KR20070094280A - Light emitting device package and fabricating method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1g는 종래 기술에 따른 발광소자 패키지의 일반적인 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도.1A to 1G are schematic cross-sectional views illustrating a general manufacturing method of a light emitting device package according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 바람직한 제 1 실시 예를 설명하기 위한 단면도.2 is a cross-sectional view for explaining a first embodiment of the light emitting device package according to the present invention.
도 3a 내지 도 3g는 도 2에 도시한 발광소자 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.3A to 3G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the light emitting device package shown in FIG. 2.
도 4는 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 바람직한 제 2 실시 예를 설명하기 위한 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view for explaining a second embodiment of the light emitting device package according to the present invention.
도 5는 도 4에서 A 영역의 모습을 보다 구체적으로 설명하기 위한 부분 확대도.FIG. 5 is a partially enlarged view for explaining the state of region A in FIG. 4 in more detail.
도 6은 본 발명의 발광소자 패키지에 사용하는 서브 마운트 구조의 개략적인 사시도.6 is a schematic perspective view of a sub-mount structure used in the light emitting device package of the present invention.
도 7 및 도 8은 도 2에 적용가능한 바람직한 서브마운트 구조의 단면도.7 and 8 are cross-sectional views of a preferred submount structure applicable to FIG. 2.
도 9는 도 4에 적용가능한 바람직한 서브마운트 구조의 단면도.9 is a cross-sectional view of a preferred submount structure applicable to FIG. 4.
<도면의 주요부분에 대한 설명><Description of main parts of drawing>
100, 200. 발광소자 패키지 100a, 200a. 제 1 리드100, 200. Light
100b, 200b. 제 2 리드 110a, 110b, 210a, 210b. 패키지 바디100b, 200b. Second leads 110a, 110b, 210a, 210b. Package body
120, 220. 히트 싱크 130, 230. 서브마운트120, 220.
131, 231. 발광소자 150. 전도성 와이어131, 231.
160, 260. 제 1 몰딩부 170, 270. 반구형(半球形) 렌즈(Lens)160, 260.
180, 280. 제 2 몰딩부 132, 232. 실리콘 구조물180, 280.
133a, 233a. 제 1 확산층 133b, 233b. 제 2 확산층133a, 233a.
134, 234. 절연막 135a, 235a. 제 1 전극134, 234.
135b, 235b. 제 2 전극135b, 235b. Second electrode
본 발명은 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 조명 및 차량 전장용에 적합한 고출력 발광 다이오드 패키지의 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting device package and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a structure of a high power light emitting diode package suitable for lighting and automotive electronics and a method of manufacturing the same.
종래의 발광다이오드(Light Emitign Diode)는 저휘도 제품이었지만, 발광 다 이오드의 발광효율이 개선되면서 현재는 디스플레이용 광원, 조명/자동차용으로 폭넓게 활용되고 있고, 가정용 및 산업용 조명용으로 급속하게 사용 용도가 넓어질 것으로 전망하고 있다. Conventional light emitting diodes (Light Emitign Diode) was a low-luminance product, but as the luminous efficiency of light emitting diodes is improved, it is now widely used for light sources for displays, lighting and automobiles, and is rapidly used for home and industrial lighting. It is expected to widen.
한편, 발광 다이오드 효율이 높아지면서, 종래의 단순발광용 패키지 구조에서는 고휘도 패키지에 대응할 수 없게 되었으며, 디스플레이용 광원, 카메라 소자 및 디스플레이 소자용으로 적용될 수 있도록 크기도 매우 컴팩트(Compact)하게 되었다. Meanwhile, as the light emitting diode efficiency is increased, the conventional simple light emitting package structure cannot cope with the high brightness package, and the size is also very compact so that it can be applied to a light source for a display, a camera element, and a display element.
그리고, 종래의 컵 형태의 단순 패키지 형태에서 표면실장(Surface mount)형 패키지로 발전하게 되었다.In addition, the conventional cup-type package has been developed from the surface mount (Surface mount) type package.
도 1a 내지 1g는 종래 기술에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a light emitting diode package according to the prior art.
먼저, 중심 영역에 관통된 구멍을 가지며, 상호 이격된 한 쌍의 리드(Lead)(10a, 10b)가 결합 되어있는 패키지 바디(11a, 11b)를 준비한다.(도 1a)First,
그 후, 상기 패키지 바디(11a, 11b) 중심 영역의 관통된 구멍에 히트 싱크(12)를 아래로부터 삽입시켜, 히트 싱크(12)와 패키지 바디(11a,11b)를 결합시킨다.(도 1b)Thereafter, the
연이어, 상기 히트 싱크(12) 상부에 발광 다이오드(13)와 제너 다이오드(14)를 본딩한다.(도 1c)Subsequently, a
그 다음, 상기 발광 다이오드(13)와 제너 다이오드(14)가 전기적으로 병렬로 연결되며 상기 리드(10a, 10b)와 전기적으로 연결되도록 전도성 와이어(15)를 본딩하고, 상기 발광 다이오드(13) 및 제너 다이오드(14)를 감싸도록 형광체가 분산된 제 1 몰딩부(16)를 형성한다.(도 1d)Then, the
이어서, 상기 발광 다이오드(13), 제너 다이오드(14) 및 전도성 와이어(15)를 감싸는 렌즈(17)를 상기 패키지 바디(11a, 11b)에 본딩한다.(도 1e)Subsequently, a
이 후, 상기 렌즈(16) 내부에 제 2 몰딩부(18)를 충전한다.(도 1f)After that, the
마지막으로, 상기 한 쌍의 리드(10a, 10b)를 각각 절곡시킨다.(도 1g)Finally, the pair of
이와 같은 종래의 제조방법을 통해 형성된 발광소자 패키지는, 패키지 제조공정을 모두 끝마친 후에나 전기적, 광학적 측정을 통해 발광 다이오드의 불량 여부 판단이 가능하여, 발광소자의 불량으로 인한 패키지의 불량율이 높은 편이고, 따라서, 생산 수율이 떨어진다는 문제점이 있다.The light emitting device package formed through the conventional manufacturing method as described above can determine whether the light emitting diode is defective after completing the package manufacturing process or through electrical and optical measurements, and thus the defective rate of the package due to the defective light emitting device is high. Therefore, there is a problem that the production yield falls.
