KR102385939B1 - 발광소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 발광소자 패키지는 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 프레임; 상기 제1 및 제2 프레임 사이에 배치되는 몸체; 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광구조물, 상기 발광구조물과 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 본딩부를 갖는 복수의 발광 소자; 및 상기 몸체와 상기 발광 소자 사이에 배치되는 수지부;를 포함할 수 있다.
상기 몸체는 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이의 상부 영역에 리세스를 포함할 수 있다. 상기 수지부는 상기 리세스에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 프레임은 제1 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 프레임은 각각 상기 제1 방향으로 이격되며, 상기 제1 및 제2 프레임의 상면과 하면을 관통하는 복수의 개구부를 포함할 수 있다. 상기 제1 방향은 상기 제1, 제2 프레임의 하면에서 상기 제1, 제2 프레임의 상면을 향하는 제2 방향에 대해 수직인 방향일 수 있다. 상기 복수의 발광 소자가 포함하는 제1 및 제2 본딩부는 상기 제1 및 제2 프레임의 개구부 상에 각각 배치될 수 있다. 상기 복수의 발광 소자는 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.

Description

발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시예는 발광소자 패키지 및 발광소자 패키지 제조방법, 광원 장치에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
특히, 3족-5족 또는 2족-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 파장 대역의 빛을 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 3족-5족 또는 2족-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광원도 구현이 가능하다. 이러한 발광소자는, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 3족-5족 또는 2족-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한, 이와 같은 수광 소자는 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용될 수 있다.
따라서, 반도체 소자는 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 신호등 및 가스(Gas)나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.
발광소자(Light Emitting Device)는 예로서 주기율표상에서 3족-5족 원소 또는 2족-6족 원소를 이용하여 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드로 제공될 수 있고, 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 파장 구현이 가능하다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭 넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자, 적색(RED) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
예를 들어, 자외선 발광소자의 경우, 200nm~400nm의 파장대에 분포되어 있는 빛을 발생하는 발광 다이오드로서, 상기 파장대역에서, 단파장의 경우, 살균, 정화 등에 사용되며, 장파장의 경우 노광기 또는 경화기 등에 사용될 수 있다.
자외선은 파장이 긴 순서대로 UV-A(315nm~400nm), UV-B(280nm~315nm), UV-C (200nm~280nm) 세 가지로 나뉠 수 있다. UV-A(315nm~400nm) 영역은 산업용 UV 경화, 인쇄 잉크 경화, 노광기, 위폐 감별, 광촉매 살균, 특수조명(수족관/농업용 등) 등의 다양한 분야에 응용되고 있고, UV-B(280nm~315nm) 영역은 의료용으로 사용되며, UV-C(200nm~280nm) 영역은 공기 정화, 정수, 살균 제품 등에 적용되고 있다.
한편, 종래기술에 의하면, 패키지 몸체와 발광소자 간의 본딩 결합력의 이슈가 있고, 이에 따라 결합력 저하에 따른 신뢰성 이슈가 있다.
또한, 종래기술의 발광소자 패키지에 있어, 패키지 몸체의 전극과 발광소자 간의 본딩 결합력 및 본딩의 신뢰성 이슈가 있다.
예를 들어, 종래 발광소자 패키지가 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장 됨에 있어 리플로우(reflow) 등의 고온 공정이 적용되는데, 이때, 리플로우 공정에서, 발광소자 패키지에 제공된 리드 프레임과 발광소자 간의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되어 전기적 연결이나 물리적 본딩 결합의 안정성이 약화되어 전기적, 물리적 신뢰성의 문제가 있다.
특히 현재 및 미래 기술에서 발광소자를 이용한 조명장치가 각광을 받고 있는데, 이러한 발광소자 조명장치에는 복수의 발광소자가 인접하여 배치됨에 따라 상당한 발열이 발생하여 조명장치의 열적, 전기적 신뢰성의 이슈가 많은 상태이다.
또한, 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자의 인접 배치에 따라 광 흡수 이슈가 있어서 광 효율이 저하되는 문제가 있다.
또한, 종래기술에서 발광소자 패키지에 있어, 공정 효율 향상 및 구조 변경을 통하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 패키지 몸체와 발광소자 간의 본딩 결합력을 향상킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 패키지 몸체의 전극과 발광소자 전극 간의 본딩영역에서 전기적, 물리적 신뢰성의 문제를 해결할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자가 인접하여 배치됨에 따라 유발되는 발열에 따른 조명장치의 열적, 전기적 신뢰성의 이슈를 해소할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
또한, 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자의 인접 배치에 따라 광 흡수 이슈가 있어서 광 효율이 저하되는 문제를 해결할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
또한, 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 공정 효율 향상 및 구조 변경을 통하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
실시예의 기술적 과제는 본 항목에 기재된 사항에 한정되는 것은 아니며, 발명의 설명을 통해 파악될 수 있는 것을 포함한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 프레임; 상기 제1 및 제2 프레임 사이에 배치되는 몸체; 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광구조물, 상기 발광구조물과 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 본딩부를 갖는 복수의 발광 소자; 및 상기 몸체와 상기 발광 소자 사이에 배치되는 수지부;를 포함할 수 있다.
상기 몸체는 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이의 상부 영역에 리세스를 포함할 수 있다. 상기 수지부는 상기 리세스에 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 프레임은 제1 방향으로 연장되어 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 프레임은 각각 상기 제1 방향으로 이격되며, 상기 제1 및 제2 프레임의 상면과 하면을 관통하는 복수의 개구부를 포함할 수 있다.
상기 제1 방향은 상기 제1, 제2 프레임의 하면에서 상기 제1, 제2 프레임의 상면을 향하는 제2 방향에 대해 수직인 방향일 수 있다.
상기 복수의 발광 소자가 포함하는 제1 및 제2 본딩부는 상기 제1 및 제2 프레임의 개구부 상에 각각 배치될 수 있다.
상기 복수의 발광 소자는 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
또한 실시예에 따른 발광소자 패키지는 상호 이격되어 배치되는 제1 프레임(111), 제2 프레임(112); 상기 제1, 제2 프레임(111,112)을 지지하며, 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112) 사이의 상부영역에 리세스(R) 및 상기 리세스(R)에 배치되는 수지부(130)를 포함하는 몸체(113); 및 상기 몸체(113) 상에 배치되며, 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112)과 전기적으로 연결되는 복수의 발광소자;를 포함할 수 있다.
상기 복수의 발광소자는, 각각 본딩부를 포함하면서 상기 수지부(130) 상에 배치되어, 상기 본딩부가 상기 제1 프레임(111) 및 상기 제2 프레임(112)과 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 상호 이격되어 배치되는 제1 프레임(111), 제2 프레임(112); 상기 제1, 제2 프레임(111,112)을 지지하는 몸체(113); 및 상기 몸체(113) 상에 배치되며, 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112)과 전기적으로 연결되는 복수의 발광소자;를 포함할 수 있다.
실시예는 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112) 사이의 상부영역에 리세스(R) 및 상기 리세스(R)에 배치되는 수지부(130)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 발광소자는, 각각 본딩부를 포함하면서 상기 수지부(130) 상에 배치되어, 상기 본딩부가 상기 제1 프레임(111) 및 상기 제2 프레임(112)과 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에 의하면, 패키지 몸체와 발광소자 간의 본딩 결합력을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 패키지 몸체의 전극과 발광소자의 전극 간의 본딩영역에서 전기적, 물리적 신뢰성이 우수한 효과가 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다. 예를 들어, 실시예에 따른 발광소자 패키지 및 발광소자 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지가 기판 등에 재 본딩되는 과정에서 발광소자 패키지의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한 실시예는 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자가 인접하여 배치됨에 따라 유발되는 발열에 따른 조명장치의 열적, 전기적 신뢰성의 이슈를 해소할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시예는 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자의 인접 배치에 따른 광 효율 저하의 문제를 해결하여 광도를 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 공정 효율 향상 및 구조 변경을 통하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
실시예의 기술적 효과는 본 항목에 기재된 사항에 한정되는 것은 아니며, 발명의 설명을 통해 파악될 수 있는 것을 포함한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 발광소자 패키지의 D-D 선에 따른 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 A 부분의 확대도.
도 4는 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지의 평면도.
도 5는 도 4에 도시된 발광소자 패키지의 D-D 선에 따른 단면도.
도 6은 도 5에 도시된 발광소자 패키지의 B 부분의 확대도.
도 7은 실시예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 발광소자의 예를 나타낸 평면도.
도 8는 도 7에 도시된 발광소자의 A-A 선에 따른 단면도.
도 9는 실시예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 발광소자의 전극 배치를 설명하는 평면도.
도 10은 도 9에 도시된 발광소자의 F-F 선에 따른 단면도.
이하 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명하나 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광소자 패키지 및 발광소자 패키지 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다. 이하에서는 반도체 소자의 예로서 발광소자가 적용된 경우를 기반으로 설명한다.
<제1 실시예>
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)를 설명하기로 한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)의 평면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 발광소자 패키지의 D-D 선에 따른 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 발광소자 패키지의 A 부분의 확대도이다.
도 1 및 도 2와 같이, 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는 패키지 몸체(110)와 패키지 몸체(110) 상에 배치된 복수의 발광소자(120)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실시예서 발광소자(120)는 제1 발광소자(120A), 제2 발광소자(120B)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 않으며 3개 이상의 발광소자를 구비할 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 발광소자(120)는 제3 발광소자(120C), 제4 발광소자(120D), 제5 발광소자(120E), 제6 발광소자(120F) 및 제7 발광소자(120G)를 포함할 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 패키지 몸체(110)는 복수의 프레임을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 패키지 몸체(110)는 상호 이격된 제1 프레임(111) 및 제2 프레임(112)을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 추가적인 프레임을 포함할 수도 있다.
이 때, 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112)은 별도의 회로기판(미도시)의 전극으로부터 직접 전원이 인가될 수 있으며, 상기 복수의 발광소자가 병렬로 연결됨으로써 조명 모듈을 구성할 수 있고, 이러한 복수의 발광소자를 구비한 조명모듈은 필라멘트 형태의 광원 모듈 기능을 할 수 있고, 광원장치에 채용될 수 있다.
이때, 상기 복수의 발광소자가 반드시 병렬 연결되는 것에 한정되는 것은 아니며, 직렬로 연결되건, 부분적으로 병렬, 부분적으로 직렬 연결될 수도 있다.
