KR20150104437A - 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛, 조명 장치 및 발광 소자 패키지의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛, 조명 장치 및 발광 소자 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 바인더와 방열 분말이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 기판; 상기 기판의 상면에 형성되고, 전극 분리 공간이 형성된 제 1 전극층 및 제 2 전극층으로 이루어지는 상면 전극층; 상기 기판의 하면에 형성되는 하면 전극층; 및 상기 기판의 측면에 형성되고, 상기 상면 전극층과 상기 하면 전극층을 전기적으로 연결하는 측면 전극층;을 포함할 수 있다.

Description

발광 소자 패키지, 백라이트 유닛, 조명 장치 및 발광 소자 패키지의 제조 방법{Light emitting device package, backlight unit, lighting device and its manufacturing method}

본 발명은 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛, 조명 장치 및 발광 소자 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이 용도나 조명 용도로 사용할 수 있는 발광 소자 패키지 및 발광 소자 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN 다이오드 형성을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 광을 구현할 수 있는 일종의 반도체 소자를 말한다. 이러한 발광 소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이러한 LED는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 기판이나 리드프레임에 실장한 후, 패키징할 수 있어서 여러 가지 용도로 모듈화하여 백라이트 유닛(backlight unit)이나 각종 조명 장치 등에 적용할 수 있다.

그러나, 종래의 발광 소자 패키지는 금속 재질의 리드 프레임이나 세라믹 기판 또는 금속 기판을 사용하는 것으로, 금형이나 금속 소재를 자르거나 절단하기 위한 대용량의 프레스를 이용하는 등 제조 공정이나 과정이 매우 복잡하고 번거로우며, 금속판을 절연 처리하기가 용이하지 않아서 금속판 위에 패턴을 형성하기가 어려웠었고, 이로 인하여 패키지 가격이 증대되고, 생산성 및 성형성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

예를 들자면, 종래의 금속 재질의 리드 프레임이나 금속 기판을 이용하는 경우에는, 리드 프레임을 금형을 타발하여 성형하는 것이나, 금형이 한번 개발되면 쉽게 바꾸지 못하여 금형 변경시 고가의 비용이 발생되고, 전극분리선의 수지 재질과 리드 프레임의 금속 재질 간의 열팽창 계수의 차이로 단자가 고열에서 쉽게 박리되는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 세라믹 재질의 기판을 이용하는 경우에는, 내부에 3차원적으로 매우 복잡한 형태의 금속 배선이 필요하고, 이를 위해서 세라믹 소재의 소성 가공이 필요하며, 제품의 절단시 일반적인 트림이 불가능하여 고가의 소잉 공정을 필요로 하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 고방열 패키지를 구성할 수 있는 동시에, 금속에 비해서 비교적 연한 재질인 바인더와 방열 분말의 혼합 소재를 이용하여 트림, 절단, 천공, 시트 접착, 패턴 형성, 성형 등의 과정이 기존의 PCB 제조 과정과 유사하여 PCB 장비를 이용하는 등 매우 용이하고, 비교적 저가의 소재를 기판으로 사용하여 패키지 가격을 절감하며, 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 멀티 플립칩 본딩이나 복잡한 패턴 형성이나 추가 공정 등 성형성을 크게 향상시킬 수 있게 하는 발광 소자 패키지, 백라이트 유닛, 조명 장치 및 발광 소자 패키지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지는, 바인더와 방열 분말이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 기판; 상기 기판의 상면에 형성되고, 전극 분리 공간이 형성된 제 1 전극층 및 제 2 전극층으로 이루어지는 상면 전극층; 상기 기판의 하면에 형성되는 하면 전극층; 및 상기 기판의 측면에 형성되고, 상기 상면 전극층과 상기 하면 전극층을 전기적으로 연결하는 측면 전극층;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 바인더는 에폭시 계열의 수지를 포함하고, 상기 방열 분말은, 적어도 세라믹 분말, 금속 분말, 절연체가 코팅된 금속 분말 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 측면 전극층은, 상기 기판에 천공된 관통창의 내벽을 따라 도금된 도금층일 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지는, 상기 상면 전극층에 형성되는 추가 도금층; 상기 상면 전극층에 안착되는 발광 소자; 상기 상면 전극층과 상기 발광 소자 사이에 설치되는 본딩 매체; 상기 기판의 하면에 설치되는 하면 방열층; 상기 발광 소자의 광 경로에 설치되는 렌즈 또는 형광체; 및 상기 기판 또는 상기 상면 전극층에 설치되고, 상기 렌즈 또는 형광체의 설치 위치를 안내하는 가이드부;를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 백라이트 유닛은, 바인더와 방열 분말이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 기판; 상기 기판의 상면에 형성되고, 전극 분리 공간이 형성된 제 1 전극층 및 제 2 전극층으로 이루어지는 상면 전극층; 상기 상면 전극층에 안착되는 발광 소자; 상기 기판의 하면에 형성되는 하면 전극층; 상기 기판의 측면에 형성되고, 상기 상면 전극층과 상기 하면 전극층을 전기적으로 연결하는 측면 전극층; 및 상기 발광 소자의 광 경로에 설치되는 도광판;을 포함할 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 조명 장치는, 바인더와 방열 분말이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 기판; 상기 기판의 상면에 형성되고, 전극 분리 공간이 형성된 제 1 전극층 및 제 2 전극층으로 이루어지는 상면 전극층; 상기 상면 전극층에 안착되는 발광 소자; 상기 기판의 하면에 형성되는 하면 전극층; 및 상기 기판의 측면에 형성되고, 상기 상면 전극층과 상기 하면 전극층을 전기적으로 연결하는 측면 전극층;을 포함할 수 있다.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법은, 바인더와 방열 분말이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 원판을 준비하는 단계; 상기 원판의 상면에 상면 전극층 시트를 부착하고, 상기 원판의 하면에 하면 전극층 시트를 부착하는 단계; 상기 상면 전극층 시트와 상기 하면 전극층 시트가 부착된 상기 원판에 관통창을 천공하는 단계; 상기 관통창의 내벽에 측면 전극층이 형성되도록 도금층을 도금하는 단계; 상기 상면 전극층 시트 또는 상기 하면 전극층 시트에 전극 분리 공간 또는 패턴이 형성되도록 상기 상면 전극층 시트 또는 상기 하면 전극층 시트에 감광성 마스크 필름을 부착하고 노광 후 식각액으로 식각하는 단계; 및 식각된 상기 상면 전극층 시트와 상기 하면 전극층 시트 및 상기 원판을 단위 패키지로 절단하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법은, 상기 식각된 상기 상면 전극층 시트와 상기 하면 전극층 시트 및 상기 원판을 단위 패키지로 절단하는 단계 이전에, 적어도 상기 상면 전극층 시트, 상기 하면 전극층 시트, 상기 측면 전극층, 상기 원판 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 표면에 추가 도금층을 도금하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법은, 상기 식각된 상기 상면 전극층 시트와 상기 하면 전극층 시트 및 상기 원판을 단위 패키지로 절단하는 단계 이전에, 상기 상면 전극층 시트에 본딩 매체를 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법은, 상기 식각된 상기 상면 전극층 시트와 상기 하면 전극층 시트 및 상기 원판을 단위 패키지로 절단하는 단계 이전에, 상기 원판 또는 상면 전극층 시트에 렌즈 또는 형광체의 설치 위치를 안내하는 가이드부를 형성하는 단계; 상기 상면 전극층 시트에 발광 소자를 안착시키는 단계; 및 상기 가이드부에 상기 렌즈 또는 상기 형광체를 설치하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 바인더와 방열 분말의 혼합 소재를 이용하여 방열성이 우수하고, 제조 과정을 용이하여 패키지 가격을 절감하며, 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 멀티 플립칩 본딩이나 복잡한 패턴 형성이나 추가 공정 등 성형성을 크게 향상시켜서 생산 시간 및 생산 비용을 크게 절감할 수 있으며, 양질의 제품을 생산할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 II-II 절단면을 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 12는 도 1의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 백라이트 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 18은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.

