JP5703523B2 - 発光ダイオードパッケージ、及び発光ダイオードパッケージモジュール - Google Patents

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Description

本発明は、発光ダイオードパッケージ、及びこれを備えたモジュールに関するものである。
発光ダイオードの発展に伴って、その使用範囲が自動車のヘッドランプまで拡大されている。発光ダイオードが適用されたヘッドランプは、発光ダイオードを搭載した光源モジュールと、該光源モジュールから発せられた光を自動車のヘッドランプに適するように調節するランプ光学モジュールと、該発光ダイオードを駆動する駆動ドライバモジュールと、該発光ダイオードの安定な動作のための放熱モジュールとから構成される。
このような光源モジュールは、発光ダイオードが実装された発光ダイオードパッケージと、該発光ダイオードパッケージが実装される基板とから構成され、該基板がヒートシンク（ｈｅａｔｓｉｎｋ）に結合することによって、発光ダイオードから発生した熱を外部に逃がすことになる。
従来は、発光ダイオードパッケージ実装のための基板として、発光ダイオードを駆動ドライバモジュールと電気的に接続するために、回路パターンの形成された印刷回路基板（ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）が用いられていた。
しかしながら、このように基板として一般的な印刷回路基板を用いるようになれば、駆動ドライバモジュールと発光ダイオードとの電気的接続を容易に具現することができても、該印刷回路基板に形成された絶縁層が熱抵抗として作用し、光源モジュールの放熱特性が極めて低下するという間題がある。
また、このような放熱特性の低下によって発光ダイオードの光量が減少し、寿命が短縮され、高い水準の放熱特性が要求される高電力ヘッドランプに発光ダイオードを適用するに難しさがあるという間題がある。
また、従来には、発光ダイオードパッケージと基板との間の電気的接続をワイヤで具現したが、そのようなワイヤを用いる場合、該ワイヤを保護するための追加の保護手段が要求され、これにより、モジュールのサイズが不要に増加し、製造費用及び時間も増加するという間題があった。
本発明は上記の間題点に鑑みて成されたものであって、放熱基板の放熱部への放熱効率が向上し、該放熱基板の電極部との接続信頼性が向上し、サイズがより小型化されて製造費用及び製造時間が節減される発光ダイオードパッケージ、及びこれを備えたモジュールを提供することに、その目的がある。
上記目的を解決するためになされた本発明の一態様によれば、パッケージ基板と、該パッケージ基板の一面に実装される発光ダイオードチップと、該パッケージ基板の他面に形成され、該発光ダイオードチップと電気的に接続された電極パッドと、該パッケージ基板の他面に形成され、電極パッドと電気的に絶縁された放熱パッドと前記パッケージ基板の下部に配置され、前記放熱パッドに接合される放熱部と前記電極パッドに接合される電極部を有する放熱基板と、を含み、前記放熱部の表面の少なくとも一部は、前記電極部の表面と同一の仮想の平面上に位置する発光ダイオードパッケージ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ ｐａｃｋａｇｅ）が提供される。
前記発光ダイオードパッケージは、パッケージ基板に形成され、発光ダイオードチップと電気的に接続される回路パターンと、該パッケージ基板に形成され、回路パターンと電極パッドとを電気的に接続させるビア（ｖｉａ）をさらに含むことができる。
前記パッケージ基板は、第１の基板及び該第１の基板に積層される第２の基板を備え、該第２の基板には発光ダイオードチップが受容されるキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）が形成されることができる。
また、上記目的を解決するためになされた本発明の他の態様によれば、伝導性物質からなる放熱部と、該放熱部と電気的に絶縁される電極部を含む放熱基板と、該放熱基板上に配置されるパッケージ基板と、該パッケージ基板に放熱部に対向するように形成され、放熱部とボンディング（ｂｏｎｄｉｎｇ）される放熱パッドと、該パッケージ基板に電極部に対向するように形成され、電極部とボンディングされる電極パッドと、該パッケージ基板に実装され、電極パッドと電気的に接続される発光ダイオードチップとを含み、前記放熱部は、前記放熱パッドとボンディングされる突出部、前記放熱部の縁に沿って前記突出部を取り囲むように形成される絶縁部、及び前記絶縁部上に設けられる電極部を有し、前記絶縁部と前記電極部の厚さの和は上記突出部の高さと実質的に同一である発光ダイオードパッケージモジュールが提供される。
前記突出部の上面は、前記電極部の上面と同一の仮想の平面上に位置することができる。
前記発光ダイオードパッケージモジュールは、放熱部と放熱パッドとの間、及び電極部と電極パッドとの間に各々介在する伝導性接着層をさらに含むことができる。
前記放熱部と放熱パッドとの相対する面はそのサイズが互いに同一で、電極部と電極パッドとの相対する面はそのサイズが互いに同一で、伝導性接着層は放熱部と放熱パッドとの相対する面間、及び電極部と電極パッドとの相対する面間に各々介在することができる。
前記伝導性接着層は、ソルダー（ｓｏｌｄｅｒ）から成ることができる。
前記伝導性接着層は、緩衝材質のペースト（ｐａｓｔｅ）から成ることができる。
前記放熱基板は、放熱部と電極部との間に介在する絶縁部をさらに含むことができる。
前記放熱部には空間部が備えられ、絶縁部は該空間部内に形成され、電極部は絶縁部上に電極パッドに対向するように形成されることができる。
前記絶縁部は、放熱部の外周面に形成され、前記電極部は該絶縁部上に電極パッドに対向するように形成されることができる。
本発明によれば、パッケージ基板と放熱部との間に絶縁層が省略され、発光ダイオードパッケージの放熱部への放熱効率が極めて向上すると共に、発光ダイオードパッケージと電極部との電気的接続のためのワイヤなどが不要なので、発光ダイオードパッケージモジュール及びヘッドランプモジュールの接続信頼性が向上し、またサイズをより小型化することができる。
また、ワイヤなどを用いることなく工程が単純化できるので、発光ダイオードパッケージモジュール及びヘッドランプモジュールの製造費用及び製造時間を極めて節減することができる。
本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュールを示す斜視図である。 図１に示された本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュールのＡＡ線に沿った断面図である。 本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュールを示す平面図である。 本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュールの放熱基板を示す平面図である。 本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュールの発光ダイオードパッケージを示す底面図である。 本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュールの発光ダイオードチップの電気的接続状態及び回路パターンの配置を示す斜視図である。 本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュールの発光ダイオードチップ、ツェナーダイオード及びサーミスターの電気的接続状態を示す回路図である。 本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュールが適用された自動車用ヘッドランプモジュールの一実施形態を示す図面である。 本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュールの他の実施形態を各々示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュールの他の実施形態を各々示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュールの他の実施形態を各々示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュールの他の実施形態を各々示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュールの他の実施形態を各々示す断面図である。 本発明の他の態様による発光ダイオードパッケージモジュール製造方法を示す順序図である。 本発明の他の態様による発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。 本発明の他の態様による発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。 同じく、発光ダイオードパッケージモジュール製造方法の各工程を示す断面図である。
