KR102209035B1

KR102209035B1 - 발광소자 패키지

Info

Publication number: KR102209035B1
Application number: KR1020140109575A
Authority: KR
Inventors: 오성주; 문길두
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2021-01-28
Also published as: KR20160023328A

Abstract

실시예는 패키지 몸체; 패키지 몸체 상에 배치되는 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임; 및 상기 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임에 각각 도전성 접착제를 통하여 전기적으로 연결되는 발광소자를 포함하고, 상기 도전성 접착제 중 적어도 하나는 중앙 영역의 폭이 가장 작은 발광소자 패키지를 제공한다.

Description

발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}

실시예는 발광소자 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패키지 내에서 발광소자의 본딩시의 신뢰성 개선에 관한 것이다.

GaN, AlGaN 등의 3-5 족 화합물 반도체는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점으로 인해 광 전자 공학 분야(optoelectronics)와 전자 소자를 위해 등에 널리 사용된다.

특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.

따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.

도 1은 종래의 발광소자 패키지를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 솔더의 형상을 상세히 나타낸 도면이다.

종래의 발광소자 패키지(100)는 서브 마운트(110) 상에 제1 리드 프레임(120a)과 제2 리드 프레임(120b)이 배치되고, 제1 리드 프레임(120a)과 제2 리드 프레임(120b) 상에 발광소자(140)가 솔더(150a, 150b)를 통하여 전기적으로 결합하고 있다.

발광소자(140)는 기판(141) 상에, 제1 도전형 반도체층(142a)과 활성층(142b) 및 제2 도전형 반도체층(142c)을 포함하는 발광 구조물(142)이 배치되고, 제1 도전형 반도체층(142a) 상의 제1 전극(144a)과 제2 도전형 반도체층(142c) 상의 제2 전극(144b)이 각각 제1 리드 프레임(120a) 및 제2 리드 프레임(120b)에 전기적으로 연결되고 있다.

상술한 발광소자 패키지에서, 발광소자(140)와 제1,2 리드 프레임(120a, 120b) 사이의 전기적 연결을 위하여 솔더(150a, 150b)가 사용되는데, 이종 물질 사이의 열팽창 계수의 차이로 인하여 스트레스(stress)가 발생할 수 있고, 이러한 스트레스는 발광 구조물의 품질에 나쁜 영향을 미칠 수 있다.

발광소자(140)의 높이(h₀₁)은 약 100 마이크로 미터 내지 200 마이크로 미터이고, 솔더(150a, 150b)의 높이(h₀₂)가 약 30 마이크로 미터 내외이므로, 솔더(150a, 150b)를 통하여 스트레스 등이 발광 구조물(140)에 전달되기에 충분할 수 있다.

또한, 발광소자 패키지의 제조 공정에서 솔더를 리드 프레임 상에 도포한 후, 발광소자의 전극을 상술한 솔더에 접착한다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이 발광소자의 제2 전극(144b)과 본딩되는 솔더(150b)의 상부 영역에는 보이드(void)가 발생할 수 있다.

상술한 보이드는 솔더의 열처리 공정에서 제2 전극(144b)과의 계면에서의 냉각 공정에서 발생할 수 있는데, 보이드의 형성으로 인하여 제2 리드 프레임(120b)과 발광소자의 제2 전극(144b) 사이의 전기적 연결의 불량을 초래하거나 발광소자 패키지의 고른 광 분포를 방해할 수도 있다.

실시예는 발광소자 패키지에서, 리드 프레임과 발광소자의 전기적 연결의 신뢰성을 향상시키고 광 분포를 고르게 하고자 한다.

도전성 접착제는 상기 중앙 영역을 사이에 두고 제1 부분과 제2 부분으로 나뉠 수 있다.

도전성 접착제의 제1 부분의 끝은 상기 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임 중 어느 하나와 접촉하고, 상기 제2 부분의 끝은 상기 발광소자의 제1 전극 또는 제2 전극과 접촉할 수 있다.

제1 부분의 높이는 상기 제2 부분의 높이보다 높을 수 있다.

도전성 접착제의 제1 부분의 끝이 상기 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임 중 어느 하나와 접촉하는 영역의 폭은, 상기 제2 부분의 끝은 상기 발광소자의 제1 전극 또는 제2 전극과 접촉하는 영역의 폭보다 클 수 있다.

