JP2006344978A - Ｌｅｄパッケージ及びその製造方法、並びにそれを利用したｌｅｄアレイモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】放熱性能に優れた構造を持ち、少ない工程数で、かつ低コストで製造できるＬＥＤパッケージ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明によるＬＥＤパッケージの基板では放熱部が中央部に設置され、上下の表面に露出している。放熱部の上面に形成されたキャビティの底面にはＬＥＤが導電性接着剤で固定され、導電性接着剤と放熱部とが放熱経路を構成している。第１電極部は基板の周辺部で上面に露出し、基板の内部で放熱部に接続されている。第２導体部は、第１電極部とは反対側の基板の周辺部で上面に露出し、第２電極部を形成している。不導体部は第１導体部と第２導体部とを別々に包んでそれらの間を分離している。透明なキャップが基板の上面を覆い、ＬＥＤを放熱部のキャビティ内に封止している。キャップの下面には導線が備えられ、その一端がＬＥＤの上面に接続され、他端が第２電極部の露出部分に接続されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置（ＬＣＤ）などのバックライトユニット及び照明に関し、特にそれらで使用される発光素子（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）のパッケージに関する。
ＬＥＤは、「長寿命でかつ省エネルギー化に有利である」という利点から、広い分野で多用されている。近年では、ＬＥＤの（液晶表示装置等の）バックライトユニットでの使用も試みられている。ＬＥＤは更に、屋内外の照明としての利用も期待されている。ＬＥＤを液晶表示装置のバックライトユニットや照明で使用するには、ＬＥＤにハイパワーを与えねばならない。従って、それらの用途では一般にＬＥＤの使用温度が高い。しかし、ＬＥＤの効率は温度上昇に伴って指数関数的に低下するので、ＬＥＤパッケージの放熱性能を更に高めることが極めて重要である。
図１に、従来のＬＥＤパッケージの概略を示す。従来のＬＥＤパッケージでは、放熱部材2の上面に絶縁層6が敷設され、その絶縁層6の中央部にＬＥＤ1が接着剤7で固定されている。絶縁層6の両側にはリード3、3'の一端が配置され、リード3、3'の他端がボディ5の両側から外に突き出している。ワイヤ4、4'はＬＥＤ1とリード3、3'の一端とを接続している。その他に、（図１には示されていないが）ボディ5の上部をキャップが覆い、ＬＥＤ1を放熱部材2の上面に封止していても良い。このＬＥＤパッケージを基板10に実装する場合、リード3、3'の他端を基板10のパッド11、11'に半田付けし、放熱部材2の下面を基板10の表面に半田12で固定する。従って、ＬＥＤ1から発生した熱が、放熱部材2、半田12、及び基板10を通して外部に放出される。
韓国特許出願公開第2000-055589号明細書 韓国特許出願公開第1999-037873号明細書 特開昭62-114247号公報 特開平05-175407号公報
従来のＬＥＤパッケージでは、図１に示されているように、異なる材質の部材が多数接触して長い放熱経路（ＬＥＤ1→絶縁層6→放熱部材2→半田12→基板10）を構成しているので、その経路の熱抵抗が高い。従って、放熱性能の更なる向上が困難である。それ故、従来のＬＥＤパッケージはハイパワーＬＥＤのパッケージには適していない。すなわち、ＬＥＤの更なる長寿命化が妨げられ、過熱による周辺部品の劣化や過度の熱変形によるシステムの損傷を更に抑えることが困難である。
従来のＬＥＤパッケージでは更に、ワイヤボンディングを利用してＬＥＤ1とリード3、3'との間を接続する必要がある。また、複数のＬＥＤパッケージでＬＥＤアレイモジュールを構成する場合、多数のＬＥＤパッケージを基板10に半田付けする必要がある。その結果、従来のＬＥＤパッケージを利用したＬＥＤアレイモジュールの組立については、工程数の更なる削減や製造コストの更なる低減が困難である。
本発明の目的は、放熱性能に優れた構造であり、特にハイパワーＬＥＤのパッケージに適した構造を持ち、更に少ない工程数で、かつ更に低コストで製造できるＬＥＤパッケージ及びその製造方法を提供することにある。
本発明によるＬＥＤパッケージは、
ＬＥＤ、
そのＬＥＤが設置された第１導体部、その第１導体部から分離された第２導体部、及び第１導体部と第２導体部との間を絶縁する不導体部、を含む基板、並びに、
ＬＥＤと第２導体部との間を電気的に接続している接続部材、を有する。好ましくは、第１導体部が、ＬＥＤで発生した熱を外部に伝達する放熱部と、ＬＥＤを外部と電気的に接続するための第１電極部と、を備え、第２導体部が、上記の接続部材に電気的に接続されている第２電極部を備えている。放熱部は好ましくは、基板の上下の表面に露出している。一方、第１及び第２電極部のそれぞれは好ましくは、基板の上面に露出している。その他に、第１電極部が基板の下面に露出し、第２電極部が基板の上面に露出していても良い。放熱部には好ましくはキャビティが形成され、そのキャビティの底面にＬＥＤが導電性接着剤により固定されている。導電性接着剤は好ましくは、シルバーエポキシ、シルバーペースト、又は半田で形成されている。それにより、外部から放熱部を介してＬＥＤへ電力が供給され得る。放熱部では好ましくは、ＬＥＤが設置された面よりその反対側の面が広い。それにより、ＬＥＤの熱が基板の厚さ方向だけでなく、基板の表面に平行な方向へも拡がるので、ＬＥＤが設置された表面とは反対側の基板表面では、放熱面積が増大する。
本発明による上記のＬＥＤパッケージは好ましくは、キャップを有する。そのキャップは、上記の接続部材として利用されている導線、を含み、ＬＥＤを基板に封止する。そのキャップは更に好ましくは、ＬＥＤから発散する光を所定の方向に誘導するレンズ、を備えている。そのレンズは好ましくは、単一の半球型レンズで構成されている。その他に、アレイ状に配置された複数のマイクロレンズで構成されていても良い。その場合、レンズが低いので、ＬＥＤパッケージの更なる薄型化に有利である。好ましくは、上記の導線がレンズとは反対側のキャップの表面に設けられている。更に好ましくは、その導線の一端がＬＥＤの上面に接続され、他端が第２導体部（好ましくは上記の第２電極部）の上面に接続されている。尚、本発明による上記のＬＥＤパッケージでは、上記の接続部材が、上記のキャップに設けられた導線に代え、金属ワイヤであっても良い。
本発明によるＬＥＤパッケージの製造方法は、
第１導体部、第１導体部から分離された第２導体部、及び第１導体部と第２導体部との間を絶縁する不導体部、を含む基板を製造する段階、
第１導体部にＬＥＤを固定する段階、及び、
ＬＥＤと第２導体部との間を電気的に接続する段階、を有する。
好ましくは、基板を製造する段階が、
ベースフィルムの上に絶縁体を蒸着して第１絶縁体層を形成し、その第１絶縁体層に第１開口部を（好ましくはエッチングで）形成する段階、
第１絶縁体層の第１開口部に金属を充填して第１金属層を形成する段階、
第１絶縁体層と第１金属層との上に絶縁体を蒸着して第２絶縁体層を形成し、その第２絶縁体層に第２開口部と第３開口部とを（好ましくはエッチングで）形成し、第２開口部の内側から第１金属層を露出させる段階、
第２絶縁体層の第２開口部と第３開口部とのそれぞれに金属を充填して第２金属層を形成する段階、
第２絶縁体層と第２金属層との上に絶縁体を蒸着して第３絶縁体層を形成し、その第３絶縁体層に、第４開口部、第５開口部、及び第６開口部を（好ましくはエッチングで）形成してそれぞれの開口部から第２金属層を露出させる段階、並びに、
第３絶縁体層の第４開口部、第５開口部、及び第６開口部に金属を充填して第３金属層を形成する段階、を含む。それにより、第４開口部の内側にある第３金属層の部分と第５開口部の内側にある第３金属層の部分とを、第２絶縁体層の第２開口部の内側にある第２金属層の部分と第１絶縁体層の第１開口部の内側にある第１金属層と一体化させ、第１導体部を構成できる。更に、第６開口部の内側にある第３金属層の部分を、第２絶縁体層の第３開口部の内側にある第２金属層の部分と一体化させ、第２導体部を構成できる。更に、第１導体部と第２導体部との間に挟まれている三つの絶縁体層を不導体部として利用できる。このように積層工程を利用して上記の基板を製造できる。
その他に、基板を製造する段階では、酸化工程を利用して金属基板（好ましくはアルミニウム基板）を部分的に不導体化して不導体部を形成し、不導体化されずに残った金属基板の部分から第１及び第２導体部を形成しても良い。
更に、基板を製造する段階が第１導体部にキャビティを形成する段階を含み、ＬＥＤを固定する段階ではＬＥＤがそのキャビティに固定されても良い。
ＬＥＤと第２導体部との間を電気的に接続する段階では、好ましくは、その接続と同時にＬＥＤを基板に封止する。その場合、好ましくは、その接続の段階が、
ＬＥＤと第２導体部との間を電気的に接続するための導線と、ＬＥＤから発散する光を所定の方向に誘導するためのレンズと、を含むキャップを形成する段階、及び、
そのキャップを基板に接着する段階、を含む。
キャップを形成する段階は好ましくは、ポリマーやガラスなどの透明な材質を射出成型してキャップを成形し、特に上記のレンズを形成する段階、及び、成形されたキャップの表面に上記の導線を蒸着する段階、を含む。キャップを形成する段階はその他に、ポリマーやガラスなどから成る透明板にディスペンシングで複数のマイクロレンズを形成する段階、及び、その透明板の表面に上記の導線を蒸着する段階、を含んでも良い。ここで、上記の導線は好ましくはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で形成される。
キャップを基板に接着する段階では好ましくは、上記の導線の一端とＬＥＤとの間、及びその導線の他端と第２導体部との間に半田バンプを設置してキャップと基板とを加熱圧着する。その他に、上記の導線の一端とＬＥＤとの間、及びその導線の他端と第２導体部との間を半田バンプで接着し、キャップと基板との間を接着剤で接着しても良い。更に、上記の導線の一端とＬＥＤとの間、及びその導線の他端と第２導体部との間をインタコネクション用半田バンプで接続し、キャップと基板との間をボンディング用半田バンプで接着しても良い。
尚、本発明によるＬＥＤパッケージの製造方法が、上記のものとは異なり、ＬＥＤと第２導体部との間を電気的に接続する段階の後に、ＬＥＤを基板に封止する段階を更に有しても良い。その場合、好ましくは、ＬＥＤと第２導体部との間を金属ワイヤで接続する。
本発明によるＬＥＤアレイモジュールは、
複数のＬＥＤ、
それら複数のＬＥＤが所定の間隔で設置された第１導体部、第１導体部から分離された第２導体部、及び第１導体部と第２導体部との間を絶縁する不導体部、を含む基板、並びに、
複数のＬＥＤのそれぞれと第２導体部との間を電気的に接続している導線、を含み、複数のＬＥＤを基板に封止するキャップ、を有する。好ましくは、キャップが、ＬＥＤから発散する光を所定の方向に誘導するレンズを備えている。更に好ましくは、そのレンズが、複数のＬＥＤと同数の半球型レンズで構成されている。その他に、上記のレンズが、アレイ状に配置された複数のマイクロレンズで構成されていても良い。
本発明によるＬＥＤパッケージでは、基板内部に埋め込まれた第１導体部が、ＬＥＤから外部への放熱経路として機能する。従って、放熱経路が短く、かつ放熱経路を構成している部材の数が少ないので、放熱経路の熱抵抗が低い。第１導体部は更に、ＬＥＤを外部と電気的に接続するための配線としても機能するので、ＬＥＤパッケージの更なる小型化に有利である。そのような第１導体部を含む基板の構造は、上記の通り、積層工程又は酸化工程を利用して比較的簡単に製造可能である。更に、ＬＥＤに対向するキャップの表面に導線を備えることにより、キャップでＬＥＤを封止するとき、それと同時に、ＬＥＤと第２導体部との間を電気的に接続できる。こうして、本発明によるＬＥＤパッケージは、簡単な工程で製造可能でありながら、放熱性能に優れ、しかも更なる軽薄短小化が容易である。従って、本発明によるＬＥＤパッケージを応用したＬＥＤアレイモジュールは信頼性が高く、小型であり、かつ製造コストが低いので、液晶表示装置等のバックライトユニットや照明への搭載に有利である。
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を詳説する。
図２、３に示されているように、本発明の一実施形態によるＬＥＤパッケージは、ＬＥＤ20、基板30、及びキャップ40を備えている。ＬＥＤ20は好ましくは照明用のハイパワーＬＥＤである。基板30は、好ましくは、第１導体部31、第２導体部33、及び不導体部35を有する。
第１導体部31は好ましくは、熱伝導度の高い金属（好ましくはアルミニウムや銅）で形成されている。第１導体部31は放熱部31aと第１電極部31bとを備えている（図２、３参照）。放熱部31aは基板30の中央部に設置され、基板30の上下の表面に露出している。放熱部31aの上面の露出部分にはキャビティ32が形成され、その底面にＬＥＤ20の下面が導電性接着剤34で固定されている。導電性接着剤34は好ましくは、シルバーエポキシ、シルバーペースト、又は半田で形成されている。好ましくは、キャビティ32のサイズがＬＥＤ20のサイズより大きい。更に好ましくは、ＬＥＤ20の上面が基板30の上面と同じ高さであるように、キャビティ32の高さが設計されている。放熱部31aは更に、基板30の下面に露出する部分が上面に露出する部分より広い。第１電極部31bは基板30の周辺部で上面に露出し、基板30の内部で放熱部31aに接続されている。従って、第１電極部31bは放熱部31aと導電性接着剤34とを通してＬＥＤ20の下面に電気的に接続されている。
第２導体部33は好ましくは、熱伝導度の高い金属（好ましくはアルミニウムや銅）で形成されている。第２導体部33は第２電極部33bを備えている（図２、３参照）。第２電極部33bは、第１電極部31bとは反対側の基板30の周辺部に設置され、基板30の上面に露出している。
不導体部35は好ましくは、ポリマー（好ましくは、ポリイミド、エポキシ、若しくはＦＲ４（Flame Retardant Type 4））、セラミック、又は金属酸化物（好ましくは、酸化アルミニウム（Al2O3)）で形成されている。不導体部35は第１導体部31と第２導体部33とを別々に包み、それらを電気的に分離している。
基板30では、導電性接着剤34と放熱部31aとがＬＥＤ20から外部への放熱経路として利用される。すなわち、ＬＥＤ20で発生した熱が導電性接着剤34と放熱部31aとを通して外部（特に基板30の下方）に放出される。ここで、放熱部31aが基板30に埋め込まれているので、その放熱経路が十分に短い。更に、その放熱経路には異なる材質の部材が二つ（導電性接着剤34及び放熱部31a）しか含まれていない。それらの結果、その放熱経路では熱抵抗が最小化される。その上、放熱部31aは下側の部分が上側の部分より広いので、ＬＥＤ20からの熱は、基板30の厚さ方向のみならず、基板30の表面に平行な方向へも拡がる。その結果、基板30の下面では放熱面積が大きい。こうして、本発明の上記の実施形態によるＬＥＤパッケージは放熱性能が高い。
キャップ40は透明な材質（好ましくはポリマー又はガラス）から成る板45であり、基板30の上面を覆い、ＬＥＤ20を基板30の上面（特に放熱部31aのキャビティ32の内部）に封止する。ここで、キャップ40の周辺部がシーラント53で基板30の上面に固定されている。シーラント53は、基板30とキャップ40との間を密封可能な材質（好ましくは半田又は接着剤）で形成されている。キャップ40の下面には導線41が備えられている。導線41は好ましくは、透明板45の所定位置に蒸着されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から構成される。導線41の一端は半田バンプ51によりＬＥＤ20の上面に接続され、他端は別の半田バンプ51'により第２電極部33bの露出部分に接続されている。こうして、ＬＥＤ20と第２電極部33bとの間が電気的に接続される。
放熱部31aのキャビティ32を覆うキャップ40の部分の上面には、レンズ43が備えられている。レンズ43は好ましくは単一の半球型レンズであり、特に上方に向かって膨らんでいる。レンズ43は、ＬＥＤ20から発散する光を上方に拡散させる。ここで、レンズ43がその他の形状に形成されていても良く、更にＬＥＤ20の光を所定の方向に集中させても良い。このように、単一のキャップ40が、ＬＥＤ20を封止すると共に、ＬＥＤ20の上面と第２電極部33bとの間を電気的に接続するので、本発明の上記の実施形態によるＬＥＤパッケージは従来のＬＥＤパッケージより、組立に必要な工程数が少ない。
キャップは、図２、３に示されているもの40に代え、図４に示されているもの140であっても良い。そのキャップ140では、図２、３に示されている半球型レンズ43に代え、透明板45に多数のマイクロレンズ143が（好ましくはディスペンシングを利用して）アレイ状に形成されている。それにより、ＬＥＤ20の光が拡散される範囲を十分に広く維持したまま、ＬＥＤパッケージの全体の厚さを、図２、３に示されているものより更に薄くできる。
尚、図４では、図２、３に示されている構成要素と同じ構成要素に対し、図２、３に示されている参照符号と同じ参照符号を付している。更に、それら同様な構成要素の詳細については、図２、３に示されている構成要素についての上記の説明を援用する。
第１導体部の第１電極部と第２導体部とは、図２、３に示されているもの31b、33に代え、図５に示されているもの131b、133であっても良い。すなわち、図５に示されているように、第１電極部131bが基板30の上面ではなく、下面に露出している。更に、第２導体部33bが、基板30の上面に露出した第２電極部33bに加え、基板30の下面に露出部分を含む。その他に、第１電極部が基板30の下面に露出する一方、第２導体部が基板30の上面にのみ露出するように構成されていても良い。
尚、図５では、図２、３に示されている構成要素と同じ構成要素に対し、図２、３に示されている参照符号と同じ参照符号を付している。更に、それら同様な構成要素の詳細については、図２、３に示されている構成要素についての上記の説明を援用する。
放熱部は、図２、３に示されているもの31aとは異なり、図６に示されているもの131aのように上面にキャビティを含んでいなくても良い。その場合、図６に示されているように、ＬＥＤ20の上面が基板30の上面より高いので、ＬＥＤ20の上面と第２電極部33bとの間が金属ワイヤ60で簡単に接続可能である。従って、ＬＥＤ20を覆うキャップ（図示せず）の下面には、図２、３に示されているものとは異なり、導線が不要である。
尚、図６では、図２、３に示されている構成要素と同じ構成要素に対し、図２、３に示されている参照符号と同じ参照符号を付している。更に、それら同様な構成要素の詳細については、図２、３に示されている構成要素についての上記の説明を援用する。
本発明の前述の実施形態によるＬＥＤパッケージの構成は好ましくは、図７に示されているＬＥＤアレイモジュールに、次のように組み込まれている。そのＬＥＤアレイモジュールは好ましくは液晶表示装置のバックライトユニットとして使われる。そのＬＥＤアレイモジュールでは、図７に示されているように、基板230の上面に複数のキャビティ232が所定の間隔で形成されている。各キャビティ232の底面にはＬＥＤ220が一つずつ固定されている。各キャビティ232の近傍には第１電極部231aと第２電極部233aとが一つずつ、基板230の上面に露出している。各第１電極部231aからは第１リード線231bが基板230の上面に沿って延び、基板230の端部に設けられた第１パッド231cに接続されている。各第２電極部233aからは第２リード線233bが基板230の上面に沿って第１リード線231bとは逆方向に延び、基板230の別の端部に設けられた第２パッド233cに接続されている。ここで、基板230は図２、３に示されている前述の基板30と同様な構造を持つ。すなわち、各キャビティ232は異なる放熱部の上面に形成されている。各第１電極部231bは、最も近いキャビティ232を含む放熱部と基板230の内部で接続されている。従って、各ＬＥＤ220の底面が第１パッド部231cの一つに電気的に接続されている。放熱部と放熱部との間や放熱部と第２電極部233との間とはそれぞれ、不導体部により分離されている。キャップ240は図２、３に示されているキャップ40を複数、一体化させたものに相当する。すなわち、キャップ240は透明板から成り、その上面にはキャビティ232と同数の半球形レンズ242を備え、それぞれのレンズ242の底面には導線241を備えている。キャップ240が基板230の上に固定されるとき、各レンズ242の部分がキャビティ232を一つずつ覆って各ＬＥＤ220を封止すると同時に、各導線241が第２電極部233aとＬＥＤ220の上面との間を電気的に接続し、各ＬＥＤ220の上面が第２パッド233cの一つに電気的に接続される。このような構成により、図７に示されているＬＥＤアレイモジュールは、比較的簡単な工程で製造可能であり、かつ、放熱性能の更なる向上と更なる軽薄短小化とを共に実現できる。
本発明の上述の実施形態によるＬＥＤパッケージは、好ましくは以下の方法で製造される。その製造方法は特に、第１導体部、第２導体部、及び不導体部から成る基板を製造する段階（図８Ａ〜８Ｈ参照）、その基板の放熱部にＬＥＤを固定する段階（図９参照）、並びに、ＬＥＤと第２電極部との間を電気的に接続すると同時にＬＥＤを封止する段階（図１２Ａ〜１２Ｃ参照）を含む。更に、上記の基板を製造する段階には、積層工程を利用する場合と酸化工程を利用する場合との２通りがある。
まず、積層工程を利用した基板の製造段階について、図８Ａ〜８Ｈに基づいて詳細に説明する。
第１工程（図８Ａ参照）では、ベースフィルム310の表面全体に絶縁体を一様に蒸着して第１絶縁体層321を形成し、エッチングにより第１絶縁体層321に第１開口部322を形成する。第１開口部322の内側からはベースフィルム310の表面が露出する。
第２工程（図８Ｂ参照）では、第１開口部322の内側に金属を一様に充填し、第１金属層331を形成する。
第３工程（図８Ｃ参照）では、第１絶縁体層321と第１金属層331との上に絶縁体を一様に蒸着して第２絶縁体層323を形成し、エッチングにより第２絶縁体層323に第２開口部324と第３開口部325とを形成する。第２開口部324の内側からは第１金属層331が露出する。
第４工程（図８Ｄ参照）では、第２絶縁体層323の第２開口部324と第３開口部325とのそれぞれの内側に金属を一様に充填し、第２金属層332a、332bを形成する。第２開口部324の内側にある第２金属層の部分332aは、第３開口部325の内側にある第２金属層の別の部分332bからは分離され、その下に位置する第１金属層331とは一体化する。
第５工程（図８Ｅ参照）では、第２絶縁体層323と第２金属層332a、332bとの上に絶縁体を一様に蒸着して第３絶縁体層326を形成し、エッチングにより第３絶縁体層326に、第４開口部327、第５開口部328、及び第６開口部329を形成する。第４開口部327と第５開口部328とのそれぞれの内側からは、第１金属層331と一体化した第２金属層の部分332aが露出し、第６開口部329の内側からは第２金属層の別の部分332bが露出する。
第６工程（図８Ｆ参照）では、第３絶縁体層323の各開口部327、328、329の内側に金属を一様に充填し、第３金属層333a、333b、333cを形成する。三つの開口部327、328、329のそれぞれの内側にある第３金属層の部分333a、333b、333cはそれぞれ分離され、それぞれの下に位置する第２金属層332a、332bと一体化する。特に、第４開口部327と第５開口部328との間では、第３金属層の二つの部分333a、333bの間が、第１金属層331と一体化した第２金属層の部分332aで連結される。
第７工程（図８Ｇ参照）では、第３絶縁体層326と第３金属層333a、333b、333cとの上に絶縁体を一様に蒸着してエッチングによりパターニングして第４絶縁体層341を形成する。
第８工程（図８Ｈ参照）では、第３絶縁体層326の第２開口部328の内側に露出した第３金属層333bの表面をエッチングで削り、キャビティ342を形成する。最後に、ベースフィルム310を除去して基板350を完成させる。
上記の積層工程により完成した基板350では、第１金属層331、第２金属層の一部332a、及び第３金属層の一部333a、333bの三層が一体化して第１導体部351を構成している。特に、第１金属層331、第２金属層の一部332a、及び第３金属層の一部333bが放熱部351aとして機能し、第３金属層の別の一部333aが第１電極部351bとして機能する。一方、第２金属層の別の一部332bと第３金属層の更に別の一部333cとの二層が一体化して第２導体部352を構成している。特に第３金属層の一部333cが第２電極部352aとして機能する。更に、第１絶縁体層321、第２絶縁体層323、第３絶縁体層326、及び第４絶縁体層341の四層が一体化し、不導体部353を構成している。不導体部353は第１導体部351と第２導体部352とのそれぞれを囲み、両者の間を電気的に分離している。
次の段階では、基板350のキャビティ342の底面にＬＥＤ360を導電性接着剤361で固定する（図９参照）。
次に、酸化工程を利用した基板の製造段階について、図１０Ａ〜１０Ｆに基づいて詳細に説明する。その製造段階では、次のように酸化工程を利用して金属基板を部分的に不導体化し、導体部と不導体部とに分ける。
第１工程では、まず、図１０Ａに示されている金属基板（好ましくはアルミニウム基板）371の上下の表面にフォトレジストを塗布し、図１０Ｂに示されているような一定の厚さのフォトレジスト層372を形成する。次に、金属基板371の下面の主に周辺部分からフォトレジスト層372を除去し、下面の主に中央部に残っているフォトレジスト層372に覆われることなく露出した金属基板371の下面を酸化する。それにより、金属基板371の下側では周辺部373a（図１０Ｂに示されている斜線部参照）が酸化されて不導体化し、下側不導体部373aが形成される。一方、中央部373bは金属のままで残る。
第２工程では、まず、第１工程を経た金属基板371の上下の表面に再度フォトレジストを塗布し、図１０Ｃに示されているような一定の厚さのフォトレジスト層372を再形成する。次に、金属基板371の上面の所定部分からフォトレジスト372を除去し、残りのフォトレジスト層372の間から露出した金属基板371の上面を酸化する。それにより、金属基板371の上側では、図１０Ｃに示されている斜線部374が酸化されて不導体化する。特に、下側不導体部373aの上方には第１上側不導体部374aが形成され、金属のままで残る金属基板371の上側の部分を中央部374dと第１小部分374eとに分離している。更に、下側の中央部373bの上方には第２上側不導体部374bが形成され、金属のままで残る金属基板371の上側の部分を中央部374dと第２小部分374fとに分離している。金属基板371の上側の周辺部には第３上側不導体部374cが形成され、金属のままで残る金属基板371の中層部374gを隔てて下側不導体部373aと対向している。
第３工程では、まず、第２工程を経た金属基板371の上下の表面にフォトレジストを塗布し、図１０Ｄに示されているような一定の厚さのフォトレジスト層372を再形成する。次に、金属基板371の上面を覆うフォトレジスト層372の一部を除去し、図１０Ｃに示されている第１上側不導体部374aと第３上側不導体部374cとのそれぞれを露出させる。続いて、各露出部分を酸化して各上側不導体部374a、374cの厚みを増大させ、図１０Ｄに示されているように下側不導体部373aと一体化させる。こうして、不導体部377が形成され、図１０Ｃに示されている金属基板371の中層部374gと中央部373b、374dとのそれぞれの周りを（フォトレジスト層372で覆われた表面部分を除いて）囲み、それらの間を分離する。その結果、金属のままで残る金属基板371の中央部373b、374dと第２小部分374fとが第１導体部375を構成する（図１０Ｄ参照）。特に、金属基板371の中央部373b、374dが放熱部として機能し、第２小部分374fが第１電極部として機能する。一方、金属のままで残る金属基板371の中層部374gと第１小部分374eとが第２導体部376を構成する。特に、第１小部分374eが第２電極部として機能する。
第４工程では、まず、第３工程を経た金属基板371の上下の表面にフォトレジストを塗布し、図１０Ｅに示されているような一定の厚さのフォトレジスト層372を再形成する。次に、金属基板371の上面を覆うフォトレジスト層372から一部を除去し、金属基板371の上面に露出している第１導体部375の上面のうち、キャビティの周辺に相当する領域375aを露出させ、残りのフォトレジスト層372をマスクとして利用しながら第１導体部375の露出部分375aを酸化する（図１０Ｅ参照）。
第５工程では、図１０Ｅに示されている金属基板371の表面からフォトレジスト層372を除去し、金属基板371の上面に露出した第１導体部375の上面をエッチングで削り、キャビティ378を形成する（図１０Ｆ参照）。こうして、基板380が完成する。
次の段階では、上記の酸化工程により完成した基板380のキャビティ378の底面にＬＥＤ390を導電性接着剤391で固定する（図１１参照）。
積層工程又は酸化工程で形成された基板にＬＥＤを固定した後、キャップを用いてＬＥＤと第２電極部との間を電気的に接続すると共にＬＥＤを封止する。ここで、キャップと基板表面との間は好ましくは、図１２Ａ〜１２Ｃに示されている三つの態様のいずれかで接着される。尚、以下の説明では、基板350が積層工程（図８Ａ〜図８Ｈ参照）で形成されたことを想定する。更に、キャップ400の下面には導線410が備えられ、上面には半球型のレンズ430が備えられている。キャビティ342に固定されたＬＥＤ360をキャップ400で封止するとき、キャップ400のレンズ430がキャビティ342の上方に配置され、導線410の一端とＬＥＤ360の上面との間、及び導線410の他端と第２導体部352の第２電極部352aとの間にはそれぞれ半田バンプ510が挟まれている。
図１２Ａに示されている第一の接着態様では、キャップ400と基板350の上面とが加熱圧着されている。図１２Ｂに示されている第二の接着態様では、上記の半田バンプ510に加え、接着剤520が利用され、キャップ400の周辺部と基板350の上面との間が接着されている。図１２Ｃに示されている第三の接着態様では、上記の半田バンプ510としてインタコネクション用半田バンプが利用される一方、ボンディング用半田バンプ530でキャップ400の周辺部と基板350の上面との間が接着されている。第三の接着態様では好ましくは、図１２Ｃに示されているように、ボンディング用半田バンプ530とキャップ400との間、及びボンディング用半田バンプ530と基板350の上面との間に金属層531が形成されている。金属層531には、各部材間の接着を促す金属（好ましくは、Ti、Pt、Cu、Au、Ag）がコーティングされている。
本発明は上述の実施形態には限定されない。実際、当業者であれば、上記の説明に基づき、特許請求の範囲に記載されている本発明の技術的範囲を逸脱することなく、本発明の実施形態に対し、種々の変更及び修正を施すことが可能であろう。従って、そのような変更及び修正は当然に、本発明の技術的範囲に含まれるべきである。
従来のＬＥＤパッケージの一例を示す断面図 本発明の一実施形態によるＬＥＤパッケージの断面図 図２に示されているＬＥＤパッケージの（切開部分を含む）斜視図 本発明の別の実施形態によるＬＥＤパッケージの（切開部分を含む）斜視図 本発明の他の実施形態によるＬＥＤパッケージの断面図 本発明の更に別の実施形態によるＬＥＤパッケージの斜視図 本発明の実施形態によるＬＥＤアレイモジュールの分解斜視図 本発明の一実施形態による基板の製造段階に含まれている第１工程を示す断面図 本発明の一実施形態による、積層工程を用いた基板の製造段階に含まれている第２工程を示す断面図 本発明の一実施形態による、積層工程を用いた基板の製造段階に含まれている第３工程を示す断面図 本発明の一実施形態による、積層工程を用いた基板の製造段階に含まれている第４工程を示す断面図 本発明の一実施形態による、積層工程を用いた基板の製造段階に含まれている第５工程を示す断面図 本発明の一実施形態による、積層工程を用いた基板の製造段階に含まれている第６工程を示す断面図 本発明の一実施形態による、積層工程を用いた基板の製造段階に含まれている第７工程を示す断面図 本発明の一実施形態による、積層工程を用いた基板の製造段階に含まれている第８工程を示す断面図 図８Ｈに示されている第８工程を経た基板にＬＥＤを固定する段階を示す断面図 本発明の他の実施形態による、酸化工程を用いた基板の製造段階で利用される金属基板の断面図 本発明の他の実施形態による、酸化工程を用いた基板の製造段階に含まれている第１工程を示す断面図 本発明の他の実施形態による、酸化工程を用いた基板の製造段階に含まれている第２工程を示す断面図 本発明の他の実施形態による、酸化工程を用いた基板の製造段階に含まれている第３工程を示す断面図 本発明の他の実施形態による、酸化工程を用いた基板の製造段階に含まれている第４工程を示す断面図 本発明の他の実施形態による、酸化工程を用いた基板の製造段階に含まれている第５工程を示す断面図 図１０Ｆに示されている第５工程を経た基板にＬＥＤを固定する段階を示す断面図 本発明の一実施形態による、基板表面とキャップとの間を接着する段階の第一の態様を示す断面図 本発明の一実施形態による、基板表面とキャップとの間を接着する段階の第二の態様を示す断面図 本発明の一実施形態による、基板表面とキャップとの間を接着する段階の第三の態様を示す断面図
符号の説明
20 ＬＥＤ
30 基板
31 第１導体部
31a 放熱部
31b 第１電極部
33 第２導体部
33b 第２電極部
32 キャビティ
34 導電性接着剤
35 不導体部
40 キャップ
41 導線
43 レンズ
45 透明板
51、51' 半田バンプ
53 シーラント

Claims (33)

  1. ＬＥＤ、
    前記ＬＥＤが設置された第１導体部、前記第１導体部から分離された第２導体部、及び前記第１導体部と前記第２導体部との間を絶縁する不導体部、を含む基板、並びに、
    前記ＬＥＤと前記第２導体部との間を電気的に接続している接続部材、
    を有するＬＥＤパッケージ。
  2. 前記第１導体部が、前記ＬＥＤで発生した熱を外部に伝達する放熱部と、前記ＬＥＤを外部と電気的に接続するための第１電極部と、を備え、
    前記第２導体部が、前記接続部材に電気的に接続されている第２電極部を備えている、
    請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
  3. 前記放熱部が前記基板の上下の表面に露出し、
    前記第１電極部が前記基板の上面に露出し、
    前記第２電極部が前記基板の上面に露出している、
    請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
  4. 前記放熱部が前記基板の上下の表面に露出し、
    前記第１電極部が前記基板の下面に露出し、
    前記第２電極部が前記基板の上面に露出している、
    請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
  5. 前記放熱部にはキャビティが形成され、前記キャビティの底面に前記ＬＥＤが導電性接着剤により固定されている、請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
  6. 前記導電性接着剤が、シルバーエポキシ、シルバーペースト、及び半田のいずれかである、請求項５に記載のＬＥＤパッケージ。
  7. 前記放熱部では、前記ＬＥＤが設置された面よりその反対側の面が広い、請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
  8. 前記接続部材として利用されている導線、を含み、前記ＬＥＤを前記基板に封止するキャップ、を更に有する、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
  9. 前記キャップが、前記ＬＥＤから発散する光を所定の方向に誘導するレンズ、を備えている請求項８に記載のＬＥＤパッケージ。
  10. 前記レンズが、単一の半球型レンズで構成されている、請求項９に記載のＬＥＤパッケージ。
  11. 前記レンズが、アレイ状に配置された複数のマイクロレンズで構成されている、請求項９に記載のＬＥＤパッケージ。
  12. 前記レンズとは反対側の前記キャップの表面に前記導線が設けられている、請求項９に記載のＬＥＤパッケージ。
  13. 前記導線の一端が前記ＬＥＤの上面に接続され、他端が前記第２導体部の表面に接続されている、請求項１２に記載のＬＥＤパッケージ。
  14. 前記接続部材が金属ワイヤである、請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
  15. 第１導体部、前記第１導体部から分離された第２導体部、及び前記第１導体部と前記第２導体部との間を絶縁する不導体部、を含む基板を製造する段階、
    前記第１導体部にＬＥＤを固定する段階、及び、
    前記ＬＥＤと前記第２導体部との間を電気的に接続する段階、
    を有するＬＥＤパッケージの製造方法。
  16. 前記不導体部が、ポリマー、セラミック、又は金属酸化物で形成されている、請求項１５に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  17. 前記基板を製造する段階が、
    ベースフィルムの上に絶縁体を蒸着して第１絶縁体層を形成し、前記第１絶縁体層に第１開口部を形成する段階、
    前記第１開口部に金属を充填して第１金属層を形成する段階、
    前記第１絶縁体層と前記第１金属層との上に絶縁体を蒸着して第２絶縁体層を形成し、前記第２絶縁体層に第２開口部と第３開口部とを形成し、前記第２開口部の内側から前記第１金属層を露出させる段階、
    前記第２開口部と前記第３開口部とのそれぞれの内側に金属を充填して第２金属層を形成する段階、
    前記第２絶縁体層と前記第２金属層との上に絶縁体を蒸着して第３絶縁体層を形成し、前記第３絶縁体層に、第４開口部、第５開口部、及び第６開口部を形成してそれぞれの内側から前記第２金属層を露出させる段階、並びに、
    前記第４開口部、前記第５開口部、及び前記第６開口部に金属を充填して第３金属層を形成する段階、
    を含む、請求項１５に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  18. 前記基板を製造する段階では、酸化工程を利用して金属基板を部分的に不導体化して前記不導体部を形成し、不導体化されずに残った前記金属基板の部分から前記第１導体部と前記第２導体部とを形成する、請求項１５に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  19. 前記金属基板がアルミニウム基板である、請求項１８に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  20. 前記基板を製造する段階が、前記第１導体部にキャビティを形成する段階を含み、
    前記ＬＥＤを固定する段階では、前記ＬＥＤが前記キャビティに固定される、
    請求項１５に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  21. 前記ＬＥＤと前記第２導体部との間を電気的に接続する段階では、その接続と同時に前記ＬＥＤを前記基板に封止する、請求項１５に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  22. 前記ＬＥＤと前記第２導体部との間を電気的に接続する段階が、
    前記ＬＥＤと前記第２導体部とを電気的に接続するための導線と、前記ＬＥＤから発散する光を所定の方向に誘導するためのレンズと、を含むキャップを形成する段階、及び、
    前記キャップを前記基板に接着する段階、
    を含む、請求項２１に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  23. 前記キャップを形成する段階が、
    透明な材質を射出成型して前記キャップを成形し、特に前記レンズを形成する段階、及び、
    成形された前記キャップの表面に前記導線を蒸着する段階、
    を含む、請求項２２に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  24. 前記キャップを形成する段階が、
    透明板にディスペンシングで複数のマイクロレンズを形成する段階、及び、
    前記透明板の表面に前記導線を蒸着する段階、
    を含む、請求項２２に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  25. 前記導線をＩＴＯ（Indium Tin Oxide）で形成する、請求項２２に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  26. 前記キャップを前記基板に接着する段階では、前記導線の一端と前記ＬＥＤとの間、及び前記導線の他端と前記第２導体部との間に半田バンプを設置して前記キャップと前記基板とを加熱圧着する、請求項２２に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  27. 前記キャップを前記基板に接着する段階では、前記導線の一端と前記ＬＥＤとの間、及び前記導線の他端と前記第２導体部との間を半田バンプで接着し、前記キャップと前記基板との間を接着剤で接着する、請求項２２に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  28. 前記キャップを前記基板に接着する段階では、前記導線の一端と前記ＬＥＤとの間、及び前記導線の他端と前記第２導体部との間をインタコネクション用半田バンプで接続し、前記キャップと前記基板との間をボンディング用半田バンプで接着する、請求項２２に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  29. 前記ＬＥＤと前記第２導体部との間を電気的に接続する段階の後に、前記ＬＥＤを前記基板に封止する段階を更に有する、請求項１７に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  30. 複数のＬＥＤ、
    前記複数のＬＥＤが所定の間隔で設置された第１導体部、前記第１導体部から分離された第２導体部、及び前記第１導体部と前記第２導体部との間を絶縁する不導体部、を含む基板、並びに、
    前記複数のＬＥＤのそれぞれと前記第２導体部との間を電気的に接続している導線、を含み、前記複数のＬＥＤを前記基板に封止するキャップ、
    を有するＬＥＤアレイモジュール。
  31. 前記キャップが、前記ＬＥＤから発散する光を所定の方向に誘導するレンズを備えている、請求項３０に記載のＬＥＤアレイモジュール。
  32. 前記レンズが、前記複数のＬＥＤと同数の半球型レンズで構成されている、請求項３０に記載のＬＥＤアレイモジュール。
  33. 前記レンズが、アレイ状に配置された複数のマイクロレンズで構成されている、請求項３０に記載のＬＥＤアレイモジュール。
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