KR20060132298A - 발광소자 패키지 - Google Patents

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KR20060132298A
KR20060132298A KR1020050052578A KR20050052578A KR20060132298A KR 20060132298 A KR20060132298 A KR 20060132298A KR 1020050052578 A KR1020050052578 A KR 1020050052578A KR 20050052578 A KR20050052578 A KR 20050052578A KR 20060132298 A KR20060132298 A KR 20060132298A
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light
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김형근
김유식
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명에 의하면, 발광소자 패키지가 개시된다. 상기 발광소자 패키지는 소정의 배선패턴이 형성된 기저기판, 기저기판 상에 실장되어 배선패턴을 통하여 구동전원을 공급받고 광을 출사하는 발광소자, 기저기판 상에 안착되어 발광소자를 밀봉하도록 내측으로 인입된 인입공간이 형성되고, 인입공간과 마주보는 외측면을 따라 형성되어 발광소자에서 출사되는 광을 유효한 표시 방향으로 도광하는 반사면이 형성된 몰드렌즈 및 기저기판 및 몰드렌즈 사이의 결합을 매개하도록 인입공간 내에 주입된 밀봉수지를 포함한다.
개시된 발광소자 패키지에 의하면, 패키징 구조가 단순화되어 조립공정 및 신뢰성 테스트가 간소화되고, 제품의 불량에 따른 공정 손실이 최소화되며, 발광소자로부터의 광추출 효율 및 방열 성능이 향상된다.

Description

발광소자 패키지{Light emitting device package}
도 1은 종래 발광 다이오드 패키지의 구조를 보인 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 분해사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 단면 구조를 보인 단면도이다.
도 4는 도 2의 A 부분을 확대 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지의 분해사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110, 210 : 기저기판 111, 211 : 배선패턴
112,212 : 본딩패드 120,220 : 발광소자
130,230 : 밀봉수지 240 : 서브마운트
150,250 : 몰드렌즈 151,251 : 투명 몸체
153,253 : 투광면 155,255 : 반사면
본 발명은 발광 다이오드나 레이저 다이오드 등의 발광소자가 수납되는 발광소자 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 구조가 단순화되면서도 광추출 효율 및 방열 성능이 향상되고, 불량품에 대한 공정 손실이 최소화되는 개선된 구조의 발광소자 패키지에 관한 것이다.
도 1에는 종래 발광 다이오드 패키지의 단면 구조가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 발광 다이오드 패키지는 발광소자(20)로서의 발광 다이오드(Light Emitting Diode), 상기 발광소자(20)가 탑재되는 히트싱크(15), 상기 발광소자(20) 및 히트싱크(15) 사이에 개재되는 서브마운트(40)를 포함하며, 상기 히트싱크(15)를 둘러싸면서 패키지의 외관을 구성하는 패키지 몸체(10)를 구비하고, 상기 패키지 몸체(10) 외부로는 발광소자(20)와 금속 와이어(80)를 통하여 전기적으로 연결된 리드(11)가 돌출되게 형성된다. 상기 패키지 몸체(10)와 플라스틱 렌즈(50)는 서로 마주보도록 결합되어 그 사이에서 발광소자(20)를 밀봉한다. 발광소자(20)가 수납된 내부공간(G`)에는 몰딩수지(미도시)가 주입되며, 이로써, 발광소자(20)가 외부환경으로부터 물리적 및 전기적으로 보호된다.
