JP2009027129A - 超薄型サイドビュー発光ダイオード（ｌｅｄ）パッケージおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】サイドビューＬＥＤパッケージの製造方法を提供すること。
【解決手段】チップキャリアが提供される。不透明ハウジングが、チップキャリアに接合される。ＬＥＤチップが、チップボンディングプロセスを行うことによってチップキャリアに電気的に接続され、不透明ハウジングは、ＬＥＤチップを収容するための空洞を有する。空洞内に透明封止材が配置され、透明封止材は、不透明ハウジングで覆われていないサイドビュー光出力面を有し、ＬＥＤチップから放出された光が、サイドビュー光出力面を通って出力される。不透明ハウジングの一部および透明封止材の一部が、不透明ハウジングの総厚みを減少させるために除去されて、透明封止材の上面が、サイドビュー光出力面の近傍では不透明ハウジングで覆われないようにする。透明封止材および不透明ハウジングの上面上には不透明保護層が形成される。
【選択図】図２Ｆ
【解決手段】チップキャリアが提供される。不透明ハウジングが、チップキャリアに接合される。ＬＥＤチップが、チップボンディングプロセスを行うことによってチップキャリアに電気的に接続され、不透明ハウジングは、ＬＥＤチップを収容するための空洞を有する。空洞内に透明封止材が配置され、透明封止材は、不透明ハウジングで覆われていないサイドビュー光出力面を有し、ＬＥＤチップから放出された光が、サイドビュー光出力面を通って出力される。不透明ハウジングの一部および透明封止材の一部が、不透明ハウジングの総厚みを減少させるために除去されて、透明封止材の上面が、サイドビュー光出力面の近傍では不透明ハウジングで覆われないようにする。透明封止材および不透明ハウジングの上面上には不透明保護層が形成される。
【選択図】図２Ｆ
Description
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージおよびその製造方法に関する。より詳細には、本発明は、超薄型のサイドビュー発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージおよびその製造方法に関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、長寿命、小体積、高耐衝撃性、低熱出力および低消費電力などの利点を有するので、家庭用器具および様々な器具の表示器または光源に広く利用されている。近年、ＬＥＤは、多色および高輝度に向けて開発されており、したがって、その応用範囲は、大型屋外表示板、交通信号灯器などに拡大されている。将来、ＬＥＤは、省電力機能と環境保護機能を共に有する主要な照明光源にもなりうる。
小型表示装置の開発の結果、照明光源の厚みは、ますます薄くなるに違いない。例えば、厚さ約０．６ミリメートルのサイドビューＬＥＤパッケージが製造されていた。図１Ａは、厚さ０．６ミリメートルの従来のサイドビューＬＥＤパッケージを示す。図１を参照すると、サイドビューＬＥＤパッケージ１００は、キャリア１１０、不透明ハウジング１２０、ＬＥＤチップ１３０、複数のボンディングワイヤ１４０、および透明封止材１５０を含む。不透明ハウジング１２０は、キャリア１１０の上にチップ収容スペースＳを画定するように、キャリア１１０の一部を封止する。ＬＥＤチップ１３０は、キャリア１１０上に配置され、かつチップ収容スペースＳ内に位置する。ＬＥＤチップ１３０は、ボンディングワイヤ１４０によってキャリア１１０に電気的に接続される。透明封止材１５０は、チップ収容スペースＳ内に配置され、ＬＥＤチップ１３０およびボンディングワイヤ１４０を封止する。サイドビューＬＥＤパッケージ１００の総厚みＤは、約０．６ミリメートルである。図１Ａに示されているように、サイドビューＬＥＤパッケージ１００の総厚みＤは、チップ収容スペースＳの容積に関係する。言い換えれば、チップ収容スペースＳが小さくなるほど、サイドビューＬＥＤパッケージ１００は薄くなる。
