KR20190066519A - 발광소자 패키지 및 광원 장치 - Google Patents
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Abstract
실시 예에 개시된 발광소자 패키지는, 제1관통홀을 갖는 제1프레임; 제1관통홀을 갖고 상기 제1프레임과 제1방향으로 이격된 제2프레임; 상기 제1 및 제2프레임 사이에 배치된 몸체; 및 상기 제1 및 제2프레임 상에 배치된 발광 소자를 포함하고, 상기 제1 및 제2관통홀은 하면의 면적이 상면의 면적보다 크며, 상기 제1관통홀의 상면의 중심과 하면의 중심은 수직 방향으로 서로 어긋나며, 상기 제2관통홀의 상면의 중심과 하면의 중심은 수직 방향으로 서로 어긋날 수 있다.
Description
발명의 실시 예는 발광 소자 패키지, 발광소자 패키지 제조방법, 및 이를 갖는 광원 장치에 관한 것이다.
발명의 실시 예는 반도체 소자 패키지, 반도체 소자 패키지 제조방법, 및 이를 갖는 광원 장치에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.
특히, 3족-5족 또는 2족-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 파장 대역의 빛을 구현할 수 있는 장점이 있다. 또한, 3족-5족 또는 2족-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광원도 구현이 가능하다. 이러한 발광소자는, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.
뿐만 아니라, 광검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 3족-5족 또는 2족-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한, 이와 같은 수광 소자는 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용될 수 있다.
따라서, 반도체 소자는 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 가스(Gas)나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다. 또한, 반도체 소자는 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다.
발광소자(Light Emitting Device)는 예로서 주기율표상에서 3족-5족 원소 또는 2족-6족 원소를 이용하여 전기에너지가 빛 에너지로 변환되는 특성의 p-n 접합 다이오드로 제공될 수 있고, 화합물 반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 파장 구현이 가능하다.
예를 들어, 질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭 넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색(Blue) 발광소자, 녹색(Green) 발광소자, 자외선(UV) 발광소자, 적색(RED) 발광소자 등은 상용화되어 널리 사용되고 있다.
예를 들어, 자외선 발광소자의 경우, 200nm~400nm의 파장대에 분포되어 있는 빛을 발생하는 발광 다이오드로서, 상기 파장대역에서, 단파장의 경우, 살균, 정화 등에 사용되며, 장파장의 경우 노광기 또는 경화기 등에 사용될 수 있다.
자외선은 파장이 긴 순서대로 UV-A(315nm~400nm), UV-B(280nm~315nm), UV-C (200nm~280nm) 세 가지로 나뉠 수 있다. UV-A(315nm~400nm) 영역은 산업용 UV 경화, 인쇄 잉크 경화, 노광기, 위폐 감별, 광촉매 살균, 특수조명(수족관/농업용 등) 등의 다양한 분야에 응용되고 있고, UV-B(280nm~315nm) 영역은 의료용으로 사용되며, UV-C(200nm~280nm) 영역은 공기 정화, 정수, 살균 제품 등에 적용되고 있다.
한편, 고 출력을 제공할 수 있는 반도체 소자가 요청됨에 따라 고 전원을 인가하여 출력을 높일 수 있는 반도체 소자에 대한 연구가 진행되고 있다.
또한, 반도체 소자 패키지에 있어, 반도체 소자의 광 추출 효율을 향상시키고, 패키지 단에서의 광도를 향상시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다. 또한, 반도체 소자 패키지에 있어, 패키지 전극과 반도체 소자 간의 본딩 결합력을 향상시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다.
또한, 반도체 소자 패키지에 있어, 공정 효율 향상 및 구조 변경을 통하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 방안에 대한 연구가 진행되고 있다.
발명의 실시 예는 반도체 소자 또는 복수의 발광소자의 하부에 프레임의 관통 홀을 갖는 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 소자와 중첩되는 영역에 배치된 프레임의 관통 홀이 비대칭 형상을 갖는 반도체 소자 패키지 또는 발광 소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 소자의 본딩부와 중첩되는 영역에 배치된 프레임의 관통 홀이 비대칭 형상을 갖는 반도체 소자 패키지 또는 발광 소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 소자와 중첩되는 영역에 배치된 프레임의 관통 홀의 하부 형상이 비 대칭 형상을 갖는 반도체 소자 패키지 또는 발광 소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 소자와 중첩되는 영역에 배치된 프레임의 관통 홀에 도전부 및 발광 소자의 도전돌기 중 적어도 하나 또는 모두가 배치된 반도체 소자 패키지 또는 발광 소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 프레임의 관통 홀에 삽입되는 도전돌기 또는 도전성 기둥을 갖는 소자가 배치된 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 프레임의 관통 홀에 관통되는 도전돌기 또는 도전성 기둥을 갖는 소자가 배치된 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 프레임의 관통 홀에 삽입되는 도전돌기 또는 도전 기둥을 갖는 소자와 상기 관통 홀에 수지가 결합된 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 프레임 상에 하나 또는 복수의 소자가 배치된 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 서로 이격된 프레임 상에 서로 이격된 복수의 반도체 소자 또는 복수의 발광소자가 도전부와 연결되는 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 서로 이격된 프레임 각각이 적어도 하나의 관통홀을 구비하고 반도체 소자 또는 발광소자와 중첩된 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 서로 이격된 프레임 각각이 적어도 하나의 관통홀 및 상기 관통홀에 도전부 또는 도전돌기를 구비하여, 각 소자의 본딩부와 프레임 간의 접착력이 개선된 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공한다.
발명의 실시 예는 프레임의 관통홀과 대면하는 반도체 소자 또는 발광소자의 본딩부가 도전부 또는 도전돌기와 전기적으로 연결되는 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공한다.
발명의 실시 예는 서로 이격된 프레임들 사이의 몸체에 하나 또는 복수의 리세스를 갖고, 반도체 소자 또는 발광소자와 중첩되는 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 서로 이격된 프레임들 사이의 몸체에 하나 또는 복수의 리세스를 갖고, 상기 리세스에 제1수지를 배치하여 반도체 소자 또는 발광소자와 접착되는 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 서로 이격된 프레임들 사이의 몸체와 반도체 소자 또는 발광소자 사이에 접착되는 제1수지를 배치한 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 몸체에 복수의 관통홀을 배치하고, 상기 몸체의 관통홀에 금속 연결부를 배치하여, 상기 소자를 관통홀을 통해 연결한 발광소자 패키지 또는 반도체 소자 패키지를 제공한다.
발명의 실시 예는 몸체의 하부 및 상기 관통홀에 서로 이격된 복수의 금속 연결부를 배치하여, 상기 관통홀 상에 소자를 배치한 발광소자 패키지 또는 반도체 소자 패키지를 제공한다.
발명의 실시 예는 몸체에 복수의 관통홀 및 몸체 상에 하나 또는 복수의 리세스를 배치하여, 소자를 제1수지로 접착시켜 줄 수 있는 발광소자 패키지 또는 반도체 소자 패키지를 제공한다.
발명의 실시 예는 몸체 하부에 서로 분리된 복수를 금속 연결부를 몸체의 관통홀로 연장하고, 복수의 소자를 상기 각 관통홀에 배치할 수 있는 발광소자 패키지 또는 반도체 소자 패키지를 제공한다.
발명의 실시 예는 복수의 발광 소자를 직렬 또는 병렬로 연결되는 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공한다.
발명의 실시 예는 광 추출 효율 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 공정 효율을 향상시키고 새로운 패키지 구조를 제시하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예는 반도체 소자 패키지가 기판 등에 재 본딩되는 과정에서 반도체 소자 패키지의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 제1관통홀을 갖는 제1프레임; 제1관통홀을 갖고 상기 제1프레임과 제1방향으로 이격된 제2프레임; 상기 제1 및 제2프레임 사이에 배치된 몸체; 상기 제1 및 제2프레임 상에 배치된 발광 소자를 포함하고, 상기 제1 및 제2관통홀은 하면의 면적이 상면의 면적보다 크며, 상기 제1관통홀의 상면의 중심과 하면의 중심은 수직 방향으로 서로 어긋나며, 상기 제2관통홀의 상면의 중심과 하면의 중심은 수직 방향으로 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1관통홀의 하면의 폭은 제1방향으로 상기 제1관통홀의 상면의 폭보다 넓으며, 상기 제2관통홀의 하면의 폭은 제1방향으로 상기 제2관통홀의 상면의 폭보다 넓을 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1관통홀의 하면의 폭은 제2방향으로 상기 제1관통홀의 상면의 폭보다 넓으며, 상기 제2관통홀의 하면의 폭은 제2방향으로 상기 제2관통홀의 상면의 폭보다 넓을 수 있다
발명의 실시 예에 의하면, 상기 발광 소자는 제1방향의 길이가 제2방향의 길이보다 길 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제 1 및 제2관통홀의 하면의 중심은 상기 제1 및 제2관통홀의 상면의 중심보다 상기 몸체로부터 더 이격될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1관통홀의 하면의 중심은 상기 제1관통홀의 상면의 중심을 기준으로 상기 제2프레임으로부터 멀어지는 방향으로 이격되며, 상기 제2관통홀의 하면의 중심은 상기 제2관통홀의 상면의 중심을 기준으로 상기 제1프레임으로부터 멀어지는 방향으로 이격될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 몸체는 상부에 적어도 하나의 리세스 및 상기 리세스에 제1수지가 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2관통홀에 도전부가 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 발광소자는 상기 제1 및 제2관통홀에 배치된 도전돌기를 포함하며, 상기 도전돌기는 상기 도전부와 접촉될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 발광소자의 하부 둘레에 제2수지가 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2관통홀에 제3수지 또는 도전부가 배치되며, 상기 발광 소자는 상기 제1,2관통홀에 배치된 도전돌기를 포함할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 도전돌기는 상기 제1,2관통홀을 통해 상기 프레임의 하면에 노출될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 도전돌기는 상기 제1,2프레임의 두께보다 큰 두께를 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 리세스는 상기 발광 소자와 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 리세스는 상기 발광 소자와 수직 방향으로 중첩되는 내측부와, 상기 발광소자로부터 외측 방향으로 연장된 외측부를 가질 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 리세스는 복수로 배치되며, 상기 리세스의 깊이는 상기 관통홀의 깊이보다 작을 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 또는 제2프레임으로부터 이격된 제3프레임을 포함하며, 상기 발광소자는 복수개가 상기 제1 내지 제3프레임에 배치되며, 서로 직렬로 연결될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 복수의 프레임; 상기 복수의 프레임 각각에 배치된 복수의 관통홀; 상기 복수의 프레임 사이에 배치된 몸체; 상기 복수의 프레임과 상기 몸체 상에 배치된 발광 소자; 및 상기 복수의 프레임의 상면, 상기 몸체의 상면 및 상기 관통홀에 배치된 수지를 포함하며, 상기 발광 소자는 하부에 상기 복수의 관통홀 각각으로 관통되는 복수의 도전돌기를 포함하며, 상기 복수의 도전돌기는 상기 복수의 프레임의 바닥에 노출되며, 상기 복수의 도전돌기는 금속 재질의 기둥 형상을 가지며, 상기 복수의 도전돌기는 상기 프레임의 두께 이상의 높이를 가지며, 상기 복수의 관통홀 각각은 상면의 중심과 하면의 중심은 수직 방향으로 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
실시 예에 따른 광원 장치는, 회로 기판; 및 상기 회로 기판에 하나 또는 복수의 발광 소자 패키지가 배치될 수 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법에 의하면, 반도체 소자 또는 발광소자의 본딩부들과 대면하는 프레임의 관통홀에 도전부를 제공하여, 본딩부의 접착력 및 전기 전도성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법에 의하면, 반도체 소자 또는 발광소자의 본딩부 하부에 돌출된 기둥 형상의 도전돌기를 프레임의 관통홀에 배치하여, 플립 칩의 본딩부의 접착력 및 전기 전도성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법에 의하면, 프레임의 관통홀에 반도체 소자 또는 발광소자의 본딩부 하부에 돌출된 기둥 형상의 도전돌기와 수지를 배치하여, 플립 칩의 도전돌기의 접착력 및 전기 전도성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법에 의하면, 반도체 소자 또는 발광소자의 본딩부들과 대면하는 프레임의 관통 홀이 하부 형상이 비 대칭 형상으로 제공되어, 본딩부의 접착력 및 전기 전도성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법에 의하면, 반도체 소자 또는 발광소자와 몸체 사이에 접착을 위한 제1수지를 배치하여 발광 소자의 접착력 및 지지력을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법에 의하면, 반도체 소자 또는 발광소자와 대면하는 몸체의 리세스에 제1수지를 배치하여, 발광 소자의 접착력 및 지지력을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법에 의하면, 복수의 반도체 소자 또는 발광 소자 내에 하나 또는 복수의 발광 셀을 배치하여, 고 전압 패키지를 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법에 의하면, 복수의 반도체 소자 또는 발광 소자를 직렬로 연결하여 고 전압 패키지를 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법에 의하면, 복수의 반도체 소자 또는 복수의 발광소자를 프레임 또는 도전부로 선택적으로 연결하여, 패키지의 구동 전압의 전환이 가능할 수 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법에 의하면, 광 추출 효율 및 전기적 특성과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 패키지 제조방법에 의하면, 공정 효율을 향상시키고 새로운 패키지 구조를 제시하여 제조 단가를 줄이고 제조 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지는 반사율이 높은 몸체를 제공함으로써, 반사체가 변색되지 않도록 방지할 수 있어 반도체 소자 패키지의 신뢰성을 개선할 수 있는 장점이 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 및 반도체 소자 제조방법에 의하면, 반도체 소자 패키지가 기판 등에 재 본딩되는 과정에서 반도체 소자 패키지의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 발명의 제1실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 평면도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 저면도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자 패키지의 G-G측 단면도이다.
도 4는 도 3의 발광 소자 패키지의 프레임의 관통 홀에 도전부가 배치된 예이다.
도 5는 도 4의 발광 소자 패키지에서 발광 소자의 일부가 관통 홀에 삽입된 예를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 발명의 실시 예에 따른 프레임의 관통 홀의 상세 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 발명의 실시 예에 따른 프레임의 저면에서 관통 홀의 형상을 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 도 10의 관통 홀의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 9에서 다층 구조의 프레임 내의 관통 홀에 배치된 상세 구조를 설명한 도면이다.
도 14는 발명의 비교 예로서, (a)는 프레임에 대칭형 관통 홀이 형성된 경우와, (b)는 프레임에 대칭형 관통 홀에 발광 소자의 도전돌기가 결합될 때의 예를 설명한 도면이다.
도 15는 도 9의 프레임의 관통 홀의 다른 예이다.
도 16은 발명의 실시 예에 따른 프레임의 관통 홀 형성 예를 나타낸 도면이다.
도 17 및 도 18은 발명의 실시 예에 따른 프레임의 관통 홀의 다른 형태를 나타낸 도면이다.
도 19는 발명의 제2실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이다.
도 20은 도 19의 발광소자 패키지에서 발광 소자를 제외한 평면도이다.
도 21은 도 19의 발광 소자 패키지의 A-A'측 단면도이다.
도 22는 도 19의 발광 소자 패키지의 A-B측 단면도이다.
도 23은 도 19의 발광 소자 패키지의 C-C'측 단면도이다.
도 24는 도 19의 발광 소자 패키지의 D-D'측 단면도이다.
도 25는 도 22의 발광 소자 패키지의 변형 예이다.
도 26은 제2실시 예의 다른 예로서, 도 21의 발광 소자 패키지에 배치된 프레임의 상세 예이다.
도 27는 도 23의 발광 소자 패키지가 회로 기판에 배치된 광원 장치의 예이다.
도 28은 도 19의 발광 소자 패키지에 배치된 프레임의 관통홀, 몸체의 리세스와 발광 소자의 본딩부 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 29는 도 28에서 몸체와 발광 소자 사이에 제1수지가 배치된 예를 나타낸 도면이다.
도 30은 발명의 실시 예에 따른 발광 소자 패키지에서 몸체의 리세스의 변형 예이다.
도 31은 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 평면도이다.
도 32의 (a)(b)는 도 31의 발광 소자 패키지의 프레임의 정면도 및 배면도이다.
도 33은 도 31의 발광 소자 패키지에서 제1발광 소자와 리세스를 지나는 측 단면도이다.
도 34는 도 31의 발광 소자 패키지에서 제2프레임의 연결 프레임부를 경유한 측 단면도이다.
도 35는 도 34의 발광 소자 패키지를 갖는 광원 장치의 예이다.
도 36의 (a)는 도 34의 (b)와 같은 프레임의 예이며, (b)는 도 35의 회로 기판의 패드의 예이다.
도 37은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 측 단면도이다.
도 38은 도 37의 발광 소자 패키지의 제1변형 예이다.
도 39는 도 37의 발광 소자 패키지의 제2변형 예이다.
도 40은 도 37의 발광 소자 패키지의 제3변형 예이다.
도 41은 도 40의 발광 소자 패키지를 갖는 광원 장치의 예이다.
도 42는 도 36의 설명에 있어서, 비교 예1,2에서의 발광 소자 패키지 내에서의 열 저항을 나타낸 그래프이다.
도 43은 발명의 실시 예에 있어서, 발광 소자 패키지 내에서의 열 저항을 나타낸 그래프이다.
도 44는 발명의 제4실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이다.
도 45은 도 45의 발광소자 패키지에서 저면도이다.
도 46은 도 45의 발광소자 패키지의 C1-C1측 단면도이다.
도 47은 도 45의 발광소자 패키지의 C1-C1측 단면도의 다른 예이다.
도 48은 발명의 제5실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이다.
도 49는 도 49의 발광소자 패키지의 저면도이다.
도 50은 도 49의 발광소자 패키지의 D1-D1측 단면도이다.
도 51은 도 49의 발광소자 패키지의 E1-E1측 단면도이다.
도 52는 도 52의 발광소자 패키지의 관통홀에 도전부를 배치한 예이다.
도 53은 도 52의 발광소자 패키지에서 발광소자의 다른 예이다.
도 54는 도 52의 발광소자 패키지에서 발광소자의 다른 예이다.
도 55는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지에 적용된 발광 소자의 제1예를 나타낸 평면도이다.
도 56은 도 55의 발광소자의 F-F선 단면도이다.
도 57은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지에 적용된 발광 소자의 제2예를 나타낸 평면도이다.
도 58은 도 57의 발광 소자의 H-H측 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 저면도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자 패키지의 G-G측 단면도이다.
도 4는 도 3의 발광 소자 패키지의 프레임의 관통 홀에 도전부가 배치된 예이다.
도 5는 도 4의 발광 소자 패키지에서 발광 소자의 일부가 관통 홀에 삽입된 예를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 발명의 실시 예에 따른 프레임의 관통 홀의 상세 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 발명의 실시 예에 따른 프레임의 저면에서 관통 홀의 형상을 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 도 10의 관통 홀의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 도 9에서 다층 구조의 프레임 내의 관통 홀에 배치된 상세 구조를 설명한 도면이다.
도 14는 발명의 비교 예로서, (a)는 프레임에 대칭형 관통 홀이 형성된 경우와, (b)는 프레임에 대칭형 관통 홀에 발광 소자의 도전돌기가 결합될 때의 예를 설명한 도면이다.
도 15는 도 9의 프레임의 관통 홀의 다른 예이다.
도 16은 발명의 실시 예에 따른 프레임의 관통 홀 형성 예를 나타낸 도면이다.
도 17 및 도 18은 발명의 실시 예에 따른 프레임의 관통 홀의 다른 형태를 나타낸 도면이다.
도 19는 발명의 제2실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이다.
도 20은 도 19의 발광소자 패키지에서 발광 소자를 제외한 평면도이다.
도 21은 도 19의 발광 소자 패키지의 A-A'측 단면도이다.
도 22는 도 19의 발광 소자 패키지의 A-B측 단면도이다.
도 23은 도 19의 발광 소자 패키지의 C-C'측 단면도이다.
도 24는 도 19의 발광 소자 패키지의 D-D'측 단면도이다.
도 25는 도 22의 발광 소자 패키지의 변형 예이다.
도 26은 제2실시 예의 다른 예로서, 도 21의 발광 소자 패키지에 배치된 프레임의 상세 예이다.
도 27는 도 23의 발광 소자 패키지가 회로 기판에 배치된 광원 장치의 예이다.
도 28은 도 19의 발광 소자 패키지에 배치된 프레임의 관통홀, 몸체의 리세스와 발광 소자의 본딩부 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 29는 도 28에서 몸체와 발광 소자 사이에 제1수지가 배치된 예를 나타낸 도면이다.
도 30은 발명의 실시 예에 따른 발광 소자 패키지에서 몸체의 리세스의 변형 예이다.
도 31은 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 평면도이다.
도 32의 (a)(b)는 도 31의 발광 소자 패키지의 프레임의 정면도 및 배면도이다.
도 33은 도 31의 발광 소자 패키지에서 제1발광 소자와 리세스를 지나는 측 단면도이다.
도 34는 도 31의 발광 소자 패키지에서 제2프레임의 연결 프레임부를 경유한 측 단면도이다.
도 35는 도 34의 발광 소자 패키지를 갖는 광원 장치의 예이다.
도 36의 (a)는 도 34의 (b)와 같은 프레임의 예이며, (b)는 도 35의 회로 기판의 패드의 예이다.
도 37은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 측 단면도이다.
도 38은 도 37의 발광 소자 패키지의 제1변형 예이다.
도 39는 도 37의 발광 소자 패키지의 제2변형 예이다.
도 40은 도 37의 발광 소자 패키지의 제3변형 예이다.
도 41은 도 40의 발광 소자 패키지를 갖는 광원 장치의 예이다.
도 42는 도 36의 설명에 있어서, 비교 예1,2에서의 발광 소자 패키지 내에서의 열 저항을 나타낸 그래프이다.
도 43은 발명의 실시 예에 있어서, 발광 소자 패키지 내에서의 열 저항을 나타낸 그래프이다.
도 44는 발명의 제4실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이다.
도 45은 도 45의 발광소자 패키지에서 저면도이다.
도 46은 도 45의 발광소자 패키지의 C1-C1측 단면도이다.
도 47은 도 45의 발광소자 패키지의 C1-C1측 단면도의 다른 예이다.
도 48은 발명의 제5실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이다.
도 49는 도 49의 발광소자 패키지의 저면도이다.
도 50은 도 49의 발광소자 패키지의 D1-D1측 단면도이다.
도 51은 도 49의 발광소자 패키지의 E1-E1측 단면도이다.
도 52는 도 52의 발광소자 패키지의 관통홀에 도전부를 배치한 예이다.
도 53은 도 52의 발광소자 패키지에서 발광소자의 다른 예이다.
도 54는 도 52의 발광소자 패키지에서 발광소자의 다른 예이다.
도 55는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지에 적용된 발광 소자의 제1예를 나타낸 평면도이다.
도 56은 도 55의 발광소자의 F-F선 단면도이다.
도 57은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지에 적용된 발광 소자의 제2예를 나타낸 평면도이다.
도 58은 도 57의 발광 소자의 H-H측 단면도이다.
이하 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명하나 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지에 대해 상세히 설명하도록 한다. 상기 소자 패키지의 반도체 소자는 자외선, 적외선 또는 가시광선의 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 이하에서는 반도체 소자의 예로서 발광소자가 적용된 경우를 기반으로 설명하며, 상기 발광소자가 적용된 패키지 또는 광원 장치에 비 발광소자 예컨대, 제너 다이오드와 같은 소자나 파장이나 열을 감시하는 센싱 소자를 포함할 수 있다. 이하에서는 반도체 소자의 예로서 발광소자가 적용된 경우를 기반으로 설명하며, 발광소자 패키지에 대해 상세히 설명하도록 한다.
<제1실시예>
도 1은 발명의 제1실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 평면도이며, 도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 저면도이고, 도 3은 도 1의 발광 소자 패키지의 G-G측 단면도이며, 도 4는 도 3의 발광 소자 패키지의 프레임의 관통 홀에 도전부가 배치된 예이고, 도 5는 도 4의 발광 소자 패키지에서 발광 소자의 일부가 관통 홀에 삽입된 예를 나타낸 도면이며, 도 6 내지 도 8은 도 5의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 나타낸 도면이고, 도 9는 발명의 실시 예에 따른 프레임의 관통 홀의 상세 구조를 나타낸 도면이며, 도 10은 발명의 실시 예에 따른 프레임의 저면에서 관통 홀의 형상을 나타낸 도면이고, 도 11 및 도 12는 도 10의 관통 홀의 다른 예를 나타낸 도면이며, 도 13은 도 9에서 다층 구조의 프레임 내의 관통 홀에 배치된 상세 구조를 설명한 도면이다.
도 1 내지 도 13을 참조하면, 발광소자 패키지(300)는, 패키지 몸체(310), 및 발광소자(350)를 포함할 수 있다.
상기 패키지 몸체(310)는 복수의 프레임을 포함할 수 있다. 상기 복수의 프레임은 예컨대, 제1 프레임(311)과 제2 프레임(312)을 포함할 수 있다. 상기 제1 프레임(311)과 상기 제2 프레임(312)은 제1방향(X)으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 패키지 몸체(310)는 몸체(313)를 포함할 수 있다. 상기 몸체(313)는 상기 제1 프레임(311)과 상기 제2 프레임(312) 사이에 배치될 수 있다. 상기 몸체(313)는 복수의 프레임 사이에서 전극 분리선의 기능을 수행할 수 있다. 상기 몸체(313)는 절연부재로 지칭될 수도 있다.
상기 몸체(313)는 상기 제1 프레임(311) 위에 배치될 수 있다. 또한, 상기 몸체(313)는 상기 제2 프레임(312) 위에 배치될 수 있다. 상기 몸체(313)는 상기 제1 프레임(311)과 상기 제2 프레임(312) 위에 배치된 경사면을 제공할 수 있다. 상기 몸체(313)의 경사면에 의하여 상기 제1 프레임(311)과 상기 제2 프레임(312) 위에 캐비티(302)가 제공될 수 있다. 발명의 실시 예에 의하면, 상기 패키지 몸체(310)는 캐비티(302)가 있는 구조로 제공될 수도 있으며, 캐비티(302) 없이 상면이 평탄한 구조로 제공될 수도 있다. 상기 몸체(313) 상에는 상부 몸체(310A)가 배치되며, 상기 상부 몸체(310A)는 캐비티(302)를 가질 수 있다. 상기 상부 몸체(310A)는 상기 몸체(313)과 동일한 재질이거나 별도의 재질로 배치될 수 있다.
예로서, 상기 몸체(313)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), PCT(Polychloro Tri phenyl), LCP(Liquid Crystal Polymer), PA9T(Polyamide9T), 실리콘, 에폭시, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC: Epoxy molding compound), 실리콘 몰딩 컴파운드(SMC), 세라믹, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3) 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 몸체(313)는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 그 내부에 TiO2와 SiO2와 같은 고굴절 필러를 포함할 수 있다.
상기 상부 몸체(313)는 수지 또는 절연 재질로 형성될 수 있다. 상기 상부 몸체(313)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), PCT(Polychloro Tri phenyl), LCP(Liquid Crystal Polymer), PA9T(Polyamide9T), 실리콘, 에폭시, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC: Epoxy molding compound), 실리콘 몰딩 컴파운드(SMC), 세라믹, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3) 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 상부 몸체(313)는 반사 몸체로 기능할 수 있다.
상기 패키지 몸체(310)의 제1방향(X)의 길이는 제2방향(Y)의 길이와 동일하거나, 제1방향의 길이가 제2방향의 길이보다 길 수 있다. 여기서, 상기 제1방향은 상기 발광 소자(350)의 제1,2방향의 길이 중에서 더 긴 길이를 갖는 변의 방향일 수 있다.
상기 제1 프레임(311)과 상기 제2 프레임(312)은 도전성 프레임으로 제공될 수도 있다. 상기 제1 프레임(311)과 상기 제2 프레임(312)은 금속 프레임으로 제공될 수 있다. 상기 금속 프레임은 예컨대, 구리(Cu), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag) 중에서 선택될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2프레임(311,312)의 두께는 방열 특성 및 전기 전도 특성을 고려하여 형성될 수 있으며, 180 마이크로 미터 이상 예컨대 100 내지 300 마이크로 미터의 범위로 형성될 수 있다. 상기 제1 프레임(311)과 상기 제2 프레임(312)은 상기 패키지 몸체(310)의 구조적인 강도를 안정적으로 제공할 수 있으며, 상기 발광소자(350)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 프레임(311)의 제1연장부(317)는 패키지 몸체(310)의 제1측면(S1) 방향으로 연장되고 돌출될 수 있다. 상기 제2 프레임(312)의 제2연장부(318)는 패키지 몸체(310)의 제2측면(S2) 방향으로 연장되고 돌출될 수 있다. 상기 제1 및 제2연장부(317,318)는 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2연장부(317,318)는 돌출되지 않을 수 있다. 상기 패키지 몸체(310)의 제1,2측면(S1,S2)은 제1방향으로 이격되며 서로 반대측 면일 수 있다. 상기 패키지 몸체(310)의 제3,4측면(S3,S4)은 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 이격되며 서로 반대측 면일 수 있다. 상기 제1내지 제4측면(S1,S2,S3,S4)는 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 프레임(311)과 상기 제2 프레임(312)은 절연성 프레임으로 제공될 수 있다. 상기 제1 프레임(311)과 상기 제2 프레임(312)은 상기 패키지 몸체(310)의 구조적인 강도를 안정적으로 제공할 수 있다. 상기 프레임(311,312)이 절연성 재질인 경우, 수지 재질 또는 절연 재질일 수 있으며, 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), PCT(Polychloro Tri phenyl), LCP(Liquid Crystal Polymer), PA9T(Polyamide9T), 실리콘, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC: Epoxy molding compound), 실리콘 몰딩 컴파운드(SMC), 세라믹, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3) 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 발광소자(350)는 제1 본딩부(351), 제2 본딩부(352), 및 발광 구조물(353)을 포함할 수 있다. 상기 발광소자(350)는 기판(354)을 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(350)는 제1방향의 길이가 제2방향의 길이와 같거나 더 길 수 있다.
상기 발광 구조물(353)은 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함할 수 있다. 상기 제1 본딩부(351)는 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 본딩부(352)는 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 기판(354)는 투광 층으로서, 절연성 재질 또는 반도체 재질로 형성될 수 있다. 상기 기판(354)는 예컨대, 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 예로서, 상기 기판(354)은 표면에 요철 패턴이 형성될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 발광 구조물(353)은 화합물 반도체로 제공될 수 있다. 상기 발광 구조물(353)은 예로서 2족-6족 또는 3족-5족 화합물 반도체로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 발광 구조물(353)은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 인(P), 비소(As), 질소(N)로부터 선택된 적어도 두 개 이상의 원소를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 발광 구조물(353)은 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층은 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층일 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층은 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층일 수 있다.
상기 활성층은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층은 예로서 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 활성층이 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층은 교대로 배치된 복수의 우물층과 복수의 장벽층을 포함할 수 있고, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 활성층은 InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광소자(350)는 상기 패키지 몸체(310) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(350)는 상기 제1 프레임(311)과 상기 제2 프레임(312) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(350)는 몸체(313) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(350)는 상기 패키지 몸체(310)에 의해 제공되는 상기 캐비티(302) 내에 배치될 수 있다. 상기 캐비티(302)는 패키지 몸체(310)의 상부 몸체(310A)에 의해 형성될 수 있다. 상기 상부 몸체(310A)는 상기 발광소자(350)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(350)는 상기 캐비티(302) 내에 배치될 수 있다. 상기 캐비티(302)의 바닥에는 제1프레임(311), 제2프레임(312) 및 몸체(313)가 배치될 수 있다. 상기 캐비티(302)의 외측 둘레에 배치된 내 측면은 경사지거나 수직할 수 있으며, 예컨대 경사진 면은 1단 이상 또는 2단 이상으로 경사지게 배치될 수 있다.
상기 제1 본딩부(351)와 제2 본딩부(352)는 상기 발광소자(350)의 하부 면에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 본딩부(351)는 상기 제1 프레임(311) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 본딩부(352)는 상기 제2 프레임(312) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 본딩부(351)는 상기 제1프레임(311)과 대향되며, 상기 제2본딩부(353)는 상기 제2프레임(312)과 대향될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(300)는 상기 제1프레임(311)을 통해 상기 발광소자(350)의 제1 본딩부(351)에 전원이 연결되고, 상기 제2 프레임(312)를 통해 상기 발광소자(350)의 제2 본딩부(352)에 전원이 연결될 수 있다. 상기 제1,2본딩부(351,352)는 전극 또는 패드일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 본딩부(351) 및 상기 제2 본딩부(352)을 통하여 공급되는 구동 전원에 의하여 상기 발광소자(350)가 구동될 수 있게 된다. 그리고, 상기 발광소자(350)에서 발광된 빛은 상기 패키지 몸체(310)의 상부 방향으로 제공될 수 있게 된다.
상기 제1 본딩부(351)는 상기 발광 구조물(353)과 상기 제1 프레임(311) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 본딩부(352)는 상기 발광 구조물(353)과 상기 제2 프레임(312) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 본딩부(351)과 상기 제2 본딩부(352)는 금속 재질일 수 있다. 상기 제1,2본딩부(351,352)는 Ti, Al, In, Ir, Ta, Pd, Co, Cr, Mg, Zn, Ni, Si, Ge, Ag, Ag alloy, Au, Hf, Pt, Ru, Rh, ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO를 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질 또는 합금을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(350)는 내부에 하나 또는 복수의 발광 셀을 포함할 수 있다. 상기 발광 셀은 n-p 접합, p-n 접합, n-p-n 접합, p-n-p 접합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 셀은 하나의 발광 소자 내에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 발광 소자는 하나 또는 복수의 발광 셀을 가질 수 있으며, 하나의 발광 소자에 n개의 발광 셀이 배치된 경우 n배의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 예컨대, 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 2개의 발광 셀이 하나의 발광 소자에 배치된 경우, 각 발광 소자는 6V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 또는 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 3개의 발광 셀이 하나의 발광 소자에 배치된 경우, 각 발광 소자는 9V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 상기 발광 소자에 배치된 발광 셀의 개수는 1개 또는 2개 내지 5개일 수 있다.
발명의 발광소자 패키지(300)는 도 3 내지 도 5와 같이, 상기 몸체(313)과 상기 발광소자(350) 사이에 접착성 재질의 제1수지(330)를 포함할 수 있다. 상기 제1수지(330)는 상기 몸체(313)와 상기 발광소자(350) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(330)는 상기 몸체(313)의 상면과 상기 발광소자(350)의 하면 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(330)는 상기 발광소자(350)와 수직 방향인 Z축 방향으로 중첩될 수 있다. 예로서, 상기 제1수지(330)는 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질, 에폭시 계열의 물질과 실리콘 계열의 물질을 포함하는 하이브리드(hybrid) 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 예로서, 상기 제1수지(330)가 반사 기능을 포함하는 경우 상기 접착제는 화이트 실리콘(white silicone)을 포함할 수 있다.
상기 제1수지(330)는 상기 발광소자(350)와 상기 몸체(313)에 접착될 수 있다. 상기 제1수지(330)는 상기 발광소자(350)의 제1본딩부(351)과 제2본딩부(352) 사이에 배치되거나 상기 제1 및 제2본딩부(351,352)에 접촉될 수 있다. 이러한 상기 제1수지(330)는 상기 발광 소자(350)의 하면과 프레임(311,312) 사이의 영역과, 상기 발광 소자(350)과 상기 몸체(313) 사이의 영역에 접착될 수 있다. 이에 따라 제1수지(330)는 상기 발광 소자(350)의 하부 접착력 및 지지력을 강화시켜 줄 수 있다. 상기 발광 소자(350)의 본딩부(351,352)를 본딩하는 공정이나 회로 기판 상에 본딩될 때 상기 발광 소자(350)가 틸트되는 문제를 방지할 수 있다. 상기 제1수지(330)는 반사성 수지 재질로 형성되어 광을 확산시키고 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
발명에 따른 발광소자 패키지(300)는, 도 2 내지 도 4와 같이, 적어도 2개의 관통홀을 포함할 수 있다. 상기 관통홀은 예컨대, 제1 관통홀(TH31)과 제2 관통홀(TH32)을 포함할 수 있다. 상기 제1 프레임(311)은 상기 제1 관통홀(TH31)를 포함할 수 있다. 상기 제2 프레임(312)은 상기 제2 관통홀(TH32)을 포함할 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 제1 프레임(311)에 하나 또는 복수로 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 제1 프레임(311)을 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 제1 프레임(311)의 상면과 하면을 Z 방향으로 관통하여 제공될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 발광소자(350)의 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 발광소자(350)의 제1 본딩부(351) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 발광소자(350)의 상기 제1 본딩부(351)과 Z 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 제1 프레임(311)의 상면에서 하면으로 향하는 Z 방향으로 상기 발광소자(350)의 상기 제1 본딩부(351)과 중첩되어 제공될 수 있다. 이러한 제1 관통홀(TH31)을 통해 상기 제1 본딩부(351)를 노출시켜 줌으로써, 상기 제1 관통홀(TH31)에 채워지거나 삽입되는 도전성 물질을 통해 전기적인 경로 및 방열 경로로 제공할 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 제2 프레임(312)에 하나 또는 복수로 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 제2 프레임(312)을 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 제2 프레임(312)의 상면과 하면을 Z 방향으로 관통하여 제공될 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 발광소자(350)의 상기 제2 본딩부(352) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 발광소자(350)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 발광소자(350)의 상기 제2 본딩부(352)와 수직 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 제2 프레임(312)의 상면에서 하면으로 향하는 방향으로 상기 발광소자(350)의 상기 제2 본딩부(352)과 중첩되어 제공될 수 있다. 이러한 제2 관통홀(TH32)을 통해 상기 제2 본딩부(352)를 노출시켜 줌으로써, 상기 제2 관통홀(TH32)에 채워지거나 삽입되는 도전성 물질을 통해 전기적인 경로 및 방열 경로로 제공할 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)과 상기 제2 관통홀(TH32)은 제1방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)과 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 발광소자(350)의 하부 면 아래에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)과 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 발광 소자(350)과 Z축 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)과 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 발광 소자(350)와 중첩되는 영역에 배치되고 상기 몸체(313)로부터 이격될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 도 1 및 도 2와 같이, X 방향으로 상기 제1 관통홀(TH31)의 상부 영역의 폭(W1)이 상기 제1 본딩부(351)의 너비에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 또한, X 방향으로 상기 제2 관통홀(TH32)의 상부 영역의 폭이 상기 제2 본딩부(352)의 폭에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)은 상부에서 X 방향의 폭은 서로 동일하거나 다를 수 있다. 상기 제1,2본딩부(351,352)의 X 방향의 폭은 서로 동일하거나 다를 수 있다.
상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)은 탑뷰 형상 또는 상부 형상이 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 예컨대 원 형상, 타원 형상 또는 다각형 형상일 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)은 상부 형상과 하부 형상이 서로 다를 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)은 상부 형상과 하부 형상이 비 대칭 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)은 상부 면적이 하부 면적보다 작을 수 있다.
제1 방향으로 상기 제1 관통홀(TH31)의 상부 영역의 폭(W1)은 하부 영역의 폭(W2)보다 작을 수 있다. 제1 방향으로 상기 제2 관통홀(TH32)의 상부 영역의 폭(W1)이 하부 영역의 폭(W2)보다 작을 수 있다. 이러한 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 상부 영역의 폭(W1)이 하부 영역의 폭(W2)보다 좁게 배치됨으로써, 상기 프레임(311,312)의 강성 저하를 방지할 수 있고 전기적인 경로를 제공할 수 있다.
발명의 의하면, 제2 방향으로 상기 제1 관통홀(TH31)의 상부 영역의 폭이 상기 제1 본딩부(351)의 폭에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 제2 방향으로 상기 제2 관통홀(TH32)의 상부 영역의 폭이 상기 제2 본딩부(352)의 폭에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 Y 방향의 상부 폭은 서로 다르거나 동일할 있다. 상기 제1,2본딩부(351,352)의 Y 방향의 폭은 서로 다르거나 동일할 수 있다.
도 2와 같이, 상기 제1 관통홀(TH31)의 상부는 제1방향의 폭(W1)과 제2방향의 폭(W3)이 동일하거나 상기 제1방향의 폭(W1)이 제2방향의 폭(W3)보다 넓을 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)의 상부는 제1방향의 폭(W1)이 제2방향의 폭(W3)보다 5마이크로 미터 이하의 차이를 가질 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)의 상부는 제1방향으로 넓은 경우, 하부 형성 구조로 인해 제1방향의 상부 폭이 더 넓게 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)의 상부는 원 형상이거나 타원 형상일 수 있다. 상기 제1 및 제2방향의 폭(W1,W2)은 각 방향에서의 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 상면 너비일 수 있으며, 상기 제1,2방향은 각 관통홀의 상면 중심에서 서로 교차될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)의 하부는 제1방향의 폭(W2)이 제2방향의 폭(W4)보다 클 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)의 하부에서 제2방향의 폭(W4)은 상기 제1 관통홀(TH31)의 상부의 제2방향의 폭(W3)보다 50 마이크로 미터 이상으로 더 넓을 수 있으며, 예컨대 W4는 W3보다 50 내지 150 마이크로 미터의 범위로 넓을 수 있다. 상기 제1 및 제2방향의 폭(W3,W4)은 각 방향에서의 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 하면 너비일 수 있으며, 상기 제1,2방향은 각 관통홀의 하면 중심에서 서로 교차될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)의 하부에서 제1방향의 폭(W2)은 상기 제1 관통홀(TH31)의 상부에서 제1방향의 폭(W1)보다 1.5배 더 클 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)의 하부 형상은 원 형상 또는 타원 형상일 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)의 하부에서 제1방향의 폭(W2)이 제2방향의 폭(W4)보다 1.2배 이상 넓을 수 있다. 예컨대, 상기 제1방향의 하부 폭(W2)이 상기 제2방향의 하부 폭(W4)보다 100 마이크로 미터 이상 넓을 수 있다. 상기 제1방향의 하부 폭(W2)과 상기 제2방향의 하부 폭(W4)의 차이는 100 마이크로 미터 이상일 수 있다. 상기 제1 관통 홀(TH31)은 하부에서 제1방향의 폭(W2)은 400 마이크로 미터 이상 예컨대, 400 내지 600 마이크로 미터의 범위 또는 450 내지 600 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 제1관통 홀(TH31)의 하부에서 제2방향의 폭(W4)은 300 마이크로 미터 이상 예컨대, 300 내지 400 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)의 하부 형상을 상부 형상에 대해 비 대칭적으로 크게 형성함으로써, 상기 제1 관통홀(TH31)의 하부에서 상부 방향으로 채워지는 도전성 물질이 보다 많은 양으로 채워질 수 있다.
