KR102188500B1 - 발광다이오드 패키지 및 이를 이용한 조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리드 프레임을 갖는 패키지 본체; 및 상기 패키지 본체에 탑재되며 상기 리드 프레임과 와이어 본딩에 의해 전기적으로 접속되는 발광다이오드 칩을 포함하며, 상기 리드 프레임은, 상기 발광 다이오드 칩이 실장되는 면에 배치된 제1 반사층; 및 상기 제1 반사층 상에 배치되는 제2 반사층을 포함하며, 상기 와이어는 상기 제2 반사층을 관통하여 상기 제1 반사층과 연결될 수 있으므로, 리드 프레임의 변색이 방지되어 균일한 광량을 제공할 수 있으며, 발광다이오드 패키지의 제조시간이 감소되어 제조비용이 감소되는 효과가 있다.

Description

발광다이오드 패키지 및 이를 이용한 조명장치{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE AND LIGHTING DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 발광다이오드 패키지 및 이를 이용한 조명장치에 관한 것이다.
발광다이오드는 전기에너지를 이용하여 소자 내에 포함되어 있는 물질이 빛을 발광하는 소자로서, 접합된 반도체의 전자와 정공이 재결합하며 발생하는 에너지를 광으로 변환하여 방출한다. 이러한 발광다이오드는 현재 조명, 표시장치 및 광원으로서 널리 이용되며 그 개발이 가속화되고 있는 추세이다.
특히, 최근 그 개발 및 사용이 활성화된 질화갈륨(GaN)계 발광다이오드를 이용한 휴대폰 키패드, 턴 시그널 램프, 카메라 플래쉬 등의 상용화에 힘입어, 최근 발광다이오드를 이용한 일반 조명 개발이 활기를 띠고 있다. 대형 TV의 백라이트 유닛 및 자동차 전조등, 일반 조명 등 그의 응용제품과 같이, 발광다이오드의 용도가 점차 대형화, 고출력화, 고효율화된 제품으로 진행하고 있으며 그 용도가 점차 넓어지고 있다.
이에 따라, 발광다이오드 패키지의 제조시간을 단축시켜 제조비용을 감소시키기 위한 방법이 요청되고 있으며, 광출력을 향상시키기 위한 방법 또한 요청되고 있다.
본 발명의 일실시예의 목적 중의 하나는 리드 프레임의 변색이 억제되어 균일한 광량을 제공할 수 있는 발광다이오드 패키지를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일실시예의 목적 중의 하나는 상기와 같은 발광다이오드 패키지를 이용한 조명장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 패키지는 리드 프레임을 갖는 패키지 본체; 및 상기 패키지 본체에 탑재되며 상기 리드 프레임과 와이어 본딩에 의해 전기적으로 접속되는 발광다이오드 칩을 포함하며, 상기 리드 프레임은, 상기 발광 다이오드 칩이 실장되는 면에 배치된 제1 반사층; 및 상기 제1 반사층 상에 배치되는 제2 반사층을 포함하며, 상기 와이어는 상기 제2 반사층을 관통하여 상기 제1 반사층과 연결된다.
상기 제2 반사층은 상기 와이어에 의해 형성되는 개구부를 가지며, 상기 개구부의 내측벽 전체는 상기 와이어와 접할 수 있다.
상기 제1 반사층 중 상기 와이어와 연결되는 영역은 절곡되어 함몰부가 형성될 수 있다.
상기 제2 반사층은 제1 굴절층 및 제2 굴절층을 포함할 수 있다.
상기 제2 굴절층은 상기 제1 굴절층 상에 적층될 수 있다.
상기 제1 굴절층 및 상기 제2 굴절층은 광투과성 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 굴절층과 상기 제2 굴절층은 분산 브래그 반사층을 이룰 수 있다.
상기 제2 반사층의 두께는 20㎚ 내지 100㎚의 범위일 수 있다.
상기 제2 반사층은 상기 제1 반사층 전체를 덮도록 배치될 수 있다.
상기 제2 반사층은 상기 리드 프레임의 측면으로 연장될 수 있다.
상기 제2 반사층은 상기 발광다이오드 칩을 덮도록 배치될 수 있다.
상기 제2 반사층은 제1 굴절층과 제2 굴절층을 포함하며, 상기 제2 굴절층과 상기 제1 굴절층은 상기 발광다이오드 칩 상에 순차적으로 적층될 수 있다.
상기 제2 반사층은 90% 이상의 광투과도를 가질 수 있다.
상기 제1 굴절층은 1.2 내지 1.7의 굴절률을 가지는 물질로 이루어질 수 있다.
상기 제2 굴절층은 2.0 이상의 굴절률을 가지는 물질로 형성될 수 있다.
상기 제1 반사층은 Ag을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 패키지는 리드 프레임 및 상기 리드 프레임이 저면에 노출된 오목부를 갖는 패키지 본체; 및 상기 오목부의 저면에 탑재되며 상기 리드 프레임과 와이어 본딩에 의해 전기적으로 접속되는 발광다이오드 칩을 포함하며, 상기 리드 프레임은, 상기 발광 다이오드 칩이 실장되는 면에 형성된 제1 반사층; 및 상기 제1 반사층 상에 배치되는 제2 반사층을 포함하며, 상기 와이어는 제2 반사층을 관통하여 상기 제1 반사층과 연결된다.
상기 제2 반사층은 상기 와이어에 의해 형성되는 개구부를 가지며, 상기 개구부의 내측벽 전체는 상기 와이어와 접할 수 있다.
상기 제2 반사층은 상기 오목부의 측면과 저면에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치는 고정 구조물; 및 상기 고정 구조물에 체결되며, 상기 고정 구조물을 통해 공급되는 전원에 의해 빛을 조사하는 발광다이오드 패키지를 포함하고, 상기 발광다이오드 패키지는 상기 제1항의 발광다이오드 패키지인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 발광다이오드 패키지 및 조명 장치는 리드 프레임의 변색이 방지되어 균일한 광량을 제공할 수 있으며, 발광다이오드 패키지의 제조시간이 감소되어 제조비용이 감소되는 효과가 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단 및 효과는, 상술된 것에 한정되지는 않는다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시예를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 발광다이오드 패키지를 A-A'를 따라 절개한 단면도이다.
도 3a는 도 2의 A부분을 확대한 도면이다.
도 3b는 도 3a의 변형예이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태의 제1 변형예이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태의 제2 변형예이다.
