JP7252665B2 - 発光素子パッケージ - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子パッケージ及びこれを備える紫外線ランプに関する。
発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）は、ＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ＧａＮ系、ＩｎＧａＮ系及び、ＩｎＧａＡｌＰ系などの化合物半導体材料を用いて発光源を構成することができる。
この発光ダイオードはパッケージ化されて多様な色を放出する発光素子パッケージとして用いられており、発光素子パッケージはカラーを示す点灯表示機、文字表示機及び画像表示機などの多様な分野にかけ光源として採用されている。
特に、紫外線発光ダイオード（ＵＶ ＬＥＤ）は２４５ｎｍ～４０５ｎｍの波長帯に分布されている光を発する発光ダイオードである。前記波長帯の中から短波長の場合には殺菌、浄化などに、長波長の場合には露光機または硬化機などに用いることができる。
しかし、紫外線発光ダイオードは発光の際に大量の熱が生じて素子不良がもたらして、動作の信頼性に落ち、放熱のためにパッケージのサイズを大型化すると集積度及び経済性に落ちる。
本発明に係る一実施形態は、新しい構造を有する発光素子パッケージを提供する。
また、本発明の一実施形態は、本体と発光ダイオードとの間に放熱部材を配置した発光素子パッケージを提供する。
また、本発明の一実施形態は、本体と放熱部材との間にバッファ層を配置した発光素子パッケージを提供する。
また、本発明の一実施形態は、紫外線発光ダイオード及びこれの保護素子を有する紫外線発光素子パッケージを提供する。
また、本発明の一実施形態は、空洞（ｃａｖｉｔｙ）内に複数の副空洞を有する発光素子パッケージを提供する。
また、本発明の一実施形態は、副空洞のうち少なくとも一つに紫外線発光ダイオードを保護する保護素子を搭載した発光素子パッケージを提供する。
また、本発明の一実施形態は、紫外線発光素子パッケージを備えた紫外線ランプの信頼性を改良することができる。
本発明の一実施形態による発光素子パッケージは、上部が開放の空洞を有してセラミック材質を含む本体と、前記空洞の底面と前記本体の下面との間の領域に配置された放熱部材と、前記空洞の底面に配置された複数の電極と、前記本体の下面に配置されて前記複数の電極と電気的に接続された複数のパッドと、前記空洞の底面に配置された前記複数の電極のうち何れか一つの上に配置され、前記複数の電極と電機的に接続された発光ダイオードと、前記複数のパッドのうち少なくとも一つと前記放熱部材との間に配置され、前記放熱部材の厚さより薄い厚さを有するバッファ層と、を備える。
また、本発明の一実施形態による発光素子パッケージは、上部が開放の空洞を有してセラミック材質を含む本体と、前記空洞の底面の第１領域に配置された第１電極、前記空洞の底面の第１電極と離隔された少なくとも一つの第２電極を含む複数の電極と、前記本体の下面に配置され前記第１電極と対応される第１パッド、及び前記第２パッドと電気的に接続された第２パッドを含む複数のパッドと、前記空洞の底面に配置された第１電極の上に配置され、前記複数の電極と電機的に接続された発光ダイオードと、前記本体内に配置され、前記第１電極及び前記第１パッドの間に配置された放熱部材と、前記複数のパッドのうち少なくとも一つと前記放熱部材との間に配置されたバッファ層と、を備え、前記放熱部材は表面に凹凸を含む。
また、本発明の一実施形態による紫外線ランプは、発光素子パッケージと、前記発光素子パッケージが配列されたモジュール基板と、を備え、前記発光素子パッケージは、上部が開放された空洞を有してセラミック材質を含む本体と、前記本体内に空洞の底面と前記本体の下面との間の領域に配置された放熱部材と、前記空洞の底面に配置された複数の電極と、前記本体の下面に配置され前記複数の電極と電機的に接続された複数のパッドと、前記空洞の底面に配置された前記複数の電極のうち何れか一つの上に配置され、前記複数の電極と電気的に接続された発光ダイオードと、前記複数のパッドのうち少なくとも一つと前記放熱部材との間に配置され前記放熱部材の厚さより薄い厚さを有するバッファ層と、を備える。
第１実施形態による発光素子パッケージの斜視図である。 図１に示す発光素子パッケージの平面図である。 図１に示す発光素子パッケージの背面図である。 図２に示す発光素子パッケージのＡ－Ａから見た断面図である。 図４に示す放熱部材の凹凸を示す部分拡大図である。 図２に示す発光素子パッケージのＢ－Ｂから見た断面図である。 図４に示す発光素子パッケージの変更例を示す図である。 図４に示す発光素子パッケージの変更例を示す図である。 図４に示す発光素子パッケージの変更例を示す図である。 第２実施形態において、図２に示す発光素子パッケージのＡ－Ａから見た断面図である。 第２実施形態において、図２に示す発光素子パッケージのＢ－Ｂから見た断面図である。 図１０に示す発光素子パッケージの変更例を示す図である。 図１０に示す発光素子パッケージの変更例を示す図である。 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。 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。 第５実施形態による発光素子パッケージを示す図である。 第６実施形態による発光素子パッケージの平面図である。 第７実施形態による発光素子パッケージの平面図である。 本発明の一実施形態による発光ダイオードを示す図である。 本発明の一実施形態による発光素子パッケージを有する紫外線ランプを示す斜視図である。
以下には、添付図面を参考し、本発明の実施形態に対して、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明はそれそれ相異なる形態に具現することができ、ここで説明する実施形態に限定されることはない。
本明細書全体に如何なる部分がどの構成要素を「含む」、「備える」という際、これは特に反対される記述がない限り他の構成要素を外すことではなく、他の構成要素をさらに含むことであるということを意味する。
そして図面から本発明を明らかに説明するために説明と関係ない部分は省略し、複数層及び領域を明らかに表すために厚さを拡大して示しており、本明細書全体を通して類似な部分に対しては類似な部面符号をつけている。
層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるという際、これは他の部分「すぐ上に」あることのみならず、その中間にまた他の部分があることも含める。逆に、どの部分が他の部分「すぐ上に」あるという際には中間に他の部分がないことを意味する。
以下では、図１～図６を参照して本発明の第１実施形態による発光素子パッケージを述べる。
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の斜視図、図２は図１に示す発光素子パッケージの平面図、図３は図１に示す背面図、図４は図２に示すＡ－Ａから見た断面図、図５は図４に示す放熱部材の凹凸を示す拡大図、図６は図２に示すＢ－Ｂから見た断面図である。
図１～図６を参照すると、発光素子パッケージ１００は上部が開放の空洞１１１を含む本体１１０、前記空洞１１１内に複数の副空洞１１２、１１３、前記本体１１０の空洞１１１内に配置された複数の電極１２１、１２３、１２５、前記複数の電極１２１、１２３、１２５のうち第１電極１２１の上に配置された発光ダイオード１３１、前記複数の副空洞１１２、１１３のうちいずれか一つに配置された保護素子１３３を含む。
