JP2018182308A - 光電子パッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】光を拡散する光拡散層を含む光電子パッケージを提供する。
【解決手段】光電子パッケージ１００は、配線基板１１０と、発光チップ１２０と、光学封止材１３０と、光拡散層１４０とを有する。配線基板は、保持平面１１１ａと、保持平面に位置する配線層１１２ａ，１１２ｂとを有する。発光チップは光を放出するために用いられ、保持平面上に取り付けられ、また配線層に電気的に接続される。光学封止材は保持平面を覆い、また発光チップを包み覆う。光学封止材は光の伝送路上に位置する。光拡散層は光学封止材を覆う。光学封止材は配線基板と光拡散層との間に位置し、また光の伝送路上に位置する。光学封止材の屈折率は光拡散層の屈折率以上であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電子パッケージに関し、特に光拡散層（optical diffusion layer）を有する光電子パッケージに関する。
発光ダイオード（Light Emitting Diodes、LED）は、半導体パッケージ（semiconductor package）の一種であり、発光するダイオードダイ（diode die）を有する。一般的に、発光ダイオードは、視野角（viewing angle）の狭いものが多く、発する光が集中するため、均一に光を発することが困難である。したがって、発光ダイオードは、狭い範囲の照明器具、例えば懐中電灯、を製造するのに非常に適するが、例えばシーリングライト等広い範囲の照明器具では他の光学素子と組み合わせて使用しないと良い視覚効果を奏することができない。
本発明は光を拡散する（diffuse）光拡散層を含む光電子パッケージを提供する。
本発明に係る光電子パッケージは、配線基板（wiring substrate）と、発光チップと、光学封止材と、光拡散層（optical diffusion layer）とを有する。配線基板は、保持平面（holding plane）と、保持平面に位置する配線層とを有する。発光チップは、保持平面に取り付けられ、配線層に電気的に接続され、光を放出するために用いられる。光学封止材は保持平面を覆い、また発光チップを包み覆い、光の伝送路上に位置する。光拡散層は、光学封止材を覆う。光学封止材は、配線基板と光拡散層との間に位置し、かつ光の伝送路上に位置し、光学封止材の屈折率は光拡散層の屈折率以上であることが好ましい。
本発明の実施例において、上記発光チップは、出光面を有し、光学封止材は出光面を覆いかつそれに接触する。
本発明の実施例において、上記発光チップは、さらに出光面に相対する背面を有し、背面は保持平面と互いに向き合う。
本発明の実施例において、上記発光チップは、発光ダイオードチップである。
本発明の実施例において、上記光学封止材の側辺と光拡散層の側辺とが互いに面一状となる（be flush with）。
本発明の実施例において、上記光学封止材は蛍光材料を含み、蛍光材料は、光により励起されると蛍光を放出する。
本発明の実施例において、上記光拡散層の透過率は、５０%〜９０%である。
本発明の実施例において、上記発光チップは、ワイヤボンディング（wire-bonding）により保持平面上に取り付けられる。
本発明の実施例において、上記発光チップは、フリップチップ（flip-chip）により保持平面上に取り付けられる。
本発明の実施例において、上記配線基板は、プリント配線基板（Printed Circuit Board、PCB）またはパッケージキャリア（package carrier）である。
本発明の実施例において、上記発光チップの数量は複数であり、それらの発光チップは、ダイレクトチップパッケージ（Chip On Board、COB）により配線基板に取り付けられる。
本発明は、上記光拡散層と光学封止層を用いて光を拡散させ、光電子パッケージの視野角を広げることにより、光が均等に出射されるようにする。本発明の光電子パッケージは、従来の発光ダイオードと比べて、広い範囲の照明器具、例えばシーリングライトの製造に有利に利用される。
本発明の一実施例に係る光電子パッケージを示す断面図である。 図１に示す光電子パッケージの製造プロセスを示す断面図である。 図１に示す光電子パッケージの製造プロセスを示す断面図である。 図１に示す光電子パッケージの製造プロセスを示す断面図である。