명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면, 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)를 나타내는 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 발광 소자 패키지(100)의 II-II 절단면을 나타내는 단면도이다.

먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)는, 크게, 기판(10)과, 발광 소자(20)와, 상면 전극층(30)과, 하면 전극층(50) 및 측면 전극층(40)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 기판(10)은, 바인더(11)와 방열 분말(12)이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 것으로, 상기 바인더(11)는 에폭시 계열의 수지를 포함하고, 상기 방열 분말(12)은, 적어도 세라믹 분말(12-1), 금속 분말(12-2), 절연체(12-3)가 코팅된 금속 분말(12-4) 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.

이러한 상기 기판(10)은, 상기 발광 소자(20)는 물론, 상기 상면 전극층(30)과, 상기 하면 전극층(50) 및 상기 측면 전극층(40)을 지지할 수 있고, 이들과 전기적으로 절연되는 것으로서, 이를 위한 적당한 기계적 강도를 갖는 혼합 재질로 제작될 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들어서, 상기 기판(10)은, 에폭시 수지 조성물 이외에도, 레진, 글래스, 실리콘 수지 조성물, 변성 에폭시 수지 조성물, 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지, EMC(Epoxy Mold Compound), 화이트 실리콘, PSR(Photoimageable Solder Resist) 등의 바인더에 열전도성이 우수하고, 산화층 등 각종 절연체(12-3)가 코팅된 금속 분말(12-4), 즉, 절연 처리될 수 있는 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 납, 금, 은 등의 금속 분말이 혼합된 혼합 재질일 수 있다.

여기서, 상기 금속 분말(12-4)에 코팅되는 상기 절연체(12-3)는, 상기 금속 분말(12-4)을 전체적 둘러싸는 절연 재질로서, 예컨데, 상기 금속 분말(12-4)을 산화시켜서 형성할 수 있다. 상기 금속 분말(12-4)이 금속 중 알루미늄을 포함하는 경우에는, 상기 절연체(12-3)는 알루미늄 산화물인 알루미나를 포함할 수 있다. 이러한 산화 방법으로는 여러 가지 방법이 가능하지만, 아노다이징(anodizing)법을 이용해서 상기 금속 분말(12-4)의 표면에 알루미늄 성분을 산화시켜서 상기 절연체(12-3)를 형성할 수 있다.

즉, 상기 금속 분말(12-4)은 알루미늄 성분을 포함할 수 있고, 상기 절연체(12-3)는 알루미늄 산화막일 수 있다. 이외에도, 상기 절연체(12-3)는, 실리콘옥사이드나 실리콘나이트라이드 등으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 기판(10)은, 상기 바인더(11)와 상기 방열 분말(12)의 혼합 재질인 두께가 얇은 연성 재질의 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)의 절연 기판이나, 플랙서블 인쇄 회로 기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)의 절연 기판일 수 있다.

한편, 상기 기판(10)의 상기 바인더(11)는 상기 방열 분말(12)과 혼합된 후, 부분적 혹은 전체적으로 경화될 수 있는 열가소성이나, 열경화성 또는 휘발성 물질이 혼합된 혼합 재질일 수 있다.

따라서, 방열 분말(12)을 이용하기 때문에 방열성이 우수한 동시에, 금속에 비해서 상대적으로 연한 재질인 상기 바인더(11)와 상기 방열 분말(12)의 혼합 소재를 이용한 상기 기판(10)을 이용하여 각종 트림, 절단, 천공, 시트 접착, 패턴 형성, 성형 등의 과정이 기존의 PCB 제조 과정과 유사하고, 기존의 PCB 장비를 다소 변경하여 이용할 수 있는 등 매우 경제적이고, 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 발광 소자(20)는, 상기 상면 전극층(30)의 상방에 안착되는 것으로서, 제 1 패드(P1)와 제 2 패드(P2)를 갖는 플립칩(flip chip) 형태의 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다.

이러한, 상기 발광 소자(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체로 이루어질 수 있다. 예를 들어서, 질화물 반도체로 이루어지는 청색, 녹색, 적색, 황색 발광의 LED, 자외 발광의 LED, 적외 발광의 LED 등이 적용될 수 있다. 질화물 반도체는, 일반식이 Al_xGa_yIn_zN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, x+y+z=1)으로 나타내진다.

