JP6457713B2 - 発光素子パッケージ - Google Patents
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Description
実施例は、発光素子パッケージに関する。
半導体の３−５族または２−６族化合物半導体物質を用いた発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザーダイオードのような発光素子は、薄膜成長技術及び素子材料の開発によって赤色、緑色、青色及び紫外線などの様々な色を具現することができ、蛍光物質を用いたり、色を組み合わせることによって効率の良い白色光線も具現可能であり、蛍光灯、白熱灯などの既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、速い応答速度、安全性、環境親和性などの長所を有する。
したがって、光通信手段の送信モジュール、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）表示装置のバックライトを構成する冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ）を代替する発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球を代替することができる白色発光ダイオード照明装置、自動車のヘッドライト及び信号灯にまで応用が拡大されている。
発光素子パッケージは、パッケージボディーに第１電極及び第２電極が配置され、パッケージボディーの底面に発光素子が配置され、第１電極及び第２電極と電気的に接続される。
図１は、従来の発光素子パッケージを示す図である。
発光素子パッケージ１００は、パッケージボディー１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃにキャビティ構造が形成され、キャビティの底面に発光素子１４０が配置される。パッケージボディー１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの下部には放熱部１３０を配置することができ、放熱部１３０及び発光素子１４０は導電性接着層（図示せず）で固定することができる。
キャビティ内には、モールディング部１５０が発光素子１４０を取り囲んで保護することができる。モールディング部１５０は蛍光体１６０を含むことができ、発光素子１４０から放出された第１波長領域の光が蛍光体１６０を励起させ、蛍光体１６０で第２波長領域の光を放出することができる。
図２は、図１の‘Ａ１’または‘Ａ２’領域を詳細に示す図である。
ワイヤ１４５は、発光素子‘Ａ１’領域で発光素子１４０と接触し、‘Ａ２’領域で電極パッド７０と接触することができる。ワイヤ１４５は、（ａ）において‘Ｓ１’で表示された領域及び（ｂ）において‘Ｓ２’で表示された領域で細く伸びてステッチ（ｓｔｉｔｃｈ）をなしている。
図２の（ａ）では、電極パッド７０にワイヤ１４５が接触してステッチをなしており、（ｂ）では、パッケージボディー１１０ｂに形成されたビアホール電極８０と接触してステッチをなしている。
図２の（ａ）及び（ｂ）は全て図１の‘Ａ２’領域の実施例を示しているが、図１の‘Ａ１’領域でもワイヤ１４５が発光素子１４０上の電極パッドと接触したり、またはビアホールタイプの電極と接触することができる。
しかし、従来の発光素子パッケージは、次のような問題点がある。
特に、図２の（ｂ）のようにボンディングされるワイヤの場合、ビアホール電極８０の表面が、図示のように一部が凹んで配置されることがあり、したがって、ワイヤのステッチ部分がビアホール電極と正しくボンディングされないことがある。
実施例は、発光素子パッケージのワイヤボンディングの安定性ないし信頼性を確保しようとする。
実施例は、表面に少なくとも一つの電極パッドが配置されるパッケージボディーと；前記パッケージボディー上に配置され、前記電極パッドにワイヤによって電気的に接続される発光素子と；前記パッケージボディーを貫通して形成されたビアホール電極と；を含み、前記ワイヤは、前記発光素子及び電極パッドのうち少なくとも一つにステッチ（ｓｔｉｔｃｈ）をなし、前記ステッチ上に配置されたボンディングボール（ｂｏｎｄｉｎｇ ｂａｌｌ）をさらに含み、前記ビアホール電極と前記ステッチ及びボンディングボールとは互いに垂直方向に重ならない発光素子パッケージを提供する。
ワイヤは、1／４０〜１．５／４０ミリメートルの直径を有することができる。
