KR101627153B1 - 발광 소자 패키지와, 조명장치 및 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 소자에 탄성을 가진 실리콘층을 설치하여 인서트 몰드 사출시 발광 소자의 파손을 방지할 수 있는 발광 소자 패키지와 조명 장치 및 제조 방법에 관한 것으로서, 기판과, 상기 기판에 실장되는 발광 소자와, 상기 발광 소자의 상면에 형성되고, 상기 발광 소자를 보호할 수 있도록 탄성을 가지는 실리콘층과, 상기 기판에 형성되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 반사시킬 수 있도록 상기 발광 소자의 측면에 형성되며, 상기 실리콘층의 상방에 수용부를 형성하는 반사 부재 및 상기 발광 소자에서 발생되어 상기 실리콘층을 통과한 빛을 광변환할 수 있도록 상기 반사 부재의 상기 수용부에 형성되는 광변환 물질을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 발광 소자 패키지와 조명장치 및 제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 디스플레이 용도나 조명 용도로 사용할 수 있는 발광 소자 패키지와 조명장치 및 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.
그러나 이러한 종래의 발광 소자 패키지의 제조 방법은 타발 소재를 스탬핑하여, 수지를 인서트 몰드 사출한 리드프레임에 발광 소자를 실장하는 공정이었다. 이런 공정을 거치다 보면 인서트 몰드 사출시 금형의 눌림 압력에 의한 발광 소자의 파손과 공정상 생산량 증가 및 수율 향상에 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 발광 소자에 탄성을 가진 실리콘층을 설치하여 인서트 몰드 사출시 발광 소자의 파손을 방지할 수 있는 발광 소자 패키지와 조명장치 및 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, 기판; 상기 기판에 실장되는 발광 소자; 상기 발광 소자의 상면에 형성되고, 상기 발광 소자를 보호할 수 있도록 탄성을 가지는 실리콘층; 상기 기판에 형성되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 반사시킬 수 있도록 상기 발광 소자의 측면에 형성되며, 상기 실리콘층의 상방에 수용부를 형성하는 반사 부재; 및 상기 발광 소자에서 발생되어 상기 실리콘층을 통과한 빛을 광변환할 수 있도록 상기 반사 부재의 상기 수용부에 형성되는 광변환 물질;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 발광 소자 패키지는, 상기 발광 소자 및 상기 실리콘층은 측면이 동일 평면상에 위치하고, 상기 반사 부재와 직접 접촉할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 발광 소자 패키지는, 상기 수용부는 상기 실리콘층의 상면을 기준으로 경사 각도를 갖는 경사면이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 발광 소자 패키지는, 상기 광변환 물질은 양자점 또는 형광체를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 조명 장치는, 기판; 상기 기판에 실장되는 발광 소자; 상기 발광 소자의 상면에 형성되고, 상기 발광 소자를 보호할 수 있도록 탄성을 가지는 실리콘층; 상기 기판에 형성되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 반사시킬 수 있도록 상기 발광 소자의 측면에 형성되며, 상기 실리콘층의 상방에 수용부를 형성하는 반사부재; 및 상기 발광 소자에서 발생되어 상기 실리콘층을 통과한 빛을 광변환할 수 있도록 상기 반사 부재의 상기 수용부에 형성되는 광변환 물질;을 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지 제조 방법은, 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판의 일부분에 상기 발광 소자를 실장하는 발광 소자 실장 단계; 상기 발광 소자의 상면에 탄성을 가지는 실리콘층을 형성하는 실리콘층 형성 단계; 상기 실리콘층의 상방에 수용부를 형성하는 반사 부재 형성 단계; 및 상기 발광 소자에서 발생되어 상기 실리콘층을 통과한 빛을 광변환할 수 있도록 상기 반사 부재의 상기 수용부에 광변환 물질을 형성하는 광변환 물질 형성 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 반사 부재 형성 단계는, 상기 실리콘층을 금형으로 압력을 가한 상태에서 인서트 몰드 사출로 형성할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 소자에 탄성을 가진 실리콘층을 설치하여 인서트 몰드 사출시 발광 소자의 파손을 방지할 수 있는 효과를 가진 발광 소자 패키지와 조명장치 및 제조 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 8은 도 2의 발광 소자 패키지 모듈의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 8은 도 2의 발광 소자 패키지 모듈의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시 예들에 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 안 됨은 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(turned over), 다른 요소들의 상부의 면상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면상에 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 특정 하는 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 실시 예들에 따른 발광 소자 패키지(100)를 개략적으로 나타내는 부품 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 상기 발광 소자 패키지(100)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 발광 소자 패키지(100)는, 크게 기판(10)과, 발광 소자(20)와, 실리콘층(30)과, 반사 부재(40) 및 광변환 물질(50)을 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(20)는 상기 기판(10)에 실장될 수 있다.
