KR20100097434A - 색 온도를 조절할 수 있는 발광 패키지 및 그 제조 방법, 상기 발광 패키지의 색 온도 조절 방법 - Google Patents
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Abstract
색 온도를 조절할 수 있는 발광 패키지 및 그 제조 방법, 상기 발광 패키지의 색 온도 조절 방법이 제공된다. 상기 발광 패키지는 패키지 바디, 패키지 바디에 형성되고, 서로 이격된 제1 전극 및 제2 전극, 패키지 바디 상에, 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 연결된 발광 소자, 및 패키지 바디 상에, 제1 전극과 직렬로 연결된 박막 저항(thin film resistor)을 포함한다.
박막 저항, 레이저 트리밍
Description
본 발명은 발광 패키지 및 그 제조 방법, 색 온도 조절 방법에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)와 같은 발광 소자는, 전자와 홀의 결합에 의해 광을 발산한다. 이러한 발광 소자는 소비 전력이 적고, 수명이 길고, 협소한 공간에서도 설치 가능하며, 진동에 강한 특성을 지닌다.
발광 패키지는 제조 방법에 따라 여러가지 파장의 광을 발생시킬 수 있는데, 예를 들어, 청색광, UV광, 백색광 등을 발생시킬 수 있다.
예를 들어, 백색광을 발생시킬 수 있는 백색 발광 패키지의 제조 방법을 예로 들면 다음과 같다. 청색광을 발생시키는 청색 발광 소자에 황색 형광체를 도포하여 청색을 띠는(bluish) 백색광을 발생시키는 백색 발광 패키지를 만들 수 있다. 또는, 청색 발광 소자에 황색 형광체와 적색 형광체를 도포하여 적색을 띠는(reddish) 백색광을 발생시키는 백색 발광 패키지를 만들 수 있다.
이러한 방식으로 제작된 백색 발광 패키지의 색 온도는 상당히 넓은 분포를 가질 수 있고, 색 온도가 기설정된 특정 범위 내에 들어가지 않는 백색 발광 패키지는 불량품으로 처리된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 색 온도를 조절할 수 있는 발광 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 발광 패키지의 색 온도 조절 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 상기 발광 패키지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이 해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 패키지의 일 태양은 패키지 바디, 패키지 바디에 형성되고, 서로 이격된 제1 전극 및 제2 전극, 패키지 바디 상에, 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 연결된 발광 소자, 및 패키지 바디 상에, 제1 전극과 직렬로 연결된 박막 저항(thin film resistor)을 포함한다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 패키지의 색 온도 조절 방법의 일 태양은 패키지 바디와, 패키지 바디에 형성되고, 서로 이격된 제1 전극 및 제2 전극과, 패키지 바디 상에 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 연결된 발광 소자와, 패키지 바디 상에 제1 전극과 직렬로 연결된 박막 저항(thin film resistor)을 포함하는 발광 패키지를 형성하고, 발광 패키지의 색 온도를 측정하고, 박막 저항을 레이저 트리밍하여 발광 패키지의 색 온도를 조절하는 것을 포함한다.
상기 또 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 발광 패키지의 제조 방법의 일 태양은 기판에 박막 저항을 형성하고, 기판 상에 서로 이격된 제1 전극 및 제2 전극을 형성하되, 제1 전극은 박막 저항과 직렬로 연결되도록 형성하고, 기판 상에, 제1 전극과 제2 전극과 전기적으로 연결된 발광 소자를 형성하는 것을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 또는 섹션들을 서술하기 위해서 이용되나, 이들 소자, 구성요소 또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 이용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 이용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 이용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 그리고, "A 또는 B"는 A, B, A 및 B를 의미한다. 또, 이하 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 이용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 이용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 이용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 패키지를 설명하기 위한 도면들이다. 구체적으로, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 패키지의 단면도이고, 도 2는 도 1의 영역(I)를 확대해서 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 영역(I)를 확대해서 도시한 평면도이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 패키지의 색 온도 조절 방법을 설명하기 위한 색 온도 그래프이다. 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 패키지의 색 온도 조절 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
우선 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 패키지(1)는 패키 지 바디(package body)(10), 제너 다이오드(zener diode)(20), 보호막(40), 제1 전극(51), 제2 전극(52), 형광층(60), 수지층(70), 박막 저항(thin film resistor)(90), 발광 소자(100) 등을 포함한다.
구체적으로, 패키지 바디(10)는 예를 들어, 실리콘, 스트레인 실리콘(strained Si), 실리콘 합금, SOI(Silicon-On-Insulator), 실리콘 카바이드(SiC), 실리콘 게르마늄(SiGe), 실리콘 게르마늄 카바이드(SiGeC), 게르마늄, 게르마늄 합금, 갈륨 아세나이드(GaAs), 인듐 아세나이드(InAs), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 세라믹, 폴리이미드 계열 물질 중 하나, 이들의 조합물, 이들의 적층물로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 패키지 바디(10)는 불순물이 도핑되지 않은 미도핑(undoped) 기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
패키지 바디(10)의 일면에는 그루브(groove)(12)가 형성되어 있다. 패키지 바디(10)의 그루브(12) 내에 발광 소자(100)가 배치되는데, 그루브(12)은 발광 소자(100)보다 크다. 발광 소자(100)에서 발생된 광이 그루브(12)의 측벽에 반사되는 정도, 반사 각도, 그루브(12)을 채우는 수지층(70)의 종류, 형광체층(60)의 종류 등을 고려하여, 그루브(12)의 크기를 결정하는 것이 좋다. 또한, 발광 소자(100)가 그루브(12)의 가운데에 놓이는 것이 좋다. 발광 소자(100)와 그루브(12)의 측벽까지의 거리가 동일하게 되면, 색도(色度)의 불균일을 방지하기 쉽다.
제너 다이오드(20)는 정전기 등에 의해 발광 소자(100)에 과전압이 인가되는 경우 바이패스(by-pass) 전류를 형성하여 발광 소자(100)의 손상을 방지하는 역할 을 한다.
제너 다이오드(20)는 패키지 바디(10) 내에 패키지 바디(10)의 타면 표면에 형성될 수 있다.
또한, 제너 다이오드(20)는 제1 도전형(예를 들어, p형)의 제1 불순물 영역(21)과, 제1 도전형과 다른 제2 도전형(예를 들어, n형)의 제2 불순물 영역(22)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2 불순물 영역(22)은 제1 불순물 영역(21)과 접촉하고, 적어도 2개가 형성될 수 있다. 도시된 것과 같이, 제2 불순물 영역(22)이 2개인 경우, 2개의 제2 불순물 영역(22)은 각각 제1 전극(51), 제2 전극(52)과 전기적으로 연결되고, 오버랩될 수 있다.
본 발명의 일 실시예와 같이, 실시예와 같이 도핑되지 않은 패키지 바디(10)에 제1 불순물 영역(21)과 제2 불순물 영역(22)을 형성하여 제너 다이오드(20)를 형성하는 경우, 제1 불순물 영역(21)과 제2 불순물 영역(22)의 도핑 농도를 용이하게 조절할 수 있다. 이 경우, 제1 불순물 영역(21)은 상대적으로 낮은 농도로 형성하고, 제2 불순물 영역(22)은 상대적으로 높은 농도로 형성할 수 있다. 예를 들어 제1 불순물 영역(21)의 도핑 농도는 5 × 1016/ ㎤ 이상 1 × 1018㎤ 이하일 수 있고, 제2 불순물 영역(22)의 도핑 농도는 이보다 높을 수 있다.
보호막(40)은 패키지 바디(10)의 일면, 측벽, 타면을 따라서 연속적으로 형성될 수 있다. 보호막(40)은 예를 들어, 산화막, 질화막, 산질화막 등일 수 있다. 한편, 보호막(40)에는 홀(41, 42)이 형성되어, 제2 불순물 영역(22)을 노출시킬 수 있다.
제1 전극(51) 및 제2 전극(52)은 패키지 바디(10) 상에 서로 이격되어 배치된다. 구체적으로, 제1 전극(51)은 그루브(12)의 밑면, 그루브(12)의 좌측벽, 패키지 바디(10)의 일면, 패키지 바디(10)의 좌측벽, 패키지 바디(10)의 타면을 따라서 연속적으로 형성될 수 있다. 제1 전극(51)은 홀(41)을 통해서 하나의 제2 불순물 영역(22)과 전기적으로 연결된다. 유사하게, 제2 전극(52)은 그루브(12)의 밑면, 그루브(12)의 우측벽, 패키지 바디(10)의 일면, 패키지 바디(10)의 우측벽, 패키지 바디(10)의 타면을 따라서 연속적으로 형성될 수 있다. 제2 전극(52)은 홀(42)을 통해서 다른 하나의 제2 불순물 영역(22)과 전기적으로 연결된다.
제1 전극(51) 및 제2 전극(52)은 도전성 물질이면 무엇이든 가능하고, 도전 특성이 높으면 좋다. 제1 전극(51) 및 제2 전극(52)은 예를 들어, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 텅스텐(W), 백금(Pt), 주석(Ti), 징크(Zn), 니켈(Ni) 중 어느 하나, 이들의 조합물, 이들의 적층물로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 그루브(12) 내에 배치되어 있는 발광 소자(100)는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다. 명확하게 도시하지 않았으나, 발광 소자(100)는 제1 도전형(예를 들어, p형)의 제1 도전층, 제2 도전형(예를 들어, n형)의 제2 도전층, 상기 제1 도전층 및 상기 제2 도전층 사이에 배치된 발광층, 제1 도전층과 연결된 제1 칩전극, 제2 도전층과 연결된 제2 칩전극 등을 포함한다. 발광 소자(100)에 순방향의 구동 바이어스가 인가되면, 발광층에서 제1 도전층의 캐리어(즉, 홀)와 제2 도전층 의 캐리어(즉, 전자)가 만나 결합하면서 광이 발생된다. 이러한 제1 도전층, 제2 도전층, 발광층은 InxAlyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1)로 이루어질 수 있다.
발광 소자(100)는 제1 도전층과 제2 도전층 사이에 걸리는 구동 바이어스에 의해 동작될 수 있다. 제1 도전층에 인가되는 제1 바이어스와 제2 도전층에 인가되는 제2 바이어스의 차이의 절대값이, 구동 바이어스에 해당한다. 제1 바이어스는 제1 전극(51), 제1 칩전극을 통해서 제1 도전층에 전달되고, 제2 바이어스는 제2 전극(52), 제2 칩전극을 통해서 제2 도전층에 전달될 수 있다. 여기서, 구동 바이어스는 DC 전원일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도면에서는 발광 소자(100)가 플립칩 타입 LED(flip chip type LED)로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 발광 소자(100)는 래터럴 타입 LED(lateral type LED) 또는 버티컬 타입 LED(vertical type LED)일 수도 있다. 플립칩 타입 LED는 제1 칩전극, 제2 칩전극이 패키지의 바닥면(도 1에서는 아래쪽)을 향하고, 래터럴 타입 LED는 제1 칩전극, 제2 칩전극이 패키지의 상면(도 1에서는 위쪽)을 향하고, 버티컬 타입 LED는 제1 칩전극, 제2 칩전극 중 하나는 패키지의 상면, 다른 하나는 바닥면을 향하게 된다.
형광층(60)은 발광 소자(100) 상에 형성되고, 형광층(60) 상에 그루브(12)를 채우도록 수지층(70)이 형성되어 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광 소자(100) 상에 그루브(12)의 적어도 일부를 채우도록 수지층이 형성되고, 수지층 상에 형광층이 형성되어 있을 수 있다.
구체적으로, 형광층(60)은 투명 수지와 형광체(phosphor)를 혼합한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 투명 수지 없이 형광체만을 포함할 수도 있다.
형광체에 대해서 자세히 설명하면, 형광체는 발광 소자(100)에서 나온 광을 흡수하여 다른 파장의 광으로 파장 변환한다. 즉, 형광체는 발광 소자(100)의 1차 발광에 의한 광을 흡수하여, 2차 발광하는 물질이다.
이러한 형광체를 사용하면 발광 장치가 여러가지 색을 나타낼 수 있는데, 백색을 표현하기 위해서는 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다. 발광 소자(100)가 청색광(청색(blue) 파장의 광)을 내보낼 경우(이러한 발광 소자(100)를 청색 발광 소자라 함), 형광층(60)은 청색광의 일부를 파장 변환하여 황색광을 생성하는 황색(yellow) 형광체, 청색광의 일부를 파장 변환하여 적색광을 생성하는 적색(red) 형광체를 포함할 수 있다. 또는, 청색광의 일부를 파장 변환하여 녹색광을 생성하는 녹색(green) 형광체, 청색광의 일부를 파장 변환하여 적색광을 생성하는 적색(red) 형광체를 포함할 수 있다. 즉, 발광 소자(100)가 청색 발광 소자일 경우, 발광 소자(100)가 1차 발광하여 발생된 광과, 형광체가 2차 발광하는 광이 서로 섞여서 백색광을 내게 된다.
또는, 발광 소자(100)가 UV 파장의 광을 내보낼 경우(이러한 발광 소자(100)를 UV 발광 소자라 함), 형광층(60)은 적색 형광체, 녹색 형광체 및 청색 형광체(즉, RGB)를 포함할 수 있다.
형광체는 예를 들어, Eu, Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받 는 질화물계/산질화물계 형광체, Eu 등의 란타노이드계, Mn 등의 천이 금속계의 원소에 의해 주로 활력을 받는 알칼리토류 할로겐 애퍼타이트 형광체, 알칼리토류 금속 붕산 할로겐 형광체, 알칼리토류 금속 알루민산염 형광체, 알칼리토류 규산염, 알칼리토류 유화물, 알칼리토류 티오갈레이트, 알칼리토류 질화 규소, 게르만산염, 또는 Ce 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 희토류 알루민산염, 희토류 규산염 또는 Eu 등의 란타노이드계 원소에 의해 주로 활력을 받는 유기 및 유기 착체 등에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 구체적인 예로서 아래와 같은 형광체를 사용할 수가 있지만 이에 한정되지 않는다.
수지층(70)은 패키지 바디(10)의 그루브(12)을 채울 수 있는 재료라면 특별히 한정하지 않아도 된다. 예를 들면, 수지층(70)은 에폭시 수지, 실리콘 수지, 경질 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 우레탄 수지, 옥세탄 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리이미드 수지 등의 수지를 이용할 수가 있다.
박막 저항(90)은 패키지 바디(10) 상에 형성되고, 제1 전극(51)과 직렬로 연결된다. 구체적으로 설명하면, 도 2, 도 3에 도시된 것처럼, 제1 전극(51)은 서로 이격된 제1 도전 패턴(51a)과 제2 도전 패턴(51b)을 포함할 수 있다. 박막 저항(90)은 제1 도전 패턴(51a)과 제2 도전 패턴(51b) 사이에 배치되고, 제1 도전 패턴(51a)는 박막 저항(90)의 일부(도 2에서 좌측 일부)와 오버랩되도록 배치되고, 제2 도전 패턴(51b)은 박막 저항(90)의 다른 일부(도 2에서 우측 일부)와 오버랩되도록 배치될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 박막 저항(90)은 제1 도전 패턴(51a)과 제2 도전 패턴(51b)과 전기적으로 연결될 수 있다.
박막 저항(90)은 패키지 바디(10)의 일면에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 박막 저항(90)은 예를 들어, 제1 전극(51)의 저항 레벨보다 높은 저항 레벨을 갖는 물질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도면 상에, 박막 저항(90)은 제1 전극(51)과 직렬로 연결된 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 박막 저항(90)은 제2 전극(52)과 직렬로 연결되어 있을 수도 있다.
특히, 박막 저항(90)의 레벨을 조절하여, 발광 패키지(1)에서 발생되는 광의 색 온도를 조절할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 전술한 것과 같이, 발광 소자(100)는 제1 도전층과 제2 도전층 사이에 걸리는 구동 바이어스에 의해 동작될 수 있다. 제1 도전층에 인가되는 제1 바이어스와 제2 도전층에 인가되는 제2 바이어스의 차이의 절대값이, 구동 바이어스에 해당한다. 제1 바이어스는 제1 전극(51), 제1 칩전극을 통해서 제1 도전층에 전달되고, 제2 바이어스는 제2 전극(52), 제2 칩전극을 통해서 제2 도전층에 전달될 수 있다.
그런데, 박막 저항(90)은 제1 전극(51)과 직렬로 연결되어 있기 때문에, 박막 저항(90)의 레벨을 조절함으로써 상기 제1 바이어스의 레벨을 조절할 수 있다. 이러한 경우, 구동 바이어스의 레벨도 조절되기 때문에, 발광 소자(100)에서 발생되는 광의 레벨 역시 조절된다.
예를 들어, 박막 저항(90)의 저항 레벨을 조절하는 방법은 레이저 트리 밍(laser trimming)일 수 있다. 직사각형 형태의 박막 저항(90)을 레이저 트리밍하여, 도 3에 도시된 것처럼 박막 저항(90)의 일부를 제거할 수 있다. 이와 같이 박막 저항(90)의 크기가 작아지게 되면, 박막 저항(90)의 레벨이 커지게 된다.
예를 들어, 발광 소자(100)는 청색광을 발생시키는 청색 발광 소자이고, 형광층(60)은 청색광의 일부를 파장 변환하여 적색광을 발생시키는 적색 형광체와, 청색광의 일부를 파장 변환하여 황색광을 발생시키는 황색 형광체(또는 황색 형광체 대신 청색광의 일부를 파장 변환하여 녹색광을 발생시키는 녹색 형광체)를 포함하는 경우를 가정해 보자. 이 경우에는, 박막 저항의 레벨이 제1 레벨일 때(즉, 구동 바이어스의 레벨이 제1_1 레벨일 때), 상기 발광 패키지는 청색을 띤(bluish) 백색광을 발생시키고, 박막 저항의 레벨이 상기 제1 레벨보다 큰 제2 레벨일 때(즉, 구동 바이어스의 레벨이 제2_1 레벨일 때), 상기 발광 패키지는 적색을 띤(reddish) 백색광을 발생시킬 수 있다. 왜냐 하면, 박막 저항의 레벨이 제1 레벨에서 제2 레벨로 커지면, 구동 바이어스의 레벨은 제1_1 레벨에서 제2_1레벨로 작아지게 되고, 발광 소자(100)는 청색광을 적게 생성한다. 따라서, 발광 패키지(1)는 청색을 띤 백색광이 아닌 적색을 띤 백색광을 생성하게 된다.
여기서, 도 4 및 도 5를 참조하여, 발광 패키지의 색 온도 조절 방법을 설명한다.
먼저, 도 4를 참조하면, 발광 패키지(1)에서 발생된 광이 색좌표 내의 제1 위치(R)에 가까우면 적색을 많이 띠는 광이고, 색좌표 내의 제2 위치(G)에 가까우면 녹색을 많이 띠는 광이고, 색좌표 내의 제3 위치(B)에 가까우면 청색을 많이 띠 는 광이다. 또한, 도 4에 도시된 원(C)는 양품으로 판별될 수 있는 발광 패키지(1)의 색 온도 범위라고 가정한다.
도 5를 참조하면, 먼저, 도 1에 도시된 것과 같은 발광 패키지(1)를 형성한다(S210). 즉, 발광 패키지(1)는 패키지 바디에 형성되고 서로 이격된 제1 전극(51) 및 제2 전극(52)과, 패키지 바디(10) 상에 제1 전극(51) 및 제2 전극(52)과 전기적으로 연결된 발광 소자(100)와, 패키지 바디(10) 상에 제1 전극(51)과 직렬로 연결된 박막 저항(90)을 포함한다.
이어서, 발광 패키지(1)의 색 온도를 측정한다(S220).
이어서, 측정 결과에 따라, 박막 저항(90)을 레이저 트리밍하여 발광 패키지의 색 온도를 조절한다(S230).
구체적으로, 제조된 발광 패키지(1)의 색 온도를 최초 측정했을 때 발광 패키지(1)의 색 온도는 제4 위치(D1)에 있더라도, 박막 저항(90)을 레이저 트리밍하여 발광 패키지(1)의 색 온도를 원(C) 내의 제5 위치(D2)로 옮길 수 있다. 즉, 제조된 발광 패키지(1)의 색 온도가 양품에 해당하는 원(C) 내에 들어오지 않더라도, 후속공정(레이저 트리밍)을 통해서 발광 패키지(1)의 색 온도를 양품으로 만들 수 있다. 따라서, 발광 패키지의 스루풋(throughput)을 높일 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 패키지(2)가 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 패키지(1)와 다른 점은, 박막 저항(90)이 패키지 바디(10) 의 일면이 아닌 타면에 형성된다는 점이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 패키지(3)는 패키지 바디(10)의 타면에서부터 그루브(12)까지 연결되는 역V(reverse-V) 형태의 홈(81, 82)을 포함한다.
제1 전극(51c, 51d)는 제1 일면 전극(51c)과 제1 타면 전극(51d)를 포함한다. 구체적으로, 제1 일면 전극(51c)은 패키지 바디(10)의 일면에서부터 그루브(12)의 측벽, 밑면을 따라 컨포말하게 형성된다. 제1 타면 전극(51d)은 패키지 바디(10)의 타면에서부터 역V 형태의 홈(81)의 측벽, 밑면을 따라 컨포말하게 형성됨으로써, 제1 일면 전극(51c)과 접촉하게 된다.
제2 전극(52c, 52d)는 제2 일면 전극(52c)과 제2 타면 전극(52d)를 포함한다. 구체적으로, 제2 일면 전극(52c)은 패키지 바디(10)의 일면에서부터 그루브(12)의 측벽, 밑면을 따라 컨포말하게 형성된다. 제2 타면 전극(52d)은 패키지 바디(10)의 타면에서부터 역V 형태의 홈(82)의 측벽, 밑면을 따라 컨포말하게 형성됨으로써, 제2 일면 전극(52c)과 접촉하게 된다.
박막 저항(90)은 패키지 바디(10)의 타면에 형성되고, 제1 타면 전극(51d)과 직렬로 연결될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 패키지(4)는, 패키지 바디(10)에 그루브(12)가 형성되지 않고, 발광 소자(100)가 패키지 바디(10)의 일면에 형성된다. 또한, 제1 일면 전극(51c)과 제1 타면 전극(51d)은 패키지 바디(10)를 관통하는 비아(83)를 통해서 서로 연결된다. 제2 일면 전극(52c)과 제2 타면 전극(52d)은 패키지 바디(10)를 관통하는 비아(84)를 통해서 서로 연결된다.
박막 저항(90)은 패키지 바디(10)의 타면에 형성되고, 제1 타면 전극(51d)과 직렬로 연결될 수 있다.
이하에서, 도 9 내지 도 13을 이용하여, 본 발명의 실시예들에 다른 발광 패키지를 이용한 발광 시스템의 예들을 설명한다.
도 9은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 것은, 본 발명의 발광 패키지(1)가 적용된 예시적인 시스템(최종 제품, end product)이다. 발광 시스템은 조명 장치, 표시 장치, 모바일 장치(휴대폰, MP3 플레이어, 내비게이션(Navigation) 등)과 같은 여러 가지 장치에 적용될 수 있다. 도 9에 도시된 예시적 장치는 액정 표시 장치(LCD)에서 사용하는 에지형(edge type) 백라이트 유닛(Back Light Unit; BLU)이다. 액정 표시 장치는 자체 광원이 없기 때문에, 백라이트 유닛이 광원으로 사용되고, 백라이트 유닛은 주로 액정 패널의 후방에서 조명하게 된다.
도 9를 참조하면, 백라이트 유닛은 발광 패키지(1), 도광판(410), 반사판(412), 확산 시트(414), 한쌍의 프리즘 시트(416)를 포함한다.
발광 패키지(1)는 광을 제공하는 역할을 한다. 여기서, 사용되는 발광 패키지(1)는 사이드뷰 타입일 수 있다. 발광 패키지(1)는 전술한 것과 같이, 구동 바이어스의 레벨을 조절하여 백색광의 색 온도를 조절할 수 있다. 이와 같이, 백라이트 유닛에 사용되는 발광 패키지(1)에서 발생되는 백색광의 색 온도를 조절하면, 결국 액정 패널(450)에 표시되는 영상의 분위기를 조절하거나, 사용자가 원하는 느낌의 영상을 만들 수 있다.
도광판(410)은 액정 패널(450)로 제공되는 광을 안내하는 역할을 한다. 도광판(410)은 아크릴과 같은 플라스틱 계열의 투명한 물질의 패널로 형성되어, 발광 패키지(1)로부터 발생한 광을 도광판(410) 상부에 배치된 액정 패널(450) 쪽으로 진행하게 한다. 따라서, 도광판(410)의 배면에는 도광판(410) 내부로 입사한 광의 진행 방향을 액정 패널(450) 쪽으로 변환시키기 위한 각종 패턴(412a)이 인쇄되어 있다.
반사판(412)은 도광판(410)의 하부면에 설치되어 도광판(410)의 하부로 방출되는 빛을 상부로 반사한다. 반사판(412)은 도광판(410) 배면의 각종 패턴(412a)에 의해 반사되지 않은 광을 다시 도광판(410)의 출사면 쪽으로 반사시킨다. 이와 같이 함으로써, 광손실을 줄임과 동시에 도광판(410)의 출사면으로 투과되는 광의 균일도를 향상시킨다.
확산 시트(414)는 도광판(410)에서 나온 광을 분산시킴으로써 광이 부분적으로 밀집되는 것을 방지한다.
프리즘 시트(416) 상부면에 삼각기둥 모양의 프리즘이 일정한 배열을 갖고 형성되어 있으며, 통상 2장의 시트로 구성되어 각각의 프리즘 배열이 서로 소정의 각도로 엇갈리도록 배치되어 확산 시트(414)에서 확산된 광을 액정 패널(450)에 수직한 방향으로 진행하도록 한다.
도 10 내지 도 13는 본 발명의 제2 내지 제5 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 10는 프로젝터를, 도 11은 자동차의 헤드라이트를, 도 12는 가로등을, 도 13는 조명등을 도시하였다. 도 10 내지 도 13에서 사용되는 발광 패키지(1)는 탑뷰 타입일 수 있다.
도 10을 참고하면, 광원(410)에서 나온 광은 콘덴싱 렌즈(condensing lens)(420), 컬러 필터(430), 샤핑 렌즈(sharping lens)(440)을 통과하여 DMD(digital micromirror device)(450)에 반사되어, 프로젝션 렌즈(projection lens)(480)을 통과하여 스크린(490)에 도달한다. 광원(410) 내에는 본원 발명의 발광 장치가 장착되어 있다.
이하에서, 도 14 내지 도 20, 도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 패키지를 설명한다. 도 14 내지 도 20은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다. 특히, 도 16b는 도 16a의 16A - 16A' 를 따라서 절단한 단면도이다.
우선, 도 14를 참조하면, 기판(11) 내에 제1 도전형 불순물을 예를 들어 이온 주입(implant), 열확산(thermal diffusion), 또는 플라즈마 도핑하여 제1 불순물 영역(21)을 형성한다. 이어서, 제1 불순물 영역(21)과 접촉하도록 제2 도전형 불순물을 이온 주입, 열확산, 또는 플라즈마 도핑하여 제2 불순물 영역(22)을 형성한다. 제1 불순물 영역(21)과 제2 불순물 영역(22)은 pn 접합을 형성하며, 제너 다이오드(20)를 구성한다.
도 15를 참조하면, 기판(11)의 일면과 타면에 마스크(19)를 형성한다. 마스크(19)는 예를 들어, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 등으로 형성될 수 있다.
도 16a 및 도 16b을 참조하면, 마스크(19)를 이용하여 기판(11)을 식각한다. 식각 공정은 예를 들어, KOH를 이용한 습식 식각 공정일 수 있다. 식각 공정을 통해서 기판(11)의 일면의 실장 영역(II)에는 그루브(12)를 형성하고, 분리 영역(III)에는 관통홀(13)을 형성한다.
그루브(12) 및 관통홀(13)의 형상은 KOH에 대한 기판(10)의 노출 시간 등을 조절하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 그루브(12)의 측벽은 기울어지도록(즉, 그루브(12)는 기판(11)의 일면에서부터 중간 부분으로 들어갈수록 폭이 좁아지는 형상으로) 형성될 수 있다. 또한, 관통홀(13)는 기판(11)의 일면 또는 타면에서부터 기판(11)의 중간 부분으로 들어갈수록 폭이 좁아지는 형상으로 형성될 수 있다.
도시된 것과 같이, 그루브(12)는 실장 영역(II) 내에 하나가 형성될 수 있다. 또한. 관통홀(13)은 인접한 실장 영역(II) 사이에 1개 형성되어 있는 경우를 예로 들었으나, 이에 한정되지 않는다.
도 17을 참조하면, 보호막(40)을 기판(11)의 일면과 타면, 그루브(12)의 측벽 및 밑면, 관통홀(13)의 측벽을 따라서 연속적으로 형성한다. 예를 들어, 보호막(40)은 열산화(thermal oxidation) 방식을 이용하여 형성할 수 있다.
도 18을 참조하면, 기판(11)의 일면에 박막 저항(90)을 형성한다. 박막 저항(90)은 예를 들어, 스퍼터링 방식, 전자빔 증착 방식 또는 스텐실 프린팅 방식(Stencil printing)을 이용하여 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
박막 저항(90)의 형상은 전술한 것과 같이 직사각형 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 19를 참조하면, 기판(11) 상에 서로 이격되도록 제1 전극(51) 및 제2 전극(52)을 형성한다. 제1 전극(51)은 그루브(12)의 밑면, 그루브(12)의 좌측벽, 기판(11)의 일면, 기판(11)의 좌측벽, 기판(11)의 타면을 따라서 연속적으로 형성된다. 제1 전극(51)은 홀(41)을 통해서 하나의 제2 불순물 영역(22)과 전기적으로 연결된다. 이 때, 제1 전극(51)은 박막 저항(90)과 직렬로 연결된다. 유사하게, 제2 전극(52)은 그루브(12)의 밑면, 그루브(12)의 우측벽, 기판(11)의 일면, 기판(11)의 우측벽, 기판(11)의 타면을 따라서 연속적으로 형성된다. 제2 전극(52)은 홀(42)을 통해서 다른 하나의 제2 불순물 영역(22)과 전기적으로 연결된다.
구체적으로, 스퍼터링 방식 또는 전기 도금법을 이용하여 기판(11)의 일면 상에 도전성 물질을 형성하고 패터닝한다. 이어서, 기판(11)의 타면 상에 도전성 물질을 형성하고 패터닝한다. 기판(11)의 타면에 도전성 물질을 형성할 때, 관통홀(13)을 통해서 전면에 형성된 도전성 물질과 후면에 형성된 도전성 물질이 연결되게 된다.
다시 도 20을 참조하면, 기판(11) 상에 제1 전극(51), 제2 전극(52)과 전기적으로 연결된 발광 소자(100)를 형성한다.
이어서, 발광 소자(100) 상에 형광층(60)을 형성한다.
이어서, 형광층(60) 상에 그루브(12)를 채우도록 수지층(70)을 형성한다.
이어서, 기판(11)을 칩단위로 절단하여(즉, 기판(11)의 분리 영역(III)을 절단하여), 도 2에 도시된 발광 패키지(1)를 형성한다. 이러한 발광 패키지(1)는 패키지 바디(11), 패키지 바디(11)에 형성되고, 서로 이격된 제1 전극(51) 및 제2 전극(52), 패키지 바디(11) 상에 제1 전극(51) 및 제2 전극(52)과 전기적으로 연결된 발광 소자(100), 및 패키지 바디(11) 상에 제1 전극(51)과 직렬로 연결된 박막 저항(90)을 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 소자(1)의 제조 방법에 대해서만 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 제조 방법을 통해서 제2 내지 제4 실시예에 따른 발광 소자(2-4)의 제조 방법을 유추할 수 있음은 자명하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 패키지의 단면도이다.
도 2는 도 1의 영역(I)를 확대해서 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 영역(I)를 확대해서 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 패키지의 색 온도 조절 방법을 설명하기 위한 색 온도 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 패키지의 색 온도 조절 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 내지 도 13는 본 발명의 제2 내지 제5 실시예에 따른 발광 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 20은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 중간단계 도면들이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 패키지 바디 20: 제너 다이오드
40: 보호막 51: 제1 전극
52: 제2 전극 60: 형광층
70: 수지층 90: 박막 저항
100: 발광 저항
Claims (11)
- 패키지 바디;상기 패키지 바디에 형성되고, 서로 이격된 제1 전극 및 제2 전극;상기 패키지 바디 상에, 상기 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 연결된 발광 소자; 및상기 패키지 바디 상에, 상기 제1 전극과 직렬로 연결된 박막 저항(thin film resistor)을 포함하는 발광 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 제1 전극은 서로 이격된 제1 도전 패턴과 제2 도전 패턴을 포함하고, 상기 박막 저항은 상기 제1 도전 패턴과 상기 제2 도전 패턴과 전기적으로 연결된 발광 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 박막 저항의 레벨은 레이저 트리밍(laser trimming)을 통해서 조절되는 발광 패키지.
- 제 3항에 있어서,상기 박막 저항의 레벨이 제1 레벨일 때, 상기 발광 패키지는 청색을 띤(bluish) 백색광을 발생시키고,상기 박막 저항의 레벨이 상기 제1 레벨보다 큰 제2 레벨일 때, 상기 발광 패키지는 적색을 띤(reddish) 백색광을 발생시키는 발광 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 발광 소자는 상기 패키지 바디의 일면에 배치되고,상기 박막 저항은 상기 패키지 바디의 일면 또는 타면에 배치되는 발광 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 패키지 바디 내에 상기 패키지 바디의 타면 표면에 제너 다이오드가 형성되어 있고, 상기 제1 전극 및 제2 전극은 상기 제너 다이오드와 전기적으로 연결된 발광 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 패키지 바디의 일면에 그루브(groove)가 형성되어 있고, 상기 발광 소자는 상기 그루브 내에 배치되는 발광 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 제1 전극은 상기 패키지 바디의 일면, 측벽 및 타면을 따라서 연속적으로 형성되고,상기 제2 전극은 상기 패키지 바디의 일면, 측벽, 타면을 따라서 연속적으로 형성된 발광 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 제1 전극은 상기 패키지 바디의 일면 및 타면에 형성되고, 상기 패키지 바디의 일면 및 타면에 형성된 제1 전극은 패키지 바디를 관통하는 제1 비아를 통해서 서로 연결되고,상기 제2 전극은 상기 패키지 바디의 일면 및 타면에 형성되고, 상기 패키지 바디의 일면 및 타면에 형성된 제2 전극은 패키지 바디를 관통하는 제2 비아를 통해서 서로 연결되는 발광 패키지.
- 패키지 바디와, 상기 패키지 바디에 형성되고, 서로 이격된 제1 전극 및 제2 전극과, 상기 패키지 바디 상에 상기 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 연결된 발광 소자와, 상기 패키지 바디 상에 상기 제1 전극과 직렬로 연결된 박막 저항(thin film resistor)을 포함하는 발광 패키지를 형성하고,상기 발광 패키지의 색 온도를 측정하고,상기 박막 저항을 레이저 트리밍하여 상기 발광 패키지의 색 온도를 조절하는 것을 포함하는 발광 패키지의 색 온도 조절 방법.
- 기판에 박막 저항을 형성하고,상기 기판 상에 서로 이격된 제1 전극 및 제2 전극을 형성하되, 상기 제1 전극은 상기 박막 저항과 직렬로 연결되도록 형성하고,상기 기판 상에, 상기 제1 전극과 제2 전극과 전기적으로 연결된 발광 소자를 형성하는 것을 포함하는 발광 패키지의 제조 방법.
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