JP2002185049A - フリップチップ発光ダイオードおよびフリップチップ静電放電保護チップをパッケージにおける電極にダイレクトボンディングする方法 - Google Patents
フリップチップ発光ダイオードおよびフリップチップ静電放電保護チップをパッケージにおける電極にダイレクトボンディングする方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 静電放電による障害を防止しつつ、発光
ダイオードのコストおよび製造時間を低減させること。 【解決手段】 発光ダイオード(LED)アセンブリ
は、静電放電(ESD)によるLEDに対する損傷を防
止する電力分路装置を組み込む。この電力分路装置は、
LEDから電流をそらして、LED間の電圧を所定電圧
にまで制限することにより、LEDを保護する。一実施
形態では、LEDおよび電力分路装置は、正極および負
極にダイレクトボンディングされる電極を有するフリッ
プチップであり、これにより、信頼性を高め、発光ダイ
オードアセンブリの構造を簡略化している。レンズは、
LEDを包み、かつ、電力分路要素を光学的に包む。
ダイオードのコストおよび製造時間を低減させること。 【解決手段】 発光ダイオード(LED)アセンブリ
は、静電放電(ESD)によるLEDに対する損傷を防
止する電力分路装置を組み込む。この電力分路装置は、
LEDから電流をそらして、LED間の電圧を所定電圧
にまで制限することにより、LEDを保護する。一実施
形態では、LEDおよび電力分路装置は、正極および負
極にダイレクトボンディングされる電極を有するフリッ
プチップであり、これにより、信頼性を高め、発光ダイ
オードアセンブリの構造を簡略化している。レンズは、
LEDを包み、かつ、電力分路要素を光学的に包む。
Description
【0001】(技術分野)本発明は、発光ダイオードに
関し、特に、このような発光ダイオードを静電放電(el
ectrostatic discharge)から保護することに関する。
関し、特に、このような発光ダイオードを静電放電(el
ectrostatic discharge)から保護することに関する。
【0002】(背景技術)発光ダイオード(LED)
は、サイズがコンパクトであり、信頼性が高く、かつ、
消費電力が低いことにより、様々なアプリケーションに
おいて白熱電球に取って代わってきている。しかしなが
ら、LEDは、静電放電(ESD)による障害を受けや
すい。この静電放電によりLEDの性能および信頼性が
低下する。
は、サイズがコンパクトであり、信頼性が高く、かつ、
消費電力が低いことにより、様々なアプリケーションに
おいて白熱電球に取って代わってきている。しかしなが
ら、LEDは、静電放電(ESD)による障害を受けや
すい。この静電放電によりLEDの性能および信頼性が
低下する。
【0003】このような課題を解決するために、LED
パッケージの中にESD電圧のような過電圧からLED
を保護する電力分路(power shunting)要素を組み込む
といった試みが過去にはなされてきた。この電力分路要
素およびLED電極(terminals)は、LEDパッケー
ジ内で並列接続される。電力分路要素は、LED間の電
圧が所定電圧を超えた際に、LED間の電圧を制限する
べく電流をLEDからそらす。電力分路要素を組み込ん
だLEDアセンブリが、ヒューレットパッカード株式会
社に付与された米国特許第5,914,501号(‘50
1特許)に記載されており、このアセンブリを図1に再
現する。アセンブリ10aは、ワイヤ24aを用いて、
LED14の一方の電極15を電力分路要素12の電極
12aに電気的に接続し、別のワイヤ24bを用いて電
極12aを正極22bに電気的に接続する。LED14
の他方の電極17および電力分路要素12の他方の電極
12bは、負極22aにダイレクトボンディングされて
いる。レンズ23は、このアセンブリを包んでいる。
パッケージの中にESD電圧のような過電圧からLED
を保護する電力分路(power shunting)要素を組み込む
といった試みが過去にはなされてきた。この電力分路要
素およびLED電極(terminals)は、LEDパッケー
ジ内で並列接続される。電力分路要素は、LED間の電
圧が所定電圧を超えた際に、LED間の電圧を制限する
べく電流をLEDからそらす。電力分路要素を組み込ん
だLEDアセンブリが、ヒューレットパッカード株式会
社に付与された米国特許第5,914,501号(‘50
1特許)に記載されており、このアセンブリを図1に再
現する。アセンブリ10aは、ワイヤ24aを用いて、
LED14の一方の電極15を電力分路要素12の電極
12aに電気的に接続し、別のワイヤ24bを用いて電
極12aを正極22bに電気的に接続する。LED14
の他方の電極17および電力分路要素12の他方の電極
12bは、負極22aにダイレクトボンディングされて
いる。レンズ23は、このアセンブリを包んでいる。
【0004】‘501特許に記載されたもう1つのLE
Dアセンブリ10b(図2)は、LED14のサブマウ
ント(submount)として電力分路要素12を組み込んで
いる。このアセンブリは、ワイヤ24aおよび24bを
用いて、LED14および電力分路要素の電極を正極お
よび負極に電気的に接続している。
Dアセンブリ10b(図2)は、LED14のサブマウ
ント(submount)として電力分路要素12を組み込んで
いる。このアセンブリは、ワイヤ24aおよび24bを
用いて、LED14および電力分路要素の電極を正極お
よび負極に電気的に接続している。
【0005】高い信頼性を確保するためには、ワイヤボ
ンディングを完全に取り除くことが望まれる。ワイヤボ
ンディングを用いると、コストおよび製造時間がかさむ
ことになる。
ンディングを完全に取り除くことが望まれる。ワイヤボ
ンディングを用いると、コストおよび製造時間がかさむ
ことになる。
【0006】(発明の開示)本発明によれば、発光ダイ
オードアセンブリは、静電放電(ESD)のような電気
的な負荷過重による障害に対する保護を行う電力分路要
素を組み込む。電力分路要素は、LEDレンズアセンブ
リ自体内においてLEDに対して並列接続されており、
LED間の電圧が特定の電圧を超える際に、LEDから
電流をそらすことにより該LEDを保護する。
オードアセンブリは、静電放電(ESD)のような電気
的な負荷過重による障害に対する保護を行う電力分路要
素を組み込む。電力分路要素は、LEDレンズアセンブ
リ自体内においてLEDに対して並列接続されており、
LED間の電圧が特定の電圧を超える際に、LEDから
電流をそらすことにより該LEDを保護する。
【0007】本発明のLEDアセンブリは、ワイヤボン
ディングまたはサブマウントチップを組み込むことに代
えて、LEDおよび電力分路要素の電気的コンタクトを
LEDアセンブリの電極にダイレクトボンディングする
ことを利用する。一実施形態では、LEDおよび電力分
路要素の両方は、正極および負極にダイレクトボンディ
ングされる電極を有するフリップチップである。LED
を包むようにレンズ時材料を形成することができる。
ディングまたはサブマウントチップを組み込むことに代
えて、LEDおよび電力分路要素の電気的コンタクトを
LEDアセンブリの電極にダイレクトボンディングする
ことを利用する。一実施形態では、LEDおよび電力分
路要素の両方は、正極および負極にダイレクトボンディ
ングされる電極を有するフリップチップである。LED
を包むようにレンズ時材料を形成することができる。
【0008】よって、本発明によれば、信頼性を向上さ
せ、製造方法を簡略化し、かつ、製造コストを低減させ
ることができる。
せ、製造方法を簡略化し、かつ、製造コストを低減させ
ることができる。
【0009】(発明を実施するための最良の形態)図3
は、本発明の第1実施形態に基づいて設けられた発光ダ
イオード(LED)30および電力分路要素31を含む
発光ダイオードパッケージ28の上面図である。
は、本発明の第1実施形態に基づいて設けられた発光ダ
イオード(LED)30および電力分路要素31を含む
発光ダイオードパッケージ28の上面図である。
【0010】LED30および電力分路要素31は、一
方の表面に電極を有するフリップチップである。これら
の電極は、正極34および負極35のそれぞれのパッド
32および33にダイレクトボンディングされている。
LED30および電力分路31の両方に対してフリップ
チップボンディングを用いることにより、アセンブリか
らワイヤボンディングを完全に除去することができる。
このフリップチップボンディングについては、超音波
(ultrasonic)ボンディング、凝縮(adhesive)ボンデ
ィングまたははんだ付により行うことができる。本発明
で用いることが可能なフリップチップLEDの一実施形
態は、譲受人に指定されたMichael Krames、Daniel Ste
igerwaldおよびその他の者による「光生成性能を向上さ
せたIII族窒化物発光デバイス(III-Nitride Light-Emi
tting Device With Increased Light Generating Capab
ility)」と題して1999年12月22日に出願され
た米国特許出願第09/469,657号に記載されて
おり、この出願の内容については参照することにより本
明細書に含めておく。このようなフリップチップLED
は、様々な活性層を成長させたまたは付与した透明な基
体を含む。LEDにおけるN型層とP型層とを接触させ
るべく、成長させたまたは付与した層に形成される。こ
の後、基体が発光用の主要な窓となるように、LEDが
取り付けられる。図4では、フリップチップ基体は上方
を向いている。
方の表面に電極を有するフリップチップである。これら
の電極は、正極34および負極35のそれぞれのパッド
32および33にダイレクトボンディングされている。
LED30および電力分路31の両方に対してフリップ
チップボンディングを用いることにより、アセンブリか
らワイヤボンディングを完全に除去することができる。
このフリップチップボンディングについては、超音波
(ultrasonic)ボンディング、凝縮(adhesive)ボンデ
ィングまたははんだ付により行うことができる。本発明
で用いることが可能なフリップチップLEDの一実施形
態は、譲受人に指定されたMichael Krames、Daniel Ste
igerwaldおよびその他の者による「光生成性能を向上さ
せたIII族窒化物発光デバイス(III-Nitride Light-Emi
tting Device With Increased Light Generating Capab
ility)」と題して1999年12月22日に出願され
た米国特許出願第09/469,657号に記載されて
おり、この出願の内容については参照することにより本
明細書に含めておく。このようなフリップチップLED
は、様々な活性層を成長させたまたは付与した透明な基
体を含む。LEDにおけるN型層とP型層とを接触させ
るべく、成長させたまたは付与した層に形成される。こ
の後、基体が発光用の主要な窓となるように、LEDが
取り付けられる。図4では、フリップチップ基体は上方
を向いている。
【0011】レンズ40は、LED30、電力分路要素
31および電極34/35を包んでおり、電極34およ
び35のそれぞれの延長線42および43は、回路基板
またはその他の装置に対するページ(page)平面より下
方にレンズ40から突き出ている。レンズ40について
は、高い屈折率を有するエポキシまたはその他の材料と
することができる。
31および電極34/35を包んでおり、電極34およ
び35のそれぞれの延長線42および43は、回路基板
またはその他の装置に対するページ(page)平面より下
方にレンズ40から突き出ている。レンズ40について
は、高い屈折率を有するエポキシまたはその他の材料と
することができる。
【0012】図4は、図3に示したLEDパッケージ2
8の側面図である。図4において、電力分路要素は、L
ED30の後ろに配置されているので、同図には表れて
いない。LED30の電極46は、正極34にダイレク
トボンディングされている。LED30の電極47は、
負極35にダイレクトボンディングされている。電力分
路要素は、正極34および負極35にダイレクトボンデ
ィングされた同様の電極を有する。
8の側面図である。図4において、電力分路要素は、L
ED30の後ろに配置されているので、同図には表れて
いない。LED30の電極46は、正極34にダイレク
トボンディングされている。LED30の電極47は、
負極35にダイレクトボンディングされている。電力分
路要素は、正極34および負極35にダイレクトボンデ
ィングされた同様の電極を有する。
【0013】図2とは対照的に、電力分路要素31をサ
ブマウントとして設けないことにより、LEDが発する
熱については、ヒートシンクとして機能する金属製の電
極34および35により直接抜き取ることができる。
ブマウントとして設けないことにより、LEDが発する
熱については、ヒートシンクとして機能する金属製の電
極34および35により直接抜き取ることができる。
【0014】図5は、本発明の一実施形態におけるLE
D30および電力分路要素31の電気配線略図である。
LED30に印加された電圧が所定の閾値を超える際に
は、背中合わせで設けられたツェナーダイオード46お
よび47が、LED30間の電圧を所定電圧にまで抑制
し、電流をLED30からそらす。よって、電力分路要
素31は、静電放電により発生するような電気的な負荷
過重(overstress)からLEDを保護する。電力分路要
素については、任意の過渡電圧抑制器(transient volt
age suppressor)ダイオードとすることができる。
D30および電力分路要素31の電気配線略図である。
LED30に印加された電圧が所定の閾値を超える際に
は、背中合わせで設けられたツェナーダイオード46お
よび47が、LED30間の電圧を所定電圧にまで抑制
し、電流をLED30からそらす。よって、電力分路要
素31は、静電放電により発生するような電気的な負荷
過重(overstress)からLEDを保護する。電力分路要
素については、任意の過渡電圧抑制器(transient volt
age suppressor)ダイオードとすることができる。
【0015】別の実施形態では、電力分路要素31は、
光学的効率を向上させるためのレンズの外側に配置され
る。
光学的効率を向上させるためのレンズの外側に配置され
る。
【0016】本発明の特定の実施形態を示すとともに説
明してきたが、さらに広い態様における本発明から逸脱
することなく変形および変更を施すことが可能であり、
したがって、別記請求項は、本発明の本質的な思想およ
び範囲に含まれるようなそういった変形および変更のす
べてを、該請求項の範囲内において包含するものであ
る、ということは当業者にとって自明なことである。
明してきたが、さらに広い態様における本発明から逸脱
することなく変形および変更を施すことが可能であり、
したがって、別記請求項は、本発明の本質的な思想およ
び範囲に含まれるようなそういった変形および変更のす
べてを、該請求項の範囲内において包含するものであ
る、ということは当業者にとって自明なことである。
【図1】米国特許第5,914,501号に記載された電
力分路要素を含む発光ダイオードアセンブリの第1実施
例の側面図
力分路要素を含む発光ダイオードアセンブリの第1実施
例の側面図
【図2】米国特許第5,914,501号に記載された電
力分路要素を含む発光ダイオードアセンブリの第2実施
例の側面図
力分路要素を含む発光ダイオードアセンブリの第2実施
例の側面図
【図3】本発明の第1実施形態に基づいて設けられた電
力分路要素を含む発光ダイオードパッケージの上面図
力分路要素を含む発光ダイオードパッケージの上面図
【図4】図3に示す発光ダイオードパッケージの側面図
【図5】本発明の一実施形態にかかる発光ダイオードお
よび電力分路要素の概略図
よび電力分路要素の概略図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル エイ スタイガーワルト アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95014 クパーティノ ロックウッド ド ライヴ 10430−ビー Fターム(参考) 5F041 AA23 BB07 BB25 CB33 DA04 DA09 DA12 DA16 DA25 DA44 DA74 DA77 DA83
Claims (12)
- 【請求項1】 正極と、負極と、 前記正極にダイレクトボンディングされる第1電気的コ
ンタクト、および、前記負極にダイレクトボンディング
される第2電気的コンタクトを有する発光ダイオード
と、 前記正極にダイレクトボンディングされる第3電気的コ
ンタクト、および、前記負極にダイレクトボンディング
される第4電気的コンタクトを有する電力分路要素と、
を具備し、 前記電力分路要素は、前記発光ダイオード間に印加した
電圧が所定の閾値電圧を超える際に、電流を前記発光ダ
イオードから分路することを特徴とする発光ダイオード
パッケージ。 - 【請求項2】 前記ダイオードおよび電力分路要素は、
フリップチップであり、 前記第1電気的コンタクトおよび前記第3電気的コンタ
クトは、前記正極にフリップチップボンディングされ、 前記第2電気的コンタクトおよび前記第4電気的コンタ
クトは、前記負極にフリップチップボンディングされる
ことを特徴とする請求項1に記載のパッケージ。 - 【請求項3】 前記電力分路要素は、背中合わせに設け
られるツェナーダイオード構成を含むことを特徴とする
請求項1に記載のパッケージ。 - 【請求項4】 前記電力分路要素は、過渡電圧抑制器を
含むことを特徴とする請求項1に記載のパッケージ。 - 【請求項5】 前記ダイオードおよび前記電力分路要素
を包むレンズを具備することを特徴とする請求項1に記
載のパッケージ。 - 【請求項6】 前記レンズはエポキシであることを特徴
とする請求項5に記載のパッケージ。 - 【請求項7】前記ダイオードおよび前記電力分路要素
は、フリップチップであり、前記第1電気的コンタクト
および前記第3電気的コンタクトは、前記正極にフリッ
プチップボンディングされ、 前記第2電気的コンタクトおよび前記第4電気的コンタ
クトは、前記負極にフリップチップボンディングされる
ことを特徴とする請求項5に記載のパッケージ。 - 【請求項8】 前記電力分路要素は、背中合わせに設け
られるツェナーダイオード構成を含むことを特徴とする
請求項5に記載のパッケージ。 - 【請求項9】正極に発光ダイオードの第1電極をダイレ
クトボンディングし、負極に前記発光ダイオードの第2
電極をダイレクトボンディングする工程と、 前記正極に電力分路要素の第3電極をダイレクトボンデ
ィングし、前記負極に前記電力分路要素の第4電極をダ
イレクトボンディングする工程と、を具備し、 前記電力分路要素は、前記発光ダイオード間に印加した
電圧が所定の閾値電圧を超える際に、電流を前記発光ダ
イオードから分路することを特徴とする発光ダイオード
パッケージ製造方法。 - 【請求項10】 前記ダイオード、前記電力分路要素、
前記正極および前記負極を、レンズを形成するための材
料を用いて包む工程を具備することを特徴とする請求項
9に記載の方法。 - 【請求項11】 前記ダイオードおよび前記電力分路要
素は、フリップチップであり、 前記ダイレクトボンディングする工程は、前記第1電気
コンタクトおよび前記第3電気コンタクトを前記正極に
フリップチップボンディングし、前記第2電気的コンタ
クトおよび前記第4電気的コンタクトを前記負極にフリ
ップチップボンディングする工程を具備することを特徴
とする請求項9に記載の方法。 - 【請求項12】 前記電力分路要素は、背中合わせに設
けられるツェナーダイオード構成を含むことを特徴とす
る請求項9に記載の方法。
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- 2001-11-08 KR KR1020010069349A patent/KR20020035789A/ko not_active Application Discontinuation
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