KR20160024523A - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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KR20160024523A
KR20160024523A KR1020140111389A KR20140111389A KR20160024523A KR 20160024523 A KR20160024523 A KR 20160024523A KR 1020140111389 A KR1020140111389 A KR 1020140111389A KR 20140111389 A KR20140111389 A KR 20140111389A KR 20160024523 A KR20160024523 A KR 20160024523A
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light emitting
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이건교
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예는 리드 프레임들, 상기 리드 프레임들 상에 배치되는 발광 소자들, 상기 발광 소자들 각각의 상부에 배치되는 형광체 플레이트, 상기 발광 소자들과 상기 리드 프레임들을 전기적으로 연결하는 와이어, 및 상기 리드 프레임들, 상기 발광 소자들, 상기 형광체 플레이트, 및 와이어의 적어도 일부를 감싸는 수지층을 포함하며, 상기 수지층은 상기 리드 프레임들의 측면들 사이에 배치되고, 상기 리드 프레임들의 측면들과 접한다.

Description

발광 소자 패키지{A LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
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.
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 점등 및 소등 간에 높은 콘트라스트(contrast)를 구현할 수 있고, 제조 공정의 단순화 및 제조 비용을 줄일 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 리드 프레임들; 상기 리드 프레임들 상에 배치되는 발광 소자들; 상기 발광 소자들 각각의 상부에 배치되는 형광체 플레이트; 상기 발광 소자들과 상기 리드 프레임들을 전기적으로 연결하는 와이어; 및 상기 리드 프레임들, 상기 발광 소자들, 상기 형광체 플레이트, 및 와이어의 적어도 일부를 감싸는 수지층을 포함하며, 상기 수지층은 상기 리드 프레임들의 측면들 사이에 배치되고, 상기 리드 프레임들의 측면들과 접한다.
상기 발광 소자들 각각은 상기 리드 프레임들 중 대응하는 어느 하나의 상부면 상에 배치되고, 상기 수지층은 상기 리드 프레임들 각각의 하면을 노출할 수 있다.
상기 수지층의 상부면의 높이는 상기 와이어의 최고점의 높이보다 높을 수 있다.
상기 발광 소자들 각각의 상부면을 기준으로 상기 수지층의 상부면까지의 거리는 상기 형광체 플레이트의 상부면까지의 거리와 동일할 수 있다.
상기 수지층은 상기 형광체 플레이트의 측면과 접할 수 있다.
실시 예는 점등 및 소등 간에 높은 콘트라스트(contrast)를 구현할 수 있고, 제조 공정의 단순화 및 제조 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 CD 방향의 단면도를 나타낸다.
도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 제조 공정을 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 발광 소자(120-1)의 일 실시 예를 나타낸다.
도 6은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 7은 실시 예에 따른 차량용 헤드 램프의 단면도를 나타낸다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 차량용 헤드 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.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)의 평면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)의 AB 방향의 단면도를 나타내고, 도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)의 CD 방향의 단면도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 복수의 리드 프레임들(110-1 내지 110-6), 복수의 발광 소자들(120-1 내지 120-5), 형광체 플레이트(130), 와이어(140), 및 수지층(150)을 포함한다.
복수의 리드 프레임들(110-1 내지 110-6)은 서로 전기적으로 분리되도록 이격하여 배치된다.
복수의 리드 프레임들(110-1 내지 110-6) 사이에는 후술하는 수지층(150)이 배치될 수 있다. 예컨대, 인접하는 리드 프레임들(110-1과 110-2, 110-2와 110-3, 110-3과 110-4, 110-4와 110-5, 110-5와 110-6)의 서로 마주보는 측면들 사이에 수지층(150)의 일부가 배치될 수 있다.
복수의 리드 프레임들(110-1 내지 110-6)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 적어도 어느 하나, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층 구조일 수 있다.
복수의 리드 프레임들(110-1 내지 110-6) 상에는 별도의 반사 부재(미도시)가 추가로 배치되어 발광 소자들(120-1 내지 120-5)로부터 나오는 광을 반사시켜 발광 효율을 향상시킬 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
리드 프레임들(110-1 내지 110-6) 각각의 형상은 발광 소자(120-1 내지 120-5)의 형태 및 발광 소자들의 전기적 연결에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다.
예컨대, 제1 내지 제5 리드 프레임들(110-1 내지 110-6) 각각은 발광 소자가 배치되는 제1 부분(P1, 도 4a 참조), 및 제1 부분(P1)으로부터 확장되는 제2 부분(P2, 도 4a 참조)을 포함할 수 있다
제1 부분(P1)은 발광 소자들(120-1 내지 120-5) 중 대응하는 어느 하나와 동일한 형상을 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제1 부분(P1)의 형상은 사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 원형 또는 다각형 등의 ㅎ형상을 가질 수도 있다.
발광 소자들(120-1 내지 120-5) 각각은 복수의 리드 프레임들(110-1 내지 110-6) 중 대응하는 어느 하나와 대응하는 어느 하나에 이웃하는 다른 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 소자들(120-1 내지 120-5) 각각은 리드 프레임들(110-1 내지 110-6) 중 대응하는 어느 하나의 상부면 상에 배치될 수 있다.
예컨대, 발광 소자들(120-1 내지 120-5) 각각은 칩 타입의 발광 다이오드(light emitting diode,LED)일 수 있으며, 다이 본딩(die bonding)에 의하여 대응하는 리드 프레임(110-1 내지 110-5)의 상부면에 본딩될 수 있다.
다이 본딩은 접착제(예컨내, Ag paste, silicone)를 이용하여 기판에 칩을 부착시키는 페이스트 본딩(paste bonding), 칩 패드에 금속(예컨대, Au/Sn)을 형성하고 금속(예컨대, Au/Sn)을 고온으로 기판에 부착하는 유테틱 본딩(eutetic bonding), 및 솔더(solder)를 이용하여 칩 패드와 기판을 직접 연결하는 플립 칩 본딩(flip chip bonding)을 포함할 수 있다.
발광 소자들(120-1 내지 120-5)은 와이어(140)에 의하여 리드 프레임들(110-1 내지 110-6)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1에 도시된 발광 소자들(120-1 내지 120-5)은 리드 프레임들(110-1 내지 110-6)을 통하여 서로 직렬 연결될 수 있다.
예컨대, 발광 소자들(120-1 내지 120-5) 각각은 대응하는 리드 프레임의 상부면과 전기적으로 연결될 수 있으며, 와이어(140)에 의하여 상기 대응하는 리드 프레임에 이웃하는 리드 프레임과 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 발광 소자들(120-1 내지 120-5) 각각의 제2 전극은 대응하는 리드 프레임의 제1 부분(P1)과 전기적으로 연결될 수 있고, 발광 소자들(120-1 내지 120-5) 각각의 제1 전극은 와이어(140)를 통하여 대응하는 리드 프레임과 이웃하는 리드 프레임의 제2 부분(P2)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 1에서는 직렬 연결되는 발광 소자들, 및 이를 위한 리드 프레임들의 형상 및 배치를 설명하지만, 다른 실시 예에서 발광 소자들은 서로 병렬 또는 직병렬 연결될 수 있으며, 이를 위하여 리드 프레임들의 형상 및 배치는 다양하게 구현될 수 있다.
형광체 플레이트(130)는 발광 소자들(120-1 내지 120-5) 각각의 상부에 배치되며, 발광 소자들(120-1 내지 120-5)로부터 조사되는 빛의 파장을 변환시킨다.
예컨대, 형광체 플레이트(130)는 발광 소자(120-1 내지 120-5) 각각의 상면 상에 배치될 수 있다.
형광체 플레이트(130)는 에폭시 또는 실리콘과 같은 무색의 고분자 수지와 형광체가 혼합된 형태일 수 있다. 형광체 플레이트(130)는 실리콘과 같은 접착 부재에 의하여 발광 소자들(120-1 내지 120-5)에 본딩될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
또한 형광체 플레이트(130)는 컨포멀 코팅에 의하여 발광 소자들(120-1 내지 120-5) 각각의 상부면 상에 코팅될 수도 있다.
형광체 플레이트(130)는 후술하는 발광 소자(120)의 전극 패드를 노출할 수 있다.
와이어(140)는 형광체 플레이트(130)에 의하여 노출되는 발광 소자들(120-1 내지 120-5)의 전극 패드와 리드 프레임의 상부면을 전기적으로 연결할 수 있다. 와이어(140)는 형광체 플레이트(130)와 이격할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 형광체 플레이트(130)와 접할 수도 있다.
발광 소자(120-1 내지 120-5)의 상부면을 기준으로 형광체 플레이트(130) 상부면의 높이(h1)는 발광 소자(120-1 내지 120-5)의 전극 패드에 본딩된 와이어(140)의 최고점(141)의 높이(h2)보다 높을 수 있다(h1>h2).
이는 후술하는 바와 같이 와이어(140)가 수지층(150) 밖으로 돌출 또는 노출되는 것을 방지하기 위함이다. 와이어(140)가 수지층(150) 밖으로 노출되지 않기 때문에, 실시 예는 충격 또는 압력에 의하여 와이어가 파손 또는 변형되거나 공기에 의하여 부식되는 것을 방지할 수 있다.
형광체 플레이트(130)의 높이(h1)는 적어도 150㎛를 초과할 수 있다. 실질적으로 와이어 본딩 공정 가능한 와이어(114)의 최고점(141)의 최저 높이는 150㎛ 정도이다. 즉 와이어(114)의 최고점(141)의 높이는 적어도 150㎛이상일 수 있다.
형광체 플레이트(130)의 높이(h1)가 150㎛ 이하일 경우에는 와이어(140)가 수지층(150) 밖으로 노출될 수 있다. 반면에 형광체 플레이트(130)의 두께가 너무 두꺼우면 광 손실이 발생할 수 있다. 따라서 이러한 점을 감안하여 형광체 플레이트(130)의 높이(h1)는 150㎛를 초과하고, 200㎛ 이하일 수 있다.
형광체 플레이트(130)의 상부면은 편평할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서 형광체 플레이트(130)의 상부면은 볼록한 곡면 또는 오목한 곡면을 포함할 수 있으며, 곡면의 곡률에 따라 지향각이 조절될 수 있다.
수지층(150)은 리드 프레임들(110-1 내지 110-6)의 하면 및 형광체 플레이트(130)의 상부면을 제외한 리드 프레임들(110-1 내지 110-6), 발광 소자들(120-1 내지 120-5), 형광체 플레이트(130), 및 와이어(140)를 감쌀 수 있으며, 리드 프레임들(110-1 내지 110-6)의 하면 및 형광체 플레이트(130)의 상부면을 노출할 수 있다.
수지층(150)은 형광체 플레이트(130)의 측면과 접하고, 형광체 플레이트(130)의 상부면을 노출시킬 수 있다. 형광체 플레이트(130)의 상부면은 발광 소자들(120-1 내지 120-5)의 상부면에 접착되는 형광체 플레이트(130)의 하부면의 반대 면일 수 있다.
수지층(150)의 상부면은 형광체 플레이트(130)의 상부면과 동일한 평면 상에 위치할 수 있다(이하 "case1" 이라 한다). 발광 소자들(120-1 내지 120-5) 각각의 상부면을 기준으로 수지층(150)의 상부면까지의 거리는 형광체 플레이트(130)의 상부면까지의 거리와 동일할 수 있다.
다른 실시 예에서는 수지층(150)의 상부면은 형광체 플레이트(130)의 상부면보다 아래에 위치할 수 있다(이하 "case2"라 한다). 이 경우에 수지층(150)은 형광체 플레이트(130)의 상부면은 물론, 형광체 플레이트(130)의 측면 일부를 노출할 수도 있다.
또 다른 실시 예에서는 수지층(150)의 상부면은 형광체 플레이트(130)의 상부면보다 높게 위치할 수 있다(이하 "case3"라 한다).
형광체 플레이트(130)가 얼마만큼 노출되는가에 따라 발광 소자 패키지(100)의 지향각이 변할 수 있다. 예컨대, case 3의 광 지향각이 가장 작을 수 있고, case2의 광 지향각이 가장 클 수 있고, case1의 광 지향각은 case3와 case2 사이일 수 있다.
실질적으로 와이어 본딩 공정 가능한 와이어(114)의 최고점(141)의 최저 높이는 150㎛ 정도이므로 수지층(150)의 높이가 150㎛미만일 경우에는 와이어(140)가 수지층(150) 밖으로 노출될 수 있기 때문이다. 수지층(150)의 상부면은 평편할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 곡면일 수도 있다.
또한 수지층(150)은 리드 프레임들(110-1 내지 110-6)의 측면들과 접할 수 있고, 리드 프레임들(110-1 내지 110-6)의 측면들을 밀봉할 수 있다.
수지층(150)은 형광체 플레이트(130)에 의하여 노출되는 발광 소자들(120-1 내지 120-5)의 전극 패드, 및 발광 소자들(120-1 내지 120-5)의 측면들과 접할 수 있고, 이들을 밀봉할 수 있다. 또한 수지층(150)은 와이어(140)를 밀봉할 수 있다.
또한 수지층(150)은 리드 프레임들(110-1 내지 110-6)의 서로 마주보는 측면들 사이에도 배치될 수 있다.
도 2에 도시된 수지층(150)은 제1 내지 제5 리드 프레임들(110-1 내지 110-6) 각각의 하면을 노출할 수 있다. 또한 수지층(150)은 리드 프레임들(110-1 내지 110-6) 중 적어도 하나의 측면의 일부를 노출할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서 수지층(150)은 리드 프레임들의 측면들을 노출하지 않을 수도 있다.
리드 프레임들(110-1 내지 110-6) 중 최외곽에 배치되는 리드 프레임(예컨대, 110-1 및 110-6)의 측면을 덮는 수지층(150)의 폭(D1, 도 3 참조)은 100㎛ 이상일 수 있다.
최외곽에 배치되는 리드 프레임(예컨대, 110-1 및 110-6)의 측면을 덮는 수지층(150)의 폭(D1)이 100㎛ 미만일 경우에는 수지층(150)의 사출 성형이 용이하지 않을 수 있고, 개별 칩들로 분리하는 다이싱(dicing) 공정(도 4d 참조)의 마진(margin)을 확보할 수 없기 때문이다.
수지층(150)는 빛을 반사하는 비전도성 반사 부재, 예컨대, 백색 수지, EMC, PCT, PPA, LCP, 또는 화이트 실리콘 등으로 이루어질 수 있다.
또한 수지층(150)은 빛을 흡수하거나 또는 광 반사율이 낮은 비전도성 부재, 예컨대, 흑색 수지, 카본 블랙이 혼합된 폴리프탈아미드(Polyphtalamide, PPA) 수지, 블랙 EMC(Epoxy Mold Compound) 수지, 또는 블랙 실리콘 등으로 이루어질 수 있다.
수지층(150)은 발광 소자들(120-1 내지 120-5)로부터 조사되는 빛을 반사하거나 또는 흡수할 수 있으며, 빛이 형광체 플레이트(130)의 노출된 영역을 제외한 나머지 영역으로 빠져나거는 것을 방지할 수 있기 때문에, 실시 예는 점등 및 소등 간에 높은 콘트라스트(contrast)를 구현할 수 있어 높은 콘트라스트를 필요로 하는 전광판 또는 차량용 램프 등과 같은 조명 장치에 사용될 수 있다.
또한 일반적인 차량용 램프의 발광 소자 패키지에는 방열을 위하여 메탈 PCB 및 세라믹 기판이 사용되는데, 실시 예는 방열을 위한 메탈 PCB 및 세라믹 기판을 생략하고, 이들을 대신하여 리드 프레임들만을 구비하기 때문에 제작 공정을 단순화할 수 있고, 비용을 절감할 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)의 제조 공정을 나타낸다.
도 4a를 참조하면, 리드 프레임들 형성을 위한 리드 프레임 패턴을 제작한다. 도전 물질을 일정한 패턴을 갖도록 하여 리드 프레임 패턴을 형성할 수 있다.
도 4a에 도시된 리드 프레임 패턴은 도 1에 도시된 발광 소자들(120-1 내지 120-5)의 직렬 연결을 위한 패턴의 일 실시 예일 뿐이며, 다른 실시 예에서는 발광 소자들의 직렬, 병렬, 또는 직병렬 연결에 따른 다양한 형태로 구현될 수 있다.
예컨대, 구리(Cu)에 Ag 또는 Au 도금을 하여 리드 프레임 패턴을 형성할 수 있다.
도 4a에 도시된 점선(301) 내의 빗금 친 부분은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)의 리드 프레임들(110-1 내지 110-6)을 나타낸다.
다음으로 도 4b를 참조하면, 다이 본딩(die bonding)을 이용하여 발광 소자(미도시)를 리드 프레임 패턴의 리드 프레임들 중 대응하는 어느 하나의 제1 부분(P1)에 실장한다.
그리고 와이어 본딩 공정을 이용하여 발광 소자들 각각의 전극 패드에 와이어(140)의 일단을 본딩하고, 대응하는 리드 프레임에 이웃하는 리드 프레임의 제2 부분(P2)에 와이어(140)의 타단을 본딩한다.
그리고 접착 부재를 이용하여 형광체 플레이트(130)를 발광 소자들 각각의 상면에 부착시킨다. 형광체 플레이트(130)가 컨포멀 코팅에 의하여 발광 소자들 각각의 상면에 이미 코팅된 경우에는 형광체 플레이트(130)를 부착시키는 공정은 생략될 수 있다.
다음으로 도 4c를 참조하면, 금형을 이용한 사출 성형을 이용하여 수지층(150)을 형성한다. 수지층의 재료는 도 1 및 2에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
예컨대, 일반 조명 장치, 또는 차량용 램프에 사용되는 발광 소자 패키지에는 반사율이 높은 화이트 수지를 사용할 수 있으며, 외부 반사가 되지 않는 것을 필요로 하는 헤드 램프 또는 전광판 등에 사용되는 발광 소자 패키지에는 흑색 수지가 사용될 수 있다.
다음으로 도 4d를 참조하면, 수지층(150) 성형을 완료한 후에 어레이(array)된 제품을 단일의 발광 소자 패키지별로 분리하기 위한 다이싱(dicing) 공정을 수행한다.
도 5는 도 1에 도시된 발광 소자(120-1)의 일 실시 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 발광 소자(120-1)는 제2 전극(405), 보호층(440), 전류 차단층(Current Blocking Layer; 445), 발광 구조물(450), 패시베이션층(465), 및 제1 전극(470)를 포함한다. 예컨대, 발광 소자(120-1)는 발광 다이오드 칩(light emitting diode chip) 형태일 수 있으며, 도 1에 도시된 발광 소자들(120-1 내지 120-5) 각각의 구성은 도 5에 도시된 바와 동일할 수 있다.
제2 전극(405)는 제1 전극(470)와 함께 발광 구조물(450)에 전원을 제공한다. 제2 전극(405)는 지지층(support layer, 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(410)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 있으며, 단층 또는 다층으로 ㅇ이루어질 수 있다.
반사층(425)은 금속 또는 합금과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 단층 또는 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 포함하여 단층 또는 다층으로 형성할 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(130)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 전극(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, 빛을 발생할 수 있다.
제2 반도체층(452)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, 제2 반도체층(452)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.
활성층(454)은 제1 반도체층(456) 및 제2 반도체층(452)으로부터 제공되는 전자(electron)와 정공(hole)의 재결합(recombination) 과정에서 발생하는 에너지에 의해 광을 생성할 수 있다.
활성층(454)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(454)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.
제1 반도체층(456)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, 제1 반도체층(456)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, Se, Te 등)가 도핑될 수 있다.
발광 구조물(450)의 조성에 따라 발광 소자(130)는 제1 반도체층(456), 활성층(454), 및 제2 반도체층(452)의 조성에 따라 청색광, 적색광, 녹색광, 또는 황색광 중 어느 하나를 방출할 수 있다.
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 등으로 형성될 수 있다.
제1 전극(470)는 제1 반도체층(456) 상에 배치될 수 있다.
제1 전극(470)은 소정의 패턴 형상일 수 있다. 제1 전극(470)은 와이어 본딩을 위한 전극 패드(미도시), 및 전극 패드로부터 확장되는 가지 전극(미도시)을 포함할 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 5의 발광 소자(120-1)는 수직형 발광 소자의 예를 들었지만, 실시 예는 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 수평형 또는 플립칩형 발광 소자일 있다.
도 6은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 조명 장치는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700), 및 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상일 수 있으며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상일 수 있다. 커버(1100)는 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버(1100)는 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기시킬 수 있다. 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 커버(1100)는 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 커버(1100)는 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. 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 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. 커버(1100)는 외부에서 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 불투명할 수 있다. 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
광원 모듈(1200)은 방열체(1400)의 일 면에 배치될 수 있으며, 광원 모듈(1200)로부터 발생한 열은 방열체(1400)로 전도될 수 있다. 광원 모듈(1200)은 광원부(1210), 연결 플레이트(1230), 및 커넥터(1250)를 포함할 수 있다.
광원부(1210)는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함할 수 있다.
부재(1300)는 방열체(1400)의 상면 위에 배치될 수 있고, 복수의 광원부(1210)들과 커넥터(1250)가 삽입되는 가이드홈(1310)을 갖는다. 가이드홈(1310)은 광원부(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응 또는 정렬될 수 있다.
부재(1300)의 표면은 광 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다.
예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 부재(1300)는 커버(1100)의 내면에 반사되어 광원 모듈(1200)을 향하여 되돌아오는 빛을 다시 커버(1100) 방향으로 반사할 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 방열체(1400)와 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 연결 플레이트(1230)와 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 방열체(1400)는 광원 모듈(1200)로부터의 열과 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열할 수 있다.
홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)에 수납되는 전원 제공부(1600)는 밀폐될 수 있다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 가질 수 있으며, 가이드 돌출부(1510)는 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 가질 수 있다.
전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납될 수 있고, 홀더(1500)에 의해 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐될 수 있다. 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650), 연장부(1670)를 포함할 수 있다.
가이드부(1630)는 베이스(1650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 가이드부(1630)는 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 베이스(1650)의 일 면 위에는 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
연장부(1670)는 베이스(1650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입될 수 있고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받을 수 있다. 예컨대, 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)와 폭이 같거나 작을 수 있다. 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결될 수 있고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
내부 케이스(1700)는 내부에 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 전원 제공부(1600)가 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
도 7은 실시 예에 따른 차량용 헤드 램프(900)의 단면도를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 헤드 램프(900)는 램프 유닛(901), 리플렉터(reflector, (902), 쉐이드(903), 및 렌즈(904)를 포함한다.
램프 유닛(901)은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함할 수 있다.
리플렉터(902)는 램프 유닛(901)로부터 조사되는 광을 일정 방향으로 반사시킬 수 있다. 쉐이드(903)는 리플렉터(902)와 렌즈(904) 사이에 배치될 수 있고, 리플렉터(902)에 의하여 반사되어 렌즈(904)로 향하는 광의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 부재이다.
렌즈(904)에 인접하는 쉐이드(903)의 일측부(903-1)와 램프 유닛(901)에 인접하는 쉐이드(903)의 타측부(903-2)는 높이가 다를 수 있다. 그리고, 램프 유닛(901)에서 조사된 광은 리플렉터(902) 및 쉐이드(903)에서 반사된 후, 렌즈(904)를 투과하여 차량의 전방으로 진행할 수 있다. 이때 렌즈(904)는 리플렉터(902)에 의하여 반사된 빛을 굴절시킬 수 있다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 차량용 헤드 램프를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 차량용 헤드 램프(1000)는 램프 유닛(1010) 및 라이트 하우징(light housing, 1020)을 포함할 수 있다.
램프 유닛(1010)은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함할 수 있다.
라이트 하우징(1020)은 램프 유닛(1010)을 수납할 수 있으며, 투광성 재질로 이루어질 수 있다. 차량용 라이트 하우징(1020)은 장착되는 차량 부위 및 디자인에 따라 굴곡을 포함할 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.
110-1 내지 110-6: 리드 프레임들 120-1 내지 120-5: 발광 소자들
130: 형광체 플레이트 140: 와이어
150: 수지층.

Claims (5)

  1. 리드 프레임들;
    상기 리드 프레임들 상에 배치되는 발광 소자들;
    상기 발광 소자들 각각의 상부에 배치되는 형광체 플레이트;
    상기 발광 소자들과 상기 리드 프레임들을 전기적으로 연결하는 와이어; 및
    상기 리드 프레임들, 상기 발광 소자들, 상기 형광체 플레이트, 및 와이어의 적어도 일부를 감싸는 수지층을 포함하며,
    상기 수지층은,
    상기 리드 프레임들의 측면들 사이에 배치되고, 상기 리드 프레임들의 측면들과 접하는 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자들 각각은 상기 리드 프레임들 중 대응하는 어느 하나의 상부면 상에 배치되고, 상기 수지층은 상기 리드 프레임들 각각의 하면을 노출하는 발광 소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수지층의 상부면의 높이는 상기 와이어의 최고점의 높이보다 높은 발광 소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자들 각각의 상부면을 기준으로 상기 수지층의 상부면까지의 거리는 상기 형광체 플레이트의 상부면까지의 거리와 동일한 발광 소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수지층은 상기 형광체 플레이트의 측면과 접하는 발광 소자 패키지.
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