KR20110102657A - 발광소자 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20110102657A
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조영진
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Abstract

본 발명은 발광소자 패키지를 제공한다. 본 발명에 따른 발광소자 패키지는 발광소자를 구비하는 발광소자 구조물, 발광소자 구조물에 결합되며 발광소자의 열을 외부로 방출시키는 방열 구조물, 그리고 방열 구조물에 구비되며 발광소자를 외부 전자 장치에 접속시키기 위한 전극 구조물을 포함하되, 방열 구조물은 발광소자가 구비되는 제1 열전도성 기판 및 제1 열전도성 기판의 전면 가장자리 영역에 배치되며 발광소자가 배치되기 위한 발광소자 배치공간을 한정하는 제2 열전도성 기판을 포함한다.

Description

발광소자 패키지 및 그 제조 방법{LUMINOUS ELEMENT PACKAGE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 발광소자 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방열 효율을 향상시킨 발광소자 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 발광소자 패키지는 발광 다이오드(Light Emitting Diode:LED) 및 발광 레이저(Light Emitting Laser) 등과 같은 발광소자를 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 자동화 기기, 그리고 조명기기 등에 구비시키기 위해, 상기 발광소자를 패키지화한 것이다. 최근 발광소자가 다양한 분야에 적용됨에 따라, 발광소자의 동작시 발광소자에서 발생되는 열을 효과적으로 처리하기 위한 패키지 기술이 요구된다. 특히, 조명 기기에 적용되는 고출력의 발광 다이오드의 경우, 소비 전력이 증가하여 높은 온도의 열을 발생시키게 되므로, 상기 발광소자의 방열(放熱) 효율을 향상시키는 것이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 방열 효율을 향상시킨 발광소자 패키지를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 방열 효율을 향상시킨 발광소자 패키지의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 발광소자 패키지는 발광소자를 구비하는 발광소자 구조물, 상기 발광소자 구조물에 결합되며, 상기 발광소자의 열을 외부로 방출시키는 방열 구조물, 그리고 상기 방열 구조물에 구비되며, 상기 발광소자를 외부 전자 장치에 접속시키기 위한 전극 구조물을 포함하되, 상기 방열 구조물은 상기 발광소자가 구비되는 제1 열전도성 기판 및 상기 제1 열전도성 기판의 전면 가장자리 영역에 배치되며, 상기 발광소자가 배치되기 위한 발광소자 배치공간을 한정하는 제2 열전도성 기판을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 발광소자 배치공간은 상기 발광소자가 접합되는 바닥면 및 상기 발광소자의 둘레에 대향된 측면을 가지되, 상기 측면은 상기 바닥면에 평행하는 측방향을 따라, 상기 발광소자로부터 멀어질수록 높이가 높아지는 계단 형상을 가질 수 있다
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2 열전도성 기판은 상기 제1 열전도성 기판의 가장자리 영역을 따라 배치되어 링(ring) 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 열전도성 기판 및 상기 제2 열전도성 기판은 상기 발광소자와 상기 전극 구조물을 전기적으로 연결하기 위한 전기 전도체로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 열전도성 기판 및 상기 제2 열전도성 기판은 상기 발광소자로부터 방출된 광을 반사시키는 광 반사체로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 열전도성 기판 및 상기 제2 열전도성 기판은 금속판을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 열전도성 기판과 상기 제2 열전도성 기판 사이에 개재된 접착막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전극 구조물은 상기 제1 열전도성 기판의 배면 일측에 배치된 제1 전극, 상기 제1 열전도성 기판의 배면 타측에 배치된 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재된 절연막을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전극 구조물은 상기 제1 열전도성 기판의 배면에 접합된 복수의 솔더볼들을 포함하고, 상기 솔더볼들 중 어느 하나의 그룹은 상기 발광소자를 외부 전자 장치에 전기적으로 접속시키기 위한 외부 접속 단자로 사용되고, 상기 솔더볼들 중 다른 하나의 그룹은 상기 발광소자를 방열시키는 방열 단자로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 발광소자 패키지는 발광소자를 구비하는 발광소자 구조물 및 상기 발광소자 구조물에 결합되며, 상기 발광소자의 열을 외부로 방출시키는 방열 구조물, 그리고 상기 방열 구조물에 구비되며 상기 발광소자를 외부 전자 장치에 접속시키기 위한 전극 구조물을 포함하되, 상기 방열 구조물은 상기 발광소자가 구비되는 발광소자 배치공간을 정의하는 트렌치를 