KR20140134202A - 소형 발광소자 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

소형 발광소자 패키지 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20140134202A
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Abstract

소형 발광소자 패키지 및 그 제조 방법이 개시된다. 상기 발광소자 패키지는, 하부에 위치하는 전극 패드들을 갖는 발광칩, 적어도 상기 발광칩의 상면 및 측면을 덮는 파장변환부, 및 상기 발광칩의 측면을 덮는 반사부를 포함하고, 상기 발광칩은, 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층, 상기 활성층 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 기판을 포함한다. 이에 따라, 발광소자 패키지가 최소화될 수 있으며, 렌즈 형성을 위한 별도의 기판이 요구되지 않는다.

Description

소형 발광소자 패키지 및 그 제조 방법{COMPACT SEMICONDUCTOR DEVICE PACKAGE AND METHOD OF MAKING THE SAME}
본 발명은 발광소자 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 소형 발광소자 패키지 및 웨이퍼 레벨 발광소자 패키지 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드는 전자와 정공의 재결합으로 발생하는 광을 발하는 무기 반도체 소자로서, 최근, 디스플레이, 자동차 램프, 일반 조명 등의 여러 분야에서 사용된다. 발광 다이오드는 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 응답 속도가 빨라서, 발광 다이오드를 포함하는 발광소자 패키지는 종래의 광원을 대체할 것으로 기대된다.
발광소자 패키지는 일반적으로 기판, 기판 상에 실장된 발광 칩, 발광 칩을 봉지하는 봉지재, 봉지재를 지지하는 하우징, 및 발광 칩 상에 위치하는 렌즈로 구성된다. 그러나, 이와 같은 종래의 발광소자 패키지를 제조하기 위해서는, 발광 칩 제조 공정과는 별도로 패키징 공정이 요구되므로 제조 공정 복잡하고, 비용이 증가된다. 또한, 발광 칩을 실장하기 위한 기판 등이 반드시 필요하므로, 패키지의 크기를 소형화하는 것에 한계가 있다.
이러한 발광소자 패키지 제조 공정을 단순화하기 위하여, 대한민국 특허공개공보 제10-2012-0119350호 등에는 웨이퍼 레벨(wafer level) 공정에 관하여 개시되어 있다. 상기 공개공보 제10-2012-0119350호에 따르면, 기판 상에 발광소자를 직접 실장하고, 발광소자를 둘러싸는 렌즈부를 직접 기판상에 실장함으로써, 공정을 최소화 및 단순화할 수 있는 발광소자 모듈 제조 방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기 공개공보에 개시된 발광소자 모듈은 렌즈를 형성하기 위한 기판이 반드시 요구된다. 따라서, 상기 발광소자 모듈과 같은 발광장치를 제조하기 위해서는, 발광소자를 기판에 실장하는 패키징 공정이 반드시 필요하여, 성장 기판 외에 다른 2차 기판이 발광 장치에 반드시 포함된다. 이러한 종래의 발광장치는 성장 기판 외에 다른 기판을 이용하지 않는, 완전한 웨이퍼 레벨 패키지라고 볼 수 없으며, 발광 장치의 소형화에 한계가 있다.
대한민국 특허공개공보 제10-2012-0119350호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 성장 기판 외에 다른 2차 기판을 포함하지 않는 초소형 발광소자 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 단순화된 웨이퍼 레벨 패키지 제조 방법을 이용하는 발광소자 패키지 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 하부에 위치하는 전극 패드들을 갖는 발광칩; 적어도 상기 발광칩의 상면 및 측면을 덮는 파장변환부; 및 상기 발광칩의 측면을 덮는 반사부를 포함하고, 상기 발광칩은, 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층, 상기 활성층 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 기판을 포함한다.
상기 파장변환부는 상기 발광칩의 측면과 상기 반사부 사이에 개재될 수 있다.
나아가, 상기 파장변환부의 상면과 상기 반사부의 상면은 서로 동일 높이를 이룰 수 있다.
상기 파장변환부는 형광체 및 수지를 포함할 수 있고, 상기 파장변환부는 플라즈마 처리된 측면을 가질 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 발광칩은, 상기 제1 도전형 반도체층 상에 서로 이격되어 배치되고, 각각 상기 활성층 및 상기 제2 도전형 반도체층을 포함하는 복수의 메사들; 각각 상기 복수의 메사들 상에 위치하여 상기 제2 도전형 반도체층에 오믹 콘택하는 반사 전극들; 및 상기 복수의 메사들 및 상기 제1 도전형 반도체층을 덮되, 상기 각각의 메사 상부 영역 내에 위치하고 상기 반사 전극들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹콘택하고 상기 복수의 메사들로부터 절연된 전류 분산층을 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 메사들은 일측 방향으로 서로 평행하게 연장하는 기다란 형상을 갖고, 상기 전류 분산층의 개구부들은 상기 복수의 메사들의 동일 단부측에 치우쳐 위치할 수 있다.