여기서, 상기 기판(10)은 전극 분리 공간을 기준으로 일측 방향에 제 1 전극이 설치되고, 타측 방향에 제 2 전극이 설치되며, 상기 발광 소자(20)가 안착될 수 있도록 안착면이 형성되는 금속 재질의 리드 프레임일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 기판(10)은 상기 발광 소자(20)를 지지하거나 수용할 수 있는 적당한 기계적 강도와 절연성을 갖는 재료나 전도성 재료로 제작될 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(10)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, 상기 발광 소자(20)는, 제 1 패드와 제 2 패드를 갖고, 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 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 다수개가 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 소자는, 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 소자는, 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 향상시키기 위해서, 반사 금속을 사용하여 접합하거나 반사구조를 접합층 중간에 삽입할 수 있다.
또한, 상기 성장용 기판 패터닝은 기판의 주면(표면 또는 양쪽면) 또는 측면에 LED 구조 성장 건 또는 후에 요철 또는 경사면을 형성하여 광 추출 효율을 향상 시킨다. 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 a축 방향의 격자상수가 각각 13.001과 4.758이며, 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.
한편, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘층(30)은, 상기 발광 소자(20)의 상면에 형성되고, 상기 발광 소자(20)를 보호할 수 있도록 탄성을 가질 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 반사 부재(40)는, 상기 기판(10)에 형성되고, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 반사시킬 수 있도록 상기 발광 소자의 측면에 형성되며, 상기 실리콘층(30)의 상방을 수용하는 수용부가 형성될 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광변환 물질(50)은, 상기 발광 소자(20)에서 발생되어 상기 실리콘층(30)을 통과한 빛을 광변환할 수 있도록 상기 반사 부재(40)의 상기 수용부에 형성될 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(20) 및 상기 실리콘층(30)은 측면이 동일 평면상에 위치하고, 상기 반사 부재(40)와 직접 접촉할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 수용부는 상기 실리콘층의 상면을 기준으로 경사 각도(A)를 갖는 경사면이 형성될 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 반사 부재(40) 형성 시, 상기 실리콘층(30)을 인서트 몰드의 상금형(T)으로 압력을 가한 상태에서 인서트 몰드 사출로 형성 될 수 있다.
여기서, 상기 인서트 몰드의 상기 상금형(T)은, 상기 경사 각도(A)를 갖는 상기 경사면을 가진 상기 수용부에 대응되는 형상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인서트 몰드의 하금형(B)은, 상기 발광 소자(20) 및 상기 실리콘층(30)의 측면의 상기 동일 평면상에 대응되는 형상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광 소자(20)의 상면에 탄성을 가진 상기 실리콘층(30)이 형성되어, 상기 반사 부재(40) 형성 시 인서트 몰드의 상기 상금형(T)이 하강하여 상기 발광 소자(20)에 압력을 가할 때, 탄성을 가진 상기 실리콘층(30)이 상기 발광 소자(20)와 상기 상금형(T) 사이에 위치하여 상기 상금형(T)으로부터 상기 발광 소자(20)에 전해지는 압력을 탄성을 가진 상기 실리콘층(30)이 감쇄할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광변환 물질(50)은, 양자점 또는 형광체를 포함할 수 있다.
이러한, 상기 형광체의 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y은 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다, 또한 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제등이 추가로 적용될 수 있다.
또한, 상기 형광체의 도포 방식은 크게 LED 칩 또는 발광 소자에 뿌리는 방식, 또는 막 형태로 덮는 방식, 필름 또는 세라믹 형광체 등의 시트 형태를 부착하는 방식 중 적어도 하나를 사용 할 수 있다.
뿌리는 방식으로는 디스펜싱, 스프레이 코팅 등이 일반적이며 디스펜싱은 공압방식과 스크류(Screw), 리니어 타입(Linear type) 등의 기계적 방식을 포함한다. 제팅(Jetting) 방식으로 미량 토출을 통한 도팅량 제어 및 이를 통한 색좌표 제어도 가능하다. 웨이퍼 레벨 또는 헤드 기판상에 스프레이 방식으로 형광체를 일괄 도포하는 방식은 생산성 및 두께 제어가 용이할 수 있다.
발광 소자 또는 LED 칩 위에 막 형태로 직접 덮는 방식은 전기영동, 스크린 프린팅 또는 형광체의 몰딩 방식으로 적용될 수 있으며 LED 칩 측면의 도포 유무 필요에 따라 해당 방식의 차이점을 가질 수 있다.
발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체 중 단파장에서 발광하는 광을 재 흡수하는 장파장 발광 형광체의 효율을 제어하기 위하여 발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체층을 구분할 수 있으며, LED 칩과 형광체 2종 이상의 파장 재흡수 및 간섭을 최소화하기 위하여 각 층 사이에 DBR(ODR)층을 포함 할 수 있다.
균일 도포막을 형성하기 위하여 형광체를 필름 또는 세라믹 형태로 제작 후 LED 칩 또는 발광 소자 위에 부착할 수 있다.
광 효율, 배광 특성에 차이점을 주기 위하여 리모트 형식으로 광변환 물질을 위치할 수 있으며, 이 때 광변환 물질은 내구성, 내열성에 따라 투광성 고분자, 유리등의 물질 등과 함께 위치할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 조명 장치는, 기판(10), 상기 기판(10)에 실장되는 발광 소자(20), 상기 발광 소자(20)의 상면에 형성되고, 상기 발광 소자(20)를 보호할 수 있도록 탄성을 가지는 실리콘층(30), 상기 기판(10)에 형성되고, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 반사시킬 수 있도록 상기 발광 소자(20)의 측면에 형성되며, 상기 실리콘층(30)의 상방을 수용하는 수용부를 구비하는 반사부재(40) 및 상기 발광 소자(20)에서 발생되어 상기 실리콘층(30)을 통과한 빛을 광변환할 수 있도록 상기 반사 부재(40)의 상기 수용부에 형성되는 광변환 물질(50)을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 발광 소자 패키지(100)는, 상기 기판(10)에 실장되는 발광 소자(20)와 상기 반사 부재(40) 형성 시, 상기 상금형(T)으로 압력을 가할 때 상기 발광 소자(20)를 보호하는 탄성을가진 상기 실리콘층(30)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 상금형(T)은 상기 수용부의 상기 경사 각도(A)를 갖는 상기 경사면에 대응되는 형상을 포함하고, 상기 하금형은(B) 상기 발광 소자(20) 및 상기 실리콘층(30)의 측면의 상기 동일 평면상에 대응되는 형상을 포함할 수 있으므로, 상기 수용부는 상기 실리콘층의 상면을 기준으로 경사 각도(A)를 가지는 상기 경사면이 형성되어 상기 광변환 물질(50)을 수용하며, 상기 발광 소자(20) 및 상기 실리콘층(30)은 상기 반사 부재(40)와 틈이 없이 직접 접촉할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 상기 발광 소자 패키지(100)는, 상기 발광 소자(20)에 탄성을 가진 실리콘층(30)을 형성하여 상기 인서트 몰드 사출시 상기 발광 소자(20)의 파손을 방지하여, 공정상 생산량 증가 및 수율 향상을 할 수 있다.
