KR102316036B1 - 발광 소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
실시 예의 발광 소자 패키지는 캐비티를 갖는 패키지 몸체와, 패키지 몸체의 캐비티 내에 실장되는 발광 소자와, 캐비티 내에 배치되어 발광 소자를 에워싸는 몰딩 부재 및 몰딩 부재 위에 배치되어 패키지 몸체와 함께 몰딩 부재가 채워진 공간을 정의하는 렌즈를 포함하고, 패키지 몸체는 발광 소자가 실장되는 하부 및 하부와 함께 캐비티를 정의하는 측부를 포함하고, 패키지 몸체의 측부는 몰딩 부재의 유입을 허용하는 유입구 및 몰딩 부재의 유출을 허용하는 유출구를 포함한다.
Description
실시 예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적 및 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등의 발광소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.
이러한 발광 다이오드는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명과 저전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다.
기존의 발광 소자를 포함하는 발광 소자 패키지의 경우, 몰딩 부재는 렌즈와 패키지 몸체 사이에 배치되어 발광 소자를 에워싼다. 그러나, 이러한 몰딩 부재에 기포가 포함되어, 발광 소자 패키지의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
실시 예는 개선된 신뢰성을 갖는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 의한 발광 소자 패키지는, 캐비티를 갖는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 상기 캐비티 내에 실장되는 발광 소자; 상기 캐비티 내에 배치되어 상기 발광 소자를 에워싸는 몰딩 부재; 및 상기 몰딩 부재 위에 배치되어 상기 패키지 몸체와 함께 상기 몰딩 부재가 채워진 공간을 정의하는 렌즈를 포함하고, 상기 패키지 몸체는 상기 발광 소자가 실장되는 하부; 및 상기 하부와 함께 상기 캐비티를 정의하는 측부를 포함하고, 상기 패키지 몸체의 측부는 상기 몰딩 부재의 유입을 허용하는 유입구; 및 상기 몰딩 부재의 유출을 허용하는 유출구를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 유입구와 상기 유출구는 서로 대향하여 배치될 수 있다. 상기 유입구는 상기 유출구보다 상기 하부에 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 유입구 또는 상기 유출구 중 적어도 하나는 상기 측부의 탑에 배치될 수 있다. 상기 유입구의 개수는 상기 유출구의 개수보다 많을 수 있다. 상기 유입구 또는 상기 유출구 중 적어도 하나는 상기 패키지 몸체의 안쪽으로부터 바깥쪽으로 갈수록 달라지는 직경을 가질 수 있다. 상기 유출구는 상기 패키지 몸체의 안쪽으로부터 바깥쪽으로 갈수록 감소하는 직경을 가질 수도 있다. 또는, 상기 유출구는 상기 패키지 몸체의 안쪽으로부터 바깥쪽으로 갈수록 증가하는 직경을 가질 수 있으며, 이 경우, 상기 유출구의 입구는 모따기 형상을 가질 수 있다. 또는, 상기 유입구 또는 상기 유출구 중 적어도 하나는 일정한 직경을 가질 수도 있다. 또는, 상기 유입구 또는 상기 유출구 중 적어도 하나는 벤츄리 관 형상을 가질 수도 있다.
예를 들어, 상기 유입구는 복수의 유입구를 포함하고, 상기 복수의 유입구는 상기 패키지 몸체의 두께 방향과 수직한 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 복수의 유입구는 서로 일정한 간격으로 이격될 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체에 유입구와 유출구를 마련함으로써, 캐비티에 몰딩 부재를 채우는 동안 공기를 패키지 몸체의 바깥으로 배출시킬 수 있으므로, 몰딩 부재에 공기를 포함하지 않아 개선된 신뢰성을 갖고, 크랙의 발생이 방지될 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 발광 소자 패키지를 I-I'선을 따라 절개한 결합 단면도 및 분해 단면도를 각각 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 발광 소자의 단면도를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1 내지 도 3b에 도시된 제2 몸체부의 국부적인 실시 예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 6은 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 7은 도 6에 도시된 발광 소자 패키지를 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 도 1 내지 도 3b에 도시된 발광 소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 9는 비교 례에 의한 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
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도 5a 내지 도 5c는 도 1 내지 도 3b에 도시된 제2 몸체부의 국부적인 실시 예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 6은 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 7은 도 6에 도시된 발광 소자 패키지를 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
도 8a 및 도 8b는 도 1 내지 도 3b에 도시된 발광 소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 9는 비교 례에 의한 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 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)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)의 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 평면도를 나타내고, 도 3a 및 도 3b는 도 2에 도시된 발광 소자 패키지(100A)를 I-I'선을 따라 절개한 결합 단면도 및 분해 단면도를 각각 나타낸다.
