KR102244386B1 - 발광소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 발광소자 패키지는 기판 상에 배치되는 제 1 및 제 2 본딩 패드, 상기 제 1 및 제 2 본딩 패드와 전기적으로 연결되는 발광소자, 상기 기판 상에 배치되며 상기 발광소자 둘레를 감싸며 배치되는 제 1 수지 및 상기 제 1 수지 상에 배치되며 상기 발광소자의 상면을 덮는 제 2 수지를 포함하고, 상기 제 1 수지는 상기 기판의 상면에 대해 볼록한 형상을 가지며 제 1 곡률을 가지는 제 1 외측면을 포함하고, 상기 제 2 수지는 상기 기판의 상면에 대해 볼록한 형상을 가지며 상기 제 1 곡률과 다른 제 2 곡률을 가지는 제 2 외측면을 포함하고, 수직 방향을 기준으로 상기 제 1 및 제 2 수지의 경계면은 상기 발광소자의 최상면보다 하부에 배치되거나 동일한 평면 상에 배치되고, 상기 제 1 곡률은 상기 제 2 곡률보다 작다.
Description
실시예는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
반도체 소자는 pn접합 구조를 이용하여 다양한 파장 대역의 광을 방출하는 소자로, GaN, InGaN, AlGaNInP, GaAs, AlGaAs 등의 화합물을 포함할 수 있다. 특히, 상기 화합물을 포함하는 반도체 소자는 밴드갭 에너지를 쉽게 조정할 수 있어, 발광소자, 수광소자 등 다양한 분야에 사용되고 있다.
발광소자는 적색, 청색, 황색 등 다양한 가시광 대역의 광 및 자외선 대역의 광 등 다양한 파장 대역의 광을 구현할 수 있고, 형광 물질을 이용하거나 방출되는 광의 색을 조합하여 백색광도 구현할 수 있다. 상기 발광소자는 응답속도가 빠르고 친환경적이며, 발광 효율이 우수하여 차세대 광 에너지원으로 주목 받고 있다.
특히, 최근에는 결정 성장 기술이 발전하면서 자외선 파장의 광을 방출하는 발광소자에 대한 연구가 지속되고 있다. 일례로, 자외선 발광소자는 크게 315nm 내지 400nm 대역의 자외선 광을 방출하는 UV-A, 280nm 내지 315nm 대역의 자외선 광을 방출하는 UV-B 및 200nm 내지 315nm 대역의 자외선 광을 방출하는 UV-C로 구분될 수 있다. UV-A 발광소자는 3eV 내지 4eV 정도의 자외선 광자의 높은 에너지를 이용하는 표면처리, 경화, 몰딩, 건조 및 인쇄 등의 분야에 이용되고 있다. 또한, UV-B 발광소자는 피부 등의 의료용으로 사용되고 있고, UV-C 발광소자는 유전공학, 바이오, 농업, 임업, 수산업 분야에 응용은 물론, 살균 및 보건, 의료 분야 등에 이용되어 폭 넓은 활용이 기대되고 있다.
그러나, 자외선 발광소자에 대한 연구는 급속한 발전을 이루었지만, 자외선 발광소자의 패키징 기술, 몰딩 기술 및 렌즈 기술 등은 지속적으로 연구가 진행되고 있다. 자세하게, 종래에 패키징, 몰딩 및 렌즈 등에 사용되는 수지는 자외선 발광소자에서 방출되는 높은 에너지의 광에 대한 투과율이 낮으며, 방출되는 자외선에 의해 손상, 변색 등의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다. 이에 따라, 상기 수지를 포함하는 발광소자는 그 수명이 현저히 감소되는 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 발광소자가 요구된다.
실시예는 발광소자를 효과적으로 밀봉할 수 있는 발광소자 패키지를 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 기판 상에 밀봉재를 효과적으로 배치할 수 있는 발광소자 패키지를 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 자외선에 의한 손상, 변색 등을 방지하여 우수한 신뢰성을 가질 수 있고, 향상된 광 효율을 가지는 발광소자 패키지를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 기판 상에 배치되는 제 1 및 제 2 본딩 패드, 상기 제 1 및 제 2 본딩 패드와 전기적으로 연결되는 발광소자, 상기 기판 상에 배치되며 상기 발광소자 둘레를 감싸며 배치되는 제 1 수지 및 상기 제 1 수지 상에 배치되며 상기 발광소자의 상면을 덮는 제 2 수지를 포함하고, 상기 제 1 수지는 상기 기판의 상면에 대해 볼록한 형상을 가지며 제 1 곡률을 가지는 제 1 외측면을 포함하고, 상기 제 2 수지는 상기 기판의 상면에 대해 볼록한 형상을 가지며 상기 제 1 곡률과 다른 제 2 곡률을 가지는 제 2 외측면을 포함하고, 수직 방향을 기준으로 상기 제 1 및 제 2 수지의 경계면은 상기 발광소자의 최상면보다 하부에 배치되거나 동일한 평면 상에 배치되고, 상기 제 1 곡률은 상기 제 2 곡률보다 작다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 기판 상에 배치되는 제 1 수지 및 제 2 수지를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 수지는 발광소자를 감싸며 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 발광소자에 수분 및 산소 등의 유체가 침투하는 것을 방지할 수 있어, 상기 발광소자는 향상된 신뢰성을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 상기 제 1 및 제 2 수지는 자외선 광을 투과시킬 수 있고, 상기 자외선 광에 의해 손상되지 않는 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 및 제 2 수지는 상기 발광소자에서 방출되는 광에 의해 손상, 변색되지 않고 우수한 신뢰성을 가지며 상기 발광소자를 효과적으로 밀봉할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 기판은 적어도 하나의 리세스를 포함하고, 상기 제 1 수지는 상기 리세스 내부를 채우며 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 수지는 상기 기판 상에 효과적으로 고정되어 향상된 신뢰성을 가질 수 있다.
또한, 실시예에 따른 제 1 수지는 상기 발광소자보다 큰 수평 방향 폭을 가지도록 형성되어 상기 제 2 수지가 배치되는 공간을 확보할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 수지와 상기 제 2 수지는 효과적으로 결합할 수 있고, 상기 발광소자 상에 상기 제 2 수지를 효과적으로 배치할 수 있다.
또한, 실시예는 상기 제 2 수지가 배치되는 공간을 확보함에 따라 상기 제 2 수지는 상기 발광소자 및 상기 제 1 수지 상에 설정된 곡률을 가지도록 형성할 수 있다. 이에 따라, 실시에는 상기 발광소자의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광소자 패키지에 수지층이 추가된 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광소자 패키지에 리세스가 추가된 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 상면도이다.
도 5는 실시예에 따른 리세스의 형상을 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 실시예에 따른 발광소자 패키지 상에 렌즈가 배치된 것을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 발광소자 패키지에 수지층이 추가된 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광소자 패키지에 리세스가 추가된 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 상면도이다.
도 5는 실시예에 따른 리세스의 형상을 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 9 및 도 10은 실시예에 따른 발광소자 패키지 상에 렌즈가 배치된 것을 도시한 도면이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 실시예에 대한 설명에서 수평 방향은 도면에 도시된 x축 및 상기 x축 방향과 수직인 y축 방향일 수 있고, 수직 방향은 도면에 도시된 z축 방향일 수 있다. 이때, 상기 z축 방향은 x축 및 y축 방향과 수직인 방향일 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이고, 도 2는 도 1의 발광소자 패키지에 수지층이 추가된 단면도이다. 또한, 도 3은 도 1의 발광소자 패키지에 리세스가 추가된 단면도이고, 도 4는 실시예에 따른 발광소자 패키지의 상면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(10)는 기판(100), 발광소자(300), 수지(510, 520)를 포함할 수 있다.
