発光素子パッケージおよびその製造方法
【課題】発光素子パッケージおよびその製造方法が開示される。
【解決手段】本発明の実施形態に係る発光素子パッケージは、少なくとも１つの素子実装領域および複数の電極配置領域を含み、素子実装領域の上部面および下部面上に露出される少なくとも１つの第１放熱ビアを含み、複数の電極配置領域の上部面および下部面上に露出される複数の第２放熱ビアを含む回路基板と、素子実装領域の上部面に接合して第１放熱ビアと接続される少なくとも１つの第１放熱パッドと、第１放熱パッド上に実装された少なくとも１つの発光素子と、電極配置領域の上部面に接合して第２放熱ビアと接続される複数の第１電極パッドと、発光素子と第１電極パッドとを電気的に接続する複数のワイヤーとを備える。
【解決手段】本発明の実施形態に係る発光素子パッケージは、少なくとも１つの素子実装領域および複数の電極配置領域を含み、素子実装領域の上部面および下部面上に露出される少なくとも１つの第１放熱ビアを含み、複数の電極配置領域の上部面および下部面上に露出される複数の第２放熱ビアを含む回路基板と、素子実装領域の上部面に接合して第１放熱ビアと接続される少なくとも１つの第１放熱パッドと、第１放熱パッド上に実装された少なくとも１つの発光素子と、電極配置領域の上部面に接合して第２放熱ビアと接続される複数の第１電極パッドと、発光素子と第１電極パッドとを電気的に接続する複数のワイヤーとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光素子パッケージおよびその製造方法に関し、より詳しくは、高効率、高放熱、および低費用の発光素子パッケージおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子はエネルギーを光エネルギーに変換する半導体素子であって、エネルギーバンドギャップによる特定の波長の光を発生する化合物の半導体物質から構成される。このような発光素子は、光通信、ディスプレイ（モバイルディスプレイ、コンピュータモニターなど）、ＬＣＤ用の平面光源から一般照明に至るまでその使用領域が拡大している。
【０００３】
一般的に発光素子はパッケージ形態に製造される。一例として、リードフレームタイプの発光素子パッケージは、一対のリードフレームが結合してモールディング材の充填空間が形成されたパッケージモールド、パッケージモールド内に位置するリードフレーム上に実装される発光素子、発光素子とリードフレームとを接続するワイヤー、およびパッケージモールド内に充填されて発光素子とワイヤーの一部を保護するモールディング材を含む。
【０００４】
他の例として、フリップチップタイプの発光素子パッケージは、電極が形成されたセラミック基板上にフリップチップ構造の発光素子を接合した構造を有し、発光素子の上部がモールディングされるモールディング材を含む。
【０００５】
リードフレームタイプの発光素子パッケージは、リードフレームによって熱が放出されることで、全体的な放熱効率が低い。また、フリップチップタイプの発光素子パッケージは発光素子の製造工程が複雑であり、高い原材料の原価によって価格の競争力が落ちる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述した問題点を解決するために、本発明の目的は、回路基板の素子実装領域に少なくとも１つの第１放熱ビアを形成し、回路基板の電極配置領域に複数の第２放熱ビアを形成して、発光素子で発生した熱を効率よく放出することのできる発光素子パッケージおよびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、回路基板の素子実装領域に第１放熱パッドを形成し、第１放熱パッドの表面に反射金属層を形成することによって、発光素子で発生した光の抽出効率を向上させることのできる発光素子パッケージおよびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の更なる目的は、発光素子および第１電極パッドをワイヤーボンディングに接続することによって、低い費用で製造可能な発光素子パッケージおよびその製造方法を提供するためである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を達成するための本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージは、少なくとも１つの素子実装領域および複数の電極配置領域を含み、前記素子実装領域の上部面および下部面上に露出される少なくとも１つの第１放熱ビアを含み、前記複数の電極配置領域の上部面および下部面上に露出される複数の第２放熱ビアを含む回路基板と、前記素子実装領域の上部面に接合して前記第１放熱ビアと接続される少なくとも１つの第１放熱パッドと、前記第１放熱パッド上に実装された少なくとも１つの発光素子と、前記電極配置領域の上部面に接合して前記第２放熱ビアと接続される複数の第１電極パッドと、前記発光素子と前記第１電極パッドとを電気的に接続する複数のワイヤーとを備える。
【００１０】
一側面によると、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージは、前記素子実装領域の下部面に接合して前記第１放熱ビアと接続される少なくとも１つの第２放熱パッドと、前記電極配置領域の下部面に接合して前記第２放熱ビアと接続される複数の第２電極パッドとをさらに備えてもよい。
【００１１】
一側面によると、前記第１放熱ビア、前記第２放熱ビア、前記第１放熱パッド、前記第２放熱パッド、前記第１電極パッド、および前記第２電極パッドは、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、および半田のうち少なくとも１つ以上の金属物質からなってもよい。
【００１２】
一側面によると、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージは、前記第１放熱パッドの表面にコーティングされた反射金属層をさらに備えてもよい。
【００１３】
一側面によると、前記反射金属層は、０．１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さを有してもよい。
【００１４】
一側面によると、前記反射金属層は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、および白金（Ｐｔ）のうちいずれか１つの金属物質からなってもよい。
【００１５】
一側面によると、前記発光素子は、青色波長領域の光を発生する青色ＬＥＤであってもよい。
【００１６】
一側面によると、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージは、前記発光素子上に形成され、黄色蛍光体を含む蛍光体層と、前記蛍光体層上に形成されたモールディング部とをさらに備えてもよい。
【００１７】
一側面によると、前記回路基板は、メタルコア印刷回路基板およびＦＲ４を含む基板のうちいずれか１つであってもよい。
【００１８】
一方、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、少なくとも１つの素子実装領域および複数の電極配置領域を含み、前記素子実装領域の上部面および下部面上に露出される少なくとも１つの第１放熱ビアを含み、前記複数の電極配置領域の上部面および下部面上に露出される複数の第２放熱ビアを含む回路基板を設けるステップと、前記第１放熱ビアと接続されるように前記素子実装領域の上部面に少なくとも１つの第１放熱パッドを形成するステップと、前記第２放熱ビアと接続されるように前記電極配置領域の上部面に複数の第１電極パッドを形成するステップと、前記第１放熱パッド上に少なくとも１つの発光素子を実装するステップと、前記発光素子と前記第１電極パッドとが電気的に接続されるようにワイヤーボンディングするステップとを含む。
【００１９】
一側面によると、前記回路基板を設けるステップは、前記回路基板の素子実装領域上に少なくとも１つの第１ビアホールを形成するステップと、前記回路基板の電極配置領域上に複数の第２ビアホールを形成するステップと、前記第１ビアホール内に金属物質を充填して前記第１放熱ビアを形成するステップと、前記第２ビアホール内に金属物質を充填して前記第２放熱ビアを形成するステップとを含んでもよい。
【００２０】
一側面によると、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、前記第１放熱ビアと接続されるように前記素子実装領域の下部面に少なくとも１つの第２放熱パッドを形成するステップと、前記第２放熱ビアと接続されるように前記電極配置領域の下部面に複数の第２電極パッドを形成するステップとさらに含んでもよい。
【００２１】
一側面によると、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、 前記第１放熱パッドの表面に金属物質をコーティングして反射金属層を形成するステップをさらに含んでもよい。
【００２２】
一側面によると、前記反射金属層を形成するステップは、前記第１放熱パッドの表面に前記金属物質を０．１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さにコーティングしてもよい。
【００２３】
一側面によると、前記発光素子は、青色波長領域の光を発生する青色ＬＥＤであってもよい。
【００２４】
一側面によると、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、前記発光素子上部に黄色蛍光体を含む蛍光体樹脂を塗布するステップと、前記蛍光体樹脂上にモールディング樹脂を塗布するステップとをさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の実施形態に係る発光素子パッケージおよびその製造方法は、回路基板の素子実装領域に形成された少なくとも１つの第１放熱ビアと、回路基板の電極配置領域に複数の第２放熱ビアを形成することによって、発光素子で発生した熱を効率よく放出することができる。
【００２６】
また、本発明の実施形態によれば、回路基板の素子実装領域に第１放熱パッドを形成し、第１放熱パッドの表面に反射金属層を形成することによって、発光素子で発生した光の抽出効率を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明の実施形態によれば、フリップチップボンディングではないワイヤーボンディングを用いて発光素子および第１電極パッドを電気的に接続することによって、低い費用で発光素子パッケージを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付する図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の説明にあたって、関連する公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合はその詳細な説明を省略する。また、本明細書で用いられる用語（ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ）は、本発明の好ましい実施形態を適切に表現するために用いられる用語であって、これは、ユーザ、運用者の意図または本発明が属する分野の慣例などによって変わり得る。したがって、本用語に対する定義は本明細書の全般にわたる内容に基づいて定義されなければならないであろう。各図面に提示す同一の参照符号は同一の構成を示す。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの構造を示す断面図である。図１に示すように、発光素子パッケージ１００は、回路基板１１０、第１放熱パッド１２１、第２放熱パッド１２２、第１電極パッド１３１、１３２、第２電極パッド１３３、１３４、反射金属層１４０、発光素子１５０、蛍光体層１７０、およびモールディング部１８０を備える。
【００３１】
回路基板１１０は、メタルコア印刷回路基板（ｍｅｔａｌ ｃｏｒｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）であってもよく、ＦＲ４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ４）を備える基板であってもよい。具体的に、ＦＲ４を備える基板とは、印刷回路基板、セラミック基板、またはその他の様々な半導体基板上にＦＲ４がコーティングされたコアタイプの基板であり得る。また、ＦＲ４の他に、ＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３などを含む基板を回路基板１１０として用いてもよい。
【００３２】
回路基板１１０は上部面および下部面を有し、少なくとも１つの素子実装領域Ａおよび複数の電極配置領域Ｂ、Ｃを含む。
【００３３】
回路基板１１０は、素子実装領域Ａの上部面および下部面上に露出される少なくとも１つの第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４を備える。また、回路基板１１０は、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの上部面および下部面上に露出する複数の第２放熱ビア１１５、１１６を備える。
【００３４】
図１に示すように、第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４は、素子実装領域Ａに４個が形成されて素子実装領域Ａの上部面および下部面の上に露出される構造を有する。また、第２放熱ビア１１５、１１６は、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃそれぞれに１つずつ形成されて、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃそれぞれの上部面および下部面の上に露出される構造を有する。
【００３５】
図１に示す第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４の数および第２放熱ビア１１５、１１６の数は一例に過ぎず、その数は素子実装領域Ａと第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの面積、そして第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４および第２放熱ビア１１５、１１６の大きさに応じて変わり得る。
【００３６】
第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４は、発光素子パッケージ１００、特に、発光素子１５０で発生する熱を外部に放出するための熱伝達媒体として用いてもよい。また、第２放熱ビア１１５、１１６は、第１電極パッド１３１、１３２で発生する熱を外部に放出するための熱伝達媒体として用いてもよい。このような第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４および第２放熱ビア１１５、１１６に対する機能は下記で具体的に説明する。
【００３７】
第１放熱パッド１２１は素子実装領域Ａの上部面に接合し、素子実装領域Ａの上部面上に露出された４個の第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４と接続される。
【００３８】
第１放熱パッド１２１の表面には反射金属層１４０をさらに備えてもよい。この反射金属層１４０は、第１放熱パッド１２１の上部表面にのみコーティングされてもよく、第１放熱パッド１２１の上部および側部表面までコーティングされてもよい。この反射金属層１４０は、光に対する反射特性に優れた金属物質から形成されてもよく、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）および白金（Ｐｔ）のうちいずれか１つの金属物質を含んでもよい。
【００３９】
また、反射金属層１４０は、反射特性の他に放熱特性を有する。放熱特性の向上のために、反射金属層１４０は、０．１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さを有してもよく、放熱特性とパッケージのサイズを考慮する場合に１０ｍｍ〜１５ｍｍが最適の厚さ範囲になる。
【００４０】
第１電極パッド１３１、１３２は、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの上部面に接合し、素子実装領域Ａに接合された第１放熱パッド１２１とは電気的、物理的に分離した構造を有する。第１電極パッド１３１、１３２が電極配置領域Ｂ、Ｃの上部面に接合することによって、電極配置領域Ｂ、Ｃの上部面に露出された２つの第２放熱ビア１１５、１１６とそれぞれ接続される。すなわち、２つの電極パッド１３１、１３２のうち、１つの第１電極パッド１３１は第１電極配置領域Ｂの上部面上に露出された第２放熱ビア１１５と接続し、他の１つの第１電極パッド１３２は第２電極配置領域Ｃの上部面上に露出された第２放熱ビア１１６と接続してもよい。
【００４１】
第２放熱パッド１２２は、素子実装領域Ａの下部面に接合して素子実装領域Ａの下部面上に露出された４個の第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４と接続される。
【００４２】
第２電極パッド１３３、１３４は、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの下部面に接合し、素子実装領域Ａに接合された第２放熱パッド１２２とは電気的、物理的に分離した構造を有する。２つの第２電極パッド１３３、１３４のうち、１つの第２電極パッド１３３は第１電極配置領域Ｂの下部面上に露出された第２放熱ビア１１５と接続し、他の１つの第２電極パッド１３４は第２電極配置領域Ｃの下部面上に露出された第２放熱ビア１１６と接続してもよい。
【００４３】
発光素子１５０は、反射金属層１４０のコーティングされた第１放熱パッド１２１上に実装されてもよい。図１は、第１放熱パッド１２１上に１つの発光素子１５０が実装されたものと図示したが、発光素子１５０は複数実装してもよい。
【００４４】
発光素子１５０は、外部回路との電気的な接続のために第１および第２ワイヤー１６１、１６２を介して２つの第１電極パッド１３１、１３２と接続される。
【００４５】
蛍光体層１７０は発光素子１５０を覆うように構造され、発光素子１５０から発生した光の波長を変換させる蛍光体を含んでもよい。蛍光体層１７０に含まれた蛍光体の種類は、発光素子１５０で発生する光の波長領域、発光素子パッケージ１００に実現しようとする光の色によって変わり得る。
【００４６】
一例として、発光素子パッケージ１００によって白色光を実現しようとする場合、発光素子１５０が青色波長領域の光を発生する青色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）であれば、蛍光体層１７０は黄色蛍光体を含んでもよい。すなわち、発光素子パッケージ１００は、黄色蛍光体によって発光素子１５０で発生した光の一部を黄色波長領域の光に変換させ、波長変換された黄色波長領域の光と青色波長領域の光とを混合して白色光を実現することができる。
【００４７】
他の例として、発光素子パッケージ１００によって白色光を実現しようとする場合、発光素子１５０が紫外線波長領域の光を発生するＵＶ ＬＥＤであれば、蛍光体層１７０は青色蛍光体、緑色蛍光体、および赤色蛍光体を含んでもよい。すなわち、発光素子パッケージ１００は、青色蛍光体、緑色蛍光体、および赤色蛍光体によって発光素子１５０で発生した光を青色、緑色、および赤色の波長領域の光に変換させ、波長変換された各光を混合して白色光を実現することができる。
【００４８】
また、蛍光体層１７０は、蛍光体の他に光拡散材をさらに含んでもよい。光拡散材は、蛍光体粒度の１／２以下であるナノサイズの粒度を有してもよく、白色の粒子であり、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）および二酸化チタニウム（ＴｉＯ２）のうちいずれか１つの物質を含んでもよい。
【００４９】
モールディング部１８０は、蛍光体層１７０および発光素子１５０をモールディングする。
【００５０】
以下は、図１に示す発光素子パッケージ１００に含まれた各構成の機能を具体的に説明する。
【００５１】
発光素子１５０が発光動作する間に、発光素子１５０では熱が発生する。この熱が外部に放出されることなく蓄積される場合、発光素子１５０が劣化する場合があり、蛍光体層１７０に含まれた蛍光体の波長変換の機能も低下してしまう場合がある。
【００５２】
発光素子パッケージ１００は、発光素子１５０で発生する熱を「第１放熱パッド１２１（第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４）、第２放熱パッド１２２」に構成された第１列の伝達媒体を介して外部に放出してもよい。
【００５３】
また、発光素子１５０が発光動作する間に、発光素子１５０と電気的に接続した第１電極パッド１３１、１３２にも熱が発生および伝達されることがある。したがって、発光素子パッケージ１００は、第１電極パッド１３１、１３２に発生および伝達された熱を「第１電極パッド１３１、１３２（第２放熱ビア１１５、１１６）、第２電極パッド１３３、１３４」に構成された第２列の伝達媒体を介して外部に放出してもよい。
【００５４】
したがって、発光素子パッケージ１００は、発光素子１５０が発光動作する間に、内部に熱を蓄積することなく第１および第２列の伝達媒体を介して外部へ迅速に熱を放出することによって、全体的な放熱効率を向上させることができる。
【００５５】
また、放熱効率をより向上させるために、第１および第２列の伝達媒体を構成している各構成要素は高い熱伝導率を有する金属物質に構成してもよい。すなわち、第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４、第２放熱ビア１１５、１１６、第１放熱パッド１２１、第２放熱パッド１２２、第１電極パッド１３１、１３２、および第２電極パッド１３３、１３４は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、および半田のうち少なくとも１つ以上の金属物質に構成してもよい。この場合、各構成要素を構成している金属物質は全て同一であってもよく、互いに異なってもよい。また、金属物質に限定されることなく、高い熱伝導率を有する金属物質であれば、その他の金属物質も含んでもよい。
【００５６】
一方、発光素子１５０で光が発生する場合、光の進行方向によって光損失が発生することがある。例えば、図１に示す発光素子パッケージ１００で反射金属層１４０がないと仮定する場合、下部面に進む光は第１放熱パッド１２１にぶつかって散乱されたり（光信号が弱くなる）、損失されることがある。結果的に、発光素子パッケージ１００の光抽出の効率を低下させてしまう。
【００５７】
本発明の実施形態に係る発光素子パッケージ１００は、第１放熱パッド１２１上にコーティングされた反射金属層１４０を含むことによって、下部面に進む光を反射させて発光素子１５０の側面または上部面を介して光を抽出する。したがって、発光素子パッケージ１００は全体的な光抽出の効率を向上させることができる。
【００５８】
一方、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージ１００は、フリップチップボンディング構造の発光素子を用いるのではなく、ワイヤーボンディング構造の発光素子を用いることで造工程が減少されて製造費用は減少し、また、価格競争力を向上させることができる。
【００５９】
図２〜図８は、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【００６０】
図２および図３に示すように、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、回路基板２１０を設ける過程を含む。まず、図２に示すように、回路基板２１０を１つの素子実装領域Ａと、素子実装領域Ａを基準にして左、右に位置した第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃに区分する。
【００６１】
回路基板２１０は、メタルコア印刷回路基板または絶縁物質を含む基板などであってもよい。ここで、絶縁物質を含む基板とは、印刷回路基板、セラミック基板、またはその他の様々な半導体基板上にＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３およびＦＲ４のうちいずれか１つの絶縁物質がコーティングされたコアタイプの基板であってもよい。
【００６２】
素子実装領域Ａ上に４個の第１ビアホールＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４を形成し、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃ上にそれぞれ１つの第２ビアホールＨ５、Ｈ６を形成する。第１ビアホールＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４および第２ビアホールＨ５、Ｈ６はドリル加工によって形成してもよい。
【００６３】
その後、図３に示すように、第１ビアホールＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４内に金属物質を充填して４個の第１放熱ビア２１１、２１２、２１３、２１４を形成する。そして、第２ビアホールＨ５、Ｈ６内に金属物質を充填して２つの第２放熱ビア２１５、２１６を形成する。このとき、第１放熱ビア２１１、２１２、２１３、２１４、および第２放熱ビア２１５、２１６は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、および半田のうち少なくとも１つ以上の金属物質を含んでもよい。
【００６４】
第１放熱ビア２１１、２１２、２１３、２１４は、素子実装領域Ａの上部面および下部面上に露出した構造に形成されてもよく、第２放熱ビア２１５、２１６は、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの上部面および下部面上に露出した構造に形成されてもよい。
【００６５】
図４に示すように、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、回路基板２１０上に第１放熱パッド２２１、第２放熱パッド２２２、第１電極パッド２３１、２３２、および第２電極パッド２３３、２３４を形成する過程を含んでもよい。
【００６６】
具体的に、素子実装領域Ａの上部面上に露出した第１放熱ビア２１１、２１２、２１３、２１４と接続されるように第１放熱パッド２２１を形成する。そして、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの上部面上に露出した第２放熱ビア２１５、２１６と接続されるように第１電極パッド２３１、２３２を形成する。
【００６７】
第１放熱パッド２２１および第１電極パッド２３１、２３２は１つの工程により製造してもよい。一例として、回路基板２１０の上部面の全体に金属物質を蒸着させた状態で、素子実装領域Ａと第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの間に蒸着された金属物質を選択的に除去する方式によって第１放熱パッド２２１および第１電極パッド２３１、２３２を形成してもよい。
【００６８】
また、素子実装領域Ａの下部面上に露出した第１放熱ビア２１１、２１２、２１３、２１４と接続されるように第２放熱パッド２２２を形成する。そして、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの下部面上に露出した第２放熱ビア２１５、２１６と接続されるように第２電極パッド２３３、２３４を形成する。
【００６９】
第２放熱パッド２２２および第２電極パッド２３３、２３４も１つの工程により製造してもよい。一例として、回路基板２１０の下部面の全体に金属物質を蒸着させた状態で、素子実装領域Ａと第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの間に蒸着された金属物質を選択的に除去する方式によって第２放熱パッド２２２および第２電極パッド２３３、２３４を形成してもよい。
【００７０】
第１放熱パッド２２１、第２放熱パッド２２２、第１電極パッド２３１、２３２、および第２電極パッド２３３、２３４は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、および半田のうち少なくとも１つ以上の金属物質に構成してもよい。この場合、各構成要素を構成している金属物質は全て同一であってもよく、互いに異なってもよい。
【００７１】
図５に示すように、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、第１放熱パッド２２１上に反射金属層２４０をコーティングする過程を含んでもよい。図４に示す回路基板２１０上で第１放熱パッド２２１の表面上に光に対する反射特性に優れる金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、および白金（Ｐｔ）のうちいずれか１つの金属物質をコーティングして反射金属層２４０を形成してもよい。ここで、反射金属層２４０は、反射特性の他に放熱特性を有することで、０．１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さに形成してもよい。好ましくは、反射金属層２４０は、１０ｍｍ〜１５ｍｍの厚さに形成する。
【００７２】
図６に示すように、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、反射金属層２４０の形成された第１放熱パッド２２１上に発光素子２５０を実装する過程を含んでもよい。発光素子２５０は、上部面に２つの電極２５１、２５２が位置する水平型の構造を有してもよく、窒化物系の半導体物質に構成してもよい。発光素子２５０を第１放熱パッド２２１上に実装した後、２つの電極２５１、２５２それぞれと２つの第１電極パッド２３１、２３２を第１および第２ワイヤー２６１、２６２に接続する。第１および第２ワイヤー２６１、２６２は金（Ａｕ）に構成してもよい。
【００７３】
図７に示すように、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、発光素子２５０上部に蛍光体樹脂２７０を塗布する過程を含んでもよい。
【００７４】
蛍光体樹脂２７０は、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂、光の波長変換のための蛍光体および光拡散材が混合した物質であってもよい。蛍光体樹脂２７０は、発光素子２５０で発生する光の波長領域と、発光素子パッケージを用いて実現しようとする光の色によって少なくとも一種類以上の蛍光体を含んでもよい。例えば、蛍光体樹脂２７０は、ＹＡＧ、ＴＡＧ、ＬｕＡＧなどの蛍光体を含んでもよい。また、蛍光体樹脂２７０は、蛍光体粒度の１／２以下、すなわち、ナノサイズの粒度を有する光拡散材を含んでもよい。光拡散材は白色の粒子であり、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、および二酸化チタニウム（ＴｉＯ２）のうちいずれか１つを含んでもよい。
【００７５】
蛍光体樹脂２７０が塗布されると、蛍光体樹脂２７０に熱を加えて硬化させる工程を行なってもよい。
【００７６】
図８に示すように、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、蛍光体樹脂２７０上にモールディング樹脂２８０を塗布する過程を含んでもよい。モールディング樹脂２８０は、発光素子２５０および蛍光体樹脂２７０を外部衝撃から保護するためのものであって、シリコン樹脂に構成してもよい。
【００７７】
蛍光体樹脂２７０およびモールディング樹脂２８０は塗布の際に、樹脂物質の表面張力および粘度によってドーム状に形成してもよい。したがって、モールディング樹脂２８０と空気層との間の界面で光が屈折されて外部から抽出されるようにすることで、光抽出の効率を増加することができる。
【００７８】
図２〜図８に示す方法によって製造された発光素子パッケージ２００は、「第１放熱パッド２２１（第１放熱ビア２１１、２１２、２１３、２１４）、第２放熱パッド２２２」に構成された第１列の伝達媒体と、「第１電極パッド２３１、２３２（第２放熱ビア２１５、２１６）、第２電極パッド２３３、２３４」に構成された第２列の伝達媒体を介して発光動作の際に発生する熱を効率よく放出することができる。したがって、発光素子パッケージ２００の熱放出効率を向上させることができる。
【００７９】
上述したように本発明は限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。
【００８０】
したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。
【符号の説明】
【００８１】
１００、２００ 発光素子パッケージ
１１０、２１０ 回路基板
１１１、１１２、１１３、１１４、２１１、２１２、２１３、２１４ 第１放熱ビア
１１５、１１６、２１５、２１６ 第２放熱ビア
１２１、２２１ 第１放熱パッド
１２２、２２２ 第２放熱パッド
１３１、１３２、２３１、２３２ 第１電極パッド
１３３、１３４、２３３、２３４ 第２電極パッド
１４０、２４０ 反射金属層
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光素子パッケージおよびその製造方法に関し、より詳しくは、高効率、高放熱、および低費用の発光素子パッケージおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子はエネルギーを光エネルギーに変換する半導体素子であって、エネルギーバンドギャップによる特定の波長の光を発生する化合物の半導体物質から構成される。このような発光素子は、光通信、ディスプレイ（モバイルディスプレイ、コンピュータモニターなど）、ＬＣＤ用の平面光源から一般照明に至るまでその使用領域が拡大している。
【０００３】
一般的に発光素子はパッケージ形態に製造される。一例として、リードフレームタイプの発光素子パッケージは、一対のリードフレームが結合してモールディング材の充填空間が形成されたパッケージモールド、パッケージモールド内に位置するリードフレーム上に実装される発光素子、発光素子とリードフレームとを接続するワイヤー、およびパッケージモールド内に充填されて発光素子とワイヤーの一部を保護するモールディング材を含む。
【０００４】
他の例として、フリップチップタイプの発光素子パッケージは、電極が形成されたセラミック基板上にフリップチップ構造の発光素子を接合した構造を有し、発光素子の上部がモールディングされるモールディング材を含む。
【０００５】
リードフレームタイプの発光素子パッケージは、リードフレームによって熱が放出されることで、全体的な放熱効率が低い。また、フリップチップタイプの発光素子パッケージは発光素子の製造工程が複雑であり、高い原材料の原価によって価格の競争力が落ちる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述した問題点を解決するために、本発明の目的は、回路基板の素子実装領域に少なくとも１つの第１放熱ビアを形成し、回路基板の電極配置領域に複数の第２放熱ビアを形成して、発光素子で発生した熱を効率よく放出することのできる発光素子パッケージおよびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、回路基板の素子実装領域に第１放熱パッドを形成し、第１放熱パッドの表面に反射金属層を形成することによって、発光素子で発生した光の抽出効率を向上させることのできる発光素子パッケージおよびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の更なる目的は、発光素子および第１電極パッドをワイヤーボンディングに接続することによって、低い費用で製造可能な発光素子パッケージおよびその製造方法を提供するためである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記のような目的を達成するための本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージは、少なくとも１つの素子実装領域および複数の電極配置領域を含み、前記素子実装領域の上部面および下部面上に露出される少なくとも１つの第１放熱ビアを含み、前記複数の電極配置領域の上部面および下部面上に露出される複数の第２放熱ビアを含む回路基板と、前記素子実装領域の上部面に接合して前記第１放熱ビアと接続される少なくとも１つの第１放熱パッドと、前記第１放熱パッド上に実装された少なくとも１つの発光素子と、前記電極配置領域の上部面に接合して前記第２放熱ビアと接続される複数の第１電極パッドと、前記発光素子と前記第１電極パッドとを電気的に接続する複数のワイヤーとを備える。
【００１０】
一側面によると、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージは、前記素子実装領域の下部面に接合して前記第１放熱ビアと接続される少なくとも１つの第２放熱パッドと、前記電極配置領域の下部面に接合して前記第２放熱ビアと接続される複数の第２電極パッドとをさらに備えてもよい。
【００１１】
一側面によると、前記第１放熱ビア、前記第２放熱ビア、前記第１放熱パッド、前記第２放熱パッド、前記第１電極パッド、および前記第２電極パッドは、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、および半田のうち少なくとも１つ以上の金属物質からなってもよい。
【００１２】
一側面によると、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージは、前記第１放熱パッドの表面にコーティングされた反射金属層をさらに備えてもよい。
【００１３】
一側面によると、前記反射金属層は、０．１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さを有してもよい。
【００１４】
一側面によると、前記反射金属層は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、および白金（Ｐｔ）のうちいずれか１つの金属物質からなってもよい。
【００１５】
一側面によると、前記発光素子は、青色波長領域の光を発生する青色ＬＥＤであってもよい。
【００１６】
一側面によると、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージは、前記発光素子上に形成され、黄色蛍光体を含む蛍光体層と、前記蛍光体層上に形成されたモールディング部とをさらに備えてもよい。
【００１７】
一側面によると、前記回路基板は、メタルコア印刷回路基板およびＦＲ４を含む基板のうちいずれか１つであってもよい。
【００１８】
一方、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、少なくとも１つの素子実装領域および複数の電極配置領域を含み、前記素子実装領域の上部面および下部面上に露出される少なくとも１つの第１放熱ビアを含み、前記複数の電極配置領域の上部面および下部面上に露出される複数の第２放熱ビアを含む回路基板を設けるステップと、前記第１放熱ビアと接続されるように前記素子実装領域の上部面に少なくとも１つの第１放熱パッドを形成するステップと、前記第２放熱ビアと接続されるように前記電極配置領域の上部面に複数の第１電極パッドを形成するステップと、前記第１放熱パッド上に少なくとも１つの発光素子を実装するステップと、前記発光素子と前記第１電極パッドとが電気的に接続されるようにワイヤーボンディングするステップとを含む。
【００１９】
一側面によると、前記回路基板を設けるステップは、前記回路基板の素子実装領域上に少なくとも１つの第１ビアホールを形成するステップと、前記回路基板の電極配置領域上に複数の第２ビアホールを形成するステップと、前記第１ビアホール内に金属物質を充填して前記第１放熱ビアを形成するステップと、前記第２ビアホール内に金属物質を充填して前記第２放熱ビアを形成するステップとを含んでもよい。
【００２０】
一側面によると、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、前記第１放熱ビアと接続されるように前記素子実装領域の下部面に少なくとも１つの第２放熱パッドを形成するステップと、前記第２放熱ビアと接続されるように前記電極配置領域の下部面に複数の第２電極パッドを形成するステップとさらに含んでもよい。
【００２１】
一側面によると、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、 前記第１放熱パッドの表面に金属物質をコーティングして反射金属層を形成するステップをさらに含んでもよい。
【００２２】
一側面によると、前記反射金属層を形成するステップは、前記第１放熱パッドの表面に前記金属物質を０．１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さにコーティングしてもよい。
【００２３】
一側面によると、前記発光素子は、青色波長領域の光を発生する青色ＬＥＤであってもよい。
【００２４】
一側面によると、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、前記発光素子上部に黄色蛍光体を含む蛍光体樹脂を塗布するステップと、前記蛍光体樹脂上にモールディング樹脂を塗布するステップとをさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の実施形態に係る発光素子パッケージおよびその製造方法は、回路基板の素子実装領域に形成された少なくとも１つの第１放熱ビアと、回路基板の電極配置領域に複数の第２放熱ビアを形成することによって、発光素子で発生した熱を効率よく放出することができる。
【００２６】
また、本発明の実施形態によれば、回路基板の素子実装領域に第１放熱パッドを形成し、第１放熱パッドの表面に反射金属層を形成することによって、発光素子で発生した光の抽出効率を向上させることができる。
【００２７】
また、本発明の実施形態によれば、フリップチップボンディングではないワイヤーボンディングを用いて発光素子および第１電極パッドを電気的に接続することによって、低い費用で発光素子パッケージを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付する図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明の説明にあたって、関連する公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にすると判断される場合はその詳細な説明を省略する。また、本明細書で用いられる用語（ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ）は、本発明の好ましい実施形態を適切に表現するために用いられる用語であって、これは、ユーザ、運用者の意図または本発明が属する分野の慣例などによって変わり得る。したがって、本用語に対する定義は本明細書の全般にわたる内容に基づいて定義されなければならないであろう。各図面に提示す同一の参照符号は同一の構成を示す。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの構造を示す断面図である。図１に示すように、発光素子パッケージ１００は、回路基板１１０、第１放熱パッド１２１、第２放熱パッド１２２、第１電極パッド１３１、１３２、第２電極パッド１３３、１３４、反射金属層１４０、発光素子１５０、蛍光体層１７０、およびモールディング部１８０を備える。
【００３１】
回路基板１１０は、メタルコア印刷回路基板（ｍｅｔａｌ ｃｏｒｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）であってもよく、ＦＲ４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ４）を備える基板であってもよい。具体的に、ＦＲ４を備える基板とは、印刷回路基板、セラミック基板、またはその他の様々な半導体基板上にＦＲ４がコーティングされたコアタイプの基板であり得る。また、ＦＲ４の他に、ＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３などを含む基板を回路基板１１０として用いてもよい。
【００３２】
回路基板１１０は上部面および下部面を有し、少なくとも１つの素子実装領域Ａおよび複数の電極配置領域Ｂ、Ｃを含む。
【００３３】
回路基板１１０は、素子実装領域Ａの上部面および下部面上に露出される少なくとも１つの第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４を備える。また、回路基板１１０は、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの上部面および下部面上に露出する複数の第２放熱ビア１１５、１１６を備える。
【００３４】
図１に示すように、第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４は、素子実装領域Ａに４個が形成されて素子実装領域Ａの上部面および下部面の上に露出される構造を有する。また、第２放熱ビア１１５、１１６は、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃそれぞれに１つずつ形成されて、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃそれぞれの上部面および下部面の上に露出される構造を有する。
【００３５】
図１に示す第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４の数および第２放熱ビア１１５、１１６の数は一例に過ぎず、その数は素子実装領域Ａと第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの面積、そして第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４および第２放熱ビア１１５、１１６の大きさに応じて変わり得る。
【００３６】
第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４は、発光素子パッケージ１００、特に、発光素子１５０で発生する熱を外部に放出するための熱伝達媒体として用いてもよい。また、第２放熱ビア１１５、１１６は、第１電極パッド１３１、１３２で発生する熱を外部に放出するための熱伝達媒体として用いてもよい。このような第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４および第２放熱ビア１１５、１１６に対する機能は下記で具体的に説明する。
【００３７】
第１放熱パッド１２１は素子実装領域Ａの上部面に接合し、素子実装領域Ａの上部面上に露出された４個の第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４と接続される。
【００３８】
第１放熱パッド１２１の表面には反射金属層１４０をさらに備えてもよい。この反射金属層１４０は、第１放熱パッド１２１の上部表面にのみコーティングされてもよく、第１放熱パッド１２１の上部および側部表面までコーティングされてもよい。この反射金属層１４０は、光に対する反射特性に優れた金属物質から形成されてもよく、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）および白金（Ｐｔ）のうちいずれか１つの金属物質を含んでもよい。
【００３９】
また、反射金属層１４０は、反射特性の他に放熱特性を有する。放熱特性の向上のために、反射金属層１４０は、０．１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さを有してもよく、放熱特性とパッケージのサイズを考慮する場合に１０ｍｍ〜１５ｍｍが最適の厚さ範囲になる。
【００４０】
第１電極パッド１３１、１３２は、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの上部面に接合し、素子実装領域Ａに接合された第１放熱パッド１２１とは電気的、物理的に分離した構造を有する。第１電極パッド１３１、１３２が電極配置領域Ｂ、Ｃの上部面に接合することによって、電極配置領域Ｂ、Ｃの上部面に露出された２つの第２放熱ビア１１５、１１６とそれぞれ接続される。すなわち、２つの電極パッド１３１、１３２のうち、１つの第１電極パッド１３１は第１電極配置領域Ｂの上部面上に露出された第２放熱ビア１１５と接続し、他の１つの第１電極パッド１３２は第２電極配置領域Ｃの上部面上に露出された第２放熱ビア１１６と接続してもよい。
【００４１】
第２放熱パッド１２２は、素子実装領域Ａの下部面に接合して素子実装領域Ａの下部面上に露出された４個の第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４と接続される。
【００４２】
第２電極パッド１３３、１３４は、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの下部面に接合し、素子実装領域Ａに接合された第２放熱パッド１２２とは電気的、物理的に分離した構造を有する。２つの第２電極パッド１３３、１３４のうち、１つの第２電極パッド１３３は第１電極配置領域Ｂの下部面上に露出された第２放熱ビア１１５と接続し、他の１つの第２電極パッド１３４は第２電極配置領域Ｃの下部面上に露出された第２放熱ビア１１６と接続してもよい。
【００４３】
発光素子１５０は、反射金属層１４０のコーティングされた第１放熱パッド１２１上に実装されてもよい。図１は、第１放熱パッド１２１上に１つの発光素子１５０が実装されたものと図示したが、発光素子１５０は複数実装してもよい。
【００４４】
発光素子１５０は、外部回路との電気的な接続のために第１および第２ワイヤー１６１、１６２を介して２つの第１電極パッド１３１、１３２と接続される。
【００４５】
蛍光体層１７０は発光素子１５０を覆うように構造され、発光素子１５０から発生した光の波長を変換させる蛍光体を含んでもよい。蛍光体層１７０に含まれた蛍光体の種類は、発光素子１５０で発生する光の波長領域、発光素子パッケージ１００に実現しようとする光の色によって変わり得る。
【００４６】
一例として、発光素子パッケージ１００によって白色光を実現しようとする場合、発光素子１５０が青色波長領域の光を発生する青色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）であれば、蛍光体層１７０は黄色蛍光体を含んでもよい。すなわち、発光素子パッケージ１００は、黄色蛍光体によって発光素子１５０で発生した光の一部を黄色波長領域の光に変換させ、波長変換された黄色波長領域の光と青色波長領域の光とを混合して白色光を実現することができる。
【００４７】
他の例として、発光素子パッケージ１００によって白色光を実現しようとする場合、発光素子１５０が紫外線波長領域の光を発生するＵＶ ＬＥＤであれば、蛍光体層１７０は青色蛍光体、緑色蛍光体、および赤色蛍光体を含んでもよい。すなわち、発光素子パッケージ１００は、青色蛍光体、緑色蛍光体、および赤色蛍光体によって発光素子１５０で発生した光を青色、緑色、および赤色の波長領域の光に変換させ、波長変換された各光を混合して白色光を実現することができる。
【００４８】
また、蛍光体層１７０は、蛍光体の他に光拡散材をさらに含んでもよい。光拡散材は、蛍光体粒度の１／２以下であるナノサイズの粒度を有してもよく、白色の粒子であり、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）および二酸化チタニウム（ＴｉＯ２）のうちいずれか１つの物質を含んでもよい。
【００４９】
モールディング部１８０は、蛍光体層１７０および発光素子１５０をモールディングする。
【００５０】
以下は、図１に示す発光素子パッケージ１００に含まれた各構成の機能を具体的に説明する。
【００５１】
発光素子１５０が発光動作する間に、発光素子１５０では熱が発生する。この熱が外部に放出されることなく蓄積される場合、発光素子１５０が劣化する場合があり、蛍光体層１７０に含まれた蛍光体の波長変換の機能も低下してしまう場合がある。
【００５２】
発光素子パッケージ１００は、発光素子１５０で発生する熱を「第１放熱パッド１２１（第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４）、第２放熱パッド１２２」に構成された第１列の伝達媒体を介して外部に放出してもよい。
【００５３】
また、発光素子１５０が発光動作する間に、発光素子１５０と電気的に接続した第１電極パッド１３１、１３２にも熱が発生および伝達されることがある。したがって、発光素子パッケージ１００は、第１電極パッド１３１、１３２に発生および伝達された熱を「第１電極パッド１３１、１３２（第２放熱ビア１１５、１１６）、第２電極パッド１３３、１３４」に構成された第２列の伝達媒体を介して外部に放出してもよい。
【００５４】
したがって、発光素子パッケージ１００は、発光素子１５０が発光動作する間に、内部に熱を蓄積することなく第１および第２列の伝達媒体を介して外部へ迅速に熱を放出することによって、全体的な放熱効率を向上させることができる。
【００５５】
また、放熱効率をより向上させるために、第１および第２列の伝達媒体を構成している各構成要素は高い熱伝導率を有する金属物質に構成してもよい。すなわち、第１放熱ビア１１１、１１２、１１３、１１４、第２放熱ビア１１５、１１６、第１放熱パッド１２１、第２放熱パッド１２２、第１電極パッド１３１、１３２、および第２電極パッド１３３、１３４は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、および半田のうち少なくとも１つ以上の金属物質に構成してもよい。この場合、各構成要素を構成している金属物質は全て同一であってもよく、互いに異なってもよい。また、金属物質に限定されることなく、高い熱伝導率を有する金属物質であれば、その他の金属物質も含んでもよい。
【００５６】
一方、発光素子１５０で光が発生する場合、光の進行方向によって光損失が発生することがある。例えば、図１に示す発光素子パッケージ１００で反射金属層１４０がないと仮定する場合、下部面に進む光は第１放熱パッド１２１にぶつかって散乱されたり（光信号が弱くなる）、損失されることがある。結果的に、発光素子パッケージ１００の光抽出の効率を低下させてしまう。
【００５７】
本発明の実施形態に係る発光素子パッケージ１００は、第１放熱パッド１２１上にコーティングされた反射金属層１４０を含むことによって、下部面に進む光を反射させて発光素子１５０の側面または上部面を介して光を抽出する。したがって、発光素子パッケージ１００は全体的な光抽出の効率を向上させることができる。
【００５８】
一方、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージ１００は、フリップチップボンディング構造の発光素子を用いるのではなく、ワイヤーボンディング構造の発光素子を用いることで造工程が減少されて製造費用は減少し、また、価格競争力を向上させることができる。
【００５９】
図２〜図８は、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法を示す断面図である。
【００６０】
図２および図３に示すように、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、回路基板２１０を設ける過程を含む。まず、図２に示すように、回路基板２１０を１つの素子実装領域Ａと、素子実装領域Ａを基準にして左、右に位置した第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃに区分する。
【００６１】
回路基板２１０は、メタルコア印刷回路基板または絶縁物質を含む基板などであってもよい。ここで、絶縁物質を含む基板とは、印刷回路基板、セラミック基板、またはその他の様々な半導体基板上にＦＲ１、ＦＲ２、ＦＲ３およびＦＲ４のうちいずれか１つの絶縁物質がコーティングされたコアタイプの基板であってもよい。
【００６２】
素子実装領域Ａ上に４個の第１ビアホールＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４を形成し、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃ上にそれぞれ１つの第２ビアホールＨ５、Ｈ６を形成する。第１ビアホールＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４および第２ビアホールＨ５、Ｈ６はドリル加工によって形成してもよい。
【００６３】
その後、図３に示すように、第１ビアホールＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４内に金属物質を充填して４個の第１放熱ビア２１１、２１２、２１３、２１４を形成する。そして、第２ビアホールＨ５、Ｈ６内に金属物質を充填して２つの第２放熱ビア２１５、２１６を形成する。このとき、第１放熱ビア２１１、２１２、２１３、２１４、および第２放熱ビア２１５、２１６は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、および半田のうち少なくとも１つ以上の金属物質を含んでもよい。
【００６４】
第１放熱ビア２１１、２１２、２１３、２１４は、素子実装領域Ａの上部面および下部面上に露出した構造に形成されてもよく、第２放熱ビア２１５、２１６は、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの上部面および下部面上に露出した構造に形成されてもよい。
【００６５】
図４に示すように、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、回路基板２１０上に第１放熱パッド２２１、第２放熱パッド２２２、第１電極パッド２３１、２３２、および第２電極パッド２３３、２３４を形成する過程を含んでもよい。
【００６６】
具体的に、素子実装領域Ａの上部面上に露出した第１放熱ビア２１１、２１２、２１３、２１４と接続されるように第１放熱パッド２２１を形成する。そして、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの上部面上に露出した第２放熱ビア２１５、２１６と接続されるように第１電極パッド２３１、２３２を形成する。
【００６７】
第１放熱パッド２２１および第１電極パッド２３１、２３２は１つの工程により製造してもよい。一例として、回路基板２１０の上部面の全体に金属物質を蒸着させた状態で、素子実装領域Ａと第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの間に蒸着された金属物質を選択的に除去する方式によって第１放熱パッド２２１および第１電極パッド２３１、２３２を形成してもよい。
【００６８】
また、素子実装領域Ａの下部面上に露出した第１放熱ビア２１１、２１２、２１３、２１４と接続されるように第２放熱パッド２２２を形成する。そして、第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの下部面上に露出した第２放熱ビア２１５、２１６と接続されるように第２電極パッド２３３、２３４を形成する。
【００６９】
第２放熱パッド２２２および第２電極パッド２３３、２３４も１つの工程により製造してもよい。一例として、回路基板２１０の下部面の全体に金属物質を蒸着させた状態で、素子実装領域Ａと第１および第２電極配置領域Ｂ、Ｃの間に蒸着された金属物質を選択的に除去する方式によって第２放熱パッド２２２および第２電極パッド２３３、２３４を形成してもよい。
【００７０】
第１放熱パッド２２１、第２放熱パッド２２２、第１電極パッド２３１、２３２、および第２電極パッド２３３、２３４は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、および半田のうち少なくとも１つ以上の金属物質に構成してもよい。この場合、各構成要素を構成している金属物質は全て同一であってもよく、互いに異なってもよい。
【００７１】
図５に示すように、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、第１放熱パッド２２１上に反射金属層２４０をコーティングする過程を含んでもよい。図４に示す回路基板２１０上で第１放熱パッド２２１の表面上に光に対する反射特性に優れる金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、および白金（Ｐｔ）のうちいずれか１つの金属物質をコーティングして反射金属層２４０を形成してもよい。ここで、反射金属層２４０は、反射特性の他に放熱特性を有することで、０．１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さに形成してもよい。好ましくは、反射金属層２４０は、１０ｍｍ〜１５ｍｍの厚さに形成する。
【００７２】
図６に示すように、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、反射金属層２４０の形成された第１放熱パッド２２１上に発光素子２５０を実装する過程を含んでもよい。発光素子２５０は、上部面に２つの電極２５１、２５２が位置する水平型の構造を有してもよく、窒化物系の半導体物質に構成してもよい。発光素子２５０を第１放熱パッド２２１上に実装した後、２つの電極２５１、２５２それぞれと２つの第１電極パッド２３１、２３２を第１および第２ワイヤー２６１、２６２に接続する。第１および第２ワイヤー２６１、２６２は金（Ａｕ）に構成してもよい。
【００７３】
図７に示すように、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、発光素子２５０上部に蛍光体樹脂２７０を塗布する過程を含んでもよい。
【００７４】
蛍光体樹脂２７０は、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂、光の波長変換のための蛍光体および光拡散材が混合した物質であってもよい。蛍光体樹脂２７０は、発光素子２５０で発生する光の波長領域と、発光素子パッケージを用いて実現しようとする光の色によって少なくとも一種類以上の蛍光体を含んでもよい。例えば、蛍光体樹脂２７０は、ＹＡＧ、ＴＡＧ、ＬｕＡＧなどの蛍光体を含んでもよい。また、蛍光体樹脂２７０は、蛍光体粒度の１／２以下、すなわち、ナノサイズの粒度を有する光拡散材を含んでもよい。光拡散材は白色の粒子であり、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、および二酸化チタニウム（ＴｉＯ２）のうちいずれか１つを含んでもよい。
【００７５】
蛍光体樹脂２７０が塗布されると、蛍光体樹脂２７０に熱を加えて硬化させる工程を行なってもよい。
【００７６】
図８に示すように、本発明の実施形態に係る発光素子パッケージの製造方法は、蛍光体樹脂２７０上にモールディング樹脂２８０を塗布する過程を含んでもよい。モールディング樹脂２８０は、発光素子２５０および蛍光体樹脂２７０を外部衝撃から保護するためのものであって、シリコン樹脂に構成してもよい。
【００７７】
蛍光体樹脂２７０およびモールディング樹脂２８０は塗布の際に、樹脂物質の表面張力および粘度によってドーム状に形成してもよい。したがって、モールディング樹脂２８０と空気層との間の界面で光が屈折されて外部から抽出されるようにすることで、光抽出の効率を増加することができる。
【００７８】
図２〜図８に示す方法によって製造された発光素子パッケージ２００は、「第１放熱パッド２２１（第１放熱ビア２１１、２１２、２１３、２１４）、第２放熱パッド２２２」に構成された第１列の伝達媒体と、「第１電極パッド２３１、２３２（第２放熱ビア２１５、２１６）、第２電極パッド２３３、２３４」に構成された第２列の伝達媒体を介して発光動作の際に発生する熱を効率よく放出することができる。したがって、発光素子パッケージ２００の熱放出効率を向上させることができる。
【００７９】
上述したように本発明は限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。
【００８０】
したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されて定められるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。
【符号の説明】
【００８１】
１００、２００ 発光素子パッケージ
１１０、２１０ 回路基板
１１１、１１２、１１３、１１４、２１１、２１２、２１３、２１４ 第１放熱ビア
１１５、１１６、２１５、２１６ 第２放熱ビア
１２１、２２１ 第１放熱パッド
１２２、２２２ 第２放熱パッド
１３１、１３２、２３１、２３２ 第１電極パッド
１３３、１３４、２３３、２３４ 第２電極パッド
１４０、２４０ 反射金属層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの素子実装領域および複数の電極配置領域、前記素子実装領域の両面上に露出される少なくとも１つの第１放熱ビア、並びに前記複数の電極配置領域の両面上に露出される複数の第２放熱ビアを含む回路基板と、
前記素子実装領域の一方の面に接合して前記第１放熱ビアと接続される少なくとも１つの第１放熱パッドと、
前記第１放熱パッド上に実装された少なくとも１つの発光素子と、
前記電極配置領域の一方の面に接合して、各々が前記複数の第２放熱ビアのうちの対応する第２放熱ビアと接続される複数の第１電極パッドと、
前記発光素子と前記複数の第１電極パッドのうち対応する第１電極パッドとを電気的に接続する複数のワイヤーと
を備えることを特徴とする発光素子パッケージ。
【請求項２】
前記素子実装領域の他方の面に接合して前記第１放熱ビアと接続される少なくとも１つの第２放熱パッドと、
前記電極配置領域の他方の面に接合して、各々が前記複数の第２放熱ビアのうち対応する第２放熱ビアと接続される複数の第２電極パッドと
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項３】
前記第１放熱ビア、前記第２放熱ビア、前記第１放熱パッド、前記第２放熱パッド、前記第１電極パッド、および前記第２電極パッドは、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、および半田のうち少なくとも１つ以上の金属物質からなることを特徴とする請求項２に記載の発光素子パッケージ。
【請求項４】
前記第１放熱パッドの表面にコーティングされた反射金属層をさらに備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の発光素子パッケージ。
【請求項５】
前記反射金属層は、０．１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項４に記載の発光素子パッケージ。
【請求項６】
前記反射金属層は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、および白金（Ｐｔ）のうちいずれか１つの金属物質からなることを特徴とする請求項４または５に記載の発光素子パッケージ。
【請求項７】
前記発光素子は、青色波長領域の光を発生する青色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の発光素子パッケージ。
【請求項８】
前記発光素子上に形成され、黄色蛍光体を含む蛍光体層と、
前記蛍光体層上に形成されたモールディング部と
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項９】
前記回路基板は、メタルコア印刷回路基板およびＦＲ４を含む基板のうちいずれか１つであることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１０】
少なくとも１つの素子実装領域および複数の電極配置領域、前記素子実装領域の両面上に露出される少なくとも１つの第１放熱ビア、並びに前記複数の電極配置領域の両面上に露出される複数の第２放熱ビアを含む回路基板を設けるステップと、
前記第１放熱ビアと接続されるように前記素子実装領域の一方の面に少なくとも１つの第１放熱パッドを形成するステップと、
前記電極配置領域の一方の面に、各々が前記複数の第２放熱ビアのうち対応する第２放熱ビアと接続されるように複数の第１電極パッドを形成するステップと、
前記第１放熱パッド上に少なくとも１つの発光素子を実装するステップと、
前記発光素子と前記第１電極パッドとが電気的に接続されるようにワイヤーボンディングするステップと
を含むことを特徴とする発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１１】
前記回路基板を設けるステップは、
前記回路基板の素子実装領域上に少なくとも１つの第１ビアホールを形成するステップと、
前記回路基板の電極配置領域上に複数の第２ビアホールを形成するステップと、
前記第１ビアホール内に金属物質を充填して前記第１放熱ビアを形成するステップと、
前記第２ビアホール内に金属物質を充填して前記第２放熱ビアを形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１２】
前記第１放熱ビアと接続されるように前記素子実装領域の他方の面に少なくとも１つの第２放熱パッドを形成するステップと、
前記電極配置領域の他方の面に、各々が前記複数の第２放熱ビアのうち対応する第２放熱ビアと接続されるように複数の第２電極パッドを形成するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１３】
前記第１放熱パッドの表面に金属物質をコーティングして反射金属層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０から１２の何れか１項に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１４】
前記反射金属層を形成するステップは、前記第１放熱パッドの表面に前記金属物質を０．１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さにコーティングすることを特徴とする請求項１３に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１５】
前記発光素子は、青色波長領域の光を発生する青色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１０から１４の何れか１項に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１６】
前記発光素子上に黄色蛍光体を含む蛍光体樹脂を塗布するステップと、
前記蛍光体樹脂上にモールディング樹脂を塗布するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１】
少なくとも１つの素子実装領域および複数の電極配置領域、前記素子実装領域の両面上に露出される少なくとも１つの第１放熱ビア、並びに前記複数の電極配置領域の両面上に露出される複数の第２放熱ビアを含む回路基板と、
前記素子実装領域の一方の面に接合して前記第１放熱ビアと接続される少なくとも１つの第１放熱パッドと、
前記第１放熱パッド上に実装された少なくとも１つの発光素子と、
前記電極配置領域の一方の面に接合して、各々が前記複数の第２放熱ビアのうちの対応する第２放熱ビアと接続される複数の第１電極パッドと、
前記発光素子と前記複数の第１電極パッドのうち対応する第１電極パッドとを電気的に接続する複数のワイヤーと
を備えることを特徴とする発光素子パッケージ。
【請求項２】
前記素子実装領域の他方の面に接合して前記第１放熱ビアと接続される少なくとも１つの第２放熱パッドと、
前記電極配置領域の他方の面に接合して、各々が前記複数の第２放熱ビアのうち対応する第２放熱ビアと接続される複数の第２電極パッドと
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項３】
前記第１放熱ビア、前記第２放熱ビア、前記第１放熱パッド、前記第２放熱パッド、前記第１電極パッド、および前記第２電極パッドは、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、および半田のうち少なくとも１つ以上の金属物質からなることを特徴とする請求項２に記載の発光素子パッケージ。
【請求項４】
前記第１放熱パッドの表面にコーティングされた反射金属層をさらに備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の発光素子パッケージ。
【請求項５】
前記反射金属層は、０．１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項４に記載の発光素子パッケージ。
【請求項６】
前記反射金属層は、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、および白金（Ｐｔ）のうちいずれか１つの金属物質からなることを特徴とする請求項４または５に記載の発光素子パッケージ。
【請求項７】
前記発光素子は、青色波長領域の光を発生する青色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の発光素子パッケージ。
【請求項８】
前記発光素子上に形成され、黄色蛍光体を含む蛍光体層と、
前記蛍光体層上に形成されたモールディング部と
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項９】
前記回路基板は、メタルコア印刷回路基板およびＦＲ４を含む基板のうちいずれか１つであることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１０】
少なくとも１つの素子実装領域および複数の電極配置領域、前記素子実装領域の両面上に露出される少なくとも１つの第１放熱ビア、並びに前記複数の電極配置領域の両面上に露出される複数の第２放熱ビアを含む回路基板を設けるステップと、
前記第１放熱ビアと接続されるように前記素子実装領域の一方の面に少なくとも１つの第１放熱パッドを形成するステップと、
前記電極配置領域の一方の面に、各々が前記複数の第２放熱ビアのうち対応する第２放熱ビアと接続されるように複数の第１電極パッドを形成するステップと、
前記第１放熱パッド上に少なくとも１つの発光素子を実装するステップと、
前記発光素子と前記第１電極パッドとが電気的に接続されるようにワイヤーボンディングするステップと
を含むことを特徴とする発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１１】
前記回路基板を設けるステップは、
前記回路基板の素子実装領域上に少なくとも１つの第１ビアホールを形成するステップと、
前記回路基板の電極配置領域上に複数の第２ビアホールを形成するステップと、
前記第１ビアホール内に金属物質を充填して前記第１放熱ビアを形成するステップと、
前記第２ビアホール内に金属物質を充填して前記第２放熱ビアを形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１２】
前記第１放熱ビアと接続されるように前記素子実装領域の他方の面に少なくとも１つの第２放熱パッドを形成するステップと、
前記電極配置領域の他方の面に、各々が前記複数の第２放熱ビアのうち対応する第２放熱ビアと接続されるように複数の第２電極パッドを形成するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１０または１１に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１３】
前記第１放熱パッドの表面に金属物質をコーティングして反射金属層を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０から１２の何れか１項に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１４】
前記反射金属層を形成するステップは、前記第１放熱パッドの表面に前記金属物質を０．１ｍｍ〜３０ｍｍの厚さにコーティングすることを特徴とする請求項１３に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１５】
前記発光素子は、青色波長領域の光を発生する青色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１０から１４の何れか１項に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【請求項１６】
前記発光素子上に黄色蛍光体を含む蛍光体樹脂を塗布するステップと、
前記蛍光体樹脂上にモールディング樹脂を塗布するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の発光素子パッケージの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１９５５８７（Ｐ２０１２−１９５５８７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５７５８８（Ｐ２０１２−５７５８８）
【出願日】平成２４年３月１４日（２０１２．３．１４）
【出願人】（５１２０６６８４２）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月１４日（２０１２．３．１４）
【出願人】（５１２０６６８４２）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (5)
【Ｆターム（参考）】
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