또한, 상기 반사 부재(40)에 상기 광변환 물질(50)을 수용할 수 있는 경사 각도(A)를 가지는 상기 경사면이 형성된 상기 수용부가 설치되어, 기존의 반사컵부가 없는 구조이므로, 상기 발광 소자 패키지(100)의 파워나 색순도의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 발광 소자(20) 및 상기 실리콘층(30)에 상기 반사 부재(40)와 틈이 없이 직접 접촉하여, 간격이 없기 때문에 기존의 상기 발광 소자(20)의 Remelting 문제를 미연에 방지할 수 있다.
도 3 내지 도 8은 도 2의 상기 발광 소자 패키지(100)의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 도 2의 상기 발광 소자 패키지(100)의 제조 과정을 설명하면, 먼저 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)을 준비할 수 있다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)에 상기 발광 소자(20)를 실장할 수 있다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(20)의 상면에 형성되고, 상기 발광 소자(20)를 보호할 수 있도록 탄성을 가지는 실리콘층(30)을 형성할 수 있다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 반사 부재(40)를 형성할 수 있도록 상기 인서트 몰드의 상기 하금형(B)과 상기 실리콘층(30)에 압력을 가하는 상기 상금형(T)이 형성될 수 있다.
이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 인서트 몰드의 상기 상금형(T)과 상기 하금형(B) 사이의 빈공간(C) 및 기판분리전극에 상기 인서트 몰드 사출로 수지가 충진되어, 상기 기판(10)에 형성되고, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 반사시킬수 있도록 상기 발광 소자의 측면에 형성되며, 상기 실리콘층(30)의 상방에 수용부를 형성하는 반사 부재(40)가 형성될 수 있다.
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(20)에서 발생되어 상기 실리콘층(30)을 통과한 빛을 광변환할 수 있도록 상기 반사 부재(40)의 상기 수용부에 형성되는 광변환 물질(50)이 형성될 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 상기 디스플레이 장치의 구성 요소들은 상술된 본 발명의 상기 발광 소자 패키지(100)의 그것들과 구성과 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 발광 소자 패키지(100)의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 발광 소자 패키지(100)의 제조 방법은, 기판(10)을 준비하는 기판 준비 단계(S10)와, 상기 기판(10)의 일부분에 상기 발광 소자(20)를 실장하는 발광 소자 실장 단계(S20)와, 상기 발광 소자(20)의 상면에 탄성을 가지는 실리콘층(30)을 형성하는 실리콘층 형성 단계(S30)와, 상기 실리콘층(30)의 상방을 수용하는 수용부를 구비하는 반사 부재 형성 단계(S40) 및 상기 발광 소자(20)에서 발생되어 상기 실리콘층(30)을 통과한 빛을 광변환할 수 있도록 상기 반사 부재(40)의 상기 수용부에 광변환 물질(50)을 형성하는 광변환 물질 형성 단계(S50)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 반사 부재 형성 단계(S40)는, 상기 실리콘층(30)을 금형으로 압력을 가한 상태에서 인서트 몰드 사출로 형성할 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
20: 발광 소자
30: 실리콘층
40: 반사 부재
50: 광변환 물질
T: 상금형
B: 하금형
C: 빈공간
100: 발광 소자 패키지
20: 발광 소자
30: 실리콘층
40: 반사 부재
50: 광변환 물질
T: 상금형
B: 하금형
C: 빈공간
100: 발광 소자 패키지
Claims (7)
- 기판;
상기 기판에 실장되는 발광 소자;
상기 발광 소자의 상면에 형성되고, 상기 발광 소자를 보호할 수 있도록 탄성을 가지는 실리콘층;
상기 기판에 형성되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 반사시킬 수 있도록 상기 발광 소자의 측면에 형성되며, 상기 실리콘층의 상방을 수용하는 수용부를 구비하는 반사 부재; 및
