WO2014084645A1 - 발광소자 패키지 및 이의 제작 방법 - Google Patents

발광소자 패키지 및 이의 제작 방법 Download PDF

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조용욱
김민표
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic device, and more particularly, to a light emitting device package.
  • the light emitting device is used as a light source of the backlight module or as a light source of the lighting device in an electronic device, such as a display device.
  • a light emitting device may be packaged in various forms to be coupled to a display device or mounted on a lighting device. In order to improve the luminous efficiency according to the light emitted from such a light emitting device package, research is being conducted.
  • the present invention is to solve various problems including the above problems, and more particularly, to provide a light emitting device package that can increase the reflectance of the ultraviolet light emitted from the light emitting device.
  • these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.
  • a light emitting device package includes a metal substrate, a light emitting device disposed on a first surface of the metal substrate to emit at least ultraviolet rays, and a spaced apart from each other on at least the first surface of the metal substrate. And a pair of electrodes electrically connected to the light emitting device, and an insulating layer between the metal substrate and the pair of electrodes.
  • An ultraviolet reflectance of the first surface of the metal body is higher than an ultraviolet reflectance of the pair of electrodes.
  • 70% or more and less than 100% of the total area of the light emitting surface involved in light emission or reflection of ultraviolet rays among the first surface of the metal substrate may be exposed from the pair of electrodes and the insulating layer. Can be.
  • the reflectance of the metal substrate with respect to ultraviolet rays in the wavelength range of 200 to 380 nm may be 85% or more and less than 100%.
  • the metal substrate may include aluminum.
  • the insulating layer may include aluminum oxide formed by anodizing aluminum of the metal substrate.
  • At least the aluminum on the seating surface is formed such that at least 85% of ultraviolet rays incident or reflected on the seating surface are reflected or re-reflected onto the seating surface. It may be exposed from the pair of electrodes and the insulating layer.
  • the first surface of the metal substrate may be flat.
  • the metal substrate includes a cavity in the first surface direction
  • the light emitting device is mounted on the bottom surface of the cavity
  • the light emitting surface may include a bottom surface and a side surface in the cavity. Can be.
  • the insulating layer and the pair of electrodes may be disposed outside the cavity.
  • the insulating layer and the pair of electrodes may extend from the first surface of the metal substrate onto a second surface opposite thereto.
  • a light emitting device package includes: a metal substrate; An insulating layer covering the metal substrate; An aluminum reflective layer formed on a light emitting element seating portion of the insulating layer; A first electrode layer provided on one side of the insulating layer; A second electrode layer provided on the other side of the insulating layer; And a light emitting device mounted on the light emitting device seating portion and electrically connected to the first electrode layer and the second electrode layer.
  • the metal substrate may include an aluminum component
  • the insulating layer may be an aluminum oxide layer.
  • the aluminum reflective layer may be formed in a circular or quadrangular shape around the rear surface of the light emitting device so as to reflect light generated by the light emitting device.
  • the aluminum reflective layer may be provided between the first electrode layer and the insulating layer to be electrically connected to the first electrode layer.
  • the aluminum reflective layer has an electrode separation line formed at an intermediate portion thereof so as to be insulated from the second electrode layer, and the first reflection layer provided at one side of the electrode separation line and the second installation side at the other side thereof. It may be to include a reflective layer.
  • the first electrode layer is formed on the insulating layer in a shape extending from one side of the front side of the metal substrate to one side of the rear side, and the second electrode layer is from the other side of the front side of the metal substrate to the other side of the back side. It may be formed in the insulating layer in an extending shape.
  • the metal substrate may be formed with at least two marginal protrusions protruding from the side surface by a margin length.
  • a light emitting device package in another aspect, includes: a metal substrate; An insulating layer covering the metal substrate; A light emitting device seated on the light emitting device seating portion of the insulating layer; A first electrode layer provided on one side of the insulating layer and electrically connected to the light emitting device; A two electrode layer electrically connected to the light emitting device provided on the other side of the insulating layer; And a slack protrusion provided on the side of the metal substrate and protruding laterally from the side surface of the metal substrate by a margin length.
  • a method of manufacturing a light emitting device package comprising: preparing a metal substrate strip of aluminum; Oxidizing the metal substrate strip to form an insulating layer on the metal substrate strip; Forming an aluminum reflective layer on a light emitting element seating portion of the insulating layer; Providing a first electrode layer on one side of the insulating layer, and installing a second electrode layer on the other side of the insulating layer; And mounting a light emitting device on the light emitting device seat.
  • a method of fabricating a light emitting device package comprising: cutting the metal substrate strip such that an extra protrusion protruding laterally from the side surface of the metal substrate by a margin length may be formed on the side of the metal substrate strip; It may further include.
  • the ultraviolet light emitting efficiency of the package can be increased.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an ultraviolet light emitting device package according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the ultraviolet light emitting device package of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device package according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device package according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing an ultraviolet light emitting device package according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of the ultraviolet light emitting device package of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device package according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device package according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram schematically illustrating a backlight module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a partially cutaway perspective view illustrating a light emitting device package according to some embodiments of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a II-II cross section of the light emitting device package of FIG. 11.
  • FIG. 13 is a plan view illustrating the light emitting device package of FIG. 11.
  • FIG. 14 is a plan view illustrating a light emitting device package according to some other embodiments of the present invention.
  • 15 is a plan view illustrating a light emitting device package according to some other embodiments of the present invention.
  • 16 to 21 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a light emitting device package according to some embodiments of the present invention.
  • 22 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a light emitting device package according to some embodiments of the present invention.
  • the x-axis, y-axis and z-axis are not limited to three axes on the Cartesian coordinate system, but may be interpreted in a broad sense including the same.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an ultraviolet light emitting device package according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of the ultraviolet light emitting device package of FIG. 1.
  • the light emitting device 50 may be disposed on the metal substrate 110.
  • the light emitting device 50 may be mounted on the metal substrate 110 through the adhesive member 55.
  • the light emitting device 50 is an element that emits light by receiving an electric signal and may be used as a light source of various electronic devices, such as a display device or a lighting device.
  • the light emitting device 50 may be composed of a diode of a compound semiconductor, and the light emitting device 50 may be referred to as a light emitting diode (LED).
  • LED light emitting diode
  • the light emitting element 50 may emit at least ultraviolet (UV) light, and may be referred to as an ultraviolet light emitting diode (UV LED) in that it mainly emits ultraviolet light.
  • ultraviolet light (UV) may refer to short wavelength light in a wavelength range of 10 to 380 nm, and may narrowly refer to far ultraviolet rays in a wavelength range of 200 nm to 380 nm.
  • the light emitting device 50 for ultraviolet light emission may be manufactured using a nitride compound semiconductor such as GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN, or the like.
  • the metal substrate 110 may serve as a substrate on which the light emitting device 50 is mounted, and may form an outline of a package.
  • the metal substrate 110 may include a first surface 112 on which the light emitting device 50 is seated and a second surface 114 opposite thereto.
  • the first surface 112 may be flat such that light emitted from the light emitting element 50, for example, ultraviolet rays, may be emitted above the first surface 112, in the approximately + z-axis direction. have.
  • a part of the corner portion is cut and illustrated to expose the first surface 112.
  • the metal substrate 110 may be formed of a metal material in order to increase the reflection of ultraviolet light emitted from the light emitting device 50 and to effectively radiate heat generated from the light emitting device 50 to the outside.
  • the metal substrate 110 may include a metal having a reflectance of 85% or more and less than 100% in the short wavelength ultraviolet light in the range of 10 to 380 nm, particularly in the 200 to 380 nm far ultraviolet wavelength range.
  • the ultraviolet reflectance of the metal substrate 110 needs to be 85% or more.
  • the metal substrate 110 may include aluminum (Al) having high thermal conductivity and high UV reflectance.
  • Al aluminum exhibits high reflectance not only in the visible wavelength range but also in the ultraviolet wavelength range.
  • gold (Au) shows high reflectance for light having a relatively high wavelength range but low reflectance of 40% or less for light below 500 nm wavelength.
  • Silver (Ag) shows a high reflectivity of 85% or more for visible light above 400 nm wavelength, but less than 85% for ultraviolet light below 380 nm wavelength, especially 30% or less near and below about 300 nm wavelength.
  • the central portion of the second surface 114 opposite to the first surface 112 of the metal substrate 110 has a concave-convex structure to increase the surface area, thereby generating in the light emitting device 50. It can also be used to effectively release heat to the outside.
  • the pair of electrodes 130 and 135 may be spaced apart from each other on at least the first surface 112 of the metal substrate 110.
  • the electrodes 130 and 135 may be electrically connected to different polar portions of the light emitting device 50 to serve as input / output terminals of the light emitting device 50.
  • the electrodes 130 and 135 may be disposed on the first surface 112 of the metal substrate 110 to have a predetermined pattern, for example, the electrodes 130 and 135 may be disposed in the light emitting device 50.
  • the central portion may have a shape protruding toward the light emitting device 50.
  • the electrodes 130 and 135 may further extend from the first surface 112 onto the second surface 114 on both side walls.
  • a dam structure 155 may be disposed on the electrodes 130 and 135 to define a light emitting part.
  • the dam structure 155 may be disposed on the electrodes 130 and 135 to have a ring shape surrounding the light emitting device 50.
  • the region inside the dam structure 155 may be a light emitting part in that it is related to light emission or reflection of the light emitting device 50.
  • the target direction approximately in the portion inside the dam structure 155 of the first surface 112, that is, the light emitting surface 113 again It can be reflected back in the + z axis direction.
  • the light emitting surface 113 may be related to light emission and / or reflection of the light emitting device 50.
  • the insulating layers 120 and 125 may be provided therebetween to insulate the metal substrate 110 and the electrodes 130 and 135.
  • insulating layers 120 and 125 may be formed on the metal substrate 110
  • electrodes 130 and 135 may be formed on the insulating layers 120 and 125.
  • the electrodes 130 and 135 may be formed to be disposed in the insulating layers 120 and 125 or may overlap the insulating layers 120 and 125 according to a manufacturing method.
  • the at least one pair of bonding wires 140 and 145 may connect the light emitting device 50 and the electrodes 130 and 135. Accordingly, the light emitting device 50 may be electrically connected to an external device through the bonding wires 140 and 145 and the electrodes 130 and 135.
  • a filler (not shown) may be provided on the metal substrate 110 in the dam structure 155 to cover the light emitting device 50. Since the light emitting device 50 emits ultraviolet rays and the ultraviolet rays are used as a light source, phosphors may be omitted in the filler. However, as an exception, when the light emitting device 50 includes other light besides ultraviolet rays, an appropriate phosphor may be added in the filler to control the light emitting device 50.
  • the ultraviolet reflectance of the first surface 112 of the metal substrate 110 is selected to be higher than the ultraviolet reflectances of the electrodes 130 and 135 and the insulating layers 120 and 125.
  • the insulating layers 120 and 125 are removed on the light emitting surface 113 other than the portion where the electrodes 130 and 135 are disposed in the dam structure 155 to expose the metal substrate 110. Can be.
  • the ultraviolet light emitting efficiency of the ultraviolet light emitting package can be sufficiently increased.
  • the electrodes 130 and 135 and the insulating layers 120 and 125 are not disposed on the first surface 112.
  • the electrodes 130, 135 are limited to the edge portion of the first side 112, for example, It may be formed in a stripe shape extending in the y-axis direction.
  • the electrodes 130 and 135 extend in the longitudinal direction on both sides of the light emitting element 50, for example, the x-axis direction. It may be formed in the form of a stripe extending.
  • the insulating layers 120 and 125 and the electrodes 130 and 135 may be modified into various shapes within a range that occupies an area within 30% of the light emitting surface 113.
  • the metal substrate 110 having the first surface 112 and the second surface 114 may be prepared. Subsequently, the light emitting device 50 may be mounted on the first surface 112 of the metal substrate 110. Subsequently, insulating layers 120 and 125 may be formed on the metal substrate 110, and metal layers 130 and 135 may be formed on the insulating layers 120 and 125.
  • the insulating layers 120 and 125 may be formed of a suitable insulating material, for example, oxide or nitride.
  • the insulating layers 120 and 125 may be formed using an anodizing method, a printing method, a coating method, or the like.
  • an aluminum oxide layer that is, an alumina layer
  • the insulating layers 120 and 125 made of alumina may be formed through anodizing by forming an anti-oxidation mask pattern before the anodizing.
  • the alumina layer may be patterned to form the insulating layers 120 and 125.
  • the electrodes 130 and 135 may be formed on the insulating layers 120 and 125 by using a printing method or a plating method.
  • the electrodes 230 and 235 may be formed of a metal material such as copper (Cu), and may be coated with a material having high reflectivity such as silver (Ag) as needed to increase the reflectivity.
  • the electrodes 130 and 135 may be formed to be limited to the insulating layers 120 and 125 by using a printing method.
  • a dam structure 155 may be formed on the electrodes 130 and 135, and the bonding wires 140 and 145 may be bonded to connect the light emitting device 50 and the electrodes 130 and 135.
  • the wire bonding method may be used to connect the upper portion of the light emitting device 50 to the upper portions of the electrodes 130 and 135.
  • Bonding wires 140 and 145 may comprise suitable conductors, such as gold, silver, copper, and the like.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an ultraviolet light emitting device package according to another embodiment of the present invention.
  • the light emitting device package according to this embodiment is a modification of a part of the configuration in the ultraviolet light emitting device package of Figures 1 and 2, and thus duplicated description is omitted in the two embodiments.
  • the insulating layers 120a and 125a and the electrodes 130a and 135a may be disposed in a stripe pattern on an edge portion of the first surface 112 of the metal substrate 110.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an ultraviolet light emitting device package according to another embodiment of the present invention.
