KR20060114526A - 발광소자 패키지 - Google Patents

발광소자 패키지 Download PDF

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Abstract

발광소자 패키지가 개시된다. 개시된 발광소자 패키지는 발광소자; 이 발광소자가 적재되며, 발광소자로부터 발생되는 열을 외부로 방열시키는 패키지 몸체; 패키지 몸체에 일체로 형성되는 제1 전극; 및 패키지 몸체에 삽입되는 제2 전극;을 구비한다.

Description

발광소자 패키지{Light emitting device package}
도 1은 종래 발광소자 패키지를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 패키지 몸체를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 패키지 몸체를 일부 절개하여 도시한 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 구현예들을 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110... 패키지 몸체 112... 제1 전극
115... 캐비티 116... 제1 홈
117... 제2 홈 120... 제2 전극
130...발광소자 140... 서브마운트
160... 절연물질 170... 본딩와이어
본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것으로, 상세하게는 단순한 공정으로 제 작할 수 있고, 제작비용을 절감할 수 있으며, 신뢰성이 향상된 발광소자 패키지에 관한 것이다.
도 1은 종래 발광소자 패키지의 부분 단면도이다. 도 1을 참조하면, 발광소자(12)는 그 하부에 마련되어 상기 발광소자(12)로부터 발생되는 열을 외부로 방열시키는 히트싱크(heat sink,14)에 부착된다. 여기서, 상기 발광소자(12)는 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode) 또는 레이저 다이오드(LD; Laser Diode) 등이 될 수 있다. 그리고, 상기 히트싱크(14)는 금속과 같이 열전도성이 우수한 물질로 이루어진다. 상기 히트싱크(14)의 외부에는 플라스틱(plastic)이나 폴리머(polymer) 등으로 이루어진 패키지 하우징(package housing,10)이 상기 히트싱크를 둘러싸도록 마련되어 있다. 상기 발광소자(12)의 상면은 금(Au) 등으로 이루어진 본딩 와이어(18)에 의하여 전극(16)과 전기적으로 연결된다.
그러나, 상기와 같은 발광소자 패키지는 서로 다른 물질로 이루어진 히트싱크(14)와 패키지 하우징(10)이 접합되어 제작되므로, 패키지 제작 공정이 복잡하게 되고, 제작시간 및 비용 또한 증대되는 문제점이 있다. 그리고, 상기 히트싱크(14)와 패키지 하우징(10)은 서로 다른 열팽창계수를 가지는 물질로 이루어지게 되므로, 열적 환경(thermal environment)에서는 히트싱크(14)와 패키지 하우징(10) 사이의 계면(interface)에서 접합성이 떨어질 염려가 있으며, 이에 따라 패키지의 신뢰성이 떨어지게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 단순한 공정으로 제작할 수 있고, 제작비용을 절감할 수 있으며, 신뢰성이 향상된 개선된 구조의 발광소자 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 구현예에 따른 발광소자 패키지는,
발광소자;
상기 발광소자가 적재되며, 상기 발광소자로부터 발생되는 열을 외부로 방열시키는 패키지 몸체;
상기 패키지 몸체에 일체로 형성되는 제1 전극; 및
상기 패키지 몸체에 삽입되는 제2 전극;을 구비한다.
여기서, 상기 패키지 몸체는 구리(Cu) 또는 구리 합금(Cu alloy) 등과 같은 금속 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 패키지 몸체는 OFHC(Oxygen Free High Conductivity) 구리 또는 구리-텅스텐(Cu-W) 합금으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 전극은 OFHC 구리, 구리 합금 또는 KOVAR 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 패키지 몸체의 상부에는 소정 형상의 캐비티(cavity)가 형성되어 있으며, 상기 발광소자는 상기 캐비티의 바닥면에 적재되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 캐비티의 바닥면에는 적재되는 발광소자의 형태에 대응하는 소정 형상의 제1 홈이 형성될 수 있으며, 상기 캐비티의 외곽에 위치한 상기 캐비티 몸체의 상면에는 렌즈의 적재를 위한 소정 형상의 제2 홈이 형성될 수 있다.
상기 제2 전극은 상기 패키지 몸체를 관통하여 상기 캐비티의 바닥면으로부터 노출되도록 마련될 수 있으며, 이때 상기 제2 전극과 패키지 몸체 사이에는 세라믹 또는 글라스와 같은 절연물질이 개재되는 것이 바람직하다.
상기 패키지 몸체의 전표면에는 반사 코팅막이 형성될 수 있다. 한편, 상기 반사 코팅막은 상기 캐비티의 측면 및 바닥면에만 형성될 수도 있다. 상기 반사 코팅막은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 2는 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 패키지 몸체를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 패키지 몸체를 일부 절개하여 도시한 사시도이다. 그리고, 도 4는 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 발광소자 패키지는 발광소자(130)와, 상기 발광소자(130)가 적재되는 패키지 몸체(110)와, 상기 패키지 몸체(110)에 일체로 형성되는 제1 전극(112)과, 상기 패키지 몸체(110)에 삽입되는 제2 전극(120)을 구비한다.
본 실시예에서는 상기 패키지 몸체(110) 상에 적재되는 발광소자(130)로서 도 4에 도시된 바와 같이 플립 칩 본딩 공정(flip chip bonding process)이 적용되는 발광소자(130)가 일 예로서 사용되었다. 상기 발광소자(130)에는 본딩되는 면에 한 쌍의 제1 및 제2 전극층(미도시), 예를 들면 p형 및 n형 전극층이 마련되게 된다. 여기서, 상기 발광소자(130)는 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode) 또 는 레이저 다이오드(LD; Laser Diode) 등이 될 수 있다.
상기 발광소자(130)가 적재되는 패키지 몸체(110)는 일체형으로 마련된다. 여기서, 상기 패키지 몸체(110)는 발광소자(130)로부터 발생되는 열을 방열시키는 히트싱크의 역할을 하는 동시에 상기 히트싱크를 둘러싸는 패키지 하우징의 역할을 하게 된다. 이에 따라, 상기 발광소자(130)로부터 발생되는 열은 상기 패키지 몸체 (110)전체를 통하여 외부로 방열되게 된다. 이러한 패키지 몸체(130)는 열전도성이 우수한 구리(Cu) 또는 구리 합금(Cu alloy) 등과 같은 금속물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 패키지 몸체(110)는 OFHC(Oxygen Free High Conductivity) 구리 또는 구리-텅스텐(Cu-W) 합금으로 이루어질 수 있다.
