KR100665361B1 - 질화물 발광다이오드 패키지 - Google Patents

질화물 발광다이오드 패키지 Download PDF

Info

Publication number
KR100665361B1
KR100665361B1 KR1020050130152A KR20050130152A KR100665361B1 KR 100665361 B1 KR100665361 B1 KR 100665361B1 KR 1020050130152 A KR1020050130152 A KR 1020050130152A KR 20050130152 A KR20050130152 A KR 20050130152A KR 100665361 B1 KR100665361 B1 KR 100665361B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
package
emitting diode
diode package
substrate
Prior art date
Application number
KR1020050130152A
Other languages
English (en)
Inventor
윤영복
신상현
박진우
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020050130152A priority Critical patent/KR100665361B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100665361B1 publication Critical patent/KR100665361B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

본 발명은 질화물 반도체 발광다이오드 패키지에 관한 것으로서, 상면에 내부 측벽이 경사진 캐비티로 이루어진 실장부가 마련된 패키지 기판과; 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층과 그 사이에 형성된 활성층을 포함하고 적층방향에 따라 경사진 측면을 갖는 사다리꼴 뿔구조의 질화물 적층체와, 상기 적층체의 경사진 측면에 형성된 측면 절연층과, 상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층에 각각 접속된 제1 및 제2 전극을 구비하며, 상기 실장부에 삽입된 발광 구조물; 상기 실장부에 상기 발광구조물이 부착되도록 상기 실장부와 상기 발광구조물 사이에 형성되어 도전성 접착층과; 상기 패키지 기판 상면 중 상기 실장부 외측영역에 형성되어 상기 제1 전극과 연결된 제1 접속패드와, 상기 제1 접속패드에 전기적으로 연결되도록 상기 패키지 하면에 형성된 제1 외부단자로 이루어진 제1 배선부와; 상기 실장부의 바닥면에 형성되어 상기 도전성 접착층에 의해 상기 제2 전극과 연결된 제2 접속패드와, 상기 제2 접속패드에 전기적으로 연결되어 상기 패키지 하면에 형성된 제2 외부단자로 이루어진 제2 배선부를 포함하는 발광다이오드 패키지를 제공한다.
발광다이오드(light emitting diode), 패키지(package), 방열(heat dissipation)

