KR20180020854A - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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KR20180020854A
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Abstract

실시 예의 발광 소자 패키지는, 제1 및 제2 리드 프레임과, 제1 및 제2 리드 프레임 사이에 배치되어 제1 및 제2 리드 프레임을 서로 전기적으로 절연시키는 절연층과, 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 전면 중 일부를 노출시키는 패키지 몸체와, 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 노출된 전면에 배치되며, 제1 및 제2 리드 프레임과 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 전극을 갖는 발광 소자 및 제1 리드 프레임 위에서 패키지 몸체를 사이에 두고 발광 소자와 이격되어 배치된 제너 다이오드를 포함하고, 패키지 몸체는 노출된 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 전면과 함께 캐비티를 정의하며, 발광 소자로부터 방출된 광을 반사하는 캐비티의 경사면의 밑단은 캐비티 저면에 배치되는 발광 소자로부터 일정 거리만큼 이격되어 배치되고, 제너 다이오드와 발광 소자 사이에 배치된 패키지 몸체의 두께는 제너 다이오드의 두께 또는 발광 소자의 두께보다 두껍다.

Description

발광 소자 패키지{Light emitting device package}
실시 예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
반도체의 Ⅲ-Ⅴ족 또는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(LD:Laser Diode)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.
따라서, 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.
이러한 발광 소자를 패키지 형태로 구현할 경우, 외부로부터 습기 등과 같은 외기가 발광 소자 패키지로 유입되어 신뢰성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
실시 예는 개선된 신뢰성과 강성과 광추출효율을 갖는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 의한 발광 소자 패키지는, 제1 및 제2 리드 프레임; 상기 제1 및 제2 리드 프레임 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 리드 프레임을 서로 전기적으로 절연시키는 절연층; 상기 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 전면 중 일부를 노출시키는 패키지 몸체; 상기 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 노출된 전면에 배치되며, 상기 제1 및 제2 리드 프레임과 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 전극을 갖는 발광 소자; 및 상기 제1 리드 프레임 위에서 상기 패키지 몸체를 사이에 두고 상기 발광 소자와 이격되어 배치된 제너 다이오드를 포함하고, 상기 패키지 몸체는 상기 노출된 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 전면과 함께 캐비티를 정의하며, 상기 발광 소자로부터 방출된 광을 반사하는 상기 캐비티의 경사면의 밑단은 상기 캐비티 저면에 배치되는 상기 발광 소자로부터 일정 거리만큼 이격되어 배치되고, 상기 제너 다이오드와 상기 발광 소자 사이에 배치된 상기 패키지 몸체의 두께는 상기 제너 다이오드의 두께 또는 상기 발광 소자의 두께보다 두꺼울 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자 패키지는 상기 발광 소자의 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된 일단과 상기 제1 리드 프레임과 전기적으로 연결된 타단을 갖는 제1 와이어를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자 패키지는, 상기 발광 소자의 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 일단과 상기 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결된 타단을 갖는 제2 와이어를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자의 상기 제2 전극은 상기 제2 리드 프레임에 전기적으로 직접 연결될 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 리드 프레임의 노출된 전면은 상기 발광 소자가 배치되는 제1 소자 영역을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 리드 프레임의 노출된 전면은 상기 제2 와이어의 타단과 전기적으로 연결되며, 상기 제1 소자 영역과 인접한 제1 본딩 영역을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 패키지 몸체는 상기 제1 본딩 영역을 노출시키는 제1 홈부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 리드 프레임은 상기 패키지 몸체에 의해 덮이지 않고 노출되며, 상기 제1 와이어의 타단과 연결되는 제2 본딩 영역을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 패키지 몸체는 상기 제2 본딩 영역을 노출시키는 제2 홈부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 패키지 몸체는 상기 제2 본딩 영역을 노출시키는 제1 블라인드홀을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 패키지 몸체는 상기 절연층의 일부를 덮고 타부를 노출시키며, 상기 발광 소자 패키지는 상기 발광 소자의 상기 제1 전극과 상기 절연층의 상기 타부에 인접한 상기 제1 리드 프레임 사이에 배치된 제1 솔더부; 및 상기 발광 소자의 상기 제2 전극과 상기 절연층의 상기 타부에 인접한 상기 제2 리드 프레임 사이에 배치된 제2 솔더부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자 패키지는 상기 제너 다이오드와 전기적으로 연결된 일단과 상기 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결된 타단을 갖는 제3 와이어를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 리드 프레임의 노출된 전면은 상기 제3 와이어의 타단과 연결되는 제3 본딩 영역을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 패키지 몸체는 상기 제3 본딩 영역을 노출시키는 제3 홈부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 리드 프레임은 상기 제너 다이오드가 배치된 제2 소자 영역을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 패키지 몸체는 상기 제3 와이어의 일단이 연결될 부분을 노출시키는 제2 블라인드홀을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 블라인드홀은 상기 제너 다이오드에서 상기 제3 와이어의 일단이 연결된 부분만을 노출시키거나, 상기 제2 소자 영역을 노출시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 리드 프레임의 전면에서, 상기 제2 본딩 영역과 상기 제2 소자 영역은 서로 이격되어 배치되거나, 서로 인접하여 연결되어 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 패키지 몸체에 의해 덮인 상기 절연층의 적어도 일부의 제1 평면적은 상기 패키지 몸체에 의해 덮이지 않고 노출된 상기 절연층의 타부의 제2 평면적 이상일 수 있다.
예를 들어, 상기 패키지 몸체는 상기 노출된 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 전면과 함께 캐비티를 정의하며, 상기 발광 소자로부터 방출된 광을 반사하는 경사면을 포함하고, 상기 발광 소자는 상기 캐비티 내에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 경사면의 반사도는 상기 노출된 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 전면의 반사도보다 높을 수 있다.
예를 들어, 상기 일정 거리는 30 ㎛이고, 상기 제너 다이오드와 상기 발광 소자 사이에 배치된 상기 패키지 몸체의 두께는 50 ㎛보다 크고 200 ㎛ 이하일 수 있으며, 상기 경사면은 상기 캐비티를 향하여 오목하거나, 볼록하거나 단차진 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 패키지 몸체는 상기 경사면의 하부 끝단과 상기 캐비티의 바닥면 사이에 배치된 단차부를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자는 제1 및 제2 도전형 반도체층과, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하고, 상기 캐비티의 바닥면으로부터 상기 단차부의 탑면까지의 제1 높이는 상기 캐비티의 바닥면으로부터 상기 활성층까지의 제2 높이보다 작을 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 리드 프레임은 상기 패키지 몸체의 일측면으로부터 돌출된 제1 측부를 포함하고, 상기 제2 리드 프레임은 상기 패키지 몸체의 상기 일측면의 반대측면으로부터 돌출된 제2 측부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 리드 프레임의 탑면과, 상기 제2 리드 프레임의 탑면과, 상기 절연층의 탑면은 동일한 수평면 상에 위치할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 리드 프레임의 제1 두께와, 상기 절연층의 제2 두께와 상기 제2 리드 프레임의 제3 두께는 서로 동일할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1, 제2 또는 제3 두께와 상기 절연층과 상기 제1 리드 프레임 위에 배치된 상기 패키지 몸체의 제4 두께의 합의 최소값은 250 ㎛일 수 있다.
상기 패키지 몸체는 절연 물질을 포함하고, 상기 절연층과 상기 패키지 몸체는 일체로 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 외부로부터 캐비티 내부로 외기의 유입 경로를 증가시킴으로써 개선된 신뢰성을 갖고, 리드 프레임들의 두께를 얇게 형성할 수 있도록 하고, 구조적으로 개선된 강성을 가질 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 상부 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 정면도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 배면도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 좌측면도를 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 우측면도를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 평면도의 실시 예를 나타낸다.
도 7은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 일 실시 예에 의한 저면도를 나타낸다.
도 8은 도 6a에 도시된 A-A'선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
도 9는 도 6a에 도시된 B-B'선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
도 10a 및 도 10b는 도 1, 도 6a, 도 6b, 도 8 및 도 9 각각에 도시된 발광 소자의 일 실시 예에 의한 단면도를 나타낸다.
도 11은 도 8에 도시된 'K' 부분의 일 실시 예에 의한 확대 단면도를 나타낸다.
도 12는 도 6a 및 도 6b에 도시된 C-C'선을 따라 절취한 단면도를 나타낸다.
도 13은 도 6a 및 도 6b에 도시된 D-D’선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
도 14는 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 상부 사시도를 나타낸다.
도 15는 도 14에 도시된 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 16은 또 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 상부 사시도를 나타낸다.
도 17은 도 16에 도시된 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 18은 도 17에 도시된 E-E'선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
도 19는 도 18에 도시된 'M' 부분의 일 실시 예에 의한 확대 단면도를 나타낸다.
도 20은 도 18에 도시된 'M' 부분의 다른 실시 예에 의한 확대 단면도를 나타낸다.
도 21은 도 8에 도시된 'K' 부분의 비교 례에 의한 확대 단면도를 나타낸다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위)" 또는 "하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)는 데카르트 좌표계를 이용하여 설명되지만, 다른 좌표계를 이용하여 설명될 수 있음은 물론이다. 데카르트 좌표계에서, 각 도면에 도시된 x축과, y축과, z축은 서로 직교할 수도 있고 교차할 수도 있다.
