KR101840031B1 - 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예에 따른 발광 장치는, 기판; 상기 기판 위에 탑재된 적어도 하나의 발광 소자 패키지; 및 상기 발광 소자 패키지 위에 접촉된 방열 플레이트를 포함하며,
상기 발광 소자 패키지는,
캐비티를 갖는 몸체; 상기 몸체의 캐비티에 배치된 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임; 상기 캐비티에 배치된 상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임 사이에 배치된 방열 프레임; 상기 방열 프레임 위에 적어도 하나의 발광 칩; 및 상기 몸체의 제1측면부에 배치된 제1리드부 및 제2리드부를 포함하며, 상기 방열 프레임은 상기 몸체의 제1측면부의 반대측 제2측면부 상에 상기 방열 프레임으로부터 절곡되어 배치되고 상기 방열 플레이트에 접촉된 제1방열부를 포함한다.

Description

발광 장치{LIGHT EMITTING APPARATUS}
실시 예는 발광 장치에 관한 것이다.
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Device)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
한편, 이러한 발광 다이오드를 광원으로 이용하여 발광장치를 제조하는 경우, 발광 다이오드에서 발생하는 많은 열로 인하여 발광장치의 신뢰성 저하 및 짧은 수명 등이 문제되고 있다.
이에 따라, 최근 발광 다이오드에서 발생되는 열을 효율적으로 배출할 수 있는 방열장치가 구비된 발광 장치가 연구되고 있다.
실시 예는 새로운 구조의 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 몸체가 탑재될 제1측면부의 반대측 제2측면부 상에 무극성의 방열부를 배치하여 방열 효율을 극대화할 수 있도록 한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 몸체가 탑재될 제1측면부의 반대측 제2측면부와 광 출사면의 반대측 제5측면부에 무극성의 방열부를 배치하여, 방열 효율을 극대화할 수 있도록 한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 상면에 배치된 무극성의 방열부에 방열 플레이트를 접촉시켜 방열할 수 있는 발광 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 장치는, 기판; 상기 기판 위에 탑재된 적어도 하나의 발광 소자 패키지; 및 상기 발광 소자 패키지 위에 접촉된 방열 플레이트를 포함하며,
상기 발광 소자 패키지는,
캐비티를 갖는 몸체; 상기 몸체의 캐비티에 배치된 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임; 상기 캐비티에 배치된 상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임 사이에 배치된 방열 프레임; 상기 방열 프레임 위에 적어도 하나의 발광 칩; 및 상기 몸체의 제1측면부에 배치된 제1리드부 및 제2리드부를 포함하며, 상기 방열 프레임은 상기 몸체의 제1측면부의 반대측 제2측면부 상에 상기 방열 프레임으로부터 절곡되어 배치되고 상기 방열 플레이트에 접촉된 제1방열부를 포함한다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 사이드 뷰 타입의 발광 소자 패키지에서 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 발광 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 A-A 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자 패키지의 B-B 측 단면도이다.
도 4는 도 1의 발광 소자 패키지의 제1측면부에서 바라본 도면이다.
도 5는 도 1의 발광 소자 패키지의 제2측면부에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 1의 발광 소자 패키지의 제3측면부에서 바라본 도면이다.
도 7은 도 1의 발광 소자 패키지의 제4측면부에서 바라본 도면이다.
도 8은 도 1의 발광 소자 패키지의 방열 프레임의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1의 발광 소자 패키지의 방열 프레임의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 1의 발광 소자 패키지를 갖는 발광 모듈의 정면도이다.
도 11은 도 10의 발광 모듈의 측 단면도이다.
도 12은 도 1의 발광 소자 패키지의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 13은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 설명에 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 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 A-A 측 단면도이며, 도 3은 도 1의 발광 소자 패키지의 B-B 측 단면도이고, 도 4는 도 1의 발광 소자 패키지의 제1측면부에서 바라본 도면이며, 도 5는 도 1의 발광 소자 패키지의 제2측면부에서 바라본 도면이며, 도 6은 도 1의 발광 소자 패키지의 제3측면부에서 바라본 도면이고, 도 7은 도 1의 발광 소자 패키지의 제4측면부에서 바라본 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 측면 발광형 패키지로 구현될 수 있으며, 휴대 전화기와 휴대 컴퓨터 등의 액정표시장치의 광원, 조명 분야 등의 발광 장치로서 다양하게 적용될 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(100)는 캐비티(15)를 갖는 몸체(11), 상기 캐비티(15) 내에 제1 및 제2리드 프레임(31,41), 상기 제1 및 제2리드 프레임(31,41) 사이에 방열 프레임(21), 상기 방열 프레임(21) 위에 발광 칩(101), 상기 제1 및 제2리드 프레임(31,41)로부터 절곡되어 상기 몸체(11)의 제1측면부(S1) 상에 배치된 제1리드부(33) 및 제2리드부(43), 상기 방열 프레임(21)으로부터 절곡되어 상기 몸체(11)의 제2측면부(S2) 상에 배치된 제1방열부(23)를 포함한다.
상기 몸체(11)는 인쇄회로기판(PCB), 실리콘(silicon), 실리콘 카바이드(silicon carbide : SiC), 질화 알루미늄(aluminum nitride ; AlN), 폴리프탈아마이드(poly phthalamide : PPA), 고분자액정(Liquid Crystal Polymer) 등에서 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이러한 재질로 한정하지는 않는다. 또한 상기 몸체(11)는 폴리프탈아마이드(PPA)와 같은 재질을 사출 구조물로 사출 성형되거나, 에칭 방식을 이용하여 형성하거나, 인쇄회로기판으로 제조될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(11)는 도 2, 도 4 및 도 5와 같이, 반사부(12) 및 지지부(13)를 포함하며, 상기 반사부(12)는 상부가 개방된 캐비티(15)를 포함하며, 상기 지지부(13)는 상기 반사부(12)의 아래에서 상기 반사부(12)와 일체로 형성된다. 상기 반사부(12)와 지지부(13) 사이에는 상기 캐비티(15)의 바닥에 배치된 제1리드 프레임(31), 방열 프레임(21) 및 제2리드 프레임(41)이 배치된다.
상기 몸체(11)의 전면부(S0)에는 개방된 캐비티(15)가 형성되며, 상기 캐비티(15)는 소정 깊이 및 소정 형상으로 형성될 수 있으며, 그 상측은 광 출사 영역이 될 수 있다. 상기 캐비티(15)의 둘레는 도 2 및 도 3과 같이, 상기 캐비티(15)의 바닥에 대해 경사지거나 수직하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(11)의 제1측면부(S1)는 상기 캐비티(15)가 형성된 면과 직교하는 면으로서 기판에 탑재될 영역이며, 제2측면부(S2)는 상기 제1측면부(S1)의 반대측 영역으로서 방열 영역이 된다. 제3측면부(S3)와 제4측면부(S4)는 상기 캐비티(15)의 길이 방향에 배치된 측면부로서 서로 반대측에 배치된다. 상기 캐비티(15)는 제3측면부(S3) 및 제4측면부(S4) 사이에 배치된 영역의 길이가 제2측면부(S2)와 제2측면부(S1) 사이에 배치된 영역의 길이보다 더 길게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(15)의 바닥 중앙에는 상기 제1 및 제2리드 프레임(31,41) 사이에 방열 프레임(21)이 배치되고, 상기 제1 및 제2리드 프레임(31,41)은 상기 캐비티(15) 바닥 양측에 배치된다.
상기 제1, 제2리드 프레임(31,41) 및 방열 프레임(21)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다.
상기 제1리드 프레임(31)은 상기 캐비티(15)의 일측에 상기 방열 프레임(21)과 이격되게 배치되며, 상기 제2리드 프레임(41)은 상기 캐비티(15)의 타측에 상기 방열 프레임(21)과 이격되게 배치된다.
상기 제1리드 프레임(31)은 도 2, 도 4 및 도 6과 같이 제1리드부(33)를 포함하며, 상기 제1리드부(33)는 상기 제1리드 프레임(31)으로부터 상기 몸체(11)를 관통하여 상기 몸체(11)의 제1측면부(S1)의 제1영역(S11)으로 절곡되고, 상기 몸체(11)의 제1측면부(S1)와 거의 평행하게 배치된다. 상기 제1리드부(33)는 상기 몸체(11)의 지지부(13)의 일 측면 상에 밀착될 수 있다.