本発明による発光ダイオードパッケージ、これを備えた発光ダイオードパッケージモジュール及びその製造方法、並びに該モジュールを備えたヘッドランプモジュール及びその制御方法の実施形態を添附図面を参照して詳細に説明することにし、添附図面を参照して説明するにあって、同一または対応する構成要素は同一の図面符号を付し、それに対する重複する説明は省略することにする。
まず、図１〜図８を参照して、本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュール１００に対して説明することにする。
図１は、本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュール１００を示す斜視図である。図２は、図１中の発光ダイオードパッケージモジユール１００のＡＡ線に沿った断面図である。図３は、本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュール１００を示す平面図である。
本実施形態によれば、発光ダイオードパッケージモジュール１００は図１〜図３に示すように、放熱基板１１０と、伝導性接着層１４０により該放熱基板１１０に実装される発光ダイオードパッケージ１２０と、放熱基板１１０に各々実装されるツェナーダイオード１７０及びサーミスター１８０と、放熱基板１１０に形成される位置合わせマーク１９０とを含む。
ここで、放熱基板１１０は図１〜図３に示すように、放熱部１１２、空間部１１４、絶縁部１１６、電極部１１８及びソルダーレジスト層１１９を備え、発光ダイオードパッケージ１２０は、第１の基板１２２及び第２の基板１２３からなるパッケージ基板１２１と、キャビティ１２４と、放熱パッド１２５と、電極パッド１２６と、回路パターン１２７と、ビア１２８と、発光ダイオードチップ１３０と、蛍光体１５０とを備える。
このような本実施形態によれば、パッケージ基板１２１の少なくとも発光ダイオードチップ１３０の実装領域と対応する領域と放熱部１１２との間に低熱伝導性の絶縁層が介在しないので、発光ダイオードパッケージ１２０の放熱部１１２への放熱効率を極めて向上することができる。
また、発光ダイオードパッケージ１２０と電極部１１８との電気的接続のための別途のワイヤなどが使われないので、発光ダイオードパッケージモジュール１００の電気的接続信頼性が向上し、またサイズをより小型化することができる。
以下、図１〜図８を参照して、本実施形態による発光ダイオードパッケージモジュール１００の各構成に対してより具体的に説明することにする。
放熱基板１１０は、図１及び図２に示すように、放熱部１１２、絶縁部１１６及び電極部１１８から成る。放熱部１１２の露出された一面には、発光ダイオードパッケージ１２０が伝導性接着層１４０を介して実装され、放熱部１１２の発光ダイオードパッケージ１２０が実装されていない他面は、外部放熱体（図８中の２２）と結合する。
これにより、発光ダイオードチップ１３０の発光に伴って発生する熱は、パッケージ基板１２１、伝導性接着層１４０、放熱部１１２及び外部放熱体（図８中の２２）を通じて外部に放出される。この場合、放熱部１１２は伝導性物質からなるので、発光ダイオードチップ１３０から発生した熱は外部放熱体（図８中の２２）に効果よく伝達されることができる。
また、放熱部１１２は銅（Cu）から成ることができる。銅からなる放熱部１１２は、例えばＡｌ２Ｏ３などのセラミックからなるパッケージ基板１２１に対して熱膨張係数の差が小さいので、伝導率が例えば５０Ｋ／Ｗと高いが柔軟性は大きくないソルダーを伝導性接着層１４０として用いて放熱部１１２とパッケージ基板１２１をボンディングしても、ボンディング部位に作用する熱応力は最小化できる。これにより、発光ダイオードチップ１３０から伝達される熱によるボンディング部位の破損を防止することができる。
そして、放熱部１１２は銅の他に、熱伝導性に優れたアルミニワム（Ａｌ）などの物質からなってもよい。
電極部１１８は銅などの伝導性物質からなることができるが、図１及び図２に示すように、放熱部１１２との間に介在する絶縁部１１６により放熱部１１２と電気的に絶縁される。このような電極部１１８はそれに接続された回路及び端子を通じてドライバモジュール（図８中の３０）と電気的に接続されることができる。パッケージ基板１２１に電極部１１８に対向するように形成された電極パッド１２６と電極部１１８とが伝導性接着層１４０でボンディングされることにより、電極パッド１２６と電気的に接続された発光ダイオードチップ１３０がドライバモジュール（図８中の３０）と電気的に接続され、発光ダイオードチップ１３０がドライバモジュール（図８中の３０）によりその作動が制御される。
本実施形態の場合、放熱部１１２と電極部１１８とを電気的に絶縁させる絶縁部１１６が存在する場合を一例として説明しているが、これに限定するものではない。例えば、放熱部１１２が熱伝導率に比べて電気伝導率が極めて低い物質からなることによって、絶縁部１１６なくても、放熱部１１２と電極部１１８とが電気的に絶縁される場合であれば、やはり本発明の権利範囲に含まれることが出来るはもちろんである。
より具体的には、図２に示すように、放熱部１１２においてパッケージ基板１２１に対向する側の、発光ダイオードチップ１３０の実装領域と対応する領域の周囲には空間部１１４が設けられ、絶縁部１１６は空間部１１４内に形成され、電極部１１８は絶縁部１１６上に電極パッド１２６に対向するように形成される。なお、図２に図示された空間部１１４は、内部に、絶縁部１１６、電極部１１８、およびソルダーレジスト部１１９が形成された空間であり、空洞ではない。
即ち、空間部１１４は、図１及び図２に示すように、放熱部１１２においてパッケージ基板１２１側領域の縁部に沿って絶縁部１１６と電極部１１８との厚さの和に相応する深さを有するように形成される。該空間部１１４の底面には絶縁部１１６が形成される。そして絶縁部１１６の上部には、電極パッド１２６の位置に対応するところの電極部１１８と、該電極部１１８と接続される回路及び端子とが形成される。
これにより、図１及び図２に示すように、放熱基板１１０のうち央部には放熱部１１２が露出し、このような放熱部１１２の露出された表面に隣接して電極パッド１２６に対向する電極部１１８が形成される。
このように、放熱部１１２に絶縁部１１６及び電極部１１８の形成のための空間部１１４が形成されることによって、放熱部１１２と電気的に絶縁される電極部１１８を形成すると共に、熱媒個体としての放熱部１１２の体積を最大限維持することができるので、発光ダイオードパッケージモジュール１００の放熱効率を極大化することができる。
この場合、図２に示すように、放熱部１１２の放熱パッド１２５に対向する面と、電極部１１８の電極パッド１２６に対向する面とは、望ましくは同一の仮想の平面上に位置することができる。即ち、空間部１１４が形成されなくて露出された放熱部１１２の表面と電極部１１８の表面とは実質的に同一の高さを有することができる。
これにより発光ダイオードパッケージ１２０を放熱基板１１０に実装する時、表面実装技術（ＳＭＴ：ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｕｎｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）を用いて、放熱パッド１２５と放熱部１１２との表面、及び電極パッド１２６と電極部１１８との表面を、単一工程によりボンディングし、製造費用及び時間を節減することができる。
本実施形態の場合、放熱部１１２の放熱パッド１２５に対向する面と、電極部１１８の電極パッド１２６に対向する面とが、物理的に同一平面上に位置する場合を一例として示したが、放熱部１１２の放熱パッド１２５に対向する面、即ち、放熱部１１２の露出された表面と、電極部１１８の電極パッド１２６に対向する面、即ち、電極部１１８の表面との高さが許容誤差範囲内にあって、表面実装技術により発光ダイオードパッケージ１２０のボンディングが可能な場合、やはり本発明の権利範囲に含まれることが出来るはもちろんである。
これに限定するものではなく、放熱部１１２の放熱パッド１２５に対向する面と、電極部１１８の電極パッド１２６に対向する面とが同一平面上に位置しなく、放熱部１１２と電極部１１８との表面間には段差が生じる恐れがあり、このような場合、放熱パッド１２５と放熱部１１２との間の伝導性接着層１４０と、電極パッド１２６と電極部１１８との間の伝導性接着層１４０の厚さとを異ならせて、放熱パッド１２５と放熱部１１２と、及び電極パッド１２６と電極部１１８とをボンディングすることができる。
