KR101028329B1 - 발광 소자 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 발광 소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 표면에 형성된 절연층; 상기 절연층 위에 형성된 적어도 하나의 전극층; 및 상기 전극층 위에 탑재된 발광 소자를 포함하며, 상기 전극층은 상기 발광 소자가 접촉된 본딩층 및 상기 본딩층 아래에 열 확산층을 포함하며, 상기 열 확산층은 상기 본딩층의 두께보다 적어도 20배 더 두꺼운 두께를 포함한다.

Description

발광 소자 패키지 및 그 제조방법{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND FABRICATING METHOD THEREOF}
실시 예는 발광 소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자이다. 최근 발광 다이오드는 휘도가 점차 증가하게 되어 디스플레이용 광원, 자동차용 광원 및 조명용 광원으로 사용이 증가하고 있으며, 형광 물질을 이용하거나 다양한 색의 발광 다이오드를 조합함으로써 효율이 우수한 백색 광을 발광하는 발광 다이오드도 구현이 가능하다.
발광 다이오드의 휘도 및 성능을 더욱 향상시키기 위해 광 추출 구조를 개선하는 방법, 활성층의 구조를 개선하는 방법, 전류 퍼짐을 향상하는 방법, 전극의 구조를 개선하는 방법, 발광 다이오드 패키지의 구조를 개선하는 방법 등 다양한 방법들이 시도되고 있다.
실시 예는 방열 효율이 개선된 전극층을 포함하는 발광 소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
실시 예는 방열 효율이 개선된 패키지 구조를 갖는 발광 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 표면에 형성된 절연층; 상기 절연층 위에 형성된 적어도 하나의 전극층; 및 상기 전극층 위에 탑재된 발광 소자를 포함하며, 상기 전극층은 상기 발광 소자가 접촉된 본딩층 및 상기 본딩층 아래에 열 확산층을 포함하며, 상기 열 확산층은 상기 본딩층의 두께보다 적어도 20배 더 두꺼운 두께를 포함한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지 제조방법은 패키지 몸체 상에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층의 위에 씨드층, 열 확산층, 베리어층, 및 본딩층의 순으로 형성하는 단계; 상기 본딩층의 제2영역 위에 접착층 및 상기 접착층 위에 반사층을 형성하는 단계; 상기 본딩층의 제1영역 위에 발광 소자를 본딩하고, 상기 제2영역 중 상기 제1영역으로부터 전기적으로 이격된 일부 영역의 반사층에 발광 소자를 전기적으로 연결하는 단계를 포함하며, 상기 열 확산층은 구리 재질을 포함하며 10~50㎛의 두께를 포함한다.
실시 예는 방열 효율이 개선된 발광 다이오드 패키지를 제공한다.
실시 예는 수직방향의 열 유량보다 수평방향의 열 유량이 더 큰 열 확산층을 구비한 발광 다이오드 패키지를 제공한다.
실시 예는 방열 개선을 통해 발광 소자의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이다.
도 2는 도 1의 측 단면도이다.
도 3은 도 2의 전극층의 영역별 단면도이다.
도 4는 실시 예에 따른 패키지의 열 저항을 비교한 도면이다.
도 5는 제2실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 6은 제3실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시 예에 따른 표시장치를 나타낸 사시도이다.
도 8은 실시 예에 따른 표시장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시 예에 따른 조명 장치를 나타낸 도면이다.
실시 예를 설명함에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "directly"와 "indirectly"의 의미를 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이하, 실시 예를 설명함에 있어서, 각 층의 도면의 일 예이며, 도면의 두께로 한정하지는 않는다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 측 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 패키지 몸체(101), 절연층(130), 제1 및 제2전극층(110,120), 및 발광소자(140)를 포함한다.
상기 패키지 몸체(101)는 실리콘(Si) 재질을 이용한 wafer level package(WLP)를 포함할 수 있다. 상기 패키지 몸체(101)는 실리콘(Si) 이외의 다른 재료 예컨대, 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), AlOx, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO) 및 PCB(Printed Circuit Board), 각종 수지 등으로 형성될 수 있으며, 실시 예는 패키지의 제조 효율 및 방열 효율이 우수한 실리콘을 그 예로 설명하기로 한다.
상기 패키지 몸체(101)는 에칭 프로세스로서, 벌크 식각 방법을 사용하여 에칭을 수행하게 되는데, 상기 에칭 방법은 습식식각(wet etching) 방법, 건식식각(dry etching) 방법, 레이저 드릴링(laser drilling) 방법 등이 이용될 수 있으며, 또한 상기 방법들 중 2가지 이상 방법들을 함께 이용할 수도 있다. 상기의 건식 식각 방법의 대표적인 방법으로는 딥 반응성 이온 식각(deep reactive ion etching) 방법이 있다.
