KR100900291B1 - 발광 소자 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 소자 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이 발광 소자 패키지는 LED 칩이 장착된 패키지 바디 및 상기 패키지 바디 상에 위치하며, 비즈(beads)가 균일하게 분산된 충진재를 포함하며, 상기 비즈는 형광체가 도포된 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 의한 발광 소자 패키지 및 그 제조 방법은 충진재에 형광체가 도포된 비즈를 균일하게 분산시켜 장시간 사용에도 형광체기 균일한 분산을 유지하며, 이에 따라 발광 소자의 색조 변화를 방지하는 효과를 갖는다.

발광 소자 패키지, 비즈, 형광체, 분산

Description

발광 소자 패키지 및 그 제조 방법{LED package and method for manufacturing the same}

도 1은 일반적인 발광 소자 패키지의 일례를 보여주는 개략도이다.

도 2(a) 및 도 2(b)는 일반적인 발광 소자 패키지에 포함되어 있는 충진재에 분산된 형광체 분말을 확대한 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 발광 소자 패키지의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.

도 4는 본 발명에 의한 발광 소자 패키지의 충진재를 확대한 도면이다.

도 5는 본 발명에 의한 발광 소자 패키지 제조 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : LED 칩 5' : 충진재

8 : 비즈 7 : 형광체

본 발명은 발광 소자 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 형광체 의 분산이 균일한 충진재를 포함하는 발광 소자 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하 LED라 함)는 화합물 반도체 박막을 기판상에 증착하여 전계 효과로 발광을 실현하는 소자로서 최근 조명용, 통신용 및 각종 전자기기의 표시부로 활발히 사용되고 있는 소자이다. LED의 다양한 응용분야 중 LCD와 같은 박판형 TV에 사용되는 백라이트유닛(BLU)과 형광등을 대체할 수 있는 조명용 분야에 대한 각 연구자들의 노력이 매우 활발하게 진행되고 있다. 이들의 응용분야에 LED가 적용되기 위하여 발광 효율과 광출력이 높은 고출력 LED의 개발이 요구되고 있다. LED는 3-5족 화합물 반도체의 p-n 접합을 통한 전계에 의해 발광되는 메커니즘을 가지고 있는데, 상기에서 언급한 고출력, 고효율을 얻기 위하여 LED의 구조, 재료, 패키지에 대한 연구가 매우 활발히 진행 중이다. 이와 같은 LED 소자는 개개의 소자가 제조된 후에 패키징되어 사용된다.

도 1은 일반적인 발광 소자 패키지의 일례를 보여주는 개략도이며, 도 2(a) 및 도 2(b)는 일반적인 발광 소자 패키지에 포함되어 있는 충진재에 분산된 형광체 분말을 확대한 도면이다.

이러한, 발광 소자 패키지는 장착부(2)가 형성된 패키지 바디(3)에 LED 칩(1)이 본딩되고, 이러한 LED 칩(1)은 패키지 바디(3)에 결합된 리드(4)에 와이어 본딩된다. 이와 같이, LED 칩(1)이 본딩된 장착부(2)에는 충진재(5)가 충진되고, 그 상측에는 접착제를 이용하여 렌즈(6)가 부착된다.

여기서, 이와 같은 LED 칩(1)을 패키징할 때에는 LED 칩에서 발생되는 빛과 적절한 광작용에 의해 원하는 파장대의 빛을 얻기 위해 복잡한 결정 구조를 가지는 형광체를 LED 칩을 둘러싸고 있는 충진재(5)에 분산시키는 과정을 거친다. 이때 형광체에서 발생된 빛의 효율을 높이기 위해서는 도 2(a)에 도시된 바와 같이 형광체(7)의 분산이 매우 균일하여야 한다.

