KR101311635B1 - 표면 장착 발광 칩 패키지 - Google Patents

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Abstract

표면-장착 발광 패키지는 상부 주 표면과 하부 주 표면을 갖는 칩 캐리어를 포함한다. 발광 칩의 일부 또는 전부는 칩 캐리어의 상부 주 표면에 부착된다. 리드 프레임은 칩 캐리어의 상부 주 표면에 부착된다. 지지부에 표면 장착될 때, 칩 캐리어의 하부 주 표면은 리드 프레임이 그 사이에 개재하지 않고 지지부와 함께 열접촉한다.
칩 캐리어, 발광 칩, 리드 프레임, 캡슐화 재료, 전기단자, 플립 칩

Description

표면 장착 발광 칩 패키지{SURFACE MOUNT LIGHT EMITTING CHIP PACKAGE}
본 발명은 2003년 12월 9일 미국에서 가출원된 일련번호 60/527,969호에 대해 우선권을 주장한다.
본 발명은 발광기술에 관한 것으로, 특별하게는 표시등, 조명 용도, 및 그와 같은 것에 적용되는 표면-장착(surface-mounted) 발광 다이오드에 관한 것이며, 상기 발광 다이오드에 관한 것들을 구체적으로 도면을 참고하여 이하에 설명한다. 그러나, 이하의 설명은 표면-장착 발광 장치를 유리하게 이용할 수 있는 다른 분야의 용도에서도 발견할 수 있는 것이다.
표면-장착 발광 패키지는 전형적으로 발광 다이오드 칩, 수직한 공동(cavity) 면 발광 레이저, 또는 그와 같은 종류의 발광 칩(light emitting chip)을 이용한다. 일부 구성에서는 상기 칩이 차례로 리드 프레임에 접합되는 열전도성 부-장착대(thermally conductive sub-mount)에 접합된다. 상기 부-장착대는 전기적 상호 연결부의 제조능력을 향상시키고, 열접촉과 열전도성 등을 향상시킨다는 면에서 장점이 많은 것이다. 상기 리드 프레임은 인쇄회로기판이나 다른 지지부(support)에 남땜되어 표면 장착되기에 적합하다.
상기 구성은 몇 가지 단점을 갖는다. 즉, 열전달 경로가 부-장착대와 리드 프레임이라는 2개의 개재 요소(intervening elements)를 포함한다. 또한, 상기 리드 프레임의 전기적 연결은 통상적으로 취성(fragile)의 약한 와이어 접합(wire bonds)을 포함한다. 상기 부-장착대와 상기 리드 프레임 사이의 기계적인 연결은 에폭시와 같은 종류의 캡슐화 오버몰딩 재료(encapsulating overmolding material)에 의해 어느 정도 실현된다. 이런 재료들은 와이어 접합 또는 기계적인 연결에 응력을 가할 수 있는 비교적 높은 열팽창 계수를 가질 수 있다는 단점이 있다.
본 발명은 위에서 언급된 제한들과 단점들을 극복한 개선된 장치와 방법을 제공한다.
본 발명의 일 면에 따른 발광 패키지를 기술한다. 칩 캐리어는 상부 및 하부의 주 표면(top and bottom principal surface)을 포함한다. 하나 이상의 발광 칩이 상기 칩 캐리어의 상부 주 표면에 부착된다. 리드 프레임은 상기 칩 캐리어의 상부 주 표면에 부착된다.
본 발명의 다른 면에 따른 발광 소자를 기술한다. 칩 캐리어는 상부 및 하부의 주 표면을 포함한다. 하나 이상의 발광 칩이 상기 칩 캐리어의 상부 주 표면에 부착된다. 리드 프레임은 하나 이상의 발광 칩의 전극과 전기적으로 접촉한다. 인쇄회로를 포함하는 지지부가 설치된다. 상기 리드 프레임은 상기 인쇄회로와 전기적으로 접촉한다. 상기 칩 캐리어는 리드 프레임이 그 사이에 개재하지 않고 상기 지지부에 고정된다.
본 발명의 또 다른 면에 따른 발광 패키지는 칩 캐리어와 상기 칩 캐리어에 부착된 발광 칩을 포함한다.
본 발명의 또 다른 면에 따른 발광 패키지는 발광 칩과 상기 발광 칩의 전극과 전기적으로 연결되는 리드 프레임을 포함한다.
본 발명의 많은 장점과 이점들이 당업자에게 명확하게 이해되도록 서술될 것이다.
본 발명은 다양한 구성 요소 및 구성 요소의 구성 및 각종 처리 동작 및 처리 동작의 구성으로 형성된다. 도면은 바람직한 실시예를 예시할 목적으로 도시한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다, 발광 패키지의 도면은 실축척이 아니다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인쇄회로기판에 장착된 발광 패키지 표면의 측면도.
도2A는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 패키지의 상부도.
도2B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 패키지의 측면도.
도3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 패키지의 상부도.