Description

질화물 발광다이오드 패키지{NITRIDE LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
도1은 종래의 질화물 발광다이오드 패키지를 나타내는 측단면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 질화물 발광다이오드 패키지를 나타내는 측단면도이다.
도3a 내지 도3c는 본 발명에 채용된 발광다이오드 구조의 제조공정을 예시하는 공정별 단면도이다.
도4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 질화물 발광다이오드 패키지를 나타내는 측단면도이다.
도5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 질화물 발광다이오드 패키지를 나타내는 측단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
21,41,51: 패키지 기판 22,42,52: 제1 배선구조
23,43,53: 제2 배선구조 24,44,54: 전도성 접착층
25,45,55: 질화물 적층체 26,46,56: 저면 반사층
27,57: 측면 절연층 47: 유전체 DBR 반사층
28,58: 측면 반사층 29a,49a,59a: 제1 전극
29b,49b,59b: 제2 전극
본 발명은 질화물 발광다이오드 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열방출과 광효율이 개선된 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 발광다이오드 패키지는 높은 광효율과 우수한 열방출특성이라는 2가지 조건을 만족하는 것이 중요하다. 특히, 주로 조명 등에 사용되는 고출력 발광다이오드 분야에서는, 열방출 특성을 향상시키기 위해서 패키지 구조의 열저항을 낮추는 연구가 활발히 진행되고 있다.
하지만, 종래의 발광다이오드 패키지는 열방출측면에서 취약한 구조적인 제약사항을 갖고 있다. 도1에는 종래의 발광다이오드 패키지(10)가 예시되어 있다.
도1에 도시된 바와 같이, 종래의 발광다이오드 패키지(10)는, 상면에 실장영역을 갖는 패키지 기판(11)과 상기 실장영역에 탑재된 발광다이오드(15)를 포함한다. 상기 패키지 기판(11)은 반사면이 형성된 내부측벽을 갖는 상부기판(11a)과 제1 및 제2 배선구조(12,13)가 형성된 하부기판(11b)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 배선구조(12,13)는 각각 패키지기판(11) 상면에 형성된 제1 및 제2 접속패드(12a,13a)와, 하부기판(11b) 하면에 형성된 제1 및 제2 외부단자(12b,13a) 및 이를 연결하는 제1 및 제2 도전성 비아홀(12c,13c)로 구성된다. 여기서, 상기 발광다이오드(15)는 전도성 접착층(TA)에 의해 제1 접속패드(12a)에 부착됨으로써 발광다이오드(15) 하면의 제1 전극(미도시)과 제1 접속패드(12a)는 전기적으로 연결되고, 상기 발광다이오드(15) 상면의 제2 전극(미도시)은 와이어에 의해 제2 접속패드(13a)와 연결된다. 탑재된 발광다이오드(15)는 에폭시 또는 실리콘 수지와 같은 투명 수지(19)에 의해 포장된다.
열방출특성을 향상시키기 위해서, 실리콘 또는 세라믹 기판과 같은 열전도성이 우수한 패키지 기판(11)을 사용하더라도, 발광다이오드(15)의 하면만을 통해서 열이 방출되지만, 발광다이오드(15)의 다른 면(특히, 측면)은 상대적으로 열전도성이 낮은 수지포장부(19)에 의해 원활한 열전달이 제한된다.
또한, 상부를 향해 경사진 반사층(17)과 발광다이오드(15)의 사이에는 수지포장부(19)가 존재하므로, 그 간격만큼 반사층(17)에 도달되는 광이 손실되는 것은 불가피하다는 문제가 있다.
본 발명은 상술된 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 발광구조물의 형상과 패키지 기판의 실장부인 캐비티 공간을 대응되도록 개선함으로써 발광구조물의 열방출경로를 다양화하고, 나아가 반사구조에 의해 광추출효율을 향상시킨 질화물 반도체 발광 다이오드 패키지를 제공한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은
