KR102501878B1 - 발광소자 패키지 - Google Patents

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KR102501878B1
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Abstract

실시예는 발광소자 패키지에 관한 것으로, 상면과, 전극패드가 배치된 저면을 포함한 발광소자; 상기 발광소자의 상면을 덮는 파장변환층; 및 상기 파장변환층의 측면과 접촉하는 내면을 포함한 반사벽을 포함한다. 상기 반사벽의 저면이 상기 반사벽의 상면을 향해 볼록하거나 오목하고, 상기 파장 변환층은 상기 반사벽과 접촉하는 측면 외에 상기 반사벽이 없는 두 개의 대향하는 노출된 측면들을 포함한다.

Description

발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시예는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Device, LED)는 전기에너지를 빛 에너지로 변환하는 화합물 반도체 소자로서, 화합물반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.
질화물반도체 발광소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 갖고 있다. 따라서, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
칩 스케일(CSP, Chip Scale Package) 패키지는 플립칩에 직접 형광체층을 형성하여 제작할 수 있다. 칩 스케일 패키지는 패키지의 소형화를 가능하게 하나, 도광판 등에 입사되는 광량을 증가시키기 위해 지향각을 조절할 필요가 있다.
실시예는 칩 스케일 패키지의 지향각을 조절할 수 있다.
또한, 칩 스케일 패키지의 광속을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 상면과, 전극패드가 배치된 저면을 포함한 발광소자; 상기 발광소자의 상면을 덮는 파장변환층; 및 상기 파장변환층의 측면과 접촉하는 내면을 포함한 반사벽을 포함한다.
상기 반사벽의 저면이 상기 반사벽의 상면을 향해 볼록하거나 오목하고, 상기 파장 변환층은 상기 반사벽과 접촉하는 측면 외에 상기 반사벽이 없는 두 개의 대향하는 노출된 측면들을 포함한다.
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상기 파장변환층 상에 배치되는 확산층을 더 포함할 수 있다.
상기 반사벽의 제2방향 두께는 상기 파장변환층의 제1방향 두께보다 크고, 상기 제1방향은 상기 발광소자의 두께 방향과 평행하고 상기 제2방향은 상기 제1방향과 수직할 수 있다.
상기 반사벽의 제1방향 두께는 상기 발광소자의 제1방향 두께보다 크고, 상기 제1방향은 상기 발광소자의 두께방향과 평행할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 상면, 측면, 및 전극패드가 배치된 저면을 포함한 발광소자; 상기 발광소자의 상면과 측면을 덮는 파장변환층; 및 상기 파장변환층의 측면과 접촉되는 내면을 포함한 반사벽을 포함한다.
상기 반사벽의 내면은 상부 경사면과 하부 경사면을 포함하고, 수직 방향에 평행한 가상선에 대한 상기 하부 경사면의 각도가 상기 가상선에 대한 상기 상부 경사면의 각도보다 크다.
상기 반사벽의 수평 방향 두께가 상기 반사벽의 저면으로부터 상기 반사벽의 상면으로 갈수록 얇아질 수 있다.
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실시예에 따르면, 칩 스케일 패키지의 지향각을 조절할 수 있다.
또한, 칩 스케일 패키지의 광속을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이고,
도 2는 도 1의 A-A 방향 단면도이고,
도 3은 도 2의 변형예이고,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이고,
도 5은 도 4의 발광소자 패키지의 변형예이고,
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이고,
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이고,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발광소자의 단면도이고,
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법의 순서도이고,
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 제2실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법의 순서도이고,
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 12a 내지 12e는 본 발명의 제4실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 1 구성 요소도 제 2 구성 요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명 실시예를 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, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
실시예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A 방향 단면도이고, 도 3은 도 2의 변형예이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(10A)는 발광소자(100), 발광소자(100)의 일면(100a)을 커버하는 파장변환층(10), 및 발광소자(100)의 측면을 커버하는 반사벽(20)을 포함한다. 발광소자 패키지는 칩 스케일 패키지(CSP, Chip Scale Package)일 수 있다.
발광소자(100)의 일면에서 출사된 제1광(L1)은 파장변환층(10)에 의해 백색광으로 변환되고, 발광소자(100)의 측면에서 출사된 제2광(L2)은 반사벽(20)에 의해 차폐될 수 있다.
발광소자(100)는 자외선 파장대의 광 또는 청색 파장대의 광을 방출할 수 있다. 발광소자(100)는 타면(100b)에 전극 패드(181, 182)가 배치된 플립칩일 수 있다. 발광소자(100)의 구조에 대해서는 후술한다.
파장변환층(10)은 발광소자(100)의 일면을 커버할 수 있다. 파장변환층(10)과 반사벽(20) 사이의 경계면에는 요철(미도시)이 형성될 수 있다. 요철에 의해 파장변환층(10)과 반사벽(20)의 결합력이 향상될 수 있다. 파장변환층(10)의 두께는 0.05mm 이상 0.1mm이하일 수 있다.
파장변환층(10)은 고분자 수지로 제작될 수 있다. 고분자 수지는 광 투과성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지, 및 아크릴 수지 중 어느 하나 이상일 수 있다. 일 예로, 고분자 수지는 실리콘 수지일 수 있다.
파장변환층(10)에 분산된 파장변환입자는 발광소자(100)에서 방출된 광을 흡수하여 백색광으로 변환할 수 있다. 예를 들면, 파장변환입자는 형광체, QD(Quantum Dot) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이하에서는 파장변환입자를 형광체로 설명한다.
형광체는 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 형광물질이 포함될 수 있으나, 실시예는 형광체의 종류에 제한되지 않는다.
YAG 및 TAG계 형광물질에는 (Y, Tb, Lu, Sc, La, Gd, Sm)3(Al, Ga, In, Si, Fe)5(O, S)12:Ce 중에서 선택하여 사용가능하며, Silicate계 형광물질에는 (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4: (Eu, F, Cl) 중에서 선택 사용 가능하다.
또한, Sulfide계 형광물질에는 (Ca,Sr)S:Eu, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu 중에서 선택하여 사용가능하며, 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. 여기서 M 은 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 선택하여 사용할 수 있다.
적색 형광체는, N(예, CaAlSiN3:Eu)을 포함하는 질화물(Nitride)계 형광체이거나 KSF(K2SiF6) 형광체일 수 있다.
반사벽(20)은 발광소자(100)의 측면광을 반사한다. 반사된 광은 다시 발광소자(100)로 유입되거나 발광소자(100)의 일면으로 출사될 수 있다. 따라서, 발광소자 패키지의 지향각 및 배광패턴을 조절할 수 있다. 반사벽은 두께(D20)는 0.2mm 이상 0.5mm이하일 수 있다.
반사벽(20)은 광을 반사할 수 있는 재질이 선택될 수 있다. 일 예로, 반사벽(20)은 페닐 실리콘(Phenyl Silicone) 또는 메틸 실리콘(Methyl Silicone)을 포함할 수 있다. 또한, 반사벽(20)은 반사입자를 포함할 수도 있다. 일 예로, 반사벽(20)은 TiO2가 분산된 글래스일 수도 있다.
도 3을 참고하면, 반사벽(20)은 파장변환층(10)과 접촉하는 제1면(20a) 및 제1면(20a)과 마주보는 제2면(20b)을 포함하고, 제1면(20a)과 제2면(20b) 중 어느 하나는 볼록 또는 오목한 형상을 가질 수 있다. 이는 반사벽(20)이 경화되는 과정에서 형성할 수 있다.
반사벽(20)의 높이는 발광소자(100)의 높이보다 두껍게 형성될 수 있다. 여기서 높이는 발광소자의 두께 방향과 평행한 제1방향의 폭으로 정의할 수 있다. 반사벽의 높이를 조절함으로써 카메라의 화각(FOV, field of view)과 대응되는 지향각을 유지할 수 있다. 따라서, 지향각이 너무 넓어짐으로써 발생하는 광 손실을 제어할 수 있다. 일 예로, 카메라의 화각이 75도 인 경우에는 이에 대응되는 지향각을 유지하도록 반사벽(20)의 높이를 적절히 조절할 수 있다.
확산층(30)은 파장변환층(10)의 상부에 배치되어 광을 확산시킬 수 있다. 확산층(30)은 일반적인 확산층의 구성이 모두 적용될 수 있다. 일 예로, 확산층(30)은 별도의 확산필름이 부착될 수도 있고, 스프레이 방식으로 도포될 수도 있다. 확산층(30) 내에는 별도의 산란 입자를 분산시킬 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이고, 도 5은 도 4의 발광소자 패키지의 변형예이다.
도 4를 참고하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(10B)는 발광소자(100)와, 발광소자(100)의 일면과 측면에 배치되는 파장변환층(11), 및 파장변환층(11)의 측면에 배치되는 반사벽(21)을 포함한다.
