KR20200054637A - 측면 발광형 발광소자 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패키지 바디의 세 측면을 통해 빛을 방출하는 측면 발광형 발광소자 패키지에 관한 것으로서, 발광소자; 상기 발광소자에서 발광되는 광을 투과시키며, 경사면과 상기 경사면에 연결된 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면으로 형성되어, 상기 발광소자를 둘러싸도록 배치되는 몰딩 부재; 및 상기 몰딩 부재의 경사면 형상에 대응되는 반사면이 형성되며, 상기 몰딩 부재의 경사면과 상기 반사면이 대향하도록 배치되며, 상기 발광소자에서 발광되는 광을 반사시키는 반사 부재를 포함하며, 상기 몰딩 부재와 상기 반사 부재 사이에 대각선 방향의 경계면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 측면 발광형 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 두께가 슬림화되면서도 방열 특성이 개선된 측면 발광형 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광소자(LIGHT EMITTING DEVICE, LED)는 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 발광소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
이에 기존의 광원을 발광소자로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 실내/외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 발광소자를 사용하는 경우가 증가하고 있다. 이러한 발광소자는 칩을 리드 프레임에 실장하고 이를 원하는 형태로 몰딩하여 다양한 형태의 발광소자 패키지(LED package)로 제조된다.
핸드폰이나 PDA(personal digital assistant) 등의 소형 전자통신기기에는 측면 발광형(side view type) 발광소자 패키지가 많이 사용되고, TV나 모니터 등의 중대형 전자통신기기에는 상면 발광형(top view type) 발광소자 패키지가 많이 사용된다. 상기 측면 발광형 발광소자 패키지는 도광판(light guide plate)의 일 측면에서 빛을 제공하는 측면 발광 구조로 상면 발광 구조와 비교하여 발광 장치의 두께를 줄일 수 있는 장점이 있다.
하지만, 종래의 측면 발광형 발광소자 패키지는 수직 방향으로 배치되는 기판 또는 리드 프레임의 구조적 특성으로 인해 발광소자에서 발생되는 많은 열을 신속하고 효과적으로 방열시킬 수 없어 고 출력 발광소자 패키지의 제작이 어려운 문제가 있다. 또한, 최근 들어 핸드폰이나 PDA 등 전자통신기기의 기술이 발전함에 따라 통신기기의 두께가 점차적으로 얇아지고 있고, 그에 따라 해당 기기 내에 장착되는 디스플레이 장치의 슬림화가 요구되고 있다. 따라서, 두께를 최소화하면서도 방열 특성이 개선된 측면 발광형 발광소자 패키지의 개발이 필요하다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 두께가 슬림화되면서도 방열 특성이 개선된 측면 발광형 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
또 다른 목적은 낮은 열 저항을 가지면서도 광 추출 효율이 개선된 측면 발광형 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
또 다른 목적은 제1 측면을 통해 제1 방향의 광, 제2 측면을 통해 제2 방향의 광, 제3 측면을 통해 제3 방향의 광을 방사하는 측면 발광형 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 발광소자; 상기 발광소자에서 발광되는 광을 투과시키며, 경사면과 상기 경사면에 연결된 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면으로 형성되어, 상기 발광소자를 둘러싸도록 배치되는 몰딩 부재; 및 상기 몰딩 부재의 경사면 형상에 대응되는 반사면이 형성되며, 상기 몰딩 부재의 경사면과 상기 반사면이 대향하도록 배치되며, 상기 발광소자에서 발광되는 광을 반사시키는 반사 부재를 포함하며, 상기 몰딩 부재와 상기 반사 부재 사이에 대각선 방향의 경계면이 형성되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 발광소자; 상기 발광소자에서 발광되는 광을 투과시키며, 경사면과 상기 경사면에 연결된 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면으로 형성되어, 상기 발광소자를 둘러싸도록 배치되는 몰딩 부재; 및 상기 몰딩 부재의 경사면 형상에 대응되는 반사면이 형성되고, 상기 몰딩 부재의 경사면과 상기 반사면이 대향하도록 배치되며, 상기 발광소자에서 발광되는 광을 반사시키는 반사 부재를 포함하며, 상기 발광소자가 상기 몰딩 부재의 내부에 삽입되고, 상기 몰딩 부재의 상기 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면이 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지를 제공한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지 및 그 제조방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 기판 및 발광소자 상에 형성된 미리 결정된 형상의 몰딩 부재와 상기 몰딩 부재의 형상에 대응하는 반사 부재를 구비함으로써, 발광소자에서 방사되는 빛을 패키지 바디의 세 측면을 통해 효과적으로 방출할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 지면에 수평한 방향으로 배치된 기판 상에 상부 방향의 광을 조사하는 발광소자를 배치하고, 그 위에 몰딩 부재 및 반사 부재를 순차적으로 배치함으로써, 패키지 바디의 두께를 슬림화하면서 방열 특성을 개선할 수 있고, 또한 낮은 열 저항을 가지면서 광 추출 효율을 개선할 수 있다는 장점이 있다.
다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지 및 그 제조방법이 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 평면도;
도 2는 도 1의 I-I 선을 따라 절단한 측면 발광형 발광소자 패키지의 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 사시도;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자의 단면도;
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 제조방법을 설명하는 도면.
도 2는 도 1의 I-I 선을 따라 절단한 측면 발광형 발광소자 패키지의 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 사시도;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자의 단면도;
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 제조방법을 설명하는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하, 본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 두께가 슬림화되면서도 방열 특성이 개선된 측면 발광형 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제안한다. 또한, 본 발명은 낮은 열 저항을 가지면서도 광 추출 효율이 개선된 측면 발광형 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제안한다. 또한, 본 발명은 제1 측면을 통해 제1 방향의 광, 제2 측면을 통해 제2 방향의 광, 제3 측면을 통해 제3 방향의 광을 방사하는 측면 발광형 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제안한다.
이하에서는, 본 발명의 다양한 실시 예들에 대하여, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I 선을 따라 절단한 측면 발광형 발광소자 패키지의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지(100)는 지면에 수평한 방향으로 배치되는 기판(110), 상기 기판(110) 상에 실장되는 발광소자(120), 상기 발광소자(120) 상에 배치되는 몰딩 부재(130), 상기 몰딩 부재(130) 상에 배치되는 반사 부재(140)를 포함한다.
기판(110)은 발광소자(120)와 전기적으로 연결되어, 발광소자(120)와 외부기기 사이의 전기적 신호 전달을 매개하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 상기 기판(110)은 미리 결정된 회로 패턴을 구비할 수 있다. 상기 회로 패턴은 전도성 금속 재질로 형성될 수 있다.
기판(110)은 발광소자(120)를 지지하고, 상기 발광소자(120)에서 방사되는 빛을 반사시키는 역할을 수행할 수 있다. 이에 따라, 발광소자(120)에서 방사된 빛은 기판(110)의 상면을 통해 반사되어 발광소자 패키지(100)의 측면으로 방출될 수 있다.
기판(110)은 발광소자(120)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 기판(110)은 발광소자(120)의 하부에 가로 방향으로 배치되기 때문에(즉, 발광소자가 발광하는 빛의 광 축 방향에 수직한 방향으로 배치되기 때문에), 기존의 측면 발광형 발광소자 패키지에 비해 방열 경로가 넓어져 상기 발광소자(120)에서 발생하는 열을 아래 방향으로 신속하게 방출시킬 수 있다.
기판(110)은 PCB(Print Circuit Board) 기판 또는 FPCB(Flexible PCB) 기판 등을 포함할 수 있다. 한편, 다른 실시 예로, 기판 대신 리드 프레임(lead frame)이 사용될 수 있다. 상기 리드 프레임은 발광소자(120)로 제1 전원을 공급하는 제1 리드와 발광소자(120)로 제2 전원을 공급하는 제2 리드로 구성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 리드는 리드 전극 역할뿐만 아니라, 발광소자(120)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 히트 싱크(heat sink) 역할도 수행할 수 있다. 상기 제1 및 제2 리드는 열 전도성, 전기 전도성 및 반사 특성이 좋은 재질인 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu) 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다.
발광소자(120)는 기판(110) 상에 표면 실장(Surface Mount Technology, SMT)되어, 상부 방향으로 광을 방사할 수 있다. 기판(110) 상에 표면 실장되는 발광소자(120)의 구조는 플립칩 타입(flip-chip type), 수직 타입(vertical type), 수평 타입(lateral type) 중 어느 하나일 수 있다. 이러한 발광소자(120)의 구조에 따라, 발광 소자(120)는 와이어 본딩(wire bonding) 혹은 플립칩 본딩(flip-chip bonding)을 통해 기판(110)과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광소자(120)는 성장 기판, 상기 성장 기판 아래의 제1 도전형 반도체층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래의 활성층, 상기 활성층 아래의 제2 도전형 반도체층, 상기 제2 도전형 반도체층 아래의 제2 도전형 메탈층, 상기 제1 도전형 반도체층 아래의 제1 도전형 메탈층을 포함할 수 있다.
발광소자(120)는 화합물 반도체의 조성비에 따라 서로 다른 파장의 광을 방사할 수 있다. 본 실시 예에서, 발광소자(120)는 적색 파장의 광을 방사하는 것을 예시하고 있으나 이를 제한하지는 않는다.
몰딩 부재(또는 충진 부재, 130)는 기판(110) 및 발광소자(120) 상에 배치되고, 상기 발광소자(120)의 상면 및 측면 전체를 둘러(에워)싸도록 형성될 수 있다.
몰딩 부재(130)는 외부 환경 또는 외부 충격 등으로부터 발광소자(120)를 보호하고, 반사 부재(140)와 함께 발광소자 패키지(100)의 몸체(이하, 설명의 편의상, '패키지 바디'라 칭함)를 형성하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 몰딩 부재(130)는 발광소자(120)에서 방사되는 빛을 외부로 투과시키는 역할을 수행할 수 있다.
몰딩 부재(130)는 광 투과성 및 열 전도성이 우수한 에폭시(epoxy) 수지 또는 실리콘(silicon) 수지 등으로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 한편, 다른 실시 예로, 상기 몰딩 부재(130)에는, 발광소자(120)에서 방사되는 빛의 파장을 변환시키기 위한 광 변환 물질이 추가로 포함될 수 있다. 또한, 상기 몰딩 부재(130)에는, 몰딩 부재(130)와 기판(110) 간의 접착력과 몰딩 부재(130)와 발광소자(120) 간의 접착력을 향상시키기 위한 접착 물질이 추가로 포함될 수도 있다.
몰딩 부재(130)는 기판(110) 및 발광소자(120) 상에 적절한 성형 방법, 예컨대 사출 성형법(injection molding) 또는 트랜스퍼 성형법(transfer molding) 등을 이용하여 형성될 수 있다.
몰딩 부재(130)는, 발광소자 패키지(100)의 세 측면을 통해 광을 방출시키기 위해, 삼각 기둥 모양으로 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(130)의 단면은 삼각형 모양, 좀 더 바람직하게는 직각삼각형 모양으로 형성될 수 있다.
몰딩 부재(130)는 기판(110)과 만나는 하면(131)과, 반사 부재(140)와 만나는 상면(즉, 경사면, 133)과, 외부에 노출되는 제1 내지 제3 측면(135, 137, 139)으로 이루어져 있다. 여기서, 몰딩 부재(130)의 하면(131), 경사면(133) 및 제1 측면(135)은 직사각형 모양으로 형성될 수 있고, 제2 및 제3 측면(137, 139)은 삼각형 모양, 좀 더 바람직하게는 직각삼각형 모양으로 형성될 수 있다.
몰딩 부재(130)의 하면(131)은 기판(110)의 상면에 대향하여 배치될 수 있다. 상기 몰딩 부재(130)의 하면(131)의 모양 및/또는 크기는 기판(110)의 상면의 모양 및/또는 크기에 대응할 수 있다.
몰딩 부재(130)의 경사면(133)은 반사 부재(140)의 하면(즉, 반사면, 141)에 대향하여 배치될 수 있다. 이러한 배치를 통해, 몰딩 부재(130)와 반사 부재(140) 사이에는 대각선 방향의 경계면(150)이 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(130)의 경사면(133)의 모양 및/또는 크기는 상기 반사 부재(140)의 반사면(141)의 모양 및/또는 크기에 대응할 수 있다. 또한, 상기 몰딩 부재(130)의 경사면(133)은 발광소자(120)와 일정 거리만큼 이격되도록 형성될 수 있다.
대각선 방향의 경계면(150)의 경사도는 광 반사 효율과 성형성 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다. 일 예로, 상기 경계면(150)의 경사도는 30도 내지 60도 사이의 각도일 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다.
몰딩 부재(130)의 제1 내지 제3 측면(135, 137, 139)은 외부에 노출되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 발광소자(120)의 상부에서 방사된 빛은 대각선 방향의 경계면(150)에 반사되어 몰딩 부재(130)의 제1 내지 제3 측면(135, 137, 139)을 통해 외부로 방출될 수 있다.
반사 부재(140)는 몰딩 부재(130) 상에 배치되며, 상기 몰딩 부재(130)의 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 반사 부재(140)는 몰딩 부재(130)를 180도 회전한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 반사 부재(140) 역시 사출 성형법 또는 트랜스퍼 성형법 등을 이용하여 형성될 수 있다.
반사 부재(140)는 몰딩 부재(130)와 함께 발광소자 패키지(100)의 몸체를 형성하고, 발광소자(120)에서 방사되는 빛을 반사시켜 발광소자(120)의 발광 효율을 높이는 역할을 수행할 수 있다.
반사 부재(140)는 반사 특성이 우수한 에폭시 수지 또는 실리콘 수지 등으로 형성될 수 있으며 반드시 이에 제한되지는 않는다. 상기 반사 부재(140)에는 반사 특성을 높이기 위해 이산화티타늄(TiO2) 또는 이산화규소(SiO2) 등과 같은 첨가 물질이 포함될 수 있다.
반사 부재(140)는 몰딩 부재(130)의 형상에 대응하는 삼각 기둥 모양으로 형성될 수 있다. 상기 반사 부재(140)의 단면 역시 삼각형 모양, 좀 더 바람직하게는 직각삼각형 모양으로 형성될 수 있다. 반사 부재(140)는 몰딩 부재(130)와 마주보도록 결합되어, 직육면체 형상의 패키지 바디를 구성할 수 있다. 여기서, 몰딩 부재(130)는 하부에서 상부 방향으로 갈수록 단면적이 점점 좁아지도록 형성될 수 있고, 반사 부재(140)는 하부에서 상부 방향으로 갈수록 단면적이 점점 넓어지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 패키지 바디는 그 높이에 상관없이 단면적이 일정하게 형성될 수 있다.
반사 부재(140)는 몰딩 부재(130)와 만나는 하면(즉, 반사면, 141)과, 외부에 노출되는 상면(143), 제1 측면(145), 제2 측면(미도시) 및 제3 측면(미도시)으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 반사 부재(140)의 반사면(141), 상면(143) 및 제1 측면(145)은 직사각형 모양으로 형성될 수 있고, 제2 및 제3 측면은 삼각형 모양, 좀 더 바람직하게는 직각삼각형 모양으로 형성될 수 있다.
반사 부재(140)의 반사면(141)은 몰딩 부재(130)의 경사면(133)에 대향하여 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(140)의 반사면(141)의 모양 및/또는 크기는 몰딩 부재(130)의 경사면(133)의 모양 및/또는 크기에 대응할 수 있다. 이에 따라, 발광소자(120)의 상부에서 방사된 빛은 반사 부재(140)의 반사면(141)을 통해 반사되어 발광소자 패키지(100)의 세 측면으로 방출될 수 있다.
상기 반사 부재(140)와 몰딩 부재(130) 사이에는 대각선 방향의 경계면(150)이 형성될 수 있다. 상기 대각선 방향의 경계면(150)의 경사도는 광 반사 효율과 성형성 등을 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
한편, 반사 부재(140)의 상면(143), 제1 측면(145), 제2 측면 및 제3 측면은 외부에 노출되도록 배치될 수 있다.
이 같은 구조로 형성된 측면 발광형 발광소자 패키지(100)의 경우, 발광소자(120)에서 방사된 빛은 기판(110)의 상면과 반사 부재(140)의 반사면(141)을 통해 반사되어, 몰딩 부재(130)의 제1 내지 제3 측면(135, 137, 139)을 통해 외부로 방출될 수 있다. 즉, 발광소자(120)에서 방사된 빛은 패키지 바디의 세 측면을 통해 외부로 방출될 수 있다.
한편, 다른 실시 예로, 측면 발광형 발광소자 패키지(100)는 몰딩 부재(130)의 상면과 하면에 별도의 반사 부재를 추가로 배치할 수 있다. 이 경우, 발광소자(120)에서 방사된 빛은 기판(110)과 반사 부재들을 통해 반사되어, 몰딩 부재(130)의 제1 측면(135)을 통해 외부로 방출될 수 있다. 즉, 발광소자(120)에서 방사된 빛은 패키지 바디의 한 측면을 통해 외부로 방출될 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지(100)는 기판 및 발광소자 상에 배치되는 미리 결정된 형상의 몰딩 부재와 상기 몰딩 부재 상에 배치되는 몰딩 부재의 형상에 대응하는 반사 부재를 구비함으로써, 발광소자에서 방사되는 빛을 패키지 바디의 세 측면을 통해 방출할 수 있다.
또한, 측면 발광형 발광소자 패키지(100)는 지면에 수평한 방향으로 배치되는 기판과, 상기 기판 상에 배치되어 상부 방향의 빛을 조사하는 발광소자와, 상기 기판 및 발광소자의 상부에 배치되는 미리 결정된 형상의 몰딩 부재 및 반사 부재를 구비함으로써, 패키지 바디의 두께를 슬림화하면서 방열 특성을 효과적으로 개선할 수 있다. 또한, 상기 측면 발광형 발광소자 패키지(100)는 낮은 열 저항을 가지면서 광 추출 효율을 효과적으로 개선할 수 있다.
참고로, 아래 표 1은 종래 기술에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 광량 변화율과 본 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 광량 변화율을 나타내는 표이다.
| 초기 광량 | Aging 후 광량 | 광량 변화율 | |
| 종래 기술에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지 | 46.75 μmol | 40.04 μmol | 0.856471 |
| 본 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지 | 35.74 μmol | 34 μmol | 0.951315 |
위 표 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 초기 값 대비 에이징(aging) 이후의 광량 변화율은 0.856471이고, 본 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 초기 값 대비 에이징 이후의 광량 변화율은 0.951315이다. 이처럼, 본 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 경우, 초기의 광량과 에이징 이후의 광량 사이에 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자(300)은 성장기판(310), 상기 성장기판(310) 상에 발광 구조물(350), 상기 발광 구조물(350) 상에 제1 도전형 메탈층(360) 및 제2 도전형 메탈층(370)을 포함할 수 있다.
성장기판(310) 상에 제1 도전형 반도체층(320), 활성층(330) 및 제2 도전형 반도체층(340)을 순차적으로 성장하여 발광 구조물(350)을 형성할 수 있다.
발광 구조물(350)은 Ⅲ족-Ⅴ족 화합물 반도체, 예를 들어, AlInGaN, GaAs, GaAsP, GaP 계열의 화합물 반도체 재질로 형성될 수 있으며, 제1, 2 도전형 반도체층(320, 340)으로부터 제공되는 전자 및 정공이 활성층(330)에서 재결합(Recombination) 됨으로써 빛을 생성할 수 있다. 이러한 발광 구조물(350)은 화합물 반도체의 조성비에 따라 서로 다른 파장의 광을 방사할 수 있다.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 일 실시 예에 따른 측면 발광형 발광소자 패키지의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 미리 결정된 회로 패턴이 형성된 기판(410)을 형성할 수 있다. 상기 기판(410)으로는 PCB 기판 또는 FPCB 기판이 사용될 수 있다.
기판(410) 상에 복수의 발광소자들(420)을 표면 실장할 수 있다. 이때, 복수의 발광소자들(420)은 기판(410) 상에 플립칩 본딩되거나 혹은 와이어 본딩되어, 상기 기판(410)과 전기적으로 연결될 수 있다.
복수의 발광소자들(420)은 기판(410) 상에 매트릭스(matrix) 형태로 배열될 수 있다. 상기 복수의 발광소자들(420)은 서로 일정한 간격을 유지하도록 배치될 수 있다.
도 5b 내지 도 5d를 참조하면, 톱니 바퀴 형상의 단면을 갖는 제1 금형 장치(430)를 마련할 수 있다. 제1 금형 장치(430)를 기판(410)의 상부 방향으로 이동하여 상기 제1 금형 장치(430)의 하면이 상기 기판(410)의 상면과 마주보도록 배치할 수 있다.
제1 금형 장치(430)의 하부에는 톱니 바퀴 형상을 갖는 복수의 제1 개구들(435)이 형성될 수 있다. 상기 복수의 제1 개구들(435)에는 발광소자(420)가 하나씩 배치될 수 있다. 이러한 상태에서, 별도의 주입 장치(미도시)를 이용하여 에폭시 수지 또는 실리콘 수지를 제1 금형 장치(430)의 하부에 형성된 복수의 제1 개구들(435)에 주입할 수 있다. 일정 온도와 압력 조건 하에서 일정 시간이 경과하면, 상기 복수의 제1 개구들(435)에 주입된 에폭시 또는 실리콘 수지가 단단히 경화되어 기판(410) 및 복수의 발광소자(420) 상에 복수의 몰딩 부재들(440)을 형성하게 된다. 이후, 제1 금형 장치(430)를 기판(410)으로부터 분리시킬 수 있다.
각각의 몰딩 부재(440)는, 제1 금형 장치(430)의 하부에 형성된 제1 개구(435)의 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 일 예로, 각각의 몰딩 부재(440)는 삼각 기둥 모양으로 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(440)의 단면은 직각삼각형 모양으로 형성될 수 있다.
도 5e 내지 도 5g를 참조하면, 'ㄷ'자 형상의 단면을 갖는 제2 금형 장치(450)를 마련할 수 있다. 상기 제2 금형 장치(450)의 하부에는 직사각형 모양의 제2 개구(451)가 형성될 수 있다. 이때, 제2 개구(451)의 높이는 몰딩 부재(440)의 높이와 동일하도록 형성될 수 있고, 제2 개구(451)의 폭은 몰딩 부재들(440)의 폭을 모두 합산한 값과 동일하도록 형성될 수 있다.
제2 금형 장치(450)를 기판(410)의 상부 방향으로 이동하여 상기 제2 금형 장치(450)의 하면이 상기 기판(410)의 상면과 마주보도록 배치할 수 있다. 제2 금형 장치(450)의 하면과 몰딩 부재들(440)의 상면 사이에는 복수의 제3 개구들(453)이 형성될 수 있다. 상기 제3 개구들(453)의 형상은 삼각 기둥 모양으로 형성될 수 있다.
이러한 상태에서, 별도의 주입 장치(미도시)를 이용하여 이산화티타늄(TiO2) 또는 이산화규소(SiO2) 등이 첨가된 에폭시 수지 또는 실리콘 수지를 제2 금형 장치(450)와 몰딩 부재들(440) 사이에 형성된 복수의 제3 개구들(453)에 주입할 수 있다. 일정 온도와 압력 조건 하에서 일정 시간이 경과하면, 상기 제3 개구들(453)에 주입된 에폭시 또는 실리콘 수지가 단단히 경화되어 복수의 몰딩 부재(440) 상에 복수의 반사 부재들(460)을 형성하게 된다. 이후, 제2 금형 장치(450)를 기판(410)으로부터 분리시킬 수 있다.
각각의 반사 부재(460)는, 제2 금형 장치(450)의 하면과 몰딩 부재(440)의 상면 사이에 형성된 제3 개구(453)의 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 일 예로, 각각의 반사 부재(460)는 삼각 기둥 모양으로 형성될 수 있다. 상기 반사 부재(460)의 단면은 직각삼각형 모양으로 형성될 수 있다.
복수의 반사 부재들(460)은 복수의 몰딩 부재(440)들과 서로 마주보도록 결합되어, 정육면체 또는 직육면체 형상을 갖는 복수의 패키지 바디들을 구성할 수 있다.
도 5h를 참조하면, 패키지 분리 공정을 통해 단위 패키지 영역으로 분리할 수 있다. 상기 패키지 분리 공정은 예를 들어, 블레이드(blade)를 이용해 물리적인 힘을 가하여 칩을 분리시키는 브레이킹 공정, 칩 경계에 레이저를 조사하여 칩을 분리시키는 레이저 스크라이빙 공정, 습식 에칭 또는 건식 에칭을 이용하여 칩을 분리시키는 식각 공정 등을 포함할 수 있으며 반드시 이에 한정되지는 않는다.
이러한 패키지 분리 공정을 통해 복수의 측면 발광형 발광소자 패키지를 제작할 수 있다. 상기 복수의 측면 발광형 발광소자 패키지들은, 기판 및 발광소자 상에 형성된 미리 결정된 형상의 몰딩 부재와 상기 몰딩 부재 상에 형성된 몰딩 부재의 형상에 대응하는 반사 부재를 구비함으로써, 발광소자에서 방사되는 빛을 패키지 바디의 세 측면을 통해 효과적으로 방출시킬 수 있다.
한편 이상에서는 본 발명의 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술 되는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 측면 발광형 발광소자 패키지 110: 기판
120: 발광소자 130: 몰딩 부재
140: 반사 부재
120: 발광소자 130: 몰딩 부재
140: 반사 부재
Claims (20)
- 발광소자;
상기 발광소자에서 발광되는 광을 투과시키며, 경사면과 상기 경사면에 연결된 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면으로 형성되어, 상기 발광소자를 둘러싸도록 배치되는 몰딩 부재; 및
상기 몰딩 부재의 경사면 형상에 대응되는 반사면이 형성되며, 상기 몰딩 부재의 경사면과 상기 반사면이 대향하도록 배치되며, 상기 발광소자에서 발광되는 광을 반사시키는 반사 부재를 포함하며,
상기 몰딩 부재와 상기 반사 부재 사이에 대각선 방향의 경계면이 형성되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 발광소자의 상면에서 발광된 광은, 상기 대각선 방향의 경계면에 반사되어 상기 몰딩 부재의 상기 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면을 통해 방출되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 반사 부재는, 상기 몰딩 부재의 상면에 형성되어 직육면체 형상의 패키지 바디를 형성하는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 몰딩 부재의 경사면의 면적과 상기 반사 부재의 반사면의 면적은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 몰딩 부재의 상기 제2 측면 및 제3 측면은 삼각형을 이루며, 상기 제1 측면은 사각형으로 이루어진 삼각 기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 몰딩 부재는 하부에서 상부 방향으로 갈수록 단면적이 점점 좁아지도록 형성되고, 상기 반사 부재는 하부에서 상부 방향으로 갈수록 단면적이 점점 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 경사면의 각도는 30도 내지 60도 사이의 각도임을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 발광소자;
상기 발광소자에서 발광되는 광을 투과시키며, 경사면과 상기 경사면에 연결된 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면으로 형성되어, 상기 발광소자를 둘러싸도록 배치되는 몰딩 부재; 및
상기 몰딩 부재의 경사면 형상에 대응되는 반사면이 형성되고, 상기 몰딩 부재의 경사면과 상기 반사면이 대향하도록 배치되며, 상기 발광소자에서 발광되는 광을 반사시키는 반사 부재를 포함하며,
상기 발광소자가 상기 몰딩 부재의 내부에 삽입되고, 상기 몰딩 부재의 상기 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면이 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 반사 부재는, 상기 몰딩 부재와 결합되어 직육면체 형상의 패키지 바디를 형성하는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제9항에 있어서,
상기 직육면체 형상의 적어도 하나의 측면에 형성된 상기 반사 부재와 상기 몰딩 부재의 면적은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 반사 부재는, 상기 몰딩 부재를 180도 회전한 형상에 대응하는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 몰딩 부재는, 상기 제2 측면 및 제3 측면이 삼각형 모양을 이루며, 상기 경사면 및 제1 측면이 직사각형 모양으로 이루어진 삼각 기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 발광소자의 상면에서 발광된 광은 대각선 방향의 상기 경사면 및 반사면에 반사되어 상기 몰딩 부재의 상기 제1 측면, 제2 측면 및 제3 측면을 통해 방출되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 몰딩 부재는 하부에서 상부 방향으로 갈수록 단면적이 점점 좁아지도록 형성되고, 상기 반사 부재는 하부에서 상부 방향으로 갈수록 단면적이 점점 넓어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 경사면의 각도는 30도 내지 60도 사이의 각도임을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 몰딩 부재의 하부에 위치하며, 상기 발광소자를 실장하기 위한 기판 또는 리드 프레임을 더 포함하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제16항에 있어서,
상기 기판 또는 리드 프레임은, 상기 발광소자가 발광하는 빛의 광 축 방향과 수직한 방향으로 배치되어, 상기 발광소자에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 몰딩 부재는, 광 투과성이 우수한 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 형성되는 것을 특징을 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 몰딩 부재는, 상기 발광소자에서 방사되는 빛의 파장을 변환시키기 위한 광 변환 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 반사 부재는, 반사 특성이 우수한 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 측면 발광형 발광소자 패키지.
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