KR20150095430A - 발광다이오드 패키지 및 이를 이용한 발광소자 - Google Patents

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KR20150095430A
KR20150095430A KR1020140016713A KR20140016713A KR20150095430A KR 20150095430 A KR20150095430 A KR 20150095430A KR 1020140016713 A KR1020140016713 A KR 1020140016713A KR 20140016713 A KR20140016713 A KR 20140016713A KR 20150095430 A KR20150095430 A KR 20150095430A
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김정진
권용민
손민영
오승경
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 발광다이오드 패키지 및 이를 이용한 발광소자에 대한 것으로서, 제1 및 제2 전극구조를 구비하는 패키지 본체; 제1 및 제2 전극이 형성된 일면을 가지며 상기 패키지 본체의 제1 및 제2 전극구조에 실장된 발광다이오드 칩; 상기 발광다이오드 칩의 상면에 배치되며 실질적으로 일정한 두께로 형성된 시트형상의 파장변환층; 및 상기 발광다이오드 칩 및 상기 파장변환층을 둘러 싸도록 배치되는 봉지부;를 포함하며,상기 봉지부는 상기 파장변환층과 실질적으로 평행한 상면을 가지며, 상기 봉지부의 각 측면에는 상기 상면을 향하는 복수개의 측면경사부가 형성되어, 색품질이 향상되는 효과가 있다.

Description

발광다이오드 패키지 및 이를 이용한 발광소자{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE AND LIGHT EMITTING DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 발광다이오드 패키지 및 이를 이용한 발광소자에 대한 것이다.
발광다이오드는 전기에너지를 이용하여 소자 내에 포함되어 있는 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 접합된 반도체의 전자와 정공이 재결합하며 발생하는 에너지를 광으로 변환하여 방출한다. 이러한 발광다이오드는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.
특히, 최근 그 개발 및 사용이 활성화된 질화갈륨(GaN)계 발광 다이오드를 이용한 휴대폰 키패드, 턴 시그널 램프, 카메라 플래쉬 등의 상용화에 힘입어, 최근 발광 다이오드를 이용한 일반 조명 개발이 활기를 띠고 있다. 대형 TV의 백라이트 유닛 및 자동차 전조등, 일반 조명 등 그의 응용제품과 같이, 발광다이오드의 용도가 점차 대형화, 고출력화, 고효율화된 제품으로 진행하고 있으므로 이와 같은 용도에 사용되는 발광다이오드의 광추출 효율을 향상시키기 위한 방법이 요청되고 있다.
당 기술분야에서는, 색품질이 향상된 발광다이오드 패키지 및 발광소자가 요청되고 있다.
본 발명의 일 실시형태는 제1 및 제2 전극구조를 구비하는 패키지 본체; 제1 및 제2 전극이 형성된 일면을 가지며 상기 패키지 본체의 제1 및 제2 전극구조에 실장된 발광다이오드 칩; 상기 발광다이오드 칩의 상면에 배치되며 실질적으로 일정한 두께로 형성된 시트형상의 파장변환층; 및 상기 발광다이오드 칩 및 상기 파장변환층을 둘러 싸도록 배치되는 봉지부;를 포함하며, 상기 봉지부는 상기 파장변환층과 실질적으로 평행한 상면을 가지며, 상기 봉지부의 각 측면에는 상기 상면을 향하는 복수개의 측면경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지를 제공한다.
상기 측면경사부는 상기 패키지 본체의 상면 모서리로부터 상기 봉지부의 상면을 향하여 소정의 각도로 형성될 수 있다.
상기 측면경사부는 상기 패키지 본체의 상면 모서리로부터 각각 동일한 각도로 형성될 수 있다.
상기 측면경사부는 평탄면으로 형성될 수 있다.
상기 측면경사부는 상기 패키지 본체의 측면과 동일한 평면상에 형성된 평탄부로부터 연장되어 형성될 수 있다.
상기 평탄부는 적어도 100um의 두께로 형성될 수 있다.
상기 패키지 본체에 수직한 방향에서, 상기 측면경사부의 높이는 상기 평탄부의 높이의 50% 이상일 수 있다.
상기 측면경사부는 상기 발광다이오드 칩의 상면 모서리에 대응되도록 형성될 수 있다.
상기 측면경사부는 상기 패키지 본체의 상면에 대하여 약 30°~ 60°의 각도로 형성될 수 있다.
상기 봉지부는 실리콘, 변형 실리콘, 에폭시, 우레탄, 옥세탄, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리이미드 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다.
