KR20150092423A - 발광소자 패키지 - Google Patents

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KR20150092423A
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cavity
electrode
device package
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김기철
서우석
남석현
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삼성디스플레이 주식회사
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Abstract

발광소자 패키지가 제공된다. 발광소자 패키지는, 상측으로 개방된 캐비티를 구비한 몸체, 적어도 일부가 상기 캐비티 내에 위치하고 상측으로 돌출된 제1돌출부를 포함하는 제1전극, 적어도 일부가 상기 캐비티 내에 위치하고 상측으로 돌출된 제2돌출부를 포함하는 제2전극, 상기 제1돌출부 및 상기 제2돌출부 상에 위치하는 발광소자를 포함하고, 상기 발광소자는 범프를 매개로 상기 제1돌출부 및 상기 제2돌출부와 전기적으로 연결될 수 있다.

Description

발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광소자는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다. 또한 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
일반적으로 발광소자는 패키지 형태로 제조되며, 이러한 발광소자 패키지는 고출력화 및 고효율화 추세에 따라서 개인 휴대전화나 PDA 등과 같은 이동통신 단말기, 표시 장치, 조명 장치 등 각종 제품의 광원으로 응용되고 있다. 또한 상술한 제품들의 경박 단소화 추세에 따라 발광소자 패키지의 구조를 개선하는 것을 통해 광 효율을 증가시키면서도 발광소자 패키지 자체를 박형으로 구현하고자 하는 노력도 계속되고 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 박형으로 구현하면서도 광 효율을 향상시킬 수 있는 발광 소자 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 상측으로 개방된 캐비티를 구비한 몸체, 적어도 일부가 상기 캐비티 내에 위치하고 상측으로 돌출된 제1돌출부를 포함하는 제1전극, 적어도 일부가 상기 캐비티 내에 위치하고 상측으로 돌출된 제2돌출부를 포함하는 제2전극, 상기 제1돌출부 및 상기 제2돌출부 상에 위치하는 발광소자, 상기 캐비티 내에 충진되어 상기 발광소자를 덮는 봉지부를 포함하고, 상기 발광소자는 범프를 매개로 상기 제1돌출부 및 상기 제2돌출부와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 투명기판, 상기 투명기판 상에 위치하는 제1전극, 상기 투명기판 상에 위치하고 상기 제1전극과 이격된 제2전극, 상기 투명기판 상에 위치하고 상기 제1전극 및 상기 제2전극과 전기적으로 연결된 발광소자, 상기 투명기판 상에 위치하고 캐비티를 구비한 몸체를 포함하고, 상기 몸체는, 상기 발광소자, 상기 제1전극의 적어도 일부 및 상기 제2전극의 적어도 일부를 커버할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 따르면 박형으로 구현 하면서도 광 효율이 향상된 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 몸체를 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단계별 단면도이다.
도 9는 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 변형 실시예를 도시한 것이다.
도 10은 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 다른 변형 실시예를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이를 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이를 도시한 단면도이다.
도 13은 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 14는 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이를 도시한 단면도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이를 도시한 단면도이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 18 내지 도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단계별 단면도이다.
도 24는 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 25는 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 26은 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 27은 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 28은 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 29는 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 30은 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 31은 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 32는 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
도 33은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이를 도시한 단면도이다.
도 34는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이를 도시한 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)", "상(on)" 또는 "상부(on)" 로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 또한 소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "하부(under)" 로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 아래 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 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, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 발광소자 패키지를 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 몸체를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(10)는, 몸체(100), 제1전극(210), 제2전극(220), 발광소자(300), 범프(400) 및 봉지부(500)를 포함할 수 있다.
몸체(100)는 일반적인 패키지 재료로 사용되고 있는 PPA(Polyphthalamide), LCP(Liquid crystal polymer) 등을 포함하는 고분자 폴리머로 이루어질 수 있다. 또한 몸체(100)는 불투명 또는 광 반사율이 높은 백색 성형 복합재(molding compound)로 이루어질 수 있다. 이는 발광소자(300)에서 방출되는 광을 반사시켜 상부로 방출되는 광량을 증가시키는 효과가 있다. 이러한 백색 성형 복합재는 고 내열성의 열경화성 계열 수지 또는 실리콘 계열 수지를 포함할 수 있다. 또한, 상기 열가소성 계열 수지에는 백색 안료 및 충진제, 경화제, 이형제, 산화방지제, 접착력 향상제 중 적어도 어느 하나가 더 첨가될 수도 있다.
몸체(100)의 상면 형상은 도 1에 도시된 바와 같이 사각형으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광소자(300)의 용도 및 설계 따라 삼각형, 다각형 및 원형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
몸체(100)는 일정 두께(SH)를 갖는 베이스부(110), 베이스부(110)에서 상부로 돌출된 지지부(120) 및 베이스부(110)의 둘레에 위치하고 지지부(120)를 감싸는 측부(130)를 포함할 수 있다. 여기서 베이스부(110), 지지부(120) 및 측부(130)는 동일 공정을 통해 형성될 수 있으며, 베이스부(110)와 지지부(120)는 일체로 형성될 수 있다.
몸체(100)는 상부가 개방되고 측면과 바닥면으로 이루어진 캐비티(cavity, CA1)를 구비할 수 있으며, 보다 구체적으로 베이스부(110)의 상부면은 캐비티(CA1)의 바닥면을 이룰 수 있고, 측부(130)의 내측면은 캐비티(CA1)의 측면(131, 132)을 이룰 수 있다. 바꾸어 말하면 베이스부(110)의 상부면과 측부(130)의 내측면은 캐비티(CA1)를 정의할 수 있다. 그리고 지지부(120)는 캐비티(CA1)내에 위치하고 상부로 돌출된 형태를 가질 수 있다.
몸체(100)가 광반사율이 높은 물질로 형성되는 경우, 캐비티(CA1)의 측면(131, 132)은 발광소자(300)에서 방출된 광을 반사하는 반사면으로 기능할 수 있다. 즉, 캐비티(CA1)의 측면(131, 132)은 반사면일 수 있다. 다만 이는 하나의 예시일 뿐이며, 캐비티(CA1)의 측면(131, 132) 상에 광반사성이 우수한 재질을 코팅하거나 도금하여 반사면을 형성하는 것도 가능하다.
캐비티(CA1)의 상부는 광 출사 영역을 형성할 수 있다. 즉, 발광소자(300)에서 방출된 광은 캐비티(CA1)의 개방된 상부를 통해 발광소자 패키지(10)의 외부로 제공된다. 캐비티(CA1)의 상부 폭(LW)은 200㎛ 내지 500㎛일 수 있다. 또한 예시적인 실시예에서 캐비티(CA1)의 상부 폭(LW)은 200㎛ 내지 400㎛일 수도 있다.
캐비티(CA1)를 위에서 바라본 형상은 도 1에 도시된 바와 같이 사각형 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 발광소자(300)의 용도 및 설계 따라 삼각형, 다각형 및 원형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
캐비티(CA1)는 제1홈(H1) 및 제2홈(H2)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 제1홈(H1)은 제2홈(H2)의 하부에 위치할 수 있다.