도 10 내지 도 12와 같이, 상기 제1 관통홀(TH31)의 상면의 중심(Pc1)과, 상기 제1 관통홀(TH31)의 하면의 중심(Pc2)은 수직 방향으로 서로 어긋나게 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)의 상면의 중심(Pc1)은 상기 제1 관통홀(TH31)의 하면의 중심(Pc2)보다 제2프레임(312) 또는 제2측면(S2)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)의 하면의 중심(Pc2)은 상기 제1 관통홀(TH31)의 상면의 중심(Pc1)보다 제2프레임(312) 또는 제2측면(S2)에 더 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)의 상면의 중심(Pc1)은 상기 제1 및 제2프레임(311,312) 사이에 배치된 상기 몸체(313)에 인접하게 배치될 수 있으며, 상기 제1 관통홀(TH31)의 하면의 중심(Pc2)은 상기 제1 관통홀(TH31)의 상면의 중심(Pc1)으로부터 제1 방향 또는 제2방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH32)의 하부에서 제1방향의 폭(W2)이 제2방향의 폭(W4)보다 1.2배 이상 넓을 수 있다. 예컨대, 상기 제1방향의 하부 폭(W2)이 상기 제2방향의 하부 폭(W4)보다 100 마이크로 미터 이상 넓을 수 있다. 상기 제1방향의 하부 폭(W2)과 상기 제2방향의 하부 폭(W4)의 차이는 100 마이크로 미터 이상일 수 있다. 상기 제2 관통 홀(TH32)은 하부에서 제1방향의 폭(W2)은 400 마이크로 미터 이상 예컨대, 400 내지 600 마이크로 미터의 범위 또는 450 내지 600 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 제2 관통 홀(TH32)의 하부에서 제2방향의 폭(W4)은 300 마이크로 미터 이상 예컨대, 300 내지 400 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)의 하부 형상을 상부 형상에 대해 비 대칭적으로 크게 형성함으로써, 상기 제2 관통홀(TH32)의 하부에서 상부 방향으로 채워지거나 삽입되는 도전성 물질이 용이하게 주입될 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH32)의 상면의 중심(Pc1)과, 상기 제2 관통홀(TH32)의 하면의 중심(Pc2)은 수직 방향으로 서로 어긋나게 배치될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)의 상면의 중심(Pc1)은 상기 제2 관통홀(TH32)의 하면의 중심(Pc2)보다 제1프레임(311) 또는 제1측면(S1)에 더 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)의 하면의 중심(Pc2)은 상기 제2 관통홀(TH32)의 상면의 중심(Pc1)보다 제1프레임(311) 또는 제1측면(S1)에 더 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH32)의 상면의 중심(Pc1)은 상기 제1 및 제2프레임(311,312) 사이에 배치된 상기 몸체(315)에 인접하게 배치될 수 있으며, 상기 제2 관통홀(TH32)의 하면의 중심(Pc2)은 상기 제2 관통홀(TH32)의 상면의 중심(Pc1)으로부터 제1 방향 또는 제2방향으로 이격되게 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 상면의 중심은 상기 각 관통 홀의 상면에서 외곽 선을 이루는 점들을 서로 교차되는 방향으로 연결하여, 각 방향에서 가장 긴 가상 직선이 교차되는 지점이 중심일 수 있다. 예컨대, 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 상면의 중심은 제1,2방향으로 가장 긴 가상 직선이 교차되는 지점일 수 있다. 다만 이에 한정하지 않고, 상면의 중심은 상면의 무게 중심 등이 될 수 있다.
여기서, 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 하면의 중심은 상기 각 관통 홀의 하면에서 외곽 선을 이루는 점들을 서로 교차되는 방향으로 연결하여, 각 방향에서 가장 긴 가상 직선이 교차되는 지점이 중심일 수 있다. 예컨대, 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 하면의 중심은 제1,2방향으로 가장 긴 가상 직선이 교차되는 지점일 수 있다. 다만 이에 한정하지 않고, 상면의 중심은 상면의 무게 중심 등이 될 수 있다.
상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 상면 중심은 상기 상면의 외곽선을 이루는 점들 중 서로 교차되는 방향으로 가장 멀리 떨어져 있는 점 사이의 가상 직선이 교차되는 지점이 중심일 수 있다. 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 하면 중심은 상기 하면의 외곽선을 이루는 점들 중 서로 교차되는 방향으로 가장 멀리 떨어져 있는 점 사이의 가상 직선이 교차되는 지점이 중심일 수 있다.
상기 제1,2 관통홀(TH31,TH32)에서 제1방향의 상부 폭이 W1이고 하부 폭이 W2이며, 제2방향의 상부 폭이 W3이고 하부 폭이 W4인 경우, W1<W2의 관계를 가지며, W3<W4의 관계를 가질 수 있다. 상기 W1=W2<W4<W2의 관계를 가질 수 있다. 여기서, W1:W2의 비율은 1:1.5 내지 1:2.4의 비율을 가지며, W3:W4의 비율은 1:1.2 내지 1:1.6의 비율을 가질 수 있다. 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 제1,2방향의 하부 폭이 상부 폭보다 크게 배치됨으로써, 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)에 채워지거나 삽입되는 도전성 물질의 보다 높은 밀도로 채워질 수 있고 전기 전도 효율의 개선 및 도전성 물질의 크랙을 억제할 수 있다. 상기에 개시된 도전성 물질은 후술되는 도전부(321) 또는 도 37과 같은 도전돌기로 정의될 수 있다. 상기 각 관통홀(TH31,TH32)의 상부 면적은 상기 각 본딩부(351,352)의 하면 면적의 30% 이상 예컨대, 30% 내지 98%의 범위를 가질 수 있다. 또한 상기 각 관통홀(TH31,TH32)과 각 본딩부(351,352)는 대면하는 영역을 가질 수 있다. 따라서, 상기 발광소자(350)의 상기 제1 본딩부(351)와 상기 제1 프레임(311)이 상기 제1 관통홀(TH31)에 제공되는 물질에 의해 부착될 수 있다. 상기 발광소자(350)의 상기 제2 본딩부(352)와 상기 제2 프레임(312)이 상기 제1 관통홀(TH31)에 제공되는 물질에 의해 부착될 수 있다.
상기 제1,2관통 홀(TH31,TH32)은 상부에서 하부로 갈수록 점차 넓은 너비를 가질 수 있다. 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)은 상부에서 하부로 갈수록 제1방향으로 폭이 증가되는 비율이 제2방향으로 폭이 증가되는 비율보다 클 수 있다.
상기 제1,2관통 홀(TH31,TH32)은 내 측면이 수직한 면, 경사진 면 및 볼록한 곡면 중 적어도 2개 이상을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 3과 같이 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)의 내 측면이 수직한 면과 경사진 면을 포함하고 있다. 도 9와 같이 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)의 내 측면이 오목한 곡면을 포함하고 있다. 상기 경사진 면은 커팅되거나 에칭될 수 있으며, 오목한 곡면은 에칭 공정에 의해 형성될 수 있다. 도 9와 같이, 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)은 볼록한 곡면과 오목한 곡면을 가지거나, 오목한 곡면과 볼록한 곡면 사이의 경계 지점 즉, 변곡점을 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)에서 변곡점이나 상부 및 하부의 경계 지점(CP1,CP2, 도 9 참조)은 프레임(311,312)의 하면보다 상면에 더 인접하게 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)의 내 측면은 볼록한 곡면에서 요철을 갖는 러프니스가 배치될 수 있다.
도 9와 같이, 프레임(311,312)의 두께(k0)는 180 마이크로 미터 이상 예컨대, 180 내지 300 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 프레임(311,312)의 두께(k0)가 상기 범위보다 크면 패키지 두께가 증가될 수 있고 상기 범위보다 작으면 방열 효율이 저하될 수 있다.
상기 프레임(311,312)의 두께가 k0인 경우, 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)의 내측 영역의 상부 두께(k2)는 외측 영역의 상부 두께(k1)보다 두꺼울 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)의 내측 영역은 상기 외측 영역보다 상기 제1,2프레임(311,312) 사이의 몸체(315)에 인접한 영역일 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)의 내측 영역은 외측 영역보다 상기 발광 소자(350)의 제1,2본딩부(351,352) 사이의 영역에 더 인접한 영역일 수 있다.
상기 프레임(311,312)에서 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)의 내측 영역은 상부 두께(k2)가 상기 제1,2프레임(311,312)의 두께(k0)의 0.4배 이하 예컨대, 0.3 내지 0.4 배의 범위일 수 있다. 상기 프레임(311,312)에서 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)의 외측 영역은 상부 두께(k1)가 상기 제1,2프레임(311,312)의 두께(k0)의 0.45배 이하 예컨대, 0.35 내지 0.45 배의 범위일 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)에서 외측 영역의 상부 두께(k1)는 100 마이크로 미터 미만일 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)에서 외측 영역의 상부 두께(k1)와 내측 영역의 상부 두께(k2) 차이는 10마이크로 미터 이상 예컨대, 10 내지 40마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)에서 내측 영역과 외측 영역은 상기의 경계 지점(CP1,CP2)일 수 있으며, 상기 두께는 상기 경계 지점(CP1,CP2)에서의 프레임 상면까지의 거리일 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)에서 외측 영역의 상부 두께(k1<k2)가 더 얇기 때문에, 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)의 하부 폭을 더 넓게 제공할 수 있다. 이러한 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)의 하부 형상을 비 대칭적인 형상으로 형성해 줄 수 있어, 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)에 도전부(321)가 채워질 때 더 높은 밀도 또는 함량으로 채워지고 경화될 수 있다.
상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)의 경계 지점(CP1,CP2)과 관통홀(TH31,TH32)의 양 하단을 연결한 직선은 프레임(311,312)의 바닥에 수평한 직선으로부터 제1,2각도(θ35,θ36)로 형성될 수 있다. 상기 관통홀(TH31,TH32)에서 외측 영역의 변곡점으로부터 연장된 직선의 제1각도(θ35)가 내측 영역의 변곡점으로부터 연장된 직선의 제2각도(θ36)보다 클 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH32)의 상부 영역으로부터 X 방향으로 상기 제2 본딩부(352)의 측면 끝단까지의 거리는 40 마이크로 미터 이상 예컨대, 40 내지 60 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 거리가 40 마이크로 미터 이상일 때 상기 제2 본딩부(352)이 상기 제2 관통홀(TH32)의 저면에서 노출되지 않도록 하기 위한 공정 마진을 확보할 수 있다. 또한, 상기 거리가 60 마이크로 미터 이하일 때 상기 제2 관통홀(TH32)에 노출되는 상기 제2 본딩부(352)의 면적을 확보할 수 있고, 상기 제2 관통홀(TH32)에 의해 노출되는 제2 본딩부(352)의 저항을 낮출 수 있어 상기 제2 관통홀(TH32)에 의해 노출되는 상기 제2 본딩부(352)로 전류 주입을 원활히 할 수 있다.
상기 제1 프레임(311) 및 상기 제2 프레임(312)의 하면 영역에서 상기 제1 관통홀(TH31)과 상기 제2 관통홀(TH32) 사이의 간격은 예로서 300 마이크로 미터 이상 예컨대, 300 마이크로 미터 내지 600 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH31,TH32) 간의 간격은 발광소자 패키지(300)가 회로기판, 또는 서브 마운트 등에 실장되는 경우에, 전극들 간의 전기적인 단락(short)이 발생되는 것을 방지하기 위한 최소 거리일 수 있다. 상기 관통홀(TH31,TH32) 간의 간격은 발광 소자(350)의 사이즈에 따라 달라질 수 있다.
상기 관통홀(TH31,TH32)은 상기 제1,2프레임(311,312) 사이에 배치된 몸체(313)와 제1방향으로 중첩될 수 있다. 상기 관통홀(TH31,TH32)은 하부 영역 중에서 상기 제1,2본딩부(351,352)의 수직 방향으로 중첩되거나, 상기 제1,2본딩부(351,352)와 중첩되지 않는 영역을 가질 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 발광소자 패키지(300)는 하나 또는 복수의 리세스를 포함할 수 있다. 상기 리세스는 상기 몸체(313) 또는 몸체(313)의 상부에 하나 또는 복수로 제공될 수 있다. 상기 리세스는 상기 제1 관통홀(TH31)과 상기 제2 관통홀(TH32) 사이의 몸체(313)에 제공될 수 있다.
상기 몸체(313)의 리세스는 상기 제1 프레임(311)과 제2프레임(312) 사이에 배치된 제1 및 제2리세스(R31,R32)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R31,R32)는 상기 몸체(313)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R31,R32)는 상기 발광소자(350) 아래에 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R31,R32)의 적어도 일부 또는 전부는 상기 발광소자(350)와 Z 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R31,R32)가 상기 몸체(313) 상에 배치되므로, 상기 제1수지(330)는 상기 제1 및 제2리세스(R31,R32) 내에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R31,R32) 내에 배치된 제1수지(330)는 지지 돌기로 기능할 수 있다.
상기 몸체(313)의 제1 및 제2리세스(R31,R32)는 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)에 제1방향으로 중첩되지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 제1,2리세스(R31,R32)는 적어도 일부가 상기 발광소자(350)와 중첩되지 않는 영역에 배치되어, 누설되는 제1수지(330)의 댐 역할을 할 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R31,R32)는 상기 발광 소자(350)와 중첩되는 내측부와, 상기 발광소자(350)로부터 외측으로 돌출된 외측부를 포함할 수 있다. 상기 제1,2리세스(R31,R32)는 내측부와 외측부의 비율이 4:6 내지 6:4의 범위일 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R31,R32)의 일부가 상기 발광 소자(350)와 수직 방향으로 중첩되지 않는 영역에 배치되어, 상기 발광소자(350)의 하부에서의 광 손실을 줄여줄 수 있다.
다른 예로서, 상기 몸체(313)는 상기 발광 소자(350)의 제2방향 길이의 40% 내지 120% 범위의 길이를 갖는 리세스를 구비할 수 있으며, 이 경우 상기 리세스는 제1방향으로의 열 변형을 완화시켜 주어, 전도성 페이스트와 같은 재질의 크랙을 억제할 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)의 깊이는 상기 제1 프레임(311)의 두께와 동일할 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)의 깊이는 상기 제1 프레임(311)의 안정적인 강도를 유지할 수 있는 두께로 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)의 깊이는 상기 제2 프레임(312)의 두께와 같을 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)의 깊이는 상기 제2 프레임(312)의 안정적인 강도를 유지할 수 있는 두께로 제공될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)의 깊이 및 상기 제2 관통홀(TH32)의 깊이는 상기 몸체(313)의 두께와 같을 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)의 깊이 및 상기 제2 관통홀(TH32)의 깊이는 상기 몸체(313)의 안정적인 강도를 유지할 수 있는 두께로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 제1 관통홀(TH31)의 깊이는 180 마이크로 미터 이상 예컨대, 180 내지 300 마이크로 미터의 범위로 제공될 수 있다.
상기 리세스(R31,R32)의 깊이가 t1이고, 상기 관통홀(TH31,TH32)의 깊이가 t2인 경우, 예로서, 상기 깊이(t2-t1)의 두께 차이는 적어도 150 마이크로 미터 이상으로 선택될 수 있다. 이는 상기 몸체(313)의 크랙 프리(crack free)를 제공할 수 있는 사출 공정 두께가 고려된 것이다. 실시 예에 의하면, t1 깊이와 t2 깊이의 비(t2/t1)는 2.5 내지 12으로 제공될 수 있다. 예로서, t2의 깊이가 200 마이크로 미터로 제공되는 경우, t1의 깊이는 20 마이크로 미터 내지 100 마이크로 미터로 제공될 수 있다.
상기 제1수지(330)는 상기 발광소자(350)와 상기 패키지 몸체(310) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있다. 상기 제1수지(330)는 상기 발광소자(350)와 상기 몸체(313) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있다. 상기 제1수지(330)는 예로서 상기 몸체(313)의 상면에 직접 접촉되고 상기 제1 및 제리세스(R31,R32) 내에 배치되고, 상기 발광소자(350)의 하부 면에 접촉되어, 상기 발광 소자(350)를 지지할 수 있다.
상기 제1수지(330)는 상기 몸체(313)와 상기 발광소자(350) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있고, 상기 발광소자(350)의 하면으로 광이 방출되는 경우, 상기 발광소자(350)와 상기 몸체(313) 사이에서 광 확산 기능을 제공할 수 있다. 상기 발광소자(350)로부터 상기 발광소자(350)의 하면으로 광이 방출될 때 상기 제1수지(330)는 광 확산 기능을 제공함으로써 상기 발광소자 패키지(300)의 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 또한, 상기 제1수지(330)는 상기 발광소자(350)에서 방출하는 광을 반사할 수 있다. 상기 제1수지(330)가 반사 기능을 포함하는 경우, 상기 제1수지(330)는 TiO2, Silicone 등을 포함하는 물질로 구성될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 리세스(R31,R32)의 깊이는 상기 제1 관통홀(TH31)의 깊이 또는 상기 제2 관통홀(TH32)의 깊이에 비해 작게 제공될 수 있다. 상기 리세스(R31,R32)의 깊이는 상기 제1수지(330)의 접착력을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 상기 리세스(R31,R32)이 깊이는 상기 몸체(313)의 안정적인 강도를 고려하거나 및/또는 상기 발광소자(350)에서 방출되는 열에 의해 상기 발광소자 패키지(300)에 크랙(crack)이 발생하지 않도록 결정될 수 있다.
상기 리세스(R31,R32)는 상기 발광소자(350) 하부에 일종의 언더필(under fill) 공정이 수행될 수 있는 적정 공간을 제공할 수 있다. 여기서, 상기 언더필(Under fill) 공정은 발광소자(350)를 패키지 몸체(310)에 실장한 후 상기 제1수지(330)를 상기 발광소자(350) 하부에 배치하는 공정일 수 있고, 상기 발광소자(350)를 패키지 몸체(310)에 실장하는 공정에서 상기 제1수지(330)를 통해 실장하기 위해 상기 제1수지(330)를 상기 리세스(R31,R32)에 배치 후 상기 발광소자(350)를 배치하는 공정일 수 있다. 상기 리세스(R31,R32)는 상기 발광소자(350)의 하면과 상기 몸체(313)의 상면 사이에 상기 제1수지(330)가 충분히 제공될 수 있도록 제1 깊이 이상으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 리세스(R31,R32)는 상기 몸체(313)의 안정적인 강도를 제공하기 위하여 제2 깊이 이하로 제공될 수 있다. 상기 리세스(R31,R32)의 깊이는 300 마이크로 미터 이하 예컨대 15 내지 300 마이크로 미터 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 수지 지지력이 저하될 수 있고 상기 범위보다 큰 경우 몸체(313)의 강성이 저하될 수 있고 지지력의 개선이 미미할 수 있으며 몸체(313)을 통한 광 누설의 원인이 될 수 있다.
상기 리세스(R31,R32)의 제1방향 폭은 상기 발광소자(350)의 X 방향으로 상기 제1 본딩부(351)과 상기 제2 본딩부(352) 간의 간격보다 좁게 제공될 수 있으며, 140 마이크로 미터 이상 예컨대, 140 내지 160 마이크로 미터의 범위로 제공될 수 있다.
상기 리세스(R31,R32)의 제2 방향의 길이는 상기 발광 소자(350)의 제2 방향의 길이보다 작게 배치되어, 상기 발광 소자(350)의 하부에서 제1수지(330)의 지지 돌기로서 기능할 수 있다. 상기 리세스(R31,R32)의 제2 방향의 길이는 상기 발광 소자(350)의 제2방향의 길이보다 작게 배치되어, 발광 소자(350)에 대해 제2방향의 접착력을 강화시켜 줄 수 있다.
상기 리세스(R31,R32)의 깊이와 제1 방향의 폭은 상기 제1수지(330)의 형성 위치 및 고정력에 영향을 미칠 수 있다. 상기 리세스(R31,R32)의 깊이와 폭은 상기 몸체(313)와 상기 발광소자(350) 사이에 배치되는 상기 제1수지(330)에 의하여 충분한 고정력이 제공될 수 있도록 결정될 수 있다.
상기 리세스(R31,R32)는 탑뷰 형상이, 다각형 형상일 수 있으며, 예컨대 삼각형, 사각형, 또는 오각형 형상일 수 있다. 다른 예로서, 리세스(R31,R32)은 원 형상이거나 타원 형상일 수 있고 상기 제1수지(330)를 가이드할 수 있는 형상으로 제공될 수 있다. 상기 리세스(R31,R32)은 측 단면 형상이 다각형 형상 또는 곡면 형상일 수 있으며, 예컨대 삼각형 형상이거나 사각형 형상 또는 반구형 형상일 수 있다. 상기 리세스(R31,R32)의 구조는 몸체(313)에 영향을 줄이면서 지지력이 저하되지 않는 구조로 제공될 수 있다.
상기 리세스(R31,R32)는 제1방향으로 상부 너비가 하부 너비보다 넓을 수 있다. 상기 리세스(R31,R32)는 제1 및 제2방향으로 상부 너비가 하부 너비보다 넓을 수 있다. 상기 리세스(R31,R32)는 제1방향으로 상부 너비가 하부 너비보다 넓은 형상으로 형성될 수 있다. 상기 리세스(R31,R32)은 다각형 형상을 갖고 상부 너비가 하부 너비보다 넓게 배치되므로, 내부가 경사진 면으로 제공될 수 있다. 이에 따라 상기 리세스(R31,R32)에 제1수지(330)의 가이드 및 지지를 할 수 있다. 다른 예로서, 상기 리세스(R31,R32)는 상기 몸체(313) 상에서 제거될 수 있으며, 상기 몸체(313)의 상면과 상기 발광 소자(350) 사이에 상기 제1수지(330)가 배치될 수 있다.
상기 각 프레임(311,312)과 상기 각 본딩부(351,352)는 금속간 화합물층에 의해 결합될 수 있다. 상기 금속간 화합물은 CuxSny, AgxSny, AuxSny 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 x는 0<x<1, y=1-x, x>y의 조건을 만족할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(300)는, 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 도전부(321)를 포함할 수 있다. 발명의 발광소자패키지는 상기 관통홀(TH31,TH32) 중 적어도 하나 또는 모두에 도전성 물질 예컨대, 도전부(321)가 형성될 수 있다.
상기 도전부(321)는 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)에 의해 이격되어 배치될 수 있다. 상기 도전부(321)는 상기 제1 관통홀(TH31)에 제공될 수 있다. 상기 도전부(321)는 상기 제1 본딩부(351) 아래에 배치될 수 있다. X 및 Y 방향으로 상기 도전부(321)의 폭 및 길이는 상기 제1 본딩부(351)의 폭 및 길이에 비해 더 작게 제공될 수 있다.
상기 제1 본딩부(351)는 상기 제1 관통홀(TH31)가 형성된 Z 방향과 수직한 X 방향의 폭을 가질 수 있다. 상기 제1 본딩부(351)의 폭은 X 방향으로 상기 제1 관통홀(TH31)의 폭(W2)보다 더 크게 제공될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)에 배치된 도전부(321)는 상기 제1 본딩부(351)의 하면과 직접 접촉되어 배치될 수 있고, 상기 제1 본딩부(351)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)에 배치된 도전부(321)의 둘레에는 상기 제1 프레임(311)이 배치될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)에 배치된 도전부(321)는 상기 제2 본딩부(352)의 하면과 직접 접촉되어 배치될 수 있고, 상기 제2 본딩부(352)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)에 배치된 도전부(321)의 둘레에는 상기 제2 프레임(312)이 배치될 수 있다. 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)에 배치된 도전부(321)는 상기 관통홀(TH31,TH32)의 체적의 30% 이상 예컨대, 30% 내지 300%의 범위로 채워질 수 있고, 상기 범위보다 작은 경우 전기적인 신뢰성이 저하될 수 있고 상기 범위보다 큰 경우 도전부의 돌출로 인해 회로 기판과의 본딩력이 저하될 수 있다.
상기 도전부(321)는 Ag, Au, Pt, Sn, Cu, Zn, In, Bi, 접촉, Ti 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 상기 관통홀(TH31,TH32)에는 도전부(321)으로서, 전도성 기능을 확보할 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 상기 도전부(321)는 솔더 페이스트로서, 파우더 입자 또는 파티클 입자와 플럭스의 혼합으로 형성될 수 있다. 상기 솔더 페이스트는 Sn-Ag-Cu를 포함할 수 있으며, 각 금속의 중량%는 달라질 수 있다. 상기 도전부(321)는 SAC(Sn-Ag-Cu) 또는 SAC계열의 물질을 포함할 수 있다.
예로서, 상기 도전부(321)는 도전성 페이스트를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 도전성 페이스트는 솔더 페이스트(solder paste), 실버 페이스트(silver paste) 등을 포함할 수 있고, 서로 다른 물질로 구성되는 다층 또는 합금으로 구성된 다층 또는 단층으로 구성될 수 있다.
상기 발광소자(350)의 본딩부(351,352)는 상기 도전부(321)를 구성하는 물질과 상기 도전부(321)를 형성되는 과정 또는 상기 도전부(321)가 제공된 후 열처리 과정에서, 상기 도전부(321)와 상기 프레임(311,312) 사이에 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)층이 형성될 수 있다.
여기서, 상기 도전부(321)를 이루는 물질과 상기 프레임(311,312)의 금속 간의 결합에 의해 합금층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 도전부(321)와 상기 프레임(311,312)이 물리적으로 또한 전기적으로 안정하게 결합될 수 있게 된다. 상기 도전부(321), 합금층 및 상기 프레임이 물리적으로 또한 전기적으로 안정하게 결합될 수 있게 된다. 상기 합금층이 AgSn, CuSn, AuSn 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 금속간 화합물층을 포함할 수 있다. 상기 금속간 화합물층은 제1 물질과 제2 물질의 결합으로 형성될 수 있으며, 제1 물질은 도전부(321)로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 본딩부(351,352) 또는 상기 프레임(311,312)로부터 제공될 수 있다.
상기 도전부(321)가 Sn 물질을 포함하고 상기 금속층이 Ag 물질을 포함하는 경우, 상기 도전부(321)가 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Sn 물질과 Ag 물질의 결합에 의하여 AgSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
또는, 상기 도전부(321)가 Sn 물질을 포함하고 상기 금속층이 Au 물질을 포함하는 경우, 상기 도전부(321)가 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Sn 물질과 Au 물질의 결합에 의하여 AuSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
또는, 상기 도전부(321, 322)이 Sn 물질을 포함하고 상기 프레임(311,312)의 금속층이 Cu 물질을 포함하는 경우, 상기 도전부(321)가 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Sn 물질과 Cu 물질의 결합에 의하여 CuSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
또는 상기 도전부(321)가 Ag 물질을 포함하고 상기 금속층 또는 상기 프레임(311,312)의 일부 층이 Sn 물질을 포함하는 경우, 상기 도전부(321)가 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Ag 물질과 Sn 물질의 결합에 의하여 AgSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
이상에서 설명된 금속간 화합물층은 다른 본딩 물질에 비해 더 높은 용융점을 가질 수 있다. 또한, 상기 금속한 화합물층이 형성되는 열처리 공정은 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 낮은 온도에서 수행될 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(300)는 메인 기판 등에 리플로우(reflow) 공정을 통해 본딩되는 경우에도 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되지 않으므로 전기적 연결 및 물리적 본딩력이 열화되지 않는 장점이 있다.
또한, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(300) 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시 예에 의하면, 패키지 몸체가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 몸체(313)를 구성하는 물질에 대한 선택 폭이 넓어질 수 있게 된다. 실시 예에 의하면, 상기 몸체(313)는 세라믹 등의 고가의 물질뿐만 아니라, 상대적으로 저가의 수지 물질을 이용하여 제공될 수도 있다.
상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)은 상기 도전부(321)와의 경계 면에 보이드(void)를 포함할 수 있다. 상기 보이드는 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32) 중 적어도 하나 또는 모두에 형성될 수 있고, 하나 또는 복수일 수 있다. 상기 보이드는 상기 도전부(321)가 충진될 때, 다른 프레임이나 본딩부 사이의 계면에서 발생될 수 있다. 이러한 보이드의 크기나 면적이 크면 클수록 크랙 발생 가능성이 높아질 수 있어, 상기 보이드의 크기나 면적을 줄여, 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다. 발명의 실시 예는 상기에 개시된 제1,2관통홀의 형상에 의해 도전부가 배치되므로, 보이드의 크기나 면적을 줄여주거나 제거할 수 있다. 이에 따라 제1,2관통홀에 배치된 도전부의 크랙을 억제하거나 방지할 수 있어, 전기 전도 효율 및 열 전도 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 또한 패키지의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 도전부(321)와 상기 프레임(311,312) 사이에는 합금층이 형성될 수 있다. 상기 합금층은 상기 도전부(321)를 구성하는 물질과 상기 프레임(311,312)의 금속층 간의 결합에 의해 형성될 수 있다. 상기 합금층은 프레임(311,312)의 관통홀(TH31,TH32)의 표면 상에 형성될 수 있다. 상기 합금층은 AgSn, CuSn, AuSn 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 갖는 금속간 화합물층을 포함할 수 있다. 상기 금속간 화합물층은 제1 물질과 제2 물질의 결합으로 형성될 수 있으며, 제1 물질은 상기 도전부(321)로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 금속층 또는 상기 프레임(311,312)의 베이스층으로부터 제공될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(300)는 상기 제1 관통홀(TH31)의 도전부(321)를 통해 상기 제1 본딩부(351)에 전원이 공급되고, 상기 제2 관통홀(TH32)의 도전부(321)를 통해 상기 제2 본딩부(352)에 전원이 공급될 수 있다. 상기 제1 및 제2프레임(311,312)이 전도성 재질인 경우, 상기 제1,2프레임(311,312)은 발광 소자(350)의 본딩부(351,352)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광 소자(350)의 전극들(351,352)은 상기 도전부(321)와 상기 프레임(311,312) 중 적어도 하나 또는 모두와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 본딩부(351) 및 상기 제2 본딩부(352)을 통하여 공급되는 구동 전원에 의하여 상기 발광소자(350)가 구동될 수 있게 된다. 그리고, 상기 발광소자(350)에서 발광된 빛은 상기 패키지 몸체(310)의 상부 방향으로 제공될 수 있게 된다.
도 2 내지 도 5와 같이, 상기 제1,2프레임(311,312)의 하부에는 하부 리세스(R33,R33)가 배치될 수 있다. 상기 하부 리세스(R33,R34)는 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 하부 둘레에 배치되고 상기 몸체(313)의 일부가 결합될 수 있다. 상기 하부 리세스(R33,R35)에 배치된 몸체(313)는 수지 재질로서, 상기 관통홀(TH31,TH32)에 채워지는 도전부(321)가 확산되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
발명의 발광소자 패키지는 예컨대 도 5와 같이, 제1 도전돌기(351A)과 제2 도전돌기(352A)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자(350)는 하부에 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)는 상기 제1,2본딩부(351,352)보다 제1,2프레임(311,312) 방향으로 돌출될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)는 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)와 대향되거나 대응될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)는 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 발광 소자(350)는 도 37 내지 도 40과 같이, 도전돌기(351B,352B)의 높이 또는 두께를 상기 프레임(311,312)의 두께 이상으로 제공할 수 있다. 도 37 내지 도 40의 설명은 후술하기로 한다.
상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 Ag, Au, Cu, Ti, Ni 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 도전돌기(351A, 352A)는 상기 씨드층을 포함할 수 있다. 상기 씨드층은 예로서 Ti, Ni, Cu 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)는 상기 씨드층 상에 기둥 형태로 돌출된 금속 기둥을 포함할 수 있다. 상기 금속 기둥은 Cu, Au, Ag 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속 기둥은 바텀뷰 형상이 원 기둥 또는 다각 기둥 형상일 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A) 간의 간격은 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32) 간의 간격보다 넓을 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)의 바닥 면적은 상기 제1,2본딩부(351,352)의 바닥 면적보다 작을 수 있다. 이러한 상기 제1도전돌기(351A)는 제1본딩부(351)로부터 제1 관통홀(TH31)의 하부를 향하여 돌출되며, 상기 제1 관통홀(TH31)내에 배치될 수 있다. 상기 제2도전돌기(352A)는 제2본딩부(352)로부터 제2 관통홀(TH32)의 하부를 향하여 돌출되며, 상기 제2 관통홀(TH32) 내에 배치될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)에 배치된 도전부(321)는 상기 제1 도전돌기(351A)의 주변에 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)에 배치된 도전부(321)는 상기 제2 도전돌기(352A)의 주변에 제공될 수 있다. 상기 제1 도전돌기(351A)는 상기 제1 관통홀(TH31)의 도전부(321)와 연결될 수 있다. 상기 제2도전돌기(352A)는 제2 관통홀(TH32)의 도전부(321)와 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전돌기(351A, 352A)에 의하여 상기 도전부(321, 322)이 제공될 수 있는 공간이 충분하게 확보될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 본딩부(121), 상기 제1 도전돌기(351A), 상기 도전부(321), 상기 제1 프레임(311)이 전기적으로 또한 물리적으로 안정적으로 연결될 수 있게 된다. 또한, 상기 제2 본딩부(352), 상기 제2 도전돌기(352A), 상기 도전부(321), 상기 제2 프레임(312)이 전기적으로 또한 물리적으로 안정적으로 연결될 수 있게 된다. 예로서, 상기 제1 및 제2 도전돌기(351A, 352A)는 상기 제1 및 제2 본딩부(351,352)에 각각 별도의 본딩 물질을 통하여 안정적으로 본딩될 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전돌기(351A, 352A)는 상기 제1 및 제2 본딩부(351,352)에 도금 공정을 통해 제공될 수도 있다. 예로서, 복수의 발광소자가 형성된 웨이퍼 레벨에서 상기 제1 및 제2 본딩부(351,352)에 시드(seed)층이 제공되고, 씨드층 위에 포토 레지스트막과 같은 마스크층이 형성된 후, 도금 공정이 수행될 수 있다. 도금 공정이 수행된 후, 포토레지스트막의 제거를 통해 상기 제1 및 제2 본딩부(351,352)의 일정 영역에만 상기 제1 및 제2 도전돌기(351A, 352A)가 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)가 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 내부에 배치되고, 상기 도전부(321)와 접촉됨으로써, 상기 도전부(321)와 제1,2본딩부(351,352) 사이의 계면이 열 변형에 의해 상기 도전부(321)에 크랙이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)는 상기 크랙이 발생되는 경로를 더 길게 제공해 주어, 상기 크랙이 발생되는 것을 줄일 수 있고 발생된 크랙이 확산되는 것을 억제하며 크랙 발생 경로를 더 길게 제공할 수 있다.
상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)은 하부 형상이 더 넓게 제공해 줌으로써, 상기 도전돌기(351A,351A)가 결합된 후 도전부(321)가 채워질 때, 채워지는 밀도나 용량을 더 높여줄 수 있어, 도전부(321)와 다른 구성 물질간의 접착 면적이 증가될 수 있다. 이에 따라 도전부(321)의 크랙 발생이 억제되거나 크랙 확산이 최소화될 수 있다.
상기 제1,2관통홀(TH31,TH32) 각각에는 상기 도전돌기(351A,352A)가 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)는 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 상면으로부터 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 깊이의 5% 이상 예컨대, 5% 내지 40%의 범위로 형성될 수 있다.
도 6 내지 도 8은 도 5의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 6과 같이, 제1 및 제2프레임(311,312)에 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)을 형성하여, 상기 몸체(313)과 사출 성형하게 된다. 이러한 몸체(313)의 상부는 상부 몸체(310A)가 일체로 형성되거나 별도로 형성할 수 있다.
상기 발광 소자(350)는 하부의 제1 및 제2도전돌기(351A,352A)를 돌출시켜 배치한 후, 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)과 대향시켜 줄 수 있다.
도 7과 같이, 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)에 상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)를 결합시켜 준다. 이때 상기 발광 소자(350)를 상기 프레임(311,312) 상에 배치하기 전에, 제1수지(330)로 도포한 후 상기 발광 소자(350)를 접착시켜 줄 수 있다. 이때 상기 제1수지(330)의 일부는 제1 및 제2리세스(R31,R32)에 배치될 수 있다.
상기 제1,2프레임(311,313)에 상기 제1,2본딩부(351,352)를 접합 부재와 같은 도전 재료로 본딩시켜 줄 수 있다. 이 경우 상기 발광소자(350)가 부착되어 있어서, 상기 발광소자(350)의 틸트를 방지할 수 있다.
도 8과 같이, 제1,2관통홀(TH31,TH32)에 도전부(321)를 채워 경화시켜 줄 수 있다. 제1,2관통홀(TH31,TH32)에 채워진 도전부(321)는 상기 제1,2본딩부(351,352)와 제1,2도전돌기(351A,352A)에 연결될 수 있다. 이후, 캐비티(302)에 몰딩부(340)를 채워 상기 발광 소자(350)를 덮을 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)가 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 내부에 배치되고, 상기 도전부(321)와 접촉됨으로써, 상기 도전부(321)와 제1,2본딩부(351,352) 사이의 계면이 열 변형에 의해 상기 도전부(321)에 크랙이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 도전돌기(351A,352A)는 상기 크랙이 발생되는 경로를 더 길게 제공해 주어, 상기 크랙이 발생되는 것을 줄일 수 있고 발생된 크랙이 확산되는 것을 억제하며 크랙 발생 경로를 더 길게 제공할 수 있다.
도 10은 관통홀의 일 예로서, 관통홀(TH31,TH32)은 상부 형상이 원 형상이고, 하부 또는 바닥 형상이 제1방향으로 긴 길이를 갖는 타원 형상이거나 사각형 형상의 양 변이 곡선 형상을 갖는 형상일 수 있다. 상기 관통홀(TH31,TH32)은 몸체(313)을 기준으로 먼 방향으로 하부 또는 바닥 형상의 면적이 더 넓게 형성되므로, 도전성 물질의 결합이나 도전성 물질이 채워지는 양이 증가될 수 있다.
도 11과 같이, 상기 관통홀(TH31,TH32)은 상부 형상이 제2방향으로 긴 길이를 갖는 타원 형상이고, 하부 형상이 제1방향으로 긴 길이를 갖는 타원 형상이거나, 사각형 형상의 양 변이 곡선 형상을 갖는 형상일 수 있다. 즉, 상기 관통홀(TH31,TH32)의 상부 형상과 하부 형상이 길이가 긴 형상이 서로 직교되는 방향으로 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 관통홀(TH31,TH32)의 상부 형상이 상기 몸체(313)가 배치되는 방향으로 길게 배치된 경우, 도전돌기(351A,352A)의 형상을 제2방향으로 긴 길이로 형성할 수 있다.
도 12와 같이, 상기 관통홀(TH31,TH32)은 상부 형상이 원 형상이고, 하부 형상이 상부 형상의 직경보다 큰 직경을 갖는 원 형상일 수 있다.
도 10 내지 도 12에서 제1방향의 폭(W1,W2)와 제2방향의 폭(W3,W4)의 관계는 상기에 개시된 설명을 참조하기로 한다. 이러한 상기 관통홀(TH31,TH32)에는 도전부가 배치되어, 도전돌기(351A,352A)와 결합될 수 있다.
한편, 상기 발광소자(350)의 하면 아래에 배치된 상기 제1 및 제2 리세스(R31, R32)가, 발광소자 패키지의 상부 방향에서 보았을 때, 상기 발광소자(350)의 측면을 넘어 외측 방향으로 연장되어 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 리세스(R31, R32)의 일부 영역이 상기 발광소자(350)의 측면으로부터 외측 영역에 연장되어 제공됨으로써, 상기 발광소자(350) 하부에 제공된 상기 제1 수지(330)가 상기 제1 및 제2 리세스(R31, R32)를 따라 상기 발광소자(350)의 측면 외곽으로 이동될 수 있게 된다.
한편, 상기 제1 및 제2 리세스(R31, R32)에 상기 제1 수지(330)가 제공되고, 그 위에 상기 발광소자(350)가 부착되는 과정에서 상기 제1 및 제2 리세스(R31, R32) 내에 보이드(void)가 형성될 수도 있다. 상기 발광소자(350)의 하부에 보이드가 존재하게 되면, 추후 열처리 과정 또는 상기 발광소자(350)의 동작 중에 보이드의 팝핑(popping) 현상이 발생될 수 있으며, 상기 발광소자(350)가 손상되거나 신뢰성이 저하될 수도 있다.
그러나, 실시 예에 의하면, 상기 발광소자(350)가 부착되는 과정에서, 상기 제1 및 제2 리세스(R31, R32) 내에 보이드가 형성되는 경우에도, 상기 보이드는 상기 발광소자(350)의 측면을 벗어나 외곽 영역으로 용이하게 이동될 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 발광소자(350)의 하면 아래에 보이드가 존재하게 되는 것을 방지할 수 있으므로, 실시 예에 따른 발광소자(350)가 손상되는 것을 방지하고 발광소자 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 상기 제1 및 제2 리세스(R31, R32)가 상기 발광소자(350) 아래에서 서로 분리되고 이격되어 배치된 경우를 기준으로 설명되었다. 그러나, 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 리세스(R31, R32)는 상기 발광소자(350) 아래에서 서로 연결되어 제공될 수도 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 상기 리세스(R31,R32)가 발광소자(350)의 하면 아래에 배치되어, 발광소자 패키지의 상부 방향에서 보았을 때, 상기 발광소자(350)의 측면을 넘어 연장되지 않도록 배치될 수도 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(300)는, 몰딩부(340)를 포함할 수 있다. 상기 몰딩부(340)는 상기 발광소자(350) 위에 제공될 수 있다. 상기 몰딩부(340)는 상기 제1 프레임(311)과 상기 제2 프레임(312) 위에 배치될 수 있다. 상기 몰딩부(340)는 상기 패키지 몸체(310)에 의하여 제공된 캐비티(302)에 배치될 수 있다.
상기 몰딩부(340)는 절연물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 몰딩부(340)는 상기 발광소자(350)로부터 방출되는 빛을 입사 받고, 파장 변환된 빛을 제공하는 파장변환 수단을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 몰딩부(340)는 형광체, 양자점 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 할 수 있다. 상기 발광소자(350)는 청색, 녹색, 적색, 백색, 적외선 또는 자외선의 광을 발광할 수 있다. 상기 형광체, 또는 양자점은 청색, 녹색, 적색의 광을 발광할 수 있다. 상기 몰딩부(340)는 형성하지 않을 수 있다.
상기 발광소자 패키지(300)는 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장되어 공급될 수도 있다. 그런데, 종래 발광소자 패키지가 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장됨에 있어 리플로우(reflow) 등의 고온 공정이 적용될 수 있다. 이때, 리플로우 공정에서, 발광소자 패키지에 제공된 리드 프레임과 발광소자 간의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되어 전기적 연결 및 물리적 결합의 안정성이 약화될 수 있게 된다.
그러나, 발명의 실시 예에 따른 발광소자의 제1 본딩부(351)와 제2 본딩부(352)는 프레임(311,312)과 도전부(321) 중 적어도 하나 또는 모두를 통하여 구동 전원을 제공 받을 수 있다. 그리고, 상기 도전부(127,129)의 용융점이 다른 본딩 물질의 용융점에 비해 더 높은 값을 갖도록 선택될 수 있다. 따라서, 발명의 실시 예에 따른 발광소자 소자 패키지(300)는 메인 기판 등에 리플로우(reflow) 공정을 통해 본딩되는 경우에도 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되지 않으므로 전기적 연결 및 물리적 본딩력이 열화되지 않는 장점이 있다. 또한, 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(300)에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체(310)가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 발명의 실시 예에 의하면, 패키지 몸체(310)가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따라, 몸체(313)를 구성하는 물질에 대한 선택 폭이 넓어질 수 있게 된다. 발명의 실시 예에 의하면, 상기 몸체(313)는 세라믹 등의 고가의 물질뿐만 아니라, 상대적으로 저가의 수지 물질을 이용하여 제공될 수도 있다. 예를 들어, 상기 몸체(313)는 PPA(PolyPhtalAmide) 수지, PCT(PolyCyclohexylenedimethylene Terephthalate) 수지, EMC(Epoxy Molding Compound) 수지, SMC(Silicone Molding Compound) 수지를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 프레임(311,312)은 도 13과 같이, 제1 및 제2 금속층(L1, L2)을 포함하며, 상기 제1금속층(L1)은 베이스층으로서, Cu, Ni, Ti를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제2금속층(L2)은 Au, Ni층, Ag 층 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2금속층(L2)이 Ni층을 포함하는 경우, Ni층은 열 팽창에 대한 변화가 작으므로, 패키지 몸체가 열 팽창에 의하여 그 크기 또는 배치 위치가 변화되는 경우에도, 상기 Ni층에 의하여 상부에 배치된 발광소자의 위치가 안정적으로 고정될 수 있게 된다. 상기 제2 금속층(L2)이 Ag층을 포함하는 경우, Ag층은 상부에 배치된 발광소자에서 발광되는 빛을 효율적으로 반사시키고 광도를 향상시킬 수 있다. 상기 제2금속층(L2)이 Au층을 포함하는 경우, 상기 발광 소자(350)의 본딩부(351,352)와의 본딩력이 개선시키고 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 도전부(321)는 Ag, Au, Pt, Sn, Cu, Zn, In, Bi, Ti 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전부(321)는 상기 관통홀(TH31,TH32) 내에 100% 이하로 채워질 수 있으며, 예컨대 30% 내지 100%의 범위로 채워질 수 있으며, 상기 범위를 초과할 경우 회로 기판과의 본딩력이 저하될 수 있고 상기 범위보다 작을 경우 전도성 특성이 저하될 수 있다.
상기 도전부(321)와 상기 프레임(311,312) 사이에는 합금층(L3)이 형성될 수 있다. 상기 합금층(L3)은 상기 도전부(321)를 구성하는 물질과 상기 프레임(311,312)의 제2금속층(L2) 간의 결합에 의해 형성될 수 있다. 상기 합금층(L3)은 프레임(311,312)의 관통홀(TH31,TH32)의 표면 상에 형성될 수 있다. 상기 합금층(L3)은 AgSn, CuSn, AuSn 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 갖는 금속간 화합물층을 포함할 수 있다. 상기 금속간 화합물층은 제1 물질과 제2 물질의 결합으로 형성될 수 있으며, 제1 물질은 상기 도전부(321)로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 제2금속층(L2) 또는 상기 프레임(311,312)의 베이스층(L1)으로부터 제공될 수 있다. 상기 도전부(321)가 Sn 물질을 포함하고 상기 제2 금속층(L2)이 Ag 물질을 포함하는 경우, 상기 도전부(321)가 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Sn 물질과 Ag 물질의 결합에 의하여 AgSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
또는, 상기 도전부(321)가 Sn 물질을 포함하고 상기 제2 금속층(L2)이 Au 물질을 포함하는 경우, 상기 도전부(321)가 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Sn 물질과 Au 물질의 결합에 의하여 AuSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
또는, 상기 도전부(321)가 Sn 물질을 포함하고 상기 프레임(311,312)의 제1금속층(L1)이 Cu 물질을 포함하는 경우, 상기 도전부(321)가 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Sn 물질과 Cu 물질의 결합에 의하여 CuSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
또는 상기 도전부(321)가 Ag 물질을 포함하고 상기 제2금속층(L2) 또는 상기 프레임(311,312)의 일부 층이 Sn 물질을 포함하는 경우, 상기 도전부(321)가 제공되는 과정 또는 제공된 후의 열처리 과정에서 Ag 물질과 Sn 물질의 결합에 의하여 AgSn의 금속간 화합물층이 형성될 수 있다.
이상에서 설명된 금속간 화합물층은 다른 본딩 물질에 비해 더 높은 용융점을 가질 수 있다. 또한, 상기 금속한 화합물층이 형성되는 열처리 공정은 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 낮은 온도에서 수행될 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(300)는 메인 기판 등에 리플로우(reflow) 공정을 통해 본딩되는 경우에도 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되지 않으므로 전기적 연결 및 물리적 본딩력이 열화되지 않는 장점이 있다.
또한, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(300) 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체(310)가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시 예에 의하면, 패키지 몸체(310)가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 몸체(313)를 구성하는 물질에 대한 선택 폭이 넓어질 수 있게 된다. 실시 예에 의하면, 상기 몸체(115)는 세라믹 등의 고가의 물질뿐만 아니라, 상대적으로 저가의 수지 물질을 이용하여 제공될 수도 있다.
도 14는 발명의 비교 예로서, (a)와 같이 관통홀(TH31,TH32)에 상부와 하부 사이의 볼록부(Pa)가 홀 내부 방향으로 돌출될 때, 도전부(321)의 주입시 상기 볼록부(Pa)에 걸려 주입 효율이 저하될 수 있고 홀 상부에 보이드 영역이 커질 수 있다. 이에 따라 본딩부(351)과 도전부(321) 사이의 계면에서 열 변형에 따른 크랙이 발생될 수 있고, 전기 전도율이 저하될 수 있다. (b)와 같이, 발광소자의 도전돌기(351A)를 관통홀(351)에 결합하더라도, 상기 도전돌기(351A)와 관통홀(351) 사이에 도전부(321)에 채워지는 데 한계가 있고 보이드 영역이 줄어들지 않아, 상기와 같이 크랙이 발생되거나 보이드로 인한 신뢰성이 저하될 수 있다.
도 15는 다른 예로서, 관통홀(TH31,TH32)의 상부 폭을 하부 폭보다 더 넓게 제공하되, 상기 관통홀(TH31,TH32)의 상부 폭으로 도전돌기(351A,352A)가 삽입되도록 하여, 상부 영역이 더 넓어진 만큼 도전부(321)의 밀도나 채워지는 양이 증가될 수 있다. 상기 관통홀(TH31,TH32)에는 도전돌기 없이 본딩부(351,352)가 삽입될 수 있고 도전부(321)와 결합될 수 있다.
도 16은 프레임에서의 관통홀의 형성 예로서, 프레임(311,312)의 상부에서 마스크(M1)이 홀(MH1)을 통해 에칭 액을 분사하여, 상부 홀을 형성하고, 하부에서 마스크(M2)에 형성된 홀(MH2)을 통해 에칭 액을 분사하여, 하부 홀을 형성할 수 있다. 이때 하부에 형성된 홀(MH1)로 분사되는 에칭 액의 분사 압력이나 시간을 상부 에칭 조건보다 더 증가시켜 주어, 하부 에칭 면적을 증가시켜 줄 수 있다. 또는 하부에 형성된 홀(MH1)의 크기를 상부에 형성된 홀(MH2)의 크기보다 더 크게하여, 하부 에징 면적을 더 증가시켜 줄 수 있다. 상기 상부 홀과 하부 홀이 서로 연결되어, 실시 예에 개시된 관통홀(TH31,TH32)가 형성될 수 있다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 관통홀(TH31,TH32)은 제1방향으로 열이 분사되므로, 제1방향으로 하부 폭을 길게 할 경우, 열 전달되는 방향(Px1,Px2)으로의 열 전달 효율이 저하될 수 있다. 이에 따라 제1방향과 직교하는 제2방향으로 관통홀(TH31,TH32)의 하부 폭을 더 넓게 제공할 수 있다. 상기 관통홀(TH31,TH32)의 제2방향으로의 연장 방향은 제1방향과 직각(θ31) 방향으로 형성하거나, 소정 각도(θ32)로서 30도 내지 60도의 각도로 어긋나게 형성할 수 있다. 이에 따라 제1방향으로의 프레임에 대한 열 전달 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 18과 같이, 관통홀(TH31,TH32)의 상면의 중심과 하면의 중심이 같은 중심에 있도록 할 수 있다. 이에 따라 제1방향으로의 프레임에 대한 열 전달 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 같은 중심을 갖는 관통홀(TH31,TH32)에 의해 도전부(321)가 균일한 분포로 채워지거나 접촉될 수 있다.
<제2실시 예>
도 19는 발명의 제2실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 평면도이며, 도 20는 도 19의 발광 소자 패키지의 패키지 몸체를 나타낸 평면도이고, 도 21은 도 19의 발광 소자 패키지의 A-A'측 단면도이며, 도 22는 도 19의 발광 소자 패키지의 A-B측 단면도이고, 도 23은 도 19의 발광 소자 패키지의 C-C측 단면도이며, 도 24은 도 19의 발광 소자 패키지의 D-D측 단면도이고, 도 25은 제2실시 예의 다른 예로서, 도 22의 발광 소자 패키지의 변형 예이며, 도 26은 제2실시 예의 다른 예로서, 도 21의 발광 소자 패키지에 배치된 발광 소자의 다른 예이고, 도 27은 도 24 또는 도 25의 발광 소자 패키지를 갖는 광원 장치의 예이며, 도 28은 제2실시 예의 다른 예로서, 도 21의 발광 소자 패키지에 배치된 프레임의 관통홀의 변형 예이며, 도 29는 제2실시 예에서 몸체와 발광 소자 사이에 제1수지가 배치된 예를 나타낸 도면이고, 도 30은 제2실시 예에서 발광 소자 패키지의 몸체의 리세스 변형 예이다.
도 19 내지 도 30을 참조하면, 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지(100)는, 서로 이격된 복수의 프레임(120,130,135,140), 상기 복수의 프레임(120,130,135,140) 사이를 지지하는 몸체(115), 상기 복수의 프레임(120,130,135,140) 상에 배치된 복수의 반도체 소자 또는 복수의 발광소자(151,152,153)를 포함한다. 이하, 패키지는 발광소자(151,152,153)가 배치된 패키지로서, 발광소자 패키지로 설명하기로 한다. 실시 예에 따른 복수의 발광소자(151,152,153)는 개별로 구동되도록 배치되거나, 직렬 또는 병렬로 구동될 수 있도록 연결될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지(100)는 발광 소자(151,152,153)의 연결 개수에 따른 구동 전압을 변경하거나 전환시켜 줄 수 있다. 또한 복수의 발광 소자(151,152,153) 중 적어도 하나 또는 모두는 하나 또는 복수의 발광 셀을 포함할 수 있다. 상기 발광 셀은 n-p 접합, p-n 접합, n-p-n 접합, p-n-p 접합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 셀은 하나의 발광 소자 내에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 각 발광 소자(151,152,153)는 하나 또는 복수의 발광 셀을 가질 수 있으며, 하나의 발광 소자에 n개의 발광 셀이 배치된 경우 n배의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 예컨대, 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 2개의 발광 셀이 하나의 발광 소자에 배치된 경우, 각 발광 소자는 6V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 또는 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 3개의 발광 셀이 하나의 발광 소자에 배치된 경우, 각 발광 소자는 9V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 상기 발광 소자들 중 어느 하나에 배치된 발광 셀의 개수는 1개 또는 2개 내지 5개일 수 있다. 이에 따라 발광 소자 패키지(100)의 구동 전압은 발광 소자들이 직렬로 연결된 경우, 전체 발광 소자의 개수, 전체 발광 셀의 개수와 구동 전압의 곱으로 구해질 수 있다.
발광소자 패키지(100)는 제1방향(X)의 길이와 제2방향의 길이(Y)가 서로 동일하거나 다를 수 있다. 발광소자 패키지(100)에서 제1방향의 길이는 2.5mm 이상 예컨대, 2.5 내지 7mm의 범위일 수 있다. 상기 제2방향의 길이는 상기 제1방향과 같거나 클 수 있다. 발광소자 패키지(100)의 두께는 상기 제1,2방향의 길이보다 작을 수 있다.
패키지 몸체(110A)는 제1방향의 길이와 제2방향의 길이가 서로 동일하거나 다를 수 있다. 상기 제1방향은 X 방향이며, 상기 제2방향은 X 방향과 직교하는 Y 방향이며, 제3방향은 X,Y 방향과 직교하는 Z 방향일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 상기 패키지 몸체(110A)는 X 방향의 길이가 Y 방향의 길이와 같거나 다를 수 있다. 상기 X 방향의 길이가 Y방향의 길이보다 짧은 경우 발광소자(151,152,153)의 X방향 너비는 줄어들 수 있어 광도를 개선시킬 수 있고, Y 방향의 길이가 X 방향의 길이보다 짧은 경우 발광소자(151,152,153)의 Y 방향의 길이를 줄여줄 수 있다.
상기 패키지 몸체(110A)는 서로 반대측에 배치된 제1 및 제2측부(S1,S2)와, 서로 반대측에 배치된 제3 및 제4측부(S3,S4)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2측부(S1,S2)는 Y 방향으로 긴 길이를 갖고, 제3 및 제4측부(S3,S4)의 양 단부에 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제4측부(S1,S2,S3,S4)는 몸체(115)의 바닥에 대해 수직하거나 경사진 면으로 형성될 수 있다.
상기 패키지 몸체(110A)는 몸체(115)와 연결될 수 있다. 상기 몸체(115)는 상기 프레임(120,130,135,140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 몸체(115)는 상기 패키지 몸체(110A)와 일체로 형성되거나 별도로 형성될 수 있다. 상기 몸체(115)는 상기 프레임(120,130,135,140)에 결합되어 상기 프레임(120,130,135,140)들을 지지할 수 있다. 상기 패키지 몸체(110A)와 상기 몸체(115)는 서로 동일한 재질이거나, 서로 다른 재질일 수 있다.
상기 패키지 몸체(110A)는 상기 몸체(115) 상에 배치될 수 있으며, 상기 발광 소자(151,152,153)의 둘레를 커버할 수 있다. 상기 패키지 몸체(110A)는 내부에 캐비티(112)를 구비할 수 있으며, 상기 발광 소자(151,152,153)는 상기 캐비티(112)에 배치될 수 있다. 상기 캐비티(112)는 상부 또는 광 출사 영역이 개방될 수 있다. 상기 캐비티(112)의 측면(111)은 수직하거나 경사진 면으로 제공될 수 있으며, 상기 발광 소자(151,152,153)의 둘레에서 광을 반사시켜 줄 수 있다.
상기 패키지 몸체(110A)는 탑뷰 형상이 다각형 형상, 원 형상 또는 타원 형상일 수 있으며, 상기 다각형 형상은 직 사각형 또는 정 사각형 형상일 수 있다. 상기 캐비티(112)는 탑뷰 형상이 다각형 형상, 원 형상 또는 타원 형상일 수 있으며, 상기 다각형 형상은 직 사각형 또는 정 사각형 형상일 수 있다.
도 19 내지 도 30을 참조하면, 상기 복수의 프레임(120,130,135,140)은 적어도 3개 이상 예컨대, 제1 프레임(120), 제2 프레임(130), 제3 프레임(135)과 제4 프레임(140)을 포함할 수 있다. 상기 제1 프레임(120)과 상기 제2 프레임(130)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제2 프레임(130)과 제3 프레임(135)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제3 프레임(135)과 제4 프레임(140)은 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제2 프레임(130)은 상기 제1프레임(120)과 제3 프레임(135) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3 프레임(135)은 상기 제2 프레임(120)과 제4 프레임(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제4 프레임(120,140)은 제1 방향(X)으로 이격될 수 있다. 상기 제1 프레임(120)과 제4프레임(140) 사이에는 하나, 2개 또는 3개 이상의 프레임이 배치될 수 있으며, 발광 소자 개수에 따라 달라질 수 있다.
상기 제1 프레임(120)은 상기 제1발광 소자(151) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1프레임(120)은 상기 제1발광 소자(151)의 일부 영역과 Z 방향 또는 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제1프레임(120)은 캐비티(112)의 바닥(도 1의 113)에 배치될 수 있다. 상기 제1프레임(120)은 제1연장부(123)를 포함할 수 있다. 제1연장부(123)는 패키지 몸체(110A)의 제1측부(S1) 외측에 노출되거나, 상기 제1측부(S1)보다 더 외측으로 돌출될 수 있다 상기 제1연장부(123)는 제1 프레임(120)로부터 연장될 수 있다. 상기 제1연장부(123)는 제1 프레임(120)으로부터 제1측부(S1)을 통해 외측으로 돌출될 수 있으며, 제2 방향 길이가 패키지 몸체(110A)의 제2 방향의 길이와 같거나 1/2 이상의 길이로 제공되어, 방열 면적의 감소를 방지할 수 있다. 상기 제1프레임(120)이 제1연장부(123)을 갖고 몸체(115)와 결합됨으로써, 패키지 몸체(110A) 및 몸체(115)와의 결합력을 강화시켜 줄 수 있다. 상기 제1연장부(123)의 돌출된 너비는 X 방향으로 적어도 100 마이크로 미터 이상일 수 있다.
상기 제2 프레임(130)은 제1 프레임부(131), 제2 프레임부(132), 및 제1연결 프레임부(133)를 포함할 수 있다. 상기 제2 프레임(130)에서 제1 프레임부(131)는 제1프레임(120)과 Y 방향으로 대응되며, 상기 제2 프레임부(132)는 제1프레임(120)과 X 방향으로 대응될 수 있다. 상기 제1연결 프레임부(133)는 상기 제1 프레임부(131)와 상기 제2 프레임부(132)를 서로 연결시켜 줄 수 있다. 상기 제1 프레임부(131)와 상기 제1프레임(120)은 제1발광 소자(151) 아래에 배치될 수 있고, 제1 발광 소자(151)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 프레임부(132)는 제2발광 소자(152) 아래에 배치되며 제2발광 소자(152)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 프레임(130)은 제1 발광 소자(151)와 제2발광 소자(152)를 직렬로 연결시켜 줄 수 있다.
상기 제3 프레임(135)은 제3 프레임부(136), 제4 프레임부(137) 및 제2연결 프레임부(138)를 포함할 수 있다. 상기 제3 프레임(135)에서 제3 프레임부(136)는 제2 프레임부(132)와 Y 방향으로 대응되며, 상기 제4 프레임부(137)는 제4프레임(140)과 Y 방향으로 대응될 수 있다. 상기 제2연결 프레임부(138)는 상기 제3 프레임부(136)와 상기 제4 프레임부(137)를 서로 연결시켜 줄 수 있다. 상기 제3 프레임부(136)와 상기 제2 프레임(130)의 제2 프레임부(132)는 제2발광 소자(152) 아래에 배치될 수 있고, 제2 발광 소자(152)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제4 프레임부(137)와 제4프레임(140)은 제3발광 소자(153) 아래에 배치되며 제3발광 소자(153)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3 프레임(135)은 제2 발광 소자(152)와 제3 발광 소자(153)를 직렬로 연결시켜 줄 수 있다.
상기 제2,3관통홀(TH2,TH3) 사이의 연결 영역은 상기 제1연결 프레임부(133)이며, 상기 제1연결 프레임부(133)의 폭 또는 최소 폭은 상기 제2 및 제3관통홀(TH2,TH3)의 하면의 최대 폭보다 작을 수 있다. 상기 제4,5관통홀(TH4,TH5) 사이의 연결 영역은 상기 제2연결 프레임부(138)이며, 상기 제2연결 프레임부(138)의 폭 또는 최소 폭은 상기 제4 및 제5관통홀(TH2,TH3)의 하면의 최대 폭보다 작을 수 있다. 상기 제1,2연결 프레임부(133,138)의 최소 폭이 상기 관통홀(TH1-TH6)의 하면의 최대 폭보다 큰 경우, 인접한 리세스와의 간섭이 발생될 수 있고, 관통 홀(TH1-TH6)의 형성에 어려움이 있을 수 있다. 다른 예로서, 상기 제2,3관통홀(TH2,TH3) 사이의 연결 영역과 상기 제4,5관통홀(TH4,TH5) 사이의 연결 영역은 회로 기판의 전극 패턴으로 연결해 주어, 상기 각 연결 프레임부로 기능하게 제공할 수 있다.
상기 제2 프레임부(132)는 X 방향으로 상기 제1프레임(120)과 제3 프레임(135)의 제4 프레임부(137) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3 프레임부(136)는 X 방향으로 상기 제1 프레임부(131)와 제4프레임(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 프레임부(132)와 제4 프레임부(137)는 Y 방향으로 이격될 수 있다.
상기 제4 프레임(140)은 상기 제3발광 소자(153) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제4프레임(140)은 상기 제3발광 소자(153)의 일부 영역과 Z 방향 또는 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제4프레임(140)은 캐비티(112)의 바닥에 배치될 수 있다. 상기 제4프레임(140)은 제2연장부(143)를 포함할 수 있다. 제2연장부(143)는 패키지 몸체(110A)의 제2측부(S2)에 노출되거나 제2측부(S2)보다 더 외측으로 돌출될 수 있다 상기 제2연장부(143)는 제4 프레임(140)로부터 연장될 수 있다. 상기 제2연장부(143)는 제4 프레임(140)으로부터 제2측부(S2)을 통해 외측으로 돌출될 수 있다. 상기 제2연장부(143)는 Y 방향 길이가 패키지 몸체(110A)의 Y 방향의 길이와 같거나 1/2 이상의 길이로 제공되어, 방열 면적의 감소를 방지할 수 있고 패키지 몸체(110A) 및 몸체(115)와의 결합력을 강화시켜 줄 수 있다. 상기 제2연장부(143)이 돌출된 너비는 X 방향으로 적어도 100 마이크로 미터 이상일 수 있다.
상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)은 도전성 프레임으로 제공될 수도 있다. 상기 제1 프레임(120)과 상기 제2 프레임(130)의 제1프레임부(131)는 상기 몸체(115)의 구조적인 강도를 안정적으로 제공할 수 있으며, 제1발광소자(151)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 프레임(130)의 제2 프레임부(132)와 상기 제3 프레임(130)의 제3프레임부(136)는 상기 몸체(115)의 구조적인 강도를 안정적으로 제공할 수 있으며, 제2발광소자(152)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3 프레임(135)의 제4프레임부(137)과 상기 제4 프레임(140)은 상기 몸체(115)의 구조적인 강도를 안정적으로 제공할 수 있으며, 제4발광소자(153)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)의 하면은 몸체(115)의 바닥에 노출될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)은 도전성 프레임인 경우, 리드 프레임으로 정의될 수 있으며, 상기 발광소자(151,152,153)로부터 발생된 열을 방열하거나 광을 반사시켜 줄 수 있다.
상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)이 도전성 재질인 경우, 금속 예컨대, 백금(Pt), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au), 탄탈늄(Ta), 알루미늄(Al), 은(Ag) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)은 단층이거나 서로 다른 금속 층을 갖는 다층으로 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)은 절연성 프레임으로 제공될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)은 절연성 프레임인 경우, 상기 패키지 몸체(110A)의 구조적인 강도를 안정적으로 제공할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)이 절연성 프레임인 경우, 상기 몸체(115)와 상기 프레임(120,130,135,140)은 동일한 재질로 일체로 형성이거나 다른 재질일 수 있다. 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)이 절연성 프레임으로 형성된 경우, 후술되는 도전부(321)가 각 발광 소자(151,152,153)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)이 절연성 재질인 경우, 수지 재질 또는 절연 재질일 수 있으며, 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), PCT(Polychloro Tri phenyl), LCP(Liquid Crystal Polymer), PA9T(Polyamide9T), 실리콘, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC: Epoxy molding compound), 실리콘 몰딩 컴파운드(SMC), 세라믹, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3) 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)은 에폭시 재질에 TiO2와 SiO2와 같은 고굴절 필러를 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)은 반사성 수지 재질일 수 있다.
상기 제1연결 프레임부(133)는 제1프레임(120)과 제3프레임(135)의 제3프레임부(136) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2연결 프레임부(138)는 제2 프레임(130)의 제2 프레임부(132)와 제4프레임(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2연결 프레임부(133,138)는 몸체(115)의 하면에 노출될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 및 제2연결 프레임부(133,138)는 몸체(115)의 하면으로부터 이격될 수 있다. 상기 제1 및 제2연결 프레임부(133,138)는 Z 방향 또는 수직 방향으로 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 깊이보다 작은 두께를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2연결 프레임부(133,138)는 Z 방향 또는 수직 방향으로 각 프레임(120,130,135,140)의 두께 즉, 최대 두께보다 작은 두께를 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제4프레임(120,130,135,140)의 일부는 하나 또는 복수의 돌기가 제3측부(S3)와 제4측부(S4)에 노출되고 몸체(115)와 결합될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 각각은 하면 면적이 상면 면적보다 클 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 각각은 상면 면적이 하면 면적보다 클 수 있다. 상기 제1 및 제4 프레임(120,140)은 서로 동일한 형상이거나 다른 대칭된 형상을 포함할 수 있다. 상기 제2 및 제3 프레임(130,135)은 서로 동일한 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 각각은 상부에 상부 리세스(R51) 또는 단차 구조를 가지며, 상기 상부 리세스(R51) 또는 단차 구조에는 상기 몸체(115)가 결합될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 각각은 상부 리세스(R51)가 배치된 영역의 두께가 다른 영역의 두께보다 얇을 수 있다. 상기 상부 리세스(R51)가 배치된 영역은 얇은 두께로 제공되어 몸체(115)와의 결합을 강화시켜 줄 수 있다. 상기 상부 리세스(R51)는 캐비티(112)의 바닥에서 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)의 영역 중 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)이 배치된 영역을 아일랜드(Island) 형상으로 제공할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 각각은 하부 리세스가 배치된 경우, 아일랜드(Island) 형상이 상기 몸체의 바닥에 노출될 수 있다.
상기 상부 리세스(R51)의 깊이는 상기 프레임(121,130,135,140)의 두께의 40% 내지 60% 범위일 수 있어, 프레임(120,130,135,140)의 강도 저하를 방지하고 지지할 수 있는 범위로 형성될 수 있다. 상기 상부 리세스(R51)는 하부 리세스나 단차진 구조와 제3방향으로 중첩되지 않는 영역에 배치될 수 있다. 상기 상부 리세스(R51)는 상기 발광소자(151,152,153)와 제3방향으로 중첩되거나 중첩되지 않을 수 있다.
상기 제1 및 제4 프레임(120,140)의 상면은 상기 상부 리세스(R51)에 채워진 수지부에 의해 아일랜드 형상으로 제공될 수 있다. 상기 제2프레임(130)의 제1,2프레임부(131,132)와 제3 프레임(135)의 제3,4프레임부(136,137)의 상면은 상부 리세스(R51)에 채워진 수지부에 의해 아일랜드 형상으로 제공될 수 있다. 상기 수지부는 상기 도전부(321)와 접착력, 젖음성이 좋지 않은 물질이거나, 상기 도전부(321)와의 표면 장력이 낮은 물질로 배치되는 경우 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)에 채워진 도전부(321)가 다른 영역으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 상기 도전부(321)는 상기 프레임(120,130,135,140)과 다른 재질로 형성될 수 있다.
상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 각각은 상기 상부 리세스(R51)와의 경계 부분이 곡선 형상 또는 소정의 곡률을 갖는 곡선 형상으로 제공되어, 몸체(115)의 결합력을 강화시켜 줄 수 있다.
상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 각각은 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)과 수직 방향으로 오버랩된 영역에 단차 구조나 리세스 없이 제공될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 각각에서 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 영역과 중첩된 상부 영역은 상기 상부 리세스(R51)와의 최소 간격이 도 20와 같이, 간격(D4)으로 이격될 수 있어, 몸체(115)와 접촉되는 프레임 부분의 강성을 확보할 수 있고 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)를 형성하고 사출할 때, 단차 구조나 리세스에 의해 프레임에 손해를 주는 것을 방지할 수 있다. 상기 간격(D4)는 80 마이크로 미터 이상 예컨대, 80 내지 150 마이크로 미터의 범위로 이격시켜 주어, 관통홀(TH1,TH3,TH3,TH4,TH5,TH6)의 형성시 프레임(120,130,135,140)에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 둘레에는 상기 프레임(120,130,135,140)의 두께를 갖는 영역이 소정 거리만큼 확보시켜 주어, 몸체(115)와 결합되는 프레임 부분의 강성을 확보할 수 있고 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)를 형성할 때나 사출할 때 프레임(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)에 전달되는 충격을 줄여줄 수 있다.
상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 중 적어도 하나 또는 2개 이상은 적어도 하나의 관통홀을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 중 적어도 하나는 하나 또는 복수의 관통홀을 구비할 수 있다. 상기 제1 프레임(120)은 제1 관통홀(TH1), 상기 제2 프레임(130)은 제2 및 제3관통홀(TH2,TH3), 상기 제3 프레임(135)은 제4 및 제5관통홀(TH4,TH5), 상기 제4 프레임(140)은 제6관통홀(TH6)을 포함할 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 제2 프레임(130)의 제1프레임부(131)에 배치될 수 있으며, 제3관통홀(TH3)은 제2 프레임(130)의 제2 프레임부(132)에 배치될 수 있다. 상기 제4관통홀(TH4)은 제3 프레임(135)의 제3프레임부(136)에 배치될 수 있으며, 제5관통홀(TH5)은 제3 프레임(135)의 제4프레임부(137)에 배치될 수 있다. 상기 제1 내지 제6관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)은 상기 각 프레임(120,130,135,140)의 상면부터 하면까지 관통되는 구멍일 수 있다.
상기 제1 내지 제6관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)는 상기 몸체(115)와 수직 방향 즉, Z 방향으로 중첩되지 않을 수 있다. 상기 제1 내지 제6관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)는 캐비티 영역과 수직 방향 즉, Z 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2)은 제1 발광소자(151)와 수직 방향 예컨대, Z 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2) 사이의 간격은 상기 제1 발광소자(151)의 Y 방향의 길이보다 작을 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2) 각각의 상부 너비(또는 직경)(W1)는 상기 제1 발광소자(151)의 X 방향의 너비(W6, 도 28 참조)보다 작을 수 있다. 상기 제3 및 제4관통홀(TH3,TH4)는 제2 발광소자(152)와 수직 방향 예컨대, Z 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제3 및 제4관통홀(TH3,TH4) 사이의 간격은 상기 제2 발광소자(152)의 Y 방향의 길이보다 작을 수 있다. 상기 제3 및 제4관통홀(TH3,TH4) 각각의 상부 너비(또는 직경)(W1)는 상기 제2 발광소자(152)의 X 방향의 너비(W6, 도 28 참조)보다 작을 수 있다.
상기 제5 및 제6관통홀(TH5,TH6)은 제3 발광소자(153)와 수직 방향 예컨대, Z 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제5 및 제6관통홀(TH5,TH6) 사이의 간격은 상기 제3 발광소자(153)의 Y 방향의 길이보다 작을 수 있다. 상기 제5 및 제6관통홀(TH5,TH6) 각각의 상부 너비(또는 직경)(W1)는 상기 제3 발광소자(153)의 X 방향의 너비(W6, 도 27 참조)보다 작을 수 있다.
상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2) 사이의 간격, 상기 제3 및 제4관통홀(TH3,TH4) 사이의 간격, 및 상기 제5 및 제6관통홀(TH5,TH6) 사이의 간격은 서로 동일할 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2) 사이의 간격, 상기 제3 및 제4관통홀(TH3,TH4) 사이의 간격, 및 상기 제5 및 제6관통홀(TH5,TH6) 사이의 간격은 Y 방향의 관통 홀 간의 간격으로서, X 방향으로 이격된 관통 홀들 간의 간격보다 클 수 있다. 이러한 관통홀들의 X 방향 및 Y 방향의 간격은 발광소자(151,152,153)의 크기나 발광소자(151,152,153) 간의 이격 거리(G1)에 따라 달라질 수 있다.
상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)은 상부 형상과 하부 형상이 다른 형상일 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)은 제2방향으로 긴 하부 폭을 가지며, 제1방향으로 짧은 하부 폭을 가질 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)은 제1방향으로의 상부 폭과 제2방향으로의 상부 폭이 동일할 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)은 상기 발광 소자(351,352,353)의 길이 방향 또는 방향으로 긴 길이를 갖는 하부 폭을 제공하거나, 어느 한 방향으로 긴 길이를 갖는 하부 폭을 갖게 될 수 있다. 이에 따라 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)에 도전부(321)의 결합이 용이하고 보이드의 생성을 억제할 수 있다.
상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)에 발광 소자(151,152,153)의 도전돌기(51A,52A)가 삽입될 때, 도전부(321)가 상기 도전돌기(51A,52A)와 결합이 강화되어, 크랙 발생을 억제하거나 크랙 경로를 증가시켜 줄 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6), 상기 도전부(321) 및 상기 도전돌기(51A,52A)에 대한 상세한 구성은 제1실시 예 또는 다른 예의 설명이나 구성을 선택적으로 참조하기로 한다. 상기 발광 소자(151,152,153)는 도 37 내지 도 40과 같이, 도전돌기(351B,352B)의 높이 또는 두께를 상기 프레임(120,130,135,140)의 두께 이상으로 제공할 수 있다. 도 37 내지 도 40의 설명은 후술하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 발광소자(151,152,153) 아래에 복수의 관통홀(TH1,TH2,TH3,,TH4,TH5,TH6)를 포함할 수 있다. 상기 제1 프레임(120)은 상기 제1 관통홀(TH1)을 포함할 수 있다. 상기 제2 프레임(130)은 서로 이격된 제2 및 제3관통홀(TH2,TH3)을 포함할 수 있다. 상기 제3 프레임(135)은 서로 이격된 제4 및 제5관통홀(TH4,TH5)을 포함할 수 있다. 상기 제4 프레임(140)은 제6 관통홀(TH6)를 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제6 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)는 상기 각 프레임(120,130,135,140) 중 적어도 하나에 하나 또는 복수로 제공될 수 있다. 상기 제1 내지 제6 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)는 상기 각 프레임(120,130,135,140)을 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제1 내지 제6 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)는 상기 각 프레임(120,130,135,140)의 상면과 하면을 수직 방향 또는 제3 방향으로 관통하여 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,,TH4,TH5,TH6)은 프레임 내에서 개구부나 구멍으로 정의될 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,,TH4,TH5,TH6)은 프레임 내에 프레임으로 둘러싸여진 개구부나 구멍으로 정의될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH1)과 상기 제6관통홀(TH6)은 제1방향과 상기 제1방향에 직교하는 제2방향으로 이격될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 제1 관통홀(TH1)과 제2 방향으로 중첩되며, 상기 제3관통홀(TH3)은 상기 제1 관통홀(TH1)과 제1방향으로 중첩되며, 상기 제4관통홀(TH4)은 상기 제3관통홀(TH3)과 제2방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2 및 제4관통홀(TH4)은 상기 제6관통홀(TH6)과 제1방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제5관통홀(TH5)은 상기 제6관통홀(TH6)과 제2방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제5관통홀(TH5)은 상기 제1 및 제3관통홀(TH1,TH3)과 제1방향으로 중첩될 수 있다.
상기 제1,3,5관통홀(TH1,TH3,TH5)는 제1방향으로 서로 중첩될 수 있다. 상기 제2,4,6관통홀(TH2,TH4,TH6)는 상기 제1,3,5관통홀(TH1,TH3,TH5)과 제2방향으로 이격되며 제1방향으로 서로 중첩될 수 있다.
상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,,TH4,TH5,TH6)은 상기 캐비티(112)의 바닥 에지로부터 이격되어 배치될 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(100) 내에서 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 개수는 상기 발광 소자(151,152,153)의 개수의 2배일 수 있다.
상기 제1발광소자(151)의 하부에서 상기 제1 관통홀(TH1)은 상기 제1 본딩부(51)의 하면에 대면하게 배치되며, 상기 제2 관통홀(TH2)은 제2본딩부(52)의 하면에 대면하게 배치될 수 있다. 상기 제2발광소자(152) 하부에서 상기 제3 관통홀(TH3)는 제1 본딩부(51)의 하면과 대면하게 배치될 수 있고, 제4관통홀(TH4)은 상기 제2발광소자(152)의 제2본딩부(52)의 하면과 대면하게 배치될 수 있다. 상기 제3발광소자(153) 하부에서 상기 제5 관통홀(TH5)은 상기 제1 본딩부(51)의 하면과 대면하게 배치될 수 있고, 제6관통홀(TH6)는 상기 제3발광소자(153)의 제2본딩부(52)의 하면과 대면하게 배치될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH1)과 상기 제2 관통홀(TH2)은 상기 제1발광소자(151)와 중첩되는 영역에 배치되고 상기 몸체(115)로부터 이격될 수 있다. 상기 제3 관통홀(TH3)와 상기 제4 관통홀(TH4)는 상기 제2 발광소자(152)의 하부 면 아래에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제3 관통홀(TH3)과 상기 제4 관통홀(TH4)은 상기 제2 발광소자(152)와 중첩되는 영역에 배치되고 상기 몸체(115)로부터 이격될 수 있다. 상기 제5 관통홀(TH5)와 상기 제6 관통홀(TH6)은 상기 제3 발광소자(153)의 하부 면 아래에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제5 관통홀(TH5)과 상기 제6 관통홀(TH6)은 상기 제3 발광소자(153)와 중첩되는 영역에 배치되고 상기 몸체(115)로부터 이격될 수 있다.
상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 깊이는 상기 각 프레임(120,130,135,140)의 두께와 동일할 수 있어, 상기 각 프레임(120,130,135,140)의 안정적인 강도를 유지할 수 있는 깊이로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 깊이는 180 마이크로 미터 이상 예컨대, 180 내지 300 마이크로 미터의 범위로 제공될 수 있다.
상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 상부 면적은 상기 각 본딩부(51,52)의 하면 면적의 30% 이상 예컨대, 30% 내지 98%의 범위를 가질 수 있다. 또한 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)과 각 본딩부(51,52)는 부분적으로 대면하는 영역과 대면하지 않는 비 중첩 영역을 가질 수 있다.
상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 상부 영역으로부터 X 방향으로 상기 각 본딩부(51,52)의 측면 끝단까지의 거리는 40 마이크로 미터 이상 예컨대, 40 내지 60 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 거리가 40 마이크로 미터 이상일 때 상기 각 본딩부(51,52)가 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 저면에서 노출되지 않도록 하기 위한 공정 마진을 확보할 수 있다. 또한, 상기 거리가 60 마이크로 미터 이하일 때 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)에 노출되는 상기 각 본딩부(51,52)의 면적을 확보할 수 있고, 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)에 의해 노출되는 각 본딩부(51,52)의 저항을 낮출 수 있어 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)에 의해 노출되는 상기 각 본딩부(51,52)로 전류 주입을 원활히 할 수 있다.
도 20 및 도 28과 같이, 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)은 하부 너비(W2)가 상부 너비(W1)보다 클 수 있다. 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)은 상부 방향으로 갈수록 너비 또는 직경이 점차 작아지는 형상일 수 있다. 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 측면은 경사지거나 곡면으로 제공될 수 있으며, 또는 서로 다른 곡률을 갖는 곡면으로 제공될 수 있다. 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6), 상기 도전부(321) 및 상기 도전돌기(51A,52A)에 대한 상세한 구성은 제1실시 예 또는 다른 예의 설명이나 구성을 선택적으로 참조하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 도전부(321)를 포함할 수 있다. 상기 도전부(321)는 상기 복수의 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6) 중 적어도 하나 또는 모두에 제공될 수 있다. 상기 도전부(321)는 상기 발광소자(151,152,153)의 본딩부(51,52) 아래에 배치될 수 있다. 제1방향(X)과 제2방향(Y)으로 상기 도전부(321)의 상부 폭은 상기 각 본딩부(51,52)의 폭에 비해 작게 제공될 수 있다.
상기 도전부(321)는 상기 각 본딩부(51,52)의 하면과 직접 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 도전부(321)는 상기 각 본딩부(51,52)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 도전부(321)의 둘레에는 상기 각 프레임(120,130,135,140) 내에 배치되고, 각 프레임(120,130,135,140)과 연결될 수 있다.