前記本体１１０は、図４及び図６に示すように、複数の絶縁層Ｌ１－Ｌ７の積層構造から形成されてもよい。前記複数の絶縁層Ｌ１－Ｌ７は、前記発光ダイオード１３１の厚さ方向に積層される。前記複数の絶縁層Ｌ１－Ｌ７はセラミック素材を含み、前記セラミック素材は同時に塑性を行う低温塑性セラミック（ＬＴＣＣ：ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ－ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ）または高温塑性セラミック（ＨＴＣＣ：ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ－ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ）を含む。前記本体１１０内には、任意の絶縁層の上面及び下面のうち少なくとも一つに形成される金属パタ
ーンと、垂直に貫通され前記金属パターンに選択的に接続された接続部材１１７とを含めてもよい。前記接続部剤１１７は、ビアまたはビアホールを含み、これに対する限定はない。他の例として、前記複数の絶縁層Ｌ１－Ｌ７は窒化物または酸化物のような絶縁性部材を含めてもよく、好ましくは、熱伝導率が酸化物または窒化物より高い金属窒化物を含めることができる。前記本体１１０の材質は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、またはＡｌＮであってもよく、熱伝導率が１４０Ｗ／ｍｋ以上の金属窒化物からなりうる。
前記本体１１０の各の絶縁層Ｌ１－Ｌ７の厚さは、同じ厚さであるか少なくとも一つが異なる厚さであってもよく、これに対する限定はない。前記本体１１０の各の絶縁層Ｌ１Ｌ７は、製造工程上の積層された個別層であって、塑性仕上げの上に一体に形成されることができる。前記本体１１０は、絶縁層Ｌ１－Ｌ７が７つの層に積層された構造に示したが、３つ以上の層で積層されてもよく、これに対する限定はない。
前記本体１１０の上部周りは段差構造１１５を含む。前記段差構造１１５は、前記本体１１０の頂面と前記空洞１１１との間に配置され、前記段差構造１１５の上面は前記本体１１０の頂面より低い上面を有し、前記空洞１１１の上部周りに配置される。
前記空洞１１１は、前記本体１１０の上部に前記本体１１０の上面より低い深さを有し形成され、上部が開放される。ここで、前記空洞１１１の上部は発光ダイオード１３１の光が放出される方向になることができる。
前記空洞１１１は多角形状を含み、前記多角形状の空洞１１１は角部分が面取りされた形状、例えば、曲面形状に形成されうる。他の例として、前記空洞１１１は円状を含み、これに対する限定はない。ここで、前記空洞１１１は前記本体１１０の段差構造１１５をはずした領域を含む。
前記空洞１１１の下部の幅は、前記空洞１１１の上部の幅と同じ幅に形成されることがある。また空洞１１１の側壁１１６は、前記空洞１１１のボトムに対して垂直に形成されることがあり、このような構造は同じサイズの空洞の幅を有する絶縁層Ｌ１－Ｌ７を積層することができて、製造構成の改良に繋がる。他の例としては、前記空洞１１１の下部の幅と前記上部の幅は異なる幅に形成されることがあり、その構造は前記空洞１１１にモールディングされるモールド部材との密着力を改良させることができ、水分の浸透を緩和させることができる。
前記空洞１１１の側壁１１６には選択的に金属層が配置されてもよく、前記金属層は反射率が５０％以上の金属や、熱伝導性が高い金属がコーティングされてもよい。前記金属層は前記空洞１１１内においての光抽出の効率を改善させて放熱特性を改良させることができる。ここで、前記金属層は前記空洞１１１の側壁１１６のうち一部の領域に形成されるか、全領域に形成されてもよく、これに対する限定はない。また前記金属層は前記本体１１０の材質がＡｌＮのようによい熱伝導性の材質である場合、形成しないこともある。また前記金属層は、前記空洞の底面にも形成され、空洞の底面においての光反射効率を改良させることができる。ここで、前記空洞１１１の底面に形成された金属層は前記空洞１１１内の電極と回路的にオープンされるように配置されることがある。前述の金属層は８０％以上の反射率を有する反射層に定義されることがある。
前記空洞１１１内には、図１及び図２に示すように、複数の副空洞１１２、１１３が配置される。前記複数の副空洞１１２、１１３間の間隔は前記発光ダイオード１３１の幅より広めに離隔されることがある。各の前記副空洞１１２、１１３の底面は前記空洞１１１の底面よりさらに低い深さに配置され、各の前記副空洞１１２、１１３の深さは少なくとも保護素子１３３の厚さと同じであるがより深いことがある。前記副空洞１１２、１１３の深さは前記保護素子１３３が前記空洞１１１の底面へ突出されない深さに形成されてもよく、前記副空洞１１２、１１３の深さは例えば略１５０μｍ±１０μｍに形成されてもよく、これに対する限定はない。前記複数の副空洞１１２、１１３の深さは、前記空洞１１１の１／２～１／４の深さに形成されることがある。この副空洞１１２、１１３の深さは、発光ダイオード１３１から放出される光の吸収を最小化させることができる。これによって、光抽出効率の低下を防止し、光の指向角が歪曲されることを防止することができる。前記保護素子１３３はツェーナダイオードを含む。
前記複数の副空洞１１２、１１３のうち第１副空洞１１２は発光ダイオード１３１の第
１側面と空洞１１１の一側面との間に配置され、第２副空洞１１３は前記発光ダイオード１３１の第２側面と空洞１１１の他の側面との間に配置される。前記発光ダイオード１３１の第１側面と第２側面とはお互い反対面であってもよい。前記第１副空洞１１２と前記第２副空洞１１３は前記発光ダイオード１３１の中心を経る斜線方向または対称の位置に配置されてもよく、これに対する限定はない。
前記第２副空洞１１３はダミー空洞に配置されてもよく、前記ダミー空洞内には保護素子が配置されることはない。前記第２副空洞１１３は前記発光ダイオード１３１を基に前記第１副空洞１１２と対称的に配置されて、前記空洞１１１内において前記発光ダイオード１３１と対称的に副空洞１１２、１１３を配置することによって、前記発光ダイオード１３１から生じる熱は前記空洞１１１内で均一に膨張されることができて発光素子パッケージの熱的安定性を改良させることができる。他の例として、前記第１及び第２副空洞１１２、１１３は保護素子がないダミー空洞で使用してもよい。
前記空洞１１１及び副空洞１１２、１１３には複数の電極１２１、１２３、１２５、１２７、１２９が配置され、前記複数の電極１２１、１２３、１２５、１２７、１２９は前記発光ダイオード１３１及び前記保護素子１３３に選択的に電源を供給を行う。前記複数の電極１２１、１２３、１２５、１２７、１２９は金属層、例えば、白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）を選択的に含めてることができる。前記各電極１２１、１２３、１２５、１２７、１２９のうち少なくとも一つは単層または多層に形成されてもよい。ここで、多層の電極構造は最上層にはよいボンディングの金（Ａｕ）材質が、最下層には本体１１０との接着性がよいチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）の材質が、中間層には白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）などが配置されてもよい。この電極の積層構造に限定することはない。
前記空洞１１１には、前記発光ダイオード１３１搭載の第１電極１２１と、前記第１電極１２１と離隔された第２電極１２３と、第３電極１２５とを有する。前記第１電極１２１は空洞１１１の中央領域に配置され、第２電極１２３及び前記第３電極１２５は、前記第１電極１２１の両側に配置される。前記第２電極１２３及び第３電極１２５は前記発光ダイオード１３１の中央を基にお互い対称の位置に上部が開放された形状を有し配置されることがある。