도전성 접착제의 제1 부분의 끝이 상기 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임 중 어느 하나와 접촉하는 영역의 폭은, 상기 도전성 접착제의 제1 부분의 중간 영역의 폭보다 작을 수 있다.

도전성 접착제의 제1 부분의 끝이 상기 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임 중 어느 하나와 접촉하는 영역의 폭은, 상기 도전성 접착제의 중앙 영역의 폭보다 클 수 있다.

도전성 접착제의 제2 부분의 끝이 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나와 접촉하는 영역의 폭은, 상기 도전성 접착제의 제2 부분의 중간 영역의 폭보다 작을 수 있다.

도전성 접착제의 제2 부분의 끝이 상기 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나와 접촉하는 영역의 폭은, 상기 도전성 접착제의 중앙 영역의 폭보다 클 수 있다.

중앙 영역은 상기 제1 부분과 제2 부분의 결합 계면일 수 있다.

중앙 영역은 보이드 프리 영역일 수 있다.

실시예에 따른 발광소자 패키지는, 리드 프레임에 도포된 제1 부분과 전극에 도포된 제2 부분이 결합되며 도전성 접착제를 이루어 접합의 신뢰성이 향상될 수 있고, 도전성 접착제 내의 보이드가 소멸하여 광 효율이 향상될 수 있으며, 서로 다른 열팽창계수를 가지는 재료의 사용에 따른 스트레스(stress)를 2개의 부분으로 이루어진 도전성 접착제가 완충할 수 있어서 GaN계의 물질로 이루어진 발광 구조물에 전달되는 충격도 줄어들 수 있다.

도 1은 종래의 발광소자 패키지를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 솔더의 형상을 상세히 나타낸 도면이고,
도 3은 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 4a 및 도 4b는 도 3의 도전성 접착제의 일실시예들을 나타낸 도면이고,
도 5a 내지 도 5c는 도 4a의 도전성 접착제의 형성 과정을 나타낸 도면이고,
도 6은 발광소자 패키지를 포함하는 영상표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 7은 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 실시예의 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 두개의 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)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

실시예에서는 발광소자 패키지 내에서 발광소자를 리드 프레임에 본딩할 때, 도전성 접착제를 발광소자와 리드 프레임에 각각 도포한 후 결합하여, 열팽창 계수의 차이에 따른 스트레스가 발광 구조물에 전달되는 것을 방지하고 또한 각각의 도전성 접착제가 결합되며 계면에서의 보이드를 제거하고자 한다.

도 3은 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 발광소자 패키지(200)는 캐비티를 포함하는 패키지 몸체(210)와, 패키지 몸체(210)에 설치된 제1 리드 프레임(Lead Frame, 220a) 및 제2 리드 프레임(220b)과, 패키지 몸체(210)에 설치되어 제1 리드 프레임(220a) 및 제2 리드 프레임(220b)과 도전성 접착제(310, 320)을 통하여 전기적으로 연결되는 발광소자(240)와, 발광소자(240)를 둘러싸며 캐비티 내에 배치된 몰딩부(260)를 포함한다.

패키지 몸체(210)는 실리콘 재질로 이루어지되, 또는 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 패키지 몸체(210)가 금속 재질 등 도전성 물질로 이루어지면, 도시되지는 않았으나 상기 패키지 몸체(210)의 표면에 절연층이 코팅되어 상기 제1,2 리드 프레임(220a, 220b) 간의 전기적 단락을 방지할 수 있다.

캐비티(cavity)는 패키지 몸체(210)의 내부에 형성되며, 발광소자(240)가 배치되는 바닥면과, 바닥면에 기설정된 기울기를 이루며 배치되는 측벽을 포함하여 이루어질 수 있다.

제1 리드 프레임(220a) 및 제2 리드 프레임(220b)은 캐비티의 바닥면에서 일부가 노출되며 패키지 몸체(210) 내에 배치되되 서로 전기적으로 분리되며, 발광소자(240)에 전류를 공급한다. 또한, 제1 리드 프레임(220a) 및 제2 리드 프레임(220b)은 발광소자(240)에서 방출된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 발광소자(240)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수도 있다.

또한, 제1,2 리드 프레임(220a, 220b)의 표면에는 반사율이 뛰어난 은(Ag) 등이 코팅되어, 발광소자 패키지의 광추출 효율을 향상시킬 수 있다.

