KR102559569B1 - 발광소자 패키지 및 광원 장치 - Google Patents

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Abstract

발명의 실시 예에 개시된 발광소자 패키지는, 서로 이격되어 배치되며, 상면과 하면을 각각 포함하는 제1 프레임 및 제2 프레임; 상기 제1 프레임 및 제2 프레임 사이에 배치된 몸체; 및 상기 몸체 상에 상기 제1프레임과 대면하는 제1본딩부와, 상기 제2프레임과 대면하는 제2본딩부를 포함하는 발광소자; 를 포함하고, 상기 몸체는 서로 대면하는 제1 및 제2측면과, 서로 대면하는 제3 및 제4측면을 포함하며, 상기 제1프레임은 상기 몸체의 제1측면에 인접한 몸체 내에서 다단 절곡된 제1절곡 구조를 포함하며, 상기 제2프레임은 상기 몸체의 제2측면에 인접한 몸체 내에서 다단 절곡된 제2절곡 구조를 포함하며, 상기 제1 및 제2프레임은 상기 발광소자와 중첩되는 상기 몸체의 하면으로부터 이격되며, 상기 제1프레임은 상기 몸체의 하면과 제1측면에 각각 노출되며, 상기 제2프레임의 상기 몸체의 하면과 제2측면에 각각 노출될 수 있다.

Description

발광소자 패키지 및 광원 장치{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND LIGHT UNIT}
실시 예는 발광소자 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 발광소자, 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, 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 몸체 내에 프레임을 절곡 구조로 배치하여, 프레임과 몸체의 결합력을 강화시켜 줄 수 있는 발광소자 패키지, 반도체 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예는 프레임의 절곡 구조의 단부가 몸체의 측면과 하면에 노출될 수 있도록 한 발광소자 패키지, 반도체 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
발명의 실시 예는 발광소자의 본딩부들 사이에 몸체의 지지부를 배치하여, 상기 발광소자의 각 본딩부와 프레임의 돌출부 사이에 공간을 주어, 도전부의 퍼짐을 억제할 수 있도록 한 발광소자 패키지, 반도체 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
발명의 실시 예는 프레임들 사이의 몸체 상에 제1수지를 배치하여, 발광소자를 몸체에 부착시켜 줄 수 있는 발광소자 패키지, 반도체 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
발명의 실시 예는 프레임에 관통홀을 배치하고 상기 관통홀에 도전부 및 도전 돌기를 배치한 발광소자 패키지, 반도체 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
발명의 실시 예는 광 추출 효율 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법, 광원 장치를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 몸체 상부에 리세스를 갖는 발광소자 패키지, 발광소자 패키지, 반도체 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예는 패키지의 공정 효율을 향상시키고 새로운 패키지 구조를 제시하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 패키지, 발광소자 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, 발광소자 패키지, 및 반도체 소자 패키지 제조방법을 제공할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 서로 이격되어 배치되며, 상면과 하면을 각각 포함하는 제1 프레임 및 제2 프레임; 상기 제1 프레임 및 제2 프레임 사이에 배치된 몸체; 및 상기 몸체 상에 상기 제1프레임과 대면하는 제1본딩부와, 상기 제2프레임과 대면하는 제2본딩부를 포함하는 발광소자; 를 포함하고, 상기 몸체는 서로 대면하는 제1 및 제2측면과, 서로 대면하는 제3 및 제4측면을 포함하며, 상기 제1프레임은 상기 몸체의 제1측면에 인접한 몸체 내에서 다단 절곡된 제1절곡 구조를 포함하며, 상기 제2프레임은 상기 몸체의 제2측면에 인접한 몸체 내에서 다단 절곡된 제2절곡 구조를 포함하며, 상기 제1 및 제2프레임은 상기 발광소자와 중첩되는 상기 몸체의 하면으로부터 이격되며, 상기 제1프레임은 상기 몸체의 하면과 제1측면에 각각 노출되며, 상기 제2프레임의 상기 몸체의 하면과 제2측면에 각각 노출될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1프레임은 상기 몸체의 제1측면 외측에 배치된 제1연장부를 포함하며, 상기 제1연장부는 상기 제1절곡 구조로부터 외측 방향으로 연장되며, 상기 제2프레임은 상기 몸체의 제2측면 외측에 배치된 제2연장부를 포함하며, 상기 제2연장부는 상기 제2절곡 구조로부터 외측 방향으로 연장될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1절곡 구조는, 상기 제1프레임으로부터 몸체 상면 방향으로 절곡된 제1절곡부, 상기 제1절곡부로부터 몸체의 제1측면 방향으로 절곡된 제2절곡부, 및 상기 제2절곡부로부터 몸체 하면 방향으로 절곡된 제3절곡부를 포함하며, 상기 제3절곡부의 외측면은 상기 몸체의 제1측면에 노출될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2절곡 구조는, 상기 제2프레임으로부터 몸체 상면 방향으로 절곡된 제4절곡부, 상기 제4절곡부로부터 몸체의 제2측면 방향으로 절곡된 제5절곡부, 및 상기 제5절곡부로부터 몸체 하면 방향으로 절곡된 제6절곡부를 포함하며, 상기 제6절곡부의 외측면은 상기 몸체의 제2측면에 노출될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1절곡 구조는, 상기 제1프레임으로부터 몸체 하면 방향으로 절곡된 제1절곡부, 상기 제1절곡부로부터 몸체의 제1측면 방향으로 절곡된 제2절곡부, 및 상기 제2절곡부로부터 몸체 상면 방향으로 절곡된 제3절곡부를 포함하며, 상기 제2절곡부의 하면은 상기 몸체의 하면에 노출될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제2절곡 구조는, 상기 제2프레임으로부터 몸체 하면 방향으로 절곡된 제4절곡부, 상기 제4절곡부로부터 몸체의 제2측면 방향으로 절곡된 제5절곡부, 및 상기 제5절곡부로부터 몸체 상면 방향으로 절곡된 제6절곡부를 포함하며, 상기 제5절곡부의 하면은 상기 몸체의 하측면에 노출될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 몸체는 수지 재질로 형성되며, 상기 발광소자와 상기 몸체 사이에 제1수지를 포함하며, 상기 제1수지는 상기 제1 및 제2본딩부 사이에 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 몸체는 상기 발광소자 아래에 오목한 제1리세스를 포함하며, 상기 제1리세스에는 상기 제1수지가 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 몸체는 상기 제1 및 제2프레임을 수직 방향으로 관통되는 복수의 관통홀을 가지며,
상기 제1 및 제2프레임의 하면은 상기 몸체의 하면으로부터 이격될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 광원 장치는, 회로 기판; 및 상기 회로 기판 상에 하나 또는 복수의 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 몸체 내에 배치된 프레임의 일부를 절곡 구조로 배치하여, 몸체와의 결합력을 강화시켜 줄 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 몸체 내에서 프레임의 강성이 개선될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 몸체의 측면에서의 페이스트와 프레임을 연결시켜 주어, 전기적인 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 발광소자의 하부에 배치된 몸체 상에 제1수지를 배치하여, 발광소자와의 접착력을 개선시켜 줄 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 몸체에 리세스와 제1수지를 주어, 발광소자의 접착력을 개선시켜 줄 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 광 추출 효율 및 전기적 특성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 발광소자의 틸트를 방지할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 발광소자를 수지로 접착시켜 주어, 외부 열에 의해 발광소자가 리멜팅(re-melting)되는 문제를 방지할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 공정 효율을 향상시키고 새로운 패키지 구조를 제시하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 반사율이 높은 몸체를 제공함으로써, 반사체가 변색되지 않도록 방지할 수 있어 반도체 소자 패키지의 신뢰성을 개선할 수 있는 장점이 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 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 제1실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이다.
도 2는 도 1의 발광소자 패키지의 B-B측 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광소자 패키지의 다른 예이다.
도 4는 도 2의 발광소자 패키지의 제1변형 예이다.
도 5는 도 2의 발광소자 패키지의 제2변형 예이다.
도 6은 도 2의 ㅂ라광소자 패키지를 갖는 광원 장치의 예이다.
도 7은 제2실시 예에 따른 발광소자 패키지의 측 단면도이다.
도 8은 도 7의 발광소자 패키지의 제1변형 예이다.
도 9는 도 7의 발광소자 패키지를 갖는 광원 장치의 예이다.
도 10은 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 발광소자의 단면도의 예이다.
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.
<제1실시 예>
도 1은 발명의 제1실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이고, 도 2는 도 1의 발광소자 패키지의 B-B측 단면도이며, 도 3은 도 1의 발광소자 패키지의 다른 예이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 발광소자 패키지(100)는, 패키지 몸체(110), 및 발광소자(120)를 포함할 수 있다.
상기 발광소자 패키지(100)는 제1방향(X)의 길이가 제2방향(Y)의 길이와 같거나 클 수 있다. 상기 제1방향의 길이는 패키지 몸체(110)의 제1방향의 길이보다 클 수 있다. 상기 패키지 몸체(110)의 제1방향(X)의 길이는 제2방향(Y)의 길이보다 길거나 같을 수 있다. 이하의 설명에서 제1방향은 X 방향이며, 제2방향은 X 방향과 직교하는 Y 방향이며, 제3방향은 X,Y 방향과 직교하는 Z 방향일 수 있다. 상기 제1방향은 상기 발광소자(120)의 변들 중 길이가 더 긴 변의 방향일 수 있다. 예컨대, 제1방향은 발광소자(120)의 장변 방향이며, 제2방향은 단변 방향일 수 있다. 상기 제1방향에는 발광소자(120)의 양 단변이 서로 반대측에 배치되며, 제2방향에는 발광소자(120)의 양 장변이 서로 반대측에 배치될 수 있다.
상기 패키지 몸체(110)는 제1방향에 배치된 제1 및 제2측면(S1,S2)과, 제2방향에 배치된 제3 및 제4측면(S3,S4)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2측면(S1,S2) 사이의 간격이 상기 제3 및 제4측면(S3,S4)의 제1방향 길이일 수 있다. 상기 제3 및 제4측면(S3,S4) 사이의 간격은 상기 제1 및 제2측면(S1,S2)의 제1방향의 길이일 수 있다.
