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JP5500732B2 - 発光ダイオードパッケージ構造及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、半導体パッケージ構造及びその製造方法に関する。本開示は、より詳細には、発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ構造及びその製造方法に関する。
［優先権情報］
本願は、２０１０年９月３０日出願の台湾・中華民国出願０９９１３３３８０号明細書"発光ダイオードパッケージ構造及びその製造方法"の優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
ＬＥＤは一般的に、長寿命、小型、高い衝撃耐性、低発熱及び低消費電力等の数多くの利点を有する。その結果、ＬＥＤは、光源又は様々な機器のインジケータとして、広く家電製品に採用されている。近年、複数色及び高輝度の新たなＬＥＤが開発された。それに伴い、大型の屋外掲示板、信号のようなアプリケーション、及び関連する分野においてＬＥＤが採用されている。将来的には、照明装置の主要な光源として、省電力であるだけでなく環境にもやさしいＬＥＤが広く採用されるようになると考えられる。
市場で広く採用されている白色ＬＥＤパッケージ構造において、ある種の白色ＬＥＤパッケージは、青色ＬＥＤチップ及び黄色蛍光材で構成されている。従来の白色ＬＥＤパッケージ構造の製造方法では、一般的に、基板に青色ＬＥＤパッケージを配置し、青色ＬＥＤパッケージと基板をワイヤーボンディングする。その後、スピンコーティング、吐出、スプレーコーティング、成形又はその他の好適な処理を基板に施して、黄色蛍光層を、青色ＬＥＤチップの上に形成する。青色ＬＥＤチップから放出される青色光によって励起されると、黄色蛍光層の一部分から黄色光が放出され、黄色光と青色ＬＥＤチップから放出される青色光とが組み合わさって、白色の光が生成される。しかしながら、黄色蛍光層を、スピンコーティング、吐出、スプレーコーティング等で形成する場合、蛍光体粉末が多く使用されていまう結果、層の厚みが不均一になってしまうことがあった。青色ＬＥＤチップから放出される青色光が、黄色蛍光層の厚みの大きい部分を横断すると、白色光ＬＥＤパッケージ構造が黄色味がかったハローを発光する場合があり、ＬＥＤパッケージ構造から発光される光の色が、全体として不意均一になってしまう。
蛍光層のスピンコーティングによる不均一性に関連する問題に対処するため、米国特許第６，３９５，５６４号明細書及び米国出願公開明細書２００９／２６１３５８には、蛍光層を直接ウェハにスプレーし、ウェハを切断した後に白色ＬＥＤパッケージ構造を形成することを伴う技術が開示されている。しかしながら、このような従来の技術では、青色光によって励起されて、黄色蛍光層が黄色光を放出するプロセスにおける散乱効率が低減してしまうという問題がある。さらに、ウェハにおける結晶成長の結果、波長の違いが生じ、この波長の違いを、ウェハ上への蛍光層のスピンコーティングによって修正しようとすると、製造コストが増加してしまう。
このような散乱効率の低下に関する問題を解決するため、米国特許第６，６３０，６９１号では、蛍光層を製造する方法を開示している。セラミックガラス及び蛍光体を、高温下で結合させ、蛍光基質を共晶プロセスで形成し、蛍光基質をＬＥＤチップに貼り付けることによって、散乱効率低減の問題の発生を防ぎ、ＬＥＤパッケージ構造によって生成される光の均一性を向上させている。しかしながら、この従来技術には、蛍光基質に対する電極設計について提供されておらず、この技術の使用は、フリップチップＬＥＤチップに限定されている。
本開示は、ＬＥＤチップによって生成される光の色の均一性を向上させるのを助けるＬＥＤパッケージ構造及びその製造方法を提供する。
一側面において、ＬＥＤパッケージ構造は、蛍光基質、第１導電パターン、第２導電パターン、少なくとも１つの導電要素、及びＬＥＤチップを備える。蛍光基質は、第１面と、第１面に対向する第２面を有してもよい。蛍光基質は、蛍光材料とガラス材料との混合物を含んでもよい。第１導電パターンは、蛍光基質の第１面に設けられてもよい。第２導電パターンは、蛍光基質の第２面に設けられてもよい。少なくとも１つの導電部材が、第１導電パターンと第２導電パターンとを接続してもよい。ＬＥＤチップは、蛍光基質の第２面に配置されていてもよい。ＬＥＤチップは、第２導電パターンと接続する光取り出し面を有してもよく、ＬＥＤチップは、少なくとも１つの導電部材を介して、第１導電パターンと電気的に接続される。
一実施形態において、蛍光基質の厚みは、蛍光基質全体にわたって実質的に一定であってもよい。
一実施形態において、蛍光材料は、黄色蛍光物質を含んでもよい。
一実施形態において、蛍光材料は、少なくとも２つの異なる波長の蛍光物質を含んでもよい。
一実施形態において、蛍光物質が、黄色蛍光物質、赤色蛍光物質及び緑色蛍光物質のうちの少なくとも２つを含んでもよい。
一実施形態において、ＬＥＤパッケージ構造は、ＬＥＤチップの光取り出し面と蛍光基質の第２面との間に配置されたアンダーフィルを更に備えてもよく、アンダーフィルは、ＬＥＤチップの光取り出し面を少なくとも一部覆う。一実施形態において、アンダーフィルは、ＬＥＤチップの複数の側面を覆ってもよい。一実施形態において、ＬＥＤチップは、サファイア基板を含んでもよい。
一実施形態において、ＬＥＤパッケージ構造は、回路基板を更に備えてもよく、光取り出し面に対向するＬＥＤチップの背面は、回路基板上に配置される。一実施形態において、ＬＥＤパッケージ構造は、回路基板と第１導電パターンとを電気的に接続する少なくとも１つのボンディングワイヤを更に備えてもよい。
別の側面では、ＬＥＤパッケージ構造の製造方法は、第１面、及び第１面と対向する第２面を有し、少なくとも１つの蛍光材料とガラス材料との混合物を含み、第１面と第２面とを接続する複数の導電部材が形成される蛍光基質を設ける工程と、第１面に第１導電パターンを、第２面に第２導電パターンを形成する工程と、複数のＬＥＤチップを、蛍光基質の第２面上にボンディングする工程とを備えてもよく、導電部材の少なくとも一部は、第１導電パターンと第２導電パターンとを接続し、複数のＬＥＤチップのそれぞれは、第２導電パターンと接続された対応する光取り出し面を有し、導電部材の対応する１つを介して第１導電パターンと電気的に接続されている。
一実施形態において、第１面と第２面とを接続する複数の貫通孔を蛍光基質に形成し、
蛍光基質の第１面から突出する複数の導電柱を形成するべく、複数の貫通孔を電気めっきし、蛍光基質の第１面と同一平面に導電部材が設けられるように、導電柱を研磨することによって、複数の導電部材を形成してもよい。一実施形態において、研磨は、研磨装置を使用して、蛍光基質の厚みを低減し、導電部材を露出させるべく、蛍光基質を削り取ることを含む。
一実施形態において、支持基板の凹部に、複数の導電バンプを形成し、複数の導電バンプを覆うように、支持基板の凹部に、少なくとも１つの蛍光材料とガラス材料とを満たし、導電バンプ、少なくとも１つの蛍光材料及びガラス材料を一緒に加熱して、蛍光基質に複数の導電バンプが埋め込まれるように蛍光基質を形成し、蛍光基質の第１面と同一平面に導電部材が設けられるように、蛍光基質及び複数の導電バンプを研磨することによって、複数の導電部材を形成してもよい。
一実施形態において、第２導電パターンを形成した後に、第２面に複数の回路基板を形成する工程を更に備えてもよく、回路基板は、第２導電パターンと接続されている。
蛍光基質の第２面にＬＥＤチップをボンディングした後に、ＬＥＤチップの光取り出し面と蛍光基質の第２面との間に、アンダーフィルを形成する工程を更に備えてもよく、アンダーフィルは、ＬＥＤチップの光取り出し面を少なくとも一部覆う。一実施形態において、方法は、アンダーフィルを形成する工程の後に、複数のＬＥＤパッケージ構造を形成する切断工程を実行する工程を更に備えてもよい。一実施形態において、アンダーフィルは、ＬＥＤチップの複数の側面の少なくとも一部を覆ってもよい。一実施形態において、方法は、アンダーフィルを形成する工程の後に、複数のＬＥＤパッケージ構造を形成する切断工程を実行する工程を更に備えてもよい。
本開示のこれら及びその他の特徴、側面及び利点が、添付の図面を参照して以下に説明される。上記の従来技術の説明及び以下に記載する説明は、例示を目的として記載されており、特許請求される本開示を説明することを目的としている。
添付の図面は、本開示の更なる理解を提供するべく、本明細書の一部に組み込まれ、本明細書の一部を構成している。図面には、本開示の複数の実施形態が示されており、以下に記載する説明と共に、本開示の原理を説明している。
