KR20160146367A - 자외선 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치 - Google Patents

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KR20160146367A
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박준용
정희철
윤여진
박인규
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Abstract

발광 장치가 개시된다. 발광 장치는, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 기판; 기판의 제1 및 제2 전극에 전기적으로 연결된 자외선 발광 다이오드; 및 자외선 발광 다이오드를 적어도 부분적으로 덮으며, 불소계 폴리머를 포함하는 제1 봉지재를 포함하고, 제1 봉지재는 자외선 발광 다이오드 및/또는 기판의 적어도 일부에 무접착제(adhesive-free) 접합한다.

Description

자외선 발광 다이오드를 포함하는 발광 장치{LIGHT EMITTING DEVICE COMPRISING UV LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명을 발광 장치에 관한 것으로, 특히, 자외선 발광 다이오드를 포함하되, 신뢰성이 향상된 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드는 전자와 정공의 재결합으로 발생하는 광을 방출하는 무기 반도체 소자로, 특히, 자외선 발광 다이오드는 UV 경화, 살균, 백색 광원, 의학 분야, 및 장비 부속 부품 등으로 이용될 수 있어서, 그 이용 범위가 증가하고 있다. 특히, 근자외선(약 340nm 내지 약 400nm 범위의 피크 파장을 갖는 광) 발광 다이오드에 비해, 더 짧은 파장의 광을 방출하는 심자외선(약 340nm 이하의 피크 파장을 갖는 광, 나아가, 약 200nm 내지 약 340nm 범위의 피크 파장을 갖는 광) 발광 다이오드는 UV-C 영역의 광에 대한 발광 강도가 강하다. 따라서, 이러한 심자외선 발광 다이오드는 살균, 정수, 생화학 분야에서의 검출 수단, 의학 등 다양한 분야에서 다양한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.
자외선 발광 다이오드에서 방출되는 광은 가시광 발광 다이오드에서 방출되는 광에 비해 상대적으로 에너지가 높다. 따라서, 자외선 발광 다이오드를 이용하여 발광 다이오드 패키지 또는 발광 다이오드 모듈과 같은 발광 장치를 제조하는 경우, 가시광 발광 다이오드를 이용한 발광 장치에 적용되는 봉지재를 적용하기 어렵다. 예를 들어, 일반적인 가시광 발광 다이오드 패키지 제조에 적용되는 에폭시 봉지재나 실리콘 봉지재를 자외선 발광 다이오드 패키지에 적용하면, 크랙, 변색 등이 발생하여 발광 장치의 불량을 야기시킨다.
이에 따라, 종래에, 자외선 발광 다이오드를 적용한 발광 장치에 대해, 석영이나 유리 재질의 봉지재를 적용하였다. 그런데 석영 또는 유리는 가공이 어렵고, 부피의 제약이 있으며, 또한 가격이 비싼 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 자외선에 대한 내성이 강한 봉지재를 포함하여, 신뢰성이 향상된 발광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광 장치는, 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 기판; 상기 기판의 제1 및 제2 전극에 전기적으로 연결된 자외선 발광 다이오드; 및 상기 자외선 발광 다이오드를 적어도 부분적으로 덮으며, 불소계 폴리머를 포함하는 제1 봉지재를 포함하고, 상기 제1 봉지재는 상기 자외선 발광 다이오드 및/또는 상기 기판의 적어도 일부에 무접착제(adhesive-free) 접합한다.
상기 제1 봉지재는 필름 형태의 불소계 폴리머를 열처리하여 형성될 수 있다.
상기 불소계 폴리머는 불소화에틸렌프로필렌(Fluorinated ethylene propylene; FEP)을 포함하는 발광 장치.
상기 제1 봉지재는 필름 형태의 불소계 폴리머로부터 형성될 수 있다.
상기 제1 봉지재는 상기 자외선 발광 다이오드의 상면 및 측면에 접할 수 있다.
상기 발광 장치는, 상기 제1 봉지재와 상기 자외선 발광 다이오드 사이에 위치하는 공극을 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 제1 봉지재는 상기 자외선 발광 다이오드의 상부 모서리 주변에서 접할 수 있다.
상기 제1 봉지재는 상기 기판 상면의 적어도 일부에 무접착제 접합할 수 있다.
상기 자외선 발광 다이오드는 300nm 이하의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다.
상기 자외선 발광 다이오드는 플립칩 구조를 가질 수 있다.
상기 기판은, 베이스; 상기 베이스 상에 위치하는 제1 상부 전극, 상기 베이스의 아래에 위치하는 제1 하부 전극, 및 상기 제1 상부 전극과 상기 제1 하부 전극을 연결하는 제1 비아 전극을 포함하는 제1 전극; 및 상기 베이스 상에 위치하는 제2 상부 전극, 상기 베이스의 아래에 위치하는 제2 하부 전극, 및 상기 제1 상부 전극과 상기 제2 하부 전극을 연결하는 제2 비아 전극을 포함하는 제2 전극을 포함할 수 있고, 상기 제1 상부 전극 및 제2 상부 전극 중 적어도 하나는 그 측면으로부터 함입된 오목부 및 그 측면으로부터 돌출된 돌출부를 포함할 수 있다.
상기 기판은, 상기 제1 전극에 포함된 제1 금속 프레임; 상기 제2 전극에 포함된 제2 금속 프레임; 및 상기 제1 및 제2 금속 프레임 사이에 위치하는 절연층을 포함할 수 있다.
상기 발광 장치는, 상기 기판 상에 위치하는 보호 소자; 및 상기 보호 소자를 봉지하는 제2 봉지재를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 봉지재는 전면에 걸쳐 동일한 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 발광 장치 제조 방법은, 기판 상에 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드를 배치하고; 상기 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드를 덮어, 상기 기판 및 자외선 발광 다이오드의 적어도 일부에 접촉하는 불소계 폴리머 필름을 형성하고; 및 열을 가하여 상기 불소계 폴리머 필름을 상기 기판 및 상기 자외선 발광 다이오드 중 적어도 하나의 적어도 일부에 무접착제 접합하는 봉지재로 형성하는 것을 포함한다.
상기 불소계 폴리머 필름에 열을 가하는 것은, 열처리 공정을 포함할 수 있다.
상기 열처리 공정은 리플로우 열처리 또는 퀀칭 열처리 공정을 포함할 수 있다.
상기 불소계 폴리머는 불소화에틸렌프로필렌을 포함할 수 있고, 상기 열처리 공정은 200 내지 360 ℃ 의 온도 범위에서 수행될 수 있다.
상기 기판 상에 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드를 배치하는 것은, 복수의 자외선 발광 다이오드를 배치하는 것을 포함할 수 있고, 상기 복수의 자외선 발광 다이오드 중 적어도 일부는 단일의 불소계 폴리머 필름에 덮일 수 있다.
상기 열을 가하는 것은, 1단계 가열 공정 및 2단계 가열 공정을 포함할 수 있다.
상기 제조 방법은, 상기 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드를 덮어, 상기 기판 및 자외선 발광 다이오드의 적어도 일부에 접촉하는 불소계 폴리머 필름을 형성한 후, 상기 불소계 폴리머 필름에 대해 상기 1단계 가열 공정을 수행하여 상기 불소계 폴리머 필름이 상기 기판 및 자외선 발광 다이오드의 일부에 무접착제 접합하고; 상기 불소계 폴리머 필름을 소자 영역에 대응하도록 분할하고; 및 상기 불소계 폴리머 필름에 대해 상기 2단계 가열 공정을 수행하여 상기 불소계 폴리머 필름이 상기 기판 및 자외선 발광 다이오드의 적어도 일부에 무접착제 접합하여 상기 봉지재를 형성하는 것을 더 포함할 수 있고, 상기 2단계 가열 공정에 의해 무접착제 접합되는 부분의 면적은 상기 1단계 가열 공정에 의해 무접착제 접합되는 부분의 면적보다 클 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 기판 및 자외선 발광 다이오드에 무접착제 접합하며, 불소계 폴리머를 포함하는 봉지재를 포함하는 발광 장치가 제공될 수 있고, 상기 봉지재는 자외선에 의한 크랙 또는 변형이 없어 발광 장치의 신뢰성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 봉지재 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 평면도 및 저면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 7c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 평면도 및 저면도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10a 내지 도 14b는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도들이다.
도 15a 내지 도 19b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광 장치 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도들이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 또한, 하나의 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에" 또는 "상에" 있다고 기재된 경우 각 부분이 다른 부분의 "바로 상부" 또는 "바로 상에" 있는 경우뿐만 아니라 각 구성요소와 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 개재된 경우도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 도시하는 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도들이다. 도 2a 및 도 2b는 각각, 도 1의 A-A'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다. 또한, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예들에 따른 봉지재 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
먼저, 도 1 내지 도 2a를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 장치는 기판(100), 발광 다이오드(210) 및 봉지재(310)를 포함한다.