ボンディングボールは、前記ステッチと接触するボディー（ｂｏｄｙ）と、前記ボディー上のテール（ｔａｉｌ）とを含むことができる。
ステッチは、０．３〜０．３５ミリメートルの線幅を有することができる。
発光素子から前記ビアホール電極までの距離は、前記発光素子から前記電極パッドまでの距離より近い領域に配置することができる。
発光素子パッケージは、前記パッケージボディー上の壁部を含み、前記発光素子パッケージは、少なくとも二つのセラミック層を含むことができる。
ビアホール電極は、それぞれのセラミック層のうち少なくとも一つのセラミック層に個別に形成することができる。
ビアホール電極と前記電極パッドとは電気的に接続され、前記発光素子は、前記電極パッドとワイヤで接続することができる。
ビアホール電極は、前記パッケージボディーの端部に隣接して形成することができる。
ビアホール電極は、前記パッケージボディーの角部のうち少なくとも一つに形成することができる。
ワイヤの直径と前記電極パッドの幅との比は、１：２〜１：３であってもよい。
ビアホール電極は、縁部のフレームと、前記フレームの下の導電層とセラミック層とを含むことができる。
実施例に係る発光素子パッケージは、ワイヤがＢＢＯＳ方式でボンディングされて、堅固なワイヤボンディング構造を有することができ、ビアホール電極がＰＫＧ及びワイヤボンディング用電極パッドの外郭に配置されて、ワイヤがボンディングされる電極パッドが従来より広く配置されることで、ワイヤボンディングの有効領域を十分に確保することができる。
以下、上記の目的を具体的に実現することができる本発明の実施例を、添付の図面を参照して説明する。
本発明に係る実施例の説明において、各構成要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）の「上（上部）または下（下部）（ｏｎ ｏｒ ｕｎｄｅｒ）」に形成されると記載される場合において、上（上部）または下（下部）は、二つの構成要素が互いに直接（ｄｉｒｅｃｔｌｙ）接触したり、一つ以上の他の構成要素が前記二つの構成要素の間に配置されて（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ）形成されることを全て含む。また、「上（上部）」または「下（下部）」と表現される場合、一つの構成要素を基準にして上側方向のみならず、下側方向の意味も含むことができる。
図３は、発光素子パッケージの一実施例の断面図である。
実施例に係る発光素子パッケージ２００は、パッケージボディーが複数個の第１セラミック層２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄからなる。パッケージボディーは、高温同時焼成セラミック（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ、ＨＴＣＣ）または低温同時焼成セラミック（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ、ＬＴＣＣ）技術を用いて具現することができる。
パッケージボディーが多層のセラミック基板である場合、各層の厚さは同一であってもよく、異なっていてもよい。パッケージボディーは、窒化物または酸化物の絶縁性材質からなることができ、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３またはＡｌＮを含むことができる。
複数個の第１セラミック層２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄの幅がそれぞれ異なっていてもよく、一部２１０ａ，２１０ｂは、発光素子パッケージ２００またはキャビティの底をなすことができ、他の一部２１０ｃ，２１０ｄは、キャビティを側壁をなすことができる。
上述した複数個の第１セラミック層２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄからなるキャビティの底面に発光素子が２４０ａ，２４０ｂが配置され、発光素子２４０ａ，２４０ｂは二つ以上が配置されてもよい。
発光素子２４０ａ，２４０ｂとワイヤ２４５ａ，２４５ｂを取り囲んでいるキャビティの内部にはモールディング部２５０が配置され、モールディング部２５０は、シリコン樹脂や蛍光体２６０を含むことができ、蛍光体２６０は、発光素子２４０ａ，２４０ｂから放出された第１波長領域の光をより長波長である第２波長領域の光に変換することができる。例えば、第１波長領域が紫外線領域であれば、第２波長領域は可視光線領域であってもよい。
