KR102426833B1 - 발광소자 패키지 및 광원 장치 - Google Patents

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Abstract

발명의 실시 예에 개시된 발광소자 패키지는, 제1 프레임, 제2 프레임 및 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 배치되는 몸체를 포함하는 제1 패키지 몸체; 상기 제1 패키지 몸체 상에 배치되고, 상면과 하면을 관통하는 캐비티 및 상기 캐비티로부터 이격된 제2 리세스를 포함하는 제2 패키지 몸체; 상기 캐비티 내에 배치되고, 제1 본딩부 및 제2 본딩부를 포함하는 발광소자; 및 상기 제2 리세스 내에 배치되는 보호소자를 포함한다. 상기 제1 패키지 몸체와 상기 제2 패키지 몸체는 접착층으로 결합된다.

Description

발광소자 패키지 및 광원 장치{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND LIGHT UNIT}
실시 예는 발광 소자 패키지, 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 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(112)CFL: 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, 고 출력을 제공할 수 있는 반도체 소자가 요청됨에 따라 고 전원을 인가하여 출력을 높일 수 있는 반도체 소자에 대한 연구가 진행되고 있다.
또한, 반도체 소자 패키지에 있어, 반도체 소자의 광 추출 효율을 향상시키고, 패키지 단에서의 광도를 향상시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다. 또한, 반도체 소자 패키지에 있어, 패키지 전극과 반도체 소자 간의 본딩 결합력을 향상시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다.
또한, 반도체 소자 패키지에 있어, 공정 효율 향상 및 구조 변경을 통하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다.
발명의 실시 예는 캐비티 외측에 보호 소자가 매립된 발광 소자 패키지, 반도체 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
발명의 실시 예는 프레임의 상부에 결합된 패키지 몸체의 캐비티에 발광 소자를 배치하고 하부 리세스에 보호 소자를 배치한 발광 소자 패키지, 반도체 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
발명의 실시 예는 발광 소자 아래의 몸체 상부에 리세스 또는/및 수지가 배치된 발광 소자 패키지, 반도체 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
발명의 실시 예는 발광 소자 아래의 몸체 또는/및 프레임 중 적어도 하나에 도전층이 배치된 관통홀을 갖는 발광소자 패키지, 반도체 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예는 광 추출 효율 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법, 광원 장치를 제공할 수 있다.
실시 예는 공정 효율을 향상시키고 새로운 패키지 구조를 제시하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법, 광원 장치를 제공할 수 있다.
실시 예는 반도체 소자 패키지가 기판 등에 재 본딩되는 과정에서 반도체 소자 패키지의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법을 제공할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 제1 프레임, 제2 프레임 및 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 배치되는 몸체를 포함하는 제1 패키지 몸체; 상기 제1 패키지 몸체 상에 배치되고, 상면과 하면을 관통하는 캐비티 및 상기 캐비티로부터 이격된 제2 리세스를 포함하는 제2 패키지 몸체; 상기 캐비티 내에 배치되고, 제1 본딩부 및 제2 본딩부를 포함하는 발광소자; 및 상기 제2 리세스 내에 배치되는 보호소자;를 포함하고, 상기 제1 패키지 몸체와 상기 제2 패키지 몸체는 접착층으로 결합될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 프레임은 관통홀을 갖고, 상기 제1 패키지 몸체에 포함된 몸체는 상부에 제1리세스를 포함하며, 상기 제1리세스에 제1수지를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 리세스에는 상기 보호 소자를 덮는 접착 물질을 포함하며, 상기 접착층은 상기 접착 물질과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 관통홀에 배치되고 상기 제1 및 제2본딩부에 연결된 도전층을 포함하며, 상기 보호 소자는 상기 제2 리세스 내에서 상기 제1프레임 상에 배치되며 상기 제2프레임과 전기적으로 연결될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2패키지 몸체는 외측면이 상기 제1,2프레임 및 상기 제1 패키지 몸체에 포함된 몸체의 외측면과 동일한 수직 평면 상에 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 패키지 몸체와 상기 제2 패키지 몸체 중에서 적어도 하나는 반사성 수지로 형성될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2 패키지 몸체는 수지 재질로 형성되며, 상기 제1 패키지 몸체 상에 상기 제1본딩부와 상기 보호 소자에 연결된 제1금속층, 상기 제1금속층과 분리되며 상기 제2본딩부와 연결된 제2금속층을 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1수지는 상기 발광 소자와 상기 제1패키지 몸체 사이에 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광원장치는, 회로 기판 상에 상기의 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조방법에 의하면, 패키지 몸체 내에 보호 소자가 매립된 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조방법에 의하면, 발광 소자의 외측에 보호 소자를 배치하여, 캐비티 내의 공간을 활용할 수 있고 광 손실을 줄일 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조방법에 의하면, 광 추출 효율 및 전기적 특성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광 소자 패키지 및 발광 소자 패키지 제조방법에 의하면, 공정 효율을 향상시키고 새로운 패키지 구조를 제시하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 또는 발광 소자 패키지는 반사율이 높은 몸체를 제공함으로써, 반사체가 변색되지 않도록 방지할 수 있어 반도체 소자 패키지의 신뢰성을 개선할 수 있는 장점이 있다.
발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 제조방법에 의하면, 반도체 소자 패키지가 기판 등에 재 본딩되는 과정에서 반도체 소자 패키지의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 발광소자 패키지의 A-A측 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광소자 패키지의 B-B측 단면도이다.
도 4는 도 3의 보호 소자 및 하부 리세스의 상세 구성도이다.
도 5는 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 제1변형 예이다.
도 6은 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 제2변형 예이다.
도 7은 도 2의 발광소자 패키지를 갖는 광원 장치 또는 광원 모듈의 예이다.
도 8 내지 도 11은 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 발광소자를 설명하는 평면도이다.
도 13은 도 12에 도시된 발광소자의 F-F 선에 따른 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 발광소자의 다른 예를 설명하는 평면도이다.
도 15는 도 14에 도시된 발광소자의 H-H 선에 따른 단면도이다.
발명의 실시 예는 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 발명의 실시 예의 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 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지는 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 발명에서 소자 패키지는 반도체 소자나 자외선, 적외선 또는 가시광선의 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 이하에서는 반도체 소자의 예로서 발광소자가 적용된 경우를 기반으로 설명하며, 상기 발광소자가 적용된 패키지 또는 광원 장치에 비 발광소자 예컨대, 제너 다이오드와 같은 소자나 파장이나 열을 감시하는 센싱 소자를 포함할 수 있다. 이하에서는 반도체 소자의 예로서 발광소자가 적용된 경우를 기반으로 설명하며, 발광소자 패키지에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 발광소자 패키지의 A-A측 단면도이고, 도 3은 도 1의 발광소자 패키지의 B-B측 단면도이며, 도 4는 도 3의 보호 소자 및 하부 리세스의 상세 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 발광소자 패키지(100)는, 제1패키지 몸체(101), 상기 제1패키지 몸체(101) 상에 발광 소자(151), 상기 발광소자(151)의 둘레에 제2패키지 몸체(110)를 포함할 수 있다.
상기 제1패키지 몸체(101)는 복수의 프레임(120,130) 및 상기 복수의 프레임(120,130) 사이에 배치된 몸체(115)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 프레임(120,130)은 상기 몸체(115)에 결합될 수 있다. 상기 복수의 프레임(120,130)은 상기 몸체(115)에 의해 지지될 수 있다. 상기 복수의 프레임(120,130)은 상기 몸체(115)의 제1영역에 배치된 제1프레임(120)과, 상기 몸체(115)의 제2영역에 배치된 제2프레임(130)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2프레임(120,130)은 제1방향(X)으로 이격될 수 있으며, 상기 몸체(115)는 상기 제1 및 제2프레임(120,130) 사이에 배치될 수 있다. 상기 몸체(115)의 일부는 상기 제1방향과 직교하는 제2방향(Y)을 따라 배치될 수 있다.
상기 복수의 프레임(120,130)은 전도성 프레임일 수 있다. 상기 복수의 프레임(120,130)은 금속 예컨대, 전도성 프레임일 수 있으며, 구리(Cu), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag) 중에서 선택될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 복수의 프레임(120,130) 중 적어도 하나 또는 모두는 관통홀(TH1,TH2)을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2)은 상기 제1프레임(120)에 배치된 제1관통홀(TH1), 상기 제2프레임(130)에 배치된 제2관통홀(TH2)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)은 제1방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)은 상기 제1,2프레임(120,130)의 상면에서 하면까지 관통되는 홀일 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)의 깊이는 상기 제1,2프레임(120,130)의 두께와 동일할 수 있다.
상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)은 탑뷰 형상이 원형, 다각형 또는 타원 형상이거나, 곡선과 직선을 갖는 형상일 수 있다. 상기 제1,2관통홀(TH1,TH2)의 측 단면은, 상부와 하부 폭이 동일하거나, 하부 폭이 상부 폭보다 넓을 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)의 측 단면은 하부로 갈수록 점차 넓은 폭을 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)은 상부 폭이 하부 폭보다 넓고, 측면이 곡률을 갖는 곡면이거나 서로 다른 곡률을 갖는 곡면이 변곡점을 갖고 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)은 X 방향의 폭이 Y 방향의 길이와 같거나 작을 수 있다. 상기 발광 소자(151)의 측면의 길이가 X 방향의 길이가 Y 방향의 길이와 같거나 작게 배치되므로, 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)은 상기 발광소자(151)의 사이즈를 기준으로 관통홀(TH1,TH2)의 크기를 확장할 수 있는 Y방향으로 증가시켜 줄 수 있다.
상기 제1 프레임(120) 및 상기 제2 프레임(130)의 하면 영역에서 상기 제1 관통홀(TH1)과 상기 제2 관통홀(TH2) 사이의 간격은 예로서 100 마이크로 미터 이상 예컨대, 100 마이크로 미터 내지 600 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2) 간의 간격은 발광소자 패키지(100)가 회로기판, 또는 서브 마운트 등에 실장되는 경우에, 패드들 간의 전기적인 단락(short)이 발생되는 것을 방지하기 위한 최소 거리일 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2) 간의 간격은 발광 소자(151)의 사이즈에 따라 달라질 수 있다. 이러한 제1,2관통홀(TH1,TH2)의 상부 영역의 폭(W1)이 하부 영역의 폭(W2)와 같거나 좁게 배치됨으로써, 상기 프레임(120,130)의 강성 저하를 방지할 수 있고 전기적인 경로를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 제1 프레임(120)에 하나 또는 복수로 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 제1 프레임(120)을 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 제1 프레임(120)의 상면과 하면을 Z 방향으로 관통하여 제공될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 발광소자(151)의 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 발광소자(151)의 제1 본딩부(51) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 발광소자(151)의 상기 제1 본딩부(51)과 Z 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 제1 프레임(120)의 상면에서 하면으로 향하는 Z 방향으로 상기 발광소자(151)의 상기 제1 본딩부(51)과 중첩되어 제공될 수 있다. 이러한 제1 관통홀(TH1)을 통해 상기 제1 본딩부(51)를 노출시켜 줌으로써, 상기 제1 관통홀(TH1)에 채워지는 도전성 물질을 통해 전기적인 경로 및 방열 경로로 제공할 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 제2 프레임(130)에 하나 또는 복수로 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 제2 프레임(130)을 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 제2 프레임(130)의 상면과 하면을 Z 방향으로 관통하여 제공될 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 발광소자(151)의 상기 제2 본딩부(52) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 발광소자(151)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 발광소자(151)의 상기 제2 본딩부(52)와 수직 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 제2 프레임(130)의 상면에서 하면으로 향하는 방향으로 상기 발광소자(151)의 상기 제2 본딩부(52)과 중첩되어 제공될 수 있다. 이러한 제2 관통홀(TH2)을 통해 상기 제2 본딩부(52)를 노출시켜 줌으로써, 상기 제2 관통홀(TH2)에 채워지는 도전성 물질을 통해 전기적인 경로 및 방열 경로로 제공할 수 있다.
상기 각 관통홀(TH1,TH2)의 상부 면적은 상기 각 본딩부(51,52)의 하면 면적의 30% 이상 예컨대, 30% 내지 100%의 범위를 가질 수 있다. 또한 상기 각 관통홀(TH1,TH2)과 각 본딩부(51,52)는 대면하는 영역을 가질 수 있다. 따라서, 상기 발광소자(151)의 상기 제1 본딩부(51)과 상기 제1 프레임(120)이 상기 제1관통홀(TH1)에 의해 제공되는 물질에 의해 부착될 수 있다. 상기 발광소자(151)의 상기 제2 본딩부(52)과 상기 제2 프레임(130)이 상기 제1관통홀(TH1)에 의해 제공되는 물질에 의해 부착될 수 있다.
상기 제1,2 관통홀(TH1,TH2)의 상부 영역으로부터 X 방향으로 상기 제1 및 제2 본딩부(51,52)의 측면 끝단까지의 거리는 40 마이크로 미터 이상 예컨대, 40 내지 60 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 거리가 40 마이크로 미터 이상일 때 상기 제1 및 제2 본딩부(51,52)이 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2)의 저면에서 노출되지 않도록 하기 위한 공정 마진을 확보할 수 있다. 또한, 상기 거리가 60 마이크로 미터 이하일 때 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2)에 노출되는 상기 제1 및 제2 본딩부(51,52)의 면적을 확보할 수 있고, 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2)에 의해 노출되는 제1 및 제2 본딩부(51,52)의 저항을 낮출 수 있어 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2)에 의해 노출되는 상기 제1 및 제2 본딩부(51,52)로 전류 주입을 원활히 할 수 있다.
상기 몸체(115)는 상기 제1 및 제2프레임(120,130) 사이에 배치되고, 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2) 사이에 배치될 수 있다. 상기 몸체(115)는 상기 제1 및 제2프레임(120,130)의 두께와 동일한 두께로 형성될 수 있다.
상기 몸체(115)는 절연 재질 또는 수지재질일 수 있다. 상기 몸체(115)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, PI(Poly Imide), PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3) 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 몸체(115)가 수지 재질인 경우, 내부에 금속 산화물, 예로서 TiO2, SiO2, Al2O3 등을 포함하는 물질로 구성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 제1리세스(R1)를 포함할 수 있다. 상기 제1리세스(R1)는 상기 캐비티(112)의 바닥면에서 상기 몸체(115)의 하면으로 오목하게 제공될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)는 상기 몸체(115)에 제공될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)는 상기 몸체(115)의 상부에 하나 또는 복수로 배치될 수 있다.
상기 제1리세스(R1)는 상기 제1,2관통홀(TH1,TH2) 사이에 배치되거나, 적어도 일부 영역 또는 모든 영역이 상기 발광소자(151)과 수직 방향으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)는 상기 몸체(115)의 상부가 오목하게 함몰된 영역으로서, 상기 몸체(115)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 제공될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)의 일부는 상기 발광소자(151) 아래에 배치될 수 있다.
상기 제2 패키지 몸체(110)는 상기 제1 패키지 몸체(101) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 패키지 몸체(110)는 상기 제1 패키지 몸체(101)의 상부 면 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제2 패키지 몸체(110)는 상기 제1 패키지 몸체(101)의 상부 면 위에 캐비티(112)를 제공할 수 있다. 상기 제2 패키지 몸체(110)의 캐비티(112)는 상면(도 1에서 15)과 하면을 관통하는 개구부일 수 있다.
다른 표현으로서, 상기 제1 패키지 몸체(101)는 하부 몸체, 상기 제2 패키지 몸체(110)는 상부 몸체로 지칭될 수도 있다. 또한, 실시 예에 의하면, 상기 패키지 몸체(110)는 상기 캐비티(112)를 제공하는 제2 패키지 몸체(110)를 포함하지 않고, 평탄한 상부면을 제공하는 상기 제1 패키지 몸체(101)만을 포함할 수도 있다.
상기 제2 패키지 몸체(110)는 상기 발광소자(151)로부터 방출되는 빛을 상부 방향으로 반사시킬 수 있다. 상기 제2 패키지 몸체(110)의 캐비티(112)의 측면(111)는 상기 제1 패키지 몸체(101)의 상면에 대하여 경사지게 배치될 수 있다.
상기 제2패키지 몸체(110)는 상기 캐비티(112)를 포함할 수 있다. 상기 캐비티(112)는 바닥면과, 상기 바닥면에서 상기 제2패키지 몸체(110)의 상면으로 경사진 측면을 포함할 수 있다.
예로서, 상기 제2패키지 몸체(110)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, PI(Poly Imide), PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3) 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2패키지 몸체(110)는 TiO2와 SiO2와 같은 고굴절 필러의 반사 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2패키지 몸체(110)는 양자점, 형광체 등의 파장 변환 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2패키지 몸체(110)의 어느 한 측면(S1) 또는 모든 측면은 상기 제1패키지 몸체(101)의 측면과 같은 평면 상에 배치될 수 있다. 이는 제1,2패키지 몸체(101,110)을 패키지 단위로 다이싱하여 제공함으로써, 상기 제1,2패키지 몸체(101,110)의 측면들이 동일한 수직 평면 상에 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 발광소자(151)는 상기 제1 및 제2프레임(120,130) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(151)는 상기 제1 및 제2프레임(120,130) 및 상기 몸체(115) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(151)는 상기 제1 및 제2프레임(120,130)과 상기 몸체(115)와 수직 방향(Z)으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 발광소자(151)는 상기 제1 및 제2프레임(120,130) 상에 플립 칩 형태로 배치될 수 있다.
상기 발광 소자(151)는 청색 광, 녹색 광, 또는 적색 광을 발광할 수 있다. 상기 발광 소자(151)는 자외 광을 발광할 수 있다. 상기 발광 소자(151)는 자외선부터 가시광선의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있다.
상기 발광소자(151)는 상기 제1패키지 몸체(101) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(151)는 상기 몸체(113) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(151)는 상기 제2패키지 몸체(110)에 의해 제공되는 상기 캐비티(112) 내에 배치될 수 있다.
상기 발광소자(151)는 하부에 제1 본딩부(51) 및 제2 본딩부(52)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(51,52)는 제1방향으로 서로 이격될 수 있다. 상기 제1 본딩부(51)와 상기 제2 본딩부(52)는 상기 발광소자(151)의 하부 면에서 서로 이격되고 상기 캐비티(112)의 바닥과 대면하게 배치될 수 있다.
상기 발광소자(151)는 발광 구조물(50)을 포함할 수 있다. 상기 발광구조물(50)은 상기 제1 및 제2본딩부(51,52) 상에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(151)는 상기 발광 구조물(50) 위에 기판(55)을 포함할 수 있다. 상기 기판(55)은 투광 층으로서, 절연성 재질 또는 반도체 재질로 형성될 수 있다. 상기 기판(55)은 예컨대, 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 예로서, 상기 기판(55)은 표면에 요철 패턴이 형성될 수 있다. 상기 기판(55)는 제거되거나, 다른 수지 재질의 투광층이 배치될 수 있다. 상기 기판(55)은 발광소자(151)의 최상층에 배치되거나, 광 추출 층으로 기능할 수 있다.
상기 발광 구조물(50)은 기판(55)의 아래에 배치될 수 있다. 상기 발광 구조물(50)은 상기 기판(55)이 제거될 경우, 발광소자(151)의 상부에 노출될 수 있다. 상기 발광 구조물(50)은 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 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 제1도전형 반도체층은 상기 기판(55)과 상기 활성층 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층은 상기 활성층과 상기 제1,2본딩부(51,52) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 본딩부(51)는 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 본딩부(52)는 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다. 반대로, 상기 제2 본딩부(52)는 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 본딩부(51)는 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 발광 구조물(50)은 화합물 반도체로 제공될 수 있다. 상기 발광 구조물(50)은 예로서 2족-6족 또는 3족-5족 화합물 반도체로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 발광 구조물(50)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 제1 본딩부(51)는 상기 발광 구조물(53)과 상기 몸체(113) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 본딩부(52)는 상기 발광 구조물(53)과 상기 몸체(113) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 본딩부(51)와 상기 제2 본딩부(52)는 금속 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1,2본딩부(51,52)는 Ti, Al, Sn, 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.
상기 제1 및 제2본딩부(51,52)는 전극 또는 패드일 수 있다. 상기 제1 본딩부(51) 및 상기 제2 본딩부(52)을 통하여 공급되는 구동 전원에 의하여 상기 발광소자(151)가 구동될 수 있게 된다. 그리고, 상기 발광소자(151)에서 발광된 빛은 상기 캐비티(112)의 상부 방향으로 제공될 수 있게 된다.
상기 발광소자(151)의 상부 방향에서 보았을 때, 상기 제1리세스(R1)는 상기 제1 본딩부(51)와 상기 제2 본딩부(52) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)의 깊이는 상기 제1 관통 홀(TH1)의 깊이에 비해 작게 제공될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)의 깊이는 상기 몸체(115)의 안정적인 강도를 고려하거나 및/또는 상기 발광소자(151)에서 방출되는 열에 의해 상기 발광소자 패키지(100)에 크랙이 발생하지 않도록 결정될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 제1수지(162)를 포함할 수 있다. 상기 제1수지(162)는 상기 제1리세스(R1)에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(162)는 상기 발광소자(151)와 상기 몸체(115) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(162)는 상기 발광소자(151)의 하면과 상기 몸체(115)의 상면에 접착될 수 있다. 상기 제1수지(162)는 상기 발광소자(151)의 하면과 제1 및 제2프레임(120,130)의 상면에 접착될 수 있다. 상기 제1수지(162)는 상기 제2 본딩부(52)와 상기 제2본딩부(52) 사이에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제1수지(162)는 상기 제1 본딩부(51)의 측면과 상기 제2 본딩부(52)의 측면에 접촉되어 배치될 수 있다.
상기 제1수지(162)는 상기 발광소자(151)와 상기 몸체(115) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있다. 상기 제1수지(162)는 예로서 상기 몸체(115)의 상면에 직접 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제1수지(162)는 상기 발광소자(151)의 하부 면에 직접 접촉되어 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제1수지(162)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. 또한, 상기 제1수지(162)는 상기 발광소자(151)에서 방출하는 광을 반사할 수 있다. 상기 제1수지(162)가 반사 기능을 포함하는 경우, 상기 제1수지는 화이트 실리콘(white silicone)을 포함할 수 있다. 상기 제1수지(162)가 반사 기능을 포함하는 경우, 상기 제1수지(162)는 예로서 TiO2, SiO2, Al2O3 등을 포함하는 물질로 구성될 수 있다.
상기 제1리세스(R1)는 상기 발광소자(151) 하부에 일종의 언더필 공정이 수행될 수 있는 적정 공간을 제공할 수 있다. 상기 제1리세스(R1)는 상기 발광소자(151)의 하면과 상기 몸체(115)의 상면 사이에 상기 제1수지(162)가 충분히 제공될 수 있도록 제1 깊이 이상으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1리세스(R1)는 상기 몸체(115)의 안정적인 강도를 제공하기 위하여 제2 깊이 이하로 제공될 수 있다.
상기 제1리세스(R1)의 깊이와 폭은 상기 제1수지(162)의 형성 위치 및 고정력에 영향을 미칠 수 있다. 상기 제1리세스(R1)의 깊이와 폭은 상기 몸체(115)와 상기 발광소자(151) 사이에 배치되는 상기 제1수지(162)에 의하여 충분한 고정력이 제공될 수 있도록 결정될 수 있다. 예로서, 상기 제1리세스(R1)의 깊이는 20 마이크로 미터 내지 60 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1리세스(R1)의 폭은 140 마이크로 미터 내지 160 마이크로 미터로 제공될 수 있다.
상기 제1 패키지 몸체(101)와 상기 제2 패키지 몸체(110)는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 제1 패키지 몸체(101)와 상기 제2 패키지 몸체(110)는 서로 다른 공정에서 서로 다른 물질로 형성된 후 결합될 수 있다. 예로서, 상기 제1 패키지 몸체(101)와 상기 제2 패키지 몸체(110)는 접착층(160)을 통하여 서로 결합될 수 있다.
상기 접착층(160)은 상기 제1 패키지 몸체(101)와 상기 제2 패키지 몸체(110) 사이에 배치될 수 있다. 상기 접착층(160)은 상기 제1 패키지 몸체(101)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 접착층(160)은 상기 제2 패키지 몸체(110)의 하면에 배치될 수 있다. 상기 접착층(160)은 상기 발광소자(151)의 둘레에 배치되어 상기 캐비티(112)를 제공할 수 있다.
상기 접착층(160)은 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질, 에폭시 계열의 물질과 실리콘 계열의 물질을 포함하는 하이브리드(hybrid) 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 접착층(160)은 상기 발광소자(151)에서 방출하는 광을 반사할 수 있다. 상기 접착층(160)이 반사 기능을 포함하는 경우, 상기 접착제는 화이트 실리콘(white silicone)을 포함할 수도 있다.
한편, 상기 제1 패키지 몸체(101)와 상기 제2 패키지 몸체(110) 각각은 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), PI(Poly Imide) 등을 포함하는 수지 물질 중에서 선택된 적어도 하나를 베이스 물질로 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 패키지 몸체(101)와 상기 제2 패키지 몸체(110) 각각은 반사 물질과 파장 변환 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 패키지 몸체(101)와 상기 제2 패키지 몸체(110)는 반사 물질과 파장 변환 물질을 포함하지 않을 수도 있다. 상기 제1 패키지 몸체(101)와 상기 제2 패키지 몸체(110)는 투명 수지로 구성될 수도 있다.
상기 제1 패키지 몸체(101)와 상기 제2 패키지 몸체(110)는 서로 다른 베이스 물질을 포함할 수 있다.
