KR20120094280A - 발광소자 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

발광소자 패키지 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 발광소자 패키지는 배선 기판과, 배선 기판의 제1 영역에 실장되는 제너 다이오드와, 배선 기판의 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에 실장되는 발광소자칩과, 배선 기판의 적어도 일부분을 고정하는 몰딩 부재를 포함하며, 제너 다이오드는 몰딩 부재 내부에 매립된다.

Description

발광소자 패키지 및 그 제조방법{Light emitting device package and method of fabricating the same}
본 개시는 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제너다이오드가 내장된 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
LED(light emitting diode) 또는 LD(laser diode)와 같은 반도체 발광소자는 전기발광(electroluminescence) 현상, 즉, 전류 또는 전압의 인가에 의해 물질(반도체)에서 빛이 방출되는 현상을 이용하는 것으로, 화합물 반도체를 기반으로 형성된다. 가령, 질화갈륨계 발광소자는 고효율, 고휘도의 소자로 많이 사용되고 있다.
이러한 LED와 같은 발광소자의 패키지는 통상적으로 발광소자칩 이외에 발광소자칩의 측면에 제너 다이오드(zener diode)를 실장한다. 제너 다이오드는 역방향으로 제너 전압 이상의 전위차가 인가되면 역방향으로 도통이 되는 성질을 갖는다. 제너 다이오드는 과전압이 발생했을 경우 이러한 제너 다이오드의 특성을 이용하여 과전압으로부터 발광소자 칩을 보호한다.
제너다이오드가 내장된 발광소자 패키지 및 그 제조방법에서 몰딩 구조를 개선하고자 한다.
일 유형에 따르는 발광소자 패키지는 배선 기판; 배선 기판의 제1 영역에 실장되는 제너 다이오드; 배선 기판의 제1 영역과 다른 제2 영역에 실장되는 발광소자칩; 및 배선 기판의 적어도 일부분을 고정하는 몰딩 부재;를 포함하며, 제너 다이오드는 몰딩 부재 내부에 매립된다.
배선 기판의 제1 영역은 오목하게 단차되거나, 오목하게 절곡될 수 있다. 이때, 배선 기판의 제1 영역의 오목한 깊이는 제너 다이오드가 실장된 높이와 같거나 그보다 깊을 수 있다.
제너 다이오드와 배선 기판을 전기적으로 접속시키는 접속부재가 몰딩 부재에 매립될 수 있다. 접속부재는 본딩 와이어일 수 있다.
몰딩 부재는 배선 기판의 제2 영역을 제외한 나머지 영역을 둘러싸게 형성될 수 있다. 나아가, 몰딩 부재는 발광소자칩의 측면에 직접적으로 맞닿도록 형성될 수 있다.
몰딩 부재는 제2 영역을 제외한 나머지 영역의 상면이 일정한 높이로 평탄하게 형성될 수 있다.
발광소자칩은 배선 기판에 본딩 와이어로 배선될 수 있다. 이때, 본딩 와이어는 배선 기판의 발광소자칩이 부착된 면과 동일 면에 부착되며 몰딩 부재 내에 매립될 수 있다. 또는 본딩 와이어는 배선 기판의 발광소자칩이 부착된 면에 반대되는 면에 부착될 수 있다.
발광소자칩은 배선 기판에 플립칩 본딩될 수 있다.
배선 기판의 제1 및 제2 영역과 다른 제3 영역에는 적어도 하나의 관통홀이 형성되고, 몰딩 부재는 적어도 하나의 관통홀을 관통하여 형성될 수 있다.
적어도 하나의 관통홀은 상부가 하부보다 넓거나 또는 하부가 상부보다 넓게 형성될 수 있다.
발광소자칩의 발광면 위에 형성된 형광층이 더 마련될 수 있다.
발광소자칩의 발광면 상부에 배치되는 렌즈가 더 마련될 수 있다.
배선 기판은 상호 전기적으로 절연된 적어도 2개의 리드를 포함할 수 있다.
배선 기판의 저면에 소정의 패턴을 갖도록 형성된 솔더 레지스트 및 솔더 레지스트 사이에서 배선 기판의 저면에 형성된 솔더 범프가 더 마련될 수 있다.
다른 유형에 따르는 발광소자 패키지의 제조방법은 배선 기판을 마련하는 단계; 배선 기판의 제1 영역에 제너 다이오드를 배치하는 단계; 배선 기판의 제1 영역과 다른 제2 영역에 발광소자칩을 배치하는 단계; 및 배선 기판을 고정하도록 배선 기판에 몰딩 부재를 형성하는 단계;를 포함하며, 몰딩 부재로 제너 다이오드를 매립한다.
배선 기판을 마련하는 단계는 제1 영역이 오목하도록 배선 기판의 제1 영역을 절반-에칭하는 단계가 더 마련될 수 있다. 또는, 배선 기판을 마련하는 단계는 제1 영역이 오목하도록 배선 기판을 절곡시키는 단계가 더 마련될 수 있다. 이때, 제1 영역의 오목한 깊이는 제너 다이오드 및 제너 다이오드가 실장된 높이와 같거나 그보다 깊을 수 있다.
몰딩 부재를 형성하는 단계는 발광소자칩을 배치하는 단계 전에 이루어질 수 있다. 또는 몰딩 부재를 형성하는 단계는 발광소자칩을 배치하는 단계 후에 이루어질 수 있다.
개시된 실시예들에 따른 발광소자 패키지 및 그 제조방법은 첫째, 제너 다이오드를 몰드 부재 내에 매립시킴으로써, 발광소자 패키지의 발광면적을 극대화할 수 있다. 또한, 제너 다이오드를 배선 기판에 전기적으로 접속시키는 부재(예를 들어, 본딩 와이어)를 몰드 부재 내에 매립시킴으로써, 제너 다이오드의 전기적 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 발광소자 패키지의 소형화를 용이하게 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에서 A-A'선을 따라 절개된 발광소자 패키지의 측단면도이다.
도 3은 도 1에서 B-B'선을 따라 절개된 발광소자 패키지의 측단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 발광소자 패키지의 제조공정의 일 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 개략적인 평면도이다.
도 6은 도 5에서 A-A'선을 따라 절개된 발광소자 패키지의 측단면도이다.
도 7은 도 5에서 B-B'선을 따라 절개된 발광소자 패키지의 측단면도이다.
도 8a는 내지 도 8c는 도 5의 발광소자 패키지의 제조공정의 일 예를 도시한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 개략적인 측단면도이다.
도 10은는 도 9의 발광소자 패키지의 배선 기판 및 발광소자칩만을 도시한 개략적인 평면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 개략적인 평면도이다.
도 12는 도 11에서 A-A'선을 따라 절개된 발광소자 패키지의 측단면도이다.
도 13은 도 11에서 B-B'선을 따라 절개된 발광소자 패키지의 측단면도이다.
도 14a는 내지 도 14d는 도 11의 발광소자 패키지의 제조공정의 일 예를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 개략적인 평면도이며, 도 2는 도 1에서 A-A'선을 따라 절개된 발광소자 패키지의 측단면도이고, 도 3은 도 1에서 B-B'선을 따라 절개된 발광소자 패키지의 측단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 발광소자 패키지(100)는 배선 기판(110), 배선 기판(110) 상에 실장되는 발광소자칩(130) 및 제너 다이오드(150), 배선 기판(110)을 고정하는 몰딩 부재(120)를 포함한다.
배선 기판(110)은 서로 분리된 제1 및 제2 리드(111, 112)를 포함하는 리드프레임일 수 있다. 이러한 제1 및 제2 리드(111, 112)는 도 4a에 도시된 것과 같은 형상을 가지는 금속판일 수 있다. 배선 기판(110)에서 발광소자칩(130)과 제너 다이오드(150)가 부착되는 영역을 제외한 나머지 영역에는 적어도 하나의 관통홀(131)이 마련될 수 있다. 관통홀(113)에는 몰딩 부재(120)가 채워져 배선 기판(110)과 몰딩 부재(120)의 기계적 결합력을 향상시킬 수 있다. 나아가, 관통홀(113)은 배선 기판(110)의 발광소자칩(130)이 부착된 상면쪽이 저면쪽보다 넓게 형성될 수 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 것과 같이 관통홀(113)은 상부가 하부보다 넓은 단차(113a)를 가질 수 있다. 이와 같은 관통홀(113)의 단차(113a)는 배선 기판(110)과 몰딩 부재(120)의 기계적 결합력을 좀 더 향상시킬 수 있으며, 나아가 관통홀(113)에 의해 배선 기판(110)의 저면 넓이가 줄어드는 것을 최소화하여 방열효율의 감소를 억제할 수 있다.
서로 분리된 제1 및 제2 리드(111, 112)에는 발광소자칩(130)의 2개 전극이 전기적으로 연결된다. 또한, 제1 및 제2 리드(111, 112)에는 제너 다이오드(150)의 2개 전극이 전기적으로 연결된다. 나아가, 배선 기판(110)의 제1 리드(111)는 발광소자칩(130)과 제너 다이오드(150)의 접합면을 제공할 수 있다. 배선 기판(110)은 이러한 리드프레임 외에도, PCB 기판등일 수도 있다.
몰딩 부재(120)는 도 1에 도시되는 바와 같이 소정 개구부(120a)를 제외한 나머지 영역의 배선 기판(110)을 봉지한다. 이때, 서로 분리된 제1 및 제2 리드(111, 112)는 몰딩 부재(120)에 의해 상호 전기적으로 절연된 상태로 고정 결합된다. 나아가, 후술하는 바와 같이 배선 기판(110)에 부착된 제너 다이오드(150)와 본딩 와이어(151)를 봉지한다. 도 1에서 개구부(120a)는 원형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 개구부(120a)는 정사각형, 직사각형 등의 다양한 형태로 마련될 수 있다.
몰딩 부재(120)는 우수한 광반사율을 갖는 백색 몰딩 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 몰딩 부재(120)는 몰딩 수지 내에 TiO2와 같은 재료를 혼합하여 형성될 수 있다. 경우에 따라서, 몰딩 부재(120)는 백색 몰딩 재료뿐만 아니라, 검정색이나 기타 유색 몰딩 재료로 형성될 수도 있을 것이다.
발광소자칩(130)은 예를 들어 발광 다이오드(light emitting diode: LED)이거나 레이저 다이오드(laser diode: LD)일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 발광소자칩(130)은 몰딩 부재(120)에 의해 봉지되지 않은 개구부(120a)에 위치한다. 본 실시예의 발광소자 패키지(100)는 발광소자칩(130)이 부착되기 전에 몰딩 부재(120)가 형성되고, 개구부(120a)에 발광소자칩(130)이 부착되는 선몰드(pre-mold) 형태의 패키지이다.
발광소자칩(130)은 접착층(도 3의 139)을 이용하여 배선 기판(110)의 제1 리드(111) 위에 고정될 수 있다. 발광소자칩(130)은 본딩 와이어(141, 142)를 통해 제1 및 제2 리드(111, 112)의 노출된 영역에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광소자칩(130)의 상부 표면인 발광면 위에는 형광층(131)이 더 도포될 수 있다. 형광층(131)은 발광소자칩(130)에서 방출되는 광에 의해 여기되어 백색광을 발생시키는 역할을 한다. 이를 위해 형광층(139)은 단수 또는 복수 종의 형광체를 소정의 배합비에 따라 수지 내에 분산시켜 형성될 수 있다. 실리콘 수지 또는 에폭시 수지와 같은 수지 내에 분산된 형광체의 종류 및 배합비는 발광소자칩(130)의 발광 특성에 따라 선택될 수 있다. 형광층(139)은 발광소자(130)의 상부 표면인 발광면 위에 전체적으로 도포될 수 있다. 그러나, 백색 발광이 요구되지 않는 경우에는 형광층(139)은 생략될 수도 있다. 경우에 따라서 형광층(139)은 필름형태로 발광소자(130)의 발광면에 부착될 수도 있다.
제너 다이오드(150)와 이의 전기적 접속 부재인 본딩 와이어(151)는 개구부(120a)의 외곽, 즉 몰딩 부재(120)의 내부에 매립되어 있다.
제너 다이오드(150)는 역방향으로 제너 전압 이상의 전위차가 인가되면 역방향으로 도통이 되는 성질을 갖는 다이오드이다. 제너 다이오드(150)의 일 전극은 제1 리드(111)와의 직접적인 부착에 의해 제1 리드(111)와 전기적으로 연결되며, 제너 다이오드(150)의 타 전극은 본딩 와이어(151)를 통해 제2 리드(112)에 전기적으로 연결된다. 즉, 제너 다이오드(150)는 발광소자칩(130)과 병렬적으로 연결된다. 이에 따라 과전압이 발생했을 경우 제너 다이오드(150)를 통해 전류가 흐르므로 제너 다이오드(150)는 발광소자칩(130)을 과전압으로부터 보호한다.
개구부(120a)는 발광소자칩(130)이 부착되는 영역과 발광소자칩(130)의 전기적 접속을 위한 본딩 와이어 패드가 마련된 발광소자칩(130)의 주변 영역으로 나뉘어진다. 발광소자칩(130)이 부착되는 영역은 발광소자칩(130)에 의한 발광영역이다. 개구부(120a)에서 발광소자칩(130)의 주변 영역은 리드(111, 112)가 노출되어 리드(111, 112)에 의해 빛을 반사시킬 수 있으므로 반사영역으로 기능할 수 있다. 본 실시예의 발광소자 패키지(100)는 제너 다이오드(150)가 개구부(120a)의 외곽, 즉 몰딩 부재(120) 내부에 위치하므로, 개구부(120a)를 발광영역과 반사영역으로 최대한 활용할 수 있다. 즉, 본 실시예의 발광소자 패키지(100)는 개구부(120a)를 발광소자칩(130)의 실장에만 사용하므로, 발광소자칩(130)의 발광면 크기를 상대적으로 크게 하거나 발광소자 패키지(100)의 크기를 상대적으로 작게할 수 있다. 또한, 개구부(120a)에서 발광소자칩(130)이 부착된 영역을 제외한 나머지 영역 모두를 반사영역으로 활용할 수 있으므로, 광이용효율을 향상시킬 수 있다. 반면에, 통상적인 선몰드 형태의 발광소자 패키지의 경우, 먼저 몰드 부재가 배선 기판을 봉지한 후에, 몰드 부재의 개구부에 발광소자칩과 제너 다이오드가 부착되었다. 이와 같은 통상적인 선몰드 형태의 발광소자 패키지의 경우, 제너 다이오드나 제너 다이오드의 전기적 접속을 위한 와이어 본딩 패드(wire bonding pad)가 개구부의 일부를 차지함에 따라, 개구부를 발광영역과 반사영역으로 최대한 활용하지 못하였다.
또한, 제너 다이오드(250)의 배선을 담당하는 본딩 와이어(250)가 몰딩 부재(120)에 의해 봉지됨에 따라, 제너 다이오드(250)의 전기적 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 반면에 통상의 발광소자 패키지의 경우, 형광체가 분산되어 있는 바인더 수지 내에 본딩 와이어가 봉지되어 있기 때문에 고온/다습의 환경에서 본딩 와이어의 접속 신뢰성을 확보하는데 어려움이 있다. 예를 들어, 형광체와 바인더 수지 사이의 열팽창 계수의 불일치는 본딩 와이어의 변형을 초래할 수 있다.
제1 및 제2 리드(111, 112) 각각에는 도 2에 도시된 바와 같이 소정 깊이로 오목하게 단차된 홈부(111a, 112a)가 마련될 수 있다. 제1 리드(111)의 홈부(111a)는 제너 다이오드(150)가 실장되는 영역일 수 있다. 제2 리드(112)의 홈부(112a)는 제너 다이오드(150)에 연결된 본딩 와이어(151)가 부착되는 영역일 수 있다. 홈부(111a, 112a)는 제너 다이오드(150)가 실장된 높이와 같은 깊이로 형성되거나 그보다 더 깊게 형성할 수 있다. 즉, 홈부(111a, 112a)의 깊이는 제너 다이오드(150) 및 이의 전기적 접속부재인 본딩 와이어(151)의 높이보다 깊거나 상기 높이보다 더 깊은 깊이로 형성될 수 있다. 이에 따라, 제너 다이오드(150) 및 본딩 와이어(151)는 제1 및 제2 리드(111, 112)의 상부면 위로 돌출되지 않아, 몰딩 부재(120)는 최대한 얇게 형성될 수 있으며, 몰딩 부재(120)의 상면을 일정한 높이로 평판지게 형성될 수 있을 것이다.
본 실시예는 제1 및 제2 리드(111, 112)가 홈부(111a, 112a)가 마련된 구성을 예로 들어 설명하고 있으나, 경우에 따라서는 홈부(111a, 112a)가 생략될 수도 있다. 이 경우, 제너 다이오드(150)는 제1 및 제2 리드(111, 112)의 상부면 위로 돌출되게 부착되므로, 몰딩 부재(120)는 제너 다이오드(150)가 부착된 영역이 돌출되거나, 상대적으로 두텁게 형성될 것이다.
다음으로, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 본 실시예의 발광소자 패키지의 제조공정의 일 예를 설명한다.
도 4a를 참조하면, 먼저 배선 기판(110)을 마련한다. 이러한 배선 기판(110)은 금속기판이 에칭등에 의해 제1 및 제2 리드(111, 112)의 형상으로 가공된 리드프레임일 수 있다. 제1 리드(111)의 제너 다이오드(150)가 놓여지는 영역 및 제2 리드(112)의 제너 다이오드(150)를 본딩 와이어(151)로 배선하는 영역은 절반-에칭(half-etching)을 하여 홈부(111a, 112a)를 형성할 수 있다. 나아가, 제1 및 제2 리드(111, 112)에서 발광소자칩(도 4c의 130)이 배치되는 영역과 제너 다이오드(150)가 배치되는 영역을 제외한 나머지 영역에 복수의 관통홀(113)을 형성할 수 있다. 복수의 관통홀(113) 각각은 상부가 하부보다 넓은 단차(113a)를 가지도록 2단계 에칭할 수도 있다. 경우에 따라서는 복수의 관통홀(113) 각각은 상부가 하부보다 좁은 단차를 가질 수도 있다.
상기와 같이 형성한 제1 리드(111)의 홈부(111a)에 제너 다이오드(150)을 부착시킨다. 일예로 제너 다이오드(150)의 2개 전극은 상면 및 저면에 있을 수 있다. 이 경우, 제너 다이오드(150)는 제1 리드(111)의 홈부(111a)에 부착시킴으로써 일 전극이 제1 리드(110)에 연결된다. 한편, 제너 다이오드(150)의 타 전극은 본딩 와이어(151)를 이용하여 제2 리드(112)의 홈부(112a)에 전기적으로 접속시킨다.
다음으로, 도 4b를 참조하면, 배선 기판(110)에 몰딩 부재(120)를 사출 공정을 통해 형성한다. 즉, 본 실시예의 발광소자 패키지는 발광소자칩(도 4c의 130)이 부착되기 전에 몰딩 부재(120)를 형성하는 선몰드 형태의 패키지이다. 일 예로, 배선 기판(110)을 금형틀 내에 배치시키고 트랜스퍼 몰딩(transfer molding)과 같은 사출성형 방식으로 몰딩 부재(120)를 형성할 수 있다. 이때, 몰딩 부재(120)는 제1 및 제2 리드(111, 112)가 상호 결합 고정시키면서, 제너 다이오드(150) 및 본딩 와이어(150)를 완전히 봉지하도록 형성된다. 일 예로 배선 기판(110)의 상면 및 측면에서 소정의 개구부(120a)를 제외한 나머지 영역을 몰딩 부재(120)로 모두 도포하도록 형성할 수 있다. 배선 기판(110)의 저면은 방열 및 외부와의 전기적 접촉을 위한 단자로 사용되기 위해 노출되도록 할 수 있다. 몰딩 부재(120)는 제1 및 제2 리드(111, 112) 사이에 이격된 공간이나, 관통홀(113)을 채울 수 있다. 도 4b에서 참조번호 120b, 120c는 제1 및 제2 리드(111, 112)의 관통홀(113)에 채워진 몰딩 부재를 나타낸다.
다음으로, 도 4c를 참조하면, 몰딩 부재(120)가 형성된 배선 기판(110)에 발광소자칩(130)을 다이 본딩(die bonding)하고 본딩 와이어(141, 142)로 와이어 본딩한다. 발광소자칩(130)을 부착하기에 앞서, 접착층(도 2의 139)을 먼저 개구부(120a)의 일부 영역에 형성할 수 있다. 와이어 본딩 후, 형광층(도 2의 131)을 발광소자칩(130)의 상부 표면인 발광면에 도포할 수 있다. 나아가, 투명 소재로 렌즈(190)를 발광소자칩(130)의 발광면상에 형성할 수 있다. 이때, 렌즈(190)는 발광소자칩(130)과 본딩 와이어(141, 142)를 모두 봉지하도록 투명 고분자 몰딩재로 사출성형방법으로 형성할 수 있다. 경우에 따라서는 별도로 제작된 렌즈(190)를 몰딩 부재(120)상에 부착시킬 수도 있을 것이다. 도 2는 렌즈(190)가 반구형인 경우를 예로 들어 도시하고 있으나, 이에 한정되지 않으며, 요구되는 광의 지향특성에 따라 다양한 형상이 가능함은 물론이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 개략적인 평면도이며, 도 6은 도 5에서 A-A'선을 따라 절개된 발광소자 패키지의 측단면도이고, 도 7은 도 5에서 B-B'선을 따라 절개된 발광소자 패키지의 측단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예의 발광소자 패키지(200)는 배선 기판(210), 배선 기판(210) 상에 실장되는 발광소자칩(230) 및 제너 다이오드(250), 배선 기판(210)을 고정하는 몰딩 부재(220)를 포함한다.
배선 기판(210)은 서로 분리된 제1 및 제2 리드(211, 212)를 포함하는 리드프레임일 수 있다. 이러한 제1 및 제2 리드(211, 212)는 도 8a에 도시된 것과 같은 형상을 가지는 금속판일 수 있다. 제1 및 제2 리드(211, 212)은 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 같이 내측이 하방으로 절곡되어져 있을 수 있다. 도 6 및 도 7에 참조번호 211a, 212a는 제1 및 제2 리드(211, 212)의 절곡된 절곡부를 나타낸다.
제1 및 제2 리드(211, 212)의 하방으로 절곡된 내측에는 발광소자칩(230)과 제너 다이오드(250)가 접착된다. 발광소자칩(230)은 접착층(239)에 의해 배선 기판(210) 위에 고정될 수 있다. 발광소자칩(230)은 일 예로 본딩 와이어(241, 242)를 통해 제1 및 제2 리드(211, 212)에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 제너 다이오드(250)의 일 전극은 제1 리드(211)와의 직접적인 부착에 의해 제1 리드(211)와 전기적으로 연결되며, 제너 다이오드(250)의 타 전극은 본딩 와이어(251)를 통해 제2 리드(212)에 전기적으로 연결된다. 즉, 제너 다이오드(250)는 발광소자칩(230)과 병렬적으로 연결된다.
제1 및 제2 리드(211, 212)의 절곡된 내측의 깊이는 제너 다이오드(250) 및 제너 다이오드(250)를 전기적으로 제2 리드(212)에 연결하는 본딩 와이어(251)의 높이와 같거나 비슷한 정도가 되는 것이 바람직하다. 이에 따라 제1 및 제2 리드(211, 212)를 봉지하는 몰딩 부재(220)의 두께를 최소화시킬 수 있으며, 몰딩 부재(220)의 상면을 일정한 높이로 평판지게 형성할 수 있다.
본 실시예의 발광소자 패키지(200)는 발광소자칩(230)이 부착된 후에 몰딩 부재(220)가 형성되는 후몰드(post-mold) 형태의 패키지이다. 몰딩 부재(220)는 도 5에 도시되는 바와 같이 소정 개구부(220a)를 제외한 나머지 영역의 배선 기판(210)을 봉지한다. 이때, 서로 분리된 제1 및 제2 리드(211, 212)는 몰딩 부재(220)에 의해 상호 전기적으로 절연된 상태로 고정 결합된다. 리드(211, 212)는 절곡되어 있으므로, 제1 및 제2 리드(211, 212)의 외측은 상하면으로 몰딩 부재(220)가 둘러싸 몰딩 부재(220)와 제1 및 제2 리드(211, 212)와의 결합을 견고하게 하며, 제1 및 제2 리드(211, 212)의 내측은 하면은 몰딩 부재(220)로부터 노출되도록 하여, 발광소자칩(230)에서 방출되는 열의 방열을 용이하게 할 수 있다.
또한 몰딩 부재(220)는 제너 다이오드(250)와 본딩 와이어(251)를 봉지한다. 이와 같이 몰딩 부재(220)가 제너 다이오드(250)를 봉지함에 따라 개구부(220a)를 발광영역 및 반사영역으로 최대한 활용할 수 있으며, 발광소자 패키지(200)의 소형화를 용이하게 할 수 있다. 또한, 제너 다이오드(250)의 배선을 담당하는 본딩 와이어(250)도 봉지함에 따라, 제너 다이오드(250)의 전기적 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 몰딩 부재(220)는 도 5에 도시된 참조번호 221, 222처럼 개구부(220a)가 있는 내측으로 돌출되어, 발광소자칩(230)과 제1 리드(211)를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(241)과 발광소자칩(230)과 제2 리드(212)를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(242)를 봉지할 수 있다. 이와 같이 본 실시예의 발광소자 패키지(200)는 발광소자칩(200)의 전기적 배선을 위한 본딩 와이어(241, 242)를 몰딩 부재(220)로 봉지함으로써 전기적 접속 신뢰성을 향상실 수 있다.
발광소자칩(230)의 상부 표면인 발광면 위에는 형광층(231)이 더 도포될 수 있다. 백색 발광이 요구되지 않는 경우에는 형광층(239)은 생략될 수도 있다. 경우에 따라서 형광층(239)은 필름형태로 발광소자(230)의 발광면에 부착될 수도 있다. 나아가, 렌즈(290)를 개구부(220a) 상부에 마련될 수 있다.
다음으로, 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 본 실 시예의 발광소자 패키지의 제조공정의 일 예를 설명한다.
도 8a를 참조하면, 먼저 배선 기판(210)을 마련한다. 이러한 배선 기판(210)은 금속기판이 에칭등에 의해 제1 및 제2 리드(211, 212)의 형상으로 가공되고 길이 방향으로 내측과 외측을 단차지게 절곡시킨 절곡부(211a, 212a)가 마련된 리드프레임일 수 있다.
다음으로, 도 8b를 참조하면, 배선 기판(210)에 발광소자칩(230)과 제너 다이오드(250)를 부착하고 본딩 와이어(241, 242, 251)로 발광소자칩(230)과 제너 다이오드(250) 각각을 와이어 본딩한다. 발광소자칩(230)과 제너 다이오드(250)를 부착하기에 앞서, 접착층(도 5의 239)을 제1 및 제2 리드(211, 212)의 내측 영역에 형성할 수도 있다.
다음으로 도 8c를 참조하면, 배선 기판(210)에 몰딩 부재(220)를 사출 공정을 통해 형성한다. 본 실시예의 발광소자 패키지는 발광소자칩(230)을 부착한 이후에 몰딩 부재(220)를 형성하는 후몰드 형태의 패키지이다. 이때, 몰딩 부재(220)는 제1 및 제2 리드(211, 212)가 상호 결합 고정시키면서, 제너 다이오드(250) 및 본딩 와이어(241, 242, 251)를 완전히 봉지하도록 형성할 수 있다. 이때, 절곡부(211a, 212a)를 기준으로 배선 기판(210)의 내측은 상부만 몰딩 부재(220)로 형성하고, 배선 기판(210)의 외측은 상하부 모두 몰딩 부재(220)를 둘러싸도록 형성할 수 있다.
몰딩 부재(220)를 형성한 후, 형광층(도 5의 231)을 발광소자칩(230)의 상부 표면인 발광면에 도포할 수 있다. 나아가, 투명 소재로 렌즈(290)를 개구부(220a) 상부에 형성할 수 있다. 경우에 따라서는 별도로 제작된 렌즈(290)를 몰딩 부재(220)상에 부착시킬 수도 있을 것이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 개략적인 측단면도이며, 도 10은 도 9의 발광소자 패키지의 배선 기판 및 발광소자칩만을 도시한 개략적인 평면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예의 발광소자 패키지(300)는 배선 기판(310), 배선 기판(310) 상에 실장되는 발광소자칩(330) 및 제너 다이오드(350), 배선 기판(310)을 고정하는 몰딩 부재(320)를 포함한다.
배선 기판(310)은 서로 분리된 제1 및 제2 리드(311, 312)를 포함하는 리드프레임일 수 있다. 이러한 제1 및 제2 리드(311, 312)는 도 10에 도시된 것과 같은 형상을 가지는 금속판일 수 있다.
발광소자칩(330)은 배선 기판(310)의 상면에 위치한다. 발광소자칩(330)의 전기적 배선을 위한 본딩 와이어(341, 343)는 제1 및 제2 리드(311, 312) 사이의 이격된 틈을 통하여 배선 기판(310)의 저면으로 연결된다. 즉, 발광소자칩(330)의 다이 본딩 패드와 본딩 와이어(341, 343)의 와이어 본딩 패드는 배선 기판(310)의 서로 다른 면에 위치한다. 제너 다이오드(350)는 배선 기판(310)의 상면에 부착되며, 제너 다이오드(350)의 전기적 배선을 위한 본딩 와이어(351) 역시 배선 기판(310)의 상면에 부착된다. 즉, 제너 다이오드(350)의 다이본딩 패드와 본딩 와이어(341, 343)의 와이어 본딩 패드는 배선 기판(310)의 같은 면에 위치한다. 발광소자칩(230)과 제너 다이오드(350)의 다이본딩을 위해 접착층(339)이 배선 기판(310)의 형성될 수 있다. 발광소자칩(330)의 상부 표면인 발광면 위에는 형광층(미도시)이 더 도포될 수 있다. 백색 발광이 요구되지 않는 경우에는 형광층은 생략될 수도 있다. 나아가, 렌즈(390)를 개구부(320a) 상부에 마련될 수 있다.
몰딩 부재(320)는 도 9에 도시되는 바와 같이 소정 개구부(320a)를 제외한 나머지 영역의 배선 기판(310)의 상면을 봉지한다. 이때, 제너 다이오드(350) 및 본딩 와이어(351)는 개구부(320a)의 외곽에 배치되며 몰딩 부재(320)에 봉지된다. 이와 같이, 몰딩 부재(320)가 제너 다이오드(350)를 봉지함에 따라 개구부(320a)를 발광영역 및 반사영역으로 최대한 활용할 수 있으며, 발광소자 패키지(300)의 소형화를 용이하게 할 수 있다. 또한, 제너 다이오드(350)의 배선을 담당하는 본딩 와이어(350)도 봉지함에 따라, 제너 다이오드(350)의 전기적 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 몰딩 부재(320)가 발광소자칩(330)의 측면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 발광소자칩(330)의 전기적 배선을 위한 본딩 와이어(341, 343)가 배선 기판(310)의 저면으로 연결됨에 따라 배선 기판(310)의 상면에 발광소자칩(330)의 전기적 배선을 위한 본딩 와이어(341, 343)의 전기적 접속을 위한 본딩 와이어 패드를 마련할 필요가 없으며, 따라서 몰딩 부재(320)는 발광소자칩(230)의 측면에 직접적으로 맞닿도록 형성될 수 있다. 이와 같이 몰딩 부재(320)가 발광소자칩(330)의 측면에 직접적으로 맞닿게 형성됨에 따라, 발광소자칩(330)의 상부면인 발광면의 면적이 상대적으로 증가될 수 있다. 또한, 발광소자칩(330)의 측면 주변에 본딩 와이어(341, 343)의 전기적 접속을 위한 본딩 와이어 패드를 마련할 필요가 없으므로, 발광소자 패키지(300)의 전체적인 크기를 더 작게 할 수 있다.
발광소자 패키지(300)는 배선 기판(310)의 저면에 형성된 솔더 레지스트(solder resist)(360)와 솔더 범프(solder bump)(371, 372)를 더 포함할 수 있다. 배선 기판(310)의 제1 리드(311)에 마련된 솔더 범프(371)와 제1 리드(312)에 마련된 솔더 범프(372)는 각각 본딩 와이어(341, 343)를 통해 발광소자칩(330)의 2개 전극에 전기적으로 연결된다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 개략적인 평면도이며, 도 12는 도 11에서 A-A'선을 따라 절개된 발광소자 패키지의 측단면도이고, 도 13은 도 11에서 B-B'선을 따라 절개된 발광소자 패키지의 측단면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 실시예의 발광소자 패키지(400)는 배선 기판(410), 배선 기판(410) 상에 실장되는 발광소자칩(430) 및 제너 다이오드(450), 배선 기판(410)을 고정하는 몰딩 부재(420)를 포함한다.
배선 기판(410)은 서로 분리된 제1 및 제2 리드(411, 412)를 포함하는 리드프레임일 수 있다. 이러한 제1 및 제2 리드(411, 412)는 도 14a에 도시된 것과 같은 형상을 가지는 금속판일 수 있다.
발광소자칩(430)은 배선 기판(410)의 상면에 위치한다. 본 실시예의 발광소자칩(430)은 플립칩(flip-chip) 타입의 소자로서, 발광소자칩(430)의 2개 전극이 솔더 범프를 통해 제1 및 제2 리드(411, 412)에 직접적으로 맞닿아 전기적으로 배선된다. 제너 다이오드(450)는 배선 기판(410)의 제1 리드(421)에 부착되며, 제너 다이오드(450)의 전기적 배선을 위한 본딩 와이어(451) 역시 배선 기판(310)의 제2 리드(422)에 부착된다. 발광소자칩(430)과 제너 다이오드(450)의 배선 기판(419)과의 접합을 위해 배선 기판(419) 상면에 솔더 레지스트(461)가 도포될 수 있다. 발광소자 패키지(400)는 배선 기판(410)의 저면에 형성된 솔더 레지스트(462)와 솔더 범프(471, 472)를 더 포함할 수 있다.
발광소자칩(430)의 상부 표면인 발광면 위에는 형광층(431)이 더 도포될 수 있다. 백색 발광이 요구되지 않는 경우에는 형광층은 생략될 수도 있다. 나아가, 렌즈(490)를 개구부(420a) 상부에 마련될 수 있다.
몰딩 부재(420)는 도 11에 도시되는 바와 같이 소정 개구부(420a)를 제외한 나머지 영역의 배선 기판(410)의 상면을 봉지한다. 이때, 제너 다이오드(450) 및 본딩 와이어(451)는 개구부(420a)의 외곽에 배치되며 몰딩 부재(420)에 봉지된다. 이와 같이, 몰딩 부재(420)가 제너 다이오드(450)를 봉지함에 따라 개구부(420a)를 발광영역 및 반사영역으로 최대한 활용할 수 있으며, 발광소자 패키지(400)의 소형화를 용이하게 할 수 있다. 또한, 제너 다이오드(450)의 배선을 담당하는 본딩 와이어(450)도 봉지함에 따라, 제너 다이오드(450)의 전기적 접속 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 몰딩 부재(420)가 발광소자칩(430)의 측면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 발광소자칩(430)의 전기적 배선이 플립칩 방식으로 이루어짐에 따라 배선 기판(410)의 상면에 발광소자칩(430)의 전기적 배선을 위한 본딩 와이어 패드를 마련할 필요가 없으며, 따라서 몰딩 부재(420)는 발광소자칩(430)의 측면에 직접적으로 맞닿도록 형성될 수 있다. 이와 같이 몰딩 부재(420)가 발광소자칩(430)의 측면에 직접적으로 맞닿게 형성됨에 따라, 발광소자칩(430)의 상부면인 발광면의 면적이 상대적으로 증가될 수 있으며, 발광소자 패키지(400)의 전체적인 크기를 더 작게 할 수 있다.
다음으로, 도 14a 내지 도 14d를 참조하여 본 실시예의 발광소자 패키지의 제조공정의 일 예를 설명한다.
도 14a를 참조하면, 먼저 배선 기판(410)을 마련한다. 이러한 배선 기판(410)은 금속기판이 에칭등에 의해 제1 및 제2 리드(411, 412)의 형상으로 가공된다. 다음으로, 배선 기판(419) 상면에서 제너 다이오드(450)와 발광소자칩(430)이 부착되는 영역(461a, 461b)을 제외한 나머지 영역에 솔더 레지스트(461)를 도포한다. 참조번호 461c는 발광소자칩(431)이 부착될 영역이다.
다음으로, 도 14b를 참조하면, 배선 기판(410)에 발광소자칩(430)과 제너 다이오드(450)를 부착한다. 이때, 발광소자칩(430)은 플립칩 방식으로 배선 기판(410)의 제1 및 제2 리드(421, 422)에 직접적으로 배선된다. 한편, 제너 다이오드(450)의 일 전극은 제1 리드(421)에 부착됨에 따라 배선이 이루어지며, 제너 다이오드(450)의 타 전극은 본딩 와이어(451)를 통해 제2 리드(422)에 배선된다.
다음으로 도 14c를 참조하면, 배선 기판(410)에 몰딩 부재(420)를 사출 공정을 통해 형성한다. 본 실시예의 발광소자 패키지(400)는 발광소자칩(430)을 부착한 이후에 몰딩 부재(420)를 형성하는 후몰드 형태의 패키지이다. 이때, 몰딩 부재(420)는 제1 및 제2 리드(411, 412)가 상호 결합 고정시키면서, 발광소자칩(430)과 제너 다이오드(450) 및 본딩 와이어(451)를 완전히 봉지하도록 형성할 수 있다. 또한, 몰딩 부재(420)는 발광소자칩(430)의 측면에 직접적으로 맞닿도록 형성할 수 있다. 나아가, 몰딩 부재(420)의 개구부(420a)는 경사지게 형성하여 반사컵 형상을 갖도록 할 수 있다. 몰딩 부재(420)를 형성한 후, 형광층(431)을 발광소자칩(430)의 상부 표면인 발광면에 도포할 수 있다. 나아가, 도 4d에 도시된 바와 같이 투명 소재로 렌즈(490)를 개구부(420a) 상부에 사술성형하여 형성할 수 있다. 경우에 따라서는 별도로 제작된 렌즈(490)를 몰딩 부재(420)상에 부착시킬 수도 있을 것이다.
전술한 본 발명인 발광소자 패키지 및 그 제조방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 200, 300, 400: 발광소자 패키지
110, 210, 310, 410: 배선 기판
120, 220, 320, 420: 몰딩 부재
130, 230, 330, 430: 발광소자칩
131, 231, 431: 형광층
139, 239, 339, 439: 접착층
141, 142, 151, 241, 242, 251, 341, 342, 351, 441, 442, 451: 본딩 와이어
150, 250, 350, 450: 제너 다이오드
190, 290, 390, 490: 렌즈

Claims (25)

  1. 배선 기판;
    상기 배선 기판의 제1 영역에 실장되는 제너 다이오드;
    상기 배선 기판의 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에 실장되는 발광소자칩; 및
    상기 배선 기판의 적어도 일부분을 고정하는 몰딩 부재;를 포함하며, 상기 제너 다이오드는 상기 몰딩 부재 내부에 매립된 발광소자 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 배선 기판의 제1 영역은 오목하게 단차된 발광소자 패키지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 배선 기판의 제1 영역은 오목하게 절곡된 발광소자 패키지.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 배선 기판의 제1 영역의 오목한 깊이는 상기 제너 다이오드가 실장된 높이와 같거나 그보다 깊은 발광소자 패키지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제너 다이오드와 상기 배선 기판을 전기적으로 접속시키는 접속부재가 상기 몰딩 부재에 매립된 발광소자 패키지.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 접속부재는 본딩 와이어인 발광소자 패키지.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 몰딩 부재는 상기 배선 기판의 제2 영역을 제외한 나머지 영역을 둘러싸는 발광소자 패키지.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 몰딩 부재는 상기 발광소자칩의 측면에 직접적으로 맞닿도록 형성된 발광소자 패키지
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 몰딩 부재는 상기 제2 영역을 제외한 나머지 영역의 상면이 일정한 높이로 평탄하게 형성된 발광소자 패키지.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자칩은 상기 배선 기판에 본딩 와이어로 배선된 발광소자 패키지.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 본딩 와이어는 상기 배선 기판의 상기 발광소자칩이 부착된 면과 동일 면에 부착되며 상기 몰딩 부재 내에 매립된 발광소자 패키지.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 본딩 와이어는 상기 배선 기판의 상기 발광소자칩이 부착된 면에 반대되는 면에 부착되는 발광소자 패키지.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자칩은 상기 배선 기판에 플립칩 본딩되는 발광소자 패키지.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 배선 기판의 상기 제1 및 제2 영역과 다른 제3 영역에는 적어도 하나의 관통홀이 형성되고, 상기 몰딩 부재는 상기 적어도 하나의 관통홀을 관통하여 형성되는 발광소자 패키지.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 관통홀은 상부가 하부보다 넓거나 또는 하부가 상부보다 넓게 형성된 발광소자 패키지.
  16. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자칩의 발광면 위에 형성된 형광층을 더 포함하는 발광소자 패키지.
  17. 제1 항에 있어서,
    상기 발광소자칩의 발광면 상부에 배치되는 렌즈를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 배선 기판은 상호 전기적으로 절연된 적어도 2개의 리드를 포함하는 리드프레임인 발광소자 패키지.
  19. 제1 항에 있어서,
    상기 배선 기판의 저면에 소정의 패턴을 갖도록 형성된 솔더 레지스트 및 상기 솔더 레지스트 사이에서 상기 배선 기판의 저면에 형성된 솔더 범프를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  20. 배선 기판을 마련하는 단계;
    상기 배선 기판의 제1 영역에 제너 다이오드를 배치하는 단계;
    상기 배선 기판의 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에 발광소자칩을 배치하는 단계; 및
    상기 배선 기판을 고정하도록 상기 배선 기판에 몰딩 부재를 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 몰딩 부재로 상기 제너 다이오드를 매립하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 배선 기판을 마련하는 단계는 상기 제1 영역이 오목하도록 상기 배선 기판의 상기 제1 영역을 절반-에칭하는 단계를 포함하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  22. 제20 항에 있어서,
    상기 배선 기판을 마련하는 단계는 상기 제1 영역이 오목하도록 상기 배선 기판을 절곡시키는 단계를 포함하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  23. 제21 항 또는 제22 항에 있어서,
    상기 제1 영역의 오목한 깊이는 상기 제너 다이오드 및 상기 제너 다이오드가 실장된 높이와 같거나 그보다 깊은 발광소자 패키지의 제조방법.
  24. 제20 항에 있어서,
    상기 몰딩 부재를 형성하는 단계는 상기 발광소자칩을 배치하는 단계 전에 이루어지는 발광소자 패키지의 제조방법.
  25. 제20 항에 있어서,
    상기 몰딩 부재를 형성하는 단계는 상기 발광소자칩을 배치하는 단계 후에 이루어지는 발광소자 패키지의 제조방법.
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