상기 전극 패드들은, 제1 패드 및 제2 패드를 포함할 수 있고, 상기 발광칩은, 상기 전류분산층의 적어도 일부를 덮되, 상기 반사 전극들을 노출시키는 개구부들을 갖는 상부 절연층을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 패드는 상기 전류 분산층에 전기적으로 접속되고, 상기 제2 패드는 상기 개구부들에 의해 노출된 상기 반사 전극들에 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 발광소자 패키지는, 상기 발광칩 상에 위치하는 렌즈를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 제조 방법은, 제1 지지 기판 상에 서로 이격된 발광칩들을 배열하되, 상기 발광칩들은 그 하면에 위치하는 전극 패턴들을 포함하고; 상기 발광칩들 각각의 상면 및 측면을 덮는 파장변환부를 형성하고; 상기 발광칩들 각각의 측면을 덮는 반사부를 형성하는 것을 포함한다. 이에 따라, 발광소자 패키지 제조 방법이 단순화될 수 있으며, 일련의 공정으로 웨이퍼 레벨에서 복수의 발광소자 패키지가 제공될 수 있다.
상기 서로 이격된 발광칩들은 동일한 웨이퍼로부터 분할된 것일 수 있다.
또한, 상기 파장변환부는 상기 발광칩들 사이의 영역을 채우도록 형성될 수 있고, 상기 제조 방법은, 상기 파장변환부를 형성한 후, 상기 발광칩들 사이의 영역에서 상기 파장변환부를 제1 개별 발광소자 단위들로 분리하는 것을 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 제조 방법은, 상기 파장변환부를 개별 발광소자 단위들로 분리한 후, 상기 개별 발광소자 단위들을 제2 지지 기판 상에 서로 이격되도록 배열하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 반사부는 상기 제1 개별 발광소자 단위들 사이의 영역을 채우도록 형성될 수 있고, 상기 제좁 방법은, 상기 반사부를 형성한 후, 상기 제2 개별 발광소자 단위들 사이의 영역에서 반사부를 제2 개별 발광소자 단위들로 분리하는 것을 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 반사부의 상면 및 상기 파장변환부의 상면 중 적어도 하나를 평탄화하는 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제조 방법은, 상기 반사부를 형성하기 전에, 상기 파장변환부의 측면을 플라즈마 처리하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 제조 방법은, 상기 발광칩들 상에 각각 렌즈를 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 제조 방법은, 하면 상에 전극 패턴들 및 복수의 반도체 적층 구조를 포함하는 웨이퍼를 준비하고; 상기 웨이퍼의 상면을 덮는 파장변환부를 형성하고; 상기 웨이퍼를 분할하여, 상부에 파장변환부가 형성된 발광칩들을 형성하고; 상기 발광칩들을 지지 기판 상에 서로 이격되도록 배열하고; 상기 발광칩들의 측면 및 상기 파장변환부의 측면을 덮는 반사부를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 반사부는 상기 발광칩들 사이의 영역을 채우도록 형성될 수 있고, 상기 제조 방법은, 상기 반사부를 형성한 후, 상기 발광칩들 사이의 영역에서 반사부를 개별 발광소자 단위들로 분리하는 것을 더 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 반사부의 상면 및 상기 파장변환부의 상면 중 적어도 하나를 평탄화하는 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제조 방법은, 상기 발광칩들 상에 각각 렌즈를 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 발광칩, 파장변환부 및 반사부가 서로 밀착하여 형성되며, 별도의 2차 기판이나 별도의 리드 전극을 포함하지 않는, 소형화된 발광소자 패키지가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 웨이퍼 레벨에서 복수의 발광칩에 대해 파장변환부과 반사부를 일체로 형성할 수 있으며, 별도의 패키징 공정이 생략된 발광소자 패키지 제조 방법을 제공할 수 있다. 이에 따라, 발광소자 패키지 제조 방법이 단순화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 및 발광칩을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 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 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(10)를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광소자 패키지(10)는 발광칩(110), 파장변환부(121), 반사부(130)를 포함한다. 나아가, 발광소자 패키지(10)는 렌즈(140)를 더 포함할 수 있다.
발광칩(110)은 상면 및 하면을 포함하며, 특히, 상기 하면 상에 위치하는 전극 패드들(미도시)을 포함할 수 있다. 발광칩(110)이 하면에 위치하는 전극 패드들을 포함함으로써, 발광소자 패키지(10)에 별도로 전극을 마련할 필요가 없고, 상기 전극 패드들이 곧 발광소자 패키지(10)의 전극 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 발광소자 패키지(10)가 소형화될 수 있다.
발광칩(110)은 하면에 전극 패드들을 가지며, 발광할 수 있는 소자이면 한정되지 않으며, 예를 들어, 플립칩형 발광 다이오드 등일 수 있다.
