KR20110060665A - 발광소자 패키지 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 기판의 높이보다 높게 돌출되어 형성되는 방열 비아부 및 상기 방열 비아부 상에 배치되는 형광체를 포함하는 봉지재를 포함한다.
따라서, 상기 발광소자 패키지는, 균일한 형광체 층을 구현하여, 발광소자 패키지의 지향각별 색좌표 편차를 최소화하고, 또한, 발광소자의 넓은 배광분포를 구현할 수 있다. 또한, 별도의 세라믹 반사판을 포함하지 않으므로 종래의 세라믹 패키지 대비 단가를 50% 수준으로 맞출 수 있다.
배광분포, 색좌표, 돌출, 방열 비아부, 발광소자 패키지.

Description

발광소자 패키지 및 그의 제조방법{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
일 실시예는 발광소자 패키지 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 널리 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(cathode ray tube)는 TV를 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT 자체의 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 대응에 적극적으로 대응할 수 없었다.
이러한 문제에 대한 해결책으로서, 액정표시장치는 경량화, 박형화, 저소비 전력 구동 등의 특징으로 인해 그 응용범위가 점차 넓어지고 있는 추세에 있다. 이에 따라 액정표시장치는 사용자의 요구에 부응하여 대면적화, 박형화, 저소비전력화의 방향으로 진행되고 있다.
액정표시장치는 액정을 투과하는 광의 양을 조절하여 화상을 표시하는 디스플레이 장치로서 박형화 및 저소비 전력 등의 장점으로 많이 사용되고 있다.
상기 액정표시장치는 CRT와는 달리 스스로 빛을 내는 표시장치가 아니므로, 액정표시패널의 배면에는 화상을 시각적으로 표현하기 위해 광을 제공하는 별도의 광원을 포함한 백라이트 유닛(Backlight Unit)이 구비된다.
상기 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 직하(direct) 방식과 에지(edge) 방식의 두 종류가 있다.
상기 에지 방식은 평판 측면에 광원을 배치한 것으로서, 광원으로부터 발광된 광을 도광판을 이용하여 액정표시패널 전체의 면으로 조사한다. 한편, 직하 방식은 액정표시패널의 배면에 다수의 광원을 배치하여 액정표시패널의 직하에서 광을 직접 조사하는 방식으로 에지 방식과 비교하여 다수의 광원에 의해 휘도를 높일 수 있고, 발광 면을 넓게 할 수 있는 장점이 있다.
최근에는 액정표시장치의 크기가 대형화됨에 따라 백라이트 유닛의 크기도 대형화되고 있다. 그 결과, 액정표시장치는 직하 방식의 백라이트 유닛을 널리 채용하고 있다.
백라이트 유닛은 광을 발광하는 광원으로 CCFL(cold cathode fluorescent lamp), HCFL(hot cathode fluorescent tube), EEFL(external electrode fluorescent tube) 및 EIFL(external & internal electrode fluorescent tube) 등과 같은 플라즈마 방식의 광원을 이용하거나 발광소자(LED)가 사용된다.
이 중에 광을 발광하는 발광소자(LED)는 긴 수명, 저전력, 소형 및 높은 내구성을 가지는 장점으로 많이 사용되고 있다.
이러한 발광소자 패키지 중에 세라믹 패키지는 열적 특성의 우수성으로 인해 백라이트용 발광소자로 많은 연구가 이루어졌다. 그러나, 종래 일반적인 구조의 세라믹 패키지는 재료의 열적 특성이 우수한데 반해, 가격이 높아 적용에 어려움이 있었다. 또한, 백라이트용 패키지 광원으로서 요구되는 특성인 지향각별 색편차 최소화와 넓은 배광특성 구현에 한계가 있어 적용에 어려움이 있었다.
즉, 종래의 발광소자 패키지의 경우에는 배광분포가 좁아 백라이트 광원에서 시트(sheet) 사이의 거리가 넓어, 백라이트 유닛의 총 두께가 두꺼워지고, 지향각별 색좌표 편차가 심해 백라이트 상의 색좌표 균일성 확보가 어렵고, 재료와 공정상의 어려움으로 단가가 높아 발광소자의 백라이트 유닛에 적용되기 어려웠다.
일 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 균일한 형광체 층을 구현하여, 발광소자 패키지의 지향각별 색좌표 편차를 최소화하고, 또한, 발광소자의 넓은 배광분포를 구현할 수 있다.
