KR20200112369A - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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KR20200112369A
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light
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윤영정
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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 소자 패키지는, 하부 몰딩 부재에 의해 둘러싸이는 패키지 기판, 상부 몰딩 부재에 의해 둘러싸이고 패키지 기판 상에 배치되는 발광 소자, 발광 소자의 하면과 패키지 기판의 상면 사이에 배치되는 열전도 패드, 발광 소자의 상면에 배치되는 제1 전극, 제2 전극, 그리고 형광체, 및 패키지 기판과 제1 및 제2 전극 각각을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어들을 포함한다.

Description

발광 소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
본 발명의 기술적 사상은 발광 소자 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 광추출 효율 및 열저항 효율이 개선된 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
최근 발광 소자의 크기가 지속적으로 감소함에 따라, 광추출 효율 및 열저항 효율을 효과적으로 증가시키면서도 안정적인 발광 소자 패키지가 요구되는 실정이다. 이에 따라, 발광 소자로부터 방출되는 광의 추출 효율 및 이에 따른 열저항 효율을 향상시키기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 발광 소자로부터 방출되는 광의 추출 효율 및 이에 따른 열저항 효율을 효과적으로 증가시킬 수 있는 구조를 가지는 발광 소자 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지는, 하부 몰딩 부재에 의해 둘러싸이는 패키지 기판; 상부 몰딩 부재에 의해 둘러싸이고, 상기 패키지 기판 상에 배치되는 발광 소자; 상기 발광 소자의 하면과 상기 패키지 기판의 상면 사이에 배치되는 열전도 패드; 상기 발광 소자의 상면에 배치되는 제1 전극, 제2 전극, 및 형광체; 및 상기 패키지 기판과 상기 제1 및 제2 전극 각각을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어들;을 포함한다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지는, 제1 및 제2 전극 프레임을 포함하는 패키지 기판; 상기 패키지 기판과 측면끼리 마주보며 이웃하여 배치되고, 하면에 열전도 물질층이 형성되는 발광 소자; 상기 발광 소자의 상면에 배치되는 제1 전극, 제2 전극, 및 형광체; 상기 제1 전극 프레임과 상기 제1 전극을 전기적으로 연결하고, 상기 제2 전극 프레임과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어들; 및 상기 패키지 기판 및 상기 발광 소자를 둘러싸는 몰딩 부재;를 포함한다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지는, 하부 몰딩 부재에 의해 둘러싸이는 패키지 기판; 상부 몰딩 부재에 의해 둘러싸이고, 상기 패키지 기판 상에 배치되는 복수의 발광 소자; 상기 복수의 발광 소자 각각의 하면과 상기 패키지 기판의 상면 사이에 배치되는 열전도 패드; 상기 복수의 발광 소자 각각의 상면에 배치되는 제1 전극, 제2 전극, 및 형광체; 및 상기 패키지 기판과 상기 제1 및 제2 전극 각각을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어들;을 포함한다.
본 발명의 기술적 사상에 따르면, 발광 소자로부터 방출되는 광의 추출 효율 및 이에 따른 열저항 효율을 효과적으로 증가시키면서도 안정적인 발광 소자 패키지를 제공함으로써, 궁극적으로, 발광 소자 패키지의 신뢰성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 도면들이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지에 포함되는 발광 소자를 나타내는 도면들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지가 회로 기판에 실장된 모습을 나타내는 도면들이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 도면들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 블록도이다.
도 8a 내지 도 8i는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 공정 순서에 따라 나타내는 도면들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 도면들이다.
구체적으로, 도 1a는 발광 소자 패키지(10)의 사시도이고, 도 1b는 발광 소자 패키지(10)의 평면도이고, 도 1c는 발광 소자 패키지(10)의 배면도이고, 도 1d는 발광 소자 패키지(10)의 저면도이다. 또한, 설명의 편의를 위하여, 상부 몰딩 부재(MT) 및 하부 몰딩 부재(MB)는 투명하게 도시하였다.
도 1a 내지 도 1d를 같이 참조하면, 발광 소자 패키지(10)는 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 둘러싸이는 리드 프레임(LF), 상부 몰딩 부재(MT)에 의해 둘러싸이고 상기 리드 프레임(LF) 상에 배치되는 발광 소자(100), 상기 발광 소자(100)의 하면과 상기 리드 프레임(LF)의 상면 사이에 배치되는 열전도 패드(100T), 상기 발광 소자(100)의 상면에 배치되는 제1 전극(100A), 제2 전극(100B), 및 형광체(100P), 그리고 상기 리드 프레임(LF)과 상기 제1 및 제2 전극(100A, 100B) 각각을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어들(BW)을 포함할 수 있다.
리드 프레임(LF)은 발광 소자(100)가 배치되는 메인 프레임(LF_M), 제1 전극(100A)과 본딩 와이어(BW)로 연결되는 제1 전극 프레임(LF_A), 및 제2 전극(100B)과 본딩 와이어(BW)로 연결되는 제2 전극 프레임(LF_B)을 포함할 수 있다. 상기 리드 프레임(LF)은 발광 소자 패키지(10)에서 패키지의 기판으로서 역할을 수행할 수 있으므로, 패키지 기판으로 명명될 수 있다.
상기 리드 프레임(LF)은 구리(Cu) 등과 같이 전기적 전도성을 갖는 금속 물질로 구현될 수 있으나, 특정한 물질에 한정되는 것은 아니다. 상기 리드 프레임(LF)은 사출 성형(injection molding) 방식으로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 리드 프레임(LF)의 외부면은 도금 처리될 수 있다. 예를 들어, 상기 리드 프레임(LF)의 상면 및 하면은 은(Ag), 금(Au) 등으로 도금 처리될 수 있다.
메인 프레임(LF_M), 제1 전극 프레임(LF_A), 및 제2 전극 프레임(LF_B)은 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 서로 물리적으로 분리되어 배치될 수 있다. 상기 메인 프레임(LF_M)은 발광 소자(100)에서 발생하는 열을 외부로 배출시키는 역할을 수행할 수 있다. 상기 메인 프레임(LF_M)과 발광 소자(100) 간의 결합에 의해 발광 소자(100)는 상기 메인 프레임(LF_M)에 안정적으로 지지되어 고정될 수 있으며, 상기 메인 프레임(LF_M)과 발광 소자(100) 간의 접촉 면적이 넓으므로 방열 효율 및 열저항 효율이 더욱 우수해질 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 전극 프레임(LF_A, LF_B)은 발광 소자(100)에 전원을 제공하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 메인 프레임(LF_M)은 발광 소자(100)의 아래에 배치되고, 상기 제1 및 제2 전극 프레임(LF_A, LF_B)은 상기 메인 프레임(LF_M)의 측면에 나란히 배치될 수 있다. 상기 메인 프레임(LF_M)은 상기 제1 및 제2 전극 프레임(LF_A, LF_B)보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 메인 프레임(LF_M), 제1 전극 프레임(LF_A), 및 제2 전극 프레임(LF_B)은 별개의 것으로 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 메인 프레임(LF_M), 제1 전극 프레임(LF_A), 및 제2 전극 프레임(LF_B)은 일체형으로 제공될 수 있다.
하부 몰딩 부재(MB)는 리드 프레임(LF)을 둘러싸며 리드 프레임(LF)의 주위에 형성될 수 있다. 상기 리드 프레임(LF)은 상기 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 메인 프레임(LF_M), 제1 전극 프레임(LF_A), 및 제2 전극 프레임(LF_B)으로 나뉘어 배치될 수 있다. 다시 말해, 리드 프레임(LF)은 상기 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 서로 전기적으로 분리되는 부분들로 구성될 수 있다.
상기 메인 프레임(LF_M)은 상기 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 노출되는 적어도 하나의 제1 돌출부(P1)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 전극 프레임(LF_A, LF_B)은 상기 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 노출되는 적어도 하나의 제2 돌출부(P2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 돌출부(P1, P2)는 본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법에 기인하는 것일 수 있다.
상기 하부 몰딩 부재(MB)는, 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드(Epoxy Molding Compound)로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 하부 몰딩 부재(MB)는 에폭시 몰딩 컴파운드에 한정되지 않고 다양한 물질, 예를 들어, 에폭시 계열 물질, 열경화성 물질, 열가소성 물질, UV 처리 물질 등으로 형성될 수 있다.
상기 하부 몰딩 부재(MB)의 상면 및 하면 각각은 편평한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 리드 프레임(LF)의 상면 및 하면 각각도 편평한 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 하부 몰딩 부재(MB)의 상면과 상기 리드 프레임(LF)의 상면은 서로 동일 평면 상에 위치할 수 있고, 상기 하부 몰딩 부재(MB)의 하면과 상기 리드 프레임(LF)의 하면은 서로 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 즉, 상기 하부 몰딩 부재(MB)의 두께는 상기 리드 프레임(LF)의 두께와 실질적으로 동일할 수 있다.
발광 소자(100)는 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하는 임의의 반도체 소자를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(100)의 상면에는 제1 전극(100A) 및 제2 전극(100B)이 노출될 수 있고, 소정의 두께를 가지는 형광체(100P)가 배치될 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(100)의 하면에는 소정의 두께를 가지는 열전도 패드(100T)가 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 상기 메인 프레임(LF_M)에 안정적으로 지지되어 고정될 수 있다. 상기 발광 소자(100)에 대한 자세한 내용은 후술하도록 한다.
상기 발광 소자(100)에서, 제1 및 제2 전극(100A, 100B)의 일부 또는 전체가 절연층(120, 도 2b 참조)으로부터 노출된 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 전극(100A, 100B)의 노출면은 상기 절연층(120, 도 2b 참조)의 상면과 서로 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 전극(100A, 100B)의 노출면은 상기 절연층(120, 도 2b 참조)으로부터 더 외측으로 돌출될 수 있다.
열전도 패드(100T)는 도전성 물질로 구성될 수 있다. 상기 열전도 패드(100T)는 예를 들어, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 니켈(Ni), 또는 이들의 조합을 포함하는 금속일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 열전도 패드(100T)는 상기 금속을 포함하는 페이스트(paste) 형상일 수 있고, 또는, 상기 금속을 포함하는 테이프 형상일 수 있고, 또는, 상기 금속을 포함하는 판 형상일 수 있다.
상기 열전도 패드(100T)는 발광 소자(100)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 역할을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 열전도 패드(100T)는 발광 소자(100)의 하면과 리드 프레임(LF)의 상면 사이에 배치될 수 있다. 즉, 상기 열전도 패드(100T)는 발광 소자(100)에서 발생하는 열을 리드 프레임(LF)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 열전도 패드(100T)를 통해 발광 소자 패키지(10)의 외부로 열을 방출하기 위하여, 리드 프레임(LF)의 하면은 하부 몰딩 부재(MB)에 의하여 노출되도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 하부 몰딩 부재(MB)는 리드 프레임(LF)의 하면을 덮지 않을 수 있다. 또한, 상기 열전도 패드(100T)는 발광 소자(100) 및/또는 리드 프레임(LF)과 유테틱 본딩(eutectic bonding) 방식으로 결합될 수 있다.
형광체(100P)는 발광 소자(100)의 상면에, 제1 및 제2 전극(100A, 100B)과 나란히 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 형광체는 판형(plate type)일 수 있다. 상기 형광체(100P)는 파장 변환 물질을 함유한 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 파장 변환 물질은 형광 물질이고, 상기 수지는 실리콘 수지, 에폭시 수지, 또는 그 혼합 수지일 수 있다. 상기 형광체(100P)는 전기적으로 절연성을 가질 수 있다.
상기 형광체(100P)는 서로 다른 파장으로 광을 변환하는 2종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 형광체(100P)는 녹색 형광성 분말과 적색 형광성 분말이 혼합된 물질을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 형광체(100P)는 복수의 파장 변환 물질이 적층된 구조를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 형광체(100P)는 상기 발광 소자(100)에서 발생하는 광을 백색광 또는 특정 파장의 광으로 변환할 수 있다.
상기 형광체(100P)의 측면 및 상기 발광 소자(100)의 측면은 서로 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 또한, 발광 소자 패키지(10)를 평면도로 보았을 때, 상기 형광체(100P)만이 상부 몰딩 부재(MT)에서 노출될 수 있고, 상기 형광체(100P) 면적은 상기 발광 소자(100) 면적의 대부분을 차지하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 형광체(100P)의 상면은 상기 상부 몰딩 부재(MT)에서 노출되고, 상기 형광체(100P)의 측면은 상기 상부 몰딩 부재(MT)에서 노출되지 않을 수 있다.
본딩 와이어(BW)는 제1 전극(100A)과 제1 전극 프레임(LF_A)을 전기적으로 연결할 수 있고, 또한, 상기 본딩 와이어(BW)는 제2 전극(100B)과 제2 전극 프레임(LF_B)을 전기적으로 연결할 수 있고, 상기 본딩 와이어(BW)는 제너 다이오드(ZD)와 제2 전극 프레임(LF_B)을 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 본딩 와이어(BW)를 구성하는 물질은, 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 납(Pb), 주석(Sn), 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 본딩 와이어(BW)는 열압착(thermo compression) 접속 및 초음파(ultra sonic) 접속 중 어느 하나의 방법에 의해 연결될 수 있으며, 열 압착 접속 및 초음파 접속 방법을 혼합한 열 음파(thermo sonic) 접속 방법에 의해 연결될 수도 있다. 다만, 상기 본딩 와이어(BW)를 구성하는 물질 및 접속 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 본딩 와이어(BW)의 최상면의 레벨(즉, 루프 높이의 꼭짓점)은 형광체(100P)의 최상면의 레벨보다 낮을 수 있다. 즉, 상기 본딩 와이어(BW)는 상부 몰딩 부재(MT)에서 노출되지 않을 수 있다.
