KR101616296B1 - 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디스플레이 용도나 조명 용도로 사용될 수 있는 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는 기판; 상기 기판에 안착되는 발광 소자; 상기 제 1 전극의 일부분 상에 설치되는 본딩 부재; 상기 제 2 전극의 일부분 상에 설치되는 절연성 단턱부; 및 상기 기판의 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 기판의 상기 제 2 전극과 절연되도록 상기 본딩 부재의 상방 및 상기 절연성 단턱부의 상방에 설치되고, 상기 발광 소자를 수용하여 상기 발광 소자에서 발생되는 빛을 반사시킬 수 있는 반사컵부가 형성되며, 금속 재질인 금속 반사 부재;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이 용도나 조명 용도로 사용될 수 있는 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN 다이오드 형성을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 광을 구현할 수 있는 일종의 반도체 소자를 말한다. 이러한 발광 소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이러한 LED는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 기판이나 리드프레임에 실장한 후, 패키징할 수 있어서 여러 가지 용도로 모듈화하여 백라이트 유닛(backlight unit)이나 각종 조명 장치 등에 적용할 수 있다.
이러한 종래의 발광 소자 패키지는 발광 소자에서 발생된 빛을 반사시킬 수 있도록 반사율이 우수한 금속 재질의 반사 부재를 적용할 수 있다.
예컨데, 종래에는 아연 등의 금속을 다이캐스팅이나 주물로 성형하고, 그 표면에 은(Ag) 등의 반사층을 코팅하여 금속 재질의 반사 부재를 성형할 수 있었다.
그러나, 이러한 다이캐스팅이나 주물 방식의 금속 성형 방법은 공정이 복잡하고 재질을 용융해야 하는 등 성형 시간 및 성형 비용이 증대되고, 황변현상 등 반사층이 쉽게 변색되어 광효율이 크게 떨어지고, 반사층이 쉽게 박리되는 등 구조적으로도 많은 문제점이 있었다.
또한, 다이캐스팅이나 주물을 사용하기 위한 재질은 매우 한정적이여서 이들과 기존의 솔더나 구리 배선층 간의 접합도가 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 롤 압착 방식으로 구리층과 알루미늄층을 압착하고 이를 연속적으로 스탬핑 공정 및 트림 공정을 수행하여 황변 현상 등 반사 표면의 변색을 방지하여 광효율을 높일 수 있고, 제조 시간 및 제조 비용을 획기적으로 절감하여 제품의 단가를 낮출 수 있고, 구조적으로 견고하여 층간 박리 현상을 방지할 수 있으며, 솔더를 이용하여 구리층을 동일한 구리에 본딩할 수 있어서 기계적 접합성을 향상시킬 수 있고, 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 하는 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지는, 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는 기판; 상기 기판에 안착되는 발광 소자; 상기 제 1 전극의 일부분 상에 설치되는 본딩 부재; 상기 제 2 전극의 일부분 상에 설치되는 절연성 단턱부; 및 상기 기판의 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 기판의 상기 제 2 전극과 절연되도록 상기 본딩 부재의 상방 및 상기 절연성 단턱부의 상방에 설치되고, 상기 발광 소자를 수용하여 상기 발광 소자에서 발생되는 빛을 반사시킬 수 있는 반사컵부가 형성되며, 금속 재질인 금속 반사 부재;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 금속 반사 부재는, 상기 본딩 부재를 이용하여 상기 기판의 상기 제 1 전극과 본딩될 수 있도록 구리 성분을 포함하는 구리층; 및 상기 반사컵부의 반사율을 높일 수 있도록 상기 구리층의 상면에 설치되고, 알루미늄 성분을 포함하는 알루미늄층;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 금속 반사 부재는, 하면에 상기 절연성 단턱부와 대응되는 형상의 오목홈부가 형성되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 금속 반사 부재는, 접착층을 이용하여 상기 구리층과 상기 알루미늄층을 압착 성형한 베이스 스트립을 프레스로 스탬핑하여 성형되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 금속 반사 부재는, 외측으로 돌출되는 상부 플랜지부; 상기 상부 플랜지부의 하부에 형성되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 상방으로 반사시킬 수 있도록 상기 기판의 발광 소자 안착면을 기준으로 경사 각도로 경사지게 형성되는 상기 반사컵부; 및 상기 반사컵부의 하부에 형성되고, 내측으로 돌출되는 하부 플랜지부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 본딩 부재는, 솔더 성분을 포함하는 것일 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 백라이트 유닛은, 