に露出され、前記複数の上部導電パターンと前記複数の下部導電パターンは、いずれも前記同一の切断面に及ばないように複数の領域が制限されることを特徴とする請求項２１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２６】
前記複数の上部ビアホールのうち少なくとも一つの上部ビアホールと前記複数の下部ビアホールのうち少なくとも一つの下部ビアホールは、前記複数の中間導電パターンのうち少なくとも一つの中間導電パターンに互い違いに接続することを特徴とする請求項２１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２７】
前記上部絶縁基板の上面には２個の上部導電パターンが形成されたことを特徴とする請求項２１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２８】
前記上部絶縁基板と前記下部絶縁基板との間には第１のヒートシンクパターンが形成され、前記下部絶縁基板の底面には第２のヒートシンクパターンが形成され、前記下部絶縁基板には前記第１のヒートシンクパターンと前記第２のヒートシンクパターンとを接続する伝熱ビアホールが形成されることを特徴とする請求項２７に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項２９】
前記複数の上部導電パターンは、中央の第１の上部導電パターンと、両側の第２の上部導電パターン及び第３の上部導電パターンと、を含むことを特徴とする請求項２１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項３０】
前記複数の上部導電パターンのうち少なくとも一つの上部導電パターンに前記発光ダイオードチップのアライメントマークが提供され、前記アライメントマークは、前記上部絶縁基板の上面が前記上部導電パターン内で局所的に露出されて形成されたことを特徴とする請求項２１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項３１】
前記上部絶縁基板上には、前記レンズ部の位置を確認するための識別マークが形成されることを特徴とする請求項２３に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項３２】
前記複数の上部導電パターン、前記複数の中間導電パターン及び前記複数の下部導電パターンは局所的な金属めっきによって形成されることを特徴とする請求項２１に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項３３】
パッケージ本体と、前記パッケージ本体上に実装される発光ダイオードチップと、を含む発光ダイオードパッケージであって、前記パッケージ本体は、
金属めっきによって絶縁基板の上面に形成され、ダイ接着又はボンディングワイヤによって前記発光ダイオードチップと電気的に接続する複数の上部導電パターンと、
金属めっきによって前記絶縁基板の底面に形成される複数の下部導電パターンと、
前記複数の上部導電パターンから前記絶縁基板の内部を経て前記複数の下部導電パターンに接続する複数の導電材料と、
金属めっきによって前記絶縁基板の底面に形成され、前記複数の上部導電パターンと電気的に分離されているヒートシンクパターンと、を含むことを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
【請求項３４】
前記絶縁基板は、上面に前記複数の上部導電パターンが形成され、底面に前記複数の下部導電パターンが形成された単一のセラミック基板を含むことを特徴とする、請求項３３に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項３５】
前記絶縁基板は、上面に前記複数の上部導電パターンが形成される上部セラミック基板と、底面に前記複数の下部導電パターンが形成された下部セラミック基板との積層構造を含むことを特徴とする請求項３３に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項３６】
ランディングパッドを含む複数の導電性パターンがセラミック基板及び前記セラミック基板の下側に配置される一つ以上の他のセラミック基板を含むパッケージ本体と、
前記ランディングパッド上に実装される発光ダイオードチップと、
前記複数の導電性パターンのうち少なくとも一部の導電性パターンに接続する状態で前記パッケージ本体の側面を経て前記パッケージ本体の底面まで延長された複数のリード電極と、を含む発光ダイオードパッケージ。
【請求項３７】
前記発光ダイオードチップは直列に接続する複数の発光セルを含むことを特徴とする請求項３６に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項３８】
前記複数のリード電極は、前記パッケージ本体の側面の複数のコーナーに沿って前記前記パッケージ本体の底面まで延長されることを特徴とする請求項３６に記載の発光ダイオードパッケージ。
【請求項３９】
前記パッケージ本体の側面の複数のコーナーには、前記複数のリード電極を収容する複数の溝が形成されることを特徴とする請求項３６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、特に、高電圧下で駆動できる高電圧発光ダイオードパッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードを実装した発光素子、例えば、発光ダイオードパッケージは、様々な色を実現可能であり、パイロットランプ、電光板及びディスプレイ用として広く使用されているが、白色光を実現できるため、一般の照明用としても使用されている。発光ダイオードは、効率が高く、且つ寿命が長く、環境にやさしいため、それを使用する分野が拡大している。
【０００３】
一方、白色発光素子は、主に青色の光を放出する発光ダイオードと黄色蛍光体との組み合わせからなる。しかし、青色発光ダイオードと黄色蛍光体との組み合わせからなる白色発光素子は、一般に赤色領域がないので色温度の高い白色光を発光し、一般の照明用としては適していない。
【０００４】
色温度の低い温白色を実現するために赤色蛍光体を使用できるが、赤色蛍光体は、一般に光効率が高くないため、その適用に限界がある。さらに、蛍光体は、時間の経過とともに、外部から流入した水分と反応することによって効率が低下し、発光素子の寿命を短くするが、赤色蛍光体は、緑色又は黄色蛍光体に比べて効率が相対的に速く低下するので、発光素子の寿命をさらに短くする。
【０００５】
一方、家庭用電源などを用いて一般の照明用として発光素子を使用するためには、高電圧下で駆動可能な発光ダイオードパッケージを提供する必要がある。一般的な発光ダイオードチップの駆動電圧は２〜４Ｖの範囲であり、単一の発光ダイオードチップを高電圧下で駆動することは難しい。したがって、高電圧駆動のためには、複数の発光ダイオードチップを直列に接続して使用する。しかし、複数の発光ダイオードチップを使用することによってワイヤボンディング工程が増加し、パッケージのサイズが増加するという問題がある。また、高電圧下で駆動する場合、発熱量が多いため、放熱手段が必要であり、高電圧の印加によって発生する漏電を防止する必要がある。特に、赤色蛍光体の代わりに、赤色発光ダイオードチップを青色発光ダイオードチップと共に使用する場合、ＧａＡｓやＩｎＰなどの化合物の半導体基板を使用する赤色発光ダイオードチップでは、基板を通した漏電が発生しやすい。このような漏電は、電気的安定性を低下させ、発光ダイオードの使用を制限する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、パッケージのサイズを小型化できる高電圧の発光ダイオードパッケージを提供することにある。
【０００７】
本発明が解決しようとする他の課題は、白色光、特に、温白色光を実現できる発光ダイオードパッケージを提供することにある。
【０００８】
本発明が解決しようとする更に他の課題は、複数の発光ダイオードチップで発生しうる漏電を防止し、電気的安定性を提供できる発光ダイオードパッケージを提供することにある。
【０００９】
