KR20110080319A - 발광 소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 발광 소자는 몸체; 상기 몸체의 표면에 절연층; 상기 절연층 상에 형성된 적어도 하나의 전극; 상기 전극에 연결되는 발광 다이오드; 및 상기 절연층 상에 반사층을 포함한다.
Description
실시예는 발광 소자 및 그 발광 소자 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자이다. 최근 발광 다이오드는 휘도가 점차 증가하게 되어 디스플레이용 광원, 자동차용 광원 및 조명용 광원으로 사용이 증가하고 있으며, 형광 물질을 이용하거나 다양한 색의 발광 다이오드를 조합함으로써 효율이 우수한 백색 광을 발광하는 발광 다이오드도 구현이 가능하다.
발광 다이오드의 휘도 및 성능을 더욱 향상시키기 위해 광 추출 구조를 개선하는 방법, 활성층의 구조를 개선하는 방법, 전류 퍼짐을 향상하는 방법, 전극의 구조를 개선하는 방법, 발광 다이오드 패키지의 구조를 개선하는 방법 등 다양한 방법들이 시도되고 있다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.
실시예는 발광 효율이 향상된 발광 소자를 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자는 몸체; 상기 몸체의 표면에 절연층; 상기 절연층 상에 형성된 적어도 하나의 전극; 상기 전극에 연결되는 발광 다이오드; 및 상기 절연층 상에 반사층을 포함한다.
실시예에 따른 발광 소자 제조방법은 몸체의 표면에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층 상에 적어도 하나의 전극을 형성하는 단계; 상기 절연층 및 상기 전극 상에 반사층을 형성하는 단계; 및 상기 몸체 상에 발광 다이오드를 형성하는 단계를 포함한다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
실시예는 발광 효율이 향상된 발광 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'단면의 단면도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 발광 소자의 상면도이다.
도 4 내지 도 10은 제1 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 제2 실시예에 따른 발광 소자의 상면도이다.
도 12는 제3 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 13은 제4 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A'단면의 단면도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 발광 소자의 상면도이다.
도 4 내지 도 10은 제1 실시예에 따른 발광 소자의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 제2 실시예에 따른 발광 소자의 상면도이다.
도 12는 제3 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
도 13은 제4 실시예에 따른 발광 소자의 단면도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들에 따른 발광 소자 및 그 발광 소자 제조방법에 대해 설명한다.
<제1 실시예>
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'단면의 단면도이고, 도 3은 상기 발광 소자(100)의 상면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 발광 소자(100)는 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 표면에 실리콘 옥사이드(SixOy)로 형성된 절연층(12)과, 상기 몸체(10) 상에 배치되는 적어도 하나의 발광 다이오드(20)와, 상기 몸체(10) 상에 배치되어, 상기 발광 다이오드(20)와 전기적으로 연결되는 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과, 상기 절연층(12)의 상면에 적어도 일부 영역이 접촉하며 상기 발광 다이오드(20)의 방출광을 반사시키는 반사층(40)을 포함한다.
또한, 도 2에 도시된 것처럼, 상기 발광 소자(100)는 상기 발광 다이오드(20)를 밀봉하는 봉지재(50)와, 상기 봉지재(50) 상에 렌즈(60)를 더 포함할 수도 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사층(40)은 아래에 접촉되는 층의 재질에 따라 그 반사율이 변화할 수 있다. 이러한 현상은 두 층 사이의 굴절률 차이, 상기 반사층(40) 아래에 접촉되는 층의 표면 형상 등에 기인할 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층(40)이 티타늄(Ti) 및 은(Ag)이 순차적으로 적층된 Ti/Ag층이고, 상기 절연층(12)이 실리콘 옥사이드(SiO2)로 형성되고, 상기 제1,2 전극(31,32)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au)이 순차적으로 적층된 Ti/Cu/Ni/Au층인 경우, 상기 반사층(40) 아래에 상기 절연층(12)이 접촉되는 경우보다 상기 제1,2 전극(31,32)이 접촉되는 경우에 상기 반사층(40)의 반사율이 낮을 수 있다. 즉, 상기 반사층(40)은 아래에 금(Au)이 접촉하는 경우보다, 실리콘 옥사이드(SiO2)가 접촉하는 경우에 더 높은 반사율을 가진다.