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는 기판; 상기 기판에 안착되는 발광 소자; 상기 제 1 전극의 일부분 상에 설치되는 본딩 부재; 상기 제 2 전극의 일부분 상에 설치되는 절연성 단턱부; 상기 기판의 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 기판의 상기 제 2 전극과 절연되도록 상기 본딩 부재의 상방 및 상기 절연성 단턱부의 상방에 설치되고, 상기 발광 소자를 수용하여 상기 발광 소자에서 발생되는 빛을 반사시킬 수 있는 반사컵부가 형성되며, 금속 재질인 금속 반사 부재; 및 상기 발광 소자의 광경로에 설치되는 도광판;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법은, 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 금속 반사 부재를 준비하는 반사 부재 준비 단계; 및 상기 기판 상에 상기 금속 반사 부재를 조립하여 고정하는 고정 단계;를 포함하고, 상기 기판 준비 단계는, 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는 기판 스트립을 준비하는 스트립 준비 단계; 및 상기 제 2 전극의 일부분 상에 절연성 단턱부를 몰딩 성형하는 단턱부 성형 단계;를 포함하고, 상기 반사 부재 준비 단계는, 접착층으로 구리층과 알루미늄층을 압착 성형하여 베이스 스트립을 형성하는 베이스 스트립 형성 단계; 및 상기 베이스 스트립을 프레스로 스탬핑하여 상기 금속 반사 부재의 반사컵부를 성형하는 반사컵부 형성 단계;를 포함하며, 상기 고정 단계는, 상기 기판의 상기 제 1 전극 상에 본딩 부재를 형성하는 본딩 부재 형성 단계; 및 상기 금속 반사 부재가 상기 기판의 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 기판의 상기 제 2 전극과 절연되도록 상기 금속 반사 부재를 상기 본딩 부재의 상면 및 상기 절연성 단턱부의 상면에 조립하여 설치하는 조립 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 반사 부재 준비 단계는, 상기 반사컵부 형성 단계 이후에, 상기 금속 반사 부재의 하면에 상기 절연성 단턱부와 대응되는 형상의 오목홈부가 형성되도록 절삭기로 상기 오목홈부를 절삭하여 형성하는 절삭 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 황변 현상 등 반사 표면의 변색을 방지하여 광효율을 높일 수 있고, 제조 시간 및 제조 비용을 획기적으로 절감하여 제품의 단가를 낮출 수 있고, 구조적으로 견고하여 층간 박리 현상을 방지할 수 있으며, 전기적 및 기계적 접합성을 향상시킬 수 있고, 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 12는 도 1의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 12는 도 1의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면, 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)를 나타내는 부품 분해 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 발광 소자 패키지(100)를 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)는 크게 기판(10)과, 발광 소자(20)와, 본딩 부재(30)와, 절연성 단턱부(40) 및 금속 반사 부재(50)를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 기판(10)은, 제 1 전극(11) 및 제 2 전극(12)을 갖는 리드 프레임으로서, 상기 발광 소자(20)를 지지하거나 수용할 수 있는 적당한 기계적 강도와 절연성을 갖는 재료나 전도성 재료로 제작될 수 있다.
예를 들어서, 상기 기판(10)은, 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 납, 금, 은 등의 금속 재질이 적용될 수 있으며, 천공되거나 절곡된 플레이트 형태일 수 있다.
또한, 반사율을 극대화할 수 있도록 그 표면이 반사도가 우수한 적어도 은(Ag), 은(Ag) 도금층, 은(Ag) 합금, 은(Ag) 합금층, 알루미늄(Al), 알루미늄(Al) 합금, 알루미늄(Al) 합금층, 구리(Cu), 구리(Cu) 합금, 구리(Cu) 도금층, 구리(Cu) 합금층, 백금(Pt), 백금(Pt) 합금, 백금(Pt) 합금층, 금(Au), 금(Au) 도금층, 금(Au) 합금층, 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 로듐(Rh) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
이외에도, 상기 기판(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 리드 프레임을 대신하여 에폭시계 수지 시트를 다층 형성시킨 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)이 적용될 수 있다. 또한, 상기 기판(20)은, 연성 재질의 플랙서블 인쇄 회로 기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
이외에도, 상기 기판(10) 대신, 레진, 글래스 에폭시 등의 합성 수지 기판이나, 열전도율을 고려하여 세라믹(ceramic) 기판이 적용될 수 있다.