상기 패키지 몸체(110)는 복수의 프레임을 포함할 수 있다. 상기 복수의 프레임은 적어도 2개의 프레임 또는 3개 이상의 프레임을 포함할 수 있다. 상기 복수의 프레임은 예컨대, 제1 프레임(111)과 제2 프레임(112)을 포함할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해, 2개의 프레임으로 설명하기로 한다. 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112)은 제1방향(X)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 패키지 몸체(110)는 몸체(113)를 포함할 수 있다. 상기 몸체(113)는 복수의 프레임들 사이에 배치될 수 있다. 상기 몸체(113)는 복수의 프레임과 결합될 수 있다. 상기 몸체(113)는 상기 각 프레임의 주변에 배치될 수 있다. 상기 몸체(113)는 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112) 사이에 배치될 수 있다. 상기 몸체(113)는 제1 및 제2 프레임(111,112) 사이에서 전극 분리선의 기능을 수행할 수 있다. 상기 몸체(113)는 절연부재로 지칭될 수도 있다. 상기 몸체(113)는 상기 제1 프레임(111) 아래에 배치될 수 있다. 상기 몸체(113)는 상기 제2 프레임(112) 아래에 배치될 수 있다.
상기 몸체(113)는 상기 제1 프레임(111) 위에 배치될 수 있다. 상기 몸체(113)는 상기 제2 프레임(112) 위에 배치될 수 있다. 상기 몸체(113)는 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112) 위에 배치된 경사면을 제공할 수 있다. 상기 몸체(113)의 경사면에 의하여 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112) 위에 캐비티(102)가 제공될 수 있다. 발명의 실시 예에 의하면, 상기 패키지 몸체(110)는 캐비티(102)가 있는 구조로 제공될 수도 있으며, 캐비티(102) 없이 상면이 평탄한 구조로 제공될 수도 있다. 상기 몸체(113)는 캐비티(102)를 갖는 상부 몸체(110A)를 포함할 수 있다. 상기 몸체(113)와 상기 상부 몸체(110A)는 동일한 재질로 형성되거나, 서로 다른 재질일 수 있다. 상기 상부 몸체(110A)는 상기 몸체(113)에 일체로 형성되거나, 별도로 형성될 수 있다.
예로서, 상기 몸체(113)는 수지 재질 또는 절연성 수지 재질일 수 있다. 상기 몸체(113)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), PCT(Polychloro Tri phenyl), LCP(Liquid Crystal Polymer), PA9T(Polyamide9T), 실리콘, 에폭시, 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. 상기 몸체(113)는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 그 내부에 TiO2와 SiO2와 같은 고굴절 재질의 필러를 포함할 수 있다. 상기 몸체(113)는 열 가소성 수지로 형성될 수 있으며, 상기 열 가소성 수지는 가열하면 물러지고 냉각하면 다시 굳어지는 물질이므로, 상기 프레임(111,112) 및 이에 접촉되는 물질들이 열에 의해 팽창 또는 수축할 때 상기 몸체(113)가 완충 작용을 할 수 있다. 이때 상기 몸체(113)가 상기 완충 작용을 할 경우, 솔더계 페이스트, Ag계 페이스트, SAC(Sn-Ag-Cu)계 페이스트와 같은 도전부가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 상기 패키지에서 열 팽창 및 수축에 따른 열팽창 계수(CTE: coefficient of Thermal expansion)은 제1방향이 제2방향보다 클 수 있다. 상기 몸체(113)는 PCT 또는 PPA 재질를 포함 수 있으며, 상기 PCT 또는 PPA 재질은 융점이 높고 열 가소성 수지이다.
상기 상부 몸체(110A)는 상기 캐비티(102)의 둘레에 경사진 측면(132)을 제공할 수 있다. 상기 경사진 측면(132)은 제1방향과 제2방향이 서로 다른 각도로 경사질 수 있다.
상기 캐비티(102)의 바닥에는 상기 몸체(113)의 상면이 노출될 수 있다. 상기 캐비티(102)의 바닥에는 상기 제1 및 제2프레임(111,112)의 상면이 노출될 수 있다.
상기 제1프레임(111)은 상기 몸체(113) 내에 결합될 수 있다. 상기 제1프레임(111)은 상기 몸체(113) 및 상기 제1측면(S1)에 인접한 상부 몸체(110A) 내에 결합될 수 있다.
상기 제2프레임(112)은 상기 몸체(113) 내에 결합될 수 있다. 상기 제2프레임(112)은 상기 몸체(113) 및 상기 제2측면(S2)에 인접한 상부 몸체(110A) 내에 결합될 수 있다.
상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112)은 예컨대, 도전성 프레임으로 제공될 수도 있다. 상기 도전성 프레임은 금속 예컨대, 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 제1 및 제2프레임(111,112)의 두께는 방열 특성 및 전기 전도 특성을 고려하여 형성될 수 있으며, 100 마이크로 미터 이상 예컨대 100 내지 300 마이크로 미터의 범위로 형성될 수 있다.
상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112)은 금속 프레임으로 제공될 수 있다. 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112)은 상기 패키지 몸체(110)의 구조적인 강도를 안정적으로 제공할 수 있으며, 상기 발광소자(120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 프레임(111)의 제1연장부(15)는 패키지 몸체(110)의 제1측면(S1) 방향으로 연장되며 하나 또는 복수로 돌출될 수 있다. 상기 제2 프레임(112)의 제2연장부(25)는 패키지 몸체(110)의 제2측면(S2) 방향으로 연장되고 하나 또는 복수로 돌출될 수 있다. 상기 제1 및 제2연장부(15,25)는 하나 또는 복수로 배치될 수 있으며, 복수의 연장부인 경우 각 프레임(111,112)으로부터 분기된 형태로 돌출될 수 있다. 상기 제1 및 제2연장부(15,25)는 돌출되지 않을 수 있다. 상기 패키지 몸체(110)의 제1,2측면(S1,S2)은 서로 대면하거나 서로 반대측에 배치되며 몸체(115)의 제1,2측면일 수 있으며, 제1방향으로 이격되며 서로 반대측 면일 수 있다. 상기 패키지 몸체(110)의 제3,4측면(S3,S4)은 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 이격되며 서로 대면하거나 서로 반대측 면일 수 있다. 상기 제1내지 제4측면(S1,S2,S3,S4)는 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2프레임(111,112)는 상기 몸체(113)의 두께보다 얇은 두께로 제공될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 및 제2프레임(111,112)의 하면은 상기 몸체(113)의 하면(S6)에 노출되지 않을 수 있다. 상기 캐비티(102)의 바닥과 중첩되는 상기 제1 및 제2프레임(111,112)의 하면은 상기 몸체(113)의 하면(S6)에 노출되지 않을 수 있다. 상기 캐비티(102)의 바닥과 수직 방향으로 중첩된 영역에서, 제1 및 제2프레임(111,112)의 하면은 몸체(113)의 하면(S6)으로부터 이격될 수 있다. 상기 발광소자(120)와 수직 방향으로 중첩된 영역에서, 제1 및 제2프레임(111,112)의 하면은 몸체(113)의 하면(S6)으로부터 이격될 수 있다. 이에 따라 상기 몸체(113)의 하면(S6)을 통한 습기 침투를 방지할 수 있다. 상기 제1 및 제2프레임(111,112)과 몸체(113) 사이의 계면 분리 문제를 줄여줄 수 있다.
상기 제1 및 제2프레임(111,112)는 상기 몸체(113)의 상면에 노출되며, 상기 발광소자(120)의 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2프레임(111,112)는 상기 발광소자(111)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광소자(120)는 광을 방출하게 되며, 예컨대 자외선, 녹색, 청색, 백색, 적색 중 적어도 하나를 발광할 수 있다. 상기 발광소자(120)는 플립 칩 타입으로 상기 제1 및 제2프레임(111,112) 상에 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 도 2와 같이, 상기 발광소자(120)는 제1 본딩부(121), 제2 본딩부(122), 발광 구조물(123)을 포함할 수 있다. 상기 발광소자(120)는 상기 발광 구조물(123) 위에 기판(124)을 포함할 수 있다. 상기 발광소자(120)는 제1방향의 길이가 제2방향의 길이와 같거나 상기 제1방향의 길이가 더 길게 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 본딩부(121)는 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 본딩부(122)는 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 기판(124)은 투광 층으로서, 절연성 재질 또는 반도체 재질로 형성될 수 있다. 상기 기판(124)은 예컨대, 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 예로서, 상기 기판(124)은 표면에 요철 패턴이 형성될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 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 제1도전형 반도체층은 기판(124)와 활성층 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층은 활성층과 본딩부(121,122) 사이에 배치될 수 있다.
상기 발광소자(120)는 상기 패키지 몸체(110) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(120)는 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(120)는 몸체(113) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2프레임(111,112) 중 어느 하나의 위 또는 아래에는 보호소자가 배치될 수 있다.
상기 제1 본딩부(121)와 제2 본딩부(122)는 상기 발광소자(120)의 하부 면에서 상기 몸체(113)가 배치된 방향을 기준으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 본딩부(121)는 상기 제1 프레임(111) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 본딩부(122)는 상기 제2 프레임(112) 위에 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 상기 제1프레임(111)을 통해 상기 발광소자(120)의 제1 본딩부(121)에 전원이 연결되고, 상기 제2 프레임(112)를 통해 상기 발광소자(120)의 제2 본딩부(122)에 전원이 연결될 수 있다. 상기 제1,2본딩부(121,122)는 전극 또는 패드일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 본딩부(121) 및 상기 제2 본딩부(122)을 통하여 공급되는 구동 전원에 의하여 상기 발광소자(120)가 구동될 수 있게 된다. 그리고, 상기 발광소자(120)에서 발광된 빛은 상기 패키지 몸체(110)의 상부 방향으로 제공될 수 있게 된다.
상기 제1 본딩부(121)는 상기 발광 구조물(123)과 상기 제1 프레임(111) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 본딩부(122)는 상기 발광 구조물(123)과 상기 제2 프레임(112) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 본딩부(121)과 상기 제2 본딩부(122)는 금속 재질일 수 있다. 상기 제1,2본딩부(121,122)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.
