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KR101626412B1 - 발광소자 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

발광소자 패키지 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101626412B1
KR101626412B1 KR1020100134474A KR20100134474A KR101626412B1 KR 101626412 B1 KR101626412 B1 KR 101626412B1 KR 1020100134474 A KR1020100134474 A KR 1020100134474A KR 20100134474 A KR20100134474 A KR 20100134474A KR 101626412 B1 KR101626412 B1 KR 101626412B1
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wire
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송영희
황성덕
이상현
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삼성전자주식회사
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Abstract

발광소자 패키지 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명의 실시형태에 따른 발광소자 패키지는,
복수개가 서로 이격되어 배치되는 리드 프레임; 상기 리드 프레임 상에 실장되며, 상부의 광 방출면과 동일한 면 상에 와이어 본딩 패드를 구비하여 본딩 와이어를 통해 상기 리드 프레임과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 발광소자; 상기 와이어 본딩 패드 및 본딩 와이어를 포함하여 상기 발광소자와 리드 프레임을 봉지하여 지지하며, 상기 광 방출면이 외부로 노출되도록 상면에 반사홈을 구비하는 본체부; 및 상기 본체부 상에 구비되어 상기 발광소자를 덮는 렌즈부;를 포함할 수 있다.

Description

발광소자 패키지 및 그 제조방법{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 개인 휴대전화나 PDA 등과 같은 이동통신 단말기는 물론 각종 전자제품에 전기적 신호에 따라 발광이 이루어지도록 하는 발광다이오드(Light Emitting Diode : LED)로 만들어진 발광소자 패키지가 널리 사용된다.
종래에는 발광다이오드(LED)를 내부에 구비하는 패키지 구조를 구현함에 있어서 발광소자로부터 방사되는 빛의 손실을 줄이기 위해서 고반사 소재로 이루어지는 패키지 본체에 컵 구조의 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티 내에 발광다이오드 칩을 장착한 후 실리콘 수지를 이용하여 캐비티를 충진하는 구조가 일반적이었다.
특히, 칩과 리드를 연결하는 와이어를 보호하기 위해 봉지하는 봉지부는 통상 실리콘 수지에 형광체가 분산된 조성을 이루므로 실리콘 수지의 특성상 접착력이 약하고 기계적 물성이 떨어져 고온/고습의 환경에서 와이어의 접속 신뢰성을 확보하는데 어려움이 있었다.
또한, 종래에는 리드 프레임에 미리 몰드를 형성하는 프리 몰드(pre-mold) 방식을 적용하여 패키지 본체를 형성하므로 추후 장착되는 칩의 주변을 몰드 소재로 봉지할 수 없었으며, 약 20%~30% 정도의 광이 칩의 측면으로 방출되므로 칩의 상부와 측면의 형광체 밀도에 따라 광의 색품질이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명의 목적 중 하나는 칩 본딩 및 와이어 본딩 완료 후 몰딩 공정으로 패키지 본체를 형성하는 포스트 몰딩 공정을 통해 칩 주변을 고반사율의 몰딩 재료로 봉지함으로써 칩의 측면으로 방출되는 광을 내부 반사를 통해 상부로 방출할 수 있도록 하여 광추출 효율을 극대화할 수 있고, 균일하게 형성된 칩 상부의 형광체층을 통해 균일한 색품질의 광을 구현할 수 있는 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적 중 다른 하나는 칩과 와이어를 봉지재가 아닌 기계적, 전기적 물성이 우수한 몰딩 재료로 봉지하여 와이어의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시형태에 따른 발광소자 패키지는,
복수개가 서로 이격되어 배치되는 리드 프레임; 상기 리드 프레임 상에 실장되며, 상부의 광 방출면과 동일한 면 상에 와이어 본딩 패드를 구비하여 본딩 와이어를 통해 상기 리드 프레임과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 발광소자; 상기 와이어 본딩 패드 및 본딩 와이어를 포함하여 상기 발광소자와 리드 프레임을 봉지하여 지지하며, 상기 광 방출면이 외부로 노출되도록 상면에 반사홈을 구비하는 본체부; 및 상기 본체부 상에 구비되어 상기 발광소자를 덮는 렌즈부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 본체부는 상기 본딩 와이어와, 상기 발광소자의 측면 및 상기 와이어 본딩 패드를 포함한 상기 발광소자의 상면 일부를 덮어 일체로 봉지할 수 있다.
또한, 상기 와이어 본딩 패드는 상기 발광소자의 상면 중 테두리에 인접하여 복수개로 형성될 수 있다.
또한, 상기 반사홈 내에 형성되어 상기 광 방출면을 덮는 봉지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 봉지부는 형광물질, 확산물질, 형광물질과 확산물질이 혼합된 혼합물질 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광소자의 광 방출면 상에 형성되는 형광체층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광소자의 하부에 배치되며, 상기 본체부의 하부로 노출되어 상기 발광소자의 열을 외부로 방출시키는 열방출부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시형태에 따른 발광소자 패키지의 제조방법은,
상부의 광 방출면과 대응되는 면 상에 와이어 본딩 패드를 구비하는 발광소자를 준비하는 단계; 서로 이격되어 배치되는 복수의 리드 프레임 상에 상기 발광소자를 적어도 하나 실장하는 단계; 본딩 와이어의 일단은 상기 와이어 본딩 패드에 본딩하고, 타단은 상기 리드 프레임에 본딩하여 상기 발광소자와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 단계; 몰드 내에 수지를 주입하여 상기 리드 프레임 상에 실장된 상기 발광소자를 상기 본딩 와이어와 함께 일체로 봉지하며, 상기 광 방출면이 노출되는 반사홈이 상면에 형성되도록 몰딩하여 본체부를 형성하는 단계; 및 상기 발광소자를 덮도록 상기 본체부 상에 렌즈부를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광소자를 실장하는 단계 이전에 상기 복수개의 리드 프레임이 서로 이격되어 배치되도록 형성된 프레임 시트를 구비하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 본체부를 형성하는 단계 이전에 상기 발광소자의 하부에 배치되도록 상기 발광소자가 실장된 상기 리드 프레임의 하면에 열방출부를 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 열방출부는 이후 형성되는 상기 본체부의 하부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 본체부를 형성하는 단계는, 상기 본딩 와이어와, 상기 발광소자의 측면 및 상기 와이어 본딩 패드를 포함한 상기 발광소자의 상면 일부를 덮어 일체로 봉지하도록 몰딩할 수 있다.
또한, 상기 본체부를 형성하는 단계는, 상기 반사홈 내에 상기 발광소자가 하나씩 배치되도록 몰딩하거나, 상기 발광소자가 복수개로 배치되도록 몰딩할 수 있다.
또한, 상기 본체부를 형성하는 단계와 상기 렌즈부를 형성하는 단계 사이에 상기 발광소자의 광 방출면 상에 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 커팅 라인을 따라서 다이싱 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면 칩 및 와이어가 패키지 본체를 이루는 기계적, 전기적 물성이 우수한 몰딩 재료로 봉지됨으로써 고온/고습의 작동환경에서도 와이어와 칩의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 통상의 에피업 칩의 경우 측면에서도 빛이 방출되므로, 형광체층을 칩의 상부 및 측면까지 도포해야 하나, 칩 주변을 봉지하는 광반사 몰딩소재를 적용하여 칩의 상부에만 형광층을 형성해도 되므로, 형광체층 형성 공정이 용이해지고, 균일한 색품질의 광을 구현할 수 있다.
또한, 칩 본딩 및 와이어 본딩 공정 후 몰딩을 진행하므로 몰드 소재의 공정 투입 전 베이크 등의 비부가가치성 공정 단계를 생략하여 전체 프로세스를 간소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 발광소자 패키지의 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3a는 도 1에서 리드 프레임 상에 발광소자가 본딩 와이어로 연결된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3b는 도 3a에서 본체부로 몰딩된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4a는 도 3a에서 발광소자가 복수개로 연결된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4b는 도 4a에서 본체부로 몰딩된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 복수의 리드 프레임이 패터닝된 프레임 시트를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 5의 리드 프레임 상에 발광소자가 실장된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에서 열방출부가 부착된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 도 7의 발광소자와 리드 프레임이 본딩 와이어로 연결된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8의 발광소자와 열방출부가 접착된 리드 프레임을 몰드 내에 배치시킨 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 도 9의 몰드 내에 수지를 주입하여 본체부를 몰딩형성한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 도 10의 본체부의 반사홈 내에 형광체층을 형성한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 도 11의 본체부 상에 렌즈부를 형성한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13은 커팅 라인을 따라 개별 발광소자 패키지로 다이싱하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13에서 개별 발광소자 패키지로 분리된 각 발광소자 패키지의 리드 프레임 단부를 절곡한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시형태에 따른 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 사항을 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 도면 상에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 참조부호를 사용할 것이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시형태에 따른 발광소자 패키지에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 발광소자 패키지의 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3a는 도 1에서 리드 프레임 상에 발광소자가 본딩 와이어로 연결된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3b는 도 3a에서 본체부로 몰딩된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4a는 도 3a에서 발광소자가 복수개로 연결된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 4b는 도 4a에서 본체부로 몰딩된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광소자 패키지(1)는 복수개의 리드 프레임(10), 적어도 하나의 발광소자(20), 본체부(30), 렌즈부(40)를 포함하여 구성되며, 상기 발광소자 상면에 형성되는 형광체층(50) 및 상기 봉지부의 하부로 노출되는 열방출부(60)를 더 포함할 수 있다.
상기 리드 프레임(10)은 복수개가 전기적으로 연결되지 않도록 소정 간격으로 서로 이격되어 배치된다. 도 1에서는 상기 리드 프레임이 2개로 구비되는 것으로 도시하고 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 도 2(a)에서와 같이 3개로 구비되는 것도 가능하다. 이 경우, 서로 단락되어 양 리드 프레임(10) 사이에 배치되는 리드 프레임(10')은 발광소자(20)를 실장하기 위한 패드로서의 기능을 수행한다. 상기 리드 프레임(10)은 그 상부에 실장되는 발광소자(20)로 전기적 신호를 전달하는 한편, 상기 발광소자(20)로부터 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있도록 열전도성이 우수한 Al, Cu 등의 금속재질로 이루어질 수 있다. 상기 리드 프레임(10)은 복수개의 쓰루홀(11)을 관통형성하여 구비할 수 있다. 이를 통해 추후 설명하는 본체부(30)가 상기 리드 프레임(10)의 상하면과 함께 상기 쓰루홀(11)을 채움으로써 상기 리드 프레임(10)이 상기 본체부(30) 내에서 보다 견고하게 고정될 수 있도록 한다.
상기 발광소자(20)는 외부에서 인가되는 전기 신호에 의해 소정 파장의 광을 출사하는 반도체 소자의 일종이며, 발광소자 칩 자체 또는 발광소자 칩이 장착된 발광소자 패키지를 포함할 수 있다. 상기 발광소자(20)는 함유되는 물질에 따라서 청색광, 적색광 또는 녹색광을 출사할 수 있으며, 백색광을 출사할 수도 있다.
상기 발광소자(20)는 도 3(a) 및 도 4(a)에서와 같이 상부의 광 방출면(21)을 통해 광을 외부로 출사하며, 이와 동일한 면, 즉 상면에 와이어 본딩 패드(23)를 구비하여 본딩 와이어(25)를 통해 상기 리드 프레임(10)과 전기적으로 연결된다. 그리고, 상기 와이어 본딩 패드(23)는 상기 발광소자(20)의 상면 중 테두리에 인접하여 복수개로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 발광소자(20)는 상기 리드 프레임(10)과의 사이에 구비되는 본딩부재(70)를 통해 상기 리드 프레임(10) 상에 접착될 수 있다. 상기 본딩부재(70)는 상기 리드 프레임(10) 상에 테이프 타입의 접착층으로 형성될 수 있고, 페이스트 타입으로 스프레이, 프린팅, 디스펜싱 등의 방법으로 도포되어 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 테이프 또는 페이스트에 고농도의 열전도성 충진제를 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광소자(20)는 메탈 본딩(metal bonding)을 이용하여 상기 리드 프레임(10) 상에 직접 접착될 수 있으며, 이 경우 상기 발광소자(20)와 리드 프레임(10) 사이의 열전도성이 가장 우수하다는 장점이 있다. 상기 발광소자(20)는 도 3에서처럼 단일로 실장되거나 또는 도 4에서처럼 복수개가 매트릭스 구조로 배열되거나 일렬로 배열될 수 있으며, 기타 다양한 구조로 배열될 수 있다. 동일 패키지 내에 배열되는 발광소자(20)는 동종(同種) 또는 이종(異種)일 수 있다.
상기 본체부(30)는 상기 와이어 본딩 패드(23) 및 본딩 와이어(25)를 포함하여 상기 발광소자(20)와 상기 리드 프레임(10)을 일체로 봉지하여 지지한다. 구체적으로, 상기 본체부(30)는 상기 본딩 와이어(25)와 함께 상기 발광소자(20)의 측면(22) 및 상기 와이어 본딩 패드(23)를 포함한 상기 발광소자의 상면 일부를 덮어 일체로 봉지한다. 따라서, 종래와 같이 기계적 물성이 떨어지는 봉지부에 의해 봉지되지 않고 기계적 물성이 우수한 본체부(30)에 의해 발광소자(20)와 본딩 와이어(25)가 일체로 봉지됨으로써 접속의 신뢰성을 확보하는 것이 가능하다.
상기 본체부(30)의 상면에는 상기 발광소자(20)의 광 방출면(21)이 노출되는 반사홈(31)이 형성된다. 도 1 및 도 2에서와 같이 상기 반사홈(31)은 내측면이 상기 발광소자(20)를 향해 하향 경사진 테이퍼 형태의 컵 구조를 가지며, 상기 발광소자(20)가 상기 본체부(30)의 상면 위로 돌출되지 않도록 상기 발광소자(20)보다 높게 형성된다. 상기 반사홈(31)의 바닥면(311)은 도 3(b)에서처럼 원형으로 형성되거나, 도 4(b)에서처럼 사각형으로 형성될 수 있으며, 광 반사 특성을 고려하여 오각형이나 육각형 등 기타 다각형으로도 형성될 수 있다. 그리고, 상기 본체부(30)는 상기 반사홈(31)의 바닥면(311)이 상기 발광소자(20)의 광 방출면(21)과 같은 높이로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 발광소자(20)는 상면인 상기 광 방출면(21)만이 상기 반사홈(31)을 통해 외부로 노출되며, 상기 발광소자(20)의 측면(22)은 상기 본체부(30) 내에 몰딩되어 노출되지 않는다.
상기 렌즈부(40)는 상기 본체부(30) 상에 구비되어 상기 발광소자(20)를 덮어 보호한다. 상기 렌즈부(40)는 상기 발광소자(20)에서 출사되는 빛이 원활하게 외부로 방출될 수 있도록 투명한 수지재로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 렌즈부(40)는 방출되는 빛의 지향각 향상을 위해 도면에서와 같이 상부로 볼록한 돔 형상의 구조로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 지향각 특성을 고려하여 기타 다양한 구조로 형성될 수 있다. 상기 렌즈부(40)는 압축 성형(compression molding)이나 트랜스퍼 성형(transfer molding) 등의 몰딩법 또는 디스펜서를 사용하는 포팅법을 통해 상기 본체부(30) 상에 직접 형성되거나, 별도의 공정을 통해 제조되어 접착제를 통해 상기 본체부(30) 상에 접착될 수 있다.
상기 발광소자(20)의 광 방출면(21) 상에는 적어도 한 종류의 형광물질을 함유하는 형광체층(50)이 형성될 수 있다. 이를 통해 상기 발광소자(20)에서 출사되는 빛의 파장을 원하는 색상의 파장으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 청색광을 백색광으로 변환시킬 수 있다. 도면에서와 같이 상기 발광소자(20)는 상기 광 방출면(21)만이 상기 반사홈(31)을 통해 노출되므로 형광물질을 함유하는 상기 형광체층(50)은 상기 광 방출면(21) 상에만 형광물질을 분포시킬 수 있어 고가의 형광물질의 사용량을 줄이는 것이 가능하다. 또한, 상기 본체부(30)는 상기 반사홈(31)을 통해 상기 발광소자(20)의 광 방출면(21)만을 노출시키므로 용이하게 상기 형광체층(50)을 상기 광 방출면(21)상에만 형성하는 것이 가능하다.
한편, 도 2(b)에서와 같이 상기 발광소자(20)와 상기 렌즈부(40) 사이에 배치되며, 상기 반사홈(31) 내에 형성되어 상기 발광소자(20)를 덮는 봉지부(42)를 더 포함할 수 있다. 상기 봉지부(42)는 상기 렌즈부(40)와 마찬가지로 상기 발광소자(20)에서 출사되는 빛이 원활하게 외부로 방출될 수 있도록 투명한 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 봉지부(42)와 상기 렌즈부(40)는 굴절율이 동일한 재질로 이루어질 수 있고, 또한 출사되는 광의 지향각 조절을 위해 상이한 굴절율을 갖는 재질로 이루어질 수도 있다. 이 경우 상기 봉지부(42)의 굴절율은 상기 렌즈부(40)의 굴절율보다 낮은 굴절율을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 상기 봉지부(42)는 형광물질을 함유하여 상기 발광소자(20)에서 발생한 빛의 파장을 원하는 파장으로 변환시킬 수 있다. 이 경우, 상기 봉지부(42) 내에 함유되는 형광물질은 상기 형광체층(50) 내의 형광물질과 상이한 형광물질이거나 상기 형광체층(50)이 생략될 수 있다. 또한, 상기 봉지부(42)는 형광물질 외에 빛의 확산을 위해 확산물질을 함유할 수 있고, 형광물질과 확산물질이 혼합된 혼합물질을 함유할 수도 있다.
상기 열방출부(60)는 상기 발광소자(20)의 하부에 배치되며, 상기 본체부(30)의 하부로 노출되어 상기 발광소자(20)의 열을 외부로 방출시킨다. 상기 열방출부(60)는 본딩부재(70)를 통해 상기 발광소자(20)가 실장된 상기 리드 프레임(10)의 반대면인 하면에 접착되거나, 공융 본딩(eutectic bonding)을 통해 상기 리드 프레임(10)에 직접 접착될 수 있다. 상기 열방출부(60)는 방열 효율의 향상을 위해 금속 또는 세라믹 재질로 형성되거나 열전도성 실리콘 재질로 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광소자 패키지의 제조방법에 대해 설명한다. 도 5는 복수의 리드 프레임이 패터닝된 프레임 시트를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6a 및 도 6b는 도 5의 리드 프레임 상에 발광소자가 실장된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 7은 도 6에서 열방출부가 부착된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 8a 및 도 8b는 도 7의 발광소자와 리드 프레임이 본딩 와이어로 연결된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 9는 도 8의 발광소자와 열방출부가 접착된 리드 프레임을 몰드 내에 배치시킨 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 10a 및 도 10b는 도 9의 몰드 내에 수지를 주입하여 본체부를 몰딩형성한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 11은 도 10의 본체부의 반사홈 내에 형광체층을 형성한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 12는 도 11의 본체부 상에 렌즈부를 형성한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 13은 커팅 라인을 따라 개별 발광소자 패키지로 다이싱하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 14는 도 13에서 개별 발광소자 패키지로 분리된 각 발광소자 패키지의 리드 프레임 단부를 절곡한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6(a) 및 도 6(b)에서와 같이 상부의 광 방출면(21)과 대응되는 면 상에 와이어 본딩 패드(23)를 구비하는 발광소자(20)를 준비한 후, 이를 서로 이격되어 배치되는 복수의 리드 프레임(10) 상에 상기 발광소자(20)를 적어도 하나 실장한다.
상기 발광소자(20)는 미도시된 화학기상증착장치 등을 통해 순차적으로 성장된 n형 반도체층과 활성층 및 p형 반도체층의 발광적층체를 웨이퍼 레벨 상태에서 개별 다이(die)로 싱귤레이팅 하여 준비한다.
한편, 상기 발광소자(20)를 실장하기 이전에 상기 복수개의 리드 프레임(10)이 형성된 프레임 시트(F)를 구비하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 5에서와 같이 전기 전도성과 열 전도성이 우수한 재질로 이루어지는 금속 플레이트에 상기 복수의 리드 프레임(10)을 서로 소정 간격으로 이격되도록 반복적으로 패터닝하여 구비한다. 이때, 상기 리드 프레임(10)에는 복수개의 쓰루홀(11)이 관통형성될 수 있다. 그리고, 도 6에서와 같이 상기 발광소자(20)는 패터닝된 상기 리드 프레임(10)에 대응하여 일렬로 배열되거나, 복수개가 매트릭스 형태로 군을 이루며 군 단위로 배열될 수 있다. 이를 통해 발광소자 패키지를 대량 생산하는 것이 가능하다.
다음으로, 도 7에서와 같이 상기 발광소자(20)가 실장되는 상기 리드 프레임(10)의 하면에는 상기 발광소자(20)의 하부에 배치되도록 열방출부(60)를 부착한다. 상기 열방출부(60)는 도면에서와 같이 본딩부재(70)를 통해 접착되거나 공융 본딩을 통해 상기 리드 프레임(10)에 직접 접착될 수 있다. 도면에서는 상기 리드 프레임(10) 상에 상기 발광소자(20)가 실장된 후 상기 열방출부(60)가 상기 리드 프레임(10)의 하면에 부착되는 것으로 도시하고 있으나 이에 한정하지 않고, 상기 리드 프레임(10)의 하면에 상기 열방출부(60)를 부착한 후 상기 리드 프레임(10) 상에 상기 발광소자(20)를 실장하는 것도 가능하다. 또한, 상기 리드 프레임(10)의 상면과 하면에 상기 발광소자(20)와 상기 열방출부(60)를 동시에 부착시키는 것도 가능하다.
다음으로, 도 8(a) 및 도 8(b)에서와 같이 본딩 와이어(25)의 일단은 상기 와이어 본딩 패드(23)에 본딩하고, 타단은 상기 리드 프레임(10)에 본딩하여 상기 발광소자(20)와 상기 리드 프레임(10)을 전기적으로 연결한다.
다음으로, 도 9에서와 같이 몰드(m1,m2)의 성형공간(h) 내에 상기 리드 프레임(10) 상에 실장되어 상기 본딩 와이어(25)로 연결된 상기 발광소자(20)와 상기 리드 프레임(10)의 하면에 접착된 상기 열방출부(60)가 놓이도록 장착한 후 고정시킨 상태에서 상기 성형공간(h) 내에 수지를 주입하여 도 10(a) 및 도 10(b)에서 처럼 상기 리드 프레임(10) 상에 실장된 상기 발광소자(20)를 상기 본딩 와이어(25)와 함께 일체로 봉지하는 본체부(30)를 형성한다. 이때, 상기 본체부(30)의 상면에는 상기 발광소자(20)의 광 방출면(21)이 노출되는 반사홈(31)이 형성되도록 하고, 하면으로는 상기 열방출부(60)가 노출되도록 몰딩한다. 그리고, 상기 발광소자(20)는 상기 리드 프레임(10) 상에 실장된 배열에 따라서 상기 반사홈(31) 내에 상기 발광소자(20)가 하나씩 배치되도록 몰딩되어 단일칩 패키지 구조를 이루거나, 상기 발광소자(20)가 복수개로 배치되도록 몰딩되어 멀티칩 패키지 구조를 이룰 수 있다.
상기 본체부(30)는 도 10(a) 및 도 10(b)에서와 같이 상기 본딩 와이어(25)와, 상기 발광소자(20)의 측면(22) 및 상기 와이어 본딩 패드(23)를 포함한 상기 발광소자(20)의 상면 일부를 덮어 일체로 봉지하도록 몰딩되어 형성된다. 즉, 상기 발광소자(20)의 측면(22) 둘레와 상면 중 상기 와이어 본딩 패드(23)가 형성된 일부를 덮어 봉지하므로, 상기 발광소자(20)는 상기 광 방출면(21)만이 상기 본체부(30)의 반사홈(31)을 통해 외부로 노출되게 된다.
이와 같이 리드 프레임(10) 상에 발광소자(20)가 실장되어 와이어 본딩이 완료된 후에 본체부(30)를 형성하는 포스트 몰딩(post-molding) 방법은 기존의 본체부를 형성한 상태에서 발광소자를 실장하여 와이어 본딩하는 프리 몰딩(pre-molding) 방법과 달리 수지재의 투입 전 베이크 등의 비부가가치성 공정이 생략되므로 전체 공정의 간소화가 가능하다. 또한, 발광소자(20)가 노출되는 정도, 즉 상면만을 노출시키도록 반사홈(31)의 구조를 조절하여 몰딩할 수 있어 불필요하게 공간이 낭비되는 것을 방지하여 소형화 및 집광 효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 도 11에서와 같이 상기 발광소자(20)의 광 방출면(21) 상에 형광체층(50)을 형성한다. 상기 형광체층(50)은 적어도 한 종류의 형광물질을 함유하여 상기 발광소자(20)에서 출사되는 빛의 파장을 원하는 색상의 파장으로 변환시킬 수 있도록 한다. 특히, 상기 발광소자(20)는 상기 광 방출면(21)만이 상기 반사홈(31)을 통해 노출되므로 형광물질을 함유하는 상기 형광체층(50)은 상기 광 방출면(21) 상에만 형광물질을 분포시킬 수 있어 고가의 형광물질의 사용량을 줄이는 것이 가능하다. 또한, 상기 본체부(30)는 상기 반사홈(31)을 통해 상기 발광소자(20)의 광 방출면(21)만을 노출시키므로 상기 형광체층(50)을 상기 광 방출면(21)상에만 용이하게 형성할 수 있다. 상기 형광체층(50)은 형광물질을 함유하는 수지를 상기 반사홈(31)의 바닥면 상에 주입한 후 경화시켜 형성하거나, 스프레이 혹은 프린팅 등의 방법으로 도포하여 형성하거나, 박막 상태로 형성하여 부착할 수도 있다.
다음으로, 도 12에서와 같이 상기 본체부(30) 상에 렌즈부(40)를 형성한다. 상기 렌즈부(40)는 방출되는 광의 지향각 향상을 위해 상부로 볼록한 돔 형상의 구조로 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다. 상기 렌즈부(40)는 압축 성형(compression molding)이나 트랜스퍼 성형(transfer molding) 등의 몰딩법 또는 디스펜서를 사용하는 포팅법을 통해 상기 본체부(30) 상에 직접 형성되거나, 별도의 공정을 통해 제조되어 접착제를 통해 상기 본체부(30) 상에 접착될 수 있다.
다음으로, 도 13 및 도 14에서와 같이 커팅 라인(C)을 따라서 다이싱하여 개별 발광소자 패키지로 분리한 다음, 전기적 접속을 위해 각 발광소자 패키지의 리드 프레임(10)의 단부를 절곡하여 복수개의 발광소자 패키지를 제조한다.
10... 리드 프레임 20... 발광소자
21... 광 방출면 22... 측면
23... 와이어 본딩 패드 25... 본딩 와이어
30... 본체부 31... 반사홈
40... 렌즈부 50... 형광체층
60... 열방출부 70... 본딩부재

Claims (14)

  1. 복수개가 서로 이격되어 배치되는 리드 프레임;
    상기 리드 프레임 상에 실장되며, 상부의 광 방출면과 동일한 면 상에 와이어 본딩 패드를 구비하여 본딩 와이어를 통해 상기 리드 프레임과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 발광소자;
    상기 와이어 본딩 패드 및 본딩 와이어를 포함하여 상기 발광소자와 리드 프레임을 봉지하여 지지하며, 상기 광 방출면이 외부로 노출되도록 상면에 반사홈을 구비하는 본체부;
    상기 발광소자의 상기 광 방출면 상에 형성되는 형광체층; 및
    상기 본체부 상에 구비되어 상기 발광소자를 덮는 렌즈부;
    를 포함하고,
    상기 본체부는 상기 반사홈의 바닥면이 상기 발광소자의 광 방출면인 상면과 같은 높이로 형성되고, 상기 형광체층은 상기 반사홈 내에서 상기 발광소자의 상면에만 실질적으로 균일한 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는 상기 본딩 와이어와, 상기 발광소자의 측면 및 상기 와이어 본딩 패드를 포함한 상기 발광소자의 상면 일부를 덮어 일체로 봉지하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 와이어 본딩 패드는 상기 발광소자의 상면 중 테두리에 인접하여 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사홈 내에 형성되어 상기 광 방출면을 덮는 봉지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 형광체층은 상기 반사홈 내에서 상기 본체부의 상면보다 낮은 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자의 하부에 배치되며, 상기 본체부의 하부로 노출되어 상기 발광소자의 열을 외부로 방출시키는 열방출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  7. 상부의 광 방출면과 대응되는 면 상에 와이어 본딩 패드를 구비하는 발광소자를 준비하는 단계;
    서로 이격되어 배치되는 복수의 리드 프레임 상에 상기 발광소자를 적어도 하나 실장하는 단계;
    본딩 와이어의 일단은 상기 와이어 본딩 패드에 본딩하고, 타단은 상기 리드 프레임에 본딩하여 상기 발광소자와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 단계;
    몰드 내에 수지를 주입하여 상기 리드 프레임 상에 실장된 상기 발광소자를 상기 본딩 와이어와 함께 일체로 봉지하며, 상기 광 방출면이 노출되는 반사홈이 상면에 형성되도록 몰딩하여 본체부를 형성하는 단계; 및
    상기 발광소자의 광 방출면 상에 형광체층을 형성하는 단계; 및
    상기 발광소자를 덮도록 상기 본체부 상에 렌즈부를 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 본체부는 상기 반사홈의 바닥면이 상기 발광소자의 광 방출면인 상면과 같은 높이로 형성되고, 상기 형광체층은 상기 반사홈 내에서 상기 발광소자의 상면에만 실질적으로 균일한 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 본체부를 형성하는 단계 이전에 상기 발광소자의 하부에 배치되도록 상기 발광소자가 실장된 상기 리드 프레임의 하면에 열방출부를 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 열방출부는 이후 형성되는 상기 본체부의 하부로 노출되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 본체부를 형성하는 단계는,
    상기 본딩 와이어와, 상기 발광소자의 측면 및 상기 와이어 본딩 패드를 포함한 상기 발광소자의 상면 일부를 덮어 일체로 봉지하도록 몰딩하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 형광체층은 상기 반사홈 내에서 상기 본체부의 상면보다 낮은 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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