도 1은 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)의 상부 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 정면도를 나타내고, 도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 배면도를 나타내고, 도 4는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 좌측면도를 나타내고, 도 5는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 우측면도를 나타내고, 도 6a는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 평면도의 일 실시 예를 나타내고, 도 6b는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 평면도의 다른 실시 예를 나타내고, 도 7은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 일 실시 예에 의한 저면도를 나타내고, 도 8은 도 6a에 도시된 A-A'선을 따라 절개한 단면도를 나타내고, 도 9는 도 6a에 도시된 B-B'선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)를 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)는 도 6a, 도 6b, 도 8 및 도 9에 각각 도시된 평면도 및 단면도와 다른 평면도 및 단면도를 가질 수 있고, 도 6a 및 도 6b에 도시된 발광 소자 패키지(100A)는 도 1, 도 8 및 도 9에 도시된 사시도 및 단면도와 다른 사시도 및 단면도를 가질 수 있고, 도 8 및 도 9에 도시된 발광 소자 패키지(100A)는 도 1, 도 6a 및 도 6b에 각각 도시된 사시도 및 평면도와 다른 사시도 및 평면도를 가질 수 있다.
일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)는 2개의 리드 프레임(LF1, LF2), 패키지 몸체(110), 절연층(114), 발광 소자(120), 제1 내지 제3 와이어(132, 134, 136), 제너 다이오드(ZD:Zener Diode)(140) 및 몰딩 부재(150)를 포함할 수 있다.
2개의 리드 프레임(LF1, LF2)은 서로 전기적으로 이격되어 배치될 수 있다. 이를 위해, 절연층(114)이 2개의 리드 프레임(LF1, LF2) 사이에 배치되어, 2개의 리드 프레임(LF1, LF2)을 서로 전기적으로 절연시킬 수 있다. 2개의 리드 프레임(LF1, LF2)은 y축 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
절연층(114)은 SiO2, TiO2, ZrO2, Si3N4, Al2O3, 또는 MgF2 중 적어도 하나를 포함할 수 있지만, 실시 예는 절연층(114)의 물질에 국한되지 않는다.
또한, 절연층(114)과 패키지 몸체(110)는 별개의 층일 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 패키지 몸체(110)가 전기적 절연성을 갖는 절연 물질을 포함할 경우, 절연층(114)과 패키지 몸체(110)는 일체로 형성될 수 있다.
발광 소자(120)는 2개의 리드 프레임 중에서 어느 하나의 리드 프레임 위에 배치될 수 있다. 이하, 도 1 내지 도 15의 설명에서, 2개의 리드 프레임 중에서 발광 소자(120)가 배치되는 리드 프레임을 "제2 리드 프레임(LF2)"이라 칭하고, 발광 소자(120)가 배치되지 않은 리드 프레임을 "제1 리드 프레임(LF1)"이라 칭한다. 이때, 제2 리드 프레임(LF2)은 제1 소자 영역(DA1)을 포함할 수 있다. 제1 소자 영역(DA1)이란, 패키지 몸체(110)에 의해 덮이지 않고 노출되는 제2 리드 프레임(LF2)의 전면(front surface) 중에서 발광 소자(120)가 배치될 수 있는 영역으로서 정의될 수 있다. 제1 소자 영역(DA1)은 발광 소자(120)가 배치되기 위해 노출되는 영역이기 때문에, 발광 소자(120)의 사이즈에 의하여 그 면적이 결정될 수 있다.
도 2 내지 도 4 및 도 6a 내지 도 8을 참조하면, 제1 리드 프레임(LF1)은 제1 측부(LF1-S)를 포함할 수 있다. 제1 측부(LF1-S)는 패키지 몸체(110)의 복수의 측면 중에서 일측면(S1)으로부터 돌출된 형상을 가질 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 3 및 도 5 내지 도 8을 참조하면, 제2 리드 프레임(LF2)은 제2 측부(LF2-S)를 포함할 수 있다. 제2 측부(LF2-S)는 패키지 몸체(110)의 일측면(S1)의 반대측면(S2)으로부터 돌출된 형상을 가질 수 있다. 그러나, 실시 예는 제1 및 제2 측부(LF1-S, LF2-S)의 특정한 형상에 국한되지 않는다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1 리드 프레임(LF1)과 제2 리드 프레임(LF2) 각각은 패키지 몸체(110)의 저면(S3)으로 노출될 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2) 각각은 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 하나, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층 구조일 수 있다.
도 1에 도시된 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)에서 발광 소자(120)는 수평형 발광 다이오드일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 발광 소자(120)는 수직형 발광 다이오드일 수도 있고, 플립칩 본딩형 발광 다이오드일 수도 있다. 예를 들어, 패키지 몸체(110)가 절연층(114)의 상부 전면을 덮는 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)와 달리, 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100B, 100C)의 경우, 패키지 몸체(110)가 절연층(114)의 일부를 노출시킬 수 있다. 예를 들어, 패키지 몸체(110)가 절연층(114)의 일부를 노출시키는 후술되는 발광 소자 패키지(100C)에 포함되는 발광 소자(120C)는 플립칩 본딩형 발광 다이오드일 수 있다.
또한, 발광 소자(120)는 적색, 녹색, 청색 또는 백색 등의 빛을 방출하는 발광 다이오드일 수 있으나, 실시 예는 이에 한정되는 것은 아니다. 또는 자외선을 방출하는 UV(Ultra Violet) 발광 다이오드일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 10a는 도 1, 도 6a, 도 6b, 도 8 및 도 9 각각에 도시된 발광 소자(120)의 일 실시 예(120A)에 의한 단면도를 나타낸다.
도 10a를 참조하면, 발광 소자(120A)는 기판(122A), 발광 구조물(124A), 제1 전극(128A) 및 제2 전극(129A)를 포함할 수 있다.
기판(122A)은 제2 리드 프레임(LF2)의 노출된 전면에서 제1 소자 영역(DA1) 위에 배치될 수 있다. 기판(122A)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 또한, 기판(122A)은 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 기판(122A)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, GaAs 중 적어도 하나를 포함하는 물질일 수 있으나, 실시 예는 기판(122A)의 물질에 국한되지 않는다. 또한, 이러한 기판(122A)의 상면에는 요철 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
기판(122A)과 발광 구조물(124A) 간의 열 팽창 계수(CTE:Coefficient of Thermal Expansion)의 차이 및 격자 부정합을 개선하기 위해, 이들(122A, 124A) 사이에 버퍼층(또는, 전이층)(미도시)이 더 배치될 수도 있다. 버퍼층은 예를 들어 Al, In, N 및 Ga로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 또한, 버퍼층은 단층 또는 다층 구조를 가질 수도 있다.
기판(122A) 위에 발광 구조물(124A)이 배치될 수 있다. 발광 구조물(124A)은 기판(122A) 위에 순차적으로 배치된 제1 도전형 반도체층(124A-1), 활성층(124A-2) 및 제2 도전형 반도체층(124A-3)을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(124A-1)은 기판(122A) 위에 배치된다. 제1 도전형 반도체층(124A-1)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(124A-1)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 제1 도전형 반도체층(124A-1)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(124A-1)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
활성층(124A-2)은 제1 도전형 반도체층(124A-1)과 제2 도전형 반도체층(124A-3) 사이에 배치될 수 있다. 활성층(124A-2)은 제1 도전형 반도체층(124A-1)을 통해서 주입되는 전자(또는, 정공)와 제2 도전형 반도체층(124A-3)을 통해서 주입되는 정공(또는, 전자)이 서로 만나서, 활성층(124A-2)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다. 활성층(124A-2)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW:Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
활성층(124A-2)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 우물층은 장벽층의 밴드갭 에너지보다 낮은 밴드갭 에너지를 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(124A-2)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층(124A-2)의 장벽층의 밴드갭 에너지보다 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
실시 예는 활성층(124A-2)에서 방출되는 광의 파장 대역에 국한되지 않는다.
제2 도전형 반도체층(124A-3)은 활성층(124A-2) 위에 배치될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(124A-3)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대, 제2 도전형 반도체층(124A-3)은 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(124A-3)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(124A-3)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(124A-1)은 n형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(124A-3)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또는, 제1 도전형 반도체층(124A-1)은 p형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(124A-3)은 n형 반도체층으로 구현할 수도 있다.
발광 구조물(124A)은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다.
제1 전극(128A)은 메사 식각(mesa etching)에 의해 노출된 제1 도전형 반도체층(124A-1) 위에 배치될 수 있다. 즉, 제2 도전형 반도체층(124A-3), 활성층(124A-2) 및 제1 도전형 반도체층(124A-1)의 일부를 메사 식각하여 제1 도전형 반도체층(124A-1)을 노출시킬 수 있다.
제1 전극(128A)은 오믹 접촉하는 물질을 포함하여 오믹 역할을 수행함으로써 별도의 오믹층(미도시)이 배치될 필요가 없을 수도 있고, 별도의 오믹층이 제1 전극(128A) 위 또는 아래에 배치될 수도 있다.
제2 전극(129A)은 제2 도전형 반도체층(124A-3) 위에 배치되어, 제2 도전형 반도체층(124A-3)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 전극(129A)은 투명 전극층(미도시)을 포함할 수 있다. 투명 전극층은 투명 전도성 산화막(TCO:Tranparent Conductive Oxide)일 수 있다. 예를 들어, 투명 전극층은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이러한 재료로 한정하지는 않는다.
제2 전극(129A)은 오믹 특성을 가질 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(124A-3)과 오믹 접촉하는 물질을 포함할 수 있다. 만일, 제2 전극(129A)이 오믹 역할을 수행할 경우, 별도의 오믹층(미도시)은 형성되지 않을 수 있다.