また、モールディング部２５０の上部に金属蒸着またはメッキを行って、ガラスキャップ（Ｇｌａｓｓ ＣａｐまたはＬｉｄ）と共晶接合（Ｅｕｔｅｃｔｉｃ Ｂｏｎｄｉｎｇ）または溶接（Ｗｅｌｄｉｎｇ）などを適用して密封（Ｈｅｒｍｅｔｉｃ Ｓｅａｌｉｎｇ）したり、または複数個の第１セラミック層２１０ｄ，２１０ｃのように段差構造を有するようにし、その段差溝に非反射コーティングガラス（Ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ ｇｌａｓｓ ｐｌａｔｅ）を、接着剤（ＵＶ Ｂｏｎｄ、熱硬化性Ｂｏｎｄなど）を適用したボンディングを通じて密封（Ｈｅｒｍｅｔｉｃ Ｓｅａｌｉｎｇ）してもよい。
発光素子は、複数の化合物半導体層、例えば、３族−５族元素の半導体層を用いたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含み、発光素子は、青色、緑色または赤色などのような光を放出する有色発光素子であるか、またはＵＶを放出するＵＶ発光素子であってもよい。
上述した発光素子２４０ａ，２４０ｂは、垂直型発光素子または水平型発光素子であってもよく、それぞれ、第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を含む発光構造物を含むことができる。
第１導電型半導体層は、半導体化合物で形成することができ、例えば、３族−５族または２族−６族などの化合物半導体で形成することができる。また、第１導電型ドーパントがドープされてもよい。第１導電型半導体層がｎ型半導体層である場合、前記第１導電型ドーパントは、ｎ型ドーパントとして、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅを含むことができるが、これに限定されない。
前記第１導電型半導体層は、第１導電型半導体層のみで形成されたり、または前記第１導電型半導体層の下にアンドープ半導体層をさらに含むことができ、これに限定しない。
前記アンドープ半導体層は、前記第１導電型半導体層の結晶性の向上のために形成される層であって、前記ｎ型ドーパントがドープされないので前記第１導電型半導体層に比べて低い電気伝導性を有すること以外は、前記第１導電型半導体層と同一にすることができる。
第１導電型半導体層上に活性層を形成することができる。活性層は、第１導電型半導体層を通じて注入される電子と、以降に形成される第２導電型半導体層を通じて注入される正孔とが会って活性層（発光層）物質固有のエネルギーバンドによって決定されるエネルギーを有する光を放出する層である。
前記活性層は、二重接合構造（Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｅｔｅｒｏ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、単一井戸構造、多重井戸構造、量子線（Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｗｉｒｅ）構造、または量子点（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）構造のうち少なくともいずれか一つで形成することができる。例えば、前記活性層は、トリメチルガリウムガス（ＴＭＧａ）、アンモニアガス（ＮＨ３）、窒素ガス（Ｎ２）、及びトリメチルインジウムガス（ＴＭＩｎ）が注入されて多重量子井戸構造が形成されてもよいが、これに限定されるものではない。
前記活性層の井戸層／障壁層は、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＡｓ（ＩｎＧａＡｓ）／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ（ＩｎＧａＰ）／ＡｌＧａＰのいずれか一つ以上のペア構造で形成されてもよいが、これに限定されない。前記井戸層は、前記障壁層のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有する物質で形成することができる。
前記活性層の上及び／又は下には導電型クラッド層（図示せず）を形成することができる。導電型クラッド層は、活性層の障壁層のバンドギャップよりさらに広いバンドギャップを有する半導体で形成することができる。例えば、導電型クラッド層は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮまたは超格子構造を含むことができる。また、導電型クラッド層は、ｎ型またはｐ型にドーピングされてもよい。
