JP2005159270A - Ledパッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は2n個のLED各々の陽極及び陰極を各々隣接した一個のLEDの陽極及び陰極と電気的に連結させて、2n個のLEDの特性をより容易にテストできるLEDパッケージに関する。
【解決手段】本発明は、基板34と、上記基板34の上面に形成された2n個の内部電極31a,31k,32a,32kと、上記基板34の上面を除いた残りの面の少なくとも一部に形成され、上記内部電極31a,31k,32a,32kと各々電気的に連結された2n個の外部電極41a,41k,42a,42kと、上記基板34の上部に配置され、陽極及び陰極を有する2n個のLEDとを含み、上記各LEDの陽極は隣接した異なる一個のLEDの陽極と接続され、上記各LEDの陰極は隣接したさらに異なる一個のLEDの陰極と接続されるよう、上記各LEDの陽極と陰極が上記内部電極31a,31k,32a,32kに電気的に連結されることを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明はLEDパッケージに関するもので、より詳しくは2n個のLED各々の陽極(anode)及び陰極(cathode)を各々隣接した一個のLEDの陽極及び陰極と電気的に接続させることにより、2n個のLEDを一個ずつ個別的に動作でき、こうして個別LEDの不良をより容易にテストできるLEDパッケージに関するものである。
近来新たな映像情報の伝達媒体として脚光を浴びているLED電光板は、初期には単なる文字や数字情報から始まり現在では各種CF映像物、グラフィック、ビデオ画面などの動画像を提供するレベルに至っている。色相も従来の単色の粗雑な画面から赤色と黄緑色LEDなど制限された範囲の色相を具現していたが、最近では窒化ガリウム系(GaN)の高輝度青色LED、純粋緑色LED及び紫外線LEDなどの登場により赤色、黄緑色、青色を利用した総天然色表示がついに可能になった。
高品質の総天然色表示が可能になったことで、現在100インチ以上の大型総天然色屋外LED映像ディスプレイが続々と登場し、コンピュータとの結合により屋外商業広告のレベルを一段と高めニュースを始め様々な映像情報をリアルタイムで具現できる先端映像媒体として発展してきた。とりわけ、携帯電話に小型カメラが装着されながら、夜間にも該カメラを利用して撮影可能なよう、携帯電話にLEDで製造されたフラッシュ(flash)を実装するようになった。かかる携帯電話に実装されるフラッシュは複数個のLEDを一部品に製造したLEDパッケージを用いる。
図4は従来のLEDパッケージに用いられるLEDの連結構造を示した回路図である。図4(A)に示したように4個のLED(112、113、114、115)を用いた従来のLEDパッケージ(111)は、LEDを2個ずつ並列連結するので4個の端子(111a、111b、111c、111d)を有する。
一般に、LEDパッケージの生産者はLEDパッケージの駆動電圧、逆電流、輝度などの特性に対する情報を消費者に提供すべく、製造されたLEDパッケージの上記特性をテストする。かかるテスト過程においてはLEDパッケージに用いられた個別LEDの特性を把握すべく、LEDパッケージの各端子に電圧を印加して個別LEDの電気的特性をテストする過程も含まれる。
かかるテスト過程において、図4(A)に示した従来のLEDパッケージは2個のLEDを並列連結した為、個別LEDの特性把握が困難である。したがって、一個のLEDに不良が発生する場合、電気的テストを通してこれを検出することが容易でない。一例として、図4(A)に示したLED(114)に不良が発生した場合、生産者は端子(111a)と端子(111b)に電圧を印加し、端子(111c)と端子(111d)に電圧を印加して電気的特性をテストする。この際、LED(114)に不良が発生しても、LED(114)とLED(115)は相互並列連結されているので、端子(111c)と端子(111d)との電気的特性はLED(114)が不良でない場合と異ならない。したがって、生産者は電気的テストを通してLED(114)の不良を検出できず、LEDパッケージの生産者は消費者に正確なLEDパッケージの特性を提供できなくなる問題が発生する。
図4(B)は異なる従来のLEDパッケージに用いられるLEDの連結構造を示した回路図である。図4(B)に示した従来のLEDパッケージは3個のLED(122、123、124)の両端を各々相異する端子に連結させた形態である。即ち、LED(122)は端子(121a)と端子(121b)に連結され、LED(123)は端子(121c)と端子(121d)に連結され、LED(124)は端子(121e)と端子(121f)に連結される。かかる形態の従来のLEDパッケージは各LED当り2個の端子を個別的に使用するので、図4(A)に示した形態の従来のLEDパッケージのように個別LEDの特性を把握するのに困難が無い。
ところで、生産者がテストしなければならない端子の数が多いことからテストしがたい問題がある。とりわけ、図4(B)に示した従来のLEDパッケージの連結構造においては、LEDパッケージに使用されるLEDの個数が増加するにつれて端子の数が2倍で増加する為、LEDの個数が増加するほどテストはより複雑となり所要時間が増加してしまう問題がある。また、パッケージの外部に形成される外部電極を上記端子の個数ほど設けなければならないので、外部電極数が増加してパッケージを小型化させがたい問題がある。
したがって、当技術分野においては個別LEDの電気的特性を容易にテストできながら同時に発光効率の優れたLED連結構造を有する新たなLEDパッケージが要求されている実情である。
本発明は、上記問題点を解決すべく案出されたもので、その目的は、LEDパッケージに使用される個別LEDの電気的特性をより容易にテストすることができ、こうして消費者に一層正確な製品特性を提供することにより、消費者の満足度が高められるLEDパッケージを提供することにある。
上記目的を成し遂げるために本発明は、基板と、上記基板の上面に形成された2n個の内部電極と、上記基板の上面を除いた残りの面の少なくとも一部に形成され、上記内部電極と各々電気的に連結された2n個の外部電極と、上記基板の上部に配置され、陽極(anode)及び陰極(cathode)を有する2n個のLEDとを含みながら、上記各LEDの陽極は隣接した異なる一個のLEDの陽極と接続され、上記各LEDの陰極は隣接したさらに異なる一個のLEDの陰極と接続されるよう上記各LEDの陽極と陰極が上記内部電極に電気的に連結されることを特徴とするLEDパッケージを提供する。
本発明によるLEDパッケージは上記基板上面の周囲に上記2n個のLEDを内部に含むよう形成され所定の高さを有するダム(dam)をさらに含むことができ、この場合上記ダムの内部はエポキシにより密封することができる。また、上記ダムの内側面は傾斜面で、その原料はポリフタルアミド(poly phthalamide)であることが好ましく、上記エポキシはTb、Al、O及びCeを混合した非YAG系蛍光体を含むことが好ましい。本発明の好ましい実施形態において、上記LEDの陽極と陰極は、ワイヤボンディング方式により上記内部電極に電気的に連結され、上記LEDはフリップチップである。
上述したように、本発明によると、2n個のLEDを使用するLEDパッケージにおいて、上記各LEDの陽極は隣接した異なる一個のLEDの陽極と接続され、上記各LEDの陰極は隣接したさらに異なる一個のLEDの陰極と接続されるよう、上記各LEDの陽極と陰極がLEDパッケージの内部電極に電気的に接続されることにより、使用される2n個のLED各々の特性を個別的に容易に把握できる効果を奏する。こうしてLEDパッケージを使用する消費者に一層正確なLEDパッケージ特性を提供でき、消費者の満足度を高められる効果を奏する。また、個別LEDが相異する2個の端子を使用しないので全体の端子数を減少させLEDパッケージの小型化及び軽量化を図れる利点がある。
以下、添付の図を参照しながら本発明のLEDパッケージをより詳しく説明する。
図1は本発明によるLEDパッケージのLED接続形態の一例を示したものである。図1(A)は4個のLEDを使用したLEDパッケージのLED接続形態を示し、図1(B)は6個のLEDを使用したLEDパッケージのLED接続形態を示す。本発明によるLEDパッケージには2n個(偶数個)のLEDを使用することができる。したがって、図1(A)及び図1(B)に示したLED接続形態は本発明の一例を説明するものに過ぎず、これらにより本発明が限定されるわけではない。
本発明の主な特徴は2n個のLEDを使用してLEDパッケージを構成するが、各LEDの陽極(anode)は異なる一個のLEDの陽極と接続され、陰極(cathode)はさらに異なる一個のLEDの陰極と接続されるよう各LEDの陽極と陰極がLEDパッケージの内部端子に電気的に接続されることにある。かかる本発明の特徴を図1(A)及び図1(B)により説明することができる。
先に、図1(A)は4個のLEDの接続形態を示したもので、第1LED(60)の陰極と第2LED(61)の陰極が第1陰端子(k1)に接続され、上記第1LED(60)の陽極と第4LED(63)の陽極が第1陽端子(a1)に接続される。同様に、第3LED(62)の陽極と上記第2LED(61)の陽極が第2陽端子(a2)に接続され、上記第3LED(62)の陰極と第4LED(63)の陰極が第2陰端子(k2)に接続される。
このように、本発明による接続形態で各LEDを端子に連結すると、全端子個数は使用するLED個数と同一になり、各端子は2個のLEDの同一な極性が接続される。先に説明した従来のLED接続方法中2個のLEDを各々並列連結で接続する方式と比較すると、全端子個数は同一であるが、本発明は端子を2個ずつ使用して個別LED特性を容易に把握することができる。例えば、第1陽端子(a1)と第1陰端子(k1)に電圧を印加すると第1LED(60)の特性をテストでき、第1陰端子(k1)と第2陽端子(a2)に電圧を印加すると第2LED(61)の特性を把握できるようになる。第3、4LED(62、63)も同様な方式により個別的な特性テストが可能である。
また、先に説明した個別LEDの陽極と陰極を各々異なる端子に接続させる従来のLEDパッケージと比較すると、本発明によるLED接続形態を用いると従来の方式に比べて端子の数を減少させることができ(従来の方式においてLEDを4個使用すると端子の数は8個になる)LEDパッケージの小型化が可能になる。
次に、図1(B)は6個のLED(64〜69)の接続形態を示したもので、上記4個のLEDの接続形態と同一な接続形態を有する。即ち、各陽端子(a1、a2、a3)には2個のLEDの陽端子が接続され、各陰端子(k1、k2、k3)には2個のLEDの陰端子が接続され、全体の接続形態はループ形態を成す。相互隣接した2個の端子を選択して電圧を印加すると、該2個の端子間に接続された個別LEDの電気的特性を容易に把握することができる。6個のLEDの陽極と陰極に各々端子を形成する場合、端子が12個必要であるが、本発明によるLEDパッケージのLED接続形態を使用する場合、6個の端子のみを使用してLEDパッケージを形成でき、端子数の減少によるLEDパッケージの小型化が可能になる。
かかる本発明によるLEDパッケージの主な特徴であるLED接続形態は図1(A)及び図1(B)に示した4個及び6個のLEDを使用する場合に限定されるわけではなく、先に述べたように2n個のLEDを使用するLEDパッケージには全て適用することができる。
以下、上記したような本発明のLEDパッケージの特徴を適用して製作したLEDパッケージの一実施形態について詳しく説明する。
図2(A)は本発明の一実施形態によるLEDパッケージの平面図で、図2(B)は図2(A)に示したLEDパッケージをl−l’を軸に切断したLEDパッケージの断面図である。図2(A)及び図2(B)に示したLEDパッケージは4個のLEDを使用して製作したLEDパッケージの一実施形態で、この実施形態により本発明が限定されないことは当業者にとっては自明であろう。
図2(A)及び図2(B)によると、本発明の一実施形態によるLEDパッケージは、基板(34)と、上記基板の上面に形成された4個の内部電極(31a、31k、32a、32k)と、上記基板(34)の上面を除いた残りの面の少なくとも一部に形成され、上記内部電極(31a、31k、32a、32k)と各々電気的に接続された4個の外部電極(41a、41k、42a、42k)と、上記基板(34)の上部に配置され、陽極(anode)及び陰極(cathode)を有する4個のLEDフリップチップ(30)と、上記基板(34)の上面の周囲に上記4個のLEDフリップチップを内部に含むよう形成され所定の高さを有するダム(dam)(33)とを含んで成る。
上記基板(34)はセラミックなどを材料に用いた一般的な絶縁基板である。上記4個の内部電極は第1内部電極(31a)、第2内部電極(31k)、第3内部電極(32a)及び第4内部電極(32k)から成り、各々の内部電極は上記基板(34)の上面に相互分離形成される。上記内部電極(31a、31k、32a、32k)はLEDの陽極と陰極が接続される端子の役目を果たす。上記内部電極(31a、31k、32a、32k)は外部電極と電気的に接続されなければならないので、外部電極が形成される面まで延長されることが好ましい。一例として、図2(B)に示したように外部電極(42a、42k)が基板(34)の側面と下面の一部に形成されるならば、上記内部電極(32a、32k)は基板(34)の側面まで延長されるよう形成することが好ましい。上記内部電極と外部電極を電気的に接続させる異なる方法として上記基板に貫通孔を形成する方法がある。しかし、貫通孔を用いる方法はLEDパッケージの製造において追加的な工程(貫通孔を形成する工程)が必要なので前者の連結方法に比べて好ましくない。
一方、上記内部電極(31a、31k、32a、32k)を形成する材料としては、伝導性を向上させるべく銅から成る金属板に金メッキしたものを使用することが好ましい。上記4個の外部電極は第1外部電極(41a)、第2外部電極(41k)、第3外部電極(42a)及び第4外部電極(42k)から成り、上記内部電極が形成された基板の上面を除いた残りの面の少なくとも一部に形成される。一個の外部電極は一個の内部電極と各々電気的に接続される。例えば、第1外部電極(41a)は第1内部電極(31a)と、第2外部電極(41k)は第2内部電極(31k)と、第3外部電極(42a)は第3内部電極(32a)と、第4外部電極(42k)は第4内部電極(32k)と各々接続される。本実施形態において上記外部電極(41a、41k、42a、42k)は基板の側面一部から下面一部まで形成される。図2(B)に示したように第3外部電極(42a)は第3内部電極(32a)と基板(34)の側面において接触し電気的に接続され、第4外部電極(42k)は第4内部電極(32k)と基板の反対側面において接触し電気的に接続される。図示していないが、第1外部電極(41a)と第1内部電極(31a)及び第2外部電極(41k)と第2内部電極(31k)も同一な形態で電気的接続が行われる。
上記外部電極(41a、41k、42a、42k)は印刷回路基板などに電気的に接続する際使用されるもので、外部電源を内部電極に伝達する役目を果たす。上記外部電極(41a、41k、42a、42k)を形成する材料としては、上記内部電極と同様に伝導性を向上させるべく銅から成る金属板の表面に金メッキしたものを使用することが好ましい。
上記4個のLEDフリップチップ(30a、30b、30c、30d)は陽極(anode)及び陰極(cathode)の2個の極性を有し、上記基板(34)の上部に配置される。本実施形態においてはLEDフリップチップを用いた。上記LEDフリップチップの構造が図3に示してある。図3を参照すると、LEDフリップチップ(30)は、上面に2個の電極(56a、56b)を有するSi基板(55)と、n型電極(LEDの陰極)(51n)及びp型電極(LEDの陽極)(51p)を有するLED(50)と、上記LED(50)を裏返して上記n型電極(51n)及びp型電極(51p)と上記Si基板(55)上の2個の電極(56a、56b)とを直接連結するバンプ(52)とを含んで成る。上記LED(50)に供給される電源はワイヤ(57)を使用して外部の電源供給端子と上記基板上の両電極とを各々連結して供給が行われる。かかるフリップチップ(30)はワイヤボンディング方式を使用する場合より放熱効果が優れ輝度が改善される効果がある。したがって、本発明に用いるLEDはフリップチップ形式を用いることがより好ましい。
上記4個のLEDフリップチップ(30a、30b、30c、30d)は先に説明した図1(A)のような連結形態で上記内部電極に電気的に接続される。再び、図2(A)を参照すると、第1LEDフリップチップ(30a)の陽極は第1内部電極(31a)と接続され、その陰極は第4内部電極(32k)と接続される。第2LEDフリップチップ(30b)の陽極は上記第1内部電極(31a)と接続され、その陰極は第2内部電極(31k)に接続される。第3LEDフリップチップ(30c)の陽極は第3内部電極(32a)と接続され、その陰極は上記第2内部電極(31k)に接続される。最後に第4LEDフリップチップ(30d)の陽極は上記第3内部電極(32a)に接続され、その陰極は上記第4内部電極(32k)に接続される。即ち、図2(A)に示した第1ないし第4内部電極は各々図1(A)に示した第1陽端子(a1)、第1陰端子(k1)、第2陽端子(a2)、第2陰端子(k2)に該当し、図2(A)に示した第1ないし第4LEDフリップチップ(30a〜30d)は各々図1(A)の第4LED(63)、第1LED(60)、第2LED(61)及び第3LED(62)に該当する。各LEDフリップチップの陽極は隣接した異なる一個のLEDフリップチップの陽極と接続され、上記各LEDフリップチップの陰極は隣接したさらに異なる一個のLEDフリップチップの陰極と接続されるよう、上記各LEDフリップチップの陽極と陰極が上記内部電極に電気的に接続される。上記LEDフリップチップと内部電極の接続はゴールドワイヤボンディングにより行われることが好ましい。
本実施形態によるLEDパッケージは上記基板(34)の上面の周囲に上記4個のLEDフリップチップ(30a〜30d)を内部に含むよう形成され所定の高さを有するダム(dam)(33)を含む。上記ダム(33)は基板(34)の上面の周囲に形成され上記4個のLEDフリップチップ(30a〜30d)を囲繞する形態で形成される。上記LEDフリップチップ(30a〜30d)において上記ダム(33)側に放出される光を、ダム(33)の内側面において上部に反射してLEDパッケージの輝度特性をより優れさせるべく、上記ダム(33)の内側面は基板の中心部方向に傾斜が成されることが好ましい。また、上記(33)ダムを形成する材料は光をよく反射することのできる樹脂であるポリフタルアミド(poly phthalamide)を使用することが好ましい。
上記ダム(30)の内部はエポキシ(36)などにより密封することができる。上記エポキシ(36)は透明エポキシを使用することができ、上記LEDから放出される光の波長を変換して異なる色相の光を生産しようとする場合には蛍光体とエポキシとの混合物を使用することもできる。上記蛍光体は大きくYAG(Y、Al、G)と非YAG系蛍光体の2種に分類でき、本発明の実施形態においては蛍光体の沈殿などにより均一な波長変換を行うのに問題があるYAG蛍光体物質を使わず、Tb、Al、O、Ceが混合された非YAG系蛍光体物質を使用する。
以上説明したように、本発明によるLEDパッケージは、LEDパッケージに使用される各LEDの陽極は隣接した異なる一個のLEDの陽極と接続され、上記各LEDの陰極は隣接したさらに異なる一個のLEDの陰極と接続されるよう、上記各LEDの陽極と陰極がLEDパッケージの内部電極に電気的に接続されるので、個別LEDの特性をテストし把握することが容易で、LEDに不良が発生した場合にも容易に不良発生LEDを検出することができる。また、個別LEDを2個の端子で接続しないので、端子の個数を減らしLEDパッケージの小型化及び軽量化を果たすことができる。
本発明は上述した実施形態及び添付の図により限定されるものではなく、添付の請求の範囲により限定されるもので、請求の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において様々な形態の置換、変形及び変更が可能なことは当技術分野において通常の知識を有する者にとっては自明である。
(A)及び(B)は本発明の様々な実施形態によるLEDパッケージにおける各LEDの連結構造を示した回路図である。 (A)は本発明の一実施形態によるLEDパッケージの平面図であり、(B)は本発明の一実施形態によるLEDパッケージの断面図である。 本発明の一実施形態に用いられるフリップチップの断面図である。 (A)及び(B)は従来のLEDパッケージにおける各LEDの連結構造を示した回路図である。
符号の説明
30a、30b LEDフリップチップ
31a、31k、32a、32k 内部電極
33 ダム(dam)
34 基板
35 ゴールドワイヤ
41a、41k、42a、42k 外部電極

Claims (7)

  1. 基板と、
    上記基板の上面に形成された2n個の内部電極と、
    上記基板の上面を除いた残りの面の少なくとも一部に形成され、上記内部電極と各々電気的に接続された2n個の外部電極と、
    上記基板の上部に配置され、陽極(anode)及び陰極(cathode)を有する2n個のLEDを含みながら、
    上記各LEDの陽極は隣接した異なる一個のLEDの陽極と接続され、上記各LEDの陰極は隣接したさらに異なる一個のLEDの陰極と接続されるよう、上記各LEDの陽極と陰極が上記内部電極に電気的に接続されることを特徴とするLEDパッケージ。
  2. 上記基板の上面の周囲に上記2n個のLEDを内部に含むよう形成され所定の高さを有するダム(dam)をさらに含み、上記ダムの内部はエポキシにより密封されることを特徴とする請求項1に記載のLEDパッケージ。
  3. 上記ダムの内側面は傾斜面であることを特徴とする請求項2に記載のLEDパッケージ。
  4. 上記ダムはポリフタルアミド(poly phthalamide)から成ることを特徴とする請求項2に記載のLEDパッケージ。
  5. 上記エポキシはTb、Al、O及びCeを混合した非YAG系蛍光体を含むことを特徴とする請求項2に記載のLEDパッケージ。
  6. 上記LEDの陽極と陰極はワイヤボンディング方式により上記内部電極に電気的接続が成されることを特徴とする請求項1に記載のLEDパッケージ。
  7. 上記LEDはフリップチップであることを特徴とする請求項1に記載のLEDパッケージ。
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