상기 도전부(321)는 Ag, Au, Pt, Sn, Cu, Zn, In, Bi, Ti 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전부(321)는 전기 전도성의 기능을 확보할 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 상기 도전부(321)는 솔더 페이스트 또는 Ag 페이스트를 포함할 수 있으며, 예컨대, 파우더 입자 또는 파티클 입자와 플럭스의 혼합으로 형성될 수 있다. 상기 솔더 페이스트는 예컨대, Sn-Ag-Cu를 포함할 수 있다. 예로서, 상기 도전부(321)는 서로 다른 물질로 구성되는 다층 또는 합금으로 구성된 다층 또는 단층으로 구성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 상기 제1 관통홀(TH1) 및 제2 관통홀(TH2)의 도전부(321)를 통해 상기 제1발광소자(151)의 제1 및 제2본딩부(51,52)에 전원이 연결될 수 있다. 상기 제3관통홀(TH3) 및 제4관통홀(TH4)의 도전부(321)를 통해 상기 제2 발광소자(152)의 제1 및 제2본딩부(51,52)에 전원이 공급될 수 있다. 상기 제5관통홀(TH5) 및 제6관통홀(TH6)의 도전부(321)를 통해 상기 제3 발광소자(153)의 제1 및 제2본딩부(51,52)에 전원이 공급될 수 있다. 상기 발광소자(151,152,153)의 본딩부(51,52)는 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)에 배치된 도전부(321)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)에 배치된 도전부(321)는 상기 복수의 발광 소자(151,152,153)을 직렬로 연결시켜 줄 수 있다.
상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)이 전도성 재질인 경우, 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)은 발광소자(151,152,153)의 본딩부(51,52)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)은 복수의 발광 소자(151,152,153)을 직렬로 연결시켜 줄 수 있다.
상기 발광소자(151,152,153)의 본딩부(51,52)는 상기 도전부(321,322)과 상기 프레임(120,130,135,140) 중 적어도 하나 또는 모두와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 도전부(321,322)과 상기 프레임(120,130,135,140)은 상기 복수의 발광소자(151,152,153)를 직렬로 연결시켜 줄 수 있다. 이에 따라, 상기 각 본딩부(51,52)를 통하여 공급되는 구동 전원에 의하여 상기 각 발광소자(151,152,153)가 구동될 수 있게 된다. 그리고, 상기 발광소자(151,152,153)에서 발광된 빛은 상기 패키지 몸체(110A)의 상부 방향으로 제공될 수 있게 된다. 상기 발광 소자 패키지에 공급되는 구동 전압은 상기 각 발광 소자(151,152,153) 내의 발광 셀의 개수에 따라 비례하여 증가될 수 있다. 예컨대, 각 발광 소자(151,152,153) 내의 발광 셀이 1개인 경우, 구동 전압은 발광 소자의 개수와 개별 발광 셀이 가지는 구동 전압의 곱이 될 수 있다. 각 발광 소자 내에 발광 셀이 2개인 경우 구동 전압은 발광 소자의 개수와 발광 셀이 가지는 구동 전압의 곱의 2배가 될 수 있다. 각 발광 소자 내에 발광 셀이 n개(n은 2 이상)인 경우 구동 전압은 발광 소자의 개수와 발광 셀이 가지는 구동 전압의 곱의 n배가 될 수 있다. 이에 따라 상기 발광 소자 패키지의 구동 전압은 발광 소자의 개수가 m이고, 발광 소자 내의 발광 셀의 개수가 n이며, 각 발광 셀의 구동 전압이 Vf인 경우, m×n×Vf의 곱으로 계산될 수 있다. 발광 소자 패키지는 3개의 발광 소자를 갖고 배치되고 각 발광 셀의 구동 전압이 3V인 경우, 구동 전압은 9V, 18V, 27V, 36V와 같이 고 전압으로 공급할 수 있다. 이러한 고 전압의 발광 소자 패키지는 디밍(Dimming) 조절이 가능하여, 발광되는 광의 밝기를 조절할 수 있다.
상기 몸체(115)는 패키지 몸체(110A)와 연결될 수 있다. 상기 몸체(115)는 상기 패키지 몸체(110A)와 동일한 물질로 일체로 형성되거나, 별도의 재질로 형성될 수 있다. 상기 몸체(115)가 상기 패키지 몸체(110A)와 다른 재질인 경우, 상기 몸체(115) 상에 상기 패키지 몸체(110A)가 접착되거나 부착될 수 있다. 상기 패키지 몸체(110A)는 상부가 개방된 캐비티(112)를 제공할 수 있다. 상기 캐비티(112)의 바닥(113)에는 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)이 배치될 수 있다. 상기 캐비티(112)의 측면(111)은 몸체(115)의 바닥(113)에 대해 수직한 면이거나 경사진 면으로 형성될 수 있다.
상기 몸체(115)는 상기 제1 프레임(120) 내지 제4프레임(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 몸체(115)는 전극 분리선의 기능을 수행할 수 있다. 상기 몸체(115)는 절연부재로 지칭될 수도 있다. 상기 몸체(115)는 프레임(120,130,135,140) 사이를 따라 제1 방향과 제2방향으로 배치되어, 인접한 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 사이를 분리시켜 줄 수 있다. 상기 몸체(115)는 제1 방향으로 배치된 부분과 제2 방향으로 배치된 부분이 서로 연결될 수 있다.
상기 몸체(115)는 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 위에 배치될 수 있다. 상기 패키지 몸체(110A)는 상기 제1내지 제4 프레임(120,130,135,140) 위에 배치된 경사면을 제공할 수 있다. 상기 패키지 몸체(110A)는 상기 제1내지 제4 프레임(120,130,135,140) 위에 캐비티(112)를 갖는 측벽으로 제공될 수 있다. 상기 패키지 몸체(110A)는 제거될 수 있다. 상기 몸체(115)는 패키지 몸체(110A)와 일체로 형성되거나, 별도로 형성될 수 있다. 실시 예에 의하면, 상기 패키지 몸체(110A)는 캐비티(112)가 있는 구조로 제공될 수도 있으며, 캐비티(112) 없이 상면이 평탄한 구조로 제공될 수도 있다.
예로서, 상기 몸체(115)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), PCT(Polychloro Tri phenyl), LCP(Liquid Crystal Polymer), PA9T(Polyamide9T), 실리콘, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC: Epoxy molding compound), 실리콘 몰딩 컴파운드(SMC), 세라믹, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3) 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 또한, 상기 몸체(115)는 TiO2와 SiO2와 같은 고굴절 필러를 포함할 수 있다. 상기 패키지 몸체(110A)는 상기 몸체(115)의 재질로 형성되거나, 상기 재질 중에서 다른 재질로 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 도 19 내지 도 23에 도시된 바와 같이, 리세스(R1,R2,R3)를 포함할 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)는 상기 몸체(115)의 상부에 제공될 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)은 복수개가 서로 이격될 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)들은 X 방향으로 배열될 수 있으며, 상기 발광 소자(151,152,153)들이 배열되는 방향과 동일한 방향으로 배열될 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)는 캐비티(112)의 바닥과 수직 방향 또는 제3방향으로 중첩될 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)는 상기 캐비티(112)의 바닥에 배치될 수 있다.
상기 리세스(R1,R2,R3)는 제1리세스(R1), 제2리세스(R2) 및 제3리세스(R3)를 포함할 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)는 제1방향(X)으로의 길이가 제2방향(Y)으로의 너비보다 클 수 있다. 상기 제1리세스(R1)는 제1 프레임(120)과 제2 프레임(130)의 제1프레임부(131) 사이에 배치되며, 제2리세스(R2)는 제2 프레임(130)의 제2 프레임부(132)와 제3 프레임(135)의 제3프레임부(136) 사이에 배치될 수 있다. 제3리세스(R3)는 제3 프레임(135)의 제4프레임부(137)와 제4 프레임(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R1,R2) 사이에는 제1연결 프레임부(133)가 배치될 수 있다. 상기 제2 및 제3리세스(R2,R3) 사이에는 제2연결 프레임부(138)가 배치될 수 있다.
상기 제1리세스(R1)는 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2) 사이에 배치되며, 제2리세스(R2)는 제3 및 제4관통홀(TH3,TH4) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제3리세스(R3)는 제5 및 제6관통홀(TH5,TH6) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1리세스(R1)는 상기 제1 관통홀(TH1)와 상기 제2 관통홀(TH2) 사이에 최단 거리를 갖는 가상선이 배치되고, 상기 가상선에 수직하는 방향으로 연장되고, 상기 제1리세스(R1)의 길이는 상기 제1리세스(R1)가 연장되는 방향으로 상기 제1리세스(R1)의 길이가 상기 발광 소자(151,152,153)의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제2리세스(R2)는 상기 제3 관통홀(TH3)와 상기 제4 관통홀(TH4) 사이에 최단 거리를 갖는 가상선이 배치되고, 상기 가상선에 수직하는 방향으로 연장되고, 상기 제2리세스(R2)의 길이는 상기 제2리세스(R2)가 연장되는 방향으로 상기 발광 소자(151,152,153)의 폭보다 작을 수 있다.
상기 제3리세스(R3)는 상기 제5 관통홀(TH5)와 상기 제6 관통홀(TH6) 사이에 최단 거리를 갖는 가상선이 배치되고, 상기 가상선에 수직하는 제1방향으로 연장되고, 상기 제3리세스(R3)의 제1방향의 길이는 상기 제3리세스(R3)가 연장되는 방향으로 상기 발광 소자(151,152,153)의 폭보다 작을 수 있다.
도 19, 도 28 및 도 29를 참조하면, 제1 방향으로 각 리세스(R1,R2,R3)의 길이(B5)는 발광 소자(151,152,153)의 폭(W6)보다 작을 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자(151,152,153)의 폭은 상기 발광 소자(151,152,153)가 직사각형 형상인 경우, 장변 및 단변 중 단변의 길이일 수 있다. 상기 각 리세스(R1,R2,R3)의 길이(B5)는 발광 소자(151,152,153)의 단변 방향의 길이일 수 있다. 상기 각 리세스(R1,R2,R3)의 길이(B5)가 발광 소자(151,152,153)의 폭(W6)보다 작게 배치됨으로써, 상기 발광 소자(151,152,153)의 아래에 배치된 각 리세스(R1,R2,R3)의 영역을 통한 광 손실을 줄여줄 수 있다. 이는 발광 소자(151,152,153)이 플립 칩으로 탑재된 경우, 발광 소자(151,152,153)의 하부를 통해 광이 투과되고 캐비티 바닥 방향으로 진행될 수 있고, 상기 캐비티 바닥 방향으로 진행되는 광은 상대적으로 몸체의 두께가 얇은 영역인 리세스(R1,R2,R3)를 통해 누설될 수 있다. 발명의 실시 예는 상기 리세스(R1,R2,R3)의 크기를 줄여 누설되는 광 손실을 줄일 수 있다.
도 19 및 도 28과 같이, 제2방향으로 각 리세스(R1,R2,R3)의 폭(B6)은 상기 제1방향의 길이(B5)보다 작을 수 있다. 제2방향으로 각 리세스(R1,R2,R3)의 폭(B6)은 Y 방향으로 인접한 두 프레임 사이의 간격(G3)보다 작을 수 있으며, 예컨대 Y 방향으로 인접한 두 프레임 사이의 간격(G3)의 70% 이하로 배치될 수 있다. 이러한 각 리세스(R1,R2,R3)의 폭(B6)이 상기 범위 이하로 배치된 경우 몸체(115)의 강성이 저하되는 것을 방지할 수 있고 상기 리세스(R1,R2,R3)을 통한 광 손실을 줄여줄 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)의 제2방향의 폭(B6)은 Y 방향으로 인접한 두 프레임(120,130,135,140) 사이의 간격(G3)의 30% 이상 예컨대, 30% 내지 70%의 범위로 배치되어, 상기 프레임(120,130,135,140) 사이에 배치된 몸체(115)의 강성 저하를 방지하며, 접착력이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
상기 각 리세스(R1,R2,R3)의 길이(B5)는 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 제1방향의 하부 너비(W1)보다 같거나 작을 수 있다.
상기 리세스(R1,R2,R3)는 상기 몸체(115)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 제공될 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)의 깊이는 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 깊이보다 작게 배치될 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)의 깊이는 상기 몸체(115)의 두께의 40% 이상 예컨대, 40% 내지 60%의 범위일 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)의 깊이가 상기 범위보다 작으면 제1수지(160)의 양이 줄어들어 발광소자(151,152,153)을 지지하는 지지력의 개선이 미미할 수 있다.
상기 리세스(R1,R2,R3)의 깊이는 상기 제1수지(160)의 접착력을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 상기 리세스(R1,R2,R3)이 깊이는 상기 몸체(115)의 안정적인 강도를 고려하거나 및/또는 상기 발광소자(151,152,153)에서 방출되는 열에 의해 상기 발광소자 패키지(100)에 크랙(crack)이 발생하지 않도록 결정될 수 있다.
상기 리세스(R1,R2,R3)는 상기 각 발광소자(151,152,153) 아래에 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 각 발광소자(151,152,153) 아래에 리세스(R1,R2,R3)가 하나로 배치된 경우, 상기 각 발광 소자(151,152,153)의 센터 영역에 배치되거나, 어느 한쪽으로 치우쳐 배치될 수 있다. 상기 각 발광소자(151,152,153) 아래에 복수의 리세스(R1,R2,R3)가 복수로 배치된 경우, 복수개가 X 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 리세스(R1,R2,R3)는 상기 각 발광소자(151,152,153)와 Z 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 예로서, 상기 리세스(R1,R2,R3)의 깊이는 상기 몸체(115)의 크랙 프리(crack free)를 제공할 수 있는 사출 공정 두께가 고려된 것이다. 실시 예에 의하면, 리세스(R1,R2,R3)의 깊이와 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 깊이의 비율은 2 내지 10으로 제공될 수 있다. 예로서, 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 깊이가 200 마이크로 미터로 제공되는 경우, 리세스(R1,R2,R3)의 깊이는 20 마이크로 미터 내지 100 마이크로 미터로 제공될 수 있다.
상기 리세스(R1,R2,R3)는 상기 발광소자(151,152,153) 하부에 언더필(under fill) 공정이 수행될 수 있는 적정 공간을 제공할 수 있다. 여기서, 상기 언더필(Under fill) 공정은 발광소자(151,152,153)를 몸체(115)에 실장한 후 상기 제1수지(160)를 상기 발광소자(151,152,153) 하부에 배치하는 공정일 수 있고, 상기 발광소자(151,152,153)를 몸체(115)에 실장하는 공정에서 상기 제1수지(160)를 통해 실장하기 위해 상기 제1수지(160)를 상기 리세스(R1,R2,R3)에 배치한 후 상기 발광소자(151,152,153)를 배치하는 공정일 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)는 상기 발광소자(151,152,153)의 하면과 상기 몸체(115)의 상면 사이에 상기 제1수지(160)가 충분히 제공될 수 있도록 소정 깊이 이상으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 리세스(R1,R2,R3)는 상기 몸체(115)의 안정적인 강도를 제공하기 위하여 소정 깊이로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 리세스(R1,R2,R3)의 깊이는 40 마이크로 미터 이상 예컨대, 40 내지 60 마이크로 미터의 범위로 제공될 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)의 제2방향의 폭은 140 마이크로 미터 이상 예컨대, 140 내지 160 마이크로 미터의 범위로 제공될 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)의 제1 방향의 길이는 상기 발광소자(151,152,153)의 X 방향의 길이보다 작을 수 있어, 제1수지(160)의 형성을 가이드하고 제1 방향의 접착력을 강화시켜 줄 수 있다.
상기 리세스(R1,R2,R3)는 측면이 수직한 면이거나, 경사진 면일 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)는 측면이 소정의 곡률을 갖는 면일 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)는 평면과 곡면이 혼합된 측면을 가질 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)는 상부 면적이 하부 면적과 같거나 더 클 수 있다. 이러한 리세스(R1,R2,R3)는 제1수지(160)를 담을 수 있고 지지력을 강화시켜 줄 수 있는 구조로 제공될 수 있다. 상기 리세스(R1,R2,R3)는 탑뷰 형상이 다각형 형상, 원 형상, 타원 형상 또는 비정형 형상일 수 있다.
도 19 및 도 20와 같이, 서로 다른 발광 소자(151,152,153) 아래에 배치된 리세스(R1,R2,R3) 간의 간격(D3)은 발광 소자(151,152,153) 간의 간격보다 작을 수 있다. 여기서, 상기 각 발광 소자(151,152,153)의 하부에는 하나의 리세스(R1,R2,R3)를 배치하고 있으며, 이러한 구조는 각 발광 소자(151,152,153)의 아래에 배치된 몸체(115)의 X 방향의 공간이 상기 발광 소자(151,152,153)의 2배 이하일 수 있다. 상기 몸체(115)의 X 방향의 공간은 리세스(R1,R2,R3)의 길이 방향으로서, 상기 리세스(R1,R2,R3)가 배치될 수 있는 공간일 수 있다. 도 19 및 도 20와 같이, 상기 리세스(R1,R2,R3)의 길이 방향에는 캐비티(112)의 측면(111)과, 제1,2연결 프레임부(133,138)가 배치될 수 있다. 즉, 리세스(R1,R2,R3)의 X 방향에는 캐비티(112)의 측면(111)과 제1,2연결 프레임부(133,138)이 배치되어 있다. 하나의 발광 소자 아래에 상기 리세스(R1,R2,R3)를 복수로 배치된 경우 상기 캐비티(112)의 측면(111) 또는 제1,2연결 프레임부(133,138)과의 간격이 너무 좁아질 수 있다. 상기 제1 및 제3리세스(R1,R3)과 상기 캐비티(112)의 측면(111)과의 간격이 좁아지는 경우, 제1 및 리세스(R1,R3)에 채워지는 제1수지(160)가 측면(111)을 타고 올라가는 문제가 발생될 수 있다. 상기 제1 내지 제3리세스(R1,R2,R3)가 상기 제1,2연결 프레임부(133,138)과의 간격이 좁아지는 경우 몸체(115)의 강성이 저하될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 제1수지(160)를 포함할 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 몸체(115)와 상기 발광소자(151,152,153) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 몸체(115)의 하면과 상기 발광소자(151,152,153)의 하면 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(151,152,153)와 수직 방향 또는 제3 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(151,152,153)와 상기 몸체(115)에 접착될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(151,152,153)의 각 본딩부(51,52) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)에 배치된 제1수지(160)는 제1,2본딩부(51,52) 사이에 배치되고 상기 제1발광소자(151)의 하면과 제1,2본딩부(51,52)에 접촉될 수 있다. 상기 제2리세스(R2)에 배치된 제1수지(160)는 상기 제2 발광소자(152)의 하면과 제1,2본딩부(51,52) 사이에 배치되고 상기 제1,2본딩부(51,52)에 접촉될 수 있다. 상기 제3리세스(R3)에 배치된 제1수지(160)는 상기 제3 발광소자(153)의 하면과 제1,2본딩부(51,52) 사이에 배치되고 상기 제1,2본딩부(51,52)에 접촉될 수 있다.
상기 제1수지(160)는 상기 각 리세스(R1,R2,R3)에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(151,152,153)와 상기 패키지 몸체(110A) 또는/및 몸체(115) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(151,152,153)와 상기 몸체(115) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있다. 상기 제1수지(160)는 예로서 상기 몸체(115)의 상면에 직접 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(151,152,153)의 하부 면에 직접 접촉되어 배치될 수 있다.
예로서, 상기 제1수지(160)는 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질, 에폭시 계열의 물질과 실리콘 계열의 물질을 포함하는 하이브리드(hybrid) 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 예로서, 상기 제1수지(160)가 반사 기능을 포함하는 경우 상기 제1수지(160)는 화이트 실리콘(white silicone)과 같은 금속산화물을 포함할 수 있다. 상기 제1수지(160)는 몰딩부와 다른 재질이거나, 상기 몰딩부에 첨가될 수 있는 불순물(예: 형광체)의 종류와 다른 종류의 불순물(예: 금속 산화물)을 포함할 수 있다. 상기 제1수지(160)는 접착제일 수 있다. 상기 제1수지(160)는 반사성 재질의 접착제일 수 있다.
상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(151,152,153)의 하면으로 광이 방출되는 경우, 상기 발광소자(151,152,153)와 상기 몸체(115) 사이에서 광 확산 기능을 제공할 수 있다. 상기 발광소자(151,152,153)로부터 상기 발광소자(151,152,153)의 하면으로 광이 방출될 때 상기 제1수지(160)는 광 확산 기능을 제공함으로써 상기 발광소자 패키지(100)의 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 또한, 상기 제1수지(160)는 상기 발광소자(151,152,153)에서 방출하는 광을 반사할 수 있다. 상기 제1수지(160)가 반사 기능을 포함하는 경우, 상기 제1수지(160)는 TiO2, Silicone, Al2O3와 같은 금속 산화물 또는 불순물을 포함하는 물질로 구성될 수 있다.
한편, 도 19 및 도 23을 참조하면, 상기 제1연결 프레임부(133)는 제2 프레임(130)의 제1프레임부(131)과 제2 프레임부(132) 사이에 연결될 수 있다. 다른 예로서, 제1연결 프레임부(133)에는 관통홀이 배치될 수 있으며, 상기 관통홀은 상기 제1연결 프레임부(133)를 양측으로 물리적으로 분리시켜 줄 수 있다. 이 경우, 상기 관통홀에 실시 예에 개시된 도전부가 형성될 경우, 상기 분리된 제1연결 프레임부(133)는 연결되며 제1프레임부(131)과 제2 프레임부(132)를 서로 연결시켜 줄 수 있다. 또는 상기 제1연결 프레임부(133)의 관통홀을 빈 공간으로 남겨둘 경우, 제1프레임부(131)과 제2 프레임부(132)는 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
상기 제2연결 프레임부(138)는 제3프레임(135)의 제3프레임부(136)과 제4프레임부(137) 사이에 연결될 수 있다. 다른 예로서, 제2연결 프레임부(138)에는 관통홀이 배치될 수 있으며, 상기 관통홀은 상기 제2연결 프레임부(138)를 양측으로 물리적으로 분리시켜 줄 수 있다. 이 경우, 상기 관통홀에 실시 예에 개시된 도전부가 형성될 경우, 상기 분리된 제2연결 프레임부(138)는 연결되며 제3프레임부(136)과 제4프레임부(137)를 서로 연결시켜 줄 수 있다. 또는 상기 제2연결 프레임부(138)의 관통홀을 빈 공간으로 남겨둘 경우, 제3프레임부(136)과 제4프레임부(137)는 서로 전기적으로 분리될 수 있다.
상기 제1,2연결 프레임부(133,138)은 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)의 두께보다 얇을 수 있다. 상기 제1,2연결 프레임부(133,138)의 하면은 상기 제2 및 제3 프레임(130,135)의 하면과 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제1,2연결 프레임부(133,138)의 상면은 상기 제2 및 제3 프레임(130,135)의 상면보다 낮게 배치될 수 있다. 이러한 상기 제1,2연결 프레임부(133,138)은 직선 형상으로 연장되거나, 곡선 또는 각진 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1,2연결 프레임부(133,138)의 너비는 상기 상기 제1,2연결 프레임부(133,138)의 길이와 직교되는 방향의 길이로서, 상기 상기 제1,2연결 프레임부(133,138)의 길이보다 작을 수 있다. 상기 상기 제1,2연결 프레임부(133,138)의 너비는 공급 전압에 따라 달라질 수 있으며, 예컨대 120㎛ 이상 예컨대, 120㎛ 내지 300㎛의 범위이거나, 150㎛ 내지 250㎛의 범위일 수 있다. 상기 상기 제1,2연결 프레임부(133,138)의 길이는 즉, 인접한 두 프레임부 사이의 간격은 400 마이크로 미터 이상 예컨대, 400 마이크로 미터 내지 600 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 제1,2연결 프레임부(133,138)의 폭은 150 마이크로 미터 이상 예컨대, 150 마이크로 미터 내지 300 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 상기 제1,2연결 프레임부(133,138)의 길이는 패키지의 사이즈 및 각 프레임의 크기에 따라 달라질 수 있으며, 폭은 인접한 다른 프레임 간의 전기적인 간섭이 없는 범위로 배치될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 상부에 광학 렌즈 또는 광학 부재가 배치될 수 있다. 상기 광학 렌즈는 입사되는 광의 지향각을 변경하게 되며, 광학 부재는 확산시켜 면 광원으로 제공하는 도광판이나, 도공판 상에 프리즘 시트를 포함할 수 있다. 상기 발광소자 패키지(100)는 하나 또는 복수개가 배열될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 복수의 발광소자(151,152,153)가 직렬로 연결될 수 있다. 다른 예로서, 상기 복수의 발광소자(151,152,153)가 도 28과 같이 병렬로 연결될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 제1 프레임(120) 및 제1연장부(123)에 제1극성의 전원이 연결된 경우, 상기 제4 프레임(140) 및 제2연장부(143)는 제2극성의 전원이 연결되어, 제1 내지 제3 발광소자(151,152,153)는 프레임(120,130,135,140)에 의해 직렬로 연결될 수 있다. 이러한 복수의 발광 소자(151,152,153)를 내부에서 서로 연결시켜 주어, 고 전압용 패키지로 제공될 수 있다. 발명의 실시 예는 복수의 발광 소자(151,152,153)를 갖는 발광 소자 패키지는 광도가 개선될 수 있다.
발명의 실시 예는 발광 소자(151,152,153)의 지지력을 개선시켜 줄 수 있다. 인접한 프레임(120,130,135,140) 사이의 몸체(115)에 리세스(R1,R2,R3)를 제공하고, 상기 리세스(R1,R2,R3)의 영역 상에 제1수지(160)로 각 발광 소자(151,152,153)를 접착시켜 줄 수 있다. 이러한 제1수지(160)는 각 발광 소자(151,152,153)를 지지해 주어, 외부 요인에 의해 상기 발광 소자(151,152,153)가 유동되는 것을 지지할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 발광소자(151,152,153)는 복수의 발광 소자 예컨대, 적어도 2개 이상 또는 3개 이상의 발광 소자를 포함할 수 있다. 상기 발광소자(151,152,153)는 제1 내지 제3 발광소자(151,152,153)를 포함할 수 있다. 발명의 실시 예는 2개 이상의 발광 소자 또는 2개 내지 5개의 발광 소자를 갖는 패키지로 제공될 수 있으며, 3개의 발광 소자로 한정하지는 않는다. 실시 예에 따른 발광 소자(151,152,153)는 캐비티(112) 내에서 적어도 5면 발광할 수 있다. 상기 발광 소자(151,152,153)의 5면 이상은 상면과 측면들을 포함할 수 있다.
도 21 내지 도 26을 참조하면, 상기 제1 내지 제3발광소자(151,152,153)는 제1 및 제2본딩부(51,52)와 발광 구조물(55)을 포함할 수 있다. 상기 제1 내지 제3발광소자(151,152,153)는 발광 구조물(55) 상에 투광성 재질의 기판(50)을 포함할 수 있다. 상기 발광 구조물(55)은 상기 기판(50)과 상기 본딩부(51,52) 사이에 배치될 수 있다. 상기 본딩부(51,52)는 제1발광 소자(151) 아래에 제1,2본딩부, 제2발광 소자(152) 아래에 제3,4본딩부, 제3발광 소자(153) 아래에 제5,6본딩부로 정의할 수 있으며, 설명의 편의를 위해 두 본딩부를 제1,2본딩부로 설명하기로 한다.
상기 제1 및 제2본딩부(51,52)는 상기 발광 구조물(55) 아래에 배치될 수 있으며, 전극 또는/및 전극 패드일 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(51,52)는 각 프레임(120,130,135,140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(51,52) 사이의 간격은 Y 방향을 이격된 거리로서, Y 방향으로 이격된 관통홀(TH1,TH2)(TH3,TH4)(TH5,TH6) 사이의 간격보다 작을 수 있다. 상기 제1본딩부(51)는 제1,3,5관통홀(TH1,TH3,TH5)와 제3방향으로 중첩되며, 상기 제2본딩부(52)는 제2,4,6관통홀(TH2,TH4,TH6)와 제3방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(51,52)의 하면 면적은 상기 제1 내지 제6관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 상면 면적보다 클 수 있다.
상기 제1발광 소자(151)의 제1본딩부(51)는 상기 제1 관통홀(TH1) 또는 제1 관통홀(TH1)과 상기 제1 프레임(120)에 제3방향으로 대면하거나 중첩되며, 상기 제1발광소자(151)의 제2본딩부(52)는 제2 관통홀(TH2) 또는 제2 관통홀(TH2)과 제2 프레임(130)의 제1프레임부(131)에 제3방향으로 대면하거나 중첩될 수 있다. 상기 제2발광 소자(152)의 제1본딩부(51)는 상기 제3관통홀(TH3) 또는 제3관통홀(TH3)과 상기 제2 프레임(130)의 제2 프레임부(132)에 제3방향으로 대면하거나 중첩되며, 상기 제2발광소자(152)의 제2본딩부(52)는 제4관통홀(TH4) 또는 제4관통홀(TH4)과 제3 프레임(135)의 제3프레임부(136)에 제3방향으로 대면하거나 중첩될 수 있다. 상기 제3발광 소자(153)의 제1본딩부(51)는 상기 제5관통홀(TH5) 또는 제5관통홀(TH5)과 상기 제3 프레임(135)의 제4프레임부(137)에 제3방향으로 대면하거나 중첩되며, 상기 제3발광소자(153)의 제2본딩부(52)는 제6관통홀(TH6) 또는 제6관통홀(TH6)과 제4 프레임(140)에 제3방향으로 대면하거나 중첩될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 발광소자(151,152,153)의 제1 및 제2본딩부(51,52)는 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)과 대면하고 중첩되게 배치될 수 있어, 전원 경로 및 방열 경로를 확보할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 발광소자(151,152,153)의 제1 및 제2본딩부(51,52)는 상기 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)에 배치된 도전부(321)와 접착될 수 있고 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)과 본딩될 수 있다. 상기 제1 발광소자(151)는 제1 및 제2 프레임(120,130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 발광소자(151)는 상기 제1 및 제2 관통홀(TH1,TH2)에 배치된 도전부(321)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 발광소자(152)는 제2 및 제3 프레임(130,135)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 발광소자(152)는 상기 제3 및 제4관통홀(TH3,TH4)에 배치된 도전부(321)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3 발광소자(153)는 제3 및 제4 프레임(130,140)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3 발광소자(153)는 상기 제5 및 제6관통홀(TH5,TH6)에 배치된 도전부(321)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 내지 제3발광 소자(151,152,153)의 발광 구조물(55)은 반도체층을 포함할 수 있으며, 청색, 녹색, 적색, 자외선 및 적외선 중 적어도 하나를 발광할 수 있다. 상기 반도체층은 제1도전형 반도체층, 활성층 및 제2도전형 반도체층을 포함하며, n-p 접합, p-n 접합, n-p-n 접합, p-n-p 접합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 반도체층은 3족 내지 6족 원소의 화합물 반도체를 선택적으로 포함할 수 있으며, 예컨대 3족 및 5족 원소의 화합물 반도체층 또는 2족 및 6족 원소의 화합물 반도체층을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 반도체층은 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 인(P), 비소(As), 질소(N)로부터 선택된 적어도 두 개 이상의 원소를 포함하여 제공될 수 있다. 상기 제1본딩부(51)는 제1도전형 반도체층 및 제2도전형 반도체층 중 어느 하나에 연결되며, 제2본딩부(52)는 다른 하나에 연결될 수 있다.
상기 발광 구조물(55)에서 제1 및 제2 도전형 반도체층은 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 예컨대 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제1 및 제2 도전형 반도체층은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제1 도전형 반도체층은 Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층일 수 있다. 상기 제2 도전형 반도체층은 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층일 수 있다.
상기 활성층은 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 상기 활성층은 예로서 3족-5족 또는 2족-6족의 화합물 반도체 중에서 적어도 하나로 구현될 수 있다. 상기 활성층이 다중 우물 구조로 구현된 경우, 상기 활성층은 교대로 배치된 복수의 우물층과 복수의 장벽층을 포함할 수 있고, InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 활성층은 InGaN/GaN, GaN/AlGaN, AlGaN/AlGaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN, AlGaAs/GaAs, InGaAs/GaAs, InGaP/GaP, AlInGaP/InGaP, InP/GaAs을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광 구조물(55)는 각 발광 소자(151,152,153)를 통해 서로 동일한 피크 파장을 발광하거나 서로 다른 피크 파장을 발광할 수 있다. 상기 제1 내지 제3발광 소자(151,152,153)의 발광 구조물(50)은 상부에 기판(55)을 포함하며, 상기 기판(55)은 투명한 재질을 포함할 수 있으며, 상기 발광 구조물(50) 상에 배치될 수 있다.
상기 발광 구조물(55)은 내부에 하나의 발광 셀을 갖는 경우, n-p 접합, p-n 접합, n-p-n 접합, p-n-p 접합 중 어느 하나의 반도체 구조물을 가질 수 있으며, 복수의 발광 셀을 갖는 경우 상기 반도체 구조물이 복수로 분리되어 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 발광 구조물(55) 내에 하나 또는 2 이상의 발광 셀들을 구비할 수 있으며, 2 이상의 발광 셀들은 직렬로 연결되어, 발광 소자의 구동 전압을 높여줄 수 있다. 이러한 발광 구조물(55)의 발광 셀(들)은 제1,2본딩부(51,52)와 선택적으로 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2본딩부(51,52)는 Ti, Al, In, Ir, Ta, Pd, Co, Cr, Mg, Zn, Ni, Si, Ge, Ag, Ag alloy, Au, Hf, Pt, Ru, Rh, ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO를 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질 또는 합금을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 각 프레임(120,130,135,140)과 상기 각 본딩부(51,52)는 금속간 화합물층에 의해 결합될 수 있다. 상기 금속간 화합물은 CuxSny, AgxSny, AuxSny 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 x는 0<x<1, y=1-x, x>y의 조건을 만족할 수 있다.
상기 발광소자(151,152,153)의 본딩부(51,52)는 상기 도전부(321)를 구성하는 물질과 상기 도전부(321)를 형성되는 과정 또는 상기 도전부(321)가 제공된 후 열처리 과정에서, 상기 도전부(321)와 상기 프레임(120,130,135,140) 사이에 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)층이 형성될 수 있다. 상기 도전부(321)는 Ag, Au, Pt, Sn, Cu 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정하지 않고, 상기 도전부(321)으로 전도성 기능을 확보할 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 예로서, 상기 도전부(321)는 도전성 페이스트를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 도전성 페이스트는 솔더 페이스트(solder paste), 실버 페이스트(silver paste) 등을 포함할 수 있고, 서로 다른 물질로 구성되는 다층 또는 합금으로 구성된 다층 또는 단층으로 구성될 수 있다. 예로서, 상기 도전부(321)는 SAC(Sn-Ag-Cu) 또는 SAC 계열의 물질을 포함할 수 있다.
예로서, 상기 도전부(321)를 이루는 물질과 상기 프레임(120,130,135,140)의 금속 간의 결합에 의해 합금층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 도전부(321)와 상기 프레임(120,130,135,140)이 물리적으로 또한 전기적으로 안정하게 결합될 수 있게 된다. 상기 도전부(321), 합금층 및 상기 프레임이 물리적으로 또한 전기적으로 안정하게 결합될 수 있게 된다. 상기 합금층이 AgSn, CuSn, AuSn 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 금속간 화합물층을 포함할 수 있다. 상기 금속간 화합물층은 제1 물질과 제2 물질의 결합으로 형성될 수 있으며, 제1 물질은 도전부(321)로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 본딩부(51,52) 또는 상기 프레임(120,130,135,140)로부터 제공될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 몰딩부(180)를 포함할 수 있다. 상기 몰딩부(180)는 상기 발광소자(151,152,153) 위에 제공될 수 있다. 상기 몰딩부(180)는 상기 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140) 위에 배치될 수 있다. 상기 몰딩부(180)는 상기 패키지 몸체(110A)에 의하여 제공된 캐비티(112)에 배치될 수 있다. 상기 몰딩부(180)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투명한 수지 재료로 형성될 수 있다. 상기 몰딩부(180)는 절연물질을 포함할 수 있다. 상기 몰딩부(180)는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 몰딩부(180)는 상기 발광소자(151,152,153)로부터 방출되는 빛을 입사 받고, 파장 변환된 빛을 제공하는 파장변환 수단을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 몰딩부(180)는 형광체, 양자점 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 할 수 있다. 상기 발광소자(151,152,153)는 청색, 녹색, 적색, 백색, 적외선 또는 자외선의 광을 발광할 수 있다. 상기 형광체, 또는 양자점은 청색, 녹색, 적색의 광을 발광할 수 있다. 상기 각 발광 소자(151,152,153) 상에 형광체층이 상기 발광 소자(151,152,153)의 두께보다 얇은 두께로 형성될 수 있다. 이 경우 상기 각 발광 소자(151,152,153) 상에 배치된 형광체층은 상기 몰딩부(180)로 몰딩될 수 있다. 상기 몰딩부(180)는 형성하지 않을 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 후술되는 변형 예 또는 다른 실시 예에도 선택적으로 적용될 수 있으며, 이하의 변형 예, 및 발명의 실시 예는 상기의 제1실시 예와 다른 부분에 대해 설명하기로 한다.
도 25와 같이, 발광소자 패키지는 제2수지(164)를 포함한다. 상기 제2수지(164)는 상기 발광소자(151,152,153)의 하부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제2수지(164)는 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)과 몸체(115) 상에 배치될 수 있다. 상기 제2수지(164)는 상기 발광소자(151,152,153)의 하면과 접촉될 수 있다. 상기 제2수지(164)의 일부는 상기 발광소자(151,152,153)의 측면 하부에 접촉될 수 있다. 상기 제2수지(164)는 상기 발광소자(151,152,153)로부터 측 방향으로 방출된 광을 반사시켜 줄 수 있다. 상기 제2수지(164)의 두께는 발광 소자(151,152,153)의 두께보다 작을 수 있으며, 그 상면 높이는 상기 발광 소자(151,152,153)의 발광 구조물(55)의 하면보다 낮게 배치될 수 있다.
상기 제2수지(164)는 예로서, 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질, 에폭시 계열의 물질과 실리콘 계열의 물질을 포함하는 하이브리드(hybrid) 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2수지(164)는 상기 발광소자(151,152,153)에서 방출되는 광을 반사하는 반사부일 수 있고, 예로서 TiO2 등의 반사 물질을 포함하는 수지일 수 있고 또는 화이트 실리콘(white silicone)을 포함할 수 있다. 상기 제2수지(164)는 몰딩부(180)와 다른 재질이거나, 상기 몰딩부(180)에 첨가될 수 있는 불순물(예: 형광체)의 종류와 다른 종류의 불순물(예: 금속 산화물)을 포함할 수 있다.
도 26은 제1 내지 제4 프레임(120,130,135,140)이 다층 구조 예컨대, 제1층(L1)과 제2층(L2)가 결합되며, 합금층(L3)가 전도층(321)와 관통홀(TH1-TH6)에 형성될 수 있다. 이러한 구성은 제1실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 30은 몸체의 상부에 리세스가 서로 이격된 제1 및 제2리세스(R1c,R1d)로 배치될 수 있다. 상기 제 1및 제2리세스(R1c,R1d)는 각 발광 소자(151,152,153) 아래에 내측부는 상기 각 발광 소자(151,152,153)과 중첩되며, 외측부는 중첩되지 않을 수 있다.
예컨대, 상기 리세스(R1c,R1d)는 수직 방향 또는 제3방향으로 발광 소자(151)와 부분적으로 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 리세스(R1c,R1d)의 외측부는 발광 소자(151)의 측면들 중 장측면보다 더 외측으로 돌출되며, 내측부는 상기 발광 소자(151)의 아래에서 상기 발광 소자(151)과 중첩되게 배치될 수 있다. 이러한 리세스(R1c,R1d)의 외측부가 상기 발광 소자(151)의 영역 외측으로 돌출됨으로써, 리세스(R1c,R1d)로 제1수지(160)가 가이드되어 채워질 수 있고, 상기 발광 소자(151)과의 중첩 영역이 감소될 수 있다. 이에 따라 상기 발광 소자(151)와 중첩되는 리세스(R1c,R1d)를 통한 광 손실이 발생될 경우, 중첩되는 리세스 영역을 줄여줌으로써, 광 손실을 줄여줄 수 있다.
상기 리세스(R1c,R1d)의 외측부의 길이(B7)는 리세스(R1c,R1d)의 길이(B5)의 40% 이상 예컨대, 40% 내지 60%의 범위일 수 있다. 이러한 상기 리세스(R1c)의 외측부의 길이(B7)를 상기 범위로 제공함으로써, 제1수지(160)의 유동을 가이드할 수 있고 광 손실을 줄여줄 수 있다. 또한 상기 리세스(R1c,R1d)의 외측부의 길이(B7)가 상기 범위일 때, 캐비티의 측면과의 이격 거리를 확보할 수 있다. 상기의 상기 리세스(R1c,R1d)는 발명의 다른 실시 예에도 적용될 수 있다.
도 27은 도 24 또는 도 25의 발광 소자 패키지가 회로 기판에 배치된 광원 장치 또는 광원 모듈의 예이다. 일 예로서, 제2실시 예의 발광소자 패키지를 갖는 광원 장치의 예로 설명하기로 하며, 상기에 개시된 설명 및 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
도 27 및 도 24를 참조하면, 실시 예에 따른 광원 모듈은 회로기판(501) 상에 하나 또는 복수의 발광소자 패키지(100)가 배치될 수 있다.
상기 회로기판(501)은 패드(521,523,524,525)을 갖는 기판 부재를 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(501)에 상기 발광소자(151,152,153)의 구동을 제어하는 전원 공급 회로가 제공될 수 있다. 발광소자 패키지(100)의 각 프레임(120,130,135,140)은 회로 기판(501)의 각 패드(521,523,524,525)들과 본딩층(531)로 연결될 수 있다. 이에 따라 발광소자 패키지(100)의 발광소자(151,152,153)는 회로 기판(501)의 각 패드(521,523,524,525)들로부터 전원을 공급받을 수 있다. 상기 회로 기판(201)의 각 패드(521,523,524,525)는 예컨대, Ti, Cu, Ni, Au, Cr, Ta, Pt, Sn, Ag, P, Fe, Sn, Zn, Al를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다.
상기 회로 기판(501)의 각 패드(521,523,524,525)는 상기 프레임(120,130,135,140) 및 상기 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)와 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 각 패드(521,523,524,525)와 상기 프레임(120,130,135,140) 사이는 본딩층(531)이 제공될 수도 있다. 상기 본딩층(531)은 상기 프레임(120,130,135,140) 및/또는 각 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)의 도전부(321)에 연결될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 발광소자(151,152,153)의 본딩부(51,52)는 프레임(120,130,135,140)의 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)에 배치된 도전부(321)를 통하여 구동 전원을 제공 받을 수 있다. 그리고, 관통홀(TH1,TH2,TH3,TH4,TH5,TH6)에 배치된 도전부(321)의 용융점이 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 높은 값을 갖도록 선택될 수 있다. 실시 예에 따른 발광소자 소자 패키지는 메인 기판 등에 리플로우(reflow) 공정을 통해 본딩되는 경우에도 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되지 않으므로 전기적 연결 및 물리적 본딩력이 열화되지 않는 장점이 있다. 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체(110) 및 몸체(115)가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시 예에 의하면, 패키지 몸체(110) 및 몸체(115)가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장되어 공급될 수도 있다. 그런데, 종래 발광소자 패키지가 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장됨에 있어 리플로우(reflow) 등의 고온 공정이 적용될 수 있다. 이때, 리플로우 공정에서, 발광소자 패키지에 제공된 프레임과 발광소자 간의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되어 전기적 연결 및 물리적 결합의 안정성이 약화될 수 있고 이에 따라 상기 발광소자의 위치가 변할 수 있어, 상기 발광소자 패키지의 광학적, 전기적 특성 및 신뢰성이 저하될 수 있다. 그러나, 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 실시 예에 따른 발광소자의 본딩부는 관통홀에 배치된 도전부를 통하여 구동 전원을 제공 받을 수 있다. 그리고, 관통홀에 배치된 도전부의 용융점이 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 높은 값을 갖도록 선택될 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 발광소자 소자 패키지(100)는 메인 기판 등에 리플로우(reflow) 공정을 통해 본딩되는 경우에도 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되지 않으므로 전기적 연결 및 물리적 본딩력이 열화되지 않는 장점이 있다.
<제3실시 예>
도 31은 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 평면도이며, 도 32의 (a)(b)는 도 31의 발광 소자 패키지의 프레임의 정면도 및 배면도이고, 도 33은 도 31의 발광 소자 패키지에서 제1발광 소자와 리세스를 지나는 측 단면도이며, 도 34은 도 31의 발광 소자 패키지에서 제2프레임의 연결 프레임부를 경유한 측 단면도이다.
도 31 내지 도 34를 참조하면, 실시 예에 따른 반도체 소자 패키지 또는 발광소자 패키지(200)는, 서로 이격된 복수의 프레임(220,230,240), 상기 복수의 프레임(220,230,240) 사이를 지지하는 몸체(215), 상기 복수의 프레임(220,230,240) 상에 배치된 복수의 반도체 소자 또는 복수의 발광소자(251,153)를 포함한다. 실시 예에 따른 복수의 발광소자(251,253)는 개별로 구동되도록 배치되거나, 직렬 또는 병렬로 구동될 수 있도록 연결될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지는 발광 소자(251,253)의 연결 개수에 따른 구동 전압을 변경하거나 전환시켜 줄 수 있다. 또한 복수의 발광 소자(251,253) 중 적어도 하나 또는 모두는 하나 또는 복수의 발광 셀을 포함할 수 있다. 상기 발광 셀은 n-p 접합, p-n 접합, n-p-n 접합, p-n-p 접합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 셀은 하나의 발광 소자 내에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 각 발광 소자(251,253)는 하나 또는 복수의 발광 셀을 가질 수 있으며, 하나의 발광 소자에 n개의 발광 셀이 배치된 경우 n배의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 예컨대, 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 2개의 발광 셀이 하나의 발광 소자에 배치된 경우, 각 발광 소자는 6V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 또는 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 3개의 발광 셀이 하나의 발광 소자에 배치된 경우, 각 발광 소자는 9V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 상기 발광 소자들 중 어느 하나에 배치된 발광 셀의 개수는 1개 또는 2개 내지 5개일 수 있다. 이에 따라 발광 소자 패키지의 구동 전압은 발광 소자들이 직렬로 연결된 경우, 전체 발광 소자의 개수, 전체 발광 셀의 개수와 구동 전압의 곱으로 구해질 수 있다.
발광소자 패키지(200)는 제1방향의 길이와 제2방향의 길이가 서로 동일하거나 다를 수 있다. 발광소자 패키지에서 제1방향의 길이는 2.5mm 이상 예컨대, 2.5 내지 7mm의 범위일 수 있다. 상기 제2방향의 길이는 상기 제1방향과 같거나 클 수 있다. 발광소자 패키지의 두께는 상기 제1,2방향의 길이보다 작을 수 있다.
패키지 몸체(210A)는 제1방향의 길이와 제2방향의 길이가 서로 동일하거나 다를 수 있다. 상기 제1방향은 X 방향이며, 상기 제2방향은 X 방향과 직교하는 Y 방향이며, 제3방향은 X,Y 방향과 직교하는 Z 방향일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다. 상기 패키지 몸체(210A)는 X 방향의 길이가 Y 방향의 길이와 같거나 다를 수 있다. 상기 X 방향의 길이가 Y방향의 길이보다 짧은 경우 발광소자(251,253)의 X방향 너비는 줄어들 수 있어 광도를 개선시킬 수 있고, Y 방향의 길이가 X 방향의 길이보다 짧은 경우 발광소자(251,253)의 Y 방향의 길이를 줄여줄 수 있다.
상기 패키지 몸체(210A)는 서로 반대측에 배치된 제1 및 제2측부(S1,S2)와, 서로 반대측에 배치된 제3 및 제4측부(S1,S2)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2측부(S1,S2)는 Y 방향으로 긴 길이를 갖고, 제3 및 제4측부(S3,S4)의 양 단부에 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제4측부(S1,S2,S3,S4)는 몸체(115)의 바닥에 대해 수직하거나 경사진 면으로 형성될 수 있다.
상기 패키지 몸체(210A)는 몸체(215)와 연결될 수 있다. 상기 몸체(215)는 상기 프레임(220,230,240) 사이에 배치될 수 있다. 상기 몸체(215)는 상기 패키지 몸체(210A)와 일체로 형성되거나 별도로 형성될 수 있다. 상기 몸체(215)는 상기 프레임(220,230,240)에 결합되어 상기 프레임(220,230,240)들을 지지할 수 있다. 상기 패키지 몸체(210A)와 상기 몸체(215)는 서로 동일한 재질이거나, 서로 다른 재질일 수 있다.
상기 패키지 몸체(210A)는 상기 몸체(215) 상에 배치될 수 있으며, 상기 발광 소자(251,253)의 둘레를 커버할 수 있다. 상기 패키지 몸체(210A)는 내부에 캐비티(212)를 구비할 수 있으며, 상기 발광 소자(251,253)는 상기 캐비티(212)에 배치될 수 있다. 상기 캐비티(212)는 상부 또는 광 출사 영역이 개방되고 상기 발광 소자(251,253)의 둘레에서 광을 반사시켜 줄 수 있다.
상기 패키지 몸체(210A)는 탑뷰 형상이 다각형 형상, 원 형상 또는 타원 형상일 수 있으며, 상기 다각형 형상은 직 사각형 또는 정 사각형 형상일 수 있다. 상기 캐비티(212)는 탑뷰 형상이 다각형 형상, 원 형상 또는 타원 형상일 수 있으며, 상기 다각형 형상은 직 사각형 또는 정 사각형 형상일 수 있다.
도 31과 같이, 제1프레임(220)의 제1연장부(223)는 패키지 몸체(210A)의 제1측부(S1)로 연장되며, 제3프레임(240)의 제2연장부(243)는 패키지 몸체(210A)의 제2측부(S2)로 연장될 수 있다. 상기 제2 프레임(230)은 제1 프레임부(232), 제2 프레임부(234) 및 연결 프레임부(236)를 포함할 수 있다. 상기 제1 프레임부(232)는 제1프레임(220)과 대응되는 영역에 배치되며, 상기 제2 프레임부(234)는 제3 프레임(240)과 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 연결 프레임부(236)는 제1,2프레임부(232,234) 사이에 연결될 수 있다.
다른 예로서, 상기 연결 프레임부(236)에는 관통홀이 형성되어, 도전부가 상기 관통홀에 채워지거나, 도전부 없이 제공될 수 있다. 이 경우, 연결 프레임부의 관통 홀의 도전부 형성 여부에 따라 복수의 발광 소자가 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다.
제1발광 소자(251)는 제1프레임(220)과 제2 프레임(230)의 제1프레임부(232) 상에 배치되며, 제1발광소자(251)의 제1,2본딩부(51,52)는 제1프레임(220)과 제1프레임부(232)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1프레임(220)의 제1 관통홀(TH11)과, 제2 프레임(230)의 제1프레임부(232)에 배치된 제2 관통홀(TH12)에는 도전부(321)가 형성될 수 있다. 상기 제1,2관통홀(TH11,TH12)에 배치된 도전부(321)는 제1발광소자(251)의 제1,2본딩부(51,52)에 접촉되고 전기적으로 연결될 수 있다.
제2발광 소자(253)는 제2 프레임(230)의 제2 프레임부(234)와 제3프레임(240) 상에 배치되며, 제2발광소자(253)의 제1,2본딩부(51,52)는 제2 프레임(230)의 제2 프레임부(234)와 제3프레임(240)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 프레임(230)의 제2 프레임부(234)에 형성된 제3관통홀(TH13)과, 제3프레임(240)에 배치된 제4관통홀(TH14)에는 도전부(321)가 형성될 수 있다. 상기 제3,4관통홀(TH13,TH14)에 배치된 도전부(321)는 제2발광소자(253)의 제1,2본딩부(51,52)에 접촉되고 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 각 프레임(220,230,240)과 상기 각 본딩부(51,52)는 금속간 화합물층에 의해 결합될 수 있다. 상기 금속간 화합물은 CuxSny, AgxSny, AuxSny 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 x는 0<x<1, y=1-x, x>y의 조건을 만족할 수 있다.
상기 발광소자(151,152,153)의 본딩부(51,52)는 상기 도전부(321)를 구성하는 물질과 상기 도전부(321)를 형성되는 과정 또는 상기 도전부(321)가 제공된 후 열처리 과정에서, 상기 도전부(321)와 상기 프레임(220,230,240) 사이에 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)층이 형성될 수 있다. 상기 도전부(321)는 Ag, Au, Pt, Sn, Cu 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정하지 않고, 상기 도전부(321)으로 전도성 기능을 확보할 수 있는 물질이 사용될 수 있다. 예로서, 상기 도전부(321)는 도전성 페이스트를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 도전성 페이스트는 솔더 페이스트(solder paste), 실버 페이스트(silver paste) 등을 포함할 수 있고, 서로 다른 물질로 구성되는 다층 또는 합금으로 구성된 다층 또는 단층으로 구성될 수 있다. 예로서, 상기 도전부(321)는 SAC(Sn-Ag-Cu) 또는 SAC 계열의 물질을 포함할 수 있다.
예로서, 상기 도전부(321)를 이루는 물질과 상기 프레임(220,230,240)의 금속 간의 결합에 의해 합금층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 도전부(321)와 상기 프레임(220,230,240)이 물리적으로 또한 전기적으로 안정하게 결합될 수 있게 된다. 상기 도전부(321), 합금층 및 상기 프레임이 물리적으로 또한 전기적으로 안정하게 결합될 수 있게 된다. 상기 합금층이 AgSn, CuSn, AuSn 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 금속간 화합물층을 포함할 수 있다. 상기 금속간 화합물층은 제1 물질과 제2 물질의 결합으로 형성될 수 있으며, 제1 물질은 도전부(321)로부터 제공될 수 있고, 제2 물질은 상기 본딩부(51,52) 또는 상기 프레임(220,230,240)로부터 제공될 수 있다.
이상에서 설명된 금속간 화합물층은 다른 본딩 물질에 비해 더 높은 용융점을 가질 수 있다. 또한, 상기 금속한 화합물층이 형성되는 열처리 공정은 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 낮은 온도에서 수행될 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 메인 기판 등에 리플로우(reflow) 공정을 통해 본딩되는 경우에도 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되지 않으므로 전기적 연결 및 물리적 본딩력이 열화되지 않는 장점이 있다.
또한, 실시 예에 따른 발광소자 패키지 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체(210A)가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시 예에 의하면, 패키지 몸체(210A)가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 몸체(215)를 구성하는 물질에 대한 선택 폭이 넓어질 수 있게 된다. 실시 예에 의하면, 상기 몸체(215)는 세라믹 등의 고가의 물질뿐만 아니라, 상대적으로 저가의 수지 물질을 이용하여 제공될 수도 있다.
도 32의 (a)(b)와 같이, 상기 제1내지 제3프레임(220,230,240)은 외측으로 돌출된 돌기(21,31,32,41)가 배치될 수 있다. 이러한 돌기(21,31,32,41)는 몸체(115)와의 결합을 강화시켜 줄 수 있다. 상기 제1내지 제3프레임(220,230,240)은 단차 구조(225A,232A,245A)를 가질 수 있으며, 상기 단차 구조는 발광 소자(251,253)가 배치된 영역을 아일랜드 형상으로 제공할 수 있고, 몸체(215)와의 결합을 강화시켜 줄 수 있다.
상기 프레임(220,230,240)들의 상면에서, 제1 프레임(220)의 제1연장부(223)의 상면과 제2 프레임(230)의 상면 사이의 최소 간격(T2)은 제1 프레임(220)의 상면과 제2프레임(2300의 제1 프레임부(132)의 상면 사이의 간격보다 좁을 수 있다. 이러한 간격을 확보함으로써, 회로 기판 상에 발광소자 패키지가 본딩될 때, 솔더 페이스트의 확산에 따른 전기적인 간섭을 방지할 수 있다. 상기 제1,3프레임(220,240)의 상면과 제1,2연장부(223,243)의 상면 사이의 상부 리세스(225,245)는 상기 제1,3프레임(220,230)의 상면을 아일랜드 형상으로 제공할 수 있으며, 수지부가 결합될 수 있다. 상기 상부 리세스(225,245)는 캐비티 바닥에 노출될 수 있으며, 그 폭은 50 마이크로 미터 이상 예컨대, 50 내지 150 마이크로 미터의 범위로 배치되어, 페이스트와 같은 물질이 캐비티 측면으로 이동하는 것을 차단할 수 있다.
상기 제1 프레임(220)은 상부에 오목한 제1하부 리세스(225)를 구비하며, 상기 제1하부 리세스(225)는 제1발광소자(251)가 배치되는 본딩 영역과 제1연장부(223) 사이에 제2방향으로 배치될 수 있다. 상기 제4 프레임(240)은 상부에 오목한 제2하부 리세스(245)를 구비하며, 상기 제2하부 리세스(245)는 제2 발광소자(253)가 배치되는 본딩 영역과 제2연장부1(243) 사이에 제2방향으로 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제3 프레임(220,240)의 제1 및 제2하부 리세스(225,245)의 일부는 캐비티(212)의 바닥과 Z 방향을 중첩될 수 있다. 상기 제1 및 제3 프레임(220,240)의 제1 및 제2하부 리세스(225,245)에는 수지부 예컨대, 몸체(115)의 일부가 결합될 수 있다. 이에 따라 캐비티 바닥(212)에서의 수지부에 의한 반사 효율이 개선될 수 있다.
상기 몸체(215)에는 리세스(R5,R6,R7,R8)를 포함할 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)는 상기 몸체(215)의 상부에 제공될 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)은 복수개가 서로 이격될 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)들은 제2 방향으로 배열될 수 있으며, 상기 발광 소자(251,253)들이 배열되는 방향과 동일한 방향으로 배열될 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)는 캐비티(212)의 바닥과 수직 방향 또는 제3방향으로 중첩될 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)는 상기 캐비티(212)의 바닥에 배치될 수 있다.
상기 리세스(R5,R6,R7,R8)는 제1발광소자(251) 아래에 제1리세스(R5) 및 제2리세스(R6)와, 제2발광소자(253) 아래에 제3리세스(R7) 및 제4리세스(R8)를 포함할 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)는 제2방향으로의 길이(B5)가 제1방향으로의 너비보다 클 수 있다. 상기 제1,2리세스(R5,R6)는 제1 프레임(220)과 제2 프레임(230)의 제1프레임부(232) 사이에 배치되며, 제3,4리세스(R7,R8)는 제2 프레임(230)의 제2 프레임부(234)와 제3 프레임(240) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 및 제4리세스(R6,R8)는 연결 프레임부(236)의 양측에 이격될 수 있다. 즉, 상기 연결 프레임부(236)는 제2 및 제4리세스(R6,R8) 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1,2리세스(R5,R6)는 제1 및 제2 관통홀(TH11,TH12) 사이에 배치되며, 제3,4리세스(R7,R8)는 제3 및 제4관통홀(TH13,TH14) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1,2리세스(R5,R6) 사이의 거리(D5) 및 제3,4리세스(R7,R8) 사이의 거리(D5)는 발광 소자(251,253)의 폭(W3)보다는 작을 수 있다. 상기 거리(D5)는 관통홀(TH11,TH12,TH13,TH14)의 상부 너비(W1)와 같거나 작을 수 있고, 상기 상부 너비(W1)의 1/2보다는 클 수 있다. 즉, 거리(D5)는 W1의 50% 이상 내지 100%의 범위일 수 있다. 상기 각 발광 소자(251,253)의 아래에 배치된 리세스(R5,R6,R7,R8)가 소정 거리(D5)로 이격되어 배치됨으로써, 상기 각 발광 소자(251,253)의 센터 측 아래에 배치된 몸체(215)의 두께가 감소되지 않게 되므로, 상기 몸체(215)의 리세스(R5,R6,R7,R8)를 통해 누설되는 광 손실을 줄여줄 수 있다.
제2 방향(Y)으로 각 리세스(R5,R6,R7,R8)의 길이(B5)는 발광 소자(251,253)의 폭(W3)보다 작을 수 있다. 상기 각 리세스(R5,R6,R7,R8)의 길이(B5)가 발광 소자(251,253)의 폭(W3)보다 작게 배치됨으로써, 상기 각 리세스(R5,R6,R7,R8)의 영역을 통한 광 손실을 줄여줄 수 있다. 이는 발광 소자(251,253)이 플립 칩으로 탑재된 경우, 발광 소자(251,253)의 하부를 통해 광이 투과되고 캐비티 바닥 방향으로 진행될 수 있고, 상기 캐비티 바닥 방향으로 진행되는 광은 상대적으로 몸체의 두께가 얇은 영역인 리세스(R5,R6,R7,R8)를 통해 누설될 수 있다. 발명의 실시 예는 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 크기를 줄여 누설되는 광 손실을 줄일 수 있다.
제2방향으로 각 리세스(R5,R6,R7,R8)의 폭은 상기 제2방향의 길이(B5)보다 작을 수 있다. 제2방향으로 각 리세스(R5,R6,R7,R8)의 폭은 X 방향으로 인접한 두 프레임 사이의 간격보다 작을 수 있으며, 예컨대 X 방향으로 인접한 두 프레임 사이의 간격의 70% 이하로 배치될 수 있다. 이러한 각 리세스(R5,R6,R7,R8)의 폭이 상기 범위 이하로 배치된 경우 몸체(215)의 강성이 저하되는 것을 방지할 수 있고 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)을 통한 광 손실을 줄여줄 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 X방향의 너비는 X 방향으로 인접한 두 프레임(220,230,240) 사이의 간격의 30% 이상 예컨대, 30% 내지 70%의 범위로 배치되어, 상기 프레임(220,230,240) 사이에 배치된 몸체(215)의 강성 저하를 방지하며, 제1수지에 의한 접착력이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
상기 리세스(R5,R6,R7,R8)는 상기 몸체(215)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 제공될 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 깊이는 상기 각 관통홀(TH11,TH12,TH13,TH14)의 깊이보다 작게 배치될 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 깊이는 상기 몸체(215)의 두께의 40% 이상 예컨대, 40% 내지 60%의 범위일 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 깊이가 상기 범위보다 작으면 제1수지(261)의 양이 줄어들어 발광소자(251,253)을 지지하는 지지력의 개선이 미미할 수 있다.
상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 깊이는 상기 제1수지(261)의 접착력을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)이 깊이는 상기 몸체(215)의 안정적인 강도를 고려하거나 및/또는 상기 발광소자(251,253)에서 방출되는 열에 의해 상기 발광소자 패키지에 크랙(crack)이 발생하지 않도록 결정될 수 있다.
상기 리세스(R5,R6,R7,R8)는 상기 각 발광소자(251,253) 아래에 복수로 배치될 수 있다. 상기 각 발광소자(251,253) 아래에 리세스(R5,R6,R7,R8)가 Y 방향으로 소정 간격(D5)으로 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 서로 다른 발광 소자(251,253) 아래에 배치된 제2 및 제4리세스(R6,R8) 사이의 거리는 상기 발광 소자(251,253) 간의 간격(G1)보다 작을 수 있다.
상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 내측부는 상기 각 발광소자(251,253)와 수직 방향 또는 제3 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 외측부는 상기 각 발광소자(251,253)와 수직 방향 또는 제3방향으로 중첩되지 않을 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 내측부와 외측부의 비율은 4:6 내지 6:4의 비율을 가질 수 있다.
도 22를 참조하면, 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 외측부의 길이(B7)는 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 길이(B5)의 40% 내지 60% 범위일 수 있다. 이러한 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 외측부를 발광 소자(251,253)의 외측으로 돌출시켜 줌으로써, 발광 소자(251,253)의 센터 영역으로부터 이격시켜 주어, 상기 발광 소자(251,253)의 센터 영역을 통한 광 손실을 줄여줄 수 있다.
상기 관통홀(TH11,TH12,TH13,TH14), 상기 도전부(321) 및 상기 도전돌기(51A,52A)에 대한 상세한 구성은 제1실시 예 또는 다른 예의 설명이나 구성을 선택적으로 적용할 수 있다. 상기 발광 소자(251,253)는 도 37 내지 도 40과 같이, 도전돌기(351B,352B)의 높이 또는 두께를 상기 프레임(220,230,240)의 두께 이상으로 제공할 수 있다. 도 37 내지 도 40의 설명은 후술하기로 한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 제1수지(261)를 포함할 수 있다. 상기 제1수지(261)는 상기 몸체(215)와 상기 발광소자(251,253) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(261)는 상기 몸체(215)의 하면과 상기 발광소자(251,253)의 하면 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(261)는 상기 발광소자(251,253)와 수직 방향 또는 제3 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제1수지(261)는 상기 발광소자(251,253)와 상기 몸체(215)에 접착될 수 있다. 상기 제1수지(261)는 상기 발광소자(251,253)의 각 본딩부(51,52) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1리세스(R1)에 배치된 제1수지(261)는 제1,2본딩부(51,52) 사이에 배치되고 상기 제1발광소자(251)의 하면과 제1,2본딩부(51,52)에 접촉될 수 있다. 상기 제2리세스(R2)에 배치된 제1수지(261)는 상기 제2 발광소자(252)의 하면과 제1,2본딩부(51,52) 사이에 배치되고 상기 제1,2본딩부(51,52)에 접촉될 수 있다. 상기 제3리세스(R3)에 배치된 제1수지(261)는 상기 제3 발광소자(253)의 하면과 제1,2본딩부(51,52) 사이에 배치되고 상기 제1,2본딩부(51,52)에 접촉될 수 있다.
상기 리세스(R5,R6,R7,R8)는 각 발광 소자(251,253) 아래에 소정 거리(D5<W3)로 이격되어 배치됨으로써, 제1수지(261)는 상기 복수의 리세스(R5,R6,R7,R8) 내에 배치되고 각 발광 소자(251,253)과 몸체(215) 사이를 접착시켜 줄 수 있다. 이에 따라 각 발광 소자(251,253)는 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)에 결합된 제1수지(261)에 의해 지지되고 제1수지(261)에 접착되어 지지될 수 있다.
예로서, 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 깊이는 상기 몸체(215)의 크랙 프리(crack free)를 제공할 수 있는 사출 공정 두께가 고려된 것이다. 실시 예에 의하면, 리세스(R5,R6,R7,R8)의 깊이와 관통홀(TH11,TH12,TH13,TH14)의 깊이의 비율은 2 내지 10으로 제공될 수 있다. 예로서, 관통홀(TH11,TH12,TH13,TH14)의 깊이가 200 마이크로 미터로 제공되는 경우, 리세스(R5,R6,R7,R8)의 깊이는 20 마이크로 미터 내지 100 마이크로 미터로 제공될 수 있다.
상기 리세스(R5,R6,R7,R8)는 상기 발광소자(251,253) 하부에 언더필(under fill) 공정이 수행될 수 있는 적정 공간을 제공할 수 있다. 여기서, 상기 언더필(Under fill) 공정은 발광소자(251,253)를 몸체(215)에 실장한 후 상기 제1수지(261)를 상기 발광소자(251,253) 하부에 배치하는 공정일 수 있고, 상기 발광소자(251,253)를 몸체(215)에 실장하는 공정에서 상기 제1수지(261)를 통해 실장하기 위해 상기 제1수지(261)를 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)에 배치한 후 상기 발광소자(251,253)를 배치하는 공정일 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)는 상기 발광소자(251,253)의 하면과 상기 몸체(215)의 상면 사이에 상기 제1수지(261)가 충분히 제공될 수 있도록 소정 깊이 이상으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)는 상기 몸체(215)의 안정적인 강도를 제공하기 위하여 소정 깊이로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 깊이는 40 마이크로 미터 이상 예컨대, 40 내지 60 마이크로 미터의 범위로 제공될 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 폭은 140 마이크로 미터 이상 예컨대, 140 내지 160 마이크로 미터의 범위로 제공될 수 있다.
상기 제1수지(261)는 상기 각 리세스(R5,R6,R7,R8)에 배치되어, 상기 발광소자(251,253)와 몸체(215) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있다. 상기 제1수지(261)는 예로서 상기 몸체(215)의 상면에 직접 접촉되어 배치될 수 있다. 상기 제1수지(261)는 상기 발광소자(251,253)의 하부 면에 직접 접촉되어 배치될 수 있다.
예로서, 상기 제1수지(261)는 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질, 에폭시 계열의 물질과 실리콘 계열의 물질을 포함하는 하이브리드(hybrid) 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 예로서, 상기 제1수지(261)가 반사 기능을 포함하는 경우 상기 제1수지(261)는 화이트 실리콘(white silicone)과 같은 금속산화물을 포함할 수 있다. 상기 제1수지(261)는 몰딩부와 다른 재질이거나, 상기 몰딩부에 첨가될 수 있는 불순물(예: 형광체)의 종류와 다른 종류의 불순물(예: 금속 산화물)을 포함할 수 있다. 상기 제1수지(261)는 접착제일 수 있다. 상기 제1수지(261)는 반사성 재질의 접착제일 수 있다.
상기 제1수지(261)는 상기 발광소자(251,253)의 하면으로 광이 방출되는 경우, 상기 발광소자(251,253)와 상기 몸체(215) 사이에서 광 확산 기능을 제공할 수 있다. 상기 발광소자(251,253)로부터 상기 발광소자(251,253)의 하면으로 광이 방출될 때 상기 제1수지(261)는 광 확산 기능을 제공함으로써 상기 발광소자 패키지의 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 또한, 상기 제1수지(261)는 상기 발광소자(251,253)에서 방출하는 광을 반사할 수 있다. 상기 제1수지(261)가 반사 기능을 포함하는 경우, 상기 제1수지(261)는 TiO2, Silicone, Al2O3와 같은 금속 산화물 또는 불순물을 포함하는 물질로 구성될 수 있다.
상기 제1수지(261)는 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 외측부 예컨대, 상기 발광 소자(251,253)의 측면보다 외측으로 돌출된 부분에 배치될 수 있다. 상기 리세스(R5,R6,R7,R8)의 외측부에 상기 제1수지(261)가 배치된 경우, 몰딩부(180)과의 결합을 강화시켜 줄 수 있고, 발광 소자(251,253)의 측면으로 노출되는 광을 반사시켜 줄 수 있다.
도 35는 도 34의 발광 소자 패키지(200)가 회로 기판에 배치된 광원 장치 또는 광원 모듈의 예이며, 도 36의 (a)는 도 32의 (b)와 같이 발광 소자 패키지의 프레임의 배면의 예이며, (b)는 상기 발광 소자 패키지에 대응되는 회로 기판의 패드들를 나타낸 도면이다. 일 예로서, 제3실시 예의 발광소자 패키지를 갖는 광원 장치의 예로 설명하기로 하며, 상기에 개시된 설명 및 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
도 35 및 도 36을 참조하여 면, 실시 예에 따른 광원 모듈은 회로기판(501) 상에 하나 또는 복수의 발광소자 패키지(200)가 배치될 수 있다.
상기 회로기판(501)은 패드(541,542,543,544)을 갖는 기판 부재를 포함할 수 있다. 상기 회로 기판(501)에 상기 발광소자(251,253)의 구동을 제어하는 전원 공급 회로가 제공될 수 있다. 발광소자 패키지(200)의 각 프레임(220,230,240)은 회로 기판(501)의 각 패드(541,542,543,544)들과 본딩층(531)으로 연결될 수 있다. 이에 따라 발광소자 패키지(200)의 발광소자(251,253)는 회로 기판(501)의 각 패드(541,542,543,544)들로부터 전원을 공급받을 수 있다. 상기 회로 기판(201)의 각 패드(541,542,543,544)는 예컨대, Ti, Cu, Ni, Au, Cr, Ta, Pt, Sn, Ag, P, Fe, Sn, Zn, Al를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다.
상기 회로 기판(501)의 각 패드(541,542,543,544)는 상기 프레임(220,230,240) 및 상기 각 관통홀(TH11,TH12,TH13,TH14)과 중첩되게 배치될 수 있다. 상기 각 패드(541,542,543,544)와 상기 프레임(220,230,240) 사이는 본딩층(531)이 제공될 수도 있다. 상기 본딩층(531)은 상기 프레임(220,230,240) 및/또는 각 관통홀(TH11,TH12,TH13,TH14)의 도전부(321)에 연결될 수 있다.
발명의 실시 예는 복수의 발광 소자(251,253)가 직렬로 연결된 패키지를 갖는 경우, 인접한 두 발광 소자를 연결하는 프레임 즉, 제2프레임(230)은 별도의 전원을 공급하지 않게 된다. 이 경우 제2프레임(230)은 회로 기판(501)과 대응되는 패드 예컨대, 방열 패드가 없는 경우 방열 경로가 길어지거나 방열 효율이 저하될 수 있다.
여기서, 도 36의 (a)(b)와 같이, 상기 회로 기판(501)의 각 패드(541,542,543,544)는 상기 제1프레임(220), 상기 제2프레임(230)의 제1프레임부(232)와 제2프레임부(234)와, 제3프레임(240)에 각각 대응되게 배치될 수 있다. 상기 회로 기판(501)의 패드(542,543)는 방열 패드로서, 전원 단에 연결되지 않으며 상기 제2프레임(230)의 제1프레임부(232)와 제2프레임부(234)와 본딩층(531)로 연결되어 열을 전달하게 된다. 이때 열 전달을 위한 방열 패드(532,533)를 회로 기판(501)에 제공하여, 발광 소자 패키지 내의 발광 소자(251,253)의 열 저항을 낮추어 줄 수 있다.
만약, 비교 예2(도 42 참조)로서, 플립 칩 아래에 배치된 상기 회로 기판(501)에 방열 패드인 제2,3패드(542,543)가 없는 경우, 상기 제1발광 소자(251)의 제2본딩부와, 상기 제2발광 소자(253)의 제1본딩부는 방열 경로가 제거되거나 복잡하게 된다. 즉, 도 36의 회로 기판(501)에 방열 패드(542,543)이 없는 경우, 플립 칩 형태의 제1발광 소자의 제2본딩부와 제2발광 소자의 제1본딩부는 방열 경로가 없거나 플립 칩을 따라 열을 전도하게 된다. 이 경우, 도 42의 비교 예2와 같은 그래프와 같이, 플립 칩의 열 출력 단에서의 열 저항(Rth0)에 비해 회로 기판의 열 전도 단에서의 열 저항(Rth2)이 더 높게 나타나며, 이러한 회로 기판에서 열이 더 높게 나타남으로써, 상기 플립 칩 내에서의 열이 집중되어 칩 열화 문제가 발생될 수 있다.
비교 예1은 발광 소자 패키지 내에 수평형 칩이 배치된 경우로서, 비교 예2의 열 저항보다는 낮게 나타나게 된다. 상기 수평형 칩은 하부에 투광성 기판 예컨대, 절연성 기판이 배치된 예이다. 즉, 비교 예2의 열 저항이 상기 회로 기판의 방열 패드를 제공하지 않을 경우, 하부에 투광성 기판을 갖는 수평형 칩보다 더 증가하는 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 발명은 플립 칩 내에서의 열 저항이 상기 회로 기판의 방열 패드로 전도되지 않는 문제를 방지하여, 회로 기판과의 접촉 단에서의 열 저항을 낮추어 줄 수 있다. 발명의 실시 예는 도 36의 (b)와 같이, 플립 칩의 발광 소자의 하부에 회로 기판(501)의 방열 패드(542,543)를 제공하여, 플립 칩의 열 출력 단의 열 저항(Rth0) 보다는 회로 기판(501)의 열 전도 단에서의 열 저항(Rth3)이 더 낮게 나타남을 알 수 있다. 발명의 실시 예는 복수의 발과 소자가 직렬로 연결된 패키지는 하부 회로 기판에 별도로 분리된 방열 패드(532,533)를 제공하여, 방열 균일성을 확보할 수 있다. 또한 낮은 열 저하를 통해 접합 저항 감소, 동작 신뢰성 개선, 동작에 따른 휘도 변화를 줄이고, 마운트 작업 진행이 용이할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(200)에 의하면, 발광소자(251,253)의 본딩부(51,52)는 프레임(220,230,240)의 관통홀(TH11,TH12,TH13,TH14)에 배치된 도전부(321)를 통하여 구동 전원을 제공 받을 수 있다. 그리고, 관통홀(TH11,TH12,TH13,TH14)에 배치된 도전부(321)의 용융점이 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 높은 값을 갖도록 선택될 수 있다. 실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 메인 기판 등에 리플로우(reflow) 공정을 통해 본딩되는 경우에도 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되지 않으므로 전기적 연결 및 물리적 본딩력이 열화되지 않는 장점이 있다. 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체 및 몸체가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시 예에 의하면, 패키지 몸체 및 몸체가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
제2실시 예에 따른 발광소자 패키지(200)는 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장되어 공급될 수도 있다. 그런데, 종래 발광소자 패키지가 서브 마운트 또는 회로기판 등에 실장됨에 있어 리플로우(reflow) 등의 고온 공정이 적용될 수 있다. 이때, 리플로우 공정에서, 발광소자 패키지에 제공된 프레임과 발광소자 간의 본딩 영역에서 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되어 전기적 연결 및 물리적 결합의 안정성이 약화될 수 있고 이에 따라 상기 발광소자의 위치가 변할 수 있어, 상기 발광소자 패키지의 광학적, 전기적 특성 및 신뢰성이 저하될 수 있다. 그러나, 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 실시 예에 따른 발광소자의 본딩부는 관통홀에 배치된 도전부를 통하여 구동 전원을 제공 받을 수 있다. 그리고, 관통홀에 배치된 도전부의 용융점이 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 높은 값을 갖도록 선택될 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 발광소자 소자 패키지는 메인 기판 등에 리플로우(reflow) 공정을 통해 본딩되는 경우에도 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되지 않으므로 전기적 연결 및 물리적 본딩력이 열화되지 않는 장점이 있다.
<제4실시 예>
도 37은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 측 단면도이며, 도 38 내지 도 40은 도 37의 패키지의 변형 예이다. 제4실시 예 및 그 변형 예들은 제1 내지 제3실시 예의 각 구성과 선택적으로 결합될 수 있고, 상기 제1 내지 제3실시 예에 선택적으로 적용될 수 있다. 제4실시 예 및 그 변형 예(들)은 설명의 편의를 위해, 제1실시 예를 참조하여 설명하기로 한다.
도 37을 참조하면, 발광소자 패키지(300A)는, 패키지 몸체(310), 및 발광소자(350)를 포함할 수 있다.
상기 발광소자(350)는 제1 본딩부(351), 제2 본딩부(352), 및 발광 구조물(353)을 포함할 수 있다. 상기 발광소자(350)는 기판(354)을 포함할 수 있다. 상기 발광 구조물(353)은 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함할 수 있다. 상기 제1 본딩부(351)는 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 본딩부(352)는 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 발광소자(350)는 상기 패키지 몸체(310) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(350)는 상기 제1 프레임(311)과 상기 제2 프레임(312) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(350)는 몸체(313) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(350)는 상기 패키지 몸체(310)에 의해 제공되는 상기 캐비티(302) 내에 배치될 수 있다. 상기 캐비티(302)는 패키지 몸체(310)의 상부 몸체(310A)에 의해 형성될 수 있다. 상기 상부 몸체(310A)는 상기 발광소자(350)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(350)는 상기 캐비티(302) 내에 배치될 수 있다. 상기 캐비티(302)의 바닥에는 제1프레임(311), 제2프레임(312) 및 몸체(313)가 배치될 수 있다. 상기 캐비티(302)의 외측 둘레에 배치된 내 측면은 경사지거나 수직할 수 있으며, 예컨대 경사진 면은 1단 이상 또는 2단 이상으로 경사지게 배치될 수 있다.
상기 제1 본딩부(351)와 제2 본딩부(352)는 상기 발광소자(350)의 하부 면에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 본딩부(351)는 상기 제1 프레임(311) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 본딩부(352)는 상기 제2 프레임(312) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 본딩부(351)는 상기 제1프레임(311)과 대향되며, 상기 제2본딩부(353)는 상기 제2프레임(312)과 대향될 수 있다.
상기 제1 본딩부(351)는 하부에 제1도전돌기(351B)를 포함할 수 있다. 상기 제1도전돌기(351B)는 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제2 본딩부(352)는 하부에 제2 도전돌기(351B)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351B,352B)는 상기 제1,2본딩부(351,352) 보다 제1,2프레임(311,312) 방향으로 돌출될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351B,352B)는 상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)와 대향되거나 대응될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351B,352B)는 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)과 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 기둥 형상 예컨대, 원 기둥 형상 또는 다각 기둥 형상을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전돌기(351B,352B)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 예컨대 Ag, Au, Cu, Ti, Ni 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351B, 352B)는 상기 씨드층(seed layer)을 포함할 수 있다. 상기 씨드층은 예로서 Ti, Ni, Cu 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351B,352B)는 상기 씨드층 상에 기둥 형태로 돌출된 금속 기둥을 포함할 수 있다. 상기 금속 기둥은 Cu, Au, Ag 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속 기둥은 원 기둥 또는 다각 기둥 형상일 수 있다. 상기 금속 기둥은 상부와 하부 폭이 동일하거나, 상부 폭이 하부 폭보다 넓을 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전돌기(351B,352B) 간의 간격은 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32) 간의 간격보다 넓을 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351B,352B)의 바닥 면적은 상기 제1,2본딩부(351,352)의 바닥 면적보다 작을 수 있다. 이러한 상기 제1도전돌기(351A)는 제1본딩부(351)로부터 돌출되어 제1 관통홀(TH31)을 통해 관통될 수 있으며, 상기 제1 관통홀(TH31) 내에 배치될 수 있다. 상기 제2도전돌기(352B)는 제2본딩부(352)로부터 돌출되고 제2 관통홀(TH32)을 통해 관통될 수 있으며, 상기 제2 관통홀(TH32) 내에 배치될 수 있다.
상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 두께 또는 높이는 상기 프레임(311,312)의 두께와 같거나 더 클 수 있다. 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 두께 또는 높이는 Z 방향으로서 상기 몸체(313)의 두께와 같거나 클 수 있다. 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 두께 또는 높이는 180 마이크로 미터 이상 예컨대, 180 내지 300 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 두께 또는 높이가 상기 범위보다 큰 경우, 발광 소자와 프레임 간의 간격이 증가되는 문제가 발생될 수 있고 상기 범위보다 작은 경우 도전돌기(351B,352B)가 하부로 노출되지 않을 수 있다.
상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 하면은 상기 패키지 몸체(310)의 바닥에 노출될 수 있다. 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 하면은 상기 프레임(311,312)의 바닥에 노출될 수 있다. 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 하면은 관통홀(TH31,TH32)의 바닥에 노출될 수 있다. 이에 따라 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 하면은 도 41과 같이 회로 기판(501)의 패드(551,552)와 본딩층(531)으로 연결될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)의 깊이는 상기 제1 프레임(311)의 두께와 동일할 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)의 깊이는 상기 제1 프레임(311)의 안정적인 강도를 유지할 수 있는 두께로 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)의 깊이는 상기 제2 프레임(312)의 두께와 같을 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)의 깊이는 상기 제2 프레임(312)의 안정적인 강도를 유지할 수 있는 두께로 제공될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)의 깊이 및 상기 제2 관통홀(TH32)의 깊이는 상기 몸체(313)의 두께와 같을 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)의 깊이 및 상기 제2 관통홀(TH32)의 깊이는 상기 몸체(313)의 안정적인 강도를 유지할 수 있는 두께로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 제1 관통홀(TH31)의 깊이는 180 마이크로 미터 이상 예컨대, 180 내지 300 마이크로 미터의 범위로 제공될 수 있다.
제1예로서, 상기 관통홀(TH31,TH32)에는 도전부(321)가 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)에 배치된 도전부(321)는 상기 제1 도전돌기(351B)의 둘레에 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)에 배치된 도전부(321)는 상기 제2 도전돌기(352B)의 둘레에 제공될 수 있다. 상기 제1 도전돌기(351B)는 상기 제1 관통홀(TH31)의 도전부(321)와 연결될 수 있다. 상기 제2도전돌기(352B)는 제2 관통홀(TH32)의 도전부(321)와 연결될 수 있다.
상기 도전부(321)에는 상기 제1,2본딩부(351,352)의 하면에 접촉될 수 있다. 상기 도전부(321)에는 상기 제1,2본딩부(351,352)와 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전돌기(351B, 352B)에 의하여 상기 도전부(321, 322)이 제공될 수 있는 공간이 충분하게 확보될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 본딩부(121), 상기 제1 도전돌기(351B), 상기 도전부(321), 상기 제1 프레임(311)이 전기적으로 또한 물리적으로 안정적으로 연결될 수 있게 된다. 또한, 상기 제2 본딩부(352), 상기 제2 도전돌기(352B), 상기 도전부(321), 상기 제2 프레임(312)이 전기적으로 또한 물리적으로 안정적으로 연결될 수 있게 된다. 예로서, 상기 제1 및 제2 도전돌기(351B, 352B)는 상기 제1 및 제2 본딩부(351,352)에 각각 별도의 본딩 물질을 통하여 안정적으로 본딩될 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전돌기(351B, 352B)는 상기 제1 및 제2 본딩부(351,352)에 도금 공정을 통해 제공될 수도 있다. 예로서, 복수의 발광소자가 형성된 웨이퍼 레벨에서 상기 제1 및 제2 본딩부(351,352)에 씨드(seed)층이 제공되고, 씨드층 위에 포토 레지스트막과 같은 마스크층이 형성된 후, 도금 공정이 수행될 수 있다. 도금 공정이 수행된 후, 포토레지스트막의 제거를 통해 상기 제1 및 제2 본딩부(351,352)의 일정 영역에만 상기 제1 및 제2 도전돌기(351B, 352B)가 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 도전돌기(351B,352B)가 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)을 관통되고, 상기 도전부(321)와 접촉됨으로써, 상기 도전부(321)와 제1,2본딩부(351,352) 사이의 계면이 열 변형에 의해 상기 도전부(321)에 크랙이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 도전돌기(351B,352B)는 상기 크랙이 발생되는 경로를 더 길게 제공해 주어, 상기 크랙이 발생되는 것을 줄일 수 있고 발생된 크랙이 확산되는 것을 억제하며 크랙 발생 경로를 더 길게 제공할 수 있다.
상기 제1 및 제2 관통홀(TH31,TH32)은 하부 형상이 더 넓게 제공해 줌으로써, 상기 도전돌기(351B,351B)가 결합된 후 도전부(321)가 채워질 때, 채워지는 밀도나 용량을 더 높여줄 수 있어, 도전부(321)와 다른 구성 물질간의 접착 면적이 증가될 수 있다. 이에 따라 도전부(321)의 크랙 발생이 억제되거나 크랙 확산이 최소화될 수 있다.
상기 제1,2관통홀(TH31,TH32) 각각에는 상기 도전돌기(351B,352B)가 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 도전돌기(351B,352B)는 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 상면으로부터 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)의 깊이의 100% 이상 예컨대, 100% 내지 140%의 범위로 형성될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(300A)는 상기 제1프레임(311) 및/또는 제1도전돌기(351B)을 통해 상기 발광소자(350)의 제1 본딩부(351)에 전원이 연결되고, 상기 제2 프레임(312) 및/또는 제2도전돌기(351B)를 통해 상기 발광소자(350)의 제2 본딩부(352)에 전원이 연결될 수 있다. 상기 제1,2본딩부(351,352)는 전극 또는 패드일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 본딩부(351) 및 상기 제2 본딩부(352)을 통하여 공급되는 구동 전원에 의하여 상기 발광소자(350)가 구동될 수 있게 된다. 그리고, 상기 발광소자(350)에서 발광된 빛은 상기 패키지 몸체(310)의 상부 방향으로 제공될 수 있게 된다.
상기 발광 소자(350)는 내부에 하나 또는 복수의 발광 셀을 포함할 수 있다. 상기 발광 셀은 n-p 접합, p-n 접합, n-p-n 접합, p-n-p 접합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 셀은 하나의 발광 소자 내에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 발광 소자는 하나 또는 복수의 발광 셀을 가질 수 있으며, 하나의 발광 소자에 n개의 발광 셀이 배치된 경우 n배의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 예컨대, 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 2개의 발광 셀이 하나의 발광 소자에 배치된 경우, 각 발광 소자는 6V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 또는 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 3개의 발광 셀이 하나의 발광 소자에 배치된 경우, 각 발광 소자는 9V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 상기 발광 소자에 배치된 발광 셀의 개수는 1개 또는 2개 내지 5개일 수 있다.
발명의 발광소자 패키지(300A)는 상기 몸체(313)와 상기 발광소자(350) 사이에 접착성 재질의 제1수지(330)를 포함할 수 있다. 상기 제1수지(330)는 상기 몸체(313)와 상기 발광소자(350) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(330)는 상기 몸체(313)의 상면과 상기 발광소자(350)의 하면 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(330)는 상기 발광소자(350)와 수직 방향인 Z축 방향으로 중첩될 수 있다. 예로서, 상기 제1수지(330)는 에폭시(epoxy) 계열의 물질, 실리콘(silicone) 계열의 물질, 에폭시 계열의 물질과 실리콘 계열의 물질을 포함하는 하이브리드(hybrid) 물질 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 예로서, 상기 제1수지(330)가 반사 기능을 포함하는 경우 상기 접착제는 화이트 실리콘(white silicone)을 포함할 수 있다.
상기 제1수지(330)는 상기 발광소자(350)와 상기 몸체(313)에 접착될 수 있다. 상기 제1수지(330)는 상기 발광소자(350)의 제1본딩부(351)과 제2본딩부(352) 사이에 배치되거나 상기 제1 및 제2본딩부(351,352)에 접촉될 수 있다. 이러한 상기 제1수지(330)는 상기 발광 소자(350)의 하면과 프레임(311,312) 사이의 영역과, 상기 발광 소자(350)과 상기 몸체(313) 사이의 영역에 접착될 수 있다. 이에 따라 제1수지(330)는 상기 발광 소자(350)의 하부 접착력 및 지지력을 강화시켜 줄 수 있다. 상기 발광 소자(350)의 본딩부(351,352)를 본딩하는 공정이나 회로 기판 상에 본딩될 때 상기 발광 소자(350)가 틸트되는 문제를 방지할 수 있다. 상기 제1수지(330)는 반사성 수지 재질로 형성되어 광을 확산시키고 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
발광소자 패키지(300A)는 실시 예에 개시된 하나 또는 복수의 리세스를 포함할 수 있다. 상기 리세스(R31)은 도 1, 도 19, 도 28, 도 29, 도 30과 같이 제공될 수 있다.
상기 리세스(R31)는 상기 제1 관통홀(TH31)과 상기 제2 관통홀(TH32) 사이의 몸체(313)에 제공될 수 있다. 상기 몸체(313)의 리세스(R31)는 상기 제1 프레임(311)과 제2프레임(312) 사이에 배치될 수 있다. 상기 리세스(R31)는 상기 몸체(313)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 제공될 수 있다. 상기 리세스(R31)는 상기 발광소자(350) 아래에 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 리세스(R31)의 적어도 일부 또는 전부는 상기 발광소자(350)와 Z 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 리세스(R31)가 상기 몸체(313) 상에 배치되므로, 상기 제1수지(330)는 상기 제1 및 제2리세스(R31,R32) 내에 배치될 수 있다. 상기 리세스(R31) 내에 배치된 제1수지(330)는 지지 돌기로 기능할 수 있다.
상기 몸체(313)의 리세스(R31)는 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)에 제1방향으로 중첩되지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 리세스(R31)는 적어도 일부가 상기 발광소자(350)와 중첩되지 않는 영역에 배치되어, 누설되는 제1수지(330)의 댐 역할을 할 수 있다. 상기 리세스(R31)는 상기 발광 소자(350)와 중첩되는 내측부와, 상기 발광소자(350)의 일측 또는 양측으로부터 외측으로 돌출된 외측부를 포함할 수 있다. 상기 리세스(R31)는 내측부와 외측부의 비율이 4:6 내지 6:4의 범위일 수 있다. 상기 리세스(R31,R32)의 일부가 상기 발광 소자(350)와 수직 방향으로 중첩되지 않는 영역에 배치되어, 상기 발광소자(350)의 하부에서의 광 손실을 줄여줄 수 있다.
다른 예로서, 상기 몸체(313)는 상기 발광 소자(350)의 제2방향 길이의 40% 내지 120% 범위의 길이를 갖는 리세스(R31)를 구비할 수 있으며, 이 경우 상기 리세스(R31)는 제1방향으로의 열 변형을 완화시켜 주어, 전도성 페이스트와 같은 재질의 크랙을 억제할 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 상기 리세스(R31)의 깊이는 상기 제1 관통홀(TH31)의 깊이 또는 상기 제2 관통홀(TH32)의 깊이에 비해 작게 제공될 수 있다. 상기 리세스(R31)의 깊이는 상기 제1수지(330)의 접착력을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 상기 리세스(R31)이 깊이는 상기 몸체(313)의 안정적인 강도를 고려하거나 및/또는 상기 발광소자(350)에서 방출되는 열에 의해 상기 발광소자 패키지(300A)에 크랙(crack)이 발생하지 않도록 결정될 수 있다.
상기 리세스(R31)는 상기 발광소자(350) 하부에 일종의 언더필(under fill) 공정이 수행될 수 있는 적정 공간을 제공할 수 있다. 여기서, 상기 언더필(Under fill) 공정은 발광소자(350)를 패키지 몸체(310)에 실장한 후 상기 제1수지(330)를 상기 발광소자(350) 하부에 배치하는 공정일 수 있고, 상기 발광소자(350)를 패키지 몸체(310)에 실장하는 공정에서 상기 제1수지(330)를 통해 실장하기 위해 상기 제1수지(330)를 상기 리세스(R31)에 배치 후 상기 발광소자(350)를 배치하는 공정일 수 있다. 상기 리세스(R31)는 상기 발광소자(350)의 하면과 상기 몸체(313)의 상면 사이에 상기 제1수지(330)가 충분히 제공될 수 있도록 제1 깊이 이상으로 제공될 수 있다. 상기 리세스(R31)는 상기 몸체(313)의 안정적인 강도를 제공하기 위하여 제2 깊이 이하로 제공될 수 있다. 상기 리세스(R31)의 깊이는 300 마이크로 미터 이하 예컨대 15 내지 300 마이크로 미터 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 수지 지지력이 저하될 수 있고 상기 범위보다 큰 경우 몸체(313)의 강성이 저하될 수 있고 지지력의 개선이 미미할 수 있으며 몸체(313)을 통한 광 누설의 원인이 될 수 있다.
상기 리세스(R31)는 제1 내지 제3실시 예에 개시된 설명을 참조하며 선택적으로 제4실시 예에 적용될 수 있으며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 38은 도 37의 패키지의 제1변형 예로서, 발광소자 패키지는 프레임(311,312) 상에 제2수지(332)가 배치될 수 있다. 상기 제2수지(332)는 에폭시 재질로 형성될 수 있으며, 그 내부에 TiO2와 SiO2와 같은 고굴절 필러를 포함할 수 있다. 상기 제2수지(332)는 반사 수지로 기능할 수 있다. 상기 제2수지(332)의 상면은 상기 발광 소자(350)의 하면과 접촉될 수 있다. 상기 제2수지(332)의 일부는 상기 발광 소자(350)의 측면 하부에 접촉될 수 있다. 이러한 제2수지(332)는 발광 소자(350)의 측 방향으로 방출된 광을 반사시켜 줄 수 있다.
상기 제2수지(332)는 상기 발광 소자(350)와 몸체(313) 사이에 배치된 제1수지(330)과 연결될 수 있다. 상기 제2수지(332)와 상기 제1수지(330)은 동일한 수지 재질이거나, 동일한 에폭시 재질을 포함할 수 있다. 발명에 따른 발광소자 패키지(300A)는, 적어도 2개 또는 그 이상의 관통홀을 포함할 수 있다. 상기 관통홀은 예컨대, 제1 관통홀(TH31)과 제2 관통홀(TH32)을 포함할 수 있다. 상기 제1 프레임(311)은 상기 제1 관통홀(TH31)를 포함할 수 있다. 상기 제2 프레임(312)은 상기 제2 관통홀(TH32)을 포함할 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 제1 프레임(311)에 하나 또는 복수로 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 제1 프레임(311)을 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 제1 프레임(311)의 상면과 하면을 Z 방향으로 관통하여 제공될 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 발광소자(350)의 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 발광소자(350)의 제1 본딩부(351) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 발광소자(350)의 상기 제1 본딩부(351)과 Z 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH31)은 상기 제1 프레임(311)의 상면에서 하면으로 향하는 Z 방향으로 상기 발광소자(350)의 상기 제1 본딩부(351)과 중첩되어 제공될 수 있다. 이러한 제1 관통홀(TH31)을 통해 상기 제1 본딩부(351)를 노출시켜 줌으로써, 상기 제1 관통홀(TH31)에 채워지거나 삽입되는 도전성 물질을 통해 전기적인 경로 및 방열 경로로 제공할 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 제2 프레임(312)에 하나 또는 복수로 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 제2 프레임(312)을 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 제2 프레임(312)의 상면과 하면을 Z 방향으로 관통하여 제공될 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 발광소자(350)의 상기 제2 본딩부(352) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 발광소자(350)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 발광소자(350)의 상기 제2 본딩부(352)와 수직 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH32)은 상기 제2 프레임(312)의 상면에서 하면으로 향하는 방향으로 상기 발광소자(350)의 상기 제2 본딩부(352)과 중첩되어 제공될 수 있다.
상기 관통 홀(TH31,TH32)에는 상기 발광 소자(150)의 제1,2도전돌기(351B,352B)가 각각 배치될 수 있다. 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 하면은 상기 패키지 몸체(310)의 바닥에 노출될 수 있다. 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 하면은 상기 프레임(311,312)의 바닥에 노출될 수 있다. 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 하면은 관통홀(TH31,TH32)의 바닥에 노출될 수 있다. 이에 따라 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 하면은 도 41과 같이 회로 기판(501)의 패드(551,552)와 본딩층(531)으로 연결될 수 있다.
제1변형 예에는 상기 관통 홀(TH31,TH32)에는 제3수지(333)가 배치될 수 있다. 상기 제3수지(333)는 상기 제1관통 홀(TH31)에 채워지고 상기 제1도전돌기(351B)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제1관통 홀(TH31)에 배치된 제3수지(333)는 상기 제1도전돌기(351B)에 접촉될 수 있다. 상기 제1관통 홀(TH31)에 배치된 제3수지(333)는 상기 제1본딩부(351)의 하면에 접촉될 수 있다. 상기 제2관통 홀(TH32)에 배치된 제3수지(333)는 상기 제2도전돌기(352B)의 둘레에 배치되고 접촉될 수 있다. 상기 제2관통 홀(TH32)에 배치된 제3수지(333)는 상기 제2본딩부(352)의 하면에 접촉될 수 있다. 상기 몸체(313) 내에는 상기에 개시된 리세스가 배치될 수 있다.
상기 제3수지(333)는 상기 제1수지(330)과 상기 제2수지(332) 중 적어도 하나 또는 모두와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 제3수지(333)는 실리콘 또는 에폭시 재질로 형성될 수 있으며, 내부에 TiO2와 SiO2와 같은 고굴절 필러를 포함할 수 있다. 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)는 상기 관통홀(TH31,TH32)과 제3수지(333)을 관통하여, 프레임(311,312)의 하면에 노출될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지는 도 41과 같이, 회로 기판(501) 상에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 본딩층(531)은 상기 제3수지(333) 내의 제1,2도전돌기(351B,352B)에 연결되어, 전원 경로를 제공할 수 있다.
도 39는 도 37 패키지의 제2변형 예이다.
도 39를 참조하면, 발광 소자 패키지는, 발광 소자(350)의 도전돌기(351B,352B)의 두께 또는 높이는 프레임(311,312)의 두께보다 클 수 있다. 상기 도전돌기(351B,352B)의 두께 또는 높이가 상기 프레임(311,312)의 두께보다 크게 되므로, 상기 발광 소자(350)의 본딩부(351,352)의 하면은 상기 프레임(311,312)의 상면으로부터 이격될 수 있다. 제1프레임(311)의 제1관통홀(TH31)에는 제1도전돌기(351B)가 배치되고 제1관통홀(TH31)의 하면까지 관통되어 노출될 수 있다. 제2프레임(312)의 제2관통홀(TH32)에는 제2도전돌기(352B)가 배치되고 제2관통홀(TH32)의 하면까지 관통되어 노출될 수 있다.
상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 하면은 상기 패키지 몸체(310)의 바닥에 노출될 수 있다. 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 하면은 상기 프레임(311,312)의 바닥에 노출될 수 있다. 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 하면은 관통홀(TH31,TH32)의 바닥에 노출될 수 있다. 이에 따라 상기 제1,2도전돌기(351B,352B)의 하면은 도 41과 같이 회로 기판(501)의 패드(551,552)와 본딩층(531)으로 연결될 수 있다.
상기 제1,2도전돌기(351B,351B)가 상기 제1,2본딩부(351,352)을 프레임(311,312)의 상면으로부터 이격시켜 주므로, 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)에는 제3수지(333)가 배치되며, 상기 제3수지(333)는 제1수지(330) 또는/및 제2수지(332)와 동일한 재질일 수 있다. 여기서, 상기 제1,2프레임(311,312)의 상면과 상기 제1,2본딩부(351,352) 사이의 영역에는 수지(335)가 배치되거나, 전도성 재질의 본딩층이 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제1수지(330)로 발광 소자(350)를 부착시킨 후, 상기 회로 기판(501)의 패드(551,552) 상에 제1,2도전돌기(351B,352B)가 결합된 패키지를 본딩층으로 본딩할 수 있다. 이때, 상기 제1,2도전돌기(351,351B)는 발광 소자(350)의 제1,2본딩부(351,352)를 프레임(311,312)로부터 이격시켜 줄 수 있고, 상기 제2수지(330,332)를 디스펜싱할 경우 상기 제1,2관통홀(TH31,TH32)에 유입되어 제3수지로 제공될 수 있다. 이후 몰딩부로 상기 발광 소자(350)를 몰딩할 수 있다. 이러한 공정 순서는 변경될 수 있으며, 예컨대 제1수지를 디스펜싱하는 공정과, 제1,2도전돌기의 결합 공정은 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 39와 같이, 상기 프레임들(311,312) 사이에는 몸체(313)이 리세스(R31)가 배치되어, 제1수지(330)가 배치될 수 있고, 도 40과 같이, 몸체(313)에 리세스 없이 제1수지(330)를 위치시켜 줄 수 있다. 도 40과 같이, 상기 발광 소자(350)는 상기 몸체(313)으로부터 제1,2도전돌기(351B,352B)의 두께 또는 높이에 의해 이격되므로, 상기 제1수지(330)의 두께를 확보할 수 있고 상기 발광 소자(350)를 견고하게 지지할 수 있다.
상기 도전돌기(351B,352B)의 두께 또는 높이는 상기 관통홀(TH31,TH32), 몸체(313)나 프레임(311,312)의 두께보다 클 수 있다. 예컨대, 상기 도전돌기(351B,352B)의 두께 또는 높이는 상기 관통홀(TH31,TH32)의 깊이의 101% 이상 예컨대, 101% 내지 140% 범위일 수 있다. 상기 관통홀(TH31,TH32)의 두께 또는 높이는 프레임 사이의 몸체(313)의 두께의 101% 이상 예컨대, 101% 내지 140%의 범위일 수 있다. 상기 관통홀(TH31,TH32)의 두께 또는 높이는 상기 프레임(311,312)의 두께의 101% 이상 예컨대, 101% 내지 140%의 범위일 수 있다. 상기 관통홀(TH31,TH32)의 두께 또는 높이가 상기 범위에 배치되므로, 상기 발광 소자(350)과 몸체(313) 간의 간격을 통해 접착력이 개선될 수 있고 상기 발광 소자(350)의 틸트를 최소화시켜 줄 수 있다. 상기 관통홀(TH31,TH32)이 상기 두께 또는 범위보다 큰 경우, 발광 소자의 하면 높이가 더 높아져 접착력이 저하되거나, 발광 소자(350)가 틸트될 수 있다.
<제4실시 예>
도 44는 발명의 제4실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이며, 도 45은 도 45의 발광소자 패키지에서 저면도이고, 도 46은 도 45의 발광소자 패키지의 C1-C1측 단면도이며, 도 47은 도 45의 발광소자 패키지의 C1-C1측 단면도의 다른 예이다. 상기 제4실시 예의 구성은 제1 내지 제3실시 예의 구성에 선택적으로 적용될 수 있다.
도 44 내지 도 47을 참조하면, 발광소자 패키지(400)는, 몸체(410), 금속부(411B,413B) 및 발광소자(420)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(410)는 제1몸체(415)와 제2몸체(410A)를 포함할 수 있다. 상기 제2 몸체(410A)는 제1 몸체(415) 위에 배치될 수 있다. 제2 몸체(410A)는 제1 몸체(415)의 상부 둘레에 배치될 수 있다. 제2 몸체(410A)는 제1 몸체(415)의 상부 위에 캐비티(402)를 제공할 수 있다. 일 예로서, 제1 몸체(415)와 제2 몸체(410A)은 서로 일체형으로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 제1 몸체(415)와 제2 몸체(410A)은 서로 별개로 형성된 후 부착되거나 결합될 수 있다. 이러한 결합을 위해, 제1 몸체(415)와 제2 몸체(410A)는 걸림홈 또는/및 걸림턱과 같은 결합 구조를 가질 수 있다.
상기 제1몸체(415)는 발광소자를 지지하는 몸체부일 수 있고, 상기 제2몸체(410A)는 반사부일 수 있다. 다른 표현으로서, 제1 몸체(415)는 하부 몸체, 제2 몸체(410A)는 상부 몸체로 지칭될 수도 있다. 또한, 실시예에 의하면, 몸체(410)는 캐비티(402)를 제공하는 제2 몸체(410A)를 포함하지 않고, 평탄한 상부면을 제공하는 제1 몸체(415)만을 포함할 수도 있다. 상기 제2 몸체(410A)는 발광소자(420)의 둘레에 배치되며, 상기 발광소자(420)로부터 방출되는 빛을 상부 방향으로 반사시킬 수 있다. 상기 제2 몸체(410A)는 제1 몸체(415)의 상면에 대하여 경사지게 배치될 수 있다.
상기 몸체(410)는 캐비티(402)를 포함할 수 있다. 상기 캐비티(402)는 바닥면과, 바닥면에서 몸체(410)의 상면에 대해 경사진 측면(432)을 포함할 수 있다. 상기 측면(432)는 스텝 구조를 포함할 수 있다. 실시예에 의하면, 몸체(410)는 캐비티(402)를 갖는 구조로 제공될 수도 있으며, 캐비티(402) 없이 상면이 평탄한 구조로 제공될 수도 있다.
예로서, 상기 몸체(410)는 수지 재질 또는 절연성 수지 재질일 수 있다. 상기 몸체(410)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), PCT(Polychloro Tri phenyl), LCP(Liquid Crystal Polymer), PA9T(Polyamide9T), 실리콘, 에폭시, 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC: Epoxy molding compound), 실리콘 몰딩 컴파운드(SMC), 세라믹, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3) 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 몸체(410)는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 그 내부에 TiO2 , SiO2 , 또는 Al2O3와 같은 고굴절 재질의 필러를 포함할 수 있다. 상기 몸체(410)는 열 가소성 수지로 형성될 수 있다.
발광소자 패키지(400)는 제1방향(X)의 길이가 제2방향(Y)의 길이와 같거나 클 수 있다. 상기 제1방향에는 발광소자(420)의 양 단변이 서로 반대측에 배치되며, 제2방향에는 발광소자(420)의 양 장변이 서로 반대측에 배치될 수 있다. 상기 몸체(410)는 제1방향에서 서로 대향되게 배치된 제1 및 제2측면(S1,S2)과, 제2방향에서 서로 대향되게 배치된 제3 및 제4측면(S3,S4)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2측면(S1,S2) 사이의 간격이 상기 제3 및 제4측면(S3,S4)의 제1방향 길이일 수 있다. 상기 제3 및 제4측면(S3,S4) 사이의 간격은 상기 제1 및 제2측면(S1,S2)의 제1방향의 길이일 수 있다.
상기 몸체(410)는 절연성 재질로 형성될 수 있다. 이러한 몸체(410)는 상면 또는 캐비티(402)의 바닥에 금속 프레임이 제거된 구조이므로, 금속 프레임을 갖는 구조에 비해 몸체 재질의 선택의 폭이 넓을 수 있다. 상기 몸체(410)는 금속 프레임 예컨대, 리드 프레임과 일체로 사출하지 않아, 연결부의 두께를 상기 리드 프레임의 두께보다 얇게 제공될 수 있다. 상기 몸체(410)는 리드 프레임과 미리 사출하지 않게 되므로, 몸체(410)의 관통홀의 위치 변경, 캐비티(402)의 형상, 몸체(410)의 사이즈, 또는 패키지 사이즈에 대한 설계 변경이 용이할 수 있다.
상기 몸체(410)의 두께는 몸체 하면에서 제2몸체 상면까지의 간격일 수 있다. 상기 몸체(410)의 두께는 400 마이크로 미터 이상 예컨대, 400 내지 800 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 몸체(410)의 두께는 제1몸체(415)의 두께(t3)과 상기 제2몸체(410A)의 두께의 합일 수 있으며, 상기 제2몸체(410A)의 두께는 상기 발광소자(420)의 두께 이상일 수 있다. 여기서, 상기 제1몸체(415)의 두께(t2) 또는 상기 발광소자(120)과 상기 몸체 하면 사이의 두께(t2) 또는 간격은 400 마이크로 미터 이하 예컨대, 80 내지 400 마이크로 미터의 범위 또는 400 내지 300 마이크로 미터의 범위로 제공될 수 있다. 이러한 두께(t2)는 상기 범위보다 얇은 경우, 상기 발광소자(120)의 하부에 배치된 몸체의 강성이 저하될 수 있고 광의 손실이 발생될 수 있으며, 상기 범위보다 큰 경우 패키지의 두께가 증가될 수 있고 관통홀의 크기가 증가되고 방열 효율이 저하될 수 있다.
상기 제2몸체(410A)의 상면 높이는 광의 지향각 분포를 위해 상기 발광소자(420)의 상면과 같거나 더 높은 위치에 배치될 수 있다. 다른 예는 제2몸체(410A)는 상기 제1몸체(415)로부터 제거될 수 있으며, 이 경우 130도 이상의 광 지향각 분포를 가질 수 있다.
상기 몸체(410)는 관통홀(TH41,TH42)을 구비할 수 있다. 상기 몸체(410)는 하나 또는 복수의 관통홀을 구비할 수 있다. 상기 관통홀(TH41,TH42)은 서로 이격된 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 상기 발광소자(420)의 아래에 배치된 상기 몸체(410)의 상면에서 하면을 관통할 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 상기 제1몸체(415)의 상면에서 하면을 관통할 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 캐비티(402)의 바닥에서 상기 제1몸체(415)의 하면까지 관통될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 상기 몸체(410)의 상면에서 하면 방향으로 관통될 수 있다. 여기서, 상기 제1관통홀(TH41) 및 제2관통홀(TH42)과 측면들(S1,S2,S3,S4) 사이의 몸체 내에는 금속 프레임이 없이 제공되므로, 금속 프레임과 몸체 재질 사이의 계면 분리로 인한 문제를 방지할 수 있다.
실시예에 의하면, 제1 관통홀(TH41)의 상부 영역의 폭 또는 면적은 제1 관통홀(TH41)의 하부 영역의 폭 또는 면적에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH42)의 상부 영역의 폭 또는 면적은 제2 관통홀(TH42)의 하부 영역의 폭 또는 면적에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 이는 상기 관통홀(TH41,TH42)은 내부에 전도성 재질을 배치할 수 있도록 상기의 폭을 갖는 홀 구조로 제공될 수 있다.
상기 제1 및 제2 관통홀(TH41,TH42)는 하부 영역에서 상부 영역으로 가면서 폭이 점차적으로 작아지는 경사진 형태로 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH41, TH42)의 내면은 수직한 면이거나, 경사진 면 또는 곡면 중에서 적어도 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 46 및 도 47과 같이, 상기 제1 및 제2 관통홀(TH41,TH42)은 둘레에 경사진 면을 포함할 수 있다.
상기 제1 몸체(415)의 하면 영역에서 제1 관통홀(TH41)와 제2 관통홀(TH42) 사이의 간격은 400 마이크로 미터 내지 600 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 제1 몸체(415)의 하면 영역에서 제1 관통홀(TH41)과 제2 관통홀(TH42) 사이의 간격은, 상기 발광소자 패키지(400)가 회로기판, 또는 서브 마운트에 실장되는 경우에, 전기적인 간섭을 방지하기 위하여 상기의 범위로 이격될 수 있다. 상기 제1 및 관통홀(TH41,TH42)의 깊이는 제1 몸체(415)의 두께(t3)와 동일할 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 깊이는 제1 몸체(415)의 안정적인 강도를 유지할 수 있는 두께로 제공될 수 있다. 상기 몸체(410)의 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 깊이는 400 마이크로 미터 이하 예컨대, 80 내지 400 마이크로 미터의 범위 또는 400 내지 300 마이크로 미터의 범위로 제공될 수 있다. 여기서, 상기 제1몸체(415)의 두께(t3)는 400 마이크로 미터 이하 예컨대, 80 내지 400 마이크로 미터의 범위 또는 400 내지 300 마이크로 미터의 범위로 제공될 수 있다. 상기 제1몸체(415)의 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 깊이는 상기 제1몸체(415)의 두께와 같거나 두꺼울 수 있다. 상기 제1몸체(415)의 두께는 상기 연결부(411,413)의 두께 즉, 관통홀(TH41,TH42)에서의 수평 방향 두께보다 클 수 있다. 상기 발광소자(420)의 하부에 배치된 상기 몸체(410)의 상면 및 하면 사이의 간격은 상기 연결부(411,413)의 두께 즉, 관통홀에서의 수평 방향 두께보다 클 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 깊이는 상기 연결부(411,413)의 두께보다 클 수 있다.
상기 제 1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 상기 발광소자(420)의 영역과 수직 방향으로 중첩된 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 탑뷰 형상이 원 형상, 타원 형상, 다각형 형상, 직선과 곡선을 갖는 비정형 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제 1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 상부 길이는, 제1방향과 제2방향이 동일한 길이로 제공되거나, 어느 한 방향의 길이가 더 길게 제공될 수 있다. 상기 제 1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 하부 길이는, 제1방향과 제2방향이 동일한 길이로 제공되거나, 어느 한 방향의 길이가 더 길게 제공될 수 있다.
상기 제1관통홀(TH41)은 상기 발광소자(420)의 제1본딩부(421) 아래에서 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 상기 제2관통홀(TH42)은 상기 발광소자(420)의 제2본딩부(422)의 아래에서 하나 또는 복수로 배치될 수 있다. 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 상부 형상과 하부 형상이 동일할 수 있다. 다른 예로서, 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 상부 형상과 하부 형상이 다를 수 있다. 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)는 상부 형상과 하부 형상이 대칭적일 수 있다. 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)는 상부 형상과 하부 형상이 비 대칭적일 수 있다. 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)는 제1방향과 제2방향 중 적어도 하나로 상부 형상의 중심과 하부 형상의 중심이 동일한 수직 직선 상에 배치되거나, 서로 다른 수직한 직선 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 도 45와 같이, 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 상부 형상과 하부 형상은 서로 다른 형상이거나, 제1방향으로 상부 및 하부 중심이 서로 다를 위치에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 상부 형상과 하부 형상이 서로 다른 형상이거나 서로 다른 크기를 가질 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 제2방향으로 상부 및 하부 중심이 서로 다를 위치에 배치될 수 있다.
발명의 실시 예에 의하면, 도 46과 같이, 상기 발광소자(420)는 제1 본딩부(421), 제2 본딩부(422), 및 발광 구조물(123)을 포함할 수 있다. 상기 발광소자(420)는 기판(124)을 포함할 수 있다. 상기 발광소자(420)는 제1방향의 길이가 제2방향의 길이와 같거나 제1방향의 길이가 제2방향의 길이보다 더 길 수 있다.
상기 발광 구조물(123)은 제1 도전형 반도체층, 제2 도전형 반도체층, 제1 도전형 반도체층과 제2 도전형 반도체층 사이에 배치된 활성층을 포함할 수 있다. 상기 제1 본딩부(421)는 상기 제1 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 본딩부(422)는 상기 제2 도전형 반도체층과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기한 발광 소자(420)의 상세 구성은 상기한 설명을 참조하기로 한다.
상기 발광소자(420)의 둘레에 몸체(410)가 배치될 수 있다. 상기 발광소자(420)의 둘레에는 제2몸체(410A)가 배치될 수 있다. 상기 발광소자(420)는 몸체(410) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(420)는 제1몸체(415) 위에 배치될 수 있다. 상기 발광소자(420)는 상기 몸체(410)에 의해 제공되는 상기 캐비티(402) 내에 배치될 수 있다. 상기 캐비티(402)의 외측 둘레에 배치된 내 측면(432)은 경사지거나 수직할 수 있으며, 예컨대 경사진 면은 1단 이상 또는 2단 이상으로 경사지게 배치될 수 있다.
상기 제1 본딩부(421)와 제2 본딩부(422)는 상기 발광소자(420)의 하부 면에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 본딩부(421)는 상기 몸체(410) 또는 제1몸체(415) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 본딩부(422)는 상기 몸체(410) 또는 제1몸체(415) 위에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(421,422)는 상기 몸체(410) 또는 제1몸체(415)와 대면할 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(421,422)는 제1방향으로 이격될 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(421,422)는 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)와 동일한 방향으로 이격될 수 있다.
상기 제1 및 제2본딩부(421,422)는 전극 또는 패드일 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 본딩부(421) 및 상기 제2 본딩부(422)을 통하여 공급되는 구동 전원에 의하여 상기 발광소자(420)가 구동될 수 있게 된다. 그리고, 상기 발광소자(420)에서 발광된 빛은 상기 몸체(410)의 상부 또는 제2몸체(410A)의 상부 방향으로 추출될 수 있게 된다.
상기 제1 본딩부(421)는 상기 발광 구조물(123)과 상기 몸체(410) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2 본딩부(422)는 상기 발광 구조물(123)과 상기 몸체(410) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 본딩부(421)과 상기 제2 본딩부(422)는 금속 재질 및 비금속 재질 중 적어도 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(421,422)는 Ti, Al, In, Ir, Ta, Pd, Co, Cr, Mg, Zn, Ni, Si, Ge, Ag, Ag alloy, Au, Hf, Pt, Ru, Rh, ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO를 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나 이상의 물질 또는 합금을 이용하여 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(421,422)의 하부에는 몸체 바닥 방향으로 돌출된 도전 돌기가 배치될 수 있으며, 상기 도전 돌기의 높이 또는 두께는 상기에 개시된 실시 예의 설명을 포함할 수 있다.
상기 발광소자(420)는 내부에 하나 또는 복수의 발광 셀을 포함할 수 있다. 상기 발광 셀은 n-p 접합, p-n 접합, n-p-n 접합, p-n-p 접합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 복수의 발광 셀은 하나의 발광소자 내에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 발광소자(420)는 하나 또는 복수의 발광 셀을 가질 수 있으며, 하나의 발광소자에 n개의 발광 셀이 배치된 경우 n배의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 예컨대, 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 2개의 발광 셀이 하나의 발광소자에 배치된 경우, 각 발광소자는 6V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 또는 하나의 발광 셀의 구동 전압이 3V이고, 3개의 발광 셀이 하나의 발광소자에 배치된 경우, 각 발광소자는 9V의 구동 전압으로 구동될 수 있다. 상기 발광소자(420)에 배치된 발광 셀의 개수는 1개 또는 2개 내지 5개일 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 몸체(410)과 상기 발광소자(420) 사이의 영역에는 소정의 갭(Gap)이 배치될 수 있다. 상기 갭의 높이는 상기 제1 및 제2본딩부(421,422)의 두께와 같거나 클 수 있다. 상기 갭에는 제1수지(460)가 배치될 수 있다. 상기 제1수지(460)는 상기 제1 및 제2본딩부(421,422) 사이의 영역과 상기 발광소자(420)의 하면과 상기 몸체(410)의 상면 사이의 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(460)는 상기 제1 및 제2본딩부(421,422) 사이의 영역과 상기 발광소자(420)의 하면과 상기 제1몸체(415)의 상면 또는 캐비티 바닥 사이의 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(460)는 상기 발광소자(420)를 상기 몸체(410)에 부착시켜 줄 수 있다. 상기 제1수지(460)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1수지(460)는 내부에 금속 산화물 또는 필러를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1수지(460)는 TiO2, SiO2, Al2O3와 같은 금속 산화물 또는 불순물을 포함하는 물질로 구성될 수 있다. 상기 제1수지(460)는 도 52에 도시된 도전부(321)가 형성되기 전에 상기 발광소자(420)의 하부에 디스펜싱되어, 상기 발광소자(420)를 상기 제1몸체(415) 상에 부착 및 고정시켜 줄 수 있다. 이에 따라 상기 발광소자(420)의 유동이나 틸트를 방지할 수 있다. 또한 상기 제1수지(460)는 상기 도전부(321)가 리멜팅되더라도, 상기 제1몸체(415)에 상기 발광소자(420)를 고정시켜 줄 수 있다.
상기 제1수지(460)는 상기 발광소자(420)의 하면으로 광이 방출되는 경우, 상기 발광소자(420)와 상기 몸체(410) 사이에서 광 확산 기능을 제공할 수 있다. 상기 발광소자(420)로부터 상기 발광소자(420)의 하면으로 광이 방출될 때 상기 제1수지(460)는 광 확산 기능을 제공함으로써 상기 발광소자 패키지의 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 또한, 상기 제1수지(460)는 상기 발광소자(420)에서 방출하는 광을 반사할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1수지(460)가 반사 기능을 포함하는 경우, 상기 제1수지(460)는 TiO2, SiO2, Al2O3와 같은 금속 산화물 또는 불순물을 포함하는 물질로 구성될 수 있다.
상기 제1수지(460)는 상기 발광소자(420)의 하면과 상기 몸체(410)에 접촉될 수 있다. 상기 제1수지(460)는 상기 제1 및 제2본딩부(421,422)에 접촉될 수 있다. 상기 제1수지(460)는 상기 발광소자(420)를 상기 몸체(410)에 접착시켜 주어, 상기 발광소자(420)의 지지력을 증가시켜 줄 수 있고 상기 발광소자(420)의 틸트를 방지할 수 있다. 상기 제1수지(460)는 상기 발광소자(420)와 상기 몸체(410) 간의 안정적인 고정력을 제공할 수 있다. 상기 제1수지(460)는 상기 발광소자(420)의 하부 면에 접촉되어, 회로 기판 상에서 상기 발광소자(420)와 본딩되는 도전부(321)가 리멜팅될 경우, 상기 발광소자(420)의 유동을 방지하고 상기 발광소자(420)를 지지할 수 있다.
발명에 따른 발광소자 패키지(400)에 의하면, 상기 제1 및 제2 관통홀(TH41,TH42)은 상기 몸체(410)의 상면과 하면을 Z 방향으로 관통하여 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 상기 발광소자(420)와 수직 방향(Z)으로 중첩될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH41)은 상기 발광소자(420)의 제1 본딩부(421) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH41)은 상기 발광소자(420)의 상기 제1 본딩부(421)와 수직 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH41)은 상기 몸체(410)의 상면에서 하면으로 향하는 Z 방향으로 상기 발광소자(420)의 상기 제1 본딩부(421)와 중첩되어 제공될 수 있다. 이러한 제1 관통홀(TH41)을 통해 상기 제1 본딩부(421)를 노출시켜 줌으로써, 상기 제1 관통홀(TH41)에 채워지거나 배치되는 한 종류 또는 두 종류 이상의 도전성 물질을 통해 전기적인 경로 및 방열 경로로 제공할 수 있다.
상기 제2 관통홀(TH42)은 상기 발광소자(420)의 상기 제2 본딩부(422) 아래에 배치될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH42)은 상기 발광소자(420)와 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH42)은 상기 발광소자(420)의 상기 제2 본딩부(422)와 수직 방향으로 중첩되어 제공될 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH42)은 상기 몸체(410)의 상면에서 하면으로 향하는 방향으로 상기 발광소자(420)의 상기 제2 본딩부(422)와 중첩되어 제공될 수 있다. 이러한 제2 관통홀(TH42)을 통해 상기 제2 본딩부(422)를 노출시켜 줌으로써, 상기 제2 관통홀(TH42)에 채워지거나 배치되는 한 종류 또는 두 종류 이상의 도전성 물질을 통해 전기적인 경로 및 방열 경로로 제공할 수 있다.
상기 제1 관통홀(TH41)과 상기 제2 관통홀(TH42)은 제1방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH41)과 상기 제2 관통홀(TH42)은 상기 발광소자(420)의 하부 면 아래에서 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 관통홀(TH41)과 상기 제2 관통홀(TH42)은 상기 발광소자(420)와 Z축 방향으로 중첩될 수 있다.
도 44 내지 도 45를 참조하면, 상기 제1관통홀(TH41)은 X 방향의 폭과 Y 방향의 길이가 서로 동일하거나 Y 방향의 길이가 X 방향의 폭보다 클 수 있다. 상기 제2 관통홀(TH42)은 X 방향의 폭과 Y 방향의 길이가 서로 동일하거나 Y 방향의 길이가 X 방향의 폭보다 클 수 있다. 이러한 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 제1,2방향의 폭 및 길이는 제1 및 제2본딩부(421,422)의 크기에 의해 달라질 수 있다. X 방향으로 상기 제1 관통홀(TH41)의 상부 영역의 폭이 상기 제1 본딩부(421)의 너비에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 또한, X 방향으로 상기 제2 관통홀(TH42)의 상부 영역의 폭이 상기 제2 본딩부(422)의 폭에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 상부에서 X 방향의 폭은 서로 동일하거나 다를 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(421,422)의 X 방향의 폭은 서로 동일하거나 다를 수 있다. Y 방향으로 상기 제1 관통홀(TH41)의 상부 영역의 길이가 상기 제1 본딩부(421)의 길이에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 또한, Y 방향으로 상기 제2 관통홀(TH42)의 상부 영역의 길이가 상기 제2 본딩부(422)의 길이에 비해 작거나 같게 제공될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 상부에서 Y 방향의 길이는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩부(421,422)의 Y 방향의 길이는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 예컨대, 상기 제1본딩부(421)의 하면 면적은 상기 제1관통홀(TH41)의 상면 면적보다 클 수 있다. 상기 제2본딩부(422)의 하면 면적은 상기 제2관통홀(TH42)의 상면 면적보다 클 수 있다. 상기 제1 및 제2 관통홀(TH41,TH42)은 상부 형상과 하부 형상이 대칭 형상이거나 비 대칭 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)은 발광소자(420)의 두 본딩부(421,422)가 중첩되는 방향(X)과 동일한 방향의 폭이 두 본딩부(421,422)가 중첩되지 않는 방향(Y)의 길이보다 작을 수 있다.
