KR20160050893A - 접착 페이스트 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지 - Google Patents

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KR20160050893A
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조유정
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Abstract

실시 예는 패키지 몸체, 상기 패키지 몸체 상이 배치되는 제1 도전층 및 제2 도전층, 상기 제1 도전층 상에 배치되는 발광 소자, 및 상기 제1 도전층과 상기 발광 소자 사이에 배치되고, 상기 발광 소자를 상기 제1 도전층에 접착시키는 접착 페이스트를 포함하며, 상기 접착 페이스트는 접착 부재, 및 상기 접착 부재와 혼합되고, 표면에 방열 필러들(fillers)이 부착된 제1 비드들(beads)을 포함하며, 상기 제1 비드들은 서로 인접하며, 인접하는 제1 비드들 표면에 부착된 방열 필러들은 접촉하고, 접촉하는 방열 필러들은 상기 발광 소자와 상기 제1 도전층을 연결한다.

Description

접착 페이스트 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지{AN ADHESIVE PASTE AND A LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시 예는 접착 페이스트 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
반도체 소자, 예컨대, 발광 칩(예컨대, LED CHIP)을 실장면, 예컨대, 기판, 방열 부재, 또는 리드 프레임에 고정하기 위해서는 접착 부재, 예컨대, 페이스트(paste)가 사용된다.
은, 백색의 실리콘 또는 에폭시, 투명의 실리콘 또는 에폭시 등 다양한 페이스트들이 사용될 수 있으며, 고 광도 및 신뢰성 향상을 위하여 투명의 실리콘 페이스트가 사용될 수 있다.
발광 칩은 발광 시 많은 열을 발생하는데, 이러한 열을 기판, 방열 부재, 또는 리드 프레임으로 효율적으로 방출하기 위하여 페이스트는 방열 기능이 요구된다.
특히 비전도성 페이스트는 방열 효율이 전도성 페이스트보다 떨어지기 때문에, 비전도성 페이스트에서는 이러한 방열 기능이 더욱 중요한 인자일 수 있다.
비전도성 페이스트에는 방열 효율을 향상시키기 위하여 필러(Filler)가 첨가되지만, 첨가되는 필러는 수지(resin)에 분산된 형태로 분포하기 때문에 방열 효율 향상이 미미할 수 있다.
실시 예는 열 방출 효율을 향상시킬 수 있는 접착 페이스트 및 이를 포함하는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 따른 접착 페이스트는 접착 부재; 및 상기 접착 부재와 혼합되고, 표면에 방열 필러들(fillers)이 부착된 제1 비드들(beads)을 포함한다.
상기 제1 비드들과 다른 직경을 가지며, 표면에 방열 필러들이 부착된 제2 비드들을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 비드들 및 상기 제2 비드들은 글래스 비드(glass bead) 또는 화이트 폴리머 비드(white polymer bead)일 수 있다.
상기 접착 부재는 수지(resin)일 수 있다.
상기 방열 필러들의 재료는 알루미나(alumia), 티타늄 옥사이드, 보론나이트라이드, 또는 실리카일 수 있다.
상기 접착 부재, 상기 방열 필러들, 및 상기 제1 비드들은 비전도성일 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체 상이 배치되는 제1 도전층 및 제2 도전층; 상기 제1 도전층 상에 배치되는 발광 소자; 및 상기 제1 도전층과 상기 발광 소자 사이에 배치되고, 상기 발광 소자를 상기 제1 도전층에 접착시키는 접착 페이스트를 포함하며, 상기 접착 페이스트는 접착 부재; 및 상기 접착 부재와 혼합되고, 표면에 방열 필러들(fillers)이 부착된 제1 비드들(beads)을 포함하며, 상기 제1 비드들은 서로 인접하며, 인접하는 제1 비드들 표면에 부착된 방열 필러들은 접촉하고, 접촉하는 방열 필러들은 상기 발광 소자와 상기 제1 도전층을 연결할 수 있다.