제1홈(H1)은 제1깊이(CH1)를 가질 수 있으며, 제1홈(H1)의 적어도 한 측면(131)은 베이스부(110)의 상면, 몸체(100)의 상면 또는 캐비티(CA1)의 상부 중 어느 하나에 대하여 실질적으로 수직일 수 있다. 또한 제1홈(H1)의 모든 측면이 베이스부(110)의 상면과 실질적으로 수직을 이룰 수 있으며, 이러한 경우 제1홈(H1)의 단면 형상은 직사각형 형상일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 제1홈(H1)의 적어도 한 측면(131)이 베이스부(110)의 상면에 대해 경사질 수도 있다. 제1홈(H1)의 폭(CW1)은 제1돌출부(211), 제2돌출부(221) 및 지지부(120)를 수용할 수 있는 정도로 이루어질 수 있다. 즉, 제1홈(H1)의 폭(CW1)은 제1돌출부(211), 제2돌출부(221) 및 지지부(120)의 폭을 합한 것 이상으로 이루어질 수 있다. 또한 제1홈(H1)의 폭(CW1)은 캐비티(CA1)의 상부 폭(LW) 미만일 수 있다. 예시적인 실시예에서 제1홈(H1)의 폭(CW1)은 150㎛ 내지 400㎛ 또는 150㎛ 내지 350㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2홈(H2)은 제2깊이(CH2)를 가질 수 있으며, 제2홈(H2)의 적어도 한 측면(132)은 몸체(100)의 상면 또는 캐비티(CA1)의 상부에 대해 소정 각도(α)로 경사질 수 있다. 여기서 소정 각도(α)는 예시적인 실시예에서 5도 이상 및 45도 이하일 수 있으며, 예시적인 실시예에서 5도 이상 15도 이하일 수 있다. 제2홈(H2)의 폭은 상부로 갈수록 증가할 수 있으며, 단면 형상은 상부로 갈수록 그 폭이 증가하는 역테이퍼 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2홈(H2)의 형상은, 상부로 갈수록 폭이 증가하는 형상이면 그 제한이 없다고 할 것이다.
본 실시예에 따르면, 캐비티(CA1)를 상대적으로 작은 폭을 갖는 제1홈(H1)과, 상부로 갈수록 폭이 증가하는 제2홈(H2)을 포함하는 구조로 형성함에 따라, 광반사 효율을 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 캐비티(CA1)의 상부 폭(LW)이 일정하다고 가정시, 경사가 진 측면(132)이 베이스부(110)의 바닥면과 맞닿아 있는 경우에는 경사 각도(α)를 확보하기 어려워지며, 특히 캐비티(CA1)의 상부 폭(LW)이 200㎛ 내지 500㎛으로 작은 경우 경사 각도(α)는 0도에 가깝게 형성된다. 바꾸어 말하면 측면(132)과 베이스부(110)의 바닥면이 이루는 각도는 직각에 가까워진다. 이에 따라 발광소자(300)에서 방출된 광을 상부로 유도하기 위한 경사 각도(α)를 확보하기 어려워진다. 반면, 본 실시예에 따르는 경우 경사가 진 측면(132)이 베이스부(110)의 바닥면보다 제1홈(H1)의 깊이(CH1)만큼 이격되어 있으며, 이에 따라 경사가 진 측면(132)이 베이스부(110)의 바닥면과 맞닿아 있는 경우에 비해 발광소자(300)에서 방출된 광을 상부로 유도하기 위한 경사 각도(α)를 충분히 확보할 수 있게 된다. 이에 따라 캐비티(CA1)의 상부 폭(LW)을 200㎛ 내지 500㎛과 같이 작게 형성하더라도 외부로 출사되는 광량을 증가시킬 수 있는 이점 및 광효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖게 된다. 즉, 본 실시예에 따르면 박형으로 구현하면서도 광효율이 향상된 발광소자 패키지(10)를 제공할 수 있게 된다.
캐비티(CA1)에는 제1전극(210) 및 제2전극(220)의 적어도 일부가 배치될 수 있다.
제1전극(210)과 제2전극(220)은 전기 전도성을 갖는 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제1전극(210) 및 제2전극(220)은 단층 또는 다층 구조를 가질 수도 있다.
제1전극(210)은 상부로 돌출된 제1돌출부(211), 몸체(100)의 외부로 노출되는 제1접속부(213) 및 제1돌출부(211)와 제1접속부(213)를 연결하는 제1연결부(212)를 포함할 수 있다. 제1돌출부(211)는 후술할 바와 같이 발광소자(300)와 접속되고 발광소자(300)를 지지하는 부분이다. 그리고 제1접속부(213)는 외부회로(예컨대 회로기판의 접속단자)와 접속되는 부분이며, 그 단부는 몸체(100)의 외측면에서 멀어지는 방향으로 돌출될 수 있다. 제1접속부(213)는 도면에 도시된 바와 같이 'L'자 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1연결부(212)는 제1돌출부(211)와 제1접속부(213)를 전기적으로 연결하는 부분이다. 제1돌출부(211), 제1연결부(212) 및 제1접속부(213)는 일체로 형성될 수 있으며, 바 형상의 전극을 벤딩 가공하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1전극(210)과 마찬가지로 제2전극(220)은 상부로 돌출된 제2돌출부(221), 몸체(100)의 외부로 노출되는 제2접속부(223) 및 제2돌출부(221)와 제2접속부(223)를 연결하는 제2연결부(222)를 포함할 수 있다. 제2돌출부(221)는 후술할 바와 같이 발광소자(300)와 접속되고 발광소자(300)를 지지하는 부분이다. 제2접속부(223)는 외부회로(예컨대 회로기판의 접속단자)와 접속되는 부분이며, 그 단부는 몸체(100)의 외측면에서 멀어지는 방향으로 돌출될 수 있다. 제2접속부(223)는 도면에 도시된 바와 같이 "L"자 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2연결부(222)는 제2돌출부(221)와 제2접속부(223)를 전기적으로 연결하는 부분이다. 제1전극(210)과 마찬가지로 제2돌출부(221), 제2연결부(222) 및 제2접속부(223)는 일체로 형성될 수 있으며, 바 형상의 전극을 벤딩가공하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1돌출부(211) 및 제2돌출부(221)는 캐비티(CA1) 내에 위치할 수 있으며, 상호 이격될 수 있다. 그리고 제1돌출부(211)와 제2돌출부(221) 사이에는 지지부(120)가 위치할 수 있다. 한편, 제1연결부(212) 및 제2연결부(222)의 일부도 캐비티(CA1) 내에 위치할 수 있다. 즉, 캐비티(CA1)를 위에서 바라 봤을 때, 제1연결부(212) 및 제2연결부(222)의 일부는 캐비티(CA1)를 통해 노출될 수 있다.
예시적인 실시예에서 캐비티(CA1) 내에 위치하는 제1돌출부(211) 또는 제2돌출부(221)의 길이는, 제1홈(H1)의 깊이(CH1)와 실질적으로 동일할 수 있다. 여기서 제1돌출부(211)의 길이란 베이스부(110)의 상면으로부터 제1돌출부(211)의 상부면까지의 길이를 의미하며, 마찬가지로 제2돌출부(221)의 길이란 베이스부(110)의 상면으로부터 제2돌출부(221)의 상부면까지의 길이를 의미한다. 즉, 바꾸어 말하면 제1돌출부(211)의 상부면 또는 제2돌출부(221)의 상부면은 제1홈(H1)과 제2홈(H2)의 경계부분과 동일평면 상에 위치할 수도 있다.
또는 예시적인 실시예에서 제1돌출부(211) 또는 제2돌출부(221)의 길이는 제1홈(H1)의 깊이(CH1)보다 클 수도 있다. 즉, 바꾸어 말하면 제1돌출부(211)의 상부면 또는 제2돌출부(221)의 상부면은 제2홈(H2) 내에 위치할 수도 있다. 즉, 제1돌출부(211)의 길이 또는 제2돌출부(221)의 길이는, 발광소자(300)를 제2홈(H2) 내에 위치시킬 수 있는 한도 내에서 적절히 변경될 수 있다.
예시적인 실시예에서 제1돌출부(211) 및 제2돌출부(221)는, 제1홈(H1)의 적어도 한 측면(131)과 이격될 수 있다. 예컨대 제1돌출부(211) 및 제2돌출부(221)와 제1홈(H1)의 측면(131)과의 간격(CP)은 25㎛ 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 적절한 설계변경에 따라 제1돌출부(211) 및 제2돌출부(221)와 제1홈(H1)의 측면(131)간의 간격(CP)은 25 ㎛ 미만일 수도 있으며, 제1돌출부(211) 및 제2돌출부(221) 중 어느 하나와 제1홈(H1)의 측면(131)은 접촉할 수도 있다.
제1연결부(212) 및 제2연결부(223)의 일부는 캐비티(CA1)의 바닥면, 즉 베이스부(110) 상에 배치될 수 있으며, 나머지 부분은 측부(130)와 베이스부(110) 사이에 배치될 수 있다.
제1접속부(213) 및 제2접속부(223)는 몸체(100)의 외측에 위치할 수 있다. 그리고 제1접속부(213) 및 제2접속부(223)의 하면은, 몸체(100)의 하면 또는 베이스부(110)의 하면과 동일 평면 상에 배치됨으로써 회로기판 상에 실장을 용이하게 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1접속부(213) 및 제2접속부(223)의 하면은, 몸체(100)의 하면보다 상부 또는 하부에 위치할 수도 있다.
제1돌출부(211) 및 제2돌출부(221) 상에는 발광소자(300)가 실장될 수 있다. 발광소자(300)는 그 표면 전체에서 광을 방출하는, 이른바 볼륨 에미팅(Volume emitting)특성을 가질 수 있다. 이러한 발광소자(300)는 LED일 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 예컨대 발광소자(300)는 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED와 같은 유색광을 발광하는 LED일 수 있으며, 또는 백색 LED일 수도 있다. 또한 발광소자(300)는 자외선 광을 방출하는 LED일 수도 있다. 발광소자(300)의 폭(DW)은 캐비티(CA1)의 상부 폭(LW) 보다 작을 수 있으며, 예시적인 실시예에서 발광소자(300)의 폭(DW)은 150 ㎛ 내지 350 ㎛일 수 있고, 발광소자(300)의 두께(DH)는 50 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광소자(300)는 솔더범프와 같은 범프(400)를 매개로 제1접속부(211) 및 제2접속부(221)와 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 발광소자(300)는 제1돌출부(211) 및 제2돌출부(221) 상에 플립(flip) 방식으로 본딩될 수 있으며, 이에 따라 별도의 와이어가 불필요한 이점, 와이어의 본딩면적이 필요로 하지 않음에 따라 캐비티(CA1)의 측면(131, 132)과 발광소자(300)간의 이격거리를 줄일 수 있는 이점, 최종적으로 몸체(100) 크기를 감소시킬 수 있음에 따라 박형화된 발광소자 패키지를 제공할 수 있는 이점을 갖는다. 또한 동일한 크기의 몸체(100)를 가정시, 와이어 본딩 면적이 필요하지 않음에 따라 발광소자 실장 공간을 확대할 수 있는 이점, 이에 따라 보다 큰 크기의 발광소자를 실장할 수 있음에 따라 동일크기 대비 보다 고효율의 발광소자 패키지를 제공할 수 있는 이점도 추가적으로 구현된다.
발광소자(300)는 제2홈(H2) 내에 위치할 수 있으며, 예시적인 실시예에서 발광소자(300) 전체는 제2홈(H2)내에 위치할 수 있다. 즉, 발광소자(300)는 제1돌출부(211) 및 제2돌출부(221)에 의해 지지되어 캐비티(CA1)의 상부와 인접 배치될 수 있다. 발광소자(300)에서 발생된 광은 발광소자(300)의 상면 및 측면을 통해 방출되며, 방출된 광의 일부는 캐비티(CA1)의 측면(131, 132)를 통해 반사된다. 따라서, 발광소자(300)가 캐비티(CA1)의 바닥면 또는 베이스부(110)의 상부면에 위치하는 경우, 발광소자(300)의 측면을 통해 방출된 광은 캐비티(CA1) 내에서 반복적으로 반사되어 소실될 가능성이 높다.
그러나, 본 발명에 따르는 경우 발광소자(300)를 제1돌출부(211) 및 제2돌출부(221)로 지지하여 캐비티(CA1)의 상부와 인접 배치하게 되는 바, 발광소자(300)의 측면을 통해 방출된 광이 캐비티(CA1)의 측면(131, 132)에 의해 반복적으로 반사되어 소실될 가능성이 낮아진다. 바꾸어 말하면 발광소자(300)의 측면에서 방출된 광 중 일부는 캐비티(CA1)의 상부로 직접 출광될 수 있으며, 또한 발광소자(300)의 측면에서 방출된 광 중 일부는 캐비티(CA1)의 측면(131, 132) 중 경사를 갖는 측면(132)에 의해 반사될 가능성이 높아지는 바, 상대적으로 광을 캐비티(CA1) 상부로 유도할 수 있게 된다. 이에 따라, 별도의 반사없이 직접 외부로 출사되는 광량 및 반사에 의해 외부로 출사되는 광량을 증가시킬 수 있게 되어, 광효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖게 된다.
봉지부(500)는 캐비티(CA1) 내에 충진되어 발광소자(300)를 밀봉할 수 있다. 봉지부(500)는 광투과성 재질, 예컨대 에폭시, 실리콘, 우레탄, 옥세탄, 아크릴 등과 같은 광투과성 수지로 이루어질 수 있다. 봉지부(500)는 발광소자(300)에서 방출된 광의 일부를 여기시켜 다른 파장으로 변환하는 파장변환 물질, 예컨대 형광체를 더 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서 형광체는 적색 형광체, 녹색 형광체, 황색 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
봉지부(500)의 상면은 평평한 형상을 가질 수 있으며, 봉지부(500)의 두께는 제1홈(H1)의 깊이(CH1)와 제2홈(H2)의 깊이(CH2)의 합과 실질적으로 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광소자(300)의 상부면으로부터 캐비티(CA1)의 상부까지의 높이(T)는, 1㎛ 내지 130㎛일 수 있으며, 예시적인 실시예에서 상기 높이(T)는, 50㎛ 내지 130㎛일 수 있다. 또는 봉지부(500)의 상면이 평평한 형상으로 이루어진 경우 발광소자(300)의 상부면으로부터 봉지부(500)의 상면까지의 높이는 1㎛ 내지 130㎛일 수 있으며, 예시적인 실시예에서 상기 높이(T)는, 50㎛ 내지 130㎛일 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 발광소자(300)에서 방출되어 봉지부(500)를 통과하는 광의 이동경로를 단축시킬 수 있게 되어 광효율을 향상시킬 수 있다.