상기 기판(100)은 상기 발광소자(300)에 전원을 공급하기 위한 배선층을 포함할 수 있고, 복수의 수지층으로 형성된 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 일례로, 상기 기판(100)은 리지드 PCB(rigid PCB), 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판(100)은 글래스(glass), 수지, 에폭시 등을 포함하는 합성 수지를 포함할 수 있고, 열전도성이 우수한 세라믹(ceramic), 표면이 절연된 금속을 포함할 수 있다. 상기 기판(100)은 플레이트, 리드 프레임과 같은 형태를 가질 수 있으며 이에 대해 제한하지는 않는다.
상기 기판(100)은 상기 기판(100) 내에 형성되는 복수의 비아(via)를 포함할 수 있다. 상기 비아(via)는 후술할 발광소자(300)가 배치되는 일면과 상기 일면과 반대되는 타면 상에 각각 형성된 전극 패턴을 연결할 수 있다. 일례로, 상기 비아(via) 내에는 도전성 물질이 배치되어 상기 일면 및 타면 상에 각각 형성된 전극 패턴을 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 도면에는 도시하지 않았으나 상기 기판(100) 상에는 제너 다이오드, 변압 조절기, 저항 등이 더 배치될 수 있다.
상기 기판(100) 상에는 절연층(미도시) 또는 보호층(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 절연층 또는 보호층은 상기 기판(100)의 일면 및 타면 중 적어도 하나의 면 상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 기판(100) 상에는 상기 절연층 또는 상기 보호층으로부터 노출된 영역에 배치되는 본딩 패드(210, 220)를 포함할 수 있다.
상기 본딩 패드(210, 220)는 전도성 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 본딩 패드(210, 220)는 금속을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 본딩 패드(210, 220)는 Cu, Ti, Au, Ag, Ni, Cr, Ta, Pt, Sn, P, Fe, Al 및 Zn 중 선택되는 적어도 하나의 금속 또는 합금을 포함할 수 있다.
상기 본딩 패드(210, 220)는 상기 기판(100)의 일면 상에 배치될 수 있다. 상기 본딩 패드(210, 220)는 상기 일면 상에서 서로 이격되는 제 1 본딩 패드(210) 및 제 2 본딩 패드(220)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 본딩 패드(210) 및 상기 제 2 본딩 패드(220)는 수평 방향, 예컨대 x축 방향으로 이격될 수 있다.
상기 발광소자(300)는 상기 기판(100) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(300)는 베이스 기판(310) 및 발광 구조물(320)을 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판(310)은 상기 발광 구조물(320)에서 방출된 광을 투과시킬 수 있는 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 베이스 기판(310)은 투명하게 제공되어 투광층의 기능을 수행할 수 있다. 상기 베이스 기판(310)은 절연성 재질 또는 반도체 재질을 포함할 수 있다. 상기 베이스 기판(310)은 상기 발광 구조물(320)에 포함된 적어도 하나의 층과 동일한 반도체 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 베이스 기판(310)이 반도체 재질을 포함할 경우, 상기 베이스 기판(310)은 GaN, GaAs, ZnO, GaP, InP, 및 Ga2O3 중 선택되는 적어도 하나의 반도체를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다.
상기 베이스 기판(310)은 상부 표면에 형성된 복수의 상부 패턴(미도시)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 베이스 기판(310)은 상기 발광 구조물(320)과 인접한 상부 표면에 형성되는 복수의 상부 패턴을 포함할 수 있다. 상기 상부 패턴은 상기 베이스 기판(310)의 표면으로부터 오목 및 볼록 중 적어도 하나의 형태로 형성되어 상기 발광 구조물(320)에서 방출된 광을 굴절시켜 상부 방향으로 방출되는 광의 효율을 개선할 수 있다. 상기 상부 패턴의 형태는 다각뿔 형상 및 반구 형상 중 적어도 하나의 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다. 또한, 상기 베이스 기판(310)은 하부 표면에 형성되는 복수의 하부 패턴(미도시)을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 베이스 기판(310)은 상기 기판(100)과 인접한 하부 표면에 형성되는 복수의 하부 패턴을 포함할 수 있다. 상기 하부 패턴은 다각뿔 형상 및 반구 형상 중 적어도 하나의 형상을 포함할 수 있고, 상기 발광 구조물(320)에서 하부 방향으로 방출된 광을 상부 방향으로 반사시켜 방출되는 광의 효율을 개선할 수 있다.
상기 발광 구조물(320)은 상기 베이스 기판(310) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광 구조물(320)은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 구조물(320)은 Ⅱ족-Ⅵ족 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함할 수 있다.
상기 발광 구조물(320)은 제 1 도전형 반도체층, 제 2 도전형 반도체층 및 활성층을 포함할 수 있다.
상기 제 1 도전형 반도체층은 상기 베이스 기판(310) 상에 배치될 수 있고, 상기 제 2 도전형 반도체층은 상기 제 1 도전형 반도체층 상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 활성층은 상기 제 1 도전형 반도체층 및 상기 제 2 도전형 반도체층 사이에 배치될 수 있다.
상기 제 1 도전형 반도체층은 n형 도펀트가 도핑된 Ⅱ족-Ⅵ족 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 n형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Te 및 Se 등의 원소 중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전형 반도체층은 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP, InN, InGaN 및 InAlGaN 중 적어도 하나를 포함하며 상술한 n형 도펀트를 포함하는 n형 반도체일 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전형 반도체층은 상술한 물질을 포함하는 하나의 층 또는 복수의 층을 포함할 수 있고, 이에 대해 한정하지 않는다.
상기 제 2 도전형 반도체층은 p형 도펀트가 도핑된 Ⅱ족-Ⅵ족 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 p형 도펀트는 Mg, Zn, Ba 및 Ca 등의 원소 중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 상기 제 2 도전형 반도체층은 GaN, GaP, GaAs, AlN, AlGaN, AlInN, AlGaAs, AlGaInP, InN, InGaN 및 InAlGaN 중 적어도 하나를 포함하며 상술한 p형 도펀트를 포함하는 p형 반도체일 수 있다. 또한, 상기 제 2 도전형 반도체층은 상술한 물질을 포함하는 하나의 층 또는 복수의 층을 포함할 수 있고, 이에 대해 한정하지 않는다.
상기 활성층은 Ⅱ족-Ⅵ족 또는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 상기 활성층은 단일 양자웰(quantum well), 다중 양자웰(multi-quantum well) 및 양자점(quantum dot) 등의 구조를 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 활성층이 다중 양자웰 구조를 포함할 경우 상기 활성층은 밴드갭 에너지가 서로 다른 우물층과 장벽층이 교대로 배치되는 구조를 가질 수 있다. 일례로, 상기 활성층은 AlGaN/AlGaN, InGaN/GaN, GaN/AlGaN, InP/GaAs, InGaP/AlInGaP, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN 및 InGaP/GaP 등의 반도체 물질이 교대로 배치되는 구조를 가질 수 있다.
상기 활성층은 상기 제 1 도전형 반도체층에서 공급된 전자(electron)와 상기 제 2 도전형 반도체층에서 공급된 정공(hole)이 결합하여 형성된 여기자(excition)에 의해 광을 방출할 수 있다.