상면에 내부 측벽이 경사진 캐비티로 이루어진 실장부가 마련된 패키지 기판과; 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층과 그 사이에 형성된 활성층을 포함하고 적층방향에 따라 경사진 측면을 갖는 사다리꼴 뿔구조의 질화물 적층체와, 상기 적층체의 경사진 측면에 형성된 측면 절연층과, 상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층에 각각 접속된 제1 및 제2 전극을 구비하며, 상기 실장부에 삽입된 발광 구조물; 상기 실장부에 상기 발광구조물이 부착되도록 상기 실장부와 상기 발광구조물 사이에 형성되어 도전성 접착층과; 상기 패키지 기판 상면 중 상기 실장부 외측영역에 형성되어 상기 제1 전극과 연결된 제1 접속패드와, 상기 제1 접속패드에 전기적으로 연결되도록 상기 패키지 하면에 형성된 제1 외부단자로 이루어진 제1 배선부와; 상기 실장부의 바닥면에 형성되어 상기 도전성 접착층에 의해 상기 제2 전극과 연결된 제2 접속패드와, 상기 제2 접속패드에 전기적으로 연결되어 상기 패키지 하면에 형성된 제2 외부단자로 이루어진 제2 배선부를 포함하는 발광다이오드 패키지를 제공한다.
이와 같이, 상기 발광구조물을 패키지 기판의 실장부인 캐비티구조와 대응되도록 가공하여 상기 실장부의 내측벽에 밀착되도록 삽입함으로써 열은 발광구조물의 하면뿐만 아니라, 그 측면을 통해서도 방출되므로, 방열효과의 탁월한 향상을 기대할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 패키지 기판은 전기적 절연성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 열전도성이 우수한 세라믹기판 또는 실리콘 기판일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서는, 상기 발광구조물은 적어도 상기 질화물 적층체의 하면에 고반사성 금속으로 형성된 저면 반사층을 포함한다. 상기 고반사성 금속물질은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 및 그 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
상기 측면 절연층이 광투과성 물질로 구성되는 경우에, 상기 저면 반사층과 결합하여 또는 별도로, 상기 적층체의 경사진 측면에 위치한 상기 절연층 상에 측면 반사층을 형성할 수 있다. 상기 측면 반사층은 상기 저면 반사층과 유사한 고반사성 금속물질로 구성될 수 있다.
이와 달리, 상술된 측면 반사층을 대체하여 상기 측면 절연층을 서로 다른 굴절률을 갖는 2종의 유전체층이 교대로 적층된 DBR 유전체 반사층으로 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서는, 상기 패키지 기판은 전기적 전도성을 갖는 물질로 이루어지며, 이 경우에, 적어도 상기 제1 배선구조와 상기 제2 배선구조와 접촉된 면에는 전기적 절연체로 이루어진 절연층이 형성된다. 필요에 따라, 상기 절연층은 상기 패키지 기판의 전체 표면에 형성된다. 이러한 패키지 기판은 금속기 판 또는 전기적 전도성 갖는 반도체 기판, 즉 전기적인 전도성을 갖도록 불순물이 도핑된 반도체 기판일 수 있다.
본 실시형태에서도 앞서 실시형태와 유사한 방식으로 저면 반사층 및/또는 측면 반사층을 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명에 채용된 도전성 접착층은, 비교적 낮은 열저항을 가지면서 원하는 접착강도를 제공하는 전도성 물질일 수 있다. 이에 한정되지 않으나, 상기 도전성 접착층은 Au-Sn, Sn, In, Au-Ag Ag-In, Ag-Ge, Ag-Cu 및 Pb-Sn로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 물질일 수 있으며, 이와 달리, 도전성 에폭시일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 질화물 발광다이오드 패키지를 나타내는 측단면도이다.
도2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광다이오드 패키지(20)는, 상부에 내부 측벽이 경사진 캐비티(C)로 이루어진 실장부가 마련된 패키지 기판(21)과 상기 실장부에 삽입된 사다리꼴 뿔형인 발광구조물을 포함한다.
본 실시형태에서, 상기 패키지 기판(21)은 세라믹 기판 또는 불순물이 도프되지 않은 실리콘(Si)와 같은 반도체 기판(도핑되지 않음)과 같은 절연성 기판이다. 상기 패키지 기판(21)은 캐비티(C)가 형성된 상부기판(21a)과 하부기판(21b)을 별도로 제조하여 압착 또는 접착시키는 방식으로 형성될 수 있다.
상기 패키지 기판(21)은 제1 및 제2 배선부(22,23)를 갖는다. 상기 제1 배선부(22)는 캐비티(C) 외측의 패키지 기판(21) 상면영역에 마련된 제1 접속패드(22a)와 상기 패키지 기판(21) 하면에 마련된 제1 외부단자(22b)를 포함하며, 상기 제1 접속패드(22a)와 제1 외부단자(22b)는 상기 기판(21)을 관통하는 제1 도전성 비아홀(22c)을 통해 연결된다. 본 실시형태에서는, 상기 제1 접속패드(22a)와 제1 외부단자(22b)의 연결구조를 상기 제1 도전성 비아홀(22c)로 예시되었으나, 상기 기판(21) 일측면을 따라 형성된 도전성 리드로 형성될 수도 있다. 이와 유사하게, 상기 제2 배선부(23)는 캐비티(C) 저면에 마련된 제2 접속패드(23a)와, 상기 패키지 기판(21) 하면에 마련된 제2 외부단자(23b)와, 상기 제2 접속패드(23a)와 제2 외부단자(23b)를 연결하는 제2 도전성 비아홀(23c)로 구현될 수 있다.
