KR20120024104A - 발광 소자 - Google Patents

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KR20120024104A
KR20120024104A KR1020100086802A KR20100086802A KR20120024104A KR 20120024104 A KR20120024104 A KR 20120024104A KR 1020100086802 A KR1020100086802 A KR 1020100086802A KR 20100086802 A KR20100086802 A KR 20100086802A KR 20120024104 A KR20120024104 A KR 20120024104A
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Abstract

본 발명은 LED 칩의 상면내에 고정시킬 수 있으면서 LED 칩에서 발생된 광을 고르게 색변환시킬 수 있는 파장 변환층이 LED 칩에 부착된 구조에 의해 파장 변환층의 부착 공정이 용이할 뿐만 아니라, LED 칩의 수직면과 측면사이에서 발생된 색의 편차를 줄일 수 있도록 한 발광 소자에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 LED 칩; 및 상기 LED 칩의 상면에 부착되어 상기 LED 칩의 상면으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층을 포함하고, 상기 파장 변환층의 적어도 일부 면은 상기 LED 칩의 상면보다 큰 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자를 제공한다.

Description

발광 소자{LIGHT EMITTING ELEMENT}
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 특히 LED 칩의 상면에 파장 변환층의 부착 및 정렬이 용이할 뿐만 아니라, LED 칩의 수직면과 측면사이에서 발생된 색의 편차를 줄일 수 있도록 한 발광 소자에 관한 것이다.
발광다이오드를 이용하여 백색광원을 구현하는 방법으로는 청색광을 발광하는 LED칩과 황색 형광체를 조합하는 방법, 형광체의 조합 없이 청색광을 발광하는 LED칩, 적색광을 발광하는 LED칩, 녹색광을 발광하는 LED칩을 조합하는 방법, 자외선을 발광하는 UV LED칩과 적색형광체, 녹색형광체 및 청색 형광체를 조합하는 방법이 있으며, 일반적으로 청색광을 발광하는 LED칩과 황색 형광체의 조합 방법이 널리 이용되고 있다.
청색광을 발광하는 LED칩과 황색 형광체를 조합하는 방법으로, 디스펜싱(dispensing), 피에조(piezo) 방식을 이용하여 LED칩에 도팅하거나, 컨포멀 코팅(conformal coating)방법이 있다. 컨포멀 코팅 방법으로는 전기 영동법, 스프레이(spraying), 파장변환시트 부착 등의 방법이 있다.
컨포멀 코팅 방식 중 파장변환시트를 부착하는 방법은 파장변환시트의 면적이 LED 칩의 상면과 동일한 경우 원하는 파장의 빛이 고르게 출사될 수 있으나, 파장변환시트의 면적이 LED 칩의 상면보다 작거나 큰 경우 다음과 같은 문제점이 발생한다. 파장변환시트의 면적이 LED 칩의 상면보다 작을 경우 LED 칩으로부터 출사되는 광의 일부가 파장 변환 없이 출사되어 백색 광의 분포가 균일하지 않고 블루 링(Blue Ring)이 발생하는 문제점이 있다. 반면, 파장변환시트의 면적이 LED 칩의 상면보다 큰 경우 파장변환시트를 LED 칩에 부착하기 위한 접착물질의 유동성에 의해 파장변환시트가 소정 방향으로 움직여 LED 칩으로부터 출사되는 광의 일부가 파장 변환 없이 출사되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, LED 칩의 상면내에 고정시킬 수 있으면서 LED 칩에서 발생된 광을 고르게 색변환시킬 수 있는 파장 변환층이 LED 칩에 부착된 구조에 의해, 파장 변환층의 부착 및 정렬이 용이할 뿐만 아니라, LED 칩의 수직면과 측면사이에서 발생된 색의 편차를 줄일 수 있도록 한 발광 소자를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자는 LED 칩; 및 상기 LED 칩의 상면에 부착되어 상기 LED 칩의 상면으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층을 포함하고, 상기 파장 변환층의 적어도 일부 면은 상기 LED 칩의 상면보다 큰 폭을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 파장 변환층은, 상기 LED 칩의 상면에 부착되는 제1 면; 상기 제1 면의 수직방향에 형성된 제2 면; 및 상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제3 면을 포함하고, 상기 제3 면의 적어도 일부는 소정의 각도를 가지는 것이 바람직하다.
