이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 개략적인 구조를 도시한 단면도로서, 제 1 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 상부에 형성된 제 1 패드들(110)과, 하부에 형성된 제 2 패드들(120)과, 상기 제 1 패드들(110)과 제 2 패드들(120)을 전기적으로 연결시키는 도전성 관통홀들(130)이 구비된 기판(100)과; 상기 기판(100) 상부의 제 1 패드들(110)에 플립칩(Flip chip) 본딩된 발광 소자 칩(150)과; 상기 발광 소자 칩(150) 상부에 형성된 형광체(160)와; 상기 발광 소자(150) 및 형광체(160)를 감싸며 상기 기판(100) 상부에 형성된 보호층(170)으로 구성된다.
여기서, 상기 보호층(170)은 실리콘 레진인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 발광 소자 패키지의 발광 소자 칩(150)은 수직형 및 수평형 구조의 발광 소자 칩을 모두 포함하여 적용할 수 있고, 이러한 발광 소자 칩(150)이 상기 기판(100)에 실장 및 본딩되는 것은 플립칩 본딩만 한정되는 것이 아니고, 적용 가능한 모든 등가의 방법들로 수행할 수 있다.
그러므로, 발광 소자 패키지의 구조적인 측면으로 살펴보면, 상기 기판(100) 의 제 1 패드들(110)에 발광 소자 칩(150)의 전극 패드들이 전기적으로 본딩되어 있고, 상기 제 2 패드들(120)에 추가적인 마더보드와 같은 기판의 단자, 외부 장치와 연결된 커넥터 등이 전기적으로 연결될 수 있는 것이다.
또한, 본 발명은 제 1 패드들(110), 제 2 패드들(120) 및 도전성 관통홀들(130)을 구비하는 기판 구조 이외로, 상기 발광 소자 칩(150)과 전기적으로 연결될 수 있는 패드들이 구비한 기판도 적용이 가능하다.
이때, 상기 발광 소자 칩(150)과 전기적으로 연결될 수 있는 패드들은 상기 발광 소자 칩(150)을 구동시키기 위한 전류가 인가될 수 있도록, 외부의 연결 단자와 전기적으로 연결된다.
도 2a 내지 2e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 설명하는 개략적인 단면도로서, 상부에 형성된 제 1 패드들(110)과, 하부에 형성된 제 2 패드들(120)과, 상기 제 1 패드들(110)과 제 2 패드들(120)을 전기적으로 연결시키는 도전성 관통홀들(130)이 구비된 기판(100)을 준비한다.(도 2a)
그 다음, 상기 기판(100) 상부의 제 1 패드들(110)에 발광 소자 칩(150)을 플립칩(Flip chip) 본딩한다.(도 2b)
연이어, 상기 발광 소자 칩(150) 상부에 형광체(160)를 형성한다.(도 2c)
여기서, 상기 형광체(160)를 균일하게 도포하기 위한 방법으로는, 마이크로미터보다 작은 파티클(Particle) 사이즈를 갖는 형광체를 사용하여 나노임프린트(Nanoimprint)법으로 형성하는 방법 및 스크린 프린팅(Screen printing) 방법, 스프레이 코팅(Spray coating) 방법으로 형성할 수 있다.
또한 형광체 분말을 이베퍼레이션(Evaporation)하여 증착하는 방법, 형광체 기판을 사용한 스퍼터링(Sputtering) 방법으로도 형성할 수 있다.
이때, 본 발명은 상기 형광체(160)를 상기 발광 소자 칩(150)을 감싸며, 상기 기판(100) 상부에 형성되는 구조로 형성할 수도 있다.
그리고, 상기 발광 소자 칩(150)은 적색, 녹색, 청색 중 하나를 방출하는 발광 소자 칩이고, 상기 형광체(160)는 상기 발광 소자 칩(150)에서 방출된 광의 파장을 전환시키는 형광체이다.
여기서, 궁극적으로는 발광 소자 패키지에서 방출되는 광이 백색광이 되도록 하기 위함이다.
계속하여, 상기 발광 소자 칩(150) 및 형광체(160)를 감싸며 상기 기판(100) 상부에 보호층(170)을 형성한다.(도 2d)
이러한 발광 소자 패키지의 제조 방법은 웨이퍼 레벨로 수행할 수 있으며, 웨이퍼 레벨로 수행하는 경우, 상기 기판(100)은 웨이퍼이고, 상기 기판(100)에 복수개의 발광 소자 칩이 실장된다.
그리고, 상기 도 2d의 공정을 수행한 후에, 도 2e에 도시된 바와 같이, A-A'선으로 다이싱(Dicing)하여 개별 발광 소자 패키지 단위로 분리한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 이용한 카메라 플래시 모듈의 개략적인 구조를 도시한 단면도로서, 도 1과 같은 제 1 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 서브 마운트에 본딩되고, 상기 발광 소자 패키지 상부에 플래시 렌즈를 위치시켜 카메라 플래시 모듈을 구성한다.
즉, 본 발명에 따른 카메라 플래시 모듈은 전극 패드들(211)이 형성된 서브 마운트(210)와; 상부에 형성된 제 1 패드들(110)과, 하부에 형성된 제 2 패드들(120)과, 상기 제 1 패드들(110)과 제 2 패드들(120)을 전기적으로 연결시키는 도전성 관통홀들(130)이 구비된 기판(100)과, 상기 기판(100) 상부의 제 1 패드들(110)에 플립칩(Flip chip) 본딩된 발광 소자 칩(150)과, 상기 발광 소자 칩(150) 상부에 형성된 형광체(160)와; 상기 발광 소자 칩(150) 및 형광체(160)를 감싸며 상기 기판(100) 상부에 형성된 보호층(170)으로 이루어지고, 상기 서브 마운트(210)의 전극 패드들(211)에 제 2 패드들(120)이 솔더(25)로 본딩되어 상기 서브 마운트(210)에 실장된 발광 소자 패키지(200)와; 상기 발광 소자 패키지(200)의 상부에 위치된 플래시 렌즈(300)와; 상기 발광 소자 패키지(200)의 상부에 대향되며 상기 플래시 렌즈(300)에 접착되어 있는 광 확산 시트(310)로 구성된다.
상기 플래시 렌즈(300)는 상기 발광 소자 패키지(200)에서 방출된 광이 전면의 피사체에 집광하기 위하여 도안된 모양인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 광 확산 시트(310)는 상기 발광 소자 패키지(200) 표면으로부터 일정한 방향으로 방출되는 광을 산란시켜 피사체 전반에 걸쳐 골로루 퍼지게 하는 역할을 수행한다.
여기서, 상기 광 확산 시트(310)는 도 3에 도시된 바와 같이, 폴리에스테르 수지(PET)층(312)과; 상기 폴리에스테르 수지층(312) 상에 형성된 비드(Bead) 코팅층(312)으로 이루어진 광 확산 시트를 사용할 수 있다.
그리고, 상기 광 확산 시트(310)는 가시광선 대역에서 광 투과율이 우수해야 하며, 0.5㎜ 이하의 두께가 적당하다.
광 투과율이 우수한 접착층(320)으로 상기 플래시 렌즈(300)에 접착되어 있는 것이 바람직하다.
이때, 상기 광 확산 시트(310)의 접착방법으로는 광 투과율이 우수하면서 접착력을 갖는 OCA(Optical clear adhesive)필름을 사용하여 라미네이션 방법으로 상기 플래시 렌즈(300)에 상기 광 확산 시트(310)를 접착한다.
그러므로, 본 발명의 카메라 플래시 모듈은 광 확산 시트가 구비되어 피사체에 균일한 광을 형성할 수 있으며, 시인성 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 4는 도 3의 카메라 플래시 모듈의 발광 소자 패키지에 렌즈가 장착되어 있는 상태를 도시한 단면도로서, 상부에 렌즈를 부착한 발광 소자 패키지를 카메라 플래시 모듈에 내장하는 것이다.
그러므로, 상기 발광 소자 패키지(200)는 서브 마운트(210)에 실장되어 있고, 상기 발광 소자 패키지(200)의 보호층(170) 상부에는 커버 렌즈(172)가 접착되어 있다.
이렇게, 상기 발광 소자 패키지(200) 상부에 상기 커버 렌즈(172)가 접착되어 있으면, 상기 발광 소자 패키지(200)에서 방출되는 광이 상기 커버 렌즈(172)에 서 집광되어, 플래시 렌즈(300)로 전달되는 광 세기를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 개략적인 구조를 도시한 단면도로서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 상부에 형성된 제 1 패드들(110)과, 하부에 형성된 제 2 패드들(120)과, 상기 제 1 패드들(110)과 제 2 패드들(120)을 전기적으로 연결시키는 도전성 관통홀들(130)이 구비된 기판(100)과; 상기 기판(100) 상부의 제 1 패드들(110)에 플립칩(Flip chip) 본딩된 발광 소자 칩(150)과; 상기 발광 소자 칩(150) 상부에 형성된 형광체(160)와; 상기 발광 소자 칩(150) 및 형광체(160)를 감싸며 상기 기판(100) 상부에 형성된 보호층(170)과; 상기 보호층(170) 상부에 접착된 광 확산 시트(310)로 구성된다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 전술된 도 2a 내지 도 2d 공정을 수행한 후, 보호층(170) 상부에 광 확산 시트(310)를 접착시트(321)로 접착하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 제조가 완료된다.
이때, 웨이퍼 레벨로 발광 소자 패키지를 제조하는 경우, 상기 광 확산 시트(310)를 접착한 후, 복수개의 발광 소자들이 본딩된 웨이퍼를 도 2e에 도시된 바와 같이, B-B'선으로 개별 발광 소자 패키지 단위로 다이싱하여 분리한다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 이용한 카메라 플래시 모듈의 개략적인 구조를 도시한 단면도로서, 도 3의 카메라 플래시 모듈과 동일하게, 도 6과 같은 제 2 실시예에 따른 발광 소자 패키지(200)를 서브 마운트(210)에 본딩하고, 상기 발광 소자 패키지(210) 상부에 플래시 렌즈(300)가 위치되도록 구성하면, 카메라 플래시 모듈을 완성할 수 있다.
도 8은 도 7의 카메라 플래시 모듈의 발광 소자 패키지에 렌즈가 장착되어 있는 상태를 도시한 단면도로서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자 패키지(260)의 광 확산 시트(310) 상부에 커버 렌즈(172)를 부착하고, 상기 커버 렌즈(172)가 부착된 발광 소자 패키지(260)를 서브 마운트(210)에 실장하고, 상기 커버 렌즈(172) 상부에 플래시 렌즈(300)가 위치된다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 개략적인 구조를 도시한 단면도로서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 상부에 형성된 제 1 패드들(110)과, 하부에 형성된 제 2 패드들(120)과, 상기 제 1 패드들(110)과 제 2 패드들(120)을 전기적으로 연결시키는 도전성 관통홀들(130)이 구비된 기판(100)과; 상기 기판(100) 상부의 제 1 패드들(110)에 플립칩(Flip chip) 본딩된 발광 소자 칩(150)과; 상기 발광 소자 칩(150) 상부에 형성된 형광체(160)와; 상기 발광 소자 칩(150) 및 형광체(160)를 감싸며 상기 기판(100) 상부에 형성된 보호층(170)과; 상기 보호층(170) 상부에 위치된 광 확산 시트(310)와; 상기 광 확산 시트(310)를 감싸며 상기 보호층(170) 상부에 몰딩되어 있고, 상부에 렌즈 형상부(510)가 형성되어 있는 몰딩부(500)로 구성된다.
도 10a 내지 10f는 도 9의 발광 소자 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 먼저, 상부에 형성된 제 1 패드들(110)과, 하부에 형성된 제 2 패드들(120)과, 상기 제 1 패드들(110)과 제 2 패드들(120)을 전기적으로 연결시키는 도전성 관통홀(130)들이 구비된 기판(100)을 준비한다.(도 10a)
이 후, 상기 기판(100) 상부의 제 1 패드들(110)에 발광 소자 칩(150)을 플립칩(Flip chip) 본딩한다.(도 10b)
여기서, 상기 플립칩 본딩은 상기 발광 소자 칩(150)의 전극 패드들과 상기 제 1 패드들(110)을 솔더로 본딩하면서, 상기 발광 소자 칩(150)을 상기 기판(100)에 실장하는 것이다.
그 다음, 상기 발광 소자 칩(150) 상부에 형광체(160)를 형성한다.(도 10c)
계속, 상기 발광 소자 칩(150) 및 형광체(160)를 감싸며 상기 기판(100) 상부에 보호층(170)을 형성한다.(도 10d)
연이어, 상기 발광 소자 칩(150) 상측에 위치되지 않은 상기 보호층(170) 영역을 노출시키는 광 확산 시트(310)를 상기 보호층(170) 상부에 위치시킨다.(도 10e)
그 다음, 상기 광 확산 시트(310)를 감싸며 상기 보호층(170) 상부를 몰딩하여, 상부에 렌즈 형상부(510)가 형성되어 있는 몰딩부(500)을 형성한다.(도 10f)
상기 렌즈 형상부(510)는 도 8의 렌즈 커버와 같은 역할을 수행한다.
전술된 바와 같이, 상기 광 확산 시트(310)는 상기 발광 소자 칩(150) 상측의 상기 보호층(170) 영역에 위치되고, 상기 발광 소자 칩(150) 상측에 위치되지 않은 상기 보호층(170) 영역을 노출시킴으로써, 상기 보호층(170) 상부에 몰딩부(500)가 형성될 때, 상기 광 확산 시트(310)는 자기 본딩(Self-bonding)되는 효과가 발생된다.
즉, 상기 광 확산 시트를 접착하기 위한 별도의 접착제가 필요하지 않아 제조 비용을 감소시킬 수 있는 것이다.
이러한 카메라 플래시 모듈의 제조 방법에서도 웨이퍼 레벨로 제조 공정을 수행할 수 있으며, 이때, 도 10e의 광 확산 시트는 상기 발광 소자 칩(150) 상측에 위치되지 않은 상기 보호층(170) 영역을 노출시키는 관통홀(320)이 형성되어 있고, 이 관통홀(320) 내부에 몰딩부(500)의 몰딩수지가 채워짐으로써, 상기 광 확산 시트는 자기 본딩된다.
그리고, 도 10e와 같이, C-C'선으로 다이싱하여 복수개의 발광 소자 칩들 각각이 포함된 개별 카메라 플래시 모듈로 분리한다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.