KR20140089762A - 발광 소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
실시 예는 리드 프레임, 상기 리드 프레임 상에 배치되는 발광 소자, 상기 발광 소자를 포위하도록 상기 리드 프레임 상에 배치되고, 상기 발광 소자로부터 조사되는 빛의 파장을 변환하는 파장 변환층, 상기 파장 변환층을 포위하도록 상기 리드 프레임 상에 배치되는 몰딩부, 및 상기 몰딩부 상에 배치되고, 상기 발광 소자로부터 조사되는 빛이 상기 몰딩부의 상부 방향으로 투과되는 것을 차단하는 차광층을 포함하며, 상기 파장 변환층은 적어도 일 부분이 상부 방향으로 갈수록 직경이 감소한다.
Description
실시 예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)나 레이저 다이오드(Laser Diode:LD)와 같은 발광 소자는 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 저소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL:Cold Cathode Fluorescenece Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
조명 장치나 표시 장치에는 발광 소자 패키지가 널리 사용되고 있다. 발광 소자 패키지는 일반적으로 몸체, 몸체 내에 위치하는 리드 프레임들, 및 리드 프레임들 중 어느 하나에 위치하는 발광 소자(예컨대, LED)를 포함할 수 있다.
실시 예는 광 지향각을 향상시킬 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 리드 프레임; 상기 리드 프레임 상에 배치되는 발광 소자; 상기 발광 소자를 포위하도록 상기 리드 프레임 상에 배치되고, 상기 발광 소자로부터 조사되는 빛의 파장을 변환하는 파장 변환층; 상기 파장 변환층을 포위하도록 상기 리드 프레임 상에 배치되는 몰딩부; 및 상기 몰딩부 상에 배치되고, 상기 발광 소자로부터 조사되는 빛이 상기 몰딩부의 상부 방향으로 투과되는 것을 차단하는 차광층을 포함하며, 상기 파장 변환층은 적어도 일 부분이 상부 방향으로 갈수록 직경이 감소한다.
상기 몰딩부의 굴절률은 상기 파장 변환부의 굴절률과 서로 다를 수 있다.
상기 파장 변환층과 상기 몰딩부 사이의 경계면의 직경은 상부 방향으로 갈수록 감소할 수 있다.
상기 파장 변환층과 상기 몰딩부 사이의 경계면의 직경은 비선형적으로 감소하고, 상기 경계면은 곡면일 수 있다.
상기 파장 변환층은 하부에서 상부 방향으로 순차적으로 배치되는 제1 내지 제n 부분들(n>1인 자연수)을 포함할 수 있고, 상기 제1 내지 제n 부분들(n>1인 자연수) 중 적어도 하나의 직경은 상부 방향으로 갈수록 감소할 수 있다.
상기 파장 변환층은 하단 부분; 및 상기 하단 부분 상에 위치하는 상단 부분을 포함할 수 있고, 상기 하단 부분 및 상기 상단 부분 중 적어도 하나는 직경이 감소할 수 있다.
상부 방향으로 갈수록 상기 하단 부분의 직경은 일정하고, 상기 상단 부분의 직경은 상부 방향을 갈수록 감소할 수 있다.
상기 상단 부분 및 상기 하단 부분은 상부 방향으로 갈수록 직경이 감소하고, 상기 하단 부분의 직경의 감소율은 상기 상단 부분의 직경의 감소율과 서로 다를 수 있다.
상부 방향으로 갈수록 상기 하단 부분의 직경은 증가하고, 상기 상단 부분의 직경은 감소할 수 있다.
상기 파장 변환층은 하단 부분; 및 상기 하단 부분 상에 위치하는 상단 부분을 포함하고, 상기 하단 부분과 상기 몰딩부 사이의 제1 경계면 및 상기 상단 부분과 상기 몰딩부 사이의 제2 경계면 중 적어도 하나는 상부 방향으로 갈수록 직경이 감소할 수 있다.
실시 예는 광 지향각을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 위에서 바라본 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 파장 변환층의 직경을 나타낸다.
도 4는 제2 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 파장 변환층의 직경을 나타낸다.
도 6은 제3 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 7은 도 6에 도시된 파장 변환층의 직경을 나타낸다.
도 8은 제4 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 9는 도 8에 도시된 파장 변환층의 직경을 나타낸다.
도 10은 제5 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 11은 도 10에 도시된 파장 변환층의 직경을 나타낸다.
도 12는 도 1에 도시된 발광 소자의 일 실시 예를 나타낸다.
도 13은 도 1에 도시된 발광 소자의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 15는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 해드 램프를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 파장 변환층의 직경을 나타낸다.
도 4는 제2 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 5는 도 4에 도시된 파장 변환층의 직경을 나타낸다.
도 6은 제3 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 7은 도 6에 도시된 파장 변환층의 직경을 나타낸다.
도 8은 제4 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 9는 도 8에 도시된 파장 변환층의 직경을 나타낸다.
도 10은 제5 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 11은 도 10에 도시된 파장 변환층의 직경을 나타낸다.
도 12는 도 1에 도시된 발광 소자의 일 실시 예를 나타낸다.
도 13은 도 1에 도시된 발광 소자의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 15는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 해드 램프를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 설명한다.
도 1은 제1 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 위에서 바라본 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 패키지 몸체(110), 제1 리드 프레임(112), 제2 리드 프레임(114), 발광 소자(120), 제1 와이어(132), 제2 와이어(134), 파장 변환층(140), 몰딩부(150), 및 차광층(160)을 포함한다.
패키지 몸체(110)는 실리콘 기반의 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package), 실리콘 기판, 실리콘 카바이드(SiC), 질화알루미늄(aluminum nitride, AlN) 등과 같이 절연성 또는 열전도도가 좋은 기판으로 형성되거나, 반사도가 높은 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide) 및 EMC(Epoxy Molding Compound)와 같은 수지 재질로 형성될 수 있다. 또한 몸체(20)는 복수 개의 기판이 적층되는 구조일 수 있다.
패키지 몸체(110)의 상부면 형상은 발광 소자 패키지(100-1)의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상일 수 있다. 그러나 실시 예는 상술한 몸체의 재질, 구조, 및 형상으로 한정되는 것은 아니다.
제1 리드 프레임(112)과 제2 리드 프레임(114)은 서로 전기적으로 분리되도록 이격되어 패키지 몸체(110) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 리드 프레임(112)과 제2 리드 프레임(114) 사이에는 전기적 분리를 위하여 패키지 몸체(110)의 일부가 개재될 수 있다. 제1 리드 프레임(112)과 제2 리드 프레임(114) 각각의 상부면은 패키지 몸체(110)로부터 노출될 수 있다.
발광 소자(120)는 제1 리드 프레임(112)의 노출되는 상부면 상에 배치될 수 있으며, 제1 및 제2 와이어들(132, 134)에 의하여 제1 리드 프레임(112) 및 제2 리드 프레임(32-1과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 소자(120)는 도 1에 도시된 것과 같이 와이어 본딩(wire bonding) 방식에 의해 제1 및 제2 리드 프레임들(112,114)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 제1 와이어(132)는 발광 소자(120)와 제1 리드 프레임(112)을 전기적으로 연결할 수 있고, 제2 와이어(134)는 발광 소자(120)와 제2 리드 프레임(114)을 전기적으로 연결할 수 있다.
다른 실시 예에서는 플립 칩(flip chip), 다이 본딩(die bonding) 방식 등으로 발광 소자(120)가 제1 리드 프레임(112) 및 제2 리드 프레임(114)과 전기적으로 연결될 수도 있다.
제1 리드 프레임(112), 및 제2 리드 프레임(114)은 금속과 같은 전도성 재질, 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 하나, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층 구조일 수 있다.
파장 변환층(140)은 발광 소자(120)를 포위하고, 밀봉하도록 제1 및 제2 리드 프레임(112,114) 상에 배치될 수 있다. 파장 변환층(140)은 발광 소자(120)로부터 조사되는 빛의 파장을 변환할 수 있다.
파장 변환층(140)은 에폭시 또는 실리콘과 같은 무색 투명한 고분자 수지 및 형광체를 포함할 수 있다. 파장 변화층(140)은 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 황색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
몰딩부(150)는 파장 변환층(140)을 포위하도록 제1 및 제2 리드 프레임(112,114) 상에 배치될 수 있다. 몰딩부(150)의 외주면은 곡면일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다
몰딩부(150)는 발광 소자(120)로부터 발생하는 열에 강한 수지, 예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 글래스(glass), 글래스 세라믹(glass ceramic), 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 나일론 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 염화비닐 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 수지, 테프론 수지, 폴리스틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리올레핀 수지 등으로 이루어질 수 있다.
파장 변환층(140)은 적어도 일 부분이 상부 방향으로 갈수록 직경 또는 단면적이 감소할 수 있다. 이때 단면적은 파장 변환층(140)의 수평 방향의 단면적일 수 있다. 또한 파장 변환층(140)과 몰딩부(150) 사이의 경계면은 적어도 일 부분이 상부 방향으로 갈수록 직경이 감소할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 파장 변환층(140)의 직경(R1)을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 파장변환층(140)은 상부 방향으로 갈수록 직경(R1) 또는 단면적이 감소할 수 있다. 예컨대, 파장변환층(140)의 직경(R1)은 상부 방향으로 갈수록 직경(R1)이 선형적으로 감소할 수 있다.
파장 변환층(140)은 원뿔, 정사면체, 다각뿔 등과 같은 형상일 수 있다. 상부 방향은 제1 및 제2 리드 프레임(112,114)에 대한 수직 상방향일 수 있다. 또한 상부 방향으로 갈수록 파장 변환층(140)과 몰딩부(150) 사이의 경계면(301)의 직경(R1)은 선형적으로 감소할 수 있다.
몰딩부(150)의 굴절률은 파장 변환부(140)의 굴절률과 다를 수 있다. 예컨대, 몰딩부(150)의 굴절률은 파장 변환부(140)의 굴절률보다 작을 수 있다.
파장 변환부(140)은 상부 방향으로 갈수록 직경이 감소하고, 몰딩부(150)의 굴절률이 파장 변환부(140)의 굴절률보다 작기 때문에, 발광 소자(120)로부터 조사되는 빛(303)은 파장 변환부(140)와 몰딩부(150) 사이의 경계면(301)에서 굴절되고, 굴절된 빛(304)은 몰딩부(150)의 측면으로 방출될 수 있다. 경계면(301)의 직경(R1)이 감소 및 굴절률의 차이에 의하여 실시 예는 지향각을 향상시킬 수 있다.
차광층(160)은 몰딩부(150) 상에 배치되며, 발광 소자(120)로부터 조사되는 빛이 몰딩부(150)의 상부 방향으로 투과되는 것을 차단한다. 발광 소자(120)로부터 조사되는 빛은 차광층(160)을 통과하지 못하기 때문에, 빛이 측면으로 분산되어 지향각을 향상시킬 수 있다. 차광층(160)은 차광 물질, 예컨대, TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, 및 Al 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
도 12는 도 1에 도시된 발광 소자의 일 실시 예를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 발광 소자(300-1)는 기판(310), 발광 구조물(320), 전도층(330), 제1 전극(342), 및 제2 전극(344)을 포함한다.
기판(310)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 또한 기판(310)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 예를 들어 기판(310)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, GaAs 중 적어도 하나를 포함하는 물질일 수 있다. 이러한 기판(310)의 상면에는 요철 패턴이 형성될 수 있다.
또한 기판(310) 위에는 2족 내지 6족 원소의 화합물 반도체를 이용한 층 또는 패턴, 예컨대, ZnO층(미도시), 버퍼층(미도시), 언도프드 반도체층(미도시) 중 적어도 한 층이 형성될 수 있다. 버퍼층 또는 언도프드 반도체층은 3족-5족 원소의 화합물 반도체를 이용하여 형성될 수 있으며, 버퍼층은 기판과의 격자 상수의 차이를 줄여주게 되며, 언도프드 반도체층은 도핑하지 않는 GaN계 반도체로 형성될 수 있다.
발광 구조물(320)은 빛을 발생하는 반도체층일 수 있으며, 제1 반도체층(322), 활성층(324), 및 제2 반도체층(326)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(322)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, 제1 반도체층(322)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체일 수 있으며, n형 도펀트(예: Si, Ge, Sn 등)가 도핑될 수 있다.
활성층(324)은 제1 반도체층(322) 및 제2 반도체층(326)으로부터 제공되는 전자(electron)와 정공(hole)의 재결합(recombination) 과정에서 발생하는 에너지에 의해 광을 생성할 수 있다.
활성층(324)은 반도체 화합물, 예컨대, 3족-5족, 2족-6족의 화합물 반도체일 수 있으며, 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다. 활성층(324)이 양자우물구조인 경우에는 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 가질 수 있다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질일 수 있다.
제2 반도체층(326)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, 제2 반도체층(326)은 InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체일 수 있으며, p형 도펀트(예컨대, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba)가 도핑될 수 있다.
발광 구조물(320)는 제2 반도체층(326), 활성층(324) 및 제1 반도체층(322)의 일부가 제거되어 제1 반도체층(322)의 일부를 노출할 수 있다.
전도층(330)은 전반사를 감소시킬 뿐만 아니라, 투광성이 좋기 때문에 활성층(324)으로부터 제2 반도체층(326)으로 방출되는 빛의 추출 효율을 증가시킬 수 있다.
전도층(330)은 투명 전도성 산화물, 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide), TO(Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc Oxide), IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), AZO(Aluminum Zinc Oxide), ATO(Antimony tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IrOx, RuOx,RuOx/ITO, Ni, Ag, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO 중 하나 이상을 이용하여 단층 또는 다층으로 이루어질 수 있다.
제1 전극(342)은 노출되는 제1 반도체층(322) 상에 배치되며, 제2 전극(344)은 전도층(330) 상에 배치된다.
도 13은 도 1에 도시된 발광 소자(120)의 다른 실시 예(300-2)를 나타낸다.
도 13을 참조하면, 발광 소자(300-2)는 제2 전극부(405), 보호층(440), 전류 차단층(Current Blocking Layer; 445), 발광 구조물(450), 패시베이션층(465), 및 제1 전극부(470)를 포함한다.
제2 전극부(405)는 제1 전극부(470)와 함께 발광 구조물(450)에 전원을 제공한다. 제2 전극부(405)는 지지층(support, 410), 접합층(bonding layer, 415), 배리어층(barrier layer, 420), 반사층(reflective layer, 425), 및 오믹층(ohmic layer, 430)을 포함할 수 있다.
지지층(410)는 발광 구조물(450)을 지지한다. 지지층(210)은 금속 또는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 또한 지지층(410)은 전기 전도성과 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 지지층(410)는 구리(Cu), 구리 합금(Cu alloy), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 및 구리-텅스텐(Cu-W) 중 적어도 하나를 포함하는 금속 물질이거나, 또는 Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC 중 적어도 하나를 포함하는 반도체일 수 있다.
접합층(415)은 지지층(410)와 배리어층(420) 사이에 배치될 수 있으며, 지지층(410)과 배리어층(420)을 접합시키는 본딩층(bonding layer)의 역할을 할 수 있다. 접합층(415)은 금속 물질, 예를 들어, In,Sn, Ag, Nb, Pd, Ni, Au, Cu 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 접합층(415)은 지지층(410)을 본딩 방식으로 접합하기 위해 형성하는 것이므로 지지층(410)을 도금이나 증착 방법으로 형성하는 경우에는 접합층(215)은 생략될 수 있다.
배리어층(420)은 반사층(425), 오믹층(430), 및 보호층(440)의 아래에 배치되며, 접합층(415) 및 지지층(410)의 금속 이온이 반사층(425), 및 오믹층(430)을 통과하여 발광 구조물(450)로 확산하는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 배리어층(420)은 Ni, Pt, Ti,W,V, Fe, Mo 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 이루어질 수 있다.
반사층(425)은 배리어층(420) 상에 배치될 수 있으며, 발광 구조물(450)로부터 입사되는 광을 반사시켜 주어, 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 반사층(425)은 광 반사 물질, 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다.
반사층(425)은 금속 또는 합금과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예를 들어, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 형성할 수 있다.
오믹층(430)은 반사층(425)과 제2 반도체층(452) 사이에 배치될 수 있으며,제2 반도체층(452)에 오믹 접촉(ohmic contact)되어 발광 구조물(450)에 전원이 원활히 공급되도록 할 수 있다.
투광성 전도층과 금속을 선택적으로 사용하여 오믹층(430)을 형성할 수 있다. 예컨대 오믹층(430)은 제2 반도체층(452)과 오믹 접촉하는 금속 물질, 예컨대, Ag, Ni,Cr,Ti,Pd,Ir, Sn, Ru, Pt, Au, Hf 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
보호층(440)은 제2 전극층(405)의 가장 자리 영역 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 보호층(440)은 오믹층(430)의 가장 자리 영역, 또는 반사층(425)의 가장 자리 영역, 또는 배리어층(420)의 가장 자리 영역, 또는 지지층(410)의 가장 자리 영역 상에 배치될 수 있다.
보호층(440)은 발광 구조물(450)과 제2 전극층(405) 사이의 계면이 박리되어 발광 소자(300-2)의 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 보호층(440)은 전기 절연성 물질, 예를 들어, ZnO, SiO2, Si3N4, TiOx(x는 양의 실수), 또는 Al2O3 등으로 형성될 수 있다.
전류 차단층(445)은 오믹층(430)과 발광 구조물(450) 사이에 배치될 수 있다. 전류 차단층(445)의 상면은 제2 반도체층(452)과 접촉하고, 전류 차단층(445)의 하면, 또는 하면과 측면은 오믹층(430)과 접촉할 수 있다. 전류 차단층(445)은 수직 방향으로 제1 전극부(470)와 적어도 일부가 오버랩되도록 배치될 수 있다.
전류 차단층(445)은 오믹층(430)과 제2 반도체층(452) 사이에 형성되거나, 반사층(425)과 오믹층(430) 사이에 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 구조물(450)은 오믹층(430) 및 보호층(440) 상에 배치될 수 있다. 발광 구조물(450)의 측면은 단위 칩으로 구분하는 아이솔레이션(isolation) 에칭 과정에서 경사면이 될 수 있다.
발광 구조물(450)은 제2 반도체층(452), 활성층(454), 및 제1 반도체층(456)을 포함할 수 있으며, 도 12에서 설명한 바와 동일할 수 있으며, 중복을 피하기 위하여 설명을 생략한다.
패시베이션층(465)은 발광 구조물(450)을 전기적으로 보호하기 위하여 발광 구조물(450)의 측면에 배치될 수 있다. 패시베이션층(465)은 제1 반도체층(456)의 상면 일부 또는 보호층(440)의 상면에도 배치될 수 있다. 패시베이션층(465)은 절연 물질, 예컨대, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, 또는 Al2O3 로 형성될 수 있다.
제1 전극부(470)는 제1 반도체층(456) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극부(470)은 소정의 패턴 형상일 수 있다. 제1 반도체층(456)의 상면은 광 추출 효율을 증가시키기 위해 러프니스 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 또한 광 추출 효율을 증가시키기 위하여 제1 전극(470)의 상면에도 러프니스 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
도 13에 도시된 발광 소자(300-2)는 빛이 주로 상부 방향으로만 조사되는 수직형 발광 소자이므로, 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)에 적용할 경우 지향각이 크게 개선될 수 있다.
도 4는 제2 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100-1)의 단면도를 나타내고, 도 5는 도 4에 도시된 파장 변환층(140-1)의 직경을 나타낸다. 도 2와 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내고, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 간략하게 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 파장 변환층(140-1)의 직경은 상부 방향으로 갈수록 비선형적으로 감소할 수 있다. 상부 방향으로 갈수록 파장 변환층(140-1)과 몰딩부(150) 사이의 경계면(302)의 직경(R2)은 비선형적으로 감소할 수 있으며, 경계면(302)은 곡면일 수 있다.
파장 변환층(140-1)과 몰딩부(150) 사이의 굴절률의 차이는 도 3에서 설명한 바와 동일할 수 있다. 경계면(302)의 직경(R2)의 감소 및 파장 변환층(140-1)과 몰딩부(150) 사이의 굴절률의 차이에 의하여 실시 예는 지향각을 향상시킬 수 있다.
도 1에 도시된 파장 변환층(140)은 하부에서 상부 방향으로 순차적으로 배치되는 제1 내지 제n 부분들(n>1인 자연수)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제n 부분들 중 적어도 하나의 직경은 상부 방향으로 갈수록 감소할 수 있다. 또한 제1 내지 제n 부분들 중 적어도 하나와 몰딩부(150) 사이의 경계면의 직경은 상부 방향으로 갈수록 감소할 수 있다.
도 6 내지 도 11에 도시된 실시 예에 따른 파장 변환층들(140-2 내지 140-4) 각각은 하단 부분과 상단 부분을 포함하나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 파장 변환층들(140-2 내지 140-4) 각각은 하단 부분(a1, b1,c1), 및 하단 부분(a1,b1,c1) 상에 위치하는 상단 부분(a2,b2,c2)을 포함할 수 있고, 하단 부분(a1, b1,c1) 및 상기 상단 부분(a2,b2,c2) 중 적어도 하나는 직경이 감소할 수 있다. 또한 하단 부분(a1, b1,c1)과 몰딩부(150) 사이의 제1 경계면(303-1,304-1,305-1), 및 상단 부분(a2,b2,c2)과 몰딩부(150) 사이의 제2 경계면(303-2,304-2,305-2) 중 적어도 하나는 상부 방향으로 갈수록 직경이 감소할 수 있다.
도 6은 제3 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100-2)의 단면도를 나타내고, 도 7은 도 6에 도시된 파장 변환층(140-2)의 직경을 나타낸다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 파장 변환층(140-2)은 하단 부분(a1) 및 상단 부분(a21)을 포함할 수 있으며, 상부 방향으로 갈수록 하단 부분(a1)의 직경(R3) 또는 단면적은 일정하고, 상단 부분(a2)의 직경(R4) 또는 단면적은 상부 방향으로 갈수록 감소할 수 있다.
상부 방향으로 갈수록 하단 부분(a1)과 몰딩부(150) 사이의 제1 경계면(303-1)의 직경(R3)은 일정하고, 상단 부분(a2)과 몰딩부(150) 사이의 제2 경계면(303-2)의 직경(R4)은 선형적 또는 비선형적으로 감소할 수 있다. 파장 변환층(140-2)과 몰딩부(150) 사이의 굴절률의 차이는 도 3에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
제2 경계면(303-2)의 직경(R4)의 감소 및 파장 변환층(140-2)과 몰딩부(150) 사이의 굴절률의 차이에 의하여 실시 예는 지향각을 향상시킬 수 있다.
도 8은 제4 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100-3)의 단면도를 나타내고, 도 9는 도 8에 도시된 파장 변환층(140-3)의 직경을 나타낸다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 파장 변환층(140-3)은 상부 방향으로 갈수록 직경이 감소하는 하단 부분(b1) 및 상단 부분(b2)을 포함할 수 있으며, 하단 부분(b1)의 직경(R5) 또는 단면적의 감소율은 상단 부분(b2)의 직경(R6) 또는 단면적의 감소율과 다를 수 있다. 예컨대, 하단 부분(b1)의 직경(R5) 또는 단면적의 감소율은 상단 부분(b2)의 직경(R6) 또는 단면적의 감소율보다 클 수 있다.
하단 부분(b1)과 몰딩부(150) 사이의 제1 경계면(304-1)의 기울기(θ1)는 상단 부분(b2)과 몰딩부(150) 사이의 제2 경계면(304-2)의 기울기(θ2)와 다를 수 있다. 예컨대, 제1 경계면(304-1)의 기울기(θ1)는 제2 경계면(304-2)의 기울기(θ2)보다 클 수 있다. 여기서 기울기는 리드 프레임(112,114)으로부터의 경사각일 수 있다. 파장 변환층(140-3)과 몰딩부(150) 사이의 굴절률의 차이는 도 3에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
제1 및 제2 경계면들(304-1, 304-2) 각각의 직경(R5, R6)의 감소 및 파장 변환층(140-3)과 몰딩부(150) 사이의 굴절률의 차이에 의하여 실시 예는 지향각을 향상시킬 수 있다.
도 10은 제5 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100-4)의 단면도를 나타내고, 도 11은 도 10에 도시된 파장 변환층(140-4)의 직경을 나타낸다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 파장 변환층(140-4)은 하단 부분(c1) 및 상단 부분(c2)을 포함할 수 있으며, 상부 방향으로 갈수록 하단 부분(c1)의 직경(R7) 또는 단면적은 증가할 수 있고, 상단 부분(c2)의 직경(R8) 또는 단면적은 감소할 수 있다.
상부 방향으로 갈수록 하단 부분(c1)과 몰딩부(150) 사이의 제1 경계면(305-1)의 직경(R7)은 증가할 수 있고, 상단 부분(c2)과 몰딩부(150) 사이의 제2 경계면(305-2)의 직경(R8)은 감소할 수 있다. 파장 변환층(140-4)과 몰딩부(150) 사이의 굴절률의 차이는 도 3에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
제1 및 제2 경계면(305-1, 305-2) 각각의 직경(R7, R8)의 감소 및 파장 변환층(140-4)과 몰딩부(150) 사이의 굴절률의 차이에 의하여 실시 예는 지향각을 향상시킬 수 있다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치의 분해 사시도이다. 도 14를 참조하면, 조명 장치는 광을 투사하는 광원(750)과, 광원의 열을 방출하는 방열부(740)와, 광원(750)과 방열부(740)를 수납하는 하우징(700)과, 광원(750)과 방열부(740)를 하우징(700)에 결합하는 홀더(760)를 포함한다.
하우징(700)은 전기 소켓(미도시)에 결합되는 소켓 결합부(710)와, 소켓 결합부(710)와 연결되고 광원(750)이 내장되는 몸체부(730)를 포함할 수 있다. 몸체부(730)에는 하나의 공기 유동구(720)가 관통하여 형성될 수 있다.
하우징(700)의 몸체부(730) 상에 복수 개의 공기 유동구(720)가 구비될 수 있으며, 공기 유동구(720)는 하나이거나, 복수 개일 수 있다. 공기 유동구(720)는 몸체부(730)에 방사상으로 배치되거나 다양한 형태로 배치될 수 있다.
광원(750)은 기판(754) 상에 실장되는 복수 개의 발광 소자 패키지(752)를 포함할 수 있다. 기판(754)은 하우징(700)의 개구부에 삽입될 수 있는 형상일 수 있으며, 후술하는 바와 같이 방열부(740)로 열을 전달하기 위하여 열전도율이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 발광 소자 패키지(752)는 실시 예들(100, 및 100-1 내지 100-4) 중 어느 하나일 수 있다.
광원(750)의 하부에는 홀더(760)가 구비되며, 홀더(760)는 프레임 및 다른 공기 유동구를 포함할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나 광원(750)의 하부에는 광학 부재가 구비되어 광원(750)의 발광 소자 패키지(752)에서 투사되는 빛을 확산, 산란 또는 수렴시킬 수 있다.
도 15는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치(800)를 나타낸다.
도 15를 참조하면, 표시 장치(800)는 액정 표시 패널(810) 및 백라이트 유닛(820, 830)을 포함한다.
백라이트 유닛(820,830)은 바텀 커버(822), 확산판(824), 광학 시트(826), 및 발광 모듈(830)을 포함한다.
확산판(824)은 바텀 커버(822)의 전면(또는 상면)에 배치될 수 있다.
광학 시트(826)는 확산판(824) 전면(또는 상면)에 배치될 수 있다. 광학 시트(826) 아래에 확산판(824)이 배치될 수 있고, 확산판(824) 아래에 바텀 커버(822)가 배치될 수 있다.
발광 모듈(830)은 바텀 커버(822) 및 확산판(824) 사이에 배치될 수 있으며, 확산판(824)를 향하여 광을 조사할 수 있다. 도 8에 도시된 백라이트 유닛(820,830)은 액정 표시 패널(810)로 광을 직접 조사하도록 발광 모듈(830)이 배치되는 직하형(direct type)일 수 있다.
바텀 커버(822)는 발광 모듈(830), 확산판(824), 및 광학 시트(826)를 수납할 수 있으며, 열전도도가 좋은 금속 재료, 예컨대, 알루미늄, 아연, 구리, 철, 스테인레스 스틸 및 이들의 합금 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있다.
바텀 커버(822)는 확산판(824)에 대향하는 적어도 하나의 오목부(846)를 가질 수 있으며, 발광 모듈(830)은 적어도 하나의 오목부(846)에 배치될 수 있다. 이때 적어도 하나의 오목부(846)는 바텀 커버(822)의 일측 방향으로 진행하는 라인 형태, 또는 트랜치(trench) 형태의 홈일 수 있다.
바텀 커버(822)는 지지부(842), 바닥부(844), 및 오목부(846)로 구분될 수 있다. 지지부(842)는 바텀 커버(822)의 가장 자리 부분일 수 있으며, 확산판(824)의 가장 자리 부분을 지지할 수 있다. 바닥부(844)는 확산판(824)과 대향하는 부분으로 적어도 하나의 오목부(846)를 가질 수 있다.
지지부(842)는 오목부(846)에 배치되는 발광 모듈(830)과 확산판(824) 사이에 일정한 에어 갭(air gap)을 갖도록 하기 위하여 바닥부(844)와 단차를 가질 수 있다. 예컨대, 지지부(842)는 확산판(824)의 하면 가장 자리와 접촉할 수 있고, 바닥부(844)는 확산판(824)의 하면과 이격하 수 있으며, 발광 모듈(830)이 배치되는 오목부(846)의 바닥은 바닥부(844)보다 확산판(824)의 하면으로부터 더 이격될 수 있다.
발광 모듈(830)은 회로 기판(834), 광원(832), 및 적어도 하나의 전극 단자(836-1, 836-2)를 포함할 수 있다. 광원(832)은 발광 소자 패키지일 수 있으며, 실시 예들(100, 100-1 내지 100-4) 중 어느 하나일 수 있다.
회로 기판(834)은 오목부(846)의 바닥과 접하도록 배치될 수 있다. 적어도 하나의 전극 단자, 예컨대, 제1 전극 단자(836-1) 및 제2 전극 단자(836-2)는 회로 기판(834)에 양(+)의 전원 및 음(-)의 전원을 공급하기 위하여 일단이 회로 기판(834)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 다른 일단은 오목부(846)의 바닥을 관통하여 바텀 커버(822) 밖으로 개방될 수 있다. 그리고 바텀 커버(822) 밖으로 개방되는 제1 전원 단자(836-1)에는 양(+)의 전원이 공급되고, 제2 전원 단자(836-2)에는 음(-)의 전원이 공급될 수 있다.
예컨대, 바텀 커버(822)의 오목부(846)는 관통 홀들(미도시)을 가지며, 제1 전극 단자(836-1) 및 제2 전극 단자(836-2)는 오목부(826)의 관통홀들을 통하여 바텀 커버(822) 밖으로 개방될 수 있다.
광학 시트(826)는 프리즘 시트, 광확산 필름, 광 반사 필름, 편광 필름, 반사형 편광 필름, 위상차 필름, 및 전자파 차폐 필름 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 액정 표시 패널(810)은 광학 시트(826)의 전면(또는 상부)에 배치된다. 지향각이 넓은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 구비하는 백라이트 유닛(820, 830)은 도광판(824)에 균일하게 빛을 조사할 수 있다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 해드 램프(head lamp, 900)를 나타낸다. 도 16을 참조하면, 해드 램프(900)는 발광 모듈(901), 리플터(reflector, 902), 쉐이드(903), 및 렌즈(904)를 포함한다.
발광 모듈(901)은 기판(미도시) 상에 배치되는 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다. 이때 발광 모듈(901)에 포함되는 발광 소자 패키지는 실시 예들(100, 100-1 내지 100-4) 중 어느 하나일 수 있다.
리플렉터(902)는 발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛(911)을 일정 방향, 예컨대, 전방(912)으로 반사시킬 수 있다.
쉐이드(903)는 리플렉터(902)와 렌즈(904) 사이에 배치되며, 리플렉터(902)에 의하여 반사되어 렌즈(904)로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 부재로서, 쉐이드(903)의 일측부(903-1)와 타측부(903-2)는 서로 높이가 다를 수 있다.
발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛은 리플렉터(902) 및 쉐이드(903)에서 반사된 후 렌즈(904)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다. 렌즈(904)는 리플렉터(902)에 의하여 반사된 빛을 전방으로 굴절시킬 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 패키지 몸체 112: 제1 리드 프레임
114: 제2 리드 프레임 120: 발광 소자
132,134: 와이어 140: 파장 변환층
150: 몰딩부 160: 차광층.
114: 제2 리드 프레임 120: 발광 소자
132,134: 와이어 140: 파장 변환층
150: 몰딩부 160: 차광층.
Claims (10)
- 리드 프레임;
상기 리드 프레임 상에 배치되는 발광 소자;
상기 발광 소자를 포위하도록 상기 리드 프레임 상에 배치되고, 상기 발광 소자로부터 조사되는 빛의 파장을 변환하는 파장 변환층;
상기 파장 변환층을 포위하도록 상기 리드 프레임 상에 배치되는 몰딩부; 및
상기 몰딩부 상에 배치되고, 상기 발광 소자로부터 조사되는 빛이 상기 몰딩부의 상부 방향으로 투과되는 것을 차단하는 차광층을 포함하며,
상기 파장 변환층은 적어도 일 부분이 상부 방향으로 갈수록 직경이 감소하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 몰딩부의 굴절률은 상기 파장 변환부의 굴절률과 서로 다른 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 파장 변환층과 상기 몰딩부 사이의 경계면의 직경은 상부 방향으로 갈수록 감소하는 발광 소자 패키지. - 제3항에 있어서,
상기 파장 변환층과 상기 몰딩부 사이의 경계면의 직경은 비선형적으로 감소하고, 상기 경계면은 곡면인 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서, 상기 파장 변환층은,
하부에서 상부 방향으로 순차적으로 배치되는 제1 내지 제n 부분들(n>1인 자연수)을 포함하고,
상기 제1 내지 제n 부분들(n>1인 자연수) 중 적어도 하나의 직경은 상부 방향으로 갈수록 감소하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서, 상기 파장 변환층은,
하단 부분; 및
상기 하단 부분 상에 위치하는 상단 부분을 포함하고,
상기 하단 부분 및 상기 상단 부분 중 적어도 하나는 직경이 감소하는 발광 소자 패키지. - 제6항에 있어서,
상부 방향으로 갈수록 상기 하단 부분의 직경은 일정하고, 상기 상단 부분의 직경은 상부 방향을 갈수록 감소하는 발광 소자 패키지. - 제6항에 있어서,
상기 상단 부분 및 상기 하단 부분은 상부 방향으로 갈수록 직경이 감소하고, 상기 하단 부분의 직경의 감소율은 상기 상단 부분의 직경의 감소율과 서로 다른 발광 소자 패키지. - 제6항에 있어서,
상부 방향으로 갈수록 상기 하단 부분의 직경은 증가하고, 상기 상단 부분의 직경은 감소하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서, 상기 파장 변환층은,
하단 부분; 및
상기 하단 부분 상에 위치하는 상단 부분을 포함하고,
상기 하단 부분과 상기 몰딩부 사이의 제1 경계면 및 상기 상단 부분과 상기 몰딩부 사이의 제2 경계면 중 적어도 하나는 상부 방향으로 갈수록 직경이 감소하는 발광 소자 패키지
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |