KR20040044701A - 발광소자 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

발광소자 패키지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 발광소자 상에 형성된 광분산 투명수지로 이루어진 제1 몰딩부와 상기 제1 몰딩부 상에 YAG 형광물질로 이루어진 제2 몰딩부를 포함하는 이중 몰딩구조를 갖는 발광소자 패키지를 제공한다.
본 발명에 따르면, YAG 형광물질과 발광소자의 전기적 접촉을 제1 몰딩부를 이용하여 차단함으로써 전기적 특성 및 열화특성의 저하문제를 획기적으로 개선시킬 수 있다.

Description

발광소자 패키지 및 그 제조방법{A LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND A METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 중금속계열인 YAG 형광물질을 이용하면서도 YAG 형광물질로 인한 전기적 특성의 저하와 열화특성의 악화를 방지할 수 있는 새로운 구조의 백색 발광소자 패키지 및 그 제조방법에관한 것이다.
반도체 발광소자는 소형화가 가능하면서도 선명한 색의 광을 방출하는 소자로서 각종 표시장치의 광원으로 적극적으로 활용되고 있다. 특히, 반도체 발광소자는 저전력으로 구동이 가능하고 긴 수명을 가지고 있어 앞으로도 널리 사용될 전망이다.
이러한 반도체 발광소자는 적색, 청색 및 녹색(RGB) 발광을 하는 단색성을 가지고 있다. 따라서, 백색계 발광을 얻기 위해서는 일반적으로 2종류의 발광소자를 이용하거나, 형광물질을 이용하여 청색 발광소자의 빛을 백색으로 전환시키는 방법이 이용되고 있다.
도1은 형광물질을 이용한 백색 발광소자 패키지(10)를 나타내는 단면도이다. 도1을 참조하면, 상기 발광소자 패키지(10)는 전극패턴(12)이 형성된 컵형 패키지구조물(11)을 포함하며, 상기 패키지구조물(11)의 홈부에는 발광소자(14)가 탑재된다. 또한, 상기 발광소자(14)는 컵형 패키지구조물(11)에 마련된 전극패턴(12)에 와이어(15)를 통해 전기적으로 연결된다.
여기서 발광소자(14)는 청색 발광소자가 주로 사용되며, 상기 발광소자(14)가 탑재된 상기 패키지구조물(11)의 홈부에 소정의 형광물질을 충진시켜 몰딩부(17)를 형성한다. 상기 발광소자 패키지(10)의 몰딩부(17)를 구성하는 형광물질은 상기 발광소자(14)로부터 발광되는 청색광의 파장을 변환시켜 원하는 백색광을 얻을 수 있는 파장변환수단으로써 작용한다.
상기 형광물질은 YAG(이트륨-알루미늄-가네트계)분말을 에폭시 수지 등의 주재와 경화제를 이용하여 상기 발광소자(14) 상에 형성한다. 따라서, 필연적으로 발광소자(14)와 일부 와이어(15)는 YAG 형광물질과 접촉하게 된다. 이 경우에 상기 YAG 형광물질에 포함된 YAG분말은 전기적 전도성을 갖는 중금속계열이므로, 발광소자(14)의 효율을 저하시키는 누설전류가 발생되는 문제가 있다.
또한, 장기간 사용시에는, 열화특성이 악화되어 신뢰성이 저하되고, 심지어 상기 몰딩부 내에서 YAG분말이 연속적으로 분포된 경우에는 원하지 않는 단락현상이 발생되어 제품에 치명적인 불량을 야기시킬 수도 있다.
이와 같이, 중금속계열인 YAG형광물질과 직접적인 접촉으로 인해, 발광소자의 수명이 단축되고 신뢰성이 저하되는 문제가 있어, 양질의 발광소자 패키지를 얻기 위한 실용화에 큰 한계가 있어 왔다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 백색발광을 얻기 위한 파장변환수단인 YAG 형광물질을 채용하는 동시에, 광분산제를 함유한 투명한 절연물질을 이용하여 YAG 형광물질을 발광소자와 직접적으로 접촉시키지 않음으로써, 전기적 특성 및 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 발광소자 패키지를 제조하는 방법을 제공하는데도 있다.
도1은 종래의 백색 발광소자 패키지 구조를 나타내는 단면도이다.
도2는 본 발명에 따른 백색 발광소자 패키지 구조를 나타내는 단면도이다.
도3a 내지 3d는 본 발명에 따른 백색 발광소자 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 각 단계별 공정단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
100: 발광소자 패키지101: 패키지구조물
102: 전극패턴104: 발광소자
105: 와이어107: 제1 몰딩부
109: 제2 몰딩부
상기 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은,
상면에 홈부가 형성되고 적어도 상기 홈부에 전극패턴이 마련된 컵형 패키지구조물과,
상기 홈부에 배치되고 상기 전극패턴과 연결되어 청색광을 방출하는 발광소자와,
상기 발광소자 상에 형성되며 상기 발광소자로부터 방출되는 빛을 분산시키기 위해 광분산제를 포함한 절연성 수지로 이루어진 제1 몰딩부와,
상기 제1 몰딩부 상에 형성되며 상기 발광소자로부터 방출되는 청색광 파장의 적어도 일부를 흡수하기 하기 위한 YAG 형광물질로 이루어진 제2 몰딩부를 포함하는 발광소자 패키지를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 상기 절연성 수지로 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 요소 수지로 구성된 그룹으로부터 선택하여 사용하며, 상기 광분산제로는 티탄산 바륨, 산화 바륨, 산화 알루미늄 및 이산화 실리콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 상기 제2 몰딩부를 구성하는 YAG 형광물질은 YAG분말, 주재 및 경화제의 혼합물로 이루어질 수 있으며, 상기 발광소자는 질화물계 반도체소자일 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기 발광소자 패키지의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법은,
상면에 홈부가 형성되고 적어도 상기 홈부에 전극패턴이 형성된 컵형 패키지구조물을 마련하는 단계와,
상기 컵형 패키지 구조물의 홈부에 청색광을 방출하는 발광소자를 배치하고 상기 발광소자를 상기 전극패턴에 전기적으로 연결하는 단계와,
상기 발광소자 상에 상기 발광소자로부터 방출되는 빛을 분산시키기 위한 광분산제를 포함한 절연성 수지로 제1 몰딩부를 형성하는 단계와,
상기 제1 몰딩부 상에 상기 발광소자로부터 방출되는 청색광 파장의 적어도 일부를 흡수하기 하기 위한 YAG 형광물질로 제2 몰딩부를 형성하는 단계로 이루어진다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도2는 본 발명의 일실시형태에 따른 백색 발광소자 패키지(100)의 단면도이다. 도2을 참조하면, 상기 발광소자 패키지(100)는 전극패턴(102)이 형성된 컵형패키지구조물(101)을 포함하며, 상기 패키지구조물(101)의 홈부에는 발광소자(104)가 탑재된다. 이러한 발광소자(104)는 질화물계 반도체소자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 홈부에 탑재된 발광소자(104)는 컵형 패키지구조물(101)에 마련된 전극패턴(102)에 와이어(105)를 통해 연결된다.
본 발명에 따른 백색 발광소자 패키지(100)에서는, 홈부에 광분산제를 포함하는 투명한 절연성 수지를 이용하여 상기 발광소자(104) 주위에 제1 몰딩부(107)를 형성한다. 이러한 투명한 절연성 수지로는 상기 절연성 수지는 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 요소 수지로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 사용할 수 있다. 이 때에 발광소자의 휘도를 개선하기 위해 절연성 수지에 소정의 광분산제를 포함한다. 이러한 광분산제로는 티탄산 바륨, 산화 바륨, 산화 알루미늄 및 이산화 실리콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 몰딩부(107) 상에는 YAG형광물질로 이루어진 제2 몰딩부(109)를 형성한다. 이러한 YAG형광물질로는 YAG분말과 주재 및 경화제의 혼합물을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 YAG형광물질로 이루어진 제2 몰딩부(109)는 발광소자로부터 방출되는 청색광의 파장을 변환시켜 원하는 백색으로 발광시키면서도, 상기 제2 몰딩부(109)에 의해 상기 발광소자와의 직접적으로 접촉하지 않으므로, 중금속인 YAG분말에 의한 누설전류를 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 광분산제를 포함한 절연성 수지를 이용하여 제1 몰딩부(107)를 YAG형광물질로 이루어진 제2 몰딩부(109)와 발광소자(104) 사이에 추가적으로 형성한 2중 몰딩구조를 채용함으로써 발광효율을 증가시킬 뿐만 아니라, YAG와 발광소자 사이에 발생되는 원하지 않는 전기적인 접촉으로 인한 불량문제를 획기적으로 개선할 수 있다.
도3a 내지 3d는 본 발명에 따른 발광소자 패키지 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
우선, 도3a와 같이, 상면에 홈부가 형성되고 적어도 상기 홈부에 전극패턴(202)이 형성된 패키지구조물(201)을 마련한다. 이러한 패키지구조물로는 통상의 다양한 실장영역을 갖는 패키지구조물이 사용될 수 있으며, 도3a에 도시된 구조(201)는 예시적인 형태에 불과하다. 상기 패키지구조물(201)은 당업자라면 에폭시 수지 등를 원하는 형상으로 주조함으로써 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 패키지 구조물(201)의 홈부에는 형성된 전극패턴(202)은 발광소자를 구동하기 위한 전력을 공급하기 위한 패키지의 외부단자의 기능을 할 수 있도록 패키지 외부까지 인출되어 있다는 것은 당업자에게는 자명하다.
이어, 도3b와 같이, 상기 컵형 패키지 구조물(201)의 홈부에 청색광을 방출하는 발광소자(204)를 배치하고 상기 발광소자(204)를 상기 전극패턴(202)에 전기적으로 연결한다. 상기 발광소자(204)는 질화물계 반도체소자를 사용하는 것이 YAG형광물질을 이용하여 백색광을 얻는데 바람직하다.
상기 발광소자(204)는 통상의 다이본딩공정을 통해 상기 패키지구조물(201)의 홈부에 마련된 전극패턴(202)에 전기적으로 연결하기 위해, 도시된 바와 같이 와이어(205)를 이용한 와이어본딩공정을 통해 발광소자(204)의 전극과 상기 전극패턴(202)을 서로 연결시킬 수 있다.
다음으로, 도3c와 같이, 상기 발광소자(204) 상에 상기 발광소자(204)로부터 방출되는 빛을 분산시키기 위한 광분산제를 포함한 절연성 수지로 제1 몰딩부(207)를 형성한다. 상기 제1 몰딩부(207)에 사용되는 절연성 수지로는 앞서 설명한 바와 같이, 에폭시수지. 실리콘 수지 또는 요소수지를 사용할 수 있으며, 상기 광분산제로는 티탄산 바륨, 산화 바륨, 산화 알루미늄 및 이산화 실리콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택하여 사용될 수 있다.
최종적으로, 도3d와 같이, 상기 제1 몰딩부(207) 상에 상기 발광소자(204)로부터 방출되는 청색광 파장의 적어도 일부를 흡수하기 하기 위한 YAG 형광물질로 제2 몰딩부(209)를 형성한다. 이와 같이 형성된 제2 몰딩부(209)는 상기 제1 몰딩부(207)에 의해 발광소자(204)와 직접적으로 접촉하지 않으면서도, 상기 제1 몰딩부(207)를 통해 투과/분산된 청색광을 백색광으로 변환시키는 역할을 한다.
이러한 YAG 형광물질은 공지된 바와 같이 YAG분말과 주재 및 경화제를 소정의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다. 결과적으로, 도3d에 도시된 발광소자 패키지는 발광소자와 YAG분말을 접촉하지 않으므로, YAG분말로 인한 누설전류발생이나 단락현상 등의 전기적 특성 및 열화특성 저하문제를 근본적으로 해결할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 백색 발광소자 패키지는 YAG형광물질과 발광소자 사이에 우선적으로 투명한 절연성수지로 이루어진 제1 몰딩부를 형성함으로써, 백색발광을 얻기 위한 파장변환수단인 YAG 형광물질과 발광소자 사이에서 발생되는 전기적 접촉으로 인한 전기적 특성 및 열화특성의 저하문제를 획기적으로 개선시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 상면에 홈부가 형성되고 적어도 상기 홈부에 전극패턴이 마련된 컵형 패키지구조물;
    상기 홈부에 배치되고 상기 전극패턴과 연결되어 청색광을 방출하는 발광소자;
    상기 발광소자 상에 형성되며 상기 발광소자로부터 방출되는 빛을 분산시키기 위해 광분산제를 포함한 절연성 수지로 이루어진 제1 몰딩부; 및
    상기 제1 몰딩부 상에 형성되며 상기 발광소자로부터 방출되는 청색광 파장의 적어도 일부를 흡수하기 하기 위한 YAG 형광물질로 이루어진 제2 몰딩부를 포함하는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 수지는 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 요소수지로 구성된 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광분산제는 티탄산 바륨, 산화 바륨, 산화 알루미늄 및 이산화 실리콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 YAG 형광물질은 YAG조성물, 주재 및 경화제로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 질화물계 반도체소자인 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  6. 상면에 홈부가 형성되고 적어도 상기 홈부에 전극패턴이 형성된 컵형 패키지구조물을 마련하는 단계;
    상기 컵형 패키지 구조물의 홈부에 청색광을 방출하는 발광소자를 배치하고 상기 발광소자를 상기 전극패턴에 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 발광소자 상에 상기 발광소자로부터 방출되는 빛을 분산시키기 위한 광분산제를 포함한 절연성 수지로 제1 몰딩부를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 몰딩부 상에 상기 발광소자로부터 방출되는 청색광 파장의 적어도 일부를 흡수하기 하기 위한 YAG 형광물질로 제2 몰딩부를 형성하는 단계를 포함하는 발광소자 패키지 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 절연성 수지는 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 요소 수지로 구성된 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 광분산제는 티탄산 바륨, 산화 바륨, 산화 알루미늄 및 이산화 실리콘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 발광소자 패키지 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 YAG 형광물질은 YAG조성물, 주재 및 경화제로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 발광소자는 질화물계 반도체소자인 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
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