상기 제2 면은 상기 제1 면의 폭보다 상기 제1 면의 일측 방향 및 타측 방향으로 각각 소정 폭만큼 크고, 상기 제3 면은 상기 제1 면과 상기 제2 면을 직선으로 연결하는 것이 바람직하다.
상기 제2 면은 상기 제1 면의 폭보다 상기 제1 면의 일측 방향 및 타측 방향으로 각각 소정 폭만큼 크고, 상기 제3 면은 상기 제1 면과 동일한 폭을 갖는 제4 면 및 상기 제4 면과 상기 제2 면을 직선으로 연결하는 제5 면을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제5 면은 상기 LED 칩의 상면을 기준으로 상기 제2 면과 수직한 것이 바람직하다.
상기 제5 면은 상기 LED 칩의 상면을 기준으로 상기 제2 면과 소정의 기울기를 갖는 것이 바람직하다.
상기 제2 면은 상기 제1 면의 폭과 동일하고, 상기 제3 면은 상기 제1 면과 동일한 폭을 갖는 제6 면, 상기 제6 면의 폭보다 상기 제1 면의 일측 방향 및 타측 방향으로 각각 소정 폭만큼 더 큰 제7 면, 상기 제6 면과 동일한 폭을 갖는 제8 면을 갖는 것이 바람직하다.
상기 제2 면은 상기 제1 면의 폭과 동일하고, 상기 제3 면은 상기 제1 면의 일측 방향 및 타측 방향으로 각각 소정 기울기를 갖는 제9 면 및 상기 소정 기울기와 동일한 기울기를 갖고, 상기 제9 면과 상기 제2 면을 연결하는 제10 면을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제1 면은 상기 LED 칩의 상면 이하의 면적을 갖는 것이 바람직하다.
상기 제2 면은 상기 LED 칩의 최대 발광 폭을 갖는 것이 바람직하다.
상기 파장 변환층은 접착물질에 의해 상기 LED 칩의 상면에 부착된 것이 바람직하다.
상기 파장 변환층은 상기 LED 칩의 상면에 마련된 본딩 패드를 노출시키는 홀을 구비한 것이 바람직하며, 상기 홀에 의해 노출된 상기 본딩 패드에 와이어가 본딩되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 서로 이격되게 배치된 리드프레임들; 및 상기 리드프레임들 중 적어도 하나의 리드프레임에 실장된 발광 소자를 포함하되, 상기 발광 소자는 LED 칩; 및 상기 LED 칩의 상면에 부착되어 상기 LED 칩의 상면으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층을 포함하고, 상기 파장 변환층의 적어도 일부 면은 상기 LED 칩의 상면보다 큰 폭을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 LED칩의 상면내에 고정시킬 수 있으면서 LED칩에서 발생된 광을 고르게 색변환시킬 수 있는 파장 변환층이 LED칩에 부착된 구조에 의해, 파장 변환층의 부착 및 정렬이 용이할 뿐만 아니라, LED칩의 수직면과 측면사이에서 발생된 색의 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다. 백색광원을 구현하기 위해 예를 들어 청색광을 제공하는 LED칩 상면에 황색 형광체를 포함하여 제조된 파장변환층이 부착된 경우, LED칩에서 발생된 청색광이 파장 변환층을 거치지 않고 새어 나옴에 따라 생기는 청색광 링(Blue Ring)을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 도면.
도 2 내지 도 6은 도 1에 도시된 파장 변환층의 변형예를 도시한 도면.
도 7은 도 1에 도시된 발광소자가 실장면에 실장된 상태를 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자를 설명하기 위한 도면으로, 도 1의 (a)는 파장 변환층을 설명하기 위한 개략도이고, 도 1의 (b)는 (a)에 도시된 파장 변환층이 형성된 발광 소자에 와이어 본딩(wire bonding) 공정을 진행한 경우를 도시한 도면이다.
도 1의 (a)를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자(1)는 LED 칩(11), 접착층(12) 및 파장 변환층(13)를 포함한다. LED 칩(11)은 n형 전극과 p형 전극을 상부에 모두 포함하는 수평형(lateral type)이거나 또는 n형 전극과 p형 전극을 수직방향으로 대향되게 포함하는 수직형(vertical type) 일 수 있다. 또한, LED 칩(11)은 n형 화합물 반도체층과 p형 화합물 반도체층 사이의 경계, 층, 또는 영역에서 빛을 생성하여 상면을 통해 광을 방출하는 모든 종류의 LED칩을 포함한다. 이하에서는 LED 칩(11)으로부터 광이 출사되는 면을 LED 칩(11)의 상면으로 한정하여 설명한다. 접착층(12)은 실리콘(silicone)을 포함하며, 이에 한정하지 않고 LED 칩(11) 상면에 파장 변환층(13)를 부착할 수 있는 물질이면 가능하다. 접착층(12)을 실리콘으로 형성하는 경우 실리콘은 유동성을 가지기 때문에, 실리콘이 LED 칩(11)의 전체 상면에 퍼져, 이후의 큐어링(curing) 공정에서 파장 변환층(13)이 LED 칩(11) 전면에 고정된다.
파장 변환층(13)은 파장 변환 물질(13a)을 포함하는 시트(sheet) 타입으로 형성한다. 파장 변환층(13)은 LED 칩(11)에 부착되기 전에 미리 성형되며, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 와이어(W)를 본딩하기 위한 본딩 패드(111)를 노출시키는 홀(H)을 더 포함할 수 있다. 본딩 패드(111)는 파장 변환층(13)이 LED 칩(11) 상면에 형성되기 전에 LED 칩(11) 상부에 형성되며, LED 칩(11)은 본딩 패드(111)를 통해 와이어(W)와 전기적으로 접속된다.
파장 변환층(13)은 접착층(12)을 통해 LED 칩(11)의 상면에 접착되는 제1 면(131), LED 칩(11)의 상면에 대응하는 제2 면(132), 제1 면(131)과 제2 면(132)을 연결하는 제3 면(133)을 포함한다. 일반적으로 접착층(12)이 유동성을 가지는 물질인 경우 제1 면(131)이 LED 칩(11)의 상면보다 크면 제1 면(131)이 소정방향으로 치우칠 수 있다. 따라서, 제1 면(131)은 LED 칩(11)의 상면의 면적과 동일하거나 작게 형성하는 것이 바람직하다.
제2 면(132)은 LED 칩(11)의 상면과 평행한 면을 가지며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 곡선으로 형성될 수 있다. 제2 면(132)이 곡선을 포함하는 경우 파장 변환층(13)은 렌즈의 역할을 수행할 수 있다. 제2 면(132)은 제1 면(131)의 일측방향 및 타측방향으로 각각 더 확장되어 제1 면(131)의 폭보다 소정 폭만큼 큰 폭을 갖되, 바람직하게는 LED 칩(11)의 최대 발광 폭을 가질 수 있다.
이와 같은 제2 면(132)은 LED 칩(11)의 측면에서 방출된 광을 색변환시킬 수 있다. 이에 따라 LED 칩(11)의 상면에서 방출된 광과 측면에서 방출된 광이 모두 파장 변환층(13)을 거침에 따라 고른 백색광원을 구현할 수 있다. 즉, LED 칩(11)의 상면으로부터 발생된 예컨대 청색광 중 제1 면(131)에 도달하지 못해 백색으로 변환하지 못한 청색광은 파장 변환층(13)의 제2 면(132)을 통해 백색으로 변환될 수 있다. 이때 파장 변환층(13)은 황색 형광제를 포함할 수 있다.
제3 면(133)은 제1 면(131) 보다 소정 각도(α)만큼 기울기를 갖는다. 여기서, 제3 면(133)은 제2 면(132)이 제1 면(131)보다 소정 폭만큼 크도록 LED 칩(11)의 측면을 기준면으로 하여 제2 면(132)의 끝까지의 각도가 80° 이하의 각도를 갖는 것이 바람직하다. 도 1에서는 제3 면(133)이 제1 면(131)과 제2 면(132)을 직선으로 연결하는 경우를 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 제1 면(131)과 제2 면(132) 사이에 소정의 단차가 형성되도록 형성할 수도 있다. 구체적인 설명은 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
도 2를 참조하면 파장 변환층(23)은 제1 면(231)과 제2 면(232) 사이에 상술된 제3 면(133)과 상이한 형상의 제3 면(233)을 포함한다. 제3 면(233)은 LED 칩(21)의 상면에 위치하는 제1 면(231)과 동일한 폭을 갖는 제4 면(2331)과, 제4 면(2331)과 제2 면(232)을 연결하는 제5 면(2332)을 포함한다. 제5 면(2332)은 소정 각도 만큼 기울기를 갖는다.
도 3에 도시된 바와 같이 제5 면(3332)은 제2 면(332)이 제4 면(3331) 보다 큰 폭을 확보하도록 제1 면(331)의 일측방향 및 타측방향으로 더 크게 확장된 제2 면(332)과 수직하게 연결된다.
도 4에 도시된 바와 같이 제5 면(4332)은 LED 칩(41)의 상면을 기준으로 제2 면(432)과 소정의 기울기를 갖는다. 여기서 제5 면(4332)은 도 3에 도시된 제5 면(3332) 보다 제2 면(432)의 폭을 더 확장시킬 수 있다.
전술된 형상과 달리, 도 5에 도시된 파장 변환층(53)은 LED 칩(51)의 상면에 부착된 제1 면(531)과 동일한 폭을 갖는 제2 면(532)과, 제1 면(531)과 제2 면(532)을 연결하되, 제1 면(531) 보다 큰 일부 폭을 갖는 제3 면(533)을 포함한다. 여기서, 제2 면(532)은 제1 면(531) 보다 작거나 큰 폭을 가질 수 있다.
제3 면(533)은 제1 면(531)과 동일한 폭을 갖는 제6 면(5331)과, 제6 면(5331) 보다 큰 폭을 갖는 제7 면(5332)과, 제7 면(5332)과 제2 면(532)을 연결하는 제 8면(5333)을 포함한다. 여기서 제7 면(5332)은 제1 면(531)의 일측방향 및 타측방향으로 각각 소정폭 만큼 큰 폭을 갖도록 형성할 수 있고, 제8 면(5333)은 제6 면(5331)과 동일한 폭을 갖도록 형성할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같은 파장 변환층(63)은 LED 칩(61)에 부착된 제1 면(631)과, 제1 면(631)과 동일한 폭을 갖는 제2 면(632)과, 제1 면(631)과 제2 면(632) 사이에서 폭이 점차적으로 커지다가 점차적으로 작아지는 제3 면(633)을 포함한다. 제3 면(633)은 제1 면(631)보다 점차적으로 소정폭 만큼 큰 폭을 가지도록 소정의 기울기를 갖는 제9 면(6331)과, 제9 면(6331)에서 점차적으로 소정폭 만큼 작아져 제2 면(632)에 연결되는 소정의 기울기를 갖는 제10 면(6332)을 포함한다. 여기서 제9 면(6331)과 제10 면(6332)이 만나는 중심점을 기준으로 제9 면(6331)과 제10 면(6332)은 서로 대칭을 이룰 수 있다.
이외에도 파장 변환층은 LED 칩의 상면과 동일한 폭을 가지는 제1 면을 포함하고, 제2 면과 제3 면 중 적어도 하나의 일부분이 LED칩의 상면 보다 큰 폭을 갖는 형상이면 가능하다.
