KR20170082899A - 발광 소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
실시 예는 광속이 향상된 발광 소자 패키지에 관한 것으로, 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지는 상부면에 금속 패턴이 배치된 막대 형상의 회로 기판; 상기 회로 기판 상에 배치되며, 나란하게 배열된 복수 개의 관통 홀을 가지며, 인접한 관통 홀 사이마다 경사부를 갖는 돌기를 포함하는 몸체; 상기 관통 홀 내에 각각 배치되어, 상기 금속 패턴과 전기적으로 접속되는 발광 소자; 및 상기 복수 개의 발광 소자 및 상기 돌기를 완전히 감싸도록 상기 몸체 내에 채워진 파장 변환층을 포함한다.
Description
본 발명 실시 예는 광속이 향상된 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류가 인가되면 광을 방출하는 발광 소자 중 하나이다. 발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 방출할 수 있어 에너지 절감 효과가 뛰어나다. 최근, 발광 다이오드의 휘도 문제가 크게 개선되어, 액정 표시 장치의 백라이트 유닛(Backlight Unit), 전광판, 표시기, 가전 제품 등과 같은 각종 기기에 적용되고 있다.
발광 다이오드는 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층으로 구성된 발광 구조물의 일 측에 제 1 전극과 제 2 전극이 배치된 구조일 수 있다. 상기와 같은 발광 다이오드는 백라이트 유닛의 광원으로 이용될 수 있다.
도 1은 일반적인 백라이트 유닛을 도시한 평면도로, 광원, 광원이 실장된 회로 기판 및 도광판만을 도시하였다.
도 1과 같이, 회로 기판(1)에 광원인 발광 다이오드(2)가 복수 개 실장되고, 발광 다이오드(2)에서 방출되는 광은 도광판(3)으로 입사된다. 그런데, 발광 다이오드(2)는 일정 간격을 갖도록 서로 이격되도록 배치되므로, 도광판(3)은 인접한 발광 다이오드(2) 사이의 영역(A 영역)이 발광 다이오드(2)과 마주하는 영역보다 더 어둡게 표시될 수 있다.
이에 따라, 일반적인 백라이트 유닛은 상기와 같은 암부의 발생을 방지하기 위해 회로 기판(1)에 더 많은 발광 다이오드(2)을 실장 해야 하며, 이에 따라 제조 비용이 증가한다. 또한, 각 발광 다이오드(2)가 개별적으로 회로 기판(1)에 실장 되므로, 발광 다이오드(2)의 위치 정밀도가 저하될 수 있으며, 이에 따라 실장 오류가 발생할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광속이 향상된 발광 소자 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지는 상부면에 금속 패턴이 배치된 막대 형상의 회로 기판; 상기 회로 기판 상에 배치되며, 나란하게 배열된 복수 개의 관통 홀을 가지며, 인접한 관통 홀 사이마다 경사부를 갖는 돌기를 포함하는 몸체; 상기 관통 홀 내에 각각 배치되어, 상기 금속 패턴과 전기적으로 접속되는 발광 소자; 및 상기 복수 개의 발광 소자 및 상기 돌기를 완전히 감싸도록 상기 몸체 내에 채워진 파장 변환층을 포함한다.
본 발명의 발광 소자 패키지는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 복수 개의 발광 소자가 파장 변환층을 공유하므로, 인접한 발광 소자 사이에서도 충분한 광이 방출될 수 있다. 따라서, 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지를 백라이트 유닛의 광원으로 이용하는 경우, 발광 소자의 개수를 감소시켜도 암부가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 충분한 광속을 가질 수 있다. 따라서, 제조 비용이 감소된다.
더욱이, 회로 기판에 반사 패턴을 더 배치하여, 파장 변환층을 통해 방출되는 광을 증가시켜 광속이 향상될 수 있다.
둘째, 복수 개의 발광 소자가 몸체의 관통 홀에 각각 삽입되므로, 발광 소자가 회로 기판 상에 각각 실장되는 경우보다 정밀도가 향상되어 안정적으로 발광 소자의 실장이 가능하다. 따라서, 수율이 향상될 수 있다. 또한, 노출된 발광 소자의 제 1, 제 2 전극 패드에 금속 패턴을 부착하므로, 발광 소자와 금속 패턴을 용이하게 접속시켜 접속 불량을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적인 백라이트 유닛을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지의 사시도이다.
도 3a는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 3b는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'의 단면도이다.
도 4는 도 2와 발광 소자의 개수가 상이한 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지의 사시도이다.
도 5는 본 발명 실시 예의 발광 소자의 단면도이다.
도 6은 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지를 광원으로 이용하는 백라이트 유닛의 평면도이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 7a의 몸체의 사시도이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 다른 실시 예의 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 2는 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지의 사시도이다.
도 3a는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이다.
도 3b는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'의 단면도이다.
도 4는 도 2와 발광 소자의 개수가 상이한 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지의 사시도이다.
도 5는 본 발명 실시 예의 발광 소자의 단면도이다.
도 6은 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지를 광원으로 이용하는 백라이트 유닛의 평면도이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 7a의 몸체의 사시도이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 다른 실시 예의 발광 소자 패키지의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예의 발광 소자 패키지를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지의 사시도이다. 도 3a는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'의 단면도이며, 도 3b는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ'의 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 2와 발광 소자의 개수가 상이한 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지의 사시도이다.
도 2, 도 3a 및 도 3b와 같이, 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지는 상부면에 금속 패턴(100a)이 배치된 막대 형상의 회로 기판(100), 회로 기판(100) 상에 배치되며, 나란하게 배열된 복수 개의 관통 홀을 가지며, 인접한 관통 홀 사이마다 경사부를 갖는 돌기(200a)를 포함하는 몸체(200), 관통 홀 내에 각각 배치되어, 금속 패턴(100a)과 전기적으로 접속되는 발광 소자(10) 및 복수 개의 발광 소자(10) 및 돌기(200a)를 완전히 감싸도록 몸체(200) 내에 채워진 파장 변환층(300)을 포함한다. 이 때, 발광 소자(10)는 칩 스케일 패키지(Chip Scale Package; CSP) 구조일 수 있다.
도면에서는 돌기(200a)의 가장자리와 발광 소자(10)의 가장자리가 이격된 것을 도시하였으나, 돌기(200a)의 가장자리와 발광 소자(10)의 가장자리가 인접할수록 발광 소자(10)의 고정력 및 지지력이 향상될 수 있다. 예를 들어, 몸체(200)의 관통 홀의 길이와 발광 소자(10)의 길이가 동일하고, 몸체(200)의 관통 홀의 폭과 발광 소자(10)의 폭이 동일한 것이 바람직하다.
발광 소자(10)는 자외선 파장대의 광 또는 청색 파장대의 광을 방출할 수 있다. 발광 소자(10)는 하부면에 제 1, 제 2 전극 및 제 1, 제 2 전극 패드가 배치된 플립 칩일 수 있으며, 발광 소자(10)의 구조에 대해서는 후술한다.
회로 기판(100)은 발광 소자(10) 및 파장 변환층(300)을 지지함과 동시에, 회로 기판(100)을 통해 발광 소자(10)가 외부 회로와 연결될 수 있다. 회로 기판(100)은 배선 등이 배치된 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)일 수 있다.
몸체(200)는 수지 계열의 절연 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몸체(200)는 실리콘, 또는 에폭시 수지, 또는 플라스틱 재질을 포함하는 열 경화성 수지, 또는 고내열성, 고 내광성 재질로 형성될 수 있다. 또한, 몸체(200) 내에는 산화 방지제, 이형재, 광 반사재, 무기 충전재, 경화 촉매, 광 안정제, 윤활제, 이산화티탄 등이 선택적으로 더 첨가될 수 있다.
몸체(200)는 발광 소자(10)에서 방출되는 광을 파장 변환층(300) 상부로 진행시키기 위해 반사율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몸체(200)는 에폭시 또는 실리콘과 같은 수지 재질에 TiO2, SiO2, Al2O3 등과 같은 금속 산화물이 첨가된 구조일 수 있다. 또한, 몸체(200)는 페닐 실리콘(Phenyl Silicone), 메틸 실리콘(Methyl Silicone)과 같은 백색 실리콘(White Silicone)을 포함할 수 있다.
이 때, 몸체(200) 내에서 파장 변환층(300)이 일체형으로 형성되어 복수 개의 발광 소자(10)가 파장 변환층(300)을 공유하도록 몸체(200)의 높이(h3)보다 돌기(200a)이 높이(h2)가 더 낮다. 즉, 파장 변환층(300)은 돌기(200a)를 완전히 감싸도록 배치될 수 있다.
그리고, 돌기(200a)의 높이(h2)는 발광 소자(10)의 높이(h1)보다 낮다. 이는, 돌기(200a)의 높이(h2)가 발광 소자(10)의 높이(h1)보다 높은 경우, 돌기(200a)가 발광 소자(10)에서 방출되는 광을 차단할 수 있기 때문이다. 그리고, 돌기(200a)의 높이(h2)가 너무 낮은 경우, 돌기(200a)가 미 성형될 수 있으며, 높이(h2)가 너무 낮은 경우 발광 소자(10)의 측면에서 방출되는 광을 상부로 반사시키는 기능을 수행하기 어렵다. 따라서, 돌기(200a)의 높이(h2)는 50㎛ 이상인 것이 바람직하다. 즉, 돌기(200a)의 높이(h2)는 50㎛ 이상이며, 발광 소자(10)의 높이(h1)보다는 낮다.
또한, 돌기(200a)의 측면의 경사각(θ)은 90° 미만이다. 이는, 돌기(200a)의 측면의 경사각(θ)이 90° 이상인 경우, 인접한 발광 소자(10) 사이인 돌기(200a)에 대응되는 영역에서는 종래와 같이 암부가 발생할 수 있기 때문이다. 이 때, 돌기(200a)의 측면의 경사각(θ)과 높이(h2)는 발광 소자(10)의 개수에 따라 용이하게 조절될 수 있다.
또한, 몸체(200) 내에 배치되는 발광 소자(10)의 개수에 따라, 인접한 발광 소자(10) 사이의 이격 간격인 피치(pitch; P) 역시 용이하게 조절될 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이, 3 개의 발광 소자(10)를 포함하는 발광 소자 도 2의 5 개의 발광 소자(10)를 포함하는 발광 소자 패키지보다 피치(P)가 넓고, 돌기(200a)의 경사각(θ)은 작아질 수 있다.
파장 변환층(300)은 발광 소자(10) 및 돌기(200a)를 완전히 덮도록 몸체(200) 내에 배치되며, 몸체(200) 내에서 일체형으로 형성되어 복수 개의 발광 소자(10)가 파장 변환층(300)을 공유할 수 있다. 파장 변환층(300)의 상부면은 몸체(200)에 의해 가장자리가 감싸진 구조일 수 있다.
파장 변환층(300)은 파장 변환 입자가 분산된 고분자 수지로 형성될 수 있다. 이 때, 고분자 수지는 광 투과성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지, 및 아크릴 수지 중 선택된 하나 이상일 수 있다. 일 예로, 고분자 수지는 실리콘 수지일 수 있다.
파장 변환 입자는 발광 소자(10)에서 방출된 광을 흡수하여 백색광으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 파장 변환 입자는 형광체, QD(Quantum Dot) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이하에서는 파장 변환 입자를 형광체로 설명한다.
형광체는 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 형광 물질이 포함될 수 있으나, 실시 예는 형광체의 종류에 제한되지 않는다.
