KR102598500B1 - 발광소자 패키지 - Google Patents

발광소자 패키지 Download PDF

Info

Publication number
KR102598500B1
KR102598500B1 KR1020180105358A KR20180105358A KR102598500B1 KR 102598500 B1 KR102598500 B1 KR 102598500B1 KR 1020180105358 A KR1020180105358 A KR 1020180105358A KR 20180105358 A KR20180105358 A KR 20180105358A KR 102598500 B1 KR102598500 B1 KR 102598500B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
emitting device
light emitting
transmitting member
fluorine
Prior art date
Application number
KR1020180105358A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200027270A (ko
Inventor
성준석
황덕기
성기범
정재훈
Original Assignee
쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 filed Critical 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드
Priority to KR1020180105358A priority Critical patent/KR102598500B1/ko
Publication of KR20200027270A publication Critical patent/KR20200027270A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102598500B1 publication Critical patent/KR102598500B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/16—Homopolymers or copolymers or vinylidene fluoride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/18—Homopolymers or copolymers or tetrafluoroethene
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

실시 예는, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 발광소자; 및 상기 발광소자를 덮는 투광부재를 포함하고, 상기 투광부재는 불소계 수지를 포함하고, 상기 발광소자는 100nm 내지 420nm의 파장 범위에서 메인 피크를 갖고, 상기 불소계 수지는 플루오르(F)와 수소(H)를 포함하고, 상기 플루오르(F)와 수소(H)의 중량비는 1:0.0140 내지 1:0.0302인 발광소자 패키지를 개시한다.

Description

발광소자 패키지{LIGHTING EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시 예는 발광소자 패키지에 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, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 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 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 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 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 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 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.
특히, 자외선 파장 영역의 광을 방출하는 발광소자는 경화작용이나 살균 작용을 하여 경화용, 의료용, 및 살균용으로 사용될 수 있다.
그러나, 대부분의 자외선 발광소자 패키지는 금속 재질의 몸체에 발광소자를 배치하는 구조이므로 제작 비용이 상승하고 설계 자유도가 떨어지는 문제가 있다.
실시 예는 제작이 간편한 자외선 발광소자 패키지를 제공한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 발광소자; 및 상기 발광소자를 덮는 투광부재를 포함하고, 상기 투광부재는 불소계 수지를 포함하고, 상기 발광소자는 100nm 내지 420nm의 파장 범위에서 메인 피크를 갖고, 상기 불소계 수지는 플루오르(F)와 수소(H)를 포함하고, 상기 플루오르(F)와 수소(H)의 중량비는 1:0.0140 내지 1:0.0302이다.
상기 불소계 수지는 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene, PCTFE), 폴리플루오린화비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 클로로트리플루오르에틸렌 (Ethylene chlorotrifluoroethylene, ECTFE), 에틸렌테트라플루오르에틸렌ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene), 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 플루오르네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴플루오라이드(Tetra fluoro ethylene Hexa fluoro propylene Vinylidene fluoride, THV) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 투광부재는 테트라플루오로에틸렌(TFE), 헥사플루오로프로필렌(HFP), 비닐리덴플루오로라이드(VDF) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 비닐리덴플루오로라이드(VDF)는 전체 불소계 수지 함량의 10중량% 내지 80중량% 일 수 있다.
상기 비닐리덴플루오로라이드(VDF)와 상기 헥사플루오로프로필렌(HFP) 의 중량비는 1:0.75 내지 1:1일 수 있다.
상기 불소계 수지들은 브롬(Br) 또는 요오드(I)를 포함하고, 상기 브롬(Br) 또는 요오드(I)의 중량%는 상기 수소의 중량%보다 작을 수 있다.
상기 불소계 수지는 전자빔 조사에 의해 경화되고, 전자빔 흡수선량은 150 kGy 내지 200 kGy일 수 있다.
상기 발광소자는, 제1 도전형 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물; 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함할 수 있다.
상기 발광소자는 상기 활성층의 측면, 상기 제2 도전형 반도체층의 측면에 배치되는 절연층을 포함하고, 상기 제1 도전형 반도체층의 측면은 상기 투광부재와 직접 접촉할 수 있다.
상기 기판의 상면에서 상기 발광소자의 상면까지의 거리와 상기 기판의 상면에서 상기 투광부재의 상면까지의 거리의 비는 1:1.5 내지 1:2.5일 수 있다.
실시 예에 따르면, 금속 재질의 몸체를 생략하고 몰딩 수지로 자외선 발광소자를 덮어 제작하므로 제작이 간편하고 비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, UV 내성이 강하면서도 부착력이 우수한 수지를 이용하므로 신뢰성이 개선될 수 있다.
또한, 굴절률 매칭으로 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
또한, 지향각을 제어할 수 있고, 패키지 제작시 자유도가 증가할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이고,
도 2는 도 1의 평면도이고,
도 3은 도 1의 제1 변형예이고,
도 4는 자외선 발광소자의 개념도이고,
도 5는 도 4의 변형예이고,
도 6은 도 1의 제2 변형예이고,
도 7은 도 1의 제3 변형예이고,
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이고,
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이고,
도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들 간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라, 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이고, 도 2는 도 1의 평면도이고, 도 3은 도 1의 제1 변형예이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 기판(20), 기판(20) 상에 배치되는 발광소자(20), 및 발광소자(20)를 덮는 투광부재(30)를 포함할 수 있다.