상기 발광 소자에서 발생되어 상기 실리콘층을 통과한 빛을 광변환할 수 있도록 상기 반사 부재의 상기 수용부에 형성되는 광변환 물질; 을 포함하고,
상기 실리콘 층은, 상기 반사 부재를 형성하기 위한 인서트 몰드 사출 공정에서 금형으로부터 상기 발광 소자를 보호하는, 발광 소자 패키지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 발광 소자 및 상기 실리콘층은 측면이 동일한 평면 상에 위치하고, 상기 반사 부재와 직접 접촉하는, 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 수용부는 상기 실리콘층의 상면을 기준으로 경사 각도를 갖는 경사면이 형성되는, 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 광변환 물질은, 양자점 또는 형광체를 포함하는, 발광 소자 패키지. - 기판;
상기 기판에 실장되는 발광 소자;
상기 발광 소자의 상면에 형성되고, 상기 발광 소자를 보호할 수 있도록 탄성을 가지는 실리콘층;
상기 기판에 형성되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 반사시킬 수 있도록 상기 발광 소자의 측면에 형성되며, 상기 실리콘층의 상방을 수용하는 수용부를 구비하는 반사부재; 및
상기 발광 소자에서 발생되어 상기 실리콘층을 통과한 빛을 광변환할 수 있도록 상기 반사 부재의 상기 수용부에 형성되는 광변환 물질; 을 포함하고,
상기 실리콘 층은, 상기 반사 부재를 형성하기 위한 인서트 몰드 사출 공정에서 금형으로부터 상기 발광 소자를 보호하는, 조명 장치.
- 삭제
- 기판을 준비하는 기판 준비 단계;
상기 기판의 일부분에 발광 소자를 실장하는 발광 소자 실장 단계;
상기 발광 소자의 상면에 탄성을 가지는 실리콘층을 형성하는 실리콘층 형성 단계;
상기 발광 소자를 보호하기 위하여 상기 실리콘층을 금형으로 압력을 가한 상태에서 인서트 몰드 사출로 상기 실리콘층의 상방을 수용하는 수용부를 형성하는 반사 부재 형성 단계; 및
상기 발광 소자에서 발생되어 상기 실리콘층을 통과한 빛을 광변환할 수 있도록 상기 반사 부재의 상기 수용부에 광변환 물질을 형성하는 광변환 물질 형성 단계; 를 포함하는, 발광 소자 패키지 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140187269A KR101627153B1 (ko) | 2014-12-23 | 2014-12-23 | 발광 소자 패키지와, 조명장치 및 제조 방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR101627153B1 true KR101627153B1 (ko) | 2016-06-03 |
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ID=56192532
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| KR1020140187269A KR101627153B1 (ko) | 2014-12-23 | 2014-12-23 | 발광 소자 패키지와, 조명장치 및 제조 방법 |
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| KR (1) | KR101627153B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110067196A (ko) * | 2009-12-14 | 2011-06-22 | 삼성엘이디 주식회사 | 발광 다이오드 패키지 |
| JP2011171376A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-01 | Olympus Corp | 発光装置 |
| KR20120028492A (ko) * | 2010-09-15 | 2012-03-23 | 서울반도체 주식회사 | 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법 |
| KR20120062302A (ko) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | 삼성엘이디 주식회사 | 발광소자 패키지 및 그 제조방법 |
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2014
- 2014-12-23 KR KR1020140187269A patent/KR101627153B1/ko active IP Right Grant
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