JP2009524930A - 発光ダイオードパッケージ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の発光ダイオードのパッケージの短所である厚いＭＣＰＣＢ厚さを解決できる発光ダイオードの表面実装型パッケージを提供し、スリム化への要求を満たすことができる発光ダイオードパッケージ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】金属板３１と、金属板に表面実装された発光ダイオードチップ３５と、発光ダイオードチップ３５に対し離間して金属板の上に形成された絶縁層３２と、絶縁層上に設けられたリードフレーム３３と、リードフレームの上に形成された反射コーティング膜３４と、発光ダイオードチップ３５を所定形状にモールディングしたモールディング材質３７を含む。
【選択図】図５
【解決手段】金属板３１と、金属板に表面実装された発光ダイオードチップ３５と、発光ダイオードチップ３５に対し離間して金属板の上に形成された絶縁層３２と、絶縁層上に設けられたリードフレーム３３と、リードフレームの上に形成された反射コーティング膜３４と、発光ダイオードチップ３５を所定形状にモールディングしたモールディング材質３７を含む。
【選択図】図５
Description
本発明は、発光ダイオードパッケージ及びその製造方法に関する。
従来技術による発光ダイオード（Light-Emitting Diode）モジュールは、図１のように、赤色発光ダイオード２、緑色発光ダイオード３、及び青色発光ダイオード４に当るそれぞれの発光ダイオードチップ（chip）をモジュール回路基板１上で一つの独立されたパッケージ（package）の中に搭載して、レンズ形態のエポキシでモールディングした個別素子をモジュール化したことを例にあげることができる。
または、従来技術による発光ダイオードのパッケージの製造方法には、シリコン光学ベンチ（ＳＩＯＢ: Silicon Optical Bench）のサブマウント（Sub mount）上に発光ダイオードチップをフリップポンディングする方法や、ＭＣＰＣＢ（Metal Core Printed Circuit Board）を利用する方法がある。
ＭＣＰＣＢ（Metal Core Printed Circuit Board）とは、発光ダイオードチップを直接ＰＣＢ（Printed Circuit Board）にダイボンディング（Die Bonding）した後、ワイヤポンディング（Wire Bonding）して電気的に連結したＣＯＢ（Chip On Board）構造を言う。
しかし、従来技術によってＣＯＢ方式のパッケージにおいてＭＣＰＣＢを利用する場合、厚いＭＣＰＣＢの上に絶縁層を設ける。このＭＣＰＣＢの下部金属は軟性材質ながら厚い厚さを持つので、ＭＣＰＣＢをプレッシングすれば変形を引き起こして不良率が増加し、工程作業上ＭＣＰＣＢを扱うにも不便を来たす問題がある。
また、従来技術によれば、ＭＣＰＣＢの下部金属は厚い厚さを持つので、最近のスリム化への要求を満たすことができない問題がある。
また、従来技術によれば、発光ダイオードチップにで発生した熱が直接金属板に接触することができないので、内部にで発生された熱が適切に放出できない問題がある。
よって、本発明は、従来の発光ダイオードのパッケージの短所である厚いＭＣＰＣＢの厚さを解決することができる発光ダイオードの表面実装パッケージを提供し、スリム化への要求を満たすことができる発光ダイオードパッケージ及びその製造方法を提供することを課題とする。
本発明の実施例による発光ダイオードパッケージは、金属板と、前記金属板に表面実装された発光ダイオードチップと、前記発光ダイオードチップに対し離間して前記金属板の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に設けられたリードフレームと、前記リードフレームの上に形成された反射コーティング膜と、前記発光ダイオードチップを所定形状にモールディングしたモールディング材質を含む。
また、本発明の実施例による発光ダイオードパッケージの製造方法は、リードフレームに絶縁層を形成する工程と、前記リードフレームと絶縁層に発光ダイオード実装領域を形成する工程と、実装領域が形成された前記絶縁層の下側に金属板を形成する工程と、前記リードフレームの上に反射コーティング膜を形成する工程と、発光ダイオードチップを前記実装領域の前記金属板の上に表面実装する工程と、前記発光ダイオードチップに対しモールディングする工程を含む。
以上のように、本発明による発光ダイオードパッケージ及びその製造方法によれば、薄い金属板を利用することによりＰＣＢの厚さを著しく減らすことで、パッケージのスリム化への要求を満たすことができる。
また、本発明によれば、発光ダイオードチップが金属板上に実装されることで、発光ダイオードチップで発生した熱が直接金属板に伝達するので、效果的な放熱機能を実施することができる。
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施例による発光ダイオードパッケージ及びその製造方法に対して詳しく説明する。
本発明による実施例の説明において、ある層（またはフィルム）が別の層や基板の上（on）または下（under）に形成されると記載される場合に、それが別の層や基板の直接上または直接下に形成されてもよく、層が介在して設けられてもよい。
図２ないし図５は、本発明の実施例による発光ダイオードパッケージの製造方法の工程を示す断面図である。
まず、図２のように、リードフレーム３３に絶縁層３２を接着する。
リードフレーム３３は銅合金材質で構成され、所定パターンが形成された回路を有していてもよい。
また、絶縁層３２は、例えばＦＲ−４樹脂（Flame Retardant-４Resin）３２など、硝子エポキシベースの材質によって形成されていてもよい。このＦＲ−４樹脂３２は、誘電体樹脂（dielectric resin）の絶縁体で、機械的強度が高く耐久性に優れている。厚さが薄くされた場合にも熱による変形が小さく接着性を有するので、多層レイヤーを形成するのに適した材質である。
このＦＲ−４樹脂３２は接着性があるため、プレスまたは熱接着ジグ（jig）を利用してリードフレーム３３の面に接合される時、プレスまたは熱接着ジグによる加えられる熱によってＦＲ−４樹脂３２が接合される。
次に、図３のように、リードフレーム３３とＦＲ−４樹脂３２に発光ダイオード実装領域を形成する。
具体的には、発光ダイオードチップ３５（図５参照）を実装すべき空間を形成するため、接合されたＦＲ−４樹脂３２とリードフレーム３３を、例えばボール盤など機械的方法でパンチングする。
このようにＦＲ−４樹脂３２とリードフレーム３３の接合板をパンチングする時、発光ダイオードチップ３５を実装する空間は、円筒状または四角筒形状にパンチングされてもよい。
または、ＦＲ−４樹脂３２とリードフレーム３３のパンチング断面によって、リードフレーム３３からＦＲ−４樹脂３２へ傾斜する傾斜面が形成されてもよい。
次に、図３のように、ＦＲ−４樹脂３２の下側面に金属板３１を高熱圧着する。
この時、金属板３１は、Ａｌ、Ａｕなどのように熱伝導性を有する金属材質で構成されてもよい。
また、金属板３１は、従来技術に比べて薄い金属板を利用してＰＣＢの厚さを著しく減らすことで、パッケージのスリム化への要求を満たすことができる。
例えば、金属板３１は、約２５μｍないし約７５μｍの厚さを持ってヒートシンク （heat sink）としての役割を果たす。また、金属板３１上に発光ダイオードチップ３５（図５参照）が実装される。このため、発光ダイオードパッケージのスリム化への要求を満たすようになる。
また、金属板３１をＦＲ−４樹脂３２の下側面に高熱圧着する時にも、ＦＲ−４樹脂３２とリードフレーム３３を接合する場合と同様に、プレスまたは熱接着ジグを利用して接合してもよい。
次に、図４のように、リードフレーム３３の上面に反射コーティング膜３４を形成する。
この時、反射コーティング膜３４は、発光ダイオードチップ３５より発光する光の輝度を向上させるために、反射率が高い材質で形成されてもよい。
例えば、反射コーティング膜３４は、酸化チタンと樹脂を主成分として炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化チタンなどを混ぜ合せた白色樹脂を含んでいてもよい。
また、白色樹脂に代えて白色顔料を利用して反射コーティング膜３４を形成してもよい。
本願発明では、白色樹脂を反射コーティング膜３４に塗布するため、従来に広く使われる空圧方式のディスペンシング（Dispensing）方式ではなく、スクリーンプリンティング（Screen Printing）方式を提案する。
スクリーンプリンティング方式は、従来の空圧方式のディスペンシング方式に比べて、短い時間に多い面積を塗布することができて設備投資費用が少ないという長所がある。
ＦＲ−４樹脂３２とリードフレーム３３のパンチング部分上に、具体的に発光ダイオードチップ３５を実装する空間上に、厚さが例えば５０μｍであるスクリーンマスク（図示せず）を形成して、以後スクイズ（squeeze）（図示せず）を利用してスクリーンマスク以外の部分に白色樹脂を充填する。
具体的には、スクイズは、スクリーンマスクの上側面を沿って既に設定された方向に液状の白色樹脂を擦り込みながら移動し、これにより液状の白色樹脂がスクリーンマスク以外の部分に充填される。
スクリーンマスク以外の部分に液状の白色樹脂が充填された後、スクリーンマスクをとり除いて、既に設定されたされた温度でアニーリング（annealing）を実施して白色樹脂が硬化（cure）されるようにし、白色樹脂の表面がスクリーンマスクの上部表面と等しく平たくなるようにする。
次に、図５のように、発光ダイオードチップ３５を実装空間の金属板３１上に装着する。
金属板３１上に発光ダイオードチップ３５を装着する時、熱伝導性を持ったペースト（図示せず）を利用し装着されて、ワイヤ３６を利用し発光ダイオードチップ３５とリードフレーム３３を互いに電気的連結を成すことができる。
または、本発明は、シリコン光学ベンチ（ＳＩＯＢ: Silicon Optical Bench）を利用して、ＳＩＯＢに発光ダイオードチップをフリップポンディングし、発光ダイオードチップがフリップポンディングされたＳＩＯＢ（図示せず）を金属板３１上に装着して、ワイヤを利用して電気的連結を成すこともできる。
発光ダイオードチップ３５を装着した後、発光ダイオードチップ３５上に、ＦＲ−４樹脂３２とリードフレーム３３及び反射コーティング膜３４で取り囲まれた空間を、エポキシ樹脂などのモールディング材質３７で注入してモールディングする。
このように形成された表面実装型発光ダイオードパッケージは、約２５μｍないし約７５μｍの厚さの薄ら金属板を利用することで、反射コーティング膜３４から金属板３１までの厚さを約０．６ｍｍないし約０．４ｍｍに減らすように具現されることができ、パッケージスリム化への要求を満たすようになる。
また、本発明によれば、発光ダイオードチップが金属板上に実装されることで、発光ダイオードチップにで発生した熱が直接金属板に伝達するので、效果的な放熱機能を発揮することができる。
以上、本発明に対して望ましい実施例を中心に説明したが、これらは単に例示であり本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を持つ者であれば、本発明の本質的な特性を脱しない範囲で、以上に例示されてない様々の変形と応用が可能であることは理解されるところである。例えば、本発明の実施例に具体的に現われた各構成要素は、変形して実施することができるものである。そして、このような変形と応用に係る差異点は、添付された請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。
具体的には、本発明の表面実装型発光ダイオードパッケージは、一つの発光ダイオードチップを例として説明しているが、これに限定されるものではなく、多数の発光ダイオードチップをそれぞれ装着した多数のパッケージを具現して、ＬＣＤのバックライトユニットに利用され得る。
１ モジュール回路基板、 ２ 赤色発光ダイオード、 ３ 緑色発光ダイオード、 ４ 青色発光ダイオード、 ３１ 金属板、 ３２ 絶縁層、 ３３ リードフレーム、 ３４ 反射コーティング膜、 ３５ 発光ダイオードチップ、 ３６ ワイヤ、 ３７ モールディング材質。
Claims (18)
- 金属板と、
前記金属板に表面実装された発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップに対し離間して前記金属板の上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられたリードフレームと、
前記リードフレームの上に形成された反射コーティング膜と、及び
前記発光ダイオードチップを所定形状にモールディングしたモールディング材質と、を含む発光ダイオードパッケージ。 - 前記金属板の厚さが、約２５μｍないし約７５μｍである請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
- 前記絶縁層は、硝子エポキシベースの材質で形成された請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
- 前記絶縁層は、ＦＲ−４で形成された請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
- 前記反射コーティング膜は、酸化チタンと樹脂が主成分である請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
- 前記反射コーティング膜は、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、及び酸化チタンの中から選択された一つ以上を混ぜ合せた白色樹脂を使用する請求項５に記載の発光ダイオードパッケージ。
- リードフレームに絶縁層を形成する工程と、
前記リードフレームと絶縁層に発光ダイオード実装領域を形成する工程と、
実装領域が形成された前記絶縁層の下側に金属板を形成する工程と、
前記リードフレームの上に反射コーティング膜を形成する工程と、
発光ダイオードチップを前記実装領域の前記金属板上に表面実装する工程と、及び
前記発光ダイオードチップに対してモールディングする工程と、を含む発光ダイオードパッケージの製造方法。 - 前記絶縁層を形成する工程は、硝子エポキシベースの材質で前記絶縁層を形成する工程を含む請求項７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記絶縁層は、高熱圧着される請求項７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記絶縁層を形成する工程は、ＦＲ−４で前記絶縁層を形成し、前記絶縁層を高熱圧着する工程を含む請求項７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記実装領域を形成する工程は、前記リードフレームと絶縁層を機械的方法を利用して所定形状にパンチングする工程を含む請求項７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記金属板を形成する工程において、前記金属板は約２５μｍないし約７５μｍの厚さを持つ請求項７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記反射コーティング膜を形成する工程は、白色顔料を使って前記反射コーティング膜を形成する工程を含む請求項７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記反射コーティング膜を形成する工程は、酸化チタンと樹脂を主成分として、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、及び酸化チタンの中から選択された一つ以上を混ぜ合せた白色樹脂を使って前記反射コーティング膜を形成する工程を含む請求項７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記反射コーティング膜を形成する工程は、スクリーンマスクとスクイズ（squeeze）を利用するスクリーンプリンティング方法で前記反射コーティング膜を形成する工程を含む請求項７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記表面実装する工程は、熱伝導性ペーストを利用して前記金属板の上に前記発光ダイオードチップを接着する工程を含む請求項７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記発光ダイオード実装領域を形成する工程は、円筒状または四角筒の形状に前記発光ダイオード実装領域をパンチングする工程を含む請求項７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記発光ダイオード実装領域を形成する工程は、前記絶縁層とリードフレームを機械的な方法でパンチングする工程を含み、前記絶縁層とリードフレームのパンチング断面によって前記リードフレームから前記絶縁層へ傾斜する傾斜面が形成される請求項７に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
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