그러나, 발광과 형광 작용에 의한 발열로 인하여 충진재(5)에 기계적, 광학적 변형이 가하여지고, 이에 의해 도 2(b)에 도시된 바와 같이 분산된 형광체(7)의 균일도가 파괴되어 최종으로 나타나는 광의 색조가 의도된 수치에서 벗어나는 현상이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 형광체의 분산을 균일하게 유지하여 장시간의 사용에도 색조 변화를 방지하는 발광 소자 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 발광 소자 패키지는 LED 칩이 장착된 패키지 바디 및 상기 패키지 바디 상에 위치하며, 비즈(beads)가 균일하게 분산된 충진재로 구성되며, 상기 비즈는 형광체가 도포된 것이 바람직하다.

또한, 상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 발광 소자 패지지 제조 방법은 LED 칩이 장착된 패키지 바디를 준비하는 단계와, 상기 패키지 바디 상에 형광체가 도포된 비즈를 형성하는 단계 및 상기 비즈가 형성된 상기 패키지 바디 상에 충진재를 형성하는 단계로 이루어진다.

이하, 본 발명에 의한 발광 소자 패키지 및 그 제조 방법의 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다. 또한, 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 도면들에서 층들 및 영역들의 치수는 명료성을 위해 과장되어있다.

도 3은 본 발명에 의한 발광 소자 패키지의 일 실시예를 나타내는 개략도이며, 도 4는 본 발명에 의한 발광 소자 패키지의 충진재를 확대한 도면이다. 특히 도 3(a)는 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package;WLP) 바디에 비즈(미도시)를 포함하는 충진재(5')가 형성된 발광 소자 패키지를 나타내며, 도 3(b)는 리드 프레임이 형성된 패키지 바디에 비즈(미도시)를 포함하는 충진재(5')가 형성된 발광 소자 패키지를 나타낸다. 도 3(a) 및 도 3(b)에는 도시되지는 않았지만, 비즈에는 형광체가 도포되어 있다.

도 3(a), 도 3(b) 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 발광 소자 패키지는 LED 칩(1)이 장착된 패키지 바디(3) 및 상기 패키지 바디 상에 위치하며, 비즈(beads)(8)가 삽입된 충진재(5')로 구성되며, 상기 비즈(8)는 형광체(7)가 도포된 것이 바람직하다.

이는 비즈(8)와 형광체(7) 사이에 결합력이 강하게 되어, 시간이 지나도 분산의 문제가 거의 발생하지 않게 되고, 비즈(8)에 흡착된 형광체(7)도 균일한 분산을 유지할 수 있기 때문이다.

여기서, 본 발명에 의한 발광 소자 패키지는 형광체가 도포된 비즈를 포함하는 충진재(5') 상에 렌즈(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 렌즈의 모양은 원하는 광 패턴에 따라 반원 형상 또는 비구면 등 다양할 수 있으며, 마이크로 렌즈도 가능하다. 이는 고출력 발광 다이오드에서 발광 다이오드의 광 출력을 향상시키고, 배광 특성을 조절하기 위해서이다.

또한, 본 발명에 의한 발광 소자 패키지에 있어서, 충진재(5')는 실리콘 또는 에폭시로 이루어질 수 있다. 이 경우 비즈는 충진재 물질에 따라 굴절률이 다른 비즈가 사용될 수 있다. 예를 들어, 충진재가 실리콘일 경우에는 실리콘과 굴절률이 같거나 유사한 비즈가 사용되며, 충진재가 에폭시일 경우에는 에폭시와 굴절률이 같거나 유사한 비즈가 사용될 수 있다.

이는 LED 칩에서 발생한 빛이 형광체에서 반사되지 않고 비즈를 통과하는 경우 비즈와 충진재 사이의 굴절률 차이로 인해 광효율이 떨어지는 것을 방지하기 위해서이다.

또한, 본 발명에 의한 발광 소자 패키지에 있어서, 비즈(8)는 규소계 유리일 수 있으며, 규소계 유리에 붕소(B)가 포함된 광학 유리일 수도 있다.