발광소자(300)를 와이어 본딩한 경우, 와이어에 의해 광이 반사됨으로써 광손실이 발생한다. 또한 와이어 자체의 두께, 와이어 본딩에 사용되는 솔더볼의 두께 및 와이어 자체의 탄성으로 인해, 발광소자(300)의 상부면과 봉지부(500)의 상면까지의 높이를 감소시키는 데 한계가 존재한다. 이에 따라, 발광소자(300)에서 방출되어 봉지부(500)를 통과하는 광의 경로를 감소시키는 데 한계가 존재하여 광효율을 개선하기 어려운 단점이 존재한다.
반면, 본 발명에 따르면 발광소자(300)의 상부면과 봉지부(500)의 상부면 간의 거리를 감소시킬 수 있게 됨에 따라, 봉지부(500)를 통과하는 광의 이동경로를 단축시킬 수 있는 이점, 이에 따라 광효율을 향상시킬 수 있는 이점이 구현된다. 또한 상술한 바와 같이 캐비티(CA1)의 측면(132)의 경사각도(α)를 충분히 확보할 수 있음에 따라 캐비티(CA1) 상부로 유도하는 광량을 증가시킬 수 있는 이점도 구현된다. 아울러 캐비티(CA1)의 측면(132)의 경사각도(α)를 충분히 확보하고, 발광소자(300)의 상부면과 봉지부(500)의 상부면 간의 거리를 감소시킴에 따라, 측면(132)에 의해 반사되어 캐비티(CA1) 상부로 제공된 광 중, 봉지부(500)의 표면에서 전반사하여 캐비티(CA1) 내부로 재입사하는 성분의 양을 감소시킬 수 있게 되어 광효율을 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 구현된다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조방법을 각 단계별로 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 우선 도 4에 도시된 바와 같이 서로 분리된 제1전극(210) 및 제2전극(220)을 준비한다. 제1전극(210)은 제1돌출부(211), 제1접속부(213) 및 제1돌출부(211)와 제1접속부(213)를 연결하는 제1연결부(212)를 포함할 수 있으며, 이는 벤딩가공, 프레스 가공 등을 통해 형성될 수 있다. 마찬가지로 제2전극(220)은 제2돌출부(221), 제2접속부(223), 제2돌출부(221)과 제2접속부(223)을 상호 연결하는 제2연결부(222)를 포함할 수 있으며, 이는 벤딩가공, 프레스 가공 등을 통해 형성될 수 있다.
이후 도 5에 도시된 바와 같이 베이스부(110), 지지부(120) 및 측부(130)와 대응하는 형상의 공간(S1)이 마련된 금형(M1) 내에 제1전극(210) 및 제2전극(220)을 고정시킨다. 그리고 수지(R)를 금형(M1) 내에 주입하여 도 6에 도시된 바와 같이 베이스부(110), 제1돌출부(211) 및 제2돌출부(221) 사이에 위치하는 지지부(120) 및 측부(130)가 일체로 형성된 몸체(100)를 제조한다. 여기서 수지(R)는 일반적인 패키지 재료로 사용되고 있는 PPA(Polyphthalamide), LCP 등을 포함하는 고분자 폴리머일 수 있다. 또한 수지(R)는 불투명 또는 광 반사율이 높은 백색 성형 복합재(molding compound)를 포함할 수 있다. 이러한 백색 성형 복합재는 고 내열성의 열경화성 수지 계열 또는 실리콘 수지 계열을 포함할 수 있다. 또한, 열가소성 수지 계열에 백색 안료 및 충진제, 경화제, 이형제, 산화방지제, 접착력 향상제 등이 첨가될 수도 있다.
다음으로 도 7에 도시된 바와 같이 발광소자(300)를 범프(400)를 매개로 제1돌출부(211) 및 제2돌출부(221)에 접속시킨다. 즉, 발광소자(300)를 제1돌출부(211) 및 제2돌출부(221) 상에 플립칩 본딩한다. 그리고 캐비티(CA1) 내에 도 8에 도시된 바와 같이 캐비티(CA1) 내에 충진되고 발광소자(300)를 덮는 봉지부(500)를 형성한다. 봉지부(500)는 광투과성 재질, 예컨대 에폭시, 실리콘, 우레탄, 옥세탄, 아크릴 등과 같은 광투과성 수지로 이루어질 수 있으며, 파장변환 물질, 예컨대 형광체를 적어도 한종류 이상 포함할 수 있다.
도 9는 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 변형 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(10-1)는 도 2에 도시된 발광소자 패키지(10)와는 다른 구조의 제1전극(210-1) 및 제2전극(220-1)을 포함한다. 이외의 구성은 도 1 내지 도 8의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 설명의 편의를 위해서 중복되는 내용은 생략한다.
본 실시예의 발광소자 패키지(10-1)에 포함된 제1전극(210-1) 및 제2전극(220-1)은, 그 단부가 베이스부(110)의 하부와 접촉할 수 있다. 즉, 제1전극(210-1)의 제1접속부(214)는 베이스부(110)의 일측면으로부터 하면까지 연장된 구조를 가질 수 있다. 마찬가지로 제2접속부(214)는 베이스부(110)의 타측면으로부터 하면까지 연장된 구조를 가질 수 있으며, 이에 따라 발광소자 패키지(10-1)의 폭을 감소시킬 수 있는 이점을 갖게 된다.
도 10은 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 다른 변형 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(10-2)는 도 2에 도시된 발광소자 패키지(10)와는 다른 구조의 몸체(100-1), 제1전극(210-2) 및 제2전극(220-2)을 포함한다. 이외의 구성은 도 1 내지 도 8의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 설명의 편의를 위해서 중복되는 내용은 생략한다.
본 실시예의 발광소자 패키지(10-2)에 포함된 몸체(100-1)는 도 2에 도시된 바와는 달리, 지지부(120) 및 측부(130)만을 포함할 수 있다. 즉, 몸체(100-1)는 도 2에 도시된 몸체(도 2의 100)와는 달리 베이스부(도 2의 110)를 구비하지 않을 수 있다.
또한, 본 실시예의 발광소자 패키지(10-2)에 포함된 제1전극(210-2) 및 제2전극(220-2)은, 도 2에 도시된 바와는 달리, 각각 제1돌출부(211) 및 제1연결부(212), 제2돌출부(221) 및 제2연결부(222)만을 포함할 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 제1전극(도 2의 210) 및 제2전극(도 2의 220)와는 달리, 별도의 제1접속부(도 2의 213) 및 제2접속부(도 2의 223)을 구비하지 않을 수 있다. 제1연결부(212) 및 제2연결부(222)는 몸체(100-1)의 하부로 노출되며, 제1연결부(212) 및 제2연결부(222) 자체가 접속부의 역할을 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 몸체(100-1)가 별도의 베이스부(도 2의 110)를 구비하지 않음에 따라 베이스부(도 2의 110)가 차지하던 두께(SH)만큼 발광소자 패키지(10-2)의 전체 두께를 감소시킬 수 있는 이점을 갖게 된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이를 도시한 단면도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이를 도시한 단면도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이(1)는, 복수의 발광소자 패키지(10), 회로기판(90) 및 접속단자(91)를 포함할 수 있다.