本発明の特徴及び利点をより理解しやすくするために、実施形態を添付図面と併せて、以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例に係る光電子パッケージを示す断面図である。図１に示すように、光電子パッケージ１００は、配線基板１１０と、少なくとも１つの発光チップ１２０とを含み、発光チップ１２０は、配線基板１１０に取り付けられる。配線基板１１０は、保持平面１１１aを有し、発光チップ１２０は、出光面１２２ａと、出光面１２２ａに相対する背面１２２ｂとを有し、背面１２２ｂと保持平面１１１ａとは互いに向き合う。
図１の実施例において、光電子パッケージ１００は、２つの発光チップ１２０を含み、それらの発光チップ１２０は、ワイヤボンディングにより保持平面１１１ａ上に取り付けられる。しかし、他の実施例において、光電子パッケージ１００に含まれる発光チップ１２０の数量は、１つのみ、または２つ以上であってよい。また、発光チップ１２０は、フリップチップにより保持平面１１１ａ上に取り付けられてよい。したがって、光電子パッケージ１００に含まれる発光チップ１２０の数量は２つに限定されない。また、発光チップ１２０が保持平面１１１ａに取り付けられる方法は、ワイヤボンディングに限定されない。
発光チップ１２０は、出光面１２２ａから光Ｌ１を放出することができる。また、発光チップ１２０は、パッケージ化されていない（unpackaged）発光ダイオードダイ（LED die）またはパッケージ化された（packaged）発光ダイオードチップ（LED chip）であってよい。配線基板１１０は、プリント配線基板またはパッケージキャリアであってよい。図１の実施例において、配線基板１１０は、絶縁層１１１と、配線層１１２ａ、１１２ｂと、複数本の導体柱１１３とを含む。配線層１１２ａ、１１２ｂは、それぞれ絶縁層１１１の相対する両側に配置され、絶縁層１１１は、保持平面１１１ａを有し、配線層１１２ａは、保持平面１１１ａに位置する。上記導体柱１１３は、絶縁層１１１の中に配置され、かつ配線層１１２ａと配線層１１２ｂを接続する。これによって、配線層１１２ａと配線層１１２ｂが互いに電気的に伝導される。また、発光チップ１２０が上記発光ダイオードダイである場合、それらの発光チップ１２０は、ダイレクトチップパッケージ（COP）により配線基板１１０に取り付けられ、光電子パッケージ１００をディスクリート部品（discrete component）にすることができる。
特記すべきは、図１に示す実施例において、２層の配線層１１２ａ、１１２ｂを含む配線基板１１０は、実質的に両面配線基板（double-sided wiring board）である。しかし、他の実施例において、配線基板１１０に含まれる配線層の数量は、１層のみ、または２層以上であってよい。すなわち、配線基板１１０は、実質的に片面配線基板（single-sided wiring board）または多層配線基板（multilayer wiring board）であってよく、両面配線基板に限定されない。
光電子パッケージ１００は、さらに光学封止材１３０と光拡散層１４０とを含む。光学封止材１３０は、保持平面１１１ａと発光チップ１２０とを覆い、光拡散層１４０は、光学封止材１３０を覆う。その中、光学封止材１３０は、配線基板１１０と光拡散層１４０との間に位置する。光学封止材１３０は、発光チップ１２０を包み覆い、また出光面１２２ａを覆いかつそれに接触する。したがって、光学封止材１３０は、光Ｌ１の伝送路上に位置する。本発明の一実施例において、光学封止材１３０は、蛍光材料を含み、それは光Ｌ１により励起され蛍光を放出する。つまり、光Ｌ１が蛍光材料を含む光学封止材１３０を通過した後、光Ｌ１の波長及び色は変化する。
例えば、発光チップ１２０は、青色光Ｌ１を放出できる発光ダイオードダイであり、光学封止材１３０に含まれる蛍光材料は黄色蛍光材料である。光Ｌ１が光学封止材１３０を通過した後、一部の青色光Ｌ１は、蛍光材料により黄色光Ｌ１に変換される。一方、蛍光材料により変換されない光Ｌ１は青色のままで上記黄色光Ｌ１と混合され、白色光が形成される。また、説明すべきは、他の実施例において、光学封止材１３０は蛍光材料を含まなくてよい。したがって光学封止材１３０は必ず蛍光材料を含むものに制限されない。
