WO2023282686A1 - 발광 장치 및 이를 포함하는 발광모듈 - Google Patents

발광 장치 및 이를 포함하는 발광모듈 Download PDF

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김혜인
손정훈
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Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a light emitting device, and particularly to a light emitting device equipped with a light emitting diode chip and a light emitting module including the same.
  • a light emitting diode is a semiconductor device that emits light generated through recombination of electrons and holes, and is used in various fields such as displays, automobile lamps, and general lighting because of its long lifespan, low power consumption, and fast response speed.
  • a conventional light emitting device includes at least one light emitting diode chip formed on a first surface of a support substrate, a wavelength conversion member formed on a light emitting surface of the light emitting diode chip, and a light emitting diode chip formed on a second surface of the support substrate. It is configured to include an electrode pad electrically connected to the electrode of the.
  • the light emitting device may be mounted on a circuit board to implement a light emitting module emitting at least one light.
  • a light emitting module emitting at least one light.
  • an electrode pad formed on the second surface of the support substrate and a circuit pattern formed on the first surface of the circuit board must be electrically connected.
  • a conductive bonding material is formed between the electrode pad and the circuit pattern.
  • An embodiment of the present invention forms a thermal expansion compensation layer on the lower surface of the electrode pad of the light emitting device, thereby forming a circuit formed on the electrode pad and one surface of the circuit board according to heat generated from at least one light emitting diode chip mounted on the light emitting device.
  • a light emitting device includes a support substrate; a light emitting diode chip mounted on the first surface of the support substrate; a wavelength conversion member formed on a light emitting surface of the light emitting diode chip and a reflective member formed to surround side surfaces of the wavelength conversion member; an electrode pad formed on the second surface of the support substrate and electrically connected to the light emitting diode chip; A conductive bonding material formed on one surface of the electrode pad and a thermal expansion compensation layer formed on one surface of the conductive bonding material, wherein the thermal expansion compensation layer includes a conductive layer and an insulating layer, and at least a portion of the insulating layer is conductive. It is formed between layers, and a part of the conductive layer is surrounded by the insulating layer.
  • the support substrate may be implemented with a ceramic material including AlN, and the reflective member may be implemented with a silicon material having a white color.
  • a heat dissipation member formed on the second surface of the support substrate and spaced apart from the electrode pad by a predetermined distance may be further included.
  • the heat dissipation member may be implemented in an integral plate shape or in separate honeycomb patterns.
  • the electrode pad may include a pair of first and second electrode pads electrically connected to the corresponding light emitting diode chip.
  • the first and second electrode pads may be the same polarity pad and may be formed on the second surface of the support substrate to be vertically or horizontally symmetrical to each other.
  • the electrode pad may be implemented in a pattern shape having a corner portion having a predetermined curvature.
  • the thermal expansion compensation layer is formed between the electrode pad and the conductive bonding material, and the thermal expansion compensation layer includes the insulating layer having at least one via hole, a first conductive layer formed on a first surface of the insulating layer, and and a second conductive layer formed on a second surface of the insulating layer, and the first conductive layer and the second conductive layer may be electrically connected through the via hole.
  • the insulating layer may be made of a polyimide material having a relatively small coefficient of thermal expansion compared to the electrode pad and the conductive bonding material.
  • the first conductive layer and the second conductive layer may be made of the same material as the electrode pad and may be implemented in a pattern shape having the same width and shape as the electrode pad.
  • the insulating layer may be implemented as a pattern having a shape protruding at a predetermined distance from the first conductive layer and the second conductive layer in cross section.
  • a light emitting module includes a light emitting diode chip mounted on a first surface of a support substrate; a wavelength conversion member formed on a light emitting surface of the light emitting diode chip and a reflective member formed to surround side surfaces of the wavelength conversion member; an electrode pad formed on the second surface of the support substrate and electrically connected to the light emitting diode chip; a circuit board on which a circuit pattern electrically connected to the electrode pad is formed; and a conductive bonding material formed between the electrode pad and the circuit pattern to electrically connect them, wherein the support substrate, the electrode pad, and the conductive bonding material have different coefficients of thermal expansion, and the thermal expansion increases from the support substrate to the circuit board. count increases.
  • the support substrate may be implemented with a ceramic material including AlN, and the reflective member may be implemented with a silicon material having a white color.
  • the electrode pad may include a pair of first and second electrode pads electrically connected to the corresponding light emitting diode chip.
  • the first and second electrode pads may have the same polarity and may be formed on the second surface of the support substrate so as to be vertically or horizontally symmetrical to each other.
  • the electrode pad may be implemented in a pattern shape having a corner portion having a predetermined curvature.
  • a thermal expansion compensation layer is further included between the electrode pad and the conductive bonding material, and the thermal expansion compensation layer includes an insulating layer having at least one via hole, a first conductive layer formed on a first surface of the insulating layer, and the insulating layer. and a second conductive layer formed on a second surface of the layer, and the first conductive layer and the second conductive layer may be electrically connected through the via hole.
  • the insulating layer may be made of a polyimide material having a relatively small coefficient of thermal expansion compared to the electrode pad and the conductive bonding material.
  • the first conductive layer and the second conductive layer may be made of the same material as the electrode pad and may be implemented in a pattern shape having the same width and shape as the electrode pad.
  • the insulating layer may be implemented as a pattern having a shape protruding at a predetermined distance from the first conductive layer and the second conductive layer in cross section.
  • the present invention by forming a thermal expansion compensation layer on the lower surface of the electrode pad of the light emitting device, the electrode pad according to heat generation of the light emitting diode chip mounted on the light emitting device, the circuit pattern formed on one surface of the circuit board, and the electrode It is possible to prevent cracks caused by differences in thermal expansion coefficients between conductive bonding materials formed between the pad and the circuit pattern, thereby overcoming the problem of poor driving of the light emitting device.
  • FIG. 1 is a top view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of one region II-II' of the light emitting device shown in FIG. 1 .
  • 3A and 3B are rear views of the light emitting device shown in FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of one region II' of the light emitting device shown in FIGS. 1 and 3A and the light emitting module including the light emitting device.
  • FIG. 5 is a top view of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a rear view of the light emitting device shown in FIG. 5;
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of one region (IV-IV′) of the light emitting device shown in FIGS. 5 and 6 and a foot module including the same.
  • FIGS. 5 and 6 are cross-sectional views of one region (III-III′) of the light emitting device shown in FIGS. 5 and 6 and the light emitting module including the light emitting device.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the thermal expansion compensation layer shown in FIG. 8 .
  • FIG. 10 is an enlarged plan view of the electrode pad shown in FIG. 5 .
  • first, second, etc. may be used to describe various elements, elements, regions, layers, and/or sections, such elements, elements, regions, layers, and/or or sections are not limited to these terms. These terms are used to distinguish one element, element, region, layer, and/or section from another element, element, region, layer, and/or section. Thus, a first element, element, region, layer, and/or section in one embodiment may be referred to as a second element, element, region, layer, and/or section in another embodiment.
  • FIG. 1 is a top view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a region II-II′ of the light emitting device shown in FIG. 1
  • FIGS. 3A and 3B are rear views of the light emitting device shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the light emitting device shown in FIGS. 1 and 3A and a light emitting module including the same. A cross section is shown.
  • a light emitting device 100 includes at least one light emitting diode chip 120 formed on a first surface 112 of a support substrate 110, and the The wavelength conversion member 150 formed on the light emitting surface of the light emitting diode chip 120, the reflective member 160 formed to surround the side surface of the wavelength conversion member 150, and the second surface of the support substrate 110 ( 114) and at least one or more electrode pads 140 electrically connected to the electrode of the light emitting diode chip 120, and spaced apart from the electrode pad 140 by a predetermined distance to the second surface of the support substrate 110 It may include a heat dissipation member (130 or 132) formed on (114).
  • the support substrate 110 may be made of a ceramic material including AlN, and thus light generated from the light emitting diode chip 120 may be reflected, thereby improving light extraction efficiency.
  • the formed wavelength conversion member 150 and the reflective member 160 formed to surround side surfaces of the wavelength conversion member 150 may be formed.
  • the reflective member 160 may be implemented with, for example, a silicon material having a white color.
  • a structure in which the light emitting diode chips 120 are arranged in a line is disclosed, but this is an example and the light emitting device 100 is not limited thereto. That is, a structure in which the light emitting diode chips 120 are arranged in a plurality of rows may be implemented.
  • the wavelength conversion member 150 may be formed to cover the light emitting surface of the light emitting diode chip 120 .
  • the wavelength conversion member 150 converts the wavelength of light emitted from the light emitting diode chip 120 so that white light or light of a specific color is emitted.
  • the wavelength conversion member 150 may be a mixture of a wavelength conversion material that converts a wavelength of light, such as a transparent resin such as silicon or epoxy, glass, or ceramic.
  • the transparent resin may be transparent silicone.
  • the wavelength conversion material may include a phosphor.
  • phosphors that emit light in the green wavelength band include yttrium aluminum garnet phosphors (eg Y 3 (Al,Ga) 5 O 12 :Ce), lutetium aluminum garnet phosphors (eg Lu 3 (Al, Ga) 5 O 12 :Ce), terbium aluminum garnet-based phosphor (eg Tb 3 (Al, Ga) 5 O 12 :Ce), silicate-based phosphor (eg (Ba, Sr) 2 SiO 4 :Eu), chlorosilicate-based phosphor (eg Ca 8 Mg(SiO 4 ) 4 Cl 2 :Eu), ⁇ -sialon-based phosphor (eg Si 6 - z Al z O z N 8 - z : Eu (0 ⁇ z ⁇ 4.2)), SGS-based phosphors (for example, SrGa 2 S 4 :Eu), and the like.
  • ⁇ sialon-based phosphor for example, M z (Si, Al) 12 (O, N) 16 (provided that 0 ⁇ z ⁇ 2, M is Li, Mg, Ca, Y and La) lanthanide elements except Ce); and the like.
  • the phosphors emitting light in the green wavelength region there is also a phosphor emitting yellow wavelength region.
  • the emission peak wavelength can be shifted to a longer wavelength side by substituting a part of Y with Gd, and thus emission in the yellow wavelength region is possible.
  • Examples of phosphors that emit light in the red wavelength region include nitrogen-containing calcium aluminosilicon (CASN or SCASN) phosphors (eg, (Sr, Ca)AlSiN 3 :Eu).
  • a manganese-activated fluoride-based phosphor (a phosphor represented by the general formula (I) A 2 [M 1 - a Mn a F 6 ]).
  • A is at least one selected from the group consisting of K, Li, Na, Rb, Cs and NH 4
  • M is selected from the group consisting of Group 4 and Group 14 elements. is at least one element that is, and a satisfies 0 ⁇ a ⁇ 0.2).
  • this manganese-activated fluoride-based phosphor there is a manganese-activated potassium fluoride-silicon phosphor (for example, K 2 SiF 6 :Mn).
  • a manganese-activated phosphor based on an oxiodohalide host lattice (a phosphor represented by the general formula (II) (A 4- a B a ) m/2+n/ 2 X 2m [MX 4 O 2 ] n ) there is
  • A is hydrogen (H) and/or deuterium (D)
  • B is Li, Na, K, Rb, Cs, NH4, ND4, and/or NR4, where R is an alkyl or aryl radical
  • X is F and/or Cl
  • M is Cr, Mo, W and/or Re, 0 ⁇ na ⁇ 4, 0 ⁇ m ⁇ 10, and 1 ⁇ n ⁇ 10.
  • the reflective member 160 may be formed to surround a side surface of the wavelength conversion member 150 and reflect light emitted from the light emitting diode chip 120 .
  • the reflective member 160 should be made of a material that reflects light and does not transmit even if partially absorbed.
  • the reflective member 160 may be made of at least one of silver (Ag) and aluminum (Al).
  • the reflective member 160 made of silver has high light reflectivity.
  • the reflective member 160 made of aluminum has high adhesion to the wavelength conversion member 150 . In this way, based on reflectivity or adhesive strength, the reflective member 160 may be formed of a single layer made of silver or aluminum.
  • the reflective member 160 may be formed in a multi-layered structure in which aluminum, silver, and aluminum are stacked to improve both adhesion and reflectivity. Although not shown in the drawings, at least one layer of nickel (Ni) and titanium (Ti) layers may be further disposed on the reflective member 160 .
  • the material of the reflective member 160 is not limited to aluminum and silver, and any material capable of reflecting light emitted from the light emitting diode chip 120 may be used. Also, as mentioned above, the reflective member 160 may be made of a white silicon material.
  • the light emitting diode chip 120 may include a light emitting device implemented as a semiconductor PN junction diode, and an electrode 122 attached to the lower surface of the light emitting diode chip 120 ) through which a predetermined voltage may be applied.
  • the light emitting diode chips 120 may be connected in series, so that the plurality of light emitting diode chips may share an electrode 122 with an adjacent light emitting diode chip. For example, referring to FIG.
  • the electrode 122 pattern to which the N electrode of the first light emitting diode chip and the P electrode of the second light emitting diode chip adjacent to it are connected are shared, so that the pattern of the electrode 122 is simplified. However, it can be operated in series.
  • a conductive adhesive layer 124 may be formed between the light emitting diode chip 120 and the electrode 122 .
  • the conductive adhesive layer 124 is selected from among anisotropic conductive film (ACF), anisotropic conductive paste (ACP), Self Assembly Paste/Epoxy+Sn-Bi (SAP), Eutectic, AuSn, AgSn, and In. Either one can be implemented.
  • a light emitting operation principle of the light emitting diode chip 120 is briefly described as follows. As shown, when a predetermined voltage is applied through the electrode 122 after bonding the P-type and N-type semiconductors, the holes of the P-type semiconductor go toward the N-type semiconductor and gather in the middle layer. The electrons of the semiconductor go to the p-type semiconductor and gather in the middle layer, which is the lowest part of the conduction band. These electrons naturally fall into holes in the valence band, and at this time, they emit energy corresponding to the difference in height between the conduction band and the valence band, that is, the energy gap, and this energy is emitted in the form of light. In addition, light emitting diode chips of various light emitting methods may be used.
  • At least one electrode pad 140 electrically connected to the electrode of the light emitting diode chip 120 and A heat dissipation member 130 or 132 formed on the second surface 114 of the support substrate 110 and spaced apart from the electrode pad 140 by a predetermined distance may be formed.
  • the heat dissipation member may be implemented in the shape of an integral plate 130 as shown in FIG. 3A or as separate patterns 132 in a honeycomb shape as shown in FIG. 3B.
  • the surface area is increased, which can be more effective in dissipating heat, and since the heat dissipation patterns in contact with the conductive bonding material 200 are separated, stress due to heat is reduced. A dispersive effect can be obtained.
  • the heat dissipation member 130 or 132 is electrically connected to the conductive bonding material 220 and the heat dissipation pattern 320 formed on the circuit board 300 to perform a heat dissipation operation.
  • the heat dissipation pattern 320 may be implemented as a separate pattern that is not electrically connected to the circuit pattern 310 formed on the circuit board 300 .
  • the light emitting device 100 may be mounted on a circuit board 300 to implement a light emitting module emitting at least one light.
  • the circuit board 300 may be formed of, for example, a conductive substrate 304 made of aluminum or the like and an insulating buffer layer 302 formed on the conductive substrate 304 .
  • the electrode 122 electrically connected to the light emitting diode chip 120 is an electrode formed on the second surface 114 of the support substrate 110 through the via hole 126 formed in the support substrate 110 It is in electrical contact with the pad 140 .
  • the electrode pad 140 and the circuit pattern 310 formed on the first surface of the circuit board 300 are electrically connected.
  • a conductive bonding material 200 is formed between the electrode pad 140 and the circuit pattern 310 .
  • the conductive bonding material 200 may be, for example, one of a solder paste containing at least one of Sn, Pb, Cu, Ag, Au, Zn, Al, Bi, and In, Ag paste, and Si paste.
  • the conductive bonding material 200 is formed on the electrode pad 140 formed on the second surface 114 of the support substrate 110 and the first surface of the circuit board 300 as well as the above-described type of paste. Any conductive material capable of bonding the circuit pattern 310 to be used is possible.
  • the support substrate 110 on which the light emitting diode chip 120 is mounted and the circuit in order to minimize the above disadvantages In the components formed between the substrates 300, it is characterized in that they are implemented with a material whose thermal expansion coefficient increases from the support substrate 110 to the circuit board 300.
  • a component located close to the light emitting diode chip 120 that is, the support substrate 110
  • a small amount of thermal expansion is induced in a region close to the light emitting diode chip 120 .
  • the degree of expansion of the conductive materials between the support substrate 110 and the circuit board 300 according to the heat absorption can be made similar.
  • the support substrate 110 may be implemented with a ceramic material including AlN as mentioned above, and the coefficient of thermal expansion (CTE) of the ceramic material is about 4.6 [ppm/°C]. ]to be.
  • the electrode pad 140 may be made of a copper (Cu) material, and the copper material has a coefficient of thermal expansion (CTE) of about 16.5 [ppm/°C], which is greater than that of a ceramic material, and the conductive bonding material 200 It may be implemented as a silver Ag paste material, which may be about 20 [ppm/°C] greater than the coefficient of thermal expansion (CTE) of the copper material.
  • the light emitting device is characterized in that a thermal expansion compensation layer (600 in FIGS. 7 and 8) is additionally formed on the lower surface of the electrode pad.
  • a thermal expansion compensation layer 600 in FIGS. 7 and 8 is additionally formed on the lower surface of the electrode pad.
  • a crack caused by a difference in thermal expansion coefficient between the electrode pad, the circuit pattern formed on one surface of the circuit board, and the conductive bonding material formed between the electrode pad and the circuit pattern due to heat generation of the light emitting diode chip is prevented, thereby preventing a light emitting device. can overcome the problem of poor driving.
  • a light emitting device and a light emitting module including the light emitting device according to another embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 5 to 10 below.
  • FIG. 5 is a top view of a light emitting device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a rear view of the light emitting device shown in FIG. 5
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the light emitting device shown in FIGS. 5 and 6 and one region (IV-IV′) of the foot module including the same
  • FIG. 8 is the light emitting device shown in FIGS. 5 and 7 and the same.
  • a cross-sectional view of the included light emitting module a cross-section of a specific region (III-III') is shown.
  • the light emitting device 400 shown in FIGS. 5 to 8 is formed on the second surface 414 of the support substrate 410.
  • the difference is that the electrode pads respectively corresponding to the light emitting diode chips 420 formed on the first surface 412 of the support substrate 410 are implemented as a pair instead of one.
  • the electrode pad 140 and the light emitting diode chip 120 correspond 1:1, and the number of light emitting diode chips 120 is n.
  • the corresponding electrode pads 140 may also be implemented with n number. That is, the one electrode pad 140 may be electrically connected to the corresponding one light emitting diode chip 120 .
  • the first and second electrode pads 440a and 440b and the light emitting diode chip 420 correspond 2:1, and the light emitting device 400 If the number of diode chips 420 is n, the number of first and second electrode pads 440a and 440b corresponding thereto may be 2n. That is, the pair of first and second electrode pads 440a and 440b may be electrically connected to a corresponding electrode 422 connected to one light emitting diode chip 420 .
  • the pair of first and second electrode pads 440a and 440b are pads through which current of the same polarity flows, and two same polarity pads 440a and 440b are connected to one light emitting diode chip 420. Therefore, even if one of the two pads has a contact failure due to a crack or the like, normal driving is possible because the other pad is connected to the electrode 422 of the light emitting diode chip 420.
  • the pair of first and second electrode pads 440a and 440b can simultaneously serve as a heat sink as well as an electrode pad, so the heat sinks 130 and 132 formed on the second surface of the support substrate can be removed.
  • the first and second electrode pads 440a and 440b may be formed on the second surface 414 of the support substrate 410 so as to be vertically or horizontally symmetrical with each other.
  • the support substrate 110 may be made of a ceramic material including AlN, and as a result, light generated from the light emitting diode chip 120 may be reflected, thereby improving light extraction efficiency.
  • the wavelength conversion member 450 converts the wavelength of light emitted from the light emitting diode chip 420 so that white light or light of a specific color is emitted, and transparent resin such as silicon or epoxy. , glass, ceramic, etc. may be a mixture of a wavelength conversion material that converts the wavelength of light.
  • the reflective member 460 is formed to surround a side surface of the wavelength conversion member 450 to reflect light emitted from the light emitting diode chip 420, and the reflective member 460 is made of silver ( Ag) and aluminum (Al).
  • the reflective member 160 may be implemented with, for example, a silicon material having a white color.
  • the light emitting diode chip 420 may be implemented as a semiconductor PN junction diode, and a predetermined voltage is applied through an electrode 422 attached to the lower surface of the light emitting diode chip 420. may be authorized.
  • the light emitting diode chips 120 may be connected in series, so that the plurality of light emitting diode chips share an electrode 422 with an adjacent light emitting diode chip. This In this case, a conductive adhesive layer 424 may be formed between the light emitting diode chip 420 and the electrode 422 .
  • the light emitting device 400 may be mounted on the circuit board 300 to implement a light emitting module emitting at least one light.
  • the circuit board 300 may be formed of, for example, a conductive substrate 304 made of aluminum or the like and an insulating buffer layer 302 formed on the conductive substrate 304 .
  • the electrode 122 electrically connected to the light emitting diode chip 120 is an electrode formed on the second surface 114 of the support substrate 110 through the via hole 126 formed in the support substrate 110 It is in electrical contact with the pad 140 .
  • the first and second electrode pads 440a and 440b formed on the second surface 414 of the support substrate 410 and the circuit pattern 310 formed on the first surface of the circuit board 300 should be electrically connected.
  • a conductive A bonding material 200 is formed.
  • the conductive bonding material 200 may be, for example, one of a solder paste containing at least one of Sn, Pb, Cu, Ag, Au, Zn, Al, Bi, and In, Ag paste, and Si paste.
  • the thermal expansion compensation layer 600 is formed between the electrode pads 440a and 440b and the conductive bonding material 200. It is characterized by being further formed. That is, by additionally forming a thermal expansion compensation layer 600 on the lower surfaces of the electrode pads 440a and 440b, the electrode pad 440a according to heat generated by the light emitting diode chip 420 mounted on the light emitting device 400 , 440b), the circuit pattern 310 formed on one surface of the circuit board 300, and the conductive bonding material 200 formed between the electrode pads 440a and 440b and the circuit pattern 310. cracks are prevented, and through this, the driving problem of the light emitting device 400 can be overcome.
  • FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the thermal expansion compensation layer shown in FIG. 8 .
  • the thermal expansion compensation layer 600 includes an insulating layer 610 having at least one via hole 640, a first conductive layer 620 formed on a first surface of the insulating layer, and the insulating layer. and a second conductive layer 630 formed on the second surface of the first conductive layer 620 and the second conductive layer 630 are electrically connected through the via hole 640 .
  • the via hole 640 is implemented as one, the location may be formed in the center area or biased to the periphery.
  • the insulating layer 610 measures the difference in degree of expansion according to the heat absorption of conductive materials (eg, electrode pads, conductive bonding materials, circuit patterns, etc.) between the support substrate 410 and the circuit board 300. As a compensating operation, this may be implemented with a material having a relatively small coefficient of thermal expansion compared to the conductive materials.
  • the insulating layer 610 may be formed of a polyimide (PI) material. That is, as shown in FIG. 9, the insulating layer 610 made of a polyimide material surrounds the first conductive layer 620 and the second conductive layer 630, and through this structure, heat It can play a role of suppressing the expansion of the conductive layer by the.
  • PI polyimide
  • the first conductive layer 620 formed on the first surface of the insulating layer 610 is a portion electrically connected to the first and second electrode pads 440a and 440b, and thus the first and second electrode pads 440a and 440b.
  • the conductive layer 620 may be made of the same material as the first and second electrode pads 440a and 440b.
  • the width and shape of the first conductive layer 620 may be implemented as a pattern having the same width and shape as those of the first and second electrode pads 440a and 440b contacting it.
  • the second conductive layer 630 formed on the second surface of the insulating layer 610 is connected to the first conductive layer 620 through a via hole 640 formed in the insulating layer 610, Like the first conductive layer 620, the second conductive layer 630 may also be made of the same material as the first and second electrode pads 440a and 440b. Therefore, as shown in FIG. 8 , the second conductive layer 630 may also be implemented in a pattern having the same width and shape as the first conductive layer 620 .
  • the first conductive layer 620 and the second conductive layer 630 are coated with the same conductive material as the electrode pad on the insulating layer 610 pattern in which the via hole 640 is formed, and then electroplated It can be manufactured using, and through this, a thermal expansion compensation layer 600 pattern having a shape corresponding to each of the electrode pads can be formed.
  • each pattern of the thermal expansion compensation layer 600 may correspond to each of the first and second electrode pads 440a and 440b shown in FIG. 5 , and thus the thermal expansion compensation layer 600 ) patterns may be formed symmetrically with each other in the same way as the first and second electrode pads 440a and 440b.
  • the insulating layer 610 of the thermal expansion compensation layer 600 is implemented in a shape protruding outward at a predetermined distance d1 from the first and second conductive layers 620 and 630 in cross section. It is characterized in that, through this, the degree of expansion according to the heat absorption of the conductive materials (eg, electrode pad, conductive bonding material, circuit pattern, etc.) between the support substrate 410 and the circuit board 300 more efficiently can compensate for the difference.
  • the conductive materials eg, electrode pad, conductive bonding material, circuit pattern, etc.
  • FIGS. 8 and 9 examples of a schematic thickness and/or material of each component of a light emitting module according to an embodiment of the present invention will be described.
  • the light emitting module includes a circuit board 300, a circuit pattern 310, a conductive bonding material 200, a thermal expansion compensation layer 600, a conductive adhesive layer 424', an electrode pad 440a, 440b), the support substrate 410, the electrode 422, the conductive adhesive layer 424, the light emitting diode chip 420, and the wavelength conversion member 450 may be formed as a stacked structure.
  • the circuit board 300 may be formed of an aluminum conductive substrate 304 having a thickness of about 1500um and an insulating buffer layer 302 having a thickness of about 40um.
  • the circuit pattern 310, the electrode pads 440a and 440b, and the electrode 422 may each be implemented with a Cu material having a thickness of about 50um, and the conductive adhesive layers 424 and 424' may have a thickness of about 5um. It may be implemented with an AuSn material having, and the support substrate 410 may be implemented with a ceramic material including AlN having a thickness of about 380um.
  • Each of the wavelength conversion member 450 and the light emitting diode chip may be formed to a thickness of about 150 um.
  • the thermal expansion compensation layer 600 includes first and second conductive layers 620 and 630 each made of a Cu material having a thickness of about 50 um and an insulating layer made of a polyimide material having a thickness of about 25 um ( 610) may be included.
  • FIG. 10 is an enlarged plan view of the first electrode pad shown in FIG. 5 .
  • the second electrode pad 440b may also be implemented in the same shape as the first electrode pad 440a.
  • an electrode pad 440a is characterized in that a corner portion 800 is implemented in a pattern shape having a predetermined curvature.
  • a corner portion 800 of the electrode pad is implemented in a curved shape, it is possible to prevent stress from condensing to the corner. Therefore, stress caused by a difference in coefficient of thermal expansion between the electrode pads 440a and 440b, the circuit pattern 310, and the conductive bonding material 200 caused by heat generation of the light emitting diode chip 420 can be dispersed. Cracking of the components can be prevented.
  • the electrode pad 440a having a radius of curvature (R) of the corner portion 800 of 0.05 is described as an example, but the radius of curvature is not limited thereto, and as another embodiment, the radius of curvature (R) is It can also be implemented as 0.1 or 0.2.
  • the present invention by forming a thermal expansion compensation layer on the lower surface of the electrode pad of the light emitting device, the electrode pad according to heat generation of the light emitting diode chip mounted on the light emitting device, the circuit pattern formed on one surface of the circuit board, and the electrode It is possible to prevent cracks caused by differences in thermal expansion coefficients between conductive bonding materials formed between the pad and the circuit pattern, thereby overcoming the problem of poor driving of the light emitting device.

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Abstract

본 발명의 실시예에 의한 발광모듈은, 지지기판의 제1 면에 실장된 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩의 발광면에 형성되는 파장 변환 부재 및 상기 파장 변환 부재의 측면을 둘러싸도록 형성된 반사부재; 상기 지지기판의 제2 면에 형성되어 상기 발광 다이오드 칩과 각각 전기적으로 연결되는 전극패드; 상기 전극패드와 전기적으로 연결되는 회로패턴이 형성된 회로기판; 및 상기 전극패드와 회로패턴 사이에 형성되어 이를 전기적으로 연결시키는 전도성 본딩물질을 포함하며, 상기 지지기판, 전극패드 및 전도성 본딩물질의 열팽창계수가 서로 상이하고, 상기 지지기판에서 회로기판으로 갈수록 열팽창계수가 증가한다.

Description

발광 장치 및 이를 포함하는 발광모듈
본 발명의 실시예는 발광 장치에 관한 것으로, 특히 발광 다이오드 칩이 실장된 발광 장치 및 이를 포함하는 발광 모듈에 관한 것이다.
최근 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED) 칩을 광원으로서 사용하는 다양한 장치가 개발되고 있다. 발광 다이오드는 전자와 정공의 재결합을 통해 발생되는 광을 방출하는 반도체 소자로서, 수명이 길고, 소비 전력이 낮으며, 응답 속도가 빠르기 때문에 디스플레이, 자동차 램프, 일반 조명 등의 여러 분야에서 사용되고 있다.
종래의 발광 장치는 지지기판의 제1면에 형성되는 적어도 하나의 상기 발광 다이오드 칩, 상기 발광 다이오드 칩의 발광면에 형성되는 파장 변환 부재 및 상기 지지기판의 제2 면에 형성되며 상기 발광 다이오드 칩의 전극과 전기적으로 연결되는 전극 패드를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 발광 장치가 회로기판에 실장되어 적어도 하나 이상의 광을 방출하는 발광 모듈을 구현할 수 있다. 이 경우, 상기 발광 장치가 상기 회로기판에 실장될 때, 상기 지지기판의 제2면에 형성되는 전극패드와 상기 회로기판의 제1면에 형성되는 회로패턴이 전기적으로 연결되어야 하는데, 이를 위해 상기 전극패드와 회로패턴 사이에는 전도성 본딩물질이 형성된다.
상기 발광 장치가 상기 회로기판에 실장되어 발광 모듈이 구현되는 경우, 이러한 발광 모듈이 구동될 때 상기 발광 장치에 형성된 다수의 발광 다이오드 칩들에서 상당한 열이 발생되는데, 이 때, 상기 발광 모듈을 구성하는 구성요소들 즉, 지지기판, 전극패드, 전도성 본딩물질, 회로기판 각각의 열팽창계수의 차이로 인해 소정의 구성요소 일 예로, 상기 전극 패드 또는 전도성 본딩물질에서 크랙이 발생될 수 있다. 이러한 크랙은 상기 발광 장치와 회로기판 간의 접촉 불량을 야기하는 원인이 될 수 있다.
본 발명의 실시예는 발광 장치의 전극 패드 하부면에 열팽창 보상층을 형성함으로써, 상기 발광 장치에 실장된 적어도 하나의 발광 다이오드 칩에서 발생되는 발열에 따른 상기 전극 패드, 회로기판의 일면에 형성된 회로패턴, 상기 전극 패드와 회로패턴 사이에 형성된 전도성 본딩물질들 간의 열팽창계수 차이로 인한 크랙을 방지하고, 이를 통해 발광 장치의 구동 불량 문제를 극복할 수 있는 발광 장치 및 이를 포함하는 발광모듈을 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 의한 발광 장치는, 지지기판; 상기 지지기판의 제1 면에 실장된 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩의 발광면에 형성되는 파장 변환 부재 및 상기 파장 변환 부재의 측면을 둘러싸도록 형성된 반사부재; 상기 지지기판의 제2 면에 형성되어 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 연결되는 전극패드; 상기 전극패드의 일면에 형성되는 전도성 본딩물질 및 상기 전도성 본딩물질의 일면에 형성되는 열팽창 보상층을 포함하며, 상기 열팽창 보상층은 도전층 및 절연층을 포함하고, 상기 절연층의 적어도 일부는 도전층 사이에 형성되며, 상기 도전층의 일부는 상기 절연층에 의해 둘러싸인다.
상기 지지기판은 AlN을 포함한 세라믹 재질로 구현되며, 상기 반사부재는 화이트 색을 갖는 실리콘 재질로 구현될 수 있다.
상기 전극 패드와 소정 간격 이격되어 상기 지지기판의 제2 면에 형성되는 방열부재를 더 포함할 수 있다.
상기 방열부재는 일체형의 플레이트 형상으로 구현되거나, 또는 벌집 형상의 분리된 패턴들로 구현될 수 있다.
상기 전극패드는 이와 대응하는 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 제1 및 제2 전극패드를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극 패드들은 동일한 극성 패드이고, 상기 지지기판의 제2 면 상에 서로 상하 또는 좌우로 대칭되어 형성될 수 있다.
상기 전극패드는 모서리 부분이 소정의 곡률을 갖는 패턴 형상으로 구현될 수 있다.
상기 열팽창 보상층은 상기 전극패드와 상기 전도성 본딩물질 사이에 형성되며, 상기 열팽창 보상층은, 적어도 하나의 비아홀을 갖는 상기 절연층과, 상기 절연층의 제1 면에 형성되는 제1 도전층 및 상기 절연층의 제2 면에 형성되는 제2 도전층을 포함하고, 상기 제1 도전층과 제2 도전층은 상기 비아홀을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 절연층은 상기 전극패드 및 전도성 본딩물질에 비해 상대적으로 열팽창계수가 작은 폴리이미드 재질로 구현될 수 있다.
상기 제1 도전층 및 제2 도전층은 상기 전극패드와 동일한 재질로 구현되고, 상기 전극패드와 동일한 너비와 형상을 갖는 패턴 형상으로 구현될 수 있다.
상기 절연층은 단면상 상기 제1 도전층 및 제2 도전층보다 외측으로 소정 간격 돌출되는 형상의 패턴으로 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 발광모듈은, 지지기판의 제1 면에 실장된 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩의 발광면에 형성되는 파장 변환 부재 및 상기 파장 변환 부재의 측면을 둘러싸도록 형성된 반사부재; 상기 지지기판의 제2 면에 형성되어 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 연결되는 전극패드; 상기 전극패드와 전기적으로 연결되는 회로패턴이 형성된 회로기판; 및 상기 전극패드와 회로패턴 사이에 형성되어 이를 전기적으로 연결시키는 전도성 본딩물질을 포함하며, 상기 지지기판, 전극패드 및 전도성 본딩물질의 열팽창계수가 서로 상이하고, 상기 지지기판에서 회로기판으로 갈수록 열팽창계수가 증가한다.
상기 지지기판은 AlN을 포함한 세라믹 재질로 구현되며, 상기 반사부재는 화이트 색을 갖는 실리콘 재질로 구현될 수 있다.
상기 전극패드는 이와 대응하는 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 제1 및 제2 전극패드를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극 패드들은 동일한 극성의 패드이고, 상기 지지기판의 제2 면 상에 상하 또는 좌우로 서로 대칭되어 형성될 수 있다.
상기 전극패드는 모서리 부분이 소정의 곡률을 갖는 패턴 형상으로 구현될 수 있다.
상기 전극패드와 전도성 본딩물질 사이에 열팽창 보상층이 더 포함되며, 상기 열팽창 보상층은, 적어도 하나의 비아홀을 갖는 절연층과, 상기 절연층의 제1 면에 형성되는 제1 도전층 및 상기 절연층의 제2 면에 형성되는 제2 도전층을 포함하고, 상기 제1 도전층과 제2 도전층은 상기 비아홀을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 절연층은 상기 전극패드 및 전도성 본딩물질에 비해 상대적으로 열팽창계수가 작은 폴리이미드 재질로 구현될 수 있다.
상기 제1 도전층 및 제2 도전층은 상기 전극패드와 동일한 재질로 구현되고, 상기 전극패드와 동일한 너비와 형상을 갖는 패턴 형상으로 구현될 수 있다.
상기 절연층은 단면상 상기 제1 도전층 및 제2 도전층보다 외측으로 소정 간격 돌출되는 형상의 패턴으로 구현될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 발광 장치의 전극 패드 하부면에 열팽창 보상층을 형성함으로써, 상기 발광 장치에 실장된 발광 다이오드 칩의 발열에 따른 상기 전극 패드, 회로기판의 일면에 형성된 회로패턴, 상기 전극 패드와 회로패턴 사이에 형성된 전도성 본딩물질들 간의 열팽창계수 차이로 인해 발생되는 크랙을 방지하고, 이를 통해 발광 장치의 구동 불량 문제를 극복할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 발광 장치의 상면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 장치의 일 영역(II-II')에 대한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 발광 장치의 배면도이다.
도 4는 도 1 및 도 3a에 도시된 발광장치 및 이를 포함한 발광 모듈의 일 영역(I-I')에 대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광 장치의 상면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 발광 장치의 배면도이다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 발광장치 및 이를 포함한 발과 모듈의 일 영역(IV-IV')에 대한 단면도이다.
도 8은 도 5 및 도 6에 도시된 발광장치 및 이를 포함한 발광 모듈의 일 영역(III-III')에 대한 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 열팽창 보상층의 확대 단면도이다.
도 10은 도 5에 도시된 전극 패드의 확대 평면도이다.
위 발명의 배경이 되는 기술 란에 기재된 내용은 오직 본 발명의 기술적 사상에 대한 배경 기술의 이해를 돕기 위한 것이며, 따라서 그것은 본 발명의 기술 분야의 당업자에게 알려진 선행 기술에 해당하는 내용으로 이해될 수 없다.
아래의 서술에서, 설명의 목적으로, 다양한 실시예들의 이해를 돕기 위해 많은 구체적인 세부 내용들이 제시된다. 그러나, 다양한 실시예들이 이러한 구체적인 세부 내용들 없이 또는 하나 이상의 동등한 방식으로 실시될 수 있다는 것은 명백하다. 다른 예시들에서, 잘 알려진 구조들과 장치들은 장치는 다양한 실시예들을 불필요하게 이해하기 어렵게 하는 것을 피하기 위해 블록도로 표시된다.
도면에서, 레이어들, 필름들, 패널들, 영역들 등의 크기 또는 상대적인 크기는 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다. 또한, 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 소자 또는 레이어가 다른 소자 또는 레이어와 "연결되어 있다"고 서술되어 있으면, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자나 레이어를 사이에 두고 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 그러나, 만약 어떤 부분이 다른 부분과 "직접적으로 연결되어 있다"고 서술되어 있으면, 이는 해당 부분과 다른 부분 사이에 다른 소자가 없음을 의미할 것이다. "X, Y, 및 Z 중 적어도 어느 하나", 그리고 "X, Y, 및 Z로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 어느 하나"는 X 하나, Y 하나, Z 하나, 또는 X, Y, 및 Z 중 둘 또는 그 이상의 어떤 조합 (예를 들면, XYZ, XYY, YZ, ZZ) 으로 이해될 것이다. 여기에서, "및/또는"은 해당 구성들 중 하나 또는 그 이상의 모든 조합을 포함한다.
여기에서, 첫번째, 두번째 등과 같은 용어가 다양한 소자들, 요소들, 지역들, 레이어들, 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 소자들, 요소들, 지역들, 레이어들, 및/또는 섹션들은 이러한 용어들에 한정되지 않는다. 이러한 용어들은 하나의 소자, 요소, 지역, 레이어, 및/또는 섹션을 다른 소자, 요소, 지역, 레이어, 및 또는 섹션과 구별하기 위해 사용된다. 따라서, 일 실시예에서의 첫번째 소자, 요소, 지역, 레이어, 및/또는 섹션은 다른 실시예에서 두번째 소자, 요소, 지역, 레이어, 및/또는 섹션이라 칭할 수 있다.
"아래", "위" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어가 설명의 목적으로 사용될 수 있으며, 그렇게 함으로써 도면에서 도시된 대로 하나의 소자 또는 특징과 다른 소자(들) 또는 특징(들)과의 관계를 설명한다. 이는 도면 상에서 하나의 구성 요소의 다른 구성 요소에 대한 관계를 나타내는 데에 사용될 뿐, 절대적인 위치를 의미하는 것은 아니다. 예를 들어, 도면에 도시된 장치가 뒤집히면, 다른 소자들 또는 특징들의 "아래"에 위치하는 것으로 묘사된 소자들은 다른 소자들 또는 특징들의 "위"의 방향에 위치한다. 따라서, 일 실시예에서 "아래" 라는 용어는 위와 아래의 양방향을 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 장치는 그 외의 다른 방향일 수 있다 (예를 들어, 90도 회전된 혹은 다른 방향에서), 그리고, 여기에서 사용되는 그런 공간적으로 상대적인 용어들은 그에 따라 해석된다.
여기에서 사용된 용어는 특정한 실시예들을 설명하는 목적이고 제한하기 위한 목적이 아니다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함한다" 고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 다른 정의가 없는 한, 여기에 사용된 용어들은 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 같은 의미를 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 발광 장치의 상면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 장치의 일 영역(II-II')에 대한 단면도이다. 또한, 도 3a 및 도 3b는 도 1에 도시된 발광 장치의 배면도이고, 도 4는 도 1 및 도 3a에 도시된 발광장치 및 이를 포함한 발광 모듈의 단면도로서, 특정 영역(I-I')에 대한 단면을 도시하고 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 발광 장치(100)는, 지지기판(110)의 제1 면(112) 상에 형성된 적어도 하나 이상의 발광 다이오드 칩(120)과, 상기 발광 다이오드 칩(120)의 발광면에 형성되는 파장 변환 부재(150)와, 상기 파장 변환 부재(150)의 측면을 둘러싸도록 형성된 반사 부재(160) 및 상기 지지기판(110)의 제2 면(114)에 형성되며 상기 발광 다이오드 칩(120)의 전극과 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 전극 패드들(140), 상기 전극 패드(140)와 소정 간격 이격되어 상기 지지기판(110)의 제2 면(114)에 형성되는 방열부재(130 또는 132)를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 지지기판(110)은 AlN를 포함한 세라믹 재질로 구현될 수 있으며, 이로 인해 상기 발광 다이오드 칩(120)에서 발생되는 광의 반사가 가능하게 되어 광추출 효율이 향상될 수 있다.
보다 구체적으로, 먼저 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 지지기판(110)의 제1 면(112) 상에는 적어도 하나 이상의 발광 다이오드 칩(120)과 상기 발광 다이오드 칩(120)의 발광면에 형성되는 파장 변환 부재(150) 및 상기 파장 변환 부재(150)의 측면을 둘러싸도록 형성된 반사 부재(160)가 형성될 수 있다. 이 때, 상기 반사 부재(160)는 일 예로 화이트 색을 가지는 실리콘 재질로 구현될 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서는 상기 발광 다이오드 칩(120)들이 일렬로 배치된 구조가 개시되어 있으나, 이는 하나의 실시예로서 상기 발광 장치(100)가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 발광 다이오드 칩(120)들이 복수의 행으로 배치되는 구조로 구현될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 상기 파장 변환 부재(150)는 상기 발광 다이오드 칩(120)의 발광면을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 파장 변환 부재(150)는 발광 다이오드 칩(120)에서 방출하는 광의 파장을 변환하여, 백색광 또는 특정 색의 광이 방출되도록 한다. 상기 파장 변환 부재(150)는 실리콘이나 에폭시 같은 투명 수지, 유리, 세라믹 등에 광의 파장을 변환시키는 파장 변환 물질이 혼합된 것일 수 있다. 예를 들어, 투명 수지는 투명 실리콘(Silicone)일 수 있다.
상기 파장 변환 물질은 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 그린파장 대역을 발광하는 형광체로서는 이트륨·알루미늄·가닛계 형광체(예를 들면 Y3(Al,Ga)5O12:Ce), 루테튬·알루미늄·가닛계 형광체(예를 들어 Lu3(Al, Ga)5O12:Ce), 테르븀·알루미늄·가닛계 형광체(예를 들면 Tb3(Al, Ga)5O12:Ce), 실리케이트계 형광체(예를 들면 (Ba, Sr)2SiO4:Eu), 클로로실리케이트계 형광체(예를 들면 Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu), β사이알론계 형광체(예를 들면 Si6-zAlzOzN8 - z:Eu (0<z<4.2)), SGS계 형광체(예를 들면 SrGa2S4:Eu) 등을 들 수 있다. 옐로우 광의 형광체로서는, α사이알론계 형광체(예를 들면 Mz(Si, Al)12(O, N)16 (단, 0<z≤2이고, M은 Li, Mg, Ca, Y 및 La와 Ce을 제외한 란탄족 원소) 등을 들 수 있다.
이 밖에, 상기 그린파장 영역을 발광하는 형광체 중에는 옐로우 파장 영역을 발광하는 형광체도 있다. 또한, 예를 들면, 이트륨·알루미늄·가닛계 형광체는 Y의 일부를 Gd으로 치환함으로써 발 광 피크 파장을 장파장 쪽으로 옮길 수 있어 옐로우 파장 영역의 발광이 가능하다. 또한, 이들 중에는 주옐로우 파장 영역을 발광이 가능한 형광체도 있다.
레드파장 영역을 발광하는 형광체로서는 질소 함유 알루미노실리콘칼슘(CASN 또는 SCASN)계 형광체(예를 들 면 (Sr, Ca)AlSiN3:Eu) 등을 들 수 있다. 이 밖에, 망간 활성 불화물계 형광체(일반식 (I) A2[M1- aMnaF6]로 표현되는 형광체)가 있다. 단, 상기 일반식 (I) 중 A는 K, Li, Na, Rb, Cs 및 NH4로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 1종이고, M은 제4족 원소 및 제14족 원소로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 원소이며, a은 0<a<0.2를 충족)을 들 수 있다. 이 망간 활성 불화물계 형광체의 대표예로서는, 망간 활성 불화실리콘칼륨의 형광체(예를 들면 K2SiF6:Mn)가 있다. 또한, 옥시도할라이드(oxiodohalide) 호스트 격자에 기초한 망간 활성 형광체(일반식 (II) (A4- aBa)m/2+n/ 2X2m[MX4O2]n로 표현되는 형광체)가 있다. 단, 상기 일반식 (II) 중 A는 수소(H) 및/또는 중수소(D)이고, B는 Li, Na, K, Rb, Cs, NH4, ND4, 및/또는 NR4이며, 여기서, R은 알킬 또는 아릴 라디칼이고, X는 F 및/또는 Cl이고, M은 Cr, Mo, W 및/또는 Re이며, 0 ≤na ≤ 4, 0 < m ≤ 10, 및 1 ≤ n ≤ 10 이다.
또한, 상기 반사 부재(160)는 파장 변환 부재(150) 측면을 둘러싸도록 형성되어, 상기 발광 다이오드 칩(120)에서 방출된 광을 반사하는 동작을 수행할 수 있다. 상기 반사 부재(160)는 광을 반사하며, 일부를 흡수하여도 투과되지 않는 재질이어야 한다. 예를 들어, 반사 부재(160)는 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 은으로 이루어진 반사 부재(160)는 광의 반사도가 높다. 또한, 알루미늄으로 이루어진 반사 부재(160)는 파장 변환 부재(150)와 접착력이 높다. 이와 같이, 반사도 또는 접착력을 기준으로 반사 부재(160)를 은 또는 알루미늄으로 이루어진 한 층으로 형성할 수 있다. 또는 반사 부재(160)를 알루미늄-은-알루미늄으로 적층된 다층 구조로 형성하여, 접착력과 반사도가 모두 향상되도록 할 수 있다. 도면에는 미도시 되었으나, 반사 부재(160)상에는 니켈(Ni) 및 티타늄(Ti)으로 이루어진 층 중 적어도 한 층이 더 배치될 수 있다. 또한, 반사 부재(160)의 재질은 알루미늄과 은으로 한정되는 것은 아니며, 발광 다이오드 칩(120)에서 방출된 광을 반사할 수 있는 어떠한 것도 가능하다. 또한, 앞서 언급한 바와 같이 상기 반사 부재(160)는 화이트 색을 가지는 실리콘 재질로 구현될 수도 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 발광 다이오드 칩(120)은 반도체 PN 접합 다이오드로 구현되는 발광소자를 포함할 수 있으며, 상기 발광 다이오드 칩(120)의 하면에 부착되는 전극(122)을 통해 소정의 전압이 인가될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예의 경우, 상기 발광 다이오드 칩(120)들은 직렬로 연결될 수 있으며, 이에 상기 복수의 발광 다이오드 칩은 인접한 발광 다이오드 칩과 전극(122)을 공유하도록 형성될 수 있다. 일 예로, 도 2를 참조하면, 제1 발광 다이오드 칩의 N 전극과 이에 인접한 제2 발광 다이오드 칩의 P전극이 연결되는 전극(122) 패턴을 공유하도록 형성되어 상기 전극(122) 패턴을 간결하게 하면서도 직렬로 구동이 가능하도록 할 수 있다. 이 때, 상기 발광 다이오드 칩(120)과 전극(122) 사이에는 도전성 접착층(124)이 형성될 수 있다. 상기 도전성 접착층(124)은 이방성 전도필름(ACF, anisotropic conductive film), 이방성 전도페이스트(ACP, anisotropic conductive paste), SAP(Self Assembly Paste/Epoxy+Sn-Bi), Eutectic, AuSn, AgSn, In 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩(120)의 발광 동작 원리를 간략히 설명하면 다음과 같다. 도시된 바와 같이 P형, N형 반도체를 접합한 뒤, 상기 전극(122)를 통해 소정의 전압을 가해주면, P형 반도체의 정공은 N형 반도체 쪽으로 가서 가운데층으로 모이며, 이와는 반대로 N형 반도체의 전자는 P형 반도체 쪽으로 가서 전도대(conduction band)의 가장 낮은 곳인 가운데층으로 모인다. 이 전자들은 가전대(valence band)의 정공으로 자연스럽게 떨어지며, 이 때 전도대와 가전대의 높이 차이 즉, 에너지 갭에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는 데, 이 에너지가 빛의 형태로 방출된다. 이외에도 여러 가지 발광 방식의 발광 다이오드 칩을 사용할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 지지기판(110)의 제2 면(114) 상에는 상기 발광 다이오드 칩(120)의 전극과 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 전극 패드들(140) 및 상기 전극 패드(140)와 소정 간격 이격되어 상기 지지기판(110)의 제2 면(114)에 형성되는 방열부재(130 또는 132)가 형성될 수 있다.
이 때, 상기 방열부재는 도 3a에 도시된 바와 같이 일체형의 플레이트(130) 형상으로 구현되거나, 도 3b에 도시된 바와 같이 벌집 형상의 분리된 패턴들(132)로 구현될 수 있다. 이 때, 상기 벌집 형태의 분리된 패턴들(132)로 구현될 경우, 표면적이 증가하여 열 방출에 보다 효과적일 수 있고, 전도성 본딩물질(200)과 접촉하는 방열 패턴들이 분리되므로 열에 의한 스트레스가 분산되는 효과를 얻을 수 있다. 상기 방열부재(130 또는 132)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 전도성 본딩물질(220) 및 회로기판(300)에 형성된 방열패턴(320)과 전기적으로 연결되어 방열 동작을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 방열패턴(320)은 회로기판(300) 상에 형성된 회로패턴(310)과는 전기적으로 연결되지 않는 분리된 패턴으로 구현될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 발광 장치(100)가 회로기판(300)에 실장되어 적어도 하나 이상의 광을 방출하는 발광 모듈을 구현할 수 있다. 상기 회로기판(300)은 일 예로, 알루미늄 등으로 구현된 도전기판(304)과 상기 도전기판(304) 상에 형성된 절연 버퍼층(302)로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 발광 다이오드 칩(120)과 전기적으로 연결된 전극(122)은 상기 지지기판(110)에 형성된 비아홀(126)을 통해 상기 지지기판(110)의 제2면(114)에 형성된 전극패드(140)과 전기적으로 접촉된다.
이 경우, 상기 발광 장치(100)가 상기 회로기판(300)에 실장될 때, 상기 전극패드(140)와 상기 회로기판(300)의 제1면에 형성되는 회로패턴(310)이 전기적으로 연결되어야 하는데, 이를 위해 상기 전극패드(140)와 회로패턴(310) 사이에는 전도성 본딩물질(200)이 형성된다.
상기 전도성 본딩물질(200)은 일 예로 Sn과 Pb, Cu, Ag, Au, Zn, Al, Bi, In 중 적어도 하나를 포함하는 솔더 페이스트, Ag 페이스트, Si 페이스트 중 하나일 수 있다. 또한, 상기 전도성 본딩물질(200)은 상술한 종류의 페이스트 뿐만 아니라 지지기판(110)의 제2면(114)에 형성되는 전극패드(140)와 상기 회로기판(300)의 제1면에 형성되는 회로패턴(310)을 본딩할 수 있는 전도성 물질이라면 어느 것도 가능하다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 발광 장치(100)가 상기 회로기판(300)에 실장되어 발광 모듈이 구현되는 경우, 이러한 발광 모듈이 구동될 때 상기 발광 장치(100)에 형성된 다수의 발광 다이오드 칩(120)들에서 상당한 열이 발생되는데, 이 때, 상기 발광 모듈을 구성하는 구성요소들 즉, 지지기판(110), 전극패드(120), 전도성 본딩물질(200), 회로기판(300) 각각의 열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion: CTE)의 차이로 인해 소정의 구성요소 일 예로, 상기 전극 패드(120) 또는 전도성 본딩물질(200)에서 크랙이 발생될 수 있다. 이러한 크랙은 상기 발광 장치(100)와 회로기판(300) 간의 접촉 불량을 야기하는 원인이 될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 발광 장치(100) 및 이를 포함한 발광 모듈의 경우 상기 단점을 최소화하기 위하여 발광 다이오드 칩(120)이 실장된 지지기판(110)과 상기 회로기판(300) 사이에 형성되는 구성요소들에 있어서, 상기 지지기판(110)에서 상기 회로기판(300)으로 갈수록 상기 열팽창계수가 증가하는 물질로 구현됨을 특징으로 한다.
즉, 상기 발광 다이오드 칩(120)에서 발열이 가장 심하게 발생되는데, 본 발명의 실시예는 상기 발광 다이오드 칩(120)과 가까운 위치에 있는 구성요소 즉, 지지기판(110)을 상대적으로 열팽창계수가 작은 물질로 구현함으로써 상기 발광 다이오드 칩(120)과 가까운 영역에서 열팽창이 적게 발생하도록 유도한다. 또한, 상기 지지기판(110)에서 멀어질수록 열팽창계수가 큰 물질을 배치함으로써 상기 지지기판(110)과 회로기판(300) 사이에 있는 전도성 물질들의 열 흡수도에 따른 팽창 정도를 유사하게 만들 수 있으며, 이로 인하여 상기 열팽창계수 차이에 따른 전도성 물질의 계면에서 발생될 수 있는 크랙을 방지하여 최종적으로 상기 발광 장치(100)와 회로기판(300) 간의 접촉 불량 문제 (예: 단락 등)를 극복할 수 있게 된다.
일 예로, 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 지지기판(110)은 앞서 언급한 바와 같이 AlN를 포함한 세라믹 재질로 구현될 수 있으며, 상기 세라믹 재질의 열팽창계수(CTE)는 약 4.6 [ppm/℃]이다. 또한, 상기 전극패드(140)는 구리(Cu) 재질로 구현될 수 있으며, 상기 구리 재질의 열팽창계수(CTE)는 세라믹 재질보다 큰 약 16.5 [ppm/℃]이고, 상기 전도성 본딩물질(200)은 Ag 페이스트 재질로 구현될 수 있으며, 이는 상기 구리 재질의 열팽창계수(CTE) 보다 큰 약 20 [ppm/℃]일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광 장치는 상기 전극 패드의 하부면에 열팽창 보상층(도 7 및 도 8의 600)을 추가로 형성함을 특징으로 하며, 이를 통해 상기 발광 장치에 실장된 발광 다이오드 칩의 발열에 따른 상기 전극 패드, 회로기판의 일면에 형성된 회로패턴, 상기 전극 패드와 회로패턴 사이에 형성된 전도성 본딩물질들 간의 열팽창계수 차이로 인해 발생되는 크랙을 방지하고, 이를 통해 발광 장치의 구동 불량 문제를 극복할 수 있다. 이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광 장치 및 이를 포함한 발광 모듈에 대해서는 이하 도 5 내지 도 10을 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광 장치의 상면도이고, 도 6는 도 5에 도시된 발광 장치의 배면도이다. 또한, 도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 발광장치 및 이를 포함한 발과 모듈의 일 영역(IV-IV')에 대한 단면도이고, 도 8은 도 5 및 도 7에 도시된 발광장치 및 이를 포함한 발광 모듈의 단면도로서, 특정 영역(III-III')에 대한 단면을 도시하고 있다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 발광 장치(400)는, 화이트 색을 갖는 지지기판(410)의 제1 면(412) 상에 형성된 적어도 하나 이상의 발광 다이오드 칩(420)과, 상기 발광 다이오드 칩(420)의 발광면에 형성되는 파장 변환 부재(450)와, 상기 파장 변환 부재(450)의 측면을 둘러싸도록 형성된 반사 부재(460) 및 상기 지지기판(410)의 제2 면(414)에 형성되며 상기 발광 다이오드 칩(420)의 전극과 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 제1 및 제2 전극 패드들(440a, 440b)를 포함할 수 있다.
즉, 도 5 내지 도 8에 도시된 발광 장치(400)는 앞서 도 1 내지 도 4에 도시된 발광 장치(100)와 비교할 때, 상기 지지기판(410)의 제2 면(414)에 형성되어 상기 지지기판(410)의 제1 면(412)에 형성된 발광 다이오드 칩(420)에 각각 대응되는 전극 패드가 하나가 아닌 한 쌍으로 구현되는 점에서 그 차이가 있다.
일 예로, 도 1 내지 도 4에 도시된 발광 장치(100)에서는 상기 전극 패드(140)와 상기 발광 다이오드 칩(120)이 1:1로 대응되는 것으로, 상기 발광 다이오드 칩(120)이 n개이면, 이에 대응하는 상기 전극 패드(140)도 n개로 구현될 수 있다. 즉, 상기 하나의 전극 패드(140)는 이와 대응되는 하나의 발광 다이오드 칩(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
반면에, 도 5 내지 도 8에 도시된 발광 장치(400)에서는 상기 제1 및 제2 전극 패드들(440a, 440b)과 상기 발광 다이오드 칩(420)이 2:1로 대응되는 것으로, 상기 발광 다이오드 칩(420)이 n개이면, 이에 대응하는 상기 제1 및 제2 전극 패드들(440a, 440b)은 2n개로 구현될 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 제1 및 제2 전극 패드들(440a, 440b)은 이와 대응되는 하나의 발광 다이오드 칩(420)에 연결된 전극(422)과 전기적으로 연결될 수 있다. 즉, 상기 한 쌍의 제1 및 제2 전극 패드들(440a, 440b)은 동일한 극성의 전류가 흐르는 패드로서, 하나의 발광 다이오드 칩(420)에 두 개의 동일 극성 패드(440a, 440b)가 연결되기 때문에, 두 개의 패드 중 하나가 크랙 등의 이유로 접촉 불량이 발생되더라도 다른 하나의 패드가 상기 발광 다이오드 칩(420)의 전극(422)에 연결되어 있으므로 정상 구동이 가능할 수 있다.
다만, 도 5 내지 도 8에 도시된 발광 장치(400)에서는 앞서 도 1 내지 도 4에 도시된 발광 장치(100)와 비교할 때, 상기 한 쌍의 제1 및 제2 전극 패드들(440a, 440b)이 전극 패드로서의 역할 뿐 아니라 방열판의 역할을 동시에 수행할 수 있기 때문에 상기 지지기판의 제2면에 형성된 방열판(130, 132)이 제거될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 제1 및 제2 전극 패드들(440a, 440b)은 상기 지지기판(410)의 제2 면(414) 상에 서로 상하 또는 좌우로 대칭되어 형성될 수 있다.
도 5 내지 도 8에 도시된 발광 장치(400)의 다른 구성요소들은 앞서 도 1 내지 도 4에 도시된 발광 장치(100)의 다른 구성요소들과 실질적으로 동일할 수 있다. 일 예로, 상기 지지기판(110)은 AlN를 포함한 세라믹 재질로 구현될 수 있으며, 이로 인해 상기 발광 다이오드 칩(120)에서 발생되는 광의 반사가 가능하게 되어 광추출 효율이 향상될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 파장 변환 부재(450)는 상기 발광 다이오드 칩(420)에서 방출하는 광의 파장을 변환하여, 백색광 또는 특정 색의 광이 방출되도록 하며, 실리콘이나 에폭시 같은 투명 수지, 유리, 세라믹 등에 광의 파장을 변환시키는 파장 변환 물질이 혼합된 것일 수 있다.
또한, 상기 반사 부재(460)는 파장 변환 부재(450) 측면을 둘러싸도록 형성되어, 상기 발광 다이오드 칩(420)에서 방출된 광을 반사하는 동작을 수행하며, 상기 반사 부재(460)는 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 다른 실시예로서, 상기 반사 부재(160)는 일 예로 화이트 색을 가지는 실리콘 재질로 구현될 수 있다.
도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 발광 다이오드 칩(420)은 반도체 PN 접합 다이오드로 구현될 수 있으며, 상기 발광 다이오드 칩(420)의 하면에 부착되는 전극(422)을 통해 소정의 전압이 인가될 수 있다. 도 7에 도시된 실시예의 경우, 상기 발광 다이오드 칩(120)들은 직렬로 연결될 수 있으며, 이에 상기 복수의 발광 다이오드 칩은 인접한 발광 다이오드 칩과 전극(422)을 공유하도록 형성될 수 있다.. 이 때, 상기 발광 다이오드 칩(420)과 전극(422) 사이에는 도전성 접착층(424)이 형성될 수 있다.
다시 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 발광 장치(400)는 회로기판(300)에 실장되어 적어도 하나 이상의 광을 방출하는 발광 모듈을 구현할 수 있다. 상기 회로기판(300)은 일 예로, 알루미늄 등으로 구현된 도전기판(304)과 상기 도전기판(304) 상에 형성된 절연 버퍼층(302)로 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 발광 다이오드 칩(120)과 전기적으로 연결된 전극(122)은 상기 지지기판(110)에 형성된 비아홀(126)을 통해 상기 지지기판(110)의 제2면(114)에 형성된 전극패드(140)과 전기적으로 접촉된다.
이 경우, 상기 발광 장치(400)가 상기 회로기판(300)에 실장될 때, 상기 지지기판(410)의 제2면(414)에 형성되는 제1 및 제2 전극패드들(440a, 440b)과 상기 회로기판(300)의 제1면에 형성되는 회로패턴(310)이 전기적으로 연결되어야 하는데, 이를 위해 상기 1 및 제2 전극패드들(440a, 440b)과 회로패턴(310) 사이에는 전도성 본딩물질(200)이 형성된다.
상기 전도성 본딩물질(200)은 일 예로 Sn과 Pb, Cu, Ag, Au, Zn, Al, Bi, In 중 적어도 하나를 포함하는 솔더 페이스트, Ag 페이스트, Si 페이스트 중 하나일 수 있다.
도 8에 도시된 실시예에 의한 발광모듈의 경우, 앞서 도 4에 도시된 발광모듈과 비교할 때, 상기 전극패드(440a, 440b)와 전도성 본딩물질(200) 사이에 열팽창 보상층(600)에 추가로 형성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 전극패드(440a, 440b)의 하부면에 열팽창 보상층(600)을 추가로 형성함으로써, 상기 발광 장치(400)에 실장된 발광 다이오드 칩(420)의 발열에 따른 상기 전극 패드(440a, 440b), 회로기판(300)의 일면에 형성된 회로패턴(310), 상기 전극 패드(440a, 440b)와 회로패턴(310) 사이에 형성된 전도성 본딩물질(200)들 간의 열팽창계수 차이로 인해 발생되는 크랙을 방지하고, 이를 통해 발광 장치(400)의 구동 불량 문제를 극복할 수 있게 된다.
도 9는 도 8에 도시된 열팽창 보상층의 확대 단면도이다.
도 9를 참조하면, 열팽창 보상층(600)은 적어도 하나의 비아홀(640)을 갖는 절연층(610)과, 상기 절연층의 제1 면에 형성되는 제1 도전층(620)과 상기 절연층의 제2 면에 형성되는 제2 도전층(630)을 포함하며, 상기 제1 도전층(620)과 제2 도전층(630)은 상기 비아홀(640)을 통해 전기적으로 연결된다. 이 때, 상기 비아홀(640)이 하나로 구현될 경우에는 그 위치가 중심 영역에 형성되거나 또는 외곽으로 치우쳐 형성될 수도 있다.
상기 절연층(610)은 상기 지지기판(410)과 회로기판(300) 사이에 있는 전도성 물질들(예: 전극 패드, 전도성 본딩물질, 회로패턴 등)의 열 흡수도에 따른 팽창 정도의 차이를 보상하는 동작을 수행하는 것으로서, 이는 상기 전도성 물질들에 비해 상대적으로 열팽창계수가 작은 물질로 구현될 수 있다. 일 예로, 상기 절연층(610)은 폴리이미드(PI) 재질로 형성될 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이 폴리이미드 재질로 형성되는 상기 절연층(610)이 상기 제 1 도전층(620) 및 제2 도전층(630)을 감싸는 형태의 구조로 이루어지며, 이를 통해 열에 의해 상기 도전층의 팽창을 억제하는 역할을 수행할 수 있다. 다만, 이는 하나의 실시예로서 본 발명에 의한 열팽창 보상층(600)이 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 절연층(610)의 제1 면에 형성되는 제1 도전층(620)은 상기 제1 및 제2 전극패드(440a, 440b)와 접촉하여 전기적으로 연결되는 부분이며, 이에 상기 제1 도전층(620)은 상기 제1 및 제2 전극패드(440a, 440b)와 동일한 재질로 구현될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1 도전층(620)의 너비와 형상은 이와 접촉하는 상기 제1 및 제2 전극패드(440a, 440b)와 동일한 너비와 형상의 패턴으로 구현될 수 있다.
또한, 상기 절연층(610)의 제2 면에 형성되는 제2 도전층(630)은 상기 절연층(610)에 형성된 비아홀(640)을 통해 상기 제1 도전층(620)와 연결되며, 상기 제2 도전층(630) 역시 제1 도전층(620)과 동일하게 상기 제1 및 제2 전극패드(440a, 440b)와 동일한 재질로 구현될 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2 도전층(630) 역시 상기 제1 도전층(620)과 동일한 너비와 형상의 패턴으로 구현될 수 있다.
일 예로, 상기 제1 도전층(620) 및 제2 도전층(630)은 상기 비아홀(640)이 형성된 절연층(610) 패턴 상에 상기 전극패드와 동일한 전도성 물질을 도포한 뒤, 전해도금 방식을 이용하여 제조할 수 있으며, 이를 통해 각각의 전극패드들과 대응되는 형상을 갖는 열팽창 보상층(600) 패턴을 형성할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 열팽창 보상층(600) 패턴 각각은 도 5에 도시된 제1 및 제2 전극 패드들(440a, 440b) 각각에 대응될 수 있으며, 이에 상기 열팽창 보상층(600) 패턴들은 상기 제1 및 제2 전극 패드들(440a, 440b)과 동일하게 서로 대칭되어 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예의 경우, 상기 열팽창 보상층(600)의 절연층(610)은 단면상 상기 제1 및 제2 도전층(620, 630)보다 외측으로 소정 간격(d1) 돌출되는 형상으로 구현됨을 특징으로 하며, 이를 통해 보다 효율적으로 상기 지지기판(410)과 회로기판(300) 사이에 있는 전도성 물질들(예: 전극 패드, 전도성 본딩물질, 회로패턴 등)의 열 흡수도에 따른 팽창 정도의 차이를 보상할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 발광 모듈의 각 구성요소들의 개략적인 두께 및/또는 재질의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 발광 모듈은 회로기판(300), 회로패턴(310), 전도성 본딩물질(200), 열팽창 보상층(600), 도전성 접착층(424'), 전극패드(440a, 440b), 지지기판(410), 전극(422), 도전성 접착층(424), 발광 다이오드 칩(420), 파장 변환 부재(450)의 적층 구조로 형성될 수 있다.
이 때, 상기 회로기판(300)은 약 1500um의 두께를 갖는 알루미늄 재질의 도전기판(304)와 약 40um의 두께를 갖는 절연 버퍼층(302)로 형성될 수 있다.
상기 회로패턴(310), 전극패드(440a, 440b) 및 전극(422)들은 각각 약 50um의 두께를 갖는 Cu 재질로 구현될 수 있고, 상기 도전성 접착층(424, 424')은 약 5um의 두께를 갖는 AuSn 재질로 구현될 수 있으며, 상기 지지기판(410)은 약 380um의 두께를 갖는 AlN를 포함한 세라믹 재질로 구현될 수 있다.
상기 파장 변환 부재(450) 및 발광 다이오드 칩은 각각 약 150um의 두께로 형성될 수 있다.
또한, 상기 열팽창 보상층(600)은 각각 약 50um의 두께를 갖는 Cu 재질로 구현되는 제1 및 제2 도전층(620, 630) 및 약 25um의 두께를 갖는 폴리이미드 재질로 구현되는 절연층(610)을 포함할 수 있다.
도 10은 도 5에 도시된 제1 전극 패드의 확대 평면도이다.
설명의 편의를 위해 도 10에는 제1 전극 패드(440a)가 도시되어 있으나, 제2 전극 패드(440b)도 상기 제1 전극 패드(440a)와 동일한 형상으로 구현될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 전극 패드(440a)는 모서리 부분(800)이 소정의 곡률을 갖는 패턴 형상으로 구현됨을 특징으로 한다. 이와 같이 전극 패드의 모서리 부분(800)이 곡선 형상으로 구현됨으로써, 모서리로 스트레스가 응집되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 발광 다이오드 칩(420)의 발열에 따른 상기 전극 패드(440a, 440b), 회로패턴(310), 전도성 본딩물질(200)들 간의 열팽창계수 차이로 인한 스트레스를 분산시킬 수 있으며, 이를 통해 상기 구성요소들의 크랙을 방지할 수 있다.
도 10에서는 모서리 부분(800)의 곡률 반경(R)이 0.05인 전극 패드(440a)를 그 예로 설명하고 있으나, 상기 곡률 반경이 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시예로서 상기 곡률 반경(R)이 0.1 또는 0.2로 구현될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 발광 장치의 전극 패드 하부면에 열팽창 보상층을 형성함으로써, 상기 발광 장치에 실장된 발광 다이오드 칩의 발열에 따른 상기 전극 패드, 회로기판의 일면에 형성된 회로패턴, 상기 전극 패드와 회로패턴 사이에 형성된 전도성 본딩물질들 간의 열팽창계수 차이로 인해 발생되는 크랙을 방지하고, 이를 통해 발광 장치의 구동 불량 문제를 극복할 수 있다.

Claims (20)

  1. 지지기판;
    상기 지지기판의 제1 면에 실장된 발광 다이오드 칩;
    상기 발광 다이오드 칩의 발광면에 형성되는 파장 변환 부재 및 상기 파장 변환 부재의 측면을 둘러싸도록 형성된 반사부재;
    상기 지지기판의 제2 면에 형성되어 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 연결되는 전극패드;
    상기 전극패드의 일면에 형성되는 전도성 본딩물질; 및
    상기 전도성 본딩물질의 일면에 형성되는 열팽창 보상층을 포함하며,
    상기 열팽창 보상층은 도전층 및 절연층을 포함하고, 상기 절연층의 적어도 일부는 도전층 사이에 형성되며,
    상기 도전층의 일부는 상기 절연층에 의해 둘러싸이는 발광 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지지기판은 AlN을 포함한 세라믹 재질로 구현되며, 상기 반사부재는 화이트 색을 갖는 실리콘 재질로 구현되는 발광 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전극 패드와 소정 간격 이격되어 상기 지지기판의 제2 면에 형성되는 방열부재를 더 포함하는 발광 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 방열부재는 일체형의 플레이트 형상으로 구현되거나, 또는 벌집 형상의 분리된 패턴들로 구현되는 발광 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전극패드는 이와 대응하는 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 제1 및 제2 전극패드를 포함하는 발광 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극 패드들은 동일한 극성 패드이고, 상기 지지기판의 제2 면 상에 상하 또는 좌우로 서로 대칭되어 형성되는 발광 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 전극패드는 모서리 부분이 소정의 곡률을 갖는 패턴 형상으로 구현되는 발광 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 열팽창 보상층은 상기 전극패드와 상기 전도성 본딩물질 사이에 형성되며,
    상기 열팽창 보상층은,
    적어도 하나의 비아홀을 갖는 상기 절연층과, 상기 절연층의 제1 면에 형성되는 제1 도전층 및 상기 절연층의 제2 면에 형성되는 제2 도전층을 포함하고, 상기 제1 도전층과 제2 도전층은 상기 비아홀을 통해 전기적으로 연결되는 발광 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 전극패드 및 전도성 본딩물질에 비해 상대적으로 열팽창계수가 작은 폴리이미드 재질로 구현되는 발광 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 도전층 및 제2 도전층은 상기 전극패드와 동일한 재질로 구현되고, 상기 전극패드와 동일한 너비와 형상을 갖는 패턴 형상으로 구현되는 발광 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 절연층은 단면상 상기 제1 도전층 및 제2 도전층보다 외측으로 소정 간격 돌출되는 형상의 패턴으로 구현되는 발광 장치.
  12. 지지기판의 제1 면에 실장된 발광 다이오드 칩;
    상기 발광 다이오드 칩의 발광면에 형성되는 파장 변환 부재 및 상기 파장 변환 부재의 측면을 둘러싸도록 형성된 반사부재;
    상기 지지기판의 제2 면에 형성되어 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 연결되는 전극패드;
    상기 전극패드와 전기적으로 연결되는 회로패턴이 형성된 회로기판; 및
    상기 전극패드와 회로패턴 사이에 형성되어 이를 전기적으로 연결시키는 전도성 본딩물질을 포함하며,
    상기 지지기판, 전극패드 및 전도성 본딩물질의 열팽창계수가 서로 상이하고, 상기 지지기판에서 회로기판으로 갈수록 열팽창계수가 증가하는 발광모듈.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 지지기판은 AlN을 포함한 세라믹 재질로 구현되며, 상기 반사부재는 화이트 색을 갖는 실리콘 재질로 구현되는 발광모듈.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 전극패드는 이와 대응하는 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 연결되는 한 쌍의 제1 및 제2 전극패드를 포함하는 발광모듈.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 전극 패드들은 동일한 극성의 패드이고, 상기 지지기판의 제2 면 상에 상하 또는 좌우로 서로 대칭되어 형성되는 발광모듈.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 전극패드는 모서리 부분이 소정의 곡률을 갖는 패턴 형상으로 구현되는 발광모듈.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 전극패드와 전도성 본딩물질 사이에 열팽창 보상층이 더 포함되며,
    상기 열팽창 보상층은,
    적어도 하나의 비아홀을 갖는 절연층과, 상기 절연층의 제1 면에 형성되는 제1 도전층 및 상기 절연층의 제2 면에 형성되는 제2 도전층을 포함하고, 상기 제1 도전층과 제2 도전층은 상기 비아홀을 통해 전기적으로 연결되는 발광모듈.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 전극패드 및 전도성 본딩물질에 비해 상대적으로 열팽창계수가 작은 폴리이미드 재질로 구현되는 발광모듈.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 도전층 및 제2 도전층은 상기 전극패드와 동일한 재질로 구현되고, 상기 전극패드와 동일한 너비와 형상을 갖는 패턴 형상으로 구현되는 발광모듈.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 절연층은 단면상 상기 제1 도전층 및 제2 도전층보다 외측으로 소정 간격 돌출되는 형상의 패턴으로 구현되는 발광모듈.
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