기판(20)은 내부에 회로 패턴이 내장되어 발광소자(20)에 전원을 인가할 수 있는 다양한 형태의 기판을 포함할 수 있다. 예시적으로 기판(20)은 PCB(Printed Circuit Board)일 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
기판(20)은 절연재질로 저온 소성 세라믹(low temperature co-fired ceramic, LTCC) 또는 고온 소성 세라믹(high temperature co-fired ceramic, HTCC) 등을 포함할 수 있다. 또한, 기판(20)은 실리콘, 에폭시 수지, 또는 플라스틱 재질을 포함하는 열경화성 수지, 질화알루미늄(AlN) 또는 알루미나(Al2O3) 등을 포함할 수 있다.
발광소자(20)는 자외선 파장대의 광을 출력할 수 있다. 예시적으로 발광소자(20)는 근자외선 파장대의 광(UV-A)을 출력할 수 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)을 출력할 수 있고, 심자외선 파장대의 광(UV-C)을 출력할 수 있다. 파장범위는 반도체 구조물의 알루미늄 조성비에 의해 결정될 수 있다.
예시적으로, 근자외선 파장대의 광(UV-A)는 320nm 내지 420nm 범위에서 메인 피크 파장을 가질 수 있고, 원자외선 파장대의 광(UV-B)은 280nm 내지 320nm 범위에서 메인 피크 파장을 가질 수 있으며, 심자외선 파장대의 광(UV-C)은 100nm 내지 280nm 범위에서 메인 피크 파장을 가질 수 있다.
투광부재(30)는 발광소자(20)의 상면을 전체적으로 덮을 수 있다. 종래 발광소자 패키지는 캐비티를 갖는 몸체의 내부에 발광소자(20)가 배치되므로 최대 방사각이 제한되는 문제가 있고, 몸체 내부에서 전반사가 발생하여 전체적으로 효율이 낮은 문제가 있다. 이에 반해, 실시 예는 투광부재(30)로 대부분의 자외선 광이 방출되므로 방사각이 넓어지고 광 출력이 상승하는 장점이 있다.
투광부재(30)는 자외선 광에 대해 내성이 높은 재질을 포함할 수 있다. 일반적인 실리콘 수지 등은 자외선 광을 흡수하면 라디칼이 발생하여 크랙이 발생하거나 열화될 수 있다.
따라서, 실시 예의 투광부재(30)는 불소계 수지(fluorine polymer)를 포함할 수 있다. 불소계 수지는 270nm 내지 280nm의 자외선 광의 흡수가 거의 없으며, C-F 결합(탄소 플로오르 결합) 강도가 라디칼의 에너지보다 커서 자외선 광에 영향을 받지 않으면서 C-C 결합(탄소 탄소 결합)을 보호하는 역할을 수행할 있다.
불소계 수지는 예시적으로 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene, PCTFE), 폴리플루오린화비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 클로로트리플루오르에틸렌 (Ethylene chlorotrifluoroethylene, ECTFE), 에틸렌테트라플루오르에틸렌 (Ethylene Tetra fluoro Ethylene, ETFE), 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 플루오르네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴플루오라이드(Tetra fluoro ethylene Hexa fluoro propylene Vinylidene fluoride, THV) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
하기 표 1은 상기 불소계 수지의 녹는점, 반사율, 경도, 열팽창계수, 및 280nm의 자외선 광에서의 투과율을 측정한 표이다.
PTFE PCTFE PVDF ECTFE ETFE PFA FEP(HFP) THV
Melting Point(℃) 342 210 210 242 267 315 275 225
Refractive Index 1.35 1.43 1.42 1.44 1.34 1.35 1.34 1.35
Hardness
(Shore D)		 65 90 82 75 72 60 60 60
CTE(ppm/K) 180 70 144 100 90 120 100 110
Transmittance(%)
(250㎛, 280nm)		 0 85.3 42.4 65.7 66.4 83.5 87.6 77.5
280nm의 자외선 광에서 투과율이 70%를 넘는 경우 발광소자의 투광 부재로서 기능할 수 있다. 280nm의 자외선 광에서 투과율이 70% 미만인 경우 투광 부재로 인한 광 손실이 커져 광도가 저하되는 문제가 있다.
상기 표 1을 참조하면, 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)는 녹는점과 열팽창계수는 우수하나, 280nm의 자외선 광에서 투과율이 0%이므로 자외선 발광소자의 투광부재로 부적합함을 알 수 있다.
폴리클로로트리플루오로에틸렌(Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene, PCTFE)은 280nm의 자외선 광에서 투과율이 85.3%로 상대적으로 높으므로 자외선 발광소자용 투광부재로 적합할 수 있다.
폴리플루오린화비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)은 280nm의 자외선 광에서 투과율이 42.4%로 낮아 자외선 발광소자용 투광부재로 부적합함을 알 수 있다.
클로로트리플루오르에틸렌 (Ethylene chlorotrifluoroethylene, ECTFE)와 에틸렌테트라플루오르에틸렌 (Ethylene Tetra fluoro Ethylene, ETFE)는 각각 280nm의 자외선 광에서 투과율이 65.7%와 66.4%로 낮아 자외선 발광소자용 투광부재(30)로 부적합함을 알 수 있다.
이에 반해, 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 플루오르네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴플루오라이드(Tetra fluoro ethylene Hexa fluoro propylene Vinylidene fluoride, THV)는 280nm의 자외선 광에서 투과율이 70%를 넘으므로 자외선 발광소자용 투광부재(30)로 적합함을 알 수 있다.