또한, 비즈의 직경은 시스템의 크기에 따라 달라질 수 있다. 다시 말해, 고출력을 필요로 하는 시스템의 경우 LED 칩의 크기가 커져야 되며, 이에 따라 패키지의 크기도 커지게 되고 충진재에 포함되는 비즈의 직경 또한 커질 수 있다.

도 5는 본 발명에 의한 발광 소자 패키지 제조 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.

먼저, LED 칩이 장착된 패키지 바디를 준비한다(S51). 다음으로, 상기 패키지 바디 상에 형광체가 도포된 비즈를 형성한다(S53). 마지막으로, 상기 비즈가 형성된 상기 패키지 바디 상에 충진재를 형성한다(S55).

여기서, 패키지 바디는 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package;WLP) 바디 또는 리드 프레임이 형성된 패키지 바디 등 다양한 형태의 패키지 바디가 가능하다. 또한, 충진재는 에폭시 또는 실리콘으로 이루어 질 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 발광 소자 패키지 제조 방법에 있어서, 비즈는 충진재 물질에 따라 굴절률이 다른 비즈인 것이 바람직하다. 이는 상기에서 설명한 바와 같이 굴절률 차이로 인해 광효율이 떨어지는 것을 방지하기 위해서이다.

또한, 본 발명에 의한 발광 소자 패키지 제조 방법에 있어서, 비즈는 LED 칩 크기에 따라 직경이 다른 비즈인 것이 바람직하다. 다시 말해, LED 칩의 크기가 큰 경우에는 비즈의 직경을 크게 할 수 있다.

이는 비즈의 직경이 작으면 작을수록 그 가격이 상승하므로 저렴한 발광 소자 패키지를 제조하기 위해, 시스템의 크기가 큰 경우 다시 말해 LED 칩의 크기가 큰 경우에는 비즈의 직경을 크게할 수 있다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 발광 소자 패키지 및 그 제조 방법은 충진재에 형광체가 도포된 비즈를 균일하게 분산시켜 장시간 사용에도 형광체기 균일한 분산을 유지하며, 이에 따라 발광 소자의 색조 변화를 방지하는 효과를 갖는다.

Claims (8)

1. LED 칩이 장착된 패키지 바디; 및

   상기 패키지 바디 상에 위치하며, 규산염 유리로 이루어진 비즈(beads)가 내부에 균일하게 분산된 충진재를 포함하며,

   여기서, 상기 비즈는 형광체가 도포되고, 상기 충진재는 실리콘으로 이루어지고, 상기 비즈는 굴절률이 에폭시의 굴절률보다 상기 실리콘의 굴절률에 가까운 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
2. LED 칩이 장착된 패키지 바디; 및

   상기 패키지 바디 상에 위치하며,규산염 유리로 이루어진 비즈(beads)가 내부에 균일하게 분산된 충진재를 포함하며,

   여기서, 상기 비즈는 형광체가 도포되고, 상기 충진재는 에폭시로 이루어지고, 상기 비즈는 굴절률이 실리콘의 굴절률보다 상기 에폭시의 굴절률에 가까운 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 충진재 상에 구비된 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 비즈는 구형인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
5. LED 칩이 장착된 패키지 바디를 준비하는 단계;

   상기 패키지 바디 상에, 형광체가 도포되고 규산염 유리로 이루어진 비즈를 형성하는 단계; 및

   상기 비즈가 형성된 상기 패키지 바디 상에 충진재를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 충진재는 실리콘 또는 에폭시로 이루어지고,

   상기 충진재가 실리콘인 경우, 상기 비즈는 굴절률이 상기 에폭시의 굴절률보다 상기 실리콘의 굴절률에 가까운 재료로 형성되고,

   상기 충진재가 에폭시인 경우, 상기 비즈는 굴절률이 상기 실리콘의 굴절률보다 상기 에폭시의 굴절률에 가까운 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지 제조 방법.
7. 삭제
8. 제 5항에 있어서,

   상기 비즈는 구형인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지 제조 방법.

Images