KR101979942B1 - 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 개방된 상부를 갖는 캐비티를 포함하는 몸체; 상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극; 상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제2리드 전극; 및 하면이 상기 제1리드 전극과 상기 제2리드 전극 상에 배치되는 발광 소자를 포함하며, 상기 발광 소자는, 복수의 반도체층, 상기 복수의 반도체층의 아래에 복수의 연결 전극, 및 상기 복수의 연결 전극의 둘레에 배치된 지지부재를 포함하며, 상기 지지부재의 하면은 상기 제1리드 전극과 상기 제2리드 전극의 상면과 동일한 간격으로 이격된다.

Description

발광 소자 패키지 및 이를 구비한 조명 시스템{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING SYSTEM HAVING THE SAME}
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 발광 장치에 관한 것이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적, 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등의 발광 소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다. Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 통상 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어져 있다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
이러한 질화물 반도체 재료를 이용한 LED 혹은 LD는 광을 얻기 위한 발광 소자에 많이 사용되고 있으며, 핸드폰의 키 패드 발광부, 표시 장치, 전광판, 조명 장치 등 각종 제품의 광원으로 응용되고 있다.
실시 예는 새로운 발광 소자를 구비한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 발광 소자의 지지부재 내에 배치된 제1연결전극 및 제2연결전극을 탑재한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 플립 방식으로 탑재된 발광 소자의 측면과 패키지의 몸체 사이의 간격을 줄여줄 수 있도록 한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 패키지 몸체의 캐비티 측벽을 계단 구조 또는 단차 구조로 형성하여, 플립 방식으로 탑재된 발광 소자로부터 방출된 광의 추출 효율을 개선한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 웨이퍼 레벨 패키징된 발광 소자를 갖는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 제1전극 및 제2전극의 둘레에 세라믹 재질의 첨가제를 갖는 지지부재를 포함하는 발광 소자를 갖는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 발광 소자 패키지 및 조명 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 개방된 상부를 갖는 캐비티를 포함하는 몸체; 상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극; 상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제2리드 전극; 및 상기 제1리드 전극과 상기 제2리드 전극 상에 배치되는 발광 소자를 포함하며, 상기 발광 소자는, 복수의 반도체층, 상기 복수의 반도체층의 아래에 상기 제1 및 제2리드 전극에 연결된 복수의 연결 전극, 및 상기 복수의 연결 전극의 둘레에 배치되며 상기 제1 및 제2리드 전극과 대응되는 지지부재를 포함하며, 상기 지지부재의 하면과 상기 복수의 연결 전극의 하면은 상기 제1 및 상기 제2리드 전극의 상면으로부터 동일한 간격으로 이격된다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 개방된 상부를 갖는 캐비티를 포함하는 몸체; 상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극; 상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제3리드 전극; 상기 캐비티 내에서 상기 제1리드 전극과 상기 제3리드 전극 사이에 배치된 제2리드 전극; 복수의 반도체층, 상기 복수의 반도체층 아래에 상기 제1 내지 제3리드 전극과 대응되는 지지부재, 및 상기 지지부재의 둘레에 복수의 연결 전극을 포함하며, 상기 복수의 연결 전극이 상기 제1 내지 제3리드 전극 상에 배치되고 상기 제1내지 제3리드 전극과 전기적으로 연결된 발광 소자를 포함한다.
실시 예는 발광 소자 패키지에 있어서, 발광 소자의 탑재 공정을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 웨이퍼 레벨에서 패키징된 발광 소자를 갖는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 발광소자의 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광소자의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 플립 방식의 발광 소자가 탑재된 발광 소자 패키지 및 표시 장치, 조명 장치의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 발광소자의 측 단면도이다.
도 3은 도 2의 발광 소자의 저면도이다.
도 4는 도 1의 제1전극 및 제2전극의 상세 구성도이다.
도 5는 제2실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 6은 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 7은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 8은 제5실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 8의 발광 소자 패키지의 측 단면도이다.
도 10은 도 1의 발광 소자의 제1변형 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 1의 발광 소자의 제2변형 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 제6실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 13은 도 12의 발광 소자 패키지의 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 14는 도 12의 발광 소자의 제1변형 예이다.
도 15는 제7실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 평면도이다.
도 16은 도 15의 발광 소자 패키지의 측 단면도이다.
도 17은 도 15의 발광 소자 패키지의 발광 소자를 나타낸 측 단면도이다.
도 18은 도 17의 발광 소자의 저면도이다.
도 19는 실시 예에 따른 표시장치를 나타낸 도면이다.
도 20은 실시 예에 따른 표시장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 21는 실시 예에 따른 조명장치를 나타낸 도면이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 제1실시 예에 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 발광 소자를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 2의 발광 소자의 저면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 소자 패키지(200)는 캐비티(212)를 갖는 몸체(211)와, 상기 몸체(211)의 캐비티(212)에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극(215) 및 제2리드 전극(217), 몰딩 부재(218) 및 발광소자(100)를 포함한다.
상기 몸체(211)는 고반사 수지 계열(예; PPA), 폴리머 계열, 플라스틱 계열, 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 계열 중에서 선택적으로 사출 성형되거나, 단층 또는 다층의 기판 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 몸체(211)는 발광 소자(100)의 방출 파장에 대해 50% 이상을 반사하는 재질로 형성될 수 있다. 상기 몸체(211)는 다른 예로서, 50% 이상을 투과하는 재질로 형성될 수 있다.
상기 몸체(211)의 캐비티(212)는 광 출사 영역으로서, 상기 몸체(211)의 상부가 개방된 구조를 포함한다. 상기 캐비티(212)의 적어도 한 측면(213)은 캐비티(212)의 바닥면에 대해 경사지거나 수직하게 형성될 수 있다. 상기 캐비티(212)의 적어도 한 측면(213)의 경사 각도는 5도 이상 및 90도 이하로 형성될 수 있다. 상기 캐비티(212)의 측면(213)은 상기 발광 소자(100)의 지지부재(151)의 측면에 더 가깝게 배치될 수 있다.
상기 캐비티(212)에는 상기 제1리드 전극(215) 및 제2리드 전극(217)의 적어도 일부가 배치되며, 상기 제1리드 전극(215) 및 제2리드 전극(217)은 간극부(214)에 의해 서로 이격된다. 상기 간극부(214)는 상기 몸체(211)의 재질로 형성되거나, 다른 절연 재질로 형성될 수 있다.
상기 제1리드 전극(215)과 제2리드 전극(217)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 있다. 또한, 상기 제1, 2리드 프레임(215,217)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2리드 전극(215,217)의 두께는 0.8mm~3mm로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(212)의 바닥에 배치된 상기 제1리드 전극(215) 및 제2리드 전극(217)의 하면은 상기 몸체(211)의 하면과 동일 수평 면상에 배치 배치되어 회로 기판 상에 실장을 용이하게 할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다 즉, 상기 제1리드 전극(215) 및 제2리드 전극(217)의 하면은 상기 몸체(211)의 하면보다 상부 또는 하부에 위치할 수도 있다. 상기 제1리드 전극(215) 및 제2리드 전극(217)의 적어도 일부는 절곡된 구조를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1리드 전극(215) 및 제2리드 전극(217)의 적어도 한 표면에는 상기 몸체(211) 및 상기 간극부(214)와의 접촉 면적을 증가시켜 주기 위해, 러프한 면으로 형성될 수 있다. 이에 따라 내습성이 강한 발광 소자 패키지를 제공할 수 있다.
다른 예로서, 상기 캐비티(212)의 바닥에는 오목부가 배치되며, 상기 오목부에는 상기 제1리드 전극(215)과 상기 제2리드 전극(217)이 배치될 수 있고, 상기 오목부 내에서 상기 발광 소자(100)의 하부 전극들이 전기적으로 연결될 수 있다. 상기의 오목부 깊이는 상기 발광 소자(100)의 지지부재의 하면으로부터 활성층과의 거리보다는 낮고 상기 지지부재의 상면과의 거리보다는 깊게 형성될 수 있다.
상기 제1리드 전극(215)의 제1단부는 상기 몸체(211)의 제1측면(23) 아래에 배치되거나, 돌출될 수 있다. 상기 제2리드 전극(217)의 제2단부는 상기 몸체(211)의 제2측면(24) 아래에 배치되거나, 돌출될 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 상기 제1리드 전극(215) 및 제2리드 전극(217) 위에 플립 방식으로 본딩된다. 즉, 상기 발광 소자(100)의 제1연결 전극(141)은 제1리드 전극(215) 상에 본딩되며, 상기 제2연결 전극(143)은 제2리드 전극(217) 상에 본딩된다. 상기 제1연결 전극(141)은 직접 본딩 예컨대, 유테틱 본딩되거나, 솔더와 같은 접합 부재로 본딩될 수 있다. 상기 제1연결 전극(143)은 상기 제2리드 전극(217)에 직접 본딩 예컨대, 유테틱 본딩되거나, 솔더와 같은 접합 부재로 본딩될 수 있다.
상기 제1리드 전극(215)과 상기 제1연결 전극(141) 사이의 간격은 상기 제2리드 전극(217)과 상기 제2연결 전극(143) 사이의 간격과 동일한 간격으로 형성될 수 있다. 또한 상기 발광 소자(100)의 지지부재(151)는 상기 제1리드 전극(215)과 제2리드 전극(217)의 상면과 대응하게 배치되며, 동일한 간격으로 이격될 수 있다.
상기 발광 소자(100)의 지지 부재(151)는 상기 제1리드 전극(215) 및 상기 제2리드 전극(217) 상에 전도성 물질로 접촉됨으로써, 상기 제1 및 제2리드 전극(215,217)을 통해 열 전도하게 된다. 상기 발광 소자(100)는 제1연결 전극(143) 및 제2연결 전극(145) 중 적어도 하나를 복수로 구비하여, 제1 및 제2리드 전극(215,217)과의 전기적인 접합 영역을 증가시켜 줄 수 있고, 열 전도 효율을 또한 개선시켜 줄 수 있다.
또한 상기 캐비티(212)의 측면(213)과 상기 발광 소자(100)의 측면(S2) 사이의 간격(M1)은 도 3의 발광 소자(100)의 너비(D1)와 같거나 더 좁을 수 있다. 이는 발광 소자(100)가 플립 본딩됨으로써, 발광 소자(100)에 연결되는 와이어가 불 필요하고, 또한 와이어의 본딩 면적 예컨대, 150㎛×150㎛이 제거될 수 있다. 이에 따라 발광 소자(100)와 상기 캐비티(212)의 측면(212) 사이의 간격(M1)이 좁아질 수 있으며, 몸체(211)의 크기를 줄여줄 수 있다. 상기의 간격(M1)은 캐비티(212)의 각 측면(213)에 따라 다를 수 있으나, 0.01㎛ 이상 예컨대, 0.01㎛-2mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 캐비티(212) 내에서 와이어에 의한 광 간섭이 없기 때문에, 간격(M1)을 조절하여 광의 지향각 분포를 조절할 수 있다.
상기 캐비티(212) 내에는 몰딩 부재(218)가 형성되며, 상기 몰딩 부재(218)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지 재질로 형성될 수 있으며, 형광체를 포함할 수 있다. 또한 상기 몰딩 부재(218)는 투광성 수지층이 적어도 한 층으로 형성될 수 있으며, 상기의 형광체는 상기 발광 소자(100)의 상면에 접촉되거나, 이격되는 형태로 첨가될 수 있다.
상기 발광소자(100)의 발광 구조물(120)내에서 발생된 광은 발광 소자(100)의 상면 및 측면을 통해 방출되며, 상기 방출된 광은 상기 몰딩 부재(218)를 통해 방출될 수 있다. 또한 상기 발광 구조물(120)로부터 하 방향으로 진행하는 광은 상기 발광 구조물(120)과 지지부재(151) 사이에 배치된 반사 금속을 갖는 반사 전극층(131)에 의해 반사됨으로써, 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(200)는 상기에 개시된 실시 예들의 발광 소자 중 하나 또는 복수로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(200)는 형광체층을 갖는 다른 실시 예의 발광 소자가 탑재된 경우, 상기 몰딩 부재(218) 내에 별도의 형광체를 첨가하지 않을 수 있으며, 서로 다른 형광체 또는 서로 유사한 컬러를 발광하는 형광체를 첨가할 수 있다.
도 2는 제1실시 예에 따른 발광소자 패키지의 발광 소자를 나타낸 측 단면도이며, 도 3는 도 2의 발광 소자의 저면도의 예를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 발광 소자(100)는 기판(111), 제1반도체층(113), 제1도전형 반도체층(115), 활성층(117), 제2도전형 반도체층(119), 반사 전극층(131), 절연층(133), 제1전극(135), 제2전극(137), 제1연결 전극(141), 제2연결 전극(143), 및 지지부재(151)을 포함한다.
상기 기판(111)은 투광성, 절연성 또는 도전성 기판을 이용할 수 있으며, 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga2O3 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 기판(111)은 광 추출을 위해 투광성의 기판을 일 예로 설명하기로 한다. 상기 기판(111)의 하면에는 상기 기판(111)과 상기 제1반도체층(113) 사이에 요철 패턴과 같은 광 추출 구조가 형성될 수 있으며, 상기의 요철 패턴은 상기 기판(111)의 식각을 통해 형성하거나, 별도의 러프니스와 같은 패턴을 형성할 수 있다. 상기 요철 패턴은 스트라이프 형상 또는 볼록 렌즈 형상을 포함할 수 있다.
상기 기판(111) 하면에는 제1반도체층(113)이 형성될 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 II족 내지 VI족 화합물 반도체를 선택적으로 갖는 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 II족 내지 VI족 화합물 반도체를 이용하여 적어도 한 층 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 II족 내지 VI족 화합물 반도체 중에서 III족-V족 화합물 반도체로 형성될 수 있으며, 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 ZnO 층과 같은 산화물로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1반도체층(113)은 버퍼층으로 형성될 수 있으며, 상기 버퍼층은 상기 기판과 질화물 반도체층 간의 격자 상수의 차이를 줄여줄 수 있다. 상기 제1반도체층(113)은 언도프드(undoped) 반도체층으로 형성될 수 있다. 상기 언도프드 반도체층은 III족-V족 화합물 반도체 예컨대, GaN계 반도체로 구현될 수 있다. 상기 언도프드 반도체층은 제조 공정시 의도적으로 도전형 도펀트를 도핑하지 않더라도 제1도전형을 가지게 되며, 상기 제1도전형 반도체층(115)의 도전형 도펀트 농도보다는 낮은 농도를 가지게 된다. 상기 제1반도체층(113)은 버퍼층 및 언도프드 반도체층 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1반도체층(113) 아래에는 발광 구조물(120)이 형성될 수 있다. 상기 발광 구조물(120)은 II족 내지 VI족 화합물 반도체 중에서 III족-V족 화합물 반도체를 포함하며, 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체를 갖고, 자외선 대역부터 가시 광선 대역의 파장 범위 내에서 소정의 피크 파장을 발광할 수 있다.
상기 발광 구조물(120)은 제1도전형 반도체층(115), 제2도전형 반도체층(119), 상기 제1도전형 반도체층(115)과 상기 제2도전형 반도체층(119) 사이에 형성된 활성층(117)을 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(115)은 상기 기판(111)과 상기 활성층(117) 사이에 배치되며, 제1도전형 도펀트가 도핑된 III족-V족 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(115)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 N형 반도체층이며, 상기 제1도전형 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다.
상기 제1도전형 반도체층(115)과 상기 제1반도체층(113) 사이에는 서로 다른 반도체층들이 교대로 적층된 초 격자 구조가 형성될 수 있으며, 이러한 초격자 구조는 격자 결함을 감소시켜 줄 수 있다. 상기 초 격자 구조의 각 층은 수 A 이상의 두께로 적층될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(115)과 상기 활성층(117) 사이에는 제1도전형 클래드층이 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 클래드층은 GaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 그 밴드 갭은 상기 활성층(117)의 밴드 갭 이상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1도전형 클래드층은 캐리어를 구속시켜 주는 역할을 한다.
상기 제1도전형 반도체층(115) 아래에는 활성층(117)이 형성된다. 상기 활성층(117)은 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선(quantum wire) 구조 또는 양자 점(quantum dot) 구조를 선택적으로 포함하며, 우물층과 장벽층의 주기를 포함한다. 상기 우물층은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함하며, 상기 장벽층은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 포함할 수 있다.
상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN의 적층 구조를 이용하여 1주기 이상으로 형성될 수 있다. 상기 장벽층은 상기 우물층의 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 가지는 반도체 물질로 형성될 수 있다.
상기 활성층(117) 아래에는 제2도전형 반도체층(119)이 형성된다. 상기 제2도전형 반도체층(119)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN와 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(119)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 P형 반도체층으로 형성될 수 있으며, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba을 포함할 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(119)은 초격자 구조를 포함할 수 있으며, 상기 초격자 구조는 InGaN/GaN 초격자 구조 또는 AlGaN/GaN 초격자 구조를 포함할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(119)의 초격자 구조는 비 정상적으로 전압에 포함된 전류를 확산시켜 주어, 활성층(117)을 보호할 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(119)와 상기 활성층(117) 사이에는 제2클래드층이나, 전자 장벽층의 역할을 하는 층이 배치될 수 있다. 상기 제2클래드층은 상기의 장벽층의 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 갖고 캐리어를 구속시켜 주는 역할을 한다. 또한 상기 전자 장벽층은 AlGaN 계열로 형성될 수 있으며, 전자의 장벽 역할을 수행한다.
또한 상기 제1도전형 반도체층(115)은 P형 반도체층, 상기 제2도전형 반도체층(119)은 N형 반도체층으로 구현될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(119) 아래에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제3도전형 반도체층이 형성할 수도 있다.
상기 발광소자(100)는 상기 제1도전형 반도체층(115), 활성층(117) 및 상기 제2도전형 반도체층(119)을 발광 구조물(120)로 정의될 수 있으며, 상기 발광 구조물은 N-P 접합 구조, P-N 접합 구조, N-P-N 접합 구조, P-N-P 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다. 여기서, 상기 P는 P형 반도체층이며, 상기 N은 N형 반도체층이며, 상기 -은 P형 반도체층과 N형 반도체층이 직접 접촉되거나 간접 접촉된 구조를 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 발광 구조물(120)의 최 상층은 제2도전형 반도체층(119)으로 설명하기로 한다.
상기 제2도전형 반도체층(119) 아래에는 반사 전극층(131)이 형성된다. 상기 반사 전극층(131)은 오믹 접촉층, 반사층, 및 확산 방지층, 보호층 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 반사 전극층(131)은 오믹 접촉층/반사층/확산 방지층/보호층의 구조로 형성되거나, 반사층/확산 방지층/보호층의 구조로 형성되거나, 오믹 접촉층/반사층/보호층의 구조로 형성되거나, 반사층/확산 방지층으로 형성되거나, 반사층으로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 오믹 접촉층은 상기 제2도전형 반도체층(119) 아래에 접촉되며, 그 접촉 면적은 상기 제2도전형 반도체층(119)의 하면 면적의 70% 이상으로 형성될 수 있다. 상기 오믹 접촉층은 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), SnO, InO, INZnO, ZnO, IrOx, RuOx, NiO, Ni, Cr 및 이들의 선택적인 화합물 또는 합금 중에서 선택되며, 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 오믹 접촉층의 두께는 1~1,000Å로 형성될 수 있다.
상기 반사층은 상기 오믹 접촉층 아래에 반사율이 70% 이상인 물질 예컨대, Al, Ag, Ru, Pd, Rh, Pt, Ir의 금속과 상기의 금속 중 2 이상의 합금 중에서 선택될 수 있다. 상기 반사층의 금속은 상기 제2도전형 반도체층(119) 아래에 오믹 접촉될 수 있으며, 이 경우 상기 오믹 접촉층은 형성하지 않을 수 있다. 상기 반사층의 두께는 1~10,000Å으로 형성될 수 있다.
상기 확산 방지층은 Au, Cu, Hf, Ni, Mo, V, W, Rh, Ru, Pt, Pd, La, Ta, Ti 및 이들 중에서 2이상의 합금 중에서 선택될 수 있다. 상기 확산 방지층은 서로 다른 층의 경계에서 층간 확산을 방지하게 된다. 상기 확산 방지층의 두께는 1~10,000Å로 형성될 수 있다.
상기 보호층은 Au, Cu, Hf, Ni, Mo, V, W, Rh, Ru, Pt, Pd, La, Ta, Ti 및 이들 중에서 2이상의 합금 중에서 선택될 수 있으며, 그 두께는 1~10,000Å로 형성될 수 있다.
상기 반사 전극층(131)은 투광성 전극층/반사층의 적층 구조를 포함할 수 있으며, 상기 투광성 전극층은 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), SnO, InO, INZnO, ZnO, IrOx, RuOx의 그룹 중에서 선택될 수 있다. 상기 투광성 전극층의 아래에는 반사층이 형성될 수 있으며, 상기 반사층은 제1굴절률을 갖는 제1층과 제2굴절률을 갖는 제2층이 교대로 2페어 이상 적층된 구조를 포함하며, 상기 제1 및 제2굴절률은 서로 다르고, 상기 제1층과 제2층은 1.5~2.4 사이의 물질 예컨대, 전도성 또는 절연성 물질로 형성될 수 있으며, 이러한 구조는 DBR(distributed bragg reflection) 구조로 정의될 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(119) 및 상기 반사 전극층(131) 중 적어도 한 층의 표면에는 러프니스와 같은 광 추출 구조가 형성될 수 있으며, 이러한 광 추출 구조는 입사되는 광의 임계각을 변화시켜 주어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(115)의 일부 영역(A1) 아래에는 제1전극(135)이 형성되며, 상기 반사 전극층(131)의 일부 아래에는 제2전극(137)이 형성될 수 있다. 상기 제1전극(135) 아래에는 제1연결 전극(141)이 형성되며, 상기 제2전극(137) 아래에는 제2연결 전극(143)이 형성된다. 상기 제1전극(135) 및 제2연결 전극(141)은 제1전극 부재로 정의할 수 있으며, 상기 제2전극(137) 및 제2연결 전극(143)은 제2전극 부재로 정의할 수 있다.
상기 제1전극(135)는 상기 제1도전형 반도체층(115)의 일부 영역(A1)에 전기적으로 연결된다. 상기 제1전극(135)은 전극 패드를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1전극(135) 및 제1연결 전극(141)은 상기 영역(A1) 이외에도 다른 영역 예컨대, 반사 전극층(131)의 아래에 대응되는 영역에 연장하여 배치될 수 있다. 이는 제2전극(35)을 상기 반사 전극층(131)의 아래의 절연층(133)까지 연장시켜, 하나 이상의 제1연결 전극(141)을 형성할 수 있다.
상기 제1전극(135)는 상기 활성층(117) 및 제2도전형 반도체층(119)의 측면과 이격되며, 상기 제1도전형 반도체층(115)의 일부 영역(A1) 보다 작은 면적으로 형성될 수 있다.
상기 제2전극(137)은 상기 반사 전극층(131)을 통해 상기 제2도전형 반도체층(119)과 물리적 또는/및 전기적으로 접촉될 수 있다. 상기 제2전극(137)은 전극 패드를 포함한다. 상기 제2전극(137) 및 제2연결 전극(143)은 상기 반사 전극층(131) 아래에 하나 또는 복수로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1전극(135) 및 제2전극(137)은 금속 예컨대, Ag, Al, Ru, Rh, Pt, Pd, Ni, Mo, W, La, Ta, Ti 및 이들의 선택적인 합금으로 형성될 수 있다.
상기 제1전극(135)과 상기 제2전극(137)은 동일한 적층 구조이거나 다른 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 제2전극(137)의 적층 구조가 상기 제1전극(135)의 적층 구조보다 적을 수 있으며, 예컨대 상기 제1전극(135)은 접착층/반사층/확산 방지층/본딩층의 구조 또는 접착층/확산방지층/본딩층의 구조로 형성될 수 있으며, 상기 제2전극(137)은 접착층/반사층/확산 방지층/본딩층의 구조 또는 접착층/확산방지층/본딩층의 구조로 형성될 수 있다.
상기 제2전극(137)의 상면 면적은 상기 반사전극층(131)의 하면 면적과 동일한 면적이거나, 상기 제2연결 전극(143)의 상면 면적보다 적어도 큰 면적일 수 있다.
상기 제1전극(135) 및 상기 제2전극(137) 중 적어도 하나는 전극 패드로부터 분기된 암(arm) 또는 핑거(finger) 구조와 같은 전류 확산 패턴이 더 형성될 수 있다. 또한 상기 제1전극(135) 및 상기 제2전극(137)의 전극 패드는 하나 또는 복수로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)은 전원을 공급하는 리드(lead) 기능과 방열 경로를 제공하게 된다. 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)은 기둥 형상일 수 있으며, 예컨대 구형, 원 기둥 또는 다각 기둥과 같은 형상이거나 랜덤한 형상을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 다각 기둥은 등각이거나 등각이 아닐 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 상면 또는 하면 형상은 원형, 다각형을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 하면은 상면과 다른 면적으로 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 하면 면적은 상면 면적보다 더 크거나 작을 수 있다.
상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143) 중 적어도 하나는 상기 발광 구조물(120)의 하면 너비보다는 작게 형성될 수 있고, 상기 각 전극(135,137)의 하면 너비 또는 직경 보다는 크게 형성될 수 있다.
상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 직경 또는 너비는 1㎛~100,000㎛로 형성될 수 있으며, 그 높이는 1㎛~100,000㎛로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1연결 전극(141)의 두께(H1)는 상기 제2연결 전극(143)의 두께(H2)보다 더 길게 형성될 수 있으며, 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 하면은 동일한 평면 (즉, 수평 면) 상에 배치될 수 있다.
상기 제1연결 전극(141) 및 제2연결 전극(143)은 어느 하나의 금속 또는 합금을 이용하여 단일 층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 그 너비 및 높이는 1㎛~100,000㎛로 형성될 수 있으며, 예컨대 단일층의 두께는 상기 제2전극(143)의 두께보다 더 두꺼운 높이로 형성될 수 있다.
상기 제1연결 전극(141) 및 제2연결 전극(143)은 Ag, Al, Au, Cr, Co, Cu, Fe, Hf, In, Mo, Ni, Si, Sn, Ta, Ti, W 및 이들 금속의 선택적 합금 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 제1연결 전극(141) 및 제2연결 전극(143)은 상기 제1전극(135) 및 제2전극(137)과의 접착력 향상을 위하여 In, Sn, Ni, Cu 및 이들의 선택적인 합금 중의 어느 한 금속으로 도금될 수 있다. 이때 도금두께는 1~100,000Å이 적용 가능하다.
상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 표면에는 도금층이 더 형성될 수 있으며, 상기 도금층은 Tin 또는 이의 합금, Ni 또는 이의 합금, Tin-Ag-Cu 합금으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 0.5㎛~10㎛로 형성될 수 있다. 이러한 도금층은 다른 본딩층과의 접합을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 절연층(133)은 상기 반사 전극층(131) 아래에 형성될 수 있다. 상기 절연층(133)은 상기 제2도전형 반도체층(119)의 하면, 상기 제2도전형 반도체층(119) 및 상기 활성층(117)의 측면, 상기 제1도전형 반도체층(115)의 일부 영역(A1)의 하면에 형성될 수 있다. 상기 절연층(133)은 상기 발광 구조물(120)의 하부 영역 중에서 상기 반사 전극층(131), 제1전극(135) 및 제2전극(137)을 제외한 영역에 형성되어, 상기 발광 구조물(120)의 하부를 전기적으로 보호하게 된다.
상기 절연층(133)은 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 및 황화물 중 적어도 하나로 형성된 절연물질 또는 절연성 수지를 포함한다. 상기 절연층(133)은 예컨대, SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 절연층(133)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 절연층(133)은 발광 구조물(120)의 아래에 플립 본딩을 위한 금속 구조물을 형성할 때, 상기 발광 구조물(120)의 층간 쇼트를 방지하기 위해 형성된다.
상기 절연층(133)은 상기 반사 전극층(131) 하면에 형성되지 않고, 상기 발광 구조물(120)의 표면에만 형성될 수 있다. 이는 상기 반사 전극층(131)의 하면에는 절연성의 지지 부재(151)가 형성됨으로써, 상기 절연층(133)을 상기 반사 전극층(131)의 하면까지 연장하지 않을 수 있다.
상기 절연층(133)은 서로 다른 굴절률을 갖는 제1층과 제2층이 교대로 배치된 DBR 구조로 형성될 수 있으며, 상기 제1층은 SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2 중에서 어느 하나이며, 상기 제2층은 상기 제1층 이외의 물질 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 반사 전극층은 형성하지 않을 수 있다.
상기 절연층(133)은 100~10,000Å 두께로 형성되며, 다층 구조로 형성된 경우 각 층은 1~50,000Å의 두께이거나, 각 층당 100~10,000Å의 두께로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 다층 구조의 절연층(133)에서 각 층의 두께는 발광 파장에 따라 반사 효율을 변화시켜 줄 수 있다.
상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 재질은 Ag, Al, Au, Cr, Co, Cu, Fe, Hf, In, Mo, Ni, Si, Sn, Ta, Ti, W 및 이들의 선택적인 합금으로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1연결 전극(141)과 상기 제2연결 전극(143)은 상기 제1전극(135)와 상기 제2전극(137)과의 접착력을 위해 In, Sn, Ni, Cu 및 이들의 합금을 이용한 도금층을 포함할 수 있으며, 상기 도금층의 두께는 1~100,000Å로 형성될 수 있다. 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2 연결 전극(143)은 유테틱(eutectic) 본딩, 솔더 볼 또는 금속 범프로 본딩될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 재질은 Ag, Al, Au, Cr, Co, Cu, Fe, Hf, In, Mo, Ni, Si, Sn, Ta, Ti, W 및 이들의 선택적인 합금으로 형성될 수 있다. 또한 상기 제1연결 전극(141)과 상기 제2연결 전극(143)은 상기 제1전극(135)와 상기 제2전극(137)과의 접착력을 위해 In, Sn, Ni, Cu 및 이들의 합금을 이용한 도금층을 포함할 수 있으며, 상기 도금층의 두께는 1~100,000Å로 형성될 수 있다. 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2 연결 전극(143)은 솔더 볼 또는 금속 범프와 같은 단일 금속으로 사용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 지지 부재(151)는 발광 소자(100)를 지지하는 지지층으로 사용된다. 상기 지지 부재(151)는 절연성 재질로 형성되며, 상기 절연성 재질은 예컨대, 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지층으로 형성된다. 다른 예로서, 상기 절연성 재질은 페이스트 또는 절연성 잉크를 포함할 수 있다. 상기 절연성 재질의 재질은 그 종류는 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), 및 Polypropylene-imine, Dendrimers (PPI), 및 PAMAM 내부 구조 및 유기-실리콘 외면을 갖는 PAMAM-OS(organosilicon)를 단독 또는 이들의 조합을 포함한 수지로 구성될 수 있다. 상기 지지부재(151)은 상기 절연층(133)과 다른 물질로 형성될 수 있다.
상기 지지 부재(151) 내에는 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 황화물과 같은 화합물들 중 적어도 하나가 첨가될 수 있다. 여기서, 상기 지지 부재(151) 내에 첨가된 화합물은 열 확산제일 수 있으며, 상기 열 확산제는 소정 크기의 분말 입자, 알갱이, 필러(filler), 첨가제로 사용될 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위해 열 확산제로 설명하기로 한다. 여기서, 상기 열 확산제는 절연성 재질 또는 전도성 재질일 수 있으며, 그 크기는 1Å~100,000Å으로 사용 가능하며, 열 확산 효율을 위해 1,000Å~50,000Å로 형성될 수 있다. 상기 열 확산제의 입자 형상은 구형 또는 불규칙한 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 열 확산제는 세라믹 재질을 포함하며, 상기 세라믹 재질은 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic), 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic), 알루미나(alumina), 수정(quartz), 칼슘지르코네이트(calcium zirconate), 감람석(forsterite), SiC, 흑연, 용융실리카(fusedsilica), 뮬라이트(mullite), 근청석(cordierite), 지르코니아(zirconia), 베릴리아(beryllia), 및 질화알루미늄(aluminum nitride) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 세라믹 재질은 질화물 또는 산화물과 같은 절연성 물질 중에서 열 전도도가 질화물이나 산화물보다 높은 금속 질화물로 형성될 수 있으며, 상기 금속 질화물은 예컨대, 열 전도도가 140 W/mK 이상의 물질을 포함할 수 있다. 상기 세라믹 재질은 예컨대, SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, BN, Si3N4, SiC(SiC-BeO), BeO, CeO, AlN와 같은 세라믹 (Ceramic) 계열일 수 있다. 상기 열 전도성 물질은 C (다이아몬드, CNT)의 성분을 포함할 수 있다.
상기 지지 부재(151)는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 지지 부재(151)는 내부에 세라믹 물질의 분말을 포함함으로써, 지지 부재(151)의 강도는 개선되고, 열 전도율 또한 개선될 수 있다.
상기 지지 부재(151) 내에 포함된 열 확산제는 1~99wt/% 정도의 함량 비율로 첨가될 수 있으며, 효율적인 열 확산을 위해 50~99wt% 범위의 함량 비율로 첨가될 수 있다. 이러한 지지 부재(151) 내에 열 확산제가 첨가됨으로써, 내부에서의 열 전도율은 더 개선될 수 있다. 또한 상기 지지 부재(151)의 열 팽창 계수는 4-11 [x106/℃]이며, 이러한 열 팽창 계수는 상기 기판(111) 예컨대, 사파이어 기판과 동일하거나 유사한 열 팽창 계수를 갖게 되므로, 상기 기판(111) 아래에 형성되는 발광 구조물(120)과의 열 팽창 차이에 의해 웨이퍼가 휘어지거나 결함이 발생되는 것을 억제하여 발광 소자의 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 지지 부재(151)의 하면 면적은 상기 기판(111)의 상면과 실질적으로 동일한 면적으로 형성될 수 있다. 상기 지지 부재(151)의 하면 면적은 상기 제1도전형 반도체층(115)의 상면 면적과 실질적으로 동일한 면적으로 형성될 수 있다. 또한 상기 지지 부재(151)의 하면 너비는 상기 기판(111)의 상면과 상기 제1도전형 반도체층(115)의 상면 너비와 동일한 너비로 형성될 수 있다. 이는 지지 부재(151)를 형성한 다음 개별 칩으로 분리함으로써, 상기 지지부재(151)과 상기 기판(111) 및 상기 제1도전형 반도체층(115)의 측면이 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 지지 부재(151)의 하면 면적은 상기 기판(111)의 상면(S1) 면적보다 더 넓거나 더 좁을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 3을 참조하면, 상기 지지 부재(151)의 제1변(D1)의 길이는 상기 지지부재(151)의 제1변(D1)에 대응되는 상기 기판(111)의 제1변의 길이와 실질적으로 동일하고, 제2변(D2)의 길이는 상기 지지부재(151)의 제2변(D2)에 대응되는 상기 기판(111)의 제2변의 길이와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 지지 부재(151)의 각 변(D1,D2)의 길이는 상기 기판(111)의 각 변보다 길거나 작을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 제1연결 전극(141)과 제2연결 전극(143) 사이의 간격(D5)은 각 전극 패드 사이의 간격으로서, 발광 소자의 한 변의 길이의 1/2 이상 이격될 수 있다.
상기 지지 부재(151)의 하면은 실질적으로 평탄한 면으로 형성되거나, 불규칙한 면으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 지지 부재(151)의 제1영역의 두께(T1)는 상기 제2연결 전극(143)의 두께(H2)보다 적어도 두껍게 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 지지 부재(151)의 제1영역의 두께(T1)는 상기 제2연결 전극(143)의 두께(H2)보다 얇게 형성될 수 있으며, 이는 상기 절연층(133)의 두께를 상기 제2연결 전극(137)의 두께보다 더 두껍게 형성함으로써, 상기 지지 부재(151)의 두께가 얇아질 수 있다. 상기 지지 부재(151)의 제2영역의 두께(T2)는 상기 제1연결 전극(141)의 두께보다 더 두껍게 형성될 수 있다. 상기 지지 부재(151)의 두께(T1)은 1㎛~100,000㎛ 범위에서 형성될 수 있으며, 다른 예로서 50㎛~1,000㎛ 범위로 형성될 수 있다.
상기 지지 부재(151)의 하면은 상기 제1전극(135) 및 상기 제2전극(137)의 하면보다 더 낮게 형성되고, 상기 제1연결 전극(141)의 하면, 상기 제2연결 전극(143)의 하면과 동일한 평면(즉, 수평 면) 상에 배치될 수 있다.
상기 지지 부재(151)는 상기 제1전극(135), 제2전극(137), 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 둘레 면에 접촉된다. 이에 따라 상기 제1전극(135), 제2전극(137), 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)으로부터 전도된 열은 상기 지지 부재(151)를 통해 확산되고 방열될 수 있다. 이때 상기 지지 부재(151)는 내부의 열 확산제에 의해 열 전도율이 개선되고, 전 표면을 통해 방열을 수행하게 된다. 따라서, 상기 발광 소자(100)는 열에 의한 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
또한 상기 지지 부재(151)의 한 측면 또는 한 측면 이상은 상기 발광 구조물(120) 및 상기 기판(111)의 측면과 동일한 평면 (즉, 수직 면) 상에 배치될 수 있다. 또한 상기 지지 부재(151)의 한 측면 또는 한 측면 이상은 상기 발광 구조물(120) 및 상기 기판(111)의 측면보다 더 돌출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기의 발광 소자(100)는 플립 방식으로 탑재되며, 기판(111)의 상면 방향으로 대부분의 광이 방출되고, 일부 광은 상기 기판(111)의 측면 및 상기 발광 구조물(120)의 측면을 통해 방출되기 때문에, 상기 제1전극(135) 및 제2전극(137)에 의한 광 손실을 줄여줄 수 있다.
도 4는 도 2의 발광 소자의 제1전극 및 제2전극의 상세 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 제1전극(135) 및 제2전극(137) 중 적어도 하나는 전극 패드(30A), 상기 전극 패드(30A) 아래에 제1접합 전극(30B) 및 상기 제1접합 전극(30B) 아래에 제2접합 전극(30C)을 포함한다. 상기 제1전극(135)의 전극 패드(30A)는 상기 제1도전형 반도체층(115)와 물리적으로 접촉될 수 있으며, 상기 제2전극(137)의 전극 패드(30A)는 상기 반사 전극층(131)과 물리적으로 접촉될 수 있다. 상기 제1접합 전극(30B)은 상기 전극 패드(30A)와 제2접합 전극(30C) 사이를 접합시켜 주며, 상기 제2접합 전극(30C)은 상기 제1접합 전극(30A)과 연결 전극(141,143) 사이를 접합시켜 준다. 상기 전극 패드(30A), 상기 제1접합 전극(30B) 및 상기 제2접합 전극(30C)은 서로 동일한 너비로 형성되거나, 적어도 하나가 다른 너비로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 전극패드(30A)는 접착층(31), 상기 접착층(31) 아래에 반사층(32), 상기 반사층(32) 아래에 확산 방지층(33), 상기 확산 방지층(33) 아래에 본딩층(34)을 포함한다. 상기 접착층(31)은 상기 반사 전극층(130)이나 제1도전형 반도체층(115)의 아래에 접촉되며, Cr, Ti, Co, Ni, V, Hf 및 이들의 선택적인 합금으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 1~1,000Å으로 형성될 수 있다. 상기 반사층(32)은 상기 접착층(31) 아래에 형성되며, 그 물질은 Ag, Al, Ru, Rh, Pt, Pd 및 이들의 선택적인 합금으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 1~10,000Å로 형성될 수 있다. 상기 확산 방지층(33)은 상기 반사층(32) 아래에 형성되며, 그 물질은 Ni, Mo, W, Ru, Pt, Pd, La, Ta, Ti 및 이들의 선택적인 합금으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 1~10,000Å을 포함한다. 상기 본딩층(34)은 Al, Au, Cu, Hf, Pd, Ru, Rh, Pt 및 이들의 선택적인 합금으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 1~10,000Å로 형성될 수 있다. 상기 제2전극패드(130)는 상기 반사층(32)을 포함하지 않을 수 있다.
상기 반사 전극층(130) 및 제2전극패드(30A) 중 적어도 하나는 도 2 또는 그 이외의 다른 실시 예(들)에 개시된 전극에 동일하게 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1접합 전극(30B)는 적어도 3개의 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 제1접합전극(30B)은 접착층(35), 상기 접착층(35) 아래에 지지층(36), 상기 지지층(36) 아래에 보호층(37)을 포함한다. 상기 접착층(35)은 상기의 전극패드(30A)와 접착되며, Cr, Ti, Co, Cu, Ni, V, Hf 및 이들 중 2이상의 합금 중에서 형성될 수 있으며, 그 두께는 1~1,000Å로 형성된다. 상기 지지층(36)은 상기 접착층(35)의 두께보다 두껍게 형성된 층으로서, Ag, Al, Au, Co, Cu, Hf, Mo, Ni, Ru, Rh, Pt, Pd 및 이들 중 2이상의 합금 중에서 선택적으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 1~500,000Å의 범위이고, 다른 예로서 1,000~10,000Å의 두께로 형성될 수 있다. 상기 보호층(37)은 상기 반도체층에 미치는 영향을 보호하기 위한 층으로서, Au, Cu, Ni, Hf, Mo, V, W, Rh, Ru, Pt, Pd, La, Ta, Ti 및 이들 중 2이상의 합금 중에서 선택적으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 1~50,000Å로 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1접합전극(30B)의 접착층(35)과 지지층(36)의 적층 주기는 반복적으로 적층될 수 있으며, 그 적층 주기는 1주기 이상으로 형성될 수 있다.
상기 제2접합전극(30C)은 적어도 3개의 금속층으로 형성될 수 있으며, 접착층(38), 상기 접착층(38) 아래에 확산 방지층(39), 상기 확산 방지층(39) 아래에 본딩층(40)을 포함한다. 상기 접착층(38)은 상기 제1접합전극(30B)과 접착된 층으로서, Cr, Ti, Co, Ni, V, Hf 및 이들 중 2이상의 합금 중에서 선택될 수 있으며, 그 두께는 1~1,000Å로 형성될 수 있다. 상기 확산 방지층(39)은 층간 확산을 방지하기 위한 층으로서, Ni, Mo, Hf, W, Ru, Pt, Pd, La, Ta, Ti 및 이들의 2이상의 합금 중에서 선택될 수 있으며, 그 두께는 1~10,000Å로 형성될 수 있다. 상기 본딩층(40)은 연결 전극(141,143)과의 본딩을 위한 층으로서, Au, Cu, Ni, Hf, Mo, V, W, Rh, Ru, Pt, Pd, La, Ta, Ti 및 이들 중 2이상의 합금 중에서 선택될 수 있으며, 그 두께는 1~10,000Å로 형성될 수 있다. 상기 제2접합전극(30C)의 접착층(38)과 확산 방지층(39)의 적층 주기는 반복적으로 적층될 수 있으며, 그 적층 주기는 1주기 이상으로 형성될 수 있다. 여기서, 제1전극(135)과 제2전극(137)은 전극 패드(30A), 제1접합 전극(30B)와 제2접합 전극(30C)들이 서로 동일한 적층 구조이거나, 다른 적층 구조로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5는 제2실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 5를 참조하면, 발광 소자 패키지(201)는 캐비티(212)를 갖는 몸체(211)와, 상기 몸체(211)의 캐비티(212)에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극(215) 및 제2리드 전극(217), 몰딩 부재(218) 및 발광소자(100)를 포함한다.
또한 상기 캐비티(212)는 상기 몸체(211)의 상면으로부터 소정 깊이를 갖는 오목한 구조로 형성되며, 하부 너비(M6)가 좁고 상부 너비가 넓은 형상으로 형성되며, 적어도 한 측면(213A)이 캐비티 바닥 또는 상기 발광 소자(100)의 지지부재(151)의 하면에 대해 경사지게 형성될 수 있다. 상기의 캐비티(212)의 측면(213A)의 경사 각도는 캐비티 바닥에 대해 또는 상기 발광 소자(100)의 지지부재(151)의 하면에 대해 5도 이상 및 90도 이하의 범위로 형성될 수 있다. 상기 캐비티(212)는 중심 선상을 기준으로 선 대칭 형태로 형성될 수 있다.
상기 캐비티(212)의 바닥 너비(M6)는 상기 발광 소자(100)의 하면 너비 예컨대, 도 3의 너비(D1)과 동일한 너비이거나, 상기의 바닥 너비(M6)가 0.1?-100? 범위로 더 넓게 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 캐비티(212)는 하부 너비와 상부 너비가 동일하게 형성될 수 있으며, 상기 캐비티(212)의 적어도 한 측면(213A)이 캐비티 바닥에 대해 또는 상기 발광 소자(100)의 지지부재(151)의 하면에 대해 수직하게 형성될 수 있다. 상기의 캐비티(212)의 측면(213A)은 상기 발광 소자(100)의 측면(S2)으로부터 100㎛ 이하 예컨대, 0.1㎛-100㎛ 범위로 형성될 수 있다.
또한 상기 캐비티(212)의 바닥 면적이 상기 발광 소자(100)의 하면 너비와 대응되는 크기로 형성됨으로써, 발광 소자(100)를 보다 쉽게 탑재시켜 줄 수 있다. 상기 캐비티(212)를 상기 발광 소자(100)의 측면(S2)에 근접하게 배치함으로써, 상기 캐비티(212)의 경사진 측면(213A)에 의해 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 상기 캐비티(212)의 바닥 면적이 좁기 때문에, 상기 발광 소자(100)로부터 방출된 광이 상기 캐비티(212)의 바닥으로 진행하지 않는 것을 방지하여, 광 손실을 줄일 수 있다.
도 6은 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 6을 참조하면, 발광 소자 패키지(202)는 캐비티(212)를 갖는 몸체(211)와, 상기 몸체(211)의 캐비티(212)에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극(215) 및 제2리드 전극(217), 몰딩 부재(218) 및 발광소자(100)를 포함한다.
상기 캐비티(212)의 바닥에 배치된 제1 및 제2리드 전극(215,217) 위에는 발광 소자(100)가 플립 본딩된다. 상기 캐비티(212)의 적어도 한 측면(213B)에는 제1반사부(F1), 제2반사부(F2) 및 제3반사부(F3)를 포함한다. 상기 제1반사부(F1)는 상기 캐비티(212)의 하부 둘레에 배치되어 상기 제3반사부(F3)보다 상기 발광 소자(100)의 측면(S2)에 더 인접하게 배치되며, 상기 캐비티(212)의 바닥 또는 상기 발광 소자(100)의 지지부재(151)의 하면에 대해 경사지거나 수직하게 형성될 수 있다. 상기 제1반사부(F1)와 상기 발광 소자(100)의 측면(S2) 사이의 간격(M5)은 100㎛ 이하 예컨대, 0.01㎛-100㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 상기 제1반사부(F1)의 두께(T5)는 상기 발광 소자(100)의 지지 부재(151)의 두께와 동일하거나, 다를 수 있으며, 상기 제3반사부(F3)의 두께(예: 수직 두께)보다는 얇게 형성될 수 있다. 상기 제1반사부(F1)의 두께(T5)는 1㎛~100,000㎛ 범위에서 형성될 수 있으며, 예컨대, 50㎛~1,000㎛ 범위로 형성될 수 있다.
상기 제1반사부(F1)와 상기 제3반사부(F3)는 불 연속적인 면으로 형성될 수 있다. 상기 제1반사부(F1)는 상기 반사 전극층(131) 아래에서 상기 지지 부재(151)와 대응되게 배치되고, 상기 제3반사부(F3)는 상기 발광 구조물(120) 및 기판(111)에 대응되게 배치될 수 있으며, 상기 반사 전극층(131)의 외측으로 누설되는 광을 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다. 상기 제2반사부(F2)는 상기 발광 구조물(120)로부터 직접 입사되는 광을 효과적으로 반사시켜 줄 수 있다.
상기 제2반사부(F2)는 상기 제1반사부(F1)와 상기 제3반사부(F3) 사이에 배치되며, 상기 캐비티(212) 바닥에 대해 또는 상기 발광 소자(100)의 하면과 평행하거나 경사지게 배치될 수 있다. 상기 제1반사부(F1)와 상기 제2반사부(F2)는 단차진 구조로 형성될 수 있으며, 상기 제2반사부(F2)와 상기 제3반사부(F3)는 단차진 구조로 형성될 수 있다.
상기 제1반사부(F1)의 제1각도(θ1)와 상기 제3반사부(F3)의 제2각도(θ2)는 10도 이상 및 90도 이하의 범위에서 동일할 수 있으며, 서로 다를 수 있다. 예를 들면 상기 제1반사부(F1)의 제1각도(θ1)는 60도 이하로 형성될 수 있으며, 이는 발광 소자(100)의 발광 구조물(120)의 측면(S2)으로 입사된 광을 효과적으로 반사시켜 줄 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제3반사부(F3)의 제2각도(θ2)는 45도 이상으로 형성될 수 있으며, 이는 발광 소자(100)의 측면(S2)과의 간격이 제1반사부(F1)보다는 이격된다. 이에 따라 발광 소자(100)로부터 방출된 광의 배광 분포를 위해, 45도 이상으로 형성될 수 있다.
도 7은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다. 제4실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 7을 참조하면, 발광 소자 패키지(203)는 캐비티(222)를 갖는 몸체(221)와, 상기 몸체(221)의 캐비티(222)에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극(225) 및 제2리드 전극(227), 몰딩 부재(228) 및 발광소자(100)를 포함한다.
상기 몸체(221)는 지지부(221B)와 반사부(221A)를 포함하며, 상기 반사부(221A)는 상기 지지부(221B)와 동일한 재질 또는 반사율이 높은 수지 재질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사부(221A)는 투과율이 높고 반사율이 낮은 실리콘이나 에폭시 재질로 형성될 수 있다.
상기 지지부(221B)와 상기 반사부(221A) 사이에는 상기 캐비티(222) 바닥에서 몸체(221)의 제1측면(23) 방향으로 제1리드 전극(225)이 돌출되고, 상기 캐비티(222) 바닥에서 몸체(221)의 제2측면(24) 방향으로 제2리드 전극(227)이 돌출된다.
상기 몸체(221)의 하부에서 제1측면(23)에 인접한 영역에 제1리드 전극(225)에 연결된 제1단자(225-1)가 배치되고, 제2측면(24)에 인접한 영역에 제2리드 전극(227)에 연결된 제2단자(227-1)가 배치된다.
캐비티(222)의 바닥에는 오목부(226)가 배치되며, 상기 오목부(226)는 상기 제1리드 전극(225)과 상기 제2리드 전극(227)의 상면 즉, 캐비티(222)의 바닥보다 낮은 깊이(T3)로 형성될 수 있다. 상기 오목부(226)는 각 리드 전극(225,227)의 두께보다 얇은 깊이(T3)로 형성되며, 상기 제1리드 전극(225), 간극부(224) 및 제2리드 전극(227)에 오목한 구조로 형성되며, 상기 발광 소자(100)는 상기 오목부(216) 내에 배치된 제1리드 전극(225)과 상기 제2리드 전극(227)의 상면에 플립 본딩된다.
상기 오목부(226)의 깊이(T3)는 상기 발광 소자(100)의 적어도 일부가 삽입되는 깊이(T3)로서, 예컨대 상기 발광 소자(100)의 지지부재(151)의 적어도 일부가 삽입되는 정도의 깊이로 형성될 수 있으며, 예컨대 1㎛-100, 000㎛ 범위 예컨대, 50㎛~1,000㎛ 범위로 형성될 수 있다.
상기 캐비티(222)의 바닥에 오목부(226)가 배치되고, 상기 발광 소자(100)의 하부가 삽입됨으로써, 상기 발광 소자(100)의 반사 전극층(131)과 상기 리드전극(225,227)의 상면이 실질적으로 수평 상에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기의 오목부(226)의 깊이(T3)는 상기 지지부재(151)의 두께 이상의 깊이로 형성될 수 있다.
이에 따라 상기 발광 구조물(100)로부터 방출된 광은 반사 전극층(131), 상기 리드 전극(225,227), 상기 캐비티 측면(223)에 의해 반사될 수 있어, 광 추출 효율은 개선될 수 있다.
도 8은 제5실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이며, 도 9는 도 8의 발광 소자 패키지의 측 단면도이다. 제5실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 발광 소자 패키지(204)는 캐비티(232)를 갖는 몸체(231)와, 상기 몸체(231)의 캐비티(232)에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극(235) 및 제2리드 전극(237), 몰딩 부재(238) 및 발광소자(100)를 포함한다.
상기 캐비티(232)는 상부 너비(M4)가 바닥 너비보다 넓을 수 있으며, 예컨대 상부로 갈수록 점차 넓어지는 구조로 형성될 수 있다. 상기 캐비티(232)의 측면(233)은 다수의 경사진 제1반사부(F1)와, 상기 제1반사부(F1) 사이를 연결하는 제2반사부(F2)를 포함한다. 여기서, 캐비티(232) 내에서 서로 대응되는 제1반사부(F1) 간의 간격(N1)은 캐비티(232)의 상부로 갈수록 더 넓은 간격으로 이격될 수 있다.
상기 캐비티(232)의 바닥에 대해 제3각도(θ3)로 경사지며, 상기 제3각도(θ3)는 5도 내지 90도 범위 예컨대, 20도 내지 70도 범위로 형성될 수 있다. 상기 다수의 제1반사부(F1)는 서로 다른 각도로 경사지거나, 서로 동일한 각도로 경사질 수 있다. 또한 상기 제1반사부(F1)는 상기의 제3각도(θ3)가 캐비티(232) 상부로 갈수록 점차 증가하거나, 감소하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1반사부(F1)의 두께(T4)는 상기의 지지부재(151)의 두께보다 얇은 두께로서, 1㎛~100,000㎛ 범위에서 형성될 수 있으며, 다른 예로서 50㎛~1,000㎛ 범위로 형성될 수 있다.
상기 다수의 제1반사부(F1)가 상기 캐비티(232)의 둘레에 연속적으로 면으로 형성되거나, 불 연속적인 면으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1반사부(F1)는 서로 대향되는 2 측면에 형성되고, 다른 2측면에는 형성하지 않을 수 있다.
상기 제1리드 전극(235)의 제1단부(235-1)는 상기 몸체(231)의 제1측면(23)보다 외측으로 돌출되며, 상기 제2리드 전극9237)의 제2단부(237-1)는 상기 몸체(231)의 제2측면(24)보다 외측으로 돌출된다.
상기의 몸체(231)의 상면 너비 중에서 제1측면(23)과 제2측면(24) 사이의 간격은 제3측면(25)과 제4측면(26) 사이의 간격과 같거나 더 넓을 수 있으며, 예컨대 1-100mm 범위 예컨대 2.5-9mm 범위의 너비로 형성될 수 있다. 상기 몸체(231)의 상면 너비 중에서 제3측면(25)과 제4측면(26) 사이의 간격은 1-100mm 범위 예컨대, 2.5-9mm 범위로 형성될 수 있다.
상기 몸체(231)의 상면 너비 중에서 캐비티(232)와 제2측면(23) 사이의 간격(W1)은 0.1-50mm 범위 예컨대, 0.35-1mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 몸체(231)의 상면 너비 중에서 캐비티(232)와 제4측면(26) 사이의 간격은 0.1-50mm 범위 예컨대, 0.35-1mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 몸체(231)의 두께는 0.3mm-100mm 범위 예컨대 0.5-2mm 범위로 형성될 수 있다.
상기 제1리드 전극(235)과 상기 제2리드 전극(237) 사이의 간극부(234)는 상기 몸체(231)의 재질과 동일한 재질이거나, 절연 재질로 형성될 수 있다. 상기 간극부(234)의 너비(W3)는 인접한 연결 전극들(141,143) 간의 간격보다 좁게 형성될 수 있으며, 0.01mm-10mm 범위 예컨대, 0.1mm-0.5mm 범위로 형성될 수 있다.
상기 제1리드 전극(235)과 상기 제2리드 전극(237)의 두께는 0.01mm-1000mm 범위 예컨대, 0.1-0.5mm 범위로 형성될 수 있다.
도 10은 도 2의 발광 소자의 제1변형 예를 나타낸 도면으로서, 도 2의 설명을 참조하기로 한다.
도 10을 참조하면, 발광 소자(101)는 기판(111), 제1반도체층(113), 제1도전형 반도체층(115), 활성층(117), 제2도전형 반도체층(119), 반사 전극층(131), 절연층(133), 제1전극(135), 제2전극(137), 제1연결 전극(141), 제2연결 전극(143), 및 지지부재(151)을 포함한다.
상기 기판의 상부에는 제1패턴부(11)와 제2패턴부(12) 중 적어도 하나가 형성될 수 있다. 상기 제1패턴부(11)는 복수의 돌기를 갖는 제1요철 구조로 형성되며, 상기 제2패턴부(12)는 상기 제1요철 구조 상에 복수의 오목부를 갖는 제2요철 구조로 형성될 수 있다. 상기 제2요철 구조는 상기 제1요철 구조 상에 상기 돌기의 사이즈보다 작은 사이즈를 갖는 미세 요철로 형성될 수 있다.
상기 제1패턴부(11)의 돌기는 상기 기판(111)의 상면으로부터 돌출되는 형상 또는 양각 형상으로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1패턴부(11)는 상기 기판(111)의 상면보다 낮은 깊이로 오목한 형상 또는 음각 형상의 오목부로 형성될 수 있다. 상기 제2패턴부(12)의 오목부는 상기 제1패턴부(11)의 표면에 상기 제1패턴부(11)의 돌기의 사이즈보다 작은 사이즈로 음각 형상 또는 오목한 형상으로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제2패턴부(12)는 양각 형상 또는 볼록한 형상을 갖고 상기 제1패턴부(11)의 돌기의 사이즈보다 작은 사이즈의 미세 돌기로 형성될 수 있다. 상기 제1패턴부(11)의 배열 형상은 매트릭스 형태 또는 격자 형태로 형성될 수 있다. 상기 제1패턴부(11)의 돌기는 측 단면이 반구형상, 원뿔 형상, 다각뿔 형상, 원 기둥 또는 다각 기둥과 같은 기둥 형상, 또는 뿔 대 형상과 같은 형상으로 형성될 수 있다. 상기 각 돌기는 위에서 볼 때, 원 형상, 다각형 형상, 구면과 각면이 혼합된 형상을 포함할 수 있다.
상기 제2패턴부(12)의 오목부는 측 단면이 반구형상, 원뿔 형상, 다각뿔 형상, 원 기둥 또는 다각 기둥과 같은 기둥 형상, 또는 뿔 대 형상과 같은 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제2패턴부(12)는 위에서 볼 때, 원 형상, 다각형 형상, 구면과 각면이 혼합된 형상을 포함할 수 있다.
상기 제1패턴부(11)의 돌기의 너비(B1)의 사이즈 또는 두께(L1)의 사이즈는 0.1㎛-10㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 기판(111)의 두께보다 작은 사이즈로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 돌기의 너비는 상기 돌기의 두께(L1) 또는 높이보다 클 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제2패턴부(12)의 오목부의 깊이 또는 너비의 사이즈는 0.1nm-100nm 범위로 형성되거나, 0.1nm-100㎛ 범위로 형성될 수 있다. 상기 제1패턴부(11)의 돌기 간의 주기(L1)는 0.1㎛-100㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 상기 제2패턴부(12)의 오목부 간의 주기는 0.1㎛-100㎛ 범위로 형성될 수 있다.
상기 제1패턴부(11)와 제2패턴부(12)는 입사되는 광의 임계각을 변환시켜 줌으로써, 입사되는 광의 전반사 비율을 낮추어 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 이에 따라 도 1의 발광 소자 패키지의 캐비티 내에 배치될 때, 광 추출 효율은 더 개선될 수 있다.
상기 기판(111) 위에는 형광체층이 접촉되거나, 소정 거리를 갖고 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 11은 도 1의 발광 소자의 제2변형 예이다.
도 11을 참조하면, 발광 소자(102)는 기판(111), 제1반도체층(113), 제1도전형 반도체층(115), 활성층(117), 제2도전형 반도체층(119), 반사 전극층(131), 절연층(133), 제1전극(135), 제2전극(137), 제1연결 전극(141), 제2연결 전극(143), 지지부재(152A,152B) 및 형광체층(161)을 포함한다.
상기 형광체층(161)은 상기 지지 부재(151)의 반대측 기판(111)의 표면 즉, 광 출사면에 형성된 형광체층(161)을 포함한다. 상기 형광체층(161)은 형광 필름이거나 도포된 층일 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 형광체층(161)은 투광성 수지층 내에 형광체가 첨가된다. 상기 투광성 수지층은 실리콘 또는 에폭시와 같은 물질을 포함하며, 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 포함하며, 상기 활성층(115)로부터 방출된 광의 일부를 여기시켜 다른 파장으로 발광하게 된다.
상기 형광체층(161)은 상기 기판(111)의 상면(S1), 상기 기판(111) 및 상기 발광 구조물(120)의 적어도 한 측면(S2)에 형성된다. 상기 형광체층(161)의 두께는 1~100,000㎛로 형성될 수 있으며, 다른 예로서 1~10,000㎛의 두께로 형성될 수 있다. 상기 형광체층(161)의 두께는 발광 구조물(120)의 두께 방향의 길이일 수 있다.
상기 형광체층(161)은 서로 다른 형광체층을 포함할 수 있으며, 상기 서로 다른 형광체층은 제1층은 적색, 황색, 녹색 형광체층 어느 한 형광체층이고, 제2층은 상기 제1층 위에 형성되며 상기 제1층과 다른 형광체층으로 형성될 수 있다. 상기 형광체층(161)은 중첩되지 않는 제1영역과 제2영역에 서로 다른 형광체층을 배치할 수 있다. 상기 형광체층(161)과 상기 발광 구조물의 측면에는 보호를 위한 투광성 수지 재질의 보호층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(111)과 상기 형광체층(161) 사이의 영역에는 투광성 수지층이나 접착제층이 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(111)의 상부 및 하부에는 패턴부가 형성되어, 광 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 기판 상부에 패턴부가 형성된 경우, 상기 형광체층(161)은 요철 층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
그리고, 지지 부재(152A,152B) 사이에는 분리 홈(152C)이 형성되며, 상기 분리 홈(152C)은 상기 지지 부재(152A,152B)를 양측으로 분할시켜 준다. 제1지지 부재(152A)는 상기 발광 구조물(120)의 일측 아래에 배치되며, 상기 제1연결 전극(141)의 둘레에 형성된다. 제2지지 부재(152B)는 상기 발광 구조물(120)의 타측 아래에 배치되며, 상기 제2연결 전극(143)의 둘레에 형성된다.
상기 분리 홈(152C)은 상기 제1지지 부재(152A)와 상기 제2지지 부재(152B) 사이를 물리적 및 전기적으로 분리시켜 주며, 하부의 절연층(133)이 노출된다.
상기 제1지지 부재(152A)와 상기 제2지지 부재(152B)는 절연성 물질 또는 전도성 물질로 형성될 수 있다. 상기 절연성 재질은 상술한 열 확산제를 갖는 수지 재질이며, 상기 전도성 재질은 카본(Carbon), 실리콘 카바이드(SiC)와 같은 전도성 물질이거나 금속으로도 형성될 수 있다. 상기 제1지지 부재(152A)와 상기 제2지지 부재(152B)가 전도성 재질인 경우, 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 재질과는 다른 재질로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 전도성 물질의 제1지지 부재(152A)와 상기 제2지지 부재(152B)는 분리 홈(152C)에 의해 분리됨으로써, 전기적인 쇼트 문제를 해결할 수 있다.
상기 분리 홈(152C)은 상기 제1지지 부재(152A)와 상기 제2지지 부재(152B) 사이의 간격을 갖고, 그 깊이는 상기 제2지지 부재(152B)의 두께로 형성될 수 있다. 상기 분리 홈(152C)은 상기 제1지지 부재(152A)와 상기 제2지지 부재(152B) 간의 전기적인 간섭을 방지하게 된다.
상기 제1지지 부재(152A)와 상기 제2지지 부재(152B)의 하면은 상기 제1연결 전극(141) 및 상기 제2연결 전극(143)의 하면과 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 여기서, 상기 제1지지 부재(152A)와 상기 제2지지 부재(152B)가 전도성 재질이더라도, 상기 제1연결 전극(141) 및 제2연결 전극(143)을 통해 탑재될 수 있다.
상기 제1지지 부재(152A)와 상기 제2지지 부재(152B) 사이에는 세라믹 계열의 절연 물질이 더 배치될 수 있으며, 상기 세라믹 계열의 절연 물질은 상기 제1지지 부재(152A)와 상기 제2지지 부재(152B)의 하면과 동일한 수평 면 상에 배치될 수 있다. 상기의 지지부재(152A,152B)는 도 2와 같은 구성으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 12는 제6실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다. 제6실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 12를 참조하면, 발광 소자 패키지(205)는 캐비티(212)를 갖는 몸체(211)와, 상기 몸체(211)의 캐비티(212)에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극(215) 및 제2리드 전극(217), 몰딩 부재(218), 렌즈(219) 및 발광소자(100)를 포함한다.
상기 발광 소자(100)는 최 상층은 기판이 아닌 반도체층 예컨대, 제1도전형 반도체층이 배치될 수 있다. 상기 반도체층의 상면에는 광 추출 구조와 같은 러프한 구조가 형성될 수 있다.
상기 몸체(211)의 상부에는 렌즈(219)가 배치되며, 상기 렌즈(219)는 투광성 수지 재질 예컨대, 실리콘, 에폭시와 같은 수지 재질이거나, 유리 재질을 포함할 수 있다. 상기 렌즈(219)는 광의 지향각을 개선시켜 주기 위해, 상기 발광 소자(100)와 대응되는 영역에 오목부(219A)가 배치되며, 상기 오목부(219A)는 상기 발광 소자(103) 방향으로 오목한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 오목부(219A)는 발광 소자(100)의 광 축에 대해 경사진 각면 또는 곡면으로 형성될 수 있으며, 전 반사면 및 반사면을 포함할 수 있다.
도 13은 도 12의 발광 소자 패키지의 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 발광 소자(104)는 제1도전형 반도체층(115), 활성층(117), 제2도전형 반도체층(119), 반사 전극층(131), 절연층(133), 제1전극(135), 제2전극(137), 제1연결 전극(141), 제2연결 전극(143), 및 지지부재(151)을 포함한다.
상기 발광 소자(104)는 기판이 제거되고, 제1도전형 반도체층(115)이 광 출사 영역에 배치된다. 상기 제1도전형 반도체층(115)의 상부에는 광 추출 구조나 요철 구조와 같은 패턴부가 형성될 수 있으며, 상기 패턴부는 상기 제1도전형 반도체층(115)의 상부를 식각하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
그리고, 형광체는 상기 몰딩 부재(218)에 첨가되거나, 상기 발광 소자(104)의 위에 형광체층으로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 14는 도 12의 발광 소자 패키지의 발광 소자의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 발광 소자(104)는 제1도전형 반도체층(115), 활성층(117), 제2도전형 반도체층(119), 반사 전극층(131), 절연층(133), 제1전극(135), 제2전극(137), 제1연결 전극(141), 제2연결 전극(143), 지지부재(151) 및 형광체층(162)을 포함한다.
상기 형광체층(162)은 상기 발광 구조물(120)의 상면(S3) 및 측면(S4) 중 적어도 하나에 형성될 수 있으며, 예컨대 발광 구조물(120)의 상면(S3) 및 측면(S4)에 형성될 수 있으며 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 형광체층(162)은 투광성 수지층 내에 형광체가 첨가된다. 상기 투광성 수지층은 실리콘 또는 에폭시와 같은 물질을 포함하며, 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 포함하며, 상기 활성층(115)로부터 방출된 광의 일부를 여기시켜 다른 파장으로 발광하게 된다.
상기 형광체층(162)의 두께는 1~100,000㎛로 형성될 수 있으며, 다른 예로서 1~10,000㎛의 두께로 형성될 수 있다. 상기 형광체층(162)의 두께는 발광 구조물(120)의 두께 방향의 길이일 수 있다.
상기 형광체층(162)은 서로 다른 형광체층을 포함할 수 있으며, 상기 서로 다른 형광체층은 제1층은 적색, 황색, 녹색 형광체층 어느 한 형광체층이고, 제2층은 상기 제1층 위에 형성되며 상기 제1층과 다른 형광체층으로 형성될 수 있다. 상기 형광체층(162)은 중첩되지 않는 제1영역과 제2영역에 서로 다른 형광체층을 배치할 수 있다. 상기 형광체층(162)과 상기 발광 구조물의 측면에는 보호를 위한 투광성 수지 재질의 보호층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 15는 제7실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이며, 도 16은 도 15의 발광 소자 패키지의 측 단면도이고, 도 16은 도 16의 발광 소자 패키지의 발광 소자를 나타낸 측 단면도이며, 도 17은 도 16의 발광 소자의 저면도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 15를 참조하면, 발광 소자 패키지(206)는 캐비티(252)를 갖는 몸체(251)와, 상기 몸체(251)의 캐비티(252)에 적어도 일부가 배치된 제1 및 제3리드 전극(255,256) 및 제2리드 전극(257), 몰딩 부재(258) 및 발광소자(105)를 포함한다.
상기 캐비티(252)의 바닥에는 몸체(251)의 제1측면(23)에 인접한 영역에 제1리드 전극(255)이 배치되고, 몸체(251)의 제2측면(24)에 인접한 영역에 제3리드 전극(256)이 배치되며, 상기 캐비티(252)의 제1 및 제3리드 전극(255,256) 사이에 제2리드 전극(257)이 배치된다. 상기 제1리드 전극(255)과 제2리드 전극(257) 사이에 제1간극부(254)가 배치되며, 제2리드 전극(257)과 제3리드 전극(256) 사이에 제2간극부(254A)가 배치된다.
상기 제1리드 전극(255)은 상기 몸체(251)의 제1측면(23) 아래에 배치되거나, 일부(255-1)가 돌출될 수 있다.
상기 제2리드 전극(257)은 상기 몸체(251)의 제3측면(25) 및 제4측면(26) 중 적어도 하나의 아래에 배치되거나, 일부가 돌출될 수 있다.
상기 제3리드 전극(256)은 상기 몸체(251)의 제2측면(24) 아래에 배치되거나, 일부(256-1)가 상기 제2측면(24)보다 돌출될 수 있다.
상기 발광 소자(105)는 제1리드 전극(255)와 제3리드 전극(256) 상에 제1 및 제3연결 전극(141,141A)가 배치되어, 서로 전기적으로 연결된다. 상기 발광 소자(105)의 제2리드 전극(257)은 상기 제2연결 전극(143) 상에 배치되며, 서로 전기적으로 연결된다.
상기의 캐비티(252)의 바닥에는 도 7과 같은 오목부가 배치될 수 있으며, 상기 오목부의 바닥에는 제1리드 전극(255), 제2리드 전극(257) 및 제3리드 전극(256)이 배치되고, 발광 소자(105)의 하부가 배치되어 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 대해 도 7을 참조하기로 한다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 발광 소자(105)는 기판(111), 제1반도체층(113), 제1도전형 반도체층(115), 활성층(117), 제2도전형 반도체층(119), 반사 전극층(131), 절연층(133), 제1전극(135), 제2전극(137), 제1연결 전극(141), 제2연결 전극(143), 및 제3연결 전극(141A) 및 지지부재(151)을 포함한다.
상기 제1 및 제3연결 전극(141,141A)은 상기 제1도전형 반도체층(115)에 배치된 제1 및 제3전극(135,135A)에 전기적으로 연결되며, 상기 제2연결 전극(143)은 제2전극(137)을 통해 제2도전형 반도체층(119)에 연결된다.
상기 제1 및 제3연결 전극(141,141A)은 상기 제2연결 전극(143)으로부터 이격되며, 상기 제2연결 전극(143)을 기준으로 반대측에 배치되거나, 대칭된 구조로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제3연결 전극(141,141A) 간의 간격은 상기 제1연결 전극(141)과 제2연결 전극(143) 간의 간격보다 더 좁을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시 예는 제3연결 전극(141A)이 형성된 영역(A2)에 대해 에칭하였으나, 에칭하지 않고 제1전극(135,135A)를 서로 연결한 후, 제3연결 전극(141A)를 형성할 수 있다.
<조명 시스템>
실시예에 따른 발광 소자 또는 발광 소자 패키지는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 또는 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함한다. 도 19 및 도 20에 도시된 표시 장치, 도 21에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 19는 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 19를 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)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(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 상기 바텀 커버(1011) 내에 적어도 하나가 배치되며, 상기 도광판(1041)의 적어도 한 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 모듈 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(200)를 포함하며, 상기 발광 소자 패키지(200)는 상기 모듈 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 다른 예로서, 상기 모듈 기판(1033) 위에는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지가 어레이될 수 있다.
상기 모듈 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 모듈 기판(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(200)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 모듈 기판(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(200)는 상기 모듈 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(200)는 상기 도광판(1041)의 적어도 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 20은 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 패키지(200)가 어레이된 모듈 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 모듈 기판(1120)과 상기 발광 소자 패키지(200)는 발광 모듈(1160)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1160), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛으로 정의될 수 있다. 상기 모듈 기판(1120) 위에는 발광 소자가 플립 방식으로 탑재되어 어레이될 수 있다. 또한 상기 모듈 기판(1120) 상에는 실시 예에 개시된 발광 소자 패키지가 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 21은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 21을 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 모듈 기판(1532)과, 상기 모듈 기판(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광소자 패키지(200)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(200)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다. 상기 모듈 기판(1532) 위에는 발광 소자가 플립 방식으로 탑재되거나, 실시 예에 따른 발광 소자 패키지로 어레이될 수 있다.
상기 모듈 기판(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 수지계 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 모듈 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 모듈 기판(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.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100-105: 발광소자 111: 기판
113:제1반도체층 115:제1도전형 반도체층
117:활성층 119:제2도전형 반도체층
120:발광 구조물 130:반사 전극층
133:절연층 135,135A,137:전극
141, 141A, 143: 연결 전극 151: 지지 부재
200,201,202,203,204,205: 발광 소자 패키지
211,221,231,251: 몸체 212,222,232,252: 캐비티
215,217,225,227,235,237,255,257,256: 리드 전극
218,228,238,258: 몰딩 부재

Claims (18)

  1. 개방된 상부를 갖는 캐비티를 포함하는 몸체;
    상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극;
    상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제2리드 전극; 및
    상기 제1리드 전극과 상기 제2리드 전극 상에 배치되는 발광 소자를 포함하며,
    상기 발광 소자는, 발광 구조물, 상기 발광 구조물의 아래에 상기 제1 및 제2리드 전극에 연결된 복수의 연결 전극, 및 상기 복수의 연결 전극의 둘레에 배치되며 상기 제1 및 제2리드 전극과 대응되는 지지부재를 포함하며,
    상기 지지부재의 하면과 상기 복수의 연결 전극의 하면은 상기 제1리드전극의 상면 및 상기 제2리드 전극의 상면으로부터 동일한 간격으로 이격되며,
    상기 캐비티의 적어도 한 측면은 상기 발광 소자의 지지부재의 하면에 대해 제1각도로 경사진 제1반사부; 및 상기 제1반사부 위에 상기 지지부재의 하면에 대해 제2각도로 경사지며 상기 제1반사부로부터 불연속적으로 연결된 제3반사부를 포함하며,
    상기 발광 구조물은 제1도전형 반도체층; 제2도전형 반도체층; 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 활성층을 포함하며,
    상기 발광 소자는 상기 발광 구조물 위에 투광성의 기판을 포함하며,
    상기 발광 구조물의 상면 및 상기 기판의 상면 중 적어도 하나에 패턴부를 포함하며,
    상기 기판 상에 형광체층을 포함하며,
    상기 몸체 위에 렌즈를 포함하며,
    상기 지지부재는 세라믹 재질이 첨가된 수지 재질을 포함하며,
    상기 지지부재의 하면은 상기 복수의 연결 전극의 하면과 동일 수평면 상에 배치되는 발광 소자 패키지.
  2. 개방된 상부를 갖는 캐비티를 포함하는 몸체;
    상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극;
    상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제3리드 전극;
    상기 캐비티 내에서 상기 제1리드 전극과 상기 제3리드 전극 사이에 배치된 제2리드 전극;
    발광 구조물, 상기 발광 구조물 아래에 상기 제1 내지 제3리드 전극과 대응되는 지지부재, 및 상기 지지부재의 둘레에 복수의 연결 전극을 포함하며, 상기 복수의 연결 전극이 상기 제1 내지 제3리드 전극 상에 배치되고 상기 제1내지 제3리드 전극과 전기적으로 연결된 발광 소자를 포함하며,
    상기 캐비티의 적어도 한 측면은 상기 발광 소자의 지지부재의 하면에 대해 제1각도로 경사진 제1반사부; 및 상기 제1반사부 위에 상기 지지부재의 하면에 대해 제2각도로 경사지며 상기 제1반사부로부터 불연속적으로 연결된 제3반사부를 포함하며,
    상기 발광 구조물은 제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 활성층을 포함하며,
    상기 발광 소자는 상기 발광 구조물 위에 투광성의 기판, 및 상기 발광 구조물과 상기 지지부재 사이에 반사 전극층을 포함하며,
    상기 발광 구조물의 상면 및 상기 기판의 상면 중 적어도 하나에 패턴부를 포함하며,
    상기 기판 상에 형광체층을 포함하며,
    상기 몸체 위에 렌즈를 포함하며,
    상기 지지부재는 세라믹 재질이 첨가된 수지 재질을 포함하며,
    상기 지지부재의 하면은 상기 복수의 연결 전극의 하면과 동일 수평면 상에 배치되는 발광 소자 패키지.
  3. 개방된 상부를 갖는 캐비티를 포함하는 몸체;
    상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극;
    상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제2리드 전극; 및
    상기 제1리드 전극과 상기 제2리드 전극 상에 배치되는 발광 소자를 포함하며,
    상기 발광 소자는, 발광 구조물, 상기 발광 구조물의 아래에 상기 제1 및 제2리드 전극에 연결된 복수의 연결 전극, 및 상기 복수의 연결 전극의 둘레에 배치되며 상기 제1 및 제2리드 전극과 대응되는 지지부재를 포함하며,
    상기 지지부재의 하면과 상기 복수의 연결 전극의 하면은 상기 제1리드전극의 상면 및 상기 제2리드 전극의 상면으로부터 동일한 간격으로 이격되며,
    상기 발광 구조물은 제1도전형 반도체층; 제2도전형 반도체층; 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 활성층을 포함하며,
    상기 발광 소자는 상기 발광 구조물 위에 투광성의 기판을 포함하며,
    상기 발광 구조물의 상면 및 상기 기판의 상면 중 적어도 하나에 패턴부를 포함하며,
    상기 기판 상에 형광체층을 포함하며,
    상기 몸체 위에 렌즈를 포함하며,
    상기 지지부재는 세라믹 재질이 첨가된 수지 재질을 포함하며,
    상기 지지부재의 하면은 상기 복수의 연결 전극의 하면과 동일 수평면 상에 배치되는 발광 소자 패키지.
  4. 개방된 상부를 갖는 캐비티를 포함하는 몸체;
    상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제1리드 전극;
    상기 몸체의 캐비티에 적어도 일부가 배치된 제3리드 전극;
    상기 캐비티 내에서 상기 제1리드 전극과 상기 제3리드 전극 사이에 배치된 제2리드 전극;
    발광 구조물, 상기 발광 구조물 아래에 상기 제1 내지 제3리드 전극과 대응되는 지지부재, 및 상기 지지부재의 둘레에 복수의 연결 전극을 포함하며, 상기 복수의 연결 전극이 상기 제1 내지 제3리드 전극 상에 배치되고 상기 제1내지 제3리드 전극과 전기적으로 연결된 발광 소자를 포함하며,
    상기 발광 구조물은 제1도전형 반도체층, 제2도전형 반도체층, 및 상기 제1도전형 반도체층과 상기 제2도전형 반도체층 사이에 활성층을 포함하며,
    상기 발광 소자는 상기 발광 구조물 위에 투광성의 기판, 및 상기 발광 구조물과 상기 지지부재 사이에 반사 전극층을 포함하며,
    상기 발광 구조물의 상면 및 상기 기판의 상면 중 적어도 하나에 패턴부를 포함하며,
    상기 기판 상에 형광체층을 포함하며,
    상기 몸체 위에 렌즈를 포함하며,
    상기 지지부재는 세라믹 재질이 첨가된 수지 재질을 포함하며,
    상기 지지부재의 하면은 상기 복수의 연결 전극의 하면과 동일 수평면 상에 배치되는 발광 소자 패키지.
  5. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 발광소자는,
    상기 제1도전형 반도체층의 제1영역 아래에 제1전극;
    상기 제1전극 아래에 상기 제1리드 전극과 연결되는 적어도 하나의 제1연결 전극;
    상기 반사 전극층 아래에 제2전극; 및
    상기 제2전극 아래에 상기 제2리드 전극과 연결되는 적어도 하나의 제2연결 전극을 포함하며,
    상기 지지부재는 상기 제 1및 제2전극과 상기 제1 및 제2연결 전극의 둘레에 배치되며,

    상기 복수의 연결 전극은 상기 제1 및 제2연결 전극을 포함하며,
    상기 패턴부는 상기 기판의 상면에 배치되며,
    상기 패턴부는 제1패턴부와 제2패턴부를 포함하며,
    상기 제1패턴부는 복수의 돌기를 갖는 제1요철 구조로 형성되며,
    상기 제2패턴부는 상기 제1요철 구조 상에 복수의 오목부를 갖는 제2요철 구조로 형성된 발광 소자 패키지.
  6. 제2항 또는 제4항에 있어서,
    상기 발광 소자의 복수의 연결 전극은 상기 제1 내지 제3리드 전극 각각에 대응되고 상기 지지부재의 둘레에 배치된 제1 내지 제3연결 전극을 포함하며,
    상기 제1 내지 제3연결 전극 중 적어도 하나는 상기 제1 및 제2도전형 반도체층 중 어느 하나에 연결되며,
    상기 형광체층은 상기 기판의 상면과 측면, 및 상기 발광 구조물의 측면에 배치되는 발광소자 패키지.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1반사부와 상기 제3반사부 사이에 연결되며 상기 발광 소자의 지지부재의 하면에 대해 평행한 제2반사부를 포함하며,
    상기 제1반사부의 두께는 상기 발광 소자의 지지부재의 두께 이하이며,
    상기 제1반사부는 상기 발광소자의 지지 부재와 대면하며,
    상기 발광소자의 측면과 상기 제1반사부 사이의 간격은 100㎛ 이하인 발광 소자 패키지.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 발광 소자의 측면과 상기 캐비티의 측면 사이의 간격은 100㎛ 이하로 이격되며,
    상기 캐비티의 바닥에 상기 캐비티의 바닥보다 낮은 깊이를 갖는 오목부를 포함하며,
    상기 오목부의 바닥에 상기 제1리드 전극과 제2리드 전극이 배치되며,
    상기 오목부의 깊이는 상기 발광 소자의 지지부재의 두께 이상으로 형성되며,
    상기 캐비티에 형광체가 첨가된 몰딩 부재를 포함하는 발광 소자 패키지.
  9. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 캐비티의 서로 마주보는 양 측면에는 상기 발광 소자의 지지부재의 하면에 대해 경사진 다수의 제1반사부; 상기 다수의 제1반사부 사이에 연결되며 상기 지지부재의 하면에 대해 평행한 제2반사부를 포함하며,
    상기 제1 및 제2반사부는 적어도 2주기 이상 반복되며,
    상기 제1반사부의 두께는 상기 지지부재의 두께보다 얇은 발광 소자 패키지.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 시스템.
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