상기 패키지 몸체(110)의 상부에는 에칭 프로세스에 의해 소정 깊이의 캐비티(105)가 형성될 수 있으며, 상기 캐비티(105)는 베이스 튜브 형태의 오목부, 다각형 오목부 또는 원형 오목부 중 어느 한 형태로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 캐비티 형성 방법은 마스크로 패터닝한 후, 습식 식각액 예컨대, KOH 용액, TMAH, EDP와 같은 이방성 습식 식각 용액을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 패키지 몸체(101)의 캐비티(105)의 측면(103)은 그 바닥면(101)에 대해 소정의 각도 또는 소정의 곡률로 경사지거나 수직하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 패키지 몸체(101)의 외 측면(107)은 소정 각도로 꺾여진 구조 또는 수직한 구조로 형성될 수 있다.
상기 패키지 몸체(101)의 표면에는 절연층(130)이 형성된다. 상기 절연층(130)은 예를 들어, 실리콘 열 산화막(Si02, SixOy 등), 알루미늄 옥사이드(AlOx), 실리콘 질화막(Si3N4, SixNy, SiOxNy 등), 알루미나(AlN), Al2O3 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 패키지 몸체(101)는 상기 캐비티(105)가 형성된 영역의 두께가 다른 영역보다는 얇게 형성될 수 있으며, 이러한 두께 차이는 에칭 정도에 따라 달라질 수 있다.
상기 패키지 몸체(101)에는 적어도 하나의 웰이 형성될 수 있으며, 상기 웰은 상기 패키지 몸체(101)의 상면 또는/및 배면 등에 불순물의 주입 또는 확산 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기의 웰은 복수의 전극층(110,120) 중 적어도 하나에 회로적으로 연결되어, 제너 다이오드와 같은 보호 소자나 정전류 소자로 구현될 수 있다.
상기 제1전극층(110) 및 상기 제2전극층(120)은 분리부(145)에 의해 전기적으로 분리되며, 상기 분리부(145)는 상기 전극층(110,120) 사이의 영역으로서, 상기 캐비티(105) 및 상기 몸체 상면에서 상기 제1전극층(110) 및 상기 제2전극층(120)을 전기적으로 분리시켜 준다. 상기 분리부(145)는 홈 또는 절연 물질로 형성될 수 있으며, 그 분리 구조나 형상은 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 절연층(130) 위에는 적어도 하나의 전극층이 형성될 수 있다. 실시 예는 복수의 전극층(110,120)이 형성된 구조를 그 예로 설명하기로 한다. 또한 상기 각 전극층(110,120)은 열 전도성, 전기적 특성, 광 반사 효율 및 제조 프로세스 등을 고려하여 다수의 금속층이 적층될 수 있다.
상기 제1전극층(110) 및 상기 제2전극층(120)은 상기 절연층(130) 위에 형성되며, 상기 패키지 몸체(101)의 일측 및 타측에 배치될 수 있다.
상기 발광 소자(140)는 상기 제1전극층(110) 또는/및 상기 제2전극층(120) 위에 배치될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 제1전극층(110)의 제1영역(A1) 위에 상기 발광소자(140)가 배치된 구조를 그 예로 설명하기로 한다.
상기 제1전극층(110)은 제1영역(A1), 제2영역(A2), 및 제3영역(A3)으로 형성될 수 있고, 상기 제2전극층(120)은 제2영역(A2)과 제3영역(A3)으로 형성될 수 있다. 상기 제1영역(A1)은 칩 본딩 영역이며, 상기 제2영역(A2)은 반사 영역이며, 상기 제3영역(A3)은 외부 리드 영역이 될 수 있다. 상기 제1영역(A1)과 상기 제3영역(A3)은 동일한 금속 적층 구조로 형성될 수 있다.
상기 제2영역(A2)은 반사 영역으로서, 상기 제1영역(A1) 및 상기 분리부(145)를 제외한 상기 캐비티 표면 영역일 수 있다. 여기서, 상기 제2영역(A2)은 상기 패키지 몸체(101)의 상면 일부(L1)까지 연장되어 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(150)는 상기 제1전극층(110) 위의 제1영역(A1)에 접합층(125)으로 접합될 수 있다. 상기 접합층(125)에는 상기 발광 소자(150)의 하부가 다이 어태치 방식으로 본딩될 수 있다. 상기 접합층(125)은 상기 발광 소자(150)와 상기 제1전극층(110) 하부에 유테틱 메탈(eutectic metal)층일 수 있다. 상기 접합층(125)은 상기 발광 소자(150) 하부에 유테틱 메탈(예: Au/Sn)을 증착하거나 상기 제1전극층(110)에 유테틱 메탈을 증착하여 유테틱 본딩할 수 있도록 구성할 수 있다. 상기 유테틱 메탈은 골드틴(Au-Sn), 레드 틴(Pb-Sn), 인듐(In) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자(150)는 예컨대, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 적색 LED 칩, 황색 LED 칩 등의 가시광선 영역대의 LED 칩이거나, 자외선(UV) 영역대의 LED 칩으로 이루어질 수 있으며, 이러한 발광 소자(150)의 종류나 개수에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(150)는 기판, 제1도전형 반도체층, 활성층, 제2도전형 반도체층의 순으로 적층된 구조일 수 있으며, 상기 기판은 사파이어와 같은 절연 기판이거나 전도성 기판일 수 있다. 상기 기판은 반도체층이 성장된 기판일 수 있으며, 제거될 수 있다. 상기 기판이 제거될 칩인 경우 상기 제2도전형 반도체층 위에 오믹층, 반사층, 지지 부재를 포함하는 전도성 지지 기판이 더 배치될 수 있으며, 상기 전도성 지지기판을 통해 전원이 공급될 수 있다.