회로기판(90)은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)일 수 있고, 에폭시, 트리아진, 실리콘 및 폴리이미드를 포함하는 유기 수지소재 및 기타 유기 수지소재로 형성될 수 있다. 또는 회로기판(90)은 메탈코어 인쇄회로기판(Metal Core Printed Circuit Board, MCPCB)일 수도 있다.
단자부(91)는 발광소자 패키지(10)가 실장되는 부분으로서, 발광소자 패키지(10)의 제1전극(도 2의 210) 및 제2전극(도 2의 220)과 전기적으로 접속을 이룰 수 있다. 이러한 단자부(91)는 전기전도성과 열전도성이 우수한 금속물질, 예컨대 금(Au), 은(Ag) 또는 구리(Cu) 등으로 형성되는 회로 패턴일 수 있으며, 회로기판(90) 상에 복수개 배치될 수 있다.
발광소자 패키지(10)에 대한 설명은 도 1 내지 도 8의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 생략한다.
본 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이(1)는 도 11에 도시된 바와 같이 회로기판(90)의 상부에 단자부(91)가 위치하고, 단자부(91) 각각에 발광소자 패키지(10) 각각이 실장된 형태를 가질 수 있다.
도 12을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이(2)는 복수의 발광소자 패키지(10), 회로기판(90), 접속단자(92) 및 홈(93)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이(2)는 도 11의 설명에서 상술한 바와 는 달리, 회로기판(90)에 형성된 복수개의 홈(93)을 더 포함할 수 있다. 그리고 단자부(91)는 홈(93) 내에 배치될 수 있으며, 발광소자 패키지(10)는 그 일부가 홈(93) 내에 배치됨으로써 단자부(91)와 접속할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이(2)는 회로기판(90)에 발광소자 패키지(10)가 실장되는 홈(93)을 추가적으로 형성하고, 단자부(91)를 홈(93) 내에 배치함에 따라, 회로기판(90)의 하면으로부터 발광소자 패키지(10)의 최상부까지의 거리, 즉 발광소자 패키지 어레이(2)의 전체 높이를 감소시킬 수 있는 이점을 갖게 된다.한편, 도 11 및 도 12에는 발광소자 패키지 어레이(1, 2)가 도 2에 도시된 구조의 발광소자 패키지(10)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 발광소자 패키지 어레이(1, 2)는 도 9에 도시된 발광소자 패키지(도 9의 10-1) 및 도 10에 도시된 발광소자 패키지(도 10의 10-2)를 포함할 수도 있다.
도 13은 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 발광소자 패키지(10-3)는 도 2에 도시된 발광소자 패키지(10)와는 다른 구조의 제1전극(210-3) 및 제2전극(220-3)을 포함한다. 이외의 구성은 도 1 내지 도 8의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 설명의 편의를 위해서 중복되는 내용은 생략한다.
본 실시예의 발광소자 패키지(10-3)에 포함된 제1전극(210-3) 및 제2전극(220-3)은, 그 단부가 베이스부(110)보다 상부에 위치할 수 있다. 즉, 제1전극(210-1)의 제1접속부(215)는 측부(130)의 외측면으로 연장되어 몸체(100)의 바깥쪽으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 마찬가지로 제2접속부(215)는 측부(130)의 외측면으로부터 연장되어 몸체(100)의 바깥쪽으로 돌출된 형상을 가질 수 있다.
도 14는 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 발광소자 패키지(10-4)는 도 2에 도시된 발광소자 패키지(10)와는 다른 구조의 몸체(100-1), 제1전극(210-3), 제2전극(220-3)을 포함한다. 이외의 구성은 도 1 내지 도 8의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 설명의 편의를 위해서 중복되는 내용은 생략한다.
본 실시예에 따른 발광소자 패키지(10-4)는 도 2에 도시된 발광소자 패키지(10)와는 다른 구조의 제1전극(210-3) 및 제2전극(220-3)을 포함한다. 이외의 구성은 도 1 내지 도 8의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 설명의 편의를 위해서 중복되는 내용은 생략한다.
본 실시예의 발광소자 패키지(10-3)에 포함된 제1전극(210-3) 및 제2전극(220-3)은, 도 13에 도시된 구조와 동일한 구조를 가질 수 있다. 그리고 몸체(100-1)는 도 10에 도시된 구조와 동일한 구조, 즉 베이스부(도 2의 110)가 생략된 구조를 가질 수 있으며, 베이스부(도 2의 110)가 차지하던 두께(SH)만큼 발광소자 패키지(10-4)의 전체 두께를 감소시킬 수 있는 이점을 갖게 된다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 발광소자 패키지 어레이를 도시한 단면도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이(3)는, 복수의 발광소자 패키지(10-3), 회로기판(90), 접속단자(91) 및 홈(93)을 포함할 수 있다.
발광소자 패키지(10-3)에 관한 설명은 도 13의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 생략한다.
회로기판(90)에는 복수개의 홈(93)이 형성되어 있으며, 단자부(91)는 홈(93)과 인접한 회로기판(90) 상부에 배치될 수 있다. 그리고 발광소자 패키지(10-3)는 그 일부가 홈(93) 내에 배치됨으로써 단자부(91)와 접속할 수 있다. 이외 회로기판(90) 및 단자부(91)에 관한 설명은 도 11의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 생략한다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이(4)는, 복수의 발광소자 패키지(10-3), 회로기판(90), 접속단자(91) 및 홀(94)을 포함할 수 있다.
회로기판(90)에는 회로기판(90)을 관통하는 복수개의 홀(94)이 형성되어 있으며, 단자부(91)는 홀(94)과 인접한 회로기판(90) 상부에 배치될 수 있다. 그리고 발광소자 패키지(10-3)는 그 일부가 홀(94) 내에 배치됨으로써 단자부(91)와 접속할 수 있다. 도면에는 발광소자 패키지(10-3)의 하면이 회로기판(90)의 하면과 동일평면상에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 발광소자 패키지(10-3)의 일부가 회로기판(90)의 하면보다 아래쪽으로 돌출될 수도 있다. 이에 따르는 경우 발광소자 패키지 어레이(4) 내에서 발광소자 패키지(10-3)가 차지하는 두께를 더욱 감소시킬 수 있게 되어, 발광소자 패키지 어레이(4)를 더욱 박형화할 수 있는 이점을 갖는다.
한편, 도 15 및 도 16에는 발광소자 패키지 어레이(3, 4)가 도 13에 도시된 구조의 발광소자 패키지(10-3)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 발광소자 패키지 어레이(3, 4)는 도 14에 도시된 발광소자 패키지(도 14의 10-4) 를 포함할 수도 있다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(20)는, 투명기판(1000), 투명기판(1000)의 일면 상에 위치하는 제1전극(2100) 및 제2전극(2200), 발광소자(3000), 와이어(4100, 4200), 파장변환부(500) 및 몸체(6000)를 포함할 수 있다.
투명기판(1000)은 광투과성을 갖는 절연기판일 수 잇다. 예컨대 투광성, 절연성 또는 도전성 기판일 수 있다. 예시적인 실시예에서 투명기판(100)의 재질은, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga2O3 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 또는 플라스틱 재질일 수도 있다.
제1전극(2100) 및 제2전극(2200)은 투명기판(1000)의 일면 상에 상호 이격되어 배치될 수 있다. 제1전극(2100) 및 제2전극(2200)은 전기 전도성을 갖는 광투과성 재질로 이루어질 수 있으며, 단일층 또는 다층구조로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서 제1전극(2100) 및 제2전극(2200)의 재질은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
투명기판(1000)의 일면 중 제1전극(2100)과 제2전극(2200) 사이에는 발광소자(3000)가 배치될 수 있다. 발광소자(300)는 그 표면 전체에서 광을 방출하는, 이른바 볼륨 에미팅(Volume emitting) 특성을 가질 수 있다. 발광소자(3000)는 LED일 수 있으며, 그 종류에는 제한이 없다. 예컨대 발광소자(300)는 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED와 같은 유색광을 발광하는 LED일 수 있으며, 또는 백색 LED일 수도 있다. 또한 발광소자(300)는 자외선 광을 방출하는 LED일 수도 있다. 발광소자(300)는 접착부재(도면 미도시)를 매개로 투명기판(1000) 상에 부착될 수 있으며, 접착부재는 광투과성 재질로 이루어질 수 있다.
발광소자(3000)는 와이어(4100, 4200)를 통해 제1전극(2100) 및 제2전극(2200)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 발광소자(3000)는 와이어본딩 방식에 의해 제1전극(2100) 및 제2전극(2200)과 전기적으로 연결될 수 있다.
투명기판(1000)의 일면 상에는 캐비티(CA2)를 포함하는 몸체(6000)가 배치될 수 있다. 몸체(6000)는 베이스부(6100) 및 측부(6200)를 포함할 수 있으며, 베이스부(6100)의 내면(6101) 및 측부(6200)의 내면(6102)은 캐비티(CA2)를 형성할 수 있다. 몸체(6000)는 투명기판(1000)의 일면 상에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 몸체(6000)는 베이스부(6100)의 내면(6101)과 투명기판(1000)의 일면이 마주보도록 배치될 수 있으며, 이에 따라 몸체(6000)는 발광소자(3000), 와이어(4100, 4200) 를 커버할 수 있다. 또한 몸체(6000)는 제1전극(2100)의 일부 및 제2전극(2200)의 일부를 커버할 수 있다. 즉, 제1전극(2100) 및 제2전극(2200)에는 몸체(6000)에 의해 커버되지 않고 몸체(6000) 바깥으로 노출되는 부분이 존재하며, 해당 부분은 외부회로(예컨대 회로기판의 접속단자)와 접속되는 접속부가 될 수 있다.
몸체(6000)는 일반적인 패키지 재료로 사용되고 있는 PPA(Polyphthalamide), LCP 등을 포함하는 고분자 폴리머로 이루어질 수 있다. 또한 몸체(6000)는 불투명 또는 광 반사율이 높은 백색 성형 복합재(molding compound)로 이루어질 수 있으며, 이러한 경우 몸체(6000)의 내면(6101, 6102)는 반사면으로 기능할 수 있다. 이는 발광소자(3000)에서 방출되는 광을 반사시켜 상부로 방출되는 광량을 증가시키는 효과가 있다. 이러한 백색 성형 복합재는 고 내열성의 열경화성 수지 계열 또는 실리콘 수지 계열을 포함할 수 있다. 또한, 열가소성 수지 계열에 백색 안료 및 충진제, 경화제, 이형제, 산화방지제, 접착력 향상제 등이 첨가되어 이루어질 수 있다. 또는 몸체(6000)는 광반사성이 우수한 금속재질, 예컨대 Al, Ag, Ru, Pd, Rh, Pt, Ir의 금속과 상기의 금속 중 2 이상의 합금 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어질 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
캐비티(CA2)는 광출사 영역을 정의할 수 있다. 보다 구체적으로 발광소자(3000)에서 방출된 광은 캐비티(CA2)의 개방된 부분 또는 베이스부(6100)와 측부(6200)가 배치되지 않은 부분을 통해 발광소자 패키지(20)의 외부로 제공된다. 예시적인 실시예에서 광출사 영역의 폭 또는 캐비티(CA2)의 개방된 부분의 폭(LW2)의 폭은 200㎛ 내지 500㎛일 수 있다. 또한 예시적인 실시예에서 캐비티(CA2)의 개방된 부분의 폭(LW2)은 200㎛ 내지 400㎛일 수도 있다.
캐비티(CA2)의 적어도 한 측면, 즉 측부(6200)의 내면(6102)은 투명기판(1000)에 대해 소정 각도(α1)로 경사질 수 있다. 여기서 소정 각도(α1)는 0도 초과 90도 이하일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 캐비티(CA2)의 폭은 투명기판(1000)에 가까워질수록 증가할 수 있으며, 단면 형상은 도면을 기준으로 역테이퍼 형상으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
투명기판(1000)의 타면 상에는 파장변환부(5100)가 배치될 수 있다. 파장변환부(5100)는 발광소자(3000)에서 방출되는 광을 다른 파장으로 변환하는 부분으로서, 형광체를 포함할 수 있다. 형광체는 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체, 황색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 형광체는 예컨대, YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 파장변환부(5000)는 형광체 필름 형태로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 형광체를 포함하는 수지를 투명기판(1000)의 타면상에 도포하여 형성될 수도 있다.
한편, 캐비티(CA2) 내에는 공기(air)가 존재할 수 있으며, 또는 광투과성 수지가 충진되어 봉지부가 형성될 수도 있다. 상기 광투과성 수지는, 예컨대 에폭시, 실리콘, 우레탄, 옥세탄, 아크릴 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 발광소자 패키지(20)는 발광소자(3000)가 광 출사영역(또는 캐비티(CA2)의 개발된 부분)과 인접하게 배치되는 바, 발광소자(3000)에서 방출되어 외부로 출사되는 광의 경로를 단축할 수 있는 이점, 광손실을 감소시킬 수 있는 이점 및 이에 따라 광효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖게 된다. 또한 몸체(6000)의 내면(6100, 6200)을 통해 발광소자(3000)에서 방출되어 캐비티(CA2) 내부로 제공되는 광을 광 출사 영역으로 유도할 수 있게 되어 광효율을 더욱 향상시킬 수 있는 이점을 갖게 된다.
도 18 내지 도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조방법을 각 단계별로 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 18 내지 도 23을 참조하면, 우선 도 18에 개시된 바와 같이 투명기판(1000)을 제공하고 도 19에 개시된 바와 같이 투명기판(1000)의 일면 상에 상호 이격된 제1전극(2100) 및 제2전극(2200)을 형성한다. 제1전극(2100) 및 제2전극(2200)은 광투과성을 갖는 전기 전도성 재질로 이루어질 수 있으며, 단일층 구조 또는 다층구조로 이루어질 수 있다.
다음으로 도 20에 개시된 바와 같이 투명기판(1000)의 일면 중 제1전극(2100)과 제2전극(2200) 사이의 이격부분에 발광소자(3000)를 배치한다. 발광소자(3000)는 접착부재(도면 미도시)를 매개로 투명기판(1000) 상에 부착될 수 있으며, 상기 접착부재는 광투과성 재질일 수 있다.
이후 도 21에 도시된 바와 같이 제1전극(2100) 및 제2전극(2200)과 발광소자(3000)를 와이어(4100, 4200)를 이용하여 전기적으로 연결한다.
그리고 도 22에 도시된 바와 같이 내부에 캐비티(CA2)가 구비되고 베이스부(6100) 및 측부(6200)를 포함하는 몸체(6000)를 투명기판(1000) 일면 상에 배치한다. 몸체(6000)는 발광소자(3000), 와이어(4100, 4200), 제1전극(2100)의 일부 및 제2전극(2200)의 일부를 커버하도록 배치될 수 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 제1전극(2100) 및 제2전극(2200)과 접촉할 수 있다. 몸체(6000)는 별도의 접착부재(도면 미도시)를 매개로 제1전극(2100) 및 제2전극(2200) 상에 고정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 도면에는 미도시하였으나, 캐비티(CA2) 내에 별도의 봉지부를 형성하는 경우, 캐비티(CA2) 내에 광투과성 레진을 충진하는 과정이 추가될 수도 있다.
이후 도 23에 개시된 바와 같이 투명기판(1000)의 타면 상에 파장변환부(5100)를 형성한다. 파장변환부(5100)는 형광체를 포함하는 부분으로서, 그 형성 방법에는 제한이 없다. 예컨대 파장변환부(5100)가 필름 형태로 이루어지는 경우, 파장변환부(5100)는 별도의 접착부재를 매개로 투명기판(1000)의 타면에 부착될 수 있다. 또는 파장변환부(5100)가 형광체를 포함하는 수지 형태로 이루어지는 경우, 투명기판(1000)의 타면에 형광체를 포함하는 수지를 도포하고, 이를 경화하여 파장변환부(5000)를 형성할 수도 있다.
한편, 파장변환부(5000)를 투명기판(1000) 타면에 형성하는 과정은 다른 단계에서 이루어질 수도 있다. 예컨대 파장변환부(5000)를 형성하는 과정은 도 18에 도시된 투명기판(1000)을 제공하는 과정 이후에 이루어질 수도 있으며, 파장변환부(5000)를 형성하는 과정과 이외 구성들을 형성하는 과정들간의 선후관계에는 그 제한이 없다고 할 것이다.
도 24는 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 변형 실시예를 도시한 것이다.
도 24를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(20-1)는 캐비티(CA2) 내에 파장변환 물질을 포함하는 봉지부(5200)가 형성된 점에서 도 17에 도시된 발광소자 패키지(도 17의 20)와는 차이점이 존재한다. 이외의 구성은 도 17의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 설명의 편의를 위해서 중복되는 내용은 생략한다.
발광소자 패키지(20-1)의 캐비티(CA2) 내에는 발광소자(3000) 및 와이어(4100, 4200)를 덮는 봉지부(5200)가 위치한다. 봉지부(5200)는 캐비티(CA2) 내에 충진되어 발광소자(3000)를 밀봉할 수 있다. 봉지부(5200)는 광투과성 재질, 예컨대 에폭시, 실리콘, 우레탄, 옥세탄, 아크릴 등과 같은 광투과성 수지로 이루어질 수 있다. 또한 봉지부(5200)는 발광소자(3000)에서 방출된 광의 일부를 여기시켜 다른 파장으로 변환하는 파장변환 물질, 예컨대 형광체를 더 포함한다. 예시적인 실시예에서 형광체는 적색 형광체, 녹색 형광체, 황색 형광체 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(20-1)는 도면에 도시된 바와 같이 별도의 파장변환부(도 17의 5100)를 구비하지 않을 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 도면에는 미도시하였으나, 필요에 따라 도 17에 도시된 파장변환부(도 17의 5100)를 투명기판(1000)의 타면 측에 추가적으로 배치하는 것도 가능하다.
도 25는 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 다른 변형 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(20-2)는 도 17에 도시된 발광소자 패키지(20)와는 다른 구조의 몸체(6000-1)를 포함한다.
도 25를 참조하면, 발광소자 패키지(20-2)의 몸체(6000-1)의 내부에는 요철패턴(6101)이 형성될 수 있다. 요철패턴(6101)은 음각패턴 또는 양각패턴일 수 있으며, 그 단면형상은 삼각형, 사각형, 반원형, 반타원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 또한 요철패턴(6101)의 평면 형상은 원형, 다각형 등 다양한 형사을 가질 수 잇다. 요철패턴(6101)을 형성함에 따라 몸체(6000-1)의 베이스부(6100) 내면으로 향하는 광을 보다 효과적으로 투명기판(1000) 타측으로 유도할 수 있게 되며, 이에 따라 광효율이 개선될 수 있다.
도 26은 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(20-3)는 도 17에 도시된 발광소자 패키지(20)와는 투명기판(1000) 상부에 파장변환부(도 17의 5100)를 구비하지 않는 점, 캐비티(CA2) 내에 형성된 봉지부(5200)를 구비하는 점에서 차이점이 존재하며, 이외의 구성은 동일하다.
도 26을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(20-3)는 도 25에 개시된 몸체(6000-1)구조를 가질 수 있으며, 캐비티(CA2) 내에는 발광소자(3000) 및 와이어(4100, 4200)를 덮는 봉지부(5200)가 위치할 수 있다. 봉지부(5200)는 광투과성 재질로 이루어질 수 있으며, 발광소자(3000)에서 방출된 광의 일부를 여기시켜 다른 파장으로 변환하는 파장변환 물질, 예컨대 형광체를 더 포함할 수 있다.
도 27은 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(20-4)는 파장변환부(5100) 상에 요철패턴(5101)이 추가 형성된 점에서 도 17에 도시된 발광소자 패키지(20)와는 차이점이 존재하며, 이외의 구성은 동일하다.
파장변환부(5100) 상에는 요철패턴(5101)이 형성될 수 있다. 요철패턴(5101)은 음각패턴 또는 양각패턴일 수 있으며, 그 형상에는 제한이 없다. 본 실시예에 따르면 요철패턴(5101)을 추가적으로 형성함에 따라 파장변환부(5100)에 입사되는 광의 임계각을 변화시킴으로써, 입사광의 전반사 비율을 감소시킬 수 있는 이점, 이에 따라 광효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖게 된다.
도 28은 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 도시한 것이다. 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(20-5)는 발광소자(3000)와 제1전극(2100), 제2전극(2200)이 범프(7000)를 매개로 전기적으로 연결되는 점에서 도 17에 도시된 발광소자 패키지(20)와는 차이점이 존재하며, 이외의 구성은 동일하다.
본 실시예에 따른 발광소자 패키지(20-5)는 발광소자(3000)의 일부가 제1전극(2100) 및 제2전극(2200)과 오버랩되도록 배치될 수 있으며, 발광소자(3000)는 와이어(도 17의 4100, 4200)가 아닌 범프(7000)를 매개로 제1전극(2100) 및 제2전극(2200)과 전기적으로 연결된다. 즉, 발광소자(3000)는 제1전극(2100) 및 제2전극(2200)에 플립칩 본딩될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 와이어(4100, 4200) 를 사용하지 않음에 따라 발광소자 패키지(20-5)의 폭을 더욱 감소시킬 수 있는 이점, 동일면적 대비 고효율의 발광소자(3000)를 배치할 수 있는 이점 및 와이어에 의한 광반사를 방지할 수 있음에 따라 광효율을 향상시킬 수 있는 이점을 갖게 된다.
