KR100820529B1 - 발광 장치 및 그 제조방법, 면 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 장치 및 그 제조 방법, 면 발광 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 발광 장치는 450um 이하의 깊이를 갖는 캐비티; 상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 발광 장치는 2단 이상의 내부 경사면을 갖는 캐비티; 상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함한다.
한편 본 발명에 따른 발광 장치 제조방법은 리드 프레임을 형성하는 단계; 상기 리드 프레임이 내부로 삽입되고 250~450um 깊이의 캐비티를 갖는 패키지 본체를 형성하는 단계; 상기 캐비티 내부의 리드 프레임 상에 반도체 소자를 실장하는 단계를 포함한다.
발광소자, 패키지, 캐비티

Description

발광 장치 및 그 제조방법, 면 발광 장치{Lighting apparatus and manufacturing method thereof, surface lighting apparatus}
도 1의 (a)(b)는 종래 발광 다이오드 패키지의 장축 및 단축 방향의 단면도.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 나타낸 단면도.
도 3은 도 2의 발광 다이오드 패키지를 백 라이트 유닛에 결합한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 광량 측정을 위한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지를 위해 캐비티 깊이 및 몰딩 형상별 광량 측정 결과를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지에서 캐비티 경사면 및 몰딩 형상별 광량 측정을 비교한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 발광 소자의 와이어 본딩 예를 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 발광 소자의 플립 칩 본딩 예를 나타낸 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 발광 소자의 1 와이어 본딩 예를 나타낸 단면도.
도 11의 (a)(b)(c)는 본 발명에 따른 리드 프레임 구조를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 발광 다이오드 패키지 101,102,103,104 : 발광 소자
110 : 패키지 본체 111 : 몰딩 부재
113 : 캐비티 130 : 리드 프레임
150 : 기판 160 : 도광판
170 : 반사부
본 발명은 발광 장치 및 그 제조방법, 그리고 상기 발광 장치를 이용한 면 발광 장치에 관한 것이다.
오늘날, 발광 소자나 수광 소자로 대표되는 반도체 소자와, 상기 발광 소자나 수광 소자를 외부 환경으로부터 보호하여, 이들의 전극과 접속하는 리드 프레임을 구비한 지지체를 갖는 발광 장치가 제공되어 있다.
특히 발광 장치로서, 상기 발광 소자와 그 발광 소자로부터의 빛을 흡수하여 서로 다른 파장을 갖는 빛을 발광하는 형광체를 조합하여 백색계의 혼색광을 고휘도로 발광하는 것이 가능한 발광 다이오드가 개발되었다. 이러한 발광 다이오드를 이용한 광원이 여러 가지의 분야에서 이용되고 있다.
또한 발광 다이오드는 발광 소자가 패키지(package)라고 불리는 지지체에 고정되어, 발광 장치로 사용되고 있다. 예를 들면, 발광 장치의 소자 실장 영역에 거의 평행한 방향으로 빛을 조사하는 것이 가능한 표면 실장형 발광 장치를 들 수 있 다.
도 1은 종래 발광 다이오드 패키지를 나타낸 단면도로서, (a)는 장축 단면도이고, (b)는 단축 단면도이다.
도 1을 참조하면, 양측 방향에 은 도금된 리드 프레임(1)이 돌출되고, 사출 성형에 의하여 좁고 긴 길이의 홈으로 이루어지는 반사컵(2)이 형성된다.
그리고 상기 반사컵(2)의 내부에 발광 소자(3)가 칩 형태로 부착되고 와이어(4)를 본딩 한 후, 액상의 투명 수지를 충진하고 경화함으로써 렌즈부(5)를 형성한다. 이러한 렌즈부(5)는 에폭시나 실리콘 재료를 주로 쓰며 경우에 따라 형광체 분말을 첨가하기도 한다.
그리고 상기 렌즈부(5)의 투명 수지 내 형광체의 양과 분포는 백색광의 색 좌표를 결정하며, 사출 성형된 반사컵(2)은 기본적으로 발광 소자(3)로부터 방출되는 광을 얇고 넓게 퍼지도록 하는 형태이다.