상기 발광소자(140)는 상기 제1전극층(110) 및 상기 제2전극층(120)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 예를 들면 적어도 하나의 와이어(142), 다이 본딩, 플립 본딩 등을 선택적으로 이용할 수 있으며, 실시 예의 기술적 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다. 상기 와이어(142)의 본딩 부분은 상기 전극층 중에서 본딩층이거나 반사층일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1전극층(110)과 상기 제2전극층(120)은 적어도 4층의 금속층으로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1전극층(110)의 제1영역(A1) 및 제3영역(A3)은 4층 이상의 금속층으로 형성되며, 상기 제1 및 제2전극층(110,120)의 제2영역(A2)은 5층 이상의 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 제1영역(A1) 또는 제3영역(A3)과 상기 제2영역(A2)의 전체 층 두께는 서로 다르게 형성될 수 있다. 상기 제1영역(A1)과 상기 제3영역(A3)은 동일한 층 구조 또는 동일 두께로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1전극층(110)은 상기 캐비티(105)의 일측, 상기 패키지 몸체(101)의 일 측면 및 그 배면 일부까지 연장된다. 상기 패키지 몸체(101)의 일 측면은 패키지 재료의 결정 특성에 따른 각도로 에칭된 형성을 갖거나, 커팅 공정에 의해 형성될 수 있다.
상기 제2전극층(120)은 상기 캐비티(105)의 타측에 배치되고, 상기 패키지 몸체(101)의 타 측면 및 그 배면 일부까지 연장된다. 상기 패키지 몸체(101)의 적어도 한 측면은 패키지 재료의 결정 특성에 따른 각도로 에칭되거나, 커팅에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 상기 패키지 몸체(101)의 외 측면 형상은 실시 예의 기술적 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있으며, 도면에 제시된 특징으로 한정하지는 않는다.
도 2를 참조하면, 상기 패키지 몸체(101)의 배면은 제1 및 제2리드 전극(P1,P2)이 형성되며, 상기 제1리드 전극(P1)은 상기 제1전극층(110)의 단부이고, 상기 제2리드 전극(P2)은 상기 제2전극층(120)의 단부이다. 상기 제1 및 제2리드 전극(P1,P2)은 전극 단자로 기능할 수 있다.
여기서, 상기 접합층(125)은 메탈층을 형성한 후, 유테틱 본딩 등의 방법으로 상기 발광 소자(140)를 본딩하게 된다. 상기 발광 소자(140)를 접합하기 위한 메탈 물질로는 골드틴(Au/Sn), 레드 틴(Pb/Sn), 인듐(In) 등이며, E-beam 방법 등으로 형성할 수 있다.
상기 캐비티(105)에는 투광성 수지물(150)이 형성되며, 상기 투광성 수지물(150)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재료를 포함한다. 상기 투광성 수지물(150)의 표면은 오목한 형상, 플랫한 형상, 볼록한 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 투광성 수지물(150)에는 적어도 한 종류의 형광체가 첨가될 수 있으며, 상기 형광체는 레드 형광체, 그린 형광체, 황색 형광체 등을 선택적으로 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(105) 위에는 렌즈(미도시)가 형성될 수 있으며, 상기 렌즈는 예컨대, 상기 투광성 수지물(150) 위에 볼록 또는 오목 렌즈의 형상이나, 이들의 혼합된 형상으로 형성될 수 있으며, 또한 상기 투광성 수지물(150)과 별도로 형성되거나 상기 수지물(150)과 일체로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 캐비티(105) 위에는 적어도 한 종류의 형광체를 갖는 형광 필름이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 투광성 수지물(150) 위에는 스크린 프린팅(screen printing) 방법을 이용하여 원하는 영역 또는 상면에 형광체가 포함된 실리콘 젤 또는 투광성이 우수한 에폭시를 형성할 수 있다.
상기 발광소자(140)를 접합하고, 복수의 전극층(110,120)에 전기적으로 연결한 다음, 상기 투광성 수지물(150) 등을 형성하고, 상기 패키지 몸체(101)를 패키지 단위로 커팅하게 된다. 상기 커팅면은 상기 제1 및 제2전극층(110,120)이 형성되는 측면 이외의 영역을 선택적으로 이용할 수 있다.
상기 제1 및 제2전극층(110,120)은 도 3에 도시된 열 확산층(112) 및 상층인 반사층(117)을 포함하며, 상기 반사층(117)은 상기 제2영역(A2)의 표면에 형성된다. 상기 열 확산층(112)은 10~50㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 또는 상기 전극층(110,120) 두께의 85% 이상이거나 상기 반사층(117) 두께의 66배 이상으로 형성될 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(100)에서 상기 전극층(110,120)을 통해 전원을 공급하면, 상기 발광 소자(140)는 광을 방출하게 된다. 상기 방출된 광은 상기 투광성 수지물(105)을 통해 외부로 방출될 수 있다.