상기 패키지 몸체(110)의 상부에는 소정 형상의 캐비티(cavity,115)가 형성되어 있으며, 상기 발광소자(130)는 상기 캐비티(115)의 바닥면 상에 적재된다. 상기 캐비티(115)의 바닥면에는 적재되는 발광소자(130)의 형태 또는 크기(dimension)에 따라 소정 형상의 제1 홈(116)이 형성될 수도 있다. 한편, 상기 발광소자(130)와 캐비티(115)의 바닥면 사이에는 발광소자(130)로부터 발생되는 열을 패키지 몸체(110)로 전달하는 동시에 후술하는 제1 및 제2 전극(112,120)과 상기 발광소자(130)를 전기적으로 연결하는 서브마운트(submount,140)가 개재된다. 이러한 서브마운트(140)는 세라믹이나 실리콘(Si) 등으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 캐비티(115)의 외곽에 위치하는 상기 패키지 몸체(110)의 상면에는 렌즈(lens)의 적재가 용이하도록 소정 형상의 제2 홈(117)이 형성될 수도 있다.
상기 발광소자(130)에 전류를 인가하기 위한 한 쌍의 전극 중 제1 전극(112) 은 상기 패키지 몸체(110)에 일체로 형성되어 있다. 따라서, 상기 제1 전극(112)은 패키지 몸체(110)와 마찬가지로 열전도성이 우수한 구리(Cu) 또는 구리 합금(Cu alloy) 등과 같은 금속물질로 이루어지게 된다. 상기 제1 전극(112)은 서브마운트(140)를 통하여 발광소자(130)의 제1 전극층(미도시)에 전류를 인가하게 된다.
그리고, 상기 발광소자(130)에 전류를 인가하기 위한 한 쌍의 전극 중 제2 전극(120)은 상기 패키지 몸체(110)에 끼워지게 된다. 여기서, 상기 제2 전극(120)은 그 단부가 상기 패키지 몸체(110)의 캐비티(115) 바닥면으로부터 노출되도록 마련된다. 여기서, 상기 제2 전극(120)의 단부는 상기 캐비티(115)의 바닥면으로부터 돌출되게 마련되거나 상기 캐비티(115)의 바닥면과 동일한 높이로 마련된다. 상기 제2 전극(120)은 본딩 와이어(bonding wire,170)에 의해 서브마운트(140)와 전기적으로 연결되어 상기 발광소자(130)의 제2 전극층(미도시)에 전류를 인가하게 된다. 여기서, 도면에는 도시되어 있지 않지만 상기 서브마운트(140) 상에는 본딩 와이어(170)가 부착되는 패드(pad)와 발광소자(130)의 제2 전극층을 전기적으로 연결하는 배선이 형성되어 있다. 상기 제2 전극(120)은 전기전도성이 우수한 OFHC 구리, 구리 합금 또는 KOVAR 합금으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제2 전극(120)과 패키지 몸체(110) 사이에는 제2 전극(120)과 패키지 몸체(110) 사이의 절연을 위하여 세라믹 또는 글라스 등과 같은 절연물질(160)이 개재되어 있다.
상기 패키지 몸체(110)의 전표면에는 반사 코팅막(미도시)이 형성될 수 있다. 한편, 상기 반사 코팅막은 상기 캐비티(115)의 내벽을 이루는 캐비티(115)의 측면 및 바닥면에만 형성될 수도 있다. 이때, 상기 반사 코팅막이 형성되는 패키지 몸체(110)의 표면은 거울과 같이 매끄럽거나 소정의 거칠기(roughness)를 가지도록 가공될 수 있다. 여기서, 상기 반사 코팅막은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al) 등으로 이루어질 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에서는 히트싱크 및 패키지 하우징의 역할을 하는 패키지 몸체(110)가 일체로 제작됨으로써 발광소자 패키지의 제조공정을 단순화시킬 수 있고, 또한 제조 공정의 시간 및 비용을 절감할 수 있게 된다. 또한, 종래 히트싱크와 패키지 하우징 사이의 계면에서 발생될 수 있는 문제가 해결되므로, 발광소자 패키지의 신뢰성이 향상될 수 있다. 그리고, 상기 패키지 몸체(110) 전체가 열전도도가 좋은 금속물질로 이루어져 있으므로 열방출 측면에서도 종래 발광소자 패키지에 비하여 우수하다.
도 5는 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 일체로 형성된 패키지 몸체(110)의 상부에는 소정 형상의 캐비티(115)가 형성되어 있으며, 이 캐비티(115)의 바닥면 상에 발광소자(230)가 적재된다. 여기서, 상기 발광소자(230)의 하면 및 상면에는 각각 한 쌍의 제1 및 제2 전극층(미도시)이 마련되어 있다. 상기 캐비티(115)의 바닥면에는 발광소자(230)의 형태 또는 크기에 따라 소정 형상의 제1 홈(116)이 형성될 수 있으며, 상기 캐비티(115)의 외곽에 위치한 패키지 몸체(110)의 상면에는 렌즈의 적재를 위한 소정 형상의 제2 홈(117)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 발광소자(230)의 하면과 캐비티(115) 바닥면 사이에는 실리콘(Si)이나 구리 플레이트와 같은 전도성 기판 (240)이 개재되어 있다.
상기 패키지 몸체(110)에는 제1 전극(112)이 일체로 형성되어 있으며, 제2 전극(120)은 상기 패키지 몸체(110)에 끼워지도록 설치된다. 이때, 상기 제2 전극(120)과 패키지 몸체(110) 사이에는 절연물질(160)이 개재되어 있다. 그리고, 상기 제2 전극(120)은 본딩 와이어(270)에 의해 상기 발광소자(230)의 상면에 전기적으로 연결된다.
상기와 같은 구조에서, 상기 제1 전극(112)은 상기 전도성 기판(240)을 통하여 발광소자(230)의 하면에 형성된 제1 전극층에 전류를 인가하게 되며, 상기 제2 전극(120)은 본딩 와이어(270)를 통하여 상기 발광소자(230)의 상면에 형성된 제2 전극층에 전류를 인가하게 된다.
이상의 실시예에서는 일체형으로 형성된 패키지 몸체 상에 두가지 종류의 발광소자가 적재되는 경우가 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 패키지 몸체 상에 다양한 종류의 발광소자가 적재될 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 발광소자 패키지에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 히트싱크 및 패키지 하우징의 역할을 하는 패키지 몸체가 일체로 제작됨으로써 발광소자 패키지의 제조공정을 단순화시킬 수 있고, 또한 제조 공정의 시간 및 비용을 절감할 수 있게 된다.
둘째, 종래 발광소자 패키지의 히트싱크와 패키지 하우징 사이의 계면에서 발생되는 문제가 해결될 수 있으므로, 발광소자 패키지의 신뢰성이 향상될 수 있다.
셋째, 패키지 몸체 전체가 열전도도가 좋은 금속물질로 이루어져 있으므로 열방출 측면에서 종래 발광소자 패키지에 비하여 우수하다.

Claims (14)

  1. 발광소자;
    상기 발광소자가 적재되며, 상기 발광소자로부터 발생되는 열을 외부로 방열시키는 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체에 일체로 형성되는 제1 전극; 및
    상기 패키지 몸체에 삽입되는 제2 전극;을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키지 몸체는 금속 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 패키지 몸체는 구리(Cu) 또는 구리 합금(Cu alloy)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 패키지 몸체는 OFHC(Oxygen Free High Conductivity) 구리 또는 구리-텅스텐(Cu-W) 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 OFHC 구리, 구리 합금 또는 KOVAR 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 패키지 몸체의 상부에는 소정 형상의 캐비티(cavity)가 형성되어 있으며, 상기 발광소자는 상기 캐비티의 바닥면에 적재되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 캐비티의 바닥면에는 적재되는 발광소자의 형태에 대응하는 소정 형상의 제1 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 캐비티의 외곽에 위치한 상기 캐비티 몸체의 상면에는 렌즈의 적재를 위한 소정 형상의 제2 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 상기 패키지 몸체를 관통하여 상기 캐비티의 바닥면으로부 터 노출되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 전극과 패키지 몸체 사이에는 절연물질이 개재되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 절연물질은 세라믹 또는 글라스인 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 패키지 몸체의 전표면에는 반사 코팅막이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 캐비티의 측면 및 바닥면에는 반사 코팅막이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 반사 코팅막은 은(Ag) 또는 알루미늄(Al)으로 이루어지는 것을 특징으 로 하는 발광소자 패키지.
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