상기 발광소자(120)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 발광소자 내에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 발광소자는 하나 또는 복수의 발광 셀을 가질 수 있으며, 하나의 발광소자에 n개의 발광 셀이 배치된 경우 n배의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 예컨대, 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 2개의 발광 셀이 하나의 발광소자에 배치된 경우, 각 발광소자는 6V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 또는 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 3개의 발광 셀이 하나의 발광소자에 배치된 경우, 각 발광소자는 9V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 상기 발광소자에 배치된 발광 셀의 개수는 1개 또는 2개 내지 5개일 수 있다.
상기 제1 및 제2프레임(111,112)은 제1방향 또는 제2방향으로 교대로 배치될 수 있으며, 상기 교대로 배치된 제1 및 제2프레임(111,112) 상에 각 발광소자(120)가 배치될 수 있다. 이러한 발광소자(120)는 서로 직렬로 연결되거나, 병열로 배치될 수 있다. 이러한 복수의 제1,2프레임(111,112)와 이에 결합된 몸체(113)의 외측 둘레에는 몰딩부(190)가 배치될 수 있다.
상기 발광소자(120)의 제1본딩부(121)는 제1프레임(111) 위에 배치될 수 있고, 상기 제2본딩부(122)는 제2프레임(112) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1본딩부(121)는 제1프레임(111)과 도전부로 연결되거나, 서로 본딩될 수 있다. 상기 제2본딩부(122)는 제2프레임(111)과 도전부로 연결되거나, 서로 본딩될 수 있다. 상기 도전부는 상기 제1,2프레임(111,112)의 상면에서 상기 제1,2본딩부(121,122)와 본딩될 수 있다. 상기 도전부는 Ag, Au, Pt, Sn, Cu 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 상기 각 프레임(111,112)과 상기 본딩부(121,122) 중 적어도 하나는 구성하는 물질과 상기 도전부의 물질이 화합되어 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.
상기 발광소자(120)의 본딩부(121,122)는 상기 도전부를 구성하는 물질과 상기 도전부를 형성되는 과정 또는 상기 도전부이 제공된 후 열처리 과정에서, 상기 도전부과 상기 프레임(120) 사이에 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)층이 형성될 수 있다. 예 로서, 상기 도전부는 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 도전부는 SAC(Sn-Ag-Cu) 물질을 포함할 수 있다.
예로서, 상기 도전부를 이루는 물질과 상기 프레임(111,112)의 금속 간의 결합에 의해 합금층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 도전부과 상기 프레임(111,112)이 물리적으로 또한 전기적으로 안정하게 결합될 수 있게 된다. 상기 도전부, 합금층 및 상기 프레임이 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 도전부으로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 본딩부(121,122) 또는 상기 프레임(111,112)로부터 제공될 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 리드 프레임과 발광소자 간의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되어 전기적 연결 및 물리적 결합의 안정성이 약화될 수 있게 된다.
그러나, 실시 예에 따른 발광소자의 제1 본딩부(121)와 제2 본딩부(122)는 프레임(111,112) 및 도전부를 통하여 구동 전원을 제공 받을 수 있다. 그리고, 상기 도전부의 용융점이 다른 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. 또한, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)에 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(113)를 구성하는 물질에 대한 선택 폭이 넓어질 수 있게 된다. 실시 예에 의하면, 상기 몸체(113)는 세라믹 등의 고가의 물질뿐만 아니라, 상대적으로 저가의 수지 물질을 이용하여 제공될 수도 있다. 예를 들어, 상기 몸체(113)는 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.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 몸체(113)와 상기 발광소자(120) 사이의 영역에 소정의 갭(Gap)이 배치될 수 있다. 상기 갭의 높이는 상기 제1 및 제2본딩부(121,122)의 두께와 같거나 클 수 있다. 상기 갭에는 제1수지(160)가 배치될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 제1 및 제2본딩부(121,122) 사이의 영역과 상기 발광소자(120)의 하면과 상기 몸체(113)의 상면 사이의 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 제1 및 제2본딩부(121,122) 사이의 영역과 상기 발광소자(120)의 하면과 상기 몸체(113)의 상면 또는 캐비티 바닥 사이의 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)를 상기 몸체(113)에 부착시켜 줄 수 있다. 상기 제1수지(160)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1수지(160)는 내부에 금속 산화물 또는 필러를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1수지(160)는 TiO2, SiO2, Al2O3와 같은 금속 산화물 또는 불순물을 포함하는 물질로 구성될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)를 본딩하기 전에 디스펜싱되어, 상기 발광소자(120)를 상기 몸체(113) 상에 부착 및 고정시켜 줄 수 있다. 이에 따라 상기 발광소자(120)의 유동이나 틸트를 방지할 수 있다. 또한 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)를 접합하는 도전 물질이 리멜팅되더라도, 상기 몸체(113)에 상기 발광소자(120)를 고정시켜 줄 수 있다.
상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)의 하면으로 광이 방출되는 경우, 상기 발광소자(120)와 상기 몸체(113) 사이에서 광 확산 기능을 제공할 수 있다. 상기 발광소자(120)로부터 상기 발광소자(120)의 하면으로 광이 방출될 때 상기 제1수지(160)는 광 확산 기능을 제공함으로써 상기 발광소자 패키지의 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 또한, 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)에서 방출하는 광을 반사할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1수지(160)가 반사 기능을 포함하는 경우, 상기 제1수지(160)는 TiO2, SiO2, Al2O3와 같은 금속 산화물 또는 불순물을 포함하는 물질로 구성될 수 있다.
상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)의 하면과 상기 몸체(113)에 접촉될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 제1 및 제2본딩부(121,122)에 접촉될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)를 상기 몸체(113)에 접착시켜 주어, 상기 발광소자(120)의 지지력을 증가시켜 줄 수 있고 상기 발광소자(120)의 틸트를 방지할 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)와 상기 몸체(113) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)의 하부 면에 접촉되어, 도 6과 같은 회로 기판(201) 상에서 상기 발광소자(120)와 본딩되는 도전 물질이 리멜팅될 경우, 상기 발광소자(120)의 유동을 방지하고 상기 발광소자(120)를 지지할 수 있다. 즉, 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자 패키지(100)의 리플로우 과정에서 상기 발광소자(120)이 유동되거나 틸트되는 것을 방지할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 몸체(113)는 리세스(R1)를 포함할 수 있다. 상기 리세스(R1)는 상기 발광소자(120)와 중첩되며 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 리세스(R1)은 적어도 일부가 발광소자(120)의 측면 외측으로 돌출될 수 있다. 상기 리세스(R1)의 제2방향 길이는 발광소자(120)의 제1방향 길이보다 작을 수 있다. 상기 리세스(R1)의 제1방향 길이는 40 마이크로 미터 이상 예컨대, 40 내지 120 마이크로 미터의 범위로 배치되어, 상기 리세스(R1)에 배치된 제1수지(160)가 접착제로 기능할 수 있는 면적을 제공할 수 있다. 다른 예로서, 상기 리세스(R1)는 상기 발광소자(120)의 제2방향 길이의 40% 내지 120% 범위의 길이일 수 있으며, 이 경우 상기 리세스(R1)는 제1방향으로의 열 변형을 완화시켜 주어, 전도성 페이스트와 같은 재질의 크랙을 억제할 수 있다.
상기 리세스(R1)의 제1방향 폭은 상기 제1 및 제2프레임(111,112) 사이의 간격보다 작을 수 있다. 상기 리세스(R1)의 제2 방향의 길이는 상기 발광소자(120)의 제2 방향의 길이보다 작게 배치되어, 상기 발광소자(120)의 하부에서 제1수지(160)의 지지 돌기로서 기능할 수 있다. 상기 리세스(R1)의 제2 방향의 길이는 상기 리세스(R1)의 제1방향의 폭보다 클 수 있다.
상기 리세스(R1)는 탑뷰 형상이, 다각형 형상일 수 있으며, 예컨대 삼각형, 사각형, 또는 오각형 형상일 수 있다. 다른 예로서, 리세스(R1)은 원 형상이거나 타원 형상일 수 있고 상기 제1수지(160)를 가이드할 수 있는 형상으로 제공될 수 있다. 상기 리세스(R1)은 측 단면 형상이 다각형 형상 또는 곡면 형상일 수 있으며, 예컨대 삼각형 형상이거나 사각형 형상 또는 반구형 형상일 수 있다. 상기 리세스(R1)의 구조는 몸체(113)에 영향을 줄이면서 지지력이 저하되지 않는 구조로 제공될 수 있다.
상기 리세스(R1)는 제1방향으로 상부 너비가 하부 너비보다 넓을 수 있다. 상기 리세스(R1)는 제1 및 제2방향으로 상부 너비가 하부 너비보다 넓을 수 있다. 상기 리세스(R1)는 제1방향으로 상부 너비가 하부 너비보다 넓은 형상으로 형성될 수 있다. 상기 리세스(R1)은 다각형 형상을 갖고 상부 너비가 하부 너비보다 넓게 배치되므로, 내부가 경사진 면으로 제공될 수 있다. 이에 따라 상기 리세스(R1)에 제1수지(160)의 가이드 및 지지를 할 수 있다.
상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)를 상기 몸체(113)에 접착될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)의 제1본딩부(121)과 제2본딩부(122) 사이에 배치되거나 상기 제1 및 제2본딩부(121,122)에 접촉될 수 있다. 이러한 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)의 하면과 상기 몸체(113) 사이의 영역에 접착될 수 있다. 이에 따라 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)의 하부 접착력 및 지지력을 강화시켜 줄 수 있다. 상기 발광소자(120)의 본딩부(121,122)를 본딩하는 공정이나 회로 기판 상에 본딩될 때, 도전부에 의해 상기 발광소자(120)가 틸트되는 문제를 방지할 수 있다. 상기 제1수지(160)는 반사성 수지 재질로 형성되어 광을 확산시키고 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 리세스(R1) 내에 배치된 제1수지(160)는 지지 돌기로 기능할 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)와 상기 패키지 몸체(110) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(120)와 상기 몸체(113) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있다. 상기 제1수지(160)는 예로서, 상기 몸체(113)의 상면에 직접 접촉되고 상기 리세스(R1) 내에 배치되고, 상기 발광소자(120)의 하부 면에 접촉되어, 상기 발광소자(120)를 고정할 수 있다.
도 3과 같이, 상기 몸체(113)은 서로 이격된 제1 및 제2리세스(R2,R3)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)는 제2방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)는 제2방향으로 긴 길이를 갖고 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)의 적어도 일부는 상기 제1 프레임(111)과 제2프레임(112) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)는 상기 제1 프레임(111)과 제2프레임(112) 사이에 배치된 몸체(113)의 상부에 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)는 상기 몸체(113)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)는 상기 발광소자(120) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)의 적어도 일부 또는 전부는 상기 발광소자(120)와 Z 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)가 상기 몸체(113) 상에 배치되므로, 상기 제1수지(160)는 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3) 내에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3) 내에 배치된 제1수지(160)는 지지 돌기로 기능할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)의 깊이는 상기 제1 프레임(111)의 두께 또는 상기 제2 프레임(112)의 두께에 비해 작게 제공될 수 있다. 상기 리세스(R2,R3)의 깊이는 상기 제1수지(160)의 접착력을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 상기 리세스(R2,R3)이 깊이는 상기 몸체(113)의 안정적인 강도를 고려하거나 및/또는 상기 발광소자(120)에서 방출되는 열에 의해 도전부의 크랙(crack)이 발생하지 않도록 결정될 수 있다.
상기 제1 및 제2리세스(R2,R3) 각각은 상기 발광소자(120)와 중첩되는 내측부와, 상기 발광소자(120)의 일측 또는 타측으로부터 외측으로 돌출된 외측부를 포함할 수 있다. 상기 발광소자(120)의 일측 및 타측은 제2방향의 양 측변 또는 장변일 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)의 내측부의 제2방향 길이는 40 마이크로 미터 이상 예컨대, 40 내지 60 마이크로 미터의 범위로 배치되어, 상기 리세스(R2,R3)에 배치된 제1수지(160)가 접착제로 기능할 수 있는 면적을 제공할 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)는 내측부와 외측부의 길이 비율이 4:6 내지 6:4의 범위일 수 있다. 상기 리세스(R2,R3)의 외측부가 상기 발광소자(120)와 수직 방향으로 중첩되지 않는 영역에 배치되어, 상기 발광소자(120)의 하부에서의 광 손실을 줄여줄 수 있다. 다른 예로서, 상기 몸체(113)는 상기 발광소자(120)의 제2방향 길이의 40% 내지 120% 범위의 길이를 갖는 리세스를 구비할 수 있으며, 이 경우 상기 리세스는 제1방향으로의 열 변형을 완화시켜 주어, 전도성 페이스트와 같은 재질의 크랙을 억제할 수 있다.
상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)의 외측부는 상기 몰딩부(190)의 측면(S3,S4)으로부터 이격될 수 있다. 이는 상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)가 상기 몰딩부(190)의 측면(S3,S4)에 연결된 경우, 상기 제1수지(160)가 상기 몰딩부(190)의 측면(S3,S4)를 통해 노출될 수 있어, 광 분포나 습기 침투의 문제가 발생될 수 있다.
상기 제1 및 제2리세스(R2,R3)의 외측부가 발광소자(120)의 외측에 배치되므로, 발광소자(120) 하부에 배치될 때 보이드(Void)가 발생되는 문제를 줄일 수 있다. 따라서, 복수의 리세스(R2,R3)와 몸체(113) 상에 접착 부재인 제1수지(160)를 제공하여 발광소자(120)를 몸체(113) 상에 접착시켜 주어, 발광소자(120)의 지지력을 강화시켜 줄 수 있다.
도 1 및 도 3과 같이 상기 리세스(R1,R2,R3)의 깊이는 상기 몸체(113)의 두께보다 작을 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)는 상기 발광소자(120) 하부에 일종의 언더필(under fill) 공정이 수행될 수 있는 적정 공간을 제공할 수 있다. 여기서, 상기 언더필(Under fill) 공정은 발광소자(120)를 패키지 몸체(113)에 실장한 후 상기 제1수지(160)를 상기 발광소자(120) 하부에 배치하는 공정일 수 있고, 상기 발광소자(120)를 패키지 몸체(113)에 실장하는 공정에서 상기 제1수지(160)를 통해 실장하기 위해 상기 제1수지(160)를 상기 리세스(R1,R2,R3)에 배치한 후 상기 발광소자(120)를 부착하는 공정일 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)는 상기 발광소자(120)의 하면과 상기 몸체(113)의 상면 사이에 상기 제1수지(160)가 충분히 제공될 수 있도록 제1 깊이 이상으로 제공될 수 있다.
도 1 및 도 3에 도시된, 상기 리세스(R1,R2,R3)는 상기 몸체(113)의 안정적인 강도를 제공하기 위하여 제2 깊이 이하로 제공될 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)의 깊이는 300 마이크로 미터 이하 예컨대 15 내지 300 마이크로 미터 범위 또는 15 내지 50 마이크로 미터의 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 수지 지지력이 저하될 수 있고 상기 범위보다 큰 경우 몸체(113)의 강성이 저하될 수 있고 지지력의 개선이 미미할 수 있으며 몸체(113)을 통한 광 누설의 원인이 될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 몰딩부(190)를 포함할 수 있다. 상기 몰딩부(190)는 상기 발광소자(120) 위에 제공될 수 있다. 상기 몰딩부(190)는 상기 제1 프레임(111)과 상기 제2 프레임(112) 위에 배치될 수 있다. 상기 몰딩부(190)는 상기 패키지 몸체(113)에 의하여 제공된 캐비티(102)에 배치될 수 있다.
상기 몰딩부(190)는 절연물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부(190)는 상기 발광소자(120)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(120)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.
상기 몰딩부(190)는 절연물질을 포함할 수 있다. 상기 몰딩부(190)는 투명한 절연물질을 포함할 수 있다. 상기 몰딩부(190)는 상기 발광소자(120)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(120)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.
상기 몰딩부(190) 내부 또는 하부에 배치되는 형광체는, 불화물(fluoride) 화합물의 형광체를 포함할 수 있으며, 예컨대 MGF계 형광체, KSF계 형광체 또는 KTF계 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 형광체는 서로 다른 피크 파장을 발광할 수 있으며, 상기 발광소자로부터 방출된 광을 서로 다른 황색과 적색 또는 서로 다른 적색 피크 파장으로 발광할 수 있다. 상기 형광체 중 한 종류는 적색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 적색 형광체는 610 nm에서 650 nm까지의 파장범위를 가질 수 있으며, 상기 파장은 10 nm 미만의 반치폭을 가질 수 있다. 상기 적색 형광체는 플루오라이트(fluoride)계 형광체를 포함할 수 있다. 상기 플루오라이트계 형광체는, KSF계 적색 K2SiF6:Mn4 +, K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 + 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 KSF계 형광체 예컨대, KaSi1 - cFb:Mn4 + c의 조성식을 가질 수 있으며, 상기 a는 1 ≤ a ≤ 2.5, 상기 b는 5 ≤ b ≤ 6.5, 상기 c는 0.001 ≤ c ≤ 0.1를 만족할 수 있다. 또한 상기 플루오라이트계 적색 형광체는 고온/고습에서의 신뢰성 향상을 위하여 각각 Mn을 함유하지 않는 불화물로 코팅되거나 형광체 표면 또는 Mn을 함유하지 않는 불화물 코팅 표면에 유기물 코팅을 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 플루어라이트계 적색 형광체의 경우 기타 형광체와 달리 10nm 이하의 협반치폭을 구현할 수 있기 때문에, 고해상도 장치에 활용될 수 있다.
실시 예에 따른 형광체 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y는 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다. 또한, 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제 등이 추가로 적용될 수 있다.
상기 양자점 형광체는, II-VI 화합물, 또는 III-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, 적색 광을 발광할 수 있다. 상기 양자점은 예컨대, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, In,Sb, AlS, AlP, AlAs, PbS, PbSe, Ge, Si, CuInS2, CuInSe2 등과 같은 것들 및 이들의 조합이 될 수 있다.
한편, 상기 제1,2 프레임(111,112)은 몸체(113)와의 결합을 강화하기 위해, 절곡 구조(10,20)를 포함할 수 있다. 상기 제1프레임(111)은 제1절곡 구조(10)를 포함할 수 있다. 상기 제2프레임(112)는 제2절곡 구조(20)를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2절곡 구조(10,20)는 상기 발광소자(120)를 기준으로 서로 반대측에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2절곡 구조(10,20)는 상기 캐비티 바닥에 위치한 몸체(113)의 상면보다 더 높게 배치될 수 있다. 상기 제1절곡 구조(10)는 상기 몸체(113)의 제1측면(S1)에 인접한 몸체 내에서 다단 절곡될 수 있다. 상기 제2절곡 구조(20)는 상기 몸체(113)의 제2측면(S2)에 인접한 몸체 내에서 다단 절곡될 수 있다.
예를 들면, 제1절곡 구조(10)는 상기 제1프레임(111)의 외측부에 절곡된 구조로 제공되어, 몸체(113)와의 결합 면적을 증가시켜 습기 침투를 억제할 수 있다. 상기 제1절곡 구조(10)는 상기 상부 몸체(110A)의 상면(S5)과 몸체 하면(S6) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1절곡 구조(10)는 캐비티(102)의 측면(132)과 제1측면(S1) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1절곡 구조(10)은 2단 이상 절곡된 구조를 포함할 수 있다.
상기 제1절곡 구조(10)는 상기 제1프레임(111)로부터 상면(S5) 방향 또는 수직 방향으로 절곡된 제1절곡부(11), 상기 제1절곡부(11)로부터 수평 방향 또는 제1측면 방향으로 절곡된 제2절곡부(12), 및 상기 제2절곡부(12)로부터 하면(S6) 방향 또는 수직 방향으로 절곡된 제3절곡부(13)를 포함한다. 상기 제1절곡부(11)는 제1프레임(111)과 제2절곡부(12) 사이에 수직 방향으로 연장되며, 상기 제2절곡부(12)는 상기 제1절곡부(11)와 상기 제3절곡부(13) 사이에 수평 방향으로 연장되며, 상기 제3절곡부(13)는 상기 제2절곡부(12)와 제1연장부(15) 사이에 수직 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1 내지 제3절곡부(11,12,13)는 상기 몸체(113) 및 상부 몸체(110A)와 결합될 수 있다.
상기 제1절곡부(11)는 상기 캐비티(102)의 측면(132)로부터 이격될 수 있다. 상기 제2절곡부(12)의 상면은 상기 상부 몸체(110A)의 상면(S5)로부터 이격될 수 있다. 상기 제3절곡부(13)의 외 측면(Sa)은 상기 제1측면(S1)과 같은 수직 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제3절곡부(13)의 외 측면(Sa)은 상기 몸체(113)의 제1측면(S1) 상에 노출될 수 있다. 상기 제3절곡부(13)의 외측면(Sa)과 상기 제1연장부(15)는 상기 몸체(113)의 제1측면(S1)의 외측에 노출될 수 있다. 이러한 제1절곡 구조(10)의 외 측면(Sa)이 몸체(113)의 제1측면(S1)에 노출되게 배치되므로, 도 6과 같은 회로 기판(201)의 제1패드(211) 상에서 제1접합부(221)과 접합될 때, 접합 면적이 증가될 수 있다. 또한 제1접합부(221)이 상기 제1프레임(111)의 제3절곡부(13)의 외측면과 제1연장부(15)에 접촉되므로, 제1접합부(221)의 접합 면적이 개선되어, 제1접합부(221)의 전기적인 신뢰성이 개선될 수 있다. 또한 제1접합부(221)이 제1프레임(111)의 외측에서 서로 다른 평면과 접합되므로, 방열 특성 및 전기 전도 특성이 개선될 수 있다.
상기 제2절곡 구조(20)는 상기 제2프레임(112)의 외측부에 절곡된 구조로 제공되어, 몸체(113)와의 결합 면적을 증가시켜 습기 침투를 억제할 수 있다. 상기 제2절곡 구조(20)는 상기 상부 몸체(110A)의 상면(S5)과 몸체 하면(S6) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2절곡 구조(20)는 캐비티(102)의 측면(132)과 제2측면(S2) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2절곡 구조(20)은 2단 이상 절곡된 구조를 포함할 수 있다.
상기 제2절곡 구조(20)는 상기 제2프레임(112)로부터 상면(S5) 방향 또는 수직 방향으로 절곡된 제4절곡부(21), 상기 제4절곡부(21)로부터 수평 방향 또는 제2측면 방향으로 절곡된 제5절곡부(22), 및 상기 제5절곡부(22)로부터 하면(S6) 방향 또는 수직 방향으로 절곡된 제6절곡부(23)를 포함한다. 상기 제4절곡부(21)는 제2프레임(112)과 제5절곡부(22) 사이에 수직 방향으로 연장되며, 상기 제5절곡부(22)는 상기 제4절곡부(21)와 상기 제6절곡부(23) 사이에 수평 방향으로 연장되며, 상기 제6절곡부(23)는 상기 제5절곡부(22)와 제2연장부(25) 사이에 수직 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제4 내지 제6절곡부(21,22,23)는 상기 몸체(113) 및 상부 몸체(110A)와 결합될 수 있다.
상기 제4절곡부(21)는 상기 캐비티(102)의 측면(132)로부터 이격될 수 있다. 상기 제5절곡부(22)의 상면은 상기 상부 몸체(110A)의 상면(S5)로부터 이격될 수 있다. 상기 제6절곡부(23)의 외 측면(Sb)은 상기 제2측면(S2)과 같은 수직 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제6절곡부(23)의 외 측면(Sb)은 상기 몸체(113)의 제2측면(S2) 상에 노출될 수 있다. 상기 제6절곡부(23)의 외측면(Sb)과 상기 제2연장부(25)는 상기 몸체(113)의 제2측면(S2)의 외측에 노출될 수 있다. 이러한 제2절곡 구조(20)의 외 측면(Sb)이 몸체(113)의 제2측면(S2)에 노출되게 배치되므로, 도 6과 같은 회로 기판(201)의 제2패드(213) 상에서 제2접합부(223)과 접합될 때, 접합 면적이 증가될 수 있다. 또한 제2접합부(223)이 상기 제2프레임(112)의 제6절곡부(23)의 외측면(Sb)과 제2연장부(25)에 접촉되므로, 제2접합부(223)의 접합 면적이 개선되어, 제2접합부(223)의 전기적인 신뢰성이 개선될 수 있다. 또한 제2접합부(223)이 제2프레임(112)의 외측에서 서로 다른 평면과 접합되므로, 방열 특성 및 전기 전도 특성이 개선될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 회로 기판(201)은 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 상기 회로 기판(201)은 수지 재질의 PCB, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB), 리지드 PCB(rigid PCB) 중 적어도 하나를 포함할 수도 있다. 상기 회로 기판(201)은 수지 또는 금속 재질의 베이스층 상에 절연층 또는 보호층이 배치되며, 상기 절연층 또는 보호층으로부터 노출된 패드(211,213)가 배치된다. 상기 패드(211,213)는 하나 또는 복수의 발광소자 패키지를 전기적으로 연결시켜 줄 수 있다. 상기 절연층 또는 보호층은 솔더 레지스트 재질이거나, 수지 재질일 수 있다.
상기 회로 기판(201)의 각 패드(211,213)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.
상기 제1패드(211)는 상기 제1접합부(221)를 통해 상기 제1프레임(111)과 전기적으로 연결되며, 상기 제2패드(213)는 상기 제2접합부(223)을 통해 상기 제2프레임(112)와 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 두 패드(211,213) 간의 간격은 상기 캐비티(102)의 바닥 너비보다 더 넓게 제공되어, 두 패드 간의 간섭을 줄여줄 수 있다.
상기 제1 및 제2접합부(221,223)은 Ag, Au, Pt, Sn, Cu 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 상기 접합부(221,223)은 각 프레임(111,112)을 구성하는 물질과 상기 접합부(221,223)의 물질이 화합되어 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.
상기 접합부(221,223)를 구성하는 물질과 상기 프레임(111,112)을 접합하는 과정에서, 상기 접합부(221,223)과 상기 프레임(111,112) 사이에 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)층이 형성될 수 있다. 예 로서, 상기 접합부(221,223)는 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 접합부(221,223)는 SAC(Sn-Ag-Cu) 물질을 포함할 수 있다. 상기 접합부(221,223)은 AgSn, CuSn, AuSn 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 금속간 화합물층을 포함할 수 있다.
발명의 실시 예는 프레임(111,112)에 절곡 구조(10,20)를 제공하여, 몸체(113)와의 결합력을 강화시켜 줄 수 있다. 이러한 프레임(111,112)의 절곡 구조(10,20)는 몸체(113)의 수평 방향에 대한 열 변형을 줄여줄 수 있다. 프레임(111,112)의 바닥에 몸체(113)의 하면에 배치되므로, 상기 발광소자(120)의 하부에서 프레임(111,112)과 몸체(113) 사이의 계면을 통한 습기 침투를 차단할 수 있다. 또한 발명의 실시 예는 프레임(111,112)의 절곡 구조(10,20)의 외 측면(Sa,Sb)이 몸체(113)의 양 측면에 노출되므로, 회로 기판(201) 상에서 발광소자 패키지(100)를 본딩할 때 접합부(221,223)의 접합 면적이 증가될 수 있고, 프레임(111,112)의 외측 단부에서 다면 접합을 통해 접합부(221,223)의 신뢰성이 개선될 수 있다.
또한 프레임(111,112)의 절곡 구조(10,20)의 외 측면(Sa,Sb)의 높이가 상기 몸체(113)의 두께보다 높게 제공되므로, 접합부(221,223)과의 접합 면적이 증가될 수 있다.
도 4는 도 2의 발광소자 패키지의 제1변형 예이다. 도 4의 구성은 상기에 개시된 구성을 선택적으로 포함할 수 있으며, 동일한 구성의 설명은 상기에 개시된 설명을참조하기로 한다.
도 4를 참조하면, 발광소자 패키지는 복수의 관통홀(TH1,TH2)를 포함할 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2)는 몸체(113)의 상면에서 하면을 관통하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2)는 몸체(113) 내에 배치된 프레임(111,112)에 관통될 수 있다. 상기 제1프레임(111)는 하나 또는 복수의 제1관통홀(TH1)이 배치되며, 상기 제2프레임(112)는 하나 또는 복수의 제2관통홀(TH2)이 배치될 수 있다. 상기 제1관통홀(TH1)은 상기 제1프레임(111)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2관통홀(TH2)는 상기 제2프레임(112)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2)은 상기 몸체(113)의 상면과 하면을 Z 방향으로 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)은 상기 발광소자(120)와 수직 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 발광소자(120)의 제1 본딩부(121) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 발광소자(120)의 상기 제1 본딩부(121)와 수직 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 몸체(113)의 상면에서 하면으로 향하는 Z 방향으로 상기 발광소자(120)의 상기 제1 본딩부(121)와 중첩되어 제공될 수 있다. 이러한 제1 관통홀(TH1)을 통해 상기 제1 본딩부(121)를 노출시켜 줌으로써, 상기 제1 관통홀(TH1)에 채워지거나 배치되는 한 종류 또는 두 종류 이상의 도전성 물질을 갖는 도전부(321)를 통해 전기적인 경로 및 방열 경로로 제공할 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 발광소자(120)의 상기 제2 본딩부(122) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 발광소자(120)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 발광소자(120)의 상기 제2 본딩부(122)와 수직 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 몸체(113)의 상면에서 하면으로 향하는 방향으로 상기 발광소자(120)의 상기 제2 본딩부(122)와 중첩되어 제공될 수 있다. 이러한 제2 관통홀(TH2)을 통해 상기 제2 본딩부(122)를 노출시켜 줌으로써, 상기 제2 관통홀(TH2)에 채워지거나 배치되는 한 종류 또는 두 종류 이상의 도전성 물질을 갖는 도전부(323)를 통해 전기적인 경로 및 방열 경로로 제공할 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH1)과 상기 제2 관통홀(TH2)은 제1방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)과 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 발광소자(120)의 하부 면 아래에서 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제1관통홀(TH1)은 X 방향의 폭과 Y 방향의 길이가 서로 동일하거나 Y 방향의 길이가 X 방향의 폭보다 클 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 X 방향의 폭과 Y 방향의 길이가 서로 동일하거나 Y 방향의 길이가 X 방향의 길폭보다 클 수 있다. 이러한 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)의 제1,2방향의 폭 및 길이는 제1 및 제2본딩부(121,122)의 크기에 의해 달라질 수 있다. X 방향으로 상기 제1 관통홀(TH1)의 상부 영역의 폭이 상기 제1 본딩부(121)의 너비에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 또한, X 방향으로 상기 제2 관통홀(TH2)의 상부 영역의 폭이 상기 제2 본딩부(122)의 폭에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)은 상부에서 X 방향의 폭은 서로 동일하거나 다를 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(121,122)의 X 방향의 폭은 서로 동일하거나 다를 수 있다. Y 방향으로 상기 제1 관통홀(TH1)의 상부 영역의 길이가 상기 제1 본딩부(121)의 길이에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 또한, Y 방향으로 상기 제2 관통홀(TH2)의 상부 영역의 길이가 상기 제2 본딩부(122)의 길이에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)은 상부에서 Y 방향의 길이는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(121,122)의 Y 방향의 길이는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 예컨대, 상기 제1본딩부(121)의 하면 면적은 상기 제1관통홀(TH1)의 상면 면적보다 클 수 있다. 상기 제2본딩부(122)의 하면 면적은 상기 제2관통홀(TH2)의 상면 면적보다 클 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2)은 상부 형상과 하부 형상이 대칭 형상이거나 비 대칭 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)은 발광소자(111)의 두 본딩부(121,122)가 중첩되는 방향(X)과 동일한 방향의 폭이 두 본딩부(121,122)가 중첩되지 않는 방향(Y)의 길이보다 작을 수 있다.
