KR102519738B1 - 발광소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 발광소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지 제조방법은, 투광성 플레이트의 일측에 복수개의 발광소자의 일면을 부착하는 발광소자 전사 단계; 상기 투광성 플레이트의 일측과 상기 발광소자 측면에 투명 봉지재로 몰딩하는 투명 봉지재 몰딩 단계; 및 상기 투광성 플레이트의 단면이 제1 경사면을 가지도록 상기 투광성 플레이트를 사선 컷팅하여 상기 투광성 플레이트, 상기 발광소자와 상기 투명 봉지재로 이루어진 복수개의 단위 결합체를 형성하는 사선 컷팅 단계를 포함할 수 있으며, 상기 사선 컷팅 단계는 상기 투광성 플레이트의 일측에서 타측으로 갈수록 상기 투광성 플레이트에 부착된 상기 발광소자와 멀어지는 방향으로 컷팅할 수 있다.
Description
본 출원은 발광소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조 방법에 관한 것으로서, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조 방법에 관한 것이다.
발광소자(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN 다이오드 형성을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 광을 구현할 수 있는 일종의 반도체 소자를 말한다. 이러한 발광 소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 발광소자는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 기판이나 리드프레임에 실장된 후, 패키징될 수 있어서 여러 가지 용도로 모듈화하여 백라이트 유닛(backlight unit)이나 각종 조명 장치 등에 적용할 수 있다.
한편, 발광소자 패키지는 칩 스케일 패키지(CSP: Chip Scale Package)의 형태로 구현할 수 있다. 칩 스케일 패키지는 발광소자의 측면과 상부면을 봉지하는 투광성 봉지재를 도포하여 생성할 수 있으며, 칩 스케일 패키지의 경우 발광소자의 저면이 노출되므로, 발광소자의 전극패드를 기판에 직접 본딩하는 것이 가능하다.
다만, 칩 스케일 패키지의 경우 반사체를 포함하지 않으므로, 방출하는 빛이 의도한 방향으로 제공되기 어려운 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여, 발광소자를 둘러싸는 하단 개방형의 반사체를 더 포함하여 칩 스케일 패키지를 생성하는 기술이 제안된 바 있다. 그러나, 이 경우 발광소자의 측면과 반사체의 내측면 사이의 빛이 발광소자의 저면에서 새어나와 휘도가 저하될 수 있다.
추가로, 휘도 저하를 방지하기 위하여, 반사체의 캐비티(cabity) 상단 개방부를 통하여 백색 계열 반사성 수지를 주입하여 백색 수지 반사벽을 형성할 수 있으나, 이 경우 캐비티의 상단 개방부가 협소하여 수지 주입을 위한 공간의 확보가 어렵거나 불가능한 경우가 발생하는 문제점이 있다. 또한, 백색 수지가 발광소자의 상면을 오염시켜 광 효율저하를 야기하는 경우도 발생할 수 있다.
본 출원은, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 출원은, 투명 봉지재 몰딩을 추가하여, 발광소자의 측면에서 출력되는 빛을 효과적으로 발산시킬 수 있는 발광소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 출원은, 투광성 플레이트의 측면이 일정한 경사를 가지도록 형성되는 발광소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지 제조방법은, 투광성 플레이트의 일측에 복수개의 발광소자의 일면을 부착하는 발광소자 전사 단계; 상기 투광성 플레이트의 일측과 상기 발광소자 측면에 투명 봉지재로 몰딩하는 투명 봉지재 몰딩 단계; 및 상기 투광성 플레이트의 단면이 제1 경사면을 가지도록 상기 투광성 플레이트를 사선 컷팅하여 상기 투광성 플레이트, 상기 발광소자와 상기 투명 봉지재로 이루어진 복수개의 단위 결합체를 형성하는 사선 컷팅 단계를 포함할 수 있으며, 상기 사선 컷팅 단계는, 상기 투광성 플레이트의 일측에서 타측으로 갈수록 상기 투광성 플레이트에 부착된 상기 발광소자와 멀어지는 방향으로 컷팅할 수 있다.