상기 제1관통홀(TH41)의 상면 중심과 하면 중심은 같은 중심에 배치되거나, 서로 어긋나게 배치될 수 있다. 상기 제2관통홀(TH42)의 상면 중심과 하면 중심은 같은 중심에 배치되거나, 서로 어긋나게 배치될 수 있다. 도 45와 같은 구조에서는 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 상면과 하면의 중심이 서로 다를 수 있다. 여기서, 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 상면과 하면의 중심이 서로 어긋나게 배치된 경우, 두 관통홀(TH41,TH42)의 상면 중심 간의 직선 거리는 하면 중심 간의 직선 거리보다 더 작을 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 연결부(411,413)를 포함할 수 있다. 상기 연결부(411,413)는 서로 이격된 제1 및 제2연결부(411,413)를 포함할 수 있다. 상기 제1연결부(411)와 상기 제2연결부(413)는 물리적으로 분리될 수 있다. 상기 제1연결부(411)와 상기 제2연결부(413)는 수직 방향 또는 Z 방향으로 중첩되지 않게 배치될 수 있다.
상기 제1연결부(411)는 상기 제1관통홀(TH41)의 표면과 상기 몸체(410)의 바닥 일부에 배치될 수 있다. 상기 제2연결부(413)는 상기 제2관통홀(TH42)의 표면과 상기 몸체(410)의 바닥 일부에 배치될 수 있다. 상기 제1연결부(411)는 상기 제1관통홀(TH41)의 표면 전체에 배치될 수 있다. 상기 제1연결부(411)가 배치된 제1관통홀(TH41)는 내부에 홀이 제공될 수 있다. 상기 제2연결부(413)는 상기 제2관통홀(TH42)의 표면 전체에 배치될 수 있다. 상기 제2연결부(413)가 배치된 제2관통홀(TH42)는 내부에 홀이 제공될 수 있다. 상기 제1연결부(411)는 상기 제1관통홀(TH41)의 상면에 노출될 수 있다. 상기 제2연결부(413)는 상기 제2관통홀(TH42)의 상면에 노출될 수 있다. 상기 제1연결부(411)의 상면은 상기 제1관통홀(TH41)의 상면에서 상기 발광소자(420)의 하부에 배치된 몸체(410)의 상면과 같은 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제2연결부(413)의 상면은 상기 제2관통홀(TH42)의 상면에서 상기 발광소자(420)의 하부에 배치된 몸체(410)의 상면과 같은 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제1,2연결부(411,413)는 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 둘레에 배치될 수 있다. 상기 제1,2관통홀(TH41,TH42)에서 상기 제1,2연결부(411,413)의 내부 홀은 수직 방향으로 관통되는 제1,2관통홀(TH41,TH42)의 센터 홀 또는 내부 홀일 수 있다.
도 46과 같이, 상기 제1연결부(411)의 두께(t4)가 상기 제1관통홀(TH41)의 상부 폭 또는 제1,2방향의 폭 중 작은 폭의 1/2 미만으로 배치될 수 있으며, 이 경우 제1연결부(411)의 내부에는 제1관통홀(TH41)의 센터에 홀이 배치된 구조로 제공될 수 있다. 상기 제2연결부(413)의 두께(t4)가 상기 제2관통홀(TH42)의 상부 폭 또는 제1,2방향의 폭 중 작은 폭의 1/2 미만으로 배치될 수 있으며, 이 경우 제2연결부(413)의 내부에는 제2관통홀(TH42)의 센터에 홀이 배치된 구조로 제공될 수 있다. 상기 제1연결부(411)와 상기 제2연결부(413)의 합 두께는 상기 제 1 또는 제2관통홀(TH41)의 제1,2방향의 상부 폭보다 작을 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2연결부(411,413)이 동일한 두께(t4)인 경우이다.
상기 제1연결부(411) 및 상기 제2연결부(413)는 금속으로 제공될 수도 있다. 상기 제1 및 제2연결부(411,413)은 예컨대, 구리(Cu), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag) 중에서 선택될 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 상기 제1연결부(411) 및 상기 제2연결부(413)는 다층으로서, 상기 몸체(410)에 접촉된 제1층 및 상기 제1층 아래의 제2층을 포함할 수 있으며, 상기 제1층은 Ti, Cr, Ta, Pt 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 제2층은 Au, Ag, Cu 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2연결부(411,413)의 두께(t4)는 상기 발광소자(420)의 하부에 배치된 몸체(410)의 상면과 하면 사이의 두께(t3)보다 작을 수 있다. 상기 제1 및 제2금속부(411B,413B)의 두께(t4)는 상기 제1 및 제2연결부(411,413)의 두께일 수 있다. 상기 t4는 t3의 1/30 이하 예컨대, 1/30 내지 1/400 이하일 수 있다. 상기 t4:t3의 비율은 1: 30 내지 1: 400의 범위일 수 있다. 이는 상기 몸체(410)의 표면에 상기 연결부(411,413)를 증착 공정을 통해 형성시켜 주어, 얇은 두께로 제공될 수 있다. 또는 상기 연결부(411,413)는 도금 공정으로 형성될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 리드 프레임과 몸체를 일체로 사출하지 않고 있어, 발광 소자 하부에 배치된 리드 프레임과 몸체 결합 시 두 물질 간의 열 팽창 계수의 차이에 따른 문제를 해결할 수 있다. 또한 몸체(410)에 미리 제공된 관통홀(TH41,TH42)의 표면에 금속을 이용하여 증착 공정 또는 도금 공정을 수행함으로써, 상기 연결부(411,413)의 두께(t4)는 상기 관통홀(TH41,TH42)의 제1방향의 상부 폭의 1/3 이하일 수 있다. 즉, 상기 연결부(411,412)의 두께(t4)가 상기 관통홀(TH41,TH42)의 상부 폭의 1/3 이상일 경우, 관통홀(TH41,TH42)의 상부 폭의 확보가 어려워 본딩부와 도전부의 접촉 면적이 감소될 수 있다.
상기 제1 및 제2연결부(411,413)의 두께(T4)는 5 마이크로 미터 이하 예컨대, 2 내지 5 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 연결부(411,413)의 두께(t4)가 상기 범위보다 크면 열 전도율의 개선이나 전기 전도 특성의 개선이 미미하며, 상기 범위보다 작으면 방열 효율이나 전기 전도특성이 저하될 수 있다. 상기 제1 및 제2연결부(411,413)는 상기 몸체(410)의 표면에 증착 공정, 또는 도금 공정을 통해 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1연결부(411)는 상기 제1관통홀(TH41)의 표면 일부에 배치될 수 있다. 상기 제1연결부(411)는 상기 제1관통홀(TH41)의 표면 중에서 제2측면(S2)보다 제1측면(S1)에 더 인접한 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2연결부(413)는 상기 제2관통홀(TH42)의 표면 일부에 배치될 수 있다. 상기 제2연결부(413)는 상기 제2관통홀(TH42)의 표면 중에서 제1측면(S1)보다 제2측면(S2)에 더 인접한 영역에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에 배치된 제1 및 제2연결부(411,413) 간의 간격은 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 중심 간의 간격보다 클 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에 배치된 제1 및 제2연결부(411,413) 간의 간격은 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 중심 간의 간격보다 클 수 있다.
한편, 도 45 및 도 46과 같이, 상기 제1금속부(411B)는 상기 몸체(410)의 바닥에 배치되며, 제1연결부(411)를 포함할 수 있다. 상기 제1금속부(411B)는 상기 제1연결부(411)로부터 연장되거나 연결될 수 있다. 상기 제1금속부(411B)는 상기 제1관통홀(TH41)에 배치된 제1연결부(411)로부터 연장될 수 있다. 상기 제1금속부(411B)의 하면 면적은 상기 몸체(410)의 바닥 면적의 1/2 이하 예컨대, 1/2 내지 1/5 범위일 수 있다. 상기 제1연결부(411) 및 제1금속부(411B)는 동일한 적층 구조로 형성될 수 있다.
상기 제1금속부(413B)는 상기 몸체(410)의 바닥에 배치되며 제2연결부(413)를 포함할 수 있다. 상기 제2금속부(413B)는 상기 제2연결부(413)로부터 연장되거나 연결될 수 있다. 상기 제2금속부(413B)는 상기 제2관통홀(TH42)에 배치된 제2연결부(413)로부터 연장될 수 있다. 상기 제2금속부(413B)의 하면 면적은 상기 몸체(410)의 바닥 면적의 1/2 이하 예컨대, 1/2 내지 1/5 범위일 수 있다. 상기 제2연결부(413) 및 제2금속부(413B)는 동일한 적층 구조로 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제2금속부(413B)는 상기 제2관통홀(TH42)을 기준으로 상기 제2관통홀(TH42)과 상기 몸체(410)의 제2측면(S2) 사이의 몸체 바닥의 일부 또는 전체에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 몸체(410)의 제2측면(S2)에는 상기 제2금속부(413B)의 일부가 연장될 수 있다.
도 45와 같이, 상기 제1금속부(411B)는 상기 제1관통홀(TH41)을 기준으로 상기 제1관통홀(TH41)과 상기 몸체(410)의 제1측면(S1) 사이의 몸체 바닥의 일부 또는 전체에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 몸체(410)의 제1측면(S1)에는 상기 제1금속부(411B)의 일부가 연장될 수 있다. 상기 제2금속부(413B)는 상기 제2관통홀(TH42)을 기준으로 상기 제2관통홀(TH42)과 상기 몸체(410)의 제2측면(S2) 사이의 바닥 일부 또는 바닥 전체에 배치될 수 있다. 상기 제2금속부(413B)의 일부는 몸체(410)의 제2측면(S2)에 배치될 수 있다.
도 45 및 도 46과 같이, 상기 제1금속부(411B)는 상기 몸체(410)의 제1측면(S1), 제3 및 제4측면(S3,S4) 중 적어도 하나 또는 모두의 하부에 노출될 수 있다. 상기 제2금속부(413B)는 상기 몸체(410)의 제2측면(S1), 제3 및 제4측면(S3,S4) 중 적어도 하나 또는 모두의 하부에 노출될 수 있다. 상기 제1금속부(411B)는 몸체(410)의 측면들 중 적어도 1측면 또는 2측면 이상과 같은 수직 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제2금속부(413B)는 몸체(410)의 측면들 중 적어도 1측면 또는 2측면 이상과 같은 수직 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제1금속부(411B)는 상기 몸체(410)의 적어도 3측면 예컨대, 제1측면(S1), 제3 및 제4측면(S3,S4) 중 적어도 하나 또는 모두와 동일한 수직 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제2금속부(413B)는 상기 몸체(410)의 적어도 3측면 예컨대, 제2측면(S1), 제3 및 제4측면(S3,S4) 중 적어도 하나 또는 모두와 동일한 수직 평면 상에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 제1금속부(411B)는 제1측면(S1), 제3 및 제4측면(S4,S4) 중 적어도 하나에 연장될 수 있다. 여기서, 상기 제2금속부(413B)는 제2측면(S2), 제3 및 제4측면(S4,S4) 중 적어도 하나에 연장될 수 있다.
상기 제1금속부(411B)의 내측부는 상기 제1관통홀(TH41)을 기준으로 제2관통홀(TH42) 방향 또는 제2측면(S2) 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제2금속부(413B)의 내측부는 상기 제2관통홀(TH42)을 기준으로 제1관통홀(TH41) 방향 또는 제1측면(S1) 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제1 및 제2금속부(411B,413B) 사이에는 상기 몸체(410)의 하면 즉, 제1몸체(415)의 하면이 노출될 수 있다. 상기 제1 및 제2연결부(411,413) 사이에 배치된 상기 몸체(410)의 하면은 오목한 오목부(Sc)를 구비할 수 있다. 상기 오목부(Sc)는 상기 몸체(410)의 하면에서 상면 방향으로 오목하며, 곡면 또는 각진 면을 포함할 수 있다. 상기 오목부(Sc)의 표면은 러프한 면을 포함할 수 있다. 상기 오목부(Sc)는 상기 제1 및 제2금속부(411B,413B)가 제거된 영역으로서, 전기적으로 제1 및 제2연결부(411,413)를 분리시켜 줄 수 있다. 상기 오목부(Sc)의 제2방향(Y) 길이는 상기 제1 및 제2금속부(411B,413B)의 길이와 동일할 수 있다. 상기 오목부(Sc)의 제2방향(Y) 길이는 상기 몸체(410)의 하면의 제2방향 길이와 동일할 수 있다. 이러한 오목부(Sc)는 도 31 및 도 32와 같이, 몸체의 하부를 통해 연결부를 형성한 후 레이져 스크라이빙 공정을 통해 연결부의 일부 영역을 제거하여 두 연결부로 분리시킨 영역일 수 있다. 상기 오목부(Sc)의 깊이는 몸체 하면으로부터 1 마이크로 미터 이하 예컨대, 0.01 내지 1 마이크로 미터 범위일 수 있다. 상기 오목부(Sc)의 깊이는 상기 연결부(411,413)의 두께 이하일 수 있다. 상기 오목부(Sc)의 깊이가 상기 범위보다 큰 경우, 제1,2관통홀(TH41,TH42) 사이의 강성이 저하될 수 있다.
상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에 배치된 상기 제1 및 제2연결부(411,413)의 표면적은 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 표면적보다는 작을 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에 배치된 상기 제1 및 제2연결부(411,413)의 각 면적은 상기 제1 및 제2금속부(411B,413B)의 각 면적이 면적보다 작을 수 있다.
상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에 배치된 상기 제1 및 제2연결부(411,413)의 높이는 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 높이보다 크고, 상기 제1몸체(415)의 두께보다 클 수 있다. 이는 상기 제1 및 제2연결부(411,413)의 높이는 상기 제1 및 제2금속부의 두께를 포함하고 있어, 상기 제1 및 제2연결부(411,413)의 높이는 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 하면보다 더 아래로 돌출될 수 있다. 상기 제1 및 제2연결부(411,413)의 상단은 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)의 상면과 같거나 더 낮게 배치될 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 및 제2연결부(411,413)의 상부는 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)을 통해 상기 제1몸체(415)의 상면으로 연장될 수 있다. 이 경우, 상기 몸체(410)의 상면으로 연장된 연결부의 일부는 상기 발광소자(420)의 영역 아래에서 상기 발광소자(420)의 제1 및 제2본딩부(421,422)와 대면할 수 있다.
상기 제1 및 제2연결부(411,413)는 상기 제1 및 제2본딩부(421,422)와 연결될 수 있다. 상기 제1연결부(411)는 상기 제1본딩부(421)와 접촉되거나 연결될 수 있다. 상기 제2연결부(413)는 상기 제2본딩부(422)와 접촉되거나 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2연결부(411,413)와 상기 제1 및 제2본딩부(421,422) 사이의 계면은 금속 또는 금속간 화합물(IMC; intermetallic compound)층이 배치될 수 있다. 상기 금속 또는 금속간 화합물층은 CuxSny, AgxSny, AuxSny 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 x는 0<x<1, y=1-x, x>y의 조건을 만족할 수 있다.
상기 발광소자 패키지는 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42) 내에 도 52와 같은도전부(321) 또는 실시 예에 개시된 도전부를 포함할 수 있다. 상기 발광소자 패키지는 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42) 내에 도전부 예컨대, 솔더 페이스트, 실버 페이스트와 같은 도전성 페이스트를 포함할 수 있다. 상기 도전부는 연결부(411,413)와 본딩부(421,422)를 연결시켜 줄 수 있다. 상기 도전부는 Ag, Au, Pt, Sn, Cu 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 하나의 물질 또는 그 합금을 포함할 수 있다. 상기 도전부는 CuxSny계, AgxSny계, AuxSny계, SAC계 페이스트 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 x는 0<x<1, y=1-x, x>y의 조건을 만족할 수 있다. 상기 도전전 페이스트는 솔더 페이스트(solder paste), 실버 페이스트(silver paste) 등을 포함할 수 있고, 서로 다른 물질로 구성되는 다층 또는 합금으로 구성된 다층 또는 단층으로 구성될 수 있다.
상기 관통홀(TH41,TH42) 내부에 배치된 도전부는 상기 관통홀(TH41,TH42)의 하부에 노출되지 않을 수 있다. 예컨대, 상기 도전부의 하부에 절연 재질의 물질이 채워져 상기 도전부가 하부로 누출되는 것을 차단할 수 있다. 이러한 도전부가 상기 관통홀(TH41,TH42)에 배치된 경우, 상기 연결부(411,413)는 하부의 금속부(411B,413B)를 통해 회로 기판이나 서브 마운트와 같은 지지 부재와 도전성 페이스트로 접합될 수 있다.
상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에는 회로 기판(201) 상에 배치되는 도전부가 배치될 수 있다. 상기 제1관통홀(TH41)에 배치된 도전부는 상기 제1연결부(411)의 표면과 상기 제1관통홀(TH41)의 표면에 접촉될 수 있다. 상기 제1관통홀(TH41)에서 도전부는 상기 제1관통홀(TH41)에서 상기 제1연결부(411)의 표면에 접촉될 수 있다. 상기 제2관통홀(TH42)에 배치된 도전부는 상기 제2연결부(413)의 표면과 상기 제2관통홀(TH42)의 표면에 접촉될 수 있다. 상기 제2관통홀(TH42)에 배치된 도전부는 상기 제2관통홀(TH42) 내에서 상기 제2연결부(413)의 표면에 접촉될 수 있다. 상기 제1관통홀(TH41) 내의 도전부는 상기 발광소자(420)의 제1본딩부(421)와, 상기 제1연결부(411) 및 상기 회로 기판의 패드에 연결될 수 있다. 상기 제2관통홀(TH42 내의 도전부는 상기 발광소자(420)의 제2본딩부(422)와, 상기 제2연결부(413) 및 상기 회로 기판의 제2패드에 연결될 수 있다. 이에 따라 상기 도전부에 의한 전기적인 및 열적인 경로를 최소화할 수 있다.
발명의 실시 예는 몸체 하부에서의 도전부의 유동 또는 확산을 수지 재질의 몸체(410)로 방지할 수 있고 상기 각 관통홀(TH41,TH42) 내에 연결부(411,413)를 각각 배치하여, 도전부의 접합성을 개선시켜 줄 수 있다. 이러한 도전부의 확산을 억제할 수 있어, 상기 도전부가 일정한 분포나 형상을 갖게 되므로, 도전부의 불균일한 분포로 인한 전기적 오픈 문제나 열 전달 효율의 저하 문제를 방지할 수 있다. 상기 각 관통홀(TH41,TH42)의 일부 표면에 수지가 노출되고 다른 표면에 연결부(411,413)가 배치되므로, 도전부가 배치되는 관통홀(TH41,TH42) 내에 보이드(void)가 형성되는 것을 억제하거나 보이드 양을 줄여줄 수 있다. 또는 상기 관통홀(TH41,TH42) 내에는 상기 도전부와 연결부(411,413) 또는 본딩부(421,422) 사이에 보이드를 포함할 수 있다.
발광소자 패키지는 몸체(410) 상에는 오목한 리세스(Recess)(R41,R42,R43)가 배치될 수 있다. 상기 리세스는 하나 또는 복수로 배치될 수 있으며, 상기 리세스 각각은 몸체(410)의 상면 중에서 상기 발광소자(420)과 적어도 일부 또는 모두가 수직 방향으로 중첩될 수 있다. 상기 리세스가 복수인 경우, 적어도 하나의 리세스(R41,R42,R43)는 상기 발광소자(420)과 적어도 일부 또는 모두가 중첩될 수 있다. 상기 복수의 리세스(R41,R42,R43)는 발광소자(420)의 영역 아래에서 제2방향으로 배열될 수 있다.
도 44 및 도 46과 같이, 상기 리세스(R41,R42)는 서로 이격된 제1 및 제2리세스(R41,R42)를 포함할 수 있다. 제1리세스(R41)는 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42) 사이의 영역에서 제3측면(S3) 방향으로 배치되며, 상기 제2리세스(R42)는 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42) 사이의 영역에서 제4측면(S4) 방향으로 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R41,R42)는 상기 제1 및 제2연결부(411,413) 사이의 영역을 기준으로 제3측면(S3) 및 제4측면(S4) 방향으로 배치될 수 있다. 상기 몸체(410)의 리세스는 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42) 사이의 영역에 오목한 제3리세스(R43)를 포함할 수 있다. 상기 제3리세스(R43)는 제1 및 제2연결부(411,413) 사이의 영역에 오목하게 배치될 수 있다.
상기 리세스(R41,R42,R43)는 상기 제1몸체(415) 상에 오목하게 배치될 수 있다. 상기 리세스(R41,R42,R43)에는 제1수지(460)의 일부가 배치될 수 있다. 상기 리세스(R41,R42,R43)에 배치된 상기 제1수지(460)는 발광소자(420)의 하면과 접착되어, 상기 발광소자(420)가 틸트되거나 유동하는 것을 방지할 수 있다. 상기 리세스(R41,R42,R43)는 제1몸체(415) 상에 하나 또는 복수로 배치되어, 상기 제1수지(460)의 일부와 결합될 수 있다. 상기 제1 및 제2리세스(R41,R42)는 적어도 일부가 발광소자(420)과 수직 방향으로 중첩되는 내측부와, 적어도 일부가 발광소자(420)의 측면 외측으로 돌출된 외측부를 포함할 수 있다. 이러한 제1 및 제2리세스(R41,R42)은 일부가 발광소자(420)의 내측에서 외측으로 돌출되므로, 발광소자(420)의 가압에 따라 확산되는 제1수지(460)를 담을 수 있다. 상기 제1몸체(415)와 발광소자(420) 사이에는 제1수지(460)가 접착될 수 있다. 상기 제1수지(460)는 상기 제1 및 제2본딩부(421,422)의 측면에 접촉될 수 있다. 상기 제1수지(460)는 제1 및 제2본딩부(421,422)와 제1 및 제2연결부(411,413) 사이를 통해 상기 관통홀(TH41,TH42)내에 배치된 도전부에 접촉될 수 있다.
상기 리세스(R41,R42,R43)의 깊이는 상기 몸체(410)의 상면으로부터 소정 깊이로 형성될 수 있으며, 예컨대 20 마이크로 미터 이상 또는 20 내지 60 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 리세스(R41,R42,R43)의 깊이가 상기 범위보다 크면 제1몸체(415)의 강성이 저하될 수 있고 상기 범위보다 작으면 지지력이 미미할 수 있다. 이러한 리세스(R41,R42,R43)의 깊이는 상기 제1몸체(415)의 두께보다 작을 수 있다.
상기 발광소자(420)에서 제1 및 제2본딩부(421,422) 사이의 영역에서 제2방향으로 배치된 제1 내지 제3리세스(R41,R42,R43)를 포함하며, 상기 제3리세스(R43)는 제1 및 제2리세스(R41,R42)와 동일한 형상이거나 다른 형상일 수 있다. 상기 제3리세스(R43)는 제1 및 제2리세스(R41,R42) 사이에 배치될 수 있다. 제1 내지 제3리세스(R41,R42,R43)에는 상기에 개시된 제1수지가 배치되고 발광소자(420)의 하면과 접착될 수 있다.
도 44와 같이, 상기 몸체(410)는 상기 발광소자(410)가 배치된 상면에 오목한 리세스(Ra)가 배치될 수 있다. 상기 리세스(Ra)는 설명의 편의를 위해, 제4리세스로 설명하기로 한다. 상기 제4리세스(Ra)는 상기 발광소자(420)의 코너들 중 적어도 한 코너에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제4리세스(Ra)는 발광소자(420)의 코너들 중 하나, 2개 이상 또는 모두에 배치될 수 있다. 즉, 복수의 제4리세스(Ra)가 배치된 경우 서로 이격될 수 있다. 상기 한 코너에 배치된 제4리세스(Ra)는 전극 식별 마크로 기능할 수 있다.
상기 제4리세스(Ra)는 상기 몸체(410)의 상면에서 하면 방향으로 오목하게 배치될 수 있다. 상기 제4리세스(Ra)의 내측부는 상기 발광소자(420)의 하면과 수직 방향으로 중첩되며, 외측부는 상기 발광소자(420)의 하면 외측으로 노출될 수 있다. 상기 제4리세스(Ra)의 내측부는 상기 발광소자(420)의 측면과의 이격 거리(b)가 최소 0.1 마이크로 미터 이상으로 배치되어, 발광소자(420)의 하면과의 접착력이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제4리세스(Ra)의 외측부는 내측부의 면적과 동일하거나 더 작을 수 있다. 상기 제4리세스(Ra)는 상기 발광소자(420)의 측면 중 인접한 두 측면과 상기 두 측면의 경계인 코너에 각각 배치될 수 있다. 상기 제4리세스(Ra)는 상기 발광소자(420)의 코너를 기준으로 상기 코너에 접한 두 측면 방향 또는 직각 방향으로 연장될 수 있다. 상기 제4리세스(Ra)의 탑뷰 형상은 다각형 형상이거나, 타원 또는 원 형상을 포함할 수 있다. 상기 제4리세스(Ra)에는 제2수지(465)가 배치될 수 있다. 상기 제2수지(465)는 상기 발광소자(420)의 코너측 하면에 접착될 수 있다. 상기 제2수지(465)는 상기 발광소자(420)의 측면에 접착될 수 있다. 상기 제2수지(465)는 상기 발광소자(420)의 적어도 한 코너, 또는 한 코너 이상에 배치되어, 상기 발광소자(420)의 하면과 접착되고, 상기 발광소자(420)를 지지할 수 있다. 상기 제2수지(465)는 상기 발광소자(420)의 코너에 인접한 본딩부에 접촉될 수 있다.
상기 발광소자(420)의 둘레에 배치된 제4리세스(Ra)가 발광소자(420)의 각 코너부에 각각 배치된 경우, 상기 제4리세스(Ra)에 배치된 제2수지(465)는 발광소자(420)의 틸트나 유동을 방지할 수 있다. 상기 복수의 제4리세스(Ra)는 제1 및 제2본딩부(421,422)의 외측 코너와 대응되는 영역에 배치될 수 있다. 상기 제2수지(465)는 상기 각 본딩부(421,422)의 외측 코너와 접착되어, 각 본딩부(421,422)의 틸트를 방지할 수 있다.
상기 제2수지(465)는 상기 제1수지(460)과 접촉되거나 연결될 수 있다. 상기 제2수지(465)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질을 포함할 수 있다. 상기 제2수지(465)는 내부에 금속 산화물 또는 필러를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2수지(465)는 TiO2, SiO2, Al2O3와 같은 금속 산화물 또는 불순물을 포함하는 물질로 구성될 수 있다. 상기 제2수지(465)는 상기 발광소자(420)를 상기 몸체(410) 상에 부착 및 고정시켜 줄 수 있다. 이에 따라 상기 제1 및 제2수지(460,465)는 발광소자(420)의 유동이나 틸트를 방지할 수 있다. 상기 제2수지(465)는 상기 도전부(321)가 리멜팅되더라도, 상기 몸체(410)에 상기 발광소자(420)를 고정시켜 줄 수 있다.
상기 제4리세스(Ra)는 상기 제1관통홀(TH41)으로부터 적어도 80 마이크로 미터 이상 이격될 수 있으며, 예컨대 80 내지 420 마이크로 미터의 범위로 이격될 수 있다. 상기 제4리세스(Ra)와 상기 제1관통홀(TH41) 사이의 거리가 상기 범위보다 가까운 경우, 상기 제4리세스(Ra)와 상기 제1관통홀(TH41) 사이의 영역에서의 강성이 저하될 수 있다. 상기 제4리세스(Ra)는 상기 발광소자(420)의 어느 한 코너에서 전극의 방향을 식별하거나 정렬하기 위한 식별 마크 또는 얼라인 마크로 기능할 수 있다.
여기서, 상기 몸체(410)과 상기 제1수지(460) 및 상기 제2수지(465)는 동일한 수지 재질로 형성될 수 있으며, 이 경우 상기 제1 및 제2수(460,465))와 몸체(410)의 접착력이 개선될 수 있다. 예컨대, 상기 몸체(410)과 상기 제1수지(460) 및 상기 제2수지(465)는 화이트 실리콘 재질일 수 있다. 상기 몸체(410)가 내부에 캐비티를 갖는 구조로 제공되므로, 몸체(410)의 측방향에서 캐비티 내부로 진행하는 습기를 차단할 수 있다.
여기서, 상기 몸체(410)의 캐비티(402)의 측면(432)과 상기 발광소자(420) 사이의 최소 간격(a)은 50 마이크로 미터 이상 예컨대, 50 내지 200 마이크로 미터의 범위로 배치될 수 있다. 이에 따라 몸체(410)의 내부 측면(432)와 발광소자(420) 사이의 거리를 줄여주어, 광 손실을 줄일 수 있다.
한편, 도 46 및 도 47과 같이, 발명의 실시 예는 상기 제1관통홀(TH41)의 하면 중심이 상면 중심에 비해 제1측면(S1) 방향으로 이동되며, 상기 제2관통홀(TH42)의 하면 중심이 상면 중심에 비해 제2측면(S2) 방향으로 이동되므로, 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42) 내에서 서로 대향되는 두 내측면(Sa,Sb)의 경사 각도를 다르게 제공할 수 있다. 여기서, 내측면(Sa,Sb)는 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에서 몸체(410)의 양측면에 가까운 측면은 제1내측면(Sa)로 설명하며, 상기 제1내측면(Sa)와 대응되거나 대향되는 면은 제2내측면(Sb)로 설명하기로 한다. 예컨대, 상기 제1관통홀(TH41)에서 제1관통홀(TH41)의 하면을 기준으로 제1내측면(Sa)의 경사 각도는 제2내측면(Sb)의 경사 각도보다 크게 제공할 수 있다. 예컨대, 제1관통홀(TH42)에서 제2관통홀(TH42)의 하면을 기준으로 제1내측면(Sa)의 경사 각도는 제2내측면(Sb)의 경사 각도보다 크게 제공할 수 있다. 상기 제1 및 제2내측면(Sa,Sb)의 경사 각도는 각 관통홀의 상단과 하면을 연결한 직선의 각도일 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에서 제1내측면(Sa)은 경사진 면, 또는 수직한 면과 경사진 면이 연결된 면이거나, 오목한 곡면을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에서 제2내측면(Sb)은 경사진 면, 또는 수직한 면과 경사진 면이 연결된 면이거나, 오목한 곡면을 포함할 수 있다. 도 46과 같이 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에서 제2내측면(Sb)은 상부가 수직한 면이고 하부가 경사진 면인 경우, 관통홀(TH41,TH42)에서 경사진 면을 갖는 하부의 높이가 수직한 면을 갖는 상부의 높이보다 클 수 있다. 도 47과 같이 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에서 제1내측면(Sa)의 상단과 상기 제2내측면(Sb)의 상단은 곡면이거나, 각진 면일 수 있다. 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에서 제1내측면(Sa)의 상단과 상기 제2내측면(Sb)의 상단이 곡면인 경우, 연결부(411,413)과의 접합효율이 개선될 수 있고, 단부 파손을 방지할 수 있다. 이러한 상기 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42)에서 제1내측면(Sa)이 제2내측면(Sb)보다 더 넓은 면적을 갖고 경사진 면으로 제공되므로, 액상으로 제공되는 도전부의 주입이 용이하고, 도전부와의 접촉 면적이 증가될 수 있다. 또한 주입 효율이 증가되므로, 도전부와 본딩부(421,422) 사이의 영역에서의 보이드 발생을 억제할 수 있다. 즉, 관통홀(TH41,TH42)에 도 52와 같은 도전부(321)가 배치될 수 있다.
발광소자 패키지는 발광소자(420)의 하부에 실시 예에 개시된 도전돌기를 포함할 수 있다. 상기 도전돌기는 제1 및 제2관통홀(TH41,TH42) 내에서 도전부와 연결될 수 있다.
한편, 연결부의 형성 과정을 보면, 몸체에 복수의 관통홀(TH41,TH42)를 제공하고, 몸체(410)의 하면 및 상기 관통홀(TH41,TH42)의 내측면에는 연결부 및 금속부로 구분되는 금속층이 형성될 수 있다. 상기 연결부 및 금속부로 구분되는 금속층는 증착 장비를 이용하여 증착될 수 있다. 상기 금속층이 서로 연결되어 형성된 경우, 레이져 스크라이빙 장비를 이용하여, 제1연결부(411) 및 제1금속부(411B)와, 제2연결부(413) 및 제2금속부(413B)로 분리시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 레이져가 조사된 부분에는 오목한 오목부(Sc)가 몸체 표면보다 낮게 배치될 수 있다. 이후, 제1수지를 이용하여 발광소자를 부착시켜 제1,2관통홀 상에 위치시키고 몰딩부로 몰딩하게 된다. 여기서, 상기 몰딩부가 형성된 후 또는 형성되기 전에, 패키지 단위(Unit 1)로 상기 몸체(410)의 측면을 커팅하게 된다. 이에 따라 상기에 개시된 발광소자 패키지로 제공될 수 있다. 여기서, 복수의 발광소자를 갖는 패키지로 제공할 경우, 2개 또는 그 이상의 의 발광 소자를 갖는 패키지 단위로 커팅할 수 있다. 예컨대, 제1방향으로 2개 이상, 제2방향으로 2개 이상 또는 제1,2방향으로 2개 이상의 발광소자를 갖는 패키지로 커팅할 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지(400)는, 도 46 및 도 47과 같이몰딩부(490)를 포함할 수 있다. 상기 몰딩부(490)는 상기 발광소자(420) 위에 제공될 수 있다. 상기 몰딩부(490)는 상기 몸체(410) 위에 배치될 수 있다. 상기 몰딩부(490)는 상기 제2몸체(410A)에 의하여 제공된 캐비티(402)에 배치될 수 있다.
상기 몰딩부(490)는 절연물질을 포함할 수 있다. 상기 몰딩부(490)는 투명한 절연물질을 포함할 수 있다. 상기 몰딩부(490)는 상기 발광소자(420)로부터 방출되는 빛을 입사 받고, 파장 변환된 빛을 제공하는 파장변환 수단을 포함할 수 있다. 예로서, 상기 몰딩부(490)는 형광체, 양자점 등을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 할 수 있다. 상기 발광소자(420)는 청색, 녹색, 적색, 백색, 적외선 또는 자외선의 광을 발광할 수 있다. 상기 형광체, 또는 양자점은 청색, 녹색, 적색의 광을 발광할 수 있다. 상기 몰딩부(490)는 형성하지 않을 수 있다.
상기 몰딩부(490) 내부 또는 하부에 배치되는 형광체는, 불화물(fluoride) 화합물의 형광체를 포함할 수 있으며, 예컨대 MGF계 형광체, KSF계 형광체 또는 KTF계 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 형광체는 서로 다른 피크 파장을 발광할 수 있으며, 상기 발광소자로부터 방출된 광을 서로 다른 황색과 적색 또는 서로 다른 적색 피크 파장으로 발광할 수 있다. 상기 형광체 중 한 종류는 적색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 적색 형광체는 610 nm에서 650 nm까지의 파장범위를 가질 수 있으며, 상기 파장은 10 nm 미만의 반치폭을 가질 수 있다. 상기 적색 형광체는 플루오라이트(fluoride)계 형광체를 포함할 수 있다. 상기 플루오라이트계 형광체는, KSF계 적색 K2SiF6:Mn4 +, K2TiF6:Mn4 +, NaYF4:Mn4 +, NaGdF4:Mn4 +, K3SiF7:Mn4 + 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 KSF계 형광체 예컨대, KaSi1 - cFb:Mn4 + c의 조성식을 가질 수 있으며, 상기 a는 1 ≤ a ≤ 2.5, 상기 b는 5 ≤ b ≤ 6.5, 상기 c는 0.001 ≤ c ≤ 0.1를 만족할 수 있다. 또한 상기 플루오라이트계 적색 형광체는 고온/고습에서의 신뢰성 향상을 위하여 각각 Mn을 함유하지 않는 불화물로 코팅되거나 형광체 표면 또는 Mn을 함유하지 않는 불화물 코팅 표면에 유기물 코팅을 더 포함할 수 있다. 상기와 같은 플루어라이트계 적색 형광체의 경우 기타 형광체와 달리 10nm 이하의 협반치폭을 구현할 수 있기 때문에, 고해상도 장치에 활용될 수 있다.
실시 예에 따른 형광체 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y는 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다. 또한, 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제 등이 추가로 적용될 수 있다.
상기 양자점 형광체는, II-VI 화합물, 또는 III-V족 화합물 반도체를 포함할 수 있으며, 적색 광을 발광할 수 있다. 상기 양자점은 예컨대, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, In,Sb, AlS, AlP, AlAs, PbS, PbSe, Ge, Si, CuInS2, CuInSe2 등과 같은 것들 및 이들의 조합이 될 수 있다.
<제5실시 예>
도 48은 발명의 제5실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도이며, 도 49는 도 49의 발광소자 패키지의 저면도이고, 도 50은 도 49의 발광소자 패키지의 D1-D1측 단면도이며, 도 51은 도 49의 발광소자 패키지의 E1-E1측 단면도이고, 도 52은 도 52의 발광소자 패키지의 관통홀에 도전부를 배치한 예이며, 도 53은 도 52의 발광소자 패키지에서 발광소자의 다른 예이고, 도 54는 도 52의 발광소자 패키지에서 발광소자의 다른 예이다. 상기 제5실시 예의 구성은 제4실시 예의 구성에 선택적으로 적용될 수 있으며, 도 31의 구조와 중복되는 부분의 설명을 생략하기로 한다.
도 48 내지 도 54를 참조하면, 발광소자 패키지(700)는 몸체(710), 복수의 금속부(720,730,740), 복수의 발광소자(751,753)를 포함할 수 있다.
상기 몸체(710)는 제1몸체(715)를 포함할 수 있다. 상기 몸체(710)는 제1몸체(715) 상에 캐비티(702)를 갖는 제2몸체(710A)를 포함할 수 있다. 상기 제1몸체(715) 또는 몸체(710)의 상면에는 복수의 관통홀(TH51,TH52,TH53,TH54)를 포함할 수 있다. 상기 캐비티(702)는 경사진 측면(703)을 갖고 캐비티 바닥까지 연장될 수 있다. 상기 몸체(710)의 재질은 상기에 개시된 절연성 또는 수지 재질을 포함할 수 있다. 상기 수지 재질은 반사성 또는 투광성 재질일 수 있다.
상기 관통홀(TH51,TH52,TH53,TH54)은 몸체(710) 또는 제1몸체(715)의 상면부터 하면까지 수직하게 관통된 홀일 수 있다. 상기 관통홀(TH51,TH52,TH53,TH54)들은 서로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 관통홀(TH51,TH52,TH53,TH54)들은 각 발광소자(751,753) 아래에 적어도 하나 또는 2개 이상이 배치될 수 있다. 상기 복수의 관통홀(TH51,TH52,TH53,TH54) 중 적어도 2개 상에는 제1발광소자(751)이 배치되며, 다른 2개 상에는 제2발광소자(753)이 배치될 수 있다. 예컨대, 제1발광소자(751)의 하부에는 몸체(710)의 제1 및 제2관통홀(TH51,TH52)가 배치되며, 제2발광소자(753)의 하부에는 제3 및 제4관통홀(TH53,TH54)가 배치될 수 있다. 이러한 관통홀(TH51,TH52,TH53,TH54)은 제4실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
도 49 내지 도 51과 같이, 복수의 금속부(720,730,740)는 몸체(710)의 하면에 배치될 수 있다. 복수의 금속부(720,730,740)는 몸체 하면에서 서로 이격된 제1금속부(720), 제2금속부(730) 및 제3금속부(740)를 포함할 수 있다. 상기 제2금속부9730)는 제1 및 제3금속부(720,740) 사이에서 하나 또는 복수로 배치되어, 2개 이상 또는 3개 이상의 발광 소자를 연결시켜 줄 수 있다.
상기 몸체 하면에서 제2금속부(730)는 제1 및 제3금속부(720,740) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제2금속부(730)는 제1 및 제3금속부(720,740) 사이에서 제1 및 제2발광소자(751,753)를 직렬로 연결시켜 줄 수 있다. 이 경우, 상기 제2금속부(730)이 제1 및 제3금속부(720,740) 사이에 복수로 배치된 경우, 3개 이상의 발광 소자를 직렬로 연결할 수 있다. 다른 예로서, 상기 제2금속부(730)가 없는 경우, 제1 및 제3금속부(710,74)의 양측에 관통홀을 각각 배치하여, 복수의 발광 소자를 배치하여 병렬로 연결시켜 줄 수 있다.
상기 제1금속부(720)는 제1관통홀(TH51)의 표면과 제1측면(S1)에 인접한 영역에 배치되며, 상기 제1금속부(720)의 연장부(722)는 제4측면(S4)에 인접한 영역까지 연장될 수 있다. 상기 제2금속부(730)는 제2 및 제3관통홀(TH52,TH53)의 표면과 제1 및 제2측면(S1,S2)에 인접한 영역에 배치될 수 있다. 상기 제3금속부(740)의 연장부(742)는 제2측면(S2)에 인접한 영역까지 연장되어 배치되며, 제4관통홀(TH54)의 표면과 제2측면(S2), 제3 및 제4측면(S3,S4)에 인접한 영역에 배치될 수 있다.
상기 제2금속부(730)는 몸체(710)의 하면에서 제1발광소자(751) 아래에 배치된 제1연장부(732), 상기 제2발광소자(753) 아래에 배치된 제2연장부(734) 및 상기 제1 및 제2연장부(732,734)를 연결해 주는 중간 연결부(736)를 포함할 수 있다.
상기 제1금속부(720)의 외 측면은 몸체(710)의 제1측면(S1), 제3 및 제4측면(S3,S4) 중 적어도 한 측면 또는 모두와 수직한 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제2금속부(730)의 외 측면은 몸체(710)의 제1측면(S1) 및 제2측면(S2) 중 적어도 한 측면 또는 모두와 수직한 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제3금속부(740)의 외 측면은 몸체(710)의 제2측면(S2), 제3 및 제4측면(S3,S4) 중 적어도 한 측면 또는 모두와 수직한 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 제1금속부(720)는 제1관통홀(TH51)의 표면에 배치된 제1연결부(721)를 포함할 수 있다. 상기 제1금속부(720)와 제1연결부(721)는 서로 연결될 수 있다. 상기 제2금속부(730)는 제2 및 제3관통홀(TH52,TH53)의 표면에 배치된 제2 및 제3연결부(731,733)를 포함할 수 있다. 상기 제2금속부(730)와 제2 및 제3연결부(731,733)는 서로 연결될 수 있다. 상기 제2 및 제3연결부(731,733)는 제1 및 제2연장부(732,734)를 통해 중간 연결부(736)에 연결될 수 있다. 상기 제3금속부(740)는 제4관통홀(TH54)의 표면에 배치된 제4연결부(741)를 포함할 수 있다. 상기 제2금속부(740)와 제4연결부(741)는 서로 연결될 수 있다.
