JP7500434B2 - 発光素子パッケージ - Google Patents

Description

本発明は、発光素子パッケージに関し、より詳細には、発光ダイオードを含む発光素子パッケージに関する。

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。

発光ダイオードは、個別的なチップ状態に分離することができ、印刷回路基板、電力供給源又は制御手段と電気的に接続されるためにパッケージの形態で提供される。

本発明は、光抽出効率が高い発光素子パッケージを提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージは、配線部が設けられた基板と、前記基板上に設けられた反射膜と、前記基板上に実装され、前記配線部に接続された発光素子と、前記発光素子の上面に接触し、前記発光素子をカバーするカバー部とを含む。前記カバー部及び前記反射膜はテフロン（登録商標）系有機高分子を含み、前記反射膜の有機高分子は延伸及び膨張される。

本発明の一実施形態において、前記カバー部は、２５０ｎｍ～４００ｎｍの波長帯域で８５％以上の光透過率を有してもよい。

本発明の一実施形態において、前記基板上に設けられ、前記発光素子が配置されるキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を有する側壁部を有してもよい。

本発明の一実施形態において、前記側壁部の上面の高さは、前記基板の上面から前記発光素子の上面までの高さと同一であってもよい。

本発明の一実施形態において、前記カバー部は、前記側壁部の上面及び前記発光素子の上面をカバーすることができる。

本発明の一実施形態において、前記カバー部は、前記発光素子の上面及び側面と接触し、前記発光素子をカバーすることができる。

本発明の一実施形態において、前記側壁部において、前記キャビティをなす内側面は傾斜してもよい。

本発明の一実施形態において、前記反射膜は、少なくとも一部が前記内側面上に設けられてもよい。

本発明の一実施形態において、前記カバー部は、前記発光素子の上面及び側面、そして、前記基板の一部と接触してカバーすることができる。

本発明の一実施形態において、前記カバー部は、光透過材料を前記基板及び前記発光素子上に塗布した後、硬化することによって形成されていてもよい。

本発明の一実施形態において、前記カバー部は、前記基板上に光透過材料を滴下した後、硬化することによって形成されていてもよい。

本発明の一実施形態において、前記カバー部は、前記基板上に半球状で設けられてもよい。

本発明の一実施形態において、前記反射膜は、２５０ｎｍ～４００ｎｍの波長帯域で８５％以上の光反射率を有してもよい。

本発明の一実施形態において、前記反射膜は、微細多孔質の空隙を作るフィブリル（ｆｉｂｒｉｌ）によって互いに接続されたポリマーノードを有してもよい。

本発明の一実施形態において、前記反射膜の有機高分子は、延伸及び膨張されたポリテトラフルオロエチレンであってもよい。

本発明の一実施形態において、前記基板、前記反射膜、及び前記カバー部のうち少なくとも一つは可撓性を有してもよい。

本発明の一実施形態において、前記配線部は、前記基板の上面に設けられ、前記発光素子に接続された上部配線と、前記基板を貫通して前記上部配線に接続された貫通配線と、前記基板の下面に設けられ、前記貫通配線に接続された下部配線とを含んでもよい。

本発明の一実施形態において、前記発光素子はフリップチップ型であってもよい。

本発明の一実施形態において、前記反射膜と前記カバー部は互いに異なる厚さを有してもよい。

本発明の各実施形態は、出光効率が高い発光素子を提供する。

本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージを示した断面図である。 図１に示した本発明の一実施形態に係る発光素子を示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージを示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージを示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージを示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージを示した断面図である。

本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な形態を有し得るので、特定の実施形態は、添付の図面を参照して詳細に説明される。しかし、これは、本発明を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物及び代替物を含むものと理解されるべきである。

以下、添付の各図面を参照して本発明の実施形態をより詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージを示した断面図である。図１において、説明の便宜上、一部の構成要素が省略された状態を示す。

図１を参照すると、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージは、配線部１５００、１６００が設けられた基板１１００と、基板１１００上に実装され、配線部１５００、１６００に接続された発光素子１００と、発光素子１００の上面に接触し、発光素子１００をカバーするカバー部１４００と、基板１１００上に設けられ、発光素子１００が配置される領域にキャビティを有する側壁部１２００とを含む。

基板１１００としては、配線部１５００、１６００が形成されており、その上面に発光素子１００が実装され得る多様なものが使用可能である。本発明の一実施形態において、基板１１００は、無機材料、有機材料、金属などの多様な材料からなり得る。例えば、基板１１００は、絶縁性有機材料からなってもよい。又は、基板１１００は、ＳｉＣ、Ｓｉ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、テフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）系列などの絶縁性有機／無機材料からなってもよく、金属からなってもよい。基板１１００が金属からなる場合、配線部１５００、１６００との間に絶縁層がさらに設けられてもよい。基板１１００が有機高分子などの材料からなる場合、基板１１００は可撓性を有してもよい。本発明の一実施形態において、基板１１００は、配線部１５００、１６００が印刷された印刷回路基板であってもよい。