여기서, 상기 히트싱크(15), 패키지 몸체(10), 플라스틱 렌즈(50)와 같은 패키지 부품들은 서로 상이한 소재로 형성되며, 이에 따라, 종래기술에서는 패키지 제작에 많은 공수가 낭비되고, 제조비용이 상승하는 문제점이 발생된다. 또 다른 종래기술의 문제점으로서, 조립이 완료된 패키지에 대해 테스트를 실시하여 불량판정을 받는 경우, 이 불량품을 생산하기 위하여 소요된 많은 공수 및 재료비가 낭비되는 결과가 초래된다. 한편, 발광소자로부터 출사된 광을 유효한 표시방향으로 도광하기 위하여, 발광소자 패키지에는 발광소자를 둘러싸도록 반사면이 형성될 수 있는데, 종래기술에서는 이러한 반사면이 가공이 어려운 AlN이나 금속소재 상에 형 성됨으로써, 가공상의 한계로 인해 광 추출효율을 높이기 위한 다양한 수단이 마련되기 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점 및 그 밖의 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 구조가 단순화되면서도 광 추출효율 및 방열 성능이 개선된 발광소자 패키지를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 불량품에 대한 공수의 낭비가 최소화되는 발광소자 패키지를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 발광소자 패키지는, 소정의 배선패턴이 형성된 기저기판, 상기 기저기판 상에 실장되어 상기 배선패턴을 통하여 구동전원을 공급받고 광을 출사하는 발광소자, 상기 기저기판 상에 안착되어 상기 발광소자를 밀봉하도록 내측으로 인입된 인입공간이 형성되고, 상기 인입공간과 마주보는 외측면을 따라 형성되어 상기 발광소자에서 출사되는 광을 유효한 표시 방향으로 도광하는 반사면이 형성된 몰드렌즈, 및 상기 기저기판 및 몰드렌즈 사이의 결합을 매개하도록 상기 인입공간 내에 주입된 밀봉수지를 포함한다.
상기 몰드렌즈는 일축을 중심으로 대칭적으로 형성된 회전체 형상을 갖는 것이 바람직하다. 상기 반사면은 상기 몰드렌즈의 중심축에 대해 소정의 각도로 경사진 빗면인 것이 바람직한데, 보다 바람직하게, 상기 중심축을 기준으로 양측에 대칭적으로 형성된 반사면 사이의 사잇각(θ)은 0도 < θ < 180도의 관계를 만족한 다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 몰드렌즈는 반구 형상의 곡면으로 이루어진 투광면 및 상기 투광면의 외주단으로부터 내측으로 경사진 반사면을 포함한다.
상기 반사면은 상기 몰드렌즈의 투명 몸체 상에 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 박층을 형성하여 얻어지거나, 상기 몰드렌즈의 투명 몸체 상에 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 소재의 링부재를 끼워 형성될 수 있다.
상기 반사면 내측의 투명 몸체 상에는 연속적으로 배열된 복수의 회절격자로 이루어진 회절패턴이 형성되는데, 예를 들어, 복수 개의 엠보싱 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 발광소자는 상기 발광소자의 출사광을 소정의 디스플레이를 구현하는 유효한 표시광으로 변환하는 형광체 도포층에 의해 매립될 수 있다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 인입공간의 중심축 방향으로 측정된 최대높이는, 상기 반사면의 상기 중심축 방향으로 측정된 최대높이보다 낮다.
상기 인입공간은 바닥면이 개방된 반원의 단면 형상이나 바닥면이 개방된 사각의 단면 형상을 가질 수 있다.
상기 인입공간의 측면 및 바닥과 마주보는 면이 형성하는 에지부는 각진 모서리를 이루거나, 인입공간의 수직높이를 직경으로 하는 원호의 일부를 따르도록 라운딩질 수 있다.
본 발명에 있어 바람직하게, 상기 발광소자는 플립-칩 본딩에 의해 상기 기저기판 상에 실장된다.