제너 다이오드(ZD)는 제1 및 제2 전극 프레임(LF_A, LF_B) 중 어느 하나에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제너 다이오드(ZD)는 제1 전극 프레임(LF_A) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 제너 다이오드(ZD)와 제2 전극 프레임(LF_B)은 본딩 와이어(BW)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제너 다이오드(ZD)는 발광 소자(100)에 흐르는 과전류 및/또는 인가되는 전압 ESD(Electrostatic Discharge)를 방지하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 접착층(미도시)은 상기 제너 다이오드(ZD)와 제1 전극 프레임(LF_A) 사이에 배치될 수 있다. 상기 접착층은 상기 제너 다이오드(ZD)를 제1 전극 프레임(LF_A)에 접착시키는 역할을 수행하며, 일종의 페이스트 형태를 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 발광 소자 패키지(10)는 상기 제너 다이오드(ZD) 및 상기 접착층을 포함하지 않을 수 있으며, 이들의 형태나 존재 여부에 한정되는 것은 아니다.
상부 몰딩 부재(MT)는 발광 소자(100) 및 본딩 와이어(BW)를 둘러싸도록 하부 몰딩 부재(MB)와 리드 프레임(LF) 상에 형성될 수 있다. 상기 상부 몰딩 부재(MT)는 발광 소자(100)를 포위하여 보호할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 몰딩 부재(MT)는 형광 물질을 포함하여, 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
상기 상부 몰딩 부재(MT)의 측면 및 상면은 직각 형태를 가질 수 있다. 상기 상부 몰딩 부재(MT)는 발광 소자(100)를 오염 및 충격 등과 같은 외부 영향으로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 역할을 수행하기 위하여, 상기 상부 몰딩 부재(MT)의 두께는 적어도 발광 소자(100)를 모두 둘러싸도록 형성될 수 있다. 상기 상부 몰딩 부재(MT)는 하부 몰딩 부재(MB)를 모두 덮고, 상기 상부 몰딩 부재(MT)의 폭 및 너비 각각은 하부 몰딩 부재(MB)의 폭 및 너비 각각과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 상부 몰딩 부재(MT)는 본딩 와이어(BW)를 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 본딩 와이어(BW)는 하부 몰딩 부재(MB)까지 배치되지 않고 상기 상부 몰딩 부재(MT)의 내부에만 배치된 것으로 도시되어 있으나, 설계에 따라, 본딩 와이어(BW) 각각은 하부 몰딩 부재(MB)의 내부까지 연장되어 배치될 수 있다.
상기 상부 몰딩 부재(MT)는 상기 하부 몰딩 부재(MB)와 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 몰딩 부재(MB)는 화이트 실리콘(silicone)으로 구성되고, 상기 상부 몰딩 부재(MT)는 클리어 실리콘(silicone)으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 상부 몰딩 부재(MT)의 측면 및 상기 하부 몰딩 부재(MB)의 측면은 서로 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 상기 상부 몰딩 부재(MT)는 트랜스퍼 몰딩 방식으로 형성될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 소자 패키지(10)는, 상부 몰딩 부재(MT)로부터 노출되는 형광체(100P)를 이용하여 발광 소자(100)로부터 방출되는 광의 추출 효율을 높일 수 있고, 또한, 열전도 패드(100T) 및 리드 프레임(LF)을 통하여 발광 소자(100)에서 발생하는 열을 발광 소자 패키지(10)의 외부로 방출하여 열저항 효율을 효과적으로 증가시킬 수 있다.
궁극적으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 소자 패키지(10)는, 발광 소자(100)가 리드 프레임(LF)에 안정적으로 지지되어 고정되고 방열 특성이 우수하므로, 제품의 신뢰성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지에 포함되는 발광 소자를 나타내는 도면들이다.
구체적으로, 도 2a는 발광 소자(100)의 사시도이고, 도 2b는 도 2a의 B-B' 선을 따라 절단한 발광 소자(100)의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 같이 참조하면, 발광 소자(100)는 제1 도전형 반도체층(111), 활성층(113), 제2 도전형 반도체층(115)이 차례로 적층된 발광 구조(110)를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(111, 115)은 각각 p형 및 n형 불순물이 도핑된 반도체로 이루어질 수 있다. 이와 반대로, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(111, 115)은 각각 n형 및 p형 불순물이 도핑된 반도체로 이루어질 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(111, 115)은 질화물 반도체, 예를 들어, AlxInyGa(1-x-y)N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(111, 115)은 상기 질화물 반도체 외에도 GaAs계 반도체나 GaP계 반도체로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 도전형 반도체층(111), 상기 활성층(113), 및 상기 제2 도전형 반도체층(115)은 에피택셜층일 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(111, 115) 사이에 개재되는 상기 활성층(113)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 활성층(113)은 양자 우물층과 양자 장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자 우물 구조, 예를 들어, InGaN/GaN 또는 AlGaN/GaN 구조로 이루어질 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 활성층(113)은 단일 양자 우물 구조일 수 있다.
발광 소자(100)는 상기 발광 구조(110)를 구성하는 화합물 반도체의 물질에 따라 청색, 녹색, 적색, 또는 자외선 등을 발광할 수 있다. 다만, 상기 발광 소자(100) 상에 형성된 형광체(100P)에 의해, 상기 발광 구조(110)로부터 발생하는 광의 파장이 변환되어 다양한 색의 광이 출력될 수 있다.