상기 발광구조물은 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층(25a,25c)과 그 사이에 형성된 활성층(25b)을 포함한 질화물 적층체(25)와, 상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층(25a,25c)에 각각 접속된 제1 및 제2 전극(29a,29b)을 포함한다. 상기 제1 전극(29a)은 와이어에 의해 제1 접속패드(22a)와 연결되고, 상기 제2 전극(29b)은 실장과 함께 직접 제2 접속패드(22b)에 연결될 수 있다.
상기 질화물 적층체(25)는 상기 캐비티(C)의 형상과 대응되도록 적층방향에 따라 경사진 측면을 갖는 역사다리꼴 뿔구조를 갖는다. 상기 질화물 적층체(25)의 상기 경사진 측면에는 측면 절연층(27)이 형성된다. 상기 측면 절연층(27)은 발광구조물 실장시에 도전성 접착층(24) 또는 금속반사층(28)과 상기 적층체(25)이 직접 접촉하는 것을 방지한다.
본 실시형태에서는, 상기 발광구조물은 상기 적층체(25)의 하면에 저면 반사층(26)을 포함한다. 상기 저면 반사층(26)은 상기 제2 도전형 질화물 반도체층(25c)과 제2 전극(29b) 사이에 전류가 도통되도록 전도성 물질로 이루어진다. 바람직하게, 상기 저면 반사층(26)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 및 그 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 고반사성 금속 또는 합금으로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 본 실시형태와 같이, 상기 측면 절연층(27) 상에 측면 반사층(28)을 추가로 형성할 수 있다. 다만, 이 경우에, 상기 측면 절연층(27)은 광투과성 물질로 형성된다. 상기 측면 반사층(27)은 상기 저면 반사층(26)과 달리 전기적 전도성을 갖는 물질로 한정되지 않으나, 상기 저면 반사층(26)과 유사한 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 상기 발광구조물, 즉 적층체(25)를 사다리꼴 뿔 형상으로 제조하고 상기 패키지 기판(21)의 캐비티(C)를 이에 대응하는 구조로 제조함으로써, 상기 발광구조물의 측면까지 상기 패키지 기판(21)에 밀착되도록 실장될 수 있다. 본 발광구조물의 실장은 도전성 접착층에 의해 실현될 수 있다.
본 발명에 사용되는 도전성 접착층(24)은 비교적 낮은 열저항을 가지면서 원하는 접착강도를 제공하는 전도성 물질일 수 있다. 이에 한정되지 않으나, 바람직하게, 상기 도전성 접착층(24)은 Au-Sn, Sn, In, Au-Ag Ag-In, Ag-Ge, Ag-Cu 및 Pb-Sn로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 물질일 수 있으며, 이와 달리, 도전성 에폭시일 수 있다.
이로써, 발광구조물의 하면뿐만 아니라 그 측면을 통해서 열전달이 원활히 이루어지므로, 패키지(20)의 방열성능을 획기적으로 개선시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태와 같이, 저면 반사층(26)과 함께 측면 반사층(28)을 사용함으로써 광추출효율을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명의 구조에서는, 측면 반사층(28)은 발광구조물과의 간격이 최소화될 수 있으므로, 광손실을 최소화하여 보다 효과적인 휘도 향상을 기대할 수 있다.
이러한 패키지 구조는 적층방향에 따라 경사진 측면을 갖는 사다리꼴 뿔형 질화물 적층체를 형성함으로써 실현된다. 이러한 사다리꼴 뿔형상의 질화물 적층체의 제조공정은 도3a 내지 도3c에 예시되어 있다.
도3a와 같이, 사파이어와 같은 기판(31) 상에 제1 도전형 질화물 반도체층(35a), 활성층(35b) 및 제2 도전형 질화물 반도체층(35c)을 순차적으로 형성함으로써 발광다이오드를 구성하는 질화물 적층체(35)를 마련한다.
이어, 도3b와 같이, 마스크 및 질화물의 에칭률과 질화물 적층체(35)의 두께를 고려하여, 적절한 두께를 갖는 사다리꼴 뿔형인 마스크(M)를 상기 질화물 적층체(35) 상에 형성하고, 에칭을 실시한다. 바람직하게는 본 에칭공정으로는 반응성 이온에칭과 같은 건식식각공정이 채용될 수 있다.