발광소자(240)는 플립 칩 타입의 발광소자로서, 기판(241) 상에 제1 도전형 반도체층(242a)과 활성층(242b) 및 제2 도전형 반도체층(242c)을 포함하는 발광 구조물(242)이 배치된다.

기판(241)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있으며, 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있고, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 사파이어(Al₂O₃), SiO₂, SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, GaP, InP, Ge, Ga₂0₃ 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.

제1 도전형 반도체층(242a)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(242a)은 Al_xIn_yGa_(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaN, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.

제1 도전형 반도체층(242a)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(242a)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

활성층(242b)은 제1 도전형 반도체층(242a)과 제2 도전형 반도체층(242c) 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(242b)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, AlGaN/GaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 이때, 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.

제2 도전형 반도체층(242c)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(242c)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(242c)은 예컨대, In_xAl_yGa₁ _-x- _yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, AlGaN, GaNAlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.

제2 도전형 반도체층(242c)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(242c)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.

도시되지는 않았으나, 활성층(242b)과 제2 도전형 반도체층(242c)의 사이에는 전자 차단층(Electron blocking layer)가 배치될 수 있다. 전자 차단층은 초격자(superlattice) 구조로 이루어질 수 있는데, 초격자는 예를 들어 제2 도전형 도펀트로 도핑된 AlGaN이 배치될 수 있고, 알루미늄의 조성비를 달리하는 GaN이 층(layer)을 이루어 복수 개 서로 교번하여 배치될 수도 있다.

제2 도전형 반도체층(242c) 상에는 투광성 도전층(245)이 배치되는데, 제2 전극(244b)과 제2 도전형 반도체층(242c)의 컨택 특성이 좋지 않을 수 있으므로, ITO(Indium-Tin-Oxide) 등으로 투광성 도전층(245)을 배치하여, 제2 전극(244b)을 통하여 제2 도전형 반도체층(242c)의 전영역에 고루 전류가 공급될 수 있도록 할 수 있다.

제1 도전형 반도체층(242a)에 제1 전극(244a)을 배치하기 위하여, 투광성 도전층(245)으로부터 제2 도전형 반도체층(242c)과 활성층(242b) 및 제1 도전형 반도체층(242a)의 일부까지를 식각하여, 제1 도전형 반도체층(242a)의 표면을 일부 노출시키고 노출된 표면에 제1 전극(244a)을 배치할 수 있다.

발광 구조물(242)의 둘레에는 패시베이션층(248)이 형성될 수 있는데, 패시베이션층(248)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 패시베이션층(248)은 실리콘 산화물(SiO₂)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다. 그리고, 도시된 바와 같이, 제1 전극(244a)과 제2 전극(244b)이 배치된 영역에서는 패시베이션층(248)이 형성되지 않을 수 있다.

발광소자(240)의 제1 전극(244a)과 제2 전극(244b)은 각각 제1 리드 프레임(220a)과 제2 리드 프레임(220b)과 도전성 접착제(310, 320)를 통하여 전기적으로 접촉할 수 있는데, 도전성 접착제(310, 320)는 은(Ag), 금(Au) 또는 솔더 등의 도전성 물질로 이루어질 수 있다.

발광소자(240)를 둘러싸고, 캐비티 내에는 몰딩부(260)가 채워질 수 있다. 몰딩부(260)는 실리콘이나 에폭시 계열의 재료를 모재로 하되, 형광체(265)를 포함할 수 있다. 형광체(265)는 활성층(242b)에서 방출되는 제1 파장 영역의 광에 의하여 여기되어 보다 장파장인 제2 파장 영역의 광을 방출할 수 있다.

상술한 몰딩부(260)는 패키지 몸체(210)와 동일한 재료를 모재로 할 수 있으므로, 계면 간의 접합도 크랙 등의 발생이 없이 이루어질 수 있다.

도전성 접착제(310, 320)는 솔더(solder) 또는 다른 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 도시된 바와 같이 중앙 영역에서 폭이 가장 좁은 형상일 수 있다. 여기서, 폭은 도전성 접착제(310, 320)의 수평 방향의 단면이 원형이면 지름을 뜻하고, 사각형이면 한 변의 길이를 뜻할 수 있다.