そして、絶縁部１１６及び電極部１１８に接続された回路上には、図１及び図２に示すように、ツェナーダイオード１７０及びサーミスター１８０が電気的に接続される部分を除いて、ソルダーレジスト層１１９が形成されることができる。
発光ダイオードパッケージ１２０は、図１〜図３に示すように、第１の基板１２２及び第２の基板１２３からなるパッケージ基板１２１と、キャビティ１２４と、放熱パッド１２５と、電極パッド１２６と、回路パターン１２７と、ビア１２８と、発光ダイオードチップ１３０と、蛍光体１５０とから成ることができる。
パッケージ基板１２１は、図１〜図３に示すように、放熱基板１１０上に配置され、第１の基板１２２及びこれに積層される第２の基板１２３からなる。そして第２の基板１２３には、発光ダイオードチップ１３０を受容可能なように発光ダイオードチップ１３０のサイズより大きいキャビティ１２４が形成されている。
このようなパッケージ基板１２１は、セラミック材質からなり、高耐熱性、優れた熱伝導性及び高反射効率などの特性を有することができ、高い水準の放熱特性が要求される高電力自動車ヘッドランプモジュール（図８中の３００）用の発光ダイオードパッケージ１２０に適用するに有利である。
一方、パッケージ基板１２１は、本実施形態とは異なり、単一層によってなされることができ、このような例が図９〜図１１に示されている。図面には具体的に示されなかったが、このような場合は発光ダイオードチップ１３０がパッケージ基板１２１にフリップチップ（ｆｌｉｐ−ｃｈｉｐ）ボンディングされる場合であり、これに対しては図９〜図１１を参照して本発明の他の実施形態を説明する部分でより詳細に説明することにする。
回路パターン１２７は、図２に示すように、パッケージ基板１２１に形成され、発光ダイオードチップ１３０と電気的に接続される。即ち、回路パターン１２７は、パッケージ基板１２１の第１の基板１２２と第２の基板１２３との間に形成され、発光ダイオードチップ１３０の下面に形成された電極と接合されて電気的に接続される。発光ダイオードチップ１３０の上面に形成された電極は、回路パターン１２７とワイヤ１３５により電気的に接続されることができる。
ビア１２８は、図２に示すように、パッケージ基板１２１に形成され、回路パターン１２７と電極パッド１２６とを電気的に接続させる。即ち、ビア１２８は第１の基板１２２内に形成され、第１の基板１２２と第２の基板１２３との間に介在した回路パターン１２７と、第１の基板１２２の表面に形成された電極パッド１２６とを電気的に接続させることによって、結果として発光ダイオードチップ１３０を電極部１１８と電気的に接続させることができる。
図４は、本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュール１００の放熱基板１１０を示す平面図である。図５は、本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュール１００の発光ダイオードパッケージ１２０を示す底面図である。
放熱パッド１２５は、図２、図４及び図５に示すように、パッケージ基板１２１に放熱部１１２に対向するように形成され、放熱部１１２とボンディングされる。放熱パッド１２５はパッケージ基板１２１の下面に電極パッド１２６と電気的に絶縁されるように形成され、放熱部１１２の露出された表面の位置と対応するところに形成される。このような放熱パッド１２５は、放熱部１１２の露出された表面と伝導性接着層１４０、即ち、ソルダーによりボンディングされることにより、放熱部１１２と接合される。
このように、絶縁層を挟むことなく放熱パッド１２５と放熱部１１２とがボンディングされることにより、発光ダイオードチップ１３０から発生した熱は熱的抵抗なしに放熱パッド１２５から放熱部１１２へ効果よく伝達されることができる。これにより、発光ダイオードパッケージモジュール１００の放熱特性を極めて向上することができる。
ここで、ボンディングとは、２つの構成要素が物理的に直接接触して結合するか、または構成要素の間に他の物質が介在して間接的に結合することを全て含む意味であり、本実施形態の場合には、放熱パッド１２５と放熱部１１２との間、及び電極パッド１２６と電極部１１８との間に伝導性接着層１４０が介在し、該伝導性接着層１４０により放熱パッド１２５と放熱部１１２と、及び電極パッド１２６と電極部１１８とが各々間接的に結合する場合を一例として示している。
電極パッド１２６は、図２、図４及び図５に示すように、パッケージ基板１２１に電極部１１８に対向するように形成され、該電極部１１８とボンディングされる。一対の電極パッド１２６はパッケージ基板１２１の下面に形成され、放熱パッド１２５とは電気的に絶縁されるように互いに離間されている。そして電極パッド１２６は電極部１１８の位置と対応するように形成され、伝導性接着層１４０、即ち、ソルダーによりボンディングされることにより、電極パッド１２６と接合される。
このように電極パッド１２６がワイヤを用いないで電極部１１８にソルダーを用いて直接ボンディングされることにより、従来のワイヤボンディング方式に比べて、発光ダイオードパッケージモジュール１００の製造工程が単純化され、サイズをより小型化すると共に、電極部１１８と電極パッド１２６との間の接続信頼性を向上することができる。
即ち、従来のように、ワイヤボンディングにより電気的接続を具現する方式の場合、ワイヤボンディング工程自体の他にもワイヤ接続部位を保護するために、ゴムなどの物質でイヤの周囲を包装するような工程が要求されたが、本実施形態の場合、ワイヤ自体を用いないことによりこのような付随的な工程を完全に省略することができるものである。
また、従来はワイヤを包装するゴムなどの保護手段が不要に空間を占めしまうことになったが、本実施形態の場合、ワイヤボンディング方式によらないのでそのような間題は根本的に発生しない。
一方、前述のように、電極パッド１２６及び放熱パッド１２５を表面実装技術により電極部１１８及び放熱部１１２の各々と単一工程でボンディングすることにより、このような製造費用及び時間の節減効果をより一層向上することができる。
そして本実施形態の場合、ワイヤの代わりに伝導性接着層１４０、即ち、ソルダーにより電極部１１８と電極パッド１２６とを安定して接合している。このようなソルダーは例えば５０Ｋ／Ｗの高い伝導率を有しているので、発光ダイオードパッケージモジュール１００の接続信頼性をワイヤボンディング方式に比べて極めて向上することができる。
伝導性接着層１４０は、図２に示すように、放熱部１１２と放熱パッド１２５との間、及び電極部１１８と電極パッド１２６との間に各々介在する。ここで、伝導性接着層１４０はソルダーからなることができ、前述のように、ソルダーは例えば５０Ｋ／Ｗの高い伝導率を有しているので、放熱パッド１２５と放熱部１１２との間に熱を効果よく伝達することはもちろん、電極パッド１２６と電極部１１８との間で電気的信号も効果よく伝達することができる。
本実施形態の場合、前述のように放熱部１１２が、セラミックから成るパッケージ基板１２１と熱膨張係数が類似な銅によって形成されるので、ソルダーの柔軟性が不足した場合としても、発光ダイオードチップ１３０で発生する熱により伝導性接着層１４０と放熱部１１２及びパッケージ基板１２１の各々との界面に作用する熱応力が最小化され、これにより放熱部１１２とパッケージ基板１２１との間の接合部位の損傷を防止することができる。
一方、図４及び図５に示すように、放熱部１１２と放熱パッド１２５との相対する面はそのサイズが互いに実質的に同一で、電極部１１８と電極パッド１２６との相対する面はそのサイズが互いに実質的に同一である。そして伝導性接着層１４０は、図２に示すように、放熱部１１２と放熱パッド１２５との相対する面間及び電極部１１８と電極パッド１２６との相対する面間に各々介在する。
より具体的には、放熱パッド１２５に対向する面（即ち、放熱部１１２における露出表面）のサイズ、即ち、図４中の幅ｗ１及び長さｌ１は、放熱部１１２に対向する面（即ち、放熱パッド１２５の表面）のサイズ、即ち、図５中の幅ｗ３及び長さｌ３と同一である。そして、電極パッド１２６に対向する面（即ち、電極部１１８の表面）のサイズ、即ち、図４中の幅ｗ２及び長さｌ２は、電極部１１８に対向する面（即ち、電極パッド１２６の表面）のサイズ、即ち、図５中の幅ｗ４及び長さｌ４と同一である。
そして、このような放熱部１１２と放熱パッド１２５との相対する面間と、電極部１１８と電極パッド１２６との相対する面間には、伝導性接着層１４０が全面に渡り均一に介在し、これらの面を互いに接合させる。
このように伝導性接着層１４０により互いにボンディングされる面のサイズが互いに実質的に同一で、発光ダイオードパッケージ１２０が放熱基板１１０上で、いわゆる自己位置合わせ（Ｓｅｌｆ−ａｌｉｇｎ）をなすことができるので、製造工程のうち発光ダイオードパッケージ１２０の位置合わせのための別途の位置合わせマークや製造工程のうち発光ダイオードパッケージ１２０を一定の位置に支持するための別途のジグ（jig）が不要である。
