JP5864126B2

JP5864126B2 - 発光素子パッケージ

Info

Publication number: JP5864126B2
Application number: JP2011098371A
Authority: JP
Inventors: チョ，ブンチュル
Original assignee: LG Innotek Co Ltd
Current assignee: LG Innotek Co Ltd
Priority date: 2010-04-28
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2031-04-26
Also published as: EP2383805A2; EP2383805A3; JP2011233899A; EP2383805B1; KR101028329B1; US8680552B2; CN102237479A; TW201203637A; US20110198653A1; TWI580083B; CN102237479B

Description

本発明は、放熱効率が改善された電極層を含む発光素子パッケージ及びその製造方法に
関するものである。

発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）は電流を光に変換させる半導体発光
素子である。最近、発光ダイオードは輝度が徐々に増加するようになり、ディスプレイ用
光源、自動車用光源、及び照明用光源への使用が増加しており、蛍光物質を利用したり多
様な色の発光ダイオードを組合せることによって、効率の優れる白色光を発光する発光ダ
イオードも具現可能である。

発光ダイオードの輝度及び性能をより向上させるために、光抽出構造を改善する方法、活性層の構造を改善する方法、電流の拡散を向上する方法、電極の構造を改善する方法、発光ダイオードパッケージの構造を改善する方法など、多様な方法が試みられている（特許文献１：欧州特許出願公開第１８７６６５３号明細書）

欧州特許出願公開第１８７６６５３号明細書

本発明の目的は、放熱効率が改善されたパッケージ構造を有する発光素子パッケージ及
びその製造方法を提供することにある。

本発明による発光素子パッケージは、胴体、上記胴体の表面に絶縁層、上記絶縁層の上
に少なくとも１つの電極層、及び上記少なくとも１つの電極層の上に発光素子を含み、上
記電極層は熱拡散層及び上記熱拡散層の上に反射層を含み、上記熱拡散層は上記反射層の
厚さの少なくとも２０倍の厚さで形成されている。

本発明による発光素子パッケージは、上部が開放されたキャビティを有する胴体、上記
胴体の表面に絶縁層、上記絶縁層の上に複数の電極層、及び上記キャビティの内に配置さ
れ、上記複数の電極層のうち、少なくとも１層の上に搭載された発光素子を含み、上記複
数の電極層は熱拡散層及び上記熱拡散層の上に反射層を含み、上記熱拡散層は上記反射層
の厚さの少なくとも２０倍の厚さで形成されている。

本発明による照明システムは、複数の発光素子パッケージ、上記複数の発光素子パッケ
ージが搭載されたボード、及び上記発光素子パッケージの光出射経路に光学部材を含み、
上記各発光素子パッケージは、胴体、上記胴体の表面に絶縁層、上記絶縁層の上に少なく
とも１つの電極層、及び上記少なくとも１つの電極層の上に発光素子を含み、上記電極層
は熱拡散層及び上記熱拡散層の上に反射層を含み、上記熱拡散層は上記反射層の厚さの少
なくとも２０倍の厚さで形成されている。

本発明によれば、放熱効率が改善されたパッケージ構造を有する発光素子パッケージ及
びその製造方法が得られる。

本発明の第１実施形態による発光素子パッケージの平面図である。図１の側断面図である。図２の電極層の領域別の断面図である。本発明の実施形態によるパッケージの熱抵抗を比較した図である。本発明の第２実施形態による発光素子パッケージを示す図である。本発明の第３実施形態による発光素子パッケージを示す図である。本発明の第４実施形態による発光素子パッケージを示す図である。本発明の実施形態による発光素子の例を示す図である。本発明の実施形態による表示装置を示す斜視図である。本発明の実施形態による表示装置の他の例を示す図である。本発明の実施形態による照明装置を示す図である。

本発明を説明するに当たって、各層（膜）、領域、パターン、または構造物が、基板、
各層（膜）、領域、パッド、またはパターンの“上（on）”に、または“下（under）”
に形成されることと記載される場合において、“上（on）”と“下（under）”は、“直
接（directly）”または“他の層を介して（indirectly）”形成されることを全て含む。
また、各層の上または下に対する基準は、図面を基準として説明する。

図面において、各層の厚さやサイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、また
は概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを全的に反映するもの
ではない。

以下、添付した図面を参照して実施形態に対して説明すれば、次の通りである。以下、
実施形態を説明するに当たって、各層の図面の一例であり、図面に記載された部材の厚さ
に限定するものではない。

図１は本発明の第１実施形態による発光素子パッケージを示す平面図であり、図２は図
１のＡ−Ａ側断面図である。

図１及び図２を参照すると、発光素子パッケージ１００は、胴体１０１、絶縁層１３０
、第１及び第２電極層１１０、１２０、及び発光素子１４０を含む。

上記胴体１０１は、シリコン（Ｓｉ）系列の材質を含むことができ、例えばシリコンウ
エハを有するウエハレベルパッケージ（wafer level package：ＷＬＰ）を含むことがで
きる。上記胴体１０１はシリコン（Ｓｉ）の以外の他の材料、例えば、アルミニウム（Ａ
ｌ）、アルミニウムナイトライド（ＡｌＮ）、ＡｌＯｘ、ＰＳＧ（photo sensitive glas
s）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ベリリウムオキサイド（ＢｅＯ）、及びＰＣＢ（Print
ed Circuit Board）、各種樹脂などで形成され、実施形態はパッケージの製造効率及び放
熱効率に優れるシリコンをその例として説明する。

上記胴体１０１はエッチングプロセスとして、バルクエッチング方法を使用してエッチ
ングを遂行するようになるが、上記エッチング方法は、湿式エッチング（wet etching）
方法、乾式エッチング（dry etching）方法、レーザードリリング（laser drilling）方
法などが用いられ、また上記の方法のうち、２つ以上の方法を共に利用することもできる
。上記の乾式エッチング方法の代表的な方法には、深堀り反応性イオンエッチング（deep
reactive ion etching；deep RIE）方法がある。

上記胴体１０１の上部には上記のエッチングプロセスにより所定の深さのキャビティ１
０５が形成され、上記キャビティ１０５は上部が開放された形態に形成され、例えばベー
スチューブ形態のリセス（凹部）、多角形リセス、または円形リセスのうち、いずれか１
形態に形成され、これに対して限定するものではない。上記キャビティ１０５の形成方法
は、マスクにパターニングした後、湿式エッチング液、例えば、ＫＯＨ溶液、ＴＭＡＨ、
ＥＤＰのような異方性湿式エッチング溶液を使用して形成することができる。

上記キャビティ１０５の側面１０３は、その底面１０２に対し、所定の角度に傾斜する
ことができる。上記キャビティ１０５の側面１０３は上記キャビティ底面１０２に対し、
ほとんど垂直となるように形成されたり、所定の曲面に形成されるが、これに対して限定
するものではない。上記胴体１０１の側面部１０７は所定の角度に折り曲げられた構造ま
たは垂直な構造で形成される。上記胴体１０１の側面部１０７は、上記胴体１０１の上面
から第１角度に傾斜した上部側面と上記胴体の下面から第２角度に傾斜した下部側面を含
み、上記上部側面と下部側面は隅を形成するようになる。上記胴体１０１の側面部はパッ
ケージ材料の結晶特性によって所定角度にエッチングされるか、カッティング工程により
形成される。ここで、上記胴体１０１の側面部形状は、実施形態の技術的範囲内で多様に
変更可能であり、図面に提示された特徴に限定するものではない。

上記胴体１０１の下面と上記キャビティ１０５の底面との間の厚さは上記胴体１０１の
他の領域の厚さよりは薄く形成され、好ましくは最も薄い厚さで形成され、このような厚
さの差はエッチング方法によって変えることができる。

上記胴体１０１の表面には絶縁層１３０が形成され、上記絶縁層１３０の上には電極層
１１０、１２０が形成される。上記絶縁層１３０は、電極層１１０、１２０と上記胴体１
０１との間を絶縁させる。上記絶縁層１３０は、上記電極層１１０、１２０より広い面積
をカバーすることによって、上記胴体１０１と他の伝導性物質との接触を遮断することが
できる。