상기 발광 구조(110)는 제1 및 제2 전극(100A, 100B)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(111, 115)은 제1 및 제2 전극(100A, 100B)과 각각 연결될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(115) 및 상기 활성층(113)을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(111)과 연결되도록 제1 전극(100A)이 형성될 수 있다. 제1 내지 제3 절연층(121, 123, 125)을 포함하는 복수의 절연층(120)은 상기 제1 전극(100A)의 외측벽 및 상기 제2 도전형 반도체층(115)의 상면에 형성되어, 상기 제1 전극(100A)과 상기 활성층(113) 사이의 전기적 연결을 방지한다. 상기 제1 전극(100A)은 본딩 와이어(BW, 도 1a 참조)와 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 상기 제2 도전형 반도체층(115)의 상면에 형성된 제1 절연층(121)을 관통하여 상기 제2 도전형 반도체층(115)과 연결되도록 제2 전극(100B)이 형성될 수 있다. 상기 제2 전극(100B)은 본딩 와이어(BW, 도 1a 참조)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 도전형 반도체층(111), 상기 활성층(113), 상기 제2 도전형 반도체층(115), 및 상기 복수의 절연층(120)은 발광 소자(100)를 예시한 것으로, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 발광 구조(110) 및 상기 제1 및 제2 전극(100A, 100B)의 전기적 연결 구조는 예시에 불과하며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 전극(100A)의 상면 및 상기 제2 전극(100B)의 상면은 실질적으로 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(100)를 평면도로 보았을 때, 상기 제1 전극(100A)의 길이 방향 및 상기 제2 전극(100B)의 길이 방향은 상기 발광 소자(100)의 가장자리를 따라 평행하게 위치할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 전극(100A, 100B)은 상기 형광체(100P)와 동일하게 발광 소자(100)의 상면에 위치할 수 있다. 이와 달리, 상기 열전도 패드(100T)는 발광 소자(100)의 하면에 위치할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지가 회로 기판에 실장된 모습을 나타내는 도면들이다.
구체적으로, 도 3a는 복수의 발광 소자 패키지(10)가 회로 기판(200)에 실장된 모습을 나타내는 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 B-B' 선을 따라 절단한 모습을 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 같이 참조하면, 회로 기판(200)의 상면에 구획된 실장 영역(200M) 내에 발광 소자 패키지(10)가 실장될 수 있다.
발광 소자 패키지(10)는 복수로 구비되어 상기 회로 기판(200)의 상면 상에 일렬로, 일정한 간격으로 이격되어 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 발광 소자 패키지(10)는 복수의 열로 배열될 수 있다. 다른 실시예들에서, 발광 소자 패키지(10)는 일자형, 곡선형, 또는 소정 패턴으로 배열될 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(10)는 제1 및 제2 전극 프레임(LF_A, LF_B)을 통하여 상기 회로 기판(200)에 구비되는 상부 연결 패드(220T)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(10)는 외부에서 인가되는 구동 전원에 의해 소정 파장의 광을 발생시킬 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(10)의 자세한 내용은 앞서 설명한 바와 같다. 상기 발광 소자 패키지(10)에 포함되는 발광 구조(110, 도 2a 참조) 또는 형광체(100P, 도 2a 참조)에 따라서, 상기 발광 소자 패키지(10)는 청색광, 녹색광, 또는 적색광을 발광할 수 있으며, 백색광, 자외광 등을 발광할 수도 있다.
도면에는 각각의 실장 영역(200M)에 하나의 발광 소자 패키지(10)가 실장된 것을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 각각의 실장 영역(200M)에 복수의 발광 소자 패키지(10)가 실장될 수도 있다. 또는, 하나의 실장 영역(200M)에 모든 발광 소자 패키지(10)가 실장될 수도 있다.
상기 회로 기판(200)의 상면 상에 상부 연결 패드(220T)와 상기 발광 소자 패키지(10)의 제1 및 제2 전극 프레임(LF_A, LF_B)을 제1 연결 부재(210)를 통하여 전기적으로 연결되도록 실장하고, 상기 회로 기판(200)의 하면의 하부 연결 패드(220B) 상에 제2 연결 부재(250)를 형성할 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(10)는 제1 연결 부재(210), 예를 들어, 솔더볼 또는 솔더 범프(이하, 솔더볼로 통칭)를 통해, 상기 회로 기판(200) 상에 실장되고 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 발광 소자 패키지(10)는 솔더 조인트 본딩 방식으로 상기 회로 기판(200)에 결합될 수 있다.
상기 회로 기판(200)의 단면을 살펴보면, 상기 회로 기판(200)은 상부 연결 패드(220T)가 비아(230) 위에 오버랩(overlap)되고, 제2 연결 부재(250)가 위치하는 하부 연결 패드(220B)가 비아(230) 아래에 오버랩되는 양면 인쇄 회로 기판일 수 있다.
자세히 설명하면, 하부 연결 패드(220B), 비아(230), 및 상부 연결 패드(220T)가 순차적으로 적층된 구조이다. 상기 상부 연결 패드(220T) 및 상기 하부 연결 패드(220B)는 상기 비아(230)에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 상부 연결 패드(220T) 및 하부 연결 패드(220B)는 연결 부분만을 노출시킨 후, 몸체부(240)에 의해 각각 덮여있을 수 있다. 상기 상부 연결 패드(220T)의 노출 영역은 표면 처리가 수행된 후, 솔더볼과 같은 제1 연결 부재(210)가 부착되는 영역이고, 상기 하부 연결 패드(220B)의 노출 영역은 표면 처리가 수행된 후, 솔더볼과 같은 제2 연결 부재(250)가 부착되는 영역이다.
상기 제1 연결 부재(210)의 크기는 상기 제2 연결 부재(250)의 크기보다 작을 수 있다. 따라서, 상기 상부 연결 패드(220T)의 노출 영역은 상기 하부 연결 패드(220B)의 노출 영역보다 작을 수 있다. 한편, 도면에는 2개의 금속층이 존재하는 회로 기판(200)을 예시적으로 설명하였으나, 상기 금속층의 개수는 필요에 따라 3층 이상으로 좀 더 복잡한 구조를 지닐 수도 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 소자 패키지(10)는, 제1 및 제2 전극 프레임(LF_A, LF_B)에 각각 부착되는 제1 연결 부재(210)를 통해 회로 기판(200)에 실장된다. 따라서, 제1 및 제2 전극 프레임(LF_A, LF_B), 제1 연결 부재(210), 그리고 회로 기판(200)을 구성하는 물질 간의 열팽창계수(coefficient of thermal expansion)의 차이가 크지 않을 수 있으므로, 발광 소자 패키지(10)에 크랙(crack)이 발생하는 등의 불량을 현저하게 낮출 수 있다.
궁극적으로, 본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 소자 패키지(10)는, 제1 및 제2 전극 프레임(LF_A, LF_B)을 이용하여 회로 기판(200)과의 접합 특성이 우수하므로, 제품의 신뢰성 및 경제성을 향상시킬 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 도면들이다.
이하에서 설명하는 발광 소자 패키지(20)를 구성하는 대부분의 구성 요소 및 상기 구성 요소를 이루는 물질은 앞서 도 1a 내지 도 1d에서 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 따라서, 설명의 편의를 위하여, 앞서 설명한 발광 소자 패키지(10, 도 1a 참조)와 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
구체적으로, 도 4a는 발광 소자 패키지(20)의 사시도이고, 도 2b는 발광 소자 패키지(20)의 저면도이다. 또한, 설명의 편의를 위하여, 몰딩 부재(MM)는 투명하게 도시하였다.
