KR20120062302A - 발광소자 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20120062302A
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유철준
송영희
황성덕
이상현
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삼성엘이디 주식회사
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Abstract

발광소자 패키지 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명의 실시형태에 따른 발광소자 패키지는, 복수개가 서로 이격되어 배치되는 리드 프레임; 상부의 광 방출면과 대향하는 하부에 와이어 본딩 패드를 구비하며, 상기 와이어 본딩 패드가 상기 리드 프레임의 이격된 공간 사이에 놓이도록 상기 리드 프레임 상에 실장되는 적어도 하나의 발광소자; 상기 리드 프레임 사이의 공간을 통해 상기 와이어 본딩 패드와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어; 및 상기 리드 프레임, 발광소자 및 본딩 와이어를 봉지하며, 상면에는 상기 광 방출면이 노출되는 반사홈이 형성되고, 하면에는 상기 리드 프레임이 일부 노출되어 솔더 패드를 형성하기 위한 패드홈이 형성되는 몰드부;를 포함할 수 있다.

Description

발광소자 패키지 및 그 제조방법{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 개인 휴대전화나 PDA 등과 같은 이동통신 단말기는 물론 각종 전자제품에 전기적 신호에 따라 발광이 이루어지도록 하는 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED)로 만들어진 발광소자 패키지가 널리 사용된다.
종래에는 발광다이오드(LED)를 내부에 구비하는 패키지 구조를 구현함에 있어서 발광소자로부터 방사되는 빛의 손실을 줄이기 위해서 고반사 소재로 이루어지는 패키지 본체에 컵 구조의 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티 내에 발광소자를 장착한 후 광특성 및 내열성이 우수한 겔 형태의 실리콘계 혹은 에폭시계 고분자를 이용하여 캐비티를 충진하는 구조가 일반적이었다.
이 경우, 광 방출면과 와이어 본딩 면이 동일면 상에 존재하게 되어 와이어 본딩 패드면 만큼 광이 방출되지 않아 광추출 효율이 저하되는 문제가 있었다. 또한, 발광소자의 하부에 별도의 히트 싱크를 구비해야 하므로, 몰드 제작이 용이하지 않을 뿐 아니라 제조비용이 증가한다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적 중 하나는 와이어 본딩 패드면의 위치를 변경함으로써 광 방출면을 최대화할 수 있어 광 추출 효율을 극대화할 수 있는 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적 중 다른 하나는 포스트 몰딩 공정을 통해 전체 제조공정을 간소화할 수 있어 생산성 및 신뢰성이 향상되는 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시형태에 따른 발광소자 패키지는,
복수개가 서로 이격되어 배치되는 리드 프레임; 상부의 광 방출면과 대향하는 하부에 와이어 본딩 패드를 구비하며, 상기 와이어 본딩 패드가 상기 리드 프레임의 이격된 공간 사이에 놓이도록 상기 리드 프레임 상에 실장되는 적어도 하나의 발광소자; 상기 리드 프레임 사이의 공간을 통해 상기 와이어 본딩 패드와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어; 및 상기 리드 프레임, 발광소자 및 본딩 와이어를 봉지하며, 상면에는 상기 광 방출면이 노출되는 반사홈이 형성되고, 하면에는 상기 리드 프레임이 일부 노출되어 솔더 패드를 형성하기 위한 패드홈이 형성되는 몰드부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 반사홈 내에 형성되어 상기 광 방출면을 덮는 봉지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 봉지부는 형광물질, 확산물질, 형광물질과 확산물질이 혼합된 혼합물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 몰드부 상에 구비되는 렌즈부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 리드 프레임은 상기 발광소자의 와이어 본딩 패드가 하부로 노출되도록 상기 와이어 본딩 패드의 위치에 개구부를 관통형성하여 구비할 수 있다.
또한, 상기 몰드부는 상기 반사홈의 바닥면이 상기 발광소자의 광 방출면과 같은 높이로 형성될 수 있다.