即ち、外部に露出されて放熱パッド１２５に対向する放熱部１１２の表面及び一対の電極部１１８の表面に表面実装技術で溶融状態の伝導性接着層１４０、即ち、ソルダーを塗布した後、該ソルダー上に放熱パッド１２５及び一対の電極パッド１２６が放熱部１１２の露出された面及び電極部１１８と対応するように発光ダイオードパッケージ１２０を実装する。すると、放熱パッド１２５及び一対の電極パッド１２６の各々と放熱部１１２の露出された面及び一対の電極部１１８の各々とが同一のサイズになって、発光ダイオードパッケージ１２０と放熱基板１１０との間には溶融したソルダーによる３つの安定な接合部位が形成される。
言い換えれば、放熱パッド１２５及び一対の電極パッド１２６と、放熱部１１２及び電極部１１８とは対向するように位置して互いに実質的に同一の表面サイズを有しているので、前述の３つの接合部位には溶融したソルダーの表面張力が安定して作用するようになる。そのため、ソルダーの硬化前に、発光ダイオードパッケージ１２０に外部荷重を加えても発光ダイオードパッケージ１２０は僅かに流動するだけ、表面張力効果により発光ダイオードパッケージ１２０は原位置に戻して一定の位置を維持することができるようになる。
発光ダイオードチップ１３０は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ，ＧａＮ、ＩｎＧａＩｎＰなどの化合物半導体（ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）材料の変更によって発光源を構成することにより、多様な色の光を具現することができる半導体素子であって、図１〜図３に示すように、パッケージ基板１２１の上面に実装されて電極パッド１２６と電気的に接続される。即ち、発光ダイオードチップ１３０はパッケージ基板１２１の上面に形成されたキャビティ１２４内に受容され、該キャビティ１２４の底面に露出された回路パターン１２７と電気的に接続される。
図６は、本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュール１００の発光ダイオードチップ１３０の電気的接続状態及び回路パターン１２７の配置を示す斜視図である。
図６を参照して、発光ダイオードチップ１３０の下部の電極は、回路パターン１２７に接合されて電気的に接続されている。発光ダイオードチップ１３０上部の電極は、ワイヤ１３５によるワイヤボンディング方式で、回路パターン１２７と電気的に接続される。この場合、回路パターン１２７はビア１２８を通じて電極パッド１１８と電気的に接続される。放熱パッド１２５は第１の基板１２２の下部に形成され、熱伝達の機能を遂行するだけ、電極パツド１１８及び回路パターン１２７とは電気的に絶縁される。
そして図６に示すように、複数の発光ダイオードチップ１３０は一列に配置され、回路パターン１２７及びワイヤ１３５により互いに電気的に直列接続されることができる。このように複数の発光ダイオードチップ１３０を一列に配置することによって、両側に横方向に広まるべき自動車用ヘッドランプモジュール（図８中の３００）の配光分布を満たすのに有利である。複数の発光ダイオードチップ１３０が直列接続されることによって、同一の電力に対して相対的に低い電流が要求されるので、発光ダイオードパッケージモジュール１００を自動車用ヘッドランプモジュール（図８中の３００）に適用するにより有利である。
本実施形態の場合、複数の発光ダイオードチップ１３０が直列接続された場合を一例として示したが、この他にも一つまたはそれ以上の発光ダイオードチップ１３０が多様な形態で電気的に直列、並列または直並列接続される場合も、本発明の権利範囲に含まれることはもちろんである。
蛍光体１５０は、図１〜図３に示されているように、発光ダイオードチップ１３０の上部に形成される。即ち、蛍光体１５０は発光ダイオードチップ１３０が実装されたキャビティ１２４内に充填され、発光ダイオードチップ１３０を保護する機能を遂行すると共に、発光ダイオードチップ１３０から発生する光を例えば白色光に変換する機能を遂行することができる。
ツェナーダイオード１７０は、図１〜図３に示すように、放熱基板１１０に実装される。ツェナーダイオード１７０は、静電気などによる発光ダイオードチップ１３０の損傷を防止する半導体装置であって、放熱基板１１０に形成された一対の電極部１１８と電気的に接続される。
サーミスター１８０は、図１〜図３に示すように、放熱基板１１０に実装される。サーミスター１８０は、抵抗変化などを用いて発光ダイオードパッケージモジュール１００の温度制御のための半導体装置であって、回路及び端子を通じて外部制御部（図示せず）と電気的に接続される。
図７は、本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュール１００の発光ダイオードチップ１３０、ツェナーダイオード１７０及びサーミスター１８０の電気的接続状態を示す回路図である。
図７に示すように、ツェナーダイオード１７０は、電気的に直列接続された複数の発光ダイオードチップ１３０と電極部１１８を通じて反対極性に並列接続されることができる。そしてサーミスター１８０は、前述の発光ダイオードチップ１３０及びツェナーダイオード１７０とは独立した回路に接続され、発光ダイオードパッケージモジュール１００の温度制御に用いられることができる。
位置合わせマーク１９０は、図１〜図３に示すように、パッケージ基板１２１と放熱基板１１０との位置合わせがなったか否かを判断するために放熱基板１１０に形成される。放熱基板１１０上に伝導性接着層１４０、即ち、ソルダーにより発光ダイオードパッケージ１２０が実装された後、放熱基板１１０と発光ダイオードパッケージ１２０、具体的には発光ダイオードチップ１３０との位置合わせ状態を目視で確認するために、放熱基板１１０の両側には位置合わせマーク１９０として貫通孔が形成され、これらの貫通孔から放熱部１１２の露出された表面側に水平に延びる領域のソルダーレジスト層１１９が除去されることによって絶縁部１１６のうち一部が露出される。
そして前述の通り、ソルダーレジスト層１１９の一部を除去し、絶縁部１１６を露出させる他にも、ソルダーレジスト層１１９上に別途の物質を印刷してもよい。
ただし、本実施形態の位置合わせマーク１９０は、製造工程の最後に位置合わせ状態を目視で確認するための手段であって、製造工程のうち発光ダイオードパッケージ１２０の位置合わせのためのものではないので、該位置合わせマーク１９０の存在によって前述の発光ダイオードパッケージ１２０の自己位置合わせ機能が否定されないことは当然である。
図８は、本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュール１００が適用された自動車用ヘッドランプモジュール３００を示す図面である。
本実施形態による発光ダイオードパッケージモジュール１００を用いて、図８に示すように、自動車用ヘッドランプモジュール３００を具現することができる。自動車用ヘッドランプモジュール３００は、図８に示すように、発光ダイオードパッケージモジュール１００に加えて、発光ダイオードパッケージモジュール１００を支持するフレーム１４と、発光ダイオードパッケージモジュール１００から発生した光を反射させる反射体１６と、反射体１６で反射された光を所望の角度に屈折させるレンズ１２とから構成されることによって、発光ダイオードパッケージモジュール１００で発生した光の配光角度を所望の角度に変化させる光学モジュール１０と、発光ダイオードパッケージモジュール１００の下部に結合した放熱体２２及び該放熱体２２からの熱を消散させるファン２４から構成され、発光ダイオードパッケージモジュール１００から発生した熱を外部に放出する放熱モジュール２０と、発光ダイオードパッケージモジュール１００及びファン２４と電気的に接続され、これらの作動を制御するドライバモジュール３０とを備える。
このように、図８に示した自動車用ヘッドランプモジュール３００は、自動車の下向灯で利用可能なもので、フレーム１４上には例えば発光ダイオードパッケージモジュール１００の４つが所望の配光分布によって多様な角度及び位置に配置されることができる。
そして、本実施形態の発光ダイオードパッケージモジュール１００は自動車の上向灯として用いられることができ、このような場合には、図８に示した反射体１６が省略され、発光ダイオードパッケージモジュール１００で発生した光が直接レンズ１２へ向かうように発光ダイオードパッケージモジュール１００の角度及び位置が変更される。そしてこのような上向灯の場合、反射体１６が省略されて光の損失が少ないので、設けられる発光ダイオードパッケージモジュール１００の個数が下向灯の場合に比べて減少されることができる。
前述のヘッドランプモジュール３００は、ドライバモジュール３０の次のような作動により制御できる。