이러한 발광 다이오드 패키지는 측면 실장형 패키지로서, 백 라이트 유닛에 표면 실장형으로 결합된다.
그러나, 종래의 발광 다이오드 패키지는 발광 소자가 실장되는 면과 반사컵의 상단까지의 거리(d1)가 600um 정도이며, 오목한 렌즈 형상의 수지의 표면에 의해 반사컵 상단까지 100um 정도의 갭(d2)이 발생된다. 또한 발광 다이오드 패키지와 도광판 사이의 조립 오차에 의한 갭이 200um 정도되므로 발광 소자에서 발생되는 광이 외부로 출력되기 전에 반사컵 내부에서 손실되어 도광판으로 입사되는 광량이 상대적으로 감소되는 문제가 있다.
그리고 최근 액정표시장치의 두께가 박형화되어 감에 따라 액정 모듈에 들어가는 도광판 및 광원인 발광 다이오드 패키지의 박형화를 요구하고 있다. 현재 백라이트용 도광판의 박형화를 위해서는 도광판의 광원으로 적용되는 백색 측면 발광 다이오드 패키지 자체의 두께가 낮아져야 한다. 따라서 발광 소자와 반사컵 내측면 간의 거리가 가까워지며, 이에 따라 발광 소자에서 발생되는 광이 반사컵 내측면에서 손실되는 문제가 있다. 또한 발광 소자에서 발생되는 열에 의해 반사컵의 내측면이 변색되는 문제가 있다.
본 발명은 발광 장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 반도체 소자가 실장되는 캐비티 깊이를 최소화할 수 있도록 한 발광 장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 캐비티 내측면이 외측으로 다단 경사지게 형성된 발광 장치 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 반도체 소자에서의 출사 광량 증대를 위해 실장 표면을 플랫, 볼록, 오목 형상으로 몰딩될 수 있도록 한 발광 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기의 발광 장치를 이용한 백 라이트 유닛 등의 면 발광 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 발광 장치는 450um 이하의 깊이를 갖는 캐비티; 상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 발광 장치는 2단 이상의 내부 경사면을 갖는 캐비티; 상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함한다.
한편 본 발명에 따른 발광 장치 제조방법은 리드 프레임을 형성하는 단계; 상기 리드 프레임이 내부로 삽입되고 250~450um 깊이의 캐비티를 갖는 패키지 본체를 형성하는 단계; 상기 캐비티 내부의 리드 프레임 상에 반도체 소자를 실장하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발광 장치 및 그 제조 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 발광 다이오드 패키지(100)는 측면 발광형 또는 상면 발광형 패키지 제품으로 액정표시장치의 백 라이트용 광원, 조명 분야 등의 면발광 장치로서 다양하게 적용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 측면 발광형 발광 다이오드 패키지에 대해서 설명하기로 한다.
상기 발광 다이오드 패키지(100)는 반도체 소자로서 발광 소자(101), 캐비티(113)를 갖는 패키지 본체(110), 리드 프레임(130)을 포함한다.
상기 패키지 본체(110)는 프레스(Cu/Ni/Ag 기판)에 PPA(고강화플라스틱) 등의 수지 재질을 사출 성형하여 형성되며, 일측에 캐비티(113)가 형성되며, 패키지 본체(110)의 장축 방향으로 성형된 리드 프레임(130)이 일체로 삽입되고 그 양단이 외측으로 돌출된다. 즉, 패키지 본체(110)는 반사컵 기능을 수행한다.
여기서 패키지 본체(110)는 발광 소자(101)가 놓여지는 캐비티(113)의 바닥면에서 볼 때 길이가 긴 방향의 대칭축을 장 축이라 하고, 길이가 짧은 방향의 대칭축을 단 축이라고 한다. 여기서, 상기 캐비티의 바닥면은 리드 프레임의 일측 또는 상면일 수도 있다.