기판(100)은 발광 다이오드(210)가 실장되는 영역을 제공하는 기판이면 제한되지 않는다. 또한, 기판(100)은 발광 다이오드(210)에 외부 전원을 공급하는 전극들을 포함할 수 있다. 기판(100)은 발광 다이오드 패키지를 형성하기 위한 기판일 수 있고, 예컨대, 리드 전극들을 포함하는 기판, 인쇄회로기판, 금속 플레이트 기판 등을 포함할 수 있다. 또한, 기판(100)은 발광 다이오드 모듈을 형성하기 위한 기판일 수도 있으며, 예컨대, 인쇄회로기판을 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 기판(100)은 베이스(110), 제1 전극(120), 제2 전극(130)을 포함할 수 있다. 나아가, 기판(100)은 베이스(110) 상에 위치하는 리플렉터(미도시)를 더 포함할 수 있다.
베이스(110)는 절연성 물질을 포함할 수 있고, 또한, 열전도율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고 열전도성 폴리머 물질 및/또는 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 특히, 베이스(110)는 AlN 세라믹을 포함할 수 있다. 따라서, 발광 장치 구동 시, 발광 다이오드(210)에서 발생하는 열이 베이스(110)를 통해 효과적으로 외부로 방출될 수 있다.
제1 전극(120) 및 제2 전극(130)은 각각 베이스(110)의 상부면 및 하부면 상에 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 전극(120)은 제1 상부 전극(121), 제1 비아 전극(123) 및 제1 하부 전극(125)을 포함할 수 있고, 제2 전극(130)은 제2 상부 전극(131), 제2 비아 전극(133) 및 제2 하부 전극(135)을 포함할 수 있다.
제1 상부 전극(121)은 베이스(110)의 상면 상에 위치할 수 있고, 제1 하부 전극(125)은 베이스(110)의 하면의 아래에 위치할 수 있다. 이때, 제1 비아 전극(123)은 베이스(110)를 관통하여 제1 상부 및 제1 하부 전극(121, 125)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 상부 전극(131)은 베이스(110)의 상면 상에 위치할 수 있고, 제2 하부 전극(135)은 베이스(110)의 하면 상에 위치할 수 있다. 이때, 제2 비아 전극(123)은 베이스(110)를 관통하여 제2 상부 및 제2 하부 전극(131, 135)을 전기적으로 연결할 수 있다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 상부 전극(121) 및 제1 하부 전극(125)은 베이스(110)의 측면을 따라 위치하는 연결 전극(미도시)에 의해 전기적으로 연결될 수도 있다. 나아가, 제1 하부 전극(125)은 베이스(110)의 아래에 위치하지 않고, 베이스(110)의 측면으로부터 돌출되어 연장되는 형태로 형성될 수도 있다. 제2 상부 전극(131)과 제2 하부 전극(135)의 경우에도 이와 유사한 형태로 형성될 수 있다.
한편, 기판(100)은 베이스(110)의 하면에 위치하는 방열 패드(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 방열 패드는 기판(100)의 열을 더욱 용이하게 외부로 방출시키는 역할을 한다. 상기 방열 패드는 제1 및 제2 하부 전극(125, 135)의 사이에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전극들(120, 130)은 전기적 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Ag, Au, Cu 등과 같은 금속을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 기판(100)은 베이스(110) 상에 위치하되, 발광 다이오드(210)를 둘러싸는 리플렉터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 리플렉터는 광 반사성 또는 광 산란성 물질을 포함할 수 있으며, 리플렉터는 폴리머 또는 세라믹 재질의 물질로 형성될 수 있다. 또한, 리플렉터는 베이스(110)와 대체로 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 나아가, 베이스(110)와 일체로 형성될 수도 있다. 리플렉터가 발광 다이오드(210)의 측면을 둘러싸도록 형성되는 경우, 발광 장치의 상부로 향하는 광의 비율을 상승시킬 수 있다. 베이스(110) 상에 리플렉터가 위치하는 경우, 봉지재(310)는 리플렉터의 적어도 일부와 무접착제 접합될 수 있다.
발광 다이오드(210)는 기판(100) 상에 위치한다. 발광 다이오드(210)는 기판(100)의 전극들(120, 130)과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 다이오드(210)는 p형 반도체층, n형 반도체층 및 활성층을 포함하여, P-N 접합을 통한 발광 구조를 가질 수 있다. 상기 발광 구조는 질화물 반도체를 포함할 수 있다. 발광 다이오드(210)는 자외선 파장대의 광을 방출할 수 있고, 특히, 자외선 파장대의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 특히, 발광 다이오드(210)는 UVC 대역의 자외선광을 방출할 수 있으며, 예컨대, 발광 다이오드(210)는 300nm 이하의 피크 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다.
발광 다이오드(210)의 구조는 수평형, 수직형, 플립칩형 등 다양한 구조일 수 있다. 본 실시예에 있어서, 발광 다이오드(210)는 발광부(210), 상기 발광부(210)의 아래에 위치하는 제1 및 제2 패드 전극(213, 215)을 포함하는 플립칩형 형태로 형성될 수 있다. 제1 및 제2 패드 전극(213, 215)은 각각 기판(100)의 제1 및 제2 전극(120, 130)에 전기적으로 연결될 수 있다. 특히, 플립칩형 형태의 발광 다이오드(210)의 경우, 제1 및 제2 패드 전극(213, 215)은 각각 제1 및 제2 전극(120, 130)에 전기적으로 접촉될 수 있으며, 예를 들어, 솔더링을 통해 접착되거나, 도전성 접착제를 통해 접착되거나, 공정 본딩(Eutectic bonding)을 통해 접착될 수 있다.
이하, 발광 다이오드(210)와 관련하여 공지의 기술적 특징에 관해서는 상세한 설명을 생략한다.
봉지재(310)는 기판(100) 상에 위치하고, 발광 다이오드(210)를 적어도 부분적으로 덮는다. 이때, 봉지재(310)는 기판(100) 및/또는 발광 다이오드(210)의 적어도 일부에 무접착제(adhesive-free) 접합할 수 있다. 특히, 봉지재(310)는 발광 다이오드(210) 상면(210u)의 적어도 일부 및 발광 다이오드(210) 측면(210s)의 적어도 일부와 접할 수 있다. 또한, 봉지재(310)가 발광 다이오드(210)와 접하는 부분에 있어서, 봉지재(310)는 발광 다이오드(210)와 무접착제 접합할 수 있다. 봉지재(310)는 외부 환경으로부터 발광 다이오드(210)를 보호한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 봉지재(310)는 발광 다이오드(210)를 적어도 부분적으로 덮되, 발광 다이오드(210)의 상면(210u) 및 측면(210s)과 접할 수 있다. 봉지재(310)의 두께는, 봉지재(310) 전면에 걸쳐 대체로 동일할 수 있고, 이에 따라, 봉지재(310)의 표면은 발광 다이오드(210) 및 기판(100)의 표면 프로파일에 대체로 대응할 수 있다. 이때, 제1 및 제2 패드 전극(213, 215)는 봉지재(310)로부터 이격될 수도 있고, 봉지재(310)와 접할 수도 있다. 또한, 봉지재(310)는 발광 다이오드(210)를 덮는 형상으로 형성될 수 있으므로, 발광 다이오드(210)의 하단 부분에는 이격 공간이 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 패드 전극(213, 215)의 주변과 제2 패드 전극(213, 215)의 사이 영역은 봉지재(310)로 충진되지 않는 이격 공간이 형성될 수 있다. 또한, 봉지재(310)는 기판(100)을 더 덮을 수 있으며, 이 경우에도, 봉지재(310)는 기판(100)에 무접착제 접합할 수 있다.
예를 들어, 도시된 바와 같이, 봉지재(310)는 필름 형태로 형성되어, 봉지재(310)의 전면에 걸쳐 대체로 동일한 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 봉지재(310)가 필름 형태로 형성됨으로써, 상술한 제1 및 제2 패드 전극(213, 215)의 주변과 제2 패드 전극(213, 215)의 사이 영역은 봉지재(310)로 충진되지 않는 이격 공간이 제공될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
나아가, 봉지재(310)와 발광 다이오드(210) 사이에는 공극(330)이 위치할 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 공극(330)은 발광 다이오드(210)의 측면(210s) 및 상면(210u) 중 적어도 하나 상에 위치할 수 있다. 이 경우에도, 봉지재(310)의 두께는 봉지재(310) 전면에 걸쳐 대체로 동일할 수 있고, 이에 따라, 봉지재(315)는 공극(330)이 위치하는 부분만큼 발광 다이오드(210)로부터 들뜬 형태로 배치될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 봉지재(310)는 발광 다이오드(210)의 모서리 주변(측면(210s)과 상면(210u)의 경계 모서리)의 일부 표면과 접할 수 있고, 따라서, 발광 다이오드(210)의 상면 상에 위치하는 공극(330)의 수평 단면적은 발광 다이오드(210) 상면(210u)의 수평 단면적보다 작을 수 있다. 발광 다이오드(210) 구동 시, 상기 공극(330)은 광을 산란시키는 역할을 할 수 있어, 발광 장치의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
봉지재(310)는 자외선광에 대한 내성이 강한 물질을 포함할 수 있고, 특히, UVC 대역의 자외선광에 대한 내성이 강한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 불소계 폴리머를 포함할 수 있다. 나아가, 상기 불소계 폴리머는 불소화에틸렌프로필렌(Fluorinated ethylene propylene; FEP)을 포함할 수 있다. 이러한 봉지재(310)는 장시간 자외선광에 노출되어도 크랙이 발생할 확률이 매우 낮고, 자외선광 노출에 의한 변형율이 매우 낮으며, 또한, 자외선광에 장시간 노출되었을 때 변색이 발생하지 않는다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 가공이 어렵고 경제적으로 불리한 유리 또는 석영과 같은 재료를 이용하지 않고, 불소계 폴리머 소재로 봉지재(310)를 형성하여 신뢰성이 우수한 자외선 발광 장치를 제공할 수 있다.