자세하게, 실시예에 따른 발광소자(300)는 자외선 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 상기 발광소자(300)는 약 400nm 이하의 광을 방출할 수 있다. 상기 발광소자(300)는 자외선 UV-A, UV-B 및 UV-C 중 적어도 하나의 영역대의 자외선 파장 대역의 광을 방출할 수 있다. 일례로, 실시예에 따른 발광소자(300)는 약 200nm 내지 약 280nm 대역의 파장을 방출하는 UV-C 발광소자일 수 있다.
상기 발광소자(300)는 복수의 전극을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광소자(300)는 상기 제 1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 1 전극(301) 및 상기 제 2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제 2 전극(302)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 전극(301) 및 상기 제 2 전극(302) 각각은 Al, Ti, Ni, In, Ag, Au, Ir, Ta, Pd, Co, Mg, Zn, Ru, Cr, Pt, ZnO 및 ITO 등의 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제 1 전극(301) 및 상기 제 2 전극(302)은 서로 동일한 물질을 포함하거나 다른 물질을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지 않는다. 또한, 상기 제 1 전극(301) 및 상기 제 2 전극(302)은 하나의 층 또는 복수의 층으로 제공될 수 있으며 이에 대해 한정하지 않는다.
상기 발광소자(300)는 상기 기판(100)의 제 1 본딩 패드(210) 및 제 2 본딩 패드(220) 상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광소자(300)는 상기 발광소자(300)의 제 1 전극(301) 및 제 2 전극(302)이 상기 제 1 본딩 패드(210) 및 상기 제 2 본딩 패드(220)과 대응되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 발광소자(300)는 상기 제 1 전극(301) 및 상기 제 2 전극(302)이 상기 제 1 본딩 패드(210) 및 상기 제 2 본딩 패드(220)와 각각 마주보게 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 전극(301)은 상기 제 1 본딩 패드(210)와 수직 방향으로 중첩되는 영역 상에 배치되어 상기 제 1 본딩 패드(210)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극(302)은 상기 제 2 본딩 패드(220)와 수직 방향으로 중첩되는 영역 상에 배치되어 상기 제 2 본딩 패드(220)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광소자(300)는 상기 기판(100) 상에 플립칩(flip chip) 방식으로 배치될 수 있다.
상기 제 1 전극(301)은 상기 제 1 본딩 패드(210)와 직접 접촉하며 본딩될 수 있고, 상기 제 2 전극(302)은 상기 제 2 본딩 패드(220)와 직접 접촉하며 본딩될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제 1 전극(301) 및 상기 제 2 전극(302)은 별도의 도전부를 통해 상기 제 1 본딩 패드(210) 및 상기 제 2 본딩 패드(220) 각각에 본딩될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 전극(301)은 제 1 도전부(410)에 의해 상기 제 1 본딩 패드(210)와 연결될 수 있다. 상기 제 1 도전부(410)는 상기 제 1 전극(301) 및 상기 제 1 본딩 패드(210) 사이에 배치되어 상기 제 1 전극(301) 및 상기 제 1 본딩 패드(210)를 전기적으로 연결할 수 있다. 또한, 상기 제 2 전극(302)은 제 2 도전부(420)에 의해 상기 제 2 본딩 패드(220)와 연결될 수 있다. 상기 제 2 도전부(420)는 상기 제 2 전극(302) 및 상기 제 2 본딩 패드(220) 사이에 배치되어 상기 제 2 전극(302) 및 상기 제 2 본딩 패드(220)를 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 제 1 도전부(410) 및 상기 제 2 도전부(420)는 액상의 페이스트 형태로 제공될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 도전부(410) 및 상기 제 2 도전부(420)는 상기 제 1 본딩 패드(210) 및 상기 제 2 본딩 패드(220) 상에 설정된 양이 배치될 수 있고, 이후 상기 도전부(410, 420) 상에 상기 발광소자(300)가 배치되어 상기 발광소자(300)는 상기 기판(100) 상에 결합할 수 있다.
자세하게, 상기 제 1 도전부(410) 및 상기 제 2 도전부(420)는 Sn, Ag, Cu, Au 및 Pt 중 선택되는 적어도 하나의 재질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 도전부(410) 및 상기 제 2 도전부(420)는 Sn-Ag-Cu 페이스트, Ag 페이스트 및 솔더 페이스트 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제 1 도전부(410)는 상기 제 1 전극(301) 및 상기 제 1 본딩 패드(210) 중 적어도 하나와 금속간 화합물(intermetallic compound)을 형성하며 결합할 수 있다. 또한, 상기 제 2 도전부(420)는 상기 제 2 전극(302) 및 상기 제 2 본딩 패드(220) 중 적어도 하나와 금속간 화합물(intermetallic compound)을 형성하며 결합할 수 있다.
상기 기판(100) 상에는 제 1 수지(510)가 배치될 수 있다. 상기 제 1 수지(510)는 상기 발광소자(300)와 상기 기판(100) 사이에 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 수지(510)는 상기 발광소자(300)의 하면과 상기 기판(100)의 상면 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 1 수지(510)는 상기 발광소자(300)와 상기 기판(100) 사이의 공간을 채우며 배치될 수 있다. 상기 제 1 수지(510)는 상기 발광소자(300)의 제 1 전극(301) 및 제 2 전극(302)을 감싸며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 수지(510)는 상기 제 1 도전부(410) 및 상기 제 2 도전부(420)를 감싸며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 수지(510)는 상기 발광소자(300)의 측면 일부를 감싸며 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 수지(510)는 상기 기판(100) 상에 형성된 제 1 리세스(110) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100)은 상기 기판(100)의 상면에서 하면 방향으로 오목한 제 1 리세스(110)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 리세스(110)는 상기 발광소자(300)와 수직 방향으로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제 1 수지(510)는 상기 제 1 리세스(110)를 채우며 배치될 수 있다. 상기 제 1 수지(510)가 상기 제 1 리세스(110)를 채우며 배치됨에 따라 상기 제 1 수지(510)의 결합력은 증가할 수 있다. 상기 제 1 리세스(110)는 상기 제 1 수지(510)의 결합력을 고려하여 상기 기판(100) 상에 하나 또는 복수개가 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 리세스(110)의 깊이 및 폭은 상기 제 1 수지(510)의 결합력 및 상기 기판(100)의 신뢰성을 고려하여 수 ㎛ 내지 수 mm일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 리세스(110)의 깊이 및 폭은 수 ㎛ 내지 수백 ㎛일 수 있다.
이와 더불어, 상기 제 1 리세스(110)는 상기 제 1 수지(510)를 언더필(under fill)할 때, 상기 기판(100) 상에 적정량이 공급될 수 있도록 공급량을 조절하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 제 1 수지(510)는 실리콘(silicon)계 수지 재질, 불소 수지계 재질 및 에폭시(epoxy)계 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 수지(510)는 상기 발광소자(300)에서 방출되는 자외선 파장 대역의 광에 손상되지 않는 불소 수지계 재질을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 불소 수지계 재질은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(polychlorotrifluoroethylene, PCTEF), 폴리플루오린화비닐리덴(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리플루오린화비닐(polyvinylfluoride, PVF), 플루오르네이티드 에틸렌프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 에틸렌테트라프로로에틸렌(polyethylenetetrafluoroethylene, ETFE) 및 폴리에틸렌클로로트리플루오르에틸렌(polyethylenechlorotrifluoroethylene, ECTFE) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 불소 수지는 자외선에 대한 신뢰성이 우수하고, 기계적 강도, 열에 대한 신뢰성이 우수한 특징이 있다. 이에 따라, 불소 수지계 재질을 포함하는 상기 제 1 수지(510)는 상기 발광소자(300)에서 방출된 광에 대한 높은 신뢰성을 가지며 방출된 광을 투과시킬 수 있고, 상기 발광소자(300)에 수분 및 산소 등의 유체가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 1 수지(510)는 상기 발광소자(300)의 둘레에 배치되며 상기 발광소자(300)의 측면 일부를 감싸며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 1 수지(510)는 상기 기판(100)에 대해 볼록한 면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 수지(510)는 상기 기판(100)의 상면에 대해 볼록한 제 1 외측면(511)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 외측면(511)은 제 1 곡률(R1)로 정의되는 곡률을 가질 수 있다.
