KR20180137841A - 반도체 소자 패키지 - Google Patents

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KR20180137841A KR1020170077624A KR20170077624A KR20180137841A KR 20180137841 A KR20180137841 A KR 20180137841A KR 1020170077624 A KR1020170077624 A KR 1020170077624A KR 20170077624 A KR20170077624 A KR 20170077624A KR 20180137841 A KR20180137841 A KR 20180137841A
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Abstract

본 발명에 따른 반도체소자패키지는 캐비티를 포함하는 반사 부재; 상기 캐비티 내에 배치되는 반도체 소자; 상기 반사 부재와 상기 반도체 소자의 측면 사이에 배치되는 투광부재; 및 상기 반도체 소자의 상면과 상기 투광부재 상면에 배치되는 파장변환층;을 포함하고, 상기 투광부재의 상면에 배치되는 파장변환층의 상면은 곡률부를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 반도체소자 패키지를 통해 반도체소자의 광추출효율을 향상시킬 수 있다.

Description

반도체 소자 패키지 {Semiconductor device package}
본 발명은 반도체 소자 패키지에 관한 것이다.
3-5족 또는 2-6족 등의 화합물 반도체 물질 이용한 발광다이오드(Lignt Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광물질을 이용하거나 색을 조절함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안정성, 환경 친화성의 장점을 가진다.
따라서, 반도체소자는 광통신 수단의 통신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL : Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광다이오드 백라이트, 형광등이나 백열전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 가스(Gas) 나 화재를 감지하는 센서, 의료용 기기 등 응용이 확대되고 있으며, 최근에는 반도체소자의 광속, 광추출효율 등을 개선하기 위한 반도체소자패키지의 구조에 대한 다양한 개발이 이루어지고 있다.
본 발명은 광속을 향상시킨 반도체소자패키지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 반도체소자패키지는 캐비티를 포함하는 반사 부재; 상기 캐비티 내에 배치되는 반도체 소자; 상기 반사 부재와 상기 반도체 소자의 측면 사이에 배치되는 투광부재; 및 상기 반도체 소자의 상면과 상기 투광부재 상면에 배치되는 파장변환층;을 포함하고, 상기 투광부재의 상면에 배치되는 파장변환층의 상면은 곡률부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 투광부재의 상면은 상기 파장변환층 상면의 곡률부에 대응하는 곡률을 가질 수 있다..
또한, 상기 투광부재 상면에 배치되는 파장변환층의 저면은 상기 투광부재 상면의 곡률에 대응하는 곡률을 가질 수 있다.
또한, 상기 파장변환층의 상면은 상기 반도체 소자의 상에 배치되는 제1 영역 및 상기 투광부재 상에 배치되는 제2 영역을 포함하고, 상기 제2영역의 폭은 0mm 초과 내지 4mm 이하일 수 있다.
또한, 상기 제2영역은 곡률부의 곡선에 근사한 원의 반지름인 곡률반지름을 포함하고, 상기 곡률반지름은 상기 제2영역의 수평방향 폭에 대비하여 0.5 이상 내지 1.75 이하일 수 있다.
또한, 상기 투광부재 상면이 포함하는 곡률부는 지지부재에 대하여 오목하거나 볼록한 곡률을 가질 수 있다.
또한, 상기 파장변환층이 포함하는 곡률부는 상기 투광부재 상면이 포함하는 곡률부와 같은 방향 및 같은 크기의 곡률을 가질 수 있다.
또한, 상기 반사부재는 상면과 저면 사이에 경사면, 상면과 경사면 사이에 단차부를 포함하고, 상기 단차부의 두께는 상기 파장변환층의 두께 대비 0.2 이상 내지 5.0 이하일 수 있다.
또한, 상기 반사부재의 경사면은 40도 이상 내지 50도 이하의 각도를 가질 수 있다.
또한, 상기 반도체소자는 지지부재 상에 배치되고, 상기 지지부재는 상기 반도체 소자 및 상기 반사부재와 접하는 영역을 포함하고,상기 반도체 소자와 지지부재가 접하는 영역과 상기 지지부재와 반사부재가 접하는 영역 사이의 이격 거리는 0mm 이상 내지 1mm 이하일 수 있다.
본 발명에 의한 반도체소자 패키지를 통해 반도체소자의 광추출효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명을 통해 반도체소자의 광속이 향상될 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 반도체소자패키지의 상면을 도시한 것이다.
도 2는 도 1에서 A-A'방향으로 절단한 제1실시예에 따른 반도체소자패키지의 단면을 도시한 것이다.
도 3은 제1실시예에 따른 반도체소자패키지의 파장변환층이 포함하는 제1영역 및 제2영역을 도시한 것이다.
도 4는 서로 다른 곡률반지름을 포함하는 제1실시예에 따른 반도체소자 패키지를 도시한 것이다.
도 5는 제1실시예에 따른 반도체소자패키지의 x-ray 사진이다.
도 6은 제2실시예에 따른 반도체소자의 상면을 도시한 것이다.
도 7은 도 4에서 I-I' 방향으로 절단한 제2실시예에 따른 반도체소자패키지의 단면을 도시한 것이다.
도 8은 실시예에 따른 광원 장치의 분해 사시도이다.
본 발명의 전술한 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 패턴들의 “상/위(On)” 에 또는 “하/아래(Under)” 에 형성된다는 기재는, 직접(directly) 또는 다른 층을 개재하여 형성되는 것을 모두 포함한다. 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
본 실시예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
특정 실시예에서 설명된 사항이 다른 실시예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
예를 들어, 특정 실시예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시예에서 구성 B 에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. “포함한다” 또는 “가진다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자. 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 제1실시예에 따른 반도체소자 패키지(100)의 상면도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1를 A-A'방향으로 절단한 제1실시예에 따른 반도체소자패키지의 단면도를 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 반도체소자패키지는 지지부재(10) 반도체소자(20), 투광부재(40), 반사부재(30) 및 파장변환층(50)을 포함할 수 있다.
지지부재(10)는 금속 또는 캐리어기판일 수 있다. 예를 들어, 상기 지지부재(10)는 Ti, Cr, Ni, Al, Pt, Au, W, Cu, Mo, Cu-W 또는 불순물이 주입된 반도체기판(예 ; Si, Ge, GaN, GaAS, ZnO, SiC, SiGe 등) 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
반도체소자(20)는 상기 지지부재(10) 상에 배치될 수 있다.
상기 반도체소자(20)는 발광소자, 수광소자 등 각종 전자소자를 포함할 수 있으며, 상기 발광소자는 UV 발광소자 또는 청색 발광소자 일 수 있다.
상기 발광소자는 전자와 정공이 재결합함으로써 빛을 방출하게 되고, 이 빛의 파장은 물질 고유의 에너지 밴드갭에 의해서 결정되며, 자외선 대역부터 가시광석 대역의 파장 범위 내에서 발광할 수 있다.
상기 반도체소자는 플립칩(flip chip)형태의 반도체일 수 있다.
상기 반사부재(30)는 반도체소자(20)의 측면광을 반사하며, 반사된 광은 다시 반도체소자(20)로 유입되거나 파장변환층(50)의 일면으로 출사될 수 있다.
상기 반사부재(30)는 에폭시 수지, 폴리이미드수지, 요소 수지 및 아크릴 수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 반사부재(30)는 반사물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어 상기 반사물질은 TiO2 또는 SiO2일 수 있다.
반사부재(30)는 캐비티(cavity)를 포함할 수 있고, 상기 캐비티(cavity) 내에 상기 반도체소자(20)가 배치될 수 있다.
상기 반사부재(30)는 상기 반도체소자(20)의 측면과 가까운 제1측면, 상기 제1측면과 마주보는 제2측면을 포함할 수 있다. 상기 제1측면 또는 상기 제2측면은 상기 지지부재(10)의 상면에 대해 경사면을 가질 수 있고, 투광부재(40)는 상기 제1측면과 상기 반도체소자(20)의 측면 사이에 배치될 수 있으며, 상기 제1측면의 경사면(S)에 대응되는 경사면(S)을 포함할 수 있다.
반사부재(30)가 포함하는 제1측면의 경사면(S)을 통해 반도체소자(20)의 측면에서 방출된 광이 반사되어 광 추출 효율이 증가할 수 있다.
상기 제1측면의 경사면의 각도(
Figure pat00001
)는 상기 지지부재(10)의 상면에 대하여 40도 이상 내지 50도 이하의 각도를 가질 수 있다.
상기 경사면의 각도(
Figure pat00002
)가 상기 지지부재(10) 상면에 대하여 각도가 40도 이상일 때, 상기 반도체소자(20)의 측면에서 방출되는 광이 제1측면의 경사면에서 발생하는 광의 굴절로 인해 투광부재(40)내에서 확산되고, 상기 확산된 광이 파장변환층(50)으로 입사되어, 상기 반도체소자패키지(100)의 광 출력면적에서 광 세기의 균일도를 향상시킬 수 있다.
상기 반도체소자(20)의 측면으로 방출되는 광은 반사부재(30)에서 반사되어 상기 반도체소자패키지(100)의 상면으로 방출될 수 있는데, 이 때 상기 반사부재(30)와 상기 반도체소자패키지의 상면 사이의 광 경로는 상기 경사면의 각도(
Figure pat00003
)에 의존할 수 있다. 따라서 광 경로를 단축하여 광이 흡수될 수 있는 확률을 낮추고, 상기 광 세기의 균일도를 확보하기 위해서 상기 경사면의 각도(
Figure pat00004
)는 상기 지지부재(10) 상면에 대하여 각도가 50도 이하일 수 있다.
상기 반사부재(30)는 상면과 상기 경사면(S) 사이에 단차부(60)를 포함할 수 있고, 상기 단차부(60)는 상기 파장변환층(50)의 가장자리에 배치되어, 상기 파장변환층(50)을 견고하게 고정할 수 있다.
상기 단차부의 두께(d)는 상기 파장변환층의 두께(I)의 0.2 이상 내지 5.0 이하의 두께를 가질 수 있다.
상기 단차부의 두께(d)가 0.2 이상일 경우, 상기 파장변환층(50)을 견고하게 고정할 수 있어, 상기 반도체소자패키지의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 반도체소자패키지의 신뢰성과 더불어 상기 반도체소자패키지의 공정수율을 확보하고, 상기 반도체 소자 패키지의 원가를 절감하기 위해 상기 단차부의 두께(d)는 5.0 이하일 수 있다.
상기 반사부재의 두께(H)는 상기 반도체소자(20)의 두께와 단차부(60)의 두께(d)의 합에 대응되는 두께일 수 있다.
반도체소자(20)의 두께와 단차부(60)의 높이(d)에 따라 상기 반사부재(40)의 두께는 조절될 수 있다.
상기 반사부재(30)의 두께는 80um 이상 내지 350um 이하일 수 있다.
상기 반사부재(30)의 두께가 80um 이상일 경우, 반도체소자(20)의 측면에서 방출된 광이 파장변환층(50)으로 충분히 반사되어 광추출효율을 확보할 수 있다. 광추출효율과 더불어, 반도체소자패키지의 공정마진을 확보하기 위해 상기 반사부재(40)의 두께는 350um 이하일 수 있다.
또한, 상기 반사부재(30)의 두께가 80um 이상 내지 350um 이하일 때 상기 제1 측면의 경사면이 상기 지지부재(10)의 상면과 이루는 각도(
Figure pat00005
를 조절할 수 있어 상기 반도체 소자 패키지의 광도를 향상시키고, 지향각을 자유롭게 제어할 수 있다.
투광부재(40)는 상기 반사부재(30)의 경사면과 상기 반도체소자(20)의 측면 사이에 배치될 수 있다.
상기 투광부재(40)는 상기 반도체소자(20)의 측면인 4면에 배치될 수 있고, 상기 반사부재(30)와 반도체 소자(20) 사이에 배치되어 상기 반도체 소자(20)를 둘러싸며 배치될 수 있다.
상기 투광부재(40)는 상기 반도체소자(20)의 굴절률과 다른 굴절률을 가질 수 있고, 상기 투광부재(40)의 굴절률은 상기 반도체소자(20)의 굴절률 이하의 굴절률을 가질 수 있다.
따라서 상기 반도체소자패키지에서 외부로 방출되는 광의 추출효율을 향상시킬 수 있다.
상기 투광부재(40)는 에폭시수지, 실리콘수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지 및 아크릴수지 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 투광부재(40)의 상면은 곡률부를 포함할 수 있고, 상기 곡률부는 상기 지지부재(10) 상면에 대하여 오목한 곡률을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 투광부재(40)의 곡률부의 곡률과 파장변환층(50)의 곡률부와 같은 곡률의 크기 및 같은 곡률의 방향을 가질 수 있다.
상기 투광부재(40)는 상기 반사부재(30)의 제1측면의 경사면(S)에 대응되는 경사면(S)을 포함할 수 있다,. 상기 투광부재의 경사면과 상기 반사부재 경사면은 서로 같은 것을 지칭할 수 있고, 상기 투광부재 경사면의 최저점(a)은 상기 반사부재 경사면의 최저점과 같을 수 있다.
상기 투광부재(40) 경사면의 최저점(a)은 상기 곡률부의 최저점(b)과 대비하여 반도체소자(20) 측면과 가까울수록 상기 반도체소자(20)의 측면에서 방출되는 광이 반사부재(30)에서 반사되는 광 경로가 단축되어 광손실이 발생할 수 있는 경로가 단축될 수 있다. 따라서 더 많은 광이 반도체소자(20)의 일면으로 반사될 수 있으므로 광 추출특성을 확보할 수 있고, 상기 투광부재 경사면의 최저점(a)이 상기 곡률부의 최저점(b)과 대비하여 반도체소자(20)의 반대방향으로 멀어질수록 상기 투광부재(40)를 배치하는 공정마진을 확보할 수 있다.
또한, 상기 투광부재(40) 경사면의 최저점(a)은 상기 곡률부의 최저점(b)와 대비하여 반도체소자(20) 측면과 가까울수록 광추출특성을 확보함과 동시에 상기 투광부재(40) 경사면의 각도에 따라 광세기의 균일도를 확보할 수 있고, 상기 투광부재(40) 경사면의 최저점(a)은 상기 곡률부의 최저점(b)와 대비하여 반도체소자(20) 반대방향으로 멀어질수록 상기 투광부재(40)를 배치하는 공정마진을 확보함과 동시에 상기 투광부재(40) 경사면의 각도에 따라 광 세기의 균일도를 확보할 수 있다.
한편, 상기 지지부재(10)는 상기 반도체소자 및 상기 반사부재(30)와 접하는 영역을 포함하고, 상기 반도체소자와 지지부재(10)가 접하는 영역과 상기 지지부재(10)와 반사부재(30)가 접하는 영역 사이의 이격 거리(l)는 0mm 이상 내지 1mm 이하일 수 있다.
상기 이격 거리(l)가 0mm 이상인 경우 반도체소자(20)의 측면광이 투광부재(40)로 입사되는 광량이 증가하여 반도체소자(20)의 광학적 특성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 반도체소자(20)의 광학적 특성뿐 만 아니라 상기 투광부재(40)를 배치하는 공정의 수율을 확보하기 위해 상기 이격 거리(l)는 1mm 이하일 수 있다.
이에 그치지 않고, 상기 반도체소자와 지지부재(10)가 접하는 영역과 상기 지지부재(10)와 반사부재(30)가 접하는 영역 사이의 이격 거리(l)를 통해 상기 투광부재 경사면의 최저점(a)은 상기 곡률부의 최저점(b)과 대비하여 반도체소자의 방향 또는 반대방향으로 배치될 수 있고, 이에 따라 이격거리(l)를 통한 효과뿐만 아니라 반도체소자패키지의 광추출특성 및 투광부재 배치 공정의 마진을 확보할 수 있다.
파장변환층(50)은 상기 반도체소자(20)의 상면 및 투광부재(40)의 상면에 배치되며, 파장변환물질을 포함할 수 있다.
상기 파장변환층(50)은 반도체소자(20)에서 상기 파장변환층(50)으로 입사된 광이 외부로 방출되는 경우 상기 파장변환층(50)에서 외부로 방출되는 광의 파장을 변환할 수 있다.
상기 파장변환층(50)은 파장변환물질이 함유된 고분자 수지로 이루어질 수 있다.