특히, 상기 불소계 폴리머를 포함하는 봉지재(310)는 무접착제(adhesive-free) 접합을 통해 기판(100) 상에 위치할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 봉지재(310)는, 상기 불소계 폴리머 물질을 열처리 공정을 통해 기판(100) 및 발광 다이오드(210) 상에 무접착제 접합시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 봉지재(310)는 필름 형태의 불소계 폴리머(예컨대, 불소화에틸렌프로필렌)로부터 형성된 것일 수 있고, 나아가, 상기 필름 형태의 불소계 폴리머를 열처리하여 봉지재(310)를 형성할 수 있다.
일반적으로, 불소계 폴리머, 특히, 불소화에틸렌프로필렌은 기판(100) 또는 발광 다이오드(210)에 대한 접착력이 거의 없다. 따라서 불소화에틸렌프로필렌을 봉지재로 적용하려면 접착제를 이용하여 상기 불소화에틸렌프로필렌을 기판(100)과 발광 다이오드(210)에 접합하는 것이 요구된다. 그러나 별도의 접착제를 이용하여 불소화에틸렌프로필렌을 포함하는 봉지재를 형성하면, 상기 접착제가 발광 다이오드(210)에서 방출되는 자외선광에 의해 손상된다. 접착제가 손상되면 봉지재가 기판 및 발광 다이오드(210)부터 분리 또는 박리되어 봉지재의 기능을 상실하고, 이에 따라 발광 장치의 신뢰성이 저하된다. 또한, 접착제의 변색 등으로 인하여 발광 장치의 발광 강도가 저하된다.
반면, 본 발명의 실시예들에 따르면, 무접착제(adhesive-free) 접합을 통해 기판(100) 및 발광 다이오드(210)를 덮도록 형성되는 봉지재(310)는 별도의 접착제를 이용하지 않으므로 접착제의 손상에 의한 발광 장치의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다. 또한, 불소화에틸렌프로필렌과 같은 불소계 폴리머를 포함하는 봉지재(310)는 자외선광에 대한 내성이 강하므로, 자외선 광에 의해 봉지재(310)에 크랙 또는 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 봉지재(310) 손상에 따른 발광 장치의 발광 강도 저하 및 수명 저하를 방지할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 상술한 실시예들에 따른 봉지재(310)의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 기판(100) 상에 발광 다이오드(210)를 위치시킨다. 발광 다이오드(210)는 솔더링, 공정 본딩과 같은 방법을 통해 기판(100) 상에 실장될 수 있다.
이어서, 도 4를 참조하면, 기판(100)과 발광 다이오드(210) 상에 불소계 폴리머 필름(310a), 예컨대, 불소화에틸렌프로필렌 필름을 위치시킨다. 상기 불소계 폴리머 필름(310a)은 필름 형태이므로, 기판(100)과 발광 다이오드(210)에 밀착되지 않으며, 또한, 접착력이 거의 없으므로 단순히 기판(100)과 발광 다이오드(210)에 얹혀진 형태로 위치된다.
다음, 도 5를 참조하면, 불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가한다. 불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가하는 것은 열처리 공정을 포함할 수 있다. 상기 열처리 공정은 리플로우 열처리 또는 퀀칭(quenching) 열처리 공정일 수 있다. 상기 열처리 공정은 소정 범위 내의 온도에서 소정 시간 동안 수행될 수 있고, 이때, 소정 범위 내의 온도는 불소계 폴리머 필름(310a)의 표면 특성이 변화하는 온도일 수 있다. 예를 들어, 불소화에틸렌프로필렌 필름을 리플로우 열처리하는 경우, 공정 온도를 약 200 내지 360℃ 범위 내의 온도로 승온하여 상기 공정 온도를 약 10 내지 15분 간 유지한다. 이때, 상기 공정 온도로 승온하고 다시 상온으로 냉각시키는 과정까지 포함하여, 전체 열처리 공정은 약 1시간 동안 수행될 수 있다.
불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가하는 공정을 수행하면, 상기 불소계 폴리머 필름(310a)의 표면 특성이 변화하여 기판(100)과 발광 다이오드(210)의 일부에 접합된다. 또한, 열에 의해 불소계 폴리머 필름(310a)이 기판(100)과 발광 다이오드(210)의 표면에 더욱 밀착된다. 이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(100) 및 발광 다이오드(210)의 적어도 일부 표면에 접합된 불소계 폴리머 필름(310b)이 형성된다. 불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가하는 공정 조건에 따라, 상기 필름(310a)이 발광 다이오드(210)의 표면에 밀착되는 정도가 결정될 수 있다. 따라서, 불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가하여 봉지재(310)를 형성하는 공정 조건에 따라 도 2a 또는 도 2b에 도시된 발광 장치가 선택적으로 제조될 수 있다. 예컨대, 상대적으로 높은 온도에서 긴 시간 동안 열처리를 수행하면 불소계 폴리머 필름(310a)이 발광 다이오드(210)의 상면 및 측면의 거의 전체에 접합되고, 상대적으로 낮은 온도에서 짧은 시간 동안 열처리를 수행하면 불소계 폴리머 필름(310a)이 발광 다이오드(210)의 상부 모서리 주변에만 접합되어 공극(330)이 형성된다.
이와 같은 불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가하는 공정을 통해 봉지재(310)를 형성하므로, 자외선광에 대한 내성이 강하면서 기계적 안정성이 우수한 봉지재(310)가 제공될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 봉지재(310)는 액상 또는 파우더 형태의 불소계 폴리머로부터 제조된 것일 수도 있다.
한편, 필름 형태의 불소계 폴리머를 열처리하여 형성된 봉지재(310)를 적용하는 경우, 발광 다이오드(210)로 플립칩형 발광 다이오드를 적용하는 경우 더욱 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 상술한 제조 방법에 따르면, 발광 다이오드(210) 상에 얹혀진 필름으로부터 봉지재(310)가 제조되므로, 발광 다이오드(210)와 기판(100)을 전기적으로 연결하는 와이어가 있는 경우에 상기 얹혀진 필름에 의해 와이어가 손상될 수 있다. 반면 플립칩형 발광 다이오드(210)의 경우 별도의 와이어가 요구되지 않으므로, 봉지재(310) 제조 과정에서 와이어가 손상될 염려가 없다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 평면도 및 저면도이고, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도들이다. 도 7a는 도 6의 B-B'선에 대응하는 부분의 단면을 도시하고, 도 7b는 도 6의 C-C'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다. 본 실시예의 발광 장치는, 도 1 및 도 2a를 참조하여 설명한 발광 장치와 비교하여, 기판(400)의 구조 및 보호 소자(220)를 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 이하 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 소자에 대해 설명하며, 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6 내지 도 7b를 참조하면, 본 실시예의 발광 장치는, 발광 장치는 기판(400), 발광 다이오드(210), 제1 봉지재(310) 및 보호 소자(220)를 포함한다. 또한, 상기 발광 장치는 제2 봉지재(320)를 더 포함할 수 있다.
기판(400)은 베이스(410), 제1 전극(420), 제2 전극(430)을 포함할 수 있다.
베이스(410)는 절연성 물질을 포함할 수 있고, 또한, 열전도율이 높은 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 고 열전도성 폴리머 물질 및/또는 세라믹 물질을 포함할 수 있다. 특히, 베이스(410)는 AlN 세라믹을 포함할 수 있다.
제1 전극(420) 및 제2 전극(430)은 각각 베이스(410)의 상부면 및 하부면 상에 형성될 수 있다. 제1 전극(420)은 제1 상부 전극(421), 제1 비아 전극(423) 및 제1 하부 전극(425)을 포함할 수 있고, 제2 전극(430)은 제2 상부 전극(431), 제2 비아 전극(433) 및 제2 하부 전극(435)을 포함할 수 있다.
제1 상부 전극(421)은 베이스(410)의 상면 상에 위치할 수 있고, 제1 하부 전극(425)은 베이스(410)의 하면의 아래에 위치할 수 있다. 이때, 제1 비아 전극(423)은 베이스(410)를 관통하여 제1 상부 및 제1 하부 전극(421, 425)을 전기적으로 연결할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 상부 전극(431)은 베이스(410)의 상면 상에 위치할 수 있고, 제2 하부 전극(435)은 베이스(410)의 하면 상에 위치할 수 있다. 이때, 제2 비아 전극(423)은 베이스(410)를 관통하여 제2 상부 및 제2 하부 전극(431, 435)을 전기적으로 연결할 수 있다.
제1 및 제2 상부 전극(421, 431) 중 적어도 하나는 그 측면으로부터 돌출되는 돌출부(421p, 431p)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 상부 전극(421, 431) 중 적어도 하나는 그 측면으로부터 함입되는 오목부(421g, 431g)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 상부 전극(421, 431) 각각은 돌출부(421p, 431p)와 오목부(421g, 431g)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 상부 전극(421)의 일 돌출부(421p)는 제2 상부 전극(431)의 일 오목부(431g)에 의해 함입되는 부분에 대응하여 위치할 수 있다.
제1 및 제2 상부 전극(421, 431) 중 적어도 하나가 그 측면으로부터 돌출되거나 함입되는 돌출부(421p, 431p) 또는 오목부(421g, 431g)를 포함함으로써, 봉지재(310)가 기판(400)으로부터 박리되는 것이 효과적으로 방지될 수 있다. 또한, 도시된 바와 달리, 베이스(410)가 제1 및 제2 전극(420, 430)의 측면까지 감싸는 형태로 형성되는 경우, 제1 및 제2 상부 전극(421, 431) 중 적어도 하나가 그 측면으로부터 돌출되거나 함입되는 돌출부(421p, 431p) 또는 오목부(421g, 431g)에 의해 베이스(410)와 전극들(420, 430)이 더욱 효과적으로 고정될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 상부 전극(421, 431) 중 적어도 하나는 홀(421h)을 포함할 수 있다. 홀(421h)은 제1 및 제2 상부 전극(421, 431) 중 적어도 하나의 상면 또는 하면 상에 형성될 수 있다. 즉, 홀(421h)은 상부 전극(421, 431)을 상하로 관통하는 형태로 형성될 수도 있고, 제1 및 제2 상부 전극(421, 431) 중 적어도 하나의 상면 또는 하면 상에 홈 형태로 형성되어 상부 전극(421, 431)을 관통하지 않는 형태로 형성될 수도 있다. 홀(421h)이 제1 및 제2 상부 전극(421, 431) 중 적어도 하나의 하면에 위치하는 경우, 홀(421h)은 베이스(410)에 의해 채워질 수도 있다.
또한, 제1 상부 전극(421)의 면적은 제1 하부 전극(425)의 면적과 다를 수 있고, 제2 상부 전극(431)의 면적 역시 제2 하부 전극(425)의 면적과 다를 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 제1 상부 전극(421)의 면적은 제1 하부 전극(425)의 면적보다 작을 수 있고, 제2 상부 전극(431)의 면적은 제2 하부 전극(435)의 면적보다 클 수 있다.
또한, 기판(400)은 베이스(410)의 하면에 위치하는 방열 패드(미도시)를 더 포함할 수 있다. 전극들(420, 430)은 전기적 도전성 물질을 포함할 수 있고, 예를 들어, Ni, Pt, Pd, Rh, W, Ti, Al, Ag, Au, Cu 등과 같은 금속을 포함할 수 있다.
발광 다이오드(210)는 기판(400) 상에 위치한다. 발광 다이오드(210)는 기판(400)의 전극들(420, 430)과 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 다이오드(210)의 구조는 제한되지 않으나, 예컨대, 발광 다이오드(210)가 플립칩형 발광 다이오드인 경우, 상기 발광 다이오드(210)는 제1 및 제2 상부 전극(421, 431)에 걸쳐 위치할 수 있다.
보호 소자(220)는 기판(400) 상에 위치하되, 제1 및 제2 전극(420, 430)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 보호 소자(320)는 발광 다이오드(210)로부터 이격되어 위치할 수 있다. 보호 소자(220)는 발광 다이오드(210)가 정전기 방전 등에 의해 파손되는 것을 방지하며, 예를 들어, 제너 다이오드를 포함할 수 있다.
보호 소자(220)는 제1 및 제2 상부 전극(421, 431) 상에 위치하되, 기판(400)의 외곽 모서리에 인접하여 위치할 수 있다. 또한, 보호 소자(220)는 제1 상부 전극(421)의 일 돌출부(421p)와 상기 일 돌출부(421p)의 위치에 대응하는 제2 상부 전극(431)의 일 오목부(431g) 상에 위치할 수 있다. 이에 따라, 발광 다이오드(210)에서 방출된 광이 보호 소자(220)에 의해 흡수되는 것을 최소화할 수 있다.
한편, 상기 발광 장치는 보호 소자(220)를 봉지하는 제2 봉지재(320)를 더 포함할 수 있다. 제2 봉지재(320)는 에폭시, 실리콘 등을 포함할 수 있다. 제1 봉지재(310)는 제2 봉지재(320)를 덮을 수 있다. 다만, 제2 봉지재(320)는 생략될 수도 있고, 이 경우, 보호 소자(220)는 제1 봉지재(310)에 의해 봉지된다.
제1 봉지재(310)는 기판(400) 상에 위치하며, 발광 다이오드(210)를 덮는다. 나아가, 제1 봉지재(310)는 제2 봉지재(320)를 덮을 수 있다. 제1 봉지재(310)는 도 1 내지 도 5의 실시예들에서 설명한 봉지재(310)와 실질적으로 동일하므로, 이하 상세한 설명은 생략한다.
한편, 몇몇 실시예에 따른 발광 장치에 있어서, 기판(400)은 베이스(410) 상에 위치하는 리플렉터(440)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 7c에 도시된 바와 같이, 리플렉터(440)는 베이스(410) 상에 위치하되, 발광 다이오드(210)를 둘러쌀 수 있다. 리플렉터(440)에 의해 둘러싸인 영역은 기판(400)의 상부에 위치하는 캐비티(400c)로 정의될 수 있다. 발광 다이오드(210)는 상기 캐비티(400c) 내에 위치할 수 있고, 발광 다이오드(210)로부터 방출된 광은 리플렉터(440)의 측면에 반사될 수 있다. 이에 따라, 리플렉터(440)에 의해 광이 발광 장치의 상부로 반사되어, 발광 장치의 발광 효율이 향상된다. 이때, 리플렉터(440)의 내부 측면은 경사를 가질 수 있으며, 경사각은 제한되지 않는다.
리플렉터(440)는 광 반사성 또는 광 산란성 물질을 포함할 수 있으며, 리플렉터(440)는 폴리머 또는 세라믹 재질의 물질로 형성될 수 있다. 또한, 리플렉터(440)는 베이스(410)와 대체로 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 나아가, 베이스(410)와 일체로 형성될 수도 있다.
베이스(410) 상에 리플렉터(440)가 위치하는 경우, 봉지재(310)는 리플렉터(440)의 상면에 무접착제 접합되어 기판(400)에 고정될 수 있다. 봉지재(310)는 대체로 평평한 표면을 갖도록 형성될 수 있고, 또한, 발광 다이오드(210)로부터 이격될 수 있다. 따라서, 리플렉터(440)에 둘러싸인 캐비티(400c) 영역은 빈 공간으로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 캐비티(400c)에 의해 함몰된 부분의 표면을 따라 봉지재(310)가 하부로 절곡되는 형태로 봉지재(310)가 형성될 수도 있다. 이 경우, 봉지재(310)는 리플렉터(440)의 내부 표면의 적어도 일부와 접할 수 있으며, 나아가, 발광 다이오드(210)와 부분적으로 접할 수도 있다. 이는 봉지재(310)의 제조 방법에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 봉지재(310) 열처리 온도, 시간에 따라 달라질 수 있으며, 봉지재(310)를 형성하기 위한 열처리 전의 불소계 필름의 배치 형태에 따라서도 달라질 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
기판(400)이 리플렉터(440)를 포함하는 경우, 보호 소자(220)는 리플렉터(440)의 아래에 위치할 수 있다. 이에 따라, 보호 소자(220)는 리플렉터(440)에 의해 커버될 수 있고, 발광 다이오드(210)에서 방출된 광은 보호 소자(220)에 도달하지 않는다.
또한, 몇몇 실시예들에 따른 발광 장치에 있어서, 제2 봉지재(320a)는 제1 봉지재(310)에 덮이지 않을 수 있다.
도 7d에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(210)는 제1 봉지재(310)에 덮이되, 보호 소자(220)는 제2 봉지재(320a)에 의해 덮일 수 있다. 즉, 보호 소자(220)가 위치하는 부분 상에는 제1 봉지재(310)가 형성되지 않고, 보호 소자(220)는 별도의 제2 봉지재(320a)에 의해 덮일 수 있다. 제2 봉지재(320a)는 에폭시, 실리콘 등을 포함할 수 있다. 다만, 제2 봉지재(320a)는 생략될 수도 있으며, 이 경우 보호 소자(220)는 노출될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 제1 봉지재(310)가 기판(400) 상에 더욱 안정적으로 실장될 수 있다. 예컨대, 보호 소자(220)와 발광 다이오드(210) 간의 거리가 소정 거리 이하로 가까운 경우, 보호 소자(220)와 발광 다이오드(210)의 사이 영역에서 제1 봉지재(310)가 기판(400)에 접촉되지 못하고 들뜨는 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 발광 다이오드(210)가 제1 봉지재(310)에 의해 안정적으로 커버되지 못하여, 외부 환경에 노출될 수 있어, 발광 장치의 신뢰성이 저하될 수 있다. 반면, 본 실시예에 따르면, 제1 봉지재(310)가 보호 소자(220)에 의해 공간적으로 위로 뜨는 현상을 방지할 수 있어, 신뢰성이 더욱 향상된 발광 장치가 제공될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 평면도 및 저면도이고, 도 9a 및 도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 단면도들이다. 도 9a는 도 8의 D-D'선에 대응하는 부분의 단면을 도시하고, 도 9b는 도 8의 E-E'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다. 본 실시예의 발광 장치는, 도 1 및 도 2a를 참조하여 설명한 발광 장치와 비교하여, 기판(500)의 구조 및 보호 소자(220)를 더 포함하는 점에서 차이가 있다. 이하 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 소자에 대해 설명하며, 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8 내지 도 9b를 참조하면, 본 실시예의 발광 장치는, 발광 장치는 기판(500), 발광 다이오드(210), 제1 봉지재(310) 및 보호 소자(320)를 포함한다. 또한, 상기 발광 장치는 제2 봉지재(320)를 더 포함할 수 있다.
기판(500)은 제1 및 제2 전극(520, 530)과 상기 제1 및 제2 전극(520, 530)을 절연하는 절연층(510)을 포함한다.
제1 전극(520)과 제2 전극(530)은 서로 이격되어 배치되되, 서로 나란히 배치될 수 있다. 제1 전극(520)과 제2 전극(530)은 벌크 금속 형태로 제공될 수 있고, 이에 따라, 기판(500)의 상면은 제1 및 제2 전극(520, 530)의 상면에 대응하고, 기판(500)의 하면은 제1 및 제2 전극(520, 530)의 하면에 대응한다. 제1 전극(520)은 제1 프레임(521)과 상기 제1 프레임(521)의 아래에 위치하는 제1 패드(523)을 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 제2 전극(530)은 제2 프레임(531)과 상기 제2 프레임(531)의 아래에 위치하는 제2 패드(533)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 프레임(521, 531)은 발광 다이오드(210)가 실장되는 영역을 제공하며, 아울러 발광 다이오드(210)에 전기적으로 연결되어 발광 다이오드(210)에 전원을 공급하는 역할을 할 수 있다. 제1 및 제2 프레임(521, 531)은 Al, Ag, Cu, Ni 등을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 프레임(521, 531) 상술한 금속을 포함하여, 기판(400)의 가공성이 우수해질 수 있다. 또한, 제1 및 제2 프레임(521, 531)은 상술한 금속을 포함함으로써, 자외선 영역의 광에 의한 변색 또는 손상이 발생하지 않는다. 따라서, 자외선광을 방출하는 발광 다이오드(210)를 포함하는 본 실시예의 발광 장치의 신뢰성이 향상될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 프레임(521, 531)이 금속 벌크 형태로 형성되어, 방열 효율이 향상될 수 있고, 발광 장치는 별도의 히트 싱크가 없이도 우수한 방열 효율을 가질 수 있다.
절연층(510)은 상부 절연층(511) 및 하부 절연층(513)을 포함할 수 있다. 상부 절연층(511)은 제1 및 제2 프레임(521, 531)의 사이에 위치한다. 절연층(510)은 통상의 기술자에게 알려진 다양한 절연 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 세라믹, 폴리머 물질, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 등으로 형성될 수 있다. 나아가, 절연층(510)은 TiO2와 같은 광 반사성 물질 또는 광 산란 물질을 더 포함할 수 있다. 하부 절연층(513)의 경우, 제1 및 제2 패드(523, 533)와 함께 더욱 상세하게 설명한다.
제1 및 제2 패드(523, 533)는 각각 제1 및 제2 프레임(521, 531)의 아래에 위치할 수 있다. 제1 및 제2 패드(523, 533)는 상기 발광 장치가 별도의 2차 기판 등에 실장되는 경우, 전기적, 열적으로 안정적으로 실장되도록 하는 역할을 할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 패드(523, 533)는 전기전도성이 높고, 솔더링, 공정 본딩 등에 대한 접합성이 우수한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 패드(523, 533)는 Ni, Ag, Au, Cu, Ti 등을 포함할 수 있으며, 단일층 또는 다중층 구조를 포함할 수 있다.
한편, 제1 및 제2 패드(523, 533)의 사이에는 하부 절연층(513)이 위치할 수 있다. 이때, 제1 프레임(521)과 제2 프레임(531)간의 이격 거리는 제1 패드(523)와 제2 패드(533) 간의 이격 거리보다 작을 수 있다. 이에 따라, 상부 절연층(511)의 폭은 하부 절연층(513)의 폭보다 작을 수 있다. 상기 발광 장치가 별도의 2차 기판에 실장되는 경우, 전기적 쇼트 등의 불량을 방지하기 위해서 실장되는 부분에서 제1 전극(520)과 제2 전극(530)의 이격 거리는 일정 크기 이상이 되어야 한다. 반면, 제1 전극(520)과 제2 전극(530)의 이격 거리가 가까울수록 열 방출 효율이 향상되며, 따라서 절연층(510)의 폭은 최소화하는 것이 발광 장치의 열적 특성을 향상시킨다. 이와 같은 점을 고려할 때, 본 실시예의 발광 장치에 있어서, 제1 및 제2 프레임(521, 531) 간의 이격 거리는 최소화하고, 하부에 위치하는 제1 및 제2 패드(523, 533) 간의 이격 거리를 전기적 쇼트를 방지할 수 있는 최소 거리 이상으로 형성함으로써, 상기 발광 장치의 열 방출 효율을 극대화시킴과 동시에 전기적 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 기판(500)은 그 상면으로부터 함입되어 형성된 캐비티(500c)를 더 포함할 수 있다. 캐비티(500c)는 제1 프레임(521), 상부 절연층(511) 및 제2 프레임(531)에 걸쳐 형성될 수 있다. 캐비티(500c) 내에는 보호 소자(220)가 위치할 수 있다. 이때, 보호 소자(220)의 높이는 캐비티(500c)이 높이보다 낮을 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 보호 소자(220)가 캐비티(500c) 내에 위치함으로써, 발광 다이오드(210)에서 방출되는 광이 보호 소자(220)에 의해 흡수되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 제2 봉지재(320)는 캐비티(500c)를 채울 수 있으며, 보호 소자(220)를 봉지할 수 있다. 다만, 제2 봉지재(320)는 생략될 수도 있다.
발광 다이오드(210)는 기판(500) 상에 위치하며, 제1 및 제2 프레임(521, 523)에 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 다이오드(210)의 구조는 제한되지 않으나, 발광 다이오드(210)가 플립칩형 발광 다이오드인 경우, 발광 다이오드(210)는 제1 및 제2 프레임(521, 531)에 걸쳐 위치할 수 있다.
제1 봉지재(310)는 기판(500) 상에 위치하며, 발광 다이오드(210)를 덮는다. 나아가, 제1 봉지재(310)는 제2 봉지재(320)를 덮을 수 있다. 제1 봉지재(310)는 도 1 내지 도 5의 실시예들에서 설명한 봉지재(310)와 실질적으로 동일하므로, 이하 상세한 설명은 생략한다.
한편, 몇몇 실시예에 따른 발광 장치에 있어서, 기판(500)은 그 상부에 형성된 제2 캐비티(500ca)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 9c에 도시된 바와 같이, 제2 캐비티(500ca)는 제1, 제2 전극(520, 530) 및 절연층(510) 부분적으로 함입된 형태로 형성될 수 있다. 따라서, 제2 캐비티(500ca)의 내부 표면에는 제1, 제2 전극(520, 530) 및 절연층(510)이 부분적으로 노출된다. 제2 캐비티(500ca)는 경사진 측면을 포함할 수 있고, 경사진 측면에 의해 광이 더욱 효과적으로 발광 장치의 상부 방향으로 방출될 수 있다. 발광 다이오드(210)는 캐비티(500ca) 내에 실장될 수 있다.
기판(500)이 제2 캐비티(500ca)를 포함하는 경우, 봉지재(310)는 기판(500)의 상면에 무접착제 접합될 수 있다. 봉지재(310)는 대체로 평평한 표면을 갖도록 형성될 수 있고, 또한, 발광 다이오드(210)로부터 이격될 수 있다. 따라서, 제2 캐비티(500ca) 영역은 빈 공간으로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 제2 캐비티(500ca)에 의해 함몰된 부분의 표면을 따라 봉지재(310)가 하부로 절곡되는 형태로 봉지재(310)가 형성될 수도 있다. 이 경우, 봉지재(310)는 제2 캐비티(500ca)의 내부 측면의 적어도 일부와 접할 수 있으며, 나아가, 발광 다이오드(210)와 부분적으로 접할 수도 있다. 이는 봉지재(310)의 제조 방법에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 봉지재(310) 열처리 온도, 시간에 따라 달라질 수 있으며, 봉지재(310)를 형성하기 위한 열처리 전의 불소계 필름의 배치 형태에 따라서도 달라질 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10a 내지 도 14b는 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도들이다. 후술하는 실시예에서, 단일의 기판 상에 복수의 발광 장치를 제조하는 방법을 설명한다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 단일의 발광 장치를 제조하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 후술하는 실시예에서 도시된 기판(100a)은 기판(100a) 전체의 적어도 일부분을 도시하며, 하나의 기판(100a)으로부터 제조되는 발광 장치의 개수 역시 제한되지 않는다.
먼저, 도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 기판(100a 또는 100b)을 준비한다. 도 10c는 도 10a의 F-F'선에 대응하는 단면, 또는 도 10b의 G-G'선에 대응하는 단면을 도시한다.
도 10a를 참조하면, 기판(100a)은 베이스(110), 제1 전극(120) 및 제2 전극(130)을 포함할 수 있다. 제1 전극(120)과 제2 전극(130)은, 도시된 바와 같이, 교대로 이격되게 배치될 수 있다. 이때, 제1 전극(120)과 제2 전극(130)은 일 방향으로 길게 연장된 형태를 가질 수 있고, 후술하는 공정에서 기판(100a)을 소자 단위로 분할함으로써, 일 방향으로 길게 연장된 형태의 제1 전극(120)과 제2 전극(130)은 복수로 분할될 수 있다.
이와 달리, 제1 전극(120)들과 제2 전극(130)들은 제조되는 발광 장치들 중 하나의 발광 장치의 전극들에 대응하는 형태로 배치될 수도 있다. 도 10b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전극들(120, 130) 각각은 각각의 소자 영역(DR1)에 대응하는 영역에 배치될 수 있다. 이 경우, 기판(100b)을 소자 단위로 분할하는 과정에서 전극들(120, 130)이 분할되지 않으므로, 기판(100b) 분할 과정에서 발생할 수 있는 전극의 손상을 방지할 수 있다.
이하 본 실시예에 대한 설명에서, 기판은 도 10a의 기판(100a)의 형태인 경우로 설명한다.
도 10c에 도시된 바와 같이, 제1 전극(120)은 제1 상부 전극(121), 제1 비아 전극(123) 및 제1 하부 전극(125)을 포함할 수 있고, 제2 전극(130)은 제2 상부 전극(131), 제2 비아 전극(133) 및 제2 하부 전극(135)을 포함할 수 있다.
다음, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 기판(100a) 상에 적어도 하나의 발광 다이오드(210)를 배치한다. 도 11b는 도 11a의 F-F'선에 대응하는 단면을 도시한다.
발광 다이오드(210)는 제1 및 제2 전극(120, 130) 각각에 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 다이오드(210)가 플립칩 형태인 경우, 도시된 바와 같이, 발광 다이오드(210)의 패드 전극들(213, 215) 각각이 제1 및 제2 전극(120, 130)에 전기적으로 접촉하도록 발광 다이오드(210)가 배치될 수 있다. 이때, 발광 다이오드(210)는 솔더링, 공정 본딩과 같은 방법을 통해 기판(100a) 상에 실장될 수 있다. 또한, 발광 다이오드(210)는 기판(100a)의 분할 후 하나의 단위 소자에 대응하는 영역, 즉 소자 영역(DR2) 상에 위치될 수 있다. 나아가, 도시된 바와 달리, 하나의 소자 영역(DR2)에는 하나 이상의 발광 다이오드(210)가 배치될 수도 있다. 이때, 복수의 발광 다이오드(210)은 직렬, 병렬 또는 역병렬로 연결될 수 있다.
이어서, 도 12a 및 도 12b를 참조하면, 기판(100a) 상에 불소계 폴리머 필름(310a)을 위치시킨다. 도 12b는 도 12a의 F-F'선에 대응하는 단면을 도시한다.
불소계 폴리머 필름(310a)은 기판(100a) 및 발광 다이오드(210)를 덮을 수 있으며, 적어도 부분적으로 기판(100a) 및 발광 다이오드(210)에 접촉한다. 다만, 불소계 폴리머 필름(310a)은 필름 형태이므로, 기판(100a)과 발광 다이오드(210)에 밀착되지 않으며, 또한, 접착력이 거의 없으므로 단순히 기판(100a)과 발광 다이오드(210)에 얹혀진 형태로 위치될 수 있다. 따라서, 도시된 바와 같이, 불소계 폴리머 필름(310a)과 기판(100a) 사이에는 소정의 이격 공간이 형성될 수 있으며, 불소계 폴리머 필름(310a)과 발광 다이오드(210) 사이에도 소정의 이격 공간이 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 발광 다이오드(210) 중 적어도 일부는 단일의 불소계 폴리머 필름(310a)에 덮일 수 있다. 즉, 복수의 발광 다이오드(210)에 대해서 하나의 불소계 폴리머 필름(310a)을 이용하여 봉지재(310)를 형성할 수 있어, 발광 장치 제조 공정이 간소화될 수 있다.
다음, 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가한다. 도 13b는 도 13a의 F-F'선에 대응하는 단면을 도시한다.
불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가하는 공정을 수행하면, 상기 불소계 폴리머 필름(310a)의 표면 특성이 변화하여 기판(100a) 및 발광 다이오드(210)의 적어도 일부에 무접착제 접합된다. 불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가하는 것은 열처리 공정을 포함할 수 있다. 상기 열처리 공정은 리플로우 열처리 또는 퀀칭(quenching) 열처리 공정일 수 있다. 상기 열처리 공정은 소정 범위 내의 온도에서 소정 시간 동안 수행될 수 있고, 이때, 소정 범위 내의 온도는 불소계 폴리머 필름(310a)의 표면 특성이 변화하는 온도일 수 있다.
예를 들어, 불소화에틸렌프로필렌 필름을 리플로우 열처리하는 경우, 공정 온도를 약 200 내지 360℃ 범위 내의 온도로 승온하여 상기 공정 온도를 약 10 내지 15분 간 유지한다. 이때, 상기 공정 온도로 승온하고 다시 상온으로 냉각시키는 과정까지 포함하여, 전체 열처리 공정은 약 1시간 동안 수행될 수 있다.
또한, 열에 의해 불소계 폴리머 필름(310a)이 기판(100a)과 발광 다이오드(210)의 표면에 더욱 밀착된다. 이에 따라, 도 13b에 도시된 바와 같이, 기판(100a) 및 발광 다이오드(210)의 적어도 일부 표면에 접합된 불소계 폴리머 필름(310b)이 형성된다. 불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가하는 공정 조건에 따라, 상기 필름(310a)이 발광 다이오드(210)의 표면에 밀착되는 정도가 결정될 수 있다. 따라서, 불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가하여 봉지재(310)를 형성하는 공정 조건에 따라 도 2a 또는 도 2b에 도시된 발광 장치가 선택적으로 제조될 수 있다. 예컨대, 상대적으로 높은 온도에서 긴 시간 동안 열처리를 수행하면 불소계 폴리머 필름(310a)이 발광 다이오드(210)의 상면 및 측면의 거의 전체에 접합되고, 상대적으로 낮은 온도에서 짧은 시간 동안 열처리를 수행하면 불소계 폴리머 필름(310a)이 발광 다이오드(210)의 상부 모서리 주변에만 접합되어 공극(330)이 형성된다.
한편, 필름 형태의 불소계 폴리머를 열처리하여 형성된 봉지재(310)를 적용하는 경우, 발광 다이오드(210)로 플립칩형 발광 다이오드를 적용하는 경우 더욱 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 플립칩형 발광 다이오드(210)의 경우 별도의 와이어가 요구되지 않으므로, 봉지재(310) 제조 과정에서 와이어가 손상될 염려가 없으며, 불소계 폴리머 필름(310a)이 안정적으로 발광 다이오드(210)를 감쌀 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
다음, 도 14a 및 도 14b를 참조하면, 기판(100a)을 분할한다. 이에 따라, 도 2a에 도시된 바와 같은 발광 장치가 복수개 제공될 수 있다. 도 14b는 도 14a의 F-F'선에 대응하는 단면을 도시한다.
기판(100a)을 분할하는 것은, 소자 영역(DR2)들의 경계에 대응하는 라인(L1)을 따라 기판(100a)을 분리하는 것을 포함할 수 있다. 상기 기판(100a)을 분할하는 것은, 다이싱 또는 브레이킹 공정을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 자외선에 대한 내성이 강한 봉지재(310)를 포함하는 발광 장치를 제조하는 방법이 제공된다. 특히, 봉지재(310)는 필름 형태의 불소계 폴리머를 복수의 발광 다이오드(210)를 덮도록 기판(100a) 상에 위치시킨 후, 단순히 열을 가하는 공정만으로 제조될 수 있어, 몰딩 공정 등이 요구되지 않는 간소화된 발광 장치 제조 공정이 제공된다.
도 15a 내지 도 19b는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 발광 장치 제조 방법을 설명하기 위한 평면도들 및 단면도들이다.
본 실시예의 발광 장치 제조 방법은, 도 10a 내지 도 14b에 따른 발광 장치 제조 방법과 비교하여, 2단계의 가열을 실시하는 점에서 차이가 있다. 이하 차이점을 중심으로 본 실시예의 발광 장치 제조 방법에 관해 설명하며, 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 각각의 평면도 및 단면도에 있어서, 단면도는 평면도의 F-F'선에 대응하는 부분의 단면을 도시한다.
도 15a 및 도 15b를 참조하면, 기판(100a) 상에 불소계 폴리머 필름(310a)을 위치시킨다.
이어서, 도 16a 및 도 16b를 참조하면, 불소계 폴리머 필름(310a)에 1단계 가열 공정을 수행하여, 발광 다이오드(210) 및 기판(100a) 중 적어도 하나에 부분적으로 무접착제 접합하는 불소계 폴리머 필름(310b)을 형성한다.
불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가하는 공정을 수행하면, 상기 불소계 폴리머 필름(310a)의 표면 특성이 변화하여 기판(100a) 및 발광 다이오드(210)의 적어도 일부에 무접착제 접합된다. 불소계 폴리머 필름(310a)에 열을 가하는 1단계 가열 공정은 열처리 공정을 포함할 수 있다. 상기 열처리 공정은 리플로우 열처리 또는 퀀칭(quenching) 열처리 공정일 수 있다. 또한, 열에 의해 불소계 폴리머 필름(310a)이 기판(100a)과 발광 다이오드(210)의 표면에 더욱 밀착될 수 있으며, 다만 이 경우, 발광 다이오드(210)와 불소계 폴리머 필름(310b) 사이에는 공극이 발생할 수 있으며, 또한, 기판(100)과 불소계 폴리머 필름(310b) 사이에도 공극이 발생할 수 있다. 즉, 이와 같이, 불소계 폴리머 필름(310b)과 발광 다이오드(210), 또는 불소계 폴리머 필름(310b)과 기판(100)의 접착이 완전하지 않을 수 있으며, 이 경우, 사이에 공극이 발생할 수 있다.
다음, 도 17a 및 도 17b를 참조하면, 소자 영역(DR2)들의 경계에 대응하는 라인(L2)을 따라, 불소계 폴리머 필름(310b)을 분할한다. 상기 분할 공정은 다이싱 등의 공지의 분할 공정을 포함할 수 있다.
이어서, 도 18a 및 도 18b를 참조하면, 복수로 분할된 불소계 폴리머 필름(310b)에 2단계 가열 공정을 수행하여, 봉지재(310)를 형성한다. 상기 2단계 가열 공정은 대체로 상기 1단계 가열 공정과 유사할 수 있다.
2단계 가열 공정을 수행하면, 불소계 폴리머 필름(310b)이 기판(100a)과 발광 다이오드(210)의 표면에 더욱 밀착될 수 있다. 특히, 상기 분할 라인(L2)에 의해 분할된 부분에 의해 불소계 폴리머 필름(310b)의 아래에 위치하던 공기가 배출될 수 있다. 즉, 불소계 폴리머 필름(310b)을 소자 영역의 경계에 대응하도록 미리 분할함으로써, 불소계 폴리머 필름(310b)이 더욱 효과적으로 기판(100a)과 발광 다이오드(210)에 밀착되도록 할 수 있다.
다음, 도 19a 및 도 19b를 참조하면, 기판(100a)을 분할한다. 이에 따라, 도 2a에 도시된 바와 같은 발광 장치가 복수개 제공될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 봉지재(310)가 기판(100) 또는 발광 다이오드(210)에 더욱 효과적으로 밀착될 수 있는 발광 장치 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 조명 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 조명 장치는, 확산 커버(1010), 발광 장치 모듈(1020) 및 바디부(1030)를 포함한다. 바디부(1030)는 발광 장치 모듈(1020)을 수용할 수 있고, 확산 커버(1010)는 발광 장치 모듈(1020)의 상부를 커버할 수 있도록 바디부(1030) 상에 배치될 수 있다.
바디부(1030)는 발광 장치 모듈(1020)을 수용 및 지지하여, 발광 장치 모듈(1020)에 전기적 전원을 공급할 수 있는 형태이면 제한되지 않는다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 바디부(1030)는 바디 케이스(1031), 전원 공급 장치(1033), 전원 케이스(1035), 및 전원 접속부(1037)를 포함할 수 있다.
전원 공급 장치(1033)는 전원 케이스(1035) 내에 수용되어 발광 장치 모듈(1020)과 전기적으로 연결되며, 적어도 하나의 IC칩을 포함할 수 있다. 상기 IC칩은 발광 장치 모듈(1020)로 공급되는 전원의 특성을 조절, 변환 또는 제어할 수 있다. 전원 케이스(1035)는 전원 공급 장치(1033)를 수용하여 지지할 수 있고, 전원 공급 장치(1033)가 그 내부에 고정된 전원 케이스(1035)는 바디 케이스(1031)의 내부에 위치할 수 있다. 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035)의 하단에 배치되어, 전원 케이스(1035)와 결속될 수 있다. 이에 따라, 전원 접속부(115)는 전원 케이스(1035) 내부의 전원 공급 장치(1033)와 전기적으로 연결되어, 외부 전원이 전원 공급 장치(1033)에 공급될 수 있는 통로 역할을 할 수 있다.
발광 장치 모듈(1020)은 기판(1023) 및 기판(1023) 상에 배치된 발광 장치(1021)를 포함한다. 발광 장치 모듈(1020)은 바디 케이스(1031) 상부에 마련되어 전원 공급 장치(1033)에 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(1023)은 발광 장치(1021)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예를 들어, 배선을 포함하는 인쇄회로기판일 수 있다. 기판(1023)은 바디 케이스(1031)에 안정적으로 고정될 수 있도록, 바디 케이스(1031) 상부의 고정부에 대응하는 형태를 가질 수 있다. 발광 장치(1021)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
확산 커버(1010)는 발광 장치(1021) 상에 배치되되, 바디 케이스(1031)에 고정되어 발광 장치(1021)를 커버할 수 있다. 확산 커버(1010)는 투광성 재질을 가질 수 있으며, 확산 커버(1010)의 형태 및 광 투과성을 조절하여 조명 장치의 지향 특성을 조절할 수 있다. 따라서 확산 커버(1010)는 조명 장치의 이용 목적 및 적용 태양에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예의 디스플레이 장치는 표시패널(2110), 표시패널(2110)에 광을 제공하는 백라이트 유닛 및, 상기 표시패널(2110)의 하부 가장자리를 지지하는 패널 가이드(2100)를 포함한다.
표시패널(2110)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(2110)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다.
백라이트 유닛은 적어도 하나의 기판 및 복수의 발광 장치(2160)를 포함하는 광원 모듈을 포함한다. 나아가, 백라이트 유닛은 바텀커버(2180), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 더 포함할 수 있다.
바텀커버(2180)는 상부로 개구되어, 기판, 발광 장치(2160), 반사 시트(2170), 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 수납할 수 있다. 또한, 바텀커버(2180)는 패널 가이드(2100)와 결합될 수 있다. 기판은 반사 시트(2170)의 하부에 위치하여, 반사 시트(2170)에 둘러싸인 형태로 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 반사 물질이 표면에 코팅된 경우에는 반사 시트(2170) 상에 위치할 수도 있다. 또한, 기판은 복수로 형성되어, 복수의 기판들이 나란히 배치된 형태로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 단일의 기판으로 형성될 수도 있다.
발광 장치(2160)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 발광 장치(2160)들은 기판 상에 일정한 패턴으로 규칙적으로 배열될 수 있다. 또한, 각각의 발광 장치(2160) 상에는 렌즈(2210)가 배치되어, 복수의 발광 장치(2160)들로부터 방출되는 광을 균일성을 향상시킬 수 있다.
확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)은 발광 장치(2160) 상에 위치한다. 발광 장치(2160)로부터 방출된 광은 확산 플레이트(2131) 및 광학 시트들(2130)을 거쳐 면 광원 형태로 표시패널(2110)로 공급될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치는 본 실시예와 같은 직하형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 22는 일 실시예에 따른 발광 장치를 디스플레이 장치에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛이 구비된 디스플레이 장치는 영상이 디스플레이되는 표시패널(3210), 표시패널(3210)의 배면에 배치되어 광을 조사하는 백라이트 유닛을 포함한다. 나아가, 상기 디스플레이 장치는, 표시패널(3210)을 지지하고 백라이트 유닛이 수납되는 프레임(240) 및 상기 표시패널(3210)을 감싸는 커버(3240, 3280)를 포함한다.
표시패널(3210)은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 액정층을 포함하는 액정표시패널일 수 있다. 표시패널(3210)의 가장자리에는 상기 게이트 라인으로 구동신호를 공급하는 게이트 구동 PCB가 더 위치할 수 있다. 여기서, 게이트 구동 PCB는 별도의 PCB에 구성되지 않고, 박막 트랜지스터 기판상에 형성될 수도 있다. 표시패널(3210)은 그 상하부에 위치하는 커버(3240, 3280)에 의해 고정되며, 하부에 위치하는 커버(3280)는 백라이트 유닛과 결속될 수 있다.
표시패널(3210)에 광을 제공하는 백라이트 유닛은 상면의 일부가 개구된 하부 커버(3270), 하부 커버(3270)의 내부 일 측에 배치된 광원 모듈 및 상기 광원 모듈과 나란하게 위치되어 점광을 면광으로 변환하는 도광판(3250)을 포함한다. 또한, 본 실시예의 백라이트 유닛은 도광판(3250) 상에 위치되어 광을 확산 및 집광시키는 광학 시트들(3230), 도광판(3250)의 하부에 배치되어 도광판(3250)의 하부방향으로 진행하는 광을 표시패널(3210) 방향으로 반사시키는 반사시트(3260)를 더 포함할 수 있다.
광원 모듈은 기판(3220) 및 상기 기판(3220)의 일면에 일정 간격으로 이격되어 배치된 복수의 발광 장치(3110)를 포함한다. 기판(3220)은 발광 장치(3110)를 지지하고 발광 장치(3110)에 전기적으로 연결된 것이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판일 수 있다. 발광 장치(3110)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치를 적어도 하나 포함할 수 있다. 광원 모듈로부터 방출된 광은 도광판(3250)으로 입사되어 광학 시트들(3230)을 통해 표시패널(3210)로 공급된다. 도광판(3250) 및 광학 시트들(3230)을 통해, 발광 장치(3110)들로부터 방출된 점 광원이 면 광원으로 변형될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치는 본 실시예와 같은 에지형 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 헤드 램프에 적용한 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 23을 참조하면, 상기 헤드 램프는, 램프 바디(4070), 기판(4020), 발광 장치(4010) 및 커버 렌즈(4050)를 포함한다. 나아가, 상기 헤드 램프는, 방열부(4030), 지지랙(4060) 및 연결 부재(4040)를 더 포함할 수 있다.
기판(4020)은 지지랙(4060)에 의해 고정되어 램프 바디(4070) 상에 이격 배치된다. 기판(4020)은 발광 장치(4010)를 지지할 수 있는 기판이면 제한되지 않으며, 예컨대, 인쇄회로기판과 같은 도전 패턴을 갖는 기판일 수 있다. 발광 장치(4010)는 기판(4020) 상에 위치하며, 기판(4020)에 의해 지지 및 고정될 수 있다. 또한, 기판(4020)의 도전 패턴을 통해 발광 장치(4010)는 외부의 전원과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 발광 장치(4010)는 상술한 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치를 적어도 하나 포함할 수 있다.
커버 렌즈(4050)는 발광 장치(4010)로부터 방출되는 광이 이동하는 경로 상에 위치한다. 예컨대, 도시된 바와 같이, 커버 렌즈(4050)는 연결 부재(4040)에 의해 발광 장치(4010)로부터 이격되어 배치될 수 있고, 발광 장치(4010)로부터 방출된 광을 제공하고자하는 방향에 배치될 수 있다. 커버 렌즈(4050)에 의해 헤드 램프로부터 외부로 방출되는 광의 지향각 및/또는 색상이 조절될 수 있다. 한편, 연결 부재(4040)는 커버 렌즈(4050)를 기판(4020)과 고정시킴과 아울러, 발광 장치(4010)를 둘러싸도록 배치되어 발광 경로(4045)를 제공하는 광 가이드 역할을 할 수도 있다. 이때, 연결 부재(4040)는 광 반사성 물질로 형성되거나, 광 반사성 물질로 코팅될 수 있다. 한편, 방열부(4030)는 방열핀(4031) 및/또는 방열팬(4033)을 포함할 수 있고, 발광 장치(4010) 구동 시 발생하는 열을 외부로 방출시킨다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 발광 장치는 본 실시예와 같은 헤드 램프, 특히, 차량용 헤드 램프에 적용될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 다양한 실시예들에 대하여 설명하였지만, 상술한 각각의 실시예들 및 특징들에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 실시예들에서 설명하는 기술적 특징들의 결합 및 치환을 통하여 변경된 발명 역시 본 발명의 범위에 모두 포함되며, 본 발명의 특허청구범위에 의한 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능하다.

Claims (21)

  1. 제1 전극 및 제2 전극을 포함하는 기판;
    상기 기판의 제1 및 제2 전극에 전기적으로 연결된 자외선 발광 다이오드; 및
    상기 자외선 발광 다이오드를 적어도 부분적으로 덮으며, 불소계 폴리머를 포함하는 제1 봉지재를 포함하고,
    상기 제1 봉지재는 상기 자외선 발광 다이오드 및/또는 상기 기판의 적어도 일부에 무접착제(adhesive-free) 접합하는 발광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 봉지재는 필름 형태의 불소계 폴리머를 열처리하여 형성되는 발광 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 불소계 폴리머는 불소화에틸렌프로필렌(Fluorinated ethylene propylene; FEP)을 포함하는 발광 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 봉지재는 필름 형태의 불소계 폴리머로부터 형성된 발광 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 봉지재는 상기 자외선 발광 다이오드의 상면 및 측면에 접하는 발광 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 봉지재와 상기 자외선 발광 다이오드 사이에 위치하는 공극을 더 포함하는 발광 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 봉지재는 상기 자외선 발광 다이오드의 상부 모서리 주변에서 접하는 발광 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 봉지재는 상기 기판 상면의 적어도 일부에 무접착제 접합하는 발광 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 자외선 발광 다이오드는 300nm 이하의 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 자외선 발광 다이오드는 플립칩 구조를 갖는 발광 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은,
    베이스;
    상기 베이스 상에 위치하는 제1 상부 전극, 상기 베이스의 아래에 위치하는 제1 하부 전극, 및 상기 제1 상부 전극과 상기 제1 하부 전극을 연결하는 제1 비아 전극을 포함하는 제1 전극; 및
    상기 베이스 상에 위치하는 제2 상부 전극, 상기 베이스의 아래에 위치하는 제2 하부 전극, 및 상기 제1 상부 전극과 상기 제2 하부 전극을 연결하는 제2 비아 전극을 포함하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 상부 전극 및 제2 상부 전극 중 적어도 하나는 그 측면으로부터 함입된 오목부 및 그 측면으로부터 돌출된 돌출부를 포함하는 발광 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 제1 전극에 포함된 제1 금속 프레임;
    상기 제2 전극에 포함된 제2 금속 프레임; 및
    상기 제1 및 제2 금속 프레임 사이에 위치하는 절연층을 포함하는 발광 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 상에 위치하는 보호 소자; 및
    상기 보호 소자를 봉지하는 제2 봉지재를 더 포함하는 발광 장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 봉지재는 전면에 걸쳐 동일한 두께를 갖는 발광 장치.
  15. 기판 상에 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드를 배치하고;
    상기 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드를 덮어, 상기 기판 및 자외선 발광 다이오드의 적어도 일부에 접촉하는 불소계 폴리머 필름을 형성하고; 및
    열을 가하여 상기 불소계 폴리머 필름을 상기 기판 및 상기 자외선 발광 다이오드 중 적어도 하나의 적어도 일부에 무접착제 접합하는 봉지재로 형성하는 것을 포함하는 발광 장치 제조 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 불소계 폴리머 필름에 열을 가하는 것은, 열처리 공정을 포함하는 발광 장치 제조 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 열처리 공정은 리플로우 열처리 또는 퀀칭 열처리 공정을 포함하는 발광 장치 제조 방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 불소계 폴리머는 불소화에틸렌프로필렌을 포함하고, 상기 열처리 공정은 200 내지 360 ℃ 의 온도 범위에서 수행되는 발광 장치 제조 방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 기판 상에 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드를 배치하는 것은, 복수의 자외선 발광 다이오드를 배치하는 것을 포함하고,
    상기 복수의 자외선 발광 다이오드 중 적어도 일부는 단일의 불소계 폴리머 필름에 덮이는 발광 장치 제조 방법.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 열을 가하는 것은, 1단계 가열 공정 및 2단계 가열 공정을 포함하는 발광 장치 제조 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드를 덮어, 상기 기판 및 자외선 발광 다이오드의 적어도 일부에 접촉하는 불소계 폴리머 필름을 형성한 후, 상기 불소계 폴리머 필름에 대해 상기 1단계 가열 공정을 수행하여 상기 불소계 폴리머 필름이 상기 기판 및 자외선 발광 다이오드의 일부에 무접착제 접합하고;
    상기 불소계 폴리머 필름을 소자 영역에 대응하도록 분할하고; 및
    상기 불소계 폴리머 필름에 대해 상기 2단계 가열 공정을 수행하여 상기 불소계 폴리머 필름이 상기 기판 및 자외선 발광 다이오드의 적어도 일부에 무접착제 접합하여 상기 봉지재를 형성하는 것을 더 포함하고,
    상기 2단계 가열 공정에 의해 무접착제 접합되는 부분의 면적은 상기 1단계 가열 공정에 의해 무접착제 접합되는 부분의 면적보다 큰 발광 장치 제조 방법.
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