제1발광소자(751)의 제1본딩부(51)는 제1관통홀(TH51) 상에 배치되고 제1금속부(720)의 제1연결부(721)에 연결될 수 있다. 제1발광소자(751)의 제2본딩부(52)는 제2관통홀(TH52) 상에 배치되고 제2금속부(730)의 제2연결부(731)에 연결될 수 있다. 제2발광소자(753)의 제1본딩부(51)는 제3관통홀(TH53) 상에 배치되고 제2금속부(723)의 제3연결부(723)에 연결될 수 있다. 제2발광소자(753)의 제2본딩부(53)는 제4관통홀(TH54) 상에 배치되고 제3금속부(740)의 제4연결부(741)에 연결될 수 있다. 상기 제2금속부(730)와 제2 및 제3연결부(731,733)는 제1 및 제2발광소자(751,753)를 서로 연결시켜 줄 수 있다.
상기 제1 내지 제3금속부(720,730,740)의 두께는 상기 발광소자(751,753)의 하부에 배치된 몸체(710) 또는 제1몸체(715)의 상면과 하면 사이의 두께보다 작을 수 있다. 상기 제1 내지 제3금속부(720,730,740)의 두께는 제2몸체(710A)의 상면에서 제1몸체(715)의 하면까지의 두께의 1/30 이하 예컨대, 1/30 내지 1/400 이하일 수 있다. 이는 상기 몸체(710)의 표면에 상기 금속부(720,730,740)를 증착 공정을 통해 형성시켜 주어, 얇은 두께로 제공될 수 있다.
발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 리드 프레임과 몸체를 일체로 사출하지 않고 있어, 발광 소자 하부에 배치된 리드 프레임과 몸체 결합 시 두 물질 간의 열 팽창 계수의 차이에 따른 문제를 해결할 수 있다. 또한 몸체(410)에 미리 제공된 관통홀의 표면에 금속을 이용하여 증착 공정 또는 도금 공정을 수행함으로써, 상기 금속부(720,730,740) 또는 연결부(721,731,733,741)의 두께는 상기 관통홀(TH51,TH52,TH53,TH54)의 제1방향의 상부 폭의 1/3 이하일 수 있다. 즉, 상기 연결부(721,731,733,741)의 두께가 상기 관통홀(TH41,TH42)의 상부 폭의 1/3 이상일 경우, 관통홀(TH51,TH52,TH53,TH54)의 상부 폭의 확보가 어려워 본딩부와 도전부의 접촉 면적이 감소될 수 있다. 상기 금속부(720,730,740) 및 연결부(721,731,733,741)의 두께는 5 마이크로 미터 이하 예컨대, 2 내지 5 마이크로 미터의 범위일 수 있다. 상기 금속부(720,730,740) 또는 연결부(721,731,733,741)의 두께에 대해 제4실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
제1수지(712)는 발광소자(751,753)와 제1몸체(715) 또는 몸체(710)의 상면(또는 캐비티 몸체 상면)에 배치될 수 있다. 상기 제1수지(712)는 발광소자(751,753)를 제1몸체(715) 또는 몸체(710)에 부착시켜 줄 수 있다. 상기 제1수지(712)는 발광소자(751,753)의 각 본딩부(51,52)에 접촉될 수 있다.
상기 몸체(710)의 상면 또는 제1몸체(175)의 상면에는 복수의 리세스(R61,R62,R63,R64)가 배치될 수 있다. 상기 복수의 리세스(R61,R62,R63,R64)는 몸체 상부 또는 캐비티 바닥에 배치되며, 도 31의 설명을 참조하기로 한다. 복수의 리세스(R61,R62,R63,R64) 중에서 제1 및 제2리세스(R61,R62)는 제1 및 제2금속부(720,730) 사이에 배치될 수 있다. 제1 및 제2리세스(R61,R62)는 제1 및 제2관통홀(TH51,TH52) 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 제1 및 제2리세스(R61,R62)는 제1 및 제2관통홀(TH51,TH52) 사이의 영역 외측에 배치될 수 있다. 제1 및 제2리세스(R61,R62)의 내측부는 제1발광소자(751)과 중첩되며, 외측부는 제1발광소자(751)의 양측으로 돌출될 수 있다. 복수의 리세스(R61,R62,R63,R64) 중에서 제3 및 제4리세스(R63,R64)는 제2 및 제3금속부(730,740) 사이에 배치될 수 있다. 제3 및 제4리세스(R63,R64)는 제3 및 제4관통홀(TH53,TH54) 사이에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 제3 및 제4리세스(R63,R64)는 제3 및 제4관통홀(TH53,TH54) 사이의 영역 외측에 배치될 수 있다. 제3 및 제4리세스(R63,R64)의 내측부는 제2발광소자(753)과 중첩되며, 외측부는 제2발광소자(753)의 양측으로 돌출될 수 있다.
상기 제1수지(712)의 일부는 상기 각 리세스(R61,R62,R63,R64)에 배치될 수 있다. 이러한 복수의 리세스(R61,R62,R63,R64)의 깊이 및 구조는 상기에 개시된 실시 예의 설명을 참조하기로 한다.
또한 발광소자(751,753)의 외측 코너 중 적어도 하나 또는 모두에는 제4실시 예와 같은 리세스가 배치되어, 제2수지가 배치되어, 각 발광소자(751,753)의 틸트나 유동을 방지할 수 있다.
상기의 캐비티(702) 또는 발광소자(751,753) 상에는 몰딩부(790)가 배치될 수 있으며, 상기 몰딩부(790)은 상기에 개시된 실시 예의 구성으로부터 선택적으로 적용될 수 있다.
상기 제1,2,3금속부(720,730,740) 사이의 영역의 몸체 하면은 오목부(Sc)가 배치되어, 금속부들을 서로 분리시키고, 오목한 홈 형태로 제공될 수 있다.
도 51 및 도 52와 같이, 각 발광소자(751,753)의 각 본딩부(51,52)에는 도전 돌기(51A,52A)가 배치될 수 있고, 도전부(321)이 상기 관통홀에 배치되어 도전돌기(51A,52A)와 본딩부(51,52)에 연결될 수 있다. 상기 관통홀에 배치된 도전부가 도전돌기(51A,52A)와 본딩부(51,52)와 연결부들을 서로 연결시켜 줄 수 있다. 상기 도전부(321)는 하부 관통홀의 중심을 기준으로 상기 중심으로부터 멀어지는 외측 방향으로 더 배치될 수 있다.
도 53과 같이, 각 발광소자(751,753)의 본딩부(51,52)에 도전 돌기가 없는 경우, 관통홀에 노출되는 본딩부(51,52)의 하면을 통해 관통홀에 채워지는 도전부와 연결될 수 있다.
도 54과 같이, 각 관통홀에는 각 발광소자(751,753)의 각 본딩부(51,52)에는 도전 돌기(51A,52A)가 몸체 하면까지 연장되거나, 금속부의 하면까지 연장될 수 있다. 상기 관통홀에 배치된 도전부는 도전돌기(51A,52A)와 본딩부(51,52)와 연결부들을 서로 연결시켜 줄 수 있다. 이러한 구성은 도 37의 설명을 참조하기로 한다.
제4 및 제5실시 예의 구성은 선택적으로 서로 결합되거나 다른 제1 내지 제3실시 예에 선택적으로 적용될 수 있다. 또는 제1 내지 제3실시 예에 개시된 발광 소자의 배치 형태나, 리세스의 구조 또는 형상과 같은 특징, 제1수지의 위치와 같은 구성은, 제4 및 제5실시 예에 선택적으로 적용될 수 있다.
도 55는 발명의 실시 예에 따른 발광소자를 나타낸 평면도이고, 도 56은 도 55에 도시된 발광소자의 F-F 선에 따른 단면도이다.
한편, 이해를 돕기 위해, 도 55를 도시함에 있어, 제1 본딩부(1171)와 제2 본딩부(1172) 아래에 배치되지만, 상기 제1 본딩부(1171)에 전기적으로 연결된 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 본딩부(1172)에 전기적으로 연결된 제2 서브전극(1142)이 보일 수 있도록 도시되었다.
실시 예에 따른 발광소자(1100)는, 도 56와 같이, 기판(1105) 위에 배치된 발광 구조물(1110)을 포함할 수 있다. 상기 기판(1105)은 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 예로서, 상기 기판(1105)은 상부 면에 요철 패턴이 형성된 PSS(Patterned Sapphire Substrate)로 제공될 수 있다.
상기 발광 구조물(1110)은 제1 도전형 반도체층(1111), 활성층(1112), 제2 도전형 반도체층(1113)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(1112)은 상기 제1 도전형 반도체층(1111)과 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 사이에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제1 도전형 반도체층(1111) 위에 상기 활성층(1112)이 배치되고, 상기 활성층(1112) 위에 상기 제2 도전형 반도체층(1113)이 배치될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자(1100)는, 투광성 전극층(1130)을 포함할 수 있다. 상기 투광성 전극층(1130)은 전류 확산을 향상시켜 광출력을 증가시킬 수 있다. 예로서, 상기 투광성 전극층(1130)은 금속, 금속 산화물, 금속 질화물을 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 투광성 전극층(1130)은 투광성의 물질을 포함할 수 있다. 상기 투광성 전극층(1130)은, 예를 들어 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZON(IZO 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, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, Ni/IrOx/Au/ITO, Pt, Ni, Au, Rh, Pd를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자(1100)는, 반사층(1160)을 포함할 수 있다. 상기 반사층(1160)은 제1 반사층(1161), 제2 반사층(1162), 제3 반사층(1163)을 포함할 수 있다. 상기 반사층(1160)은 상기 투광성 전극층(1130) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 반사층(1162)은 상기 투광성 전극층(1130)을 노출시키는 제1 개구부(h1)를 포함할 수 있다. 상기 제2 반사층(1162)은 상기 투광성 전극층(1130) 위에 배치된 복수의 제1 개구부(h1)를 포함할 수 있다. 상기 제1 반사층(1161)은 상기 제1 도전형 반도체층(1111)의 상부 면을 노출시키는 복수의 제2 개구부(h2)를 포함할 수 있다.
상기 제3 반사층(1163)은 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162) 사이에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제3 반사층(1163)은 상기 제1 반사층(1161)과 연결될 수 있다. 또한, 상기 제3 반사층(1163)은 상기 제2 반사층(1162)과 연결될 수 있다. 상기 제3 반사층(1163)은 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)에 물리적으로 직접 접촉되어 배치될 수 있다.
실시 예에 따른 상기 반사층(1160)은 상기 투광성 전극층(1130)에 제공된 복수의 컨택홀을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 접촉될 수 있다. 상기 반사층(1160)은 상기 투광성 전극층(1130)에 제공된 복수의 컨택홀을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)의 상부 면에 물리적으로 접촉될 수 있다.
상기 반사층(1160)은 절연성 반사층으로 제공될 수 있다. 예로서, 상기 반사층(1160)은 DBR(Distributed Bragg Reflector)층으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 반사층(1160)은 ODR(Omni Directional Reflector)층으로 제공될 수 있다. 또한, 상기 반사층(1160)은 DBR층과 ODR층이 적층되어 제공될 수도 있다.
실시 예에 따른 발광소자(1100)는, 제1 서브전극(1141)과 제2 서브전극(1142)을 포함할 수 있다. 상기 제1 서브전극(1141)은 상기 제2 개구부(h2) 내부에서 상기 제1 도전형 반도체층(1111)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 서브전극(1141)은 상기 제1 도전형 반도체층(1111) 위에 배치될 수 있다. 예로서, 실시 예에 따른 발광소자(1100)에 의하면, 상기 제1 서브전극(1141)은 상기 제2 도전형 반도체층(1113), 상기 활성층(1112)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(1111)의 일부 영역까지 배치되는 리세스 내에서 상기 제1 도전형 반도체층(1111)의 상면에 배치될 수 있다.
상기 제1 서브전극(1141)은 상기 제1 반사층(1161)에 제공된 제2 개구부(h2)를 통하여 상기 제1 도전형 반도체층(1111)의 상면에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 개구부(h2)와 상기 리세스는 수직으로 중첩할 수 있고 예로서, 상기 제1 서브전극(1141)은, 복수의 리세스 영역에서 상기 제1 도전형 반도체층(1111)의 상면에 직접 접촉될 수 있다.
상기 제2 서브전극(1142)은 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 서브전극(1142)은 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 위에 배치될 수 있다. 실시 예에 의하면, 상기 제2 서브전극(1142)과 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 사이에 상기 투광성 전극층(1130)이 배치될 수 있다.
상기 제2 서브전극(1142)은 상기 제2 반사층(1162)에 제공된 제1 개구부(h1)를 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예로서, 상기 제2 서브전극(1142)은, 복수의 P 영역에서 상기 투광성 전극층(1130)을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 서브전극(1142)은, 복수의 P 영역에서 상기 제2 반사층(1162)에 제공된 복수의 제1 개구부(h1)를 통하여 상기 투광성 전극층(1130)의 상면에 직접 접촉될 수 있다. 실시 예에 의하면, 상기 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 서브전극(1142)은 서로 극성을 가질 수 있고, 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 서브전극(1142)은 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 서브전극(1142)은 오믹 전극일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 서브전극(1141)과 상기 제2 서브전극(1142)은 ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나 또는 이들 중 2개 이상의 물질의 합금일 수 있다. 도 55에서 영역 R11,R12,R13은 각 서브 전극의 영역별 중첩 영역을 구분하기 위해 나타낸다.
실시 예에 따른 발광소자(1100)는, 보호층(1150)을 포함할 수 있다. 상기 보호층(1150)은 상기 제2 서브전극(1142)을 노출시키는 복수의 제3 개구부(h3)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 제3 개구부(h3)는 상기 제2 서브전극(1142)에 제공된 복수의 PB 영역에 대응되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 보호층(1150)은 상기 제1 서브전극(1141)을 노출시키는 복수의 제4 개구부(h4)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 제4 개구부(h4)는 상기 제1 서브전극(1141)에 제공된 복수의 NB 영역에 대응되어 배치될 수 있다. 상기 보호층(1150)은 상기 반사층(1160) 위에 배치될 수 있다. 상기 보호층(1150)은 상기 제1 반사층(1161), 상기 제2 반사층(1162), 상기 제3 반사층(1163) 위에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 보호층(1150)은 절연물질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(1150)은 SixOy, SiOxNy, SixNy, AlxOy 를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자(1100)는, 상기 보호층(1150) 위에 배치된 제1 본딩부(1171)와 제2 본딩부(1172)를 포함할 수 있다. 상기 제1 본딩부(1171)는 상기 제1 반사층(1161) 위에 배치될 수 있다. 또한, 상기 제2 본딩부(1172)는 상기 제2 반사층(1162) 위에 배치될 수 있다. 상기 제2 본딩부(1172)는 상기 제1 본딩부(1171)와 이격되어 배치될 수 있다. 상기 제1 본딩부(1171)는 복수의 NB 영역에서 상기 보호층(1150)에 제공된 복수의 상기 제4 개구부(h4)를 통하여 상기 제1 서브전극(1141)의 상부 면에 접촉될 수 있다. 상기 복수의 NB 영역은 상기 제2 개구부(h2)와 수직으로 어긋나도록 배치될 수 있다. 상기 복수의 NB 영역과 상기 제2 개구부(h2)가 서로 수직으로 어긋나는 경우, 상기 제1 본딩부(1171)로 주입되는 전류가 상기 제1 서브전극(1141)의 수평 방향으로 골고루 퍼질 수 있고, 따라서 상기 복수의 NB 영역에서 전류가 골고루 주입될 수 있다.
또한, 상기 제2 본딩부(1172)는 복수의 PB 영역에서 상기 보호층(1150)에 제공된 복수의 상기 제3 개구부(h3)를 통하여 상기 제2 서브전극(1142)의 상부 면에 접촉될 수 있다. 상기 복수의 PB 영역과 상기 복수의 제1 개구부(h1)가 수직으로 중첩되지 않도록 하는 경우 상기 제2 본딩부(1172)로 주입되는 전류가 상기 제2 서브전극(1142)의 수평 방향으로 골고루 퍼질 수 있고, 따라서 상기 복수의 PB 영역에서 전류가 골고루 주입될 수 있다. 복수의 영역을 통해 전원이 공급될 수 있으므로, 접촉 면적 증가 및 접촉 영역의 분산에 따라 전류 분산 효과가 발생되고 동작전압이 감소될 수 있는 장점이 있다.
이에 따라, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 상기 발광 구조물(1110)의 활성층(1112)에서 발광되는 빛을 반사시켜 제1 서브전극(1141)과 제2 서브전극(1142)에서 광 흡수가 발생되는 것을 최소화하여 광도(Po)를 향상시킬 수 있다. 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 굴절률이 다른 물질이 서로 반복하여 배치된 DBR 구조를 이룰 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 TiO2, SiO2, Ta2O5, HfO2 중 적어도 하나 이상을 포함하는 단층 또는 적층 구조로 배치될 수 있다. 또한, 다른 실시 예에 의하면, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 ODR층으로 제공될 수도 있다. 또 다른 실시 예에 의하면, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)은 DBR층과 ODR층이 적층된 일종의 하이브리드(hybrid) 형태로 제공될 수도 있다.
실시 예에 따른 발광소자가 플립칩 본딩 방식으로 실장되어 발광소자 패키지로 구현되는 경우, 상기 발광 구조물(1110)에서 제공되는 빛은 상기 기판(1105)을 통하여 방출될 수 있다. 상기 발광 구조물(1110)에서 방출되는 빛은 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)에서 반사되어 상기 기판(1105) 방향으로 방출될 수 있다.
또한, 상기 발광 구조물(1110)에서 방출되는 빛은 상기 발광 구조물(1110)의 측면 방향으로도 방출될 수 있다. 또한, 상기 발광 구조물(1110)에서 방출되는 빛은, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 배치된 면 중에서, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 제공되지 않은 영역을 통하여 외부로 방출될 수 있다.
이에 따라, 실시 예에 따른 발광소자(1100)는 상기 발광 구조물(1110)을 둘러싼 6면 방향으로 빛을 방출할 수 있게 되며, 광도를 현저하게 향상시킬 수 있다.
한편, 실시 예에 따른 발광소자에 의하면, 발광소자(1100)의 상부 방향에서 보았을 때, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합은, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 배치된 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체 면적의 60%에 비해 같거나 작게 제공될 수 있다.
예로서, 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체 면적은 상기 발광 구조물(1110)의 제1 도전형 반도체층(1111)의 하부 면의 가로 길이 및 세로 길이에 의하여 정의되는 면적에 대응될 수 있다. 또한, 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체 면적은 상기 기판(1105)의 상부 면 또는 하부 면의 면적에 대응될 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 60%에 비해 같거나 작게 제공되도록 함으로써, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 배치된 면으로 방출되는 빛의 양이 증가될 수 있게 된다. 이에 따라, 실시 예에 의하면, 상기 발광소자(1100)의 6면 방향으로 방출되는 빛의 양이 많아지게 되므로 광 추출 효율이 향상되고 광도(Po)가 증가될 수 있게 된다.
또한, 상기 발광소자(1100)의 상부 방향에서 보았을 때, 상기 제1 본딩부(1171)의 면적과 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합은 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 30%에 비해 같거나 크게 제공될 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 30%에 비해 같거나 크게 제공되도록 함으로써, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)를 통하여 안정적인 실장이 수행될 수 있고, 상기 발광소자(1100)의 전기적인 특성을 확보할 수 있게 된다.
실시 예에 따른 발광소자(1100)는, 광 추출 효율 및 본딩의 안정성 확보를 고려하여, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 30% 이상이고 60% 이하로 선택될 수 있다.
즉, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 30% 이상 내지 100% 이하인 경우, 상기 발광소자(1100)의 전기적 특성을 확보하고, 발광소자 패키지에 실장되는 본딩력을 확보하여 안정적인 실장이 수행될 수 있다.
또한, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 0% 초과 내지 60% 이하인 경우, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 배치된 면으로 방출되는 광량이 증가하여 상기 발광소자(1100)의 광추출 효율이 향상되고, 광도(Po)가 증가될 수 있다.
실시 예에서는 상기 발광소자(1100)의 전기적 특성과 발광소자 패키지에 실장되는 본딩력을 확보하고, 광도를 증가시키기 위해, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)의 면적의 합이 상기 발광소자(1100)의 전체 면적의 30% 이상 내지 60% 이하로 선택하였다.
또한, 실시 예에 따른 발광소자(1100)에 의하면, 상기 제3 반사층(1163)이 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172) 사이에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제3 반사층(1163)의 상기 발광소자(1100)의 장축 방향에 따른 길이는 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172) 사이의 간격에 대응되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 제3 반사층(1163)의 면적은 예로서 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체의 10% 이상이고 25% 이하로 제공될 수 있다.
상기 제3 반사층(1163)의 면적이 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체의 10% 이상일 때, 상기 발광소자의 하부에 배치되는 패키지 몸체가 변색되거나 균열의 발생을 방지할 수 있고, 25% 이하일 경우 상기 발광소자의 6면으로 발광하도록 하는 광추출효율을 확보하기에 유리하다.
또한, 다른 실시 예에서는 이에 한정하지 않고 상기 광추출효율을 더 크게 확보하기 위해 상기 제3 반사층(1163)의 면적을 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체의 0% 초과 내지 10% 미만으로 배치할 수 있고, 상기 패키지 몸체에 변색 또는 균열의 발생을 방지하는 효과를 더 크게 확보하기 위해 상기 제3 반사층(1163)의 면적을 상기 발광소자(1100)의 상부 면 전체의 25% 초과 내지 100% 미만으로 배치할 수 있다.
또한, 상기 발광소자(1100)의 장축 방향에 배치된 측면과 이웃하는 상기 제1 본딩부(1171) 또는 상기 제2 본딩부(1172) 사이에 제공된 제2 영역으로 상기 발광 구조물(1110)에서 생성된 빛이 투과되어 방출될 수 있다.
또한, 상기 발광소자(1100)의 단축 방향에 배치된 측면과 이웃하는 상기 제1 본딩부(1171) 또는 상기 제2 본딩부(1172) 사이에 제공된 제3 영역으로 상기 발광구조물에서 생성된 빛이 투과되어 방출될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1 반사층(1161)의 크기는 상기 제1 본딩부(1171)의 크기에 비하여 수 마이크로 미터 더 크게 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 반사층(1161)의 면적은 상기 제1 본딩부(1171)의 면적을 완전히 덮을 수 있을 정도의 크기로 제공될 수 있다. 공정 오차를 고려할 때, 상기 제1 반사층(1161)의 한 변의 길이는 상기 제1 본딩부(1171)의 한 변의 길이에 비해 예로서 4 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터 정도 더 크게 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2 반사층(1162)의 크기는 상기 제2 본딩부(1172)의 크기에 비하여 수 마이크로 미터 더 크게 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 반사층(1162)의 면적은 상기 제2 본딩부(1172)의 면적을 완전히 덮을 수 있을 정도의 크기로 제공될 수 있다. 공정 오차를 고려할 때, 상기 제2 반사층(1162)의 한 변의 길이는 상기 제2 본딩부(1172)의 한 변의 길이에 비해 예로서 4 마이크로 미터 내지 10 마이크로 미터 정도 더 크게 제공될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1 반사층(1161)과 상기 제2 반사층(1162)에 의하여, 상기 발광 구조물(1110)로부터 방출되는 빛이 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)에 입사되지 않고 반사될 수 있게 된다. 이에 따라, 실시 예에 의하면, 상기 발광 구조물(1110)에서 생성되어 방출되는 빛이 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)에 입사되어 손실되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 발광소자(1100)에 의하면, 상기 제3 반사층(1163)이 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172) 사이에 배치되므로, 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172) 사이로 방출되는 빛의 양을 조절할 수 있게 된다.
앞에서 설명된 바와 같이, 실시 예에 따른 발광소자(1100)는 예를 들어 플립칩 본딩 방식으로 실장되어 발광소자 패키지 형태로 제공될 수 있다. 이때, 발광소자(1100)가 실장되는 패키지 몸체가 수지 등으로 제공되는 경우, 상기 발광소자(1100)의 하부 영역에서, 상기 발광소자(1100)로부터 방출되는 단파장의 강한 빛에 의하여 패키지 몸체가 변색되거나 균열이 발생될 수 있다.
그러나, 실시 예에 따른 발광소자(1100)에 의하면 상기 제1 본딩부(1171)와 상기 제2 본딩부(1172)가 배치된 영역 사이로 방출되는 빛의 양을 조절할 수 있으므로, 상기 발광소자(1100)의 하부 영역에 배치된 패키지 몸체가 변색되거나 균열되는 것을 방지할 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1 본딩부(1171), 상기 제2 본딩부(1172), 상기 제3 반사층(1163)이 배치된 상기 발광소자(1100)의 상부 면의 20% 이상 면적에서 상기 발광 구조물(1110)에서 생성된 빛이 투과되어 방출될 수 있다.
이에 따라, 실시 예에 의하면, 상기 발광소자(1100)의 6면 방향으로 방출되는 빛의 양이 많아지게 되므로 광 추출 효율이 향상되고 광도(Po)가 증가될 수 있게 된다. 또한, 상기 발광소자(1100)의 하부 면에 근접하게 배치된 패키지 몸체가 변색되거나 균열되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 실시 예예 따른 발광소자(1100)에 의하면, 상기 투광성 전극층(1130)에 복수의 컨택홀(C1, C2, C3)이 제공될 수 있다. 상기 투광성 전극층(1130)에 제공된 복수의 컨택홀(C1, C2, C3)을 통하여 상기 제2 도전형 반도체층(1113)과 상기 반사층(1160)이 접착될 수 있다. 상기 반사층(1160)이 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 직접 접촉될 수 있게 됨으로써, 상기 반사층(1160)이 상기 투광성 전극층(1130)에 접촉되는 것에 비하여 접착력이 향상될 수 있게 된다.
상기 반사층(1160)이 상기 투광성 전극층(1130)에만 직접 접촉되는 경우, 상기 반사층(1160)과 상기 투광성 전극층(1130) 간의 결합력 또는 접착력이 약화될 수도 있다. 예를 들어, 절연층과 금속층이 결합되는 경우, 물질 상호 간의 결합력 또는 접착력이 약화될 수도 있다.
예로서, 상기 반사층(1160)과 상기 투광성 전극층(1130) 간의 결합력 또는 접착력이 약한 경우, 두 층 간에 박리가 발생될 수 있다. 이와 같이 상기 반사층(1160)과 상기 투광성 전극층(1130) 사이에 박리가 발생되면 발광소자(1100)의 특성이 열화될 수 있으며, 또한 발광소자(1100)의 신뢰성을 확보할 수 없게 된다.
그러나, 실시 예에 의하면, 상기 반사층(1160)이 상기 제2 도전형 반도체층(1113)에 직접 접촉될 수 있으므로, 상기 반사층(1160), 상기 투광성 전극층(1130), 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 간의 결합력 및 접착력이 안정적으로 제공될 수 있게 된다.
따라서, 실시 예에 의하면, 상기 반사층(1160)과 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 간의 결합력이 안정적으로 제공될 수 있으므로, 상기 반사층(1160)이 상기 투광성 전극층(1130)으로부터 박리되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 상기 반사층(1160)과 상기 제2 도전형 반도체층(1113) 간의 결합력이 안정적으로 제공될 수 있으므로 발광소자(1100)의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 이상에서 설명된 바와 같이, 상기 투광성 전극층(1130)에 복수의 컨택홀(C1, C2, C3)이 제공될 수 있다. 상기 활성층(1112)으로부터 발광된 빛은 상기 투광성 전극층(1130)에 제공된 복수의 컨택홀(C1, C2, C3)을 통해 상기 반사층(1160)에 입사되어 반사될 수 있게 된다. 이에 따라, 상기 활성층(1112)에서 생성된 빛이 상기 투광성 전극층(1130)에 입사되어 손실되는 것을 감소시킬 수 있게 되며 광 추출 효율이 향상될 수 있게 된다. 이에 따라, 실시 예에 따른 발광소자(1100)에 의하면 광도가 향상될 수 있게 된다.
도 57 및 도 58을 참조하여 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 플립칩 발광소자의 다른 예를 설명하기로 한다. 도 57은 발명의 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 적용된 발광소자의 전극 배치를 설명하는 평면도이고, 도 58은 도 57에 도시된 발광소자의 H-H 선에 따른 단면도이다.
도 57 및 도 58를 도시함에 있어, 제1 전극(627)과 제2 전극(628)의 상대적인 배치 관계 만을 개념적으로 도시하였다. 상기 제1 전극(627)은 제1 본딩부(621)와 제1 가지전극(625)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(628)은 제2 본딩부(622)와 제2 가지전극(626)을 포함할 수 있다.
발광소자는, 도 46 및 도 47에 도시된 바와 같이, 기판(624) 위에 배치된 발광 구조물(623)을 포함할 수 있다.
상기 기판(624)은 사파이어 기판(Al2O3), SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge을 포함하는 그룹 중에서 선택될 수 있다. 예로서, 상기 기판(624)은 상부 면에 요철 패턴이 형성된 PSS(Patterned Sapphire Substrate)로 제공될 수 있다.
상기 발광 구조물(623)은 제1 도전형 반도체층(623a), 활성층(623b), 제2 도전형 반도체층(623c)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(623b)은 상기 제1 도전형 반도체층(623a)과 상기 제2 도전형 반도체층(623c) 사이에 배치될 수 있다. 예로서, 상기 제1 도전형 반도체층(623a) 위에 상기 활성층(623b)이 배치되고, 상기 활성층(623b) 위에 상기 제2 도전형 반도체층(623c)이 배치될 수 있다.
실시 예에 의하면, 상기 제1 도전형 반도체층(623a)은 n형 반도체층으로 제공되고, 상기 제2 도전형 반도체층(623c)은 p형 반도체층으로 제공될 수 있다. 물론, 다른 실시 예에 의하면, 상기 제1 도전형 반도체층(623a)이 p형 반도체층으로 제공되고, 상기 제2 도전형 반도체층(623c)이 n형 반도체층으로 제공될 수도 있다.
발광 소자는 제1 전극(627)과 제2 전극(628)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(627)은 제1 본딩부(621)와 제1 가지전극(625)을 포함할 수 있다. 상기 제1 전극(627)은 상기 제2 도전형 반도체층(623c)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제1 가지전극(625)은 상기 제1 본딩부(621)로부터 분기되어 배치될 수 있다. 상기 제1 가지전극(625)은 상기 제1 본딩부(621)로부터 분기된 복수의 가지전극을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(628)은 제2 본딩부(622)와 제2 가지전극(626)을 포함할 수 있다. 상기 제2 전극(628)은 상기 제1 도전형 반도체층(623a)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 가지전극(626)은 상기 제2 본딩부(622)로부터 분기되어 배치될 수 있다. 상기 제2 가지전극(626)은 상기 제2 본딩부(622)로부터 분기된 복수의 가지전극을 포함할 수 있다.
상기 제1 가지전극(625)와 상기 제2 가지전극(626)은 핑거(finger) 형상으로 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 상기 제1 가지전극(625)과 상기 제2 가지전극(626)에 의하여 상기 제1 본딩부(621)와 상기 제2 본딩부(622)를 통하여 공급되는 전원이 상기 발광 구조물(623) 전체로 확산되어 제공될 수 있게 된다.
상기 제1 전극(627)과 상기 제2 전극(628)은 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(627)과 상기 제2 전극(628)은 오믹 전극일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(627)과 상기 제2 전극(628)은 ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나 또는 이들 중 2개 이상의 물질의 합금일 수 있다.
한편, 상기 발광 구조물(623)에 보호층이 더 제공될 수도 있다. 상기 보호층은 상기 발광 구조물(623)의 상면에 제공될 수 있다. 또한, 상기 보호층은 상기 발광 구조물(623)의 측면에 제공될 수도 있다. 상기 보호층은 상기 제1 본딩부(621)와 상기 제2 본딩부(622)가 노출되도록 제공될 수 있다. 또한, 상기 보호층은 상기 기판(624)의 둘레 및 하면에도 선택적으로 제공될 수 있다.
예로서, 상기 보호층은 절연물질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층은 SixOy, SiOxNy, SixNy, AlxOy 를 포함하는 그룹 중에서 선택된 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자는, 상기 활성층(623b)에서 생성된 빛이 발광소자의 6면 방향으로 발광될 수 있다. 상기 활성층(623b)에서 생성된 빛이 발광소자의 상면, 하면, 4개의 측면을 통하여 6면 방향으로 방출될 수 있다.
참고로, 상기에 개시된 발광소자의 상하 배치 방향과 도 46 및 도 47에 도시된 발광소자의 상하 배치 방향은 서로 반대로 도시되어 있다. 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 본딩부(621, 622)의 면적의 합은 상기 기판(624)의 상면 면적을 기준으로 10% 이하로 제공될 수 있다. 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 발광소자로부터 방출되는 발광 면적을 확보하여 광추출 효율을 높이기 위해 상기 제1 및 제2 본딩부(621, 622)의 면적의 합은 상기 기판(624)의 상면 면적을 기준으로 10% 이하로 설정될 수 있다.
또한, 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 본딩부(621, 622)의 면적의 합은 상기 기판(624)의 상면 면적을 기준으로 0.7% 이상으로 제공될 수 있다. 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 실장되는 발광소자에 안정적인 본딩력을 제공하기 위해 상기 제1 및 제2 본딩부(621, 622)의 면적의 합은 상기 기판(624)의 상면 면적을 기준으로 0.7% 이상으로 설정될 수 있다.
예로서, 상기 제1 본딩부(621)의 상기 발광소자의 장축 방향에 따른 폭은 수십 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 제1 본딩부(621)의 폭은 예로서 70 마이크로 미터 내지 90 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제1 본딩부(621)의 면적은 수천 제곱 마이크로 미터로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2 본딩부(622)의 상기 발광소자의 장축 방향에 따른 폭은 수십 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 상기 제2 본딩부(622)의 폭은 예로서 70 마이크로 미터 내지 90 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 또한, 상기 제2 본딩부(622)의 면적은 수천 제곱 마이크로 미터로 제공될 수 있다. 이와 같이, 상기 제1 및 제2 본딩부(621, 622)의 면적이 작게 제공됨에 따라, 상기 발광소자의 하면으로 투과되는 빛의 양이 증대될 수 있다.
상기의 도 55 내지 도 58의 발광 소자는 하나의 발광 셀을 갖는 구조로 설명되었다. 이는 발광 셀이 상기의 발광 구조물을 포함하는 경우, 발광 소자의 구동 전압은 하나의 발광 셀에 걸리는 전압일 수 있다. 실시 예에 개시된 발광 소자의 예로서, 2개의 발광 셀을 갖는 발광 소자가 개시될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 실시 예에 따른 발광소자 패키지 및 발광소자 패키지 제조방법에 의하면, 실시 예에 따른 발광소자의 본딩부는 관통홀에 배치된 도전부를 통하여 구동 전원을 제공 받을 수 있다. 그리고, 관통홀에 배치된 도전부의 용융점이 일반적인 본딩 물질의 용융점에 비해 더 높은 값을 갖도록 선택될 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 발광소자 소자 패키지는 메인 기판 등에 리플로우(reflow) 공정을 통해 본딩되는 경우에도 리멜팅(re-melting) 현상이 발생되지 않으므로 전기적 연결 및 물리적 본딩력이 열화되지 않는 장점이 있다.
또한, 실시 예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 발광소자 패키지를 제조하는 공정에서 패키지 몸체가 고온에 노출될 필요가 없게 된다. 따라서, 실시 예에 의하면, 패키지 몸체가 고온에 노출되어 손상되거나 변색이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 몸체를 구성하는 물질에 대한 선택 폭이 넓어질 수 있게 된다. 실시 예에 의하면, 상기 몸체는 세라믹 등의 고가의 물질뿐만 아니라, 상대적으로 저가의 수지 물질을 이용하여 제공될 수도 있다.
또한 프레임의 관통 홀의 하부 형상을 비 대칭적으로 형성하여, 도전부와 도전돌기의 결합 면적을 증가시켜 주어, 크랙 발생을 억제하고, 패키지의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
한편, 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 광원 장치에 적용될 수 있다.
또한, 광원 장치는 산업 분야에 따라 표시 장치, 조명 장치, 헤드 램프 등을 포함할 수 있다.
광원 장치의 예로, 표시 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 위에 배치되는 반사판과, 광을 방출하며 발광소자를 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. 또한, 표시 장치는 컬러 필터를 포함하지 않고, 적색(Red), 녹색(Gren), 청색(Blue) 광을 방출하는 발광소자가 각각 배치되는 구조를 이룰 수도 있다.
광원 장치의 또 다른 예로, 헤드 램프는 기판 상에 배치되는 발광소자 패키지를 포함하는 발광 모듈, 또는 조명 모듈로 구현될 수 있으며, 상기 발광 모듈 또는 조명 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.
광원 장치의 다른 예인 조명 장치는 커버, 광원 모듈, 방열체, 전원 제공부, 내부 케이스, 소켓을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 광원 장치는 부재와 홀더 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
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.
Claims (19)
- 제1관통홀을 갖는 제1프레임;
제1관통홀을 갖고 상기 제1프레임과 제1방향으로 이격된 제2프레임;
상기 제1 및 제2프레임 사이에 배치된 몸체; 및
상기 제1 및 제2프레임 상에 배치된 발광 소자를 포함하고,
상기 제1 및 제2관통홀은 하면의 면적이 상면의 면적보다 크며,
상기 제1관통홀의 상면의 중심과 하면의 중심은 수직 방향으로 서로 어긋나며,
상기 제2관통홀의 상면의 중심과 하면의 중심은 수직 방향으로 서로 어긋나는 발광소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 제1관통홀의 하면의 폭은 제1방향으로 상기 제1관통홀의 상면의 폭보다 넓으며,
상기 제2관통홀의 하면의 폭은 제1방향으로 상기 제2관통홀의 상면의 폭보다 넓은 발광 소자 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 제1관통홀의 하면의 폭은 제2방향으로 상기 제1관통홀의 상면의 폭보다 넓으며,
상기 제2관통홀의 하면의 폭은 제2방향으로 상기 제2관통홀의 상면의 폭보다 넓은 발광 소자 패키지. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 소자는 제1방향의 길이가 제2방향의 길이보다 긴 광 소자 패키지. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 및 제2관통홀의 하면의 중심은 상기 제1 및 제2관통홀의 상면의 중심보다 상기 몸체로부터 더 이격되는 발광 소자 패키지. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1관통홀의 하면의 중심은 상기 제1관통홀의 상면의 중심을 기준으로 상기 제2프레임으로부터 멀어지는 방향으로 이격되며,
상기 제2관통홀의 하면의 중심은 상기 제2관통홍의 상면의 중심을 기준으로 상기 제1프레임으로부터 멀어지는 방향으로 이격되는 발광 소자 패키지. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 몸체는 상부에 적어도 하나의 리세스 및 상기 리세스에 제1수지가 배치된 발광소자 패키지. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2관통홀에 도전부가 배치된 발광 소자 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 발광소자는 상기 제1 및 제2관통홀에 배치된 도전돌기를 포함하며,
상기 도전돌기는 상기 도전부와 접촉되는 발광 소자 패키지. - 제7항에 있어서,
상기 발광소자의 하부 둘레에 제2수지가 배치되는 발광 소자 패키지. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2관통홀에 제3수지 또는 도전부가 배치되며,
상기 발광 소자는 상기 제1,2관통홀에 배치된 도전돌기를 포함하는 발광 소자 패키지. - 제11항에 있어서,
상기 도전돌기는 상기 제1,2관통홀을 통해 상기 프레임의 하면에 노출되는 발광 소자 패키지. - 제11항에 있어서,
상기 도전돌기는 상기 제1,2프레임의 두께보다 큰 두께를 갖는 발광 소자 패키지. - 제7항에 있어서,
상기 리세스는 상기 발광 소자와 수직 방향으로 중첩되는 발광 소자 패키지. - 제7항에 있어서,
상기 리세스는 상기 발광 소자와 수직 방향으로 중첩되는 내측부와, 상기 발광소자로부터 외측 방향으로 연장된 외측부를 갖는 발광소자 패키지. - 제15항에 있어서,
상기 리세스는 복수로 배치되며, 상기 리세스의 깊이는 상기 관통홀의 깊이보다 작은 발광소자 패키지. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 또는 제2프레임으로부터 이격된 제3프레임을 포함하며,
상기 발광소자는 복수개가 상기 제1 내지 제3프레임에 배치되며, 서로 직렬로 연결되는 발광 소자 패키지. - 복수의 프레임;
상기 복수의 프레임 각각에 배치된 복수의 관통홀;
상기 복수의 프레임 사이에 배치된 몸체;
상기 복수의 프레임과 상기 몸체 상에 배치된 발광 소자; 및
상기 복수의 프레임의 상면, 상기 몸체의 상면 및 상기 관통홀에 배치된 수지를 포함하며,
상기 발광 소자는 하부에 상기 복수의 관통홀 각각으로 관통되는 복수의 도전돌기를 포함하며,
상기 복수의 도전돌기는 상기 복수의 프레임의 바닥에 노출되며,
상기 복수의 도전돌기는 금속 재질의 기둥 형상을 가지며,
상기 복수의 도전돌기는 상기 프레임의 두께 이상의 높이를 가지며,
상기 복수의 관통홀 각각은 상면의 중심과 하면의 중심은 수직 방향으로 서로 어긋나게 배치되는 발광 소자 패키지. - 회로 기판; 및
상기 회로 기판에 하나 또는 복수의 발광 소자 패키지가 배치되며,
상기 발광 소자 패키지는, 청구항 1 내지 3 중 어느 하나의 발광 소자 패키지인 광원 장치.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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| GRNT | Written decision to grant |