파장변환층(11)은 발광소자(100)의 일면에 배치되는 제1영역(11a) 및 발광소자(100)의 측면에 배치되는 제2영역(11b)를 포함할 수 있다. 제2영역(11b)의 두께는 제1영역(11a)의 두께와 동일하거나 클 수 있다. 제1영역(11a)의 두께는 0.05mm 이상 0.1mm이하일 수 있고, 제2영역(11b)의 두께(D11)는 0.1mm이상일 수 있다. 제2영역(11b)의 두께가 0.1mm이상인 경우 반사벽(21)과 충분한 접착력을 유지할 수 있다.
제1영역(11a)은 발광소자(100)의 상부에서 방출되는 제1광(L1)을 백색광으로 변환할 수 있고, 제2영역(11b)은 발광소자(100)의 측면에서 방출되는 제2광(L2)이 상부로 방출될 수 있는 채널을 형성할 수 있다. 제2광(L2)은 발광소자(100)와 반사벽(21) 사이에서 반사되어 상측으로 출사될 수 있으므로 지향각을 제어하면서도 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
이때, 제2광(L2)은 제2영역(11b)을 통과하면서 백색광으로 변환될 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.
도 5를 참고하면, 파장변환층(11)의 크기는 상대적으로 발광소자(100)에 비해 크게 제작될 수 있다. 이러한 구성은 복수 개의 발광소자 패키지 사이의 암부를 효과적으로 제거할 수 있다. 이때, 파장변환층(11)의 하부와 반사벽(21)의 하부를 지지하는 별도의 지지패드(40)를 더 포함할 수 있다. 또한, 파장변환층(11)의 상부에는 보호층(31)이 더 형성될 수 있다. 보호층(31)은 광학적으로 투명하고 절연특성을 갖는 층으로 형성될 수 있다. 일 예로, 보호층(31)은 SiO2, SiON, ITO일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 6을 참고하면, 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(10C)는 반사벽(22)이 파장변환층(12)의 일 측면(12b)을 노출하는 점에서 전술한 제2실시예와 차이가 있다. 이러한 구성에 의하면, 파장변환층(12)의 일 측면(12b)에서 광(L2)이 방출되므로 지향각을 높일 수 있는 장점이 있다. 도면에서는 파장변환층(12)의 단변이 반사벽(22)에 커버되고 장변이 노출된 것으로 도시되었으나 반사벽(22)의 위치는 달라져도 무방하다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이다.
도 7을 참고하면, 본 실시예에 따른 발광소자 패키지(10D)는 타면(100b)에 전극패드가 배치되는 발광소자(100)와, 발광소자(100)의 일면과 측면을 커버하는 파장변환층(13), 및 파장변환층(13)의 측면을 커버하는 반사벽(23)을 포함한다.
파장변환층(13)은 발광소자(100)의 일면을 덮는 제1영역(13a)과 측면을 덮는 제2영역(13b)을 포함한다. 제2영역(13b)의 두께(D13)는 발광소자(100)의 타면(100b)에서 일면(100a) 방향으로 갈수록 두꺼워지게 형성될 수 있다. 반대로, 반사벽(23)은 발광소자(100)의 타면(100b)에서 일면(100a) 방향으로 갈수록 얇아질 수 있다. 따라서, 발광소자(100)의 측면에서 방출된 광이 상향 반사되어 광 추출 효율이 증가할 수 있다.
반사벽(23)은 제1각도(θ1)를 갖는 하부 경사면(23a) 및 제2각도(θ2)를 갖는 상부 경사면(23b)을 포함하고, 제1각도(θ1)는 제2각도(θ2)보다 클 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 측면광의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 제1각도(θ1)와 제2각도(θ2)는 발광소자(100)의 광축과 평행한 가상선(L)과 이루는 각도로 정의할 수 있다.
하기 표 1은 반사벽이 없는 종래 칩 스케일 패키지(비교예)와, 제1실시예에 따른 발광소자 패키지, 제2실시예에 따른 발광소자 패키지, 및 제3실시예에 따른 발광소자 패키지의 색좌표, 광속 등을 측정한 표이다.
Cx Cy VF[V} 광속[lm] lm/W 상대광속
비교예 0.287 0.277 2.92 77.4 132.5 100%
제1실시예 0.286 0.277 2.92 64.3 110.1 83%
제2실시예 0.284 0.270 2.92 67.3 117.1 88%
제3실시예 0.286 0.274 2.93 70.9 122.4 92%
표 1을 참고하면, 제1실시예에 비해 제2실시예의 광속이 높아졌음을 알 수 있다, 이는 파장변환층의 제2영역을 통해 측면광이 상측으로 출사되었기 때문으로 판단된다.
지향각을 측정한 결과, 비교예의 경우 장축이 136도이고 단축이 154도로 측정되었으며, 제1실시예의 경우 장축이 126도이고 단축이 129도로 측정되었다. 제2실시예의 경우 장축이 124도이고 단착이 124도로 동일하게 측정되었다. 또한, 제3실시예의 경우 장축이 140도이고 단축이 123도인 것으로 측정되었다.
도 8은 실시예에 따른 발광소자의 개념도이다.
실시예의 발광소자(100)는 기판(110)의 하부에 배치되는 발광 구조물(150), 발광 구조물(150)의 일 측에 배치되는 한 쌍의 전극 패드(171, 172)를 포함한다.
기판(110)은 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함한다. 기판(110)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼일 수 있다. 기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 필요에 따라 기판(110)은 제거될 수 있다.
제1반도체층(120)과 기판(110) 사이에는 버퍼층(미도시)이 더 구비될 수 있다. 버퍼층은 기판(110) 상에 구비된 발광 구조물(150)과 기판(110)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 있으나, 이에 한정하지 않는다.
버퍼층은 기판(110) 상에 단결정으로 성장할 수 있으며, 단결정으로 성장한 버퍼층은 제1반도체층(120)의 결정성을 향상시킬 수 있다.
발광 구조물(150)은 제1반도체층(120), 활성층(130), 및 제2반도체층(140)을 포함한다. 일반적으로 상기와 같은 발광 구조물(150)은 기판(110)과 함께 절단하여 복수 개로 분리될 수 있다.
제1반도체층(120)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1반도체층(120)에 제1도펀트가 도핑될 수 있다. 제1반도체층(120)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, 제1도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1도펀트가 도핑된 제1반도체층(120)은 n형 반도체층일 수 있다.
활성층(130)은 제1반도체층(120)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2반도체층(140)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(130)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 그에 상응하는 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(130)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(130)의 구조는 이에 한정하지 않는다.
제2반도체층(140)은 활성층(130) 상에 형성되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2반도체층(140)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다. 제2반도체층(140)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. 제2도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2도펀트가 도핑된 제2반도체층(140)은 p형 반도체층일 수 있다.
활성층(130)과 제2반도체층(140) 사이에는 전자 차단층(EBL)이 배치될 수 있다. 전자 차단층은 제1반도체층(120)에서 공급된 전자가 제2반도체층(140)으로 빠져나가는 흐름을 차단하여, 활성층(130) 내에서 전자와 정공이 재결합할 확률을 높일 수 있다. 전자 차단층의 에너지 밴드갭은 활성층(130) 및/또는 제2반도체층(140)의 에너지 밴드갭보다 클 수 있다.
전자 차단층은 Inx1Aly1Ga1 -x1-y1N(0≤x1≤1, 0≤y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 AlGaN, InGaN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
발광 구조물(150)은 제2반도체층(140)에서 제1반도체층(120) 방향으로 형성된 관통홀(H)을 포함한다. 절연층(160)은 발광 구조물(150)의 측면 및 관통홀(H) 상에 형성될 수 있다. 이때, 절연층(160)은 제2반도체층(140)의 일면을 노출할 수 있다.
전극층(141)은 제2반도체층(140)의 일면에 배치될 수 있다. 전극층(141)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 재료로 한정하지는 않는다.
또한, 전극층(141)은 In, Co, Si, Ge, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, 및 WTi 중에서 선택된 금속층을 더 포함할 수 있다.
제1전극패드(171)는 제1반도체층(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로 제1전극패드(171)는 관통홀(H)를 통해 제1반도체층(120)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1전극패드(171)는 제1솔더범프(181)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제2전극패드(172)는 제2반도체층(140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로 제2전극패드(172)는 절연층(160)을 관통하여 전극층(141)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2전극패드(172)는 제2솔더범프(182)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제1실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법의 순서도이다.
제1실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법은, 고정기판에 파장변환층을 형성하는 단계와, 복수 개의 발광소자 사이에 반사벽을 형성하는 단계, 및 반사벽과 파장변환층을 절단하여 복수 개의 발광소자 패키지를 제작하는 단계를 포함한다.
도 9a를 참고하면 파장변환층을 형성하는 단계는, 고정기판(T) 상에 파장변환물질을 도포할 수 있다. 이때, 고정기판(T)상에 먼저 확산층(30)을 형성할 수도 있다. 고정기판(T)은 UV 테이프일 수 있으나 이에 한정하지 않는다. 파장변환물질은 형광체가 분산된 수지일 수 있으며, 이를 경화시켜 파장변환층(10)을 형성할 수 있다.
도 9b 및 도 9c를 참고하면 반사벽을 형성하는 단계는, 파장변환층(10)상에 복수 개의 발광소자(100)를 소정 간격으로 이격 배치할 수 있다. 이때, 발광소자(100)는 타면에 전극패드(181, 182)가 배치되는 플립칩일 수 있다.
발광소자(100)가 이격된 공간(P)에는 반사물질을 도포할 수 있다. 반사물질은 TiO2등이 분산된 실리콘일 수 있다. 전사 공정을 수행하기 위해서는 상대적으로 경도가 강한 페닐 실리콘을 선택할 수 있다. 이후 반사물질을 경화시켜 반사벽(20)을 형성한다.
도 9d를 참고하면 발광소자 패키지를 제작하는 단계는, 파장변환층(10)과 반사벽(20)을 절단(H1)하여 복수 개의 발광소자 패키지를 제작할 수 있다. 이때, 필요에 따라 다른 점착 테이프에 전사하는 공정을 더 수행할 수 있다.
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 제2실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법의 순서도이다.
도 10을 참고하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법은, 고정기판 상에 복수 개의 발광소자를 배치하는 단계와, 복수 개의 발광소자의 일면과 측면에 파장변환층을 형성하는 단계와, 파장변환층 사이를 절단하여 홈을 형성하는 단계와, 홈에 반사벽을 형성하는 단계, 및 반사벽을 절단하여 복수 개의 발광소자 패키지를 제작하는 단계를 포함한다.
도 10a를 참고하면 고정기판 상에 복수 개의 발광소자를 배치하는 단계는, 고정기판(T)상에 소정 간격으로 발광소자(100)를 배치할 수 있다. 고정기판(T)은 UV 테이프일 수 있고, 발광소자(100)는 플립칩일 수 있다.
파장변환층을 형성하는 단계는, 발광소자의 일면과 측면에 파장변환물질을 도포하고 경화시켜 제작할 수 있다. 파장변환층(11)의 상면 두께(11a)는 측면 두께(11b)보다 두껍게 형성할 수 있다. 이후 발광소자 사이에 충진된 파장변환층을 절단하여 홈(H1)을 형성한다.
도 10b과 도 10c를 참고하면 반사벽을 형성하는 단계는, 홈에 반사물질을 충진하여 반사벽(21)을 형성할 수 있다. 반사물질은 TiO2등이 분산된 실리콘일 수 있으나 전사 공정을 수행하기 위해서는 상대적으로 경도가 강한 페닐 실리콘을 선택할 수 있다. 이때, 파장변환층을 적절한 높이(L1)로 낮추는 레벨링 작업을 수행할 수 있다.
도 10d를 참고하면 발광소자 패키지를 제작하는 단계는, 반사벽(21)의 일부를 제거(H3)하여 복수 개의 발광소자 패키지를 제작할 수 있다.
도 10e를 참고하면, UV를 조사하여 고정기판(T)의 접착력을 제거하여 박리한 후, 별도의 점착 테이프(C)를 점착시킬 수 있다(전사 공정). 점착 테이프(C)는 UV 테이프에 비해 점착력이 낮을 수 있다. 따라서, 제조된 발광소자 패키지를 개별적으로 분리할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참고하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지는 반사벽(22)을 파장변환층(12)의 일 측면에만 형성하는 점이 제2실시예와 다르다. 즉, 제2실시예는 파장변환층의 4개의 측면 모두에 반사벽을 형성하는 반면, 본 실시예에서는 일부 측면은 오픈시켜 지향각을 향상시킨 것에 특징이 있다.
도 12a 내지 도 12e는 본 발명의 제4실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법의 순서도이다.
도 12를 참고하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 복수 개의 반사벽을 포함하는 반사판을 고정기판에 부착하는 단계와, 각 반사벽의 내부에 발광소자를 배치하는 단계와, 반사벽의 내부에 파장변환물질을 주입하는 단계, 및 반사판을 분리하여 복수 개의 발광소자 패키지를 제작하는 단계를 포함한다.
도 12a를 참고하면 반사판을 고정기판에 부착하는 단계는, 고정기판(T)에 반사판(S)을 고정할 수 있다. 반사판(S)은 복수 개의 반사벽(23)이 연결된 구조일 수 있다. 반사벽(23)의 내부 경사면은 소정 높이에서 경사 각도(23a, 23b)가 상이해질 수 있다.
도 12b를 참고하면 발광소자를 배치하는 단계는, 각 반사벽(23)의 내부 공간(23-1)에 발광소자(100)를 배치한다. 발광소자(100)는 고정기판(T)에 접착될 수 있다. 발광소자(100)는 플립칩일 수 있고, 전극 패드가 고정기판(T)에 접착될 수 있다.
도 12c를 참고하면 파장변환물질을 주입하는 단계는, 각 반사벽(23)의 내부 공간(23-1)에 파장변환물질을 주입하고 경화시켜 파장변환층(13)을 제조한다. 이후, 레벨링 공정을 통해 파장변환층의 높이를 적절히 조절할 수 있다. 도 12d와 같이 확산층(30)을 추가로 형성할 수 있다.
도 12e를 참고하면 복수 개의 발광소자 패키지를 제작하는 단계는, 반사벽(23)을 절단(H4)하여 복수 개의 발광소자 패키지를 제작할 수 있다.
실시예의 발광소자 패키지는 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등의 광학 부재를 더 포함하여 이루어져 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또한, 실시예의 발광소자 패키지는 표시 장치, 조명 장치, 지시 장치에 더 적용될 수 있다.
이 때, 표시 장치는 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 광학 시트, 디스플레이 패널, 화상 신호 출력 회로 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
반사판은 바텀 커버 상에 배치되고, 발광 모듈은 광을 방출한다. 도광판은 반사판의 전방에 배치되어 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하고, 광학 시트는 프리즘 시트 등을 포함하여 이루어져 도광판의 전방에 배치된다. 디스플레이 패널은 광학 시트 전방에 배치되고, 화상 신호 출력 회로는 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하며, 컬러 필터는 디스플레이 패널의 전방에 배치된다.
그리고, 조명 장치는 기판과 실시예의 발광소자 패키지를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 더욱이 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함할 수 있다.
또한, 이동 단말의 카메라 플래시는 실시예의 발광소자 패키지를 포함하는 광원 모듈을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 발광소자 패키지는 카메라의 화각과 대응되는 지향각을 갖고 있으므로 광의 손실이 적은 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명 실시예는 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 실시예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명 실시예가 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10, 11, 12, 13: 파장변환층
20, 21, 22, 23: 반사벽
30: 확산층
100: 발광소자

Claims (10)

  1. 상면과, 전극패드가 배치된 저면을 포함한 발광소자;
    상기 발광소자의 상면을 덮는 파장변환층; 및
    상기 파장변환층의 측면과 접촉하는 내면을 포함한 반사벽을 포함하고,
    상기 반사벽의 저면이 상기 반사벽의 상면을 향해 볼록하고,
    상기 파장 변환층은 상기 반사벽과 접촉하는 측면 외에 상기 반사벽이 없는 두 개의 대향하는 노출된 측면들을 포함하는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사벽의 수평 방향 두께는 상기 파장변환층의 수직 방향 두께보다 큰 발광소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사벽의 수직 방향 두께는 상기 발광소자의 수직 방향 두께보다 큰 발광소자 패키지.
  4. 상면, 측면, 및 전극패드가 배치된 저면을 포함한 발광소자;
    상기 발광소자의 상면과 측면을 덮는 파장변환층; 및
    상기 파장변환층의 측면과 접촉되는 내면을 포함한 반사벽을 포함하고,
    상기 반사벽의 내면은 상부 경사면과 하부 경사면을 포함하고, 수직 방향에 평행한 가상선에 대한 상기 하부 경사면의 제1 각도가 상기 가상선에 대한 상기 상부 경사면의 제2 각도보다 크고,
    상기 반사벽의 저면은 상기 반사벽의 상면을 향해 볼록하고,
    상기 파장 변환층은 상기 반사벽과 접촉하는 측면 외에 반사벽이 없는 두 개의 대향하는 노출된 측면들을 포함하는 발광소자 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반사벽의 수평 방향 두께가 상기 반사벽의 저면으로부터 상기 반사벽의 상면으로 갈수록 얇아지는 발광소자 패키지.
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