KR20160003429A - 발광 소자 패키지, 발광 소자 패키지 모듈, 백라이트 유닛, 조명 장치 및 발광 소자 패키지의 제조 방법 - Google Patents

발광 소자 패키지, 발광 소자 패키지 모듈, 백라이트 유닛, 조명 장치 및 발광 소자 패키지의 제조 방법 Download PDF

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KR20160003429A
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정대길
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 발광 소자 패키지, 발광 소자 패키지 모듈, 백라이트 유닛, 조명 장치 및 발광 소자 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 열전도성 기판과, 상기 열전도성 기판의 제 1 영역이 노출되도록 상기 제 1 영역을 제외한 상기 열전도성 기판 상의 나머지 부분에 설치되는 제 1 절연층과, 상기 제 1 절연층 상에 설치되는 배선층과, 상기 배선층의 제 2 영역이 노출되도록 상기 제 2 영역을 제외한 상기 제 1 절연층 또는 상기 배선층의 나머지 부분에 설치되는 제 2 절연층 및 상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판 및 상기 배선층 상에 안착되는 발광 소자를 포함할 수 있다.

Description

발광 소자 패키지, 발광 소자 패키지 모듈, 백라이트 유닛, 조명 장치 및 발광 소자 패키지의 제조 방법{Light emitting device package, light emitting device package module, backlight unit, lighting device and its manufacturing method}
본 발명은 발광 소자 패키지, 발광 소자 패키지 모듈, 백라이트 유닛, 조명 장치 및 발광 소자 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이 용도나 조명 용도로 사용할 수 있는 발광 소자 패키지, 발광 소자 패키지 모듈, 백라이트 유닛, 조명 장치 및 발광 소자 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN 다이오드 형성을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 광을 구현할 수 있는 일종의 반도체 소자를 말한다. 이러한 발광 소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이러한 LED는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 기판이나 리드프레임에 실장한 후, 패키징할 수 있어서 여러 가지 용도로 모듈화하여 백라이트 유닛(backlight unit)이나 각종 조명 장치 등에 적용할 수 있다.
그러나, 종래의 발광 소자 패키지는, 구조상, 발광 소자에서 발생되는 고온의 열을 외부로 방출시킬 수 있는 열적 경로의 면적이 매우 협소하고, 재질들의 방열 성능이 매우 떨어져서 발광 소자에서 발생된 열이 내부에 축적되고, 이로 인하여, 발광 소자에 열 스트레스가 증대되어 부품들이 파손되거나, 휘거나, 변형되는 등 열적 내구성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 열전도성 기판과 발광 소자가 직접 접촉될 수 있는 비교적 넓은 면적의 열적 경로를 확보하여 방열 성능을 크게 향상시키고, 구조적으로 배선층과의 전기적 접촉을 견고하게 하여 열적 및 전기적인 성능이 우수한 제품을 생산할 수 있고, 제품의 내구성을 크게 향상시킬 수 있게 하는 발광 소자 패키지, 발광 소자 패키지 모듈, 백라이트 유닛, 조명 장치 및 발광 소자 패키지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지는, 열전도성 기판; 상기 열전도성 기판의 제 1 영역이 노출되도록 상기 제 1 영역을 제외한 상기 열전도성 기판 상의 나머지 부분에 설치되는 제 1 절연층; 상기 제 1 절연층 상에 설치되는 배선층; 상기 배선층의 제 2 영역이 노출되도록 상기 제 2 영역을 제외한 상기 제 1 절연층 또는 상기 배선층의 나머지 부분에 설치되는 제 2 절연층; 및 상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판 및 상기 배선층 상에 안착되는 발광 소자;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 발광 소자는, 하면 중간 부분에 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되는 히트 싱크 영역이 형성되고, 상기 히트 싱크 영역의 좌우측에 각각 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되는 제 1 패드 및 제 2 패드가 형성되는 플립칩(flip chip)일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 상기 발광 소자 사이에 써멀 인터페이스 물질(thermal interface material; TIM) 또는 기판 일체형 돌출부가 설치되고, 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 상기 발광 소자 사이에 전도성 본딩 매체가 설치되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 열전도성 기판은, 적어도 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지는, 상기 열전도성 기판 또는 상기 제 2 절연층에 설치되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 반사시키도록 반사성 표면을 갖는 반사 부재;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지 모듈은, 열전도성 기판; 상기 열전도성 기판의 제 1 영역이 노출되도록 상기 제 1 영역을 제외한 상기 열전도성 기판 상의 나머지 부분에 설치되는 제 1 절연층; 상기 제 1 절연층 상에 설치되는 배선층; 상기 배선층의 제 2 영역이 노출되도록 상기 제 2 영역을 제외한 상기 제 1 절연층 또는 상기 배선층의 나머지 부분에 설치되는 제 2 절연층; 및 상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판 및 상기 배선층 상에 안착되는 복수개의 발광 소자;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 백라이트 유닛은, 열전도성 기판; 상기 열전도성 기판의 제 1 영역이 노출되도록 상기 제 1 영역을 제외한 상기 열전도성 