KR20080030584A - 반도체 발광 장치 패키지 구조 - Google Patents

반도체 발광 장치 패키지 구조 Download PDF

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Abstract

반도체 발광 장치 패키지 구조는, 기판, 서브 마운트, 반도체 발광 다이 및 패키지 물질을 포함한다. 상기 기판은 상측 표면과 바닥 표면을 형성한다. 제1 홈부가 상기 기판의 상기 상측 표면에 형성되며, 제2 홈부는 상기 기판의 바닥 표면에 형성된다. 상기 제1 홈부는 상기 제2 홈부를 통과하며 상기 제2 홈부와 접촉한다. 돌출부가 상기 상측 표면 상의 상기 제1 홈부의 가장자리를 따라 형성된다. 상기 서브 마운트는 제1 표면을 형성하며, 적어도 하나의 반도체 발광 다이는 상기 제1 표면 상에 고정된다. 상기 패키지 물질은 상기 돌출부의 내측을 채우는데 사용된다.
발광 장치, LED, 발광 다이, 서브 마운트, 홈, 전극

Description

반도체 발광 장치 패키지 구조{PACKAGE STRUCTURE OF SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은 반도체 발광 장치 패키지 구조에 관한 것이며, 더욱 특정적으로는, 반도체 발광 다이들을 위한 멀티칩 모듈 단일 패키지 구조에 관한 것이다.
오랜 수명 기간, 가벼운 중량, 낮은 전력 소비, 및 수은의 배제라는 이점들로 인하여, 발광 다이오드(light-emitting diode; LED)와 같은 반도체 발광 장치들은, 이상적인 광원이 되었으며 또한 그것들은 점차 발전해가고 있다. LED는 정보, 통신, 가전 제품들, 차량들, 신호등, 광고 게시판, 및 조명 시장을 포함하는 많은 영역들에서 적용될 수 있다.
하지만, 최근의 고출력 반도체 발광 장치들은 일정시간 동안의 연속적인 조명 이후 과열되는 문제에 직면하고 있다. 더욱이, 최근의 반도체 발광 장치 패키지 구조들은 일반적으로 과도한 열저항(heat resistance) 문제에 직면하고 있으며, 이러한 과도한 열저항은 조명의 출력과 효율에 영향을 미친다. 따라서, 통상의 반도체 발광 장치 패키지 구조들은 간단하게 열싱크(heat sink)를 제공함으로써 발광 장치의 온도를 감소시킬 수 없다. 따라서, 패키지 구조와 열발산 모듈 사이의 과도한 열저항 문제를 해결할 수 있도록 높은 열발산 효율을 갖는 패키지 구조를 제공 할 필요가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 선행 기술의 문제점을 해결할 수 있도록 반도체 발광 다이들을 위한 반도체 발광 장치 패키지 구조를 제공하는 것이다.
바람직한 실시예로서, 본 발명의 반도체 발광 장치 패키지 구조는, 기판, 평탄한 서브 마운트(flat sub-mount), 적어도 하나의 반도체 발광 다이 모듈(semiconductor light-emitting die module), 및 패키지 물질을 포함한다. 상기 기판은 상측 표면과 바닥 표면을 형성하며, 제1 홈(first recess)이 상측 표면 상에 형성되며, 제2 홈(second recess)이 바닥 표면 상에 형성된다. 상기 제2 홈은, 상기 제1 홈에 의해 통과되어지며 상기 제1 홈과 서로 연결된다. 또한, 돌출부(protrusion)가 제1 홈의 가장자리를 따라 상기 상측 표면 상에 형성되며, 복수의 외측 전극이 상기 상측 표면 상에 배치된다. 상기 평탄한 서브 마운트는, 상기 제2 홈에 연결되며 각각의 제1 표면 및 각각의 제2 표면을 형성한다. 상기 평탄한 서브 마운트는 상기 제1 홈 내에서 부분적으로 노출된다. 적어도 하나의 반도체 발광 다이 각각은 바닥부 및 내측 전극을 포함하며, 상기 적어도 하나의 반도체 발광 다이는 상기 제1 홈 내에서 부분적으로 노출되는 상기 서브 마운트의 제1 표면에 설치된다. 추가로, 상기 패키지 물질이, 상기 적어도 하나의 반도체 발광 다이를 커버하도록 상기 돌출부 내에 채워진다.
본 발명의 사상은, 여러 도면들에 도시된 바람직한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 통상의 당업자에게 의심의 여지 없이 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치 패키지 구조의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치 패키지 구조의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치 패키지 구조의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치 패키지 구조의 단면도이다.
본 발명은 반도체 발광 다이들(semiconductor light-emitting dies)을 위한 반도체 발광 장치 패키지 구조를 제공한다. 바람직한 실시예들이 이하에서 기술된다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 발광 장치 패키지 구조를 도시한다. 이러한 실시예에서, 반도체 발광 장치 패키지 구조(1)는, 기판(11), 서브 마운트(sub-mount; 12), 및 적어도 하나의 반도체 발광 다이(13)를 포함한다. 상기 기판은 상측 표면(111)을 구비하며, 복수의 외측 전극들(17)이 상기 상측 표면(111) 상에 배치된다. 또한, 상기 서브 마운트(12)는 제1 표면(121)을 구비하며, 적어도 하나의 반도체 발광 다이(13)는 그것의 바닥 표면(131)의 내측 전극을 통하여 서브 마운트(12)의 제1 표면에 설치된다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시예의 반도체 발광 장치 패키지 구조의 단면도를 도시한다. 반도체 발광 장치 패키지 구조(1)는, 기판(11), 서브 마운트(12), 적어도 하나의 반도체 발광 다이(13), 및 패키지 물질(14)을 포함한다. 상기 기판(11)의 상측 표면(111)은 제1 홈(first recess; 1111)을 구비하며, 바닥 표면(112)이 기판(11)에 형성된다. 또한, 제2 홈(second recess; 1121)은, 제1 홈(1111)에 의해 통과되어지며 제1 홈(1111)과 서로 연결된다. 상기 서브 마운트(12)는 제2 홈(1121) 내에 수용되며, 제2 표면(122)이 서브 마운트(12)에 형성되며, 서브 마운트(12)의 제1 표면(121)이 제1 홈(1111) 내에서 노출되고, 돌출부(16)는 제1 홈(1111)의 가장자리를 따라 상측 표면(111) 상에 형성된다. 상기 적어도 하나의 반도체 발광 다이(13)는 제1 홈(1111) 내에서 부분적으로 노출된 서브 마운트(12)의 제1 표면(121)에 설치되는 바닥(131)을 구비한다. 상기 패키지 물질(14)이 돌출부(16) 안으로 채워져 적어도 하나의 반도체 발광 다이(13)를 커버한다. 또한, 상기 적어도 하나의 반도체 발광 다이(13)는 와어어들(wores)을 통하여 상측 표면(111) 상의 외측 전극들(17)에 전기적으로 연결되는 내측 전극들을 구비한다. 본 실시예에서, 적어도 하나의 반도체 발광 다이(13)의 내측 전극들은 외측 전극들(17)에 직렬로 연결된다. 하지만, 전극들의 연결은 본 발명의 목적을 달성하는 병렬 연결일 수 있다.
열전도성 페이스트(heat conductive paste; 15)가 서브 마운트(12)와 제1 홈(1111)의 바닥 사이에 배치되어 제1 기판(11)과 서브 마운트(12)를 결합시킨다.
도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일 실시예의 반도체 발광 장치 패키지 구조의 단면도를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 평탄한 서브 마운트(12)의 제2 표면(122)은 기판(11)의 바닥 표면(112)과 평행하다. 또한, 열전도성 페이스트(15)가 평탄한 서브 마운트(12)의 제2 표면(122) 아래에 코팅되어 서브 마운트(12)의 제2 표면(122)과 기판(11)의 바닥 표면(112)이 하나의 평면을 구성하도록 한다.
도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 일 실시예의 반도체 발광 장치 패키지 구조의 단면도를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 평탄한 서브 마운트(12)의 제2 표면(122)은 기판(11)의 바닥 표면(112)에 평행하다. 또한, 열전도성 페이스트(15)가 기판(11)의 바닥 표면(112) 아래에 코팅되어 서브 마운트(12)의 제2 표면(122)과 기판(11)의 바닥 표면(112)이 하나의 평면을 구성하도록 한다.
명백하게, 본 발명은 높은 열발산 효율(heat dissipating efficiency)을 갖는 패키지 구조를 제공하며, 상기 패키지 구조는 적어도 하나의 반도체 발광 장치를 포장하는데 사용된다. 또한, 본 발명의 패키지 구조는 또한 고출력의 반도체 발광 장치에 의해 발생된 열을 제거하도록 열전달 장치와 통합되게 사용될 수 있으며, 이에 의해 패키지 구조와 열발산 모듈의 상호접속부에서의 과도한 열저항 문제를 해결할 수 있다.
상기 예와 설명에 의해, 본 발명의 특징들 및 사상들이 바람직하게 잘 기술된다. 본 발명의 기술 분야의 당업자는, 본 발명의 요지를 유지한 채로 수많은 수정들 및 변경들이 제공됨을 알 수 있을 것이다. 따라서, 상기의 기술들은 첨부된 청구항들의 경계들 및 범위들로 제한되어 해석되지 않아야 한다.