本発明が解決しようとする更に他の課題は、水分の浸透を防止できる発光ダイオードパッケージを提供することにある。
【００１０】
本発明が解決しようとする更に他の課題は、光損失が少なく、発光ダイオードの実装及び／又はワイヤボンディングの制約を少なくするとともに、放熱効率を高めた発光ダイオードパッケージを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するために、本発明に係る発光ダイオードパッケージは、キャビティを有するパッケージ本体と、直列に接続する複数の発光セルを有する発光ダイオードチップと、一対のリード電極とを含む。前記複数の発光セルは、前記一対のリード電極間で直列に接続する。複数の発光セルを有する発光ダイオードチップを実装することによって、パッケージサイズの増加を緩和できる高電圧発光ダイオードパッケージを提供することができる。
【００１２】
一方、前記キャビティの底面にはランディングパッドが配置してもよく、前記発光ダイオードチップは前記ランディングパッド上に実装してもよい。また、前記ランディングパッドと離隔して複数のワイヤを接続するための複数のボンディングパッドは、前記キャビティの底面上に配置してもよい。これらのうち二つのボンディングパッドは、前記一対のリード電極にそれぞれ接続する。
【００１３】
また、前記発光ダイオードパッケージは、ツェナーダイオードをさらに含んでもよい。前記ツェナーダイオードは、前記発光ダイオードチップに並列に接続する。さらに、前記二つのボンディングパッド上には、それぞれツェナーダイオードを実装してもよい。前記複数のツェナーダイオードは、互いに反対の極性で接続して、前記発光ダイオードチップに並列に接続してもよい。これによって、順方向又は逆方向の静電放電を防止することができる。
【００１４】
一方、前記ランディングパッドは、反射率の高い金属物質で形成してもよい。したがって、前記ランディングパッドを用いて前記発光ダイオードチップから放出された光を反射させることができ、その結果、高効率の発光ダイオードパッケージを提供することができる。
【００１５】
一方、前記発光ダイオードパッケージは、前記複数の発光セルを有する発光ダイオードチップから放出される光とは異なる波長の光を放出する少なくとも一つの発光ダイオードチップをさらに含んでもよい。これら発光ダイオードチップと前記蛍光体との組み合わせにより、多様な色相の光、例えば、白色光を実現することができる。
【００１６】
一方、モールディング部は、前記複数の発光セルを有する発光ダイオードチップと前記少なくとも一つの発光ダイオードチップを覆ってもよく、前記蛍光体は前記モールディング部内に分布させてもよい。
【００１７】
前記発光ダイオードパッケージは、互いに離隔して前記キャビティの底面に位置する複数のランディングパッドを含み、前記複数の発光セルを有する発光ダイオードチップ及び前記少なくとも一つの発光ダイオードチップは、それぞれ前記複数のランディングパッド上に実装してもよい。また、これらチップは、前記一対のリード電極間で互いに直列に接続してもよい。
【００１８】
前記複数の発光セルを有する発光ダイオードチップは青色光を放出してもよく、前記少なくとも一つの発光ダイオードチップは赤色光を放出してもよい。
【００１９】
複数の発光セルが直列に接続する青色発光ダイオードチップと複数の赤色発光ダイオードチップを直列に接続することによって高電圧駆動が可能であり、また、互いに離隔した複数のランディングパッド上にそれぞれ前記複数の発光ダイオードチップを実装することによって、複数の発光ダイオードチップで発生しうる漏電を防止することができる。さらに、青色発光ダイオードチップ、複数の赤色発光ダイオードチップ及び蛍光体を組み合わせることによって、高電圧下で温白色光を実現することができる。
【００２０】
前記蛍光体は、前記青色発光ダイオードチップ及び前記複数の赤色発光ダイオードチップの上部に配置され、前記青色発光ダイオードチップから放出された光を波長変換させるとともに、前記青色発光ダイオードチップから放出された光及び複数の赤色発光ダイオードチップから放出された光を散乱させ、光を均一に混合する。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態において、前記キャビティは、互いに段差を形成する第１のキャビティ及び第２のキャビティを含んでもよい。ここで、前記第１のキャビティは第２のキャビティの下側に位置し、前記複数のランディングパッドは前記第１のキャビティの底面に配置されてもよい。
【００２２】
また、前記高電圧発光ダイオードパッケージは、前記第１のキャビティに前記複数の発光ダイオードチップを覆うモールディング部と、前記第２のキャビティの底面及び前記モールディング部上に形成されたレンズ接着剤と、前記レンズ接着剤によってパッケージ本体に接着されたレンズとをさらに含んでもよい。前記レンズによって光の指向角を調節することができる。
【００２３】
このとき、前記蛍光体は、前記モールディング部内に分布させてもよい。また、前記モールディング部はゲルタイプのシリコンであってもよく、前記レンズ接着剤は、デュロメータショア硬さが６０以上の高硬度のシリコンであってもよい。ゲルタイプのシリコンモールディング部と高硬度のシリコン接着剤との組み合わせにより、モールディング部と接着剤、接着剤とレンズとの間の界面特性を強化することができ、特に、界面剥離及び水分の浸透を防止することができる。さらに、水分浸透を防止するために、前記レンズはガラスレンズであることが望ましい。
【００２４】
一実施形態において、前記パッケージ本体は、複数の基板の積層構造であるパッケージ下部と、その上に積層され、キャビティが形成されたパッケージ上部とを含み、前記複数のリード電極は、前記パッケージ下部と前記パッケージ上部との間に形成された複数の導電性パターンと電気的に接続し、前記複数のリード電極は、前記パッケージ本体の側面を経て前記パッケージ本体の底面にまで延長してもよい。また、前記パッケージ本体の側面外郭には複数の溝を形成し、前記複数のリード電極は前記複数の溝に沿って前記パッケージ本体の底面にまで延長してもよい。このとき、前記複数の溝は、前記パッケージ本体の側面の複数のコーナーに形成してもよい。また、前記パッケージ下部は、２層以上で積層されたセラミック基板を含み、前記複数のリード電極は、前記２層以上で積層された複数のセラミック基板を覆って固定する形態を有することが望ましい。前記パッケージ下部の底面には、前記一対のリード電極を互いに離隔した状態で広く形成し、前記複数のリード電極間には金属放熱部を形成してもよい。
【００２５】
一実施形態において、前記パッケージ本体は、下部絶縁基板と、前記下部絶縁基板上に積層された上部絶縁基板とを含み、前記上部絶縁基板の上面には複数の上部導電パターンを形成し、前記上部絶縁基板と前記下部絶縁基板との間には、複数の上部ビアホールによって前記複数の上部導電パターンと接続する複数の中間導電パターンを形成し、前記下部絶縁基板の底面には、複数の下部ビアホールによって前記複数の中間導電パターンと接続する複数の下部導電パターンを形成してもよい。前記上部絶縁基板と前記下部絶縁基板との間及び前記下部絶縁基板の底面には、複数の放熱用のヒートシンクパターンをそれぞれ形成し、前記複数の放熱用のヒートシンクパターンは、前記下部絶縁基板を貫通する伝熱ビアホールによって互いに接続してもよい。
【００２６】
本発明の他の態様において、パッケージ本体と、前記パッケージ本体上に実装される発光ダイオードチップとを含む発光ダイオードパッケージが提供される。この発光ダイオードパッケージのパッケージ本体は、上面に複数の上部導電パターンを有する上部絶縁基板と、底面に複数の下部導電パターンを有する下部絶縁基板と、前記上部絶縁基板と前記下部絶縁基板との間に介在する複数の中間導電パターンと、前記複数の上部導電パターンを前記複数の中間導電パターンに接続するように前記上部絶縁基板に形成された複数の上部ビアホールと、前記複数の中間導電パターンを前記複数の下部導電パターンに接続するように前記下部絶縁基板に形成された複数の下部ビアホールとを含む。
【００２７】