上記絶縁層１３０は、例えば、シリコン熱酸化膜（ＳｉＯ_２、Ｓｉ_ｘＯ_ｙ等）、アルミ
ニウムオキサイド（ＡｌＯｘ）、シリコン窒化膜（Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｓｉ_ｘＮ_ｙ、ＳｉＯ_ｘＮ
_ｙ等）、アルミナ（ＡｌＮ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる群から少なくとも１つ
が選択されて形成される。

上記電極層１１０、１２０は、少なくとも第１電極層１１０及び第２電極層１２０を含
む。上記第１及び第２電極層１１０、１２０は多数の金属層を含み、熱伝導性、電気的特
性、光反射効率のための金属性材料及び厚さにより選択される。

上記第１電極層１１０は上記胴体１０１の一方の側に配置され、上記第２電極層１２０
は上記胴体１０１の他方の側に配置される。上記胴体１０１の一方の側と他方の側とは、
互いに反対側領域、または互いに対応する領域でありうる。

上記第１電極層１１０は、上記キャビティ１０５の表面の一方の側、上記胴体１０１の
上面の一方の側、第１側面部、及び底面一部まで延長できる。上記第２電極層１２０は、
上記キャビティ１０５の表面の他方の側、上記胴体１０１の上面の他方の側、第２側面部
、及び底面の一部まで延長できる。上記第１側面部は左側面領域であり、上記第２側面部
は右側面領域でありうる。

上記第１電極層１１０の端部（Ｐ１）は第１リード端子に使用され、上記第２電極層１
２０の端部（Ｐ２）は第２リード端子に使用される。

上記第１及び第２電極層１１０、１２０の形成方法は、上記絶縁層１３０の上にフォト
レジストをコーティングし、露光、現像して選択領域を露出するようにパターニングして
マスクパターンを形成する。そして、上記第１及び第２電極層１１０、１２０は、マスク
パターンが形成されない領域にスパッタリング方法、メッキ方法（電解または無電解メッ
キ）、またはＥ−ｂｅａｍ蒸着方法により選択的に蒸着し、リフトオフ（Lift off）して
形成することができ、これに対して限定するものではない。

上記第１電極層１１０及び上記第２電極層１２０は分離部１４５により互いに分離され
、上記分離部１４５は上記第１電極層１１０と上記第２電極層１２０との間の領域であり
、上記キャビティ１０５から上記胴体１０１の上面まで延長できる。上記分離部１４５は
溝で形成され、上記溝には絶縁物質が配置される。上記分離部１４５の深さは上記第１電
極層１１０または上記第２電極層１２０の厚さと同一の深さで形成される。

上記胴体１０１には少なくとも１つのドーピング領域が形成され、上記ドーピング領域
はウェル領域と定義することができる。上記ドーピング領域は、上記胴体１０１の上面ま
たは／及び下面に不純物の注入または拡散工程により形成される。上記ドーピング領域は
上記胴体１０１と反対の極性を含み、例えばＰ型半導体であることがあり、これに対して
限定するものではない。ここで、上記胴体１０１はＮ型半導体でありうる。したがって、
上記のドーピング領域と上記胴体１０１はＰ−Ｎ接合またはＰ−Ｎ−Ｐ接合、Ｎ−Ｐ接合
、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合のうち、少なくとも１つにより接合され、このような接合構造はツェナ
ーダイオードのような保護素子や定電流素子で具現できる。

上記ドーピング領域は、上記複数の電極層１１０、１２０のうち、いずれか１つと接触
される。

上記発光素子１４０は、上記第１電極層１１０または／及び上記第２電極層１２０の上
に配置される。以下、説明の便宜のために、上記発光素子１４０は第１電極層１１０の上
に配置された例として説明する。

上記発光素子１４０は上記第１電極層１１０の上に配置され、上記キャビティ１０５の
センターに位置する。

上記第１電極層１１０及び上記第２電極層１２０は、領域によって異なる厚さで形成さ
れる。上記第１電極層１１０及び上記第２電極層１２０の領域は。反射領域とリード領域
とに分けられる。上記反射領域は、上記リード領域の反射率よりは高い反射率を有する領
域でありうる。上記反射領域の内にはボンディング領域を含む。上記電極層１１０、１２
０において、反射領域の厚さは上記リード領域の厚さより薄い厚さで形成され、上記電極
層１１０、１２０において、ボンディング領域の厚さは上記反射領域よりは薄い厚さで形
成される。上記電極層１１０、１２０において、ボンディング領域と上記リード領域は同
一の金属積層構造で形成される。

上記反射領域は第２領域（Ａ２）、上記リード領域は第３領域（Ａ３）、及び上記ボン
ディング領域は第１領域（Ａ１）でありうる。

上記第２領域（Ａ２）は、上記キャビティ１０５の底面１０２、上記キャビティ１０５
の側面１０３、及び上記胴体１０１の上面一部（Ｌ１）まで延長できる。上記胴体１０１
の上面に露出された上記第２領域（Ａ２）の幅（Ｄ１、Ｄ２）は例えば１μｍ以上に形成
されるが、これに対して限定するものではない。

接合部材１２５は上記発光素子１４０と上記第１電極層１１０との間に配置され、その
面積は上記発光素子１４０の下面面積よりは広い面積で形成される。

上記接合部材１２５は上記第１電極層１１０の第１領域（Ａ１）の上に配置され、上記
発光素子１４０を上記第１電極層１１０にボンディングさせる。

上記発光素子１４０は、上記接合部材１２５にダイアタッチ方式によりボンディングさ
れる。上記接合部材１２５は、ユーテクティックメタル（eutectic metal）であることが
あり、上記ユーテクティックメタルは、例えば、ゴールドティン（Ａｕ−Ｓｎ）、レッド
ティン（Ｐｂ−Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）のうち、少なくとも１つを含むことができ、
このような物質は、例えばＥ−ｂｅａｍ方法により形成される。

上記発光素子１４０は、例えば、青色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチ
ップ、黄色ＬＥＤチップなどの可視光線領域帯のＬＥＤチップ、または紫外線（ＵＶ）領
域帯のＬＥＤチップからなることができ、このような発光素子１４０の種類や個数に対し
て限定するものではない。

上記発光素子１４０は３族−５族化合物半導体層を含み、例えばＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_１−
_ｘ−ｙＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）を含むことができる。上記化合物
半導体層は、第１導電型半導体層、活性層、第２導電型半導体層の順に積層された構造で
ありうる。上記半導体層の下には基板が配置され、上記基板はサファイアのような絶縁基
板または伝導性基板でありうる。上記基板は半導体層が成長された基板、または別途に付
着された基板でありうる。他の例として、上記半導体層の下には、オーミック層、反射層
、及び伝導性支持基板がさらに配置できる。上記伝導性支持基板を通じて電源が供給でき
る。

上記発光素子１４０は、上記第１電極層１１０及び上記第２電極層１２０に電気的に連
結される。上記発光素子１４０は、第１電極層１１０の上にボンディングされ、上記第２
電極層１２０にワイヤ１４２により連結される。上記発光素子１４０は、第１及び第２電
極層１１０、１２０にフリップ方式によりボンディングされるか、少なくとも２つのワイ
ヤにより各々連結され、これに対して限定するものではない。上記ワイヤ１４２の一端は
上記第２電極層１１０の反射層またはボンディング層でありうる。

上記第１電極層１１０と上記第２電極層１２０は、少なくとも４層の金属層に積層され
る。上記第１電極層１１０の第１領域（Ａ１）及び第３領域（Ａ３）は、４層以上の金属
層に形成され、上記第１及び第２電極層１１０、１２０の第２領域（Ａ２）は５層以上の
金属層に形成される。上記第２領域（Ａ２）の積層構造は他の領域（Ａ１、Ａ３）の積層
構造よりは多い積層構造で形成され、例えば少なくとも１層より多い層を有することがで
きる。

