KR20180053284A - 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 자외선 램프 - Google Patents

발광 소자 패키지 및 이를 구비한 자외선 램프 Download PDF

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Abstract

실시 예는 제1 방향으로 연장되는 제1 측벽과 제2 측벽, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되는 제3 측벽과 제4 측벽, 및 바닥부를 포함하고, 상기 제1 측벽의 내측면과 상기 제2 측벽의 내측면, 상기 제3 측벽의 내측면과 상기 제4 측벽의 내측면 및 상기 바닥부의 상면으로 구성되는 캐비티를 포함하는 몸체; 상기 바닥부의 상면 상에 서로 이격되어 배치되는 제2전극, 제3전극 및 상기 제2전극과 상기 제3전극 사이에 배치되는 제1전극; 상기 제1전극 상에 배치되며, 자외선 광을 방출하는 발광소자; 상기 바닥부의 상면으로부터 상기 몸체의 하면을 향하여 상기 몸체의 일부 영역까지 배치되는 제1 방열부, 및 상기 제1 방열부와 상기 몸체 하면 사이에 배치되고, 상기 제1 방열부의 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향의 폭과 상이한 폭을 갖는 제2 방열부를 포함하는 방열 부재; 및 상기 몸체의 하면에 서로 이격되어 배치되는 제1패드, 제3패드, 및 상기 제1패드와 상기 제3패드 사이에 배치되는 제2패드; 를 포함하고, 상기 제2전극은 상기 제2 측벽에 인접하여 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 부, 및 상기 제4 측벽에 인접하여 배치되고 상기 제1 부에서 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 부를 포함하고, 상기 제3전극은 상기 제1 측벽에 인접하여 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 제3 부, 및 상기 제3 측벽에 인접하여 배치되고 상기 제3 부에서 상기 제2 방향으로 연장되는 제4 부를 포함하고, 상기 제1전극은 상기 제2 부 및 상기 제4 부가 상기 제1 방향으로 중첩되는 영역에서 상기 발광소자가 배치되는 패드부, 및 상기 패드부에서 상기 제2 부와 상기 제3 부 사이의 측벽을 향하여 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 연장부는 상기 바닥부의 상면과 상기 몸체의 하면을 관통하여 배치되는 연결부재를 통해 상기 몸체 하면에 배치된 제1패드와 전기적으로 연결되고, 상기 연결 부재는 상기 방열 부재와 서로 이격되고, 상기 방열 부재, 상기 발광소자 및 상기 제2패드는 상기 바닥부의 상면에서 상기 몸체의 하면을 향하는 방향으로 중첩되고, 상기 방열 부재와 상기 제2패드는 서로 이격된 발광소자 패키지를 개시한다.

Description

발광 소자 패키지 및 이를 구비한 자외선 램프{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND ULTRAVIOLET LAMP HAVING THE SAME}
본 발명은 발광소자 패키지 및 이를 구비한 자외선 램프에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 GaAs 계열, AlGaAs 계열, GaN 계열, InGaN 계열 및 InGaAlP 계열 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광 원을 구성할 수 있다.
이러한 발광 다이오드는 패키지화되어 다양한 색을 방출하는 발광소자 패키지로 이용되고 있으며, 발광소자 패키지는 칼라를 표시하는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.
특히, 자외선 발광 다이오드(UV LED)의 경우, 245nm~405nm의 파장대에 분포되어 있는 빛을 발생하는 발광 다이오드로서, 상기 파장대 중에서 단파장의 경우, 살균, 정화 등에 사용되며, 장파장의 경우 노광기 또는 경화기 등에 사용될 수 있다.
그러나, 자외선 발광 다이오드는 발광 시에 열이 많이 발생하여 소자 불량이 초래되고, 동작 신뢰성이 떨어지며, 방열을 위해 패키지의 크기를 키우는 경우, 집적도 및 경제성이 낮아진다.
실시예는 새로운 구조를 가지는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 몸체와 발광 다이오드 사이에 방열 부재를 배치한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 몸체와 방열 부재 사이에 버퍼층을 배치한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시예는 자외선 발광 다이오드 및 이의 보호소자를 갖는 자외선 발광소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 캐비티 내에 복수의 서브 캐비티를 갖는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 서브 캐비티 중 적어도 하나에 자외선 발광 다이오드를 보호하는 보호 소자를 탑재한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 자외선 발광소자 패키지를 구비한 자외선 램프의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 반도체 소자 패키지는, 제1 방향으로 연장되는 제1 측벽과 제2 측벽, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되는 제3 측벽과 제4 측벽, 및 바닥부를 포함하고, 상기 제1 측벽의 내측면과 상기 제2 측벽의 내측면, 상기 제3 측벽의 내측면과 상기 제4 측벽의 내측면 및 상기 바닥부의 상면으로 구성되는 캐비티를 포함하는 몸체; 상기 바닥부의 상면 상에 서로 이격되어 배치되는 제2전극, 제3전극 및 상기 제2전극과 상기 제3전극 사이에 배치되는 제1전극; 상기 제1전극 상에 배치되며, 자외선 광을 방출하는 발광소자; 상기 바닥부의 상면으로부터 상기 몸체의 하면을 향하여 상기 몸체의 일부 영역까지 배치되는 제1 방열부, 및 상기 제1 방열부와 상기 몸체 하면 사이에 배치되고, 상기 제1 방열부의 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향의 폭과 상이한 폭을 갖는 제2 방열부를 포함하는 방열 부재; 및 상기 몸체의 하면에 서로 이격되어 배치되는 제1패드, 제3패드, 및 상기 제1패드와 상기 제3패드 사이에 배치되는 제2패드; 를 포함하고, 상기 제2전극은 상기 제2 측벽에 인접하여 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 부, 및 상기 제4 측벽에 인접하여 배치되고 상기 제1 부에서 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 부를 포함하고, 상기 제3전극은 상기 제1 측벽에 인접하여 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 제3 부, 및 상기 제3 측벽에 인접하여 배치되고 상기 제3 부에서 상기 제2 방향으로 연장되는 제4 부를 포함하고, 상기 제1전극은 상기 제2 부 및 상기 제4 부가 상기 제1 방향으로 중첩되는 영역에서 상기 발광소자가 배치되는 패드부, 및 상기 패드부에서 상기 제2 부와 상기 제3 부 사이의 측벽을 향하여 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 연장부는 상기 바닥부의 상면과 상기 몸체의 하면을 관통하여 배치되는 연결부재를 통해 상기 몸체 하면에 배치된 제1패드와 전기적으로 연결되고, 상기 연결 부재는 상기 방열 부재와 서로 이격되고, 상기 방열 부재, 상기 발광소자 및 상기 제2패드는 상기 바닥부의 상면에서 상기 몸체의 하면을 향하는 방향으로 중첩되고, 상기 방열 부재와 상기 제2패드는 서로 이격된다.
상기 발광소자는 상기 제1 측벽과 마주보는 제1측면, 상기 제2 측벽과 마주보는 제2측면, 상기 제3 측벽과 마주보는 제3측면 및 상기 제4 측벽과 마주보는 제4측면을 포함하고, 상기 제2전극은 상기 캐비티의 제2 측면과 상기 제4 측면이 만나는 영역에 배치되는 제1 절곡부를 포함하고, 상기 제1 부는 상기 제1 절곡부에서 상기 제2 측면을 따라 연장되고, 상기 제2 부는 상기 제1 절곡부에서 상기 제4 측면을 따라 연장되고, 상기 제3전극은 상기 캐비티의 제1 측면과 상기 제3 측면이 만나는 영역에 배치되는 제2 절곡부를 포함하고, 상기 제3 부는 상기 제2 절곡부에서 상기 제1 측면을 따라 연장되고, 상기 제4 부는 상기 제2 절곡부에서 상기 제3 측면을 따라 연장되고, 상기 제1 절곡부 및 상기 제2 절곡부는 상기 제1 전극과 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 각각 어긋나게 배치될 수 있다.
상기 제1전극은 상기 캐비티의 중앙에 배치될 수 있다.
상기 제1 내지 제3전극과 이격 배치되는 제4 전극 및 제5 전극을 포함하고, 상기 제4 전극 및 상기 제5 전극의 면적은 상기 제1 내지 제3전극의 면적보다 작을 수 있다.
상기 캐비티의 상기 제3 측벽의 중심과 제4 측벽의 중심을 관통하는 가상선은 상기 제4 전극과 상기 제5 전극 사이에 배치되고, 상기 가상선을 기준으로 상기 제4 전극의 형상과 상기 제5 전극의 형상은 대칭될 수 있다.
상기 제4 전극 및 상기 제5 전극 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되는 제너 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 캐비티는 제1 부의 내측면이 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 가상선, 상기 제2 부의 내측면이 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 가상선, 상기 제3 부의 내측면이 연장되는 제3 가상선, 및 상기 제4 부의 내측면이 연장되는 제4 가상선으로 구성되는 사각형을 포함하고, 상기 연장부는 상기 사각형의 외측으로 돌출될 수 있다.