갖는 열전도성 기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열전도성 기판은 제1 열전도성 기판 및 상기 제1 열전도성 기판의 가장자리 영역에 접착막을 개재하여 부착된 제2 열전도성 기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 트렌치는 상기 제1 열전도성 기판의 중앙 영역에 형성된 제1 트렌치 및 상기 제2 열전도성 기판의 중앙 영역에 형성되며, 상기 제1 트렌치에 비해 큰 폭을 갖는 제2 트렌치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 발광소자 배치공간은 상기 발광소자가 접합되는 바닥면 및 상기 발광소자의 둘레에 대향된 측면을 가지되, 상기 측면은 상기 바닥면에 평행하는 측방향을 따라, 상기 발광소자로부터 멀어질수록 높이가 높아지는 계단 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열전도성 기판은 상기 발광소자와 상기 전극 구조물을 전기적으로 연결하기 위한 전기 전도체로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열전도성 기판은 상기 발광소자로부터 방출된 광을 반사시키는 광 반사체로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열전도성 기판은 금속판을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전극 구조물은 상기 열전도성 기판의 배면 일측에 배치된 제1 전극, 상기 열전도성 기판의 배면 타측에 배치된 제2 전극, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재된 절연막을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전극 구조물은 상기 제1 열전도성 기판의 배면에 접합된 복수의 솔더볼들을 포함하고, 상기 솔더볼들 중 어느 하나의 그룹은 상기 발광소자를 외부 전자 장치에 전기적으로 접속시키기 위한 외부 접속 단자로 사용되고, 상기 솔더볼들 중 다른 하나의 그룹은 상기 발광소자를 방열시키는 방열 단자로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법은 발광소자를 구비하는 발광소자 구조물을 형성하는 단계, 상기 발광소자의 열을 외부로 방출시키는 방열 구조물을 형성하는 단계, 그리고 상기 발광소자를 외부 전자 장치에 접속시키기 위한 전극 구조물을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 방열 구조물을 형성하는 단계는 열전도성 기판을 준비하는 단계 및 상기 열전도성 기판에 상기 발광소자가 배치되는 발광소자 배치공간을 정의하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열전도성 기판을 준비하는 단계는 제1 열전도성 기판을 준비하는 단계 및 상기 제1 열전도성 기판의 전면 가장자리 영역에 대응되는 제2 열전도성 기판을 준비하는 단계를 포함하고, 상기 발광소자 배치공간을 정의하는 단계는 상기 제1 열전도성 기판의 가장자리 영역에, 상기 제2 열전도성 기판을 배치하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 열전도성 기판과 상기 제2 열전도성 기판 사이에 접착막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 발광소자 배치공간을 정의하는 단계는 상기 열전도성 기판의 중앙 영역에 트렌치를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열전도성 기판을 준비하는 단계는 적어도 하나의 금속판을 준비하는 단계를 포함하되, 상기 금속판은 상기 발광소자와 상기 전극 구조물을 전기적으로 연결하기 위한 전기 전도체로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열전도성 기판을 준비하는 단계는 적어도 하나의 금속판을 준비하는 단계를 포함하되, 상기 금속판은 상기 발광소자로부터 방출된 광을 반사시키는 광 반사체로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전극 구조물을 형성하는 단계는 상기 열전도성 기판의 배면 일측에 제1 전극을 형성하는 단계, 상기 열전도성 기판의 배면 타측에 제2 전극을 형성하는 단계, 그리고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 절연막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전극 구조물을 형성하는 단계는 상기 열전도성 기판의 배면에 상기 발광소자를 상기 외부 전자 장치에 전기적으로 접속시키기 위한 솔더볼을 형성하는 단계 및 상기 열전도성 기판의 배면에 상기 발광소자의 방열을 위한 솔더볼을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 발광소자 패키지는 발광소자 및 상기 발광소자에 결합되며 열전도성이 높은 금속 재질로 이루어진 열전도성 기판을 구비하는 방열 구조물을 포함한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 발광소자 패키지는 발광소자의 방열 효율을 향상시킨다.
본 발명에 따른 발광소자 패키지는 발광소자 및 상기 발광소자에 결합되며 상기 발광소자로부터 방출된 광을 외부로 효과적으로 반사시킬 수 있는 높은 광 반사율을 갖는 재질로 이루어진 방열 구조물을 구비한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 발광소자 패키지는 발광소자의 발광 효율을 향상시킨다.