도4A는 본 발명의 일 실시예에 따른 플립 칩이 접합된 4개의 발광 칩을 갖는 칩 캐리어의 상부도.
도4B는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 프레임의 상부도.
도4C는 본 발명의 일 실시예에 따른 도4A와 도4B의 구성요소로부터 제조된 발광 패키지의 측면도.
도5A는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 캐리어에 부착된 칩 와이어 각각이 앞면 전극을 갖으며 4개의 발광 칩이 접합된 칩 캐리어의 상부도.
도5B는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 프레임의 상부도.
도5C는 본 발명의 일 실시예에 따른 도5A 및 도5B의 구성요소로부터 제조된 발광 패키지의 측면도
도1을 참고하여 설명하면, 표면-장착 발광 패키지(10)는 전기 절연 칩 캐리어(14)에 접합된 발광 다이오드, 공진 공동 발광 다이오드, 수직 공동 표면 방사 레이저, 또는 그와 같은 것들의 발광 칩(12)을 포함한다. 도1은 플립 칩 접합 구성을 나타내며, 여기에서 발광 칩(12)의 앞면 전극은 칩 캐리어(14)의 상부 주 표면(26)에 배치된 전기 전도층(20, 22)에 접합된다. 절연 갭(28)은 공기 갭이거나 에폭시 또는 그 밖의 다른 유전체의 전기 절연재료로 채워질 수 있다. 상기 전기 전도층(20, 22)은 반대의 전기 극성을 가진 제1단자 및 제2단자를 형성한다. 플립 칩의 전극 접합(32, 34)은 열초음파 접합, 전도성 에폭시 접합, 납땜 접합, 또는 그와 같은 종류의 접합으로 이루어진다.
바람직하게 칩 캐리어(14)는 열전도성이 있다. 상기 칩 캐리어(14)의 상부 주 표면(26)의 일부 또는 전체가 전기 절연성이다. 상기 칩 캐리어(14)는 반(半)절연성 실리콘, 세라믹, 또는 열전도성으로 전기 절연성의 플라스틱 등과 같은 전기 절연재료로 형성할 수 있다. 다르게는, 상기 칩 캐리어(14)는 상부 주 표면(26)의 일부 또는 전체에 절연층 또는 절연 코팅이 가해진 전기 전도성 재료로 형성할 수도 있다. 예를 들면, 상기 칩 캐리어(14)는 상기 상부 주 표면(26)에 이산화 실리콘 층이 배치된 도전성 실리콘으로 형성되거나, 상기 칩 캐리어(14)는 상기 상부 주 표면(26)에 절연체가 배치된 금속으로 형성할 수 있다.
상기 전기 전도층(20, 22)은 플립 칩이 접합된 상기 발광 칩(12)이 있는 다이 부착영역(die attach region)으로부터 멀어지는 방향으로 신장된다. 리드 프레임 요소(40, 42)는 전기 전도성을 갖고 전기적으로 서로 절연되었으며, 다이 부착영역으로부터 말단부의 위치에서 전기 전도층(20, 22)에 고정되어 전기적으로 접촉된다. 상기 리드 프레임(40, 42)은 상기 칩 캐리어(14)의 상부 주 표면(26)에 부착된다. 상기 리드 프레임 요소(40)는 상기 칩 캐리어(14)로부터 말단부에 위치한 전기 리드(46)와, 상기 리드(46)가 상기 칩 캐리어(14)의 하부 주 표면(50)과 거의 동일한 평면상에 있게 굽어진 굽힘부(48)를 포함한다. 유사하게, 상기 리드 프레임 요소(42)는 상기 칩 캐리어(14)로부터 말단부에 위치한 전기 리드(52)와, 리드(52)가 상기 칩 캐리어(14)의 하부 주 표면(50)과 거의 동일한 평면상에 있게 굽어진 굽힘부(54)를 포함한다. 리드 프레임 요소(40, 42)의 상기 칩 캐리어(14)의 상부 주 표면(26)으로의 전기적이고 물리적인 접합은 남땜 접합(54, 56)에 의해 적절하게 실행된다. 상기 리드 프레임(40, 42)은 동(copper) 또는 다른 높은 전기 전도성 재료로부터 적절하게 형성된다.
오버몰딩 또는 캡슐화 재료(encapsulant)(60)는 발광 칩(12) 및 상기 칩 캐리어(14)의 상부 주 표면(26)에 배치되며, 상기 칩 캐리어(14)에 근접하여 있는 리드 프레임 요소(40, 42)의 일부분도 캡슐로 한다. 상기 리드 프레임(40, 42)의 리드(46, 52) 뿐만 아니라, 상기 칩 캐리어(14)의 하부 주 표면(50)은 상기 캡슐화 재료(60)의 외측으로 신장된다. 선택적으로, 파장-변환 형광체 층(62)은 상기 캡슐화 재료(60)를 코팅하며, 상기 발광 칩(12)이 방출하는 빛을 다른 파장이나 범위 또는 복수의 파장으로 형광적 또는 인광적으로 변환한다.
상기 칩 캐리어(14)와, 상기 칩 캐리어(14)의 상부 주 표면(26)에 접합된 상기 발광 칩(12)과 리드 프레임(40, 42), 및 임의 선택한 캡슐화 재료(60) 및 형광체 층(62)은 인쇄회로기판(70)상의 표면에 장착된 표면 장착이 가능한 장치를 함께 형성한다. 도1의 실시예에서, 상기 인쇄회로기판(70)은 동 또는 알루미늄 기판과 같은 금속기판(72)을 포함하며, 상기 금속기판(72)에 절연 코팅(74)이 적용된다. 인쇄 트레이스(printed traces)는 상기 절연 코팅(74)에 배치되고, 전기단자(80, 82), 접합 범프(bonding bumps), 또는 접합 패드(bonding pads)를 포함하는 선택된 1개 또는 복수의 전기회로를 형성한다. 상기 리드 프레임 요소(40)의 리드(46)는 인쇄회로의 전기단자(80)에 남땜되며, 상기 리드 프레임 요소(42)의 상기 리드(52)는 인쇄회로의 전기단자(82)에 남땜된다. 상기 인쇄 트레이스는 선택적으로 상기 전기 회로에 연결되지 않은 열단자(84)를 포함한다. 바람직하게 상기 칩 캐리어(14)의 하부 주 표면(50)은 열단자(84)에 납땜 또는 다른 방법으로 접합되어, 이들 사이에 실질적인 열전도성 경로를 형성하여, 상기 발광 칩(12) 내에서 발생한 열이 실질적으로 열전도성의 칩 캐리어(14)을 통해 열단자(84)로 전도되고, 따라서 인쇄회로기판(70)에 전도할 수 있게 된다. 선택적으로, 상기 칩 캐리어(14)의 하부 주 표면(50)은 열접촉 및 열전달을 촉진하기 위해 회로기판 또는 다른 코팅에 납땜 설치를 위한 금속층을 포함한다.
일 실시예에서, 리드(46, 52)를 단자(80, 82)에 접합하는 부착부와, 칩 캐리어(14)의 하부 주 표면(50)을 열단자(84)에 접합하는 부착부는 동일하다. 예를 들면, 이런 부착부는 단일의 접합 처리에서 남땜 접합에 의해 모두 형성할 수 있다. 선택적으로, 리드(46, 52)를 단자(80. 82)에 접합하는데 사용된 부착 종류와 비교하여, 칩 캐리어(14)의 하부 주 표면(50)을 열단자(84)에 접합하는데 다른 종류의 부착을 사용한다. 이런 방법에서는 칩 캐리어(14)의 열적 부착부와 리드(46, 52)의 전기적 부착부는 열전도 및 전기 전도를 각각 개별적으로 최적화할 수 있다.
도2A와 도2B는 발광 패키지(110)의 상부면과 측면을 도시한다. 상기 패키지(110)는 도1의 패키지(10)와 유사하다. 상기 발광 패키지(110)의 요소들은 상기 패키지(10)의 요소들에 대응하며 도면 부호가 100씩 가감되어 붙여졌다. 상기 패키지(110)는 칩 캐리어(114)의 상부 주 표면(126)에 배치된 전도층(120, 122)에 플립칩이 접합된 발광 칩(112)을 포함한다. 갭(128)은 전도층(120, 122)을 전기적으로 절연한다. 리드 프레임 요소(140, 142)는 칩 캐리어(114)의 상부 주 표면(126)에 배치된 전도층(120, 122)과 남땜되거나 전기적으로 접촉하여 기계적으로 접합된다. 리드 프레임 요소(140, 142)는 각각 칩 캐리어(114)로부터 말단부에 위치한 전기 리드(146, 152)가 칩 캐리어(114)의 하부 주 표면(150)과 거의 동일 평면상에 있게 굽힘부(148, 154)를 포함한다.
패키지(10)에서 볼 수 있듯이, 칩 캐리어(114)의 상부 주 표면(126)의 전부 또는 일부는 전기 절연성이지만, 칩 캐리어(114)는 전기 절연성 또는 도전성으로, 절연층이 전기 절연성의 상부 주 표면(126)을 제공할 수 있다. 바람직하게 칩 캐리어(114)는 실질적으로 열전도성을 갖는다. 리드 프레임(140, 142)은 전기 전도성이며, 동 또는 다른 금속으로 적절하게 형성된다. 도시된 바와 같은 패키지(110)는 캡슐화 재료 또는 형광체를 포함하지 않았지만, 이런 구성요소는 선택적으로 추가될 수 있는 것이다. 만일 캡슐화 재료가 추가되는 경우에 상기 칩 캐리어(114)의 하부 주 표면(150)과 상기 리드들 중의 리드(146, 152)는 상기 캡슐화 재료의 외측으로 신장되어야 한다.
바람직하게, 발광 패키지(110)는 와이어 접합을 포함하지 않는다. 더 정확하게 말하면, 리드 프레임(140, 142)과 발광 칩(112) 간의 전기 접속은 전도층(120, 122)을 통한다. 도2A에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 전도층(120, 122)은 넓은 영역의 층이며, 전도층(120, 122)의 두께가 제한된 경우에도 양호한 전도성을 제공한다. 또한, 상기 전도층(120, 122)은 반사에 의한 광 방출을 증가시키는 반사층으로 사용할 수도 있다. 발광 패키지(110)는 인쇄회로기판이나 다른 기판 위에 표면 장착하기에 적합하다. 표면 장착을 행하기 위해서, 리드(146, 152)는 인쇄회로의 접합 범프(bump), 접합 패드(pad), 또는 다른 전기단자에 납땜 또는 다르게 전기적으로 접합되고 반면에, 칩 캐리어(114)의 하부 주 표면(150)은 인쇄회로기판이나 다른 기판에 바람직하게 납땜되거나 또는 다르게 열접합 된다.
도3을 참고하면, 발광 패키지(210)가 도시되었다. 패키지(210)는 도1의 패키지(10)와 유사한 것이다. 발광 패키지(210)의 요소들은 도면부호가 200씩 가감되면서 패키지(10)의 요소들과 대응한다. 패키지(210)는 칩 캐리어(214)의 상부 주 표면 위에 배치된 전도층(220)에 접합되어 있는 발광 칩(212)을 포함한다. 그러나 패키지(10)와는 다르게, 패키지(210)에서 발광 칩(212)은 플립칩 접합이 되지 않는다. 더 정확히 말하면, 발광 칩(212)은 비-역전된 구조(non-inverted configuration)로 접합되며, 열초음파 접합, 전도성 에폭시, 남땜 등과 같은 것을 사용한 전기적으로 전도층(220)에 접합되는 전극으로 역할을 하는 전기 전도성의 뒷면을 포함한다. 발광 칩(212)의 앞면 전극은 갭(228)에 의해 전도층(220)과 떨어져 분리된 다른 전도층(222)에 와이어 접합된다. 상기 와이어 접합(290)은 발광 칩(212)의 앞면 전극(292)을 전도층(222)과 전기적 접속을 시키기 위해 갭(228)에 걸쳐 신장된다.
리드 프레임 요소(240, 242)는 칩 캐리어(214)의 상부 주 표면에 배치된 전도층(220, 222)과 납땜 또는 전기적으로 접촉하고, 기계적으로 접합된다. 패키지(10, 110)의 대응하는 리드 프레임 요소와 마찬가지로, 리드 프레임 요소(240, 242)는 각각 전기 리드(246, 252)가 칩 캐리어(214)의 하부 주 표면과 거의 동일한 평면이 되게 하는 굽힘부(248, 254)를 포함한다. 패키지(10)와 유사하게, 캡슐화 재료(260)는 발광 칩(212), 와이어 접합(290), 칩 캐리어(214)의 상부 주 표면, 및 리드 프레임 요소(240, 242)의 일부를 캡슐화하는 반면에, 리드(246, 252) 및 칩 캐리어(214)의 하부 주 표면은 캡슐화 재료(260)의 외측으로 신장된다. 또한, 상기 발광 패키지(210)는 형광체 코팅(262)을 포함한다.
도1과 도3에 형광체-코팅된 캡슐화 재료를 나타냈지만, 형광체를 수반하지 않는 캡슐화를 대신 사용할 수 있는 것 또는 캡슐화 재료에 형광체를 분산시키는 것 또는 형광체를 발광 칩에 의해 생성된 빛과 상호 작용하게 다르게 배치할 수도 있다. 또한, 캡슐화 재료가 없는 형광체 층을 포함하는 것이나, 도2에 도시한 바와 같이 캡슐화 재료도 형광층도 모두 포함하지 않는 것도 기도할 수 있다.
도4A, 4B 와 4C를 참조하면, 발광 패키지(310)가 도시되었다. 패키지(310)는 도1의 패키지(10)와 유사하다. 발광 패키지(310)의 요소들은 패키지(10)의 요소들과 대응하며 도면부호 300이 가감되었다. 패키지(310)는 칩 캐리어(314)의 상부 주 표면에 배치된 전도층(320, 322, 324)에 플립 칩이 접합되어 있는 4개의 발광 칩(312A, 312B, 312C, 312D)을 포함한다. 전도층(320, 322, 324)은 상기 층(324)이 층(320, 322)의 사이에 배치되어 직렬의 상호 연결단자로서 기능하게 구성한다. 전도층(320, 324)은 갭(328)에 의해 분리되며, 반면에 전도층(322, 324)은 갭(330)에 의해서 분리된다. 발광 칩(312A, 312B)은 갭(328)을 가로질러 플립 칩이 접합되어 전극을 전도층(320, 324)에 접합하며, 다른 발광 칩(312C, 312D)은 갭(330)을 가로질러 플립 칩이 접합되어 전극을 전도층(322, 324)에 접합한다. 따라서, 발광 칩(312A, 312B)은 서로 전기적으로 병렬 연결되고, 마찬가지로 발광 칩(312C, 312D)은 서로 전기적으로 병렬 연결된다. 칩(312A, 312B)의 병렬 조합은 직렬의 상호 연결단자 전도층(324)을 통해 칩(312C, 312D)의 병렬 조합과 전기적으로 직렬로 연결된다.
리드 프레임 요소(340, 342)는 칩 캐리어(314)의 상부 주 표면에 배치된 전도층(320, 322)과 납땜 또는 전기적으로 접촉하고, 기계적으로 접합된다. 패키지(10, 110)의 대응하는 리드 프레임 요소와 마찬가지로, 리드 프레임 요소(340, 342)는 각각 전기 리드(346, 352)가 칩 캐리어(314)의 하부 주 표면과 거의 동일한 평면에 있게 굽힘부(348, 354)를 포함하여, 발광 칩 패키지(310)가 리드 프레임 요소(340, 342)의 리드(346, 352)를 인쇄회로기판이나 다른 지지부에 남땜 또는 다르게 연결하여 표면-장착할 수 있다. 바람직하게, 표면-장착 단계는 또한 칩 캐리어(314)의 하부 주 표면과 인쇄회로기판이나 다른 지지부 사이에 남땜 접합 또는 다른 열접촉을 형성하는 단계를 포함한다. 발광 패키지(310)에는 캡슐화 재료 또는 형광체가 포함되어 있지 않지만, 캡슐화 재료, 형광체, 광학 구성요소 등은 선택적으로 포함될 수 있다.
다른 실시예에서는 발광 칩(312B, 312D)이 상기 갭(328, 330)을 각각 가로질러서 연결되는 제너 다이오드로 대체된다. 제너 다이오드는 발광 칩(312A, 312C)에 정전기 방전 보호를 가능하게 한다. 또한, 마찬가지로 다른 전자 구성요소를 칩 캐리어(314)의 상부 주 표면 위의 전도성 영역에서 형성되는 상호 연결회로와 함께 추가할 수 있음은 분명하다. 이 같은 다른 전자 구성요소는 예를 들면 입력 전압 조정, 전류 제한 등을 통해서 상기 발광 칩의 동작을 조절할 수 있다.
도5A, 도5B 및 도5C를 참고하여 발광 패키지(410)를 설명한다. 패키지(410)는 도4A, 도4B 및 도4C의 패키지(310)와 유사하다. 발광 패키지(410)의 요소들은 패키지(310)의 요소들과 대응하며, 도면 부호 100이 가감된다. 패키지(410)는 칩 캐리어(414)의 상부 주 표면에 배치된 전도층(420, 422, 424)과 전기적으로 연결되어 있는 4개의 발광 칩(412A, 412B, 412C, 412D)을 포함한다. 전도층(420, 422, 424)은 층(424)이 상기 층(420, 422) 사이에 배치되어 직렬의 상호연결 접속단자로서 기능하게 구성된다. 전도층(422, 424)은 갭(430)에 의해 분리되며, 전도층(420, 424)은 갭(428)에 의해 분리되어 있다. 발광 칩(412A, 412B)은 비-역전 방향으로 구성되며, 각 칩의 전도성 뒷면은 전도층(420)에 접합된 전극으로 역할을 한다. 유사하게, 발광 칩(412C, 412D)도 비-역전 방향으로 구성되며, 각 칩의 전도성 뒷면은 전도층(424)에 접합된 전극으로 역할을 한다. 발광 칩(412A)의 앞면 전극은 와이어 접합(490A)에 의해서 상기 갭(428)을 가로질러서 전도층(424)에 와이어 접합 된다. 마찬가지로, 발광 칩(412B)의 앞면 전극은 와이어 접합(490B)에 의해서 갭(428)을 가로질러서 전도층(424)에 와이어 접합 된다. 발광 칩(412C)의 앞면 전극은 와이어 접합(490C)에 의해서 갭(430)을 가로질러서 전도층(422)에 와이어 접합이 된다. 발광 칩(412D)의 앞면 전극은 와이어 접합(490D)에 의해서 갭(430)을 가로질러서 전도층(422)에 와이어 접합이 된다. 따라서, 발광 칩(412A, 412B)은 서로 전기적으로 병렬 연결되었을 뿐만 아니라, 발광 칩(412C, 412D)은 서로 전기적으로 병렬 연결되어 있다. 칩(412A, 412B)의 병렬 조합은 직렬의 상호연결 접속단자 전도층(424)을 통해 칩(412C, 412D)의 병렬 조합에 전기적으로 직렬로 연결된다.
리드 프레임 요소(440, 442)는 칩 캐리어(414)의 상부 주 표면에 배치된 전도층(420, 422)과 납땜 또는 전기적으로 접촉 접합 된다. 패키지(10, 110)에 대응하는 리드 프레임 요소들과 마찬가지로, 리드 프레임 요소(440, 442)는 각각 전기 리드(446, 452)가 칩 캐리어(414)의 하부 주 표면과 거의 동일 평면에 있게 하는 굽힘부(448, 454)를 포함하여, 발광 칩 패키지(410)는 리드(446, 452)를 인쇄회로기판이나 다른 지지부에 남땜 또는 연결하여 표면-장착할 수 있다. 바람직하게는, 상기 표면-장착은 칩 캐리어(414)의 하부 주 표면과 인쇄회로기판 또는 다른 지지부 사이의 남땜 접합 또는 다른 열접촉을 형성하는 단계를 포함한다. 발광 패키지(410)에 캡슐화 재료 또는 형광체가 포함되어 있지 않지만, 캡슐화 재료, 형광체, 광학 구성요소 등은 선택적으로 포함하는 것으로 이해한다.
도3 및 도5를 참고하여, 단일의 와이어 접합이 각 칩의 앞면 전극을 전기적으로 연결하기 위해 사용되며, 각 칩의 제2전극 칩 전도성 뒷면에 대응한다. 그러나, 절연성의 뒷면과 칩 캐리어의 앞면 주 표면에 배치된 전도성 필름들 중의 하나에 각각의 와이어 접합되어 있는 2개의 앞면 접촉을 이용하는 것도 기도된다.
본원의 발광 패키지는 전자 패키지 공정을 사용하여 적절하게 조립된다. 1예의 공정은 다음과 같다. 공정은 가능한 다수의 발광 패키지를 생성하게 다이스(dice)되는 칩 캐리어 웨이퍼로부터 시작하며, 패키지 각각은 칩 캐리어 웨이퍼로부터 다이스 된 칩 캐리어를 포함한다. 만일 칩 캐리어가 전기적 전도성이 있는 경우에는, 적어도 상부 주 표면에 전기적 절연층을 형성하도록 코팅 또는 산화 또는 다른 방법으로 처리되는 것이 바람직하다. 상기 전도층들 사이의 전기 절연 갭을 형성하는 리소그래피 기술과 관련한 금속 증착, 전기도금 또는 그와 유사한 것을 사용하여 칩 캐리어의 상부 주 표면에 2개 또는 그 이상의 패턴 전도층이 형성된다. 이러한 패턴 전도층은 도1의 패키지의 층(20, 22)과 같은 전기단자 전도층이다. 선택적으로, 칩 캐리어의 하부 주 표면도 또한 금속 코팅되어, 하부 주 표면을 통해 열전도성을 향상시키기 위한 남땜 설치를 할 수 있다. 발광 칩은 플립 칩 접합, 와이어 접합 또는 그와 유사한 것에 의해서 칩 캐리어에 기계적 및 전기적으로 부착된다. 다음, 상기 칩 캐리어 웨이퍼는 다이스 되어 발광 칩들이 부착된 다수의 칩 캐리어를 생성할 수 있다.
다이싱(dicing)에 의해 생성된 각 칩 캐리어는 다음과 같은 예를 든 공정을 통해 처리된다. 칩 캐리어의 상부 주 표면은 리드 프레임에 납땜된다. 바람직하게는, 2개의 리드 프레임 요소가 납땜 중에 탭 또는 다른 고정구(fastener)에 의해 함께 고정되며, 1실시예에서는 다수의 이런 리드 프레임이 자동 처리를 용이하게 하기 위해 선형 또는 2차원 어레이로 함께 고정된다. 발광 칩, 칩 캐리어의 상부 주 표면, 및 리드 프레임의 일부를 덮고 캡슐화 재료를 형성하는데 트랜스퍼(transfer) 성형 공정이 사용된다. 성형 다이(molding die)는 리드 및 칩 캐리어의 하부 주 표면이 성형된 캡슐화 재료의 외측으로 확장하도록 설계된다. 다음, 리드 프레임의 탭(tab)이 잘리거나 트리밍 되어 리드 프레임 요소를 전기적으로 분리하여, 남땜 등에 의해서 표면-장착하기에 적합한 최종의 발광 패키지가 생성된다.
본 발명은 바람직한 실시예와 함께 서술되었다. 당업자는 본 발명의 상세한 설명을 이해함으로써 다양한 수정과 변형을 할 수 있을 것이다. 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양한 수정과 변형이 일어날 수 있음은 자명하다.

Claims (37)

  1. 상부 주 표면과 하부 주 표면을 가진 열전도성 칩 캐리어와;
    상기 칩 캐리어의 상부 주 표면에 부착된 하나 이상의 발광 칩과;
    상기 칩 캐리어의 상부 주 표면에 부착되며 상기 칩 캐리어의 하부 주 표면과는 접촉하지 않는 리드 프레임; 및
    상기 칩 캐리어의 상부 주 표면에 배치되는 하나 이상의 전기 전도성 재료의 영역을 포함하며;
    상부 주 표면에 대한 리드 프레임의 부착은 하나 이상의 전기 전도성 재료의 영역을 전기적으로 접촉시키며;
    상기 전기 전도성 재료의 하나 이상의 영역은, 제1전기단자를 한정하는 전기 전도성 재료의 제1영역과, 상기 제1영역으로부터 전기적으로 절연되며 상기 제1전기단자와 반대의 전기 극성을 갖는 제2전기단자를 한정하는 전기 전도성 재료의 제2영역을 포함하며;
    상기 발광 칩의 전극이 제1전기단자 및 제2전기단자와 전기적으로 연결되며, 리드 프레임이 제1전기단자와 제2전기단자에 부착되는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 상기 발광 칩 및 상기 칩 캐리어의 상부 주 표면을 캡슐화하는 캡슐화 재료를 부가로 포함하며, 상기 칩 캐리어의 하부 주 표면과 상기 리드 프레임의 리드가 캡슐화 재료의 외측으로 신장한 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 발광 칩은 제1전기단자 및 제2전기단자에 플립 칩 접합되는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 발광 칩은 열초음파 접합, 남땜 및 전도성 에폭시 중 하나를 사용하여 제1전기단자 및 제2전기단자에 플립 칩 접합되는 것을 특징으로는 발광 패키지.
  7. 제1항에 있어서, 상기 발광 칩의 하나 이상의 전극은 상기 제1전기단자 및 제2전기단자 중의 하나에 와이어 접합되는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  8. 제7항에 있어서, 상기 발광 칩의 다른 전극은 상기 제1전기단자 및 제2전기단자의 나머지 하나에 와이어 접합되는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  9. 제1항에 있어서, 전기 전도성 재료의 하나 이상의 영역이:
    제1전기단자를 형성하는 전기 전도성 재료의 제1영역과, 상기 제1전기단자로부터 전기적으로 절연되어 상기 제1전기단자와 반대의 전기 극성의 제2전기단자를 형성하는 제2영역 및, 상기 전기 전도성 재료의 제1영역과 제2영역으로부터 전기적으로 절연되어 직렬의 상호 연결단자를 형성하는 전기 전도성 재료의 제3영역을 포함하고;
    상기 발광 칩은 제1발광 칩과 제2발광 칩을 포함하고, 상기 제1발광 칩의 전극은 상기 제1전기단자 및 직렬의 상호 연결단자와 전기적으로 연결되고 상기 제2발광 칩의 전극은 상기 제2전기단자 및 직렬의 상호 연결 전기단자와 전기적으로 연결되고, 상기 리드 프레임은 상기 제1전기단자 및 제2전기단자에 부착된 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  10. 제9항에 있어서, 상기 발광 칩은 제3발광 칩을 부가로 포함하며, 상기 제3발광 칩의 전극은 상기 제1전기단자 및 직렬의 상호 연결 전기단자와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  11. 제10항에 있어서, 상기 발광 칩은 제4발광 칩을 부가로 포함하며, 상기 제4발광 칩의 전극은 상기 제2전기단자 및 직렬의 상호 연결 전기단자와 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제1전기단자 및 직렬의 상호 연결 전기단자와 제2전기단자 및 직렬의 상호 연결 전기단자 중 적어도 하나와 전기적으로 연결된 하나 이상의 제너 다이오드를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  13. 제1항에 있어서, 전기 전도성 재료의 하나 이상의 영역과 전기적으로 접촉하며 적어도 하나의 전자 구성요소를 부가로 포함하며, 상기 적어도 하나의 전자 구성요소는 상기 적어도 하나의 발광 칩의 동작을 조정하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전자 구성요소는 정전기 방전 보호를 제공하도록 발광 칩과 전기적으로 병렬 연결된 제너 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  15. 제1항에 있어서, 상기 발광 칩은 상기 리드 프레임을 통해 전력을 받고 그리고 상기 칩 캐리어의 하부 주 표면을 통해 전력을 받지 않는 것을 특징으로 하는 발광패키지.
  16. 제1항에 있어서, 상기 칩 캐리어의 하부 주 표면은 상기 리드 프레임으로부터 전기적으로 절연된 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  17. 상부 주 표면과 하부 주 표면을 구비한 칩 캐리어와,
    상기 칩 캐리어의 상부 주 표면에 부착된 하나 이상의 발광 칩과,
    칩 캐리어의 상부 주 표면에 부착되며 칩 캐리어의 상부 주 표면에 부착된 리드 프레임의 일부분으로부터 신장된 전기 리드, 및
    칩 캐리어의 상부 주 표면에 배치되는 하나 이상의 전기 전도성 재료의 영역을 구비하는 발광 패키지로서, 상기 전기 리드가 상기 칩 캐리어의 하부 주 표면과 동일 평면에 있는 리드 부분을 포함하게 형성되며;
    상부 주 표면에 대한 리드 프레임의 부착은 하나 이상의 전기 전도성 재료의 영역을 전기적으로 접촉시키며;
    상기 전기 전도성 재료의 하나 이상의 영역은, 제1전기단자를 한정하는 전기 전도성 재료의 제1영역과, 상기 제1영역으로부터 전기적으로 절연되며 상기 제1전기단자와 반대의 전기 극성을 갖는 제2전기단자를 한정하는 전기 전도성 재료의 제2영역을 포함하며;
    상기 발광 칩의 전극이 상기 제1전기단자 및 제2전기단자와 전기적으로 연결되며, 상기 리드 프레임이 제1전기단자와 제2전기단자에 부착되는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  18. 제17항에 있어서, 상기 칩 캐리어의 하부 주 표면은 전기적 비-전도성과 상기 리드 프레임으로부터 전기 절연성 중의 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  19. 제18항에 있어서, 상기 칩 캐리어, 발광 칩 및 리드 프레임은 표면에 장착 가능한 장치를 형성하며,
    상기 발광 패키지는 부가로 인쇄회로를 포함하며, 상기 표면에 장착가능한 장치는 인쇄회로에 장착되며 상기 칩 캐리어의 하부 주 표면과 동일 평면에 있는 리드 부분이 상기 인쇄회로와 전기적으로 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  20. 제19항에 있어서, 상기 인쇄회로를 포함하는 인쇄회로기판을 부가로 포함하며, 칩 캐리어의 하부 주 표면은 상기 인쇄회로기판과 열 접촉하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  21. 제19항에 있어서, 상기 인쇄회로가 배치된 인쇄회로기판을 부가로 포함하며, 상기 칩 캐리어의 하부 주 표면은 상기 인쇄회로기판과 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  22. 제21항에 있어서, 상기 칩 캐리어는 상기 인쇄회로기판에 납땜되는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  23. 제21항에 있어서, 상기 칩 캐리어는 상기 인쇄회로기판에 남땜되고, 상기 남땜으로 된 연결은 열전도성이 있지만 상기 발광 칩의 동작 시 전기 전류를 전도하지 않는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  24. 제21항에 있어서, 상기 인쇄회로에 접촉하는 리드 부분 사이의 부착은 상기 인쇄회로기판에 접촉하는 칩 캐리어의 하부 주 표면의 부착과는 다른 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  25. 제21항에 있어서, 적어도 상기 발광 칩 및 상기 칩 캐리어의 상부 주 표면을 캡슐화하는 캡슐화 재료를 부가로 포함하며, 상기 칩 캐리어의 하부 주 표면과 상기 칩 캐리어의 하부 주 표면과 동일 평면상에 있는 적어도 리드 부분이 상기 캡슐화 재료의 외측으로 신장하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  26. 제1항에 있어서, 상기 칩 캐리어는 반-절연 실리콘 웨이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  27. 제1항에 있어서, 상기 칩 캐리어는 전기적으로 절연된 상부 주 표면과 전기적으로 절연되지 않은 하부 주 표면을 가진 전기 전도성 칩 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  28. 제27항에 있어서, 상기 칩 캐리어는 전기 전도성의 금속 칩 캐리어와 전기 전도성의 실리콘 칩 캐리어 중의 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  29. 제1항에 있어서, 상기 칩 캐리어는 열전도성 플라스틱을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  30. 제1항에 있어서, 상기 칩 캐리어는 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  31. 제1항에 있어서, 상기 칩 캐리어는 전기 절연성이며, 상기 리드 프레임은 전기 전도성인 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  32. 상부 주 표면과 하부 주 표면을 구비한 칩 캐리어;
    상기 칩 캐리어의 상부 주 표면에 부착된 하나 이상의 발광 칩;
    적어도 하나의 발광 칩의 전극에 전기적으로 접촉하는 리드 프레임; 및
    인쇄회로를 가진 지지부를 포함하며;
    상기 리드 프레임은 상기 인쇄회로와 전기적으로 접촉하고, 상기 칩 캐리어는 상기 리드 프레임이 그 사이에 개재하지 않고 상기 지지부에 고정되며;
    상기 리드 프레임은 칩 캐리어의 상부 주 표면으로부터 인쇄회로의 제1단자까지 신장된 제1리드 프레임 요소, 및 칩 캐리어의 상부 주 표면으로부터 인쇄회로의 제2단자까지 신장된 제2리드 프레임 요소를 포함하며;
    상기 칩 캐리어는 상부 주 표면에 배치되어 제1리드 프레임 요소와 전기적으로 접촉하는 제1전기 전도층, 및 상부 주 표면에 배치되어 제2리드 프레임 요소와 전기적으로 접촉하는 제2전기 전도층을 부가로 포함하며;
    상기 발광 칩의 전극은 제1전기 전도층 및 제2전기 전도층과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 제32항에 있어서, 제1리드 프레임 요소와 제2리드 프레임 요소는 상기 칩 캐리어의 상부 주 표면에 기계적으로 접합되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  37. 제32항에 있어서, 상기 적어도 하나의 발광 칩은 적어도 2개의 발광 칩을 포함하고, 상기 칩 캐리어는 상기 상부 주 표면에 배치된 제3전기 전도층을 부가로 갖고, 상기 2개의 발광 칩의 전극은 상기 제3전기 전도층과 접촉하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
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