上記第１領域（Ａ２）と上記第３領域（Ａ３）は、同一の層構造または同一の厚さで形
成される。

上記第１電極層１１０と上記第２電極層１２０は反射層１１７を含み、上記反射層１１
７は反射領域、例えば、第２領域（Ａ２）に形成される。

上記キャビティ１０５にはモールディング部材１５０が形成され、上記モールディング
部材１５０はシリコンまたはエポキシのような透光性樹脂材料を含む。上記モールディン
グ部材１５０の表面は、凹形状、フラット形状、凸形状のうち、いずれか１つで形成され
る。上記モールディング部材１５０には少なくとも１種類の蛍光体が添加され、上記蛍光
体は、レッド蛍光体、グリーン蛍光体、及び黄色蛍光体を選択的に含むことができ、その
材質はＹＡＧ、ＴＡＧ、シリケート（Silicate）、ナイトライド（Nitride）、オキシナ
イトライド（Oxynitride）系物質を選択的に含むことができる。

上記キャビティ１０５の上にはレンズ（図示せず）が形成され、上記レンズは、例えば
、上記モールディング部材１５０の上に凸または凹レンズの形状や、これらが混合した形
状で形成される。上記レンズは上記モールディング部材１５０と別途に形成されたり、上
記モールディング部材１５０と一体形成され、これに対して限定するものではない。上記
キャビティ１０５の上には少なくとも１種類の蛍光体を有する蛍光フィルムが配置され、
これに対して限定するものではない。

上記モールディング部材１５０の上にはスクリーンプリンティング（screen printing
）方法により希望する領域に蛍光体が含まれたシリコンジェルまたは透光性に優れるエポ
キシを形成することができる。

発光素子パッケージの製造工程は、次の通りである。胴体１０１のキャビティ領域及び
側面部をエッチングし、絶縁層１３０を形成する。上記絶縁層１３０の上にマスクパター
ンを配置した後、電極層１１０、１２０を形成する。上記第１電極層１１０の上に発光素
子１４０を搭載し、第２電極層１２０にワイヤでボンディングする。以後、上記キャビテ
ィ１０５にモールディング部材１５０でモールディングする。このような胴体１０１をパ
ッケージ単位でカッティングする。上記カッティング面は、上記第１及び第２電極層１１
０、１２０が形成される側面部の以外の領域を選択的に利用することができる。

上記第１電極層１１０及び第２電極層１２０の積層構造は、図３を参照する。

図３を参照すると、上記第１及び第２電極層１１０、１２０は、シード層１１１、熱拡
散層１１２、バリア層１１３、ボンディング層１１４、接着層１１６、及び反射層１１７
を含む。

上記電極層１１０、１２０の第１領域（Ａ１）及び第３領域（Ａ３）は、シード層１１
１、熱拡散層１１２、バリア層１１３、及びボンディング層１１４の積層構造で形成され
る。上記電極層１１０、１２０の第２領域（Ａ２）は、シード層１１１、熱拡散層１１２
、バリア層１１３、ボンディング層１１４、接着層１１６、及び反射層１１７を含む。

上記シード層１１１は上記絶縁層（図２の１３０）の上に形成され、上記熱拡散層１１
２は上記シード層１１１の上に形成され、上記バリア層１１３は上記熱拡散層１１２の上
に形成され、上記ボンディング層１１４は上記バリア層１１３の上に形成される。また、
上記接着層１１６は上記ボンディング層１１４と上記反射層１１７との間に形成される。

上記シード層１１１は絶縁層との接着性と他の金属層との接合性に優れる材質、例えば
、チタニウム（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、及びタンタリウム（Ｔａ）を含み、接着層と定
義することができる。上記シード層１１１は約９００Å±２００Åの厚さで形成される。

上記シード層１１１は、一層または多層構造で形成され、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ｔａ、ま
たはこれらの合金を選択的に含むことができる。ここで、上記シード層１１１が多層構造
の場合、その厚さはより厚く形成される。

上記熱拡散層１１２は、上記シード層１１１の上に熱伝導性に優れる金属、例えば銅（
Ｃｕ）で形成され、その厚さは１０〜５０μｍで形成され、好ましく３０μｍ±２μｍ程
度に形成される。

上記熱拡散層１１２は、上記反射層１１７よりは上記シード層１１１または上記絶縁層
や胴体の表面に一層近く形成される。

上記熱拡散層１１２の厚さは上記電極層１１０、１２０の第２領域（Ａ２）の厚さの８
５％以上に厚く形成され、このような厚さは垂直方向、例えば胴体厚さ方向への熱抵抗は
増加させ、水平方向、例えば胴体の厚さに垂直方向への熱拡散速度は増加される。

上記熱拡散層１１２の材料は銅（Ｃｕ）の以外の他の物質Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、またはカ
ーボンナノチューブなどで形成される。

ここで、上記熱拡散層１１２の熱伝導及び熱抵抗は、次の通り求められる。

単位面積当たり熱移動量は温度勾配に比例し、熱拡散層１１２の厚さに反比例し、比例
定数Ｋを導入すれば、熱拡散層１１２の熱伝導（ｑｘ）は、次の通りである。

上記ｑｘは単位時間当たり１次元伝導熱流量（ｋｃａｌ／ｈｒ）、
Ａは熱伝導面積（ｍ２）、
△ｘは拡散層の厚さ（ｍ）、
ｋは熱伝導率（ｗ／ｍＫ）、
Ｔ１、Ｔ２は物体の表面と裏面温度（Ｋ）、である。

そして、熱抵抗（Ｒ）は次の通り求められる。

上記熱拡散層１１２の厚さ（△ｘ）を増加した場合、上記熱拡散層１１２の熱抵抗（Ｒ
）は比例し、熱伝導面積に反比例する。上記熱拡散層１１２の厚さが増加すれば、上記熱
拡散層１１２での熱抵抗は増加し、上記熱拡散層１１２の熱抵抗が増加すれば、垂直方向
（縦方向）よりは水平方向（横方向）への熱拡散速度が増加し、上記水平方向の熱拡散速
度が増加すれば、上記熱拡散層１１２の有効放熱面積を増加させることができる。上記の
熱拡散層１１２の有効放熱面積の増加は、熱伝導面積（Ａ）を増加させることができ、こ
れはパッケージの全体熱抵抗を低下させることができる。

ここで、上記熱拡散層１１２の厚さはμｍ単位であり、その放熱面積は数ｍｍ以上の単
位であるので、約１０００倍の差が発生し、また熱拡散層１１２の材料が熱伝導の良いＣ
ｕのような材質であるので、上記熱拡散層１１２の厚さが厚くなることより、水平方向へ
の有効放熱面積がより増えるように誘導することができる。したがって、上記熱拡散層１
１２の厚さが厚くなれば、上記熱拡散層１１２を通じて水平方向に熱が速く拡散されて有
効放熱面積及び熱伝導面積がより広くなる効果が得られる。

上記の熱拡散層１１２を有するパッケージは、他のパッケージ構造と比較すると、有効
放熱面積が実質的に１０倍程度増加する効果がある。上記熱拡散層１１２の有効放熱面積
を考慮して上記熱拡散層１１２の厚さを設定することによって、上記熱拡散層１１２での
最大、最適の放熱効果が得られる。

上記シード層１１１と上記拡散層１１２との間にサブシード層がさらに形成される。上
記サブシード層はＡｕまたはＣｕで形成される。ここで、上記シード層の積層構造はＣｒ
／Ａｕや、Ｃｒ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｔｉ／Ｃｕなどの構造をなすこ
とができる。ここで、上記シード層１１１と上記熱拡散層１１２との間のサブシード層は
６０００Å±５００Å程度に形成される。

上記熱拡散層１１２の上にはバリア層１１３が形成される。上記バリア層１１３は高温
の環境で上記熱拡散層１１２による上記ボンディング層１１４の電気的特性の減少を遮断
する。上記バリア層１１３は、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）などを利用することがで
き、３０００Å±５００Åの厚さで形成される。

上記バリア層１１３の上にはボンディング層１１４が形成され、上記ボンディング層１
１４はメッキ層、例えば金（Ａｕ）で形成され、約５０００±５００Åの厚さで形成され
る。

ここで、図２及び図３に示すように、上記第１領域（Ａ１）のボンディング層１１４の
上には接合部材１２５が形成される。上記接合部材１２５は、例えばユーテクティックボ
ンディングのための層であり、上記ボンディング層１１４に接合され、この時の接合効率
は上記ボンディング層１１４の表面粗さによって変えることができる。即ち、上記ボンデ
ィング層１１４の表面粗さが大きければ大きいほど、接合界面に空気の流入により熱伝導
率が低下するので、表面粗さを低下させることによって、熱伝導率を改善させることがで
きる。実施形態は、上記ボンディング層１１４の表面粗さはメッキ方式により形成される
上記ボンディング層１１４により３０ｎｍ以下に抑制させることができる。

上記第１及び第３領域（Ａ１、Ａ３）の積層構造は、熱拡散層１１２はＣｕ、バリア層
１１３はＮｉ、ボンディング層１１４はＡｕの場合、Ｃｒ／Ａｕ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｃ
ｒ／Ｃｕ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔａ／Ｃｕ／Ｃｕ／Ｎｉ
／Ａｕ、Ｔａ／Ｔｉ／Ｃｕ／Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕなどの積層構造で選択的に使用することが
できる。上記積層構造には、上記に開示された熱拡散層１１２の厚さを１０〜５０μｍに
形成して、全体金属層の熱抵抗を低下させることができる。

上記電極層１１０、１２０の第２領域（Ａ２）には、上記ボンディング層１１４の上に
接着層１１６及び反射層１１７の積層構造をさらに含む。上記接着層１１６は隣接した２
つの金属の間の接合のために形成され、チタニウム（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタリ
ウム（Ｔａ）などで使用することができ、９００Å±１００Åの厚さで形成される。この
ような接着層１１６は形成しないことがある。

上記接着層１１６の上には反射層１１７が形成される。上記反射層１１７は光の反射の
ために反射度に優れる金属または合金、例えばアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、アル
ミニウム合金、銀合金のうちから選択的に含むことができる。上記反射層１１７の反射率
は可視光線帯域に対し、少なくとも７０％以上、好ましくは９０％以上になることができ
る。上記反射層１１７は、図２のキャビティ１０５の底面及び側面に形成されるので、光
反射効率を改善させることができる。上記反射層１１７は、１５００±３００Å程度に形
成される。

上記反射層１１７は、上記第２領域（Ａ２）の表面に形成される。上記熱拡散層１１２
の厚さは１０〜５０μｍの厚さで形成される。上記熱拡散層１１２の厚さは上記電極層１
１０、１２０厚さの５０％以上、好ましくは８５％以上でありうる。上記熱拡散層１１２
の厚さは上記反射層１１７厚さより数十倍、例えば２０倍以上の厚さで形成される。上記
熱拡散層１１２の厚さは上記ボンディング層１１４の厚さより少なくとも６６倍厚く形成
される。

上記電極層１１０、１２０は放熱効率の改善のために、上記絶縁層（図２の１３０）の
厚さより少なくとも２０倍程度厚く形成される。また、上記熱拡散層１１２は、上記反射
層１１７の厚さより少なくとも２０倍厚く形成される。上記のような熱拡散層１１２の厚
さによって有効放熱面積を増加させることができるので、放熱効率と共に発光素子の電気
的な信頼性を改善することができる。

上記熱拡散層１１２での水平方向の熱拡散が増加すれば、上記熱拡散層１１２の有効放
熱面積はキャビティ１０５の底面及びその側面、胴体の上面まで拡張できる。上記熱拡散
層１１２の有効放熱面積が増加すれば、上記発光素子１４０から発生した熱は上記熱拡散
層１１２に沿って水平方向に速く拡散されるので、電極層１１０、１２０の全表面で効果
的に放熱することができる。

図１乃至図３を参照して発光素子パッケージ１００の動作を見ると、次の通りである。

発光素子パッケージ１００から上記電極層１１０、１２０を通じて電源を供給すれば、
上記発光素子１４０は光を放出する。上記放出された光は上記モールディング部材１０５
を通じて外部に放出される。

上記電極層１１０、１２０のうち、少なくとも一層、例えば熱伝導率が他の層に比べて
相対的に高い材質の熱拡散層１１２を配置し、上記熱拡散層１１２の厚さを他の層に比べ
て相対的に厚く形成することによって、熱拡散効率を増加させることができる。

上記電極層１１０、１２０の層のうち、いずれか１層の厚さを増加させる場合、発光素
子１４０から発生した熱を垂直方向に伝達することより水平方向に速く拡散させることが
できる。上記電極層１１０、１２０の厚さを増加させる場合、上記電極層１１０、１２０
自体の熱抵抗は上記電極層の厚さに比例して増加され、上記電極層１１０、１２０の熱抵
抗が増加すれば、上記電極層１１０、１２０の表面での水平方向への熱拡散が所定割合で
増加される。

上記発光素子１４０から発生した熱流量は上記発光素子１４０を起点にして水平方向に
進行する第１熱流量（Ｆ１）と垂直方向に進行する第２熱流量（Ｆ２）とに表すことがで
きる。上記第１熱流量（Ｆ１）及び上記第２熱流量（Ｆ２）は上記電極層１１０、１２０
により変わることができる。実施形態は、上記電極層１１０、１２０での水平方向への熱
伝達効率を増加させることによって、上記電極層１１０、１２０での第１熱流量（Ｆ１）
は上記第２熱流量（Ｆ２）より大きいことがあり、これは、電極層１１０、１２０での有
効放熱面積を増加させることができる。また、上記電極層１１０、１２０の水平方向に伝
えられる第１熱流量（Ｆ１）は上記電極層１１０、１２０から他の材質、例えば胴体１０
１に伝えられる第２熱流量（Ｆ２）よりは大きくなるので、電極層１１０、１２０で放熱
に寄与する有効放熱面積を増加させることができる。これによって、上記電極層１１０、
１２０は水平方向への熱拡散を増加させて放熱に寄与する表面積、即ち、有効放熱面積が
増加することによって、上記電極層１１０、１２０とシリコン材質の胴体１０１での放熱
効率が改善できる。

上記発光素子１４０で発生した熱は上記キャビティ１０５の内の電極層１１０、１２０
から上記胴体の上面の電極層まで拡散される。即ち、上記電極層１１０、１２０の有効放
熱面積は増加される。また、上記電極層１１０、１２０に伝導された熱は上記胴体１０１
を通じて伝導されることで、上記胴体１０１の有効放熱面積も増加できるようになる。こ
れによって、発光素子パッケージの放熱効率は、上記のような電極層１１０、１２０及び
上記胴体１０１での有効放熱面積の増加によって改善されることができる。

図４は、本発明の実施形態による電極層の熱抵抗を比較した図である。

図４を参照すると、第１例（Ｃ１）は発光素子をボンディングせずに接着し、ボンディ
ング層のラフネスは約２８ｎｍ程度であり、上記熱拡散層の厚さは０．６μｍの条件であ
る。この時の熱抵抗（ＴＲ：Thermal resistance）は１３．２Ｋ／Ｗであって、チップ抵
抗（Ｒ１）が小さいが、熱拡散層の抵抗（Ｒ３）が相対的に大きくなって、全体熱抵抗の
改善効果が小さい。ここで、チップ抵抗はチップの活性層の以下の構造物の抵抗値となる
ことができる。

第２例（Ｃ２）は発光素子をボンディング（例：ユーテクティックボンディング）し、
ボンディング層のラフネス（表面粗さ）は約２８ｎｍ程度であり、上記熱拡散層の厚さは
０．６μｍの条件である。この時の熱抵抗は８．５Ｋ／Ｗであって、第１例（Ｃ１）に比
べて第１抵抗（Ｒ１）は増加するが、第２抵抗（Ｒ２）及び第３抵抗（Ｒ３）は相対的に
減少して、全体熱抵抗の改善効果がある。上記第１抵抗（Ｒ１）はチップ抵抗であって、
活性層の下の全ての層の抵抗値であり、第２抵抗（Ｒ２）はダイアタッチ（Die attach）
抵抗値であり、第３抵抗（Ｒ３）はパッケージのボンディング層から胴体及びボード基板
（例：ＭＣＰＣＢ）で発生した抵抗値でありうる。このような熱抵抗の改善は上記熱拡散
層の厚さの増加を通じて水平方向への熱拡散を誘導して有効放熱面積を増加させることに
よって、パッケージ全体の熱抵抗を改善させることができる。