일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 기판; 상기 기판을 관통하는 비아홀에 형성되고, 상기 기판의 높이보다 높게 돌출되어 형성되는 방열 비아부; 상기 방열 비아부 상에 배치되는 발광소자 칩; 및 상기 발광소자 칩 상에 배치되는 형광체를 포함하는 봉지재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법은 기판에 상기 기판을 관통하는 비아홀을 형성하는 단계; 상기 비아홀에 방열 비아부의 물질을 충진하는 단계; 상기 기판에 프레스 금형을 적용하여 상기 방열 비아부가 상기 기판의 높이보다 높게 돌출되도록 형성하는 단계; 상기 방열 비아부 상에 발광소자 칩을 부착하는 단계; 및 상기 발광소자 칩 상에 형광체를 포함하는 봉지재를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법은 기판에 상기 기판을 관통하는 비아홀을 형성하는 단계; 상기 비아홀에 방열 비아부의 물질을 충진하는 단계; 상기 방열 비아부 상에 마스크를 형성하는 단계; 상기 마스크를 식각 마스크로 하여 노출된 상기 기판의 일부를 식각하여 상기 방열 비아부가 상기 기판보다 높게 돌출되도록 형성하는 단계; 상기 방열 비아부 상에 발광소자 칩을 부착하는 단계; 및 상기 발광소자 칩 상에 형광체를 포함하는 봉지재를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 기판의 높이보다 높게 돌출되어 형성되는 방열 비아부 및 상기 방열 비아부 상에 배치되는 형광체를 포함하는 봉지재를 포함한다.
따라서, 균일한 형광체 층을 구현할 수 있으므로 발광소자 패키지의 지향각별 색좌표 편차를 최소화할 수 있다. 또한, 백색발광 영역의 최소화 크기가 가능해 렌즈타입을 적용하는 직하형 백라이트에 적용되는 발광소자의 넓은 배광분포를 구현할 수 있다. 이로 인해, 백라이트 유닛의 총 두께가 감소할 수 있다.
그리고, 별도의 세라믹 반사판을 포함하지 않으므로 종래의 세라믹 패키지 대비 단가를 50% 수준으로 맞출 수 있다.
실시예의 설명에 있어서, 각 부(층), 시트, 판 또는 기판 등이 각 부(층), 시트, 판 또는 기판 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상, 옆 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 단면도이다. 도 2 내지 도 7은 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 기판(100), 상기 기판(100)을 관통하는 비아홀(210)에 형성되고 상기 기판(100)의 높이보다 높게 돌출되어 형성되는 방열 비아부(200), 상기 방열 비아부(200) 상에 배치되는 발광소자 칩(300) 및 상기 발광소자 칩(300) 상에 배치되는 형광체(미도시)를 포함하는 봉지재(400)를 포함한다.
기판(100)은 열팽창계수와 열전도도가 우수한 물질일 수 있다. 상기 기판(100)을 형성하는 물질의 열팽창계수와 열전도도는 발광소자 칩(300)을 형성하는 물질의 열팽창계수 및 열전도도와 유사할 수 있다.
일 실시예에서, 기판(100)은 세라믹 기판일 수 있다. 따라서, 상기 세라믹 기판을 이용한 발광소자 패키지는 열적 특성이 우수하다. 또한, 세라믹을 이용한 구조로 블루 칩(blue chip)의 자외선(UV) 파장에 의한 손상이 거의 없다.
상기 기판(100)을 관통하는 비아홀(210)에는 방열 비아부(200)가 형성된다. 상기 방열 비아부(200)는 은(Ag)으로 형성될 수 있다. 상기 방열 비아부(200)는 원형으로 형성될 수 있다. 상기 방열 비아부(200)가 원형으로 형성되는 경우에, 상기 방열 비아부(200)의 직경은 0.4 mm 이상일 수 있다. 또한, 상기 방열 비아 부(200)는 다각형으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 방열 비아부(200)는 사각형으로 형성될 수 있다.
상기 방열 비아부(200)는 상기 기판(100)의 높이보다 높게 돌출되어 형성된다. 또한, 상기 방열 비아부(200)는 상기 기판(100)보다 10 미크론(micron) 이상 높게 돌출되어 형성될 수 있다.
돌출되어 형성된 방열 비아부(200) 상에 발광소자 칩(300)을 부착하고, 상기 돌출되어 형성된 방열 비아부(200) 상에 형광체를 포함하는 봉지재(400)를 형성한다. 즉, 형광체가 포함된 봉지재(400)가 표면장력에 의해 바닥으로 퍼지지 않고, 방열 비아부(200)의 표면에만 존재하게 되어, 형광체를 포함하는 봉지재(400)가 발광소자 칩(300)의 면적과 유사하게 된다.