前記第２電極１２３は前記空洞１１１の第１角領域に隣接の前記空洞１１１の底面に配置され、前記第３電極１２５は前記空洞１１１の第２角領域に隣接の前記空洞１１１の底面に配置される。ここで、前記第１角領域と第２角領域は、対角線方向に配置されえる。
前記第１副空洞１１２には第４電極１２７及び第２副空洞１１３には第５電極１２９が各々配置される。前記第２及び第３電極１２３、１２５は負極性の電源の供給が行われ、第１、第４及び第５電極１２１、１２７、１２９は正極性の電源の供給が行われる。前記各の電極１２１、１２３、１２５、１２７、１２９の極性は、電極パターンや各素子との接続方式に応じて異なることがあり、これに対する限定はない。
ここで、前記第１電極１２１はぜ延期発光ダイオード１３１の下にパッドまたは伝導性基板が配置されない場合、無極性の金属層または放熱板として用いることもある。また上述の各電極１２１、１２３、１２５、１２７、１２９は金属層に定義されてもよく、これに対する限定はない。
前記第１電極１２１の一部１２１Ａは前記本体１１０の内部に延長され接続部材１１７を介して前記本体１１０の下面まで電気的に接続されることがある。
前記本体１１０の下面には図３～図６に示すように、複数のパッド１４１、１４３、１４５が配置される。前記複数のパッド１４１、１４３、１４５は少なくとも３つのパッドを含み、例えば、第１パッド１４１、第２パッド１４３、第３パッド１４５を含み、前記第１パッド１４１は前記本体１１０の下面一側に配置され、第２パッド１４３は前記本体１１０の下面の中央に配置され、第３パッド１４５は前記本体１１０の下面の他側に配置されうる。前記第２パッド１４３は前記第１パッド１４１と前記第３パッド１４５との間に配置され、前記第１パッド１４１または第３パッド１４５の幅Ｄ２より広い幅（Ｄ１＞Ｄ２）を有する。前記各パッド１４１、１４３、１４５の長さは前記本体１１０の下面長さの７０％以上の長さに配置されてもよく、これに対する限定はない。
ここで、前記少なくとも３つのパッド１４１、１４３，１４５のうち２つは何れか一つの極性の電源の供給が行われる。例えば、第１及び第２パッド１４１、１４３は正極性の電源端に接続され、第３パッド１４５は負極性の電源端に接続されうる。前記正極性の電源端に２つのパッド１４１、１４３を接続することによって、電流経路を分散させることで熱を分散する効果を得られえて、また電流経路を分散することによって電気的な信頼性を確保することができる。
前記本体１１０内には、図４及び図６に示すように、複数の接続部材１１７が配置される。前記接続部材１１７は前記複数の電極１２１、１２３、１２５、１２７、１２９と前記パッドらを選択的に接続する役割を果たす。例えば、第１電極１２１、第４及び第５電極１２７、１２９と第１及び第２パッド１４１、１４３は少なくとも一つの接続部材によって接続されてもよく、第２及び第３電極１２３、１２５と第３パッド１４５とは少なくとも一つの他の接続部材によって接続されてもよく、これに対する限定はない。
図４～図６に示すように、前記本体１１０内には放熱部材１５１が配置される。前記放熱部材１５１は前記発光ダイオード１３１の下、すなわち第１電極１２１の下に配置されてもよい。前記放熱部材１５１の厚さは前記空洞１１１の底面と前記本体１１０の下面との間の厚さより薄い厚さに配置されてもよい。前記放熱部材１５１は、例えば、１５０μｍ以上の厚さに形成されることができる。
前記放熱部材１５１の材質は金属例えば、合金であってもよく、前記合金物質のうちから何れか一つはよい熱伝導性の銅（Ｃｕ）のような金属を含む。前記放熱部材１５１はＣｕＷ合金を含む。
前記放熱部材１５１の下部の幅は、上部の幅より広い幅に形成されてもよい。前記放熱部材１５１の表面形状は円型または多角型であってもよい。前記放熱部材１５１の上面の面積は前記発光ダイオード１３１の下面の面積より少なくとも広い面積に形成されてもよく、これに対する限定はない。
前記放熱部材１５１の下には、第１絶縁層Ｌ１が配置され、前記第１絶縁層Ｌ１はバッファ層として用いる。前記バッファ層は、前記放熱部材１５１と前記パッド１４１、１４３、１４５との間に配置され、前記放熱部材１５１の表面の凹凸１５１に対してバッファの役割を果たし、第２パッド１４３と接する前記本体１１０の表面を平らに形成されるようにすることで半田の接着力を改良させることができる。前記放熱部材１５１の下面凹凸１５２は１０μｍ（ＲＭＳ：ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ）以下、例えば５μｍ（ＲＭＳ）以下に形成されることができる。前記第１絶縁層Ｌ１の上面は前記放熱部材１５１の凹凸１５２によって粗く形成される。これによって、前記第１絶縁層Ｌ１の上面は下面よりさらに粗く形成されることができる。
前記放熱部材１５１の上面の上には第１電極１２１が配置され、前記第１電極１２１と前記発光ダイオード１３１との間にはボンディング層が配置される。前記ボンディング層は前記放熱部材１５１の上面の凹凸を緩和させることができる厚さ、例えば、略５μｍ厚さに形成されることができる。前記ボンディング層はＡｕＳｎのような伝導性接合部剤を含めてもよい。
前記空洞１１１内には発光ダイオード１３１が配置されてもよい。前記発光ダイオード１３１は紫外線発光ダイオードとして、２４５ｎｍ～４０５ｎｍ帯の波長を有する紫外線発光ダイオードであってもよい。すなわち、略２８０ｎｍの短波長の紫外線を放出するか、３６５ｎｍまたは３８５ｎｍの長波長の紫外線を放出する発光ダイオードの両方に適用可能である。
図２に示すように、発光ダイオード１３１は第１電極１２１と伝導性接着剤でボンディングされ、第１接続部材１３５で第２電極１２３に接続されてもよい。前記発光ダイオード１３１は前記第１電極１２１と第２電極１２３と電気的に接続されてもよい。前記発光ダイオード１３１の接続方式は、ワイヤーボンディング、ダイボンディング、フリップチップボンディング方式を選択的に用いて搭載することができ、このボンディング方式はチップの種類及びチップの電極位置に応じて変更されることがある。前記保護素子１３３は第４電極１２７へボンディングされて第２接続部材１３７で第３電極１２５へ接続されることができ、第３電極１２５と第４電極１２７に電気的に接続されてもよい。前記第１及び第２接続部材１３５、１３７はワイヤーを含む。
発光ダイオード１３１はＩＩＩ族とＶ族元素の化合物半導体、例えばＡｌＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ系などの半導体を用いて製造された半導体発光素子を選択的に含めることができる。
前記空洞１１１及び副空洞１１２、１１３のうち少なくとも一つにはモールド部材が配置されることができ、このモールド部材はシリコンまたはエポキシのような透光性材料を含む。
図７は、図４に示す発光素子パッケージの上にガラスフィルムを配置する例を示す図である。
図７に示すように、本体１１０の上には前記空洞１１１を覆うガラスフィルム１６１が形成される。前記ガラスフィルム１６１はガラス系の材質を含み、その上面は平らな面で配置されてもよい。
前記ガラスフィルム１６１は、例えば、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２または光学ガラス（Ｎ－ＢＫ７）の透明な物質で形成されることができ、ＳｉＯ２の場合、石英結晶またはＵＶＦｕｓｅｄＳｉｌｉｃａであってもよい。また、前記ガラスフィルム１６１は低鉄ガラスであってもよい。
前記本体１１０の上層部の第６及び第７絶縁層Ｌ６、Ｌ７と下層部の第５絶縁層Ｌ５との間には幅差によって段差構造１１５が形成され、前記段差構造１１５の上には前記ガラスフィルム１６１が安着される。前記ガラスフィルム１６１は円型または多角型の形状を含めてもよい。前記ガラスフィルム１６１は前記本体１１０上に締結手段または／及び接着手段などで結合されてもよい。前記段差構造１１５には前記ガラスフィルム１６１を支持及び固定するための別途の構造物がさらに形成されてもよく、これに対する限定はない。