상기 제 1 수지(510)는 제 1 높이(h1)로 정의되는 높이를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 수지(510)는 상기 기판(100)의 상면을 기준으로 제 1 높이(h1)로 정의되는 높이를 가질 수 있다. 상기 제 1 높이(h1)는 상기 제 1 수지(510)의 최대 높이일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 높이(h1)는 상기 기판(100)의 상면에서 상기 제 1 외측면(511)의 최상부까지의 높이일 수 있다. 상기 제 1 높이(h1)는 상기 발광소자(300)의 높이보다 작거나 같을 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 수지(510)의 최상면은 상기 발광소자(300)의 최상면보다 하부에 배치되거나 동일한 평면 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제 1 수지(510)의 폭은 상기 발광소자(300)의 폭보다 클 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이 평면에서 보았을 때, 상기 발광소자(300)는 다각 형상을 가질 수 있고, 제 1 길이(d1)로 정의되는 수평 방향 폭을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 1 수지(510)는 원 또는 타원 형상을 가지거나 원에 가까운 형상을 가질 수 있고, 제 2 길이(d2)로 정의되는 수평 방향 폭을 가질 수 있다. 이때, 상기 제 1 길이(d1)는 상기 발광소자(300)의 수평 방향 최대 폭을 의미할 수 있고, 상기 제 2 길이(d2)는 상기 제 1 수지(510)의 수평 방향 최대 폭을 의미할 수 있다. 실시예에 따른 발광소자 패키지(10)는 상기 제 1 길이(d1) 및 상기 제 2 길이(d2)가 상이할 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 길이(d2)는 상기 제 1 길이(d1)보다 클 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 길이(d2)는 상기 제 1 길이(d1)의 약 1.2배 이상일 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 길이(d2)는 상기 제 1 길이(d1)의 약 1.3배 이상일 수 있다. 바람직하게 상기 제 2 길이(d2)는 상기 제 1 길이(d1)의 약 1.5배 이상일 수 있다. 상기 제 2 길이(d2)가 상기 제 1 길이(d1)의 약 1.2배 미만인 경우, 후술할 제 2 수지(520)와 상기 제 1 수지(510)와의 접촉 면적이 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 수지(510)와 상기 제 2 수지(520) 사이의 결합력이 저하되어 박리될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 수지(510)의 제 2 길이(d2)는 상기 제 2 수지(520)와의 결합 특성을 고려하여 상술한 범위를 만족하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 기판(100) 상에는 제 2 수지(520)가 배치될 수 있다. 상기 제 2 수지(520)는 상기 제 1 수지(510) 상에 배치될 수 있다. 상기 제 2 수지(520)는 상기 발광소자(300) 상에 배치될 수 있다. 상기 제 2 수지(520)는 상기 발광소자(300)의 상면을 감싸며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 수지(520)는 상기 발광소자(300)의 측면 일부를 감싸며 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 수지(520)는 상기 제 1 수지(510)가 감싼 측면 일부를 제외한 나머지 측면을 감싸며 배치될 수 있다.
상기 제 2 수지(520)는 실리콘(silicon)계 수지 재질, 불소 수지계 재질 및 에폭시(epoxy)계 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 수지(520)는 상기 발광소자(300)에서 방출되는 자외선 파장 대역의 광에 손상되지 않는 불소 수지계 재질을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 불소 수지계 재질은 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(polychlorotrifluoroethylene, PCTEF), 폴리플루오린화비닐리덴(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리플루오린화비닐(polyvinylfluoride, PVF), 플루오르네이티드 에틸렌프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 에틸렌테트라프로로에틸렌(polyethylenetetrafluoroethylene, ETFE) 및 폴리에틸렌클로로트리플루오르에틸렌(polyethylenechlorotrifluoroethylene, ECTFE) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 불소 수지는 자외선에 대한 신뢰성이 우수하고, 기계적 강도, 열에 대한 신뢰성이 우수한 특징이 있다. 이에 따라, 불소 수지계 재질을 포함하는 상기 제 2 수지(520)는 상기 발광소자(300)에서 방출된 광에 대한 높은 신뢰성을 가지며 방출된 광을 투과시킬 수 있고, 상기 발광소자(300)에 수분 및 산소 등의 유체가 침투하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제 2 수지(520)는 상기 제 1 수지(510)와 동일한 재질을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 수지(520)와 상기 제 1 수지(510) 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다.
상기 제 2 수지(520)는 상기 발광소자(300)의 둘레를 감싸며 배치되며, 상면을 덮으며 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 수지(520)는 상기 제 1 수지(510)와 직접 접촉하며 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 수지(520)는 상기 발광소자(300)의 둘레 영역에서 상기 제 1 수지(510)와 직접 접촉하며 배치될 수 있고, 상기 제 1 수지(510) 및 상기 제 2 수지(520)의 경계면(505)은 상기 발광소자(300)의 최상면보다 하부에 배치되거나 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 제 2 수지(520)는 상기 기판(100)에 대해 볼록한 면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 수지(520)의 단면 형상은 구 형상을 가질 수 있고, 상기 기판(100)의 상면에 대해 볼록한 제 2 외측면(521)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 외측면(521)은 제 2 곡률(R2)로 정의되는 곡률을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 외측면(521)은 상기 제 1 외측면(511)의 제 1 곡률(R1)보다 큰 제 2 곡률(R2)을 가질 수 있다. 이에 대해 설명하면, 상기 제 1 및 제 2 수지(510, 520)는 서로 동일한 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 및 제 2 수지(510, 520)는 불소 수지계 재질을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 수지(510) 제조를 위한 제 1 혼합물은 상기 제 2 수지(520)의 제조를 위한 제 2 혼합물과 비교하여 용매 등을 더 포함하거나, 상대적으로 많은 양의 용매 등을 포함할 수 있다. 이로 인해 상기 제 1 혼합물은 낮은 점도(viscosity) 특성을 가질 수 있으며, 제조된 상기 제 1 수지(510)의 제 1 곡률(R1)은 제조된 상기 제 2 수지(510)의 제 2 곡률(R2)보다 작을 수 있다.
상기 제 2 수지(520)는 제 2 높이(h2)로 정의되는 높이를 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 수지(520)는 상기 기판(100)의 상면을 기준으로 제 2 높이(h2)로 정의되는 높이를 가질 수 있다. 상기 제 2 높이(h2)는 상기 제 2 수지(520)의 최대 높이일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 높이(h2)는 상기 기판(100)의 상면에서 상기 제 2 외측면(521)의 최상부까지의 높이일 수 있다. 상기 제 2 높이(h2)는 상기 발광소자(300)의 높이보다 클 수 있다. 즉, 상기 제 2 외측면(521)의 최상부는 상기 발광소자(300)의 최상면보다 상부에 배치될 수 있다.