예로서, 상기 제1 패키지 몸체(101)는 반사 물질을 포함하고 상기 제2 패키지 몸체(110)는 파장 변환 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 패키지 몸체(101)는 파장 변환 물질을 포함하고 상기 제2 패키지 몸체(110)는 반사 물질을 포함할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1 패키지 몸체(101)는 반사 물질을 포함하고 상기 제2 패키지 몸체(110)는 반사 물질과 파장 변환 물질을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제1 패키지 몸체(101)는 반사 물질과 파장 변환 물질을 포함하고 상기 제2 패키지 몸체(110)는 파장 변환 물질을 포함할 수도 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 관통 홀(TH1,TH2)에는 도전층(321)이 배치될 수 있다. 이러한 제1 및 제2 관통 홀(TH1,TH2)의 깊이는 상기 제1리세스(R1)의 깊이에 대해 2 배 내지 20 배로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 제1 및 제2 관통 홀(TH1,TH2)의 깊이가 200 마이크로 미터로 제공되는 경우, 상기 제1리세스(R1)의 깊이는 20 마이크로 미터 내지 100 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 도전층(321)은 상기 몸체(115)와 이격되어 배치될 수 있다.
상기 도전층(321)은 상기 제1 및 제2 관통 홀(TH1,TH2) 내에 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)에 배치된 도전층(321)은 상기 제1 및 제2 본딩부(51,52) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전층(321)의 상부 및 하부 폭은 상기 제1 및 제2 본딩부(51,52)의 상부 및 하부 폭에 비해 작게 제공될 수 있다.
상기 도전층(321)은 상기 제1 및 제2 본딩부(51,52)의 하면과 직접 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 도전층(321)은 상기 제1 및 제2본딩부(51,52)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 도전층(321)은 상기 몸체(115)에 의하여 둘러 싸이게 배치될 수 있다.
상기 도전층(321)은 Ag, Au, Pt, Sn, Cu 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정하지 않고, 상기 도전층(321)으로 전도성 기능을 확보할 수 있는 물질이 사용될 수 있다.
상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)에는 도전층(321)으로서, 전도성 기능을 확보할 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 상기 도전층(321)은 솔더 페이스트로서, 파우더 입자 또는 파티클 입자와 플럭스의 혼합으로 형성될 수 있다. 예로서, 상기 도전층(321)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. 예로서, 상기 도전층(321)은 SAC(Sn-Ag-Cu) 물질 또는 SAC 계열의 물질을 포함할 수 있다.
상기 각 본딩부(51,52) 중 적어도 하나는 금속간 화합물층에 의해 결합될 수 있다. 상기 금속간 화합물은 CuxSny, AgxSny, AuxSny 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 x는 0<x<1, y=1-x, x>y의 조건을 만족할 수 있다. 본 발명의 발광소자패키지는 상기 관통홀(TH1,TH2) 중 적어도 하나 또는 모두에 도전성 물질 예컨대, 도전층(321) 또는 도전성 페이스트가 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)에 배치된 도전층(321)은 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)의 체적의 30% 이상 예컨대, 30% 내지 100%의 범위로 채워질 수 있고, 상기 범위보다 작은 경우 전기적인 신뢰성이 저하될 수 있고 상기 범위보다 큰 경우 도전층(321)의 돌출로 인해 회로 기판과의 본딩력이 저하될 수 있다.
상기 발광소자(151)의 제1본딩부(51)는 상기 도전층(321)을 구성하는 물질과 상기 도전층(321)을 형성되는 과정 또는 상기 도전층(321)이 제공된 후 열처리 과정에서, 상기 도전층(321)과 제1프레임(120) 또는/및 제1본딩부(51) 사이에 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)을 갖는 합금층이 형성될 수 있다. 상기 합금층이 AgSn, CuSn, AuSn 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 금속간 화합물층을 포함할 수 있다. 상기 금속간 화합물층은 제1 물질과 제2 물질의 결합으로 형성될 수 있으며, 제1 물질은 도전층(321)으로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 제1본딩부(51)로부터 제공될 수 있다.
상기 발광소자(151)의 제2본딩부(52)는 상기 도전층(321)을 구성하는 물질과 상기 도전층(321)을 형성되는 과정 또는 상기 도전층(321)이 제공된 후 열처리 과정에서, 상기 도전층(321)과 제2프레임(130) 또는/및 제2본딩부(52) 사이에 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)을 갖는 합금층이 형성될 수 있다. 상기 합금층이 AgSn, CuSn, AuSn 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 금속간 화합물층을 포함할 수 있다. 상기 금속간 화합물층은 제1 물질과 제2 물질의 결합으로 형성될 수 있으며, 제1 물질은 도전층(321)으로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 제2본딩부(52)로부터 제공될 수 있다.
상기 도전층(321)이 Sn 물질을 포함하고 상기 도전층(321)에 접촉된 금속층이 Ag 물질을 포함하는 경우, 상기 도전층(321)이 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Sn 물질과 Ag 물질의 결합에 의하여 AgSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
또는, 상기 도전층(321)이 Sn 물질을 포함하고 상기 도전층(321)에 접촉된 금속층이 Au 물질을 포함하는 경우, 상기 도전층(321)이 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Sn 물질과 Au 물질의 결합에 의하여 AuSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
또는, 상기 도전층(321)이 Sn 물질을 포함하고 상기 도전층(321)에 접촉된 금속층이 Cu 물질을 포함하는 경우, 상기 도전층(321)이 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Sn 물질과 Cu 물질의 결합에 의하여 CuSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
또는 상기 도전층(321)이 Ag 물질을 포함하고 상기 도전층(321)에 접촉된 금속층의 일부 층이 Sn 물질을 포함하는 경우, 상기 도전층(321)이 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Ag 물질과 Sn 물질의 결합에 의하여 AgSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
이상에서 설명된 금속간 화합물층은 다른 본딩 물질에 비해 더 높은 용융점을 가질 수 있다. 또한, 상기 금속한 화합물층이 형성되는 열처리 공정은 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 낮은 온도에서 수행될 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 발광소자 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, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100) 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시 예에 의하면, 패키지 몸체가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 몸체(115)를 구성하는 물질에 대한 선택 폭이 넓어질 수 있게 된다. 실시 예에 의하면, 상기 몸체(115)는 세라믹 등의 고가의 물질뿐만 아니라, 상대적으로 저가의 수지 물질을 이용하여 제공될 수도 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1관통홀(TH1)의 도전층(321)이 상기 제1본딩부(51)에 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제2관통홀(TH2)의 도전층(321)이 상기 제2 본딩부(52)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예로서, 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)에 배치된 도전층(321)에 외부 전원이 공급될 수 있고, 이에 따라 상기 발광소자(151)가 구동될 수 있다. 상기 발광소자(151)의 제1 및 제2본딩부(51,52)는 상기 도전층(321)과 상기 제1,2프레임(120,130)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 발광소자(151)의 상부 방향에서 보았을 때, 상기 도전층(321)이 상기 발광소자(151)의 외측 방향으로 이동되는 경우, 상기 도전층(321)이 상기 발광소자(151)의 측면을 타고 확산될 수도 있다. 이와 같이, 상기 도전층(321)이 상기 발광소자(151)의 측면으로 이동되는 경우, 상기 발광소자(151)의 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층이 전기적으로 단락될 수도 있다. 상기 제1 도전층(321)이 상기 발광소자(151)의 측면으로 이동되는 경우, 상기 발광소자(151)의 광 추출 효율이 저하될 수도 있다. 이를 위해, 상기 발광소자(151)의 하부 둘레에 수지가 배치되어, 상기 도전층(321)이 영역을 벗어나 외부 방향으로 이동되는 것이 방지될 수 있다.
따라서, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)에 의하면, 상기 도전층(321)이 상기 발광소자(151)의 측면으로 이동되는 것이 방지될 수 있으며, 상기 발광소자(151)가 전기적으로 단락되는 것이 방지되고 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 보호소자(181)를 포함할 수 있다. 상기 보호소자(181)는 상기 제1 및 제2프레임(120,130) 중 적어도 하나의 위에 배치될 수 있다. 상기 보호소자(181)는 상기 제1프레임(120) 위에 배치되고 제2프레임(130)과 와이어(183)로 연결될 수 있다. 상기 보호소자(181)는 상기 발광소자(151)과 병렬로 연결되며 상기 발광소자(151)를 보호할 수 있다. 상기 보호 소자(181)는 예컨대 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression) 다이오드로 구현될 수 있다.
상기 보호소자(181)는 상기 제2패키지 몸체(110)의 제2리세스(180)에 배치될 수 있다. 상기 제2리세스(180)는 상기 제2패키지 몸체(110)의 하면에서 상기 제2패키지 몸체(110)의 상면 방향으로 함몰되게 배치될 수 있다. 상기 제2리세스(180)는 도 1 및 도 4와 같이 제1방향으로의 길이(x1)가 제2방향의 폭(b1)보다는 길게 배치될 수 있다. 상기 길이(x1)는 상기 와이어(183)의 길이보다 긴 클 수 있으며, 상기 폭(b1)은 상기 보호소자(181)의 너비보다 클 수 있다. 상기 길이(x1)는 500 마이크로 미터 이상 예컨대, 500 내지 1300 마이크로 미터의 범위로 배치될 수 있다. 상기 길이(x1)가 상기 범위보다 작은 경우 와이어(183)의 본딩 공정이 어려울 수 있고 상기 범위보다 큰 경우 제2패키지 몸체(110)의 외벽 강성이 저하될 수 있다. 상기 폭(b1)는 250 마이크로 미터 이상 예컨대, 250 내지 500 마이크로 미터의 범위일 수 있고, 상기 범위보다 작은 경우 보호소자(181)의 삽입이 용이하지 않을 수 있으며 상기 범위보다 큰 경우 제2패키지 몸체(110)의 외벽 강성이 저하될 수 있다.
상기 제2리세스(180)의 높이(z1)는 상기 제1프레임(120) 및 제2프레임(130)의 상면부터의 거리로서, 상기 폭(b1)보다는 클 수 있다. 상기 제2리세스(180)의 높이(z1)는 300 마이크로 미터 이상 예컨대, 300 내지 450 마이크로 미터의 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 와이어(183)의 이격 공간이 없을 수 있으며 상기 범위보다 큰 경우 제2패키지 몸체(110)의 외벽 상부의 강성이 저하될 수 있다. 상기 제2리세스(180)는 상기 캐비티(112)의 외측에 배치되므로, 공간이 크면 클수록 발광소자(151)로부터 방출된 광이 상기 제2리세스(180)로 투과되어 손실될 수 있는 문제가 있다. 이에 따라 상기 제2리세스(180)는 상기의 범위로 제공되어, 상기 발광소자(151)로부터 방출된 광의 투과를 억제하고 반사효율의 저하를 방지할 수 있다.
상기 보호소자(181)는 상기 제2리세스(180)의 측면까지의 거리(b2)가 50 마이크로 미터 이하 예컨대, 5 내지 50 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 이러한 보호소자(181)를 제2리세스(180)의 측면까지의 거리를 상기 범위로 이격시켜 주어, 보호소자(181)의 삽입 공간을 제공할 수 있다.
상기 제2리세스(180)는 상기 캐비티(112)의 측면(111)로부터 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제2리세스(180)의 적어도 일부는 도 1 및 도 3과 같이, 상기 캐비티(112)의 측면(111)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2리세스(180)는 상기 캐비티(112)의 측면(111)까지의 최소 거리(b3)는 150 마이크로 미터 이상 예컨대, 150 내지 250 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 거리(b3)가 상기 범위보다 작은 경우 광 투과 손실 및 외벽 강성 저하 문제가 발생될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 제2패키지 몸체(110)의 사이즈가 커질 수 있다. 상기 제2리세스(180)는 상기 제2패키지 몸체(110)의 최소 거리(b4)는 외벽 강성이 저하되지 않는 범위로서, 150 마이크로 미터 이상 예컨대, 150 내지 250 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 거리(b3,b4)는 서로 동일하거나 다를 수 있다.
상기 제2리세스(180)에는 접착 물질(185)이 배치될 수 있다. 상기 접착 물질(185)는 상기 접착층(160)과 동일한 물질로 형성되거나, 반사성 또는 절연성 재질일 수 있다. 상기 접착 물질(185)은 상기 보호 소자(181)을 배치한 다음, 상기 보호 소자(181) 및 와이어(183)를 덮을 수 있다. 상기 접착 물질(185)은 상기 접착층(160)을 형성하는 과정에서 형성될 수 있다. 상기 접착 물질(185)은 상기 보호 소자(181) 및 상기 와이어(183)를 보호하고 접착력을 강화시켜 줄 수 있다.
상기 접착 물질(185)은 상기 접착층(160)과 접촉될 수 있다. 이는 상기 접착층(160)이 상기 제2리세스(180)에 노출될 수 있고, 상기 접착 물질(185)과 연결될 수 있다.
상기 접착 물질(185)의 상면은 상기 제2리세스(180)의 상면보다 낮게 배치될 수 있다. 상기 접착 물질(185)의 외곽 부분의 체적은 상기 제2리세스(180)의 체적보다는 작을 수 있다. 이러한 접착 물질(185)이 상기 제2리세스(180)의 표면과 소정 거리로 이격되고 상기 보호 소자(181) 및 와이어(183)를 커버할 수 있어, 접착 물질(185)의 접착력을 강화시켜 줄 수 있다.
상기 접착 물질(185)은 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 접착 물질(185)은 반사 기능을 포함하는 경우, 화이트 실리콘(white silicone)을 포함할 수도 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 몰딩부(190)를 포함할 수 있다. 상기 몰딩부(190)는 상기 발광소자(151) 위에 제공될 수 있다. 상기 몰딩부(190)는 상기 몸체(115) 위에 배치될 수 있다. 상기 몰딩부(190)는 상기 제2패키지 몸체(110)에 의하여 제공된 캐비티(112)에 배치될 수 있다.
상기 몰딩부(190)는 절연물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부(190)는 상기 발광소자(151)로부터 방출되는 빛을 입사 받고, 파장 변환된 빛을 제공하는 파장변환 수단을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 몰딩부(190)는 형광체, 양자점 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 할 수 있다. 상기 발광소자(151)는 청색, 녹색, 적색, 백색, 적외선 또는 자외선의 광을 발광할 수 있다. 상기 형광체, 또는 양자점은 청색, 녹색, 적색의 광을 발광할 수 있다. 상기 몰딩부(190)는 형성하지 않을 수 있다. 다른 예로서, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 발광 소자(151)의 표면에 형광체층이 형성될 수 있다. 상기 발광소자(151)의 표면에 배치된 형광체층은 발광소자(151)과 몰딩부(190) 사이에 배치될 수 있고, 적색 형광체, 녹색 형광체, 황색 형광체, 청색 형광체 중 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.
상기 발광소자 패키지(100)는 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장되어 공급될 수도 있다. 그런데, 종래 발광소자 패키지가 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장됨에 있어 리플로우(reflow) 등의 고온 공정이 적용될 수 있다. 이때, 리플로우 공정에서, 발광소자 패키지에 제공된 프레임과 발광소자 간의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되어 전기적 연결 및 물리적 결합의 안정성이 약화될 수 있게 된다.
그러나, 발명의 실시 예에 따른 발광소자의 제1 본딩부(51)와 제2 본딩부(52)는 제1프레임(140)과 및 도전층(321) 중 적어도 하나 또는 모두를 통하여 구동 전원을 제공 받을 수 있다. 그리고, 상기 도전층(321)의 용융점이 다른 본딩 물질의 용융점에 비해 더 높은 값을 갖도록 선택될 수 있다. 따라서, 발명의 실시 예에 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, 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체(110)가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 발명의 실시 예에 의하면, 패키지 몸체(110)가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 몸체(113)를 구성하는 물질에 대한 선택 폭이 넓어질 수 있게 된다. 발명의 실시 예에 의하면, 상기 몸체(113)는 세라믹 등의 고가의 물질뿐만 아니라, 상대적으로 저가의 수지 물질을 이용하여 제공될 수도 있다.
상기 발광 소자(151)는 내부에 하나 또는 복수의 발광 셀을 포함할 수 있다. 상기 발광 셀은 n-p 접합, p-n 접합, n-p-n 접합, p-n-p 접합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 셀은 하나의 발광 소자 내에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 발광 소자는 하나 또는 복수의 발광 셀을 가질 수 있으며, 하나의 발광 소자에 n개의 발광 셀이 배치된 경우 n배의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 예컨대, 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 2개의 발광 셀이 하나의 발광 소자에 배치된 경우, 각 발광 소자는 6V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 또는 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 3개의 발광 셀이 하나의 발광 소자에 배치된 경우, 각 발광 소자는 9V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 상기 발광 소자에 배치된 발광 셀의 개수는 1개 또는 2개 내지 5개일 수 있다.
발명의 실시 예는 고 전압의 발광소자 패키지(100)에 캐비티(112) 내에 별도의 보호 소자를 위한 공간을 제공하지 않고 제2패키지 몸체(110) 내에 보호 소자(181)를 매립함으로써, 보호 소자(181)에 의한 공간 손실을 방지할 수 있고 상기 고 전압의 발광소자를 보호할 수 있다. 또한 보호 소자(181)와 발광 소자(151)를 제1패키지 몸체(101) 상에 먼저 탑재한 다음, 상기 발광소자(151)를 제1수지(162)로 접착시키고, 접착층(160)으로 제2패키지 몸체(110)를 제1패키지 몸체(101) 상에 접착시켜 줄 수 있다. 이때 상기 보호 소자(181)를 제2패키지 몸체(110)의 외측 하부에 오목한 제2리세스(180)에 삽입되도록 하여, 상기 보호 소자(181)를 후 공정을 통해 본딩하거나 반사성 수지로 몰딩하는 문제를 제거할 수 있다.
도 5는 도 3의 발광소자 패키지의 제1변형 예이다. 상기의 구성과 동일한 구성은 상기의 설명을 참조하기로 하며 선택적으로 적용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 패키지 몸체(102) 및 발광소자(151)를 포함할 수 있다.
상기 패키지 몸체(102)는 제1 패키지 몸체(113)와 제2 패키지 몸체(117)를 포함할 수 있다. 상기 제2 패키지 몸체(117)는 상기 제1 패키지 몸체(113) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 패키지 몸체(117)는 상기 제1 패키지 몸체(113)의 상부 면 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제2 패키지 몸체(117)는 상기 제1 패키지 몸체(113)의 상부 면 위에 캐비티(112)를 제공할 수 있다. 상기 제2 패키지 몸체(117)는 상면과 하면을 관통하는 캐비티(112)를 포함할 수 있다.
다른 표현으로서, 상기 제1 패키지 몸체(113)는 하부 몸체, 상기 제2 패키지 몸체(117)는 상부 몸체로 지칭될 수도 있다. 상기 제2 패키지 몸체(117)는 상기 발광소자(120)로부터 방출되는 빛을 상부 방향으로 반사시킬 수 있다. 상기 제2 패키지 몸체(117)는 상기 제1 패키지 몸체(113)의 상면에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 상기 패키지 몸체(102)는 상기 캐비티(112)를 포함할 수 있다. 상기 캐비티(112)는 바닥면과, 상기 바닥면에서 상기 패키지 몸체(102)의 상면으로 경사진 측면을 포함할 수 있다.
예로서, 상기 패키지 몸체(102)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, PI(Poly Imide), PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3) 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 또한, 상기 패키지 몸체(102)는 TiO2와 SiO2와 같은 고굴절 필러의 반사 물질을 포함할 수 있다. 상기 패키지 몸체(102)는 양자점, 형광체 등의 파장 변환 물질을 포함할 수 있다.
상기 제1 패키지 몸체(113)와 상기 제2 패키지 몸체(117)는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 제1 패키지 몸체(113)와 상기 제2 패키지 몸체(117)는 서로 다른 공정에서 서로 다른 물질로 형성된 후 결합될 수 있다. 예로서, 상기 제1 패키지 몸체(113)와 상기 제2 패키지 몸체(117)는 접착층(160)을 통하여 서로 결합될 수 있다.
상기 접착층(160)은 상기 제1 패키지 몸체(113)와 상기 제2 패키지 몸체(117) 사이에 배치될 수 있다. 상기 접착층(160)은 상기 제1 패키지 몸체(113)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 접착층(160)은 상기 제2 패키지 몸체(117)의 하면에 배치될 수 있다. 상기 접착층(160)은 상기 발광소자(120)의 둘레에 배치되어 상기 캐비티(112)를 제공할 수 있다.
상기 접착층(160)은 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질, 에폭시 계열의 물질과 실리콘 계열의 물질을 포함하는 하이브리드(hybrid) 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 접착층(160)은 상기 발광소자(151)에서 방출하는 광을 반사할 수 있다. 상기 접착층(160)이 반사 기능을 포함하는 경우, 상기 접착제는 화이트 실리콘(white silicone)을 포함할 수도 있다.
한편, 상기 제1 패키지 몸체(113)와 상기 제2 패키지 몸체(117) 각각은 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), PI(Poly Imide) 등을 포함하는 수지 물질 중에서 선택된 적어도 하나를 베이스 물질로 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 패키지 몸체(113)와 상기 제2 패키지 몸체(117) 각각은 반사 물질과 파장 변환 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 패키지 몸체(113)와 상기 제2 패키지 몸체(117)는 반사 물질과 파장 변환 물질을 포함하지 않을 수도 있다. 상기 제1 패키지 몸체(113)와 상기 제2 패키지 몸체(117)는 투명 수지로 구성될 수도 있다.
상기 제1 패키지 몸체(113)와 상기 제2 패키지 몸체(117)는 서로 다른 베이스 물질을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 제1 패키지 몸체(113)는 반사 물질을 포함하고 상기 제2 패키지 몸체(117)는 파장 변환 물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 패키지 몸체(113)는 파장 변환 물질을 포함하고 상기 제2 패키지 몸체(117)는 반사 물질을 포함할 수 있다. 또는 상기 제1 패키지 몸체(113)는 반사 물질을 포함하고 상기 제2 패키지 몸체(117)는 반사 물질과 파장 변환 물질을 포함할 수도 있다. 또는 상기 제1 패키지 몸체(113)는 반사 물질과 파장 변환 물질을 포함하고 상기 제2 패키지 몸체(117)는 파장 변환 물질을 포함할 수도 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 서로 다른 베이스 물질을 포함하는 제1 패키지 몸체(113)와 제2 패키지 몸체(117)가 서로 다른 공정에서 별도로 형성되고, 응용 제품에서 필요로 하는 특성을 충족시킬 수 있는 선택적인 조합을 통하여 모듈라(modular) 방식으로 제조될 수 있다. 실시 예에 따른 발광소자 패키지 제조방법은 뒤에서 더 살펴 보기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 설명된 바와 같이, 상기 패키지 몸체(102)가 형성됨에 있어, 리드 프레임이 적용되지 않는다. 리드 프레임이 적용되는 발광소자 패키지의 경우, 리드 프레임을 형성하는 공정이 추가로 필요하지만, 실시 예는 리드 프레임을 형성하는 공정을 필요로 하지 않는다. 이에 따라, 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지 제조방법에 의하면 공정 시간이 단축될 뿐만 아니라 재료도 절감될 수 있는 장점이 있다.
또한, 종래 리드 프레임이 적용되는 발광소자 패키지의 경우, 리드 프레임의 열화 방지를 위해 은 등의 도금 공정이 추가되어야 하지만, 발명의 실시 예에 다른 발광소자 패키지 제조방법에 의하면 리드 프레임이 필요하지 않으므로, 은 도금 등의 추가 공정이 없어도 된다. 이와 같이, 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지 제조방법에 의하면 제조 원가를 절감하고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 종래 리드 프레임이 적용되는 발광소자 패키지에 비해 소형화가 가능한 장점이 있다.
실시 예에 의하면, 상기 발광소자(151)는 제1 본딩부(51), 제2 본딩부(52), 발광 구조물(50), 기판(55)을 포함할 수 있다. 상기 발광소자(151)의 구성은 상기에 개시된 설명을 참조하기로 하며 선택적으로 적용할 수 있다.
상기 패키지 몸체(102)는 상기 캐비티(112)의 바닥면에서 상기 제1패키지 몸체(113)의 상면과 하면을 관통하는 제1 관통홀(TH1)와 제2 관통홀(TH2)를 포함할 수 있다. 예로서, 상기 제1 패키지 몸체(113)는 평평한 하면을 포함할 수 있으며, 상기 하면과 평행한 상면을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1, TH2)은 상기 제1 패키지 몸체(113)의 상면과 하면을 관통할 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 발광소자(151)의 상기 제1 본딩부(51) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 발광소자(151)의 상기 제1 본딩부(51)와 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)는 상기 제1 패키지 몸체(113)의 상면에서 하면으로 향하는 제3 방향으로 상기 발광소자(151)의 상기 제1 본딩부(51)와 중첩되어 제공될 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 제1 패키지 몸체(113)에 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)는 상기 제1 패키지 몸체(113)를 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)는 상기 제1 패키지 몸체(113)의 상면과 하면을 제3 방향으로 관통하여 제공될 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 발광소자(151)의 상기 제2 본딩부(52) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)는 상기 발광소자(151)의 상기 제2 본딩부(52)와 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)는 상기 제1 패키지 몸체(113)의 상면에서 하면으로 향하는 제1 방향으로 상기 발광소자(120)의 상기 제2 본딩부(52)와 중첩되어 제공될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH1)와 상기 제2 관통홀(TH2)는 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)와 상기 제2 관통홀(TH2)는 상기 발광소자(151)의 하부 면 아래에서 서로 이격되어 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1 관통홀(TH1)의 상부 영역의 폭(W1)이 상기 제1 본딩부(51)의 폭에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 관통홀(TH2)의 상부 영역의 폭이 상기 제2 본딩부(52)의 폭에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH1)는 하부 영역에서 상부 영역으로 가면서 폭이 점차적으로 작아지는 경사진 형태로 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)는 하부 영역에서 상부 영역으로 가면서 폭이 점차적으로 작아지는 경사진 형태로 제공될 수 있다.
다만 이에 한정하지 않고, 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1, TH2)의 상부 영역과 하부 영역 사이의 경사면은 기울기가 서로 다른 복수의 경사면을 가질 수 있고, 상기 경사면은 곡률을 가지며 배치될 수 있다. 상기 제1 패키지 몸체(113)의 하면 영역에서 상기 제1 관통홀(TH1)와 상기 제2 관통홀(TH2) 사이의 폭은 수백 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 제1 패키지 몸체(113)의 하면 영역에서 상기 제1 관통홀(TH1)와 상기 제2 관통홀(TH2) 사이의 폭은 100 마이크로 미터 내지 150 마이크로 미터로 제공될 수 있다.
상기 제1 패키지 몸체(113)의 하면 영역에서 상기 제1 관통홀(TH1)와 상기 제2 관통홀(TH2) 사이의 폭은, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)가 추후 회로기판, 서브 마운트 등에 실장되는 경우에, 본딩부 간의 전기적인 단락(short)이 발생되는 것을 방지하기 위하여 일정 거리 이상으로 제공되도록 선택될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 제1리세스(R1)를 포함할 수 있다. 상기 리세스(R1)는 상기 캐비티(112)의 바닥면에서 상기 제1패키지 몸체(113)의 하면으로 오목하게 제공될 수 있다.
상기 제1리세스(R1)는 상기 제1 패키지 몸체(113)에 제공될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)는 상기 제1 패키지 몸체(113)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 제공될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)는 상기 발광소자(151) 아래에 배치될 수 있다.
상기 제1리세스(R1)는 상기 발광소자(151)의 아래에 하나 또는 복수개가 Y 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)의 적어도 일부 영역은 상기 발광소자(151)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 이 경우, 상기 제1리세스(R1)의 일부 영역은 상기 발광소자(151)과 수직 방향으로 중첩되고 외측 영역은 상기 발광 소자(151)의 외측으로 돌출될 수 있다. 또는 상기 제1리세스(R1)의 전 영역이 상기 발광소자(151)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제1리세스(R1)는 상기 발광소자(151) 아래에 제공될 수 있으며 상기 제1 본딩부(51)와 상기 제2 본딩부(52) 사이에 제공될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)는 상기 발광소자(120)에 아래에 상기 발광소자(151)의 단축 방향 또는 단변 방향으로 연장되어 제공될 수 있다.
상기 발광소자(151)의 아래에 배치된 제1 수지(162)를 포함할 수 있다. 상기 제1 수지(162)는 상기 제1리세스(R1)에 배치될 수 있다. 상기 제1 수지(162)는 상기 발광소자(151)와 상기 제1 패키지 몸체(113) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 수지(162)는 상기 제1 본딩부(51)와 상기 제2 본딩부(52) 사이에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제1 수지(162)는 상기 제1 본딩부(51)의 측면과 상기 제2 본딩부(52)의 측면에 접촉되어 배치될 수 있다.
상기 제1 수지(162)는 상기 제1 본딩부(51)의 둘레에 배치되어 상기 제1 관통홀(TH1)의 상부 영역을 밀봉시킬 수 있다. 상기 제1 수지(162)는 상기 제2 본딩부(52)의 둘레에 배치되어 상기 제2 관통홀(TH1)의 상부 영역을 밀봉시킬 수 있다.
상기 제1 수지(162)는 상기 발광소자(151)와 상기 제1 패키지 몸체(113) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있다. 상기 제1 수지(162)는 예로서 상기 제1 패키지 몸체(113)의 상면에 직접 접촉되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 수지(162)는 상기 발광소자(151)의 하부 면에 직접 접촉되어 배치될 수 있다.
상기 제1리세스(R1)의 깊이는 상기 제1 관통홀(TH1)의 깊이 또는 상기 제2 관통홀(TH2)의 깊이에 비해 작게 제공될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)의 깊이는 상기 제1 수지(162)의 접착력을 고려하여 결정될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)이 깊이는 상기 제1 패키지 몸체(113)의 안정적인 강도를 고려하거나 및/또는 상기 발광소자(151)에서 방출되는 열에 의해 상기 발광소자 패키지(100)에 크랙이 발생하지 않도록 결정될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)는 상기 발광소자(151) 하부에 일종의 언더필 공정이 수행될 수 있는 적정 공간을 제공할 수 있다.
예로서, 상기 제1리세스(R1)의 깊이는 수십 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)의 깊이는 20 마이크로 미터 내지 60 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)의 제1방향의 폭은 140 마이크로 미터 내지 160 마이크로 미터로 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2)의 깊이는 상기 제1 패키지 몸체(113)의 두께에 대응되어 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)의 깊이는 상기 제1 패키지 몸체(113)의 안정적인 강도를 유지할 수 있는 두께로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2)의 깊이는 180 마이크로 미터 내지 220 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 이는 상기 제1 패키지 몸체(113)의 크랙 프리(crack free)를 제공할 수 있는 사출 공정 두께가 고려된 것이다.
상기 제1 및 제2패키지 몸체(113,117) 사이에 금속층(125,135)이 배치될 수 있다. 상기 금속층(125,135)은 상기 제1패키지 몸체(113,117)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 금속층(125,135)은 서로 분리되어, 전기적인 경로로 제공할 수 있다. 상기 금속층(125,135)은 서로 이격된 제1 및 제2금속층(125,135)를 포함하며, 상기 제1 및 제2금속층(125,135)은 상기 제1리세스(R1)을 기준으로 서로 분리될 수 있다.
상기 제1 및 제2금속층(125,135)은 상기 접착층(160)과 상기 제1패키지 몸체(113) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2금속층(125,135)는 상기 캐비티(112)의 바닥에 노출될 수 있고, 상기 제1금속층(125)의 일부는 제1리세스(180)의 바닥에 노출될 수 있다.
상기 제1금속층(125)은 상기 발광소자(151)의 제1본딩부(51) 아래에 배치되고 상기 제1본딩부(51)과 상기 제1관통홀(TH1)에 배치된 제1도전층(321)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1금속층(125)은 상기 제2패키지 몸체(117)의 외측에 배치된 제2리세스(180)의 바닥에 연장될 수 있다. 상기 제1금속층(125)은 상기 제1본딩부(51)와 상기 제2리세스(180)에 배치된 보호소자(181)의 하부 전극과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2금속층(135)은 상기 발광소자(151)의 제2본딩부(52) 아래에 배치되고 상기 제2본딩부(52)과 상기 제2관통홀(TH2)에 배치된 제2도전층(322)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2금속층(135)은 상기 제2패키지 몸체(117)의 다른 측면 아래까지 연장될 수 있다.
상기 제1 및 제2금속층(125,135)은 티타늄(Ti), 구리(112)u), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(112)r), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P)을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질 또는 선택적 합금으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2금속층(125,135)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 관통 홀(TH1,TH2)에는 도전층(321,322)이 배치될 수 있다. 상기 도전층(321,322)은 상기 제1 및 제2 관통 홀(TH1,TH2) 내에 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)에 배치된 제1 및 제2도전층(321,322)은 상기 제1 및 제2 본딩부(51,52) 아래에 배치될 수 있다. 제1 및 제2 도전층(321,322)의 상부 및 하부 폭은 상기 제1 및 제2 본딩부(51,52)의 상부 및 하부 폭에 비해 작게 제공될 수 있다.
상기 도전층(321,322)은 상기 제1 및 제2 본딩부(51,52)의 하면과 직접 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 도전층(321,322)은 상기 제1 및 제2본딩부(51,52)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 도전층(321,322)은 Ag, Au, Pt, Sn, Cu 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정하지 않고, 상기 도전층(321,322)으로 전도성 기능을 확보할 수 있는 물질이 사용될 수 있다.
상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)에는 도전층(321,322)으로서, 전도성 기능을 확보할 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 상기 도전층(321,322)은 솔더 페이스트로서, 파우더 입자 또는 파티클 입자와 플럭스의 혼합으로 형성될 수 있다. 예로서, 상기 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. 예로서, 상기 도전층(321,322)은 SAC(Sn-Ag-Cu) 물질 또는 SAC 계열의 물질을 포함할 수 있다.
상기 본딩부(51,52) 중 적어도 하나는 금속간 화합물층에 의해 결합될 수 있다. 상기 금속간 화합물은 CuxSny, AgxSny, AuxSny 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 x는 0<x<1, y=1-x, x>y의 조건을 만족할 수 있다. 발명의 발광소자패키지는 상기 관통홀(TH1,TH2) 중 적어도 하나 또는 모두에 도전성 물질 예컨대, 도전층(321,322) 또는 도전성 페이스트가 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)에 배치된 도전층(321,322)은 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)의 체적의 30% 이상 예컨대, 30% 내지 100%의 범위로 채워질 수 있고, 상기 범위보다 작은 경우 전기적인 신뢰성이 저하될 수 있고 상기 범위보다 큰 경우 도전층(321,322)의 돌출로 인해 회로 기판과의 본딩력이 저하될 수 있다.
상기 발광소자(151)의 제1본딩부(51)는 상기 제1도전층(321)을 구성하는 물질과 상기 제1도전층(321)을 형성되는 과정 또는 상기 제1도전층(321)이 제공된 후 열처리 과정에서, 상기 도전층(321)과 제1금속층(125) 또는/및 제1본딩부(51) 사이에 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)을 갖는 합금층이 형성될 수 있다. 상기 합금층이 AgSn, CuSn, AuSn 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 금속간 화합물층을 포함할 수 있다. 상기 금속간 화합물층은 제1 물질과 제2 물질의 결합으로 형성될 수 있으며, 제1 물질은 제1도전층(321)으로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 제1본딩부(51)로부터 제공될 수 있다.
상기 발광소자(151)의 제2본딩부(52)는 상기 제2도전층(322)을 구성하는 물질과 상기 제2도전층(322)을 형성되는 과정 또는 상기 제2도전층(322)이 제공된 후 열처리 과정에서, 상기 제2도전층(322)과 제2금속층(135) 또는/및 제2본딩부(52) 사이에 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)을 갖는 합금층이 형성될 수 있다. 상기 합금층이 AgSn, CuSn, AuSn 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 금속간 화합물층을 포함할 수 있다. 상기 금속간 화합물층은 제1 물질과 제2 물질의 결합으로 형성될 수 있으며, 제1 물질은 제2도전층(322)으로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 제2본딩부(52)로부터 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2도전층(321,322)이 Sn 물질을 포함하고 상기 도전층(321,322)에 접촉된 금속층(125,135)이 Ag 물질을 포함하는 경우, 상기 도전층(321)이 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Sn 물질과 Ag 물질의 결합에 의하여 AgSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
또는, 상기 도전층(321,322)이 Sn 물질을 포함하고 상기 도전층(321,322)에 접촉된 금속층(125,135)이 Au 물질을 포함하는 경우, 상기 도전층(321,322)이 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Sn 물질과 Au 물질의 결합에 의하여 AuSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
또는, 상기 도전층(321,322)이 Sn 물질을 포함하고 상기 도전층(321,322)에 접촉된 금속층(125,135)이 Cu 물질을 포함하는 경우, 상기 도전층(321,322)이 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Sn 물질과 Cu 물질의 결합에 의하여 CuSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
또는 상기 도전층(321,322)이 Ag 물질을 포함하고 상기 도전층(321,322)에 접촉된 금속층(125,135)의 일부 층이 Sn 물질을 포함하는 경우, 상기 도전층(321,322)이 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Ag 물질과 Sn 물질의 결합에 의하여 AgSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
이상에서 설명된 금속간 화합물층은 다른 본딩 물질에 비해 더 높은 용융점을 가질 수 있다. 또한, 상기 금속한 화합물층이 형성되는 열처리 공정은 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 낮은 온도에서 수행될 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 발광소자 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, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100) 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시 예에 의하면, 패키지 몸체가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 패키지 몸체(102)를 구성하는 물질에 대한 선택 폭이 넓어질 수 있게 된다. 실시 예에 의하면, 상기 패키지 몸체(102)는 세라믹 등의 고가의 물질뿐만 아니라, 상대적으로 저가의 수지 물질을 이용하여 제공될 수도 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1관통홀(TH1)의 제1도전층(321)이 상기 제1본딩부(51)에 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제2관통홀(TH2)의 제2도전층(322)이 상기 제2 본딩부(52)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예로서, 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)에 배치된 도전층(321,322)에 외부 전원이 공급될 수 있고, 이에 따라 상기 발광소자(151)가 구동될 수 있다. 상기 발광소자(151)의 제1 및 제2본딩부(51,52)는 상기 도전층(321,322)과 상기 금속층(125,135)와 전기적으로 연결될 수 있다.
발광소자 패키지(100)는 제2수지(164)를 포함할 수 있다. 상기 제2수지(164)는 상기 발광 소자(151)의 외측 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제2수지(164)는 상기 제1,2금속층(125,135)와 상기 발광 소자(151)의 외측 하면 사이에 접착될 수 있다. 이러한 제2수지(164)는 상기 발광 소자(151)로부터 입사된 광을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 제2수지(164)의 두께는 상기 발광 소자(151)와 상기 프레임(125,135) 사이의 간격보다 작게 형성하여, 상기 제2수지(164)가 상기 발광 소자(151)의 측면으로 타고 올라가는 것을 최소화할 수 있다.
상기 제2수지(164)는 상기 발광 소자(151)의 둘레를 따라 연속적인 링 형상 또는 프레임 형상으로 형성되거나, 상기 제1패키지 몸체(113)로부터 이격된 불연속적인 링 형상 또는 프레임 형상으로 형성될 수 있다.
예로서, 상기 제2수지(164)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. 또한, 상기 제2수지(164)는 상기 발광소자(151)에서 방출되는 광을 반사하는 반사부일 수 있고, 예로서 TiO2 등의 반사 물질을 포함하는 수지일 수 있고 또는 화이트 실리콘(white silicone)을 포함할 수 있다.
상기 제2수지(164)는 상기 발광소자(120)와 상기 제1,2 금속층(125,135) 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 제2수지(162)가 화이트 실리콘과 같은 반사 특성이 있는 물질을 포함하는 경우, 상기 제2수지(162)는 상기 발광소자(151)로부터 제공되는 빛을 상기 패키지 몸체(110)의 상부 방향으로 반사시켜 발광소자 패키지(100)의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 제2수지(164)와 상기 제1수지(162)는 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 발광소자(151)의 상부 방향에서 보았을 때, 상기 도전층(321,322)이 상기 발광소자(151)의 외측 방향으로 이동되는 경우, 상기 도전층(321,322)이 상기 발광소자(151)의 측면을 타고 확산될 수도 있다. 이와 같이, 상기 도전층(321,322)이 상기 발광소자(151)의 측면으로 이동되는 경우, 상기 발광소자(151)의 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층이 전기적으로 단락될 수도 있다. 상기 제1,2 도전층(321,322)이 상기 발광소자(151)의 측면으로 이동되는 경우, 상기 발광소자(151)의 광 추출 효율이 저하될 수도 있다. 이를 위해, 상기 발광소자(151)의 하부 둘레에 수지(164)가 배치되어, 상기 도전층(321,322)이 영역을 벗어나 외부 방향으로 이동되는 것이 방지될 수 있다.
따라서, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)에 의하면, 상기 도전층(321,322)이 상기 발광소자(151)의 측면으로 이동되는 것이 방지될 수 있으며, 상기 발광소자(151)가 전기적으로 단락되는 것이 방지되고 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
보호소자(181)는 제2패키지 몸체(117)의 하부에 오목한 제2리세스(180) 내에 배치될 수 있다. 상기 보호소자(181)는 제2리세스(180)의 바닥에 배치된 제1금속층(125)과 연결되며, 상기 보호소자(181)에 연결된 와이어(183)는 제2금속층(135)과 연결될 수 있다. 상기 제2리세스(180)의 구조는 도 4의 설명을 참조하기로 한다.
상기 보호소자(181) 및 와이어(183)는 접착물질(185)에 몰딩될 수 있고, 상기 접착물질(185)은 상기 보호소자(181)를 접착시켜 줄 수 있다.
상기의 실시 예는 제1패키지 몸체(113)의 관통홀(TH1,TH2)에 발광 소자(151)의 본딩부(51,52)가 관통홀(TH1,TH2)보다는 위에 배치된 예로 설명하였으나, 도 14 및 도 15와 같은 소자에서는, 본딩부(51,52)의 일부 또는 하부에 금속 재질의 도전체(51A,52A)가 상기 관통홀(TH1,TH2)에 배치될 수 있다.
도 6과 같이, 발광소자(151)는, 각 본딩부(51,52)의 도전체(51A,52A)가 발광 소자(151)의 하면 면적의 10% 미만으로 배치될 수 있다. 이러한 발광소자(151)는 예컨대, 도 14 및 도 15와 같이 구현될 수 있다. 예컨대, 상기 각 본딩부(51,52)의 도전체(51A,52A)의 최대 면적이 상기 관통홀(TH1,TH2)의 상부 면적보다 작게 제공될 수 있다. 이에 따라 상기 발광소자(151)의 본딩부(51,52)의 도전체(51A,52A)는 상기 관통홀(TH1,TH2) 내에 삽입될 수 있다. 이러한 발광소자(151)의 본딩부(51,52)의 도전체(51A,52A)의 하면은 상기 제1패키지 몸체(113)의 상면보다 낮게 배치될 수 있다. 상기 발광소자(151)의 본딩부(51,52)의 도전체(51A,52A)는 상기 관통홀(TH1,TH2) 내에 배치되고, 상기 관통홀(TH1,TH2)에 배치된 도전층(321,322)과 결합될 수 있다. 상기 도전층(321,322)은 상기 발광소자(151)의 본딩부(51,52)의 도전체(51A,52A) 둘레에 접촉되어, 상기 발광소자(151)와의 접착력을 개선시켜 줄 수 있다. 이 경우, 상기 도전층(321,322)을 통해 상기 발광소자(151)의 각 본딩부에 전원이 공급될 수 있다. 실시 예에 따른 상기 발광소자(151)의 도전체(51A,52A)는 다른 발광 소자에 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 도전체(51A,52A)는 도전체로서, Al, Au, Ag, Pt 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금으로 제공될 수 있다. 상기 도전체(51A, 52A)는 단층 또는 다층으로 제공될 수 있다.
상기 발광소자(151)의 도전체(51A,52A)는 상기 도전층(321,322)을 구성하는 물질과 상기 도전층(321,322)을 형성되는 과정 또는 상기 도전층(321,322)이 제공된 후 열처리 과정에서, 상기 도전층(321,322)과 상기 금속층(125,135) 사이에 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)층이 형성될 수 있다. 상기 도전층(321,322)은 Ag, Au, Pt, Sn, Cu, Zn, In, Bi, Ti 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정하지 않고, 상기 도전층(321,322)으로 전도성 기능을 확보할 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 예로서, 상기 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. 예로서, 상기 도전층(321,322)은 SAC(Sn-Ag-Cu) 물질을 포함할 수 있다.
예로서, 상기 도전층(321,322)을 이루는 물질과 상기 금속층(125,135)의 금속 간의 결합에 의해 합금층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 도전층(321,322)과 상기 금속층(125,135)이 물리적으로 또한 전기적으로 안정하게 결합될 수 있게 된다. 상기 도전층(321,322), 합금층 및 상기 금속층(125,135)이 물리적으로 또한 전기적으로 안정하게 결합될 수 있게 된다. 상기 합금층이 AgSn, CuSn, AuSn 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 금속간 화합물층을 포함할 수 있다. 상기 금속간 화합물층은 제1 물질과 제2 물질의 결합으로 형성될 수 있으며, 제1 물질은 도전층(321,322)으로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 본딩부 또는 상기 금속층(125,135)로부터 제공될 수 있다.
이상에서 설명된 금속간 화합물층은 다른 본딩 물질에 비해 더 높은 용융점을 가질 수 있다. 또한, 상기 금속한 화합물층이 형성되는 열처리 공정은 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 낮은 온도에서 수행될 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 발광소자 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, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100) 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 제2패키지 몸체(117)가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시 예에 의하면, 제2패키지 몸체(117)가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 제2패키지 몸체(117)를 구성하는 물질에 대한 선택 폭이 넓어질 수 있게 된다. 실시 예에 의하면, 상기 제2패키지 몸체(117)는 세라믹 등의 고가의 물질뿐만 아니라, 상대적으로 저가의 수지 물질을 이용하여 제공될 수도 있다.
도 7은 도 2의 발광 소자 패키지가 회로 기판에 배치된 광원 장치 또는 광원 모듈의 예이다. 일 예로서, 실시 예의 발광소자 패키지를 갖는 광원 장치의 예로 설명하기로 하며, 상기에 개시된 설명 및 도면을 참조하여 후술하기로 한다. 상기의 발광 소자 패키지는 상기에 개시된 실시 예(들)을 선택적으로 적용할 수 있다.
도 2 및 도 7를 참조하면, 실시 예에 따른 광원 모듈은 회로기판(201) 상에 하나 또는 복수의 발광소자 패키지(100)가 배치될 수 있다.
상기 회로기판(201)은 패드(221,223)을 갖는 기판 부재를 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(201)에 상기 발광소자(151)의 구동을 제어하는 전원 공급 회로가 제공될 수 있다. 발광소자 패키지(100)의 도전층(321)과 제1프레임(120)은 회로 기판(201)의 각 패드(221,223)들과 본딩층(231,233)으로 연결될 수 있다. 이에 따라 발광소자 패키지(100)의 발광소자(151)는 회로 기판(201)의 각 패드(221,223)들로부터 전원을 공급받을 수 있다. 상기 회로 기판(201)의 각 패드(221,223)는 예컨대, Ti, Cu, Ni, Au, Cr, Ta, Pt, Sn, Ag, P, Fe, Sn, Zn, Al를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 발광소자(151)의 본딩부(51,52)는 관통홀(TH1)에 배치된 도전층(321)의 용융점이 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 높은 값을 갖도록 선택될 수 있다. 실시 예에 따른 발광소자 소자 패키지는 메인 기판 등에 리플로우(reflow) 공정을 통해 본딩되는 경우에도 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되지 않으므로 전기적 연결 및 물리적 본딩력이 열화되지 않는 장점이 있다. 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체(110) 및 몸체(115)가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시 예에 의하면, 패키지 몸체(110) 및 몸체(115)가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장되어 공급될 수도 있다. 그런데, 종래 발광소자 패키지가 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장됨에 있어 리플로우(reflow) 등의 고온 공정이 적용될 수 있다. 이때, 리플로우 공정에서, 발광소자 패키지에 제공된 프레임과 발광소자 간의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되어 전기적 연결 및 물리적 결합의 안정성이 약화될 수 있고 이에 따라 상기 발광소자의 위치가 변할 수 있어, 상기 발광소자 패키지의 광학적, 전기적 특성 및 신뢰성이 저하될 수 있다. 그러나, 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 실시 예에 따른 발광소자의 제1 본딩부는 관통홀에 배치된 도전층을 통하여 구동 전원을 제공 받을 수 있다. 그리고, 관통홀에 배치된 도전층의 용융점이 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 높은 값을 갖도록 선택될 수 있다. 따라서, 실시 예에 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.
도 8 내지 도 11을 참조하여 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지 제조방법을 설명하기로 한다.
도 8 내지 도 11을 참조하여 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지 제조방법을 설명함에 있어, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 내용과 중복되는 사항에 대해서는 설명이 생략될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 지지 프레임(B)과 상기 지지 프레임(B) 내에 배치된 복수의 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4)가 제공될 수 있다.
상기 지지 프레임(B)은 상기 복수의 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4)를 안정적으로 지지할 수 있다. 상기 지지 프레임(B)은 절연성 프레임으로 제공될 수도 있으며, 도전성 프레임으로 제공될 수도 있다.
예로서, 상기 복수의 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4)는 사출 공정 등을 통하여 형성될 수 있다.
도 8과 같이, 상기 지지 프레임(B)에 4개의 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4)가 배치된 경우를 기준으로 도시되었으나, 상기 복수의 제1 몸체 어레이는 3개 이하로 제공될 수도 있으며, 5개 이상으로 제공될 수도 있다. 또한, 상기 복수의 제1 몸체 어레이는 복수의 행과 복수의 열을 갖는 형상으로 배치될 수도 있으며, 하나의 행과 복수의 열을 갖는 형상으로 배치될 수도 있다.
복수의 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4) 각각은 복수의 서브 몸체 어레이(A11, A12, …) 포함할 수 있다.
각각의 서브 몸체 어레이(A11, A12, …) 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이 제1 패키지 몸체(101), 제1 및 제2 관통홀(TH1, TH2), 리세스(R1)를 포함할 수 있다. 각각의 서브 몸체 어레이(A11, A12, …) 서로 유사한 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)는 상기 제1 패키지 몸체(101)에 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)는 상기 제1 패키지 몸체(101)를 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)는 상기 제1 패키지 몸체(101)의 상면과 하면을 제1 방향으로 관통하여 제공될 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH2)는 상기 제1 패키지 몸체(101)에 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)는 상기 제1 패키지 몸체(101)를 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)는 상기 제1 패키지 몸체(101)의 상면과 하면을 제1 방향으로 관통하여 제공될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH1)와 상기 제2 관통홀(TH2)는 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제1리세스(R1)는 상기 제1 패키지 몸체(101)에 제공될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)는 상기 제1 패키지 몸체(101)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 제공될 수 있다.
각각의 서브 몸체 어레이(A11, A12, …) 발광소자(151)와 보호소자(181)가 각각 배치될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 상기 제1리세스(R1)에 제1 수지(162)가 제공되고 상기 발광소자(151)가 실장될 수 있다.
상기 제1 수지(162)는 상기 제1리세스(R1) 영역에 도팅(doting) 방식 등을 통하여 제공될 수 있다. 예로서, 상기 제1 수지(162)는 상기 제1리세스(R1)가 형성된 영역에 일정량 제공될 수 있으며, 상기 제1리세스(R1)를 넘치도록 제공될 수 있다.
그리고, 상기 제1 패키지 몸체(101) 위에 상기 발광소자(151)가 제공될 수 있다. 상기 발광소자(151)과 이격된 위치에 보호소자(181)가 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 발광소자(151)가 상기 제1 패키지 몸체(101) 위에 배치되는 과정에서 상기 제1리세스(R1)는 일종의 정렬키(align key) 역할을 하도록 활용될 수도 있다.
상기 발광소자(151)는 상기 제1 수지(162)에 의하여 상기 제1 패키지 몸체(101)에 고정될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)에 제공된 상기 제1 수지(162)의 일부는 상기 제1 본딩부(51)와 제2 본딩부(52) 방향으로 이동되어 경화될 수 있다. 이에 따라, 상기 발광소자(151)의 하면과 상기 제1 패키지 몸체(101)의 상면 사이의 넓은 영역에 상기 제1 수지(162)가 제공될 수 있으며, 상기 발광소자(151)와 상기 제1 패키지 몸체(101) 간의 고정력이 향상될 수 있게 된다.
상기 제1 본딩부(51)와 제2 본딩부(52)는 제1,2프레임(120,130)의 관통홀(TH1,TH2)에 정렬될 수 있다.
각각의 서브 몸체 어레이(A11, A12, …) 제1 및 제2 관통홀(TH1, TH2)에, 도전층(321)이 각각 형성될 수 있다. 상기 도전층(321)은 상기 제1 및 제2본딩부(51,52)의 하면과 직접 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 도전층(321)은 상기 본딩부(51,52)와 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 몸체 어레이를 결합하기 전에, 상기 제1 패키지 몸체(101) 상에는 접착층(160)이 배치되고, 도 3의 접착 물질(185)를 이용하여 상기 보호 소자(181)와 와이어(183)를 덮을 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제2패키지 몸체(110)을 갖는 제2 몸체 어레이(D)가 제공될 수 있다.
상기 제2 몸체 어레이(D)는 복수의 서브 몸체 어레이(E11, E12, …) 포함할 수 있다. 예로서, 상기 제2 몸체 어레이(D)는 일 방향으로 배치된 복수의 서브 몸체 어레이(E11, E12, …) 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 몸체 어레이(D)는 복수의 열과 복수의 행으로 배열된 매트릭스 형상을 갖는 복수의 서브 몸체 어레이(E11, E12, …) 포함할 수도 있다.
상기 복수의 서브 몸체 어레이(E11, E12, …)각각은, 상면에서 하면 방향으로 관통하는 캐비티(112)를 포함할 수 있다. 상기 제2 몸체 어레이(D)의 서브 몸체 어레이(E11,E12,…)는 제2리세스(180)가 각각 배치될 수 있다. 상기 제2리세스(180)는 하부가 오픈된 영역으로서, 상기 보호소자(181)의 영역과 대응될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4) 위에 상기 제2 몸체 어레이(D)가 제공될 수 있다.
상기 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4)와 상기 제2 몸체 어레이(D)는, 도 1 내지 도 3과 도 11과 같이, 접착층(160)을 통하여 결합될 수 있다.
예로서, 서브 몸체 어레이 A11 위에 서브 몸체 어레이 E11이 배치될 수 있으며, 서브 몸체 어레이 A12 위에 서브 몸체 어레이 E12가 배치될 수 있다.
한편, 상기 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4)와 상기 제2 몸체 어레이(D)는 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4)와 상기 제2 몸체 어레이(D)는 서로 다른 공정에서 서로 다른 물질로 형성된 후, 상기 접착층(160)을 통하여 서로 결합될 수 있다.
상기 접착층(160)은 상기 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4)와 상기 제2 몸체 어레이(D) 사이에 배치될 수 있다. 상기 접착층(160)은 상기 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4)의 상면에 배치될 수 있다. 상기 접착층(160)은 상기 제2 몸체 어레이(D)의 하면에 배치될 수 있다. 도 11과 같이, 접착 물질(185)는 상기 제2패키지 몸체(110)의 제2리세스(180) 내에 배치된 보호소자(181)과 와이어(183)을 덮을 수 있다.
상기 접착층(160) 및 접착 물질(185)은 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질, 에폭시 계열의 물질과 실리콘 계열의 물질을 포함하는 하이브리드(hybrid) 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 접착층(160)은 상기 발광소자(151)에서 방출하는 광을 반사할 수 있다. 상기 접착층(160)이 반사 기능을 포함하는 경우, 상기 접착제는 화이트 실리콘(white silicone)을 포함할 수도 있다.
한편, 상기 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4)와 상기 제2 몸체 어레이(D) 각각은 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), PI(Poly Imide) 등을 포함하는 수지 물질 중에서 선택된 적어도 하나를 베이스 물질로 포함할 수 있다.
이후, 상기 제1 몸체 어레이(A1, A2, A3, A4)와 상기 제2 몸체 어레이(D)가 결합된 상태에서, 도 11과 같이 단위 패키지 크기로 다이싱 또는 스크라이빙 등의 분리 공정을 통하여 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 개별 발광소자 패키지를 제조할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 모듈라(modular) 방식을 통하여 제1 패키지 몸체(101)와 제2 패키지 몸체(110)가 제조되고 결합된 패키지 몸체(110)를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100) 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시 예에 의하면, 패키지 몸체가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 제2패키지 몸체를 구성하는 물질에 대한 선택 폭이 넓어질 수 있게 된다. 실시 예에 의하면, 상기 제2패키지 몸체는 세라믹 등의 고가의 물질뿐만 아니라, 상대적으로 저가의 수지 물질을 이용하여 제공될 수도 있다.
이상에서 설명된 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 경우, 각 본딩부 아래에 하나의 관통 홀이 제공된 경우를 기준으로 설명되었다. 그러나, 다른 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 각 본딩부 아래에 복수의 관통 홀이 제공될 수도 있다. 또한, 복수의 관통 홀은 서로 다른 폭을 갖는 관통 홀로 제공될 수도 있다. 또한, 실시 예에 따른 관통 홀의 형상은 다양한 형상으로 제공될 수도 있다. 예를 들어, 실시 예에 따른 관통 홀은 상부 영역으로부터 하부 영역까지 동일한 폭으로 제공될 수도 있다. 실시 예에 따른 관통 홀은 다단 구조의 형상으로 제공될 수도 있다. 예로서, 관통 홀은 2단 구조의 서로 다른 경사각을 갖는 형상으로 제공될 수도 있다. 또한, 관통 홀은 3단 이상의 서로 다른 경사각을 갖는 형상으로 제공될 수도 있다. 상기 관통 홀은 상부 영역에서 하부 영역으로 가면서 폭이 변하는 형상으로 제공될 수도 있다. 예로서, 관통 홀은 상부 영역에서 하부 영역으로 가면서 곡률을 갖는 형상으로 제공될 수도 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 평면도이고, 도 13은 도 12에 도시된 발광소자의 F-F 선에 따른 단면도이다.
한편, 이해를 돕기 위해, 도 12를 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.
실시 예에 따른 발광소자(1000)는, 도 13과 같이, 기판(1105) 위에 배치된 발광 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 발광 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.
실시 예에 따른 발광소자(1000)는, 투광성 전극층(1130)을 포함할 수 있다. 상기 투광성 전극층(1130)은 전류 확산을 향상시켜 광출력을 증가시킬 수 있다. 예로서, 상기 투광성 전극층(1130)은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 투광성 전극층(1130)은 투광성의 물질을 포함할 수 있다. 상기 투광성 전극층(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.
실시 예에 따른 발광소자(1000)는, 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 투광성 전극층(1130) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 반사층(1162)은 상기 투광성 전극층(1130)을 노출시키는 제1 개구부(h1)를 포함할 수 있다. 상기 제2 반사층(1162)은 상기 투광성 전극층(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.
실시 예에 따른 상기 반사층(1160)은 상기 투광성 전극층(1130)에 제공된 복수의 컨택홀을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 접촉될 수 있다. 상기 반사층(1160)은 상기 투광성 전극층(1130)에 제공된 복수의 컨택홀을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)의 상부 면에 물리적으로 접촉될 수 있다.
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.
실시 예에 따른 발광소자(1000)는, 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, 실시 예에 따른 발광소자(1000)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, 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. 실시 예에 의하면, 상기 제2 서브전극(1142)과 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 사이에 상기 투광성 전극층(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, 복수의 P 영역에서 상기 투광성 전극층(1130)을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 서브전극(1142)은, 복수의 P 영역에서 상기 제2 반사층(1162)에 제공된 복수의 제1 개구부(h1)를 통하여 상기 투광성 전극층(1130)의 상면에 직접 접촉될 수 있다. 실시 예에 의하면, 상기 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 서브전극(1142)은 서로 극성을 가질 수 있고, 서로 이격되어 배치될 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. 도 13에서 영역 R11,R12,R13은 각 서브 전극의 영역별 중첩 영역을 구분하기 위해 나타낸다.
실시 예에 따른 발광소자(1000)는, 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.
실시 예에 따른 발광소자(1000)는, 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. 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.
이에 따라, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 상기 발광 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. 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 실시 예에 의하면, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 ODR층으로 제공될 수도 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 DBR층과 ODR층이 적층된 일종의 하이브리드(hybrid) 형태로 제공될 수도 있다.
실시 예에 따른 발광소자가 플립칩 본딩 방식으로 실장되어 발광소자 패키지로 구현되는 경우, 상기 발광 구조물(1110)에서 제공되는 빛은 상기 기판(1105)을 통하여 방출될 수 있다. 상기 발광 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 발광 구조물(1110)에서 방출되는 빛은 상기 발광 구조물(1110)의 측면 방향으로도 방출될 수 있다. 또한, 상기 발광 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.
이에 따라, 실시 예에 따른 발광소자(1000)는 상기 발광 구조물(1110)을 둘러싼 6면 방향으로 빛을 방출할 수 있게 되며, 광도를 현저하게 향상시킬 수 있다.
한편, 실시 예에 따른 발광소자에 의하면, 발광소자(1000)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(1000)의 상부 면 전체 면적의 60%에 비해 같거나 작게 제공될 수 있다.
예로서, 상기 발광소자(1000)의 상부 면 전체 면적은 상기 발광 구조물(1110)의 제1 도전형 반도체층(1111)의 하부 면의 가로 길이 및 세로 길이에 의하여 정의되는 면적에 대응될 수 있다. 또한, 상기 발광소자(1000)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(1000)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, 실시 예에 의하면, 상기 발광소자(1000)의 6면 방향으로 방출되는 빛의 양이 많아지게 되므로 광 추출 효율이 향상되고 광도(Po)가 증가될 수 있게 된다.
또한, 상기 발광소자(1000)의 상부 방향에서 보았을 때, 상기 제1 본딩부(1171)의 면적과 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합은 상기 발광소자(1000)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(1000)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(1000)의 전기적인 특성을 확보할 수 있게 된다.
실시 예에 따른 발광소자(1000)는, 광 추출 효율 및 본딩의 안정성 확보를 고려하여, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1000)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(1000)의 전체 면적의 30% 이상 내지 100% 이하인 경우, 상기 발광소자(1000)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(1000)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(1000)의 광추출 효율이 향상되고, 광도(Po)가 증가될 수 있다.
실시 예에서는 상기 발광소자(1000)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(1000)의 전체 면적의 30% 이상 내지 60% 이하로 선택하였다.
또한, 실시 예에 따른 발광소자(1000)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(1000)의 장축 방향에 따른 길이는 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(1000)의 상부 면 전체의 10% 이상이고 25% 이하로 제공될 수 있다.
상기 제3 반사층(1163)의 면적이 상기 발광소자(1000)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 실시 예에서는 이에 한정하지 않고 상기 광추출효율을 더 크게 확보하기 위해 상기 제3 반사층(1163)의 면적을 상기 발광소자(1000)의 상부 면 전체의 0% 초과 내지 10% 미만으로 배치할 수 있고, 상기 패키지 몸체에 변색 또는 균열의 발생을 방지하는 효과를 더 크게 확보하기 위해 상기 제3 반사층(1163)의 면적을 상기 발광소자(1000)의 상부 면 전체의 25% 초과 내지 100% 미만으로 배치할 수 있다.
또한, 상기 발광소자(1000)의 장축 방향에 배치된 측면과 이웃하는 상기 제1 본딩부(1171) 또는 상기 제2 본딩부(1172) 사이에 제공된 제2 영역으로 상기 발광 구조물(1110)에서 생성된 빛이 투과되어 방출될 수 있다.
또한, 상기 발광소자(1000)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.
실시 예에 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.
실시 예에 의하면, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)에 의하여, 상기 발광 구조물(1110)로부터 방출되는 빛이 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)에 입사되지 않고 반사될 수 있게 된다. 이에 따라, 실시 예에 의하면, 상기 발광 구조물(1110)에서 생성되어 방출되는 빛이 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)에 입사되어 손실되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 발광소자(1000)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, 실시 예에 따른 발광소자(1000)는 예를 들어 플립칩 본딩 방식으로 실장되어 발광소자 패키지 형태로 제공될 수 있다. 이때, 발광소자(1000)가 실장되는 패키지 몸체가 수지 등으로 제공되는 경우, 상기 발광소자(1000)의 하부 영역에서, 상기 발광소자(1000)로부터 방출되는 단파장의 강한 빛에 의하여 패키지 몸체가 변색되거나 균열이 발생될 수 있다.
그러나, 실시 예에 따른 발광소자(1000)에 의하면 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 배치된 영역 사이로 방출되는 빛의 양을 조절할 수 있으므로, 상기 발광소자(1000)의 하부 영역에 배치된 패키지 몸체가 변색되거나 균열되는 것을 방지할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1 본딩부(1171), 상기 제2 본딩부(1172), 상기 제3 반사층(1163)이 배치된 상기 발광소자(1000)의 상부 면의 20% 이상 면적에서 상기 발광 구조물(1110)에서 생성된 빛이 투과되어 방출될 수 있다.
이에 따라, 실시 예에 의하면, 상기 발광소자(1000)의 6면 방향으로 방출되는 빛의 양이 많아지게 되므로 광 추출 효율이 향상되고 광도(Po)가 증가될 수 있게 된다. 또한, 상기 발광소자(1000)의 하부 면에 근접하게 배치된 패키지 몸체가 변색되거나 균열되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 실시 예예 따른 발광소자(1000)에 의하면, 상기 투광성 전극층(1130)에 복수의 컨택홀(C1, C2, C3)이 제공될 수 있다. 상기 투광성 전극층(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 투광성 전극층(1130)에 접촉되는 것에 비하여 접착력이 향상될 수 있게 된다.
상기 반사층(1160)이 상기 투광성 전극층(1130)에만 직접 접촉되는 경우, 상기 반사층(1160)과 상기 투광성 전극층(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 투광성 전극층(1130) 간의 결합력 또는 접착력이 약한 경우, 두 층 간에 박리가 발생될 수 있다. 이와 같이 상기 반사층(1160)과 상기 투광성 전극층(1130) 사이에 박리가 발생되면 발광소자(1000)의 특성이 열화될 수 있으며, 또한 발광소자(1000)의 신뢰성을 확보할 수 없게 된다.
그러나, 실시 예에 의하면, 상기 반사층(1160)이 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 직접 접촉될 수 있으므로, 상기 반사층(1160), 상기 투광성 전극층(1130), 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 간의 결합력 및 접착력이 안정적으로 제공될 수 있게 된다.
따라서, 실시 예에 의하면, 상기 반사층(1160)과 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 간의 결합력이 안정적으로 제공될 수 있으므로, 상기 반사층(1160)이 상기 투광성 전극층(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(1000)의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 이상에서 설명된 바와 같이, 상기 투광성 전극층(1130)에 복수의 컨택홀(C1, C2, C3)이 제공될 수 있다. 상기 활성층(1112)으로부터 발광된 빛은 상기 투광성 전극층(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 투광성 전극층(1130)에 입사되어 손실되는 것을 감소시킬 수 있게 되며 광 추출 효율이 향상될 수 있게 된다. 이에 따라, 실시 예에 따른 발광소자(1000)에 의하면 광도가 향상될 수 있게 된다.
도 14 및 도 15를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 플립칩 발광소자의 다른 예를 설명하기로 한다. 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 발광소자의 전극 배치를 설명하는 평면도이고, 도 15는 도 14에 도시된 발광소자의 H-H 선에 따른 단면도이다.
도 14 및 도 15를 도시함에 있어, 제1 전극(627)과 제2 전극(628)의 상대적인 배치 관계 만을 개념적으로 도시하였다. 상기 제1 전극(627)은 제1 본딩부(621)와 제1 가지전극(625)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(628)은 제2 본딩부(622)와 제2 가지전극(626)을 포함할 수 있다.
발광소자는, 기판(624) 위에 배치된 발광 구조물(623)을 포함할 수 있다.
상기 기판(624)은 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 예로서, 상기 기판(624)은 상부 면에 요철 패턴이 형성된 PSS(Patterned Sapphire Substrate)로 제공될 수 있다.
상기 발광 구조물(623)은 제1 도전형 반도체층(623a), 활성층(623b), 제2 도전형 반도체층(623c)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(623b)은 상기 제1 도전형 반도체층(623a)과 상기 제2 도전형 반도체층(623c) 사이에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제1 도전형 반도체층(623a) 위에 상기 활성층(623b)이 배치되고, 상기 활성층(623b) 위에 상기 제2 도전형 반도체층(623c)이 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1 도전형 반도체층(623a)은 n형 반도체층으로 제공되고, 상기 제2 도전형 반도체층(623c)은 p형 반도체층으로 제공될 수 있다. 물론, 다른 실시 예에 의하면, 상기 제1 도전형 반도체층(623a)이 p형 반도체층으로 제공되고, 상기 제2 도전형 반도체층(623c)이 n형 반도체층으로 제공될 수도 있다.
발광 소자는 제1 전극(627)과 제2 전극(628)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(627)은 제1 본딩부(621)와 제1 가지전극(625)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(627)은 상기 제2 도전형 반도체층(623c)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 가지전극(625)은 상기 제1 본딩부(621)로부터 분기되어 배치될 수 있다. 상기 제1 가지전극(625)은 상기 제1 본딩부(621)로부터 분기된 복수의 가지전극을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(628)은 제2 본딩부(622)와 제2 가지전극(626)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(628)은 상기 제1 도전형 반도체층(623a)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 가지전극(626)은 상기 제2 본딩부(622)로부터 분기되어 배치될 수 있다. 상기 제2 가지전극(626)은 상기 제2 본딩부(622)로부터 분기된 복수의 가지전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 가지전극(625)와 상기 제2 가지전극(626)은 핑거(finger) 형상으로 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 상기 제1 가지전극(625)과 상기 제2 가지전극(626)에 의하여 상기 제1 본딩부(621)와 상기 제2 본딩부(622)를 통하여 공급되는 전원이 상기 발광 구조물(623) 전체로 확산되어 제공될 수 있게 된다.
상기 제1 전극(627)과 상기 제2 전극(628)은 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(627)과 상기 제2 전극(628)은 오믹 전극일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(627)과 상기 제2 전극(628)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(623)에 보호층이 더 제공될 수도 있다. 상기 보호층은 상기 발광 구조물(623)의 상면에 제공될 수 있다. 또한, 상기 보호층은 상기 발광 구조물(623)의 측면에 제공될 수도 있다. 상기 보호층은 상기 제1 본딩부(621)와 상기 제2 본딩부(622)가 노출되도록 제공될 수 있다. 또한, 상기 보호층은 상기 기판(624)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.
실시 예에 따른 발광소자는, 상기 활성층(623b)에서 생성된 빛이 발광소자의 6면 방향으로 발광될 수 있다. 상기 활성층(623b)에서 생성된 빛이 발광소자의 상면, 하면, 4개의 측면을 통하여 6면 방향으로 방출될 수 있다.
참고로, 도 2 및 도 3를 참조하여 설명된 발광소자의 상하 배치 방향과 도 13 및 도 14에 도시된 발광소자의 상하 배치 방향은 서로 반대로 도시되어 있다. 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 본딩부(621, 622)의 면적의 합은 상기 기판(624)의 상면 면적을 기준으로 10% 이하로 제공될 수 있다. 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 발광소자로부터 방출되는 발광 면적을 확보하여 광추출 효율을 높이기 위해 상기 제1 및 제2 본딩부(621, 622)의 면적의 합은 상기 기판(624)의 상면 면적을 기준으로 10% 이하로 설정될 수 있다. 상기 제1 및 제2 본딩부(621, 622)는 실시 예에 개시된 도전체이거나 패드일 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 본딩부(621, 622)의 면적의 합은 상기 기판(624)의 상면 면적을 기준으로 0.7% 이상으로 제공될 수 있다. 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 실장되는 발광소자에 안정적인 본딩력을 제공하기 위해 상기 제1 및 제2 본딩부(621, 622)의 면적의 합은 상기 기판(624)의 상면 면적을 기준으로 0.7% 이상으로 설정될 수 있다.
예로서, 상기 제1 본딩부(621)의 상기 발광소자의 장축 방향에 따른 폭은 수십 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 제1 본딩부(621)의 폭은 예로서 70 마이크로 미터 내지 90 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1 본딩부(621)의 면적은 수천 제곱 마이크로 미터로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2 본딩부(622)의 상기 발광소자의 장축 방향에 따른 폭은 수십 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 제2 본딩부(622)의 폭은 예로서 70 마이크로 미터 내지 90 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 본딩부(622)의 면적은 수천 제곱 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 이와 같이, 상기 제1 및 제2 본딩부(621, 622)의 면적이 작게 제공됨에 따라, 상기 발광소자의 하면으로 투과되는 빛의 양이 증대될 수 있다.
상기의 도 12 내지 도 15의 발광 소자는 하나의 발광 셀을 갖는 구조로 설명되었다. 이는 발광 셀이 상기의 발광 구조물을 포함하는 경우, 발광 소자의 구동 전압은 하나의 발광 셀에 걸리는 전압일 수 있다. 실시 예에 개시된 발광 소자의 예로서, 2개 또는 3개 이상의 발광 셀을 갖는 발광 소자를 포함할 수 있다. 이에 따라 고전압의 발광소자 패키지를 제공할 수 있다. 이러한 고전압의 발광소자 패키지는 전압 조절이 가능하여, 디밍 효과를 줄 수 있다.
이상에서 설명된 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장되어 공급될 수도 있다. 그런데, 종래 발광소자 패키지가 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장됨에 있어 리플로우(reflow) 등의 고온 공정이 적용될 수 있다. 이때, 리플로우 공정에서, 발광소자 패키지에 제공된 프레임과 발광소자 간의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되어 전기적 연결 및 물리적 결합의 안정성이 약화될 수 있고 이에 따라 상기 발광소자의 위치가 변할 수 있어, 상기 발광소자 패키지의 광학적, 전기적 특성 및 신뢰성이 저하될 수 있다. 그러나, 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 발명의 실시 예에 따른 발광소자의 본딩부들은 돌출부 및 도전층을 통하여 구동 전원을 제공 받을 수 있다. 그리고, 돌출부 및 도전층의 용융점이 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 높은 값을 갖도록 선택될 수 있다. 따라서, 발명의 실시 예에 따른 발광소자 소자 패키지는 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, 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 발명의 실시 예에 의하면, 패키지 몸체가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 몸체를 구성하는 물질에 대한 선택 폭이 넓어질 수 있게 된다. 발명의 실시 예에 의하면, 상기 몸체는 세라믹 등의 고가의 물질뿐만 아니라, 상대적으로 저가의 수지 물질을 이용하여 제공될 수도 있다. 예를 들어, 상기 몸체는 PPA(PolyPhtalAmide) 수지, PCT(PolyCyclohexylenedimethylene Terephthalate) 수지, EMC(Epoxy Molding Compound) 수지, SMC(Silicone Molding Compound) 수지를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
한편, 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 하나 또는 복수개가 회로 기판에 배치되어 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, 발명의 실시 예에 따른 광원 장치는 부재와 홀더 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈은 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시 예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시 예를 한정하는 것이 아니며, 실시 예가 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 특허청구범위에서 설정하는 실시 예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 제1 프레임, 제2 프레임 및 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 배치되는 몸체를 포함하는 제1 패키지 몸체;
    상기 제1 패키지 몸체 상에 배치되고, 상면과 하면을 관통하는 캐비티 및 상기 캐비티로부터 이격된 제2 리세스를 포함하는 제2 패키지 몸체;
    상기 캐비티 내에 배치되고, 제1 본딩부 및 제2 본딩부를 포함하는 발광 소자; 및
    상기 제2 리세스 내에 배치되는 보호소자; 및
    상기 제2 리세스 내에서 상기 보호 소자를 덮는 접착 물질을 포함하고,
    상기 제1 패키지 몸체와 상기 제2 패키지 몸체는 접착층으로 결합되는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 프레임은 관통홀을 갖고,
    상기 제1 패키지 몸체에 포함된 몸체는 상부에 제1리세스를 포함하며,
    상기 제1리세스에 제1수지를 포함하는 발광소자 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 접착 물질과 동일한 물질로 형성되며,
    상기 관통홀에 배치되고 상기 제1 및 제2본딩부에 연결된 도전층을 포함하며,
    상기 보호 소자는 상기 제2 리세스 내에서 상기 제1프레임 상에 배치되며 상기 제2프레임과 전기적으로 연결되며,
    상기 제2패키지 몸체는 외측면이 상기 제1,2프레임 및 상기 제1 패키지 몸체에 포함된 몸체의 외측면과 동일한 수직 평면 상에 배치되는 발광소자 패키지.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 패키지 몸체는 수지 재질로 형성되며,
    상기 제1 패키지 몸체 상에 상기 제1본딩부와 상기 보호 소자에 연결된 제1금속층, 상기 제1금속층과 분리되며 상기 제2본딩부와 연결된 제2금속층을 포함하며,
    상기 제1수지는 상기 발광 소자와 상기 제1패키지 몸체 사이에 배치된 발광소자 패키지.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 패키지 몸체와 상기 제2 패키지 몸체 중에서 적어도 하나는 반사성 수지로 형성된 발광소자 패키지.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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