여기서 상기 투명 봉지재 몰딩 단계는, 액체 상태의 상기 투명 봉지재를 도포한 후, 상기 발광소자와 투광성 플레이트 사이에서 제2 경사면를 가지도록 경화시킬 수 있다.
여기서 상기 투광성 플레이트의 제1 경사면의 기울기는 상기 투명 봉지재의 제2 경사면의 기울기와 같거나 클 수 있다.
여기서, 상기 사선 컷팅 단계 이후에, 상기 복수개의 단위 결합체의 투광성 플레이트의 타측을 시트에 부착하는 단위 결합체 전사 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단위 결합체 전사 단계 이후에, 상기 시트상의 상기 단위 결합체의 둘레를 불투명 봉지재로 몰딩하는 불투명 봉지재 몰딩 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 불투명 봉지재 몰딩 단계 이후에, 상기 단위 결합체 주변의 불투명 봉지재를 수직 컷팅하는 컷팅단계; 및 상기 단위 결합체의 투광성 플레이트에 부착된 상기 시트를 분리하는 시트 분리 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 사선 컷팅단계는, 상기 투광성 플레이트의 제1 경사면이 55~75도의 기울기를 가지도록 사선 컷팅할 수 있으며, 상기 투광성 플레이트의 제1 경사면이 한계 표면 거칠기 미만의 표면 거칠기 값을 가지도록 사선 컷팅할 수 있다.
여기서 상기 발광소자의 타면은 전극패드를 포함할 수 있으며, 상기 불투명 봉지재 몰딩 단계는, 상기 발광소자의 전극패드의 저면이 외부로 노출되도록 상기 불투명 봉지재를 몰딩할 수 있다. 또한, 불투명 봉지재 몰딩 단계에서는, 상기 발광소자의 전극패드의 저면과 상기 불투명 봉지재의 저면이 동일 평면상에 위치하도록, 상기 불투명 봉지재를 몰딩할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지는, 단면이 제1 경사면을 가지도록 사선 컷팅된 투광성 플레이트; 상기 투광성 플레이트의 일측에 부착된 발광소자; 및 상기 투광성 플레이트의 일측과 상기 발광소자 측면에 몰딩되며, 상기 발광소자와 투광성 플레이트 사이에서 제2 경사면을 가지도록 형성되는 투명 봉지재를 포함할 수 있으며, 상기 제1 경사면은 한계 표면 거칠기 미만의 거칠기 값을 가질 수 있다.
여기서 상기 투명 봉지재는, 액체 상태로 도포된 후, 상기 발광소자와 투광성 플레이트 사이에서 제2 경사면을 가지도록 경화될 수 있으며, 상기 투광성 플레이트의 제1 경사면의 기울기는 상기 투명 봉지재의 제2 경사면의 기울기와 같거나 클 수 있다.
여기서, 상기 발광소자 패키지는, 상기 투광성 플레이트, 발광소자 및 투명 봉지재를 포함하는 단위 결합체의 둘레에 몰딩되는 불투명 봉지재를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 불투명 봉지재는 상기 단위 결합체의 둘레에 몰딩된 후, 수직 컷팅되어 형성될 수 있으며, 상기 수직 컷팅된 외측면을 그라인딩할 수 있다.
여기서 상기 투광성 플레이트는 상기 제1 경사면이 55~75도의 기울기를 가질 수 있으며, 상기 제1 경사면이 한계 표면 거칠기 미만의 표면 거칠기 값을 가질 수 있다.
