KR101853067B1

KR101853067B1 - 발광 소자 패키지

Info

Publication number: KR101853067B1
Application number: KR1020110085442A
Authority: KR
Inventors: 정수정; 김병목; 조영준; 권서연
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2018-04-27
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: US9812628B2; US9257626B2; US20160133810A1; KR20130022298A; US20150069445A1; US8872414B2; US20130049565A1

Abstract

실시 예는 패키지 몸체, 상기 패키지 몸체 내에 배치되는 방열층, 상기 방열층 상에 배치되는 발광 소자, 상기 발광 소자와 상기 방열층 사이에 배치되는 접착 부재, 및 상기 접착 부재의 둘레에 위치하며, 적어도 하나 이상의 관통 영역을 가지는 접착 부재 고정층을 포함한다.

Description

발광 소자 패키지{Light emitting device package}

실시 예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.

반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)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 가능하다.

일반적으로 발광 소자 패키지는 몸체(body) 내에 배치되는 리드 프레임(lead frame) 상에 발광 칩이 실장된다. 리드 프레임 상에 발광 칩을 실장하기 위하여 솔더(solder)와 같은 접착 부재가 사용될 수 있다. 내구성을 요하는 경우에 몸체(body)의 재질로는 HTCC(HighTemperature Co-fired Ceramics)가 사용될 수 있다. 일반적인 HTCC 패키지는 공개 특허 2005-0081738을 참조할 수 있다.

그러나 본딩 고정은 고온에 의하여 진행되기 때문에 솔더가 접촉하는 방열층 부분에 열화가 발생할 수 있고, 솔더에 포함된 플럭스(flux)로 인하여 접촉 부분 주변의 몸체에 변색이 발생할 수 있다. 접촉 부분의 열화는 발광 소자와 방열층의 접착력을 약화시킬 수 있고, 접촉 부분 주변의 몸체의 변색은 반사도를 감소시켜 광 추출 효율을 감소시킬 수 있다.

실시 예는 방열을 향상시키고 발광 소자와 방열층 사이의 접착을 향상시킬 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.

실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 패키지 몸체, 상기 패키지 몸체 내에 배치되는 방열층, 상기 방열층 상에 배치되는 발광 소자, 상기 발광 소자와 상기 방열층 사이에 배치되는 접착 부재, 및 상기 접착 부재의 둘레에 적어도 하나 이상의 관통 영역을 가지는 접착 부재 고정층을 포함한다.

상기 패키지 몸체는 상기 발광 소자의 주위에 배치되는 경사 측면을 포함하는 캐비티를 갖는다. 상기 패키지 몸체는 복수의 층들이 적층된 구조이며, 상기 복수의 층들은 HTCC일 수 있다.

상기 접착 부재 고정층은 상기 접착 부재 및 상기 발광 소자의 측면에 위치하고, 상기 캐비티의 바닥을 이룰 수 있다. 상기 방열층은 CuW일 수 있다.

상기 접착 부재 고정층의 상부면은 상기 접착 부재의 상부면보다는 높고, 상기 발광 소자의 상부면보다는 낮을 수 있다. 상기 접착 부재 고정층은 상면에 거칠기를 가질 수 있다.

상기 발광 소자의 측면과 상기 접착 부재 고정층의 측면 사이에 배치되는 반사 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 발광 소자는 상기 복수의 층들 중 상기 발광 소자 아래에 위치하는 적어도 하나의 층 내부에 배치되고, 상기 접착 부재 고정층으로부터 노출되는 제1 리드 프레임을 더 포함할 수 있다.

상기 발광 소자는 상기 복수의 층들 중 상기 발광 소자 아래에 위치하는 적어도 하나의 층 상에 배치되고, 상기 접착 부재 고정층으로부터 노출되는 제2 리드 프레임, 및 상기 제2 리드 프레임 상에 배치되는 제너 다이오드를 더 포함할 수 있으며, 상기 제2 리드 프레임의 상부면의 높이는 상기 제1 리드 프레임의 상부면의 높이와 같거나 낮을 수 있다.

상기 복수의 층들 중 상기 발광 소자 아래에 위치하는 적어도 하나의 층 상에 배치되고, 상기 접착 부재 고정층으로부터 노출되는 제너 다이오드를 더 포함할 수 있다. 상기 접착 부재 고정층의 두께는 5um ~ 150um일 수 있다. 상기 접착 부재 고정층은 HTCC일 수 있다.

실시 예는 방열을 향상시키고 발광 소자와 방열층 사이의 접착을 향상시킬 수 있다.

도 1은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 사시도를 나타내다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 AA'방향의 단면도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 BB' 방향의 단면도를 나타낸다.
도 5는 도 3에 도시된 발광 소자 패키지의 확대도이다.
도 6은 도 1에 도시된 발광 소자의 일 실시 예를 나타낸다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

상기의 실시 예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

도 1은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)의 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)의 평면도를 나타내고, 도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)의 AA'방향의 단면도를 나타내고, 도 4는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)의 BB' 방향의 단면도를 나타낸다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 패키지 몸체(10), 제1 내지 제4 리드 프레임들(22, 24, 26, 28), 방열층(32), 발광 소자(40), 접착 부재(52), 제너 다이오드(55), 와이어들(62,64,66), 접착 부재 고정층(110), 및 수지층(70)을 포함한다.

패키지 몸체(10)는 복수 개의 층들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)이 적층된 구조일 수 있다. 예컨대, 패키지 몸체(10)는 HTCC(HighTemperature Co-fired Ceramics)일 수 있으며, 제1 내지 제n 층들(10-1 내지 10-n, 예컨대, n=7인 자연수)이 적층된 구조일 수 있으며, 제1 내지 제n 층들(10-1 내지 10-n, 예컨대, n=7인 자연수) 각각은 세라믹층이거나 유전체층일 수 있다.

패키지 몸체(10)는 상부가 개방되고, 측면(102)과 바닥(bottom, 101)으로 이루어진 캐비티(cavity, 105)를 갖는다. 예컨대, 패키지 몸체(10)를 이루는 복수 개의 층들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)은 캐비티(105)를 형성할 수 있다. 캐비티(105)의 측면(102)은 발광 소자(40) 주위에 배치되는 경사면일 수 있다.

도 3을 참조할 때, 접착 부재 고정층(110)이 캐비티(105)의 바닥(101)을 이루고, 제1 내지 제4층들(10-1 내지 10-4)이 캐비티(105)의 측면(102)을 이룰 수 있다.

캐비티(105)는 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 캐비티(105)의 측면(101)은 캐비티(105)의 바닥(101) 또는 패키지 몸체(10)의 상면(1)를 기준으로 경사질 수 있다. 캐비티(105)를 위에서 바라본 형상은 원형, 타원형, 다각형(예컨대, 사각형)일 수 있다. 캐비티(105)의 모서리는 곡선일 수 있다.

캐비티(105)의 측면(102)은 절곡된 테두리(106)를 가질 수 있다. 즉 캐비티(105)는 제1 측면(103), 제2 측면(104), 및 테두리부(106)를 포함할 수 있다.

제1 측면(103)은 캐비티(105)의 바닥(101)과 접하고, 캐비티(105)의 바닥(101) 또는 패키지 몸체(10)의 상면(1)을 기준으로 경사질 수 있다. 또한 제2 측면(104)은 패키지 몸체(10)의 상면(1)과 접하고, 캐비티(105)의 바닥(101) 또는 패키지 몸체(10)의 상면(1)을 기준으로 경사질 수 있다.

테두리부(106)는 제1 측면(103)과 제2 측면(104) 사이에 위치하고, 몸체(10)의 상면(1) 또는 캐비티(105)의 바닥(101)과 단차를 가지며, 몸체(10)의 상면(1)과 수평일 수 있다.

위에서 바라본 패키지 몸체(110)의 형상은 발광 소자 패키지(100)의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 발광 소자 패키지(100)는 엣지(edge) 타입의 백라이트 유닛(BLU: Backlight Unit)에 사용될 수 있으며, 휴대형 손전등이나 가정용 조명에 적용되는 경우 패키지 몸체(10)는 휴대용 손전등이나 가정용 조명에 내장하기 용이한 크기와 형태로 변경될 수 있다.

제1 내지 제4 리드 프레임들(22, 24, 26, 28)은 패키지 몸체(10)에 서로 이격하여 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 내지 제4 리드 프레임들(22, 24, 26,28)은 캐비티(105) 내에 서로 이격하여 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 리드 프레임들(22, 24, 26,28)은 접착 부재 고정층(110)으로부터 캐비티(105) 내부로 노출될 수 있다.

방열층(32)은 제1 및 제2 리드 프레임들(22,24, 26,28)과 전기적으로 이격 또는 분리되어 패키지 몸체(10)의 캐비티(105) 아래에 배치될 수 있다. 방열층(32)은 접착 부재 고정층(110)으로부터 캐비티(105) 내부로 노출될 수 있다.

방열층(32) 및 제1 내지 제4 리드 프레임들(22,24,26,28)은 복수의 층들(10-1 내지 10-7) 중 발광 소자(40)보다 아래에 위치하는 적어도 하나의 층 내부에 배치될 수 있다. 예컨대, 발광 소자(40)는 제5층(10-5) 상에 배치되고, 제1 및 제2 리드 프레임들(22,24)은 발광 소자(40) 아래에 위치하는 제5층(10-5) 내부에 배치되고, 제3 및 제4 리드 프레임들(26,28)은 발광 소자 아래에 위치하는 제6층(10-6) 내부에 배치될 수 있다. 방열층(32)은 발광 소자 아래에 위치하는 제5층(10-5) 및 제6층(10-6) 내에 배치될 수 있다.

즉 방열층(32) 및 제1 내지 제4 리드 프레임들(22,24,26,28)은 복수의 층들(10-1 내지 10-7) 중 발광 소자(40) 아래에 위치하는 적어도 하나의 층 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 발광 소자(40)는 제5층(10-5) 상에 배치되고, 제1 및 제2 리드 프레임들(22,24)은 발광 소자(40) 아래에 위치하는 제6층(10-6) 상에 배치되고, 제3 및 제4 리드 프레임들(26,28)은 발광 소자(40) 아래에 위치하는 제7층(10-7) 상에 배치될 수 있다. 방열층(32)은 발광 소자(40) 아래에 위치하는 제7층(10-7) 상에 배치될 수 있다.

제1 및 제2 리드 프레임들(22,24)의 상부면의 높이는 방열층(32)의 상부면의 높이와 동일할 수 있고, 제3 및 제4 리드 프레임들(26,28)의 상부면의 높이는 방열층(32)의 상부면의 높이보다 낮을 수 있다. 또한 제1 및 제2 리드 프레임들(22,24)의 상부면의 높이는 제3 및 제4 리드 프레임들(26,28)의 상부면의 높이와 같거나 낮을 수 있다.

도 3에서는 방열층(32)이 제7층(10-5) 상에 배치되나, 방열층(32)은 패키지 몸체(10)의 뒷면, 예컨대, 제7층(10-5)으로부터 노출될 수 있다.

방열층(32)의 적어도 일부, 및 제1 내지 제4 리드 프레임들(22,24)은 발광 소자(40) 아래에 위치하는 적어도 하나의 층으로부터 캐비티(105) 내부로 노출될 수 있다.

예컨대, 방열층(32)의 일부, 제1 및 제2 리드 프레임들(22,24)은 제5층(10-5)으로부터 노출되고, 제3 및 제4 리드 프레임들(26,28)은 제5층(10-5) 및 제6층(10-6)으로부터 캐비티(105) 내부로 노출될 수 있다. 방열층(32)의 노출되는 부분의 면적은 발광 소자(40)의 면적보다 크거나 동일할 수 있다.

방열층(32)은 CuW와 같은 열전도성 물질일 수 있다. 실시 예는 방열층(32)의 재질로 CuW를 사용함으로써 방열을 향상시킬 수 있다.

발광 소자(40)는 방열층(32) 상에 배치된다. 발광 소자(40)는 수직형 발광 소자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 수평형 발광 소자일 수도 있다.

도 6은 도 1에 도시된 발광 소자(40)의 일 실시 예를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 발광 소자(40)는 제2 전극층(130)과, 보호층(135)과, 제1 도전형 반도체층(146), 활성층(144), 제2 도전형 반도체층(142)을 포함하는 발광 구조물(140)과, 패시베이션층(150)과, 제1 전극(155)을 포함한다.

제2 전극층(130)은 발광 구조물(140)의 아래 배치되며, 지지층(131), 접합층(132), 반사층(133), 및 오믹층(134)을 포함할 수 있다.

지지층(131)은 발광 구조물(140)을 지지하며, 제1 전극(155)과 함께 발광 구조물(140)에 전원을 제공한다.

접합층(132)은 지지층(131) 상에 배치되며, 반사층(133)과 오믹층(134)이 지지층(131)에 접합될 수 있도록 한다. 반사층(133)은 접합층(132) 상에 배치되며, 발광 구조물(140)로부터 입사되는 광을 반사시켜, 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 오믹층(134)은 반사층(133) 상에 배치되며, 제2 도전형 반도체층(142)에 오믹 접촉되어 전원이 원활히 공급되도록 할 수 있다.

보호층(135)은 제2 전극층(131)의 가장 자리 영역 상에 배치되며, 발광 구조물(140)과 제2 전극층(130) 사이의 계면이 박리로 인한 발광 소자(140)의 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.

제2 도전형 반도체층(142)은 오믹층(134) 상에 배치되고, 활성층(144)은 제2 도전형 반도체층(142) 상에 배치되고, 제1 도전형 반도체층(146)은 활성층(144) 상에 배치될 수 있다.

제2 도전형 반도체층(142)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체일 수 있다. 제2 도전형 반도체층(142)은 In_xAl_yGa₁ _-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.

제1 도전형 반도체층(146)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(46)은 In_xAl_yGa₁ _-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(144)은 제1 도전형 반도체층(146) 및 제2 도전형 반도체층(142)으로부터 제공되는 전자(electron)와 정공(hole)의 재결합(recombination) 과정에서 발생하는 에너지에 의해 광을 생성할 수 있다. 활성층(144)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW), 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

예컨대, 활성층(144)이 양자우물구조인 경우, 활성층(144)은 In_xAl_yGa₁ _-x- _yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 우물층과 In_aAl_bGa₁ _-a- _bN(0≤a≤1, 0≤b≤1, 0≤a+b≤1)의 조성식을 갖는 장벽층을 포함하는 단일 또는 양자우물구조를 가질 수 있다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.

패시베이션층(150)은 발광 구조물(140)을 전기적으로 보호하기 위하여 발광 구조물(140)의 측면 상에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 도전형의 반도체층(146)의 상면에는 발광 소자(140)의 광 추출 효율을 증가시키기 위해 러프니스(roughness, 160)가 형성될 수 있다. 제1 전극(155)은 제1 도전형 반도체층(146)과 접촉하도록 발광 구조물(140) 상에 배치된다.

접착 부재(52)는 발광 소자(40)와 방열층(32) 사이에 배치되고, 발광 소자(40)를 방열층(32)에 부착시킨다. 예컨대, 접착 부재(52)는 솔더층(solder layer)일 수 있다.

접착 부재 고정층(110)은 접착 부재(52)의 둘레를 감싸도록 배치되어, 접착 부재(52)가 움직이지 않도록 고정시킨다. 접착 부재 고정층(110)은 접착 부재(52)의 둘레에 위치하며, 적어도 하나 이상의 관통 영역(X1 내지 X4)을 가질 수 있다.

접착 부재 고정층(110)은 캐비티(105) 내에 배치되며, 접착 부재(52) 및 발광 소자(40)의 측면에 위치할 수 있다. 접착 부재 고정층(110)은 캐비티(105)의 바닥(102)을 이룰 수 있다. 예컨대, 접착 부재 고정층(110)은 접착 부재(52) 및 발광 소자(40)의 측면을 덮을 수 있다.

방열층(32)의 면적이 발광 소자(40)의 면적보다 클 경우에는 접착 부재 고정층(110)은 발광 소자(40)가 위치하는 방열층(32) 부분을 제외한 나머지 부분도 덮을 수 있다.

접착 부재 고정층(110)은 발광 소자(40), 제1 리드 프레임 내지 제4 리드 프레임들(22,24,26,28), 및 제너 다이오드(55)를 캐비티(105) 내부로 노출시킨다. 발광 소자(40), 제1 리드 프레임 내지 제4 리드 프레임들(22,24,26,28), 및 제너 다이오드(55) 각각은 적어도 하나의 관통 영역(X1 내지 X4)을 통하여 캐비티(105) 내부로 노출될 수 있다.

제너 다이오드(55)는 제3 리드 프레임(26) 상에 배치된다. 제3 리드 프레임(26)의 상부면은 제1 및 제2 리드 프레임(22,24)의 상부면보다 아래에 위치할 수 있다.

제너 다이오드(55)는 정전기로부터 발광 소자 패키지(100)를 보호하는 역할을 한다. 제너 다이오드(55)는 복수의 층들(10-1 내지 10-7) 중 발광 소자(40) 아래에 위치하는 적어도 하나의 층(예컨대, 10-5) 내에 위치할 수 있다.

예컨대, 제5층(10-5)에는 제3 리드 프레임(26)을 노출하는 홈(53)이 형성되며, 제너 다이오드(55)는 홈(53)에 의해 노출되는 제3 리드 프레임(26) 상에 배치될 수 있다. 즉 제너 다이오드(55)는 제5층(10-5) 내에 형성되는 홈(53) 내에 배치될 수 있다.

제너 다이오드(55)는 발광 소자(40) 아래에 위치하는 제5층(10-5)에 형성되는 홈(53) 내에 배치됨으로써, 발광 소자(40)로부터 조사되는 빛이 제너 다이오드(55)에 흡수되는 것을 방지하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.

제1 와이어(62) 및 제2 와이어(64)는 발광 소자(40)와 제1 리드 프레임(22)을 전기적으로 연결하고, 제3 와이어(66)는 제너 다이오드(55)와 제1 리드 프레임(22)을 전기적으로 연결한다.

수지층(70)은 캐비티(105) 내부에 위치하는 발광 소자(100)를 포위하여 발광 소자(40)를 외부 환경(수분 등)으로부터 보호한다. 수지층(70)은 에폭시 또는 실리콘과 같은 무색 투명한 고분자 수지 재질로 이루어질 수 있다. 수지층(70)은 발광 소자(40)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있도록 형광체가 포함될 수 있다.

백색광을 구현하기 위하여 실시 예는 아래와 같이 구현될 수 있다. 예컨대, 발광 소자(100)는 청색광을 발생하고, 수지층(70)에는 황색 형광체(yellow phosphor), 적색 형광체(red phosphor), 및 녹색 형광체(green phosphor)가 포함될 수 있다. 또는 발광 소자(100)는 청색광을 발생하고, 수지층(70)에는 황색 형광체만이 포함될 수 있다. 또는 발광 소자(100)는 청색광을 발생하고, 수지층(70)에는 적색 형광체 및 녹색 형광체가 포함될 수 있다.

또는 발광 소자(100)는 UV를 발생하고, 수지층(70)에는 황색 형광체, 적색 형광체, 및 녹색 형광체가 포함될 수 있다.

또는 발광 소자(100)는 적색광을 발생하는 제1 발광 소자, 녹색광을 발생하는 제2 발광 소자, 및 청색광을 발생하는 제3 발광 소자를 포함하며, 제1 내지 제3 발광 소자들은 패키지의 캐버티 내에 배치될 수 있다.

접착 부재 고정층(110)은 적어도 접착 부재(52)의 측면을 덮을 수 있다.

도 5는 도 3에 도시된 발광 소자 패키지의 확대도이다. 도 5를 참조하면, 접착 부재 고정층(110)의 상부면은 접착 부재(52)의 상부면보다는 높고, 발광 소자(40)의 상부면보다는 낮을 수 있다.

접착 부재 고정층(110)의 두께(D2)는 접착 부재(52)의 두께(D3)보다 크고, 접착 부재(52)의 두께와 발광 소자의 높이의 합(D1)보다는 작다. 예컨대, 접착 부재 고정층(110)의 두께는 5um ~ 150um일 수 있다.

실시 예는 접착 부재(52)와 발광 소자(40)의 둘레를 덮는 접착 부재 고정층(110)을 마련함으로써, 발광 소자(40)와 방열층(32)의 본딩을 향상시킬 수 있다.

도 7은 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(200)를 나타낸다. 도 1에 개시된 실시 예와 동일한 부분에 대해서는 동일 부호로 처리하며, 중복 설명은 생략한다.

도 7을 참조하면, 발광 소자 패키지(200)는 패키지 몸체(10), 제1 내지 제4 리드 프레임들(22, 24, 26, 28), 방열층(32), 발광 소자(40), 접착 부재(52), 제너 다이오드(55), 와이어들(62,64,66), 접착 부재 고정층(110-1), 반사 부재(80), 및 수지층(70)을 포함한다.

접착 부재 고정층(110-1)은 상면에 러프니스(roughness, 92)를 갖는다. 이는 발광 소자 패키지(10)의 광 추출 효율을 향상시키기 위함이다. 러프니스(92)는 규칙적이거나 또는 불규칙적인 요철일 수 있다.

반사 부재(80)는 접착 부재 고정층(110-1)과 발광 소자(40) 사이에 배치된다. 즉 반사 부재(80)는 발광 소자(40)의 측면과 이에 대향하는 접착 부재 고정층(110-1)의 측면 사이에 배치될 수 있다. 반사 부재(80)는 발광 소자(40)를 향하는 빛을 반사시킴으로써, 빛이 발광 소자(40)로 흡수되는 것을 방지하여 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다. 반사 부재(80)는 PET(polyethyleneterephthalate) 수지, TiO₂, Ag, 또는 반사 시트 등일 수 있다.

도 8은 다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(300)의 단면도를 나타낸다. 도 8을 참조하면, 발광 소자 패키지(300)는 패키지 몸체(210), 방열층(220), 발광 소자(240), 접착 부재(230), 접착 부재 고정층(250), 및 수지층(260)을 포함한다.

도 1에 도시된 실시 예와 달리, 도 8에 도시된 패키지 몸체(210)는 복수의 층들이 아니라, 일체형의 하나의 층으로 이루어질 수 있다. 패키지 몸체(210)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있으며, 발광 소자가 배치되는 바닥과 발광 소자(40)의 주위에 배치되는 경사 측면을 포함하는 캐비티를 가질 수 있다.

방열층(220)은 캐비티의 바닥으로부터 노출되는 제1 영역을 가지며, 제1 영역 상에 발광 소자(240)가 배치될 수 있다. 접착 부재(230)는 방열층(220)의 제1 영역에 발광 소자(240)를 부착하기 위하여 발광 소자(240)와 방열층(220)의 제1 영역 사이에 배치된다. 방열층(220)의 제2 영역을 열 방출 효율을 향상시키기 위하여 패키지 몸체(210)의 뒷면으로부터 노출될 수 있다.

접착 부재 고정층(250)은 접착 부재(230)의 둘레를 감싸도록 배치되어, 접착 부재(230)가 움직이지 않도록 고정시킨다. 접착 부재 고정층(250)은 캐비티의 바닥을 덮으며, 접착 부재(230) 및 발광 소자(240)의 측면을 덮을 수 있다. 수지층(260)은 발광 소자(240)를 포위하도록 캐비티를 채울 수 있다.

또 다른 실시 예는 상술한 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.

도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 조명 장치는 광을 투사하는 광원(600)과, 광원(600)이 내장되는 하우징(400)과 광원(600)의 열을 방출하는 방열부(500) 및 광원(600)과 방열부(500)를 상기 하우징(400)에 결합하는 홀더(700)를 포함하여 이루어진다.

하우징(400)은 전기 소켓(미도시)에 결합되는 소켓 결합부(410)와, 상기 소켓결합부(410)와 연결되고 광원(600)이 내장되는 몸체부(420)를 포함한다. 몸체부(420)에는 하나의 공기유동구(430)가 관통하여 형성될 수 있다.

하우징(400)의 몸체부(420) 상에 복수 개의 공기유동구(430)가 구비되어 있는데, 상기 공기유동구(430)는 하나의 공기유동구로 이루어지거나, 복수 개의 유동구를 도시된 바와 같은 방사상 배치 이외의 다양한 배치도 가능하다.

광원(600)은 기판(610) 상에 실장되는 복수 개의 발광 소자들(650)을 포함하는 발광 모듈일 수 있으며, 발광 모듈(600)은 상술한 실시 예들(100,200,300, 401) 중 어느 하나일 수 있다. 여기서, 기판(610)은 하우징(400)의 개구부에 삽입될 수 있는 형상일 수 있으며, 후술하는 바와 같이 방열부(500)로 열을 전달하기 위하여 열전도율이 높은 물질로 이루어질 수 있다.

광원(600)의 하부에는 홀더(700)가 구비되는데 홀더(700)는 프레임과 또 다른 공기 유동구를 포함할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나 광원(600)의 하부에는 광학 부재가 구비되어 발광 모듈(650)에서 투사되는 빛을 확산, 산란 또는 수렴시킬 수 있다.

다른 실시 예에 따른 조명 장치는 살균을 겸용으로 하는 자외선 램프(UV lamp)일 수 있다. 이때 자외선 램프의 광원은 UV를 발생하는 광원(UV curing light source)일 수 있다.

도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸다. 도 10을 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 상기 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) 상의 발광소자 패키지(835)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 기판(830)은 PCB 등이 사용될 수 있다. 발광 모듈은 상술한 실시 예들(100, 200,300, 401) 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.

또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 패키지 몸체 10-1 내지 10-7: 층들
22,24,26,28: 리드 프레임들 32: 방열층
40: 발광 소자 52: 접착 부재
55: 제너 다이오드 61,64,66: 와이어들
70: 수지층 80: 반사 부재
92, 160: 러프니스 110: 접착 부재 고정층
130: 제2 전극층 135: 보호층
140: 발광 구조물 150: 패시베이션층
155: 제1 전극.

Claims

패키지 몸체;
상기 패키지 몸체 내에 배치되는 방열층;
상기 방열층 상에 배치되는 발광 소자;
상기 발광 소자와 상기 방열층 사이에 배치되는 접착 부재; 및
상기 접착 부재의 둘레에 위치하며, 상기 발광 소자가 배치되는 제1 관통 영역을 가지는 접착 부재 고정층을 포함하며,
상기 제1 관통 영역의 일면은 상기 접착 부재의 측면과 상기 발광 소자의 측면에 접하고,
상기 패키지 몸체는 복수의 층들이 적층된 구조이며, 상기 복수의 층들은 HTCC(HighTemperature Co-fired Ceramics)이고,
상기 접착 부재 고정층은 상면에 거칠기(roughness)를 갖는 발광 소자 패키지.
제1항에 있어서,
상기 패키지 몸체는 상기 발광 소자의 주위에 배치되는 경사 측면을 포함하는 캐비티(cavity)를 갖고,
상기 접착 부재 고정층은 상기 접착 부재 및 상기 발광 소자의 측면을 덮고, 상기 캐비티의 바닥을 이루는 발광 소자 패키지.
삭제
제1항에 있어서,
상기 방열층은 CuW이고,
상기 접착 부재 고정층의 두께는 5um ~ 150um이고,
상기 접착 부재 고정층은 HTCC(HighTemperature Co-fired Ceramics)인 발광 소자 패키지.
제1항에 있어서,
상기 접착 부재 고정층의 상부면은 상기 접착 부재의 상부면보다는 높고, 상기 발광 소자의 상부면보다는 낮은 발광 소자 패키지.
제1항, 제2항, 제4항, 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 층들 중 상기 발광 소자 아래에 위치하는 적어도 하나의 층 상에 배치되고, 상기 접착 부재 고정층으로부터 노출되는 제1 리드 프레임;
상기 복수의 층들 중 상기 발광 소자 아래에 위치하는 적어도 하나의 층 상에 배치되고, 상기 접착 부재 고정층으로부터 노출되는 제2 리드 프레임; 및
상기 제2 리드 프레임 상에 배치되는 제너 다이오드를 더 포함하고,
상기 제2 리드 프레임의 상부면의 높이는 상기 제1 리드 프레임의 상부면의 높이와 같거나 낮은 발광 소자 패키지.
삭제
패키지 몸체;
상기 패키지 몸체 내에 배치되는 방열층;
상기 방열층 상에 배치되는 발광 소자;
상기 발광 소자와 상기 방열층 사이에 배치되는 접착 부재;
상기 접착 부재의 둘레에 위치하며, 상기 발광 소자가 배치되는 제1 관통 영역을 가지는 접착 부재 고정층; 및
상기 발광 소자의 측면과 상기 접착 부재 고정층의 측면 사이에 배치되는 반사 부재를 포함하는 발광 소자 패키지.
측면과 바닥을 포함하는 캐비티를 갖는 패키지 몸체;
상기 패키지 몸체 내에 배치되고, 상기 캐비티 내부로 노출되는 제1 상부면을 갖는 방열층;
상기 패키지 몸체에 배치되고, 상기 캐비티 내부로 노출되는 제2 상부면을 갖는 제1 리드 프레임;
상기 패키지 몸체에 배치되고, 상기 캐비티 내부로 노출되는 제3 상부면을 갖는 제2 리드 프레임;
상기 방열층의 상기 제1 상부면 상에 배치되는 발광 소자;
상기 발광 소자와 상기 방열층 사이에 배치되는 접착 부재; 및
상기 캐비티의 바닥 상에 배치되고, 상기 접착 부재 및 상기 발광 소자의 측면을 덮는 접착 부재 고정층을 포함하고,
상기 방열층의 상기 제1 상부면은 상기 캐비티의 중앙에 위치하고,
상기 제1 리드 프레임의 상기 제2 상부면은 상기 발광 소자의 제1 모서리의 주위에 위치하고, ㄱ자 형상을 갖고,
상기 제2 리드 프레임의 상기 제3 상부면은 상기 제1 모서리의 대각선 방향에 위치하는 상기 발광 소자의 제2 모서리의 주위에 위치하고, ㄴ자 형상을 갖는 발광 소자 패키지.
제9항에 있어서,
상기 패키지 몸체에 배치되고, 상기 캐비티 내부로 노출되는 제4 상부면을 갖는 제3 리드 프레임; 및
상기 패키지 몸체에 배치되고, 상기 캐비티 내부로 노출되는 제5 상부면을 갖는 제4 리드 프레임을 더 포함하고,
상기 제4 상부면은 상기 제2 상부면의 일단과 상기 제3 상부면의 일단 사이에 위치하고, 상기 제5 상부면은 상기 제2 상부면의 타단과 상기 제3 상부면의 타단 사이에 위치하는 발광 소자 패키지.
제10항에 있어서,
상기 제4 상부면에 배치되는 제너 다이오드;
상기 발광 소자와 상기 제2 상부면을 전기적으로 연결하는 제1 와이어; 및
상기 제너 다이오드와 상기 제2 상부면을 전기적으로 연결하는 제2 와이어를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
제11항에 있어서,
상기 패키지 몸체는 복수의 층들이 적층된 구조이며, 상기 복수의 층들은 HTCC(HighTemperature Co-fired Ceramics)이고,
상기 패키지 몸체는 상기 제4 상부면을 노출하는 홈을 구비하고,
상기 제너 다이오드는 상기 홈 내에 배치되고,
상기 제2 상부면과 상기 제3 상부면 각각은 상기 제1 상부면과 동일한 높이를 갖고, 상기 제4 상부면과 상기 제5 상부면 각각은 상기 제1 상부면보다 낮은 높이를 갖는 발광 소자 패키지.