Claims (10)

  1. 상측 표면과 바닥 표면이 형성되어 있으며, 상기 상측 표면에 제1 홈이 형성되고 상기 바닥 표면에 제2 홈이 형성되며, 상기 제2 홈은 상기 제1 홈에 의해 통과되어지며 상기 제1 홈과 서로 연결되고, 상기 제1 홈의 가장자리를 따라 상기 상측 표면에 돌출부가 형성되며, 상기 상측 표면 상에 복수의 외측 전극들이 배치되고, 주입 몰딩(injection molding)에 의해 형성되지 않은 기판;
    상기 제2 홈에 연결되고, 개별의 제1 표면과 개별의 제2 표면을 형성하며, 상기 서브 마운트가 상기 제1 홈 내에서 부분적으로 노출되도록 상기 제2 홈 내에 수용되는 평탄한 서브 마운트;
    바닥부와 내측 전극을 포함하며, 상기 제1 홈 내에서 부분적으로 노출된 상기 서브 마운트의 상기 제1 표면 상에 설치되는 적어도 하나의 반도체 발광 다이; 및
    상기 돌출부 내에 채워져 상기 적어도 하나의 반도체 발광 다이를 커버하는 패키지 물질;을 포함하는, 반도체 발광 장치 패키지 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 홈의 바닥의 크기는 상기 제2 홈의 상측의 크기보다 더 작으며, 상기 제1 홈과 상기 제2 홈 사이에는 하나의 숄더(shoulder)가 형성된, 반도체 발광 장치 패키지 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 서브 마운트의 상기 제1 표면과 상기 숄더 사이의 결합을 보조하도록 상기 숄더 상에 접착 페이스트가 코팅되는, 반도체 발광 장치 패키지 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판은, 금속 물질, 세라믹 물질, 연성 회로 보드(flexible circuit board), 또는 경성 회로 보드(hard circuit board)에 의해 구성되는, 반도체 발광 장치 패키지 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서브 마운트는 반도체에 의해 구성되는, 반도체 발광 장치 패키지 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 평탄한 서브 마운트의 상기 제2 표면은 상기 기판의 상기 바닥 표면에 평행한, 반도체 발광 장치 패키지 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 평탄한 서브 마운트의 상기 제2 표면과 상기 바닥 표면은 하나의 평면 을 구성하는, 반도체 발광 장치 패키지 구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 반도체 발광 다이는 백광 다이오드(white light diode)인, 반도체 발광 장치 패키지 구조.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 반도체 발광 다이는 청광 다이오드(blue light diode)를
    포함하는, 반도체 발광 장치 패키지 구조.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 반도체 발광 다이는 적어도 하나의 적광 다이오드, 적어도 하나의 청광 다이오드, 및 적어도 하나의 녹광 다이오드(green light diode)를 포함하는, 반도체 발광 장치 패키지 구조.
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