상기 제2리드 프레임(41)은 도 2, 도 4 및 도 7과 같이 제2리드부(43)를 포함하며, 상기 제2리드부(43)는 상기 제2리드 프레임(41)으로부터 상기 몸체(11)를 관통하여 상기 몸체(11)의 제1측면부(S1)의 제2영역(S12)으로 절곡되고, 상기 몸체(11)의 제1측면부(S1)와 거의 평행하게 배치된다. 상기 제2리드부(43)는 상기 몸체(11)의 지지부(13)의 일 측면 상에 밀착될 수 있다.
도 2와 같이, 상기 캐비티(15)의 바닥에 배치된 방열 프레임(21)의 길이는 상기 캐비티(15)의 바닥의 길이보다 더 짧게 형성될 수 있다. 상기 캐비티(15)의 바닥에 배치된 상기 방열 프레임(21)의 하면은 상기 몸체(11)의 제5측면부(S5)로부터 이격될 수 있다. 여기서, 상기 제5측면부(S5)는 몸체(11)의 광 출사 영역의 반대측 면이 된다.
방열 프레임(21)은 제1방열부(23)를 포함하며, 상기 캐비티(15)의 바닥에서 몸체(11)의 제1측면부(S2)를 통해 관통된다. 도 3 및 도 5와 같이, 상기 제1방열부(23)는 상기 방열 프레임(21)으로부터 상기 몸체(11)의 제2측면부(S2)로 절곡되어, 상기 제2측면부(S2) 상에 상기 제2측면부(S2)와 거의 평행하게 배치된다.
상기 방열 프레임(21)의 제1방열부(23)는 상기 몸체(11)의 제2측면부(S2)인 지지부(13) 상에 밀착되고, 상기 지지부(13)의 면적과 거의 동일한 면적으로 형성될 수 있다.
상기 방열 프레임(21)의 제1방열부(23)의 너비(T3)은 상기 몸체(11)의 두께(T1) 이하 예컨대, 상기 지지부(13)의 두께 또는 그 이상의 너비로 형성될 수 있다. 상기 제1방열부(23)의 길이(L1)는 상기 몸체(11)의 길이 또는 그 이하로 형성될 수 있다. 상기 지지부(13)의 두께는 상기 몸체(11)의 반사부(12)의 두께(T2) 보다 더 두껍게 또는 더 얇게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 방열 프레임(21)의 제1방열부(23)는 상기 제1리드부(33) 및 제2리드부(43)와 서로 대향되게 배치된다. 상기 방열 프레임(21)은 상기 몸체(11)의 제2측면부(S2)로 절곡된 제1방열부(23)를 구비함으로써, 상기 방열 프레임(21) 위에 배치된 발광 칩(101)으로부터 발생된 열을 효과적으로 방열할 수 있다. 상기 방열 프레임(21)은 무 극성의 단자로서, 전원 경로가 아니기 때문에 방열을 더 효과적으로 수행할 수 있다.
또한 도 3과 같이, 상기 방열 프레임(21)의 제1방열부(23)는 상기 캐비티(15)의 바닥보다 더 아래에 배치되어, 상기 제2측면부(S2)와 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
도 5와 같이, 방열 프레임(21) 내에는 적어도 하나의 구멍(16)이 형성되어, 상기 구멍(16)에 상기 몸체(11)의 일부(16)가 배치된다. 이에 따라 방열 프레임(21)과 상기 몸체(11)와의 접착력은 개선될 수 있다.
발광 칩(101)은 상기 방열 프레임(21) 상에 배치되며, 제1리드 프레임(31) 및 제2리드 프레임(41)과 와이어(105)로 연결될 수 있다. 상기 발광 칩(101)은 제1리드 프레임(31)과 제2리드 프레임(41)로부터 공급된 전원에 의해 구동되고, 상기 방열 프레임(21)에 의해 효과적으로 방열이 이루어질 수 있다.
상기 발광 칩(101)는 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 레드 LED 칩, 블루 LED 칩, 그린 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩 등과 같은 유색 LED 칩을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한 상기 캐비티(15) 내에는 하나 또는 복수의 발광 칩(101)이 배치될 수 있으며, 또한 발광 칩(101)은 와이어(105)로 서로 연결된 예를 도시하였으나, 각 리드 프레임(31,41)에 와이어로 각각 연결될 수 있다. 상기 발광 칩(101)은 II족 내지 VI족 원소의 화합물 반도체층 예컨대, III족-V족 화합물 반도체층을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3과 같이, 상기 몸체(11)의 캐비티(15)에는 몰딩 부재(61)가 배치되며, 상기 몰딩 부재(61)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(61) 또는 상기 발광 칩(101) 상에는 방출되는 빛의 파장을 변화하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 발광 칩(101)에서 방출되는 빛의 일부를 여기시켜 다른 파장의 빛으로 방출하게 된다. 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩 부재(61)의 표면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(11)의 상부에는 렌즈가 더 형성될 수 있으며, 상기 렌즈는 오목 또는/및 볼록 렌즈의 구조를 포함할 수 있으며, 발광 소자 패키지(100)가 방출하는 빛의 배광(light distribution)을 조절할 수 있다.
상기 몸체(11) 또는 어느 하나의 리드 프레임 상에는 수광 소자, 보호 소자 등의 반도체 소자가 탑재될 수 있으며, 상기 보호 소자는 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있으며, 상기 제너 다이오드는 상기 발광 칩을 ESD(electro static discharge)로 부터 보호하게 된다.
도 8은 도 3의 방열 프레임의 다른 예이다.
도 8을 참조하면, 방열 프레임(21)은 제1방열부(23) 및 제2방열부(24)를 포함한다. 상기 제1방열부(23)는 상기 방열 프레임(21)로부터 절곡되어 상기 몸체(11)의 제2측면부(S2) 상에 배치되고, 상기 제2방열부(24)는 상기 제1방열부(23)로부터 절곡되어 상기 몸체(11)의 제5측면부(S5) 상에 배치된다. 여기서, 상기 제2방열부(24)의 너비(D2)는 상기 몸체(11)의 제5측면부(S5)의 너비(D1)보다 좁게 형성될 수 있으며, 이는 상기 제2방열부(24)의 일부가 상기 몸체(11)의 제1측면부(S1) 상에 돌출되는 것을 차단하여, 전기적인 쇼트 문제를 방지할 수 있다. 또한 몸체(11)의 제5측면부(S5) 상에는 돌기(17)가 형성되며, 상기 돌기(17)는 상기 제2방열부(24)를 상기 몸체(11)의 제1측면부(S1)로부터 이격시켜 주게 된다.
도 9는 도 2의 방열 프레임의 다른 예이다.
도 9를 참조하면, 발광 소자 패키지의 방열 프레임(21A)는 상기 캐비티(15)의 바닥보다 더 깊은 방향으로 오목한 컵 구조(15A)를 포함한다. 상기의 방열 프레임(21A)의 컵 구조(15A)는 방열 면적을 증가시켜 줄 수 있으며, 그 내부에는 발광 칩(101)이 배치될 수 있다. 상기 방열 프레임(21A)의 컵 구조(21A)의 하부는 몸체(11)의 제5측면부(S5)에 노출되어, 공기를 통해 방열 효과를 더 극대화할 수 있다.
도 10 및 도 11은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 기판에 탑재된 발광 모듈의 예를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 발광 모듈(300)는 발광 장치로서, 기판(200), 상기 기판 (200) 상에 제1측면부(S1)가 탑재된 적어도 하나의 발광 소자 패키지(100), 상기 발광 소자 패키지(100)의 상에 방열 플레이트(205)를 포함한다.
상기 기판(200)는 절연층 상에 회로 패턴이 인쇄된 보드를 포함하며, 예를 들어, 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판을 포함할 수 있다.
상기 기판(200)은 예컨대, 메탈 코아 PCB이며, 상기 메탈 코아 PCB는 다른 수지 계열의 기판보다 방열 효율이 좋은 금속층을 더 구비하게 된다. 예컨대, 메탈 코아 PCB는 금속층, 상기 금속층 상에 절연층, 상기 절연층 상에 배선층을 갖는 적층 구조를 포함하며, 상기 금속층은 열 전도성이 좋은 금속의 두께를 0.3mm 이상 두껍게 형성하여 방열 효율을 증대시켜 주게 된다.
상기 기판(200) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(100)이 탑재되며, 상기 발광 소자 패키지(100)는 제1측면부(S1)에 배치된 제1리드부와 제2리드부가 상기 기판(200) 상에 솔더 본딩되어 연결된다.
또한 상기 방열 플레이트(205)는 금속 재질로서, 예컨대 열 전도성이 좋은 알루미늄(Al)과 같은 플레이트로서, 상기 발광 소자 패키지(100)의 제1방열부(23) 상에 접착 부재로 접착되어, 상기 발광 소자 패키지(100)의 발광 칩(101)으로부터 발생된 열을 상기 방열 프레임(21)의 제1방열부(23)로부터 전도받아 방열하게 된다. 상기 접착 부재는 열 전도성을 갖는 양면 테이프일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 방열 프레이트(205)는 도 8과 같은 상기 발광 소자 패키지(100)가 탑재되면, 상기 발광 소자 패키지(100)의 제2측면부(S2) 및 제5측면부 상의 제1 및 제2방열부와 접촉될 수 있도록 절곡형 플레이트로 제공될 수 있다.
도 12는 도 1의 발광 소자 패키지의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 발광 칩(101)은 성장 기판(111), 버퍼층(113), 저전도층(115), 제1도전형 반도체층(117), 활성층(119), 제2클래드층(121), 및 제2도전형 반도체층(123)을 포함할 수 있다.
상기 성장 기판(111)은 투광성, 절연성 또는 도전성 기판을 이용할 수 있으며, 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga2O3, LiGaO3 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 성장 기판(111)의 상면에는 복수의 돌출부(112)가 형성될 수 있으며, 상기의 복수의 돌출부(112)는 상기 성장 기판(111)의 식각을 통해 형성하거나, 별도의 러프니스와 같은 광 추출 구조로 형성될 수 있다. 상기 돌출부(112)는 스트라이프 형상, 반구형상, 또는 돔(dome) 형상을 포함할 수 있다. 상기 성장 기판(111)의 두께는 30㎛~150㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 성장 기판(111) 위에는 복수의 화합물 반도체층이 성장될 수 있으며, 상기 복수의 화합물 반도체층의 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이러한 장비로 한정하지는 않는다.
상기 성장 기판(111) 위에는 버퍼층(113)이 형성될 수 있으며, 상기 버퍼층(113)은 II족 내지 VI족 화합물 반도체를 이용하여 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(113)은 III족-V족 화합물 반도체를 이용한 반도체층을 포함하며, 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체로서, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 버퍼층(113)은 서로 다른 반도체층을 교대로 배치하여 초 격자 구조로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(113)은 상기 성장 기판(111)과 질화물 계열의 반도체층과의 격자 상수의 차이를 완화시켜 주기 위해 형성될 수 있으며, 결함 제어층으로 정의될 수 있다. 상기 버퍼층(113)은 상기 성장 기판(111)과 질화물 계열의 반도체층 사이의 격자 상수 사이의 값을 가질 수 있다. 상기 버퍼층(113)은 ZnO 층과 같은 산화물로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 버퍼층(113)은 30~500nm 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 버퍼층(113) 위에 저 전도층(115)이 형성되며, 상기 저 전도층(115)은 언도프드 반도체층으로서, 제1도전형 반도체층(117)보다 낮은 전기 전도성을 가진다. 상기 저 전도층(115)은 3족-5족 화합물 반도체를 이용한 GaN계 반도체로 구현될 수 있으며, 이러한 언도프드 반도체층은 의도적으로 도전형 도펀트를 도핑하지 않더라도 제1도전형 특성을 가지게 된다. 상기 언도프드 반도체층은 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 저 전도층(115)은 복수의 제1도전형 반도체층(117) 사이에 형성될 수 있다.
상기 저 전도층(115) 위에는 제1도전형 반도체층(117)이 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(117)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 화합물 반도체로 구현되며, 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(117)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형의 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다.
상기 저 전도층(115)와 상기 제1도전형 반도체층(117) 중 적어도 한 층에는 서로 다른 제1층과 제2층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있으며, 상기 제1층과 제2층의 두께는 수 Å 이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(117)과 상기 활성층(119) 사이에는 제1클래드층(미도시)이 형성될 수 있으며, 상기 제1클래드층은 GaN계 반도체로 형성될 수 있다. 이러한 제1클래드층은 캐리어를 구속시켜 주는 역할을 한다. 다른 예로서, 상기 제1 클래드층(미도시)은 InGaN층 또는 InGaN/GaN 초격자 구조로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 상기 제1 클래드층은 n형 또는/및 p형 도펀트를 포함할 수 있으며, 예컨대 제1도전형 또는 저 전도성의 반도체층으로 형성될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(117) 위에는 활성층(119)이 형성된다. 상기 활성층(119)은 단일 우물, 단일 양자 우물, 다중 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선, 양자 점 구조 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 활성층(119)은 우물층과 장벽층이 교대로 배치되며, 상기 우물층은 에너지 준위가 연속적인 우물층일 수 있다. 또한 상기 우물층은 에너지 준위가 양자화된 양자 우물(Quantum Well)일 수 있다. 상기의 우물층은 양자 우물층으로 정의될 수 있으며, 상기 장벽층은 양자 장벽층으로 정의될 수 있다. 상기 우물층과 상기 장벽층의 페어는 2~30주기로 형성될 수 있다. 상기 우물층은 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 더 넓은 밴드 갭을 갖는 반도체층으로 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 우물층과 장벽층의 페어는 예컨대, InGaN/GaN, AlGaN/GaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 활성층(119)은 자외선 대역부터 가시광선 대역의 파장 범위 내에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 420nm~450nm 범위의 피크 파장을 발광할 수 있다.
상기 활성층(119) 위에는 제2클래드층(121)이 형성되며, 상기 제2클래드층(121)은 상기 활성층(119)의 장벽층의 밴드 갭보다 더 높은 밴드 갭을 가지며, III족-V족 화합물 반도체 예컨대, GaN 계 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 클래드층(121)은 GaN, AlGaN, InAlGaN, InAlGaN 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 상기 제2 클래드층(121)은 n형 또는/및 p형 도펀트를 포함할 수 있으며, 예컨대 제2도전형 또는 저 전도성의 반도체층으로 형성될 수 있다.
상기 제2클래드층(121) 위에는 제2도전형 반도체층(123)이 형성되며, 상기 제2도전형 반도체층(123)은 제2도전형의 도펀트를 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(123)은 III족-V족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나로 이루어질 수 있으며, 단층 또는 다층을 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(123)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
발광 구조물(150)의 층들의 전도성 타입은 반대로 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 제2도전형의 반도체층(123)은 n형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층(117)은 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. 또한 상기 제2도전형 반도체층(123) 위에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제3도전형 반도체층인 n형 반도체층이 더 형성할 수도 있다. 상기 발광 칩(101)은 상기 제1도전형 반도체층(117), 활성층(119) 및 상기 제2도전형 반도체층(123)을 발광 구조물(150)로 정의될 수 있으며, 상기 발광 구조물(150)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 적어도 한 구조를 포함할 수 있다. 상기 n-p 및 p-n 접합은 2개의 층 사이에 활성층이 배치되며, n-p-n 접합 또는 p-n-p 접합은 3개의 층 사이에 적어도 하나의 활성층을 포함하게 된다.
발광 구조물(150) 위에 전극층(141) 및 제2전극(145)이 형성되며, 상기 제1도전형 반도체층(117) 위에 제1전극(143)이 형성된다.
상기 전극층(141)은 전류 확산층으로서, 투과성 및 전기 전도성을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 상기 전극층(141)은 화합물 반도체층의 굴절률보다 낮은 굴절률로 형성될 수 있다.
상기 전극층(141)은 제2도전형 반도체층(123)의 상면에 형성되며, 그 물질은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), ZnO, IrOx, RuOx, NiO 등 중에서 선택되며, 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 전극층(141)은 반사 전극층으로 형성될 수 있으며, 그 물질은 예컨대, Al, Ag, Pd, Rh, Pt, Ir 및 이들 중 2이상의 합금 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 제2전극(145)은 상기 제2도전형 반도체층(123) 및/또는 상기 전극층(141) 위에 형성될 수 있으며, 전극 패드를 포함할 수 있다. 상기 제2전극(145)은 암(arm) 구조 또는 핑거(finger) 구조의 전류 확산 패턴이 더 형성될 수 있다. 상기 제2전극(145)은 오믹 접촉, 접착층, 본딩층의 특성을 갖는 금속으로 비 투광성으로 이루어질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1도전형 반도체층(117)의 일부에는 제1전극(143)이 형성된다. 상기 제1전극(143)과 상기 제2전극(145)은 Ti, Ru, Rh, Ir, Mg, Zn, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au와 이들의 선택적인 합금 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광 소자(101)의 표면에 절연층이 더 형성될 수 있으며, 상기 절연층은 발광 구조물(150)의 층간 쇼트(short)를 방지하고, 습기 침투를 방지할 수 있다.
상기에 개시된 실시예(들)에 따른 발광 모듈 또는 기판은 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 또는 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 13에 도시된 표시 장치, 다른 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 13은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 13을 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(300)와, 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(300) 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 상기 발광 모듈(300)로부터 제공된 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(300)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 배치되어 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(300)은 상기 바텀 커버(1011) 내에 적어도 하나가 배치되며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(300)은 기판(200)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함하며, 상기 발광 소자 패키지(200)는 상기 기판(200) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(100) 상에는 방열 플레이트(205)가 배치되며, 상기 방열 플레이트(205)의 일부는 상기 바텀 커버(1011)에 접촉될 수 있다. 따라서, 발광 소자 패키지(100)에서 발생된 열은 방열 플레이트(205)를 경유하여 바텀 커버(1011)로 방출될 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지(100)는 상기 기판(200) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(30)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 상기 표시 패널(1061)로 공급함으로써, 상기 표시 패널(1061)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(300) 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 커버(미도시)와 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 상기 발광 모듈(300)로부터 제공된 광을 투과 또는 차단시켜 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비전과 같은 영상 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장 이상의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트(diffusion sheet), 수평 및 수직 프리즘 시트(horizontal/vertical prism sheet), 및 휘도 강화 시트(brightness enhanced sheet) 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 상기 표시 패널(1061)로 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.
상기 발광 모듈(300)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 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: 발광 소자 패키지 11: 몸체
12: 지지부 13: 반사부
15: 캐비티 21: 방열 프레임
23,24: 방열부 31,41: 리드 프레임
33,43: 리드부 101: 발광 칩
200: 기판 205: 방열 플레이트
300: 발광 모듈

Claims (11)

  1. 기판;
    상기 기판 위에 탑재된 적어도 하나의 발광 소자 패키지; 및
    상기 발광 소자 패키지 위에 접촉된 방열 플레이트를 포함하며,
    상기 발광 소자 패키지는,
    캐비티를 갖는 몸체;
    상기 몸체의 캐비티에 배치된 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임;
    상기 캐비티에 배치된 상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임 사이에 배치된 방열 프레임;
    상기 방열 프레임 위에 적어도 하나의 발광 칩; 및
    상기 몸체의 제1측면부에 배치된 제1리드부 및 제2리드부를 포함하고,
    상기 방열 프레임은 상기 몸체의 제1측면부의 반대측인 제2측면부 상에 상기 방열 프레임으로부터 절곡되어 배치되고 상기 방열 플레이트에 접촉된 제1방열부와 상기 제1방열부로부터 절곡되어 상기 몸체의 캐비티가 형성된 측면의 반대측 상에 배치된 제2방열부를 포함하고,
    상기 몸체는 상기 방열 프레임의 제2방열부를 상기 몸체의 제1측면부로부터 이격시켜 주는 돌기를 포함하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방열 프레임의 제1방열부와 상기 방열 플레이트 사이에 접착 부재를 포함하고,
    상기 방열 프레임의 제1방열부는 상기 몸체의 제2측면부의 너비와 동일한 너비를 갖는 발광 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1리드 프레임으로부터 상기 몸체의 제1측면부의 제1영역으로 절곡된 제1리드부; 및 상기 제2리드 프레임으로부터 상기 몸체의 제1측면부의 제2영역으로 절곡된 제2리드부를 포함하는 발광 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방열 플레이트는 상기 방열 프레임의 제1방열부 및 제2방열부에 접촉되는 발광 장치.
  7. 삭제
  8. 제4항에 있어서, 상기 방열 프레임은 상기 캐비티 내에서 상기 캐비티 바닥보다 더 깊은 깊이를 갖는 컵 구조를 포함하고,
    상기 캐비티 내에 배치된 상기 방열 프레임은 상기 몸체의 캐비티가 형성된 면의 반대측 면으로 노출되는 발광 장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서, 상기 몸체 내에 배치된 상기 방열 프레임에 형성된 적어도 하나의 구멍을 포함하며, 상기 적어도 하나의 구멍에는 상기 몸체의 일부가 배치되는 발광 장치.

  11. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20080128738A1 (en) * 2006-12-04 2008-06-05 Lighthouse Technology Co., Ltd Light-emitting diode package structure
JP2011146715A (ja) * 2010-01-18 2011-07-28 Lg Innotek Co Ltd 発光素子パッケージ及びこれを備えたライトユニット

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