따라서, 균일한 형광체층 구조가 가능해져, 발광소자 패키지의 지향각별 색좌표 편차를 최소화할 수 있다. 또한, 형광체를 포함하는 봉지재(400)가 발광소자 칩(300)의 면적과 유사하기 때문에, 백색발광 영역의 크기를 최소화 할 수 있으므로 렌즈타입을 적용하는 직하형 백라이트에 적용되는 발광소자의 넓은 배광분포를 구현할 수 있다. 결국, 넓은 배광분포로 인해, 백라이트 유닛의 총 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 종래 세라믹 기판을 사용한 발광소자 패키지에서는 세라믹 기판 상에 세라믹 반사판을 형성하여 제조 단가가 비싼 단점이 있었다. 그러나, 일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 방열 비아부(200)가 상기 기판(100)보다 높게 돌출되도록 형성함으로써, 종래 기술의 세라믹 반사판을 포함하지 않아서 제조 단가를 50% 이 상 줄일 수 있는 효과도 있다.
상기 봉지재(400)는 반구형으로 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 봉지재(400)는 상기 발광소자 칩(300) 및 상기 방열 비아부(200) 상에 형성될 수 있다. 이로 인해, 상기와 같은 균일한 형광체층의 구조가 구현될 수 있다.
또한, 상기 봉지재(400)는 에폭시 물질 또는 실리콘 물질로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 봉지재(400)의 높이는 100 미크론(micron) 이상일 수 있다.
발광소자 패키지는, 발광소자 칩(300)에 전류가 흐르게 하기 위해 상기 발광소자 칩(300)과 리드프레임(미도시) 사이에 형성된 와이어(600) 및 상기 봉지재(400) 상에 광추출 효과 증대와 상기 와이어(600)를 보호하기 위한 렌즈(500)를 형성할 수 있다.
상기 와이어(600)는 금, 구리 및 알루미늄 중 어느 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다. 상기 렌즈(500)는 반구형으로 형성될 수 있다. 상기 렌즈(500)는 봉지재 물질과 같은 물질이거나 다른 물질일 수 있다. 그러나, 상기 봉지재(400)와 달리 형광체를 포함하지는 않는다.
이하에서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 제조하는 방법을 상세히 설명하도록 한다.
도 2에서와 같이, 기판(100)을 준비하고, 상기 기판(100)에 펀칭(punching)을 이용하여 비아홀(210)을 형성한다. 상기 기판(100)은 열팽창계수와 열전도도가 우수한 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서는 상기 기판(100)의 물 질로 세라믹을 사용할 수 있다.
그런 다음, 도 3에서와 같이 상기 비아홀(210)에 방열 비아부(200)를 형성한다. 상기 방열 비아부(200)를 형성하는 물질은 은(Ag)일 수 있다.
도 4a 및 도 4b에서는 상기 방열 비아부(200)가 상기 기판(100)보다 높게 돌출되어 형성되도록 하는 2가지 방식을 나타낸 것이다.
먼저, 도 4a에서는 프레스(700)를 이용하여 상기 방열 비아부(200)를 제외한 기판(100) 부분을 눌러주어, 도 5에서와 같이 방열 비아부(200)가 상대적으로 높게 돌출되도록 형성할 수 있다.
도 4b에서는 상기 방열 비아부(200)에 마스크(220)를 형성하고, 상기 마스크(220)를 식각 마스크로 하여 노출된 기판(100)을 일부 식각하여, 도 5에서와 같이 상기 방열 비아부(200)가 상기 기판(100)보다 높게 돌출되도록 형성할 수 있다.
이때, 상기 방열 비아부(200)의 높이가 상기 기판(100)의 높이보다 일정 높이(H)만큼 높게 형성되며, 상기 일정 높이(H)는 10 미크론(micron) 이상일 수 있다.
따라서, 상기 방열 비아부(200)를 상기 기판(100)보다 높게 돌출되어 형성함으로써, 상기 방열 비아부(200) 상에 형성될 형광체가 포함된 봉지재(400)가 표면장력에 의해 바닥으로 퍼지지 않고, 방열 비아부(200)의 표면에만 존재하게 되어, 형광체를 포함하는 봉지재(400)가 발광소자 칩(300)의 면적과 유사하게 된다.
따라서, 균일한 형광체층 구조가 가능해져, 발광소자 패키지의 지향각별 색좌표 편차를 최소화할 수 있다. 또한, 형광체를 포함하는 봉지재(400)가 발광소자 칩(300)의 면적과 유사하기 때문에, 백색발광 영역의 크기를 최소화 할 수 있으므로 렌즈타입을 적용하는 직하형 백라이트에 적용되는 발광소자의 넓은 배광분포를 구현할 수 있다. 결국, 넓은 배광분포로 인해, 백라이트 유닛의 총 두께를 감소시킬 수 있다.
또한, 종래 세라믹 기판을 사용한 발광소자 패키지에서는 세라믹 기판 상에 세라믹 반사판을 형성하여 제조 단가가 비싼 단점이 있었으나, 일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 종래 기술의 세라믹 반사판을 포함하지 않아서 제조 단가를 50% 이상 줄일 수 있는 효과도 있다.
도 6에서와 같이, 상기 방열 비아부(200) 상에 발광소자 칩(300)을 부착한다. 상기 발광소자 칩(300)을 부착하는 방법은 공정성이 우수한 에폭시(Epoxy)나 실리콘(Silicone)를 적용하며, 고 열전도성이 필요한 경우 실버 전도성 에폭시, 솔더링에 의한 플립칩 접합방식, 유텍틱 접방방식 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다
그런 다음, 발광소자 칩(300)에 전류가 흐르게 하기 위해 상기 발광소자 칩(300)과 리드프레임(미도시) 사이에 와이어(600)를 형성한다. 상기 와이어(600)는 금, 구리 및 알루미늄 중 어느 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
이후에, 도 7에서와 같이 발광소자 칩(300)을 보호하고 광추출 효율을 증대시키기 위해 상기 발광소자 칩(300) 상에 형광체를 포함하는 봉지재(400)를 형성한다. 상기 봉지재(400)는 반구형으로 형성될 수 있다. 상기 봉지재(400)는 상기 발광소자 칩(300) 및 상기 방열 비아부(200) 상에 형성될 수 있다. 이로 인해, 상기 와 같은 균일한 형광체층의 구조가 구현될 수 있다.
또한, 상기 봉지재(400)는 에폭시 물질 또는 실리콘 물질로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 상기 봉지재(400) 상에는 광추출 효과 증대와 상기 와이어(600)를 보호하기 위해 렌즈(500)를 형성한다. 상기 렌즈(500)는 반구형으로 형성될 수 있다. 상기 렌즈(500)는 봉지재 물질과 같은 물질이거나 다른 물질일 수 있다. 그러나, 상기 봉지재(400)와 달리 형광체를 포함하지는 않는다. 결국, 도 1에서와 같은 단면을 나타내는 발광소자 패키지가 만들어진다.
도 8는 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 배광분포를 나타낸 도면이다. 도 9은 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 지향각별 색좌표를 나타낸 도면이다.
도 8에서와 같이, 일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 넓은 배광분포를 나타낸다. 일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 백색발광 영역의 크기를 최소화할 수 있기 때문에, 이와 같이 넓은 배광분포를 구현할 수 있다. 이로 인해, 백라이트 유닛의 총 두께를 감소시킬 수 있다.
도 9에서와 같이, 일 실시에에 따른 발광소자 패키지는 지향각별 색좌표의 편차가 감소되었다. 일 실시예에 따른 발광소자 패키지는 균일한 형광체층의 구조를 구현할 수 있기 때문에, 이와 같이 지향각별 색좌표의 편차가 감소된다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지 의 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 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 2 내지 도 7은 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 8는 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 배광분포를 나타낸 도면이다.
도 9은 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 지향각별 색좌표를 나타낸 도면이다.

Claims (9)

  1. 기판;
    상기 기판을 관통하는 비아홀에 형성되고, 상기 기판의 높이보다 높게 돌출되어 형성되는 방열 비아부;
    상기 방열 비아부 상에 배치되는 발광소자 칩; 및
    상기 발광소자 칩 상에 배치되는 형광체를 포함하는 봉지재를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 세라믹 기판인 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 비아부는 은(Ag)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열 비아부는 상기 기판보다 10 미크론(micron) 이상 높게 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉지재는 상기 방열 비아부와 상기 발광소자 칩 상에 반구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  6. 기판에 상기 기판을 관통하는 비아홀을 형성하는 단계;
    상기 비아홀에 방열 비아부의 물질을 충진하는 단계;
    상기 기판에 프레스 금형을 적용하여 상기 방열 비아부가 상기 기판의 높이보다 높게 돌출되도록 형성하는 단계;
    상기 방열 비아부 상에 발광소자 칩을 부착하는 단계; 및
    상기 발광소자 칩 상에 형광체를 포함하는 봉지재를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  7. 기판에 상기 기판을 관통하는 비아홀을 형성하는 단계;
    상기 비아홀에 방열 비아부의 물질을 충진하는 단계;
    상기 방열 비아부 상에 마스크를 형성하는 단계;
    상기 마스크를 식각 마스크로 하여 노출된 상기 기판의 일부를 식각하여 상기 방열 비아부가 상기 기판보다 높게 돌출되도록 형성하는 단계;
    상기 방열 비아부 상에 발광소자 칩을 부착하는 단계; 및
    상기 발광소자 칩 상에 형광체를 포함하는 봉지재를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 방열 비아부는 상기 기판보다 10 미크론 이상 높게 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 봉지재는 상기 방열 비아부와 상기 발광소자 칩 상에 반구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
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