또한 상기 패키지 몸체(110)는 지지부 기능을 하는 몸체(113)를 포함할 수 있고, 제1 내지 제7 발광소자(120A, 120B, 120C, 120D, 120E, 120F, 120G)와 중첩되는 상부 영역에 수지부(130)를 포함하여 패키지 몸체와 발광소자 간의 본딩 결합력을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 수지부(130)는 제1 내지 제7 발광소자(120A, 120B, 120C, 120D, 120E, 120F, 120G)의 외측으로 연장될 수 있고, 이 경우 전도성 페이스트를 이용하여 발광소자의 본딩 진행 시, 페이스트 등의 측면확장을 차단하여 전기적 단락을 방지하여 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 실시예는 정전기방지 소자(190)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정전기방지 소자(190)는 수직형 발광소자로 형성되어, 제1 프레임(111) 상에 실장되고, 제2 프레임(112)과는 와이어로 전기적으로 연결될 수 있다.
이하 도 3을 참조하여 출원발명의 기술적 특징을 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다.
(몸체, 몸체의 리세스, 수지부)
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는 패키지 바디를 구성하는 몸체(113)에 상호 이격된 제1 프레임(111), 제2 프레임(112)을 포함할 수 있다. 제1 발광소자(120A)는 상기 몸체(113) 상에 배치되며 상기 제1 프레임(111) 및 상기 제2 프레임(112)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 발광소자(120B)는 상기 몸체(113) 상에 배치되며 상기 제2 프레임(112) 및 상기 제1 프레임(111)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 발광소자(120A)와 상기 제2 발광소자(120B)는 전기적으로 병렬 연결될 수 있다.
상기 몸체(113)는 상기 제1 프레임(111) 및 상기 제2 프레임(112) 사이에 배치될 수 있다. 상기 몸체(113)는 일종의 전극 분리선의 기능을 수행할 수 있다. 상기 몸체(113)는 절연부재로 지칭될 수도 있다.
예로서, 상기 몸체(113)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), PCT(Polychloro Tri phenyl), LCP(Liquid Crystal Polymer), PA9T(Polyamide9T), 실리콘, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC: Epoxy molding compound), 실리콘 몰딩 컴파운드(SMC), 세라믹, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3) 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 또한, 상기 몸체(113)는 TiO2와 SiO2와 같은 고굴절 필러를 포함할 수 있다.
또한 상기 몸체(113)는 상기 제1 프레임(111)의 일측 상측으로 연장되어 배치될 수 있다. 또한, 도 2를 참조하면 상기 몸체(113)는 상기 제2 프레임(112)의 일측 상측으로 연장되어 배치될 수 있다. 이를 통해, 상기 몸체(113)는 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112) 상측에 배치된 경사면을 제공할 수 있다. 상기 몸체(113)의 경사면에 의하여 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112) 위에 캐비티(C)가 제공될 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 패키지 몸체(110)는 캐비티(C)가 있는 구조로 제공될 수도 있으며, 캐비티(C) 없이 상면이 평탄한 구조로 제공될 수도 있다.
한편, 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 패키지 몸체와 발광소자 간의 본딩 결합력을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자의 인접 배치에 따른 광 효율 저하의 문제를 해결하여 광도를 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
또한 실시예는 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자가 인접하여 배치됨에 따라 유발되는 발열에 따른 조명장치의 열적, 전기적 신뢰성의 이슈를 해소할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위해, 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(113) 상부영역에 리세스(R)를 포함하고, 상기 리세스(R)에 접착제 기능을 할 수 있는 수지부(130)를 배치하고, 이를 통해 패키지 몸체와 발광소자 간의 본딩 결합력을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 실시예에서 몸체(113)는 상기 제1 프레임(111)와 상기 제2 프레임(112) 사이의 상부영역에 형성된 리세스(R)를 포함할 수 있다. 상기 리세스(R)는 상기 몸체(113)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 제공될 수 있다. 상기 리세스(R)는 상기 제1 발광소자(120A)와 상기 제2 발광소자(120B) 각각의 아래에 배치될 수 있다.
우선, 실시예는 상기 몸체(113)의 리세스(R)에 배치되는 수지부(130)를 포함할 수 있고, 상기 수지부(130)는 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)와 상기 몸체(113) 사이에 배치되어, 상기 몸체(113)와 제1 발광소자(120A), 제2 발광소자(120B) 간의 결합력을 증대시킬 수 있다. 물론, 상기 수지부(130)는 제1 내지 제7 발광소자(120A, 120B, 120C, 120D, 120E, 120F, 120G)와 몸체(113) 간의 결합력을 높일 수 있다.
상기 수지부(130)는 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질, 에폭시 계열의 물질과 실리콘 계열의 물질을 포함하는 하이브리드(hybrid) 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이에 따라 상기 수지부(130)는 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)와 상기 패키지 몸체(110) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있다.
상기 수지부(130)는 상기 몸체(113)의 상면에 직접 접촉되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 수지부(130)는 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)의 하부 면에 직접 접촉되어 배치될 수 있다.
이를 통해 실시예 의하면, 패키지 몸체와 발광소자 간의 본딩 결합력을 향상킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
다음으로, 실시예에서 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)의 하면으로 광이 방출되는 경우, 상기 수지부(130)는 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)와 상기 몸체(113) 사이에서 광 확산 기능을 제공함으로써 상기 발광소자 패키지(100)의 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 이때, 상기 수지부(130)는 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질 등의 광투광성 물질을 포함할 수 있다.
다음으로, 실시예에서 상기 수지부(130)는 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)에서 방출하는 광을 반사할 수 있다. 상기 수지부(130)가 반사 기능을 포함하는 경우, 상기 수지부(130)는 TiO2, Silicone 등을 포함하는 물질로 구성될 수 있고, 상기 수지부(130)는 화이트 실리콘(white silicone)으로 구성될 수 있다.
이에 따라 실시예에 의하면, 광도를 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
다음으로, 상기 수지부(130)는 방열부재의 기능을 할수도 있다. 예를 들어, 상기 수지부(130)가 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질, 에폭시 계열의 물질과 실리콘 계열의 물질을 포함하는 하이브리드(hybrid) 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 수지부(130)가 열 전도성이 좋은 물질을 포함하는 경우, 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)를 상기 패키지 몸체(110)에 안정적으로 고정시킬 뿐만 아니라, 상기 발광소자(120)에서 생성되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)에서 상기 패키지 몸체(110)에 안정적으로 고정될 수 있게 되며, 효과적으로 열 방출이 수행될 수 있으므로 상기 발광소자의 광 추출 효율이 향상될 수 있게 된다.
이를 통해, 실시예는 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자가 인접하여 배치됨에 따라 유발되는 발열에 따른 조명장치의 열적, 전기적 신뢰성의 이슈를 해소할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
다음으로, 도 1을 참조하면, 상기 수지부(130)는 제1 내지 제7 발광소자(120A, 120B, 120C, 120D, 120E, 120F, 120G)의 외측으로 연장될 수 있고, 이 경우 전도성 페이스트를 이용하여 본딩 진행 시 페이스트 등의 측면확장을 차단하여 전기적 단락을 방지하여 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 실시예에서 리세스(R)의 깊이는 상기 수지부(130)의 접착력을 고려하여 결정될 수 있으며, 상기 몸체(113)의 안정적인 강도를 고려하거나 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)에서 방출되는 열에 의해 상기 발광소자 패키지(100)에 크랙(crack)이 발생하지 않도록 결정될 수 있다.
상기 리세스(R)는 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B) 하부에 일종의 언더필(under fill) 공정이 수행될 수 있는 적정 공간을 제공할 수 있다. 여기서, 상기 언더필(Under fill) 공정은 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)를 패키지 몸체(110)에 실장한 후 상기 수지부(130)를 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B) 하부에 배치하는 공정일 수 있다.
또는 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)를 패키지 몸체(110)에 실장하는 공정에서 상기 수지부(130)를 통해 실장하기 위해 상기 수지부(130)를 상기 리세스(R)에 배치 후 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)를 배치하는 공정일 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 리세스(R)의 깊이와 폭(W4)은 상기 수지부(130)의 형성 위치 및 고정력에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 상기 리세스(R)의 깊이와 폭(W4)은 상기 몸체(113)와 상기 제1 발광소자(120A), 제2 발광소자(120B) 사이에 배치되는 상기 수지부(130)에 의하여 충분한 고정력이 제공될 수 있도록 결정될 수 있다. 예로서, 상기 리세스(R)의 깊이는 수십 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 리세스(R)의 깊이는 40 마이크로 미터 내지 60 마이크로 미터로 제공될 수 있다.
또한, 상기 리세스(R)의 폭(W4)은 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 여기서, 상기 리세스(R)의 폭(W4)은 상기 제1 발광소자(120A), 제2 발광소자(120B)와 상기 패키지 몸체(110) 간의 고정력을 확보하기 위하여 상기 제1 발광소자(120A), 상기 제2 발광소자(120B)의 장축 방향으로 제공될 수 있다.
실시예에서 상기 리세스(R)의 폭(W4)은 제1 발광소자(120A)의 제1 본딩부(121)와 상기 제2 본딩부(122) 간의 간격에 비해 좁게 제공될 수 있다.
상기 제1 발광소자(120A)의 장축 길이에 대해 상기 리세스(R)의 폭(W4)은 5% 이상 내지 80% 이하로 제공될 수 있다. 상기 제1 리세스(R)의 폭(W4)이 상기 제1 발광소자(120A)의 장축 길이의 5% 이상으로 제공될 때 상기 제1 발광소자(120A)와 상기 패키지 몸체(110) 간의 안정적인 고정력을 확보할 수 있고, 80% 이하로 제공될 때 상기 수지부(130)가 상기 리세스(R)와 제1 및 제2 개구부(TH1, TH2)(도 3 참조) 사이의 제1, 제2 프레임(111, 112) 각각에 배치될 수 있다.
따라서, 상기 리세스(R)와 상기 제1 및 제2 개구부(TH1, TH2) 사이의 제1 및 제2 프레임(111, 112)과 상기 제1 발광소자(120A), 제2 발광소자(120B) 간의 고정력을 확보할 수 있다.
이를 통해 실시예에 의하면, 패키지 몸체와 발광소자 간의 본딩 결합력을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예는 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자가 인접하여 배치됨에 따라 유발되는 발열에 따른 조명장치의 열적, 전기적 신뢰성의 이슈를 해소할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 광도를 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
(제1, 제2 프레임, 발광소자, 프레임의 개구부, 개구부의 도전층)
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 패키지 몸체의 전극과 발광소자의 전극 간의 본딩영역에서 전기적, 물리적 신뢰성의 문제를 해결할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
또한 실시예는 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자가 인접하여 배치됨에 따라 유발되는 발열에 따른 조명장치의 열적, 전기적 신뢰성의 이슈를 해소할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시예는 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자의 인접 배치에 따른 광 효율 저하의 문제를 해결하여 광도를 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 공정 효율 향상 및 구조 변경을 통하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
도 3을 참조하면, 실시예는 상호 이격된 제1 프레임(111), 제2 프레임(112)을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않고 추가적인 프레임을 포함할 수도 있다.