상기 파장변환층은 반경화성 물질에 형광체가 혼합될 수 있다.
상기 형광체는 적어도 적색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 패키지 본체는 평탄면으로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극구조는 상기 패키지 본체를 관통하는 제1 및 제2 전극을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태는 실장기판; 및 상기 실장기판 상에 배치되며, 전원인가시 광을 방출하는 발광다이오드 패키지를 포함하며, 상기 발광다이오드 패키지는, 제1 및 제2 전극구조를 구비하는 패키지 본체; 제1 및 제2 전극이 형성된 일면을 가지며 상기 패키지 본체의 제1 및 제2 전극구조에 실장된 발광다이오드 칩; 상기 발광다이오드 칩의 상면에 배치되며 실질적으로 일정한 두께로 형성된 시트형상의 파장변환층; 및 상기 발광다이오드 칩 및 상기 파장변환층을 둘러 싸도록 배치되는 봉지부;를 포함하며, 상기 봉지부는 상기 파장변환층과 실질적으로 평행한 상면을 가지며, 상기 봉지부는 상기 상면을 향하여 경사진 측면을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 발광다이오드 패키지는, 색품질이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 발광다이오드 패키지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광다이오드 패키지를 A-A'를 기준으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광다이오드 패키지의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 발광다이오드 패키지의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 발광다이오드 패키지의 사시도이다.
도 6 내지 도 10은 도 1의 발광다이오드 패키지의 제조공정을 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 11은 비교예의 광경로를 도시한 도면이다.
도 12는 비교예의 색분포를 도시한 도면이다.
도 13은 도 1의 발광다이오드 패키지를 채용한 백라이트의 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 도 1의 발광다이오드 패키지를 채용한 백라이트의 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 15는 일 실시형태의 발광다이오드 패키지를 조명장치에 적용한 예이다.
도 16은 일 실시형태의 발광다이오드 패키지를 헤드 램프에 적용한 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 발광다이오드 패키지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 발광다이오드 패키지를 A-A'를 기준으로 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 의한 발광다이오드 패키지(100)는 제1 및 제2 전극구조(113a, 113b)를 구비하는 패키지 본체(110), 상기 패키지 본체(100)에 실장된 발광다이오드 칩(120), 상기 발광다이오드 칩(120)의 상면에 배치된 파장변환층(130), 상기 발광다이오드 칩(120)과 상기 파장변환층(130)을 둘러싸도록 배치되는 봉지부(140)를 포함한다.
상기 패키지 본체(110)에는, 제1 및 제2 전극구조(113a, 113b)가 형성되며, 이러한 제1 및 제2 전극구조(113a, 113b)에는 발광다이오드 칩(120)이 실장되고, 상기 발광다이오드 칩(120)의 제1 및 제2 전극(124a, 124b)은 상기 제1 및 제2 전극 구조(113a, 113b)에 솔더 범프(solder bump) 등과 같은 전도성 접착층에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
구체적으로, 상기 패키지 본체(110)는 상기 발광다이오드 칩(120)이 실장되는 일면과 타면을 관통하는 제1 및 제2 관통전극(111a, 111b)이 두께 방향으로 형성될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 관통전극(111a, 111b)의 양 단부가 노출되는 상기 일면과 상기 타면에는 각각 제1 및 제2 전극구조(113a, 113b)와 제1 및 제2 하부전극(112a, 112b)가 형성되어, 상기 패키지 본체(110)의 양면이 서로 전기적으로 연결되도록 할 수 있다. 상기 패키지 본체(110)는 웨이퍼 상태에서 패키지를 완성하는 구성인, 이른바 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package ; WLF)를 제조하기 위한 기판일 수 있으며, 이러한 웨이퍼 레벨 패키지의 기판은, 양면이 각각 평탄면으로 구성되어 발광다이오드 칩(120)이 실장된 패키지의 크기를 발광다이오드 칩(120)의 크기 수준으로 축소할 수 있다.
여기서 상기 패키지 본체(110)는, 에폭시, 트리아진, 실리콘, 폴리이미드 등을 함유하는 유기수지 소재 및 기타 유기 수지 소재로 형성될 수 있으나, 방열 특성 및 발광 효율의 향상을 위해, 고내열성, 우수한 열전도성, 고반사효율 등의 특성을 갖는 세라믹(ceramic) 재질, 예를 들어, Al2O3, AlN 등과 같은 물질로 이루어질 수 있다. 다만, 패키지 본체(110)의 재질이 이에 국한되는 것은 아니며, 발광다이오드 패키지(100)의 방열 특성 및 전기적 연결 관계 등을 고려하여 다양한 재질의 패키지 본체(110)가 이용될 수 있다.
또한 상술한 세라믹 기판 이외에도, 인쇄회로기판(printed circuit board) 또는 리드 프레임(lead frame) 등도 본 실시예의 패키지 본체(110)로 이용될 수 있다.
상기 발광다이오드 칩(120)은 상기 패키지 본체(110)에 실장되며, 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층(121), 활성층(122) 및 제2 도전형 반도체층(123)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(121, 123)은 각각 n형 및 p형 반도체층이 될 수 있으며, 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 따라서, 이에 제한되는 것은 아니지만, 본 실시형태의 경우, 제1 및 제2 도전형 반도체층(121, 123)은 각각 n형 및 p형 반도체층을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(121, 123)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1임)을 가지며, 예컨대 GaN, AlGaN, InGaN 등의 물질이 이에 해당될 수 있다.
상기 활성층(122)은 가시광(약 350㎚∼680㎚ 파장범위)을 발광하기 위한 층일 수 있으며, 단일 또는 다중 양자 우물(multiple quantum well ; MQW )구조를 갖는 언도프된 질화물 반도체층으로 구성될 수 있다. 상기 활성층(122)은 예를 들어 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)의 양자장벽층과 양자우물층이 교대로 적층된 다중양자우물구조로　형성되어 소정의 밴드갭을 가지는 구조를 사용할 수 있다. 이와 같은 양자 우물에 의해 전자 및 정공이 재결합되어 발광한다. 다중 양자우물 구조의 경우, 예컨대, InGaN/GaN 구조가 사용될 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(121, 123)과 활성층(122)은 당 기술 분야에서 공지된 MOCVD, MBE, HVPE 등과 같은 결정 성장 공정을 이용하여 형성될 수 있을 것이다.
상기 발광다이오드 칩(120)은 제1 및 제2 전극(124a, 124b)이 서로 동일한 방향으로 배치되는, 소위 플립 칩(flip-chip)구조의 발광다이오드 칩이 사용될 수 있으며, 반도체층의 성장과정에서 결정결함을 감소시키기 위한 버퍼층이 더 포함될 수도 있다.
상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)은 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(121, 123)에 외부 전원을 인가하기 위한 것으로, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(121, 123)과 각각 오믹 접속을 하도록 구비될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)은 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(121, 123)과 오믹 접속의 특성을 갖는 도전성 물질이 1층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있으며, 예컨대, Au, Ag, Cu, Zn, Al, In, Ti, Si, Ge, Sn, Mg, Ta, Cr, W, Ru, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, 투명 도전성 산화물(TCO) 등의 물질 중 하나 이상을 증착시키거나 스퍼터링하는 공정으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극(124a, 124b)은 상기 패키지 본체(110)에 상기 발광다이오드 칩(120)이 실장되는 면에 배치되도록 할 수 있다.
상기 발광다이오드 칩(120)의 상면에는 파장변환층(140)이 배치된다. 상기 파장변환층(140)은 실질적으로 일정한 두께를 가지는 시트(sheet) 형상으로 형성될 수 있으며, 상온에서 반경화 상태이고, 가열시 유동 가능한 수준으로 상 변화하는 반경화성(B-stage) 물질에 형광체와 같은 물질이 분산된 필름일 수 있다.
구체적으로, 상기 반경화성 물질은 B-stage 실리콘일 수 있다. 이때, 상기 파장변환층(130)은 하나의 층이 적층된 구조일 수 있으나, 다층으로 형성될 수도 있다. 상기 파장변환층(130)을 다층으로 형성한 경우에 각각의 층에 서로 다른 종류의 형광체 등을 포함하게 할 수도 있다.
구체적으로 상기 파장변환층(130)은 반경화된 수지물질에 형광입자가 혼합되어 이루어지며, 예를 들어, 수지, 경화제 및 경화 촉매 등으로 이루어진 폴리머 바인더에 형광체가 혼합되고 반경화된(B-stage) 복합재일 수 있다.
형광체로는 가넷(garnet) 계열 형광체(YAG, TAG, LuAG), 실리케이트 계열 형광체, 질화물계 형광체, 황화물계 형광체, 산화물계 형광체 등이 사용될 수 있으며, 단일종으로 구성되거나 또는 소정 비율로 혼합된 복수종으로 구성될 수 있다. 본 실시형태에서는 적어도 적색형광체가 포함될 수 있다.
상기 파장변환층(130)에 사용되는 수지는 고 접착성, 고 광투과성, 고 내열성, 고 광굴절율, 내습성 등을 만족할 수 있는 수지인, 에폭시(epoxy) 계열이나 무기계 고분자인 실리콘(silicone)이 사용될 수 있다. 고 접착성 확보를 위해서는 접착력 향상을 도모하는 첨가제로서, 예를 들어, 실란(silane)계 물질이 채용될 수 있다.
도 2에서는 상기 파장변환층(130)의 구조를 개략적으로 보이고 있다. 상기 파장변환층(130)은 도 2에서와 같이 단일층으로 이루어질 수 있고, 앞서 설명한 바와 같이 복수의 층이 적층된 구조로 이루어질 수 있다. 상기 파장변환층(130)을 복수의 층으로 구성한 경우에는, 각 층의 수지물질은 서로 다른 특성을 가질 수 있다.
예를 들어, 상층을 이루는 수지물질은 하층을 이루는 수지물질보다 강도가 높은 특성을 갖도록 하여 상기 파장변환층(130)이 안정적으로 형태를 유지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 발광다이오드 칩(120)와 접하는 층을 이루는 수지물질은 상층을 이루는 수지물질보다 점착력이 높은 특성을 갖도록 형성하여 상기 발광다이오드 칩(120)과의 접착이 용이하도록 할 수도 있다. 또한, 복수의 층 중 어느 한 층은 형광체가 함유되지 않은 투명층으로 이루어질 수 있다.
상기 봉지부(140)는 상기 발광다이오드 칩(120) 및 상기 파장변환층(140)을 둘러싸도록 배치된다. 상기 봉지부(140)는 상기 발광다이오드 칩(120) 및 파장변환층(130)을 봉지하여 수분 및 열로부터 보호하며, 표면 형상을 조절하여 상기 발광다이오드 칩(120)에서 방출된 광의 배광분포를 조절하도록 할 수 있다.
상기 봉지부(140)는 광투과성 물질로 형성될 수 있으며, 구체적으로, 실리콘, 변형 실리콘, 에폭시, 우레탄, 옥세탄, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리이미드 및 이들의 조합으로 구성된 조성물 등과 같은 투광성을 갖는 절연수지로 형성될 수 있다. 그러나, 이에 한정하는 것은 아니며 유리, 실리카겔 등의 내광성이 뛰어난 무기물이 사용될 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 봉지부(140)의 상면(141)은 상기 파장변환층(130)과 실질적으로 평행한 평탄면을 가지도록 형성될 수 있으며, 상기 봉지부(140)의 각 측면에는 상기 상면(141)을 향하는 복수개의 측면경사부(142)가 형성될 수 있다. 상기 측면경사부(142)는 상부를 향하여 경사진 면을 갖도록 형성되되, 상기 패키지 본체(110)의 상면 모서리로부터 상기 봉지부(140)의 상면(141)을 향하여 소정의 각도(90°-θ1)를 갖도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 θ1은 30°~ 60°의 각도로 형성될 수 있다. 따라서, 측면경사부(142)가 형성되지 않은 경우에 봉지부의 측면과 상면이 만나는 모서리(P1)는 약 90°의 내각(θ2)을 가지게 되나, 본 실시형태의 경우는 상기 측면경사부(142)와 상기 봉지부(140)의 상면(141)이 맞닿는 모서리(P2)의 내각(θ3)이 90°보다 큰 둔각을 갖게 될 수 있다.
이때, 상기 측면경사부(142)는 상기 패키지 본체(110)의 상면 모서리 각각으로부터 상기 봉지부(140)의 상면(141)을 향하여 동일한 각도로 형성되게 하여, 도 3에 도시된 바와 같이 상면에서 보았을 때 동일한 형상의 측면경사부(142)를 가지게 할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 복수의 측면경사부(142) 중 서로 마주보는 측면경사부(142)만 서로 동일한 각도로 형성되게 할 수도 있다.
본 실시형태에 따른 상기 측면경사부(142)에 채용될 수 있는 형상에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 상기 측면경사부(142)는 상기 발광다이오드 칩(120)의 상면과 실질적으로 평행한 상면(141)과 상기 패키지 본체(110)의 상부 모서리를 연결하도록 형성하되, 상기 발광다이오드 칩(120)의 모든 측면에 형성되도록 할 수 있다.
상기 측면경사부(142)는 각각의 모서리에 하나의 측면경사부(142)가 형성되게 할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 각각의 모서리가 만나는 면을 라운드처리하여 하나의 면을 갖도록 할 수도 있으며, 후술할 또 다른 실시형태와 같이, 각각의 모서리에 측면경사부가 더 형성되게 할 수도 있다.
이와 같은 형태의 봉지부(140)는 기존의 형태에 비해, 발광다이오드 패키지(100)의 색품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있는데, 이에 대해서 구체적으로 설명한다.
일반적으로, 웨이퍼 레벨 패키지에서 발광다이오드 칩을 봉지하는 봉지부는 수직에 가까운 내각을 갖는 모서리가 상면에 형성된다. 이는 발광다이오드 칩을 실장기판에 실장하고 봉지한 후, 실장기판에 대하여 수직한 칼날면을 가지는 블레이드를 이용하여 각각의 발광다이오드 패키지로 분리하기 때문이다. 이러한 발광다이오드 칩의 봉지부는, 도 2의 P1에 해당하는 모서리와 같이 수직에 가까운 내각(θ2)을 가지게 되는데, 이러한 모서리를 백색광이 통과하게 되면, 상기 백색광을 이루는 RGB광은 각각 파장에 따라 서로 다르게 굴절하게 된다.
파장에 따라 굴절하는 광 중 임계각보다 큰 각도로 굴절하게 되는 광은 외부로 방출되지 못하고 내부로 다시 반사되는, 이른바 전반사가 되게 되는데, 파장이 상대적으로 긴 적색광의 경우, 다른 파장의 광에 비해 굴절이 적게되므로 외부로 방출될 수 있는 확률이 상대적으로 높게 된다. 이와 같은 이유로, 모서리를 통과하는 광은 적색광이 우세하게 되며, 이러한 적색광은, 도 12와 같이, 광조사면에 대하여 약 75°에 해당하는 지점에 적색띠를 형성하게 된다. 따라서, 광조사면에 대해 색균일도가 불균일하여 색품질이 낮은 광이 조사되는 문제점이 발생한다.
이를 좀 더 자세히 설명하면, 도 11에 도시된 바와 같이, 수직에 가까운 내각(θ2)을 가지는 측면(142')과 만나는 백색광은, 상기 측면(142')의 위치에 따라, 외부로 방출되거나 내부로 전반사된다. 상기 측면(142')을 통과하는 백색광의 광경로를 측정한 결과, 크게 세 가지로 분류됨을 알 수 있었다. D1영역을 통과하는 백색광은 파장과 무관하게 굴절되어 외부로 방출되며, D2영역을 통과하는 백색광 역시 파장과 무관하게 내부로 전반사되나, D3영역을 통과하는 백색광은 전반사된 후 파장에 따라 굴절되거나 전반사되는 것으로 측정되었다.
이 중 D1영역 및 D2영역을 통과하는 광은 파장과 무관하게 모두 굴절되거나 전반사되므로, 광조사면에 적색띠를 형성하지 않는다. 그러나, D3영역을 통과하는 백색광 중 단파장의 광은 전반사된 후 다시 전반사되어 내부로 방출되지 못하나, 적색과 같은 장파장의 광은 전반사된 후 굴절되어 외부로 방출되게므로, 광조사면의 약 75° 영역에 적색띠를 형성하게 된다.
본 발명의 일 실시형태는 도 2에 도시된 바와 같이, D3영역을 포함하는 영역에 측면경사부(142)를 형성하여, 봉지부(140)의 상면 모서리가 둔각의 내부각(θ3)을 가질 수 있다. 이러한 둔각의 모서리는 상대적으로 파장이 짧은 광의 전반사를 감소시켜, 광조사면에 다양한 파장의 광이 조사되게 할 수 있다. 따라서, 색균일도가 더욱 향상되어 색품질이 높아지는 효과가 있다.
다음으로 본 발명의 다른 실시형태의 발광다이오드 패키지(200)에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 발광다이오드 패키지의 단면도이다.
본 실시형태의 경우, 앞서 설명한 일 실시형태와 비교하여, 측면경사부(242)가 패키지 본체(210)의 측면과 동일한 평면 상에 형성된 평탄면에 연장되어 형성된 차이점이 있다. 그 외의 구성은 일 실시형태와 같으므로, 일 실시형태와 다른 구성을 중심으로 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 발광다이오드 패키지(200)는, 앞서 설명한 일 실시형태와 동일하게, 제1 및 제2 관통전극(211a, 211b)이 두께 방향으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 관통전극(211a, 211b)의 양단에는 각각 제1 및 제2 전극구조(213a, 213b)와 제1 및 제2 하부전극(212a, 212b)이 배치된 패키지 본체(210), 상기 제1 및 제2 전극구조(213a, 213b)에 실장되는 제1 및 제2 전극(224a, 224b)을 일면에 가지며 제1 및 제2 도전형 반도체층(221, 223) 및 활성층(222)를 가지는 발광다이오드 칩(220), 상기 발광다이오드 칩(220)의 상면에 배치되는 파장변환층(230), 상기 발광다이오드 칩(220) 및 파장변환층(230)을 둘러싸는 봉지부(240)를 포함한다.
상기 봉지부(240)에 측면경사부(242)가 형성되는 점은 앞서 설명한 일실시예와 같으나, 상기 측면경사부(242)가 상기 패키지 본체(210)의 측면의 측면과 동일한 평면상에 형성된 평탄부로부터 연장되어 형성되는 차이점이 있다.
이러한 차이점으로 인하여, 본 실시형태의 측면경사부(242)는 패키지 본체(210)의 상면으로부터 소정 간격 이격되어 형성될 수 있는 특징이 있다. 이와 같이 측면경사부를(242)를 패키지 본체(210)의 상면으로부터 이격하여 형성함으로써, 일 실시형태에 비해 측면경사부(242)를 형성하기 위해 제거하는 봉지부(240)의 양을 감소시킬 수 있으며, 제조공정 상의 오차에 의해 파장변환층(240)이 측면경사부(242)에 노출되는 확률을 낮출 수 있다. 또한, 상기 측면경사부(242)의 내각(90°-θ4)을 더욱 각은 각도로 형성하여 상기 측면경사부(242)와 상면(241)이 더욱 큰 각도의 둔각으로 접하게 할 수도 있다.
이때, 상기 측면경사부(242)가 상기 패키지 본체(210)의 상면으로부터 적어도 약 100um의 간격으로 이격되도록, 상기 평탄부의 높이(Tb)를 약 100um 이상이 되도록 형성할 수 있다. 또한, 상기 패키지 본체(210)에 수직한 방향을 기준으로, 상기 측면경사부(242)의 높이(Ta)가 상기 평탄부의 높이의 50% 이상이 되도록 형성하여, 측면경사부(242)로서의 효과와 제조공정 상의 이점을 모두 얻을 수 있도록 할 수도 있다.
다음으로 본 발명의 또 다른 실시형태의 발광다이오드 패키지(300)에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 발광다이오드 패키지의 사시도이다.
본 실시형태의 경우, 앞서 설명한 일 실시형태와 비교하여, 봉지부(340)의 측면경사부를 더 많은 수의 평탄면으로 구성한 차이점이 있다. 그 외의 구성은 일 실시형태와 같으므로, 일 실시형태와 다른 구성을 중심으로 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 발광다이오드 패키지(300)는, 앞서 설명한 일 실시형태와 동일하게, 양단에 각각 제1 및 제2 전극구조(313a, 313b)와 제1 및 제2 하부전극(312a, 312b)이 배치된 패키지 본체(310), 상기 제1 및 제2 전극구조(313a, 313b)에 실장되는 발광다이오드 칩(320), 상기 발광다이오드 칩(320)의 상면에 배치되는 파장변환층(330), 상기 발광다이오드 칩(320) 및 파장변환층(330)을 둘러싸는 봉지부(340)를 포함한다.
앞서 설명한 일 실시형태의 봉지부는, 도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 측면경사부(142)가 형성되었으나, 본 실시형태는 8개의 측면경사부가 형성된 차이점이 있다. 이와 같이, 측면경사부를 더 많은 개수의 평탄면으로 나누어 형성하면 봉지부의 상면과 측면경사면이 만나는 모서리를 더욱 큰 각도의 둔각으로 형성할 수 있다.
다음으로 도 6 내지 도 10을 참조하여, 도 1에 도시된 발광다이오드 패키지(100)의 제조방법의 일 실시예에 대해 설명한다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이, 패키지 본체(110)의 제1 및 제2 전극구조(113a, 113b)에 발광다이오드 칩(120)을 실장하고, 상기 발광다이오드 칩(120)에 전원을 인가하여 상기 발광다이오드 칩(120)의 색특성을 측정한다. 색특성의 측정은 상기 발광다이오드 칩(120)에 프로브(P)를 이용하여 전원을 인가함으로서 이루어질 수 있으며, 이러한 색특성은 상기 발광소자 칩으로부터 방출되는 광의 파장, 파워 및 반치폭(full width at half maximum; FWHM) 및 색좌표 중 적어도 하나일 수 있다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 앞서 측정한 색특성을 기초로, 상기 발광다이오드 칩(120)에서 방출되는 광이 목표하는 색특성이 되도록, 상기 발광다이오드 칩(120) 상에 흡착기(F)를 이용하여 시트 형상의 파장변환층(130)을 배치한다. 상기 파장변환층(130)의 양은, 상기 파장변환층(130)의 단위 양에 대응되어 상기 발광다이오드 칩(120)의 색특성이 변화하는 비율(색특성 변화율)을 수치화하고, 상기 색특성 변화율에 근거하여 필요한 파장변환층을 산정하는 방법으로 결정할 수 있다.
다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 발광다이오드 칩(120)과 파장변환층(130)을 덮도록 봉지층(140a)을 형성한다.
다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, V형상의 단면을 가진 블레이드(B1)를 이용하여 상기 봉지층(140a)을 개별 발광다이오드 칩(100a) 단위로 절단한다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 좁은 단면을 가진 블레이드(B2)를 이용하여, 패키지 본체(110a)를 절단하여 발광다이오드 칩(100)을 완성한다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 백라이트 유닛에 적용한 예를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 백라이트 유닛(3000)은 기판(3002) 상에 광원(3001)이 실장되며, 그 상부에 배치된 하나 이상의 광학 시트(3003)를 구비한다. 광원(3001)은 도 1, 도 4, 및 도 5를 참조하여 상술한 구조 또는 이와 유사한 구조를 갖는 발광다이오드 패키지를 이용할 수 있으며, 또한, 발광다이오드 칩을 직접 기판(3002)에 실장(소위 COB 타입)하여 이용할 수도 있다.
도 13의 백라이트 유닛(3000)에서 광원(3001)은 액정표시장치가 배치된 상부를 향하여 빛을 방사하는 것과 달리, 도 14에 도시된 다른 예의 백라이트 유닛(4000)은 기판(4002) 위에 실장된 광원(4001)이 측 방향으로 빛을 방사하며, 이렇게 방시된 빛은 도광판(4003)에 입사되어 면광원의 형태로 전환될 수 있다. 도광판(4003)을 거친 빛은 상부로 방출되며, 광 추출 효율을 향상시키기 위하여 도광판(4003)의 하면에는 반사층(4004)이 배치될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 의한 발광다이오드 패키지를 조명 장치에 적용한 예를 나타낸다.
도 15의 분해사시도를 참조하면, 조명장치(5000)는 일 예로서 벌브형 램프로 도시되어 있으며, 발광모듈(5003)과 구동부(5008)와 외부접속부(5010)를 포함한다. 또한, 외부 및 내부 하우징(5006, 5009)과 커버부(5007)와 같은 외형구조물을 추가적으로 포함할 수 있다. 발광모듈(5003)은 도 1, 도 4, 및 도 5의 발광다이오드 패키지와 동일하거나 유사한 구조를 가지는 발광다이오드 패키지(5001)와 그 발광다이오드 패키지(5001)가 탑재된 회로기판(5002)을 포함할 수 있다. 본 실시형태에서는, 1개의 발광다이오드 패키지(5001)가 회로기판(5002) 상에 실장된 형태로 예시되어 있으나, 필요에 따라 복수 개로 장착될 수 있다.
외부 하우징(5006)은 열방출부로 작용할 수 있으며, 발광모듈(5003)과 직접 접촉되어 방열효과를 향상시키는 열방출판(5004) 및 조명장치(5000)의 측면을 둘러싸는 방열핀(5005)을 포함할 수 있다. 커버부(5007)는 발광모듈(5003) 상에 장착되며 볼록한 렌즈형상을 가질 수 있다. 구동부(5008)는 내부 하우징(5009)에 장착되어 소켓구조와 같은 외부접속부(5010)에 연결되어 외부 전원으로부터 전원을 제공받을 수 있다. 또한, 구동부(5008)는 발광모듈(5003)의 발광다이오드 패키지(5001)을 구동시킬 수 있는 적정한 전류원으로 변환시켜 제공하는 역할을 한다. 예를 들어, 이러한 구동부(5008)는 AC-DC 컨버터 또는 정류회로부품 등으로 구성될 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 조명장치(5000)는 통신 모듈을 더 포함 할 수도 있다.