본 발명에 따른 발광소자 패키지 제조 방법은 발광소자 및 상기 발광소자에 결합되며 열전도성이 높은 금속 재질로 이루어진 열전도성 기판을 구비하는 방열 구조물을 포함하는 발광소자 패키지를 제조할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법은 발광소자의 방열 효율을 향상시킨 발광소자 패키지를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법은 발광소자 및 상기 발광소자에 결합되며 상기 발광소자로부터 방출된 광을 외부로 효과적으로 반사시킬 수 있는 높은 광 반사율을 갖는 방열 구조물을 구비하는 발광소자 패키지를 제조한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법은 발광소자의 발광 효율을 향상시킨 발광소자 패키지를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 발광소자 패키지의 변형예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 발광소자 패키지의 일 변형예를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 발광소자 패키지의 다른 변형예를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형예를 보여주는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지 및 그 제조 방법을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 발광소자 패키지의 변형예를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는 발광소자 구조물(110), 방열 구조물(120), 그리고 전극 구조물(130)을 포함할 수 있다.
상기 발광소자 구조물(110)은 발광소자(112), 본딩 와이어(114) 및 형광막(116)을 포함할 수 있다. 상기 발광소자(112)는 적어도 하나의 발광 다이오드(Light Emitting Diode:LED)를 포함할 수 있다. 상기 본딩 와이어(114)는 상기 발광소자(112)를 상기 방열 구조물(120) 또는 상기 전극 구조물(130)에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 일 예로서, 상기 본딩 와아어(114) 중 어느 하나는 상기 발광소자(112)에 구비된 플러스 단자(미도시됨)를 상기 방열 구조물(120)에 연결시키고, 상기 본딩 와이어(114) 중 다른 하나는 상기 발광소자(112)에 구비된 마이너스 단자(미도시됨)를 상기 방열 구조물(120)에 연결시킬 수 있다. 그리고, 상기 형광막(116)은 상기 발광소자(112) 및 상기 본딩 와이어(114)를 덮을 수 있다. 상기 형광막(116)은 상기 발광소자(112)로부터 방출되는 광을 백색광으로 변환시키기 위한 형광물질을 포함할 수 있다.
상기 방열 구조물(120)은 상기 발광소자(112)로부터 방출되는 열을 외부로 배출시킬 수 있다. 예컨대, 상기 방열 구조물(120)는 제1 열전도성 기판(122) 및 제2 열전도성 기판(124)을 포함할 수 있다. 상기 제1 열전도성 기판(122)은 사각형 또는 원형의 횡단면을 갖는 플레이트일 수 있다. 상기 제1 열전도성 기판(122) 전면의 중앙 영역(a)에는 상기 발광소자(112)가 배치될 수 있으며, 상기 중앙 영역(b)을 둘러싸는 가장자리 영역(b)에는 상기 제2 열전도성 기판(124)이 배치될 수 있다. 상기 제2 열전도성 기판(124)은 상기 제1 열전도성 기판(122)의 가장자리 영역을 따라 배치되어, 링(ring) 형상을 가질 수 있다. 이와 같은 구조의 제2 열전도성 기판(124)에 의해, 상기 방열 구조물(120)에는 상기 발광소자 구조물(110)이 배치되는 발광소자 배치공간(10)이 정의될 수 있다. 상기 제1 열전도성 기판(122)이 사각형의 횡단면을 갖는 경우, 상기 발광소자 배치공간(10)은 대체로 육면체 형상을 가질 수 있다. 상기 발광소자 배치공간(10)은 바닥면(12) 및 측면(14)으로 정의될 수 있다. 상기 바닥면(12)은 상기 제1 열전도성 기판(122)의 전면 일부일 수 있고, 상기 측면(14)은 상기 발광소자(112)의 둘레에 대향되는 상기 제2 열전도성 기판(124)의 측면일 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 열 전도성이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 열 전도성을 갖는 플라스틱 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 광 반사율이 높은 재질로 이루어질 수 있다. 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)이 열 전도성이 높고, 광 반사율이 높은 조건을 만족하기 위해서는, 상기와 같은 금속 재질인 경우가 바람직할 수 있다. 이 경우 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 서로 동일한 금속 물질로 이루어질 수 있다. 또는, 선택적으로 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 상이한 금속 물질로 형성될 수 있다.
상기 전극 구조물(130)은 상기 발광소자(112)를 외부 전자 장치(미도시됨)에 접속시키기 위해 제공된 것일 수 있다. 상기 전극 구조물(130)은 다양한 형태로 제공될 수 있다. 일 예로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전극 구조물(130)은 상기 제1 열전도성 기판(122)의 배면을 덮는 플레이트 형상의 제1 전극(132) 및 제2 전극(134)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(132)은 상기 배면의 일측에 배치되고, 상기 제2 전극(134)은 상기 배면의 타측에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극들(132, 134) 중 어느 하나는 플러스 전극이고, 다른 하나는 마이너스 전극일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 전극(132)과 상기 제2 전극(134)은 서로 이격되어, 전기적으로 분리될 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극(132)과 상기 제2 전극(134) 사이에 상기 제1 및 제2 전극들(132, 134)의 전기적 쇼트를 방지하는 절연막(136)이 개재될 수 있다.