本開示の一実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の断面図である。 本開示の別の実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の断面図である。 本開示の更なる別の実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の断面図である。 本開示の更なる別の実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の断面図である。 本開示の更なる実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の断面図である。 本開示の一実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の製造工程を示した図である。 本開示の一実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の製造工程を示した図である。 本開示の一実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の製造工程を示した図である。 本開示の一実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の製造工程を示した図である。 本開示の一実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の製造工程を示した図である。 本開示の一実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の製造工程を示した図である。 本開示の一実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の製造工程を示した図である。 本開示の一実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の製造工程を示した図である。 本開示の一実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の製造工程を示した図である。 本開示の一実施形態に係る導電部材の製造工程を示した図である。 本開示の一実施形態に係る導電部材の製造工程を示した図である。 本開示の一実施形態に係る導電部材の製造工程を示した図である。 本開示の一実施形態に係る導電部材の製造工程を示した図である。 本開示の別の実施形態に係る導電部材の製造工程を示した図である。 本開示の別の実施形態に係る導電部材の製造工程を示した図である。 本開示の別の実施形態に係る導電部材の製造工程を示した図である。 本開示の別の実施形態に係る導電部材の製造工程を示した図である。
図１Ａは、本開示の一実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の断面図である。図１Ａに示すように、一実施形態では、ＬＥＤパッケージ構造１００ａは、蛍光基質１１０、第１導電パターン１２０、第２導電パターン１３０、少なくとも１つの導電部材１４０ａ（図１Ａでは１つのみ示されている）、及びＬＥＤチップ１５０を含む。
より詳細には、蛍光基質１１０は、互いに対向する２つの面、第１面１１２及び第２面１１４を含む。一実施形態において、蛍光基質１１０は、例えば、蛍光物質及びガラス材料の混合物で構成される。蛍光基質１１０は、通常は、全体的に均一な厚みを有する。第１導電パターン１２０は、蛍光基質１１０の第１面１１２に配置される。一実施形態の蛍光基質１１０の蛍光物質は、例えば、黄色蛍光材料であるが、その他の種類の蛍光材料であってもよいし、２色以上の蛍光材料を利用してもよいことは明らかである。例えば、黄色蛍光体及び赤色蛍光体を組み合わせてもよく、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を組み合わせてもよい。また、第２導電パターン１３０が、蛍光基質１１０の第２面１１４に配置される。導電部材１４０ａは、蛍光基質１１０を貫通して、第１導電パターン１２０と第２導電パターン１３０とを接続している。ＬＥＤチップ１５０は、蛍光基質１１０の第２面１１４側に配置され、第２導電パターン１３０に接続される光取り出し面１５２を有する。このように構成することにより、第２導電パターン１３０、導電部材１４０ａ、及び第１導電パターン１２０によって形成される導電経路を通じて、ＬＥＤチップ１５０を、外部要素（図示せず）と電気的に接続することができる。一実施形態では、ＬＥＤチップ１５０は、垂直発光型のＬＥＤチップであるが、等価の発光特性を有するその他のＬＥＤチップも、本開示の範囲に含まれることは理解されるべきである。例えば、高電圧ＬＥＤチップ又は交流（ＡＣ）ＬＥＤチップも採用可能である。
導電部材１４０ａを介してＬＥＤチップ１５０と電気的に接続される蛍光基質１１０によれば、導電部材１４０ａによって、３次元積層を最大にし、ＬＥＤチップ１５０の寸法を最小化することができる。このように、蛍光基質１１０とＬＥＤチップ１５０との間の信号は、導電部材１４０ａを介して受け渡されるため、部品速度の向上、信号遅延の低減、及び低消費電力につながる。
別の実施形態では、ＬＥＤパッケージ構造１１０ａは更に、アンダーフィル１６０ａを備える。アンダーフィル１６０ａは、ＬＥＤチップ１５０の光取り出し面１５２と、蛍光基質１１０の第２面１１４との間に配置されている。好ましくは、アンダーフィル１６０ａは、ＬＥＤチップ１５０の光取り出し面１５２を覆う。一実施形態において、アンダーフィル１６０ａの機能は、ＬＥＤチップ１５０の光取り出し面１５２を保護し、また、蛍光基質１１０とＬＥＤチップ１５０との間の隙間に配置されたＬＥＤチップ１５０から放出される光が全反射するのを防いでおり、これによって、ＬＥＤパッケージ構造１００ａの照明効率を向上させることができる。一実施形態において、アンダーフィル１６０ａは、これに限定されないが、例えば、シリコーン又はシリカゲル、エポキシ樹脂、又はこれらの組み合わせのようなエポキシを含む材料によって形成されている。別の実施形態では、アンダーフィル１６０ａは、蛍光基質１１０における蛍光材料とは異なる添加物としての蛍光材料を更に含んでもよい。例えば、蛍光基質１１０が、黄色蛍光材料を含む場合には、アンダーフィル１６０ａの蛍光材料は、赤色蛍光体を含んでもよい。また、別の例として、蛍光基質１１０が、緑／赤色蛍光材料を含む場合には、アンダーフィル１６０ａの蛍光材料は、赤色蛍光体／緑色蛍光体を含んでもよい。このようにして、ＬＥＤパッケージ構造１１０ａの彩度を向上させることができる。
一実施形態において、ＬＥＤチップ１５０がそれぞれ、ガラス材料及び蛍光材料の混合物を含む蛍光基質１１０を使用して構成されている場合、第１導電パターン１２０、第２導電パターン１３０及び導電部材１４０は、蛍光基質１１０上に配置され、ＬＥＤチップ１５０それぞれは、所望の波長を生成するよう選択されたものであって、このような複数のＬＥＤチップ１５０は、同じ範囲の波長の光を生成することができる。更に、ＬＥＤパッケージ構造の蛍光基質１１０が均一な厚みを有するため、ＬＥＤチップ１５０を出射して蛍光基質１１０を通過する光は、高い均一性を有する光へと変換される。したがって、このような複数のＬＥＤパッケージ構造は、実質的に同じ範囲の波長を有する白色光を生成することができる。言い換えると、本開示によれば、ＬＥＤパッケージ構造１１０ａは、良好な均一性を有する光を生成することができる。
以下のその他の実施形態の説明では、上述したものと同じ構成要素には、同じ参照番号を付し、簡略化のため、その説明を省略する。
図１Ｂは、本開示の別の実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の断面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、図１ＢのＬＥＤパッケージ構造１００ａ'と図１ＡのＬＥＤパッケージ構造１００ａとは、図１ＢのＬＥＤパッケージ構造１００ａ'では複数の回路基板１３５が蛍光基質１１０の第２面１１４上に配置されている点を除いて、同様な構成を有している。図示した実施形態では、ＬＥＤパッケージ構造１００ａ'は、複数の第１導電パターン１２０、複数の第２導電パターン１３０、複数の導電部材１４０及び複数のＬＥＤチップ１５０を含む。
一実施形態において、蛍光基質１１０の第２面１１４上の回路基板１３５の場合、ＬＥＤチップ１５０と関連付けられた複数の第２導電パターン１３０は、回路基板１３５を介して互いに電気的に接続されており、要望に応じた様々な回路設計が可能である。すなわち、ユーザーのＬＥＤパッケージ構造１００ａ'の要求に応じて、様々な回路設計を構成することができ、また、蛍光基質１１０に実装できるため、ユーザーは、直列に又は並列に接続された複数のＬＥＤチップ１５０構成を効率的に達成することができる。
図１Ｃは、本開示の更なる別の実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の断面図である。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、図１ＣのＬＥＤパッケージ構造１００ａ''と図１ＢのＬＥＤパッケージ構造１００ａ'とは、図１ＣのＬＥＤパッケージ構造１００ａ''では回路基板１７０及び少なくとも１つのボンディングワイヤ１８０をさらに備えている点を除いて、同様な構成を有している。実際のボンディングワイヤ１８０の数は、図１Ｃに記載されている数に限定されず、蛍光基質１１０に実際に実装されている回路に応じて、決定される。図示された実施形態のＬＥＤパッケージ構造１００ａ''は、回路基板１７０上に配置されており、各ＬＥＤチップ１５０の光取り出し面１５２に対向する背面１５４が、回路基板１７０上に配置されている。ＬＥＤパッケージ構造１００ａ''は、第１導電パターン１２０及び回路基板１７０と、ボンディングワイヤ１８０を介して電気的に接続されている。このように構成することによって、ＬＥＤチップ１５０を、回路基板１７０を介して、外部の回路（図示せず）と電気的に接続することができ、ＬＥＤパッケージ構造１００ａ''の適用範囲を拡大することができる。
図２Ａは、本開示の更なる別の実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の断面図である。図２Ａ及び図１Ｂに示すように、図２ＡのＬＥＤパッケージ構造１００ｂと図１ＢのＬＥＤパッケージ構造１００ａ'とは、図２ＡのＬＥＤパッケージ構造１００ｂではアンダーフィル１６０ｂがＬＥＤチップ１５０の複数の側面１５６を少なくとも部分的に覆うように延在している点を除いて、同様な構成を有している。図示された実施形態では、ＬＥＤチップ１５０はそれぞれ、サファイア基板を有してもよく、アンダーフィル１６０ａによって覆われたＬＥＤチップ１５０の側面１５６によって、光漏れ又は全反射を防ぐことができる。これによって、ＬＥＤパッケージ構造１００ｂの照明効率を向上させることができる。
図２Ｂは、本開示の更なる実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の断面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、図２ＢのＬＥＤパッケージ構造１００ｂ'と図２ＡのＬＥＤパッケージ構造１００ｂとは、図２ＢのＬＥＤパッケージ構造１００ｂ'は、回路基板１７０及び少なくとも１つのボンディングワイヤ１８０（図２Ｂには、２つのみ示されている）を備えている点を除いて、同様な構成を有している。ＬＥＤチップ１５０それぞれの光取り出し面１５２に対向する背面１５４は、回路基板１７０上に配置されている。回路基板１７０は、ボンディングワイヤ１８０を介して、第１導電パターン１２０と電気的に接続されている。このように構成することによって、ＬＥＤチップ１５０を、回路基板１７０を介して、外部の回路（図示せず）と電気的に接続することができ、ＬＥＤパッケージ構造１００ｂ'の適用範囲を拡大することができる。
上記では、ＬＥＤパッケージ構造１００ａ、１００ａ'、１００ａ''、１００ｂ及び１００ｂ'の実施形態を説明した。以下の詳細な説明は、図１Ａ及び図１ＢのＬＥＤパッケージ構造１００ａ、１００ａ'を例として、図３Ａ〜３Ｉ、図４Ａ〜４Ｄ及び図５Ａ〜５Ｄを参照して、本開示に係るＬＥＤパッケージ構造の製造工程の実施形態を対象としている。
図３Ａ〜３Ｉは、本開示の一実施形態に係るＬＥＤパッケージ構造の製造工程を示した図である。図４Ａ〜４Ｄは、本開示の一実施形態に係る導電部材の製造工程を示した図である。図５Ａ〜５Ｄは、本開示の別の実施形態に係る導電部材の製造工程を示した図である。図示及び説明を簡易にするため、図３Ｄでは支持基板１９０が省略されている。図３Ｆは、図３Ｅの線Ｉ−Ｉに沿った断面図であり、図３Ｈ及び図３Ｉはそれぞれ、図３Ｇにおける線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。
図３Ａに示すように、ＬＥＤパッケージ構造の製造工程の一実施形態によれば、蛍光基質１１０及び支持基板１９０が設けられる。支持基板１９０は、蛍光基質１１０を載置するように構成されている。蛍光基質１１０は、互いに対向する２つの面、第１面１１２及び第２面１１４（図３Ｃ参照）を有している。一実施形態において、蛍光基質１１０は、少なくとも１つの蛍光材料とガラス材料とを、高温下で混合することによって形成される。この高温下での混合工程において、突起構造を蛍光基質上に形成してもよく、例えば、凸表面、円錐表面、台形の突起部等を設けることにより、光取り出し効率を高め、光を取り出す角度を設計可能にしてもよい。
図３Ｂ及び図４Ａに示すように、複数の貫通孔１４２が蛍光基質１１０に形成されて、第１面１１２と第２面１１４とを接続している。一実施形態において、工作機械１０を使用して、レーザー穴あけ工程又は機械的穴あけ工程を蛍光基質１１０に対して実行することにより、貫通孔１４２を形成する。その後、図４Ｂに示すように、亜鉛めっき工程を行って、複数の導電柱１４４を複数の貫通孔１４２内に形成し、導電柱１４４が、蛍光基質１１０の第１面１１２から突出するようにする。図４Ｃ及び図４Ｄに示すように、蛍光基質１１０及び導電注１４４が削られて短くなり、第１面１１２が形成されるように、蛍光基質１１０に対して研磨工程を実施し、第１面１１２が導電部材１４０ａと同一平面となるようにする。好ましくは、研磨工程は、例えば、ダイヤモンド研磨機械のような工作機械２０を使用して実行され、蛍光基質１１０をダイヤモンド研磨機で時計周りの回転方向に研削しつつ、蛍光基質１１０を載せている支持基板１９０を第１の方向に動かす。すなわち、ダイヤモンド研磨機が回転しながら研削している間に、支持基板をダイヤモンド研磨機に対して動かす。無論、本発明は、ダイヤモンド研磨機の回転方向、又は支持基板１９０及び蛍光基質１１０を動かす方向に限定されない。例えば、ある実施形態では、ダイヤモンド研磨機は、半時計方向に回転してもよい。
工作機械２０は、蛍光基質１１０の厚みを低減すると同時に、導電部材１４０ａが第１面１１２と同一平面となるように導電部材１４０ａを削り取る。これは、次に行う製造工程に有益である。蛍光基質１１０が、全体的に均一な厚みとなるよう薄く削られると、構成要素の光取り出し効率を大幅に向上させることができる。一実施形態では、研削した後の蛍光基質１１０の厚みは、およそ、１０〜５００μｍである。好ましくは、厚みは、１０〜１５０μｍである。
別の実施形態では、導電部材が、別の形態で実装されてもよい。図５Ａには、複数の導電バンプ１４６が、支持基板１９０の凹部内に形成されている。導電バンプ１４６を形成する材料は、これに限定されないが、例えば、金である。次に、図５Ｂに示すように、支持基板１９０の凹部内に、蛍光材料（図示せず）及びガラス材料（図示せず）を充填する。蛍光材料及びガラス材料が、導電バンプ１４６を覆う。蛍光材料は、少なくとも１種類の蛍光物質を含む。さらに、導電バンプ１４６、蛍光材料及びガラス材料が共に高温下に置かれて、導電バンプ１４６が埋め込まれた蛍光基質１１０が形成される。最後に、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、蛍光基質１１０及び導電バンプ１４６に研磨工程を実施して、蛍光基質１１０の第１面１１２と同一平面に配置される導電部材１４０ａを形成する。研磨工程は、図４Ａ〜４Ｃに示したものと同様であり、簡略化の目的から、ここでは繰り返して説明しない。工作機械２０によって、導電バンプ１４６及び／又は蛍光基質１１０の第１面１１２が研磨されて、蛍光基質１１０の厚みが低減し、導電部材１４０ａは、厚みが低減した蛍光基質１１０の第１面１１２と同一平面に位置する。研削した後の蛍光基質１１０の厚みは、好ましくは、およそ、１０〜５００μｍである。より好ましくは、厚みは、１０〜１５０μｍである。
本開示では、蛍光基質１１０及び導電柱１４４を研削する時に、ダイヤモンドカッターが回転する。ダイヤモンドカッターを回転させることによって、ダイヤモンドカッターの非常に小さな先端部により、切断点を切断線にすることができ、最終的には、蛍光基質１１０とダイヤモンドカッターとの間の相対的な動きによって研削面が形成される。このようにして、蛍光基質１１０の第１面１１２が、ダイヤモンド研磨機によって研磨されて、鱗状のパターンを有する粗面が形成される傾向がある。その結果、ＬＥＤチップ１５０（図１Ａ参照）から出射する光が全反射してしまうのを防ぐことができ、ＬＥＤパッケージ構造１００ａ（図１Ａ）及び１００ａ'（図１Ｂ）の照明効率を向上させることができる。
図３Ｃ及び図３Ｄに示すように、第１導電パターン１２０は、蛍光基質１１０の第１面１１２上に形成され、第２導電パターン１３０は、蛍光基質１１０の第２面１１４上に形成される。導電部材１４０ａは、第１導電パターン１２０と第２導電パターン１３０（図３Ｆ）とを電気的に接続する。第２導電パターン１３０が形成された後、第２導電パターン１３０を接続する複数の回路基板１３５が、蛍光基質１１０の第２面１１４に形成される。選択肢として、第２導電パターン１３０を、回路基板１３５を介して対応する第２導電パターン１３０と電気的に接続して、異なる電気回路を形成してもよい。
図３Ｅ〜３Ｆに示すように、複数のＬＥＤチップ１５０が、蛍光基質１１０の第２面１１４にフリップチップ接続される。ＬＥＤチップ１５０のそれぞれは、対応する第１導電パターン１２０に接続される光取り出し面１５２を備える。ＬＥＤチップ１５０のそれぞれは、対応する導電部材１４０ａを介して、対応する第１導電パターン１２０と電気的に接続される。その他の実施形態では、実際の実装要求に基いて、蛍光基質１１０上に形成された電気回路の設計に応じて、複数のＬＥＤチップ１５０を直列に接続してもよいし、並列に接続してもよい。
図３Ｇ及び図３Ｈに示すように、ＬＥＤチップ１５０の光取り出し面１５２と蛍光基質１１０の第２面１１４との間に、アンダーフィル１６０ａを形成する。一実施形態において、アンダーフィル１６０ａは、ＬＥＤチップ１５０の光取り出し面１５２を少なくとも一部覆う。
図３Ｈに示すように、複数の切断線Ｌに沿って切断工程が実行され、例えば、ＬＥＤパッケージ構造１００ａのようなＬＥＤパッケージ構造が複数形成される。この時点で、ＬＥＤパッケージ構造１００ａの製造工程が完了する。
別の実施形態では、図３Ｉに示すように、アンダーフィル１６０ｂは、ＬＥＤチップ１５０の複数の側面１５６を覆うように延在していてもよい。複数のＬＥＤチップ１５０の少なくとも一部がそれぞれ、サファイア基板を有する場合、アンダーフィル１６０ｂによって覆われたＬＥＤチップ１５０の側面１５６によって、ＬＥＤチップ１５０から出射された光が、蛍光基質１１０とＬＥＤチップ１５０との間の隙間で全反射するのを防ぐことができる。これによって、ＬＥＤパッケージ構造１００ｂの照明効率を向上させることができる。最後に、複数の切断線Ｌに沿って切断工程が実行され、例えば、ＬＥＤパッケージ構造１００ａ'のようなＬＥＤパッケージ構造が複数形成される。この時点で、ＬＥＤパッケージ構造１００ａ'の製造工程が完了する。
図３Ａ〜３Ｉに示されたＬＥＤパッケージ構造１００ａ、１００ａ'の製造工程は、例示することを目的としており、上記で説明した特定のステップは、パッケージング工程で使用されている既存の技術であってもよい。当業者であれば、実装における実際の要求に応じて、工程を、調整、省略又は追加することができる。さらに、本開示は、ＬＥＤパッケージ構造１００ａ、１００ａ'、１００ａ''、１００ｂ及び１００ｂ'の形態に限定されない。当業者であれば、所望の技術的効果を達成するべく、実際の実装要求に応じて、記載した実施形態を使用又は修正することができる。
上述の説明に記載したように、本開示によればＬＥＤパッケージ構造は、ガラス材料と１以上の蛍光材料の混合物から形成された蛍光基質、導電パターン及び導電部材を備える。蛍光基質は、ほぼ均一な厚さを有する。複数のＬＥＤチップによって生成される波長は、実質的に同じである。蛍光基質を介してＬＥＤチップから出射する光は、高い色均一性を有する。したがって、実質的に同一の波長範囲内にある白色光を出射可能なＬＥＤパッケージを得ることができる。従来の蛍光層の製造方法と比較して、本開示によれば、蛍光材料の余分な使用が避けられるので、製造コストを下げることができ、また、ＬＥＤパッケージ構造の照明効率を向上させることができる。また、蛍光基質は、導電部材を介してＬＥＤチップと電気的に接続されるため、蛍光基質とＬＥＤチップとの間の信号を、導電部材を通じて伝送することができる。その結果、部品速度が向上し、信号遅延を低減させることができ、また、消費電力を下げることができる。
幾つかの実施形態が開示されたが、これらは、本開示の範囲を限定することを意図していない。本開示の範囲及び精神の範囲内において、本開示の実施形態に対して様々な改良及び変更が可能であることは、当業者にとって明らかである。上記の観点から、本開示の範囲は、添付の特許請求項及びそれらの均等物によって規定される。

Claims (10)

  1. 第１面、及び前記第１面と対向する第２面を有し、蛍光材料及びガラス材料を含む蛍光基質と、
    前記蛍光基質の前記第１面に設けられる第１導電パターンと、