또한, 평면에서 보았을 때, 상기 제 2 수지(520)의 폭은 상기 제 1 수지(510)의 폭과 상이하거나 같을 수 있다. 예를 들어, 평면에서 보았을 때 상기 제 2 수지는 원 형상을 가질 수 있고, 제 3 길이로 정의되는 수평 방향 폭을 가질 수 있다. 여기서, 상기 제 3 길이는 상기 제 2 수지(520)의 수평 방향 최대 폭을 의미할 수 있다. 상기 제 3 길이는 상기 제 2 길이(d2)보다 작거나 같을 수 있다. 또한, 상기 제 3 길이는 상기 제 1 길이(d1)보다 클 수 있다. 일례로, 상기 제 2 수지(520)가 상기 제 1 수지(510)보다 작은 수평 방향 폭을 가지고, 상기 발광소자(300)보다 큰 수평 방향 폭을 가짐에 따라 상기 제 1 수지(510)와 효과적으로 접촉하여 결합할 수 있으며, 상기 발광소자(300)에서 방출되는 광은 상기 제 2 수지(520)를 통해 효과적으로 상부 방향으로 출사될 수 있다. 또한, 상기 제 2 수지(520)에 의해 상기 발광소자(300)에서 방출된 광은 설정된 지향각으로 방출될 수 있다.
도 2를 참조하면 상기 기판(100) 상에는 코팅층(150)이 더 배치될 수 있다. 상기 코팅층(150)은 상기 기판(100)의 상면 상에 배치될 수 있다. 상기 코팅층(150)은 절연성 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 코팅층(150)은 Si, SiO2, SiNx, Al2O3, TiO2 및 ZrO2 등의 절연성 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 불소 수지 재질을 포함할 수 있다.
상기 코팅층(150)은 상기 기판(100)의 상면 중 상기 본딩 패드(210, 220)가 배치되지 않는 영역 상에 배치될 수 있다. 상기 코팅층(150)은 상기 본딩 패드(210, 220)가 배치되지 않는 영역 전체 또는 일부 영역 상에 배치되어 상기 제 1 수지(510)와 직접 접촉할 수 있다. 일례로, 상기 코팅층(150)은 실리콘 재질을 포함하여 상기 제 1 수지(510)와 접착할 수 있다. 즉, 상기 코팅층(150)은 상기 기판(100) 상에 배치되는 제 1 수지(510)의 결합력을 증가시키기 위해 상기 기판(100) 상에 더 배치될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 상기 기판(100)은 제 2 리세스(120)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 리세스(120)는 상기 기판(100)의 상면에서 하면 방향으로 오목한 형태를 가질 수 있다. 상기 제 2 리세스(120)는 상기 발광소자(300)와 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 리세스(120)는 상기 기판(100)의 상면 중 상기 발광소자(300)와 중첩되지 않는 둘레 영역에 배치될 수 있고, 상기 제 1 수지(510)와 수직 방향으로 중첩되는 영역에 배치될 수 있다.
상기 제 2 리세스(120) 내에는 상기 제 1 수지(510)가 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 수지(510)는 상기 제 1 리세스(110)와 더불어 상기 제 2 리세스(120)를 더 채우며 배치됨에 따라 상기 기판(100) 상에 보다 향상된 결합력으로 배치될 수 있다.
상기 제 2 리세스(120)는 상기 제 1 수지(510)의 결합력을 고려하여 하나 또는 복수개가 배치될 수 있다. 또한, 상기 제 2 리세스(120)의 깊이 및 폭은 상기 제 1 수지(510)의 결합력 및 상기 기판(100)의 신뢰성을 고려하여 수 ㎛ 내지 수 mm일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 리세스(110)의 깊이 및 폭은 수 ㎛ 내지 수백 ㎛일 수 있다.
상기 제 2 리세스(120)는 상기 제 1 수지(510)를 언더필(under fill)할 때, 상기 기판(100) 상에 적정량이 공급될 수 있도록 공급량을 조절하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 제 2 리세스(120)는 정렬 기능을 제공할 수 있다. 자세하게, 상기 기판(100) 상에 상기 발광소자(300)를 배치할 때 상기 제 2 리세스(120)를 통해 상기 발광소자(300)의 정렬 특성을 개선할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 발광소자 패키지(10)는 제 1 리세스(110) 및 제 2 리세스(120)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 수지(510)는 제 1 곡률(R1)을 가지는 제 1 외측면(511)을 포함할 수 있고, 상기 제 2 수지(520)는 제 2 곡률(R2)을 가지는 제 2 외측면(521)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2 수지(520)는 상기 기판(100)에 대해 오목한 면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 수지(520)는 상기 기판(100)의 상면에 대해 오목한 제 3 외측면(522)을 포함할 수 있다. 상기 제 3 외측면(522)은 상기 제 1 외측면(511) 및 상기 제 2 외측면(521) 사이에 배치될 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 리세스(120)에 의해 상기 제 1 외측면(511)의 제 1 곡률(R1)은 상대적으로 더 커질 수 있다. 이로 인해, 상기 제 2 수지(520)는 상기 제 1 수지(510)와 접하는 경계에 형성되는 제 3 외측면(522)을 포함할 수 있다. 상기 제 3 외측면(522)은 제 3 곡률(R3)로 정의되는 곡률을 가질 수 있다. 상기 제 3 곡률(R3)은 상기 제 1 곡률(R1)보다 클 수 있다. 또한, 상기 제 3 곡률(R3)은 상기 제 2 곡률(R2)보다 클 수 있다.
즉, 실시예최소 양의 제 1 수지(510) 및 제 2 수지(520)를 이용하여 상기 발광소자(300)를 밀폐할 수 있고, 공기 및 수분 등이 상기 발광소자에 침투하는 것을 방지할 수 있다. 이와 동시에 상기 제 1 수지(510) 및 제 2 수지(520)는 최소한의 양으로 상기 기판(100)과 향상된 신뢰성을 가지며 결합할 수 있다. 또한, 상기 제 2 수지(520)가 상기 발광소자(300)와 직접 접촉하며 배치됨에 따라, 상기 발광소자(300)와 상기 제 2 수지(520) 사이 공간을 최소화하여 상기 공간에 따른 광 손실을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제 2 수지(520)의 외측면, 예컨대 제 2 외측면(521)은 제 2 곡률(R2)을 가지도록 배치됨에 따라 상기 발광소자(300)에서 방출된 광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 리세스의 형상을 도시한 도면이다. 도 5를 이용한 설명에서 설명의 편의상 상기 제 1 리세스(110) 및 상기 제 2 리세스(120)는 서로 동일한 형상을 가지는 것으로 설명하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않으며 상기 제 1 리세스(110) 및 상기 제 2 리세스(120)는 서로 다른 형상을 가질 수 있다.
도 5를 참조하면 실시예에 따른 제 1 리세스(110) 및 제 2 리세스(120)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 제 1 리세스(110) 및 상기 제 2 리세스(120) 각각의 깊이 및 폭은 상술한 바와 같이 상기 제 1 수지(510)의 결합력 및 상기 기판(100)의 신뢰성을 고려하여 수 ㎛ 내지 수 mm일 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 리세스(110) 및 상기 제 2 리세스(120) 각각의 깊이 및 폭은 수 ㎛ 내지 수백 ㎛일 수 있다.
도 5(a)를 참조하면, 상기 제 1 리세스(110)는 일정한 폭을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 리세스(110)는 상부에서 하부로 갈수록 일정한 수평 방향 폭을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 2 리세스(120)는 일정한 폭을 가질 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 리세스(120)는 상부에서 하부로 갈수록 일정한 수평 방향 폭을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 수지(510)는 상기 제 1 리세스(110) 및 상기 제 2 리세스(120) 내에서 일정한 수평 방향 폭을 가질 수 있다.
또한, 도 5(b)를 참조하면, 상기 제 1 리세스(110)의 수평 방향 폭은 변화할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 리세스(110)는 상기 기판(100)의 상면과 인접한 상부 영역 및 상기 제 1 리세스(110)의 바닥과 인접한 하부 영역을 포함할 수 있고, 상기 상부 영역의 수평 방향 폭은 상기 하부 영역의 수평 방향 폭과 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 리세스(110)의 상부 영역은 제 1 폭으로 정의되는 수평 방향 폭을 가질 수 있고, 상기 제 1 리세스(110)의 하부 영역은 상기 제 1 폭보다 큰 제 2 폭으로 정의되는 수평 방향 폭을 가질 수 있다. 즉, 상기 제 1 리세스(110)는 "역(reverse) T"형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 2 리세스(120)의 수평 방향 폭은 변화할 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 리세스(120)는 상기 기판(100)의 상면과 인접한 상부 영역 및 상기 제 2 리세스(120)의 바닥과 인접한 하부 영역을 포함할 수 있고, 상기 상부 영역의 수평 방향 폭은 상기 하부 영역의 수평 방향 폭과 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 리세스(120)의 상부 영역은 제 3 폭으로 정의되는 수평 방향 폭을 가질 수 있고, 상기 제 2 리세스(120)의 하부 영역은 상기 제 3 폭보다 큰 제 4 폭으로 정의되는 수평 방향 폭을 가질 수 있다. 즉, 상기 제 2 리세스(120)는 "역(reverse) T"형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 수지(510)는 상기 제 1 리세스(110) 및 상기 제 2 리세스(120) 내에서 상기 제 1 리세스(110) 및 상기 제 2 리세스(120)와 각각 대응되는 수평 방향 폭을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 1 수지(510)는 상기 제 1 리세스(110) 및 상기 제 2 리세스(120)와 대응되는 형상으로 배치되어 상기 기판(100)과 견고하게 결합할 수 있다.
또한, 도 5(c)를 참조하면, 상기 제 1 리세스(110)의 수평 방향 폭은 변화할 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 리세스(110)의 수평 방향 폭은 상기 기판(100)의 상면과 인접한 상부에서 하부 방향으로 갈수록 점점 커질 수 있다. 즉, 상기 제 1 리세스(110)는 단면 형상이 사다리꼴 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 제 2 리세스(120)의 수평 방향 폭은 변화할 수 있다. 자세하게, 상기 제 2 리세스(120)의 수평 방향 폭은 상기 기판(100)의 상면과 인접한 상부에서 하부 방향으로 갈수록 점점 커질 수 있다. 즉, 상기 제 2 리세스(120)는 단면 형상이 사다리꼴 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 리세스(110) 및 상기 제 2 리세스(120) 내에 배치되는 상기 제 1 수지(510)는 상기 제 1 리세스(110) 및 상기 제 2 리세스(120)와 각각 대응되는 수평 방향 폭을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 1 수지(510)는 상기 리세스(110, 120)의 상부에서 하부 방향으로 갈수록 수평 방향 폭이 커지는 형상으로 배치되어 상기 기판(100)과 견고하게 결합할 수 있다.
도 6 내지 도 8은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조 방법은 발광소자(300)를 실장하는 단계, 제 1 수지(510)를 배치하는 단계 및 제 2 수지(520)를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저 도 6을 참조하면, 발광소자(300)를 실장하는 단계가 진행될 수 있다. 상기 발광소자(300)를 실장하는 단계는 상기 기판(100) 상에 상기 발광소자(300)를 연결하는 단계일 수 있다.
자세하게, 실시예에 따른 발광소자 패키지(10)는 기판(100)을 포함할 수 있고, 상기 기판(100) 상에는 절연층 또는 보호층이 배치될 수 있다. 상기 절연층 또는 보호층은 상기 기판(100)의 일면 및 타면 중 적어도 하나의 면 상에 배치될 수 있다. 또한, 상기 기판(100) 상에는 상기 절연층 또는 상기 보호층으로부터 노출된 영역에 배치되는 제 1 본딩 패드(210) 및 제 2 본딩 패드(220)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광소자(300)는 발광 구조물(320)의 제 1 도전형 반도체층 및 제 2 도전형 반도체층이 각각 연결되는 제 1 전극(301) 및 제 2 전극(302)을 포함할 수 있다.
상기 발광소자(300)를 실장하는 단계는 도전부를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 도전부를 배치하는 단계는 상술한 제 1 도전부(410) 및 제 2 도전부(420)를 상기 기판(100) 상에 배치하는 단계일 수 있다. 자세하게, 상기 도전부를 배치하는 단계는 상기 제 1 본딩 패드(210) 및 상기 제 2 본딩 패드(220) 상에 상기 제 1 도전부(410) 및 상기 제 2 도전부(420)를 배치하는 단계일 수 있다. 상기 단계에서 상기 제 1 도전부(410) 및 상기 제 2 도전부(420)는 액상의 페이스트 형태로 상기 제 1 본딩 패드(210) 및 상기 제 2 본딩 패드(220) 상에 각각 제공될 수 있다.
또한, 상기 발광소자(300)를 실장하는 단계는 상기 발광소자(300)를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 발광소자(300)를 배치하는 단계는 상기 제 1 본딩 패드(210) 및 상기 제 2 본딩 패드(220) 상에 상기 발광소자(300)를 배치하는 단계일 수 있다. 자세하게, 상기 단계는 상기 발광소자(300)를 상기 제 1 도전부(410) 및 상기 제 2 도전부(420) 상에 배치하는 단계일 수 있다. 더 자세하게, 상기 단계는 상기 발광소자(300)의 제 1 전극(301) 및 제 2 전극(302)이 상기 제 1 도전부(410) 및 상기 제 2 도전부(420) 상에 각각 배치되는 단계일 수 있다. 상기 발광소자(300)를 배치하는 단계에서 상기 도전부(410, 420)와 상기 전극들(301, 302) 사이 및/또는 상기 도전부(410, 420)와 상기 본딩 패드들(210, 220) 사이에는 금속간 화합물이 형성되어 서로 결합할 수 있다.
이후, 제 1 수지(510)를 배치하는 단계가 진행될 수 있다. 도 7을 참조하면, 상기 제 1 수지(510)를 배치하는 단계는 상기 발광소자(300)가 실장된 상기 기판(100) 상에 제 1 수지(510)를 공급하여 언더필(under fill)하는 단계일 수 있다.
상기 제 1 수지(510)를 배치하는 단계에서 상기 제 1 수지(510)는 실리콘(silicon)계 수지 재질, 불소 수지계 재질 및 에폭시(epoxy)계 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 수지(510)는 상기 발광소자(300)에서 방출되는 자외선 파장 대역의 광에 손상되지 않는 불소 수지계 재질을 포함할 수 있다.
상기 제 1 수지(510)를 배치하는 단계에서 상기 제 1 수지(510)는 액상으로 제공될 수 있다. 상기 단계에서 상기 제 1 수지(510)는 디스펜싱(dispensing) 또는 포팅(potting) 등을 통해 상기 기판(100) 상에 시트(sheet) 상태로 언더필(under fill)될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 수지(510)는 상기 발광소자(300)의 하면과 상기 기판(100) 사이의 공간을 채우며 배치될 수 있고, 상기 제 1 도전부(410) 및 상기 제 2 도전부(420)를 감싸며 직접 접촉할 수 있다. 또한, 상기 제 1 수지(510)는 상기 발광소자(300)의 제 1 전극(301) 및 상기 제 2 전극(302)을 감싸며 배치될 수 있다. 상기 제 1 수지(510)는 상기 발광소자(300)의 둘레를 감싸며 배치될 수 있고, 상기 발광소자(300)의 측면 일부와 접하며 배치될 수 있다.
상기 제 1 수지(510)를 배치하는 단계에서 상기 제 1 수지(510)는 곡면을 포함하는 제 1 외측면(511)을 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 제 1 수지(510)의 제 1 외측면(511)은 제 1 곡률(R1)을 가질 수 있다. 또한, 상기 제 1 수지(510)를 배치하는 단계에서 상기 제 1 수지(510)는 상기 제 2 수지(520)와의 결합 특성을 고려하여 상기 발광소자(300)보다 큰 수평 방향 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
이어서, 제 2 수지(520)를 배치하는 단계가 진행될 수 있다. 도 8을 참조하면, 상기 제 2 수지(520)를 배치하는 단계는 상기 발광소자(300) 및 상기 제 1 수지(510) 상에 제 2 수지(520)를 공급하는 단계일 수 있다.
상기 제 2 수지(520)를 배치하는 단계에서 상기 제 2 수지(520)는 실리콘(silicon)계 수지 재질, 불소 수지계 재질 및 에폭시(epoxy)계 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 수지(520)는 상기 발광소자(300)에서 방출되는 자외선 파장 대역의 광에 손상되지 않는 불소 수지계 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 수지(520)는 상기 제 1 수지(510)와의 접착 특성을 고려하여 상기 제 1 수지(510)와 동일한 재질을 포함할 수 있다.
상기 제 2 수지(520)를 배치하는 단계에서 상기 제 2 수지(520)는 시트(sheet) 또는 펠렛(pellet) 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 수지(520)는 상기 발광소자(300)의 상면 상에 고체의 시트 또는 펠렛 형태로 제공될 수 있고, 열처리에 의해 용융될 수 있다. 이 과정에서 상기 제 2 수지(520)는 상기 제 1 수지(510)와 결합할 수 있다.
또한, 상기 단계에서 상기 제 2 수지(520)는 곡면을 가지는 제 2 외측면(521)을 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 2 수지(520)의 제 2 외측면(521)은 상기 제 1 곡률(R1)보다 큰 제 2 곡률(R2)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 수지(510) 제조를 위한 제 1 혼합물은 상기 제 2 수지(520)의 제조를 위한 제 2 혼합물과 비교하여 용매 등을 더 포함하거나, 상대적으로 많은 양의 용매 등을 포함할 수 있다. 이로 인해 상기 제 1 혼합물은 낮은 점도(viscosity) 특성을 가질 수 있으며, 제조된 상기 제 1 수지(510)의 제 1 곡률(R1)은 제조된 상기 제 2 수지(510)의 제 2 곡률(R2)보다 작을 수 있다. 일례로, 상기 제 2 수지(520)는 상기 제 1 수지(510) 및 상기 발광소자(300) 상에 구형의 형상 또는 구형에 가까운 물방울 형상으로 형성될 수 있다.
즉, 실시예는 최소한의 제 1 수지(510) 및 제 2 수지(520)를 사용하여 상기 발광소자(300)를 밀폐할 수 있다. 이에 따라, 상기 발광소자(300)에 공기 및 수분 등이 침투하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 실시예는 상기 기판(100) 상에 상기 제 1 수지(510)를 효과적으로 결합할 수 있고, 상기 제 1 수지(510) 상에 상기 제 1 수지(510)와 동일한 재질을 포함하는 제 2 수지(520)를 형성하여 상기 제 2 수지(520)가 박리되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제 2 수지(520)는 상기 발광소자(300) 상에 제 2 곡률(R2)을 가지는 형상을 가짐에 따라 상기 발광소자(300)에서 방출된 광 효율을 개선할 수 있다.
도 9 및 도 10은 실시예에 따른 발광소자 패키지 상에 렌즈가 배치된 것을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 실시예는 상기 기판(100) 상에 배치되는 제 1 렌즈(710)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 렌즈(710)는 실리콘, 에폭시, 산화물 및 질화물 등의 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 렌즈(710)는 상기 발광소자(300)에서 방출되는 광에 의해 손상되지 않는 불소 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 렌즈(710)는 불소 수지계 재질을 포함할 수 있다.
상기 제 1 렌즈(710)는 상기 기판(100)에 결합될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 렌즈(710)는 상기 기판(100)과 상기 제 1 렌즈(710) 사이에 배치되는 접착제 또는 상기 기판(100)과 상기 제 1 렌즈(710)에 형성된 체결 부재 등에 의해 상기 기판(100)에 결합될 수 있다.
상기 제 1 렌즈(710)는 상기 제 1 렌즈(710)의 하면에서 상면 방향으로 오목한 홈을 포함할 수 있다. 상기 홈은 단면 형상이 다각형, 반구 형상 등을 가질 수 있으며, 이에 대해 제한하지 않는다. 상기 홈은 형상은 가상의 중심선을 기준으로 서로 대칭인 형상을 가질 수 있다. 여기서 가상의 중심선은 상기 홈의 중심에서 수직 방향으로 연장하는 가상의 선을 의미할 수 있다.
상기 홈은 상기 발광소자(300)와 대응되는 영역에 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 홈은 상기 발광소자(300)와 수직 방향으로 중첩되는 영역 상에 형성될 수 있다. 상기 홈의 중심은 상기 발광소자(300)의 중심과 중첩될 수 있다. 예를 들어, 상기 홈의 중심은 상기 발광소자(300)의 광축과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 홈은 상기 발광소자(300)의 폭 및 두께보다 큰 폭 및 깊이를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 발광소자(300)는 상기 홈의 수용 공간(715) 내에 삽입되어 배치될 수 있고, 상기 제 1 렌즈(710)는 상기 발광소자(300)의 둘레를 감싸며 배치될 수 있다.
상기 제 1 렌즈(710)는 입사면(710) 및 출사면(720)을 포함할 수 있다. 상기 입사면(710)은 상기 발광소자(300)에서 방출된 광이 입사되는 면으로 상기 홈의 내면일 수 있다.
상기 발광소자(300)는 상기 입사면(710)과 이격될 수 있다. 또한, 상기 제 2 수지(520)는 상기 입사면(710)과 이격될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 1 렌즈(710)와 상기 발광소자(300) 사이에는 에어갭이 형성될 수 있다. 자세하게, 상기 제 1 렌즈(710)와 상기 제 2 수지(520) 사이에는 에어갭이 형성될 수 있다. 즉, 상기 수용 공간(715) 내에 에어갭이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 발광소자(300)에서 방출된 광은 상기 에어부를 통해 균일하게 확산되어 상기 입사면(710)에 입사될 수 있다. 이와 다르게, 상기 발광소자(300)는 상기 입사면(710)과 이격할 수 있고, 상기 제 2 수지(520)는 상기 입사면(710)과 접할 수 있다. 즉, 상기 제 2 수지(520)가 상기 홈의 수용 공간(715) 내부 전체를 채우며 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 수지와 상기 입사면(710) 사이에서 발생하는 광 손실을 최소화할 수 있다.
상기 출사면(720)은 상기 제 1 렌즈(710)의 외측면일 수 있다. 상기 출사면(720)은 평면 및 곡면 중 적어도 하나의 면을 포함할 수 있다. 상기 발광소자(300)에서 방출된 광은 상기 입사면(710)에 입사되어 상기 제 1 렌즈(710) 내부를 진행할 수 있고, 상기 출사면(720)을 통해 설정된 각도로 출사될 수 있다.