配線部１５００、１６００は、後の発光素子１００との電気的接続のためのものであって、基板１１００に設けられる。配線部１５００、１６００は、基板１１００の上面に設けられ、後述する発光素子１００に接続された上部配線１５１０、１６１０と、基板１１００を貫通して設けられ、上部配線１５１０、１６１０に接続された貫通配線１５２０、１６２０と、基板１１００の下面に設けられ、貫通配線１５２０、１６２０に接続された下部配線１５３０、１６３０とを含んでもよい。下部配線１５３０、１６３０は、後で外部の他の構成要素と電気的に接続されてもよい。

発光素子１００は、基板１１００上に設けられ、フリップチップタイプの発光ダイオードであってもよい。しかし、発光素子１００は、多様な形態で提供可能であり、ラテラルタイプの発光ダイオードであってもよい。発光素子１００は、発光構造体１０１と、発光構造体１０１にそれぞれ接続された第１電極１５０及び第２電極１６０とを含む。以下では、発光素子１００がフリップチップタイプの発光ダイオードであることを一例として説明する。

図２は、図１に示した本発明の一実施形態に係る発光素子１００を示した断面図である。図２において、説明の便宜上、発光素子１００は反転した形態に示したので、図１での発光素子１００の上面は、図２に示した発光素子１００の下面になる。但し、本発明の各実施形態において、上面、下面、側面、上部方向、下部方向、及び側面方向などの方向を示す各用語は、説明の便宜のために設定されたものであって、相対的なものである。

図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る発光素子１００は、ベース基板１０上に形成された発光構造体１０１を含んでもよい。

ベース基板１０は、例えば、サファイア基板、特に、パターニングされたサファイア基板であってもよい。ベース基板１０は、絶縁基板であることが好ましいが、絶縁基板に限定されるのではない。

発光構造体１０１は、順次設けられた第１半導体層１１０、活性層１２０、及び第２半導体層１３０を含んでもよい。

第１半導体層１１０は、第１導電型ドーパントがドーピングされた半導体層である。第１導電型ドーパントはｎ型ドーパントであってもよい。第１導電型ドーパントはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｅ又はＣであってもよい。

本発明の一実施形態において、第１半導体層１１０は窒化物系半導体材料を含んでもよい。例えば、第１半導体層１１０は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料からなってもよい。本発明の一実施形態において、前記組成式を有する半導体材料としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮなどを挙げることができる。第１半導体層１１０は、前記半導体材料を用いてＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅなどのｎ型ドーパントを含むように成長させる方式で形成されてもよい。

第１半導体層１１０は、相対的に不純物の濃度が高い第１サブ半導体層と、相対的に不純物の濃度が低い第２サブ半導体層とを含んでもよい。第１サブ半導体層は、後述する第１電極１５０が接続されるコンタクト層に該当し得る。第１サブ半導体層及び第２サブ半導体層は、順次的な蒸着を通じて形成されてもよく、蒸着条件を制御することによって形成可能である。例えば、第２サブ半導体層は、第１サブ半導体層より相対的に低い温度で蒸着を行うことによって形成されてもよい。

本発明の一実施形態において、第１半導体層１１０は、バンドギャップが互いに異なる二つの種の層が交互に積層されて形成された構造をさらに有してもよい。バンドギャップが互いに異なる二つの種の層が交互に積層されて形成された構造は超格子構造であってもよい。

バンドギャップが互いに異なる二つの種の層は、交互に形成され、互いに異なる薄膜結晶層を含んでもよい。この場合、バンドギャップが互いに異なる二つの層が交互に積層されたとき、周期構造が基本単位格子より長い結晶格子からなってもよい。互いに異なるバンドギャップを有する二つの層は、広いバンドギャップを有する層、及び狭いバンドギャップを有する層である。本発明の一実施形態において、広いバンドギャップを有する層は、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ＜１、０＜ｙ≦１）であってもよく、例えば、ＧａＮ層であってもよい。狭いバンドギャップを有する層は、Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ＜１、０＜ｙ≦１）であってもよく、例えば、Ｇａ_ｙＩｎ_１－ｙＮ（０＜ｙ≦１）であってもよい。本発明の一実施形態において、前記広いバンドギャップ層及び狭いバンドギャップ層のうち少なくとも一つはｎ型不純物を含んでもよい。

活性層１２０は、第１半導体層１１０上に設けられ、発光層に該当する。

活性層１２０は、第１導電型半導体層を介して注入される電子（又は正孔）と、第２半導体層１３０を介して注入される正孔（又は電子）とが互いに出合い、活性層１２０の形成物質によるエネルギーバンドのバンドギャップ差によって光を放出する層である。活性層１２０は、紫外線、青色、緑色及び赤色のうち少なくとも一つのピーク波長で発光することができる。

活性層１２０は化合物半導体として実現され得る。活性層１２０は、例えば、ＩＩＩ－Ｖ族及びＩＩ－ＶＩ族の化合物半導体のうち少なくとも一つとして実現されてもよい。活性層１２０には、量子井戸構造が採用されてもよく、量子井戸層と障壁層が交互に積層された多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉ－Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）構造を有してもよい。しかし、活性層１２０の構造は、これに限定されるのではなく、量子線（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｉｒｅ）構造、量子点（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ）構造などであってもよい。

本発明の一実施形態において、量子井戸層は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する材料で配置されてもよい。障壁層は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料で形成されてもよく、井戸層と異なる組成比で設けられてもよい。ここで、障壁層は、井戸層のバンドギャップより広いバンドギャップを有してもよい。

井戸層及び障壁層は、例えば、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＰ／ＧａＰ、ＡｌＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＰ、及びＩｎＰ／ＧａＡｓのペアのうち少なくとも一つからなってもよい。本発明の一実施形態において、活性層１２０の井戸層はＩｎＧａＮとして実現されてもよく、障壁層はＡｌＧａＮ系半導体として実現されてもよい。本発明の一実施形態において、井戸層のインジウム組成は、障壁層のインジウム組成より高い組成を有してもよく、障壁層はインジウム組成を有さなくてもよい。また、井戸層にはアルミニウムが含まれず、障壁層にはアルミニウムが含まれてもよい。しかし、井戸層及び障壁層の組成は、これに限定されるのではない。

但し、井戸層の厚さが過度に薄いとキャリアの拘束効率が低くなり、井戸層の厚さが過度に厚いとキャリアを過度に拘束する可能性がある。障壁層の厚さが過度に薄いと電子の遮断効率が低くなり、障壁層の厚さが過度に厚いと電子を過度に遮断する可能性がある。

これによって、障壁層及び井戸層の厚さを適宜調節することにより、光の波長及び量子井戸構造によって各キャリアを井戸層に効果的に拘束することができる。

本発明の一実施形態において、各井戸層の厚さは、特に限定されるのではなく、それぞれの厚さが同一であってもよく、それぞれの厚さが異なってもよい。各井戸層の厚さが同一である場合は、量子準位が同一であるので、各井戸層での発光波長が同一になり得る。この場合、半値幅が狭い発光スペクトルを得ることができる。各井戸層の厚さが異なる場合は、各井戸層での発光波長が変わることがあり、その結果、発光スペクトルの幅を広げることができる。

本発明の一実施形態において、複数の障壁層のうち少なくとも一つは、ドーパントを含んでもよく、例えば、ｎ型及びｐ型ドーパントのうち少なくとも一つを含んでもよい。障壁層は、ｎ型ドーパントが添加された場合、ｎ型の半導体層になり得る。障壁層がｎ型半導体層である場合、活性層１２０に注入される電子の注入効率が増加し得る。

本発明の一実施形態において、障壁層は多様な厚さを有し得るが、最上部の障壁層は、他の障壁層と同一の厚さを有してもよく、他の障壁層より厚くてもよい。

活性層１２０が多重量子井戸構造を有する場合、量子井戸層及び障壁層の組成は、発光素子１００に要求される発光波長に合わせて設定され得る。本発明の一実施形態において、複数個の井戸層の組成は、全て同一であってもよく、同一でなくてもよい。例えば、下部側の井戸層には不純物が含まれるが、上部側の井戸層には不純物が含まれなくてもよい。

第２半導体層１３０は活性層１２０上に設けられる。

第２半導体層１３０は、第１導電型ドーパントと反対の極性を有する第２導電型ドーパントを有する半導体層である。第２導電型ドーパントはｐ型ドーパントであってもよいので、第２導電型ドーパントは、例えば、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどを含んでもよい。

本発明の一実施形態において、第２半導体層１３０は窒化物系半導体材料を含んでもよい。第２半導体層１３０は、Ｉｎ_ｘＡｌ_ｙＧａ_{１－ｘ－ｙ}Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）の組成式を有する半導体材料からなってもよい。本発明の一実施形態において、前記組成式を有する半導体材料としては、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＡｌＧａＮ、ＡｌＩｎＮなどを挙げることができる。第２半導体層１３０は、前記半導体材料を用いてＭｇ、Ｚｎ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのｐ型ドーパントを含むように成長させる方式で形成されてもよい。

本発明の一実施形態において、第１半導体層１１０及び第２半導体層１３０上には絶縁膜１７０が設けられる。

絶縁膜１７０上には、それぞれ第１半導体層１１０及び第２半導体層１３０に接続される第１電極１５０及び第２電極１６０が設けられる。具体的には、第１半導体層１１０、活性層１２０、及び第２半導体層１３０の一部が除去されてもよく、その結果、第１半導体層１１０の上面の一部が露出する。ここで、露出した第１半導体層１１０の上面は第１サブ半導体層の上面であってもよい。第１電極１５０は、第１半導体層１１０の露出した第１サブ半導体層上に設けられてもよい。第２電極１６０は第２半導体層１３０上に設けられてもよい。

本発明の一実施形態において、第１電極１５０は、第１半導体層１１０の上面に直接接触する第１コンタクト電極１５０Ｃと、絶縁膜１７０を貫通するように形成されたコンタクトホールを介して接続された第１パッド電極１５０Ｐとを含んでもよい。第２電極１６０は、第２半導体層１３０の上面に直接接触する第２コンタクト電極１６０Ｃと、絶縁膜１７０を貫通して形成されたコンタクトホールを介して接続された第２パッド電極１６０Ｐとを含んでもよい。

しかし、発光構造体１０１、第１電極１５０及び第２電極１６０の構造は、これに限定されるのではなく、多様な形態で設けられ得る。例えば、発光構造体１０１は、一つ以上のメサ構造を有してもよく、第１電極１５０及び第２電極１６０の配置も、メサ構造によって異なる位置又は異なる形状で設けられてもよい。

本発明の一実施形態において、第１及び第２電極１５０、１６０は、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｃｕなどの多様な金属又はこれらの合金からなってもよい。第１及び第２電極１５０、１６０は、単一層又は多重層で形成されてもよい。

再び図１を参照すると、第１電極１５０及び第２電極１６０は、配線部１５００、１６００とそれぞれ接続される。配線部１５００、１６００は、第１電極１５０に接続される第１配線１５００と、第２電極１６０に接続される第２配線１６００とを含んでもよい。第１配線１５００は、第１上部配線１５１０、第１貫通配線１５２０、及び第１下部配線１５３０を含んでもよく、第２配線１６００は、第２上部配線１６１０、第２貫通配線１６２０、及び第２下部配線１６３０を含んでもよい。第１電極１５０は、第１上部配線１５１０と導電性接着部材１７００を介して電気的に接続され、第２電極１６０は、第２上部配線１６１０と導電性接着部材１７００を介して接続されてもよい。

導電性接着部材１７００は、本発明の一実施形態において、ソルダーペースト、銀ペーストなどの導電性ペーストや導電性樹脂で設けられてもよく、異方性導電フィルムで設けられてもよい。

側壁部１２００は、基板１１００の上面に設けられ、所定の大きさのキャビティが貫通して形成されている。キャビティが形成された部分は、発光素子１００が設けられた部分であって、キャビティ内の露出した基板１１００上に発光素子１００が実装される。ここで、基板１１００上の第１配線１５００及び第２配線１６００の一部も、キャビティが形成された領域に設けられ、その結果、第１配線１５００及び第２配線１６００の一部が露出し、露出した第１配線１５００及び第２配線１６００上に発光素子１００が実装されて接続される。

側壁部１２００は、有機材料、無機材料、及び／又は金属からなってもよく、基板１１００と同一の材料又は互いに異なる材料からなってもよい。例えば、基板１１００は有機材料からなり、側壁部１２００は、反射率が高い材料、例えば、反射率が高い有機材料、無機材料、又は金属からなってもよい。しかし、側壁部１２００の材料は、これに限定されるものではない。側壁部１２００が有機高分子などの材料からなる場合、側壁部１２００は可撓性を有してもよい。

本発明の一実施形態において、キャビティをなす内側面は、傾斜した形態で設けられてもよい。内側面が傾斜して設けられることによって、発光素子１００から出射された光は、妨害されることなく、上部方向に所定照射角を有して出射され得る。また、側壁部１２００が反射性材料からなる場合、発光素子１００から出射された光の上部方向への出射効率が高くなり得る。

カバー部１４００は、発光素子１００及び側壁部１２００上に設けられ、発光素子１００を保護する。カバー部１４００は、側壁部１２００の上面を全部又は一部カバーすることができる。

図示してはいないが、カバー部１４００と側壁部１２００との間には接着剤が設けられてもよく、接着剤により、カバー部１４００が側壁部１２００及び発光素子１００上に安定して接着される。接着剤としては、熱硬化型及び／又は光硬化型接着剤などが使用されてもよい。

カバー部１４００は、発光素子１００の上面と直接接触し、その結果、カバー部１４００と発光素子１００との間の空きスペースが発生しない。換言すると、カバー部１４００と発光素子１００との間には実質的にエアギャップが存在しない。これによって、発光素子１００から出射された光が空気層を経た後、再びカバー部１４００に入射される過程を通じて散乱又は反射されることによって、損失される光が最小化される。

本発明の一実施形態において、基板１１００面から発光素子１００の上面までの距離は、基板１１００面から側壁部１２００の上面までの距離と実質的に同一である。カバー部１４００が発光素子１００の上面及び側壁部１２００の上面を全て覆うように設けられる場合、事実上、発光素子１００の上面と側壁部１２００の上面との間の高さに差がないので、カバー部１４００は、屈曲されることなく、平らに発光素子１００及び側壁部１２００をカバーすることができる。発光素子１００の上面と側壁部１２００の上面との間の高さに差がある場合、発光素子１００の上面とカバー部１４００とが互いに接触しないか、側壁部１２００の上面とカバー部１４００とが互いに接触しない部分が発生し得る。前者の場合は、発光素子１００の上面とカバー部１４００との間にエアギャップが形成されることによって光抽出効率が低減する可能性がある。また、後者の場合は、カバー部１４００が側壁部１２００に安定して付着できない。

本発明の一実施形態において、カバー部１４００は、透光性有機高分子材料からなってもよい。カバー部１４００としては、発光素子１００からの光が最大限透過できる材料が選択され得る。例えば、カバー部１４００は、紫外線及び可視光線領域で約８０％の光透過率を有してもよい。本発明の一実施形態において、カバー部１４００は、約２５０ｎｍ～約４００ｎｍの波長帯域で約８５％以上の光透過率を有してもよい。

また、カバー部１４００は可撓性を有してもよい。特に、カバー部１４００が有機高分子などの材料からなることによって、可撓性を容易に得ることができる。本発明の一実施形態において、カバー部１４００は、反射膜１３００と同一系統の有機高分子、例えば、テフロン（登録商標）系有機高分子からなってもよい。このとき、カバー部１４００はポリテトラフルオロエチレンからなってもよい。

本実施形態に係る発光素子パッケージにおいて、カバー部１４００は、所定厚さを有するフィルムの形態で製作され、接着剤を挟んで発光素子１００及び側壁部１２００上に付着してもよい。

前記構造を有する発光素子パッケージは、カバー部１４００と発光素子１００との間に空間が設けられないことによって、発光素子１００からの光抽出効率が高くなるという効果を有する。

また、本発明の一実施形態によると、基板１１００、側壁部１２００、及びカバー部１４００のうち少なくとも一部が可撓性を有して設けられてもよく、その結果、全体的な発光素子パッケージも可撓性を有し得る。発光素子パッケージが可撓性を有することによって、多様な可撓性装置、例えば、可撓性ディスプレイなどに本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージが採用され得る。

これに加えて、本発明の一実施形態によると、チップオンボード方式で多量の発光素子パッケージを同時に製造することができる。例えば、チップオンボード形式で多数個の発光素子パッケージが提供される場合にも、多数個の発光素子パッケージを同時にカバーできる面積のカバー部をフィルムの形態で準備した後、これを多数個の発光素子パッケージ上に一度に付着し得る。

本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージは、上述した構成以外にも、光出射効率を高める追加的な構成要素をさらに含んでもよい。

図３は、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージを示した断面図である。

以下の各実施形態では、説明の便宜上、上述した実施形態と異なる点を主に説明し、説明していない部分は、前記で説明した実施形態に従う。

図３を参照すると、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージは、基板１１００及び側壁部１２００上に設けられた反射膜１３００をさらに含んでもよい。

反射膜１３００は、側壁部１２００のキャビティによって露出した基板１１００、露出した第１上部配線１５１０及び第２上部配線１６１０、及び側壁部１２００の内側面の少なくとも一部上に設けられる。反射膜１３００は、発光素子１００から出射された光が上側方向でなく側部方向や下部方向に進行する場合、その光を上部方向に反射させることによって出光効率を高める。

本発明の一実施形態において、発光素子１００の直下部には光が進行しないので、反射膜１３００が設けられなくてもよいが、これに限定されるのではない。例えば、反射膜１３００は、発光効率を最大化するために、発光素子１００の下部を始めとして、キャビテ
ィによって露出した基板１１００の上面全部、第１上部配線１５１０及び第２上部配線１６１０の上面、及び側壁部１２００の傾斜面全部上に設けられてもよい。しかし、この場合、反射膜１３００は、発光素子１００の第１及び第２電極１５０、１６０と第１及び第２上部配線１５１０、１６１０とが互いに接続される部分には設けられない。

本発明の一実施形態において、反射膜１３００は、反射性有機高分子材料からなってもよい。反射膜１３００としては、発光素子１００からの光が最大限反射できる材料が選択され得る。例えば、反射膜１３００は、紫外線及び可視光線領域で約８０％の光反射率を有してもよい。本発明の一実施形態において、反射膜１３００は、約２５０ｎｍ～約４００ｎｍの波長帯域で約８５％以上の光反射率を有してもよい。本発明の一実施形態において、反射膜１３００は、特に、ＵＶＣ領域、すなわち、約１００ｎｍ～２８０ｎｍの波長帯域で約９０％以上の光反射率を有してもよい。

前記有機高分子材料が反射性を有するように、有機高分子は、単一膜又は多重膜からなってもよく、単一膜又は多重膜からなる各膜のうち少なくとも一つの膜が延伸及び膨張されてもよい。また、前記有機高分子は、微細多孔質の空隙を作るフィブリル（ｆｉｂｒｉｌ）によって互いに接続されたポリマーノード（ｐｏｌｙｍｅｒ ｎｏｄｅ）を有してもよい。このような構造の反射性を有する有機高分子材料としては、多様なものが使用可能であり、例えば、テフロン（登録商標）系が使用されてもよい。例えば、反射膜１３００に使用される有機高分子材料は、延伸及び膨張されたポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）からなってもよい。

本発明の一実施形態において、カバー部１４００や反射膜１３００には、同一系統の有機高分子、例えば、テフロン（登録商標）系の有機高分子が同時に使用されてもよい。しかし、カバー部１４００の場合、透過率が高くなければならなく、反射膜１３００の場合、反射率が高くなければならないので、これによる追加的な措置を通じて透過率や反射率を制御することができる。例えば、反射膜１３００の場合、延伸及び膨張を用いたポリマーノード形成工程などを通じて反射率を高めることができる。又は、同一の材料及び／又は同一の工程を用いて反射膜１３００やカバー部１４００を形成したとしても、その厚さを異ならせることによって互いに異なる透過率や反射率を実現することができる。例えば、反射膜１３００の厚さをカバー部１４００より厚く形成することによって、反射膜１３００での反射率を高めながらもカバー部１４００の透過率を維持することができる。

本発明の一実施形態において、反射膜１３００は、有機高分子材料以外にも、高反射率を有する材料を含むコーティング膜を含んでもよい。又は、反射膜１３００には、有機高分子材料にフィラーとして高反射率を有する材料が含まれてもよい。この場合、高反射率を有する材料としては二酸化チタンを挙げることができる。

本実施形態に係る発光素子パッケージにおいて、反射膜１３００は、未硬化の流体形態の高分子材料で設けられ、基板１１００及び側壁部１２００上に設けられた後、硬化されることによって形成されてもよい。このとき、反射膜１３００は、必要に応じて多様な工程を通じてパターニングされ得る。又は、反射膜１３００は印刷法で形成されてもよい。しかし、これに限定されるのではなく、反射膜１３００は、所定厚さを有するフィルムの形態で製作され、基板１１００の上面及び側壁部１２００上に付着してもよい。

本発明の一実施形態において、反射膜１３００が有機高分子材料からなることによって、反射膜１３００は可撓性を有してもよい。本発明の一実施形態によると、基板１１００、側壁部１２００、及びカバー部１４００のうち少なくとも一部も可撓性を有し得るので、その結果、全体的な発光素子パッケージも可撓性を有し得る。発光素子パッケージが可撓性を有することによって、多様な可撓性装置、例えば、可撓性ディスプレイなどに本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージが採用され得る。

これに加えて、本発明の一実施形態によると、反射膜１３００も、チップオンボード方式で多量の発光素子パッケージを同時に製造することができる。例えば、チップオンボード形式で多数個の発光素子パッケージが設けられる場合にも、多数個の発光素子パッケージ上に同時に反射膜１３００を形成することができる。

本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージにおいて、カバー部１４００は、本発明の概念に該当する範囲内で多様な形態に変形可能である。

図４は、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージを示した断面図である。

図４を参照すると、カバー部１４００ａは、発光素子１００及び側壁部１２００上に設けられ、発光素子１００の上面のみならず、発光素子１００の側面もカバーすることができる。換言すると、カバー部１４００ａは、発光素子１００の上面及び側面に直接接触し、カバー部１４００ａと発光素子１００の上面との間及びカバー部１４００ａと発光素子１００の側面との間には、空きスペース、すなわち、エアギャップがない。

本発明の一実施形態において、カバー部１４００ａは、側壁部１２００の上面全部をカバーすることを示したが、これに限定されるのではなく、側壁部１２００の上面の一部をカバーすることもできる。

本実施形態において、カバー部１４００ａは、側壁部１２００の上面、側壁部１２００の内側面に対応する反射面、発光素子１００の側面及び上面をカバーすることによって、カバー部１４００ａと他の構成要素との間のエアギャップを最小化する。エアギャップの最小化により、発光素子１００の上面のみならず、側面に出射される光の出射効率が高くなり得る。

また、本実施形態の場合、カバー部１４００ａによって封止された部分の空気が最小化されることによって、発光素子１００の発熱による空気の膨張も最小化され得る。これによって、カバー部１４００ａは、光抽出効率を向上させると共に、発光素子１００を安定して保護することができる。

本実施形態に係る発光素子パッケージにおいて、カバー部１４００ａが有機高分子材料からなるので、カバー部１４００ａは多様な形態で形成可能である。例えば、カバー部１４００ａは、未硬化の流体形態の高分子材料で発光素子１００及び側壁部１２００上に塗布や印刷などの方法で設けられてもよく、後で硬化される方式で形成されてもよい。

このとき、未硬化の流体形態の高分子材料を塗布した後、エアギャップ及び水分を最小化するために、約１２０度～約１８０度、例えば、約１５０度で１次ベークが行われてもよい。その後、高分子材料が所定の形状を有するように、１次ベーク温度より高い温度で２次ベークが行われてもよい。２次ベークの場合、約２５０度～約３５０度、例えば、約３００度で行われてもよい。本発明の一実施形態において、１次ベーク及び２次ベーク時、温度の上昇速度は、加熱過程で高分子材料の急激な凝集による厚さの減少及びこれによるストレス印加を防止するために、所定速度、例えば、４０度／分～６０度／分、又は、５０度／分に制御されてもよい。

本実施形態では、別途の接着剤を使用せずカバー部１４００ａの形成が可能である。

このように、カバー部１４００ａの形成時、カバー部１４００ａの厚さや形状などを制御することによって、光の強さ、進行方向、例えば、出射角度などを制御することができる。

本発明の一実施形態において、側壁部１２００が常に設けられなければならないのではなく、側壁部１２００は必要に応じて省略されてもよい。

図５は、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージを示した断面図である。

図５を参照すると、基板１１００上に反射膜１３００ａが設けられる。反射膜１３００ａは、発光素子１００と配線部１５００、１６００との接続部分を除いた基板１１００の全面に設けられてもよく、図示したように、基板１１００の一部上に設けられてもよい。発光素子１００は、反射膜１３００ａが設けられていない部分で基板１１００に形成された配線部１５００、１６００と接続される。

本実施形態において、カバー部１４００ｂは、発光素子１００及び反射膜１３００ａ上に設けられ、発光素子１００の上面のみならず、発光素子１００の側面もカバーするように設けられてもよい。換言すると、カバー部１４００ｂは、発光素子１００の上面及び側面に直接接触する。これによって、カバー部１４００ｂと発光素子１００の上面との間及びカバー部１４００ｂと発光素子１００の側面との間には、空きスぺース、すなわち、エアギャップがない。

本実施形態において、図面では、カバー部１４００ｂが反射膜１３００ａの上面をカバーし、露出した基板１１００の上面はカバーしないことを示したが、これは一例に過ぎない。本発明の他の実施形態において、カバー部１４００ｂは、露出した基板１１００まで延長されてもよく、その結果、露出した基板１１００の上面、反射膜１３００ａの上面、及び発光素子１００の側面及び上面を全てカバーすることができる。

本実施形態において、カバー部１４００ｂは、側壁部１２００の上面、反射面、発光素子１００の側面及び上面をカバーすることによって、カバー部１４００ｂと他の構成要素との間のエアギャップを最小化する。エアギャップの最小化により、発光素子１００の上面のみならず、側面に出射される光の出射効率が高くなり得る。

また、本実施形態の場合、カバー部１４００ｂによって封止された部分の空気が最小化されることによって、発光素子１００の発熱による空気の膨張も最小化され得る。これによって、カバー部１４００ｂは、光抽出効率を向上させると共に、発光素子１００を安定して保護することができる。

これに加えて、発光素子１００において、指向角が大きいものが採用された場合は、上部方向に加えて、側部方向への光の進行が重要になり得る。この場合、側壁部１２００を除去した構造を使用することによって、側壁部１２００によって光の進行方向が制限されることを避けることができる。

本実施形態に係る発光素子パッケージにおいて、カバー部１４００ｂは、未硬化の流体形態の高分子材料で発光素子１００及び反射膜１３００ａが形成された基板１１００上に塗布や印刷などの方法で設けられてもよく、後で硬化される方式で形成されてもよい。本実施形態では、別途の接着剤を使用せずカバー部１４００ｂの形成が可能である。

本実施形態でも、カバー部１４００ｂの形成時、カバー部１４００ｂの厚さや形状などを制御することによって光の強さ、進行方向などを制御することができる。

本発明の一実施形態において、カバー部１４００ｂと発光素子１００との間にエアギャップが設けられない形態でカバー部１４００ｂが設けられてもよい。

図６は、本発明の一実施形態に係る発光素子パッケージを示した断面図である。

図６を参照すると、基板１１００上に側壁部１２００がなく反射膜１３００ａが設けられる。カバー部１４００ｃは、発光素子１００及び反射膜１３００ａ上に設けられ、基板１１００と発光素子１００との間の空間まで全て充填される形態で設けられる。換言すると、上述した各実施形態において、カバー部１４００ｃは、発光素子１００の上面及び側面に直接接触する形態で設けられ、発光素子１００の下部には設けられていないが、本実施形態では、発光素子１００の上面及び側面に加えて、発光素子１００の下部にも設けられるという点で相違している。