YAG 및 TAG계 형광 물질은 (Y, Tb, Lu, Sc, La, Gd, Sm)3(Al, Ga, In, Si, Fe)5(O, S)12:Ce 중에서 선택될 수 있으며, Silicate계 형광 물질은 (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4:(Eu, F, Cl) 중에서 선택 사용 가능하다. 또한, Sulfide계 형광 물질은 (Ca,Sr)S:Eu, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu 중 선택 가능하며, Nitride계 형광체는 (Sr, Ca, Si, Al, O)N:Eu (예, CaAlSiN4:Eu β-SiAlON:Eu) 또는 Ca-α SiAlON:Eu계인 (Cax,My)(Si,Al)12(O,N)16일 수 있다. 이 때, M은 Eu, Tb, Yb 또는 Er 중 적어도 하나의 물질이며 0.05<(x+y)<0.3, 0.02<x<0.27 and 0.03<y<0.3을 만족하는 형광체 성분 중에서 선택될 수 있다. 적색 형광체는 N(예, CaAlSiN3:Eu)을 포함하는 질화물(Nitride)계 형광체거나 KSF(K2SiF6) 형광체일 수 있다.
상기와 같은 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지는 각 발광 소자(10)가 파장 변환층(300)에 의해 서로 분리되지 않고, 하나의 파장 변환층(300)이 복수 개의 발광 소자(10)를 한번에 감싸는 구조이다. 따라서, 인접한 발광 소자(10) 사이에도 파장 변환층(300)이 존재하며, 인접한 발광 소자(10) 사이에 배치되는 돌기(200a)에 의해 광이 확산 및 분산될 수 있다. 이에 따라, 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지를 백라이트 유닛의 광원으로 이용하는 경우, 발광 소자 사이의 피치(pitch)를 증가시켜도 암부가 발생하지 않아, 백라이트 유닛의 광원 수를 감소시켜 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 5는 본 발명 실시 예의 발광 소자의 단면도이다.
도 5와 같이, 본 발명 실시 예의 발광 소자(10)는 기판(11)에 배치되는 제 1 반도체층(12), 활성층(13) 및 제 2 반도체층(14)을 포함하는 발광 구조물, 제 1 반도체층(12)과 접속되는 제 1 전극(16a), 제 2 반도체층(14)과 접속되는 제 2 전극(16b) 및 제 1, 제 2 전극(16a, 16b)과 각각 접속하는 제 1, 제 2 전극 패드(17a, 17b)를 포함한다. 이 때, 제 1, 제 2 전극 패드(17a, 17b)가 회로 기판(100) 상에 배치된 금속 패턴(100a)과 전기적으로 연결되어, 발광 소자(10)가 외부 회로와 연결될 수 있다.
기판(11)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함한다. 기판(11)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이거나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 기판(11)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 기판(11)은 제거되어도 무방하다.
제 1 반도체층(12)과 기판(11) 사이에는 버퍼층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 버퍼층은 제 1 반도체층(12)과 기판(11)의 격자 부정합을 완화할 수 있다. 버퍼층은 Ⅲ족과 Ⅴ족 원소가 결합된 형태이거나 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중에서 어느 하나를 포함할 수 있다. 버퍼층에는 도펀트가 도핑될 수도 있으며, 이에 한정하지 않는다. 버퍼층은 기판(11) 상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층은 제 1 반도체층(12)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
제 1 반도체층(12)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 1 반도체층(12)에 제 1 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 1 반도체층(12)은 Inx1Aly1Ga1-x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제 1 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제 1 도펀트가 n형 도펀트인경우, 제 1 도펀트가 도핑된 제 1 반도체층(12a)은 n형 반도체층일 수 있다.
활성층(13)은 제 1 반도체층(12a)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제 2 반도체층(14)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(13)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(13)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있으며, 활성층(13)의 구조는 이에 한정하지 않는다.
제 2 반도체층(14)은 활성층(13) 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제 2 반도체층(14)에 제 2 도펀트가 도핑될 수 있다. 제 2 반도체층(14)은 Inx5Aly2Ga1 -x5- y2N (0≤x5≤1, 0≤y2≤1, 0=x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다. 제 2 도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제 2 도펀트가 도핑된 제 2 반도체층(14)은 p형 반도체층일 수 있다.
제 1 전극(16a)은 제 1 반도체층(12), 활성층(13) 및 제 2 반도체층(14)을 관통하는 관통홀을 통해 제 1 반도체층(12)과 전기적으로 접속될 수 있다. 관통홀에 의해 노출된 제 1 반도체층(12), 활성층(13) 및 제 2 반도체층(14)의 측면에는 제 1 절연층(15a)이 배치되어, 활성층(13) 및 제 2 반도체층(14)이 제 1 전극(16a) 및 제 1 전극 패드(16a)과 접속되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 제 2 전극(16b)은 제 2 반도체층(14)과 전기적으로 접속된다.
제 1 전극(16a)과 제 2 전극(16b)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf, Ti, Cr, Cu 및 이들의 선택적인 조합으로 이루어질 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 또한, 도시하지는 않았으나, 제 1 전극(16a)과 제 2 전극(16b)은 ITO와 같은 투명 전도성 물질로 형성된 오믹 콘택층을 통해 제 1, 제 2 반도체층(12, 14)과 접속될 수도 있다. 제 1 전극(16a)과 제 2 전극(16b) 및 제 1, 제 2 반도체층(12, 14)의 접속은 이에 한정하지 않는다.
제 1 전극(16a)과 제 1 전극 패드(17a) 및 제 2 전극(16b)과 제 2 전극 패드(17b)사이에는 제 2 절연층(15b)이 더 배치될 수 있다. 제 2 절연층(15b)은 절연 기능과 반사 기능을 모두 수행하는 물질로 구현될 수 있다.
도 6은 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지를 광원으로 이용하는 백라이트 유닛의 평면도이다.
도 6과 같이, 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지를 백라이트 유닛의 광원으로 이용하는 경우, 복수 개의 발광 소자(10)를 감싸는 파장 변환층(300)의 전면이 도광판(3)과 마주한다. 따라서, 발광 다이오드(10)와 마주하지 않는 영역과 발광 다이오드(10)와 마주하는 영역의 밝기 차이가 감소하여, 도광판(3)으로 균일한 광이 입사될 수 있다.
이하, 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지의 제조 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 8은 도 7a의 몸체의 사시도이다.
도 7a와 같이, 제 1 필름(400a) 상에 몸체(200)를 배치시킨다. 도 8과 같이, 몸체(200)는 나란하게 배열된 복수 개의 관통 홀(200b)을 가지며, 인접한 관통 홀(200b) 사이마다 경사부를 갖는 돌기(200a)가 배치된다.
이어, 도 7b와 같이, 관통 홀(200b)마다 발광 소자(10)를 배치시킨다. 도면에서는 돌기(200a)의 가장자리와 발광 소자(10)의 가장자리가 이격된 것을 도시하였으나, 돌기(200a)의 가장자리와 발광 소자(10)의 가장자리가 인접할수록 발광 소자(10)의 고정력 및 지지력이 향상될 수 있다. 예를 들어, 관통 홀(200b)의 길이 및 폭이 발광 소자(10)의 길이 및 폭과 동일한 것이 바람직하다.
그리고, 도 7c와 같이, 복수 개의 발광 소자(10) 및 돌기(200a)를 완전히 감싸도록 몸체(200) 내에 파장 변환층(300)을 도포하고, 파장 변환층(300)을 경화시킨다. 이 때, 돌기(200a)의 높이가 몸체(200)의 높이 및 발광 소자(10)의 높이 보다 낮아, 파장 변환층(300)은 몸체(200) 내에서 일체형으로 형성될 수 있다.
이어, 도 7d와 같이, 제 1 필름(400a)을 몸체(200)에서 분리하고, 파장 변환층(300)을 덮도록 제 2 필름(400b)을 부착한다. 제 2 필름(400b)은 금속 패턴(100a)을 부착할 때, 파장 변환층(300), 몸체(200) 등을 지지하기 위한 것일 수 있다. 그리고, 노출된 발광 소자(10)의 바닥면에 금속 패턴(100a)을 형성한다. 금속 패턴(100a)은 발광 소자(10)의 제 1, 제 2 전극 패드(도 5의 17a, 17b)와 전기적으로 접속되며, 복수 개의 발광 소자(10)를 모두 연결할 수 있다.
그리고, 도 7e와 같이, 금속 패턴(100a)을 덮도록 회로 기판(100)을 배치하고, 제 2 필름(400b)을 제거한다. 이 때, 회로 기판(100)은 발광 소자(10) 및 파장 변환층(300)을 지지함과 동시에, 회로 기판(100)을 통해 발광 소자(10)가 외부 회로와 연결될 수 있다. 회로 기판(100)은 배선 등이 배치된 인쇄 회로 기판일 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시 예의 발광 소자 패키지를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 다른 실시 예의 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 9a 및 도 9b와 같이, 회로 기판(100)에 반사 패턴(100b)이 더 배치될 수 있다. 반사 패턴(100b)은 발광 소자(10)의 하부면, 즉, 회로 기판(100) 방향으로 진행하는 광을 상부로 반사시킬 수 있다. 따라서, 발광 소자(10)에서 방출되는 광이 반사 패턴(100b)에 의해 반사되어 발광 소자 패키지의 광속이 향상될 수 있다.
반사 패턴(100b)은 분산 브래그 반사층(Distributed Bragg Reflector Layer; DBR)으로 구성되거나, Ag, Al 과 같은 금속 또는 TiO2, Al2O3및 ZrO2과 같은 금속 산화물을 포함할 수도 있다.
DBR층은 굴절률이 다른 두가지 물질을 교대로 쌓은 구조로 이루어질 수 있다. DBR층은 고 굴절률을 갖는 제 1 층과 저 굴절률을 갖는 제 2 층이 반복되어 형성될 수 있다. 제 1 층과 제 2 층은 모두 유전체일 수 있으며, 제 1 층과 제 2 층의 고 굴절률과 저 굴절률은 상대적인 굴절률일 수 있다. 발광 소자(10)에서 방출되는 광 중 회로 기판(100) 방향으로 진행하는 광은 반사 패턴(100b)의 제 1 층과 제 2 층의 굴절률 차이에 의해 반사 패턴(100b)을 통과하지 못하고 다시 상부면으로 반사될 수 있다.
이 때, 반사 패턴(100b)은 도 9a와 같이, 인접한 금속 패턴(100a) 사이에만 배치되거나, 도 9b와 같이, 금속 패턴(100a)과 중첩되도록 회로 기판(100)과 금속 패턴(100a) 사이에 배치될 수도 있다. 이 경우, 반사 패턴(100b)은 인접한 금속 패턴(100a) 사이에도 배치되도록 회로 기판(100) 전면에 배치될 수 있다.
또한, 도 9c와 같이, 돌기(100b)의 상부면이 평탄할 수 있으며, 도 9d와 같이, 돌기(100b)의 양측 경사면의 경사각(θ1, θ2)이 서로 상이할 수도 있다.
즉, 상기와 같은 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지는 복수 개의 발광 소자(10)가 파장 변환층(300)을 공유하는 구조로 이루어져, 인접한 발광 소자(10) 사이에서도 충분한 광이 방출될 수 있다. 이에 따라, 본 발명 실시 예의 발광 소자 패키지를 백라이트 유닛의 광원으로 이용하는 경우, 발광 소자(10)의 개수를 감소시켜도 암부가 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 충분한 광속을 가질 수 있다. 따라서, 제조 비용이 감소된다.
또한, 복수 개의 발광 소자(10)는 몸체(200)의 관통 홀(200b)에 각각 삽입되므로, 발광 소자가 회로 기판 상에 각각 실장되는 경우보다 정밀도가 향상되어 안정적으로 발광 소자(10)의 실장이 가능하다. 따라서, 수율이 향상될 수 있다. 더욱이, 노출된 발광 소자(10)의 제 1, 제 2 전극 패드(17a, 17b)에 금속 패턴(100a)을 부착하므로, 발광 소자(10)와 금속 패턴(100a)을 용이하게 접속시켜 접속 불량을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 실시 예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 발광 소자 11: 기판
12: 제 1 반도체층 13: 활성층
14: 제 2 반도체층 15a: 제 1 절연층
15b: 제 2 절연층 16a: 제 1 전극
16b: 제 2 전극 17a: 제 1 전극 패드
17b: 제 2 전극 패드 100: 회로 기판
100a: 금속 패턴 100b: 반사 패턴
200: 몸체 200a: 돌기
300: 파장 변환층 400a: 제 1 필름
400b: 제 2 필름
12: 제 1 반도체층 13: 활성층
14: 제 2 반도체층 15a: 제 1 절연층
15b: 제 2 절연층 16a: 제 1 전극
16b: 제 2 전극 17a: 제 1 전극 패드
17b: 제 2 전극 패드 100: 회로 기판
100a: 금속 패턴 100b: 반사 패턴
200: 몸체 200a: 돌기
300: 파장 변환층 400a: 제 1 필름
400b: 제 2 필름
Claims (12)
- 상부면에 금속 패턴이 배치된 막대 형상의 회로 기판;
상기 회로 기판 상에 배치되며, 나란하게 배열된 복수 개의 관통 홀을 가지며, 인접한 관통 홀 사이마다 경사부를 갖는 돌기를 포함하는 몸체;
상기 관통 홀 내에 각각 배치되어, 상기 금속 패턴과 전기적으로 접속되는 발광 소자; 및
상기 복수 개의 발광 소자 및 상기 돌기를 완전히 감싸도록 상기 몸체 내에 채워진 파장 변환층을 포함하는 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 발광 소자는 상기 파장 변환층을 공유하는 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 돌기의 높이가 상기 발광 소자의 높이보다 낮은 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 회로 기판에 배치된 반사 패턴을 더 포함하는 발광 소자 패키지. - 제 4 항에 있어서,
상기 반사 패턴은 인접한 금속 패턴 사이에만 배치되거나, 상기 회로 기판과 상기 금속 패턴 사이에 배치되는 발광 소자 패키지. - 제 4 항에 있어서,
상기 반사 패턴은 DBR층(Distributed Bragg Reflector Layer)을 포함하는 발광 소자 패키지. - 제 4 항에 있어서,
상기 반사 패턴은 Ag, Al과 같은 금속 또는 TiO2, Al2O3및 ZrO2과 같은 금속 산화물을 포함하는 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 돌기의 양측 경사면의 경사각이 동일하거나 서로 상이한 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 몸체는 페닐 실리콘(Phenyl Silicone), 메틸 실리콘(Methyl Silicone)과 같은 백색 실리콘(White Silicone) 또는 반사 입자가 포함된 실리콘을 포함하는 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 파장 변환층의 상부면은 상기 몸체에 의해 가장자리가 감싸진 구조인 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 관통 홀의 길이 및 폭이 상기 발광 소자의 길이 및 폭과 동일한 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광 소자는 기판;
상기 기판 상에 차례로 배치된 제 1 반도체층, 활성층 및 제 2 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
상기 제 2 반도체층, 활성층 및 제 1 반도체층을 선택적으로 제거하여 바닥면에서 상기 제 1 반도체층을 노출시키는 홈;
상기 홈을 통해 제 1 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 1 전극; 및
상기 제 2 반도체층과 전기적으로 접속되는 제 2 전극을 포함하며,
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극이 상기 금속 패턴과 전기적으로 접속되는 발광 소자 패키지.
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|---|---|---|---|
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| JP2012186337A (ja) * | 2011-03-07 | 2012-09-27 | Stanley Electric Co Ltd | 発光装置およびその製造方法 |
| KR20120136814A (ko) * | 2011-06-10 | 2012-12-20 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 소자 패키지 |
-
2016
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Patent Citations (2)
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