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KR20160057146A - 발광 소자 패키지 - Google Patents

발광 소자 패키지 Download PDF

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KR20160057146A
KR20160057146A KR1020140157996A KR20140157996A KR20160057146A KR 20160057146 A KR20160057146 A KR 20160057146A KR 1020140157996 A KR1020140157996 A KR 1020140157996A KR 20140157996 A KR20140157996 A KR 20140157996A KR 20160057146 A KR20160057146 A KR 20160057146A
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오성주
박규형
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 제1 콘택 영역과 제1 노출 영역을 포함하는 제1 리드 프레임, 상기 제1 리드 프레임과 이격하고, 제2 콘택 영역 및 제2 노출 영역을 포함하는 제2 리드 프레임, 상기 제1 콘택 영역과 상기 제1 노출 영역 사이, 상기 제2 콘택 영역과 상기 제2 노출 영역 사이, 및 상기 제1 콘택 영역과 상기 제2 콘택 영역 사이에 배치되는 바닥부, 상기 제1 및 제2 콘택 영역들과 전기적으로 연결되는 발광 소자, 및 상기 제1 및 제2 콘택 영역들, 상기 제1 및 제2 노출 영역들, 및 상기 바닥부를 노출하는 캐비티(cavity)를 갖는 패키지 몸체를 포함하며, 상기 바닥부의 열 팽창 계수는 상기 제1 및 제2 리드 프레임들의 열 팽창 계수보다 크다.

Description

발광 소자 패키지{A LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시 예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode:LD)와 같은 발광 소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
조명 장치나 표시 장치에는 발광 소자 패키지가 널리 사용되고 있다. 발광 소자 패키지는 일반적으로 몸체, 몸체 내에 위치하는 리드 프레임들, 및 리드 프레임들 중 어느 하나에 위치하는 발광 소자(예컨대, LED)를 포함할 수 있다.
실시 예는 발광 칩 본딩에 대한 신뢰성 저하를 개선할 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 제1 콘택 영역과 제1 노출 영역을 포함하는 제1 리드 프레임; 상기 제1 리드 프레임과 이격하고, 제2 콘택 영역 및 제2 노출 영역을 포함하는 제2 리드 프레임; 상기 제1 콘택 영역과 상기 제1 노출 영역 사이, 상기 제2 콘택 영역과 상기 제2 노출 영역 사이, 및 상기 제1 콘택 영역과 상기 제2 콘택 영역 사이에 배치되는 바닥부; 상기 제1 및 제2 콘택 영역들과 전기적으로 연결되는 발광 소자; 및 상기 제1 및 제2 콘택 영역들, 상기 제1 및 제2 노출 영역들, 및 상기 바닥부를 노출하는 캐비티(cavity)를 갖는 패키지 몸체를 포함하며, 상기 바닥부의 열 팽창 계수는 상기 제1 및 제2 리드 프레임들의 열 팽창 계수보다 크다.
상기 패키지 몸체의 캐비티에 의하여 노출되는 상기 바닥부의 면적은 상기 제1 및 제2 콘택 영역들의 면적들과 상기 제1 및 제2 노출 영역들의 면적들의 합보다 작을 수 있다.
상기 바닥부는 상기 제1 및 제2 리드 프레임들을 전기적으로 분리시킬 수 있다.
상기 발광 소자는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며, 상기 제1 전극은 상기 제1 콘택 영역에 본딩되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 콘택 영역에 본딩될 수 있다.
상기 바닥부의 열 팽창 계수는 상기 패키지 몸체의 열 팽창 계수와 동일하거나 작을 수 있다.
상기 제1 리드 프레임은 상기 제1 콘택 영역과 상기 제1 노출 영역 사이에 위치하는 제1 홈을 가지며, 상기 제2 리드 프레임은 상기 제2 콘택 영역과 상기 제2 노출 영역 사이에 위치하는 제2 홈을 가지며, 상기 바닥부의 일부는 상기 제1 및 제2 홈들 내에 배치될 수 있다.
상기 발광 소자의 가장 자리는 제1 경계선에 수직 방향으로 정렬되고, 상기 제1 경계선은 상기 바닥부와 상기 제1 노출 영역 간의 경계선과 상기 바닥부와 상기 제2 노출 영역 간의 경계선을 포함할 수 있다.
상기 발광 소자의 가장 자리는 상기 바닥부의 적어도 일부와 수직 방향으로 정렬될 수 있다.
상기 발광 소자 패키지는 상기 제1 및 제2 콘택 영역들과 상기 제1 및 제2 노출 영역들 상에 배치되는 반사 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 패키지 몸체의 캐비티에 의하여 노출되는 상기 바닥부의 면적과 상기 제1 및 제2 콘택 영역들의 면적과 상기 제1 및 제2 노출 영역들의 면적의 합의 비는 1:1.5 ~ 1:2.5일 수 있다.
다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 제1 콘택 영역과 제1 노출 영역을 포함하는 제1 리드 프레임; 상기 제1 리드 프레임과 이격하고, 제2 콘택 영역 및 제2 노출 영역을 포함하는 제2 리드 프레임; 상기 제1 콘택 영역과 상기 제1 노출 영역 사이에 배치되는 제1 완화부, 상기 제2 콘택 영역과 상기 제2 노출 영역 사이에 배치되는 제2 완화부, 및 상기 제1 콘택 영역과 상기 제2 콘택 영역 사이에 배치되는 제3 완화부를 포함하는 바닥부; 상기 제1 및 제2 콘택 영역들과 전기적으로 연결되는 발광 소자; 및 상기 제1 및 제2 콘택 영역들, 상기 제1 및 제2 노출 영역들, 및 상기 바닥부를 노출하는 캐비티(cavity)를 갖는 패키지 몸체를 포함하며, 상기 바닥부의 면적은 상기 제1 및 제2 콘택 영역들의 면적과 상기 제1 및 제2 노출 영역들의 면적의 합보다 작고, 상기 바닥부의 열 팽창 계수는 상기 제1 및 제2 리드 프레임들의 열 팽창 계수보다 클 수 있다.
상기 바닥부의 반사도는 상기 제1 및 제2 콘택 영역들 및 상기 제1 및 제2 노출 영역들의 반사도보다 클 수 있다.
상기 바닥부는 상기 제1 리드 프레임과 상기 제2 콘택 영역 사이에 배치되는 제4 완화부; 및 상기 제2 리드 프레임과 상기 제1 콘택 영역 사이에 배치되는 제5 완화부를 더 포함할 수 있다.
상기 바닥부는 상기 제1 노출 영역과 상기 제2 노출 영역 사이에 배치되는 제6 완화부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 리드 프레임은 상기 제1 콘택 영역과 상기 제1 노출 영역 사이에 위치하는 제1 홈을 가지며, 상기 제2 리드 프레임은 상기 제2 콘택 영역과 상기 제2 노출 영역 사이에 위치하는 제2 홈을 가지며, 상기 제1 완화부는 상기 제1 홈 내에 배치되고, 상기 제2 완화부는 상기 제2 홈 내에 배치될 수 있다.
상기 제1 홈의 하면은 상기 제1 리드 프레임의 하면으로부터 이격하고, 상기 제2 홈의 하면은 상기 제2 리드 프레임의 하면으로부터 이격할 수 있다.
상기 제3 내지 제6 완화부들은 상기 제1 리드 프레임과 상기 제2 리드 프레임을 전기적으로 분리시킬 수 있다.
실시 예는 열적 스트레스에 의한 발광 소자의 절연 불량을 방지할 수 있고, 열적 스트레스에 의한 접착 부재의 파손에 기인하는 접촉 불량을 방지할 수 있으며, 발광 칩 본딩에 대한 신뢰성 저하를 개선할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에서 발광 소자 및 수지층을 생략한 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 CD 방향의 단면도를 나타낸다.
도 6은 도 3에 도시된 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 평면도를 나타낸다.
도 7은 도 6에 도시된 제1 및 제2 리드 프레임들 및 도 3에 도시된 패키지 몸체를 함께 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 발광 소자의 일 실시 예를 나타낸다.
도 9는 도 4에 도시된 제1 접착 부재의 일 실시 예를 나타낸다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 11은 또 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 12는 또 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 13은 또 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 15는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 해드 램프를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)의 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에서 발광 소자(130) 및 수지층(160)을 생략한 사시도를 나타내고, 도 3은 도 2에 도시된 발광 소자 패키지의 평면도를 나타내고, 도 4는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)의 AB 방향의 단면도를 나타내고, 도 5는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)의 CD 방향의 단면도를 나타낸다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 패키지 몸체(110), 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124), 발광 소자(130), 접착 부재(140), 바닥부(150), 및 수지층(160)을 포함한다.
패키지 몸체(110)는 실리콘 기반의 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package), 실리콘 기판, 실리콘 카바이드(SiC), 질화알루미늄(aluminum nitride, AlN) 등과 같이 절연성 또는 열전도도가 좋은 기판으로 형성될 수 있으며, 복수 개의 기판이 적층되는 구조일 수 있다.
또는 패키지 몸체(110)는 수지 재질, 예컨대, 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide), EMC 수지, 또는 PCT 수지로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 실시 예는 상술한 몸체의 재질, 구조, 및 형상으로 한정되지 않는다.
패키지 몸체(110)는 측면(102) 및 바닥(103)으로 이루어지는 캐비티(cavity, 105)를 가질 수 있으며, 캐비티(105)의 측면(102)은 캐비티(105)의 바닥(103)을 기준으로 경사지게 형성될 수 있다. 여기서 캐비티(105)의 바닥(103)은 후술하는 콘택 영역들(122a, 124a), 바닥부(150), 및 노출 영역들(122b,124b)을 포함할 수 있다.
제1 리드 프레임(122) 및 제2 리드 프레임(124)은 열 배출이나 발광 소자(130)의 배치를 고려하여 서로 전기적으로 분리되도록 패키지 몸체(110)의 표면에 서로 이격하여 배치될 수 있다.
제1 리드 프레임(122) 및 제2 리드 프레임(124)은 도전성 물질, 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나로 형성되거나, 또는 이들 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층 구조일 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임들(122, 124)의 표면에는 발광 소자(130)에서 방출된 빛을 반사시킬 수 있는 반사 부재가 코팅될 수 있다. 예컨대, 반사 부재는 Ag일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 및 제2 리드 프레임들(122,124) 각각의 적어도 일부는 패키지 몸체(110)의 캐비티(105)로 노출될 수 있다.
예컨대, 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124) 각각의 하면은 패키지 몸체(110)의 하면으로 노출될 수 있다. 또한 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124) 각각의 일단은 패키지 몸체(110)의 측면으로 노출될 수 있다.
또한 예컨대, 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124) 각각의 상부면의 일부는 패키지 몸체(110)의 캐비티(105)의 바닥(103)으로 노출될 수 있다.
제1 리드 프레임(122)의 상부면은 제1 콘택 영역(122a), 및 제1 노출 영역(122b)를 포함할 수 있고, 제2 리드 프레임(124)의 상부면은 제2 콘택 영역(122a), 및 제2 노출 영역(124b)을 포함할 수 있다.
도 6은 도 3에 도시된 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 평면도를 나타내고, 도 7은 도 6에 도시된 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124), 및 도 3에 도시된 패키지 몸체(110)를 함께 나타낸 평면도이다.
도 6의 점선(601)은 패키지 몸체(110)의 캐비티(105)의 하단에 대응하는 것으로, 점선(601)의 안쪽은 캐비티(105)에 의하여 노출되는 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 상부면 및 바닥부(150)를 나타낸다. 제1 실선(602)은 바닥부(150)와 제1 노출 영역(122b) 사이의 경계선을 나타내고, 제2 실선(603)은 바닥부(150)와 제2 노출 영역(124b) 사이의 경계선을 나타낸다.
발광 소자(130)의 가장 자리에 대응하는 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 영역을 나타낸다. 또한 도 7에 도시된 점선(130a)은 발광 소자(130)의 윤곽선을 나타낸다.
도 3, 도 6, 및 도 7을 참조하면, 제1 리드 프레임(122)의 일단은 제1 볼록부와 제1 오목부를 포함하며, 제2 리드 프레임(124)은 제1 오목부와 마주보는 제2 볼록부 및 제1 볼록부와 마주보는 제2 오목부를 포함한다.
예컨대, 제1 리드 프레임(122)의 제1 볼록부의 일단은 제2 리드 프레임(124)의 제2 오목부와 대응하도록 배치되고, 제2 리드 프레임(124)의 제2 볼록부의 일단은 제1 리드 프레임(122)의 제1 오목부와 대응하도록 배치되고, 제1 리드 프레임(122)의 제1 볼록부의 일 측은 제2 리드 프레임(124)의 제2 볼록부의 일 측과 마주보도록 배치될 수 있다.
제1 리드 프레임(122)의 제1 볼록부와 제2 리드 프레임(124)의 제2 오목부 사이의 제1 공간, 제1 리드 프레임(122)의 제1 볼록부의 일 측과 제2 리드 프레임(124)의 제2 볼록부의 일 측 사이의 제2 공간, 및 제2 리드 프레임(124)의 제2 볼록부의 일단과 제1 리드 프레임(122)의 제1 오목부 사이의 제3 공간은 제1 리드 프레임(122)과 제2 리드 프레임(124)을 전기적으로 분리하는 이격 공간일 수 있다.
제1 공간과 제2 공간 사이 및 제2 공간과 제3 공간 사이는 절곡된 형상일 수 있다. 예컨대, 제1 공간과 제2 공간의 절곡된 각도, 및 제2 공간과 제3 공간의 절곡된 각도는 직각일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 콘택 영역(122a)은 제1 리드 프레임(122)의 제1 볼록부의 일측에 위치할 수 있고, 제2 콘택 영역(124a)은 제2 리드 프레임(124)의 제2 볼록부의 일측에 위치할 수 있다.
제1 리드 프레임(122)의 상부면은 제1 콘택 영역(122a), 및 제1 콘택 영역(122a)과 연결되는 제1 노출 영역(122b)을 포함할 수 있다. 제1 콘택 영역(122a)과 제1 노출 영역(122b)은 캐비티(105)로부터 노출될 수 있다.
또한 제2 리드 프레임(124)의 상부면은 제2 콘택 영역(124a), 및 제1 콘택 영역(124a)과 연결되는 제2 노출 영역(124b)을 포함할 수 있다.
제2 콘택 영역(124a)과 제2 노출 영역(124b)은 캐비티(105)로부터 노출될 수 있다.
제1 콘택 영역(122a) 및 제2 콘택 영역(124a)은 후술하는 발광 소자(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 발광 소자(130)는 제1 전극(예컨대, n형 전극), 및 제2 전극(예컨대, p형 전극)을 포함할 수 있는데, 발광 소자(130)의 제1 전극은 제1 콘택 영역(122a)에 본딩될 수 있고, 발광 소자(130)의 제2 전극은 제2 콘택 영역(124a)에 본딩될 수 있다.
바닥부(150)는 제1 리드 프레임(122)의 제1 콘택 영역(122a)과 제1 노출 영역(122b) 사이, 제2 리드 프레임(122)의 제2 콘택 영역(124a)과 제2 노출 영역(124b) 사이, 및 제1 리드 프레임(122)의 제1 콘택 영역(122a)과 제2 리드 프레임(124)의 제2 콘택 영역(124a) 사이에 배치될 수 있다.
또한 바닥부(150)는 제1 리드 프레임(122)과 제2 콘택 영역(124a) 사이, 제2 리드 프레임(124)과 제1 콘택 영역(122a) 사이에도 배치될 수 있다.
또한 바닥부(150)는 서로 마주보는 제1 노출 영역(122b)과 제2 노출 영역(124b) 사이에도 배치될 수 있다.
예컨대, 바닥부(150)는 제1 콘택 영역(122a)과 제1 노출 영역(122b) 사이에 배치되는 제1 완화부(610), 제2 콘택 영역(124a)과 제2 노출 영역(124b) 사이에 배치되는 제2 완화부(620), 제1 콘택 영역(122a)과 제2 콘택 영역(124a) 사이에 배치되는 제3 완화부(630), 제1 리드 프레임(122)과 제2 콘택 영역(124a) 사이에 배치되는 제4 완화부(640), 제2 리드 프레임(124)과 제1 콘택 영역(122a) 사이에 배치되는 제5 완화부(650), 서로 마주보는 제1 노출 영역(122b)과 제2 노출 영역(124b) 사이에 배치되는 제6 완화부(660)를 포함할 수 있다.
바닥부(150)의 반사도는 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 상부면의 반사도보다 높을 수 있다. 예컨대, 바닥부(150)의 광 반사도는 제1 및 제2 콘택 영역들(122a,124a)의 광 반사도 및 제1 및 제2 노출 영역들(122b,124b)의 광 반사도보다 클 수 있다.
바닥부(150)는 제1 리드 프레임(122)과 제2 리드 프레임(124)을 전기적으로 분리시킨다. 예컨대, 제3 내지 제6 완화부들(630)은 제1 리드 프레임(122)과 제2 리드 프레임(124)을 전기적으로 분리시킬 수 있다.
제1 리드 프레임(122)은 제1 콘택 영역(122a)과 제1 노출 영역(122b) 사이에 위치하는 제1 홈(401, 도 4 참조)을 가질 수 있으며, 제2 리드 프레임(124)은 제2 콘택 영역(124a)과 제2 노출 영역(124b) 사이에 위치하는 제2 홈(402)을 가질 수 있으며, 바닥부(150)의 일부는 제1 및 제2 홈들(401,402) 내에 배치될 수 있다.
예컨대, 제1 완화부(610)는 제1 홈(401) 내에 배치될 수 있고, 제2 완화부(620)는 제2 홈(401) 내에 배치될 수 있다. 제1 홈(401)의 하면은 제1 리드 프레임(122)의 하면으로부터 이격하며, 제2 홈(402)의 하면은 제2 리드 프레임(124)의 하면으로부터 이격할 수 있다.
바닥부(150)의 열 팽창 계수는 발광 소자(130)의 열 팽창 계수, 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124) 또는 접착 부재(140)의 열 팽창 계수보다 클 수 있다.
예컨대, GaN인 발광 소자(130)의 열 팽창 계수는 5.59일 수 있고, Cu인 제1 및 리드 프레임들(122,124)의 열 팽창 계수는 16.5일 수 있고, 접착 부재(140)의 열 팽창 계수는 22일 수 있다.
또한 바닥부(150)의 열 팽창 계수는 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 열 팽창 계수보다 크고, 패키지 몸체(110)의 열 팽창 계수와 동일하거나 작을 수 있다.
예컨대, 바닥부(150)는 패키지 몸체(110)와 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 패키지 몸체(110)와 일체형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서는 바닥부(150)는 패키지 몸체(110)의 열 팽창 계수보다 작은 열 팽창 계수를 갖는 별도의 재질로 이루어질 수 있다.
예컨대, EMC 수지로 이루어진 패키지 몸체의 열 팽창 계수는 33일 수 있고, 바닥부(150)의 열 팽창 계수는 EMC 수지의 열 팽창 계수와 동일하거나 작을 수 있다.
캐비티(105)에 의하여 노출되는 바닥부(150)의 면적은 캐비티(105)에 의하여 노출되는 제1 및 제2 콘택 영역들(122a,124a)의 면적들과 제1 및 제2 노출 영역들(122b,124b)의 면적들의 합보다 작을 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 발광 소자(130)의 가장 자리는 제1 경계선(701) 에 수직 방향으로 정렬될 수 있다. 여기서 수직 방향은 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 상부면들과 수직인 방향일 수 있고, 발광 소자(130)의 가장 자리는 발광 소자(130)의 측면일 수 있다.
제1 경계선(701)은 바닥부(150)와 제1 노출 영역(122b) 간의 경계선(602)과 바닥부(150)와 제2 노출 영역(124b) 간의 경계선(603)을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 6의 실선들(602,603)은 도 7의 점선(130a)과 일치할 수 있다.
발광 소자(130)의 측면이 제1 경계선(701)에 정렬되므로, 발광 소자(130)로부터 조사되는 빛이 바닥부(150)에 의하여 반사되는 면적을 증가시킬 수 있고, 이로 인하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
패키지 몸체(110)의 캐비티(105)에 의하여 노출되는 바닥부(150)의 면적과 패키지 몸체(110)의 캐비티(105)에 의하여 노출되는 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124) 면적 비율은 1:1.5 ~ 1:2.5일 수 있다.
예컨대, 패키지 몸체(110)의 캐비티(105)에 의하여 노출되는 바닥부(150)의 면적과 제1 및 제2 콘택 영역들(122a, 124a)의 면적과 제1 및 제2 노출 영역들(122b,124b)의 면적의 합의 비는 1:1.5 ~ 1:2.5일 수 있다.
바람직하게는 패키지 몸체(110)의 캐비티(105)에 의하여 노출되는 바닥부(150)의 면적과 제1 및 제2 콘택 영역들(122a, 124a)의 면적과 제1 및 제2 노출 영역들의 면적의 합의 비는 1:1.5 ~ 1:2일 수 있다.
패키지 몸체(110)의 캐비티(105)에 의하여 노출되는 바닥부(150)의 면적과 제1 및 제2 콘택 영역들(122a, 124a)의 면적과 제1 및 제2 노출 영역들의 면적의 합의 비가 1:1.5보다 작을 경우에는 바닥부(150)는 열 팽창 완화 역할을 할 수 없어 강한 열적 스트레스에 기인하는 발광 칩 본딩에 대한 신뢰성 저하를 유발할 수 있다.
반면에, 패키지 몸체(110)의 캐비티(105)에 의하여 노출되는 바닥부(150)의 면적과 제1 및 제2 콘택 영역들(122a, 124a)의 면적과 제1 및 제2 노출 영역들의 면적의 합의 비가 1:2.5보다 클 경우에는 광 추출 효율이 감소하여 광 추추출 효율 향상을 기대할 수 없다.
바닥부(150)는 발광 소자(130), 접착 부재(140), 및 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124) 간의 열팽창 계수 차이에 의한 스트레스(stress)를 완화하는 역할을 할 수 있다.
일반적으로 반도체층으로 이루어진 발광 소자와 반사도가 높은 EMC 수지 등으로 이루어진 패키지 몸체 간의 열 팽창 계수의 차이가 크기 때문에, 발광 소자로부터 발생하는 열에 의하여 발광 소자와 접착 부재는 열적 스트레스를 강하게 받을 수 있다. 이러한 강한 열적 스트레스에 의하여 발광 소자의 패시베이션층이 파괴되어 절연 불량이 발생할 수 있고, 접착 부재가 파손되어 접촉 불량이 발생할 수 있다.
일반적으로 패키지 몸체의 반사도는 제1 및 리드 프레임들의 반사도보다 높기 때문에, 광 추출 효율을 높이기 위하여 발광 소자와 본딩되는 제1 및 제2 리드 프레임들의 상부면의 일부분만을 패키지 몸체의 캐비티로 노출시키고, 캐비티에 의하여 노출되는 나머지 부분은 반사도가 높은 패키지 몸체일 수 있다.
즉 캐비티에 의하여 노출되는 패키지 몸체의 면적이 캐비티에 의하여 노출되는 제1 및 제2 리드 프레임들의 면적보다 큰 구조를 발광 소자 패키지는 패키지 몸체와 발광 소자 간의 열 팽창 계수의 차이가 리드 프레임들과 발광 소자 간의 열 팽창 계수의 차이보다 크기 때문에, 열적 스트레스에 의한 발광 소자의 절연 불량이 발생하거나, 또는 접착 부재의 접촉 불량이 발생할 수 있다.
실시 예는 패키지 몸체(110)의 캐비티(105)로부터 노출되는 바닥부(150)의 면적과 패키지 몸체(110)의 캐비티(105)로부터 노출되는 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 상부면의 면적을 일정한 범위 내로 유지함으로써, 광 추출 효율을 향상시킴과 동시에, 발광 소자(130)와 패키지 몸체(130) 간의 열 팽창 계수의 차이를 완화시킬 수 있다.
발광 소자(130)와 패키지 몸체(130) 간의 열 팽창 계수의 차이를 완화함에 의하여 실시 예는 열적 스트레스에 의한 발광 소자(130)의 절연 불량을 방지할 수 있고, 접착 부재(140)의 파손에 기인하는 접촉 불량을 방지함으로써 발광 칩 본딩에 대한 신뢰성 저하를 개선할 수 있다.
캐비티(105)에 의하여 노출되는 바닥부(150)의 면적이 캐비티(105)에 의하여 노출되는 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 면적보다 작기 때문에, 발광 소자(130)의 열 팽창과 패키지 몸체(110) 간의 열 팽창의 차이가 완화될 수 있다.
제1 및 제2 콘택 영역들(122a, 124a)의 면적은 후술하는 발광 소자(130)와 플립 칩 본딩을 할 수 있을 정도의 최소 면적일 수 있다. 이는 패키지 몸체(110)의 반사도가 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 반사도보다 높기 때문에, 제1 및 제2 콘택 영역들(122a, 124a)의 면적을 가능한 최소화함으로써, 발광 소자 패키지(100)의 광 추출 효율을 향상시키기 위함이다.
발광 소자(130)는 제1 및 제2 리드 프레임(122,124) 상에 배치된다.
예컨대, 발광 소자(130)는 제1 및 제2 콘택 영역들(122a, 124a), 및 열 팽창 완화 영역 상에 배치될 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 발광 소자(130)의 일 실시 예를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 발광 소자(130)는 기판(310), 발광 구조물(320), 전도층(330), 제1 전극(342), 제2 전극(344), 및 패시베이션층(passivation layer, 350)을 포함한다. 예컨대, 발광 소자(130)는 플립 칩형 발광 다이오드일 수 이다.
기판(310)은 투광성 기판, 예를 들어, 사파이어 기판, 실리콘(Si) 기판, 산화아연(ZnO) 기판, 및 질화물 반도체 기판 중 어느 하나 또는 GaN, InGaN, AlGaN, AlInGaN, SiC, GaP, InP, Ga203, 및 GaAs 중에서 적어도 어느 하나가 적층된 기판일 수 있다.
발광 구조물(320)은 복수의 3족 내지 5족 원소의 화합물 반도체층들을 포함할 수 있다. 예컨대, 발광 구조물(320)은 제1 도전형 반도체층(322), 제2 도전형 반도체층(326), 및 제1 도전형 반도체층(322)과 제2 도전형 반도체층(326) 사이에 위치하는 활성층(324)을 포함할 수 있다.
발광 구조물(320)의 측면은 단위 칩으로 구분하는 아이솔레이션(isolation) 에칭 과정에서 경사면이 될 수 있다. 예컨대, 발광 구조물(320) 측면은 기판(310)의 상면을 기준으로 경사면일 수 있다.
제1 도전형 반도체층(322)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(322)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, Si, Ge, Sn, Se, Te 등의 n형 도펀트가 도핑될 수 있다.
활성층(324)은 제2 도전형 반도체층(326) 및 제1 도전형 반도체층(322)으로부터 제공되는 전자(electron)와 정공(hole)의 재결합(recombination) 과정에서 발생하는 에너지에 의해 광을 생성할 수 있다.
활성층(324)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체 재료를 포함할 수 있다. 활성층(324)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(Multi Quantum Well, MQW), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
활성층(324)이 다중 양자 우물 구조인 경우, 활성층(324)은 복수의 우물층과 복수의 장벽층이 적층되어 형성될 수 있다. 예컨대, 활성층(324)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 적어도 하나를 포함하는 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때 우물층의 에너지 밴드 갭은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 낮다.
제2 도전형 반도체층(326)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(326)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 재료, 예를 들어 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있으며, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등의 p형 도펀트가 도핑될 수 있다.
활성층(324)과 제1 도전형 반도체층(322) 사이, 또는 활성층(324)과 제2 도전형 반도체층(326) 사이에는 n형 또는 p형 도펀트가 도핑된 클래드층(clad layer, 미도시)이 형성될 수도 있으며, 클래드층은 AlGaN 또는 InAlGaN을 포함하는 반도체층일 수 있다.
상술한 설명에서는 제1 도전형 반도체층(322)이 n형 반도체층을 포함하고, 제2 도전형 반도체층(326)이 p형 반도체층을 포함하는 것을 예시하였으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 도전형 반도체층(322)이 p형 반도체층을 포함하고, 제2 도전형 반도체층(326)이 n형 반도체층을 포함할 수도 있다. 또한 제2 도전형 반도체층(326) 아래에 n형 또는 p형 반도체층이 더 배치될 수도 있다.
이에 따라 발광 구조물(320)은 np, pn, npn, 또는 pnp 접합 구조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 제1 도전형 반도체층(322) 및 제2 도전형 반도체층(326) 내의 도펀트의 도핑 농도는 균일할 수도 있고, 불균일할 수도 있다. 즉 발광 구조물(320)의 구조는 다양하게 변형될 수 있으며, 발광 구조물(320)은 다양한 파장대의 빛을 발광 할 수 있다.
전도층(330)은 제2 도전형 반도체층(326) 상에 배치될 수 있다.
예컨대, 전도층(330)은 제2 도전형 반도체층(326)과 제2 전극(344) 사이에 배치될 수 있으며, 제2 도전형 반도체층(330)과 오믹 접촉할 수 있다. 전도층(330)은 전반사를 감소시키고, 투광성이 좋기 때문에 활성층(324)으로부터 제2 도전형 반도체층(326)으로 방출되는 빛의 추출 효율을 증가시킬 수 있으며, 도 8에는 도시되지 않았지만, 광 추출 효율을 향상시키기 위하여 제2 도전형 반도체층(326) 또는 전도층(330)의 표면에는 요철이 형성될 수 있다.
전도층(330)은 제2 도전형 반도체층(326)과 오믹 접촉하는 금속 물질, 예컨대, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, WTi, V 또는 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또는 전도층(330)은 발광 파장에 대해 투과율이 높은 투명한 산화물계 물질, 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide), TO(Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), IZTO(Indium Zinc Tin Oxide), IAZO(Indium Aluminium Zinc Oxide), IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide), IGTO(Indium Gallium Tin Oxide), AZO(Aluminium Zinc Oxide), ATO(Aluminium Tin Oxide), GZO(Gallium Zinc Oxide), IrOx, RuOx, RuOx/ITO, Ni, Ag, Ni/IrOx/Au 또는 Ni/IrOx/Au/ITO 중 하나 이상을 이용하여 단층 또는 다층으로 구현할 수 있다.
발광 구조물(320)은 제1 전극(342)을 배치시키기 위하여 제1 도전형 반도체층(322)의 일 영역을 노출하도록 식각될 수 있다. 예컨대, 발광 구조물(320)은 제2 도전형 반도체층(326), 활성층(324), 및 제1 도전형 반도체층(322)의 일부가 식각되어 제1 도전형 반도체층(322)의 일 영역이 노출할 수 있다.
제1 전극(342)은 노출되는 제1 도전형 반도체층(322) 상에 배치될 수 있으며, 노출되는 제1 도전형 반도체층(322)과 접촉할 수 있다. 또한 제2 전극(344)은 전도층(330)의 일부를 관통하여 제2 도전형 반도체층(326)과 접촉할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제2 전극(344)은 전도층(330)의 상면 상에 배치될 수 있으며, 전도층(330)과 접촉할 수 있다. 제1 전극(342) 및 제2 전극(344)은 전도성 금속, 예컨대, Au, Pd, Pt, Ru, Re, Mg, Zn, Hf, Ta, Rh, Ir, W, Ti, Ag, Cr, Mo, Nb, Al, Ni, Cu, WTi, V 또는 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
패시베이션층(350)은 발광 구조물(320)의 측면 상에 배치될 수 있다.
예컨대, 패시베이션층(350)은 발광 구조물(320)의 측면을 덮을 수 있다. 또한 패시베이션층(350)은 제1 전극(342)이 배치되는 영역을 제외한 제1 도전형 반도체층(322)의 노출되는 나머지 영역 상에 배치될 수도 있다. 또한 패시베이션층(350)은 제2 전극(344)이 배치되는 영역을 제외한 전도층(330)의 상면의 나머지 영역 상에 배치될 수도 있다.
패시베이션층(350)은 제1 전극(342)의 상면의 적어도 일 부분, 및 제2 전극(344)의 상면의 적어도 일부를 노출할 수 있다. 패시베이션층(350)은 절연 물질, 예컨대, 예컨대, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, 또는 Al2O3 로 형성될 수 있다.
또한 패시베이션층(350)은 굴절률이 서로 다른 적어도 두 개의 층을 적어도 1회 이상 교대로 적층한 복층 구조를 가지는 분산 브래그 반사층(Distributed Bragg Reflective layer)일 수 있다.
패시베이션층(350)은 제1 굴절률을 갖는 제1층, 및 제1 굴절률보다 작은 제2 굴절률을 갖는 제2층이 교대로 1회 이상 적층된 구조일 수 있다.
예컨대, 패시베이션층(350)은 TiO2층/SiO2층이 1회 이상 적층된 구조일 수 있고, 제1층 및 제2층 각각의 두께는 λ/4일 수 있고, λ은 발광 구조물(120)에서 발생하는 광의 파장을 의미할 수 있다.
접착 부재(140)는 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 제1 및 제2 콘택 영역들(122a, 124a)과 발광 소자(130) 사이에 배치되며, 발광 소자(130)를 제1 및 제2 콘택 영역들(122a,124a)에 본딩(bonding)시킨다. 또한 접착 부재(140)는 제1 및 제2 콘택 영역들(122a,124a)과 발광 소자(130)를 전기적으로 연결할 수 있다.
접착 부재(140)는 제1 접착 부재(140-1) 및 제2 접착 부재(140-2)을 포함할 수 있다.
제1 접착 부재(140-1)는 발광 소자(130)의 제1 전극(342)과 제1 리드 프레임(122)의 제1 콘택 영역(122a) 사이에 배치될 수 있고, 발광 소자(130)의 제1 전극(342)을 제1 리드 프레임(122)의 제1 콘택 영역(122a)에 본딩시킬 수 있다. 또한 제1 접착 부재(140-1)는 발광 소자(130)의 제1 전극(342)과 제1 리드 프레임(122)의 제1 콘택 영역(122a)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제2 접착 부재(140-2)는 발광 소자(130)의 제2 전극(344)과 제2 리드 프레임(124)의 제2 콘택 영역(124a) 사이에 배치될 수 있고, 발광 소자(130)의 제2 전극(344)을 제2 리드 프레임(124)의 제2 콘택 영역(124a)에 본딩시킬 수 있다. 또한 제2 접착 부재(140-2)는 발광 소자(130)의 제2 전극(344)과 제2 리드 프레임(124)의 제2 콘택 영역(124a)을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제1 및 제2 접착 부재들(140-1, 140-2)는 범프(bump) 타입일 수 있고, 서로 이격하여 배치될 수 있으며, 발광 소자(130)는 제1 및 제2 콘택 영역들(122a, 124a)에 플립 칩 본딩될 수 있다.
도 9는 도 4에 도시된 제1 접착 부재(140-1)의 일 실시 예를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 제1 접착 부재(140-1)는 발광 소자(130)의 제1 전극(342)과 접촉하는 제1 확산 방지 접착층(140a), 제1 리드 프레임(122)의 제1 콘택 영역(122a)과 접촉하는 제2 확산 방지 접착층(140b), 및 제1 확산 방지 접착층(140a)과 제2 확산 방지 접착층(140b)을 연결하는 범퍼(140c)를 포함할 수 있다.
범퍼(140c)는 발광 소자(130)의 제1 전극(342)과 제1 리드 프레임(122)의 제1 콘택 영역(122a) 사이에 배치되며, 발광 소자(130)의 제1 전극(342)과 제1 리드 프레임(122)의 제1 콘택 영역(122a)을 전기적으로 연결할 수 있다.
제1 확산 방지 접착층(140a)은 발광 소자(130)의 제1 전극(342)과 범퍼(140c) 사이에 배치되고, 발광 소자(130)의 제1 전극(342)과 범퍼(140c)를 접합시킨다.
제1 확산 방지 접착층(140a)은 범퍼(140c)와 발광 소자(130)의 제1 전극(342) 사이의 접착력을 향상시키고, 범퍼(140c)에 포함된 이온이 제1 전극(342)을 통하여 발광 구조물(320)로 침투 또는 확산하는 것을 방지하는 역할을 한다.
제2 확산 방지 접착층(140b)은 범퍼(140c)와 제1 리드 프레임(122)의 제1 콘택 영역(122a) 사이에 배치되고, 범퍼(104c)와 제1 리드 프레임(122)의 제1 콘택 영역(122a)을 접합시킨다.
제2 확산 방지 접착층(140b)은 범퍼(140c)와 제1 리드 프레임(122)의 제1 콘택 영역(122a) 사이의 접착력을 향상시키고, 범퍼(140c)에 포함된 이온이 제1 리드 프레임(122)으로 침투 또는 확산하는 것을 방지하는 역할을 한다.
도 9에 도시된 제1 접착 부재(140-1)는 2개의 확산 방지 접착층들(140a, 140b)을 포함하지만, 다른 실시 예에서는 2개의 확산 방지 접착층들(140a, 140b) 중 적어도 어느 하나가 생략될 수 있다.
제2 접착 부재(140-2)는 제1 접착 부재(140-1)와 동일한 구조를 가질 수 있으며, 중복을 피하기 위하여 설명은 생략한다.
수지층(160)은 발광 소자(130)를 포위하여 발광 소자(130)를 외부 환경으로부터 보호한다. 예컨대, 수지층(160)은 발광 소자(130), 접착 부재(140), 완충부(150)를 포위하도록 패키지 몸체(110)의 캐비티(105)를 채울 수 있다.
수지층(160)은 에폭시 또는 실리콘과 같은 무색 투명한 고분자 수지 재질로 이루어질 수 있다. 수지층(160)은 발광 소자(130)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있도록 형광체가 포함될 수 있다. 수지층(160)의 열 팽창 계수는 바닥부(150)의 열 팽창 계수보다 작을 수 있다.
실시 예는 패키지 몸체(110)의 열 팽창 계수보다는 크거나 같고, 접착 부재(140)와 리드 프레임들(122,124)의 열 팽창 계수보다는 작은 열 팽창 계수를 갖는 바닥부(150)를 구비함으로써, 열적 스트레스에 의하여 발광 소자(130)의 절연 불량을 방지할 수 있고, 접착 부재(140)의 파손에 기인하는 접촉 불량을 방지함으로써, 발광 칩 본딩에 대한 신뢰성 저하를 개선할 수 있다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(200)의 단면도를 나타낸다. 도 1 및 도 4와 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 간략하게 한다.
도 10을 참조하면, 발광 소자 패키지(200)는 패키지 몸체(110), 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124), 발광 소자(130), 접착 부재(140), 바닥부(150), 반사 부재(155), 및 수지층(160)을 포함한다.
반사 부재(155)는 패키지 몸체(110)의 캐비티(105)에 의하여 노출되는 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 상부면 상에 배치된다.
예컨대, 반사 부재(155)는 제1 리드 프레임(122)의 제1 콘택 영역(122a)과 제1 노출 영역(122b), 및 제2 리드 프레임(124)의 제2 콘택 영역(124a)과 제2 노출 영역(124b) 상에 배치될 수 있다.
예컨대, 반사 부재(155)의 재질은 반사 금속, 예컨대, Ag일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 반사 부재(155)의 반사도는 바닥부(150)의 반사도보다 낮을 수 있다.
다른 실시 예에서는 도 10에 도시된 반사 부재(155)와 더불어 캐비티(105)에 의하여 노출되지 않는 제1 및 제2 리드 프레임들의 상부면들 상에도 추가적으로 반사 부재가 배치될 수 있다.
도 11은 또 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(300)의 단면도를 나타낸다. 도 1 및 도 4와 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 간략하게 한다.
도 11을 참조하면, 발광 소자 패키지(300)는 패키지 몸체(110a), 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124), 발광 소자(130), 접착 부재(140), 바닥부(150), 및 수지층(160)을 포함한다.
패키지 몸체(110a)는 열 팽창 계수가 서로 다른 제1 부분(510) 및 제2 부분(520)을 포함할 수 있다.
예컨대, 패키지 몸체(110a)의 형상은 도 1 및 도 4에 도시된 패키지 몸체(110)의 형상과 동일할 수 있다. 다만 제1 부분(510)의 상면 일부는 패키지 몸체(110a)의 캐비티(105)의 바닥(103)을 형성하고, 제2 부분(520)의 내측벽이 패키지 몸체(110a)의 캐비티(105)의 측면(102)을 형성할 수 있다.
패키지 몸체(110a)의 제1 부분(510)은 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)이 배치되는 부분일 수 있고, 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 상부면과 평행한 가상의 기준면(101)을 기준으로 기준면(101) 아래에 위치하는 부분일 수 있다.
패키지 몸체(110a)의 제2 부분(520)은 제1 부분(520) 상에 배치되는 부분일 수 있다. 예컨대, 패키지 몸체(110a)의 제2 부분(520)은 기준면(101) 상부에 위치하는 부분일 수 있다.
도 1 및 도 4에 도시된 패키지 몸체(110)는 하나의 물질로 이루어지지만, 도 11에 도시된 패키지 몸체(110a)는 제1 열 팽창 계수를 갖는 제1 부분(510), 및 제1 열 팽창 계수와 다른 제2 열 팽창 계수를 갖는 제2 부분으로 이루지는 점이 다르다. 예컨대, 제1 열 팽창 계수는 제2 열 팽창 계수보다 클 수 있다.
예컨대, 제1 열 팽창 계수는 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)의 열 팽창 계수와 동일할 수 있고, 제2 열 팽창 계수는 수지층(160)의 열 팽창 계수와 동일할 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임들(122,124)과 접하는 패키지 몸체(110a)의 제1 부분(510)은 제1 열 팽창 계수를 갖는 물질로 구성하고, 수지층(160)과 접하는 패키지 몸체(110a)의 제2 부분(520)은 제2 열 팽창 계수를 갖는 물질로 구성함으로써, 열 팽창 계수의 차이에 따른 열적 스트레스를 줄일 수 있고, 열적 스트레스에 의한 발광 소자(130)의 패시베이션층(350) 파손을 방지할 수 있고, 접착 부재(140)의 손상을 방지할 수 있다.
바닥부(150)의 열 팽창 계수는 패키지 몸체(110)의 제1 부분(510)의 열 팽창 계수보다 클 수 있다. 바닥부(150)는 도 1 내지 도 5에서 상술한 바와 동일할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 도 11에 도시된 제1 및 제2 리드 프레임들(122,124) 상에 배치되는 반사 부재, 예컨대, Ag를 더 포함할 수 있다.
도 12는 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(400)를 나타낸다. 도 1 및 도 4와 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나 간략하게 한다.
도 4에 도시된 실시 예와 비교할 때, 도 12의 실시 예에의 발광 소자(130)의 가장 자리는 바닥부(150)의 적어도 일부와 수직 방향으로 정렬될 수 있다. 예컨대, 발광 소자(130)의 측면은 제1 경계선(701)과 제2 경계선(702) 사이에 수직 방향으로 정렬될 수 있다.
제1 경계선(701)은 바닥부(150)와 제1 노출 영역(122b) 간의 경계선(602) 및 바닥부(150)와 제2 노출 영역(124b) 간의 경계선(603)을 포함하며, 제2 경계선(702)은 바닥부(150)와 제1 및 제2 콘택 영역들(122a, 124a) 사이의 경계선들을 포함할 수 있다.
도 12의 발광 소자(130)의 가장 자리가 제1 경계선(701)과 제2 경계선(702) 사이에 정렬되는 점은 상술한 실시 예들(100, 200,300)에도 적용될 수 있다.
도 13은 또 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(500)를 나타낸다.
도 3과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 간략하게 설명하거나 생략한다.
발광 소자 패키지(500)의 바닥부(150-1)의 형상은 도 3에 도시된 바닥부(150)의 형상과 다르다.
도 3의 실시 예에서는 제1 및 제2 노출 영역들(122b,124b)과 바닥부(150)의 경계선의 형상이 사각형, 예컨대, 정사각형일 수 있다. 그러나 도 13의 실시 예에서는 제1 및 제2 노출 영역들(122b,124b)과 바닥부(150)의 경계선이 원형 또는 타원형일 수 있다.
바닥부(150-1)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 다각형, 원형, 타원형 등과 같이 다양한 형상으로 구현 가능하다.
균일한 광 추출 및 균일한 열 팽창 완화를 위하여 바닥부(150-1)의 형상은 캐비티(105)의 중앙을 기준으로 원점 대칭일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 배치될 수 있고, 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다.
또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 발광 소자 또는 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 차량용 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 14를 참조하면, 조명 장치는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700), 및 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상일 수 있으며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상일 수 있다. 커버(1100)는 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버(1100)는 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기시킬 수 있다. 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다.
커버(1100)는 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 커버(1100)는 방열체(1400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 커버(1100)는 외부에서 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 불투명할 수 있다. 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
광원 모듈(1200)은 방열체(1400)의 일 면에 배치될 수 있으며, 광원 모듈(1200)로부터 발생한 열은 방열체(1400)로 전도될 수 있다. 광원 모듈(1200)은 광원부(1210), 연결 플레이트(1230), 및 커넥터(1250)를 포함할 수 있다. 광원부(1210)는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지들(100 내지 500) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
부재(1300)는 방열체(1400)의 상면 위에 배치될 수 있고, 복수의 광원부(1210)들과 커넥터(1250)가 삽입되는 가이드홈(1310)을 갖는다. 가이드홈(1310)은 광원부(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응 또는 정렬될 수 있다.
부재(1300)의 표면은 광 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다.
예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 부재(1300)는 커버(1100)의 내면에 반사되어 광원 모듈(1200)을 향하여 되돌아오는 빛을 다시 커버(1100) 방향으로 반사할 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 방열체(1400)와 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 연결 플레이트(1230)와 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 방열체(1400)는 광원 모듈(1200)로부터의 열과 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열할 수 있다.
홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)에 수납되는 전원 제공부(1600)는 밀폐될 수 있다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 가질 수 있으며, 가이드 돌출부(1510)는 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 가질 수 있다.
전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납될 수 있고, 홀더(1500)에 의해 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐될 수 있다. 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650), 연장부(1670)를 포함할 수 있다.
가이드부(1630)는 베이스(1650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 가이드부(1630)는 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 베이스(1650)의 일 면 위에는 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
연장부(1670)는 베이스(1650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입될 수 있고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받을 수 있다. 예컨대, 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)와 폭이 같거나 작을 수 있다. 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결될 수 있고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
내부 케이스(1700)는 내부에 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 전원 제공부(1600)가 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
도 15는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸다.
도 15를 참조하면, 표시 장치(800)는 바텀 커버(810)와, 바텀 커버(810) 상에 배치되는 반사판(820)과, 광을 방출하는 발광 모듈(830, 835)과, 반사판(820)의 전방에 배치되며 발광 모듈(830,835)에서 발산되는 빛을 표시 장치 전방으로 안내하는 도광판(840)과, 도광판(840)의 전방에 배치되는 프리즘 시트들(850,860)을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널(870)과, 디스플레이 패널(870)과 연결되고 디스플레이 패널(870)에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로(872)와, 디스플레이 패널(870)의 전방에 배치되는 컬러 필터(880)를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버(810), 반사판(820), 발광 모듈(830,835), 도광판(840), 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
발광 모듈은 기판(830) 상에 실장되는 발광 소자 패키지들(835)을 포함할 수 있다. 여기서, 기판(830)은 PCB 등이 사용될 수 있다. 발광 소자 패키지(835)는 상술한 실시 예들(100 내지 500) 중 어느 하나일 수 있다.
바텀 커버(810)는 표시 장치(800) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 그리고, 반사판(820)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있으며, 도광판(840)의 후면이나, 바텀 커버(810)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
여기서, 반사판(820)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.
그리고, 도광판(830)은 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다.
그리고, 제1 프리즘 시트(850)는 지지 필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성될 수 있으며, 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
그리고, 제2 프리즘 시트(860)에서 지지 필름 일면의 마루와 골의 방향은, 제1 프리즘 시트(850) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈과 반사 시트로부터 전달된 빛을 디스플레이 패널(1870)의 전면으로 고르게 분산하기 위함이다.
그리고, 도시되지는 않았으나, 도광판(840)과 제1 프리즘 시트(850) 사이에 확산 시트가 배치될 수 있다. 확산 시트는 폴리에스터와 폴리카보네이트 계열의 재료로 이루어질 수 있으며, 백라이트 유닛으로부터 입사된 빛을 굴절과 산란을 통하여 광 투사각을 최대로 넓힐 수 있다. 그리고, 확산 시트는 광확산제를 포함하는 지지층과, 광출사면(제1 프리즘 시트 방향)과 광입사면(반사시트 방향)에 형성되며 광확산제를 포함하지 않는 제1 레이어와 제2 레이어를 포함할 수 있다.
실시 예에서 확산 시트, 제1 프리즘시트(850), 및 제2 프리즘시트(860)가 광학 시트를 이루는데, 광학 시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
디스플레이 패널(870)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(860) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 표시 장치가 구비될 수 있다.
도 16은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 해드 램프(head lamp, 900)를 나타낸다. 도 16을 참조하면, 해드 램프(900)는 발광 모듈(901), 리플렉터(reflector, 902), 쉐이드(903), 및 렌즈(904)를 포함한다.
발광 모듈(901)은 기판(미도시) 상에 배치되는 복수의 발광 소자 패키지들(미도시)을 포함할 수 있다. 이때 발광 소자 패키지는 상술한 실시 예들(100 내지 500) 중 어느 하나일 수 있다.
리플렉터(902)는 발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛(911)을 일정 방향, 예컨대, 전방(912)으로 반사시킨다.
쉐이드(903)는 리플렉터(902)와 렌즈(904) 사이에 배치되며, 리플렉터(902)에 의하여 반사되어 렌즈(904)로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 부재로서, 쉐이드(903)의 일측부(903-1)와 타측부(903-2)는 서로 높이가 다를 수 있다.
발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛은 리플렉터(902) 및 쉐이드(903)에서 반사된 후 렌즈(904)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다. 렌즈(904)는 리플렉터(902)에 의하여 반사된 빛을 전방으로 굴절시킬 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 패키지 몸체 122,124: 제1 및 제2 리드 프레임들
130: 발광 소자 140: 접착 부재
150: 바닥부 160: 수지층.

Claims (17)

  1. 제1 콘택 영역과 제1 노출 영역을 포함하는 제1 리드 프레임;
    상기 제1 리드 프레임과 이격하고, 제2 콘택 영역 및 제2 노출 영역을 포함하는 제2 리드 프레임;
    상기 제1 콘택 영역과 상기 제1 노출 영역 사이, 상기 제2 콘택 영역과 상기 제2 노출 영역 사이, 및 상기 제1 콘택 영역과 상기 제2 콘택 영역 사이에 배치되는 바닥부;
    상기 제1 및 제2 콘택 영역들과 전기적으로 연결되는 발광 소자; 및
    상기 제1 및 제2 콘택 영역들, 상기 제1 및 제2 노출 영역들, 및 상기 바닥부를 노출하는 캐비티(cavity)를 갖는 패키지 몸체를 포함하며,
    상기 바닥부의 열 팽창 계수는 상기 제1 및 제2 리드 프레임들의 열 팽창 계수보다 큰 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 몸체의 캐비티에 의하여 노출되는 상기 바닥부의 면적은 상기 제1 및 제2 콘택 영역들의 면적들과 상기 제1 및 제2 노출 영역들의 면적들의 합보다 작은 발광 소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바닥부는 상기 제1 및 제2 리드 프레임들을 전기적으로 분리시키는 발광 소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 제1 전극 및 제2 전극을 포함하며,
    상기 제1 전극은 상기 제1 콘택 영역에 본딩되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 콘택 영역에 본딩되는 발광 소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바닥부의 열 팽창 계수는 상기 패키지 몸체의 열 팽창 계수와 동일하거나 작은 발광 소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리드 프레임은 상기 제1 콘택 영역과 상기 제1 노출 영역 사이에 위치하는 제1 홈을 가지며, 상기 제2 리드 프레임은 상기 제2 콘택 영역과 상기 제2 노출 영역 사이에 위치하는 제2 홈을 가지며,
    상기 바닥부의 일부는 상기 제1 및 제2 홈들 내에 배치되는 발광 소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자의 가장 자리는 제1 경계선에 수직 방향으로 정렬되고, 상기 제1 경계선은 상기 바닥부와 상기 제1 노출 영역 간의 경계선과 상기 바닥부와 상기 제2 노출 영역 간의 경계선을 포함하는 발광 소자 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자의 가장 자리는 상기 바닥부의 적어도 일부와 수직 방향으로 정렬되는 발광 소자 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 콘택 영역들과 상기 제1 및 제2 노출 영역들 상에 배치되는 반사 부재를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 패키지 몸체의 캐비티에 의하여 노출되는 상기 바닥부의 면적과 상기 제1 및 제2 콘택 영역들의 면적과 상기 제1 및 제2 노출 영역들의 면적의 합의 비는 1:1.5 ~ 1:2.5인 발광 소자 패키지.
  11. 제1 콘택 영역과 제1 노출 영역을 포함하는 제1 리드 프레임;
    상기 제1 리드 프레임과 이격하고, 제2 콘택 영역 및 제2 노출 영역을 포함하는 제2 리드 프레임;
    상기 제1 콘택 영역과 상기 제1 노출 영역 사이에 배치되는 제1 완화부, 상기 제2 콘택 영역과 상기 제2 노출 영역 사이에 배치되는 제2 완화부, 및 상기 제1 콘택 영역과 상기 제2 콘택 영역 사이에 배치되는 제3 완화부를 포함하는 바닥부;
    상기 제1 및 제2 콘택 영역들과 전기적으로 연결되는 발광 소자; 및
    상기 제1 및 제2 콘택 영역들, 상기 제1 및 제2 노출 영역들, 및 상기 바닥부를 노출하는 캐비티(cavity)를 갖는 패키지 몸체를 포함하며,
    상기 바닥부의 면적은 상기 제1 및 제2 콘택 영역들의 면적과 상기 제1 및 제2 노출 영역들의 면적의 합보다 작고, 상기 바닥부의 열 팽창 계수는 상기 제1 및 제2 리드 프레임들의 열 팽창 계수보다 큰 발광 소자 패키지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 바닥부의 반사도는 상기 제1 및 제2 콘택 영역들 및 상기 제1 및 제2 노출 영역들의 반사도보다 큰 발광 소자 패키지.
  13. 제11항에 있어서, 상기 바닥부는,
    상기 제1 리드 프레임과 상기 제2 콘택 영역 사이에 배치되는 제4 완화부; 및
    상기 제2 리드 프레임과 상기 제1 콘택 영역 사이에 배치되는 제5 완화부를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  14. 제13항에 있어서, 상기 바닥부는,
    상기 제1 노출 영역과 상기 제2 노출 영역 사이에 배치되는 제6 완화부를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 리드 프레임은 상기 제1 콘택 영역과 상기 제1 노출 영역 사이에 위치하는 제1 홈을 가지며, 상기 제2 리드 프레임은 상기 제2 콘택 영역과 상기 제2 노출 영역 사이에 위치하는 제2 홈을 가지며,
    상기 제1 완화부는 상기 제1 홈 내에 배치되고, 상기 제2 완화부는 상기 제2 홈 내에 배치되는 발광 소자 패키지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 홈의 하면은 상기 제1 리드 프레임의 하면으로부터 이격하고,
    상기 제2 홈의 하면은 상기 제2 리드 프레임의 하면으로부터 이격하는 발광 소자 패키지.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제3 내지 제6 완화부들은 상기 제1 리드 프레임과 상기 제2 리드 프레임을 전기적으로 분리시키는 발광 소자 패키지.
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