このために、カバー部１４００ｃは、未硬化の流体形態の高分子材料を滴下することによって、発光素子１００の上部及び側部を覆うことはもちろん、発光素子１００及び基板１１００の下部を充填した後、後で硬化される方式で形成されてもよい。本実施形態では、別途の接着剤を使用せずカバー部１４００ｃの形成が可能である。この場合、未硬化の流体形態の高分子材料を水滴として滴下する方式で形成されるので、カバー部１４００ｃは略半球状で設けられてもよい。

本実施形態において、カバー部１４００ｃは、発光素子１００の全体をカバーし、発光素子１００と基板１１００との間又は発光素子１００とカバー部１４００ｃとの間にエアギャップが設けられない。これによって、発光素子１００の上面のみならず、側面に出射される光の出射効率が高くなり得る。

また、カバー部１４００ｃの形成時、カバー部１４００ｃの厚さや形状などを制御することによって、光の強さ、進行方向、例えば、出射角度などを制御することができる。特に、カバー部１４００ｃが半球状で設けられる場合、カバー部１４００ｃがレンズなどの形状を有してもよく、この形状によって指向角を広げることもでき、特定方向への光量を増加又は減少させることによって光の進行方向を制御することもできる。本実施形態の場合、側壁部１２００が設けられないので、カバー部１４００ｃの形状を製造する際に自由度が高い方であり、その結果、光の進行方向を多様に変更することもできる。

以上では、本発明の好適な実施形態を参照して説明したが、該当の技術分野で熟練した当業者又は該当の技術分野で通常の知識を有する者であれば、後述する特許請求の範囲に記載した本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正及び変更可能であることを理解できるだろう。

したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載した内容に限定されるのではなく、特許請求の範囲によって定められなければならない。

Claims (9)

1. 配線部が設けられた基板と、
   前記基板上に実装され、前記配線部に接続された発光素子と、
   前記基板上に設けられ、前記発光素子が配置されるキャビティを有し、当該キャビティをなす内側面が傾斜している側壁部と、
   前記基板上に設けられ、かつ前記内側面に設けられた反射膜と、
   前記発光素子の上面及び側面、前記側壁部の上面、並びに前記反射膜に接触して前記発光素子をカバーするカバー部と、
   を含み、
   前記側壁部の上面の高さは、前記基板の上面から前記発光素子の上面までの高さと同一であり、
   前記カバー部はポリテトラフルオロエチレンを含み、紫外線波長域の光透過率が８５％以上であり、
   前記カバー部は、所定の厚さを有する膜である、発光素子パッケージ。
2. 前記反射膜は延伸及び膨脹されたポリテトラフルオロエチレンである、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
3. 前記反射膜は、２５０ｎｍ～４００ｎｍの波長帯域で８５％以上の光反射率を有する、請求項２に記載の発光素子パッケージ。
4. 前記反射膜は、微細多孔質の空隙を作るフィブリルによって互いに接続されたポリマーノードを有する、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
5. 前記基板及び前記カバー部のうち少なくとも一つは可撓性を有する、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
6. 前記配線部は、
   前記基板の上面に設けられ、前記発光素子に接続された上部配線と、
   前記基板を貫通して前記上部配線に接続された貫通配線と、
   前記基板の下面に設けられ、前記貫通配線に接続された下部配線と、を含む、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
7. 前記発光素子はフリップチップ型である、請求項１に記載の発光素子パッケージ。
8. 配線部が設けられた基板と、
   前記基板上に実装され、前記配線部に接続された発光素子と、
   前記基板上に設けられ、前記発光素子が配置されるキャビティを有し、当該キャビティをなす内側面が傾斜している側壁部と、
   前記基板上に設けられ、かつ前記内側面に設けられた反射膜と、
   前記発光素子の上面及び側面、前記側壁部の上面、並びに前記反射膜に接触して前記発光素子をカバーするカバー部と、を含み、
   前記側壁部の上面の高さは、前記基板の上面から前記発光素子の上面までの高さと同一であり、
   前記カバー部及び前記反射膜は有機高分子を含み、前記反射膜の有機高分子は、微細多孔質の空隙を作るフィブリルによって互いに接続されたポリマーノードを有し、
   前記カバー部は、所定の厚さを有する膜である、発光素子パッケージ。
9. 配線部が設けられた基板と、
   前記基板上に実装され、前記配線部に接続された発光素子と、
   前記基板上に設けられ、前記発光素子が配置されるキャビティを有し、当該キャビティをなす内側面が傾斜している側壁部と、
   前記基板上に設けられ、かつ前記内側面に設けられた反射膜と、
   前記発光素子の上面及び側面、前記側壁部の上面、並びに前記反射膜に接触して前記発光素子をカバーするカバー部と、
   前記反射膜及び前記カバー部は、それぞれ有機高分子を含み、
   前記側壁部の上面の高さは、前記基板の上面から前記発光素子の上面までの高さと同一であり、
   前記反射膜と前記カバー部は、互いに異なる厚さを有し、
   前記カバー部は、所定の厚さを有する膜である、発光素子パッケージ。

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