상기 고분자 수지는 투과성 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지, 요소 수지 및 아크릴 수지 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 파장변환물질은 형광체일 수 있다. 상기 파장변환물질은 황화물계, 산화물계 또는 질화물계 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 상기 형광체는 사용자가 원하는 색을 구현하기 위해 다양하게 선택될 수 있다.
예를 들어, 반도체소자(20)가 자외선 파장대의 광을 방출하는 경우 형광체는 녹색 형광체, 청색 형광체 및 적색 형광체가 선정될 수 있다. 반도체소자(20)가 청색 파장 대의 광을 방출하는 경우 형광체는 황색형광체 또는 적색형광체 및 녹색형광체의 조합 또는 황색형광체, 적색형광체 및 녹색형광체의 조합이 선정될 수 있다.
상기 파장변환층(50)의 두께(I)는 30um 이상 내지 200um 이하 일 수 있다.
상기 파장변환층(50)의 두께(I)가 30um 이상일 경우, 상기 파장변환층(50)으로 입사된 광이 외부로 방출될 때 입사된 광의 파장을 변환할 수 있으므로, 광변환율을 확보할 수 있다.
또한, 상기 파장변환층(50)의 두께(I)가 200um 이하일 경우, 광변환율과 더불어 반도체소자패키지의 공정시간을 확보할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 파장변환층(50)은 상기 반도체의 상면에 배치된 제1영역(50b) 및 곡률부가 배치된 제2영역(50a)을 포함할 수 있다.
상기 제2영역(50a)의 곡률 방향은 지지부재(10)에 대해서 오목하거나 볼록할 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
상기 제2영역(50a)은 투광부재(40) 상면에 배치될 수 있고, 상기 제2영역(50a)의 곡률 방향은 지지부재(10)에 대하여 오목하거나 볼록할 수 있으며, 상기 투광부재(40) 상면이 포함하는 곡률부의 곡률 방향 및 곡률의 크기가 동일할 수 있다.
상기 제2영역(50a)은 지지부재(10)에 대해서 오목한 곡률부를 예를 들어 설명하나 이에 한정되지는 않는다.
상기 제2영역(50a)의 수평방향 폭(W)은 0mm 초과 내지 4mm 이하일 수 있다.
상기 제2영역의 수평방향 폭(W)이 0mm 초과일 때 상기 제2영역(50a)은 곡률을 포함할 수 있고, 상기 반도체소자패키지의 광속특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제2영역의 수평방향의 폭(W)이 4mm 이하일 때 반도체소자패키지의 광속특성과 더불어 반도체소자패키지의 공정 수율을 확보할 수 있다.
상기 반도체 소자(20)의 모서리, 상기 반도체 소자의 모서리와 마주보는 반사부재의 모서리 사이에서 상기 반도체 소자의 모서리와 상기 투광부재(40)의 모서리가 중첩되는 등간격 영역(30-2)에서는 상기 수평방향의 폭(W)이 균일하도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 반도체 소자(20)의 일 모서리와 다른 모서리가 만나는 반도체 소자(20)의 외곽부, 상기 반도체 소자(20)의 외곽부와 마주보며 상기 투광부재(40)의 일 모서리와 다른 모서리가 만나는 투광부재(40)의 외곽부 사이의 비등간격 영역(30-1)에서는 상기 수평방향의 폭(W)이 균일하지 않게 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체소자(20)가 사각형 형태이고, 상기 투광부재(40)가 상기 반도체 소자(20)를 둘러싸는 구조로 배치될 때, 상기 반도체소자(20)의 모서리가 만나는 지점과 상기 투광부재(40)의 모서리가 만나는 지점의 거리는 상기 제2영역의 수평방향의 폭(W)보다 클 수 있다. 따라서, 상기 반도체 소자 패키지의 지향각을 제어하기 용이할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제2영역(50a)은 곡선의 굽은 정도를 나타내는 값인 곡률, 곡률과 역수 관계인 곡률 반지름(r)을 포함한다. 다시 말해, 곡선에 가장 근사한 원의 반지름을 곡률 반지름(r)이라고 한다. 상기 곡률 반지름(r)은 상기 반도체 소자 패키지의 모서리와 평행한 수평방향에서 상기 제2영역의 수평방향의 폭(W)이 상기 범위 내에서 정의되었을 때, 상기 제1영역(50b)과 상기 제2영역(50b)이 접하는 상기 제1영역(50b) 상면의 모서리, 상기 제2 영역(50b)과 접하는 상기 반사부재(30) 상면의 모서리 및 상기 평탄한 제1 영역(50b)의 상면에서 상기 수평방향과 수직 방향인 지지부재(10)에서 반도체소자(20)의 방향으로 가장 거리가 긴 상기 제2 영역(50b) 상면의 지점을 연결하여 구현되는 원의 반지름일 수 있다.
도 4(a)는 작은 곡률을 포함하는 제1실시예에 따른 반도체소자패키지의 단면을 도시한 것이고, 도4(b)는 큰 곡률을 갖는 제1실시예에 따른 반도체소자패키지의 단면을 도시한 것이다.
도 4(a)과 도4(b)를 비교하면, 제2영역(50a)의 곡률이 클수록 곡선에 근사한 원의 크기가 작으므로, 곡률 반지름(r)은 감소하고, 제2영역(50a)의 곡률이 작을수록 곡선에 근사한 원의 크기가 커지므로 곡률 반지름(r)은 증가한다.
본 발명에 따른 상기 곡률 반지름(r)은 상기 제2영역(50a) 수평방향의 폭(W)에 대비하여 0.5 이상 내지 1.75 이하일 수 있다.
(r/W) 상대광속(%)
0.40 102.7%
0.50 102.5%
1.20 101.2%
1.75 101.1%
1.80 100.2%
표 1은 곡률을 포함하지 않는 반도체소자패키지의 상대광속을 100%를 기준으로 제2영역의 수평방향 폭(W) 대비 곡률 반지름(r)에 따른 상대광속을 나타낸 것이다.
상기 표 1을 참조하면, 상기 제2영역 수평방향 폭(W) 대비 곡률반지름(r)이 0.5 이하일 경우, 곡률은 곡률반지름(r)과 역수관계를 가지므로, 곡률반지름(r)이 감소할수록 곡률은 증가하여 상대광속은 향상되지만, 상기 파장변환층(50)의 곡률부와 반사부재(30)의 경사면(S)이 접할 수 있다. 이를 방지하기 위해 상기 제2영역 수평방향 폭(W) 대비 곡률반지름(r)은 0.5 이상이어야 하며, 이를 통해 반도체소자패키지의 광속특성과 더불어 광추출특성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 제2영역(50a) 수평방향의 폭(W) 대비 곡률반지름(r)이 1.75 이하일 경우, 상기 곡률반지름(r)이 감소할수록 곡률은 증가되어, 파장변환층(50) 면적이 넓어지게 되므로, 반도체소자패키지의 상대광속이 향상되어, 광속특성을 확보할 수 있다.
도 5는 제1실시예에 따른 반도체소자패키지의 x-ray 사진으로, 도 2를 참조하여 상술한 구성이 x-ray 상으로도 확연하게 구별되는 것을 확인할 수 있다.
실시예에 따른 반도체소자패키지 상에 몰딩부재를 도포한 모습으로, 제품에 적용될 때는 도 5에 도시된 모양으로 적용되나 이에 한정되지는 않는다.
특히 파장변환층(50)이 포함하는 곡률부를 육안으로 확인할 수 있다.
도 6은 제2실시예에 따른 반도체소자패키지의 상면도이고, 도 7은 도 6을 I-I' 방향으로 절단한 제2실시예에 따른 반도체소자패키지의 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제2실시예에 따른 반도체소자패키지는 지지부재(10)에 대하여 볼록한 곡률을 갖는 영역을 포함하는 파장변환층(50)이 배치된 반도체소자패키지를 도시한 것이다.
제2실시예에 따른 반도체소자패키지는 지지부재(10), 반도체소자(20), 투광부재(40), 반사부재(30) 및 파장변환층(50)을 포함할 수 있고, 제1실시예에 따른 반도체소자패키지와 대응되는 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 파장변환층(50)은 지지부재(10)에 대하여 볼록한 곡률을 갖는 제2영역(50b)를 포함할 수 있다.
제2실시예에 따른 반도체소자패키지는 상기 제1실시예에 따른 반도체소자패키지와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 상기 제2영역(50b)의 곡률의 방향은 설계자의 의도에 따라 지지부재(10)에 대하여 오목하거나 볼록할 수 있다.
한편, 이상에서 설명된 실시 예에 따른 반도체소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이될 수 있고, 반도체소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 반도체소자 패키지를 포함하는 광원 장치로 구현될 수 있다.
또한, 광원 장치는 기판과 실시 예에 따른 반도체소자 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, 광원 장치는, 램프, 헤드 램프, 또는 가로등을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 광원 장치는 출력되는 광이 필요한 제품에 다양하게 적용될 수 있다.
또한, 광원 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 위에 배치되는 반사판과, 광을 방출하며 반도체 소자를 포함하는 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.
광원 장치의 또 다른 예로, 헤드 램프는 기판 상에 배치되는 반도체소자 패키지를 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.
한편, 도 8은 실시 예에 따른 광원 장치의 분해 사시도이다.
실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 반도체소자 패키지를 포함할 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다. 상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홈(2310)들을 갖는다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홈(2719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다.
상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다. 상기 내부 케이스(2700)는 내부에 상기 전원 제공부(2600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 상기 전원 제공부(2600)가 상기 내부 케이스(2700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 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 실시 예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시 예를 한정하는 것이 아니며, 실시 예가 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 특허청구범위에서 설정하는 실시 예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 지지부재
20 : 반도체소자
30 : 반사부재
40 : 투광부재
50 : 파장변환층

Claims (10)

  1. 캐비티를 포함하는 반사 부재;
    상기 캐비티 내에 배치되는 반도체 소자;
    상기 반사 부재와 상기 반도체 소자의 측면 사이에 배치되는 투광부재; 및
    상기 반도체 소자의 상면과 상기 투광부재 상면에 배치되는 파장변환층;을 포함하고,
    상기 투광부재의 상면에 배치되는 파장변환층의 상면은 곡률부를 포함하는 반도체소자패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투광부재의 상면은 상기 파장변환층 상면의 곡률부에 대응하는 곡률을 갖는 반도체 소자 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투광부재 상면에 배치되는 파장변환층의 저면은 상기 투광부재 상면의 곡률에 대응하는 곡률을 갖는 반도체소자 패키지
  4. 제1항에 있어서,
    상기 파장변환층의 상면은 상기 반도체 소자의 상에 배치되는 제1 영역 및 상기 투광부재 상에 배치되는 제2 영역을 포함하고,
    상기 제2영역의 폭은 0mm 초과 내지 4mm 이하인 반도체소자 패키지
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2영역은 곡률부의 곡선에 근사한 원의 반지름인 곡률반지름을 포함하고,
    상기 곡률반지름은 상기 제2영역의 수평방향 폭에 대비하여 0.5 이상 내지 1.75 이하인 반도체소자패키지
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투광부재 상면이 포함하는 곡률부는 지지부재에 대하여 오목하거나 볼록한 곡률을 갖는 반도체소자패키지
  7. 제1항에 있어서,
    상기 파장변환층이 포함하는 곡률부는 상기 투광부재 상면이 포함하는 곡률부와 같은 방향 및 같은 크기의 곡률을 갖는 반도체소자패키지
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반사부재는 상면과 저면 사이에 경사면, 상면과 경사면 사이에 단차부를 포함하고, 상기 단차부의 두께는 상기 파장변환층의 두께 대비 0.2 이상 내지 5.0 이하인 반도체소자패키지
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반사부재의 경사면은 40도 이상 내지 50도 이하의 각도를 갖는 반도체소자패키지
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반도체소자는 지지부재 상에 배치되고,
    상기 지지부재는 상기 반도체 소자 및 상기 반사부재와 접하는 영역을 포함하고,
    상기 반도체 소자와 지지부재가 접하는 영역과 상기 지지부재와 반사부재가 접하는 영역 사이의 이격 거리는 0mm 이상 내지 1mm 이하인 반도체소자패키지.
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