KR20100093992A - 발광 디바이스 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

발광 디바이스 패키지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

실시 예는 발광 디바이스 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광 디바이스 패키지는, 상하부가 개방된 측벽; 상기 측벽의 내측 아래에 형성되며, 배면이 노출된 복수개의 리드 전극; 상기 측벽의 내측 아래에 배치되고, 상기 복수의 리드전극에 전기적으로 연결된 발광 소자; 상기 측벽 내측에 형성된 수지물을 포함한다.
LED, 패키지

Description

발광 디바이스 패키지 및 그 제조방법{Lighting emitting device package and fabrication method thereof}
실시 예는 발광 디바이스 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 GaAs 계열, AlGaAs 계열, GaN 계열, InGaN 계열 및 InGaAlP 계열 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광 원을 구성할 수 있다.
이러한 발광다이오드는 패키지화되어 다양한 색을 방출하는 발광 장치로 이용되고 있으며, 상기 발광 장치는 칼라를 표시하는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.
실시 예는 측벽 내측 상하가 개방된 발광 디바이스 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예는 측벽 내측의 리드 전극 및 발광 소자의 배면을 노출시켜 주는 발광 디바이스 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 디바이스 패키지는, 상하부가 개방된 측벽; 상기 측벽의 내측 아래에 형성되며, 배면이 노출된 복수개의 리드 전극; 상기 측벽의 내측 아래에 배치되고, 상기 복수의 리드전극에 전기적으로 연결된 발광 소자; 상기 측벽 내측에 형성된 수지물을 포함한다.
실시 예에 따른 발광 디바이스 패키지 제조방법은, 캐비티 내에 복수개의 리드 전극을 배치한 패키지 몸체를 형성하는 단계; 상기 캐비티 내에서 상기 복수개의 리드 전극에 발광 소자를 전기적으로 연결하는 단계; 상기 캐비티에 수지물을 형성하는 단계; 상기 캐비티 내에 배치된 상기 리드 전극의 연장 선상으로 상기 패키지 몸체를 커팅하는 단계를 포함한다.
실시 예는 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이 하, 실시 예를 설명함에 있어서, 각 층의 도면의 일 예이며, 도면의 두께로 한정하지는 않는다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 디바이스 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 디바이스 패키지(100)는 측벽(110), 리드전극(121,123), 발광 소자(130), 수지물(140)을 포함한다.
상기 측벽(110)은 수지 재료로 형성될 수 있으며, 예컨대 폴리프탈아미드(PPA), 액정폴리머(LCP), 신지오택틱폴리스티렌(SPS) 중 어느 하나의 재질을 이용하여 형성될 수 있다. 또한 상기 측벽(110)은 수지 재료 또는 기판 등으로 형성될 수 있다.
상기 측벽(110)의 내측(112)은 상하부가 개방된 구조이며, 내주면(113)이 바닥면에 대해 수직하거나 소정 각도로 외측으로 경사진 구조이다. 여기서, 상기 경사 구조는 상기 측벽(110)의 내측 하부의 직경에서 상부의 직경으로 갈수록 단계적으로 증가하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 측벽(110)의 내주면(113)은 단차진 구조를 포함할 수 있다.
상기 측벽(110)의 내측(112) 형상은 위에서 바라볼 때, 원형, 타원형 또는 다각형등의 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 측벽(110)은 단일 구조체 또는 복수개의 구조체의 조합으로 이루어질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 측벽(110)의 내측 아래에는 복수개의 리드 전극(121,123)이 배치되며, 서로 이격되게 배치된다. 상기 리드 전극(121,123)은 상기 측벽(110) 아래에 고정 되며, 그 단부(121A,123A)는 상기 측벽(110)의 외측에 절곡되게 형성될 수 있다.
상기 리드 전극(121,123)은 리드 프레임으로 형성될 수 있으며, 상기 측벽(110)의 내측(112)에 일부가 노출된다.
상기 발광 소자(130)은 상기 복수개의 리드 전극(121,123)에 와이어(132)로 연결될 수 있다. 상기 발광 소자(130)은 상기 측벽(110)의 내측에 적어도 하나가 배치될 수 있으며, 예컨대, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 적색 LED 칩, 황색 LED 칩 등의 유색 LED 칩이거나, 자외선(UV) LED 칩 등이 선택적으로 배치될 수 있으며, 이러한 발광 소자(130)의 종류나 개수에 대해 한정하지는 않는다.
상기 수지물(140)은 상기 측벽(110)의 내측(112)에 소정 높이로 형성될 수 있고, 상기 발광 소자(130)의 둘레에 형성된다. 상기 수지물(140)은 투명한 실리콘 또는 에폭시 재료를 이용할 수 있으며, 상기 수지물에 적어도 한 종류의 형광체를 첨가할 수 있다.
상기 수지물(140)의 상/하면은 상기 측벽(110)의 내측(112)의 상/하부에 노출되고, 상기 발광 소자(130)를 고정시켜 준다.
또한 상기 수지물(140) 위에는 렌즈(미도시)가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 렌즈는 상기 수지물(140) 위 또는 상기 측벽(110) 위에 부착되거나, 트랜스퍼 몰딩 방식에 의해 제조될 수 있다.
이러한 발광 디바이스 패키지(100)의 제조 과정을 보면 다음과 같다.
도 2는 도 1의 커팅 전의 패키지 측 단면도이다.
도 2를 참조하면, 패키지 몸체(110A)는 리드 전극(121,123)의 일단이 측 벽(110)의 내측(112)에 노출되도록 배치한 후, 사출 성형하게 된다.
상기 측벽(110)의 내측(112)은 소정 깊이를 갖는 홈 형상, 오목한 튜브 형상 등의 캐비티이며, 그 둘레의 내주면(113)는 경사지게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 측벽(110)의 내측(112) 형상 및 내주면(113)의 형태는 사출물에 의해 다양한 형상 및 각도로 변경할 수 있으며, 이는 실시 예의 기술적 범위 내에서 다양하게 변경할 수 있다.
상기 측벽(110)의 내측(112)에 발광 소자(130)를 와이어(132)를 통해 상기 리드 전극(121,123)에 연결한다.
그리고 상기 측벽(110)의 내측(112)에 상기 수지물(140)을 몰딩하게 된다.
상기 패키지 몸체(110A)는 상기 리드 전극(121,123)의 하단을 기준으로 수평 선상(C-C)으로 커팅하여 도 1과 같은 패키지(100)를 제조할 수 있게 된다.
여기서, 상기 패키지 몸체(110A)와 측벽(110)은 사출 성형 구조로 설명하였으나, 별도의 구조물을 적층하여 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 3은 도 1의 패키지 탑재 예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 발광 디바이스 패키지(100)는 하부에 리드 전극(121,123)의 배면이 노출되므로, 상기 리드 전극(121,123)은 상기 기판(150)의 제1 및 제2전극 패드(151,153)에 솔더(160)로 본딩시켜 전기적으로 직접 연결하게 된다. 또한 상기 발광 소자(130)의 배면은 제3전극 패드(152)에 솔더(160)로 본딩시켜 줄 수 있다.
여기서, 상기 발광 소자(130)이 수직형 LED 칩인 경우 하나의 와이어로 리드 전극에 연결하고, 상기 LED 칩의 배면을 상기 제3전극 패드(152)에 본딩시켜 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다.
상기 전극패드(151,152,153)와 리드 전극(121,123) 및 발광소자(130)의 연결 방식은 솔더(Pb 또는 PB free) 방식을 이용하거나 Eutectic 본딩 방식 등을 선택적으로 이용할 수 있으며, 상기 본딩 방식으로 제한하지 않는다. 또한 전도성 접착제, 전도성 점착제 등을 이용할 수도 있다.
상기 발광 디바이스(100)는 발광 소자(130)가 상기 기판(150)의 전극 패드(152)에 직접 접촉되므로, 직접 방열될 수 있어, 방열 효율이 개선될 수 있다. 또한 측벽(110)의 내측(112) 상/하가 개방되므로, 효율적으로 방열할 수 있다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 디바이스 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 4를 참조하면, 발광 디바이스 패키지(200)는 측벽(210), 리드전극(221,223), 발광 소자(230), 수지물(240)을 포함한다.