상기 캐비티(113) 내부에는 발광 소자(101), 수광 소자, 보호 소자 등의 반도체 소자가 리드 프레임(130) 상에 하나 이상 실장될 수 있다. 즉, 리드 프레임(130) 상에는 발광 소자(101) 뿐만 아니라, 상기 발광 소자를 정전기 등으로부터 보호(ESD: electro static discharge)하기 위한 제너 다이오드 등과 같은 보호소자가 함께 실장될 수도 있다.
상기 발광 소자(101)는 캐비티(113)의 바닥면에 위치한 상기 리드 프레임(130)에 와이어 본딩(wire bonding) 또는 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 등의 방식으로 실장될 수 있으며, pn 또는 npn 접합 구조를 포함하는 질화물 반도체 발광소자이다.
또한 상기 발광 소자(101)는 블루 LED 칩 또는 자외선 LED 칩으로 구현할 수 있다. 또는 상기 발광 소자(101)는 레드 LED 칩, 그린 LED 칩, 블루 LED 칩, 엘로우 그린(Yellow green) LED 칩, 화이트 LED 칩을 하나 또는 그 이상 조합한 패키지 형태로 구성할 수도 있다.
본 발명에 따른 패키지 본체(110)의 캐비티(113)는 최소의 깊이로 형성된다. 또한 상기 캐비티의 깊이 내에서 높은 광량 특성을 갖는 최적의 경사면 각도로 형 성된다.
이를 위해 상기 캐비티(113)의 깊이(d11)는 예컨대, 450um 이하의 깊이로 형성되며, 내부 경사면의 각도(θ1)는 예컨대, 20~40°(한 쪽 경사면은 10~20°) 정도로 외측으로 경사진다. 여기서, 캐비티 깊이(d11)는 250~450um 로 형성될 수 있으며, 캐비티(113)의 깊이(d11)는 캐비티 바닥면에서 캐비티 상단까지이며, 캐비티(113)의 경사면 각도(θ1)는 단축(또는 장축) 방향에 위치하는 양쪽 경사면의 합이며, 한 쪽 경사면의 각도(θ11)는 10~20°로 형성될 수 있다.
이때 캐비티(113)의 깊이가 450um 이하로 낮게 형성될 경우 캐비티 경사면의 각도를 증가시켜 줄 수 있다. 즉, 캐비티의 깊이가 낮게 형성되더라도 발광 소자의 실장 면적은 거의 동일한 면적을 갖도록 캐비티의 경사면 각도가 상대적으로 증가된다. 이에 따라 발광 다이오드 패키지(100)의 출력 광량을 증가시켜 줄 수 있다.
또한 상기 캐비티(113)의 내부에는 발광 소자(101)가 본딩된 후 그 실장 영역으로 몰딩 부재(111)가 몰딩되는데, 상기 몰딩 부재(111)는 수지와 형광체가 혼합되어 캐비티 내부로 토출될 수 있다. 이후, 경화 과정을 거치게 된다.
여기서 상기 몰딩 부재(111)는 일액형 에폭시, 이액형 에폭시, 하드 타입 실리콘, 소프트 타입 실리콘 등을 이용할 수 있다. 또한 몰딩부재(111)는 합성수지로서 순백색의 불투명 액상 에폭시 또는 형광체 등이 혼합되어 몰딩될 수 있다. 또한 상기 몰딩 부재(111)는 몰딩액 또는 첨가물을 사용 목적, 사용 환경, 제품의 특성에 따라 선택적으로 사용할 수 있다.
이러한 몰딩 부재(111)는 표면(112)이 캐비티(113)의 상단과 동일한 높이로 몰딩되는 플랫(flat) 형태, 캐비티(113) 상단에 대해 오목한 오목 렌즈 형태, 또는 캐비티(113) 상단에 대해 볼록한 볼록 렌즈 형태 중 어느 한 형태로 형성될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 플랫한 형태로 몰딩된 예를 중심으로 설명하기로 한다.
그리고 상기 캐비티(113)의 경사면에는 반사면(미도시) 또는 반사층이 더 형성될 수도 있다. 상기 캐비티(113)의 외 형상은 다각형 형태로 형성될 수 있으며, 다각형 형상 이외의 다른 형상으로도 형성될 수 있다.