그 결과, 도3c와 같이, 원하는 사다리꼴 뿔형상인 질화물 적층체(35')를 얻을 수 있다. 추가적으로, 도2에서 설명된 절연층, 측면 반사층(또는 후술될 유전체 DBR 반사층) 및 저면 반사층(여기서는 상면에 형성됨)의 형성공정과, 전극형성공정이 추가로 이루어질 수 있다. 다만, 제1 도전형 질화물층(35a)에 형성되는 전극은 레이저 리프트오프공정 후에 형성될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 사다리꼴 뿔형상의 질화물 적층체라 함은 도시된 바와 같이, 적층방향에 따라 경사진 측면을 가지며, 측단면이 사다리꼴인 구조를 말한다. 본 발명에 채용되는 질화물 적층체의 평면구조는 원형은 물론, 사각형과 같은 다각형 등의 다양한 형상으로 구현될 수 있으며, 본 공정에서 설명된 바와 같 이, 마스크의 형성과 에칭조건을 적절히 변형하여 얻어질 수 있다.
도4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 질화물 발광다이오드 패키지를 나타내는 측단면도이다.
도4를 참조하면, 본 실시형태에 따른 질화물 반도체 발광다이오드 패키지(40)는, 상부에 내부 측벽이 경사진 캐비티(C)로 이루어진 실장부가 마련된 패키지 기판(41)과 상기 실장부에 삽입된 사다리꼴 뿔형인 발광구조물을 포함한다. 본 실시형태에서, 상기 패키지 기판(41)은 도2와 유사하게 절연성 기판이며, 그에 따른 구조를 갖지만, 측면 반사층 및 측면 절연층 구조가 개선된다.
보다 구체적으로, 상기 패키지 기판(41)은 도2와 유사하게 제1 및 제2 배선부(42,43)를 갖는다. 즉, 상기 제1 배선부(42)는 캐비티(C) 외측의 패키지 기판(41) 상면영역에 마련된 제1 접속패드(42a)와 상기 패키지 기판(41) 하면에 마련된 제1 외부단자(42b)와, 이를 연결하는 제1 도전성 비아홀(42c)로 구현되며, 상기 제2 배선부(43)는 캐비티(C) 저면에 마련된 제2 접속패드(43a)와, 상기 패키지 기판(41) 하면에 마련된 제2 외부단자(43b)와, 이를 연결하는 제2 도전성 비아홀(43c)로 구현될 수 있다.
또한, 상기 발광구조물은 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층(45a,45c)과 그 사이에 형성된 활성층(45b)을 포함한 질화물 적층체(45)와, 상기 제1 및 제2 도전 형 질화물 반도체층(45a,45c)에 각각 접속된 제1 및 제2 전극(49a,49b)을 포함한다. 상기 제1 전극(49a)은 와이어에 의해 제1 접속패드(42a)와 연결되고, 상기 제2 전극(49b)은 실장과 함께 직접 제2 접속패드(42b)에 연결될 수 있다.
상기 질화물 적층체(45)은 측면 절연층을 대신하여 경사진 측면에 형성된 유전체 DBR(distributed bragg reflection) 반사층을 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 패키지구조에서는, 적층체 측면에 도전성 접착층과 같은 전도성 물질이 직접 접촉할 경우에는 발생되는 단락을 방지하기 위해서 절연층이 요구된다. 본 실시형태에서는, 이러한 절연구조를 DBR 반사구조인 유전체로 대체한다.
상기 유전체 DBR 반사층(47)은 서로 다른 굴절률을 갖는 2종의 유전체박막을 복수회 교대로 적층한 구조를 갖는다. 이러한 유전체 반사층은 90%이상의 높은 반사율을 가질 뿐만 아니라, 측면 절연층을 대체할 수 있는 절연구조를 제공한다. 상기 유전체 DBR 반사층(47)은 Si, Zr, Ta, Ti 및 Al로 구성된 그룹으로부터 선택된 원소의 산화물 또는 질화물로 제조될 수 있다. 예를 들어, SiO2막와 Si3N4막을 각각 약 500∼700Å두께로 6회 반복하여 증착함으로써 98%까지의 반사율을 얻을 수 있으며, 상기 반사층(47) 자체가 적절한 절연부로서 제공될 수 있다.
한편, 이러한 유전체 DBR 반사층(47)은 마이크로미터수준의 두께(예: 약 1㎛)를 갖도록 형성될 수 있으므로, 본 발명에서 의도하는 측방향 열전달측면에 대한 장애로는 작용하지 않는다.
또한, 상기 발광구조물은 상기 적층체(45)의 하면에 저면 반사층(46)을 포함한다. 상기 저면 반사층(46)은 도2의 저면 반사층과 유사하게 상기 제2 도전형 질화물 반도체층(45c)과 제2 전극(49b) 사이에 전류가 도통되도록 전도성 물질로 이루어진다. 이와 같이, 본 실시형태와 같이, 측면 반사층의 구조를 절연물질, 즉 유전체 DBR 반사층 구조로 변환하여 공정을 간소화할 뿐만 아니라, 반사효율 및 방열성능을 동시에 개선시킬 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 발광구조물은 열적 전기적 전도성이 보장되는 도전성 접착층(44)에 의해 실장부의 표면에 그 측면 및 하면이 거의 밀착되도록 실장될 수 있으므로, 방열성능을 향상시킬 수 있다.