상기 전극층(110,120) 중 적어도 한 층 예컨대, 열 전도율이 다른 층에 비해 상대적으로 높은 재질의 층의 두께를 다른 층에 비해 두껍게 형성할 수 있다. 예컨대, 전극층(110,120)의 내층 중 어느 한 층의 두께를 증가시켜 줄 경우, 발광 소자(140)로부터 발생된 열을 수직 방향으로 전달하는 것보다 수평 방향으로 빠르게 확산시켜 줄 수 있다. 상기 전극층(110,120)의 두께를 증가시킬 경우, 상기 전극층(110,120) 자체의 열 저항은 상기 전극층 두께에 비례하여 증가될 수 있으며, 상기 전극층(110,120)의 열 저항이 증가되면 상기 전극층(110,120) 표면에서의 수평 방향으로의 열 확산이 소정 비율로 증가될 수 있다.
상기 발광 소자(140)로부터 발생된 열 유량은 상기 발광 소자(140)를 기점으로 하여 수평 방향으로 진행하는 제1열 유량(F1)과 수직 방향으로 진행하는 제2열 유량(F2)으로 나타낼 수 있다. 상기 제1열 유량(F1)과 상기 제2열 유량(F2)은 상기 전극층(110,120)에 의해 달라질 수 있다. 실시 예는 상기 전극층(110,120)에서의 수평 방향으로의 열 전달 효율을 증가시켜 줌으로써, 상기 전극층(110,120)에서의 제1열 유량(F1)은 상기 제2열 유량(F2)보다 클 수 있으며, 이는 전극층(110,120)에서의 유효 방열 면적을 증가시켜 줄 수 있다. 또한 상기 전극층(110,120)의 수평 방향으로 전달되는 제1열 유량(F1)은 상기 전극층(110,120)에서 다른 재질 예컨대, 몸체(101)로 전달되는 제2열 유량(F2) 보다는 크게 되므로, 전극층(110,120)에서 방열에 기여하는 유효 방열 면적을 증가시켜 줄 수 있다. 이에 따라 상기 전극층(110,120)은 수평 방향으로의 열 확산을 증가시켜 주어 방열에 기여하는 표면적 즉, 유효 방열 면적이 증가됨으로써, 상기 전극층(110,120)과 실리콘 재질의 패키지 몸체(101)에서의 방열 효율은 개선될 수 있다.
상기 발광 소자(140)에서 발생된 열은 상기 캐비티 내의 전극층부터 캐비티 측면의 전극층, 및 상기 패키지 몸체 상면의 전극층까지 확산될 수 있어, 상기 전극층(110,120)의 유효 방열 면적이 증가될 수 있다. 또한 상기 전극층(110,120)으로 전도된 열은 상기 패키지 몸체(101)를 통해 전도됨으로써, 상기 패키지 몸체(101)의 유효 방열 면적도 증가될 수 있게 된다. 이에 따라 발광 소자 패키지의 방열 효율은 상기와 같은 전극층(110,120) 및 상기 패키지 몸체(101)에서의 유효 방열 면적의 증가로 인해 개선될 수 있다.
도 3은 도 1의 제1 및 제2전극층에 대해 측 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 제 1 및 제2전극층(110,120)의 형성은, 전면에 포토 레지스트를 코팅하고, 노광, 현상하여 선택 영역을 노출하게 패터닝하여, 스퍼터링 방법, 도금 방법(전해 또는 무전해 도금), 또는 E-beam 증착 방법으로 선택적으로 증착하고 리프트 오프(Lift off)하여 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제 1 및 제2전극층(110,120)의 제1영역(A1) 및 제3영역(A3)은 씨드층(111), 열 확산층(112), 베리어층(113) 및 본딩층(114)의 적층 구조로 형성될 수 있으며, 제2영역(A2)은 씨드층(111), 열 확산층(112), 베리어층(113), 본딩층(114), 접착층(116) 및 반사층(117)을 포함한다.
상기 씨드층(111)은 상기 절연층(도 2의 130) 위에 형성되며, 상기 열 확산층(112)은 상기 씨드층(111) 위에 형성되며, 상기 베리어층(113)은 상기 열 확산층(112) 위에 형성되며, 상기 본딩층(114)은 상기 베리어층(113) 위에 형성된다. 또한 상기 접착층(116)은 상기 본딩층(114)과 상기 반사층(117) 사이에 형성된다.
상기 씨드층(111)은 상기 절연층(130) 위에 형성되며, 상기 절연층(130)과의 접착성과 다른 금속층과의 접합성이 우수한 재질 예컨대, 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 등을 포함하며, 접착층으로 정의될 수 있다. 상기 씨드층(111)은 약 900Å ± 200Å의 두께로 형성될 수 있다.
상기 씨드층(111)은 1층 또는 다층 구조로 형성될 수 있으며, 예컨대 Ti, Cr, Ta 등을 이용하여 단층 또는 다층 구조로 적층될 수 있다. 여기서, 상기 씨드층(111)이 다층 구조인 경우 그 두께는 더 두껍게 형성될 수 있다.
상기 열 확산층(112)은 상기 씨드층(111) 위에 열 전도성이 우수한 금속 예컨대, 구리(Cu)로 형성될 수 있으며, 그 두께는 10~50㎛로 형성될 수 있으며, 바람직하게 30㎛±2㎛ 정도로 형성될 수 있다.
상기 열 확산층(112)의 두께는 상기 제2영역(A2) 두께의 85% 이상으로 두껍게 형성될 수 있으며, 상기의 두께 증가는 수직 방향으로의 열 저항은 증가시키고 수평 방향으로의 열 확산 속도는 증가될 수 있다. 즉, 상기 열 확산층(112)에서의 수평 방향의 열 확산이 증가되면, 상기 열 확산층(112)의 유효 방열 면적은 캐비티(105)의 바닥면 및 그 측면, 패키지 몸체의 상면까지 확장될 수 있다. 상기 열 확산층(112)의 유효 방열 면적이 증가되면 상기 발광 소자로부터 발생된 열은 상기 열 확산층(112)을 따라 수평 방향으로 빠르게 확산될 수 있어, 전극층(110,120)의 전 표면에서 효과적으로 방열할 수 있다.
상기 열 확산층(112)의 재료는 구리(Cu) 이외의 다른 물질 Ag, Au, Al 또는 카본 나노 튜브 등으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 열 확산층(112)의 열 전도 및 열 저항은 다음과 같이 구해질 수 있다.
단위 면적당 열 이동량은 온도구배에 비례하고 열 확산층(112)의 두께에 반비례하고, 비례상수 K를 도입하면 열 확산층(112)의 열 전도(qx)는 다음과 같다.
Figure 112010027480422-pat00001
상기 qx는 단위시간당 1차원 전도 열유량(kcal/hr)
A는 열전도 면적(m2)
△x는 확산층의 두께(m)
k는 열 전도율(w/mK)
T1, T2는 물체의 표면과 이면온도(K)
그리고, 열 저항(R)은 다음과 같이 구해진다.
Figure 112010027480422-pat00002
상기 열 확산층(112)의 두께(△x)를 증가한 경우, 상기 열 확산층(112)의 열 저항(R)은 비례하며 열 전도 면적에 반 비례하게 된다. 상기 열 확산층(112)의 두께가 증가하면 상기 열 확산층(112)에서의 열 저항은 증가하게 되며, 상기 열 확산층(112)의 열 저항이 증가되면 수직 방향(종 방향)보다는 수평 방향(횡 방향)으로의 열 확산 속도가 증가하게 되며, 상기 수평 방향의 열 확산 속도가 증가되면 상기 열 확산층(112)의 유효 방열 면적을 증가시켜 줄 수 있다. 상기의 열 확산층(112)의 유효 방열 면적의 증가는 열 전도 면적(A)을 증가시켜 줄 수 있으며, 이는 패키지의 전체 열 저항을 낮추어 줄 수 있다.
여기서, 상기 열 확산층(112)의 두께는 ㎛단위이며, 그 방열 면적은 mm단위이므로 약 1000배의 차이가 발생되며, 또한 열 확산층(112)의 재료가 열 전도가 좋은 Cu와 같은 재질이므로, 상기 열 확산층(112)의 두께가 두꺼워지는 것보다 수평 방향으로의 유효 방열 면적이 더 늘어나도록 유도할 수 있다. 따라서 상기 열 확산층(112)의 두께가 두꺼워지면 상기 열 확산층(112)을 통해 수평 방향으로 열이 빠르게 확산되어 유효 방열 면적 및 열 전도 면적이 더 넓어지는 효과를 가져올 수 있다.
상기의 열 확산층(112)을 갖는 패키지는 다른 패키지 구조와 비교할 때, 유효 방열 면적이 실질적으로 10배 정도 증가되는 효과가 있다. 이러한 관계를 이용하여 상기 열 확산층(112)의 유효 방열 면적을 고려하여 상기 열 확산층(112)의 두께를 설정함으로써, 상기 열 확산층(112)에서의 최대, 최적의 방열 효과를 낼 수 있다.
상기 씨드층(111)과 상기 확산층(112) 사이에 서브 씨드층이 더 형성될 수 있다. 상기 서브 씨드층은 Au 또는 Cu로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 씨드층(서브 씨드층 포함)의 적층 구조는 Cr/Au나, Cr/Cu, Ti/Au, Ta/Cu, Ta/Ti/Cu 등의 구조를 이룰 수 있다. 여기서, 상기 씨드층(111)과 상기 열 확산층(112) 사이의 서브 씨드층은 6000ű 500Å 정도로 형성될 수 있다.
상기 열 확산층(112) 위에는 베리어층(113)이 형성될 수 있다. 상기 베리어층(113)은 고온의 환경에서 상기 열 확산층(112)에 의한 상기 본딩층(114)의 전기적 특성이 감소되는 것을 차단해 준다. 상기 베리어층(113)은 백금(Pt), 니켈(Ni) 등을 이용할 수 있으며, 그 두께는 3000ű 500Å로 형성될 수 있다.
상기 베리어층(113) 위에는 본딩층(114)이 형성되며, 상기 본딩층(114)은 도금층 예컨대, 금(Au)으로 형성될 수 있으며,약 5000± 500Å 정도의 두께로 형성된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1영역(A1)의 본딩층(114) 위에는 접합층(125)이 형성된다. 이에 따라 상기 접합층(125)은 예컨대, 유테틱 본딩을 위한 층이며 상기 본딩층(114)에 접합되며, 이때의 접합 효율은 상기 본딩층(114)의 표면 거칠기에 의해 달라질 수 있다. 즉, 상기 본딩층(114)의 표면 거칠기가 크면 클수록 접합 계면에 공기의 유입으로 인해 열 전도율이 저하되므로, 표면 거칠기를 낮춤으로써 열 전도율을 개선시켜 줄 수 있다. 실시 예는 상기 본딩층(114)의 표면 거칠기는 도금 방식으로 형성되는 상기 본딩층(114)에 의해 30nm 이하로 억제시켜 줄 수 있다.
상기 제1 및 제3영역(A1,A3)의 적층 구조는 열 확산층은 Cu, 베리어층은 Ni, 본딩층은 Au인 경우, Cr/Au/Cu/Ni/Au, Cr/Cu/Cu/Ni/Au, Ti/Au/Cu/Ni/Au, Ta/Cu/Cu/Ni/Au, Ta/Ti/Cu/Cu/Ni/Au 등의 적층 구조로 선택적으로 사용할 수 있다. 상기 적층 구조에는 상기에 개시된 열 확산층(112)의 두께를 10~50㎛로 형성하여, 전체 금속층의 열 저항을 낮추어 줄 수 있다.
상기 전극층(110,120)의 제2영역(A2)은 상기 본딩층(114) 위에 접착층(116) 및 반사층(117)을 적층하게 된다. 상기 접착층(116)은 인접한 두 금속 사이의 접합을 위해 형성되며, 타이타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta) 등으로 사용할 수 있으며, 900ű100Å로 형성될 수 있다. 이러한 접착층(116)은 형성하지 않을 수 있다.
상기 접착층(116) 위에는 반사층(117)이 형성된다. 상기 반사층(117)은 광의 반사를 위해 반사도가 우수한 금속 또는 합금 예컨대, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag), 또는 이들의 선택적으로 포함하는 합금을 사용할 수 있다. 상기 반사층(117)은 도 2의 캐비티(105)의 바닥면 및 측면에 형성되므로, 광 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 반사층(117)은 1500±300Å 정도로 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 상기 전극층(110,120)은 방열 효율의 개선을 위해 상기 절연층(도 2의 130)의 두께보다 적어도 20배 정도 두껍게 형성될 수 있으며, 상기 열 확산층(112)은 상기 반사층(117)의 두께보다 적어도 20배 두껍게 형성될 수 있다. 상기와 같은 열 확산층(112)의 두께로 인해 유효 방열 면적을 증가시켜 줄 수 있어, 방열 효율과 더블어, 발광 소자의 전기적인 신뢰성은 개선될 수 있다.
도 4는 실시 예에 따른 전극층의 열 저항을 비교한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1예(C1)는 발광 소자를 본딩하지 않고 접착하고, 본딩층의 러프니스는 약 28nm 정도이고, 상기 열 확산층의 두께는 0.6㎛인 조건이다. 이때의 열 저항은 13.2K/W로서, 칩 저항(R1)이 작으나, 열 확산층의 저항(R3)이 상대적으로 크게되어, 전체 열 저항의 개선 효과가 작다. 여기서, 칩 저항은 칩의 활성층 이하의 구조물의 저항 값이 될 수 있다.
제2예(C2)는 발광 소자를 본딩(예: 유테틱 본딩) 하고, 본딩층의 러프니스는 약 28nm 정도이고, 상기 열 확산층의 두께는 0.6㎛인 조건이다. 이때의 열 저항은 8.5K/W로서, 제1예(C1)에 비해 제1저항(R1)은 증가하지만, 제2저항(R2) 및 제3저항(R3)은 상대적으로 감소하여, 전체 열 저항의 개선 효과가 있다. 상기 제1저항(R1)은 칩 저항으로서, 활성층 아래의 모든 층의 저항 값이며, 제2저항(R2)은 다이 어태치(Die attach) 저항 값이며, 제3저항(R3)은 패키지의 본딩층부터 패키지 몸체 및 보드 기판(예: MCPCB)에서 발생된 저항값일 수 있다. 이러한 열 저항의 개선은 상기 열 확산층의 두께 증가를 통해 수평 방향으로의 열 확산을 유도하여 유효 방열 면적을 증가시켜 줌으로써, 패키지 전체의 열 저항을 개선시켜 줄 수 있다.
제3예(C3)는 발광 소자를 본딩(예: 유테틱 본딩) 하고, 본딩층의 러프니스는 약 11nm 정도이고, 상기 열 확산층의 두께는 30㎛인 조건이다. 이때의 열 저항은 6.5K/W로서, 제2예(C2)에 비해 제1저항(R1) 및 제3저항(R3)이 감소되어, 전체 열 저항의 개선 효과가 있다.
이에 따라 실시 예는 열 확산층의 두께를 상대적으로 두껍게 형성하고, 발광 소자를 다이 어태치 방식으로 본딩 함으로써, 유효 발광 면적을 증가시켜 줄 수 있다. 이에 따라 열 전도 면적이 증가되어, 열 확산층의 저항, 칩 저항, 다이 어태치 저항을 낮추어 줄 수 있으며, 전체적인 전극층의 열 저항을 개선시켜 줄 수 있어, 방열 효율은 더 높여줄 수 있다.
도 5는 제2실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다. 도 5를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분에 대해서는 제1실시 예를 참조하고, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 발광 소자 패키지(100A)는 캐비티(105)를 갖는 패키지 몸체(101), 절연층(130,130A), 복수의 전극층(110,120), 발광소자(140), 외부 전극(110A,120A), 비아 구조(160,161)를 포함한다.
상기 패키지 몸체(101)에는 상면과 하면에 절연층(130,130A)을 형성한 후, 외측면은 절연층을 형성하지 않고 몸체가 노출된 형태이다.
상기 복수의 전극층(110,120)은 패키지 몸체(101) 상의 절연층(130) 위에 형성되고, 상기 외부 전극(110A,120A)은 상기 패키지 몸체(101)의 아래의 절연층(130A)의 아래에 형성된다.
상기 패키지 몸체(101)에는 비아 구조로서, 쓰루 홀(160) 내에 비아(161)가 형성된 구조이며, 상기 비아(161)는 상기 패키지 몸체(101)와 절연 물질로 절연된 구조이다.
상기 비아(161)은 복수의 전극층(110,120)을 외부 전극(110A,120A)에 각각 연결시켜 줌으로써, 전원 경로를 제공해 준다.
제2실시 예는 상기 패키지 구조로부터 복수의 전극층(110,120) 내에 제1실시 예에 개시된 열 확산층을 형성해 줌으로써, 유효 방열 면적과 열 전도 면적을 통해 패키지의 열 저항을 낮추어 줄 수 있어, 수직 방향의 제2열 유량(F2)보다는 수평 방향의 제1열 유량(F1)을 크게 하여, 패키지에서의 방열 효율은 개선될 수 있다.
도 6은 제3실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다. 도 6을 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분에 대해서는 제1실시 예를 참조하고, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 발광 소자 패키지(100A)는 캐비티가 없는 패키지 몸체(101), 절연층(130), 복수의 전극층(110,120), 발광소자(140), 외부 전극(P1,P2), 렌즈(150A)를 포함한다.
상기 발광 소자(140) 위에는 투광성 수지물을 이용한 렌즈(150A)가 볼록하게 형성되어, 광의 지향각을 조절하게 된다.
상기 실시 예(들)에 따른 발광소자는 절연 기판 또는 성장 기판을 통해 제2리드 전극(32)에 다이 본딩된 후, 패키징되고, 지시 장치, 조명 장치, 표시 장치 등의 광원으로 사용될 수 있다. 또한 상기 각 실시 예는 각 실시 예로 한정되지 않고, 상기에 개시된 다른 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있으며, 각 실시 예로 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지는 광원으로서 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 7 및 도 8에 도시된 표시 장치, 도 9에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 7은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 7을 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)과, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 보드(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함하며, 상기 발광 소자 또는 발광 소자 패키지(100)는 상기 보드(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 즉, 상기 보드(1033) 위에는 발광 소자가 칩 또는 패키지 형태로 어레이될 수 있다.
상기 보드(1033)는 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 보드(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 보드(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 발광 소자 패키지(100)는 상기 보드(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 8은 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 패키지(100)가 어레이된 보드(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 보드(1120)와 상기 발광 소자 패키지(100)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060, 광학 부재(1154)는 라이트 유닛으로 정의될 수 있다. 상기 보드(1129) 위에는 발광 소자가 칩 또는 패키지 형태로 어레이될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
도 9는 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 보드(1532)와, 상기 보드(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광소자 또는 발광 소자 패키지(200)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(200)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다. 상기 보드(1532) 위에는 발광 소자가 칩 또는 패키지 형태로 어레이될 수 있다.
