JP5574716B2 - 発光ダイオードパッケージ構造 - Google Patents
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Description
この発明は、一般的に半導体パッケージ構造に関し、特に、発光ダイオード（Light Emiting Diode = ＬＥＤ）パッケージ構造に関する。
ＬＥＤｓは、長い寿命・小さな体積・高い抗振動性・低い発熱および電力節約のような多くの優位性があるので、家庭用および各種設備中の指示器（indicators）または光源の領域において使用されている。近年、ＬＥＤｓが高い色彩性ならびに高い輝度へ向けて発展するとともに、メガサイズ（mega-size）ディスプレイボード・交通信号灯および関連領域へ既に拡張されてきている。将来、電力節減および環境保護製品を特色とする主要な照明光源にさえなっていくものと予想される。
図１は、従来のＬＥＤパッケージ構造を示す断面図である。図１において、ＬＥＤパッケージ構造１０が、キャリア１２とハウジング１４とＬＥＤチップ１６と封止体（encapsulant）１８とを含む。ＬＥＤチップ１６がキャリア１２上に配置されるとともに、キャリア１２とハウジング１４とにより形成されるチップ含有空洞（chip-containing cavity）Ｃ中に位置し、そのうち、ＬＥＤチップ１６が２本のボンディングワイヤー１９によりキャリア１２に電気接続される。封止体１８がチップ含有空洞Ｃ中へ充填されてＬＥＤチップ１６およびボンディングワイヤー１９を封止する。封止体１８の外側に露出されたキャリア１２の一部分が外部電極Ｅとして供され、ＬＥＤパッケージ構造１０が外部へ電気接続する媒体となる。
従来技術中、封止体１８がチップ含有空洞Ｃ中へ充填される時、封止体１８およびチップ含有空洞Ｃ間の粘着力（adhesion）が、封止体１８自体の凝集力（cohesion）よりも大きいため、チップ含有空洞Ｃ周囲に位置する封止体１８の一部が、封止体１８の中心部分よりも少し高くなり、毛管現象（capillary phenomenon）と呼ばれる。詳細には、毛管現象のために、チップ含有空洞Ｃ中に位置する封止体１８が凹（へこ）んで、ＬＥＤパッケージ構造１０の不安定な発光均一性という結果となる。また、チップ含有空洞Ｃ周囲に位置する封止体１８の一部が、ハウジング１４の上表面１４ａへ部分的に溢（あふ）れて（overflow）ＬＥＤパッケージ構造１０が溢れ汚染（flash contamination）を引き起こす。
そこで、この発明の目的は、そのハウジング上表面の溢れ汚染を除去できるＬＥＤパッケージ構造を提供することにある。
この発明は、ＬＥＤパッケージ構造を提供し、それが、キャリアと、ハウジングと、ＬＥＤチップと、封止体と、表面処理層とを含む。ハウジングが、キャリア上に配置されるとともに、上表面を有し、そのうち、ハウジングおよびキャリアが一緒にチップ含有空洞を形成する。ＬＥＤチップが、キャリア上に配置され、かつチップ含有空洞中に位置する。封止体が、チップ含有空洞中に充填され、ＬＥＤチップを封止する。表面処理層が、ハウジングの上表面上に配置されて、封止体がハウジングの上表面に粘着することを防止する。
この発明の実施形態中、上記表面処理層が、インク層である。
この発明の実施形態中、上記インク層の材料が、4-ヒドロキシ-4-メチルペンタン-2-ケトン、シクロヘキサン、キシレン、ブチルグリコール-アセテート、ソルベントナフサ、メシチレン、樹脂、ブラックカーボンの組み合わせを含むものである。
この発明の実施形態中、上記インク層の材料が、4-ヒドロキシ-4-メチルペンタン-2-ケトン、シクロヘキサン、キシレン、ブチルグリコール-アセテート、ソルベントナフサ、メシチレン、樹脂、芳香族炭化水素の組み合わせを含むものである。
この発明の実施形態中、上記表面処理層が、ローラー印刷を使用することによりハウジングの上表面に粘着されるものである。
この発明の実施形態中、上記封止体の表面が、表面処理層の表面と実質的に同一レベルである。
この発明の実施形態中、上記封止体がハウジングから突出するとともに、封止体の表面が表面処理層の表面よりも高いものである。
この発明の実施形態中、上記ＬＥＤパッケージ構造が、更に、少なくとも１本のボンディングワイヤーを備え、そのうち、前記ＬＥＤチップがキャリアにボンディングワイヤーにより電気接続されるものである。