前記ガラスフィルム１６１の厚さは、前記本体１１０の上層部Ｌ６、Ｌ７の厚さ以下であってもよく、これに対する限定はない。また前記ガラスフィルム１６１の厚さは、前記本体１１０の第６絶縁層Ｌ６と第５絶縁層Ｌ５との間の幅差の１／２以下であってもよい。
前記ガラスフィルム１６１と前記本体１１０の段差構造１１５の上面との間には、接着剤（図示せず）が塗布されていてもよく、前記接着剤としては例えば、Ａｇペースト、ＵＶ接着剤、鉛フリーの低温ガラス、アクリル接着剤またはセラミック接着剤などが挙げられる。
前記空洞１１１及び副空洞１１２、１１３のうち少なくとも一つにはモールド部材が配置されてもよい。前記空洞１１１には別途のモールド部材でモールディングしなく、非活性気体で満たすことがある。これは前記空洞１１１に窒素のような非活性気体が満たすことによって水分及び酸素などのような環境的要因から前記発光ダイオード１３１を保護できる。ここで、前記副空洞１１２、１１３にはモールド部材が満たされてもよく、これに対する限定はない。
前記本体１１０内に放熱部材１５１を配置さて放熱効率を改良させることによって発光ダイオード１３１の波長と関係なく同じパッケージ構造を適用可能になることから波長に関係なくパッケージの汎用使用が可能になる。
図８は、図４に示す発光素子パッケージの変更例である。
図８に示すように、本体１１０の空洞１１１の側壁１１６Ａが前記空洞１１１の底面に対して斜めの構造を有する。前記空洞１１１は上部の幅が下部の幅より広い形状を含み、例えば、上部に沿うほど段々広がる形状を含む。前記空洞１１１の側壁１１６Ａはガラスフィルム１６１と前記空洞１１１の底面との間の周りに斜めの構造に形成され、光抽出の効率を改良させることができる。
図９は、図４に示す発光素子パッケージの変更例である。
図９に示すように、発光素子パッケージは、空洞１１１内にモールド部材１７０が配置される。前記モールド部材１７０は前記空洞１１１及び副空洞１１２、１１３とに配置されてもよい。前記モールド部材１７０は副空洞１１２、１１３にモールディングされ、空洞１１１内には空き空間として配置してもよい。前記モールド部材１７０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めてもよい。
前記空洞１１１の上には図７に示すようなガラスフィルムが配置されてもよく、これに対する限定はない。また副空洞１１２、１１３に形成されたモールド部材と前記空洞１１１に満たされたモールド部材との材質が異なることもある。
放熱部材１５１Ａは前記空洞１１１の底面と離隔されてもよい。前記第１電極１２１と前記放熱部材１５１Ａの上面との間には、第３絶縁層Ｌ３が配置されてもよく、前記第３絶縁層Ｌ３は前記放熱部材１５１Ａの上面の凹凸に対する上部バッファ層として役割を果たしてもよい。
図１０及び図１１は第２実施形態である。図１０は、図２に示す発光素子パッケージのＡ－Ａから見た断面図で、図１１は図２に示す発光素子パッケージのＢ－Ｂから見た断面図である。第２実施形態を説明することにおいて、第１実施形態と同部分は第１実施形態を参照する。
図１０及び図１１を参照すると、発光素子パッケージは、空洞１１１を含む本体１１０、前記空洞１１１内に複数の副空洞１１２、１１３、前記本体１１０の空洞１１１内に配置された複数の電極１２１、１２３、１２５、前記複数の電極１２１、１２３、１２５のうち第１電極１２１上に配置された発光ダイオード１３１、前記複数の副空洞１１２、１１３のうちいずれか一つに保護素子１３３を含む。
前記本体１１０は、複数の絶縁層Ｌ１－Ｌ７の積層構造に形成されてもよい。前記複数の絶縁層Ｌ１－Ｌ７は、セラミック素材を含み、前記セラミック素材は同時に塑性を行う低温塑性セラミック（ＬＴＣＣ：ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ－ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ）または高温塑性セラミック（ＨＴＣＣ：ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ－ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ）を含む。前記本体１１０の材質は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、またはＡｌＮであってもよく、好ましくは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなるか、熱伝導率が１４０Ｗ／ｍｋ以上の金属窒化物からなってもよい。前記本体１１０は、複数のセラミック層の積層構造を含めてもよい。
前記本体１１０内には、放熱部材１５０が配置されている。前記放熱部材１５０は前記発光ダイオード１３１と前記本体１１０の下面との間に配置されている。前記放熱部材１５０は前記発光ダイオード１３１の下、すなわち第１電極１２１の下に接触されてもよい。前記放熱部材１５０の厚さＴ１は、前記空洞１１１の底面と前記本体１１０の下面との間の厚さ（＝Ｔ１＋Ｔ２）より薄い厚さに配置されてもよい。前記放熱部材１５０は、例えば、１５０μｍ以上の厚さに形成されることができる。前記放熱部材１５０の材質は金属例えば、合金であってもよく、前記合金物質のうちから何れか一つはよい熱伝導性の銅（Ｃｕ）のような金属を含む。前記放熱部材１５０はＣｕＷ合金を含む。前記放熱部材１５０は、前記第１絶縁層Ｌ１より厚い、例えば、３倍～８倍の厚さに形成されることができる。
前記放熱部材１５０は第１方向においての下面の幅Ｄ３が上面の幅より広い幅に形成されてもよい。前記放熱部材１５０の表面形状は円状または多角形状であってもよい。前記放熱部材１５０の第２方向においての下面の幅Ｄ６は、前記第１方向においての幅Ｄ３より広くてもよく、これは副空洞１１２、１１３が配置される領域に応じて変更されうる。
前記放熱部材１５０の上面の面積は前記発光ダイオード１３１の下面の面積より少なくとも広い面積に形成されてもよく、これに対する限定はない。
前記放熱部材１５０は第１放熱部５１及び第２放熱部５３を含み、前記第１放熱部５１は第１電極１２１の下に配置されて前記発光ダイオード１３１と電気的に接続されることができる。前記第２放熱部５３は前記第１放熱部５１の下に配置されて前記第１放熱部５１の幅Ｄ５より広い幅を有し配置される。前記第１放熱部５１は前記発光ダイオード１３１から伝導される熱を本体１１０を介して放熱するか前記第２放熱部５３に伝導し、前記第２放熱部５３は前記第１放熱部５１から伝導された熱を本体１１０に伝導するか第１絶縁層Ｌ１を介して第２パッド１４３に伝導する。このため、前記第２放熱部５３の下面の面積は前記第２パッド１４３の上面の面積よりは小さくて前記第１放熱部５１の上面の面積よりは大きい面積に形成されることができる。
また前記放熱部材１５０と前記第１副空洞１１２との間の間隔Ｄ４は少なくとも０．３ｍｍ以上に離隔されることができる。上述の間隔Ｄ４より狭い場合、セラミック材質の本体１１０が割れるか壊れるという問題があるため、前記間隔Ｄ４以上に離隔されなければならない。また前記間隔Ｄ４は前記発光ダイオード１３１から放出された光の干渉を減らすことができる。
ここで、前記放熱部材１５０の第１放熱部５１の上面周りに前記放熱部材１５０の側面より突出された突起５１Ａを含めて、前記突起５１Ａは前記第１放熱部５１から前記空洞１１１の側方向または前記本体１１０の側方向に突出される。この突起５１Ａ間の間隔は第１電極１２１の下面の面積よりは小さくて前記発光ダイオード１３１の下面の面積よりは大きく形成されてもよく、これに従って放熱の効率は改良されることができる。前記第１放熱部５１の突起５１Ａは前記第１副空洞１１２または第２副空洞１１３との０．３ｍｍ以上の間隔Ｄ４に離隔される。この間隔Ｄ４は副空洞１１２、１１３の周辺領域において前記空洞１１１の底面が損傷されることを防止できる。
また、前記第１放熱部５１の周りは突起５１Ａ及び前記第２放熱部５３より内側に凹む溝形状を有する凹所構造に配置され、前記凹所構造は前記放熱部材５１の結合力の効果ができる。
前記放熱部材１５０の下には、第１絶縁層Ｌ１が配置され、前記第１絶縁層Ｌ１はバッファ層として用いる。前記バッファ層は、前記放熱部材１５０と前記パッド１４１、１４３、１４５との間に配置され、前記放熱部材１５０の表面の凹凸に対してバッファの役割を果たし、第２パッド１４３と接する前記本体１１０の表面を平らに形成されるようにすることで半田の接着力を改良させることができる。前記第１絶縁層Ｌ１の厚さＴ２は、５０μｍ以下であり、好ましくは、略２０～５０μｍに形成されてもよい。この第１絶縁層Ｌ１の厚さＴ２は、前記放熱部材１５０の表面凹凸を干渉させえる厚さである。
前記空洞１１１及び副空洞１１２、１１３のうち少なくとも一つにはモールド部材が配置されることができ、このモールド部材はシリコンまたはエポキシのような透光性材料を含む。
図１２は、図１０に示す発光素子パッケージの変更例を示す図である。
図１２に示すように、本体１１０の上には前記空洞１１１を覆うガラスフィルム１６１が形成される。前記ガラスフィルム１６１は所定の強度を有するガラス系の材質であり、上面が平らな面に配置されることがある。
前記ガラスフィルム１６１は、例えば、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２または光学ガラス（Ｎ－ＢＫ７）の透明な物質で形成されてもよく、ＳｉＯ２の場合、石英結晶またはＵＶ Ｆｕｓｅｄ Ｓｉｌｉｃａであってもよい。また、前記ガラスフィルム１６１は低鉄ガラスであってもよい。
前記本体１１０の上層部の第６及び第７絶縁層Ｌ６、Ｌ７と下層部の第５絶縁層Ｌ５との間には幅差Ｄ７によって段差構造１１５が形成され、前記段差構造１１５は前記本体１１０の上面Ｓ１より低い上面を有する。前記段差構造１１５の上には前記ガラスフィルム１６１が安着される。前記ガラスフィルム１６１は円状または多角の形状を含めてもよい。前記ガラスフィルム１６１は前記本体１１０上に締結手段または／及び接着手段などで結合されてもよい。前記段差構造１１５には前記ガラスフィルム１６１を支持及び固定するための別途の構造物がさらに形成されてもよく、これに対する限定はない。
前記ガラスフィルム１６１の厚さＴ３は、前記本体１１０の上層部Ｌ６、Ｌ７の厚さＴ４以下であってもよく、これに対する限定はない。また前記ガラスフィルム１６１の厚さＴ３は、前記本体１１０の第６絶縁層Ｌ６と第５絶縁層Ｌ５との間の幅差の１／２以下であってもよい。
前記ガラスフィルム１６１と前記本体１１０の段差構造１１５の上面との間には、接着剤（図示せず）が塗布されていてもよく、前記接着剤としてはＡｇペースト、ＵＶ接着剤、鉛フリーの低温ガラス、アクリル接着剤またはセラミック接着剤などが挙げられる。
前記空洞１１１及び副空洞１１２、１１３のうち少なくとも一つにはモールド部材が配置されてもよい。前記空洞１１１には別途のモールド部材でモールディングしなく、非活性気体で満たすことがある。すなわち、窒素のような非活性気体で満たされることによって水分及び酸素などのような環境的要因から前記発光ダイオード１３１を保護できる。ここで、前記副空洞１１２、１１３にはモールド部材が満たされてもよく、これに対する限定はない。
前記本体１１０内に放熱部材１５０を配置さて放熱効率を改良させることによって発光ダイオード１３１の波長と関係なく同じパッケージ構造を適用可能になることから波長に関係なくパッケージの汎用使用が可能になる。
本体１１０の第１絶縁層Ｌ１には複数の伝導性ビア１５７が形成され、前記複数の伝導性ビア１５７は前記放熱部材１５０と前記第１パッド１４３を電気的に接続する。また、前記複数の伝導性ビア１５７は放熱経路として用いることもでき、放熱の効率を改良できる。
図１３は、図１０に示す発光素子パッケージの変更例を示す側断面図である。
図１３に示すように、本体１１０の空洞１１１の側壁１１６Ａは斜めの構造を含む。前記空洞１１１は上部の幅が下部の幅より広い形状を含み、例えば、上部に沿うほど段々広がる形状を含む。前記空洞１１１の側壁１１６Ａの斜めの構造は光抽出の効率を改良させることができる。
前記空洞１１１内にモールド部材１７０が配置される。前記モールド部材１７０は前記空洞１１１と副空洞１１２、１１３とに配置されてもよい。前記モールド部材１７０は副空洞１１２、１１３にモールディングされ、空洞１１１内には空き空間として配置してもよい。前記モールド部材１７０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めてもよい。また副空洞１１２、１１３に形成されたモールド部材１７０と前記空洞１１１に満たされたモールド部材との材質が異なってもよく、これに対する限定はない。
前記空洞１１１の上にはガラスフィルム１６１が配置されてもよく、これに対する限定はない。
図１４は、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。第３実施形態を説明することにおいて、第１実施形態と同部分は第１実施形態を参照する。
図１４を参照すると、発光素子パッケージは上部が開放の空洞１１１を含む本体１１０Ａ、前記本体１１０Ａの空洞１１１内に配置された複数の電極１２１、１２３、１２５、前記複数の電極１２１、１２３、１２５のうち第１電極１２１の上に配置された発光ダイオード１３１を備える。
前記本体１１０Ａは複数の絶縁層Ｌ２～Ｌ７の積層構造に形成されてもよい。前記複数の絶縁層Ｌ２～Ｌ７は、前記発光ダイオード１３１の厚さ方向に積層される。前記複数の絶縁層Ｌ２～Ｌ７は、セラミック素材を含み、前記セラミック素材は同時に塑性を行う低温塑性セラミック（ＬＴＣＣ：ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ－ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ）または高温塑性セラミック（ＨＴＣＣ：ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ ｅ ｃｏ－ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ）を含む。前記本体１１０Ａの材質は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、またはＡｌＮであってもよい。
前記本体１１０の下面にはバッファ層１０１が配置され、前記バッファ層１０１は例えば、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ、Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＣ（ＳｉＣ－ＢｅＯ）、ＢｅＯ，ＣｅＯ、ＡｌＮのようなセラミックであってもよい。前記バッファ層１０１は、熱伝送性物質のＣ（ダイアモンド、ＣＮＴ）の成分のうち何れか一つに形成されることができ、前記本体１１０Ａとお互い異なる材質で形成されてもよい。
前記バッファ層１０１は絶縁層材質を含み、その種類としてはｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ ｒｅｓｉｎ、ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ、ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｒｅｓｉｎ、ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓ ｒｅｓｉｎ、ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓ ｒｅｉｎ、ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｓ ｒｅｓｉｎ、ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ ｒｅｓｉｎ （ＰＰＥ）、ｐｏｌｙｐｈｅｎｉｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ ｒｅｓｉｎ （ＰＰＯ）、ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓｕｌｆｉｄｅｓ ｒｅｓｉｎ、ｃｙａｎａｔｅ ｅｓｔｅｒ ｒｅｓｉｎ、ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ （ＢＣＢ）、ｐｏｌｙａｍｉｄｏ－ａｍｉｎｅ ｄｅｎｄｒｉｍｅｒｓ （ＰＡＭＡＭ）、及びｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ－ｉｍｉｎｅ、ｄｅｎｄｒｉｍｅｒｓ（ＰＰＩ）及びＰＡＭＡＭ内部構造及び有機シリコンの外面を有するＰＡＭＡＭ－ＯＳ（ｏｒｇａｎｏｓｉｌｉｃｏｎ）を単独または組合を含む樹脂で構成されてもよい。
前記バッファ層１０１内にはＡｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒのうち少なくとも一つを有する酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物のうち少なくとも一つを加えてもよい。ここで、前記バッファ層１０１内に加えられた化合物は熱拡散材であってもよく、前記熱拡散材は所定サイズの粉末粒子、粒、フィラ（ｆｉｌｌｅｒ）、添加剤として用いられることができ、以下の説明の便宜上のため熱拡散材とする。ここで、熱拡散材は絶縁性材質または伝導性材質であってもよく、そのサイズは１Å～１００，０００Åで使用可能で、熱拡散の効率のために１，０００Å～５０，０００Åで形成されてもよい。前記拡散材の粒子形状は矩形または不規則な形状を含めてもよく、これに対する限定はない。
前記熱拡散材はセラミック材質を含み、前記セラミック材質は同時に塑性を行う低温塑 性セラミック（ＬＴＣＣ：ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ－ｆｉｒｅｄ ｃｅｒ ａｍｉｃ）、高温塑性セラミック（ＨＴＣＣ：ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ－ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ）、アルミナ（ａｌｕｍｉｎａ）、水晶（ｑｕａｒｔｚ）、ジルコン酸カルシウム（ｃａｌｃｉｕｍ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ）、フォルステライト（ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ）、ＳｉＣ、黒鉛、溶融シリカ（ｆｕｓｅｄｓｉｌｉｃａ）、ムライト（ｍｕｌｌｉｔｅ）、董青石（ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ）、ジルコニア（ｚｉｒｃｏｎｉａ）、ベリリア（ｂｅｒｙｌｌｉａ）及び窒化アルミニウム（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｎ ｉｔｒｉｄｅ）のうち少なくとも一つを含む。
前記バッファ層１０１は、前記本体１１０Ａと前記複数のパッド１４１、１４３、１４５との間に配置されてもよい。前記バッファ層１０１は前記放熱部材１５１の下面と接触され、前記放熱部材１５１の表面凹凸に対するバッファの役割を果たし、前記放熱部材１５１から伝導される熱を放熱することができる。
前記バッファ層１０１の上面の面積は、前記本体１１０Ａの下面の面積と同じ面積に形成されてもよく、これに対する限定はない。
図１５は、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。第４実施形態を説明することにおいて、第１実施形態と同部分は第１実施形態を参照する。
図１５を参照すると、発光素子パッケージは、本体１１０の下面と前記発光ダイオード１３１との間に配置された放熱部材１５１と、前記放熱部材１５１と前記第２パッド１４３との間のバッファ層１０３とを備える。
前記バッファ層１０３は前記第２パッド１４３と異なる金属材質で形成されてもよく、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｃｒ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｃｕ、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｔｉ／Ｃｕのような材質のうちから少なくとも一つを含めてもよい。前記バッファ層１０３は、前記放熱部材１５１の凹凸より小さい凹凸を有する金属材質に形成されてもよい。他の例として、前記バッファ層１０３は金属酸化物を含み、これに対する限定はない。前記バッファ層１０３の幅は前記放熱部材１５１の下面の幅以上に形成されてもよく、前記第２パッド１４３の上面の幅以下に形成されてもよい。
前記バッファ層１０３は、前記放熱部材１５１の表面凹凸に対するバッファの役割と電気伝導層として用いられる。前記バッファ層１０３は前記本体１１０の下に配置される溝１０２に配置され、前記放熱部材１５１の下面と前記第２パッド１４３の上面に接触される。これによって、前記放熱部材１５１から伝導される熱を前記第２パッド１４３に伝達し、前記第２パッド１４３から入力の電源を前記放熱部材１５１を介して供給を行なうことができる。
図１６は、第５実施形態による発光素子パッケージを示す図である。第５実施形態を説明することにおいて、第１実施形態と同部分は第１実施形態を参照する。
図１６を参照すると、発光素子パッケージは、本体１１０の下面と前記発光ダイオード１３１との間に配置された放熱部材１５１と、前記放熱部材１５１と前記第２パッド１４３との間のバッファ層１０４とを備える。
前記バッファ層１０４は第２パッド１４３と前記放熱部材１５１との間に配置され、第２パッド１４３と前記放熱部材１５１との間に接触される。前記バッファ層１０４は絶縁性材質であって、熱伝導層としての役割する果たすことができ、例えば、セラミック材質で形成されてもよい。
前記バッファ層１０４は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉｘＯｙ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉｘＮｙ、ＳｉＯｘＮｙ、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ、Ｓｉ３Ｎ４，ＳｉＣ（ＳｉＣ－ＢｅＯ）、ＢｅＯ，ＣｅＯ、ＡｌＮのようなセラミック系であってもよい。前記熱伝送性物質は、Ｃ（ダイアモンド、ＣＮＴ）の成分のうち何れか一つに形成されてもよい。前記バッファ層１０４内にはＡｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｚｒのうち少なくとも一つを有する酸化物、窒化物、フッ化物、硫化物のうち少なくとも一つを加えてもよい。
前記バッファ層１０４は絶縁性材質であって、熱伝導層としての役割することができる。前記バッファ層１０４は前記本体１１０の下に配置される溝１０２に配置され、前記放熱部材１５１の下面と前記第２パッド１４３の上面に接触される。これによって、前記放熱部材１５１から伝導される熱を前記第２パッド１４３へ伝達する。
図１７は、第６実施形態による発光素子パッケージを示す平面図である。
図１７に示すように、発光素子パッケージは第１電極１２２及び第２電極１２３は正極性の電源が接続され、第３電極１２５は負極性の電源が接続されてもよい。前記発光ダイオード１３１は少なくとも２つの接続部材１３５、１３６で第２電極１２３と第３電極１２５に各々接続されてもよい。前記接続部材１３５、１３７はワイヤーを含む。
前記発光ダイオード１３１は第１電極１２２とは電気的接続せず、物理的に接続されてもよい。
図１８は、第７実施形態による発光素子パッケージを示す平面図である。
図１８に示すように、発光素子パッケージの空洞１１１内には少なくとも４つの副空洞１１２、１１３、１１３Ａ、１１３Ｂが配置され、前記少なくとも４つの副空洞１１２、１１３、１１３Ａ、１１３Ｂのうち少なくとも一つには保護素子１３３が配置されてよい。ここで、副空洞１１２、１１３、１１３Ａ、１１３Ｂのうち少なくとも２つには前記発光ダイオード１３１が複数である場合、各の発光ダイオード１３１を各々保護する保護素子が搭載されてもよく、これに対する限定はない。
前記複数の副空洞１１２、１１３、１１３Ａ、１１３Ｂは前記発光ダイオード１３１の中央を中心にお互い対称に配置される。これによって、空洞１１１内においての放熱による不均一を改良することができ、本体１１０の歪みを防止することができ、結果的に発光ダイオード１３１またはワイヤーがボンディング部分から分離されることを最小化できる。
図１９は、本発明の一実施形態による紫外線発光ダイオード１３１の一例を示す図である。
図１９に示すように、発光ダイオード１３１は、垂直型電極構造を有する発光素子であって、第１電極層２１、第１導電型半導体層２３、活性層２５、第２導電型半導体層２７及び第２電極層２９を有する。前記発光ダイオード１３１は水平型電極構造を有する発光素子に変更されてもよく、これに対する限定はない。
前記第１電極層２１は伝導性支持基板を含めるか、パッドとして役割を果たしてもよい。前記第１電極層２１は化合物半導体が成長する基板として用いてもよい。
前記第１電極層２１の上には、ＩＩＩ族－Ｖ族の窒化物半導体層が形成されるのに半導体の成長装備は電子ビーム蒸着機、ＰＶＤ（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓ ｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＰＬ Ｄ（ｐｌａｓｍａ ｌａｓｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、二重型の熱蒸着機（ｄｕａｌ－ｔｙｐｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）、ＭＯＣＶＤ（ｍｅｔａｌ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などによって形成されてもよく、この装備に限定はない。
第１電極層２１の上には第１導電型半導体層２３が配置され、前記第１導電型半導体層２３はＩＩ族－ＶＩ族またはＩＩＩ族－Ｖ族化合物半導体、例えば、ＧａＮ、ＩｎＮ、Ａ ｌＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮのうち少なくとも一つで形成されうる。第１導電型半導体層２３には第１導電型ドーパントがドーピングされてもよく、第１導電型ドーパントはｎ型ドーパントであってＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどから一つを加えてもよい。
前記第１導電型半導体層２３内には所定領域に電流拡散構造を有する。電流拡散構造は、垂直方向への電流拡散速度より水平方向への電流拡散速度が高い半導体層を含む。前記電流拡散構造は、例えば、ドーパントの濃度または伝導性の差を有する複数の半導体層を含めることができる。
前記第１導電型半導体層２３の上には、活性層２５が配置され、前記活性層２５は単一量子井戸または多重量子井戸（ＭＱＷ）構造に形成されてもよい。活性層２５のバリヤー層／井戸層の周期は、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ、またはＩｎＡｌＧａＮ／ＩｎＡｌＧａＮの周期のうち少なくとも一つを含めてもよい。
第１導電型半導体層２３と活性層２５との間には、第１導電型クラッド層（図示せず）が形成されてもよく、前記第２導電型半導体層２７と前記活性層２５との間には第２導電型クラッド層（図示せず）が配置されてもよい。前記各導電型クラッド層は、前記活性層２５の井戸層のエネルギーバンドギャップより高いバンドギャップを有する化合物半導体で形成されることがある。
前記活性層２５の上には第２導電型半導体層２７が形成される。第２導電型半導体層２７は第２導電型ドーパントがドーピングされたｐ型半導体層として具現されえる。ｐ型半導体層は、ＧａＮ，ＩｎＮ，ＡｌＮ，ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＡｌＧａＮ，ＡｌＩｎＮなどのような化合物半導体のうち何れか一つ以上からなってもよい。第２導電型ドーパンはｐ型ドーパントであって、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを含む。
第２導電型半導体層２７内には所定領域に電流拡散構造を有する。電流拡散構造は、垂直方向への電流拡散速度より水平方向への電流拡散速度が高い半導体層を含む。
また、第１導電型半導体層２３はｐ型半導体層、第２導電型半導体層２７はｎ系半導体層で具現されうる。発光構造物は、ｎ－ｐ接合構造、ｐ－ｎ接合構造、ｎ－ｐ－ｎ接合構造、ｐ－ｎ－ｐ接合構造のうち何れか一つの構造に具現されうる。以下、実施形態の説明のために、半導体層の最上層は、第２導電型半導体層２７をその例として説明する。
前記第２導電型半導体層２７の上には第２電極層２９が配置される。前記第２電極層２
９は、ｐ型ペッドまたは／及び電極層を含めてもよい。前記電極層は酸化物または窒化物系の透光層、例えば、ＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯＮ（ｉｎｄ ｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏ ｘｉｄｅ）、ＩＺＯＮ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＩＺ ＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ） 、 ＩＡＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ａｌ ｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ） 、 ＩＧＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｚ ｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩＧＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｇａｌｌｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＩｒＯｘ、ＲｕＯx、ＮｉＯの物質中から選択され形成されることができる。
前記第２電極層２９は電流を拡散する電流拡散層としての役割を果たしえる。また、第２電極層２９は反射電極層であってもよく、反射電極層はＡｇ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｈｆ及びこれらの選択的に組み合わせて構成される物質の中から形成されえる。第２電極層２９は単層または多層構造の金属層を含めることがある。
図２０は、本発明の一実施形態による発光素子パッケージを有する紫外線ランプを示す斜視図である。
図２０に示すように、照明装置１５００は、ケース１５１０と、前記ケース１５１０に設けられた発光モジュール１５３０と、前記ケース１５１０に設けられ外部電源から電源の提供が行われる接続端子１５２０を備えることができる。
前記ケース１５１０は、放熱特性が良好な材質から形成されることが好ましく、例えば、金属材質又は樹脂材質から形成されることができる。
前記発光モジュール１５３０は、モジュール基板１５３２と、前記もージュル基板１５３２に搭載される実施形態による発光素子パッケージ１００を含めてもよい。複数の前記発光素子パッケージ１００がマットリックス状または所定間隔で離隔されて配列されうる。
前記モジュール基板１５３２は、絶縁体に回路パターンが印刷されたものであってもよく、例えば、一般の印刷回路ボード（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）、メタルコアＰＣＢ、フレキシブルＰＣＢ、セラミックＰＣＢ、ＦＲ－４基板などがありうる。
また、前記モジュール基板１５３２は、光を效率的に反射する材質から形成されるか、表面が光の效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からなりうる。
前記モジュール基板１５３２上には、前記実施形態に開示の少なくとも一つの発光素子パッケージ１００が搭載されうる。前記発光素子パッケージ１００の各々は、少なくとも一つの発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を含めてもよい。前記紫外線発光ダイオードは、２４５ｎｍ～４０５ｎｍ帯の波長を有する紫外線発光ダイオードであってもよい。すなわち、略２８０ｎｍの短波長の紫外線を放出するか、３６５ｎｍまたは３８５ｎｍの長波長の紫外線を放出する発光ダイオードの両方に適用可能である。
前記接続端子１５２０は、前記発光モジュール１５３０と電気的に接続されて電源を供給できる。前記接続端子１５２０は、ソケット方式で外部電源にまわし挟まれて結合されるが、これに対して限定しない。例えば、前記接続端子１５２０は、ピン（ｐｉｎ）状に形成されて外部電源に挿入されるか、配線により外部電源に接続されることもできる。
以上に本発明の実施形態に対して詳しく述べたが、本発明の権利範囲はこれに限定されるではなく、後の請求範囲から定義する本発明の基本概念を用いる当業者の如何なる変更及び改良形態または本発明の権利範囲に属する。
本発明の一実施形態は、紫外線発光素子パッケージ内に置いてツェーナダイオードのような保護素子を備えて紫外線発光ダイオードを保護できる効果がある。また、本発明の一実施形態は、発光素子パッケージの空洞内において保護素子による光効率の低下を防止でき、発光素子パッケージにおいて保護素子による指向角の歪曲を改良させることができる。また、本発明の一実施形態は、発光素子パッケージ内に放熱部材を配置し、放熱効率を改良させることができる。また、空洞の隅部分を屈曲になるようにすることによって、湿気の浸透を抑制できる効果がある。また、本発明の一実施形態は２４５ｎｍ～４０５ｎｍの波長帯の紫外線発光ダイオードを全適用可能であることから波長帯別にパッケージを製造せず汎用使用が可能になる。
本発明の一実施形態は、発光素子パッケージにおいてパッケージの本体がセラミック材質である場合、本体の空洞内に発光ダイオードに対して対称的に複数の副空洞によってセラミック材質のパッケージ本体内においての熱膨張が均一な分布に行なわれることができる。これによって、セラミック材質のパッケージにおいての熱的安定性は改良できる。また、本発明の一実施形態は、紫外線発光素子パッケージを有する紫外線ランプの信頼性を改良させられることができる。
以上で実施形態として説明された特徴、構造、効果などは本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれ、必ず一つの実施形態にだけ限定されるものではない。なお、各実施形態にて例示された特徴、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又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係された内容は、本発明の範囲に含まれるものと解析されなければならない。

Claims (9)

  1. 上面と下面とを有する本体であって、前記本体の前記上面から前記本体の前記下面へ向かって凹んだ空洞と、前記空洞の底面から前記本体の前記下面へ向かって凹んだ複数の副空洞と、を含む本体と、
    前記本体内であって前記空洞の前記底面と前記本体の前記下面との間に配置され、第１放熱部と第２放熱部とを含む放熱部材と、
    前記空洞の前記底面と複数の前記副空洞の底面とに配置された複数の電極と、
    前記本体の前記下面に設けられ、複数の前記電極の少なくとも一つと電気的に接続される、少なくとも一つのパッドと、
    前記空洞の前記底面に位置する前記電極上に配置され、複数の前記電極と電気的に接続される発光ダイオードと、を含み、
    前記第２放熱部が前記第１放熱部の下に配置され、
    前記第１放熱部は、上面周りに側面より前記本体の側方向に突出する突起を有し、
    前記突起は、複数の前記副空洞の少なくとも一つとの間隔が０．３ｍｍより大きいである、発光素子パッケージ。
  2. 前記放熱部材の上面の面積が前記発光ダイオードの下面の面積より大きい、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
  3. 前記少なくとも一つのパッドと前記放熱部材との間にバッファ層が設けられ、前記バッファ層の厚さは前記放熱部材の厚さより薄い、請求項１又は２に記載の発光素子パッケージ。
  4. 前記第１放熱部は、側面に凹部構造を有し、前記凹部構造が前記突起と前記第２放熱部との間に設けられる、請求項１から３の何れか一項に記載の発光素子パッケージ。
  5. 前記少なくとも一つのパッドは、第１パッド、第２パッド及び第３パッドを含み、
    前記第２パッドは、前記第１パッドと前記第３パッドとの間に配置される、請求項３に記載の発光素子パッケージ。
  6. 前記第２放熱部の下面の面積は、前記第２パッドの頂面の面積より小さい、請求項５に記載の発光素子パッケージ。
  7. 前記バッファ層は、前記放熱部材と前記第２パッドとの間に配置され、前記放熱部材の下面及び前記第２パッドの前記頂面と接触しており、
    前記バッファ層の頂面が、前記バッファ層の下面より粗く、
    前記バッファ層の幅は、前記放熱部材の下面の幅より広い、請求項６に記載の発光素子パッケージ。
  8. 複数の前記電極は、前記発光ダイオードと前記放熱部材との間に設けられた第１電極を含み、
    前記第１電極の下面は、前記放熱部材と接触し、前記放熱部材と前記発光ダイオードを電気的に接続し、
    前記第１電極の幅は、前記放熱部材の頂面の幅より広い、請求項１から７の何れか一項に記載の発光素子パッケージ。
  9. 前記空洞の前記底面から複数の前記副空洞の底面までの深さは、前記本体の前記上面から前記空洞の前記底面までの深さの１／４から１／２の範囲にある、請求項１から８の何れか一項に記載の発光素子パッケージ。
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