따라서, 실시예에서는 상기 반사층(40)이 상기 제1,2 전극(31,32)에 접촉되는 면적을 줄이고, 상기 반사층(40)이 상기 절연층(12)과 접촉되는 면적을 늘림으로써, 상기 반사층(40)의 반사 효율을 향상시키고, 상기 발광 소자(100)의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 상기 발광 소자(100)의 구성 요소 및 그 작용에 대해 상세히 설명한다.
상기 몸체(10)는 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), AlOx, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO) 및 PCB(Printed Circuit Board) 기판, 각종 수지 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(10)는 예를 들어, 사출 성형에 의해 형성되거나, 다수 개의 층을 적층하여 형성될 수 있다.
상기 몸체(10)가 실리콘(Si) 몸체인 경우, 상기 몸체(10)에 도전형 도펀트를 주입하는 방식으로 제너(zener) 다이오드 등의 보호 소자를 집적 회로 형태로 형성할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(10)에는 상부가 개방되도록 캐비티(15)가 형성될 수 있다. 상기 캐비티(15)는 예를 들어, 사출 성형에 의해 형성되거나, 에칭에 의해 형성될 수 있다.
상기 캐비티(15)는 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 그 내측면은 수직한 측면이거나 경사진 측면이 될 수 있다. 상기 경사진 측면은 실리콘(Si) 재질로 형성된 상기 몸체(10)에 습식 식각(Wet Etching)을 실시하여 형성된 경우, 50°내지 60°의 경사를 가질 수 있다.
또한, 상기 캐비티(15)의 표면 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상 일 수 있다.
상기 몸체(10)의 표면에는 상기 절연층(12)이 형성될 수 있다.
상기 절연층(12)은 상기 몸체(10)가 상기 제1,2 전극(31,32), 반사층(40) 또는 외부 전원 등과 전기적으로 쇼트되는 것을 방지한다. 따라서, 상기 몸체(10)가 AlN, AlOx 등의 절연체로 형성되는 경우에, 상기 절연층(12)은 형성되지 않을 수도 있다.
상기 절연층(12)은 예를 들어, Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3 등으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되어 형성될 수 있으며, 바람직하게는 실리콘 옥사이드(SiO2 ,SixOy)로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 절연층(12)은 상기 몸체(10)가 실리콘(Si) 재질로 형성된 경우 열적 산화(thermal oxidation) 방법에 의해 실리콘 산화막(Silicon Oxide Film)의 형태로 형성될 수 있다. 또는 상기 절연층(12)은 스퍼터링(Sputtering), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 전자빔(E-beam) 증착 등의 방법에 의해 증착되어 형성될 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 절연층(12)은 상기 몸체(10)의 표면의 전 영역에 형성되거나, 적어도 상기 제1,2 전극(31,32) 및 반사층(40)이 형성되는 영역에 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 절연층(12) 상에는 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)이 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(31) 및 상기 제2 전극(32)은 양극과 음극으로 전기적으로 분리되어, 상기 발광 다이오드(20)에 전원을 제공할 수 있다. 한편, 상기 발광 소자(1)의 설계에 따라, 상기 제1,2 전극(31,32) 외에 복수 개의 전극이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1,2 전극(31,32)은 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1,2 전극(31,32)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au)이 순차적으로 적층된 Ti/Cu/Ni/Au층 일 수 있다.
즉, 상기 제1,2 전극(31,32)의 최하층에는 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta)과 같이 상기 절연층(12)과의 접착력이 우수한 재질이 적층되고, 상기 제1,2 전극(31,32)의 최상층에는 금(Au)과 같이 와이어(Wire) 등이 용이하게 부착되며, 전기 전도성이 우수한 재질이 적층되고, 상기 제1,2 전극(31,32)의 최상층과 최하층 사이에는 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등으로 형성되는 확산 방지층(diffusion barrier layer)이 적층될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1,2 전극(31,32)은 도금 방식, 증착 방식, 포토리소그래피 등을 이용하여 선택적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 도 1 및 도 3에 도시된 것처럼, 상기 제1,2 전극(31,32)의 혼동 없이 구분하기 위해, 상기 몸체(10)에는 캐쏘드 마크(cathode mark)(70)가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(10)의 상면의 상기 절연층(12), 제1 전극(31) 및 제2 전극(32) 상에는 상기 반사층(40)이 형성될 수 있다. 상기 반사층(40)은 상기 발광 다이오드(20)의 방출광을 효율적으로 반사시킬 수 있는 위치, 예를 들어, 상기 몸체(10)의 캐비티(15) 내부에 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사층(40)이 전기 전도성을 가지는 경우, 상기 제1,2 전극(31,32)이 서로 전기적으로 쇼트되지 않도록, 상기 반사층(40)은 제1 반사층(41)과 제2 반사층(42)으로 전기적으로 분리될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 반사층(41) 및 제2 반사층(42)은 각각 제1 전극(31)과 제2 전극(32)으로 기능할 수 있다.
상기 반사층(40)은 다층 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어, 티타늄(Ti) 및 은(Ag)이 순차적으로 적층된 Ti/Ag층 일 수 있다.
즉, 상기 반사층(40)의 하층은 상기 절연층(12) 또는 제1,2 전극(31,32)과의 접착력이 우수한 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 반사층(40)의 상층은 높은 반사율을 가지는 알루미늄(Al), 은(Ag), 팔라듐(Pd) 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
그런데, 상기 반사층(40)은 아래에 접촉되는 층의 재질에 따라 그 반사율이 변화할 수 있다. 이러한 현상은 두 층 사이의 굴절률 차이, 상기 반사층(40) 아래에 접촉되는 층의 표면 형상 등에 기인할 수 있다.
예를 들어, 상기 반사층(40)이 티타늄(Ti) 및 은(Ag)이 순차적으로 적층된 Ti/Ag층이고, 상기 절연층(12)이 실리콘 옥사이드(SixOy)로 형성되고, 상기 제1,2 전극(31,32)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au)이 순차적으로 적층된 Ti/Cu/Ni/Au층인 경우, 상기 반사층(40) 아래에 상기 절연층(12)이 접촉되는 경우보다 상기 제1,2 전극(31,32)이 접촉되는 경우에 상기 반사층(40)의 반사율이 낮을 수 있다.
구체적으로는, 상기 반사층(40) 아래에 상기 제1,2 전극(31,32)의 최상층에 적층된 금(Au)이 접촉하는 경우에는 상기 반사층(40)의 반사율은 90% 이하를 가진다. 반면에, 상기 반사층(40) 아래에 실리콘 옥사이드(SixOy)로 형성된 상기 절연층(12)이 접촉하는 경우에는 상기 반사층(40)의 반사율은 거의 100%에 가까운 값을 가진다.
따라서, 실시예에서는 도 1 및 도 3에 도시된 것처럼, 상기 반사층(40)의 적어도 일부가 상기 절연층(12)과 접촉하도록 형성됨으로써, 상기 반사층(40)의 반사율을 향상시킬 수 있다.
또한, 실시예에서는 상기 반사층(40)을 반사율을 더욱 향상시키기 위해, 상기 제1,2 전극(31,32)의 형태를 변형함으로써, 상기 반사층(40)이 상기 제1,2 전극(31,32)에 접촉되는 면적을 줄이는 한편, 상기 반사층(40)이 상기 절연층(12)과 접촉되는 면적을 늘릴 수 있다.
예를 들어, 상기 제1,2 전극(31,32)은 각각 전극몸체부(31a,32a)와 상기 전극몸체부(31a,32a)로부터 돌출된 연장부(31b,32b)를 포함하도록 형성될 수 있다. 상기 연장부(31b,32b)의 너비는 상기 전극몸체부(31a,32a)의 너비보다 작을 수 있으며, 상기 몸체(10)의 캐비티(15) 내에는 상기 연장부(31b,32b) 만이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 연장부(31b,32b)에는 와이어(21,22)가 접합되어, 상기 제1,2 전극(31,32)을 상기 발광 다이오드(20)와 전기적으로 연결할 수 있다.
이에 따라, 상기 반사층(40)은 상기 연장부(31b,32b)가 배치된 영역을 제외하고 상기 절연층(12)과 직접 접촉하도록 형성될 수 있으므로, 상기 반사층(40)의 반사 효율이 향상될 수 있게 된다.
한편, 상기 반사층(40)이 상기 제1,2 전극(31,32)과 접촉하는 제1 영역의 면적이 상기 절연층(12)과 접촉하는 제2 영역의 면적보다 작도록 상기 제1,2 전극(31,32)은 다양한 형상을 가지도록 설계될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 상기 반사층(40)이 상기 절연층(12)과 접촉하는 면적은 예를 들어, 상기 몸체(10)의 상면의 면적의 5% 내지 100%의 면적이 되도록 설계될 수 있다.
상기 발광 다이오드(20)는 상기 몸체(10) 상에 탑재될 수 있다. 상기 몸체(10)가 상기 캐비티(15)를 포함하는 경우, 상기 발광 다이오드(20)는 상기 캐비티(15) 내에 탑재될 수 있다.
상기 발광 다이오드(20)는 상기 발광 소자(100)의 설계에 따라 적어도 하나가 상기 몸체(10) 상에 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자(100)가 복수 개 탑재된 경우, 복수 개의 발광 소자(100)에 전원을 공급하는 복수 개의 전극 및 복수 개의 반사층이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 다이오드(20)는 상기 몸체(10)의 절연층(12) 상에 직접 탑재되거나, 칩패드(33) 상에 탑재될 수도 있다. 상기 칩패드(33)는 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1,2 전극(31,32)과 동일한 재질을 가질 수 있다.
한편, 상기 반사층(40)이 상기 발광 다이오드(20)가 탑재되는 영역에도 형성된 경우에는, 상기 발광 다이오드(20)가 상기 반사층(40) 상에 형성될 수도 있다.
상기 발광 다이오드(20)는 골드틴(AuSn), 레드틴(PbSn), 인듐(In) 등의 솔더 물질을 이용해 상기 칩패드(33), 상기 몸체(10)의 절연층(12) 및 반사층(40) 중 어느 하나와 용이하게 부착될 수 있다.
상기 발광 다이오드(20)는 예를 들어, 적색, 녹색 또는 청색의 빛을 방출하는 적색, 녹색 또는 청색 발광 다이오드 중 적어도 어느 하나 일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한, 상기 발광 다이오드(20)는 복수 개가 상기 몸체(10) 상에 탑재될 수도 있다.
상기 발광 다이오드(20)는 상기 와이어(21,22)에 의해 상기 제1,2 전극(31,32)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 와이어(21,22)는 상기 제1,2 전극(31,32)의 상기 연장부(31b,32b)에 일단이 접합되고, 타단이 상기 발광 다이오드(20)에 접합될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이때, 상기 제1,2 전극(31,32)과 상기 와이어(21,22)가 용이하게 접합할 수 있도록, 상기 와이어(21,22) 접합부에는 상기 반사층(40)이 형성되지 않을 수 있다.
다만, 상기 반사층(40)이 양호한 전기 전도성을 가지고, 상기 제1,2 반사층(41,42)이 전기적으로 분리되어 있는 경우, 상기 와이어(21,22)는 상기 제1 반사층(41) 및 제2 반사층(42)에 각각 접합될 수도 있다. 이 경우, 상기 제1,2 전극(31,32)으로부터 제공되는 전원은 상기 제1,2 반사층(41,42)을 통해 상기 발광 다이오드(20)로 전달될 수 있다.
한편, 상기 발광 소자(100)의 전극이 복수개가 형성된 경우, 상기 반사층(40)도 전기적으로 분리된 복수 개의 반사층을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(15)는 상기 봉지재(50)로 충진될 수 있다. 즉, 상기 봉지재(50)는 상기 발광 다이오드(20)를 밀봉하도록 형성될 수 있다.
상기 봉지재(50)는 실리콘 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 형광체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 몸체(10) 상에는 상기 렌즈(60)가 형성될 수 있다.
도 2에 따르면, 상기 렌즈(60)는 돔(Dome) 형상을 가지도록 도시되었으나, 상기 렌즈(60)는 상기 발광 소자(100)의 설계에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다. 그리고, 이에 따라, 상기 렌즈(60)는 상기 발광 다이오드(20)의 방출광의 배광을 다양하게 조절할 수 있다.
이하, 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 다만, 앞에서 설명한 것과 중복되는 설명에 대해서는 생략한다.
도 4 내지 도 10은 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 몸체(10)의 표면에 상기 절연층(12)을 형성한다. 이때, 상기 몸체(10)에는 상기 캐비티(15)가 형성될 수 있다.
상기 몸체(10)는 예를 들어, 사출 성형에 의해 형성되거나, 다수 개의 층을 적층하여 형성될 수 있으며, 상기 캐비티(15)는 상기 몸체(10)의 사출 성형 시 형성되거나, 추가적인 에칭 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 몸체(10)의 절연층(12) 상에는 상기 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)이 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(31) 및 상기 제2 전극(32)은 양극과 음극으로 전기적으로 분리되어, 상기 발광 다이오드(20)에 전원을 제공할 수 있다.
상기 제1,2 전극(31,32)은 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1,2 전극(31,32)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au)이 순차적으로 적층된 Ti/Cu/Ni/Au층 일 수 있다.
상기 제1,2 전극(31,32)은 도금 방식, 증착 방식, 포토리소그래피 등을 이용하여 선택적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1,2 전극(31,32)은 각각 전극몸체부(31a,32a)와 상기 전극몸체부(31a,32a)로부터 돌출된 연장부(31b,32b)를 포함하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 것처럼, 상기 연장부(31b,32b)는 상기 몸체(10)의 캐비티(15) 내에 배치될 수 있으며, 상기 전극몸체부(31a,32a)는 상기 캐비티(15)의 외부에 배치될 수 있다. 다만, 상기 제1,2 전극(31,32)의 형상에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(31b,32b)에는 후속 공정에서 상기 와이어(21,22)가 접합되어, 상기 제1,2 전극(31,32)을 상기 발광 다이오드(20)와 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 몸체(10)의 절연층(12) 상의 상기 발광 다이오드(20)가 부착될 영역에는 칩패드(33)가 형성될 수 있다. 상기 칩패드(33)는 금(Au), 구리(Cu), 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 중 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 제1,2 전극(31,32)과 동일한 재질을 가질 수 있다.
도 7 및 도 9를 참조하면, 상기 몸체(10)의 상면의 상기 절연층(12), 제1 전극(31) 및 제2 전극(32) 상에는 상기 반사층(40)이 형성될 수 있다. 상기 반사층(40)은 상기 발광 다이오드(20)의 방출광을 효율적으로 반사시킬 수 있는 위치, 예를 들어, 적어도 상기 몸체(10)의 캐비티(15) 내부에 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사층(40)은 증착 방식, 도금 방식, 포토리소그래피 중 적어도 하나를 사용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사층(40) 아래에 상기 절연층(12)이 접촉되는 경우보다 상기 제1,2 전극(31,32)이 접촉되는 경우에 상기 반사층(40)의 반사율이 낮을 수 있다.
따라서, 실시예에서는, 상기 반사층(40)의 적어도 일부가 상기 절연층(12)과 접촉하도록 형성됨으로써, 상기 반사층(40)의 반사율을 향상시킬 수 있다.
상기 반사층(40)이 전기 전도성을 가지는 경우, 상기 제1,2 전극(31,32)이 서로 전기적으로 쇼트되지 않도록, 상기 반사층(40)은 제1 반사층(41)과 제2 반사층(42)으로 전기적으로 분리될 수 있다.
또한, 상기 반사층(40)은 상기 발광 다이오드(20)가 부착되는 영역, 상기 와이어(21,22)가 접합되는 영역에는 형성되지 않을 수도 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사층(40)은 다층 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어, 티타늄(Ti) 및 은(Ag)이 순차적으로 적층된 Ti/Ag층 일 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 몸체(10) 상에 상기 발광 다이오드(20)를 탑재할 수 있다. 그리고, 상기 발광 다이오드(20)를 상기 제1,2 전극(31,32)과 와이어(21,22) 등에 의해 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 발광 다이오드(20)는 상기 몸체(10)의 절연층(12) 상에 직접 탑재되거나, 상기 반사층(40) 상에 탑재되거나, 상기 칩패드(33) 상에 탑재될 수 있다. 이때, 상기 발광 다이오드(20)는 골드틴(AuSn), 레드틴(PbSn), 인듐(In) 등의 솔더 물질을 이용해 상기 칩패드(33), 상기 몸체(10)의 절연층(12) 및 반사층(40) 중 어느 하나와 용이하게 부착될 수 있다.
상기 와이어(21,22)는 상기 제1,2 전극(31,32)에 직접 접합되거나, 상기 제1,2 반사층(41,42)에 접합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 8 및 도 10을 참조하면, 상기 몸체(10)의 캐비티(15)에 상기 발광 다이오드(20)를 밀봉하도록 봉지재(50)를 형성하고, 상기 몸체(10) 및 상기 봉지재(50) 상에 렌즈(60)를 형성하여, 상기 발광 소자(100)를 제공할 수 있다.
<제2 실시예>
이하, 제2 실시예에 따른 발광 소자(100B)에 대해 구성 요소를 중심으로 상세히 설명한다. 제2 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
제2 실시예에 따른 발광 소자(100B)는 제1 전극 및 제2 전극의 구조를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)와 동일하다.
도 11은 제2 실시예에 따른 발광 소자(100B)의 상면도이다.
도 11을 참조하면, 상기 발광 소자(100B)는 캐비티(115)가 형성된 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 표면에 실리콘 옥사이드(SixOy)로 형성된 절연층(112)과, 상기 몸체(110) 상에 배치되는 발광 다이오드(120)와, 상기 캐비티(115)의 외부에 배치되어, 상기 발광 다이오드(120)와 전기적으로 연결되는 제1 전극(131) 및 제2 전극(132)과, 상기 캐비티(115) 내부 및 외부에 형성되어 상기 제1,2 전극(131,132)과 상기 발광 다이오드(20)를 서로 전기적으로 연결시키는 한편, 상기 발광 다이오드(20)의 방출광을 반사시키는 제1 반사층(141) 및 제2 반사층(142)를 포함하는 반사층(140)을 포함할 수 있다.
상기 제1,2 전극(131,132)은 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)와는 다르게, 연장부가 상기 캐비티(115) 내부에 형성되지 않는다.
즉, 상기 제1,2 전극(131,132)은 상기 몸체(110)의 캐비티(115) 외부에 배치되며, 상기 제1,2 반사층(141,142)을 통해 상기 발광 다이오드(120)에 전원을 제공할 수 있다.
상기 캐비티(115) 내부에 배치된 상기 제1,2 반사층(141,142)은 상기 절연층(112)과 접촉하여 높은 반사율을 가질 수 있다. 특히, 상기 제1,2 전극(131,132)이 상기 캐비티(115) 내에 배치되지 않으므로, 상기 제1,2 반사층(141,142)이 상기 절연층(112)과 접촉하는 면적이 넓어지므로, 상기 발광 소자(100B)의 발광 효율이 향상될 수 있다.
<제3 실시예>
이하, 제3 실시예에 따른 발광 소자(100C)에 대해 구성 요소를 중심으로 상세히 설명한다. 제3 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
제3 실시예에 따른 발광 소자(100C)는 몸체의 형상 및 캐비티의 존부를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)와 동일하다.
도 12는 제3 실시예에 따른 발광 소자(100C)의 단면도이다.
도 12를 참조하면, 상기 발광 소자(100C)는 몸체(210)와, 상기 몸체(210)의 표면에 실리콘 옥사이드(SixOy)로 형성된 절연층(212)과, 상기 몸체(210) 상에 배치되는 발광 다이오드(220)와, 상기 몸체(210) 상에 배치되어 상기 발광 다이오드(220)와 전기적으로 연결되는 제1 전극(231) 및 제2 전극(232)과, 상기 절연층(212)의 상면에 적어도 일부 영역이 접촉하며, 상기 발광 다이오드(220)의 방출광을 반사시키는 반사층(240)을 포함한다.
또한, 상기 발광 소자(100C)는 상기 발광 다이오드(220)를 밀봉하는 봉지재(250)와, 상기 봉지재(250) 상에 렌즈(260)를 더 포함할 수도 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(210)는 캐비티를 포함하지 않으며, 상기 몸체(210)의 상면은 편평하게 형성될 수 있다.
상기 반사층(240)은 상기 발광 다이오드(220)의 방출광을 효율적으로 반사할 수 있는 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층(240)은 상기 발광 다이오드(220)의 주변부를 포함하는 상기 몸체(10)의 상면에 포함될 수 있다.
상기 반사층(240)은 상기 절연층(212)이 아래에 접촉되는 경우에, 상기 제1,2 전극(231,232)이 아래에 접촉되는 경우에 비해 반사율이 높을 수 있다.
따라서, 상기 제1,2 전극(231,232)의 구조는 상기 반사층(240) 및 상기 절연층(212)이 접촉하는 면적이 넓도록 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 제1,2 전극(231,232)의 구조에 대해 한정하지는 않는다.
<제4 실시예>
이하, 제4 실시예에 따른 발광 소자(100D)에 대해 구성 요소를 중심으로 상세히 설명한다. 제4 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 제1 실시예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
제4 실시예에 따른 발광 소자(100D)는 전극의 구조 및 발광 다이오드의 종류를 제외하고는 상기 제1 실시예에 따른 발광 소자(100)와 동일하다.
도 13은 제4 실시예에 따른 발광 소자(100D)의 단면도이다.
도 13을 참조하면, 상기 발광 소자(100D)는 캐비티(15)가 형성된 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 표면에 실리콘 옥사이드(SixOy)로 형성된 절연층(12)과, 상기 몸체(10) 상에 배치되는 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)과, 상기 제1 전극(31) 상에 발광 다이오드(20)와, 상기 절연층(12) 및 상기 제1,2 전극(31,32) 상에 형성되어 상기 발광 다이오드(20)의 방출광을 반사시키는 제1 반사층(141) 및 제2 반사층(142)를 포함하는 반사층(140)을 포함할 수 있다.
상기 발광 다이오드(20)는 복수의 전극이 수직 관계를 가지며 배치된 수직형 발광 소자일 수 있으며, 예를 들어, 도시된 것처럼, 하나의 와이어(22)가 상기 제2 전극(32)에 전기적으로 연결되고, 상기 발광 다이오드(20)의 하면이 상기 제1 전극(31)과 전기적으로 연결될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 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.
100 : 발광 소자 10 : 몸체 12 : 절연층
15 : 몸체의 캐비티 20 : 발광칩 31,32 : 전극
40 : 반사층 21,22 : 와이어
15 : 몸체의 캐비티 20 : 발광칩 31,32 : 전극
40 : 반사층 21,22 : 와이어
Claims (20)
- 몸체;
상기 몸체의 표면에 형성된 절연층;
상기 절연층 상에 형성된 적어도 하나의 전극;
상기 전극에 연결되는 발광 다이오드; 및
상기 절연층 상에 반사층을 포함하는 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 절연층은 실리콘 옥사이드(SixOy)를 포함하는 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 반사층은 상기 절연층 및 상기 전극 상에 형성되는 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 반사층은 상기 절연층의 상면에 적어도 일부 영역이 접촉하는 발광 소자. - 제 3항에 있어서,
상기 반사층의 반사율은 상기 반사층이 상기 전극 상에 형성된 경우보다 상기 절연층 상에 형성된 경우에 더 높은 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 반사층은 티타늄(Ti)과 은(Ag)이 적층된 구조를 갖는 발광 소자. - 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
상기 전극은 최상층에 금(Au)을 포함하는 발광 소자. - 제 7항에 있어서,
상기 전극은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au)이 적층된 구조를 갖는 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 몸체에는 캐비티가 형성된 발광 소자. - 제 9항에 있어서,
상기 전극은 전극몸체부와 상기 전극몸체부로부터 돌출되어 상기 캐비티 내에 배치되는 연장부를 포함하며, 상기 반사층은 상기 연장부 및 상기 절연층 상에 형성된 발광 소자. - 제 9항에 있어서,
상기 전극은 상기 캐비티의 외부에 형성되며, 상기 반사층은 상기 캐비티의 외부 및 내부에 형성되어 상기 전극과 상기 발광 다이오드가 연결되는 발광 소자. - 제 10항에 있어서,
일단이 상기 연장부에 접합되고, 타단이 상기 발광 다이오드에 접합되는 적어도 하나의 와이어를 포함하는 발광 소자. - 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
일단이 상기 반사층에 연결되고, 타단이 상기 발광 다이오드에 연결되는 적어도 하나의 와이어를 포함하는 발광 소자. - 제 1항에 있어서,
상기 반사층은 분리되어 형성되는 복수개의 반사층을 포함하는 발광 소자. - 제 3항에 있어서,
상기 반사층은 상기 복수의 전극 상에 형성되는 제1 영역 및 상기 절연층 상에 형성되는 제2 영역을 포함하며, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역보다 큰 발광 소자. - 제 4항에 있어서,
상기 반사층이 상기 절연층에 접촉하는 면적은 상기 몸체의 상면의 면적의 5% 내지 100%의 면적인 발광 소자. - 몸체의 표면에 절연층을 형성하는 단계;
상기 절연층 상에 적어도 하나의 전극을 형성하는 단계;
상기 절연층 및 상기 전극 상에 반사층을 형성하는 단계; 및
상기 몸체 상에 발광 다이오드를 형성하는 단계를 포함하는 발광 소자 제조방법. - 제 17항에 있어서,
상기 반사층은 도금 방식, 증착 방식, 포토리소그래피 방식 중 적어도 하나에 의해 형성되는 발광 소자 제조방법. - 제 17항에 있어서,
상기 절연층은 열적 산화(thermal oxidation) 방법, 스퍼터링(Sputtering), PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 전자빔(E-beam) 증착 중 적어도 하나의 방법에 의해 형성되는 발광 소자 제조방법. - 제 17항에 있어서,
상기 몸체는 실리콘 옥사이드(SixOy)를 포함하며, 상기 반사층은 티타늄(Ti)과 은(Ag)을 포함하고, 상기 전극은 금(Au)을 포함하여 형성되는 발광 소자 제조방법.
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