도 4a 및 도 4b를 같이 참조하면, 제1 및 제2 전극 프레임(LF_A, LF_B)을 포함하는 리드 프레임(LF2), 상기 리드 프레임(LF2)과 측면끼리 마주보며 이웃하여 배치되고 하면에 열전도 패드(102T)가 형성되는 발광 소자(102), 상기 발광 소자(102)의 상면에 배치되는 제1 전극(102A), 제2 전극(102B), 및 형광체(102P), 상기 제1 전극 프레임(LF_A)과 상기 제1 전극(102A)을 전기적으로 연결하고 상기 제2 전극 프레임(LF_B)과 상기 제2 전극(102B)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어들(BW), 그리고 상기 리드 프레임(LF2) 및 상기 발광 소자(102)를 둘러싸는 몰딩 부재(MM)를 포함할 수 있다.
리드 프레임(LF2)은 제1 전극(102A)과 본딩 와이어(BW)로 연결되는 제1 전극 프레임(LF_A) 및 제2 전극(102B)과 본딩 와이어(BW)로 연결되는 제2 전극 프레임(LF_B)을 포함할 수 있다.
즉, 발광 소자 패키지(20)를 구성하는 리드 프레임(LF2)은 앞서 설명한 발광 소자 패키지(10, 도 1a 참조)와 달리 메인 프레임(LF_M, 도 1a 참조)을 포함하지 않도록 구성될 수 있다.
몰딩 부재(MM)는 리드 프레임(LF2) 및 발광 소자(102)를 둘러싸도록, 리드 프레임(LF2) 및 발광 소자(102)의 주위에 형성될 수 있다. 상기 리드 프레임(LF2)은 상기 몰딩 부재(MM)에 의해 제1 전극 프레임(LF_A) 및 제2 전극 프레임(LF_B)으로 나뉘어 배치될 수 있다. 다시 말해, 리드 프레임(LF2)은 상기 몰딩 부재(MM)에 의해 서로 전기적으로 분리되는 부분들로 구성될 수 있다.
또한, 상기 몰딩 부재(MM)는 발광 소자(102) 및 본딩 와이어(BW)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(MM)는 발광 소자(102)를 포위하여 보호할 수 있다. 일부 실시예들에서, 몰딩 부재(MM)는 형광 물질을 포함하여, 발광 소자(102)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
또한, 상기 몰딩 부재(MM)의 측면 및 상면이 직각 형태를 가질 수 있다. 상기 몰딩 부재(MM)는 발광 소자(102)를 오염 및 충격 등과 같은 외부 영향으로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 역할을 수행하기 위하여, 상기 몰딩 부재(MM)의 두께는 적어도 발광 소자(102)를 모두 둘러싸도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 몰딩 부재(MM)는 본딩 와이어(BW)를 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
즉, 발광 소자 패키지(20)를 구성하는 몰딩 부재(MM)는 앞서 설명한 발광 소자 패키지(10, 도 1a 참조)와 달리 일체형으로 제공될 수 있다.
열전도 패드(102T)는 발광 소자(102)에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 열전도 패드(102T)의 하면은 몰딩 부재(MM)에 의하여 노출되도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 몰딩 부재(MM)는 열전도 패드(102T)의 하면을 덮지 않을 수 있다. 열전도 패드(102T)는 도전성 물질로 구성될 수 있다. 상기 열전도 패드(102T)를 구성하는 물질은, 예를 들어, 금(Au) 또는 이를 포함하는 금속일 수 있다. 따라서, 발광 소자 패키지(20)에서 상기 열전도 패드(102T)는, 열전도 물질층 또는 금(Au) 마감(finish)으로 명명될 수 있다.
즉, 발광 소자 패키지(20)를 구성하는 열전도 패드(102T)는 앞서 설명한 발광 소자 패키지(10, 도 1a 참조)와 달리 메인 프레임(LF_M, 도 1a 참조)과는 접촉하지 않도록 구성될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 도면들이다.
이하에서 설명하는 발광 소자 패키지(30)를 구성하는 대부분의 구성 요소 및 상기 구성 요소를 이루는 물질은 앞서 도 1a 내지 도 1d에서 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 따라서, 설명의 편의를 위하여, 앞서 설명한 발광 소자 패키지(10, 도 1a 참조)와 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
구체적으로, 도 5a는 발광 소자 패키지(30)의 사시도이고, 도 5b는 발광 소자 패키지(30)의 평면도이다. 또한, 설명의 편의를 위하여, 상부 몰딩 부재(MT) 및 하부 몰딩 부재(MB)는 투명하게 도시하였다.
도 5a 및 도 5b를 같이 참조하면, 발광 소자 패키지(30)는 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 둘러싸이는 리드 프레임(LF3), 상부 몰딩 부재(MT)에 의해 둘러싸이고 상기 리드 프레임(LF3) 상에 배치되는 발광 소자(103), 상기 발광 소자(103)의 하면과 상기 리드 프레임(LF3)의 상면 사이에 배치되는 열전도 패드(103T), 상기 발광 소자(103)의 상면에 배치되는 제1 전극(103A), 제2 전극(103B), 및 형광체(103P), 상기 형광체(103P)의 모든 측벽을 덮으며 상기 형광체(103P)의 상면과 동일한 레벨의 상면을 가지는 격벽 구조체(103W), 그리고 상기 리드 프레임(LF)과 상기 제1 및 제2 전극(103A, 103B) 각각을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어들(BW)을 포함할 수 있다.
발광 소자 패키지(30)는 격벽 구조체(103W)를 더 포함하는 것을 제외하면, 앞서 설명한 발광 소자 패키지(10, 도 1a 참조)와 실질적으로 동일하다.
격벽 구조체(103W)는 발광 소자(103) 상에 배치된 형광체(103P)를 가두는 역할을 수행할 수 한다. 즉, 발광 소자(103)의 상면과 격벽 구조체(103W)가 형성하는 캐비티에 형광체(103P)가 배치될 수 있다. 상기 형광체(103P)의 주변에 상기 격벽 구조체(103W)를 형성함으로써, 상기 발광 소자(103)에서 방출되는 광의 명암비(contrast)를 향상시킬 수 있다.
상기 격벽 구조체(103W)는 실리콘(Si)을 포함하고, 상기 형광체(103P)는 상기 격벽 구조체(103W)가 형성하는 캐비티를 채우는 디스펜싱 방식으로 형성될 수 있다. 상기 격벽 구조체(103W)의 상면 및 상기 형광체(103P)의 상면은 상기 상부 몰딩 부재(MT)에서 노출되고, 상기 격벽 구조체(103W)의 측면은 상기 상부 몰딩 부재(MT)에서 노출되지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 사시도이다.
이하에서 설명하는 발광 소자 패키지(40)를 구성하는 대부분의 구성 요소 및 상기 구성 요소를 이루는 물질은 앞서 도 1a 내지 도 1d에서 설명한 바와 실질적으로 동일하거나 유사하다. 따라서, 설명의 편의를 위하여, 앞서 설명한 발광 소자 패키지(10, 도 1a 참조)와 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 6을 참조하면, 발광 소자 패키지(40)는 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 둘러싸이는 리드 프레임(LF4), 상부 몰딩 부재(MT)에 의해 둘러싸이고 상기 리드 프레임(LF4) 상에 배치되는 복수의 발광 소자(104), 상기 복수의 발광 소자(104) 각각의 하면과 상기 리드 프레임(LF4)의 상면 사이에 배치되는 열전도 패드(104T), 상기 복수의 발광 소자(104) 각각의 상면에 배치되는 제1 전극(104A), 제2 전극(104B), 및 형광체(104P), 그리고 상기 리드 프레임(LF4)과 상기 제1 및 제2 전극(104A, 104B) 각각을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어들(BW)을 포함한다.
리드 프레임(LF4)은 발광 소자(104)가 배치되는 메인 프레임(LF_M)과, 제1 및 제2 전극(104A, 104B)과 본딩 와이어(BW)로 연결되는 전극 프레임(LF_C)을 포함할 수 있다.
메인 프레임(LF_M) 및 전극 프레임(LF_C)은 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 서로 물리적으로 분리되어 배치될 수 있다. 상기 메인 프레임(LF_M)에는 복수의 발광 소자(104)가 실장될 수 있고, 상기 복수의 발광 소자(104)에서 발생하는 열을 외부로 배출시키는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 전극 프레임(LF_C)은 상기 복수의 발광 소자(104)에 전원을 제공하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 메인 프레임(LF_M)은 복수의 발광 소자(104)의 아래에 배치되고, 상기 전극 프레임(LF_C)은 상기 메인 프레임(LF_M)의 측면에 나란히 배치될 수 있다. 상기 메인 프레임(LF_M)은 상기 전극 프레임(LF_C)보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 메인 프레임(LF_M) 및 전극 프레임(LF_C)은 별개의 것으로 제공될 수 있다. 다른 실시예들에서, 메인 프레임(LF_M) 및 전극 프레임(LF_C)은 일체형으로 제공될 수 있다.
본딩 와이어(BW)는 제1 및 제2 전극(104A, 104B) 각각과 전극 프레임(LF_C)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제너 다이오드(ZD)는 전극 프레임(LF_C)에 배치될 수 있다. 상기 제너 다이오드(ZD)가 배치된 전극 프레임(LF_C) 및 이와 이웃하는 전극 프레임(LF_C)은 본딩 와이어(BW)에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
즉, 발광 소자 패키지(40)에서 상기 복수의 발광 소자(104) 중 서로 이웃하는 발광 소자들(104)은 하나의 전극 프레임(LF_C)을 서로 공유하는 형태로 제공될 수 있다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 발광 소자 패키지의 제조 방법(S10)은 다음과 같은 공정 순서를 포함할 수 있다. 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법(S10)은, 리드 프레임 패널을 준비하는 제1 단계(S110), 리드 프레임 패널을 둘러싸는 하부 몰딩 부재를 형성하는 제2 단계(S120), 리드 프레임 패널에 복수의 발광 소자를 실장하는 제3 단계(S130), 리드 프레임 패널과 복수의 발광 소자 각각을 본딩 와이어로 연결하는 제4 단계(S140), 복수의 발광 소자 각각의 상면에 형광체를 형성하는 제5 단계(S150), 복수의 발광 소자를 둘러싸는 상부 몰딩 부재를 형성하는 제6 단계(S160), 그리고 리드 프레임 패널, 상부 몰딩 부재, 및 하부 몰딩 부재를 절단하여 각각의 발광 소자 패키지로 분리하는 제7 단계(S170)를 포함한다.
상기 제1 내지 제7 단계(S110 내지 S170) 각각에 대한 기술적 특징은 후술하는 도 8a 내지 도 8i를 통하여 상세히 설명하도록 한다.
도 8a 내지 도 8i는 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 공정 순서에 따라 나타내는 도면들이다.
도 8a를 참조하면, 지지 기판(100S) 위에 발광 구조층(110L)을 형성한다. 제1 도전형 반도체층을 위한 제1 물질층(111L), 활성층을 위한 제2 물질층(113L), 제2 도전형 반도체층을 위한 제3 물질층(115L)을 지지 기판(100S) 위에 순차적으로 형성할 수 있다.
제1 및 제3 물질층(111L, 115L)은 질화물 반도체, 예를 들어, AlxInyGa(1-x- y)N(0<x<1, 0<y<1, 0<x+y<1)로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 제1 및 제3 물질층(111L, 115L)은 상기 질화물 반도체 외에도 GaAs계 반도체나 GaP계 반도체로 이루어질 수 있다.
제2 물질층(113L)은 양자 우물층과 양자 장벽층이 서로 교대로 적층된 다중 양자 우물 구조, 예를 들어, InGaN/GaN 또는 AlGaN/GaN 구조로 이루어질 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 제2 물질층(113L)은 단일 양자 우물 구조일 수 있다.
도 8b를 참조하면, 발광 구조층(110L, 도 8a 참조)을 사진 공정 및 식각 공정에 의해 패터닝하여, 발광 구조(110)를 포함하는 발광 소자(100)를 형성할 수 있다.
발광 소자(100)는 상기 발광 구조(110)를 구성하는 화합물 반도체의 물질에 따라 청색, 녹색, 적색, 또는 자외선 등을 발광할 수 있다. 상기 발광 소자(100)는 복수로 구비될 수 있다.
상기 발광 구조(110)는 제1 및 제2 전극(100A, 100B)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 도전형 반도체층(115) 및 상기 활성층(113)을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층(111)과 연결되도록 제1 전극(100A)이 형성될 수 있다. 복수의 절연층(120)은 상기 제1 전극(100A)의 외측벽 및 상기 제2 도전형 반도체층(115)의 상면에 형성되어, 상기 제1 전극(100A)과 상기 활성층(113) 사이의 직접적인 전기적 연결을 방지한다. 또한, 상기 제2 도전형 반도체층(115)의 상면에 형성된 제1 절연층(121)을 관통하여 상기 제2 도전형 반도체층(115)과 연결되도록 제2 전극(100B)이 형성될 수 있다.
도 8c를 참조하면, 소정의 형상을 가지는 복수의 리드 프레임(LF)을 구비하는 리드 프레임 패널(LFP)을 제조할 수 있다.
리드 프레임(LF)은 사출 성형 방식으로 형성될 수 있다. 또는, 리드 프레임 패널(LFP)은 구리(Cu)를 판형으로 제작한 후, 상기 판형을 식각 및/또는 스탬핑하여 복수의 리드 프레임(LF) 패턴을 포함하도록 형성할 수 있다.