まず、発光ダイオードパッケージモジュール１００に発光信号を印加し、光学モジュール１０に向けて照射される光を発生させる。
即ち、図８に示すように、ドライバモジュール３０は発光ダイオードパッケージモジュール１００と電気的に接続されているので、使用者がスイッチなどを通じてヘッドランプモジュール３００を作動させると、ドライバモジュール３０は該スイッチから電気的作動信号を伝達されて、発光ダイオードパッケージモジュール１００に電気的発光信号を印加するようになる。
そしてこのように、発光ダイオードパッケージモジュール１００に発光信号が入力されれば、発光ダイオードパッケージモジュール１００が作動して発光ダイオードパッケージモジュール１００から光が発生し、該光は光学モジュール１０に照射されて反射または屈折した後、外部に出るようになる。
続いて、発光ダイオードパッケージモジュール１００の温度変化に応じて放熱モジュール２０に放熱信号を印加し、発光ダイオードパッケージモジュール１００から発生した熱を外部に放出させる。
即ち、図８に示すように、ドライバモジュール３０は発光ダイオードパッケージモジュール１００及び放熱モジュール２０と電気的に接続されており、発光ダイオードパッケージモジュール１００には図１及び図２に示すように温度感知可能なサーミスター１８０が実装される。
このサーミスター１８０はドライバモジュール３０と電気的に接続されることができるので、該サーミスター３０が発光ダイオードパッケージモジュール１００の温度変化を感知し、それに相応する電気的温度信号をドライバモジュール３０に伝達すれば、該ドライバモジュール３０は該温度信号に応じて放熱モジュール２０（詳しくは、ファン２４）に電気的放熱信号を印加するようになる。
そして、このように、放熱モジュール２０に放熱信号が入力されれば、放熱モジュール２０のファン２４が作動して発光ダイオードパッケージモジュール１００から発生した熱を放熱モジュール２０から外部に逃がすことができる。
以下、図９〜図１３を参照して、本発明の一態様による発光ダイオードパッケージモジュール１００の他の実施形態に対して説明することにする。
図９〜図１３は、本発明の他の態様による発光ダイオードパッケージモジュール１００を各々示す断面図である。
以下、図９〜図１３に示した各実施形態において、前述の実施形態において既に説明したものと同一または類似な構成に対しては具体的な説明を省略し、異なる構成を中心に説明することにする。
図９を参照して、パッケージ基板１２１が単一層によってなされ、伝導性接着層１４０としてペーストが用いられた発光ダイオードパッケージモジュール１００の実施形態が示されている。
本実施形態の場合、図９に示すように、パッケージ基板１２１は単一層で構成されており、パッケージ基板１２１上には発光ダイオードチップ１３０が実装されて外部に露出されている。
図面に具体的に示されなかったが、発光ダイオードチップ１３０は回路パターン１２７にフリップチップ方式でボンディングできるので、発光ダイオードチップ１３０及び該発光ダイオードチップ１３０と回路パターン１２７との電気的接続のためのワイヤの保護が不要である。
従って、本実施形態の場合、蛍光層が発光ダイオードチップ１３０の上部にのみ形成されればよく、発光ダイオードチップ１３０を受容するためのキャビティ１２４が別途に備えられる必要がない。結果として、本実施形態によれば、発光ダイオードチップ１３０及びワイヤの保護のための別途の構成を省略することができ、発光ダイオードパッケージモジュール１００の構造がより単純化され、製造工程が単純化され、製造費用及び時間を節減することができる。
また、本実施形態の場合、伝導性接着層１４０は、緩衝材質のペーストであってもよい。放熱部１１２の熱膨張係数がセラミックなどからなるパッケージ基板１２１と多少相違しても、ペーストが柔軟な緩衝材質からなるので、発光ダイオードチップ１３０の熱により放熱部１１２及びパッケージ基板１２１が異なって膨張しても伝導性接着層１４０がこれらの間で緩衝作用することができるので、発光ダイオードパッケージモジュール１００の損傷を防止することができる。
そして本実施形態の場合、放熱部１１２の形状が前述の実施形態とは多少異なって形成されることができる。即ち、空間部１１４が放熱部１１２のパッケージ基板１２１に対向する領域の縁部全体に沿って形成されることでなく、縁部の一側に形成されることができる。これに加えて、絶縁部１１６及び電極部１１８を形成することが可能ならばこの他にも多様な形状の空間部１１４を形成することも可能である。
図１０を参照して、パッケージ基板１２１が単一層によってなされ、伝導性接着層１４０としてペーストが用いられ、絶縁部１１６が放熱部１１２の外周面に形成された発光ダイオードパッケージモジュール１００の実施形態が示されている。
この実施形態において、パッケージ基板１２１及び伝導性接着層１４０に対する説明は、図９に示された実施形態において既に説明したので、これと関連した説明は省略し、以下放熱部１１２及び絶縁部１１６の構造を中心に説明することにする。
本実施形態の場合、図１０に示すように、絶縁部１１６は放熱部１１２の外周面に形成され、電極部１１８は絶縁部１１６上に電極パッド１２６に対向するように形成される。即ち、放熱部１１２に別途の空間部（図９中の１１４を形成しなくて放熱部１１２の周囲に絶縁部１１６が形成される。このような絶縁部１１６は、電極部１１８が形成されることができる程度の厚さを除いた高さ分、放熱部１１２の外周面に形成される。
このような本実施形態によれば、放熱部１１２に空間部（図９中の１１４）を加工するための工程を省略することができるので、それに相応して発光ダイオードパッケージモジュール１００の製造費用及び時間を節減することができる。
本実施形態において、絶縁部１１６が放熱部１１２の外周面のうち一側に形成された場合を一例として示したが、これに限定されなく、絶縁部１１６は放熱部１１２の外周面に沿って放熱部１１２を取り囲むように形成されてもよい。また放熱部１１２と電気的に絶縁される電極部１１８の形成のための領域を提供することができるならば、絶縁部１１６の構造は多様に変形が可能なことである。
一方、図９及び図１０に各々示された実施形態の場合、ソルダーレジスト層（図２中の１１９）、ツェナーダイオード（図２中の１７０）及びサーミスター（図１中の１８０）が示されなかったが、これらの実施形態においてもそのような構成を含むことが出来るのはもちろんである。
図１１を参照して、パッケージ基板１２１が単一層によってなされた発光ダイオードパッケージモジュール１００の実施形態が示されている。
本実施形態の場合、図１１に示すように、パッケージ基板１２１が単一層によって形成され、パッケージ基板１２１上には発光ダイオードチップ１３０が実装されて外部に露出される。そして、放熱パッド１２５と電極パッド１２６との間の空間に相応する位置のソルダーレジスト層１１９の一部が除去される。
図９の実施形態において説明した通り、発光ダイオードチップ１３０はフリップチップ方式でボンディングできるので、発光ダイオードチップ１３０及び該発光ダイオードチップ１３０と回路パターン１２７との電気的接続のためのワイヤの保護が不要である。
従って、本実施形態の場合においても、蛍光層が発光ダイオードチップ１３０の上部にのみ形成されればよく、該発光ダイオードチップ１３０を受容するためのキャビティ１２４が別途に備えられる必要がないので、発光ダイオードパッケージモジュール１００の構造がより単純化され、製造費用及び時間も節減することができる。
そして図１１に示すように、放熱パッド１２５と電極パッド１２６との間の空間に相応する位置のソルダーレジスト層１１９の一部が除去される。即ち、露出された放熱部１１２と電極部１１８との間に介在したソルダーレジスト層１１９が除去され、その下部の絶縁層１１６が露出され、表面に所定の高さの段差が形成されることができる。
発光ダイオードパッケージ１２０を放熱基板１１０に実装する製造工程時に、放熱基板１１０の露出された放熱部１１２及び電極部１１８に各々塗布された未硬化状態の伝導性接着層１４０、即ち、溶融状態のソルダーはソルダーレジスト層１１９の表面に沿って流動して互いに混合されることによって、電極部１１８と放熱部１１２との間に電気的短絡が発生するおそれがある。
しかしながら、本実施形態の場合、露出された放熱部１１２と電極部１１８との間に介在したソルダーレジスト層１１９を除去して段差を形成することによって、伝導性接着層１４０、即ち、ソルダーの量が設定された量より多少多く塗布されて、剰余の伝導性接着層１４０が放熱部１１２及び電極部１１８の表面を越えて周囲に流動する場合にも、該剰余伝導性接着層１４０が互いに浪合されることなくソルダーレジスト層１１９の除去された空間内に流れいくようになる。そのため、電極部１１８と放熱部１１２との間に短絡が発生するのを防止することができる。
図１２を参照して、パッケージ基板１２１のキャビティ１２４がガラス層１６０によりカバーされた発光ダイオードパッケージモジュール１００の実施形態が示されている。
本実施形態の場合、図１２に示すように、ガラス層１６０がキャビティ１２４をカバーしている。図１２に示すように、蛍光層が発光ダイオードチップ１３０の上部にのみ形成されており、発光ダイオードチップ１３０と回路パターン１２７との間の電気的接続を具現するワイヤ１３５がキャビティ１２４で露出される。ここで、キャビティ１２４の上部にガラス層１６０を更に積層することによって、蛍光体１５０をキャビティ１２４内に充填しなくても発光ダイオードチップ１３０及びワイヤ１３５を安定して保護することができる。一方、図１１及び図１２に各々示された実施形態の場合、ツェナーダイオード（図２中の１７０）及びサーミスター（図１中の１８０）が示されなかったが、これらの実施形態においてもそのような構成を含むことが出来るはもちろんである。
図１３を参照して、放熱部１１２が平板部１１２ａ及び突出部１１２ｂから構成された発光ダイオードパッケージモジュール１００の実施形態が示されている。
本実施形態の場合、図１３に示すように、放熱部１１２が平板部１１２ａと、放熱パッド１２５に相応する平板部１１２ａ上の一部領域に形成された突出部１１２ｂとから成されている。
即ち、本実施形態の場合、図２、図９及び図１２に示された実施形態のように、放熱部１１２のある部分を除去することによって空間部１１４が形成されることでなく、両面が平坦な平板部１１２ａ上の一部領域に絶縁部１１６と電極部１１８との厚さの和と相応する高さの突出部１１２ａが形成されることによって、放熱部１１２に絶縁部１１６と電極部１１８との厚さの和と実質的に同一の深さを有する空間部１１４が形成されることができる。
このような放熱部１１２は、突出部１１２ｂを別途に形成した後、これを溶接などにより平板部１１２ａに接合することによって形成されることができ、平板部１１２ａ上の一部領域にメッキなどの方式で突出部１１２ｂを形成することによって形成されることができる。
次に、図１４〜図２１を参照して、本発明の他の態様による発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造方法に対して説明することにする。
図１４は、本発明の他の態様による発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造方法を示す順序図である。図１５〜図２１は、本発明の他の態様による発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造方法の各工程を示す断面図である。
本実施形態によれば、発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造方法は、図１４〜図２１に示すように、放熱基板２１０を準備する工程（Ｓ１１０）と、パッケージ基板２２１を準備する工程（Ｓ１２０）と、放熱基板２１０にパッケージ基板２２１を実装する工程（Ｓ１３０）と、放熱基板２１０にツェナーダイオード２７０を実装する工程（Ｓ１４０）と、放熱基板２１０にサーミスター（図１中の１８０を実装する工程（Ｓ１５０）と、及びパッケージ基板２２１と放熱基板２１０との位置合わせがなったか否かを判断する工程（Ｓ１６０）とを含む。
このような本実施形態によれば、発光ダイオードパッケージ２２０と電極部２１８との電気的接続のための別途のワイヤなどが使われなく、工程を単純化することができ、発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造費用及び製造時間を極めて節減することができる。
以下、図１４〜図２１を参照して、本実施形態による発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造方法に対してより具体的に説明する。
本実施形態の場合、放熱基板２１０、放熱部２１２、空間部２１４、絶縁部２１６、電極部２１８、ソルダーレジスト層２１９、発光ダイオードパッケージ２２０、パッケージ基板２２１、第１の基板２２２、第２の基板２２３、キャビティ２２４、放熱パッド２２５、電極パッド２２６、回路パターン２２７、ビア２２８、発光ダイオードチップ２３０、伝導性接着層２４０、蛍光体２５０、ガラス層２６０及びツェナーダイオード２７０の構造及びその機能は、前述の実施形態において示した発光ダイオードパッケージモジュール（図２中の１００）の放熱基板１１０、放熱部１１２、空間部１１４、絶縁部１１６、電極部１１８、ソルダーレジスト層１１９、発光ダイオードパッケージ１２０、パッケージ基板１２１、第１の基板１２２、第２の基板１２３、キャビティ１２４、放熱パッド１２５、電極パッド１２６、回路パターン１２７、ビア１２８、発光ダイオードチップ１３０、伝導性接着層１４０、蛍光体１５０、ガラス層１６０及びツェナーダイオード１７０と各々同一または類似するので、これらの構造に対する具体的な説明は省略し、以下、発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造工程を中心に説明することにする。
まず、図１５〜図１７に示すように、放熱部２１２、絶縁部２１６及び電極部２１８を含む放熱基板２１０を準備する（Ｓ１１０）。この工程は、伝導性物質からなり、空間部２１４が備えられた放熱部２１２と、空間部２１４に形成された絶縁部２１６と、絶縁部２１６に形成され、放熱部２１２と電気的に絶縁される電極部２１８とを含む放熱基板２１０を準備する工程であって、次の通り分けて説明することができる。
まず、図１５に示すように、放熱部２１２のパッケージ基板２２１に対向する側の一部領域に空間部２１４を形成する。前述のように、空間部２１４は放熱部２１２の縁部に沿って形成されることができる。エッチングなどの方式により放熱部２１２の一部を除去して空間部２１４を形成することができ、レーザなどを用いて空間部２１４を形成することもできる。
そして図１６に示すように、空間部２１４内に絶縁部２１６を形成した後、該絶縁部２１６上に電極パッド２２６に対向するように電極部２１８を形成する。該絶縁部２１６は空間部２１４の底面に絶縁物質を塗布したり絶縁シートを積層することによって形成されることができる。電極部２１８は、絶縁部２１６上の一部領域に例えば、伝導性物質をメッキして形成されることができる。電極部２１８の形成時に、電極部２１８に接続され、外部制御部（図示せず）と電気的に接続される回路及び端子を同時に形成してもよい。
この場合、放熱部２１２の放熱パッド２２５に対向する面と電極部２１８の電極パッド２２６に対向する面とは、同一の仮想の平面上に位置する。これにより、表面実装技術により放熱基板２１０に発光ダイオードパッケージ２２０を単一工程により効率的に実装することができるので、製造費用及び時間を極めて節減することができる。
続いて、図１７に示すように、絶縁部２１６上にソルダーレジスト層２１９を形成する。即ち、絶縁部２１６及び電極部２１８をカバーするようにソルダーレジスト層２１９を形成した後、フォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程などにより放熱部２１２の放熱パツド２２５に対向する面、電極部２１８の表面及び該電極部２１８に接続された回路のうちツェナーダイオード２７０及びサーミスター（図１中の１８０）が実装される部分、及びこれらの回路に接続されて外部制御部（図示せず）と電気的に接続される端子を外部に露出させる。
次に、図１８〜図２０に示すように、放熱パッド２２５及び電極パッド２２６が放熱部２１２及び電極部２１８に各々対向するように形成され、発光ダイオードチップ２３０が電極パッド２２６と電気的に接続されるように実装されるパッケージ基板２２１を準備する（Ｓ１２０）。この工程は次の通り分けて説明することができる。
まず、図１８に示すように、パッケージ基板２２１のうち第１の基板２２２の下面に放熱パッド２２５及び電極パッド２２６を形成し、発光ダイオードチップ２３０と電気的に接続されるようにパッケージ基板２２１のうち第１の基板２２２の上面に回路パターン２２７を形成し、該回路パターン２２７と電極パッド２２６とが電気的に接続されるようにパッケージ基板２２１の第１の基板２２２内にビア２２８を形成する。
この工程は、第１の基板２２２に回路パターン２２７及び電極パッド２２６が形成される位置に相応するようにビアホールを形成した後、伝導性物質で該該ビアホールを充填すると共に、第１の基板２２２の上面に回路パターン２２７、その下面に電極パッド２２６及び放熱パッド２２５を形成することによって行われることができる。ビア２２８、回路パターン２２７、放熱パッド２２５及び電極パッド２２６は、メッキ、スクリーンプリンテイングまたはインクジェットプリンティングなどの多様な方式により形成されることができる。
続いて、図１９に示すように、第２の基板２２３に発光ダイオードチップ２３０が受容されるキャビティ２２４を形成し、該第２の基板２２３を第１の基板２２２上に積層する。第２の基板２２３の発光ダイオードチップ２３０が実装される位置にキャビティ２２４を形成した後、第１の基板２２２に第２の基板２２３を積層して多層パッケージ基板２２１を形成する工程において、第１の基板２２２の上面に形成された回路パターン２２７はキャビティ２２４の内部に露出される。
本実施形態の場合、第２の基板２２３にキャビティ２２４を形成した後、第２の基板を第１の基板２２２上に積層する場合を一例として示したが、第１の基板２２２上に第２の基板２２３を積層した後、キャビティ２２４を形成することも可能である。
次に、図２０に示すように、キャビティ２２４内に発光ダイオードチップ２３０を実装し、発光ダイオードチップ２３０の上部に蛍光体２５０を形成する。発光ダイオードチップ２３０の下部電極はキャビティ２２４によって露出された回路パターン２２７と電気的に接合され、発光ダイオードチップ２３０の上部電極は回路パターン２２７とワイヤ２３５により電気的に接続される。そして、このような発光ダイオードチップ２３０及びワイヤ２３５の保護のためにキャビティ２２４内に蛍光体２５０が充填される。
本実施形態の場合、蛍光体２５０が発光ダイオードチップ２３０をカバーするようにキャビティ２２４内に充填される場合を一例として示したが、蛍光体２５０は発光ダイオードチップ２３０の上部にのみ形成されてもよく、その場合、図１２に示すように、キャビティ（図１２中の１２４）をカバーするようにガラス層（図１２中の１６０）が積層されてもよい。
次に、図２１に示すように、放熱パッド２２５及び電極パッド２２６を単一工程で伝導性接着層２４０を介して放熱部２１２及び電極部２１８と各々ボンディングして、放熱基板２１０にパッケージ基板２２１を実装する（Ｓ１３０）。
放熱パッド２２５と放熱部２１２とは相対するように形成され、電極パッド２６と電極部２１８とは相対するように形成されるので、これらの間に伝導性接着層２４０、即ち、ソルダーが介在することによってこれらは互いにボンディングされることができる。
このように絶縁層が介在することなく、放熱パッド２２５と放熱部２１２とがボンディングされることにより、発光ダイオードパッケージモジュール２００の放熱特性を向上することができる。このように、電極パッド２２６がワイヤを用いないで電極部２１８にソルダーを介在して直接ボンディングされることにより、発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造工程が単純化され、サイズがより小型化され、電極部２１８と電極パッド２２６との間の接続信頼性を向上することができる。
この場合、前述のパッケージ基板２２１を実装する工程（Ｓ１３０）は単一工程により行われることができる。製造費用及び時間を節減することができる。また、本工程を表面実装技術を用いて行うことによって、製造費用及び時間の節減効果をより一層向上することができる。
一方、前述のように、放熱部２１２と放熱パッド２２５との相対する面はそのサイズ（幅及び長さ）が互いに実質的に同一に、電極部２１８と電極パッド２２６との相対する面はそのサイズ（幅及び長さ）が互いに実質的に同一に形成されることができる。そして伝導性接着層２４０、即ち、ソルダーは、放熱部２１２と放熱パッド２２５の相対する面間及び電極部２１８と電極パッド２２６の相対する面間に溶融状態で均一に各々介在した後硬化することによって、これらを互いに接合させることができる。
このように伝導性接着層２４０により互いにボンディングされる面のサイズが互いに実質的に同じなので、放熱部２１２と放熱パッド２２５との相対する面間と電極部２１８と電極パッド２２６との相対する面間に均一に介在する溶融状態の伝導性接着層２４０、即ち、ソルダーはこれらの接合部位に表面張力を安定して与えるようになる。
そのため、発光ダイオードパッケージ２２０が放熱基板２１０上でいわゆる、自己位置合わせをなすことができるので、パッケージ基板２２１の実装工程（Ｓ１３０）のうち発光ダイオードパッケージ２２０の位置合わせのための別途の位置合わせマークや発光ダイオードパッケージ２２０を一定の位置に支持するための別途のジグ（ｊｉｇ）が不要である。
次に、図２１に示すように、放熱基板２１０にツェナーダイオード２７０を実装し（Ｓ１４０）、該放熱基板２１０にサーミスター（図１中の１８０）を実装する（Ｓ１５０）。即ち、発光ダイオードパッケージ２２０を放熱基板２１０にボンディングするための伝導性接着層２４０と同一の伝導性接着層２４０を用いて、ツェナーダイオード２７０とサーミスター（図１中の１８０）とを放熱基板２１０の回路にボンディングする。
本工程は、表面実装技術により前述のパッケージ基板２２１実装工程（Ｓ１３０）と同時に行われることができる。このような単一工程により、発光ダイオードパッケージ２２０、ツェナーダイオード２７０及びサーミスター２８０を同時に実装する場合、工程費用及び時間をより節減することができる。
次に、放熱基板２１０に形成される位置合わせマーク（図１中の１９０）を用いて、パッケージ基板２２１と放熱基板２１０との位置合わせがなったか否かを判断する（Ｓ１６０）。放熱基板２１０を準備する工程（Ｓ１１０）を遂行する時、放熱基板２１０に発光ダイオードチップ２３０が実装される位置に相応するように貫通孔を形成し、該貫通孔から放熱部２１２の露出された表面側に水平に延びる領域のソルダーレジスト層２１９を除去し、下部の絶縁部２１６を露出させることによって、位置合わせマーク（図１中の１９０）が形成されることができる。
そして位置合わせマーク（図１中の１９０）は、ソルダーレジスト層２１９を除去して絶縁部２１６を露出させる他にも、ソルダーレジスト層２１９上に別途の物質を印刷することにより形成されてもよい。
本工程は、このような位置合わせマーク（図１中の１９０）を用いて製造工程の最後に発光ダイオードチップ２３０の位置合わせ状態を目視で確認するもので、該位置合わせマーク（図１中の１９０）を用いた位置合わせ判断工程により前述の発光ダイオードパッケージ２２０の自己位置合わせ効果が否定されることはできないだろう。
以下、図２２〜図２７を参照して、本発明の他の態様による発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造方法に対して説明することにする。
図２２〜図２７は、本発明の他の態様による発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造方法の各工程を示す断面図である。
本実施形態の場合、図１４の発光ダイオードパッケージモジュールの製造方法の実施形態と同様に、放熱基板２１０を準備する工程（Ｓ１１０）と、パッケージ基板２２１を準備する工程（Ｓ１２０）と、放熱基板２１０にパッケージ基板２２１を実装する工程（Ｓ１３０）と、放熱基板２１０にツェナーダイオード２７０を実装する工程（Ｓ１４０）と、放熱基板２１０にサーミスター２８０を実装する工程（Ｓ１５０）と、パッケージ基板２２１と放熱基板２１０との位置合わせがなったか否かを判断する工程（Ｓ１６０）とからなる。
ただし、本実施形態は前述の工程のうち、放熱基板２１０を準備する工程（Ｓ１１０）、パッケージ基板２２１を準備する工程（Ｓ１２０）及び放熱基板２１０にパッケージ基板２２１を実装する工程（Ｓ１３０）の細部工程において前述の実施形態と差があるので、以下、このような差異を中心に本実施形態を説明することにする。
また、本実施形態の場合、放熱基板２１０、放熱部２１２、絶縁部２１６、電極部２１８、発光ダイオードパッケージ２２０、パッケージ基板２２１、放熱パッド２２５、電極パッド２２６、回路パターン２２７、ビア２２８、発光ダイオードチップ２３０、伝導性接着層２４０、蛍光体２５０及びガラス層２６０の構造及びその機能は、前述の実施形態において発光ダイオードパッケージモジュール（図１０の１００）の放熱基板１１０、放熱部１１２、絶縁部１１６、電極部１１８、発光ダイオードパッケージ１２０、パッケージ基板１２１、放熱パッド１２５、電極パッド１２６、回路パターン１２７、ビア１２８、発光ダイオードチップ１３０、伝導性接着層１４０、蛍光体１５０及びガラス層１６０と各々同一または類似するので、これらの構造に対する具体的な説明は省略し、発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造工程自体を中心に説明することにする。
まず、図２２〜図２４に示すように、放熱部２１２、絶縁部２１６及び電極部２１８を含む放熱基板２１０を準備する（Ｓ１１０）。この工程は、伝導性物質からなる放熱部２１２と、放熱部２１２の外周面に形成された絶縁部２１６と、絶縁部２１６に形成され、放熱部２１２と電気的に絶縁される電極部２１８とを含む放熱基板２１０を準備する工程であって、次の通り分けて説明することができる。