第３例（Ｃ３）は発光素子をボンディング（例：ユーテクティックボンディング）し、
ボンディング層のラフネスは約１１ｎｍ程度であり、上記熱拡散層の厚さは３０μｍの条
件である。この時の熱抵抗は６．５Ｋ／Ｗであって、第２例（Ｃ２）に比べて第１抵抗（
Ｒ１）及び第３抵抗（Ｒ３）が減少して、全体熱抵抗の改善効果がある。

これによって、実施形態は熱拡散層の厚さを相対的に厚く形成し、発光素子をダイアタ
ッチ方式によりボンディングすることで、有効発光面積を増加させることができる。これ
によって、熱伝導面積が増加して、熱拡散層の抵抗、チップ抵抗、及びダイアタッチ抵抗
を低下させることができ、全体的な電極層の熱抵抗を改善させることができるので、放熱
効率をさらに高めることができる。

図５は、本発明の第２実施形態による発光素子パッケージを示す図である。図５を説明
するに当たって、第１実施形態と同一の部分に対しては第１実施形態を参照し、重複説明
は省略する。

図５を参照すると、発光素子パッケージ１００Ａは、キャビティ１０５を有する胴体１
０１、絶縁層１３０、１３０Ａ、複数の電極層１１０、１２０、発光素子１４０、リード
電極１１０Ａ、１２０Ａ、及びビア構造１６０、１６１を含む。

上記胴体１０１には上面と下面に絶縁層１３０、１３０Ａを形成した後、側面部は絶縁
層を形成せずに胴体が露出された形態である。

上記複数の電極層１１０、１２０は胴体１０１の上の絶縁層１３０の上に形成され、上
記リード電極１１０Ａ、１２０Ａは上記胴体１０１の下の絶縁層１３０Ａの下に形成され
る。

上記胴体１０１にはビア構造１６０、１６１を含み、上記ビア構造１６０、１６１はス
ルーホール１６０の内にビア１６１が形成された構造であり、上記ビア１６１は上記胴体
１０１と絶縁物質により絶縁された構造である。

上記ビア１６１は、複数の電極層１１０、１２０をリード電極１１０Ａ、１２０Ａに各
々連結させることによって、電源経路を提供する。

第２実施形態は、上記パッケージ構造から複数の電極層１１０、１２０の内に図３のよ
うに、熱拡散層１１２を形成することによって、有効放熱面積と熱伝導面積を通じてパッ
ケージの熱抵抗を低下させることができるので、垂直方向の第２熱流量（Ｆ２）よりは水
平方向の第１熱流量（Ｆ１）を大きくして、パッケージでの放熱効率を改善することがで
きる。

図６は、本発明の第３実施形態による発光素子パッケージを示す図である。図６を説明
するに当たって、第１実施形態と同一の部分に対しては第１実施形態を参照し、重複説明
は省略する。

図６を参照すると、発光素子パッケージ１００Ｂはフラットな上部を有する胴体１０１
Ａ、絶縁層１３０、複数の電極層１１０、１２０、発光素子１４０、リード電極Ｐ１、Ｐ
２、及びレンズ１５０Ａを含む。

上記発光素子１４０の上にはモールディング部材を用いたレンズ１５０Ａが凸に形成さ
れて、光の指向角を調節するようになる。

上記実施形態による発光素子は、絶縁基板または成長基板を通じて第２リード電極にダ
イボンディングされた後にパッケージングされ、指示装置、照明装置、表示装置などの光
源に使用される。また、上記各実施形態は、各実施形態に限定されず、上記に開示された
他の実施形態に選択的に適用され、各実施形態に限定するものではない。

図７は、本発明の第４実施形態による発光素子パッケージを示す図である。図７を説明
するに当たって、第１実施形態と同一の部分に対しては第１実施形態を参照し、重複説明
は省略する。

図７を参照すると、発光素子パッケージ１００Ｃは電極層１１０、１２０の表面に複数
の突起１１８を含み、上記複数の突起１１８は上記発光素子１４０から放出された光を効
果的に反射させることができる。上記電極層１１０、１２０の突起１１８は上記キャビテ
ィ１０５の内に配置され、これに対して限定するものではない。

上記電極層１１０、１２０の突起１１８は反射効率を増加させ、上記モールディング部
材１５０との結合力を改善させることができる。

上記電極層１１０、１２０の突起１１８は図２に図示された層のうちのいずれか１層、
例えば反射層１１７から突出される。他の例として、上記電極層１１０、１２０の他の層
または絶縁層１３０の表面にラフな突起を形成して、上記電極層１１０、１２０の表面に
突起１１８が形成されるようにすることができる。

上記胴体１０１には複数のドーピング領域１０７、１０８が形成され、上記ドーピング
領域１０７、１０８はウェル領域と定義することができる。上記ドーピング領域１０７、
１０８は上記胴体１０１の互いに異なる領域に配置され、不純物の注入または拡散工程に
より形成される。上記ドーピング領域１０７、１０８は上記胴体１０１と反対の極性を含
み、例えばＰ型半導体であることがあり、これに対して限定するものではない。ここで、
上記胴体１０１はＮ型半導体でありうる。

上記ドーピング領域１０７、１０８のうち、第１ドーピング領域１０７は第１電極層１
１０に連結され、第２ドーピング領域１０８は第２電極層１２０に連結される。したがっ
て、上記のドーピング領域１０７、１０８、上記胴体１０１、及び上記電極層１１０、１
２０の連結構造は、Ｐ−Ｎ接合、Ｐ−Ｎ−Ｐ接合、Ｎ−Ｐ接合、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合のうち、
少なくとも１つにより接合され、このような接合構造はツェナーダイオードのような保護
素子や定電流素子で具現されることができる。

図８は、本発明の実施形態による発光素子例を示す図である。

図８を参照すると、発光素子１４０は複数の化合物半導体層２１０、２２０、２３０を
有する発光構造物２３５、保護層２４０、複数の伝導層２５０、支持部材２６０、絶縁層
２９０、及び電極２１１を含む。

上記発光素子１４０は化合物半導体、例えば３族−５族元素の化合物半導体を含むＬＥ
Ｄ（Light Emitting Diode）で具現されることができ、上記ＬＥＤは、青色、緑色、また
は赤色のような光を放出する可視光線帯域のＬＥＤまたはＵＶＬＥＤであって、実施形
態の技術的範囲の内で多様に具現できる。

上記発光構造物２３５は、第１導電型半導体層２１０、活性層２２０、及び第２導電型
半導体層２３０を含む。

上記第１導電型半導体層２１０は、第１導電型ドーパントがドーピングされた３族−５
族元素の化合物半導体、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、Ｉ
ｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩ
ｎＰなどから選択される。上記第１導電型がＮ型半導体の場合、上記第１導電型ドーパン
トはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、ＴｅのようなＮ型ドーパントを含む。上記第１導電型半導
体層２１０は、単層または多層で形成され、これに対して限定するものではない。

上記第１導電型半導体層２１０の上面は光抽出効率のためにラフネスまたは／及びパタ
ーン２１２のような光抽出構造や、電流拡散と光抽出のために透明電極層と絶縁層などが
選択的に形成され、これに対して限定するものではない。

上記第１導電型半導体層２１０は複数の半導体層を含み、上記複数の半導体層はドーパ
ント濃度が異なるか、厚さが互いに異なるか、化合物の組成式が互いに異なることがある
。

上記第１導電型半導体層２１０は、超格子構造（ＳＬＳ：Super lattice structures）
で形成され、その材質は、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌ
ＧａＮ、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮ_２、ＳｉＮ_ｘ、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、または金属物質から
なる群から選択される。上記超格子構造は互いに異なる少なくとも２層を交互に繰り返し
て少なくとも２周期を有して形成され、例えば、ＩｎＧａＮ／ＧａＮのような積層構造を
含む。上記超格子構造の各層は数Å以上の厚さで形成される。

上記第１導電型半導体層２１０の上には電極２１１が形成される。上記電極２１１はパ
ッド、または上記パッドに連結された分岐構造の電極パターンを含むことがあり、これに
対して限定するものではない。上記電極２１１は、上面にラフネスパターンが形成され、
これに対して限定するものではない。上記第１導電型半導体層２１０の上面のうち、上記
電極２１１が形成される面はフラットに形成され、これに対して限定するものではない。

上記電極２１１は上記第１導電型半導体層２１０の上面にオーミック接触され、Ｃｒ、
Ｔｉ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｔａ、Ｐｄ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ａｇ、Ｃｕ、及びＡｕのうち
、いずれか１つまたは複数の物質を混合して単層または多層で形成することができる。上
記電極２１１は第１導電型半導体層２１０とのオーミック接触、金属層間の接着性、反射
特性、伝導性特性などを考慮して上記物質などから選択される。

上記活性層２２０は上記第１導電型半導体層２１０の下に形成され、多重量子井戸構造
で形成され、また量子線（Quantum wire）構造、量子点（Quantum dot）構造で形成され
ることもできる。上記活性層２２０は３族−５族元素の化合物半導体材料を用いて井戸層
と障壁層の周期、例えば、ＩｎＧａＮ井戸層／ＧａＮ障壁層の周期、ＩｎＧａＮ井戸層／
ＡｌＧａＮ障壁層の周期、またはＩｎＧａＮ井戸層／ＩｎＧａＮ障壁層の周期で形成され
、これに対して限定するものではない。

上記活性層２２０は、例えば、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する量子井戸層とＩｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１−ｘ−ｙ}Ｎ（０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する障壁層を含んで形成される。

上記活性層２２０の上または／及び下には導電型クラッド層が形成されることもあり、
上記導電型クラッド層は窒化物系半導体で形成されることもできる。上記障壁層のバンド
ギャップは上記井戸層のバンドギャップより高く、上記導電型クラッド層のバンドギャッ
プは上記障壁層のバンドギャップより高いことがある。

上記第２導電型半導体層２３０は上記活性層２２０の下に形成され、第２導電型ドーパ
ントがドーピングされた３族−５族元素の化合物半導体、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、Ａｌ
ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａＡｓ、ＧａＰ、Ｇ
ａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどから選択される。上記第２導電型がＰ型半導体
の場合、上記第２導電型ドーパントはＭｇ、ＺｎのようなＰ型ドーパントを含む。上記第
２導電型半導体層２２０は単層または多層で形成され、これに対して限定するものではな
い。

上記発光構造物２３５は上記第２導電型半導体層２３０の下に第３導電型半導体層をさ
らに含むことができ、上記第３導電型半導体層は上記第２導電型半導体層と反対の極性を
有することができる。また、上記第１導電型半導体層２１０がＰ型半導体層であり、上記
第２導電型半導体層２３０がＮ型半導体層で具現されることもできる。これによって、上
記発光構造物２３５は、Ｎ−Ｐ接合、Ｐ−Ｎ接合、Ｎ−Ｐ−Ｎ接合、及びＰ−Ｎ−Ｐ接合
構造のうち、少なくとも１つを含むことができる。

上記第２導電型半導体層２３０または第３導電型半導体層の下には保護層２４０及び複
数の伝導層２５０が形成される。以下、説明の便宜のために発光構造物２３５の最下層は
第２導電型半導体層２３０を一例として説明する。

上記保護層２４０はチップの外側領域であるチャンネル領域に配置され、上記チャンネ
ル領域はチップサイズの境界であるチップ周り領域となる。上記保護層２４０の上面の外
側は外部に露出されるか、他の物質、例えば絶縁層２９０により覆われることができる。
また、上記保護層２４０の上面はラフネスまたはパターンが形成され、このような保護層
２４０及びそのラフネスまたはパターンはチャンネル領域での光抽出効率を改善させるこ
とができる。または、上記ラフネスまたはパターンは上記保護層２４０の上面の外側に上
記保護層２４０と異なる物質または屈折率の異なる物質を有するラフネスまたはパターン
が形成される。上記ラフネスまたはパターンは、３族−５族化合物半導体、例えば、Ｇａ
Ｎ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮ、ＡｌＧａ
Ａｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰなどであって、アイソレーション
エッチングにより形成される第２導電型半導体を用いて形成される。

上記保護層２４０の上面の内側は所定幅程度に上記第２導電型半導体層２３０の下面の
外側に接触される。ここで、上記Ｄ１は数〜数十μｍ以内であり、チップサイズによって
変えることができる。

上記保護層２４０は上記第２導電型半導体層２３０の下面の周りに、ループ形状、環状
、またはフレーム形状などのパターンで形成される。上記保護層２４０は連続的なパター
ン形状または不連続的なパターン形状を含むことができる。

上記保護層２４０は３族−５族化合物半導体の屈折率より低い物質、例えば、透光性酸
化物、透光性窒化物、または透光性絶縁層の材質のうちから選択される。上記保護層２４
０は、例えばＩＴＯ（indium tin oxide）、ＩＺＯ（indium zinc oxide）、ＩＺＴＯ（i
ndium zinc tin oxide）、ＩＡＺＯ（indium aluminum zinc oxide）、ＩＧＺＯ（indium
gallium zinc oxide）、ＩＧＴＯ（indium gallium tin oxide）、ＡＺＯ（aluminum zi
nc oxide）、ＡＴＯ（antimony tin oxide）、ＧＺＯ（gallium zinc oxide）、ＳｉＯ_２
、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２から選択的に形成される
。

上記保護層２４０はＳｉＯ_２の場合、その屈折率は２．３程度であり、ＩＴＯ屈折率は
約２．１程度であり、ＧａＮ屈折率は約２．４であって、上記第２導電型半導体層２３０
を通じて保護層２４０に入射された光は外部に抽出され、この場合、光抽出効率を改善さ
せることができる。

上記保護層２４０は上記発光構造物２３５の外壁が湿気に露出されても、互いにショー
トが発生することを防止し、高湿に強いＬＥＤを提供することができる。上記保護層２４
０を透光性物質で使用する場合、レーザースクライビング時に照射されるレーザーが透過
されることによって、チャンネル領域でレーザーによって金属物質の破片の発生を防止す
るので、発光構造物２３５の側壁での層間短絡の問題を防止することができる。

上記保護層２４０は、上記発光構造物２３５の各層２１０、２２０、２３０の外壁と上
記第１伝導層２５１の間の間隔を離隔させることができる。上記保護層２４０は、０．０
２〜５μｍの厚さで形成され、上記厚さはチップサイズによって変更しうる。

上記複数の伝導層２５０は第１乃至第３伝導層２５１、２５２、２５３を含み、上記第
１伝導層２５１は第２導電型半導体層２３０にオーミック接触され、その材質はＩＴＯ、
ＩＺＯ（Ｉｎ−ＺｎＯ）、ＧＺＯ（Ｇａ−ＺｎＯ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ＺｎＯ）、ＡＧＺＯ
（Ａｌ−ＧａＺｎＯ）、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−ＧａＺｎＯ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯｘ、ＲｕＯ
ｘ／ＩＴＯ、Ｎｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ、及びＮｉ／ＩｒＯｘ／Ａｕ／ＩＴＯのような伝導性
酸化物を選択的に用いて多層で形成したり、ＩＺＯ／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ、ＩＺＯ／Ａｇ
／Ｎｉ、ＡＺＯ／Ａｇ／Ｎｉなどで積層することができる。

また、上記第１伝導層２５１には他の物質、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＯ_ｘＮ
_ｙ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２のうちから選択された物質がさらに形成されるこ
とができ、第１伝導層２５１と第２導電型半導体層２３０との間に配置される。

上記第１伝導層２５１は、上記第２導電型半導体層２３０の下面に配置されることがで
き、また、上記第１伝導層２５１は上記保護層２４０の下面の一部を覆う構造で形成され
、例えば、上記保護層２４０の下面の一部に上記保護層２４０の幅の８０％以下に形成さ
れる。

上記第１伝導層２５１の下には第２伝導層２５２が配置され、上記第２伝導層２５２は
上記保護層２４０の下まで延長できる。上記第１伝導層２５１は、反射金属、または／及
びシード金属を含むことができ、上記シード金属はメッキ工程のために使われる。これに
よって、上記第１伝導層２５１は、オーミック層、シード層、反射層のような層が選択的
に形成され、これに対して限定するものではない。

上記第２伝導層２５２は、Ａｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、
Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ、及びこれらの選択的な組合により構成された物質を選択的に用いて単
層または多層で形成される。

上記第２伝導層２５２の下には第３伝導層２５３が形成され、上記第３伝導層２５３は
バリア金属またはボンディング金属などを含み、例えば、Ｔｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ
、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂｉ、Ｃｕ、Ａｇ、またはＴａのうち、少なくとも１つを含むことができ
る。

上記第３伝導層２５３は、例えばボンディング層として機能し、その下に支持部材２６
０が接合される。上記第３伝導層２５３を形成せず、上記第２伝導層２５２に上記支持部
材２６０をメッキやシートなどで付着させることができる。

上記支持部材２６０はベース基板であって、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ
）、モリブデン（Ｍｏ）、銅−タングステン（Ｃｕ−Ｗ）、キャリアウエハ（例：Ｓｉ、
Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、ＳｉＣ、ＳｉＧｅ、ＧａＮ等）などで具現されることができる
。

上記支持部材２６０は、図２の接合部材１２５の上にボンディングされ、上記第１電極
層１１０と電気的に連結され、上記電極２１１は上記ワイヤ１４２により上記第２電極層
１２０と電気的に連結される。上記支持部材２６０から上記第１電極層１１０に伝導され
た熱は上記胴体１０１の厚さ方向よりは上記胴体１０１の側面方向に一層速く伝導される
ことで、放熱効率を改善させることができる。これによって、発光素子１４０の信頼性を
改善させることができる。

上記発光構造物２３５の外側面は傾斜するように形成され、絶縁層２９０が形成される
。上記絶縁層２９０は、下端は上記保護層２４０の上に部分接触されたり、完全に覆う形
態に形成される。上記絶縁層２９０は、屈折率が上記化合物半導体の屈折率（例：ＧａＮ
：２．４）よりは低い絶縁物質、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｓｉ_３Ｎ
_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２などで形成される。

＜照明システム＞
実施形態による発光素子パッケージは、光源としてライトユニットに適用される。上記
ライトユニットは複数の発光素子パッケージがアレイ（配列）された構造を含み、図９及
び図１０に図示された表示装置、図１１に図示された照明装置を含み、照明灯、信号灯、
車両前照灯、電光板などが含まれる。

図９は、本発明の実施形態による表示装置の分解斜視図である。

図９を参照すると、実施形態による表示装置１０００は、導光板１０４１と、上記導光
板１０４１に光を提供する発光モジュール１０３１と、上記導光板１０４１の下に反射部
材１０２２と、上記導光板１０４１の上に光学シート１０５１と、上記光学シート１０５
１の上に表示パネル１０６１と、上記導光板１０４１、発光モジュール１０３１、及び反
射部材１０２２を収納するボトムカバー１０１１とを含むことができるが、これに限定さ
れるものではない。

上記ボトムカバー１０１１、反射部材１０２２、導光板１０４１、及び光学シート１０
５１は、ライトユニット１０５０と定義することができる。

上記導光板１０４１は光を拡散させて面光源化させる役割をする。上記導光板１０４１
は透明な材質からなり、例えば、ＰＭＭＡ（polymethyl metaacrylate）のようなアクリ
ル樹脂系列、ＰＥＴ（polyethylene terephthlate）、ＰＣ（poly carbonate）、ＣＯＣ
（cycloolefin copolymer）、及びＰＥＮ（polyethylene naphthalate）樹脂のうちの１
つを含むことができる。

上記発光モジュール１０３１は上記導光板１０４１の少なくとも一側面に光を提供し、
窮極的には表示装置の光源として作用する。

上記発光モジュール１０３１は少なくとも１つを含み、上記導光板１０４１の一側面か
ら直接または間接的に光を提供することができる。上記発光モジュール１０３１は、ボー
ド１０３３と上記に開示された実施形態による発光素子パッケージ１００を含み、上記発
光素子または発光素子パッケージ１００は、上記ボード１０３３の上に所定間隔でアレイ
される。即ち、上記ボード１０３３の上には発光素子がチップまたはパッケージ形態にア
レイされる。

上記ボード１０３３は回路パターン（図示せず）を含む印刷回路基板（ＰＣＢ：Printe
d Circuit Board）でありうる。但し、上記ボード１０３３は一般ＰＣＢだけでなく、メ
タルコアＰＣＢ（ＭＣＰＣＢ：Metal core PCB）、軟性ＰＣＢ（ＦＰＣＢ：Flexible PCB
）などを含むこともでき、これに対して限定するものではない。上記発光素子パッケージ
１００は、上記ボトムカバー１０１１の側面または放熱プレートの上に搭載される場合、
上記ボード１０３３は除去できる。ここで、上記放熱プレートの一部は上記ボトムカバー
１０１１の上面に接触される。

そして、上記多数の発光素子パッケージ１００は、上記ボード１０３３の上に光が放出
される出射面が上記導光板１０４１と所定距離離隔するように搭載され、これに対して限
定するものではない。上記発光素子パッケージ１００は、上記導光板１０４１の一側面で
ある入光部に光を直接または間接的に提供することができ、これに対して限定するもので
はない。

上記導光板１０４１の下には上記反射部材１０２２が配置される。上記反射部材１０２
２は、上記導光板１０４１の下面に入射された光を反射させて上に向かうようにすること
によって、上記ライトユニット１０５０の輝度を向上させることができる。上記反射部材
１０２２は、例えば、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＶＣレジンなどで形成されるが、これに対して限
定するものではない。上記反射部材１０２２は、上記ボトムカバー１０１１の上面である
ことがあり、これに対して限定するものではない。

上記ボトムカバー１０１１は、上記導光板１０４１、発光モジュール１０３１、及び反
射部材１０２２などを収納することができる。このために、上記ボトムカバー１０１１は
上面が開口されたボックス（box）形状を有する収納部１０１２が備えられ、これに対し
て限定するものではない。上記ボトムカバー１０１１はトップカバーと結合され、これに
対して限定するものではない。

上記ボトムカバー１０１１は、金属材質または樹脂材質で形成され、プレス成形または
圧出成形などの工程を用いて製造される。また、上記ボトムカバー１０１１は熱伝導性の
良い金属または非金属材料を含むことができ、これに対して限定するものではない。

上記表示パネル１０６１は、例えばＬＣＤパネルであって、互いに対向する透明な材質
の第１及び第２基板、そして第１及び第２基板の間に介された液晶層を含む。上記表示パ
ネル１０６１の少なくとも一面には偏光板が付着され、このような偏光板の付着構造に限
定するものではない。上記表示パネル１０６１は、光学シート１０５１を通過した光によ
り情報を表示する。このような表示装置１０００は、各種の携帯端末機、ノートブックコ
ンピュータのモニター、ラップトップコンピュータのモニター、テレビなどに適用できる
。

上記光学シート１０５１は、上記表示パネル１０６１と上記導光板１０４１との間に配
置され、少なくとも一枚の透光性シートを含む。上記光学シート１０５１は、例えば拡散
シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートのようなシートのうち、少な
くとも１つを含むことができる。上記拡散シートは入射される光を拡散させ、上記水平ま
たは／及び垂直プリズムシートは入射される光を表示領域に集光させ、上記輝度強化シー
トは損失される光を再使用して輝度を向上させる。また、上記表示パネル１０６１の上に
は保護シートが配置され、これに対して限定するものではない。

ここで、上記発光モジュール１０３１の光経路上には、光学部材として、上記導光板１
０４１、及び光学シート１０５１を含むことができ、これに対して限定するものではない
。

図１０は、本発明の実施形態による表示装置を示す図である。

図１０を参照すると、表示装置１１００は、ボトムカバー１１５２、上記に開示された
発光素子パッケージ１００がアレイされたボード１１２０、光学部材１１５４、及び表示
パネル１１５５を含む。

上記ボード１１２０と上記発光素子パッケージ１００は、発光モジュール１１６０と定
義することができる。上記ボトムカバー１１５２、少なくとも１つの発光モジュール１１
６０、及び光学部材１１５４は、ライトユニットと定義することができる。上記ボード１
１２０の上には発光素子がチップまたはパッケージ形態にアレイされる。