도 6는 본 발명의 일 실시형태의 제3 변형예이다.
도 7은 도 1의 발광다이오드 패키지에 채용된 발광다이오드 칩의 예를 나타낸다.
도 8 내지 도 12는 도 1의 발광다이오드 패키지의 제조공정을 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 13 내지 도 15는 도 4의 발광다이오드 패키지의 제조공정을 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 16 내지 도 18은 도 5의 발광다이오드 패키지의 제조공정을 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 19 내지 도 20은 도 6의 발광다이오드 패키지의 제조공정을 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
도 21(a) 및 도 21(b)는 도 1의 와이어 본딩을 형성하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 22(a)는 제2 반사층이 형성되지 않은 경우의 반사도를 측정한 것이다.
도 22(b)는 제2 반사층이 형성된 경우의 반사도를 측정한 것이다.
도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 24는 도 1의 발광다이오드 패키지를 채용한 백라이트의 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 25는 도 1의 발광다이오드 패키지를 채용한 백라이트의 다른 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 26은 일 실시예의 발광다이오드 패키지를 조명장치에 적용한 예이다.
도 27은 일 실시예의 발광다이오드 패키지를 조명장치에 적용한 다른 예이다.
도 28은 일 실시예의 발광다이오드 패키지를 헤드 램프에 적용한 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시예는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 패키지가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 발광다이오드 패키지(1000)를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 패키지(1000)를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 발광다이오드 패키지(1000)를 A-A'를 따라 절개한 단면도이며, 도 3a는 도 2의 A부분을 확대한 도면이다. 도 3b는 도 3a의 변형예이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광다이오드 패키지(1000)는 리드 프레임(200, 300)을 갖는 패키지 본체(400) 및 발광다이오드 칩(100)을 포함한다.
상기 패키지 본체(400)는 상기 제1 및 제2 리드 프레임(200, 300)을 가지며, 상기 제2 리드 프레임(300)의 일 영역에는 상기 발광다이오드 칩(100)이 실장된다. 상기 패키지 본체(400)는 상기 제1 및 제2 리드 프레임(200, 300)의 일 영역에 절연성 수지를 몰딩하여 형성할 수 있다. 상기 패키지 본체(400)의 상기 발광다이오드 칩(100)이 실장되는 영역은, 둘레가 상기 발광다이오드 칩(100)을 향하여 경사면(410)을 이루도록 오목하게 형성된 요면을 가질 수도 있다.
상기 발광다이오드 칩(100)은 상기 리드 프레임(300)의 일측면에 실장되며, 상기 발광다이오드 칩(100)은 전기 신호 인가시 빛을 방출하는 광전 소자라면 어느 것이나 이용 가능하며, 대표적으로, 반도체 성장용 기판 상에 반도체층을 에피택셜 성장시킨 반도체 발광다이오드 칩을 이용할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 발광다이오드 칩(100)은 기판(110)과 상기 기판(110) 상에 성장된 발광구조물(130)을 포함할 수 있다. 상기 발광구조물(130)은 상기 기판(110) 상에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층(131), 활성층(132) 및 제2 도전형 반도체층(133)을 포함할 수 있다.
기판(110)은 반도체 성장용 기판으로 제공될 수 있으며, 사파이어, SiC, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN, Si 등과 같이 절연성, 도전성, 반도체 물질을 이용할 수 있다. 질화물 반도체 성장용 기판으로 널리 이용되는 사파이어는, 전기 절연성을 가지며 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001Å과 4.758Å이며, C(0001)면, A(11-20)면, R(1-102)면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다. 한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 기판(110)의 상면, 즉, 반도체층들의 성장면에는 다수의 요철 구조가 형성될 수 있으며, 이러한 요철 구조에 의하여 반도체층들의 결정성과 광 방출 효율 등이 향상될 수 있다.
버퍼층(120)은 기판(110) 상에 성장되는 제1 도전형 반도체층(131)의 격자 결함 완화를 위한 것으로, 질화물 등으로 이루어진 언도프 반도체층으로 이루어질 수 있다. 버퍼층(120)은 언도프 GaN, AlN, InGaN 등이 적용될 수 있으며, 500℃ 내지 600℃의 저온에서 수십 내지 수백 Å의 두께로 성장시켜 형성할 수 있다. 여기서, 언도프라 함은 반도체층에 불순물 도핑 공정을 따로 거치지 않은 것을 의미하며, 반도체층에 본래 존재하던 수준의 불순물 농도, 예컨대, 질화갈륨 반도체를 유기 금속 화학 증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)를 이용하여 성장시킬 경우, 도펀트로 사용되는 Si 등이 의도하지 않더라도 약 1014~ 1018/㎤의 수준으로 포함될 수 있다. 다만, 이러한 버퍼층(120)은 본 실시 형태에서 필수적인 요소는 아니며 실시예에 따라 생략될 수도 있다.
상기 발광구조물(130)은 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층(131), 활성층(132) 및 제2 도전형 반도체층(133)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(131, 133)은 각각 n형 및 p형 반도체층이 될 수 있으며, 질화물 반도체로 이루어질 수 있다. 따라서, 이에 제한되는 것은 아니지만, 본 실시예의 경우, 제1 및 제2 도전형 반도체층(131, 133)은 각각 n형 및 p형 반도체층을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(131, 133)은 AlxInyGa(1-x-y)N 조성식(여기서, 0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1 임)을 가지며, 예컨대 GaN, AlGaN, InGaN 등의 물질이 이에 해당될 수 있다.
상기 활성층(132)은 가시광(약 350㎚∼680㎚ 파장범위)을 발광하기 위한 층일 수 있으며, 단일 또는 다중 양자 우물(Multiple Quantum well; MQW )구조를 갖는 언도프된 질화물 반도체층으로 구성될 수 있다. 상기 활성층(132)은 예를 들어 AlxInyGa(1-x-y)N ( 0≤x<1, 0≤y<1, 0≤x+y<1)의 양자장벽층과 양자우물층이 교대로 적층된 다중양자우물구조로　형성되어 소정의 밴드갭을 가지는 구조를 사용할 수 있다. 이와 같은 양자 우물에 의해 전자 및 정공이 재결합되어 발광한다. 다중 양자우물 구조의 경우, 예컨대, InGaN/GaN 구조가 사용될 수 있다. 제1 및 제2 도전형 반도체층(131, 133)과 활성층(132)은 유기금속 기상증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD), 분자빔성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE) 및 수소 기상증착법(Hydride Vapor Phase Epitaxy; HVPE) 등과 같은 결정 성장 공정을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 제2 도전형 반도체층(133) 상에는 투명전극층(140)이 형성될 수 있다. 상기 투명전극층(140)은 전류확산층으로서, 상기 제2 도전형 반도체층(133)의 상면에 형성될 수 있다. 상기 투명전극층(143)은 투명 전도성 산화물층으로 형성할 수 있으며, ITO(Indium Tin Oxide), ZITO(Zinc-doped Indium Tin Oxide), ZIO(Zinc Indium Oxide), GIO(Gallium Indium Oxide), ZTO(Zinc TinOxide), FTO(Fluorine-doped Tin Oxide), AZO(Aluminium-doped Zinc Oxide), GZO(Gallium-doped Zinc Oxide), In4Sn3O12 및 Zn(1-x)MgxO(Zinc Magnesium Oxide, 0≤x≤1)으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(150, 160)은 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(131, 133)에 외부 전원을 인가하기 위한 것으로, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층(131, 133)과 각각 오믹 접속을 하도록 구비될 수 있다. 상기 제1 및 제2 전극(150, 160)은 각각 제1 및 제2 도전형 반도체층(131, 133)과 오믹 접속의 특성을 갖는 도전성 물질이 1층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있으며, 예컨대, Au, Ag, Cu, Zn, Al, In, Ti, Si, Ge, Sn, Mg, Ta, Cr, W, Ru, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, 투명 도전성 산화물(TCO) 등의 물질 중 하나 이상을 증착시키거나 스퍼터링하는 공정으로 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(150)은 제2 도전형 반도체층(133) 및 활성층(132)의 일 영역을 식각한 메사면(M)에 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극(150, 160)은 와이어 본딩(170, 180)을 통하여 리드 프레임(200, 300)에 각각 전기적으로 접속될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 전극(150, 160) 상에는 각각 범프(171, 181)가 형성될 수 있다.
상기 제1 리드 프레임(200)과 제2 리드 프레임(300)은 베이스 기재(210, 310)를 기초로 형성되며, 상기 발광다이오드 칩(100)이 실장되는 영역을 가질 수 있다. 본 실시예는 상기 발광다이오드 칩(100)이 제2 리드 프레임(300)에 실장된 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
리드 프레임(300) 상에서 상기 발광다이오드 칩(100)이 실장되는 영역은 발광다이오드 칩(100)이 용이하게 안착되고 전기적으로 접속될 수 있도록 평편한 상면을 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 리드 프레임(200, 300)의 일영역에는 절연성 수지가 몰딩되어 측벽(410)을 갖는 패키지 본체(400)를 형성할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 리드 프레임(200, 300)의 사이에 전극분리영역(420)이 형성될 수 있다.
상기 베이스 기재(210, 310)는 구리(Cu), 구리(Cu)의 합금 또는 인-청동 합금과 같이 전기전도율이 우수한 금속을 사용할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 베이스 기재(210, 310) 상에는 일렉트로마이그레이션(Electromigration)을 방지하기 위한 금속층(220, 320)이 더 형성될 수 있다. 이러한 금속층(220, 320)은 Ni 또는 Ni 합금을 포함하는 금속을 포함할 수 있으며, 베이스 기재(210, 310)의 표면에 3㎛ 이하의 두께로 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 베이스 기재(210, 310)의 표면에 0.3㎛ 이하의 두께(T1)로 형성될 수 있다.
상기 베이스 기재(210, 310)의 적어도 일면에는 제1 반사층(230, 330)이 형성될 수 있다. 상기 제1 반사층(230, 330)은 상기 리드 프레임(200, 300)의 반사도를 향상시켜 발광다이오드 패키지(1000)의 외부 광추출 효율을 향상키기 위한 것으로서, 광 반사도가 높은 물질이 사용될 수 있다. 이러한 물질로서 광반사도 및 전기 전도도가 우수한 은(Ag)과 같은 물질이 사용될 수 있다. 은을 사용하여 제1 반사층(230, 330)을 형성한 경우에, 200㎛ ~ 300㎛의 두께(T2)로 형성될 수 있다. 그러나, 이러한 은(Ag)은 발광다이오드 패키지(1000)의 제조공정에서 대기 중에 미량 존재하는 황(S)과 결합하여 흑색 결정인 황화은(Ag2S)이 형성될 수 있다. 이러한 황화은은 흑색을 띠게 되므로 리드 프레임(200, 300)의 표면을 변색시켜 리드 프레임의 표면 반사도를 감소시키게 되며, 발광다이오드 패키지(1000)의 외부 광추출 효율이 감소되는 문제점을 야기한다.
일 실시예는 이와 같은 리드 프레임의 표면 반사도 감소를 완화시키기 위해 제1 반사층(230, 330) 상에, 제2 반사층(240, 340)을 형성할 수 있다. 상기 제2 반사층(240, 340)은 하부의 제1 반사층(230, 330)이 수분 및 산소와 접하지 못하도록 덮는 보호층으로 작용할 수 있다. 또한, 상기 제2 반사층(240, 340)은 고반사성 물질로 형성되어 반사층으로도 작용할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하여 제2 리드 프레임(300)의 제2 반사층(340)에 대하여 구체적으로 설명한다. 제1 리드 프레임(200)의 제2 반사층(240)도 동일한 구성을 가질 수 있다.
상기 제2 반사층(340)은 제1 반사층(330) 전체를 덮도록 배치할 수 있으며, 제1 반사층(330)이 리드 프레임(300)의 일 영역에만 배치된 경우에는, 일 영역에 배치된 제1 반사층(330)만 덮도록 리드 프레임(300)의 일 영역에 배치할 수 있다. 또한, 상기 제2 반사층(320)은 리드 프레임의 전면(全面)을 덮도록 형성될 수도 있다.
상기 제2 반사층(340)은 단층막구조 또는 다층막구조로 구성될 수 있다. 상기 제2 반사층(340)을 단층막구조로 구성할 경우, 단층막은 Al2O3, SiO2, TiO2 또는 Nb2O3를 포함하는 물질로 형성될 수 있다. 이러한 물질은 90% 이상의 높은 광투과도를 가지며 낮은 산소투과도 및 수분투과도를 가지므로, 하부에 배치된 제1 반사층(330)에서 반사된 광을 재반사시켜 외부로 방출시킬 수 있으며, 제1 반사층(330)이 산소 또는 수분과 접촉하는 것을 방지하여 리드 프레임의 변색을 방지할 수 있다.