도 1 내지 도 3b를 참조하면, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)는 패키지 몸체(110), 절연부(120), 발광 소자(또는, 발광 소자 칩)(130), 서브 마운트(140), 몰딩 부재(150) 및 렌즈(160)를 포함할 수 있다.
설명의 편의상, 도 1 및 도 2에서 몰딩 부재(150)와 렌즈(160)의 도시는 생략된다.
패키지 몸체(110)는 절연부(120)에 의해 서로 전기적으로 분리된 제1 몸체부(110A) 및 제2 몸체부(110B)를 포함할 수 있다. 패키지 몸체(110)는 금속을 포함하여 형성될 수 있다. 만일, 발광 소자(130)가 심자외선(DUV:Deep UltraViolet) 대역의 광을 방출할 경우 반사율을 높이기 위해 패키지 몸체(110)의 재질은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
또한, 패키지 몸체(110)의 제1 및 제2 몸체부(110A, 110B)는 캐비티(cavity)(C)를 형성할 수 있다. 여기서, 캐비티(C)는 컵 모양의 단면 형상을 가질 수 있으며, 도 3b를 참조하면 캐비티(C)의 저면(112A)과 측면(112B) 사이의 각도(θ)는 30° 내지 60°일 수 있으나 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
도 1 내지 도 3b에서 발광 소자(130)와 서브 마운트(140)는 패키지 몸체(110)의 제1 몸체부(110A) 위에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 도 1 내지 도 3b에 도시된 바와 달리, 발광 소자(130)와 서브 마운트(140)는 패키지 몸체(110)의 제2 몸체부(110B) 위에 배치될 수도 있다.
이하, 도 1 내지 도 3b에 예시된 바와 같이 발광 소자(130)가 서브 마운트(140)를 통해 패키지 몸체(110)와 플립 본딩형 구조로 연결된 것으로 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 발광 소자(130)는 수평 또는 수직형으로 패키지 몸체(110)와 연결될 수 있으며, 이 경우, 서브 마운트(140)는 생략되며 발광 소자(130)는 캐비티(C) 내의 패키지 몸체(110) 위에 직접 실장될 수도 있다. 즉, 발광 소자(130)는 캐비티(C)의 저면(112A)에 직접 실장될 수 있다.
발광 소자(130)는 서브 마운트(140) 위에 배치되고, 서브 마운트(140)는 캐비티(C) 내의 저면(112A)에서 패키지 몸체(110) 위에 실장된다. 즉, 서브 마운트(140)는 발광 소자(130)와 제1 몸체부(110A) 사이에 배치된다.
발광 소자(130)는 복수의 화합물 반도체층, 예컨대, Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체층을 이용한 LED를 포함하며, LED는 청색, 녹색, 또는 적색 등과 같은 광을 방출하는 유색 LED, 자외선(UV:UltraViolet) LED, 심자외선(DUV) LED 또는 무분극 LED일 수 있다. LED의 방출 광은 다양한 반도체를 이용하여 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 4는 도 1에 도시된 발광 소자(130)의 단면도를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 발광 소자(130)는 기판(131), 버퍼층(132), 발광 구조물(133, 134, 135), 제1 및 제2 전극(136A, 136B)를 포함할 수 있다.
활성층(134)에서 방출된 광이 기판(131)을 통해 출사될 수 있도록, 기판(131)은 투광성을 가질 수 있다. 예를 들어, 기판(131)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 기판(131)은 전체 질화물 반도체에 휨을 가져오지 않으면서, 스크라이빙(scribing) 공정 및 브레이킹(breaking) 공정을 통하여 별개의 칩으로 잘 분리시키기 위한 정도의 기계적 강도를 가질 수 있다.