  • the light emitting device package according to this embodiment is a modification of a part of the configuration in the ultraviolet light emitting device package of Figures 1 and 2, and thus duplicated description is omitted in the two embodiments.
  • the insulating layers 120b and 125b and the electrodes 130b and 135b may extend from the first surface 112 of the metal substrate 110 onto the second surface 114 opposite thereto.
  • the insulating layers 120b and 125b and the electrodes 130b and 135b are formed on the edge portion of the second surface 114 from the edge portion of the first surface 112 to the side surface of the metal substrate 110. It can be extended to.
  • a portion extending onto the second surface 114 of the electrodes 130b and 135b connects the printed circuit board and the package. It can be a contact.
  • the ultraviolet light emitting device package according to this embodiment may be mounted on a printed circuit board and the like without additional connecting means and modularized.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing an ultraviolet light emitting device package according to another embodiment of the present invention. 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI of the ultraviolet light emitting device package of FIG. 5.
  • the light emitting device 50 may be disposed on the metal substrate 210.
  • the light emitting device 50 may be mounted on the metal substrate 210 through the adhesive member 55.
  • the light emitting device 50 may mainly emit ultraviolet light (UV), and in this case, may be referred to as an ultraviolet light emitting diode (UV LED).
  • the metal substrate 210 may serve as a substrate on which the light emitting device 50 is mounted, and may form an outline of a package.
  • the metal substrate 210 may include a first surface 212 on which the light emitting device 50 is mounted and a second surface 214 opposite thereto.
  • the metal substrate 210 may include a cavity 250 in a direction of the first surface 212, and the light emitting device 50 may be seated in the cavity 250.
  • the cavity 250 may be formed by being recessed by a predetermined depth in the direction of the second surface 214 from the protrusion of the first surface 212, and thus the bottom surface 218 in the cavity 250.
  • a recess 215 may be defined that includes a lateral side 216.
  • the first surface 212 may be broadly interpreted as including the protruding surface outside the cavity 250 and the bottom surface 218 and the side surface 216 in the cavity 250. For reference, in FIG. 5, a portion of the corner portion is cut out to expose the first surface 212.
  • the light emitting device 50 may be mounted on the bottom surface 218 in the cavity 250. Accordingly, light emitted from the light emitting element 50, for example, ultraviolet rays, is directly emitted above the first surface 212, in the approximately + Z-axis direction, or is reflected from the side surface 216 of the recess 215 and upwards. Can emit light.
  • the light emitting surface associated with light emission and / or reflection of the ultraviolet light may include a bottom surface 218 and a side surface 216 in the cavity 250 in a narrow sense.
  • the light emitting face is formed throughout the cavity 250 and outside. It may be referred to as including one side 212.
  • the metal substrate 210 may be formed of a metal material in order to increase the reflection of ultraviolet light emitted from the light emitting device 50 and to effectively radiate heat generated from the light emitting device 50 to the outside.
  • the metal substrate 210 may include aluminum (Al) having high thermal conductivity and high UV reflectance.
  • Al aluminum
  • the description of the metal substrate 110 of FIGS. 1 and 2 may be referred to.
  • the central portion of the second surface 214 opposite to the first surface 212 of the metal substrate 210 has a concave-convex structure to increase its surface area, thereby generating the light emitting element 50. It can also be used to effectively release heat to the outside.
  • the pair of electrodes 230 and 235 may be spaced apart from each other with the cavity 250 interposed therebetween on at least the first surface 212 of the metal substrate 210.
  • the electrodes 230 and 235 may be electrically connected to different polar portions of the light emitting device 50 to serve as input / output terminals of the light emitting device 50.
  • the electrodes 230 and 235 may be disposed to have a predetermined pattern on the protruding surface of the first surface 212 outside the cavity 250.
  • the electrodes 230, 235 may further extend onto the side 216 and further to the bottom surface 218 of the recess 215 in the cavity 250.
  • Insulating layers 220 and 225 may be provided therebetween to insulate the metal substrate 210 and the electrodes 230 and 235.
  • insulating layers 220 and 225 may be formed on the metal substrate 210, and electrodes 230 and 235 may be formed on the insulating layers 220 and 225.
  • the electrodes 230 and 235 may be formed to be disposed in the insulating layers 220 and 225 or overlap the insulating layers 220 and 225 according to a manufacturing method.
  • the at least one pair of bonding wires 240 and 245 may connect the light emitting device 50 to the electrodes 230 and 235. Accordingly, the light emitting device 50 may be electrically connected to an external device through the bonding wires 240 and 245 and the electrodes 230 and 235.
  • a filler (not shown) may be provided on the metal substrate 210 in the cavity 250 to cover the light emitting device 50. Since the light emitting device 50 emits ultraviolet rays and the ultraviolet rays are used as the light source, phosphors may be omitted in the filler. However, as an exception, when the light emitting device 50 includes other light in addition to ultraviolet light, an appropriate phosphor may be added in the filler to control the light emitting device 50.
  • the ultraviolet reflectance of the first surface 212 of the metal substrate 210 is selected to be higher than the ultraviolet reflectances of the electrodes 230 and 235 and the insulating layers 220 and 225. Can be. Accordingly, at least 70% of the total area of the light emitting surface involved in the emission or reflection of the ultraviolet light, for example, the bottom surface 218 and the side surface 216 of the recess 215 or the first surface 212 as a whole. The above needs to be exposed from the electrodes 230 and 235 and the insulating layers 220 and 225.
  • the ultraviolet light emitting efficiency of the ultraviolet light emitting package can be sufficiently increased.
  • the light emitting device 50 is seated on the first surface 212, when the electrodes 230, 235 and the insulating layers 220, 225 are not disposed on the first surface 212 It will be difficult for the first surface 212 to be 100% exposed.
  • the insulating layers 220 and 225 and the electrodes 230 and 235 may be provided in a predetermined pattern on the outside of the cavity 250.
  • the shapes of the insulating layers 220 and 225 and the electrodes 230 and 235 reference may be made to the description of the insulating layers 120 and 125 and the electrodes 130 and 135 of FIGS. 1 and 2.
  • it may be deformed into various shapes within a range occupying an area within 30% of the light emitting surface.
  • At least aluminum on the seating surface may be disposed so as to be exposed from the electrodes 130 and 135 and the insulating layers 120 and 125.
  • the metal substrate 210 including the first surface 212 and the second surface 214 and the cavity 250 may be prepared on the first surface 212.
  • the metal substrate 210 may be directly cast by die casting or may be formed by processing the cavity 250 in a planar type.
  • the light emitting device 50 may be mounted on the bottom surface 218 of the cavity 250 via the adhesive member 55.
  • the forming of the insulating layers 220 and 225, the forming of the electrodes 230 and 235, and the forming of the bonding wires 240 and 245 may include the insulating layers 120 of FIGS. 1 and 2 described above. , Forming the 125, forming the electrodes 130 and 135, and forming the bonding wires 140 and 145.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device package according to another embodiment of the present invention.
  • the light emitting device package according to this embodiment is a modification of some components in the ultraviolet light emitting device package of Figures 5 and 6, and thus duplicated description is omitted in the two embodiments.
  • the metal substrate 210 may include bent portions on sidewalls, and the insulating layers 220a and 225b and the electrodes 230a and 235b may have a first surface 212 of the metal substrate 210. It may be disposed at the edge portion of the image.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device package according to another embodiment of the present invention.
  • the light emitting device package according to this embodiment is a modification of some components in the ultraviolet light emitting device package of FIGS. 5 and 6, and thus duplicated description is omitted in the two embodiments.
  • the metal substrate 210 may include a bent portion at a sidewall, and the insulating layers 220b and 225b and the electrodes 230b and 235b may have a first surface 212 of the metal substrate 210. It may extend from the phase onto the second side 214 opposite it.
  • the insulating layers 220b and 225b and the electrodes 230b and 235b are formed on the edge portion of the second surface 214 from the edge portion of the first surface 212 of the metal substrate 210 to the side surface thereof. It can be extended to.
  • the ultraviolet light emitting device package when the ultraviolet light emitting device package is mounted on a board such as a printed circuit board, a portion extending onto the second surface 214 of the electrodes 230b and 235b connects the printed circuit board and the package. It can be a contact. Accordingly, the ultraviolet light emitting device package according to this embodiment may be mounted on a printed circuit board and the like without additional connecting means and modularized.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram schematically illustrating a backlight module according to another embodiment of the present invention.
  • a reflective sheet 315 may be provided on a portion of the substrate 310, and the light guide plate 320 may be disposed on the reflective sheet 315.
  • the ultraviolet light emitting device package 300 may be stacked on another portion of the substrate 310.
  • the ultraviolet light emitting device package 300 may be any one of the ultraviolet light emitting device packages of FIGS. 1 to 8.
  • the ultraviolet light emitting device package 300 may be connected to the printed circuit board 312 and mounted on the substrate 310.
  • the substrate 310 may include a printed circuit board on which a predetermined circuit wiring is formed.
  • the printed circuit board included may not only exist in the lower portion of the light emitting device 300 but may extend to the bottom of the reflective sheet 315, but may not extend to the bottom of the reflective sheet 315 but may exist only on the side of the reflective sheet.
  • FIG. 11 is a partially cutaway perspective view illustrating a light emitting device package 100 according to some embodiments of the present invention.
  • 12 is a cross-sectional view illustrating a cutting plane II-II of the light emitting device package 100 of FIG. 11, and
  • FIG. 13 is a plan view illustrating the light emitting device package 100 of FIG. 11.
  • the light emitting device package 100 may include a metal substrate 10, an insulating layer 11, and an aluminum reflective layer 12. And a first electrode layer E1, a second electrode layer E2, and a light emitting device 20.
  • the light emitting device 20 may emit at least ultraviolet light (UV light).
  • the metal substrate 10 may accommodate the light emitting device 20 and is electrically insulated from the light emitting device 20 by the insulating layer 11. It may be made of a material having a suitable mechanical strength to support it.
  • the metal substrate 10 may be applied to a metal substrate such as aluminum, copper, zinc, tin, lead, gold, silver, etc., which may have excellent thermal conductivity and may be insulated, and may have a plate shape or a lead. Framed metal substrates may be applied.
  • a metal substrate such as aluminum, copper, zinc, tin, lead, gold, silver, etc., which may have excellent thermal conductivity and may be insulated, and may have a plate shape or a lead.
  • Framed metal substrates may be applied.
  • the metal substrate 10 may be a flexible printed circuit board (FPCB) made of a flexible material.
  • FPCB flexible printed circuit board
  • the metal substrate 10 may contain a metal, and in part, may include a synthetic resin such as resin or glass epoxy, or a ceramic material in consideration of thermal conductivity.
  • Epoxy Mold Compound (PI), polyimide (PI), graphene, glass fiber and may include a material made by selecting any one or more thereof.
  • the insulating layer 11 may be formed by oxidizing the metal substrate 10 as an insulator surrounding the metal substrate 10.
  • the insulating layer 11 may include alumina, which is aluminum oxide.
  • the insulating layer 11 can be formed by oxidizing the surface aluminum component of the metal substrate 10 by using an anodizing method. That is, the metal substrate 10 may include an aluminum component, and the insulating layer 11 may be an aluminum oxide film.
  • the insulating layer 11 may be formed on all surfaces of the metal substrate 10, and in addition, the insulating layer may be entirely formed except for a part of fixing the metal substrate 10 for oxidation. 11) can be formed.
  • the insulating layer 11 may be formed of silicon oxide, silicon nitride, or the like, and may be formed using a printing method such as a jet printing method.
  • the aluminum reflective layer 12 may be a reflective layer provided on at least 170 percent or more of the light emitting element seating portion of the insulating layer 11.
  • the light emitting device seating portion may refer to the entire upper surface of the metal substrate 10 on which the light emitting device 20 is seated.
  • aluminum is a metal with high reflectivity because aluminum generally exhibits a reflectivity of about 85% or more, including UV light.
  • the reflectivity of copper is about 59% and that of alumina is about 30%, which is lower than that of aluminum.
  • the aluminum reflecting layer 12 including aluminum having a relatively high reflectance is provided on the insulating layer 11, and the insulating layer 11, the first electrode layer E1, and the second reflecting layer having a relatively low reflectance are provided. It may be advantageous to minimize the area of the electrode layer E2.
  • metal materials generally have higher reflectivity for longer wavelengths than for short wavelengths.
  • Aluminum also has a higher reflectivity for longer wavelengths than short wavelengths, but when the graph is plotted with the horizontal axis as the axis of increase in wavelength and the vertical axis as the reflectance, the inclination is smaller than that of other general ones. This means that the reflectivity of aluminum with a shorter wavelength is relatively higher than that of other metal materials.
  • the metal substrate 10 may include aluminum, and as described above, the aluminum reflective layer 12 may be formed to significantly improve reflectance.
  • the light emitting device 20 may include a UV LED (UV LED) capable of emitting light including a wavelength having a short wavelength of 100 nm or more and 420 nm or less.
  • UV LED UV LED
  • the light emitting device 20 may not only emit light having a short wavelength but also may emit light having a long wavelength, but may mainly emit light having a wavelength of 100 nm or more and 420 nm or less, particularly 200-380 nm far ultraviolet rays.
  • thermocompression processing a method such as thermocompression processing, plating processing, adhesion processing, sputtering processing, other etching processing, printing processing, spray processing, or the like may be used.
  • the aluminum reflective layer 12 may reflect the light generated by the light emitting device 20, around the rear surface 20b of the light emitting device 20. It can be formed in a circular shape as a whole.
  • the aluminum reflective layer 12 may be provided between the first electrode layer E1 and the insulating layer 11 so as to be electrically connected to the first electrode layer E1. have.
  • an electrode separation line S is formed at an intermediate portion of the aluminum reflective layer 12 so as to be insulated from the second electrode layer E2, and the electrode separation line S is formed.
  • the first reflective layer 12-1 of the aluminum reflective layer 12 has a circular shape cut part by the electrode separation line S, and the second reflective layer 12-2 of the aluminum reflective layer 12 is formed. , The remaining circular shape.
  • the area of the aluminum reflective layer 12 may be provided at least at least 170 percent of the area of the light emitting device seating portion, the electrode separation line (S), the first electrode layer (E1) and the second electrode layer (E2). It may be advantageous to install in the widest possible area except for).
  • first reflective layer 12-1 may be electrically connected to the first electrode layer E1
  • second reflective layer 12-2 may be electrically connected to the second electrode layer E2.
  • first reflective layer 12-1 and the second reflective layer 12-2 of the aluminum reflective layer 12 may be insulated from each other by an electrode separation line S formed therebetween.
  • the shape of the aluminum reflective layer 12 of the light emitting device package 100 is not necessarily limited to FIGS. 11 to 13.
  • FIG. 14 is a plan view illustrating a light emitting device package 200 according to some other embodiments of the present invention.
  • the aluminum reflective layer 12 of the light emitting device package 200 may not require the formation of a separate electrode separation line S, and thus, the first reflective layer described above. 12-1 and the second reflective layer 12-2 may be integrated into one circular shape.
  • 15 is a plan view illustrating a light emitting device package 300 according to some other embodiments of the present invention.
  • the aluminum reflective layer 12 of the light emitting device package 300 has a first reflective layer 12 having a generally rectangular shape with respect to the electrode separation line S. Referring to FIG. -1) and second reflective layer 12-2 which is generally rectangular in shape.
  • the shape of the aluminum reflective layer 12, as well as circular, quadrangular, elliptical, polygonal, complex, various geometrical forms, and the like can be very diverse, the shape of the electrode separation line (S), not a straight, but also curved It may be formed or omitted in a variety of ways, such as bent, waveform.
  • the first electrode layer E1 is provided on one side of the insulating layer 11, and the second electrode layer E2 is formed of the insulating layer 11.
  • the first electrode layer E1 is formed in the insulating layer 11 in a shape extending from one side of the front surface 10a of the metal substrate 10 to one side of the rear surface 10b
  • the second electrode layer E2 may be formed on the insulating layer 11 in a shape extending from the other side of the front surface 10a to the other side of the rear surface 10b of the metal substrate 10.
  • the first electrode layer E1 and the second electrode layer E2 may be provided in the form of a wiring layer of a conductive layer pattern.
  • the wiring layer may be formed by selecting any one or more of copper, aluminum, and combinations thereof, which are excellent in thermal conductivity and relatively inexpensive.
  • such a pattern forming method may be used a method such as thermocompression processing, plating processing, adhesive processing, sputtering, or other etching processing, printing processing, spray processing.
  • the light emitting device 20 is mounted on the light emitting device seating portion, and is electrically connected to the first electrode layer E1 and the second electrode layer E2.
  • the UV light may include a UV LED having a wavelength of 100 nm or more and 420 nm or less.
  • the light emitting device 20 may include a first electrode pad P1 and a second electrode pad P2 to which a wire W may be connected to the front surface 20a, and have an insulating property on the rear surface 20b. Bonding media may be installed.
  • the light emitting device 20 may be horizontal or vertical, or may have a flip chip shape in which a wire W is unnecessary.
  • the light emitting device 20 may be provided with signal transmission media such as various bumps and solders, and various types of light emitting devices may be applied.
  • the light emitting device 20 may be seated on the metal substrate 10.
  • one light emitting device 20 is mounted on the metal substrate 10.
  • a plurality of light emitting devices 20 may be mounted on the metal substrate 10.
  • the light emitting device 20 may be formed of a semiconductor.
  • an ultraviolet light-emitting LED etc. which consist of a nitride semiconductor can be applied.
  • the light emitting element 20 epitaxially nitrides semiconductors such as InN, AlN, InGaN, AlGaN, InGaAlN on a sapphire substrate or silicon carbide substrate by a vapor phase growth method such as MOCVD. It can be configured to grow.
  • the light emitting device 20 can be formed using a semiconductor such as ZnO, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlInGaP.
  • the laminated body formed in order of an n type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p type semiconductor layer can be used.
  • the light emitting layer As the light emitting layer (active layer), a multilayer semiconductor including a multi quantum well structure, a single quantum well structure, or a multilayer semiconductor having a double hetero structure may be used.
  • the light emitting element 20 can be selected to any wavelength depending on the use, such as display applications, lighting applications.
  • an insulating, conductive or semiconductor substrate may be used as the growth substrate.
  • the growth substrate may be sapphire, SiC, Si, MgAl 2 O 4, MgO, LiAlO 2, LiGaO 2, GaN.
  • GaN substrates which are homogeneous substrates, are preferred, but GaN substrates have high production costs due to manufacturing difficulties.
  • Sapphire and silicon carbide (SiC) substrates are mainly used as heterogeneous substrates. More sapphire substrates are used than expensive silicon carbide substrates.
  • defects such as dislocations increase due to the difference in lattice constant between the substrate material and the thin film material.
  • warpage occurs due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate material and the thin film material, and the warpage causes cracking of the thin film. This problem may be reduced by using a buffer layer between the substrate and the GaN-based light emitting laminate.
  • the growth substrate may be completely or partially removed or patterned during the chip manufacturing process to improve the optical or electrical properties of the LED chip before or after the LED structure growth.
  • the substrate in the case of a sapphire substrate, can be separated by irradiating a laser to the interface with the semiconductor layer through the substrate, and the silicon or silicon carbide substrate can be removed by a method such as polishing / etching.
  • another support substrate may be used to remove the growth substrate, and the support substrate may be bonded to the opposite side of the original growth substrate by using a reflective metal, or the reflective structure may be bonded to the middle of the bonding layer. Can be inserted into
  • the growth substrate patterning improves light extraction efficiency by forming an uneven or inclined surface before or after the growth of the LED structure on the main surface (surface or both surfaces) or the side of the substrate.
  • the size of the pattern may be selected in the range of 5 nm to 500 ⁇ m, and may be a structure for improving light extraction efficiency in a regular or irregular pattern.
  • the shape can also adopt various shapes such as pillars, mountains, hemispheres, polygons, and the like.
  • the crystals having Hex-Rhombo R3c symmetry have the lattice constants in the c-axis and a-directions of 13.001 and 4.758, respectively, and have a C plane, an A plane, and an R plane.
  • the C plane is mainly used as a nitride growth substrate because the C surface is relatively easy to grow and stable at high temperatures.
  • another material of the growth substrate may include a Si substrate, and may be more suitable for large diameters and have a relatively low price, thereby improving productivity.
  • the silicon (Si) substrate absorbs the light generated from the GaN-based semiconductor, the external quantum efficiency of the light emitting device is lowered, so that the metal substrate is removed and Si, Ge, SiAl, ceramic, Or a support substrate, such as a metal substrate, is further formed and used.
  • a buffer layer may be disposed between the growth substrate and the light emitting stack in order to prevent dislocations and cracks in the light emitting stack.
  • the buffer layer also functions to reduce the wavelength dispersion of the wafer by controlling the degree of warpage of the substrate as the active layer grows.
  • the buffer layer may use Al x In y Ga 1-xy N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, x + y ⁇ 1), in particular GaN, AlN, AlGaN, InGaN, or InGaNAlN. If necessary, materials such as ZrB2, HfB2, ZrN, HfN, TiN, and the like can also be used. In addition, a plurality of layers may be combined, or the composition may be gradually changed and used.
  • the metal substrate 10 when cutting from the substrate strip (SS) to the individual metal substrate 10, to the side to prevent the crack propagation of the insulating layer (11).
  • An extra protrusion 30 protruding from the side surface by the extra length L1 may be formed.
  • the cutting equipment cuts the substrate strip SS along the cutting lines C1 and C2, even if cracks are generated in a part of the insulating layer 11, the cracks may be formed in the allowable protrusion ( 30) It can only stay in the vicinity, and it can be propagated to the insulating layer 11 on the metal substrate 10 to prevent the occurrence of a defect such as a short.
  • the phosphor 40 may be provided around the light emitting device (20).
  • the phosphor 40 may have a composition formula and color as follows.
  • Silicates yellow and green (Ba, Sr) 2SiO4: Eu, yellow and orange (Ba, Sr) 3SiO5: Ce
  • Nitride Green ⁇ -SiAlON: Eu, Yellow L3Si6O11: Ce, Orange ⁇ -SiAlON: Eu, Red CaAlSiN3: Eu, Sr2Si5N8: Eu, SrSiAl4N7: Eu
  • composition of the phosphor 40 should basically conform to stoichiometry, and each element may be replaced with another element in each group on the periodic table.
  • Sr may be substituted with Ba, Ca, Mg, etc. of the alkaline earth (II) group
  • Y may be substituted with Tb, Lu, Sc, Gd, etc. of the lanthanide series.
  • Substituted with Ce, Tb, Pr, Er, Yb, etc., the active agent alone or a deactivator may be additionally applied to modify the properties.
  • materials such as a quantum dot may be applied as an alternative material of the phosphor 40, and the phosphor 40 and the QD may be mixed or used alone in the LED.
  • QD can be composed of cores (3 ⁇ 10nm) such as CdSe and InP, shells (0.5 ⁇ 2nm) such as ZnS and ZnSe, and ligands for stabilizing the core and shell. Can be implemented.
  • the coating method of the phosphor 40 or the quantum dot is at least one of the method of spraying largely on the LED chip or the light emitting device, the method of covering in the form of a film, the method of attaching a sheet form such as a film or ceramic phosphor You can use
  • the dispensing method includes a pneumatic method and a mechanical method such as a screw and a linear type. It is also possible to control the dotting amount through the micro-discharge and the color coordinate control through the jetting method.
  • the method of collectively applying the phosphor in the spray level on the wafer level or the light emitting device substrate may facilitate productivity and thickness control.
  • the method of directly covering the light emitting device 20 or the LED chip in the form of a film may be applied by electrophoresis, screen printing, or molding of a phosphor, and may have a difference in a corresponding method depending on necessity of application of the side of the LED chip.
  • two or more kinds of phosphor layers having different emission wavelengths can be distinguished in order to control the efficiency of long-wavelength phosphors that reabsorb light emitted from short wavelengths.
  • a DBR (ODR) layer can be included between each layer to minimize absorption and interference.
  • the phosphor may be formed in a film or ceramic form, and then attached to the LED chip or the light emitting device.
  • the light conversion material may be positioned in a remote type.
  • the light conversion material may be positioned together with materials such as light transmitting polymers and glass according to durability and heat resistance.
  • the coating technique of the phosphor 40 plays the largest role in determining the optical characteristics in the light emitting device, various control techniques such as thickness of the phosphor coating layer and uniform dispersion of the phosphor have been studied.
  • QD may also be located on the LED chip or the light emitting device in the same manner as the phosphor, and may be located between the glass or the transparent polymer material to perform light conversion.
  • the lens 50 may be installed around the light emitting device 20.
  • the lens 50 is to guide the path of the UV light generated in the light emitting device 20, modified epoxy resin composition such as glass, epoxy resin composition, silicone resin composition, silicone modified epoxy resin, epoxy modified Modified silicone resin compositions such as silicone resins, polyimide resin compositions, modified polyimide resin compositions, polyphthalamides (PPA), polycarbonate resins, polyphenylene sulfides (PPS), liquid crystal polymers (LCP), ABS resins, phenolic resins , Acrylic resin, PBT resin and the like can be applied.
  • modified epoxy resin composition such as glass, epoxy resin composition, silicone resin composition, silicone modified epoxy resin, epoxy modified Modified silicone resin compositions such as silicone resins, polyimide resin compositions, modified polyimide resin compositions, polyphthalamides (PPA), polycarbonate resins, polyphenylene sulfides (PPS), liquid crystal polymers (LCP), ABS resins, phenolic resins , Acrylic resin, PBT resin and the like can be applied.
  • modified epoxy resin composition such as glass, epoxy resin composition,
  • various types of components such as various reflective members, a light-transmissive encapsulant, an opaque encapsulant, and the like may be installed.
  • a light emitting device package may include a metal substrate 10, an insulating layer 11 surrounding the metal substrate 10, and an insulating layer 11.
  • the light emitting device 20 mounted on the light emitting device seating portion, the first electrode layer E1 provided on one side of the insulating layer 11, and electrically connected to the light emitting device 20, and the insulating layer 11.
  • a second electrode layer E2 electrically connected to the light emitting element 20 installed at the other side of the side) and the metal substrate 10 are laterally disposed and cut into individual metal substrates 10 from the substrate strip SS.
  • the side surface of the metal substrate 10 may include an extra protrusion 30 protruding laterally by an extra length L1.
  • the metal substrate 10, the insulating layer 11, the light emitting device 20, the first electrode layer E1, the second electrode layer E2, and the marginal protrusion 30 are formed. 11 and 15, the same configuration and the same role as those described in FIGS. Therefore, detailed description is omitted. Therefore, the light emitting device package according to some other embodiments of the present invention does not necessarily include the aluminum reflective layer 12 described above.
  • 16 to 21 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a light emitting device package 100 according to some exemplary embodiments of the present invention.
  • an individual metal substrate 10 may be prepared with a metal substrate strip SS of an aluminum material.
  • the metal substrate strip SS may have a form in which a plurality of the metal substrates 10 of FIG. 13 are arranged in a matrix by a bridge formed on a side thereof and connected to each other.