파장변환부(121)는 발광칩(110)의 상면을 덮을 수 있고, 나아가, 발광칩(110)의 측면을 더 덮을 수 있다. 파장변환부(121)의 두께는 일정하게 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 측면의 두께와 상면의 두께가 서로 다를 수도 있다. 파장변환부(121)의 두께 등을 조절하여 발광소자 패키지(10)에서 방출되는 광의 색 특성을 조절할 수 있다.
파장변환부(121)는 형광체 및 수지를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 수지와 혼합되어, 수지 내에 무작위로 또는 균일하게 배치될 수 있다. 파장변환부(121)는 형광체를 포함함으로써, 발광칩(110)에서 방출된 광을 다른 파장의 광으로 변환시킬 수 있다. 이에 따라, 발광소자 패키지(10)에서 방출되는 광을 다양하게 할 수 있으며, 나아가 백색 발광소자를 구현할 수 있다.
상기 수지는 에폭시 수지나 아크릴 수지와 같은 폴리머 수지, 또는 실리콘 수지를 포함할 수 있으며, 형광체를 분산시키는 매트릭스 역할을 할 수 있다.
형광체는 발광칩(110)에서 방출된 광을 여기시켜 다른 파장의 광으로 변환시킬 수 있다. 상기 형광체는 통상의 기술자에게 널리 알려진 다양한 형광체들을 포함할 수 있고, 예를 들어, 가넷형 형광체, 알루미네이트 형광체, 황화물 형광체, 산질화물 형광체, 질화물 형광체, 불화물계 형광체, 규산염 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 파장변환부(121) 내에 포함된 형광체, 파장변환부(121)의 두께, 파장변환부(121)에 포함된 수지 등을 조절함으로써, 파장변환부(121)에 의해 변환된 광의 특성을 임의로 조절할 수 있다.
반사부(130)는 발광칩(110)의 측면을 덮을 수 있으며, 나아가, 발광칩(110)의 측면에 형성된 파장변환부(121)를 더 덮을 수 있다. 이에 따라, 발광칩(110)의 측면을 덮는 파장변환부(121)는 발광칩(110)과 반사부(130) 사이에 개재될 수 있다.
반사부(130)는 광을 반사시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 반사부(130)가 발광소자 패키지(10)의 외곽 측면에 형성됨으로써, 발광칩(110) 및 형광체에서 방출되는 광을 패키지 상부로 집중시킬 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 반사부(130)의 반사도, 광 투과도 등을 조절하여, 발광칩(110)으로부터 방출된 광의 지향각을 조절할 수도 있다.
반사부(130)는 수지를 포함할 수 있고, 나아가, 광을 반사시키거나 산란시킬 수 있는 필러를 더 포함할 수 있다.
상기 수지는 투명하거나 반투명한 것일 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 수지, 또는 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 우레탄 수지 등과 같은 폴리머 수지를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 상기 수지는 실리콘 수지일 수 있다.
상기 필러는 상기 수지 내에 균일하게 분산 배치될 수 있다. 상기 필러는 광을 반사시키거나 산란시킬 수 있는 물질이면 제한되지 않으며, 예를 들어, 산화티탄(TiO2), 산화규소(SiO2), 또는 산화지르코늄(ZrO2) 등일 수 있다. 반사부(130)는 상기 필러들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 필러의 종류 또는 농도 등을 조절함으로써, 반사부(130)의 반사도 또는 광의 산란 정도 등을 조절할 수 있다.
한편, 반사부(130)의 상면과 파장변환부(121)의 상면은 서로 동일 높이를 이룰 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이, 반사부(130)의 상면과 파장변환부(121)의 상면이 서로 나란하게(flush) 형성될 수 있다. 이에 따라, 렌즈(140)가 발광칩(110) 상에 더욱 안정적으로 배치될 수 있다.
또한, 파장변환부(121)는 플라즈마 처리된 측면을 가질 수 있다. 이에 따라, 파장변환부(121)과 반사부(130) 간의 접착력이 우수해져, 발광소자 패키지(10)의 안정성 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
렌즈(140)는 발광칩(110) 상에 위치할 수 있다. 또한, 렌즈(140)의 하면의 크기는 파장변환부(121)의 상면 크기보다 더 크게 형성되어, 렌즈(140)가 파장변환부(121)의 상면을 전체적으로 덮을 수 있다. 이에 따라, 파장변환부(121)에 의해 변환된 광을 더욱 효과적으로 외부로 방출시킬 수 있다.
렌즈(140)는 실리콘 렌즈 등일 수 있으며, 렌즈(140)를 구성하는 재료는 제한되지 않는다. 또한, 렌즈(140)는 도시된 바와 같이 반구형 형상을 가질 수 있으나, 원하는 지향 패턴을 얻기 위하여, 평판 형상, 가운데 부분이 오목한 형상과 같이 다양한 형상을 가질 수도 있다.