또한, 상기 발광 소자(20)는, 예를 들면, MOCVD법 등의 기상성장법에 의해, 성장용 사파이어 기판이나 실리콘 카바이드 기판 상에 InN, AlN, InGaN, AlGaN, InGaAlN 등의 질화물 반도체를 에피택셜 성장시켜 구성할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(20)는, 질화물 반도체 이외에도 ZnO, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlInGaP 등의 반도체를 이용해서 형성할 수 있다. 이들 반도체는, n형 반도체층, 발광층, p형 반도체층의 순으로 형성한 적층체를 이용할 수 있다. 상기 발광층(활성층)은, 다중 양자웰 구조나 단일 양자웰 구조를 한 적층 반도체 또는 더블 헤테로 구조의 적층 반도체를 이용할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(20)는, 디스플레이 용도나 조명 용도 등 용도에 따라 임의의 파장의 것을 선택할 수 있다.

여기서, 상기 성장용 기판으로는 필요에 따라 절연성, 도전성 또는 반도체 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 성장용 기판은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. GaN 물질의 에피성장을 위해서는 동종 기판인 GaN 기판이 좋으나, GaN 기판은 그 제조상의 어려움으로 생산단가가 높은 문제가 있다.

이종 기판으로는 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등이 주로 사용되고 있으며. 가격이 비싼 실리콘 카바이드 기판에 비해 사파이어 기판이 더 많이 활용되고 있다. 이종 기판을 사용할 때는 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자상수의 차이로 인해 전위(dislocation) 등 결함이 증가한다. 또한, 기판 물질과 박막 물질 사이의 열팽창계수의 차이로 인해 온도 변화시 휨이 발생하고, 휨은 박막의 균열(crack)의 원인이 된다. 기판과 GaN계인 발광 적층체 사이의 버퍼층을 이용해 이러한 문제를 감소시킬 수도 있다.

또한, 상기 성장용 기판은 LED 구조 성장 전 또는 후에 LED 칩의 광 또는 전기적 특성을 향상시키기 위해 칩 제조 과정에서 완전히 또는 부분적으로 제거되거나 패터닝하는 경우도 있다.

예를 들어, 사파이어 기판인 경우는 레이저를 기판을 통해 반도체층과의 계면에 조사하여 기판을 분리할 수 있으며, 실리콘이나 실리콘 카바이드 기판은 연마/에칭 등의 방법에 의해 제거할 수 있다.

또한, 상기 성장용 기판 제거 시에는 다른 지지 기판을 사용하는 경우가 있으며 지지 기판은 원 성장 기판의 반대쪽에 LED 칩의 광효율을 향상시키게 위해서, 반사 금속을 사용하여 접합하거나 반사구조를 접합층의 중간에 삽입할 수 있다.

또한, 상기 성장용 기판 패터닝은 기판의 주면(표면 또는 양쪽면) 또는 측면에 LED 구조 성장 전 또는 후에 요철 또는 경사면을 형성하여 광 추출 효율을 향상시킨다. 패턴의 크기는 5nm ~ 500㎛ 범위에서 선택될 수 있으며 규칙 또는 불규칙적인 패턴으로 광 추출 효율을 좋게 하기 위한 구조면 가능하다. 모양도 기둥, 산, 반구형, 다각형 등의 다양한 형태를 채용할 수 있다.

상기 사파이어 기판의 경우, 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001과 4.758 이며, C면, A면, R면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다.

또한, 상기 성장용 기판의 다른 물질로는 Si 기판을 들 수 있으며, 대구경화에 보다 적합하고 상대적으로 가격이 낮아 양산성이 향상될 수 있다.

또한, 상기 실리콘(Si) 기판은 GaN계 반도체에서 발생하는 빛을 흡수하여 발광소자의 외부 양자 효율이 낮아지므로, 필요에 따라 상기 기판을 제거하고 반사층이 포함된 Si, Ge, SiAl, 세라믹, 또는 금속 기판 등의 지지기판을 추가로 형성하여 사용한다.

상기 Si 기판과 같이 이종 기판상에 GaN 박막을 성장시킬 때, 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자 상수의 불일치로 인해 전위(dislocation) 밀도가 증가하고, 열팽창 계수 차이로 인해 균열(crack) 및 휨이 발생할 수 있다. 발광 적층체의 전위 및 균열을 방지하기 위한 목적으로 성장용 기판과 발광적층체 사이에 버퍼층을 배치시킬 수 있다. 상기 버퍼층은 활성층 성장시 기판의 휘는 정도를 조절해 웨이퍼의 파장 산포를 줄이는 기능도 한다.

여기서, 상기 버퍼층은 Al_xIn_yGa_1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, x+y≤1), 특히 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, 또는 InGaNAlN를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 ZrB2, HfB2, ZrN, HfN, TiN 등의 물질도 사용할 수 있다. 또한, 복수의 층을 조합하거나, 조성을 점진적으로 변화시켜 사용할 수도 있다.

또한, 도시하지 않았지만, 상기 발광 소자(20)는, 상기 패드(P1)(P2) 이외에도 펌프나 솔더 등의 신호전달매체를 갖는 플립칩 형태일 수 있고, 이외에도, 단자에 본딩 와이어가 적용되거나, 부분적으로 제 1 단자 또는 제 2 단자에만 본딩 와이어가 적용되는 발광 소자나, 수평형, 수직형 발광 소자 등이 모두 적용될 수 있다.

또한, 상기 제 1 패드(P1)와 상기 제 2 패드(P2)는 도 1에 도시된 사각 형상 이외에 다양한 형상으로 변형될 수 있고, 예컨대 하나의 암 상에 다수 핑거들이 구비된 핑거 구조를 가질 수도 있다.

또한, 상기 발광 소자(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)에 1개가 설치될 수도 있고, 이외에도 도시하지 않았지만, 상기 기판(10)에 복수개가 설치되는 것도 가능하다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상면 전극층(30)은, 상기 기판(10)의 상면에 형성되는 것으로서, 전극 분리 공간(A)이 형성된 제 1 전극층(31) 및 제 2 전극층(32)으로 이루어지는 전도성 재질의 전극층일 수 있다.