상기 복수의 리드 프레임(LF) 각각은 발광 소자(100, 도 8b 참조)가 배치될 메인 프레임(LF_M), 제1 전극(100A, 도 8b 참조)과 전기적으로 연결될 제1 전극 프레임(LF_A), 및 제2 전극(100B, 도 8b 참조)과 전기적으로 연결될 제2 전극 프레임(LF_B)을 포함할 수 있다.
도 8d를 참조하면, 리드 프레임 패널(LFP)에 하부 몰딩 재료를 성형함으로써, 하부 몰딩 부재(MB)를 형성할 수 있다.
하부 몰딩 부재(MB)는 리드 프레임 패널(LFP)의 빈 공간을 채우며, 복수의 리드 프레임(LF)을 둘러싸도록 형성될 수 있다.
상기 하부 몰딩 부재(MB)는, 예를 들어, 에폭시 몰딩 컴파운드로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 하부 몰딩 부재(MB)는 에폭시 몰딩 컴파운드에 한정되지 않고 다양한 물질, 예를 들어, 에폭시 계열 물질, 열경화성 물질, 열가소성 물질, UV 처리 물질 등으로 형성될 수 있다.
상기 하부 몰딩 부재(MB)의 상면 및 하면은 편평한 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 리드 프레임 패널(LFP)의 상면 및 하면도 편평한 형상을 가질 수 있다. 상기 하부 몰딩 부재(MB)의 상면과 상기 리드 프레임 패널(LFP)의 상면은 서로 동일 평면 상에 위치할 수 있고, 상기 하부 몰딩 부재(MB)의 하면과 상기 리드 프레임 패널(LFP)의 하면은 서로 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 즉, 상기 하부 몰딩 부재(MB)의 두께는 상기 리드 프레임 패널(LFP)의 두께와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 8e를 참조하면, 리드 프레임 패널(LFP) 상에 복수의 발광 소자(100)를 배치할 수 있다.
복수의 발광 소자(100)는 각각의 메인 프레임(LF_M) 상에 배치될 수 있다. 상기 복수의 발광 소자(100) 각각은 소정의 에너지를 갖는 광을 방출하는 임의의 반도체 소자를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 소자(100) 각각의 상면에는 제1 전극(100A) 및 제2 전극(100B)이 노출될 수 있다.
또한, 상기 복수의 발광 소자(100) 각각의 하면에는 열전도 패드(미도시)가 배치될 수 있다. 상기 복수의 발광 소자(100) 각각은 상기 메인 프레임(LF_M)에 안정적으로 지지되어 고정될 수 있다.
상기 열전도 패드는 상기 복수의 발광 소자(100) 각각에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 역할을 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 열전도 패드는 상기 복수의 발광 소자(100) 각각의 하면과 리드 프레임 패널(LFP)의 상면 사이에 배치될 수 있다. 즉, 상기 열전도 패드는 상기 복수의 발광 소자(100) 각각에서 발생하는 열을 리드 프레임(LF)에 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 상기 열전도 패드는 상기 복수의 발광 소자(100) 및/또는 리드 프레임 패널(LFP)과 유테틱 본딩 방식으로 결합될 수 있다.
도 8f를 참조하면, 복수의 발광 소자(100)가 리드 프레임 패널(LFP) 상에 배치된 후, 제너 다이오드(ZD) 및 본딩 와이어(BW)를 형성할 수 있다.
리드 프레임 패널(LFP)과 복수의 발광 소자(100)를 본딩 와이어(BW)로 연결한다. 구체적으로, 각각의 발광 소자(100)의 제1 전극(100A)과 제1 전극 프레임(LF_A)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(BW)를 형성하고, 각각의 발광 소자(100)의 제2 전극(100B)과 제2 전극 프레임(LF_B)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(BW)를 형성하고, 제1 전극 프레임(LF_A) 상에 배치된 각각의 제너 다이오드(ZD)를 제2 전극 프레임(LF_B)과 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(BW)를 형성한다.
일부 실시예들에서, 상기 본딩 와이어(BW)는 열압착 접속 및 초음파 접속 중 어느 하나의 방법에 의해 연결될 수 있으며, 열 압착 접속 및 초음파 접속 방법을 혼합한 열 음파 접속 방법에 의해 연결될 수도 있다.
도 8g를 참조하면, 형광체(100P)는 복수의 발광 소자(100) 각각의 상면에, 제1 및 제2 전극(100A, 100B)과 나란히 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 형광체(100P)는 판형일 수 있다. 상기 형광체(100P)는 파장 변환 물질을 함유한 수지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 파장 변환 물질은 형광 물질이고, 상기 수지는 실리콘 수지, 에폭시 수지, 또는 그 혼합 수지일 수 있다. 상기 형광체(100P)는 전기적으로 절연성을 가질 수 있다. 상기 형광체(100P)의 측면 및 상기 발광 소자(100)의 측면은 서로 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 상기 형광체(100P) 면적은 상기 발광 소자(100) 면적의 대부분을 차지하도록 배치될 수 있다.
다른 실시예들에서, 발광 소자(100)는 격벽 구조체(미도시)를 포함하고, 상기 격벽 구조체는 발광 소자(100) 상에 배치된 형광체(100P)를 가두는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 발광 소자(100)의 상면과 상기 격벽 구조체가 형성하는 캐비티에 형광체(100P)가 배치될 수 있다. 상기 형광체(100P)는 상기 격벽 구조체를 채우도록 디스펜싱 방식으로 형성될 수 있다. 상기 격벽 구조체로 인해, 디스펜싱된 형광체(100P)가 흘러내리지 않을 수 있다.
도 8h를 참조하면, 상부 몰딩 부재(MT)는 발광 소자(100) 및 본딩 와이어(BW)를 둘러싸도록 하부 몰딩 부재(MB)와 리드 프레임 패널(LFP) 상에 형성될 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 상부 몰딩 부재(MT) 중 일부분(I)은 투명하게 도시하였다.
상부 몰딩 부재(MT)는 발광 소자(100)를 포위하여 보호할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상부 몰딩 부재(MT)는 형광 물질을 포함하여, 발광 소자(100)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
상기 상부 몰딩 부재(MT)의 측면 및 상면이 직각 형태를 가질 수 있다. 상기 상부 몰딩 부재(MT)는 발광 소자(100)를 오염 및 충격 등과 같은 외부 영향으로부터 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 상부 몰딩 부재(MT)는 본딩 와이어(BW)를 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 역할을 수행하기 위하여, 상기 상부 몰딩 부재(MT)의 두께는 적어도 발광 소자(100)를 모두 둘러싸도록 형성될 수 있다. 상기 상부 몰딩 부재(MT)는 상기 형광체(100P)의 상면을 노출할 수 있다.
상기 상부 몰딩 부재(MT)는 상기 하부 몰딩 부재(MB)와 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 상부 몰딩 부재(MT)는 트랜스퍼 몰딩 방식으로 형성될 수 있다.
도 8i를 참조하면, 패키지 커팅 라인(CL, 도 8h 참조)을 통하여 리드 프레임 패널(LFP, 도 8h 참조)을 포함한 기타 구성 요소를 절삭하여, 각각의 발광 소자 패키지(10)로 서로 물리적으로 분리할 수 있다.
블레이드가 패키지 커팅 라인(CL)을 따라, 리드 프레임 패널(LFP, 도 8h 참조), 상부 몰딩 부재(MT), 및 하부 몰딩 부재(MB)를 절삭하여, 각각의 발광 소자 패키지(10)로 물리적으로 분리한다.
물리적으로 분리된 각각의 발광 소자 패키지(10)에서, 하부 몰딩 부재(MB)는 리드 프레임(LF)을 둘러싸며 리드 프레임(LF)의 주위에 형성될 수 있다. 상기 리드 프레임(LF)은 상기 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 메인 프레임(LF_M), 제1 전극 프레임(LF_A), 및 제2 전극 프레임(LF_B)으로 나뉘어 배치될 수 있다. 다시 말해, 리드 프레임(LF)은 상기 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
물리적으로 분리된 각각의 발광 소자 패키지(10)에서, 상기 메인 프레임(LF_M)은 상기 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 노출되는 적어도 하나의 제1 돌출부(P1)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 전극 프레임(LF_A, LF_B)은 상기 하부 몰딩 부재(MB)에 의해 노출되는 적어도 하나의 제2 돌출부(P2)를 포함할 수 있다. 즉, 리드 프레임 패널(LFP, 도 8h 참조)의 절삭에 의하여, 제1 및 제2 돌출부(P1, P2)가 노출될 수 있다.
이와 같은 제조 공정을 통하여, 본 발명의 기술적 사상에 따른 발광 소자 패키지(10)를 완성할 수 있다.
이상, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10, 20, 30, 40: 발광 소자 패키지
100: 발광 소자
100A: 제1 전극 100B: 제2 전극
100P: 형광체 100T: 열전도 패드
200: 회로 기판
LF: 리드 프레임 BW: 본딩 와이어
MT: 상부 몰딩 부재 MB: 하부 몰딩 부재

Claims (20)

  1. 하부 몰딩 부재에 의해 둘러싸이는 패키지 기판;
    상부 몰딩 부재에 의해 둘러싸이고, 상기 패키지 기판 상에 배치되는 발광 소자;
    상기 발광 소자의 하면과 상기 패키지 기판의 상면 사이에 배치되는 열전도 패드;
    상기 발광 소자의 상면에 배치되는 제1 전극, 제2 전극, 및 형광체; 및
    상기 패키지 기판과 상기 제1 및 제2 전극 각각을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어들;
    을 포함하는 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극의 상면, 상기 제2 전극의 상면, 및 상기 형광체의 하면은 실질적으로 동일한 레벨에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발광 소자를 평면으로 보았을 때,
    상기 제1 전극의 길이 방향 및 상기 제2 전극의 길이 방향은 상기 발광 소자의 가장자리를 따라 평행한 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 몰딩 부재의 측면 및 상기 하부 몰딩 부재의 측면은 공면(coplanar)인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상부 몰딩 부재 및 상기 하부 몰딩 부재는 서로 다른 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 형광체의 최상면의 레벨은 상기 본딩 와이어의 최상면의 레벨보다 높은 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 형광체의 모든 측벽을 덮으며, 상기 형광체의 상면과 동일한 레벨의 상면을 가지며, 실리콘(Si)을 포함하는 격벽 구조체;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 형광체의 상면은 상기 상부 몰딩 부재에서 노출되고,
    상기 형광체의 측면은 상기 상부 몰딩 부재에서 노출되지 않는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자의 하면은 편평하고,
    상기 열전도 패드는 상기 발광 소자의 하면에 부착되거나, 또는 상기 발광 소자의 하면을 구성하는 일부인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 기판은 리드 프레임이며,
    상기 발광 소자가 배치되는 메인 프레임;
    상기 제1 전극과 상기 본딩 와이어로 연결되는 제1 전극 프레임; 및
    상기 제2 전극과 상기 본딩 와이어로 연결되는 제2 전극 프레임;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  11. 제1 및 제2 전극 프레임을 포함하는 패키지 기판;
    상기 패키지 기판과 측면끼리 마주보며 이웃하여 배치되고, 하면에 열전도 물질층이 형성되는 발광 소자;
    상기 발광 소자의 상면에 배치되는 제1 전극, 제2 전극, 및 형광체;
    상기 제1 전극 프레임과 상기 제1 전극을 전기적으로 연결하고, 상기 제2 전극 프레임과 상기 제2 전극을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어들; 및
    상기 패키지 기판 및 상기 발광 소자를 둘러싸는 몰딩 부재;
    를 포함하는 발광 소자 패키지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열전도 물질층의 하면 및 상기 형광체의 상면은 상기 몰딩 부재에서 노출되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 열전도 물질층은 금속성 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 전극의 상면, 상기 제2 전극의 상면, 및 상기 형광체의 하면은 실질적으로 동일한 레벨에 위치하고,
    상기 패키지 기판의 하면 및 상기 발광 소자의 하면은 실질적으로 동일한 레벨에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 형광체의 측벽을 덮고, 실리콘(Si)을 포함하는 격벽 구조체;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  16. 하부 몰딩 부재에 의해 둘러싸이는 패키지 기판;
    상부 몰딩 부재에 의해 둘러싸이고, 상기 패키지 기판 상에 배치되는 복수의 발광 소자;
    상기 복수의 발광 소자 각각의 하면과 상기 패키지 기판의 상면 사이에 배치되는 열전도 패드;
    상기 복수의 발광 소자 각각의 상면에 배치되는 제1 전극, 제2 전극, 및 형광체; 및
    상기 패키지 기판과 상기 제1 및 제2 전극 각각을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어들;
    을 포함하는 발광 소자 패키지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 패키지 기판은 리드 프레임이며,
    상기 복수의 발광 소자가 배치되는 메인 프레임; 및
    상기 본딩 와이어들과 연결되는 복수의 전극 프레임들;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 발광 소자 중 서로 이웃하는 발광 소자들은 하나의 전극 프레임을 공유하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 상부 몰딩 부재의 측면 및 상기 하부 몰딩 부재의 측면은 공면이고,
    상기 복수의 발광 소자 각각의 상기 형광체의 상면은 상기 상부 몰딩 부재에서 노출되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제1 전극의 상면, 상기 제2 전극의 상면, 및 상기 형광체의 하면은 실질적으로 동일한 레벨에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
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