다시 도 1의 (b)를 참조하면 파장 변환층(13)은 LED칩(11)의 상면과 부착되는 부분에 홀(H)이 형성된다. 홀(H)은 LED 칩(11)의 본딩 패드(111)를 노출시킬 수 있다.
본딩패드(111)에는 와이어(W)가 본딩된다.
이와 같은 구성을 갖는 발광 소자(1)는 도 7에 도시된 바와 같은 실장면에 실장될 수 있다. 실장면은 도 7의 (a)에 도시된 서로 이격되게 배치된 리드프레임들(F1, F2) 중 하나의 리드프레임(F1)일 수 있고, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 상부를 개방시키는 캐비티(R)의 바닥면일 수 있다.
도 7의 (a)에서 보듯이 발광 소자(1)를 덮도록 볼록한 형상의 봉지재(C)가 형성되거나, 도 7의 (b)에서 보듯이 리드프레임들(F1, F2)를 지지하는 하우징(H)에 구비된 캐비티(R)를 채우며 상면이 플랫한 형상의 봉지재(C)가 형성될 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
1 : 발광 소자 11 : LED칩
12 : 접착물질 13 : 파장 변환층

Claims (14)

  1. LED 칩; 및
    상기 LED 칩의 상면에 부착되어 상기 LED 칩의 상면으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층을 포함하고,
    상기 파장 변환층의 적어도 일부 면은 상기 LED 칩의 상면보다 큰 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파장 변환층은,
    상기 LED 칩의 상면에 부착되는 제1 면;
    상기 제1 면의 수직방향에 형성된 제2 면; 및
    상기 제1 면과 상기 제2 면을 연결하는 제3 면을 포함하고,
    상기 제3 면의 적어도 일부는 소정의 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 면은 상기 제1 면의 폭보다 상기 제1 면의 일측 방향 및 타측 방향으로 각각 소정 폭만큼 크고, 상기 제3 면은 상기 제1 면과 상기 제2 면을 직선으로 연결하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 면은 상기 제1 면의 폭보다 상기 제1 면의 일측 방향 및 타측 방향으로 각각 소정 폭만큼 크고, 상기 제3 면은 상기 제1 면과 동일한 폭을 갖는 제4 면 및 상기 제4 면과 상기 제2 면을 직선으로 연결하는 제5 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제5 면은 상기 LED 칩의 상면을 기준으로 상기 제2 면과 수직한 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제5 면은 상기 LED 칩의 상면을 기준으로 상기 제2 면과 소정의 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 면은 상기 제1 면의 폭과 동일하고,
    상기 제3 면은 상기 제1 면과 동일한 폭을 갖는 제6 면, 상기 제6 면의 폭보다 상기 제1 면의 일측 방향 및 타측 방향으로 각각 소정 폭만큼 더 큰 제7 면, 상기 제6 면과 동일한 폭을 갖는 제8 면을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 면은 상기 제1 면의 폭과 동일하고,
    상기 제3 면은 상기 제1 면의 일측 방향 및 타측 방향으로 각각 소정 기울기를 갖는 제9 면 및 상기 소정 기울기와 동일한 기울기를 갖고, 상기 제9 면과 상기 제2 면을 연결하는 제10 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 면은 상기 LED 칩의 상면 이하의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 면은 상기 LED 칩의 최대 발광 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 파장 변환층은 접착물질에 의해 상기 LED 칩의 상면에 부착된 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 파장 변환층은 상기 LED 칩의 상면에 마련된 본딩 패드를 노출시키는 홀을 구비한 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 홀에 의해 노출된 상기 본딩 패드에 와이어가 본딩되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  14. 서로 이격되게 배치된 리드프레임들; 및
    상기 리드프레임들 중 적어도 하나의 리드프레임에 실장된 발광 소자를 포함하되,
    상기 발광 소자는
    LED 칩; 및
    상기 LED 칩의 상면에 부착되어 상기 LED 칩의 상면으로부터 출사되는 광의 파장을 변환시키는 파장 변환층을 포함하고,
    상기 파장 변환층의 적어도 일부 면은 상기 LED 칩의 상면보다 큰 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
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