또한, 상기 기판(10)은, 가공성을 향상시키기 위해서 부분적 또는 전체적으로 적어도 EMC(Epoxy Mold Compound), PI(polyimide), 세라믹, 그래핀, 유리합성섬유 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(20)는, 하면에 제 1 패드와 제 2 패드를 갖고, 상기 기판(10)에 안착되어 상기 기판(10)과 본딩 매체를 이용하여 각각 전기적으로 연결되는 플립칩(flip chip) 형태의 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 상기 패드 이외에도 펌프나 솔더 등의 신호전달매체를 갖는 플립칩 형태일 수 있고, 이외에도, 단자에 본딩 와이어가 적용되거나, 부분적으로 제 1 단자 또는 제 2 단자에만 본딩 와이어가 적용되는 발광 소자나, 수평형, 수직형 발광 소자 등이 모두 적용될 수 있다.
또한, 상기 제 1 패드와 상기 제 2 패드는 도 1에 도시된 사각판 형상 이외에 다양한 형상으로 변형될 수 있고, 예컨대 하나의 암 상에 다수 핑거들이 구비된 핑거 구조나 범프 구조 등을 가질 수도 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(20)는, 상기 기판(10)에 1개가 설치될 수도 있고, 이외에도 도시하지 않았지만, 상기 기판(10)에 복수개가 설치되는 것도 가능하다.
이외에도, 도시하지 않았지만, 상기 발광 소자(20)는, 본딩 와이어를 이용하여 상기 기판(10)과 전기적으로 연결되는 수평형 또는 수직형 발광 소자일 수 있다.
이러한, 상기 발광 소자(20)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체로 이루어질 수 있다. 예를 들어서, 질화물 반도체로 이루어지는 청색, 녹색, 적색, 황색 발광의 LED, 자외 발광의 LED, 적외 발광의 LED 등이 적용될 수 있다.
또한, 상기 발광 소자(20)는, 예를 들면, MOCVD법 등의 기상성장법에 의해, 성장용 사파이어 기판이나 실리콘 카바이드 기판 상에 InN, AlN, InGaN, AlGaN, InGaAlN 등의 질화물 반도체를 에피택셜 성장시켜 구성할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(20)는, 질화물 반도체 이외에도 ZnO, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlInGaP 등의 반도체를 이용해서 형성할 수 있다. 이들 반도체는, n형 반도체층, 발광층, p형 반도체층의 순으로 형성한 적층체를 이용할 수 있다. 상기 발광층(활성층)은, 다중 양자웰 구조나 단일 양자웰 구조를 한 적층 반도체 또는 더블 헤테로 구조의 적층 반도체를 이용할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(20)는, 디스플레이 용도나 조명 용도 등 용도에 따라 임의의 파장의 것을 선택할 수 있다.
여기서, 상기 성장용 기판으로는 필요에 따라 절연성, 도전성 또는 반도체 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 성장용 기판은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. GaN 물질의 에피성장을 위해서는 동종 기판인 GaN 기판이 좋으나, GaN 기판은 그 제조상의 어려움으로 생산단가가 높은 문제가 있다.
이종 기판으로는 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등이 주로 사용되고 있으며. 가격이 비싼 실리콘 카바이드 기판에 비해 사파이어 기판이 더 많이 활용되고 있다. 이종 기판을 사용할 때는 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자상수의 차이로 인해 전위(dislocation) 등 결함이 증가한다. 또한, 기판 물질과 박막 물질 사이의 열팽창계수의 차이로 인해 온도 변화시 휨이 발생하고, 휨은 박막의 균열(crack)의 원인이 된다. 기판과 GaN계인 발광 적층체 사이의 버퍼층을 이용해 이러한 문제를 감소시킬 수도 있다.
또한, 상기 성장용 기판은 LED 구조 성장 전 또는 후에 LED 칩의 광 또는 전기적 특성을 향상시키기 위해 칩 제조 과정에서 완전히 또는 부분적으로 제거되거나 패터닝하는 경우도 있다.