또한, 히트 싱크 상부에 제너 다이오드 소자를 실장시키기 위한 별도의 공간을 필요로 하기 때문에, 패키지 크기를 소형화시키는데 한계가 있다.In addition, since a separate space is required for mounting the zener diode element on the heat sink, there is a limit in miniaturizing the package size.
한편, 발광 다이오드와 제너 다이오드가 실장되어 있는 히트 싱크(Heat Sink) 상부에서, 발광 다이오드와 제너 다이오드의 둘레를 둘러싸도록 만들어진 테두리 구조물이 히트 싱크를 이루는 재질의 특성상 거칠기 때문에, 반사율이 떨어져 발광소자에서 발생된 광을 패키지 외부로 잘 반사시키지 못하는 단점이 있다.On the other hand, in the upper part of the heat sink in which the light emitting diode and the zener diode are mounted, the edge structure made to surround the circumference of the light emitting diode and the zener diode is rough due to the characteristics of the material forming the heat sink. The disadvantage is that the generated light is not reflected well outside the package.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은, 전기적, 광학적 특성이 사전에 검증된 발광소자만을 실장시킨 서브마운트(Submount)만 선별적으로 패키지에 실장시킴으로써, 발광소자 자체의 불량으로 인한 최종적인 패키지의 불량율을 감소시키고, 생산 수율을 향상시킨 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve such a conventional problem, the present invention, by selectively mounting only the sub-mount (Submount) in which only the light-emitting device has been verified the electrical and optical characteristics in advance in the package, the final due to the failure of the light-emitting device itself It is an object of the present invention to provide a light emitting device package and a method of manufacturing the same, which reduce the defective rate of the conventional package and improve the production yield.
또한, 본 발명에 따른 발광소자 패키지 및 그 제조방법의 다른 목적은, 발광소자를 보호하기 위한 제너 다이오드(Zener Diode) 소자를 별도로 실장시킬 필요없이 반도체 불순물 확산층을 이용하여 그와 같은 기능을 내부에서 구현할 수 있는 서브마운트(Submount)를 구비함으로써, 크기를 보다 소형화시킨 발광소자 패키지를 제공하는데 있다.In addition, another object of the light emitting device package and the method of manufacturing the same according to the present invention, there is no need to separately mount a Zener diode (Zener Diode) element for protecting the light emitting device using such a semiconductor impurity diffusion layer in the interior The present invention provides a light emitting device package having a smaller size by providing a submount that can be implemented.
한편, 본 발명에 따른 발광소자 패키지 및 그 제조방법의 또 다른 목적은, 서브마운트의 실장용 홈에서 경사진 측면에 형성된 반사율이 높은 전극을 통해 종래보다 발광소자에서 발생된 광을 패키지 외부로 반사시키는 효율 및 패키지의 광 추출 효율을 향상시킨 발광소자 패키지를 제공하는 데 있다.On the other hand, a further object of the light emitting device package and a method of manufacturing the same according to the present invention is to reflect the light generated by the light emitting device to the outside of the package through a high reflectance electrode formed on the side inclined in the mounting groove of the submount The present invention provides a light emitting device package having improved efficiency and light extraction efficiency of a package.
본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 중심영역에 관통홀이 형성되어 있고, 한 쌍의 리드의 일단부를 감싸고 있는 패키지 바디(Body); 패키지 바디의 관통홀에 삽입된 히트 싱크(Heat Sink); 상부면과 하부면이 있고, 상부면의 중심 영역에 경사진 측면과 바닥면을 갖는 실장용 홈이 형성되어 있고, 한 쌍의 전극들이 각각 바닥면에서 경사진 측면을 따라 상부면까지 형성되어 있으며, 하부면이 히트 싱크 상부에 본딩되어진 서브마운트(Submount); 실장용 홈의 바닥면 영역의 한 쌍의 전극 상부에 플립칩본딩(Flip Chip Bonding)된 발광소자; 서브마운트 상부면 영역에 형성된 전극들과 리드들을 각각 전기적으로 연결시키는 전도성 와이어(Conductive Wire) 및; 발광소자와 서브마운트 및 전도성 와이어를 감싸고 있는 몰딩(Molding)부;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.A light emitting device package according to a first exemplary embodiment of the present invention includes a package body having a through hole formed in a central area and surrounding one end of a pair of leads; A heat sink inserted into the through hole of the package body; There is an upper surface and a lower surface, and mounting grooves having inclined sides and a bottom surface are formed in the center area of the upper surface, and a pair of electrodes are formed from the bottom surface to the upper surface along the inclined side surface. A submount having a bottom surface bonded to the top of the heat sink; A light emitting device flip-chip bonded on the pair of electrodes in the bottom region of the mounting groove; Conductive wires electrically connecting the electrodes and the leads formed in the submount upper surface region, respectively; And a molding unit surrounding the light emitting device, the submount, and the conductive wire.
또한, 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 중심영역에 관통홀이 형성되어 있고, 한 쌍의 리드의 일단부를 관통홀 내부에서 이격되어 돌출되도록 감싸고 있는 패키지 바디(Body); 관통홀 내부에 돌출된 한 쌍의 리드의 일단부와 접촉하지 않도록 상부에 홈을 가지며, 패키지 바디의 관통홀에 삽입되는 히트 싱크(Heat Sink); 상부면과 하부면이 있고, 상부면에 경사진 측면과 바닥면을 갖는 실장용 홈이 형성되어 있고, 실장용 홈의 바닥면과 하부면에서 상호 이격되어 있고, 실장용 홈의 바닥면에서 하부면까지 각각 형성된 한 쌍의 전극을 구비하고 있으며, 하부면 영역의 한 쌍의 전극이 패키지 바디의 관통홀 내부에 돌출된 리드들에 본딩되어 있는 서브마운트(Submount); 실장용 홈의 바닥면 영역의 한 쌍의 전극 상부에 플립칩본딩(Flip Chip Bonding)된 발광소자 및; 발광소자와 서브마운트를 감싸고 있는 몰딩(Molding)부;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the light emitting device package according to the second embodiment of the present invention, the through-hole is formed in the center area, the package body (Body) surrounding the one end of the pair of leads to be spaced apart from the inside of the through-hole; A heat sink having a groove at an upper portion thereof so as not to contact one end of the pair of leads protruding inside the through hole and inserted into the through hole of the package body; There is an upper surface and a lower surface, and a mounting groove having an inclined side and a bottom surface is formed on the upper surface, spaced apart from each other at the bottom surface and the bottom surface of the mounting groove, the lower side from the bottom surface of the mounting groove A submount having a pair of electrodes formed up to a surface, the pair of electrodes in the lower surface area bonded to leads protruding inside the through hole of the package body; A light emitting device flip-chip bonded on the pair of electrodes in the bottom region of the mounting groove; It is preferably made to include; a molding (Molding) surrounding the light emitting element and the submount.
또한, 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 발광소자 패키지 제조방법 은, 중심영역에 관통홀이 형성되어 있고, 한 쌍의 리드의 일단부를 감싸고 있는 패키지 바디(Body)를 준비하는 단계; 패키지 바디의 관통홀에 히트 싱크(Heat Sink)를 삽입하는 단계; 상부면과 하부면이 있고, 상부면의 중심 영역에 경사진 측면과 바닥면을 갖는 실장용 홈이 형성되어 있고, 한 쌍의 전극들이 각각 바닥면에서 경사진 측면을 따라 상부면까지 형성되어 있으며, 실장용 홈의 바닥면 영역의 전극들 상부에 발광소자를 플립칩본딩(Flip Chip Bonding)시켜 놓은 서브마운트(Submount)를 준비하고, 히트 싱크 상부에 서브마운트의 하부면을 본딩시키는 단계; 서브마운트 상부면 영역에 형성된 전극들과 리드들을 각각 전도성 와이어(Conductive Wire)를 이용하여 전기적으로 연결시키는 와이어본딩(Wire Bonding) 단계 및; 발광소자와 서브마운트 및 전도성 와이어를 감싸는 몰딩(Molding)부를 형성하는 몰딩 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the light emitting device package manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, the through-hole is formed in the center region, the step of preparing a package body (Body) surrounding one end of the pair of leads; Inserting a heat sink into a through hole of the package body; There is an upper surface and a lower surface, and mounting grooves having inclined sides and a bottom surface are formed in the center area of the upper surface, and a pair of electrodes are formed from the bottom surface to the upper surface along the inclined side surface. Preparing a submount in which light emitting devices are flip chip bonded on the electrodes in the bottom region of the mounting groove, and bonding a lower surface of the submount on the heat sink; A wire bonding step of electrically connecting the electrodes and the leads formed in the submount upper surface region using conductive wires, respectively; And a molding step of forming a molding part surrounding the light emitting element, the submount, and the conductive wire.
또한, 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따른 발광소자 패키지 제조방법은, 중심영역에 관통홀이 형성되어 있고, 한 쌍의 리드의 일단부를 관통홀 내부에서 이격되어 돌출되도록 감싸고 있는 패키지 바디(Body)를 준비하는 단계; 관통홀 내부에 돌출된 한 쌍의 리드의 일단부와 접촉하지 않도록 하는 홈을 갖는 히트 싱크(Heat Sink)를 패키지 바디의 관통홀에 삽입하는 단계; 상부면과 하부면이 있고, 상부면에 경사진 측면과 바닥면을 갖는 실장용 홈이 형성되어 있고, 실장용 홈의 바닥면과 하부면에서 상호 이격되어 있고, 실장용 홈의 바닥면에서 하부면까지 각각 형성된 한 쌍의 전극을 구비하고 있으며, 실장용 홈의 바닥면 영역의 전극들 상 부에 발광소자를 플립칩본딩(Flip Chip Bonding)시켜 놓은 서브마운트(Submount)를 준비하고, 서브마운트 하부면 영역의 한 쌍의 전극과 관통홀 내부에 돌출된 리드들에 본딩시키는 단계 및; 발광소자와 서브마운트를 감싸는 몰딩(Molding)부를 형성하는 몰딩 단계;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, in the method of manufacturing a light emitting device package according to a second embodiment of the present invention, a through-hole is formed in a central region, and a package body wrapping one end of a pair of leads to be spaced apart from the inside of the through-hole. Preparing); Inserting a heat sink having a groove into the through hole of the package body so as not to contact one end of the pair of leads protruding inside the through hole; There is an upper surface and a lower surface, and a mounting groove having an inclined side and a bottom surface is formed on the upper surface, spaced apart from each other at the bottom surface and the bottom surface of the mounting groove, the lower side from the bottom surface of the mounting groove A pair of electrodes formed up to the surface, and a submount having flip chip bonding of a light emitting element on the electrodes of the bottom region of the mounting groove is prepared, and the submount is prepared. Bonding to a pair of electrodes in the bottom surface region and leads protruding inside the through hole; And a molding step of forming a molding part surrounding the light emitting element and the submount.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 발광소자 패키지와 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a light emitting device package and a method of manufacturing the same according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the drawings will be described in detail.
도 2는 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 바람직한 제 1 실시 예를 설명하기 위한 단면도로서, 중심영역에 관통홀이 형성되어 있고, 한 쌍의 리드(100a, 100b)의 일단부를 감싸고 있는 패키지 바디(Body)(110a, 110b); 상기 패키지 바디(110a, 110b)의 관통홀에 삽입된 히트 싱크(Heat Sink)(120); 상부면과 하부면이 있고, 상부면의 중심 영역에 경사진 측면과 바닥면을 갖는 실장용 홈이 형성되어 있고, 상기 한 쌍의 전극들이 각각 바닥면에서 상기 경사진 측면을 따라 상부면까지 형성되어 있으며, 하부면이 상기 히트 싱크(120) 상부에 본딩되어진 서브마운트(Submount)(130); 상기 실장용 홈의 바닥면 영역의 상기 한 쌍의 전극 상부에 플립칩본딩(Flip Chip Bonding)된 발광소자(131); 상기 서브마운트(130) 상부면 영역에 형성된 전극들과 상기 리드들(100a, 100b)을 각각 전기적으로 연결시키는 전도성 와이어(Conductive Wire)(150) 및; 상기 발광소자(131)와 서브마운트(130) 및 전도성 와이어(150)를 감싸고 있는 몰딩(Molding)부(160, 180);가 포함되는 기본 구조를 가지고 있으며, 도시된 바와 같이 상기 몰딩부(180) 외부를 감싸는 반구형(半球 形) 렌즈(Lens)(170)를 더 포함하고 있다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a first preferred embodiment of a light emitting device package according to the present invention, in which a through hole is formed in a central region and a package body surrounding one end of a pair of
여기서, 상기 한 쌍의 리드(100a, 100b)는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 등과 같은 외부 기판과 본딩하는데 도움이 되도록 도시된 바와 같이 절곡되어진 것이 바람직하다.Here, the pair of
또한, 상기 패키지 바디(110a, 110b)는 도면상에서 좌우가 각각 독립적으로 분리된 별개의 것과 같이 보이지만, 단면도를 나타낸 것이라 그럴 뿐, 입체적으로 보면, 상기 히트 싱크(120) 주변을 둘러싸고 있는 한 덩어리로 이루어진 구조물이라고 할 수 있다.In addition, the package body (110a, 110b) is shown as a separate separate from the left and right each independently on the drawing, but it is just a cross-sectional view, three-dimensional, as a lump enclosed around the
이때, 상기 패키지 바디(110a, 110b)는 플라스틱, 세라믹, 플라스틱과 세라믹이 결합된 재질 중 어느 하나로 이루어진 것이 바람직하다.At this time, the package body (110a, 110b) is preferably made of any one of plastic, ceramic, a material combined with a plastic and ceramic.
그리고, 상기 패키지 바디(110a, 110b)의 중심 영역에 관통홀은, 수평 단면 형상이 원형이며, 도시된 바와 같이, 하부보다 상부의 직경이 작은 것이 바람직하다.In addition, the through-holes in the central regions of the
한편, 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 리드(100a, 100b)의 일단부를 감싸고 있는 패키지 바디(110a, 110b)의 측면부 영역에는 리드의 상부를 노출시키기 위한 홈이 있는 것이 바람직하고, 상기 전도성 와이어는 상기 홈 영역에 본딩되어진 것이 바람직하다.On the other hand, as shown, it is preferable that there is a groove for exposing the upper part of the lead in the side region of the package body (110a, 110b) surrounding one end of the pair of leads (100a, 100b), the conductive wire Is preferably bonded to the groove region.
상기 두 부분의 몰딩부(160, 180)는 도시된 바와 같이, 형광체를 포함한 에폭시, 투명한 에폭시, 실리콘 젤 등과 같은 몰딩용 수지를 이용하여 각각 서로 다른 수지로 이루어지도록 형성하거나, 하나의 몰딩용 수지로 일체가 되도록 형성하 더라도 상관없다.As shown, the two
마지막으로, 상기 서브마운트(130)의 구조에 대해서는 도 7 및 도 8에서 보다 구체적으로 설명한다.Finally, the structure of the
이와 같은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 앞서 언급한 바와 같이 히트 싱크(120) 상부에 발광소자(131)가 실장된 서브마운트(130)를 구비하고 있으며, 도시된 바와 같이, 전도성 와이어(150)를 통해 와이어 본딩(Wire Bonding) 방식으로 발광소자(131)와 리드(100a, 100b)가 전기적으로 연결되어진 것을 가장 큰 특징으로 한다.As described above, the light emitting
도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 바람직한 제 1 실시 예로서, 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.3A to 3G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the light emitting device package shown in FIG. 2 as a first preferred embodiment according to the present invention.
우선, 중심영역에 관통홀이 형성되어 있고, 한 쌍의 리드(100a, 100b)의 일단부를 감싸고 있는 패키지 바디(Body)(110a, 110b)를 준비한다.(도 3a)First, through-holes are formed in the central region, and
상기 패키지 바디(110a, 110b)의 관통홀에 히트 싱크(Heat Sink)(120)를 삽입한다.(도 3b)The
이어서, 상부면과 하부면이 있고, 상부면의 중심 영역에 경사진 측면과 바닥면을 갖는 실장용 홈이 형성되어 있고, 상기 한 쌍의 전극들이 각각 바닥면에서 상기 경사진 측면을 따라 상부면까지 형성되어 있으며, 상기 실장용 홈의 바닥면 영역의 전극들 상부에 발광소자(131)를 플립칩본딩(Flip Chip Bonding)시켜 놓은 서브마운트(Submount)(130)를 준비하고, 상기 히트 싱크(120) 상부에 상기 서브마운 트(130)의 하부면을 본딩시킨다.(도 3c)Subsequently, there is an upper surface and a lower surface, and a mounting groove having an inclined side surface and a bottom surface is formed in a central region of the upper surface, and the pair of electrodes are respectively formed on the top surface along the inclined side surface at the bottom surface. The
참고로, 상기 서브마운트의 실장용 홈은 벌크 마이크로 머시닝(Bulk Micro Machining) 공정을 통한 이방성(異方性) 식각을 통해 형성된 것이 바람직하다.For reference, the mounting groove of the submount is preferably formed through anisotropic etching through a bulk micro machining process.
이때, 상기 서브마운트(130) 상부면 영역에 형성된 전극들과 상기 리드들(100a, 100b)을 각각 전도성 와이어(Conductive Wire)(150)를 이용하여 전기적으로 연결시키는 와이어본딩(Wire Bonding) 공정도 병행한다.(도 3c)In this case, a wire bonding process diagram for electrically connecting the electrodes formed on the upper surface area of the
연이어, 상기 발광소자(131)와 서브마운트(130) 및 전도성 와이어(150)를 감싸는 몰딩(Molding)부(160, 180)를 형성한다.(도 3d 내지 도 3f)Subsequently,
이때, 도 3e에 도시된 바와 같이, 제 2 몰딩부(180)를 형성하기 전에, 상기 패키지 바디(110a, 110b) 상부에 반구형(半球形) 렌즈(Lens)(170)를 본딩시키는 공정을 더 수행하는 것이 바람직하다.In this case, as shown in FIG. 3E, before forming the
마지막으로, 상기 한 쌍의 리드(100a, 100b) 각각을 인쇄회로기판 등에 본딩시키기에 적당하도록 절곡시킨다.(도 3g)Finally, each of the pair of
도 4는 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 바람직한 제 2 실시 예를 설명하기 위한 단면도로서, 중심영역에 관통홀이 형성되어 있고, 한 쌍의 리드(200a, 200b)의 일단부를 상기 관통홀 내부에서 이격되어 돌출되도록 감싸고 있는 패키지 바디(Body)(210a, 210b); 상기 관통홀 내부에 돌출된 한 쌍의 리드(200a, 200b)의 일단부와 접촉하지 않도록 상부에 홈을 가지며, 상기 패키지 바디(210a, 210b)의 관통홀에 삽입되는 히트 싱크(Heat Sink)(220); 상부면과 하부면이 있고, 상부면에 경사진 측면과 바닥면을 갖는 실장용 홈이 형성되어 있고, 상기 실장용 홈의 바닥면과 상기 하부면에서 상호 이격되어 있고, 상기 실장용 홈의 바닥면에서 상기 하부면까지 각각 형성된 한 쌍의 전극을 구비하고 있으며, 상기 하부면 영역의 상기 한 쌍의 전극이 상기 패키지 바디(210a, 210b)의 관통홀 내부에 돌출된 리드들(200a, 200b)에 본딩되어 있는 서브마운트(Submount)(230); 상기 실장용 홈의 바닥면 영역의 상기 한 쌍의 전극 상부에 플립칩본딩(Flip Chip Bonding)된 발광소자(231) 및; 상기 발광소자(231)와 서브마운트(230)를 감싸고 있는 몰딩(Molding)부(260, 280);가 포함되는 기본 구조를 가지고 있으며, 도시된 바와 같이 상기 몰딩부(280) 외부를 감싸는 반구형(半球形) 렌즈(Lens)(270)를 더 포함하고 있다.4 is a cross-sectional view for describing a second exemplary embodiment of a light emitting device package according to the present invention, in which a through hole is formed in a central region, and one end of a pair of
여기서, 상기 한 쌍의 리드(200a, 200b)는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB) 등과 같은 외부 기판과 본딩하기가 적당하도록, 도시된 바와 같이 절곡되어진 것이 바람직하다.Here, the pair of
또한, 상기 패키지 바디(210a, 210b)는 도면상에서 좌우가 각각 독립적으로 분리된 별개의 것과 같이 보이지만, 단면도를 나타낸 것이라 그럴 뿐, 입체적으로 보면, 상기 히트 싱크(220) 주변을 둘러싸고 있는 한 덩어리로 이루어진 구조물이라고 할 수 있다.In addition, the
이때, 상기 패키지 바디(210a, 210b)는 플라스틱, 세라믹, 플라스틱과 세라믹이 결합된 재질 중 어느 하나로 이루어진 것이 바람직하다.At this time, the package body (210a, 210b) is preferably made of any one of plastic, ceramic, a material combined with a plastic and ceramic.
그리고, 상기 패키지 바디(210a, 210b)의 중심 영역에 관통홀은, 수평 단면 형상이 원형이며, 도시된 바와 같이, 하부보다 상부의 직경이 작은 구조인 것이 바 람직하다.In addition, the through-holes in the central regions of the
한편, 도시된 바와 같이, 상기 히트 싱크(220)는 상기 서브마운트(230) 하부 영역에 형성된 한 쌍의 전극 및 상기 패키지 바디(210a, 210b)의 한 쌍의 리드(200a, 200b)와 통전(通電)되지 않도록 하는 구조를 갖는 것이 바람직하다.On the other hand, as shown, the
상기 두 부분의 몰딩부(260, 280)는 형광체를 포함한 에폭시, 투명한 에폭시, 실리콘 젤 등과 같은 몰딩용 수지를 이용하여 각각 서로 다른 수지로 이루어지도록 형성하거나, 동일한 하나의 수지로 이루어지도록 하더라도 상관없다.The
마지막으로, 상기 서브마운트(230)의 구조에 대해서는 도 9에서 구체적으로 설명한다.Finally, the structure of the
이와 같은 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 따른 발광소자 패키지(200)는, 앞서 언급한 바와 같이 히트 싱크(220) 상부에 발광소자(231)가 실장된 서브마운트(230)를 구비하고 있으며, 도시된 바와 같이 서브마운트(230) 하부 영역과 패키지 바디(210a, 210b)의 중심영역에 관통홀 영역에 상호 이격되어 돌출된 리드(200a, 200b)의 영역(L1, L2)을 결합시키는 플립칩본딩(Flip Chip Bonding) 방식으로 발광소자(231)와 리드(200a, 200b)가 전기적으로 연결되어진 것을 가장 큰 특징으로 한다.As described above, the light emitting
도 5는 도 4에서 A 영역의 모습을 보다 구체적으로 설명하기 위한 부분 확대도를 나타낸다.FIG. 5 is a partially enlarged view for explaining the state of the region A in FIG. 4 in more detail.
설명하기에 앞서, 상기한 바와 같이, 도 4에 도시된 발광소자 패키지(200)에 실장시키는 서브마운트(230)의 구조는 도 9에 도시한 바와 같은 구조를 가지는 것이 바람직하다.As described above, as described above, the structure of the
우선, 도 4에서는 히트 싱크(220)의 최상부면의 높이가 리드(200a, 200b)와 같은 높이를 가지며 본딩된 것과 같이 개략적으로 도시하였으나, 실제로는, 히트 싱크(220)의 최상부면이 서브마운트(230) 하부의 절연막(234) 영역에 접하도록 리드의 높이보다 L3의 길이만큼 높게 형성되는 것이 바람직하다.First, in FIG. 4, the height of the top surface of the
왜냐하면, 히트 싱크(220)를 장착하는 목적이 발광소자에서 발생하는 열을 효율적으로 흡수하고, 패키지 외부로 배출시키기 위한 용도로 장착하는 것이기 때문이다.This is because the purpose of mounting the
이때, 상기 L3의 길이는, 서브마운트(230)에 형성된 전극(235a, 235b)의 두께와 함께, 도면상에는 도시하지 않았으나, 상기 전극(235a, 235b)과 리드(200a, 200b)의 사이에 전기적으로 본딩시키기 위해 개재되는 솔더(Solder) 등과 같은 전도성 접착제의 두께를 고려한 두께이다.At this time, the length of the L3, together with the thickness of the electrodes (235a, 235b) formed in the
또한, 상기 히트 싱크(220)는 열 전도성이 좋으며, 더불어 전기적인 전도성또한 좋기 때문에, 도시된 바와 같이, 상기 리드(200a, 200b) 또는 전극(235a, 235b)과 직접적으로 접촉하지 않도록 사방의 적절한 간격을 고려하여 형성함으로써, 전기적인 단락(Short)을 방지하는 것이 바람직하다.In addition, since the
도 6은 본 발명의 발광소자 패키지에 실장시키는 서브마운트 구조를 개략적으로 설명하기 위한 사시도이다.6 is a perspective view for schematically illustrating a submount structure mounted on a light emitting device package according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 발광소자 패키지에 사용하는 서브마운트(Submount)의 전체적인 외관은, 상부의 중심영역에 발광소자(231)를 실장 시켜놓은 실장용 홈을 가지며, 실장용 홈의 바닥면에서 상호 이격되어 있고, 서브마운트의 실장용 홈의 경사진 측면 영역이 포함된 상호 반대되는 영역을 따라 전극(235a, 235b)이 형성되어 있다.As shown, the overall appearance of the submount used in the light emitting device package of the present invention has a mounting groove in which the
여기서, 상기 서브마운트는 실리콘으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상부의 실장용 홈은, 상기 서브마운트의 측면 형상과 더불어 벌크 마이크로 머시닝(Bulk Micro Machining) 공정을 통한 이방성(異方性) 식각으로 형성되어진 것이다.Here, the submount is preferably made of silicon, the upper mounting groove is formed by anisotropic etching through the bulk micro machining process together with the side shape of the submount. .
참고로, 후술하게 될 서브마운트의 단면도들은, 이러한 서브마운트의 사시도 상에서 한 쌍의 전극(235a, 235b)의 중심 영역을 가로지르는 절단면의 형상을 도시하는 것이다.For reference, cross-sectional views of the submount to be described later show the shape of the cut plane across the center region of the pair of
도 7은 도 2에 적용가능한 바람직한 서브마운트의 첫 번째 예로써, 여기서 제시하고 있는 서브마운트는, 확산층을 이용한 보호용 회로가 구현되어 있지 않고, 발광소자(131)만 실장되어진 구조인 것을 특징으로 한다.FIG. 7 is a first example of a preferred submount applicable to FIG. 2, wherein the submount presented here is a structure in which only a
구체적으로, 서브마운트의 몸체는 실리콘 구조물(132)로 이루어지는데, 상기 실리콘 구조물(132)은, 실리콘 또는 실리콘 기판을 벌크 마이크로 머시닝(Bulk Micro Machining) 공정을 이용한 이방성 식각을 통해 형성시킨 것으로서, 도시된 바와 같이, 상부 중심영역에 실장용 홈과 양 측면 중심영역이 돌출되도록 경사진 측면을 갖는다.Specifically, the body of the submount is made of a
또한, 절연막(134)이 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 구조물(132)의 모든 외부면에 그 형상을 따라 형성되어진다.In addition, as illustrated, the insulating
그리고, 상기 한 쌍의 전극(135a, 135b)은 실장용 홈의 바닥면 영역에서 상호 이격된 일부 영역부터 실리콘 구조물(132)의 양 측면에 돌출된 중심 영역까지 절연막(134) 표면을 따라 형성되어진다.In addition, the pair of
한편, 상기 발광소자(131)는, 상기 실장용 홈의 바닥면 영역에서 상호 이격된 일부 영역에 형성되어진 상기 전극(135a, 135b) 상부에 솔더(Solder)와 같은 전도성 접착제를 통해 전기적으로 연결되도록 본딩되어진다.On the other hand, the
도 8은 도 2에 적용가능한 바람직한 서브마운트의 두 번째 예로써, 여기서 제시하고 있는 서브마운트는, 발광소자(131)가 실장되어 있으며, 보호용 회로가 구현되어 있는 것을 특징으로 한다.FIG. 8 is a second example of a preferred submount applicable to FIG. 2, wherein the submount presented here is characterized in that a
상기 서브마운트는 n 또는 p 타입의 실리콘으로 이루어지고, 상기 한 쌍의 전극들과 서브마운트의 사이에는 상기 한 쌍의 전극이 각각 서브마운트에 직접 접촉할 수 있도록 하는 개구를 갖는 절연막이 개재되어 있으며, 상기 개구 영역 중 적어도 한 영역의 서브마운트 표면에, 상기 실리콘과 반대 타입의 불순물 확산층(133a, 133b)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.The submount is made of silicon of n or p type, and an insulating film having an opening between the pair of electrodes and the submount to allow the pair of electrodes to directly contact the submount, respectively. It is preferable that
이때, 상기 서브마운트는 실리콘 구조물(132)을 가리키는 것이다.In this case, the submount refers to the
즉, 도 7에서 설명한 서브마운트와 다른 점은 실리콘 구조물(132) 상부 영역에 실리콘 구조물(132)과 전기적으로 다른 극성을 갖는 확산층(133a, 133b)이 형성 되어 있으며, 상기 확산층과 상기 한 쌍의 전극(135a, 135b)이 각각 전기적으로 연결되도록 확산층 영역의 절연막(134)에 개구가 형성되어져 있는 점이다.That is, the difference from the submount described with reference to FIG. 7 is that
그리고, 상기 한 쌍의 전극(135a, 135b)은 실장용 홈의 바닥면 영역에서 상호 이격된 일부 영역부터 실리콘 구조물(132)의 양 측면에 돌출된 중심 영역까지 절연막(134) 표면을 따라 형성되어 있다.In addition, the pair of
한편, 상기 발광소자(131)는, 상기 실장용 홈의 바닥면 영역에서 상호 이격된 일부 영역에 형성되어진 상기 전극(135a, 135b) 상부에 솔더(Solder)와 같은 전도성 접착제를 통해 전기적으로 연결되도록 본딩되어져 있다.On the other hand, the
또한, 상기와 같이 실리콘 구조물(132)의 일부에 확산층(133a, 133b)을 형성시켜 놓음으로써, 발광소자(131)와는 전기적으로 병렬로 연결된 구조가 되는데, 이를 통해서, pnp 또는 npn 접합구조의 제너 다이오드(Zener Diode) 소자와 같은 기능이 구현되어, 패키지 내부에 별도의 제너 다이오드 소자를 실장시키지 않더라도 정전기 및 역전압으로부터 발광소자를 보호할 수 있다는 장점이 있으며, 패키지의 크기를 보다 소형화시킬 수 있다.In addition, by forming the
여기서는, 확산층을 두 개 구비하도록 한 pnp 또는 npn 접합구조의 보호용 회로를 구현한 경우만 설명하였으나, 확산층을 하나만 구비하도록 한 pn 또는 np 접합구조의 보호용 회로를 통해서도 발광소자를 보호하는 기능을 서브마운트 내부에서 구현할 수 있다.Here, only the case where the protection circuit of the pnp or npn junction structure having two diffusion layers is implemented is described. However, the function of protecting the light emitting element through the protection circuit of the pn or np junction structure having only one diffusion layer is provided. It can be implemented internally.
도 9는 도 4에 적용가능한 바람직한 서브마운트의 예로써, 여기서 제시하고 있는 서브마운트는, 발광소자(231)가 실장되어 있고, 보호용 회로가 구현되어 있으며, 전극(235a, 235b)이 실리콘 구조물(232) 하부 면에까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 한다.FIG. 9 is an example of a preferred submount applicable to FIG. 4, wherein the submount presented here includes a
상기 서브마운트는 n 또는 p 타입의 실리콘으로 이루어지고, 상기 한 쌍의 전극들과 서브마운트의 사이에는 상기 한 쌍의 전극이 각각 서브마운트에 직접 접촉할 수 있도록 하는 개구를 갖는 절연막이 개재되어 있으며, 상기 개구 영역 중 적어도 한 영역의 서브마운트 표면에, 상기 실리콘과 반대 타입의 불순물 확산층(233a, 233b)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.The submount is made of silicon of n or p type, and an insulating film having an opening between the pair of electrodes and the submount to allow the pair of electrodes to directly contact the submount, respectively. The
이때, 상기 서브마운트는 실리콘 구조물(232)를 가리키는 것이다.In this case, the submount refers to the
즉, 도 8에서 설명한 서브마운트와 다른 점은 실리콘 구조물(232) 하부 영역에 실리콘 구조물(232)과 전기적으로 다른 극성을 갖는 확산층(233a, 233b)이 형성되어 있으며, 상기 확산층과 상기 한 쌍의 전극(235a, 235b)이 각각 전기적으로 연결되도록 확산층 영역의 절연막(234)에 개구가 형성되어져 있고, 상기 한 쌍의 전극(235a, 235b)이 실리콘 구조물(232) 하부에서 확산층 영역을 포함하는 일부 영역을 덮으며, 상호 이격되어 형성되어 있다는 점이다.That is, the difference from the submount described in FIG. 8 is that
상기 한 쌍의 전극(235a, 235b)은 실장용 홈의 바닥면 영역에서 상호 이격된 일부 영역부터 실리콘 구조물(232)의 양 측면을 따라서 실리콘 구조물(232) 하부에서 상호 이격되며, 상기 확산층 영역을 포함하는 일부 영역까지 형성되어 있다.The pair of
한편, 상기 발광소자(231)는, 상기 실장용 홈의 바닥면 영역에서 상호 이격된 일부 영역에 형성되어진 상기 전극(235a, 235b) 상부에 솔더(Solder)와 같은 전 도성 접착제를 통해 전기적으로 연결되도록 본딩되어져 있다.On the other hand, the
참고로, 상기와 같이 실리콘 구조물(232)의 일부에 확산층(233a, 233b)을 형성시켜 놓음으로써, 발광소자(231)와는 전기적으로 병렬로 연결된 구조가 되는데, 이를 통해서, pnp 또는 npn 접합구조의 제너 다이오드(Zener Diode) 소자와 같은 기능이 구현되므로, 패키지 내부에 별도의 제너 다이오드 소자를 실장시키지 않더라도 정전기 및 역전압으로부터 발광소자를 보호할 수 있다는 장점이 있으며, 따라서, 패키지의 크기를 보다 소형화시킬 수 있다.For reference, by forming the
여기서도 마찬가지로, 확산층을 두 개 구비하도록 한 pnp 또는 npn 접합구조의 보호용 회로를 구현한 경우만 설명하였으나, 확산층을 하나만 구비하도록 한 pn 또는 np 접합구조의 보호용 회로를 통해서도 발광소자를 보호하는 기능을 구현할 수 있다.Likewise, only the case of implementing the protection circuit of the pnp or npn junction structure having two diffusion layers has been described. However, the function of protecting the light emitting device may be realized through the protection circuit of the pn or np junction structure having only one diffusion layer. Can be.
도 7, 도 8, 도 9에 도시된 바와 같은 서브 마운트에서 전극(135a, 135b, 235a, 235b)으로 사용하는 메탈(Metal) 재료는 공통적으로 높은 반사율을 갖는데, 본 발명의 발광소자 패키지에 사용되는 서브마운트의 상부 실장용 홈 경사진 내측면 영역(B)에 이와 같은 반사율이 높은 전극이 형성되어 있기 때문에, 발광소자(231)의 측면에서 방출된 광을 패키지 외부로 효율적으로 반사시킬 수 있고, 결과적으로, 발광소자 패키지의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.Metal materials used as
또한, 이러한 서브마운트를 이용하게 되면 발광소자의 전기적, 광학적 특성의 불량 여부를 사전에 파악할 수 있기 때문에, 발광소자 패키지에 양품의 서브마 운트만을 실장시킬 수 있게 되고, 따라서, 최종적으로 완성되는 발광소자 패키지의 불량율을 감소시키고, 패키지의 생산 수율은 향상시킬 수 있다.In addition, the use of such a submount can determine in advance whether the electrical and optical characteristics of the light emitting device is defective, so that only a good submount can be mounted on the light emitting device package. The failure rate of the device package can be reduced, and the production yield of the package can be improved.
이상 본 발명의 실시예에 따른 발명의 구성을 상세히 설명하였지만, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.Although the configuration of the invention according to the embodiment of the present invention has been described in detail, the present invention is not necessarily limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
이상에서와 같이 본 발명의 발광소자 패키지 및 발광소자 패키지 제조방법에 따르면, 전기적, 광학적 특성이 검증된 발광소자만을 실장시킨 서브마운트(Submount)를 히트 싱크(Heat Sink)에 실장하기 때문에, 발광 소자의 불량 여부를 사전에 판단하여, 최종적으로 완성되는 발광소자 패키지의 불량율을 감소시키고, 패키지의 생산 수율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the light emitting device package and the method of manufacturing the light emitting device package of the present invention, since the submount mounting only the light emitting device whose electrical and optical properties are verified is mounted in the heat sink, the light emitting device By determining in advance whether or not the defect of the, the defective rate of the finally completed light emitting device package can be reduced, the production yield of the package can be improved.
또한, 본 발명의 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 따르면, 정전기 및 역전압으로부터 발광소자를 보호하기 위한 별도의 제너 다이오드(Zener Diode) 소자를 실장시킬 필요가 없이, 그와 같은 기능이 반도체 불순물 이온 주입 및 확산 공정과 같은 반도체 공정을 통해 형성된 확산층을 구비하는 서브마운트를 통해 자체적으로 구현 가능하기 때문에, 제너 다이오드 소자를 실장시키기 위한 공간이 필요없고, 전체적인 패키지의 크기를 보다 소형화시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, according to the light emitting device package of the present invention and a method of manufacturing the same, it is not necessary to mount a separate Zener diode device for protecting the light emitting device from static electricity and reverse voltage, such a function is a semiconductor impurity ion Since it can be implemented by a submount having a diffusion layer formed through a semiconductor process such as an implantation and diffusion process, there is no need for space for mounting a Zener diode element, and the size of the overall package can be further reduced. have.
또한, 본 발명의 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 따르면, 서브마운트에서 실장용 홈의 경사진 측면에 반사율이 높은 전극이 형성되어 있어서, 종래에 비해 발광소자에서 발생된 광의 패키지 외부로 반사되는 효율 및 패키지의 광 추출 효율을 보다 향상시키는 효과가 있다.In addition, according to the light emitting device package and a method of manufacturing the same, an electrode having a high reflectance is formed on the inclined side surface of the mounting groove in the submount, the efficiency of being reflected outside the package of light generated by the light emitting device compared to the conventional And it is effective to further improve the light extraction efficiency of the package.
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