제1 및 제2 전극(128A, 129A) 각각은 활성층(124A-2)에서 방출된 광을 흡수하지 않고 투과시킬 수 있고, 제1 및 제2 도전형 반도체층(124A-1, 124A-3) 상에 각각 양질로 성장될 수 있는 어느 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(128A, 129A) 각각은 금속으로 형성될 수 있으며, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 이루어질 수 있다.
도 10b는 도 1, 도 6a, 도 6b, 도 8 및 도 9에 각각 도시된 발광 소자(120)의 다른 실시 예(120B)에 의한 단면도를 나타낸다.
도 10b를 참조하면, 발광 소자(120B)는 지지 기판(122B), 반사층(126), 발광 구조물(124B) 및 제1 전극(128B)을 포함할 수 있다.
지지 기판(122B)은 발광 구조물(124B)을 지지한다. 지지 기판(122B)은 금속 또는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 또한, 지지 기판(122B)은 전기 전도성과 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 지지 기판(122B)은 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.
지지 기판(122B) 위에 반사층(126)이 배치될 수 있다. 지지 기판(122B)은 도 10a에 도시된 제2 전극(129A)에 해당하는 역할을 수행할 수 있다.
반사층(126)은 발광 구조물(124B)의 활성층(124B-2)으로부터 방출되어 상부로 출사되지 않고 지지 기판(122B)으로 향하는 광을 반사시키는 역할을 한다. 즉, 반사층(126)은 발광 구조물(124B)로부터 입사되는 광을 반사시켜, 발광 소자(120B)의 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 반사층(126)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 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
반사층(126)은 금속 또는 합금과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예를 들어, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 형성할 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 오믹층(미도시)이 반사층(126)과 제2 도전형 반도체층(124B-3) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 오믹층은 제2 도전형 반도체층(124B-3)에 오믹 접촉되어, 발광 구조물(124B)에 전원이 원할히 공급되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
도 10b의 경우 발광 소자(120B)가 반사층(126)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 경우에 따라 반사층(126)은 생략될 수도 있다.
발광 구조물(124B)은 반사층(126) 위에 배치될 수 있다. 발광 구조물(124B)은 반사층(126) 위에 순차적으로 배치된 제2 도전형 반도체층(124B-3), 활성층(124B-2) 및 제1 도전형 반도체층(124B-1)을 포함할 수 있다. 여기서, 도 10b에 도시된 제1 도전형 반도체층(124B-1), 활성층(124B-2) 및 제2 도전형 반도체층(124B-3)은 도 10a에 도시된 제1 도전형 반도체층(124A-1), 활성층(124A-2) 및 제2 도전형 반도체층(124A-3)과 각각 동일한 기능을 수행할 수 있으므로, 중복되는 설명을 생략한다.
제1 전극(128B)은 발광 구조물(124B)의 제1 도전형 반도체층(124A-1) 위에 배치될 수 있다. 제1 전극(128B)은 도 10a에 도시된 제1 전극(128A)에 해당하는 역할을 수행할 수 있다. 제1 전극(128B)은 소정의 패턴 형상을 가질 수 있다. 제1 도전형 반도체층(124B-1)의 상면은 광 추출 효율을 증가시키기 위해 러프니스 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 또한 광 추출 효율을 증가시키기 위하여 제1 전극(128B)의 상면에도 러프니스 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
도 1, 도 6a, 도 6b, 도 8 및 도 9에 각각 도시된 발광 소자(120)는 전술한 바와 같이 도 10a 또는 도 10b에 도시된 구조를 가질 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 실시 예의 발광 소자 패키지(100A)에 포함되는 발광 소자(120)는 도 10a 또는 도 10b에 도시된 구조와 다른 구조를 가질 수 있음은 물론이다.
도 1, 도 6a, 도 6b, 도 8, 도 9, 도 10a 및 도 10b에 각각 예시된 발광 소자(120, 120A, 120B)의 제1 전극(128A, 128B)은 제1 리드 프레임(LF1)에 전기적으로 연결되고, 제2 전극(129A, 122B)은 제2 리드 프레임(LF2)에 전기적으로 연결될 수 있다.
도 11은 도 8에 도시된 'K' 부분의 일 실시 예(K1)에 의한 확대 단면도를 나타낸다.
도 8 및 도 11을 참조하면 패키지 몸체(110)는 제1 리드 프레임(LF1)과 절연층(114)의 제1 경계(114-1) 및 제2 리드 프레임(LF2)과 절연층(114)의 제2 경계(114-2)를 덮을 수 있다. 이때, 도 8에 도시된 바와 같이 패키지 몸체(110)는 제2 경계(114-2)까지만 덮을 수도 있고, 도 11에 도시된 바와 같이 패키지 몸체(110)는 제2 경계(114-2)를 넘어서 제2 리드 프레임(LF2)의 제0 지점(P0)까지 덮을 수도 있다.
또한, 실시 예에 의한 발광 소자(120, 120A, 120B)의 제1 전극(128A, 128B) 및 제2 전극(129A, 122B)은 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2)과 각각 와이어 방식으로 전기적으로 연결될 수도 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
제1 와이어(132)는 발광 소자(120, 120A, 120B)의 제1 전극(128A, 128B)과 제1 리드 프레임(LF1)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 이를 위해, 제1 와이어(132)는 발광 소자(120, 120A, 120B)의 제1 전극(128A, 128B)과 전기적으로 연결된 일단 및 제1 리드 프레임(LF1)과 전기적으로 연결된 타단을 가질 수 있다. 이 경우, 제1 리드 프레임(LF1)의 전면은 제2 본딩 영역(BA2)을 포함할 수 있다. 제2 본딩 영역(BA2)이란, 패키지 몸체(110)에 의해 덮이지 않고 노출된 제1 리드 프레임(LF1)의 전면에서 제1 와이어(132)의 타단과 전기적으로 연결되는 영역을 의미할 수 있다. 예를 들어, 제2 본딩 영역(BA2)은 패키지 몸체(110)에 포함되는 도 6a에 예시된 제1 블라인드홀(blind hole)(TH1)(또는, 도 6b에 예시된 제3 블라인드홀(TH3))에 의해 노출될 수 있다. 제2 본딩 영역(BA2)은 제1 와이어(132)의 본딩을 위한 영역이기 때문에, 와이어 본딩을 위하여 필요한 최소 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다.
또한, 제1 블라인드홀(TH1)(또는, 제3 블라인드 홀(TH3))은 도 1, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 제1 소자 영역(DA1)으로부터 이격되어 위치할 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
만일, 발광 소자(120)가 도 10a에 도시된 바와 같이 수평형 본딩 구조를 가질 경우, 제2 와이어(134)는 발광 소자(120, 120A)의 제2 전극(129A)과 제2 리드 프레임(LF2)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 이를 위해, 제2 와이어(134)는 발광 소자(120, 120A)의 제2 전극(129A)과 전기적으로 연결된 일단 및 제2 리드 프레임(LF2)과 전기적으로 연결된 타단을 가질 수 있다. 이 경우, 패키지 몸체(110)에 의해 덮이지 않고 노출된 제2 리드 프레임(LF2)의 전면은 제1 본딩 영역(BA1)을 포함할 수 있다. 제1 본딩 영역(BA1)이란, 제2 리드 프레임(LF2)의 전면에서 제2 와이어(134)의 타단이 전기적으로 연결되는 영역을 포함할 수 있다. 제1 본딩 영역(BA1)은 패키지 몸체(110)에 포함되는 제1 홈부(H1)에 의해 노출될 수 있다. 또한, 도 1, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제1 본딩 영역(BA1)은 제1 소자 영역(DA1)과 인접하여 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 제1 본딩 영역(BA1)은 제1 소자 영역(DA1)으로부터 연장된 형태로 배치될 수 있다.
또한, 다른 실시 예에 의하면, 발광 소자(120)가 도 10b에 도시된 바와 같이 수직형 본딩 구조를 가질 경우, 발광 소자 패키지(100A)는 제2 와이어(134)를 포함하지 않을 수 있다. 이 경우, 도 1, 도 6a 및 도 6b에 각각 도시된 바와 달리, 발광 소자(120B)에서 제2 전극의 역할을 하는 지지 기판(122B)은 와이어없이 제2 리드 프레임(LF2)에 전기적으로 직접 연결될 수 있다.
한편, 제너 다이오드(140)는 발광 소자 패키지(100A)의 내전압을 향상시키기 위해, 제1 리드 프레임(LF1) 위에 배치될 수 있다. 제3 와이어(136)는 제너 다이오드(140)와 제2 리드 프레임(LF2)을 전기적으로 연결하는 역할을 한다. 이를 위해, 제3 와이어(136)는 제너 다이오드(140)와 전기적으로 연결된 일단 및 제2 리드 프레임(LF2)과 전기적으로 연결된 타단을 가질 수 있다. 이 경우, 제2 리드 프레임(LF2)의 전면은 제3 본딩 영역(BA3)을 포함할 수 있다. 제3 본딩 영역(BA3)이란, 제2 리드 프레임(LF2)의 전면에서 제3 와이어(136)의 타단이 전기적으로 연결된 영역을 포함할 수 있다. 제3 본딩 영역(BA3)은 패키지 몸체(110)에 의해 포함되는 제3 홈부(H3)에 의해 노출될 수 있다. 또한, 도 1, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제3 본딩 영역(BA3)은 제1 소자 영역(DA1)과 인접하여 배치될 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 제3 본딩 영역(BA3)은 제1 소자 영역(DA1)으로부터 연장되어 배치된 형상을 가질 수 있다.
전술한 제1 및 제3 홈부(H1, H3) 각각은 제2 리드 프레임(LF2) 상의 패키지 몸체(110)의 경사면(112) 내측으로 들어간 형태일 수 있다. 예를 들어, 제1 홈부(H1)는 제2 리드 프레임(LF2)의 제1 소자 영역(DA1)과 제1 본딩 영역(BA1) 사이의 경계선에서 경사면(112) 안쪽으로 y축 방향으로 움푹 들어간 형태일 수 있다. 또한, 제3 홈부(H3)는 제2 리드 프레임(LF2)의 제1 소자 영역(DA1)과 제3 본딩 영역(BA3) 사이의 경계선에서 경사면(112) 안쪽으로 -x축 방향으로 움푹 들어간 형태일 수 있다.
전술한 제1 및 제3 본딩 영역(BA1, BA3) 각각은 제2 및 제3 와이어(134, 136)의 본딩을 위한 영역이기 때문에, 와이어 본딩을 위하여 필요한 최소 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다. 제1 및 제3 본딩 영역(BA1, BA3) 각각의 크기의 일 례에 대해서는 후술된다.
또한, 제1 리드 프레임(LF1)의 전면은 제2 소자 영역(DA2)을 더 포함할 수 있다. 제2 소자 영역(DA2)은 제1 리드 프레임(LF1)의 전면에서 제너 다이오드(140)를 배치하기 위해 할당된 영역으로서 정의될 수 있다. 제2 소자 영역(DA2)은 제너 다이오드(140)가 배치되기 위해 노출되는 영역이기 때문에, 제너 다이오드(140)의 사이즈에 의하여 그 면적이 결정될 수 있다. 제2 소자 영역(DA2)의 크기의 일 례에 대해서는 후술된다.
또한, 도 6a에 예시된 바와 같이 제1 리드 프레임(LF1)의 전면에서 제2 본딩 영역(BA2)과 제2 소자 영역(DA2)은 서로 이격되어 배치될 수도 있고, 도 6b에 예시된 바와 같이 서로 접하여 연결된 형태로 배치될 수도 있다. 이러한 차이점을 제외하면, 도 6b에 도시된 발광 소자 패키지는 도 6a에 도시된 발광 소자 패키지와 동일하므로, 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하고 다른 부분에 대해서만 설명한다.
또한, 도 6a를 참조하면 패키지 몸체(110)는 제2 블라인드홀(TH2)을 더 포함할 수 있다. 제2 블라인드홀(TH2)은 제3 와이어(136)의 일단이 연결될 부분을 노출시키는 역할을 한다.
일 실시 예에 의하면, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제2 소자 영역(DA2)은 제2 블라인드홀(TH2)에 의해 노출될 수 있다. 또는, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제2 소자 영역(DA2)은 제3 블라인드홀(TH3)에 의해 노출될 수 있다. 이 경우, 제너 다이오드(140)도 제2 블라인드홀(TH2)(또는, 제3 블라인드홀(TH3))에 의해 노출될 수 있다.
도 6a의 경우 제1 및 제2 블라인드홀(TH1, TH2)이 서로 이격되어 별개로 형성된다. 반면에, 도 6b에 도시된 패키지 몸체(110)는 도 6a에 도시된 제1 및 제2 블라인드홀(TH1, TH2)이 서로 통합되어 연결된 제3 블라인드홀(TH3)을 갖는다.
다른 실시 예에 의하면, 도 1, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 달리, 제2 블라인드홀(TH2)(또는, 제3 블라인드홀(TH3))은 제2 소자 영역(DA2) 전체를 노출시키지 않고, 제너 다이오드(140)에서 제3 와이어(136)의 일단이 연결된 부분만을 노출시킬 수 있다.
또한, 제2 블라인드홀(TH2)(또는, 제3 블라인드홀(TH3))은 도 1, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 제1 소자 영역(DA1)으로부터 이격되어 위치할 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 도 6a를 참조하면, 제1 블라인드홀(TH1)은 제1 소자 영역(DA1)으로부터 제1 일정 거리(D1)만큼 이격되고, 제2 블라인드홀(TH2)은 제1 소자 영역(DA1)으로부터 제2 일정 거리(D2)만큼 이격될 수 있다. 또한, 도 6b를 참조하면, 제3 블라인드홀(TH3)은 제1 소자 영역(DA1)으로부터 제2 일정 거리(D2)(또는, 제1 일정 거리(D1))만큼 이격될 수 있다. 여기서, 제1 일정 거리(D1)의 최소값인 제1 최소 거리와 제2 일정 거리(D2)의 최소값인 제2 최소 거리는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다.
도 6a를 참조하면, 제1 일정 거리(D1)가 50 ㎛보다 작을 경우 제1 블라인드홀(TH1)을 형성하기 어려울 수 있다. 예를 들어, 제1 블라인드홀(TH1)을 사출 공정에 의해 형성할 경우, 제1 일정 거리(D1)가 50 ㎛보다 작다면 사출 공정을 진행하기 어려울 수 있다. 따라서, 제1 일정 거리(D1)는 50 ㎛ 이상일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 이와 비슷하게, 제2 일정 거리(D2)가 50 ㎛보다 작을 경우 제2 블라인드홀(TH2)을 형성하기 어려울 수 있다. 예를 들어, 제2 블라인드홀(TH2)을 사출 공정에 의해 형성할 경우, 제2 일정 거리(D2)가 50 ㎛보다 작다면 사출 공정을 진행하기 어려울 수 있다. 따라서, 제2 일정 거리(D2)는 50 ㎛ 이상일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
도 6b를 참조하면, 제2 일정 거리(D2)(또는, 제1 일정 거리(D1))가 50 ㎛보다 작을 경우 제3 블라인드홀(TH3)을 형성하기 어려울 수 있다. 예를 들어, 제3 블라인드홀(TH3)을 사출 공정에 의해 형성할 경우, 제2 일정 거리(D2)(또는, 제1 일정 거리(D1))가 50 ㎛보다 작다면 사출 공정을 진행하기 어려울 수 있다. 따라서, 제2 일정 거리(D2)(또는, 제1 일정 거리(D1))는 50 ㎛ 이상일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
도 12는 도 6a 및 도 6b에 도시된 C-C'선을 따라 절취한 단면도를 나타내고, 도 13은 도 6a 및 도 6b에 도시된 D-D’선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
일반적으로 발광 소자 패키지에서 발광 소자로부터 방출되는 광은 제너 다이오드에서 흡수되어, 발광 소자 패키지의 전체 광량을 저하시킬 수 있다.
그러나, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)의 경우 도 12를 참조하면, 제너 다이오드(140)와 발광 소자(120) 사이에 배치된 패키지 몸체(110)의 제1 두께(t1)는 발광 소자(120)의 두께(T1) 또는 제너 다이오드(140)의 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다. 이 경우, 제너 다이오드(140)는 패키지 몸체(110)에 의해 숨겨진 형태이므로, 발광 소자(120)로부터 방출된 광이 제너 다이오드(140)에 흡수되지 않아, 발광 소자 패키지(100A)의 광 추출 효율이 개선될 수 있다.
제1 두께(t1)는 제너 다이오드(140)의 두께(T2)보다 클 수 있다. 제너 다이오드(140)의 두께(T2)가 50 ㎛ 내지 100 ㎛ 일 경우, 제1 두께(t1)는 50 ㎛보다 클 수 있다. 또한, 제1 두께(t1)가 200 ㎛보다 클 경우 경사면(112)보다 낮은 반사도를 갖는 캐비티(C)의 바닥면이 과다 노출되어 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 제1 두께(t1)는 50 ㎛보다 크고 200㎛이하일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.또한, 도 6a에서, 제1 블라인드홀(TH1)은 제1 와이어(132)가 제2 본딩 영역(BA2)에 연결되기에 적합한 형상을 가질 수 있고, 제2 블라인드홀(TH2)은 제3 와이어(136)가 제너 다이오드(140)에 연결되기에 적합한 형상을 가질 수 있다. 또한, 도 6b에서, 제3 블라인드홀(TH3)은 제1 와이어(132)가 제2 본딩 영역(BA2)에 연결되고 제3 와이어(136)가 제너 다이오드(140)에 연결되기에 적합한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 12를 참조하면, 제2 블라인드홀(TH2)(또는, 제3 블라인드홀(TH3))은 제1 리드 프레임(LF1)의 두께 방향(예를 들어, z축 방향)과 나란한 방향으로 수직으로 형성될 수도 있지만, 제1 리드 프레임(LF1)의 두께 방향과 나란한 방향으로부터 제1 경사각(θ1)만큼 경사진 형태로 형성될 수도 있다. 비록 도시되지는 않았지만, 제1 블라인드홀(TH1)도 제1 리드 프레임(LF1)의 두께 방향과 나란한 방향으로 수직으로 형성될 수도 있고 제2 블라인드홀(TH2)처럼 제1 경사각(θ1)만큼 경사진 형태로 형성될 수도 있다.
이와 같이 제1 내지 제3 블라인드홀(TH1, TH3, TH2)이 경사지게 형성될 경우, 제1 및 제3 와이어(132, 136)의 제1 내지 제3 블라인드홀(TH1, TH2, TH3)로의 인입이 보다 용이해질 수 있다.