  • the metal substrate strip SS may be oxidized such that the insulating layer 11 is formed on the metal substrate strip SS to form an alumina insulating layer 11 which is aluminum oxide. .
  • an aluminum reflective layer 12 may be provided on the light emitting device seat of the insulating layer 11.
  • the aluminum reflective layer 12 may be provided on the insulating layer 11 by a method such as thermocompression bonding, plating, bonding, sputtering, or other etching, printing, or spraying.
  • the first electrode layer E1 may be provided on one side of the insulating layer 11, and the second electrode layer E2 may be provided on the other side of the insulating layer 11.
  • the first electrode layer E1 and the second electrode layer E2 may also be formed by the method of the insulating layer (eg, by thermocompression, plating, adhesion, sputtering, or other etching, printing or spraying). 11) can be installed on.
  • the light emitting device 20 is seated on the light emitting device seat using a die bonding apparatus or a wiring equipment, and various kinds of wires W and the like are attached to the light emitting device 20.
  • a signal transmission medium may be provided, the phosphor 40 may be installed, or the lens 50 or other reflective member, an encapsulant, or the like may be additionally installed.
  • the side length of the metal substrate 10 is extended from the side surface of the metal substrate 10 to the side length by the clearance length L1.
  • the metal substrate strip SS may be cut by a cutting device so that a protruding extra protrusion 30 may be formed.
  • 22 is a flowchart illustrating a manufacturing method of a light emitting device package 100 according to some embodiments of the present invention.
  • a method of manufacturing a light emitting device package 100 may include a metal substrate strip SS of an aluminum material in which individual metal substrates 10 are connected to each other. ) (S1), and then oxidizing the metal substrate strip (SS) so that the insulating layer 11 is formed on the metal substrate strip (SS) (S2), and the insulating layer 11 (S3) of installing the aluminum reflective layer 12 in the light emitting element mounting portion of the light emitting device, a first electrode layer (E1) is provided on one side of the insulating layer 11, the second side on the other side of the insulating layer (11) Installing the electrode layer (E2) (S4), the step of mounting the light emitting element to the light emitting element mounting portion (S5) and the crack of the metal substrate strip (SS) to prevent cracking of the insulating layer 11
  • the clearance projection 30 which protrudes to the side by the clearance length L1 from the side surface of the said metal substrate 10 to the side is Cutting the metal substrate strip
  • the first electrode layer E1 is provided on one side of the insulating layer 11, and the insulating layer It may be performed after the step S4 of installing the second electrode layer E2 on the other side of (11).
  • the backlight unit having the light emitting device package 100 may further include a light guide plate in addition to the above-described components.
  • the backlight unit is installed on the LCD panel to project light toward the LCD panel, and the backlight unit is installed in the path of the light generated by the light emitting device 20 to view the light generated by the light emitting device 20. It can be delivered in a large area.
  • the light guide plate may be applied to polycarbonate-based, polysulfone-based, polyacrylate-based, polystyrene-based, polyvinyl chloride-based, polyvinyl alcohol-based, polynorbornene-based, polyester, and the like.
  • the material may be applied to various light-transmissive resin series.
  • the light guide plate 50 may be formed by various methods such as forming a fine pattern, a fine protrusion or a diffusion film on the surface, or forming a fine bubble therein.
  • the backlight unit may be a direct type backlight unit in which the light emitting device 20 is installed below the light guide plate, or an edge type backlight in which the light emitting device 20 is installed on the side of the light guide plate. It may be a unit.
  • UV (UV) curing device UV (UV) sterilization device, etc.
  • UV (UV) sterilization device UV (UV) sterilization device

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Abstract

본 발명의 일 관점에 따른 자외선 발광소자 패키지는, 금속 기판와, 상기 금속 기판의 제 1 면 상에 배치되어 적어도 자외선을 발광하는 발광소자와, 상기 금속 기판의 적어도 상기 제 1 면 상에 서로 이격되게 배치되며, 상기 발광소자에 전기적으로 연결된 한 쌍의 전극들과, 상기 금속 기판 및 상기 한 쌍의 전극들 사이의 절연층을 포함한다. 상기 금속바디부의 상기 제 1 면의 자외선 반사율은 상기 한 쌍의 전극들의 자외선 반사율보다 높다.

Description

발광소자 패키지 및 이의 제작 방법
본 발명은 전자 장치에 관한 것으로서, 특히, 발광소자 패키지에 관한 것이다.
일반적으로 발광소자는 전자장치, 예컨대 디스플레이장치에서 백라이트 모듈의 광원으로 사용되거나 또는 조명기기의 광원으로 사용되고 있다. 이러한 발광소자는 디스플레이 장치에 결합되거나 또는 조명기기에 장착되기 위해서 다양한 형태로 패키징될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지에 있어서 발광되는 광에 따라서 발광효율을 높이기 위한 연구가 진행되고 있다.
종래의 발광소자 패키지 중 자외선을 발광하는 발광소자의 발광효율을 높이기 위해서 자외선(ultra violet light, UV light)의 반사도를 고려한 패키지의 재질 또는 구조를 최적화할 필요가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 더 상세하게는 발광소자로부터 발광된 자외선의 반사도를 높일 수 있는 발광소자 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따른 발광소자 패키지는, 금속 기판와, 상기 금속 기판의 제 1 면 상에 배치되어 적어도 자외선을 발광하는 발광소자와, 상기 금속 기판의 적어도 상기 제 1 면 상에 서로 이격되게 배치되며, 상기 발광소자에 전기적으로 연결된 한 쌍의 전극들과, 상기 금속 기판 및 상기 한 쌍의 전극들 사이의 절연층을 포함한다. 상기 금속바디부의 상기 제 1 면의 자외선 반사율은 상기 한 쌍의 전극들의 자외선 반사율보다 높다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 금속 기판의 상기 제 1 면 중 자외선의 발광 또는 반사에 관여된 발광면의 전체면적 중 70% 이상 100% 미만이 상기 한 쌍의 전극들 및 상기 절연층으로부터 노출될 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 파장 200 내지 380 nm 범위의 자외선에 대한 상기 금속 기판의 반사율은 85% 이상 100% 미만일 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 금속 기판은 알루미늄을 포함할 수 있다. 나아가, 상기 절연층은 상기 금속 기판의 알루미늄을 아노다이징 처리하여 형성된 산화알루미늄을 포함할 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 금속 기판의 안착면에는 상기 안착면 상으로 입사되거나 또는 반사되는 자외선의 85% 이상이 상기 안착면 상으로 반사되거나 또는 재반사되도록 적어도 상기 안착면 상의 상기 알루미늄이 상기 한 쌍의 전극들 및 상기 절연층으로부터 노출될 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 금속 기판의 상기 제 1 면은 평평할 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 금속 기판은 상기 제 1 면 방향에 캐비티를 포함하고, 상기 발광소자는 상기 캐비티 내 바닥면 상에 탑재되고, 상기 발광면은 상기 캐비티 내의 바닥면과 측면을 포함할 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 절연층 및 상기 한 쌍의 전극들은 상기 캐비티 외부에 배치될 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 절연층 및 상기 한 쌍의 전극들은 상기 금속 기판의 상기 제 1 면 상으로부터 그 반대편의 제 2 면 상으로 연장될 수 있다.
본 발명의 다른 사상에 따른 발광소자 패키지는, 금속 기판; 상기 금속 기판을 피복하는 절연층; 상기 절연층의 발광소자 안착부에 형성되는 알루미늄 반사층; 상기 절연층의 일측에 설치되는 제 1 전극층; 상기 절연층의 타측에 설치되는 제 2 전극층; 및 상기 발광소자 안착부에 안착되고, 상기 제 1 전극층 및 상기 제 2 전극층과 전기적으로 연결되는 발광소자;를 포함할 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 금속 기판은, 알루미늄 성분을 포함하고, 상기 절연층은, 알루미늄 산화막일 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 알루미늄 반사층은, 상기 발광소자에서 발생된 빛을 반사시킬 수 있도록 상기 발광소자의 후면의 주위에 전체적으로 원형 또는 사각형으로 형성되는 것일 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 알루미늄 반사층은, 상기 제 1 전극층과 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 제 1 전극층과 상기 절연층 사이에 설치되는 것일 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 알루미늄 반사층은, 상기 제 2 전극층과 절연될 수 있도록 중간부분에 전극 분리선이 형성되고, 상기 전극 분리선을 기준으로 일측에 설치되는 제 1 반사층 및 타측에 설치되는 제 2 반사층을 포함하는 것일 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 제 1 전극층은, 상기 금속 기판의 전면 일측에서 후면 일측까지 연장되는 형상으로 상기 절연층에 형성되고, 상기 제 2 전극층은, 상기 금속 기판의 전면 타측에서 후면 타측까지 연장되는 형상으로 상기 절연층에 형성되는 것일 수 있다.
상기 발광소자 패키지에 있어서, 상기 금속 기판은, 측방에 측면으로부터 여유 길이만큼 돌출되는 적어도 2개 이상의 여유 돌기가 형성되는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 사상에 따른 발광소자 패키지는, 금속 기판; 상기 금속 기판을 피복하는 절연층; 상기 절연층의 발광소자 안착부에 안착되는 발광소자; 상기 절연층의 일측에 설치되고, 상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 제 1 전극층; 상기 절연층의 타측에 설치되는 상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 2 전극층; 및 상기 금속 기판에 측방에 설치되고, 상기 금속 기판의 측면으로부터 여유 길이만큼 측방으로 돌출되는 여유 돌기;를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 사상에 따른 발광소자 패키지의 제작 방법은, 알루미늄 재질의 금속 기판 스트립을 준비하는 단계; 상기 금속 기판 스트립에 절연층이 형성되도록 상기 금속 기판 스트립을 산화시키는 단계; 상기 절연층의 발광소자 안착부에 알루미늄 반사층을 형성하는 단계; 상기 절연층의 일측에 제 1 전극층을 설치하고, 상기 절연층의 타측에 제 2 전극층을 설치하는 단계; 및 상기 발광소자 안착부에 발광소자를 안착시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 사상에 따른 발광소자 패키지의 제작 방법은, 상기 금속 기판 스트립의 측방에 상기 금속 기판의 측면으로부터 여유 길이만큼 측방으로 돌출되는 여유 돌기가 형성될 수 있도록 상기 금속 기판 스트립을 절단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지에 따르면, 패키지 내 발광면에서 자외선 대한 반사도가 높은 금속 기판이 노출됨에 따라, 패키지의 자외선 발광 효율이 높아질 수 있다. 이러한 효과는 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 발광소자 패키지를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 자외선 발광소자 패키지의 II-II선에서 절취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자외선 발광소자 패키지를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5의 자외선 발광소자 패키지의 VI-VI선에서 절취한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 모듈을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 10은 전극 금속에 따른 반사도를 보여주는 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광소자 패키지를 나타내는 부분 절개 사시도이다.
도 12는 도 11의 발광소자 패키지의 II-II 절단면을 나타내는 단면도이다.
도 13은 도 11의 발광소자 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광소자 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 15는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 발광소자 패키지를 나타내는 평면도이다.
도 16 내지 도 21은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광소자 패키지의 제작 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 22는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광소자 패키지의 제작 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 발광소자 패키지를 보여주는 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1의 자외선 발광소자 패키지의 II-II선에서 절취한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 금속 기판(110) 상에 발광소자(50)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광소자(50)는 접착부재(55)를 개재하여 금속 기판(110) 상에 실장될 수 있다. 발광소자(50)는 전기 신호를 인가받아 광을 방출하는 소자로서 다양한 전자 장치, 예컨대 디스플레이 장치 또는 조명기기의 광원으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 발광소자(50)는 화합물 반도체의 다이오드로 구성될 수 있고, 이러한 발광소자(50)는 발광 다이오드(light emitting diode; LED)로 불릴 수 있다.
이 실시예에서, 발광소자(50)는 적어도 자외선(ultraviolet, UV)을 발광할 수 있고, 주요하게 자외선을 발광한다는 점에서 자외선 발광다이오드(UV LED)로 불릴 수도 있다. 여기에서, 자외선(UV)은 10 내지 380 nm 파장 범위의 단파장 광을 지칭할 수 있고, 보다 좁게는 200 nm 내지 380 nm 파장 범위의 원자외선을 지칭할 수도 있다. 예를 들어, 자외선 발광용으로 발광소자(50)는 GaN, AlGaN, InGaN, InAlGaN 등의 질화물계 화합물 반도체를 이용하여 제조될 수 있다.
금속 기판(110)는 발광소자(50)가 실장되는 기판의 역할을 하면서, 대략적으로 패키지의 외형을 이룰 수 있다. 금속 기판(110)는 발광소자(50)가 안착되는 제 1 면(112)과 그 반대편의 제 2 면(114)을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 제 1 면(112)은 평평할 수 있고, 이에 따라 발광소자(50)에서 발광된 광, 예컨대 자외선은 제 1 면(112)의 상방, 대략 +z축 방향으로 발광될 수 있다. 참고로, 도 1에서 제 1 면(112)의 노출을 위해서 모서리 부분의 일부를 절단하여 도시하였다.
이러한 금속 기판(110)는 발광소자(50)로부터 발광된 자외선의 반사를 높이고, 발광소자(50)로부터 발생된 열을 외부로 효과적으로 방출하기 위해서 금속 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 금속 기판(110)는 10 내지 380 nm 범위의 단파장 자외선, 특히 200 내지 380 nm 원자외선 파장 범위에서 반사율이 85% 이상 100% 미만인 금속을 포함할 수 있다. 금속 기판(110)로 재반사되는 자외선을 충분하게 재반사시켜 자외선 발광효율을 높이기 위해서는, 금속 기판(110)의 자외선 반사율이 85% 이상 될 필요가 있다.
예를 들어, 금속 기판(110)는 열전도율이 높고 자외선 반사율이 높은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 알루미늄은 가시광선 파장 범위뿐만 아니라 자외선 파장 범위에서도 높은 반사율을 보인다. 특히, 알루미늄은 200 ~ 380 nm 파장 범위의 자외선에 대해서 85% 이상의 높은 반사도를 갖는 것을 알 수 있다. 반면, 금(Au)은 비교적 높은 파장 범위의 광에 대해서는 높은 반사도를 보이지만 500 nm 파장 이하의 광에 대해서는 40% 이하의 낮은 반사도를 보인다. 은(Ag)은 400 nm 파장 이상의 가시광선에 대해서는 85% 이상의 높은 반사도를 보이지만, 380 nm 파장 이하의 자외선에 대해서는 85% 미만의 반사도를 보이고 특히 약 300 nm 파장 부근 및 그 이하에서는 30% 이하의 낮은 반사도를 보인다.
한편, 이 실시예의 변형된 예에서, 금속 기판(110)의 제 1 면(112) 반대쪽 제 2 면(114)의 중심부는 요철구조를 갖도록 하여 그 표면적을 넓힘으로써, 발광소자(50)에서 발생한 열을 효과적으로 외부로 방출하도록 할 수도 있다.
한 쌍의 전극들(130, 135)은 금속 기판(110)의 적어도 제 1 면(112) 상에 서로 이격되게 배치될 수 있다. 전극들(130, 135)은 발광소자(50)의 서로 다른 극성 부분에 전기적으로 연결되어, 발광소자(50)의 입출력 단자 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 전극들(130, 135)은 일정 패턴을 가지도록 금속 기판(110)의 제 1 면(112) 상에 배치될 수 있고, 예컨대 전극들(130, 135)은 발광소자(50)와 연결을 위해서 대략 중심 부분이 발광소자(50) 방향으로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 나아가 전극들(130, 135)은 제 1 면(112)으로부터 양측벽을 타고 제 2 면(114) 상으로 더 신장될 수 있다.
전극들(130, 135) 상에는 발광부를 한정하도록 댐(dam) 구조(155)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 댐 구조(155)는 발광소자(50)를 둘러싸는 링 형상을 갖도록 전극들(130, 135) 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 이러한 댐 구조(155) 내부 영역은 발광소자(50)의 발광 또는 반사와 관련된다는 점에서 발광부가 될 수 있다. 한편, 발광소자(50)로부터 발광된 광이 발광소자(50) 방향으로 반사된 경우, 제 1 면(112)의 댐 구조(155) 내부 부분, 즉 발광면(113)에서 다시 목표 방향, 대략 +z축 방향으로 재반사될 수 있다. 이에 따라, 발광면(113)은 발광소자(50)의 발광 및/또는 반사와 관련될 수 있다.
절연층들(120, 125)은 금속 기판(110)와 전극들(130, 135)을 절연시키기 위해서 그 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 절연층들(120, 125)이 금속 기판(110) 상에 형성되고, 전극들(130, 135)은 절연층(120, 125) 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 전극들(130, 135)은 제조방법에 따라서 절연층들(120, 125) 내에 배치되도록 형성되거나 또는 절연층들(120, 125)과 중첩되도록 형성될 수도 있다.
적어도 한 쌍의 본딩와이어들(140, 145)은 발광소자(50)와 전극들(130, 135)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 발광소자(50)가 본딩와이어들(140, 145), 전극들(130, 135)을 통해서 외부기기와 전기적으로 연결될 수 있다.
부가적으로, 발광소자(50)를 외부 습기 등으로부터 보호하기 위하여, 충진재(미도시)가 발광소자(50)를 덮도록 댐 구조(155) 내의 금속 기판(110) 상에 제공될 수 있다. 발광소자(50)가 자외선을 발광하고 이러한 자외선이 그대로 광원으로 이용된다는 점에서, 충진재 내에 형광체가 생략될 수 있다. 다만, 예외적으로, 발광소자(50)가 자외선 외에 다른 광을 포함하는 경우, 이를 제어하기 위해서 적절한 형광체가 충진재 내에 첨가될 수도 있다.
이 실시예에 따른 자외선 발광소자 패키지에서, 금속 기판(110)의 제 1 면(112)의 자외선 반사율은 전극들(130, 135) 및 절연층들(120, 125)의 자외선 반사율보다 높도록 선정될 수 있다. 이에 따라 자외선의 발광 또는 반사에 관여된 발광면(113)의 전체면적 중 적어도 70% 이상이 전극들(130, 135) 및 절연층들(120, 125)로부터 노출될 필요가 있다. 이 실시예에서, 댐 구조(155) 내에서 전극들(130, 135)이 배치된 부분 외의 발광면(113) 상에는 절연층들(120, 125)이 제거되어, 금속 기판(110)가 노출될 수 있다.
즉, 발광면의 70% 이상이 자외선에 대한 반사도가 높은 알루미늄으로 노출됨에 따라, 자외선 발광 패키지의 자외선 발광 효율이 충분하게 높아질 수 있게 된다. 다만, 제 1 면(112) 상에 발광소자(50)가 안착된다는 점에서, 제 1 면(112) 상에 전극들(130, 135) 및 절연층들(120, 125)이 배치되지 않는 경우에도 발광면(113)의 노출 면적이 100%가 되기는 어려울 것이다.
이 실시예에서, 금속 기판(110)의 제 1 면(112) 상에서 알루미늄 재질의 노출 면적을 높이기 위해서, 전극들(130, 135)은 제 1 면(112) 의 가장자리 부분에 한정되어, 예컨대 ㅁy축 방향으로 신장되는 스트라이프 형태로 형성될 수 있다. 이 실시예의 변형된 예로, 본딩와이어들(140, 145)에 위한 연결 길이를 줄이기 위해서, 전극들(130, 135)은 발광소자(50)의 양측에 길이방향으로 신장되는, 예컨대 ㅁx축 방향으로 신장되는 스트라이프 형태로 형성될 수도 있다. 이 실시예의 다른 변형된 예에서, 절연층들(120, 125)과 전극들(130, 135)은 발광면(113)의 30% 이내의 면적을 차지하는 범위 내에서 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
이하, 이 실시예에 따른 자외선 발광소자 패키지의 제조방법을 설명한다.
먼저, 제 1 면(112) 및 제 2 면(114)을 갖는 금속 기판(110)를 준비할 수 있다. 이어서, 금속 기판(110)의 제 1 면(112) 상에 발광소자(50)를 실장할 수 있다. 이어서, 금속 기판(110) 상에 절연층들(120, 125)을 형성하고, 이 절연층들(120, 125) 상에 금속층들(130, 135)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 절연층들(120, 125)은 적절한 절연물질, 예컨대 산화물 또는 질화물 등으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 절연층들(120, 125)은 아노다이징법, 프린팅법, 코팅법 등을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 금속 기판(110)가 알루미늄 재질로 구성된 경우, 아노다이징 처리를 통해서 금속 기판(110) 상에 산화알루미늄, 즉 알루미나층을 형성할 수 있다. 예컨대, 아노다이징 처리 전에 산화방지용 마스크 패턴을 형성함으로써 아노다이징 처리를 통해서 알루미나 재질의 절연층들(120, 125)을 형성할 수 있다. 다른 예로, 아노다이징 처리 후에 적절한 방법으로 알루미나층을 패터닝하여 절연층들(120, 125)을 형성할 수도 있다.
전극들(130, 135)은 프린팅법 또는 도금법 등을 이용하여 절연층들(120, 125) 상에 형성할 수 있다. 예컨대, 전극들(230, 235)은 구리(Cu) 등의 금속 재질로 형성될 수 있는데, 반사도를 높이기 위해 필요에 따라 은(Ag) 등의 반사도가 높은 물질로 코팅될 수도 있다. 예를 들어, 프린팅법을 이용하여, 절연층들(120, 125) 내로 한정되도록 전극들(130, 135)을 형성할 수 있다. 다른 예로, 아노다이징법을 이용하여 알루미나층을 형성한 후, 그 위에 도금법을 이용하여 구리층을 형성한 후, 이를 적절하게 패터닝하여 서로 상하 정렬된 절연층들(120, 125)과 전극들(130, 135)을 형성할 수도 있다.
이어서, 전극들(130, 135) 상에 댐 구조(155)를 형성하고, 발광소자(50) 및 전극들(130, 135)을 연결하도록 본딩와이어들(140, 145)을 접합할 수 있다. 예를 들어, 와이어 본딩법을 이용하여, 발광소자(50)의 상부와 전극들(130, 135)의 상부를 연결할 수 있다. 본딩와이어들(140, 145)은 적절한 도전체, 예컨대 금, 은, 동 등을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선 발광소자 패키지를 보여주는 개략적인 단면도이다. 이 실시예에 따른 발광소자 패키지는 도 1 및 도 2의 자외선 발광소자 패키지에서 일부 구성을 변형한 것이고, 따라서 두 실시예들에서 중복된 설명은 생략된다.
도 3을 참조하면, 절연층들(120a, 125a) 및 전극들(130a, 135a)은 금속 기판(110)의 제 1 면(112) 상의 가장자리 부분에 스트라이프 패턴으로 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선 발광소자 패키지를 보여주는 개략적인 단면도이다. 이 실시예에 따른 발광소자 패키지는 도 1 및 도 2의 자외선 발광소자 패키지에서 일부 구성을 변형한 것이고, 따라서 두 실시예들에서 중복된 설명은 생략된다.
도 4를 참조하면, 절연층들(120b, 125b) 및 전극들(130b, 135b)은 금속 기판(110)의 제 1 면(112) 상으로부터 그 반대편인 제 2 면(114) 상으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 절연층들(120b, 125b) 및 전극들(130b, 135b)은 금속 기판(110)의 제 1 면(112) 가장자리 부분 상에서부터 측면을 거쳐서 제 2 면(114)의 가장자리 부분 상으로 연장될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 인쇄회로기판과 같은 보드 위에 이 자외선 발광소자 패키지를 실장할 경우, 전극들(130b, 135b)의 제 2 면(114) 상으로 연장된 부분이 인쇄회로기판과 패키지를 연결하는 접점이 될 수 있다. 이에 따라, 이 실시예에 따른 자외선 발광소자 패키지는 부가적인 연결수단 없이 인쇄회로기판 등에 실장되어 모듈화 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자외선 발광소자 패키지를 보여주는 개략적인 사시도이다. 도 6은 도 5의 자외선 발광소자 패키지의 VI-VI선에서 절취한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 금속 기판(210) 상에 발광소자(50)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광소자(50)는 접착부재(55)를 개재하여 금속 기판(210) 상에 실장될 수 있다. 발광소자(50)는 주요하게 자외선(UV)을 발광할 수 있고, 이 경우 자외선 발광다이오드(UV LED)로 불릴 수도 있다.
금속 기판(210)는 발광소자(50)가 실장되는 기판의 역할을 하면서, 대략적으로 패키지의 외형을 이룰 수 있다. 금속 기판(210)는 발광소자(50)가 안착되는 제 1 면(212)과 그 반대편의 제 2 면(214)을 포함할 수 있다. 금속 기판(210)는 제 1 면(212) 방향에 캐비티(250)를 포함하고, 발광소자(50)는 이 캐비티(250) 내에 안착될 수 있다. 예를 들어, 캐비티(250)는 제 1 면(212)의 돌출부분으로부터 제 2 면(214) 방향으로 소정 깊이만큼 리세스되어 형성될 수 있고, 이에 따라 캐비티(250) 내의 바닥면(218)과 측면(216)을 포함하는 오목부(215)가 한정될 수 있다. 이러한 캐비티(250)에 의해서, 제 1 면(212)은 캐비티(250) 외측의 돌출면과 캐비티(250) 내의 바닥면(218)과 측면(216)을 포함하는 것으로 넓게 해석될 수 있다. 참고로, 도 5에서 제 1 면(212)의 노출을 위해서 모서리 부분의 일부를 절단하여 도시하였다.
예를 들어, 발광소자(50)는 캐비티(250) 내의 바닥면(218) 상에 탑재될 수 있다. 이에 따라, 발광소자(50)에서 발광된 광, 예컨대 자외선은 제 1 면(212)의 상방, 대략 +Z축 방향으로 바로 발광되거나 또는 오목부(215)의 측면(216)에서 반사되어 상방으로 발광될 수 있다. 이 경우, 자외선의 발광 및/또는 반사와 관련된 발광면은 좁은 의미로는 캐비티(250) 내의 바닥면(218)과 측면(216)을 포함할 수 있다. 부가적으로, 캐비티(250) 외측의 제 1 면(212) 부분으로 반사된 자외선이 다시 상방으로 재반사될 수 있다는 점에서, 넓은 의미에서 발광면은 캐비티(250) 내부와 외부 전체에 걸쳐서 제 1 면(212)을 포함하는 것으로 지칭될 수 있다.
이러한 금속 기판(210)는 발광소자(50)로부터 발광된 자외선의 반사를 높이고, 발광소자(50)로부터 발생된 열을 외부로 효과적으로 방출하기 위해서 금속 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 금속 기판(210)는 열전도율이 높고 자외선 반사율이 높은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 금속 기판(210)의 재질 선정과 관련해서는 도 1 내지 도 2의 금속 기판(110)에 대한 설명을 참조할 수 있다.
한편, 이 실시예의 변형된 예에서, 금속 기판(210)의 제 1 면(212) 반대쪽 제 2 면(214)의 중심부는 요철구조를 갖도록 하여 그 표면적을 넓힘으로써, 발광소자(50)에서 발생한 열을 효과적으로 외부로 방출하도록 할 수도 있다.
한 쌍의 전극들(230, 235)은 금속 기판(210)의 적어도 제 1 면(212) 상에 캐비티(250)를 사이에 두고 서로 이격되게 배치될 수 있다. 전극들(230, 235)은 발광소자(50)의 서로 다른 극성 부분에 전기적으로 연결되어, 발광소자(50)의 입출력 단자 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 전극들(230, 235)은 캐비티(250) 외측의 제 1 면(212)의 돌출면 상에 일정 패턴을 가지도록 배치될 수 있다. 이 실시예의 변형된 예에서, 전극들(230, 235)은 캐비티(250) 내의 오목부(215)의 측면(216), 나아가 바닥면(218) 상으로 더 연장될 수도 있다.
절연층들(220, 225)은 금속 기판(210)와 전극들(230, 235)을 절연시키기 위해서 그 사이에 제공될 수 있다. 예를 들어, 절연층들(220, 225)이 금속 기판(210) 상에 형성되고, 전극들(230, 235)은 절연층들(220, 225) 상에 형성될 수 있다. 이 경우, 전극들(230, 235)은 제조방법에 따라서 절연층들(220, 225) 내에 배치되도록 형성되거나 또는 절연층들(220, 225)과 중첩되도록 형성될 수도 있다.
적어도 한 쌍의 본딩와이어들(240, 245)은 발광소자(50)와 전극들(230, 235)을 연결할 수 있다. 이에 따라, 발광소자(50)가 본딩와이어들(240, 245), 전극들(230, 235)을 통해서 외부기기와 전기적으로 연결될 수 있다.
부가적으로, 발광소자(50)를 외부 습기 등으로부터 보호하기 위하여, 충진재(미도시)가 발광소자(50)를 덮도록 캐비티(250) 내의 금속 기판(210) 상에 제공될 수 있다. 발광소자(50)가 자외선을 발광하고 이러한 자외선이 그대로 광원으로 이용된다는 점에서, 충진재 내에 형광체가 생략될 수 있다. 다만, 예외적으로, 발광소자(50)가 자외선 외에 다른 광을 포함하는 경우, 이를 제어하기 위해서 적절한 형광체가 충진재 내에 첨가될 수도 있다.
이 실시예에 따른 자외선 발광소자 패키지에서, 금속 기판(210)의 제 1 면(212)의 자외선 반사율은 전극들(230, 235) 및 절연층들(220, 225)의 자외선 반사율보다 높도록 선정될 수 있다. 이에 따라, 자외선의 발광 또는 반사에 관여된 발광면, 예컨대 좁게는 오목부(215)의 바닥면(218)과 측면(216) 또는 넓게는 제 1 면(212) 전체의 전체면적 중 적어도 70% 이상이 전극들(230, 235) 및 절연층들(220, 225)로부터 노출될 필요가 있다.
즉, 발광면의 70% 이상이 자외선에 대한 반사도가 높은 알루미늄으로 노출되어야, 자외선 발광 패키지의 자외선 발광 효율을 충분하게 높일 수 있게 된다. 한편, 제 1 면(212) 상에 발광소자(50)가 안착된다는 점에서, 제 1 면(212) 상에 전극들(230, 235) 및 절연층들(220, 225)이 배치되지 않는 경우에도 제 1 면(212)의 노출 면적이 100%가 되기는 어려울 것이다.
예를 들어, 발광면의 면적을 크게 하기 위해서, 절연층들(220, 225)과 전극들(230, 235)은 캐비티(250)의 외부에 소정 패턴으로 제공될 수 있다. 이러한 절연층들(220, 225)과 전극들(230, 235)의 형상에 대해서는 도 1 내지 도 2의 절연층들(120, 125)과 전극들(130, 135)에 대한 설명을 참조할 수 있고, 나아가 발광면의 30% 이내의 면적을 차지하는 범위 내에서 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
다른 예로, 금속 기판(110)의 안착면, 예컨대 오목부(215)의 바닥면(218)에는 이러한 안착면 상으로 입사되거나 또는 반사되는 자외선의 85% 이상이 안착면 상으로 반사되거나 또는 재반사되도록 적어도 안착면 상의 알루미늄이 전극들(130, 135) 및 절연층(120, 125)으로부터 노출되도록 배치될 수도 있다.
이하, 이 실시예에 따른 자외선 발광소자 패키지의 제조방법을 설명한다.
먼저, 제 1 면(212) 및 제 2 면(214)을 포함하고, 제 1 면(212)에 캐비티(250)를 포함하는 금속 기판(210)를 준비할 수 있다. 예를 들어, 이러한 금속 기판(210)는 다이캐스팅법으로 바로 주조되어 형성되거나 또는 평면 타입에 캐비티(250)를 가공하여 형성할 수도 있다. 이어서, 캐비티(250) 내의 바닥면(218) 상에 접착부재(55)를 개재하여 발광소자(50)를 실장할 수 있다.
이어지는, 절연층들(220, 225)의 형성단계, 전극들(230, 235)의 형성단계 및 본딩와이어들(240, 245)의 형성단계는 전술한 도 1 및 도 2의 절연층들(120, 125)의 형성단계, 전극들(130, 135)의 형성단계 및 본딩와이어들(140, 145)의 형성단계를 참조할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 개략적인 단면도이다. 이 실시예에 따른 발광소자 패키지는 도 5 및 도 6의 자외선 발광소자 패키지에서 일부 구성을 변형한 것이고, 따라서 두 실시예들에서 중복된 설명은 생략된다.
도 7을 참조하면, 금속 기판(210)는 측벽에 절곡부를 포함할 수 있고, 절연층들(220a, 225b) 및 전극들(230a, 235b)은 금속 기판(210)의 제 1 면(212) 상의 가장자리 부분에 배치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지를 보여주는 개략적인 단면도이다. 이 실시예에 따른 발광소자 패키지는 도 5 및 도 6의 자외선 발광소자 패키지에서 일부 구성을 변형한 것이고, 따라서 두 실시예들에서 중복된 설명은 생략된다.
도 8을 참조하면, 금속 기판(210)는 측벽에 절곡부를 포함할 수 있고, 절연층들(220b, 225b) 및 전극들(230b, 235b)은 금속 기판(210)의 제 1 면(212) 상으로부터 그 반대편인 제 2 면(214) 상으로 연장될 수 있다. 예를 들어, 절연층들(220b, 225b) 및 전극들(230b, 235b)은 금속 기판(210)의 제 1 면(212) 가장자리 부분 상에서부터 측면을 거쳐서 제 2 면(214)의 가장자리 부분 상으로 연장될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 인쇄회로기판과 같은 보드 위에 이 자외선 발광소자 패키지를 실장할 경우, 전극들(230b, 235b)의 제 2 면(214) 상으로 연장된 부분이 인쇄회로기판과 패키지를 연결하는 접점이 될 수 있다. 이에 따라, 이 실시예에 따른 자외선 발광소자 패키지는 부가적인 연결수단 없이 인쇄회로기판 등에 실장되어 모듈화 될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백라이트 모듈을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 9를 참조하면, 기판(310)의 일부분 상에 반사 시트(315)가 제공되고, 반사 시트(315) 상에 도광판(320)이 배치될 수 있다. 자외선 발광소자 패키지(300)는 기판(310)의 다른 부분 상에 적층될 수 있다. 예를 들어, 자외선 발광소자 패키지(300)는 도 1 내지 도 8의 자외선 발광소자 패키지들의 어느 하나일 수 있다. 자외선 발광소자 패키지(300)는 인쇄회로기판(312)에 연결되어 기판(310) 상에 실장될 수 있다.
예를 들어, 기판(310)은 소정 회로 배선이 형성된 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. 이때 포함되는 인쇄회로기판은 발광 장치(300) 하부에만 존재하는 것이 아니라 반사시트(315) 하부에까지 확장될 수도 있고, 반사시트(315) 하부에까지 확장되지는 않고 반사시트 측면까지만 존재할 수도 있다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광소자 패키지(100)를 나타내는 부분 절개 사시도이다. 그리고, 도 12는 도 11의 발광소자 패키지(100)의 II-II 절단면을 나타내는 단면도이고, 도 13은 도 11의 발광소자 패키지(100)를 나타내는 평면도이다.
먼저, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광소자 패키지(100)는, 크게 금속 기판(10)과, 절연층(11)과, 알루미늄 반사층(12)과, 제 1 전극층(E1)과, 제 2 전극층(E2) 및 발광소자(20)를 포함할 수 있다. 발광소자(20)는 적어도 자외선(UV 광)을 발광할 수 있다.
여기서, 상기 금속 기판(10)은, 상기 발광소자(20)를 수용할 수 있고, 상기 절연층(11)에 의해서 상기 발광소자(20)와 전기적으로 절연되는 것으로서, 상기 발광소자(20)를 지지할 수 있도록 적당한 기계적 강도를 갖는 재료로 제작될 수 있다.
예를 들어서, 상기 금속 기판(10)은, 열전도성이 우수하고, 절연 처리될 수 있는 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 납, 금, 은 등의 금속 기판 등이 적용될 수 있으며, 플레이트 형태나 리드 프레임 형태의 금속 기판들이 적용될 수 있다.
또한, 상기 금속 기판(10)은, 연성 재질의 플랙서블 인쇄 회로 기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
이외에도, 상기 금속 기판(10)은, 금속을 포함하면서, 부분적으로는 레진, 글래스 에폭시 등의 합성 수지나, 열전도율을 고려하여 세라믹(ceramic) 재질이 포함될 수 있고, 가공성을 향상시키기 위해서 적어도 EMC(Epoxy Mold Compound), PI(polyimide), 그래핀, 유리합성섬유 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 재질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 절연층(11)은, 상기 금속 기판(10)을 둘러싸는 절연체로서, 상기 금속 기판(10)을 산화시켜서 형성될 수 있다. 상기 금속 기판(10)이 금속 중 알루미늄을 포함하는 경우에는, 상기 절연층(11)은 알루미늄 산화물인 알루미나를 포함할 수 있다. 이러한 산화 방법으로는 여러 가지 방법이 가능하지만, 아노다이징(anodizing)법을 이용해서 상기 금속 기판(10)의 표면 알루미늄 성분을 산화시켜서 상기 절연층(11)을 형성할 수 있다. 즉, 여기서, 상기 금속 기판(10)은, 알루미늄 성분을 포함하고, 상기 절연층(11)은, 알루미늄 산화막일 수 있다. 이 때, 상기 금속 기판(10)의 모든 표면에 전체적으로 상기 절연층(11)을 형성할 수 있고, 이외에도, 산화 작업하기 위하여 상기 금속 기판(10)을 고정하는 부분을 제외하고 전체적으로 상기 절연층(11)을 형성할 수 있다. 이외에도, 상기 절연층(11)은, 실리콘옥사이드나 실리콘나이트라이드 등으로 형성될 수 있고, 제트프린팅법과 같은 프린팅법을 이용하여 형성할 수 있다.
또한, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 알루미늄 반사층(12)은, 상기 절연층(11)의 발광소자 안착부의 적어도 170퍼센트 이상의 면적에 설치되는 반사층일 수 있다.
여기서, 상기 발광소자 안착부란, 상기 발광소자(20)가 안착되는 상기 금속 기판(10)의 상면 전체를 말할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 금속 중에서 알루미늄은 일반적으로 유브이(UV) 광을 포함하여 대략 85% 이상의 반사율을 보이기 때문에, 반사율이 높은 금속에 속한다. 그리고 구리의 반사율은 대략 59% 정도이고 알루미나의 반사율은 대략 30%로, 알루미늄보다 반사율이 낮다. 따라서 반사율이 상대적으로 높은 알루미늄을 포함하는 상기 알루미늄 반사층(12)을 상기 절연층(11) 상에 설치하고, 반사율이 상대적으로 낮은 상기 절연층(11) 및 상기 제 1 전극층(E1)과 제 2 전극층(E2)의 면적을 최소화하는 것이 유리할 수 있다.
한편, 일반적으로 금속 물질은 단파장보다 장파장에 대한 반사도가 높다. 알루미늄 역시 단파장보다 장파장에 대한 반사도가 높기는 하지만, 가로축을 파장이 증가하는 축으로 삼고 세로축을 반사도로 삼아 그래프를 그리면, 다른 일반적인 그속에 비해 그 기울기가 작다. 이는 알루미늄의 단파장에 대한 반사도가 다른 금속물질의 반사도에 비해 상대적으로 높다는 것을 의미한다.
따라서, 상기 발광소자(20)가 단파장의 광을 주로 방출하는 경우, 상기 금속 기판(10)이 알루미늄을 포함하도록 하고 전술한 것과 같이 상기 알루미늄 반사층(12)을 형성함으로써 반사율을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 이 경우, 상기 발광소자(20)는 단파장인 100nm 이상 420nm 이하의 파장을 포함하는 광을 방출할 수 있는 유브이 엘이디(UV LED)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 발광소자(20)는 반드시 단파장의 광만을 방출하는 것은 아니고, 장파장의 광도 방출할 수 있지만, 100nm 이상 420nm 이하의 파장, 특히 200 내지 380 nm 원자외선의 광을 주로 방출할 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 반사층(12)의 형성 방법은, 열압착 가공, 도금 가공, 접착 가공, 스퍼터링 가공이나, 기타 식각 가공, 프린팅 가공, 스프레이 가공 등의 방법이 이용될 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 반사층(12)은, 상기 발광소자(20)에서 발생된 빛을 반사시킬 수 있도록, 도 11 및 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 발광소자(20)의 후면(20b)의 주위에 전체적으로 원형으로 형성될 수 있다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 알루미늄 반사층(12)은, 상기 제 1 전극층(E1)과 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 제 1 전극층(E1)과 상기 절연층(11) 사이에 설치될 수 있다.
또한, 도 11 및 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 알루미늄 반사층(12)은, 상기 제 2 전극층(E2)과 절연될 수 있도록 중간부분에 전극 분리선(S)이 형성되고, 상기 전극 분리선(S)을 기준으로 일측에 설치되는 제 1 반사층(12-1) 및 타측에 설치되는 제 2 반사층(12-2)을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 알루미늄 반사층(12)의 제 1 반사층(12-1)은, 상기 전극 분리선(S)에 의해서 일부가 잘려진 원형 형상이고, 상기 알루미늄 반사층(12)의 제 2 반사층(12-2)은, 나머지 원형 형상일 수 있다.
여기서, 상기 알루미늄 반사층(12)의 면적은, 적어도 상기 발광소자 안착부의 적어도 170퍼센트 이상의 면적에 설치될 수 있고, 상기 전극 분리선(S)과 상기 제 1 전극층(E1) 및 상기 제 2 전극층(E2)을 제외한 부분에 최대한 넓은 면적으로 설치되는 것이 유리할 수 있다.
또한, 상기 제 1 반사층(12-1)은, 상기 제 1 전극층(E1)과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제 2 반사층(12-2)은, 상기 제 2 전극층(E2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 알루미늄 반사층(12)의 제 1 반사층(12-1)과 상기 제 2 반사층(12-2)은, 그 사이에 형성되는 전극 분리선(S)에 의해서 서로 절연될 수 있다.
그러나, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광소자 패키지(100)의 상기 알루미늄 반사층(12)의 형상은 도 11 내지 도 13에 반드시 국한되지 않는다.
도 14는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광소자 패키지(200)를 나타내는 평면도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광소자 패키지(200)의 알루미늄 반사층(12)은, 별도의 전극 분리선(S)이 형성될 필요가 없이 상술된 제 1 반사층(12-1)과 상기 제 2 반사층(12-2)이 하나의 원형 모양으로 통합된 형태일 수 있다.
도 15는 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 발광소자 패키지(300)를 나타내는 평면도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 발광소자 패키지(300)의 알루미늄 반사층(12)은, 전극 분리선(S)을 기준으로 전체적으로 사각형 형태인 제 1 반사층(12-1) 및 전체적으로 사각형 형태인 제 2 반사층(12-2)을 포함할 수 있다.
이외에도, 상기 알루미늄 반사층(12)의 형태는, 원형, 사각형은 물론, 타원형, 다각형, 복합형, 각종 기하학적 형태 등 매우 다양할 수 있고, 상기 전극 분리선(S)의 형태 역시, 일자형이 아닌 곡선형이나 절곡형이나, 파형 등 매우 다양하게 형성되거나 생략될 수 있다.
또한, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 전극층(E1)은, 상기 절연층(11)의 일측에 설치되고, 상기 제 2 전극층(E2)은, 상기 절연층(11)의 타측에 설치되는 것으로서, 상기 제 1 전극층(E1)은, 상기 금속 기판(10)의 전면(10a) 일측에서 후면(10b) 일측까지 연장되는 형상으로 상기 절연층(11)에 형성되고, 상기 제 2 전극층(E2)은, 상기 금속 기판(10)의 전면(10a) 타측에서 후면(10b) 타측까지 연장되는 형상으로 상기 절연층(11)에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제 1 전극층(E1) 및 상기 제 2 전극층(E2)는, 전도층 패턴의 배선층 형태로 설치될 수 있다. 이러한 배선층은 열전도성이 우수하고 비교적 저렴한 재질인 구리, 알루미늄 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
이 때, 이러한 패턴 형성 방법은 열압착 가공, 도금 가공, 접착 가공, 스퍼터링 가공이나, 기타 식각 가공, 프린팅 가공, 스프레이 가공 등의 방법이 이용될 수 있다.
한편, 도 11 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 발광소자(20)는, 상기 발광소자 안착부에 안착되고, 상기 제 1 전극층(E1) 및 상기 제 2 전극층(E2)과 전기적으로 연결되며, 100nm 이상 420 nm 이하의 파장을 포함하는 유브이 광을 방출하는 유브이(UV) 엘이디(LED)일 수 있다.
여기서, 상기 발광소자(20)는, 전면(20a)에 와이어(W)가 연결될 수 있는 제 1 전극 패드(P1) 및 제 2 전극 패드(P2)가 형성될 수 있고, 후면(20b)에 절연성 본딩 매체가 설치될 수 있다.
또한, 상기 발광소자(20)는, 수평형 또는 수직형이거나, 와이어(W)가 불필요한 플립칩(flip chip) 형상일 수 있다. 상기 발광소자(20)에는 각종 범프나 솔더 등의 신호전달매체가 구비될 수 있고, 다양한 형태의 발광소자들이 적용될 수 있다.
또한, 상기 발광소자(20)는, 상기 금속 기판(10)에 안착될 수 있는 것으로서, 도 11에서는 상기 금속 기판(10) 위에 1개의 발광소자(20)가 안착된 상태를 예시하였지만, 이외에도, 상기 금속 기판(10)에는 복수개의 상기 발광소자(20)들이 안착될 수 있다.
이러한, 발광소자(20)는, 반도체로 이루어질 수 있다. 예를 들어서, 질화물 반도체로 이루어지는 자외 발광의 LED 등이 적용될 수 있다. 질화물 반도체는, 일반식이 AlxGayInzN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1, x+y+z=1)으로 나타내어 질 수 있다.
또한, 상기 발광소자(20)는, 예를 들면, MOCVD법 등의 기상성장법에 의해, 성장용 사파이어 기판이나 실리콘 카바이드 기판 상에 InN, AlN, InGaN, AlGaN, InGaAlN 등의 질화물 반도체를 에피택셜 성장시켜 구성할 수 있다. 또한, 상기 발광소자(20)는, 질화물 반도체 이외에도 ZnO, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlInGaP 등의 반도체를 이용해서 형성할 수 있다. 이들 반도체는, n형 반도체층, 발광층, p형 반도체층의 순으로 형성한 적층체를 이용할 수 있다. 상기 발광층(활성층)은, 다중 양자웰 구조나 단일 양자웰 구조를 포함한 적층 반도체 또는 더블 헤테로 구조의 적층 반도체를 이용할 수 있다. 또한, 상기 발광소자(20)는, 디스플레이 용도나 조명 용도 등 용도에 따라 임의의 파장의 것을 선택할 수 있다.
여기서, 상기 성장용 기판으로는 필요에 따라 절연성, 도전성 또는 반도체 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 성장용 기판은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. GaN 물질의 에피성장을 위해서는 동종 기판인 GaN 기판이 좋으나, GaN 기판은 그 제조상의 어려움으로 생산단가가 높은 문제가 있다.
이종 기판으로는 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등이 주로 사용되고 있으며. 가격이 비싼 실리콘 카바이드 기판에 비해 사파이어 기판이 더 많이 활용되고 있다. 이종 기판을 사용할 때는 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자상수의 차이로 인해 전위(dislocation) 등 결함이 증가한다. 또한, 기판 물질과 박막 물질 사이의 열팽창계수의 차이로 인해 온도 변화시 휨이 발생하고, 휨은 박막의 균열(crack)의 원인이 된다. 기판과 GaN계인 발광 적층체 사이의 버퍼층을 이용해 이러한 문제를 감소시킬 수도 있다.
또한, 상기 성장용 기판은 LED 구조 성장 전 또는 후에 LED 칩의 광 또는 전기적 특성을 향상시키기 위해 칩 제조 과정에서 완전히 또는 부분적으로 제거되거나 패터닝하는 경우도 있다.
예를 들어, 사파이어 기판인 경우는 레이저를 기판을 통해 반도체층과의 계면에 조사하여 기판을 분리할 수 있으며, 실리콘이나 실리콘 카바이드 기판은 연마/에칭 등의 방법에 의해 제거할 수 있다.
또한, 상기 성장용 기판 제거 시에는 다른 지지 기판을 사용하는 경우가 있으며 지지 기판은 원 성장 기판의 반대쪽에 LED 칩의 광효율을 향상시키기 위해서, 반사 금속을 사용하여 접합하거나 반사구조를 접합층의 중간에 삽입할 수 있다.
또한, 상기 성장용 기판 패터닝은 기판의 주면(표면 또는 양쪽면) 또는 측면에 LED 구조 성장 전 또는 후에 요철 또는 경사면을 형성하여 광 추출 효율을 향상시킨다. 패턴의 크기는 5nm ~ 500㎛ 범위에서 선택될 수 있으며 규칙 또는 불규칙적인 패턴으로 광 추출 효율을 좋게 하기 위한 구조면 가능하다. 모양도 기둥, 산, 반구형, 다각형 등의 다양한 형태를 채용할 수 있다.
상기 사파이어 기판의 경우, 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001과 4.758 이며, C면, A면, R면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다.
또한, 상기 성장용 기판의 다른 물질로는 Si 기판을 들 수 있으며, 대구경화에 보다 적합하고 상대적으로 가격이 낮아 양산성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 실리콘(Si) 기판은 GaN계 반도체에서 발생하는 빛을 흡수하여 발광소자의 외부 양자 효율이 낮아지므로, 필요에 따라 상기 금속 기판을 제거하고 반사층이 포함된 Si, Ge, SiAl, 세라믹, 또는 금속 기판 등의 지지기판을 추가로 형성하여 사용한다.
상기 Si 기판과 같이 이종 기판상에 GaN 박막을 성장시킬 때, 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자 상수의 불일치로 인해 전위(dislocation) 밀도가 증가하고, 열팽창 계수 차이로 인해 균열(crack) 및 휨이 발생할 수 있다. 발광 적층체의 전위 및 균열을 방지하기 위한 목적으로 성장용 기판과 발광적층체 사이에 버퍼층을 배치시킬 수 있다. 상기 버퍼층은 활성층 성장시 기판의 휘는 정도를 조절해 웨이퍼의 파장 산포를 줄이는 기능도 한다.
여기서, 상기 버퍼층은 AlxInyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, x+y≤1), 특히 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, 또는 InGaNAlN를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 ZrB2, HfB2, ZrN, HfN, TiN 등의 물질도 사용할 수 있다. 또한, 복수의 층을 조합하거나, 조성을 점진적으로 변화시켜 사용할 수도 있다.
한편, 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 금속 기판(10)은, 기판 스트립(SS)에서 개별 금속 기판(10)으로 절단시, 상기 절연층(11)의 크랙 전파를 방지할 수 있도록 측방에 측면으로부터 여유 길이(L1)만큼 돌출되는 여유 돌기(30)가 형성될 수 있다.
따라서, 절단 장비가 상기 절단 라인(C1)(C2)을 따라 상기 기판 스트립(SS)을 절단할 때, 상기 절연층(11)의 일부에 크랙(crack)이 발생되더라도 상기 크랙은 상기 여유 돌기(30) 인근에만 머무를 뿐, 상기 금속 기판(10) 상의 절연층(11)에까지 전파되어 쇼트 등의 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 발광소자(20)의 둘레에 형광체(40)를 설치할 수 있다. 예컨데, 이러한 형광체(40)는 아래와 같은 조성식 및 컬러를 가질 수 있다.
산화물계: 황색 및 녹색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce
실리케이트계: 황색 및 녹색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 황색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce
질화물계: 녹색 β-SiAlON:Eu, 황색 L3Si6O11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 적색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu
이러한, 상기 형광체(40)의 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y은 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 부활성제등이 추가로 적용될 수 있다.
또한, 상기 형광체(40)의 대체 물질로 양자점(Quantum Dot) 등의 물질들이 적용될 수 있으며, LED에 형광체(40)와 QD를 혼합 또는 단독으로 사용될 수 있다.
QD는 CdSe, InP 등의 코어(3 ~ 10nm)와 ZnS, ZnSe 등의 쉘(0.5 ~ 2nm)및 코어, 쉘의 안정화를 위한 리간드(Regand)의 구조로 구성될 수 있으며, 크기에 따라 다양한 칼라를 구현할 수 있다.
또한, 상기 형광체(40) 또는 양자점(Quantum Dot)의 도포 방식은 크게 LED 칩 또는 발광소자에 뿌리는 방식, 또는 막 형태로 덮는 방식, 필름 또는 세라믹 형광체 등의 시트 형태를 부착하는 방식 중 적어도 하나를 사용 할 수 있다.
뿌리는 방식으로는 디스펜싱, 스프레이 코팅 등이 일반적이며 디스펜싱은 공압방식과 스크류(Screw), 리니어 타입(Linear type) 등의 기계적 방식을 포함한다. 제팅(Jetting) 방식으로 미량 토출을 통한 도팅량 제어 및 이를 통한 색좌표 제어도 가능하다. 웨이퍼 레벨 또는 발광소자 기판상에 스프레이 방식으로 형광체를 일괄 도포하는 방식은 생산성 및 두께 제어가 용이할 수 있다.
상기 발광소자(20) 또는 LED 칩 위에 막 형태로 직접 덮는 방식은 전기영동, 스크린 프린팅 또는 형광체의 몰딩 방식으로 적용될 수 있으며 LED 칩 측면의 도포 유무 필요에 따라 해당 방식의 차이점을 가질 수 있다.
발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체 중 단파장에서 발광하는 광을 재 흡수하는 장파장 발광 형광체의 효율을 제어하기 위하여 발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체층을 구분할 수 있으며, LED 칩과 형광체 2종 이상의 파장 재흡수 및 간섭을 최소화하기 위하여 각 층 사이에 DBR(ODR)층을 포함 할 수 있다.