상기 보드(1532)는 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 보드(1532)는 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 보드(1532) 상에는 적어도 하나의 발광소자 패키지(200)가 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(200) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1530)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광소자 패키지(200)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
상기와 같은 열 저항 및 방열 효율이 개선된 패키지는 상기 도1의 패키지(100) 뿐만 아니라, 다른 실시 예의 패키지(100A,100B)를 적용할 수 있으며, 이러한 패키지 및 그 모듈은 지시 장치, 조명 장치, 표시 장치 등에 적용될 때, 방열 효율에 의한 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100,100A,100B: 발광 소자 패키지, 101:몸체, 111: 씨드층, 112: 열 확산층, 113: 베리어층, 114:본딩층, 116:접착층, 117:반사층, 110:제1전극층, 120:제2전극층, 130:절연층, 140:발광 소자

Claims (20)

  1. 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체의 표면에 형성된 절연층;
    상기 절연층 위에 형성된 적어도 하나의 전극층; 및
    상기 전극층 위에 탑재된 발광 소자를 포함하며,
    상기 전극층은 반사층 및 상기 반사층 아래에 열 확산층을 포함하며, 상기 열 확산층은 상기 반사층의 두께보다 적어도 20배 더 두꺼운 두께를 포함하는 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극층은 상기 절연층과 상기 열 확산층 사이에 씨드층을 포함하며,
    상기 씨드층은 Cr/Au, Cr/Cu, Ti/Au, Ta/Cu, 및 Ta/Ti/Cu 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자 패키지.
  3. 제3항에 있어서, 상기 전극층은 상기 절연층의 두께보다 적어도 20배 두껍게 형성되는 발광 소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 열 확산층은 10~50㎛로 형성되는 발광 소자 패키지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전극층은 상기 발광 소자가 배치된 제1전극층과, 상기 제1전극층으로부터 이격되며 상기 발광 소자와 전기적으로 연결된 제2전극층을 포함하는 발광 소자 패키지.
  6. 제1항 있어서, 상기 열 확산층의 두께는 상기 전극층의 두께의 85% 이상으로 형성되는 발광 소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전극층은 상기 열 확산층과 상기 반사층 사이에 본딩층; 및 상기 본딩층과 상기 열 확산층 사이에 베리어층을 포함하는 발광 소자 패키지.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 확산층은 구리(Cu)이며, 그 두께는 30㎛±2㎛ 범위로 형성되는 발광 소자 패키지.
  9. 제1항에 있어서, 상기 열 확산층은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 및 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함하며 단층 또는 다층으로 형성되는 발광 소자 패키지.
  10. 제5항에 있어서, 상기 제1전극층은 상기 발광 소자 아래에 배치된 제1영역과, 상기 제1영역 둘레에 배치되며 상기 제1영역의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 제2영역을 포함하는 발광소자 패키지.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전극층의 제2영역에는 상기 반사층 아래에 접착층; 및 상기 접착층과 상기 열 확산층 사이에 본딩층을 포함하는 발광소자 패키지.
  12. 제10항에 있어서, 상기 전극층의 제1영역은 적어도 4층의 금속층을 포함하며, 상기 제2영역은 적어도 6층의 금속층을 포함하는 발광소자 패키지.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패키지 몸체의 상부에 형성된 캐비티를 포함하며,
    상기 캐비티 바닥면에는 상기 발광소자가 배치되며,
    상기 전극층은 상기 캐비티 바닥면, 상기 캐비티 측면 및 상기 패키지 몸체의 상면까지 연장되는 발광 소자 패키지.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극층은 상기 패키지 몸체의 상면 및 하면에 서로 분리되어 배치되며,
    상기 패키지 몸체에는 상기 패키지 몸체의 상면부터 하면까지 수직 방향으로 연결되는 비아 부재를 포함하며,
    상기 비아 부재는 상기 패키지 몸체의 상면 전극층과 하면 전극층 사이를 서로 연결해 주는 발광 소자 패키지.
  15. 제1항에 있어서, 상기 전극층은 상기 열 확산층과 상기 반사층 사이에 본딩층을 포함하며,
    상기 본딩층의 제1영역 위에 상기 발광 소자가 배치되며, 상기 본딩층의 제2영역 위에 상기 반사층이 배치되는 발광소자 패키지.
  16. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패키지 몸체는 실리콘 계열의 재질을 포함하며,
    상기 패키지 몸체 위에 배치된 발광 소자를 커버하는 투광성 수지물 및 렌즈 중 적어도 하나를 포함하는 발광 소자 패키지.
  17. 제15항에 있어서, 상기 본딩층의 표면 거칠기는 30nm 이하인 발광 소자 패키지.
  18. 패키지 몸체 상에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층의 위에 씨드층, 열 확산층, 베리어층, 및 본딩층의 순으로 형성하는 단계;
    상기 본딩층의 제2영역 위에 접착층 및 상기 접착층 위에 반사층을 형성하는 단계;
    상기 본딩층의 제1영역 위에 발광 소자를 본딩하고, 상기 제2영역 중 상기 제1영역으로부터 전기적으로 이격된 일부 영역의 반사층에 발광 소자를 전기적으로 연결하는 단계를 포함하며,
    상기 열 확산층의 두께는 구리 재질을 포함하며 10~50㎛의 두께를 포함하는 발광 소자 패키지 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 패키지 몸체 상부에 캐비티를 형성한 후, 상기 절연층을 형성하는 발광 소자 패키지 제조방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 캐비티는 제1영역 및 제2영역을 포함하며, 상기 씨드층부터 상기 반사층까지의 층들은 복수의 전극층으로 분리되는 발광 소자 패키지 제조방법.
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