発光素子パッケージ、光源モジュール及びこれを含む照明システム
【課題】発光素子パッケージの信頼性を改善すること。
【解決手段】本発明の一実施例に係る発光素子パッケージは、壁部及び底面を有するキャビティを有するパッケージ本体と、前記キャビティ内に位置する発光素子と、前記パッケージ本体内に挿入され、前記発光素子の下部に位置する放熱部と、前記放熱部の周囲に位置し、ワイヤボンディングによって前記発光素子と電気的に連結される第2の電極パターンとを備え、前記第2の電極パターンは、ワイヤがボンディングされる第1の領域と、前記第1の領域と連結された第2の領域とを有し、前記第1の領域の幅と前記第2の領域の幅が互いに異なる。
【解決手段】本発明の一実施例に係る発光素子パッケージは、壁部及び底面を有するキャビティを有するパッケージ本体と、前記キャビティ内に位置する発光素子と、前記パッケージ本体内に挿入され、前記発光素子の下部に位置する放熱部と、前記放熱部の周囲に位置し、ワイヤボンディングによって前記発光素子と電気的に連結される第2の電極パターンとを備え、前記第2の電極パターンは、ワイヤがボンディングされる第1の領域と、前記第1の領域と連結された第2の領域とを有し、前記第1の領域の幅と前記第2の領域の幅が互いに異なる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子パッケージ、光源モジュール及びこれを含む照明システムに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体の3―5族又は2―6族化合物半導体物質を用いた発光ダイオード(Light Emitting Diode)やレーザーダイオードなどの発光素子は、薄膜成長技術及び素子材料の開発によって赤色、緑色、青色及び紫外線などの多様な色を具現することができ、蛍光物質を用いたり、色を組み合わせることによって効率の良い白色光線も具現可能であり、蛍光灯及び白熱灯などの既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、速い応答速度、安全性、環境親和性などの長所を有する。
【0003】
したがって、光通信手段の送信モジュール、LCD(Liquid Crystal Display)表示装置のバックライトを構成する冷陰極管(Cold Cathode Fluorescence Lamp:CCFL)に取って代わる発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球に取って代わる白色発光ダイオード照明装置、自動車ヘッドライト及び信号灯にまで応用が拡大されている。
【0004】
発光素子パッケージは、パッケージ本体に第1の電極と第2の電極が配置され、パッケージ本体の底面に発光素子が配置され、第1の電極及び第2の電極と電気的に連結される。
【0005】
紫外線(UV)を放出する発光ダイオードを実装した発光素子パッケージの場合、紫外線反射光がパッケージ本体に接すると、本体に含まれた有機材質が変色又は変質し、パッケージの信頼性が低下するという問題が存在する。したがって、優れた放熱特性を維持しながらも発光素子パッケージの信頼性を向上させる必要がある。
【0006】
図1は、従来の発光素子パッケージを示した図である。
【0007】
パッケージ本体110にキャビティ構造が形成され、キャビティの底面に発光素子130が配置される。パッケージ本体110の下部には放熱部180を配置できるが、放熱部180と発光素子130は導電性接着層120で固定することができる。
【0008】
しかし、このような従来の発光素子パッケージには次のような問題がある。
【0009】
図1において、放熱部180は、CuWなどの熱伝導性に優れた物質からなり得るが、発光素子パッケージ100で発光素子130から熱を放出することができ、パッケージ本体110と放熱部180との間の材料の差によって生じる熱膨張係数の差により、放熱部の平坦度が低下し得る。
【0010】
すなわち、図1において、放熱部180の体積が膨張するので、放熱部180の表面が平らでなく凸凹になり、発光素子130が傾斜して配置されるので、発光素子パッケージ100の光出射角が傾斜し得る。また、発光素子パッケージ100の下側方向で放熱部180が凸凹になると、回路基板などに実装されるときに発光素子パッケージが傾斜し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明は、発光素子パッケージの信頼性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一実施例に係る発光素子パッケージは、壁部及び底面を有するキャビティを含むパッケージ本体と、前記キャビティ内に位置する発光素子と、前記パッケージ本体内に挿入され、前記発光素子の下部に位置する放熱部と、前記放熱部の周囲に位置し、ワイヤボンディングによって前記発光素子と電気的に連結される第2の電極パターンとを備え、前記第2の電極パターンは、ワイヤがボンディングされる第1の領域と、前記第1の領域と連結された第2の領域とを有し、前記第1の領域の幅と前記第2の領域の幅が互いに異なる。
【0013】
前記パッケージ本体はセラミック材質からなり得る。
【0014】
前記第1の領域の幅は前記第2の領域の幅より広くなり得る。
【0015】
前記パッケージ本体は、複数の層からなり、前記第2の電極パターンは拡張パターンを含み、前記拡張パターンは、前記パッケージ本体をなす複数の層のうち少なくとも一つの層を貫通する少なくとも一つのビアホールと電気的に連結することができる。
【0016】
前記ビアホールは、前記パッケージ本体の下部に配置される電極パッドと電気的に接触することができる。
【0017】
前記ビアホールは、前記第2の電極パッドと電気的に連結され、前記キャビティの壁部と垂直方向に重畳することができる。
【0018】
前記拡張パターンは、前記第2の電極パターンから前記キャビティの壁部方向に拡張されて形成され、少なくとも一部は前記キャビティの壁部の下側に位置し得る。
【0019】
前記発光素子パッケージは、複数の発光素子を含み、前記放熱部は、複数の発光素子のそれぞれに対応するように複数配置することができる。
【0020】
前記放熱部と前記発光素子との間に位置し、セラミック材質からなる支持プレートをさらに備えることができる。
【0021】
前記パッケージ本体と前記発光素子との間に第1の電極パターンが位置し得る。
【0022】
前記第1の電極パターンは、チップ実装領域と、前記チップ実装領域の周囲に配置される複数の縁部領域とを有し、隣接した各縁部領域間で前記パッケージ本体が露出し得る。
【0023】
前記複数の縁部領域は前記チップ実装領域のコーナーに位置し得る。
【0024】
前記複数の縁部領域は前記チップ実装領域の辺に沿って位置し得る。
【0025】
前記支持プレートを貫通するビアホールが配置され、前記支持プレートのビアホールと前記第1の電極パターンとを電気的に連結することができる。
【0026】
前記放熱部の底面に位置する支持プレートをさらに備えることができる。
【0027】
前記パッケージ本体のキャビティ内に位置する透光層をさらに備えることができる。
【0028】
前記発光素子から放出される光は260〜405nmの波長の範囲に属し得る。
【発明の効果】
【0029】
本発明の一実施例によると、熱による発光素子パッケージの放熱部の体積膨張が減少し、製造工程で熱による変形が最小化され、光出射角の均衡をなし、発光素子パッケージの信頼性を向上させることができる。
【0030】
また、本発明の一実施例によると、発光素子と放熱部が直接通電するので、発光素子パッケージの作製工程を簡素化することができる。
【0031】
また、本発明の一実施例によると、発光素子パッケージの電極が金で構成され、耐酸化性及び耐久性が強く、電極間の短絡の可能性も減少し、UVなどの短い波長帯域での光の全反射率が相対的に低い金めっきされた電極の面積が減少し、相対的にUV光の全反射率が高いセラミック層の露出面積が増加するので、光抽出効率が向上し、露出したセラミック基板とモールディング部内のシリコーン樹脂などとの結合力がより大きいので、構造物の安定性を向上させることができる。
【0032】
また、本発明の一実施例によると、光源モジュールと外部電源をソルダリング作業なしに機械的に連結するので、環境汚染の心配がなくて環境にやさしく、電線連結不良の発生が最小化され、光源モジュールの信頼性を向上させることができる。
【0033】
また、本発明の一実施例によると、別途の拡散部材の支持部を備える必要がなく、ホルダーに拡散部材を締結することによって光源モジュールの構造を簡素化し、拡散部材の付着不良発生を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】従来の発光素子パッケージを示した図である。
【図2】第1の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図3】図2の発光素子パッケージに含まれる放熱部のみを分離して示した図である。
【図4】図2の発光素子パッケージに含まれる放熱部のみを分離して示した図である。
【図5】第1の実施例に係る発光素子パッケージに適用可能な発光素子を示した図である。
【図6】第2の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図7】第3の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図8】第4の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図9A】第5の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図9B】本体に回路パターンを形成する方法の一実施例を示した図である。
【図10】第6の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図11】第7の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図12】第8の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図13A】図12の発光素子パッケージの電極パターンの配置を示した図である。
【図13B】図12の発光素子パッケージの電極パターンの配置を示した図である。
【図13C】図12の発光素子パッケージの電極パターンの配置を示した図である。
【図14A】図13Aの一部分を詳細に示した図である。
【図14B】図13の発光素子パッケージを対角線方向に切断して示した側断面図である。
【図15】第9の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図16】第9の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図17A】第9の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図17B】第9の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図18】第9の実施例に係る発光素子パッケージに含まれた放熱部を詳細に示した図である。
【図19】第10の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図20】第10の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図21】第11の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図22】第12の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図23】第13の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図24】第14の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図25】ホルダーの締結部構成を示した図である。
【図26A】ホルダー内に配置されたワイヤと基板上の電極パッドとのコンタクト構造の一実施例を示した断面図である。
【図26B】ホルダー内に配置されたワイヤと基板上の電極パッドとのコンタクト構造の一実施例を示した断面図である。
【図27】第15の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図28】第16の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図29A】支持プレートの一部を上部から見た斜視図である。
【図29B】支持プレートの一部を下部から見た斜視図である。
【図30】第17の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図31】第18の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図32】第19の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図33】第20の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図34】第21の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図35】上述した各実施例に係る光源モジュールが配置されたヘッドランプの一実施例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
以下、添付の図面を参照して各実施例を説明する。
【0036】
本発明に係る実施例の説明において、各要素(element)の「上又は下」に形成されると記載される場合、「上」又は「下」は、二つの要素が直接接触したり、一つ以上の他の要素が前記二つの要素間に配置されて形成されることを全て含む。また、「上又は下」と表現される場合、一つの要素を基準にして上側方向のみならず、下側方向の意味も含むことができる。
【0037】
図面の各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張したり、省略したり、又は概略的に示した。また、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全的に反映するものではない。
【0038】
図2は、第1の実施例に係る発光素子パッケージを示した図で、図3及び図4は、図2の発光素子パッケージに含まれる放熱部のみを分離して示した図である。
【0039】
第1の実施例に係る発光素子パッケージ200は、図2に示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0040】
前記本体210は複数の層で具現することができる。図2には、前記本体210が第1の層211、第2の層212、第3の層213、及び第4の層214を有する場合を示したが、前記本体210は、より多い層又はより少ない層で具現することもできる。また、前記本体210は、単一層で具現することもできる。
【0041】
前記本体210は複数の絶縁層を含むことができる。前記本体210は、窒化物又は酸化物の絶縁性物質で具現することができる。また、前記本体210は複数のセラミック層を含むことができる。例えば、前記本体210は、低温同時焼成セラミック(LTCC:low temperature co―fired ceramic)方法によって具現することができる。また、前記本体210は、高温同時焼成セラミック(HTCC:high temperature co―fired ceramic)方法によって具現することができる。前記本体210の材質は、SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、又はAlNであり得る。例えば、前記本体210はAlNで形成したり、熱伝導度が140W/mK以上の金属窒化物で具現することができる。
【0042】
前記本体210の各層211、212、213、214の厚さは同一であってもよく、少なくとも一つが異なる厚さであってもよい。前記本体210の各層211、212、213、214は、製造工程で区別される個別層であってもよく、焼成完了後に一体に形成されてもよい。
【0043】
前記本体210をなす各層間には電極パターンを形成することができ、前記電極パターンを介して前記発光素子230に電源を提供することができる。また、前記発光素子230に印加される電源は、前記本体210に形成可能なビアホール構造を介して提供することもできる。
【0044】
前記本体210の上部内側は傾斜面で具現することができる。前記本体210の内側には反射物質を提供することができる。前記本体210は、前記発光素子230から発光される光を反射させて外部に抽出することができる。
【0045】
本実施例によって、前記本体210はキャビティを有し、前記キャビティ内に発光素子230が位置し得る。前記キャビティの側壁は傾斜面からなり得る。
【0046】
前記発光素子230上にモールディング部240を提供することができる。前記モールディング部240は、外部から流入する異物及び水分などを遮断することによって前記発光素子230を保護することができる。また、前記モールディング部240は、蛍光物質を含むことができ、前記発光素子230から発光される光を受け、波長変換された光を提供することもできる。
【0047】
前記本体210の下部には貫通ホールを提供することができる。前記本体210の貫通ホールには前記放熱部220を配置することができる。本実施例によって前記本体210にキャビティが形成された場合、前記キャビティの底面に貫通ホールを提供することができる。前記発光素子230を前記放熱部220上に配置することができ、前記発光素子230は前記放熱部220に接触することができる。前記放熱部220は、前記発光素子230から発生する熱を効率的に外部に伝達できるようになる。前記放熱部220は外部に露出することができる。前記放熱部220は、銅(Cu)を含む合金層221と、前記合金層221の下側に配置された銅(Cu)層222とを含むことができる。前記銅を含む合金層221の水平断面積は、前記銅層222の水平断面積より小さく具現することができる。
【0048】
本実施例によると、前記放熱部220は、図3に示したように、CuWを含む合金層221と、前記合金層221の下側に配置された銅層222とを有することができる。また、本実施例によると、前記放熱部220は、図4に示したように、CuMoを含む合金層221と、前記合金層221の下側に配置された銅層222とを有することができる。前記合金層221はW及びMoのうち少なくとも一つの元素を含むことができる。
【0049】
本実施例では、銅層を含む合金層221と銅層222を用いて前記放熱部220を具現した。銅層の場合、加工性に劣るが、熱伝達に非常に良い特性を示す。しかし、銅層の熱膨張係数は大きく、前記発光素子230の熱膨張係数と比べるとその差が大きい。これによって、温度の上昇及び下降によって前記発光素子230に熱膨張及び収縮によるストレスが伝達され、前記発光素子230に損傷が発生し得る。このような問題を解決するために、本実施例では、前記放熱部220を具現するにおいて、下部に銅層222を配置し、前記銅層222上に銅を含む合金層221を配置した。これによって、前記発光素子230は、前記銅層222に直接接触するのではなく前記合金層221に接触するようになる。本実施例では、前記合金層221の例としてCuW合金層とCuMo合金層を提示し、前記CuW合金層とCuMo合金層は、前記発光素子230と熱膨張係数が類似するので、前記発光素子230が温度の上昇及び下降によって損傷することを防止できるようになる。前記合金層221は、W、Moのうち少なくとも一つの物質を含むことができる。前記合金層221はCuW、CuMo、CuWMo層などを含むことができる。
【0050】
また、本実施例によると、前記放熱部220を複数の層で形成することによって、前記放熱部220の上面が上側に突出することを防止できるようになる。これによって、前記放熱部220上に配置される前記発光素子230を安定的に位置できるようになる。
【0051】
図5は、第1の実施例に係る発光素子パッケージに適用可能な発光素子を示した図である。
【0052】
本実施例に係る発光素子は、図5に示したように、発光構造物10、電極20、及び反射電極50を有することができる。
【0053】
前記発光構造物10は、第1の導電型半導体層11、活性層12、及び第2の導電型半導体層13を有することができる。前記第1の導電型半導体層11の上部表面に凹凸17を提供することができる。
【0054】
例えば、前記第1の導電型半導体層11は、第1の導電型ドーパントとしてn型ドーパントが添加されたn型半導体層に形成し、前記第2の導電型半導体層13は、第2の導電型ドーパントとしてp型ドーパントが添加されたp型半導体層に形成することができる。また、前記第1の導電型半導体層11はp型半導体層に形成し、前記第2の導電型半導体層13はn型半導体層に形成することもできる。
【0055】
前記第1の導電型半導体層11は、例えば、n型半導体層を含むことができる。前記第1の導電型半導体層11は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で具現することができる。前記第1の導電型半導体層11は、例えば、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPなどから選択することができ、これにはSi、Ge、Sn、Se、Teなどのn型ドーパントをドーピングすることができる。
【0056】
前記活性層12は、前記第1の導電型半導体層11を介して注入される電子(又は正孔)と前記第2の導電型半導体層13を介して注入される正孔(又は電子)とが互いに会い、前記活性層12の形成物質によるエネルギーバンドのバンドギャップの差によって光を放出する層である。前記活性層12は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造(MQW:Multi Quantum Well)、量子点構造又は量子線構造のうちいずれか一つで形成できるが、これに限定されることはない。
【0057】
前記活性層12は、例えば、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で具現することができる。前記活性層12が前記多重量子井戸構造で具現された場合、前記活性層12は、複数の井戸層と複数の障壁層を積層して具現することができ、例えば、InGaN井戸層/GaN障壁層の周期で具現することができる。
【0058】
前記第2の導電型半導体層13は、例えば、p型半導体層に具現することができる。前記第2の導電型半導体層13は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で具現することができる。前記第2の導電型半導体層13は、例えば、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPなどから選択することができ、これにはMg、Zn、Ca、Sr、Baなどのp型ドーパントをドーピングすることができる。
【0059】
一方、前記第1の導電型半導体層11がp型半導体層を含み、前記第2の導電型半導体層13がn型半導体層を含むこともできる。また、前記第2の導電型半導体層13の下側にはn型又はp型半導体層を含む半導体層をさらに形成することもできる。これによって、前記発光構造物10は、np、pn、npn、pnp接合構造のうち少なくともいずれか一つを有することができる。また、前記第1の導電型半導体層11及び前記第2の導電型半導体層13内の不純物のドーピング濃度は、均一又は不均一であり得る。すなわち、前記発光構造物10の構造は多様に形成することができ、これに対して限定することはない。
【0060】
また、前記第1の導電型半導体層11と前記活性層12との間には、第1の導電型InGaN/GaNスーパーラティス構造又はInGaN/InGaNスーパーラティス構造を形成することもできる。また、前記第2の導電型半導体層13と前記活性層12との間には第2の導電型のAlGaN層を形成することもできる。
【0061】
前記第1の導電型半導体層11の上部表面に前記凹凸17を設けることができる。前記第1の導電型半導体層11がGaN層である場合、成長方向及びエッチング方向を考慮すると、前記凹凸17が形成された面はN面であり得る。
【0062】
前記発光構造物10の下側にオーミック接触層40と前記反射電極50を配置することができる。前記発光構造物10上に前記電極20を配置することができる。前記電極20と前記反射電極50は前記発光構造物10に電源を提供することができる。前記オーミック接触層40は、前記発光構造物10とオーミック接触するように形成することができる。また、前記反射電極50は、前記発光構造物10から入射する光を反射させ、外部に抽出される光量を増加させる機能をすることができる。
【0063】
前記オーミック接触層40は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。前記オーミック接触層40は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
【0064】
前記反射電極50は、高反射率を有する金属材質で形成することができる。例えば、前記反射電極50は、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au、Hfのうち少なくとも一つを含む金属又は合金で形成することができる。また、前記反射電極50は、前記金属又は合金と、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)などの透光性伝導性物質を用いて多層に形成することができる。例えば、一実施例において、前記反射電極50は、Ag、Al、Ag―Pd―Cu合金、又はAg―Cu合金のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
【0065】
前記発光構造物10と前記オーミック接触層40との間に電流遮断層(CBL:Current Blocking Layer)30を配置することができる。前記電流遮断層30は、前記電極20と垂直方向に少なくとも一部が重畳する領域に形成することができ、これによって、前記電極20と前記反射電極50との間の最短距離で電流が集中する現象を緩和し、実施例に係る発光素子の発光効率を向上させることができる。
【0066】
前記電流遮断層30は、電気絶縁性を有したり、前記発光構造物10とショットキー接触を形成する材質を用いて形成することができる。前記電流遮断層30は、酸化物、窒化物又は金属で形成することができる。前記電流遮断層30は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiOx、Ti、Al、Crのうち少なくとも一つを含むことができる。
【0067】
前記電流遮断層30は、前記発光構造物10の下側の第1の領域に配置することができ、前記オーミック接触層40は、前記発光構造物10の下側の第2の領域及び前記電流遮断層30の下側に配置することができる。前記オーミック接触層40は、前記発光構造物10と前記反射電極50との間に配置することができる。また、前記オーミック接触層40は、前記電流遮断層30と前記反射電極50との間に配置することができる。
【0068】
前記発光構造物10と前記オーミック接触層40との間にアイソレーション層80をさらに配置することができる。前記アイソレーション層80は、前記発光構造物10の下部周囲及び前記オーミック接触層40上に配置することができる。前記アイソレーション層80は、例えば、電気絶縁性を有する材質又は前記発光構造物10に比べて低い電気伝導性を有する材質で形成することができる。前記アイソレーション層80は、例えば、酸化物又は窒化物で具現することができる。例えば、前記アイソレーション層80は、SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、TiO2、ITO、AZO、ZnOなどからなる群から少なくとも一つを選択して形成することができる。前記アイソレーション層80は、前記電流遮断層30と同じ物質で形成することができ、又は、互いに異なる物質で形成することもできる。前記アイソレーション層80はチャンネル層と称することもできる。
【0069】
前記反射電極50の下側には、拡散障壁層55、ボンディング層60、支持部材70を配置することができる。
【0070】
前記拡散障壁層55は、前記ボンディング層60が提供される工程で前記ボンディング層60に含まれた物質が前記反射電極50方向に拡散されることを防止する機能をすることができる。前記拡散障壁層55は、前記ボンディング層60に含まれたスズ(Sn)などの物質が前記反射電極50などに影響を及ぼすことを防止することができる。前記拡散障壁層55は、Cu、Ni、Ti―W、W、Pt物質のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0071】
前記ボンディング層60は、バリア金属又はボンディング金属などを含み、例えば、Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag又はTaのうち少なくとも一つを含むことができる。前記支持部材70は、実施例に係る発光素子を支持し、外部電極と電気的に連結され、前記発光構造物10に電源を提供することができる。前記支持部材70は、例えば、Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、Mo、Cu―W又は不純物が注入された半導体基板(例:Si、Ge、GaN、GaAs、ZnO、SiC、SiGeなど)のうち少なくともいずれか一つで形成することができる。また、前記支持部材70は絶縁物質で形成することもできる。
【0072】
前記発光構造物10上には保護層90をさらに配置することができる。前記保護層90は酸化物又は窒化物で具現することができる。前記保護層90は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3などの透光性及び絶縁性を有する材質で形成することができる。前記保護層90は、前記発光構造物10の側面に提供することができる。また、前記保護層90は、前記発光構造物10の側面のみならず、上部にも設けることができる。
【0073】
以上の説明では、前記発光構造物10の上部に電極20が配置され、前記発光構造物10の下部に反射電極50が配置された垂直型構造の発光素子を基準にして説明した。しかし、本実施例に係る発光素子は、前記発光構造物10をなす第1の導電型半導体層11に電気的に連結された第1の電極、及び前記発光構造物10をなす第2の導電型半導体層13に電気的に連結された第2の電極の位置及び形状は多様に変形可能である。また、本実施例に係る発光素子は、第1の電極及び第2の電極が同一方向に露出した水平型構造の発光素子にも適用することができる。
【0074】
図6は、第2の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。上述した実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0075】
第2の実施例に係る発光素子パッケージは、図6に示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0076】
前記本体210は複数の層に具現することができる。図6には、前記本体210が第1の層211、第2の層212、第3の層213、及び第4の層214を有する場合を示したが、前記本体210は、より多くの層又はより少ない層に具現することもできる。また、前記本体210は単一層に具現することもできる。
【0077】
前記本体210は複数の絶縁層を含むことができる。前記本体210は窒化物又は酸化物の絶縁性物質で具現することができる。また、前記本体210は複数のセラミック層を含むことができる。例えば、前記本体210は、低温同時焼成セラミック(LTCC:low temperature co―fired ceramic)方法によって具現することができる。また、前記本体210は、高温同時焼成セラミック(HTCC:high temperature co―fired ceramic)方法によって具現することができる。前記本体210の材質は、SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、又はAlNであり得る。例えば、前記本体210は、AlNで形成したり、熱伝導度が140W/mK以上の金属窒化物で具現することができる。
【0078】
前記本体210の各層211、212、213、214の厚さは同一であってもよく、少なくとも一つが異なる厚さであってもよい。前記本体210の各層211、212、213、214は、製造工程で区別される個別層であってもよく、焼成完了後に一体に形成されてもよい。
【0079】
前記本体210をなす各層間には電極パターンを形成することができ、前記電極パターンを介して前記発光素子230に電源を提供することができる。また、前記発光素子230に印加される電源は、前記本体210に形成可能なビアホール構造を介して提供することもできる。
【0080】
前記本体210の上部内側は階段状に具現することができる。前記本体210の内側には反射物質を提供することができる。前記本体210は、前記発光素子230から発光される光を反射させて外部に抽出することができる。
【0081】
前記本体210の下部には貫通ホールを設けることができる。前記本体210の貫通ホールには前記放熱部220を配置することができる。前記発光素子230は前記放熱部220上に配置することができる。前記発光素子230は、前記放熱部220に接触することができる。前記放熱部220により、前記発光素子230で発生する熱を効率的に外部に伝達できるようになる。前記放熱部220は外部に露出することができる。
【0082】
前記放熱部220は、銅(Cu)を含む合金層221と、前記合金層221の下側に配置された銅(Cu)層222とを有することができる。前記銅を含む合金層221の水平断面積は、前記銅層222の水平断面積より小さく具現することができる。
【0083】
本実施例では、銅層を含む合金層221と銅層222を用いて前記放熱部220を具現した。銅層の場合、加工性に劣るが、熱伝達が非常に良い特性を示す。しかし、銅層は、熱膨張係数が大きいので、前記発光素子230の熱膨張係数に比べるとその差が大きい。これによって、温度の上昇及び下降によって前記発光素子230に熱膨張及び収縮によるストレスが伝達され、前記発光素子230に損傷が発生し得る。このような問題を解決するために、本実施例では、前記放熱部220を具現するにおいて、下部に銅層222を配置し、前記銅層222上に銅を含む合金層221を配置した。これによって、前記発光素子230は、前記銅層222に直接接触するのではなく、前記合金層221に接触するようになる。本実施例では、前記合金層221の例としてCuW合金層とCuMo合金層を提示し、前記CuW合金層とCuMo合金層は、前記発光素子230と熱膨張係数が類似するので、前記発光素子230が温度の上昇及び下降によって損傷することを防止できるようになる。前記合金層221は、W、Moのうち少なくとも一つの物質を含むことができる。前記合金層221はCuW、CuMo、CuWMo層などを含むことができる。
【0084】
また、本実施例によると、前記放熱部220を複数の層に形成することによって、前記放熱部220の上面が上側に突出することを防止できるようになる。これによって、前記放熱部220上に配置される前記発光素子230を安定的に位置できるようになる。
【0085】
図7は、第3の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0086】
第3の実施例に係る発光素子パッケージ200は、図7に示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0087】
前記本体210は複数の層に具現することができる。図7には、前記本体210が第1の層211、第2の層212、第3の層213、第4の層214、及び第5の層215を含む場合を示したが、前記本体210はより多くの層又はより少ない層に具現することもできる。また、前記本体210は単一層に具現することもできる。
【0088】
前記本体210は複数の絶縁層を含むことができる。前記本体210は窒化物又は酸化物の絶縁性物質で具現することができる。また、前記本体210は複数のセラミック層を含むことができる。前記本体210はグリーンシート(green sheet)を含むことができる。例えば、前記本体210は、低温同時焼成セラミック(LTCC:low temperature co―fired ceramic)方法によって具現することができる。また、前記本体210は、高温同時焼成セラミック(HTCC:high temperature co―fired ceramic)方法によって具現することができる。前記本体210の材質は、SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、又はAlNであり得る。例えば、前記本体210は、AlNで形成したり、熱伝導度が140W/mK以上の金属窒化物で具現することができる。
【0089】
前記本体210の上部内側は傾斜面に具現することができる。前記本体210の内側には反射物質を設けることができる。前記本体210は、前記発光素子230から発光される光を反射させて外部に抽出することができる。前記本体210をなす前記第1の層211及び前記第2の層212は拡張層と称することもできる。前記拡張層は、前記放熱部230の周囲に積層して位置させることができる。前記本体210は前記拡張層によって形成され、底及び内側面を有するキャビティを含むことができる。前記キャビティの内側面は傾斜面を有することができる。前記第3の層213は支持層と称することもできる。前記第3の層213は前記発光素子230を支持し、前記放熱部220が形成される工程で支持役割をすることもできる。すなわち、前記第3の層213は、放熱部220が熱によって膨張して発光素子230方向に突出することを防止する突出防止層の役割をすることができる。
【0090】
前記本体210の下部にはリセスを設けることができる。前記リセスは、前記本体210を支持する支持部から上部方向に設けることができる。例えば、前記支持部は、前記放熱部220に接した前記第5の層215であり得る。前記本体210のリセスには前記放熱部220を配置することができる。前記発光素子230は前記放熱部220上に配置することができる。前記発光素子230と前記放熱部220との間に前記第3の層213を配置することができる。前記発光素子230で発生する熱が前記放熱部220によく伝達できるように、前記第3の層213は薄い厚さで形成することができる。例えば、前記第3の層213は40μm〜60μmの厚さで形成することができる。
【0091】
前記放熱部220により、前記発光素子230で発生する熱を効率的に外部に伝達できるようになる。前記放熱部220は外部に露出することができる。前記放熱部220は、銅(Cu)を含む合金層221と、前記合金層221の下側に配置された銅(Cu)層222とを有することができる。前記銅を含む合金層221の水平断面積は、前記銅層222の水平断面積より小さく具現することができる。
【0092】
本実施例によると、前記放熱部220上に前記第3の層213が配置されることによって、前記放熱部220の上面が上側に突出することを防止できるようになる。前記第3の層213は、例えば、グリーンシートで形成することができ、上部表面を平坦に形成することができる。これによって、前記発光素子230は共晶接合(eutectic bonding)などを通して前記第3の層213上に配置することができる。
【0093】
例えば、前記放熱部220は、前記本体210のリセス内に焼結体、ペレット、ロッド、微粉(fine powder)、ペーストなどの形態で充填した後、焼成工程を通して形成することもできる。これによって、前記放熱部220上に配置される前記発光素子230を安定的に位置できるようになる。また、前記放熱部220の下部に別途の薄膜、例えば、40μm〜60μmの厚さを有するグリーンシートを配置することができる。
【0094】
図8は、第4の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0095】
第4の実施例に係る発光素子パッケージは、図8に示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0096】
前記本体210の上部内側は階段状に具現することができる。前記本体210の内側には反射物質を設けることができる。前記本体210は、前記発光素子230から発光される光を反射させて外部に抽出することができる。前記本体210をなす前記第1の層211及び前記第2の層212は拡張層と称することもできる。前記拡張層は、前記放熱部230の周囲に積層して位置させることができる。前記本体210は、前記拡張層によって形成され、底及び内側面を有するキャビティを含むことができる。前記キャビティの内側面は階段状を有することができる。前記第3の層213は支持層と称することもできる。前記第3の層213は、前記発光素子230を支持し、前記放熱部220が形成される工程で支持役割をすることもできる。
【0097】
図9Aは、第5の実施例に係る発光素子パッケージを示した図で、図9Bは、本体に回路パターンを形成する方法の一実施例を示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0098】
第5の実施例に係る発光素子パッケージは、図9Aに示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0099】
本体210には貫通ホールが形成され、前記貫通ホール内に放熱部220が挿入される。貫通ホールの内側面と、前記内側面と接する放熱部220の外側面とにパターンを形成して接触面積を広げることによって、放熱効果を増大させることができる。
【0100】
図9Aには、一例として、前記パターンが階段状を有することを示したが、パターン形状に対して制限することはない。
【0101】
本体210の内部には、電極パターンと貫通電極を用いて回路パターンが形成される。
【0102】
図9Bを参照すると、まず、セラミックとバインダーとを混合することによって複数のグリーンシート280を作製する。このように作製された複数のグリーンシートのそれぞれ281〜284に、本体210全体を考慮して、正確な位置にビアホール290を形成し、前記ビアホール290と連結される電極パターン294を形成する。このとき、電極パターン294を形成した後、ビアホール290を形成することもできる。そして、ビアホール290の内部に電極物質を充填することによって貫通電極292を形成する。電極物質は、ビアホール290の内壁のみに充填したり、ビアホール290全体に充填することができる。
【0103】
本体210の下部に位置する電極パターン(図示せず)は、電極パッドとして作用して基板の電極と連結されることによって、発光素子230に電流を供給することができる。
【0104】
発光素子230は、導電性接着層250を介して放熱部220と電気的に連結することができる。すなわち、放熱部220は、熱伝導性と共に電気伝導性を有する物質からなり、本体210の電極パターンと電気的に連結され、導電性接着層250を介して発光素子230が放熱部220にボンディングされるので、発光素子230と放熱部220は別途のワイヤボンディングがなくても直接通電することができる。導電性接着層250は、例えば、Agペースト又はAu―Snメタルであり得る。
【0105】
図10は、第6の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0106】
第6の実施例に係る発光素子パッケージは、図10に示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0107】
前記本体210は、発光素子230と放熱部220との間に位置する突出防止層260を有する。
【0108】
前記本体210と放熱部220は、構成される物質が異なることから熱膨張係数に差があるので、放熱ブロック形態の放熱部220を本体210に挿入した後、同時―焼成加工を経るか、発光素子パッケージの使用中に発光素子230で発生する熱によって放熱部220が膨張しながら、発光素子230が実装される放熱部220の上面が凸状に突出し得る。
【0109】
放熱部220の上面が凸状に突出すると、発光素子230との接触不良が発生し、信頼性に問題が発生し得る。したがって、発光素子230と放熱部220との間に突出防止層260を位置させ、放熱部220の上面が発光素子230方向に突出することを防止することができる。
【0110】
突出防止層260は、別途に形成して本体210に配置したり、本体210と一体に形成して本体210の一部をなすこともできる。
【0111】
突出防止層260には電極パターン(図示せず)が形成され、発光素子230と突出防止層260とを電気的に連結することができる。
【0112】
突出防止層260は、発光素子230と放熱部220との間でなく、放熱部220の下部に形成することもできる。
【0113】
図11は、第7の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0114】
第7の実施例に係る発光素子パッケージは、図11に示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0115】
前記本体210は、発光素子230と放熱部220との間に位置する突出防止層260と、放熱部220の下部に位置する突出防止層270とを有する。
【0116】
放熱部220が上面のみならず下面にも凸状に突出し得るので、放熱部220の上下面の全てに突出防止層を形成することができる。
【0117】
突出防止層260、270は、別途に形成して本体210に配置したり、本体210と一体に形成して本体210の一部をなすこともできる。
【0118】
図12は、第8の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0119】
第8の実施例に係る発光素子パッケージ300は、パッケージ本体310が複数のセラミック層310a、310b、310c、310dからなる。パッケージ本体310は、高温同時焼成セラミック(High Temperature Cofired Ceramics、HTCC)又は低温同時焼成セラミック(Low Temperature Cofired Ceramics、LTCC)技術を用いて具現することができる。
【0120】
パッケージ本体310が多層のセラミック基板である場合、各層の厚さは同一であってもよく、異なってもよい。パッケージ本体310は窒化物又は酸化物の絶縁性材質からなり、例えば、SiO2、SixOy、Si3Ny、SiOxNy、Al2O3又はAlNを含むことができる。
【0121】
複数のセラミック層310a、310b、310c、310dの幅がそれぞれ異なり、一部のセラミック層310a、310bは発光素子パッケージ300又はキャビティの底面をなすことができ、他の一部のセラミック層310c、310dはキャビティの側壁をなすことができる。
【0122】
上述した複数のセラミック層310a、310b、310c、310dからなるキャビティの底面に発光素子230が配置される。発光素子230は、本実施例では4個配置されるが、少なくとも一つを配置することができる。
【0123】
発光素子230は、複数の化合物半導体層、例えば、3族―5族元素の半導体層を用いたLED(Light Emitting Diode)を含むが、発光素子は、青色、緑色又は赤色などの光を放出する有色発光素子であるか、UVを放出するUV発光素子であり得る。
【0124】
パッケージ本体310が無機材質のLTCC、HTCCなどのセラミック基板からなっているので、約280nm波長を有する深紫外線(Deep UV)LED又は約365〜405nmの波長を有する近紫外線(Near UV)LEDを含む発光素子230を使用するとしても、発光素子230から放出された紫外線光によって本体310が変色又は変質するおそれがなく、発光モジュールの信頼性を維持することができる。
【0125】
図13A〜図13Cは、図12の発光素子パッケージの電極パターンの配置を示した図で、図14Aは、図13Aの一部分を詳細に示した図で、図14Bは、図13の発光素子パッケージを対角線方向に切断して示した側断面図である。
【0126】
図12の発光素子パッケージ300内に4個の発光素子230が配置されるので、図13Aで4個の第1の電極パターン331、332、333、334と第2の電極パターン341、342、343、344をそれぞれ配置することができる。上述した4個の第1の電極パターン331、332、333、334は互いに同一の極性であり得るので、一つのリードフレームに連結することができ、他の極性の4個の電極パターン331、332、333、334も互いに同一の極性であり得るので、他の一つのリードフレームに連結することができる。
【0127】
図13Aの上面図で、上述したキャビティの側壁をなすセラミック層310c、310dが外郭に示され、キャビティの底面をなすセラミック層310bが中央に露出している。図13Aの上面図で、図12で最も上側に配置されたセラミック層310dの幅cが最も広く見え、2番目に上側に配置されたセラミック層310cの幅bはそれより狭く見え、キャビティの底面をなすセラミック層310bは最も狭い幅aを示している。
【0128】
上述した第1の電極パターン331、332、333、334と第2の電極パターン341、342、343、344の配置は、キャビティの底面をなすセラミック層310bの中央に対して対称をなすことができる。以下では、図14を参照して、電極パターン構造の一部を詳細に説明する。
【0129】
第1の電極パターン331、332、333、334がキャビティの底面の中央領域に配置され、第2の電極パターン341、342、343、344がキャビティの底面の縁部領域に配置されている。上述した第1の電極パターン331、332、333、334と第2の電極パターン341、342、343、344の配置は互いに取り替えることができる。
【0130】
第2の電極パターン341は、辺の幅fが縁部の幅eより狭く配置されている。上述した第2の電極パターン341の辺の幅が狭く配置された領域dにはセラミック層310bが露出している。すなわち、第2の電極パターン341は最大パターンの幅と最小パターンの幅とが互いに異なり得るが、このような配置は、発光素子から放出された光がセラミック層310bで反射される面積を増加させ、発光素子パッケージの光効率を向上させることができる。
【0131】
再び説明すると、第2の電極パターン341は、第1の領域341―1と、前記第1の領域341―1と連結された第2の領域341―2とを有し、前記第1の領域341―1の幅は前記第2の領域341―2の幅と異なり、第1の領域341―1の幅eがより広い。第2の領域341―2の幅を第1の領域341―1の幅より狭く形成することによってセラミック層310bを露出させ、光反射効率を向上させることができる。前記第1の領域341―1は、発光素子230のワイヤボンディング時にワイヤ360がボンディングされる領域である。第2の電極パターン342、343、344に対しても同様である。
【0132】
そして、露出したセラミック層310bが透光層と接触する面積も増加するが、金属からなる第2の電極パターン341と透光層との結合力に比べて、セラミック層310bと透光層内のシリコーン樹脂などとの結合力がより大きいので、発光素子パッケージの構造内の安定性を増加させることができる。
【0133】
そして、第2の電極パターン341の縁部には突出部pを形成することができる。突出部pに対応するパッケージ本体をなすセラミック層310bには上述したビアホールタイプの連結電極が配置され、第2の電極パターン341をリードフレームと連結できるので、第2の電極パターン341の拡張パターンであり得る。上述した突出部p及び拡張パターンは、パッケージ本体に形成された貫通ホールと電気的に連結され、パッケージ本体の下部のリードフレームなどと電気的に連結することができる。図14Bを参照すると、第2の電極パターン341の拡張パターンである突出部pはキャビティの壁部方向に拡張されて形成され、少なくとも一部は前記キャビティの壁部の下側に位置し得る。また、突出部pと電気的に連結された貫通ホールも、前記キャビティの壁部と垂直方向に重畳するように配置することができる。貫通ホールが形成されたパッケージ本体上に電極パターンを形成する場合、貫通ホールによって電極パターン部分が下側方向に凹状になり、信頼性に影響を与えるおそれがあるので、貫通ホールと突出部pをキャビティの壁部の下側に形成することによって信頼性の低下を防止することができる。
【0134】
図13Bでは、第1の電極パターン331〜334がパターニングされ、電極パターンが狭く配置された領域dが形成されており、上述した第1の電極パターン331〜334の辺の幅が狭く配置された領域dにはセラミック層310bが露出している。すなわち、第1の電極パターン331〜334が狭く配置された領域により、セラミック層310bから反射される面積を増加させ、発光素子パッケージの光効率を向上させることができる。
【0135】
再び説明すると、第1の電極パターン331は、チップ実装領域331―1と、前記チップ実装領域331―1の周囲に配置される複数の縁部領域331―2とを有し、隣接した各縁部領域331―2間でセラミック層310bが露出し、光反射効率を向上させることができる。第1の電極パターン332、333、334に対しても同様である。図13Bには、一例として、各縁部領域331―2が前記チップ実装領域331―1のコーナーに位置することを示している。
【0136】
図13Cでは、第1の電極パターン331〜334がパターニングされ、縁部領域で電極パターンが狭く配置された領域dが形成されており、その効果は図13Bで説明した通りである。
【0137】
再び説明すると、第1の電極パターン331は、チップ実装領域331―1と、前記チップ実装領域331―1の周囲に配置される複数の縁部領域331―2とを有し、隣接した各縁部領域331―2間でセラミック層310bが露出し、光反射効率を向上させることができる。第1の電極パターン332、333、334に対しても同様である。図13Bには、一例として、各縁部領域331―2が前記チップ実装領域331―1の辺に沿って位置することを示している。
【0138】
上述した図13A〜図13Cで、電極パターンが狭く形成され、セラミック層が露出する構成は、それぞれ4個の第1の電極パターン331〜334や第2の電極パターン341〜344のうち一つ以上で具現することができる。
【0139】
図14で、第2の電極パターン341は辺の幅fが0.35mmであるとき、縁部の幅eが0.45mmであり得る。そして、第2の電極パターン341と第1の電極パターン331との間の幅は0.1mmであり、第2の電極パターン341の縁部でより幅が広い領域の幅gは0.45mmであり得る。
【0140】
図15〜図17は、第9の実施例に係る各発光素子パッケージを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0141】
第9の実施例に係る発光素子パッケージ400は、パッケージ本体が複数のセラミック層410a、410b、410c、410d、410eからなる。パッケージ本体は、高温同時焼成セラミック(High Temperature Cofired Ceramics、HTCC)又は低温同時焼成セラミック(Low Temperature Cofired Ceramics、LTCC)技術を用いて具現することができる。
【0142】
パッケージ本体が多層のセラミック基板である場合、各層の厚さは同一であってもよく、異なってもよい。パッケージ本体は窒化物又は酸化物の絶縁性材質からなり、例えば、SiO2、SixOy、Si3Ny、SiOxNy、Al2O3又はAlNを含むことができる。
【0143】
複数のセラミック層410a、410b、410c、410d、410eの幅がそれぞれ異なってもよく、一部のセラミック層410a、410b、410cは発光素子パッケージ400又はキャビティの底面をなすことができ、他の一部のセラミック層410d、410eはキャビティの側壁をなすことができる。
【0144】
上述した複数のセラミック層410a、410b、410c、410d、410eからなるキャビティの底面に発光素子230が配置される。発光素子230は少なくとも一つ配置することができる。発光素子230とワイヤ440を取り囲みながら、キャビティの内部にモールディング部450が配置されるが、モールディング部450は、シリコーン樹脂や蛍光体460を含むことができ、蛍光体460は、発光素子230から放出された第1の波長領域の光をより長波長である第2の波長領域の光に変換することができる。例えば、第1の波長領域が紫外線領域であると、第2の波長領域は可視光線領域であり得る。
【0145】
パッケージ本体が無機材質のセラミック基板からなっているので、約280nmの波長を有する深紫外線(Deep UV)LED又は約365〜395nmの波長を有する近紫外線(Near UV)LEDを含む発光素子230を使用するとしても、発光素子230から放出された紫外線光によってパッケージ本体が変色又は変質するおそれがなく、発光モジュールの信頼性を維持することができる。
【0146】
図15を参照すると、パッケージ本体の表面に発光素子230が配置されるが、パッケージ本体をなす複数のセラミック層410a、410b、410c、410d、410eがキャビティをなすとき、キャビティの底面に配置されるセラミック層410cの表面に発光素子230を配置することができる。
【0147】
発光素子230は、導電性接着層445を介して放熱部480a、480bと接触している。放熱部480a、480bは、熱伝導性及び電気伝導性に優れた物質からなり、例えば、銅(Cu)又は銅(Cu)を含む合金からなり得る。前記銅(Cu)を含む合金は、W又はMoのうち少なくとも一つの物質を含んで構成することができ、例えば、CuW、CuNo、CuWMoなどを含むことができる。放熱部480a、480bが電気伝導性を有する物質からなり、発光素子230が導電性接着層445を介して放熱部480a、480bに付着されるので、発光素子230と放熱部480a、480bは別途のワイヤボンディングがなくても直接通電することができる。
【0148】
発光素子230と隣接した放熱部480a、480bの幅Wbは発光素子230の幅Waと同一であってもよく、パッケージ本体の底面に配置された層の幅Wcは、発光素子230の幅Waより広くなり得る。すなわち、放熱部480a、480bの幅は、発光素子230と接触する方向よりも発光素子と反対方向でより広い。
【0149】
このような構成は、発光素子230と接触する面で放熱部480a、480bの幅が発光素子230の幅と同一であれば十分であり、発光素子230から遠ざかるほど放熱部480a、480bの幅が広くなり、熱放出効率を増加させることができる。そして、熱が伝達される放熱部480a、480bの下側方向の面積が相対的に広いので、狭い面積で熱が放出される場合に比べて熱膨張による放熱部480a、480bの膨張を減少させることができる。
【0150】
本実施例によって、放熱部480a、480bは、発光素子230に隣接して位置し、相対的に幅が狭い第1の部分と、発光素子230と反対方向に位置し、前記第1の部分より幅が広い第2の部分とが互いに異なる物質からなることもある。すなわち、前記第1の部分は銅(Cu)を含む合金層からなり、前記第2の部分は銅層からなり得る。前記銅を含む合金層は、W又はMoのうち少なくとも一つの物質を含んで構成することができ、例えば、CuW、CuNo、CuWMoなどを含むことができる。
【0151】
銅層の場合、加工性に劣るが、熱伝達が非常に良い特性を示す。しかし、銅層は、熱膨張係数が大きいので、前記発光素子230の熱膨張係数に比べるとその差が大きい。これによって、温度の上昇及び下降によって前記発光素子230に熱膨張及び収縮によるストレスが伝達され、前記発光素子230に損傷が発生し得る。このような問題を解決するために、一例として、前記放熱部480a、480bを具現するにおいて、下部の第2の部分を銅層に形成し、上部の第1部分に銅を含む合金層を形成した。これによって、前記発光素子230は、前記銅層に直接接触するのではなく、前記合金層に接触するようになる。CuW合金層とCuMo合金層は、発光素子230と熱膨張係数が類似するので、発光素子230が温度の上昇及び下降によって損傷することを防止できるようになる。
【0152】
2個の放熱部480a、480bは、セラミック層410cに形成された電極パターン475cを介して互いに電気的に連結することができる。そして、放熱部480bは、セラミック層410bに形成された電極層475bと電気的に連結され、電極層475bは、導電性物質が充填された貫通ホール477aを介してセラミック層410aの下部の電極パターン475aに連結することができる。
【0153】
そして、発光素子230の他の電極は、セラミック層410cの表面の電極パターン471dとワイヤ440でボンディングされている。そして、前記電極パターン471dは、セラミック層410a、410b、410cにそれぞれ形成された導電性物質が充填された貫通ホール473a、473c、473dと電極パターン471b、471cを介してセラミック層410aの下部の電極パターン471aに連結することができる。上述した一対の電極パターン471a、475aは、電極パッドとして作用し、回路基板に電気的に直接接触することができる。
【0154】
上述したセラミック層410cには、図示したように2個又は4個の発光素子230を配置できるが、それぞれの発光素子230と電気的に連結された電極パターン471d、475dは、互いに同一の極性であるので電気的に連結することができる。
【0155】
放熱部480a、480bの下部には突出防止層490を配置することができる。グリーンシートは、パッケージ本体の最も下側のセラミック層410aと放熱部480a、480bを支持し、放熱部480a、480bの熱膨張を突出防止層490が密封して防止することができる。
【0156】
図16に示した実施例では、突出防止層490がパッケージ本体をなすセラミック層410aの下側に配置されている。そして、電極パターン471aは、セラミック層410aに形成された導電性物質が充填された貫通ホール491aを介してグリーンシート490の下部の電極パッド492aに電気的に連結され、他の電極パターン475aは、セラミック層410bに形成された導電性物質が充填された貫通ホール491bを介してグリーンシート490の下部の他の電極パッド492bに電気的に連結することができる。
【0157】
上述した各実施例で、突出防止層490は放熱部480a、480bの形状を支持する支持プレートであって、透光性の薄いフィルムであるか、セラミック層410aと同一の材質からなり得る。
【0158】
図17Aに示した実施例では、突出防止層495がキャビティの底面をなすセラミック層410cの上側に配置されている。そして、発光素子230は、突出防止層495の表面に配置された電極パターン471d、475dとワイヤ440でボンディングされ、電極パターン471dは、突出防止層495内に形成された導電性物質が充填された貫通ホール496aを介して電極パターン497aに電気的に連結され、複数の電極パターン471d、475dは互いに電気的に連結することができる。
【0159】
2個の発光素子230は、導電性接着層445を介してセラミック層410c上の電極パターン498と電気的に連結され、電極パターン498は放熱部480bと電気的に接触し、放熱部480bは、電極パターン475b、475cと導電性物質が充填された貫通ホール477a、477bを介してセラミック層410aの下部の電極パターン475aに電気的に連結されている。そして、2個の放熱層480a、480bも互いに電気的に連結することができる。
【0160】
本実施例は、突出防止層495が放熱部480a、480bに対応する領域に配置され、熱による放熱部480a480bの膨張時に放熱部480a、480bの表面に凹凸が生じることを防止することができる。そして、発光素子230に対応しない突出防止層495の部分は、共にパッケージ本体の高さ均衡を合わせることができる。
【0161】
一方、図17Bを参照すると、セラミック層410dの下部にもう一つのセラミック層410fが位置し、前記セラミック層410f上に電極パターン471d、475dが位置し得る。セラミック層410f〜410eとキャビティの底面は階段状を有する。モールディング部は形成されなくてもよい。
【0162】
図18は、第9の実施例に係る発光素子パッケージに含まれた放熱部を詳細に示した図である。
【0163】
図18の(a)と(b)は2個の放熱部480a、480bを示しており、(c)と(d)は4個の放熱部480a〜480dを示している。このような複数の放熱部の構成により、発光素子パッケージの製造工程で熱による放熱部の変形を最小化することができ、その結果、発光素子や発光素子パッケージが傾斜しないようにし、光出射角の均衡をなすことができる。
【0164】
図18の(a)と(b)で、放熱部480a、480bの下部の幅Wcは、放熱部480a、480bの上部の幅Wb、Wbより大きくなり得る。そして、各放熱部480a、480bは距離Wdだけ離隔している。上述した距離Wdは、各放熱部480a、480b間に配置されたセラミック層の幅であり得る。
【0165】
図18の(c)と(d)で、4個の放熱部480a、480b、480c、480dが配置されているが、4個の発光素子に対応して配置することができ、それぞれの放熱部480a、480b、480c、480d間の距離Wdは同一であり、パッケージ本体をなすセラミック層が配置されている。4個の放熱部480a、480b、480c、480dは互いに対称をなして配置されている。
【0166】
第9の実施例に係る光源モジュールで、上述した第8の実施例に係る電極パターンの内容を適用することができ、重複する内容であるので、それについての説明は省略する。
【0167】
図19及び図20は、第10の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0168】
図19を参照すると、第10の実施例に係る光源モジュールは、貫通ホール510aが形成された本体510と、前記貫通ホール510a内に配置される放熱部520と、前記放熱部520上に配置されるサブマウント530と、前記サブマウント530上に配置される少なくとも一つの発光素子230とを備える。
【0169】
本体510は、単一層のセラミック基板又は多層のセラミック基板であり得る。本体510が多層のセラミック基板である場合、例えば、高温同時焼成セラミック(High Temperature Cofired Ceramics、HTCC)又は低温同時焼成セラミック(Low Temperature Cofired Ceramics、LTCC)技術を用いて具現することができる。
【0170】
本体510が多層のセラミック基板である場合、各層の厚さは同一であってもよく、異なってもよく、これに制限することはない。
【0171】
本体510内には多数の電極パターンが含まれ、これら電極パタンが発光素子230と電気的に連結されることによって、発光素子230の駆動に必要な電流を供給することができる。
【0172】
本体510は、側壁512aと底面512bからなるキャビティ512を含むことができる。図19に示したように、本体510の側壁512aは傾斜面を含んで構成することができる。前記傾斜面は、発光素子230で発生した光を反射させ、オープン領域であるキャビティ512の上面に進行させることによって、光源モジュールの光抽出効率を向上させることができる。
【0173】
キャビティ512の側壁512aと底面512bの少なくとも一部には反射層をコーティング、めっき又は蒸着することができる。
【0174】
メタル基板の場合、工程上、キャビティを形成しにくいという短所があるが、セラミック基板はキャビティを形成し易く、熱に強いという長所を有する。しかし、セラミック基板は、メタル基板に比べて熱伝導性に劣るので、放熱特性を補償するためにメタルスラッグ(metal slug)からなる放熱部520を同時焼成(Co―fired)したり、又はAgCuでボンディングして熱処理した後、結合又は挿入して使用することができる。
【0175】
本体510には貫通ホール510aが形成され、本体510にキャビティ512が形成される場合、前記キャビティ512の底面512bに貫通ホール510aを形成することができる。前記貫通ホール510a内には放熱部520が挿入されて配置される。
【0176】
前記貫通ホール510aの内側面と、前記内側面と接する前記放熱部520の外側面522とにパターンを形成して接触面積を広げることによって、放熱効果を増大させることができる。
【0177】
図19には、一例として前記パターンが階段状を有することを示したが、パターン形状に対して制限することはない。
【0178】
放熱部520は、熱伝導性に優れた金属を含むことができ、例えば、CuW、CuMoなどのCuが含まれた合金、Cu単一金属、Mo、W又はAgのうち少なくとも一つを含むことができる。
【0179】
本体510と放熱部520の熱膨張係数を考慮すると、例えば、本体510がHTCC技術を用いて具現される場合、CuWを含む放熱部520を挿入して使用することが熱に安定的であり、本体510がLTCC技術を用いて具現される場合、Agを含む放熱部520を結合又は挿入して使用することが熱に安定的であり得る。
【0180】
放熱部520上にはサブマウント530が配置される。サブマウント530は、導電性基板又は絶縁性基板であり、例えば、Si、SiC又はAlNなどの熱伝導率と熱膨張係数を考慮した物質を含むことができる。
【0181】
サブマウント530上には導電性接着層540が位置し、前記導電性接着層540を介して発光素子230を付着することができる。
【0182】
発光素子230で発生した熱がサブマウント530を経て放熱部520を介して外部に放出されるので、サブマウント530は熱伝導性に優れた材質からなり得る。
【0183】
サブマウント530が放熱部520上に配置されるので、発光素子230で発生した熱が相対的に熱伝導率に劣る本体510の代わりに、熱伝導性に優れた放熱部520を介して外部に放出され、光源モジュールの信頼性を向上させることができる。
【0184】
また、放熱部520に発光素子230を直接実装する場合、発光素子230が実装される放熱部520の上面が平らでない場合、発光素子230が浮いたり、不安定にボンディングされ、放熱性と信頼性が低下し得るが、サブマウント530上に発光素子230を配置することによって、このような問題を最小化することができる。
【0185】
放熱部520は、発光素子230で発生した熱を外部に放出し、光源モジュールの信頼性を維持する役割をするので、放熱部520と発光素子230は互いに垂直的に重畳するように配置することができる。
【0186】
図19には、一例として、三つの発光素子230を示しているが、実施例によって、それ以上又はそれ以下の発光素子を含ませることもできる。
【0187】
本体510は、無機材質からなっているので、約260〜405nm波長を有する深紫外線(Deep UV)LED又は近紫外線(Near UV)LEDを含む発光素子230を使用するとしても、発光素子230から放出された紫外線光によって本体510が変色又は変質するおそれがなく、発光モジュールの信頼性を維持することができる。
【0188】
本体510のキャビティ512のオープン領域である上面を覆うようにガラス部550を位置させることができる。
【0189】
前記ガラス部550は、発光素子230で発生した光を吸収せずに外部に通過させるように透明な材質と非反射コーティング膜からなり、例えば、SiO2(Quartz、UV Fused Silica)、Al2O3(Sapphire)又はLiF、MgF2、CaF2、Low Iron Transparent Glass、B2O3などを含むことができる。
【0190】
前記ガラス部550は、発光素子230がUV LEDである場合、発光素子230から放出された紫外線光が光源モジュールの外部の有機物を破壊又は変質させることを防止する役割をすることができる。
【0191】
前記ガラス部150とキャビティ512との間の空間560は真空状態であってもよく、窒素(N2)ガス又はフォーミングガス(forming gas)で充填することもできる。
【0192】
セラミック基板で形成された本体510のキャビティ512の側壁512aの上端には、ガラス部550の縁部を支持可能な支持部514を形成することができる。
【0193】
または、図20に示したように、ガラス部550の代わりに、発光素子230を包囲するように前記本体510のキャビティ512内にモールディング部565を形成することもできる。
【0194】
前記モールディング部565は、蛍光体が混合された高屈折率又は低屈折率のSi―Resin、紫外線に強いSi―Resin、ハイブリッド系樹脂などを含むことができ、これに対して制限することはない。
【0195】
本体510と放熱部520の下部には放熱パッド570を配置することができる。
【0196】
発光素子230で発生した熱がサブマウント530と放熱部520を経て放熱パッド570を介して外部に放出されるので、放熱パッド570は、熱伝導性に優れた物質であり、例えば、Ag、Au又はCuのうちいずれか一つを含む金属であり得る。
【0197】
前記放熱パッド570と本体510との間、そして、放熱パッド570と放熱部520との間には熱伝導シート575が位置し得る。熱伝導シート575は、優れた熱伝導性、電気絶縁性及び難燃性を有し、発熱部位と放熱パッドを密着させることによって熱伝達効果を極大化させることができる。
【0198】
図21は、第11の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0199】
第11の実施例に係る光源モジュールは、貫通ホール510aが形成された本体510と、前記貫通ホール510a内に配置される放熱部520と、前記放熱部520上に配置される少なくとも一つの発光素子230とを備える。
【0200】
光源モジュールが別途のサブマウント530を含まず、発光素子230が放熱部520上に直接配置される点で、上述した第10の実施例と異なっている。
【0201】
前記放熱部520は導電性を有することができ、発光素子230が導電性接着層540上にボンディングされるので、別途のワイヤボンディング工程がなくても前記発光素子230と前記放熱部520とが直接通電することができる。
【0202】
図22は、第12の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0203】
第12の実施例に係る光源モジュールは、前記本体510にツェナーダイオードボンディング部580が形成され、前記ツェナーダイオードボンディング部580にツェナーダイオード585が配置される。
【0204】
前記ツェナーダイオードボンディング部580は、発光素子230が位置する空間と区分して形成することができる。発光素子230の発光時、ツェナーダイオード585によって光が乱反射又は吸収され、発光素子230の発光効率が低下し得るので、ツェナーダイオード585を発光素子230が位置する空間と区分又は隔離する。
【0205】
一例として、前記本体510にキャビティ512が形成された場合、前記ツェナーダイオードボンディング部580は、前記キャビティ512が形成されていない領域に位置し得る。
【0206】
前記ツェナーダイオードボンディング部580には、ジェンナーダイオード及びAu―ワイヤを保護するためにシリコーン樹脂などが充填されたモールディング部590を形成することができる。
【0207】
図23は、第13の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0208】
第13の実施例に係る光源モジュールは、一面に光源600が配置され、前記光源600と電気的に連結された電極パッド610を含む基板620と、前記基板620上に位置し、前記電極パッド610に対応する領域にキャビティ632が位置するホルダー630とを備え、前記電極パッド610は、前記キャビティ632内に配置され、ワイヤ634、635が電気的に連結された突出電極部631とコンタクトされる。
【0209】
前記光源600は、発光素子を含み、発光素子をチップ状に基板に実装するCOB(Chip On Board)タイプであり得る。
【0210】
前記基板620は、回路パターンが形成されたメタル基板又はセラミック基板であり得る。
【0211】
前記セラミック基板は、単一層からなるか、多層からなり、前記基板620が多層のセラミック基板である場合、例えば、高温同時焼成セラミック(High Temperature Cofired Ceramics、HTCC)又は低温同時焼成セラミック(Low Temperature Cofired Ceramics、LTCC)技術を用いて具現することができる。
【0212】
前記発光素子が約260〜395nmの波長を有する深紫外線(Deep UV)LED又は近紫外線(Near UV)LEDを含むUV LEDである場合、発光素子から放出される紫外線光によって基板620が変色又は変質しないように、前記基板620はセラミック基板からなり得る。
【0213】
前記基板620の上面には、前記光源600と電気的に連結された電極パッド610が位置する。
【0214】
電極パッド610が複数備えられた場合、前記電極パッド610は複数の電極パッドを含む概念で使用することができる。
【0215】
前記電極パッド610は、基板620の縁部領域に隣接して配置できるが、電極パッド610の配置は、実施例によって変化させることができ、これに制限することはない。
【0216】
前記電極パッド610は、前記基板620の上面にそのまま配置することもでき、前記基板620にリセス614を形成し、前記リセス614内に配置することもできる。
【0217】
すなわち、前記電極パッド610に対応する前記基板620の厚さと前記電極パッド610に対応しない前記基板620の厚さは互いに異なり、一例として、前記電極パッド610に対応する前記基板620の厚さがより薄くなり得る。
【0218】
前記電極パッド610は、前記光源600の第1の電極(図示せず)と電気的に連結されたアノード電極パッド611と、前記アノード電極パッド611と離隔して位置し、前記光源600の第2の電極(図示せず)と電気的に連結されたカソード電極パッド612とを含む。
【0219】
前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612は同一方向に並んで配列できるが、これに限定することはない。
【0220】
図23には、一例示として、第1の電極パッド610a及び第2の電極パッド610bのように、電極パッド610が二つ設けられた発光モジュールを示しているが、実施例によって電極パッド610を一つだけ設けたり、三つ以上設けた発光モジュールも可能である。
【0221】
前記電極パッド610を二つ以上設けた場合、外部電源の位置によって、発光モジュールの位置や方向を変えずに便利な位置の電極パッド610を選択して使用できるという利点がある。
【0222】
前記ホルダー630は、前記基板620の上部に位置し、前記電極パッド610に対応する領域が開放されたキャビティ632を有し、前記キャビティ632内に配置されたワイヤ634、635が前記電極パッド610とコンタクトされる。
【0223】
すなわち、前記ホルダー630の前記キャビティ632内には外部電源と連結されたワイヤ634、635が配置され、前記ワイヤ634、635と電気的に連結された突出電極部631は、前記アノード電極パッド611及び前記カソード電極パッド612とそれぞれコンタクトされ、光源モジュールに電流を供給することができる。
【0224】
前記ホルダー630の内部構造及び前記電極パッド610とのコンタクト構造に対しては、図25及び図26を参照して後で説明する。
【0225】
前記発光素子がUV LEDを含む場合、発光素子から放出された紫外線光によって変色又は変質しないように、前記ホルダー630は無機材質からなり得る。
【0226】
図23は、電極パッド610の形態に対する説明を容易にするために第1の電極パッド610aの上部のみにホルダー630を設けることを示したが、第2の電極パッド610bの上部にもホルダー630を設けることができる。
【0227】
図24は、第14の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0228】
第14の実施例に係る光源モジュールは、一面に光源600が配置され、前記光源600と電気的に連結された電極パッド610を含む基板620と、前記基板620上に位置し、前記電極パッド610に対応する領域にキャビティ632が位置するホルダー630とを備え、前記電極パッド610は、前記キャビティ632内に配置され、ワイヤと電気的に連結された突出電極部631とコンタクトされる。
【0229】
前記光源600は、発光素子を含み、発光素子をチップ状に基板に実装するCOB(Chip On Board)タイプであり得る。
【0230】
前記電極パッド610は、前記光源600の第1の電極(図示せず)と電気的に連結されたアノード電極パッド611と、前記アノード電極パッド611と離隔して位置し、前記光源600の第2の電極(図示せず)と電気的に連結されたカソード電極パッド612とを有する。
【0231】
このとき、第13の実施例とは異なり、前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612は同一の方向に並んで配列せず、前記基板620上の区分される領域にそれぞれ配置することができる。
【0232】
図24では、一例示として、前記基板620の縁部領域の一部にアノード電極パッド611が位置し、前記アノード電極パッド611と遠く離隔した対角線方向にカソード電極パッド612が位置することを示した。
【0233】
また、第13の実施例とは異なり、アノード電極パッド611とカソード電極パッド612が互いに遠く離隔して位置するので、ホルダー630も前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612をそれぞれカバーするように分けられて配置され、前記ホルダー630に形成されたキャビティ632内にも外部電源と連結された一つのワイヤがそれぞれ配置される。
【0234】
すなわち、第13の実施例でのホルダー630と第14の実施例でのホルダー630との差は、第13の実施例のホルダー630は、一つのホルダーがアノード電極パッド611とカソード電極パッド612を一度に全てカバーするので、キャビティ632内に互いに異なる極性の二つのワイヤ634、635が配置されるが、第14の実施例のホルダー630は、アノード電極パッド611をカバーする一つのホルダーと、カソード電極パッド612をカバーするもう一つのホルダーとが存在するので、それぞれのホルダーのキャビティ632内にはそれぞれ異なる極性のワイヤ634又は635が配置される。
【0235】
図24は、電極パッド610の形態に対する説明を容易にするために、アノード電極パッド611の上部のみにホルダー630を設けることを示したが、カソード電極パッド612の上部にもホルダー630を設けることができる。
【0236】
図25は、ホルダーの締結部構成を示した図である。以下では、図25を参照して実施例に係る発光モジュールに配置されたホルダー630の締結構造を説明する。
【0237】
図25は、ホルダー630の上部面を省略し、下部面のみを示した。前記ホルダー630は少なくとも一つの第1の締結部637を有し、締結手段638により、ホルダー630の下面に配置される基板620に固定することができる。
【0238】
図示していないが、前記基板620にも、前記第1の締結部637に対応する位置に締結部を形成することができる。
【0239】
図25には、一例として、ホルダー630の下部面に締結部637としての二つの貫通ホールが形成され、締結手段638としてのねじが前記ホルダー630の締結部637と前記基板620の締結部(図示せず)とを結合し、前記ホルダー630が前記基板620に固定される構成を示している。
【0240】
第1の締結部637の形態と個数、締結手段638の種類などは、実施例によって多様に変形可能であり、これに制限することはない。
【0241】
図26A及び図26Bは、ホルダー内に配置されたワイヤと基板上の電極パッドとのコンタクト構造の一実施例を示した断面図である。
【0242】
図26Aを参照すると、前記ホルダー630は、前記基板620上の電極パッド610に対応してキャビティ632が位置し、前記キャビティ632内に配置され、ワイヤ634と電気的に連結された突出電極部631が前記電極パッド610とコンタクトされる。
【0243】
前記基板620にはリセス614が形成され、前記リセス614内に前記電極パッド610を配置することもできる。
【0244】
前記電極パッド610は、前記基板620に形成された回路パターン617と連結される。
【0245】
従来は、外部電源と連結されたワイヤ634と基板620上の電極パッド610とをソルダリング作業によって電気的に連結したが、ソルダリング作業は鉛などの重金属を使用するので、環境汚染に致命的であり、コールドソルダリングなどによるワイヤ連結不良が発生するという問題があった。
【0246】
本実施例では、前記ホルダー630内に配置されたワイヤ634が突出電極部631を介して前記電極パッド610と機械的に互いにコンタクトされるようにし、環境汚染の心配がなく、電線連結不良などを最小化することによって発光モジュールの信頼性を向上させることができる。
【0247】
前記ホルダー630のキャビティ632内には、前記突出電極部631を支持するスプリング部639を備えることもできる。
【0248】
前記スプリング部639は、前記ワイヤ634が突出電極部631を介して前記電極パッド610とコンタクトされるとき、スプリング部639の復元力により、前記突出電極部631が前記電極パッド610とより堅固に接触できるようにする。
【0249】
前記スプリング部639の外面は絶縁物質でコーティングされ、前記ワイヤ634及び前記電極パッド610との電気的短絡を防止することができる。
【0250】
または、図26Bに示したように、図26Aの突出電極部631とスプリング部639とが一体型で形成された第2の電極部633を介してワイヤ634と電極パッド610を電気的に連結することもできる。
【0251】
このとき、前記キャビティ632の一面に別途の支持部615が位置し、前記第2の電極部633の一側は、前記支持部615を貫通して支持することができる。
【0252】
また、前記ホルダー630は、前記基板620と向かい合う下部面に少なくとも一つの突出部636を備え、前記基板620は、前記突出部636に対応する位置に少なくとも一つの収容溝618を備えるので、前記ホルダー630と前記基板620とを嵌め合わせることができる。
【0253】
前記突出部636と前記収容溝618は、図25と関連して説明したように、締結手段638と共に、前記ホルダー630と前記基板620とをより堅固に結合することができる。
【0254】
図26A及び図26Bは、一例として、アノード電極パッド611と電気的に連結されるワイヤ634を示したが、カソード電極パッド612と電気的に連結されるワイヤ635に対しても同一に適用することができる。
【0255】
また、図示していないが、図23に示したように、一つのホルダー630がアノード電極パッド611とカソード電極パッド612を全てカバーするように配置された場合、前記ホルダー630のキャビティ632には互いに異なる極性を有する二つのワイヤ634、635が配置され、前記ワイヤ634、635は、前記基板620に配置されたアノード電極パッド611及びカソード電極パッド612とそれぞれ電気的に連結することができる。
【0256】
図27は、第15の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0257】
第15の実施例に係る光源モジュールは、一面に光源600が配置され、前記光源600と電気的に連結された電極パッド610を有する基板620と、前記基板620上に位置し、前記電極パッド610に対応する領域にキャビティ632が位置するホルダー630とを備え、前記電極パッド610は、前記キャビティ632内に配置され、ワイヤと電気的に連結された突出電極部631とコンタクトされる。
【0258】
前記光源600は、発光素子パッケージを含み、前記発光素子パッケージが基板上に実装されたPOB(Package On Board)タイプであり得る。
【0259】
前記基板620の上面には電極パッド610が位置し、前記電極パッド610は、前記光源600の第1の電極(図示せず)と電気的に連結されたアノード電極パッド611と、前記光源600の第2の電極(図示せず)と電気的に連結されたカソード電極パッド612とを有する。
【0260】
上述したように、前記電極パッド610の個数と位置、前記電極パッド610に含まれたアノード電極パッド611とカソード電極パッド612の個数と配列には多くの形態があり得るが、図27では、一例として、一つのアノード電極パッド611が前記基板620の縁部領域の一部に位置し、前記アノード電極パッド611と遠く離隔して配列された一つのカソード電極パッド612を示した。
【0261】
また、前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612の位置に対応して、前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612をそれぞれカバーするホルダー630が配置される。
【0262】
前記ホルダー630は、第13及び第14の実施例と関連して説明した通りであるので、詳細な説明は省略する。
【0263】
図27では、電極パッド610の形態を見やすいように、前記アノード電極パッド611の上部のみにホルダー630が配置されることを示したが、前記カソード電極パッド612の上部にもホルダー630が配置される。
【0264】
前記基板620は、回路パターンが形成されたメタル基板又はセラミック基板であり得る。
【0265】
前記セラミック基板は単一層又は多層からなり得る。前記基板620が多層のセラミック基板である場合、例えば、高温同時焼成セラミック(High Temperature Cofired Ceramics、HTCC)又は低温同時焼成セラミック(Low Temperature Cofired Ceramics、LTCC)技術を用いて具現することができる。
【0266】
図28は、第16の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0267】
第16の実施例に係る光源モジュールは、一面に光源600が配置され、前記光源と電気的に連結された電極パッド610を含む基板620と、前記基板620上に位置し、前記光源600に対応する領域が開放された開放部710を含むホルダー700と、前記開放部710内に固定され、前記光源600上に配置される拡散部材720とを備える。
【0268】
前記光源600は、発光素子を含み、発光素子をチップ状に基板620に実装するCOB(Chip On Board)タイプであり得る。
【0269】
前記基板620は、回路パターンが形成されたメタル基板又はセラミック基板であり得る。
【0270】
前記セラミック基板は単一層又は多層からなり得る。前記基板620が多層のセラミック基板である場合、例えば、高温同時焼成セラミック(High Temperature Cofired Ceramics、HTCC)又は低温同時焼成セラミック(Low Temperature Cofired Ceramics、LTCC)技術を用いて具現することができる。
【0271】
前記ホルダー700は、前記基板620の縁部領域の少なくとも一部に対応して配置される支持プレート730と、前記電極パッド610に対応する領域が開放されたキャビティが備えられた少なくとも一つのカバーユニット800とを含むことができる。
【0272】
図28を参照すると、前記支持プレート730は、前記基板620の四つの縁部領域のうち一つの縁部領域に対応して配置される第1の支持プレート731と、前記第1の支持プレート731と向い合って位置した第2の支持プレート732とを有することができる。
【0273】
このとき、前記第1の支持プレート731と前記第2の支持プレート732の内側面が前記開放部710を形成する。
【0274】
前記開放部710の内側面、すなわち、前記第1の支持プレート731と前記第2の支持プレート732の内側面には挿入溝736が形成され、前記挿入溝736には拡散部材720を挿入して締結することができる。
【0275】
上述したように、前記支持プレート730は、前記基板620の縁部領域の少なくとも一部に対応して配置できるが、前記支持プレート730の内側面が前記開放部710を形成し、前記開放部710の内側面に形成された挿入溝736に拡散部材720が締結されなければならないので、前記支持プレート730は互いに対称をなすように備えることができる。
【0276】
前記支持プレート730は、前記基板620の縁部領域で前記基板620の上面と接して配置することができる。
【0277】
前記カバーユニット800は、前記基板620上に配置された電極パッド610をカバーするように前記基板620の上部に配置される。
【0278】
図28には、一例として、第1のカバーユニット800a及び第2のカバーユニット800bを二つ示したが、電極パッド610の個数又は配列位置によって、それ以下又はそれ以上のカバーユニットを備えることができる。
【0279】
カバーユニット800は、複数のカバーユニット800a、800bを含む概念で使用することができる。
【0280】
図示していないが、例えば、前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612が隣接して並んで配列される場合、前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612を全てカバーする一つのカバーユニット800のみを備えることができる。
【0281】
または、例えば、隣接して並んで配列されたアノード電極パッド611とカソード電極パッド612が二つ以上存在する場合、カバーユニット800は二つ以上備えることができる。
【0282】
図28には、アノード電極パッド611が前記基板620の縁部領域の一部に配置され、カソード電極パッド612が前記アノード電極パッド611と遠く離隔して配置されるので、前記アノード電極パッド611をカバーする第1のカバーユニット800aと、前記カソード電極パッド612をカバーする第2のカバーユニット800bとがそれぞれ備えられる。
【0283】
前記カバーユニット800と前記支持プレート730は、分離形成した後、互いに結合することもできるが、図28のように一体に形成することもできる。
【0284】
図29Aは、支持プレートの一部を上部から見た斜視図で、図29Bは、支持プレートの一部を下部から見た斜視図である。
【0285】
図29Aを参照すると、前記支持プレート730には少なくとも一つの第1の締結部742が形成され、前記第1の締結部742に締結される締結手段744を備えることができる。
【0286】
図29Aには、一例として、前記第1の締結部742として貫通ホールが形成され、締結手段744としてねじを示したが、これに限定することはない。
【0287】
図示していないが、前記第1の締結部742に対応する前記基板620上の領域にも締結部が形成され、前記締結手段744によって前記ホルダー700を前記基板620に固定することができる。
【0288】
前記第1の締結部742の形態と個数、締結手段744の種類などは、実施例によって多様に変形可能であり、これに制限することはない。
【0289】
図29Bを参照すると、前記支持プレート730は、前記基板620と向かい合う面に少なくとも一つの突出部746を備えることができる。
【0290】
図示していないが、前記突出部746に対応する前記基板620上の領域に収容部を形成し、これらを嵌め合うことによって前記ホルダー700を前記基板620に固定することができる。
【0291】
前記突出部746と収容部の形態と個数、形成位置などは、実施例によって多様にな変形可能であり、これに制限することはない。
【0292】
再び図28を参照すると、前記開放部710の内側面、すなわち、前記第1の支持プレート731と前記第2の支持プレート732の内側面には挿入溝736を形成し、前記挿入溝736に拡散部材720を挿入して締結することができる。
【0293】
前記拡散部材720は、前記光源600から入射された光の屈折と散乱を通して光投射角を最大に広げ、光を均一に拡散できるようにする。
【0294】
前記拡散部材720は、前記光源600から放出された光を吸収せずに透過させ、発光モジュールの光抽出効率を向上できるように透明な材質からなり得る。
【0295】
前記光源600がUV LEDを含む場合、前記光源600から放出された光によって前記拡散部材720が変色又は変質しないように、前記拡散部材720は無機材質からなり、例えば、ガラス材質又は透光性樹脂物を含んで構成することができる。
【0296】
また、前記拡散部材720の表面には、光抽出パターン又は選択波長光遮断パターンが位置し得る。
【0297】
前記光抽出パターンは、光源600で発生した光を乱反射させ、光源モジュールの光抽出効率を向上させ、周期的又は非周期的に形成することができ、例えば、マイクロレンズアレイ(MLA)を配列してパターンを形成することもできる。
【0298】
前記選択波長光遮断パターンは、一種のカラーフィルターのような役割をすることができ、光源100で発生した多くの波長領域の光のうち選択的な波長領域の光のみを選択的に透過させることができる。
【0299】
図示していないが、前記挿入溝736には、前記拡散部材720の上部に第1のプリズムシート、第2のプリズムシート及び保護シートを配置することもでき、これらシートの配置順序は変更可能である。
【0300】
第1のプリズムシートは、支持フィルムの一面に透光性でありながら弾性を有する重合体材料で形成されるが、前記重合体は、複数の立体構造が繰り返して形成されたプリズム層を有することができる。第1のプリズムシートには、山部と谷部が繰り返してストライプタイプで備えられてパターンを形成することができる。
【0301】
第2のプリズムシートでの山部と谷部の方向は、第1のプリズムシート内の支持フィルムの一面の山部と谷部の方向と垂直であり得る。
【0302】
図30は、第17の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0303】
第17の実施例に係る光源モジュールは、一面に光源600が配置され、前記光源と電気的に連結された電極パッド610を有する基板620と、前記基板620上に位置し、前記光源600に対応する領域が開放された開放部710を有するホルダー700と、前記開放部710内に固定され、前記光源600上に配置される拡散部材720とを備える。
【0304】
前記光源600は、発光素子を含み、発光素子をチップ状に基板に実装するCOB(Chip On Board)タイプであり得る。
【0305】
前記ホルダー700は、前記基板620の縁部領域の少なくとも一部に対応して配置される支持プレート730と、前記電極パッド610に対応する領域が開放されたキャビティが備えられた少なくとも一つのカバーユニット800とを含むことができる。
【0306】
図30を参照すると、前記支持プレート730は、前記基板620の四つの縁部領域のうち一つの縁部領域に対応して配置される第1の支持プレート731と、前記第1の支持プレート731と向い合って位置した第2の支持プレート732と、前記第1の支持プレート731の一側と前記第2の支持プレート732の一側とを連結する第3の支持プレート733と、前記第3の支持プレート733と向い合って位置し、前記第1の支持プレート731の他側と前記第2の支持プレート732の他側とを連結する第4の支持プレート734とを有することができる。
【0307】
このとき、前記第1、第2、第3、及び第4の支持プレート731〜734の内側面が前記開放部710を形成する。
【0308】
前記第3の支持プレート733及び前記第4の支持プレート734の構成は、上述した第1の支持プレート731及び前記第2の支持プレート732と同一であるので、それについての詳細な説明は省略する。
【0309】
前記開放部710の内側面、すなわち、前記第1、第2、第3、及び第4の支持プレート731〜734の内側面には挿入溝736を形成し、前記挿入溝736に拡散部材720を挿入して締結することができる。
【0310】
前記拡散部材720は、前記光源600から入射された光の屈折と散乱を通して光投射角を最大に広げ、光を均一に拡散できるようにする。
【0311】
前記拡散部材720は、前記光源600から放出された光を吸収せずに透過させ、発光モジュールの光抽出効率を向上できるように透明な材質からなり得る。
【0312】
前記光源600がUV LEDを含む場合、前記光源600から放出された光によって前記拡散部材720が変色又は変質しないように、前記拡散部材720は無機材質からなり、例えば、ガラス材質からなり得る。
【0313】
前記カバーユニット800と前記第1〜第4の支持プレート731〜734は一体に形成することができる。
【0314】
図31は、第18の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0315】
第18の実施例に係る光源モジュールは、上面に光源600が配置された基板620と、前記基板620の上部に位置し、前記光源600に対応する領域が開放された開放部710を含むホルダー700と、前記開放部710に締結され、前記光源600の上部に配置される拡散部材720とを含む。そして、前記基板620の下部には放熱部材1000が配置される。
【0316】
前記光源600は、発光素子を含み、発光素子をチップ状に基板に実装するCOB(Chip On Board)タイプであり得る。
【0317】
前記ホルダー700は、前記基板620の縁部領域の少なくとも一部に対応して配置される支持プレート730と、前記電極パッド610に対応する領域が開放されたキャビティが備えられた少なくとも一つのカバーユニット800とを含むことができる。
【0318】
図31には、一例示として、前記支持プレート730が前記基板620の四つの縁部領域のうち一つの縁部領域に対応して配置される第1の支持プレート731と、前記第1の支持プレート731と向い合って位置した第2の支持プレート732と、前記第1の支持プレート731の一側と前記第2の支持プレート732の一側とを連結する第3の支持プレート733と、前記第3の支持プレート733と向い合って位置し、前記第1の支持プレート731の他側と前記第2の支持プレート732の他側とを連結する第4の支持プレート734とを含むことを示したが、互いに対称をなす二つの支持プレート731及び732、又は733及び734のみを含むこともできる。
【0319】
前記開放部710の内側面、すなわち、前記第1、第2、第3、及び第4の支持プレート731〜734の内側面には挿入溝736が形成され、前記挿入溝736に拡散部材720を挿入して締結することができる。
【0320】
前記拡散部材720は、前記光源600から入射された光の屈折と散乱を通して光投射角を最大に広げ、光を均一に拡散できるようにする。
【0321】
前記放熱部材1000は、前記光源600で発生した熱を外部に放出する役割をするので、熱伝導性に優れた材質からなり得る。
【0322】
前記放熱部材1000は、前記放熱部材1000の下部面方向に形成された複数の放熱フィン1010を含むことができる。前記放熱フィン1010は、前記放熱部材1000が外部空気と接する面積を広げることによって熱放出効果を向上させる。
【0323】
前記放熱部材1000と前記基板620との間には熱伝導性部材1020が位置し得る。前記熱伝導性部材1020は、優れた熱伝導性、電気絶縁性及び難燃性を有して発熱部位と放熱部材を密着させることによって熱伝達効果を極大化することができる。
【0324】
前記支持プレート730は、前記支持プレート730から突出形成された少なくとも一つの第2の締結部750を含むことができる。
【0325】
前記第2の締結部750は、前記支持プレート730と同一面上で延長形成することができ、前記ホルダー700の下部に位置する前記基板620の幅を超えて突出し得る。
【0326】
前記支持プレート730に形成された前記第2の締結部750に対応する前記放熱部材1000上の領域にも締結部1015が形成され、締結手段755によって前記ホルダー700を前記放熱部材1000に固定することができる。
【0327】
図31には、一例として、前記第2の締結部750が前記第1の支持プレート731と前記第2の支持プレート732に備えられたことを示したが、これに限定することはない。
【0328】
前記第2の締結部750は、前記ホルダー700を前記放熱部材1000によって堅固に固定できるように、向かい合う二つの支持プレート731及び732、又は733及び734に対称をなして形成することができる。
【0329】
前記ホルダー700は、上述した各実施例のように基板620に結合して固定することもできるが、前記基板620には回路パターンなどが含まれており、締結部を形成するのに制約が伴うおそれがあるので、前記ホルダー700に別途の第2の締結部750を形成し、締結手段755によって前記放熱部材1000に固定することができる。
【0330】
または、実施例によって、前記ホルダー700を前記基板620と前記放熱部材1000の全てに結合して固定することもできる。
【0331】
上述したように、前記基板620と前記放熱部材1000との間には熱伝導性部材1020を位置させ、前記基板620を前記放熱部材1000に固定することができる。しかし、熱伝導性部材1020の費用が高価であるので、前記第2の締結手段755を通して前記ホルダー700と前記放熱部材1000を固定することによって、熱伝導性部材1020がなくても前記基板620を前記放熱部材1000に固定し、発光モジュールの作製単価を低下させることができる。
【0332】
図32は、第19の実施例に係る光源モジュールを示した図で、図33は、第20の実施例に係る光源モジュールを示した図で、図34は、第21の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0333】
各実施例に係る光源モジュールは、一面に光源600が配置され、前記光源と電気的に連結された電極パッド610を有する基板620と、前記基板620上に位置し、前記光源600に対応する領域が開放された開放部710を有するホルダー700と、前記開放部710内に固定され、前記光源600上に配置される拡散部材720とを備える。
【0334】
前記光源600は、発光素子パッケージを含み、前記発光素子パッケージが基板に実装されるPOB(Package On Board)タイプであり得る。
【0335】
前記ホルダー700は、前記基板620の縁部領域の少なくとも一部に対応して配置される支持プレート730と、前記電極パッド610に対応する領域が開放されたキャビティが備えられた少なくとも一つのカバーユニット800とを有することができる。
【0336】
第19、第20、及び第21の実施例は、光源600が発光素子パッケージを含むことを除いては、それぞれ第16、第17、及び第18の実施例と類似するので、これについての詳細な説明は省略する。
【0337】
図35は、上述した各実施例に係る光源モジュールが配置されたヘッドランプの一実施例を示した図である。
【0338】
図35を参照すると、光源モジュール1101で生成された光は、リフレクタ1102及びシェード1103で反射された後、レンズ1104を透過して車体の前方に向かうことができる。
【0339】
前記光源モジュール1101は、上述した各実施例に係る光源モジュールであり、発光素子が基板上に実装されたCOB(Chip On Board)タイプであるか、発光素子パッケージが基板上に実装されたPOB(Package On Board)タイプであり得る。
【0340】
以上のように、実施例を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。
【0341】
そのため、本発明の技術的範囲は、上述した実施例に限定して定めてはならず、後述する特許請求の範囲及び当該特許請求の範囲と均等なものによって定めなければならない。
【符号の説明】
【0342】
200 発光素子パッケージ
210 パッケージ本体
220 放熱部
230 発光素子
240 モールディング部
【技術分野】
【0001】
本発明は、発光素子パッケージ、光源モジュール及びこれを含む照明システムに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体の3―5族又は2―6族化合物半導体物質を用いた発光ダイオード(Light Emitting Diode)やレーザーダイオードなどの発光素子は、薄膜成長技術及び素子材料の開発によって赤色、緑色、青色及び紫外線などの多様な色を具現することができ、蛍光物質を用いたり、色を組み合わせることによって効率の良い白色光線も具現可能であり、蛍光灯及び白熱灯などの既存の光源に比べて低消費電力、半永久的な寿命、速い応答速度、安全性、環境親和性などの長所を有する。
【0003】
したがって、光通信手段の送信モジュール、LCD(Liquid Crystal Display)表示装置のバックライトを構成する冷陰極管(Cold Cathode Fluorescence Lamp:CCFL)に取って代わる発光ダイオードバックライト、蛍光灯や白熱電球に取って代わる白色発光ダイオード照明装置、自動車ヘッドライト及び信号灯にまで応用が拡大されている。
【0004】
発光素子パッケージは、パッケージ本体に第1の電極と第2の電極が配置され、パッケージ本体の底面に発光素子が配置され、第1の電極及び第2の電極と電気的に連結される。
【0005】
紫外線(UV)を放出する発光ダイオードを実装した発光素子パッケージの場合、紫外線反射光がパッケージ本体に接すると、本体に含まれた有機材質が変色又は変質し、パッケージの信頼性が低下するという問題が存在する。したがって、優れた放熱特性を維持しながらも発光素子パッケージの信頼性を向上させる必要がある。
【0006】
図1は、従来の発光素子パッケージを示した図である。
【0007】
パッケージ本体110にキャビティ構造が形成され、キャビティの底面に発光素子130が配置される。パッケージ本体110の下部には放熱部180を配置できるが、放熱部180と発光素子130は導電性接着層120で固定することができる。
【0008】
しかし、このような従来の発光素子パッケージには次のような問題がある。
【0009】
図1において、放熱部180は、CuWなどの熱伝導性に優れた物質からなり得るが、発光素子パッケージ100で発光素子130から熱を放出することができ、パッケージ本体110と放熱部180との間の材料の差によって生じる熱膨張係数の差により、放熱部の平坦度が低下し得る。
【0010】
すなわち、図1において、放熱部180の体積が膨張するので、放熱部180の表面が平らでなく凸凹になり、発光素子130が傾斜して配置されるので、発光素子パッケージ100の光出射角が傾斜し得る。また、発光素子パッケージ100の下側方向で放熱部180が凸凹になると、回路基板などに実装されるときに発光素子パッケージが傾斜し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明は、発光素子パッケージの信頼性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一実施例に係る発光素子パッケージは、壁部及び底面を有するキャビティを含むパッケージ本体と、前記キャビティ内に位置する発光素子と、前記パッケージ本体内に挿入され、前記発光素子の下部に位置する放熱部と、前記放熱部の周囲に位置し、ワイヤボンディングによって前記発光素子と電気的に連結される第2の電極パターンとを備え、前記第2の電極パターンは、ワイヤがボンディングされる第1の領域と、前記第1の領域と連結された第2の領域とを有し、前記第1の領域の幅と前記第2の領域の幅が互いに異なる。
【0013】
前記パッケージ本体はセラミック材質からなり得る。
【0014】
前記第1の領域の幅は前記第2の領域の幅より広くなり得る。
【0015】
前記パッケージ本体は、複数の層からなり、前記第2の電極パターンは拡張パターンを含み、前記拡張パターンは、前記パッケージ本体をなす複数の層のうち少なくとも一つの層を貫通する少なくとも一つのビアホールと電気的に連結することができる。
【0016】
前記ビアホールは、前記パッケージ本体の下部に配置される電極パッドと電気的に接触することができる。
【0017】
前記ビアホールは、前記第2の電極パッドと電気的に連結され、前記キャビティの壁部と垂直方向に重畳することができる。
【0018】
前記拡張パターンは、前記第2の電極パターンから前記キャビティの壁部方向に拡張されて形成され、少なくとも一部は前記キャビティの壁部の下側に位置し得る。
【0019】
前記発光素子パッケージは、複数の発光素子を含み、前記放熱部は、複数の発光素子のそれぞれに対応するように複数配置することができる。
【0020】
前記放熱部と前記発光素子との間に位置し、セラミック材質からなる支持プレートをさらに備えることができる。
【0021】
前記パッケージ本体と前記発光素子との間に第1の電極パターンが位置し得る。
【0022】
前記第1の電極パターンは、チップ実装領域と、前記チップ実装領域の周囲に配置される複数の縁部領域とを有し、隣接した各縁部領域間で前記パッケージ本体が露出し得る。
【0023】
前記複数の縁部領域は前記チップ実装領域のコーナーに位置し得る。
【0024】
前記複数の縁部領域は前記チップ実装領域の辺に沿って位置し得る。
【0025】
前記支持プレートを貫通するビアホールが配置され、前記支持プレートのビアホールと前記第1の電極パターンとを電気的に連結することができる。
【0026】
前記放熱部の底面に位置する支持プレートをさらに備えることができる。
【0027】
前記パッケージ本体のキャビティ内に位置する透光層をさらに備えることができる。
【0028】
前記発光素子から放出される光は260〜405nmの波長の範囲に属し得る。
【発明の効果】
【0029】
本発明の一実施例によると、熱による発光素子パッケージの放熱部の体積膨張が減少し、製造工程で熱による変形が最小化され、光出射角の均衡をなし、発光素子パッケージの信頼性を向上させることができる。
【0030】
また、本発明の一実施例によると、発光素子と放熱部が直接通電するので、発光素子パッケージの作製工程を簡素化することができる。
【0031】
また、本発明の一実施例によると、発光素子パッケージの電極が金で構成され、耐酸化性及び耐久性が強く、電極間の短絡の可能性も減少し、UVなどの短い波長帯域での光の全反射率が相対的に低い金めっきされた電極の面積が減少し、相対的にUV光の全反射率が高いセラミック層の露出面積が増加するので、光抽出効率が向上し、露出したセラミック基板とモールディング部内のシリコーン樹脂などとの結合力がより大きいので、構造物の安定性を向上させることができる。
【0032】
また、本発明の一実施例によると、光源モジュールと外部電源をソルダリング作業なしに機械的に連結するので、環境汚染の心配がなくて環境にやさしく、電線連結不良の発生が最小化され、光源モジュールの信頼性を向上させることができる。
【0033】
また、本発明の一実施例によると、別途の拡散部材の支持部を備える必要がなく、ホルダーに拡散部材を締結することによって光源モジュールの構造を簡素化し、拡散部材の付着不良発生を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】従来の発光素子パッケージを示した図である。
【図2】第1の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図3】図2の発光素子パッケージに含まれる放熱部のみを分離して示した図である。
【図4】図2の発光素子パッケージに含まれる放熱部のみを分離して示した図である。
【図5】第1の実施例に係る発光素子パッケージに適用可能な発光素子を示した図である。
【図6】第2の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図7】第3の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図8】第4の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図9A】第5の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図9B】本体に回路パターンを形成する方法の一実施例を示した図である。
【図10】第6の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図11】第7の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図12】第8の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図13A】図12の発光素子パッケージの電極パターンの配置を示した図である。
【図13B】図12の発光素子パッケージの電極パターンの配置を示した図である。
【図13C】図12の発光素子パッケージの電極パターンの配置を示した図である。
【図14A】図13Aの一部分を詳細に示した図である。
【図14B】図13の発光素子パッケージを対角線方向に切断して示した側断面図である。
【図15】第9の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図16】第9の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図17A】第9の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図17B】第9の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。
【図18】第9の実施例に係る発光素子パッケージに含まれた放熱部を詳細に示した図である。
【図19】第10の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図20】第10の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図21】第11の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図22】第12の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図23】第13の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図24】第14の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図25】ホルダーの締結部構成を示した図である。
【図26A】ホルダー内に配置されたワイヤと基板上の電極パッドとのコンタクト構造の一実施例を示した断面図である。
【図26B】ホルダー内に配置されたワイヤと基板上の電極パッドとのコンタクト構造の一実施例を示した断面図である。
【図27】第15の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図28】第16の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図29A】支持プレートの一部を上部から見た斜視図である。
【図29B】支持プレートの一部を下部から見た斜視図である。
【図30】第17の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図31】第18の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図32】第19の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図33】第20の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図34】第21の実施例に係る光源モジュールを示した図である。
【図35】上述した各実施例に係る光源モジュールが配置されたヘッドランプの一実施例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
以下、添付の図面を参照して各実施例を説明する。
【0036】
本発明に係る実施例の説明において、各要素(element)の「上又は下」に形成されると記載される場合、「上」又は「下」は、二つの要素が直接接触したり、一つ以上の他の要素が前記二つの要素間に配置されて形成されることを全て含む。また、「上又は下」と表現される場合、一つの要素を基準にして上側方向のみならず、下側方向の意味も含むことができる。
【0037】
図面の各層の厚さや大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張したり、省略したり、又は概略的に示した。また、各構成要素の大きさは、実際の大きさを全的に反映するものではない。
【0038】
図2は、第1の実施例に係る発光素子パッケージを示した図で、図3及び図4は、図2の発光素子パッケージに含まれる放熱部のみを分離して示した図である。
【0039】
第1の実施例に係る発光素子パッケージ200は、図2に示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0040】
前記本体210は複数の層で具現することができる。図2には、前記本体210が第1の層211、第2の層212、第3の層213、及び第4の層214を有する場合を示したが、前記本体210は、より多い層又はより少ない層で具現することもできる。また、前記本体210は、単一層で具現することもできる。
【0041】
前記本体210は複数の絶縁層を含むことができる。前記本体210は、窒化物又は酸化物の絶縁性物質で具現することができる。また、前記本体210は複数のセラミック層を含むことができる。例えば、前記本体210は、低温同時焼成セラミック(LTCC:low temperature co―fired ceramic)方法によって具現することができる。また、前記本体210は、高温同時焼成セラミック(HTCC:high temperature co―fired ceramic)方法によって具現することができる。前記本体210の材質は、SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、又はAlNであり得る。例えば、前記本体210はAlNで形成したり、熱伝導度が140W/mK以上の金属窒化物で具現することができる。
【0042】
前記本体210の各層211、212、213、214の厚さは同一であってもよく、少なくとも一つが異なる厚さであってもよい。前記本体210の各層211、212、213、214は、製造工程で区別される個別層であってもよく、焼成完了後に一体に形成されてもよい。
【0043】
前記本体210をなす各層間には電極パターンを形成することができ、前記電極パターンを介して前記発光素子230に電源を提供することができる。また、前記発光素子230に印加される電源は、前記本体210に形成可能なビアホール構造を介して提供することもできる。
【0044】
前記本体210の上部内側は傾斜面で具現することができる。前記本体210の内側には反射物質を提供することができる。前記本体210は、前記発光素子230から発光される光を反射させて外部に抽出することができる。
【0045】
本実施例によって、前記本体210はキャビティを有し、前記キャビティ内に発光素子230が位置し得る。前記キャビティの側壁は傾斜面からなり得る。
【0046】
前記発光素子230上にモールディング部240を提供することができる。前記モールディング部240は、外部から流入する異物及び水分などを遮断することによって前記発光素子230を保護することができる。また、前記モールディング部240は、蛍光物質を含むことができ、前記発光素子230から発光される光を受け、波長変換された光を提供することもできる。
【0047】
前記本体210の下部には貫通ホールを提供することができる。前記本体210の貫通ホールには前記放熱部220を配置することができる。本実施例によって前記本体210にキャビティが形成された場合、前記キャビティの底面に貫通ホールを提供することができる。前記発光素子230を前記放熱部220上に配置することができ、前記発光素子230は前記放熱部220に接触することができる。前記放熱部220は、前記発光素子230から発生する熱を効率的に外部に伝達できるようになる。前記放熱部220は外部に露出することができる。前記放熱部220は、銅(Cu)を含む合金層221と、前記合金層221の下側に配置された銅(Cu)層222とを含むことができる。前記銅を含む合金層221の水平断面積は、前記銅層222の水平断面積より小さく具現することができる。
【0048】
本実施例によると、前記放熱部220は、図3に示したように、CuWを含む合金層221と、前記合金層221の下側に配置された銅層222とを有することができる。また、本実施例によると、前記放熱部220は、図4に示したように、CuMoを含む合金層221と、前記合金層221の下側に配置された銅層222とを有することができる。前記合金層221はW及びMoのうち少なくとも一つの元素を含むことができる。
【0049】
本実施例では、銅層を含む合金層221と銅層222を用いて前記放熱部220を具現した。銅層の場合、加工性に劣るが、熱伝達に非常に良い特性を示す。しかし、銅層の熱膨張係数は大きく、前記発光素子230の熱膨張係数と比べるとその差が大きい。これによって、温度の上昇及び下降によって前記発光素子230に熱膨張及び収縮によるストレスが伝達され、前記発光素子230に損傷が発生し得る。このような問題を解決するために、本実施例では、前記放熱部220を具現するにおいて、下部に銅層222を配置し、前記銅層222上に銅を含む合金層221を配置した。これによって、前記発光素子230は、前記銅層222に直接接触するのではなく前記合金層221に接触するようになる。本実施例では、前記合金層221の例としてCuW合金層とCuMo合金層を提示し、前記CuW合金層とCuMo合金層は、前記発光素子230と熱膨張係数が類似するので、前記発光素子230が温度の上昇及び下降によって損傷することを防止できるようになる。前記合金層221は、W、Moのうち少なくとも一つの物質を含むことができる。前記合金層221はCuW、CuMo、CuWMo層などを含むことができる。
【0050】
また、本実施例によると、前記放熱部220を複数の層で形成することによって、前記放熱部220の上面が上側に突出することを防止できるようになる。これによって、前記放熱部220上に配置される前記発光素子230を安定的に位置できるようになる。
【0051】
図5は、第1の実施例に係る発光素子パッケージに適用可能な発光素子を示した図である。
【0052】
本実施例に係る発光素子は、図5に示したように、発光構造物10、電極20、及び反射電極50を有することができる。
【0053】
前記発光構造物10は、第1の導電型半導体層11、活性層12、及び第2の導電型半導体層13を有することができる。前記第1の導電型半導体層11の上部表面に凹凸17を提供することができる。
【0054】
例えば、前記第1の導電型半導体層11は、第1の導電型ドーパントとしてn型ドーパントが添加されたn型半導体層に形成し、前記第2の導電型半導体層13は、第2の導電型ドーパントとしてp型ドーパントが添加されたp型半導体層に形成することができる。また、前記第1の導電型半導体層11はp型半導体層に形成し、前記第2の導電型半導体層13はn型半導体層に形成することもできる。
【0055】
前記第1の導電型半導体層11は、例えば、n型半導体層を含むことができる。前記第1の導電型半導体層11は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で具現することができる。前記第1の導電型半導体層11は、例えば、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPなどから選択することができ、これにはSi、Ge、Sn、Se、Teなどのn型ドーパントをドーピングすることができる。
【0056】
前記活性層12は、前記第1の導電型半導体層11を介して注入される電子(又は正孔)と前記第2の導電型半導体層13を介して注入される正孔(又は電子)とが互いに会い、前記活性層12の形成物質によるエネルギーバンドのバンドギャップの差によって光を放出する層である。前記活性層12は、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造(MQW:Multi Quantum Well)、量子点構造又は量子線構造のうちいずれか一つで形成できるが、これに限定されることはない。
【0057】
前記活性層12は、例えば、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で具現することができる。前記活性層12が前記多重量子井戸構造で具現された場合、前記活性層12は、複数の井戸層と複数の障壁層を積層して具現することができ、例えば、InGaN井戸層/GaN障壁層の周期で具現することができる。
【0058】
前記第2の導電型半導体層13は、例えば、p型半導体層に具現することができる。前記第2の導電型半導体層13は、InxAlyGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を有する半導体材料で具現することができる。前記第2の導電型半導体層13は、例えば、GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPなどから選択することができ、これにはMg、Zn、Ca、Sr、Baなどのp型ドーパントをドーピングすることができる。
【0059】
一方、前記第1の導電型半導体層11がp型半導体層を含み、前記第2の導電型半導体層13がn型半導体層を含むこともできる。また、前記第2の導電型半導体層13の下側にはn型又はp型半導体層を含む半導体層をさらに形成することもできる。これによって、前記発光構造物10は、np、pn、npn、pnp接合構造のうち少なくともいずれか一つを有することができる。また、前記第1の導電型半導体層11及び前記第2の導電型半導体層13内の不純物のドーピング濃度は、均一又は不均一であり得る。すなわち、前記発光構造物10の構造は多様に形成することができ、これに対して限定することはない。
【0060】
また、前記第1の導電型半導体層11と前記活性層12との間には、第1の導電型InGaN/GaNスーパーラティス構造又はInGaN/InGaNスーパーラティス構造を形成することもできる。また、前記第2の導電型半導体層13と前記活性層12との間には第2の導電型のAlGaN層を形成することもできる。
【0061】
前記第1の導電型半導体層11の上部表面に前記凹凸17を設けることができる。前記第1の導電型半導体層11がGaN層である場合、成長方向及びエッチング方向を考慮すると、前記凹凸17が形成された面はN面であり得る。
【0062】
前記発光構造物10の下側にオーミック接触層40と前記反射電極50を配置することができる。前記発光構造物10上に前記電極20を配置することができる。前記電極20と前記反射電極50は前記発光構造物10に電源を提供することができる。前記オーミック接触層40は、前記発光構造物10とオーミック接触するように形成することができる。また、前記反射電極50は、前記発光構造物10から入射する光を反射させ、外部に抽出される光量を増加させる機能をすることができる。
【0063】
前記オーミック接触層40は、例えば、透明導電性酸化膜層で形成することができる。前記オーミック接触層40は、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum Zinc Oxide)、AGZO(Aluminum Gallium Zinc Oxide)、IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)、IAZO(Indium Aluminum Zinc Oxide)、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)、IGTO(Indium Gallium Tin Oxide)、ATO(Antimony Tin Oxide)、GZO(Gallium Zinc Oxide)、IZON(IZO Nitride)、ZnO、IrOx、RuOx、NiOから選択された少なくとも一つの物質で形成することができる。
【0064】
前記反射電極50は、高反射率を有する金属材質で形成することができる。例えば、前記反射電極50は、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Cu、Au、Hfのうち少なくとも一つを含む金属又は合金で形成することができる。また、前記反射電極50は、前記金属又は合金と、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)などの透光性伝導性物質を用いて多層に形成することができる。例えば、一実施例において、前記反射電極50は、Ag、Al、Ag―Pd―Cu合金、又はAg―Cu合金のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
【0065】
前記発光構造物10と前記オーミック接触層40との間に電流遮断層(CBL:Current Blocking Layer)30を配置することができる。前記電流遮断層30は、前記電極20と垂直方向に少なくとも一部が重畳する領域に形成することができ、これによって、前記電極20と前記反射電極50との間の最短距離で電流が集中する現象を緩和し、実施例に係る発光素子の発光効率を向上させることができる。
【0066】
前記電流遮断層30は、電気絶縁性を有したり、前記発光構造物10とショットキー接触を形成する材質を用いて形成することができる。前記電流遮断層30は、酸化物、窒化物又は金属で形成することができる。前記電流遮断層30は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiOx、Ti、Al、Crのうち少なくとも一つを含むことができる。
【0067】
前記電流遮断層30は、前記発光構造物10の下側の第1の領域に配置することができ、前記オーミック接触層40は、前記発光構造物10の下側の第2の領域及び前記電流遮断層30の下側に配置することができる。前記オーミック接触層40は、前記発光構造物10と前記反射電極50との間に配置することができる。また、前記オーミック接触層40は、前記電流遮断層30と前記反射電極50との間に配置することができる。
【0068】
前記発光構造物10と前記オーミック接触層40との間にアイソレーション層80をさらに配置することができる。前記アイソレーション層80は、前記発光構造物10の下部周囲及び前記オーミック接触層40上に配置することができる。前記アイソレーション層80は、例えば、電気絶縁性を有する材質又は前記発光構造物10に比べて低い電気伝導性を有する材質で形成することができる。前記アイソレーション層80は、例えば、酸化物又は窒化物で具現することができる。例えば、前記アイソレーション層80は、SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、TiO2、ITO、AZO、ZnOなどからなる群から少なくとも一つを選択して形成することができる。前記アイソレーション層80は、前記電流遮断層30と同じ物質で形成することができ、又は、互いに異なる物質で形成することもできる。前記アイソレーション層80はチャンネル層と称することもできる。
【0069】
前記反射電極50の下側には、拡散障壁層55、ボンディング層60、支持部材70を配置することができる。
【0070】
前記拡散障壁層55は、前記ボンディング層60が提供される工程で前記ボンディング層60に含まれた物質が前記反射電極50方向に拡散されることを防止する機能をすることができる。前記拡散障壁層55は、前記ボンディング層60に含まれたスズ(Sn)などの物質が前記反射電極50などに影響を及ぼすことを防止することができる。前記拡散障壁層55は、Cu、Ni、Ti―W、W、Pt物質のうち少なくとも一つを含むことができる。
【0071】
前記ボンディング層60は、バリア金属又はボンディング金属などを含み、例えば、Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag又はTaのうち少なくとも一つを含むことができる。前記支持部材70は、実施例に係る発光素子を支持し、外部電極と電気的に連結され、前記発光構造物10に電源を提供することができる。前記支持部材70は、例えば、Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、Mo、Cu―W又は不純物が注入された半導体基板(例:Si、Ge、GaN、GaAs、ZnO、SiC、SiGeなど)のうち少なくともいずれか一つで形成することができる。また、前記支持部材70は絶縁物質で形成することもできる。
【0072】
前記発光構造物10上には保護層90をさらに配置することができる。前記保護層90は酸化物又は窒化物で具現することができる。前記保護層90は、例えば、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3などの透光性及び絶縁性を有する材質で形成することができる。前記保護層90は、前記発光構造物10の側面に提供することができる。また、前記保護層90は、前記発光構造物10の側面のみならず、上部にも設けることができる。
【0073】
以上の説明では、前記発光構造物10の上部に電極20が配置され、前記発光構造物10の下部に反射電極50が配置された垂直型構造の発光素子を基準にして説明した。しかし、本実施例に係る発光素子は、前記発光構造物10をなす第1の導電型半導体層11に電気的に連結された第1の電極、及び前記発光構造物10をなす第2の導電型半導体層13に電気的に連結された第2の電極の位置及び形状は多様に変形可能である。また、本実施例に係る発光素子は、第1の電極及び第2の電極が同一方向に露出した水平型構造の発光素子にも適用することができる。
【0074】
図6は、第2の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。上述した実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0075】
第2の実施例に係る発光素子パッケージは、図6に示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0076】
前記本体210は複数の層に具現することができる。図6には、前記本体210が第1の層211、第2の層212、第3の層213、及び第4の層214を有する場合を示したが、前記本体210は、より多くの層又はより少ない層に具現することもできる。また、前記本体210は単一層に具現することもできる。
【0077】
前記本体210は複数の絶縁層を含むことができる。前記本体210は窒化物又は酸化物の絶縁性物質で具現することができる。また、前記本体210は複数のセラミック層を含むことができる。例えば、前記本体210は、低温同時焼成セラミック(LTCC:low temperature co―fired ceramic)方法によって具現することができる。また、前記本体210は、高温同時焼成セラミック(HTCC:high temperature co―fired ceramic)方法によって具現することができる。前記本体210の材質は、SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、又はAlNであり得る。例えば、前記本体210は、AlNで形成したり、熱伝導度が140W/mK以上の金属窒化物で具現することができる。
【0078】
前記本体210の各層211、212、213、214の厚さは同一であってもよく、少なくとも一つが異なる厚さであってもよい。前記本体210の各層211、212、213、214は、製造工程で区別される個別層であってもよく、焼成完了後に一体に形成されてもよい。
【0079】
前記本体210をなす各層間には電極パターンを形成することができ、前記電極パターンを介して前記発光素子230に電源を提供することができる。また、前記発光素子230に印加される電源は、前記本体210に形成可能なビアホール構造を介して提供することもできる。
【0080】
前記本体210の上部内側は階段状に具現することができる。前記本体210の内側には反射物質を提供することができる。前記本体210は、前記発光素子230から発光される光を反射させて外部に抽出することができる。
【0081】
前記本体210の下部には貫通ホールを設けることができる。前記本体210の貫通ホールには前記放熱部220を配置することができる。前記発光素子230は前記放熱部220上に配置することができる。前記発光素子230は、前記放熱部220に接触することができる。前記放熱部220により、前記発光素子230で発生する熱を効率的に外部に伝達できるようになる。前記放熱部220は外部に露出することができる。
【0082】
前記放熱部220は、銅(Cu)を含む合金層221と、前記合金層221の下側に配置された銅(Cu)層222とを有することができる。前記銅を含む合金層221の水平断面積は、前記銅層222の水平断面積より小さく具現することができる。
【0083】
本実施例では、銅層を含む合金層221と銅層222を用いて前記放熱部220を具現した。銅層の場合、加工性に劣るが、熱伝達が非常に良い特性を示す。しかし、銅層は、熱膨張係数が大きいので、前記発光素子230の熱膨張係数に比べるとその差が大きい。これによって、温度の上昇及び下降によって前記発光素子230に熱膨張及び収縮によるストレスが伝達され、前記発光素子230に損傷が発生し得る。このような問題を解決するために、本実施例では、前記放熱部220を具現するにおいて、下部に銅層222を配置し、前記銅層222上に銅を含む合金層221を配置した。これによって、前記発光素子230は、前記銅層222に直接接触するのではなく、前記合金層221に接触するようになる。本実施例では、前記合金層221の例としてCuW合金層とCuMo合金層を提示し、前記CuW合金層とCuMo合金層は、前記発光素子230と熱膨張係数が類似するので、前記発光素子230が温度の上昇及び下降によって損傷することを防止できるようになる。前記合金層221は、W、Moのうち少なくとも一つの物質を含むことができる。前記合金層221はCuW、CuMo、CuWMo層などを含むことができる。
【0084】
また、本実施例によると、前記放熱部220を複数の層に形成することによって、前記放熱部220の上面が上側に突出することを防止できるようになる。これによって、前記放熱部220上に配置される前記発光素子230を安定的に位置できるようになる。
【0085】
図7は、第3の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0086】
第3の実施例に係る発光素子パッケージ200は、図7に示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0087】
前記本体210は複数の層に具現することができる。図7には、前記本体210が第1の層211、第2の層212、第3の層213、第4の層214、及び第5の層215を含む場合を示したが、前記本体210はより多くの層又はより少ない層に具現することもできる。また、前記本体210は単一層に具現することもできる。
【0088】
前記本体210は複数の絶縁層を含むことができる。前記本体210は窒化物又は酸化物の絶縁性物質で具現することができる。また、前記本体210は複数のセラミック層を含むことができる。前記本体210はグリーンシート(green sheet)を含むことができる。例えば、前記本体210は、低温同時焼成セラミック(LTCC:low temperature co―fired ceramic)方法によって具現することができる。また、前記本体210は、高温同時焼成セラミック(HTCC:high temperature co―fired ceramic)方法によって具現することができる。前記本体210の材質は、SiO2、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3、又はAlNであり得る。例えば、前記本体210は、AlNで形成したり、熱伝導度が140W/mK以上の金属窒化物で具現することができる。
【0089】
前記本体210の上部内側は傾斜面に具現することができる。前記本体210の内側には反射物質を設けることができる。前記本体210は、前記発光素子230から発光される光を反射させて外部に抽出することができる。前記本体210をなす前記第1の層211及び前記第2の層212は拡張層と称することもできる。前記拡張層は、前記放熱部230の周囲に積層して位置させることができる。前記本体210は前記拡張層によって形成され、底及び内側面を有するキャビティを含むことができる。前記キャビティの内側面は傾斜面を有することができる。前記第3の層213は支持層と称することもできる。前記第3の層213は前記発光素子230を支持し、前記放熱部220が形成される工程で支持役割をすることもできる。すなわち、前記第3の層213は、放熱部220が熱によって膨張して発光素子230方向に突出することを防止する突出防止層の役割をすることができる。
【0090】
前記本体210の下部にはリセスを設けることができる。前記リセスは、前記本体210を支持する支持部から上部方向に設けることができる。例えば、前記支持部は、前記放熱部220に接した前記第5の層215であり得る。前記本体210のリセスには前記放熱部220を配置することができる。前記発光素子230は前記放熱部220上に配置することができる。前記発光素子230と前記放熱部220との間に前記第3の層213を配置することができる。前記発光素子230で発生する熱が前記放熱部220によく伝達できるように、前記第3の層213は薄い厚さで形成することができる。例えば、前記第3の層213は40μm〜60μmの厚さで形成することができる。
【0091】
前記放熱部220により、前記発光素子230で発生する熱を効率的に外部に伝達できるようになる。前記放熱部220は外部に露出することができる。前記放熱部220は、銅(Cu)を含む合金層221と、前記合金層221の下側に配置された銅(Cu)層222とを有することができる。前記銅を含む合金層221の水平断面積は、前記銅層222の水平断面積より小さく具現することができる。
【0092】
本実施例によると、前記放熱部220上に前記第3の層213が配置されることによって、前記放熱部220の上面が上側に突出することを防止できるようになる。前記第3の層213は、例えば、グリーンシートで形成することができ、上部表面を平坦に形成することができる。これによって、前記発光素子230は共晶接合(eutectic bonding)などを通して前記第3の層213上に配置することができる。
【0093】
例えば、前記放熱部220は、前記本体210のリセス内に焼結体、ペレット、ロッド、微粉(fine powder)、ペーストなどの形態で充填した後、焼成工程を通して形成することもできる。これによって、前記放熱部220上に配置される前記発光素子230を安定的に位置できるようになる。また、前記放熱部220の下部に別途の薄膜、例えば、40μm〜60μmの厚さを有するグリーンシートを配置することができる。
【0094】
図8は、第4の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0095】
第4の実施例に係る発光素子パッケージは、図8に示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0096】
前記本体210の上部内側は階段状に具現することができる。前記本体210の内側には反射物質を設けることができる。前記本体210は、前記発光素子230から発光される光を反射させて外部に抽出することができる。前記本体210をなす前記第1の層211及び前記第2の層212は拡張層と称することもできる。前記拡張層は、前記放熱部230の周囲に積層して位置させることができる。前記本体210は、前記拡張層によって形成され、底及び内側面を有するキャビティを含むことができる。前記キャビティの内側面は階段状を有することができる。前記第3の層213は支持層と称することもできる。前記第3の層213は、前記発光素子230を支持し、前記放熱部220が形成される工程で支持役割をすることもできる。
【0097】
図9Aは、第5の実施例に係る発光素子パッケージを示した図で、図9Bは、本体に回路パターンを形成する方法の一実施例を示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0098】
第5の実施例に係る発光素子パッケージは、図9Aに示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0099】
本体210には貫通ホールが形成され、前記貫通ホール内に放熱部220が挿入される。貫通ホールの内側面と、前記内側面と接する放熱部220の外側面とにパターンを形成して接触面積を広げることによって、放熱効果を増大させることができる。
【0100】
図9Aには、一例として、前記パターンが階段状を有することを示したが、パターン形状に対して制限することはない。
【0101】
本体210の内部には、電極パターンと貫通電極を用いて回路パターンが形成される。
【0102】
図9Bを参照すると、まず、セラミックとバインダーとを混合することによって複数のグリーンシート280を作製する。このように作製された複数のグリーンシートのそれぞれ281〜284に、本体210全体を考慮して、正確な位置にビアホール290を形成し、前記ビアホール290と連結される電極パターン294を形成する。このとき、電極パターン294を形成した後、ビアホール290を形成することもできる。そして、ビアホール290の内部に電極物質を充填することによって貫通電極292を形成する。電極物質は、ビアホール290の内壁のみに充填したり、ビアホール290全体に充填することができる。
【0103】
本体210の下部に位置する電極パターン(図示せず)は、電極パッドとして作用して基板の電極と連結されることによって、発光素子230に電流を供給することができる。
【0104】
発光素子230は、導電性接着層250を介して放熱部220と電気的に連結することができる。すなわち、放熱部220は、熱伝導性と共に電気伝導性を有する物質からなり、本体210の電極パターンと電気的に連結され、導電性接着層250を介して発光素子230が放熱部220にボンディングされるので、発光素子230と放熱部220は別途のワイヤボンディングがなくても直接通電することができる。導電性接着層250は、例えば、Agペースト又はAu―Snメタルであり得る。
【0105】
図10は、第6の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0106】
第6の実施例に係る発光素子パッケージは、図10に示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0107】
前記本体210は、発光素子230と放熱部220との間に位置する突出防止層260を有する。
【0108】
前記本体210と放熱部220は、構成される物質が異なることから熱膨張係数に差があるので、放熱ブロック形態の放熱部220を本体210に挿入した後、同時―焼成加工を経るか、発光素子パッケージの使用中に発光素子230で発生する熱によって放熱部220が膨張しながら、発光素子230が実装される放熱部220の上面が凸状に突出し得る。
【0109】
放熱部220の上面が凸状に突出すると、発光素子230との接触不良が発生し、信頼性に問題が発生し得る。したがって、発光素子230と放熱部220との間に突出防止層260を位置させ、放熱部220の上面が発光素子230方向に突出することを防止することができる。
【0110】
突出防止層260は、別途に形成して本体210に配置したり、本体210と一体に形成して本体210の一部をなすこともできる。
【0111】
突出防止層260には電極パターン(図示せず)が形成され、発光素子230と突出防止層260とを電気的に連結することができる。
【0112】
突出防止層260は、発光素子230と放熱部220との間でなく、放熱部220の下部に形成することもできる。
【0113】
図11は、第7の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0114】
第7の実施例に係る発光素子パッケージは、図11に示したように、本体210、放熱部220、及び発光素子230を備えることができる。
【0115】
前記本体210は、発光素子230と放熱部220との間に位置する突出防止層260と、放熱部220の下部に位置する突出防止層270とを有する。
【0116】
放熱部220が上面のみならず下面にも凸状に突出し得るので、放熱部220の上下面の全てに突出防止層を形成することができる。
【0117】
突出防止層260、270は、別途に形成して本体210に配置したり、本体210と一体に形成して本体210の一部をなすこともできる。
【0118】
図12は、第8の実施例に係る発光素子パッケージを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0119】
第8の実施例に係る発光素子パッケージ300は、パッケージ本体310が複数のセラミック層310a、310b、310c、310dからなる。パッケージ本体310は、高温同時焼成セラミック(High Temperature Cofired Ceramics、HTCC)又は低温同時焼成セラミック(Low Temperature Cofired Ceramics、LTCC)技術を用いて具現することができる。
【0120】
パッケージ本体310が多層のセラミック基板である場合、各層の厚さは同一であってもよく、異なってもよい。パッケージ本体310は窒化物又は酸化物の絶縁性材質からなり、例えば、SiO2、SixOy、Si3Ny、SiOxNy、Al2O3又はAlNを含むことができる。
【0121】
複数のセラミック層310a、310b、310c、310dの幅がそれぞれ異なり、一部のセラミック層310a、310bは発光素子パッケージ300又はキャビティの底面をなすことができ、他の一部のセラミック層310c、310dはキャビティの側壁をなすことができる。
【0122】
上述した複数のセラミック層310a、310b、310c、310dからなるキャビティの底面に発光素子230が配置される。発光素子230は、本実施例では4個配置されるが、少なくとも一つを配置することができる。
【0123】
発光素子230は、複数の化合物半導体層、例えば、3族―5族元素の半導体層を用いたLED(Light Emitting Diode)を含むが、発光素子は、青色、緑色又は赤色などの光を放出する有色発光素子であるか、UVを放出するUV発光素子であり得る。
【0124】
パッケージ本体310が無機材質のLTCC、HTCCなどのセラミック基板からなっているので、約280nm波長を有する深紫外線(Deep UV)LED又は約365〜405nmの波長を有する近紫外線(Near UV)LEDを含む発光素子230を使用するとしても、発光素子230から放出された紫外線光によって本体310が変色又は変質するおそれがなく、発光モジュールの信頼性を維持することができる。
【0125】
図13A〜図13Cは、図12の発光素子パッケージの電極パターンの配置を示した図で、図14Aは、図13Aの一部分を詳細に示した図で、図14Bは、図13の発光素子パッケージを対角線方向に切断して示した側断面図である。
【0126】
図12の発光素子パッケージ300内に4個の発光素子230が配置されるので、図13Aで4個の第1の電極パターン331、332、333、334と第2の電極パターン341、342、343、344をそれぞれ配置することができる。上述した4個の第1の電極パターン331、332、333、334は互いに同一の極性であり得るので、一つのリードフレームに連結することができ、他の極性の4個の電極パターン331、332、333、334も互いに同一の極性であり得るので、他の一つのリードフレームに連結することができる。
【0127】
図13Aの上面図で、上述したキャビティの側壁をなすセラミック層310c、310dが外郭に示され、キャビティの底面をなすセラミック層310bが中央に露出している。図13Aの上面図で、図12で最も上側に配置されたセラミック層310dの幅cが最も広く見え、2番目に上側に配置されたセラミック層310cの幅bはそれより狭く見え、キャビティの底面をなすセラミック層310bは最も狭い幅aを示している。
【0128】
上述した第1の電極パターン331、332、333、334と第2の電極パターン341、342、343、344の配置は、キャビティの底面をなすセラミック層310bの中央に対して対称をなすことができる。以下では、図14を参照して、電極パターン構造の一部を詳細に説明する。
【0129】
第1の電極パターン331、332、333、334がキャビティの底面の中央領域に配置され、第2の電極パターン341、342、343、344がキャビティの底面の縁部領域に配置されている。上述した第1の電極パターン331、332、333、334と第2の電極パターン341、342、343、344の配置は互いに取り替えることができる。
【0130】
第2の電極パターン341は、辺の幅fが縁部の幅eより狭く配置されている。上述した第2の電極パターン341の辺の幅が狭く配置された領域dにはセラミック層310bが露出している。すなわち、第2の電極パターン341は最大パターンの幅と最小パターンの幅とが互いに異なり得るが、このような配置は、発光素子から放出された光がセラミック層310bで反射される面積を増加させ、発光素子パッケージの光効率を向上させることができる。
【0131】
再び説明すると、第2の電極パターン341は、第1の領域341―1と、前記第1の領域341―1と連結された第2の領域341―2とを有し、前記第1の領域341―1の幅は前記第2の領域341―2の幅と異なり、第1の領域341―1の幅eがより広い。第2の領域341―2の幅を第1の領域341―1の幅より狭く形成することによってセラミック層310bを露出させ、光反射効率を向上させることができる。前記第1の領域341―1は、発光素子230のワイヤボンディング時にワイヤ360がボンディングされる領域である。第2の電極パターン342、343、344に対しても同様である。
【0132】
そして、露出したセラミック層310bが透光層と接触する面積も増加するが、金属からなる第2の電極パターン341と透光層との結合力に比べて、セラミック層310bと透光層内のシリコーン樹脂などとの結合力がより大きいので、発光素子パッケージの構造内の安定性を増加させることができる。
【0133】
そして、第2の電極パターン341の縁部には突出部pを形成することができる。突出部pに対応するパッケージ本体をなすセラミック層310bには上述したビアホールタイプの連結電極が配置され、第2の電極パターン341をリードフレームと連結できるので、第2の電極パターン341の拡張パターンであり得る。上述した突出部p及び拡張パターンは、パッケージ本体に形成された貫通ホールと電気的に連結され、パッケージ本体の下部のリードフレームなどと電気的に連結することができる。図14Bを参照すると、第2の電極パターン341の拡張パターンである突出部pはキャビティの壁部方向に拡張されて形成され、少なくとも一部は前記キャビティの壁部の下側に位置し得る。また、突出部pと電気的に連結された貫通ホールも、前記キャビティの壁部と垂直方向に重畳するように配置することができる。貫通ホールが形成されたパッケージ本体上に電極パターンを形成する場合、貫通ホールによって電極パターン部分が下側方向に凹状になり、信頼性に影響を与えるおそれがあるので、貫通ホールと突出部pをキャビティの壁部の下側に形成することによって信頼性の低下を防止することができる。
【0134】
図13Bでは、第1の電極パターン331〜334がパターニングされ、電極パターンが狭く配置された領域dが形成されており、上述した第1の電極パターン331〜334の辺の幅が狭く配置された領域dにはセラミック層310bが露出している。すなわち、第1の電極パターン331〜334が狭く配置された領域により、セラミック層310bから反射される面積を増加させ、発光素子パッケージの光効率を向上させることができる。
【0135】
再び説明すると、第1の電極パターン331は、チップ実装領域331―1と、前記チップ実装領域331―1の周囲に配置される複数の縁部領域331―2とを有し、隣接した各縁部領域331―2間でセラミック層310bが露出し、光反射効率を向上させることができる。第1の電極パターン332、333、334に対しても同様である。図13Bには、一例として、各縁部領域331―2が前記チップ実装領域331―1のコーナーに位置することを示している。
【0136】
図13Cでは、第1の電極パターン331〜334がパターニングされ、縁部領域で電極パターンが狭く配置された領域dが形成されており、その効果は図13Bで説明した通りである。
【0137】
再び説明すると、第1の電極パターン331は、チップ実装領域331―1と、前記チップ実装領域331―1の周囲に配置される複数の縁部領域331―2とを有し、隣接した各縁部領域331―2間でセラミック層310bが露出し、光反射効率を向上させることができる。第1の電極パターン332、333、334に対しても同様である。図13Bには、一例として、各縁部領域331―2が前記チップ実装領域331―1の辺に沿って位置することを示している。
【0138】
上述した図13A〜図13Cで、電極パターンが狭く形成され、セラミック層が露出する構成は、それぞれ4個の第1の電極パターン331〜334や第2の電極パターン341〜344のうち一つ以上で具現することができる。
【0139】
図14で、第2の電極パターン341は辺の幅fが0.35mmであるとき、縁部の幅eが0.45mmであり得る。そして、第2の電極パターン341と第1の電極パターン331との間の幅は0.1mmであり、第2の電極パターン341の縁部でより幅が広い領域の幅gは0.45mmであり得る。
【0140】
図15〜図17は、第9の実施例に係る各発光素子パッケージを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0141】
第9の実施例に係る発光素子パッケージ400は、パッケージ本体が複数のセラミック層410a、410b、410c、410d、410eからなる。パッケージ本体は、高温同時焼成セラミック(High Temperature Cofired Ceramics、HTCC)又は低温同時焼成セラミック(Low Temperature Cofired Ceramics、LTCC)技術を用いて具現することができる。
【0142】
パッケージ本体が多層のセラミック基板である場合、各層の厚さは同一であってもよく、異なってもよい。パッケージ本体は窒化物又は酸化物の絶縁性材質からなり、例えば、SiO2、SixOy、Si3Ny、SiOxNy、Al2O3又はAlNを含むことができる。
【0143】
複数のセラミック層410a、410b、410c、410d、410eの幅がそれぞれ異なってもよく、一部のセラミック層410a、410b、410cは発光素子パッケージ400又はキャビティの底面をなすことができ、他の一部のセラミック層410d、410eはキャビティの側壁をなすことができる。
【0144】
上述した複数のセラミック層410a、410b、410c、410d、410eからなるキャビティの底面に発光素子230が配置される。発光素子230は少なくとも一つ配置することができる。発光素子230とワイヤ440を取り囲みながら、キャビティの内部にモールディング部450が配置されるが、モールディング部450は、シリコーン樹脂や蛍光体460を含むことができ、蛍光体460は、発光素子230から放出された第1の波長領域の光をより長波長である第2の波長領域の光に変換することができる。例えば、第1の波長領域が紫外線領域であると、第2の波長領域は可視光線領域であり得る。
【0145】
パッケージ本体が無機材質のセラミック基板からなっているので、約280nmの波長を有する深紫外線(Deep UV)LED又は約365〜395nmの波長を有する近紫外線(Near UV)LEDを含む発光素子230を使用するとしても、発光素子230から放出された紫外線光によってパッケージ本体が変色又は変質するおそれがなく、発光モジュールの信頼性を維持することができる。
【0146】
図15を参照すると、パッケージ本体の表面に発光素子230が配置されるが、パッケージ本体をなす複数のセラミック層410a、410b、410c、410d、410eがキャビティをなすとき、キャビティの底面に配置されるセラミック層410cの表面に発光素子230を配置することができる。
【0147】
発光素子230は、導電性接着層445を介して放熱部480a、480bと接触している。放熱部480a、480bは、熱伝導性及び電気伝導性に優れた物質からなり、例えば、銅(Cu)又は銅(Cu)を含む合金からなり得る。前記銅(Cu)を含む合金は、W又はMoのうち少なくとも一つの物質を含んで構成することができ、例えば、CuW、CuNo、CuWMoなどを含むことができる。放熱部480a、480bが電気伝導性を有する物質からなり、発光素子230が導電性接着層445を介して放熱部480a、480bに付着されるので、発光素子230と放熱部480a、480bは別途のワイヤボンディングがなくても直接通電することができる。
【0148】
発光素子230と隣接した放熱部480a、480bの幅Wbは発光素子230の幅Waと同一であってもよく、パッケージ本体の底面に配置された層の幅Wcは、発光素子230の幅Waより広くなり得る。すなわち、放熱部480a、480bの幅は、発光素子230と接触する方向よりも発光素子と反対方向でより広い。
【0149】
このような構成は、発光素子230と接触する面で放熱部480a、480bの幅が発光素子230の幅と同一であれば十分であり、発光素子230から遠ざかるほど放熱部480a、480bの幅が広くなり、熱放出効率を増加させることができる。そして、熱が伝達される放熱部480a、480bの下側方向の面積が相対的に広いので、狭い面積で熱が放出される場合に比べて熱膨張による放熱部480a、480bの膨張を減少させることができる。
【0150】
本実施例によって、放熱部480a、480bは、発光素子230に隣接して位置し、相対的に幅が狭い第1の部分と、発光素子230と反対方向に位置し、前記第1の部分より幅が広い第2の部分とが互いに異なる物質からなることもある。すなわち、前記第1の部分は銅(Cu)を含む合金層からなり、前記第2の部分は銅層からなり得る。前記銅を含む合金層は、W又はMoのうち少なくとも一つの物質を含んで構成することができ、例えば、CuW、CuNo、CuWMoなどを含むことができる。
【0151】
銅層の場合、加工性に劣るが、熱伝達が非常に良い特性を示す。しかし、銅層は、熱膨張係数が大きいので、前記発光素子230の熱膨張係数に比べるとその差が大きい。これによって、温度の上昇及び下降によって前記発光素子230に熱膨張及び収縮によるストレスが伝達され、前記発光素子230に損傷が発生し得る。このような問題を解決するために、一例として、前記放熱部480a、480bを具現するにおいて、下部の第2の部分を銅層に形成し、上部の第1部分に銅を含む合金層を形成した。これによって、前記発光素子230は、前記銅層に直接接触するのではなく、前記合金層に接触するようになる。CuW合金層とCuMo合金層は、発光素子230と熱膨張係数が類似するので、発光素子230が温度の上昇及び下降によって損傷することを防止できるようになる。
【0152】
2個の放熱部480a、480bは、セラミック層410cに形成された電極パターン475cを介して互いに電気的に連結することができる。そして、放熱部480bは、セラミック層410bに形成された電極層475bと電気的に連結され、電極層475bは、導電性物質が充填された貫通ホール477aを介してセラミック層410aの下部の電極パターン475aに連結することができる。
【0153】
そして、発光素子230の他の電極は、セラミック層410cの表面の電極パターン471dとワイヤ440でボンディングされている。そして、前記電極パターン471dは、セラミック層410a、410b、410cにそれぞれ形成された導電性物質が充填された貫通ホール473a、473c、473dと電極パターン471b、471cを介してセラミック層410aの下部の電極パターン471aに連結することができる。上述した一対の電極パターン471a、475aは、電極パッドとして作用し、回路基板に電気的に直接接触することができる。
【0154】
上述したセラミック層410cには、図示したように2個又は4個の発光素子230を配置できるが、それぞれの発光素子230と電気的に連結された電極パターン471d、475dは、互いに同一の極性であるので電気的に連結することができる。
【0155】
放熱部480a、480bの下部には突出防止層490を配置することができる。グリーンシートは、パッケージ本体の最も下側のセラミック層410aと放熱部480a、480bを支持し、放熱部480a、480bの熱膨張を突出防止層490が密封して防止することができる。
【0156】
図16に示した実施例では、突出防止層490がパッケージ本体をなすセラミック層410aの下側に配置されている。そして、電極パターン471aは、セラミック層410aに形成された導電性物質が充填された貫通ホール491aを介してグリーンシート490の下部の電極パッド492aに電気的に連結され、他の電極パターン475aは、セラミック層410bに形成された導電性物質が充填された貫通ホール491bを介してグリーンシート490の下部の他の電極パッド492bに電気的に連結することができる。
【0157】
上述した各実施例で、突出防止層490は放熱部480a、480bの形状を支持する支持プレートであって、透光性の薄いフィルムであるか、セラミック層410aと同一の材質からなり得る。
【0158】
図17Aに示した実施例では、突出防止層495がキャビティの底面をなすセラミック層410cの上側に配置されている。そして、発光素子230は、突出防止層495の表面に配置された電極パターン471d、475dとワイヤ440でボンディングされ、電極パターン471dは、突出防止層495内に形成された導電性物質が充填された貫通ホール496aを介して電極パターン497aに電気的に連結され、複数の電極パターン471d、475dは互いに電気的に連結することができる。
【0159】
2個の発光素子230は、導電性接着層445を介してセラミック層410c上の電極パターン498と電気的に連結され、電極パターン498は放熱部480bと電気的に接触し、放熱部480bは、電極パターン475b、475cと導電性物質が充填された貫通ホール477a、477bを介してセラミック層410aの下部の電極パターン475aに電気的に連結されている。そして、2個の放熱層480a、480bも互いに電気的に連結することができる。
【0160】
本実施例は、突出防止層495が放熱部480a、480bに対応する領域に配置され、熱による放熱部480a480bの膨張時に放熱部480a、480bの表面に凹凸が生じることを防止することができる。そして、発光素子230に対応しない突出防止層495の部分は、共にパッケージ本体の高さ均衡を合わせることができる。
【0161】
一方、図17Bを参照すると、セラミック層410dの下部にもう一つのセラミック層410fが位置し、前記セラミック層410f上に電極パターン471d、475dが位置し得る。セラミック層410f〜410eとキャビティの底面は階段状を有する。モールディング部は形成されなくてもよい。
【0162】
図18は、第9の実施例に係る発光素子パッケージに含まれた放熱部を詳細に示した図である。
【0163】
図18の(a)と(b)は2個の放熱部480a、480bを示しており、(c)と(d)は4個の放熱部480a〜480dを示している。このような複数の放熱部の構成により、発光素子パッケージの製造工程で熱による放熱部の変形を最小化することができ、その結果、発光素子や発光素子パッケージが傾斜しないようにし、光出射角の均衡をなすことができる。
【0164】
図18の(a)と(b)で、放熱部480a、480bの下部の幅Wcは、放熱部480a、480bの上部の幅Wb、Wbより大きくなり得る。そして、各放熱部480a、480bは距離Wdだけ離隔している。上述した距離Wdは、各放熱部480a、480b間に配置されたセラミック層の幅であり得る。
【0165】
図18の(c)と(d)で、4個の放熱部480a、480b、480c、480dが配置されているが、4個の発光素子に対応して配置することができ、それぞれの放熱部480a、480b、480c、480d間の距離Wdは同一であり、パッケージ本体をなすセラミック層が配置されている。4個の放熱部480a、480b、480c、480dは互いに対称をなして配置されている。
【0166】
第9の実施例に係る光源モジュールで、上述した第8の実施例に係る電極パターンの内容を適用することができ、重複する内容であるので、それについての説明は省略する。
【0167】
図19及び図20は、第10の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0168】
図19を参照すると、第10の実施例に係る光源モジュールは、貫通ホール510aが形成された本体510と、前記貫通ホール510a内に配置される放熱部520と、前記放熱部520上に配置されるサブマウント530と、前記サブマウント530上に配置される少なくとも一つの発光素子230とを備える。
【0169】
本体510は、単一層のセラミック基板又は多層のセラミック基板であり得る。本体510が多層のセラミック基板である場合、例えば、高温同時焼成セラミック(High Temperature Cofired Ceramics、HTCC)又は低温同時焼成セラミック(Low Temperature Cofired Ceramics、LTCC)技術を用いて具現することができる。
【0170】
本体510が多層のセラミック基板である場合、各層の厚さは同一であってもよく、異なってもよく、これに制限することはない。
【0171】
本体510内には多数の電極パターンが含まれ、これら電極パタンが発光素子230と電気的に連結されることによって、発光素子230の駆動に必要な電流を供給することができる。
【0172】
本体510は、側壁512aと底面512bからなるキャビティ512を含むことができる。図19に示したように、本体510の側壁512aは傾斜面を含んで構成することができる。前記傾斜面は、発光素子230で発生した光を反射させ、オープン領域であるキャビティ512の上面に進行させることによって、光源モジュールの光抽出効率を向上させることができる。
【0173】
キャビティ512の側壁512aと底面512bの少なくとも一部には反射層をコーティング、めっき又は蒸着することができる。
【0174】
メタル基板の場合、工程上、キャビティを形成しにくいという短所があるが、セラミック基板はキャビティを形成し易く、熱に強いという長所を有する。しかし、セラミック基板は、メタル基板に比べて熱伝導性に劣るので、放熱特性を補償するためにメタルスラッグ(metal slug)からなる放熱部520を同時焼成(Co―fired)したり、又はAgCuでボンディングして熱処理した後、結合又は挿入して使用することができる。
【0175】
本体510には貫通ホール510aが形成され、本体510にキャビティ512が形成される場合、前記キャビティ512の底面512bに貫通ホール510aを形成することができる。前記貫通ホール510a内には放熱部520が挿入されて配置される。
【0176】
前記貫通ホール510aの内側面と、前記内側面と接する前記放熱部520の外側面522とにパターンを形成して接触面積を広げることによって、放熱効果を増大させることができる。
【0177】
図19には、一例として前記パターンが階段状を有することを示したが、パターン形状に対して制限することはない。
【0178】
放熱部520は、熱伝導性に優れた金属を含むことができ、例えば、CuW、CuMoなどのCuが含まれた合金、Cu単一金属、Mo、W又はAgのうち少なくとも一つを含むことができる。
【0179】
本体510と放熱部520の熱膨張係数を考慮すると、例えば、本体510がHTCC技術を用いて具現される場合、CuWを含む放熱部520を挿入して使用することが熱に安定的であり、本体510がLTCC技術を用いて具現される場合、Agを含む放熱部520を結合又は挿入して使用することが熱に安定的であり得る。
【0180】
放熱部520上にはサブマウント530が配置される。サブマウント530は、導電性基板又は絶縁性基板であり、例えば、Si、SiC又はAlNなどの熱伝導率と熱膨張係数を考慮した物質を含むことができる。
【0181】
サブマウント530上には導電性接着層540が位置し、前記導電性接着層540を介して発光素子230を付着することができる。
【0182】
発光素子230で発生した熱がサブマウント530を経て放熱部520を介して外部に放出されるので、サブマウント530は熱伝導性に優れた材質からなり得る。
【0183】
サブマウント530が放熱部520上に配置されるので、発光素子230で発生した熱が相対的に熱伝導率に劣る本体510の代わりに、熱伝導性に優れた放熱部520を介して外部に放出され、光源モジュールの信頼性を向上させることができる。
【0184】
また、放熱部520に発光素子230を直接実装する場合、発光素子230が実装される放熱部520の上面が平らでない場合、発光素子230が浮いたり、不安定にボンディングされ、放熱性と信頼性が低下し得るが、サブマウント530上に発光素子230を配置することによって、このような問題を最小化することができる。
【0185】
放熱部520は、発光素子230で発生した熱を外部に放出し、光源モジュールの信頼性を維持する役割をするので、放熱部520と発光素子230は互いに垂直的に重畳するように配置することができる。
【0186】
図19には、一例として、三つの発光素子230を示しているが、実施例によって、それ以上又はそれ以下の発光素子を含ませることもできる。
【0187】
本体510は、無機材質からなっているので、約260〜405nm波長を有する深紫外線(Deep UV)LED又は近紫外線(Near UV)LEDを含む発光素子230を使用するとしても、発光素子230から放出された紫外線光によって本体510が変色又は変質するおそれがなく、発光モジュールの信頼性を維持することができる。
【0188】
本体510のキャビティ512のオープン領域である上面を覆うようにガラス部550を位置させることができる。
【0189】
前記ガラス部550は、発光素子230で発生した光を吸収せずに外部に通過させるように透明な材質と非反射コーティング膜からなり、例えば、SiO2(Quartz、UV Fused Silica)、Al2O3(Sapphire)又はLiF、MgF2、CaF2、Low Iron Transparent Glass、B2O3などを含むことができる。
【0190】
前記ガラス部550は、発光素子230がUV LEDである場合、発光素子230から放出された紫外線光が光源モジュールの外部の有機物を破壊又は変質させることを防止する役割をすることができる。
【0191】
前記ガラス部150とキャビティ512との間の空間560は真空状態であってもよく、窒素(N2)ガス又はフォーミングガス(forming gas)で充填することもできる。
【0192】
セラミック基板で形成された本体510のキャビティ512の側壁512aの上端には、ガラス部550の縁部を支持可能な支持部514を形成することができる。
【0193】
または、図20に示したように、ガラス部550の代わりに、発光素子230を包囲するように前記本体510のキャビティ512内にモールディング部565を形成することもできる。
【0194】
前記モールディング部565は、蛍光体が混合された高屈折率又は低屈折率のSi―Resin、紫外線に強いSi―Resin、ハイブリッド系樹脂などを含むことができ、これに対して制限することはない。
【0195】
本体510と放熱部520の下部には放熱パッド570を配置することができる。
【0196】
発光素子230で発生した熱がサブマウント530と放熱部520を経て放熱パッド570を介して外部に放出されるので、放熱パッド570は、熱伝導性に優れた物質であり、例えば、Ag、Au又はCuのうちいずれか一つを含む金属であり得る。
【0197】
前記放熱パッド570と本体510との間、そして、放熱パッド570と放熱部520との間には熱伝導シート575が位置し得る。熱伝導シート575は、優れた熱伝導性、電気絶縁性及び難燃性を有し、発熱部位と放熱パッドを密着させることによって熱伝達効果を極大化させることができる。
【0198】
図21は、第11の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0199】
第11の実施例に係る光源モジュールは、貫通ホール510aが形成された本体510と、前記貫通ホール510a内に配置される放熱部520と、前記放熱部520上に配置される少なくとも一つの発光素子230とを備える。
【0200】
光源モジュールが別途のサブマウント530を含まず、発光素子230が放熱部520上に直接配置される点で、上述した第10の実施例と異なっている。
【0201】
前記放熱部520は導電性を有することができ、発光素子230が導電性接着層540上にボンディングされるので、別途のワイヤボンディング工程がなくても前記発光素子230と前記放熱部520とが直接通電することができる。
【0202】
図22は、第12の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0203】
第12の実施例に係る光源モジュールは、前記本体510にツェナーダイオードボンディング部580が形成され、前記ツェナーダイオードボンディング部580にツェナーダイオード585が配置される。
【0204】
前記ツェナーダイオードボンディング部580は、発光素子230が位置する空間と区分して形成することができる。発光素子230の発光時、ツェナーダイオード585によって光が乱反射又は吸収され、発光素子230の発光効率が低下し得るので、ツェナーダイオード585を発光素子230が位置する空間と区分又は隔離する。
【0205】
一例として、前記本体510にキャビティ512が形成された場合、前記ツェナーダイオードボンディング部580は、前記キャビティ512が形成されていない領域に位置し得る。
【0206】
前記ツェナーダイオードボンディング部580には、ジェンナーダイオード及びAu―ワイヤを保護するためにシリコーン樹脂などが充填されたモールディング部590を形成することができる。
【0207】
図23は、第13の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0208】
第13の実施例に係る光源モジュールは、一面に光源600が配置され、前記光源600と電気的に連結された電極パッド610を含む基板620と、前記基板620上に位置し、前記電極パッド610に対応する領域にキャビティ632が位置するホルダー630とを備え、前記電極パッド610は、前記キャビティ632内に配置され、ワイヤ634、635が電気的に連結された突出電極部631とコンタクトされる。
【0209】
前記光源600は、発光素子を含み、発光素子をチップ状に基板に実装するCOB(Chip On Board)タイプであり得る。
【0210】
前記基板620は、回路パターンが形成されたメタル基板又はセラミック基板であり得る。
【0211】
前記セラミック基板は、単一層からなるか、多層からなり、前記基板620が多層のセラミック基板である場合、例えば、高温同時焼成セラミック(High Temperature Cofired Ceramics、HTCC)又は低温同時焼成セラミック(Low Temperature Cofired Ceramics、LTCC)技術を用いて具現することができる。
【0212】
前記発光素子が約260〜395nmの波長を有する深紫外線(Deep UV)LED又は近紫外線(Near UV)LEDを含むUV LEDである場合、発光素子から放出される紫外線光によって基板620が変色又は変質しないように、前記基板620はセラミック基板からなり得る。
【0213】
前記基板620の上面には、前記光源600と電気的に連結された電極パッド610が位置する。
【0214】
電極パッド610が複数備えられた場合、前記電極パッド610は複数の電極パッドを含む概念で使用することができる。
【0215】
前記電極パッド610は、基板620の縁部領域に隣接して配置できるが、電極パッド610の配置は、実施例によって変化させることができ、これに制限することはない。
【0216】
前記電極パッド610は、前記基板620の上面にそのまま配置することもでき、前記基板620にリセス614を形成し、前記リセス614内に配置することもできる。
【0217】
すなわち、前記電極パッド610に対応する前記基板620の厚さと前記電極パッド610に対応しない前記基板620の厚さは互いに異なり、一例として、前記電極パッド610に対応する前記基板620の厚さがより薄くなり得る。
【0218】
前記電極パッド610は、前記光源600の第1の電極(図示せず)と電気的に連結されたアノード電極パッド611と、前記アノード電極パッド611と離隔して位置し、前記光源600の第2の電極(図示せず)と電気的に連結されたカソード電極パッド612とを含む。
【0219】
前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612は同一方向に並んで配列できるが、これに限定することはない。
【0220】
図23には、一例示として、第1の電極パッド610a及び第2の電極パッド610bのように、電極パッド610が二つ設けられた発光モジュールを示しているが、実施例によって電極パッド610を一つだけ設けたり、三つ以上設けた発光モジュールも可能である。
【0221】
前記電極パッド610を二つ以上設けた場合、外部電源の位置によって、発光モジュールの位置や方向を変えずに便利な位置の電極パッド610を選択して使用できるという利点がある。
【0222】
前記ホルダー630は、前記基板620の上部に位置し、前記電極パッド610に対応する領域が開放されたキャビティ632を有し、前記キャビティ632内に配置されたワイヤ634、635が前記電極パッド610とコンタクトされる。
【0223】
すなわち、前記ホルダー630の前記キャビティ632内には外部電源と連結されたワイヤ634、635が配置され、前記ワイヤ634、635と電気的に連結された突出電極部631は、前記アノード電極パッド611及び前記カソード電極パッド612とそれぞれコンタクトされ、光源モジュールに電流を供給することができる。
【0224】
前記ホルダー630の内部構造及び前記電極パッド610とのコンタクト構造に対しては、図25及び図26を参照して後で説明する。
【0225】
前記発光素子がUV LEDを含む場合、発光素子から放出された紫外線光によって変色又は変質しないように、前記ホルダー630は無機材質からなり得る。
【0226】
図23は、電極パッド610の形態に対する説明を容易にするために第1の電極パッド610aの上部のみにホルダー630を設けることを示したが、第2の電極パッド610bの上部にもホルダー630を設けることができる。
【0227】
図24は、第14の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0228】
第14の実施例に係る光源モジュールは、一面に光源600が配置され、前記光源600と電気的に連結された電極パッド610を含む基板620と、前記基板620上に位置し、前記電極パッド610に対応する領域にキャビティ632が位置するホルダー630とを備え、前記電極パッド610は、前記キャビティ632内に配置され、ワイヤと電気的に連結された突出電極部631とコンタクトされる。
【0229】
前記光源600は、発光素子を含み、発光素子をチップ状に基板に実装するCOB(Chip On Board)タイプであり得る。
【0230】
前記電極パッド610は、前記光源600の第1の電極(図示せず)と電気的に連結されたアノード電極パッド611と、前記アノード電極パッド611と離隔して位置し、前記光源600の第2の電極(図示せず)と電気的に連結されたカソード電極パッド612とを有する。
【0231】
このとき、第13の実施例とは異なり、前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612は同一の方向に並んで配列せず、前記基板620上の区分される領域にそれぞれ配置することができる。
【0232】
図24では、一例示として、前記基板620の縁部領域の一部にアノード電極パッド611が位置し、前記アノード電極パッド611と遠く離隔した対角線方向にカソード電極パッド612が位置することを示した。
【0233】
また、第13の実施例とは異なり、アノード電極パッド611とカソード電極パッド612が互いに遠く離隔して位置するので、ホルダー630も前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612をそれぞれカバーするように分けられて配置され、前記ホルダー630に形成されたキャビティ632内にも外部電源と連結された一つのワイヤがそれぞれ配置される。
【0234】
すなわち、第13の実施例でのホルダー630と第14の実施例でのホルダー630との差は、第13の実施例のホルダー630は、一つのホルダーがアノード電極パッド611とカソード電極パッド612を一度に全てカバーするので、キャビティ632内に互いに異なる極性の二つのワイヤ634、635が配置されるが、第14の実施例のホルダー630は、アノード電極パッド611をカバーする一つのホルダーと、カソード電極パッド612をカバーするもう一つのホルダーとが存在するので、それぞれのホルダーのキャビティ632内にはそれぞれ異なる極性のワイヤ634又は635が配置される。
【0235】
図24は、電極パッド610の形態に対する説明を容易にするために、アノード電極パッド611の上部のみにホルダー630を設けることを示したが、カソード電極パッド612の上部にもホルダー630を設けることができる。
【0236】
図25は、ホルダーの締結部構成を示した図である。以下では、図25を参照して実施例に係る発光モジュールに配置されたホルダー630の締結構造を説明する。
【0237】
図25は、ホルダー630の上部面を省略し、下部面のみを示した。前記ホルダー630は少なくとも一つの第1の締結部637を有し、締結手段638により、ホルダー630の下面に配置される基板620に固定することができる。
【0238】
図示していないが、前記基板620にも、前記第1の締結部637に対応する位置に締結部を形成することができる。
【0239】
図25には、一例として、ホルダー630の下部面に締結部637としての二つの貫通ホールが形成され、締結手段638としてのねじが前記ホルダー630の締結部637と前記基板620の締結部(図示せず)とを結合し、前記ホルダー630が前記基板620に固定される構成を示している。
【0240】
第1の締結部637の形態と個数、締結手段638の種類などは、実施例によって多様に変形可能であり、これに制限することはない。
【0241】
図26A及び図26Bは、ホルダー内に配置されたワイヤと基板上の電極パッドとのコンタクト構造の一実施例を示した断面図である。
【0242】
図26Aを参照すると、前記ホルダー630は、前記基板620上の電極パッド610に対応してキャビティ632が位置し、前記キャビティ632内に配置され、ワイヤ634と電気的に連結された突出電極部631が前記電極パッド610とコンタクトされる。
【0243】
前記基板620にはリセス614が形成され、前記リセス614内に前記電極パッド610を配置することもできる。
【0244】
前記電極パッド610は、前記基板620に形成された回路パターン617と連結される。
【0245】
従来は、外部電源と連結されたワイヤ634と基板620上の電極パッド610とをソルダリング作業によって電気的に連結したが、ソルダリング作業は鉛などの重金属を使用するので、環境汚染に致命的であり、コールドソルダリングなどによるワイヤ連結不良が発生するという問題があった。
【0246】
本実施例では、前記ホルダー630内に配置されたワイヤ634が突出電極部631を介して前記電極パッド610と機械的に互いにコンタクトされるようにし、環境汚染の心配がなく、電線連結不良などを最小化することによって発光モジュールの信頼性を向上させることができる。
【0247】
前記ホルダー630のキャビティ632内には、前記突出電極部631を支持するスプリング部639を備えることもできる。
【0248】
前記スプリング部639は、前記ワイヤ634が突出電極部631を介して前記電極パッド610とコンタクトされるとき、スプリング部639の復元力により、前記突出電極部631が前記電極パッド610とより堅固に接触できるようにする。
【0249】
前記スプリング部639の外面は絶縁物質でコーティングされ、前記ワイヤ634及び前記電極パッド610との電気的短絡を防止することができる。
【0250】
または、図26Bに示したように、図26Aの突出電極部631とスプリング部639とが一体型で形成された第2の電極部633を介してワイヤ634と電極パッド610を電気的に連結することもできる。
【0251】
このとき、前記キャビティ632の一面に別途の支持部615が位置し、前記第2の電極部633の一側は、前記支持部615を貫通して支持することができる。
【0252】
また、前記ホルダー630は、前記基板620と向かい合う下部面に少なくとも一つの突出部636を備え、前記基板620は、前記突出部636に対応する位置に少なくとも一つの収容溝618を備えるので、前記ホルダー630と前記基板620とを嵌め合わせることができる。
【0253】
前記突出部636と前記収容溝618は、図25と関連して説明したように、締結手段638と共に、前記ホルダー630と前記基板620とをより堅固に結合することができる。
【0254】
図26A及び図26Bは、一例として、アノード電極パッド611と電気的に連結されるワイヤ634を示したが、カソード電極パッド612と電気的に連結されるワイヤ635に対しても同一に適用することができる。
【0255】
また、図示していないが、図23に示したように、一つのホルダー630がアノード電極パッド611とカソード電極パッド612を全てカバーするように配置された場合、前記ホルダー630のキャビティ632には互いに異なる極性を有する二つのワイヤ634、635が配置され、前記ワイヤ634、635は、前記基板620に配置されたアノード電極パッド611及びカソード電極パッド612とそれぞれ電気的に連結することができる。
【0256】
図27は、第15の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0257】
第15の実施例に係る光源モジュールは、一面に光源600が配置され、前記光源600と電気的に連結された電極パッド610を有する基板620と、前記基板620上に位置し、前記電極パッド610に対応する領域にキャビティ632が位置するホルダー630とを備え、前記電極パッド610は、前記キャビティ632内に配置され、ワイヤと電気的に連結された突出電極部631とコンタクトされる。
【0258】
前記光源600は、発光素子パッケージを含み、前記発光素子パッケージが基板上に実装されたPOB(Package On Board)タイプであり得る。
【0259】
前記基板620の上面には電極パッド610が位置し、前記電極パッド610は、前記光源600の第1の電極(図示せず)と電気的に連結されたアノード電極パッド611と、前記光源600の第2の電極(図示せず)と電気的に連結されたカソード電極パッド612とを有する。
【0260】
上述したように、前記電極パッド610の個数と位置、前記電極パッド610に含まれたアノード電極パッド611とカソード電極パッド612の個数と配列には多くの形態があり得るが、図27では、一例として、一つのアノード電極パッド611が前記基板620の縁部領域の一部に位置し、前記アノード電極パッド611と遠く離隔して配列された一つのカソード電極パッド612を示した。
【0261】
また、前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612の位置に対応して、前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612をそれぞれカバーするホルダー630が配置される。
【0262】
前記ホルダー630は、第13及び第14の実施例と関連して説明した通りであるので、詳細な説明は省略する。
【0263】
図27では、電極パッド610の形態を見やすいように、前記アノード電極パッド611の上部のみにホルダー630が配置されることを示したが、前記カソード電極パッド612の上部にもホルダー630が配置される。
【0264】
前記基板620は、回路パターンが形成されたメタル基板又はセラミック基板であり得る。
【0265】
前記セラミック基板は単一層又は多層からなり得る。前記基板620が多層のセラミック基板である場合、例えば、高温同時焼成セラミック(High Temperature Cofired Ceramics、HTCC)又は低温同時焼成セラミック(Low Temperature Cofired Ceramics、LTCC)技術を用いて具現することができる。
【0266】
図28は、第16の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0267】
第16の実施例に係る光源モジュールは、一面に光源600が配置され、前記光源と電気的に連結された電極パッド610を含む基板620と、前記基板620上に位置し、前記光源600に対応する領域が開放された開放部710を含むホルダー700と、前記開放部710内に固定され、前記光源600上に配置される拡散部材720とを備える。
【0268】
前記光源600は、発光素子を含み、発光素子をチップ状に基板620に実装するCOB(Chip On Board)タイプであり得る。
【0269】
前記基板620は、回路パターンが形成されたメタル基板又はセラミック基板であり得る。
【0270】
前記セラミック基板は単一層又は多層からなり得る。前記基板620が多層のセラミック基板である場合、例えば、高温同時焼成セラミック(High Temperature Cofired Ceramics、HTCC)又は低温同時焼成セラミック(Low Temperature Cofired Ceramics、LTCC)技術を用いて具現することができる。
【0271】
前記ホルダー700は、前記基板620の縁部領域の少なくとも一部に対応して配置される支持プレート730と、前記電極パッド610に対応する領域が開放されたキャビティが備えられた少なくとも一つのカバーユニット800とを含むことができる。
【0272】
図28を参照すると、前記支持プレート730は、前記基板620の四つの縁部領域のうち一つの縁部領域に対応して配置される第1の支持プレート731と、前記第1の支持プレート731と向い合って位置した第2の支持プレート732とを有することができる。
【0273】
このとき、前記第1の支持プレート731と前記第2の支持プレート732の内側面が前記開放部710を形成する。
【0274】
前記開放部710の内側面、すなわち、前記第1の支持プレート731と前記第2の支持プレート732の内側面には挿入溝736が形成され、前記挿入溝736には拡散部材720を挿入して締結することができる。
【0275】
上述したように、前記支持プレート730は、前記基板620の縁部領域の少なくとも一部に対応して配置できるが、前記支持プレート730の内側面が前記開放部710を形成し、前記開放部710の内側面に形成された挿入溝736に拡散部材720が締結されなければならないので、前記支持プレート730は互いに対称をなすように備えることができる。
【0276】
前記支持プレート730は、前記基板620の縁部領域で前記基板620の上面と接して配置することができる。
【0277】
前記カバーユニット800は、前記基板620上に配置された電極パッド610をカバーするように前記基板620の上部に配置される。
【0278】
図28には、一例として、第1のカバーユニット800a及び第2のカバーユニット800bを二つ示したが、電極パッド610の個数又は配列位置によって、それ以下又はそれ以上のカバーユニットを備えることができる。
【0279】
カバーユニット800は、複数のカバーユニット800a、800bを含む概念で使用することができる。
【0280】
図示していないが、例えば、前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612が隣接して並んで配列される場合、前記アノード電極パッド611と前記カソード電極パッド612を全てカバーする一つのカバーユニット800のみを備えることができる。
【0281】
または、例えば、隣接して並んで配列されたアノード電極パッド611とカソード電極パッド612が二つ以上存在する場合、カバーユニット800は二つ以上備えることができる。
【0282】
図28には、アノード電極パッド611が前記基板620の縁部領域の一部に配置され、カソード電極パッド612が前記アノード電極パッド611と遠く離隔して配置されるので、前記アノード電極パッド611をカバーする第1のカバーユニット800aと、前記カソード電極パッド612をカバーする第2のカバーユニット800bとがそれぞれ備えられる。
【0283】
前記カバーユニット800と前記支持プレート730は、分離形成した後、互いに結合することもできるが、図28のように一体に形成することもできる。
【0284】
図29Aは、支持プレートの一部を上部から見た斜視図で、図29Bは、支持プレートの一部を下部から見た斜視図である。
【0285】
図29Aを参照すると、前記支持プレート730には少なくとも一つの第1の締結部742が形成され、前記第1の締結部742に締結される締結手段744を備えることができる。
【0286】
図29Aには、一例として、前記第1の締結部742として貫通ホールが形成され、締結手段744としてねじを示したが、これに限定することはない。
【0287】
図示していないが、前記第1の締結部742に対応する前記基板620上の領域にも締結部が形成され、前記締結手段744によって前記ホルダー700を前記基板620に固定することができる。
【0288】
前記第1の締結部742の形態と個数、締結手段744の種類などは、実施例によって多様に変形可能であり、これに制限することはない。
【0289】
図29Bを参照すると、前記支持プレート730は、前記基板620と向かい合う面に少なくとも一つの突出部746を備えることができる。
【0290】
図示していないが、前記突出部746に対応する前記基板620上の領域に収容部を形成し、これらを嵌め合うことによって前記ホルダー700を前記基板620に固定することができる。
【0291】
前記突出部746と収容部の形態と個数、形成位置などは、実施例によって多様にな変形可能であり、これに制限することはない。
【0292】
再び図28を参照すると、前記開放部710の内側面、すなわち、前記第1の支持プレート731と前記第2の支持プレート732の内側面には挿入溝736を形成し、前記挿入溝736に拡散部材720を挿入して締結することができる。
【0293】
前記拡散部材720は、前記光源600から入射された光の屈折と散乱を通して光投射角を最大に広げ、光を均一に拡散できるようにする。
【0294】
前記拡散部材720は、前記光源600から放出された光を吸収せずに透過させ、発光モジュールの光抽出効率を向上できるように透明な材質からなり得る。
【0295】
前記光源600がUV LEDを含む場合、前記光源600から放出された光によって前記拡散部材720が変色又は変質しないように、前記拡散部材720は無機材質からなり、例えば、ガラス材質又は透光性樹脂物を含んで構成することができる。
【0296】
また、前記拡散部材720の表面には、光抽出パターン又は選択波長光遮断パターンが位置し得る。
【0297】
前記光抽出パターンは、光源600で発生した光を乱反射させ、光源モジュールの光抽出効率を向上させ、周期的又は非周期的に形成することができ、例えば、マイクロレンズアレイ(MLA)を配列してパターンを形成することもできる。
【0298】
前記選択波長光遮断パターンは、一種のカラーフィルターのような役割をすることができ、光源100で発生した多くの波長領域の光のうち選択的な波長領域の光のみを選択的に透過させることができる。
【0299】
図示していないが、前記挿入溝736には、前記拡散部材720の上部に第1のプリズムシート、第2のプリズムシート及び保護シートを配置することもでき、これらシートの配置順序は変更可能である。
【0300】
第1のプリズムシートは、支持フィルムの一面に透光性でありながら弾性を有する重合体材料で形成されるが、前記重合体は、複数の立体構造が繰り返して形成されたプリズム層を有することができる。第1のプリズムシートには、山部と谷部が繰り返してストライプタイプで備えられてパターンを形成することができる。
【0301】
第2のプリズムシートでの山部と谷部の方向は、第1のプリズムシート内の支持フィルムの一面の山部と谷部の方向と垂直であり得る。
【0302】
図30は、第17の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0303】
第17の実施例に係る光源モジュールは、一面に光源600が配置され、前記光源と電気的に連結された電極パッド610を有する基板620と、前記基板620上に位置し、前記光源600に対応する領域が開放された開放部710を有するホルダー700と、前記開放部710内に固定され、前記光源600上に配置される拡散部材720とを備える。
【0304】
前記光源600は、発光素子を含み、発光素子をチップ状に基板に実装するCOB(Chip On Board)タイプであり得る。
【0305】
前記ホルダー700は、前記基板620の縁部領域の少なくとも一部に対応して配置される支持プレート730と、前記電極パッド610に対応する領域が開放されたキャビティが備えられた少なくとも一つのカバーユニット800とを含むことができる。
【0306】
図30を参照すると、前記支持プレート730は、前記基板620の四つの縁部領域のうち一つの縁部領域に対応して配置される第1の支持プレート731と、前記第1の支持プレート731と向い合って位置した第2の支持プレート732と、前記第1の支持プレート731の一側と前記第2の支持プレート732の一側とを連結する第3の支持プレート733と、前記第3の支持プレート733と向い合って位置し、前記第1の支持プレート731の他側と前記第2の支持プレート732の他側とを連結する第4の支持プレート734とを有することができる。
【0307】
このとき、前記第1、第2、第3、及び第4の支持プレート731〜734の内側面が前記開放部710を形成する。
【0308】
前記第3の支持プレート733及び前記第4の支持プレート734の構成は、上述した第1の支持プレート731及び前記第2の支持プレート732と同一であるので、それについての詳細な説明は省略する。
【0309】
前記開放部710の内側面、すなわち、前記第1、第2、第3、及び第4の支持プレート731〜734の内側面には挿入溝736を形成し、前記挿入溝736に拡散部材720を挿入して締結することができる。
【0310】
前記拡散部材720は、前記光源600から入射された光の屈折と散乱を通して光投射角を最大に広げ、光を均一に拡散できるようにする。
【0311】
前記拡散部材720は、前記光源600から放出された光を吸収せずに透過させ、発光モジュールの光抽出効率を向上できるように透明な材質からなり得る。
【0312】
前記光源600がUV LEDを含む場合、前記光源600から放出された光によって前記拡散部材720が変色又は変質しないように、前記拡散部材720は無機材質からなり、例えば、ガラス材質からなり得る。
【0313】
前記カバーユニット800と前記第1〜第4の支持プレート731〜734は一体に形成することができる。
【0314】
図31は、第18の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0315】
第18の実施例に係る光源モジュールは、上面に光源600が配置された基板620と、前記基板620の上部に位置し、前記光源600に対応する領域が開放された開放部710を含むホルダー700と、前記開放部710に締結され、前記光源600の上部に配置される拡散部材720とを含む。そして、前記基板620の下部には放熱部材1000が配置される。
【0316】
前記光源600は、発光素子を含み、発光素子をチップ状に基板に実装するCOB(Chip On Board)タイプであり得る。
【0317】
前記ホルダー700は、前記基板620の縁部領域の少なくとも一部に対応して配置される支持プレート730と、前記電極パッド610に対応する領域が開放されたキャビティが備えられた少なくとも一つのカバーユニット800とを含むことができる。
【0318】
図31には、一例示として、前記支持プレート730が前記基板620の四つの縁部領域のうち一つの縁部領域に対応して配置される第1の支持プレート731と、前記第1の支持プレート731と向い合って位置した第2の支持プレート732と、前記第1の支持プレート731の一側と前記第2の支持プレート732の一側とを連結する第3の支持プレート733と、前記第3の支持プレート733と向い合って位置し、前記第1の支持プレート731の他側と前記第2の支持プレート732の他側とを連結する第4の支持プレート734とを含むことを示したが、互いに対称をなす二つの支持プレート731及び732、又は733及び734のみを含むこともできる。
【0319】
前記開放部710の内側面、すなわち、前記第1、第2、第3、及び第4の支持プレート731〜734の内側面には挿入溝736が形成され、前記挿入溝736に拡散部材720を挿入して締結することができる。
【0320】
前記拡散部材720は、前記光源600から入射された光の屈折と散乱を通して光投射角を最大に広げ、光を均一に拡散できるようにする。
【0321】
前記放熱部材1000は、前記光源600で発生した熱を外部に放出する役割をするので、熱伝導性に優れた材質からなり得る。
【0322】
前記放熱部材1000は、前記放熱部材1000の下部面方向に形成された複数の放熱フィン1010を含むことができる。前記放熱フィン1010は、前記放熱部材1000が外部空気と接する面積を広げることによって熱放出効果を向上させる。
【0323】
前記放熱部材1000と前記基板620との間には熱伝導性部材1020が位置し得る。前記熱伝導性部材1020は、優れた熱伝導性、電気絶縁性及び難燃性を有して発熱部位と放熱部材を密着させることによって熱伝達効果を極大化することができる。
【0324】
前記支持プレート730は、前記支持プレート730から突出形成された少なくとも一つの第2の締結部750を含むことができる。
【0325】
前記第2の締結部750は、前記支持プレート730と同一面上で延長形成することができ、前記ホルダー700の下部に位置する前記基板620の幅を超えて突出し得る。
【0326】
前記支持プレート730に形成された前記第2の締結部750に対応する前記放熱部材1000上の領域にも締結部1015が形成され、締結手段755によって前記ホルダー700を前記放熱部材1000に固定することができる。
【0327】
図31には、一例として、前記第2の締結部750が前記第1の支持プレート731と前記第2の支持プレート732に備えられたことを示したが、これに限定することはない。
【0328】
前記第2の締結部750は、前記ホルダー700を前記放熱部材1000によって堅固に固定できるように、向かい合う二つの支持プレート731及び732、又は733及び734に対称をなして形成することができる。
【0329】
前記ホルダー700は、上述した各実施例のように基板620に結合して固定することもできるが、前記基板620には回路パターンなどが含まれており、締結部を形成するのに制約が伴うおそれがあるので、前記ホルダー700に別途の第2の締結部750を形成し、締結手段755によって前記放熱部材1000に固定することができる。
【0330】
または、実施例によって、前記ホルダー700を前記基板620と前記放熱部材1000の全てに結合して固定することもできる。
【0331】
上述したように、前記基板620と前記放熱部材1000との間には熱伝導性部材1020を位置させ、前記基板620を前記放熱部材1000に固定することができる。しかし、熱伝導性部材1020の費用が高価であるので、前記第2の締結手段755を通して前記ホルダー700と前記放熱部材1000を固定することによって、熱伝導性部材1020がなくても前記基板620を前記放熱部材1000に固定し、発光モジュールの作製単価を低下させることができる。
【0332】
図32は、第19の実施例に係る光源モジュールを示した図で、図33は、第20の実施例に係る光源モジュールを示した図で、図34は、第21の実施例に係る光源モジュールを示した図である。上述した各実施例と重複する内容は再び説明しない。
【0333】
各実施例に係る光源モジュールは、一面に光源600が配置され、前記光源と電気的に連結された電極パッド610を有する基板620と、前記基板620上に位置し、前記光源600に対応する領域が開放された開放部710を有するホルダー700と、前記開放部710内に固定され、前記光源600上に配置される拡散部材720とを備える。
【0334】
前記光源600は、発光素子パッケージを含み、前記発光素子パッケージが基板に実装されるPOB(Package On Board)タイプであり得る。
【0335】
前記ホルダー700は、前記基板620の縁部領域の少なくとも一部に対応して配置される支持プレート730と、前記電極パッド610に対応する領域が開放されたキャビティが備えられた少なくとも一つのカバーユニット800とを有することができる。
【0336】
第19、第20、及び第21の実施例は、光源600が発光素子パッケージを含むことを除いては、それぞれ第16、第17、及び第18の実施例と類似するので、これについての詳細な説明は省略する。
【0337】
図35は、上述した各実施例に係る光源モジュールが配置されたヘッドランプの一実施例を示した図である。
【0338】
図35を参照すると、光源モジュール1101で生成された光は、リフレクタ1102及びシェード1103で反射された後、レンズ1104を透過して車体の前方に向かうことができる。
【0339】
前記光源モジュール1101は、上述した各実施例に係る光源モジュールであり、発光素子が基板上に実装されたCOB(Chip On Board)タイプであるか、発光素子パッケージが基板上に実装されたPOB(Package On Board)タイプであり得る。
【0340】
以上のように、実施例を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば、このような記載から多様な修正及び変形が可能である。
【0341】
そのため、本発明の技術的範囲は、上述した実施例に限定して定めてはならず、後述する特許請求の範囲及び当該特許請求の範囲と均等なものによって定めなければならない。
【符号の説明】
【0342】
200 発光素子パッケージ
210 パッケージ本体
220 放熱部
230 発光素子
240 モールディング部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
壁部及び底面を有するキャビティを有するパッケージ本体と、
前記キャビティ内に位置する発光素子と、
前記パッケージ本体の内に挿入され、前記発光素子の下部に位置する放熱部と、
前記放熱部の周囲に位置し、ワイヤボンディングによって前記発光素子と電気的に連結される第2の電極パターンと
を備え、
前記第2の電極パターンは、ワイヤがボンディングされる第1の領域と、前記第1の領域と連結された第2の領域とを有し、
前記第1の領域の幅と前記第2の領域の幅が互いに異なる、発光素子パッケージ。
【請求項2】
前記パッケージ本体はセラミック材質からなる、請求項1に記載の発光素子パッケージ。
【請求項3】
前記第1の領域の幅は前記第2の領域の幅より広い、請求項1又は2に記載の発光素子パッケージ。
【請求項4】
前記パッケージ本体は複数の層からなり、前記第2の電極パターンは拡張パターンを含み、前記拡張パターンは、前記パッケージ本体をなす複数の層のうち少なくとも一つの層を貫通する少なくとも一つのビアホールと電気的に連結される、請求項1〜3のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項5】
前記ビアホールは、前記パッケージ本体の下部に配置される電極パッドと電気的に接触する、請求項4に記載の発光素子パッケージ。
【請求項6】
前記ビアホールは、前記第2の電極パターンと電気的に連結され、前記キャビティの壁部と垂直方向に重畳される、請求項4又は5に記載の発光素子パッケージ。
【請求項7】
前記拡張パターンは、前記第2の電極パターンから前記キャビティの壁部方向に拡張されて形成され、少なくとも一部は前記キャビティの壁部の下側に位置する、請求項4〜6のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項8】
前記発光素子パッケージは複数の発光素子を含み、前記放熱部は複数の発光素子にそれぞれ対応するように複数配置される、請求項1〜7のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項9】
前記放熱部と前記発光素子との間に位置し、セラミック材質からなる支持プレートをさらに含む、請求項1〜8のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項10】
前記パッケージ本体と前記発光素子との間に第1の電極パターンが位置する、請求項1〜9のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項11】
前記第1の電極パターンは、チップ実装領域と、前記チップ実装領域の周囲に配置される複数の縁部領域とを有し、隣接した各縁部領域間で前記パッケージ本体が露出する、請求項10に記載の発光素子パッケージ。
【請求項12】
前記複数の縁部領域は前記チップ実装領域のコーナーに位置する、請求項11に記載の発光素子パッケージ。
【請求項13】
前記複数の縁部領域は前記チップ実装領域の辺に沿って位置する、請求項11に記載の発光素子パッケージ。
【請求項14】
前記支持プレートを貫通するビアホールが配置され、前記支持プレートのビアホールと前記第1の電極パターンとが電気的に連結される、請求項10〜13のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項15】
前記放熱部の底面に位置する支持プレートをさらに備える、請求項1〜14のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項16】
前記パッケージ本体のキャビティ内に位置する透光層をさらに備える、請求項1〜15のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項17】
前記発光素子から放出される光は260〜405nmの波長の範囲に属する、請求項1〜16のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項1】
壁部及び底面を有するキャビティを有するパッケージ本体と、
前記キャビティ内に位置する発光素子と、
前記パッケージ本体の内に挿入され、前記発光素子の下部に位置する放熱部と、
前記放熱部の周囲に位置し、ワイヤボンディングによって前記発光素子と電気的に連結される第2の電極パターンと
を備え、
前記第2の電極パターンは、ワイヤがボンディングされる第1の領域と、前記第1の領域と連結された第2の領域とを有し、
前記第1の領域の幅と前記第2の領域の幅が互いに異なる、発光素子パッケージ。
【請求項2】
前記パッケージ本体はセラミック材質からなる、請求項1に記載の発光素子パッケージ。
【請求項3】
前記第1の領域の幅は前記第2の領域の幅より広い、請求項1又は2に記載の発光素子パッケージ。
【請求項4】
前記パッケージ本体は複数の層からなり、前記第2の電極パターンは拡張パターンを含み、前記拡張パターンは、前記パッケージ本体をなす複数の層のうち少なくとも一つの層を貫通する少なくとも一つのビアホールと電気的に連結される、請求項1〜3のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項5】
前記ビアホールは、前記パッケージ本体の下部に配置される電極パッドと電気的に接触する、請求項4に記載の発光素子パッケージ。
【請求項6】
前記ビアホールは、前記第2の電極パターンと電気的に連結され、前記キャビティの壁部と垂直方向に重畳される、請求項4又は5に記載の発光素子パッケージ。
【請求項7】
前記拡張パターンは、前記第2の電極パターンから前記キャビティの壁部方向に拡張されて形成され、少なくとも一部は前記キャビティの壁部の下側に位置する、請求項4〜6のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項8】
前記発光素子パッケージは複数の発光素子を含み、前記放熱部は複数の発光素子にそれぞれ対応するように複数配置される、請求項1〜7のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項9】
前記放熱部と前記発光素子との間に位置し、セラミック材質からなる支持プレートをさらに含む、請求項1〜8のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項10】
前記パッケージ本体と前記発光素子との間に第1の電極パターンが位置する、請求項1〜9のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項11】
前記第1の電極パターンは、チップ実装領域と、前記チップ実装領域の周囲に配置される複数の縁部領域とを有し、隣接した各縁部領域間で前記パッケージ本体が露出する、請求項10に記載の発光素子パッケージ。
【請求項12】
前記複数の縁部領域は前記チップ実装領域のコーナーに位置する、請求項11に記載の発光素子パッケージ。
【請求項13】
前記複数の縁部領域は前記チップ実装領域の辺に沿って位置する、請求項11に記載の発光素子パッケージ。
【請求項14】
前記支持プレートを貫通するビアホールが配置され、前記支持プレートのビアホールと前記第1の電極パターンとが電気的に連結される、請求項10〜13のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項15】
前記放熱部の底面に位置する支持プレートをさらに備える、請求項1〜14のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項16】
前記パッケージ本体のキャビティ内に位置する透光層をさらに備える、請求項1〜15のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【請求項17】
前記発光素子から放出される光は260〜405nmの波長の範囲に属する、請求項1〜16のいずれかに記載の発光素子パッケージ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26A】
【図26B】
【図27】
【図28】
【図29A】
【図29B】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16】
【図17A】
【図17B】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26A】
【図26B】
【図27】
【図28】
【図29A】
【図29B】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【公開番号】特開2013−46072(P2013−46072A)
【公開日】平成25年3月4日(2013.3.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−183660(P2012−183660)
【出願日】平成24年8月22日(2012.8.22)
【出願人】(510039426)エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年3月4日(2013.3.4)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年8月22日(2012.8.22)
【出願人】(510039426)エルジー イノテック カンパニー リミテッド (279)
【Fターム(参考)】
[ Back to top ]