버퍼층(132)은 기판(131)과 발광 구조물(133, 134, 135)의 사이에 배치되어 기판(131)과 발광 구조물(133, 134, 135) 사이의 격자 정합을 개선시키는 역할을 한다. 예를 들어, 버퍼층(132)은 AlN을 포함하거나 언도프드 질화물을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 버퍼층(132)은 기판(131)의 종류와 발광 구조물(133, 134, 135)의 종류에 따라 생략될 수도 있다.
발광 구조물은 버퍼층(132) 아래에 배치되며, 제1 도전형 반도체층(133), 활성층(134) 및 제2 도전형 반도체층(135)이 순차로 적층된 형태를 가질 수 있다.
제1 도전형 반도체층(133)은 버퍼층(132)과 활성층(134) 사이에 배치되며, 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(133)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 제1 도전형 반도체층(133)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질, InAlGaN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(133)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(133)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 만일, 도 4에 예시된 발광 소자(130)가 자외선(UV), 심자외선(DUV) 또는 무분극 발광 소자일 경우, 제1 도전형 반도체층(133)은 InAlGaN 및 AlGaN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
활성층(134)은 제1 도전형 반도체층(133)과 제2 도전형 반도체층(135) 사이에 배치되며, 단일 우물 구조, 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(134)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층, 예를 들면 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs),/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(135)은 활성층(134) 아래에 배치될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(135)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(135)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(135)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(135)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 만일, 발광 소자(130)가 자외선(UV), 심자외선(DUV) 또는 무분극 발광 소자일 경우, 제2 도전형 반도체층(135)은 InAlGaN 및 AlGaN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다음으로, 제1 전극(136A)은 제1 도전형 반도체층(133) 아래에 배치될 수 있다. 제1 전극(136A)은 예를 들어 AlN 및 BN 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 즉, 활성층(134)에서 방출된 광을 흡수하지 않고 반사시키거나 투과시킬 수 있고, 제1 도전형 반도체층(133) 상에 양질로 성장될 수 있는 어느 물질이든지 제1 전극(136A)을 형성할 수 있다.
또한, 제1 전극(136A)은 오믹 접촉하는 물질을 포함하여 오믹 역할을 수행하여 별도의 오믹층(미도시)이 배치될 필요가 없을 수도 있고, 별도의 오믹층이 제1 전극(136A)의 상부에 배치될 수도 있다.
또한, 제2 전극(136B)은 제2 도전형 반도체층(135)에 접해 있으며, 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(136B)은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 이루어질 수 있다.
제2 전극(136B)은 투명 전도성 산화막(TCO:Tranparent Conductive Oxide)일 수도 있다. 예를 들어, 제2 전극(136B)은 전술한 금속 물질과 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 재료로 한정하지는 않는다. 제2 전극(136B)은 제2 도전형 반도체층(135)과 오믹 접촉하는 물질을 포함할 수 있다.
또한, 제2 전극(136B)은 오믹 특성을 갖는 반사 전극 재료로 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 만일, 제2 전극(136B)이 오믹 역할을 수행할 경우, 별도의 오믹층(미도시)은 형성되지 않을 수 있다.
발광 소자 패키지(100A)는 발광 소자(130)와 서브 마운트(140) 사이에 배치된 보호층(passivation layer)(142), 제1 및 제2 전극 패드(144A, 144B) 및 제1 및 제2 범프(146A, 146B)를 더 포함할 수 있다.
도 4에 예시된 플립 본딩 구조를 갖는 발광 소자(130)의 제1 및 제2 전극(136A, 136B)은 플립 방식으로 서브 마운트(140) 상에 위치할 수 있다.
서브 마운트(140)는 예를 들어 AlN, BN, 탄화규소(SiC), GaN, GaAs, Si 등의 반도체 기판으로 이루어질 수 있으며, 이에 국한되지 않고 열전도도가 우수한 반도체 물질로 이루어질 수도 있다. 또한, 서브 마운트(140) 내에 제너 다이오드 형태의 정전기(ESD:Electro Static Discharge) 방지를 위한 소자가 포함될 수도 있다.
제1 전극(136A)은 제1 범프(146A)를 통해 서브 마운트(140) 상의 제1 전극 패드(144A)에 연결되며, 제2 전극(136B)은 제2 범프(146B)를 통해 서브 마운트(140) 상의 제2 전극 패드(144B)에 연결될 수 있다. 와이어(170A, 170B)는 패키지 몸체(110)와 발광 소자(130)를 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 즉, 제1 전극 패드(144A)는 와이어(170A)를 통해 제1 몸체부(110A)와 연결되고, 제2 전극 패드(144B)는 와이어(170B)를 통해 제2 몸체부(110B)과 전기적으로 연결될 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 제1 전극(136A)과 제1 범프(146A) 사이에 제1 상부 범프 금속층(미도시)이 더 배치되고, 제1 전극 패드(144A)와 제1 범프(146A) 사이에 제1 하부 범프 금속층(미도시)이 더 배치될 수도 있다. 여기서, 제1 상부 범프 금속층과 제1 하부 범프 금속층은 제1 범프(146A)가 위치할 자리를 표시하는 역할을 수행한다. 이와 비슷하게 제2 전극(136B)과 제2 범프(146B) 사이에 제2 상부 범프 금속층(미도시)이 더 배치되고, 제2 전극 패드(144B)와 제2 범프(146B) 사이에 제2 하부 범프 금속층(미도시)이 더 배치될 수도 있다. 여기서, 제2 상부 범프 금속층과 제2 하부 범프 금속층은 제2 범프(146B)가 위치할 자리를 표시하는 역할을 수행한다.
만일, 서브 마운트(140)가 Si으로 이루어지는 경우, 도 4에 예시된 바와 같이 제1 및 제2 전극 패드(144A, 144B)와 서브 마운트(140) 사이에 보호층(142)이 더 배치될 수도 있다. 여기서, 보호층(142)은 절연 물질로 이루어질 수 있다.
한편, 다시 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 몰딩 부재(150)는 패키지 몸체(110)의 캐비티(C) 내에 채워진 형태로 배치되어, 발광 소자(130)와 와이어(170A, 170B)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 몰딩 부재(150)는 형광체를 포함하여 발광 소자(130)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다.
또한, 실시 예에 의한 패키지 몸체(110)는 적어도 하나의 홈(114)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 홈(114)은 패키지 몸체(110)의 탑측에 배치되며, 렌즈(160)가 배치되는 영역을 정의할 수 있다.
렌즈(160)는 몰딩 부재(150) 위에 배치되며, 패키지 몸체(110)와 함께 몰딩 부재(150)가 채워진 공간을 정의할 수 있다.
한편, 전술한 패키지 몸체(110)는 하부(LP:Lower Portion) 및 측부(SP:Side Portion)를 포함할 수 있다. 하부(LP)는 발광 소자(130)가 실장되는 부분이며, 측부(SP)는 하부(LP)와 함께 캐비티(C)를 정의하는 부분일 수 있다.
패키지 몸체(110)의 측부(SP)는 유입구(IH:Inlet Hole) 및 유출구(OH:Outlet Hole)를 포함할 수 있다.
후술되는 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 유입구(IH)는 몰딩 부재(150)가 캐비티(C)의 내부로 유입되는 것을 허용하는 형상을 가질 수 있고, 유출구(OH)는 몰딩 부재(150)가 캐비티(C)의 내부로부터 외부로 유출되는 것을 허용하는 형상을 가질 수 있다. 패키지 몸체(110)에 발광 소자(130)가 실장된 후, 렌즈(160)를 캐비티 몸체(110)의 위에 배치할 경우, 캐비티(C)의 내부는 공기로 채워져 있다. 이 경우, 유출구(OH)의 바깥쪽 출구(OH-1)를 흡입할 경우 유입구(IH)의 바깥쪽 입구(IH-1)를 통해 액상 또는 겔(gel)상의 몰딩 부재(150)가 유입구(IH)를 통해 캐비티(C)의 내부로 유입될 수 있다.
만일, 발광 소자(130)가 200 ㎚ 내지 405 ㎚ 파장 대역을 갖는 심자외선 광을 방출할 경우, 블루 광을 방출하는 경우보다 점도가 낮은 젤(gel) 형태의 몰딩 부재(150)가 캐비티(C)의 내부로 유입될 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 유입구(IH)와 유출구(OH)는 서로 대향하여 배치될 수 있다. 예를 들어, 패키지 몸체(110)의 두께 방향인 z축 방향과 수직한 방향인 y축 방향으로, 유입구(IH)와 유출구(OH)는 서로 대향하여 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 유입구(IH)는 유출구(OH)보다 패키지 몸체(110)의 하부(LP)에 더 가깝게 배치될 수 있다. 즉, 패키지 몸체(110)의 두께 방향(예를 들어, z축 방향)에서, 캐비티(C)의 저면(112A)으로부터 유입구(IH)까지의 제1 높이(H1)는 저면(112A)으로부터 유출구(OH)까지의 제2 높이(H2)보다 작을 수 있다. 이와 같이, 제2 높이(H2)가 측부(SP)에서 높이 위치할 경우, 몰딩 부재(150)를 캐비티(C)에 채우는 동안 공기가 유출구(OH)를 통해 원할히 배출될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3b에 도시된 유출구(OH)의 다양한 실시 예를 다음과 같이 첨부된 도면을 참조하여 설명하지만, 유입구(IH)도 유출구(OH)와 마찬가지로 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 즉, 이하에서 설명되는 유출구(OH)의 단면 형상을 유입구(IH)의 단면 형상일 수도 있다.
도 5a 내지 도 5c는 도 1 내지 도 3b에 도시된 제2 몸체부(110B)의 국부적인 실시 예에 의한 단면도를 나타낸다.
실시 예에 의하면, 유입구(IH) 또는 유출구(OH) 중 적어도 하나는 패키지 몸체(110)의 안쪽으로부터 바깥쪽 방향으로 갈수록 달라지는 직경을 가질 수 있다. 즉, 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 유출구(OH)의 패키지 몸체(110)의 바깥쪽 출구(OH-1)의 제1 직경(Φ1)은 패키지 몸체(110)의 안쪽 입구(OH-2)의 제2 직경(Φ22)과 다를 수 있다.
예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 유출구(OH)는 패키지 몸체(110)의 안쪽으로부터 바깥쪽으로 갈수록 증가하는 직경을 가질 수 있다. 즉, 유출구(OH)의 바깥쪽 출구(OH-1)의 제1 직경(Φ1)은 안쪽 입구(OH-2)의 제2 직경(Φ22)보다 클 수 있다. 이와 같이, 유출구(OH)는 안쪽 입구(OH-2)로부터 바깥쪽 출구(OH-1)로 갈수록 점점 증가하는 형태의 직경을 가질 수 있다.
특히, 유출구(OH)의 직경이 패키지 몸체(110)의 안쪽으로부터 바깥쪽으로 갈수록 증가할 경우, 유출구(OH)의 안쪽 입구(OH-2)의 제2 직경(Φ21)이 너무 작아 몰딩 부재(150)가 유출구(OH)를 통해 원할히 배출되기 어려울 수도 있다. 따라서, 몰딩 부재(150)가 유출구(OH)를 통해 원할히 배출될 수 있도록, 실시 예에 의하면, 유출구(OH)의 안쪽 입구(OH-2)는 모따기 형상을 가질 수 있다. 즉, 유출구(OH)의 안쪽 입구(OH-2)의 모서리 부분(E1, E2)을 제거함으로써, 유출구(OH)의 입구(OH-2)의 제2 직경은 제2-1 직경(Φ21)으로부터 제2-2 직경(Φ22)으로 증가할 수 있다.
또는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 유출구(OH)는 패키지 몸체(110)의 안쪽으로부터 바깥쪽 방향으로 갈수록 감소하는 직경을 가질 수 있다. 즉, 유출구(OH)의 바깥쪽 출구(OH-1)의 제1 직경(Φ1)은 안쪽 입구(OH-2)의 제2 직경(Φ2)보다 작을 수 있다. 이와 같이, 유출구(OH)는 안쪽 입구(OH-2)로부터 바깥쪽 출구(OH-1)로 갈수록 점점 감소하는 형태의 직경을 가질 수 있다. 유출구(OH)가 도 5b에 예시된 바와 같이 구현될 경우 도 5a에 예시된 바와 같이 구현될 때보다 몰딩 부재(150)를 패키지 몸체(110)의 바깥으로 배출하기 더 용이할 수도 있다.
또는, 유입구(IH) 또는 유출구(OH) 중 적어도 하나는 벤츄리 관(Venturi tube) 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 5c를 참조하면, 유출구(OH)의 안쪽 입구(OH-2)로부터 바깥쪽 출구(OH-1)로 갈수록, 유출구(OH)의 직경이 축소되다가 확대될 수 있다. 유출구(OH)와 비슷하게, 유입구(IH)가 벤츄리 관 형상을 가질 경우, 패키지 몸체(110)의 바깥쪽으로부터 안쪽으로 몰딩 부재(150)가 유입구(IH)를 통해 보다 빠른 속도로 캐비티(C)의 내부로 유입될 수 있다. 또한, 도 5c에 예시된 바와 같이 유출구(OH)가 벤츄리 관 형상을 가질 경우, 패키지 몸체(110)의 안쪽으로부터 바깥쪽으로 몰딩 부재(150)가 유출구(OH)를 통해 보다 빠른 속도로 캐비티(C)의 내부로부터 패키지 몸체(110)의 바깥으로 유출될 수 있다.
또는, 도 5a 내지 도 5c에 예시된 바와 달리, 유입구(IH) 또는 유출구(OH) 중 적어도 하나는 일정한 직경을 가질 수 있다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 유입구(IH)의 직경은 패키지 몸체(110)의 바깥쪽으로부터 안쪽으로 일정하고, 유출구(OH)의 직경은 패키지 몸체(110)의 안쪽으로부터 바깥쪽으로 일정할 수 있다.
또한, 유입구(IH) 또는 유출구(OH) 중 적어도 하나의 직경의 크기는 액상 또는 겔상 몰딩 부재(150)의 점도에 따라 결정될 수 있다. 만일, 몰딩 부재(150)의 점도가 낮을 경우 유입구(IH) 또는 유출구(OH) 중 적어도 하나의 직경은 작을 수 있다. 또는, 몰딩 부재(150)의 점도가 높을 경우 유입구(IH) 또는 유출구(OH) 중 적어도 하나의 직경은 클 수 있다.
도 5a 내지 도 5c에서 유입구(IH) 및 유출구(OH)가 원형 관 형상을 갖고, 직경을 기준으로 유입구(IH) 및 유출구(OH)의 크기를 설명하였지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 유입구(IH) 및 유출구(OH)는 다양한 모습의 관 형상을 가질 수도 있다.
또한, 유입구(IH) 또는 유출구(OH) 중 적어도 하나는 패키지 몸체(110)의 두께 방향(예를 들어, z축 방향)으로 측부(SP)의 하부, 중간 또는 탑(top)에 배치될 수 있다.
도 6은 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100B)의 평면도를 나타내고, 도 7은 도 6에 도시된 발광 소자 패키지(100B)를 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다. 여기서, 도 6에 도시된 점선은 제1 몸체부(110A)에 형성된 복수의 유입구(IH1, IH2, IH3)를 나타낸다.
도 6 및 도 7에 도시된 발광 소자 패키지(100B)는 패키지 몸체(110), 절연부(120), 발광 소자(130), 서브 마운트(140), 몰딩 부재(150) 및 렌즈(160)를 포함할 수 있다. 여기서, 유출구(OH)의 위치가 도 2 및 도 3a에 도시된 발광 소자 패키지(100A)와 다름을 제외하면, 도 6 및 도 7에 도시된 발광 소자 패키지(100B)는 도 2 및 도 3a에 도시된 발광 소자 패키지(100A)와 동일하므로 동일한 참조부호를 사용하였으며, 중복되는 설명은 생략한다.
도 6 및 도 7에 예시된 바와 같이, 유출구(OH)는 제2 몸체부(110B)의 탑(top)부에 배치될 수 있다. 이와 같이, 유출구(OH)가 제2 몸체부(110B)의 탑부에 배치될 경우, 캐비티(C) 내에 채워진 공기가 보다 원할하게 패키지 몸체(110)의 바깥으로 유출될 수 있다. 왜냐하면, 몰딩 부재(150)를 캐비티(C)에 채우는 동안 공기는 윗쪽으로 이동하기 때문이다.
한편, 유입구(IN)의 개수는 유출구(OH)의 개수보다 많을 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면 유입구(IH)의 개수는 3개인 반면, 유출구(OH)의 개수는 한 개일 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 의하면, 유입구(IH)의 개수는 2개이거나 4개 이상일 수 있고, 유출구(OH)의 개수는 한 개일 수 있다.
또한, 유입구(IH)가 복수 개일 경우, 복수의 유입구(IH)는 패키지 몸체(110)의 두께 방향(예를 들어, z축 방향)과 수직한 방향(예를 들어, x축 방향)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 유입구(IH1, IH2)는 제1 거리(d1)만큼 서로 이격되어 배치되고, 제2 및 제3 유입구(IH2, IH3)는 제2 거리(d2)만큼 서로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 복수의 유입구(IH)는 서로 일정한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 도 6을 참조하면, 제1 및 제2 거리(d1, d2)는 서로 동일할 수 있다. 다른 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 거리(d1, d2)는 서로 다를 수도 있다.
이하, 도 1 내지 도 3b에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 제조 방법을 첨부된 도 8a 및 도 8b를 참조하여 다음과 같이 설명한다. 도 6 및 도 7에 도시된 발광 소자 패키지(100B)의 제조 방법은 발광 소자 패키지(100A)의 제조 방법과 동일하므로 이에 대한 설명을 생략한다.
도 8a 및 도 8b는 도 1 내지 도 3b에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 8a를 참조하면, 패키지 몸체(110)의 캐비티(C) 내에 발광 소자(130)와 서브 마운트(140)를 배치한다. 이후, 패키지 몸체(110) 위에 렌즈(160)를 부착하여, 렌즈(160)와 패키지 몸체(110)에 의해 정의되며 몰딩 부재(150)가 채워질 공간을 정의한다. 이후, 화살표 방향(220)으로 유출구(OH)의 출구(OH-1)를 흡입할 경우 캐비티(C) 내의 공기가 유출구(OH)를 통해 빠져나가는 동시에 유입구(IN)의 입구(IH-1)를 통해 화살표 방향(210)으로 액상 또는 겔상의 몰딩 부재(150)가 캐비티(C)로 유입될 수 있다.
이후, 도 8b를 참조하면, 계속해서 유출구(OH)의 출구(OH-1)를 흡입할 경우, 캐비티(C)에 몰딩 부재(150)가 계속하여 채워지게 된다. 이때, 몰딩 부재(150)가 캐비티(C)에 계속해서 채워짐에 따라, 캐비티(C)에 잔존하는 공기는 유출구(OH)를 통해 캐비티 몸체(110)의 바깥으로 배출될 수 있다.
이하, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B)와 비교 례에 의한 발광 소자 패키지를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 비교 설명한다.
도 9는 비교 례에 의한 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 9에 도시된 비교 례에 의한 발광 소자 패키지는 패키지 몸체(10), 절연부(20), 발광 소자(30), 서브 마운트(40), 몰딩 부재(50) 및 렌즈(60)로 구성된다. 여기서, 제1 및 제2 몸체부(10A, 10B), 절연부(20), 발광 소자(30), 서브 마운트(40), 몰딩 부재(50) 및 렌즈(60)는 도 3a에 도시된 제1 및 제2 몸체부(110A, 110B), 절연부(120), 발광 소자(130), 서브 마운트(140), 몰딩 부재(150) 및 렌즈(160)와 각각 동일한 기능을 수행하므로 이들에 대한 중복되는 설명을 생략한다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 패키지 몸체(110)와 달리, 도 9에 도시된 비교 례에 의한 발광 소자 패키지의 패키지 몸체(10)는 유입구(IH) 및 유출구(OH)를 포함하지 않는다. 따라서, 패키지 몸체(10)와 렌즈(60) 사이의 몰딩 부재(50)에 공기(또는, 기포)(70)가 존재하므로, 신뢰성이 저하되고 크랙(crack)이 발생될 수 있다.
그러나, 전술한 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B)는 패키지 몸체(110)에 유입구(IH)와 유출구(OH)를 마련함으로써, 캐비티(C)에 몰딩 부재(150)를 채우는 동안 공기(70)를 패키지 몸체(110)의 바깥으로 배출시킬 수 있다. 따라서, 몰딩 부재(150)에 공기를 포함하지 않은 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B)의 신뢰성이 개선되고 크랙의 발생이 방지될 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이될 수 있고, 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 장치로 구현될 수 있다.