여기서 상기 발광소자는 타면에 전극패드를 포함할 수 있으며, 상기 전극패드의 저면은 외부로 노출될 수 있다. 또한, 상기 전극패드의 저면과 상기 불투명 봉지재의 저면은 동일 평면상에 형성될 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조 방법에 의하면, 발광소자와 투광성 플레이트 사이에 도포되는 투명 실리콘을 포함하여, 발광소자의 측면에서 출력되는 빛을 효과적으로 발산시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조 방법에 의하면, 투광성 플레이트의 측면이 일정한 경사를 가지도록 형성되는 구조를 통하여, 발광소자에서 출력되는 빛의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지의 제조방법을 나타내는 개략도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도4 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지와 기존 발광소자 패키지를 비교하는 예시도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지의 제조방법을 나타내는 개략도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도4 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지와 기존 발광소자 패키지를 비교하는 예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 '~부(유닛)', '모듈' 등으로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하의 설명에서는 '발광 소자 패키지'를 중심으로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명하지만, 이하의 '발광 소자 패키지'는 디스플레이를 위한 백라이트로 활용될 수 있으며, 디스플레이 자체로도 활용될 수 있다. LED 소자들이 배치된 '발광 소자 패키지'를 이용하여 백라이트, 디스플레이 등으로 활용하는 것은 당업계에 자명한 사항인바, 이하에서 '발광 소자 패키지'를 중심으로 설명하더라도, 이러한 내용들이 백라이트 및 디스플레이에도 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지 제조 방법을 나타내는 순서도이고, 도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지 제조 방법을 나타내는 개략도이다. 여기서, 제조하는 발광소자 패키지는 칩 스케일 패키지(CSP: Chip Scale Package)일 수 있다.
이하, 도1 및 도2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지 제조 방법을 설명한다.
발광소자 전사단계(S10)에서는, 투광성 플레이트(10)의 일측에 복수개의 발광소자(20)의 일면을 부착할 수 있다. 도2(a)에 도시한 바와 같이, 하나의 투광성 플레이트(10) 상에 복수의 발광소자(20)들을 위치시켜, 복수의 발광소자 패키지를 동시에 제조할 수 있다. 이때, 발광소자(20)들은 매트릭스 배열로 투광성 플레이트(10) 상에 전사될 수 있다. 여기서, 발광소자(20)는 도2(a)에 도시한 바와 같이, 발광소자(20)의 타면에 돌출된 전극패드를 포함하는 플립칩(flip chip) 형태로 구현될 수 있다.
투광성 플레이트(10)는 발광소자(20)에서 출력되는 빛을 외부로 발산시키는 것으로, 폴리카보네이트 계열, 폴리술폰계열, 폴리아크릴레이트 계열, 폴리스틸렌계, 폴리비닐클로라이드계, 폴리비닐알코올계, 폴리노르보넨 계열, 폴리에스테르 등의 재질로 제조될 수 있으며, 이외에도 각종 투광성 수지 계열의 재질이 적용될 수 있다.
투명 봉지재 몰딩 단계(S20)에서는, 투광성 플레이트(10)의 일측과 발광소자(20)의 측면을 투명 봉지재로 몰딩할 수 있다. 도2(b)에 도시한 바와 같이, 투광성 플레이트(20) 상에 액체 상태의 투명 봉지재(30)을 공급할 수 있으며, 액체 상태의 투명 봉지재(30)은 적어도 발광소자(20)의 높이까지 올라올 정도의 양이 공급될 수 있다. 이후, 도2(c)에 도시한 바와 같이, 액체 상태의 투명 봉지재(30)은 경화될 수 있으며, 이때 경화된 투명 봉지재(30)는 제2 경사면을 형성하여 발광소자(20)의 주위를 둘러쌀 수 있다.
사선 컷팅 단계(S30)에서는, 투광성 플레이트(10)의 단면이 제1 경사면을 가지도록 투광성 플레이트(10)를 사선으로 컷팅할 수 있다. 이때, 발광소자(20)를 중심에 두고, 발광소자(20) 주변의 일정한 면적의 투광성 플레이트(10)를 절단할 수 있다. 이를 통하여 발광소자(20), 투명 봉지재(30) 및 투광성 플레이트(10)를 포함하는 단위 결합체를 생성할 수 있다. 여기서, 투명 봉지재(30)는 절단되지 않을 수 있으며, 투광성 플레이트(10)의 제1 경사면의 기울기는 투명 실리콘(30)의 제2 경사면의 기울기와는 상이할 수 있다. 즉, 제1 경사면의 기울기는 제2 경사면의 기울기와 같거나 크게 형성될 수 있다. 한편, 컷팅 단계(S30)에서 버(burr)가 발생할 수 있으며, 이 경우 버를 제거하는 버 제거 단계를 더 수행할 수 있다.
추가적으로, 도2(d)에 도시한 바와 같이, 사선 컷팅단계(S30)에서는 투광성 플레이트(10)의 일측에서 타측으로 갈수록 투광성 플레이트(10)에 부착된 발광소자(20)와 멀어지는 방향으로 컷팅할 수 있다. 실시예에 따라서는, 투광성 플레이트(10)의 제1 경사면이 55~75도의 기울기를 가지도록 컷팅할 수 있으며, 이 경우, 컷팅된 투광성 플레이트(10)의 제1 경사면은 한계 표면 거칠기 미만의 표면 거칠기값을 가질 수 있다.
제1 경사면의 표면 거칠기값은 단면의 기울기에 따라 상이하게 나타날 수 있으며, 표면 거칠기 값이 낮을수록 발광소자(20)의 광 효율이 향상될 수 있다. 즉, 투광성 플레이트(10)의 제1 경사면의 표면거칠기가 거친 경우에는 제1 경사면에서 산란되는 빛의 양이 증가하여 외부로 발산되는 빛의 양이 줄어들게 되므로, 발광소자(20)의 광 효율에 손실이 발생할 수 있다. 투광성 플레이트(10)를 절단한 단면의 표면 거칠기값은 수직으로 절단하는 경우에는 표면 거칠기가 거칠지만, 일정한 기울기를 가지도록 사선으로 절단하는 경우에는 표면 거칠기가 향상될 수 있다. 여기서, 최적의 표면 거칠기를 가지는 기울기는 실험적으로 구할 수 있으며, 실시예에 따라서는 제1 경사면의 기울기가 55~75도의 기울기를 가질 때 최적의 표면 거칠기를 가질 수 있다. 또한, 제1 경사면의 기울기는 다양하게 설정할 수 있으나, 적어도 제1 경사면의 표면 거칠기가 한계 표면 거칠기 보다는 작은 값을 가지도록 설정할 수 있다. 여기서, 한계 표면 거칠기는 수직으로 절단한 경우의 표면 거칠기일 수 있다.
따라서, 사선 컷팅 단계(S30)에서는 투광성 플레이트(10)를 경사를 가지도록 절단하여, 제1 경사면에서의 표면거칠기값을 감소시킬 수 있다.
단위 결합체 전사단계(S40)에서는, 도2(e)에 도시한 바와 같이, 사선 컷팅단계(S30)를 통하여 생성한 복수의 단위 결합체들을 별도의 시트(S) 상에 재배열할 수 있다. 이때, 단위 결합체에 포함된 투광성 플레이트의 타측이 시트에 부착되도록 전사할 수 있다.
이후, 불투명 봉지재 몰딩단계(S50)에서는 단위 결합체의 둘레를 불투명 봉지재(40)로 몰딩할 수 있다. 도2(f)에 도시한 바와 같이, 시트(S) 상에 액체 상태의 불투명 봉지재(40)을 공급할 수 있으며, 액체 상태의 불투명 봉지재(40)은 발광소자(20)의 전극패드를 덮지 않을 정도의 높이로 공급될 수 있다. 이후 불투명 봉지재 몰딩단계(S50)에서는 액체 상태의 불투명 봉지재(40)을 경화시켜 각각의 단위 결합체의 둘레를 불투명 봉지재(40)으로 몰딩할 수 있다. 이때, 발광소자(20)의 전극패드의 저면이 외부로 노출되도록 불투명 봉지재(40)를 몰딩할 수 있으며, 실시예에 따라서는 전극패드의 저면과 불투명 봉지재의 저면이 동일 평면상에 위치하도록 몰딩하는 것도 가능하다. 즉, 단위결합체를 보호하기 위하여 불투명 봉지재를 몰딩하는 경우에도 전극패드는 노출되도록 하여, 이후 생산된 발광소자 패키지가 용이하게 다른 기판 등에 전기적으로 접속가능하도록 할 수 있다. 특히, 전극패드의 저면과 불투명 봉지재의 저면이 동일 평면상에 위치하도록 몰딩하는 경우에는, 노출을 최소화하면서도 안정적인 접속이 가능하도록 할 수 있다.
한편, 불투명 봉지재가 경화된 이후에는, 컷팅단계(S60)를 통하여 각각의 단위 결합체 주변의 불투명 봉지재를 수직으로 컷팅할 수 있으며, 시트 분리단계(S70)를 통하여 단위 결합체의 투광성 플레이트(10)에 부착된 시트(S)를 분리시킬 수 있다. 실시예에 따라서는, 수직 컷팅 과정에서 발생하는 버(burr)도 추가로 제거할 수 있다. 이를 통하여, 도3에 도시된 바와 같은 발광소자 패키지(100)를 생성할 수 있다. 발광소자 패키지(100)는 불투명 봉지재(40)에 의하여 외부의 충격으로부터 보호받을 수 있으며, 발광소자(20)가 출력하는 빛은 불투명 봉지재(40)에 의해 반사되어 외부로 발산될 수 있다. 즉, 발광소자(20)가 출력하는 빛은 대부분 투광성 플레이트(10)를 통하여 직접적으로 발산되지만, 일부는 측면으로 출력될 수 있으며 이 경우 불투명 봉지재(40)에서 반사되어 외부로 발산될 수 있다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지(100)는 투광성 플레이트(10), 발광소자(20), 투명 봉지재(30) 및 불투명 봉지재(40)를 포함할 수 있다.
이하, 도3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지를 설명한다.
투광성 플레이트(10)는 발광소자(20)를 외부 충격으로부터 보호할 수 있으며, 발광소자(20)에서 출력되는 빛을 외부로 발산시킬 수 있다. 투광성 플레이트(10)는 폴리카보네이트 계열, 폴리술폰계열, 폴리아크릴레이트 계열, 폴리스틸렌계, 폴리비닐클로라이드계, 폴리비닐알코올계, 폴리노르보넨 계열, 폴리에스테르 등의 재질로 제조될 수 있으며, 이외에도 각종 투광성 수지 계열의 재질이 적용될 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 투광성 플레이트(10)는 표면에 미세패턴, 미세돌기나 확산막 등을 포함할 수 있으며, 내부에 미세 기포를 형성하는 등 다양한 방법으로 제조될 수 있다.
투광성 플레이트(10)는 도3에 도시된 바와 같이, 일측(11)보다 타측(12)의 면적이 더 넓게 형성될 수 있으며, 이때 측면(13)은 단면이 제1 경사면(a)을 가지도록 사선 컷팅될 수 있다. 제1 경사면(a)의 기울기는 다양하게 설정될 수 있으나, 일 실시예에 의하면, 55~57도의 기울기를 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 투광성 플레이트(10) 측면의 제1 경사면(a)은 한계표면거칠기 미만의 표면거칠기를 가지도록 형성될 수 있다. 발광소자(20)에서 출력되는 빛은 투광성 플레이트(10)를 투과하여 외부로 발산되며, 발광소자(20)에서 출력되는 빛의 일부는 투광성 플레이트(10)의 제1 경사면(a)을 통하여 발산될 수 있다. 여기서, 제1 경사면(a)의 표면거칠기가 거친 경우, 빛이 산란되어 외부로 반사되는 빛의 양이 감소하게 되므로, 발광소자의 광 효율에 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 제1 경사면(a)의 표면거칠기는 적어도 한계표면거칠기 미만을 가지도록 구현할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에서는, 투광성 플레이트(10)의 측면(13)을 사선으로 절단하는 방식으로, 제1 경사면(a)의 표면거칠기를 향상시킬 수 있다. 일반적으로 투광성 플레이트(10)를 수직으로 절단한 단면의 표면 거칠기값은 사선으로 절단한 단면의 표면 거칠기값보다 크며, 사선으로 절단한 기울기에 따라 표면 거칠기값은 상이하게 나타날 수 있다. 따라서, 최적의 표면 거칠기를 가지는 기울기는 실험적으로 구할 수 있으며, 실시예에 따라서는 제1 경사면(a)의 기울기를 55~75도로 절단하는 경우에 최적의 표면 거칠기를 얻을 수 있다. 또한, 제1 경사면(a)의 기울기는 실시예에 따라 다양하게 설정할 수 있으나, 표면거칠기가 적어도 한계 표면 거칠기 보다는 작은 값을 가지는 제1 경사면(a)의 기울기를 선택할 수 있다. 여기서, 한계 표면 거칠기는 수직으로 절단한 경우의 표면 거칠기일 수 있다.
발광소자(20)는 투광성 플레이트(10)의 일측(11)에 발광소자(20)의 일면(21)이 부착될 수 있으며, 발광소자(20)는 발광면에 해당하는 일측(21)을 통하여 빛을 출력할 수 있다. 여기서, 발광소자(20)는 도3에 도시한 바와 같이, 발광소자(20)의 타면(22)에 돌출된 전극패드(미도시)를 포함하는 플립칩(flip chip) 형태로 구현될 수 있다.
한편, 발광소자(20)는 반도체로 구현되는 것으로, 예를들어, 질화물 반도체로 이루어지는 청색, 녹색, 적색, 황색 발광의 LED(Light emitting Diode)나, 자외선 발광의 LED 등이 발광소자(20)에 해당할 수 있다. 질화물 반도체는, 일반식이 AlxGayInzN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, x+y+z=1)으로 나타낼 수 있다. 발광소자(20)는 MOCVD법 등의 기상성장법에 의해, 성장용 사파이어 기판이나 실리콘 카바이드 기판 상에 InN, AIN, InGaN, AlGaN, InGaAIN 등의 질화물 반도체를 에피택셜 성장시켜 구성하는 것일 수 있다. 이외에도, 발광소자(20)는 ZnO, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlInGaP 등의 반도체를 이용해서 형성하는 것도 가능하다. 여기서, 이들 반도체를 n형 반도체층, 발광층, p형 반도체층의 순으로 형성한 적층체를 이용하여 발광소자(20)를 구현할 수 있으며, 발광층(활성층)은 다중 양자웰 구조나 단일 양자웰 구조를 포함한 적층 반도체 또는 더블 헤테로 구조의 적층 반도체를 이용하여 구현할 수 있다.
투명 봉지재(30)는 투광성 플레이트(10)의 일측(11)과 발광소자 측면(23)에 몰딩될 수 있다. 투명 봉지재는 액체 상태로 도포될 수 있으며, 발광소자(20)와 투광성 플레이트(10) 사이에서 제2 경사면(b)을 가지도록 경화되어 고정될 수 있다.
투명 봉지재(30)는 발광소자(20)의 측면(22)을 둘러싸도록 형성되므로, 발광소자(20)의 측면(23)에서 출력되는 빛은 투명 봉지재(30)를 통하여 발산되는 경로를 확보할 수 있다. 즉, 투명 봉지재(30)의 구조에 의하여 발광소자(20)의 광 효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 투명 봉지재의 제2 경사면(b)의 기울기는 도3에 도시한 바와 같이, 투광성 플레이트의 제1 경사면(a)와 같거나 작을 수 있다.
불투명 봉지재(40)는 투광성 플레이트(10), 발광소자(20) 및 투명 봉지재(30)를 포함하는 단위 결합체의 둘레에 몰딩될 수 있다. 불투명 봉지재(40)는 단위 결합체를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있으며, 발광소자(20)에서 출력되는 빛을 반사시켜 외부로 발산시킬 수 있다. 발광소자(20)가 출력하는 빛은 대부분 투광성 플레이트(10)를 통하여 직접적으로 발산되지만, 일부는 측면으로 출력될 수 있으며 이 경우 불투명 봉지재(40)를 통하여 반사되어 외부로 발산될 수 있다.
여기서, 불투명 봉지재(40)는 에폭시 수지 조성물, 실리콘 수지 조성물, 실리콘 변성 에폭시 수지 등의 변성 에폭시 수지 조성물, 에폭시 변성 실리콘 수지 등의 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지 등 다양한 재질로 구현될 수 있다. 또한, 이들 수지 중에, 산화 티타늄, 이산화 규소, 이산화 티탄, 이산화 지르코늄, 티타늄 산 칼륨, 알루미나, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 멀라이트, 크롬, 화이트 계열이나 금속 계열의 성분 등 광 반사성 반사 물질을 함유시킬 수 있다.
불투명 봉지재(40)는 단위 결합체의 둘레에 몰딩된 후, 수직 컷팅될 수 있으며, 실시예에 따라서는 수직 컷팅된 외측면(c)에 그라인딩(grinding)을 추가할 수 있다. 즉, 생산된 발광소자 패키지(100)의 완성도를 높이기 위하여 외측면(c)을 그라인딩하여 외측면(c)을 표면 거칠기를 줄일 수 있다.
도4 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지와 기존의 발광소자 패키지를 비교하는 예시도이다.
먼저, 도4(a)에 도시한 바와 같이, 투명 봉지재(30)를 포함하지 않은 형태의 발광소자 패키지를 구현할 수 있다. 이 경우, 대부분의 빛은 발광소자(20)의 발광면을 통하여 외부로 방출되지만, 발광소자(20)의 측면에서 출력되는 빛은 불투명 봉지재(40)에 의하여 가로막혀 외부로 발산되지 못할 수 있다.
반면에, 도4(b)에 도시한 바와 같이, 투명 봉지재(30)를 포함하는 경우에는, 발광소자(20)의 측면에서 출력되는 빛이 투명 봉지재(30)를 투과하여 불투명 봉지재(40)로 조사될 수 있다. 여기서, 투명 봉지재(30)는 제2 경사면을 가지고 있으므로, 불투명 봉지재(40)에서 반사된 빛은 외부로 보다 용이하게 방출될 수 있다. 따라서, 도4(b)와 같이 투명 봉지재(30)를 포함하는 발광소자 패키지는, 도4(a)에 비하여 약 5%의 광 추출 효율 향상의 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도5(a)의 발광소자 패키지의 경우, 투명 봉지재(30)를 포함하고 있으나, 투광성 플레이트(10)를 수직으로 절단한 실시예에 해당한다. 반면에, 도5(b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 발광소자 패키지로, 투광성 플레이트(10)가 제1 경사면을 가지도록 사선으로 절단한 특징이 있다.
여기서, 투광성 플레이트(10)를 수직으로 절단하는 경우에는 도6(a)와 같은 절단면이 나타날 수 있으며, 투광성 플레이트(10)를 사선으로 절단하는 경우에는 도6(b)와 같은 절단면이 나타날 수 있다. 즉, 도6(a) 및 도6(b)에 나타난 바와 같이, 일정한 경사를 가지도록 절단하는 경우의 표면거칠기가 수직으로 절단하는 경우에 비하여 양호함을 확인할 수 있다.
일반적으로 발광소자(20)에서 출력되는 빛은 투광성 플레이트(10)를 투과하여 외부로 발산되며, 일부는 투광성 플레이트(10)의 측면을 통하여 발산될 수 있다. 여기서, 투광성 플레이트(10)의 측면의 표면거칠기가 거친 경우에는 빛이 산란되어 외부로 반사되는 빛의 양이 감소할 수 있으며, 그에 따른 광 추출 효율에 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 표면거칠기가 양호한 도5(b)의 구조를 가지는 발광소자 패키지가 상대적으로 광 추출 효율 측면에서 유리할 수 있다. 즉, 도5(b)와 같이 투광성 플레이트(10)가 제1 경사면을 가지도록 사선으로 절단하여 형성하는 경우에는, 도5(a)의 경우에 비하여 약 1.5%의 광 추출 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
10: 투광성 플레이트 20: 발광소자
30: 투명 봉지재 40: 불투명 봉지재
100: 발광소자 패키지
S10: 발광소자 전사단계 S20: 투명 봉지재 몰딩 단계
S30: 사선 컷팅 단계 S40: 단위 결합체 전사단계
S50: 불투명 봉지재 몰딩 단계 S60: 컷팅 단계
S70: 시트 분리 단계
30: 투명 봉지재 40: 불투명 봉지재
100: 발광소자 패키지
S10: 발광소자 전사단계 S20: 투명 봉지재 몰딩 단계
S30: 사선 컷팅 단계 S40: 단위 결합체 전사단계
S50: 불투명 봉지재 몰딩 단계 S60: 컷팅 단계
S70: 시트 분리 단계
Claims (18)
- 투광성 플레이트의 일측에 복수개의 발광소자의 일면을 부착하는 발광소자 전사 단계;
상기 투광성 플레이트 상에 액체 상태의 투명 봉지재를 도포한 후 경화하여, 상기 투광성 플레이트의 일측과 상기 발광소자 측면을 상기 투명 봉지재로 몰딩하는 투명 봉지재 몰딩 단계; 및
상기 투광성 플레이트의 단면이 제1 경사면을 가지도록 상기 투광성 플레이트를 사선 컷팅하여 상기 투광성 플레이트, 상기 발광소자와 상기 투명 봉지재로 이루어진 복수개의 단위 결합체를 형성하는 사선 컷팅 단계를 포함하며,
상기 투명 봉지재 몰딩 단계는,
상기 투명 봉지재가 상기 발광소자와 상기 투광성 플레이트 사이에서 제2 경사면을 형성하도록 상기 투명 봉지재를 경화하여 몰딩하고,
상기 사선 컷팅 단계는,
상기 제2 경사면을 형성한 후, 상기 투광성 플레이트의 제1 경사면이 한계 표면 거칠기 미만의 표면 거칠기 값을 가지도록 사선 컷팅하되, 상기 투광성 플레이트의 일측에서 타측으로 갈수록 상기 투광성 플레이트에 부착된 상기 발광소자와 멀어지는 방향으로 컷팅하고,
상기 투광성 플레이트의 제1 경사면의 기울기는 상기 투명 봉지재의 제2 경사면의 기울기보다 큰 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 사선 컷팅 단계 이후에, 상기 복수개의 단위 결합체의 투광성 플레이트의 타측을 시트에 부착하는 단위 결합체 전사 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 단위 결합체 전사 단계 이후에, 상기 시트상의 상기 단위 결합체의 둘레를 불투명 봉지재로 몰딩하는 불투명 봉지재 몰딩 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조방법.
- 제5항에 있어서,
상기 불투명 봉지재 몰딩 단계 이후에, 상기 단위 결합체 주변의 불투명 봉지재를 수직 컷팅하는 컷팅단계; 및
상기 단위 결합체의 투광성 플레이트에 부착된 상기 시트를 분리하는 시트 분리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 사선 컷팅단계는
상기 투광성 플레이트의 제1 경사면이 55~75도의 기울기를 가지도록 사선 컷팅하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지 제조 방법.
- 삭제
- 제5항에 있어서, 상기 불투명 봉지재 몰딩 단계는
상기 발광소자의 타면에 포함된 전극패드의 저면이 외부로 노출되도록, 상기 불투명 봉지재를 몰딩하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 불투명 봉지재 몰딩 단계는
상기 발광소자의 타면에 포함된 전극패드의 저면이, 상기 불투명 봉지재의 저면과 동일 평면상에 위치하도록, 상기 불투명 봉지재를 몰딩하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지 제조방법.
- 단면이 제1 경사면을 가지도록 사선 컷팅된 투광성 플레이트;
상기 투광성 플레이트의 일측에 부착된 발광소자; 및
상기 투광성 플레이트의 일측과 상기 발광소자 측면에 몰딩되며, 상기 발광소자와 투광성 플레이트 사이에서 제2 경사면을 가지도록 경화되는 투명 봉지재를 포함하며,
상기 제1 경사면의 기울기는 상기 제2 경사면의 기울기보다 크며,
상기 제1 경사면은 한계 표면 거칠기 미만의 거칠기 값을 가지는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
- 삭제
- 제11항에 있어서,
상기 투광성 플레이트, 발광소자 및 투명 봉지재를 포함하는 단위 결합체의 둘레에 몰딩되는 불투명 봉지재를 더 포함하는 발광소자 패키지.
- 제13항에 있어서, 상기 불투명 봉지재는
상기 단위 결합체의 둘레에 몰딩된 후, 수직 컷팅되어 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
- 제14항에 있어서, 상기 불투명 봉지재는
상기 수직 컷팅된 외측면을 그라인딩하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
- 제11항에 있어서, 상기 투광성 플레이트는
상기 제1 경사면이 55~75도의 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
- 제11항에 있어서, 상기 발광소자는
타면에 전극패드를 포함하며, 상기 전극패드의 저면은 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
- 제13항에 있어서, 상기 발광소자는
타면에 전극패드를 포함하며, 상기 전극패드의 저면과 상기 불투명 봉지재의 저면이 동일 평면상에 형성된 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
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