불소계 수지는 불소 함량이 50% 이상인 경우 자외선에 대한 내성이 커질 수 있다. 그러나, 불수의 함량의 높아지면 접착력이 약해지는 문제가 발생할 수 있다. C와 F의 결합 에너지가 높아 자외선에 대한 내성은 커지나 다른 재료와의 결합력은 상대적으로 낮아지기 때문이다. 접착력이 약해지면 기판(20)에서 박리될 가능성이 높아져 신뢰성에 문제가 발생할 수 있다.
하기 표 2는 불소계 수지의 접착력을 측정한 표이다. 접착력은 표 2의 불소계 수지들을 기준으로 9단계로 구분하여 표시하였다. 접착력이 가장 높은 것은 9로 표시하고 접착력이 가장 낮은 것은 1로 표시하였다.
PTFE PCTFE PVDF ECTFE ETFE PFA FEP(HFP) THV
접착력 1 1 9 1 3 1 3 9
폴리클로로트리플루오로에틸렌(Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene, PCTFE)은 280nm의 자외선 광에서 투과율이 85.3%로 상대적으로 높았으나 접착력이 낮아 부적합함을 알 수 있다.
폴리플루오린화비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF)은 접착력이 우수하나 280nm의 자외선 광에서 투과율이 낮아 부적합함을 알 수 있다.
테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴플루오라이드(Tetra fluoro ethylene Hexa fluoro propylene Vinylidene fluoride, THV)는 280nm의 자외선 광에서 투과율이 70%를 넘고 부착력도 우수하므로 본 실시 예의 투광부재로 적합함을 알 수 있다.
실시 예에 따르면 비닐리덴플루오로라이드(VDF)는 전체 수지 함량의 10% 내지 80%로 포함될 수 있다. 비닐리덴플루오로라이드(VDF)의 함량이 10% 이하인 경우에는 수소가 적어 기판(20)과의 접착력이 약해지는 문제가 있으며, 함량이 80% 보다 커지는 경우 열에 약해지는 문제가 있다.
또한, 비닐리덴플루오로라이드(VDF)와 헥사플루오로프로필렌(HFP)의 중량비는 1:0.75 내지 1:1일 수 있다. 중량비가 1:0.75 내지 1:1을 만족하는 경우 VDF의 수소 함량을 절절하게 유지할 수 있어 접착력을 개선할 수 있다.
THV 수지의 경우 비닐리덴플루오로라이드(VDF)는 80 중량% 내지 10중량%일 수 있고, 헥사플루오로프로필렌(HFP)는 60 중량% 내지 10중량%일 수 있고, 테트라플루오로에틸렌(TFE)는 50 중량% 내지 0중량%일 수 있다.
자외선에 대한 내성은 플로우르(F)의 함량이 중요한 인자이며 접착력은 수소(H)가 중요한 인자일 수 있다. 따라서, 자외선 발광소자의 수지로 사용되기 위해서는 적정한 플로우르(F)와 수소(H)의 비율을 제어하는 것이 중요할 수 있다.
이때, 불소계 수지들은 브롬(Br) 또는 요오드(I)를 포함할 수 있다. 불소계 수지에 브롬(Br) 또는 요오드(I)가 포함되는 경우 탄소와의 결합력이 상대적으로 약하여 쉽게 경화될 수 있다. 이때, 브롬(Br) 또는 요오드(I)의 중량%는 수소의 중량%보다 작을 수 있다. 브롬(Br) 또는 요오드(I)가 수소의 중량%보다 많을 경우 경화시 수지가 과도하게 수축되어 크랙이 발생할 수 있다. 또한, 수소의 자리에 브롬(Br) 또는 요오드(I)가 치환되므로 수소의 함량이 줄어들어 접착력이 저하될 수 있다.
실시 예에 따르면, 경화 후의 플로우르(F)와 수소(H)의 중량비는 1:0.0140~1:0.0302일 수 있다. 중량비가 0.0140 미만인 경우 수소의 함량이 낮아져 충분한 접착력을 확보하기 어려운 문제가 있으며, 중량비가 0.0302을 초과하는 경우 플로우르(F)의 함량이 낮아져 자외선 내성이 약해지는 문제가 발생할 수 있다.
불소계 수지의 플로우르(F)와 수소(H)의 중량비는 경화 과정에서 제어될 수도 있다. 실시 예에 따르면, 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴플루오라이드(Tetra fluoro ethylene Hexa fluoro propylene Vinylidene fluoride, THV)는 광 또는 전자에 의해 경화될 수 있다. 예시적으로 전자빔 조사에 의해 가교 결합(Cross-linking)을 할 수 있다.
이때, 불소계 수지에 조사되는 전자빔 흡수선량(absorbed dose)은 150 kGy 내지 200 kGy로 조절될 수 있다. 전자빔 흡수선량이 150kGy 보다 적으면 경화가 되지 않아 부착강도가 낮으며, 200kGy 보다 높으면 경화 밀도가 높아져 수축하거나, 크랙이 발생할 수 있다.
THV 수지에 전자빔을 조사하면 하기 반응식 1과 같이 수소의 일부가 탈리될 수 있다. 이후 반응식 2와 같이 수소가 탈리된 부분에서 C-C 결합이 형성될 수 있다. 따라서, 온도 저항성이 증가하고 화학적 내구성이 증가할 수 있다.
[반응식 1]
[반응식 2]
하기 표 3은 불소계 수지에 전자빔을 조사한 후 플루오르의 중량과 수소의 중량을 측정한 표이다. 플루오르의 중량과 수소의 중량은 다양한 측정 방법을 이용할 수 있다. 예시적으로 플루오르의 중량%와 수소의 중량%는 EDS, EDAX(Energy dispersive X ray Analysis), NMR(nuclear magnetic resonance), XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 등 다양한 장비 등을 이용하여 측정할 수 있으나 계측장비는 이에 한정하지 않는다.
Polymer
Monomer VDF/HFP TFE/HFP/VDF TFE/P VDF/TFE/PMVE FEP
Cure 전 % F 66 70 56 67 74
% H 2 1 4 1 0
Cure 후 % F 66 70 55 67 74
% H 1.99 0.99 3.5 0.99 0
UV 내성 (1000hr@275nm) Good Good Fail Good Good
접착력(Kgf/mm) 1.2 1.0 1.8 1.2 0.4
F와 H의 중량비 0.0302 0.0140 0.0636 0.0148 0
상기 표 3을 참조하면 전자빔 조사한 이후에 수소의 중량%가 줄어들었음을 확인할 수 있다. 이는 전자빔 조사에 의해 수소의 일부가 탈리하였기 때문이다.
경화를 위해 전자빔 조사 시간이 너무 길어지는 경우 상대적으로 많은 수소가 탈리되어 접착력이 낮아질 수 있다. 또한, 전자빔 조사 시간이 너무 짧은 경우 경화가 완료되지 않을 수 있다.
표 3을 참조하면, 경화 후의 플로우르(F)와 수소(H)의 중량비가 0.0140미만인 경우 수소의 함량이 낮아져 충분한 접착력을 확보하기 어려운 문제가 있으며, 중량비가 0.0302을 초과하는 경우 플로우르(F)의 함량이 낮아져 자외선 내성이 약해지는 문제가 있음을 알 수 있다.
투광부재(30)는 발광소자(20)를 충분히 덮을 만큼의 두께를 가질 수 있다. 기판(20)의 상면에서 발광소자(20)의 상면까지의 거리(d2)와 기판(20)의 상면에서 투광부재(30)의 상면까지의 거리(d3)의 비(d2:d3)는 1:1.5 내지 1:2.5일 수 있다. 거리의 비가 1:1.5 보다 작은 경우 투광부재(30)의 두께가 너무 얇아져 공정 불량이 발생하거나 장기간 발광소자 패키지를 사용할 경우 일부 영역에서 발광소자(20)가 노출될 수 있으며, 거리의 비가 1:2.5보다 큰 경우 투광부재(30)가 너무 두꺼워져 광 출력이 저하될 수 있다. 예시적으로 발광소자(20)의 두께는 250um이고 투광부재(30)의 두께는 300um일 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
기판(20)의 상면에서 발광소자(20)의 상면까지의 거리(d2)와 발광소자(20)의 상면에서 투광부재(30)의 상면까지의 거리(d1)의 비(d2:d1)는 1:0.5 내지 1:1.5일 수 있다. 거리비가 1:0.5 보다 작은 경우 투광부재(30)의 두께가 너무 얇아져 기판 상면에서 박리될 위험이 있다. 또한, 거리비가 1:1.5보다 커지는 경우에는 투광부재(30)의 두께가 너무 두꺼워져 광 출력이 저하되는 문제가 있다.
발광소자(20)의 측면에서 투광부재(30)의 측면까지의 거리(d4)는 400um 내지 550um일 수 있다. 거리가 400um 보다 작은 경우 투광부재(30)의 측면을 충분히 보호하기 어려울 수 있으며, 거리가 550um 보다 큰 경우 패키지의 사이즈가 커지는 문제가 있다.
도 3을 참조하면, 발광소자(20)는 투광기판(11), 투광기판(11)의 하부에 배치되는 제1 도전형 반도체층(12), 활성층(13), 제2 도전형 반도체층(14), 제1 도전형 반도체층(12)과 전기적으로 연결되는 제1전극(16), 제2 도전형 반도체층(14)과 전기적으로 연결되는 제2전극(15), 및 활성층(13)과 제2 도전형 반도체층(14)의 측면을 커버하는 절연층(17)을 포함할 수 있다.
절연층(17)은 활성층(13)의 측면, 제2 도전형 반도체층(14)의 측면, 제1전극(16)의 측면, 및 제2전극(15)의 측면에 배치되어 발광소자(20)를 보호할 수 있다.
절연층(17)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 절연층(17)은 은 Si 산화물이나 Ti 화합물을 포함하는 다층 구조의 DBR(distributed Bragg reflector) 일 수도 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하지 않고 절연층(17)은 다양한 반사 구조를 포함할 수 있다.
발광소자(20) 제작시 투광 기판(11) 상에 제1 도전형 반도체층(12)을 형성한 상태에서 절연층(17)을 형성한 후, 절단하여 칩을 분리할 수 있다. 따라서, 일 실시 예에 따르면, 절연층(17)은 제1 도전형 반도체층(12)의 측면, 투광기판(11)의 상면과 측면에는 형성되지 않을 수 있다. 따라서, 제1 도전형 반도체층(12)의 측면, 투광기판(11)의 상면과 측면에는 투광부재(30)가 직접 접촉할 수 있다. 실시 예에 따르면, 플루오르와 수소의 중량비가 적정하게 제어되어 제1 도전형 반도체층(12)의 측면에 투광부재(30)가 잘 부착될 수 있다.
도 4는 자외선 발광소자의 개념도이고, 도 5는 도 4의 변형예이다.
기판(110)은 사파이어(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 및 Ge 중 선택된 물질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제1 도전형 반도체층(124)은 Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(124)은 Inx1Aly1Ga1 -x1-y1N(0≤x1≤1, 0<y1≤1, 0≤x1+y1≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 AlGaN, AlN, InAlGaN 등에서 선택될 수 있다. 그리고, 제1도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te와 같은 n형 도펀트일 수 있다. 제1도펀트가 n형 도펀트인 경우, 제1도펀트가 도핑된 제1 도전형 반도체층(124)은 n형 반도체층일 수 있다.
활성층(126)은 제1 도전형 반도체층(124)과 제2 도전형 반도체층(127) 사이에 배치될 수 있다. 활성층(126)은 제1 도전형 반도체층(124)을 통해서 주입되는 전자(또는 정공)와 제2 도전형 반도체층(127)을 통해서 주입되는 정공(또는 전자)이 만나는 층이다. 활성층(126)은 전자와 정공이 재결합함에 따라 낮은 에너지 준위로 천이하며, 자외선 파장을 가지는 빛을 생성할 수 있다.
활성층(126)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물(Multi Quantum Well; MQW) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나의 구조를 가질 수 있다.
활성층(126)은 복수 개의 우물층(126a)과 장벽층(126b)을 포함할 수 있다. 우물층(126a)과 장벽층(126b)은 Inx2Aly2Ga1 -x2- y2N(0≤x2≤1, 0<y2≤1, 0≤x2+y2≤1)의 조성식을 가질 수 있다. 우물층(126a)은 발광하는 파장에 따라 알루미늄 조성이 달라질 수 있다.
제2 도전형 반도체층(127)은 활성층(126) 상에 배치되며, Ⅲ-Ⅴ족, Ⅱ-Ⅵ족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(127)에 제2도펀트가 도핑될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(127)은 Inx5Aly2Ga1 -x5- y2N(0≤x5≤1, 0<y2≤1, 0≤x5+y2≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질 또는 AlGaN, AlInN, AlN, AlGaAs, AlGaInP 중 선택된 물질로 형성될 수 있다.
제2도펀트가 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트인 경우, 제2도펀트가 도핑된 제2 도전형 반도체층(127)은 p형 반도체층일 수 있다.
실시 예에 따르면, 제1 도전형 반도체층(124), 활성층(126), 및 제2 도전형 반도체층(127)은 모두 알루미늄을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 도전형 반도체층(124), 활성층(126), 차단층(129), 및 제2 도전형 반도체층(127)은 AlGaN, InAlGaN 또는 AlN 조성을 가질 수 있다.
반도체 소자는 제1 도전형 반도체층(124), 제2 도전형 반도체층(127), 활성층(126)을 포함하는 반도체 구조물(120)과, 제1 도전형 반도체층(124)과 전기적으로 연결되는 제1 전극 패드(141), 및 제2 도전형 반도체층(127)과 전기적으로 연결되는 제2 전극 패드(142)를 포함할 수 있다.
반도체 구조물(120)은 제2 도전형 반도체층(127) 및 활성층(126)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(124)의 일부 영역까지 배치된 리세스(128)를 포함한다. 절연층(131)은 반도체 구조물(120)의 측면 및 리세스(128) 상에 형성될 수 있다. 이때, 절연층(131)은 제2 도전형 반도체층(127)의 일부를 노출할 수 있다.
절연층(131)은 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 절연층(131)은 은 Si 산화물이나 Ti 화합물을 포함하는 다층 구조의 DBR(distributed Bragg reflector) 일 수도 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하지 않고 절연층(131)은 다양한 반사 구조를 포함할 수 있다.
절연층(131)이 반사기능을 수행하는 경우, 활성층(126)에서 측면을 향해 방출되는 광을 상향 반사시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 이 경우 리세스의 개수가 많아질수록 광 추출 효율은 더 효과적일 수 있다.
제1 전극패드(141)는 제1 도전형 반도체층(124)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로 제1 전극패드(141)는 리세스(128)를 통해 제1 도전형 반도체층(124)과 전기적으로 연결될 수 있다. 도시되지는 않았으나 제1 전극패드(141)와 제1 도전형 반도체층(124) 사이에는 제1전극이 배치될 수 있다.
제2 전극패드(142)는 제2 도전형 반도체층(127)과 전기적으로 연결될 수 있다. 구체적으로 제2 전극패드(142)는 절연층(131)을 관통하여 전극층(143)과 전기적으로 연결될 수 있다. 전극층(143)은 제2전극일 수 있다.
도 5에 따른 반도체 소자는 일반적인 수평형 반도체 소자의 구조를 가질 수 있다. 즉, 반도체 구조물(120)의 제2 도전형 반도체층(127)에 제2전극패드가 배치되고, 메사 식각에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(124)에는 제1전극패드가 배치될 수 있다. 이러한 수평형 반도체 소자는 솔더에 의해 회로기판(1)에 실장될 수 있다.
도 6은 도 1의 제2 변형예이고, 도 7은 도 1의 제3 변형예이다.
도 6을 참조하면, 투광부재(30)는 발광소자(10)의 두께보다 얇게 제작될 수 있다. 이러한 구조에 의하면 투광부재(30)의 두께가 얇아져 광 출력이 향상될 수 있다. 투광부재(30) 및 발광소자(10)의 특징은 전술한 구성이 모두 적용될 수 있다.
기판(20)의 상면에서 발광소자(20)의 상면까지의 거리(d2)와 발광소자(20)의 상면에서 투광부재(30)의 상면까지의 거리(d1)의 비(d2:d1)는 1:0.5 내지 1:1.5일 수 있다. 거리비가 1:0.5 보다 작은 경우 투광부재의 두께가 너무 얇아져 기판 상면에서 박리될 위험이 있다. 또한, 거리비가 1:1.5보다 커지는 경우에는 투광부재의 두께가 너무 두꺼워져 광 출력이 저하되는 문제가 있다.