상기 제2 반사층(340)은 20㎚ 내지 100㎚의 범위의 두께로 형성될 수 있다. 상기 제2 반사층(340)이 20㎚ 미만의 두께로 형성될 경우, 산소투과도 및 수분투과도가 급격히 상승하게 되므로, 산소 및 수분의 침투를 방지하는 효과가 감소될 수 있다. 또한, 상기 제2 반사층(340)이 100㎚를 초과하는 두께로 형성될 경우, 후술하는 와이어 본딩이 관통되지 않게 되는 문제점이 발생할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술한다.
상기 제2 반사층(340)을 다층막구조로 구성할 경우, 제1 굴절층(341)과 제2 굴절층(342)이 순차적으로 적층된 구조로 형성될 수 있다. 이때, 제1 굴절층(341)은 제1 반사층(330)과 접하는 면에 배치될 수 있으며, 상기 제1 굴절층(341)의 상부에는 제2 굴절층(341)이 배치될 수 있다. 제1 굴절층(341)과 제2 굴절층(342)은 각각 제1 반사층(330) 상에 1회 적층된 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 2회 이상 교대로 적층된 구조를 가질 수도 있다.
도 3a는 제1 굴절층(341)과 제2 굴절층(342)이 각각 1회 적층된 구조를 가진 경우를 도시한 것이다. 상기 제1 굴절층(341)은 Al2O3 또는 SiO2를 포함할 수 있다. Al2O3 또는 SiO2와 같은 물질은, 산소 및 수분의 침투를 방지하는 효과가 뛰어나므로, 제1 굴절층(341)은 하부의 제1 반사층(330)이 산소 또는 수분과 접하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 제2 굴절층(342)은 TiO2 또는 Nb2O3를 포함할 수 있다. TiO2 또는 Nb2O3와 같은 물질은 높은 광 반사도를 가지므로, 외부의 광을 효과적으로 반사하여 발광다이오드 패키지(1000)의 외부 광추출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 제1 굴절층(341)과 제2 굴절층(342)을 합한 두께(T3+T4)는, 제2 반사층(340)을 단층막 구조로 형성한 경우와 같이, 20㎚ 내지 100㎚의 범위의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 다층막 구조를 구성하는 제1 굴절층(341) 및 제2 굴절층(342)의 굴절률과 두께를 적절히 조절하여, 분산형 브래그 반사층(distributed bragg reflector; DBR)을 제공할 수도 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 이러한 분산 브래그 반사층은 굴절률이 서로 상이한 제1 굴절층(341)과 제2 굴절층(342)이 적층되어 구성된다. 상기 분산 브래그 반사기층을 구성하는 제1 및 제2 굴절층(341, 342)은 각각 90% 이상의 높은 광투과도를 갖는 광투과성 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 분산 브래그 반사층은 상기 발광다이오드 칩(100)이 안착되는 제2 리드 프레임(300)의 상면에 배치되므로, 상기 발광다이오드 칩(100)에서 방출된 광이 상기 발광다이오드 칩(100)을 봉지한 파장변환부(500)의 계면에서 반사되어 상기 리드 프레임(300)으로 진행하였을 때, 분산 브래그 반사기층인 제2 반사층(340)에서 이를 높은 반사도로 반사시킬 수 있다. 따라서 발광다이오드 패키지(1000)의 외부 광추출효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 22(a)는 제2 반사층이 형성되지 않은 경우의 반사도를 측정한 것이고, 도 22(b)는 제2 반사층이 형성된 경우의 반사도를 측정한 것이다. 도 22(a)의 정반사도(G1), 난반사도(G2) 및 전체 반사도(G3)에 비해, 도 22(b)는 정반사도(G4)가 비약적으로 향상되어 전체 반사도(G6)가 전 영역에 걸쳐 상승된 것을 확인할 수 있으며, 난반사도(G5)는 비약적으로 감소된 것을 확인할 수 있다. 따라서, 제2 반사층이(230) 형성된 경우에 반사도가 대폭 향상된 것을 알 수 있다.
상기 제2 반사층(340)은 굴절률이 다른 제1 굴절층(341) 및 제2 굴절층(342)을 포함하되, 제2 굴절층(342)은 제1 굴절층(341)에 비해 높은 굴절률을 가지도록 할 수 있다.
구체적으로, 제1 굴절층(341)은 SiO2 (굴절률: 약 1.46) 또는 Al2O3 (굴절률: 약 1.68) 중 어느 하나의 물질을 포함할 수 있으며, 제2 굴절층(342)은 TiO2(굴절률: 약 2.3), Nb2O3를(굴절률: 약 2.4) 중 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
한편, 상기 제2 반사층(340)은 특정 파장 영역에 대해서 반사율이 높은 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 발광다이오드 패키지(1000)의 파장변환부(500)에 포함된 형광체에 의해 변환된 파장 광에 해당하는 파장 영역이 잘 반사될 수 있도록 구성할 수 있다. 이를 구현하기 위해, 상기 제2 반사층(340)을 구성하는 제1 및 제2 굴절층(341, 342)의 두께 및 굴절률 차이 등을 조절할 수 있다.
또한, 상기 제2 반사층(340)에는 상기 발광다이오드 칩(1000)을 상기 리드 프레임(300)에 전기적으로 접속하기 위하여, 상기 제2 반사층(340)의 일부가 제거된 개구부(A1+A2)가 형성될 수 있다. 이러한 개구부(A1+A2)는 별도의 식각 공정을 통하여 형성되는 것이 아니라, 와이어(180) 본딩 과정에서 와이어(180)가 관통하여 형성된 것이다. 이에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 21(a) 및 도 21(b)를 참조하여, 와이어(180) 본딩 과정에서 와이어(180)가 제2 반사층(340)을 관통하는 것을 설명한다. 도 21(a) 및 도 21(b)는 도 1의 와이어(180) 본딩을 형성하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 21(a)에 도시된 바와 같이, 먼저, 리드 프레임에 와이어(180)를 본딩하기 위해서는, 캐필러리(600)의 단부에 노출된 와이어(180)를 가열하여 볼 형태의 패드볼(183)을 형성한다.