一実施形態において、前記発光ダイオードパッケージは、前記上部絶縁基板の上面に全体的に形成され、前記発光ダイオードチップと前記複数の上部導電パターンを覆う透光性封止部をさらに含んでもよい。前記透光性封止部は、前記発光ダイオードチップの中心と一致する中心を有するレンズ部を含んでもよい。前記複数の中間導電パターンのうち少なくとも一つは、前記上部絶縁基板又は前記下部絶縁基板の側面にまで延長して外部に露出してもよい。一実施形態において、前記上部絶縁基板の側面と前記下部絶縁基板の側面は同一の切断面上に存在し、前記複数の中間導電パターンのうち少なくとも一つは前記同一の切断面にまで延長して外部に露出し、前記複数の上部導電パターンと前記複数の下部導電パターンは、いずれも前記同一の切断面に及ばないように複数の領域を制限してもよい。前記複数の上部ビアホールのうち少なくとも一つの上部ビアホールと前記複数の下部ビアホールのうち少なくとも一つの下部ビアホールは、前記複数の中間導電パターンのうち少なくとも一つの中間導電パターンに互い違いに接続してもよい。前記上部絶縁基板の上面には２個の上部導電パターンを形成してもよい。前記上部絶縁基板と前記下部絶縁基板との間には第１のヒートシンクパターンを形成し、前記下部絶縁基板の底面には第２のヒートシンクパターンを形成し、前記下部絶縁基板には前記第１のヒートシンクパターンと前記第２のヒートシンクパターンとを接続する伝熱ビアホールを形成してもよい。前記複数の上部導電パターンは、中央の第１の上部導電パターンと、両側の第２の上部導電パターン及び第３の上部導電パターンとを含んでもよい。前記複数の上部導電パターンのうち少なくとも一つの上部導電パターンに前記発光ダイオードチップのアライメントマークが提供され、前記アライメントマークは、前記上部絶縁基板の上面を前記上部導電パターン内で局所的に露出させることによって形成してもよい。前記上部絶縁基板上には、前記レンズ部の位置を確認するための識別マークを形成してもよい。前記複数の上部導電パターン、前記複数の中間導電パターン及び前記複数の下部導電パターンは、局所的な金属めっきによって形成してもよい。
【００２８】
本発明の更に他の態様において、パッケージ本体と、前記パッケージ本体上に実装される発光ダイオードチップとを含む発光ダイオードパッケージが提供される。前記パッケージ本体は、金属めっきによって絶縁基板の上面に形成され、ダイ接着やボンディングワイヤによって前記発光ダイオードチップと電気的に接続する複数の上部導電パターンと、金属めっきによって前記絶縁基板の底面に形成される複数の下部導電パターンと、前記複数の上部導電パターンから前記絶縁基板の内部を経て前記複数の下部導電パターンに接続する複数の導電材料と、金属めっきによって前記絶縁基板の底面に形成され、前記複数の上部導電パターンとは電気的に分離されているヒートシンクパターンとを含んでもよい。また、前記絶縁基板は、上面に前記複数の上部導電パターンが形成され、底面に前記複数の下部導電パターンが形成された単一のセラミック基板を含む。一実施例によって、前記絶縁基板は、上面に前記複数の上部導電パターンが形成される上部セラミック基板と、底面に前記複数の下部導電パターンが形成された下部セラミック基板との積層構造を含んでもよい。
【００２９】
本発明の更に他の態様に係る発光ダイオードパッケージがランディングパッドを含む複数の導電性パターンを有するセラミック基板及び前記セラミック基板の下側に配置される一つ以上の他のセラミック基板を含むパッケージ本体と、前記ランディングパッド上に実装される発光ダイオードチップと、前記複数の導電性パターンのうち少なくとも一部の導電性パターンに接続する状態で前記パッケージ本体の側面を経て前記パッケージ本体の底面にまで延長された複数のリード電極と、を含む。一実施形態において、前記発光ダイオードチップは、直列に接続する複数の発光セルを含んでもよい。また、前記複数のリード電極は、前記パッケージ本体の側面の複数のコーナーに沿って前記パッケージ本体の底面にまで延長してもよい。また、前記パッケージ本体の側面の複数のコーナーには、前記複数のリード電極を収容する複数の溝を形成してもよい。
【発明の効果】
【００３０】
複数の発光セルが直列に接続する発光ダイオードチップを採用することによって高電圧駆動が可能であり、パッケージサイズの増加を抑制することができる。また、複数の発光セルが直列に接続する発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップから放出される光とは異なる波長の光を放出する他の発光ダイオードチップとを組み合わせることによって多様な色相の光を実現することができる。また、互いに離隔した複数のランディングパッド上にそれぞれ前記複数の発光ダイオードチップを実装することによって、複数の発光ダイオードチップで発生しうる漏電を防止することができる。前記複数のランディングパッドは、複数の発光ダイオードチップで発生した熱を放散させることによって、発光ダイオードパッケージの放熱特性を向上させる。さらに、青色発光ダイオードチップ、複数の赤色発光ダイオードチップ及び蛍光体を組み合わせることによって、高電圧下で高出力の白色光、特に温白色光を実現することができる。また、ゲルタイプのシリコンモールディング部、高硬度のシリコン接着剤及びガラスレンズを採用することによって、外部からの水分の浸透を防止することができる。
【００３１】
本発明によると、パッケージ下部とパッケージ上部を備えるパッケージ本体を用い、パッケージ下部とパッケージ上部との間にランディングパッド及びボンディングパッドなどの複数の導電性パターンを含む中問層を介在し、複数の導電性パターンのうち少なくとも一部のパターンがパッケージ本体の側面に沿ってパッケージ本体の下部にまで延長されることによって、複数の導電性パターンの外部露出による放熱性能の向上が可能であり、さらに、それら複数の導電性パターンがパッケージ下部、特に、２層以上の絶縁基板（又は、セラミック基板）を覆って固定する形態を有することにより、パッケージ本体の下部をより堅固に固定することができる。
【００３２】
また、本発明の一実施例によると、放熱基板構造のパッケージ本体の上面に発光ダイオードチップが直接実装され、その上面で発光ダイオードチップ及び／又はツェナーダイオードのワイヤボンディングが行われるので、発光ダイオードチップ及び／又はツェナーダイオードの実装及び／又はワイヤボンディングによる空間的な制約が少ない。また、基板形態のパッケージ本体が上部絶縁基板と下部絶縁基板を含むので、前記絶縁基板と下部絶縁基板との間で他の方向への放熱経路が追加的に発生し、放熱効率が高くなる。また、複数の中間導電パターンにより、放熱経路を増加させたり、放熱領域を拡大させたりすることが可能である。複数の中間導電パターンは、ビアホール又はその付近の絶縁基板に熱が集中するのを防止することができる。一つの中間導電パターンを媒介にして接続する上部ビアホールと下部ビアホールを互い違いに位置させることによって、絶縁基板内に放熱経路をさらに増加させたり、放熱経路の面積をさらに拡張させたりすることが可能である。中間導電パターンが前記上部絶縁基板又は下部絶縁基板の側面にまで延長されて外部に露出されることによって、対流による放熱効果を高めることができる。このとき、前記放熱基板構造のパッケージ本体は、ダイシング工程で一つの大きな基板を多数に分離することによって製造してもよいが、複数の上部導電パターンと複数の下部導電パターンがダイシングによって形成される切断面に及ばないように、それら領域が制限されることによって、前記複数の導電パターンの損傷又は分離を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例に係る高電圧発光ダイオードパッケージを説明するための平面図である。
【図２】図１のＡ―Ａ線断面図である。
【図３】図１の発光ダイオードパッケージの等価回路図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る高電圧発光ダイオードパッケージを説明するための平面図である。
【図５】図４に示した高電圧発光ダイオードパッケージのパッケージ本体をより詳細に説明するための断面図である。
【図６】図４に示した発光ダイオードパッケージの底面を示した底面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージを示した断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージにおいて封止部が除去された状態を示した平面図である。