この発明の実施形態中、更に、上記キャリアが回路板またはリードフレームを備えるものである。
この発明の実施形態中、上記キャリアおよび上記ハウジングが一体的に成形されるものである
上記に基づき、この発明のＬＥＤパッケージ構造が表面処理層を有し、封止体がチップ含有空洞に充填される時、表面処理層および封止体間の結合力が、封止体およびハウジング間の結合力より小さいため、封止体が表面処理層に粘着しにくく、封止体がハウジングの上表面にオーバーフローしない。かくして、この発明のＬＥＤパッケージ構造は、溢れ汚染（flash contamination）を回避することができる。
つまり、この発明のＬＥＤパッケージ構造は、表面処理層を有するので、封止体がチップ含有空洞を充填する時、封止体およびチップ含有空洞間の粘着力が、封止体自体の凝集力よりも大きく、チップ含有空洞の周囲に位置する封止体の一部が封止体の中心部分より少し高くなる。しかし、表面処理層および封止体間の結合力が、封止体およびハウジング間の結合力より小さいから、封止体が表面処理層に粘着しにくく、封止体がハウジングの表面に越流（overflow）しない。このようにして、この発明のＬＥＤパッケージ構造がフラッシュ汚染を回避できる。
また、封止体がハウジングの表面にオーバーフローしないとともに、封止体が実質的に表面処理層の表面に同一レベルであることができる又はチップ含有空洞間に充填する封止体の容量を制御することによりハウジングから突出するようにできるため、ＬＥＤチップから発射された光線が封止体を通って外へ行く時、従来技術において毛管現象により引き起こされる発光均一性の不安定問題を予防することができる。言い換えれば、この発明のＬＥＤパッケージ構造は、光線のより良好なカラー均一性を有するため、この発明のＬＥＤパッケージ構造は、より良い発光均一性を有する。
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図２は、この発明の実施形態にかかるＬＥＤパッケージ構造を示す断面図である。図２において、実施形態中、ＬＥＤパッケージ構造１００は、キャリア１１０と、ハウジング１２０と、ＬＥＤチップ１３０と、封止体１４０と、表面処理層１５０とを含む。特に、実施形態中のＬＥＤパッケージ構造１００は、表面実装デバイス（surface mount device = ＳＭＤ様式）中のＬＥＤパッケージ構造１００である。
図２は、この発明の実施形態にかかるＬＥＤパッケージ構造を示す断面図である。図２において、実施形態中、ＬＥＤパッケージ構造１００は、キャリア１１０と、ハウジング１２０と、ＬＥＤチップ１３０と、封止体１４０と、表面処理層１５０とを含む。特に、実施形態中のＬＥＤパッケージ構造１００は、表面実装デバイス（surface mount device = ＳＭＤ様式）中のＬＥＤパッケージ構造１００である。
より詳細には、ハウジング１２０がキャリア１１０上に配置されるとともに、上表面１２２を有し、そのうち、ハウジング１２０とキャリア１１０とが一緒にチップ含有空洞Ｃ｀を形成し、かつキャリア１１０とハウジング１２０とが一体的に成形される。実施形態中、キャリア１１０が例えば回路板であり、別な実施形態中、リードフレームである。つまり、図２のキャリア１１０は、実例に過ぎず、この発明を限定するものではない。
ＬＥＤチップ１３０がキャリア１１０上に配置され、かつ光線を発射するためにチップ含有空洞Ｃ｀中に位置する。実施形態中、ＬＥＤパッケージ構造１００が更に少なくとも１本のボンディングワイヤー１６０（図２中、例えば２本のボンディングワイヤー１６０を図示）を含み、そのうち、ＬＥＤチップ１３０がボンディングワイヤー１６０によりキャリア１１０に電気接続されている。
封止体１４０がチップ含有空洞Ｃ｀中に配置されるとともに、ＬＥＤチップ１３０およびボンディングワイヤー１６０を封止しており、封止体１４０がＬＥＤチップ１３０およびボンディングワイヤー１６０を外界温度・湿度およびノイズによる影響から保護している。封止体１４０から露出されるキャリア１１０の一部が外部電極Ｅ｀であり、かつＬＥＤパッケージ構造１００を外部に電気接続する媒体として供される。
表面処理層１５０がハウジング１２０の上表面１２２に配置され、かつ表面処理層１５０は、封止体１４０がハウジング１２０の上表面１２２に付着することを防止するためにある。実施形態中、封止体１４０の表面は、実質的に表面処理層１５０の表面と同一レベルである。表面処理層１５０は、ローラー印刷を使用することによりハウジング１２０の上表面１２２に付着される。
特記すべきは、実施形態中、表面処理層１５０は、例えば、インク層であり、インク層が含有量10-22％の4-ヒドロキシ-4-メチルペンタン-2-ケトン（4-hydroxy-4-methylpentan-2-ketone）、含有量1-10％のシクロヘキサノン（cyclohexanone）、含有量5-15％のキシレン、含有量1-15％のブチルグリコール-アセテート（butylglycol acetate）、含有量5％以下のソルベントナフサ（solvent naphtha）、含有量5％以下のメシチレン（mesitylene）、含有量15-20％の樹脂（resin）および含有量3-5％のブラックカーボン（black carbon）の組み合わせからなる。しかし、別な実施形態中、上記した含有量3-5％のブラックカーボンは、インク層の求められるカラーに従って含有量1-3％の芳香族炭化水素（aromatic hydrocarbins）に置き換えることができ、インク層のカラーもブラックカーボンの元の黒色から透明なものへ変更される。
注意すべきは、チップ含有空洞Ｃ｀が適量の封止体１４０で充填される時、封止体１４０およびチップ含有空洞Ｃ｀間の粘着力が封止体１４０自体の凝集力よりも大きいとともに、チップ含有空洞Ｃ｀の周囲に位置する封止体１４０の一部がいわゆる毛管現象により引き起こされる封止体１４０の中心部分より少し高くなるものの、しかし、ハウジング１２０の上表面１２２上に配置された表面処理層１５０および封止体１４０間の結合力が、封止体１４０およびハウジング１２０間の結合力より小さいので、封止体１４０が表面処理層１５０に粘着しにくい。即ち、封止体１４０がハウジング１２０の上表面１２２上にオーバーフローしにくい；反対に、封止体１４０の表面が実質的に表面処理層１５０の表面と同一レベルなる、又は封止体１４０の表面が表面処理層１５０の表面よりも低くなる。
要するに、実施形態のＬＥＤパッケージ構造１００が処理表面層１５０を有する。チップ含有空洞Ｃ｀が封止体１４０で充填される時、表面処理層１５０および封止体１４０間の結合力が封止体１４０およびハウジング１２０間の結合力より小さいため、封止体１４０が表面処理層１５０上に粘着しにくい。即ち、封止体１４０がハウジング１２０の上表面１２２上にオーバーフローしにくい。このようにして、実施形態のＬＥＤパッケージ構造１００がフラッシュ汚染を回避できる。
図３は、この発明の別な実施形態にかかるＬＥＤパッケージ構造を示す断面図である。図３と図２とにおいて、実施形態中、図３のＬＥＤパッケージ構造１００ａは、図３の封止体１４０ａがハウジング１２０から突出しているとともに、封止体１４０ａが表面処理層１５０の表面より高いことを除いて、図２のＬＥＤパッケージ構造１００に類似している。
詳細には、実施形態中、封止体１４０ａが過剰な容量でチップ含有空洞Ｃ｀中へ充填される時、封止体１４０ａおよびチップ含有空洞Ｃ｀間の粘着力が封止体１４０ａ自体の凝集力より大きく、チップ含有空洞Ｃ｀周囲に位置する封止体１４０ａの一部が封止体１４０ａの中心部分より少し高くなる。しかし、ハウジング１２０の上表面１２２に配置された表面処理層１５０および封止体１４０ａ間の結合力が、封止体１４０ａおよびパッケージのハウジング１２０間の結合力よりも小さく、かつ表面処理層１５０および封止体１４０ａ間の表面張力が、封止体１４０ａ自体の凝集力より遙かに大きいので、過剰な封止体１４０ａがハウジング１２０から突出するとともに、封止体１４０ａが表面処理層１５０に粘着しない。つまり、封止体１４０ａがハウジング１２０の上表面１２２にオーバーフローしない。
注意すべきは、実施形態中、封止体１４０ａがハウジング１２０の上表面１２２にオーバーフローしないため、チップ含有空洞Ｃ｀中に位置する封止体１４０ａが凹（へこ）まないことである。従来技術と比較して、実施形態のＬＥＤパッケージ構造１００ａの発光均一性がより安定する。とりわけ、ハウジング１２０から突出する封止体１４０ａの部分が凸レンズと見なされる。その結果、ＬＥＤチップ１３０から発射される光線が、封止体１４０ａを通って外部へ行く時、ＬＥＤパッケージ構造１００ａがより良好な発光均一性を備えることができる。
