KR20140075392A - 발광소자 패키지 및 백라이트 유닛 - Google Patents

발광소자 패키지 및 백라이트 유닛 Download PDF

Info

Publication number
KR20140075392A
KR20140075392A KR1020120143683A KR20120143683A KR20140075392A KR 20140075392 A KR20140075392 A KR 20140075392A KR 1020120143683 A KR1020120143683 A KR 1020120143683A KR 20120143683 A KR20120143683 A KR 20120143683A KR 20140075392 A KR20140075392 A KR 20140075392A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
emitting device
layer
lead frame
light
Prior art date
Application number
KR1020120143683A
Other languages
English (en)
Inventor
김하나
김병목
히로시 코다이라
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020120143683A priority Critical patent/KR20140075392A/ko
Publication of KR20140075392A publication Critical patent/KR20140075392A/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
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

실시예에 따른 발광소자 패키지는 캐비티가 형성된 몸체; 캐비티에 배치되는 발광소자; 발광소자와 전기적으로 연결되는 리드프레임; 및 리드프레임과 발광소자 사이에 배치되며, 전기절연성을 가지는 물질을 포함하는 제1층 및 제1층 위에 배치되며, 도전성 물질을 포함하여 리드프레임 및 발광소자와 연결되는 제2층을 포함하는 서브마운트;를 포함한다.

Description

발광소자 패키지 및 백라이트 유닛{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND BACKLIGHT UNIT THEREOF}
본 발명의 실시예는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 광의 형태로 변환시키는 소자로, 가정용 가전제품, 리모컨, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고 있으며, 점차 사용 영역이 넓어지고 있는 추세이다.
발광소자는 순방향전압 인가시 n층의 전자(electron)와 p층의 정공(hole)이 결합하여 전도대(Conduction band)와 가전대(Valance band)의 에너지 갭에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 LED가 되는 것이다.
질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
발광소자 패키지는 발광소자를 기판 상에 제작하고, 절단(sawing)공정인 다이 분리(dieseparation)를 통해 발광소자 칩을 분리한 후, 발광소자 칩을 패키지 몸체(package body)에 다이 본딩(diebonding)하고 와이어 본딩(wire bonding), 몰딩(molding)을 진행 후 테스트를 진행할 수 있다.
발광소자 칩의 제조공정과 패키징 공정이 별도로 진행됨에 따라 여러 복잡한 공정 및 여러 기판 등이 소요되는 문제가 발생할 수 있다.
발광소자 패키지는 발광소자에서 방출하는 빛을 효율적으로 외부로 방출하는 것이 중요한 문제일 수 있다. 따라서, 발광소자에서 발생된 광의 대부분을 외부로 방출하기 위한 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명의 실시예는 발광소자의 높이를 조절하여, 외부로 방출되는 광량을 높이는 발광소자 패키지를 제공한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 캐비티가 형성된 몸체; 캐비티에 배치되는 발광소자; 발광소자와 전기적으로 연결되는 리드프레임; 및 리드프레임과 발광소자 사이에 배치되며, 전기절연성을 가지는 물질을 포함하는 제1층 및 제1층 위에 배치되며, 도전성 물질을 포함하여 리드프레임 및 발광소자와 연결되는 제2층을 포함하는 서브마운트;를 포함한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 발광소자가 렌즈와 가깝도록 배치되어, 외부로 방출되는 광량을 극대화할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 발광소자와 리드프레임의 사이에 배치되는 서브마운트의 두께를 조절하여 외부로 방출되는 광량을 조절할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 서브마운트를 관통하는 연결부재가 발광소자의 전극과 연결되어, 전기전도의 신뢰성을 확보할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 몸체의 상면과 발광소자의 상면이 같은 수평선상에 위치하는 경우, 발광소자와 렌즈의 거리가 줄어들어, 외부로 방출되는 광량이 극대화될 수 있다.
도 1 은 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타낸 단면도,
도 2 는 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 나타내는 사시도,
도 3 은 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 광량변화를 도시한 그래프,
도 4 는 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타낸 단면도,
도 5 는 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타낸 단면도,
도 6 은 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타낸 단면도,
도 7 은 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면을 나타낸 단면도,
도 8a 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치를 도시한 사시도,
도 8b 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치를 도시한 단면도,
도 9 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함한 액정표시장치를 나타낸 개념도,
도 10 은 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함한 액정표시장치를 나타낸 개념도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
또한, 실시예에서 발광소자의 구조를 설명하는 과정에서 언급하는 각도와 방향은 도면에 기재된 것을 기준으로 한다. 명세서에서 발광소자를 이루는 구조에 대한 설명에서, 각도에 대한 기준점과 위치관계를 명확히 언급하지 않은 경우, 관련 도면을 참조하도록 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1 은 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)의 단면을 나타낸 단면도이고, 도 2 는 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2 를 참조하면, 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는 캐비티가 형성된 몸체(110), 일 영역이 캐비티에 배치되는 리드프레임(150), 캐비티에 배치되어 발광하는 발광소자(120) 및 리드프레임(150)과 발광소자(120) 사이에 배치되며, 전기절연성을 가지는 물질을 포함하는 제1층(144) 및 제1층(144) 위에 배치되며, 도전성 물질을 포함하여 리드프레임(150) 및 발광소자(120)와 연결되는 제2층(142)을 포함하는 서브마운트(140)를 포함할 수 있다.
몸체(110)는 내열성을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board), 세라믹 또는 에폭시 수지(EMC, Epoxy Molding Compounds)중 적어도 하나로 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 몸체(110)는 사출 성형, 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.
몸체(110)는 상면이 함몰되어 캐비티를 형성할 수 있다. 몸체(110)는 캐비티를 형성하는 내측면(112)이 경사면을 가질 수 있다. 몸체(110)는 캐비티를 형성하는 내측면(112)의 경사각에 따라 발광소자(120)에서 방출되는 광의 반사각이 달라질 수 있으며, 외부로 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있다. 몸체(110)는 리드프레임을 고정시킬 수 있다.
몸체(110)를 위에서 바라보면 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상으로 상면이 함몰될 수 있으며, 함몰된 형상은 모서리가 곡선인 형상일 수도 있으나, 이에 한정되지 아니한다.
몸체(110)는 캐비티를 형성하는 내측면(112)에 반사층(미도시)을 구비할 수 있다. 몸체(110)는 캐비티를 형성하는 내측면(112) 또는 바닥면이 반사도 높은 물질로 도포될 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.
상기 반사층(미도시)은 은(Ag), 구리(Cu), 금(Au) 또는 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으나, 그 물질에 한정하지 아니한다. 반사층(미도시)은 발광소자(120)에서 발생된 빛을 반사시켜 발광소자 패키지(100)의 외부로 방출시킬 수 있다.
리드프레임(150)은 몸체(110)의 일 영역에 배치될 수 있다. 예를 들어, 몸체(110)는 리드프레임(150)의 일 영역을 감싸듯 형성되어 리드프레임(150)을 고정할 수 있다.
리드프레임(150)은 발광소자(120)와 전기적으로 연결될 수 있다. 리드 프레임(150)은 일 영역이 몸체(110)의 캐비티 내에 위치할 수 있다. 리드프레임(150)는 제1 리드프레임(152) 및 제2 리드프레임(154)를 포함할 수 있다. 제1 리드프레임(152) 및 제2 리드프레임(154)은 전기적인 극성이 서로 다를 수 있다. 제1 리드프레임(152) 및 제2 리드프레임(154)은 발광소자(120)의 복수의 전극과 각각 연결될 수 있다. 제1 리드프레임(152) 및 제2 리드프레임(154)은 발광소자(120)에 전원을 공급할 수 있다.
제1 리드프레임(152) 및 제2 리드프레임(154)은 발광소자(120)에서 발생된 빛을 반사시켜 광효율을 증가시킬 수 있다. 제1 리드프레임(152) 및 제2 리드프레임(154)은 발광소자(120)에서 발생된 열을 흡수할 수 있다. 제1 리드프레임(152) 및 제2 리드프레임(154)은 서로 이격될 수 있다.
리드프레임(150)은 전기전도성이 있는 물질을 포함할 수 있다. 리드프레임(150)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P), 알루미늄(Al), 인듐(In), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 하프늄(Hf), 루테늄(Ru), 철(Fe) 중에서 하나 이상의 물질 또는 합금을 포함할 수 있다. 리드프레임(150)은 단층 또는 다층 구조를 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광소자(120)는 몸체(110)가 형성하는 캐비티 내에 배치되어 리드프레임(150)과 연결될 수 있다. 발광소자(120)는 제1 리드프레임(152) 및 제2 리드프레임(154)과 와이어 본딩(wire bonding) 방식, 플립 칩(flip chip) 방식 또는 다이 본딩 방식 중 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
발광소자(120)는 리드프레임(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 발광소자(120)는 리드프레임(150) 상에 배치될 수 있으며, 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 백색 등의 빛을 방출하는 발광 소자 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광 소자일 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광소자(120)는 빛을 발생시킬 수 있다. 발광소자(120)는 빛을 몸체(110)의 캐비티를 형성하는 내측면(112) 또는 바닥면에 조사(照射)할 수 있다. 발광소자(120)는 빛을 전후좌우로 발산시킬 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다. 발광소자(120)는 빛을 캐비티를 형성하는 내측면(112)과 리드프레임(150)에 조사하고, 그 반사된 광은 발광소자 패키지(100)의 상부로 방출될 수 있다.
발광소자(120)는 전기 단자들이 모두 상부 면에 형성된 수평형 타입(Horizontal type), 상하부 면에 형성된 수직형 타입(Vertical type), 또는 플립 칩 중의 하나일 수 있다.
발광소자(120)은 제1 반도체층(미도시), 활성층(미도시) 및 제2 반도체층(미도시)을 포함할 수 있고, 제1 반도체층(미도시)과 제2 반도체층(미도시) 사이에 활성층(미도시)이 개재되어 형성될 수 있다.
제1 반도체층(미도시) 및 제2 반도체층(미도시) 중 적어도 하나는 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층으로 구현될 수 있으며, 다른 하나는 n 형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 제1 반도체층(미도시)이 p 형 반도체층일 경우 제2 반도체층(미도시)은 n 형 반도체층일 수 있으며, 그 역도 가능하다.
p형 반도체층은 InxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN(Gallium nitride), AlN(Aluminium nitride), AlGaN(Aluminium gallium nitride), InGaN(Indium gallium nitride), InN(Indium nitride), InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba) 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
n형 반도체층은 예컨데, InxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN(Gallium nitride), AlN(Aluminium nitride), AlGaN(Aluminium gallium nitride), InGaN(Indium gallium nitride), InN(Indium nitride), InAlGaN, AlInN 등에서 선택될 수 있으며, 예를 들어, 규소(Si), 게르마늄(Ge), 주석(Sn), 셀레늄(Se), 텔루늄(Te)과 같은 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
제1 반도체층(미도시)과 제2 반도체층(미도시) 사이에는 활성층(미도시)이 개재될 수 있다. 활성층(미도시)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 단일 또는 다중 양자 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다.
활성층(미도시)이 양자우물구조로 형성된 경우, 예컨데, InxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1 -a- bN (0=a=1, 0=b=1, 0=a+b=1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 양자우물구조를 갖을 수 있다. 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(미도시)의 위 또는/및 아래에는 도전성 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전성 클래드층(미도시)은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 상기 활성층(미도시)의 밴드 갭보다는 큰 밴드 갭을 가질 수 있다.
서브마운트(140)는 발광소자(120)와 리드프레임(150)의 사이에 배치될 수 있다. 서브마운트(140)는 절연물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브마운트(140)는 실리콘(Si)을 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.
서브마운트(140)는 높이를 조절하여 발광소자 패키지(100)의 광출량을 조절할 수 있다. 서브마운트(140)는 발광소자(120)의 위치를 높여, 발광소자(120)와 발광소자 패키지(100)의 외부공간과의 거리를 줄임으로서, 빛이 통과하는 경로를 최소화할 수 있다.
서브마운트(140)는 복수개의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브마운트(140)는 리드프레임(150)과 접하도록 배치되는 제1층(144)과 제1층(144) 상에 배치되는 제2층(142)을 포함할 수 있다.
제1층(144)은 절연물질을 포함하고, 제2층(142)은 전기전도성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2층(142)은 금속재질로 제1층(144) 상에 도포될 수 있다. 제2층(142)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
제2층(142)은 서로 이격된 복수개의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2층(142)은 전기적 극성이 서로 다른 두 개의 층이 수평적으로 중첩하도록 배치될 수 있다. 제2층(142)은 발광소자(120)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제2층(142)은 리드프레임(150)으로부터 전원을 공급받아, 그를 발광소자(120)에 공급할 수 있다.
서브마운트의 높이(T1)는 400㎛ 내지 445㎛일 수 있다. 서브마운트의 높이(T1)가 400㎛ 이하인 경우, 광 경로 단축으로 인한 발광소자 패키지(100)의 광량 향상 효과가 떨어질 수 있고, 서브마운트의 높이(T1)가 445㎛ 이상인 경우에는 발광소자(120)가 몸체(110)가 형성하는 캐비티에서 너무 높은 위치에 배치되게 되어, 외부의 충격에 파손될 우려가 발생될 수 있다.
[표1]
Figure pat00001
[표2]
Figure pat00002

상기 표 1 및 표 2 는 서브마운트(140)의 두께에 따른 발광소자 패키지(100)의 파워의 변화량을 나타내고 있다. 빛의 파워와 광도는 다른 요소인 온도, 또는 출력에 대한 변화를 배제한 경우, 비례한다.
표 1 을 참조하면, 파워(Po) 변화율은 발광소자(120)에서 발생된 광이 발광소자 패키지(100)의 외부로 방출되면서 감소하는 량을 나타낸다. 서브마운트(140)의 두께가 275㎛ 인 경우보다 서브마운트(140)의 두께가 375㎛인 경우, 파워변화율이 더 감소하는 것을 볼 수 있다.
표 2 를 참조하면, 서브마운트(140)의 두께가 증가함에 따라서, 파워 변화율을 보면, 발광소자(120)에서 발생한 빛이 발광소자 패키지(100)의 외부로 방출됨에 따라 파워가 감소하는 정도가 적어지는 것을 확인할 수 있다.
도 3 의 그래프에서, x축은 서브마운트(140)의 두께이고, y축은 파워 감소율이다. 도 3 을 참조하면, 서브마운트(140)의 두께가 증가함에 따라서, 파워 감소율은 -45에서 -35까지 증가하는 것을 보아, 서브마운트(140)의 두께가 증가할수록 발광소자 패키지(100)의 광량은 증가함을 확인할 수 있다.
서브마운트(140)의 높이(T1)는 몸체(110)가 형성하는 캐비티의 깊이의 4/7 내지 9/14 배일 수 있다. 캐비티의 깊이는 리드프레임(150)의 상면으로부터 몸체(110)의 상면까지의 거리일 수 있다. 서브마운트의 높이(T1)가 캐비티의 깊이의 4/7배 이하인 경우, 광 경로 단축으로 인한 발광소자 패키지(100)의 광량 향상 효과가 떨어질 수 있고, 서브마운트의 높이(T1)가 캐비티의 깊이의 9/14배 이상인 경우에는 발광소자(120)가 몸체(110)가 형성하는 캐비티에서 너무 높은 위치에 배치되게 되어, 외부의 충격에 파손될 우려가 발생될 수 있다.
봉지재(130)는 발광소자(120)를 감싸도록 몸체(110)가 형성하는 캐비티에 충진될 수 있다. 봉지재(130)는 광투과 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 요소수지, 아크릴 수지 또는 광투과 실리콘 수지 중에서 하나 또는 복수로 형성될 수 있다. 봉지재(130)는 캐비티 내에 충진된 후, 이를 자외선 또는 열 경화하는 방식으로 형성될 수 있다. 봉지재(130)는 형광체를 포함할 수 있다.
형광체(미도시)는 발광소자(120)에서 방출되는 광의 파장에 따라 종류가 선택되어 발광소자 패키지(100)가 백색광을 구현하도록 할 수 있다.
봉지재(130)에 포함되어 있는 형광체(미도시)는 발광소자(120)에서 방출되는 광의 파장에 따라 청색 발광 형광체, 청록색 발광 형광체, 녹색 발광 형광체, 황녹색 발광 형광체, 황색 발광 형광체, 황적색 발광 형광체, 오렌지색 발광 형광체, 및 적색 발광 형광체 중 하나 이상일 수 있다.
형광체(미도시)는 발광소자(120)가 발출하는 제1 빛에 여기되어, 제2 빛을 생성할 수 있다. 예를 들어, 발광소자(120)가 발생시킨 빛이 형광체의 색과 혼색됨에 따라 발광소자 패키지(100)는 백색 빛을 제공할 수 있다.
발광소자(120)가 녹색 발광 다이오드인 경우는 magenta 형광체 또는 청색과 적색의 형광체(미도시)를 혼용하고, 발광소자(120)가 적색 발광 다이오드인 경우는 Cyan 형광체 또는 청색과 녹색 형광체를 혼용하여, 발광소자 패키지(100)가 백색빛을 방출하도록 할 수 있다.
형광체(미도시)는 YAG계, TAG계, 황화물계, 실리케이트계, 알루미네이트계, 질화물계, 카바이드계, 니트리도실리케이트계, 붕산염계, 불화물계, 인산염계 등의 공지된 것일 수 있다.
도 4 내지 도 6 은 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지를 도시한 단면도이다.
도 4 를 참조하면, 발광소자 패키지(200)는 제2층(142)과 리드프레임(150)이 와이어로 연결될 수 있다.
서브마운트(140)의 제2층(142)은 전기적 극성이 서로 다른 두개의 층을 포함할 수 있다. 제2층(142)의 전기적 극성이 서로 다른 두개의 층은 수평적으로 중첩할 수 있다.
제2층(142)의 전기적 극성이 서로 다른 두개의 층은 제1 리드프레임(152) 또는 제2 리드프레임(154)과 각각 연결될 수 있다. 제2층(142)과 리드프레임(150)은 와이어를 연결하는 방식으로 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 제2층(142)과 리드프레임(150)을 잇는 와이어는 금(Au)을 포함할 수 있으나, 그 물질에 한정되지 아니한다.
도 5 를 참조하면, 발광소자 패키지(300)는 제2층(142)과 리드프레임(150)은 연결부재(170)에 의하여 연결될 수 있다.
서브마운트(140)의 제2층(142)은 제1층(144)에 수직적으로 형성된 비아홀을 통하여 리드프레임(150)과 연결될 수 있다. 서브마운트(140)의 제1층(144)의 비아홀에는 연결부재(170)가 배치될 수 있다.
연결부재(170)는 전기전도성을 가지는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연결부재(170)는 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 하나 이상의 물질을 포함할 수 있으나, 그 물질에 한정하지 아니한다.
연결부재(170)는 리드프레임(150)으로부터 공급받은 전원을 제2층(142)에 전달할 수 있다. 제2층(142)은 연결부재(170)로부터 공급받은 전원을 발광소자(120)에 공급할 수 있다.
도 6 를 참조하면, 발광소자(120)의 상면(a)은 몸체(110)의 상면(b)와 같은 수평선 상에 위치할 수 있다. 발광소자(120)는 몸체(110)의 상면(b)과 동일한 높이에 배치되어, 발광소자 패키지(400)의 광량 감소량을 최소화할 수 있다.
발광소자 패키지(400)는 몸체(110)의 캐비티를 덮는 렌즈(180)를 더 포함할 수 있다. 렌즈(180)는 유리(glass)로 형성될 수 있으나, 그 물질에 한정하지 아니한다. 렌즈(180)는 고정부(190)로 고정될 수 있다. 렌즈(180)는 곡률을 가지고, 발광소자 패키지(400)의 지향각을 조절할 수 있다.
고정부(190)는 몸체(110)의 상면에 배치될 수 있다. 고정부(190)는 렌즈(180)를 캐비티의 상부에 고정할 수 있다. 고정부(190)는 렌즈(180)와 발광소자(120)간의 거리를 조절할 수 있다.
도 7 을 참조하면, 발광소자 패키지(500)는 플립칩 형태의 발광소자(120)를 포함할 수 있다. 발광소자는 복수개의 반도체층 및 상기 복수개의 반도체층과 연결되는 복수개의 전극을 포함할 수 있다.
플립칩 형태의 발광소자(120)는 복수개의 반도체층과 연결되는 전극들이 리드프레임(150)과 대향할 수 있다. 발광소자(120)는 제2층(142)과 연결될 수 있다. 발광소자(120)의 전극과 제2층(142)은 범프볼(195)로 연결될 수 있다.
발광소자(120)의 전극은 연결부재(170)와 연결될 수 있다. 연결부재(170)는 발광소자(120)의 전극과 리드프레임(150)을 연결할 수 있다.
도 8a 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치를 도시한 사시도이고, 도 8b 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치를 도시한 단면도이다.
도 8a 및 도 8b 를 참고하면, 조명장치(600)는 몸체(610), 몸체(610)와 체결되는 커버(630) 및 몸체(610)의 양단에 위치하는 마감캡(650)을 포함할 수 있다. 도 8b 는 조명장치의 C-C' 단면을 도시한 단면도이다
몸체(610)의 하부면에는 발광소자 패키지(644)와 인쇄회로기판(642)을 포함하는 발광소자 모듈(640)이 배치되며, 몸체(610)는 발광소자 패키지(644)에서 발생된 열이 몸체(610)의 상부면을 통해 외부로 방출할 수 있도록 전도성 및 열발산 효과가 우수한 재질로 형성될 수 있으며 예를 들어, 금속으로 형성될 수 있다.
발광소자 패키지(644)는 인쇄회로기판(642) 상에 다색, 다열로 실장되어 어레이를 이룰 수 있으며, 동일한 간격으로 실장되거나 또는 필요에 따라서 다양한 이격 거리를 가지고 실장될 수 있어 밝기 등을 조절할 수 있다. 이러한 인쇄회로기판(642)으로 MCPCB(Metal Core PCB) 또는 FR4 재질의 PCB 등을 사용할 수 있다.
발광소자 패키지(644)는 봉지재가 연색지수가 높은 형광체를 포함하여 백색광의 구현이 향상될 수 있어, 발광소자 패키지(644) 및 발광소자 패키지(644)를 포함하는 조명장치(600)의 해상도가 향상될 수 있다.
커버(630)는 몸체(610)의 하부면을 감싸도록 원형의 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다.
커버(630)는 내부의 발광소자 모듈(640)을 외부의 이물질 등으로부터 보호한다. 또한, 커버(630)는 발광소자 패키지(644)에서 발생한 광의 눈부심을 방지하고, 외부로 광을 균일하게 방출할 수 있도록 확산입자를 포함할 수 있으며, 또한 커버(630)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 프리즘 패턴 등이 형성될 수 있다. 또한 커버(630)의 내면 및 외면 중 적어도 어느 한 면에는 형광체가 도포될 수도 있다.
한편, 발광소자 패키지(644)에서 발생한 광은 커버(630)를 통해 외부로 방출되므로 커버(630)는 광 투과율이 우수하여야 하며, 발광소자 패키지(644)에서 발생한 열에 견딜 수 있도록 충분한 내열성을 구비하고 있어야 하는바, 커버(630)는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylen Terephthalate; PET), 폴리카보네이트(Polycarbonate; PC) 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate; PMMA) 등을 포함하는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
마감캡(650)은 몸체(610)의 양단에 위치하며 전원장치(미도시)를 밀폐하는 용도로 사용될 수 있다. 또한 마감캡(650)에는 전원핀(652)이 형성되어 있어, 실시예에 따른 조명장치(600)는 기존의 형광등을 제거한 단자에 별도의 장치 없이 곧바로 사용할 수 있게 된다.
도 9 는 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함한 액정표시장치를 나타낸 개념도이고, 도 10 은 실시예에 따른 발광소자 패키지를 포함한 액정표시장치를 나타낸 개념도이다.
도 9 에 도시된 백라이트 유닛(770)은 에지-라이트 방식으로, 액정표시장치(700)는 액정표시패널(710)과 액정표시패널(710)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(770)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(710)은 백라이트 유닛(770)으로부터 제공되는 광을 이용하여 화상을 표시할 수 있다. 액정표시패널(710)은 액정을 사이에 두고 서로 대향하는 컬러 필터 기판(712) 및 박막 트랜지스터 기판(714)을 포함할 수 있다.
컬러 필터 기판(712)은 액정표시패널(710)을 통해 디스플레이되는 화상의 색을 구현할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(714)은 구동 필름(717)을 통해 다수의 회로부품이 실장되는 인쇄회로 기판(718)과 전기적으로 접속되어 있다. 박막 트랜지스터 기판(714)은 인쇄회로 기판(718)으로부터 제공되는 구동 신호에 응답하여 인쇄회로 기판(718)으로부터 제공되는 구동 전압을 액정에 인가할 수 있다.
박막 트랜지스터 기판(714)은 유리나 플라스틱 등과 같은 투명한 재질의 다른 기판상에 박막으로 형성된 박막 트랜지스터 및 화소 전극을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(770)은 빛을 출력하는 발광소자 모듈(720), 발광소자 모듈(720)로부터 제공되는 빛을 면광원 형태로 변경시켜 액정표시패널(710)로 제공하는 도광판(730), 도광판(730)으로부터 제공된 빛의 휘도 분포를 균일하게 하고 수직 입사성을 향상시키는 다수의 필름(750, 766, 764) 및 도광판(730)의 후방으로 방출되는 빛을 도광판(730)으로 반사시키는 반사 시트(740)로 구성된다.
발광소자 모듈(720)은 복수의 발광소자 패키지(724)와 복수의 발광소자 패키지(724)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 인쇄회로기판(722)을 포함할 수 있다.
백라이트 유닛(770)은 도광판(730)으로부터 입사되는 빛을 액정 표시 패널(710) 방향으로 확산시키는 확산필름(766)과, 확산된 빛을 집광하여 수직 입사성을 향상시키는 프리즘필름(750)으로 구성될 수 있으며, 프리즘필름(750)를 보호하기 위한 보호필름(764)을 포함할 수 있다.
도 10 은 실시예에 따른 발광소자를 포함하는 액정표시장치의 분해 사시도이다. 다만, 도 9 에서 도시하고 설명한 부분에 대해서는 반복하여 상세히 설명하지 않는다.
도 10 에 도시된 백라이트 유닛(870)은 직하 방식으로, 액정표시장치(800)는 액정표시패널(810)과 액정표시패널(810)로 빛을 제공하기 위한 백라이트 유닛(870)을 포함할 수 있다.
액정표시패널(810)은 도 9 에서 설명한 바와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.
백라이트 유닛(870)은 복수의 발광소자 모듈(823), 반사시트(824), 발광소자 모듈(823)과 반사시트(824)가 수납되는 하부 섀시(830), 발광소자 모듈(823)의 상부에 배치되는 확산판(840) 및 다수의 광학필름(860)을 포함할 수 있다.
발광소자 모듈(823)은 복수의 발광소자 패키지(822)와 복수의 발광소자 패키지(822)가 실장되어 어레이를 이룰 수 있도록 인쇄회로기판(821)을 포함할 수 있다.
반사 시트(824)는 발광소자 패키지(822)에서 발생한 빛을 액정표시패널(810)이 위치한 방향으로 반사시켜 빛의 이용 효율을 향상시킨다.
한편, 발광소자 모듈(823)에서 발생한 빛은 확산판(840)에 입사하며, 확산판(840)의 상에는 광학 필름(860)이 배치된다. 광학 필름(860)은 확산 필름(866), 프리즘필름(850) 및 보호필름(864)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 실시예에 따른 발광소자는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : 몸체
120 : 발광소자
130 : 봉지재
140 : 서브마운트
150 : 리드프레임

Claims (11)

  1. 캐비티가 형성된 몸체;
    상기 캐비티에 배치되는 발광소자;
    상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 리드프레임; 및
    상기 리드프레임과 상기 발광소자 사이에 배치되며, 전기절연성을 가지는 물질을 포함하는 제1층 및 상기 제1층 위에 배치되며, 도전성 물질을 포함하여 상기 리드프레임 및 상기 발광소자와 연결되는 제2층을 포함하는 서브마운트;를 포함하는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브마운트의 높이는 400 내지 450 ㎛ 인 발광소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서브마운트는 상기 제1층의 내부에 수직적으로 배치되며, 전기전도성을 가지는 물질을 포함하여, 상기 리드프레임과 상기 제2층을 연결하는 연결부재를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1층은 실리콘(Si)을 포함하는 발광소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2층은 알루미늄(Al), 은(Ag), 구리(Cu) 또는 금(Au) 중 하나 이상의 물질을 포함하는 발광소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자의 상면은 상기 몸체의 상면과 같은 수평선 상에 위치하는 발광소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티를 덮도록 배치되어 빛을 투과하는 렌즈;를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 몸체의 상부에 배치되고, 상기 렌즈를 고정하는 고정부;를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 복수개의 반도체층 및 상기 복수개의 반도체층과 연결되는 복수개의 전극을 포함하고,
    상기 전극은 상기 서브마운트와 대향하도록 배치되는 플립칩 형태인 발광소자 패키지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 서브마운트는 상기 제1층의 내부에 수직적으로 배치되며, 전기전도성을 가지는 물질을 포함하여, 상기 리드프레임과 상기 복수개의 전극을 연결하는 복수개의 연결부재를 더 포함하는 발광소자 패키지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 서브마운트의 높이는,
    상기 리드프레임의 상면으로부터 상기 몸체의 상면까지의 거리의 4/7 내지 9/14 배인 발광소자 패키지.
KR1020120143683A 2012-12-11 2012-12-11 발광소자 패키지 및 백라이트 유닛 KR20140075392A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120143683A KR20140075392A (ko) 2012-12-11 2012-12-11 발광소자 패키지 및 백라이트 유닛

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120143683A KR20140075392A (ko) 2012-12-11 2012-12-11 발광소자 패키지 및 백라이트 유닛

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140075392A true KR20140075392A (ko) 2014-06-19

Family

ID=51128124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120143683A KR20140075392A (ko) 2012-12-11 2012-12-11 발광소자 패키지 및 백라이트 유닛

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140075392A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8916887B2 (en) Light emitting device package and lighting system using the same
US10217918B2 (en) Light-emitting element package
US9249957B2 (en) Light emitting device and lighting system including the same
KR101813495B1 (ko) 발광소자 패키지
KR101694175B1 (ko) 발광소자, 발광소자 패키지 및 조명시스템
KR101824886B1 (ko) 발광소자 패키지
KR20120020601A (ko) 발광 소자 및 조명 시스템
KR101831283B1 (ko) 발광소자 패키지
KR101813493B1 (ko) 발광소자 모듈
KR101831274B1 (ko) 발광소자 패키지 및 전자기기.
KR101883342B1 (ko) 발광소자 패키지
KR20130117572A (ko) 발광소자 패키지 및 백라이트 유닛
KR20140097603A (ko) 발광 소자 및 그를 포함하는 발광소자 패키지
KR101831276B1 (ko) 발광소자 패키지
KR102098132B1 (ko) 발광소자 패키지
KR20140075392A (ko) 발광소자 패키지 및 백라이트 유닛
KR20140096651A (ko) 발광소자 패키지
KR20150053561A (ko) 발광소자 어레이
KR20140096653A (ko) 발광 소자 및 그를 포함하는 발광소자 패키지
KR20140094137A (ko) 발광소자 패키지 및 백라이트 유닛
KR20140097605A (ko) 발광 소자 및 그를 포함하는 발광소자 패키지
KR20140096654A (ko) 발광 소자 및 그를 포함하는 발광소자 패키지
KR101950756B1 (ko) 발광소자 패키지
KR101978635B1 (ko) 발광소자 패키지
KR101978941B1 (ko) 발광소자 패키지

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application