도 16은 본 발명의 실시형태예에 의한 발광다이오드 패키지를 헤드 램프에 적용한 예를 나타낸다.
도 16을 참조하면, 차량용 라이트 등으로 이용되는 헤드 램프(6000)는 광원(6001), 반사부(6005), 렌즈 커버부(6004)를 포함하며, 렌즈 커버부(6004)는 중공형의 가이드(6003) 및 렌즈(6002)를 포함할 수 있다. 광원(6001)은 도 1, 도 4 및 도 5 중 어느 하나의 발광다이오드 패키지를 적어도 하나 포함할 수 있다. 또한, 헤드 램프(6000)는 광원(6001)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 방열부(6012)를 더 포함할 수 있으며, 방열부(6012)는 효과적인 방열이 수행되도록 히트싱크(6010)와 냉각팬(6011)을 포함할 수 있다. 또한, 헤드 램프(6000)는 방열부(6012) 및 반사부(6005)를 고정시켜 지지하는 하우징(6009)을 더 포함할 수 있으며, 하우징(6009)은 몸체부(6006) 및 일면에 방열부(6012)가 결합하여 장착되기 위한 중앙홀(6008)을 구비할 수 있다. 또한, 하우징(6009)은 상기 일면과 일체로 연결되어 직각방향으로 절곡되는 타면에 전방홀(6007)을 구비할 수 있다. 반사부(6005)는 하우징(6009)에 고정되어, 광원(6001)에서 발생된 빛이 반사되어 전방홀(6007)을 통과하여 외부로 출사되게 할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 발광다이오드 패키지
110: 패키지 본체
111a: 제1 관통전극
111b: 제2 관통전극
112a: 제1 하부전극
112b: 제2 하부전극
113a: 제1 전극구조
113b: 제2 전극구조
120: 발광다이오드 칩
121: 제1 도전형 반도체층
122: 활성층
123: 제2 도전형 반도체층
124a: 제1 전극
124b: 제2 전극
130: 파장변환층
140: 봉지부
141: 상면
142: 측면봉지부

Claims (10)

  1. 제1 및 제2 전극구조를 구비하는 패키지 본체;
    제1 및 제2 전극이 형성된 일면을 가지며 상기 패키지 본체의 제1 및 제2 전극구조에 실장된 발광다이오드 칩;
    상기 발광다이오드 칩의 상면에 배치되며 실질적으로 일정한 두께로 형성된 시트형상의 파장변환층; 및
    상기 발광다이오드 칩 및 상기 파장변환층을 둘러싸도록 배치되는 봉지부;를 포함하며,
    상기 봉지부는 상기 파장변환층과 실질적으로 평행한 상면을 가지며, 상기 봉지부의 각 측면에는 상기 상면을 향하는 복수개의 측면경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측면경사부는 상기 패키지 본체의 상면 모서리로부터 상기 봉지부의 상면을 향하여 소정의 각도로 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 측면경사부는 상기 패키지 본체의 상면 모서리로부터 각각 동일한 각도로 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측면경사부는 평탄면으로 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측면경사부는 상기 패키지 본체의 측면과 동일한 평면상에 형성된 평탄부로부터 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 측면경사부는 상기 발광다이오드 칩의 상면 모서리에 대응되도록 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 측면경사부는 상기 패키지 본체의 상면에 대하여 30°~ 60°의 각도로 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 파장변환층은 반경화성 물질에 형광체가 혼합된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 본체는 평탄면으로 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  10. 실장기판; 및
    상기 실장기판 상에 배치되며, 전원인가시 광을 방출하는 발광다이오드 패키지를 포함하며,
    상기 발광다이오드 패키지는,
    제1 및 제2 전극구조를 구비하는 패키지 본체;
    제1 및 제2 전극이 형성된 일면을 가지며 상기 패키지 본체의 제1 및 제2 전극구조에 실장된 발광다이오드 칩;
    상기 발광다이오드 칩의 상면에 배치되며 실질적으로 일정한 두께로 형성된 시트형상의 파장변환층; 및
    상기 발광다이오드 칩 및 상기 파장변환층을 둘러싸도록 배치되는 봉지부;를 포함하며,
    상기 봉지부는 상기 파장변환층과 실질적으로 평행한 상면을 가지며, 상기 봉지부는 상기 상면을 향하여 경사진 측면을 가지는 것을 특징으로 하는 발광장치.
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