상술된 실시형태에서는, 패키지 기판을 전기적 절연성을 갖는 기판으로 특정하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 발명에 채용되는 패키지 기판은 금속기판 또는 전도성을 갖는 반도체 기판과 같은 전기적 전도성을 갖는 기판일 수도 있다. 도5에는 전도성 기판을 채용한 패키지구조가 예시되어 있다.
도5에 도시된 바와 같이, 질화물 반도체 발광다이오드 패키지(50)는, 상부에 내부 측벽이 경사진 캐비티(C)로 이루어진 실장부가 마련된 패키지 기판(51)과 상기 실장부에 삽입된 사다리꼴 뿔형인 발광구조물을 포함한다.
본 실시형태에 채용된 패키지 기판(51)은 금속 기판 또는 전기적 전도성을 갖는 반도체 기판(예: 전도도를 갖도록 불순물 도핑됨)일 수 있다. 상기 패키지 기판(51)은 비아홀구조 및 캐비티를 형성한 후에 전체 외부 표면에 절연층(IL)을 형성하는 공정을 통해 얻어질 수 있다. 이러한 절연층(IL)형성공정은 열산화공정과 같은 공지된 공정일 수 있다. 본 실시형태에서는 패키지 기판의 전체 표면에 절연층(IL)을 형성한 예를 도시하였으나, 제1 및 제2 배선부(52,53)가 형성된 부분에 한하여 절연층(IL)이 형성되면 충분한다.
상기 제1 배선부(52)는 캐비티(C) 외측의 패키지 기판(51) 상면영역에 마련된 제1 접속패드(52a)와 상기 패키지 기판(51) 하면에 마련된 제1 외부단자(52b)와 이를 연결하는 제1 도전성 비아홀(52c)로 구현될 수 있으며, 상기 제2 배선부(53)도 이와 유사하게, 캐비티(C) 저면에 마련된 제2 접속패드(53a)와, 상기 패키지 기판(21) 하면에 마련된 제2 외부단자(53b)와, 상기 제2 접속패드(53a)와 제2 외부단자(53b)를 연결하는 제2 도전성 비아홀(53c)로 구현될 수 있다.
상기 발광구조물은 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층(55a,55c)과 그 사이에 형성된 활성층(55b)을 포함한 질화물 적층체(55)와, 상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층(55a,55c)에 각각 접속된 제1 및 제2 전극(59a,59b)을 포함한다. 상기 제1 전극(59a)은 와이어에 의해 제1 접속패드(52a)와 연결되고, 상기 제2 전극(59b)은 실장과 함께 직접 제2 접속패드(52b)에 연결될 수 있다.
상기 질화물 적층체(55)의 경사진 측면에는, 도2에 도시된 실시형태와 유사 하게, 측면 절연층(57)이 형성되며, 상기 적층체(55)의 하면에는 고반사성 금속물질로 이루어진 저면 반사층(56)이 형성된다. 또한, 상기 측면 절연층(57) 상에 측면 반사층(58)을 추가로 형성할 수 있다. 이러한 측면 반사구조는 도4에서 설명된 바와 같이, 측면 반사층을 생략하고, 유전체 DBR 반사구조로 대체될 수 있다.
이러한 구조를 갖는 발광구조물은 열적 전기적 전도성이 보장되는 도전성 접착층(54)에 의해 실장부의 표면에 그 측면 및 하면이 거의 밀착되도록 실장될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 통상적으로 열싱크로서 유리한, 전도성 패키지 기판에도 유용하게 구현될 수 있다.
본 발명은 발광다이오드를 구성하는 질화물 적층체를 사다리꼴 뿔 형상으로 제조하고 패키지 기판의 실장부를 이에 대응하는 구조로 제조함으로써, 상기 발광구조물의 측면까지 상기 패키지 기판에 밀착되도록 질화물 적층체를 삽입시킬 수 있다. 이 경우에, 발광구조물의 하면뿐만 아니라 그 측면을 통해서 열전달이 원활히 이루어지므로, 발광다이오드 패키지의 방열성능을 획기적으로 개선시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 측면 반사층과 발광원의 간격을 단축시킴으로써 광효율의 개선효과도 기대할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것 이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 사다리꼴 뿔 형상인 발광구조물을 이에 대응하는 구조의 캐비티를 갖는 패키지 기판에 도전성 접착층을 이용하여 실장함으로써, 상기 발광구조물의 측면까지 상기 패키지 기판에 밀착된 패키지를 제공할 수 있다. 따라서, 발광구조물의 하면뿐만 아니라 그 측면을 통해서 원활한 열전달이 실현되므로, 발광다이오드 패키지의 방열성능을 획기적으로 개선시킬 수 있으며, 나아가 측면 반사층과 발광원의 간격을 단축시킴으로써 광효율의 개선효과도 기대할 수 있다.