図１Ｂは、従来型サイドビューＬＥＤパッケージを製造するための型を示す。図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、不透明ハウジング１２０が製造されるとき、空洞Ｃを有する第１の型Ｍ１と細い突出部Ｐを有する第２の型Ｍ２が使用される。製造業者がサイドビューＬＥＤパッケージ１００の総厚みＤをさらに薄くしたい場合、チップ収容スペースＳの容積を減少させる必要がある。０．６ミリメートル未満の総厚みを有する従来型サイドビューＬＥＤパッケージ１００を製造する間、０．３ミリメートル未満の厚みを有する細い突起部Ｐが使用される。しかし、０．３ミリメートル未満の厚みを有する細い突出部Ｐは、製造が困難であり、加えて、０．６ミリメートル未満の厚みを有する細い突起部Ｐは、射出成形法を行うときに容易に変形する。したがって、０．６ミリメートル未満の厚みを有するサイドビューＬＥＤパッケージ１００は、容易には製造されない。言い換えれば、０．６ミリメートル未満の厚みを有するサイドビューＬＥＤパッケージ１００を製造する歩留り率がかなり低い。
したがって、本発明は、歩留り率を高めるようなサイドビューＬＥＤパッケージの製造方法を対象とする。
本発明は、超薄型のサイドビューＬＥＤパッケージも対象とする。
本明細書において実施されかつ大まかに説明されるように、本発明は、サイドビューＬＥＤパッケージの製造方法を提供する。最初に、リードフレーム基板であるチップキャリアに加えて不透明ハウジングが提供される。不透明ハウジングは、発光ダイオードチップを収容するための空洞を有する。次に、発光ダイオードチップをチップキャリアに電気的に接続するために、チップボンディングプロセスが行われる。次いで、例えば蛍光体と混合された透明封止材が空洞内に配置され、透明封止材は、不透明ハウジングで覆われていないサイドビュー光出力面を有し、発光ダイオートチップから放出された光は、サイドビュー光出力面を通って出力される。その後、不透明ハウジングの一部および透明封止材の一部が、不透明ハウジングの総厚みを減少させるために除去されて、透明封止材の上面が、サイドビュー光出力面の近傍では不透明ハウジングで覆われないようにする。次いで、透明封止材および不透明ハウジングの上面上に不透明保護層が形成される。
本発明の一実施形態では、上述のチップキャリアは、リードフレームまたは回路基板を含む。
本発明の一実施形態では、上述のチップボンディングプロセスは、ワイヤボンディングプロセスまたはフリップチップボンディングプロセスを含む。
本発明の一実施形態では、上述の不透明ハウジングを形成する方法は、射出成形することを含む。
本発明の一実施形態では、上述の透明封止材を形成する方法は、調合または射出成形することを含む。
本発明の一実施形態では、上述の透明封止材を形成する方法は、蛍光体材料が混合された透明化合物を提供すること、およびその透明化合物を空洞に充填することを含む。
本発明の一実施形態では、上述の不透明ハウジングおよび上述の透明封止材の総厚みは、不透明ハウジングの一部および透明封止材の一部が除去される前に約０．５ミリメートル〜０．８ミリメートルである。
本発明の一実施形態では、上述の不透明ハウジングおよび上述の透明封止材の総厚みは、不透明ハウジングの一部および透明封止材の一部が除去された後で約０．３５ミリメートル〜０．４５ミリメートルである。
本発明の一実施形態では、不透明ハウジングの一部および透明封止材の一部を除去する上述の方法は、切断または研磨することを含む。
本発明の一実施形態では、不透明保護層を形成する上述の方法は、コーティング、スクリーン印刷、またはスパッタリングすることを含む。上述の不透明保護層の材料は、例えばポリマーとその中に混合された複数の粒子とを含む。ポリマーは、例えばオリゴポリマー、シリコン、エポキシまたはアクリルを含む。粒子の材料は、例えば金属、二酸化チタン、酸化アルミニウムまたは蛍光体を含む。
本発明の一実施形態では、上述の不透明保護層の厚みは、約０．０１ミリメートル〜０．１５ミリメートルである。
本明細書において実施されかつ大まかに説明されるように、本発明はさらに、チップキャリア、発光ダイオードチップ、封止材および不透明保護層を含むサイドビューＬＥＤパッケージを提供する。不透明ハウジングは、発光ダイオードチップを収容するための空洞を有しており、チップキャリアに接合される。発光ダイオードチップは、チップキャリアに電気的に接続される。封止材は透明封止材を含む。透明封止材は、空洞内に配置され、不透明ハウジングで覆われていないサイドビュー光出力面を有するとともに、その不透明ハウジングで覆われていないサイドビュー光出力面の近傍に上面を有し、発光ダイオートチップから放出された光がサイドビュー光出力面を通って出力される。さらに、不透明保護層が、透明封止材および不透明ハウジングの除去表面上に配置される。