    前記蛍光基質の前記第２面に設けられる第２導電パターンと、
    前記蛍光基質を貫通して、前記第１導電パターンと前記第２導電パターンとを接続する少なくとも１つの導電部材と、
    前記第２導電パターンと接続された光取り出し面を有し、前記蛍光基質の前記第２面に設けられる発光ダイオード（ＬＥＤ）チップと、
    前記ＬＥＤチップの側面を覆わないように、前記ＬＥＤチップの前記光取り出し面と前記蛍光基質の前記第２面との間に配置されたアンダーフィルと
    を備え、
    前記ＬＥＤチップは、前記少なくとも１つの導電部材を介して前記第１導電パターンと電気的に接続される、ＬＥＤパッケージ構造。
  2. 前記蛍光基質の厚みは、前記蛍光基質全体にわたって一定である請求項１に記載のＬＥＤパッケージ構造。
  3. 前記蛍光材料は、黄色蛍光物質、又は、少なくとも２つの異なる波長の蛍光物質を含む請求項１または２に記載のＬＥＤパッケージ構造。
  4. 前記蛍光物質は、少なくとも２つの異なる波長を含む場合、黄色蛍光物質、赤色蛍光物質及び緑色蛍光物質のうちの少なくとも２つを含む請求項３に記載のＬＥＤパッケージ構造。
  5. 回路基板を更に備え、
    前記光取り出し面に対向する前記ＬＥＤチップの背面は、前記回路基板上に配置される請求項１から４の何れか１項に記載のＬＥＤパッケージ構造。
  6. 第１面、及び前記第１面と対向する第２面を有し、少なくとも１つの蛍光材料とガラス材料との混合物を含み、前記第１面と前記第２面とを接続する複数の導電部材が形成される蛍光基質を設ける工程と、
    前記第１面に第１導電パターンを、前記第２面に第２導電パターンを形成する工程と、
    複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを、前記蛍光基質の前記第２面上にボンディングする工程と、
    前記蛍光基質の前記第２面に前記複数のＬＥＤチップをボンディングした後に、前記複数のＬＥＤチップの側面を覆わないよう、前記複数のＬＥＤチップの前記光取り出し面と前記蛍光基質の前記第２面との間に、アンダーフィルを形成する工程と
    を備え、
    前記複数の導電部材の少なくとも一部は、前記第１導電パターンと前記第２導電パターンとを接続し、
    前記複数のＬＥＤチップのそれぞれは、前記第２導電パターンと接続された対応する光取り出し面を有し、前記複数の導電部材の対応する１つを介して前記第１導電パターンと電気的に接続されている、ＬＥＤパッケージ構造の製造方法。
  7. 前記第１面と前記第２面とを接続する複数の貫通孔を前記蛍光基質に形成し、
    前記蛍光基質の前記第１面から突出する複数の導電柱を形成するべく、前記複数の貫通孔を電気めっきし、
    前記蛍光基質の前記第１面と同一平面に前記複数の導電部材が設けられるように、前記複数の導電柱を研磨することによって、前記複数の導電部材が形成される請求項６に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  8. 前記研磨は、研磨装置を使用して、前記蛍光基質の厚みを低減し、前記複数の導電部材を露出させるべく、前記蛍光基質を削り取ることを含む請求項７に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  9. 支持基板の凹部に、複数の導電バンプを形成し、
    前記複数の導電バンプを覆うように、前記支持基板の凹部に、前記少なくとも１つの蛍光材料と前記ガラス材料とを満たし、
    前記複数の導電バンプ、前記少なくとも１つの蛍光材料及び前記ガラス材料を一緒に加熱して、前記蛍光基質に前記複数の導電バンプが埋め込まれるように前記蛍光基質を形成し、
    前記蛍光基質の前記第１面と同一平面に前記複数の導電部材が設けられるように、前記蛍光基質及び前記複数の導電バンプを研磨することによって、前記複数の導電部材が形成される請求項６から８の何れか１項に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
  10. 前記アンダーフィルを形成する工程の後に、複数のＬＥＤパッケージ構造を形成する切断工程を実行する工程を更に備える請求項６から９の何れか1項に記載のＬＥＤパッケージの製造方法。
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