Claims (20)

  1. 상면에 내부 측벽이 경사진 캐비티로 이루어진 실장부가 마련된 패키지 기판;
    제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층과 그 사이에 형성된 활성층을 포함하고 적층방향에 따라 경사진 측면을 갖는 사다리꼴 뿔구조의 질화물 적층체와, 상기 경사진 측면에 형성된 측면 절연층과, 상기 제1 및 제2 도전형 질화물 반도체층에 각각 접속된 제1 및 제2 전극을 구비하며, 상기 실장부에 삽입된 발광 구조물;
    상기 실장부에 상기 질화물 반도체 발광구조물이 부착되도록 상기 실장부와 상기 발광구조물 사이에 형성되어 도전성 접착층;
    상기 패키지 기판 상면 중 상기 실장부 외측영역에 형성되어 상기 제1 전극과 연결된 제1 접속패드와, 상기 제1 접속패드에 전기적으로 연결되도록 상기 패키지 하면에 형성된 제1 외부단자로 이루어진 제1 배선부; 및
    상기 실장부의 바닥면에 형성되어 상기 도전성 접착층에 의해 상기 제2 전극과 연결된 제2 접속패드와, 상기 제2 접속패드에 전기적으로 연결되어 상기 패키지 하면에 형성된 제2 외부단자로 이루어진 제2 배선부를 포함하는 발광다이오드 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 기판은 전기적 절연성을 갖는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 패키지 기판은 세라믹기판 또는 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 발광구조물은 적어도 상기 질화물 적층체의 하면에 형성되며 고반사성 금속물질로 이루어진 저면 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 고반사성 금속은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 및 그 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  6. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측면 절연층은 광투과성 물질로 이루어지며, 상기 질화물 적층체의 경사진 측면에 위치한 상기 측면 절연층 상에 형성된 측면 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측면 반사층은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 및 그 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 고반사성 금속물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  8. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측면 절연층은 서로 다른 굴절률을 갖는 2종의 유전체층이 교대로 적층된 유전체 DBR 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 기판은 전기적 전도성을 갖는 물질로 이루어지며, 적어도 상기 제1 배선구조와 상기 제2 배선구조와 접촉된 면에는 절연층이 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 패키지 기판은 금속기판 또는 전기적 전도성 갖는 반도체 기판인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 패키지 기판의 전체 표면에 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 발광구조물은 적어도 상기 질화물 적층체의 하면에 형성되며 고반사성 금속으로 이루어진 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 고반사성 금속물질은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 및 그 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  14. 제9항 또는 제12항에 있어서,
    상기 측면 절연층은 광투과성 물질로 이루어지며, 상기 질화물 적층체의 경사진 측면에 위치한 상기 측면 절연층 상에 형성된 측면 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 측면 반사층은, 알루미늄(Al), 은(Ag), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 및 그 합금으로 구성된 그룹으로부터 선택된 금속물질로 이루어 진 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  16. 제9항 또는 제12항에 있어서,
    상기 측면 절연층은 서로 다른 굴절률을 갖는 2종의 유전체층이 교대로 적층된 유전체 DBR 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 기판은 전기적 전도성을 갖는 물질로 이루어지며, 적어도 상기 제1 배선구조와 상기 제2 배선구조와 접촉된 면에는 전기적 절연체가 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 접착층은, Au-Sn, Sn, In, Au-Ag Ag-In, Ag-Ge, Ag-Cu 및 Pb-Sn로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 접착층은, 도전성 에폭시인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배선부는, 상기 제1 및 제2 접속패드와 상기 제1 및 제2 외부단자를 각각 연결하기 위해서 상기 패키지 기판을 수직방향으로 관통하여 형성된 제1 및 제2 도전성 비아홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
KR1020050130152A 2005-12-27 2005-12-27 질화물 발광다이오드 패키지 KR100665361B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050130152A KR100665361B1 (ko) 2005-12-27 2005-12-27 질화물 발광다이오드 패키지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050130152A KR100665361B1 (ko) 2005-12-27 2005-12-27 질화물 발광다이오드 패키지

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100665361B1 true KR100665361B1 (ko) 2007-01-09

Family

ID=37867081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050130152A KR100665361B1 (ko) 2005-12-27 2005-12-27 질화물 발광다이오드 패키지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100665361B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100907223B1 (ko) 2007-07-03 2009-07-10 한국광기술원 수직형 발광 다이오드 및 그의 제조방법
KR100989902B1 (ko) * 2008-03-26 2010-10-26 조현춘 반도체 패키지와 이의 제조방법
WO2011059173A2 (en) * 2009-11-13 2011-05-19 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode chip having distributed bragg reflector, method of fabricating the same, and light emitting diode package having distributed bragg reflector
KR20110121893A (ko) * 2010-05-03 2011-11-09 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법
CN102263176A (zh) * 2010-05-24 2011-11-30 Lg伊诺特有限公司 发光器件、发光器件封装以及发光装置***
KR101360732B1 (ko) 2007-06-27 2014-02-07 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 패키지
KR101555864B1 (ko) 2013-10-11 2015-09-30 광주과학기술원 열전도강화층을 포함하는 질화물계 발광 다이오드 및 이의 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR890013804A (ko) * 1988-02-15 1989-09-26 강진구 반도체 레이저 장치
JP2002026397A (ja) 2000-06-30 2002-01-25 Seiko Epson Corp 素子実装方法と光伝送装置
JP2004095959A (ja) 2002-09-02 2004-03-25 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体発光素子

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR890013804A (ko) * 1988-02-15 1989-09-26 강진구 반도체 레이저 장치
JP2002026397A (ja) 2000-06-30 2002-01-25 Seiko Epson Corp 素子実装方法と光伝送装置
JP2004095959A (ja) 2002-09-02 2004-03-25 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体発光素子

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101360732B1 (ko) 2007-06-27 2014-02-07 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 패키지
KR100907223B1 (ko) 2007-07-03 2009-07-10 한국광기술원 수직형 발광 다이오드 및 그의 제조방법
KR100989902B1 (ko) * 2008-03-26 2010-10-26 조현춘 반도체 패키지와 이의 제조방법
WO2011059173A2 (en) * 2009-11-13 2011-05-19 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode chip having distributed bragg reflector, method of fabricating the same, and light emitting diode package having distributed bragg reflector
WO2011059173A3 (en) * 2009-11-13 2011-09-29 Seoul Opto Device Co., Ltd. Light emitting diode chip having distributed bragg reflector, method of fabricating the same, and light emitting diode package having distributed bragg reflector
KR20110121893A (ko) * 2010-05-03 2011-11-09 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법
KR101642368B1 (ko) * 2010-05-03 2016-07-26 엘지이노텍 주식회사 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법
CN102263176A (zh) * 2010-05-24 2011-11-30 Lg伊诺特有限公司 发光器件、发光器件封装以及发光装置***
US8304800B2 (en) 2010-05-24 2012-11-06 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device, light emitting device package, and lighting device system
KR101555864B1 (ko) 2013-10-11 2015-09-30 광주과학기술원 열전도강화층을 포함하는 질화물계 발광 다이오드 및 이의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5340398B2 (ja) 半導体コンポーネント用の担体、半導体コンポーネントおよび担体の製造方法
KR101546929B1 (ko) 발광 다이오드 및 그것을 갖는 발광 다이오드 모듈
KR100665361B1 (ko) 질화물 발광다이오드 패키지
CN108598251B (zh) 半导体发光元件
KR101072212B1 (ko) 발광 소자 및 그 제조방법
JP5630384B2 (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法
KR101403639B1 (ko) 반도체 발광소자
TWI415308B (zh) 用於增加發光效率及散熱效果之晶圓級發光二極體封裝結構及其製作方法
JP6381327B2 (ja) Ｌｅｄ発光装置およびその製造方法
JP7112596B2 (ja) 半導体発光デバイス
US20150245481A1 (en) Electric Component Assembly
CN105322082B (zh) 发光二极管芯片及发光装置
KR101403630B1 (ko) 반도체 발광소자
JP6642552B2 (ja) 発光装置
KR101489375B1 (ko) 반도체 발광소자
KR101478761B1 (ko) 반도체 발광소자
JP4622426B2 (ja) 半導体発光素子
CN113328017B (zh) 一种通孔式垂直结构led芯片及其制作方法
KR101403636B1 (ko) 반도체 발광소자
KR101533068B1 (ko) 인쇄 회로 기판 및 이를 구비하는 전자 소자 조립체
KR101428774B1 (ko) 반도체 발광소자 및 이를 제조하는 방법
CN217239490U (zh) 一种垂直结构led芯片
KR20070034251A (ko) 발광소자 패키지
JP6398541B2 (ja) リードフレーム及び発光装置
CN114628561A (zh) 一种垂直结构led芯片及其制作方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121130

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131129

Year of fee payment: 8