상기 캐비티는 투광 기판이 배치되는 단차부를 포함할 수 있다.
상기 방열 부재는 상기 제1전극과 접촉하고 상기 제2패드와 이격될 수 있다.
상기 제1 방열부의 제1 방향 폭은 상기 제2 방열부의 제1 방향 폭보다 작을 수 있다.
상기 제2패드의 제1방향 폭은 상기 제1패드 및 상기 제3패드의 제1 방향 폭보다 크고, 상기 제2패드의 제1 방향 폭보다 작을 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 반도체 소자 패키지는, 상면과 하면, 및 상기 상면에서 상기 하면으로 오목한 캐비티를 포함하는 몸체; 상기 캐비티의 바닥면 상에서 수평 방향으로 서로 이격되어 배치되는 제2전극, 제3전극 및 상기 제2전극과 상기 제3전극 사이에 배치되는 제1전극; 상기 제1전극 상에 배치되는 발광소자; 상기 캐비티의 바닥면에서 상기 몸체의 하면을 향하여 상기 몸체의 일부 영역까지 배치되고, 상기 수평 방향의 폭이 서로 다른 제1 방열부, 및 제2 방열부를 포함하는 방열부재; 및 상기 몸체의 하면에 서로 이격되어 배치되는 제1패드, 제3패드 및 상기 제1패드와 상기 제3패드 사이에 배치되는 제2패드; 를 포함하고, 상기 캐비티는 서로 다른 방향으로 연장되는 복수의 측벽을 포함하고, 상기 제2전극 및 상기 제3전극은 상기 복수의 측벽 중 적어도 두 측벽을 따라서 각각 연장되어 배치되고, 상기 제1전극은 상기 발광소자가 배치되는 패드부, 및 상기 패드부에서 상기 제2전극과 상기 제3전극 사이의 측벽을 향하여 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 연장부는 상기 캐비티의 바닥면과 상기 몸체의 하면을 관통하는 연결부재를 통해 상기 몸체 하면에 배치된 제1패드와 전기적으로 연결되고, 상기 연결 부재는 상기 방열부재와 상기 수평 방향으로 이격되고, 상기 방열부재, 발광소자, 및 상기 제2패드는 수직 방향으로 중첩되고, 상기 수직 방향은 상기 수평 방향에 수직한 방향이고, 상기 방열부재와 상기 제2패드는 상기 수직 방향으로 서로 이격된다.
상기 캐비티는 바닥면에 배치되는 제1리세스 및 제2리세스를 포함하고, 상기 제1리세스 및 제2리세스는 상기 수평 방향으로 중첩되지 않을 수 있다.
상기 캐비티는 서로 마주보는 제1내측면과 제2내측면, 서로 마주보는 제3내측면 및 제4내측면, 및 상기 제1내측면의 중심과 상기 제2내측면의 중심을 관통하는 제1가상선과 상기 제3내측면의 중심과 상기 제4내측면의 중심을 관통하는 제2가상선에 의해 구획되는 복수 개의 영역을 포함하고, 상기 제2가상선은 상기 수평 방향과 평행하고, 상기 복수 개의 영역은 상기 제1내측면과 상기 제4내측면을 포함하는 제1영역, 상기 제1내측면과 상기 제3내측면을 포함하는 제2영역, 상기 제3내측면과 상기 제2내측면을 포함하는 제3영역, 및 상기 제2내측면과 상기 제4내측면을 포함하는 제4영역을 포함하고, 상기 제1리세스는 상기 제1영역에 배치되고, 상기 제2리세스는 상기 제3영역에 배치될 수 있다.
상기 제1리세스에 배치되는 제4 전극 및 상기 제2리세스에 배치되는 제5 전극을 포함하고, 상기 제2가상선을 기준으로 상기 제4 전극 및 상기 제5 전극의 형상은 대칭일 수 있다.
상기 제2전극은 상기 제1영역 및 상기 제4영역에 배치되고, 상기 제3전극은 상기 제2영역 및 상기 제3영역에 배치될 수 있다.
상기 연장부는 상기 제1영역으로 돌출될 수 있다.
상기 연장부는 상기 제1리세스와 상기 제2전극 사이로 연장될 수 있다.
상기 제2전극은 상기 제1전극을 감싸도록 절곡되고, 상기 제3전극은 상기 제1전극을 감싸도록 절곡될 수 있다.
상기 발광소자와 상기 제2전극을 전기적으로 연결하는 제1 와이어, 및 상기 제1리세스에 배치된 제너 다이오드와 상기 제3전극을 전기적으로 연결할 수 있다.
실시 예는 자외선 발광 소자 패키지 내에서 제너 다이오드와 같은 보호소자를 구비하여 자외선 발광 다이오드를 보호할 수 있는 효과가 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 캐비티 내에서 보호소자에 의한 광 효율 저하를 방지할 수 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지에서 보호소자에 의한 지향각 왜곡을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지 내에 방열 부재를 배치하여, 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 캐비티의 모서리 부분을 굴곡지게 함으로써, 습기 침투를 억제할 수 있는 효과가 있다.
실시 예는 245nm~405nm의 파장대의 자외선 발광 다이오드를 모두 적용할 수 있어 파장대별로 패키지를 별도로 제조하지 않아 범용 사용이 가능하다.
실시 예는 발광 소자 패키지에 있어서, 패키지의 몸체가 세라믹 재질인 경우, 몸체의 캐비티 내에 발광 다이오드에 대해 대칭적인 복수의 서브 캐비티로 인해, 세라믹 재질의 패키지 몸체 내에서의 열 팽창이 균일한 분포로 이루어질 수 있다. 이에 따라 세라믹 재질의 패키지에서의 열적 안정성은 개선될 수 있다.
실시 예는 자외선 발광 소자 패키지를 갖는 자외선 램프의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 평면도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자 패키지의 배면도이다.
도 4는 도 2의 발광소자 패키지의 A-A 측 단면도이다.
도 5는 도 4의 방열 부재의 러프니스를 나타낸 부분 확대도이다.
도 6은 도 2의 발광 소자 패키지의 B-B 측 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 도 4의 발광 소자 패키지의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 제2실시 예에 있어서, 도 1의 발광 소자 패키지의 A-A 측 단면도이다.
도 11은 제2실시 예에 있어서, 도 1의 발광 소자 패키지의 B-B 측 단면도를 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13은 도 10의 발광 소자 패키지의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 15는 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 16은 제5실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 17은 제6 실시예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이다.
도 18은 제7 실시예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이다.
도 19는 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 도면이다.
도 20은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 자외선 램프를 나타낸 사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서는 도 1 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 발광소자 패키지의 평면도이며, 도 3은 도 1의 배면도이며, 도 4는 도 2의 A-A 로 절단한 단면도이고, 도 5는 도 4의 방열 부재의 러프니스를 나타낸 확대도이며, 도 6은 도 2의 B-B측 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 상부가 개방된 캐비티(111)를 포함하는 몸체(110), 상기 캐비티(111) 내에 복수의 서브 캐비티(112,113), 상기 몸체(110)의 캐비티(111) 내에 배치된 복수의 전극(121,123,125), 상기 복수의 전극(121,123,125) 중 제1전극(121) 위에 배치된 발광 다이오드(131), 상기 복수의 서브 캐비티(112,113) 중 어느 하나에 배치된 보호소자(133)를 포함한다.
상기 몸체(110)는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 절연층(L1-L7)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 복수의 절연층(L1-L7)은 상기 발광 다이오드(131)의 두께 방향으로 적층된다. 상기 복수의 절연층(L1-L7)은 세라믹 소재를 포함하며, 상기 세라믹 소재는 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC:low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC:high temperature co-fired ceramic)을 포함한다. 상기 몸체(110) 내에는 임의의 절연층의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 형성된 금속 패턴과, 수직하게 관통되며 상기 금속 패턴에 선택적으로 연결된 연결 부재(117)를 포함할 수 있다. 상기 연결 부재(117)는 비아 또는 비아 홀을 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 다른 예로서, 상기 복수의 절연층(L1-L7)은 질화물 또는 산화물과 같은 절연성 부재를 포함할 수 있으며, 바람직하게 열 전도도가 산화물 또는 질화물보다 높은 금속 질화물을 포함할 수 있다. 상기 몸체(110)의 재질은 예컨대, SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, 또는 AlN일 수 있으며, 열 전도도가 140 W/mK 이상인 금속 질화물로 형성할 수 있다.
상기 몸체(110)의 각 절연층(L1-L7)의 두께는 동일한 두께이거나 적어도 하나가 다른 두께일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몸체(110)의 각 절연층(L1-L7)들은 제조 공정 상의 적층된 개별 층이며, 소성 완료 후 일체로 형성될 수 있다. 상기 몸체(110)는 절연층(L1~L7)이 7개의 층으로 적층된 구조를 도시하였으나, 3개 이상의 층으로 적층될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(110)의 상부 둘레는 단차 구조(115)를 포함한다. 상기 단차 구조(115)는 상기 몸체(110)의 탑 면과 상기 캐비티(111) 사이에 배치되며, 상기 단차 구조(115)의 상면은 상기 몸체(110)의 탑면보다 더 낮은 상면을 갖고, 상기 캐비티(111)의 상부 둘레에 배치된다.
상기 캐비티(111)는 상기 몸체(110)의 상부에 상기 몸체(110)의 상면보다 낮은 깊이를 갖고 형성되며, 상부가 개방된다. 여기서, 상기 캐비티(111)의 상부는 발광 다이오드(131)의 광이 방출되는 방향이 될 수 있다.
상기 캐비티(111)는 다각형 형상을 포함하며, 상기 다각형 형상의 캐비티(111)는 모서리 부분이 모따기 처리된 형상 예컨대, 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 캐비티(111)는 원 형상을 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 여기서, 상기 캐비티(111)는 상기 몸체(110)의 단차 구조(115)를 제외한 영역을 포함한다.
상기 캐비티(111)의 하부 너비는 상기 캐비티(111)의 상부 너비와 동일한 너비로 형성될 수 있다. 또한 캐비티(111)의 측벽(116)은 상기 캐비티(111)의 바닥(Bottom)에 대해 수직하게 형성될 수 있으며, 이러한 구조는 동일한 크기의 캐비티 너비를 갖는 절연층(L1~L7)을 적층할 수 있어, 제조 공정이 개선될 수 있다. 다른 예로서, 상기 캐비티(111)의 하부(lower portion) 너비와 상기 상부 너비는 다른 너비로 형성될 수 있으며, 이러한 구조는 상기 캐비티(111)에 몰딩되는 몰딩 부재와의 밀착력을 개선시킬 수 있고, 수분의 침투를 완화시켜 줄 수 있다.
상기 캐비티(111)의 측벽(116)에는 선택적으로 금속층이 배치될 수 있으며, 상기 금속층은 반사율이 50% 이상인 금속이거나, 열 전도성이 높은 금속이 코팅될 수 있다. 상기 금속층은 상기 캐비티(111) 내에서의 광 추출 효율을 개선시키고 방열 특성을 개선시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 금속층은 상기 캐비티(111)의 측벽(116) 중 일부 영역에 형성되거나, 모든 영역에 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 금속층은 상기 몸체(110)의 재질이 AlN과 같이 열 전도성이 좋은 재질인 경우, 형성하지 않을 수 있다. 또한 상기 금속층은 상기 캐비티의 바닥면에도 형성되어, 캐비티 바닥면에서의 광 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 캐비티(111)의 바닥면에 형성된 금속층은 상기 캐비티(111) 내의 전극과 회로적으로 오픈되게 배치될 수 있다. 상기의 금속층은 80% 이상의 반사율을 갖는 반사층으로 정의될 수 있다.
상기 캐비티(111) 내에는 도 1 및 도 2와 같이, 복수의 서브 캐비티(112,113)가 배치된다. 상기 복수의 서브 캐비티(112,113) 간의 간격은 상기 발광 다이오드(131)의 너비보다 더 넓게 이격될 수 있다. 상기 각 서브 캐비티(112,113)의 바닥면은 상기 캐비티(111)의 바닥면보다 더 낮은 깊이로 배치되며, 상기 각 서브 캐비티(112,113)의 깊이는 적어도 상기 보호소자(133)의 두께와 동일하거나 더 깊을 수 있다. 상기 서브 캐비티(112,113)의 깊이는 상기 보호소자(133)가 상기 캐비티(111)의 바닥면으로 돌출되지 않는 깊이로 형성될 수 있으며, 상기 서브 캐비티(112,113)의 깊이는 예컨대, 150㎛±10㎛ 정도로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 복수의 서브 캐비티(112,113)의 깊이는 상기 캐비티(111)의 깊이의 1/2 ~ 1/4 깊이로 형성될 수 있다. 이러한 서브 캐비티(112,113)의 깊이는 발광 다이오드(131)로부터 방출된 광의 흡수를 최소화시켜 줄 수 있다. 따라 광 추출 효율의 저하를 방지하고, 광의 지향각이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다. 상기 보호 소자(133)는 제너 다이오드를 포함한다.
상기 복수의 서브 캐비티(112,113) 중 제1서브 캐비티(112)는 발광 다이오드(131)의 제1측면과 캐비티(111)의 일 측면 사이에 배치되며, 제2서브 캐비티(113)는 상기 발광 다이오드(131)의 제2측면과 캐비티(111)의 다른 측면 사이에 배치된다. 상기 발광 다이오드(131)의 제1측면과 제2측면은 서로 반대 면일 수 있다. 상기 제1서브 캐비티(112)와 상기 제2서브 캐비티(113)는 상기 발광 다이오드(131)의 중심을 지나는 사선 방향 또는 대칭된 위치에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2서브 캐비티(113)는 더미 캐비티로 배치될 수 있으며, 상기 더미 캐비티 내에는 보호 소자가 배치되지 않는다. 상기 제2서브 캐비티(113)는 상기 발광 다이오드(131)을 기준으로 상기 제1서브 캐비티(112)와 대칭적으로 배치되어, 상기 캐비티(111) 내에서 상기 발광 다이오드(131)와 대칭적으로 서브 캐비티(112,113)를 배치함으로써, 상기 발광 다이오드(131)로부터 발생된 열은 상기 캐비티(111) 내에서 균일하게 팽창될 수 있어 발광 소자 패키지의 열적 안정성을 개선시켜 줄 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 및 제2서브 캐비티(112,113)는 보호 소자가 없는 더미 캐비티로 사용할 수 있다.
상기 캐비티(111) 및 서브 캐비티(112,113)에는 복수의 전극(121,123,125,127,129)이 배치되며, 상기 복수의 전극(121,123,125,127,129)은 상기 발광 다이오드(131) 및 상기 보호 소자(133)에 선택적으로 전원을 공급하게 된다. 상기 복수의 전극(121,123,125,127,129)은 금속층 예컨대, 백금(Pt), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 탄탈늄(Ta), 알루미늄(Al)을 선택적으로 포함할 수 있다. 상기 각 전극(121,123,125,127,129) 중 적어도 하나는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 여기서, 다층의 전극 구조는 최 상층에는 본딩이 좋은 금(Au) 재질이 배치될 수 있으며, 최하층에는 몸체(110)와의 접착성이 좋은 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta)의 재질이 배치될 수 있고, 중간 층에는 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등이 배치될 수 있다. 이러한 전극의 적층 구조로 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(111)에는 상기 발광 다이오드(131)가 탑재된 제1전극(121); 상기 제1전극(121)과 이격된 제2전극(123) 및 제3전극(125)을 포함한다. 상기 제1전극(121)은 캐비티(111)의 센터 영역에 배치되며, 제2전극(123) 및 상기 제3전극(125)은 상기 제1전극(121)의 양측에 배치된다. 상기 제2전극(123) 및 제3전극(125)은 상기 발광 다이오드(131)의 센터를 기준으로 서로 대칭된 위치에 상부가 개방된 형상을 갖고 배치될 수 있다.
상기 제2전극(123)은 상기 캐비티(111)의 제1모서리 영역에 인접한 상기 캐비티(111)의 바닥면에 배치되며, 상기 제3전극(125)은 상기 캐비티(111)의 제2모서리 영역에 인접한 상기 캐비티(111)의 바닥면에 배치된다. 여기서, 상기 제1모서리 영역과 제2모서리 영역은 대각선 방향에 배치된다.
상기 제1서브 캐비티(112)에는 제4전극(127) 및 제2서브 캐비티(113)에는 제5전극(129)이 각각 배치된다. 상기 제2 및 제3전극(123,125)은 부 극성의 전원이 공급되며, 제1, 제4 및 제5전극(121,127,129)은 정 극성의 전원이 공급된다. 상기 각 전극(121,123,125,127,129)의 극성은 전극 패턴이나 각 소자와의 연결 방식에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 제1전극(121)은 상기 발광 다이오드(131)의 아래에 패드 또는 전도성 기판이 배치되지 않는 경우, 무극성의 금속층 또는 방열 플레이트로 사용될 수 있다. 또한 상기의 각 전극(121,123,125,127,129)은 금속층으로 정의될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1전극(121)의 일부(121A)는 상기 몸체(110)의 내부로 연장되고 연결 부재(117)를 통해 상기 몸체(110)의 하면까지 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 몸체(110)의 하면에는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 패드(141,143,145)가 배치된다. 상기 복수의 패드(141,143,145)는 적어도 3개의 패드를 포함하며, 예컨대, 제1패드(141), 제2패드(143), 제3패드(145)를 포함하며, 상기 제1패드(141)는 상기 몸체(110)의 하면 일측에 배치되며, 제2패드(143)는 상기 몸체(110)의 하면 센터에 배치되며, 제3패드(145)는 상기 몸체(110)의 하면 타측에 배치된다. 상기 제2패드(143)는 상기 제1패드(141)와 상기 제3패드(145)의 사이에 배치되며, 상기 제1패드(141) 또는 제3패드(145)의 너비(D2)보다 넓은 너비(D1>D2)를 가진다. 상기 각 패드(141,143,145)의 길이는 상기 몸체(110)의 하면 길이의 70% 이상의 길이로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 적어도 3개의 패드(141,143,145) 중 적어도 2개는 어느 하나의 극성의 전원을 공급하게 된다. 예컨대, 제1 및 제2패드(141,143)는 정 극성의 전원 단에 연결되고, 제3패드(145)는 부 극성의 전원 단에 연결될 수 있다. 상기 정 극성의 전원 단에 2개의 패드(141,143)를 연결함으로써, 전류 경로를 분산시켜 주어 열을 분산시켜 주는 효과가 있고, 또한 전류 경로를 분산시켜 줌으로써, 전기적인 신뢰성을 확보할 수 있다.
상기 몸체(110) 내에는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 연결 부재(117)가 배치된다. 상기 연결 부재(117)는 상기 복수의 전극(121,123,125,127,129)과 상기 패드들을 선택적으로 연결시켜 주게 된다. 예컨대, 제1전극(121), 제4 및 제5전극(127,129)과 제1 및 제2패드(141,143)는 적어도 하나의 연결 부재에 의해 연결될 수 있고, 제2 및 제3전극(123,125)과 제3패드(145)는 적어도 하나의 다른 연결 부재에 의해 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(110) 내에는 방열 부재(151)가 배치된다. 상기 방열 부재(151)는 상기 발광 다이오드(131)의 아래 즉, 제1전극(121) 아래에 배치될 수 있다. 상기 방열 부재(151)의 두께는 상기 캐비티(111)의 바닥면과 상기 몸체(110) 하면 사이의 두께보다 더 얇은 두께로 배치될 수 있다. 상기 방열 부재(151)는 예컨대, 150㎛ 이상의 두께로 형성될 수 있다.
상기 방열 부재(151)의 재질은 금속 예컨대, 합금일 수 있으며, 상기 합금 물질 중에서 어느 하나는 열 전도성이 좋은 Cu와 같은 금속을 포함한다. 상기 방열 부재(151)는 CuW 합금을 포함한다.
상기 방열 부재(151)의 하부 너비는 상부 너비보다 더 넓은 너비로 형성될 수 있다. 상기 방열 부재(151)의 표면 형상은 원형 또는 다각형일 수 있다. 상기 방열 부재(151)의 상면 면적은 상기 발광 다이오드(131)의 하면 면적보다 적어도 넓은 면적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 방열 부재(151)의 아래에는 제1절연층(L1)이 배치되며, 상기 제1절연층(L1)은 버퍼층으로 사용된다. 상기 버퍼층은 상기 방열 부재(151)와 상기 패드들(141,143,145) 사이에 배치되며, 상기 방열 부재(151)의 표면의 러프니스(151)에 대해 버퍼 역할을 하며, 제2패드(143)와 접하는 상기 몸체(110)의 표면을 평탄하게 형성되도록 함으로써, 솔더 접착력을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 방열 부재(151)의 하면 러프니스(152)는 10㎛(RMS: root mean square) 이하 예컨대, 5㎛(RMS) 이하로 형성될 수 있다. 상기 제1절연층(L1)의 상면은 상기 방열 부재(151)의 러프니스(152)에 의해 러프하게 형성된다. 이에 따라 상기 제1절연층(L1)의 상면은 하면보다 더 러프하게 형성될 수 있다.
상기 방열 부재(151)의 상면 위에는 제1전극(121)이 배치되며, 상기 제1전극(121)과 상기 발광 다이오드(131) 사이에는 본딩층이 배치된다. 상기 본딩층은 상기 방열 부재(151)의 상면 러프니스를 완화시켜 줄 수 있는 두께 예컨대, 5㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다. 상기 본딩층은 AuSn과 같은 전도성 접합 부재를 포함할 수 있다.
상기 캐비티(111) 내에는 발광 다이오드(131)가 배치될 수 있다. 상기 발광 다이오드(131)는 자외선 발광 다이오드로서, 245nm 내지 405nm대의 파장을 가지는 자외선 발광 다이오드일 수 있다. 즉, 280nm 내외의 단파장 자외선을 방출하거나, 365nm 또는 385nm의 장파장 자외선을 방출하는 발광 다이오드가 모두 적용될 수 있다.
도 2와 같이, 발광 다이오드(131)는 제1전극(121)과 전도성 접착제로 본딩되고, 제1연결 부재(135)로 제2전극(123)에 연결될 수 있다. 상기 발광 다이오드(131)은 상기 제1전극(121)과 제2전극(123)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광 다이오드(131)의 연결 방식은 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용하여 탑재할 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 칩 종류 및 칩의 전극 위치에 따라 변경될 수 있다. 상기 보호 소자(133)는 제4전극(127)에 본딩되고 제2연결 부재(137)로 제3전극(125)에 연결될 수 있으며, 제3전극(125)과 제4전극(127)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2연결 부재(135,137)은 와이어를 포함한다.
발광 다이오드(131)는 III족과 V족 원소의 화합물 반도체 예컨대 AlInGaN, InGaN, GaN, GaAs, InGaP, AllnGaP, InP, InGaAs 등의 계열의 반도체를 이용하여 제조된 반도체 발광소자를 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 캐비티(111) 및 서브 캐비티(112,113) 중 적어도 하나에는 몰딩 부재가 배치될 수 있으며, 이러한 몰딩 부재는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지 재료를 포함한다.
도 7은 도 4의 발광 소자 패키지 상에 글라스 필름을 배치한 예이다.
*도 7를 참조하면, 몸체(110) 위에는 상기 캐비티(111)를 덮는 글라스 필름(glass film)(161)이 형성된다. 상기 글라스 필름(161)은 유리계열 재질을 포함며, 그 상면은 플랫한 면으로 배치될 수 있다.
상기 글라스 필름(161)은 예컨대, LiF, MgF2, CaF2, BaF2, Al2O3, SiO2 또는 광학유리(N-BK7)의 투명한 물질로 형성될 수 있으며, SiO2의 경우, 쿼즈 결정 또는 UV Fused Silica일 수 있다. 또한, 상기 글라스 필름(161)은 저철분 글라스(low iron glass)일 수 있다.
상기 몸체(110)의 상층부의 제6 및 제7절연층(L6,L7)과 하층부의 제5절연층(L5) 사이에는 너비 차이에 의해 단차 구조(115)가 형성되며, 상기 단차 구조(115) 위에는 상기 글라스 필름(161)이 안착된다. 상기 글라스 필름(161)은 원형 또는 다각형 형상을 포함할 수 있다. 상기 글라스 필름(161)은 상기 몸체(110) 상에 체결 수단 또는/및 접착 수단 등으로 결합될 수 있다. 상기 단차 구조(115)에는 상기 글라스 필름(161)을 지지 및 고정하기 위한 별도의 구조물이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 글라스 필름(161)의 두께는 상기 몸체(110)의 상층부(L6,L7)의 두께 이하일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 글라스 필름(161)의 두께는 상기 몸체(110)의 제6절연층(L6)와 제5절연층(L5) 사이의 너비 차이의 1/2 이하일 수 있다.
상기 글라스 필름(161)과 상기 몸체(110)의 단차 구조(115)의 상면 사이에는 접착제(도시되지 않음)가 도포되어 있을 수 있으며, 상기 접착제는 예컨대, Ag 페이스트, UV 접착제, Pb-free 저온유리, 아크릴 접착제 또는 세라믹 접착제 등일 수 있다.
상기 캐비티(111) 및 서브 캐비티(112,113) 중 적어도 하나에는 몰딩 부재가 배치될 수 있다. 상기 캐비티(111)에는 별도의 몰딩 부재로 몰딩하지 않고, 비활성 기체로 채워질 수 있다. 이는 상기 캐비티(111)에 질소와 같은 비활성 기체가 채워짐으로써 수분 및 산소 등과 같은 환경적 요인으로부터 상기 발광 다이오드(131)를 보호할 수 있다. 여기서, 상기 서브 캐비티(112,113)에는 몰딩 부재가 채워질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(110) 내에 방열 부재(151)를 배치하여 방열 효율을 개선시켜 줌으로써, 발광 다이오드(131)의 파장과 관계 없이 동일한 패키지 구조를 적용할 수 있어 파장에 관계 없이 패키지의 범용 사용이 가능하다.
도 8은 도 4의 발광 소자 패키지의 변형 예이다.
도 8을 참조하면, 몸체(110)의 캐비티(111)의 측벽(116A)이 상기 캐비티(111)의 바닥에 대해 경사진 구조를 포함한다. 상기 캐비티(111)는 상부 너비가 하부 너비보다 넓은 형상을 포함하며, 예컨대 상부로 갈수록 점차 넓어지는 형상을 포함한다. 상기 캐비티(111)의 측벽(116A)은 글라스 필름(161)과 상기 캐비티(111)의 바닥 사이의 둘레에 경사진 구조로 형성되어, 광의 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
도 9는 도 4의 발광 소자 패키지의 변형 예이다.
도 9를 참조하면, 발광 소자 패키지는 캐비티(111) 내에 몰딩 부재(170)가 배치된다. 상기 몰딩 부재(170)는 상기 캐비티(111) 및 서브 캐비티(112,113)에 배치될 수 있다. 상기 몰딩 부재(170)는 서브 캐비티(112,113)에 몰딩되고, 캐비티(111) 내에는 빈 공간으로 배치할 수 있다. 상기 몰딩 부재(170)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지 재료를 포함할 수 있다.
상기 캐비티(111) 위에는 도 7과 같은 글라스 필름이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 서브 캐비티(112,113)에 형성된 몰딩 부재와 상기 캐비티(111)에 채워진 몰딩 부재의 재질이 다를 수 있다.
방열 부재(151A)는 상기 캐비티(111)의 바닥면과 이격될 수 있다. 상기 제1전극(121)과 상기 방열 부재(151A)의 상면 사이에는 제3절연층(L3)이 배치될 수 있으며, 상기 제3절연층(L3)은 상기 방열 부재(151A)의 상면 러프니스에 대한 상부 버퍼층으로 기능할 수 있다.
도 10 및 도 11은 제2실시 예이다. 도 10은 도 2의 발광 소자 패키지의 A-A 측 단면도를 나타내며, 도 11은 도 2의 발광 소자 패키지의 B-B 측 단면도를 나타낸다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 발광 소자 패키지는 캐비티(111)를 포함하는 몸체(110), 상기 캐비티(111) 내에 복수의 서브 캐비티(112,113), 상기 몸체(110)의 캐비티(111) 내에 배치된 복수의 전극(121,123,125), 상기 복수의 전극(121,123,125) 중 제1전극(121) 위에 배치된 발광 다이오드(131), 상기 복수의 서브 캐비티(112,113) 중 어느 하나에 보호소자(133)를 포함한다.
상기 몸체(110)는 복수의 절연층(L1-L7)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 복수의 절연층(L1-L7)은 세라믹 소재를 포함하며, 상기 세라믹 소재는 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC:low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함한다. 상기 몸체(110)의 재질은 예컨대, SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, 또는 AlN일 수 있으며, 바람직하게는 질화알루미늄(AlN)으로 형성되거나, 열 전도도가 140 W/mK 이상인 금속 질화물로 형성할 수 있다. 상기 몸체(110)는 복수의 세라믹 층의 적층 구조를 포함할 수 있다.
상기 몸체(110) 내에는 방열 부재(150)가 배치된다. 상기 방열 부재(150)는 상기 발광 다이오드(131)과 상기 몸체(110)의 하면 사이에 배치된다. 상기 방열 부재(150)는 상기 발광 다이오드(131)의 아래 즉, 제1전극(121) 아래에 접촉될 수 있다. 상기 방열 부재(150)의 두께(T1)는 상기 캐비티(111)의 바닥면과 상기 몸체(110) 하면 사이의 두께(=T1+T2)보다 더 얇은 두께로 배치될 수 있다. 상기 방열 부재(150)는 예컨대, 150㎛ 이상의 두께로 형성될 수 있다. 상기 방열 부재(150)의 재질은 금속 예컨대, 합금일 수 있으며, 상기 합금 물질 중 어느 하나는 열 전도성이 좋은 Cu와 같은 금속을 포함한다. 상기 방열 부재(150)는 CuW를 포함한다. 상기 방열 부재(150)는 상기 제1절연층(L1)보다 두껍게 예컨대, 3배 내지 8배의 두께로 형성될 수 있다.
상기 방열 부재(150)는 제1방향에서의 하면 너비(D3)가 상면 너비보다 더 넓은 너비로 형성될 수 있다. 상기 방열 부재(150)의 표면 형상은 원형 또는 다각형일 수 있다. 상기 방열 부재(150)의 제2방향에서의 하면 너비(D6)는 상기 제1방향에서의 하면 너비(D3)보다 더 넓을 수 있으며, 이는 서브 캐비티(112,113)가 배치되는 영역에 따라 변경될 수 있다.
상기 방열 부재(150)의 상면 면적은 상기 발광 다이오드(131)의 하면 면적보다 적어도 넓은 면적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 방열 부재(150)는 제1방열부(51) 및 제2방열부(53)을 포함하며, 상기 제1방열부(51)은 제1전극(121) 아래에 배치되며 상기 발광 다이오드(131)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2방열부(53)는 상기 제1방열부(51)의 아래에 배치되며 상기 제1방열부(51)의 너비(D5)보다 더 넓은 너비를 갖고 배치된다. 상기 제1방열부(51)는 상기 발광 다이오드(131)로부터 전도된 열을 몸체(110)를 통해 방열하거나 상기 제2방열부(53)로 전도하게 되며, 상기 제2방열부(53)는 상기 제1방열부(51)로부터 전도된 열을 몸체(110)로 전도하거나 제1절연층(L1)을 통해 제2패드(143)로 전도하게 된다. 이를 위해, 상기 제2방열부(53)의 하면 면적은 상기 제2패드(143)의 상면 면적보다는 작고 상기 제1방열부(51)의 상면 면적보다는 큰 면적으로 형성될 수 있다.
또한 상기 방열 부재(150)와 상기 제1서브 캐비티(112) 사이의 간격(D4)은 적어도 0.3mm 이상 이격될 수 있다. 상기의 간격(D4) 보다 좁은 경우 세라믹 재질의 몸체(110)가 깨지거나 부서지는 문제가 있기 때문에, 상기 간격(D4) 이상 이격시켜 주게 된다. 또한 상기 간격(D4)는 상기 발광 다이오드(131)로부터 방출된 광의 간섭을 줄여줄 수 있게 된다.
여기서, 상기 방열 부재(150)의 제1방열부(51)의 상면 둘레에 상기 방열 부재(150)의 측면보다 돌출된 돌기(51A)를 포함하며, 상기 돌기(51A)는 상기 제1방열부(51)로부터 상기 캐비티(111)의 측 방향 또는 상기 몸체(110)의 측 방향으로 돌출된다. 이러한 돌기(51A) 간의 간격은 제1전극(121)의 하면 면적보다는 작고 상기 발광 다이오드(131)의 하면 면적보다는 크게 형성될 수 있으며, 이에 따라 방열 효율은 개선될 수 있다. 상기 제1방열부(51)의 돌기(51A)는 상기 제1서브 캐비티(112) 또는 제2서브 캐비티(113)와의 0.3mm 이상의 간격(D4)으로 이격된다. 이러한 간격(D4)는 서브 캐비티(112,113)의 주변 영역에서 상기 캐비티(111)의 바닥이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 제1방열부(51)의 둘레는 돌기(51A) 및 상기 제2방열부(53) 보다 내측으로 오목한 홈 형상을 갖는 리세스 구조로 배치되며, 상기 리세스 구조는 상기 방열부재(51)의 결합력 강화시켜 줄 수 있다.
상기 방열 부재(150)의 아래에는 제1절연층(L1)이 배치되며, 상기 제1절연층(L1)은 버퍼층으로 사용된다. 상기 버퍼층은 상기 방열 부재(150)와 상기 패드들(141,143,145) 사이에 배치되며, 상기 방열 부재(150)의 표면의 러프니스에 대해 버퍼 역할을 하며, 제2패드(143)와 접하는 상기 몸체(110)의 표면을 평탄하게 형성되도록 함으로써, 솔더 접착력을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 제1절연층(L1)의 두께(T2)는 50㎛ 이하이며, 바람직하게 20~50㎛ 정도로 형성될 수 있다. 이러한 제1절연층(L1)의 두께(T2)는 상기 방열 부재(150)의 표면 러프니스를 완충시켜 줄 수 있는 두께이다.
상기 캐비티(111) 및 서브 캐비티(112,113) 중 적어도 하나에는 몰딩 부재가 배치될 수 있으며, 이러한 몰딩 부재는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지 재료를 포함한다.
도 12는 도 10의 발광 소자 패키지의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 몸체(110) 위에는 상기 캐비티(111)를 덮는 글라스 필름(glass film)(161)이 형성된다. 상기 글라스 필름(161)은 어느 정도의 강도를 갖는 유리계열 재질이며, 상면이 플랫한 면으로 배치될 수 있다.
상기 글라스 필름(161)은 예컨대, LiF, MgF2, CaF2, BaF2, Al2O3, SiO2 또는 광학유리(N-BK7)의 투명한 물질로 형성될 수 있으며, SiO2의 경우, 쿼즈 결정 또는 UV Fused Silica일 수 있다. 또한, 상기 글라스 필름(161)은 저철분 글라스(low iron glass)일 수 있다.
