JP2011525702A - 発光素子パッケージ - Google Patents
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Abstract
本発明は発光素子パッケージに関するものである。本発明による発光素子パッケージは、複数の電極を備えたパッケージボディと、前記複数の電極に電気的に連結された発光素子と、前記複数の電極に電気的に連結された過電圧抑制ダイオードと、を含む。
Description
本発明は発光素子パッケージに関するものである。
III‐V族窒化物半導体は、物理的、化学的特性により、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザーダイオード（ＬＤ）等の発光素子の核心素材として注目されている。III‐V族窒化物半導体は通常、ＩｎｘＡｌｙＧａ１−x−yＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体物質からなる。
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、化合物半導体の特性を用いることで電気を赤外線または光に変換して、信号を送受信、または光源として使われる半導体素子の一種である。
このような窒化物半導体材料を利用したＬＥＤあるいはＬＤは、光を得るための発光素子に多く用いられており、例えば、携帯電話のキーパットの発光部、電光掲示板、照明装置等各種製品の光源として応用されている。
本発明は過電圧抑制（TVS: transient voltage suppress）ダイオードを含む発光素子パッケージを提供する。
本発明はパッケージボディ内に過電圧抑制ダイオードを備えた発光素子パッケージを提供する。
本発明は複数の電極に並列連結された発光素子と過電圧抑制ダイオードを含む発光素子パッケージを提供する。
本発明はパッケージボディ内において複数の電極にフリップボンディングされる過電圧抑制ダイオードを含む発光素子パッケージを提供する。
本発明による発光素子パッケージは複数の電極を備えたパッケージボディと、前記複数の電極に電気的に連結された発光素子と、前記複数の電極に電気的に連結された過電圧抑制ダイオードと、を含む。
本発明による発光素子パッケージはキャビティを有するパッケージボディと、前記キャビティに配置された複数の電極と、前記複数の電極に電気的に連結された発光素子と、前記パッケージボディ内において前記複数の電極に電気的に連結された過電圧抑制ダイオードと、を含む。
本発明は発光素子を保護するために過電圧抑制ダイオードを用いることで、発光素子パッケージの信頼性を改善することができる。
本発明は過電圧から発光素子を保護することができる。
本発明は過電圧抑制ダイオードをパッケージボディ内の複数の電極にフリップボンディングすることで、発光素子パッケージの電気的信頼性を改善することができる。
本発明は過電圧抑制ダイオードを発光素子と並列に連結することで、過電圧や電気的衝撃（例えば、ＥＳＤ）から発光素子を保護することができる。
本発明は迅速な応答特性を有する過電圧抑制ダイオードを発光素子に並列に連結することで、短時間に入ってくる過度電流から発光素子を保護することができる。
以下、添付された図面を参照して本発明を説明する。
図１は第１実施例による発光素子パッケージの側断面図で、図２は図１の別の方向から見た断面図で、図３は図１の発光素子と過電圧抑制ダイオードの回路構成図で、図４は過電圧抑制ダイオードの動作電圧を示すグラフである。
図１及び図２に示すように、発光素子パッケージ１００はキャビティ１１５を有するパッケージボディ１１０、複数の電極１３１、１３２、発光素子１２０、過電圧抑制ダイオード１４０を含む。
前記発光素子パッケージ１００はエッジ型または直下型に具現され、ライトユニット、電光掲示板、照明装置等の光源として適用される。以下では説明の便宜をはかり、エッジ型を例にして説明する。
前記パッケージボディ１１０はポリフタルアミド（ＰＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）中のいずれか１つの材質により射出成型される。
前記パッケージボディ１１０の上部１１２には所定深さのキャビティ１１５が形成される。前記キャビティ１１５はカップ形状、凹溝形状、バスタブ（bathtub）形状等の形状からなることができるが、これに限定されない。前記キャビティ１１５の外形は円形または多角形形状に形成することができる。
前記キャビティ１１５の側面１１４はその底面に対して垂直、または傾斜するように形成することができ、光反射のために反射物質をコーティングすることができる。
ここで、前記パッケージボディ１１０とその上部１１２は一体に射出成型、または別途に結合した構造からなることができる。また、前記パッケージボディ１１０に前記キャビティ１１５を形成しないことができる。
前記パッケージボディ１１０には水平方向に複数の電極１３１、１３２が貫通され、前記電極１３１、１３２はリードフレームからなることができ、その材料はアルミニウム、銀、金、銅、パラジウム、イリジウム、ロジウム等の金属中から選択することができる。
前記複数の電極１３１、１３２の一端は前記キャビティ１１５に相互に離隔されるように配置される。ここで、前記複数の電極１３１、１３２の少なくとも１つはビアホール構造を採用することができるが、これに限定されない。
前記複数の電極１３１、１３２の他端は前記パッケージボディ１１０の側面または背面に延長され、外部電極の働きをすることができる。
前記電極１３１、１３２は前記パッケージボディ１１０と一緒に射出成型することができる。前記過電圧抑制ダイオード１４０は前記パッケージボディ１１０の射出成型の前に前記複数の電極１３１、１３２に搭載される。前記過電圧抑制ダイオード１４０は前記複数の電極１３１、１３２の下に搭載され、その搭載方式は例えばフリップ方式によりボンディングされる。
前記過電圧抑制ダイオード１４０と前記電極１３１、１３２は導電性接着剤、はんだボール、Ａｇペースト等を選択的に含む連結部材１４５により連結させることができる。
前記過電圧抑制ダイオード１４０はワイヤを利用せず、前記パッケージボディ１１０の射出成型の前に前記複数の電極１３１、１３２の下に搭載される。ここで、前記過電圧抑制ダイオード１４０のサイズは、前記パッケージボディ１１０に影響を与えない程度で、前記パッケージボディ１１０内に配置される。
前記パッケージボディ１１０の射出成型過程は、前記過電圧抑制ダイオード１４０を前記複数の電極１３１、１３２に搭載した後、射出型に液状の材料を注入して形成する。この場合、液状の材料が射出型内に注入されても、前記過電圧抑制ダイオード１４０は電気的に損害を受けない。即ち、前記パッケージボディ１１０を射出成型しても、前記過電圧抑制ダイオード１４０がワイヤを使わないため、ワイヤ使用による電気的問題を解決することができる。
前記キャビティ１１５には前記複数の電極１３１、１３２及び前記発光素子１２０が配置される。前記発光素子１２０は前記複数の電極１３１、１３２中の第１電極１３１に付着され、前記第１電極１３１及び第２電極１３２にワイヤ１２５により連結される。
前記発光素子１２０は青色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップ、黄緑ＬＥＤチップ等の有色ＬＥＤチップとＵＶ-ＬＥＤチップ中のいずれか１つまたは組合により構成することができる。前記発光素子１２０はチップの種類によって少なくとも１つのワイヤまたはフリップ方式により搭載されるが、これに限定されない。
前記キャビティ１１５には樹脂物質１３５が形成される。前記樹脂物質１３５はシリコンまたはエポキシ等のような透明樹脂を用いてモールディングし、前記樹脂物質１３５には少なくとも一種類の蛍光体を添加することができる。前記発光素子１２０が青色ＬＥＤチップである場合、前記蛍光体は黄色蛍光体を用いることができ、ＵＶ-ＬＥＤチップである場合は赤色蛍光体、青色蛍光体、緑色蛍光体を用いることができる。このような発光素子と蛍光体の組合は目標の光によって変更することができる。
前記過電圧抑制ダイオード１４０は前記発光素子１２０に逆並列に連結される。例えば、前記第１電極１３１には前記発光素子１２０の第１電極パッド（図示しない）及び前記過電圧抑制ダイオード１４０の第２電極パッド（図示しない）が連結され、前記第２電極１３２には前記発光素子１２０の第２電極パッド（図示しない）及び前記過電圧抑制ダイオード１４０の第１電極パッド（図示しない）が連結される。
前記過電圧抑制ダイオード１４０は単方向アバランシェダイオードまたはツェナーダイオードとして、電気的衝撃から前記発光素子１２０を回路的に保護する保護用素子である。前記過電圧抑制ダイオード１４０は前記発光素子１２０から入力される過電圧吸収用として、例えば、落雷から発生する大電流/高電圧の雷サージや周辺の高圧線等から誘導されたサージから前記発光素子１２０を保護することができる。
前記過電圧抑制ダイオード１４０は前記発光素子１２０に損傷をあたえる電圧が流入すると、その電圧を前記発光素子１２０を損傷しないレベルに減少させるＰＮ接合のアバランシェ動作や制限電圧（Clamping Voltage）によって制限することになる。また、過度現象が発生すると、前記過電圧抑制ダイオード１４０は制限電圧である安全電圧を制限すると共に、潜在的な回路損傷電流を伝導させる。
一方、前記パッケージボディ１１０はシリコンウェハにより具現することができ、前記シリコンウェハはＮ型またはＰ型基板として、前記シリコンウェハに不純物を拡散させ、過電圧抑制ダイオード１４０を集積することができる。例えば、前記シリコンウェハがＮ型基板である場合、Ｐ型不純物を拡散させてＰＮ接合の過電圧抑制ダイオード１４０に具現し、複数の電極（例えば、メッキ層）及び発光素子に電気的に連結させることができる。また、シリコンウェハの下に収納空間を形成し、前記複数の電極に前記過電圧抑制ダイオードを搭載することができる。このような変形例は本発明の技術的範囲内において具現することができる。
図３及び図４に示すように、前記過電圧抑制ダイオード１４０は前記発光素子１２０と逆並列に連結され、外部から流入するＥＳＤまたは過電圧を抑制し、前記発光素子１２０を保護する。
前記過電圧抑制ダイオード１４０は前記パッケージボディ１１０内において前記発光素子１２０と並列に接続され、前記発光素子１２０の両端に掛かる臨界電圧（Ｖ３:Threshold voltage）が過大になると入力電流を迂回させ、前記発光素子１２０の両端にかかる電圧を低いクランプ電圧Ｖｃに制限し、前記発光素子１２０を保護する。
ここで、前記過電圧抑制ダイオード１４０は迅速な応答特性を有しており、このような超高速応答時間は１ｎｓに過ぎないＥＳＤパルスの上昇時間に反応し、短時間内により大きい電流を処理することができる。また、前記過電圧抑制ダイオード１４０は前記発光素子１２０が損傷しないように、流入する過電流を十分に低いレベルに抑制する。
図５は図１の過電圧抑制ダイオードの別の例を示す回路構成図である。図５に示すように、過電圧抑制ダイオード１４１は前記発光素子１２０に並列に連結され、双方向アバランシェダイオードに具現することができる。前記過電圧抑制ダイオード１４１の臨界電圧とクルレプ電圧特性は、前記過電圧抑制ダイオード１４１の逆方向スタンドオフ電圧によって決定される。前記過電圧抑制ダイオード１４１は前記発光素子１２０の両電極に流入する過電圧または過電流から前記発光素子１２０を保護する。
図６は第２実施例による発光ダイオードパッケージの側断面図である。第２実施例の説明において、前記第１実施例と同一な部分に対しては、その詳しい説明は省略する。
図６に示すように、発光ダイオードパッケージ１００Ａはパッケージボディ１１０の上に複数の電極１３１、１３２が配置され、前記複数の電極１３１、１３２には発光素子１２０Ａがフリップ方式で搭載される。前記発光素子１２０Ａは水平型ＬＥＤチップにより具現することができ、Ａｕバンプ等により前記複数の電極１３１、１３２に電気的に連結される。
前記過電圧抑制ダイオード１４０は前記複数の電極１３１、１３２の下にフリップ方式で搭載され、前記パッケージボディ１１０内に内蔵される。これによって、前記発光素子１２０Ａは前記過電圧抑制ダイオード１４０に対応され、相互に並列回路を構成することになる。
図７は第３実施例による発光ダイオードパッケージの側断面図である。前記第３実施例の説明において、前記第１実施例と同一な部分に対しては、その詳しい説明は省略する。
図７に示すように、発光ダイオードパッケージ１００Ｂはパッケージボディ１１０の上に複数の電極１３１、１３２が配置され、発光素子１２０Ｂは第１電極１３１に導電性接着剤によりダイボンディングされ、第２電極１３２にワイヤ１２５により連結される。前記発光素子１２０Ｂは垂直型ＬＥＤチップから具現することができる。
前記過電圧抑制ダイオード１４０は前記複数の電極１３１、１３２の下にフリップ方式で搭載され、前記パッケージボディ１１０内に内蔵される。これによって、前記発光素子１２０Ｂは前記過電圧抑制ダイオード１４０に対応し、相互に並列回路を構成することになる。
図８は第４実施例による発光ダイオードパッケージの側断面図である。前記第４実施例の説明において、前記第１実施例と同一な部分に対しては、その詳しい説明は省略する。
図８に示すように、前記発光ダイオードパッケージ１００Ｃは複数の発光素子１２１、１２２、１２３及び複数の過電圧抑制ダイオード１４２、１４３、１４４を含む。
前記パッケージボディ１１０のキャビティ１１５には複数の電極１３１、１３２、１３３、１３４が配置され、前記複数の電極１３１、１３２、１３３、１３４にはワイヤ１２２により複数の発光素子１２１、１２２、１２３が直列に連結される。前記発光素子１２１、１２２、１２３はチップの種類によって少なくとも１つのワイヤまたはフリップ方式により搭載され、これに限定されない。
前記複数の電極１３１、１３２、１３３、１３４は発光素子１２１、１２２、１２３の個数によって変更される。例えば、３つの発光素子１２１、１２２、１２３の直列連結は４つの電極１３１、１３２、１３３、１３４によって連結される。前記パッケージボディ１１０の外部には第１電極１３１及び第２電極１３２の他端が延長される。ここで、前記複数の発光素子１２１、１２２、１２３は相互に並列に連結することができ、これによって電極パターンも異なるようになる。前記複数の電極１３１、１３２、１３３、１３４は前記キャビティ１１５内に所定間隔で一列に配置することができる。
前記複数の電極１３１、１３２、１３３、１３４の下には過電圧抑制ダイオード１４２、１４３、１４４がフリップ方式で搭載され、それぞれの発光素子１２１、１２２、１２３と並列回路を構成することになる。例えば、前記第１電極及び第２Ａ電極１３１、１３３には第１発光素子１２１及び第１過電圧抑制ダイオード１４２が並列に連結され、前記第２Ａ電極及び第１Ａ電極１３３、１３４には第２発光素子１２２及び第２過電圧抑制ダイオード１４３が並列に連結され、前記第１Ａ電極及び第２電極１３３、１３２には第３発光素子１２３及び第３過電圧抑制ダイオード１４３が並列に連結される。
前記複数の過電圧抑制ダイオード１４２、１４３、１４４は前記パッケージボディ１１０内に内蔵される。ここで、前記複数の発光素子１２１、１２２、１２３が並列に配置された場合、１つの過電圧抑制ダイオードに配置することができる。
図９は図１の発光素子パッケージ利用した面光源装置を示す図面である。図９に示すように、面光源装置２００は発光ダイオードパッケージ１００、光ガイドプレート１６０、反射板１７０、印刷回路基板１５０を含む。前記印刷回路基板１５０には少なくとも１つの発光ダイオードパッケージ１００がアレイされ、前記発光ダイオードパッケージ１００の光出射面には前記光ガイドプレート１６０が配置される。前記光ガイドプレート１６０はＰＭＭＡ、ＰＣ材質からなることができ、前記発光ダイオードパッケージ１００から出射された点光源を面光源として照射する。
前記光ガイドプレート１６０の上面または/及び下面には反射パターン（図示しない）が形成されており、前記反射パターンは前記光ガイドプレート１６０の内部に入射される光を効果的に反射させる。
前記反射板１７０は前記光ガイドプレート１６０の出射面の反対側に配置されており、前記光ガイドプレート１６０から漏れる光を反射させる。
また、前記光ガイドプレート１６０から出射された面光源は少なくとも１つの光学シート、例えば、拡散シート、プリズムシート等を用いて光を拡散及び集光させることができる。本発明による面発光装置を利用して携帯端末機、コンピュータ等の液晶表示装置のフロントライトまたは/及びバックライト等の光源、照明分野等の発光装置として構成することができる。
以上、本発明を実施例を中心に説明したが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。本発明の精神と範囲を離脱することなく、多様な変形と応用が可能であることは、当業者によって自明である。例えば、本発明の実施例に具体的に示さ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り、このような変形と応用に係る差異点は、添付の特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
本発明は表示装置、照明分野等の光源である発光素子パッケージを提供する。
本発明は過電圧保護素子を有する発光素子パッケージを提供する。
１００ 発光素子パッケージ
１１０ パッケージボディ
１１２ 上部
１１４ 側面
１１５ キャビティ
１２０ 発光素子
１２５ ワイヤ
１３１ 第１電極
１３２ 第２電極
１３５ 樹脂物質
１４０ 過電圧抑制ダイオード
１４５ 連結部材
１５０ 印刷回路基板
１６０ 光ガイドプレート
１７０ 反射板
２００ 面光源装置
１１０ パッケージボディ
１１２ 上部
１１４ 側面
１１５ キャビティ
１２０ 発光素子
１２５ ワイヤ
１３１ 第１電極
１３２ 第２電極
１３５ 樹脂物質
１４０ 過電圧抑制ダイオード
１４５ 連結部材
１５０ 印刷回路基板
１６０ 光ガイドプレート
１７０ 反射板
２００ 面光源装置
Claims (15)
- 複数の電極を備えたパッケージボディと、
前記複数の電極に電気的に連結された発光素子と、
前記複数の電極に電気的に連結された過電圧抑制ダイオードと、を含む発光素子パッケージ。 - 前記複数の電極は前記パッケージボディの上に形成されたリードフレームを含む請求項１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記過電圧抑制ダイオードは前記パッケージボディ内に配置される請求項１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記過電圧抑制ダイオードは前記複数の電極の下にフリップボンディングされる請求項３に記載の発光素子パッケージ。
- 前記発光素子と前記過電圧抑制ダイオードは逆並列に連結される請求項１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記過電圧抑制ダイオードは前記複数の電極にはんだボール、Ａｇペースト、及び伝導性接着剤中のいずれか１つにより搭載される請求項４に記載の発光素子パッケージ。
- 前記パッケージボディはポリフタルアミド（ＰＰＡ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）、シリコンウェハ中のいずれか１つの材質を含む請求項１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記過電圧抑制ダイオードは単方向アバランシェダイオードまたは双方向アバランシェダイオードを含む請求項１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記発光素子は少なくとも１つの有色ＬＥＤチップまたはＵＶ-ＬＥＤチップを含む請求項１に記載の発光素子パッケージ。
- 前記発光素子は複数のＬＥＤチップを含み、前記複数のＬＥＤチップは相互に直列または並列に連結される請求項１に記載の発光素子パッケージ。
- 複数の過電圧抑制ダイオードは相互に直列に連結されたそれぞれのＬＥＤチップに並列に連結される請求項１０に記載の発光素子パッケージ。
- キャビティを有するパッケージボディと、
前記キャビティに配置された複数の電極と、
前記複数の電極に電気的に連結された発光素子と、
前記パッケージボディ内において前記複数の電極に電気的に連結された過電圧抑制ダイオードと、を含む発光素子パッケージ。 - 前記過電圧抑制ダイオードは前記複数の電極の下にフリップボンディングされる請求項１２に記載の発光素子パッケージ。
- 前記キャビティに形成された透光性樹脂または蛍光体が添加された樹脂を含む請求項１２に記載の発光素子パッケージ。
- 前記発光素子は少なくとも１つのＬＥＤチップを含み、前記複数の電極に少なくとも１つのワイヤまたはフリップ方式によりボンディングされる請求項１５に記載の発光素子パッケージ。
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