도 3은 도 2의 발광 다이오드 패키지(100)가 백 라이트 광원으로 적용된 상태를 나타낸 단도면이다.
도 3을 참조하면, 발광 다이오드 패키지(100)의 일측은 기판(150)에 실장되며, 타측은 반사부(170)가 결합되며, 발광 소자(101)의 출력 방향에는 도광판(LGP: Light Guide Pipe)(160)이 결합된다.
여기서 발광 다이오드 패키지(100)와 도광판(160)의 간격(d12)은 조립 오차에 의해 약 200um 정도의 갭이 발생된다고 할 때, 도광판(160)과 몰딩 부재(111)의 표면(112)과의 간격(d13)은 상기 몰딩 표면(112)이 플랫 형태일 때 200um 정도가 되며, 오목 렌즈 형태일 때 300um 정도가 된다. 여기서는 캐비티 상단과 오목 렌즈 형상의 몰딩 표면과의 간격이 최대 100um일 때이다.
그리고 캐비티(113)의 깊이가 최대 450um 정도이므로 발광소자 바닥면(또는 캐비티 바닥면)에서 도광판 사이의 간격(d14)은 최대 650um(= 200um + 450um) 정도 가 되므로, 기존 보다 최대 30% 정도 감소된다.
이와 같이 발광 다이오드 패키지(100)의 발광 소자(101)에서 발생된 광은 몰딩 부재(111), 캐비티(113)의 경사면에 의한 반사 등을 통해 패키지 외부로 출력되며, 상기 출력된 광이 도광판(160)에 입사됨으로써 백 라이트 광원으로 이용된다. 여기서, 상기 기판은 플렉시블 기판(FPCB)이며, 상기 반사부(170)는 반사 시트이다.
이때, 발광 다이오드 패키지(100)의 외부로 출력되는 광량은 발광 소자(101)와 도광판(160) 사이의 간격, 몰딩 형상, 캐비티의 경사각도 등의 파라 미터에 의해 증대된다. 즉, 발광 소자로부터 발광 윈도우까지, 발광 윈도우에서 도광판까지의 손실 구간의 거리를 최소화함으로써, 광 손실 구간을 줄이면서 광 추출 효과를 극대화시켜 줄 수 있다.
또한 도광판과 발광 다이오드 패키지의 결합에 따른 광 효율 감소를 방지할 수 있고, 도광판으로의 결합 가이드 손실을 방지하며 휘도 세기를 개선할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 광량 분석을 위해 캐비티 깊이 및 몰딩 형상별로 광량을 시험한 결과를 나타낸 것이다. 여기서, 시험 조건으로는 패키지 본체(110)는 PPA 수지(Reflectance = 90 % 적용)이며 몰드 부재(111)의 재질은 실리콘 수지(refractive index = 1.42)이고, 발광 소자(101)는 용적이 250*480*80(um)이며, 피크 파장(peak wavelength)은 455nm이고, 반치폭(FWHM)은 22nm인 칩을 적용한다.
도 4는 발광 다이오드 패키지를 통해 출사된 광의 분포 및 광량을 측정하기 위한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 발광 소자(101)에서 출사된 광은 몰딩 부재를 통해서 상기 발광 소자(101)의 전방에 위치한 수광부(162) 및 도광판(160)으로 입사된다. 이때 상기 수광부(162)는 상기 도광판(160)으로 입사되는 광량(FLUX)을 측정하게 되며, 5*0.6mm 면적으로 설치된다.
도 4와 같은 수광부(162)에 측정된 캐비티 깊이별 패키지 효율 및 몰드 형상별 도광판의 입사 효율은 도 5에 도시된 바와 같다.
도 5는 발광 다이오드 패키지의 캐비티(113) 및 몰딩 형상에 따른 배광 분포, 총 광량 및 도광판의 입사 광량을 비교한 분포도이다. 여기서 배광 분포는 발광 다이오드 패키지의 장축 방향의 배광 분포(파랑)와 단축 방향의 배광 분포(빨강)로 측정하며, 총 광량은 발광 다이오드 패키지로부터 출사된 광량이며, 도광판(LGP)의 입사광량은 상기 리시버에 의해 실제 수광된 광량 또는 도광판에 입사된 광량이다.