まず、図２２及び図２３に示すように、放熱部２１２の外周面に絶縁部２１６を形成する。即ち、放熱部２１２に別途の空間部（図１５中の２１４）を形成しなくて放熱部２１２の周囲に絶縁部２１６が形成される。該絶縁部２１６は電極部２１８が形成されることができる程度の厚さを除いた高さだけ放熱部２１２の外周面に形成される。このように、放熱部２１２に空間部（図１５中の２１４）を加工するための工程が省略されるので、発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造費用及び時間を節減することができる。
この場合、絶縁部２１６は放熱部２１２の外周面に沿って放熱部２１２を取り囲むように形成されてもよく、また多様な構造に変形が可能である。
続いて、図２４に示すように、絶縁部２１６上に電極パッド２２６に対向するように電極部２１８を形成する。電極部２１８は絶縁部２１６上の一部領域に例えば、伝導性物質をメッキして形成されることができる。
次に、図２５及び図２６に示すように、放熱パッド２２５及び電極パッド２２６が放熱部２１２及び電極部２１８に各々対向するように形成され、発光ダイオードチップ２３０が電極パッド２２６と電気的に接続されるように実装されるパッケージ基板２２１を準備する（Ｓ１２０）。この工程は次の通り分けて説明することができる。
まず、図２５に示すように、パッケージ基板２２１の下面に放熱パッド２２５及び電極パッド２２６を形成し、発光ダイオードチップ２３０と電気的に接続されるようにパッケージ基板２２１の上面に回路パターン２２７を形成し、回路パターン２２７と電極パッド２２６とが電気的に接続されるようにパッケージ基板２２１内にビア２２８を形成する。この工程はパッケージ基板２２１にビアホールを形成した後、メッキ、スクリーンプリンティングまたはインクジェットプリンティングなどの多様な方式によりビア２２８、回路パターン２２７、放熱パッド２２５及び電極パッド２２６を形成することによって行われることができる。
続いて、図２６に示すように、発光ダイオードチップ２３０を実装し、該発光ダイオードチップ２３０の上部に蛍光体２５０を形成する。発光ダイオードチップ２３０は回路パターン２２７にフリップチップ方式でボンディングできるので、蛍光層は発光ダイオードチップ２３０の上部にのみ形成されることができる。
このように発光ダイオードチップ２３０をフリップチップ方式で実装することによって、発光ダイオードチップ２３０及びワイヤの保護のための別途の構成を省略することができ、発光ダイオードパッケージモジュール２００の製造工程が単純化され、製造費用及び時間を節減することができる。
次に、図２７に示すように、放熱パッド２２５及び電極パッド２２６を単一工程で伝導性接着層２４０を介して放熱部２１２及び電極部２１８と各々ボンディングして、放熱基板２１０にパッケージ基板２２１を実装する（Ｓ１３０）。本実施形態の場合、伝導性接着層２４０として緩衝材質のペーストを用いるという点で前述の実施形態と差があるが、このようにペーストを用いる場合にも前述の発光ダイオードパッケージ２２０の自己位置合わせ効果はそのまま奏することができる。
即ち、乾燥しなくて流動性を有するペーストが塗布された放熱基板２１０上に、放熱パッド２２５及び電極パッド２２６が各々放熱部２１２及び電極部２１８の位置と対応するように発光ダイオードパッケージ２２０を実装すれば、流動性を有するペーストの表面張力により発光ダイオードパッケージ２２０は別途のジグなしても放熱基板２１０上で一定の位置を維持することができる。
また、伝導性接着層２４０として緩衝材質のペーストを用いることによって、放熱部２１２の熱膨張係数がセラミックなどからなるパッケージ基板２１２と多少相違しても、ペーストが緩衝作用をすることができるので、発光ダイオードパッケージモジュール２００の損傷を防止することができる。
次に、放熱基板２１０にツェナーダイオード（図２中の１７０）を実装し（Ｓ１４０）、放熱基板２１０にサーミスター（図１中の１８０）を実装した後（Ｓ１５０）、放熱基板２１０に形成される位置合わせマーク（図１中の１９０）を用いてパッケージ基板２２１と放熱基板２１０との位置合わせがなったか否かを判断する（Ｓ１６０）。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１００ 発光ダイオードパッケージモジュール
１１０ 放熱基板
１１２ 放熱部
１１２ａ 平板部
１１２ｂ 突出部
１１４ 空間部
１１６ 絶縁部
１１８ 電極部
１１９ ソルダーレジスト層
１２０ 発光ダイオードパッケージ
１２１ パッケージ基板
１２２ 第１の基板
１２３ 第２の基板
１２４ キャビティ
１２５ 放熱パッド
１２６ 電極パッド
１２７ 回路パターン
１２８ ビア
１３０ 発光ダイオードチップ
１３５ ワイヤ
１４０ 伝導性接着層
１５０ 蛍光体
１６０ ガラス層
１７０ ツェナーダイオード
１８０ サーミスター
１９０ 位置合わせマーク

Claims (10)

  1. パッケージ基板と、
    前記パッケージ基板の一面に実装される発光ダイオードチップと、
    前記パッケージ基板の他面に形成され、前記発光ダイオードチップと電気的に接続される電極パッドと、
    前記パッケージ基板の前記他面に形成され、前記電極パッドと電気的に絶縁される放熱パッドと、
    前記パッケージ基板の下部に配置され、前記放熱パッドに接合される放熱部と前記電極パッドに接合される電極部を有する放熱基板と、を含み、
    前記放熱部の表面の少なくとも一部は、前記電極部の表面と同一の仮想の平面上に位置することを特徴とする発光ダイオードパッケージ。
  2. 前記パッケージ基板に形成され、前記発光ダイオードチップと電気的に接続される回路パターンと、
    前記パッケージ基板に形成され、前記回路パターンと前記電極パッドとを電気的に接続させるビアをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードパッケージ。
  3. 前記パッケージ基板は、第１の基板及び該第１の基板に積層される第２の基板を含み、
    前記第２の基板には、前記発光ダイオードチップが受容されるキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオードパッケージ。
  4. 前記キャビティをカバーするガラス層（ｇｌａｓｓ ｌａｙｅｒ）を、さらに含むことを特徴とする請求項３に記載の発光ダイオードパッケージ。
  5. 伝導性物質からなる放熱部及び該放熱部と電気的に絶縁される電極部を含む放熱基板と、
    前記放熱基板上に配置されるパッケージ基板と、
    前記パッケージ基板に前記放熱部に対向するように形成され、前記放熱部とボンディング（ｂｏｎｄｉｎｇ）される放熱パッドと、
    前記パッケージ基板に前記電極部に対向するように形成され、前記電極部とボンディングされる電極パッドと、
    前記パッケージ基板に実装され、前記電極パッドと電気的に接続される発光ダイオードチップと、を含み、
    前記放熱部は、前記放熱パッドとボンディングされる突出部、前記放熱部の縁に沿って前記突出部を取り囲むように形成される絶縁部、及び前記絶縁部上に設けられる電極部を有し、前記絶縁部と前記電極部の厚さの和は上記突出部の高さと実質的に同一であることを特徴とする発光ダイオードパッケージモジュール。
  6. 前記突出部の上面は、前記電極部の上面と同一の仮想の平面上に位置することを特徴とする請求項５に記載の発光ダイオードパッケージモジュール。
  7. 前記放熱部と前記放熱パッドとの間、及び前記電極部と前記電極パッドとの間に各々介在する伝導性接着層を、さらに含み、
    前記放熱部と前記放熱パッドとの相対する面はそのサイズが互いに同一で、
    前記電極部と前記電極パッドの相対する面はそのサイズが互いに同一で、
    前記伝導性接着層は、前記放熱部と前記放熱パッドの相対する面間、及び前記電極部と前記電極パッドの相対する面間に、各々介在することを特徴とする請求項５又は６に記載の発光ダイオードパッケージモジュール。
  8. 前記伝導性接着層は、ソルダー（ｓｏｌｄｅｒ）又は緩衝材質のペースト（ｐａｓｔｅ）から成ることを特徴とする請求項７に記載の発光ダイオードパッケージモジュール。
  9. 前記放熱基板は、前記放熱部と前記電極部との間に介在する絶縁部を、さらに含み、
    前記放熱部には空間部が備えられ、
    前記絶縁部は、前記空間部内に形成され、
    前記電極部は、前記絶縁部上に前記電極パッドに対向するように形成されることを特徴とする請求項５乃至８の何れか１項に記載の発光ダイオードパッケージモジュール。
  10. 前記絶縁部は、前記放熱部の外周面に形成され、前記電極部は前記絶縁部上に、前記電極パッドに対向するように形成されることを特徴とする請求項９に記載の発光ダイオードパッケージモジュール。
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