또한, 상기 몰드부는 상기 반사홈의 바닥면이 상기 발광소자가 실장된 상기 리드 프레임의 상면과 같은 높이로 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사홈의 바닥면은 원형, 사각형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시형태에 따른 발광소자 패키지의 제조방법은,
상부의 광 방출면과 대향하는 하부에 와이어 본딩 패드를 구비하는 발광소자를 준비하는 단계; 서로 이격되어 배치되는 복수의 리드 프레임 상에 상기 와이어 본딩 패드가 상기 리드 프레임의 이격된 공간 사이에 놓이도록 상기 발광소자를 적어도 하나 실장하는 단계; 본딩 와이어의 일단은 상기 와이어 본딩 패드에 본딩하고, 타단은 상기 리드 프레임 사이의 공간을 통해 상기 리드 프레임의 하부로 연장하여 상기 리드 프레임에 본딩하여 상기 발광소자와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 단계; 수지를 주입하여 상기 리드 프레임 상에 실장된 상기 발광소자를 상기 본딩 와이어와 함께 일체로 봉지하며, 상면에는 상기 발광소자가 노출되는 반사홈이 형성되고, 하면에는 상기 리드 프레임이 일부 노출되어 솔더 패드를 형성하기 위한 패드홈이 형성되도록 몰딩하여 몰드부를 형성하는 단계; 및 상기 발광소자를 덮도록 상기 반사홈 내에 봉지부를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광소자를 준비하는 단계는 상기 광 방출면 상에 형광체층을 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 발광소자를 실장하는 단계는, 상기 리드 프레임에 개구부를 관통형성하는 단계와, 상기 발광소자의 와이어 본딩 패드가 상기 개구부를 통해 상기 리드 프레임의 하부로 노출되도록 상기 리드 프레임 상에 상기 발광소자를 실장하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광소자와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 단계는, 상기 본딩 와이어의 일단을 상기 와이어 본딩 패드에 본딩하고, 타단은 상기 개구부를 통해 상기 리드 프레임의 하부로 연장하여 상기 리드 프레임에 본딩할 수 있다.
또한, 상기 몰드부를 형성하는 단계는, 상기 반사홈 내에 상기 발광소자가 하나씩 배치되도록 몰딩하거나, 상기 발광소자가 복수개로 배치되도록 몰딩할 수 있다.
또한, 상기 몰드부를 형성하는 단계는, 상기 반사홈의 바닥면이 상기 발광소자의 광 방출면과 같은 높이로 형성되어 상기 광 방출면이 상기 반사홈을 통해 노출되도록 몰딩할 수 있다.
또한, 상기 몰드부를 형성하는 단계는, 상기 반사홈의 바닥면이 상기 발광소자가 실장된 상기 리드 프레임의 상면과 같은 높이로 형성되어 상기 발광소자의 광 방출면과 측면 및 상기 리드 프레임의 상면 일부가 상기 반사홈을 통해 노출되도록 몰딩할 수 있다.
또한, 상기 몰드부 상에 렌즈부를 구비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광소자를 실장하는 단계 이전에 상기 복수개의 리드 프레임이 형성된 프레임 시트를 구비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 몰드부를 형성하는 단계 이후 상기 패드홈에 솔더 패드를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 커팅 라인을 따라서 다이싱 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시형태에 따르면 와이어 본딩 패드 및 본딩 와이어에 의해 방출되는 빛이 간섭받지 않아 광추출 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 와이어 본딩 패드의 디자인 및 개수의 자유도를 향상시켜 발광소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 칩 본딩 및 와이어 본딩 공정 후 몰딩을 진행하므로 몰드 소재의 공정 투입 전 베이크 등의 비부가가치성 공정 단계를 생략하여 전체 프로세스를 간소화할 수 있다.
또한, 와이어 본딩이 칩 영역 내에서 형성되므로 패키지의 외형크기를 감소시킬 수 있다.
또한, 통상의 에피업 칩의 경우 성장기판의 측면에서도 빛이 방출되므로, 형광층을 칩의 상부 및 측면까지 도포해야 하나, 칩 주변을 봉지하는 광반사 몰드소재를 적용하여 칩의 상부에만 형광층을 형성해도 되므로, 형광층 형성공정이 용이해지고, 광 품질의 산포를 감소시킬 수 있다.
또한, 기계적 물성이 우수한 몰드 재료로 와이어를 봉지하므로, 와이어의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 발광소자 패키지의 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에서 리드 프레임 사이의 공간을 통해 발광소자와 리드 프레임이 본딩 와이어로 연결된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3에서 발광소자가 복수개로 구비된 경우의 연결상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5a, 도 5b 및 도5c는 도 3에서 발광소자와 리드 프레임을 봉지하는 몰드부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 도 5의 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 도 5의 다른 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 도 4에서 발광소자와 리드 프레임을 봉지하는 몰드부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 도 1에서 몰드부의 패드홈을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 3에서 리드 프레임의 개구부를 통해 발광소자와 리드 프레임이 본딩 와이어로 연결된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 복수의 리드 프레임이 패터닝된 프레임 시트를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11에서 리드 프레임에 개구부가 형성된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 도 11의 리드 프레임 상에 발광소자가 실장된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 도 13의 발광소자와 리드 프레임이 본딩 와이어로 연결된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15a 및 도 15b는 도 14의 발광소자와 리드 프레임을 봉지하는 몰드부가 형성된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 도 15의 몰드부에 봉지부가 형성된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 17a 및 도 17b는 도 16의 몰드부 상에 렌즈부가 형성된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 18은 도 17의 몰드부에 솔더패드가 형성된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 19는 커팅 라인을 따라 개별 발광소자 패키지로 다이싱하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시형태에 따른 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 사항을 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 도면 상에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.
도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일실시형태에 따른 발광소자 패키지에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 발광소자 패키지의 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3a 및 도 3b는 도 1에서 리드 프레임 사이의 공간을 통해 발광소자와 리드 프레임이 본딩 와이어로 연결된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4a 및 도 4b는 도 3에서 발광소자가 복수개로 구비된 경우의 연결상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5a, 도 5b 및 도5c는 도 3에서 발광소자와 리드 프레임을 봉지하는 몰드부를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6a, 도 6b 및 도 6c는 도 5의 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 7a, 도 7b 및 도 7c는 도 5의 다른 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8a 및 도 8b는 도 4에서 발광소자와 리드 프레임을 봉지하는 몰드부를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 9a 및 도 9b는 도 1에서 몰드부의 패드홈을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 발광소자 패키지(1)는 복수개의 리드 프레임(10), 적어도 하나의 발광소자(20), 본딩 와이어(30), 몰드부(40)를 포함하여 구성되며, 상기 발광소자를 덮는 봉지부(50) 및 상기 몰드부 상에 구비되는 렌즈부(60)를 더 포함할 수 있다.
상기 리드 프레임(10)은 복수개가 전기적으로 연결되지 않도록 소정 간격으로 서로 이격되어 배치된다. 도 3에서는 상기 리드 프레임(10)이 2개로 구비되는 것으로 도시하고 있고, 도 4에서는 3개로 구비되는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 리드 프레임(10)은 그 상부에 실장되는 발광소자(20)로 전기적 신호를 전달하는 한편, 상기 발광소자(20)로부터 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있도록 열전도성이 우수한 Al, Cu 등의 금속재질로 이루어질 수 있다. 상기 리드 프레임(10)은 복수개의 쓰루홀(미도시)을 관통형성하여 구비할 수 있다. 이를 통해 추후 설명하는 몰드부(40)가 상기 리드 프레임(10)의 상하면과 함께 상기 쓰루홀을 채움으로써 상기 리드 프레임(10)이 상기 몰드부(40) 내에서 보다 견고하게 고정될 수 있도록 한다.
상기 발광소자(20)는 외부에서 인가되는 전기 신호에 의해 소정 파장의 광을 출사하는 반도체 소자의 일종이며, 발광소자 칩 또는 발광소자 칩이 장착된 발광소자 패키지를 포함할 수 있다. 상기 발광소자(20)는 함유되는 물질에 따라서 청색광, 적색광 또는 녹색광을 출사할 수 있으며, 백색광을 출사할 수도 있다.
상기 발광소자(20)는 상부의 광 방출면(21)을 통해 광을 외부로 출사하며, 이와 대향하는 하부에는 전기적 신호를 인가받기 위한 와이어 본딩 패드(23)를 구비한다. 그리고, 상기 와이어 본딩 패드(23)가 상기 리드 프레임(10)의 이격된 공간(11) 사이에 놓이도록 상기 리드 프레임(10) 상에 실장된다. 따라서, 상기 발광소자(20)가 상기 리드 프레임(10) 상에 실장되는 경우 상기 발광소자(20)의 하부에 구비되는 상기 와이어 본딩 패드(23)는 상기 리드 프레임(10) 사이의 이격된 공간(11)을 통해 상기 리드 프레임(10)의 하부로 노출된다.
상기 발광소자(20)는 상기 리드 프레임(10)과의 사이에 구비되는 본딩부재(70)를 통해 접착되어 고정될 수 있다. 상기 본딩부재(70)는 상기 리드 프레임(10) 상에 테이프 타입의 접착층으로 형성될 수 있고, 페이스트 타입으로 스프레이, 프린팅, 디스펜싱 등의 방법으로 도포되어 형성될 수도 있다. 이 경우, 상기 테이프 또는 페이스에 고농도의 고열전도성 충진제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광소자(20)는 메탈 본딩(metal bonding)을 이용하여 상기 리드 프레임(10) 상에 직접 접착될 수 있으며, 이 경우 상기 발광소자(20)와 리드 프레임(10) 사이의 열전도성이 가장 우수하다는 장점이 있다. 상기 발광소자(20)는 도 3에서처럼 단일로 실장되거나 또는 도 4에서처럼 복수개가 매트릭스 구조로 배열되거나 일렬로 배열될 수 있으며, 기타 다양한 구조로 배열될 수 있다. 동일 패키지 내에 배열되는 발광소자는 동종(同種) 또는 이종(異種)일 수 있다.
상기 본딩 와이어(30)는 상기 리드 프레임(10) 사이의 이격된 공간(11)을 통해 상기 발광소자(20)와 상기 리드 프레임(10)을 전기적으로 연결한다. 구체적으로, 상기 본딩 와이어(30)의 일단은 상기 발광소자(20)의 와이어 본딩 패드(23)에 본딩되고, 타단은 상기 리드 프레임(10) 사이의 이격된 공간(11)을 통해 상기 리드 프레임(10)의 하부로 연장되어 상기 리드 프레임(10)에 본딩된다.
상기 몰드부(40)는 상기 리드 프레임(10)과 상기 리드 프레임(10) 상에 실장된 상기 발광소자(20) 및 상기 리드 프레임(10)과 발광소자(20)를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(30)를 지지하도록 일체로 봉지한다. 상기 몰드부(40)의 상면에는 상기 발광소자(20)의 광 방출면(21)이 노출되는 반사홈(41)이 형성되고, 하면에는 상기 리드 프레임(10)이 일부 노출되는 패드홈(42)이 형성된다. 그리고, 상기 패드홈(42)에는 솔더 패드(80)가 형성되어 발광소자 패키지(1)가 장착되는 미도시된 기판의 회로 배선(미도시)과 전기적으로 연결되도록 한다.
도 5a, 도 6a 및 도 7a에서와 같이 상기 반사홈(41)은 상기 발광소자(20)의 둘레를 에워싸는 내측면이 상기 발광소자(20)를 향해 하향 경사진 테이퍼 형태의 컵 구조를 가지며, 상기 발광소자(20)가 상기 몰드부(40)의 상면 위로 돌출되지 않도록 상기 발광소자(20)보다 높게 형성된다. 상기 반사홈(41)의 바닥면(411)은 도 5b, 도 6b 및 도 7b에서처럼 원형으로 형성되거나, 도 5c, 도 6c 및 도 7c에서처럼 사각형으로 형성될 수 있으며, 광 반사 특성을 고려하여 기타 오각형이나 육각형 등 다각형으로 형성될 수도 있다.
그리고, 도 5a에서처럼 상기 몰드부(40)는 상기 반사홈(41)의 바닥면(411)이 상기 발광소자(20)의 광 방출면(21)과 같은 높이로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 발광소자(20)는 상면인 상기 광 방출면(21)만이 상기 반사홈(41)을 통해 외부로 노출되며, 상기 발광소자(20)의 측면(22)은 상기 몰드부(40) 내에 몰딩되어 노출되지 않는다. 또한, 도 6a 및 도 7a에서처럼 상기 상기 몰드부(40)는 상기 반사홈(41)의 바닥면(411)이 상기 발광소자(20)가 실장된 상기 리드 프레임(10)의 상면과 같은 높이로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 발광소자(20)는 상면인 상기 광 방출면(21)과 측면(22)이 상기 반사홈(41)을 통해 외부로 노출되며, 상기 발광소자(20)가 실장되는 상기 리드 프레임(10)의 일부도 상기 반사홈(41)을 통해 외부로 노출된다.
상기 몰드부(40)의 하부에 형성되는 패드홈(42)은 도 9a 및 도 9b에서 처럼 원형 및 사각형의 형상으로 형성될 수 있으며, 기타 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 방열 및 안정적인 장착을 위해 복수개가 각 리드 프레임(10)의 길이 방향을 따라서 구비되는 것이 바람직하다.
상기 봉지부(50)는 상기 반사홈(41) 내에 형성되어 상기 광 방출면(21)을 덮어 보호한다. 상기 봉지부(50)는 상기 발광소자(20)에서 출사되는 빛이 원활하게 외부로 방출될 수 있도록 투명한 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 봉지부(50)는 형광물질을 함유할 수 있다. 이를 통해 상기 발광소자(20)에서 발생한 빛의 파장을 원하는 파장으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 청색광을 백색광으로 변환시킬 수 있다. 상기 봉지부(50)는 형광물질 외에 빛의 확산을 위해 확산물질을 함유할 수 있고, 형광물질과 확산물질이 혼합된 혼합물질을 함유할 수도 있다.
도 5a에서와 같이 상기 반사홈(41)의 바닥면(411)이 상기 발광소자(20)의 광 방출면(21)과 같은 높이로 형성되어 상기 광 방출면(21)만이 상기 반사홈(41)을 통해 노출되는 경우, 형광물질을 함유한 상기 봉지부(50)는 상기 광 방출면(21) 상에만 형광물질을 분포시킬 수 있어 고가의 형광물질의 사용량을 줄이는 것이 가능하다. 그리고, 도 6a 및 도 7a에서와 같이 상기 반사홈(41)의 바닥면(411)이 상기 발광소자(20)가 실장된 상기 리드 프레임(10)의 상면과 같은 높이로 형성되어 상기 광 방출면(21)과 측면(22)이 상기 반사홈(41)을 통해 노출되는 경우, 상기 봉지부(50)는 상기 광 방출면(21)과 측면(22)에 형광물질을 분포시키게 되는데, 이는 특히 도 8a 및 도 8b에서처럼 복수의 발광소자(20)가 매트릭스 형태로 배열되는 구조에 있어서 발광소자(20)들 사이의 암부(dark area)를 개선하는데 효과적이다.
상기 렌즈부(60)는 도 2a에서처럼 상기 몰드부(40) 상에 형성되어 상기 봉지부(50)를 덮는 구조로 구비될 수 있다. 상기 렌즈부(60)는 방출되는 광의 지향각 향상을 위해 상부로 볼록한 돔 형상의 구조로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 렌즈부(60)는 압축 성형(compression molding)이나 트랜스퍼 성형(transfer molding) 등의 몰딩법 또는 디스펜서를 사용하는 포팅법을 통해 상기 몰드부(40) 상에 직접 형성되거나, 별도의 공정을 통해 제조되어 접착제를 통해 상기 몰드부(40) 상에 접착될 수 있다. 또한, 도 2b에서와 같이, 상기 렌즈부(60)는 상기 몰드부(40)의 반사홈(41) 내에 형성되어 상기 발광소자(20)를 직접 덮는 구조로 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 봉지부(50)는 생략될 수 있으며, 상기 발광소자(20)의 광 방출면(21) 상에는 형광체층(25)이 박막 형태로 형성될 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광소자 패키지에 대해 설명한다.
도 10a 및 도 10b는 도 3에서 리드 프레임의 개구부를 통해 발광소자와 리드 프레임이 본딩 와이어로 연결된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10a 및 도 10b의 실시형태에 따른 발광소자 패키지의 경우, 도 1 내지 도 9의 실시형태와 기본적인 구조는 실질적으로 동일하다. 다만, 리드 프레임과 관련하여 와이어 본딩 패드의 노출을 위한 개구부를 구비하는 점에서 도 1 내지 도 9의 실시형태와 차이가 있기 때문에 이하에서는 앞서 설명한 실시형태와 중복되는 부분에 관한 설명은 생략하고, 리드 프레임(10)에 관한 구성을 위주로 설명한다.
도면에서와 같이, 상기 리드 프레임(10)은 상기 발광소자(20)의 와이어 본딩 패드(23)가 하부로 노출될 수 있도록 상기 와이어 본딩 패드(23)와 대응하는 위치에 개구부(12)를 관통형성하여 구비한다. 따라서, 상기 와이어 본딩 패드(23)가 상기 리드 프레임(10) 사이의 이격된 공간(11)에 위치하지 않더라도 상기 와이어 본딩 패드(23)의 형성 위치에 영향을 받지 않고 상기 와이어 본딩 패드(23)가 하부로 노출되도록 발광소자(20)를 실장할 수 있다.
한편, 도 11 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 일실시형태에 따른 발광소자 패키지의 제조방법에 대해 설명한다.
우선, 도 13a 및 도 13b에서와 같이 상부의 광 방출면(21)과 대향하는 하부에 와이어 본딩 패드(23)를 구비하는 발광소자(20)를 준비한 후, 이를 서로 이격되어 배치되는 복수의 리드 프레임(10) 상에 상기 와이어 본딩 패드(23)가 상기 리드 프레임(10)의 이격된 공간(11) 사이에 놓이도록 상기 발광소자(20)를 적어도 하나 실장한다.
상기 발광소자(20)는 미도시된 화학기상증착장치등을 통해 순차적으로 성장된 n형 반도체층과 활성층 및 p형 반도체층의 발광적층체를 웨이퍼 레벨 상태에서 개별 다이(die)로 싱귤레이팅 하여 준비한다. 이때, 상기 발광소자(20)의 상기 광 방출면(21) 상에는 형광체층(25)이 더 구비될 수 있다. 상기 형광체층(25)은 개별 다이로 싱귤레이팅 되기 전인 웨이퍼 레벨 상태에서 상기 발광적층체 상에 전체적으로 도포 또는 부착되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 발광소자(20)를 실장하기 이전에 상기 복수개의 리드 프레임(10)이 형성된 프레임 시트(F)를 구비하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 11에서와 같이 전기 전도성과 열 전도성이 우수한 재질로 이루어지는 금속 플레이트에 상기 복수의 리드 프레임(10)을 서로 소정 간격으로 이격되도록 반복적으로 패터닝하여 구비한다. 그리고, 도 13에서와 같이 상기 발광소자(20)는 패터닝된 상기 리드 프레임(10)에 대응하여 일렬로 배열되거나, 복수개가 매트릭스 형태로 군을 이루며 군 단위로 배열될 수 있다. 이를 통해 발광소자 패키지를 대량 생산하는 것이 가능하다.
한편, 상기 발광소자(20)를 실장하는 단계는, 상기 리드 프레임(10)에 개구부(12)를 관통형성하는 단계와, 상기 발광소자(20)의 와이어 본딩 패드(22)가 상기 개구부(12)를 통해 상기 리드 프레임(10)의 하부로 노출되도록 상기 리드 프레임(10) 상에 상기 발광소자(20)를 실장하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 12에서처럼 상기 상기 프레임 시트(F)에 상기 복수의 리드 프레임(10)이 반복적으로 패터닝되어 구비된 상태에서 상기 리드 프레임(10)에 펀칭 등의 공정을 통해 개구부(12)를 관통형성한다. 이러한 개구부(12)는 실장되는 발광소자(10)의 와이어 본딩 패드(23)의 위치와 대응되는 위치에 형성되며, 따라서 상기 발광소자(20)는 와이어 본딩 패드(23)가 상기 리드 프레임(10)의 이격된 공간(11) 사이 뿐만 아니라 상기 개구부(12)에 놓이도록 실장될 수 있다. 따라서, 와이어 본딩 패드(23)의 형성 위치에 상관없이 다양한 구조의 발광소자(20)를 사용하는 것이 가능하다. 상기 리드 프레임(10)에는 상기 개구부(12)와 함께 몰드부(40)와의 견고한 결합을 위한 쓰루홀(미도시)을 추가적으로 형성할 수 있다. 상기 발광소자(20)는 상기 리드 프레임(10)과의 사이에 구비되는 본딩부재(70)를 통해 접차될 수 있다.
다음으로, 도 14a 및 도 14b에서와 같이 본딩 와이어(30)의 일단은 상기 와이어 본딩 패드(23)에 본딩하고, 타단은 상기 리드 프레임(10) 사이의 공간(11)을 통해 상기 리드 프레임(10)의 하부로 연장하여 상기 리드 프레임(10)에 본딩하여 상기 발광소자(20)와 상기 리드 프레임(10)을 전기적으로 연결한다. 또한, 도 10에서와 같이 상기 와이어 본딩 패드(23)가 상기 개구부(12)를 통해 하부로 노출되는 경우에는 상기 본딩 와이어(30)의 일단을 상기 와이어 본딩 패드(23)에 본딩하고, 타단은 상기 개구부(12)를 통해 상기 리드 프레임(10)의 하부로 연장하여 상기 리드 프레임(10)에 본딩한다. 이와 같이, 와이어 본딩 패드(23)와 본딩 와이어(30)가 발광소자(20) 및 리드 프레임(10)의 하부로 연결되는 구조를 통해 광 방출면(21)이 상기 와이어 본딩 패드(23)나 본딩 와이어(30)에 의해 간섭받지 않아 광 추출 효율을 극대화하는 것이 가능하다.
다음으로, 도 15a 및 도 15b에서와 같이 수지를 주입하여 상기 리드 프레임(10) 상에 실장된 상기 발광소자(20)를 상기 본딩 와이어(30)와 함께 일체로 봉지하는 몰드부(40)를 형성한다. 이때, 상기 몰드부(40)의 상면에는 상기 발광소자(20)가 노출되는 반사홈(41)이 형성되고, 하면에는 상기 리드 프레임(10)이 일부 노출되어 솔더 패드(80)를 형성하기 위한 패드홈(42)이 형성되도록 몰딩한다. 그리고, 상기 발광소자(20)는 상기 리드 프레임(10) 상에 실장된 배열에 따라서 상기 반사홈(41) 내에 상기 발광소자(20)가 하나씩 배치되도록 몰딩되어 단일칩 패키지 구조를 이루거나, 상기 발광소자(20)가 복수개로 배치되도록 몰딩되어 멀티칩 패키지 구조를 이룰 수 있다.
상기 몰드부(40)는 도 5에서처럼 상기 반사홈(41)의 바닥면(411)이 상기 발광소자(20)의 광 방출면(21)과 같은 높이로 형성되어 상기 광 방출면(21)만이 상기 반사홈(41)을 통해 노출되도록 몰딩될 수 있다. 또한, 도 6 및 도 7에서처럼 상기 몰드부(40)는 상기 반사홈(41)의 바닥면(411)이 상기 발광소자(20)가 실장된 상기 리드 프레임(10)의 상면과 같은 높이로 형성되어 상기 발광소자(20)의 광 방출면(21)과 측면(22) 및 상기 리드 프레임(10)의 상면 일부가 상기 반사홈(41)을 통해 노출되도록 몰딩될 수 있다. 이 경우, 상기 노출되는 리드 프레임(10)의 상면에는 고 반사율의 도금층(미도시), 예를 들어 은(Ag) 도금층이 형성될 수 있다.
이와 같이 리드 프레임(10) 상에 발광소자(20)가 실장되어 와이어 본딩이 완료된 후에 몰드부(40)를 형성하는 포스트 몰딩(post-molding) 방법은 기존의 몰드부를 형성한 상태에서 발광소자를 실장하여 와이어 본딩하는 프리 몰딩(pre-molding) 방법과 달리 수지재의 투입 전 베이크 등의 비부가가치성 공정이 생략되므로 전체 공정의 간소화가 가능하다. 또한, 발광소자(20)가 노출되는 정도, 즉 상면만을 노출시키거나 측면까지 노출시키도록 반사홈(41)의 구조를 조절하여 몰딩할 수 있어 불필요하게 공간이 낭비되는 것을 방지하여 소형화 및 집광 효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 도 16a 및 도 16b에서와 같이 상기 발광소자(20)를 덮도록 상기 반사홈(41) 내에 봉지부(50)를 형성한다. 상기 봉지부(50)는 상기 발광소자(20)에서 출사되는 빛이 원활하게 외부로 방출될 수 있도록 투명한 수지로 이루어지는 것이 바람직하며, 추가적으로 상기 발광소자(20)에서 발생한 빛의 파장을 원하는 파장으로 변환시키는 형광물질을 함유하거나 빛의 확산을 위해 확산물질을 함유할 수 있고, 형광물질과 확산물질이 혼합된 혼합물질을 함유할 수도 있다. 다만, 상기 발광소자(20) 상에 이미 형광체층(25)이 형성된 경우에는 상기 봉지부(50)는 아무런 물질이 함유되지 않거나 확산물질만을 함유할 수 있다.
다음으로, 도 17a 및 도 17b에서와 같이 상기 몰드부(40) 상에 렌즈부(60)를 더 구비할 수 있다. 상기 렌즈부(60)는 방출되는 광의 지향각 향상을 위해 상부로 볼록한 돔 형상의 구조로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 렌즈부(60)는 압축 성형(compression molding)이나 트랜스퍼 성형(transfer molding) 등의 몰딩법 또는 디스펜서를 사용하는 포팅법을 통해 상기 몰드부(40) 상에 직접 형성되거나, 별도의 공정을 통해 제조되어 접착제를 통해 상기 몰드부(40) 상에 접착될 수 있다.
도 18에서와 같이 상기 몰드부(40)의 하부면에 구비되는 패드홈(42)에는 솔더 패드(80)가 형성된다. 상기 솔더 패드(80)는 상기 몰드부(40) 형성후 또는 상기 봉지부(50) 형성후 또는 상기 렌즈부(60) 형성후 형성될 수 있다.
다음으로, 도 19에서와 같이 커팅 라인(C)을 따라서 다이싱하여 복수개의 발광소자 패키지를 제조한다.
10... 리드 프레임 20... 발광소자
21... 광 방출면 22... 측면
23... 와이어 본딩 패드 30... 본딩 와이어
40... 몰드부 41... 반사홈
42... 패드홈 50... 봉지부
60... 렌즈부 70... 본딩부재
80... 솔더 패드

Claims (19)

  1. 복수개가 서로 이격되어 배치되는 리드 프레임;
    상부의 광 방출면과 대향하는 하부에 와이어 본딩 패드를 구비하며, 상기 와이어 본딩 패드가 상기 리드 프레임의 이격된 공간 사이에 놓이도록 상기 리드 프레임 상에 실장되는 적어도 하나의 발광소자;
    상기 리드 프레임 사이의 공간을 통해 상기 와이어 본딩 패드와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어; 및
    상기 리드 프레임, 발광소자 및 본딩 와이어를 봉지하며, 상면에는 상기 광 방출면이 노출되는 반사홈이 형성되고, 하면에는 상기 리드 프레임이 일부 노출되어 솔더 패드를 형성하기 위한 패드홈이 형성되는 몰드부;
    를 포함하는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사홈 내에 형성되어 상기 광 방출면을 덮는 봉지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 봉지부는 형광물질, 확산물질, 형광물질과 확산물질이 혼합된 혼합물질 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 몰드부 상에 구비되는 렌즈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리드 프레임은 상기 발광소자의 와이어 본딩 패드가 하부로 노출되도록 상기 와이어 본딩 패드의 위치에 개구부를 관통형성하여 구비하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몰드부는 상기 반사홈의 바닥면이 상기 발광소자의 광 방출면과 같은 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 몰드부는 상기 반사홈의 바닥면이 상기 발광소자가 실장된 상기 리드 프레임의 상면과 같은 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 반사홈의 바닥면은 원형, 사각형 또는 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  9. 상부의 광 방출면과 대향하는 하부에 와이어 본딩 패드를 구비하는 발광소자를 준비하는 단계;
    서로 이격되어 배치되는 복수의 리드 프레임 상에 상기 와이어 본딩 패드가 상기 리드 프레임의 이격된 공간 사이에 놓이도록 상기 발광소자를 적어도 하나 실장하는 단계;
    본딩 와이어의 일단은 상기 와이어 본딩 패드에 본딩하고, 타단은 상기 리드 프레임 사이의 공간을 통해 상기 리드 프레임의 하부로 연장하여 상기 리드 프레임에 본딩하여 상기 발광소자와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 단계;
    수지를 주입하여 상기 리드 프레임 상에 실장된 상기 발광소자를 상기 본딩 와이어와 함께 일체로 봉지하며, 상면에는 상기 발광소자가 노출되는 반사홈이 형성되고, 하면에는 상기 리드 프레임이 일부 노출되어 솔더 패드를 형성하기 위한 패드홈이 형성되도록 몰딩하여 몰드부를 형성하는 단계; 및
    상기 발광소자를 덮도록 상기 반사홈 내에 봉지부를 형성하는 단계;
    를 포함하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 발광소자를 준비하는 단계는 상기 광 방출면 상에 형광체층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 발광소자를 실장하는 단계는,
    상기 리드 프레임에 개구부를 관통형성하는 단계와, 상기 발광소자의 와이어 본딩 패드가 상기 개구부를 통해 상기 리드 프레임의 하부로 노출되도록 상기 리드 프레임 상에 상기 발광소자를 실장하는 단계를 포함하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 발광소자와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 단계는,
    상기 본딩 와이어의 일단을 상기 와이어 본딩 패드에 본딩하고, 타단은 상기 개구부를 통해 상기 리드 프레임의 하부로 연장하여 상기 리드 프레임에 본딩하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 몰드부를 형성하는 단계는,
    상기 반사홈 내에 상기 발광소자가 하나씩 배치되도록 몰딩하거나, 상기 발광소자가 복수개로 배치되도록 몰딩하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  14. 제9항 또는 제13항에 있어서,
    상기 몰드부를 형성하는 단계는,
    상기 반사홈의 바닥면이 상기 발광소자의 광 방출면과 같은 높이로 형성되어 상기 광 방출면이 상기 반사홈을 통해 노출되도록 몰딩하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  15. 제9항 또는 제13항에 있어서,
    상기 몰드부를 형성하는 단계는,
    상기 반사홈의 바닥면이 상기 발광소자가 실장된 상기 리드 프레임의 상면과 같은 높이로 형성되어 상기 발광소자의 광 방출면과 측면 및 상기 리드 프레임의 상면 일부가 상기 반사홈을 통해 노출되도록 몰딩하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 몰드부 상에 렌즈부를 구비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 발광소자를 실장하는 단계 이전에 상기 복수개의 리드 프레임이 형성된 프레임 시트를 구비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 몰드부를 형성하는 단계 이후 상기 패드홈에 솔더 패드를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  19. 제9항에 있어서,
    커팅 라인을 따라서 다이싱 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
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