KR100772648B1

KR100772648B1 - 반도체 패키지

Info

Publication number: KR100772648B1
Application number: KR1020060068460A
Authority: KR
Inventors: 박종원; 조윤민; 김현민
Original assignee: (주) 아모센스
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2006-07-21
Publication date: 2007-11-02

Abstract

본 발명은 반사판 표면의 광택도에 따른 휘도 변화 차이를 감소시킴과 더불어 휘도 향상을 도모하도록 한 반도체 패키지에 관한 것으로, 발광소자 칩; 및 상기 발광소자 칩이 탑재되는 캐비티를 갖추고 상기 캐비티의 내측면을 따라 반사면이 형성된 기판을 포함하고, 상기 캐비티의 내부에는 적어도 디퓨저를 함유한 디퓨저층 및 형광체를 함유한 형광체층이 형성된다.

이러한 본 발명에 의하면, 기판의 캐비티 내부에 디퓨저를 주입하여 층을 형성시키고 그 상부에 형광체층을 형성시킴으로써 발광소자칩에서의 광이 디퓨저에 의해 확산되므로 각각의 반도체 패키지의 캐비티 반사면의 광택도가 다르더라도 상호간의 휘도 변화 차이를 극소화시키게 되고, 그 디퓨저에 의해 형성된 층의 상부에 형광체층 및 형광체 시트를 형성시킴으로써 휘도가 향상되는 효과가 있다.

Description

반도체 패키지{Semiconductor package}

도 1은 종래의 일예에 따른 반도체 패키지의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 2는 종래의 다른 예에 따른 반도체 패키지의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도,

도 3은 도 2의 문제점을 설명하기 위한 채용된 단면도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지의 구성을 나타낸 단면도,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지의 구성을 나타낸 단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : LED칩 12 : 기판

16 : 와이어 18 : 반사면

30 : 디퓨저층 32 : 형광체층

34 : 형광체 시트

본 발명은 반도체 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백색광 출력이 가능한 반도체 패키지에 관한 것이다.

일반적으로, 조명기구 등에 채용되는 백색 LED패키지를 구현하는 방법으로는, 가시광 영역중 파장이 430nm∼470nm인 청색 LED칩과 YAG계의 형광체(예컨대, yellow phosphor)를 조합하는 방법, UV LED칩과 적색/녹색/청색 형광체를 조합하는 방법, 및 적색/녹색/청색 LED칩을 조합하는 방법 등이 있다.

상기 방법들중에서, 첫번째 방법이 백색 LED패키지를 가장 저렴하게 구현할 수 있어서 주로 많이 사용된다.

그 청색 LED칩과 YAG계의 형광체를 조합하여 백색 LED패키지를 구현하는 경우의 구성을 살펴보면 도 1에 예시한 바와 같이, 소정의 경사각으로 된 캐비티가 형성되고 그 캐비티의 내측면에는 반사판(도시 생략)이 형성되며 그 캐비티내에 LED칩(10)이 실장되는 기판(12); 및 YAG계의 형광체(예컨대, yellow phosphor) 및 실리콘(또는 에폭시)이 소정의 배합비율에 따라 배합된 후 LED칩(10)을 덮도록 캐비티내에 포팅(potting)됨에 따라 형성된 형광체층(14)을 구비한다.

도 1에서는 와이어(16)를 매개로 하여 LED칩(10)에 접속되는 패턴 전극을 도시하지 않았는데, 당업자라면 그 패턴 전극을 익히 알려져 있는 종래의 기술에 의 해 간단하게 설치시킬 수 있다. 도 1에서, 미설명 부호 18은 캐비티 내측면에 형성된 반사판(도시 생략)의 반사면이다.

도 1에서는, LED칩(10)에서 발광된 광이 형광체층(14)을 통과하여 전방으로 나아가게 되는데, 이때 그 LED칩(10)에서의 광은 형광체층(14)내의 형광체와 부딪히게 되므로 에너지 소모량이 많게 된다. 그에 따라, 휘도가 낮아지는 문제가 발생된다.

그래서, 휘도를 높이기 위한 방편으로, 반사면(18)의 표면을 무광택 도금 또는 반광택 도금을 행하기도 한다. 그러나, 도 1의 구조에서는 무광택 도금을 하거나 반광택 도금을 하더라도 광택 도금의 경우와 비교하여 휘도 차이가 그리 없다.

그래서, 도 2에서와 같이, 캐비티 내부를 실리콘(또는 에폭시)에 의한 실리콘층(20) 및 그 실리콘층(20)상에 형성되는 형광체층(14)으로 한 백색 LED패키지가 제안되었다. 그리고, 그 도 2에서, LED칩(10)이 탑재된 캐비티의 저면의 표면 조도와 그 캐비티의 내측면의 표면 조도가 각기 다르도록 2종 도금하였다.

그 도 2의 구조에 따르면, 예를 들어 실리콘층(20) 영역에 실리콘을 주입하고 형광체층(14) 영역에 형광체를 주입한 후에 경화시키게 되면 실리콘과 캐비티의 경사면 표면(즉, 반사면(18))의 세라믹 또는 메탈 부분이 반응한다. 그로 인해, 도 3에서와 같이 캐비티의 경사면(즉, 반사면(18))에 접하는 실리콘층(20)의 부분이 그 경사면의 벽면을 타고 올라가게 되어 형광체층(14)이 불균일하게 형성된다. 그에 따라, LED칩(10)에서 발광된 광이 불균일한 형광체층(14)을 통해 방출된다.

그리고, 도 2의 구조는, 반사면(18) 표면의 광택도(예컨대, 광택 도금, 반광 택 도금, 무광택 도금중 어느 하나)에 따라 휘도의 변화가 심하다. 특히, 무광택 도금일 때 표면 조도 변화에 따른 휘도 변화가 심하다.

그리고, 도 2에 따르면, 백색 LED패키지를 제조할 때마다 2종 도금을 병행해야 되므로 각각의 백색 LED패키지의 반사면(18)의 표면 조도를 항상 일정하게 유지시키기가 어렵다. 그로 인해, 동일 사이즈 및 동일 구조의 패키지라도 제각기 휘도가 달라지게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 반사판 표면의 광택도에 따른 휘도 변화 차이를 감소시킴과 더불어 휘도 향상을 도모하도록 한 반도체 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 패키지는, 발광소자 칩; 및 상기 발광소자 칩이 탑재되는 캐비티를 갖추고 상기 캐비티의 내측면을 따라 반사면이 형성된 기판을 포함하고,

상기 캐비티의 내부에는 적어도 디퓨저를 함유한 디퓨저층 및 형광체를 함유한 형광체층이 형성된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지는, 발광소자 칩; 및 상기 발광소자 칩이 탑재되는 캐비티를 갖추고 상기 캐비티의 내측면을 따라 반사면이 형성된 기판을 포함하고,

상기 캐비티의 내부에는 적어도 디퓨저를 함유한 디퓨저층 및 형광체를 함유 한 형광체층이 형성되며, 상기 디퓨저층 및 형광체층의 상부에는 형광체 시트가 형성된다.

그리고, 상기 발광소자 칩은 상기 디퓨저층에 매입되게 탑재되고, 상기 디퓨저층이 상기 형광체층의 저부에 배치된다.

그리고, 상기 기판의 반사면은 도금 영역을 달리하여 2종 도금된 것으로 한다.

그리고, 상기 발광소자 칩은 LED칩으로 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이하에서는 반도체 패키지를 LED칩이 채용된 반도체 패키지 즉, LED 패키지를 최적의 실시예로 하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지의 구성을 나타낸 단면도로서, 도 1 또는 도 2에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 참조부호를 동일하게 부여하면서 그에 대한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에 따른 반도체 패키지는, 도 1 또는 도 2와 비교하였을 때 기판(12)에 형성된 캐비티의 내부의 구성에서 차이난다. 즉, 도 4의 캐비티 내부는 디퓨저가 주입되어 형성된 디퓨저층(30)을 하부층으로 하고 형광체가 주입되어 형성된 형광체층(32)이 그 디퓨저층(30)의 상부에 형성되는데, 이러한 구성이 도 1 또는 도 2와 차이난다.

여기서, 상기 디퓨저층(30)은 예컨대 Al₂O₃ 의 디퓨저(diffuser)(30a)와 실리콘(또는 에폭시)이 소정의 배합비율로 배합된 후 형성된 층이다. 상기 디퓨저(30a)의 배합비율에 따라 광특성 변화가 있을 수 있으므로, 그 디퓨저(30a)의 배합비율에 대한 범위는 광특성을 고려하여 정하면 된다.

그리고, 상기 형광체층(32)은 알갱이 형상의 형광체(32a)와 실리콘(또는 에폭시)이 소정의 배합비율로 배합된 후 형성된 층이다.

그리고, 도 4에서, 기판(12)은 LTCC 공정에 의해 제조가능한 세라믹 기판으로 할 수도 있고, 플라스틱 기판으로 할 수도 있다. 물론, 그 기판(12)은 세라믹 기판 또는 플라스틱 기판이 아닌 다른 기판이더라도 사용가능한 것이라면 대체가능하다.

도 4의 구성에 따르면, LED칩(10)에서 발광된 광은 디퓨저층(30)내에서 확산되는데, 그 광은 그 LED칩(10)이 탑재된 캐비티의 저면과 그 캐비티의 내측면의 반사면(18)에서 반사되어 디퓨저(30a)에 부딪히거나 직접 디퓨저(30a)에 부딪친 후 재차 다른 디퓨저(30a)들에 부딪히면서 반사(산란)되어 형광체층(32)으로 입사된다. 여기서, 도 4에서 상기 디퓨저(30a)를 구슬 모양으로 도시하였으나, 실제적으로 그 디퓨저(30a)는 예를 들어 별모양 또는 톱니바퀴 모양과 같은 단면을 갖는다. 따라서, 그 디퓨저층(30)내에서 디퓨저(30a)에 의한 광의 반사(산란)가 많이 발생하여 확산의 효과를 얻게 된다. 그리고, 그 디퓨저층(30)에서 확산된 광은 형광체층(32)을 통과하여 백색광으로 출력된다.

이와 같이 디퓨저층(30)에서의 확산으로 인해 반사면(18) 표면의 광택도가 다르더라도 휘도 변화의 차이가 거의 없게 된다.

그리고, 그 디퓨저층(30)에서 확산된 광(즉, 도 1 또는 도 2와 비교하여 보다 많은 양의 광)이 상부의 형광체층(32)을 통과하여 출력되므로 휘도의 향상을 불러 일으킨다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 패키지의 구성을 나타낸 단면도로서, 도 4에서 설명한 부분과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하면서 그에 대한 설명은 생략한다.

도 4와 비교하여 차이나는 점은, 도 5에서 소정 두께의 형광체 시트(34)를 추가로 구비하였다는 점이 차이난다.

그 형광체 시트(34)는 기판(12)의 캐비티 내부에 형성된 상부의 형광체층(32)의 상면에 설치된다. 즉, 그 형광체 시트(34)는 마치 캐비티의 상부 개구부를 덮는 형태로 설치된다. 다시 말해서, 상기 형광체 시트(34)의 하면은 상기 캐비티의 외측에서 상기 디퓨저층(30) 및 형광체층(32)중 상부에 위치한 층(즉, 형광체층(32))의 상면과 면접촉된다.

그 형광체 시트(34)는 노란색의 형광체를 주성분으로 하여 제조된다. 이는 상기 LED칩(10)이 청색광을 출력하는 것으로 가정한 경우로서, 백색광을 만들기 위한 것이다. 만약, 그 LED칩(22)에서 출력되는 광의 색깔이 청색이 아닌 다른 색깔이라면 백색광을 만들기 위해 그 형광체 시트(34)의 색상 및 형광체층(32)의 형광 체(32a)의 색깔 역시 바뀌어야 한다.

도 5의 구성에 따르면, LED칩(10)에서 발광된 광은 도 4에서와 같이 디퓨저층(30)내의 디퓨저(30a)들에 의해 확산되어 형광체층(32)을 통해 형광체 시트(34)로 입사된다. 그 형광체 시트(34)로 입사된 광은 그 형광체 시트(34)를 통과하여 백색광으로서 출력된다.

도 5에서는 형광체 시트(34)가 발광면의 역할을 하며 광 효율을 최적화하기 위해 형광체 시트(34)의 두께 및 형광체 양 조절이 자유로운 이점이 있다.

그리고, 도 5에 의해서도 도 4에서와 같이 디퓨저층(30)에서의 확산으로 인해 반사면(18) 표면의 광택도가 다르더라도 휘도 변화의 차이가 거의 없게 되고, 도 1 또는 도 2와 비교하여 보다 많은 양의 광이 상부의 형광체 시트(34)를 통과하여 출력되므로 휘도의 향상을 불러 일으킨다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판의 캐비티 내부에 디퓨저를 주입하여 디퓨저층을 형성시키고 그 상부에 형광체층을 형성시킴으로써 발광소자칩에서의 광이 디퓨저에 의해 확산되므로 각각의 반도체 패키지의 캐비티 반사면의 광택도가 다르더라도 상호간의 휘도 변화 차이를 극소화시키게 된다.

또한, 그 디퓨저에 의해 형성된 층의 상부에 형광체층 및 형광체 시트를 형성시킴으로써 휘도가 향상되고 광효율이 최적화되는 효과가 있다.

Claims

발광소자 칩; 및

상기 발광소자 칩이 탑재되는 캐비티를 갖추고 상기 캐비티의 내측면을 따라 반사면이 형성된 기판을 포함하고,

상기 캐비티의 내부에는 적어도 디퓨저를 함유한 디퓨저층 및 형광체를 함유한 형광체층이 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
발광소자 칩; 및

상기 발광소자 칩이 탑재되는 캐비티를 갖추고 상기 캐비티의 내측면을 따라 반사면이 형성된 기판을 포함하고,

상기 캐비티의 내부에는 적어도 디퓨저를 함유한 디퓨저층 및 형광체를 함유한 형광체층이 형성되며,

상기 디퓨저층 및 형광체층의 상부에는 형광체 시트가 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
청구항 2에 있어서,

상기 형광체 시트는 상기 캐비티의 외측에서 상기 디퓨저층 및 형광체층중 상부에 위치한 층의 상면과 면접촉된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
청구항 1 내지 청구항 3중의 어느 한 항에 있어서,

상기 발광소자 칩은 상기 디퓨저층에 매입되게 탑재된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
청구항 4에 있어서,

상기 디퓨저층이 상기 형광체층의 저부에 배치된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
청구항 5에 있어서,

상기 기판의 반사면은 도금 영역을 달리하여 2종 도금된 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.
청구항 6에 있어서,

상기 발광소자 칩은 LED칩으로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 패키지.