光拡散層１４０も光Ｌ１の伝送路上に位置する。光学封止材１３０の屈折率は、光拡散層１４０の屈折率以上であることが好ましい。それにより、光Ｌ１は、光学封止材１３０と光拡散層１４０との境界（boundary）で屈折され、光電子パッケージ１００から離れる光Ｌ１は出光面１２２ａの法線Ｎ１との夾角が大きくなることにより、光電子パッケージ１００の視野角が大きくなる。次に、光学封止材１３０の屈折率が光拡散層１４０の屈折率より大きいため、光学封止材１３０と光拡散層１４０との境界で一部の光の全反射（total reflection）が起きることにより、それらの光Ｌ１は配線基板１１０により反射されてから、配線層１１２ａにより反射される。このように、光学封止材１３０と光拡散層１４０は光Ｌ１を法線Ｎ１の方向から集中して出射されないようにできるため、光電子パッケージ１００の法線Ｎ１の方向における正面発光強度が下がる。
光拡散層１４０は、光Ｌ１を拡散させることができる。例えば、光拡散層１４０は、拡散剤とシリコーン（図示略）とを含むことができる。その中、拡散剤は、光Ｌ１を散乱させるための拡散粒子を複数有し、拡散剤とシリコーンとの重量比は、１：５〜５：１である。また、光拡散層１４０の透過率は５０％〜９０％であり、それにより、発光チップ１２０の法線Ｎ１の方向に沿う正面発光強度は少なくとも３０％低くされることが可能になる。このように、光電子パッケージ１００の視野角を大きくすることで、光Ｌ１が均等に光拡散層１４０から出射されることにより、光電子パッケージ１００は、広い範囲の照明器具に有利に応用される。
説明すべきは、図１に示す光Ｌ１は、光拡散層１４０の上表面のみで散乱されるようにみえるが、実際、光拡散層１４０の内部には複数の拡散粒子が存在するため、光Ｌ１は、光拡散層１４０の上表面で散乱されるだけではなく、光拡散層１４０の内部でもそれらの拡散粒子により散乱される。図１に示す光拡散層１４０の上表面で散乱される光Ｌ１は、光Ｌ１が光拡散層１４０を通過した後に散乱により多方向に出射されることを示すためであって、光Ｌ１は光拡散層１４０の上表面のみで散乱されるように解釈されるべきではない。また、他の実施例において、光学封止材１３０の屈折率は、光拡散層１４０の屈折率に等しくすることができる。また、光電子パッケージ１００は、光拡散層１４０のみにより視野角を広げ、光Ｌ１が均一に出射される効果を奏することができる。また、光拡散層１４０は、単層構造または多層構造であってよい。光拡散層１４０が多層構造である場合、多層の薄膜を積層することにより光拡散層１４０を形成することができる。それにより、より良い拡散効果を奏することができる。
図２Ａ〜２Ｃは、図１に示す光電子パッケージの製造プロセスを示す断面図である。図２Ａに示すように、光電子パッケージ１００の製造方法は、まず、配線パネル（wiring panel）１１０ｐと、複数の発光チップ１２０とを含む配線基板群（wiring board group）１０を提供する。それらの発光チップ１２０は、すべて配線パネル１１０ｐ上に取り付けられる。配線パネル１１０ｐは、実質的に複数の配線基板１１０（図２Ａにおいては図示略）を含む。それらの配線基板１１０は、配線パネル１１０ｐを切断することにより形成される。言い換えれば、配線パネル１１０ｐは、それらの配線基板１１０が互いに接続してなるパネル（panel）または基板ストライプ（strip）である。したがって、配線パネル１１０ｐは、複数の保持平面１１１ａを有し、また多層の配線層１１２ａ、１１２ｂ及び複数本の導体柱１１３を有する。
次に、図２Ｂに示すように、配線基板群１０上に順に光学封止材１３０ｉと光拡散層１４０ｉとを形成する。その中、光学封止材１３０ｉは配線基板群１０を覆い、かつそれらの発光チップ１２０を包み覆う。光拡散層１４０ｉは、光学封止材１３０の一平面を全面的に覆う。図２Ｂを例に例えると、光拡散層１４０ｉは、光学封止材１３０ｉの上平面を全面的に覆う。光学封止材１３０ｉと光拡散層１４０ｉとの両者は、硬化したプラスチック材料であってよく、光学封止材１３０ｉと光拡散層１４０ｉとの両者の形成方法は、例えば塗布（coating）、噴霧（spraying）または分注（dispensing）など複数の方法を含む。