도 7을 참조하면, 투광부재(30)는 발광소자(10)의 상면에 배치되는 제1투광부재(31)와 발광소자(10)의 측면에 배치되는 제2투광부재(32)를 포함할 수 있다. 제1투광부재(31)와 제2투광부재(32)는 상이한 재질일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 제1투광부재(31)와 제2투광부재(32)는 동일한 재질일 수도 있다.
먼저 발광소자(10)의 측면에 불소계 수지를 도포한 후, 다시 발광소자(10)의 상면에 불소계 수지를 도포할 수 있다. 이 경우 제1투광부재(31)와 제2투광부재(32)의 재질은 동일할 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 이러한 도포 방법은 광학적, 전기적 또는 공정상 이점을 가질 수 있다.
예시적으로 이러한 구조는 발광소자(10)의 측면과 투광부재(30) 사이에 기포가 발생하는 것을 억제하는 효과를 가질 수도 있다. 즉, 한번에 많은 용량의 수지를 코팅하는 경우 내부에 기포가 발생할 수 있으므로 여러 번 나누어 수지를 코팅할 수 있다.
제1투광부재(31)와 제2투광부재(32)는 상이한 재질일 수도 있다. 전술한 바와 같이 발광소자(10)의 상면은 사파이어와 같은 투광기판인 반면 발광소자(10)의 측면은 발광 구조물일 수 있다. 따라서, UVC 발광 구조물과 접착력이 우수한 불소계 수지를 발광소자(10)의 측면에 도포하고, 사파이어와 접착력이 우수한 불소계 수지를 상부에 도포할 수도 있다. 그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제1투광부재는 쿼츠와 같은 자외선 투광 기판일 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이고, 도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이고, 도 10은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 개념도이다.
도 8을 참조하면, 발광소자 패키지는 서로 이격 배치된 제1 전극(21)과 제2 전극(22), 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)과 전기적으로 연결되는 발광소자(10), 발광소자(10)를 감싸는 투광부재(30)를 포함할 수 있다.
발광소자(10)의 구조는 특별히 한정하지 않는다. 예시적으로 발광소자(10)는 플립칩 타입으로 구성되어 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)과 직접 전기적으로 연결될 수도 있고, 제1 전극(21) 및 제2 전극(22) 중 적어도 하나와 와이어에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 포탄형 패키지로 명명되는 일반적인 패키지 구조가 그대로 적용될 수 있다. 즉, 투광부재(30)가 불소계 수지인 점을 제외하고는 종래 구조가 그대로 적용될 수 있다.
도 9를 참조하면, 투광부재(30)와 공기(Air)의 굴절률 차이로 인해 빛이 방출될 수 있는 임계각 이하로 입사되는 빛은 내부 전반사로 인해 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 광 추출효율이 낮아지는 문제가 있다.
실시 예에 따르면 투광부재(30)의 상면에는 요철(P1)이 형성될 수 있다. 이러한 요철(P1)은 발광소자(10)에서 출사되는 광의 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 요철(P1)은 자외선 파장에 따라 평균 높이가 다를 수 있으며, UV-C의 경우 300 nm 내지 800 nm 정도의 높이를 갖고, 평균 500 nm 내지 600 nm 정도의 높이를 가질 때 광 추출 효율이 향상될 수 있다.
요철(P1)을 형성하는 방법은 특별히 한정하지 않는다. 예시적으로 샌드 블라스트(Sandblast)를 이용해 요철을 형성하면 빛이 계면에서 난반사를 일으켜 빛의 경로를 변화시킬 수 있다. 따라서, 광 추출효율을 개선시킬 수 있다. 샌드블라스트의 입자는 SiC, Al2O3, Si3N4 등 일 수 있고, 입자 사이즈는 10 내지 100um일 수 있고, 분사 압력은 0.5 내지 10bar일 수 있고, 분사 노즐과 기판과의 거리는 5 내지 10cm일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
도 10을 참조하면, 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지는 길이방향으로 뒤틀린 형상의 기판(23), 및 기판(23)의 각 측면(23a, 23b, 23c)에 각각 배치되는 발광소자(10)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의하면 기판의 측면(23a, 23b, 23c)들이 모든 방향을 바라볼 수 있으므로 360도로 발광할 수 있는 장점이 있다. 또한, 하나의 기판으로 360도 발광할 수 있으므로 전방향 방사를 가능하도록 제작하면서도 부피를 최소화 시킬 수 있다.
도시되지는 않았지만 발광소자(10)가 장착된 기판(23)에 투광부재를 도포하여 발광소자(10)를 보호할 수도 있다. 투광부재의 특징은 전술한 구성이 모두 포함될 수 있다.
반도체 소자는 다양한 종류의 광원 장치에 적용될 수 있다. 예시적으로 광원장치는 살균 장치, 경화 장치, 조명 장치, 및 표시 장치 및 차량용 램프 등을 포함하는 개념일 수 있다. 즉, 반도체 소자는 케이스에 배치되어 광을 제공하는 다양한 전자 디바이스에 적용될 수 있다.
살균 장치는 실시 예에 따른 반도체 소자를 구비하여 원하는 영역을 살균할수 있다. 살균 장치는 정수기, 에어컨, 냉장고 등의 생활 가전에 적용될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 즉, 살균 장치는 살균이 필요한 다양한 제품(예: 의료 기기)에 모두 적용될 수 있다.
예시적으로 정수기는 순환하는 물을 살균하기 위해 실시 예에 따른 살균 장치를 구비할 수 있다. 살균 장치는 물이 순환하는 노즐 또는 토출구에 배치되어 자외선을 조사할 수 있다. 이때, 살균 장치는 방수 구조를 포함할 수 있다.
경화 장치는 실시 예에 따른 반도체 소자를 구비하여 다양한 종류의 액체를 경화시킬 수 있다. 액체는 자외선이 조사되면 경화되는 다양한 물질을 모두 포함하는 최광의 개념일 수 있다. 예시적으로 경화장치는 다양한 종류의 레진을 경화시킬 수 있다. 또는 경화장치는 매니큐어와 같은 미용 제품을 경화시키는 데 적용될 수도 있다.
조명 장치는 기판과 실시 예의 반도체 소자를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열부 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 또한, 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등 등을 포함할 수 있다.
표시 장치는 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 광학 시트, 디스플레이 패널, 화상 신호 출력 회로 및 컬러 필터를 포함할 수 있다. 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 구성할 수 있다.
반사판은 바텀 커버 상에 배치되고, 발광 모듈은 광을 방출할 수 있다. 도광판은 반사판의 전방에 배치되어 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하고, 광학 시트는 프리즘 시트 등을 포함하여 이루어져 도광판의 전방에 배치될 수 있다. 디스플레이 패널은 광학 시트 전방에 배치되고, 화상 신호 출력 회로는 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하며, 컬러 필터는 디스플레이 패널의 전방에 배치될 수 있다.
반도체 소자는 표시장치의 백라이트 유닛으로 사용될 때 에지 타입의 백라이트 유닛으로 사용되거나 직하 타입의 백라이트 유닛으로 사용될 수 있다.
반도체 소자는 상술한 발광 다이오드 외에 레이저 다이오드일 수도 있다.
레이저 다이오드는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 그리고, p-형의 제1 도전형 반도체와 n-형의 제2 도전형 반도체를 접합시킨 뒤 전류를 흘러주었을 때 빛이 방출되는 electro-luminescence(전계발광) 현상을 이용하나, 방출되는 광의 방향성과 위상에서 차이점이 있다. 즉, 레이저 다이오드는 여기 방출(stimulated emission)이라는 현상과 보강간섭 현상 등을 이용하여 하나의 특정한 파장(단색광, monochromatic beam)을 가지는 빛이 동일한 위상을 가지고 동일한 방향으로 방출될 수 있으며, 이러한 특성으로 인하여 광통신이나 의료용 장비 및 반도체 공정 장비 등에 사용될 수 있다.
수광 소자로는 빛을 검출하여 그 강도를 전기 신호로 변환하는 일종의 트랜스듀서인 광 검출기(photodetector)를 예로 들 수 있다. 이러한 광 검출기로서, 광전지(실리콘, 셀렌), 광 출력전 소자(황화 카드뮴, 셀렌화 카드뮴), 포토 다이오드(예를 들어, visible blind spectral region이나 true blind spectral region에서 피크 파장을 갖는 PD), 포토 트랜지스터, 광전자 증배관, 광전관(진공, 가스 봉입), IR(Infra-Red) 검출기 등이 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 광검출기와 같은 반도체 소자는 일반적으로 광변환 효율이 우수한 직접 천이 반도체(direct bandgap semiconductor)를 이용하여 제작될 수 있다. 또는, 광검출기는 구조가 다양하여 가장 일반적인 구조로는 p-n 접합을 이용하는 pin형 광검출기와, 쇼트키접합(Schottky junction)을 이용하는 쇼트키형 광검출기와, MSM(Metal Semiconductor Metal)형 광검출기 등이 있다.
포토 다이오드(Photodiode)는 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있고, pn접합 또는 pin 구조로 이루어진다. 포토 다이오드는 역바이어스 혹은 제로바이어스를 가하여 동작하게 되며, 광이 포토 다이오드에 입사되면 전자와 정공이 생성되어 전류가 흐른다. 이때 전류의 크기는 포토 다이오드에 입사되는 광의 강도에 거의 비례할 수 있다.
광전지 또는 태양 전지(solar cell)는 포토 다이오드의 일종으로, 광을 전류로 변환할 수 있다. 태양 전지는, 발광소자와 동일하게, 상술한 구조의 제1 도전형 반도체층과 활성층 및 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다.
또한, p-n 접합을 이용한 일반적인 다이오드의 정류 특성을 통하여 전자 회로의 정류기로 이용될 수도 있으며, 초고주파 회로에 적용되어 발진 회로 등에 적용될 수 있다.
또한, 상술한 반도체 소자는 반드시 반도체로만 구현되지 않으며 경우에 따라 금속 물질을 더 포함할 수도 있다. 예를 들어, 수광 소자와 같은 반도체 소자는 Ag, Al, Au, In, Ga, N, Zn, Se, P, 또는 As 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있으며, p형이나 n형 도펀트에 의해 도핑된 반도체 물질이나 진성 반도체 물질을 이용하여 구현될 수도 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 발광소자; 및
    상기 발광소자를 덮는 투광부재를 포함하고,
    상기 투광부재는 불소계 수지를 포함하고,
    상기 발광소자는 100nm 내지 420nm의 파장 범위에서 메인 피크를 갖고,
    상기 불소계 수지는 플루오르(F)와 수소(H)를 포함하고,
    상기 플루오르(F)와 수소(H)의 중량비는 1:0.0140 내지 1:0.0302이며,
    상기 투광부재는 제1 상면과 제2 상면을 포함하며,
    상기 투광부재의 상기 제1 상면은 상기 발광소자의 상면보다 높고,
    상기 투광부재의 상기 제2 상면은 상기 발광소자의 상기 상면보다 낮으며,
    상기 기판의 상면에서 상기 발광소자의 상기 상면까지의 거리와 상기 발광소자의 상기 상면에서 상기 투광부재의 상기 제1 상면까지의 거리의 비는 1:0.5 내지 1:1.5 인 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불소계 수지는 폴리테트라 플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(Poly Chloro Tri Fluoro Ethylene, PCTFE), 폴리플루오린화비닐리덴(Polyvinylidene fluoride, PVDF), 클로로트리플루오르에틸렌 (Ethylene chlorotrifluoroethylene, ECTFE), 에틸렌테트라플루오르에틸렌ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene), 퍼플루오르알콕시(perfluoroalkoxy, PFA), 플루오르네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 비닐리덴플루오라이드(Tetra fluoro ethylene Hexa fluoro propylene Vinylidene fluoride, THV) 중 적어도 하나를 포함하는 발광소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 투광부재는 테트라플루오로에틸렌(TFE), 헥사플루오로프로필렌(HFP), 비닐리덴플루오로라이드(VDF) 중 적어도 둘을 포함하는 발광소자 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비닐리덴플루오로라이드(VDF)는 전체 불소계 수지 함량의 10중량% 내지 80중량% 인 발광소자 패키지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 비닐리덴플루오로라이드(VDF)와 상기 헥사플루오로프로필렌(HFP) 의 중량비는 1:0.75 내지 1:1인 발광소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 불소계 수지는 브롬(Br) 또는 요오드(I)를 포함하고,
    상기 브롬(Br) 또는 요오드(I)의 중량%는 상기 수소의 중량%보다 작은 발광소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 불소계 수지는 전자빔 조사에 의해 경화되고,
    상기 불소계 수지에 조사되는 전자빔의 흡수선량은 150 kGy 내지 200 kGy인 발광소자 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는,
    제1 도전형 반도체층, 활성층, 및 제2 도전형 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
    상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극; 및
    상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 포함하는 발광소자 패키지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 발광소자는 상기 활성층의 측면, 상기 제2 도전형 반도체층의 측면에 배치되는 절연층을 포함하고,
    상기 제1 도전형 반도체층의 측면은 상기 투광부재와 직접 접촉하는 발광소자 패키지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 상기 상면에서 상기 발광소자의 상기 상면까지의 상기 거리와 상기 기판의 상기 상면에서 상기 투광부재의 상기 제1 상면까지의 거리의 비는 1:1.5 내지 1:2.5인 발광소자 패키지.
KR1020180105358A 2018-09-04 2018-09-04 발광소자 패키지 KR102598500B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180105358A KR102598500B1 (ko) 2018-09-04 2018-09-04 발광소자 패키지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180105358A KR102598500B1 (ko) 2018-09-04 2018-09-04 발광소자 패키지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200027270A KR20200027270A (ko) 2020-03-12
KR102598500B1 true KR102598500B1 (ko) 2023-11-06

Family

ID=69803244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180105358A KR102598500B1 (ko) 2018-09-04 2018-09-04 발광소자 패키지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102598500B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220036681A (ko) 2020-09-16 2022-03-23 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 그 제조 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011204840A (ja) 2010-03-25 2011-10-13 Toshiba Corp 半導体発光装置及びその製造方法
JP2014133857A (ja) 2012-12-13 2014-07-24 Fujifilm Corp 封止用樹脂組成物、封止用フィルム、配線基板
CN105778850A (zh) * 2016-03-24 2016-07-20 汕头市骏码凯撒有限公司 一种紫外光led封装胶及其制备方法
JP2017120837A (ja) * 2015-12-28 2017-07-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 紫外線発光装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101657448B1 (ko) * 2012-06-01 2016-09-30 엘지디스플레이 주식회사 유기전자장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011204840A (ja) 2010-03-25 2011-10-13 Toshiba Corp 半導体発光装置及びその製造方法
JP2014133857A (ja) 2012-12-13 2014-07-24 Fujifilm Corp 封止用樹脂組成物、封止用フィルム、配線基板
JP2017120837A (ja) * 2015-12-28 2017-07-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 紫外線発光装置
CN105778850A (zh) * 2016-03-24 2016-07-20 汕头市骏码凯撒有限公司 一种紫外光led封装胶及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200027270A (ko) 2020-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102401826B1 (ko) 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 조명장치
KR102390828B1 (ko) 반도체 소자
JP7403797B2 (ja) 半導体素子およびこれを含む半導体素子パッケージ
JP7178712B2 (ja) 半導体素子
KR20180131336A (ko) 발광소자 패키지 및 광원 장치
US11335843B2 (en) Semiconductor device package
US11227973B2 (en) Semiconductor device
US11355674B2 (en) Semiconductor device package
KR102564198B1 (ko) 반도체 소자
KR102598500B1 (ko) 발광소자 패키지
KR102533825B1 (ko) 반도체 소자
EP3490012B1 (en) Semiconductor device
KR102531150B1 (ko) 광학렌즈 및 이를 포함하는 반도체 소자 패키지
KR20200027269A (ko) 발광 소자 패키지
KR102509089B1 (ko) 반도체 소자 패키지
KR102509075B1 (ko) 반도체 소자 패키지
KR102512841B1 (ko) 반도체 소자
KR102465061B1 (ko) 반도체 소자
KR102430086B1 (ko) 반도체 소자
KR102644793B1 (ko) 발광소자 패키지
KR102413223B1 (ko) 발광소자 패키지
KR20170125587A (ko) 반도체 소자 패키지
KR102400338B1 (ko) 반도체 소자 및 이를 포함하는 반도체 소자 패키지
KR20210029001A (ko) 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 살균 모듈
KR20200077180A (ko) 발광 소자 패키지

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant