KR20180053489A - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 패키지는 그 상부에 실장 영역을 포함하는 패키지 바디, 상기 패키지 바디의 하부에 배치되는 리드 프레임, 상기 실장 영역 내에 배치되고 상기 리드 프레임과 전기적으로 연결되는 반도체 발광 소자, 상기 반도체 발광 소자의 상면에 부착되고 적색 형광체를 포함하는 형광층; 및 상기 실장 영역 내에서 상기 형광층을 덮고 상기 적색 형광체보다 피크 파장이 짧은 단파장 형광체를 포함하는 몰딩층을 포함하고, 상기 형광층은 상기 반도체 발광 소자의 측면을 노출하고, 상기 몰딩층은 상기 반도체 발광 소자의 측면과 접한다.

Description

발광 소자 패키지{Light emitting device package}
본 발명은 발광 소자 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 형광층 및 몰딩층을 포함하는 반도체 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
발광다이오드(Light emitting diode)와 같은 반도체 발광 소자는 소자 내에 포함되어 있는 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 접합된 반도체의 전자와 정공이 재결합하며 발생하는 에너지를 광으로 변환하여 방출한다. 이러한 LED는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.
특히, 최근 그 개발 및 사용이 활성화된 질화갈륨(GaN)계 발광다이오드를 이용한 휴대폰 키패드, 턴 시그널 램프, 카메라 플래쉬 등의 상용화에 힘입어, 최근 발광다이오드를 이용한 일반 조명 개발이 활기를 띠고 있다. 대형 TV의 백라이트 유닛 및 자동차 전조등, 일반 조명 등 그의 응용제품이 소형 휴대제품에서 대형화, 고출력화, 고효율화된 제품으로 진행하여 해당 제품에 요구되는 특성을 나타내는 광원을 요구하게 되었다.
이와 같이, 반도체 발광소자의 용도가 넓어짐에 따라, 반도체 발광소자 패키지의 광 효율 및 신뢰성을 향상시키기 위한 방법이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광 추출 효율이 증대되고 색 일관성이 개선된 발광 소자 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 개념에 따른 발광 소자 패키지는 그 상부에 실장 영역을 포함하는 패키지 바디; 상기 패키지 바디의 하부에 배치되는 리드 프레임; 상기 실장 영역 내에 배치되고 상기 리드 프레임과 전기적으로 연결되는 반도체 발광 소자; 상기 반도체 발광 소자의 상면에 부착되고 적색 형광체를 포함하는 형광층; 및 상기 실장 영역 내에서 상기 형광층을 덮고 상기 적색 형광체보다 피크 파장이 짧은 단파장 형광체를 포함하는 몰딩층을 포함하고, 상기 형광층은 상기 반도체 발광 소자의 측면을 노출하고, 상기 몰딩층은 상기 반도체 발광 소자의 측면과 접할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 발광 소자 패키지는 그 상부에 실장 영역을 포함하는 패키지 바디; 상기 패키지 바디의 하부에 배치되는 리드 프레임; 상기 실장 영역 내에 배치되고 상기 리드 프레임과 전기적으로 연결되는 반도체 발광 소자; 상기 반도체 발광 소자의 상면에 부착되고 적색 형광체를 포함하는 형광층; 및 상기 실장 영역 내에서 상기 형광층을 덮고 상기 적색 형광체보다 피크 파장이 짧은 단파장 형광체를 포함하는 몰딩층을 포함하고, 상기 실장 영역은 상기 패키지 바디의 상면으로부터 상기 패키지 바디의 중심 부분으로 연장되는 반사 영역 및 상기 반사 영역으로부터 상기 반도체 광 소자의 측벽으로 연장되는 연장 영역을 포함하고, 상기 형광층은 상기 연장 영역과 이격될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 광속을 개선함과 동시에 균일한 색 품질을 구현할 수 있는 발광 소자 패키지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2의 A 영역의 확대도이다.
도 4는 반도체 발광 소자의 사시도이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른 형광층의 평면도들이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 몰딩층 내의 녹색 형광체의 배치를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 발광 소자 패키지의 실장 영역의 확대도이다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 10 내지 도 13은 도 9의 B 영역의 확대도들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'선에 따른 단면도이다. 도 3은 도 2의 A 영역의 확대도이다. 도 4는 반도체 발광 소자의 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 바디(100), 상기 패키지 바디(100) 내에 제공된 리드 프레임(121), 및 상기 리드 프레임(121)과 연결되는 반도체 발광 소자(140)를 포함할 수 있다.
상기 패키지 바디(100)는 그 상부에 실장 영역(RS)을 포함할 수 있다. 상기 실장 영역(RS)은 상기 패키지 바디(100)의 상면(100a)으로부터 리세스된 구조로 그 하부는 상기 리드 프레임(121) 상면의 일부를 노출할 수 있다. 상기 실장 영역(RS)은 상기 패키지 바디(100)의 상면(100a)으로부터 상기 반도체 발광 소자(140)의 측벽으로 연장될 수 있다. 보다 상세하게, 상기 실장 영역(RS)은 상기 패키지 바디(100)의 상면(100a)과 연결되는 반사 영역(SP) 및 상기 반사 영역(SP)으로부터 상기 반도체 발광 소자(140)의 측벽으로 연장되는 연장 영역(EP)을 포함할 수 있다.
상기 반사 영역(SP)은 상기 반도체 발광 소자(140)로부터 발생된 빛을 상기 반도체 발광 소자 패키지의 상면 방향으로 반사하기 위한 경사면을 포함할 수 있다. 상기 반사 영역(SP)의 경사면은 상기 패키지 바디(100)의 상면(100a)(또는 하면)과 경사각(θ)을 이룰 수 있다. 상기 경사각(θ)은 상기 반도체 발광 소자(140)의 폭과 상기 실장 영역(RS)의 폭을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 반도체 발광 소자 패키지의 광속(light flux)은 상기 경사각(θ)이 약 20도 내지 40도일 경우 최대값을 가질 수 있다.
상기 연장 영역(EP)은 상기 반사 영역(SP)과 상기 반도체 발광 소자(140) 사이에서 상기 리드 프레임(121)의 상면을 덮을 수 있다. 상기 연장 영역(EP)은 계단형 구조(ST)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 연장 영역(EP)은 상기 반사 영역(SP)과 연결되는 제 1 부분(P1) 및 상기 제 1 부분(P1)으로부터 상기 반도체 발광 소자(140)와 상기 리드 프레임(121) 사이로 연장하는 제 2 부분(P2)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 부분(P1)은 상기 제 2 부분(P2)보다 두꺼울 수 있다. 상기 제 1 부분(P1)의 외각은 도시된 바와 같이 원형일 수 있으나, 이와는 달리 상기 실장 영역(RS)의 형태에 따라 사각형 등으로 변형될 수 있다. 상기 제 2 부분(P2)의 평면적 형상은 상기 반도체 발광 소자(140)의 형태를 고려하여 결정될 수 있다. 일 예로, 상기 상기 제 2 부분(P2)의 평면적 형상은 상기 반도체 발광 소자(140)의 외각을 따라 연장되는 사각 링(square ring) 형태를 가질 수 있다. 상기 제 1 부분(P1)의 상면은 상기 리드 프레임(121)의 상면과 실질적으로 평행할 수 있다. 이와는 달리, 상기 제 1 부분(P1)은 상기 리드 프레임(121)과 실질적으로 평행하지 않으며, 상기 리드 프레임(121)의 상면과 상기 경사각(θ)보다 작은 경사를 이룰 수 있다.
상기 반도체 발광 소자(140)는 상기 제 1 및 제 2 부분들(P1, P2)로 구성된 계단형 구조(ST)에 의하여 정의되는 영역에 실장될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 반도체 발광 소자(140)는 상기 제 1 부분(P1)의 측벽과 상기 제 2 부분(P2)의 상면으로 정의되는 영역 내에 삽입될 수 있다. 상기 반도체 발광 소자(140)의 하면, 보다 구체적으로, 하면의 외각 부분은 상기 제 2 부분(P2)의 상면과 접할 수 있다. 상기 제 1 부분(P1)의 측벽은 상기 반도체 발광 소자(140)의 측벽과 접하는 것으로 도시되었으나, 이와는 달리 적어도 일부 영역에서는 상기 반도체 발광 소자(140)의 측벽과 이격될 수 있다. 상기 연장 영역(EP)은 상기 반도체 발광 소자(140)와 상기 반사 영역(SP) 사이에서 상기 리드 프레임(121)의 상면을 덮으므로 상기 리드 프레임(121)에 의하여 광속이 낮아지는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 연장 영역(EP)에 의하여 상기 반도체 발광 소자(140)가 실장되는 영역이 정의되므로 상기 반도체 발광 소자(140)를 상기 리드 프레임(121) 상에 보다 일정하게 배치할 수 있다.
상기 패키지 바디(100)의 하부에 리드 프레임(121)이 배치될 수 있다. 상기 리드 프레임(121)의 상면은 상기 패키지 바디(100)의 상기 실장 영역(RS)에 의하여 일부가 노출될 수 있으며, 상기 노출된 부분에 상기 반도체 발광 소자(140)와의 연결을 위한 솔더 범프들(126)가 배치될 수 있다. 상기 리드 프레임(121)의 형태는 패키지의 종류 및 형태에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 상기 리드 프레임(121)은 구리, 알루미늄, 철, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 실장 영역(RS)에 의하여 노출된 상기 리드 프레임(121) 상에 상기 반도체 발광 소자(140)가 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 반도체 발광 소자(140)는 솔더 범프들(126)에 의하여 상기 리드 프레임(121)과 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 상세하게, 상기 반도체 발광 소자(140)는 플립칩 형태로 상기 리드 프레임(121) 상에 실장될 수 있다. 상기 반도체 발광 소자(140)은 이하 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 발광 소자(140)는 제 1 도전형 반도체층(141), 제 2 도전형 반도체층(145), 및 이들 사이의 활성층(143)을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 반도체 발광 소자(140)은 청색 발광 소자일 수 있으며, 발광 소자 패키지는 이하 설명될 적색 형광체 및 녹색 형광체를 통하여 백색 광을 방출할 수 있다. 상기 제 1 도전형 반도체층(141)은 p형 도펀트, 일 예로, Zn, Cd, Be, Mg, Ca, 또는 Ba 등으로 도핑된 GaN층일 수 있다. 상기 제 2 도전형 반도체층(145)은 Si와 같은 n형 도펀트로 도핑된 GaN층일 수 있다. 상기 활성층(143)은 양자우물층과 양자장벽층이 교대로 적층된 다중 양자 우물(Multi Quantum Well: MQW)을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 활성층(143)은 GaN/InGaN이 교대로 적층된 구조일 수 있다.
상기 제 2 도전형 반도체층(145) 상에 지지 기판(148)이 배치될 수 있다. 상기 지지 기판(148)은 예를 들어, 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. 상기 지지 기판(148)이 사파이어와 같은 이종 물질인 경우 격자 상수 차이에 따른 문제를 완화하기 위하여 상기 지지 기판(148)과 상기 제 2 도전형 반도체층(145) 사이에 버퍼층이 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 버퍼층은 저온 GaN층(low temperature GaN)일 수 있다.
상기 제 1 도전형 반도체층(141)의 하면에 제 1 전극(127)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 도전형 반도체층(141) 및 상기 활성층(143)의 일부는 식각 공정에 의하여 제거되고, 그 결과 상기 제 2 도전형 반도체층(145)의 하면의 일부가 노출될 수 있다. 상기 제 2 도전형 반도체층(145)의 노출된 하면에 제 2 전극(128)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 전극(127)과 상기 제 1 도전형 반도체층(141) 사이 및 상기 제 2 전극(128)과 상기 제 2 도전형 반도체층(145) 사이에 오믹 컨택층(미도시) 제공될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 전극들(127, 128)은 상기 활성층(143)으로부터 발생된 빛을 반사하는 역할을 할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 상기 제 전극(127)과 상기 제 1 도전형 반도체층(141) 사이에 추가적인 반사층이 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 반사층은 Ag, Al 또는 Pt 중 하나를 포함할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 반도체 발광 소자(140)의 상면 상에 형광층(151)이 제공될 수 있다. 상기 형광층(151)은 적색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 적색 형광체는 피크 파장(또는 중심 파장)이 580nm ~ 660nm일 수 있다. 상기 적색 형광체는 α-SiAlON 계열 형광체, CASN(CaAlSiN3: Eu2 +) 형광체, SCASN((Sr, Ca)AlSiN3: Eu2 + 형광체, (Ca, Sr, Ba, Mg)2Si5N8: Eu2 + 계열 형광체, KSF(K2SiF6: Mn4 +) 계열 형광체, (Ca, Mg, Sr)Al12O19:Mn2 +계열 형광체, SrxMgySizN2(x+y+2z)3:Euw (0.5≤x<2, 2.5≤y≤3.5, 1≤z≤2 및 0<w≤0.2) 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 적색 형광체는 발광 소자 패키지 내의 형광체 중 약 0.1wt%~ 약90wt%일 수 있다. 상기 형광층은 무기물 확산제인 SiO2, TiO2, 또는 Si 입자를 형광층 내의 실리콘 무게 대비 0~300wt% 포함할 수 있다.
상기 적색 형광체는 고분자 실리콘 내에 배치되거나 유리와 같은 세라믹 내에 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 형광층(151)은 필름 타입 또는 플레이트(plate) 타입으로 형성된 후 개별 칩 사이즈로 분리되어, 상기 반도체 발광 소자(140)의 상면에 부착될 수 있다. 상기 형광층(151)은 예를 들어 실리콘 접착제 또는 에폭시 접착제로 상기 반도체 발광 소자(140)의 상면에 부착될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 형광층(151)은 상기 반도체 발광 소자(140)가 상기 실장 영역(RS) 내에 배치된 후 부착될 수 있다.
상기 형광층(151)은 상기 반도체 발광 소자(140)의 상면과 상응하는 형태를 가질 수 있다. 상기 형광층(151)은 상기 반도체 발광 소자(140)의 측벽을 노출할 수 있다. 즉, 상기 형광층(151)은 상기 반도체 발광 소자(140)의 측벽 상으로 연장되지 않을 수 있다. 상기 형광층(151)의 최하면은 상기 반도체 발광 소자(140)의 최상면과 같거나 높은 레벨일 수 있다. 공정 조건에 따라서 상기 형광층(151)의 일부가 상기 지지 기판(148)의 상부 측벽을 일부 덮을 수 있으나, 이 경우에도 상기 제 1 도전형 반도체층(141)의 측벽, 상기 제 2 도전형 반도체층(145)의 측벽, 및 상기 활성층(143)의 측벽은 상기 형광층(151)에 의하여 덮이지 않을 수 있다. 상기 반도체 발광 소자(140)의 측벽은 이하 설명될 몰딩층에 의하여 덮일 수 있다.
상기 형광층(151)의 두께는 상기 반도체 발광 소자(140)의 두께의 약 5 내지 20%일 수 있다. 일 예로, 상기 형광층(151)의 두께는 약 30 내지 400㎛일 수 있다.
상기 형광층(151)의 면적은 그 아래의 상기 반도체 발광 소자(140)의 상면의 면적을 고려하여 조절될 수 있다. 일 예로, 상기 형광층(151)의 면적이 감소할수록 상기 형광층(151)과 상기 반도체 발광 소자(140)의 밀착성 및 광속이 개선될 수 있고, 상기 형광층(151)의 면적이 증가할수록 상기 형광층(151)의 제작 공정이 용이하고 발광 소자 패키지의 신뢰성이 개선될 수 있다. 상기 형광층(151)의 면적을 조절하여 원하는 색 온도를 얻음과 동시에 광속을 높일 수 있다. 광속을 높이면서 낮은 색 온도(warm white)의 발광 소자 패키지를 얻기 위해서는 상기 형광층(151)의 면적이 넓을 수록 좋고, 광속을 높이면서 높은 색 온도(cool white)의 발광 소자 패키지를 얻기 위해서는 상기 형광층(151)의 면적이 좁을수록 좋다. 상기 형광층(151)의 면적은 상기 반도체 발광 소자(140)의 상면 면적의 70% 내지 200%일 수 있다. 일 예로, 색 온도 1500K에서 3000K의 발광 소자 패키지가 요구되는 경우, 상기 형광층(151)의 면적은 상기 반도체 발광 소자(140)의 상면 면적의 100% 내지 200%, 또는 110% 내지 150%일 수 있다. 다른 예로, 색 온도 3000K에서 6000K의 발광 소자 패키지가 요구되는 경우, 상기 형광층(151)의 면적은 상기 반도체 발광 소자(140)의 상면 면적의 70% 내지 100%, 또는 80% 내지 100%일 수 있다. 상기 형광층(151)의 측벽은 상기 반도체 발광 소자(140)의 측벽과 얼라인될 수 있으나, 부착 공정의 마진을 고려하여 상기 반도체 발광 소자(140)의 측벽과 약800㎛ 이내로 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 형광층(151)의 측벽은 도시된 바와는 달리, 상기 반도체 발광 소자(140)의 측벽으로부터 수평적으로 돌출되거나, 상기 반도체 발광 소자(140)의 상면의 일부를 노출할 수 있다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 실시예들에 따른 형광층(151)의 평면도들이다. 상기 형광층(151)은 도 4에 도시된 바와 같이 이를 관통하는 오프닝들을 포함하지 않을 수 있다. 이와는 달리, 상기 형광층(151)은 도 5a 내지 도 5b와 같이 이를 관통하는 오프닝들(153)을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 오프닝들(153)은 상기 반도체 발광 소자(140)의 상면(140u)을 노출하고, 노출된 상기 반도체 발광 소자(140)의 상면(140u)은 이하 설명될 몰딩층(161)과 접할 수 있다. 일 예로, 상기 형광층(151)은 도 5a 및 도 5b와 같이 제 1 방향 및 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향을 따라 상기 오프닝들(153)이 규칙적으로 배치될 수 있다. 상기 오프닝들(153) 사이의 간격은 약 1 내지 50㎛일 수 있다. 상기 오프닝들(153)의 직경은 5 내지 15㎛일 수 있다. 상기 오프닝들(153)은 이하 설명될 몰딩층(161)에 의하여 채워질 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 형광층(151) 상에 상기 실장 영역(RS)을 채우는 몰딩층(161)이 제공될 수 있다. 상기 몰딩층(161)은 상기 형광층(151)의 적색 형광체보다 피크 파장이 짧은 단파장 형광체를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 단파장 형광체는 피크 파장이 510~560nm일 수 있다. 일 예로, 상기 단파장 형광체는 녹색 형광체일 수 있다.
상기 녹색 형광체는 LuAG((Lu, Y, Ga, La, Pr, Gd, Tb 원소 중 1종 이상 )3-X Al5-yO12-Z: Ce3+W, 0<x≤2, 0<y≤1.5, 0<z≤3 0.0001≤W<1) 계열 형광체, YAG((Y, Lu, Ga, La, Pr, Gd, Tb 원소 중 1종 이상)3- xAlyOz, 0<x≤3, 0≤y≤6, 0<x≤12) 계열 형광체, 가넷 구조 형광체, silicate 계열 형광체((Sr, Mg, Ba, Ca)xSiyOz: Eu2+, 0<x≤3, 0≤y≤7, 1≤x≤12), (Ca, Mg, Sr 중 1종 이상)xAlyOz: Eu2+, (0<x≤5, 2≤y≤12.5, 0<z≤19), La3Si6N11: Ce3+계열 형광체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또는 상기 녹색 형광체는 (Ba, Ca, Mg, Sr, La, Lu, Ga 중 1종 이상)x(Al, Si, Ge중 1종 이상)yOz: Eu2+a, Mn2+b (0<x≤2, 0<y≤12.5, 0<z≤19.5, 0≤a≤0.5, 0≤b≤1.0)일 수 있다.
상기 몰딩층(161)의 굴절률은 상기 형광층(151)의 굴절률보다 실질적으로 같거나 더 클 수 있다. 일 예로, 상기 몰딩층(161)의 굴절률은 상기 형광층(151)의 굴절률보다 약 0.1 내지 5% 클 수 있다. 일 예로, 상기 몰딩층(161)은 페닐계 실리콘을 포함할 수 있고 상기 형광층(151)은 메틸계 실리콘을 포함할 수 있다. 이와는 달리, 상기 몰딩층(161)과 상기 형광층(151)은 굴절률이 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 몰딩층(161)은 상기 녹색 형광체 중 적어도 하나와 고분자 실리콘을 섞어 디스펜싱(dispensing) 공정으로 상기 실장 영역(RS) 내에 형성될 수 있다. 상기 몰딩층(161)은 상기 반도체 발광 소자(140)의 측면과 접할 수 있다. 또한, 상기 몰딩층(161)은 상기 형광층(151)의 측면 및 상면을 덮을 수 있다. 이와 같은 구조에 따라, 상기 몰딩층(161) 내의 녹색 형광체로부터 발광된 빛이 상기 형광층(151) 내로 재흡수되어 적색 형광체를 여기시키는 것을 방지할 수 있다. 즉, 적색 형광체와 녹색 형광체를 공간적으로 분리하되 적색 형광체를 포함하는 상기 형광층(151)을 상기 반도체 발광 소자(140)의 상면 상에 한정하여 제공함으로써 녹색 형광체로부터 발광된 빛이 적색 형광체를 여기시키는 것을 방지하여 광속을 개선함과 동시에 균일한 색 품질을 구현할 수 있다.
보다 상세하게, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 패키지는 각도에 따른 색의 일관성(color consistency)이 개선될 수 있다. 아래 표 1의 비교예 1은 반도체 발광 소자 상에 적색 형광체가 포함된 실리콘 수지 및 녹색 형광체가 포함된 실리콘 수지를 차례로 디스펜싱한 발광 소자 패키지에 대한 측정값이다. 아래 표 1의 비교예 2는 반도체 발광 소자 상에 녹색 형광체가 포함된 실리콘 수지 및 적색 형광체가 포함된 실리콘 수지를 차례로 디스펜싱한 발광 소자 패키지에 대한 측정값이다. 이와는 달리 본 발명의 실시예는 상술한 바와 같이 적색 형광체가 포함된 형광층을 반도체 발광 소자의 상면에 국부적으로 부착한 후, 그 위에 녹색 형광체가 포함된 몰딩층을 형성한 발광 소자 패키지에 대한 측정값이다. 각 측정값은 복수개의 발광 소자 패키지들에 대한 평균값이다.
COA CCT IV
비교예1 0.00976 5000K 100.5%
비교예2 0.00569 5000K 100%
실시예 0.00450 5000K 101.9%
위의 표 1과 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 패키지는 CCT(Correlated Color Temperature)와 IV(휘도)는 비교예들과 유사한 수준에서 유지되면서도 COA(Color over Angle)은 개선되었다. 즉, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 소자 패키지는 발광 소자 패키지의 상면에 수직한 가상의 축을 기준으로 한 각도의 변화에 따라 방출되는 빛의 색 변화가 적다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 몰딩층(161)내의 녹색 형광체(GP)의 배치를 설명하기 위한 단면도들이다. 상기 녹색 형광체(GP)는 도 6과 같이 상기 몰딩층(161)의 하부에 침전된 형태로 배치될 수 있다. 즉, 상기 녹색 형광체(GP)의 농도는 상기 몰딩층(161)의 하부에서 상기 몰딩층(161)의 상부보다 높을 수 있다. 이와는 달리, 상기 녹색 형광체(GP)는 도 7과 같이 상기 몰딩층(161) 내에 실질적으로 균일하게 분포할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 발광 소자 패키지의 실장 영역(RS)의 확대도이다. 본 실시예에 있어서, 연장 영역(EP)은 반사 영역(SP)과 연결되는 제 1 부분(P1), 상기 제 1 부분(P1)으로부터 상기 반도체 발광 소자(140)와 리드 프레임(121) 사이로 연장하는 제 2 부분(P2), 및 상기 제 2 부분(P2)으로부터 상기 반사 영역(SP)으로 연장되는 제 3 부분(P3)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 부분(P1)은 상기 제 2 부분(P2) 및 상기 제 3 부분(P3)보다 두꺼울 수 있다. 상기 제 3 부분(P3)은 상기 제 2 부분(P2)으로부터 상기 반사 영역(SP)으로 연결되는 트렌치 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 상기 제 2 부분(P2) 및 상기 제 3 부분(P3)은 실질적으로 동일한 두께를 가질 수 있다. 상기 제 3 부분(P3)은 복수 개가 제공될 수 있다. 일 예로, 한 쌍의 제 3 부분들(P3)이 상기 반도체 발광 소자(140)를 사이에 두고 이격될 수 있다. 이와는 달리, 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 발광 소자 패키지는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제 3 부분(P3)을 포함하지 않을 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 발광 소자 패키지의 단면도이다. 도 10 내지 도 13은 도 9의 B 영역의 확대도들이다. 설명의 간소화를 위하여 중복된 구성에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 9 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 발광 소자 패키지는 몰딩층(161) 상에 반사 방지층(191)을 포함할 수 있다. 상기 반사 방지층(191)은 상기 몰딩층(161)보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 이에 따라 반도체 발광 소자(140)에서 발생된 빛이 상기 몰딩층(161)의 상면에서 반사되는 비율을 낮추어 반도체 발광 소자 패키지의 광 추출 효율이 증대될 수 있다. 상기 반사 방지층(191)은 상기 실장 영역(RS)의 상부 내에 배치될 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 반사 방지층(191)은 보이드들(193)을 포함하는 무기막 구조일 수 있다. 상기 보이드들(193)은 고체가 제공되지 않는 빈 공간으로, 진공 상태이거나 공기 등의 가스에 의하여 점유된 구조일 수 있다. 상기 무기막은 SiOx, MgFx, SiCx, TiOx, HfOx, TaxOy, 및 SiN(x,y는 상수)　중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 보이드들(193)은 상기 무기막의 도포 시에 희생 입자들을 포함시킨 후, 휘발성이 있는 상기 희생 입자들을 기화 등의 방법을 통하여 제거하여 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 반사 방지층(191)은 약 1nm 내지 약 1㎛ 사이즈의 무기 콜로이드 입자들(194)이 소결된 구조일 수 있다. 일 예로, 상기 무기 콜로이드 입자들(194)은 SiOx, MgFx, SiCx, TiOx, HfOx, TaxOy, 및 SiN(x,y는 상수)　중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 반사 방지층(191)은 휘발성 용매에 상기 무기 콜로이드 입자들(194)을 포함시켜 도포한 후, 열처리를 수행하여 형성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 반사 방지층(191)은 무기 콜로이드 입자들(197)이 유기막(196) 내에 분산된 구조일 수 있다. 상기 무기 콜로이드 입자들(197)은 SiOx, MgFx, SiCx, TiOx, HfOx, TaxOy, 및 SiN(x, y는 상수)　중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 유기막(196)은 페닐계 또는 메틸계 실리콘을 포함할 수 있다. 상기 무기 콜로이드 입자들(197)은 상기 유기막(196) 내에 균일하게 분포된 것으로 도시되었으나, 이와는 달리 상기 유기막(196)의 하부에서 그 농도가 더 높을 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 반사 방지층(191)은 제 1 무기막들(199) 및 제 2 무기막들(198)이 교대로 반복하여 적층된 구조일 수 있다. 상기 제 1 무기막들(199)은 SiOx, MgFx, SiCx, TiOx, HfOx, TaxOy, 및 SiN(x, y는 상수)　중 하나를 포함할 수 있다. 상기 제 2 무기막들(198)은 SiOx, MgFx, SiCx, TiOx, HfOx, TaxOy, 및 SiN(x, y는 상수)　중 다른 하나를 포함할 수 있다.
상기 반사 방지층(191)의 구조는 상술한 바에 한정되지 않는다. 일 예로, 도 10 내지 도 13의 실시예들과는 달리 상기 반사 방지층(191)은 보이드 또는 입자를 포함하지 않는 단일 무기막 또는 단일 유기막으로 구성될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명은 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수도 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 그 상부에 실장 영역을 포함하는 패키지 바디;
    상기 패키지 바디의 하부에 배치되는 리드 프레임;
    상기 실장 영역 내에 배치되고 상기 리드 프레임과 전기적으로 연결되는 반도체 발광 소자;
    상기 반도체 발광 소자의 상면에 부착되고 적색 형광체를 포함하는 형광층; 및
    상기 실장 영역 내에서 상기 형광층을 덮고 상기 적색 형광체보다 피크 파장이 짧은 단파장 형광체를 포함하는 몰딩층을 포함하고,
    상기 형광층은 상기 반도체 발광 소자의 측면을 노출하고, 상기 몰딩층은 상기 반도체 발광 소자의 측면과 접하는 발광 소자 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광층의 최하면은 상기 반도체 발광 소자의 최상면과 같거나 높은 레벨인 발광 소자 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광층과 상기 반도체 발광 소자 사이에 접착층을 더 포함하고,
    상기 접착층은 실리콘 또는 에폭시를 포함하는 발광 소자 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리세스 영역은:
    상기 패키지 바디의 상면으로부터 상기 패키지 바디의 중심 부분으로 연장되는 반사 영역; 및
    상기 반사 영역으로부터 상기 반도체 발광 소자의 측벽으로 연장되는 연장 영역을 포함하는 발광 소자 패키지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연장 영역은 계단형 구조를 포함하고,
    상기 계단형 구조는:
    상기 반사 영역과 연결되는 제 1 부분; 및
    상기 제 1 부분으로부터 상기 반도체 발광 소자와 상기 리드 프레임 사이로 연장되는 제 2 부분을 포함하고,
    상기 제 2 부분의 두께는 상기 제 1 부분의 두께보다 작은 발광 소자 패키지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 부분의 상면은 상기 반도체 발광 소자의 하면과 접하는 발광 소자 패키지.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분의 경계는 상기 반도체 발광 소자의 측벽의 형상에 상응하는 발광 소자 패키지.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 계단형 구조는 상기 제 2 부분으로부터 상기 반사 영역으로 연장되는 제 3 부분을 더 포함하고,
    상기 제 3 부분의 두께는 상기 제 1 부분의 두께보다 작은 발광 소자 패키지.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 반사 영역은 상기 패키지 바디의 상면과 20도 ~ 40도의 경사를 갖는 발광 소자 패키지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광층은 고분자 실리콘 필름 또는 세라믹 플레이트인 발광 소자 패키지.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광층의 두께는 30㎛ 내지 400㎛인 발광 소자 패키지.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광층은 상기 반도체 발광 소자의 상면에 상응하는 형상을 갖는 발광 소자 패키지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광층의 면적은 상기 반도체 발광 소자의 상면 면적의 70% 내지 200%인 발광 소자 패키지.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광층은 이를 관통하는 오프닝들을 포함하는 발광 소자 패키지.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광층의 측벽과 상기 반도체 발광 소자의 측벽 사이의 거리는 800㎛ 이하인 발광 소자 패키지.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰딩층의 하부에서 상기 단파장 형광체의 농도는 상기 몰딩층의 상부에서 상기 단파장 형광체의 농도보다 높은 발광 소자 패키지.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 단파장 형광체의 농도는 상기 몰딩층 내에서 실질적으로 균일한 발광 소자 패키지.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 단파장 형광체의 피크 파장은 510~560nm인 발광 소자 패키지.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 단파장 형광체는 LuAG((Lu, Y, Ga, La, Pr, Gd, Tb 원소 중 1종 이상 )3-x Al5 - yO12 -z: Ce3+w, 0<x≤2, 0<y≤1.5, 0<z≤3 0.0001≤w<1) 계열 형광체, YAG((Y, Lu. Ga, La, Pr, Gd, Tb 원소 중 1종 이상)3- xAlyOz, 0<x≤3, 0≤y≤6, 0<z≤12) 계열 형광체, 가넷 구조 형광체, silicate 계열 형광체((Sr, Mg, Ba, Ca)xSiyOz: Eu2+, 0<x≤3, 0≤y≤7, 1≤z≤12), (Ca, Mg, Sr 중 1종 이상)xAlyOz: Eu2+, (0<x≤5, 2≤y≤12.5, 0<z≤19), La3Si6N11: Ce3+계열 형광체, (Ba, Ca, Mg, Sr, La, Lu, Ga 중 1종 이상)x(Al, Si, Ge중 1종 이상)yOz: Eu2+a, Mn2+b (0<x≤2, 0<y≤12.5, 0<z≤19.5, 0≤a≤0.5, 0≤b≤1.0) 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자 패키지.
  20. 그 상부에 실장 영역을 포함하는 패키지 바디;
    상기 패키지 바디의 하부에 배치되는 리드 프레임;
    상기 실장 영역 내에 배치되고 상기 리드 프레임과 전기적으로 연결되는 반도체 발광 소자;
    상기 반도체 발광 소자의 상면에 부착되고 적색 형광체를 포함하는 형광층; 및
    상기 실장 영역 내에서 상기 형광층을 덮고 상기 적색 형광체보다 피크 파장이 짧은 단파장 형광체를 포함하는 몰딩층을 포함하고,
    상기 실장 영역은 상기 패키지 바디의 상면으로부터 상기 패키지 바디의 중심 부분으로 연장되는 반사 영역 및 상기 반사 영역으로부터 상기 반도체 발광 소자의 측벽으로 연장되는 연장 영역을 포함하고,
    상기 형광층은 상기 연장 영역과 이격되는 발광 소자 패키지.
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