図２Ｃ及び図１に示すように、その後、配線基板群１０を切断する（ｄｉｃｉｎｇ）ことにより、複数の光電子パッケージ１００を形成する。具体的に、ブレード２０によって、光学封止材１３０ｉと、光拡散層１４０ｉと、配線パネル１１０ｐとを切断することにより、図１に示す光電子パッケージ１００を形成することができる。光学封止材１３０と光拡散層１４０とは、ブレード２０で光学封止材１３０ｉと光拡散層１４０ｉとを切断することにより形成されるため、１つの光電子パッケージ１００において、図１に示すように、光学封止材１３０の側辺１３０ｓと、光拡散層１４０の側辺１４０ｓと、配線基板１１０の側辺１１０ｓとが互いに面一状となる。
上述したように、上記光拡散層により、本発明の実施例に係る電子パッケージは比較的大きい視野角を有するため、法線方向の正面発光強度が下がり、法線方向以外の横方向発光強度が大きくなる。このように、本発明の実施例に係る光電子パッケージにはコストの高い二次光学部品を使わなくても、光を均等に出射させることができる。したがって、本発明の実施例に係る光電子パッケージはコストが低いという利点を有する。以上から分かるように、本発明の実施例に係る光電子パッケージは、従来の発光ダイオードと比べて、広い範囲の照明器具、例えばシーリングライトの製造に有利に応用される。
以上、本発明の実施例を開示してきたが、具体的な構成は、上記実施例に限らず、本発明の精神及び範囲を逸脱しない程度の変更及び修飾は、本発明に含まれる。したがって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲により定義される。
１０：配線基板群
２０：ブレード
１００：光電子パッケージ
１１０：配線基板
１１０ｐ：配線パネル
１１０ｓ、１３０ｓ、１４０ｓ：側辺
１１１：絶縁層
１１１ａ：保持平面
１１２ａ、１１２ｂ：配線層
１１３：導体柱
１２０：発光チップ
１２２ａ：出光面
１２２ｂ：背面
１３０、１３０ｉ：光学封止材
１４０、１４０ｉ：光拡散層
Ｌ１：光
Ｎ１：法線

Claims (11)

  1. 配線基板と、発光チップと、光学封止材と、光拡散層とを含む光電子パッケージであって、
    該配線基板は、保持平面と、該保持平面に位置する配線層とを有し、
    該発光チップは、該保持平面に取り付けられ、かつ該配線層に電気的に接続され、該発光チップは光を放出するために用いられ、
    該光学封止材は、該保持平面を覆い、かつ該発光チップを包み覆い、該光学封止材は該光の伝送路に位置し、
    該光拡散層は、該光学封止材を覆い、該光学封止材は該配線基板と該光拡散層との間に位置し、かつ該光の伝送路に位置し、該光学封止材の屈折率は該光拡散層の屈折率以上である
    ことを特徴とする光電子パッケージ。
  2. 該発光チップは、出光面を有し、該光学封止材は、該出光面を覆いかつ接触する
    ことを特徴とする請求項１に記載の光電子パッケージ。
  3. 該発光チップは、さらに、該出光面と相対する背面を有し、該背面は、該保持平面と互いに向き合う
    ことを特徴とする請求項２に記載の光電子パッケージ。
  4. 該発光チップは、発光ダイオードチップである
    ことを特徴とする請求項１に記載の光電子パッケージ。
  5. 該光学封止材は、側辺が該光拡散層の側辺と互いに面一状となる
    ことを特徴とする請求項１に記載の光電子パッケージ。
  6. 該光学封止材は、蛍光材料を含み、該蛍光材料は、該光によって励起され蛍光を放出する
    ことを特徴とする請求項１に記載の光電子パッケージ。
  7. 該光拡散層の透過率は５０％〜９０％である
    ことを特徴とする請求項１に記載の光電子パッケージ。
  8. 該発光チップは、ワイヤボンディングにより該保持平面上に取り付けられる
    ことを特徴とする請求項１に記載の光電子パッケージ。
  9. 該発光チップは、フリップチップにより於該保持平面上に取り付けられる
    ことを特徴とする請求項１に記載の光電子パッケージ。
  10. 該配線基板は、プリント配線基板またはパッケージキャリアである
    ことを特徴とする請求項１に記載の光電子パッケージ。
  11. 該発光チップは、複数個であり、それらの発光チップは、ダイレクトチップパッケージにより該配線基板に取り付けられる
    ことを特徴とする請求項１に記載の光電子パッケージ。
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