다른 예로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 변형된 형태의 발광소자 패키지(100a)는 상기 제1 열전도성 기판(122)의 배면에 접합된 솔더볼들을 구비하는 전극 구조물(130a)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 솔더볼들 중 어느 그룹은 상기 발광소자(112)를 외부 전자 장치에 전기적으로 연결시키기 위한 접속 단자로 사용되고, 상기 솔더볼들 중 다른 그룹은 상기 발광소자(212)의 방열을 위한 구성으로 사용될 수 있다.
한편, 상기 방열 구조물(120)의 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)을 금속 재질로 구성하는 경우, 상기 발광소자(112)와 상기 전극 구조물(130) 간의 전기적 연결 구조는 상기 제1 전극(132)과 상기 제2 전극(134) 간의 전기적인 쇼트를 방지하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 발광소자(112)에는 플러스 단자(미도시됨) 및 마이너스 단자(미도시됨)가 구비되며, 이들 단자들 중 어느 하나는 상기 제1 전극(132)에 전기적으로 연결되고, 다른 하나는 상기 제2 전극(134)에 전기적으로 연결되어야 할 수 있다. 그러나, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)을 금속 재질로 구성하는 경우, 발광소자(112)와 상기 전극 구조물(130) 간의 전기적인 쇼트가 발생될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 방열 구조물(120)에는 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)에 절연막을 개재하여, 상기 전극 구조물(130)에 연결된 별도의 회로 배선(미도시됨)을 구비할 수 있다. 또는, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124) 내부에 절연물질을 개재한 전극 비아(미도시됨)을 구비하여, 상기 발광소자(112)의 플러스 단자를 상기 전극 비아를 통해 상기 제1 전극(132)에 전기적으로 연결하고, 상기 발광소자(112)의 마이너스 단자를 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)을 통해 상기 제2 전극(134)에 전기적으로 연결할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 상기 발광소자(112)의 방열 기능뿐 아니라, 상기 발광소자(112)와 상기 제1 및 제2 전극(132, 134) 간의 전기적인 연결을 수행하는 회로 배선으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)이 금속 재질인 경우, 상기 발광소자(112)로부터 방출되는 광 중 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)을 향하는 광을 외부로 반사시킬 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 상기 발광소자(112)의 광을 반사시키는 광 반사체로 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예 따른 발광소자 패키지(100)는 발광소자 구조물(110) 및 상기 발광소자 구조물(110)에 결합되어, 상기 발광소자 구조물(110)을 방열시키는 방열 구조물(120)을 구비하되, 상기 방열 구조물(120)은 금속과 같은 열전도성이 높은 재질로 이루어진 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)을 적층시킨 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는 발광소자(112)의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이, 상기 방열 구조물(120)은 금속 재질로 이루어진 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)을 적층시킨 구조를 가지므로, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 발광소자(112)와 전극 구조물(130)을 전기적으로 연결시키는 전기 배선으로 이용될 수 있다. 이에 더하여, 상기 금속 재질로 이루어진 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 발광소자(112)로부터 방출된 광을 효과적으로 반사시킬 수 있으므로, 상기 발광소자(112)의 발광 효율을 향상시키는 광 반사체로 사용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는 상기 발광소자(112)와 상기 전극 구조물(130)을 전기적으로 연결시키는 전기 배선 및 상기 발광소자(112)의 발광 효율을 향상시키는 광 반사체로서의 기능을 수행하는 방열 구조물(120)을 구비할 수 있다.
계속해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법에 대해 상세히 설명한다. 여기서, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)에 대해 중복되는 내용들은 생략하거나 간소화할 수 있다.
도 3은 본 발명에 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법을 보여주는 순서도이다. 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3 및 도 4a를 참조하면, 열전도성이 높은 재질로 이루어진 방열 구조물(120)을 준비할 수 있다(S110). 예컨대, 금속 재질의 제1 열전도성 기판(122)을 준비할 수 있다. 상기 제1 열전도성 기판(122)을 준비하는 단계는 대체로 평판 형상의 금속판을 준비하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 열전도성 기판(122)의 전면에 제2 열전도성 기판(124)을 부착시킬 수 있다. 상기 제2 열전도성 기판(124)은 상기 제1 열전도성 기판(122)과 동일한 금속 재질로 이루어지며, 대체로 링(ring) 형상을 갖는 금속판일 수 있다. 이와 같은 상기 제2 열전도성 기판(124)을 상기 제1 열전도성 기판(122)의 가장자리 영역(b)에 부착함으로써, 상기 제1 열전도성 기판(122)의 중앙 영역(a)에는 발광소자 배치공간(10)이 정의될 수 있다. 한편, 상기 제2 열전도성 기판(124)을 상기 제1 열전도성 기판(122)에 부착시키기 전, 상기 제1 열전도성 기판(122)의 가장자리 영역(b) 상에 소정의 접착막(126)을 형성할 수 있다. 상기 접착막을 형성하는 단계는 접착필름을 상기 가장자리 영역(b)에 부착시켜 이루어질 수 있다.
도 3 및 도 4b를 참조하면, 방열 구조물(120)의 발광소자 배치공간(10)에 발광소자 구조물(110)을 형성할 수 있다(S120). 예컨대, 상기 발광소자 구조물(110)을 형성하는 단계는 상기 방열 구조물(120)의 발광소자 배치공간(10)에 발광소자(112)를 배치하는 단계, 상기 발광소자(112)와 제2 열전도성 기판(124)을 연결하는 본딩 와이어(114)를 형성하는 단계, 그리고 상기 발광소자(112) 및 상기 본딩 와이어(114)를 덮는 형광막(116)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4c를 참조하면, 방열 구조물(120)에 전극 구조물(130)을 형성할 수 있다(S130). 예컨대, 상기 전극 구조물(130)을 형성하는 단계는 상기 방열 구조물(120)의 제1 열전도성 기판(122)의 배면 일측에 제1 전극(132)을 형성하는 단계 및 상기 제1 열전도성 기판(122)의 배면 타측에 제2 전극(134)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 전극 구조물(130)을 형성하는 단계는 상기 제1 전극(132) 및 상기 제2 전극(134) 사이에 절연막(136)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법은 발광소자 구조물(110)에 금속과 같은 열전도성이 높은 재질로 이루어진 방열 구조물(120)을 구비하는 발광소자 패키지(100)를 제조할 수 있다. 여기서, 상기 방열 구조물(120)은 금속과 같은 열전도성이 높은 재질의 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)을 적층시킨 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법은 발광소자(112)의 방열 효율을 향상시킨 발광소자 패키지(100)를 제조할 수 있다.
또한, 상기와 같이, 상기 방열 구조물(120)은 금속 재질로 이루어진 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)을 적층시킨 구조를 가지므로, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 발광소자(112)와 전극 구조물(130)을 전기적으로 연결시키는 전기 배선으로 이용될 수 있다. 이에 더하여, 상기 금속 재질로 이루어진 제1 및 제2 열전도성 기판들(122, 124)은 발광소자(112)로부터 방출된 광을 효과적으로 반사시킬 수 있으므로, 상기 발광소자(112)의 발광 효율을 향상시키는 광 반사체로 사용될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법은 상기 발광소자(112)와 상기 전극 구조물(130)을 전기적으로 연결시키는 전기 배선 및 상기 발광소자(112)의 발광 효율을 향상시키는 광 반사체로서의 기능을 수행하는 방열 구조물(120)을 구비하는 발광소자 패키지(100)를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지에 대해 상세히 설명한다. 여기서, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)에 대해 중복되는 내용들은 생략하거나 간소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지(200)는 발광소자 구조물(210), 방열 구조물(220), 그리고 전극 구조물(230)을 포함할 수 있다.
상기 발광소자 구조물(210)은 발광소자(212), 접속단자(214) 및 형광막(216)을 포함할 수 있다. 상기 발광소자(212)는 적어도 하나의 발광 다이오드를 포함하며, 상기 접속단자(214)는 상기 발광소자(212)와 상기 방열 구조물(220)을 접합시킬 수 있다. 상기 접속단자(214)로는 솔더볼들이 사용될 수 있다. 상기 솔더볼들 중 어느 하나는 상기 접속단자(214)의 플러스 단자와 접속되고, 상기 솔더볼들 중 다른 하나는 상기 접속단자(214)의 마이너스 단자와 접속될 수 있다. 상기 형광막(216)은 상기 발광소자(212) 및 상기 접속단자(214)를 덮을 수 있다.
상기 방열 구조물(220)은 상기 발광소자(212)로부터 방출되는 열을 외부로 배출시킬 수 있다. 예컨대, 상기 방열 구조물(220)은 트렌치를 구비하는 열전도성 기판일 수 있다. 상기 트렌치는 상기 열전도성 기판의 전면 중앙 영역(a)에 제공될 수 있다. 상기와 같은 트렌치는 상기 발광소자 구조물(210)이 구비된 발광소자 배치공간(20)을 제공할 수 있다. 상기 열전도성 기판은 열 전도성이 높은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 열전도성 기판은 알루미늄(Al), 은(Ag) 및 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 열전도성 기판가 금속 재질인 경우, 상기 열전도성 기판은 상기 발광소자(212)로 방출되는 광이 외부를 향하도록 하는 광 반사체로도 사용될 수 있다. 한편, 상기 열전도성 기판은 상기 발광소자 구조물(210)이 배치되는 발광소자 배치공간(20)을 구비할 수 있다. 상기 발광소자 배치공간(20)은 평판 형상의 열전도성 기판의 중앙 영역(a)을 선택적으로 식각하여 형성된 것일 수 있다. 이러한 방법으로 형성된 상기 발광소자 배치공간(20)은 바닥면(22) 및 측면(24)으로 정의될 수 있으며, 상기 발광소자 배치공간(20)은 계단 형상을 가질 수 있다.
상기 전극 구조물(230)은 상기 발광소자(212)를 외부 전자 장치(미도시됨)에 접속시키기 위해 제공된 것으로, 그 형태는 다양하게 적용될 수 있다. 일 예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전극 구조물(230)은 상기 열전도성 기판의 배면을 덮으며, 서로 이격되어 배치된 제1 및 제2 전극들(232, 234)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극들(232, 234) 중 어느 하나는 플러스 전극이고, 다른 하나는 마이너스 전극일 수 있으며, 이들 사이에는 절연막(236)이 개재될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예 따른 발광소자 패키지(200)는 발광소자 구조물(210) 및 상기 발광소자 구조물(210)에 결합된 방열 구조물(220)을 구비하되, 상기 방열 구조물(220)은 금속과 같은 열전도성이 높은 재질로 이루어지며, 상기 발광소자 배치공간(10)을 구비하는 열전도성 기판(220)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지(200)는 발광소자(212)의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
계속해서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 변형예들을 설명한다. 여기서, 앞서 살펴본 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지(200)에 대해 중복되는 내용은 생략하거나 간소화할 수 있다.
도 6은 5에 도시된 발광소자 패키지의 일 변형예를 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 변형예에 따른 발광소자 패키지(200a)는 발광소자 구조물(210), 상기 발광소자 구조물(210)에 결합되어 발광소자(212)을 방열시키는 방열 구조물(220), 그리고 상기 방열 구조물(220)에 결합된 전극 구조물(230)을 구비하되, 상기 전극 구조물(230)은 열전도성 기판(222)의 배면에 접합된 솔더볼들을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 솔더볼들 중 어느 그룹은 상기 발광소자(212)를 외부 전자 장치에 전기적으로 연결시키기 위한 접속 단자로 사용되고, 상기 솔더볼들 중 다른 그룹은 상기 발광소자(212)의 방열을 위한 구성으로 사용될 수 있다.
도 7은 도 5에 도시된 발광소자 패키지의 다른 변형예를 보여주는 도면이고, 도 8은 도 5에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형예를 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 변형예에 따른 발광소자 패키지(200b)는 발광소자 구조물(210a), 방열 구조물(220a), 그리고 전극 구조물(230)을 구비할 수 있다.
상기 발광소자 구조물(210a)은 발광소자(212), 본딩 와이어(214) 및 형광막(216a)을 포함할 수 있다. 상기 방열 구조물(220a)은 제1 열전도성 기판(222) 및 제2 열전도성 기판(224)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(222, 224)은 상하로 적층된 구조를 이룰 수 있다. 상기 제1 열전도성 기판(222)는 중앙에 제1 트렌치(22a)를 가지며, 상기 제2 열전도성 기판(224)는 중앙에 상기 제1 트렌치(22a)에 비해 큰 폭의 제2 트렌치(24a)를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 트렌치들(22a, 24a)의 중심들이 상하 정렬되도록, 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(222, 224)을 접합시킬 수 있다. 상기 제1 및 제2 열전도성 기판들(222, 224)은 접착막(226)을 개재하여, 서로 접합될 수 있다. 상기 제1 및 제2 트렌치들(22a, 24a)에 의해, 상기 방열 구조물(220a)에는 상기 발광소자 구조물(210a)이 배치되는 발광소자 배치공간(20a)이 정의될 수 있다. 상기 발광소자 배치공간(20a)은 바닥면 및 상기 발광소자(212)의 둘레에 대향되는 측면으로 이루어지며, 이때 상기 측면은 계단형상을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 측면은 상기 발광소자(212)의 전면에 평행하는 선(X)을 따라, 상기 발광소자(212)로부터 멀어질수록 높이가 높아지는 계단형상을 가질 수 있다. 도 7에는 상기 측면이 두 개의 층계로 이루어진 구조를 예로 들어 설명하였으나, 상기 측면은 두 개 이상의 층계로 이루어진 구조를 가질 수도 있다.
상기 전극 구조물(230)은 상기 발광소자(212)를 외부 전자 장치(미도시됨)에 접속시키기 위해 제공된 것일 수 있다. 상기 전극 구조물(230)은 다양한 형태로 제공될 수 있다. 일 예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전극 구조물(230)은 상기 제1 열전도성 기판(222)의 배면을 덮는 플레이트 형상의 제1 전극(232) 및 제2 전극(234)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(232)과 상기 제2 전극(234) 사이의 상기 제1 열전도성 기판(222) 영역에는 절연막(236)이 구비되어, 상기 제1 및 제2 전극들(232, 234)의 전기적인 쇼트를 방지할 수 있다. 또는, 다른 예로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 또 다른 변형예에 따른 발광소자 패키지(200c)는 상기 제1 열전도성 기판(222)의 배면에 접합된 솔더볼들을 구비하는 전극 구조물(230b)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 솔더볼들 중 어느 그룹은 상기 발광소자(212)를 외부 전자 장치에 전기적으로 연결시키기 위한 접속 단자로 사용되고, 상기 솔더볼들 중 다른 그룹은 상기 발광소자(212)의 방열을 위한 구성으로 사용될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 발광소자 패키지
110 : 발광소자 구조물
112 : 발광소자
114 : 리드 프레임
116 : 형광막
120 : 방열 구조물
122 : 제1 열전도성 기판
124 : 제2 열전도성 기판
126 : 접착막
130 : 전극 구조물
132 : 제1 전극
134 : 제2 전극

Claims (26)

  1. 발광소자를 구비하는 발광소자 구조물;
    상기 발광소자 구조물에 결합되며, 상기 발광소자의 열을 외부로 방출시키는 방열 구조물; 및
    상기 방열 구조물에 구비되며, 상기 발광소자를 외부 전자 장치에 접속시키기 위한 전극 구조물을 포함하되,
    상기 방열 구조물은:
    상기 발광소자가 구비되는 제1 열전도성 기판; 및
    상기 제1 열전도성 기판의 전면 가장자리 영역에 배치되며, 상기 발광소자가 배치되기 위한 발광소자 배치공간을 한정하는 제2 열전도성 기판을 포함하는 발광소자 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광소자 배치공간은:
    상기 발광소자가 접합되는 바닥면; 및
    상기 발광소자의 둘레에 대향된 측면을 가지되,
    상기 측면은 상기 바닥면에 평행하는 측방향을 따라, 상기 발광소자로부터 멀어질수록 높이가 높아지는 계단 형상을 갖는 발광소자 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 열전도성 기판은 상기 제1 열전도성 기판의 가장자리 영역을 따라 배치되어 링(ring) 형상을 갖는 발광소자 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 열전도성 기판 및 상기 제2 열전도성 기판은 상기 발광소자와 상기 전극 구조물을 전기적으로 연결하기 위한 전기 전도체로 사용되는 발광소자 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 열전도성 기판 및 상기 제2 열전도성 기판은 상기 발광소자로부터 방출된 광을 반사시키는 광 반사체로 사용되는 발광소자 패키지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 열전도성 기판 및 상기 제2 열전도성 기판은 금속판을 포함하는 발광소자 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 열전도성 기판과 상기 제2 열전도성 기판 사이에 개재된 접착막을 더 포함하는 발광소자 패키지.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 구조물은:
    상기 제1 열전도성 기판의 배면 일측에 배치된 제1 전극;
    상기 제1 열전도성 기판의 배면 타측에 배치된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재된 절연막을 포함하는 발광소자 패키지.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 구조물은 상기 제1 열전도성 기판의 배면에 접합된 복수의 솔더볼들을 포함하고,
    상기 솔더볼들 중 어느 하나의 그룹은 상기 발광소자를 외부 전자 장치에 전기적으로 접속시키기 위한 외부 접속 단자로 사용되고,
    상기 솔더볼들 중 다른 하나의 그룹은 상기 발광소자를 방열시키는 방열 단자로 사용되는 발광소자 패키지.
  10. 발광소자를 구비하는 발광소자 구조물;
    상기 발광소자 구조물에 결합되며, 상기 발광소자의 열을 외부로 방출시키는 방열 구조물; 및
    상기 방열 구조물에 구비되며, 상기 발광소자를 외부 전자 장치에 접속시키기 위한 전극 구조물을 포함하되,
    상기 방열 구조물은 상기 발광소자가 구비되는 발광소자 배치공간을 정의하는 트렌치를 갖는 열전도성 기판을 포함하는 발광소자 패키지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 열전도성 기판은:
    제1 열전도성 기판; 및
    상기 제1 열전도성 기판의 가장자리 영역에 접착막을 개재하여 부착된 제2 열전도성 기판을 포함하는 발광소자 패키지.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 트렌치는:
    상기 제1 열전도성 기판의 중앙 영역에 형성된 제1 트렌치; 및
    상기 제2 열전도성 기판의 중앙 영역에 형성되며, 상기 제1 트렌치에 비해 큰 폭을 갖는 제2 트렌치를 포함하는 발광소자 패키지.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광소자 배치공간은:
    상기 발광소자가 접합되는 바닥면; 및
    상기 발광소자의 둘레에 대향된 측면을 가지되,
    상기 측면은 상기 바닥면에 평행하는 측방향을 따라, 상기 발광소자로부터 멀어질수록 높이가 높아지는 계단 형상을 갖는 발광소자 패키지.
  14. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도성 기판은 상기 발광소자와 상기 전극 구조물을 전기적으로 연결하기 위한 전기 전도체로 사용되는 발광소자 패키지.
  15. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도성 기판은 상기 발광소자로부터 방출된 광을 반사시키는 광 반사체로 사용되는 발광소자 패키지.
  16. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열전도성 기판은 금속판을 포함하는 발광소자 패키지.
  17. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 구조물은:
    상기 열전도성 기판의 배면 일측에 배치된 제1 전극;
    상기 열전도성 기판의 배면 타측에 배치된 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 개재된 절연막을 포함하는 발광소자 패키지.
  18. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극 구조물은 상기 제1 열전도성 기판의 배면에 접합된 복수의 솔더볼들을 포함하고,
    상기 솔더볼들 중 어느 하나의 그룹은 상기 발광소자를 외부 전자 장치에 전기적으로 접속시키기 위한 외부 접속 단자로 사용되고,
    상기 솔더볼들 중 다른 하나의 그룹은 상기 발광소자를 방열시키는 방열 단자로 사용되는 발광소자 패키지.
  19. 발광소자를 구비하는 발광소자 구조물을 형성하는 단계;
    상기 발광소자의 열을 외부로 방출시키는 방열 구조물을 형성하는 단계; 및
    상기 발광소자를 외부 전자 장치에 접속시키기 위한 전극 구조물을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 방열 구조물을 형성하는 단계는:
    열전도성 기판을 준비하는 단계; 및
    상기 열전도성 기판에 상기 발광소자가 배치되는 발광소자 배치공간을 정의하는 단계를 포함하는 발광소자 패키지의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 열전도성 기판을 준비하는 단계는:
    제1 열전도성 기판을 준비하는 단계; 및
    상기 제1 열전도성 기판의 전면 가장자리 영역에 대응되는 제2 열전도성 기판을 준비하는 단계를 포함하고,
    상기 발광소자 배치공간을 정의하는 단계는 상기 제1 열전도성 기판의 가장자리 영역에, 상기 제2 열전도성 기판을 배치하여 이루어지는 발광소자 패키지의 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제1 열전도성 기판과 상기 제2 열전도성 기판 사이에 접착막을 형성하는 단계를 더 포함하는 발광소자 패키지의 제조 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 발광소자 배치공간을 정의하는 단계는 상기 열전도성 기판의 중앙 영역에 트렌치를 형성하는 단계를 포함하는 발광소자 패키지의 제조 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 열전도성 기판을 준비하는 단계는 적어도 하나의 금속판을 준비하는 단계를 포함하되,
    상기 금속판은 상기 발광소자와 상기 전극 구조물을 전기적으로 연결하기 위한 전기 전도체로 사용되는 발광소자 패키지의 제조 방법.
  24. 제 19 항에 있어서,
    상기 열전도성 기판을 준비하는 단계는 적어도 하나의 금속판을 준비하는 단계를 포함하되,
    상기 금속판은 상기 발광소자로부터 방출된 광을 반사시키는 광 반사체로 사용되는 발광소자 패키지의 제조 방법.
  25. 제 19 항에 있어서,
    상기 전극 구조물을 형성하는 단계는:
    상기 열전도성 기판의 배면 일측에 제1 전극을 형성하는 단계;
    상기 열전도성 기판의 배면 타측에 제2 전극을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자 패키지의 제조 방법.
  26. 제 19 항에 있어서,
    상기 전극 구조물을 형성하는 단계는:
    상기 열전도성 기판의 배면에 상기 발광소자를 상기 외부 전자 장치에 전기적으로 접속시키기 위한 솔더볼을 형성하는 단계; 및
    상기 열전도성 기판의 배면에 상기 발광소자의 방열을 위한 솔더볼을 형성하는 단계를 포함하는 발광소자 패키지의 제조 방법.
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