상기 몸체(110)의 상층부의 제6 및 제7절연층(L6,L7)과 하층부의 제5절연층(L5) 사이에는 너비 차이(D7)에 의해 단차 구조(115)가 형성되며, 상기 단차 구조(115)는 상기 몸체(110)의 상면(S1)보다 낮은 상면을 갖게 된다. 상기 단차 구조(115)의 위에는 상기 글라스 필름(161)이 안착된다. 상기 글라스 필름(161)은 원형 또는 다각형 형상을 포함할 수 있다. 상기 글라스 필름(161)은 상기 몸체(110) 상에 체결 수단 또는/및 접착 수단 등으로 결합될 수 있다. 상기 단차 구조(115)에는 상기 글라스 필름(161)을 지지 및 고정하기 위한 별도의 구조물이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 글라스 필름(161)의 두께(T3)는 상기 몸체(110)의 상층부(L6,L7)의 두께(T4) 이하일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 글라스 필름(161)의 두께(T3)는 상기 몸체(110)의 제6절연층(L6)와 제5절연층(L5) 사이의 너비 차이의 1/2 이하일 수 있다.
상기 글라스 필름(161)과 상기 몸체(110)의 단차 구조(115)의 상면 사이에는 접착제(도시되지 않음)가 도포되어 있을 수 있으며, 상기 접착제는 Ag 페이스트, UV 접착제, Pb-free 저온유리, 아크릴 접착제 또는 세라믹 접착제 등일 수 있다.
상기 캐비티(111) 및 서브 캐비티(112,113) 중 적어도 하나에는 몰딩 부재가 배치될 수 있다. 상기 캐비티(111)에는 별도의 몰딩 부재로 몰딩하지 않고, 비활성 기체로 채워질 수 있다. 즉, 질소와 같은 비활성 기체로 채워짐으로써 수분 및 산소 등과 같은 환경적 요인으로부터 상기 발광 다이오드(131)를 보호할 수 있다. 여기서, 상기 서브 캐비티(112,113)에는 몰딩 부재가 채워질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(110) 내에 방열 부재(150)를 배치하여 방열 효율을 개선시켜 줌으로써, 발광 다이오드(131)의 파장과 관계 없이 동일한 패키지 구조를 적용할 수 있어 파장에 관계 없이 패키지의 범용 사용이 가능하다.
몸체(110)의 제1절연층(L1)에는 복수의 전도성 비아(157)이 형성되며, 상기복수의 전도성 비아(157)는 상기 방열 부재(150)과 상기 제2패드(143)를 전기적으로 연결시켜 준다. 또한 상기 복수의 전도성 비아(157)는 방열 경로로 사용될 수 있어, 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
도 13은 도 10의 발광 소자 패키지의 변형 예를 나타낸 측 단면도이다.
도 13을 참조하면, 몸체(110)의 캐비티(111)의 측벽(116A)은 경사진 구조를 포함한다. 상기 캐비티(111)는 상부 너비가 하부 너비보다 넓은 형상을 포함하며, 예컨대 상부로 갈수록 점차 넓어지는 형상을 포함한다. 상기 캐비티(111)의 측벽(116A)의 경사진 구조는 광의 추출 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 캐비티(111) 내에 몰딩 부재(170)가 배치된다. 상기 몰딩 부재(170)는 상기 캐비티(111) 및 서브 캐비티(112,113)에 배치될 수 있다. 상기 몰딩 부재(170)는 서브 캐비티(112,113)에 몰딩되고, 캐비티(111) 내에는 빈 공간으로 배치할 수 있다. 상기 몰딩 부재(170)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지 재료를 포함할 수 있다. 또한 서브 캐비티(112,113)에 형성된 몰딩 부재(170)와 상기 캐비티(111)에 채워진 몰딩 부재의 재질이 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(111) 위에는 글라스 필름(161)이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 14는 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 14를 참조하면, 발광 소자 패키지는 상부가 개방된 캐비티(111)를 포함하는 몸체(110A), 상기 몸체(110A)의 캐비티(111) 내에 배치된 복수의 전극(121,123,125), 상기 복수의 전극(121,123,125) 중 제1전극(121) 위에 배치된 발광 다이오드(131)를 포함한다.
상기 몸체(110A)은 복수의 절연층(L2-L7)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 복수의 절연층(L2-L7)은 상기 발광 다이오드(131)의 두께 방향으로 적층된다. 상기 복수의 절연층(L2-L7)은 세라믹 소재를 포함하며, 상기 세라믹 소재는 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC:low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함한다. 상기 몸체(110A)의 재질은 예컨대, SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, 또는 AlN일 수 있다.
상기 몸체(110A)의 하면에는 버퍼층(101)이 배치되며, 상기 버퍼층(101)은 예컨대, SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, BN, Si3N4, SiC(SiC-BeO), BeO, CeO, AlN와 같은 세라믹 (Ceramic) 계열일 수 있다. 상기 버퍼층(101)은 열 전도성 물질인 C (다이아몬드, CNT)의 성분 중 어느 하나로 형성될 수 있으며, 상기 몸체(110A)와 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(101)은 절연성 재질을 포함하며, 그 종류는 polyacrylate resin, epoxy resin, phenolic resin, polyamides resin, polyimides rein, unsaturated polyesters resin, polyphenylene ether resin (PPE), polyphenilene oxide resin (PPO), polyphenylenesulfides resin, cyanate ester resin, benzocyclobutene (BCB), Polyamido-amine Dendrimers (PAMAM), 및 Polypropylene-imine, Dendrimers (PPI), 및 PAMAM 내부 구조 및 유기-실리콘 외면을 갖는 PAMAM-OS(organosilicon)를 단독 또는 이들의 조합을 포함한 수지로 구성될 수 있다.
상기 버퍼층(101) 내에는 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 황화물과 같은 화합물들 중 적어도 하나가 첨가될 수 있다. 여기서, 상기 버퍼층(101) 내에 첨가된 화합물들은 열 확산제일 수 있으며, 상기 열 확산제는 소정 크기의 분말 입자, 알갱이, 필러(filler), 첨가제로 사용될 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위해 열 확산제로 설명하기로 한다. 여기서, 상기 열 확산제는 절연성 재질 또는 전도성 재질일 수 있으며, 그 크기는 1Å~100,000Å으로 사용 가능하며, 열 확산 효율을 위해 1,000Å~50,000Å로 형성될 수 있다. 상기 열 확산제의 입자 형상은 구형 또는 불규칙한 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 열 확산제는 세라믹 재질을 포함하며, 상기 세라믹 재질은 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic), 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic), 알루미나(alumina), 수정(quartz), 칼슘지르코네이트(calcium zirconate), 감람석(forsterite), SiC, 흑연, 용융실리카(fusedsilica), 뮬라이트(mullite), 근청석(cordierite), 지르코니아(zirconia), 베릴리아(beryllia), 및 질화알루미늄(aluminum nitride) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 버퍼층(101)은 상기 몸체(110A)와 상기 복수의 패드(141,143,145) 사이에 배치될 수 있다. 상기 버퍼층(101)은 상기 방열 부재(151)의 하면과 접촉되며, 상기 방열 부재(151)의 표면 러프니스에 대한 버퍼 역할을 하고, 상기 방열 부재(151)로부터 전도될 열을 방열시켜 줄 수 있다.
상기 버퍼층(101)의 상면 면적은 상기 몸체(110A)의 하면 면적과 동일한 면적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 15는 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다. 제4실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 15를 참조하면, 발광 소자 패키지는 몸체(110)의 하면과 상기 발광 다이오드(131) 사이에 배치된 방열 부재(151)와, 상기 방열 부재(151)과 상기 제2패드(143) 사이에 버퍼층(103)을 포함한다.
상기 버퍼층(103)은 상기 제2패드(143)과 다른 금속 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 Ti, Cr, Ta, Cr/Au, Cr/Cu, Ti/Au, Ta/Cu, Ta/Ti/Cu와 같은 재질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 버퍼층(103)은 상기 방열 부재(151)의 러프니스보다 작은 러프니스를 갖는 금속 재질로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 버퍼층(103)은 금속 산화물을 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 버퍼층(103)의 너비는 상기 방열 부재(151)의 하면 너비 이상으로 형성될 수 있고, 상기 제2패드(143)의 상면 너비 이하로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(103)은 상기 방열 부재(151)의 표면 러프니스에 대한 버퍼 역할과 전기 전도층으로 사용된다. 상기 버퍼층(103)은 상기 몸체(110)의 아래에 배치된 홈(102)에 배치되고, 상기 방열 부재(151)의 하면과 상기 제2패드(143)의 상면에 접촉된다. 이에 따라 상기 방열 부재(151)로부터 전도된 열을 상기 제2패드(143)로 전달해 주게 되며, 상기 제2패드(143)로부터 입력된 전원을 상기 방열 부재(151)를 통해 공급할 수 있다.
도 16은 제5실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다. 제5실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 부분은 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 16을 참조하면, 발광 소자 패키지는 몸체(110)의 하면과 상기 발광 다이오드(131) 사이에 배치된 방열 부재(151)와, 상기 방열 부재(151)과 상기 제2패드(143) 사이에 버퍼층(104)을 포함한다.
상기 버퍼층(104)은 제2패드(143)와 상기 방열 부재(151) 사이에 배치되며, 제2패드(143)과 상기 방열 부재(151) 사이에 접촉된다. 상기 버퍼층(104)은 절연성 재질로서, 열 전도층으로 기능할 수 있으며, 예컨대 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층(104)은 예컨대, SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, BN, Si3N4, SiC(SiC-BeO), BeO, CeO, AlN와 같은 세라믹 (Ceramic) 계열일 수 있다. 상기 열 전도성 물질은 C (다이아몬드, CNT)의 성분 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(104) 내에는 Al, Cr, Si, Ti, Zn, Zr 중 적어도 하나를 갖는 산화물, 질화물, 불화물, 황화물과 같은 화합물들 중 적어도 하나가 첨가될 수 있다.
상기 버퍼층(104)은 절연성 재질로서, 열 전도층으로 기능하게 된다. 상기 버퍼층(104)은 상기 몸체(110)의 아래에 배치된 홈(102)에 배치되고, 상기 방열 부재(151)의 하면과 상기 제2패드(143)의 상면에 접촉된다. 이에 따라 상기 방열 부재(151)로부터 전도된 열을 상기 제2패드(143)로 전달해 주게 된다.
도 17는 제6실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 평면도이다.
도 17을 참조하면, 발광 소자 패키지는 제1전극(122) 및 제2전극(123)은 정 극성의 전원이 연결되고, 제3전극(125)는 부 극성의 전원이 연결될 수 있다. 상기 발광 다이오드(131)은 적어도 2개의 연결 부재(135,136)로 제2전극(123)과 제3전극(125)에 각각 연결될 수 있다. 상기 연결 부재(135,136)은 와이어를 포함한다.
상기 발광 다이오드(131)은 제1전극(122)과는 전기적으로 연결되지 않고, 물리적으로 접촉될 수 있다.
도 18은 제7실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 평면도이다.
도 18을 참조하면, 발광소자 패키지의 캐비티(111) 내에는 적어도 4개의 서브 캐비티(112,113,113A,113B)가 배치되며, 상기 적어도 4개의 서브 캐비티(112,113,113A,113B) 중 적어도 하나에는 보호 소자(133)가 배치될 수 있다. 여기서, 서브 캐비티(112,113,113A,113B) 중 적어도 2개에는 상기 발광 다이오드(131)가 복수개인 경우, 각 발광 다이오드(131)를 각각 보호하는 보호 소자가 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수의 서브 캐비티(112,113,113A,113B)는 상기 발광 다이오드(131)의 센터를 중심으로 서로 대칭되게 배치된다. 이에 따라 캐비티(111) 내에서의 방열에 의한 불균형을 개선할 수 있어, 몸체(110)의 뒤틀림을 방지할 수 있고, 결과적으로 발광 다이오드(131) 또는 와이어가 본딩 부분으로부터 분리되는 것을 최소화할 수 있다.
도 19는 실시 예에 따른 자외선 발광 다이오드(131)의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 발광 다이오드(131)는 수직형 전극 구조를 갖는 발광소자로서, 제1전극층(21), 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25), 제2 도전형 반도체층(27) 및 제2전극층(29)을 포함한다. 상기 발광 다이오드(131)은 수평형 전극 구조를 갖는 발광 소자로 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1전극층(21)은 전도성 지지 기판을 포함하거나, 패드로 기능할 수 있다. 상기 제1전극층(21)은 화합물 반도체가 성장되는 기판으로 사용될 수 있다.
상기 제1전극층(21) 위에는 III족-V족 질화물 반도체층이 형성되는 데, 반도체의 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이러한 장비로 한정하지는 않는다.
제1전극층(21) 위에는 제1 도전형 반도체층(23)이 배치되며, 상기 제1도전형 반도체층(23)은 2족-6족 또는 3족-5족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 제1도전형 반도체층(23)에는 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te 등에서 적어도 하나를 첨가될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(23) 내에는 소정 영역에 전류 확산(current spreading) 구조를 포함한다. 전류 확산 구조는 수직 방향으로의 전류 확산 속도보다 수평 방향으로의 전류 확산 속도가 높은 반도체층들을 포함한다. 상기 전류 확산 구조는 예컨대, 도펀트의 농도 또는 전도성의 차이를 가지는 복수의 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(23) 위에는 활성층(25)이 배치되며, 상기 활성층(25)은 단일 양자 우물 또는 다중 양자 우물(MQW) 구조로 형성될 수 있다. 활성층(25)의 장벽층/우물층의 주기는 GaN/InGaN, AlGaN/InGaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, AlGaN/GaN, 또는 InAlGaN/InAlGaN의 주기 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(23)과 활성층(25) 사이에는 제1 도전형 클래드층(도시하지 않음)이 형성될 수 있으며, 상기 제2도전형 반도체층(27)과 상기 활성층(25) 사이에는 제2도전형 클래드층(도시하지 않음)이 배치될 수 있다. 상기 각 도전형 클래드층은 상기 활성층(25)의 우물층의 에너지 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 갖는 화합물 반도체로 형성될 수 있다.
상기 활성층(25) 위에는 제2 도전형 반도체층(27)이 형성된다. 제2 도전형 반도체층(27)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. p형 반도체층은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba를 포함한다.
제2 도전형 반도체층(27) 내에는 소정 영역에 전류 확산(current spreading) 구조를 포함한다. 전류 확산 구조는 수직 방향으로의 전류 확산 속도보다 수평 방향으로의 전류 확산 속도가 높은 반도체층들을 포함한다.
또한, 제1 도전형 반도체층(23)은 p형 반도체층, 제2 도전형 반도체층(27)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 발광 구조물은 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. 이하, 실시 예의 설명을 위해 반도체층의 최상층은 제2 도전형 반도체층(27)을 그 예로 설명하기로 한다.
상기 제2도전형 반도체층(27) 위에는 제2전극층(29)이 배치된다. 상기 제2전극층(29)은 p측 패드 또는/및 전극층을 포함할 수 있다. 상기 전극층은 산화물 또는 질화물 계열의 투광층 예컨대, ITO(indium tin oxide), ITON(indium tin oxide nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(indium zinc oxide nitride), 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, NiO의 물질 중에서 선택되어 형성될 수 있다.
상기 제2전극층(29)은 전류를 확산시켜 줄 수 있는 전류 확산층으로 기능할 수 있다. 또한, 제2전극층(29)은 반사 전극층일 수 있으며, 반사 전극층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 제2 전극층(29)은 단층 또는 다층 구조의 금속층을 포함할 수 있다.
도 20은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 자외선 램프의 사시도이다.
도 20을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 모듈 기판(1532)과, 상기 모듈 기판(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다.
상기 모듈 기판(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 모듈 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 모듈 기판(1532) 상에는 상기 실시 예에 개시된 적어도 하나의 발광 소자 패키지(100)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(100) 각각은 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)을 포함할 수 있다. 상기 자외선 발광 다이오드는 245nm 내지 405nm대의 파장을 가지는 자외선 발광 다이오드일 수 있다. 즉, 280nm 내외의 단파장 자외선을 방출하거나, 365 또는 385nm의 장파장 자외선을 방출하는 발광 다이오드가 모두 적용될 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
실시 예는 자외선 발광 소자 패키지 내에서 제너 다이오드와 같은 보호소자를 구비하여 자외선 발광 다이오드를 보호할 수 있는 효과가 있다. 실시 예는 발광 소자 패키지의 캐비티 내에서 보호소자에 의한 광 효율 저하를 방지할 수 있고, 발광 소자 패키지에서 보호소자에 의한 지향각 왜곡을 개선시켜 줄 수 있다. 실시 예는 발광 소자 패키지 내에 방열 부재를 배치하여, 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 캐비티의 모서리 부분을 굴곡지게 함으로써, 습기 침투를 억제할 수 있는 효과가 있다. 실시 예는 245nm~405nm의 파장대의 자외선 발광 다이오드를 모두 적용할 수 있어 파장대별로 패키지를 별도로 제조하지 않아 범용 사용이 가능하다.
실시 예는 발광 소자 패키지에 있어서, 패키지의 몸체가 세라믹 재질인 경우, 몸체의 캐비티 내에 발광 다이오드에 대해 대칭적인 복수의 서브 캐비티로 인해, 세라믹 재질의 패키지 몸체 내에서의 열 팽창이 균일한 분포로 이루어질 수 있다. 이에 따라 세라믹 재질의 패키지에서의 열적 안정성은 개선될 수 있다. 실시 예는 자외선 발광 소자 패키지를 갖는 자외선 램프의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
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.
100: 발광소자 패키지, 110: 몸체, 111: 캐비티, 112,113: 서브 캐비티, 131: 발광 다이오드, 133: 보호 소자, 151,151A: 방열 부재, 161: 글라스 필름, 170: 몰딩 부재

Claims (20)

  1. 제1 방향으로 연장되는 제1 측벽과 제2 측벽, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되는 제3 측벽과 제4 측벽, 및 바닥부를 포함하고, 상기 제1 측벽의 내측면과 상기 제2 측벽의 내측면, 상기 제3 측벽의 내측면과 상기 제4 측벽의 내측면 및 상기 바닥부의 상면으로 구성되는 캐비티를 포함하는 몸체;
    상기 바닥부의 상면 상에 서로 이격되어 배치되는 제2전극, 제3전극 및 상기 제2전극과 상기 제3전극 사이에 배치되는 제1전극;
    상기 제1전극 상에 배치되며, 자외선 광을 방출하는 발광소자;
    상기 바닥부의 상면으로부터 상기 몸체의 하면을 향하여 상기 몸체의 일부 영역까지 배치되는 제1 방열부, 및 상기 제1 방열부와 상기 몸체 하면 사이에 배치되고, 상기 제1 방열부의 상기 제1 방향 또는 상기 제2 방향의 폭과 상이한 폭을 갖는 제2 방열부를 포함하는 방열 부재; 및
    상기 몸체의 하면에 서로 이격되어 배치되는 제1패드, 제3패드, 및 상기 제1패드와 상기 제3패드 사이에 배치되는 제2패드; 를 포함하고,
    상기 제2전극은 상기 제2 측벽에 인접하여 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 부, 및 상기 제4 측벽에 인접하여 배치되고 상기 제1 부에서 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 부를 포함하고,
    상기 제3전극은 상기 제1 측벽에 인접하여 배치되고 상기 제1 방향으로 연장되는 제3 부, 및 상기 제3 측벽에 인접하여 배치되고 상기 제3 부에서 상기 제2 방향으로 연장되는 제4 부를 포함하고,
    상기 제1전극은 상기 제2 부 및 상기 제4 부가 상기 제1 방향으로 중첩되는 영역에서 상기 발광소자가 배치되는 패드부, 및 상기 패드부에서 상기 제2 부와 상기 제3 부 사이의 측벽을 향하여 연장되는 연장부를 포함하고,
    상기 연장부는 상기 바닥부의 상면과 상기 몸체의 하면을 관통하여 배치되는 연결부재를 통해 상기 몸체 하면에 배치된 제1패드와 전기적으로 연결되고,
    상기 연결 부재는 상기 방열 부재와 서로 이격되고,
    상기 방열 부재, 상기 발광소자 및 상기 제2패드는 상기 바닥부의 상면에서 상기 몸체의 하면을 향하는 방향으로 중첩되고,
    상기 방열 부재와 상기 제2패드는 서로 이격된 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자는 상기 제1 측벽과 마주보는 제1측면, 상기 제2 측벽과 마주보는 제2측면, 상기 제3 측벽과 마주보는 제3측면 및 상기 제4 측벽과 마주보는 제4측면을 포함하고,
    상기 제2전극은 상기 캐비티의 제2 측면과 상기 제4 측면이 만나는 영역에 배치되는 제1 절곡부를 포함하고,
    상기 제1 부는 상기 제1 절곡부에서 상기 제2 측면을 따라 연장되고,
    상기 제2 부는 상기 제1 절곡부에서 상기 제4 측면을 따라 연장되고,
    상기 제3전극은 상기 캐비티의 제1 측면과 상기 제3 측면이 만나는 영역에 배치되는 제2 절곡부를 포함하고,
    상기 제3 부는 상기 제2 절곡부에서 상기 제1 측면을 따라 연장되고,
    상기 제4 부는 상기 제2 절곡부에서 상기 제3 측면을 따라 연장되고,
    상기 제1 절곡부 및 상기 제2 절곡부는 상기 제1 전극과 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향으로 각각 어긋나게 배치되는 발광소자 패키지.

  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극은 상기 캐비티의 중앙에 배치되는 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3전극과 이격 배치되는 제4 전극 및 제5 전극을 포함하고,
    상기 제4 전극 및 상기 제5 전극의 면적은 상기 제1 내지 제3전극의 면적보다 작은 발광소자 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캐비티의 상기 제3 측벽의 중심과 제4 측벽의 중심을 관통하는 가상선은 상기 제4 전극과 상기 제5 전극 사이에 배치되고,
    상기 가상선을 기준으로 상기 제4 전극의 형상과 상기 제5 전극의 형상은 대칭되는 발광소자 패키지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제4 전극 및 상기 제5 전극 중 적어도 하나와 전기적으로 연결되는 제너 다이오드를 포함하는 발광소자 패키지.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 캐비티는 제1 부의 내측면이 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 가상선, 상기 제2 부의 내측면이 상기 제2 방향으로 연장되는 제2 가상선, 상기 제3 부의 내측면이 연장되는 제3 가상선, 및 상기 제4 부의 내측면이 연장되는 제4 가상선으로 구성되는 사각형을 포함하고,
    상기 연장부는 상기 사각형의 외측으로 돌출되는 발광소자 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티는 투광 기판이 배치되는 단차부를 포함하는 발광소자 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방열 부재는 상기 제1전극과 접촉하고 상기 제2패드와 이격되는 발광소자 패키지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 방열부의 제1 방향 폭은 상기 제2 방열부의 제1 방향 폭보다 작은 발광소자 패키지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2패드의 제1방향 폭은 상기 제1패드 및 상기 제3패드의 제1 방향 폭보다 크고, 상기 제2패드의 제1 방향 폭보다 작은 발광소자 패키지.
  12. 상면과 하면, 및 상기 상면에서 상기 하면으로 오목한 캐비티를 포함하는 몸체;
    상기 캐비티의 바닥면 상에서 수평 방향으로 서로 이격되어 배치되는 제2전극, 제3전극 및 상기 제2전극과 상기 제3전극 사이에 배치되는 제1전극;
    상기 제1전극 상에 배치되는 발광소자;
    상기 캐비티의 바닥면에서 상기 몸체의 하면을 향하여 상기 몸체의 일부 영역까지 배치되고, 상기 수평 방향의 폭이 서로 다른 제1 방열부, 및 제2 방열부를 포함하는 방열부재; 및
    상기 몸체의 하면에 서로 이격되어 배치되는 제1패드, 제3패드 및 상기 제1패드와 상기 제3패드 사이에 배치되는 제2패드; 를 포함하고,
    상기 캐비티는 서로 다른 방향으로 연장되는 복수의 측벽을 포함하고,
    상기 제2전극 및 상기 제3전극은 상기 복수의 측벽 중 적어도 두 측벽을 따라서 각각 연장되어 배치되고,
    상기 제1전극은 상기 발광소자가 배치되는 패드부, 및 상기 패드부에서 상기 제2전극과 상기 제3전극 사이의 측벽을 향하여 연장되는 연장부를 포함하고,
    상기 연장부는 상기 캐비티의 바닥면과 상기 몸체의 하면을 관통하는 연결부재를 통해 상기 몸체 하면에 배치된 제1패드와 전기적으로 연결되고,
    상기 연결 부재는 상기 방열부재와 상기 수평 방향으로 이격되고,
    상기 방열부재, 발광소자, 및 상기 제2패드는 수직 방향으로 중첩되고,
    상기 수직 방향은 상기 수평 방향에 수직한 방향이고,
    상기 방열부재와 상기 제2패드는 상기 수직 방향으로 서로 이격된 발광소자 패키지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 캐비티는 바닥면에 배치되는 제1리세스 및 제2리세스를 포함하고,
    상기 제1리세스 및 제2리세스는 상기 수평 방향으로 중첩되지 않는 발광소자 패키지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 캐비티는
    서로 마주보는 제1내측면과 제2내측면,
    서로 마주보는 제3내측면 및 제4내측면, 및
    상기 제1내측면의 중심과 상기 제2내측면의 중심을 관통하는 제1가상선과 상기 제3내측면의 중심과 상기 제4내측면의 중심을 관통하는 제2가상선에 의해 구획되는 복수 개의 영역을 포함하고,
    상기 제2가상선은 상기 수평 방향과 평행하고,
    상기 복수 개의 영역은 상기 제1내측면과 상기 제4내측면을 포함하는 제1영역, 상기 제1내측면과 상기 제3내측면을 포함하는 제2영역, 상기 제3내측면과 상기 제2내측면을 포함하는 제3영역, 및 상기 제2내측면과 상기 제4내측면을 포함하는 제4영역을 포함하고,
    상기 제1리세스는 상기 제1영역에 배치되고,
    상기 제2리세스는 상기 제3영역에 배치되는 발광소자 패키지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1리세스에 배치되는 제4 전극 및 상기 제2리세스에 배치되는 제5 전극을 포함하고,
    상기 제2가상선을 기준으로 상기 제4 전극 및 상기 제5 전극의 형상은 대칭인 발광소자 패키지.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 제1영역 및 상기 제4영역에 배치되고,
    상기 제3전극은 상기 제2영역 및 상기 제3영역에 배치되는 발광소자 패키지.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 제1영역으로 돌출된 발광소자 패키지.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 제1리세스와 상기 제2전극 사이로 연장되는 발광소자 패키지.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 제1전극을 감싸도록 절곡되고,
    상기 제3전극은 상기 제1전극을 감싸도록 절곡되는 발광소자 패키지.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 발광소자와 상기 제2전극을 전기적으로 연결하는 제1 와이어, 및
    상기 제1리세스에 배치된 제너 다이오드와 상기 제3전극을 전기적으로 연결하는 제2 와이어를 포함하는 발광소자 패키지.
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