本発明の一実施形態では、上述のチップキャリアは、リードフレームまたは回路基板を含む。
本発明の一実施形態では、上述の封止材および上述の不透明保護層の総厚みは、約０．５ミリメートル〜０．８ミリメートルである。
本発明の一実施形態では、上述の不透明保護層の材料は、ポリマーとその中に混合された複数の粒子とを含む。
本発明の一実施形態では、上述のポリマーは、オリゴポリマーを含む。
本発明の一実施形態では、上述の粒子の材料は、金属、二酸化チタン、酸化アルミニウムまたは蛍光体を含む。
本発明の一実施形態では、上述の不透明保護層の上述の厚みは、約０．０１ミリメートル〜０．１５ミリメートルである。
本発明の一実施形態では、上述の透明封止材の材料は、シリコン、エポキシまたはアクリルを含む。
本発明の一実施形態では、上述の透明封止材の材料は、蛍光体材料をさらに含む。
本発明では、不透明ハウジングの一部および透明封止材の一部が、サイドビューＬＥＤパッケージの総厚みを減少させるために除去されるので、不透明ハウジングを製造するために使用される型が変更される必要がなく、コストが大幅に低減される。さらに、サイドビューＬＥＤパッケージの製造方法の歩留り率が高められる。
本発明の前述およびその他の目的、特徴、および利点を分かりやすくするために、図面を添付した好ましい実施形態について、以下に詳細に説明する。
ここで、実施例が添付図面に例示されている本発明のこれらの好ましい実施形態について詳細に説明する。可能な限り、同じ参照番号が、図面および説明において同じまたは類似の部分を参照するように用いられている。
図２Ａ〜図２Ｆは、本発明の一実施形態によるサイドビューＬＥＤパッケージの製造方法の概略図であり、図３Ａ〜図３Ｄはそれぞれ、図２Ａ〜図２Ｄ内の破線Ａ−Ａ’に沿ったサイドビューＬＥＤパッケージの製造方法の断面図である。図２Ａと図３Ａの両方を参照すると、最初にチップキャリア２１０が提供される。本実施形態では、チップキャリア２１０はリードフレームである。具体的には、本実施形態に使用されるリードフレームは、２つのリードを有するリードフレームである。本発明の他の実施形態では、チップキャリア２１０は、例えば回路基板である。回路基板は、優れた熱放散特性を有するメタルコアプリント回路基板（ＭＣＰＣＢ）であることが好ましい。
図２Ｂおよび図３Ｂを参照すると、チップキャリア２１０に接合された不透明ハウジング２３０が形成される。不透明ハウジング２３０は、発光ダイオードチップを収容するための空洞２３２を有する。本実施形態では、不透明ハウジング２３０は、例えば射出成形法を行うことによって形成される。具体的には、不透明ハウジングの材料は、プラスチック、金属、または金属酸化物を含む。
図２Ｃおよび図３Ｃを参照すると、少なくとも１つの発光ダイオードチップ２２０をチップキャリア２１０に電気的に接続するために、チップボンディングプロセスが行われる。本実施形態では、発光ダイオードチップ２２０がチップキャリア２１０に複数のボンディングワイヤ２２２（例えば金線）によって電気的に接続されるように、ワイヤボンディングプロセスが使用される。他の実施形態では、発光ダイオードチップ２２０は、フリップチップボンディングプロセスあるいは関連技術で使用される他のボンディングプロセスによって、チップキャリア２１０に電気的に接続されうる。具体的には、フリップチップボンディングプロセスが、発光ダイオードチップ２２０とチップキャリア２１０を電気的に接続するために使用されるとき、発光ダイオードチップ２２０またはチップキャリア２１０の上に複数の導電性バンプ（例えば、はんだバンプまたは金バンプ）が形成され、したがって発光ダイオードチップ２２０およびチップキャリア２１０は、導電性バンプを通して互いに電気的に接続される。さらに、異なる色の光（例えば赤色光、緑色光および青色光）を点灯させるための発光ダイオードチップ２２０は、白色光をもたらすように、空洞２３２内に同時に配置され、チップキャリア２１０に電気的に接続されうる。
図２Ｄおよび図３Ｄを参照すると、透明封止材２４０が、空洞２３２内に形成される。透明封止材２４０は、不透明ハウジング２３０で覆われていないサイドビュー光出力面２４２を有し、発光ダイオードチップ２２０から放出された光は、サイドビュー光出力面２４２を通って出力される。本実施形態では、透明封止材２４０は、蛍光体材料２４４が混合された透明化合物を提供すること、およびその透明化合物を空洞２３２に充填することによって形成される。詳細には、透明化合物中に混合された蛍光体材料２４４は、発光ダイオードチップ２２０から放出された光の一部を変換するために使用される。例えば、発光ダイオードチップ２２０は、青色光を放出することができ、透明化合物中に混合された蛍光体材料２４４（例えばイットリウムアルミニウムガーネット）は、青色光を黄色光に変換することができ、したがって青色光と黄色光を混合することによって白色光が得られる。本発明の他の実施形態では、蛍光体材料が混合されていない透明化合物が、不透明ハウジング２３０の空洞２３２に充填するために使用される。例えば、透明化合物は、調合プロセスまたは射出成形によって空洞２３２に充填される。図２Ｄに示されているように、不透明ハウジング２３０の厚みｄ１は、不透明ハウジング２３０が従来の射出成形法によって形成されるため、通常は０．６ミリメートルよりも大きい。
図２Ｅを参照すると、サイドビューＬＥＤパッケージ２５０の総厚みを減少させるために、不透明ハウジング２３０の一部および透明封止材２４０の一部が除去される。不透明ハウジング２３０の一部および透明封止材２４０の一部を除去する方法は、例えば切断または研磨である。したがって、透明封止材２４０の上面２４６は、図３Ｄに示されているように、サイドビュー光出力面２４２の近傍では不透明ハウジング２３０で覆われず、すなわち露出される。図２Ｄおよび図２Ｅを参照すると、不透明ハウジング２３０および透明封止材２４０の総厚みｄ１は、不透明ハウジング２３０の一部および透明封止材２４０の一部が除去される前に約０．５ミリメートル〜０．８ミリメートルである。図２Ｅに示されているように、サイドビューＬＥＤパッケージ２５０は、不透明ハウジング２３０および透明封止材２４０の減少された総厚みｄ２を有する。具体的には、不透明ハウジング２３０の一部および透明封止材２４０の一部が除去された後、不透明ハウジング２３０および透明封止材２４０の減少された総厚みｄ２は、約０．３５ミリメートル〜０．４５ミリメートルである。
図２Ｆを参照すると、次いで不透明保護層２６０が、透明封止材２４０および不透明ハウジング２３０の上面２４６上に形成され、したがって本実施形態のサイドビューＬＥＤパッケージ２７０が完成する。不透明保護層２６０を形成する方法としては、例えば、コーティング、スクリーン印刷、スパッタリングなどがある。したがって、不透明保護層２６０は、フィルム状の層である。図２Ｆに示されているように、本実施形態のサイドビューＬＥＤパッケージ２７０は、チップキャリア２１０、発光ダイオードチップ２２０、封止材２８０および不透明保護層２６０を含む。発光ダイオードチップ２２０は、チップキャリア２１０に電気的に接続される。封止材２８０は、不透明ハウジング２３０および透明封止材２４０を含む。不透明ハウジング２３０は、発光ダイオードチップ２２０を収容するための空洞２３２を有しており、チップキャリア２１０に接合される。透明封止材２４０は、空洞２３２内に配置され、不透明ハウジング２３０で覆われていないサイドビュー光出力面２４２（図３Ｄに示されている）を有するとともに、不透明ハウジング２３０で覆われていないサイドビュー光出力面２４２（図３Ｄに示されている）の近傍に上面２４６を有している。発光ダイオードチップ２２０から放出された光は、サイドビュー光出力面２４２を通って出力される（図３Ｄに描かれている）。さらに、不透明保護層２６０は、透明封止材２４０および不透明ハウジング２３０の上面２４６上に配置される。
特に、不透明保護層２６０の材料は、ポリマーとそのポリマー中に混合された複数の粒子とを含み、ポリマーは、オリゴポリマー、シリコン、エポキシまたはアクリルを含み、粒子の材料は、金属、二酸化チタン、酸化アルミニウムまたは蛍光体を含む。不透明保護層２６０の厚みｄ３は、約０．０１ミリメートル〜０．１５ミリメートルである。不透明保護層２６０は薄膜であり、したがって厚みｄ３は、厚みｄ１と厚みｄ２との差よりもずっと小さいことが留意される。したがって、サイドビューＬＥＤパッケージ２７０の総厚みｄ４（すなわちｄ２＋ｄ３）は、サイドビューＬＥＤパッケージ２５０の総厚みｄ１に比べて大幅に減少される。さらに、サイドビューＬＥＤパッケージ２７０の総厚みを減少させる方法は、簡単かつ容易である。一言で言えば、本実施形態は、ＬＥＤパッケージを高い歩留り率で製造する方法を提供する。他の実施形態では、不透明ハウジング２３０のサイドビュー光出力面２４２の近傍の上下両面を確実にさらに除去することができ、２つの不透明保護層２６０がそれぞれ、透明封止材２４０および不透明ハウジング２３０の上面および下面上に形成される。したがって、サイドビューＬＥＤパッケージ２７０の厚みｄ４は、ずっと薄くすることができる。
本発明が提供する製造方法は、現在のプロセスに適合しており、不透明ハウジングは、射出成形法に使用される型を変更することなく形成されうる。したがって、本発明のサイドビューＬＥＤパッケージの製造方法は簡単かつ容易であり、本発明のサイドビューＬＥＤパッケージを製造する歩留り率は高い。
本発明のこれらおよびその他の特徴および利点のうちの１つまたは一部あるいはすべてが、本発明の好ましい実施形態が本発明を実施するのに最適な形態のうちの１つを例として分かりやすく示しかつ説明している記述から、当業者には容易に明らかになるであろう。当然のことながら、本発明は様々な実施形態が可能であり、そのいくつかの詳細は、本発明から逸脱することなく、種々の明白な態様のすべてにおいて修正が可能である。したがって、図面および説明は、実際には例示的なものと見なされ、制限的なものとは見なされない。
Claims (23)
- チップキャリアを提供し、
前記チップキャリアに接合された、空洞を有する不透明ハウジングを形成し、
前記空洞内に位置する発光ダイオードチップを前記チップキャリアに電気的に接続するためにチップボンディングプロセスを行い、
透明封止材が、前記不透明ハウジングで覆われていないサイドビュー光出力面を有し、前記発光ダイオートチップから放出された光が、前記サイドビュー光出力面を通って出力されるように、前記空洞内に配置される前記透明封止材を形成し、
前記不透明ハウジングの総厚みを減少させるために前記不透明ハウジングの一部および前記透明封止材の一部を除去して、前記透明封止材の上面が、前記サイドビュー光出力面の近傍では前記不透明ハウジングで覆われないようにし、
前記透明封止材および前記不透明ハウジングの上面上に不透明保護層を形成する、
ことを含むことを特徴とする、サイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。 - 前記チップキャリアが、リードフレームまたは回路基板を含むことを特徴とする、請求項１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記不透明ハウジングを形成する方法が、射出成形を含むことを特徴とする、請求項１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記チップボンディングプロセスが、ワイヤボンディングプロセスまたはフリップチップボンディングプロセスを含むことを特徴とする、請求項１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記透明封止材を形成する方法が、調合または射出成形を含むことを特徴とする、請求項１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記透明封止材を形成する方法が、蛍光体材料が混合された透明化合物を提供し、前記透明化合物を前記空洞に充填することを含むことを特徴とする、請求項１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記不透明ハウジングおよび前記透明封止材の前記総厚みが、前記不透明ハウジングの前記一部および透明封止材の前記一部が除去される前に約０．４ミリメートル〜０．８ミリメートルであることを特徴とする、請求項１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記不透明ハウジングおよび前記透明封止材の前記総厚みが、前記不透明ハウジングの前記一部および透明封止材の前記一部が除去された後で約０．３５ミリメートル〜０．４５ミリメートルであることを特徴とする、請求項１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記不透明ハウジングの前記一部および前記透明封止材の前記一部を除去する方法が、切断または研磨を含むことを特徴とする、請求項１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記不透明保護層を形成する方法が、コーティング、スクリーン印刷、またはスパッタリングを含むことを特徴とする、請求項１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記不透明保護層の材料が、ポリマーとその中に混合された複数の粒子とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記ポリマーが、オリゴポリマー、シリコン、エポキシ、またはアクリルを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記粒子の材料が、金属、二酸化チタン、酸化アルミニウム、または蛍光体を含むことを特徴とする、請求項１１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記不透明保護層の厚みが、約０．０１ミリメートル〜０．１５ミリメートルであることを特徴とする、請求項１に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージの製造方法。
- チップキャリアと、
前記チップキャリアに電気的に接続された発光ダイオードチップと、
前記チップキャリアに接合された、前記発光ダイオードチップを収容するための空洞を有する不透明ハウジングと、
前記不透明ハウジングで覆われていないサイドビュー光出力面を有するとともに、前記不透明ハウジングで覆われていない前記サイドビュー光出力面の近傍に上面を有し、前記発光ダイオートチップから放出された光が前記サイドビュー光出力面を通って出力される、前記空洞内に配置された透明封止材と、
前記透明封止材および前記不透明ハウジングの前記上面上に配置された不透明保護層と、
を含むことを特徴とする、サイドビュー発光ダイオードパッケージ。 - 前記チップキャリアが、リードフレームまたは回路基板を含むことを特徴とする、請求項１５に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージ。
- 前記封止材および前記不透明保護層の総厚みが、約０．３５ミリメートル〜０．４５ミリメートルであることを特徴とする、請求項１５に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージ。
- 前記不透明保護層の材料が、ポリマーとその中に混合された複数の粒子とを含むことを特徴とする、請求項１５に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージ。
- 前記ポリマーが、オリゴポリマー、シリコン、エポキシ、またはアクリルを含むことを特徴とする、請求項１８に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージ。
- 前記粒子の材料が、金属、二酸化チタン、酸化アルミニウム、または蛍光体を含むことを特徴とする、請求項１８に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージ。
- 前記不透明保護層の厚みが、約０．０１ミリメートル〜０．１５ミリメートルであることを特徴とする、請求項１５に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージ。
- 前記透明封止材の材料が、シリコン、エポキシ、またはアクリルを含むことを特徴とする、請求項１５に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージ。
- 前記透明封止材の材料が、蛍光体材料をさらに含むことを特徴とする、請求項２２に記載のサイドビュー発光ダイオードパッケージ。
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