JP2011066462A - 複数の発光セルを有する発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】家庭用交流電源に直接接続し駆動可能な発光ダイオードパッケージ。
【解決手段】傾斜した側壁を備えるリセスされたキャビティを有するパッケージ本体と、キャビティ内にそれぞれ離隔して配置される第１及び第２のリード電極と、上部にパッケージ本体が配置され、交流電源と接続される複数の電極と、キャビティ内に配置され、金属を含むヒートシンクと、キャビティ内かつヒートシンク上に配置される発光素子と、それぞれ第１及び第２のリード電極と発光素子とを電気的に接続する第１及び第２のボンディングワイヤと、発光装置から放出された光の方向及び／または波長を変換する、蛍光体を含む第１のモールド部材とを有し、発光素子は第１及び第２のリード電極から離隔して配置され、交流電源で、１つの発光素子が駆動する電圧よりも高い電圧により駆動する発光ダイオードパッケージ。
【選択図】図１０

Description

本発明は、発光ダイオードパッケージに関し、より詳しくは、直列接続された発光セルのアレイを有し、交流電源に直接接続して駆動され得る発光ダイオードパッケージに関する。
発光ダイオードは、カラー具現が可能であり、表示灯、電光板、及びディスプレイ用として広く用いられており、白色光を具現することができ、一般照明用としても用いられている。このような発光ダイオードは、高効率かつ長寿命であり、環境に優しく、これを用いる分野が増えつつある。
一方、発光ダイオードは、半導体のｐ−ｎ接合構造で形成され、電子と正孔の再結合により光を放射する半導体素子であり、一般に、一方向の電流により駆動される。したがって、交流電源を用いて発光ダイオードを駆動する場合、交流電流を直流電流に変換する交流／直流変換器が必要である。交流／直流変換器と発光ダイオードを共に用いることにより、発光ダイオードの設置費用が増加し、特に、発光ダイオードを一般照明用として家庭で使用することを難しくする。したがって、発光ダイオードを一般照明用として用いるためには、交流／直流変換器なしに、交流電源を用いて直接駆動することができる発光ダイオードパッケージが望まれている。
このような発光ダイオードランプが、例えば、特許文献１として「発光ダイオード改造ランプ（ＬＩＧＨＴＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ ＲＥＴＲＯＦＩＴＬＡＭＰ）」の名称で、Ｊｏｈｎｓｏｎにより開示されている。この発光ダイオードランプは、直列接続された複数個の発光ダイオード、電流制限手段及びダイオードブリッジを含む。ダイオードブリッジにより、交流が直流に変換されるので、発光ダイオードランプは、交流電源により駆動可能である。
しかしながら、この発光ダイオードランプは、個別の発光チップが搭載された発光ダイオードを直列接続するので、発光ダイオードを接続する工程が複雑となり、発光ダイオードが空間を大きく占めるので、発光ダイオードランプの大きさが相当増加する。
一方、発光ダイオードの光出力は、大体に入力電力に比例するので、発光ダイオードに入力される電力を増加させ、高い光出力が得られる。しかしながら入力される電力の増加は、発光ダイオードの接合部温度を増加させる。発光ダイオードの接合部温度の増加は、入力エネルギーが可視光に変換される程度を示す、発光効率の減少につながる。したがって、入力電力の増加による発光ダイオードの接合部温度の増加を防止することが要求される。
米国特許第５４６３２８０号明細書
本発明の目的は、外部の交流／直流変換器なしに、交流電源を用いて駆動することができ、小型化が可能な発光ダイオードパッケージを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、工程を単純化することができ、大量生産に有利な発光ダイオードパッケージを提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、発生した熱を容易に放出して発光効率を向上させ、構造的に安定した発光ダイオードパッケージを提供することにある。
上記の目的を達成するためになされた本発明は、直列接続された発生セルのアレイを有する発光ダイオードパッケージを提供する。本発明の一態様による発光ダイオードパッケージは、パッケージ本体、及び該パッケージ本体上に搭載された発光ダイオードチップを含む。前記発光ダイオードチップは、直列接続された発光セルのアレイを有する。本態様による発光ダイオードパッケージは、直列接続された発光セルのアレイを有する発光ダイオードチップを搭載することにより、交流電源を用いて直接駆動され得る。
ここで、「発光セル」とは、単一の発光ダイオードチップ内に形成された微細発光ダイオードを意味する。一般に、発光ダイオードチップは、ただ一つの発光ダイオードを有するが、本発明において、前記発光ダイオードチップは、複数個の発光セルを有する。
本発明の実施形態において、前記発光ダイオードチップは、基板、及び前記基板上に形成された複数個の発光セルを含む。前記発光セルは、前記基板と電気的に絶縁される。
本発明のいくつかの実施形態において、前記発光ダイオードチップは、前記発光セルを電気的に直列接続する配線を含んでもよい。前記発光セル及び前記配線により前記直列接続された発光セルのアレイが形成される。
本発明の他の実施形態において、前記発光ダイオードチップと前記パッケージ本体との間にサブマウントが介在してもよい。前記サブマウントは、前記発光セルに対応する電極パターンを有してもよく、前記電極パターンが前記発光セルを直列接続してもよい。その結果、前記発光セルと前記電極パターンにより前記直列接続された発光セルのアレイが形成される。
また、前記発光ダイオードチップは、前記直列接続された発光セルのアレイに所定の整流電源を印加するための整流ブリッジ部をさらに含んでもよい。これにより、交流電源を用いて前記発光ダイオードチップを駆動させることができる。
一方、前記発光ダイオードチップは、少なくとも一つの直列接続された発光セルのアレイをさらに含んでもよい。前記直列接続された発光セルのアレイは、互いに逆並列で接続されてもよい。これにより、交流電源を用いて、整流ブリッジ部又は交流／直流変換器なしに、前記発光ダイオードチップを駆動させることができる。
封止材及び／又はモールド部材が、前記発光ダイオードチップを覆ってもよい。前記封止材及び／又はモールド部材は、水分又は外力から前記発光ダイオードチップを保護する。本明細書において、「封止材」と「モールド部材」は、区別されずに使われ、ただ、いくつかの実施形態において、構成要素を区別して命名するために一緒に使われている。
一方、前記発光ダイオードパッケージは、前記発光ダイオードチップから放射された光の波長を変換させる蛍光体をさらに含んでもよい。前記蛍光体は、前記モールド部材内に含有されてもよく、前記モールド部材と前記発光ダイオードチップ間、又は前記モールド部材上に位置してもよい。前記蛍光体を適宜選択し、多様な色相の光又は白色光を具現することができる発光ダイオードパッケージを提供することができる。
一方、前記パッケージ本体は、多様な構造を有することができる。
例えば、前記パッケージ本体は、リード電極を有する印刷回路基板であってもよい。前記発光ダイオードチップは、前記リード電極と電気的に接続される。これに加えて、反射部が前記印刷回路基板上に配置され、前記発光ダイオードチップから放射されて入射した光を反射させてもよい。
また、前記発光ダイオードパッケージは、互いに離隔した一対のリードフレーム及びヒートシンクをさらに含んでもよい。前記パッケージ本体は、前記一対のリードフレームと前記ヒートシンクを支持する。前記パッケージ本体は、前記リードフレームのそれぞれの一部分及び前記ヒートシンクの上部を露出させる開口部を有してもよい。一方、前記発光ダイオードチップは、前記ヒートシンク上に搭載される。前記ヒートシンクを採用し、前記発光ダイオードチップで発生した熱を容易に放出することができる。
本発明のいくつかの実施形態において、前記ヒートシンクは、側面にて前記リードフレームの一つと直接接続され、他の一つとは離隔してもよい。これにより、前記ヒートシンクがパッケージ本体から分離されることを防止することができ、構造的に安定した発光ダイオードパッケージを提供することができる。
これに加えて、前記ヒートシンクは、基底部及び前記基底部の中央部分から上向きに突出した突出部を有してもよい。これにより、熱放出面を大きくして熱を容易に放出すると共に、発光ダイオードパッケージの大きさを小型化することができる。前記突出部は、前記パッケージ本体の上部面上に突出されてもよい。
また、前記ヒートシンクは、前記突出部の側面に、前記リードフレームの一つを収容するリードフレーム収容溝を有してもよい。前記直接接続されたリードフレームは、前記リードフレーム収容溝に挿入される。これとは異なり、前記ヒートシンクと前記ヒートシンクに直接接続されたリードフレームは、一体に形成されてもよい。
本発明の他の実施形態において、前記パッケージ本体は、前記開口部により露出した貫通孔を有する。また、前記一対のリードフレームは、前記パッケージ本体の開口部内に露出した一対の内部フレーム、及び前記内部リードフレームのそれぞれから延長され、前記パッケージ本体の外部に突出した外部フレームを有する。これに加えて、前記ヒートシンクは、前記貫通孔を通じて前記パッケージ本体の下部と結合される。
これに加えて、前記ヒートシンクは、前記パッケージ本体の下部に結合された基底部及び該基底部の中央部分から上向きに突出し、前記貫通孔に結合された突出部を有してもよい。また、前記ヒートシンクは、前記突出部の側面に係止段を有してもよい。前記係止段が、前記パッケージ本体の上部面に引っ掛かり、又は前記貫通孔の側壁に挿入されることにより、前記ヒートシンクがパッケージ本体から分離されることを防止する。
本発明の他の態様によると、直列接続された発光セルのアレイを有する発光ダイオードチップを搭載した発光ダイオードランプが提供される。前記発光ダイオードランプは、頂部と、前記頂部から延長されたピン型又はスナップ型脚部を有する第１リードと、前記第１のリードと離隔して配置され、前記第１のリードに対応するピン型又はスナップ型脚部を有する第２のリードとを含む。直列接続された発光セルのアレイを有する発光ダイオードチップが、前記頂部に搭載される。一方、ボンディングワイヤが、前記発光ダイオードチップを前記第１のリード及び第２のリードにそれぞれ電気的に接続させる。これに加えて、モールド部材が、前記第１のリードの頂部と、前記発光ダイオードチップと、前記第２のリードの一部とを封入する。本態様によると、直列接続された発光セルアレイを有する発光ダイオードチップを搭載し、交流／直流変換器なしに、交流電源を用いて駆動することができる発光ダイオードランプを提供することができる。
前記第１のリードの頂部は、キャビティを有してもよく、前記発光ダイオードチップは、前記キャビティ内に搭載される。
一方、前記第１のリード及び第２のリードがピン型脚部を有する場合、前記第１及び第２のリードは、それぞれ二つのピン型脚部を有してもよい。このような発光ダイオードランプは、一般に、ハイフラックス（ｈｉｇｈｆｌｕｘ）発光ダイオードランプとして知られている。したがって、本態様によると、交流電源を用いて駆動することができるハイフラックス発光ダイオードランプを提供することができる。
また、ヒートシンクが、前記第１のリードの頂部から前記第１のリードの脚部に平行に延長されてもよい。前記ヒートシンクは、前記発光ダイオードチップで発生した熱を容易に放出し、前記発光ダイオードランプの発光効率を増加させる。これに加えて、前記ヒートシンクは、表面にグルーブを有してもよい。前記グルーブは、前記ヒートシンクの表面積を増加させ、熱放出性能をさらに向上させる。
本態様の実施形態において、前記発光ダイオードチップは、基板及び該基板上に形成された複数個の発光セルを含む。前記発光セルは、前記基板と電気的に絶縁される。
本態様のいくつかの実施形態において、前記発光ダイオードチップは、前記発光セルを電気的に直列接続する配線を含んでもよい。
本態様の他の実施形態において、前記発光ダイオードチップと前記頂部との間にサブマウントが介在してもよい。前記サブマウントは、前記発光セルに対応する電極パターンを有してもよく、前記電極パターンが、前記発光セルを直列接続することができる。
一方、前記発光ダイオードチップは、前記直列接続された発光セルのアレイに所定の整流電源を印加するための整流ブリッジ部をさらに含んでもよい。
また、前記発光ダイオードチップは、少なくとも一つの直列接続された発光セルのアレイをさらに含んでもよい。前記直列接続された発光セルのアレイは、互いに逆並列で接続されてもよい。
一方、前記発光ダイオードランプは、前記発光ダイオードチップから放射された光の波長を変換させる蛍光体をさらに含んでもよい。前記蛍光体は、前記モールド部材内に分布してもよく、前記モールド部と前記発光ダイオードチップとの間、又は前記モールド部上に位置してもよい。
本発明のまた他の態様によると、直列接続された発光セルを有する発光ダイオードパッケージが提供される。前記発光ダイオードパッケージは、パッケージ本体を含む。電極パターンを有するサブマウントが、前記パッケージ本体上に搭載される。一方、発光セルが、前記サブマウントの電極パターンにそれぞれボンディングされる。この際、前記発光セルは、前記電極パターンを介して直列接続される。これに加えて、モールド部材が、前記発光セルを覆ってもよい。
前記パッケージ本体は、リード電極を有する印刷回路基板であってもよく、前記サブマウントは、前記リード電極に電気的に接続されてもよい。
一方、本態様による前記発光ダイオードパッケージは、互いに離隔した一対のリードフレーム及びヒートシンクをさらに含んでもよい。前記パッケージ本体は、前記一対のリードフレームと前記ヒートシンクを支持し、前記リードフレームのそれぞれの一部及び前記ヒートシンクの上部を露出させる開口部を有してもよい。また、前記サブマウントは、前記ヒートシンク上に搭載される。
本発明のまた他の態様によると、直列接続された発光セルのアレイを有する発光ダイオードランプが提供される。前記発光ダイオードランプは、頂部と、前記頂部から延長されたピン型又はスナップ型脚部を有する第１のリードと、前記第１のリードと離隔して配置され、前記第１のリードに対応するピン型又はスナップ型脚部を有する第２のリードとを含む。一方、電極パターンを有するサブマウントが前記頂部に搭載される。これに加えて、発光セルが、前記サブマウントの電極パターンにそれぞれボンディングされる。この際、前記発光セルは、前記電極パターンを介して直列接続される。また、ボンディングワイヤが、前記サブマウントを、前記第１のリード及び第２のリードにそれぞれ電気的に接続する。一方、モールド部材が、前記第１のリードの頂部と、前記発光セルと、前記第２のリードの一部とを封入する。
また、本発明の他の実施形態において、傾斜した側壁を備えるリセスされたキャビティを有するパッケージ本体と、前記キャビティ内にそれぞれ離隔して配置される第１のリード電極及び第２のリード電極と、上部に前記パッケージ本体が配置され、交流電源と接続される複数の電極と、前記キャビティ内に配置され、金属を含むヒートシンクと、前記キャビティ内かつ前記ヒートシンク上に配置される発光素子と、それぞれ前記第１のリード電極及び前記第２のリード電極と発光素子とを電気的に接続する第１のボンディングワイヤ及び第２のボンディングワイヤと、前記発光装置から放出された光の方向及び／または波長を変換する、蛍光体を含む第１のモールド部材と、を有し、前記発光素子は前記第１のリード電極及び前記第２のリード電極から離隔して配置され、交流電源で、かつ１つの前記発光素子が駆動する電圧よりも高い電圧により駆動することを特徴とする発光ダイオードパッケージを提供する。
本発明によると、外部の交流／直流変換器なしに、交流電源を用いて駆動することができ、小型化が可能な発光ダイオードパッケージ及び発光ダイオードランプを提供することができる。また、単一基板上に形成された発光セルを採用するので、パッケージの製造工程を単純化することができ、大量生産に有利である。これに加えて、ヒートシンクを採用して、発生した熱を容易に放出することができるので、発光セルの発光効率を向上させることができ、前記ヒートシンクがパッケージ本体から分離されることを防止することができるので、構造的に安定した発光ダイオードパッケージを提供することができる。
本発明の実施形態に適用可能な直列接続された発光セルのアレイを有する発光ダイオードチップを説明するための断面図である。 本発明の実施形態に適用可能な直列接続された発光セルのアレイを有する発光ダイオードチップを示す断面図である。 本発明の実施形態に適用可能なサブマウントの電極パターンにより直列接続された発光セルのアレイを示す断面図である。 本発明の実施形態に適用可能なサブマウントの電極パターンにより直列接続された発光セルのアレイを示す断面図である。 本発明の実施形態に適用可能なサブマウントの電極パターンにより直列接続された発光セルのアレイを示す断面図である。 本発明の実施形態による発光セルのアレイを示す回路図である。 本発明の実施形態による発光セルのアレイを示す回路図である。 本発明の一実施形態による発光ダイオードパッケージを示す断面図である。 本発明の一実施形態による発光ダイオードパッケージを示す断面図である。 本発明の一実施形態による発光ダイオードパッケージを示す断面図である。 それぞれ直列接続された発光セルのアレイを有する複数個の発光素子を搭載した発光ダイオードパッケージを示す断面図である。 本発明のいくつかの実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す断面図である。 本発明のいくつかの実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す図である。 本発明の他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す図である。 本発明の他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す図である。 本発明の他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す図である。 本発明の他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す図である。 本発明のまた他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す図である。 本発明のまた他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す図である。 本発明のまた他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す図である。 本発明のまた他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す図である。 本発明のまた他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す図である。 本発明の一実施形態による直列接続された発光セルを有する発光ダイオードランプを示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるハイフラックス発光ダイオードランプを示す図である。 本発明の他の実施形態によるハイフラックス発光ダイオードランプを示す図である。 本発明の他の実施形態によるハイフラックス発光ダイオードランプを示す図である。 本発明の他の実施形態によるハイフラックス発光ダイオードランプを示す図である。 本発明の他の実施形態によるハイフラックス発光ダイオードランプを示す図である。 本発明の他の実施形態によるハイフラックス発光ダイオードランプを示す図である。 本発明の他の実施形態によるハイフラックス発光ダイオードランプを示す図である。 本発明の他の実施形態によるハイフラックス発光ダイオードランプを示す図である。
次に、本発明に係る発光ダイオードパッケージを実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
以下に紹介される実施形態は、本発明の思想を当業者に充分伝達するために、例として提供されるものである。したがって、本発明は、後述される実施形態に限定されず、他の形態に具体化され得る。なお、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さ等は、便宜のために誇張して表現されることもある。明細書の全体にわたって、同一の参照番号は、同一の構成要素を示す。
（直列接続された発光セルのアレイ）
本発明による発光ダイオードパッケージは、直列接続された発光セルのアレイを含む。
図１〜図５は、本発明の実施形態に適用可能な直列接続された発光セルのアレイを示す断面図である。ここで、図１及び図２は、配線により直列接続された発光セルのアレイを有する発光ダイオードチップを示す断面図であり、図３及び図５は、サブマウントの電極パターンを介して直列接続された発光セルのアレイを有する発光ダイオードチップを示す断面図であり、図４は、サブマウント基板の電極パターンを介して直列接続された発光セルのアレイを示す断面図である。
図１及び図２を参照すると、本発明の発光ダイオードチップは、基板２０上に形成され、配線（８０−１〜８０−ｎ）により直列接続された複数の発光セル（１００−１〜１００−ｎ）を有する。すなわち、発光ダイオードチップは、発光セル（１００−１〜１００−ｎ）のｎ型半導体層４０とそれと隣接した発光セルのｐ型半導体層６０とが電気的に接続され、一端の発光セル１００−ｎのｎ型半導体層４０上にｎ型パッド９５が形成され、他端の発光セル１００−１のｐ型半導体層６０上にｐ型パッド９０が形成された複数の発光セル１００を含む。
隣接した発光セル（１００−１〜１００−ｎ）のｎ型半導体層４０とｐ型半導体層６０が、金属配線８０を介して電気的に接続され、直列接続された発光セルのアレイが形成される。発光セル（１００−１〜１００−ｎ）は、交流駆動が可能な数だけ直列接続してもよい。本発明では、単一の発光セル１００を駆動するための電圧／電流と照明用発光ダイオードチップに印加される交流駆動電圧に応じて、直列接続される発光セル１００の個数が選択される。
第１〜第ｎの発光セル（１００−１〜１００−ｎ）が直列接続された発光ダイオードチップにおいて、図１に示すように、第１の発光セル１００−１のｐ型半導体層６０上にｐ型パッド９０が形成され、第１の発光セル１００−１のｎ型半導体層４０と第２の発光セル１００−２のｐ型半導体層６０が、第１の配線８０−１を介して接続される。また、第２の発光セル１００−２のｎ型半導体層４０と第３の発光セル（図示せず）のｐ型半導体層（図示せず）が、第２の配線８０−２を介して接続される。また、第ｎ−２の発光セル（図示せず）のｎ型半導体層（図示せず）と第ｎ−１の発光セル１００−ｎ−１のｐ型半導体層６０が、第ｎ−２の配線８０−ｎ−２を介して接続され、第ｎ−１の発光セル１００−ｎ−１のｎ型半導体層４０と第ｎの発光セル１００−ｎのｐ型半導体層６０が、第ｎ−１配線８０−ｎ−１を介して接続される。また、第ｎの発光セル１００−ｎのｎ型半導体層４０にｎ型パッド９５が形成される。
本発明の基板２０は、複数個の発光ダイオードチップを作製可能な基板であってもよい。ここで、図１及び図２のＡは、このような複数個の発光ダイオードチップを個別に切断するための切断部を示す。
また、上述した発光ダイオードチップは、外部交流電圧を整流するための整流用ダイオードセルを有してもよい。ダイオードセルは、整流ブリッジの形態で接続され、ブリッジ整流器を構成する。ブリッジ整流器は、外部電源と直列接続された発光セルのアレイとの間に配置する。これにより、直列接続された発光セルのアレイに一定の方向の電流が供給される。整流用ダイオードセルは、発光セルと同一の構造を有することができる。すなわち、整流用ダイオードセルは、発光セルと同一の工程により形成され得る。
一方、基板上に、少なくとも二つの直列接続された発光セルのアレイが形成されてもよい。アレイは、互いに逆並列で接続され、交流電源により交互に駆動され得る。
以下、直列接続された発光セルを有する発光ダイオードチップの製造方法について説明する。
基板２０上に、バッファ層３０、ｎ型半導体層４０、活性層５０、及びｐ型半導体層６０を順次成長させる。ｐ型半導体層６０上に透明電極層７０をさらに形成してもよい。基板２０は、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、ガリウムリン（ＧａＰ）、リチウム−アルミナ（ＬｉＡｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、又は、窒化ガリウム（ＧａＮ）基板よりなってもよく、基板２０上に形成すべき半導体層の物質に応じて選択され得る。窒化ガリウム系半導体層を形成する場合、基板２０は、サファイア又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板が好ましい。
バッファ層３０は、結晶成長時、基板２０と後続層との格子不整合を減らすための層であって、例えば、窒化ガリウム膜（ＧａＮ）であってもよい。ＳｉＣ基板が、導電性基板である場合、バッファ層３０は、絶縁層で形成されることが好ましく、半絶縁体ＧａＮで形成されてもよい。ｎ型半導体層４０は、電子が生成される層であって、ｎ型化合物半導体層とｎ型クラッド層で形成されてもよい。この際、ｎ型化合物半導体層は、ｎ型不純物がドープされるＧａＮであってもよい。ｐ型半導体層６０は、正孔が生成される層であって、ｐ型クラッド層とｐ型化合物半導体層で形成されてもよい。この際、ｐ型化合物半導体層は、ｐ型不純物がドープされるＡｌＧａＮであってもよい。
活性層５０は、所定のバンドギャップと量子井戸が設けられ、電子及び正孔が再結合する領域であって、ＩｎＧａＮ層を含んでもよい。また、活性層５０をなす物質の種類に応じて、電子及び正孔が結合して発生する発光波長が変化する。したがって、目標とする波長に応じて、活性層５０に含まれる半導体物質を調節することが好ましい。
その後、リソグラフィ及びエッチング技術を用いて、ｐ型半導体層６０及び活性層５０をパターニングして、ｎ型半導体層４０の一部を露出させる。また、露出したｎ型半導体層４０の一部を除去し、互いの発光セル１００と電気的に絶縁させる。この際、図１に示すように、露出したバッファ層３０を除去し、基板２０の上部面を露出させることができるか、又は、バッファ層３０においてエッチングを停止することができる。バッファ層３０が導電性である場合、露出したバッファ層３０を除去して、発光セルを電気的に絶縁（分離）する。
上述した製造工程と同一の方法を用いて、整流ブリッジ用ダイオードセルも一緒に形成することができる。もちろん、通常の半導体製造工程を用いて、別途の整流ブリッジ用ダイオードセルを形成することもできる。
以降、所定のブリッジ工程又はステップカバー工程を通じて、それぞれ隣接した発光セル（１００−１〜１００−ｎ）のｎ型半導体層４０とｐ型半導体層６０を電気的に接続する配線（８０−１〜８０−ｎ−１）を形成する。配線（８０−１〜８０−ｎ）は、導電性物質を用いて形成し、例えば、金属又は不純物ドープのシリコン又はシリコン化合物を用いて形成する。
ブリッジ工程は、エアブリッジ工程とも呼ばれ、この工程について簡単に説明する。
先ず、発光セルが形成された基板上に感光膜を形成した後、露光技術を用いて、露出したｎ型半導体層及びｐ型半導体層の上部の電極層を露出させる開口部を有する第１の感光膜パターンを形成する。その後、電子ビーム蒸着技術等を用いて、金属物質層を薄く形成する。金属物質層は、開口部及び感光膜パターン上部の全面に形成される。
次いで、感光膜パターンの上部に、再度、接続しようとする隣接した発光セル間の領域、及び開口部の金属物質層を露出させる第２の感光膜パターンを形成する。その後、金等をメッキ技術を用いて形成した後、第１及び第２の感光膜パターンを除去する。その結果、隣接した発光セルを接続する配線は残り、他の金属物質層及び感光膜パターンは、全て除去され、配線が、図に示すように、ブリッジ形態で発光セル間を接続する。
一方、ステップカバー工程は、発光セルを有する基板上に絶縁層を形成することを含む。絶縁層をリソグラフィ及びエッチング技術を用いてパターニングし、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層の上部の電極層を露出させる開口部を形成する。次いで、電子ビーム蒸着技術を用いて、開口部を満たし、絶縁層の上部を覆う金属層を形成する。その後、金属層を、リソグラフィ及びエッチング技術を用いてパターニングし、互いに隣接した発光セルを接続する配線を形成する。このようなステップカバー工程は、多様な変形例が可能である。ステップカバー工程を用いると、配線が絶縁層により支持されるので、配線に対する信頼性を増加させることができる。
一方、両端に位置した発光セル１００−１及び発光セル１００−ｎに、それぞれ外部との電気的接続のためのｐ型パッド９０とｎ型パッド９５を形成する。ｐ型パッド９０及びｎ型パッド９５にボンディングワイヤ（図示せず）が接続されてもよい。
上述した本発明の発光ダイオードチップの製造方法は、一実施形態であるだけで、これに限定されず、多様な工程と製造方法が、素子の特性及び工程の便宜により、変更又は追加され得る。
例えば、ｎ型電極、ｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層、及びｐ型電極が、順次積層された形状の複数の垂直型発光セルを基板上に形成し、又は、このような構造を有する発光セルを基板上にボンディングして配列する。以降、隣接した発光セルのｎ型電極及びｐ型電極を配線で接続し、複数の発光セルを直列接続して、発光ダイオードチップを作製することができる。
もちろん、垂直型発光セルは、上述した例に限定された構造ではなく、多様な構造が可能である。また、基板上に複数個の発光セルを形成した後、別途のホスト基板上に発光セルをボンディングし、基板をレーザを用いて分離し、又は、化学機械研磨技術を用いて除去することにより、ホスト基板上に複数個の発光セルを形成することも可能である。その後、隣接した発光セルを配線で直列接続することができる。
発光セル１００のそれぞれは、基板２０上に順次積層されたｎ型半導体層４０、活性層５０、及びｐ型半導体層６０を含み、バッファ層３０が、基板２０と発光セル１００との間に介在する。発光セル１００のそれぞれは、ｐ型半導体層６０上に形成された透明電極層７０を含む。また、垂直型発光セルの場合、ｎ型半導体層の下部に位置するｎ型電極を含む。
ｎ型パッドとｐ型パッドは、発光セル１００を、外部の金属配線又はボンディングワイヤと電気的に接続するためのパッドであって、Ｔｉ／Ａｕの積層構造で形成することができる。また、配線８０を接続するための電極パッドを、発光セル１００のｎ型半導体層及びｐ型半導体層上に形成することができる。また、上述した透明電極層７０は、入力された電流を分散させ、電流がｐ型半導体層６０に均一に入力されるようにする。
図１及び図２を参照して説明した発光ダイオードチップは、発光セル１００が配線８０を介して直列接続された発光セルのアレイを有する。しかしながら、発光セルを直列接続する方法は多様であり、例えば、サブマウントを用いて発光セルを直列接続してもよい。
図３〜図５は、サブマウントを用いて直列接続された発光セルのアレイを説明するための断面図である。
図３を参照すると、発光ダイオードチップ１０００は、基板１１０上に配列された複数のフリップチップ型発光セルを有する。発光セルのそれぞれは、基板１１０上に形成されたｎ型半導体層１３０と、ｎ型半導体層１３０の一部に形成された活性層１４０と、活性層１４０上に形成されたｐ型半導体層１５０とを含む。
一方、基板１１０と発光セルとの間にバッファ層１２０を介在させてもよい。この際、ｐ型半導体層１５０の接触抵抗を減らすために、別途のｐ型電極層１６０がｐ型半導体層１５０上に形成されてもよい。ｐ型電極層は、透明電極層であってもよいが、これに限定されるものではない。
また、発光ダイオードチップ１０００は、ｐ型電極層１５０上にバンピング用として形成されたｐ型金属バンパー１７０と、ｎ型半導体層１３０上にバンピング用として形成されたｎ型金属バンパー１８０とをさらに含む。また、ｐ型電極層１６０の上部に、反射率１０〜１００％の反射層（図示せず）が形成されてもよく、ｐ型半導体層１５０上に、電流の供給を円滑に行うための別途のオーミック金属層がさらに形成されてもよい。
基板１１０、バッファ層１２０、ｎ型半導体層１３０、活性層１４０、及びｐ型半導体層１５０は、図１及び図２を参照して説明したような基板２０及び半導体層で形成され得る。
サブマウント２０００は、複数のｎ領域とｐ領域が定義されたサブマウント基板２００と、サブマウント基板２００の表面に形成された誘電体膜２１０と、隣接したｎ領域とｐ領域を接続する複数の電極パターン２３０とを含む。また、サブマウント２０００は、基板の一端に位置したｐ型ボンディングパッド２４０と、他端に位置したｎ型ボンディングパッド２５０とをさらに含む。
ｎ領域は、発光ダイオードチップ１０００のｎ型金属バンパー１８０が接続すべき領域を称し、ｐ領域は、発光ダイオードチップ１０００のｐ型金属バンパー１７０が接続すべき領域を称する。
この時、サブマウント基板２００としては、熱伝導性に優れた基板を用いる。例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ、ゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ＡｌＮ、金属基板などのようなものを用いてもよい。誘電体膜２１０は、多層に形成されてもよい。
一方、基板が非導電性である場合、誘電体膜２１０は省略されてもよい。誘電体膜２１０としては、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、又は窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いることができる。
電極パターン２３０、ｎ型ボンディングパッド２５０、及びｐ型ボンディングパッド２４０は、電気伝導性に優れた金属を用いることができる。
以下、上述した構成を有するフリップチップ型発光セルを有する発光ダイオードチップ用サブマウント基板の製造方法について説明する。
基板２００に凸部及び凹部を形成し、ｎ領域及びｐ領域と定義する。ｎ領域とｐ領域は、ボンディングすべき発光ダイオードチップ１０００のｎ型金属バンパー１８０とｐ型金属バンパー１７０の大きさに応じて、その幅と高さ及び形状が極めて多様に変化され得る。本実施形態では、基板２００の凸部がｎ領域となり、基板の凹部がｐ領域となる。このような形状の基板２００は、別途の鋳型を用いて製造されてもよく、所定のエッチング工程を用いて製造されてもよい。すなわち、基板２００上にｐ領域を露出させるマスクを形成した後、露出した基板２００の一部を除去し、リセスされたｐ領域を形成する。以降、マスクを除去すると、リセスされたｐ領域と相対的に突出したｎ領域が形成される。これとは異なり、機械的加工を通じてリセスされたｐ領域を形成してもよい。
次に、全体の構造上に誘電体膜２１０を形成する。この際、基板２００として導電性物質を用いていない場合は、誘電体膜２１０を形成しなくてもよい。熱伝導率の向上のために、電気伝導性に優れた金属基板を用いる場合、誘電体膜２１０を形成して、充分な絶縁体の役割を果たすようにする。
誘電体膜２１０上に隣接したｎ領域とｐ領域を一対で接続する電極パターン２３０を形成する。スクリーン印刷法で電極パターン２３０を形成し、又は、電極層を蒸着した後、リソグラフィ及びエッチング技術を用いてパターニングし、電極パターン２３０を形成することができる。
発光ダイオードチップ１０００のｐ型金属バンパー１７０がｐ領域上の電極パターン２３０にボンディングされ、ｎ型金属バンパー１８０がｎ領域上の電極パターン２３０にボンディングされることにより、発光ダイオードチップ１０００とサブマウント基板２０００がボンディングされる。この際、発光ダイオードチップ１０００の発光セルが、電気パターン２３０により直列接続され、直列接続された発光セルアレイを形成する。直列接続された発光セルアレイの両端に、ｐ型ボンディングパッド２４０とｎ型ボンディングパッド２５０が位置し、ボンディングワイヤにそれぞれ接続され得る。
金属バンパー（１７０、１８０）と、電極パターン２３０と、ボンディングパッド（２４０、２５０）は、多様なボンディング方法を通じてボンディングされてもよく、例えば、共融温度を用いた共晶法を通じてボンディングしてもよい。
この際、直列接続される発光セルの個数は、使用しようとする電源及び使用電力に応じて多様に変化され得る。
図４を参照すると、本実施形態による発光セル（１００ａ〜１００ｃ）は、図３の発光セルと比較して、発光セル（１００ａ〜１００ｃ）が基板（図３の１１０）上に配列されず、互いに分離されて、サブマウント２０００にボンディングされている。このような発光セルは、図３のように、サブマウント２０００に発光ダイオードチップ１０００をボンディングした後、レーザを用いて、発光ダイオードチップ１０００から基板１１０を分離するか、又は、化学機械研磨技術を用いて、基板１１０を除去することにより形成され得る。この際、隣接した発光セル（１００ａ〜１００ｃ）のｎ型金属バンパー１８０とｐ型金属バンパー１７０が、サブマウント基板２０００に形成された電極パターン２３０にボンディングされ、発光セルが電気的に直列接続される。
図５を参照すると、複数のｎ領域とｐ領域が定義された平らな基板２００上に、隣接したｎ領域（Ｂ）とｐ領域（Ａ）をそれぞれ接続する電極パターン２３０を形成した後、発光ダイオードチップ１０００をサブマウント２０００に実装することができる。すなわち、図３とは異なり、所定のパターン、例えば、凹凸が形成されていないサブマウント基板２００上に、電極パターン２３０を形成した後、発光ダイオードチップ１０００の隣接した発光セルのｎ型金属バンパー１８０とｐ型金属バンパー１７０を、電極パターン２３０にボンディングし、発光セルを電気的に接続する。この際、ｎ型金属バンパー１８０及びｐ型金属バンパー１７０は、その上部面が略同一の平面にあるように形成されることが好ましい。
本実施形態において、ｐ型及びｎ型金属バンパー１７０、１８０は、発光ダイオードチップ１０００内の発光セルに形成されるものとして示しているが、これに限定されず、ｐ型及びｎ型金属バンパー１７０、１８０を、サブマウント２０００上のｎ領域（Ｂ）及びＰ領域（Ａ）にそれぞれ形成してもよい。この際、金属バンパー１７０、１８０とボンディングさせるために、ｎ型及びｐ型半導体層１３０、１５０上に所定の金属電極（図示せず）がさらに形成してもよい。
図６及び図７は、本発明の実施形態による発光セルのアレイを示す回路図である。
図６を参照すると、発光セル（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ）が直列接続され、第１の直列発光セルアレイ３１を形成し、また他の発光セル（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ）が直列接続され、第２の直列発光セルアレイ３３を形成する。ここで、「直列発光セルアレイ」は、複数の発光セルが直列で接続された発光セルのアレイを意味する。
第１及び第２の直列アレイ３１、３３の両端部は、それぞれ交流電源３５及び接地に接続される。第１及び第２の直列アレイは、交流電源３５と接地との間で逆並列で接続される。すなわち、第１及び第２の直列アレイの両端部は、互いに電気的に接続され、第１及び第２の直列アレイ３１、３３は、互いに反対方向に流れる電流により、発光セルが駆動されるように配置される。すなわち、図に示すように、第１の直列アレイ３１に含まれた発光セルの陽極及び陰極と、第２の直列アレイ３３に含まれた発光セルの陽極及び陰極は、互いに反対方向に配置される。
したがって、交流電源３５が正の位相である場合、第１の直列アレイ３１に含まれた発光セルがターンオンされて発光し、第２の直列アレイ３３に含まれた発光セルがターンオフされる。これに対して、交流電源３５が負の位相である場合、第１の直列アレイ３１に含まれた発光セルがターンオフされ、第２の直列アレイ３３に含まれた発光セルがターンオンされる。
結果的に、第１及び第２の直列アレイ３１、３３が、交流電源によりターンオン及びターンオフを交互に繰り返すことにより、第１及び第２の直列アレイを含む発光ダイオードチップは、連続的に光を放射する。
一つの発光ダイオードで構成された発光ダイオードチップを、図６の回路のように接続し、交流電源を用いて駆動させることができるが、発光ダイオードチップが占める空間が増加する。しかしながら、本発明の発光ダイオードチップは、シングルチップ形態にて交流電源を接続して駆動させることができるので、占める空間が増加しない。
一方、図６の回路は、第１及び第２の直列アレイの両端部が、交流電源３５及び接地にそれぞれ接続されるように構成しているが、両端部が交流電源の両端子に接続されるように構成してもよい。また、第１及び第２の直列アレイは、それぞれ三つの発光セルで構成されているが、これは、説明のための例示であって、発光セルの数は、必要に応じてさらに増加させてもよい。また、直列アレイの数も、さらに増加させてもよい。
図７を参照すると、発光セル（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、４１ｆ）が直列発光セルアレイ４１を構成する。一方、交流電源４５と直列発光セルアレイ４１、及び接地と直列発光セルアレイ４１の間に、ダイオードセル（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）を含むブリッジ整流器が配置される。ダイオードセル（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）は、発光セルと同一の構造を有するが、これに限定されず、光を放射しなくてもよい。直列発光セルアレイ４１のアノード端子は、ダイオードセルＤ１、Ｄ２間のノードに接続され、カソード端子は、ダイオードセルＤ３、Ｄ４間のノードに接続される。一方、交流電源４５の端子は、ダイオードセルＤ１、Ｄ４間のノードに接続され、接地は、ダイオードセルＤ２、Ｄ３間のノードに接続される。
交流電源４５が正の位相を有する場合、ブリッジ整流器のダイオードセルＤ１、Ｄ３がターンオンされ、ダイオードセルＤ２、Ｄ４がターンオフされる。したがって、電流は、ブリッジ整流器のダイオードセルＤ１、直列発光セルアレイ４１、及びブリッジ整流器のダイオードセルＤ３を経て接地に流れる。
一方、交流電源４５が負の位相を有する場合、ブリッジ整流器のダイオードセルＤ１、Ｄ３がターンオフされ、ダイオードセルＤ２、Ｄ４がターンオンされる。したがって、電流は、ブリッジ整流器のダイオードセルＤ２、直列発光セルアレイ４１、及びブリッジ整流器のダイオードセルＤ４を経て交流電源に流れる。
結果的に、直列発光セルアレイ４１にブリッジ整流器を接続することにより、交流電源４５を用いて、直列発光セルアレイ４１を継続的に駆動させることができる。ここで、ブリッジ整流器の端子が、交流電源４５及び接地に接続されるように構成しているが、ブリッジ整流器の端子が、交流電源の両端子に接続されるように構成することもできる。一方、交流電源を用いて、直列発光セルアレイ４１を駆動することにより、リップルが発生することがあり、これを防止するために、ＲＣフィルタ（図示せず）を接続して用いることもできる。
本実施形態によると、一つの直列発光セルアレイを交流電源に電気的に接続して駆動させることができ、図６の発光ダイオードチップに比べて、発光セルの使用効率を高めることができる。
直列接続された発光セルのアレイを有する発光ダイオードチップ又は発光セルがボンディングされたサブマウントを搭載し、多様な構造の発光ダイオードパッケージ又は発光ダイオードランプを提供することができる。
以下、直列接続された発光セルのアレイを有する発光ダイオードパッケージ又は発光ダイオードランプについて詳述する。
図８〜図１０は、本発明の一実施形態による発光ダイオードパッケージを示す断面図である。
図８を参照すると、発光ダイオードパッケージは、基板３１０と、基板３１０上に形成された電極３２０、３２５と、基板３１０上に実装された発光素子３５０と、発光素子３５０を封止するモールド部材３７０とを含む。
発光素子３５０は、図１及び図２を参照して説明したような、配線８０により直列接続された発光セルのアレイ、又は図３〜図５を参照して説明したような、電極パターン２５０を有するサブマウント２０００と、サブマウント２０００の電極パターン２５０により直列接続された発光セルのアレイで構成させる。発光素子３５０は、少なくとも一つの発光セルアレイを含み、逆並列で接続された少なくとも二つの発光セルアレイ及び／又は所定の整流動作を行う別途の整流ブリッジ部を含んでもよい。
発光セルのそれぞれは、ｎ型半導体層とｐ型半導体層を含むが、一つの発光セルのｎ型半導体層と、一つの発光セルに隣接した他の発光セルのｐ型半導体層とが電気的に接続される。一方、直列接続された発光セルのアレイの一端と他端に、外部電源を接続するためのｎ型ボンディングパッドとｐ型ボンディングパッドが形成されてもよい。これに加えて、発光素子３５０が、別途の整流ブリッジ部を含む場合、整流ブリッジ部に電源パッドが形成されてもよい。
発光セルは、単一基板上に形成されるので、発光ダイオードをそれぞれ実装し、直列接続する従来技術に比べて、パッケージ製造工程を単純化することができ、パッケージの大きさを小型化することができる。
基板３１０は、第１のリード電極及び第２のリード電極３２０、３２５が印刷された印刷回路基板であってもよい。リード電極（３２０、３２５）は、発光素子３５０のｐ型ボンディングパッド（図１及び図２の９０、又は図３〜図５の２４０）及びｎ型ボンディングパッド（図１及び図２の９５、又は図３〜図５の２５０）又は電源パッドにそれぞれ電気的に接続される。
リード電極（３２０、３２５）は、印刷技法を用いて形成すること以外に、接着剤を用いて基板３１０上に接着してもよい。第１及び第２の電極３２０、３２５は、導電性に優れた銅又はアルミニウムを含む金属物質で形成されてもよく、電気的に互いに離隔して形成される。
リード電極（３２０、３２５）と発光素子３５０は、ボンディングワイヤ３９０を介して電気的に接続される。すなわち、第１の電極３２０と発光素子３５０の一つのパッドが、一つのボンディングワイヤ３９０を介して接続され、第２の電極３２５と発光素子３５０の他の一つのパッドが、他のボンディングワイヤ３９０を介して接続される。
モールド部材３７０は、熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂を硬化させて形成することができる。モールド部材３７０は、レンズ状、六面体状、平板状、半球状、円筒状等の多様な形状に形成されてもよく、その上部面に複数個の小さなレンズ形状をさらに含んでもよい。
一方、発光素子３５０の上部に、目標とする色の光を具現するための所定の蛍光体（図示せず）をさらに含んでもよい。蛍光体は、発光素子３５０上に塗布されて形成されてもよい。また、蛍光体と熱硬化性樹脂を混合した後、この混合物を用いてモールド部材３７０を形成することにより、蛍光体をモールド部３７０内に分散させてもよい。
本実施形態による発光ダイオードパッケージは、反射部をさらに含んでもよい。図９及び図１０は、このような反射部を含む発光ダイオードパッケージを示す。
図９を参照すると、発光素子３５０は、反射部３４０内に実装される。反射部３４０は、基板（図８の３１０）を機械的に加工して、所定の溝を設けることにより形成されてもよい。溝の内壁は、所定の傾きを有して形成される。その結果、発光素子３５０から放射され、反射部３４０に入射した光が、反射部３４０から外へ反射され、光の輝度を向上させることができる。溝の下部面は、発光素子３５０の実装のために平面であることが好ましい。
図１０を参照すると、反射部３６０が平らな基板３１０上に形成され、発光素子３５０を取り囲む。反射部３６０は、所定の傾きを有し、発光素子３５０から入射した光を外へ反射させる。反射部３６０は、熱可塑性又は熱硬化性樹脂をモールドして形成することができる。一方、モールド部材３７０は、反射部３６０の内部を満たして、発光素子３５０を封止する。
また、反射部３６０と基板３１０は、一体に形成されてもよい。この際、リード電極（３２０、３２５）は、リードフレームを用いて形成され、反射部３６０及び基板３１０は、リードフレームをインサート−モールディング（ｉｎｓｅｒｔ−ｍｏｌｄｉｎｇ）して形成される。
本発明の実施形態による発光ダイオードパッケージは、上述のような発光素子３５０を一つ以上含んでもよい。図１１は、複数個の発光素子３５０を含む発光ダイオードパッケージを示す断面図である。
図１１を参照すると、本実施形態による発光ダイオードパッケージは、基板３１０と、基板３１０上に形成されたリード電極（３２０、３２５）と、基板３１０上に実装された複数個の発光素子３５０とを含む。光の輝度を向上させるために、発光素子３５０を取り囲んで反射部３６０を形成してもよく、発光素子３５０の上部に発光素子３５０を封止するモールド部材３７０が形成される。また、リード電極（３２０、３２５）が基板３１０上に形成され、ボンディングワイヤ３９０を介して複数個の発光素子３５０に接続される。したがって、リード電極（３２０、３２５）及びボンディングワイヤ３９０を介して、複数個の発光素子３５０を、外部電源に接続することができる。
各発光素子３５０は、図８を参照して説明したような、直列接続された発光セルのアレイを含む。
本実施形態によると、複数個の発光素子３５０を、基板３１０上に直列、並列又は直並列で多様に搭載して、要求される光出力が得られ、複数個の発光素子３５０を搭載して高い光出力が得られる。
図１２及び図１３は、本発明のいくつかの実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す断面図である。
図１２を参照すると、本実施形態による発光ダイオードパッケージは、両側にリード電極（３２０、３２５）が形成され、貫通孔を有する基板又はハウジング３１１と、ハウジング３１１の貫通孔に取り付けられるヒートシンク３１３と、ヒートシンク３１３上に実装された発光素子３５０と、発光素子３５０を封止するモールド部材３７０とを含む。
ハウジング３１１の貫通孔に取り付けられるヒートシンク３１３は、熱伝導性に優れた物質であって、発光素子３５０で発生した熱を外部に放出させる。ヒートシンク３１３は、図１３に示すように、中央の所定領域に逆転した円錐台形状のリセス領域を有してもよい。リセス領域は、反射部３８０を構成し、リセス領域の下部平面上に発光素子３５０が実装される。逆転した円錐台形状のリセス領域は、光の輝度及び能力を向上させるために、所定の傾きを有して形成される。
発光素子３５０は、図８を参照して説明したように、直列接続された発光セルのアレイを含む。発光素子３５０は、ボンディングワイヤ３９０を介してリード電極（３２０、３２５）に接続される。また、本実施形態において、複数個の発光素子３５０が、ヒートシンク３１３上に搭載されてもよい。
発光素子３５０を覆うモールド部材３７０は、図８を参照して説明したように、多様な形状に形成されてもよい。また、蛍光体（図示せず）が目標とする色の光を放射するために発光素子３５０の上部に形成されてもよい。
図１４〜図１７は、本発明の他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す図である。図１４及び図１５は、それぞれ本実施形態による発光ダイオードパッケージ４１０を示す斜視図及び平面図であり、図１６は、発光ダイオードパッケージ４１０に用いられるリードフレーム４１５、４１６を示す平面図である。一方、図１７は、発光ダイオードパッケージの断面を示す断面図である。
図１４〜図１７を参照すると、発光ダイオードパッケージ４１０は、一対のリードフレーム４１５、４１６、ヒートシンク４１３、及びリードフレームとヒートシンクを支持するパッケージ本体４１１を含む。
ヒートシンク４１３は、図１７に示すように、基底部、及び基底部の中央部分から上向き突出した突出部を有してもよい。基底部及び突出部は、図に示すように、円柱状であってもよいが、これに限定されず、多角柱状等、多様な形態及び組み合わせが可能である。一方、ヒートシンク４１３の基底部の形状に応じて、パッケージ本体４１１の外形が変更され得る。例えば、基底部の形状が円柱である場合、パッケージ本体４１１の外形は、図に示すように、円柱であってもよく、基底部の形状が四角柱である場合、パッケージ本体４１１の外形は、四角柱であってもよい。
ヒートシンク４１３は、突出部の側面に、リードフレーム４１５を収容するリードフレーム収容溝４１３ａを有する。収容溝４１３ａは、突出部の側面の一部に形成されてもよいが、好ましくは、突出部の側面に沿って、連続的な一つの溝に形成されてもよい。これにより、ヒートシンク４１３の回転に拘わらず、リードフレーム４１５を連続的に収容溝４１３ａに結合することが容易である。
一方、ヒートシンク４１３は、基底部の側面４１３ｂに係止溝を有してもよい。係止溝は、基底部の側面４１３ｂの一部に形成されてもよいが、一面に沿って連続的であってもよい。ヒートシンク４１３の底面は、広い程、熱放出を促進させるので、図１４及び図１７に示すように、基底部の側面の下端部は、外部に露出され得る。しかしながら、係止溝及びその上の基底部の側面は、パッケージ本体４１１で覆われる。したがって、係止溝がパッケージ本体４１１の一部を収容することにより、ヒートシンク４１３がパッケージ本体４１１から分離されることが防止される。
ヒートシンク４１３は、伝導性物質で形成され、特に、銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）のような金属又は合金で形成されてもよい。また、ヒートシンク４１３は、モールド加工技術又はプレス加工技術等を用いて形成されてもよい。
一対のリードフレーム４１５、４１６は、互いに離隔してヒートシンク４１３の近くに位置する。リードフレーム４１５、４１６は、それぞれ内部リードフレーム４１５ａ、４１６ａ及び外部リード端子４１５ｂ、４１６ｂを有する。内部リードフレーム４１５ａ、４１６ａは、パッケージ本体４１１の内部に位置し、外部リード端子４１５ｂ、４１６ｂは、内部リードフレームから延長され、パッケージ本体４１１の外部に突出する。この際、外部リード端子４１５ｂ、４１６ｂは、表面実装が可能であるように折り曲げられてもよい。
一方、内部リードフレーム４１５ａは、ヒートシンク４１３の収容溝４１３ａに結合され、ヒートシンクに直接電気的に接続される。内部リードフレーム４１５ａは、図１６に示すように、ヒートシンク４１３の収容溝４１３ａに収容されるように一部が除去された環状であってもよい。環状において除去された部分が小さい程、ヒートシンク４１３と内部リードフレーム４１５ａの接触面が増加され、電気的接続が強化する。この際、内部リードフレーム４１５ａは、ヒートシンク４１３の突出部の形状に応じて、円形環、多角環等の多様な形状となり得る。
これに対して、内部リードフレーム４１６ａは、ヒートシンク４１３と離隔して位置する。内部リードフレーム４１６ａは、内部リードフレーム４１５ａの除去された部分に位置し、ヒートシンク４１３に近づけて位置することができる。リードフレーム４１６は、締結溝４１６ｃを有してもよく、締付溝４１６ｃは、パッケージ本体４１１の一部を収容し、リードフレーム４１６が、パッケージ本体４１１から分離することを防止する。リードフレーム４１５もまた締結溝を有してもよい。
パッケージ本体４１１は、ヒートシンク４１３及びリードフレーム４１５、４１６を支持する。パッケージ本体４１１は、インサート−モールド加工技術を用いて形成されてもよい。すなわち、ヒートシンク４１３の収容溝にリードフレーム４１５を結合し、リードフレーム４１６を対応位置に配置させた後、熱可塑性又は熱硬化性樹脂をインサート−モールディングして、パッケージ本体４１１を形成することができる。インサート−モールド加工技術を用いてパッケージ本体４１１を形成するので、複雑な構造を有するパッケージ本体４１１を容易に形成することができる。この際、ヒートシンク４１３の突出部は、パッケージ本体４１１の上部よりもさらに上方に突出され得る。
一方、パッケージ本体４１１は、内部リードフレーム４１５ａ、４１６ａのそれぞれの一部、及びヒートシンク４１３の突出部の一部を露出させる開口部を有する。したがって、ヒートシンク４１３の突出部とパッケージ本体４１１との間に溝が形成される。溝は、図１４及び図１５に示すように、突出部の周辺に沿う連続的な溝であってもよいが、これに限定されるものではなく、断続的であってもよい。
また、パッケージ本体４１１は、外周辺部に沿って位置する封止材収容溝４１１ａをさらに有してもよい。封止材収容溝４１１ａは、モールド部材又は封止材４２１を収容して、パッケージ本体４１１から封止材４２１が分離されることを防止する。これに加えて、リードフレーム４１５、４１６の位置を表示するために、マーカ４１１ｂが、図１４及び図１５に示すように、パッケージ本体に形成されてもよい。マーカ４１１ｂは、ヒートシンク４１３と直接接続されたリードフレーム４１５及び離隔したリードフレーム４１６の位置を表示する。
パッケージ本体４１１は、インサート−モールド加工技術を用いて形成されるので、ヒートシンク４１３の基底部の側面４１３ｂに形成された係止溝を満たし、ヒートシンクを支持する。これに加えて、ヒートシンクの収容溝４１３ａにリードフレーム４１５が収容され、リードフレームはまた、パッケージ本体により支持される。また、収容溝４１３ａのうち、リードフレーム４１５が接触する部分を除いた他の部分は、パッケージ本体により満たされる。したがって、本発明の実施形態によると、ヒートシンクがパッケージ本体から分離されることが防止される。
再度、図１７を参照すると、ヒートシンク４１３上に発光素子４１７が搭載される。発光素子４１７は、図１及び図２を参照して説明したような、配線８０により直列接続された発光セルのアレイ、又は図３〜図５を参照して説明したような、電極配線２５０を有するサブマウント２０００とサブマウント２０００の電極パターン２５０により直列接続された発光セルのアレイを含む。発光素子３５０は、少なくとも一つの発光セルアレイを含み、逆並列で接続された少なくとも二つの発光セルアレイ及び／又は所定の整流動作を行う別途の整流ブリッジ部を含んでもよい。
発光素子４１７は、ボンディングワイヤ４１９ａ、４１９ｂを介してリードフレーム４１５、４１６に電気的に接続される。例えば、発光素子４１７が、図１又は図２を参照して説明した発光ダイオードチップである場合、ボンディングワイヤ４１９ａ、４１９ｂは、直列接続された発光セルのアレイの両端に形成されたボンディングパッド（図１又は図２の９０及び９５）とリードフレーム４１５、４１６を接続する。
また、発光素子４１７が、図３〜図５を参照して説明したサブマウント２０００、及びサブマウントにボンディングされた発光セル１００を含む場合、ボンディングワイヤ４１９ａ、４１９ｂは、サブマウントに形成されたボンディングパッド２４０、２５０とリードフレーム４１５、４１６を接続する。図３又は図５に示すように、サブマウント２０００上に発光ダイオードチップ１０００がボンディングされた場合、サブマウント２０００は、発光ダイオードチップ１０００とヒートシンク４１３との間に介在する。
ボンディングワイヤ４１９ｂは、リードフレーム４１５に直接接続されてもよく、ヒートシンク４１３に接続されてもよい。
一方、封止材４２１が、発光ダイオードチップ４１７の上部を覆う。封止材４２１は、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂であってもよい。また、封止材は、発光ダイオードチップ４１７から放射された光の波長を変換させる蛍光体４２１ａを含んでもよい。例えば、発光ダイオードチップ４１７が青色光を放射する場合、封止材４２１は、青色光を黄色光に変換させる、又は、青色光を緑色光及び赤色光に変換させる蛍光体４２１ａを含んでもよい。その結果、発光ダイオードパッケージから白色光が外部に放射される。
封止材４２１は、パッケージ本体４１１の開口部及び封止材収容溝４１１ａを満たす。
したがって、封止材４２１とパッケージ本体４１１との接合力が増加し、封止材が発光ダイオードパッケージから分離することが防止される。一方、封止材４２１は、レンズであってもよく、発光ダイオードチップ４１７から放射された光が一定の指向角内に出射されるように、図１７に示すように、凸レンズの形状を有してもよく、その他使用目的に応じて、多様な形状を有することができる。
図１８は、本発明のまた他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す断面図である。
図１８を参照すると、本実施形態による発光ダイオードパッケージは、図１７を参照して説明したように、一対のリードフレーム４１５、４１６、ヒートシンク４１３、及びパッケージ本体４１１を有する。また、図１７を参照して説明したように、発光素子４１７が、ヒートシンク４１３上に搭載され、ボンディングワイヤ４１９ａ、４１９ｂが、発光素子４１７とリードフレーム４１５、４１６を電気的に接続し、封止材４２１が発光ダイオードチップ４１７の上部を覆う。封止材４２１内には、蛍光体４２１ａが含有されてもよい。以下では、図１７の発光ダイオードパッケージとの相違点について説明する。
本実施形態による発光ダイオードパッケージにおいて、ヒートシンク４１３とリードフレーム４１５は一体に形成される。すなわち、リードフレーム４１５は、ヒートシンク４１３と同一の材質で形成され、ヒートシンク４１３と一緒に形成される。ヒートシンク４１３とリードフレーム４１５が一体であるので、リードフレーム収容溝（図１７の４１３ａ）は、省略されてもよい。
本実施形態によると、ヒートシンク４１３とリードフレーム４１５が一体であるので、ヒートシンク４１３が、パッケージ本体４１１から分離されることをさらに防止することができる。
図１９〜図２３は、本発明のまた他の実施形態によるヒートシンクを採用した発光ダイオードパッケージを示す図である。ここで、図１９及び図２０は、本実施形態による発光ダイオードパッケージの上部斜視図及び下部斜視図であり、図２１は、発光ダイオードパッケージを示す分解斜視図である。一方、図２２は、図１９及び図２０の発光ダイオードパッケージに発光ダイオードチップを搭載し、ボンディングワイヤで接続したものを示す断面図であり、図２３は、図２２の発光ダイオードパッケージにモールド部材を形成し、レンズを取り付けた断面図である。
図１９〜図２１を参照すると、本発明の発光ダイオードパッケージは、第１のパッケージ本体５０６と第２のパッケージ本体５０９とからなるパッケージ本体を含む。第１のパッケージ本体と第２のパッケージ本体は、別個に製造されてもよいが、インサート−モールド加工技術を用いて一体に形成してもよい。一体に形成した場合、パッケージ本体は、第１のパッケージ本体５０６と第２のパッケージ本体５０９とに分離されないが、説明の便宜上、分離されたものとして示している。
第１のパッケージ本体５０６は、開口部５０８を有し、上部面に封止材又はモールド部材を収容するように窪んで形成され、内側壁で取り囲まれた溝を有する。開口部５０８は、窪んで形成された部分と同一の面積を有してもよいが、図示のように、それよりも狭い面積を有してもよい。第１のパッケージ本体の内壁には、後述するモールド部材を収容可能に段部５０７が形成されてもよい。
第２のパッケージ本体５０９は、第１のパッケージ本体５０６の開口部により露出する貫通孔５１１を有する。また、第２のパッケージ本体５０９の上部面に内部フレーム収容溝５１０が形成され、その下部面にヒートシンク安着溝５１２が形成される。内部フレーム収容溝５１０は、貫通孔５１１と離隔して、その周囲に位置する。
一対のリードフレーム５０１が、互いに離隔して、第１のパッケージ本体５０６と第２のパッケージ本体５０９との間に位置する。リードフレーム５０１は、第１のパッケージ本体５０６の開口部により露出する一対の内部フレーム５０３と、内部フレームから延長され、パッケージ本体の外部に突出した外部フレーム５０２とを有する。内部フレーム５０３は、対称構造で形成され、それらで中央部に中空部（ｈｏｌｌｏｗｐｏｒｔｉｏｎ）５０５を形成する。中空部５０５内に貫通孔５１１が位置するように、内部フレーム５０３は、内部フレーム収容溝５１０内に安着される。
一方、内部フレーム５０３は、それぞれから延長された支持体５０４を有してもよい。支持体５０４は、発光ダイオードパッケージを大量生産するために、複数個のリードフレーム５０１が接続されたリードパネル（図示せず）を用いるとき、リードフレーム５０１を支持する役割をする。また、外部フレーム５０２は、図１９及び図２０に示すように、印刷回路基板等に表面実装可能に折り曲げられてもよい。
一方、リードフレーム５０１は、図に示すように対称構造をなすことができるが、これに限定されるものではない。また、内部フレーム５０３で取り囲まれた中空部５０５は、図に示すように六角形であってもよいが、これに限定されず、円形又は四角形等、多様な形状であってもよい。
ヒートシンク５１３は、第２のパッケージ本体５０９の下部面にて、第２のパッケージ本体に結合される。ヒートシンク５１３は、第２のパッケージ本体のヒートシンク安着溝５１２に安着される基底部５１４を有し、基底部の中央部分から上向き突出し、第２のパッケージ本体の貫通孔５１１に挿入され、第２のパッケージ本体に結合する突出部５１５を有する。突出部５１５の側面に係止段が形成されてもよい。突出部５１５内の上部面５１６は窪んで形成されてもよく、第１のパッケージ本体５０６の開口部５０８により露出する。
一方、第１及び第２のパッケージ本体５０６、５０９は、プラスチック（ＴｈｅｒｍａｌＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）又はセラミック（Ｈｉｇｈ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）を用いて形成することができる。プラスチックとしては、ＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ）、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＡ（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ＰＰＳ（ＰｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅＳｕｌｆｉｄｅ）、ＴＰＥ（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）等があり、セラミックとしては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等がある。セラミックスのうち、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）は、アルミナと同等の物性を有し、熱伝導性においてアルミナよりも優れ、多く活用されている。
第１及び第２のパッケージ本体５０６、５０９がプラスチックである場合、リードフレーム５０１を位置させた後、インサート−モールド加工技術を用いて形成することができる。
これに対して、第１及び第２のパッケージ本体５０６、５０９がセラミックである場合、第１のパッケージ本体５０６と第２のパッケージ本体５０９を別途に形成した後、接着力の大きな接着剤等を用いて取付固定させることができる。
図２２を参照すると、本発明による発光ダイオードパッケージは、第１のパッケージ本体５０６の内壁に段部５０７が二重に形成されてもよく、これは、後述するモールド部材を成形し、又はレンズを装着するのに必要な固定段として作用するためである。
一方、ヒートシンク５１３の係止段５１５ａは、突出部５１５の外側面に形成され、第２のパッケージ本体５０９の貫通孔５１１の内壁に形成された凹溝部に挿入固定されてもよい。また、係止段５１５ａは、突出部５１５の上側に形成され、第２のパッケージ本体５０９の上部面に取り付けられてもよい。これにより、パッケージ本体からヒートシンク５１３が分離することを防止することができる。係止段は、ヒートシンク５１３の基底部の側面に形成されてもよい。
ヒートシンク５１３は、伝導性物質で形成され、特に、銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）のような金属又は合金で形成してもよい。また、ヒートシンク５１３は、モールド加工技術又はプレス加工技術等を用いて形成してもよい。
ヒートシンク５１３の上部面５１６に発光素子５１７が搭載される。発光素子５１７は、図１７を参照して説明した発光素子４１７と同一であるので、説明を省略する。
図２３を参照すると、モールド部材５２１、５２３が発光素子５１７の上部を覆い、第１のパッケージ本体５０６の溝内に成形される。モールド部材は、第１のモールド部材５２１及び第２のモールド部材５２３を含んでもよい。第１及び第２のモールド部材は、それぞれエポキシ樹脂又はシリコン樹脂等で形成されてもよく、互いに同一又は異なる物質で形成され得る。第２のモールド部材５２３は、第１のモールド部材５２１に比べて、硬度値が大きいことが好ましい。第１及び第２のモールド部材は、それぞれ段部５０７ａの近くで界面が形成されるように、第１のパッケージ本体５０６の溝を満たすことができる。
一方、第１のモールド部材５２１及び／又は第２のモールド部材５２３内に、蛍光体が含有されてもよい。また、第１のモールド部材５２１及び／又は第２のモールド部材５２３内に、光を分散させる拡散剤が含有されてもよい。蛍光体は、発光素子５１７上に塗布され、第１のモールド部材５２１と発光素子５１７との間に位置してもよく、第１のモールド部材５２１又は第２のモールド部材５２３上に位置してもよい。
また、モールド部材の上部にレンズ５２５が位置してもよい。レンズ５２５は、上部段部５０７ｂに固定される。レンズ５２５は、発光ダイオードチップ５１７から放射された光が一定の指向角内に出射されるように、図に示すのように、凸レンズの形状を有してもよく、その他使用目的に応じて、多様な形状を有することができる。
図２４は、本発明の一実施形態による直列接続された発光セルを有する発光ダイオードランプを示す断面図である。
図２４を参照すると、発光ダイオードランプは、頂部６０３と、頂部６０３から延長されたピン型脚部６０１ａを有する第１のリードとを含む。ピン型脚部６０１ａを有する第２のリードが、第１のリードから離隔して、第１のリードに対応して配置される。
第１のリードの頂部６０３上に発光素子６１７が搭載される。第１のリードの頂部６０３は、リセスされたキャビティを有してもよく、発光素子６１７は、キャビティ内に搭載される。キャビティの側壁は、発光素子６１７から放射された光を所定の方向に反射させるように傾斜した反射面を形成してもよい。発光素子６１７は、ボンディングワイヤ６１３ａ、６１３ｂを介して、第１及び第２のリードと電気的に接続される。
発光素子６１７は、図１７を参照して説明した発光素子４１７と同一であるので、その説明を省略する。
一方、モールド部材６１１が、第１のリードの頂部６０３、発光素子６１７、及び第２のリードの一部を密封する。モールド部材６１１は、一般に透明樹脂を用いて成形される。モールド部材６１１は、発光素子６１７を保護すると共に、発光素子６１７から放射された光を一定の指向角内に屈折させるレンズの機能を果たすことができる。
これに加えて、封止材６０９が、キャビティ内に形成され、発光素子６１７の上部を覆ってもよい。封止材６０９は、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂で形成されてもよい。
一方、封止材６０９は、蛍光体を含有してもよい。蛍光体は、発光素子６１７から放射された光の波長を変換させて要求される波長の光を放射する。蛍光体は、発光素子６１７上に塗布して形成してもよい。
ピン型脚部６０１ａ、６０１ｂは、印刷回路基板（ＰＣＢ、図示せず）に挿着されてもよく、印刷回路基板を通じて、発光ダイオードランプに電流が供給され、発光素子６１７が光を放射するようになる。一方、ピン型脚部６０１ａ、６０１ｂは、家庭用交流電源のソケットに直接接続されてもよく、したがって、一般照明用として家庭で使用してもよい。
以下では、図２５〜図３２を参照して、本発明の他の実施形態による発光ダイオードランプの一種であるハイフラックス発光ダイオードランプについて説明する。
図２５及び図２６は、それぞれ本発明の他の実施形態によるハイフラックス発光ダイオードランプを示す斜視図であり、図２７は、図２６の断面図である。
図２５〜図２７を参照すると、ハイフラックス発光ダイオード（ＬＥＤ）ランプは、第１のリード及び第２のリードを有する。第１のリードは、頂部７０３を有する。二つのピン型脚部７０１ａ、７０１ｃが、頂部７０３から延長され、外部に露出する。第２のリードは、第１のリードに対応する二つピン型脚部７０１ｂ、７０１ｄを有し、二つピン型脚部７０１ｂ、７０１ｄは、上側にて互いに接続される。第１のリード及び第２のリードは、銅又は鉄のような金属又は合金で形成してもよく、モールド技術を用いて成形してもよい。
第１のリードの頂部７０３は、発光素子７１７を搭載する上部面及び下部面を有する。
頂部７０３の上部面は、平らな面であってもよい。又は、図２７に示すように、頂部７０３の上部面にキャビティが形成されてもよく、発光素子７１７は、キャビティ内に搭載される。キャビティの側壁には、発光ダイオードから放射された光を、所定の方向に反射させるための傾斜した反射面を形成する。
発光素子７１は、図１７を参照して説明した発光素子４１７と同一であるので、その説明を省略する。発光素子７１７は、ボンディングワイヤ７１３ａ、７１３ｂを介して、第１及び第２のリードに電気的に接続される。
一方、モールド部材７１１が、第１のリードの頂部７０３、発光素子７１７、及び第２のリードの一部を密封する。モールド部材７１１は、エポキシ樹脂又はシリコンのような透明樹脂を用いて成形されてもよいが、目的に応じて半透明樹脂を用いて成形することができる。モールド部材７１１は、発光素子７１７を保護すると共に、発光素子７１７から放射された光を一定の指向角内に屈折させるレンズの機能を有してもよい。したがって、モールド部材７１１の外形は、要求される指向角に応じて多様な形状を有してもよい。
例えば、狭い指向角を得るために、モールド部材７１１の上部は、小さい曲率を有して膨らんでもよく、これに対して、広い指向角を得るために、モールド部材７１１の上部は、大きな曲率を有して略平らであってもよい。また、図２５に示すように、発光素子７１７の上部の近くにレンズ７１１ａが限定されるようにモールド部材７１１を成形してもよく、図２６に示すように、上部の全体がレンズの形状を有するようにモールド部材７１１を成形してもよい。
これに加えて、封止材７０９が、キャビティ内に形成され、発光素子７１７の上部を覆うことができる。封止材７０９は、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂で形成されてもよい。
一方、封止材７０９は、図２４を参照して説明したように、蛍光体を含有してもよい。
ピン型脚部（７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃ、７０１ｄ）は、印刷回路基板（ＰＣＢ、図示せず）等に挿着され、半田付けにより固定され得る。印刷回路基板を通じて、発光ダイオードランプに電流が供給され、発光素子７１７が光を放射するようになる。
図２８は、本発明のまた他の実施形態によるハイフラックス発光ダイオードランプを示す斜視図であり、図２９及び図３０は、図２８の断面図及び側面図である。
図２８〜図３０を参照すると、発光ダイオードランプは、頂部７２３と、頂部７２３から延長されたスナップ型脚部７２１ａを有する第１のリードとを含む。スナップ型脚部７２１ａは、広い側面及び下部から略垂直に折り曲げられた折曲部７２２ａを含む。また、スナップ型脚部７２１ｂを有する第２のリードが、第１のリードと離隔して、第１のリードに対応して配置される。第２のリードのスナップ型脚部７２１ｂはまた、広い側面及び下部から略垂直に折り曲げられた折曲部７２２ｂを含む。折曲部７２２ａ、７２２ｂは、互いに反対方向延長されることが好ましい。第１のリード及び第２のリードは、銅又は鉄のような金属又は合金で形成されてもよく、モールド技術を用いて成形されてもよい。
第１のリードの頂部７２３は、図２７を参照して説明したように、発光素子７１７を搭載する上部面及び下部面を有する。頂部７２３の上部面は、平らな面であってもよい。又は、図２９に示すように、頂部７２３の上部面にキャビティが形成されてもよく、発光素子７１７は、キャビティ内に搭載される。キャビティの側壁は、発光素子７１７から放射された光を、所定の方向に反射させるための傾斜した反射面を形成する。
発光素子７１７は、図２７を参照して説明したように、ボンディングワイヤ７１３ａ、７１３ｂを介して、第１及び第２のリードにそれぞれ電気的に接続される。したがって、第１のリード及び第２のリードの折曲部７２２ａ、７２２ｂを印刷回路基板上に固定させた後、印刷回路基板を通じて、発光ダイオードランプに電流を供給することができる。
一方、モールド部材７１１が、上述したように、第１のリードの頂部７２３、発光素子７１７、及び第２のリードの一部を密封し、封止材７０９が、キャビティ内の発光素子７１７を覆ってもよい。また、封止材７０９は、蛍光体を含有してもよい。
一方、ヒートシンク７２３ａが、第１のリードの頂部７２３から第１のリードの脚部７２１ａと平行な方向に延長され得る。ヒートシンク７２３ａは、少なくともモールド部材７１１の外部に延長されて突出する。ヒートシンク７２３ａは、第１リードの脚部７２１ａの最下部まで延長され得る。したがって、発光ダイオードランプを印刷回路基板上に搭載する場合、ヒートシンク７２３ａも、印刷回路基板上に接着され得る。ヒートシンク７２３ａは、その表面にグルーブ（ｇｒｏｏｖｅ）を有してもよい。グルーブは、ヒートシンク７２３ａの表面積をさらに広くする。このようなグルーブは、多様な形状、多様な幅を有して形成され得る。ヒートシンク７２３ａは、第１のリードの頂部７２３及び脚部７２１ａと一体に成形され得る。
本発明の実施形態によると、発光ダイオードチップ７１７は、供給された電流により光を放射し、この際に熱も一緒に発生する。発光ダイオードチップ７１７で発生した熱は、第１のリードの頂部７２３及び脚部７２１ａを通じて、また、ワイヤ７１３ａ、７１３ｂ及び第２のリードを通じて外部に放出される。第１のリード及び第２のリードの脚部７２１ａ、７２１ｂはスナップ型であるので、その表面積がピン型脚部に比べて広い。したがって、発光ダイオードランプの熱放出性能が改善される。
これに加えて、ヒートシンク７２３ａが第１のリードの頂部７２３から延長する場合、ヒートシンク７２３ａを通じて熱が放出され、熱放出性能がさらに改善される。ヒートシンク７２３ａは、図２５〜図２７を参照して説明したピン型脚部７０１ａ〜７０１ｄを有するハイフラックス発光ダイオードランプの頂部７０３から延長されてもよい。
図３１及び図３２は、それぞれスナップ型脚部７２１ａ、７２１ｂを変形して、熱放出性能をさらに改善させたハイフラックス発光ダイオードランプを示す側面図である。
図３１を参照すると、発光ダイオードランプは、図２８〜図３０を参照して説明した発光ダイオードランプと同一の構成要素を有するが、第１のリード及び／又は第２のリードのスナップ型脚部７２１ａ、７２１ｂから変形された第１のリードのスナップ型脚部７５１ａ及び／又は第２のリードのスナップ型脚部（図示せず）を有する。
すなわち、第１のリードの脚部７５１ａは、空気が通過可能な少なくとも一つの貫通孔７５１ｈを有する。また、第２のリードの脚部も、空気が通過可能な少なくとも一つの貫通孔を有してもよい。貫通孔７５１ｈは、多様な形状、例えば、四角形状、円形状、楕円形状等の形状に形成されてもよい。また、貫通孔７５１ｈは、第１のリードの脚部７５１ａ内に多様な形状に配列されてもよい。すなわち、図３１に示すように、行で配列されてもよく、これとは異なり、列で配列されてもよく、行列で配列されてもよい。貫通孔７５１ｈはまた、第２のリードの脚部内に配列されてもよい。
本実施形態によると、空気が貫通孔７５１ｈを通過することができ、対流を用いて、リードの脚部を冷却することができる。したがって、発光ダイオードランプの熱放出性能をさらに改善することができる。
図３２を参照すると、本実施形態による発光ダイオードランプは、図２８〜図３０を参照して説明した発光ダイオードランプと同一の構成要素を有するが、第１のリード及び／又は第２のリードのスナップ型脚部７２１ａ、７２１ｂから変形された第１のリードのスナップ型脚部７７１ａ及び／又は第２のリードのスナップ型脚部（図示せず）を有する。
すなわち、第１のリードの脚部７７１ａは、グルーブ７７１ｇを有する。グルーブ７７１ｇは、第１のリードの脚部７７１ａの外側面及び／又は内側面に形成されてもよい。また、グルーブ７７１ｇは、第２のリードの脚部上に形成されてもよい。グルーブ７７１ｇは、多様な形状、例えば、直線状、螺旋状の形状に形成されてもよい。
本実施形態によると、第１のリードの脚部及び／又は第２のリードの脚部の表面積を広くすることができ、第１のリード及び／又は脚部を通じた熱放出性能をさらに改善することができる。
１００（１００−１〜１００−ｎ）発光セル
２０、１１０、３１０ 基板
３０、１２０ バッファ層
４０、１３０ ｎ型半導体層
５０、１４０ 活性層
６０、１５０ ｐ型半導体層
７０ 透明電極層
８０（８０−１〜８０−ｎ−１）配線
９０ ｐ型パッド
９５ ｎ型パッド
１６０ ｐ型電極層
１７０ ｐ型金属バンパー
１８０ ｎ型金属バンパー
２００ サブマウント基板
２１０ 誘電体膜
２３０ 電極パターン
２４０ ｐ型ボンディングパッド
２５０ ｎ型ボンディングパッド
１０００ 発光ダイオードチップ
２０００ サブマウント
３１３ ヒートシンク
３２０、３２５ 電極
３５０ 発光素子
３６０、３８０ 反射部
３７０ モールド部材
３９０ ボンディングワイヤ

Claims (10)

  1. 傾斜した側壁を備えるリセスされたキャビティを有するパッケージ本体と、
    前記キャビティ内にそれぞれ離隔して配置される第１のリード電極及び第２のリード電極と、
    上部に前記パッケージ本体が配置され、交流電源と接続される複数の電極と、
    前記キャビティ内に配置され、金属を含むヒートシンクと、
    前記キャビティ内かつ前記ヒートシンク上に配置される発光素子と、
    それぞれ前記第１のリード電極及び前記第２のリード電極と発光素子とを電気的に接続する第１のボンディングワイヤ及び第２のボンディングワイヤと、
    前記発光装置から放出された光の方向及び／または波長を変換する、蛍光体を含む第１のモールド部材と、
    を有し、
    前記発光素子は前記第１のリード電極及び前記第２のリード電極から離隔して配置され、
    交流電源で、かつ１つの前記発光素子が駆動する電圧よりも高い電圧により駆動することを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
  2. さらに、蛍光体を含まない第２のモールド部材を有し、
    前記第１のモールド部材は前記キャビティ内に配置され、前記発光素子を封入する
    ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
  3. 前記第２のモールド部材は、拡散剤を含むことを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオードパッケージ。
  4. さらに、前記第１のモールド部材及び前記第２のモールド部材の上部に配置され、レンズ形状である第３のモールド部材を有することを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオードパッケージ。
  5. 前記発光素子は、複数の直列接続された発光素子であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
  6. 前記発光素子は、複数の並列接続された発光素子であることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
  7. 前記発光素子は、前記パッケージ本体上に搭載され、電気的に直列に接続された複数の発光セルを含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
  8. 前記複数の発光セルは、フリップチップ型の発光セルであることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオードパッケージ。
  9. さらに、交流電源を整流するブリッジ整流器を有することを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
  10. 前記パッケージ本体の底部に、電気的にそれぞれ離隔された第１の金属部、第２の金属部、及び第３の金属部を有し、
    前記第１の金属部及び前記第２の金属部は交流電源と接続する電極を有し、前記第３の金属部は熱を放散する
    ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
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