여기서, 표시 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 상에 배치되는 반사판과, 광을 방출하는 발광 모듈과, 반사판의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하는 도광판과, 도광판의 전방에 배치되는 프리즘 시트들을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널과 연결되고 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로와, 디스플레이 패널의 전방에 배치되는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
또한, 조명 장치는 기판과 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열체, 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등을 포함할 수 있다.
해드 램프는 기판 상에 배치되는 발광 소자 패키지들을 포함하는 발광 모듈, 발광 모듈로부터 조사되는 빛을 일정 방향, 예컨대, 전방으로 반사시키는 리플렉터(reflector), 리플렉터에 의하여 반사되는 빛을 전방으로 굴절시키는 렌즈, 및 리플렉터에 의하여 반사되어 렌즈로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 쉐이드(shade)를 포함할 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.
100A, 100B: 발광 소자 패키지 110: 패키지 몸체
112A: 캐비티의 저면 112B: 캐비티의 측면
120: 절연부 130: 발광 소자
131: 기판 132: 버퍼층
133: 제1 도전형 반도체층 134: 활성층
135: 제2 도전형 반도체층 136A: 제1 전극
136B: 제2 전극 140: 서브 마운트
142: 보호층 144A: 제1 전극 패드
144B: 제2 전극 패드 146A: 제1 범프
146B: 제2 범프 150: 몰딩 부재
160: 렌즈 170A, 170B: 와이어
C: 캐비티 IH, IH1, IH2, IH3: 유입구
OH: 유출구 OH-1: 유출구의 출구
OH-2: 유출구의 입구 IH-1: 유입구의 입구
112A: 캐비티의 저면 112B: 캐비티의 측면
120: 절연부 130: 발광 소자
131: 기판 132: 버퍼층
133: 제1 도전형 반도체층 134: 활성층
135: 제2 도전형 반도체층 136A: 제1 전극
136B: 제2 전극 140: 서브 마운트
142: 보호층 144A: 제1 전극 패드
144B: 제2 전극 패드 146A: 제1 범프
146B: 제2 범프 150: 몰딩 부재
160: 렌즈 170A, 170B: 와이어
C: 캐비티 IH, IH1, IH2, IH3: 유입구
OH: 유출구 OH-1: 유출구의 출구
OH-2: 유출구의 입구 IH-1: 유입구의 입구
Claims (13)
- 캐비티를 갖는 패키지 몸체;
상기 패키지 몸체의 상기 캐비티 내에 실장되는 발광 소자;
상기 캐비티 내에 배치되어 상기 발광 소자를 에워싸는 몰딩 부재; 및
상기 몰딩 부재 위에 배치되어 상기 패키지 몸체와 함께 상기 몰딩 부재가 채워진 공간을 정의하는 렌즈를 포함하고,
상기 패키지 몸체는
상기 발광 소자가 실장되는 하부; 및
상기 하부와 함께 상기 캐비티를 정의하는 측부를 포함하고,
상기 패키지 몸체의 측부는
상기 몰딩 부재의 유입을 허용하는 유입구; 및
상기 몰딩 부재의 유출을 허용하는 유출구를 포함하고,
상기 유입구 또는 상기 유출구 중 적어도 하나는 상기 패키지 몸체의 안쪽으로부터 바깥쪽으로 갈수록 감소하거나 증가하는 직경을 갖거나 벤츄리 관 형상을 갖고,
상기 유출구가 상기 패키지 몸체의 안쪽으로부터 바깥쪽으로 갈수록 증가하는 직경을 가질 때, 상기 유출구의 입구는 모따기 형상을 갖는 발광 소자 패키지. - 제1 항에 있어서,
상기 유입구와 상기 유출구는 서로 대향하여 배치되거나,
상기 유입구는 상기 유출구보다 상기 캐비티의 저면에 더 가깝게 배치되거나,
상기 유입구 또는 상기 유출구 중 적어도 하나는 상기 측부의 탑에 배치된 발광 소자 패키지. - 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서, 상기 유입구의 개수는 상기 유출구의 개수보다 많은 발광 소자 패키지.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서, 상기 유입구는 복수의 유입구를 포함하고, 상기 복수의 유입구는 상기 패키지 몸체의 두께 방향과 수직한 방향으로 서로 이격되어 배치된 발광 소자 패키지.
- 삭제
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| KR1020150019885A KR102316036B1 (ko) | 2015-02-10 | 2015-02-10 | 발광 소자 패키지 |
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