상기 제1관통홀(TH1)의 상면 중심과 하면 중심은 같은 중심에 배치되거나, 서로 어긋나게 배치될 수 있다. 상기 제2관통홀(TH2)의 상면 중심과 하면 중심은 같은 중심에 배치되거나, 서로 어긋나게 배치될 수 있다. 여기서, 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)의 상면과 하면의 중심이 서로 어긋나게 배치된 경우, 두 관통홀(TH1,TH2)의 상면 중심 간의 직선 거리는 하면 중심 간의 직선 거리보다 더 작을 수 있다.
상기 발광소자 패키지는 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2) 내에 도전부(321,323)를 포함할 수 있다. 상기 발광소자 패키지는 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2) 내에 도전부(321,323) 예컨대, 솔더 페이스트, 실버 페이스트와 같은 도전성 페이스트를 포함할 수 있다. 상기 도전부(321,323)는 각 프레임(111,112)과 각 본딩부(121,122)와 연결될 수 있다. 상기 도전부(321,323)는 Ag, Au, Pt, Sn, Cu 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전부(321,323)는 CuxSny계, AgxSny계, AuxSny계, SAC계 페이스트 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 x는 0<x<1, y=1-x, x>y의 조건을 만족할 수 있다. 상기 도전전 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.
제1도전부(321)는 제1관통홀(TH1)을 통해 제1프레임(111)과 발광소자(120)의 제1본딩부(121)와 연결될 수 있다. 제2도전부(323)는 제2관통홀(TH2)을 통해 제2프레임(112)과 발광소자(120)의 제2본딩부(122)와 연결될 수 있다. 상기 도전부(321,323)는 상기 관통홀(TH1,TH2) 내부에 배치되고 상기 관통홀(TH1,TH2)의 하부에 노출되지 않을 수 있다. 이러한 도전부(321,323)가 상기 관통홀(TH1,TH2)에 배치된 경우, 상기 회로 기판(201) 상의 접합층과 같은 도전성 페이스트로 접합될 수 있다. 상기 도전부(321,323)의 높이는 상기 몸체(113)의 상면과 하면 사이의 간격 또는 상기 몸체(113)의 두께보다 클 수 있다. 상기 제1 및 제2도전부(321,323)는 도 6에 도시된상기 회로 기판(201)의 각 패드에 연결될 수 있다.
한편, 발광소자 패키지는 제2수지(162)를 포함한다. 상기 제2수지(162)는 상기 발광소자(120)의 하부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제2수지(162)는 프레임(111,112)과 몸체(113) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2수지(162)는 상기 발광소자(120)의 하면과 접촉될 수 있다. 상기 제2수지(162)의 일부는 상기 발광소자(120)의 측면 하부에 접촉될 수 있다. 상기 제2수지(162)는 상기 발광소자(120)로부터 측 방향으로 방출된 광을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 제2수지(162)의 두께는 발광 소자(120)의 두께보다 작을 수 있으며, 그 상면 높이는 상기 발광 소자(120)의 발광 구조물(123)의 하면보다 낮게 배치될 수 있다.
상기 제2수지(162)는 예로서, 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(162)는 상기 발광소자(120)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(162)는 몰딩부(190)와 다른 재질이거나, 상기 몰딩부(190)에 첨가될 수 있는 불순물(예: 형광체)의 종류와 다른 종류의 불순물(예: 금속 산화물)을 포함할 수 있다.
이러한 제2수지(162)는 상기 제1수지(160)와 연결될 수 있고 상기 발광소자(120)의 하부 둘레에서 상기 발광소자(120)의 유동을 방지하고 틸트를 억제할 수 있다. 상기 제2수지(162)가 배치된 몸체(113)의 일부 영역은 오목한 오목부가 배치되어, 상기 제2수지(162)를 지지력을 강화시켜 줄 수 있다.
도 5는 도 2 및 도 4의 발광소자 패키지의 제2변형 예이다. 도 5의 구성은 상기에 개시된 구성을 선택적으로 포함할 수 있으며, 동일한 구성의 설명은 상기에 개시된 설명을참조하기로 한다.
도 5를 참조하면, 발광소자 패키지는 발광소자(120)의 하부에 도전돌기(51,52)를 포함할 수 있다. 상기 도전돌기(51,52)는 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2) 내에 배치될 수 있다. 상기 도전돌기(51,52)는 제1 및 제2프레임(111,112)에 인접하거나 연결될 수 있다. 상기 도전돌기(51,52)는 상기 제1 및 제2프레임(111,112) 및 몸체(113) 내에 배치된 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2) 내에 배치될 수 있다. 상기 도전돌기(51,52)는 상기 제1본딩부(121)로부터 몸체 하면 방향으로 돌출된 제1도전돌기(51)와, 상기 제2본딩부(122)로부터 몸체 하면 방향으로 돌출된 제2도전 돌기(52)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2도전돌기(51,52)는 상기에 개시된 관통홀(TH1,TH2)내에 채워지는 도전부(321,323)에 접촉될 수 있고, 도 6의 회로 기판의 패드에 연결될 수 있다. 상기 제 1 및 제2도전돌기(51,52)의 높이 또는 두께는 상기 몸체(113)의 두께보다 크게 제공되어, 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2) 내에서 주입되는 도전부(321,323)와 연결될 수 있고 상기 회로 기판의 각 패드와 대면할 수 있다. 상기 제1 및 제2도전돌기(51,52)는 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)을 통해 상기 몸체(113)의 하면에 노출될 수 있다.
상기 도전돌기(51,52)는 기둥 형상 예컨대, 원 기둥 형상 또는 다각 기둥 형상을 포함할 수 있다. 상기 도전돌기(51,52)는 본딩부(121,122) 상에서 씨드층이 배치되고 상기 씨드층 상에 기둥 형태로 돌출된 금속 기둥을 포함할 수 있다. 상기 금속 기둥은 Cu, Au, Ag 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속 기둥은 바텀뷰 형상이 원 기둥 또는 다각 기둥 형상일 수 있다. 발명의 실시 예는 관통홀(TH1,TH2) 내에 상기 도전돌기(51,52)를 제공하므로, 관통홀 내에서의 전기적인 신뢰성이 개선될 수 있다.
상기 도전부(321,323)는 Ag, Au, Pt, Sn, Cu 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 상기 본딩부(121,122) 또는 프레임(111,112)를 구성하는 물질과 상기 도전부(321,222)의 물질이 화합되어 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.
상기 발광소자(120)의 본딩부(121,122)는 상기 도전부(321,323)를 구성하는 물질과 상기 도전부(321,323)를 형성되는 과정 또는 상기 도전부(321,323)이 제공된 후 열처리 과정에서, 상기 도전부(321,323)과 상기 본딩부(121,122) 사이 또는 상기 도전부(321,323)과 상기 프레임(111,112) 사이, 또는 도전부(321,323) 사이에 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)층이 형성될 수 있다. 예 로서, 상기 도전부(321,323)는 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 도전부(321,323)는 SAC(Sn-Ag-Cu) 물질을 포함할 수 있다.
예로서, 상기 도전부(321,323)를 이루는 물질과 상기 본딩부(121,122) 또는 프레임의 금속 간의 결합에 의해 합금층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 도전부(321,323)과 상기 본딩부(121,122) 또는 프레임(111,112)가 물리적으로 또한 전기적으로 안정하게 결합될 수 있게 된다. 상기 도전부(321,323) 및 합금층이 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 도전부(321,323)으로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 본딩부(121,122) 또는 프레임(111,112)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.
도 7은 제2실시 예에 따른 발광소자 패키지로서, 도 2의 절곡 구조의 변형 예이다. 도 7의 구성은 상기에 개시된 구성을 선택적으로 포함할 수 있으며, 동일한 구성의 설명은 상기에 개시된 설명을참조하기로 한다.
도 7를 참조하면, 발광소자 패키지(100A)는 제1 및 제2프레임(111,112)에 절곡 구조(10a,20a)를 배치할 수 있다. 상기 제1,2 프레임(111,112)은 몸체(113)와의 결합을 강화하기 위해, 절곡 구조(10a,20a)를 포함할 수 있다. 상기 제1프레임(111)은 제1절곡 구조(10a)를 포함할 수 있다. 상기 제2프레임(112)는 제2절곡 구조(20a)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 제1절곡 구조(10a)는 상기 제1프레임(111)의 외측부에 절곡된 구조로 제공되어, 몸체(113)와의 결합 면적을 증가시켜 습기 침투를 억제할 수 있다. 상기 제1절곡 구조(10a)는 상기 상부 몸체(110A)의 상면(S5)과 몸체 하면(S6) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1절곡 구조(10a)는 캐비티(102)의 측면(132)과 제1측면(S1) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1절곡 구조(10a)은 2단 이상 절곡된 구조를 포함할 수 있다.
상기 제1절곡 구조(10a)는 상기 제1프레임(111)로부터 몸체 하면(S6) 방향 또는 수직 방향으로 절곡된 제1절곡부(11a), 상기 제1절곡부(11a)로부터 수평 방향 또는 제1측면 방향으로 절곡된 제2절곡부(12a), 및 상기 제2절곡부(12a)로부터 상면(S5) 방향 또는 수직 방향으로 절곡된 제3절곡부(13a)를 포함한다. 상기 제1절곡부(11a)는 제1프레임(111)과 제2절곡부(12a) 사이에 수직 방향으로 연장되며, 상기 제2절곡부(12a)는 상기 제1절곡부(11a)와 상기 제3절곡부(13a) 사이에 수평 방향으로 연장되며, 상기 제3절곡부(13a)는 상기 제2절곡부(12a)와 제1연장부(15a) 사이에 수직 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1 내지 제3절곡부(11a,12a,13a)는 상기 몸체(113) 및 상부 몸체(110A)와 결합될 수 있다. 여기서, 상기 제2절곡부(12a)의 하면은 상기 몸체(113)의 하면(S6)에 노출될 수 있어, 회로 기판과의 본딩될 수 있다. 상기 제3절곡부(13a)은 상기 제1프레임(111)의 하면보다 더 낮게 배치될 수 있다.
상기 제1연장부(15a)는 상기 제1절곡구조(10a)의 외측에서 제1프레임(111)과 수평 방향에 배치되며 외측면(Sa)이 상기 몸체(113)의 제1측면(S1)에 노출될 수 있다. 상기 제1연장부(15a)의 노출된 외측면(Sa)는 상기 몸체(113)의 하면(S6)로부터 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제3절곡부(13a)의 하면과 상기 제1연장부(15a)의 측면(Sa)는 상기 몸체(113)의 서로 다른 측면 예컨대, 하면(S6)과 제1측면(S1)에 각각 노출되고 서로 이격되게 배치될 수 있다.
상기 제1절곡부(11a)는 상기 캐비티(102)의 측면(132)로부터 이격될 수 있다. 이러한 제1절곡 구조(10a)의 외 측면(Sa)이 몸체(113)의 제1측면(S1)에 노출되게 배치되므로, 도 9와 같은 회로 기판(201)의 제1패드(211) 상에서 제1접합부(221)과 접합될 때, 접합 면적이 증가될 수 있다. 또한 제1접합부(221)이 상기 제1프레임(111)의 제1연장부(15)의 외측면(Sa)과 제2절곡부(12a)의 하면에 접촉되므로, 제1접합부(221)의 접합 면적이 개선되어, 제1접합부(221)의 전기적인 신뢰성이 개선될 수 있다. 또한 제1접합부(221)가 제1프레임(111)의 외측에서 서로 다른 평면과 접합되므로, 방열 특성 및 전기 전도 특성이 개선될 수 있다.
상기 제2절곡 구조(20a)는 상기 제2프레임(112)의 외측부에 절곡된 구조로 제공되어, 몸체(113)와의 결합 면적을 증가시켜 습기 침투를 억제할 수 있다. 상기 제2절곡 구조(20a)는 상기 상부 몸체(110A)의 상면(S5)과 몸체 하면(S6) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2절곡 구조(20a)는 캐비티(102)의 측면(132)과 제2측면(S2) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2절곡 구조(20a)은 2단 이상 절곡된 구조를 포함할 수 있다.
상기 제2절곡 구조(20a)는 상기 제2프레임(112)로부터 몸체 하면(S6) 방향 또는 수직 방향으로 절곡된 제4절곡부(21a), 상기 제4절곡부(21a)로부터 수평 방향 또는 제2측면 방향으로 절곡된 제5절곡부(22a), 및 상기 제5절곡부(22a)로부터 몸체 상면(S5) 방향 또는 수직 방향으로 절곡된 제6절곡부(23a)를 포함한다. 상기 제4절곡부(21a)는 제2프레임(112)과 제5절곡부(22a) 사이에 수직 방향으로 연장되며, 상기 제5절곡부(22a)는 상기 제4절곡부(21a)와 상기 제6절곡부(23a) 사이에 수평 방향으로 연장되며, 상기 제6절곡부(23a)는 상기 제5절곡부(22a)와 제2연장부(25) 사이에 수직 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제4 내지 제6절곡부(21a,22,23)는 상기 몸체(113) 및 상부 몸체(110A)와 결합될 수 있다. 여기서, 상기 제5절곡부(22a)의 하면은 상기 몸체(113)의 하면(S6)에 노출될 수 있어, 회로 기판과의 본딩될 수 있다. 상기 제6절곡부(23a)은 상기 제2프레임(111)의 하면보다 더 낮게 배치될 수 있다.
상기 제2연장부(25a)는 상기 제2절곡구조(20a)의 외측에서 제2프레임(112)과 수평 방향에 배치되며 외측면(Sb)이 상기 몸체(113)의 제2측면(S2)에 노출될 수 있다. 상기 제2연장부(25a)의 노출된 외측면(Sb)는 상기 몸체(113)의 하면(S6)로부터 이격되게 배치될 수 있다. 상기 제6절곡부(23a)의 하면과 상기 제2연장부(25a)의 측면(Sb)는 상기 몸체(113)의 서로 다른 측면 예컨대, 하면(S6)과 제2측면(S2)에 각각 노출되고 서로 이격되게 배치될 수 있다.
상기 제4절곡부(21a)는 상기 캐비티(102)의 측면(132)로부터 이격될 수 있다. 상기 제5절곡부(22a)의 상면은 상기 상부 몸체(110A)의 상면(S5)로부터 이격될 수 있다. 상기 제2연장부(25a)의 외 측면(Sb)은 상기 제2측면(S2)과 같은 수직 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제2연장부(25a)의 외 측면(Sb)은 상기 몸체(113)의 제2측면(S2) 상에 노출될 수 있다. 이러한 제2절곡 구조(20a)의 외 측면(Sb)이 몸체(113)의 제2측면(S2)에 노출되게 배치되므로, 도 9와 같은 회로 기판(201)의 제2패드(213) 상에서 제2접합부(223)과 접합될 때, 접합 면적이 증가될 수 있다. 또한 제2접합부(223)가 상기 제2프레임(112)의 제6절곡부(23a)의 하면과 제2연장부(25a)의 외측면(Sb)과 접촉되므로, 제2접합부(223)의 접합 면적이 개선되어, 제2접합부(223)의 전기적인 신뢰성이 개선될 수 있다. 또한 제2접합부(223)이 제2프레임(112)의 외측에서 서로 다른 평면과 접합되므로, 방열 특성 및 전기 전도 특성이 개선될 수 있다.
발명의 실시 예는 프레임(111,112)에 절곡 구조(10a,20a)를 제공하여, 몸체(113)와의 결합력을 강화시켜 줄 수 있다. 이러한 프레임(111,112)의 절곡 구조(10a,20a)는 몸체(113)의 수평 방향에 대한 열 변형을 줄여줄 수 있다. 프레임(111,112)의 바닥에 몸체(113)의 하면에 배치되므로, 상기 발광소자(120)의 하부에서 프레임(111,112)과 몸체(113) 사이의 계면을 통한 습기 침투를 차단할 수 있다. 또한 발명의 실시 예는 프레임(111,112)의 절곡 구조(10a,20a)의 외 측면(Sa,Sb)이 몸체(113)의 양 측면에 노출되므로, 회로 기판(201) 상에서 발광소자 패키지(100)를 본딩할 때 접합부(221,223)의 접합 면적이 증가될 수 있고, 프레임(111,112)의 외측 단부에서 다면 접합을 통해 접합부(221,223)의 신뢰성이 개선될 수 있다.
또한 프레임(111,112)의 절곡 구조(10a,20a)의 외 측면(Sa,Sb)의 높이가 상기 몸체(113)의 두께보다 높게 제공되므로, 도 9에 도시된 회로 기판 상에서 접합부(221,223)와의 접합 면적이 증가될 수 있다. 이에 따라 접합부(221,223)에 의한 전기적인 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다
도 8는 도 7의 발광소자 패키지의 제1변형 예이다. 도 8의 구성은 상기에 개시된 구성을 선택적으로 포함할 수 있으며, 동일한 구성의 설명은 상기에 개시된 설명을참조하기로 한다.
도 8을 참조하면, 발광소자 패키지는 복수의 관통홀(TH1,TH2)를 포함할 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2)는 몸체(113)의 상면에서 하면을 관통하는 구조로 형성될 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2)는 몸체(113) 내에 배치된 프레임(111,112)에 관통될 수 있다. 상기 제1프레임(111)는 하나 또는 복수의 제1관통홀(TH1)이 배치되며, 상기 제2프레임(112)는 하나 또는 복수의 제2관통홀(TH2)이 배치될 수 있다. 상기 제1관통홀(TH1)은 상기 제1프레임(111)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2관통홀(TH2)는 상기 제2프레임(112)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2)은 상기 몸체(113)의 상면과 하면을 Z 방향으로 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)은 상기 발광소자(120)와 수직 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 발광소자(120)의 제1 본딩부(121) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 발광소자(120)의 상기 제1 본딩부(121)와 수직 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 몸체(113)의 상면에서 하면으로 향하는 Z 방향으로 상기 발광소자(120)의 상기 제1 본딩부(121)와 중첩되어 제공될 수 있다. 이러한 제1 관통홀(TH1)을 통해 상기 제1 본딩부(121)를 노출시켜 줌으로써, 상기 제1 관통홀(TH1)에 채워지거나 배치되는 한 종류 또는 두 종류 이상의 도전성 물질을 갖는 도전부(321)를 통해 전기적인 경로 및 방열 경로로 제공할 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 발광소자(120)의 상기 제2 본딩부(122) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 발광소자(120)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 발광소자(120)의 상기 제2 본딩부(122)와 수직 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 몸체(113)의 상면에서 하면으로 향하는 방향으로 상기 발광소자(120)의 상기 제2 본딩부(122)와 중첩되어 제공될 수 있다. 이러한 제2 관통홀(TH2)을 통해 상기 제2 본딩부(122)를 노출시켜 줌으로써, 상기 제2 관통홀(TH2)에 채워지거나 배치되는 한 종류 또는 두 종류 이상의 도전성 물질을 갖는 도전부(323)를 통해 전기적인 경로 및 방열 경로로 제공할 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH1)과 상기 제2 관통홀(TH2)은 제1방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH1)과 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 발광소자(120)의 하부 면 아래에서 서로 이격되어 배치될 수 있다.
발광소자 패키지는 발광소자(120)의 하부에 도전돌기(51,52)를 포함할 수 있다. 상기 도전돌기(51,52)는 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2) 내에 배치될 수 있다. 상기 도전돌기(51,52)는 제1 및 제2프레임(111,112)에 인접하거나 연결될 수 있다. 상기 도전돌기(51,52)는 상기 제1 및 제2프레임(111,112) 및 몸체(113) 내에 배치된 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2) 내에 배치될 수 있다. 상기 도전돌기(51,52)는 상기 제1본딩부(121)로부터 몸체 하면 방향으로 돌출된 제1도전돌기(51)와, 상기 제2본딩부(122)로부터 몸체 하면 방향으로 돌출된 제2도전 돌기(52)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2도전돌기(51,52)는 상기에 개시된 관통홀(TH1,TH2)내에 채워지는 도전부(321,323)에 접촉될 수 있고, 도 6의 회로 기판의 패드에 연결될 수 있다. 상기 제 1 및 제2도전돌기(51,52)의 높이 또는 두께는 상기 몸체(113)의 두께보다 크게 제공되어, 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2) 내에서 주입되는 도전부(321,323)와 연결될 수 있고 상기 회로 기판의 각 패드와 대면할 수 있다. 상기 제1 및 제2도전돌기(51,52)는 상기 제1 및 제2관통홀(TH1,TH2)을 통해 상기 몸체(113)의 하면에 노출될 수 있다.
상기 도전돌기(51,52)는 기둥 형상 예컨대, 원 기둥 형상 또는 다각 기둥 형상을 포함할 수 있다. 상기 도전돌기(51,52)는 본딩부(121,122) 상에서 씨드층이 배치되고 상기 씨드층 상에 기둥 형태로 돌출된 금속 기둥을 포함할 수 있다. 상기 금속 기둥은 Cu, Au, Ag 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속 기둥은 바텀뷰 형상이 원 기둥 또는 다각 기둥 형상일 수 있다. 발명의 실시 예는 관통홀(TH1,TH2) 내에 상기 도전돌기(51,52)를 제공하므로, 관통홀 내에서의 전기적인 신뢰성이 개선될 수 있다.
상기 도전부(321,323)는 Ag, Au, Pt, Sn, Cu 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 상기 본딩부(121,122) 또는 프레임(111,112)를 구성하는 물질과 상기 도전부(321,222)의 물질이 화합되어 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.
상기 발광소자(120)의 본딩부(121,122)는 상기 도전부(321,323)를 구성하는 물질과 상기 도전부(321,323)를 형성되는 과정 또는 상기 도전부(321,323)이 제공된 후 열처리 과정에서, 상기 도전부(321,323)과 상기 본딩부(121,122) 사이 또는 상기 도전부(321,323)과 상기 프레임(111,112) 사이, 또는 도전부(321,323) 사이에 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)층이 형성될 수 있다. 예 로서, 상기 도전부(321,323)는 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 도전부(321,323)는 SAC(Sn-Ag-Cu) 물질을 포함할 수 있다.
예로서, 상기 도전부(321,323)를 이루는 물질과 상기 본딩부(121,122) 또는 프레임의 금속 간의 결합에 의해 합금층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 도전부(321,323)과 상기 본딩부(121,122) 또는 프레임(111,112)가 물리적으로 또한 전기적으로 안정하게 결합될 수 있게 된다. 상기 도전부(321,323) 및 합금층이 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 도전부(321,323)으로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 본딩부(121,122) 또는 프레임(111,112)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.
도 10은 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 발광소자의 예를 나타낸 단면도이다.
도 10을 참조하면, 발광소자는 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.
발광소자는 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.
발광소자의 다른 예로서, 제1전극과 제2전극 중 적어도 하나는 패턴 형태로 구현될 수 있고, 상기 패턴 형태의 전극에 도전 돌기가 배치될 수 있다. 상기 패턴은 하나 또는 복수의 암 형상 또는 가지 형상을 갖는 패턴을 포함할 수 있다. 또는 상기 발광소자의 각 본딩부에는 도전 돌기가 배치될 수 있다. 상기 발광소자는 하나의 발광 셀을 갖는 구조로 설명되었다. 이는 발광 셀이 상기의 발광 구조물을 포함하는 경우, 발광소자의 구동 전압은 하나의 발광 셀에 걸리는 전압일 수 있다. 실시 예에 개시된 발광소자의 예로서, 2개의 발광 셀을 갖는 발광소자가 개시될 수 있다.
상기에 개시된 발광소자는 하나의 발광 셀을 갖는 구조로 설명되었다. 이는 발광 셀이 상기의 발광 구조물을 포함하는 경우, 발광소자의 구동 전압은 하나의 발광 셀에 걸리는 전압일 수 있다. 실시 예에 개시된 발광소자의 예로서, 2개 또는 3개 이상의 발광 셀을 갖는 발광소자를 포함할 수 있다. 이에 따라 고전압의 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
또한, 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 몸체(113)가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 발명의 실시 예에 의하면, 몸체(113)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. 예를 들어, 상기 몸체(115)는 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, 실시 예에 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 발광소자를 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 발광소자가 각각 배치되는 구조를 이룰 수도 있다.
광원 장치의 또 다른 예로, 헤드 램프는 기판 상에 배치되는 발광소자 패키지를 포함하는 발광 모듈, 또는 조명 모듈로 구현될 수 있으며, 상기 발광 모듈 또는 조명 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, 실시 예에 따른 광원 장치는 부재와 홀더 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈은 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.
110: 패키지 몸체
111,112: 프레임
113: 몸체
120: 발광소자
121: 제1 본딩부
122: 제2 본딩부
123: 발광구조물
124: 기판
160: 제1수지
162: 제2수지
321,323: 도전부
R1,R2,R3: 리세스
10,10a,20,20a: 절곡 구조

Claims (10)

  1. 서로 이격되어 배치되며, 상면과 하면을 각각 포함하는 제1프레임 및 제2프레임;
    상기 제1프레임 및 제2프레임에 결합되는 몸체; 및
    상기 몸체 상에 상기 제1프레임과 대면하는 제1본딩부와, 상기 몸체 상에 상기 제2프레임과 대면하는 제2본딩부를 포함하는 발광소자; 를 포함하고,
    상기 몸체는 제1방향의 양측에 제1 및 제2측면과, 상기 제1방향과 직교하는 제2방향의 양측에 제3 및 제4측면을 포함하며,
    상기 제1프레임은 상기 몸체의 제1측면에 인접한 몸체 내에서 다단 절곡된 제1절곡 구조를 포함하며,
    상기 제2프레임은 상기 몸체의 제2측면에 인접한 몸체 내에서 다단 절곡된 제2절곡 구조를 포함하며,
    상기 제1 및 제2프레임 각각은 상기 발광소자와 수직하게 중첩되는 영역의 하면이 상기 몸체의 하면으로부터 이격되며,
    상기 제1프레임은 상기 제1측면과 상기 제1측면에 인접한 상기 몸체의 하면에 노출되며,
    상기 제2프레임은 상기 제2측면과 상기 제2측면에 인접한 상기 몸체의 하면에 노출되며,
    상기 제1절곡 구조는, 상기 제1프레임으로부터 몸체 상면 방향으로 절곡된 제1절곡부, 상기 제1절곡부로부터 몸체의 제1측면 방향으로 절곡된 제2절곡부, 및 상기 제2절곡부로부터 몸체 하면 방향으로 절곡된 제3절곡부를 포함하며,
    상기 제3절곡부의 외측면은 상기 몸체의 제1측면에 노출되는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1프레임은 상기 몸체의 제1측면 외측에 배치된 제1연장부를 포함하며,
    상기 제1연장부는 상기 제1절곡 구조로부터 상기 제1측면의 외측 방향으로 연장되며,
    상기 제2프레임은 상기 몸체의 제2측면 외측에 배치된 제2연장부를 포함하며,
    상기 제2연장부는 상기 제2절곡 구조로부터 상기 제2측면의 외측 방향으로 연장되는 발광소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2절곡 구조는, 상기 제2프레임으로부터 몸체 상면 방향으로 절곡된 제4절곡부, 상기 제4절곡부로부터 몸체의 제2측면 방향으로 절곡된 제5절곡부, 및 상기 제5절곡부로부터 몸체 하면 방향으로 절곡된 제6절곡부를 포함하며,
    상기 제6절곡부의 외측면은 상기 몸체의 제2측면에 노출되는 발광소자 패키지.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 제1프레임 및 제2프레임을 수직 방향으로 관통하는 제1관통홀 및 제2관통홀을 포함하고,
    상기 제1관통홀의 상부 중심은 상기 제1관통홀의 하부 중심과 중첩되지 않는 발광소자 패키지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1관통홀에 배치되고 상기 제1본딩부에 연결된 제1도전부; 및
    상기 제2관통홀에 배치되고 상기 제2본딩부에 연결된 제2도전부를 포함하는 발광소자 패키지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1관통홀에 배치된 제1도전 돌기; 및
    상기 제2관통홀에 배치된 제2도전 돌기를 포함하며,
    상기 제1도전 돌기는 상기 제1본딩부에 연결되고, 상기 제1관통홀을 통해 상기 몸체의 하면에 노출되며,
    상기 제2도전 돌기는 상기 제2본딩부에 연결되고, 상기 제2관통홀을 통해 상기 몸체의 상기 하면에 노출되는 발광소자 패키지.
  10. 제1항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1접합부 및 제2접합부를 더 포함하며,
    상기 제1접합부는 상기 제1프레임의 측면 및 하면 중 적어도 하나와 연결되며,
    상기 제2접합부는 상기 제2프레임의 측면 및 하면 중 적어도 하나와 연결되는 발광소자 패키지.

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