상기 기저기판은 SiC 또는 AlN 의 세라믹 소재나, Si로 형성될 수 있다. 한편, 상기 기저기판 상에는 상기 발광소자의 출사광을 반사하도록 상기 발광소자를 둘러싸고 반사 코팅층이 형성될 수 있는데, 여기서, 상기 반사 코팅층은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)의 금속층일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 발광소자 패키지는, 소정의 배선패턴이 형성된 기저기판, 기저기판 상에 실장되어 상기 배선패턴을 통하여 구동전원을 공급받고 광을 출사하는 발광소자, 기저기판 및 발광소자 사이에 개재되어서 그 사이를 열적 및 전기적으로 매개하는 서브마운트, 기저기판 상에 안착되어 상기 발광소자 및 서브마운트를 함께 밀봉하도록 내측으로 인입된 인입공간이 형성되고, 상기 인입공간과 마주보는 외측면을 따라 형성되어 상기 발광소자에서 출사되는 광을 유효한 표시 방향으로 도광하는 반사면이 형성된 몰드렌즈, 및 상기 기저기판 및 몰드렌즈를 상호 결합하도록 상기 인입공간 내에 주입된 밀봉수지를 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자 패키지에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 분해사시도가 도시되어 있다. 도면에서 볼 수 있듯이, 발광소자 패키지는 배선패턴(111)이 형성된 기저기판(110), 상기 기저기판(110) 상에 탑재되어 기판(110) 상의 배선패턴(111)을 통하여 구동전원을 인가받고 광을 생성하여 조사하는 발광소자(120), 상기 발광소자(120)를 덮도록 상기 기저기판(110) 상에 안착되어 발광소자(120)로부터 발산되는 광을 높은 효율로 추출하기 위한 몰 드렌즈(150) 및 상기 몰드렌즈(150)와 기저기판(110) 사이의 인입공간(G) 내에 충진되어 이들(110,150) 사이의 결합을 매개하는 밀봉수지(130)를 포함하여 이루어진다. 상기 발광소자(120)는 도시되지 않은 전극패턴을 포함하고, 이들을 통하여 전원을 공급받아 발광 기능을 수행하며, 대략 사방으로 광을 출사한다. 발광소자(120)는 서로 마주보도록 결합된 기저기판(110) 및 몰드렌즈(150) 사이에서 패키징되는데, 보다 구체적으로, 몰드렌즈(150) 측에 형성된 인입공간(G) 내에 수용된다. 이 발광소자(120)로서는, 공지의 발광 다이오드(Light Emitting Diode) 또는 레이저 다이오드(Laser Diode)가 사용될 수 있으며, 이들에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 상기 발광소자(120)는 금속 박층의 배선패턴(111)이 외표면에 형성된 기저기판(110) 상에 탑재되는데, 이들 배선패턴(111)을 통하여 발광소자(120)와 도시되지 않은 외부회로, 주로 인쇄회로기판 사이의 전기적인 접속이 이루어지며, 이에 의해 상기 발광소자(120)에 구동전원이 공급된다.
상기 발광소자(120)는 상기 기저기판(110) 상에 플립-칩 본딩(flip-chip bonding)될 수 있는데, 보다 상세히, 발광소자(120)는 그 발광부가 상방을 향하도록 기저기판(110) 상에 배치되고, 상기 발광소자(120)와 기저기판(110) 사이에는 전도성 솔더층이나 전도성 솔더볼(미도시)이 개재되어 이들 사이의 전기적 및 물리적인 결합을 매개한다. 이로써, 서로 대응되도록 마주보게 형성된 기저기판(110)의 본딩패드(112)와 발광소자(120)의 전극패드(미도시)가 상호 도통된다. 한편, 상기 전도성 솔더층이나 솔더볼은 Au/Sn, Sn/Ag 등의 Sn 계열의 솔더를 주소재로 하여 형성될 수 있다. 다만, 본 발명에 있어 발광소자(120)와 기저기판(110) 사이의 본 딩 방식은 이러한 플립-칩 방식에 국한되지 않고, 금속 세선에 의한 와이어 본딩(wire bonding) 방식으로도 수행될 수 있으며, 이때, 상기 금속 세선으로는, 금이나 은 등의 고전도성 와이어가 사용될 수 있다. 이러한 기저기판(110)은 그 표면에 형성된 배선패턴(111)과의 단락이 방지되는 전기 절연체이면서도 열전도성이 우수한, 예를 들어, AlN, SiC 등의 세라믹 소재나 Si 등으로 형성될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 상기 기저기판(110) 상의 발광소자(120)가 수용된 실장 영역에는 반사 코팅층이 형성될 수 있는데, 이 반사 코팅층은 고반사율의 금속 박층, 예를 들어, 알루미늄(Al) 박층이나 은(Ag) 박층으로 이루어질 수 있다. 이 반사 코팅층은 발광소자의 출사광을 반사하여 광손실을 억제하고 광추출 효율에 기여한다.