도 5를 참조하면, 제 1타입(#1)은 캐비티의 깊이가 600um 정도이고, 몰딩 부재의 표면이 플랫 형상 일 때의 배광 분포, 총 광량(=0.154), 도광판의 입사광량(=0.124)을 측정한 결과이다.
제 2타입(#2)은 캐비티의 깊이를 상기 제 1타입과 동일(=600um)하게 하고 몰딩 부재의 표면이 오목 렌즈 형상일 때의 배광 분포, 총 광량(=0.141) 및 도광판의 입사광량(=0.102)을 측정한 결과이다.
제 3타입(#3)은 본 발명의 타입으로서 캐비티의 깊이가 300um 정도이고 몰딩 부재의 표면이 플랫 형상 일 때의 배광 분포, 총 광량(=0.207) 및 도광판의 입사 광량(0.170)을 측정한 결과이다.
제 4타입(#4)은 본 발명의 다른 타입으로서, 캐비티의 깊이가 300um 정도이고 몰딩 부재의 표면이 오목 렌즈 형상일 때의 배광 분포, 총 광량(0.182) 및 도광판의 입사 광량(0.158)을 측정한 결과이다.
도 4 및 도 5의 측정 결과로부터, 제 3타입(깊이 300um, 플랫 형상) 및 제 4타입(깊이 300um, 오목 렌즈 형상)은 제 1 및 제 2타입에 비해 총 광량과 도광판의 입사광량이 증가하게 된다. 이러한 제 3 및 제 4타입을 이용하여 캐비티의 깊이 및 몰딩 표면에 대해 어느 정도 변경하더라도 제 1 및 제 2타입의 광량 보다는 증가됨을 알 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 캐비티 경사면의 각도(θ61, θ62, θ63) 및 몰딩 형상을 다르게 하여 광량을 비교한 도면이다. 제 11내지 제 13타입(#11,#12,#13)은 몰딩 표면이 플랫 형상이고 경사면의 각도(θ61, θ62, θ63)만을 변경한 것이고, 제 14내지 제 16타입(#14,#15,#16)은 몰딩 표면이 오목 렌즈 형상이고 경사면의 각도만을 변경한 것이다. 여기서, 제 11내지 제 16 타입의 캐비티의 깊이는 본 발명에서 제공하는 특정 캐비티 높이로 동일하게 적용한다.
상기 제 11타입 및 제 14타입의 경사면 전체 각도(θ61)는 25°(= 12.53*2), 제 12 타입 및 제 15타입의 경사면의 전체 각도(θ62)는 28.5° (=14.3*2)도, 제 13 및 제 16타입의 경사면의 전체 각도(θ63)는 20.6° (=10.3*2)도 정도이다. 여 기서 상기 경사면의 전체 각도는 캐비티(113)의 바닥면에 수직한 선을 기준으로 양쪽 경사면의 합이다.
총 광량을 보면 제 11타입은 0.602, 제 12타입은 0.571, 제 13타입은 0.538이고, 제 14타입은 0.572, 제 15타입은 0.507, 제 16타입은 0.572이다.
도광판(LGP)의 입사광량을 보면 제 11타입은 0.455, 제 12타입은 0.432, 제 13타입은 0.398, 제 14타입은 0.449, 제 15타입은 0.403, 제 16타입은 0.449이다.
상기 제 11 내지 제 16 타입은 동일한 캐비티 깊이를 갖고, 캐비티 경사면의 전체 각도와 몰딩 표면 형상을 변경하여 측정한 것으로서, 전체적인 광량 특성이 높게 분포되어 있으며, 특히 제 11타입의 캐비티와 같이 몰딩 표면은 플랫 형태이고 경사면의 전체 각도가 25°일 때 총 광량 및 도광판 입사광량이 가장 높은 특성을 나타내고 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예로서, 발광 다이오드 패키지(100)의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 패키지 본체(110)는 캐비티(113)의 내부 경사면(113)이 두 번 이상 꺾여진 구조이다. 바람직하게 상기 캐비티(113)의 경사면은 두 번 꺾여진 것으로서, 하부 경사면(213)의 각도(θ2)는 상부 경사면(214)의 각도(θ3) 보다는 크며, 하부 경사면(213)의 높이(d15)은 상부 경사면(214)의 높이(d16) 보다는 짧게 형성된다.
구체적으로, 캐비티(113)의 하부 경사면(213)은 캐비티(113)의 바닥면부터 70~250um 지점까지이며, 각도(θ2)는 약 30~50°정도로 경사진다. 상부 경사면(214)은 하부 경사면(213)이 끝나는 지점부터 캐비티 끝단까지이며 각도(θ3)는 약 0~20°정도로 경사진다.
여기서, 하부 경사면(213)의 각도(θ2) 내에서 양쪽의 각도(θ21, θ22)가 같거나 서로 다를 수도 있다. 또한 상부 경사면(214)의 각도(θ3) 내에서 양쪽의 각도(θ31, θ32)가 같거나 서로 다를 수도 있다.
상기 캐비티(113)의 하부 경사면(213)은 발광소자(101)에서 발생된 광이 최대한 상부로 향할 수 있도록 발광 소자(101)의 높이(예, 70~130um) 이상의 높이를 갖고 상부 경사면보다 상대적으로 큰 각도로 경사지게 된다. 이러한 캐비티(113)의 하부 경사면(213)의 각도(θ2)로 인해 발광 소자(101)와 하부 경사면(213) 사이의 거리(d17)가 멀어지게 되고 이에 따라 발광 소자(101)에서 발생되는 내열, 내광 손상에 의한 사출 수지의 변색(경사면 사출물의 변색)에 대한 신뢰성을 향상시켜 줄 수 있다.
또한 캐비티(113)의 경사면에 의한 각도 조절을 통해 동일 실장 영역에 비해 광 효율을 최대한 높여 줄 수 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 발광 소자의 실장 예를 나타낸 단면도이다.
도 8을 참조하면, 캐비티(113) 내부에 발광 소자(102) 및 보호소자(109)가 리드 프레임(130)에 칩 형태로 실장된 구조이다. 상기 발광 소자(102) 및 보호 소자(109)는 전기적으로 개방된 n형 및 p형 리드 프레임(130)에 각각 실장되고 와이 어(141)를 통해 전기적으로 접속된다. 또한 패키지의 와이어 높이를 줄이기 위해 리버스(reverse) 본딩을 할 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 발광 소자(103)를 리드 프레임(130)에 플립 칩 본딩 방식으로 실장한 예이다. 도 10은 본 발명에 따른 수직형 발광 소자(104)를 n형 리드 프레임(130)에 본딩하고 p형 리드 프레임(130)과는 와이어(141)로 본딩한 구조이다.
그리고, 도 8 내지 도 10의 패키지 본체(110)의 외부에는 상기 리드 프레임(130)의 리드 전극(131,132)이 돌출된다.
도 11은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조를 나타낸 도면으로서, (a)는 리드 프레임(130)을 나타내기 위한 단면도이며, (b)는 정면도이고, (c)는 배면도이다.
도 11의 (a)와 같이 리드 프레임(130)은 캐비티 저면에 대응되는 높이(d11)로 베이스 라인을 구성하게 된다.
또한 도 11의 (b)(c)와 같이 리드 프레임(130)의 제 1 및 제 2리드 전극(131,132)은 패키지(110)의 외부에서 측면 방향으로 1차 포밍(forming)되고 패키지(110)의 저면 양측에 형성된 홈(119)으로 2차 포밍된다. 이에 따라 제 1 및 제 2리드 전극(131,132)의 양단(131a,132a)이 패키지 저면과 동일 선상으로 형성된다. 이러한 리드 전극(131,132)의 구조는 발광 다이오드 패키지를 도 3과 같이 플렉시블 기판(150) 상에 표면 실장(SMT)될 때 두 개의 리드 전극이 상기 기판(150) 상에 전기적으로 접촉될 수 있도록 한 구조이다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 캐비티 깊이를 최소화함으로써, 약 40% 이상의 광 효율 개선과 백라이트 유닛 상에서 50% 이상의 휘도 개선을 얻을 수 있다.
또한 캐비티의 깊이를 최소화하면서 경사면의 각도를 크게 함으로써, 상대적으로 좁은 측면형 발광 다이오드 패키지에서의 광도 및 광량을 증가시켜 줄 수 있다.
또한 본 발명은 측면 발광 다이오드 패키지가 박형화됨에 따라 반도체 소자의 형상이 직사각형 형태로 제조되므로, 측면 발광형 패키지에서 캐비티의 경사면 각도에 의해 높은 광 효율 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명의 발광 장치를 이용하여 휴대 단말기 등의 액정 표시장치의 백 라이트 광원, 조명 분야 등의 면 발광장치로서 구성할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따른 발광 장치 및 그 제조 방법, 면 발광 장치에 의하면 발광소자에서 발생되는 광의 손실 구간을 최소화하고 광 추출 효과를 최대화할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 백 라이트 유닛 등의 광원으로 사용할 때, 출사되는 광의 손실을 방지하고 휘도를 개선할 수 있다.
또한 본 발명은 캐비티 깊이의 최소화를 통해 광량 및 광도를 향상시켜 줄 수 있다. 또한 본 발명은 박형화되는 패키지 제품에서의 신뢰성을 향상시켜 줄 수 있다.

Claims (36)

  1. 450um 이하의 깊이를 갖는 캐비티;
    상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함하며,
    상기 캐비티의 내부 경사면은 20 ~ 40° 인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 2개 이상의 서로 다른 경사면이 이어진 내부 측면을 갖는 캐비티;
    상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함하며,
    상기 캐비티의 하부 경사면 및 상부 경사면의 경계 지점은 70~250um 사이에 형성되는 발광 장치.
  3. 2개 이상의 서로 다른 경사면이 이어진 내부 측면을 갖는 캐비티;
    상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함하며,
    상기 캐비티의 경사면은 캐비티 바닥면부터 캐비티 상단까지 이어진 하부 경사면과 상부 경사면으로 이루어지며,
    상기 하부 및 상부 경사면의 경계 지점은 70~250um 사이에 형성되는 발광장치.
  4. 2개 이상의 서로 다른 경사면이 이어진 내부 측면을 갖는 캐비티;
    상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함하며,
    상기 캐비티의 경사면은 캐비티 바닥면부터 캐비티 상단까지 경사각도가 다른 하부 경사면과 상부 경사면으로 형성되며,
    상기 캐비티의 하부 경사면은 30~50° 사이에 형성되는 발광장치.
  5. 2개 이상의 서로 다른 경사면이 이어진 내부 측면을 갖는 캐비티;
    상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함하며,
    상기 캐비티의 경사면은 캐비티 바닥면부터 캐비티 상단까지 경사각도가 다른 하부 경사면과 상부 경사면으로 형성되며,
    상기 캐비티의 상부 경사면은 0~20° 사이에 형성되는 발광장치.
  6. 450um 이하의 깊이를 갖는 캐비티;
    상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함하며,
    상기 캐비티의 경사면은 장축 또는 단축 방향으로 대향되는 두 측면의 각도가 다른 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 2개 이상의 서로 다른 경사면이 이어진 내부 측면을 갖는 캐비티;
    상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함하며,
    상기 캐비티의 경사면은 장축 또는 단축 방향으로 대향되는 두 측면의 각도가 다른 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 제 1항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐비티에 플랫 형상, 오목렌즈 형상, 볼록렌즈 형상 중 어느 한 형상으로 몰딩되는 몰딩 부재를 포함하는 발광 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 몰딩 부재는 일액형 또는 이액형 에폭시, 하드 타입 또는 소프트 타입 실리콘 중 어느 하나 또는 이들이 조합된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 몰딩 부재는 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  11. 제 1항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐비티는 250~450um 사이의 깊이로 형성되는 발광 장치.