실시예에서 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112)은 상기 패키지 몸체(110)의 구조적인 강도를 안정적으로 제공할 수 있으며, 도전성 재료로 형성되어 발광소자에 전기적으로 연결될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제1 프레임(111), 제2 프레임(112)은 Cu, Ag, Au, Pt 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112)은 별도의 회로기판의 전극으로부터 직접 전원이 인가될 수 있으며, 상기 복수의 발광소자가 병렬로 연결됨으로써 조명 모듈을 구성할 수 있고, 이러한 복수의 발광소자를 구비한 조명모듈은 필라멘트 형태의 광원 모듈 기능을 할 수 있고, 광원장치에 채용될 수 있다.
한편, 상기 제1 프레임(111), 제2 프레임(112)이 절연부재로 형성되는 경우, 상기 발광소자 패키지에서의 발열을 저감시킬 수 있으며, 이를 통해 실시예는 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자가 인접하여 배치됨에 따라 유발되는 발열에 따른 조명장치의 열적, 전기적 신뢰성의 이슈를 해소할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
실시예는 수지부(130) 상에 배치되는 제1 발광소자(120A)와, 제2 수지부(132) 상에 배치되는 제2 발광소자(120B)를 포함할 수 있다. 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)는 상기 패키지 몸체(110)에 의해 제공되는 상기 캐비티(C) 내에 배치될 수 있다.
상기 제1 발광소자(120A)는 제1 본딩부(121), 제2 본딩부(122), 발광 구조물(123), 기판(124)을 포함할 수 있다. 또한 상기 제2 발광소자(120B)는 제3 본딩부(121b), 제4 본딩부(122b), 발광 구조물(123), 기판(124)을 포함할 수 있다.
도 3과 같이, 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)는 상기 기판(124) 아래에 배치된 상기 발광 구조물(123)을 포함할 수 있다. 상기 발광 구조물(123)과 상기 패키지 몸체(110) 사이에 상기 제1, 제2 본딩부(121, 122)와 제3, 제4 본딩부(121b, 122b)가 각각 배치될 수 있다.
상기 발광 구조물(123)은 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함할 수 있다. 상기 제1, 제3 본딩부(121, 121b)는 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2, 제4 본딩부(122, 122b)는 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 발광 구조물(123)은 화합물 반도체로 제공될 수 있다. 상기 발광 구조물(123)은 예로서 2족-6족 또는 3족-5족 화합물 반도체로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 발광 구조물(123)은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 인(P), 비소(As), 질소(N)로부터 선택된 적어도 두 개 이상의 원소를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 발광 구조물(123)은 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 예컨대 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층은 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층일 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층은 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층일 수 있다.
상기 활성층은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층은 예로서 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 활성층이 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층은 교대로 배치된 복수의 우물층과 복수의 장벽층을 포함할 수 있고, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 활성층은 InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 본딩부(121)와 상기 제2 본딩부(122)는 상기 제1 발광소자(120A)의 하부 면에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 또한 상기 제3 본딩부(121b)와 상기 제4 본딩부(122b)는 상기 제2 발광소자(120B)의 하부 면에서 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제1 본딩부(121)는 상기 제1 프레임(111) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 본딩부(122)와 제3 본딩부(121b)는 상기 제2 프레임(112) 위에 배치될 수 있다. 상기 제4 본딩부(122b)는 상기 제1 프레임(111) 위에 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 본딩부(121, 122, 121b,122b)는 Ti, Al, In, Ir, Ta, Pd, Co, Cr, Mg, Zn, Ni, Si, Ge, Ag, Ag alloy, Au, Hf, Pt, Ru, Rh, ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO를 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질 또는 합금을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 패키지 몸체의 전극과 발광소자의 전극 간의 본딩영역에서 전기적, 물리적 신뢰성의 문제를 해결할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
이러한 과제를 해결하기 위해, 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 각 프레임에 개구부를 포함하고, 개구부에 도전층을 배치할 수 있다.
예를 들어, 실시예에서 상기 제1 프레임(111)은 제1 개구부(TH1)을 포함하고, 상기 제2 프레임(112)은 제2 개구부(TH2)를 포함할 수 있고, 상기 제1 내지 제2 개구부(TH1,TH2)에는 각각 제1 내지 제2 도전층(321,322)이 배치될 수 있다.
이를 통해, 실시예에 의하면, 패키지 몸체의 전극과 발광소자의 전극 간의 본딩영역에서 전기적, 물리적 신뢰성이 우수한 효과가 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
예를 들어, 실시예에 따른 발광소자 패키지 및 발광소자 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지가 기판 등에 재 본딩되는 과정에서 발광소자 패키지의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
구체적으로, 종래 발광소자 패키지가 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장됨에 있어 리플로우(reflow) 등의 고온 공정이 적용될 수 있다. 이때, 리플로우 공정에서, 발광소자 패키지에 제공된 리드프레임과 발광소자의 전극 간의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되어 전기적 연결 및 물리적 결합의 안정성이 약화될 수 있고 또한 상기 발광소자의 위치가 변할 수 있어, 상기 발광소자 패키지의 광학적, 전기적 특성 및 신뢰성이 저하될 수 있다.
이에 실시예에 따른 발광소자 패키지 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 상기 제1 프레임(111)은 제1 개구부(TH1)을 포함하고, 상기 제2 프레임(112)은 제2 개구부(TH2)를 포함하며, 상기 제1 내지 제2 개구부(TH1,TH2)에는 각각 제1 내지 제2 도전층(321,322)이 배치될 수 있다. 실시예에 따른 발광소자의 제1 내지 제4 본딩부(121,122,121b,122b)는 제1 내지 제2 개구부(TH1,TH2)에 배치된 제1 내지 제2 도전층(321,322)을 통하여 구동 전원을 제공 받을 수도 있다.
이에 따라, 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)가 상기 패키지 몸체(110)의 제1 내지 제2 프레임(111,112)과 접할 뿐만 아니라, 각 프레임의 제1 내지 제2 개구부(TH1,TH2)의 제1 내지 제2 도전층(321,322)과 접하여 본딩됨으로써 리멜팅(Re-melting) 문제를 방지할 수 있다. 또한, 실시예에서 개구부에 배치된 도전층의 용융점이 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 높은 값을 갖도록 선택될 수 있다.
또한 상기 제1, 제2 발광소자(120A,120B)와 상기 패키지 몸체(110) 사이의 접착 물질과, 상기 발광소자 패키지와 회로 기판 사이의 접착 물질이 서로 다르도록 하여 리멜팅(Re-melting) 문제를 방지할 수도 있다.
따라서, 실시예에 따른 발광소자 소자 패키지(100)는 메인 기판 등에 리플로우(reflow) 공정을 통해 본딩되는 경우에도 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되지 않으므로 전기적 연결 및 물리적 본딩력이 저하되지 않는 장점이 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자 패키지(100) 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체(110)가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시예에 의하면, 패키지 몸체(110)가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
또한 실시예는 상기 몸체(113)의 리세스(R)에 배치되는 수지부(130)를 포함할 수 있고, 상기 수지부(130)는 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)와 상기 몸체(113) 사이에 배치되어, 상기 몸체(113)와 발광소자(120)(도 1 참조) 간의 결합력을 증대시킬 수 있다.
이에 따라 실시예는 상기 발광소자(120)가 상기 패키지 몸체(110)의 제1 내지 제2 프레임(111,112)과 접할 뿐만 아니라, 각 프레임의 제1 내지 제2 개구부(TH1,TH2)의 제1 내지 제2 도전층(321,322)과 접하여 본딩됨과 아울러, 상기 수지부(130)가 상기 발광소자(120)와 상기 패키지 몸체(110) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있는 복합적 기술적 효과가 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 개구부(TH1)는 상기 제1 프레임(111)에 제공될 수 있다. 상기 제1 개구부(TH1)는 상기 제1 프레임(111)을 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제1 개구부(TH1)는 상기 제1 프레임(111)의 상면과 하면을 제1 방향으로 관통하여 제공될 수 있다.
상기 제1 개구부(TH1)는 상기 제1 발광소자(120A)의 상기 제1 본딩부(121) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 개구부(TH1)는 상기 제1 프레임(111)의 상면에서 하면으로 향하는 제1 방향으로 상기 제1 발광소자(120A)의 상기 제1 본딩부(121)와 중첩되어 제공될 수 있다. 또한 상기 제1 개구부(TH1)는 상기 제2 발광소자(120B)의 상기 제4 본딩부(122b) 아래에 배치될 수 있다.
상기 제2 개구부(TH2)는 상기 제2 프레임(112)에 제공될 수 있다. 상기 제2 개구부(TH2)는 상기 제2 프레임(112)을 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제2 개구부(TH2)는 상기 제2 프레임(112)의 상면과 하면을 제1 방향으로 관통하여 제공될 수 있다.
상기 제2 개구부(TH2)는 상기 제1 발광소자(120A)의 상기 제2 본딩부(122) 아래에 배치될 수 있다. 또한 상기 제2 개구부(TH2)는 상기 제2 발광소자(120B)의 상기 제3 본딩부(121b) 아래에 배치될 수 있다.
상기 제1 개구부(TH1)와 상기 제2 개구부(TH2)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 개구부(TH1)와 상기 제2 개구부(TH2)는 상기 제1 발광소자(120A)의 하부 면 아래에서 서로 이격되어 배치될 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 제1 개구부(TH1)의 상부 영역의 폭(W1)이 상기 제1 본딩부(121)의 폭에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 개구부(TH2)의 상부 영역의 폭이 상기 제2 본딩부(122)의 폭에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다.
따라서, 상기 제1 발광소자(120A)의 상기 제1 본딩부(121)는 상기 제1 개구부(TH1)에 배치된 제1 도전층(321)과 접할뿐만아니라 상기 제1 프레임(111)과도 접함으로써 더 견고하게 부착될 수 있다.
마찬가지로, 상기 제1 발광소자(120A)의 상기 제2 본딩부(122)는 상기 제2 개구부(TH2)에 배치된 제2 도전층(322)과 접할뿐만아니라 상기 제2 프레임(112)과도 접하여 더 견고하게 부착될 수 있다.
또한, 상기 제1 개구부(TH1)의 상부 영역의 폭(W1)은 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1 개구부(TH1)의 하부 영역의 폭(W2)은 상기 제1 개구부(TH1)의 상부 영역의 폭(W1)에 비하여 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터 더 크게 제공될 수 있다. 이를 통해, 하부에 장착되는 회로기판과의 전기적 신뢰성이 향상될 수 있고, 제1 도전층(321)을 하부에서 주입하여 형성 시에 도전층의 공정이 원활할 뿐만 아니라 균일하게 도전층이 형성되어 신뢰성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 제2 개구부(TH2)의 상부 영역의 폭은 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 개구부(TH2)의 하부 영역의 폭은 상기 제2 개구부(TH2)의 상부 영역의 폭에 비하여 수십 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터 더 크게 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 개구부(TH1)의 상부 영역의 폭(W1)에 비해 상기 제1 개구부(TH1)의 하부 영역의 폭(W2)이 더 넓게 제공될 수 있다. 상기 제1 개구부(TH1)는 상부 영역에서 소정 깊이만큼 일정한 폭으로 제공되고, 하부 영역으로 가면서 경사진 형상으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2 개구부(TH2)의 상부 영역의 폭에 비해 상기 제2 개구부(TH2)의 하부 영역의 폭이 더 넓게 제공될 수 있다. 상기 제2 개구부(TH2)는 상부 영역에서 소정 깊이만큼 일정한 폭으로 제공되고, 하부 영역으로 가면서 경사진 형상으로 제공될 수 있다.
예로서, 상기 제1 개구부(TH1)는 하부 영역에서 상부 영역으로 가면서 폭이 점차적으로 작아지는 경사진 형태로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 개구부(TH2)는 하부 영역에서 상부 영역으로 가면서 폭이 점차적으로 작아지는 경사진 형태로 제공될 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 상기 제1 및 제2 개구부(TH1, TH2)의 하부 영역이 양쪽 모두 경사진 면을 포함할 수도 있다(미도시). 다만 이에 한정하지 않고, 상기 제1 및 제2 개구부(TH1, TH2)의 상부 영역과 하부 영역 사이의 경사면은 기울기가 서로 다른 복수의 경사면을 가질 수 있고, 상기 경사면은 곡률을 가지며 배치될 수 있다.
또한 상기 제1 프레임(111) 및 상기 제2 프레임(112)의 하면 영역에서 상기 제1 개구부(TH1)와 상기 제2 개구부(TH2) 사이의 폭(W3)은 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 제1 프레임(111) 및 상기 제2 프레임(112)의 하면 영역에서 상기 제1 개구부(TH1)와 상기 제2 개구부(TH2) 사이의 폭(W3)은 예로서 100 마이크로 미터 내지 150 마이크로 미터로 제공될 수 있다.
상기 제1 프레임(111) 및 상기 제2 프레임(112)의 하면 영역에서 상기 제1 개구부(TH1)와 상기 제2 개구부(TH2) 사이의 폭(W3)은, 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)가 추후 회로기판, 서브 마운트 등에 실장되는 경우에, 패드 간의 전기적인 단락(short)이 발생되는 것을 방지하기 위하여 일정 거리 이상으로 제공되도록 선택될 수 있다.
다음으로, 실시예에서 제1 내지 제2 개구부(TH1,TH2)에는 각각 제1 내지 제2 도전층(321,322)이 배치되며, 상기 제1 내지 제2 개구부(TH1,TH2) 각각은 상기 제1 내지 제4 본딩부(121, 122, 121b,122b)와 수직방향으로 서로 중첩될 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제2 도전층(321,322)은 각각 상기 제1 내지 제4 본딩부(121, 122, 121b,122b)와 수직방향으로 서로 중첩될 수 있다.
상기 제1 내지 제2 도전층(321,322)의 폭은 상기 제1 내지 제4 본딩부(121, 122, 121b,122b)의 폭에 비해 더 작게 제공될 수 있다.
상기 제1 내지 제2 도전층(321,322)은 Ag, Au, Pt 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정하지 않고, 상기 제1 내지 제2 도전층(321,322)으로 전도성 기능을 확보할 수 있는 물질이 사용될 수 있다.
예로서, 상기 제1 내지 제2 도전층(321,322)은 도전성 페이스트를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 도전성 페이스트는 솔더 페이스트(solder paste), 실버 페이스트(silver paste) 등을 포함할 수 있고, 서로 다른 물질로 구성되는 다층 또는 합금으로 구성된 다층 또는 단층으로 구성될 수 있다.
<몰딩부>
다음으로, 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 몰딩부(140)를 포함할 수 있다. 참고로, 도 1을 도시함에 있어, 상기 제1 내지 제2 프레임(111, 112)과 상기 몸체(113)의 배치관계가 잘 나타날 수 있도록, 상기 몰딩부(140)는 미도시 하였다.
상기 몰딩부(140)는 발광소자(120) 위에 제공될 수 있다. 상기 몰딩부(140)는 상기 제1 내지 제2 프레임(111, 112) 위에 배치될 수 있다. 상기 몰딩부(140)는 상기 패키지 몸체(110)에 의하여 제공된 캐비티(C)에 배치될 수 있다.
상기 몰딩부(140)는 절연물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부(140)는 상기 발광소자(120)로부터 방출되는 빛을 입사 받고, 파장 변환된 빛을 제공하는 파장변환 수단을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 몰딩부(140)는 형광체, 양자점 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 할 수 있다.
한편, 이상에서 설명된 발광소자 패키지에는 예로서 플립칩 발광소자가 제공될 수 있다. 예로서, 플립칩 발광소자는 6면 방향으로 빛이 방출되는 투과형 플립칩 발광소자로 제공될 수 있으며, 5면 방향으로 빛이 방출되는 반사형 플립칩 발광소자로 제공될 수도 있다.
상기 5면 방향으로 빛이 방출되는 반사형 플립칩 발광소자는 상기 패키지 패키지 몸체(110)에 가까운 방향으로 반사층이 배치된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 반사형 플립칩 발광소자는 제1 및 제2 본딩부와 발광구조물 사이에 절연성 반사층(예를 들어 Distributed Bragg Reflector, Omni Directional Reflector 등) 및/또는 전도성 반사층(예를 들어 Ag, Al, Ni, Au 등)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 6면 방향으로 빛이 방출되는 플립칩 발광소자는 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 본딩부, 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 본딩부를 가지며, 상기 제1 본딩부와 상기 제2 본딩부 사이에서 빛이 방출되는 일반적인 수평형 발광소자로 제공될 수 있다.
또한, 상기 6면 방향으로 빛이 방출되는 플립칩 발광소자는, 상기 제1 및 제2 본딩부 사이에 반사층이 배치된 반사 영역과 빛이 방출되는 투과 영역을 모두 포함하는 투과형 플립칩 발광소자로 제공될 수 있다.
여기서, 투과형 플립칩 발광소자는 상부면, 4개의 측면, 하부면의 6면으로 빛이 방출되는 소자를 의미한다. 또한, 반사형 플립칩 발광소자는 상부면, 4개의 측면의 5면으로 빛이 방출되는 소자를 의미한다.
한편, 이상에서 설명된 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장되어 공급될 수도 있다.
그런데, 종래 발광소자 패키지가 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장 됨에 있어 리플로우(reflow) 등의 고온 공정이 적용될 수 있다. 이때, 리플로우 공정에서, 발광소자 패키지에 제공된 리드 프레임과 발광소자 간의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되어 전기적 연결 및 물리적 결합의 안정성이 약화될 수 있게 된다.
그러나, 실시예에 따른 발광소자 패키지 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 실시예에 따른 발광소자의 제1 내지 본딩부는 개구부에 배치된 도전층을 통하여 구동 전원을 제공 받을 수도 있다. 그리고, 개구부에 배치된 도전층의 용융점이 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 높은 값을 갖도록 선택될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 발광소자 소자 패키지(100)는 메인 기판 등에 리플로우(reflow) 공정을 통해 본딩되는 경우에도 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되지 않으므로 전기적 연결 및 물리적 본딩력이 열화되지 않는 장점이 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자 패키지(100) 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체(110)가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시예에 의하면, 패키지 몸체(110)가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
<제2 실시예>
도 4는 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지(102)의 평면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 발광소자 패키지의 D-D 선에 따른 단면도이다. 또한 도 6은 도 5에 도시된 발광소자 패키지의 B 부분의 확대도이다.
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있다. 예를 들어, 제2 실시예는 패키지 몸체(110)와 패키지 몸체(110) 상에 배치된 복수의 발광소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 발광소자(120)는 제1 내재 제7 발광소자(120A,120B,120C,120D,120E,120F,120G)를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 않는다.
상기 패키지 몸체(110)는 복수의 프레임을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 패키지 몸체(110)는 상호 이격된 제1 프레임(111A), 제2 프레임(112A)을 포함할 수 있다.
또한 상기 패키지 몸체(110)는 지지부 기능을 하는 몸체(113)를 포함할 수 있고, 발광소자(120)와 중첩되는 상부 영역에 수지부(130)를 포함하여 패키지 몸체와 발광소자 간의 본딩 결합력을 향상시킬 수 있다.
또한 상기 수지부(130)는 상기 발광소자(120)의 외측으로 연장될 수 있고, 이 경우 본딩 진행시 페이스트 등의 측면확장을 차단하여 전기적 단락을 방지하여 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자의 인접 배치에 따라 광 흡수 이슈가 있어서 광 효율이 저하되는 문제를 해결할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 패키지 몸체와 발광소자 간의 본딩 결합력을 향상킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는, 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자가 인접하여 배치됨에 따라 유발되는 발열에 따른 조명장치의 열적, 전기적 신뢰성의 이슈를 해소할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공하고자 한다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위해, 실시예에서 상기 패키지 몸체(110)는 발광소자(120) 주위에 제5 수지부(135)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제5 수지부(135)는 상기 발광소자(120) 아래 및/또는 측면에 배치되어 실링(sealing) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 제5 수지부(135)는 상기 발광소자(120)와 상기 제1 내지 제2 프레임(111, 112) 간의 접착력을 향상시킬 수도 있다.
이하 도 6을 참조하여 제2 실시예의 주된 기술적 특징을 좀 더 상술하기로 한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는, 도 6과 같이, 제1, 제2 발광소자(120A, 120B) 의 아래 또는 주위에 제5 수지부(135)를 포함하여 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)와 상기 제1 내지 제2 프레임(111, 112) 간의 접착력을 향상시킬 수 있고, 또한 상기 제5 수지부(135)가 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)에서 방출하는 광을 반사하는 경우 발광소자 패키지(100)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 프레임(111)은 그 상면에 제공되는 제3 상부 리세스(R3)를 포함하고, 상기 제2 프레임(112)은 그 상면에 제공되는 제4 상부 리세스(R4)를 포함할 수 있다.
상기 제3 상부 리세스(R3)는 상기 제1 프레임(111)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 제공될 수 있다. 상기 제3 상부 리세스(R3)는 상기 제1 개구부(TH1)로부터 상기 패키지 몸체(110)의 외측 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 상기 제3 상부 리세스(R3)의 측면은 경사면을 가질 수 있고, 곡률을 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 상부 리세스(R3)가 구형 형상으로 구성되고, 그 측면이 원형 형상으로 구성될 수 있다.
상기 제4 상부 리세스(R4)는 상기 제2 프레임(112)의 상면에 제공될 수 있다. 상기 제4 상부 리세스(R4)는 상기 제2 프레임(112)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 제공될 수 있다. 또한, 실시예에 의하면, 상기 제4 상부 리세스(R4)의 측면은 경사면을 가질 수 있고, 곡률을 가질 수 있다. 또한, 상기 제4 상부 리세스(R4)가 구형 형상으로 구성되고, 그 측면이 원형 형상으로 구성될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 도 6과 같이 제3, 제4 상부 리세스(R3, R4)에 제5 수지부(135)를 포함할 수 있다. 예로서, 상기 제5 수지부(135)는 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질, 에폭시 계열의 물질과 실리콘 계열의 물질을 포함하는 하이브리드(hybrid) 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제5 수지부(135)는 상기 제1 내지 제2 프레임(111, 112)과 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B) 사이에 배치될 수 있으며, 이에 따라, 상기 제3 상부 리세스(R3)와 상기 제4 상부 리세스(R4)에 채워진 상기 제5 수지부(135)가 상기 제1 내지 제4 본딩부(121, 122, 121b,122b) 주변을 효과적으로 밀봉할 수 있게 된다.
또한, 상기 제3 상부 리세스(R3)와 상기 제4 상부 리세스(R4)가 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B) 아래에 상기 제5 수지부(135)가 제공될 수 있는 충분한 공간을 제공할 수 있다. 상기 제3 상부 리세스(R3)와 상기 제4 상부 리세스(R4)는 상기 제1 발광소자(120A) 하부에 일종의 언더필(under fill) 공정이 수행될 수 있는 적정 공간을 제공할 수 있다.
이에 따라, 상기 제3 상부 리세스(R3)와 상기 제4 상부 리세스(R4)에 채워진 상기 제5 수지부(135)가 상기 제1 내지 제4 본딩부(121, 122, 121b,122b) 주변을 효과적으로 밀봉할 수 있게 된다.
또한, 실시예는 상기 몸체(113)의 리세스(R) 내에 배치되는 상기 수지부(130)를 통해 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)와 상기 패키지 몸체(110)를 고정한 후 상기 제5 수지부(135)를 상기 제3, 제4 상부 리세스(R3, R4)에 배치하여 상기 제1 내지 제4 본딩부(121, 122, 121b,122b) 주변을 밀봉할 수 있는 기술적 효과가 있다.
또한, 실시예에서 상기 제3 및 제4 리세스(R3, R4)가 상기 제1 내지 제4 본딩부(121, 122, 121b,122b)의 일부 영역을 감싸며 배치되는 경우, 상기 제1 내지 제4 도전층(121, 122, 123,124)이 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)의 측면으로 연장되는 것을 차단하여 활성층에서의 전기적 단락 문제를 더 효과적으로 개선할 수 있다.
또한 상기 제5 수지부(135)는 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B) 아래에 배치되어 실링(sealing) 기능을 수행할 수 있다. 또한, 상기 제5 수지부(135)는 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)와 상기 제1 내지 제2 프레임(111, 112) 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제5 수지부(135)가 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)에서 방출하는 광을 반사할 수 있도록 화이트 실리콘으로 구성되거나 TiO2와 같은 반사 특성이 있는 물질을 포함하는 경우, 상기 제5 수지부(135)는 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)로부터 제공되는 빛을 상기 패키지 몸체(110)의 상부 방향으로 반사시켜 발광소자 패키지(100)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제5 수지부(135)가 상기 제3, 제4 상부 리세스(R3, R4)를 채우도록 배치되는 경우, 전술한 바와 같이 상기 제3, 제4 상부 리세스(R3, R4)가 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)의 일부 영역을 감싸며 배치되기 때문에 상기 제3, 제4 상부 리세스(R3, R4)가 배치된 영역에서 반사율이 높아질 수 있다. 따라서, 상기 발광소자 패키지(100)의 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
또한, 상기 제5 수지부(135)가 방열부재의 기능을 할수도 있다. 예를 들어, 상기 제5 수지부(135)가 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질, 에폭시 계열의 물질과 실리콘 계열의 물질을 포함하는 하이브리드(hybrid) 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이를 통해, 상기 제5 수지부(135)가 열 전도성이 좋은 물질을 포함하는 경우, 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)를 상기 패키지 몸체(110)에 안정적으로 고정시킬 뿐만 아니라, 상기 발광소자(120)에서 생성되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제1, 제2 발광소자(120A, 120B)에서 상기 패키지 몸체(110)에 안정적으로 고정될 수 있게 되며, 효과적으로 열 방출이 수행될 수 있으므로 상기 발광소자의 광 추출 효율이 향상될 수 있게 된다. 이를 통해, 실시예는 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자가 인접하여 배치됨에 따라 유발되는 발열에 따른 조명장치의 열적, 전기적 신뢰성의 이슈를 해소할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
이에 따라 실시예는 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자의 인접 배치에 따른 광 효율 저하의 문제를 해결하여 광도를 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예에 의하면, 패키지 몸체와 발광소자 간의 본딩 결합력을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
또한 실시예는 발광소자 조명장치에서 복수의 발광소자가 인접하여 배치됨에 따라 유발되는 발열에 따른 조명장치의 열적, 전기적 신뢰성의 이슈를 해소할 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 공정 효율 향상 및 구조 변경을 통하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지, 이의 제조방법 및 이를 포함한 광원장치를 제공할 수 있다.
<발광소자 패키지에 적용된 플립칩 발광소자의 예>
이하 실시예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 플립칩 발광소자의 예를 설명하기로 한다.
먼저, 도 7 및 도8을 참조하여 실시예에 따른 발광소자를 설명하기로 한다.
도 7은 실시예에 따른 발광소자를 나타낸 평면도이고, 도 8은 도 7에 도시된 발광소자의 A-A 선에 따른 단면도이다.
한편, 이해를 돕기 위해, 도 7을 도시함에 있어, 제1 본딩부(1171)와 제2 본딩부(1172) 아래에 배치되지만, 상기 제1 본딩부(1171)에 전기적으로 연결된 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 본딩부(1172)에 전기적으로 연결된 제2 서브전극(1142)이 보일 수 있도록 도시되었다.
실시예에 따른 발광소자(1100)는 기판(1105) 위에 배치된 반도체 구조물(1110)을 포함할 수 있다.
상기 기판(1105)은 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 예로서, 상기 기판(1105)은 상부 면에 요철 패턴이 형성된 PSS(Patterned Sapphire Substrate)로 제공될 수 있다.
상기 반도체 구조물(1110)은 제1 도전형 반도체층(1111), 활성층(1112), 제2 도전형 반도체층(1113)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(1112)은 상기 제1 도전형 반도체층(1111)과 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 사이에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제1 도전형 반도체층(1111) 위에 상기 활성층(1112)이 배치되고, 상기 활성층(1112) 위에 상기 제2 도전형 반도체층(1113)이 배치될 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 제1 도전형 반도체층(1111)은 n형 반도체층으로 제공되고, 상기 제2 도전형 반도체층(1113)은 p형 반도체층으로 제공될 수 있다. 물론, 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 도전형 반도체층(1111)이 p형 반도체층으로 제공되고, 상기 제2 도전형 반도체층(1113)이 n형 반도체층으로 제공될 수도 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 상기 제1 도전형 반도체층(1111)이 n형 반도체층으로 제공되고 상기 제2 도전형 반도체층(1113)이 p형 반도체층으로 제공된 경우를 기준으로 설명하기로 한다.
실시예에 따른 발광소자(1100)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 오믹접촉층(1130)을 포함할 수 있다. 상기 오믹접촉층(1130)은 전류 확산을 향상시켜 광출력을 증가시킬 수 있다. 상기 오믹접촉층(1130)의 배치 위치 및 형상에 대해서는 실시예에 따른 발광소자 제조방법을 설명하면서 더 살펴 보기로 한다.
예로서, 상기 오믹접촉층(1130)은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 오믹접촉층(1130)은 투광성의 물질을 포함할 수 있다.
상기 오믹접촉층(1130)은, 예를 들어 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO nitride), 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, Ni/IrOx/Au/ITO, Pt, Ni, Au, Rh, Pd를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자(1100)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 반사층(1160)을 포함할 수 있다. 상기 반사층(1160)은 제1 반사층(1161), 제2 반사층(1162), 제3 반사층(1163)을 포함할 수 있다. 상기 반사층(1160)은 상기 오믹접촉층(1130) 위에 배치될 수 있다.
상기 제2 반사층(1162)은 상기 오믹접촉층(1130)을 노출시키는 제1 개구부(h1)를 포함할 수 있다. 상기 제2 반사층(1162)은 상기 오믹접촉층(1130) 위에 배치된 복수의 제1 개구부(h1)를 포함할 수 있다.
상기 제1 반사층(1161)은 상기 제1 도전형 반도체층(1111)의 상부 면을 노출시키는 복수의 제2 개구부(h2)를 포함할 수 있다.
상기 제3 반사층(1163)은 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162) 사이에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제3 반사층(1163)은 상기 제1 반사층(1161)과 연결될 수 있다. 또한, 상기 제3 반사층(1163)은 상기 제2 반사층(1162)과 연결될 수 있다. 상기 제3 반사층(1163)은 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)에 물리적으로 직접 접촉되어 배치될 수 있다.
예로서, 상기 제3 반사층(1163)의 폭(W5)은 도 3을 참조하여 설명된 상기 제1 리세스(R)의 폭(W4)에 비하여 더 작게 제공될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제3 반사층(1163) 사이로 방출되는 빛이 상기 제1 리세스(R) 영역에 배치된 상기 수지부(130)로 입사될 수 있다. 상기 발광소자의 하부 방향으로 방출된 빛이 상기 수지부(130)에 의하여 광 확산될 수 있고, 광 추출효율이 향상될 수 있게 된다.
또한, 상기 제2 반사층(1162)과 상기 제3 반사층(1163) 사이로 방출되는 빛이 상기 리세스(R) 영역에 배치된 상기 수지부(130)로 입사될 수 있다. 상기 발광소자의 하부 방향으로 방출된 빛이 상기 수지부(130)에 의하여 광 확산될 수 있고, 광 추출효율이 향상될 수 있게 된다.
실시예에 따른 상기 반사층(1160)은 상기 오믹접촉층(1130)에 제공된 복수의 컨택홀을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 접촉될 수 있다. 상기 반사층(1160)은 상기 오믹접촉층(1130)에 제공된 복수의 컨택홀을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)의 상부 면에 물리적으로 접촉될 수 있다.
실시예에 따른 오믹접촉층(1130)의 형상 및 상기 반사층(1160)의 형상은 실시예에 따른 발광소자 제조방법을 설명하면서 더 살펴 보기로 한다.
상기 반사층(1160)은 절연성 반사층으로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 반사층(1160)은 DBR(Distributed Bragg Reflector)층으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 반사층(1160)은 ODR(Omni Directional Reflector)층으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 반사층(1160)은 DBR층과 ODR층이 적층되어 제공될 수도 있다.
실시예에 따른 발광소자(1100)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 서브전극(1141)과 제2 서브전극(1142)을 포함할 수 있다.
상기 제1 서브전극(1141)은 상기 제2 개구부(h2) 내부에서 상기 제1 도전형 반도체층(1111)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 서브전극(1141)은 상기 제1 도전형 반도체층(1111) 위에 배치될 수 있다. 예로서, 실시예에 따른 발광소자(1100)에 의하면, 상기 제1 서브전극(1141)은 상기 제2 도전형 반도체층(1113), 상기 활성층(1112)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(1111)의 일부 영역까지 배치되는 리세스 내에서 상기 제1 도전형 반도체층(1111)의 상면에 배치될 수 있다.
상기 제1 서브전극(1141)은 상기 제1 반사층(1161)에 제공된 제2 개구부(h2)를 통하여 상기 제1 도전형 반도체층(1111)의 상면에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 개구부(h2)와 상기 리세스는 수직으로 중첩할 수 있고 예로서, 상기 제1 서브전극(1141)은, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 리세스 영역에서 상기 제1 도전형 반도체층(1111)의 상면에 직접 접촉될 수 있다.
상기 제2 서브전극(1142)은 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 서브전극(1142)은 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 위에 배치될 수 있다. 실시예에 의하면, 상기 제2 서브전극(1142)과 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 사이에 상기 오믹접촉층(1130)이 배치될 수 있다.
상기 제2 서브전극(1142)은 상기 제2 반사층(1162)에 제공된 제1 개구부(h1)를 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예로서, 상기 제2 서브전극(1142)은, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 P 영역에서 상기 오믹접촉층(1130)을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 서브전극(1142)은, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 P 영역에서 상기 제2 반사층(1162)에 제공된 복수의 제1 개구부(h1)를 통하여 상기 오믹접촉층(1130)의 상면에 직접 접촉될 수 있다.
실시예에 의하면, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 서브전극(1142)은 서로 극성을 가질 수 있고, 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제1 서브전극(1141)은 예로서 복수의 라인 형상으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 서브전극(1142)은 예로서 복수의 라인 형상으로 제공될 수 있다. 상기 제1 서브전극(1141)은 이웃된 복수의 제2 서브전극(1142) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 서브전극(1142)은 이웃된 복수의 제1 서브전극(1141) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 서브전극(1142)이 서로 다른 극성으로 구성되는 경우, 서로 다른 개수의 전극으로 배치될 수 있다. 예를 들어 상기 제1 서브전극(1141)이 n 전극으로, 상기 제2 서브전극(1142)이 p 전극으로 구성되는 경우 상기 제1 서브전극(1141)보다 상기 제2 서브전극(1142)의 개수가 더 많을 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층(1113)과 상기 제1 도전형 반도체층(1111)의 전기 전도도 및/또는 저항이 서로 다른 경우, 상기 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 서브전극(1142)에 의해 상기 반도체 구조물(1110)로 주입되는 전자와 정공의 균형을 맞출 수 있고 따라서 상기 발광소자의 광학적 특성이 개선될 수 있다.
상기 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 서브전극(1142)은 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 서브전극(1142)은 오믹 전극일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 서브전극(1142)은 ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나 또는 이들 중 2개 이상의 물질의 합금일 수 있다.
실시예에 따른 발광소자(1100)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 보호층(1150)을 포함할 수 있다.
상기 보호층(1150)은 상기 제2 서브전극(1142)을 노출시키는 복수의 제3 개구부(h3)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 제3 개구부(h3)는 상기 제2 서브전극(1142)에 제공된 복수의 PB 영역에 대응되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 보호층(1150)은 상기 제1 서브전극(1141)을 노출시키는 복수의 제4 개구부(h4)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 제4 개구부(h4)는 상기 제1 서브전극(1141)에 제공된 복수의 NB 영역에 대응되어 배치될 수 있다.
상기 보호층(1150)은 상기 반사층(1160) 위에 배치될 수 있다. 상기 보호층(1150)은 상기 제1 반사층(1161), 상기 제2 반사층(1162), 상기 제3 반사층(1163) 위에 배치될 수 있다.
예로서, 상기 보호층(1150)은 절연물질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(1150)은 SixOy, SiOxNy, SixNy, AlxOy 를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자(1100)는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 보호층(1150) 위에 배치된 제1 본딩부(1171)와 제2 본딩부(1172)를 포함할 수 있다.
상기 제1 본딩부(1171)는 상기 제1 반사층(1161) 위에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 본딩부(1172)는 상기 제2 반사층(1162) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 본딩부(1172)는 상기 제1 본딩부(1171)와 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제1 본딩부(1171)는 복수의 NB 영역에서 상기 보호층(1150)에 제공된 복수의 상기 제4 개구부(h4)를 통하여 상기 제1 서브전극(1141)의 상부 면에 접촉될 수 있다. 상기 복수의 NB 영역은 상기 제2 개구부(h2)와 수직으로 어긋나도록 배치될 수 있다. 상기 복수의 NB 영역과 상기 제2 개구부(h2)가 서로 수직으로 어긋나는 경우, 상기 제1 본딩부(1171)로 주입되는 전류가 상기 제1 서브전극(1141)의 수평 방향으로 골고루 퍼질 수 있고, 따라서 상기 복수의 NB 영역에서 전류가 골고루 주입될 수 있다.
또한, 상기 제2 본딩부(1172)는 복수의 PB 영역에서 상기 보호층(1150)에 제공된 복수의 상기 제3 개구부(h3)를 통하여 상기 제2 서브전극(1142)의 상부 면에 접촉될 수 있다. 상기 복수의 PB 영역과 상기 복수의 제1 개구부(h1)가 수직으로 중첩되지 않도록 하는 경우 상기 제2 본딩부(1172)로 주입되는 전류가 상기 제2 서브전극(1142)의 수평 방향으로 골고루 퍼질 수 있고, 따라서 상기 복수의 PB 영역에서 전류가 골고루 주입될 수 있다.
이와 같이 실시예에 따른 발광소자(1100)에 의하면, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제1 서브전극(1141)은 상기 복수의 제4 개구부(h4) 영역에서 접촉될 수 있다. 또한, 상기 제2 본딩부(1172)와 상기 제2 서브전극(1142)이 복수의 영역에서 접촉될 수 있다. 이에 따라, 실시예에 의하면, 복수의 영역을 통해 전원이 공급될 수 있으므로, 접촉 면적 증가 및 접촉 영역의 분산에 따라 전류 분산 효과가 발생되고 동작전압이 감소될 수 있는 장점이 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자(1100)에 의하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 반사층(1161)이 상기 제1 서브전극(1141) 아래에 배치되며, 상기 제2 반사층(1162)이 상기 제2 서브전극(1142) 아래에 배치된다. 이에 따라, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 상기 반도체 구조물(1110)의 활성층(1112)에서 발광되는 빛을 반사시켜 제1 서브전극(1141)과 제2 서브전극(1142)에서 광 흡수가 발생되는 것을 최소화하여 광도(Po)를 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 절연성 재료로 이루어지되, 상기 활성층(1112)에서 방출된 빛의 반사를 위하여 반사율이 높은 재료, 예를 들면 DBR 구조를 이룰 수 있다.
상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 굴절률이 다른 물질이 서로 반복하여 배치된 DBR 구조를 이룰 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 TiO2, SiO2, Ta2O5, HfO2 중 적어도 하나 이상을 포함하는 단층 또는 적층 구조로 배치될 수 있다.
또한, 다른 실시예에 의하면, 이에 한정하지 않고, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 상기 활성층(1112)에서 발광하는 빛의 파장에 따라 상기 활성층(1112)에서 발광하는 빛에 대한 반사도를 조절할 수 있도록 자유롭게 선택될 수 있다.
또한, 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 ODR층으로 제공될 수도 있다. 또 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 DBR층과 ODR층이 적층된 일종의 하이브리드(hybrid) 형태로 제공될 수도 있다.
실시예에 따른 발광소자가 플립칩 본딩 방식으로 실장되어 발광소자 패키지로 구현되는 경우, 상기 반도체 구조물(1110)에서 제공되는 빛은 상기 기판(1105)을 통하여 방출될 수 있다. 상기 반도체 구조물(1110)에서 방출되는 빛은 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)에서 반사되어 상기 기판(1105) 방향으로 방출될 수 있다.
또한, 상기 반도체 구조물(1110)에서 방출되는 빛은 상기 반도체 구조물(1110)의 측면 방향으로도 방출될 수 있다. 또한, 상기 반도체 구조물(1110)에서 방출되는 빛은, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 배치된 면 중에서, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 제공되지 않은 영역을 통하여 외부로 방출될 수 있다.
구체적으로, 상기 반도체 구조물(1110)에서 방출되는 빛은, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 배치된 면 중에서, 상기 제1 반사층(1161), 상기 제2 반사층(1162), 상기 제3 반사층(1163)이 제공되지 않은 영역을 통하여 외부로 방출될 수 있다.
이에 따라, 실시예에 따른 발광소자(1100)는 상기 반도체 구조물(1110)을 둘러싼 6면 방향으로 빛을 방출할 수 있게 되며, 광도를 현저하게 향상시킬 수 있다.
한편, 실시예에 따른 발광소자에 의하면, 발광소자(1100)의 상부 방향에서 보았을 때, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합은, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 배치된 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체 면적의 60%에 비해 같거나 작게 제공될 수 있다.
예로서, 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체 면적은 상기 반도체 구조물(1110)의 제1 도전형 반도체층(1111)의 하부 면의 가로 길이 및 세로 길이에 의하여 정의되는 면적에 대응될 수 있다. 또한, 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체 면적은 상기 기판(1105)의 상부 면 또는 하부 면의 면적에 대응될 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 60%에 비해 같거나 작게 제공되도록 함으로써, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 배치된 면으로 방출되는 빛의 양이 증가될 수 있게 된다. 이에 따라, 실시예에 의하면, 상기 발광소자(1100)의 6면 방향으로 방출되는 빛의 양이 많아지게 되므로 광 추출 효율이 향상되고 광도(Po)가 증가될 수 있게 된다.
또한, 상기 발광소자(1100)의 상부 방향에서 보았을 때, 상기 제1 본딩부(1171)의 면적과 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합은 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 30%에 비해 같거나 크게 제공될 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 30%에 비해 같거나 크게 제공되도록 함으로써, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)를 통하여 안정적인 실장이 수행될 수 있고, 상기 발광소자(1100)의 전기적인 특성을 확보할 수 있게 된다.
실시예에 따른 발광소자(1100)는, 광 추출 효율 및 본딩의 안정성 확보를 고려하여, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 30% 이상이고 60% 이하로 선택될 수 있다.
즉, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 30% 이상 내지 100% 이하인 경우, 상기 발광소자(1100)의 전기적 특성을 확보하고, 발광소자 패키지에 실장되는 본딩력을 확보하여 안정적인 실장이 수행될 수 있다.
또한, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 0% 초과 내지 60% 이하인 경우, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 배치된 면으로 방출되는 광량이 증가하여 상기 발광소자(1100)의 광추출 효율이 향상되고, 광도(Po)가 증가될 수 있다.
실시예에서는 상기 발광소자(1100)의 전기적 특성과 발광소자 패키지에 실장되는 본딩력을 확보하고, 광도를 증가시키기 위해, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 30% 이상 내지 60% 이하로 선택하였다.
또한, 실시예에 따른 발광소자(1100)에 의하면, 상기 제3 반사층(1163)이 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172) 사이에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제3 반사층(1163)의 상기 발광소자(1100)의 장축 방향에 따른 길이(W5)는 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172) 사이의 간격에 대응되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 제3 반사층(1163)의 면적은 예로서 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체의 10% 이상이고 25% 이하로 제공될 수 있다.
상기 제3 반사층(1163)의 면적이 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체의 10% 이상일 때, 상기 발광소자의 하부에 배치되는 패키지 몸체가 변색되거나 균열의 발생을 방지할 수 있고, 25% 이하일 경우 상기 발광소자의 6면으로 발광하도록 하는 광추출효율을 확보하기에 유리하다.
또한, 다른 실시예에서는 이에 한정하지 않고 상기 광추출효율을 더 크게 확보하기 위해 상기 제3 반사층(1163)의 면적을 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체의 0% 초과 내지 10% 미만으로 배치할 수 있고, 상기 패키지 몸체에 변색 또는 균열의 발생을 방지하기 위해 상기 제3 반사층(1163)의 면적을 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체의 25% 초과 내지 100% 미만으로 배치할 수 있다.
또한, 상기 발광소자(1100)의 장축 방향에 배치된 측면과 이웃하는 상기 제1 본딩부(1171) 또는 상기 제2 본딩부(1172) 사이에 제공된 제2 영역으로 상기 반도체 구조물(1110)에서 생성된 빛이 투과되어 방출될 수 있다.
또한, 상기 발광소자(1100)의 단축 방향에 배치된 측면과 이웃하는 상기 제1 본딩부(1171) 또는 상기 제2 본딩부(1172) 사이에 제공된 제3 영역으로 상기 발광구조물에서 생성된 빛이 투과되어 방출될 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 제1 반사층(1161)의 크기는 상기 제1 본딩부(1171)의 크기에 비하여 수 마이크로 미터 더 크게 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 반사층(1161)의 면적은 상기 제1 본딩부(1171)의 면적을 완전히 덮을 수 있을 정도의 크기로 제공될 수 있다. 공정 오차를 고려할 때, 상기 제1 반사층(1161)의 한 변의 길이는 상기 제1 본딩부(1171)의 한 변의 길이에 비해 예로서 4 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터 정도 더 크게 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2 반사층(1162)의 크기는 상기 제2 본딩부(1172)의 크기에 비하여 수 마이크로 미터 더 크게 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 반사층(1162)의 면적은 상기 제2 본딩부(1172)의 면적을 완전히 덮을 수 있을 정도의 크기로 제공될 수 있다. 공정 오차를 고려할 때, 상기 제2 반사층(1162)의 한 변의 길이는 상기 제2 본딩부(1172)의 한 변의 길이에 비해 예로서 4 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터 정도 더 크게 제공될 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)에 의하여, 상기 반도체 구조물(1110)로부터 방출되는 빛이 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)에 입사되지 않고 반사될 수 있게 된다. 이에 따라, 실시예에 의하면, 상기 반도체 구조물(1110)에서 생성되어 방출되는 빛이 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)에 입사되어 손실되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 발광소자(1100)에 의하면, 상기 제3 반사층(1163)이 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172) 사이에 배치되므로, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172) 사이로 방출되는 빛의 양을 조절할 수 있게 된다.
앞에서 설명된 바와 같이, 실시예에 따른 발광소자(1100)는 예를 들어 플립칩 본딩 방식으로 실장되어 발광소자 패키지 형태로 제공될 수 있다. 이때, 발광소자(1100)가 실장되는 패키지 몸체가 수지 등으로 제공되는 경우, 상기 발광소자(1100)의 하부 영역에서, 상기 발광소자(1100)로부터 방출되는 단파장의 강한 빛에 의하여 패키지 몸체가 변색되거나 균열이 발생될 수 있다.
그러나, 실시예에 따른 발광소자(1100)에 의하면 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 배치된 영역 사이로 방출되는 빛의 양을 조절할 수 있으므로, 상기 발광소자(1100)의 하부 영역에 배치된 패키지 몸체가 변색되거나 균열되는 것을 방지할 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 제1 본딩부(1171), 상기 제2 본딩부(1172), 상기 제3 반사층(1163)이 배치된 상기 발광소자(1100)의 상부 면의 20% 이상 면적에서 상기 반도체 구조물(1110)에서 생성된 빛이 투과되어 방출될 수 있다.
이에 따라, 실시예에 의하면, 상기 발광소자(1100)의 6면 방향으로 방출되는 빛의 양이 많아지게 되므로 광 추출 효율이 향상되고 광도(Po)가 증가될 수 있게 된다. 또한, 상기 발광소자(1100)의 하부 면에 근접하게 배치된 패키지 몸체가 변색되거나 균열되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 실시예예 따른 발광소자(1100)에 의하면, 상기 오믹접촉층(1130)에 복수의 컨택홀(C1, C2, C3)이 제공될 수 있다. 상기 오믹접촉층(1130)에 제공된 복수의 컨택홀(C1, C2, C3)을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)과 상기 반사층(1160)이 접착될 수 있다. 상기 반사층(1160)이 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 직접 접촉될 수 있게 됨으로써, 상기 반사층(1160)이 상기 오믹접촉층(1130)에 접촉되는 것에 비하여 접착력이 향상될 수 있게 된다.
상기 반사층(1160)이 상기 오믹접촉층(1130)에만 직접 접촉되는 경우, 상기 반사층(1160)과 상기 오믹접촉층(1130) 간의 결합력 또는 접착력이 약화될 수도 있다. 예를 들어, 절연층과 금속층이 결합되는 경우, 물질 상호 간의 결합력 또는 접착력이 약화될 수도 있다.
예로서, 상기 반사층(1160)과 상기 오믹접촉층(1130) 간의 결합력 또는 접착력이 약한 경우, 두 층 간에 박리가 발생될 수 있다. 이와 같이 상기 반사층(1160)과 상기 오믹접촉층(1130) 사이에 박리가 발생되면 발광소자(1100)의 특성이 열화될 수 있으며, 또한 발광소자(1100)의 신뢰성을 확보할 수 없게 된다.
그러나, 실시예에 의하면, 상기 반사층(1160)이 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 직접 접촉될 수 있으므로, 상기 반사층(1160), 상기 오믹접촉층(1130), 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 간의 결합력 및 접착력이 안정적으로 제공될 수 있게 된다.
따라서, 실시예에 의하면, 상기 반사층(1160)과 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 간의 결합력이 안정적으로 제공될 수 있으므로, 상기 반사층(1160)이 상기 오믹접촉층(1130)으로부터 박리되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 반사층(1160)과 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 간의 결합력이 안정적으로 제공될 수 있으므로 발광소자(1100)의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 이상에서 설명된 바와 같이, 상기 오믹접촉층(1130)에 복수의 컨택홀(C1, C2, C3)이 제공될 수 있다. 상기 활성층(1112)으로부터 발광된 빛은 상기 오믹접촉층(1130)에 제공된 복수의 컨택홀(C1, C2, C3)을 통해 상기 반사층(1160)에 입사되어 반사될 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 활성층(1112)에서 생성된 빛이 상기 오믹접촉층(1130)에 입사되어 손실되는 것을 감소시킬 수 있게 되며 광 추출 효율이 향상될 수 있게 된다. 이에 따라, 실시예에 따른 발광소자(1100)에 의하면 광도가 향상될 수 있게 된다.
다음으로, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 플립칩 발광소자의 다른 예를 설명하기로 한다.
먼저, 도 9 및 도 10을 참조하여 실시예에 따른 발광소자를 설명하기로 한다. 도 9는 실시예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 발광소자의 전극 배치를 설명하는 평면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 발광소자의 F-F 선에 따른 단면도이다.
한편, 이해를 돕기 위해, 도 9를 도시함에 있어, 제1 전극(127)과 제2 전극(128)의 상대적인 배치 관계 만을 개념적으로 도시하였다. 상기 제1 전극(127)은 제1 본딩부(121)와 제1 가지전극(125)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(128)은 제2 본딩부(122)와 제2 가지전극(126)을 포함할 수 있다.
도 7의 플립칩 발광소자를 배치한 실시예와 다르게 상기 제1 발광소자(120A)의 제1 및 제2 본딩부(121,122)의 면적과 상기 제1 발광소자(120A)의 발광 구조물(123)의 면적의 비율이 상이할 수 있다. 실시예에 따른 발광소자는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 기판(124) 위에 배치된 발광 구조물(123)을 포함할 수 있다.
상기 기판(124)은 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 예로서, 상기 기판(124)은 상부 면에 요철 패턴이 형성된 PSS(Patterned Sapphire Substrate)로 제공될 수 있다.
상기 발광 구조물(123)은 제1 도전형 반도체층(123a), 활성층(123b), 제2 도전형 반도체층(123c)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(123b)은 상기 제1 도전형 반도체층(123a)과 상기 제2 도전형 반도체층(123c) 사이에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제1 도전형 반도체층(123a) 위에 상기 활성층(123b)이 배치되고, 상기 활성층(123b) 위에 상기 제2 도전형 반도체층(123c)이 배치될 수 있다.
실시예에 의하면, 상기 제1 도전형 반도체층(123a)은 n형 반도체층으로 제공되고, 상기 제2 도전형 반도체층(123c)은 p형 반도체층으로 제공될 수 있다. 물론, 다른 실시예에 의하면, 상기 제1 도전형 반도체층(123a)이 p형 반도체층으로 제공되고, 상기 제2 도전형 반도체층(123c)이 n형 반도체층으로 제공될 수도 있다.
실시예에 따른 발광소자는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 전극(127)과 제2 전극(128)을 포함할 수 있다.
상기 제1 전극(127)은 제1 본딩부(121)와 제1 가지전극(125)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(127)은 상기 제2 도전형 반도체층(123c)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 가지전극(125)은 상기 제1 본딩부(121)로부터 분기되어 배치될 수 있다. 상기 제1 가지전극(125)은 상기 제1 본딩부(121)로부터 분기된 복수의 가지전극을 포함할 수 있다.
상기 제2 전극(128)은 제2 본딩부(122)와 제2 가지전극(126)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(128)은 상기 제1 도전형 반도체층(123a)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 가지전극(126)은 상기 제2 본딩부(122)로부터 분기되어 배치될 수 있다. 상기 제2 가지전극(126)은 상기 제2 본딩부(122)로부터 분기된 복수의 가지전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 가지전극(125)와 상기 제2 가지전극(126)은 핑거(finger) 형상으로 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 상기 제1 가지전극(125)과 상기 제2 가지전극(126)에 의하여 상기 제1 본딩부(121)와 상기 제2 본딩부(122)를 통하여 공급되는 전원이 상기 발광 구조물(123) 전체로 확산되어 제공될 수 있게 된다.
상기 제1 전극(127)과 상기 제2 전극(128)은 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(127)과 상기 제2 전극(128)은 오믹 전극일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(127)과 상기 제2 전극(128)은 ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나 또는 이들 중 2개 이상의 물질의 합금일 수 있다.
한편, 상기 발광 구조물(123)에 보호층이 더 제공될 수도 있다. 상기 보호층은 상기 발광 구조물(123)의 상면에 제공될 수 있다. 또한, 상기 보호층은 상기 발광 구조물(123)의 측면에 제공될 수도 있다. 상기 보호층은 상기 제1 본딩부(121)와 상기 제2 본딩부(122)가 노출되도록 제공될 수 있다. 또한, 상기 보호층은 상기 기판(124)의 둘레 및 하면에도 선택적으로 제공될 수 있다.
예로서, 상기 보호층은 절연물질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층은 SixOy, SiOxNy, SixNy, AlxOy 를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자는, 상기 활성층(123b)에서 생성된 빛이 발광소자의 6면 방향으로 발광될 수 있다. 상기 활성층(123b)에서 생성된 빛이 발광소자의 상면, 하면, 4개의 측면을 통하여 6면 방향으로 방출될 수 있다.
상기 발광소자의 상면으로 방출되는 빛은, 앞서 설명된 리세스(R) 영역으로 입사될 수 있다.
참고로, 도 3을 참조하여 설명된 발광소자의 상하 배치 방향과 도 9 및 도 10에 도시된 발광소자의 상하 배치 방향은 서로 반대로 도시되어 있다.
도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 제1 본딩부(121)와 상기 제2 본딩부(122) 사이로 방출되는 빛이 상기 리세스(R) 영역에 배치된 상기 수지부(130)로 입사될 수 있다. 상기 발광소자의 하부 방향으로 방출된 빛이 상기 수지부(130)에 의하여 광 확산될 수 있고, 광 추출효율이 향상될 수 있게 된다.
또한, 실시예에 의하면, 상기 제1 및 제2 본딩부(121, 122)의 면적의 합은 상기 기판(124)의 상면 면적을 기준으로 10% 이하로 제공될 수 있다. 실시예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 발광소자로부터 방출되는 발광 면적을 확보하여 광추출 효율을 높이기 위해 상기 제1 및 제2 본딩부(121, 122)의 면적의 합은 상기 기판(124)의 상면 면적을 기준으로 10% 이하로 설정될 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 상기 제1 및 제2 본딩부(121, 122)의 면적의 합은 상기 기판(124)의 상면 면적을 기준으로 0.7% 이상으로 제공될 수 있다. 실시예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 실장되는 발광소자에 안정적인 본딩력을 제공하기 위해 상기 제1 및 제2 본딩부(121, 122)의 면적의 합은 상기 기판(124)의 상면 면적을 기준으로 0.7% 이상으로 설정될 수 있다.
예로서, 상기 제1 본딩부(121)의 상기 발광소자의 장축 방향에 따른 폭은 수십 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 제1 본딩부(121)의 폭은 예로서 70 마이크로 미터 내지 90 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1 본딩부(121)의 면적은 수천 제곱 마이크로 미터로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2 본딩부(122)의 상기 발광소자의 장축 방향에 따른 폭은 수십 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 제2 본딩부(122)의 폭은 예로서 70 마이크로 미터 내지 90 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 본딩부(122)의 면적은 수천 제곱 마이크로 미터로 제공될 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 및 제2 본딩부(121, 122)의 면적이 작게 제공됨에 따라, 상기 제1 발광소자(120A)의 하면으로 투과되는 빛의 양이 증대될 수 있다. 또한, 상기 제1 발광소자(120A) 아래에는 반사특성이 좋은 상기 수지부(130)가 제공될 수 있다. 따라서, 상기 제1 발광소자(120A)의 하부 방향으로 방출된 빛은 상기 수지부(130)에서 반사되어 발광소자 패키지의 상부 방향으로 효과적으로 방출되고 광 추출 효율이 향상될 수 있게 된다.
한편, 이상에서 설명된 실시예에 따른 발광소자 패키지는 상기 제1 및 제2 본딩부(121, 122)가 상기 제1 및 제2 도전층(321, 322)과 직접 접촉되는 경우를 기반으로 설명되었다.
그러나, 실시예에 따른 발광소자 패키지의 또 다른 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 본딩부(121, 122)와 상기 제1 및 제2 도전층(321, 322) 사이에 별도의 도전성 구성요소가 더 배치될 수도 있다.
한편, 설명된 실시예에 따른 발광소자 패키지는 광원 장치에 적용될 수 있다.
또한, 광원 장치는 산업 분야에 따라 표시 장치, 조명 장치, 헤드 램프 등을 포함할 수 있다.
광원 장치의 예로, 표시 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 위에 배치되는 반사판과, 광을 방출하며 발광 소자를 포함하는 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, 표시 장치는 컬러 필터를 포함하지 않고, 적색(Red), 녹색(Gren), 청색(Blue) 광을 방출하는 발광 소자가 각각 배치되는 구조를 이룰 수도 있다.
광원 장치의 또 다른 예로, 헤드 램프는 기판 상에 배치되는 발광소자 패키지를 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.
광원 장치의 다른 예인 조명 장치는 커버, 광원 모듈, 방열체, 전원 제공부, 내부 케이스, 소켓을 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 광원 장치는 부재와 홀더 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈은 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 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 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 특허청구범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 패키지 몸체, 111 제1 프레임, 112 제2 프레임, 113 몸체,
120 발광소자 121 제1 본딩부, 122 제2 본딩부, 123 발광 구조물, 124 기판,
130 수지부, 135 제5 수지부, 140 몰딩부
R 리세스, R3 제3 상부 리세스, R4 제4 상부 리세스
TH1 제1 개구부 TH2 제2 개구부

Claims (10)

  1. 서로 이격되어 배치되는 제1 및 제2 프레임;
    상기 제1 및 제2 프레임 사이에 배치되는 몸체;
    제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되는 활성층을 포함하는 발광구조물, 상기 발광구조물과 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 본딩부를 갖는 복수의 발광 소자; 및
    상기 몸체와 상기 복수의 발광 소자 사이에 배치되는 수지부;를 포함하고,
    상기 몸체는 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이의 상부 영역에 리세스를 포함하고,
    상기 수지부는 상기 리세스에 배치되며,
    상기 제1 및 제2 프레임은 제1 방향으로 연장되어 배치되고,
    상기 제1 및 제2 프레임은 각각 상기 제1 방향으로 이격되며, 상기 제1 및 제2 프레임의 상면과 하면을 관통하는 개구부를 포함하며,
    상기 제1 방향은 상기 제1 및 제2 프레임의 하면에서 상기 제1 및 제2 프레임의 상면을 향하는 제2 방향에 대해 수직인 방향이며,
    상기 복수의 발광 소자의 제1 및 제2 본딩부는 상기 제1 및 제2 프레임의 개구부 상에 각각 배치되고,
    상기 복수의 발광 소자는 상기 제1 방향으로 서로 이격되어 배치되는 발광 소자 패키지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수지부는,
    상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임의 길이방향과 나란히 배치되며,
    상기 개구부는,
    상기 제1 프레임에 형성된 제1 개구부; 및
    상기 제2 프레임에 형성된 제2 개구부를 포함하는 발광소자 패키지.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 개구부 및 상기 제2 개구부에는 각각 제1 도전층 및 제2 도전층이 배치되며,
    상기 제1 및 제2 개구부 각각은 상기 제1 및 제2 본딩부와 상기 제2 방향에 평행한 방향으로 서로 중첩되며,
    상기 수지부는,
    상기 복수의 발광소자의 측면으로 연장되는 발광소자 패키지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 몸체는,
    상기 복수의 발광소자의 측면에 제5 수지부를 더 포함하며,
    상기 제5 수지부는,
    상기 복수의 발광소자의 모서리의 저면에도 배치되는 발광소자 패키지.
  5. 상호 이격되어 배치되는 제1 프레임 및 제2 프레임;
    상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임을 지지하며, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이의 상부영역에 형성된 제1 리세스 및 상기 제1 리세스에 배치되는 제1 수지부를 포함하는 몸체;
    상기 제1 수지부 상에 배치되며, 상기 제1 프레임 상에 배치된 제1 본딩부 및 상기 제2 프레임 상에 배치된 제2 본딩부를 포함하고, 상기 제1 본딩부를 통하여 상기 제1 프레임과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 본딩부를 통하여 상기 제2 프레임과 전기적으로 연결되는 발광소자;
    상기 제1 프레임의 상면에 형성된 제2 리세스를 채우며, 상기 제1 본딩부의 측면 및 상기 발광소자의 하면에 배치된 제2 수지부; 및
    상기 제2 프레임의 상면에 형성된 제3 리세스를 채우며, 상기 제2 본딩부의 측면 및 상기 발광소자의 하면에 배치된 제3 수지부를 포함하는 발광소자 패키지.
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