【図９】（ａ）は図７に示した発光ダイオードパッケージの複数の中間導電パターンと複数の下部導電パターンを示した下部絶縁基板の平面図であり、（ｂ）は図７に示した発光ダイオードパッケージの複数の中間導電パターンと複数の下部導電パターンを示した下部絶縁基板の底面図である。
【図１０】本発明の他の形態に係るパッケージ本体を示した断面図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、パッケージ本体の複数の層を説明するための図である。
【図１２】本発明の更に他の形態に係るパッケージ本体を示した断面図である。
【図１３】図１２に示したパッケージ本体の平面図及び底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付の複数の図面を参照して本発明の複数の実施例を詳細に説明する。次に紹介する複数の実施形態は、当業者に本発明の思想を充分に伝達するために例として提供するものである。したがって、本発明は、以下で説明した複数の実施形態に限定されず、他の形態で実施することもできる。そして、複数の図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどは、説明の便宜上、誇張して表現することもある。明細書全体にわたって同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
【００３５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高電圧発光ダイオードパッケージを説明するための平面図で、図２は、図１のＡ―Ａ線での断面図で、図３は、図１の発光ダイオードパッケージの等価回路図である。
【００３６】
図１及び図２を参照すると、発光ダイオードパッケージは、パッケージ本体２１、複数のランディングパッド２３、青色発光ダイオードチップ３０ａ、複数の赤色発光ダイオードチップ３０ｂ、蛍光体及び一対のリード電極２９ａ、２９ｂを含む。また、発光ダイオードパッケージは、複数のボンディングパッド２５、２５ａ、２５ｂ、複数のワイヤ、モールディング部３１、接着剤３３及びレンズ３５をさらに含んでもよい。
【００３７】
パッケージ本体２１は、セラミック又はプラスチックで形成してもよく、耐熱特性及び電気的安定性を確保するためにセラミックで形成することが望ましい。パッケージ本体２１は、第１のキャビティ２１ａと、第１のキャビティ２１ａと段差をなす第２のキャビティ２１ｂとを有してもよい。
【００３８】
複数のランディングパッド２３は、パッケージ本体２１の第１のキャビティ２１ａの底面に配置する。図示したように、第１のキャビティ２１ａの中央領域に一つのランディングパッドが位置し、その周囲に他の複数のランディングパッドを配置することができる。これら複数のランディングパッド２３は、互いに離隔して第１のキャビティ２１ａの底面に配置される。複数のランディングパッド２３は、Ａｇ、ＡｌやＣｕなどの高反射率を有する金属物質で形成してもよい。
【００３９】
一方、第１のキャビティ２１ａの底面に複数のボンディングパッド２５を配置してもよい。これら複数のボンディングパッド２５は、複数のランディングパッド２３と離隔して配置され、複数のランディングパッド２３の間に配置する。複数のボンディングパッド２５は、複数のランディングパッド２３と同一の金属物質で形成してもよいが、これに限定されることはなく、複数のランディングパッド２３とは異なる導電性物質で形成してもよい。複数のボンディングパッド２５のうち二つのボンディングパッド２５ａ、２５ｂは、パッケージ本体２１の外部に露出されたリード電極２９ａ、２９ｂに電気的に接続されている。
【００４０】
複数のリード電極２９ａ、２９ｂは、パッケージ本体２１の底面に位置し、外部電源から電力を受ける。また、複数のリード電極２９ａ、２９ｂは、ブリッジ整流器に接続してもよい。
【００４１】
青色発光ダイオードチップ３０ａは、単一の基板上に互いに直列に接続する複数の発光セル３０ｄを有してもよい。青色発光ダイオードチップ３０ａは、例えば、１２個の発光セルを有してもよい。直列に接続する複数の発光セルの両端には、複数のワイヤをボンディングするためのパッドが提供される。このような青色発光ダイオードチップ３０ａは、ＡｌＩｎＧａＮ系化合物半導体で形成された複数の発光セルを有し、これら複数の発光セルは、複数の配線によって互いに直列に接続してもよい。複数の発光セルは、ＩｎＧａＮ層を含む活性領域を有し、青色光を放出してもよい。青色発光ダイオードチップ３０ａは、第１のキャビティ２１ａの中央領域に配置するランディングパッド２３上に実装される。
【００４２】
一方、複数の赤色発光ダイオードチップ３０ｂは、中央領域に配置するランディングパッドの周囲の複数のランディングパッド２３上にそれぞれ実装される。したがって、複数の赤色発光ダイオードチップ３０ｂは、青色発光ダイオードチップ３０ａの周囲に配置される。複数の赤色発光ダイオードチップ３０ｂは、ＡｌＧａＩＮＰ系又はＡｌＧａＡｓ系化合物半導体からなる活性領域を有し、赤色光を放出してもよい。
【００４３】
青色発光ダイオードチップ３０ａ及び複数の赤色発光ダイオードチップ３０ｂは、複数のワイヤを介して複数のボンディングパッド２５ａ、２５ｂ間で互いに直列に接続する。ここで、直列接続とは、発光ダイオードチップの両端に電圧が印加されたとき、順方向電流が流れるように複数の発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂが接続することを意味する。すなわち、複数のワイヤが複数の発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂと複数のボンディングパッド２５、２５ａ、２５ｂとを互いに接続し、ボンディングパッド２５ａとボンディングパッド２５ｂに順方向の電圧が印加されたとき、発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂが駆動される。
【００４４】
一方、複数の発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂを保護するためにツェナーダイオード３０ｃを実装してもよい。ツェナーダイオード３０ｃは、発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂに並列に接続され、静電放電から発光ダイオードチップを保護する。図３に示したように、二つのツェナーダイオード３０ｃは、互いに反対極性で接続し、発光ダイオードチップに並列に接続することができる。このとき、ツェナーダイオード３０ｃは、ボンディングパッド２５ａ、２５ｂ上に実装してもよい。ツェナーダイオード３０ｃは、ワイヤがボンディングされるパッドが互いに異なる面側に配置する垂直型構造であるので、一つのパッドはボンディングパッドに接続する。したがって、上側に配置する複数のパッドをワイヤで互いに接続することによって、反対極性で接続する複数のツェナーダイオードを提供することができる。
【００４５】
一方、モールディング部３１は、第１のキャビティ２１ａ内の発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂを覆う。モールディング部３１は、光透過性材料で形成し、例えば、エポキシやシリコンで形成してもよい。高電圧の駆動時、発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂで多くの熱が発生するおそれがあり、この熱によってモールディング部３１に熱的ストレスが加えられるおそれがある。したがって、モールディング部３１は、例えば、熱的ストレスに安定的なゲルタイプのシリコンであることが望ましい。
【００４６】
モールディング部３１内には蛍光体を分布させてもよい。蛍光体は、青色発光ダイオードチップ３０ａから放出された光の一部を波長変換する。例えば、蛍光体は、緑色蛍光体又は黄色蛍光体であり得る。また、蛍光体は、青色発光ダイオードチップ３０ａ及び複数の赤色発光ダイオードチップ３０ｂから放出された光を散乱させ、これら光を混合する。また、光の混合のために、モールディング部３１内に拡散剤を分布させてもよい。
【００４７】
モールディング部３１上には、レンズ接着剤３３を通してレンズ３５が接着される。レンズ接着剤３３は、モールディング部３１とレンズ３５との間の界面特性を向上させるために高硬度シリコンであることが望ましい。例えば、高硬度シリコンは、デュロメータショア硬さ６０以上であることが望ましい。一方、シリコンの硬度は、一般にデュロメータショア硬さ１００を超えることができない。
【００４８】
レンズ３５は、プラスチックレンズであってもよいが、水分の浸透を防止するためにガラスレンズであることが望ましい。レンズ３５が第２のキャビティ２１ｂ上に接着され、レンズ３５の側面部にもレンズ接着剤３３が接着されることによって、水分の浸透を防止する。レンズ接着剤３３は、第２のキャビティ２１ｂの内壁とレンズ３５との間に充填され、一部がレンズの上部曲面に沿って上方に上がる。これによって、レンズ３５と第２のキャビティ２１ｂの内壁との間を通して水分が浸透するのを防止し、また、レンズ３５をパッケージ本体２１に堅固に固定することができる。
【００４９】
本実施形態において、赤色発光ダイオードチップ３０ｂは、ワイヤがボンディングされるパッドが同一面側に配置する２ボンディングダイを示すが、互いに異なる面側に配置する１ボンディングダイであってもよい。この場合、ボンディングパッド２５は省略可能であり、ワイヤは、ランディングパッドと赤色発光ダイオードチップ３０ｂとを接続してもよい。
【００５０】
本実施形態において、蛍光体がモールディング部３１内に分布されたことを説明したが、これに限定されることはない。例えば、蛍光体は、モールディング部３１の上部に配置してもよい。
【００５１】
本実施形態では、青色発光ダイオードチップ３０ａと赤色発光ダイオードチップ３０ｂを例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、特定の色相の光を実現するために互いに異なる波長の光を放出する発光ダイオードチップを互いに組み合わせて使用してもよい。さらに、直列に接続する複数の発光セルを有する発光ダイオードチップを単独で使用してもよい。
【００５２】
図３は、図１の発光ダイオードパッケージの等価回路図である。
【００５３】
図３を参照すると、リード電極２９ａ、２９ｂ間で青色発光ダイオードチップ３０ａ及び赤色発光ダイオードチップ３０ｂが直列に接続されている。青色発光ダイオードチップ３０ａは、直列に接続する複数の発光セル３０ｄを含む。例えば、１２個の発光セル３０ｄを単一基板上で直列に接続することができ、青色発光ダイオードチップ３０ａの両側にそれぞれ３個の赤色発光ダイオードチップ３０ｂが接続されている。しかし、発光セル及び赤色発光ダイオードチップの個数は特別に限定されるものではなく、印加される電圧によって、より多数の発光セルを有する青色発光ダイオードチップ及び赤色発光ダイオードチップをパッケージ内に実装することができる。ただし、現在の発光ダイオードチップの光効率及び蛍光体の変換効率を考慮し、発光セルの個数と赤色発光ダイオードチップの個数の比率が約２：１であると、温白色光を実現するために望ましい。
【００５４】
また、青色発光ダイオードチップ３０ａが青色発光ダイオードチップの中間に接続する場合を示したが、これらチップ３０ａ、３０ｂが直列に接続する限り、回路内での位置は特別に限定されない。
【００５５】
一方、ツェナーダイオード３０ｃは、発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂに並列に接続されている。このとき、ツェナーダイオード３０ｃは互いに反対極性で接続する。したがって、発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂに静電気のような瞬間的な高電圧が順方向又は逆方向のいずれの方向に印加されても、ツェナーダイオード３０ｃによって静電放電を防止し、発光ダイオードパッケージを保護することができる。
【００５６】
直列に接続する複数の発光ダイオードチップの両側端子、例えば、複数のリード電極２９ａ、２９ｂはブリッジ整流器（図示せず）に電気的に接続してもよく、したがって、発光ダイオードパッケージは高電圧交流電源下で駆動することができる。
【００５７】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る高電圧発光ダイオードパッケージを説明するための平面図で、図５は、図４に示した高電圧発光ダイオードパッケージのパッケージ本体をより詳細に説明するための断面図で、図６は、図４に示した発光ダイオードパッケージの底面を示した底面図である。
【００５８】
図４を参照すると、本実施形態の発光ダイオードパッケージは、パッケージ本体１２１、複数のランディングパッド１２３、青色発光ダイオードチップ３０ａ、複数の赤色発光ダイオードチップ３０ｂ、蛍光体（図示せず）及び一対のリード電極１２９ａ、１２９ｂを含む。また、発光ダイオードパッケージは、ボンディングパッド１２５、１２５ａ、１２５ｂ及びワイヤＷを含んでもよい。図示していないが、本実施形態の発光ダイオードパッケージは、上述した実施形態を参照して説明したように、モールディング部３１、接着剤３３及びレンズ３５をさらに含んでもよい（図２参照）。
【００５９】
本実施形態で、パッケージ本体１２１はセラミック積層構造で形成される。パッケージ本体１２１のセラミック積層構造は、図５に分かり易く示されている。
【００６０】
図５を参照すると、パッケージ本体１２１は、パッケージ下部１２１２及びパッケージ上部１２１４を含み、パッケージ下部１２１２とパッケージ上部１２１４との間には、導電性パターンと絶縁材料が共に存在する中問層１２１５が介在する。パッケージ下部１２１２は、第１のセラミック基板１２１２ａと第２のセラミック基板１２１２ｂの２層構造となっている。しかし、パッケージ下部１２１２は、一つの絶縁性基板からなるか、又は３個以上の絶縁基板が積層された複層構造で形成してもよい。パッケージ上部１２１４は、第３のセラミック基板１２１４ａと、その上に積層された第４のセラミック基板１２１４ｂとを含む。このとき、第３のセラミック基板１２１４ａは、中央にキャビティを備えており、そのキャビティ内に発光ダイオードチップを収容するキャビティ壁としての役割をする。キャビティ壁の内面Ｒは傾斜して形成され、内面Ｒには反射部、特に、金属反射層を形成することができる。
【００６１】
第４のセラミック基板１２１４ｂは、第３のセラミック基板１２１４ａより小さいサイズのキャビティを備えており、複数のキャビティのサイズ差により、第３のセラミック基板１２１４ｂとの間に段差部Ｓを形成し、その段差部Ｓには、レンズ（図示せず）を確実に嵌めて装着してもよい。
【００６２】
一方、チップ実装層１２１５の複数の導電性パターンは、図４に示したようなランディングパッド１２３及び複数のボンディングパッド１２５、１２５ａ、１２５ｂを含む。一対のリード電極１２９ａ、１２９ｂのそれぞれは、パッケージ下部１２１２上にある複数の導電性パターンのうち該当の導電性パターンに接続する状態で、パッケージ下部１２１２の側面外郭、特に、パッケージ下部１２１２の側面のコーナーに沿ってパッケージ下部１２１２の底面、すなわち、パッケージ本体１２１の底面にまでつながり、その底面に広く形成される。
【００６３】
図６を参照すると、一対のリード電極１２９ａ、１２９ｂは、パッケージ本体の底面で互いに離隔した状態で広く形成され、例えば、ＰＣＢ基板（プリント基板、図示せず）上の導電性ランドパターン（図示せず）とはんだ付け工程によって接続することができる。本実施形態において、一対のリード電極１２９ａ、１２９ｂは、パッケージ本体の底面で左右両側に離隔しており、それらの間、すなわち、パッケージ本体の底面中央領域には金属パターンで放熱部１２０が形成される。パッケージ本体１２１の底面で、放熱部１２０が一対のリード電極１２９ａ、１２９ｂに対して離隔していることは当然である。
【００６４】
図４〜図６を参照すると、パッケージ本体１２１の側面の四つのコーナーのそれぞれに上下につながったコーナー溝ｇが形成され、一対のリード電極１２９ａ、１２９ｂは、パッケージ下部１２１２の上面からパッケージ下部１２１２の底面までコーナー溝ｇを通して延長される。リード電極１２９ａ、１２９ｂは、コーナー溝ｇ内でパッケージ本体１２１の側面に露出されるので、発光ダイオードパッケージの放熱性能の向上に寄与する。また、リード電極１２９ａ、１２９ｂは、パッケージ下部１２１２の上面からパッケージ下部１２１２の底面まで複数のセラミック基板１２１２ａ、１２１２ｂを含むパッケージ下部１２１２を取り囲む形態で延長されるので、パッケージ下部を構成する複数のセラミック基板１２１２ａ、１２１２ｂをより堅固に固定する。
【００６５】
パッケージ本体１２１のキャビティの底面は、パッケージ下部１２１２とパッケージ上部１２１４との境界面に配置してもよく、その境界面には中問層１２１５が存在してもよい。中問層１２１５は、上述したように、複数のランディングパッド１２３及びボンディングパッド１２５、１２５ａ、１２５ｂを含む導電性パターンを含み、したがって、複数のランディングパッド１２３と複数のボンディングパッド１２５、１２５ａ、１２５ｂは、パッケージ本体１２１のキャビティの底面上に位置している。
【００６６】
図４に分かり易く示したように、キャビティＣの底面の中央領域に一つのランディングパッド１２３が位置し、その周囲に他のランディングパッド１２３を配置してもよい。これらランディングパッド１２３は、互いに離隔した状態でキャビティＣの底面に配置される。ランディングパッド１２３は、Ａｇ、ＡｌやＣｕなどの高反射率を有する金属物質で形成してもよい。
【００６７】
上述した第１の実施形態と同様に、キャビティＣの底面にボンディングパッド１２５、１２５ａ、１２５ｂを配置してもよい。ボンディングパッド１２５、１２５ａ、１２５ｂは、ランディングパッド１２３と離隔して配置され、ランディングパッド１２３間に配置する。ボンディングパッド１２５、１２５ａ、１２５ｂは、ランディングパッド１２３と同一の金属物質で形成可能であるが、これに限定されることはなく、ランディングパッド１２３と異なる導電性物質で形成してもよい。ボンディングパッド１２５、１２５ａ、１２５ｂのうち二つのボンディングパッド１２５ａ、１２５ｂは、パッケージ本体１２１の側面及び底面に露出されたリード電極１２９ａ、１２９ｂに電気的に接続されている。
【００６８】
上述した第１の実施形態と同様に、リード電極１２９ａ、１２９ｂは、パッケージ本体１２１の底面に位置し、外部電源から電力を受ける。また、リード電極１２９ａ、１２９ｂは、ブリッジ整流器に接続してもよい。
【００６９】
このとき、青色発光ダイオードチップ３０ａは、上述した第１の実施形態と同様に、単一の基板上に互いに直列に接続する複数の発光セル３０ｄ（図３参照）を含んでもよい。直列に接続する発光セルの両端には、ワイヤをボンディングするためのパッドが提供される。このような青色発光ダイオードチップ３０ａは、ＡｌＩｎＧａＮ系化合物半導体で形成される発光セルを有し、これら発光セルは、配線によって互いに直列に接続する。発光セルは、ＩｎＧａＮ層を含む活性領域を有し、青色光を放出してもよい。図４に示したように、青色発光ダイオードチップ３０ａは、キャビティの中央領域に配置するランディングパッド１２５上に実装される。
【００７０】
一方、赤色発光ダイオードチップ３０ｂは、中央領域に配置するランディングパッド周囲のランディングパッド１２５上にそれぞれ実装される。したがって、赤色発光ダイオードチップ３０ｂは、青色発光ダイオードチップ３０ａの周囲に配置される。赤色発光ダイオードチップ３０ｂは、ＡｌＧａＩＮＰ系又はＡｌＧａＡｓ系化合物半導体で形成された活性領域を有し、赤色光を放出してもよい。
【００７１】
青色発光ダイオードチップ３０ａ及び赤色発光ダイオードチップ３０ｂは、ワイヤを介してボンディングパッド１２５ａ、１２５ｂ間で互いに直列に接続する。ここで、直列接続は、その両端に電圧が印加されたとき、順方向の電流が流れるように発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂが接続することを意味する。すなわち、ワイヤが発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂとボンディングパッド１２５、１２５ａ、１２５ｂとを互いに接続し、ボンディングパッド１２５ａとボンディングパッド１２５ｂに順方向の電圧が印加されたとき、発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂが駆動される（図３参照）。
【００７２】
一方、発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂを保護するためにツェナーダイオード３０ｃを実装することができる。ツェナーダイオード３０ｃは、発光ダイオードチップ３０ａ、３０ｂに並列に接続され、静電放電から発光ダイオードチップを保護する。上述した実施例と同様に、二つのツェナーダイオード３０ｃは、互いに反対極性で接続し、発光ダイオードチップに並列に接続することができる（図３参照）。このとき、ツェナーダイオード３０ｃは、ボンディングパッド１２５ａ、１２５ｂ上に実装してもよい。ツェナーダイオード３０ｃは、ワイヤがボンディングされるパッドが互いに異なる面側に配置する垂直型構造であるので、一つのパッドはボンディングパッドに接続する。したがって、上側に配置するパッドをワイヤで互いに接続することによって、反対の極性で接続するツェナーダイオードを提供することができる。
【００７３】
図７は、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージを示した断面図で、図８は、本発明の第３の実施形態に係る発光ダイオードパッケージにおいて封止部が除去された状態を示した平面図で、図９の（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係る発光ダイオードパッケージのパッケージ本体に備えられた金属パターン及びリード電極を説明するための図である。
【００７４】
図７を参照すると、本実施形態に係る発光ダイオードパッケージは、放熱基板の役割をするパッケージ本体２１０と、パッケージ本体２１０上に実装される発光ダイオードチップ２２０とを含む。また、発光ダイオードパッケージは、パッケージ本体２１０の上面を全体的に覆う透光性封止部２３１を含む。透光性封止部２３１は、シリコン樹脂をモールディングして形成されることが望ましい。しかし、透光性封止部２３１は、エポキシ樹脂などの他の種類の透光性樹脂によって形成してもよい。透光性封止部２３１は、発光ダイオードチップ２２０の中心と一致する中心を有する凸レンズ形状を含んでもよい。
【００７５】
パッケージ本体２１０は、絶縁性のセラミック材質で形成された上部基板２１１（以下、「上部絶縁基板」という。）と、絶縁性のセラミック材質で形成された下部基板２１２（以下、「下部絶縁基板」という。）と、を含む。上部絶縁基板２１１と下部絶縁基板２１２は上下に積層されている。絶縁基板の積層時には接着物質を用いてもよい。上部絶縁基板２１１の上面には、ランディングパッドとしての役割をする第１の上部導電パターン２１３ａと、ボンディングパッドとしての役割をする第２の上部導電パターン２１３ｂとが互いに離隔して形成される。第１及び第２の上部導電パターン２１３ａ、２１３ｂは、Ａｕ又はＡｇなどの金属を上部絶縁基板２１１の上面にめっきして形成してもよい。
【００７６】
本実施形態で、発光ダイオードチップ２２０は、上端と下端にそれぞれ電極を備えた垂直型構造を含む。発光ダイオードチップ２２０は、第１の上部導電パターン２１３ａにダイ接着され、発光ダイオードチップ２２０の下端電極が第１の上部導電パターン２１３ａと接続する。発光ダイオードチップ２２０の上端電極は、ボンディングワイヤＷによって第２の上部導電パターン２１３ｂと電気的に接続する。発光ダイオードチップ２２０は、上部にｐ型電極とｎ型電極をいずれも含むラテラル型であってもよく、この場合、発光ダイオードチップ２２０のｐ型及びｎ型電極を上部導電パターンに接続するための複数のボンディングワイヤが要求される。
【００７７】
図８を参照すると、上部導電パターン２１３ａ、２１３ｂは、上部絶縁基板２１１の上面に円状の領域を共に規定する形状に形成される。そして、円状の領域の周囲には、封止部のレンズ部２３１（図１３参照）が形成される位置を確認又は識別するための識別マーク２１１２が形成される。識別マーク２１１２は、上部絶縁基板２１１にブラックシルク印刷を行うことによって形成してもよい。
【００７８】
また、発光ダイオードパッケージの製造工程で発光ダイオードチップを正確に整列したり、又は発光ダイオードチップの整列不良を検出したりするために、アライメントマーク２１３２が第１の上部導電パターン２１３ａに形成される。アライメントマーク２１３２は、上部導電パターン２１３ａ内の一部領域に意図的にめっきをしないことによって、めっきされていない領域の絶縁基板を外部に露出させることによって形成される。例えば、アライメントマーク２１３２が形成される領域をマスクなどで隠した後、めっきを行うと、めっきされていない領域がアライメントマーク２１３２として残る。本実施形態で、第１の上部導電パターン２１３ａにはツェナーダイオード２２２が実装され、ツェナーダイオード２２２と第２の上部導電パターン２１３ｂはボンディングワイヤＷによって接続されている。ここでは、二つのボンディングワイヤＷ、Ｗが発光ダイオードチップ２２０の二つの電極と第２の上部導電パターン２１３ｂを接続する場合を示しているが、ボンディングワイヤの個数が本発明を限定することはない。
【００７９】
再び図７を参照すると、下部絶縁基板２１２の底面には、リード電極の末端端子としての役割をする第１の下部導電パターン２１５ａと第２の下部導電パターン２１５ｂが形成される。下部導電パターン２１５ａ、２１５ｂは、Ａｇめっきによって形成されることが望ましい。しかし、下部導電パターン２１５ａ、２１５ｂがＡｇでない他の任意の金属で形成可能であることは明らかである。また、上部絶縁基板２１１と下部絶縁基板２１２との間には、第１の中間導電パターン２１４ａと第２の中間導電パターン２１４ｂが形成される。第１及び第２の中間導電パターン２１４ａ、２１４ｂは、Ａｕめっき又はＡｇめっきによって形成されることが望ましい。
【００８０】
第１の上部導電パターン２１３ａと第１の中間導電パターン２１４ａは、上部絶縁基板２１１を垂直に貫通する第１の上部ビアホール２１６ａによって接続され、第１の中間導電パターン２１４ａと第１の下部導電パターン２１５ａは、下部絶縁基板２１２を垂直に貫通する第１の下部ビアホール２１７ａによって接続する。また、第２の上部導電パターン２１３ｂと第２の中間導電パターン２１４ｂは、上部絶縁基板２１１を垂直に貫通する第２の上部ビアホール２１６ｂによって接続され、第２の中間導電パターン２１４ｂと第２の下部導電パターン２１５ｂは、下部絶縁基板２１２を垂直に貫通する第２の下部ビアホール２１７ｂによって接続する。第１及び第２の上部ビアホール２１６ａ、２１６ｂ、そして、第１及び第２の下部ビアホール２１７ａ、２１７ｂとしては、熱伝導性及び電気伝導性がよく、融点の高いタングステン材料が好まれるが、他の任意の金属材料を用いてもよい。上述した本発明の第１及び第２の実施形態と本実施形態の用語を比較してみると、第１の上部導電パターン２１３ａはランディングパッドに該当し、第２の上部導電パターン２１３ｂはボンディングパッドに該当し得る。また、本実施形態の上部ビアホール２１６ａ、２１６ｂ、中間導電パターン２１４ａ、２１４ｂ、下部ビアホール２１７ａ、２１７ｂ、そして、第１及び第２の下部導電パターン２１５ａ、２１５ｂは、第１及び第２の実施形態のリード電極に該当し得る。
【００８１】
上述した第２の実施形態で、リード電極は、パッケージ本体の側面外郭に沿ってパッケージ本体の底面に延長されたが、本実施形態の場合、パッケージ本体を貫通し、リード電極がパッケージ本体の底面まで延長される。
【００８２】
一方、発光ダイオードパッケージは、ＰＣＢ（図示せず）上に実装してもよく、このとき、第１及び第２の下部導電パターン２１５ａ、２１５ｂは、ＰＣＢ上の電極パッド（図示せず）とはんだ付けによって接続してもよい。
【００８３】
第１及び第２の中間導電パターン２１４ａ、２１４ｂは、上部絶縁基板２１１と下部絶縁基板２１２の側面、すなわち、パッケージ本体２１０の最外郭まで延長されて外部に露出される。導電パターンとビアホールは、絶縁基板に比べて相対的に熱伝導性に優れるものである。したがって、第１及び第２の中間導電パターン２１４ａ、２１４ｂがパッケージ本体２１０の側面の外部空気に直接露出されることによって、パッケージ本体２１０の対流による放熱性能がより良好になる。
【００８４】
本実施形態で、パッケージ本体２１０は、複数のパッケージを形成できる積層構造の絶縁性基板、導電性パターン、ビアホールなどを含む一つの大きな基板がダイシング工程によって分離された多数の放熱基板のうち一つである。より具体的に、発光ダイオードパッケージ又はパッケージ本体２１０は、ダイシングによって生じる切断面を含み、その切断面上に上部絶縁基板２１１の側面と下部絶縁基板２１２の側面が含まれる。第１及び第２の中間導電パターン２１４ａ、２１４ｂは、切断面まで延長されて外部に露出される。その一方、上述した上部導電パターン２１３ａ、２１３ｂと下部導電パターン２１５ａ、２１５ｂは、いずれも切断面、すなわち、上部絶縁基板２１１と下部絶縁基板２１２の側面に及ばないようにそれら領域が制限される。
【００８５】
図９の（ａ）を参照すると、第１及び第２の中間導電パターン２１４ａ、２１４ｂは、下部絶縁基板２１２の上面、すなわち、上部絶縁基板と下部絶縁基板との間で、３つの辺が下部絶縁基板２１２の外郭の側面と一致していることが分かる。また、図９の（ｂ）を参照すると、第１及び第２の下部導電パターン２１５ａ、２１５ｂは、全ての辺が下部絶縁基板２１２の側面と一致しておらず、下部絶縁基板２１２の側面内側にそれら領域が制限されていることが分かる。図８を参照すると、第１及び第２の上部導電パターン２１３ａ、２１３ｂも、上部絶縁基板２１１の側面内側にそれら領域が制限されていることが分かる。
【００８６】
再び図７を参照すると、第１の上部ビアホール２１６ａと第１の下部ビアホール２１７ａは、第１の中間導電パターン２１４ａに互い違いに接続する。また、第２の上部ビアホール１２６ｂと第２の上部ビアホール２１７ｂは、第２の中間導電パターン２１４ｂに互い違いに接続する。一つの中間導電パターン２１４ａ又は２１４ｂを媒介にして接続する上部ビアホール２１６ａと下部ビアホール２１６ｂを互い違いに位置させることによって、上部及び下部絶縁基板２１１、２１２内に放熱経路をより増加させることができ、放熱経路の面積をより拡張させることができる。そして、上部ビアホール２１６ａ又は２１６ｂと下部ビアホール２１７ａ又は２１７ｂを互い違いに配置すると、上部ビアホールと下部ビアホールを一直線上に配置する場合に比べて、上部ビアホール２１６ａ又は２１６ｂから中間導電パターン２１４ａ又は２１４ｂを経て下部ビアホール２１７ａ又は２１７ｂにつながる熱経路の全体長さを増加させ、その結果、熱は、パッケージ本体２１０内により均一に広がり、より効率的に外部に放出することができる。
【００８７】
図７と図９の（ａ）及び図９の（ｂ）を参照すると、本実施形態に係る発光ダイオードパッケージは、放熱部としての役割をする第１及び第２のヒートシンクパターン２１８ａ、２１８ｂと、伝熱ビアホール２１９とをさらに含む。第１のヒートシンクパターン２１８ａは、上部絶縁基板２１１と下部絶縁基板２１２との間に介在して形成され、第２のヒートシンクパターン２１８ｂは下部絶縁基板２１２の底面に形成される。
【００８８】
第１のヒートシンクパターン２１８ａは、下部絶縁基板２１２の上面で第１の中間導電パターン２１４ａと第２の中間導電パターン２１４ｂとの間に配置され、第１及び第２の中間導電パターン２１４ａ、２１４ｂと同一の金属材料を用いた同一のめっき工程によって形成されることが望ましい。また、第２のヒートシンクパターン２１８ｂは、下部絶縁基板２１２の底面で第１の下部導電パターン２１５ａと第２の下部導電パターン２１５ｂとの間に配置され、第１及び第２の下部導電パターン２１５ａ、２１５ｂと同一の金属材料を用いた同一のめっき工程によって形成されることが望ましい。
【００８９】
第１及び第２のヒートシンクパターン２１８ａ、２１８ｂと伝熱ビアホール２１９は、パッケージ本体２１０の中央付近で放熱性能を高めるように追加されるものであって、上述した中間導電性パターン、下部ビアホール及び下部導電パターンによって放熱がパッケージ本体の外郭に偏ることを補完する。
【００９０】
上述した本発明の第３の実施形態によると、ランディングパッドとしての役割をする第１の上部導電性パターン２１３ａと、ボンディングパッドとしての役割をする第２の上部導電性パターン２１３ｂとがパッケージ本体２１０上にそれぞれ一つずつ存在する。しかし、上部及び下部絶縁基板を含み、中間導電パターン、ビアホール、下部導電パターンが設置されたパッケージ本体上に複数のランディングパッドを上述した第１及び第２の実施形態のように設け、それら複数のランディングパッドに複数の発光ダイオードチップを実装し、これら複数の発光ダイオードチップを直列に接続することも本発明の範囲内にある。このとき、ボンディングパッドも複数設けることが可能であることは明らかである。
【００９１】
以下では、本発明に適用可能なパッケージ本体の他の形態について説明する。このとき、上述した内容との重複を避けるために、重複する内容についての具体的な説明を省略する。そして、同一の要素については同一の図面符号を使用した。
【００９２】
図１０は、他の実施形態のパッケージ本体を示した断面図で、図１１の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、パッケージ本体の複数の層を説明するための図である。
【００９３】
図１０に示したように、パッケージ本体２１０は、上述した実施形態のパッケージ本体と同様に、上部絶縁基板２１１及び下部絶縁基板２１２を含む。ただし、上述した実施形態のパッケージ本体２１０に用いられていたヒートシンクのパターン及び伝熱ビアホールが省略される代わりに、ヒートシンクの役割も行える導電性パターン及び上部又は下部ビアホールの個数及び配置が異なっている。以下、これについてより具体的に説明する。
【００９４】
図１０及び図１１の（ａ）を参照すると、上部絶縁基板２１１上には、中央の第１の上部導電パターン２１３ａと、左右両側の第２の上部導電パターン２１３ｂ及び第３の上部導電パターン２１３ｃとが形成される。上部導電パターン２１３ａ上には、垂直型発光ダイオードチップ又はラテラル型発光ダイオードチップをダイ接着することができる。ラテラル型発光ダイオードチップが第１の上部導電パターン２１３ａ上にダイ接着される場合、第１の上部導電パターン２１３ａは発光ダイオードチップと電気的に接続されないので、以下で説明する第１の中間導電パターン２１４ａ、第１の下部導電パターン２１５ａ、第１の上部ビアホール２１６ａ及び第１の下部ビアホール２１７ａと共にヒートシンクとしての役割のみをする。その一方、垂直型発光ダイオードチップが第１の上部導電パターン２１３ａ上にダイ接着される場合、垂直型発光ダイオードチップの下部電極が第１の上部導電パターン２１３ａと電気的に接続する。したがって、第１の上部導電パターン２１３ａは、発光ダイオードチップに電力を供給する役割とヒートシンクとしての役割をいずれも行える。図示していないが、第２及び／又は第３の上部導電パターン２１３ｂ及び／又は２１３ｃは、ボンディングワイヤによって発光ダイオードチップの電極と電気的に接続する。第１、第２及び第３の上部導電パターン２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃは、上部絶縁基板２１１の側面にまで及ぶことができず、その内側でそれら複数の領域が定められる。これは、上述した実施形態で説明したように、基板の切断分離過程での複数のパターンの損傷又は離脱を防止するためである。
【００９５】
図１０及び図１１の（ｂ）を参照すると、下部絶縁基板２１２の上面又は上部絶縁基板２１１の底面、すなわち、上部絶縁基板２１１と下部絶縁基板２１２との間に第１、第２及び第３の中間導電パターン２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃが形成される。第１の中間導電パターン２１４ａは、第１の上部ビアホール２１６ａによって第１の上部導電パターン２１３ａに接続され、第２の中間導電パターン２１４ｂは、第２の上部ビアホール２１６ｂによって第２の上部導電パターン２１３ｂに接続され、第３の中間導電パターン２１４ｃは、第３の上部ビアホール２１６ｃによって第３の上部導電パターン２１３ｃに接続する。図１１の（ｂ）に分かり易く示したように、第１の中間導電パターン２１４ａは、二つの辺が下部絶縁基板２１２の側面と一致してパッケージ本体の外部に露出され、第２及び第３の中間導電パターン２１４ｂ、２１４ｃのそれぞれは、３辺が下部絶縁基板２１２の側面と一致してパッケージ本体の外部に露出される。
【００９６】
図１０及び図１１の（ｃ）を参照すると、下部絶縁基板２１２の底面には第１、第２及び第３の下部導電パターン２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃが形成される。第１の下部導電パターン２１５ａは、第１の下部ビアホール２１７ａによって第１の中間導電パターン２１４ａに接続され、第２の下部導電パターン２１５ｂは、第２の下部ビアホール２１７ｂによって第２の中間導電パターン２１４ｂに接続され、第３の下部導電パターン２１５ｃは、第３の下部ビアホール２１７ｃによって第３の中間導電パターン２１４ｃに接続する。第１、第２及び第３の下部導電パターン２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃは、下部絶縁基板２１２の側面にまで及ぶことができず、その内側でそれら複数の領域が定められる。これは、基板の切断分離過程での複数のパターンの損傷又は離脱を防止するためである。
【００９７】
図１０に分かり易く示したように、第１の上部ビアホール２１６ａと第１の下部ビアホール２１７ａは第１の中間導電パターン２１４ａに互い違いに接続され、第２の上部ビアホール２１６ｂと第２の下部ビアホール２１７ｂは第２の中間導電パターン２１４ｂに互い違いに接続され、第３の上部ビアホール２１６ｃと第３の下部ビアホール２１７ｃは第１の中間導電パターン２１４ｃに互い違いに接続する。
【００９８】
図１２は、本発明の更に他の形態に係るパッケージ本体を示した断面図で、図１３の（ａ）及び（ｂ）は、図１２に示したパッケージ本体の平面図と底面図である。
【００９９】
図１２及び図１３の（ａ）及び（ｂ）を参照すると、本実施例に係るパッケージ本体２１０は、絶縁性を有する単一セラミック基板２１１'を含む。セラミック基板２１１'の上面には、第１の上部導電パターン２１３ａ及び第２の上部導電パターン２１３ｂが金属めっき、特にＡｇめっき又はＡｕめっきによって形成される。また、セラミック基板２１１'の底面には第１及び第２の下部導電パターン２１５ａ、２１５ｂが形成される。第１の上部導電パターン２１３ａと第１の下部導電パターン２１５ａは第１の導電ビアホール２１７０ａによって接続され、第２の上部導電パターン２１３ｂと第２の下部導電パターン２１５ｂは第２の導電ビアホール２１７０ｂによって接続する。セラミック基板２１１'の底面には下部ヒートシンクパターン２１８０が形成される。
【０１００】
図１３の（ｂ）を参照すると、セラミック基板２１１'の上面には上部ヒートシンクパターン２１３０が形成される。上部ヒートシンクパターン２１３０は、図示していない伝熱ビアホールによって下部ヒートシンクパターン２１８０に接続することができる。このとき、下部ヒートシンクパターン２１８０を残した状態で、上部ヒートシンクパターン２１３０とそれに接続する伝熱ビアホールを省略することも考慮可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上では、本発明の多くの実施形態を具体的に説明した。このとき、一つの実施形態で適用された特定構成は、他の実施形態で適用されていないとしても、一つの実施形態のみに制限的に使用されると見なしてはならない。また、一実施形態に適用された構成が他の実施形態に適用された構成に取って代わったり、又は一実施形態に適用された構成を他の実施形態に追加的に適用可能であったりするという点に留意する。
【符号の説明】
【０１０２】
２１：パッケージ本体、２３：ランディングパッド、２５、２５ａ、２５ｂ：ボンディングパッド、３０ａ：青色発光ダイオードチップ、３０ｂ：赤色発光ダイオードチップ、３０ｃ：ツェナーダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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