KR101944411B1 - 발광 소자 - Google Patents

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Abstract

실시예의 발광 소자는 상부 기판과, 상부 기판 아래에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물과, 발광 구조물 아래에 배치된 하부 기판과, 하부 기판 위에서 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극 패드와, 제1 전극 패드와 하부 기판 사이에 배치된 절연층 및 제1 전극 패드와 전기적으로 분리되며, 제2 도전형 반도체층 및 하부 기판과 전기적으로 연결된 제2 전극 패드를 포함한다.

Description

발광 소자{Light emitting device}
실시예는 발광 소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적 및 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등의 발광소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.
이러한 발광 다이오드는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명과 저전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다.
도 1은 기존의 플립 본딩 방식의 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 1의 발광 소자는 사파이어 기판(10), 발광 구조물(20), n 및 p형 오믹 접촉층(32, 34), 상부 범프 금속층(42, 44), 범프(52, 54), 하부 범프 금속층(62, 64), n 및 p형 전극 패드(72, 74), 패시베이션(passivation)층(82, 84) 및 서브 마운트(submount)(90)로 구성된다. 여기서, 발광 구조물(20)은 n형 반도체층(22), 활성층(24) 및 p형 반도체층(24)으로 구성된다.
도 1의 기존의 발광 소자의 발광 구조물(20)로부터 출사되는 광은 서브 마운트(90)의 낮은 반사율로 인해, 서브 마운트(90)에서 반사되는 대신에 흡수되기 때문에, 광 추출 효율이 저하될 수 있다.
게다가, SiO2 같은 물질로 이루어지는 패시베이션층(82, 84)의 열 전도율이 낮아 발광 구조물(20)에서 발생된 열이 제대로 방출될 수 없어 신뢰성에 영향을 미칠 수 있다.
실시예는 광 추출 효율 및 열 방출이 우수한 발광 소자를 제공한다.
실시예의 발광 소자는, 상부 기판; 상기 상부 기판 아래에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 발광 구조물 아래에 배치된 하부 기판; 상기 하부 기판 위에서 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극 패드; 상기 제1 전극 패드와 상기 하부 기판 사이에 배치된 절연층; 및 상기 제1 전극 패드와 전기적으로 분리되며, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 하부 기판과 전기적으로 연결된 제2 전극 패드를 포함한다.
발광 소자는, 상기 하부 기판 아래에 배치되어, 상기 하부 기판을 관통하는 제2 전극 패드와 전기적으로 연결되는 하부 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 절연층은 상기 제2 전극 패드와 상기 하부 기판 사이로 연장되어 배치되고, 상기 제2 전극 패드는 상기 절연층을 관통하여 상기 하부 기판과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 소자는, 상기 절연층과 상기 하부 기판 사이에 배치된 금속 반사층을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 전극 패드는 상기 금속 반사층에 접하여 상기 하부 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 전극 패드는 상기 금속 반사층을 관통하여 상기 하부 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 금속 반사층은 상기 절연층과 상기 하부 기판 사이로부터 연장되어 상기 하부 기판을 감싸도록 배치될 수 있다.
상기 하부 기판은 금속을 포함하는 반사성 물질로 이루어질 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 발광 소자는, 상부 기판; 상기 상부 기판 아래에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 발광 구조물 하부에 배치된 하부 기판; 상기 하부 기판의 적어도 일부를 감싸는 금속 반사층; 상기 금속 반사층과 상기 발광 구조물 사이에 배치되는 절연층; 상기 절연층 위에 배치되어 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 전극 패드; 및 상기 제1 전극 패드와 전기적으로 분리되고, 상기 절연층 위에 배치되어 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극 패드를 포함할 수 있다.
상기 하부 기판은 상기 제2 전극 패드와 적어도 일부가 대향하는 관통 홀을 가질 수 있다. 상기 관통 홀의 폭은 상기 제2 전극 패드의 폭 이하일 수 있다.
상기 발광 구조물과 상기 하부 기판 사이의 금속 반사층은 상기 하부 기판의 20 % 이상을 덮을 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제1 전극 패드를 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결시키는 제1 범프; 및 상기 제2 전극 패드를 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적을 연결시키는 제2 범프를 더 포함하고, 상기 제2 전극 패드가 상기 하부 기판과 접촉하는 면적은 상기 제2 범프의 폭 이상일 수 있다.
상기 금속 반사층은 0 보다 크고 100 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
상기 절연층은 상기 활성층의 에너지 밴드 갭보다 큰 에너지 밴드 갭을 갖는 투명한 물질을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 의하면, 발광 소자는, 상부 기판; 상기 상부 기판 아래에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 발광 구조물 아래에 배치된 하부 기판; 상기 하부 기판의 아래에 서로 전기적으로 분리되어 배치된 제1 및 제2 하부 전극; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되며, 상기 하부 기판을 관통하여 상기 제1 하부 전극과 전기적으로 연결되는 제1 전극 패드; 상기 제1 전극 패드와 전기적으로 분리되며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되며, 상기 하부 기판을 관통하여 상기 제2 하부 전극과 전기적으로 연결되는 제2 전극 패드를 포함하고, 상기 하부 기판은 절연성을 가질 수 있다.
발광 소자는 상기 제1 전극 패드와 상기 하부 기판 사이에 배치된 제1 및 제2 금속 반사층; 및 상기 제2 전극 패드와 상기 하부 기판 사이에 배치된 제3 및 제4 금속 반사층을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자는 금속 반사층을 배치하여 하부 기판에서 흡수될 광을 반사시킴으로써 광 추출 효율을 개선시킬 수 있고, 패시베이션층(또는, 절연층)을 제거하고 전극 패드를 하부 기판과 연결시키고 또는/및 하부 기판의 적어도 일부를 금속 반사층이 감싸도록 하여 열 방출을 개선시킬 수 있다.
도 1은 기존의 플립 본딩 방식의 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 2는 실시예에 의한 발광 소자의 평면도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절취한 일실시예의 발광 소자의 부분 단면도를 나타낸다.
도 4는 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 5는 또 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 6은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 7은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 8은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 9는 또 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 10은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 11은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 12는 또 다른 실시예에 의한 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 13은 다른 실시예에 의한 발광 소자의 평면도를 나타낸다.
도 14는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 16은 또 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 18은 실시예에 따른 조명 유닛의 사시도이다.
도 19는 실시예에 따른 백라이트 유닛의 분해 사시도이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)"(on or under)에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)"(on or under)로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 2는 실시예에 의한 발광 소자(100A)의 평면도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절취한 발광 소자(100A)의 부분 단면도를 나타낸다.
도 2 및 도 3에 예시된 발광 소자(100A)는 상부 기판(110), 발광 구조물(120), 제1 및 제2 전극층(132, 134), 제1 및 제2 상부 범프(bump) 금속층(142, 144), 제1 및 제2 범프(152, 154), 제1 및 제2 하부 범프 금속층(162, 164), 제1 및 제2 전극 패드(172A, 174A), 절연층(182A), 하부 기판(190A) 및 하부 전극(210)을 포함한다.
상부 기판(110)의 아래에 발광 구조물(120)이 배치된다. 상부 기판(110)은 반도체 성장에 적합한 물질로 이루어질 수 있으며, 투광성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 상부 기판(110)은 반도체 화합물을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상부 기판(110)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가질 수 있다.
발광 구조물(120)은 상부 기판(110)의 아래에 순차적으로 적층되어 배치된 제1 도전형 반도체층(122), 활성층(124) 및 제2 도전형 반도체층(126)을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(122)은 상부 기판(110)과 활성층(124) 사이에 배치되며, 반도체 화합물로 형성될 수 있다. Ⅲ-Ⅴ 족, Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(122)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(122)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
활성층(124)은 제1 도전형 반도체층(122)과 제2 도전형 반도체층(126) 사이에 배치되며, 단일 우물 구조(Double Hetero Structure), 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(MQW:Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 활성층(124)은 Ⅲ-Ⅴ 족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs),/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(124)과 제1 도전형 반도체층(122) 사이 또는 활성층(124)과 제2 도전형 반도체층(126) 사이에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수도 있다.
도전형 클래드층은 활성층(124)의 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 더 넓은 에너지 밴드 갭을 가지는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(126)은 활성층(124)의 아래에 배치되며, 반도체 화합물로 이루어질 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)은 Ⅲ-Ⅴ 족, Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, 제2 도전형 반도체층(126)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(126)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제1 및 제2 전극층(132, 134)은 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126) 아래에 각각 배치되며, 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극층(132, 134) 각각은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 이루어질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 전극층(132, 134) 각각은 오믹 특성을 갖는 반사 전극 재료로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
예컨대, 제1 및 제2 전극층(132 ,134) 각각은 전술한 금속 물질과 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), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 재료로 한정하지는 않는다.
제1 및 제2 전극층(132, 134)은 제1 및 제2 도전형 반도체층(122, 126)과 각각 오믹 접촉하는 물질을 포함할 수 있다. 만일, 제1 및 제2 전극층(132, 134)이 오믹 역할을 수행할 경우, 별도의 오믹층(미도시)은 형성되지 않을 수 있다.
도 3에 예시된 발광 소자(100A)에서 발광 구조물(120)은 플립 본딩 방식으로 하부 기판(190A) 위에 배치된다. 이를 위해, 제1 전극층(132)은 하부 기판(190A) 위에 배치된 제1 전극 패드(172A)와 제1 범프(152)를 통해 전기적으로 연결되며, 제2 전극층(134)은 하부 기판(190A) 위에 배치된 제2 전극 패드(174A)와 제2 범프(154)를 통해 전기적으로 연결된다.
하부 기판(또는, 서브 마운트)(190A)은 발광 소자(100A)의 작동시 발생하는 열을 충분히 발산(또는, 방출)시킬 수 있도록, 열 전도성이 높은 금속 등과 같은 물질로 이루어 질 수 있으며, 예를 들어 반도체 기판으로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, 하부 기판(190A)은 탄화규소(SiC), GaN, GaAs, Si 등의 물질로 이루어진다. 또한, 하부 기판(190A)은 전기 전도도가 우수한 전도성 기판일 수도 있고, 절연성 기판일 수도 있다.
제1 상부 범프 금속층(142)과 제1 하부 범프 금속층(162)은 제1 범프(152)가 위치할 자리를 표시하는 역할을 수행하며, 제2 상부 범프 금속층(144)과 제2 하부 범프 금속층(164)은 제2 범프(154)가 위치할 자리를 표시하는 역할을 수행한다. 따라서, 제1 상부 범프 금속층(142)과 제1 하부 금속층(162)은 수직적으로 일부 중첩될 수 있다. 또한, 제2 상부 범프 금속층(144)과 제2 하부 범프 금속층(164)은 수직적으로 일부 중첩될 수 있다.
실시예에 따라서, 제2 범프(154)는 제1 범프(152)보다 길이가 짧을 수 있다. 제1 범프(152) 및 제2 범프(154)에 의하여, 발광 소자(100A)의 상부 구조물(110, 120, 132, 134, 142, 144)과 하부 구조물(162, 164, 172A, 174A, 182A, 190A, 210)은 공간적으로 서로 이격될 수 있다.
전술한 발광 소자(100A)는 도 2에 예시된 평면도에 국한되지 않는다. 즉, 제1 및 제2 전극 패드(172A, 174A)는 도 2에 예시된 바와 다른 다양한 형상을 가질 수 있다.
게다가, 전술한 제1 및 제2 상부 범프 금속층(142, 144), 제1 및 제2 범프(152, 154), 제1 및 제2 하부 범프 금속층(162, 164)는 실시예에 의한 발명 소자(100A)의 이해를 돕기 위한 례에 불과하며, 다음 상술되는 실시예는 이에 국한되지 않는다.
한편, 도 3에 예시된 발광 소자(100A)에서, 제1 전극 패드(172A)는 절연층(182A)을 사이에 두고 하부 기판(190A)과 전기적으로 분리된다. 또한, 제1 전극 패드(172A)는 제1 범프(152) 및 제1 전극층(132)을 통해 제1 도전형 반도체층(122)과 전기적으로 연결된다.
하부 기판(190A)과 전기적으로 분리되는 제1 전극 패드(172A)와 달리 제2 전극 패드(174A)는 하부 기판(190A)과 전기적으로 연결된다. 또한, 제2 전극 패드(174A)는 제1 전극 패드(172A)와 전기적으로 서로 분리되며, 제2 범프(154) 및 제2 전극층(134)을 통해 제2 도전형 반도체층(126)과 전기적으로 연결된다.
제1 및 제2 전극 패드(172A, 174A) 각각은 도전형 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 금(Au) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
절연층(182A)은 제1 및 제2 전극 패드(172A, 174A)를 서로 전기적으로 절연시키며, 활성층(124)의 에너지 밴드 갭보다 큰 에너지 밴드 갭을 갖는 투명한 물질을 포함할 수 있다. 절연층(182A)은 예를 들어 SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3를 포함할 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
전술한 절연층(182A) 및 하부 기판(190A)은 발광 소자(100A)의 구조적인 안정성을 위하여 상면이 평평하게 형성될 수 있다.
한편, 하부 전극(210)은 하부 기판(190A)의 아래에 배치될 수 있으나, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 하부 전극(210)은 하부 기판(190A)을 관통하는 제2 전극 패드(174A)와 전기적으로 연결된다.
도 4는 다른 실시예에 의한 발광 소자(100B)의 단면도를 나타낸다.
도 3에 예시된 발광 소자(100A)에서 절연층(182A)은 제1 전극 패드(172A)와 하부 기판(190A) 사이에만 배치된다. 반면에, 도 4에 예시된 발광 소자(100B)에서 절연층(182B)은 제2 전극 패드(174B)와 하부 기판(190A) 사이로 연장되어 배치될 수도 있다. 이 경우, 제2 전극 패드(174B)는 절연층(182B)을 관통하여 하부 기판(190A) 및 하부 전극(210)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이를 제외하면, 도 4에 예시된 발광 소자(100B)는 도 3에 예시된 발광 소자(100A)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 5는 또 다른 실시예에 의한 발광 소자(100C)의 단면도를 나타낸다.
도 3 및 도 4에 예시된 발광 소자(100A, 100B)의 경우 제2 전극 패드(174A)만이 하부 기판(190A)을 관통하여 하부 전극(210)과 전기적으로 연결된다. 반면에, 도 5에 예시된 발광 소자(100C)에서, 제2 전극 패드(174A)뿐만 아니라 제1 전극 패드(172B)도 하부 기판(190B)을 관통한다. 또한, 하부 기판(190B) 아래에 서로 전기적으로 분리되는 제1 및 제2 하부 전극(212, 214)이 배치된다. 이를 위해, 도 3 및 도 4에 예시된 하부 기판(190A)이 전도성 기판 또는 절연성 기판인 반면, 도 5에 예시된 하부 기판(190B)은 제1 및 제2 전극 패드(172B, 174A)를 서로 전기적으로 분리시켜야 하므로, 절연성 기판일 수 있다. 이러한 구성에 의해, 제1 전극 패드(172B)는 하부 기판(190B)을 관통하여 제1 하부 전극(212)과 연결되고, 제2 전극 패드(174A)는 하부 기판(190B)을 관통하여 제2 하부 전극(214)과 연결될 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에 예시된 발광 소자(100A, 100B)와 달리 도 5에 예시된 발광 소자(100C)는 절연층(182A, 182B)을 요구하지 않는다.
전술한 도 3에 예시된 발광 소자(100A)와의 차이점을 제외하면, 도 5에 예시된 발광 소자(100C)는 도 3에 예시된 발광 소자(100A)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 6은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자(100D)의 단면도를 나타낸다.
도 6에 예시된 발광 소자(100D)에서 제1 전극 패드(172B)와 하부 기판(190B) 사이에 제1 및 제2 금속 반사층(222, 224)이 배치되고, 제2 전극 패드(174A)와 하부 기판(190B) 사이에 제3 및 제4 금속 반사층(226, 228)이 배치된다. 이를 제외하면, 도 6에 예시된 발광 소자(100D)는 도 5에 예시된 발광 소자(100C)와 동일하므로 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하며 상세한 설명을 생략한다.
도 5와 다른 부분에 대해 살펴보면, 도 6에 예시된 발광 소자(100D)에서, 제1 전극 패드(172B)는 제1, 제2 및 제3 세그먼트(172-1, 172-2, 172-3)를 포함할 수 있다. 제1 세그먼트(172-1)는 하부 기판(190B)을 관통하고, 제2 및 제3 세그먼트(172-2, 172-3)는 제1 세그먼트(172-1)를 사이에 두고 서로 이격되며, 제1 세그먼트(172-1)로부터 연장되어 하부 기판(190B) 위에 배치된다.
제2 전극 패드(174A)는 제4, 제5 및 제6 세그먼트(174-1, 174-2, 174-3)를 포함할 수 있다. 제4 세그먼트(174-1)는 하부 기판(190B)을 관통하고, 제5 및 제6 세그먼트(174-2, 174-3)는 제4 세그먼트(174-1)를 사이에 두고 서로 이격되며, 제4 세그먼트(174-1)로부터 연장되어 하부 기판(190B) 위에 배치된다.
제1 금속 반사층(222)은 제2 세그먼트(172-2)와 하부 기판(190B) 사이에 배치되고, 제2 금속 반사층(224)은 제3 세그먼트(172-3)와 하부 기판(190B) 사이에 배치된다. 제3 금속 반사층(226)은 제5 세그먼트(174-2)와 하부 기판(190B) 사이에 배치되고, 제4 금속 반사층(228)은 제6 세그먼트(174-3)와 하부 기판(190B) 사이에 배치된다.
도 7은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자(100E)의 단면도를 나타낸다.
도 7에 예시된 발광 소자(100E)는 절연층(182B)과 하부 기판(190C) 사이에 배치된 금속 반사층(220A)을 더 포함하고, 제2 전극 패드(174C)는 도 4에 예시된 제2 전극 패드(174B)와 달리 하부 기판(190C)을 관통하지 않으며 절연층(182B)을 관통하여 금속 반사층(220A)과 접한다. 따라서, 제2 전극 패드(174C)는 하부 기판(190C)과 전기적으로 연결된다.
또한, 도 4에 예시된 발광 소자(100B)는 하부 전극(210)을 포함하는 반면, 도 7에 예시된 발광 소자(100B)는 하부 전극(210)을 생략할 수도 있다. 이에 대해서는 상세히 후술된다.
전술한 차이점을 제외하면, 도 7에 예시된 발광 소자(100E)는 도 4에 예시된 발광 소자(100B)와 동일하므로 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 8은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자(100F)의 단면도를 나타낸다.
도 7에 예시된 제2 전극 패드(174A)가 금속 반사층(220A)을 관통하지 않고 접하는 반면, 도 8에 예시된 제2 전극 패드(174D)는 금속 반사층(220B)을 관통하여 하부 기판(190C)과 접하여 전기적으로 연결된다. 이를 제외하면, 도 8에 예시된 발광 소자(100F)는 도 7에 예시된 발광 소자(100E)와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
도 9는 또 다른 실시예에 의한 발광 소자(100G)의 단면도를 나타낸다.
도 7 및 도 8에 예시된 발광 소자(100E, 100F)에서 금속 반사층(220A, 220B)은 절연층(182B)과 하부 기판(190C) 사이에만 배치된다. 반면에, 도 9에 예시된 발광 소자(100G)에서 금속 반사층(220C)은 절연층(182B)과 하부 기판(190C) 사이뿐만 아니라 하부 기판(190D)의 적어도 다른 일부를 감싸도록 배치된다. 예를 들면, 도 9에 예시된 발광 소자(100G)에서 금속 반사층(220C)은 하부 기판(190C)의 아래에도 배치되며, 하부 기판(190C)을 관통하여 배치된다. 금속 반사층(220C)은 하부 기판(190D)을 박막 형태로 감쌀 수 있다. 이를 제외하면, 도 9에 예시된 발광 소자(100G)는 도 7에 예시된 발광 소자(100E)와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
도 10은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자(100H)의 단면도를 나타낸다.
도 9의 경우, 금속 반사층(220C)이 하부 기판(190D)의 상부 및 하부를 감싸고, 하부 기판(190D)을 관통하는 것으로 도시되어 있지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 도 10에 예시된 바와 같이, 금속 반사층(220D)은 하부 기판(190E)의 상부 및 하부뿐만 아니라 양 측부를 감싸도록 배치될 수도 있다. 이를 제외하면, 도 10에 예시된 발광 소자(100H)는 도 9에 예시된 발광 소자(100G)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 11은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자(100I)의 단면도를 나타낸다.
도 10에 예시된 발광 소자(100H)에서 금속 반사층(220D)과 접하는 제2 전극 패드(174C)의 폭(W3)은 제2 범프(154)의 폭(W4)보다 크다. 이와 같이, 금속 반사층(220D)과 접하는 제2 전극 패드(174C)의 폭(W3)이 제2 범프(154)의 폭(W4) 이상일 경우, 발광 소자(100H)의 동작시에 생성된 열의 발산이 증가될 수 있다. 또한, 도 11에 예시된 발광 소자(100I)에서와 같이, 제2 전극 패드(174D)의 폭을 도 10에 예시된 발광 소자(100H)에서 보다 더 크게 함으로써, 열의 발산이 더욱 증가될 수 있다. 이를 제외하면, 도 11에 예시된 발광 소자(110I)는 도 10에 예시된 발광 소자(100H)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 12는 또 다른 실시예에 의한 발광 소자(100J)의 단면도를 나타낸다.
도 9에 예시된 발광 소자(100G)의 제2 전극 패드(174C)는 절연층(182B)을 관통하여 금속 반사층(220C)과 접하며, 이러한 구성을 통해 하부 기판(190D)과 전기적으로 연결된다. 반면에, 도 12에 예시된 발광 소자(100J)의 제2 전극 패드(174E)는 절연층(182C)을 관통하지 않는다. 즉, 절연층(182C)은 금속 반사층(220C)의 위에 배치되고, 제1 및 제2 전극 패드(172A, 174E)은 절연층(182C) 위에 배치될 수 있다. 이를 제외하면, 도 12에 예시된 발광 소자(100J)는 도 9에 예시된 발광 소자(100G)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
이상에서, 다양한 구성을 갖는 발광 소자(100A ~ 100J)에 대해 살펴보았지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다.
전술한 도 7 내지 도 12에 예시된 발광 소자(100E ~ 100J)의 경우, 금속 반사층(220A ~ 220D)과 하부 기판(190C ~ 190E)은 별개의 구성 요소이지만, 실시예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 하부 기판(190C ~ 190E)이 금속을 포함하는 반사성 물질로 이루어질 경우, 하부 기판(190C ~ 190E)이 금속 반사층(220A ~ 220D)의 역할을 수행할 수 있으므로, 금속 반사층(220A ~ 220D)은 생략될 수 있다.
또한, 도 3 내지 도 6에 예시된 각 발광 소자(100A ~ 100D)에서 전기 전도도가 우수한 금속으로 하부 기판(190A, 190B)이 구현될 경우, 하부 기판(190A, 190B)은 하부 전극(210, 212, 214)의 역할을 대신 수행할 수 있으며 이 경우, 하부 전극(210, 212, 214)은 생략될 수 있다. 즉, 도 7 내지 도 12에 예시된 하부 기판(190C ~ 190E)는 하부 전극의 역할을 수행할 수 있다.
또한, 도 6 내지 도 12에 예시된 발광 소자(100D ~ 100J)에서 하부 기판(190B ~ 190E)의 상부 및 하부 각각에 배치된 금속 반사층(222, 224, 226, 228, 220A ~ 220D)의 두께(t1, t2)는 0 보다 크고 100 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
또한, 도 1의 기존의 발광 소자의 경우, 서브 마운트(90)와 p형 전극 패드(74) 사이에 패시베이션층(84)이 배치된다. 이때, 패시베이션층(84)의 낮은 열 전도율로 인해, 발광 소자의 작동시 발생하는 열이 충분히 발산될 수 없다. 반면에, 도 3 내지 도 11에 예시된 실시예에 의한 발광 소자(100A ~ 100I)의 경우, 제2 전극 패드(174A ~ 174D)가 하부 기판(190A ~ 190E)과 직접 접하며 전기적으로 연결되며, 제2 전극 패드(174A ~ 174D)와 하부 기판(190A ~ 190E) 사이에 어떠한 절연층도 배치되지 않는다. 그러므로, 발광 소자(100A ~ 100I)의 작동시 발생하는 열이 제2 전극 패드(174A ~ 174D), 하부 기판(190A ~ 190E) 및 하부 전극(210, 212, 214)을 통해 충분히 발산될 수 있기 때문에, 발광 소자의 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8에 예시된 바와 같이 금속 반사층(220A, 220B)이 하부 기판(190C)을 감싸지 않는 경우와 비교할 때, 도 9 내지 도 12에 예시된 바와 같이 금속 반사층(220C, 220D)이 하부 기판(190D, 190E)을 감쌀 경우, 발광 소자(100G, 100H, 100I, 100J)의 동작 시에 발생한 열의 발산이 증가할 수 있다. 이때, 금속 반사층(220C, 220D)에 의해 하부 기판(190D, 190E)의 감싸지는 면적이 증가할수록, 발광 소자(100G, 100H, 100I, 100J)의 동작 시에 발생한 열의 발산이 더욱 증가할 수 있다.
또한, 도 9 및 도 12에 예시된 하부 기판(190D)은 관통 홀(192)을 갖는다. 이 관통 홀(192)은 제2 전극 패드(174C, 174E)와 적어도 일부가 대향한다. 이와 같이, 하부 기판(190D)이 관통 홀(192)을 가질 경우, 발광 소자(100G, 100J)의 동작시에 발생한 열의 발산이 더욱 증가될 수 있다. 이때, 관통 홀(192)의 폭(W1)은 제2 전극 패드(174C)의 폭(W2) 이하일 수 있다.
또한, 도 12에 예시된 바와 같이, 제2 전극 패드(174E)가 비록 절연층(182C)을 관통하지 않는다고 하더라도, 도 1에 도시된 기존의 발광 소자와 비교할 때, 금속 반사층(220C)이 하부 기판(190D)의 적어도 일부를 감싸고 있으므로 열 발산 효율이 더 증가될 수 있다.
또한, 도 3 내지 도 12에 예시된 발광 소자(100A ~ 100J)에서 제1 도전형은 n형이고, 제2 도전형은 p형일 수 있다. 왜냐하면, n형 전극 패드(172A, 172B)보다 p형 전극 패드(174A ~ 174E) 측에서 열 발생이 더 많을 수 있기 때문이다.
또한, 도 3 내지 도 5에 예시된 발광 소자(100A ~ 100D)의 경우, 발광 구조물(120)에서 생성된 광은 하부 기판(190A, 190B)에 흡수되어 광 추출 효율을 저하시킬 수 있다. 따라서, 도 6에 예시된 발광 소자(100D)에서와 같이 제1 내지 제4 금속 반사층(222, 224, 226, 228)이 배치되거나 도 7 내지 도 12에 예시된 발광 소자(100E ~ 100J)에서와 같이 금속 반사층(220A ~ 220D)이 배치된다면, 발광 구조물(120)에서 발생된 광은 하부 기판(190A, 190B)에 흡수되는 대신에 금속 반사층(222, 224, 226, 228, 220A ~ 220D)에서 반사될 수 있으므로 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
전술한 도 3 내지 도 12에 예시된 발광 소자(100A ~ 100J)는 복수의 화합물 반도체층, 예컨대, Ⅲ-Ⅴ 족 원소의 화합물 반도체층을 이용한 LED를 포함하며, LED는 청색, 녹색, 또는 적색 등과 같은 광을 방출하는 유색 LED이거나 자외선(UV:UltraViolet) LED일 수 있다. LED의 방출 광은 다양한 반도체를 이용하여 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 13은 다른 실시예에 의한 발광 소자의 평면도를 나타내며, 참조부호 100은 도 7 내지 도 12에 예시된 발광 소자(100E ~ 100J)에 대응한다.
도 13의 절취선 Ⅰ-Ⅰ'을 따라 절단하면 금속 반사층(220A ~ 220D)을 갖는 도 7 내지 도 12에 예시된 발광 소자(100E ~ 100J)의 단면에 해당한다. 따라서, 도 13의 172, 174, 190 및 220은 도 7 내지 도 12의 제1 전극 패드(172A), 제2 전극 패드(174C, 174D, 174E), 하부 기판(190A ~ 190E) 및 금속 반사층(220A ~ 220D)에 각각 대응한다. 하부 기판(190A ~ 190E)의 전체 면적에서 금속 반사층(220A ~ 220D)이 차지하는 면적을 보이기 위해, 편의상 도 13에서 절연층(182B, 182C)은 생략되었다.
도 13을 참조하면, 발광 구조물(120)과 하부 기판(190A ~ 190E) 사이에 배치되는 금속 반사층(220A ~ 220D)의 면적이 하부 기판(190A ~ 190E)의 전체 면적의 20 % 이상일 때, 금속 반사층(220)의 광 반사 특성이 향상될 수 있다.
이하, 도 3, 도 6 및 도 12에 예시된 전술한 발광 소자(100A, 100D, 100J)를 포함하는 발광 소자 패키지(300A, 300B, 300C)의 실시예를 다음과 같이 설명한다.
도 14는 실시예에 따른 발광 소자 패키지(300A)의 단면도이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(300A)는 발광 소자(100A), 헤더(310), 한 쌍의 리드(lead)선(312, 314), 접착부(320), 측벽부(330), 와이어(340) 및 몰딩 부재(350)를 포함한다. 발광 소자(100A)는 도 3에 예시된 발광 소자에 대응하지만, 도 4, 도 7 내지 도 11에 예시된 어느 발광 소자(100B, 100E ~ 100I)로 대체되어도 아래의 설명은 동일하게 적용될 수 있다. 발광 소자(100A)에 대해서는 도 3과 동일한 참조부호를 사용하였으며, 여기서는 중복된 설명을 생략한다.
하부 전극(210)은 접착부(320)에 의해 헤더(310)와 접착된다. 접착부(320)는 솔더 또는 페이스트 형태일 수 있고 헤더(310)는 절연성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 발광 소자(100A)의 제1 전극 패드(172A)는 와이어(340)를 통해 리드선(312)과 연결되고, 제2 전극 패드(174A)는 와이어의 도움없이 하부 전극(210)을 통해 리드선(314)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 같이, 제2 전극 패드(174A)는 하부 기판(190A)과 연결되므로 열 발산을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 리드선(314)과의 연결을 위한 와이어의 필요성도 제거할 수 있다.
서로 전기적으로 분리되는 한 쌍의 리드선(312, 314)을 통해 발광 소자(100A)에 전원이 제공된다.
몰딩 부재(350)는 측벽부(330)에 의해 형성된 패키지(300A)의 캐비티에 채워져 발광 소자(100A)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 몰딩 부재(350)는 형광체를 포함하여, 발광 소자(100A)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
도 15는 다른 실시예에 의한 발광 소자 패키지(300B)의 단면도를 나타낸다.
도 15에 예시된 발광 소자(100D)는 도 6에 예시된 발광 소자에 대응하지만, 도 5에 예시된 어느 발광 소자(100C)로 대체되어도 아래의 설명은 동일하게 적용될 수 있다. 발광 소자(100D)에 대해서는 도 6과 동일한 참조부호를 사용하였으며, 여기서는 중복된 설명을 생략한다.
도 14에 예시된 제1 전극 패드(172A)가 와이어(340)를 통해 리드선(312)과 전기적으로 연결된다. 반면에, 도 15에 예시된 제1 및 제2 전극 패드(172B, 174A)는 와이어의 도움없이 제1 및 제2 하부 전극(212, 214)을 통해 리드선(312, 314)과 각각 전기적으로 연결된다. 이를 제외하면, 도 15에 예시된 발광 소자 패키지(300B)는 도 14에 예시된 발광 소자 패키지(300A)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 16은 또 다른 실시예에 의한 발광 소자 패키지(300C)의 단면도를 나타낸다.
도 16에 예시된 발광 소자(100J)는 도 12에 예시된 발광 소자에 대응한다. 발광 소자(100J)에 대해서는 도 12와 동일한 참조 부호를 사용하였으며, 여기서는 중복된 설명을 생략한다.
도 14에 예시된 제2 전극 패드(174A)가 와이어의 도움없이 리드선(314)과 전기적으로 연결된다. 반면에, 도 16에 예시된 제1 및 제2 전극 패드(172A, 174E)는 와이어(342, 342)에 의해 리드선(312, 314)과 각각 전기적으로 연결된다. 이를 제외하면, 도 16에 예시된 발광 소자 패키지(300C)는 도 14에 예시된 발광 소자 패키지(300A)와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도 17은 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지(300D)의 단면도이다.
또 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지(300D)는 패키지 몸체부(360)와, 패키지 몸체부(360)에 설치된 제1 및 제2 리드 프레임(364, 366)과, 패키지 몸체부(360)에 배치되어 제1 및 제2 리드 프레임(364, 366)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(370)와, 발광 소자(370)를 포위하는 몰딩 부재(350)를 포함한다.
패키지 몸체부(360)는 실리콘, 합성수지, 또는 금속을 포함하여 형성될 수 있으며, 발광 소자(370)의 주위에 경사면이 형성될 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(364, 366)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광 소자(370)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 제1 및 제2 리드 프레임(364, 366)은 발광 소자(370)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 할 수도 있으며, 발광 소자(370)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할을 할 수도 있다.
발광 소자(370)는 도 3, 도 4, 도 7 내지 도 11에 예시된 발광 소자(100A, 100B, 100E ~ 100I)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 소자(370)는 도 17에 예시된 바와 같이 제2 리드 프레임(366) 상에 배치되거나, 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 리드 프레임(364)이나 패키지 몸체부(360) 상에 배치될 수도 있다.
발광 소자(370)는 제1 및/또는 제2 리드 프레임(364, 366)과 와이어 방식, 플립칩 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 도 17에 예시된 발광 소자(370)는 제1 리드 프레임(364)과 와이어(346)를 통해 전기적으로 연결되고 제2 리드 프레임(366)과 직접 전기적으로 연결될 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
몰딩 부재(350)는 발광 소자(370)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 몰딩 부재(350)는 형광체를 포함하여, 발광 소자(370)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 발광 소자 패키지에서 방출되는 광의 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트, 형광 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능하거나 조명 유닛으로 기능할 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 백라이트 유닛, 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 18은 실시예에 따른 조명 유닛(400)의 사시도이다. 다만, 도 18의 조명 유닛(400)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 조명 유닛(400)은 케이스 몸체(410)와, 케이스 몸체(410)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(420)와, 케이스 몸체(410)에 설치된 발광 모듈부(430)를 포함할 수 있다.
케이스 몸체(410)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되며, 금속 또는 수지로 형성될 수 있다.
발광 모듈부(430)는 기판(432)과, 기판(432)에 탑재되는 적어도 하나의 발광소자 패키지(300:300A ~ 300D)를 포함할 수 있다.
기판(432)은 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, 기판(432)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등으로 형성될 수 있다.
기판(432) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(300)가 탑재될 수 있다. 발광 소자 패키지(300)는 적어도 하나의 발광 소자(370) 예를 들면 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다. 발광 다이오드는 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
발광 모듈부(430)는 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자 패키지(300)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.
연결 단자(420)는 발광 모듈부(430)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 실시예에서 연결 단자(420)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 연결 단자(420)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있다.
도 19는 실시예에 따른 백라이트 유닛(500)의 분해 사시도이다. 다만, 도 19의 백라이트 유닛(500)은 조명 시스템의 한 예이며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 백라이트 유닛(500)은 도광판(510)과, 도광판(510) 아래의 반사 부재(520)와, 바텀 커버(530)와, 도광판(510)에 빛을 제공하는 발광 모듈부(540)를 포함한다. 바텀 커버(530)는 도광판(510), 반사 부재(520) 및 발광모듈부(540)를 수납한다.
도광판(510)은 빛을 확산시켜 면 광원화시키는 역할을 한다. 도광판(510)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl methacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
발광 모듈부(540)는 도광판(510)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 백라이트 유닛이 설치되는 디스플레이 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
발광 모듈부(540)는 도광판(510)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 구체적으로, 발광 모듈부(540)는 기판(542)과, 기판(542)에 탑재된 다수의 발광 소자 패키지(300:300A ~ 300D)를 포함한다. 기판(542)은 도광판(510)과 접할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
기판(542)은 회로 패턴(미도시)을 포함하는 PCB일 수 있다. 다만, 기판(542)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성(flexible) PCB 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
그리고, 다수의 발광 소자 패키지(300)는 기판(542) 상에 빛이 방출되는 발광면이 도광판(510)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있다.
도광판(510) 아래에는 반사 부재(520)가 형성될 수 있다. 반사 부재(520)는 도광판(510)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 백라이트 유닛의 휘도를 향상시킬 수 있다. 반사 부재(520)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
바텀 커버(530)는 도광판(510), 발광 모듈부(540) 및 반사 부재(520) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 바텀 커버(530)는 상면이 개구된 박스(box) 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
바텀 커버(530)는 금속 또는 수지로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다.
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, 100A ~ 100J, 370: 발광 소자 110: 상부 기판
120: 발광 구조물 122, 126: 도전형 반도체층
124: 활성층 132, 134: 전극층
142, 144: 상부 범프 금속층 152, 154: 범프
162, 164: 하부 범프 금속층
172A, 172B, 174A, 174B, 174C, 174D, 174E: 전극 패드
182A, 182B, 182C: 절연층 190A, 190B, 190C, 190D: 하부 기판
192: 관통홀 210, 212, 214: 하부 전극
220A, 220B, 220C: 금속 반사층 300A ~ 300D: 발광 소자 패키지
310: 헤더 312, 314: 리드 선
320: 접착부 330: 측벽부
340, 346: 와이어 350: 몰딩 부재
360: 패키지 몸체부 364, 366: 제1 및 제2 리드 프레임
400: 조명 유닛 410: 케이스 몸체
420: 연결 단자 430, 540: 발광 모듈부
500: 백라이트 유닛 510: 도광판
520: 반사 부재 530: 바텀 커버

Claims (17)

  1. 상부 기판;
    상기 상부 기판 아래에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
    상기 발광 구조물 아래에 배치된 하부 기판;
    상기 하부 기판 위에서 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극 패드;
    상기 제1 전극 패드와 상기 하부 기판 사이에 배치된 절연층;
    상기 절연층과 상기 하부 기판 사이에 배치된 금속 반사층; 및
    상기 제1 전극 패드와 전기적으로 분리되며, 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 하부 기판과 전기적으로 연결된 제2 전극 패드를 포함하고,
    상기 절연층은 상기 제2 전극 패드와 상기 하부 기판 사이로 연장되어 배치되고,
    상기 제2 전극 패드는 상기 절연층을 관통하여 상기 하부 기판과 전기적으로 연결되는 발광 소자.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 하부 기판 아래에 배치되어, 상기 하부 기판을 관통하는 제2 전극 패드와 전기적으로 연결되는 하부 전극을 더 포함하고,
    상기 하부 기판은 금속을 포함하는 반사성 물질로 이루어지며,
    상기 절연층은 상기 활성층의 에너지 밴드 갭보다 큰 에너지 밴드 갭을 갖는 투명한 물질을 포함하는 발광 소자.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서, 상기 제2 전극 패드는 상기 금속 반사층에 접하여 상기 하부 기판과 전기적으로 연결되는 발광 소자.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 제2 전극 패드는 상기 금속 반사층을 관통하여 상기 하부 기판과 전기적으로 연결되는 발광 소자.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 금속 반사층은 상기 절연층과 상기 하부 기판 사이로부터 연장되어 상기 하부 기판을 감싸도록 배치되고,
    상기 하부 기판은 상기 제2 전극 패드와 적어도 일부가 대향하는 관통 홀을 갖고,
    상기 관통 홀의 폭은 상기 제2 전극 패드의 폭 이하인 발광 소자.
  8. 삭제
  9. 상부 기판;
    상기 상부 기판 아래에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
    상기 발광 구조물 하부에 배치된 하부 기판;
    상기 하부 기판의 적어도 일부를 감싸는 금속 반사층;
    상기 금속 반사층과 상기 발광 구조물 사이에 배치되는 절연층;
    상기 절연층 위에 배치되어 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결된 제1 전극 패드; 및
    상기 제1 전극 패드와 전기적으로 분리되고, 상기 절연층 위에 배치되어 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극 패드를 포함하고,
    상기 제2 전극 패드는, 상기 절연층을 관통하여 상기 금속 반사층과 접하는 발광 소자.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제5 항 내지 제7 항 및 제9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 구조물과 상기 하부 기판 사이의 금속 반사층은 상기 하부 기판의 20 % 이상을 덮고,
    상기 금속 반사층은 0 보다 크고 100 ㎛ 이하의 두께를 갖는 발광 소자.
  13. 제5 항 또는 제9 항에 있어서, 상기 발광 소자는
    상기 제1 전극 패드를 상기 제1 도전형 반도체층에 전기적으로 연결시키는 제1 범프; 및
    상기 제2 전극 패드를 상기 제2 도전형 반도체층에 전기적을 연결시키는 제2 범프를 더 포함하고,
    상기 금속 반사층과 접하는 상기 제2 전극 패드의 폭은 상기 제2 범프의 폭보다 큰 발광 소자.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 상부 기판;
    상기 상부 기판 아래에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층, 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
    상기 발광 구조물 아래에 배치된 하부 기판;
    상기 하부 기판의 아래에 서로 전기적으로 분리되어 배치된 제1 및 제2 하부 전극;
    상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되며, 상기 하부 기판을 관통하여 상기 제1 하부 전극과 전기적으로 연결되는 제1 전극 패드;
    상기 제1 전극 패드와 전기적으로 분리되며, 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되며, 상기 하부 기판을 관통하여 상기 제2 하부 전극과 전기적으로 연결되는 제2 전극 패드;
    상기 제1 전극 패드와 상기 하부 기판 사이에 배치된 제1 및 제2 금속 반사층; 및
    상기 제2 전극 패드와 상기 하부 기판 사이에 배치된 제3 및 제4 금속 반사층을 포함하고,
    상기 하부 기판은 절연성을 갖는 발광 소자.
  17. 삭제
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