KR20150137281A - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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KR20150137281A
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Abstract

실시예는 캐비티 및 캐비티의 바닥에 형성된 적어도 하나의 리세스부를 포함하는 몸체; 적어도 하나의 리세스부에 배치된 발광 소자; 적어도 하나의 리세스부에서 패키지 몸체부의 두께 방향과 다른 수평 방향으로 서로 이격되어 배치된 제1 금속부 및 제2 금속부; 및 발광 소자와 제1 금속부 및 제2 금속부 사이에 배치된 솔더부;를 포함하며, 캐비티는 리세스부가 배치된 제1 바닥면; 및 제1 바닥면에 인접하는 제2 바닥면;을 포함하는 발광 소자 패키지를 제공하며, 솔더부가 리세스부 외곽으로 돌출되지 않아 발광 소자 외곽부에서 광 특성을 개선하여 발광 효율을 높일 수 있다.

Description

발광 소자 패키지 {LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시예는 플립칩 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광다이오드 (Light Emitting Diode)나 레이저다이오드와 같은 발광 소자는 박막 성장기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색광선도 구현이 가능하며 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광통신수단의 송신모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광다이오드 백라이트, 형광등이나 백열전구를 대체할 수 있는 백색 발광다이오드 조명장치, 자동차 헤드라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있으며, 최근에는 발광소자 패키지가 플립칩 본딩 구조로 개발 및 제조되고 있다.
플립칩 본딩 구조의 발광 소자 패키지의 경우 발광 소자에 구비된 전극 패드와 패키지 기판 사이에 솔더층을 형성하여 전기적으로 연결되도록 제조된다.
플립칩 본딩 구조의 발광 소자 패키지에서 솔더층은 솔더 페이스트를 기판과 발광 소자 사이에 도포하여 형성될 수 있다. 솔더 페이스트의 양이 충분하여야 발광 소자와 기판 사이의 부착력이 좋아져 인장력 실험(Shear Force Test) 값의 산포가 작게 나타나게 되어 안정적인 패키지를 구현할 수 있으나, 솔더 페이스트 양이 과도하게 많아질 경우 발광 소자 외측으로 솔더페이스트가 흘러나와 페이스트 잔사 등에 의하여 발광 소자 외곽부에서 광손실이 발생하게 되며 이로 인하여 발광 소자 패키지의 광특성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다.
실시예는 발광 소자 패키지의 광특성을 향상시키고자 한다.
실시예는 캐비티 및 상기 캐비티의 바닥에 형성된 적어도 하나의 리세스부를 포함하는 몸체; 상기 적어도 하나의 리세스부에 배치된 발광 소자; 상기 적어도 하나의 리세스부에서 상기 몸체의 두께 방향과 다른 수평 방향으로 서로 이격되어 배치된 제1 금속부 및 제2 금속부; 및 상기 발광 소자와 상기 제1 금속부 및 제2 금속부 사이에 배치된 솔더부;를 포함하며, 상기 캐비티는 상기 리세스부가 배치된 제1 바닥면; 및 상기 제1 바닥면에 인접하는 제2 바닥면;을 포함하는 발광 소자 패키지를 제공한다.
상기 리세스부의 수평 방향으로의 제1 폭은 발광 소자의 수평 방향으로의 제2 폭의 0.9배 이상 1.1배 이하일 수 있다.
상기 제1 금속부 및 상기 제2 금속부는 두께 방향으로 몸체를 관통하고 상기 제1 바닥면에 노출될 수 있다.
상기 제1 바닥면과 상기 제2 바닥면의 경계로부터 상기 제1 및 제2 금속부는 수평방향으로 이격되어 노출될 수 있으며, 제1 바닥면과 제2 바닥면의 경계와 노출된 상기 제1 및 제2 금속부는 접하게 형성될 수도 있다.
제1 및 제2 전극부 사이에 배치된 제1 바닥면의 제1 영역은 제1 및 제2 금속부를 노출한 제1 바닥면의 제2 영역보다 돌출되어 형성될 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 캐비티 바닥에 리세스부를 포함하여 솔더부 형성시 리세스부를 벗어나 발광 소자 외곽부위로 돌출되는 것을 방지하여 패키지의 광 손실을 줄일 수 있다.
도 1은 발광 소자 패키지의 일 실시예의 평면도를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 실시예의 단면도를 나타낸 도면이고,
도 3은 발광 소자의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 4는 발광 소자 패키지의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 발광 소자 패키지의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 6은 발광 소자 패키지의 다른 실시예를 나타낸 도면이고,
도 7은 발광 소자 패키지가 배치된 영상표시장치의 일 실시예를 나타낸 도면이고,
도 8은 발광 소자 패키지가 배치된 조명 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 구조를 나타낸 평면도이다. 도 1은 발광 소자 패키지를 상부면에서 도시한 것이며, 도 2는 도 1에 도시된 발광소자 패키지를 A-A` 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 2를 참조하면 발광소자 패키지는 몸체(130), 발광 소자(120), 제1 금속부(110a)와 제2 금속부(110b) 및 솔더부(150)를 포함할 수 있다.
몸체(130)는 캐비티(140) 및 상기 캐비티의 바닥에 형성된 적어도 하나의 리세스부(160)를 포함할 수 있다.
몸체(130)는 실리콘 재질 또는 합성수지 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 열경화성 수지를 포함하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 열경화성 수지는 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC:Epoxy Molding Compound)일 수 있으며, 열경화성 수지가 적용될 경우, 쪼개짐 등의 파손을 억제할 수 있어 몸체(130)의 열변형, 접착력 저하 및 황변(yellowing)을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
몸체(130)가 백색의 실리콘 또는 백색의 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)로 형성되는 경우 발광 소자(120)에서 생성된 빛의 반사율을 높여 광량이 향상될 수 있다.
몸체(130)에는 바닥과 측부를 가지는 캐비티(140)가 형성될 수 있으며, 몸체(130)는 캐비티(140) 측부와 바닥 일부를 형성하는 제1 영역(130a)과 제1 금속부(110a)와 제2 금속부(110b) 사이에 형성된 제2 영역(130b)을 포함할 수 있다.
캐비티(140)를 위에서 바라본 형상은 원형, 타원형, 다각형(예컨대, 사각형)일 수 있다.
캐비티(140)의 모서리는 곡선일 수 있으며, 측부는 캐비티의 바닥면과 수직이거나 경사를 이룰 수 있다. 캐비티(140)의 측부는 반사면의 역할을 하여 발광 소자(120)에서 생성된 빛을 반사시켜 발광소자 패키지의 상면을 향하게 할 수 있다. 캐비티(140)의 하부면에 별도의 반사부재(미도시)가 더 배치되어 발광소자로부터 생성된 빛을 반사시켜 광효율을 더 향상시킬 수도 있으며 이에 한정하지 않는다.
몸체(130)에 형성된 캐비티(140)의 바닥면에는 적어도 하나의 리세스부(160)를 포함할 수 있으며, 리세스부(160)는 캐비티(140)의 중앙에 배치될 수 있다.
리세스부(160)에는 발광 소자(120)가 배치될 수 있으며, 발광 소자(120)는 리세스부(160)의 상부에 배치될 수 있다.
도 3은 발광 소자의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 발광 소자(120)는 기판(10), 제1 도전형 반도체층(22), 활성층(24), 제2 도전형 반도체층(26), 제1 전극(42) 및 제2 전극(44)을 포함할 수 있다.
발광 소자(120)에서 기판(10)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있고, 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함할 수 있다. 예컨대, 기판(10)은 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga203 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 또한, 상기 기판(10)은 광추출 효율을 높이기 위하여 표면이 요철을 포함할 수 있다.
기판(10)과 도전형 반도체층(22, 26) 사이에는 버퍼층(미도시)이 배치될 수 있다. 버퍼층(미도시)은 도전형 반도체층(22, 26)과 기판(10) 재료 간의 격자 부정합 및 열팽창 계수의 차이를 완화하기 위하여 배치될 수 있다. 버퍼층(비도시)은 3-5족 또는 2-6족의 화합물 반도체일 수 있으며, 예를 들어, GaN, InN, AlN, InGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(22)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. ?-?족, ?-?족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑 될 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층(22)이 n형 반도체층인 경우, 상기 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 제1 도전형 반도체층(22)은 InxAlyGa(1-x-y)N (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있거나, 제1 도전형 반도체층(22)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
활성층(24)은 제1 도전형 반도체층(22)을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층(26)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다. 활성층(24)은 이중 접합 구조(Double Hetero Junction Structure), 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(24)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
활성층(24)의 우물층/장벽층은 예를 들어, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, InAlGaN/InAlGaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(24)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층의 장벽층이나 밴드갭보다 더 넓은 밴드갭을 가지는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
활성층(24) 상에는 제2 도전형 반도체층(26)이 배치된다. 제2 도전형 반도체층(26)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 3-5족, 2-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, InxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(26)이 p형 반도체층인 경우, 상기 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(120)에 있어서, 메사 식각에 의하여 발광 소자(120) 상부의 제2 도전형 반도체층(26)과 활성층(24) 및 제1 도전형 반도체층(22)의 일부분을 식각하여 제1 도전형 반도체층(22)의 일부가 노출되게 할 수 있다.
발광 소자(120)는 일 면에 복수의 전극(42, 44)을 포함할 수 있다. 복수의 전극(42, 44)은 제1 전극(42) 및 제2 전극(44)일 수 있다. 제1 전극(42)과 제2 전극(44)은 발광 소자(120)의 양측에 각각 위치할 수 있고, 이 중 제1 전극(42)은 메사 구조로 식각된 제1 도전형 반도체층(22) 상에 배치될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(26) 상에는 제2 전극(44)이 배치될 수 있다.
발광 소자(120)의 제2 도전형 반도체층(26) 상에는 투명 도전층(30)이 더 배치되어 제2 전극 패드(44)로부터 제2 도전형 반도체층(26)으로 넓은 면적에 고르게 전류가 공급되게 할 수 있다. 투명 도전층(30)은 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin 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), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO(Zinc Oxide), IrOx(Iridium Oxide), RuOx(Ruthenium Oxide), NiO(Nickel Oxide), RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au(Gold) 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
발광 소자(120)의 제1 전극(42) 및 제2 전극(44)은 제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b) 상에 위치한 솔더부(150)에 각각 접할 수 있다.
발광 소자(120)는 수평형, 수직형 또는 플립칩 형일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b)는 리세스부(160)에서 몸체(130)의 두께 방향과 다른 수평 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b)는 금속 기판을 포함할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 금속부(110a, 110b) 상에 배치되는 발광 소자(120)를 지지하는 한편 발광 소자(120)로 전기적 신호를 전달할 수 있다. 제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으나 이에 한정하지 않는다.
제1 금속부(110a)와 제2 금속부(110b)는 수평 방향으로 0.1mm 이상 이격되어 배치될 수 있다. 서로 이격된 거리(d2)가 0.1mm보다 작을 경우에는 각 금속부(110) 상에 형성된 솔더부(150)가 서로 인접하게되어 전기적 쇼트가 발생할 수 있다.
제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b)는 발광 소자(120)로부터 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있으며, 발광 소자(120)에서 생성된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있다. 제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b) 상에 별도의 반사부재(미도시)가 더 배치되어 발광 소자(120)에서 생성된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수도 있으며 이에 한정하지 않는다.
발광 소자(120)와 제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b) 사이에 솔더부(150)가 배치될 수 있다.
솔더부(150)는 발광 소자(120)와 제1 및 제2 금속부(110a, 110b)와의 접합 기능 및 외부 회로와 전기적으로 연결하는 기능을 할 수 있다. 솔더부(150)는 제1 높이(h2)를 가질 수 있다.
솔더부(150)는 솔더 페이스트(paste)를 포함할 수 있으며, 솔더 페이스트는 용제인 플럭스(flux) 및 도전성 파우더 입자를 포함할 수 있다. 솔더부(150)가 형성된 제1 높이(h2)는 솔더 페이스트의 점도와 플럭스 함유량에 따라 변화될 수 있으며, 30㎛ 내지 100㎛의 두께로 형성될 수 있고, 바람직하게는 30㎛ 내지 50㎛의 두께로 형성될 수 있다.
솔더부(150)는 금속부(110a, 110b)와 발광 소자(120)를 상호 접합하게 하는 것으로서, 용제인 플럭스가 제거된 후의 두께가 30㎛ 내지 50㎛일 때 가장 양호한 접착력을 가질 수 있다. 솔더부(150)의 두께가 30㎛ 보다 적은 두께로 형성될 경우 필요한 수준의 접착력을 얻을 수 없고, 100㎛보다 높은 두께로 형성될 경우 솔더 페이스트 도포 후 리플로우(reflow) 공정 진행시 발광 소자(120)의 고정 위치가 틀어질 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
도 2를 참조하면 리세스부(160)의 깊이(h1)는 30㎛ 내지 100㎛ 일 수 있다.
리세스부(160)의 깊이(h1)가 30㎛ 보다 작을 경우 솔더부(150) 형성시 솔더 페이스트가 발광 소자 외곽으로 흐르는 것을 막아주는 효과를 기대할 수 없으며, 100㎛보다 커질 경우 리세스부(160)의 깊이(h1)가 형성된 솔더부(150)의 높이(h2)보다 커질 수 있어 솔더부(150)가 발광 소자(120)와 제1 및 제2 금속부(110)를 연결시킬 수 없게 된다.
리레스부(160)의 수평방향의 폭인 제1 폭(w1-a, w1-b)은 발광 소자(120)의 수평 방향의 폭인 제2 폭(w2)의 0.9 배 이상 1.1배 이하일 수 있다.
도 2를 참조하면, 리세스부(160)는 수평 방향으로의 폭인 제1 폭(w1-a)이 발광 소자(120)의 수평 방향으로의 폭인 제2 폭(w2)보다 작을 수 있으며, 제1 폭(w1-a)은 제2 폭(w2)의 최소 0.9배 이상일 수 있다.
리세스부(160)의 제1 폭(w1-a)을 발광 소자(120)의 제2 폭(w2)보다 작게 하는 실시예의 경우에 있어서, 제1 폭(w1-a)이 제2 폭(w2)의 0.9배 보다 작아질 경우 발광 소자(120)와 비교하여 상대적으로 솔더부(150)의 단면적이 줄어 들어 발광 소자(120)를 제1 및 제2 전극부(110)에 연결하는 접착 강도가 약해질 수 있다.
도 4 내지 도 6은 발광 소자 패키지의 다른 실시예들을 나타낸 도면이다. 상술한 실시예들과 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하에서는 차이점을 중심으로 설명한다.
도 4에 도시된 발광 소자 패키지의 다른 실시예에서는 리세스부(160)의 제1 폭(w1-b)은 발광 소자(120)의 제2 폭(w2)보다 클 수 있으며, 제1 폭(w1-b)은 제2 폭(w2)의 최대 1.1배 이하일 수 있다.
리세스부(160)의 제1 폭(w1-b)을 발광 소자(120)의 제2 폭(w2)보다 크게 하는 경우에 있어서, 제1 폭(w1-b)이 제2 폭(w2)의 1.1배 보다 커질 경우 발광 소자(120)의 외곽부에 노출되는 솔더부(150)의 면적이 넓어져 광효율이 저하될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았으나, 발광 소자 패키지의 실시예에서 발광 소자(120)의 측부 가장 자리로부터 발광 소자(120)의 두께 방향으로 연장되는 제1 가상 수직선은 리세스부(160)의 경계로부터 두께 방향으로 연장되는 제2 가상 수직선과 중첩될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(120)와 리세스부(160)의 수평방향의 폭은 동일할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 캐비티(140)는 리세스부(160)가 배치된 제1 바닥면(145a)과 상기 제1 바닥면에 인접하는 제2 바닥면(145b)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 바닥면(145a)은 리세스부(160)의 바닥면일 수 있다.
제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b)는 두께 방향으로 몸체(130)를 관통하고 제1 바닥면(145a)의 일부에 노출되어 형성될 수 있다. 제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b)는 서로 이격되어 전기적으로 분리되어 노출될 수 있다. 제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b)는 몸체(130)의 제2 영역(130b)에 의하여 서로 분리되어 배치될 수 있다.
도 4에 도시된 실시예를 참조하면, 제1 바닥면(145a)과 제2 바닥면(145b)의 경계로부터 제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b)는 수평 방향으로 이격되어 노출될 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 실시예의 리세스부(160)는 제1 바닥면(145a)과 제2 바닥면(145b) 사이의 단차에 의하여 형성되며, 형성된 단차는 캐비티(140) 바닥면 중 몸체(130) 영역에서 형성될 수 있다.
몸체(130)에 형성되는 단차는 몸체(130)의 제1 영역(130a) 중 캐비티 (140)의 제2 바닥면(145b)에 해당하는 영역을 더 높게 사출하여 제조하는 방법으로 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 발광 소자 패키지의 다른 실시예에서, 제1 바닥면(145a)과 제2 바닥면(145b)의 경계와 노출된 제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b)는 접하도록 형성될 수 있다.
예를 들어, 몸체(130)의 제1 영역(130a)에 인접한 제1 금속부(110a)의 측부는 제1 바닥면(145a)과 제2 바닥면(145b)의 경계와 접하도록 형성될 수 있다. 즉, 도5의 실시예의 리세스부(160)를 형성하는 제1 바닥면(145a)과 제2 바닥면(145b) 사이의 단차는 몸체(130)의 제1 영역(130a)과 제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b)가 접하는 면에서 형성될 수 있다.
제1 바닥면(145a)과 제2 바닥면(145b) 사이의 단차에 의하여 형성된 리세스부(160)는 제1 바닥면(145a)에 해당하는 제1 및 제2 금속부(110)와 패키지 몸체부의 제2 영역(130b)을 제2 바닥면(145b)보다 낮게 제조하여 형성할 수 있다.
도 6은 발광 소자 패키지의 다른 실시예를 나타낸 도면으로 캐비티(140)의 제1 바닥면(145a)은 제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b) 사이에 배치되는 패키지 몸체부의 제2 영역(130b)에 해당하는 제1 영역(145a-1)과 제1 영역을 제외한 나머지 제2 영역(145a-2)을 포함할 수 있다. 제1 바닥면의 제1 영역(145a-1)은 제2 영역(145a-2) 보다 돌출되어 형성될 수 있다.
예를 들어, 제1 영역(145a-1)이 제2 영역(145a-2)에 비하여 돌출된 높이(h3)는 30㎛ 내지 100㎛ 일 수 있다. 돌출된 높이(h3)가 30㎛ 보다 작을 경우 제1 금속부(110a) 및 제2 금속부(110b) 상에 각각 형성된 솔더부(150)들을 분리하는 효과가 저하될 수 있으며, 높이(h3)가 100㎛ 보다 커질 경우 발광 소자(120)에서 발광된 빛을 산란하거나 흡수하여 광 효율이 저하될 수 있다.
실시예들의 발광 소자 패키지는 플립칩 본딩 구조를 가질 수 있다.
이하에서는 상술한 발광소자 패키지가 배치된 조명 시스템의 일 실시예로서, 영상표시장치와 조명장치를 설명한다.
도 7은 발광소자 패키지를 포함하는 영상 표시장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상표시장치(500)는 광원 모듈과, 바텀 커버(510) 상의 반사판(520)과, 상기 반사판(520)의 전방에 배치되며 상기 광원모듈에서 방출되는 빛을 영상표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(540)과, 상기 도광판(540)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(550)와 제2 프리즘시트(560)와, 상기 제2 프리즘시트(560)의 전방에 배치되는 패널(570)과 상기 패널(570)의 전반에 배치되는 컬러필터(580)를 포함하여 이루어진다.
광원 모듈은 회로 기판(530) 상의 발광소자 패키지(535)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(530)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 패키지(535)는 상술한 실시예들에 따를 수 있다.
실시예의 발광 소자 패키지를 포함하는 경우 발광 소자 패키지의 캐비티 내에 형성된 리세스부에 의하여 발광 소자 외곽부에서의 솔더부 돌출을 방지할 수 있으며, 이로 인하여 솔더부 돌출에 따른 발광 저하 현상이나 황변현상(yellowing)을 방지할 수 있어 발광 소자 패키지의 광 특성을 개선할 수 있다.
따라서, 실시예의 발광 소자 패키지의 경우 발광 소자 외곽부를 포함한 전면에서 균일한 발광을 얻을 수 있으며, 이로 인하여 영상 표시 장치의 광원 모듈에서 개선된 광효율을 기대할 수 있다.
바텀 커버(510)는 영상표시장치(500) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 반사판(520)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 도광판(540)의 후면이나, 상기 바텀 커버(510)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
반사판(520)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.
도광판(540)은 발광소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전 영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다.
따라서, 도광판(530)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타아크릴레이트 (PolyMethylMethAcrylate ; PMMA), 폴리카보네이트 (PolyCarbonate ; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 도광판(540)이 생략되면 에어 가이드 방식의 표시장치가 구현될 수 있다.
상기 제1 프리즘 시트(550)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 상기 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
상기 제2 프리즘 시트(560)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(550) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 광원 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(570)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.
본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(550)과 제2 프리즘시트(560)가 광학시트를 이루는데, 상기 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
상기 패널(570)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(560) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.
상기 패널(570)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.
표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.
상기 패널(570)의 전면에는 컬러 필터(580)가 구비되어 상기 패널(570)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.
도 8은 발광소자가 배치된 조명장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 조명 장치는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700), 소켓(1800)을 포함할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 조명 장치는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 광원 모듈(1200)은 상술한 실시예들에 따른 발광소자 패키지를 포함하여, 발광 소자 패키지의 캐비티에 형성된 리세스부로 인하여 발광 소자와 연결되는 솔더부가 발광 소자 외곽부로 돌출되는 것을 방지하여 광 효율을 개선할 수 있다.
커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(1100)는 상기 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기시킬 수 있다. 상기 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(1100)는 상기 방열체(1400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(1100)는 외부에서 상기 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
광원 모듈(1200)은 상기 방열체(1400)의 일면에 배치될 수 있다. 따라서, 광원 모듈(1200)로부터의 열은 상기 방열체(1400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(1200)은 발광소자 패키지(1210), 연결 플레이트(1230), 커넥터(1250)를 포함할 수 있다.
부재(1300)는 상기 방열체(1400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 발광소자 패키지(1210)들과 커넥터(1250)가 삽입되는 가이드홈(1310)들을 갖는다. 가이드홈(1310)은 상기 발광소자 패키지(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응된다.
부재(1300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(1300)는 상기 커버(1100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(1200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(1100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(1400)와 상기 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(1230)와 상기 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(1400)는 상기 광원 모듈(1200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(1700)의 상기 절연부(1710)에 수납되는 상기 전원 제공부(1600)는 밀폐된다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 갖는다. 가이드 돌출부(1510)는 상기 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 갖는다.
전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 상기 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납되고, 상기 홀더(1500)에 의해 상기 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐된다. 상기 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650), 연장부(1670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(1630)는 상기 베이스(1650)의 일측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(1630)는 상기 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(1650)의 일면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(Electro Static discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(1670)는 상기 베이스(1650)의 다른 일측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(1670)는 상기 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
내부 케이스(1700)는 내부에 상기 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(1600)가 상기 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
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.
110a: 제1 전극부 110b: 제2 전극부
120: 발광 소자 130: 몸체
140: 캐비티 145a: 제1 바닥부
145b: 제2 바닥부 150: 솔더부
160: 리세스부 500 : 영상표시장치

Claims (6)

  1. 캐비티 및 상기 캐비티의 바닥에 형성된 적어도 하나의 리세스부를 포함하는 몸체;
    상기 적어도 하나의 리세스부 상에 배치된 발광 소자;
    상기 적어도 하나의 리세스부에서 상기 몸체의 두께 방향과 다른 수평 방향으로 서로 이격되어 배치된 제1 금속부 및 제2 금속부; 및
    상기 발광 소자와 상기 제1 금속부 및 제2 금속부 사이에 배치된 솔더부;를 포함하며,
    상기 캐비티는 상기 리세스부가 배치된 제1 바닥면; 및 상기 제1 바닥면에 인접하는 제2 바닥면;을 포함하는 발광 소자 패키지.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 리세스부의 상기 수평 방향으로의 제1 폭은 상기 발광 소자의 상기 수평 방향으로의 제2 폭의 0.9배 이상 1.1배 이하인 발광 소자 패키지.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제1 금속부 및 상기 제2 금속부는 상기 두께 방향으로 상기 패키지 몸체부를 관통하고 상기 제1 바닥면에 노출된 발광 소자 패키지.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제1 바닥면과 상기 제2 바닥면의 경계로부터 상기 제1 및 제2 금속부는 상기 수평 방향으로 이격되어 노출된 발광 소자 패키지.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제1 바닥면과 상기 제2 바닥면의 경계와 상기 노출된 상기 제1 및 제2 금속부는 접하는 발광 소자 패키지.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극부 사이에 배치된 상기 제1 바닥면의 제1 영역은 상기 제1 및 제2 금속부를 노출한 상기 제1 바닥면의 제2 영역보다 돌출되어 형성된 발광 소자 패키지.
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