그리고, 발광소자(240)의 높이(h₀₃)는 약 100 마이크로 미터 내지 200 마이크로 미터이고, 도전성 접착제(310, 320)의 높이(h₀₄)는 발광소자(240)의 높이(h₀₃)의 30% 내지 50%로 약 30 마이크로 미터 내지 100 마이크로 미터일 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 도 3의 도전성 접착제의 일실시예들을 나타낸 도면이고, 하나의 도전성 접착제(320)와 제2 리드 프레임(220b)과 제2 전극(244b)이 도시되고 있으나, 다른 도전성 접착제(310)와 제1 리드 프레임(220a) 및 제1 전극(244a)에도 적용될 수 있다.

도 4a에 도시된 실시예에서, 도전성 접착제(320)는 제1 부분(321)과 제2 부분(322)으로 이루어지는데, 솔더(320)의 폭이 가장 작은 중앙 영역을 기준으로 제2 리드 프레임(220b) 방향의 영역을 제1 부분(321)이라 하고 제2 전극(244b) 방향의 영역을 제2 부분(322)이라 할 수 있다.

상술한 제1 부분(321)과 제2 부분(322)은 서로 동일한 재료로 이루어질 수 있고, 중앙 영역은 제1 부분(321)과 제2 부분(322)이 만나는 영역일 수 있다.

제1 부분(321)의 높이(h₁)는 제2 부분(322)의 높이(h₂)보다 클 수 있고, 제1 부분(321)의 끝은 제2 리드 프레임(220b)과 접촉하고, 제2 부분(322)의 끝은 제2 전극(244b)에 접촉할 수 있다. 이때, 제1 부분(321)의 끝이 제2 리드 프레임(220b)과 접촉하는 영역의 폭(W₁)은 제2 부분(322)의 끝이 제2 전극(244b)과 접촉하는 영역의 폭(W₂)보다 클 수 있다.

도 4b에 도시된 실시예에서, 도전성 접착제(320)는 도 4a의 실시예와 같이 제1 부분(321)과 제2 부분(322)으로 이루어지나, 제1 부분(321)과 제2 부분(322)의 형상이 도 4a의 실시예와 일부 상이하다.

도 4a의 실시예에서, 제1 부분(321)과 제2 부분(322)은 각각 제2 리드 프레임(220b)과 접촉하는 영역의 폭(W₁)과 제2 전극(244b)과 접촉하는 영역의 폭(W₂)이 가장 크고, 각각의 폭이 점차 감소하여 중앙 영역에서의 폭(W₀)이 가장 작을 수 있다.

그러나, 도 4b의 실시예에서는 제1 부분(321)과 제2 부분(322)은 각각 제2 리드 프레임(220b)과 접촉하는 영역에서 폭(W₁₂)과 제2 전극(244b)과 접촉하는 영역에서 폭(W₂₂)을 가지고, 각각의 폭이 증가하다가 다시 감소하여 중앙 영역에서의 폭(W₀)이 가장 작을 수 있다.

이때, 제1 부분(321)과 제2 부분(322)의 폭이 가장 큰 영역을 각각의 '중간 영역'이라고 할 수 있는데, 중간 영역은 각각의 제1 부분(321)과 제2 부분(322)에서 상/하 방면으로 정확히 가운데에 위치하지는 않는다.

본 실시예에서, 도전성 접착제(320)의 제1 부분(321)의 끝이 제1 리드 프레임(220b)과 접촉하는 영역의 폭(W₁₂)은, 제1 부분(321)의 중간 영역의 폭(W₁₁)보다 작을 수 있되, 도전성 접착제(320)의 중앙 영역의 폭(W₀)보다 클 수 있다.

또한, 도전성 접착제(320)의 제2 부분(322)의 끝이 제2 전극(244b)과 접촉하는 영역의 폭(W₂₂)은, 제2 부분(322)의 중간 영역의 폭(W₂₁)보다 작을 수 있되, 도전성 접착제(320)의 중앙 영역의 폭(W₀)보다 클 수 있다.

도 4a 및 도 4b의 실시예에서, 도전성 접착제는 하부의 제1 부분과 상부의 제2 부분이 결합되어 형성되고, 제1 부분과 제2 부분의 결합 계면인 중앙 영역의 폭이 가장 작으며, 제1 부분과 제2 부분의 형상은 각각의 실시예에서 서로 다를 수 있다.

도 5a 내지 도 5c는 도 4a의 도전성 접착제의 형성 과정을 나타낸 도면이다.

도 5a에서 제2 리드 프레임(220b) 상에 도전성 접착제의 제1 부분(321)이 도포되고, 제2 전극(244b) 상에 도전성 접착제의 제2 부분(322)이 도포되며, 제1 부분(321)의 높이(h₃)와 폭(W₁)은 각각 제2 부분(322)의 높이(h₄)와 폭(W₂)보다 클 수 있다.

제2 리드 프레임(220b) 상의 제1 부분(321) 위에 제2 전극(244b) 상의 제2 부분(322)을 접합할 것이므로, 제1 부분(321)의 크기가 제2 부분(322)의 크기보다 더 클 수 있다.

그리고, 제1 부분(321)과 제2 부분(322)에는 각각 보이드(void)가 형성될 수 있는데, 고온에서 저온으로 온도가 하강할 때 도시된 바와 같이 표면 부근에 보이드가 형성될 수 있다.

그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이 제1 부분(321)과 제2 부분(322)을 서로 접합하는데, 제1 부분(321)과 제2 부분(322)이 녹으면서 서로 결합할 수 있다.

제1 부분(321)과 제2 부분(322)의 결합 내지 융합 공정에서, 각각의 높이(h_3', h_4')는 도 5a에서의 높이(h₃, h₄)보다 작아질 수 있으며, 각각의 폭(W₁, W₂)은 도 5에서의 폭과 동일할 수 있다.

도 5c에 제1 부분(321)과 제2 부분(322)의 결합이 종료된 도전성 접착제(320)가 도시되고 있으며, 도 4a의 도전성 접착제(320)와 동일한 형상일 수 있다.

즉, 제1 부분(321)과 제2 부분(322)이 결합하며, 그 계면이 가장 작은 폭(W₀)을 가지는 중앙 영역을 이룰 수 있으며, 제1 부분(321)과 제2 부분(322)의 결합 과정에서 열을 가하면 표면의 도전성 재료가 일부 용융 후 재결합되며 보이드가 제거되어, 도전성 접착제 특히 중앙 영역이 보이드 프리(void free) 구조를 이룰 수 있다.

상술한 공정에서 도전성 접착제를 2개의 부분으로 나누어서 제조하였으며, 3개 이상의 부분으로 나누어서 제조하여 높이를 증가시키고 발광소자에 전달되는 스트레스를 감소시킬 수도 있다.

상술한 공정으로 제조된 발광소자 패키지는, 리드 프레임에 도포된 제1 부분과 전극에 도포된 제2 부분이 결합되며 도전성 접착제를 이루어 접합의 신뢰성이 향상될 수 있고, 도전성 접착제 내의 보이드가 소멸하여 광 효율이 향상될 수 있으며, 서로 다른 열팽창계수를 가지는 재료의 사용에 따른 스트레스(stress)를 2개의 부분으로 이루어진 종래보다 두꺼운 도전성 접착제가 완충할 수 있어서 GaN계의 물질로 이루어진 발광 구조물에 전달되는 충격도 줄어들 수 있다.

이하에서는 상술한 발광소자 패키지가 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 영상표시장치와 조명장치를 설명한다.

도 6은 영상표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상표시장치(500)는 광원 모듈과, 바텀 커버(510) 상의 반사판(520)과, 상기 반사판(520)의 전방에 배치되며 상기 광원모듈에서 방출되는 빛을 영상표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(540)과, 상기 도광판(540)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(550)와 제2 프리즘시트(560)와, 상기 제2 프리즘시트(560)의 전방에 배치되는 패널(570)과 상기 패널(570)의 전반에 배치되는 컬러필터(580)를 포함하여 이루어진다.

광원 모듈은 회로 기판(530) 상의 발광소자 패키지(535)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(530)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 패키지(535)는 상술한 바와 같다.

바텀 커버(510)는 영상표시장치(500) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 반사판(520)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 도광판(540)의 후면이나, 상기 바텀 커버(510)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.

반사판(520)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.

도광판(540)은 발광소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(530)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 도광판(540)이 생략되면 에어 가이드 방식의 표시장치가 구현될 수 있다.

상기 제1 프리즘 시트(550)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 상기 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.

상기 제2 프리즘 시트(560)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(550) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 광원 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(570)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.

본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(550)과 제2 프리즘시트(560)가 광학시트를 이루는데, 상기 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.

상기 패널(570)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(560) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.

상기 패널(570)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.

표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.

상기 패널(570)의 전면에는 컬러 필터(580)가 구비되어 상기 패널(570)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.

도 7은 발광소자 패키지가 배치된 조명장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.

본 실시예에 따른 조명 장치는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1200), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700), 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있고, 광원 모듈(1200)은 상술한 실시예들에 따른 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.

커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1200)와 결합될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1200)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.

커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.

커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(1100)는 외부에서 상기 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.

광원 모듈(1200)은 상기 방열체(1200)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 광원 모듈(1200)로부터의 열은 상기 방열체(1200)로 전도된다. 상기 광원 모듈(1200)은 발광소자 패키지(1210), 연결 플레이트(1230), 커넥터(1250)를 포함할 수 있다.

부재(1300)는 상기 방열체(1200)의 상면 위에 배치되고, 복수의 발광소자 패키지(1210)들과 커넥터(1250)이 삽입되는 가이드홈(1310)들을 갖는다. 가이드홈(1310)은 상기 발광소자 패키지(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응된다.

부재(1300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(1300)는 상기 커버(1100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(1200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(1100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.

부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(1200)와 상기 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(1230)와 상기 방열체(1200)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(1200)는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.

홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(1700)의 상기 절연부(1710)에 수납되는 상기 전원 제공부(1600)는 밀폐된다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 갖는다. 가이드 돌출부(1510)는 상기 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 갖는다.

전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 상기 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납되고, 상기 홀더(1500)에 의해 상기 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐된다. 상기 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650), 연장부(1670)를 포함할 수 있다.

상기 가이드부(1630)는 상기 베이스(1650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(1630)는 상기 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(1650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.

상기 연장부(1670)는 상기 베이스(1650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.

내부 케이스(1700)는 내부에 상기 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(1600)가 상기 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.

상술한 조명 장치가 자전거 등에 사용될 때, 자전거의 이동에 따라 발광소자 패키지 내의 압전 소자에 전위차가 발생하여, 외부의 전력 공급 없이 압전 소자에서 발생한 전압에 의하여 자전거에 구비된 조명 장치가 작동할 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, 200: 발광소자 패키지 110, 210: 패키지 몸체
120a: 제1 리드 프레임 120b: 제2 리드 프레임
140, 240: 발광소자 141, 241: 기판
142, 242: 발광 구조물 144a, 244a: 제1 전극
144b, 244b: 제2 전극 150a, 150b: 범프
245: 투광성 도전층 310, 320: 도전성 접착제
321: 제1 부분 322: 제2 부분

Claims

패키지 몸체; 상기 패키지 몸체 상에 배치되는 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임; 및 상기 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임에 각각 도전성 접착제를 통하여 전기적으로 연결되는 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지를 제조하는 방법에 있어서,
표면에 보이드가 포함된 제1 부분과 제2 부분을 준비하는 단계; 및
상기 제1 부분과 제2 부분을 용융하여 결합시켜서 상기 도전성 접착제를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 용융 단계에서 상기 제1 부분과 제2 부분의 보이드가 제거되고,
상기 도전성 접착제 중 적어도 하나의 중앙 영역의 폭이 가장 작게 형성되는 발광소자 패키지의 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 도전성 접착제의 제1 부분의 끝은 상기 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임 중 어느 하나와 접촉하고, 상기 제2 부분의 끝은 상기 발광소자의 제1 전극 또는 제2 전극과 접촉하는 발광소자 패키지의 제조 방법.
제2 항에 있어서,
상기 도전성 접착제는 상기 중앙 영역을 사이에 두고 제1 부분과 제2 부분으로 나뉘고,
상기 제1 부분의 높이는 상기 제2 부분의 높이보다 높은 발광소자 패키지의 제조 방법.
제2 항에 있어서,
상기 도전성 접착제의 제1 부분의 끝이 상기 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임 중 어느 하나와 접촉하는 영역의 폭은, 상기 제2 부분의 끝은 상기 발광소자의 제1 전극 또는 제2 전극과 접촉하는 영역의 폭보다 큰 발광소자 패키지의 제조 방법.
제2 항에 있어서,
상기 도전성 접착제의 제1 부분의 끝이 상기 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임 중 어느 하나와 접촉하는 영역의 폭은, 상기 도전성 접착제의 제1 부분의 중간 영역의 폭보다 작고,
상기 도전성 접착제의 제1 부분의 끝이 상기 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임 중 어느 하나와 접촉하는 영역의 폭은, 상기 도전성 접착제의 중앙 영역의 폭보다 큰 발광소자 패키지의 제조 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제