균일 도포막을 형성하기 위하여 형광체를 필름 또는 세라믹 형태로 제작 후 LED 칩 또는 발광소자 위에 부착할 수 있다.
광 효율, 배광 특성에 차이점을 주기 위하여 리모트 형식으로 광변환 물질을 위치할 수 있으며, 이 때 광변환 물질은 내구성, 내열성에 따라 투광성 고분자, 유리등의 물질 등과 함께 위치한다.
이러한, 상기 형광체(40) 도포 기술은 발광소자에서 광특성을 결정하는 가장 큰 역할을 하게 되므로, 형광체 도포층의 두께, 형광체 균일 분산 등의 제어 기술들이 다양하게 연구되고 있다. QD 또한 형광체와 동일한 방식으로 LED 칩 또는 발광소자에 위치할 수 있으며, 유리 또는 투광성 고분자 물질 사이에 위치하여 광 변환을 할 수 있다.
또한, 도 12 및 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 발광소자(20)의 둘레에 렌즈(50)가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 렌즈(50)는 상기 발광소자(20)에서 발생된 유브이 광의 경로를 안내할 수 있는 것으로서, 유리, 에폭시 수지 조성물, 실리콘 수지 조성물, 실리콘 변성 에폭시 수지 등의 변성 에폭시 수지 조성물, 에폭시 변성 실리콘 수지 등의 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지 등이 적용될 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 이외에도, 상기 발광소자(20)의 주변에 각종 반사 부재나, 투광 봉지재나, 불투광 봉지재 등 매우 다양한 형태의 부품들이 설치될 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광소자 패키지는, 금속 기판(10)과, 상기 금속 기판(10)을 둘러싸는 절연층(11)과, 상기 절연층(11)의 발광소자 안착부에 안착되는 발광소자(20)와, 상기 절연층(11)의 일측에 설치되고, 상기 발광소자(20)와 전기적으로 연결되는 제 1 전극층(E1)와, 상기 절연층(11)의 타측에 설치되는 상기 발광소자(20)와 전기적으로 연결되는 제 2 전극층(E2) 및 상기 금속 기판(10)에 측방에 설치되고, 기판 스트립(SS)에서 개별 금속 기판(10)으로 절단시, 상기 절연층(11)의 크랙을 방지할 수 있도록 상기 금속 기판(10)의 측면으로부터 여유 길이(L1)만큼 측방으로 돌출되는 여유 돌기(30)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 금속 기판(10)과, 상기 절연층(11)과, 상기 발광소자(20)와, 상기 제 1 전극층(E1)와, 상기 제 2 전극층(E2) 및 상기 여유 돌기(30)는, 도 11 내지 도 15에 설명된 그것들과 동일한 구성과 동일한 역할을 할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다. 따라서, 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 발광소자 패키지는, 반드시 상술된 상기 알루미늄 반사층(12)을 포함하는 것은 아니다.
도 16 내지 도 21은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광소자 패키지(100)의 제작 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 16 내지 도 21을 참조하면, 먼저, 도 16에 도시된 바와 같이, 개별 금속 기판(10)들이 서로 연결된 형태의 알루미늄 재질의 금속 기판 스트립(SS)을 준비할 수 있다.
이 때, 상기 금속 기판 스트립(SS)은 복수개의 도 13의 상기 금속 기판(10)들이 측면에 형성되는 브릿지 등에 의해서 매트릭스 배치되어 서로 연결되어 있는 형태일 수 있다.
이어서, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 금속 기판 스트립(SS)에 절연층(11)이 형성되도록 상기 금속 기판 스트립(SS)을 산화시켜서 알루미늄 산화물인 알루미나 절연층(11)을 형성할 수 있다.
이어서, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(11)의 발광소자 안착부에 알루미늄 반사층(12)을 설치할 수 있다.
여기서, 상기 알루미늄 반사층(12)은, 열압착 가공, 도금 가공, 접착 가공, 스퍼터링 가공이나, 기타 식각 가공, 프린팅 가공, 스프레이 가공 등의 방법으로 상기 절연층(11) 상에 설치할 수 있다.
이어서, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(11)의 일측에 제 1 전극층(E1)을 설치하고, 상기 절연층(11)의 타측에 제 2 전극층(E2)을 설치할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 전극층(E1) 및 상기 제 2 전극층(E2) 역시, 열압착 가공, 도금 가공, 접착 가공, 스퍼터링 가공이나, 기타 식각 가공, 프린팅 가공, 스프레이 가공 등의 방법으로 상기 절연층(11) 상에 설치할 수 있다.
이어서, 도 20에 도시된 바와 같이, 다이 본딩 장치나 와이어링 장비 등을 이용하여 상기 발광소자 안착부에 발광소자(20)를 안착시키고, 상기 발광소자(20)에 와이어(W) 등의 각종 신호 전달 매체를 설치하거나, 상기 형광체(40)를 설치하거나, 상기 렌즈(50)나 기타 반사 부재, 봉지재 등을 추가로 설치할 수 있다.
이어서, 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(11)의 크랙을 방지할 수 있도록 상기 금속 기판 스트립(SS)의 측방에 상기 금속 기판(10)의 측면으로부터 여유 길이(L1)만큼 측방으로 돌출되는 여유 돌기(30)가 형성될 수 있도록 상기 금속 기판 스트립(SS)을 절단 장비로 절단할 수 있다.
도 22는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광소자 패키지(100)의 제작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광소자 패키지(100)의 제작 방법은, 개별 금속 기판(10)들이 서로 연결된 형태의 알루미늄 재질의 금속 기판 스트립(SS)을 준비하는 단계(S1)와, 이어서, 상기 금속 기판 스트립(SS)에 절연층(11)이 형성되도록 상기 금속 기판 스트립(SS)을 산화시키는 단계(S2)와, 상기 절연층(11)의 발광소자 안착부에 알루미늄 반사층(12)을 설치하는 단계(S3)와, 상기 절연층(11)의 일측에 제 1 전극층(E1)을 설치하고, 상기 절연층(11)의 타측에 제 2 전극층(E2)을 설치하는 단계(S4)와, 상기 발광소자 안착부에 발광소자를 안착시키는 단계(S5) 및 상기 절연층(11)의 크랙을 방지할 수 있도록 상기 금속 기판 스트립(SS)의 측방에 상기 금속 기판(10)의 측면으로부터 여유 길이(L1)만큼 측방으로 돌출되는 여유 돌기(30)가 형성될 수 있도록 상기 금속 기판 스트립(SS)을 절단하는 단계(S6)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 절연층(11)의 발광소자 안착부에 알루미늄 반사층(12)을 설치하는 단계(S3)는, 상기 절연층(11)의 일측에 제 1 전극층(E1)을 설치하고, 상기 절연층(11)의 타측에 제 2 전극층(E2)을 설치하는 단계(S4) 이후에 수행될 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광소자 패키지(100)를 갖는 백라이트 유닛은, 상술된 구성들 이외에 도광판을 더 포함할 수 있다.
이러한, 상기 백라이트 유닛은, LCD 패널에 설치되어 LCD 패널 방향으로 빛을 투사하는 것으로서, 상기 발광소자(20)에서 발생된 빛의 경로에 설치되어, 상기 발광소자(20)에서 발생된 빛을 보다 넓은 면적으로 전달할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 상기 도광판은, 그 재질이 폴리카보네이트 계열, 폴리술폰계열, 폴리아크릴레이트 계열, 폴리스틸렌계, 폴리비닐클로라이드계, 폴리비닐알코올계, 폴리노르보넨 계열, 폴리에스테르 등이 적용될 수 있고, 이외에도 각종 투광성 수지 계열을 재질이 적용될 수 있다. 또한, 상기 도광판(50)은, 표면에 미세 패턴이나 미세 돌기나 확산막등을 형성하거나, 내부에 미세 기포를 형성하는 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.
이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 백라이트 유닛은, 상기 발광소자(20)가 상기 도광판의 하방에 설치되는 직하형 백라이트 유닛이거나 상기 발광소자(20)가 상기 도광판의 측방에 설치되는 에지형 백라이트 유닛이거나일 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지(100)는, 유브이(UV) 경화 장치, 유브이(UV) 살균 장치 등 유브이(UV) 광이 이용될 수 있는 다양한 장치 또는 기술분야에 사용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 금속 기판;
    상기 금속 기판의 제 1 면 상에 배치되어 적어도 자외선을 발광하는 발광소자;
    상기 금속 기판의 적어도 상기 제 1 면 상에 서로 이격되게 배치되며, 상기 발광소자에 전기적으로 연결된 한 쌍의 전극들; 및
    상기 금속 기판 및 상기 한 쌍의 전극들 사이의 절연층을 포함하고,
    상기 금속 기판의 상기 제 1 면의 자외선 반사율은 상기 한 쌍의 전극들의 자외선 반사율보다 높은, 발광소자 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속 기판의 상기 제 1 면 중 자외선의 발광 또는 반사에 관여된 발광면의 전체면적 중 70% 이상 100% 미만이 상기 한 쌍의 전극들 및 상기 절연층으로부터 노출된, 발광소자 패키지.
  3. 제 2 항에 있어서, 파장 200 내지 380 nm 범위의 자외선에 대한 상기 금속 기판의 반사율은 85% 이상 100% 미만인, 발광소자 패키지.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 금속 기판은 알루미늄을 포함하는, 자외선 발광소자 패키지.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 금속 기판의 안착면에는 상기 안착면 상으로 입사되거나 또는 반사되는 자외선의 85% 이상이 상기 안착면 상으로 반사되거나 또는 재반사되도록 적어도 상기 안착면 상의 상기 알루미늄이 상기 한 쌍의 전극들 및 상기 절연층으로부터 노출된, 발광소자 패키지.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 절연층은 상기 금속 기판의 알루미늄을 아노다이징 처리하여 형성된 산화알루미늄을 포함하는, 발광소자 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 기판은 상기 제 1 면 방향에 캐비티를 포함하고,
    상기 발광소자는 상기 캐비티 내 바닥면 상에 탑재되고,
    상기 발광면은 상기 캐비티 내의 바닥면과 측면을 포함하는, 발광소자 패키지.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 절연층 및 상기 한 쌍의 전극들은 상기 캐비티 외부에 배치된, 발광소자 패키지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층 및 상기 한 쌍의 전극들은 상기 금속 기판의 상기 제 1 면 상으로부터 그 반대편의 제 2 면 상으로 연장된, 발광소자 패키지.
  10. 금속 기판;
    상기 금속 기판을 피복하는 절연층;
    상기 절연층의 발광소자 안착부에 형성되는 알루미늄 반사층;
    상기 절연층의 일측에 설치되는 제 1 전극층;
    상기 절연층의 타측에 설치되는 제 2 전극층; 및
    상기 발광소자 안착부에 안착되고, 상기 제 1 전극층 및 상기 제 2 전극층과 전기적으로 연결되고 적어도 자외선을 발광하는 발광소자;
    를 포함하는, 발광소자 패키지.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속 기판은, 알루미늄 성분을 포함하고, 상기 절연층은, 상기 금속 기판 상에 형성된 알루미늄 산화막인, 발광소자 패키지.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 알루미늄 반사층은, 상기 발광소자에서 발생된 빛을 반사시킬 수 있도록 상기 발광소자의 후면의 주위에 전체적으로 원형 또는 사각형으로 형성되는 것인, 발광소자 패키지.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 알루미늄 반사층은, 상기 제 1 전극층과 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 제 1 전극층과 상기 절연층 사이에 설치되는 것인, 발광소자 패키지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 알루미늄 반사층은, 상기 제 2 전극층과 절연될 수 있도록 중간부분에 전극 분리선이 형성되고, 상기 전극 분리선을 기준으로 일측에 설치되는 제 1 반사층 및 타측에 설치되는 제 2 반사층을 포함하는 것인, 발광소자 패키지.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 전극층은, 상기 금속 기판의 전면 일측에서 후면 일측까지 연장되는 형상으로 상기 절연층에 형성되고,
    상기 제 2 전극층은, 상기 금속 기판의 전면 타측에서 후면 타측까지 연장되는 형상으로 상기 절연층에 형성되는 것인, 발광소자 패키지.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 금속 기판은, 측방에 측면으로부터 여유 길이만큼 돌출되는 적어도 2개 이상의 여유 돌기가 형성되는 것인, 발광소자 패키지.
  17. 금속 기판;
    상기 금속 기판을 피복하는 절연층;
    상기 절연층의 발광소자 안착부에 안착되는 발광소자;
    상기 절연층의 일측에 설치되고, 상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 제 1 전극층;
    상기 절연층의 타측에 설치되는 상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 2 전극층; 및
    상기 금속 기판에 측방에 설치되고, 상기 금속 기판의 측면으로부터 여유 길이만큼 측방으로 돌출되는 여유 돌기;
    를 포함하는, 발광소자 패키지.
  18. 알루미늄 재질의 금속 기판 스트립을 준비하는 단계;
    상기 금속 기판 스트립에 절연층이 형성되도록 상기 금속 기판 스트립을 산화시키는 단계;
    상기 절연층의 일측에 제 1 전극층을 설치하고, 상기 절연층의 타측에 제 2 전극층을 설치하는 단계;
    상기 절연층의 발광소자 안착부에 알루미늄 반사층을 형성하는 단계; 및
    상기 발광소자 안착부에 발광소자를 안착시키는 단계;
    를 포함하는, 발광소자 패키지의 제작 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 금속 기판 스트립의 측방에 상기 금속 기판의 측면으로부터 여유 길이만큼 측방으로 돌출되는 여유 돌기가 형성될 수 있도록 상기 금속 기판 스트립을 절단하는 단계;를 더 포함하는, 발광소자 패키지의 제작 방법.
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