도 29 내지 도 32는 도 17에 도시된 발광소자 패키지의 또 다른 변형 실시예를 각각 도시한 것으로서, 보다 구체적으로는. 도 29 내지 도 32 각각에 도시된 발광소자 패키지(20-6, 20-7, 20-8, 20-9)는 발광소자(3000)와 제1전극(2100), 제2전극(2200)이 범프(7000)를 매개로 전기적으로 연결되는 점에서 도 24 내지 도 27에 도시된 각각의 발광소자 패키지(20-1, 20-2, 20-3, 20-4)와는 차이점이 존재하며, 이외의 구성은 동일하다.
도 33 및 도 34는 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 발광소자 패키지 어레이를 도시한 단면도이다.
도 33을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이(5)는, 복수의 발광소자 패키지(20), 회로기판(90), 접속단자(91) 및 홈(93)을 포함할 수 있다.
발광소자 패키지(20)에 관한 설명은 도 17의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 생략한다.
회로기판(90)에는 복수개의 홈(93)이 형성되어 있으며, 단자부(91)는 홈(93)과 인접한 회로기판(90) 상부에 배치될 수 있다. 그리고 발광소자 패키지(20)는 그 일부가 홈(93) 내에 배치됨으로써 단자부(91)와 접속할 수 있다. 이외 회로기판(90) 및 단자부(91)에 관한 설명은 도 11의 설명에서 상술한 바와 동일한 바, 생략한다.
도 34를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지 어레이(6)는, 복수의 발광소자 패키지(20), 회로기판(90), 접속단자(91) 및 홀(94)을 포함할 수 있다.
회로기판(90)에는 회로기판(90)을 관통하는 복수개의 홀(94)이 형성되어 있으며, 단자부(91)는 홀(94)과 인접한 회로기판(90) 상부에 배치될 수 있다. 그리고 발광소자 패키지(20)는 그 일부가 홀(94) 내에 배치됨으로써 단자부(91)와 접속할 수 있다. 도면에는 발광소자 패키지(20)의 하면이 회로기판(90)의 하면과 동일평면상에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 발광소자 패키지(20)의 일부가 회로기판(90)의 하면보다 아래쪽으로 돌출될 수도 있다. 이에 따르는 경우 발광소자 패키지 어레이(6) 내에서 발광소자 패키지(20)가 차지하는 두께를 더욱 감소시킬 수 있게 되어, 발광소자 패키지 어레이(6)를 더욱 박형화할 수 있는 이점을 갖는다.
한편, 도 33 및 도 34에는 발광소자 패키지 어레이(5, 6)가 도 17에 도시된 구조의 발광소자 패키지(20)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 발광소자 패키지 어레이(5, 6)는 도 24 내지 도 32에 도시된 발광소자 패키지(20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9)중 적어도 어느 하나를 포함할 수도 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1, 2, 3, 4, 5, 6: 발광소자 패키지 어레이
10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4: 발광소자 패키지
20, 20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 20-5, 20-6, 20-7, 20-8, 20-9: 발광소자 패키지
100: 몸체 110: 베이스부
120: 지지부 130: 측부
210, 2100: 제1전극
220, 2200: 제2전극
300, 3000: 발광소자
400, 7000: 범프
4100, 4200: 와이어
500, 5200: 봉지부
5100: 파장변환부
CA1, CA2: 캐비티
H1: 제1홈 H2: 제2홈
90: 회로기판 91: 접속부
93: 홈 94: 홀

Claims (24)

  1. 상측으로 개방된 캐비티를 구비한 몸체;
    적어도 일부가 상기 캐비티 내에 위치하고 상측으로 돌출된 제1돌출부를 포함하는 제1전극;
    적어도 일부가 상기 캐비티 내에 위치하고 상측으로 돌출된 제2돌출부를 포함하는 제2전극;
    상기 제1돌출부 및 상기 제2돌출부 상에 위치하는 발광소자; 를 포함하고,
    상기 발광소자는 범프를 매개로 상기 제1돌출부 및 상기 제2돌출부와 전기적으로 연결된 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자의 상면으로부터 상기 캐비티의 상부까지의 높이는,
    50㎛ 내지 130㎛인 발광소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티의 상부의 폭은,
    200㎛ 내지 500㎛인 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티의 바닥면으로부터 상측으로 돌출되고, 상기 제1돌출부와 상기 제2돌출부 사이에 위치하는 지지부를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지부와 상기 몸체는 일체로 형성된 발광소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티의 적어도 한 측면은 반사면인 발광소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티는,
    상기 제1돌출부 및 상기 제2돌출부가 위치하는 제1홈;
    상기 발광소자의 일부 또는 전부가 위치하는 제2홈;
    을 포함하는 발광소자 패키지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1홈의 적어도 한 측면은,
    상기 캐비티의 바닥면과 실질적으로 수직을 이루는 발광소자 패키지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1홈의 깊이는,
    상기 제1돌출부의 높이 또는 상기 제2돌출부의 높이와 실질적으로 동일한 발광소자 패키지.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2홈의 적어도 한 측면은, 상기 캐비티의 상부 또는 상기 캐비티의 바닥면에 대해 소정 각도로 경사진 발광소자 패키지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소정 각도는 5°이상 30°이하인 발광소자 패키지.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제2홈의 깊이는,
    상기 발광소자의 상면으로부터 상기 캐비티의 상부까지의 높이와 상기 발광소자의 두께의 합 이하인 발광소자 패키지.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 제2홈의 폭은,
    상기 캐비티의 상부에 인접할수록 증가하는 발광소자 패키지.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 캐비티 내에 충진되어 상기 발광소자를 밀봉하는 봉지부; 를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 봉지부는, 파장변환 물질을 포함하는 발광소자 패키지.
  16. 투명기판;
    상기 투명기판 일면 상에 위치하는 제1전극;
    상기 투명기판 일면 상에 위치하고 상기 제1전극과 이격된 제2전극;
    상기 투명기판 일면 상에 위치하고 상기 제1전극 및 상기 제2전극과 전기적으로 연결된 발광소자;
    상기 투명기판 일면 상에 위치하고 캐비티를 구비한 몸체; 를 포함하고,
    상기 몸체는,
    상기 발광소자, 상기 제1전극의 적어도 일부 및 상기 제2전극의 적어도 일부를 커버하는 발광소자 패키지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 캐비티 내에 충진되어 상기 발광소자를 밀봉하는 봉지부를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 봉지부는, 파장변환 물질을 포함하는 발광소자 패키지.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 일면과 대향하는 상기 투명기판의 타면에 위치하는 파장변환부를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 파장변환부의 일면에는 요철패턴이 형성된 발광소자 패키지.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 제1전극 및 상기 제2전극은, 광투과성 재질로 이루어진 발광소자 패키지.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 발광소자는,
    와이어 또는 범프를 매개로 상기 제1전극 및 상기 제2전극과 전기적으로 연결된 발광소자 패키지.
  23. 제16항에 있어서,
    상기 캐비티의 적어도 한 측면은, 상기 투명기판에 대해 경사진 발광소자 패키지.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 발광소자와 대향하는 상기 몸체의 내측면에는 요철패턴이 형성된 발광소자 패키지.
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