더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 제 1 전극층(31) 및 상기 제 2 전극층(32)은, 상기 발광 소자(20)와 대향되도록 상기 기판(10)의 상면에 형성될 수 있고, 상기 제 1 전극층(31)과 상기 제 2 전극층(32) 사이에는 전극 분리 공간(A)이 형성될 수 있다.

예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10)의 상면에 상기 전극 분리 공간(A)을 기준으로 양측에 각각 반원 형상으로 상기 제 1 전극층(31)과 상기 제 2 전극층(32)이 형성될 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하면 전극층(50)은, 상기 기판(10)의 하면에 형성되는 전도성 재질의 전극층일 수 있다. 여기서, 상기 하면 전극층(50)은, 도시하지 않았지만, 외부의 전원 연결 단자나 모듈 기판 등에 전기적으로 연결될 수 있도록 외부의 전원 연결 단자나 모듈 기판의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 상면 전극층(30) 및 상기 하면 전극층(50)은, 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 솔더(Solder) 등 전도성 재질을 갖는 시트를 상기 기판(10)의 상면 및 하면에 각각 부착시키고, 핫프레스를 이용하여 고온, 고압으로 가압하는 시트 부착 방식, 즉 일반적으로 PCB 제조 장비를 이용하여 형성할 수 있다.

따라서, 기존의 PCB 제조 과정과 유사하여 PCB 장비인 핫프레스를 이용하는 등 제조 과정이 매우 용이하고, 비교적 저가의 혼합 소재를 상기 기판(10)으로 사용하여 패키지 가격을 절감하며, 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

이외에도, 상기 상면 전극층(30) 및 상기 하면 전극층(50)은, 각종 증착 공정, 펄스 도금이나 직류 도금 등의 도금 공정, 솔더링 공정, 접착 공정, 스프레이 공정 등 다양한 공정을 이용하여 형성될 수 있다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 측면 전극층(40)은, 상기 기판(10)의 측면에 형성되고, 상기 상면 전극층(30)과 상기 하면 전극층(50)을 전기적으로 연결하는 것으로서, 상기 기판(10)에 천공된 관통창(W)의 내벽을 따라 도금된 도금층일 수 있다.

이러한 도금 방식은 무전해 도금 방식이 가능하고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 관통창(W)의 내벽에만 무전해 방식 또는 전해 방식으로 도금하거나, 상기 기판(10)의 상면 및 하면의 부분적 또는 전체적으로 무전해 방식 또는 전해 방식으로 도금할 수 있다.

이러한, 상기 측면 전극층(40)의 형성 방법은, 도금 방식에 국한되지 않고, 이외에도 상기 기판(10)의 측면에 솔더 패이스트 등 도전성 패이스트를 도팅하거나, 초정밀 전사하거나, 초정밀 스템핑(stamping)할 수 있고, 이외에도 잉크젯 프린팅(inkjet printing) 방식, 스텐실 프린팅(stencil printing) 방식, 스퀴즈 프린팅(squeeze printing) 방식 등 각종 프린트 방식으로 형성할 수 있다.

상술된 바와 같이, 상기 상면 전극층(30)과, 상기 하면 전극층(50) 및 상기 측면 전극층(40)은, 구리(Cu), 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 솔더(Solder), 니켈 등 전도성 재질일 수 있고, 각종 시트 부착, 증착, 펄스 도금이나 직류 도금 등의 도금 공정, 솔더링 공정, 접착 공정, 스프레이 공정 등 다양한 공정을 이용하여 형성될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)는, 추가 도금층(60)과, 본딩 매체(70)와, 하면 방열층(80)과, 렌즈(90) 또는 형광체 및 가이드부(G)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 추가 도금층(60)은, 상기 상면 전극층(30)에 형성되는 것으로서, 예컨데, 상기 상면 전극층(30)과, 상기 하면 전극층(50) 및 상기 측면 전극층(40)이 서로 물리적 또는 전기적으로 보다 견고하게 연결될 수 있도록 상기 상면 전극층(30)과, 상기 하면 전극층(50) 및 상기 측면 전극층(40)의 외표면에 추가로 설치될 수 있다.

이외에도, 상기 추가 도금층(60)은 상기 상면 전극층(30)에만 형성되는 반사층일 수 있다. 도시하지 않았지만, 이러한 상기 반사층은 반사도가 뛰어난 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 니켈 등의 반사성 도금층으로 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 추가 도금층(60)을 이용하여 패키지의 물리적 및 전기적 특성을 향상시키고, 패키지의 광효율을 향상시킬 수 있다.

이외에도, 상기 반사층은 도금 방식 이외에도, 실리콘 수지 조성물, 실리콘 변성 에폭시 수지 등의 변성 에폭시 수지 조성물, 에폭시 변성 실리콘 수지 등의 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지 등의 수지 등을 몰딩이나 도포나 디스펜싱 방식으로 형성할 수 있다.

또한, 이들 수지 중에, 산화 티타늄, 이산화규소, 이산화티탄, 이산화지르코늄, 티타늄산 칼륨, 알루미나, 질화알루미늄, 질화붕소, 멀라이트, 크롬, 화이트 계열이나 금속 계열의 성분 등 광 반사성 물질을 함유시킬 수 있다.

이외에도, 도시하지 않았지만, 상기 기판(10)에 상술된 각종 수지 재질로 이루어지는 별도의 반사 봉지재를 추가로 몰딩 성형할 수 있다.

여기서, 상기 발광 소자(20)는 상기 상면 전극층(30) 또는 상술된 상기 추가 도금층(60)에 안착될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 본딩 매체(70)는, 상기 상면 전극층(30)과 상기 발광 소자(20) 사이에 설치되는 것으로서, 상기 발광 소자(20)의 제 1 패드(P1)와 상기 제 2 패드(P2)가 각각 상기 상면 전극층(30)의 상기 제 1 전극(31) 및 상기 제 2 전극(32)에 각각 전기적으로 연결시키는 본딩 부재일 수 있다.

여기서, 상기 본딩 매체(70)는, 일반적인 공융 접합(Eutectic bonding) 물질인, AuSn, 주석(Sn), SAC(Sn-Ag-Cu) 등이 적용될 수 있고, 상기 상면 전극층(30)에 각각 도포 또는 디스펜싱되는 솔더 페이스트(solder paste) 또는 솔더 크림일 수 있다.

따라서, 이러한 상기 본딩 매체(70)를 이용하여 상기 발광 소자(20)와 상기 상면 전극층(30) 또는 상기 추가 도금층(60) 사이의 물리적 및 전기적 접촉성을 향상시킬 수 있다.

이외에도, 상기 본딩 매체(70)는, 납층, 구리층, 알루미늄층, 솔더층 등 본딩시 유동이 가능한 유동 상태이나, 냉각시 또는 가열시 또는 건조시 경화되는 모든 경화성 재질인 전도성 본딩 매체일 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하면 방열층(80)은, 상기 기판(10)의 하면에 설치되는 것으로서, 상기 하면 전극층(50)이 형성될 때, 상기 기판(10)의 하면에 동시에 설치될 수 있고, 상기 하면 전극층(50)과 전기적으로 완전히 절연되거나, 상기 하면 전극층(50)의 극성 중 어느 한 극성의 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.

따라서, 도시하지 않았지만, 외부의 열패스를 상기 하면 방열층(80)과 열적으로 연결시켜서 상기 기판(10)의 열을 외부로 쉽게 방출시킬 수 있다.

도 3 내지 도 12는 도 1의 발광 소자 패키지(100)의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.

도 3 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 도 1의 발광 소자 패키지(100)의 제조 과정을 단계적으로 설명하면, 먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 바인더(11)와 방열 분말(12)이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 원판(1)을 준비할 수 있다.

이 때, 상기 바인더(11)는, 에폭시 계열의 절연성 수지일 수 있고, 상기 방열 분말(12)은 상기 바인더(11)와 결합된 세라믹 분말 또는 절연 처리된 금속 분말일 수 있고, 이러한 재질의 상기 원판(1)은 그 두께가 50 내지 500 마이크로미터(μm)일 수 있으며, 일반적인 PCB 장비에 적용될 수 있도록 예컨데, 상기 원판(1)의 크기는 510 × 610 mm² 내지 1020 × 1200 mm² 일 수 있다.

이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 일반적으로 PCB 제조 장비로 널리 이용되는 핫프레스를 이용하여 상기 원판(1)의 상면에 상면 전극층 시트(3)를 고온 및 고압으로 가압하여 열부착 및 합지하고, 이와 동시에 상기 원판(1)의 하면에 하면 전극층 시트(5)를 고온 및 고압으로 가압하여 열부착 및 합지할 수 있다.

이 때, 예를 들면, 상기 상면 전극층 시트(3) 및 상기 하면 전극층 시트(5)은 10 내지 100 마이크로미터(μm)의 구리나 알루미늄 시트가 적용될 수 있다.

이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 일반적인 트림 장비나, 금형이나 드릴, 라우터, 식각 장비, 절삭 장비, 펀칭 장비, 레이저 천공 장비 등을 이용하여 상기 상면 전극층 시트(3)와 상기 하면 전극층 시트(5)가 부착된 상기 원판(1)에 관통창(W)을 천공할 수 있다.

이러한 상기 관통창(W)의 형상은, 원형홀, 사각홀, 다각홀, 타원형홀, 장공, 각종 기하학적인 홀 등 매우 다양하게 형성될 수 있다.

이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 무전해 도금법을 이용하여 상기 관통창(W)의 내벽에 측면 전극층(40)이 형성되도록 상기 관통창(W)의 내벽에 도금층을 도금할 수 있다.

이 때, 무전해 도금법이란, 화학 도금 또는 자기촉매도금이라고도 하는 것으로, 수용액 내의 폼알데하이드나 하이드리진 같은 환원제가 금속이온이 금속분자로 환원되도록 전자를 공급하는데, 이 반응은 촉매 표면에서 일어날 수 있다.

도금제로는, 구리, 니켈-인, 니켈-보론 합금, 금, 은 등이 있고, 전기도금에 비해서 도금층이 치밀하여 대략 25μm의 균일한 두께를 가질 수 있다.

이러한 상기 무전해 도금법은, 도체뿐만 아니라 플라스틱이나 유기체 같은 다양한 피가공체에 흑연 가루 등을 칠하여 부분적으로 원하는 부분만 적용할 수 있다.

또한, 무전해 도금 이후에, 다시 전해 도금으로 전기를 이용하여 상기 도금층의 두께를 더욱 증가시킬 수 있다.

이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 상면 전극층 시트(3) 또는 상기 하면 전극층 시트(5)에 전극 분리 공간(A) 또는 패턴이 형성되도록 상기 상면 전극층 시트(3) 및 상기 하면 전극층 시트(5)에 감광성 마스크 필름(M)을 부착할 수 있다.

여기서, 상기 감광성 마스크 필름(M)으로는 인쇄 회로 기판이나 TFT-LCD를 만들 때, 사용되는 DFR(Dry Film Photoresist)가 적용될 수 있다.

또한, 상기 상면 전극층 시트(3) 및 상기 하면 전극층 시트(5)에 상기 감광성 마스크 필름(M)을 부착할 때, 상기 상면 전극층 시트(3)의 전극 분리 공간(A)은 식각액에 노출되고, 상기 감광성 마스크 필름(M)가 상기 관통창(W)을 보호할 수 있도록 상기 관통창(W)은 상기 식각액으로부터 밀봉시켜서 상술된 상기 관통창(W)의 내벽에 형성된 측면 전극층(40)을 보존할 수 있다.

이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 상면 전극층 시트(3) 및 상기 하면 전극층 시트(5)에 부착된 상기 감광성 마스크 필름(M)을 노광한 후, 식각액으로 식각할 수 있다.

이 때, 상기 하면 전극층 시트(5)에 패턴을 형성하여 상술된 상기 하면 방열층(80)이 상기 하면 전극층(50)으로부터 전기적으로 절연되도록 식각할 수 있다.

이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 물리적 및 전기적으로 내구성 및 신뢰성이 우수하고, 광효율이 높은 패키지를 제조하고자 하는 경우, 적어도 상기 상면 전극층 시트(3), 상기 하면 전극층 시트(5), 상기 측면 전극층(40), 상기 원판(1) 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 표면에 반사율이 우수한 은이나 알루미늄 또는 금 등과 같은 재질의 추가 도금층(60)을 부분적 또는 전체적으로 도금할 수 있다.

이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 상면 전극층 시트(3)에 솔더 패이스트나 솔더 크림이나 솔더 등의 본딩 매체(70)를 도포, 디스펜싱 또는 프린팅하여 형성할 수 있다.

이어서, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 상면 전극층 시트(3)의 상기 본딩 매체(70)에 발광 소자(20)를 안착시킬 수 있다.

이 때, 상기 상면 전극층 시트(3)의 상기 본딩 매체(70)에 상기 발광 소자(20)를 안착시킨 후, 상기 본딩 매체(70)를 경화 또는 재경화시킬 수 있도록 상기 리플로우 과정을 진행할 수 있다.

이어서, 도 12에 도시된 바와 같이, 식각된 상기 상면 전극층 시트(3)와 상기 하면 전극층 시트(5) 및 상기 원판(1)을 단위 패키지로 절단 라인(CL)을 따라 절단할 수 있다.

여기서, 이러한 절단 과정은, 상기 기판(10)이 비교적 연해서 절단되기 쉬운 재질인 상기 바인더(11) 및 상기 방열 분말(12)로 이루어지기 때문에 일반적인 트림 장비를 이용하거나, 금형이나 드릴, 라우터, 식각 장비, 절삭 장비, 펀칭 장비, 레이저 천공 장비 등을 이용하여 매우 쉽게 절단할 수 있다.

그러므로, 상기 방열 분말(12)을 이용하여 고방열 패키지를 구성할 수 있는 동시에, 금속에 비해서 비교적 연한 재질인 상기 바인더(11)와 상기 방열 분말(12)의 혼합 소재를 이용하여 트림, 절단, 천공, 시트 접착, 패턴 형성, 성형 등의 과정이 기존의 PCB 제조 과정과 유사하여 PCB 장비를 이용하는 등 매우 용이하고, 비교적 저가의 소재를 상기 기판(10)으로 사용하여 패키지 가격을 절감하며, 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 공정이 매우 수월하여 멀티 플립칩 본딩이나 복잡한 패턴 형성이나 추가 공정 등 성형성을 크게 향상시킬 수 있다.

도 13은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(200)를 나타내는 단면도이고, 도 14는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(300)를 나타내는 단면도이고, 도 15는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(400)를 나타내는 단면도이다.

먼저, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(200)는, 상기 발광 소자(20)의 광 경로에 설치되는 렌즈(90) 또는 형광체 및 상기 기판(10) 또는 상기 상면 전극층(30)에 설치되고, 상기 렌즈(90) 또는 형광체의 설치 위치를 안내하는 가이드부(G)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 렌즈(90)는, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛의 경로를 안내할 수 있는 것으로서, 유리, 에폭시 수지 조성물, 실리콘 수지 조성물, 실리콘 변성 에폭시 수지 등의 변성 에폭시 수지 조성물, 에폭시 변성 실리콘 수지 등의 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지 등이 적용될 수 있다.

또한, 상기 형광체는, 상기 렌즈(90)와 같은 형상으로 형성되어 상기 렌즈(90)의 기능을 대신하거나, 상기 렌즈(90) 내부에 포함되거나, 상기 발광 소자(20)의 주변에 설치되는 것이 모두 가능하다.

이러한, 상기 형광체는 아래와 같은 조성식 및 컬러를 가질 수 있다.

산화물계: 황색 및 녹색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce

실리케이트계: 황색 및 녹색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce

질화물계: 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 L3Si6O11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu

이러한, 상기 형광체의 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y은 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다, 또한 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제등이 추가로 적용될 수 있다.

또한, 상기 형광체의 대체 물질로 양자점(Quantum Dot) 등의 물질들이 적용될 수 있으며, LED에 형광체와 QD를 혼합 또는 단독으로 사용될 수 있다.

QD는 CdSe, InP 등의 코어(3 ~ 10nm)와 ZnS, ZnSe 등의 쉘(0.5 ~ 2nm)및 코어, 쉘의 안정화를 위한 리간드(Ligand)의 구조로 구성될 수 있으며, 크기에 따라 다양한 칼라를 구현할 수 있다.

또한, 상기 형광체 또는 양자점(Quantum Dot)의 도포 방식은 크게 LED 칩 또는 발광소자에 뿌리는 방식, 또는 막 형태로 덮는 방식, 필름 또는 세라믹 형광체 등의 시트 형태를 부착하는 방식 중 적어도 하나를 사용 할 수 있다.

뿌리는 방식으로는 디스펜싱, 스프레이 코팅 등이 일반적이며 디스펜싱은 공압방식과 스크류(Screw), 리니어 타입(Linear type) 등의 기계적 방식을 포함한다. 제팅(Jetting) 방식으로 미량 토출을 통한 도팅량 제어 및 이를 통한 색좌표 제어도 가능하다. 웨이퍼 레벨 또는 발광 소자 기판상에 스프레이 방식으로 형광체를 일괄 도포하는 방식은 생산성 및 두께 제어가 용이할 수 있다.

상기 발광 소자(20) 또는 LED 칩 위에 막 형태로 직접 덮는 방식은 전기영동, 스크린 프린팅 또는 형광체의 몰딩 방식으로 적용될 수 있으며 LED 칩 측면의 도포 유무 필요에 따라 해당 방식의 차이점을 가질 수 있다.

발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체 중 단파장에서 발광하는 광을 재 흡수하는 장파장 발광 형광체의 효율을 제어하기 위하여 발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체층을 구분할 수 있으며, LED 칩과 형광체 2종 이상의 파장 재흡수 및 간섭을 최소화하기 위하여 각 층 사이에 DBR(ODR)층을 포함 할 수 있다.

균일 도포막을 형성하기 위하여 형광체를 필름 또는 세라믹 형태로 제작 후 LED 칩 또는 발광 소자 위에 부착할 수 있다.

광 효율, 배광 특성에 차이점을 주기 위하여 리모트 형식으로 광변환 물질을 위치할 수 있으며, 이 때 광변환 물질은 내구성, 내열성에 따라 투광성 고분자, 유리등의 물질 등과 함께 위치한다.

이러한, 상기 형광체 도포 기술은 발광 소자에서 광특성을 결정하는 가장 큰 역할을 하게 되므로, 형광체 도포층의 두께, 형광체 균일 분산 등의 제어 기술들이 다양하게 연구되고 있다. QD 또한 형광체와 동일한 방식으로 LED 칩 또는 발광 소자에 위치할 수 있으며, 유리 또는 투광성 고분자 물질 사이에 위치하여 광 변환을 할 수 있다.

또한, 도시하지 않았지만, 이외에도, 상기 발광 소자(20)의 주변에 각종 반사 부재나, 투광 봉지재나, 불투광 봉지재나 필터나 도광판이나 디스플레이 패널 등 매우 다양한 형태의 부재들이 추가로 설치될 수 있다.

또한, 상기 가이드부(G)는, 상기 렌즈(90) 또는 형광체의 설치 위치를 안내하는 것으로서, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 상부 전극층(30)을 둘러싸는 링형 상의 가이드 댐(G1)이 적용될 수 있다.

여기서, 상기 가이드 댐(G1)은 상기 상부 전극층(30) 또는 상기 기판(10)의 상면에 몰딩이나 프린팅이나 디스펜싱하거나 식각하는 등 다양한 방법으로 형성할 수 있다.

이외에도, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 가이드부(G)는, 상기 렌즈(90) 또는 형광체의 설치 위치를 안내할 수 있도록 상기 상부 전극층(30) 주위를 둘러서 형성되는 가이드 홈부(G2)일 수 있다.

이외에도, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 가이드부(G)는, 상기 렌즈(90) 또는 형광체의 설치 위치를 안내할 수 있도록 상기 상부 전극층(30)에 오목하게 형성되는 가이드 단턱(G3)일 수 있다.

따라서, 상술된 상기 가이드부(G)를 경계로 그 내부에 렌즈 소재 또는 형광체 소재를 도포 또는 디스펜싱할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 백라이트 유닛(1000)을 나타내는 단면도이다.

도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 백라이트 유닛(1000)은, 바인더(11)와 방열 분말(12)이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 기판(10)과, 상기 기판(10)의 상면에 형성되고, 전극 분리 공간(A)이 형성된 제 1 전극층(31) 및 제 2 전극층(32)으로 이루어지는 상면 전극층(30)과, 상기 상면 전극층(30)에 안착되는 발광 소자(20)와, 상기 기판(10)의 하면에 형성되는 하면 전극층(50)과, 상기 기판(10)의 측면에 형성되고, 상기 상면 전극층(30)과 상기 하면 전극층(50)을 전기적으로 연결하는 측면 전극층(40) 및 상기 발광 소자(20)의 광 경로에 설치되는 도광판(110)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 기판(10)과, 상기 상면 전극층(30)과, 상기 하면 전극층(50) 및 상기 측면 전극층(40)은, 도 1 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상술된 본 발명의 여러 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)(200)(300)(400)의 구성 요소들과 그 역할 및 구성이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 도광판(110)은, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 유도할 수 있도록 투광성 재질로 제작될 수 있는 광학 부재일 수 있다.

이러한, 상기 도광판(110)은, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛의 경로에 설치되어, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 보다 넓은 면적으로 전달할 수 있다.

이러한, 상기 도광판(110)은, 그 재질이 폴리카보네이트 계열, 폴리술폰계열, 폴리아크릴레이트 계열, 폴리스틸렌계, 폴리비닐클로라이드계, 폴리비닐알코올계, 폴리노르보넨 계열, 폴리에스테르 등이 적용될 수 있고, 이외에도 각종 투광성 수지 계열의 재질이 적용될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)은, 표면에 미세 패턴이나 미세 돌기나 확산막등을 형성하거나, 내부에 미세 기포를 형성하는 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.

여기서, 도시하지 않았지만, 상기 도광판(110)의 상방에는 각종 확산 시트, 프리즘 시트, 필터 등이 추가로 설치될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)의 상방에는 LCD 패널 등 각종 디스플레이 패널이 설치될 수 있다.

한편, 도시하지 않았지만, 본 발명은 상술된 본 발명의 기술적 사상에 따른 상기 발광 소자 패키지(100)(200)(300)(400)들 중 어느 하나 이상을 포함하는 조명 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 조명 장치의 구성 요소들은 상술된 본 발명의 발광 소자 패키지(100)(200)(300)(400)의 그것들과 구성과 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.

도 17은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법은, 바인더(11)와 방열 분말(12)이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 원판(1)을 준비하는 단계(S1)와, 상기 원판(1)의 상면에 상면 전극층 시트(3)를 부착하고, 상기 원판(1)의 하면에 하면 전극층 시트(5)를 부착하는 단계(S2)와, 상기 상면 전극층 시트(3)와 상기 하면 전극층 시트(5)가 부착된 상기 원판(1)에 관통창(W)을 천공하는 단계(S3)와, 상기 관통창(W)의 내벽에 측면 전극층(40)이 형성되도록 도금층을 도금하는 단계(S4)와, 상기 상면 전극층 시트(3) 또는 상기 하면 전극층 시트(5)에 전극 분리 공간(A) 또는 패턴이 형성되도록 상기 상면 전극층 시트(3) 또는 상기 하면 전극층 시트(5)에 감광성 마스크 필름(M)을 부착하고 노광 후 식각액으로 식각하는 단계(S5)와, 상기 상면 전극층 시트(3)에 본딩 매체(70)를 형성하는 단계(S6)와, 상기 상면 전극층 시트(3)에 발광 소자(20)를 안착시키는 단계(S7) 및 식각된 상기 상면 전극층 시트(3)와 상기 하면 전극층 시트(5) 및 상기 원판(1)을 단위 패키지로 절단 라인(CL)을 따라 절단하는 단계(S8)를 포함할 수 있다.

도 18은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법은, 상기 단계(S6) 이전에, 적어도 상기 상면 전극층 시트(3), 상기 하면 전극층 시트(5), 상기 측면 전극층(40), 상기 원판(1) 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 표면에 추가 도금층(60)을 도금하는 단계(S9)와, 상기 단계(S9) 이후에, 상기 원판(1) 또는 상면 전극층 시트(3)에 렌즈(90) 또는 형광체의 설치 위치를 안내하는 가이드부(G)를 형성하는 단계(S10) 및 상기 단계(S7) 이후에, 상기 가이드부(G)에 상기 렌즈(90) 또는 상기 형광체를 설치하는 단계(S11)를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 원판
3: 상면 전극층 시트
5: 하면 전극층 시트
10: 기판
11: 바인더
12: 방열 분말
20: 발광 소자
30: 상면 전극층
31: 제 1 전극층
32: 제 2 전극층
40: 측면 전극층
50: 하면 전극층
60: 추가 도금층
70: 본딩 매체
80: 하면 방열층
90: 렌즈
110: 도광판
100, 200, 300, 400: 발광 소자 패키지
1000: 백라이트 유닛

Claims (10)

1. 바인더와 방열 분말이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 기판;
   상기 기판의 상면에 형성되고, 전극 분리 공간이 형성된 제 1 전극층 및 제 2 전극층으로 이루어지는 상면 전극층;
   상기 기판의 하면에 형성되는 하면 전극층; 및
   상기 기판의 측면에 형성되고, 상기 상면 전극층과 상기 하면 전극층을 전기적으로 연결하는 측면 전극층;
   을 포함하는, 발광 소자 패키지.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 바인더는 에폭시 계열의 수지를 포함하고, 상기 방열 분말은, 적어도 세라믹 분말, 금속 분말, 절연체가 코팅된 금속 분말 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것인, 발광 소자 패키지.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 측면 전극층은, 상기 기판에 천공된 관통창의 내벽을 따라 도금된 도금층인, 발광 소자 패키지.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 상면 전극층에 형성되는 추가 도금층;
   상기 상면 전극층에 안착되는 발광 소자;
   상기 상면 전극층과 상기 발광 소자 사이에 설치되는 본딩 매체;
   상기 기판의 하면에 설치되는 하면 방열층;
   상기 발광 소자의 광 경로에 설치되는 렌즈 또는 형광체; 및
   상기 기판 또는 상기 상면 전극층에 설치되고, 상기 렌즈 또는 형광체의 설치 위치를 안내하는 가이드부;
   를 더 포함하는, 발광 소자 패키지.
5. 바인더와 방열 분말이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 기판;
   상기 기판의 상면에 형성되고, 전극 분리 공간이 형성된 제 1 전극층 및 제 2 전극층으로 이루어지는 상면 전극층;
   상기 상면 전극층에 안착되는 발광 소자;
   상기 기판의 하면에 형성되는 하면 전극층;
   상기 기판의 측면에 형성되고, 상기 상면 전극층과 상기 하면 전극층을 전기적으로 연결하는 측면 전극층; 및
   상기 발광 소자의 광 경로에 설치되는 도광판;
   을 포함하는, 백라이트 유닛.
6. 바인더와 방열 분말이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 기판;
   상기 기판의 상면에 형성되고, 전극 분리 공간이 형성된 제 1 전극층 및 제 2 전극층으로 이루어지는 상면 전극층;
   상기 상면 전극층에 안착되는 발광 소자;
   상기 기판의 하면에 형성되는 하면 전극층; 및
   상기 기판의 측면에 형성되고, 상기 상면 전극층과 상기 하면 전극층을 전기적으로 연결하는 측면 전극층;
   을 포함하는, 조명 장치.
7. 바인더와 방열 분말이 혼합된 절연성 혼합 재질로 이루어지는 원판을 준비하는 단계;
   상기 원판의 상면에 상면 전극층 시트를 부착하고, 상기 원판의 하면에 하면 전극층 시트를 부착하는 단계;
   상기 상면 전극층 시트와 상기 하면 전극층 시트가 부착된 상기 원판에 관통창을 천공하는 단계;
   상기 관통창의 내벽에 측면 전극층이 형성되도록 도금층을 도금하는 단계;
   상기 상면 전극층 시트 또는 상기 하면 전극층 시트에 전극 분리 공간 또는 패턴이 형성되도록 상기 상면 전극층 시트 또는 상기 하면 전극층 시트에 감광성 마스크 필름을 부착하고 노광 후 식각액으로 식각하는 단계; 및
   식각된 상기 상면 전극층 시트와 상기 하면 전극층 시트 및 상기 원판을 단위 패키지로 절단하는 단계;
   를 포함하는, 발광 소자 패키지의 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 식각된 상기 상면 전극층 시트와 상기 하면 전극층 시트 및 상기 원판을 단위 패키지로 절단하는 단계 이전에, 적어도 상기 상면 전극층 시트, 상기 하면 전극층 시트, 상기 측면 전극층, 상기 원판 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 표면에 추가 도금층을 도금하는 단계;
   를 더 포함하는, 발광 소자 패키지의 제조 방법.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 식각된 상기 상면 전극층 시트와 상기 하면 전극층 시트 및 상기 원판을 단위 패키지로 절단하는 단계 이전에, 상기 상면 전극층 시트에 본딩 매체를 형성하는 단계;
   를 더 포함하는, 발광 소자 패키지의 제조 방법.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 식각된 상기 상면 전극층 시트와 상기 하면 전극층 시트 및 상기 원판을 단위 패키지로 절단하는 단계 이전에, 상기 원판 또는 상면 전극층 시트에 렌즈 또는 형광체의 설치 위치를 안내하는 가이드부를 형성하는 단계;
    상기 상면 전극층 시트에 발광 소자를 안착시키는 단계; 및
    상기 가이드부에 상기 렌즈 또는 상기 형광체를 설치하는 단계;
    를 더 포함하는, 발광 소자 패키지의 제조 방법.

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