다음으로, 도 21(b)에 도시된 바와 같이, 패드볼(183)을 접합하고자 하는 위치에 접촉하고, 초음파와 압력을 가한다. 이와 같은 과정을 거치면, 리드 프레임 상에 범프(182)가 형성되는데, 특히, 제1 반사층(220)과 와이어가 금속접합된다. 이때, 범프가 형성되는 과정에서 발생하는 열에 의해 제2 반사층(340)의 일부가 증발하며 개구부(A1, A2)가 형성된다. 이와 같은 과정을 통해 형성된 개구(A1, A2)의 내측벽은 와이어(180) 본딩의 범프(182)와 접하게 되므로, 개구(A1, A2)와 범프(182) 사이에 이격공간이 발생하지 않는다. 따라서, 제2 반사층(340)의 일 영역에 와이어가 본딩될 개구를 식각공정에 의해 형성한 후에 와이어 본딩을 수행하는 경우에 발생할 수 있는 이격공간이 제거되므로, 이러한 이격공간을 통하여 제1 반사층에 산소 또는 수분이 침투하는 것을 미연에 방지할 수 있다. 그러므로, 제1 반사층(330)의 변색이 원천적으로 방지되는 효과가 있다.
상기 제2 반사층(340)에 형성된 개구의 측벽은 도 3a에 도시된 바와 같이, 하향 경사진 단면을 갖도록 형성될 수 있으나, 와이어 본딩 공정에서의 압력에 따라, 도 3b와 같이, 범프(182)의 측면과 접하는 제1 및 제2 반사층(330', 340')의 일영역에 돌출부(A3)가 형성될 수도 있다. 이 경우, 제2 반사층(330')에 포함된 제1 및 제2 굴절층(341', 342')도 돌출부(A3)를 갖게되며, 경우에 따라서는, 제2 반사층(330')의 측면에 상향 경사진 단면을 갖도록 형성될 수도 있다.
다만, 와이어 본딩 시에 제2 반사부(340)의 두께(T3+T4)가 너무 두껍게 되면, 와이어 본딩 후에 범프(182)의 하부에 제2 반사부(340)가 잔존하게 된다. 제2 반사부를 구성하는 물질은 광 반사율이 우수한 반면에 전기 전도율은 일반적인 도전성 물질에 비해 낮으므로, 리드 프레임(200, 300)으로 공급되는 전류의 양이 감소되어 발광다이오드 칩(100)의 내부 광추출 효율이 감소되는 문제점이 발생될 수 있다.
따라서, 와이어 본딩 시에 개구부(A1, A2)에 잔존하지 않을 두께로 제2 반사부(340)를 형성하는 것이 바람직하며, 측정결과, 제2 반사부(340)가 약 100㎚를 초과하는 두께로 형성된 경우에 제2 반사부(340)가 잔존되는 것이 확인되었다. 그러므로, 제2 반사부(340)의 두께는 약 100㎚를 초과하지 않는 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 패키지 본체(400)의 오목하게 형성된 요면에는 파장변환부(500)를 형성할 수 있다. 상기 파장변환부(500)는 상기 발광다이오드 칩(100)을 봉지하도록 형성될 수 있다. 상기 파장변환부(500)는 형광체 또는 양자점과 같이 상기 발광다이오드 칩(100)에서 방출된 광을 특정한 파장으로 변환할 수 있다. 이때, 상기 형광체 또는 양자점은 실리콘과 같은 투명한 액상 수지의 분산체에 혼합되어 충진될 수 있다. 상기 분산체는 실리콘계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 수지와, 그 혼합물 및 그 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 수지일 수 있다. 상기 형광체는 황색(yellow), 적색(red) 및 녹색(green) 중 어느 하나로 파장을 변환시키는 형광체로 이루어질 수 있으며, 상기 형광체의 종류는, 상기 발광다이오드 칩(100)으로부터 방출되는 파장에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 상기 형광체는 YAG계, TAG계, 실리케이트(Silicate)계, 설파이드(Sulfide)계 또는 나이트라이드(Nitride)계 중 어느 하나의 형광물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 청색 발광소자에 황색으로 파장 변환시키는 형광체를 적용하는 경우, 백색광을 얻을 수 있다.
이와 같은 구성의 발광다이오드 패키지(1000)는 앞서 설명한 바와 같이, 상기 발광다이오드 칩(100)에서 방출된 빛이 상기 발광다이오드 칩(100)을 봉지한 파장변환부(500)의 계면에서 반사되어 상기 리드 프레임(200, 300)으로 진행하였을 때, 상기 제1 반사층(230, 330) 및 제2 반사층(240, 340)에서 이를 높은 반사도로 반사시키므로, 외부 광추출효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
아울러, 수분과 산소에 의해 변색이 쉽게 발생하는 제1 반사층(230, 330)이 수분과 산소가 침투하기 어려운 제2 반사층(240, 340)으로 덮혀 있으므로, 제2 반사층(230, 330)의 반사도가 안정적으로 유지될 수 있다.
또한, 수분과 산소가 침투하기 쉬운, 제2 반사층(240, 340)의 개구(A1, A2)와 와이어(180)가 이격공간 없이 접하여 있으므로, 이러한 이격공간을 통하여 수분과 산소가 침투하여 제1 반사층(230, 330)이 변색되는 문제가 근본적으로 방지될 수 있다.
다음으로, 도 4를 참조하여, 일실시예의 제1 변형예에 대해 설명한다. 제1 변형예의 발광다이오드 패키지(1000a)는 앞서 설명한 일실시예에 비하여, 제2 반사층(240a, 340a)이 리드 프레임(200, 300)의 측면(S2)으로 연장되어 배치된 차이점이 있다. 이와 같이, 리드 프레임(200, 300)의 측면에 제2 반사층(240a, 340a)이 형성되면, 리드 프레임(200, 300)의 측면(S2)을 통해 제1 반사층(230, 330)이 수분 및 산소와 접하는 경우가 방지되므로, 제1 반사층(230, 330)의 변색이 더욱 효과적으로 방지될 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하여, 일실시예의 제2 변형예에 대해 설명한다. 제2 변형예의 발광다이오드 패키지(1000b)는 앞서 설명한 일실시예에 비하여, 제2 반사층(340b)이 패키지 본체(400)의 경사면(410)으로 연장되어 배치된 차이점이 있다. 이와 같이, 패키지 본체(400)의 경사면(410)에 제2 반사층(340b)이 형성되면, 경사면(410)의 광반사도가 더욱 향상될 수 있으며, 리드 프레임(200, 300)과 경사면(410)에 제2 반사층(340b)을 한번의 공정으로 배치할 수 있으므로, 제조공정이 더욱 간편해지는 효과가 있다.
또한, 제2 반사층(340b)는 리드 프레임(200, 300) 중 패키지 본체(400)의 저면에 노출된 영역(S3)에만 제한적으로 형성되며, 패키지 본체(400)와 리드 프레임(200, 300)이 접하는 영역에는 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 리드 프레임(200, 300)과 패키지 본체(400)의 결합력이 향상되어, 리드 프레임(200, 300)과 패키지 본체(400)의 사이를 통해 산소 또는 수분이 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 따라서, 발광소자 패키지(1000b)의 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여, 일실시예의 제3 변형예에 대해 설명한다. 제3 변형예의 발광다이오드 패키지(1000c)는 앞서 설명한 제2 변형예에 비하여, 발광다이오드 칩(100)의 표면에 제2 반사층(350c)이 형성된 차이점이 있다.
이와 같이, 발광다이오드 칩(100)상에 제2 반사층(350c)이 형성되면, 발광다이오드 칩(100)의 표면의 광 반사도가 증가되어, 외부 광추출 효율이 향상될 수 있는 효과가 있다.
또한, 제2 반사층(350c)을 다층막으로 구성할 경우, 앞서 설명한 일 실시예와 달리, 제2 굴절층(342) 상에 제1 굴절층(341)이 적층되도록 배치하면, 발광다이오드 칩(100)의 내부로 반사되는 광을 감소시킬 수 있으므로, 외부 광추출 효율이 더욱 향상될 수 있다.
다음으로, 발광다이오드 패키지(1000) 제조방법의 일 실시예에 대하여 설명한다. 도 8 내지 도 12는 도 1의 발광다이오드 패키지(1000)의 제조공정을 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
먼저, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 원소재 기판(B)을 준비하고, 원소재 기판(B)의 표면에 금속층(220), 제1 반사층(230) 및 제2 반사층(240)을 순차적으로 적층한다. 이러한 금속층(220), 제1 반사층(230) 및 제2 반사층(240)은 진공증착 또는 스퍼터링(sputtering) 등과 같은 비도금 공정에 의해 형성할 수 있다. 이중 금속층(220) 및 제1 반사층(230)은 도금 공정에 의해 형성할 수도 있다. 상기 원소재 기판(B)으로 전기전도율이 우수한 구리(Cu), 구리(Cu)합금 또는 인-청동 합금 등이 사용될 수 있다.
다음으로, 원소재 기판(B)을 패터닝하여 패턴기판(B')을 제조한다. 상기 패터닝 방법은 에칭, 스탬핑 또는 펀칭 등의 방법이 사용될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 도 9은 상기 패턴기판(B')에 복수개의 리드 프레임이 동시에 형성된 것을 도시한 평면도이다. 도 10은 도 9의 C 부분의 단면도이다.
다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 금형에 상기 패턴기판(B')을 수납하고 수지를 사출하여 패키지 본체(400)를 형성할 수 있으며, 금형 내에 상기 패턴기판(B')을 수납하고, EMC(Epoxy Molding Compound)와 같은 수지를 주입한 후 적정 고온에서 경화를 거쳐 형성할 수도 있다.
다음으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제2 리드 프레임(300)에 발광다이오드 칩(100)을 실장하고, 상기 발광다이오드 칩(100)의 제1 및 제2 전극(도 7 참조, 170, 180)과 상기 리드 프레임(200, 300)의 표면을 각각 와이어(170, 180) 본딩한 한다.
앞서 설명한 바와 같이,와이어(170, 180)를 초음파와 압력을 가하며 접합시키면 제2 반사층(240, 340)을 관통하여 제2 반사층(230, 330)과 와이어(170, 180)이 본딩된다. 상기 패키지 본체(400)의 오목부에는 상기 발광다이오드 칩(100)을 봉지하도록 파장변환부(500)를 형성할 수 있다. 구체적으로 상기 파장변환부(500)는 형광체 또는 양자점을 실리콘과 같은 투명한 액상 수지의 분산체에 혼합하여 상기 패키지 본체(400)의 오목부에 충진하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 분산체는 실리콘계 수지, 에폭시계 수지, 아크릴계 수지, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 수지와, 그 혼합물 및 그 화합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 수지일 수 있다.
이렇게 제조된 발광다이오드 패키지(1000)를 개별 분리하면 제조공정이 완료된다.
다음으로, 도 4에 도시된 발광다이오드 패키지(1000b) 제조방법에 대하여 설명한다. 도 13 내지 도 15는 도 4의 발광다이오드 패키지(1000b)의 제조공정을 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
먼저, 앞서 설명한 원소재 기판(B)을 패터닝하여 패턴기판(B')을 형성한다.
다음으로, 패턴기판(B')의 표면에 금속층(220), 제1 반사층(230) 및 제2 반사층(240)을 순차적으로 적층한다.
다음으로, 도 14에 도시된 바와 같이 금형에 상기 패턴기판(B')을 수납하고 수지를 사출하여 패키지 본체(400)를 형성할 수 있으며, 금형내에 상기 패턴기판(B')을 수납하고, EMC(Epoxy Molding Compound)와 같은 수지를 주입한 후 적정 고온에서 경화를 거쳐 형성할 수도 있다.
다음으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 제2 리드 프레임(300)에 발광다이오드 칩(100)을 실장하고, 상기 발광다이오드 칩(100)의 제1 및 제2 전극(도 7 참조, 170, 180)과 상기 리드 프레임(200, 300)의 표면을 각각 와이어(170, 180) 본딩한 한다. 이 후 과정은 앞서 설명한 제조방법과 동일하다.
다음으로, 도 5에 도시된 발광다이오드 패키지(1000b) 제조방법에 대하여 설명한다. 도 16 내지 도 18는 도 5의 발광다이오드 패키지(1000b)의 제조공정을 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
먼저, 원소재 기판(B)을 패터닝하여 패턴기판(B')을 형성한다.
다음으로, 패턴기판(B') 표면에 금속층(220) 및 제1 반사층(230)을 순차적으로 적층한다.
다음으로, 도 17에 도시된 바와 같이, 패키지 본체(400)를 형성하고, 패키지 본체(400)의 저면(S3)과 경사면(410)에 제2 반사층(340b)를 형성한다.
패키지 본체(400)는 금형에 상기 리드 프레임(200, 300)을 수납하고 수지를 사출하여 형성할 수 있으며, 금형내에 상기 리드 프레임(200, 300)을 수납하고, EMC(Epoxy Molding Compound)와 같은 수지를 주입한 후 적정 고온에서 경화를 거쳐 형성할 수도 있다.
다음으로, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 제2 리드 프레임(300)에 발광다이오드 칩(100)을 실장하고, 상기 발광다이오드 칩(100)의 제1 및 제2 전극(도 7 참조, 170, 180)과 상기 리드 프레임(200, 300)의 표면을 각각 와이어(170, 180) 본딩한 한다. 이 후 과정은 앞서 설명한 제조방법과 동일하다.
다음으로, 도 6에 도시된 발광다이오드 패키지(1000c) 제조방법에 대하여 설명한다. 도 19 내지 도 20은 도 6의 발광다이오드 패키지(1000c)의 제조공정을 나타내는 주요 단계별 도면들이다.
먼저, 원소재 기판(B)을 패터닝하여 패턴기판(B')을 형성한다.
다음으로, 패턴기판(B') 표면에 금속층(220) 및 제1 반사층(230)을 순차적으로 적층한다.
다음으로, 도 17에 도시된 바와 같이, 패키지 본체(400)를 형성한다.
다음으로, 상기 제2 리드 프레임(300)에 발광다이오드 칩(100)을 실장하고, 상기 패키지 본체(400)의 측면(410)과 저면 일부(S4)및 발광다이오드 칩(100)의 표면에 제2 반사층(350c)를 형성한다.
다음으로, 상기 발광다이오드 칩(100)의 제1 및 제2 전극(도 7 참조, 170, 180)과 상기 리드 프레임(200, 300)의 표면을 각각 와이어(170, 180) 본딩한다. 이 후 과정은 앞서 설명한 제조방법과 동일하다.
도 23은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광다이오드 칩을 다른 실시예의 패키지(2000)에 적용한 예이다.
도 23을 참조하면, 반도체 발광소자 패키지(2000)는 발광다이오드 칩(100), 실장 기판(2010) 및 봉지체(2003)를 포함한다. 또한, 발광다이오드 칩(100)의 표면 및 측면에는 파장변환부(2002)가 형성될 수 있다. 발광다이오드 칩(100)은 실장 기판(2010)에 실장되어 와이어(150)를 통하여 실장 기판(2010)과 전기적으로 연결될 수 있다.
실장 기판(2010)은 기판 본체(2011), 상면 전극(2013) 및 하면 전극(2014)을 구비할 수 있다. 상면 전극(2013)의 표면에는 금속층(2015), 제1 반사층(2016) 및 제2 반사층(2017)을 구비할 수 있다. 또한, 하면 전극(2014)의 표면에는 금속층(2015), 제1 반사층(2016)을 구비할 수 있다.
또한, 실장 기판(2010)은 상면 전극(2013)과 하면 전극(2014)을 연결하는 관통 전극(2012)을 포함할 수 있다. 실장 기판(2010)은 PCB, MCPCB, MPCB, FPCB 등의 기판으로 제공될 수 있으며, 실장 기판(2010)의 구조는 다양한 형태로 응용될 수 있다.
파장변환부(2002)는 형광체나 양자점 등을 포함할 수 있다. 봉지체(2003)는 상면이 볼록한 돔 형상의 렌즈 구조로 형성될 수 있지만, 실시형태에 따라, 표면을 볼록 또는 오목한 형상의 렌즈 구조로 형성함으로써 봉지체(2003) 상면을 통해 방출되는 빛의 지향각을 조절하는 것이 가능하다.
상술된 실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지는 다양한 응용제품에 유익하게 적용될 수 있다.
도 24 및 도 25는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지가 채용된 백라이트 유닛의 예를 나타낸다.
도 24를 참조하면, 백라이트 유닛(3000)은 기판(3002) 상에 광원(3001)이 실장되며, 그 상부에 배치된 하나 이상의 광학 시트(3003)를 구비한다. 광원(3001)은 상술한 반도체 발광소자 또는 그 반도체 발광소자를 구비한 패키지를 사용할 수 있다.
도 24의 백라이트 유닛(3000)에서 광원(3001)은 액정표시장치가 배치된 상부를 향하여 빛을 방출하는 방식과 달리, 도 25에 도시된 다른 예의 백라이트 유닛(4000)은 기판(4002) 위에 실장된 광원(4001)이 측 방향으로 빛을 방사하며, 이렇게 방시된 빛은 도광판(4003)에 입사되어 면광원의 형태로 전환될 수 있다. 도광판(4003)을 거친 빛은 상부로 방출되며, 광 추출 효율을 향상시키기 위하여 도광판(4003)의 하면에는 반사층(4004)이 배치될 수 있다.
도 26는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지가 채용된 조명 장치의 예를 나타낸 분해사시도이다.
도 26에 도시된 조명장치(5000)는 일 예로서 벌브형 램프로 도시되어 있으며, 발광모듈(5003)과 구동부(5008)와 외부 접속부(5009)를 포함한다.
또한, 외부 및 내부 하우징(5006, 5008)과 커버부(5007)와 같은 외형구조물을 추가로 포함할 수 있다. 발광모듈(5003)은 상술한 반도체 발광다이오드 패키지 구조 또는 이와 유사한 구조를 갖는 광원(5001)과 그 광원(5001)이 탑재된 회로기판(5002)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 앞선 설명된 반도체 발광소자의 제1 및 제2 전극이 회로기판(5002)의 전극 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 본 실시예에서는, 하나의 광원(5001)이 회로기판(5002) 상에 실장된 형태로 예시되어 있으나, 필요에 따라 복수 개로 장착될 수 있다.
외부 하우징(5008)은 열방출부로 작용할 수 있으며, 발광모듈(5003)과 직접 접촉되어 방열효과를 향상시키는 열방출판(5004) 및 조명장치(5000)의 측면을 둘러싸는 방열핀(5005)을 포함할 수 있다. 커버부(5007)는 발광모듈(5003) 상에 장착되며 볼록한 렌즈형상을 가질 수 있다. 구동부(5008)는 내부 하우징(5009)에 장착되어 소켓구조와 같은 외부 접속부(5010)에 연결되어 외부 전원으로부터 전원을 제공받을 수 있다. 또한, 구동부(5008)는 발광모듈(5003)의 반도체 발광소자(5001)를 구동시킬 수 있는 적정한 전류원으로 변환시켜 제공하는 역할을 한다. 예를 들어, 이러한 구동부(5008)는 AC-DC 컨버터 또는 정류회로부품 등으로 구성될 수 있다.
도 27을 참조하면, 조명장치(6000)는 일 예로서 바(bar)-타입 램프이며, 발광모듈(6003), 몸체부(6004), 커버부(6007) 및 단자부(6009)를 포함할 수 있다.
발광모듈(6003)은 기판(6002)과, 기판(6002) 상에 장착되는 복수의 반도체 발광소자(6001)를 포함할 수 있다. 반도체 발광소자(6001)는 도 1 또는 도 23의 발광소자 패키지(1000, 2000)와 동일하거나 유사한 구조를 가질 수 있다.
몸체부(6004)는 리세스(6014)에 의해 발광모듈(6003)을 일면에 장착하여 고정시킬 수 있으며, 발광모듈(6003)에서 발생되는 열을 외부로 방출시킬 수 있다. 따라서, 몸체부(6004)는 지지 구조물의 일종으로 히트 싱크를 포함할 수 있으며, 양 측면에는 방열을 위한 복수의 방열 핀(6024)이 돌출되어 형성될 수 있다.
커버부(6007)는 몸체부(6004)의 걸림 홈(6034)에 체결되며, 광이 외부로 전체적으로 균일하게 조사될 수 있도록 반원 형태의 곡면을 가질 수 있다. 커버부(6007)의 바닥면에는 몸체부(6004)의 걸림 홈(6034)에 맞물리는 돌기(6017)가 길이 방향을 따라서 형성될 수 있다.
단자부(6009)는 몸체부(6004)의 길이 방향의 양 끝단부 중 개방된 적어도 일측에 구비되어 발광모듈(6003)에 전원을 공급할 수 있으며, 외부로 돌출된 전극 핀(6019)을 포함할 수 있다.
도 28는 본 발명의 실시예에 의한 반도체 발광소자 패키지를 헤드 램프에 적용한 예를 나타낸다.
도 28을 참조하면, 차량용 라이트 등으로 이용되는 헤드 램프(7000)는 광원(7001), 반사부(7005), 렌즈 커버부(7004)를 포함하며, 렌즈 커버부(7004)는 중공형의 가이드(7003) 및 렌즈(7002)를 포함할 수 있다. 광원(7001)은 상술한 반도체 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
헤드 램프(7000)는 광원(7001)에서 발생된 열을 외부로 방출하는 방열부(7012)를 더 포함할 수 있으며, 방열부(7012)는 효과적인 방열이 수행되도록 히트싱크(7010)와 냉각팬(7011)을 포함할 수 있다. 또한, 헤드 램프(7000)는 방열부(7012) 및 반사부(7005)를 고정시켜 지지하는 하우징(7009)을 더 포함할 수 있으며, 하우징(7009)은 본체부(7006)와, 일면에 방열부(7012)가 결합하여 장착되기 위한 중앙홀(7008)을 구비할 수 있다.
하우징(7009)은 상기 일면과 일체로 연결되어 직각방향으로 절곡되는 타면에 반사부(7005)가 광원(7001)의 상부측에 위치하도록 고정시키는 전방홀(7007)을 구비할 수 있다. 이에 따라, 반사부(7005)에 의하여 전방측은 개방되며, 개방된 전방이 전방홀(7007)과 대응되도록 반사부(7005)가 하우징(4009)에 고정되어 반사부(7005)를 통해 반사된 빛이 전방홀(7007)을 통과하여 외부로 출사될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
100: 발광다이오드 칩
170, 180: 와이어 본딩
200, 300: 리드 프레임
210, 310: 베이스 기재
220, 320: 금속층
230, 330: 제1 반사층
240, 340: 제2 반사층
400: 패키지 본체
500: 파장변환부

Claims (20)

  1. 리드 프레임을 갖는 패키지 본체; 및
    상기 패키지 본체에 탑재되며 상기 리드 프레임과 와이어 본딩에 의해 전기적으로 접속되는 발광다이오드 칩을 포함하며,
    상기 리드 프레임은,
    상기 발광다이오드 칩이 실장되는 면에 배치된 제1 반사층; 및
    상기 제1 반사층 상에 배치되는 제2 반사층을 포함하며,
    상기 와이어는 상기 리드 프레임과 접속되는 단부에 상기 와이어 본딩에 의해 형성된 범프를 가지며,
    상기 범프는 상기 제2 반사층을 관통하여 상기 제1 반사층과 연결되며,
    상기 제2 반사층은 상기 범프에 의해 형성되는 개구부를 가지며,
    상기 개구부의 내측벽 전체는 상기 범프와 접하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반사층 중 상기 와이어와 연결되는 영역은 절곡되어 함몰부가 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 제1 굴절층 및 제2 굴절층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 굴절층과 상기 제2 굴절층은 분산 브래그 반사층을 이루는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반사층의 두께는 20㎚ 내지 100㎚의 범위인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 상기 발광다이오드 칩을 덮도록 배치된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반사층은 Ag을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  9. 리드 프레임 및 상기 리드 프레임이 저면에 노출된 오목부를 갖는 패키지 본체; 및
    상기 오목부의 저면에 탑재되며 상기 리드 프레임과 와이어 본딩에 의해 전기적으로 접속되는 발광다이오드 칩을 포함하며,
    상기 리드 프레임은,
    상기 발광다이오드 칩이 실장되는 면에 형성된 제1 반사층; 및
    상기 제1 반사층 상에 배치되는 제2 반사층을 포함하며,
    상기 와이어는 상기 리드 프레임과 접속되는 단부에 상기 와이어 본딩에 의해 형성된 범프를 가지며,
    상기 범프는 상기 제2 반사층을 관통하여 상기 제1 반사층과 연결되며,
    상기 제2 반사층은 상기 범프에 의해 형성되는 개구부를 가지며,
    상기 개구부의 내측벽 전체는 상기 범프와 접하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 반사층은 상기 오목부의 측면과 저면에 배치된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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