  12. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐비티의 하부 경사면의 경사각도는 상부 경사면의 각도보다 큰 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  13. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 캐비티의 하부 경사면 및 상부 경사면의 경계 지점은 70~250um 사이에 형성되는 발광 장치.
  14. 제 3항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 캐비티의 하부 경사면은 30~50° 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  15. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 캐비티의 상부 경사면은 0~20° 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  16. 제 1항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 소자는 하나 이상의 발광 소자를 포함하는 발광 장치.
  17. 제 1항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 소자는 발광소자 및 보호소자를 포함하는 발광 장치.
  18. 제 1항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 소자는 블루 LED 칩, 레드 LED 칩, 그린 LED 칩, 엘로우 그린 LED 칩 또는 자외선 LED 칩 중 하나 이상을 포함하는 발광 장치.
  19. 제 1항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 소자는 플립 칩 또는 와이어 본딩되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  20. 제 1항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 소자의 실장을 위해 상기 캐비티 바닥면에 형성된 리드 프레임 및 상기 캐비티가 형성된 패키지 본체를 포함하는 발광 장치.
  21. 제 1항, 제 3항, 제 4항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐비티의 경사면은 장축 또는 단축 방향으로 대향되는 두 측면의 각도가 다른 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  22. 제 1항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 장치는 측면형 또는 상면형 발광 다이오드 패키지인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  23. 제 1항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 6항 또는 제 7항 중 어느 한 항의 발광 장치를 포함하는 면 발광 장치.
  24. 리드 프레임을 형성하는 단계;
    상기 리드 프레임이 내부에 삽입되고 250~450um 깊이의 캐비티를 갖는 패키지 본체를 형성하는 단계;
    상기 캐비티 내부의 리드 프레임 상에 반도체 소자를 실장하는 단계를 포함하는 발광 장치 제조방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 캐비티는 어느 한 측면이 외측으로 10~20°로 경사진 것을 특징으로 하는 발광 장치 제조방법.
  26. 제 24항에 있어서,
    상기 캐비티는 내부 경사면이 외측으로 2단 이상으로 경사진 것을 특징으로 하는 발광 장치 제조 방법.
  27. 제 24항에 있어서,
    상기 캐비티는 캐비티 바닥면부터 소정 위치까지 제 1각도로 경사진 하부 경사면과, 상기 하부 경사면이 끝나는 지점부터 캐비티 상단까지 제 2각도로 경사진 상부 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치 제조방법.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 하부 경사면의 어느 한 측면은 15~25°로 외측으로 경사진 것을 특징으로 하는 발광 장치 제조방법.
  29. 제 27항에 있어서,
    상기 상부 경사면의 어느 한 측면은 0~10°로 외측으로 경사진 것을 특징으로 하는 발광 장치 제조방법.
  30. 제 24항에 있어서,
    상기 반도체 소자는 발광 소자를 포함하는 발광 장치 제조방법.
  31. 제 24항에 있어서, 상기 반도체 소자는 발광 소자 및 보호 소자를 포함하는 발광 장치 제조방법.
  32. 제 24항에 있어서,
    상기 캐비티 표면이 몰딩 부재에 의해 플랫 형상, 오목 렌즈 형상, 볼록 렌즈 형상 중 어느 한 형태로 몰딩되는 단계를 더 포함하는 발광 장치 제조방법.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 몰딩 부재는 일액형 또는 이액형 에폭시, 하드 타입 또는 소프트 타입 실리콘 중 어느 하나 또는 이들이 조합된 것을 특징으로 하는 발광 장치 제조방법.
  34. 제 32항에 있어서, 상기 몰딩 부재는 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치 제조방법.
  35. 2개 이상의 서로 다른 경사면이 이어진 내부 측면을 갖는 캐비티;
    상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함하며,
    상기 캐비티의 하부 경사면은 30~50°사이에 형성된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  36. 2개 이상의 서로 다른 경사면이 이어진 내부 측면을 갖는 캐비티;
    상기 캐비티 내부에 실장된 반도체 소자를 포함하며,
    상기 캐비티의 상부 경사면은 0~20°사이에 형성된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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