상기 접촉하는 방열 필러들은 상기 발광 소자로부터 발생하는 열을 상기 제1 도전층으로 전달하는 방열 경로들을 형성할 수 있다.
상기 접착 페이스트는 상기 제1 비드들와 다른 직경을 가지며, 표면에 방열 필러들이 부착된 제2 비드들을 더 포함할 수 있다.
상기 제2 비드들은 상기 인접하는 제1 비드들 사이의 공극에 위치할 수 있다.
상기 제1 비드들 표면에 부착된 방열 필러들과 상기 제2 비드들 표면에 부착된 방열 필러들은 서로 접촉할 수 있다.
서로 접촉하는 상기 제1 비드들의 표면에 부착된 방열 필러들과 상기 제2 비드들 표면에 부착된 방열 필러들은 상기 발광 소자 및 상기 제1 도전층에 접촉할 수 있다.
상기 제2 비드들의 직경은 상기 제1 비드들의 직경보다 작고, 상기 방열 필러들의 최대 직경보다 클 수 있다.
실시 예는 열 방출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 접착 페이스트의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 제1 비드의 확대도를 나타낸다.
도 3은 다른 실시 예에 따른 접착 페이스트의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 도시된 제2 비드의 확대도를 나타낸다.
도 5는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 6은 도 5에 도시된 점선 부분의 확대도를 나타낸다.
도 7은 도 6에 도시된 접착 페이스트에 형성되는 방열 경로들을 나타낸다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 접착 페이스트의 확대도를 나타낸다.
도 9는 도 8에 도시된 접착 페이스트에 형성되는 방열 경로들을 나타낸다.
도 10은 도 5에 도시된 발광 소자의 일 실시 예를 나타낸다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 12는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 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 접착 페이스트(100)의 개략적인 단면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 제1 비드(120a)의 확대도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 접착 페이스트(100)는 접착 부재(110), 제1 비드들(beads, 120a), 및 방열 필러들(fillers, 130)을 포함한다.
접착 페이스트(100)는 접착 부재와 제1 비드들(120a)이 혼합된 형태일 수 있으며, 방열 필러들(130)은 제1 비드들(120a)의 표면에 접촉 또는 코팅된 구조일 수 있다. 접착 페이스트(100)는 비전도성 페이스트(paste) 형태일 수 있다. 예컨대, 접착 부재(110), 제1 비드들(120a), 및 방열 필러들(130)은 비전도성일 수 있다.
접착 부재(110)는 비전도성 접착 물질, 예컨대, 수지일 수 있다.
예컨대, 접착 부재(110)는 로진과 같은 천연 수지, 화학적으로 개질된 로진, 또는 합성 수지를 포함할 수 있다. 예컨대, 접착 부재(110)는 폴리머(polymer) 수지, 예컨대, 실리콘 수지, 또는 에폭시 수지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 비드들(120a)은 접착 부재(110)와 혼합되어 접착 부재(110) 내에서 분산된 형태일 수 있다. 도 1은 리드 프레임과 발광 소자의 압착 이전의 접착 페이스트(100)를 나타내는 것으로, 도 1에 도시된 제1 비드들(120a)이 서로 이격하도록 도시되지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 비드들(120a) 중 일부는 서로 접촉할 수도 있다.
제1 비드들(120a)은 글래스 비드(glass bead)일 수 있다. 글래스 비드는 투광성이고, 내열성이 강하고, 방열 성능이 우수하다.
또는 제1 비드들(120a)은 화이트 폴리머 비드(white polymer bead), 예컨대, 폴리에틸렌(PE) 수지, PMMA 수지, 또는 LCP 수지 등으로 이루어지는 비드일 수 있다.
제1 비드들(120a) 각각의 형상은 구(sphere) 또는 볼(ball) 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 필러들(130)이 부착되기에 충분한 입체적인 형상일 수 있다.
제1 비드들(120a) 각각의 직경(D1)은 0.1㎛ ~ 5㎛일 수 있다.
D1이 0.1㎛ 미만일 경우에는 제1 비드(120a)의 표면적이 너무 작기 때문에 방열 필러가 부착되기 힘들 수 있으며, D1이 5㎛를 초과할 경우, 제1 비드들(120a) 간의 공극이 넓어져서 방열 성능이 저하될 수 있다.
방열 필러들(130)은 분말 형태일 수 있으며, 제1 비드들(120a) 각각의 표면에 부착된다. 제1 비드들(120a) 표면에는 분말 형태의 방열 필러들(130)이 불규칙적으로 부착될 수 있다.
예컨대, 방열 필러들(130)을 포함하는 용매(solvent)에 제1 비드들(120a)을 첨가하고, 열을 가함으로써 제1 비드들(120a)의 표면에 방열 필러들(130)을 부착시킬 수 있다. 또는 방열 필러들(130)과 결합된 수지를 제1 비드들(120a) 표면에 압착시킴으로써, 제1 비드들(120a)의 표면에 방열 필러들(130)을 부착시킬 수도 있다.
방열 필러들(130)의 재료는 열전도도가 높은 재료, 예컨대, 알루미나(alumia), 티타늄 옥사이드(TiO2), 보론나이트라이드(BN), 또는 실리카(silica)일 수 있다.
접착 부재(110)와 제1 비드들(120a) 간의 중량 비율은 1: 0.5 ~ 1일 수 있다.
접착 부재(110) 대비 제1 비드들(120a)의 중량 비율이 0.5 미만이고, 1 초과일 경우에는 후술하는 열 방출 경로의 형성이 억제되어 열 방출 효율이 향상되지 않는다.
접착 부재(110)와 방열 필러들(130) 간의 중량 비율은 1:0.3 ~ 1:0.7일 수 있다. 접착 부재(110) 대비 방열 필러들(130)의 중량 비율이 0.3 미만이고, 0.7 초과일 경우에는 열 방출 효율이 향상되지 않는다.
도 3은 다른 실시 예에 따른 접착 페이스트(200)의 개략적인 단면도를 나타내고, 도 4는 도 3에 도시된 제2 비드(120b)의 확대도를 나타낸다. 도 1 및 도 2와 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 접착 페이스트(200)는 비전도성 페이스트(paste) 형태일 수 있다. 접착 페이스트(200)는 접착 부재(110), 제1 비드들(120a), 및 제2 비드들(120b), 및 방열 필러들(130)을 포함한다.
접착 페이스트(200)는 접착 부재(110), 제1 비드들(120a), 및 제2 비드들(120b)이 혼합된 형태일 수 있으며, 방열 필러들(130)은 제1 비드들(120a)의 표면, 및 제2 비드들(120b)의 표면에 접촉 또는 코팅된 구조일 수 있다.
접착 페이스트(200)는 비전도성 페이스트(paste) 형태일 수 있다. 예컨대, 접착 부재(110), 제1 비드들(120a), 제2 비드들(120b), 및 방열 필러들(130)은 비전도성일 수 있다.
제2 비드들(120b)은 접착 부재(110)와 혼합되어 접착 부재(110) 내에서 분산된 형태일 수 있다.
도 3은 리드 프레임과 발광 소자의 압착 이전의 접착 페이스트(200)를 나타내는 것으로, 도 3에서는 제2 비드들(120b)이 서로 이격하고 제1 비드들(120a)과 이격하도록 도시되지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 비드들(120b) 중 일부는 서로 접촉할 수 있고, 제1 비드들(120a)과 접촉할 수도 있다.
제2 비드들(120b)은 글래스 비드(glass bead)일 수 있다. 또는 제2 비드들(120b)은 화이트 폴리머 비드(polymer bead), 예컨대, PE, PMMA, 또는 LCP 등으로 이루어지는 비드일 수 있다.
제2 비드들(120b) 각각의 형상은 구(sphere) 또는 볼(ball) 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 방열 필러들(130)이 부착되기에 충분한 입체적인 형상일 수 있다.
제2 비드(120b)의 직경(D2)은 제1 비드(120a)의 직경(D1)보다 작을 수 있다(D2<D1). 이는 제2 비드들(120b)은 제1 비드들(120a) 사이의 공극들에 위치하여 제1 비드들(120a) 사이의 공극들을 채울 수 있다.
또한 제2 비드(120b)의 직경은 방열 필러(130)의 최대 직경(R3)보다 클 수 있다. 여기서 방열 필러(130)의 최대 직경(R3)은 방열 필러(130)의 어느 일단으로부터 어느 타단까지의 거리들(예컨대, R1,R2,R3) 중에서 최대값을 의미할 수 있다.
도 3에 도시된 실시 예는 직경이 서로 다른 제1 비드들(120a), 및 제2 비드들(120b)을 포함하며, 제1 비드들(120a) 사이의 공극들에 제2 비드들(120b)이 위치하기 때문에, 후술하는 열 방출 경로 형성이 용이하여 열 방출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 3에는 직경이 서로 다른 2개의 비드들(120a, 120b)을 도시하지만, 다른 실시 예에 따른 접착 페이스트는 직경이 서로 다른 2개 이상의 비드들을 포함할 수 있으며, 직경이 서로 다른 2개 이상의 비드들의 표면에는 방열 필러들(130)이 접착될 수 있다.
도 5는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(300)의 단면도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 발광 소자 패키지(300)는 패키지 몸체(510), 제1 도전층(522), 제2 도전층(524), 발광 소자(530), 접착 페이스트(540), 와이어들(552,554), 및 수지층(560)을 포함한다.
패키지 몸체(510)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 형성될 수 있으며, 복수 개의 기판이 적층되는 구조일 수 있다.
또는 패키지 몸체(510)는 수지 재질, 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide), 또는 EMC 수지로 형성될 수 있다. 실시 예는 상술한 몸체의 재질, 구조, 및 형상으로 한정되지 않는다.
패키지 몸체(510)는 바닥(501)과 측면(502)으로 이루어지는 캐비티(cavity, 503)를 가질 수 있으며, 캐비티(503)의 측면(502)은 경사지게 형성될 수 있다. 패키지 몸체(510)의 캐비티(503)의 측면(502)에는 발광 소자(530)로부터 조사되는 빛을 반사시키는 반사층(미도시)이 배치될 수도 있다.
제1 및 제2 도전층들(522, 524)은 열 배출이나 발광 소자(530)의 장착을 고려하여 서로 전기적으로 분리되도록 패키지 몸체(510)의 표면에 배치될 수 있다.
제1 및 제2 도전층들(522, 524)은 전기적으로 분리되도록 서로 이격될 수 있다. 또한 제1 및 제2 도전층들(522,524)의 일부는 패키지 몸체(510)의 밖으로 노출될 수 있다. 예컨대, 패키지 몸체(510) 밖으로 노출되는 제1 및 제2 도전층들(522,524) 각각의 일부는 패키지 몸체(510)의 측면 및 하면 상에 배치될 수 있다.
제1 및 제2 도전층들(522, 524)은 도전성 물질, 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나로 형성되거나, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층 구조일 수 있다.
제1 및 제2 도전층들(522, 524)의 표면에는 발광 소자(130)에서 방출된 빛을 반사킬 수 있는 반사 물질이 코팅될 수 있다. 제1 및 제2 도전층들(522,524)의 상부면의 적어도 일부는 패키지 몸체(510)의 캐비티(503)로 노출될 수 있다.
발광 소자(530)는 제1 도전층(522) 상에 배치된다. 예컨대, 발광 소자(530)는 패키지 몸체(510)의 캐비티(503)에 의하여 노출되는 제1 도전층(522)의 상부면들 상에 배치될 수 있다.
도 10은 도 5에 도시된 발광 소자(530)의 일 실시 예를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 발광 소자(530)는 기판(310), 발광 구조물(320), 전도층(330), 제1 전극(342), 및 제2 전극(344)을 포함할 수 있다.
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 제2 반도체층(326) 상에 배치될 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 배치될 수 있다.
접착 페이스트(540)는 발광 소자(530)와 제1 도전층(522) 사이에 배치되며, 발광 소자(530)를 제1 도전층(522)의 상부면에 접착시킬 수 있다.
와이어들(552,554)은 발광 소자(530)와 제1 및 제2 도전층들(522,524)을 전기적으로 연결한다. 제1 와이어(552)는 발광 소자(530)의 제1 전극(342, 도 10 참조)과 제1 도전층(522)을 전기적으로 연결할 수 있고, 제2 와이어(554)는 발광 소자(530)의 제2 전극(344, 도 10 참조)과 제2 도전층(524)을 전기적으로 연결할 수 있다.
수지층(560)은 패키지 몸체(510)의 캐비티(503) 내에 위치하는 발광 소자(530)를 포위하여 발광 소자(530)를 외부 환경으로부터 보호한다.
수지층(560)은 에폭시 또는 실리콘과 같은 무색 투명한 고분자 수지 재질로 이루어질 수 있다. 수지층(560)은 발광 소자(530)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있도록 형광체가 포함될 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 점선 부분(505)의 확대도를 나타내며, 도 6에는 일 실시 예에 따른 접착 페이스트(540)가 도시된다.
도 6을 참조하면, 접착 페이스트(540)는 접착 부재(610), 제1 비드들(620a), 및 방열 필러들(630)을 포함하며, 접착 부재(610)와 제1 비드들(620a)이 혼합된 형태일 수 있고, 방열 필러들(630)은 제1 비드들(620a)의 표면에 접촉 또는 코팅된 구조일 수 있다.
접착 부재(610)는 도 1 및 도 2에서 설명한 접착 부재(110)와 동일한 재질일 수 있다.
제1 비드들(620a)은 접착 부재(610)와 혼합되어 접착 부재(110) 내에서 분산된 형태일 수 있다. 제1 비드들(620a)의 재질, 형상, 및 크기(size)는 도 1 및 도 2에서 설명한 제1 비드들(120a)과 동일할 수 있다.
방열 필러들(630)은 분말 형태일 수 있으며, 제1 비드들(620a) 각각의 표면에 부착될 수 있으며, 제1 비드들(620a) 표면에는 분말 형태의 방열 필러들(630)이 불규칙적으로 부착될 수 있다.
방열 필러들(630)의 재료는 도 1 및 도 2에서 설명한 방열 필러들(130)의 재료와 동일할 수 있다.
접착 부재(610)와 제1 비드들(620a) 간의 중량 비율, 및 접착 부재(610)와 방열 필러들(630) 간의 중량 비율은 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 동일할 수 있다.
도 6에 도시된 접착 페이스트(540)는 도 1 및 도 2에 도시된 접착 페이스트(100)를 사용하여 형성될 수 있다.
예컨대, 제1 도전층(522)의 상면 상에 접착 페이스트(100)를 도포하고, 도포된 접착 페이스트(100) 상에 발광 소자(530)를 마운트한다. 이때 마운트된 발광 소자(530)에 의하여 접착 페이스트(100)는 압착되고, 이러한 압착에 의하여 제1 비드들(620a)은 서로 인접하고, 인접하는 제1 비드들(620a) 표면에 접착되는 필러들(630)은 서로 접할 수 있다.
즉 도 6은 제1 리드 프레임(522)과 발광 소자(530)의 압착 이후의 접착 페이스트(540)를 나타내는 것으로, 제1 비드들(620a)은 서로 접할 수 있고, 인접하는 제1 비드들(620a) 표면에 접착되는 방열 필러들(630)은 서로 접촉할 수 있다.
예컨대, 인접하는 제1 비드들(620a1, 620a2) 표면에 접착되는 방열 필러들(630)은 서로 접촉할 수 있다.
서로 접촉하는 방열 필러들(630)은 발광 소자(530)에 접촉할 수 있고, 제1 도전층(522)의 상부면에 접촉할 수 있다.
서로 접촉하는 방열 필러들(630)은 발광 소자(530)와 제1 도전층(522)을 연결하는 방열 경로(path)를 형성할 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 접착 페이스트(540)에 형성되는 방열 경로들(P1 내지 Pn, n>1인 자연수)을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 인접하는 제1 비드들(620a) 표면에 접착되는 방열 필러들(630)이 서로 접촉할 수 있고, 이렇게 접촉되는 방열 필러들(630)은 제1 도전층(522)과 발광 소자(530)를 연결하는 방열 경로들(P1 내지 Pn, n>1인 자연수)을 형성할 수 있다.
예컨대, 서로 인접하는 제1 비드들(a1,a2,a3,a4) 표면에 접착하는 방열 필러들(630)은 서로 연결될 수 있고, 발광 소자(530)의 어느 한 부분과 제1 도전층(522)은 어느 한 부분을 연결하는 제1 방열 경로(P1)를 형성할 수 있다.
또한 예컨대, 다른 인접하는 제1 비드들(b1,b2,b3,b4) 표면에 접착하는 방열 필러(630)은 서로 연결될 수 있고, 발광 소자(530)의 다른 어느 한 부분과 제1 도전층(522)은 다른 어느 한 부분을 연결하는 제2 방열 경로(P2)를 형성할 수 있다.
발광 소자(530)로부터 발생하는 열은 방열 경로들(P1 내지 Pn)을 통하여 제1 도전층(522)으로 전달될 수 있다. 방열 필러들(630)은 열 전도성이 우수하고, 방열 경로(P1 내지 Pn)는 서로 직접 연결되는 방열 필러들(630)로 구성되기 때문에, 실시 예는 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 접착 페이스트(540-1)의 확대도를 나타낸다. 도 6과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 8을 참조하면, 접착 페이스트(540-1)는 접착 부재(610), 제1 비드들(620a), 제2 비드들(620b), 및 방열 필러들(630)을 포함할 수 있다.
접착 페이스트(540-1)는 접착 부재(610), 제1 비드들(620a), 및 제2 비드들(620b)이 혼합된 형태일 수 있고, 방열 필러들(630)은 제1 비드들(620a)의 표면, 및 제2 비드들(620b)의 표면에 접촉 또는 코팅된 구조일 수 있다.
제2 비드들(620b)의 재질, 형상, 및 크기(size)는 도 1 및 도 2에서 설명한 제2 비드들(120b)과 동일할 수 있다.
즉 제2 비드(620b)의 직경은 제1 비드(620a)의 직경보다 작을 수 있으며, 이로 인하여 제2 비드들(620b)은 제1 비드들(620a) 사이의 공극들에 위치할 수 있고, 제1 비드들(620a) 사이의 공극들을 채울 수 있다.
방열 필러들(630)은 분말 형태일 수 있으며, 제1 비드들(620a) 각각의 표면, 및 제2 비드들(620b) 각각의 표면에 부착 또는 접착될 수 있으며, 제1 비드들(620a) 표면, 및 제2 비드들(620b)의 표면에는 분말 형태의 방열 필러들(630)이 불규칙적으로 부착될 수 있다.
도 8에 도시된 접착 페이스트(540-1)는 도 3 및 도 4에 도시된 접착 페이스트(200)를 사용하여 형성될 수 있다.
예컨대, 제1 도전층(522)의 상면 상에 접착 페이스트(200)를 도포하고, 도포된 접착 페이스트(200) 상에 발광 소자(530)를 마운트한다.
이때 마운트된 발광 소자(530)에 의하여 접착 페이스트(200)는 압착되고, 이러한 압착에 의하여 제1 비드들(620a)은 서로 인접하고, 인접하는 제1 비드들(620a) 사이의 공극에는 제2 비드들이 배치할 수 있다.
또한 인접하는 제1 비드들(620a) 표면에 부착된 방열 필러들(630)은 서로 접할 수 있으며, 인접하는 제1 비드들(620a) 표면에 부착된 방열 필러들(630)과 인접하는 제1 비드들(620a) 사이에 배치되는 제2 비드들(620b) 표면에 부착된 방열 필러들(630)은 서로 접촉할 수 있다.
서로 접촉하는 제1 비드들(620a) 표면에 부착된 방열 필러들(630)과 제2 비드들(620b) 표면에 부착된 방열 필러들(630)은 발광 소자(530)에 접촉할 수 있고, 제1 도전층(522)의 상부면에 접촉할 수 있다.
서로 접촉하는 제1 비드들(620a)과 제2 비드들(620b) 표면에 부착된 방열 필러들(630)은 발광 소자(530)와 제1 도전층(522)을 연결하는 방열 경로들(paths)을 형성할 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 접착 페이스트(540-1)에 형성되는 방열 경로들(Q1 내지 Qn, n>1인 자연수)을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 인접하는 제1 비드들(620a) 표면과 제2 비드들(620b) 표면에 접착되는 방열 필러들(630)이 서로 접촉할 수 있고, 이렇게 접촉되는 방열 필러들(630)은 제1 도전층(522)과 발광 소자(530)를 연결하는 방열 경로들(Q1 내지 Qn, n>1인 자연수)을 형성할 수 있다.
예컨대, 서로 인접하는 제1 비드들(예컨대, c1 내지 c6) 표면, 및 제2 비드들(예컨대, d1,d2) 표면에 접착하는 방열 필러들(630)은 서로 연결될 수 있고, 발광 소자(530)와 제1 도전층(522)을 연결하는 방열 경로들(예컨대, Q1, Q2)를 형성할 수 있다.
발광 소자(530)로부터 발생하는 열은 방열 경로들(Q1 내지 Qn)을 통하여 제1 도전층(522)으로 전달될 수 있다. 방열 필러들(630)은 열 전도성이 우수하고, 방열 경로(Q1 내지 Qn)는 서로 직접 연결되는 방열 필러들(630)로 구성되기 때문에, 실시 예는 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 제2 비드들(620b)은 인접하는 제1 비드들(620a) 사이에 형성되는 공극들에 배치될 수 있고, 제2 비드들(620b) 표면에 부착된 방열 필러들(630)이 인접하는 제1 비드들(620a) 표면에 부착된 방열 필러들(630)의 접촉을 가교하는 역할 또는 도와주는 역할을 할 수 있어 방열 경로의 형성을 용이하게 할 수 있어 방열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 배치될 수 있고, 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다.
또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 차량용 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 11을 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(300)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 12는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 표시 장치(800)는 바텀 커버(810)와, 바텀 커버(810) 상에 배치되는 반사판(820)과, 광을 방출하는 발광 모듈(830, 835)과, 반사판(820)의 전방에 배치되며 발광 모듈(830,835)에서 발산되는 빛을 표시 장치 전방으로 안내하는 도광판(840)과, 도광판(840)의 전방에 배치되는 프리즘 시트들(850,860)을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널(870)과, 디스플레이 패널(870)과 연결되고 디스플레이 패널(870)에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로(872)와, 디스플레이 패널(870)의 전방에 배치되는 컬러 필터(880)를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버(810), 반사판(820), 발광 모듈(830,835), 도광판(840), 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
발광 모듈은 기판(830) 상에 실장되는 발광 소자 패키지들(835)을 포함할 수 있다. 여기서, 기판(830)은 PCB 등이 사용될 수 있다. 발광 소자 패키지(835)는 상술한 실시 예(300)일 수 있다.
바텀 커버(810)는 표시 장치(800) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 그리고, 반사판(820)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있으며, 도광판(840)의 후면이나, 바텀 커버(810)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
여기서, 반사판(820)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.
그리고, 도광판(830)은 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다.
그리고, 제1 프리즘 시트(850)는 지지 필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성될 수 있으며, 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
그리고, 제2 프리즘 시트(860)에서 지지 필름 일면의 마루와 골의 방향은, 제1 프리즘 시트(850) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈과 반사 시트로부터 전달된 빛을 디스플레이 패널(1870)의 전면으로 고르게 분산하기 위함이다.
그리고, 도시되지는 않았으나, 도광판(840)과 제1 프리즘 시트(850) 사이에 확산 시트가 배치될 수 있다. 확산 시트는 폴리에스터와 폴리카보네이트 계열의 재료로 이루어질 수 있으며, 백라이트 유닛으로부터 입사된 빛을 굴절과 산란을 통하여 광 투사각을 최대로 넓힐 수 있다. 그리고, 확산 시트는 광확산제를 포함하는 지지층과, 광출사면(제1 프리즘 시트 방향)과 광입사면(반사시트 방향)에 형성되며 광확산제를 포함하지 않는 제1 레이어와 제2 레이어를 포함할 수 있다.
실시 예에서 확산 시트, 제1 프리즘시트(850), 및 제2 프리즘시트(860)가 광학 시트를 이루는데, 광학 시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
디스플레이 패널(870)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(860) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 표시 장치가 구비될 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, 610: 접착 부재 120a, 620a: 제1 비드들
120b, 620b: 제2 비드들 130: 방열 필러들
510: 패키지 몸체 522: 제1 도전층
524: 제2 도전층 530: 발광 소자
540: 접착 페이스트 552,554: 와이어들
560: 수지층.

Claims (13)

  1. 접착 부재; 및
    상기 접착 부재와 혼합되고, 표면에 방열 필러들(fillers)이 부착된 제1 비드들(beads)을 포함하는 접착 페이스트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 비드들과 다른 직경을 가지며, 표면에 방열 필러들이 부착된 제2 비드들을 더 포함하는 접착 페이스트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 비드들 및 상기 제2 비드들은 글래스 비드(glass bead) 또는 화이트 폴리머 비드(white polymer bead)인 접착 페이스트.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접착 부재는 수지(resin)인 접착 페이스트.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 방열 필러들의 재료는 알루미나(alumia), 티타늄 옥사이드, 보론나이트라이드, 또는 실리카인 접착 페이스트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접착 부재, 상기 방열 필러들, 및 상기 제1 비드들은 비전도성인 접착 페이스트.
  7. 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체 상에 배치되는 제1 도전층 및 제2 도전층;
    상기 제1 도전층 상에 배치되는 발광 소자; 및
    상기 제1 도전층과 상기 발광 소자 사이에 배치되고, 상기 발광 소자를 상기 제1 도전층에 접착시키는 접착 페이스트를 포함하며,
    상기 접착 페이스트는,
    접착 부재; 및
    상기 접착 부재와 혼합되고, 표면에 방열 필러들(fillers)이 부착된 제1 비드들(beads)을 포함하며,
    상기 제1 비드들은 서로 인접하며, 인접하는 제1 비드들 표면에 부착된 방열 필러들은 접촉하고, 접촉하는 방열 필러들은 상기 발광 소자와 상기 제1 도전층을 연결하는 발광 소자 패키지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접촉하는 방열 필러들은 상기 발광 소자로부터 발생하는 열을 상기 제1 도전층으로 전달하는 방열 경로들을 형성하는 발광 소자 패키지.
  9. 제7항에 있어서, 상기 접착 페이스트는,
    상기 제1 비드들와 다른 직경을 가지며, 표면에 방열 필러들이 부착된 제2 비드들을 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 비드들은 상기 인접하는 제1 비드들 사이의 공극에 위치하는 발광 소자 패키지.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 비드들 표면에 부착된 방열 필러들과 상기 제2 비드들 표면에 부착된 방열 필러들은 서로 접촉하는 발광 소자 패키지.
  12. 제11항에 있어서,
    서로 접촉하는 상기 제1 비드들의 표면에 부착된 방열 필러들과 상기 제2 비드들 표면에 부착된 방열 필러들은 상기 발광 소자 및 상기 제1 도전층에 접촉하는 발광 소자 패키지.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제2 비드들의 직경은 상기 제1 비드들의 직경보다 작고, 상기 방열 필러들의 최대 직경보다 큰 발광 소자 패키지.
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KR20200095830A (ko) * 2019-02-01 2020-08-11 (주)솔라루체 Led 패키지

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