上記ボトムカバー１１５２には収納部１１５３を具備することができ、これに対して限
定するものではない。

ここで、上記光学部材１１５４は、レンズ、導光板、拡散シート、水平及び垂直プリズ
ムシート、及び輝度強化シートなどのうち、少なくとも１つを含むことができる。上記導
光板は、ＰＣ材質またはＰＭＭＡ（Polymethyl methacrylate）材質からなることができ
、このような導光板は除去できる。上記拡散シートは、入射される光を拡散させ、上記水
平及び垂直プリズムシートは入射される光を表示領域に集光させ、上記輝度強化シートは
損失される光を再使用して輝度を向上させる。

図１１は、本発明の実施形態による照明装置の斜視図である。

図１１を参照すると、照明装置１５００は、ケース１５１０と、上記ケース１５１０に
設置された発光モジュール１５３０と、上記ケース１５１０に設置され、外部電源から電
源が提供される連結端子１５２０とを含むことができる。

上記ケース１５１０は放熱特性の良好な材質で形成されることが好ましく、例えば金属
材質または樹脂材質で形成される。

上記発光モジュール１５３０は、ボード１５３２と、上記ボード１５３２に搭載される
実施形態による発光素子または発光素子パッケージ１００を含むことができる。上記発光
素子パッケージ１００は、複数個がマトリックス形態または所定間隔で離隔してアレイさ
れる。上記ボード１５３２の上には発光素子がチップまたはパッケージ形態にアレイされ
る。

上記ボード１５３２は絶縁体に回路パターンが印刷されたものであることがあり、例え
ば、一般印刷回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）、メタルコア（Metal Core）
ＰＣＢ、軟性（Flexible）ＰＣＢ、セラミックＰＣＢなどを含むことができる。

また、上記ボード１５３２は光を効率的に反射する材質で形成されたり、表面が光が効
率的に反射されるカラー、例えば白色、銀色などのコーティング層となることができる。

上記ボード１５３２の上には少なくとも１つの発光素子パッケージ１００が搭載される
。上記発光素子パッケージ１００の各々は少なくとも１つのＬＥＤ（Light Emitting Dio
de）チップを含むことができる。上記ＬＥＤチップは、赤色、緑色、青色、または白色の
有色光を各々発光する有色発光ダイオード、及び紫外線（ＵＶ：Ultra Violet）を発光す
るＵＶ発光ダイオードを含むことができる。

上記発光モジュール１５３０は、色感及び輝度を得るために、多様な発光素子パッケー
ジ１００の組合を有するように配置される。例えば、高演色性（ＣＲＩ）を確保するため
に、白色発光ダイオード、赤色発光ダイオード、及び緑色発光ダイオードを組合せて配置
することができる。

上記連結端子１５２０は、上記発光モジュール１５３０と電気的に連結されて電源を供
給することができる。上記連結端子１５２０は、ソケット方式により外部電源に螺合され
るが、これに対して限定するものではない。例えば、上記連結端子１５２０は、ピン（pi
n）形態に形成されて外部電源に挿入されたり、配線により外部電源に連結されることも
できる。

上記のような熱抵抗及び放熱効率が改善されたパッケージは、上記図１のパッケージ１
００だけでなく、他の実施形態のパッケージ１００Ａ、１００Ｂを適用することができ、
このようなパッケージ及びそのモジュールは、指示装置、照明装置、表示装置などに適用
される時、放熱効率による信頼性を改善させることができる。

実施形態による発光素子パッケージ製造方法は、パッケージ胴体の上に絶縁層を形成す
るステップ、上記絶縁層の上に、シード層、熱拡散層、バリア層、及びボンディング層の
順に形成するステップ、上記ボンディング層の第２領域の上に接着層及び上記接着層の上
に反射層を形成するステップ、及び上記ボンディング層の第１領域の上に発光素子をボン
ディングし、上記第２領域のうち、上記第１領域から電気的に離隔した一部領域の反射層
に発光素子を電気的に連結するステップを含み、上記熱拡散層は銅材質を含み、１０〜５
０μｍの厚さを含む。

以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発
明を限定するのでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応
用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた
各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も
、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。

以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも１つの実施
形態に含まれ、必ず１つの実施形態のみに限定されるのではない。延いては、各実施形態
で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者に
より他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このよ
うな組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。

Claims

上部が開放されたキャビティを有する胴体と、
前記胴体の表面にある絶縁層と、
前記絶縁層の上にある少なくとも１つの電極層と、
前記少なくとも１つの電極層の上にある発光素子と、
前記キャビティに形成されたモールディング部材と、を含み、
前記電極層は熱拡散層及び前記熱拡散層の上に反射層を含み、前記熱拡散層は前記反射層の厚さより少なくとも２０倍さらに厚い厚さを含み、
前記電極層は、
表面粗さを含むボンディング層と、
前記ボンディング層と前記反射層との間にある接着層と、
前記熱拡散層と前記反射層との間にあるバリア層と、
前記熱拡散層と前記絶縁層との間にあるシード層と、を含み、
前記少なくとも１つの電極層は第１電極層及び第２電極層を含み、前記発光素子は、前記第１電極層のボンディング層の上に配置され、前記第１電極層及び前記第２電極層に電気的に連結され、
前記反射層は該反射層の表面に突出した複数の突起を含み、
前記複数の突起は、前記キャビティ内に配置されて前記発光素子から放出された光を反射して、前記モールディング部材と結合され、
前記電極層は前記キャビティ内で互いに異なる積層構造を有し、
前記熱拡散層の厚さは１０〜５０μｍを含み、
前記熱拡散層の厚さは前記電極層の厚さの８５％以上に形成され、
前記電極層は前記絶縁層の厚さより少なくとも２０倍厚い厚さを有し、
前記電極層は前記発光素子を起点に水平方向への熱拡散速度が前記胴体に伝えられる垂直方向への熱拡散速度より高いことを特徴とする、発光素子パッケージ。
前記ボンディング層の厚さは５０００±５００Åであることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
前記電極層は、発光素子が配置され、少なくとも４層の金属層を有する第１領域と、
前記第１領域の外側に少なくとも６層の金属層を有する第２領域と、を含み、
前記発光素子と前記第１電極層のボンディング層の第２領域との間に接合部材を含み、
前記接着層及び前記反射層は、前記ボンディング層の第１領域の上に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
前記反射層は前記キャビティの底面及び側面に配置され、
前記第１電極層と前記第２電極層との間に配置され、前記キャビティから胴体の上面まで延長された分離部を含むことを特徴とする、請求項３に記載の発光素子パッケージ。
前記熱拡散層は前記反射層より前記胴体の表面にさらに近接するように配置されることを特徴とする、請求項１乃至４のうち、いずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
前記熱拡散層は前記ボンディング層の厚さより少なくとも６６倍さらに厚い厚さを有することを特徴とする、請求項１乃至５のうち、いずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
前記シード層は多層構造に形成されることを特徴とする、請求項１乃至６のうち、いずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
前記熱拡散層は銅（Ｃｕ）を含み、３０μｍ±２μｍの厚さで形成されることを特徴とする、請求項５乃至７のうち、いずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
前記熱拡散層は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、及び銀（Ａｇ）のグループのうちの少なくとも１つを含み、前記反射層は、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、銀合金のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１乃至７のうち、いずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
前記発光素子は、
第１導電型半導体層、活性層及び第２導電型半導体層を含む発光構造物と、
前記第１導電型半導体層の上にある第１電極と、
前記第２導電型半導体層の下にある複数の伝導層と、
前記複数の伝導層の下に配置され、前記第１電極層と電気的に連結される伝導性の支持部材と、を含むことを特徴とする、請求項１乃至９のうち、いずれか１項に記載の発光素子パッケージ。
前記胴体はシリコン系列の伝導性材質を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の発光素子パッケージ。
前記胴体には前記胴体の上面から前記胴体の下面まで貫通される少なくとも１つのビア部材を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の発光素子パッケージ。
前記ボンディング層の表面粗さは３０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の発光素子パッケージ。