JP2017220664A - Package structure of ultraviolet light-emitting diode part - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はパッケージ構造に関し、特に紫外線発光ダイオードパーツのパッケージ構造に関する。 The present invention relates to a package structure, and more particularly to a package structure of an ultraviolet light emitting diode part.
発光ダイオード(Light-Emitting Diode、LEDと略称)は、半導体を発光材料とした発光パーツで、その発光原理は、外から電圧を加えることで、半導体中の電子と正孔に復合を生じさせ光子を放出させ、フィラメントに頼る必要がない。
そのため、発光ダイオードは、無水銀、省エネ、低消費電力、小体積、長寿命、反応が速く、及び発光効率が高い等の特徴を備え、従来のランプの発熱しやすく、熱で破損しやすい等の欠点を排除できるため、第四世代照明光源或いはグリーン光源と呼ばれている。
A light-emitting diode (light-emitting diode, abbreviated as LED) is a light-emitting part that uses a semiconductor as a light-emitting material. Its light-emitting principle is that photons are generated by recombining electrons and holes in a semiconductor by applying a voltage from the outside. Without the need to rely on filaments.
Therefore, the light-emitting diode has features such as mercury-free, energy saving, low power consumption, small volume, long life, fast reaction, and high light emission efficiency, and the conventional lamp easily generates heat and is easily damaged by heat. This is called a fourth generation illumination light source or a green light source.
発光ダイオードの発光波長は、その製造材料のバンドギャップによって決まり、紫外線、可視光線及び赤外線の波長範囲を含む。
中でも、赤外線発光ダイオードは、夜間監視カメラ及び光ファイバー通信等に応用することができる。
可視光線発光ダイオードは、多種の色の光を有し、一般の照明、インジケーター、バックライト及び植物照明灯等の製品上に幅広く応用されている。
紫外線発光ダイオードは、UVA、UVB及びUVCの三つの波長に区分されている。
UVAの発光波長は、320〜400nmで、近紫外線と呼ばれ、偽造紙幣識別、紫外線治療及び空気浄化に応用されている。
UVBは、発光波長が280〜320nmの紫外線で、バイオテクノロジー産業及び医療保健上に応用されている。
発光波長が280nmより短い紫外線は、UVCで、深紫外線とも呼ばれる。
そのエネルギーは三つの中で最強であるため、微生物の細胞膜と細胞核を通過し、核酸の分子鍵結合を破壊することができ、水殺菌システム或いは空気殺菌システムに応用されている。
現在UVA及びUVBの応用領域及び技術はすでに十分に成熟しており、関連産業及び研究機関は、UVCの応用領域の開発を続け、既存の技術的制限の克服を目指している。
The emission wavelength of the light emitting diode is determined by the band gap of the manufacturing material, and includes the wavelength range of ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays.
Among these, infrared light emitting diodes can be applied to night surveillance cameras, optical fiber communications, and the like.
Visible light emitting diodes have various colors of light and are widely applied on products such as general lighting, indicators, backlights and plant lighting.
The ultraviolet light emitting diode is divided into three wavelengths of UVA, UVB, and UVC.
The emission wavelength of UVA is 320 to 400 nm, which is called near-ultraviolet light, and is applied to counterfeit bill identification, ultraviolet ray treatment, and air purification.
UVB is an ultraviolet ray having an emission wavelength of 280 to 320 nm and is applied to the biotechnology industry and medical health.
Ultraviolet light having an emission wavelength shorter than 280 nm is UVC and is also called deep ultraviolet light.
Since its energy is the strongest of the three, it can pass through the cell membrane and cell nucleus of microorganisms and break the molecular key bonds of nucleic acids, and is applied to water sterilization systems or air sterilization systems.
Currently, UVA and UVB application areas and technologies are already mature enough, and related industries and research institutes continue to develop UVC application areas and aim to overcome existing technical limitations.
現在、紫外線発光ダイオードのパッケージ技術は、同軸型(Transistor outline can、TO-can)パッケージ構造が主流となっている。
TO-canパッケージ技術は、良好な気密性を備え、紫外線発光ダイオードチップが受ける環境の影響を低下させられる。
しかも、TO-canパッケージ技術は、無機材料によりパッケージを行い、紫外線の長時間の照射により材料を劣化させることがないため、良好な信頼性を備える。
しかし、TO-can金属パッケージ構造中にはリード線が存在し、その散熱能力には限界があるため、熱伝導効率のネックとなっている。
よって、TO-canパッケージ技術は、小電力の紫外線発光ダイオードに限られる。
また、TO-canは非平面型パッケージ構造であるため、製造工程バックエンドのモジュール及びシステム等整合において、多くの空間ニーズ制限が存在する。
At present, the package technology of ultraviolet light emitting diodes is mainly a coaxial type (Transistor outline can, TO-can) package structure.
The TO-can package technology has good airtightness and can reduce the environmental influence on the ultraviolet light emitting diode chip.
In addition, the TO-can package technology has good reliability because it is packaged with an inorganic material and the material is not deteriorated by long-term irradiation with ultraviolet rays.
However, a lead wire exists in the TO-can metal package structure, and its heat dissipating ability is limited, which is a bottleneck in heat conduction efficiency.
Therefore, the TO-can package technology is limited to low power ultraviolet light emitting diodes.
Further, since the TO-can has a non-planar package structure, there are many space needs restrictions in the alignment of modules and systems in the back end of the manufacturing process.
平面実装型(Surface-Mount Devices、SMD)パッケージ技術は、従来は、可視光線発光ダイオードに用いられるパッケージ技術である。
体積が小さく、散射色角が大きく、発光の均一性にすぐれている等の長所を備えるため、SMDパッケージ方式を、TO-canパッケージ技術に置換すれば、空間制限の問題を克服することができる。
しかし、SMDパッケージ技術は、有機高分子ポリマー(シリコン、アクリル或いはエポキシ樹脂等)によりパッケージを行うため、紫外線の照射下で、各高分子ポリマーの化学結合を破壊してしまう。
現在、従来の有機高分子密封材料を紫外線発光ダイオードパッケージに応用するには、信頼性に乏しく、しかも材料が劣化しやすいという問題がある。
従来の技術の欠点を克服するため、本発明は従来のSMDパッケージ構造に改良を加える。
それは、従来のSMD構造の長所を備えながら、パッケージ材料の劣化を防止でき、従来の平面化パッケージの制限を克服することができる。
Surface-mount devices (SMD) packaging technology is a packaging technology conventionally used for visible light emitting diodes.
Since it has advantages such as small volume, large scatter color angle, and excellent light emission uniformity, the problem of space limitation can be overcome by replacing the SMD package method with TO-can package technology. .
However, since the SMD packaging technology is packaged with an organic polymer polymer (silicon, acrylic, epoxy resin, or the like), the chemical bond of each polymer polymer is broken under irradiation of ultraviolet rays.
Currently, there is a problem in that a conventional organic polymer sealing material is applied to an ultraviolet light emitting diode package, which is unreliable and easily deteriorates.
To overcome the shortcomings of the prior art, the present invention improves upon the conventional SMD package structure.
It can prevent the degradation of the package material while overcoming the limitations of the conventional planarized package while having the advantages of the conventional SMD structure.
前記先行技術には、信頼性に乏しく、しかも材料が劣化しやすいという欠点がある。 The prior art has the disadvantages of poor reliability and easy material degradation.
本発明は、紫外線発光ダイオードの発光波長範囲は200〜400nmで、パッケージ構造の光学パーツは二酸化ケイ素を含み、光学パーツへ紫外線の通過率は80%以上で、従来の紫外線発光ダイオードに比べ、よりいい発光及び通過効率を有する紫外線発光ダイオードパーツのパッケージ構造に関する。 In the present invention, the light emission wavelength range of the ultraviolet light emitting diode is 200 to 400 nm, the optical part of the package structure contains silicon dioxide, and the ultraviolet light transmission rate to the optical part is 80% or more, more than the conventional ultraviolet light emitting diode. The present invention relates to a package structure of ultraviolet light emitting diode parts having good light emission and passage efficiency.
本発明は、パッケージ構造の光学パーツの底部に金属膜を設置することで、密封材料への紫外線の照射を阻み、材料の劣化を防止でき、紫外線発光ダイオードの出光量を拡大できる紫外線発光ダイオードパーツのパッケージ構造に関する。 The present invention provides an ultraviolet light-emitting diode part that can prevent the deterioration of the material and can increase the amount of light emitted from the ultraviolet light-emitting diode by installing a metal film on the bottom of the optical part of the package structure, thereby preventing the sealing material from being irradiated with ultraviolet light. Related to the package structure.
本発明は、パッケージ構造の基板上に反射リングを設置し、しかも紫外線発光ダイオードと光学パーツとの間に設置し、紫外線の横方向への照射を阻み材料の劣化を防止でき、光学パーツと基板との組合時の位置合わせマークとできる紫外線発光ダイオードパーツのパッケージ構造に関する。 In the present invention, a reflection ring is installed on a substrate having a package structure, and is further disposed between an ultraviolet light emitting diode and an optical part, which can prevent irradiation of ultraviolet rays in the lateral direction and prevent deterioration of the material. It is related with the package structure of the ultraviolet light emitting diode part which can be used as the alignment mark at the time of combination.
本発明による紫外線発光ダイオードパーツのパッケージ構造は、基板、紫外線発光ダイオード及び光学パーツを有する。
該紫外線発光ダイオードは、該基板上に設置される。
該光学パーツは、二酸化ケイ素を含む。
しかも、その構造は、凹槽を有する。
該凹槽は、該基板に向かい、その上を覆い、密封材料により該基板及び該光学パーツ底部を接着し、これにより該紫外線発光ダイオードは、該基板と該光学パーツとの間に位置する。
The package structure of the ultraviolet light emitting diode part according to the present invention includes a substrate, an ultraviolet light emitting diode and an optical part.
The ultraviolet light emitting diode is placed on the substrate.
The optical part includes silicon dioxide.
And the structure has a concave tank.
The concave tank faces and covers the substrate, and adheres the substrate and the bottom of the optical part with a sealing material, so that the ultraviolet light emitting diode is located between the substrate and the optical part.
本発明による紫外線発光ダイオードパーツのパッケージ構造はさらに、該光学パーツの底部に、金属膜を接着し、しかも該基板上の。該紫外線発光ダイオードと該光学パーツとの間には反射リングを設置する。 The package structure of the ultraviolet light emitting diode part according to the present invention further has a metal film adhered to the bottom of the optical part and on the substrate. A reflection ring is installed between the ultraviolet light emitting diode and the optical part.
本発明の一実施形態において、該基板と該光学パーツとの間には、収容空間を有する。 In one embodiment of the present invention, an accommodation space is provided between the substrate and the optical part.
本発明の一実施形態において、該二酸化ケイ素は、アモルファス構造である。 In one embodiment of the invention, the silicon dioxide has an amorphous structure.
本発明の一実施形態において、該光学パーツ底部と片側面との連接位置は、非直角連接面である。 In one embodiment of the present invention, the connection position between the bottom of the optical part and one side surface is a non-perpendicular connection surface.
本発明の一実施形態において、該密封材料の高さは、該反射リングの高さより低い。 In one embodiment of the invention, the height of the sealing material is lower than the height of the reflective ring.
本発明の一実施形態において、該密封材料は、樹脂を有する。 In one embodiment of the invention, the sealing material comprises a resin.
本発明の一実施形態において、該金属膜は、アルミニウムを有する。 In one embodiment of the invention, the metal film comprises aluminum.
本発明の紫外線発光ダイオードパーツのパッケージ構造は紫外線発光ダイオード平面化パッケージの制限を克服し、これによりバックエンド製造工程の応用はより広くなる。 The package structure of the ultraviolet light emitting diode parts of the present invention overcomes the limitations of the planar package of ultraviolet light emitting diodes, thereby broadening the application of the backend manufacturing process.
本実施形態による紫外線発光ダイオードパーツのパッケージ構造は、光学パーツを有する。
光学パーツは、アモルファス二酸化ケイ素を有し、発光波長が200〜400nmの紫外線は光学パーツを通過でき、従来のものに比べ、よりいい光通過率を備える。
しかも、より幅広い波長範囲の紫外線が通過でき、反射リング及び金属膜を組み合わせることで、従来の密封材料が紫外線の照射を受けた後劣化する問題を解決でき、紫外線発光ダイオードの発光効率を向上させて、現在の紫外線発光ダイオードの平面化パッケージを行う際の制限を克服することができる。
The package structure of the ultraviolet light emitting diode part according to the present embodiment has an optical part.
The optical part has amorphous silicon dioxide, and ultraviolet light having an emission wavelength of 200 to 400 nm can pass through the optical part, and has a better light transmission rate than the conventional one.
In addition, ultraviolet rays in a wider wavelength range can pass, and by combining a reflective ring and a metal film, the problem that conventional sealing materials deteriorate after being irradiated with ultraviolet rays can be solved, and the luminous efficiency of ultraviolet light emitting diodes can be improved. Thus, it is possible to overcome the limitations of the current planarized package of ultraviolet light emitting diodes.
本発明のパッケージ構造の模式図及び本発明の光学パーツ底部構造の模式図である図1A及び図1Bに示す通り、本発明のパッケージ構造は、基板100、紫外線発光ダイオード200及び光学パーツ300を有する。
発光ダイオード200は、基板100上に設置される。
しかも、光学パーツ300は、凹槽310を有する。
凹槽310は、基板100に向かい、その上を覆い、収容空間400を形成し、樹脂350により、光学パーツ底部320と基板100とを連接する。
これにより、紫外線発光ダイオード200は、基板100及び光学パーツ300の間に位置する。
As shown in FIGS. 1A and 1B, which are a schematic diagram of a package structure of the present invention and a schematic diagram of an optical part bottom structure of the present invention, the package structure of the present invention includes a
The
Moreover, the
The
Accordingly, the ultraviolet
上述の実施形態において、光学パーツ300は、高純度アモルファス構造の二酸化ケイ素で、発光波長が200〜400nmの紫外線は光学パーツ300を通過でき、しかも通過性は80%以上に達する。
この他、光学パーツ300は従来の石英は、直接プレス成形できないという制限を克服でき、凹槽310を有する構造に成形でき、収容空間400を形成することができ、基板100上を直接覆い、蛍光樹脂のパッケージに置換できる。
これにより、外部環境の、紫外線発光ダイオードに対する影響を隔絶でき、光学パーツ300の凹槽310は直接基板100を覆って設置される。
こうして、一般の実装型構造(反射カバーを有する)とは異なり、紫外線発光ダイオードの発光角度を拡大することができる。
In the above-described embodiment, the
In addition, the
Accordingly, the influence of the external environment on the ultraviolet light emitting diode can be isolated, and the
Thus, unlike a general mounting structure (having a reflective cover), the light emitting angle of the ultraviolet light emitting diode can be expanded.
本実施形態はさらに、基板100上の、紫外線発光ダイオード200と光学パーツ300との間に、反射リング110を設置する。
しかも、基板100上の、反射リング110と紫外線発光ダイオード200との間には、導孔120及び金属配線板130を設置し、金ワイヤー140により、紫外線発光ダイオード200を金属配線板130まで連接する。
光学パーツ底部320には、金属膜340を設置し、しかも光学パーツ底部320と片側面との連接位置は、非直角の連接面330である。
In the present embodiment, a
In addition, between the
A
図1A、図1Bに示す通り、紫外線発光ダイオードパーツパッケージを行う時には、ダイボンディング、ワイヤーボンディング及びパッケージの三部分を含む。
先ず、紫外線発光ダイオード200を、基板100上に置き、金ワイヤー140により、金属配線板130まで連接する。
続いて、光学パーツ300を基板100上に置く。
基板100上に設置する反射リング110を、位置合わせマークとし、光学パーツ300を置く過程で位置合わせを行う。
次に、光学パーツ300を押し、樹脂350を利用して接着する。
これにより、光学パーツ底部320と基板100とは密着する。
光学パーツ底部320と片側面との連接位置は、非直角の連接面330であるため、樹脂350は密着の過程において、外側に向かってのみ圧迫され、溢れて収容空間400内に入ることはない。
しかも、光学パーツ底部320と紫外線発光ダイオード200との間には、反射リング110を設置するため、樹脂350が溢れて収容空間400内に入ることを防止できる。
As shown in FIGS. 1A and 1B, when performing an ultraviolet light emitting diode parts package, it includes three parts of die bonding, wire bonding, and package.
First, the ultraviolet
Subsequently, the
The
Next, the
Thereby, the optical part
Since the connection position between the
In addition, since the
本発明パッケージ構造の紫外線ルート図である図2に示す通り、本発明は、下述の方式で、パッケージ構造中の樹脂350の信頼性を確保する。
それは、光学パーツ底部320に、金属膜340を設置する。
それは、アルミニウムを含む。
アルミニウムは、現在の薄膜材質中で、短波長を反射可能な唯一の薄膜で、紫外線に対して極めて高い反射率を備え、しかも光学パーツに対する付着力も強い。
紫外線Bを、光学パーツ300に照射し、反射光B’を形成すると、反射光B’は続いて金属膜340に照射し、反射して反射光Cを形成する。
これにより、紫外線を樹脂350に照射し劣化を招くことを防止し、同時に紫外線発光ダイオードの出光量を拡大することができる。
もう一つは、紫外線発光ダイオード200と光学パーツ300との間に、反射リング110を設置し、反射リング110の高さは樹脂350より高いため、紫外線Aを反射リング110に照射すると、反射して反射光A’を形成し、樹脂350上への横方向の紫外線の照射を阻み、材料劣化防止の効果を達成する。
As shown in FIG. 2, which is an ultraviolet route diagram of the package structure of the present invention, the present invention ensures the reliability of the
That is, a
It contains aluminum.
Aluminum is the only thin film that can reflect short wavelengths among the current thin film materials, has an extremely high reflectivity for ultraviolet rays, and has strong adhesion to optical parts.
When the ultraviolet light B is applied to the
Accordingly, it is possible to prevent the
The other is that a
上述の内容を総合すると、本発明の紫外線発光ダイオードパーツのパッケージ構造は、アモルファス構造の二酸化ケイ素を含む光学パーツを使用することで、発光波長が200〜400nmの紫外線はすべて通過でき、しかも通過率は80%以上に達するため、紫外線発光ダイオードの発光性能を向上させることができる。
しかも、従来の石英は溶融点が高過ぎるため、プレス成形できないという制限を克服することができる。
さらに、凹槽構造を設置することで、紫外線発光ダイオードの発光角度を拡大し、出光量を高めることができる。
この他、本発明のパッケージ構造は、金属膜及び反射リングを通して、樹脂上への紫外線の直接照射を阻み、材料を保護し、劣化防止の目的を達成できる。
こうして、本発明は、平面式パッケージ技術により、紫外線発光ダイオードパーツのパッケージを行う際の、密封材料の信頼性不足の問題を解決することができる。
本発明は、従来の紫外線発光ダイオード平面式パッケージの制限を克服すると同時に、平面式パッケージの長所を備え、高コストのTO-canパッケージ構造に置換し、これにより紫外線発光ダイオードはバックエンド製造工程においてより幅広い応用が可能となる。
In summary, the ultraviolet light emitting diode part package structure of the present invention uses an optical part containing silicon dioxide having an amorphous structure, so that all ultraviolet light with an emission wavelength of 200 to 400 nm can pass through, and the transmittance is also high. Reaches 80% or more, so that the light emitting performance of the ultraviolet light emitting diode can be improved.
Moreover, since the conventional quartz has a melting point that is too high, the limitation that it cannot be press-molded can be overcome.
Furthermore, by installing the concave tank structure, the emission angle of the ultraviolet light-emitting diode can be expanded and the amount of emitted light can be increased.
In addition, the package structure of the present invention can achieve the purpose of preventing deterioration by preventing direct irradiation of ultraviolet rays onto the resin through the metal film and the reflective ring, thereby protecting the material.
Thus, the present invention can solve the problem of insufficient reliability of the sealing material when packaging the ultraviolet light emitting diode parts by the planar packaging technology.
The present invention overcomes the limitations of the conventional UV light emitting diode planar package, and at the same time has the advantages of a planar package and replaces it with a high cost TO-can package structure, so that the UV light emitting diode can be used in the back-end manufacturing process. A wider range of applications is possible.
前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではなく、よって、本発明により保護される範囲は後述される特許請求の範囲を基準とする。 The embodiments of the present invention described above do not limit the present invention, and the scope protected by the present invention is based on the claims described below.
100 基板
110 反射リング
120 導孔
130 金属配線板
140 金ワイヤー
200 紫外線発光ダイオード
300 光学パーツ
310 凹槽
320 光学パーツ底部
330 非直角連接面
340 金属膜
350 樹脂
400 収容空間
DESCRIPTION OF
Claims (21)
前記紫外線発光ダイオードの発光波長範囲は、200〜400nmで、前記基板上に設置され、
前記光学パーツは、二酸化ケイ素を含み、
前記紫外線発光ダイオードが発射する紫外線の、前記光学パーツへの通過率は80%以上で、
前記光学パーツは、凹槽を有し、前記凹槽は、前記基板に向かい、その上を覆い、これにより前記紫外線発光ダイオードは、前記基板と前記光学パーツとの間に位置することを特徴とする紫外線発光ダイオードパーツのパッケージ構造。 A package structure of ultraviolet light emitting diode parts, including a substrate, ultraviolet light emitting diodes and optical parts,
The emission wavelength range of the ultraviolet light emitting diode is 200 to 400 nm, and is installed on the substrate.
The optical part comprises silicon dioxide;
The passing rate of the ultraviolet light emitted by the ultraviolet light emitting diode to the optical part is 80% or more,
The optical part has a concave tank, and the concave tank faces the substrate and covers the concave part, whereby the ultraviolet light emitting diode is located between the substrate and the optical part. Package structure of UV light emitting diode parts.
前記紫外線発光ダイオードは、前記基板上に設置され、
前記光学パーツの底部には、金属膜を設置し、密封材料により前記光学パーツと前記基板とを連接することを特徴とする紫外線発光ダイオードパーツのパッケージ構造。 Ultraviolet light emitting diode parts package structure, comprising a substrate, ultraviolet light emitting diodes and optical parts,
The ultraviolet light emitting diode is installed on the substrate,
A package structure of an ultraviolet light emitting diode part, wherein a metal film is installed on the bottom of the optical part, and the optical part and the substrate are connected by a sealing material.
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