기판 상의 나머지 부분에 설치되는 제 1 절연층; 상기 제 1 절연층 상에 설치되는 배선층; 상기 배선층의 제 2 영역이 노출되도록 상기 제 2 영역을 제외한 상기 제 1 절연층 또는 상기 배선층의 나머지 부분에 설치되는 제 2 절연층; 상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판 및 상기 배선층 상에 안착되는 발광 소자; 및 상기 발광 소자의 광경로에 설치되는 도광판;을 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 조명 장치는, 열전도성 기판; 상기 열전도성 기판의 제 1 영역이 노출되도록 상기 제 1 영역을 제외한 상기 열전도성 기판 상의 나머지 부분에 설치되는 제 1 절연층; 상기 제 1 절연층 상에 설치되는 배선층; 상기 배선층의 제 2 영역이 노출되도록 상기 제 2 영역을 제외한 상기 제 1 절연층 또는 상기 배선층의 나머지 부분에 설치되는 제 2 절연층; 및 상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판 및 상기 배선층 상에 안착되는 발광 소자;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법은, 열전도성 기판을 준비하는 단계; 상기 열전도성 기판의 제 1 영역이 노출되도록 상기 제 1 영역을 제외한 상기 열전도성 기판 상의 나머지 부분에 제 1 절연층을 설치하는 단계; 상기 제 1 절연층 상에 배선층을 설치하는 단계; 상기 배선층의 제 2 영역이 노출되도록 상기 제 2 영역을 제외한 상기 제 1 절연층 또는 상기 배선층의 나머지 부분에 제 2 절연층을 설치하는 단계; 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 상기 발광 소자 사이에 전도성 본딩 매체를 설치하는 단계; 및 상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판 및 상기 배선층 상에 발광 소자를 안착하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 열적 경로를 확보하여 방열 성능을 크게 향상시키고, 배선층과의 전기적 접촉을 견고하게 하여 열적 및 전기적으로 결속력이 우수한 제품을 생산할 수 있고, 제품의 내구성을 크게 향상시키며, 공정이 간단하여 제품의 단가를 낮추고, 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 일부분을 확대하여 나타내는 부품 조립 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 및 발광 소자 패키지 모듈을 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 발광 소자 패키지 및 이를 갖는 백라이트 유닛의 일부분을 확대하여 나타내는 부품 조립 단면도이다.
도 5 내지 도 10은 도 1의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 11은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 일부분을 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면, 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)를 나타내는 부품 분해 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 발광 소자 패키지(100)의 일부분을 확대하여 나타내는 부품 조립 단면도이다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)는, 크게 열전도성 기판(10)과, 절연층(20)과, 배선층(30) 및 발광 소자(40)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 열전도성 기판(10)은, 적어도 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 열전도성 기판(10)은, 반드시 전기 전도성 기판일 필요는 없다. 즉, 상기 열전도성 기판(10)은, 세라믹 기판이나 기타 열전도성이 우수한 모든 재질의 기판이 적용될 수 있다.
또한, 상기 열전도성 기판(10)은 상기 절연층(20)에 의해서 전기가 인가되는 상기 배선층(30)과는 절연되는 것으로서, 전기가 인가되지 않는다.
그러나, 이러한 상기 열전도성 기판(10)은 이에 반드시 국한되지 않고, 전기가 인가되는 것도 가능하다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 열전도성 기판(10)에는 기판 일체형 돌출부(11)가 형성되어 후술될 상기 발광 소자(40)의 히트 싱크 영역(H)과 열적으로 직접 접촉될 수 있다.
또한, 상기 열전도성 기판(10)은, 상기 절연층(20)과, 상기 배선층(30) 및 상기 발광 소자(40) 및 기타 부품들을 지지할 수 있고, 이들과 열적으로 연결되는 것으로서, 이를 위한 적당한 기계적 강도를 갖는 혼합 재질로 제작될 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 열전도성 기판(10)은, 예컨데, 에폭시 수지 조성물 이외에도, 레진, 글래스, 실리콘 수지 조성물, 변성 에폭시 수지 조성물, 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지, EMC(Epoxy Mold Compound), 화이트 실리콘, PSR(Photoimageable Solder resist) 등 각종 유기(Organic) 또는 무기(inorganic) 재질의 기판이 적용될 수 있다.
또한, 상기 열전도성 기판(10)은, 두께가 얇은 연성 재질의 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)의 절연 기판이나, 플랙서블 인쇄 회로 기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)의 절연 기판일 수 있다.
이외에도, 상기 열전도성 기판(10)은, 절연 처리된 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 납, 금, 은 등의 금속 재질이 적용될 수 있으며, 천공되거나 절곡된 리드 프레임 형태나 플레이트 형태일 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(20)은 제 1 절연층(21) 및 제 2 절연층(22)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 절연층(21)은, 상기 열전도성 기판(10)의 제 1 영역(A1)이 노출되도록 상기 제 1 영역(A1)을 제외한 상기 열전도성 기판(10) 상의 나머지 부분에 설치되는 절연 구조체일 수 있다.
또한, 상기 제 2 절연층(22)은, 상기 배선층(30)의 제 2 영역(A2)이 노출되도록 상기 제 2 영역(A2)을 제외한 상기 제 1 절연층(21) 또는 상기 배선층(30)의 나머지 부분에 설치되는 절연 구조체일 수 있다.
여기서, 상기 절연층(20)은, 적어도 에폭시 수지 조성물, 실리콘 수지 조성물, 변성 에폭시 수지 조성물, 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 절연층(20)은, 적어도 반사물질이 포함된 EMC, 반사물질이 포함된 화이트 실리콘, PSR(Photoimageable Solder Resist) 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
이외에도, 상기 절연층(20)은, 예컨데 실리콘 수지 조성물, 실리콘 변성 에폭시 수지 등의 변성 에폭시 수지 조성물, 에폭시 변성 실리콘 수지 등의 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지 등의 수지 등이 적용될 수 있다.
또한, 이들 수지 중에, 산화 티타늄, 이산화규소, 이산화티탄, 이산화지르코늄, 티타늄산 칼륨, 알루미나, 질화알루미늄, 질화붕소, 멀라이트, 크롬, 화이트 계열이나 금속 계열의 성분 등 광 반사성 물질을 함유시킬 수 있다.
이러한, 상기 절연층(20)은, 상기 제 1 절연층(21)과 상기 제 2 절연층(22)이 서로 부착되어 일체형으로 형성될 수 있다. 그러나, 상기 절연층(20)은 이에 반드시 국한되지 않고, 서로 다른 재질로 이루어지는 것도 가능하다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배선층(30)은, 상기 제 1 절연층(21) 상에 또는 상기 제 1 절연층(21)과 상기 제 2 절연층(22) 사이에 설치될 수 있다.
여기서, 상기 배선층(30)은 서로 다른 극성의 전기가 인가되는 제 1 배선층(31)과 제 2 배선층(32)으로 이루어질 수 있다.
여기서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배선층(30)은, 하나의 또는 복수개의 상기 발광 소자(40)들을 전기적으로 서로 연결시킬 수 있도록 길이 방향으로 길게 연장되어 설치될 수 있다. 이러한 상기 배선층(30)은 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 납, 금, 은 등의 금속 재질이 적용될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(40)는, 상기 열전도성 기판(10)의 상기 제 1 영역(A1)과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층(30)의 상기 제 2 영역(A2)과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판(10) 및 상기 배선층(30) 상에 안착되는 일종의 발광원일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 발광 소자(40)는, 하면 중간 부분에 상기 제 1 영역(A1)과 열적으로 접촉되는 히트 싱크 영역(H)이 형성되고, 상기 히트 싱크 영역(H)의 좌우측에 각각 상기 제 2 영역(A2)과 전기적으로 접촉되는 제 1 패드(P1) 및 제 2 패드(P2)가 형성되는 플립칩(flip chip)일 수 있다.
여기서, 상기 히트 싱크 영역(H)은 칩 표면의 일부 영역이거나, 또는 칩의 중간 부분에 설치된 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 등 열전도성 재질의 열적 패드의 표면일 수 있다.
또한, 상기 발광 소자(40)는, 플립칩(flip chip) 형태의 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다. 이러한, 상기 발광 소자(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체로 이루어질 수 있다. 예를 들어서, 질화물 반도체로 이루어지는 청색, 녹색, 적색, 황색 발광의 LED, 자외 발광의 LED, 적외 발광의 LED 등이 적용될 수 있다.
또한, 상기 발광 소자(40)는, 예를 들면, MOCVD법 등의 기상성장법에 의해, 성장용 사파이어 기판이나 실리콘 카바이드 기판 상에 InN, AlN, InGaN, AlGaN, InGaAlN 등의 질화물 반도체를 에피택셜 성장시켜 구성할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(40)는, 질화물 반도체 이외에도 ZnO, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlInGaP 등의 반도체를 이용해서 형성할 수 있다. 이들 반도체는, n형 반도체층, 발광층, p형 반도체층의 순으로 형성한 적층체를 이용할 수 있다. 상기 발광층(활성층)은, 다중 양자웰 구조나 단일 양자웰 구조를 한 적층 반도체 또는 더블 헤테로 구조의 적층 반도체를 이용할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(20)는, 디스플레이 용도나 조명 용도 등 용도에 따라 임의의 파장의 것을 선택할 수 있다.
또한, 상기 배선층(30)의 상기 제 2 영역(A2)과 상기 발광 소자(40) 사이에 전도성 본딩 매체(B)가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 전도성 본딩 매체(B)는, 솔더일 수 있고, 이외에도 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 금, 은, 주석, 아연 합금 등일 수 있다.
따라서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)의 전기적 연결 과정 및 방열 과정을 설명하면, 도 2의 점선 화살표로 도시된 바와 같이, 먼저, 상기 제 1 배선층(31), 상기 제 2 배선층(32), 상기 본딩 매체(B), 상기 제 1 패드(P1) 및 상기 제 2 패드(P1)를 이용하여 상기 발광 소자(40)에 전기를 공급할 수 있다.
이 때, 도 2의 실선 화살표로 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(40)에서 발생된 고온의 열은 상기 히트 싱크 영역(H)를 통해서, 상기 기판 일체형 돌출부(11)를 거쳐 상기 열전도성 기판(10)으로 신속하게 전달되고, 상기 열전도성 기판(10)은 이를 빠른 속도로 외부로 방열시킬 수 있다.
그러므로, 상기 열전도성 기판(10)과 상기 발광 소자(40)가 직접 접촉될 수 있는 상기 히트 싱크 영역(H) 및 상기 기판 일체형 돌출부(11) 등을 통해 비교적 넓은 면적의 열적 경로를 확보하여 방열 성능을 크게 향상시키고, 구조적으로 상기 배선층(30)과의 전기적 접촉을 견고하게 하여 열적 및 전기적인 성능이 우수한 제품을 생산할 수 있고, 제품의 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(200) 및 발광 소자 패키지 모듈(2000)을 나타내는 부품 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 발광 소자 패키지(200) 및 이를 갖는 백라이트 유닛(1000)의 일부분을 확대하여 나타내는 부품 조립 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(200)는, 상기 제 2 절연층(22) 또는 상기 열전도성 기판(10)에 설치되고, 상기 발광 소자(40)에서 발생된 빛을 반사시키도록 반사성 표면(51)을 갖는 반사 부재(50)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반사 부재(50)가 상기 열전도성 기판(10)과 열적으로 연결되도록 상기 반사 부재(50)에 하방으로 돌출된 돌기(53)를 형성할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 절연층(21) 및 상기 제 2 절연층(22)에 상기 돌기(53)와 대응되도록 관통홀(54)을 형성할 수 있다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 열전도성 기판(10)의 열은 상기 반사 부재(50)를 통해서 외부로 쉽게 방출되고, 이로 인하여 전체적인 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 관통홀(54)과 상기 돌기(53)는 열적으로 직접 접촉되거나, 그 사이에 상술된 상기 써멀 인터페이스 물질(TIM)를 이용하여 열적으로 간접 접촉될 수 있다.
또한, 상기 반사 부재(50)는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 은, 금, 백금, 크롬 등 반사도 및 방열성이 우수한 금속일 수 있다. 이외에도 상기 반사 부재(50)는 이에 반드시 국한되지 않고, 반사도가 높은 수지 재질 또는 반사성 물질이 포함된 수지 재질 등이 적용될 수 있다.
예컨데, 상기 반사 부재(50)는, 적어도 에폭시 수지 조성물, 실리콘 수지 조성물, 변성 에폭시 수지 조성물, 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지, 브래그(Bragg) 반사층, 에어갭(air gap), 전반사층, 금속층 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 반사 부재(50)는, 적어도 반사물질이 포함된 EMC, 반사물질이 포함된 화이트 실리콘, PSR(Photoimageable Solder Resist) 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
이외에도, 상기 반사 부재(50)는, 예컨데 방열성이 우수한 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 금, 은, 크롬 등의 금속 재질은 물론이고, 실리콘 수지 조성물, 실리콘 변성 에폭시 수지 등의 변성 에폭시 수지 조성물, 에폭시 변성 실리콘 수지 등의 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지 등의 수지 등이 적용될 수 있다.
또한, 이들 수지 중에, 산화 티타늄, 이산화규소, 이산화티탄, 이산화지르코늄, 티타늄산 칼륨, 알루미나, 질화알루미늄, 질화붕소, 멀라이트, 크롬, 화이트 계열이나 금속 계열의 성분 등 광 반사성 물질을 함유시킬 수 있다.
또한, 상기 반사 부재(50)는, 상기 반사 부재(50)를 상기 절연층(20) 상에 접착시키기 위해서, 그 밑면에 접착 부재(52)를 설치할 수 있다.
여기서, 상기 접착 부재(52)는 각종 접착제나, 에폭시 수지이나, 고분자 화합물이나, 수지는 물론, 솔더, 주석, 아연, 구리, 알루미늄 등이 적용될 수 있다.
따라서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 접착 부재(52)를 이용하여 상기 절연층(20) 상에 상기 반사 부재(50)를 설치하여 상기 발광 소자(40)에서 발생된 빛을 특정 방향으로 집중적으로 반사 및 유도할 수 있다.
여기서, 상기 반사 부재(50)의 형태나, 종류나, 재질 등은 설치 환경에 맞추어서 다양한 형태나, 종류나, 재질 등이 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(200)는, 상기 반사 부재(50) 이외에도, 도시하지 않았지만, 각종 렌즈나 형광체 등이 추가로 설치될 수 있다.
여기서, 상기 렌즈는, 상기 발광 소자(40)에서 발생된 빛의 경로를 안내할 수 있는 것으로서, 유리, 에폭시 수지 조성물, 실리콘 수지 조성물, 실리콘 변성 에폭시 수지 등의 변성 에폭시 수지 조성물, 에폭시 변성 실리콘 수지 등의 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지 등이 적용될 수 있다.
또한, 상기 형광체는, 상기 렌즈와 같은 형상으로 형성되어 상기 렌즈의 기능을 대신하거나, 상기 렌즈 내부에 포함되거나, 상기 발광 소자(40)의 주변에 설치되는 것이 모두 가능하다.
이러한, 상기 형광체는 아래와 같은 조성식 및 컬러를 가질 수 있다.
산화물계: 황색 및 녹색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce
실리케이트계: 황색 및 녹색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce
질화물계: 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 L3Si6O11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu
이러한, 상기 형광체의 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y은 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다, 또한 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제등이 추가로 적용될 수 있다.
또한, 상기 형광체의 대체 물질로 양자점(Quantum Dot) 등의 물질들이 적용될 수 있으며, LED에 형광체와 QD를 혼합 또는 단독으로 사용될 수 있다.
QD는 CdSe, InP 등의 코어(3 ~ 10nm)와 ZnS, ZnSe 등의 쉘(0.5 ~ 2nm)및 코어, 쉘의 안정화를 위한 리간드(Ligand)의 구조로 구성될 수 있으며, 크기에 따라 다양한 칼라를 구현할 수 있다.
또한, 상기 형광체 또는 양자점(Quantum Dot)의 도포 방식은 크게 LED 칩 또는 발광소자에 뿌리는 방식, 또는 막 형태로 덮는 방식, 필름 또는 세라믹 형광체 등의 시트 형태를 부착하는 방식 중 적어도 하나를 사용 할 수 있다.
뿌리는 방식으로는 디스펜싱, 스프레이 코팅 등이 일반적이며 디스펜싱은 공압방식과 스크류(Screw), 리니어 타입(Linear type) 등의 기계적 방식을 포함한다. 제팅(Jetting) 방식으로 미량 토출을 통한 도팅량 제어 및 이를 통한 색좌표 제어도 가능하다. 웨이퍼 레벨 또는 발광 소자 기판상에 스프레이 방식으로 형광체를 일괄 도포하는 방식은 생산성 및 두께 제어가 용이할 수 있다.
또한, 상기 발광 소자(40) 또는 LED 칩 위에 막 형태로 직접 덮는 방식은 전기영동, 스크린 프린팅 또는 형광체의 몰딩 방식으로 적용될 수 있으며 LED 칩 측면의 도포 유무 필요에 따라 해당 방식의 차이점을 가질 수 있다.
발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체 중 단파장에서 발광하는 광을 재 흡수하는 장파장 발광 형광체의 효율을 제어하기 위하여 발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체층을 구분할 수 있으며, LED 칩과 형광체 2종 이상의 파장 재흡수 및 간섭을 최소화하기 위하여 각 층 사이에 DBR(ODR)층을 포함 할 수 있다.
균일 도포막을 형성하기 위하여 형광체를 필름 또는 세라믹 형태로 제작 후 LED 칩 또는 발광 소자 위에 부착할 수 있다.
광 효율, 배광 특성에 차이점을 주기 위하여 리모트 형식으로 광변환 물질을 위치할 수 있으며, 이 때 광변환 물질은 내구성, 내열성에 따라 투광성 고분자, 유리등의 물질 등과 함께 위치한다.
이러한, 상기 형광체 도포 기술은 발광 소자에서 광특성을 결정하는 가장 큰 역할을 하게 되므로, 형광체 도포층의 두께, 형광체 균일 분산 등의 제어 기술들이 다양하게 연구되고 있다. QD 또한 형광체와 동일한 방식으로 LED 칩 또는 발광 소자에 위치할 수 있으며, 유리 또는 투광성 고분자 물질 사이에 위치하여 광 변환을 할 수 있다.
이외에도, 상기 발광 소자(40)의 주변에 각종 몰딩 주재나, 반사 부재나, 투광 봉지재나, 불투광 봉지재나 필터나 도광판이나 디스플레이 패널 등 매우 다양한 형태의 부재들이 추가로 설치될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(2000)은, 열전도성 기판(10)과, 상기 열전도성 기판(10)의 제 1 영역(A1)이 노출되도록 상기 제 1 영역(A1)을 제외한 상기 열전도성 기판(10) 상의 나머지 부분에 설치되는 제 1 절연층(21)과, 상기 제 1 절연층(21) 상에 설치되는 배선층(30)과, 상기 배선층(30)의 제 2 영역(A2)이 노출되도록 상기 제 2 영역(A2)을 제외한 상기 제 1 절연층(21) 또는 상기 배선층(30)의 나머지 부분에 설치되는 제 2 절연층(22) 및 상기 열전도성 기판(10)의 상기 제 1 영역(A1)과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층(30)의 상기 제 2 영역(A2)과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판(10) 및 상기 배선층(30) 상에 안착되는 복수개의 발광 소자(40)를 포함할 수 있다.
이러한, 상기 열전도성 기판(10)은 복수개의 상기 발광 소자(40)가 안착될 수 있도록 충분히 넓은 크기를 갖는 모듈 기판일 수 있다.
여기서, 상기 열전도성 기판(10)과, 상기 제 1 절연층(21)과, 상기 배선층(30)과, 상기 제 2 절연층(22) 및 상기 발광 소자(40)는, 도 1에 도시된 본 발명의 상기 발광 소자 패키지(100)의 구성 요소들과 그 구성 및 역할이 동일 할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 백라이트 유닛(1000)은, 열전도성 기판(10)과, 상기 열전도성 기판(10)의 제 1 영역(A1)이 노출되도록 상기 제 1 영역(A1)을 제외한 상기 열전도성 기판(10) 상의 나머지 부분에 설치되는 제 1 절연층(21)과, 상기 제 1 절연층(21) 상에 설치되는 배선층(30)과, 상기 배선층(30)의 제 2 영역(A2)이 노출되도록 상기 제 2 영역(A2)을 제외한 상기 제 1 절연층(21) 또는 상기 배선층(30)의 나머지 부분에 설치되는 제 2 절연층(22)과, 상기 열전도성 기판(10)의 상기 제 1 영역(A1)과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층(30)의 상기 제 2 영역(A2)과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판(10) 및 상기 배선층(30) 상에 안착되는 발광 소자(40) 및 상기 발광 소자(40)의 광경로에 설치되는 도광판(110)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 열전도성 기판(10)과, 상기 제 1 절연층(21)과, 상기 배선층(30)과, 상기 제 2 절연층(22) 및 상기 발광 소자(40)는, 도 1에 도시된 본 발명의 상기 발광 소자 패키지(100)의 구성 요소들과 그 구성 및 역할이 동일 할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 도광판(110)은, 상기 발광 소자(40)에서 발생된 빛을 유도할 수 있도록 투광성 재질로 제작될 수 있는 광학 부재일 수 있다.
이러한, 상기 도광판(110)은, 상기 발광 소자(40)에서 발생된 빛의 경로에 설치되어, 상기 발광 소자(40)에서 발생된 빛을 보다 넓은 면적으로 전달할 수 있다.
이러한, 상기 도광판(110)은, 그 재질이 폴리카보네이트 계열, 폴리술폰계열, 폴리아크릴레이트 계열, 폴리스틸렌계, 폴리비닐클로라이드계, 폴리비닐알코올계, 폴리노르보넨 계열, 폴리에스테르 등이 적용될 수 있고, 이외에도 각종 투광성 수지 계열의 재질이 적용될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)은, 표면에 미세 패턴이나 미세 돌기나 확산막등을 형성하거나, 내부에 미세 기포를 형성하는 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.
여기서, 도시하지 않았지만, 상기 도광판(110)의 상방에는 각종 확산 시트, 프리즘 시트, 필터 등이 추가로 설치될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)의 상방에는 LCD 패널 등 각종 디스플레이 패널이 설치될 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 본 발명은 상술된 본 발명의 기술적 사상에 따른 상기 발광 소자 패키지나, 상기 발광 소자 패키지 모듈 중 어느 하나 이상을 포함하는 조명 장치 또는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 조명 장치 또는 디스플레이 장치의 구성 요소들은 상술된 본 발명의 발광 소자 패키지의 그것들과 구성과 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
도 5 내지 도 10은 도 1의 발광 소자 패키지(100)의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 도 1의 발광 소자 패키지(100)의 제조 과정을 단계적으로 설명하면, 먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 기판 일체형 돌출부(11)가 형성된 열전도성 기판(10)을 준비할 수 있다. 이러한 상기 기판 일체형 돌출부(11)는 각종 프레스 공정, 식각 공정, 용접 공정, 절곡 공정, 절단 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 열전도성 기판(10)의 제 1 영역(A1)이 노출되도록 상기 기판 일체형 돌출부(11)의 상기 제 1 영역(A1)을 제외한 상기 열전도성 기판(10) 상의 나머지 부분에 제 1 절연층(21)을 설치할 수 있다.
여기서, 이러한 상기 제 1 절연층(21)은 도포, 디스펜싱, 인쇄, 몰딩, 프레스, 접착, 스프레이 등의 방법으로 상기 열전도성 기판(10) 상에 설치될 수 있다.
이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 절연층(21) 상에 배선층(30)을 설치할 수 있다.
여기서, 이러한 상기 배선층(30)은, 무전해 도금이나, 각종 도포, 디스펜싱, 인쇄, 몰딩, 프레스, 접착, 스프레이 등의 방법으로 상기 제 1 절연층(21) 상에 설치될 수 있다.
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 배선층(30)의 제 2 영역(A2)이 노출되도록 상기 제 2 영역(A2)을 제외한 상기 제 1 절연층(21) 또는 상기 배선층(30)의 나머지 부분에 제 2 절연층(22)을 설치할 수 있다.
여기서, 이러한 상기 제 2 절연층(22)은 도포, 디스펜싱, 인쇄, 몰딩, 프레스, 접착, 스프레이 등의 방법으로 상기 제 1 절연층(21) 또는 상기 배선층(30) 상에 설치될 수 있다.
이어서, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 배선층(30)의 상기 제 2 영역(A2)과 상기 발광 소자(40) 사이에 전도성 본딩 매체(B)를 설치할 수 있다.
여기서, 상기 전도성 본딩 매체(B)는, 도포, 디스펜싱, 인쇄, 몰딩, 프레스, 접착 등의 방법으로 상기 제 1 영역(A1)과 상기 제 2 영역(A2) 상에 설치될 수 있다.
이어서, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 기판 일체형 돌출부(11)를 이용하여 상기 열전도성 기판(10)의 상기 제 1 영역(A1)과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층(30)의 상기 제 2 영역(A2)과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판(10) 및 상기 배선층(30) 상에 발광 소자(40)를 안착할 수 있다.
이어서, 도시하지 않았지만, 상기 발광 소자(40) 안착 후, 상기 전도성 본딩 매체(B)를 리플로우할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(300)의 일부분을 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(300)는, 상기 열전도성 기판(10)의 상기 제 1 영역(A1)과 상기 발광 소자(40)의 상기 히트 싱크 영역(H) 사이에 써멀 인터페이스 물질(TIM)(thermal interface material; TIM)이 설치될 수 있다.
여기서, 상기 써멀 인터페이스 물질(TIM)은, 높은 속도로 열을 전도할 수 있는 재료를 포함하는 것으로서, 적어도 솔더, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 크롬, 금, 니켈, 백금, 은, 티타늄, 텅스텐, 바나듐, 다이아몬드, 다이아몬드 복합체, 흑연, 세라믹 및 그라파이트 등의 입자나 성분을 포함할 수 있다.
즉, 상기 발광 소자(40)와 상기 열전도성 기판(10)은 상기 써멀 인터페이스 물질(TIM)(thermal interface material; TIM)에 의해 간접 접촉될 수 있다.
여기서, 상기 써멀 인터페이스 물질(TIM)(thermal interface material; TIM)은 상술된 상기 본딩 매체(B)와 동일한 재질이거나, 다른 재질일 수 있고, 상기 써멀 인터페이스 물질(TIM)(thermal interface material; TIM)은 상기 본딩 매체(B)의 도포시 함께 도포될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)의 제조 방법은, 열전도성 기판(10)을 준비하는 단계(S1)와, 상기 열전도성 기판(10)의 제 1 영역(A1)이 노출되도록 상기 제 1 영역(A1)을 제외한 상기 열전도성 기판(10) 상의 나머지 부분에 제 1 절연층(21)을 설치하는 단계(S2)와, 상기 제 1 절연층(21) 상에 배선층(30)을 설치하는 단계(S3)와, 상기 배선층(30)의 제 2 영역(A2)이 노출되도록 상기 제 2 영역(A2)을 제외한 상기 제 1 절연층(21) 또는 상기 배선층(30)의 나머지 부분에 제 2 절연층(22)을 설치하는 단계(S4)와, 상기 배선층(30)의 상기 제 2 영역(A2)과 상기 발광 소자(40) 사이에 전도성 본딩 매체(B)를 설치하는 단계(S5) 및 상기 열전도성 기판(10)의 상기 제 1 영역(A1)과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층(30)의 상기 제 2 영역(A2)과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판(10) 및 상기 배선층(30) 상에 발광 소자(40)를 안착하는 단계(S6)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 상기 열전도성 기판(10)에는 기판 일체형 돌출부(11)가 형성되어 상기 발광 소자(40)의 히트 싱크 영역(H)과 열적으로 직접 접촉되거나, 써멀 인터페이스 물질(TIM)(thermal interface material; TIM)에 의해 간접 접촉되는 것이 모두 가능하다.
따라서, 상기 단계(S5)에서, 상기 열전도성 기판(10)의 상기 제 1 영역(A1)과 상기 발광 소자(40) 사이에 써멀 인터페이스 물질(TIM)(thermal interface material; TIM)을 설치될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 열전도성 기판
11: 기판 일체형 돌출부
20: 절연층
21: 제 1 절연층
22: 제 2 절연층
A1: 제 1 영역
A2: 제 2 영역
30: 배선층
31: 제 1 배선층
32: 제 2 배선층
40: 발광 소자
H: 히트 싱크 영역
P1: 제 1 패드
P2: 제 2 패드
TIM: 써멀 인터페이스 물질
B: 본딩 매체
50: 반사 부재
51: 반사성 표면
52: 접착 부재
53: 돌기
54: 관통홀
110: 도광판
100, 200, 300: 발광 소자 패키지
1000: 백라이트 유닛
2000: 발광 소자 패키지 모듈

Claims (9)

  1. 열전도성 기판;
    상기 열전도성 기판의 제 1 영역이 노출되도록 상기 제 1 영역을 제외한 상기 열전도성 기판 상의 나머지 부분에 설치되는 제 1 절연층;
    상기 제 1 절연층 상에 설치되는 배선층;
    상기 배선층의 제 2 영역이 노출되도록 상기 제 2 영역을 제외한 상기 제 1 절연층 또는 상기 배선층의 나머지 부분에 설치되는 제 2 절연층; 및
    상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판 및 상기 배선층 상에 안착되는 발광 소자;
    를 포함하는, 발광 소자 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자는, 하면 중간 부분에 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되는 히트 싱크 영역이 형성되고, 상기 히트 싱크 영역의 좌우측에 각각 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되는 제 1 패드 및 제 2 패드가 형성되는 플립칩(flip chip)인, 발광 소자 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 상기 발광 소자 사이에 써멀 인터페이스 물질(thermal interface material; TIM) 또는 기판 일체형 돌출부가 설치되고,
    상기 배선층의 상기 제 2 영역과 상기 발광 소자 사이에 전도성 본딩 매체가 설치되는 것인, 발광 소자 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도성 기판은, 적어도 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것인, 발광 소자 패키지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도성 기판 또는 상기 제 2 절연층에 설치되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 반사시키도록 반사성 표면을 갖는 반사 부재;
    를 더 포함하는, 발광 소자 패키지.
  6. 열전도성 기판;
    상기 열전도성 기판의 제 1 영역이 노출되도록 상기 제 1 영역을 제외한 상기 열전도성 기판 상의 나머지 부분에 설치되는 제 1 절연층;
    상기 제 1 절연층 상에 설치되는 배선층;
    상기 배선층의 제 2 영역이 노출되도록 상기 제 2 영역을 제외한 상기 제 1 절연층 또는 상기 배선층의 나머지 부분에 설치되는 제 2 절연층; 및
    상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판 및 상기 배선층 상에 안착되는 복수개의 발광 소자;
    를 포함하는, 발광 소자 패키지 모듈.
  7. 열전도성 기판;
    상기 열전도성 기판의 제 1 영역이 노출되도록 상기 제 1 영역을 제외한 상기 열전도성 기판 상의 나머지 부분에 설치되는 제 1 절연층;
    상기 제 1 절연층 상에 설치되는 배선층;
    상기 배선층의 제 2 영역이 노출되도록 상기 제 2 영역을 제외한 상기 제 1 절연층 또는 상기 배선층의 나머지 부분에 설치되는 제 2 절연층;
    상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판 및 상기 배선층 상에 안착되는 발광 소자; 및
    상기 발광 소자의 광경로에 설치되는 도광판;
    을 포함하는, 백라이트 유닛.
  8. 열전도성 기판;
    상기 열전도성 기판의 제 1 영역이 노출되도록 상기 제 1 영역을 제외한 상기 열전도성 기판 상의 나머지 부분에 설치되는 제 1 절연층;
    상기 제 1 절연층 상에 설치되는 배선층;
    상기 배선층의 제 2 영역이 노출되도록 상기 제 2 영역을 제외한 상기 제 1 절연층 또는 상기 배선층의 나머지 부분에 설치되는 제 2 절연층; 및
    상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판 및 상기 배선층 상에 안착되는 발광 소자;
    를 포함하는, 조명 장치.
  9. 열전도성 기판을 준비하는 단계;
    상기 열전도성 기판의 제 1 영역이 노출되도록 상기 제 1 영역을 제외한 상기 열전도성 기판 상의 나머지 부분에 제 1 절연층을 설치하는 단계;
    상기 제 1 절연층 상에 배선층을 설치하는 단계;
    상기 배선층의 제 2 영역이 노출되도록 상기 제 2 영역을 제외한 상기 제 1 절연층 또는 상기 배선층의 나머지 부분에 제 2 절연층을 설치하는 단계;
    상기 배선층의 상기 제 2 영역과 상기 발광 소자 사이에 전도성 본딩 매체를 설치하는 단계; 및
    상기 열전도성 기판의 상기 제 1 영역과 열적으로 접촉되고, 상기 배선층의 상기 제 2 영역과 전기적으로 접촉되도록 상기 열전도성 기판 및 상기 배선층 상에 발광 소자를 안착하는 단계;
    를 포함하는, 발광 소자 패키지의 제조 방법.
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WO2019045167A1 (ko) * 2017-09-01 2019-03-07 엘지이노텍 주식회사 발광소자 패키지 및 이를 구비한 광원 장치
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