한편, 일 실시 예에 의하면 도 1, 도 6a, 도 6b, 도 8, 도 11 및 도 12에 도시된 발광 소자 패키지(100A)에서와 같이, 패키지 몸체(110)는 절연층(114)의 전체를 덮을 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
즉, 다른 실시 예에 의하면, 패키지 몸체(110)는 절연층(114)의 일부만을 덮을 수도 있다. 이와 같이, 실시 예에 의하면, 패키지 몸체(110)는 절연층(114)의 적어도 일부를 덮을 수 있다.
도 14는 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100B)의 상부 사시도를 나타내고, 도 15는 도 14에 도시된 발광 소자 패키지(100B)의 평면도를 나타낸다.
패키지 몸체(110)가 절연층(114)의 전체를 덮지 않고 즉, 절연층(114)의 일부를 덮고 타부를 노출시키며, 제2 본딩 영역(BA2)이 제1 블라인드홀(TH1)에 의해 노출되지 않고 제2 홈부(H2)에 의해 노출됨을 제외하면, 도 14 및 도 15에 도시된 발광 소자 패키지(100B)는 도 1 및 도 6a에 도시된 발광 소자 패키지(100A)와 동일하므로 중복되는 부분에 대한 설명을 생략하고 다른 부분에 대해서만 다음과 같이 살펴본다.
즉, 발광 소자 패키지(100B)의 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도 및 저면도는 도 2에 도시된 정면도, 도 3에 도시된 배면도, 도 4에 도시된 좌측면도, 도 5에 도시된 우측면도 및 도 7에 도시된 저면도와 각각 동일하므로, 이들에 대한 중복되는 설명을 생략한다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 패키지 몸체(110)에 의해 절연층(114)이 모두 덮이지 않고 일부가 노출될 경우, 패키지 몸체(110)는 제1 리드 프레임(LF1)의 제2 본딩 영역(BA2)을 노출시키는 제2 홈부(H2)를 포함할 수 있다. 즉, 제2 본딩 영역(BA2)은 도 1 및 도 6a에 예시된 바와 같이 제1 블라인드홀(TH1)에 의해 노출될 수도 있고, 도 6b에 예시된 바와 같이 제3 블라인드홀(TH3)에 의해 노출될 수도 있고, 도 14 및 도 15에 예시된 바와 같이 제2 홈(H2)에 의해 노출될 수도 있다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 절연층(114)의 일부가 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 노출되는 경우에도, 제2 본딩 영역(BA2)은 도 1 및 도 6a에 도시된 바와 같은 제1 블라인드홀(TH1)(또는, 도 6b에 도시된 제3 블라인드홀(TH3))을 통해 노출될 수도 있음은 물론이다.
전술한 제1 및 제3 홈부(H1, H3)와 비슷하게, 제2 홈부(H2)는 제1 리드 프레임(LF1) 상의 패키지 몸체(110)의 경사면(112) 내측으로 들어간 형태일 수 있다. 예를 들어, 제2 홈부(H2)는 제1 리드 프레임(LF1)의 제2 본딩 영역(BA2)을 노출시키기 위해 경사면(112) 안쪽으로 -y축 방향으로 움푹 들어간 형태일 수 있다. 전술한 제2 본딩 영역(BA2)은 제1 와이어(132)의 본딩을 위한 영역이기 때문에, 와이어 본딩을 위하여 필요한 최소 면적보다 큰 면적을 가질 수 있다. 제2 본딩 영역(BA2)의 크기의 일 례에 대해서는 후술된다.
도 16은 또 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100C)의 상부 사시도를 나타내고, 도 17은 도 16에 도시된 발광 소자 패키지(100C)의 평면도를 나타내고, 도 18은 도 17에 도시된 E-E'선을 따라 절개한 단면도를 나타낸다.
발광 소자(120)가 와이어에 의해 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2)에 전기적으로 연결되지 않고 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2)에 전기적으로 직접 연결되도록 배치되고, 제1 본딩 영역(BA1) 및 제2 와이어(134)가 생략되고, 제3 본딩 영역(BA3) 및 제2 소자 영역(DA2)의 위치가 다름을 제외하면, 도 16 및 도 17에 도시된 발광 소자 패키지(100C)는 도 14 및 도 15에 도시된 발광 소자 패키지(100B)와 동일하므로 중복되는 부분에 대한 설명을 생략하고 다른 부분에 대해서만 다음과 같이 살펴본다.
또한, 발광 소자 패키지(100C)의 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도 및 저면도는 도 2에 도시된 정면도, 도 3에 도시된 배면도, 도 4에 도시된 좌측면도, 도 5에 도시된 우측면도 및 도 7에 도시된 저면도와 각각 동일하므로, 이들에 대한 중복되는 설명을 생략한다.
도 19는 도 18에 도시된 'M' 부분의 일 실시 예(M1)에 의한 확대 단면도를 나타내고, 도 20은 도 18에 도시된 'M' 부분의 다른 실시 예(M2)에 의한 확대 단면도를 나타낸다.
전술한 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B)의 경우, 발광 소자(120, 120A, 120B)는 도 10a에 도시된 바와 같이 수평형 구조를 갖거나, 도 10b에 도시된 바와 같이 수직형 구조를 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에 의하면, 패키지 몸체(110)가 절연층(114)의 전체를 덮지 않고 일부만을 덮을 경우, 발광 소자(120C)는 도 17 내지 도 20에 도시된 바와 같이 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 구조를 가질 수 있다.
플립 칩 본딩 구조의 발광 소자(120C)는 기판(122C), 발광 구조물(124C), 제1 및 제2 전극(128C, 129C)를 포함할 수 있다. 여기서, 기판(122C), 발광 구조물(124C), 제1 및 제2 전극(128C, 129C)는 도 10a에 도시된 기판(122A), 발광 구조물(124A), 제1 및 제2 전극(128A, 129A)과 각각 동일한 역할을 수행하므로, 여기서 중복되는 설명을 생략한다. 즉, 제1 도전형 반도체층(124C-1), 활성층(124C-2) 및 제2 도전형 반도체층(124C-3)은 도 10a에 도시된 제1 도전형 반도체층(124A-1), 활성층(124A-2) 및 제2 도전형 반도체층(124A-3)과 각각 동일한 역할을 수행한다.
다만, 도 19 및 도 20에 예시된 발광 소자(100C)는 플립 칩 본딩 구조이기 때문에, 활성층(124C-2)에서 방출된 광이 제1 전극(128C), 제1 도전형 반도체층(124C-1) 및 기판(122C)을 통해 출사될 수 있다. 이를 위해, 제1 전극(128C), 제1 도전형 반도체층(124C-1) 및 기판(122C)은 광 투과성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 이때, 제2 도전형 반도체층(124C-3)과 제2 전극(129C)은 광 투과성이나 비투과성을 갖는 물질 또는 반사성을 갖는 물질로 이루어질 수 있으나, 실시 예는 특정한 물질에 국한되지 않을 수 있다.
또한, 제1 및 제2 전극(128C, 129C) 각각은 활성층(124C-2)에서 방출된 광을 흡수하지 않고 반사시키거나 투과시킬 수 있고, 제1 및 제2 도전형 반도체층(124C-1, 124C-3) 상에 각각 양질로 성장될 수 있는 어느 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극(128C, 129C) 각각은 금속으로 형성될 수 있으며, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 이루어질 수 있다.
또한, 또 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100C)는 제1 및 제2 솔더부(162, 164)를 더 포함할 수 있다.
제1 솔더부(162)는 발광 소자(120C)의 제1 전극(128C)과 제1 리드 프레임(LF1) 사이에 배치되어, 제1 전극(128C)과 제1 리드 프레임(LF1)을 전기적으로 연결할 수 있다. 여기서, 제1 솔더부(162)가 배치되는 제1 리드 프레임(LF1)은 패키지 몸체(110)에 의해 덮이지 않고 노출된 절연층(114)의 타부에 인접할 수 있다.
또한, 제2 솔더부(164)는 발광 소자(120C)의 제2 전극(129C)과 제2 리드 프레임(LF2) 사이에 배치되어, 제2 전극(129C)과 제2 리드 프레임(LF2)을 전기적으로 연결할 수 있다. 여기서, 제2 솔더부(164)가 배치되는 제2 리드 프레임(LF2)은 패키지 몸체(110)에 의해 덮이지 않고 노출된 절연층(114)의 타부에 인접할 수 있다.
제1 솔더부(162) 및 제2 솔더부(164) 각각은 솔더 페이스트(solder paste) 또는 솔더 볼(solder ball)일 수 있다.
도 19 및 도 20에 도시된 발광 소자(120C)는 일 례에 불과하며, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 발광 소자 패키지(100C)는 도 19 및 도 20에 도시된 바와 다른 다양한 형태의 플립 칩 본딩 구조의 발광 소자를 포함할 수 있다.
한편, 전술한 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C) 각각에서, 제1 및 제2 소자 영역(DA1, DA2) 각각은 용도 및 설계에 따라 다각형 또는 원형 또는 타원형 평면 형상을 가질 수 있으나, 실시 예는 제1 및 제2 소자 영역(DA1, DA2)의 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 1, 도 6a, 도 6b, 도 14 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 소자 영역(DA1, DA2) 각각은 모서리가 둥근 사각형 평면 형상을 가질 수 있다.
또한, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)에서 패키지 몸체(110)의 경사면(112)은 노출된 제1 또는 제2 리드 프레임(LF1, LF2) 중 적어도 하나의 전면과 함께 캐비티(C:Cavity)를 정의하며, 발광 소자(120, 120A, 120B, 120C)로부터 방출된 광을 반사할 수 있다. 즉, 패키지 몸체(110)의 경사면(112)은 패키지 몸체(110)에 의해 덮이지 않고 노출된 제1 또는 제2 리드 프레임(LF1, LF2) 중 적어도 하나의 전면과 함께 캐비티(C)를 형성할 수 있다.
또한, 경사면(112)은 발광 소자(120, 120A, 120B, 120C)의 둘레에 배치될 수 있다. 발광 소자(120, 120A, 120B)는 캐비티(C) 내에서 제2 리드 프레임(LF2)의 노출된 전면의 제1 소자 영역(DA1)에 배치될 수도 있고, 발광 소자(120C)는 캐비티(C) 내에서 노출된 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2)의 노출된 전면에 걸쳐서 배치될 수도 있다.
또한, 캐비티(C)를 위에서 바라본 형상은 원형, 다각형, 타원형, 컵 형상, 또는 오목한 용기 형상 등일 수 있으며, 패키지 몸체(110)의 경사면(112)은 제1 또는 제2 리드 프레임(LF1, LF2) 중 적어도 하나의 노출된 전면(또는, 노출된 탑면)에 대하여 수직이거나 경사질 수 있다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 경사면(112)과 제2 리드 프레임(LF2)의 탑면이 이루는 제2 각도(θ2)는 예각일 수 있다. 즉, 제2 각도(θ2)는 0°보다 크고 90°보다 작을 수 있으며 예를 들어 30°이하일 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
패키지 몸체(C)의 경사면(112)이 캐비티(C)의 저면(예를 들어, 도 8에 도시된 제2 리드 프레임(LF2)의 탑면과 도 11에 도시된 제1 리드 프레임(LF1)의 탑면)에 대해 경사질 경우, 캐비티(C)의 폭(W)은 캐비티(C)의 저면으로부터 멀어질수록(즉, +z축 방향으로 갈수록) 넓어질 수 있다. 즉, 캐비티(C)의 폭(W)은 발광 소자(120)가 배치되는 캐비티(C)의 저면에서 가장 좁고, 패키지 몸체(110)의 탑면에서 가장 클 수 있다.
또한, 경사면(112)은 발광 소자(120, 120A, 120B, 120C)로부터 방출되는 광을 반사시킬 수 있다. 이 경우, 경사면(112)의 반사도는 노출된 제1 또는 제2 리드 프레임(LF1, LF2) 중 적어도 하나의 전면의 반사도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 패키지 몸체(110)에 의해 덮이지 않고 노출된 제1 또는 제2 리드 프레임(LF1, LF2) 중 적어도 하나는 발광 소자(120)로부터 발생하는 빛을 반사시키기 위해 반사 물질 예컨대, 은(Ag)으로 이루어질 수 있고, 경사면(112)은 제1 또는 제2 리드 프레임(LF1, LF2)보다 반사도가 높은 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 형성될 수 있다.
또한, 패키지 몸체(110)의 경사면(112)은 캐비티(C)를 향하여 오목하거나, 볼록하거나 단차진 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 경사면(112)은 도 18에 예시된 바와 같이 캐비티(C)를 향하여 볼록한 형상을 가질 수도 있고, 도 19에 도시된 바와 같이 캐비티(C)를 향하여 단차진 계단 형상을 가질 수도 있고, 도 20에 도시된 바와 같이 캐비티(C)를 향하여 오목한 형상을 가질 수도 있다.
이러한 경사면(112)의 다양한 형태는 발광 소자 패키지(100A, 100B)에도 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 패키지 몸체(110)는 단차부(118)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 20에 예시된 바와 같이, 단차부(118)는 경사면(112)의 하부 끝단(112-1)과 캐비티(C)의 바닥면(예를 들어, 제1 리드 프레임(LF1)의 탑면) 사이에 배치될 수 있다. 여기서, 도 20에 도시된 단차부(118)는 일 실시 예 또는 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B)에도 배치될 수 있음은 물론이다. 또한, 도 20에 도시된 단차부(118)는 경사면(112)의 하부 끝단과 제2 리드 프레임(LF2)의 탑면 사이에도 배치될 수 있음은 물론이다.
또한, 캐비티(C)의 바닥면 즉, 패키지 몸체(110)에 의해 덮이지 않고 노출된 제1 또는 제2 리드 프레임(LF1, LF2)의 탑면으로부터 단차부(118)의 탑면까지의 제1 높이(h1)는 캐비티(C)의 바닥면으로부터 활성층(124C-2)까지의 제2 높이(h2)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 도 20에 도시된 단차부(118)의 제1 높이(h1)는 50 ㎛이고, 캐비티(C)의 바닥면으로부터 도 10a 또는 도 10b에 도시된 활성층(124A-2 또는 124B-2)까지의 제2 높이(h2)는 100 ㎛ 내지 150 ㎛일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
한편, 패키지 몸체(110)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 형성되거나, 반사도가 높은 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 형성될 수도 있고, EMC(Epoxy Molding Compound)로 구현될 수도 있으나, 실시 예는 패키지 몸체(110)의 재질에 국한되지 않는다. 만일, 패키지 몸체(110)가 플라스틱으로 구현될 경우, 변색의 문제가 해소될 수도 있다.
또한, 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)에서 경사면(112)과 발광 소자(120, 120A, 120B, 120C)가 폭 방향으로 이격된 거리가 작을수록 광 추출 효율은 증가할 수 있다. 왜냐하면, 이격된 거리가 작을수록 캐비티(C)의 바닥면의 면적은 감소하고 경사면(112)의 면적은 넓어지며, 전술한 바와 같이 경사면(112)의 반사도가 캐비티(C)의 바닥면의 반사도보다 크기 때문이다. 여기서, 폭 방향이란, 발광 소자(120, 120A, 120B, 120C)의 두께 방향과 교차하는 방향으로서, 예를 들어, 발광 소자(120, 120A, 120B, 120C)의 두께 방향과 수직한 방향일 수 있다.
예를 들어, 캐비티(C)의 측면에 해당하는 경사면(112)의 밑단과 캐비티(C)의 저면에 배치된 발광 소자(120, 120A, 120B, 120C)는 일정 거리만큼 이격될 수 있다. 여기서, 이격된 일정 거리는, 도 6a, 도 6b, 도 8, 도 15, 도 17 내지 도 20에 도시된 y축 방향으로의 이격 거리(D3) 또는 x축 방향으로의 이격 거리(D4) 중 적어도 하나를 의미할 수 있다. 이격 거리(D3, D4)가 30 ㎛보다 적을 경우 제1 소자 영역(DA1)이 원하는 면적으로 형성되지 않는 등, 공정 불량이 발생할 수 있다. 이와 같이, 공정 마진을 고려할 때, 이격 거리(D3, D4) 각각은 30 ㎛ 이상일 수 있다. 전술한 바와 같이 이격 거리(D3, D4) 각각이 작을수록 경사면(112)의 면적이 캐비티(C) 바닥면의 면적보다 넓어져서 광 추출 효율이 증가하므로, 바람직하게는 이격 거리(D3, D4) 각각은 30㎛일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 제1 본딩 영역(BA1)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이가 0일 경우 제2 와이어(134)의 타단이 제2 리드 프레임(LF2)과 본딩되는 면적이 확보되지 않을 수 있다. 그리고, 제1 본딩 영역(BA1)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이가 400 ㎛보다 클 경우 경사면(112)보다 낮은 반사도를 갖는 캐비티(C)의 바닥면이 과다 노출되어 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 제1 본딩 영역(BA1)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이는 0 ㎛보다 크고 400 ㎛ 이상일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 제3 본딩 영역(BA3)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이가 0일 경우 제3 와이어(136)의 타단이 제2 리드 프레임(LF2)과 본딩되는 면적이 확보되지 않을 수 있다. 그리고, 제3 본딩 영역(BA3)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이가 400 ㎛보다 클 경우 경사면(112)보다 낮은 반사도를 갖는 캐비티(C)의 바닥면이 과다 노출되어 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 제3 본딩 영역(BA3)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이는 0 ㎛보다 크고 400 ㎛ 이상일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 예를 들어, 발광 소자(120)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이가 100 ㎛ 내지 1000 ㎛일 경우, 제1 소자 영역(DA1)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이가 150 ㎛ 보다 작다면, 제2 리드 프레임(LF2)의 전면에서 발광 소자(120)가 배치될 수 있는 면적이 협소해질 수 있다. 또한, 제1 소자 영역(DA1)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이가 1050 ㎛ 보다 클 경우, 경사면(112)보다 낮은 반사도를 갖는 캐비티(C)의 바닥면이 과다 노출되어 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 제1 소자 영역(DA1)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이는 150 ㎛ 내지 1050 ㎛일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 제2 소자 영역(DA2)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이의 최소값은 제너 다이오드(140)의 크기에 따라 결정된다. 또한, 제2 소자 영역(DA2)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이가 400 ㎛ 보다 클 경우, 경사면(112)보다 낮은 반사도를 갖는 캐비티(C)의 바닥면이 과다 노출되어 광 추출 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 제2 소자 영역(DA2)의 x축 및 y축 방향으로의 각각의 길이의 최대값은 400 ㎛일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
이하, 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)와 비교 례에 의한 발광 소자 패키지를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 21은 도 8에 도시된 'K' 부분의 비교 례(K2)에 의한 확대 단면도를 나타낸다.
도 1, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 패키지 몸체(110)는 제1 내지 제3 블라인드홀(TH1, TH2, TH3)을 노출시키면서 제1 리드 프레임(LF1)의 전면의 전체를 덮고, 절연층(114)의 전면의 전체를 덮는다.
도 11을 참조하면, 패키지 몸체(110)는 제1 리드 프레임(LF1)과 절연층(114)을 덮는다. 이때, 패키지 몸체(110)는 제2 리드 프레임(LF2)의 탑면(LFT2)의 제0 지점(PO)까지 덮을 수 있다. 반면에, 도 21을 참조하면, 패키지 몸체(110)는 절연층(114)과 제1 리드 프레임(LF1)의 일부를 노출시키면서 제1 리드 프레임(LF1)의 탑면의 제1 지점(P1)까지만 덮고 있다.
따라서, 도 11에 도시된 경사면(112)과 제2 리드 프레임(LF2)의 탑면이 이루는 제3 각도(θ3)는 도 21에 도시된 경사면(112)과 제1 리드 프레임(LF1)의 탑면이 이루는 제4 각도(θ4)보다 작다. 이는 도 11에 도시된 경사면(112)의 면적이 도 21에 도시된 경사면(112)의 면적보다 더 넓다는 것을 의미한다. 예를 들어, 제3 각도(θ3)는 0°보다 크고 90°보다 작을 수 있다. 또한, 도 13에 도시된 경사면(112)과 제2 리드 프레임(LF2)의 탑면이 이루는 제5 각도(θ5)는 도 21에 도시된 경사면(112)과 제1 리드 프레임(LF1)의 탑면이 이루는 제4 각도(θ4)보다 작다. 이는 도 11에 도시된 경사면(112)의 면적이 도 21에 도시된 경사면(112)의 면적보다 더 넓다는 것을 의미한다. 예를 들어, 제5 각도(θ5)는 0°보다 크고 90°보다 작을 수 있다.
또한, 도 11에 도시된 장축 방향(예를 들어, y축 방향)에서의 경사면(112)과 제2 리드 프레임(LF2)의 탑면이 이루는 제3 각도(θ3)는 도 13에 도시된 단축 방향(예를 들어, x축 방향)에서의 경사면(112)과 제2 리드 프레임(LF2)의 탑면이 이루는 제5 각도(θ5)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제3 각도(θ3)는 30°이고 제5 각도(θ5)는 45°일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 제3 각도(θ3)가 제4 각도(θ4)보다 작아질수록 또는/및 제5 각도(θ5)가 제4 각도(θ4)보다 작아질수록, 즉, 패키지 몸체(110)에 의해 덮여지는 면적이 증가할수록 경사면(112)의 면적은 더 넓어진다. 이와 같이, 패키지 몸체(110)에 의해 덮여지지 않는 제2 리드 프레임(LF2)의 노출 면적은 감소하고, 경사면(112)의 면적이 넓어질수록, 발광 소자 패키지(100A)의 광 반사 능력은 더욱 커지게 되어 광 추출 효율이 증가한다. 왜냐하면, 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2) 각각의 반사도보다 경사면(112)의 반사도가 더 크기 때문이다.
또한, 도 21을 참조하면, 절연층(114)과 제2 리드 프레임(LF2)의 제2 경계(114-2)를 통해 화살표 방향(PH2)으로 외부로부터 발광 소자 패키지의 캐비티(C)의 내부로 습기 등과 같은 외기가 침투할 수 있다. 이로 인하여, 발광 소자 패키지의 신뢰성이 저하될 수 있는 문제가 있다.
그러나, 도 11에 도시된 바와 같이, 패키지 몸체(110)가 제1 및 제2 경계(114-1, 114-2)를 모두 덮도록 배치될 경우, 제2 경계(114-2)를 통해 화살표 방향(PH1)으로 외부로부터 발광 소자 패키지(100A)의 캐비티(C)의 내부까지 외기의 유입 경로의 길이가 증가될 수 있고, 유입 경로가 더 많이 구불구불하다. 즉, 도 21에 도시된 발광 소자 패키지보다 도 11에 도시된 발광 소자 패키지(100A)는 상대적으로 캐비티(C)로 외기의 유입 경로(PH1)의 길이를 증가시키고 유입 경로(PH1)가 더 많이 구불구불하여 외기의 침투를 어렵게 만들 수 있다. 따라서, 도 21에 도시된 발광 소자 패키지보다 도 11에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 신뢰성이 개선될 수 있다.
또한, 도 21에 도시된 비교 례에 의한 발광 소자 패키지의 경우, 패키지 몸체(110)가 제1 리드 프레임(LF1)의 일부와 절연층(114)을 완전히 노출시키면서 배치된다. 따라서, 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2)의 두께가 어느 정도 확보되지 않을 경우, 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2)의 강성이 염려될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 예를 들어, 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2)의 두께는 250 ㎛보다 클 것이 요구된다.
반면에, 후술되는 제1 평면적이 제2 평면적 이상일 경우, 특히, 도 11에 도시된 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)의 경우, 패키지 몸체(110)가 제1 및 제2 블라인드홀(TH1, TH2)(또는, 제3 블라인드홀(TH3))에 의해 노출되는 부분을 제외한 제1 리드 프레임(LF1)의 전면 전체와, 절연층(114)의 전면 전체와, 제2 리드 프레임(LF2)의 전면의 일부를 덮도록 배치된다. 이와 같이, 패키지 몸체(110)에 의해 덮여지는 면적이 넓어질수록, 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2)의 강성을 패키지 몸체(110)가 보조할 수 있어, 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2)의 두께를 줄일 수 있다. 이와 같이, 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2)의 두께가 얇을 경우에도, 패키지 몸체(110)가 제1 리드 프레임(LF1)과 절연층(114) 위에 배치되므로 즉, 제1 평면적이 제2 평면적 이상이므로, 구조적으로도 발광 소자 패키지(100A)의 강성이 개선될 수 있다. 예를 들어, 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2)의 두께가 250 ㎛이하일 경우에도, 제1 및 제2 리드 프레임(LF1, LF2)의 강성은 담보될 수 있다.
예를 들어, 도 8을 참조하면, 제1 리드 프레임(LF1)의 제2 두께(t2)와, 절연층(114)의 제3 두께(t3)와 제2 리드 프레임(LF2)의 제4 두께(t4)가 서로 동일할 경우, 제2, 제3 또는 제4 두께(t2, t3, t4)와 절연층(114)과 제1 리드 프레임(LF1) 위에 배치된 패키지 몸체(110)의 제5 두께(t5)의 합의 최소값은 250 ㎛일 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 제2, 제3 및 제4 두께(t2, t3, t4)는 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다.
이하, 패키지 몸체(110)에 의해 덮인 절연층(114)의 평면적을 ‘제1 평면적’이라 하고, 패키지 몸체(110)에 의해 덮이지 않고 노출된 절연층(114)의 평면적을 ‘제2 평면적’이라 한다.
도 15 또는 도 17을 참조하면, 패키지 몸체(110)에 의해 덮인 절연층(114)의 일부의 제1 평면적은 다음 수학식 1과 같이 표현되고, 패키지 몸체(110)에 의해 노출된 절연층(114)의 타부의 제2 평면적은 다음 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
여기서, TA1과 TA2는 제1 및 제2 평면적을 각각 나타내고, x11은 패키지 몸체(110)에 의해 덮인 절연층(114)의 상단 x축 길이를 나타내고, x12는 패키지 몸체(110)에 의해 덮인 절연층(114)의 하단 x축 길이를 나타내고, x2는 패키지 몸체(110)에 의해 덮이지 않고 노출된 절연층(114)의 x축 길이를 나타내고, Δy는 절연층(114)의 y축 길이를 나타낸다. 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)의 경우 x2는 ‘0’이다.
또한, 도 15 및 도 17을 참조하면, 패키지 몸체(110)는 절연층(114)의 가운데 부분을 노출시키는 것으로 도시되어 있다. 이와 같이, 노출된 절연층(114)의 선단과 캐비티(C)의 가장 자리까지의 거리(x11 또는 x12)는 '0'보다 클 수 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, x11 또는 x12는 '0'일 수도 있다.
전술한 바와 같이, 캐비티(C)의 저면의 노출되는 부분(즉, 제1 또는 제2 리드 프레임(LF1, LF2) 중 적어도 하나의 노출된 전면)을 최대한 줄여 경사면(112)의 면적을 넓혀 광 추출 효율을 증가시키고, 외기의 유입 경로를 증가시켜 발광 소자 패키지의 신뢰성을 개선시킬 수 있고, 강성을 담보할 수 있다면, 일 실시 예의 발광 소자 패키지(100A)에서와 같이 패키지 몸체(110)는 절연층(114)의 전체를 덮지 않고 다른 실시 예의 발광 소자 패키지(100B, 100C)에서와 같이 패키지 몸체(110)는 절연층(114)의 일부만을 덮을 수도 있다. 이를 위해, 제1 평면적(TA1)은 제2 평면적(TA2) 이상일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 또한, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)의 경우, 패키지 몸체(110)는 절연층(114)의 전체를 덮기 때문에, 패키지 몸체(110)에 의해 덮이지 않고 노출된 절연층(114)은 없으므로 제2 평면적은 ‘0’이 된다. 따라서, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)의 경우에도 제1 평면적은 제2 평면적보다 큼을 알 수 있다.
결국, 제1 평면적이 제2 평면적보다 작은 경우와 비교할 때, 실시 예에서와 같이 제1 평면적이 제2 평면적 이상일 경우, 캐비티(C)의 바닥면의 반사도보다 큰 반사도를 갖는 경사면(112)의 면적이 넓어지므로, 광 추출 효율이 개선될 수 있고, 리드 프레임(LF1, LF2)의 강성이 개선될 수 있다.
또한, 전술한 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)에서, 예를 들어 도 11을 참조하면, 제1 리드 프레임(LF1)의 탑면(LFT1)과, 제2 리드 프레임(LF2)의 탑면(LFT2)과, 절연층(114)의 탑면(114T)은 단차지지 않고 동일한 수평면 상에 위치할 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 제1 리드 프레임(LF1)의 탑면(LFT1)과, 제2 리드 프레임(LF2)의 탑면(LFT2)과, 절연층(114)의 탑면(114T)은 도시된 바와 달리 단차지게 형성될 수도 있다.
한편, 설명의 편의상 도 1, 도 6a, 도 6b, 도 9, 도 14 내지 도 17에서 몰딩 부재(150)의 도시는 생략되었다. 그러나, 도 8, 도 11, 도 12, 도 13, 도 18 내지 도 20에 도시된 바와 같이 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)는 몰딩 부재(150)를 더 포함할 수 있다. 몰딩 부재(150)는 발광 소자(120, 120A, 120B, 120C)를 포위하여 보호할 수 있다.
몰딩 부재(150)는 예를 들어 실리콘(Si) 등과 같이 투명한 고분자 수지로 이루어질 수 있으며, 형광체를 포함하므로 발광 소자(120, 120A, 120B, 120C)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 형광체로는 발광 소자(120, 120A, 120B, 120C)에서 발생된 빛을 백색광으로 변환시킬 수 있는 YAG계, TAG계, Silicate계, Sulfide계 또는 Nitride계 중 어느 하나의 파장변환수단인 형광물질이 포함될 수 있으나, 실시 예는 형광체의 종류에 국한되지 않는다.
YAG 및 TAG계 형광물질에는 (Y, Tb, Lu, Sc, La, Gd, Sm)3(Al, Ga, In, Si, Fe)5(O, S)12:Ce 중에서 선택하여 사용가능하며, Silicate계 형광물질에는 (Sr, Ba, Ca, Mg)2SiO4: (Eu, F, Cl) 중에서 선택 사용 가능하다.
또한, Sulfide계 형광물질에는 (Ca,Sr)S:Eu, (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu 중에서 선택하여 사용가능하며, Nitride계 형광체는 (Sr, Ca, Si, Al, O)N:Eu (예, CaAlSiN4:Eu β-SiAlON:Eu) 또는 Ca-α SiAlON:Eu계인 (Cax,My)(Si,Al)12(O,N)16, 여기서 M 은 Eu, Tb, Yb 또는 Er 중 적어도 하나의 물질이며 0.05<(x+y)<0.3, 0.02<x<0.27 and 0.03<y<0.3, 형광체 성분 중에서 선택하여 사용 할 수 있다.
적색 형광체로는, N(예,CaAlSiN3:Eu)을 포함하는 질화물(Nitride)계 형광체를 사용할 수 있다. 이러한 질화물계 적색 형광체는 황화물(Sulfide)계 형광체보다 열, 수분 등의 외부 환경에 대한 신뢰성이 우수할 뿐만 아니라 변색 위험이 작다.
발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)는 몰딩 부재(150) 상에 배치되는 렌즈(미도시)를 더 포함할 수 있다. 렌즈(미도시)는 발광 소자 패키지(100A, 100B, 100C)가 방출하는 빛의 배광을 조절할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이될 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.
또한, 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 장치로 구현될 수 있다.
여기서, 표시 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 상에 배치되는 반사판과, 광을 방출하는 발광 모듈과, 반사판의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하는 도광판과, 도광판의 전방에 배치되는 프리즘 시트들을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널과 연결되고 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로와, 디스플레이 패널의 전방에 배치되는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
또한, 조명 장치는 기판과 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열체, 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는, 램프, 해드 램프, 또는 가로등을 포함할 수 있다.
해드 램프는 기판 상에 배치되는 발광 소자 패키지들을 포함하는 발광 모듈, 발광 모듈로부터 조사되는 빛을 일정 방향, 예컨대, 전방으로 반사시키는 리플렉터(reflector), 리플렉터에 의하여 반사되는 빛을 전방으로 굴절시키는 렌즈, 및 리플렉터에 의하여 반사되어 렌즈로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 쉐이드(shade)를 포함할 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
발명의 실시를 위한 형태
발명의 실시를 위한 형태는 전술한 "발명의 실시를 위한 최선의 형태"에서 충분히 설명되었다.
실시 예에 의한 발광 소자 패키지는 표시 장치, 지시 장치, 조명 장치에 이용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 제1 및 제2 리드 프레임;
    상기 제1 및 제2 리드 프레임 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 리드 프레임을 서로 전기적으로 절연시키는 절연층;
    상기 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 전면 중 일부를 노출시키는 패키지 몸체;
    상기 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 노출된 전면에 배치되며, 상기 제1 및 제2 리드 프레임과 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 전극을 갖는 발광 소자; 및
    상기 제1 리드 프레임 위에서 상기 패키지 몸체를 사이에 두고 상기 발광 소자와 이격되어 배치된 제너 다이오드를 포함하고,
    상기 패키지 몸체는 상기 노출된 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 전면과 함께 캐비티를 정의하며,
    상기 발광 소자로부터 방출된 광을 반사하는 상기 캐비티의 경사면의 밑단은 상기 캐비티 저면에 배치되는 상기 발광 소자로부터 일정 거리만큼 이격되어 배치되고,
    상기 제너 다이오드와 상기 발광 소자 사이에 배치된 상기 패키지 몸체의 두께는 상기 제너 다이오드의 두께 또는 상기 발광 소자의 두께보다 두꺼운 발광 소자 패키지.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 발광 소자의 상기 제1 전극과 전기적으로 연결된 일단과 상기 제1 리드 프레임과 전기적으로 연결된 타단을 갖는 제1 와이어를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 발광 소자의 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된 일단과 상기 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결된 타단을 갖는 제2 와이어를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 발광 소자의 상기 제2 전극은 상기 제2 리드 프레임에 전기적으로 직접 연결된 발광 소자 패키지.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 리드 프레임의 노출된 전면은 상기 발광 소자가 배치되는 제1 소자 영역을 포함하는 발광 소자 패키지.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 제2 리드 프레임의 노출된 전면은
    상기 제2 와이어의 타단과 전기적으로 연결되며, 상기 제1 소자 영역과 인접한 제1 본딩 영역을 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 패키지 몸체는 상기 제1 본딩 영역을 노출시키는 제1 홈부를 포함하는 발광 소자 패키지.
  8. 제2 항에 있어서, 상기 제1 리드 프레임은
    상기 패키지 몸체에 의해 덮이지 않고 노출되며, 상기 제1 와이어의 타단과 연결되는 제2 본딩 영역을 포함하는 발광 소자 패키지.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 패키지 몸체는 상기 제2 본딩 영역을 노출시키는 제2 홈부를 포함하는 발광 소자 패키지.
  10. 제8 항에 있어서, 상기 패키지 몸체는 상기 제2 본딩 영역을 노출시키는 제1 블라인드홀을 포함하는 발광 소자 패키지.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 일정 거리는 30 ㎛이고, 상기 제너 다이오드와 상기 발광 소자 사이에 배치된 상기 패키지 몸체의 두께는 50 ㎛보다 크고 200 ㎛ 이하인 발광 소자 패키지.
  12. 제1 항 내지 제4 항 및 제8 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자 패키지는
    상기 제너 다이오드와 전기적으로 연결된 일단과 상기 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결된 타단을 갖는 제3 와이어를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 제2 리드 프레임의 노출된 전면은
    상기 제3 와이어의 타단과 연결되는 제3 본딩 영역을 포함하는 발광 소자 패키지.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 패키지 몸체는 상기 제3 본딩 영역을 노출시키는 제3 홈부를 포함하는 발광 소자 패키지.
  15. 제12 항에 있어서, 상기 제1 리드 프레임은 상기 제너 다이오드가 배치된 제2 소자 영역을 포함하는 발광 소자 패키지.
  16. 제15 항에 있어서, 상기 패키지 몸체는 상기 제3 와이어의 일단이 연결될 부분을 노출시키는 제2 블라인드홀을 포함하는 발광 소자 패키지.
  17. 제1 항에 있어서, 상기 패키지 몸체에 의해 덮인 상기 절연층의 적어도 일부의 제1 평면적은 상기 패키지 몸체에 의해 덮이지 않고 노출된 상기 절연층의 타부의 제2 평면적 이상인 발광 소자 패키지.
  18. 제1 항에 있어서, 상기 패키지 몸체는 상기 노출된 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 전면과 함께 캐비티를 정의하며, 상기 발광 소자로부터 방출된 광을 반사하는 경사면을 포함하고, 상기 발광 소자는 상기 캐비티 내에 배치되고,
    상기 경사면의 반사도는 상기 노출된 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 하나의 전면의 반사도보다 높은 발광 소자 패키지.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 패키지 몸체는
    상기 경사면의 하부 끝단과 상기 캐비티의 바닥면 사이에 배치된 단차부를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  20. 제19 항에 있어서, 상기 발광 소자는
    제1 및 제2 도전형 반도체층과, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함하고,
    상기 캐비티의 바닥면으로부터 상기 단차부의 탑면까지의 제1 높이는 상기 캐비티의 바닥면으로부터 상기 활성층까지의 제2 높이보다 작은 발광 소자 패키지.
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