KR101891620B1 - 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛 - Google Patents
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Abstract
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 제1금속층 및 제2금속층을 갖는 제1지지부재; 상기 제1지지부재의 제1금속층 및 제2금속층과 전기적으로 연결되며, 상기 제1지지부재의 상면의 제1영역 위에 배치된 제2지지부재; 상기 제2지지부재 상에 배치된 발광 칩; 상기 제2지지부재의 너비보다 더 넓은 구멍을 갖고, 상기 제2지지부재의 둘레에 배치된 제1측벽부 및 상기 제1측벽부 위에 배치된 제2측벽부를 포함하는 측벽부재; 및 상기 측벽 부재의 제1측벽부와 제2측벽부 사이에 결합된 외측부, 및 상기 외측부에 연결되고 상기 발광 칩 위에 상기 발광 칩으로부터 이격되게 배치된 내측부를 포함하는 세라믹층을 포함한다.
Description
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 라이트 유닛에 관한 것이다.
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Device)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 새로운 구조의 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 지지부재 상에 발광 칩을 배치하고, 상기 발광 칩의 둘레에 상기 지지부재와 결합된 세라믹 계열의 측벽부재를 배치하며, 상기 측벽부재 상에 결합되고 발광 칩을 커버하는 형광체가 첨가된 세라믹층을 포함하는 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 세라믹 계열의 측벽부재와 형광체가 첨가된 세라믹층을 갖는 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 제1금속층 및 제2금속층을 갖는 제1지지부재; 상기 제1지지부재의 제1금속층 및 제2금속층과 전기적으로 연결되며, 상기 제1지지부재의 상면의 제1영역 위에 배치된 제2지지부재; 상기 제2지지부재 상에 배치된 발광 칩; 상기 제2지지부재의 너비보다 더 넓은 구멍을 갖고, 상기 제2지지부재의 둘레에 배치된 제1측벽부 및 상기 제1측벽부 위에 배치된 제2측벽부를 포함하는 측벽부재; 및 상기 측벽 부재의 제1측벽부와 제2측벽부 사이에 결합된 외측부, 및 상기 외측부에 연결되고 상기 발광 칩 위에 상기 발광 칩으로부터 이격되게 배치된 내측부를 포함하는 세라믹층을 포함한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 제1금속층 및 제2금속층을 갖는 제1지지부재; 상기 제1지지부재 위에 배치되며, 상기 제1금속층 및 제2금속층과 전기적으로 연결된 발광 칩; 내측에 구멍을 갖고, 상기 제1지지부재의 상면 둘레에 배치된 제1측벽부 및 상기 제1측벽부 위에 배치된 제2측벽부를 포함하는 측벽 부재; 및 상기 측벽 부재의 제1측벽부와 제2측벽부 사이에 결합된 외측부, 및 상기 외측부에 연결되고 상기 발광 칩으로부터 이격된 내측부를 포함하는 세라믹층을 포함한다.
실시 예는 새로운 구조의 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 세라믹 계열의 측벽부재와 형광체가 첨가된 세라믹층을 일체로 제공할 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 측벽부재와 형광체가 첨가된 세라믹층의 결합이 용이한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 측벽부재와 형광체가 첨가된 세라믹층의 교체가 가능한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛의 신뢰성이 개선될 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 발광 소자 패키지의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 5는 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 6은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 7은 제5실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 8은 실시 예에 있어서, 측벽부의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 제6실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 10은 실시 예에 있어서, 제2기판의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 제7실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 12 및 도 13은 도 1의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 15는 실시 예에 따른 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 1의 발광 소자 패키지를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 17은 도 1의 발광 소자 패키지를 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 18은 도 1의 발광 소자 패키지를 갖는 조명 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 발광 소자 패키지의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 5는 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 6은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 7은 제5실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 8은 실시 예에 있어서, 측벽부의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 제6실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 10은 실시 예에 있어서, 제2기판의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 제7실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 12 및 도 13은 도 1의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 14는 실시 예에 따른 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 15는 실시 예에 따른 발광 칩의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 16은 도 1의 발광 소자 패키지를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 17은 도 1의 발광 소자 패키지를 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 18은 도 1의 발광 소자 패키지를 갖는 조명 장치를 나타낸 도면이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예들의 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 설명한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 소자 패키지는 제1지지부재(12); 제1지지부재(12) 위에 제2지지부재(17); 상기 제2지지부재(17) 상에 발광 칩(18); 상기 제1지지부재(12) 상에 배치되며 상기 발광 칩(18)의 둘레에 배치된 측벽부재(14); 및 상기 측벽부재(14)에 결합되며 상기 발광 칩(18) 상에 배치된 형광체가 첨가된 세라믹층(15)을 포함한다.
상기 제1지지부재(12)는 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB), 실리콘(silicon) 또는 실리콘 카바이드(silicon carbide: SiC)와 같은 실리콘 계열, 질화 알루미늄(aluminum nitride; AlN)과 같은 세라믹 계열, 폴리프탈아마이드(polyphthalamide: PPA)와 같은 수지 계열, 고분자액정(Liquid Crystal Polymer), 바닥에 금속층을 갖는 PCB(MCPCB: Metal core PCB) 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이러한 재질로 한정하지는 않는다.
상기 제1지지부재(12)는 제1금속층(12-1), 제2금속층(12-2), 제1연결 부재(12-3), 제2연결 부재(12-4), 제1리드부(12-5) 및 제2리드부(12-6)를 포함한다. 상기 제1금속층(12-1) 및 제2금속층(12-2)은 상기 제1지지부재(12)의 상부에 서로 이격되게 배치된다. 상기 제1리드부(12-5) 및 제2리드부(12-6)는 상기 제1지지부재(12)의 하부에 서로 이격되게 배치된다. 상기 제1연결 부재(12-3)는 상기 제1지지부재(12)의 내부 또는 제1측면에 배치될 수 있으며, 상기 제1금속층(12-1)과 상기 제1리드부(12-5)를 서로 연결해 준다. 상기 제2연결 부재(12-4)는 상기 제1지지부재(12)의 내부 또는 제2측면에 배치될 수 있으며, 상기 제2금속층(12-2) 및 상기 제2리드부(12-6)를 서로 연결해 준다.
상기 제1금속층(12-1), 제2금속층(12-2), 제1리드부(12-5) 및 제2리드부(12-6)는 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선태적 합금으로 형성될 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다.
상기 제1연결 부재(12-3) 및 상기 제2연결 부재(12-4)는 비아, 비아 홀, 쓰루 홀 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제2지지부재(17)는 상기 제1지지부재(12)의 상면 영역 중 제1영역 위에 배치되며, 상기 측벽 부재(14)는 제2영역 위에 배치된다. 상기 제2영역은 상기 제1영역의 둘레일 수 있다.
상기 제2지지부재(17)는 수지 계열의 인쇄회로기판(PCB), 실리콘(silicon) 또는 실리콘 카바이드(silicon carbide: SiC)과 같은 실리콘 계열, AlN(aluminum nitride; AlN)과 같은 세라믹 계열, 폴리프탈아마이드(polyphthalamide: PPA)과 같은 수지 계열, 고분자액정(Liquid Crystal Polymer) 중에서 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이러한 재질로 한정하지는 않는다. 상기 제2지지부재(17)은 세라믹 계열의 기판을 포함할 수 있으며, 이러한 세라믹 계열의 기판은 방열 효율이 수지 재질의 기판보다 더 높은 특징이 있다.
상기 제2지지부재(17)는 제3금속층(17-1), 제4금속층(17-2), 제3연결 부재(17-3), 제4연결 부재(17-4), 제3리드부(17-5) 및 제4리드부(17-6)를 포함한다. 상기 제3금속층(17-1) 및 제4금속층(17-2)은 상기 제2지지부재(17)의 상부에 서로 이격되게 배치된다. 상기 제3리드부(17-5) 및 제4리드부(17-6)는 상기 제2지지부재(17)의 하부에 서로 이격되게 배치된다. 상기 제3연결 부재(17-3)는 상기 제2지지부재(17)의 내부 또는 제1측면에 배치될 수 있으며, 상기 제3금속층(17-1)과 상기 제3리드부(17-5)를 서로 연결해 준다. 상기 제4연결 부재(17-4)는 상기 제2지지부재(17)의 내부 또는 제2측면에 배치될 수 있으며, 상기 제4금속층(17-2) 및 상기 제4리드부(17-6)를 서로 연결해 준다.
상기 제3리드부(17-5)는 상기 제1금속층(12-1) 위에 배치되어 상기 제1금속층(12-1)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 상기 제4리드부(17-6)는 상기 제2금속층(12-2) 위에 배치되어 상기 제2금속층(12-2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제3리드부(17-5)는 상기 제1금속층(12-1) 상에 배치되며, 상기 제4리드부(17-6)는 상기 제2금속층(12-2) 상에 배치된다.
상기 제3금속층(17-1), 제4금속층(17-2), 제3리드부(17-5) 및 제4리드부(17-6)는 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나 또는 이들의 선태적 합금으로 형성될 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다.
상기 제3연결 부재(17-3) 및 상기 제4연결 부재(17-4)는 비아, 비아 홀, 쓰루 홀 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제2지지부재(17)는 상기 제1지지부재(12)의 너비보다 더 넓은 너비로 형성될 수 있으며, 상기 제1지지부재(12)의 높이보다 더 낮은 높이로 형성될 수 있다. 상기 제2지지부재(17)와 상기 제1지지부재(12)의 열 전도율은 서로 다를 수 있으며, 예컨대 제2지지부재(17)의 열 전도율이 상기 제1지지부재(12)의 열 전도율보다는 높을 수 있다. 예컨대, 상기 제2지지부재(17)는 세라믹 계열의 재질로 형성될 수 있으며, 상기 제1지지부재(12)는 수지 계열의 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 칩(18)은 상기 제2지지부재(17)의 제3금속층(17-1) 상에 배치되고, 상기 제3금속층(17-1)과 상기 제4금속층(17-2)과 전기적으로 연결된다. 상기 발광 칩(18)은 상기 제3금속층(17-1) 상에 본딩되고, 제4금속층(17-2)과 와이어(19)로 연결될 수 있다. 다른 예로서, 상기 발광 칩(18)은 상기 제3금속층(17-1)과 상기 제4금속층(17-2)에 와이어(19)로 연결되거나, 플립 방식으로 본딩될 수 있다.
상기 발광 칩(18)은 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 UV(Ultraviolet) LED칩, 적색 LED 칩, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩과 같은 유색 LED 칩을 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 발광 칩(18)은 상기 제2지지부재(17)의 상면에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 칩(18)으로부터 발생된 열은 상기 제2지지부재(17)를 통해 전도될 수 있다.
상기 측벽부재(14)는 상기 제1지지부재(12)의 상면에 배치되며, 위에서 볼 때 원통형, 타원통 또는 다각통형 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 측벽부재(14)는 연속적으로 연결된 링 형상, 루프 형상, 프레임(Frame) 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 측벽부재(14)는 상기 제2지지부재(17)의 측면으로부터 이격되고, 상기 제1지지부재(12)의 상면의 둘레를 따라 형성된다. 상기 측벽 부재(14)는 상기 발광 칩(18)의 둘레를 커버하여 상기 발광 칩(18)으로부터 방출된 광을 반사시켜 주게 된다. 상기 측벽부재(14)는 반사 벽일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1지지부재(12)와 상기 측벽부재(14) 사이는 접착 부재(13)가 배치되며, 상기 접착 부재(13)는 점착제 또는 접착제를 포함하며, 상기 제1지지부재(12)와 상기 측벽부재(14) 사이를 접착시켜 줄 수 있다.
상기 측벽부재(14)는 세라믹 계열을 재질로 형성될 수 있다. 상기 측벽 부재(14)는 예컨대, 제1금속 산화물 내에 반사재인 제2금속 산화물을 포함한다. 상기 제2금속 산화물은 상기 제1금속 산화물의 굴절률과 다른 굴절률 예컨대, 상기 제1금속 산화물 보다 높은 굴절률을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 상기 제1금속 산화물은 굴절률이 2 미만인 물질로서 예컨대, Al2O3를 포함할 수 있으며, 상기 제2금속 산화물은 굴절률이 2이상인 물질 예컨대, TiO2를 포함할 수 있다. 상기 제2금속 산화물은 다른 물질로서, SnO2, ZnO, Ta2O5 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제2금속 산화물은 상기 제1금속 산화물의 굴절률보다 0.3 이상 더 높은 굴절률을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
상기 제2금속 산화물은 상기 제1금속 산화물 내에 30% 이상으로 첨가될 수 있으며, 반사율을 위해 50~95% 정도 첨가될 수 있다. 상기 측벽부재(14)의 반사율은 제1금속 산화물 내에 첨가된 제2금속 산화물의 첨가 량에 따라 달라질 수 있다.
상기 측벽부재(14)는 상기 발광 칩(18)의 측면으로부터 이격된다. 상기 측벽부재(14)는 제1측벽부(14-1) 및 상기 제1측벽부(14-1) 상에 제2측벽부(14-2)를 포함하며, 상기 제1측벽부(14-1)와 제2측벽부(14-2)는 동일한 세라믹 물질이거나 다른 세라믹 물질일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1측벽부(14-1)의 너비는 상기 제2측벽부(14-2)의 너비와 동일한 너비로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 제1측벽부(14-1)의 너비는 상기 제2측벽부(14-2)의 너비보다 더 넓게 형성될 수 있다. 상기 제1측벽부(14-1)와 상기 제2측벽부(14-2)의 내 측면은 동일한 평면을 갖거나, 단차진 구조로 형성될 수 있다.
상기 제1측벽부(14-1)와 상기 제2측벽부(14-2)는 다수의 세라믹 층의 적층 구조로 형성될 수 있다.
상기 제1측벽부(14-1)의 높이(T1)는 상기 제2측벽부(14-2)의 높이보다 더 두껍게 형성될 수 있으며, 그 상면은 상기 발광 칩(18)의 상면 높이보다 더 높게 배치될 수 있다. 상기 높이(T1)는 250㎛ 이상 예컨대, 250㎛~1000㎛ 정도로 형성될 수 있다.
상기 세라믹층(15)은 투광성 층으로서, 상기 발광 칩(18) 상에 배치된다. 상기 세라믹층(15)의 외측부는 상기 제1측벽부(14-1)와 상기 제2측벽부(14-2) 사이에 배치되며, 내측부는 상기 제2지지부재(17) 상에 배치될 수 있다.
상기 세라믹층(15)의 외측부는 상기 제1측벽부(14-1)와 상기 제2측벽부(14-2) 사이에 접촉될 수 있다. 상기 세라믹층(15)의 내측부는 상기 세라믹층(15)의 외측부와 수평하게 연장된다. 상기 세라믹층(15)은 수평한 층으로 형성될 수 있으며, 상기 제1지지부재(12) 및 상기 제2지지부재(17) 중 적어도 하나의 상면 또는 하면과 평행하게 배치될 수 있다.
상기 세라믹층(15)은 상기 제1지지부재(12)로부터 상기 제1측벽부(14-1)의 높이(T1)와 동일한 간격으로 이격된다. 상기 세라믹층(15)의 너비는 상기 측벽 부재(14)의 길이 즉, 외 측면 사이의 간격과 동일한 너비로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 세라믹층(15)은 상기 측벽부재(14)의 제1구멍(14A) 및 제2구멍(14B) 사이에 배치된다. 상기 세라믹층(15)은 상기 발광 칩(18)의 상면으로부터 이격되어, 상기 발광 칩(18)으로부터 방출된 일부 광을 변환하여 다른 파장의 광을 방출하게 된다.
상기 세라믹층(15)은 세라믹 계열의 재질로서, 금속 산화물 예컨대 Al2O3 이거나, 유리 재질을 포함한다. 상기 세라믹층(15)에 첨가된 형광체는 적색 형광체, 녹색 형광체, 청색 형광체, 황색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 형광체는 예컨대, YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 세라믹층(15)은 상기 제1측벽부(14-1)와 상기 제2측벽부(14-2)의 소성 과정에 의해 일체로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 측벽부재(14)의 제1측벽부(14-1) 내에는 제1구멍(14A)이 형성되며, 상기 제2측벽부(14-2) 내에는 제2구멍(14B)이 형성된다. 상기 제1구멍(14A)은 비어 있는 영역이거나, 다른 투광성 물질로 형성될 수 있다. 상기 제2구멍(14B)은 비어 있는 영역일 수 있으며, 상기 세라믹층(15) 상에 오목한 홈 또는 캐비티 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1구멍(14A) 및 제2구멍(14B)은 원형, 타원형, 또는 다각형 형상을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2구멍(14B)의 너비는 상기 제1구멍(14A)의 너비와 동일하거나, 상기 제1구멍(14A)의 너비보다 더 크게 형성될 수 있다. 상기 제1구멍(14A) 및 상기 제2구멍(14B)의 너비는 상기 측벽부재(14)의 내측면 사이의 간격이 될 수 있다. 상기 측벽부재(14)의 외 측면과 상기 제1지지부재(12)의 측면은 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 다른 예이다.
도 2를 참조하면, 발광 소자 패키지는 형광체가 첨가된 세라믹층(15) 상에 투광성 수지층(16)이 배치되며, 상기 투광성 수지층(16)은 실리콘 또는 에폭시 재질을 포함한다. 상기 투광성 수지층(16)은 상기 측벽부재(14)의 제2구멍(14B)에 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 투광성 수지층(16)의 높이는 상기 측벽부재(14)의 제2측벽부(14-2)의 높이와 동일한 높이이거나 다른 높이로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 세라믹층(15)의 하면에는 저 반사 코팅층(15-1)이 형성되며, 상기 저 반사 코팅층(15-1)은 AR 코팅(Anti reflect coating)으로 형성될 수 있다. 이러한 저 반사 코팅층(15-1)은 세라믹층(15)에 의한 반사 손실을 줄여주게 된다.
도 3은 도 1의 발광 소자 패키지의 또 다른 예이다.
도 3을 참조하면, 발광 소자 패키지는 형광체가 첨가된 세라믹층(15) 위에 렌즈(16A)를 포함한다. 상기 렌즈(16A)는 상기 세라믹층(15) 위에 볼록한 렌즈 형상으로 형성될 수 있으며, 다른 예로서 오목 렌즈, 평면 렌즈, 원통형 렌즈, 프리즘(prism) 렌즈, 프레스넬(Fresnel) 렌즈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 상기 세라믹층(15)과 상기 렌즈 사이에 투광성의 수지층의 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 렌즈(16A)의 하면 너비는 상기 세라믹층(15)의 너비보다 더 좁은 너비로 형성될 수 있으며, 상기 렌즈(16A)의 고점은 상기 측벽부재(14)의 상면보다 더 높게 형성될 수 있다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 발광 소자 패키지(21)는 상부에 오목부(22A)를 갖는 제1지지부재(22), 상기 제1지지부재(22)의 오목부(22A)에 배치된 제2지지부재(27), 상기 제2지지부재(27) 상에 발광 칩(28), 상기 발광 칩(28)의 둘레에 배치되며 상기 제1지지부재(22)의 상면 둘레에 배치된 측벽부재(24), 상기 발광 칩(28) 상에 형광체가 첨가된 세라믹층(25)을 포함한다.
상기 제1지지부재(22)의 상부에는 상부가 개방되며 상면보다 낮은 깊이로 오목한 오목부(22A)가 배치되며, 상기 오목부(22A)에는 상기 제2지지부재(27)가 배치된다. 상기 오목부(22A)의 깊이는 상기 제2지지부재(7)의 높이 정도이거나, 상기 제2지지부재(7)의 높이보다 더 깊은 깊이로 형성될 수 있다.
상기 제2지지부재(27)는 상기 오목부(22A) 상에 점착제 또는 접착제로 부착될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1지지부재(22)의 상면에는 제1금속층(22-1) 및 제2금속층(22-4)이 배치되며, 상기 제1금속층(22-1) 및 상기 제2금속층(22-4) 사이의 간격은 상기 오목부(22A)의 너비보다 더 이격될 수 있다. 상기 제1금속층(22-1)은 상기 오목부(22A)의 바닥보다 높게 배치되며 제1연결 부재(22-2)에 연결되고, 상기 제1연결 부재(22-2)는 제1리드부(22-3)에 연결된다. 상기 제1연결 부재(22-2)는 상기 제1지지부재(22)의 제1측면 상에 형성되며 상기 제1리드부(22-3)는 상기 제1지지부재(22)의 하면에 배치된다.
상기 제2금속층(22-4)은 상기 오목부(22A)의 바닥보다 높게 배치되며 제2연결 부재(22-5)에 연결되고, 상기 제2연결 부재(22-5)는 제2리드부(22-6)에 연결된다. 상기 제2연결 부재(22-5)는 상기 제1지지부재(22)의 제2측면 상에 형성되며, 상기 제2리드부(22-6)는 상기 제1지지부재(22)의 하면에 배치된다.
상기 발광 칩(28)은 상기 제2지지부재(27) 상에 배치되며, 제1금속층(22-1)과 제2금속층(22-4)에 와이어로 연결된다.
상기 제2지지부재(27)는 상기 제1지지부재(22)의 오목부(22A)에 수납됨으로써, 측벽부재(24)의 높이를 줄여줄 수 있다.
상기 측벽부재(24)의 제1측벽부(24-1) 및 제2측벽부(24-2)의 높이는 서로 동일하거나 다를 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1지지부재(22)와 상기 측벽부재(24) 사이는 점착제 또는 접착제가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 측벽부재(24)의 제1구멍(24A)은 세라믹층(25)의 아래에 배치되며 비어있거나, 다른 투광성 물질로 채워될 수 있으며, 상기 세라믹층(25) 위에 배치된 제2구멍(24B)은 비어있거나 다른 투광성 물질로 채워질 수 있다.
도 5는 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 발광 소자 패키지(31)는 오목부(32A)를 갖는 제1지지부재(32), 상기 제1지지부재(32)의 오목부(32A)에 배치된 제2지지부재(37), 상기 제2지지부재(37) 상에 발광 칩(38), 상기 발광 칩(38)의 둘레에 배치되며 상기 제1지지부재(32)의 상면 둘레에 배치된 측벽부재(34), 상기 발광 칩(38) 상에 형광체가 첨가된 세라믹층(35)을 포함한다.
상기 제1지지부재(32)의 오목부(32A)의 높이(T2)는 상기 제2지지부재(37)의 높이와 동일한 높이로 형성되거나, 더 낮은 높이로 형성될 수 있다. 상기 오목부(32A)의 높이(T2)는 측벽부재(34)의 제1측벽부(34-1)의 높이(T3)를 도 1의 구조보다 낮게 하여, 발광 소자 패키지(31)의 높이를 줄여줄 수 있다.
상기 제1지지부재(32)의 오목부(32A)는 상기 측벽부재(34)의 내부 제1구멍(34A)의 너비와 동일한 너비로 형성될 수 있으며, 상기 제2지지부재(37)의 너비보다는 더 넓은 너비로 형성될 수 있다.
상기 제1지지부재(32)는 오목부(32A) 내에 제1금속층(32-1) 및 제2금속층(32-2)이 배치되며, 상기 제1금속층(32-1)과 상기 제2금속층(32-2)은 제1지지부재(32)의 상면보다 낮은 위치에 배치될 수 있다. 상기 제1지지부재(32) 내에 제1연결 부재(32-3) 및 제2연결 부재(32-4)가 배치되며, 상기 제1연결 부재(32-3) 및 상기 제2연결 부재(32-4)의 높이는 상기 제1지지부재(32)의 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 상기 제1지지부재(32)의 하면에 제1리드부(32-5) 및 제2리드부(32-6)가 배치된다.
상기 제2지지부재(37)는 제3금속층(37-1), 제4금속층(37-2), 제3연결 부재(37-3), 제4연결 부재(37-4), 제3리드부(37-5) 및 제4리드부(37-6)를 포함한다.
상기 제1지지부재(32)와 상기 측벽부재(34)는 접착 부재로 서로 부착될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 측벽부재(34)의 제1측벽부(34-1)와 상기 제2측벽부(34-2)의 높이는 동일하거나 다를 수 있다.
상기 발광칩(38)은 제2지지부재(37) 상의 제4금속층(37-2)과 와이어(39)로 연결될 수 있다.
도 6은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 6을 참조하면, 발광 소자 패키지(41)는 제1지지부재(42) 상에 발광 칩(48), 상기 발광 칩(48)의 둘레에 측벽부재(44), 및 상기 측벽부재(44)에 결합되며 발광 칩(48) 상에 세라믹층(45)을 포함한다.
상기 제1지지부재(42)는 실리콘 계열의 몸체 또는 전도성 기판을 포함한다. 상기 제1지지부재(42)의 표면에 절연층(42-1)이 형성되며, 상기 절연층(42-1) 상에 제1금속층(42-2) 및 제2금속층(42-3)이 배치된다. 상기 발광 칩(48)은 제1금속층(42-2) 상에 배치되며, 제1금속층(42-2)과 제2금속층(42-3)에 전기적으로 연결된다. 예컨대 상기 발광 칩(48)은 제1금속층(42-2) 상에 본딩되고, 제2금속층(42-3)에 와이어(49)로 연결될 수 있다.
상기 제1금속층(42-2)은 상기 제1지지부재(42)의 상면, 제1측면 및 하면 일부에 배치되며, 상기 제2금속층(42-3)은 상기 제1지지부재(42)의 상면, 제2측면 및 하면 일부에 배치될 수 있다.
상기 제1지지부재(42)의 측면은 경사진 측면으로 형성되거나, 수직한 면으로 형성될 수 있다. 상기 제1지지부재(42)에는 제너 다이오드와 같은 p-n 접합 영역이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
측벽부재(44)는 상기 제1지지부재(42)의 금속층(42-2,42-3) 상에 배치되며, 제1측벽부(44-1) 및 제2측벽부(44-2)를 포함한다. 상기 제1측벽부(44-1)와 제2측벽부(44-2) 사이에는 세라믹층(45)이 형성되며, 상기 세라믹층(45)은 제1측벽부(44-1) 및 제2측벽부(44-2) 상에 형성된다.
상기 발광 칩(48) 상에 배치된 제1구멍(44A)과 제2구멍(44B) 중 적어도 하나는 비어 있거나, 투광성 물질이 배치될 수 있다.
도 7은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 7을 참조하면, 발광 소자 패키지(51)는 제1지지부재(52), 발광 칩(58), 제1지지부재(52) 상에 측벽부재(54) 및 세라믹층(55)을 포함한다.
상기 제1지지부재(52)는 상부가 개방된 오목부(52A)를 포함하며, 상기 오목부(52A)의 측면은 경사진 면이거나 수직한 면으로 형성될 수 있다. 상기 오목부(52A)의 바닥에는 제1리드부(52-1) 및 제2리드부(52-2)를 포함하며, 상기 제1리드부(52-1)와 상기 제2리드부(52-2)는 제1지지부재(52)의 측면과 동일 평면 상에 배치되거나, 제1지지부재(52)의 측면으로부터 돌출될 수 있다.
상기 제1리드부(52-1) 상에는 발광 칩(58)이 배치되며, 상기 발광 칩(58)은 제2리드부(52-2)와 와이어(59)로 연결될 수 있다. 상기 발광 칩(58)은 제1리드부(52-1)와 제2리드부(52-2)에 와이어(59)로 연결되거나, 플립 방식으로 연결될 수 있다.
상기 측벽부재(54)는 제1측벽부(54-1) 및 제2측벽부(54-2)를 포함하며, 세라믹층(55)은 상기 제1측벽부(54-1) 및 상기 제2측벽부(54-2) 사이와 상기 오목부(52A) 위에 배치될 수 있다.
상기 제1측벽부(54-1) 사이의 제1구멍(54A)은 상기 오목부(52A)와 연결될 수 있다. 상기 세라믹층(55)의 상부 영역인 제2구멍(54B)은 투광성 수지층 및/또는 렌즈가 배치될 수 있으며 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 8은 실시 예에 있어서, 측벽부재의 다른 예를 나타낸 도면이다. 상기 측벽 부재의 아래의 구성 요소들은 상기의 실시 예들을 참조하기로 한다.
도 8을 참조하면, 측벽부재(64)는 제1측벽부(64-1)와 제2측벽부(64-2) 사이에 돌기(64-3)를 배치하며, 상기 돌기(64-3)는 상기 제1측벽부(64-1)로부터 돌출된다. 상기 돌기(64-3)는 상기 제1측벽부(64-1)와 제2측벽부(64-2) 사이에 배치되며, 상기 세라믹층(65)의 높이와 동일한 높이로 형성될 수 있다.
상기 세라믹층(65)은 구멍(65-1)을 포함하며 상기 구멍(65-1)은 상기 돌기(64-3)에 삽입된다. 이에 따라 상기 세라믹층(65)은 상기 제1측벽부(64-1)와 제2측벽부(64-2) 사이에 결합된다. 이러한 측벽부재(64) 및 세라믹층(65)의 구성은 상기의 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 측벽부재(64)는 상기 세라믹층(65)의 아래에 제1구멍(64A) 및 위에 제2구멍(64B)을 포함한다.
도 9는 제5실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 9를 참조하면, 발광 소자 패키지(71)는 제1지지부재(72), 상기 제1지지부재(72) 상에 발광 칩(78), 상기 발광 칩(78)의 둘레에 배치된 측벽부재(74), 상기 측벽부재(74)에 결합되며 상기 발광 칩(78) 상에 배치된 세라믹체층(75)을 포함한다.
상기 제1지지부재(72)는 제1금속층(72-1), 제2금속층(72-2), 제1연결 부재(72-3), 제2연결 부재(72-4), 제1리드부(72-5) 및 제2리드부(72-6)를 포함한다. 상기 제1금속층(72-1) 상에 발광 칩(78)이 탑재된다.
상기 제1지지부재(72) 상에는 결합 홈(72-7)이 배치되며, 상기 결합 홈(72-7)은 트렌치 구조로 형성될 수 있다.
상기 제1지지부재(72)의 너비는 상기 측벽부재(74)의 너비와 동일하거나 더 넓을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
측벽부재(74)는 제1측벽부(74-1) 및 제2측벽부(74-2)를 포함하며, 상기 제1측벽부(74-1)의 하부에는 돌기(74-3)가 돌출되며, 상기 돌기(74-3)는 상기 제1지지부재(72)의 결합 홈(72-7)에 결합될 수 있다.
상기 제1지지부재(74)의 제1측벽부(74-1)와 제2측벽부(74-2) 사이에 세라믹층(75)이 형성되며, 상기 세라믹층(75)은 상기 발광 칩(78) 위에 배치된다.
상기 세라믹층(75)은 상기 측벽부재(74)의 외 측면에 노출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 세라믹층(5)의 아래에 배치된 상기 측벽부재(74)의 제1구멍(74A)은 비어있거나 투광성 물질로 형성될 수 있다. 상기 세라믹층(5)의 위에 배치된 상기 측벽부재(74)의 제2구멍(74B)은 비어있거나, 투광성 수지층 및/또는 렌즈가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 10은 실시 예에 있어서, 제1지지부재의 다른 예이다.
도 10을 참조하면 제1지지부재(82)는 제1금속층(82-1) 상에 복수의 발광 칩(88)이 배치될 수 있으며, 상기 복수의 발광 칩(88)은 상기 제2금속층(82-2)과 와이어(89)로 연결될 수 있다. 상기 복수의 발광 칩(88)은 병렬로 연결되거나, 직렬로 연결될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1지지부재(82)는 도 1의 제2지지부재와 동일한 구조로 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 11은 제6실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 발광 소자 패키지(91)는 제1지지부재(92), 서로 이격된 복수의 제2지지부재(97,97A), 상기 복수의 제2지지부재(97,97A) 상에 발광 칩(98), 상기 제1지지부재(92)의 상면 둘레 및 상기 복수의 제2지지부재(97,97A) 사이에 측벽부재(94), 상기 측벽부재(94)에 결합되며 상기 발광 칩(98) 상에 배치된 세라믹층(95)을 포함한다.
상기 제2지지부재(97,97A)는 상기 제1지지부재(92)의 상면의 서로 다른 영역에 배치되며, 상기 측벽부재(94)는 상기 제2지지부재(97,97A) 각각의 둘레에 배치된다.
상기 발광 칩(98)은 상기 각 지지부재(97,97A) 상에 탑재되어 와이어(99)로 연결된다.
상기 제2 지지부재(97,97A) 상에 배치된 발광 칩(98)의 둘레에는 상기 측벽부재(94)가 배치된다. 상기 제2지지부재(97,97A) 사이에는 상기 측벽부재(94)가 배치되며, 상기 측벽 부재(94)는 서로 다른 영역의 발광 칩(98)으로부터 발생된 광간의 간섭을 차단할 수 있다. 상기 제2지지부재(97,97A) 사이의 측벽부재(94)는 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 측벽부재(94)의 제1측벽부(94-1)와 제2측벽부(94-2) 사이에 세라믹층(95)이 배치되며, 상기 세라믹층(95)에는 형광체가 첨가된다. 상기 세라믹층(95)은 상기 복수의 제2지지부재(97) 상에 배치되며, 동일한 종류의 형광체가 배치될 수 있다.
상기 세라믹층(95)의 아래에 배치된 제1구멍(94A)은 비어있거나 다른 투광성 물질로 형성될 수 있다. 상기 세라믹층(95)의 위에 배치된 제2구멍(94B)은 비어 있거나, 투광성 수지층이나 렌즈가 배치될 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(91)는 발광 칩(8)의 광 출사 영역은 제1발광부(91A)와 제2발광부(91B)로 구분될 수 있으며, 상기 제1 및 제2발광부(91A,91B) 사이에는 측벽부재(94)가 배치된다.
도 12 및 도 13은 도 1의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 제1지지부재(12)의 상면 영역 중에서 단위(T1) 영역 내에 복수의 제2지지부재(17)를 각각 배치하게 된다.
상기 복수의 제2지지부재(17)는 서로 이격되며, 그 상면에 발광 칩(18)이 각각 배치된다. 상기 제2지지부재(17)는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic) 또는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 기판, 실리콘 재질 또는 수지 재질의 기판으로 형성될 수 있다.
상기 측벽부재(14)는 상기 제2지지부재(17)의 둘레에 각각 배치된다.
여기서, 상기 측벽부재(14)에는 형광체가 참가된 투광성 세라믹층(15)이 배치된다.
상기 측벽부재(14) 및 세라믹층(15)의 제조 과정을 보면, 세라믹 재질을 이용하여 제1측벽부(14-1)를 소정 온도에서 소성한 후, 상기 제1측벽부(14-1) 위에 소정 온도에서 세라믹층(15)을 소성하게 된다. 상기 세라믹층(15) 위에 제2측벽부(14-2)를 소정 온도에서 소성하게 된다. 상기 측벽부재(14) 및 세라믹층(15)은 고온소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)으로 제조된 기판으로 형성될 수 있다. 상기 측벽부재(14) 및 세라믹층(15)은 금속 산화물 예컨대, Al2O3로 형성될 수 있다. 상기 측벽부재(14)내에는 반사 물질 또는 고굴절률 물질로서 예컨대, TIO2가 첨가될 수 있다. 상기 세라믹층(15) 내에는 적어도 한 종류의 형광체가 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 제1측벽부(14-1)는 원형 또는 다각형 형상을 갖는 다수의 그린 시트를 순차적으로 적층한 다음, 소정 온도에서 소성하여 결합하게 된다. 상기 제2측벽부(14-2)는 상기 제1측벽부(14-1)의 구조와 동일한 형상을 갖는 하나 또는 그 이상의 그린 시트를 순차적으로 적층한 다음, 소정 온도에서 소정하여 결합시켜 준다. 이에 따라 상기 제1측벽부(14-1)와 상기 제2측벽부(14-2)는 세라믹 다층 구조로 형성될 수 있다.
상기 제2지지부재(7)는 세라믹 계열로 형성될 수 있으며, 예컨대 AlN 계열로 형성될 수 있다.
도 13을 참조하면, 상기 측벽부재(14)를 제1지지부재(12) 상에 접착 부재(13)로 부착시켜 주게 된다. 상기 접착 부재(13)는 절연성 또는 전도성 테이프이거나, 점착제일 수 있다.
상기 측벽부재(14)가 배치되면, 개별 발광 소자 패키지의 크기(T4) 간격으로 커팅하여 개별 패키지로 사용하게 된다. 여기서, 상기 개별 패키지는 하나 또는 그 이상의 패키지 단위로 커팅될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이에 따라 발광 소자 패키지는 도 1과 같이 제1지지부재(12) 상에 제2지지부재(17) 및 측벽부재(14)가 배치되며, 상기 제2지지부재(17) 상에 발광 칩(18) 및 형광체가 첨가된 세라믹층(15)이 배치될 수 있다.
<발광 칩>
실시 예에 따른 발광 칩은 도 14 및 도 15을 예를 참조하여, 설명하기로 한다.
도 14를 참조하면, 발광 칩(18)은 발광 구조물(110) 아래에 오믹층(121)이 형성되며, 상기 오믹층(121) 아래에 반사층(124)이 형성되며, 상기 반사층(124) 아래에 지지부재(125)가 형성되며, 상기 반사층(124)과 상기 발광 구조물(110)의 둘레에 보호층(123)이 형성될 수 있다.
이러한 발광 칩(18)는 제2도전형 반도체층(115) 아래에 오믹층(121) 및 채널층(123), 반사층(125) 및 지지부재(125)를 형성한 다음, 성장 기판을 제거하여 형성될 수 있다.
상기 오믹층(121)은 발광 구조물(110)의 하층 예컨대 제2도전형 반도체층(115)에 오믹 접촉되며, 그 재료는 금속 산화물, 금속 질화물, 절연물질, 전도성 물질 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 또한 상기 금속 물질과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예컨대, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 적층할 수 있다. 상기 오믹층(121) 내부는 전극(116)과 대응되도록 전류를 블록킹하는 층이 더 형성될 수 있다.
상기 보호층(123)은 금속 산화물 또는 절연 물질 중에서 선택될 수 있으며, 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, Al2O3, TiO2 에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 보호층(123)은 스퍼터링 방법 또는 증착 방법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 반사층(124)와 같은 금속이 발광 구조물(110)의 층들을 쇼트시키는 것을 방지할 수 있다.
상기 반사층(124)은 금속 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질로 형성될 수 있다. 상기 반사층(124)은 상기 발광 구조물(110)의 폭보다 크게 형성될 수 있으며, 이는 광 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 지지부재(125)는 베이스 기판으로서, 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브데늄(Mo), 구리-텅스텐(Cu-W)와 같은 금속이거나 캐리어 웨이퍼(예: Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC)으로 구현될 수 있다. 상기 지지부재(125)와 상기 반사층(124) 사이에는 접합층이 더 형성될 수 있으며, 상기 접합층은 두 층을 서로 접합시켜 줄 수 있다. 상기의 개시된 발광 칩은 일 예이며, 상기에 개시된 특징으로 한정하지는 않는다. 상기의 발광 칩은 상기의 발광 소자의 실시 예에 선택적으로 적용될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 15를 참조하면, 발광 칩(28)은 기판(111), 버퍼층(112), 제1도전형 반도체층(113), 활성층(114), 제2도전형 반도체층(115), 제1 전극(116), 및 제2전극(117)을 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(113), 활성층(114) 및 제2도전형 반도체층(115)은 발광 구조물(110)로 정의될 수 있다.
상기 기판(111)은 투광성, 절연성 기판, 또는 전도성 기판일 수 있으며, 예컨대 사파이어 기판(Al2O3), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga2O3, 그리고 GaAs으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 상기 기판(111)은 성장 기판일 수 있으며, 상기 성장 기판 위에는 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0 ≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체로 성장될 수 있다.
상기 버퍼층(112)은 상기 기판(111)과 반도체와의 격자 상수 차이를 완화시켜 주기 위한 층으로서, 2족 내지 6족 화합물 반도체로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층(112)위에는 언도핑된 3족-5족 화합물 반도체층이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 버퍼층(112) 위에는 제1도전형 반도체층(113)이 형성되고, 상기 제1도전형 반도체층(113) 위에는 활성층(124)이 형성되며, 상기 활성층(124) 위에는 제2도전형 반도체층(115)이 형성된다.
상기 제1도전형 반도체층(113)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제1도전형이 N형 반도체인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 N형 도펀트를 포함한다. 상기 제1도전형 반도체층(114)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 활성층(114)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조, 양자 선 구조, 양자 점 구조로 형성될 수 있다. 상기 활성층(114)은 3족-5족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층과 장벽층의 주기, 예를 들면 InGaN 우물층/GaN 장벽층 또는 InGaN 우물층/AlGaN 장벽층의 주기로 형성될 수 있다.
상기 활성층(114)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층이 형성될 수 있으며, 상기 도전형 클래드층은 AlGaN계 반도체로 형성될 수 있다.
상기 활성층(114) 위에는 상기 제2도전형 반도체층(115)이 형성되며, 상기 제 2도전형 반도체층(115)은 제2도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 원소의 화합물 반도체 예컨대, GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 등에서 선택될 수 있다. 상기 제2도전형이 P형 반도체인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 Mg, Ze 등과 같은 P형 도펀트를 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(115)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있고, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한 상기 제2도전형 반도체층(115) 위에는 제3도전형 반도체층 예컨대, N형 반도체층이 형성될 수 있다. 상기 발광 구조물(135)은 N-P 접합, P-N 접합, N-P-N 접합, P-N-P 접합 구조 중 적어도 하나가 형성될 수 있다.
상기 제2도전형 반도체층(115) 위에는 전류 확산층이 형성될 수 있으며, 상기 전류 확산층은 투광성 전도층일 수 있으며, 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide) 등에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(113) 위에는 제1전극(116)이 형성되며, 제2도전형 반도체층(115) 위에는 제2전극(117)이 형성될 수 있다. 상기 제1전극(116) 및 제2전극(117)은 와이어를 통해 다른 지지 부재의 금속층에 연결될 수 있다.
<조명 시스템>
상기에 개시된 실시 예(들)의 발광 소자는 발광 칩을 패키징한 구조로서, 보드 상에 복수개 배치하여 발광 모듈이나 라이트 유닛 등과 같은 조명 시스템에 제공될 수 있다. 상기의 실시 예 중 선택된 발광 소자를 조명 시스템에 적용될 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자가 어레이된 구조를 포함하며, 도 16 및 도 17에 도시된 표시 장치, 도 18에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 16은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 16을 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)과, 상기 도광판(1041) 아래에 반사부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사부재(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(11)를 포함하며, 상기 발광 소자 패키지(11)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(11)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 발광 소자 패키지(11)는 상기 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(11)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 17은 실시 예에 따른 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 패키지(11)가 어레이된 기판(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 기판(1120)과 상기 발광 소자 패키지(11)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛으로 정의될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 발광 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 18은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 18을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 기판(1532)과, 상기 기판(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(11)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(11)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다.
상기 기판(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(1532) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(11)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(11) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 유색 빛을 각각 발광하는 유색 발광 다이오드 및 자외선(UV, UltraViolet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1530)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자 패키지(11)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 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.
11,21,31,41,51,61,71,91: 발광 소자 패키지
12,22,32,42,52,72,82,92: 제1지지부재
14,24,34,44,54,64,74,94: 측벽부재
17,27,37,97: 제2지지부재
18,28,38,48,58,78,98: 발광 칩
15,25,35,45,55,65,75,95: 세라믹층
12,22,32,42,52,72,82,92: 제1지지부재
14,24,34,44,54,64,74,94: 측벽부재
17,27,37,97: 제2지지부재
18,28,38,48,58,78,98: 발광 칩
15,25,35,45,55,65,75,95: 세라믹층
Claims (18)
- 서로 이격되어 배치되는 제1금속층 및 제2금속층을 포함하는 제1지지부재;
상기 제1지지부재의 제1금속층 및 제2금속층과 전기적으로 연결되며, 상기 제1지지부재의 상면의 제1영역 위에 배치된 제2지지부재;
상기 제2지지부재 상에 배치된 발광 칩;
상기 제2지지부재의 너비보다 더 넓은 구멍을 갖고, 상기 제2지지부재의 둘레에 배치된 제1측벽부 및 상기 제1측벽부 위에 배치된 제2측벽부를 포함하는 측벽부재; 및
상기 측벽 부재의 제1측벽부와 제2측벽부 사이에 결합된 외측부, 및 상기 외측부에 연결되고 상기 발광 칩 위에 상기 발광 칩으로부터 이격되게 배치된 내측부를 포함하는 세라믹층을 포함하고,
상기 제1지지부재는,
상기 제1지지부재의 하면에 서로 이격되어 배치되는 제1리드부와 제2리드부;
상기 제1지지부재 내의 제1비아홀에 의해 상기 제1리드부와 상기 제1금속층을 연결하는 제1연결전극;
상기 제1지지부재 내의 제2비아홀에 의해 상기 제2리드부와 상기 제2금속층을 연결하는 제2연결전극을 포함하고,
상기 측벽부재의 아래에 돌출된 결합 돌기와 상기 제1지지부재의 상면 둘레에 상기 결합 돌기가 결합된 결합 홈을 포함하며,
상기 측벽 부재는 세라믹 재질을 포함하며,
상기 측벽 부재는 제1굴절률을 갖는 제1금속 산화물과 상기 제1금속 산화물 내에 첨가되며 제1굴절률보다 높은 제2굴절률을 갖는 제2금속 산화물을 포함하고,
상기 측벽부재의 제1금속 산화물과 상기 세라믹층은 동일한 물질로 형성되는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 제2지지부재는,
상기 제2지지부재의 하면에 서로 이격되어 배치되는 제3리드부와 제4리드부를 포함하고,
상기 제1금속층과 상기 제3리드부는 접촉하고 상기 제2금속층과 상기 제4리드부는 접촉하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 측벽부재의 제1측벽부의 높이는 상기 제2지지부재의 높이보다 더 높은 발광 소자 패키지. - 제3항에 있어서,
상기 제1지지부재의 상면보다 낮은 깊이를 갖는 오목부를 포함하며, 상기 오목부에 상기 제2지지부재의 적어도 일부가 삽입되는 발광 소자 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 제1지지부재의 열전도율은 상기 제2지지부재의 열전도율보다 높은 발광 소자 패키지. - 삭제
- 제5항에 있어서,
상기 제1측벽부와 상기 제2측벽부 사이에 돌기; 및 상기 돌기가 삽입되도록 상기 세라믹층에 형성된 구멍을 포함하는 발광 소자 패키지. - 삭제
- 삭제
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- 삭제
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |