KR100702569B1 - 반사면 부착형 발광소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광소자 칩이 본딩되는 마운트 부와 빛을 반사시키는 리플렉터 부를 각각 별개로 제작한 후 접착하는 발광소자에 관한 것이다.
본 발명에 의한 발광소자는 적어도 하나의 발광소자 칩이 본딩되는 마운트부; 상기 발광소자 칩의 n측(-) 전극 및 p측(+) 전극이 접속되도록 형성되는 배선부; 및 상기 마운트부와 분리되어 형성되고, 상기 발광소자 칩으로부터 발광되는 빛을 반사시키기 위하여 상기 마운트부에 본딩되는 리플렉터부;를 구비하고 상기 리플렉터부는 상기 발광소자 칩의 주변에 형성된 내부 리플렉터 및 내부 리플렉터의 외곽에 형성된 외부 리플렉터를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 발광소자 칩이 본딩되는 기판과 메쉬 형태로 형성되어 리플렉터 역할을 하는 컵 부분을 각각 별도로 형성한 후 리플렉터를 기판에 접착하는 방식에 의해 한 몸체로 만드는 방법을 사용함으로써 발광소자 패키지를 간편하게 제작할 수 있고 또 다양한 크기로 제작할 수 있다. 이러한 방법을 통해 발광소자로부터의 광의 지향 특성의 다변화를 용이하게 구현할 수 있으며 또한 소량 다품종의 발광소자를 제조, 생산할 수 있다.

Description

반사면 부착형 발광소자{Photo device with bonded reflector}
도 1은 리드 타입 발광소자의 단면도를 도시한 것이다.
도 2는 발광소자의 일실시예를 단면도로 도시한 것이다.
도 3은 발광소자의 다른 일실시예를 단면도로 도시한 것이다.
도 4a는 본 발명에 의한 발광소자의 일실시예에 대한 단면도를 도시한 것이다.
도 4b는 본 발명에 의한 발광소자의 다른 일실시예에 대한 단면도를 도시한 것이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 의한 발광소자의 또 다른 일실시예에 대한 단면도를 도시한 것이다.
도 6a와 도6b는 본 발명에 의한 발광소자의 또 다른 일실시예에 대한 평면도를 도시한 것이다.
도 7a와 도 7b는 본 발명에 의한 발광소자의 또 다른 일실시예에 대한 단면도를 도시한 것이다.
도 8a와 도 8b는 본 발명에 의한 발광소자에서 배선부의 일실시예를 도시한 것이다.
도 9a와 도 9b는 발광소자 칩이 마운트부에 실장되는 모양을 도시한 실시예이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 의한 발광소자에 제너다이오드가 포함된 형태를 도시한 것이다.
도 11a와 도 11b는 다중 칩을 구비하는 발광소자의 일실시예에 대한 평면도를 도시한 것이다.
도 12a 내지 도 12e는 다중 칩을 구비하는 발광소자의 일실시예에 대한 단면도를 도시한 것이다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명에 의한 다중 칩을 구비하는 발광소자에 형성되는 리플렉터의 모양을 도시한 것이다.
도 14는 본 발명에 의한 발광소자의 또 다른 일실시예를 도시한 것이다.
도 15는 본 발명에 의한 다중 칩을 구비하는 발광소자의 입체단면도를 도시한 것이다.
본 발명은 백 라이트 광원, 엘이디(LED) 디스플레이, 신호기, 조명 및 각종 인디케이터 등에 사용되는 발광소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 칩이 본딩되는 마운트 부와 빛을 반사시키는 리플렉터 부를 각각 별개로 제작한 후 접착하는 발광소자에 관한 것이다.
발광소자는 주로 화합물 반도체로 만들어지는 전자소자로서 캐소드와 애노드의 양단자에 순방향 전압을 인가함으로써 빛이 발생하는 LED(Light Emitting Diode)가 그의 대표가 되는 소자이다.
발광층의 에너지 밴드 갭의 크기에 따라 여러 가지 색의 가시광선과 또는 파장이 다른 적외선이 방사된다. 통상 적외선이 발생하는 엘이디(LED)를 아이알이디(IRED: Infrared Emitting Diode)라 하여 가시 광이 방사되는 LED와 구분하여 명명하기도 한다.
LED는 효율적으로 선명한 색의 광을 방사할 수 있으며 또한 전구나 형광등 등에 비해 수명이 길고 구동특성이 뛰어나다. 각종 인디케이터, 리모콘 및 여러 가지 광원으로 이용되고 있으며, 차량용 조명, 디스플레이 등에 널리 사용되고 있다.
도 1은 리드 타입 발광 다이오드의 단면도를 도시한 것으로서, 마운트/리드(105)와 인너/리드(106)을 구비한다.
마운트/리드(105)의 컵부(105a)위에 발광소자 칩(102)이 설치되고, 컵부(105a)내에 발광소자 칩(102)를 감싸도록 소정의 포토루미네선스형광체가 도포되거나 도포되지 않은 코팅수지(101)가 충전된 후에 수지 몰드되어 구성된다. 여기서, 발광소자 칩(102)의 n측 전극 및 p측 전극은 각각 마운트/리드(105)와 인너/리드(106)에 와이어(103)를 통해 접속된다. 발광소자 칩의 기판 면이 도전성인 경우에는 기판이 직접 마운트/리드(105)와 접속되기도 한다.
발광소자 칩(102)으로부터의 발광을 집속시키거나 확산시키는 렌즈기능을 갖는 몰드부재(104)는 주로 에폭시수지, 우레아수지, 실리콘수지 등과 같은 내구성에 뛰어난 투명수지나 유리등이 적합하다. 또한, 상기 몰드부재(104)는 발광소자 칩(102), 도전성 와이어(103) 및 코팅수지(101) 등을 외부로 부터 보호하는 기능을 갖는다.
상기와 같이 구성된 리드 타입 발광소자 내에 포토루미네센스 형광체가 포함된 경우는 발광소자 칩(LED 칩; 102)에 의해 발광된 광의 일부가, 코팅수지(101)에 함유된 포토루미네선스 형광체를 여기시켜 발광소자 칩의 광과 다른 파장의 형광을 발생시킨다. 이때, 포토루미네선스형광체가 발생하는 형광과 포토루미네선스형광체의 여기에 상관없이 출력되는 발광소자 광이 혼색되어 출력된다.
그 결과 두 개의 광이 합성되어 발광소자는 발광소자 칩(102)의 고유의 파장을 가지는 색상과는 다른 색상을 나타내 출력한다.
도 2는 칩 타입 발광 다이오드의 일실시예를 단면도로 도시한 것이다.
금속이 도금되어 있는 PCB 판(201)에 발광소자 칩(202)을 배치한 후, 몰드수지(204)를 피복한다.
도 3은 칩 타입 발광 다이오드의 다른 일실시예를 단면도로 도시한 것으로, 마운트부(300)와 섀시(304)가 하나로 일체화된 형태로 사출성형에 의해 형성된 것이다.
섀시(304)의 요부에 발광소자 칩(302)이 설치되고, 해당요부에 코팅부(301)가 형성되어 구성된다. 여기서, 발광소자 칩(302)은 예를 들어 Ag를 함유시킨 에폭시수지 등에 의해 고정되고, 해당 발광소자 칩(302)의 n측 전극 및 p측 전극은 각각 섀시(304)에 설치된 PN전극단자(305)에 도전성 와이어(303)를 다이본딩을 통해 접속된다.
상기 마운트부(300)를 형성하는 물질이 사파이어인 경우 PN 정합이 실리콘(Si)위에 존재하므로 도 3에 도시된 바와 같이 와이어 본딩이 두 군데 존재하게 된다.
또한, 상기 PN 전극단자(305)가 마운트부(300)의 상부와 하부를 감싸는 구조로서, 상기 발광소자 칩(302)의 어느 하나의 극이 상기 PN전극단자(305)에 직접 연결되면, 도전성 와이어(303)가 1개만 필요하게 된다.
상기와 같이 구성된 발광소자에 있어서도 포토루미네선스 형광체를 사용하는 경우 포토루미네선스 형광체로부터 발생하는 광과 포토루미네선스 형광체에 흡수되지 않고 전달된 발광소자 광이 혼색되어 출력되고, 그 결과 발광소자는 발광소자 칩(302)이 발생시키는 발광소자 광과는 파장이 다른 광도 출력한다.
상기 도 1과 도 3의 경우는 발광체로부터 등방적(isotropic)으로 발생하는 빛이 더 효율적으로 발광할 수 있도록 하기 위한 리플렉터(반사면)가 있는 형태이며, 상기 도 2는 광을 반사시키는 리플렉터가 없다. 그러나 몰드 수지와 공기와의 빛의 굴절률의 차이와 몰드 수지 형상의 설계에 의해 발광체가 놓인 표면의 상부방향 뿐만 아니라 측면 방향으로 광이 방출되도록 한다.
또한, 도 3은 사출로 인한 구조를 갖기 때문에 열 방출기능이 없고, 내부 수지에 의한 광의 반사가 약하므로 조명용으로는 부적합하다.
또한, 배선부은 사출기기에 적합해야 하며, 상기 사출성형에 의해 형성된 플라스틱 리플렉터는 도전성이 없으며, 복수개의 발광소자 칩을 마운트부(300)에 형성할 수 없다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 칩이 본딩되는 마운트 부와 빛을 반사시키는 리플렉터 부를 각각 별개로 제작한 후 접착하는 발광소자를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 발광소자는 적어도 하나의 발광소자 칩이 본딩되는 마운트부; 상기 발광소자 칩의 n측(-) 전극 및 p측(+) 전극이 접속되도록 형성되는 배선부; 및 상기 마운트부와 분리되어 형성되고, 상기 발광소자 칩으로부터 발광되는 빛을 반사시키기 위하여 상기 마운트부에 본딩되는 리플렉터부;를 구비하고 상기 리플렉터부는 상기 발광소자 칩의 주변에 형성된 내부 리플렉터 및 내부 리플렉터의 외곽에 형성된 외부 리플렉터를 포함함을 특징으로 한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 발광소자는, 복수개의 발광소자 칩이 본딩되는 마운트부; 상기 발광소자 칩의 n측(-) 전극 및 p측(+) 전극이 접속되도록 형성되는 배선부; 및 상기 마운트부와 분리되어 형성되고, 상기 발광소자 칩으로부터 발광되는 빛을 반사시키기 위하여 상기 마운트부에 본딩되는 리플렉터부;를 구비하고 상기 리플렉터부는 상기 발광소자 칩 각각의 주변에 형성된 내부 리플렉터로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 리플렉터부는 상기 내부 리플렉터 전제의 외곽에 형성된 외부 리플렉터를 포함함을 특징으로 한다.
또한, 상기 마운트 부는 중앙에 홈이 형성되어 상기 발광소자 칩이 상기 홈에 본딩되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발광소자 칩은 상기 마운트부에 사각형 또는 마름모 꼴로 본딩되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각각의 발광소자 칩과 내부 리플렉터를 감싸도록 몰딩되거나 렌즈가 형성되며, 외부 리플렉터를 감싸도록 전체가 몰딩되거나 렌즈를 형성됨을 특징으로 한다.
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또한, 상기 발광소자 칩이 놓이는 마운트부는 실리콘으로 형성되어 있는 경우에 실리콘 마운트부에 발광소자 칩의 ESD 보호를 위한 제너다이오드를 더 형성함을 특징으로 한다.
또한, 상기 제너다이오드는 실리콘웨이퍼 가공 공정에 의해 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 리플렉터부의 홀의 모양은 사각형, 직사각형, 원형, 타원형 등의 여러 가지 형태로서 그 크기와 발광체와의 거리는 발광소자 칩의 지향특성, 휘도 등에 따라 결정됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 리플렉터부를 실리콘으로 하는 경우, 가운데 발광소자 칩이 놓이는 홀은 통상의 MEMS 제조 공법에 의한 웨트 에칭(Wet Etching) 방법에 의하거나 또는 드라이 에칭(Dry Etching)방법에 의하여 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 홀은 금형의 펀칭에 의한 스탬핑 방법 또는 에칭 방법에 의하여 형성됨을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 4a는 본 발명에 의한 발광소자의 일실시예에 대한 단면도를 도시한 것으로, 발광체가 놓이는 마운트부(401)가 반사면이 되는 리플렉트부(402)와 분리되어 구성된다.
리플렉터부(402)는 실리콘 또는 알루미늄, 니켈, 구리, 철 등으로 구성된다. 또 실리콘이나 이들 금속 재료에 금, 은, 주석, 다른 합금 금속들이 도금된 재료로 구성된다.
리플렉터부(402)를 실리콘으로 하는 경우, 가운데 발광체가 놓이는 홀 부(402a)는 통상의 MEMS 제조 공법에 의한 웨트 에칭(Wet Etching) 방법에 의하거나 또는 드라이 에칭(Dry Etching)방법에 의하고, 실리콘 이외의 금속재료로 하는 경우 각 금속판을 사용하며, 홀 부(402a)는 금형의 펀칭에 의한 스탬핑 방법 또는 에칭 방법 또는 그 외의 다양한 방법에 의해 형성된다.
리플렉터부(402)의 두께(402b)와 각도(402c)는 발광소자 칩의 광특성 설계와 연계되어 결정되며, 홀 부(402a)의 모양은 사각형, 직사각형, 원형, 타원형 등의 여러 가지 형태로서 그 크기와 발광체와의 거리(402d)는 발광소자의 지향특성, 휘도 등에 따라 결정한다.
실리콘 리플렉터로 웨트 에칭(Wet Etching)방법에 의한 MEMS공정에 의한 경우 홀부(402a)의 모양은 실리콘 기판의 결정 방향(Crystal Orientation)에 따라 결정된다. 예를 들면 실리콘인 경우는 포토 마스크의 패턴문양에 따라 정사각형이 되거나 또는 직사각형이 된다.
실리콘으로써 리플렉터로 하는 경우 광의 반사도를 향상시키기 위해 반사면(402e)를 도금 또는 증착, 스퍼터링 방법에 의해, 반사면(402e)의 표면에 금속재료를 피복할 수 있다.
발광소자 칩(403)가 놓이는 마운트부(401)는 실리콘, 세라믹, 금속, PCB 등의 재료로 구성된다. 이들 각 재료에 어노드와 케소드 단자의 격리를 위해 각 재료별로 적정한 방법에 의해 피복된 금속층이 패터닝된다.
리플렉터부(402)와 마운트부(401)의 접착 방법에 있어서는 에폭시수지, 아크릴수지, 이미드 수지 등과 같은 합성수지 등을 사용하여 접착할 수 있다.
상기 마운트부(401)가 실리콘, 세라믹, PCB로 구성되고, 상기 리플렉터부(402)와의 접착부위에 금속 재료가 피복된 경우는 열을 인가하거나 또는 열과 함께 적정한 압력을 인가함으로써 리플렉터부(402)와 마운트부(401)를 접착할 수 있다.
또한, 마운트부(401)가 실리콘 마운트인 경우, 웨이퍼 가공 공정에 의해 금속재료 를 증착 또는 스퍼터링함으로써 리플렉터부(402)와의 접착부위에 선택적으로 피복할 수 있다. 세라믹 마운트와 PCB 마운트는 주로 도금방법에 의해 접착부위가 피복된다.
상기 마운트부(401)와 리플렉터부(402)가 모두 실리콘으로 구성되는 경우, 상기 마운트부(401)와 리플렉터부(402)를 통상의 웨이퍼 직접 본딩(Wafer Direct Bonding)법에 의해 접착할 수 있다.
마운트부(401)가 실시되지 않는 경우에도 리플렉트부(402)만 사용될 수 있는데 이 경우에 사용되는 기판은 도전성 재료가 아닌 세라믹 재료나 PCB재료로서 각 그 상부에 금속재질의 도금이 된 경우이다.
즉, 첫째, 세라믹 재료나 PCB재료에 리플렉트부(402)를 얹거나 또는 접착한 후 몰드 수지로 칩을 피복하여 마운트부(401)로부터 리플렉터부(402)로의 열전달이 원활히 수행되지 않는 경우, 이 경우의 리플렉터부(402)는 단순히 발광하는 빛의 리플렉터의 기능을 주로 수행한다.
둘째, 세라믹 재료나 PCB재료에 리플렉트부(402)가 얹혀지는 부위를 도금하여 금속접착제 등과 같은 방열 기능이 있는 재료를 사용하여 리플렉트부(402)와 접착하는 경우에는 상기 리플렉터부(402)가 리플렉터의 기능에 더하여 발광소자로부터 발생하는 열을 방출시키는 방열판의 기능도 수행할 수 있다. 더우기 그 열전도율이 마운트부(401)의 열전도율과 현격히 차이가 나는 재질을 리플렉터로 선정할 경우 방열의 기능을 더욱 강화할 수 있다.
셋째, 리플렉터부(402)와 접착되는 세라믹 재료나 PCB재료의 도금된 부위는 다층(multi layer) 가공법에 의해 발광소자의 리플렉터와는 별도의 연결통로를 통해 어노드 또는 케소드 단자와 접착됨으로써 방열특성이 한층 더 향상되도록 구현할 수 있다.
마운트부가 실시되지 않고 기판 위에 얹혀지거나 접착되는 경우의 리플렉터 재질은 금속재료, 실리콘 등으로 만들어진다. 이때 기판과 리플렉터와의 정렬방법은 통상의 발광소자 몰드 수지와 배선부, PCB, 세라믹 등의 기판과의 정렬방법에서와 같다. 즉, 위치가 고정된 핀(pin) 내에 리플렉터와 기판에 동일 x,y 좌표의 정렬용 홀(hole)을 각 판의 가장자리 부에 각각 형성하여 정렬한다. 그 후, 몰드 수지용 금형이 역시 동일한 위치에 정렬되어 피복용 몰드가 형성되거나 또는 플라스틱 렌즈 등이 형성된다.
도 4b는 본 발명에 의한 발광소자의 다른 일실시예에 대한 단면도를 도시한 것이다.
발광소자 칩(403)이 놓이는 마운트부(401) 위에 세라믹재료를 이용하여 제1 리플렉터(404)를 형성하고, 제1 리플렉터(404)위에 제2 리플렉터(402)를 형성한다. 상기 제2 리플렉터(402)는 제1 리플렉터(404)에 형성된 홀(404a) 내부에 삽입되어 형성된다.
도 5a와 도 5b는 본 발명에 의한 발광소자의 또 다른 일실시예에 대한 단면도를 도시한 것이다.
발광소자 칩(503)이 놓이는 마운트부(501)에 배선부(505)이 형성되고, 몰딩이 되거나 렌즈가 형성된다. 여기서, 몰드부재(506)는 통상 볼록렌즈형상, 오목렌즈형상으 로 나아가서는 발광 관측면에서 볼 때 원형 또는 타원형상이나 그들을 조합한 형상으로 형성된다.
도 5a는 배선부(505)이 마운트부(501)하단에 형성된 형태로서, 리플렉터(502)가 마운트부(501)에 형성되고, 마운트부(501)와 배선부(505)사이에 도전성 접착제(507)를 삽입한다.
도 5b는 배선부(505)가 마운트부(501) 하단과 상단에 "ㄷ"자 형태로 형성된 것으로, 리플렉터(502)가 배선부(505) 상에 형성되며, 발광소자 칩(503)의 어느 하나의 극이 상기 두 개의 배선부(505) 중에서 어느 하나에 직접 연결되면, 상기 발광소자 칩(503)의 나머지 하나의 전극이 도전성 와이어에 의해 나머지 배선부(505)에 본딩(bonding)된다.
그리고, 상기 몰딩과 렌즈의 모양 및 크기는 리플렉터(502)의 높이와 반사각도에 의해 조정된다.
도 6a와 도6b는 본 발명에 의한 발광소자의 또 다른 일실시예에 대한 평면도를 도시한 것이다.
도 6a는 도 5a에 사용된 것과 같은 형태의 발광소자의 평면도로서, 배선부(605)이 마운트부(601)하단에 형성된 형태로서, 리플렉터(602)와 발광소자 칩(603)이 마운트부(601)에 형성된다.
도 6b는 도 5b에 사용된 것과 같은 형태의 발광소자의 평면도로서, 배선부(605)가 마운트부(601) 상단에 형성되어 측면과 하단의 소정부분을 감싸는 형태로서, 리플렉터(602)와 발광소자 칩(603)이 배선부(605)에 형성된 형태이다.
도 6a와 도 6b에서 상기 배선부(605)의 (+)전극과 (-)전극은 좌측과 우측으로 분리하여 형성된 형태이며, 상기 배선부(605)의 (+)단자와 (-)단자가 단락(short)방지를 위하여 오픈(open)되어있다.
도 7a와 도 7b는 본 발명에 의한 발광소자의 또 다른 일실시예에 대한 단면도를 도시한 것이다.
마운트부(701)의 중앙에 요홈부(708)를 형성하고, 상기 요홈부(708)에 발광소자 칩(703)을 형성시킨 것이다.
또한, 리플렉터(702)의 크기에 따라 몰딩 또는 렌즈(706)의 모양과 크기가 다르게 형성됨을 보여준다.
도 8a와 도 8b는 본 발명에 의한 발광소자에서 배선부의 일실시예를 도시한 것으로써, 도 5a를 완성품으로 패키징한 상태의 상면도이다.
마운트부(801)상에 발광소자 칩(803)이 놓이고, 상기 발광소자 칩(803) 주위에 리플렉터(802)가 형성된 것으로써, 배선부(804)상에 마운트부(801)가 놓인다. 그 후 적정한 형태의 렌즈부(805)가 구성될 수 있다. 도 8a는 배선부의 (+)전극과 (-)전극을 좌측과 우측으로 분리하여 형성되고, 도 8b는 배선부의 (+)단자와 (-)단자가 어느 하나의 면에 형성된 것이다.
즉, 상기 배선부(804)의 (+)단자와 (-)단자는 사용자의 편의에 의해 다양한 방법으로 형성할 수 있다.
도 9a와 도 9b는 발광소자 칩이 마운트부에 실장되는 모양을 도시한 실시예이다.
도 9a는 발광소자 칩(903)이 마운트부(901)에 형성된 리플렉터(902)와 같은 사각형 모양으로 실장되는 것을 도시한 것이고, 도 9b는 발광소자 칩(903)이 마운트부(901)에 형성된 리플렉터(902)와 다른 마름모 모양으로 실장되는 것을 도시한 것이다. 상기 발광소자 칩(903)은 마운트부(901)에 어떠한 모양으로 실장 되어도 상관없다.
도 9c는 원형을 갖는 리플렉터의 모양을 도시한 것이다. 리플렉터의 모양은 어떠한 형태이어도 상관없다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 의한 발광소자에 제너다이오드가 포함된 형태를 도시한 것이다.
도 10a는 발광소자 칩(1003)이 사각형모양으로 실장된 상태에서의 제너다이오드(1005)의 연결을 도시한 것이고, 도 10b는 발광소자 칩(1003)이 마름모꼴 모양으로 실장된 상태에서의 제너다이오드(1005)의 연결을 도시한 것이고, 도 10c는 발광소자 칩(1003)이 다수 구비된 상태에서 제너다이오드(1005)가 연결된 상태를 도시한 것이다.
상기 발광소자 칩(1003)이 놓이는 마운트부(1001)가 실리콘으로 형성되어 있는 경우에 실리콘 마운트부(1001)에 리플렉터(1002)가 부착되며, 상기 마운트부(1001)에 발광소자 칩(1003)의 ESD 보호를 위한 제너다이오드(1005)를 형성한다. 상기 제너다이오드(1005)는 실리콘웨이퍼 가공 공정에 의해 형성된다.
상기 제너다이오드(1005)가 형성되어 있는 실리콘 마운트부(1001)에 발광소자 칩(1003)을 연결하기 위해서는 통상적으로 금속범퍼 공정에 의한 플립칩 공법에 의한다.
플립 칩 공법은 발광소자 칩(1003)의 표면이 페이스 다운(face down)되어 발광소자 칩(1003)의 어노드가 제너다이오드(1005)의 케소드에 접착되고, 발광소자 칩(1003)의 케소드가 제너다이오드(1005)의 어노드에 접착된다. 플립칩 공법에 의하지 않고 일반적인 다이 본딩 법에 의해 발광소자 칩(1003)를 마운트부(1001)에 접착할 경우는 발광소자 칩(1003)의 표면이 페이스 업(face up)되는 형태로서 별도로 만들어진 제너다이오드(1005)가 발광소자 칩(1003)과 인접하여 본딩되어 금선과 같은 와이어로 서로 연결된다.
특히, 사파이어를 기판으로 하는 발광소자에 있어서, ESD보호를 위한 제너다이오드(1005)가 발광소자 칩(1003)과 연결되어 널리 사용되며, UV LED는 플립칩 공법에 의해 발광소자 칩(1003)과 제너다이오드(1005)를 연결하는 것이 더욱 효율적이다.
도 11a와 도 11b는 다중 칩을 구비하는 발광소자의 일실시예에 대한 평면도를 도시한 것이다.
도 11a는 다중 발광소자 칩(1103) 각각에 제1 리플렉터(1102a)가 사각형모양으로 배치되고, 전체를 감싸는 제2 리플렉터(1102b)가 사각형 모양으로 배치된 형태를 나타낸다.
도 11b는 다중 발광소자 칩(1103) 각각에 제1 리플렉터(1102a)가 마름모 모양으로 배치되고, 전체를 감싸는 제2 리플렉터(1102b)가 사각형 모양으로 배치된 형태를 도시한 것이다.
도 12a 내지 도 12f는 다중 칩을 구비하는 발광소자의 일실시예에 대한 단면도를 도시한 것이다.
도 12a는 다중 발광소자 칩(1203) 각각에 형성된 제1 리플렉터(1202a)를 감싸는 몰딩을 하거나 또는 렌즈를 형성하고, 제2 리플렉터(1202b)를 감싸는 몰딩하거나 렌즈를 형성한다.
이때, 안쪽과 바깥쪽에 몰딩하거나 렌즈를 형성하는 모양은 각각 볼록모양으로 형성한다.
도 12b는 다중 발광소자 칩(1203) 각각에 형성된 제2 리플렉터(1202b)가 없는 경우의 몰딩을 하거나 또는 렌즈를 형성하는 예이다.
이때, 안쪽과 바깥쪽에 몰딩하거나 렌즈를 형성하는 모양은 각각 볼록모양으로 형성한다.
도 12c는 다중 발광소자 칩(1203) 각각에 형성된 제2 리플렉터(1202b)가 없는 경우의 몰딩을 하거나 또는 렌즈를 형성하는 다른 예이다.
이때, 안쪽에 몰딩을 하거나 또는 렌즈를 형성하는 모양은 오목모양으로 형성하고 바깥쪽에 몰딩하거나 렌즈를 형성하는 모양은 볼록모양으로 형성한다.
도 12d는 다중 발광소자 칩(1203) 각각에 형성된 제2 리플렉터(1202b)가 없는 경우의 몰딩을 하거나 또는 렌즈를 형성하는 또 다른 예이다.
이때, 안쪽에만 몰딩을 하거나 또는 렌즈를 형성하는데 그 모양은 볼록모양으로 형성한다.
도 12e는 다중 발광소자 칩(1203) 각각에 형성된 제2 리플렉터(1202b)가 없는 경우의 몰딩을 하거나 또는 렌즈를 형성하는 또 다른 예이다.
이때, 안쪽에 몰딩을 하거나 또는 렌즈를 형성하는 모양은 볼록모양으로 형성하고 바깥쪽에 몰딩하거나 렌즈를 형성하는 모양은 오목모양으로 형성한다.
도12a 내지 도 12e에서 도시된 바와 같이 렌즈의 모양은 오목, 볼록 등 다양한 모양으로 형성할 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명에 의한 다중 칩을 구비하는 발광소자에 형성되는 리플렉터의 모양을 도시한 것이다.
도 14는 본 발명에 의한 발광소자의 또 다른 일실시예를 도시한 것이다.
발광소자 칩(1403)과 리플렉터(1402)사이에 형광물질(phosphor:1408)을 삽입한 후, 몰딩을 하거나 렌즈를 형성하며, 상기 형광물질(1408)을 삽입함으로써 다양한 빛을 발광시킬 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 발광소자 칩(1403)과 상기 리플렉터(1402)사이에 형광물질(phosphor:1408)을 삽입하지 않고 몰딩을 하거나 렌즈를 형성하기도 한다.
도 15는 본 발명에 의한 다중 칩을 구비하는 발광소자의 입체단면도를 도시한 것이다.
마운트부(1501)에 홈(1505)이 형성되고, 상기 홈(1505)의 외벽은 제1 리플렉터(1502)가 된다. 그리고, 제2 리플렉터(1503)가 마운트부(1501)에 형성된다.
그리고, 상기 참조번호 1504는 복수개의 발광소자 칩이 장착되는 위치를 나타낸다.
도10 내지 도 15에서 사용되는 다중 칩, 즉 어레이(array) 형태로 배치된 복수 개의 발광소자 칩에 있어서, 각각의 발광소자의 칩으로부터 발광하는 파장은 서로 같 은 색을 구현하는 같은 파장대의 발광소자 칩일 수도 있고 또는 발광하는 파장이 서로 달라 서로 다른 색이 구현되는 발광소자 칩으로 구성될 수 있다. 파장이 서로 다른 발광소자 칩으로 구성된 경우, 실제로 관측되는 색은 각 발광소자 파장이 혼합된 색으로 구현된다.
이상으로, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 칩이 본딩되는 기판과 리플렉터 역할을 하는 컵 부분을 각각 별도로 형성한 후 두 부분을 접착하는 방식에 의해 한 몸체로 만드는 방법을 사용함으로써 발광소자(LED) 패키지를 간편하게 제작할 수 있고 또 다양한 크기로제작할 수 있다.
또한 이러한 방법을 통해 기존의 방법에 의한 것보다 더 작은 크기의 발광소자 칩을 사용하고서도 더 높은 발광 효율을 갖는 발광소자를 구현할 수 있으며, 또 기존의 방법에 의한 것보다 더 우수한 신뢰성을 갖는 발광소자를 만들 수 있다. 발광소자로부터의 광의 지향 특성의 다변화를 용이하게 구현할 수 있으며 또한 소량 다품종의 발광소자 및 고휘도의 발광소자를 제조, 생산할 수 있다.
또한 어레이(array)형태로 배치된 다중 칩의 발광소자를 사용함으로써 기존의 발광 소자의 경우보다 더 빠른 작업시간과 저렴한 가격으로 넓은 면적에 발광소자를 배치할 수 있다. 이러한 방법을 통해 고휘도의 효율 높은 발광소자 디스플레이나 조명의 제조와 생산이 용이하다.

Claims (17)

  1. 발광소자에 있어서,
    적어도 하나의 발광소자 칩이 본딩되는 마운트부;
    상기 발광소자 칩의 n측(-) 전극 및 p측(+) 전극이 접속되도록 형성되는 배선부; 및
    상기 마운트부와 분리되어 형성되고, 상기 발광소자 칩으로부터 발광되는 빛을 반사시키기 위하여 상기 마운트부에 본딩되는 리플렉터부;를 구비하고
    상기 리플렉터부는 상기 발광소자 칩의 주변에 형성된 내부 리플렉터 및 상기 내부 리플렉터의 외곽에 형성된 외부 리플렉터를 포함함을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  2. 발광소자에 있어서,
    복수개의 발광소자 칩이 본딩되는 마운트부;
    상기 발광소자 칩의 n측(-) 전극 및 p측(+) 전극이 접속되도록 형성되는 배선부; 및
    상기 마운트부와 분리되어 형성되고, 상기 발광소자 칩으로부터 발광되는 빛을 반사시키기 위하여 상기 마운트부에 본딩되는 리플렉터부;를 구비하고
    상기 리플렉터부는 상기 발광소자 칩 각각의 주변에 형성된 내부 리플렉터로 이루어진 것을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리플렉터부는 상기 내부 리플렉터 전체의 주변에 형성된 외부 리플렉터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  4. 제1항 내지 제3항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 마운트부는
    중앙에 홈이 형성되어 상기 발광소자 칩이 상기 홈에 본딩되는 것을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  5. 제1항 내지 제3항의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 발광소자 칩은
    상기 마운트부에 다각형 꼴의 여러 가지 형태로 본딩되는 것을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  6. 제1항 내지 제3항의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 발광소자 칩과 상기 리플렉터부가 형성된 마운트부는 다른 별도의 형태를 갖는 패키지 내부에 장착되는 것을 특정으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 발광소자 칩과 내부 리플렉터는 몰딩되거나 렌즈가 형성되며, 상기 외부 리플렉터는 전체가 감싸지도록 몰딩되거나 렌즈가 형성되는 것을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  8. 제1항 내지 제3항의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 발광소자 칩이 놓이는 마운트부는 실리콘으로 형성되어 있는 경우에 실리콘 마운트부에 상기 발광소자 칩의 ESD 보호를 위한 제너다이오드를 더 형성함을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제너다이오드는 실리콘웨이퍼 가공 공정에 의해 형성됨을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  10. 제1항 내지 제3항의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 리플렉터부의 홀의 모양은 사각형, 직사각형 또는 원형의 여러 가지 형태로서 그 크기와 발광체와의 거리는 발광소자 칩의 지향특성, 휘도 등에 따라 결정됨을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  11. 제1항 내지 제3항의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 리플렉터부가 실리콘인 경우, 가운데 발광소자 칩이 놓이는 홀은 통상의 MEMS 제조 공법에 의한 웨트 에칭(Wet Etching) 방법에 의하거나 또는 드라이 에칭(Dry Etching)방법에 의하여 형성됨을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  12. 제1항 내지 제3항의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 리플렉터부가 금속재료인 경우, 가운데 발광소자 칩이 놓이는 홀은 금형의 펀칭에 의한 스탬핑 방법 또는 에칭 방법에 의하여 형성됨을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  13. 제1항 내지 제3항의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 리플렉터부는 열전도성을 향상시키기 위해 리플렉터의 표면에 별도의 피막이 형성됨을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광 소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 별도의 피막은 증착, 스퍼터링, 도금 , 도포, 및 디핑(Dipping) 중 어느 하나의 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광 소자.
  15. 제1항 내지 제3항의 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 마운트부와 상기 리플렉터부는 그 각 재질에 따라서 열에너지, 압력에너지, 초음파 에너지 중에서 적어도 하나의 에너지를 사용하여 접착하는 것을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 마운트부와 상기 리플렉터부는 접착용 보조체를 사용하여 접착하는 것을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 마운트부와 상기 리플렉터부는 실리콘과 같은 반도체 재료로 구성되는 경우 통상적 방법에 의한 직접 본딩(Direct Bonding) 법에 의해 접착되는 것을 특징으로 하는 반사면 부착형 발광소자.
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