한편, 상기 렌즈(140)는 발광소자 패키지(10)의 전체 높이를 줄이기 위하여 생략될 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 발광소자 패키지(10)는 별도의 2차 기판이나, 별도의 리드 전극을 포함하지 않고, 발광칩(110), 파장변환부(121) 및 반사부(130)이 밀착하여 형성되므로, 패키지의 크기를 소형화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2에 도시된 발광소자 패키지(20)는 도 1을 참조하여 설명한 발광소자 패키지(10)와 대체로 유사하나, 도 1과 달리 파장변환부(123)가 발광칩(110) 측면에는 형성되지 않은 점에서 차이가 있다. 이하, 상기 차이점을 중심으로 도 2의 발광소자 패키지(20)를 설명한다.
도 2를 참조하면, 발광소자 패키지(20)는 발광칩(110), 파장변환부(123), 반사부(130)을 포함한다. 나아가, 발광소자 패키지(10)는 렌즈(140)를 더 포함할 수 있다.
파장변환부(123)는 편평한 막 형태를 가질 수 있으며, 발광칩(110)의 상면을 덮을 수 있다. 따라서, 파장변환부(123)가 발광칩(110)의 측면 상에는 형성되지 않으며, 반사부(130)가 발광칩(110)의 측면을 직접 덮을 수 있고, 파장변환부(123)의 측면을 더 덮을 수 있다. 나아가, 도 2에 도시된 바와 같이, 파장변환부(123)의 측면과 발광칩(110)의 측면은 서로 나란할 수 있다.
발광소자 패키지(20)에 있어서, 발광칩(110), 반사부(130) 및 렌즈(140)는 도 1을 참조하여 설명한 바와 거의 유사하므로, 자세한 설명은 생략한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 및 발광칩을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.
도 3a의 발광소자 패키지(30)는 도 1을 참조하여 설명한 것과 대체로 유사하나, 본 실시예에서는 발광칩(110)의 구조를 도 3b를 참조하여 구체적으로 설명한다.
이하, 발광칩(110)의 일례를 도 3b를 참조하여 상세하게 설명한다.
발광칩(110)은, 제1 도전형 반도체층(23), 메사들(M), 반사 전극들(30), 전류 분산층(33)을 포함하며, 기판(21), 하부 절연층(31), 상부 절연층(35) 및 제1 패드(37a)와 제2 패드(37b)를 포함할 수 있다.
기판(21)은 질화갈륨계 에피층들을 성장시키기 위한 성장기판, 예컨대 사파이어, 탄화실리콘, 실리콘, 질화갈륨 기판일 수 있다. 또한, 기판(21)은 제1 면과 상기 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 제1 면은 기판(21)의 하면, 즉, 제1 도전형 반도체층(23)이 형성된 면을 지칭할 수 있고, 상기 제2 면은 기판(21)의 상면을 지칭할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(23)은 연속적이며, 제1 도전형 반도체층(23) 상에 복수의 메사들(M)이 서로 이격되어 위치한다. 메사들(M)은 활성층(25) 및 제2 도전형 반도체층(27)을 포함하며, 일측을 향해 연장하는 기다란 형상을 갖는다. 여기서 메사들(M)은 질화갈륨계 화합물 반도체의 적층 구조이다. 상기 메사들(M)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 도전형 반도체층(23)의 상부 영역 내에 한정되어 위치할 수 있다. 이와 달리, 상기 메사들(M)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 일측방향을 따라 제1 도전형 반도체층(23)의 상부면 가장자리까지 연장할 수 있으며, 따라서 제1 도전형 반도체층(23)의 상부면을 복수의 영역으로 구획할 수 있다. 이에 따라, 메사들(M)의 모서리 근처에 전류가 집중되는 것을 완화하여 전류 분산 성능을 더욱 강화할 수 있다.
반사 전극들(30)은 각각 상기 복수의 메사들(M) 상에 위치하여 제2 도전형 반도체층(27)에 오믹 콘택한다. 반사 전극들(300)은 반사층(28)과 장벽층(29)을 포함할 수 있으며, 장벽층(29)이 반사층(28)의 상면 및 측면을 덮을 수 있다.
전류 분산층(33)은 상기 복수의 메사들(M) 및 상기 제1 도전형 반도체층(23)을 덮는다. 상기 전류 분산층(33)은 상기 각각의 메사(M) 상부 영역 내에 위치하고 상기 반사 전극들(30)을 노출시키는 개구부들(33a)을 갖는다. 전류 분산층(33)은 또한, 상기 제1 도전형 반도체층(23)에 오믹콘택하고 상기 복수의 메사들(M)로부터 절연된다. 상기 전류 분산층(33)은 Al과 같은 반사 금속을 포함할 수 있다.
상기 전류 분산층(33)은 하부 절연층(31)에 의해 복수의 메사들(M)로부터 절연될 수 있다. 예컨대, 하부 절연층(31)은 상기 복수의 메사들(M)과 상기 전류 분산층(33) 사이에 위치하여 상기 전류 분산층(33)을 상기 복수의 메사들(M)로부터 절연시킬 수 있다. 또한, 상기 하부 절연층(31)은 상기 각각의 메사(M) 상부 영역 내에 위치하고 상기 반사 전극들(30)을 노출시키는 개구부들(31b)을 가질 수 있으며, 제1 도전형 반도체층(23)을 노출시키는 개구부들(31a)을 가질 수 있다. 상기 전류 분산층(33)은 개구부들(31a)을 통해 제1 도전형 반도체층(23)에 접속할 수 있다. 상기 하부 절연층(31)의 개구부들(31b)은 전류 분산층(33)의 개구부들(33a)보다 좁은 면적을 가지며, 개구부들(33a)에 의해 모두 노출된다.
상부 절연층(35)은 상기 전류분산층(33)의 적어도 일부를 덮는다. 또한, 상부 절연층(35)은 상기 반사 전극들(30)을 노출시키는 개구부들(35b)을 갖는다. 나아가, 상부 절연층(35)은 전류 분산층(33)을 노출시키는 개구부(35a)를 가질 수 있다. 상기 상부 절연층(35)은 상기 전류 분산층(33)의 개구부들(33a)의 측벽들을 덮을 수 있다.
제1 패드(37a)는 전류 분산층(33) 상에 위치할 수 있으며, 예컨대 상부 절연층(35)의 개구부(35a)를 통해 전류 분산층(33)에 접속할 수 있다. 또한, 제2 패드(37b)는 개구부들(35b)을 통해 노출된 반사전극들(30)에 접속한다. 도 3b에 따르면, 제1 패드(37a)와 제2 패드(37b)는 동일한 크기를 갖도록 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 서로 다른 크기를 가질 수도 있다. 예를 들어, 제1 패드(37a)가 제2 패드(37b)보다 더 크게 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전류 분산층(33)이 메사들(M) 및 메사들(M) 사이의 제1 도전형 반도체층(23)의 거의 전 영역을 덮는다. 따라서, 전류 분산층(33)을 통해 전류가 쉽게 분산될 수 있다.
나아가, 상기 전류 분산층(23)이 Al과 같은 반사 금속층을 포함하거나, 하부 절연층을 절연 반사층으로 형성함으로써 반사 전극들(30)에 의해 반사되지 않는 광을 전류 분산층(23) 또는 하부 절연층(31)을 이용하여 반사시킬 수 있어 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3a에 도시된 발광소자 패키지(30)는 도 1을 참조하여 설명한 발광소자 패키지(10)와 대체로 유사하다. 다만, 도 3a의 경우, 제1 및 제2 패드(37a, 37b)의 측면까지 파장변환부(121)가 연장되어 형성될 수 있고, 이에 따라, 반사부(130) 역시 제1 및 제2 패드(37a, 37b)의 외측 측면 상에 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 3b를 참조하여 설명한 발광소자 패키지들(10, 20, 30)은 별도의 2차 기판이나, 별도의 리드 전극을 포함하지 않고, 발광칩(110), 파장변환부(121) 및 반사부(130)가 일체로 형성되어 패키지의 크기를 소형화할 수 있다.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도이다. 도 4 내지 도 10은 복수의 발광칩(110)들 중 적어도 일부를 도시한다.
도 4를 참조하면, 웨이퍼(100)를 준비한다.
웨이퍼(100)는 복수의 반도체 적층 구조를 포함할 수 있으며, 상기 반도체 적층 구조는 발광칩 영역(110a)일 수 있다. 상기 발광칩 영역(110a)들 간의 사이 영역은 제1 분할 영역(S1)으로 정의된다.
복수의 발광칩 영역(110a) 각각은 후속 공정에서 분리되어 개별 발광칩으로 분리될 수 있으며, 상기 개별 발광칩들은 그 하면에 형성된 전극 패턴들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수의 발광칩 영역(110a) 중 하나는 도 3b에 도시된 바와 같은 형태일 수 있다.
이어서, 도 5를 참조하면, 웨이퍼(100)를 제1 분할 영역(S1)을 따라 복수의 개별 발광칩(110)으로 분리하고, 상기 발광칩(110)들을 서로 이격되도록 제1 지지 기판(200) 상에 배열한다. 이때, 발광칩(110)들의 전극 패턴이 아래에 위치하도록 배열하는 것이 바람직하다. 발광칩(110)들은 서로 거의 동일한 간격을 갖도록 제1 지지 기판(200) 상에 배열될 수 있다. 이에 따라, 후속 공정에서, 발광칩(110)들의 상면 및 측면을 덮는 파장변환부(121)이 일련의 과정에서 제조된 발광칩(110)들에 대해서 거의 동일한 측면 두께를 갖도록 형성할 수 있다. 이때, 제1 지지 기판(200) 상에 배열된 발광칩(110)들은 하나의 동일한 웨이퍼(100)로부터 분할된 것일 수 있다.
다음, 도 6a를 참조하면, 발광칩(110)들 각각의 상면 및 측면을 덮는 파장변환부(121)를 형성한다. 이때, 발광칩(110)들 간의 사이 영역은 제2 분할 영역(S2)으로 정의된다. 도 6b는 도 6a의 A-A'선의 단면을 도시하며, 파장변환부(121)는 발광칩(110)들의 상면 및 발광칩(110)들의 사이에 도입되어, 도 6b와 같은 형태로 형성될 수 있다.
파장변환부(121)는, 상술한 바와 같이, 수지 및 형광체를 포함할 수 있으며, 형광체와 수지의 혼합물을 제1 지지 기판(200) 상에 도포한 후 경화시켜 형성될 수 있다. 예를 들어, 발광칩(110)들의 측면 및 상면이 덮이도록 형광체 및 수지의 혼합물을 프린팅, 디스펜싱, 스프레이 등의 방법으로 제1 지지 기판(200) 상에 도포한다. 이 후, 열 경화 등의 방법으로 상기 혼합물을 경화시켜 파장변환부(121)를 형성한다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다른 다양한 방법으로 파장변환부(121)를 형성하는 것도 본 발명의 사상에 포함된다.
도 7을 참조하면, 제2 분할 영역(S2)을 따라 파장변환부(121)를 분할하여, 발광칩(110) 및 파장변환부(121)를 갖는 복수의 개별 발광소자 단위(110b)를 형성하고, 상기 개별 발광소자 단위(110b)들을 제2 지지 기판(300) 상에 서로 이격되도록 배치한다. 파장변환부(121)를 분할하는 것은 메탈 블레이드 또는 레이저 등을 이용하여 수행될 수 있다.
개별 발광소자 단위(110b)들은 서로 거의 동일한 간격을 갖도록 제2 지지 기판(300) 상에 배열될 수 있다. 이에 따라, 후속 공정에서, 발광칩(110)들의 측면을 덮는 반사부(130)를 모든 발광칩(110)들에 대해서 거의 동일한 측면 두께를 갖도록 형성할 수 있다.
상기 제1 지지 기판(200)과 제2 지지 기판(300)은 제조 공정에서 임시로 이용되는 기판이며, 따라서, 기판의 종류는 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 지지 기판(200)과 제2 지지 기판(300)은 유리 기판일 수 있다.
한편, 본 실시예의 제조 방법은, 개별 발광소자 단위(110b)들의 측면을 플라즈마 처리하는 것을 더 포함할 수 있다. 플라즈마 처리를 통해 개별 발광소자 단위(11b) 각각의 파장변환부(121) 측면 표면에 관능기(작용기)가 형성될 수 있고, 이를 통해 파장변환부(121)와 반사부(130)의 접착력 및 밀착성을 향상시킬 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2 지지 기판(300) 상에 개별 발광소자 단위(11b)들의 사이 영역을 채우는 반사부(130)를 형성한다. 이에 따라, 반사부(130)는 개별 발광소자 단위(110b), 즉 발광칩(110)의 측면을 덮는다.
반사부(130)는 파장변환부(121)와 유사한 방법으로 형성될 수 있으며, 반사부(130)는 상술한 바와 같이, 수지 및/또는 필러를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예의 제조 방법은, 반사부(130)를 형성한 후, 반사부(130) 상면 및 파장변환부(121)의 상면 중 적어도 하나를 평탄화하는 것을 더 포함할 수 있다. 평탄화 공정은 그라인딩, 커팅 등의 방법을 이용할 수 있다. 반사부(130)를 도포하는 방식으로 형성한 경우, 제조 공정 상의 사정으로 파장변환부(121) 위에 반사부(130)가 형성될 수 있다. 평탄화 공정을 통해서, 파장변환부(121) 위에 형성된 반사부(130)를 제거할 수 있어서, 최종 발광소자 패키지(10)에서 발광칩(110) 상부에 반사부(130)가 위치하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 평탄화를 통해 파장변환부(121)의 상면과 반사부(130)의 상면이 동일 높이를 이루도록 형성할 수 있어서, 후속 렌즈(140) 형성 공정이 더욱 안정적으로 수행될 수 있다.
이어서, 도 9를 참조하면, 각각의 개별 발광소자 단위(110b) 상에 렌즈(140)를 형성한다. 렌즈(140)는 몰딩 방식으로 형성될 수도 있고, 또는 별개로 제조한 후에 각각의 개별 발광소자 단위(110b) 상에 배치된 것일 수도 있으며, 이외에 다양한 방법으로 제조될 수도 있다.
렌즈(140)는 도시된 바와 같이 반구형 형상을 가질 수 있으나, 원하는 지향 패턴을 얻기 위하여, 평판 형상, 가운데 부분이 오목한 형상과 같이 다양한 형상을 가질 수도 있다. 또한, 렌즈(140) 하면의 크기는 개별 발광소자 단위(110b)의 크기보다 크고, 나아가, 개별 발광소자 단위(110b) 상면을 전체적으로 덮도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 렌즈(140)를 형성하는 것은 필요에 따라 생략될 수도 있다.
도 10을 참조하면, 개별 발광소자 단위(110b)들 사이의 영역에 위치하는 제3 분할 영역(S3)을 따라 반사부(130)를 개별 발광소자 단위(110c)로 분할한다. 개별 발광소자 단위(110c)들을 서로 분리하면, 도 1에 도시된 바와 같은 발광소자 패키지(10)가 제공된다.
도 11 내지 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 제조 방법을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다. 도 11 내지 도 15는 복수의 발광칩(110)들 중 적어도 일부를 도시한다.
본 실시예에 따른 제조 방법은, 도 4 내지 도 10을 참조하여 설명한 발광소자 패키지 제조 방법과 대체로 유사하나, 웨이퍼(100)를 분할하기 전에, 웨이퍼(100) 상에 파장변환부(123)를 형성하는 점에서 차이가 있다. 이하, 차이점을 중심으로 본 실시예에 따른 제조 방법에 대해 설명한다.
도 11을 참조하면, 도 4를 참조하여 설명한 것과 같은 웨이퍼(100)를 준비한다. 이때, 각각의 발광칩 영역(110a)은 전극 패턴들을 가질 수 있고, 상기 전극 패턴들은 웨이퍼(100) 하면에 위치한다.
도 12를 참조하면, 웨이퍼(100)의 상면을 덮는 파장변환부(123)를 형성한다. 즉, 도 4 내지 도 10의 실시예에서는, 웨이퍼(100)를 제1 분할 영역(S1)을 따라 분할한 후, 파장변환부(121)를 형성하였으나, 본 실시예에서는 웨이퍼(100)를 분할하기 전에 파장변환부(123)를 형성하는 점에서 차이가 있다. 파장변환부(123)는 상기 다른 실시예에서 설명한 방법과 유사한 방법으로 형성될 수 있다.
이어서, 도 13a를 참조하면, 제1 분할 영역(S1)을 따라 웨이퍼(100)을 분할하여 복수의 개별 발광소자 단위(110d)로 분리하고, 개별 발광소자 단위(110d)들을 서로 이격되도록 제1 지지 기판(200) 상에 배열한다. 개별 발광소자 단위(110d)는 상부에 파장변환부(123)가 형성된 발광칩들(110)일 수 있다. 도 13b는 도 13a의 B-B' 선의 단면을 도시한다.
파장변환부(123)가 웨이퍼(100)와 함께 분할 및 분리되므로, 개별 발광소자 단위(110d)에 있어서 발광칩(110)의 측면과 파장변환부(123)의 측면은 서로 나란하게 형성될 수 있다. 또한, 파장변환부(123)는 편평한 막 형태를 가질 수 있다.
이어서, 도 14 및 도 15를 참조하면, 개별 발광소자 단위(110d)들 사이를 채우는 반사부(130)를 형성하고, 각각의 발광칩(110) 상에 렌즈(140)를 형성한 후, 상기 반사부(130)를 제4 분할 영역(S4)을 따라 분할하여 개별 발광소자 단위(110e)로 분리한다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같은 발광소자 패키지(20)가 복수개 제공된다.
반사부(130), 렌즈(140) 형성 방법 및 반사부(130) 분할 과정은 도 4 내지 도 10을 참조하여 설명한 바와 거의 유사하므로, 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예들에 따르면, 웨이퍼 레벨에서 복수의 발광칩에 대해서 파장변환부(121, 123) 및 반사부(130)를 형성한 후, 분할 공정을 통해 복수의 소형 발광소자 패키지가 제공될 수 있다. 이에 따라, 별도의 패키징 공정이 생략될 수 있으며, 한 번의 공정으로 복수의 발광칩에 대해서 패키지화 공정이 수행되므로, 발광소자 패키지 제조 공정이 매우 단순화될 수 있다. 또한, 렌즈를 반사부(130) 상에 직접 형성하여 렌즈 형성을 위한 별도의 기판이 요구되지 않으므로, 상기 제조 방법을 통해 초소형 발광소자 패키지를 제조할 수 있다.
이상, 상술한 다양한 실시예들 및 특징들에 본 발명이 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.

Claims (20)

  1. 하부에 위치하는 전극 패드들을 갖는 발광칩;
    적어도 상기 발광칩의 상면 및 측면을 덮는 파장변환부; 및
    상기 발광칩의 측면을 덮는 반사부를 포함하고,
    상기 발광칩은,
    제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 상에 위치하는 활성층, 상기 활성층 상에 위치하는 제1 도전형 반도체층, 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 위치하는 기판을 포함하는 발광소자 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 파장변환부는 상기 발광칩의 측면과 상기 반사부 사이에 개재된 발광소자 패키지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 파장변환부의 상면과 상기 반사부의 상면은 서로 동일 높이를 이루는 발광소자 패키지.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 파장변환부는 형광체 및 수지를 포함하고,
    상기 파장변환부는 플라즈마 처리된 측면을 갖는 발광소자 패키지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광칩은,
    상기 제1 도전형 반도체층 상에 서로 이격되어 배치되고, 각각 상기 활성층 및 상기 제2 도전형 반도체층을 포함하는 복수의 메사들;
    각각 상기 복수의 메사들 상에 위치하여 상기 제2 도전형 반도체층에 오믹 콘택하는 반사 전극들; 및
    상기 복수의 메사들 및 상기 제1 도전형 반도체층을 덮되, 상기 각각의 메사 상부 영역 내에 위치하고 상기 반사 전극들을 노출시키는 개구부들을 가지며, 상기 제1 도전형 반도체층에 오믹콘택하고 상기 복수의 메사들로부터 절연된 전류 분산층을 더 포함하는 발광소자 패키지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수의 메사들은 일측 방향으로 서로 평행하게 연장하는 기다란 형상을 갖고, 상기 전류 분산층의 개구부들은 상기 복수의 메사들의 동일 단부측에 치우쳐 위치하는 발광소자 패키지.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 전극 패드들은, 제1 패드 및 제2 패드를 포함하고,
    상기 발광칩은, 상기 전류분산층의 적어도 일부를 덮되, 상기 반사 전극들을 노출시키는 개구부들을 갖는 상부 절연층을 더 포함하며,
    상기 제1 패드는 상기 전류 분산층에 전기적으로 접속되고, 상기 제2 패드는 상기 개구부들에 의해 노출된 상기 반사 전극들에 전기적으로 접속된 발광소자 패키지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광칩 상에 위치하는 렌즈를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  9. 제1 지지 기판 상에 서로 이격된 발광칩들을 배열하되, 상기 발광칩들은 그 하면에 위치하는 전극 패턴들을 포함하고;
    상기 발광칩들 각각의 상면 및 측면을 덮는 파장변환부를 형성하고;
    상기 발광칩들 각각의 측면을 덮는 반사부를 형성하는 것을 포함하는 발광소자 패키지 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 서로 이격된 발광칩들은 동일한 웨이퍼로부터 분할된 것인 발광소자 패키지 제조 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 파장변환부는 상기 발광칩들 사이의 영역을 채우도록 형성되고,
    상기 파장변환부를 형성한 후, 상기 발광칩들 사이의 영역에서 상기 파장변환부를 제1 개별 발광소자 단위들로 분리하는 것을 더 포함하는 발광소자 패키지 제조 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 파장변환부를 개별 발광소자 단위들로 분리한 후, 상기 개별 발광소자 단위들을 제2 지지 기판 상에 서로 이격되도록 배열하는 것을 더 포함하는 발광소자 패키지 제조 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 반사부는 상기 제1 개별 발광소자 단위들 사이의 영역을 채우도록 형성되고,
    상기 반사부를 형성한 후, 상기 제2 개별 발광소자 단위들 사이의 영역에서 반사부를 제2 개별 발광소자 단위들로 분리하는 것을 더 포함하는 발광소자 패키지 제조 방법.
  14. 청구항 9 내지 청구항 13중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사부의 상면 및 상기 파장변환부의 상면 중 적어도 하나를 평탄화하는 것을 더 포함하는 발광소자 패키지 제조 방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 반사부를 형성하기 전에, 상기 파장변환부의 측면을 플라즈마 처리하는 것을 더 포함하는 발광소자 패키지 제조 방법.
  16. 청구항 9에 있어서,
    상기 발광칩들 상에 각각 렌즈를 형성하는 것을 더 포함하는 발광소자 패키지 제조 방법.
  17. 하면 상에 전극 패턴들 및 복수의 반도체 적층 구조를 포함하는 웨이퍼를 준비하고;
    상기 웨이퍼의 상면을 덮는 파장변환부를 형성하고;
    상기 웨이퍼를 분할하여, 상부에 파장변환부가 형성된 발광칩들을 형성하고;
    상기 발광칩들을 지지 기판 상에 서로 이격되도록 배열하고;
    상기 발광칩들의 측면 및 상기 파장변환부의 측면을 덮는 반사부를 형성하는 것을 포함하는 발광소자 패키지 제조 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 반사부는 상기 발광칩들 사이의 영역을 채우도록 형성되고,
    상기 반사부를 형성한 후, 상기 발광칩들 사이의 영역에서 반사부를 개별 발광소자 단위들로 분리하는 것을 더 포함하는 발광소자 패키지 제조 방법.
  19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,
    상기 반사부의 상면 및 상기 파장변환부의 상면 중 적어도 하나를 평탄화하는 것을 더 포함하는 발광소자 패키지 제조 방법.
  20. 청구항 17에 있어서,
    상기 발광칩들 상에 각각 렌즈를 형성하는 것을 더 포함하는 발광소자 패키지 제조 방법.
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