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
１０ ＬＥＤ（発光ダイオード）パッケージ構造
１２ キャリア
１４ ハウジング
１４ａ 上表面
１６ ＬＥＤ（発光ダイオード）チップ
１８ 封止体
１９ ボンディングワイヤー
１００，１００ａ ＬＥＤ（発光ダイオード）パッケージ構造
１１０ キャリア
１２０ ハウジング
１２２ 上表面
１３０ ＬＥＤ（発光ダイオード）チップ
１４０，１４０ａ ハウジング
１５０ 表面処理層
１６０ ボンディングワイヤー
Ｃ，Ｃ｀ チップ含有空洞
Ｅ，Ｅ｀ 外部電極
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１００，１００ａ ＬＥＤ（発光ダイオード）パッケージ構造
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１２０ ハウジング
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１３０ ＬＥＤ（発光ダイオード）チップ
１４０，１４０ａ ハウジング
１５０ 表面処理層
１６０ ボンディングワイヤー
Ｃ，Ｃ｀ チップ含有空洞
Ｅ，Ｅ｀ 外部電極
Claims (8)
- 発光ダイオードパッケージ構造であり、
キャリアと；
ハウジングであり、前記キャリア上に配置されるとともに、上表面を有し、前記ハウジングおよび前記キャリアが一緒にチップ含有空洞を成形するハウジングと；
前記キャリア上に配置され、かつ前記チップ含有空洞中に位置する発光ダイオードチップと；
前記チップ含有空洞中に充填され、前記発光ダイオードチップを封止する封止体と；
前記ハウジングの前記上表面に配置され、前記封止体が前記ハウジングの前記上表面に粘着することを防止するためのものである表面処理層とを備え、
前記表面処理層が、インク層であり、
前記インク層の材料が、4-ヒドロキシ-4-メチルペンタン-2-ケトン、シクロヘキサン、キシレン、ブチルグリコール-アセテート、ソルベントナフサ、メシチレン、樹脂、ブラックカーボンの組み合わせを含むものである発光ダイオードパッケージ構造。 - 発光ダイオードパッケージ構造であり、
キャリアと；
ハウジングであり、前記キャリア上に配置されるとともに、上表面を有し、前記ハウジングおよび前記キャリアが一緒にチップ含有空洞を成形するハウジングと；
前記キャリア上に配置され、かつ前記チップ含有空洞中に位置する発光ダイオードチップと；
前記チップ含有空洞中に充填され、前記発光ダイオードチップを封止する封止体と；
前記ハウジングの前記上表面に配置され、前記封止体が前記ハウジングの前記上表面に粘着することを防止するためのものである表面処理層とを備え、
前記表面処理層が、インク層であり、
前記インク層の材料が、4-ヒドロキシ-4-メチルペンタン-2-ケトン、シクロヘキサン、キシレン、ブチルグリコール-アセテート、ソルベントナフサ、メシチレン、樹脂、芳香族炭化水素の組み合わせを含むものである発光ダイオードパッケージ構造。 - 前記表面処理層が、ローラー印刷を使用することにより前記ハウジングの前記上表面に粘着される請求項１又は請求項２記載の発光ダイオードパッケージ構造。
- 前記封止体の表面が、前記表面処理層の表面と実質的に同一レベルである請求項１又は請求項２記載の発光ダイオードパッケージ構造。
- 前記封止体が前記ハウジングから突出するとともに、前記封止体の表面が前記表面処理層の表面よりも高いものである請求項１又は請求項２記載の発光ダイオードパッケージ構造。
- 更に、少なくとも１本のボンディングワイヤーを備え、前記発光ダイオードチップが前記キャリアに前記ボンディングワイヤーにより電気接続される請求項１又は請求項２記載の発光ダイオードパッケージ構造。
- 前記キャリアが、回路板またはリードフレームを備える請求項１又は請求項２記載の発光ダイオードパッケージ構造。
- 前記キャリアおよび前記ハウジングが一体的に成形されるものである請求項１又は請求項２記載の発光ダイオードパッケージ構造。
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