そして、活性層上に第２導電型半導体層を形成することができる。第２導電型半導体層は、半導体化合物で形成することができ、例えば、第２導電型ドーパントがドープされた３族−５族化合物半導体で形成することができる。前記第２導電型半導体層は、例えば、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を含むことができる。第２導電型半導体層がｐ型半導体層である場合に、前記第２導電型ドーパントは、ｐ型ドーパントとして、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを含むことができるが、これに限定しない。
ここで、上述とは異なり、第１導電型半導体層がｐ型半導体層を含み、前記第２導電型半導体層がｎ型半導体層を含むこともできる。また、前記第１導電型半導体層上には、ｎ型またはｐ型半導体層を含む第３導電型半導体層を形成することもでき、これによって、上述した発光素子２４０ａ，２４０ｂは、ｎ−ｐ、ｐ−ｎ、ｎ−ｐ−ｎ、ｐ−ｎ−ｐ接合構造のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
そして、パッケージボディーが無機材質の第１セラミック層２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄからなっているので、約２８０ｎｍの波長を有する深紫外線（Ｄｅｅｐ ＵＶ）ＬＥＤ、または約３６５〜４０５ｎｍの波長を有する近紫外線（Ｎｅａｒ ＵＶ）ＬＥＤを含む発光素子２００を使用しても、発光素子２００から放出された紫外線光によってパッケージボディーが変色したり、変質する虞がないので、発光モジュールの信頼性を維持することができる。
本実施例において、パッケージボディーは、互いに同一の厚さを有する４個の第１セラミック層２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄからなっているが、より多くの個数の第１セラミック層からなってもよく、それぞれの第１セラミック層の厚さが互いに異なるように備えられてもよい。
図２は、パッケージ本体の表面に発光素子240a、240bが配置されており、発光素子240a、240bは、放熱部（230）の上に配置される。発光素子240a、240bは、導電性接着層286a、286b及び第3のセラミック層220を介して放熱部（230）と接触している。放熱部２３０は、熱伝導性に優れた物質からなることができ、特に、ＣｕＷからなることができる。図２では、一つの放熱部２３０が図示されているが、２個以上の放熱部に分けて配置してもよい。
放熱部２３０を第１セラミック層２１０ａ，２１０ｂの内部に配置することができ、放熱部２３０及び第１セラミック層２１０ａ，２１０ｂの上には第３セラミック層２２０及びクラック防止部２７０を配置することができ、クラック防止部２７０は第２セラミック層からなることができる。上述した第１セラミック層２１０ａ，２１０ｂの上の第３セラミック層２２０とクラック防止部２７０などをパッケージボディーと呼ぶこともでき、このとき、第１セラミック層２１０ｃ，２１０ｄは、壁部をなすことができる。
そして、クラック防止部２７０の一部ないし中心領域にオープン領域が形成され、上述したオープン領域を通じて第３セラミック層２２０が露出し、上述した第３セラミック層２２０の露出された領域の一部に発光素子２４０ａ，２４０ｂが配置されて、発光素子２４０ａ，２４０ｂが、第３セラミック層２２０を通じて放熱部２３０と熱接触することができる。
第１セラミック層２１０ｃ，２１０ｄがキャビティの側壁をなし、発光素子パッケージ２００において発光素子２４０ａ，２４０ｂの電気的な接続について、以下で説明する。
複数個の第１セラミック層２１０ａ，２１０ｂ、第３セラミック層２２０及びクラック防止部２７０に、複数個の第１電極パターン２８１ａ〜２８４ａ及び第２電極パターン２８１ｂ〜２８４ｂが配置され、それぞれの第１電極パターン２８１ａ〜２８４ａの間、第２電極パターン２８１ｂ〜２８４ｂの間には、それぞれ連結電極２９１ａ〜２９３ａ、２９１ｂ〜２９３ｂが配置される。
具体的に説明すると、次の通りである。
放熱部２３０が第１セラミック層２１０ａ，２１０ｂの内部に配置され、クラック防止部２７０にはそれぞれ、第１電極パッド２８５ａと第２電極パッド２８５ｂが配置され、発光素子２４０ａ，２４０ｂはそれぞれ、第１電極パッド２８５ａ及び第２電極パッド２８５ｂとワイヤ２４５ａ，２４５ｂでボンディングすることができ、ワイヤでボンディングするということは、電気的に接続されることを意味し、以下でも同一である。そして、第１電極パッド２８５ａ及び第２電極パッド２８５ｂはそれぞれ、第１電極パターン２８４ａ及び第２電極パターン２８４ｂと連結電極２９４ａ，２９４ｂで電気的に接続可能である。
上述した連結電極２９１ａ〜２９４ａ，２９１ｂ〜２９４ｂは、第１セラミック層２１０ａ，２１０ｂと第３セラミック層２２０及びクラック防止部２７０内に貫通孔を形成し、前記貫通孔に導電性物質を充填して形成することができ、ビアホール電極と呼ぶことができる。ビアホール電極は、それぞれのセラミック層、すなわち、第１セラミック層２１０ａ，２１０ｂと第３セラミック層２２０及びクラック防止部２７０ごとに個別に分離して形成することができる。
図３において、第１セラミック層２１０ａの下には、放熱部２３０と第２電極パターン２８１ａ，２８１ｂが露出して回路基板に直接電気的に接触することができ、放熱部２３０は電極パターンとして作用することができる。
そして、発光素子から前記ビアホール電極までの距離は、前記発光素子から前記電極パッドまでの距離より近い領域に配置することができる。
図４Ａは、図３の‘Ｂ１’領域を詳細に示す図であり、図４Ｂは、図４Ａの‘Ｓ１’領域ないし‘Ｓ２’領域の一実施例を詳細に示す図であり、図４Ｃは、図４Ａの‘Ｓ１’領域ないし‘Ｓ２’領域の他の実施例を詳細に示す図である。
以下では、図４Ａ乃至図４Ｃを参照して、上述した発光素子パッケージのワイヤのボンディング構造を詳細に説明する。
図４Ａにおいて、ワイヤ２４５ａが電極パッド２８５ａとボンディングされており、電極パッド２８５ａにはワイヤがステッチ（ｓｔｉｔｃｈ）をなし、ステッチ上にボンディングボール（ｂｏｎｄｉｎｇ ｂａｌｌ）２５５が配置されてＢＢＯＳ（Ｂａｌｌ ｂｏｎｄｉｎｇ ｏｎ ｓｔｉｔｃｈ）構造をなしている。ボンディングボール２５５は、ステッチと接触するボディー２５５ａと、ボディー２５５ａ上に接触し、ボディーより大きさが小さいテール（ｔａｉｌ）２５５ｂとからなることができる。
このような構造は、ワイヤ２４５ａが電極パッド２８５ａに接触する‘Ｂ１’領域の他に、発光素子２４０ａ，２４０ｂに接触する‘Ｂ２’領域にも適用することができる。
ワイヤ２４５ａは、図４Ｂに示すように、１〜１．５ミル（ｍｉｌ）の直径ｒ１を有することができる。薄すぎる場合、切れたり損傷することがあり、厚すぎる場合、光を遮断したり吸収することがある。ここで、１ミル（ｍｉｌ）は、約1／４０ミリメートルである。ワイヤ２４５ａのうち‘Ｓ’で表示された領域をステッチと言える、ワイヤ２４５ａのボンディング中にワイヤ２４５ａを切りながら形成されることができ、０．３〜０．３５ミリメートルの線幅ｒ２を有することができる。ステッチの場合、直径ではなく線幅ｒ２として定義する理由は、ワイヤ２４５ａの先端をカッティングしながら、ステッチ領域は一部が押下されて円形ではなく楕円形となり、線幅ｒ２は、ステッチの長手方向の直径を意味することができる。
図４Ｃに示した実施例は、ワイヤ２４５ａが、セラミック層であるクラック防止部２７０に形成されたビアホールである連結電極２９４ａと直接接続され、図４Ａに示した実施例と同様に、ステッチ及びボンディングボール２５５でビアホール電極２９４ａと接続されている。ビアホール電極２９４ａは、クラック防止部２７０を貫通して形成され、内部の導電層２９４ａ１と、導電層２９４ａ１の周縁のフレーム２９４ａ２とを含んでなることができる。
上述したＢＢＯＳ方式でボンディングされたワイヤは、ステッチ領域のワイヤにボンディングボールが圧力を加えることで、堅固なワイヤボンディング構造を有することができる。そして、図４Ｃの場合も、ビアホール上にステッチボンディングを行った後にボールボンディングされて、ビアホールの上部面の平坦度が、“凹み”または“貫通（中空）”形状などで不安定なこともあるため、図５などで示すように、パッケージの外郭にビアホールを位置させることができ、このとき、ビアホールは、ステッチ及びボンディングボールと互いに垂直方向に重ならないように配置することができる。
図５は、図３の発光素子パッケージの電極構造を示す図である。
発光素子パッケージ内に４個の発光素子が配置されるので、図５において、４個の導電性接着層２８６ａ〜２８６ｂと、第１電極パッド〜第４電極パッド２８５ａ〜２８５ｄを配置することができる。上述した４個の導電性接着層２８６ａ〜２８６ｄは互いに同一の極性を有することができ、第１電極パッド〜第４電極パッド２８５ａ〜２８５ｄは互いに同一の極性を示し、上述した４個の導電性接着層２８６ａ〜２８６ｄとは異なる極性を有することができる。
図５において、上述したキャビティの側壁をなす第１セラミック層２１０ｃ，２１０ｄが外郭に図示され、クラック防止部２７０をなす第２セラミック層と、キャビティの底面をなす第３セラミック層２２０とが中央に露出している。図５において、図３で最も上に配置された第１セラミック層２１０ｃ，２１０ｄの幅ｄ３が最も広く見え、２番目に上に配置されたクラック防止部２７０の幅ｄ２はそれより狭く見え、キャビティの底面をなす第３セラミック層２２０は最も狭い幅ｄ１で示されている。
上述した４個の導電性接着層２８６ａ〜２８６ｄと、第１電極パッド〜第４電極パッド２８５ａ〜２８５ｄの配置は、キャビティの底面をなす第３セラミック層２２０の真ん中に対して対称をなすことができる。そして、２個の第３電極パターン１５１，１５２にはツェナーダイオードが配置されることができる。
ビアホール電極の位置は、電極パッドよりも外郭領域に配置することができる。同図において、パッケージボディーの端部に隣接して配置されており、第１電極パッド〜第４電極パッド２８５ａ〜２８５ｄよりも点線で示されているビアホール電極がさらに外郭に配置されることが、図５に示されている。ビアホール電極は、パッケージボディーをなす第２セラミック層であるクラック防止部２７０の４個の角部にそれぞれ２個ずつ配置されている。ビアホール電極が外郭に配置されることによって、ワイヤをボンディングすることができる第１電極パッド〜第４電極パッド２８５ａ〜２８５ｄが、従来より広く配置されて、ワイヤボンディングの有効領域を十分に確保することができる。
図５において、電極パッドの幅、すなわち、第１電極パッド〜第４電極パッド２８５ａ〜２８５ｄの幅ｗは、上述したワイヤの直径の２倍乃至３倍とすることができる。幅ｗが狭すぎる場合、ワイヤのボンディングが難しく、広すぎる場合、発光素子パッケージの内部空間の適切な配分が難しくなることがある。
実施例に係る発光素子パッケージは、複数個が基板上にアレイされ、前記発光素子パッケージの光経路上に光学部材である導光板、プリズムシート、拡散シートなどを配置することができる。このような発光素子パッケージ、基板、光学部材は、ライトユニットとして機能することができる。更に他の実施例は、上述した各実施例に記載された半導体素子または発光素子パッケージを含む表示装置、指示装置、照明システムとして具現することができ、例えば、照明システムは、ランプ、街灯を含むことができる。以下では、上述した発光素子パッケージが配置された照明システムの一実施例として、ヘッドランプとバックライトユニットを説明する。
図６は、発光素子パッケージを含むヘッドランプの一実施例を示す図である。
実施例に係るヘッドランプ４００は、発光素子パッケージが配置された発光素子モジュール４０１から放出された光が、リフレクタ４０２とシェード４０３で反射された後、レンズ４０４を透過して車体の前方に向かうことができる。
上述したように、前記発光素子モジュール４０１に使用される発光素子パッケージは、ワイヤがＢＢＯＳ方式でボンディングされて、堅固なワイヤボンディング構造を有することができ、ビアホール電極が外郭に配置されて、ワイヤがボンディングされる電極パッドが従来より広く配置されることで、ワイヤボンディングの領域を十分に確保することができる。
図７は、発光素子パッケージを含む映像表示装置の一実施例を示す図である。
図示のように、本実施例に係る映像表示装置５００は、光源モジュールと、ボトムカバー５１０上の反射板５２０と、前記反射板５２０の前方に配置され、前記光源モジュールから放出される光を映像表示装置の前方にガイドする導光板５４０と、前記導光板５４０の前方に配置される第１プリズムシート５５０及び第２プリズムシート５６０と、前記第２プリズムシート５６０の前方に配置されるパネル５７０と、前記パネル５７０の前方に配置されるカラーフィルター５８０と、を含んでなる。
光源モジュールは、回路基板５３０上の発光素子パッケージ５３５を含んでなる。ここで、回路基板５３０はＰＣＢなどを使用することができ、発光素子パッケージ５３５は、図３などで説明した通りである。
ボトムカバー５１０は、映像表示装置５００内の構成要素を収納することができる。反射板５２０は、本図でのように別途の構成要素として設けてもよく、導光板５４０の後面や、前記ボトムカバー５１０の前面に反射度の高い物質でコーティングする形態で設けることも可能である。
反射板５２０は、反射率が高く、超薄型に形成可能な素材を使用することができ、ポリエチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ;ＰＥＴ）を使用することができる。
導光板５４０は、発光素子パッケージモジュールから放出される光を散乱させて、その光が液晶表示装置の画面の全領域にわたって均一に分布されるようにする。したがって、導光板５４０は、屈折率及び透過率の良い材料からなり、ポリメチルメタクリレート（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ；ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰｏｌｙＣａｒｂｏｎａｔｅ；ＰＣ）、またはポリエチレン（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ；ＰＥ）などで形成することができる。また、導光板５４０を省略すると、エアーガイド方式の表示装置を具現することができる。
前記第１プリズムシート５５０は、支持フィルムの一面に、透光性で且つ弾性を有する重合体材料で形成され、前記重合体は、複数個の立体構造が反復して形成されたプリズム層を有することができる。ここで、前記複数個のパターンは、図示のように、山と谷が反復的にストライプタイプに備えられてもよい。
前記第２プリズムシート５６０において支持フィルムの一面の山と谷の方向は、前記第１プリズムシート５５０内の支持フィルムの一面の山と谷の方向と垂直をなすことができる。これは、光源モジュールと反射シートから伝達された光を前記パネル５７０の全方向に均一に分散するためである。
本実施例において、前記第１プリズムシート５５０と第２プリズムシート５６０が光学シートを構成するが、前記光学シートは、他の組み合わせ、例えば、マイクロレンズアレイからなってもよく、拡散シートとマイクロレンズアレイとの組み合わせ、または一つのプリズムシートとマイクロレンズアレイとの組み合わせなどからなってもよい。
前記パネル５７０としては液晶表示パネル（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）を配置できるが、液晶表示パネル５６０の他に、光源を必要とする他の種類のディスプレイ装置を備えることもできる。
前記パネル５７０は、ガラスボディーの間に液晶が位置し、光の偏光性を用いるために偏光板を両ガラスボディーに載せた状態となっている。ここで、液晶は、液体と固体の中間的な特性を有し、液体のように流動性を有する有機分子である液晶が結晶のように規則的に配列された状態を有するものであって、前記分子配列が外部電界によって変化する性質を用いて画像を表示する。
表示装置に使用される液晶表示パネルは、アクティブマトリクス（Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｒｉｘ）方式であって、各画素に供給される電圧を調節するスイッチとしてトランジスタを使用する。
前記パネル５７０の前面にはカラーフィルタ５８０が備えられ、前記パネル５７０から投射された光を、それぞれの画素毎に赤色と緑色及び青色の光のみを透過するので、画像を表現することができる。
本実施例に係る映像表示装置に配置された発光素子パッケージは、ワイヤがＢＢＯＳ方式でボンディングされて、堅固なワイヤボンディング構造を有することができ、ビアホール電極が外郭に配置されて、ワイヤがボンディングされる電極パッドが従来より広く配置されることで、ワイヤボンディングの有効領域を十分に確保することができる。
以上、実施例を中心に説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、本実施例の本質的な特性を逸脱しない範囲で、以上で例示していない様々な変形及び応用が可能であるということが理解されるであろう。例えば、実施例に具体的に示した各構成要素は変形実施が可能である。そして、このような変形及び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しなければならない。
７０ 電極パッド
８０ ビアホール電極
１００，２００ 発光素子パッケージ
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ パッケージボディー
１３０，２３０ 放熱部
１４０，２４０ａ，２４０ｂ 発光素子
１４５，２４５ａ，２４５ｂ ワイヤ
１５０，２５０ モールディング部
１５１，１５２ 第３電極パターン
１６０，２６０ 蛍光体
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ 第１セラミック層
２２０ 第３セラミック層
２７０ クラック防止部
２８１ａ〜２８４ａ 第１電極パターン
２８１ｂ〜２８４ｂ 第２電極パターン
２８５ａ 第１電極パッド
２８５ｂ 第２電極パッド
２８６ａ〜２８６ｄ 導電性接着層
２９１ａ〜２９４ａ，２９１ｂ〜２９４ｂ 連結電極
８０ ビアホール電極
１００，２００ 発光素子パッケージ
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ パッケージボディー
１３０，２３０ 放熱部
１４０，２４０ａ，２４０ｂ 発光素子
１４５，２４５ａ，２４５ｂ ワイヤ
１５０，２５０ モールディング部
１５１，１５２ 第３電極パターン
１６０，２６０ 蛍光体
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ 第１セラミック層
２２０ 第３セラミック層
２７０ クラック防止部
２８１ａ〜２８４ａ 第１電極パターン
２８１ｂ〜２８４ｂ 第２電極パターン
２８５ａ 第１電極パッド
２８５ｂ 第２電極パッド
２８６ａ〜２８６ｄ 導電性接着層
２９１ａ〜２９４ａ，２９１ｂ〜２９４ｂ 連結電極
Claims (5)
- キャビティを有し、上部セラミック層及び下部セラミック層を含む第１セラミック層、第２セラミック層並びに第３セラミック層からなり、前記下部セラミック層の上に、前記第３セラミック層、前記第２セラミック層及び前記上部セラミック層が順次配置される、パッケージボディーと、
前記第２セラミック層上に配置される電極パッドと、
前記パッケージボディー上に配置され、前記電極パッドにワイヤによって電気的に接続される発光素子と、
前記パッケージボディーの内部に配置され、前記パッケージボディーと異なる材料からなり、上面の幅が下面の幅よりも大きい放熱部と、
を含み、
前記ワイヤは前記発光素子及び電極パッドのうち少なくとも一つにステッチ（ｓｔｉｔｃｈ）をなし、前記ステッチ上にボンディングボール（ｂｏｎｄｉｎｇ ｂａｌｌ）が配置され、
前記第１セラミック層の前記上部セラミック層及び前記第２セラミック層は、前記キャビティの壁部をなし、
前記上部セラミック層及び前記第２セラミック層の各々は、前記発光素子を囲む４つの平面を含み、該４つの平面は上方からみて全体として略矩形状を呈し、
前記第２セラミック層の一部にオープン領域が形成され、前記オープン領域で前記第３セラミック層が露出して前記キャビティの底面をなし、前記第３セラミック層の露出された領域上に前記発光素子が配置され、
前記第１セラミック層の下部セラミック層の上面と前記第３セラミック層の下面との間に第１電極パターン及び第２電極パターンが配置され、前記第３セラミック層の上面と前記第２セラミック層との間に他の第１電極パターン及び他の第２電極パターンが配置され、
前記第２セラミック層を貫通して配置された第１連結電極が、前記電極パッドを、前記第３セラミック層の上面と前記第２セラミック層との間に配置された前記他の第１電極パターン及び前記他の第２電極パターンに電気的に接続し、
前記第３セラミック層を貫通して配置された第２連結電極が、前記第１セラミック層の前記下部セラミック層の上面と前記第３セラミック層の下面との間に配置された前記第１電極パターン及び前記第２電極パターンを、前記第３セラミック層の上面と前記第２セラミック層との間に配置された前記他の第１電極パターン及び前記他の第２電極パターンに電気的に接続し、
前記電極パッドの幅は、前記ワイヤの直径の２倍〜３倍であり、
前記第３セラミック層が、前記第１セラミック層の前記下部セラミック層と前記第２セラミック層との間に配置され、
前記第３セラミック層の下面が、前記放熱部、及び、前記第１セラミック層の前記下部セラミック層に接触し、
前記第３セラミック層の上面が、前記第２セラミック層、及び、前記発光素子に接触する、発光素子パッケージ。 - 前記第１連結電極及び第２連結電極はビアホール電極であり、
前記ビアホール電極と前記ステッチ及びボンディングボールとは互いに垂直方向に重ならない、請求項１に記載の発光素子パッケージ。 - 前記ボンディングボールは、前記ステッチ又は前記ワイヤと接触するボディー（ｂｏｄｙ）と、前記ボディー上のテール（ｔａｉｌ）とを含む、請求項２に記載の発光素子パッケージ。
- 前記ビアホール電極は、前記パッケージボディーの端部に隣接して形成される、請求項２又は請求項３に記載の発光素子パッケージ。
- 前記ビアホール電極は、前記パッケージボディーの角部のうち少なくとも一つに形成される、請求項２から請求項４のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
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