실시예는 상기 발광소자(300) 상에 상기 제 1 렌즈(710)를 배치함에 따라 광 지향성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 제 1 렌즈(710)는 상기 발광소자(300)와 대응되는 홈을 포함함에 따라 상기 발광소자(300)의 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 제 1 렌즈(710)는 불소 수지계 재질을 포함함에 따라 상기 발광소자(300)에서 방출되는 광을 효과적으로 투과시킬 수 있고, 자외선에 대한 높은 신뢰성을 가질 수 있다.
또한, 도 10을 참조하면 실시예는 상기 기판(100) 상에 배치되는 제 2 렌즈(720) 및 하우징(800)을 포함할 수 있다.
상기 제 2 렌즈(720)는 상기 발광소자(300) 상에 배치될 수 있다. 상기 제 2 렌즈(720)는 내부에 제 1 수용 공간(725)을 포함하고, 상기 발광소자(300)는 상기 제 1 수용 공간(725) 내부에 배치될 수 있다. 상기 제 2 렌즈(720)는 상기 제 2 렌즈(720)의 중심이 상기 발광소자(300)의 중심, 예컨대 상기 발광소자(300)의 광축과 중첩되도록 배치될 수 있다. 상기 제 2 렌즈(720)는 상기 발광소자(300)와 이격될 수 있다. 또한, 상기 제 2 렌즈(720)는 상기 발광소자(300) 상의 제 2 수지(520)와 이격될 수 있다.
상기 제 2 렌즈(720)는 실리콘, 에폭시, 산화물 및 질화물 등의 재질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 렌즈(720)는 상기 발광소자(300)에서 방출되는 광에 의해 손상되지 않는 불소 재질을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제 2 렌즈(720)는 불소 수지계 재질을 포함할 수 있다.
상기 하우징(800)은 상기 발광소자(300) 및 상기 발광소자(300) 상에 배치된 상기 제 2 렌즈(720)의 둘레를 감싸며 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(800)은 내부에 제 2 수용 공간(805)을 포함하고, 상기 발광소자(300) 및 상기 제 2 렌즈(720)는 상기 제 2 수용 공간(805) 내에 배치될 수 있다. 또한, 상기 하우징(800)은 상기 제 2 렌즈(720)의 일부가 삽입되는 개구부(810)를 포함할 수 있다. 상기 개구부(810)는 상기 제 2 렌즈(720)의 외측면, 예컨대 상기 제 2 렌즈(720)의 출사면(721) 둘레에 배치될 수 있다.
상기 하우징(800)은 광 반사성 재질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 하우징(800)은 금속 재질을 포함할 수 있다. 자세하게, 상기 하우징(800)은 Al, Pt, Ti, Cu, Ni, Au, Ag 및 Ta 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제 2 수용 공간(805)의 내면은 상기 기판(100)의 상면에 대해 소정의 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 일례로, 상기 제 2 수용 공간(805)의 내면은 도면에 도시된 바와 같이 약 90도 이하의 경사각을 가지도록 형성되어 상기 제 2 수용 공간(805)의 내면에 입사된 광을 상부 방향으로 반사시킬 수 있다. 또한, 상기 개구부(810)의 내면은 상기 기판(100)의 상면에 대해 소정의 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 일례로, 상기 개구부(810)의 내면은 약 90도 이하의 경사각을 가지도록 형성되어 상기 제 2 렌즈(720)에서 방출된 광을 상부 방향으로 반사시킬 수 있다.
상기 개구부(810)의 수평 방향 너비는 상기 제 2 수용 공간(805)의 수평 방향 너비보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상기 발광소자(300)에서 방출된 광의 지향각을 제어할 수 있고, 광 손실을 최소화할 수 있다.
즉, 실시예는 상기 발광소자(300) 상에 상기 제 2 렌즈(720)가 배치됨에 따라 상기 발광소자(300)에서 방출된 광은 설정된 각도로 출사될 수 있다. 이에 따라, 실시예는 광 지향성을 개선할 수 있다.
또한, 실시예는 상기 제 2 렌즈(720) 둘레에 배치되는 하우징(800)을 포함할 수 있고, 상기 하우징(800)의 의해 상기 제 2 렌즈(720) 및 상기 발광소자(300)는 향상된 신뢰성을 가질 수 있고, 광 손실을 최소화할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 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, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (10)
- 기판 상에 배치되는 제 1 및 제 2 본딩 패드;
상기 제 1 및 제 2 본딩 패드와 전기적으로 연결되는 발광소자;
상기 기판 상에 배치되며 상기 발광소자 둘레를 감싸며 배치되는 제 1 수지; 및
상기 제 1 수지 상에 배치되며 상기 발광소자의 상면을 덮는 제 2 수지를 포함하고,
상기 기판의 상면 상에는 상기 발광소자와 중첩되는 영역에 배치되는 제 1 리세스를 포함하고,
상기 제 1 수지는 상기 제 1 리세스 내에 배치되고,
상기 제 1 수지는 상기 기판의 상면에 대해 볼록한 형상을 가지며 제 1 곡률을 가지는 제 1 외측면을 포함하고,
상기 제 2 수지는 상기 기판의 상면에 대해 볼록한 형상을 가지며 상기 제 1 곡률과 다른 제 2 곡률을 가지는 제 2 외측면을 포함하고,
수직 방향을 기준으로, 상기 제 1 및 제 2 수지의 경계면은 상기 발광소자의 최상면보다 하부에 배치되거나 동일한 평면 상에 배치되고,
상기 제 1 곡률은 상기 제 2 곡률보다 작은 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 수지 및 상기 제 2 수지는 서로 동일한 재질을 포함하며, 불소 수지계 재질을 포함하는 발광소자 패키지. - 제 2 항에 있어서,
평면에서 보았을 때, 상기 제 1 수지의 최대 길이는 상기 발광소자의 최대 길이의 1.2배 이상인 발광소자 패키지. - 제 3 항에 있어서,
평면에서 보았을 때, 상기 제 2 수지의 최대 길이는 상기 제 1 수지의 최대 길이보다 작거나 같은 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판의 상면 상에는 상기 발광소자와 중첩되지 않고, 상기 발광소자의 둘레와 중첩되는 영역에 배치되는 제 2 리세스를 포함하고,
상기 제 1 수지는 상기 제 2 리세스 내에 배치되는 발광소자 패키지. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 수지는 제 3 곡률을 가지는 제 3 외측면을 포함하고,
상기 제 3 외측면은 상기 기판의 상면에 대해 오목한 형상을 가지고,
상기 제 3 외측면은 상기 제 1 및 제 2 외측면 사이에 배치되는 발광소자 패키지. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 3 곡률은 상기 제 1 및 제 2 곡률보다 큰 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 리세스의 폭은 상기 기판의 상면에서 하면 방향으로 갈수록 변화하는 발광소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광소자는,
상기 제 1 본딩 패드와 대응되는 영역에 배치되는 제 1 전극; 및
상기 제 2 본딩 패드와 대응되는 영역에 배치되는 제 2 전극을 포함하고,
상기 제 1 본딩 패드 및 상기 제 1 전극 사이에는 제 1 도전부가 배치되고,
상기 제 2 본딩 패드 및 상기 제 2 전극 사이에는 제 2 도전부가 배치되는 발광소자 패키지. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 수지는 상기 기판 및 상기 발광소자의 하면 사이에 배치되며, 상기 제 1 및 제 2 도전부를 감싸며 배치되는 발광소자 패키지.
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