도 3에는 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 단면 구조가 도시되어 있는데, 이를 참조하면, 몰드렌즈(150)는 기저기판(110) 상에 안착되어 그 위에 형성된 발광소자(120) 등을 봉지하면서 패키지 상부를 구성한다. 상기 몰드렌즈(150)는 C 축을 중심축으로 하는 회전체 형상의 광투명한 몸체(151)를 포함하고, 발광소자(120)를 수용하는 인입공간(G)을 제공한다. 상기 몰드렌즈(150)의 외표면을 따라서는 소정의 곡률을 가진 반구 형상으로 형성되어 상기 발광소자(120)로부터 방사상으로 발산된 광을 외부로 출사하는 출광면(153) 및 상기 출광면(153)으로부터 내측으로 경사지게 형성되어 발광소자(120)로부터 대략 측 방향으로 출사된 광을 반사시키는 반사면(155)이 형성된다. 이들 출광면(153)이나 반사면(155)은 발광소자(120)로부터 발산되는 광을 균일한 분포로 출광할 수 있도록 대칭적인 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 출광면(153)은 이러한 반원 형상에 국한되지 않고, 편평한 직선 형상으로 형성될 수도 있다. 상기 몰드렌즈(150)의 외부적인 형태는 이외에도 다양한 형태로 변형이 가능함은 물론이다.
상기 반사면(155)은 인입공간(G)과 마주보도록 배치되어서, 발광소자(120)로부터 측 방향으로 출사되는 광(L)을 반사하여 유효 표시방향으로 도광하는 기능을 한다. 참고적으로 통상적인 발광소자(120)의 어플리케이션에 있어, 상기 유효 표시방향은 중심축인 C 축에 대해 -60 ~ +60도 사이의 각도범위를 의미한다. 이러한 반사면(155)의 작용에 의해, 발광소자(120)로부터 대략 측방향(기준면을 제공하는 기저기판(110)에 대해 평행하거나 그에 근접하는 방향)으로 출사된 광(L)은 대략 중심축(C)에 대해 근접하면서 상측을 향해 출광된다. 이를 위해, 반사면(155)은 내측을 향해 소정의 각도로 경사진 빗면으로 이루어지는데, 보다 구체적으로, 중심축(C)을 중심으로 대칭적으로 형성되는 것이 바람직하며, 대칭을 이루면서 서로 마주보는 반사면(155)들이 형성하는 사잇각(θ)은 0도 < θ < 180도의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 참고적으로 반사면(155)들의 사잇각(θ)이 0도가 되면, 반사면(155)이 기저기판(110)에 대해 수직한 수직면을 이루게 되므로, 측방향을 따르는 광경로를 표시방향으로 안내하는데 어려움이 있고, 반사면(155)의 사잇각(θ)이 180도가 되면, 반사면(155)이 기저기판(110) 상에 수평하게 안착되어 실질적인 반사 작용을 기대하기 어렵게 된다.
상기 반사면(155)은 발광소자(120)가 수용된 인입공간(G)과 마주보도록 그 외측에 형성되어, 발광소자(120)의 측방향 출사광(L)을 반사하여 광 경로를 유효한 표시방향인 상측으로 변환하는 기능을 한다. 이에 따라, 반사면(155)의 수직높이(Hr)는 여유 마진을 포함하여, 발광소자(120)를 수용하는 인입공간(G)의 수직높이(Hc)보다 높게 설정되는 것이 바람직할 것이다. 여기서, 도시된 바와 달리, 인입공간이 반원 형상으로 형성되는 경우, 상기 반사면의 수직높이는 인입공간의 만곡부 높이보다 높게 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 반사면(155)은 몰드렌즈(150)의 투명 몸체(151) 상에 알루미늄(Al)이나, 은(Ag) 등과 같은 고반사율의 금속층을 증착함으로써, 얻어질 수 있다. 한편, 반사면을 얻는 또 다른 대안으로, 고반사율의 금속 소재로 이루어진 루프 형상의 링 부재를 몰드렌즈의 하측면에 끼워 고정함으로써, 반사면을 형성할 수도 있다.
상기 몰드렌즈(150)에는 발광소자(120)를 수용하기 위해 그 바닥의 소정 영역이 내부로 인입된 인입공간(G)이 형성되는데, 이 인입공간(G)은 대략 장방형의 단면 구조로 형성될 수 있다. 다만, 인입공간(G)의 형상은 이에 한정될 필요가 없으며, 수용되는 발광소자(120)를 포함한 내부 구조물에 대응하여 다양한 형태로 변형이 가능하다. 예를 들어, 인입공간(G)의 단면 구조는 동도면에 도시된 장방형에 한정되지 않고, 반원형상이 될 수도 있다. 인입공간(G)의 상면과 측면이 접하는 에지부(e)는, 동 도면에 도시된 바와 같이, 라운드형상을 가질 수 있는데, 이때, 이 라운드형상은 인입공간(G)의 수직높이(Hc)를 직경으로 하는 원(R)의 일부로 구성될 수 있다. 대안으로, 상기 인입공간(G)의 에지부(e)는 각진 모서리로 이루어질 수도 있다.
한편, 상기 발광소자(120)는 기저기판(110) 상에 형성된 형광체 도포층(125) 에 의해 매립되며, 발광소자(120)에서 출사되는 광은 이 형광체 도포층(125)에 의해 구체적인 어플리케이션에 따른 유효 표시광으로 변환되어 출광된다. 발광소자(120)는 그 종류에 따라서, 자외선이나 가시광선, 또는 적외선 파장대의 광성분을 출사할 수 있는데, 예를 들어, 발광소자(120)가 자외선 영역의 광을 출사하는 경우라면, 이 형광체 도포층(125)은 출광된 자외선을 흡수하여 여기된 후, 에너지 준위가 낮아지면서 단색광을 출사하는 형광체를 포함하게 되며, 이러한 형광체로는 이트륨 계열의 형광체 등이 있다.
상기 형광체 도포층(125) 외측으로는 밀봉수지(130)가 도포되는데, 인입공간(G)을 충진하도록 그 내부로 주입된다. 이 밀봉수지(130)는 서로 상하로 마주보는 몰드렌즈(150)와 기저기판(110) 사이의 결합을 매개하도록 점착성을 갖고, 광추출 효율을 높이기 위해 광투과율이 우수한 고분자 수지재로 형성되는 것이 바람직한데, 예를 들어, 에폭시 소재로 형성될 수 있다. 상기 밀봉수지(130)는 발광소자(120) 및 기저기판(110) 사이의 플립-칩 본딩 부위를 외부환경으로부터 보호하는 기능도 한다.
도 4에는 도 2에 도시된 반사면 부분(A)이 확대 도시되어 있는데, 이를 참조하면, 상기 반사면(155)의 내측으로 몰드렌즈(150)의 몸체 상에는 엠보싱 형상의 회절격자가 연속적으로 반복되는 회절패턴층(154)이 형성된다. 이 회절패턴층(154)은 회절패턴층(154)에 투입된 광을 높은 반사효율로 상측으로 도광함으로써, 반사면(155)의 반사작용을 돕고 광추출 효율에 기여한다. 이러한 회절패턴층(154)은 일정한 격자주기를 갖고 회절격자가 반복되는 정현파 형상이나 사각파 형상으로 형성 될 수도 있다.
도 5에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도가 도시되어 있는데, 이를 참조하면, 기저기판(210) 및 몰드렌즈(250) 사이에는 발광소자(220)가 패키징되며, 발광소자(220)가 수용되는 인입공간(G) 내에는 밀봉수지(230)가 주입되어 기저기판(210)과 몰드렌즈(250)를 상호 결합한다. 상기 몰드렌즈(250)의 투명 몸체(251) 상에는 발광소자(220)의 출사광이 투과되는 투광면(253) 및 상기 투광면(253)에서 내측으로 경사지게 형성된 반사면(255)이 형성된다.
본 실시예에 있어서는, 제1 실시예와 달리, 발광소자(220)와 기저기판(210) 사이에 별도의 서브마운트(240)가 개재된다. 이 서브마운트(240)는 발광소자(220) 및 기저기판(210) 사이에서 이들의 물리적, 전기적인 결합을 매개하는데, 이를 위해 상기 서브마운트(240)는 하측의 기저기판(210)과 1차 플립-칩 본딩되고, 상측의 발광소자(220)와 2차 플립-칩 본딩될 수 있다. 이 서브마운트(240)는 발광소자(220)의 작동 열을 소산시키는 방열판 기능을 수행하며, 열전도성이 좋은 절연소재, 주로 AlN 및 SiC 등의 세라믹 소재로 형성될 수 있다. 이로써, 서브마운트(240)는 발광소자(220)로부터 기저기판(210)으로 연결되는 방열 경로를 형성한다. 또한, 상기 서브마운트(240)는 기저기판(210)과 발광소자(220) 사이를 전기적으로 매개하여 발광소자(220)에 구동전원을 공급하는 기능도 함께 수행하며, 서브마운트(240) 상에는 발광소자(220)와 대면하여 접합되는 본딩패드(212)가 형성된다. 이러한 본딩패드(212)는 기저기판(210) 상에 형성된 배선패턴(211)과 전기적으로 연결된다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 발광소자 패키지의 제조방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도 2에 도시된 바와 같이, 소정의 배선패턴(111)이 마련된 기저기판(110)을 준비하는데, 기저기판(110)의 대략 중앙 부위에는 발광소자(120)와 대면 접합되는 다수의 본딩패드(112)들이 마련된다. 여기서, 기저기판 상에 발광소자와 별도로 서브마운트가 탑재되는 경우에는 본딩패드가 형성된 서브마운트가 마련된다(도 5 참조). 이어서, 본딩패드(112)에 전도성 솔더층이나 전도성 솔더 범프(미도시)를 형성하고, 기저기판(110) 상에 발광소자(120)를 안착시킨 후, 리플로우(reflow) 공정을 통하여 양자(110,120)를 전도성 결합한다. 여기서, 기저기판 상에 서브마운트가 탑재되는 경우에는 기저기판 상에 서브마운트를 1차 플립-칩 본딩하고, 이어서, 서브마운트 상에 발광소자를 2차 플립-칩 본딩한다. 이렇게 발광소자(120)를 기저기판(110) 상에 탑재한 후에는 발광소자 조립체 전체에 대한 전기적인 성능 및 기계적인 내구성에 대한 테스트를 실시한다.
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 발광소자(120)를 매립하도록 기저기판(110) 상에 형광체 도포층(125)을 형성한다. 이러한 형광체 도포층(125)은 통상적인 코터(coater) 장치를 이용하여 형광체를 기저기판(110) 상의 소정 영역에 도포함으로써 형성될 수 있으며, 발광소자(120)의 특성이나 요구되는 제품 사양 등에 따라, 특정한 형광체가 선택될 수 있다. 이렇게 형광체 도포층(125)이 형성된 후에는 형광체의 도포에 따른 제품의 신뢰도 저하여부를 판단하기 위하여, 다시 한번 전술한 바와 유사한 제품 신뢰성 테스트를 실시하게 된다.
다음에, 발광소자(120)를 봉입할 몰드렌즈(150)를 형성한다. 이 몰드렌즈 (150)의 투명 몸체(151)는 광투명 소재를 소정 형상으로 사출 성형하여 제조될 수 있는데, 여기에는 발광소자(120)의 실장공간으로서 인입공간(G)이 형성된다. 이 인입공간(G)과 마주보는 몰드렌즈(150)의 외측면 상에는 반사면(155)이 형성되는데, 이는 전술한 바와 같이, 외측면의 소정 영역에 고반사율의 금속소재를 증착하거나, 또는 금속소재의 링부재를 외측면에 끼움으로써, 형성될 수 있다.
다음에, 기저기판(110) 상에 몰드렌즈(150)를 안착시켜서 발광소자(120)가 양자(110,150) 사이에서 봉입되도록 하는데, 몰드렌즈(150)의 인입공간(G)에 점착성 및 광투명성을 갖는 밀봉수지(130), 예를 들어, 에폭시 수지를 수용한 상태로, 몰드렌즈(150)를 기저기판(110) 상에 뒤집어 씌움으로써, 몰드렌즈(150)가 기저기판(110) 상에 공고히 결합될 수 있다. 마지막으로, 이렇게 형성된 발광소자 패키지에 대한 광학 특성 및 기계적인 내구성을 평가하는데, 예를 들어, 표시각(viewing angle), 색좌표 측정 등의 광학 테스트 및 가열 테스트, 진동 테스트 등의 내구성 테스트를 수행한다.
한편, 본 명세서에 첨부된 도면들에서는 몰드렌즈의 인입공간 내로 밀봉수지가 주입되어, 몰드렌즈와 기저기판 사이의 결합이 매개되는 것으로 도시되어 있으나, 몰드렌즈에 밀봉수지가 주입되지 않고 몰드렌즈와 기저기판 사이에 에폭시 수지 등의 접착수지가 개재되어 양자가 결합되는 경우에도 본 발명의 기술적 특징들은 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 발광소자 패키지에 의하면, 렌즈 상에 반사면을 일체로 형성함으 로써, 패키징 구조를 단순화하고, 이로써, 패키징의 부품 점수의 저감 및 조립 공정의 간소화가 가능해진다. 이렇게 반사면이 가공성이 좋은 렌즈의 외면 상에 직접 형성됨으로써, 반사효율을 높이기 위한 회절패턴이 용이하게 형성될 수 있고, 발광소자로부터의 광추출 효율이 향상된다. 또한, 본 발명의 발광소자 패키지에서는 플립-칩 본딩 방식에 적합한 패키지 구조로 형성됨으로써, 발광소자와 배선패턴 사이의 플립-칩 본딩이 적극적으로 활용될 수 있다.
통상적인 발광소자의 패키징 공정에서는 발광소자의 실장, 엔캡슐레이션(encapsulatoin), 렌즈의 실장 등과 같은 개별 공정이 완료된 후에, 양/불량 판정을 위한 전기적인 성능 및 기계적인 내구성을 테스트하게 되는데, 본 발명의 패키지에서는 필수 구성부품의 점수가 감소되고, 그 구조가 단순화되므로, 공정별로 수행되는 테스트의 횟수를 줄일 수 있고, 불량품으로 인해 낭비되는 조립 공정수를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 발명의 발광소자 패키지에 의하면, 고열전도성 소재로 넓은 방열면적을 갖도록 형성된 기판 상에 발광소자가 실장되므로, 발광소자의 방열 성능이 개선되는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (35)

  1. 소정의 배선패턴이 형성된 기저기판;
    상기 기저기판 상에 실장되어 상기 배선패턴을 통하여 구동전원을 공급받고 광을 출사하는 발광소자;
    상기 기저기판 상에 안착되어 상기 발광소자를 밀봉하도록 내측으로 인입된 인입공간이 형성되고, 상기 인입공간과 마주보는 외측면을 따라 형성되어 상기 발광소자에서 출사되는 광을 유효한 표시 방향으로 도광하는 반사면이 형성된 몰드렌즈; 및
    상기 기저기판 및 몰드렌즈 사이의 결합을 매개하도록 상기 인입공간 내에 주입된 밀봉수지;를 포함하는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몰드렌즈는 일축을 중심으로 대칭적으로 형성된 회전체 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사면은 몰드렌즈의 중심축에 대해 소정의 각도로 경사진 빗면인 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중심축을 기준으로 양측에 대칭적으로 형성된 반사면 사이의 사잇각(θ)은 0도 < θ < 180도의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몰드렌즈의 외표면에는 반구 형상의 곡면으로 이루어진 투광면이 형성되고, 상기 반사면은 상기 투광면의 외주단으로부터 내측으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사면은 상기 몰드렌즈의 투명 몸체 상에 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 박층을 형성하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반사면은 상기 몰드렌즈의 투명 몸체 상에 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 소재의 링부재를 끼워 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반사면 내측의 투명 몸체 상에는 연속적으로 배열된 복수의 회절격자로 이루어진 회절패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회절패턴은 복수 개의 엠보싱 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 그 출사광을 소정의 디스플레이에 유효한 표시광으로 변환하는 형광체 도포층에 의해 매립되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 인입공간의 중심축 방향으로 측정된 최대높이는, 상기 반사면의 상기 중심축 방향으로 측정된 최대높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 인입공간은 바닥면이 개방된 반원의 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 인입공간은 바닥면이 개방된 사각의 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 인입공간의 측면 및 바닥과 마주보는 면이 형성하는 에지부는 각진 모서리를 이루는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 인입공간의 측면 및 바닥과 마주보는 면이 형성하는 에지부는 인입공간의 수직높이를 직경으로 하는 원호의 일부를 따르도록 라운딩진 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 플립-칩 본딩에 의해 상기 기저기판 상에 실장되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 기저기판은 SiC 또는 AlN의 세라믹 소재나, Si로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 기저기판 상에는 상기 발광소자의 출사광을 반사하도록 상기 발광소자 를 둘러싸고 반사 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 반사 코팅층은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)의 금속층인 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  20. 소정의 배선패턴이 형성된 기저기판;
    상기 기저기판 상에 실장되어 상기 배선패턴을 통하여 구동전원을 공급받고 광을 출사하는 발광소자;
    상기 기저기판 및 발광소자 사이에 개재되어서 그 사이를 열적 및 전기적으로 매개하는 서브마운트;
    상기 기저기판 상에 안착되어 상기 발광소자 및 서브마운트를 함께 밀봉하도록 내측으로 인입된 인입공간이 형성되고, 상기 인입공간과 마주보는 외측면을 따라 형성되어 상기 발광소자에서 출사되는 광을 유효한 표시 방향으로 도광하는 반사면이 형성된 몰드렌즈; 및
    상기 기저기판 및 몰드렌즈를 상호 결합하도록 상기 인입공간 내에 주입된 밀봉수지;를 포함하는 발광소자 패키지.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 몰드렌즈는 일축을 중심으로 대칭적으로 형성된 회전체 형상을 갖는 것 을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 반사면은 몰드렌즈의 중심축에 대해 소정의 각도로 경사진 빗면인 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 중심축을 기준으로 양측에 대칭적으로 형성된 반사면 사이의 사잇각(θ)는 0도 < θ < 180도의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 몰드렌즈의 외표면에는 반구 형상의 곡면으로 이루어진 투광면이 형성되고, 상기 반사면은 상기 투광면의 외주단으로부터 내측으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  25. 제20항에 있어서,
    상기 반사면은 상기 몰드렌즈의 투명 몸체 상에 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 박층을 형성하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 반사면은 상기 몰드렌즈의 투명 몸체 상에 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 소재의 링부재를 끼워 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  27. 제20항에 있어서,
    상기 반사면 내측의 투명 몸체 상에는 연속적으로 배열된 복수의 회절격자로 이루어진 회절패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  28. 제20항에 있어서,
    상기 회절패턴은 복수의 엠보싱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  29. 제20항에 있어서,
    상기 발광소자는 그 출사광을 소정의 디스플레이에 유효한 표시광으로 변환하는 형광체 도포층에 의해 매립되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  30. 제20항에 있어서,
    상기 인입공간의 중심축 방향으로 측정된 최대높이는, 상기 반사면의 상기 중심축 방향으로 측정된 최대높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  31. 제20항에 있어서,
    상기 인입공간은 바닥면이 개방된 사각의 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  32. 제20항에 있어서,
    상기 인입공간은 바닥면이 개방된 반원의 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  33. 제20항에 있어서,
    상기 발광소자는 플립-칩 본딩에 의해 상기 기저기판 상에 실장되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  34. 소정의 배선패턴이 형성된 기저기판;
    상기 기저기판 상에 실장되어 상기 배선패턴을 통하여 구동전원을 공급받고 광을 출사하는 발광소자;
    상기 기저기판 상에 안착되어 상기 발광소자를 밀봉하도록 내측으로 인입된 인입공간이 형성되고, 상기 인입공간과 마주보는 외측면을 따라 형성되어 상기 발광소자에서 출사되는 광을 유효한 표시 방향으로 도광하는 반사면이 형성된 몰드렌즈; 및
    상기 기저기판 및 몰드렌즈 사이에 개재되어 결합을 매개하는 접착수지;를 포함하는 발광소자 패키지.
  35. 소정의 배선패턴이 형성된 기저기판;
    상기 기저기판 상에 실장되어 상기 배선패턴을 통하여 구동전원을 공급받고 광을 출사하는 발광소자;
    상기 기저기판 및 발광소자 사이에 개재되어서 그 사이를 열적 및 전기적으로 매개하는 서브마운트;
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    상기 기저기판 및 몰드렌즈 사이에 개재되어 결합을 매개하는 접착수지;를 포함하는 발광소자 패키지.
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