예를 들어, 사파이어 기판인 경우는 레이저를 기판을 통해 반도체층과의 계면에 조사하여 기판을 분리할 수 있으며, 실리콘이나 실리콘 카바이드 기판은 연마/에칭 등의 방법에 의해 제거할 수 있다.
또한, 상기 성장용 기판 제거 시에는 다른 지지 기판을 사용하는 경우가 있으며 지지 기판은 원 성장 기판의 반대쪽에 LED 칩의 광효율을 향상시키게 위해서, 반사 금속을 사용하여 접합하거나 반사구조를 접합층의 중간에 삽입할 수 있다.
또한, 상기 성장용 기판 패터닝은 기판의 주면(표면 또는 양쪽면) 또는 측면에 LED 구조 성장 전 또는 후에 요철 또는 경사면을 형성하여 광 추출 효율을 향상시킨다. 패턴의 크기는 5nm ~ 500㎛ 범위에서 선택될 수 있으며 규칙 또는 불규칙적인 패턴으로 광 추출 효율을 좋게 하기 위한 구조면 가능하다. 모양도 기둥, 산, 반구형, 다각형 등의 다양한 형태를 채용할 수 있다.
상기 사파이어 기판의 경우, 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001과 4.758 이며, C면, A면, R면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다.
또한, 상기 성장용 기판의 다른 물질로는 Si 기판을 들 수 있으며, 대구경화에 보다 적합하고 상대적으로 가격이 낮아 양산성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 실리콘(Si) 기판은 GaN계 반도체에서 발생하는 빛을 흡수하여 발광소자의 외부 양자 효율이 낮아지므로, 필요에 따라 상기 기판을 제거하고 열전도 반사층이 포함된 Si, Ge, SiAl, 세라믹, 또는 금속 기판 등의 지지기판을 추가로 형성하여 사용한다.
상기 Si 기판과 같이 이종 기판상에 GaN 박막을 성장시킬 때, 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자 상수의 불일치로 인해 전위(dislocation) 밀도가 증가하고, 열팽창 계수 차이로 인해 균열(crack) 및 휨이 발생할 수 있다. 발광 적층체의 전위 및 균열을 방지하기 위한 목적으로 성장용 기판과 발광적층체 사이에 버퍼층을 배치시킬 수 있다. 상기 버퍼층은 활성층 성장시 기판의 휘는 정도를 조절해 웨이퍼의 파장 산포를 줄이는 기능도 한다.
여기서, 상기 버퍼층은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, 또는 InGaNAlN를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 ZrB2, HfB2, ZrN, HfN, TiN 등의 물질도 사용할 수 있다. 또한, 복수의 층을 조합하거나, 조성을 점진적으로 변화시켜 사용할 수도 있다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 본딩 부재(30)는, 상기 제 1 전극(11)의 일부분 상에 설치되어 상기 제 1 전극(11)과 상기 금속 반사 부재(50)를 기계적으로 견고하게 고정시킬 수 있는 솔더 성분을 포함된 솔더 또는 솔더 패이스트일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 본딩 부재(30)는 상기 금속 반사 부재(40)의 하면과 대응되어 본딩될 수 있도록 상기 제 1 전극(11)의 테두리를 따라 각진 형상으로 형성될 수 있다.
그러나, 이러한 상기 본딩 부재(30)는 반드시 도면에 국한되지 않고, 상기 금속 반사 부재(40)와 본딩될 수 있는 위치에 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 상기 본딩 부재(30)는 상기 제 1 전극(11)과 전기적으로 연결될 수 있으나, 상기 금속 반사 부재(50)는 상기 절연성 단턱부(40)를 이용하여 상기 제 2 전극(12)과는 전기적으로 절연될 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 절연성 단턱부(40)는, 상기 제 2 전극(12)의 일부분 상에 단턱 형상으로 설치되는 것으로서, 상기 금속 반사 부재(40)가 상기 제 2 전극(12)과 전기적으로 연결되는 것을 방지할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 절연성 단턱부(40)는 상기 금속 반사 부재(40)의 후술될 오목홈부(53)와 대응되어 걸쳐질 수 있도록 상기 제 2 전극(12)의 테두리를 따라 각진 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 도시하지 않았지만, 더욱 견고한 고정을 위하여 상기 절연성 단턱부(40)와 상기 금속 반사 부재(40) 사이에 예컨대, 에폭시 등 절연성 본딩 부재가 설치될 수 있다.
그러나, 이러한 상기 절연성 단턱부(40)는 반드시 도면에 국한되지 않고, 상기 금속 반사 부재(40)의 상기 오목홈부(53)와 대응될 수 있는 위치에 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 금속 반사 부재(50)는, 상기 기판(10)의 상기 제 1 전극(11)과 전기적으로 연결되고, 상기 기판(10)의 상기 제 2 전극(12)과 절연되도록 상기 본딩 부재(30)의 상방 및 상기 절연성 단턱부(40)의 상방에 설치되고, 상기 발광 소자(20)를 수용하여 상기 발광 소자(20)에서 발생되는 빛을 반사시킬 수 있는 반사컵부(50-2)가 형성되며, 금속 재질인 금속 판재일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 금속 반사 부재(50)는, 상기 본딩 부재(30)를 이용하여 상기 기판(10)의 상기 제 1 전극(11)과 본딩될 수 있도록 구리 성분을 포함하는 구리층(51); 및 상기 반사컵부(50-2)의 반사율을 높일 수 있도록 상기 구리층(51)의 상면에 설치되고, 알루미늄 성분을 포함하는 알루미늄층(52)을 포함하는 이중 재질의 판재일 수 있다.
예컨대, 상기 금속 반사 부재(50)는, 후술될 도 5의 접착층(54)을 이용하여 상기 구리층(51)과 상기 알루미늄층(52)을 압착롤(R)로 압착 성형한 베이스 스트립(BS)을 후술될 도 7의 프레스(P)로 스탬핑하여 성형되는 것일 수 있다.
또한, 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 금속 반사 부재(50)는, 스탬핑하기에 용이하도록 외측으로 돌출되는 상부 플랜지부(50-1)와, 상기 상부 플랜지부(50-1)의 하부에 형성되고, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 상방으로 반사시킬 수 있도록 상기 기판(10)의 발광 소자 안착면(F)을 기준으로 경사 각도(A)로 경사지게 형성되는 상기 반사컵부(50-2) 및 상기 반사컵부(50-2)의 하부에 형성되고, 내측으로 돌출되는 하부 플랜지부(50-3)를 포함하는 3차원적으로 복합적인 구조체일 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)의 상기 제 2 전극(12)과 전기적으로 절연될 수 있도록 상기 금속 반사 부재(50)는, 하면에 상기 절연성 단턱부(40)와 대응되는 형상의 오목홈부(53)가 형성될 수 있다.
따라서, 시간과 비용이 많이 소요되는 다이캐스팅이나 주물 방식을 이용하지 않고, 신속하면서 연속 공정이 가능한 롤 압착 방식을 이용하여 구리층과 알루미늄층을 압착하고 스탬핑 공정 및 트림 공정을 수행할 수 있어서, 제조 시간 및 제조 비용을 획기적으로 절감하여 제품의 단가를 낮출 수 있고, 알루미늄층을 이용하여 황변 현상 등 반사 표면의 변색을 방지함으로써 광효율을 높일 수 있으며, 구리층을 동일한 구리 리드 프레임에 솔더로 견고하게 본딩할 수 있어서 기계적 접합성을 향상시켜서 구조적으로 견고하여 층간 박리 현상을 방지할 수 있으며, 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 금속 반사 부재(50)의 내부에는 형광체나, 양자점이나, 투광성 봉지재나, 각종 충전재 등 매우 다양한 부재들이 설치될 수 있다.
도 3 내지 도 12는 도 1의 발광 소자 패키지(100)의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 3 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 도 1의 발광 소자 패키지(100)의 제조 과정을 단계적으로 설명하면, 먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(10)을 준비하기 위하여, 제 1 전극(11) 및 제 2 전극(12)을 갖는 기판 스트립(10S)을 준비하고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 전극(12)의 일부분 상에 절연성 단턱부(40)를 몰딩 성형할 수 있다.
이 때, 상기 제 1 전극(11) 및 상기 제 2 전극(12) 사이의 전극 분리 공간에 상기 절연성 단턱부(40)와 동일한 재질의 몰딩 부재(41)가 충전되어 몰딩 성형될 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 금속 반사 부재(40)를 준비하기 위하여, 접착층(54)으로 구리층(51)과 알루미늄층(52)을 압착롤(R)로 압착 성형하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스 스트립(BS)을 형성할 수 있다.
이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 스트립(BS)을 프레스(P)로 스탬핑하여 상기 금속 반사 부재(50)의 반사컵부(50-2)를 성형할 수 있다.
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 금속 반사 부재(50)의 하면에 상기 절연성 단턱부(40)와 대응되는 형상의 오목홈부(53)가 형성되도록 절삭기(G)로 상기 오목홈부(53)를 절삭하여 형성할 수 있다.
이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 절단선(CL)을 따라 개별 금속 반사 부재 단위로 절단할 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 도 4에서 준비된 상기 기판(10) 상에 도 9에서 준비된 상기 금속 반사 부재(50)를 조립하여 고정할 수 있도록 상기 기판(10)의 상기 제 1 전극(11) 상에 본딩 부재(30)를 형성할 수 있다.
이어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 금속 반사 부재(50)가 상기 기판(10)의 상기 제 1 전극(11)과 전기적으로 연결되고, 상기 기판(10)의 상기 제 2 전극(12)과 절연되도록 상기 금속 반사 부재(50)를 상기 본딩 부재(30)의 상면 및 상기 절연성 단턱부(40)의 상면에 조립하여 설치할 수 있다.
이어서, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)에 발광 소자(20)를 안착시킬 수 있다. 이러한 상기 발광 소자(20)는, 도 4의 상기 기판(10)에 안착되거나, 도 10의 상기 기판(10)에 안착되는 것도 가능하다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 백라이트 유닛(1000)은, 제 1 전극(11) 및 제 2 전극(12)을 갖는 기판(10)과, 상기 기판(10)에 안착되는 발광 소자(20)와, 상기 제 1 전극(11)의 일부분 상에 설치되는 본딩 부재(30)와, 상기 제 2 전극(12)의 일부분 상에 설치되는 절연성 단턱부(40)와, 상기 기판(10)의 상기 제 1 전극(11)과 전기적으로 연결되고, 상기 기판(10)의 상기 제 2 전극(12)과 절연되도록 상기 본딩 부재(30)의 상방 및 상기 절연성 단턱부(40)의 상방에 설치되고, 상기 발광 소자(20)를 수용하여 상기 발광 소자(20)에서 발생되는 빛을 반사시킬 수 있는 반사컵부(50-2)가 형성되며, 금속 재질인 금속 반사 부재(50) 및 상기 발광 소자(20)의 광경로에 설치되는 도광판(110)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기판(10)과, 상기 발광 소자(20)와, 상기 본딩 부재(30)와, 상기 절연성 단턱부(40)와, 상기 금속 반사 부재(50)는, 도 1 내지 도 12에 도시된 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)의 구성 요소들과 그 구성 및 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 도광판(110)은, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 유도할 수 있도록 투광성 재질로 제작될 수 있는 광학 부재일 수 있다.
이러한, 상기 도광판(110)은, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛의 광경로에 설치되어, 빛을 보다 넓은 면적으로 전달할 수 있다.
이러한, 상기 도광판(110)은, 그 재질이 폴리카보네이트 계열, 폴리술폰계열, 폴리아크릴레이트 계열, 폴리스틸렌계, 폴리비닐클로라이드계, 폴리비닐알코올계, 폴리노르보넨 계열, 폴리에스테르 등이 적용될 수 있고, 이외에도 각종 투광성 수지 계열의 재질이 적용될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)은, 표면에 미세 패턴이나 미세 돌기나 확산막등을 형성하거나, 내부에 미세 기포를 형성하는 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.
여기서, 도시하지 않았지만, 상기 도광판(110)의 상방에는 각종 확산 시트, 프리즘 시트, 필터 등이 추가로 설치될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)의 상방에는 LCD 패널 등 각종 디스플레이 패널이 설치될 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 본 발명은 상술된 상기 발광 소자 패키지(100)를 포함하는 조명 장치 또는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 조명 장치 또는 디스플레이 장치의 구성 요소들은 상술된 본 발명의 발광 소자 패키지의 그것들과 구성과 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
도 13은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법은, 기판(10)을 준비하는 기판 준비 단계(S1)와, 금속 반사 부재(50)를 준비하는 반사 부재 준비 단계(S2) 및 상기 기판(10) 상에 상기 금속 반사 부재(50)를 조립하여 고정하는 고정 단계(S3)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기판 준비 단계(S1)는, 제 1 전극(11) 및 제 2 전극(12)을 갖는 기판 스트립(10S)을 준비하는 스트립 준비 단계(S11) 및 상기 제 2 전극(12)의 일부분 상에 절연성 단턱부(40)를 몰딩 성형하는 단턱부 성형 단계(S12)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반사 부재 준비 단계(S2)는, 접착층(54)으로 구리층(51)과 알루미늄층(52)을 압착롤(R)로 압착 성형하여 베이스 스트립(BS)을 형성하는 베이스 스트립 형성 단계(S21) 및 상기 베이스 스트립(BS)을 프레스(P)로 스탬핑하여 상기 금속 반사 부재(50)의 반사컵부(50-2)를 성형하는 반사컵부 형성 단계(S22)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 고정 단계(S3)는, 상기 기판(10)의 상기 제 1 전극(11) 상에 본딩 부재(30)를 형성하는 본딩 부재 형성 단계(S31) 및 상기 금속 반사 부재(50)가 상기 기판(10)의 상기 제 1 전극(11)과 전기적으로 연결되고, 상기 기판(10)의 상기 제 2 전극(12)과 절연되도록 상기 금속 반사 부재(50)를 상기 본딩 부재(30)의 상면 및 상기 절연성 단턱부(40)의 상면에 조립하여 설치하는 조립 단계(S32)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반사 부재 준비 단계(S2)는, 상기 반사컵부 형성 단계(S22) 이후에, 상기 금속 반사 부재(50)의 하면에 상기 절연성 단턱부(40)와 대응되는 형상의 오목홈부(53)가 형성되도록 절삭기(G)로 상기 오목홈부(53)를 절삭하여 형성하는 절삭 단계(S23) 및 절단선(CL)을 따라 개별 금속 반사 부재 단위로 절단하는 절단 단계(S24)를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 기판
11: 제 1 전극
12: 제 2 전극
20: 발광 소자
30: 본딩 부재
40: 절연성 단턱부
50: 금속 반사 부재
51: 구리층
52: 알루미늄층
53: 오목홈부
54: 접착층
R: 압착롤
BS: 베이스 스트립
P: 프레스
F: 발광 소자 안착면
A: 경사 각도
10S: 기판 스트립
CL: 절단선
50-1: 상부 플랜지부
50-2: 반사컵부
50-3: 하부 플랜지부
100: 발광 소자 패키지
110: 도광판
1000: 백라이트 유닛
11: 제 1 전극
12: 제 2 전극
20: 발광 소자
30: 본딩 부재
40: 절연성 단턱부
50: 금속 반사 부재
51: 구리층
52: 알루미늄층
53: 오목홈부
54: 접착층
R: 압착롤
BS: 베이스 스트립
P: 프레스
F: 발광 소자 안착면
A: 경사 각도
10S: 기판 스트립
CL: 절단선
50-1: 상부 플랜지부
50-2: 반사컵부
50-3: 하부 플랜지부
100: 발광 소자 패키지
110: 도광판
1000: 백라이트 유닛
Claims (9)
- 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는 기판;
상기 기판에 안착되는 발광 소자;
상기 제 1 전극의 일부분 상에 설치되는 본딩 부재;
상기 제 2 전극의 일부분 상에 설치되는 절연성 단턱부; 및
상기 기판의 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 기판의 상기 제 2 전극과 절연되도록 상기 본딩부재의 상방 및 상기 절연성 단턱부의 상방에 설치되고, 상기 발광소자를 수용하여 상기 발광소자에서 발생되는 빛을 반사시킬 수 있는 반사컵부가 형성되며, 접착층을 이용하여 구리층과 알루미늄층을 압착성형한 베이스 스트립을 프레스로 스탬핑하여 성형된 금속재질인 금속반사부재;를 포함하는, 발광소자 패키지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 구리층은 상기 기판의 상기 제 1 전극과 본딩될 수 있도록 구성되고, 상기 알루미늄층은 상기 반사컵부의 반사율을 높일 수 있도록 상기 구리층의 상면에 설치되는, 발광소자 패키지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 금속 반사 부재는, 하면에 상기 절연성 단턱부와 대응되는 형상의 오목홈부가 형성되는 것인, 발광 소자 패키지. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 금속 반사 부재는,
외측으로 돌출되는 상부 플랜지부;
상기 상부 플랜지부의 하부에 형성되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 상방으로 반사시킬 수 있도록 상기 기판의 발광 소자 안착면을 기준으로 경사 각도로 경사지게 형성되는 상기 반사컵부; 및
상기 반사컵부의 하부에 형성되고, 내측으로 돌출되는 하부 플랜지부; 를 포함하는, 발광 소자 패키지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 본딩 부재는, 솔더 성분을 포함하는 것인, 발광 소자 패키지. - 제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는 기판;
상기 기판에 안착되는 발광 소자;
상기 제 1 전극의 일부분 상에 설치되는 본딩 부재;
상기 제 2 전극의 일부분 상에 설치되는 절연성 단턱부;
상기 기판의 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 기판의 상기 제 2 전극과 절연되도록 상기 본딩부재의 상방 및 상기 절연성 단턱부의 상방에 설치되고, 상기 발광소자를 수용하여 상기 발광소자에서 발생되는 빛을 반사시킬 수 있는 반사컵부가 형성되며, 접착층을 이용하여 구리층과 알루미늄층을 압착성형한 베이스 스트립을 프레스로 스탬핑하여 성형된 금속재질인 금속반사부재; 및
상기 발광 소자의 광경로에 설치되는 도광판;을 포함하는, 백라이트 유닛.
- 기판을 준비하는 기판 준비 단계;
금속 반사 부재를 준비하는 반사 부재 준비 단계; 및
상기 기판 상에 상기 금속 반사 부재를 조립하여 고정하는 고정 단계;를 포함하고,
상기 기판 준비 단계는,
제 1 전극 및 제 2 전극을 갖는 기판 스트립을 준비하는 스트립 준비 단계; 및
상기 제 2 전극의 일부분 상에 절연성 단턱부를 몰딩 성형하는 단턱부 성형 단계;를 포함하고,
상기 반사 부재 준비 단계는,
접착층으로 구리층과 알루미늄층을 압착 성형하여 베이스 스트립을 형성하는 베이스 스트립 형성 단계; 및
상기 베이스 스트립을 프레스로 스탬핑하여 상기 금속 반사 부재의 반사컵부를 성형하는 반사컵부 형성 단계;를 포함하며,
상기 고정 단계는,
상기 기판의 상기 제 1 전극 상에 본딩 부재를 형성하는 본딩 부재 형성 단계; 및
상기 금속 반사 부재가 상기 기판의 상기 제 1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 기판의 상기 제 2 전극과 절연되도록 상기 금속 반사 부재를 상기 본딩 부재의 상면 및 상기 절연성 단턱부의 상면에 조립하여 설치하는 조립 단계; 를 포함하는, 발광 소자 패키지의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 반사 부재 준비 단계는,
상기 반사컵부 형성 단계 이후에,
상기 금속 반사 부재의 하면에 상기 절연성 단턱부와 대응되는 형상의 오목홈부가 형성되도록 절삭기로 상기 오목홈부를 절삭하여 형성하는 절삭 단계; 를 더 포함하는, 발광 소자 패키지의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140188377A KR101616296B1 (ko) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140188377A KR101616296B1 (ko) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101616296B1 true KR101616296B1 (ko) | 2016-04-28 |
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| KR1020140188377A KR101616296B1 (ko) | 2014-12-24 | 2014-12-24 | 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101616296B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11454844B2 (en) | 2020-03-24 | 2022-09-27 | Samsung Display Co., Ltd. | Light source member, display device including the same, and manufacturing method for the same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060033985A (ko) * | 2004-10-18 | 2006-04-21 | 주식회사 코스텍시스 | 발광다이오드 모듈 |
| KR20100135496A (ko) * | 2009-06-17 | 2010-12-27 | 산요덴키가부시키가이샤 | 발광 장치 및 그 제조 방법 |
| KR20120130927A (ko) * | 2011-05-24 | 2012-12-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 조명시스템 |
| KR20130025766A (ko) * | 2011-09-02 | 2013-03-12 | 엘지디스플레이 주식회사 | 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조방법 |
-
2014
- 2014-12-24 KR KR1020140188377A patent/KR101616296B1/ko active IP Right Grant
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