상기 측벽(210)은 실리콘 재질 또는 이를 이용한 wafer level package(WLP)로 형성될 수 있다.
상기 패키지 몸체(210)의 내측(212)은 상하부가 개방된 구조이며, 내주면(213)이 바닥면에 대해 수직하거나 소정 각도로 외측으로 경사진 구조이다. 여기서, 상기 경사 구조는 상기 측벽(210)의 내측 하부의 직경에서 상부의 직경으로 갈수록 단계적으로 증가하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 측벽(210)의 내주면(213)은 단차진 구조를 포함할 수 있다.
상기 측벽(210)의 내측(212) 형상은 위에서 바라볼 때, 원형, 타원형 또는 다각형등의 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 측벽(210)의 내측 아래에는 복수개의 리드 전극(221,223)이 배치되며, 서로 오픈되게 배치된다.
상기 리드 전극(221,223)은 상기 측벽(210) 내측 아래에서 상기 내주면(213)을 따라 형성되며, 그 단부가 상기 측벽 상면 및 외주면까지 연장되게 형성될 수 있다. 이러한 리드 전극(221,223)은 금속층으로 형성될 수 있으며, 상기 금속층은 도금 방식 또는 스퍼터링 방식 등으로 형성될 수 있다.
상기 리드 전극(221,223) 중 적어도 한 전극과 상기 측벽(210) 사이에는 제너 다이오드가 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(230)은 상기 복수개의 리드 전극(221,223)에 와이어(232)로 연결될 수 있다. 상기 발광 소자(230)은 상기 측벽(210)의 내측에 적어도 하나가 배치될 수 있으며, 예컨대, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 적색 LED 칩, 황색 LED 칩 등의 유색 LED 칩이거나, 자외선(UV) LED 칩 등이 선택적으로 배치될 수 있으며, 이러한 발광 소자(230)의 종류나 개수에 대해 한정하지는 않는다.
상기 수지물(240)은 상기 측벽(210)의 내측(212)에 소정 높이로 형성될 수 있고, 상기 발광 소자(230)의 둘레에 형성된다. 상기 수지물(240)은 투명한 실리콘 또는 에폭시 재료를 이용할 수 있으며, 상기 수지물에 적어도 한 종류의 형광체를 첨가할 수 있다.
상기 수지물(240)의 상/하면은 상기 측벽(210)의 내측(212)의 상/하부에 노출 되고, 상기 발광 소자(230)를 고정시켜 준다.
또한 상기 수지물(240) 위에는 렌즈(미도시)가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 렌즈는 상기 수지물(240) 위 또는 상기 측벽(210) 위에 부착되거나, 트랜스퍼 몰딩 방식에 의해 제조될 수 있다.
이러한 발광 디바이스 패키지(200)의 제조 과정을 보면 다음과 같다.
도 5는 도 4의 커팅 전의 패키지 측 단면도이다.
도 5를 참조하면, 패키지 몸체(210A)는 상측에서 에칭하여 소정 깊이의 내측(212)을 형성하게 된다. 상기 내측(212)의 형상은 소정 깊이를 갖는 홈, 오목한 베이스 튜브 등의 캐비티로 이루어지며, 상기 내측(212)의 형상이나 깊이는 상기 에칭 방식이나 에칭 재료에 따라 달라지며, 상기 에칭 방식은 습식 또는/및 건식 에칭 방식을 이용할 수 있다. 여기서, 상기 패키지 몸체(210)의 외측 영역은 에칭하지 않을 수 있다.
상기 패키지 몸체(210A)의 내주면(213)을 따라 금속 재료를 이용하여 리드 전극(221,223)을 형성하게 된다. 상기 리드 전극(221,223)은 서로 이격되게 형성하여, 전기적인 쇼트를 방지하게 된다.
상기 측벽(210)의 내측(212)에 발광 소자(230)를 와이어(232)를 통해 상기 리드 전극(221,223)에 연결한다. 상기 측벽(210)의 내측(212)에 상기 수지물(240)을 몰딩하게 된다.
상기 패키지 몸체(210A)는 상기 리드 전극(221,223)의 하단을 기준으로 수평 선상(C-C)으로 커팅하여 도 4와 같은 패키지(200)를 제조할 수 있게 된다. 여기서, 상기 패키지 몸체(210A)는 외측을 별도로 에칭하지 않는 경우, D-D 라인으로 커팅하여, 개별 패키지 단위로 제조할 수 있다.
도 6은 도 4의 패키지 탑재 예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 발광 디바이스 패키지(200)는 하부에 리드 전극(221,223)의 배면이 노출되므로, 상기 리드 전극(221,223)은 상기 기판(150)의 제1 및 제2전극 패드(151,153)에 솔더(160)로 본딩시켜 전기적으로 직접 연결하게 된다. 또한 상기 발광 소자(230)의 배면은 제3전극 패드(152)에 솔더(160)로 본딩시켜 줄 수 있다.
여기서, 상기 발광 소자(230)이 수직형 LED 칩인 경우 하나의 와이어로 리드 전극에 연결하고, 상기 LED 칩의 배면을 상기 제3전극 패드(152)에 본딩시켜 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다.
상기 전극패드(151,152,153)와 리드 전극(221,223) 및 발광소자(230)의 연결 방식은 솔더(Pb 또는 PB free) 방식을 이용하거나 Eutectic 본딩 방식 등을 선택적으로 이용할 수 있으며, 상기 본딩 방식으로 제한하지 않는다. 또한 전도성 접착제, 전도성 점착제 등을 이용할 수도 있다.
상기 발광 디바이스(200)는 발광 소자(230)가 상기 기판(150)의 전극 패드(152)에 직접 접촉되므로, 직접 방열될 수 있어, 방열 효율이 개선될 수 있다. 또한 측벽(210)의 내측(212) 상/하가 개방되므로, 효율적으로 방열할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 디바이스 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 커팅 전의 패키지 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 패키지 탑재 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 디바이스 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 5는 도 4의 커팅 전의 패키지 측 단면도이다.
도 6은 도 4의 패키지 탑재 예를 나타낸 도면이다.

Claims (13)

  1. 상하부가 개방된 측벽;
    상기 측벽의 내측 아래에 형성되며, 배면이 노출된 복수개의 리드 전극;
    상기 측벽의 내측 아래에 배치되고, 상기 복수의 리드전극에 전기적으로 연결된 발광 소자;
    상기 측벽 내측에 형성된 수지물을 포함하는 발광 디바이스 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측벽은 폴리프탈아미드(PPA), 액정폴리머(LCP), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 실리콘 재질 중 어느 하나를 포함하는 발광 디바이스 패키지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 측벽은 내측이 원 형상 또는 다각형 형상을 포함하는 발광 디바이스 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측벽은 내측이 적어도 한 측면이 수직하거나 경사지게 형성되는 발광 디바이스 패키지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자는 적어도 하나의 와이어로 상기 리드 전극과 연결되는 LED 칩을 포함하며, 그 배면이 노출되는 발광 디바이스 패키지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 리드 전극은 상기 측벽의 아래 또는 상기 측벽의 내주면으로 연장되는 발광 디바이스 패키지.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 복수개의 리드 전극 및 상기 발광 소자는 배면을 통해 기판의 전극 패턴과 본딩되는 발광 디바이스 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수지물은 형광체를 포함하는 발광 디바이스 패키지.
  9. 캐비티 내에 복수개의 리드 전극을 배치한 패키지 몸체를 형성하는 단계;
    상기 캐비티 내에서 상기 복수개의 리드 전극에 발광 소자를 전기적으로 연결하는 단계;
    상기 캐비티에 수지물을 형성하는 단계;
    상기 캐비티 내에 배치된 상기 리드 전극의 연장 선상으로 상기 패키지 몸체를 커팅하는 단계를 포함하는 발광 디바이스 패키지 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 복수개의 리드 전극 및 상기 발광 소자는 배면이 하부에 노출되는 발광 디바이스 패키지 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 수지물이 상기 캐비티의 상부 및 하부에 노출되는 발광 디바이스 패키지 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 패키지 몸체는 수지 재료 또는 실리콘 재료를 포함하는 발광 디바이스 패키지 제조방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 복수개의 리드 전극은 리드 프레임 또는 도금층을 포함하는 발광 디바이스 패키지 제조방법.
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