JP6498820B2 - 発光素子パッケージ - Google Patents
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
- H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/483—Containers
- H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
系、AlGaAs系、GaN系、InGaN系及び、InGaAlP系などの化合物半導
体材料を用いて発光源を構成することができる。
て用いられており、発光素子パッケージはカラーを示す点灯表示機、文字表示機及び画像
表示機などの多様な分野にかけ光源として採用されている。
布されている光を発する発光ダイオードである。前記波長帯の中から短波長の場合には殺
菌、浄化などに、長波長の場合には露光機または硬化機などに用いることができる。
動作の信頼性に落ち、放熱のためにパッケージのサイズを大型化すると集積度及び経済性
に落ちる。
素子パッケージを提供する。
パッケージを提供する。
線発光素子パッケージを提供する。
子パッケージを提供する。
保護する保護素子を搭載した発光素子パッケージを提供する。
性を改良することができる。
通常の知識を持つ者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明はそれそ
れ相異なる形態に具現することができ、ここで説明する実施形態に限定されることはない
。
特に反対される記述がない限り他の構成要素を外すことではなく、他の構成要素をさらに
含むことであるということを意味する。
及び領域を明らかに表すために厚さを拡大して示しており、本明細書全体を通して類似な
部分に対しては類似な部面符号をつけている。
ぐ上に」あることのみならず、その中間にまた他の部分があることも含める。逆に、どの
部分が他の部分「すぐ上に」あるという際には中間に他の部分がないことを意味する。
べる。
光素子パッケージの平面図、図3は図1に示す背面図、図4は図2に示すA−Aから見た
断面図、図5は図4に示す放熱部材の凹凸を示す拡大図、図6は図2に示すB−Bから見
た断面図である。
本体110、前記空洞111内に複数の副空洞112、113、前記本体110の空洞1
11内に配置された複数の電極121、123、125、前記複数の電極121、123
、125のうち第1電極121の上に配置された発光ダイオード131、前記複数の副空
洞112、113のうちいずれか一つに配置された保護素子133を含む。
ら形成されてもよい。前記複数の絶縁層L1‐L7は、前記発光ダイオード131の厚さ
方向に積層される。前記複数の絶縁層L1‐L7はセラミック素材を含み、前記セラミッ
ク素材は同時に塑性を行う低温塑性セラミック(LTCC:low temperatu
re co−fired ceramic)または高温塑性セラミック(HTCC:hi
gh temperature co−fired ceramic)を含む。前記本体
110内には、任意の絶縁層の上面及び下面のうち少なくとも一つに形成される金属パタ
ーンと、垂直に貫通され前記金属パターンに選択的に接続された接続部材117とを含め
てもよい。前記接続部剤117は、ビアまたはビアホールを含み、これに対する限定はな
い。他の例として、前記複数の絶縁層L1‐L7は窒化物または酸化物のような絶縁性部
材を含めてもよく、好ましくは、熱伝導率が酸化物または窒化物より高い金属窒化物を含
めることができる。前記本体110の材質は、例えば、SiO2、SixOy、Si3N
4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、またはAlNであってもよく、熱伝導率が
140W/mk以上の金属窒化物からなりうる。
異なる厚さであってもよく、これに対する限定はない。前記本体110の各の絶縁層L1
‐L7は、製造工程上の積層された個別層であって、塑性仕上げの上に一体に形成される
ことができる。前記本体110は、絶縁層L1‐L7が7つの層に積層された構造に示し
たが、3つ以上の層で積層されてもよく、これに対する限定はない。
110の頂面と前記空洞111との間に配置され、前記段差構造115の上面は前記本体
110の頂面より低い上面を有し、前記空洞111の上部周りに配置される。
形成され、上部が開放される。ここで、前記空洞111の上部は発光ダイオード131の
光が放出される方向になることができる。
形状、例えば、曲面形状に形成されうる。他の例として、前記空洞111は円状を含み、
これに対する限定はない。ここで、前記空洞111は前記本体110の段差構造115を
はずした領域を含む。
ある。また空洞111の側壁116は、前記空洞111のボトムに対して垂直に形成され
ることがあり、このような構造は同じサイズの空洞の幅を有する絶縁層L1‐L7を積層
することができて、製造構成の改良に繋がる。他の例としては、前記空洞111の下部の
幅と前記上部の幅は異なる幅に形成されることがあり、その構造は前記空洞111にモー
ルディングされるモールド部材との密着力を改良させることができ、水分の浸透を緩和さ
せることができる。
射率が50%以上の金属や、熱伝導性が高い金属がコーティングされてもよい。前記金属
層は前記空洞111内においての光抽出の効率を改善させて放熱特性を改良させることが
できる。ここで、前記金属層は前記空洞111の側壁116のうち一部の領域に形成され
るか、全領域に形成されてもよく、これに対する限定はない。また前記金属層は前記本体
110の材質がAlNのようによい熱伝導性の材質である場合、形成しないこともある。
また前記金属層は、前記空洞の底面にも形成され、空洞の底面においての光反射効率を改
良させることができる。ここで、前記空洞111の底面に形成された金属層は前記空洞1
11内の電極と回路的にオープンされるように配置されることがある。前述の金属層は8
0%以上の反射率を有する反射層に定義されることがある。
置される。前記複数の副空洞112、113間の間隔は前記発光ダイオード131の幅よ
り広めに離隔されることがある。各の前記副空洞112、113の底面は前記空洞111
の底面よりさらに低い深さに配置され、各の前記副空洞112、113の深さは少なくと
も保護素子133の厚さと同じであるがより深いことがある。前記副空洞112、113
の深さは前記保護素子133が前記空洞111の底面へ突出されない深さに形成されても
よく、前記副空洞112、113の深さは例えば略150μm±10μmに形成されても
よく、これに対する限定はない。前記複数の副空洞112、113の深さは、前記空洞1
11の1/2〜1/4の深さに形成されることがある。この副空洞112、113の深さ
は、発光ダイオード131から放出される光の吸収を最小化させることができる。これに
よって、光抽出効率の低下を防止し、光の指向角が歪曲されることを防止することができ
る。前記保護素子133はツェーナダイオードを含む。
1側面と空洞111の一側面との間に配置され、第2副空洞113は前記発光ダイオード
131の第2側面と空洞111の他の側面との間に配置される。前記発光ダイオード13
1の第1側面と第2側面とはお互い反対面であってもよい。前記第1副空洞112と前記
第2副空洞113は前記発光ダイオード131の中心を経る斜線方向または対称の位置に
配置されてもよく、これに対する限定はない。
子が配置されることはない。前記第2副空洞113は前記発光ダイオード131を基に前
記第1副空洞112と対称的に配置されて、前記空洞111内において前記発光ダイオー
ド131と対称的に副空洞112、113を配置することによって、前記発光ダイオード
131から生じる熱は前記空洞111内で均一に膨張されることができて発光素子パッケ
ージの熱的安定性を改良させることができる。他の例として、前記第1及び第2副空洞1
12、113は保護素子がないダミー空洞で使用してもよい。
27、129が配置され、前記複数の電極121、123、125、127、129は前
記発光ダイオード131及び前記保護素子133に選択的に電源を供給を行う。前記複数
の電極121、123、125、127、129は金属層、例えば、白金(Pt)、チタ
ン(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、金(Au)、タンタル(Ta)、アルミニ
ウム(Al)を選択的に含めてることができる。前記各電極121、123、125、1
27、129のうち少なくとも一つは単層または多層に形成されてもよい。ここで、多層
の電極構造は最上層にはよいボンディングの金(Au)材質が、最下層には本体110と
の接着性がよいチタン(Ti)、クロム(Cr)、タンタル(Ta)の材質が、中間層に
は白金(Pt)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)などが配置されてもよい。この電極の積
層構造に限定することはない。
極121と離隔された第2電極123と、第3電極125とを有する。前記第1電極12
1は空洞111の中央領域に配置され、第2電極123及び前記第3電極125は、前記
第1電極121の両側に配置される。前記第2電極123及び第3電極125は前記発光
ダイオード131の中央を基にお互い対称の位置に上部が開放された形状を有し配置され
ることがある。
置され、前記第3電極125は前記空洞111の第2角領域に隣接の前記空洞111の底
面に配置される。ここで、前記第1角領域と第2角領域は、対角線方向に配置されえる。
各々配置される。前記第2及び第3電極123、125は負極性の電源の供給が行われ、
第1、第4及び第5電極121、127、129は正極性の電源の供給が行われる。前記
各の電極121、123、125、127、129の極性は、電極パターンや各素子との
接続方式に応じて異なることがあり、これに対する限定はない。
基板が配置されない場合、無極性の金属層または放熱板として用いることもある。また上
述の各電極121、123、125、127、129は金属層に定義されてもよく、これ
に対する限定はない。
を介して前記本体110の下面まで電気的に接続されることがある。
45が配置される。前記複数のパッド141、143、145は少なくとも3つのパッド
を含み、例えば、第1パッド141、第2パッド143、第3パッド145を含み、前記
第1パッド141は前記本体110の下面一側に配置され、第2パッド143は前記本体
110の下面の中央に配置され、第3パッド145は前記本体110の下面の他側に配置
されうる。前記第2パッド143は前記第1パッド141と前記第3パッド145との間
に配置され、前記第1パッド141または第3パッド145の幅D2より広い幅(D1>
D2)を有する。前記各パッド141、143、145の長さは前記本体110の下面長
さの70%以上の長さに配置されてもよく、これに対する限定はない。
の極性の電源の供給が行われる。例えば、第1及び第2パッド141、143は正極性の
電源端に接続され、第3パッド145は負極性の電源端に接続されうる。前記正極性の電
源端に2つのパッド141、143を接続することによって、電流経路を分散させること
で熱を分散する効果を得られえて、また電流経路を分散することによって電気的な信頼性
を確保することができる。
る。前記接続部材117は前記複数の電極121、123、125、127、129と前
記パッドらを選択的に接続する役割を果たす。例えば、第1電極121、第4及び第5電
極127、129と第1及び第2パッド141、143は少なくとも一つの接続部材によ
って接続されてもよく、第2及び第3電極123、125と第3パッド145とは少なく
とも一つの他の接続部材によって接続されてもよく、これに対する限定はない。
熱部材151は前記発光ダイオード131の下、すなわち第1電極121の下に配置され
てもよい。前記放熱部材151の厚さは前記空洞111の底面と前記本体110の下面と
の間の厚さより薄い厚さに配置されてもよい。前記放熱部材151は、例えば、150μ
m以上の厚さに形成されることができる。
ら何れか一つはよい熱伝導性の銅(Cu)のような金属を含む。前記放熱部材151はC
uW合金を含む。
部材151の表面形状は円型または多角型であってもよい。前記放熱部材151の上面の
面積は前記発光ダイオード131の下面の面積より少なくとも広い面積に形成されてもよ
く、これに対する限定はない。
ファ層として用いる。前記バッファ層は、前記放熱部材151と前記パッド141、14
3、145との間に配置され、前記放熱部材151の表面の凹凸151に対してバッファ
の役割を果たし、第2パッド143と接する前記本体110の表面を平らに形成されるよ
うにすることで半田の接着力を改良させることができる。前記放熱部材151の下面凹凸
152は10μm(RMS:root mean square)以下、例えば5μm(
RMS)以下に形成されることができる。前記第1絶縁層L1の上面は前記放熱部材15
1の凹凸152によって粗く形成される。これによって、前記第1絶縁層L1の上面は下
面よりさらに粗く形成されることができる。
前記発光ダイオード131との間にはボンディング層が配置される。前記ボンディング層
は前記放熱部材151の上面の凹凸を緩和させることができる厚さ、例えば、略5μm厚
さに形成されることができる。前記ボンディング層はAuSnのような伝導性接合部剤を
含めてもよい。
131は紫外線発光ダイオードとして、245nm〜405nm帯の波長を有する紫外線
発光ダイオードであってもよい。すなわち、略280nmの短波長の紫外線を放出するか
、365nmまたは385nmの長波長の紫外線を放出する発光ダイオードの両方に適用
可能である。
ングされ、第1接続部材135で第2電極123に接続されてもよい。前記発光ダイオー
ド131は前記第1電極121と第2電極123と電気的に接続されてもよい。前記発光
ダイオード131の接続方式は、ワイヤーボンディング、ダイボンディング、フリップチ
ップボンディング方式を選択的に用いて搭載することができ、このボンディング方式はチ
ップの種類及びチップの電極位置に応じて変更されることがある。前記保護素子133は
第4電極127へボンディングされて第2接続部材137で第3電極125へ接続される
ことができ、第3電極125と第4電極127に電気的に接続されてもよい。前記第1及
び第2接続部材135、137はワイヤーを含む。
InGaN、GaN、GaAs、InGaP、AlInGaP、InP、InGaAs系
などの半導体を用いて製造された半導体発光素子を選択的に含めることができる。
置されることができ、このモールド部材はシリコンまたはエポキシのような透光性材料を
含む。
ある。
形成される。前記ガラスフィルム161はガラス系の材質を含み、その上面は平らな面で
配置されてもよい。
2O3、SiO2または光学ガラス(N−BK7)の透明な物質で形成されることができ
、SiO2の場合、石英結晶またはUV Fused Silicaであってもよい。ま
た、前記ガラスフィルム161は低鉄ガラスであってもよい。
の間には幅差によって段差構造115が形成され、前記段差構造115の上には前記ガラ
スフィルム161が安着される。前記ガラスフィルム161は円型または多角型の形状を
含めてもよい。前記ガラスフィルム161は前記本体110上に締結手段または/及び接
着手段などで結合されてもよい。前記段差構造115には前記ガラスフィルム161を支
持及び固定するための別途の構造物がさらに形成されてもよく、これに対する限定はない
。
あってもよく、これに対する限定はない。また前記ガラスフィルム161の厚さは、前記
本体110の第6絶縁層L6と第5絶縁層L5との間の幅差の1/2以下であってもよい
。
剤(図示せず)が塗布されていてもよく、前記接着剤としては例えば、Agペースト、U
V接着剤、鉛フリーの低温ガラス、アクリル接着剤またはセラミック接着剤などが挙げら
れる。
置されてもよい。前記空洞111には別途のモールド部材でモールディングしなく、非活
性気体で満たすことがある。これは前記空洞111に窒素のような非活性気体が満たすこ
とによって水分及び酸素などのような環境的要因から前記発光ダイオード131を保護で
きる。ここで、前記副空洞112、113にはモールド部材が満たされてもよく、これに
対する限定はない。
ダイオード131の波長と関係なく同じパッケージ構造を適用可能になることから波長に
関係なくパッケージの汎用使用が可能になる。
対して斜めの構造を有する。前記空洞111は上部の幅が下部の幅より広い形状を含み、
例えば、上部に沿うほど段々広がる形状を含む。前記空洞111の側壁116Aはガラス
フィルム161と前記空洞111の底面との間の周りに斜めの構造に形成され、光抽出の
効率を改良させることができる。
される。前記モールド部材170は前記空洞111及び副空洞112、113とに配置さ
れてもよい。前記モールド部材170は副空洞112、113にモールディングされ、空
洞111内には空き空間として配置してもよい。前記モールド部材170はシリコンまた
はエポキシのような透光性樹脂材料を含めてもよい。
対する限定はない。また副空洞112、113に形成されたモールド部材と前記空洞11
1に満たされたモールド部材との材質が異なることもある。
前記放熱部材151Aの上面との間には、第3絶縁層L3が配置されてもよく、前記第3
絶縁層L3は前記放熱部材151Aの上面の凹凸に対する上部バッファ層として役割を果
たしてもよい。
A−Aから見た断面図で、図11は図2に示す発光素子パッケージのB−Bから見た断面
図である。第2実施形態を説明することにおいて、第1実施形態と同部分は第1実施形態
を参照する。
、前記空洞111内に複数の副空洞112、113、前記本体110の空洞111内に配
置された複数の電極121、123、125、前記複数の電極121、123、125の
うち第1電極121上に配置された発光ダイオード131、前記複数の副空洞112、1
13のうちいずれか一つに保護素子133を含む。
の絶縁層L1‐L7は、セラミック素材を含み、前記セラミック素材は同時に塑性を行う
低温塑性セラミック(LTCC:low temperature co−fired
ceramic)または高温塑性セラミック(HTCC:high temperatu
re co−fired ceramic)を含む。前記本体110の材質は、例えば、
SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、またはA
lNであってもよく、好ましくは、窒化アルミニウム(AlN)からなるか、熱伝導率が
140W/mk以上の金属窒化物からなってもよい。前記本体110は、複数のセラミッ
ク層の積層構造を含めてもよい。
発光ダイオード131と前記本体110の下面との間に配置されている。前記放熱部材1
50は前記発光ダイオード131の下、すなわち第1電極121の下に接触されてもよい
。前記放熱部材150の厚さT1は、前記空洞111の底面と前記本体110の下面との
間の厚さ(=T1+T2)より薄い厚さに配置されてもよい。前記放熱部材150は、例
えば、150μm以上の厚さに形成されることができる。前記放熱部材150の材質は金
属例えば、合金であってもよく、前記合金物質のうちから何れか一つはよい熱伝導性の銅
(Cu)のような金属を含む。前記放熱部材150はCuW合金を含む。前記放熱部材1
50は、前記第1絶縁層L1より厚い、例えば、3倍〜8倍の厚さに形成されることがで
きる。
れてもよい。前記放熱部材150の表面形状は円状または多角形状であってもよい。前記
放熱部材150の第2方向においての下面の幅D6は、前記第1方向においての幅D3よ
り広くてもよく、これは副空洞112、113が配置される領域に応じて変更されうる。
とも広い面積に形成されてもよく、これに対する限定はない。
は第1電極121の下に配置されて前記発光ダイオード131と電気的に接続されること
ができる。前記第2放熱部53は前記第1放熱部51の下に配置されて前記第1放熱部5
1の幅D5より広い幅を有し配置される。前記第1放熱部51は前記発光ダイオード13
1から伝導される熱を本体110を介して放熱するか前記第2放熱部53に伝導し、前記
第2放熱部53は前記第1放熱部51から伝導された熱を本体110に伝導するか第1絶
縁層L1を介して第2パッド143に伝導する。このため、前記第2放熱部53の下面の
面積は前記第2パッド143の上面の面積よりは小さくて前記第1放熱部51の上面の面
積よりは大きい面積に形成されることができる。
mm以上に離隔されることができる。上述の間隔D4より狭い場合、セラミック材質の本
体110が割れるか壊れるという問題があるため、前記間隔D4以上に離隔されなければ
ならない。また前記間隔D4は前記発光ダイオード131から放出された光の干渉を減ら
すことができる。
より突出された突起51Aを含めて、前記突起51Aは前記第1放熱部51から前記空洞
111の側方向または前記本体110の側方向に突出される。この突起51A間の間隔は
第1電極121の下面の面積よりは小さくて前記発光ダイオード131の下面の面積より
は大きく形成されてもよく、これに従って放熱の効率は改良されることができる。前記第
1放熱部51の突起51Aは前記第1副空洞112または第2副空洞113との0.3m
m以上の間隔D4に離隔される。この間隔D4は副空洞112、113の周辺領域におい
て前記空洞111の底面が損傷されることを防止できる。
溝形状を有する凹所構造に配置され、前記凹所構造は前記放熱部材51の結合力の効果が
できる。
ファ層として用いる。前記バッファ層は、前記放熱部材150と前記パッド141、14
3、145との間に配置され、前記放熱部材150の表面の凹凸に対してバッファの役割
を果たし、第2パッド143と接する前記本体110の表面を平らに形成されるようにす
ることで半田の接着力を改良させることができる。前記第1絶縁層L1の厚さT2は、5
0μm以下であり、好ましくは、略20〜50μmに形成されてもよい。この第1絶縁層
L1の厚さT2は、前記放熱部材150の表面凹凸を干渉させえる厚さである。
置されることができ、このモールド部材はシリコンまたはエポキシのような透光性材料を
含む。
が形成される。前記ガラスフィルム161は所定の強度を有するガラス系の材質であり、
上面が平らな面に配置されることがある。
2O3、SiO2または光学ガラス(N−BK7)の透明な物質で形成されてもよく、S
iO2の場合、石英結晶またはUV Fused Silicaであってもよい。また、
前記ガラスフィルム161は低鉄ガラスであってもよい。
の間には幅差D7によって段差構造115が形成され、前記段差構造115は前記本体1
10の上面S1より低い上面を有する。前記段差構造115の上には前記ガラスフィルム
161が安着される。前記ガラスフィルム161は円状または多角の形状を含めてもよい
。前記ガラスフィルム161は前記本体110上に締結手段または/及び接着手段などで
結合されてもよい。前記段差構造115には前記ガラスフィルム161を支持及び固定す
るための別途の構造物がさらに形成されてもよく、これに対する限定はない。
4以下であってもよく、これに対する限定はない。また前記ガラスフィルム161の厚さ
T3は、前記本体110の第6絶縁層L6と第5絶縁層L5との間の幅差の1/2以下で
あってもよい。
剤(図示せず)が塗布されていてもよく、前記接着剤としてはAgペースト、UV接着剤
、鉛フリーの低温ガラス、アクリル接着剤またはセラミック接着剤などが挙げられる。
置されてもよい。前記空洞111には別途のモールド部材でモールディングしなく、非活
性気体で満たすことがある。すなわち、窒素のような非活性気体で満たされることによっ
て水分及び酸素などのような環境的要因から前記発光ダイオード131を保護できる。こ
こで、前記副空洞112、113にはモールド部材が満たされてもよく、これに対する限
定はない。
ダイオード131の波長と関係なく同じパッケージ構造を適用可能になることから波長に
関係なくパッケージの汎用使用が可能になる。
性ビア157は前記放熱部材150と前記第1パッド143を電気的に接続する。また、
前記複数の伝導性ビア157は放熱経路として用いることもでき、放熱の効率を改良でき
る。
記空洞111は上部の幅が下部の幅より広い形状を含み、例えば、上部に沿うほど段々広
がる形状を含む。前記空洞111の側壁116Aの斜めの構造は光抽出の効率を改良させ
ることができる。
空洞111と副空洞112、113とに配置されてもよい。前記モールド部材170は副
空洞112、113にモールディングされ、空洞111内には空き空間として配置しても
よい。前記モールド部材170はシリコンまたはエポキシのような透光性樹脂材料を含め
てもよい。また副空洞112、113に形成されたモールド部材170と前記空洞111
に満たされたモールド部材との材質が異なってもよく、これに対する限定はない。
はない。
明することにおいて、第1実施形態と同部分は第1実施形態を参照する。
A、前記本体110Aの空洞111内に配置された複数の電極121、123、125、
前記複数の電極121、123、125のうち第1電極121の上に配置された発光ダイ
オード131を備える。
の絶縁層L2〜L7は、前記発光ダイオード131の厚さ方向に積層される。前記複数の
絶縁層L2〜L7は、セラミック素材を含み、前記セラミック素材は同時に塑性を行う低
温塑性セラミック(LTCC:low temperature co−fired c
eramic)または高温塑性セラミック(HTCC:high temperatur
e co−fired ceramic)を含む。前記本体110Aの材質は、例えば、
SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、またはA
lNであってもよい。
ば、SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、BN
、Si3N4,SiC(SiC−BeO)、BeO,CeO、AlNのようなセラミック
であってもよい。前記バッファ層101は、熱伝送性物質のC(ダイアモンド、CNT)
の成分のうち何れか一つに形成されることができ、前記本体110Aとお互い異なる材質
で形成されてもよい。
e resin、epoxy resin、phenolic resin、polya
mides resin、polyimides rein、unsaturated
polyesters resin、polyphenylene ether res
in (PPE)、polyphenilene oxide resin (PPO)
、polyphenylenesulfides resin、cyanate est
er resin、benzocyclobutene (BCB)、polyamid
o−amine dendrimers (PAMAM)、及びpolypropyle
ne−imine、dendrimers(PPI)及びPAMAM内部構造及び有機‐
シリコンの外面を有するPAMAM−OS(organosilicon)を単独または
組合を含む樹脂で構成されてもよい。
つを有する酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物のうち少なくとも一つを加えてもよい。こ
こで、前記バッファ層101内に加えられた化合物は熱拡散材であってもよく、前記熱拡
散材は所定サイズの粉末粒子、粒、フィラ(filler)、添加剤として用いられるこ
とができ、以下の説明の便宜上のため熱拡散材とする。ここで、熱拡散材は絶縁性材質ま
たは伝導性材質であってもよく、そのサイズは1Å〜100,000Åで使用可能で、熱
拡散の効率のために1,000Å〜50,000Åで形成されてもよい。前記拡散材の粒
子形状は矩形または不規則な形状を含めてもよく、これに対する限定はない。
性セラミック(LTCC:low temperature co−fired cer
amic)、高温塑性セラミック(HTCC:high temperature co
−fired ceramic)、アルミナ(alumina)、水晶(quartz)
、ジルコン酸カルシウム(calcium zirconate)、フォルステライト(
forsterite)、SiC、黒鉛、溶融シリカ(fusedsilica)、ムラ
イト(mullite)、董青石(cordierite)、ジルコニア(zircon
ia)、ベリリア(beryllia)及び窒化アルミニウム(aluminum ni
tride)のうち少なくとも一つを含む。
5との間に配置されてもよい。前記バッファ層101は前記放熱部材151の下面と接触
され、前記放熱部材151の表面凹凸に対するバッファの役割を果たし、前記放熱部材1
51から伝導される熱を放熱することができる。
成されてもよく、これに対する限定はない。
明することにおいて、第1実施形態と同部分は第1実施形態を参照する。
131との間に配置された放熱部材151と、前記放熱部材151と前記第2パッド14
3との間のバッファ層103とを備える。
例えば、Ti、Cr、Ta、Cr/Au、Cr/Cu、Ti/Au、Ta/Cu、Ta/
Ti/Cuのような材質のうちから少なくとも一つを含めてもよい。前記バッファ層10
3は、前記放熱部材151の凹凸より小さい凹凸を有する金属材質に形成されてもよい。
他の例として、前記バッファ層103は金属酸化物を含み、これに対する限定はない。前
記バッファ層103の幅は前記放熱部材151の下面の幅以上に形成されてもよく、前記
第2パッド143の上面の幅以下に形成されてもよい。
気伝導層として用いられる。前記バッファ層103は前記本体110の下に配置される溝
102に配置され、前記放熱部材151の下面と前記第2パッド143の上面に接触され
る。これによって、前記放熱部材151から伝導される熱を前記第2パッド143に伝達
し、前記第2パッド143から入力の電源を前記放熱部材151を介して供給を行なうこ
とができる。
明することにおいて、第1実施形態と同部分は第1実施形態を参照する。
131との間に配置された放熱部材151と、前記放熱部材151と前記第2パッド14
3との間のバッファ層104とを備える。
2パッド143と前記放熱部材151との間に接触される。前記バッファ層104は絶縁
性材質であって、熱伝導層としての役割する果たすことができ、例えば、セラミック材質
で形成されてもよい。
SiOxNy、Al2O3、BN、Si3N4,SiC(SiC−BeO)、BeO,C
eO、AlNのようなセラミック系であってもよい。前記熱伝送性物質は、C(ダイアモ
ンド、CNT)の成分のうち何れか一つに形成されてもよい。前記バッファ層104内に
はAl、Cr、Si、Ti、Zn、Zrのうち少なくとも一つを有する酸化物、窒化物、
フッ化物、硫化物のうち少なくとも一つを加えてもよい。
。前記バッファ層104は前記本体110の下に配置される溝102に配置され、前記放
熱部材151の下面と前記第2パッド143の上面に接触される。これによって、前記放
熱部材151から伝導される熱を前記第2パッド143へ伝達する。
性の電源が接続され、第3電極125は負極性の電源が接続されてもよい。前記発光ダイ
オード131は少なくとも2つの接続部材135、136で第2電極123と第3電極1
25に各々接続されてもよい。前記接続部材135、137はワイヤーを含む。
もよい。
112、113、113A、113Bが配置され、前記少なくとも4つの副空洞112、
113、113A、113Bのうち少なくとも一つには保護素子133が配置されてよい
。ここで、副空洞112、113、113A、113Bのうち少なくとも2つには前記発
光ダイオード131が複数である場合、各の発光ダイオード131を各々保護する保護素
子が搭載されてもよく、これに対する限定はない。
中央を中心にお互い対称に配置される。これによって、空洞111内においての放熱によ
る不均一を改良することができ、本体110の歪みを防止することができ、結果的に発光
ダイオード131またはワイヤーがボンディング部分から分離されることを最小化できる
。
る。
って、第1電極層21、第1導電型半導体層23、活性層25、第2導電型半導体層27
及び第2電極層29を有する。前記発光ダイオード131は水平型電極構造を有する発光
素子に変更されてもよく、これに対する限定はない。
。前記第1電極層21は化合物半導体が成長する基板として用いてもよい。
体の成長装備は電子ビーム蒸着機、PVD(physical vapor depos
ition)、CVD(chemical vapor deposition)、PL
D(plasma laser deposition)、二重型の熱蒸着機(dual
−type thermal evaporator)スパッタリング(sputter
ing)、MOCVD(metal organic chemical vapor
deposition)などによって形成されてもよく、この装備に限定はない。
23はII族‐VI族またはIII族‐V族化合物半導体、例えば、GaN、InN、A
lN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInNのうち少なくとも一つで形
成されうる。第1導電型半導体層23には第1導電型ドーパントがドーピングされてもよ
く、第1導電型ドーパントはn型ドーパントであってSi、Ge、Sn、Se、Teなど
から一つを加えてもよい。
、垂直方向への電流拡散速度より水平方向への電流拡散速度が高い半導体層を含む。前記
電流拡散構造は、例えば、ドーパントの濃度または伝導性の差を有する複数の半導体層を
含めることができる。
量子井戸または多重量子井戸(MQW)構造に形成されてもよい。活性層25のバリヤー
層/井戸層の周期は、GaN/InGaN、AlGaN/InGaN、InGaN/In
GaN、GaN/AlGaN、AlGaN/GaN、またはInAlGaN/InAlG
aNの周期のうち少なくとも一つを含めてもよい。
が形成されてもよく、前記第2導電型半導体層27と前記活性層25との間には第2導電
型クラッド層(図示せず)が配置されてもよい。前記各導電型クラッド層は、前記活性層
25の井戸層のエネルギーバンドギャップより高いバンドギャップを有する化合物半導体
で形成されることがある。
7は第2導電型ドーパントがドーピングされたp型半導体層として具現されえる。p型半
導体層は、GaN,InN,AlN,InGaN,AlGaN,InAlGaN,AlI
nNなどのような化合物半導体のうち何れか一つ以上からなってもよい。第2導電型ドー
パンはp型ドーパントであって、Mg、Zn、Ca、Sr、Baを含む。
直方向への電流拡散速度より水平方向への電流拡散速度が高い半導体層を含む。
層で具現されうる。発光構造物は、n−p接合構造、p−n接合構造、n−p−n接合構
造、p−n−p接合構造のうち何れか一つの構造に具現されうる。以下、実施形態の説明
のために、半導体層の最上層は、第2導電型半導体層27をその例として説明する。
9は、p型ペッドまたは/及び電極層を含めてもよい。前記電極層は酸化物または窒化物
系の透光層、例えば、ITO(indium tin oxide)、ITON(ind
ium tin oxide nitride)、IZO(indium zinc o
xide)、IZON(indium zinc oxide nitride)、IZ
TO(indium zinc tin oxide)、IAZO(indium al
uminum zinc oxide)、IGZO(indium gallium z
inc oxide)、IGTO(indium gallium tin oxide
)、AZO(aluminum zinc oxide)、ATO(antimony
tin oxide)、GZO(gallium zinc oxide)、IrOx、
RuOx、NiOの物質中から選択され形成されることができる。
2電極層29は反射電極層であってもよく、反射電極層はAg、Ni、Al、Rh、Pd
、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf及びこれらの選択的に組み合わせて構成さ
れる物質の中から形成されえる。第2電極層29は単層または多層構造の金属層を含める
ことがある。
斜視図である。
設けられた発光モジュール1530と、前記ケース1510に設けられ外部電源から電源
の提供が行われる接続端子1520を備えることができる。
、金属材質又は樹脂材質から形成されることができる。
32に搭載される実施形態による発光素子パッケージ100を含めてもよい。複数の前記
発光素子パッケージ100がマットリックス状または所定間隔で離隔されて配列されうる
。
く、例えば、一般の印刷回路ボード(PCB:Printed Circuit Boa
rd)、メタルコアPCB、フレキシブルPCB、セラミックPCB、FR−4基板など
がありうる。
表面が光の效率的に反射されるカラー、例えば白色、銀色などのコーティング層からなり
うる。
パッケージ100が搭載されうる。前記発光素子パッケージ100の各々は、少なくとも
一つの発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を含めて
もよい。前記紫外線発光ダイオードは、245nm〜405nm帯の波長を有する紫外線
発光ダイオードであってもよい。すなわち、略280nmの短波長の紫外線を放出するか
、365nmまたは385nmの長波長の紫外線を放出する発光ダイオードの両方に適用
可能である。
給できる。前記接続端子1520は、ソケット方式で外部電源にまわし挟まれて結合され
るが、これに対して限定しない。例えば、前記接続端子1520は、ピン(pin)状に
形成されて外部電源に挿入されるか、配線により外部電源に接続されることもできる。
るではなく、後の請求範囲から定義する本発明の基本概念を用いる当業者の如何なる変更
及び改良形態または本発明の権利範囲に属する。
うな保護素子を備えて紫外線発光ダイオードを保護できる効果がある。また、本発明の一
実施形態は、発光素子パッケージの空洞内において保護素子による光効率の低下を防止で
き、発光素子パッケージにおいて保護素子による指向角の歪曲を改良させることができる
。また、本発明の一実施形態は、発光素子パッケージ内に放熱部材を配置し、放熱効率を
改良させることができる。また、空洞の隅部分を屈曲になるようにすることによって、湿
気の浸透を抑制できる効果がある。また、本発明の一実施形態は245nm〜405nm
の波長帯の紫外線発光ダイオードを全適用可能であることから波長帯別にパッケージを製
造せず汎用使用が可能になる。
質である場合、本体の空洞内に発光ダイオードに対して対称的に複数の副空洞によってセ
ラミック材質のパッケージ本体内においての熱膨張が均一な分布に行なわれることができ
る。これによって、セラミック材質のパッケージにおいての熱的安定性は改良できる。ま
た、本発明の一実施形態は、紫外線発光素子パッケージを有する紫外線ランプの信頼性を
改良させられることができる。
施形態に含まれ、必ず一つの実施形態にだけ限定されるものではない。なお、各実施形態
にて例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者
により、他の実施形態に対しても組合又は変形されて実施可能である。したがって、この
ような組合と変形に関係された内容は、本発明の範囲に含まれるものと解析されなければ
ならない。
Claims (21)
- 底部、前記底部上に配置される複数の側壁部を含み、前記底部の上面の一部と前記複数の側壁部の内側面とで構成されるキャビティを含む胴体;
前記底部の上面上に、互いに離隔して配置される第2電極、第3電極及び前記第2電極と前記第3電極との間に配置される第1電極;
前記第1電極上に配置される発光素子;
前記底部の上面から前記胴体の下面に向かって前記胴体の一部の領域まで配置される放熱部材;
前記胴体の下面に互いに離隔して配置される第1パッド、第3パッド、及び前記第1パッドと前記第3パッドとの間に配置される第2パッド;および
前記底部を貫通して前記発光素子および前記第1パッドと電気的に連結される連結部材;を含み、
前記複数の側壁部は第1方向に沿って配置される第1側壁部、および第2側壁部、前記第1方向に垂直な第2方向に沿って配置される第3側壁部、および第4側壁部を含み、
前記第2電極は、前記第2側壁部に隣接して配置され前記第1方向に延びる第1部、及び前記第4側壁部に隣接して配置されて前記第1部から前記第2方向に延びる第2部を含み、
前記第3電極は、前記第1側壁部に隣接して配置され前記第1方向に延びる第3部、及び前記第3側壁部に隣接して配置され前記第3部から前記第2方向に延びる第4部を含み、
前記第1電極は、前記第2部及び前記第4部の間に配置されるパッド部、および前記パッド部から前記第2部と前記第3部との間に延びる延長部を含み、
前記発光素子は前記パッド部上に配置され、
前記延長部は前記連結部材を介して前記胴体の下面に配置された第1パッドと電気的に連結され、
前記連結部材は、前記放熱部材と互いに離隔され、
前記放熱部材と前記第2パッドは、互いに離隔された発光素子パッケージ。 - 請求項1において、
前記発光素子は、前記第1側壁部と向き合う第1側面、前記第2側壁部と向き合う第2側面、前記第3側壁部と向き合う第3側面及び前記第4側壁部と向き合う第4側面を含み、
前記第2電極は、前記発光素子の第2側面と前記発光素子の第4側面が会う領域に配置される第1折曲部を含み、
前記第1部は、前記第1折曲部において、前記発光素子の第2側面に沿って延長され、
前記第2部は、前記第1折曲部において、前記発光素子の第4側面に沿って延長され、
前記第3電極は、前記発光素子の第1側面と前記発光素子の第3側面が会う領域に配置される第2折曲部を含み、
前記第3部は、前記第2折曲部において、前記発光素子の第1側面に沿って延長され、
前記第4部は、前記第2折曲部において、前記発光素子の第3側面に沿って延長され、
前記第1折曲部及び前記第2折曲部は、前記第1電極と前記第1方向及び前記第2方向にそれぞれずれて配置される発光素子パッケージ。 - 請求項1において、
前記放熱部材、前記発光素子および前記第2パッドは前記底部の上面から前記胴体の下面に向かう方向に重なる発光素子パッケージ。 - 請求項1において、
前記第1乃至第3電極と離隔配置される第4電極及び第5電極;および
前記第4電極と前記第5電極のうちの少なくとも一つと電気的に連結されるツェナーダイオードを含む発光素子パッケージ。 - 請求項1において、
前記キャビティは、第1部の内側面が前記第1方向に延びる第1仮想線、前記第2部の内側面が前記第2方向に延びる第2仮想線、前記第3部の内側面が前記第1方向に延びる第3仮想線、及び前記第4部の内側面が前記第2方向に延びる第4の仮想線で構成される四角形を含み、
前記延長部は、前記四角形の外側に延びる、発光素子パッケージ。 - 請求項1において、
前記キャビティは、投光基板が配置される段差部を含む発光素子パッケージ。 - 請求項1において、
前記放熱部材は、前記第1電極と接触し前記第2パッドと離隔されている発光素子パッケージ。 - 請求項7において、
前記放熱部材は前記第1電極と接触する第1放熱部、および前記第1放熱部と前記胴体の下面との間に配置される第2放熱部を含み、
前記第1放熱部の第1方向の幅は、前記第2放熱部の第1方向の幅より小さい発光素子パッケージ。 - 請求項1において、
前記第2パッドの第1方向の幅は、前記第1パッド及び前記第3パッドの第1方向の幅より大きい、発光素子パッケージ。 - 請求項1において、
前記第1パッド乃至前記第3パッドのうち少なくとも一つと前記放熱部材との間に配置され、前記放熱部材の厚さより薄い厚さを有するバッファ層を含み、
前記胴体は、セラミック材質を含む発光素子パッケージ。 - 請求項1において、
前記第1パッド乃至前記第3パッドのうち少なくとも一つと前記放熱部材との間に配置されるバッファ層を含み、
前記放熱部材は、表面に凹凸を含む発光素子パッケージ。 - 上面と下面、及び前記上面から前記下面に凹んだキャビティを含む胴体;
前記キャビティの底面上で、水平方向に互いに離隔して配置される第2電極、第3電極及び前記第2電極と前記第3電極との間に配置される第1電極;
前記第1電極上に配置される発光素子;
前記キャビティの底面から前記胴体の下面に向かって、前記胴体の一部領域まで配置され、前記水平方向の幅が互いに異なる第1放熱部及び第2放熱部を含む放熱部材;および
前記胴体の下面から前記水平方向に互いに離隔して配置される第1パッド、第3パッド及び前記第1パッドと前記第3パッドとの間に配置される第2パッド;を含み、
前記キャビティは、互いに異なる方向に延びる複数の側壁部を含み、
前記第2電極及び前記第3電極は、前記複数の側壁部のうちの少なくとも二つの側壁部に沿って、それぞれ延長されて配置され、
前記第1電極は、前記発光素子が配置されるパッド部、及び前記第2電極の一端部と前記第3電極の一端部との間に延びる延長部を含み、
前記延長部は、前記胴体の内部に配置された連結部材を介して前記第1パッドと電気的に連結され、
前記連結部材は、前記放熱部材と前記水平方向に離隔され、
前記放熱部材、発光素子、及び前記第2パッドは、垂直方向に重なり、
前記垂直方向は、前記水平方向に垂直な方向であり、
前記放熱部材と前記第2パッドは、前記垂直方向に互いに離隔した発光素子パッケージ。 - 請求項12において、
前記キャビティは、底面に配置される第1リセス及び第2リセスを含み、
前記第1リセスと第2リセスは、前記水平方向に重ならない発光素子パッケージ。 - 請求項13において、
前記キャビティは
互いに向かい合う第1内側面と第2内側面、
互いに向かい合う第3内側面及び第4内側面、および
前記第1内側面の中心と前記第2内側面の中心を貫通する第1仮想線と前記第3内側面の中心と前記第4内側面の中心を貫通する第2仮想線で区画される複数の領域を含み、
前記第2仮想線は、前記水平方向と平行し、
前記複数の領域は、前記第1内側面と前記第4内側面を含む第1領域、第1内側面と前記第3内側面を含む第2領域、前記第3内側面と前記第2内側面を含む第3領域、および
前記第2内側面と前記第4内側面を含む第4領域を含み、
前記第1リセスは、前記第1領域に配置され、
前記第2リセスは、前記第3領域に配置される発光素子パッケージ。 - 請求項14において、
前記第2電極は、前記第1領域および前記第4領域に配置され、
前記第3電極は、前記第2領域および前記第3領域に配置される発光素子パッケージ。 - 請求項15において、
前記延長部は、前記第1領域に突出した発光素子パッケージ。 - 請求項16において、
前記延長部は、前記第1リセスと前記第2電極の間に延長される発光素子パッケージ。 - 請求項15において、
前記第2電極は、前記第1電極を囲うように折り曲げられ、
前記第3電極は、前記第1電極を囲うように折り曲げられている発光素子パッケージ。 - 請求項15において、
前記発光素子と前記第2電極を電気的に連結する第1ワイヤ、および
前記第1リセスに配置されたツェナーダイオードと前記第3電極を電気的に連結する第2ワイヤを含む発光素子パッケージ。 - 請求項12において、
前記第1パッド乃至前記第3パッドのうち少なくとも一つと前記放熱部材との間に配置され、前記放熱部材の厚さより薄い厚さを有するバッファ層を含み、
前記胴体は、セラミック材質を含む発光素子パッケージ。 - 請求項12において、
前記第1パッド乃至前記第3パッドのうち少なくとも一つと前記放熱部材との間に配置されるバッファ層を含み、
前記放熱部材は、表面に凹凸を含む発光素子パッケージ。
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