JP2010532929A - 発光素子パッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は発光素子パッケージを提供する。
【解決手段】実施例による発光素子パッケージは、パッケージボディと、前記パッケージボディに形成されたリードフレームと、前記パッケージボディに支持され前記リードフレームと電気的に連結される発光素子と、前記発光素子を囲んで形成される充填材と、前記充填材上に蛍光体を含んで形成された蛍光体層と、を含む。

Description

本発明は発光素子パッケージに関する。
発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)は電流を光に変換させる半導体発光素子である。
このようなLEDによって放出された光の波長はLEDを製造するために用いられる半導体材料によって異なる。これは放出された光の波長が価電子帯(valence band)電子と伝導帯(conduction band)電子との間のエネルギー差を表す半導体材料のバンドギャップ(band−gap)によって異なるからである。
最近、発光ダイオードはその輝度が次第に増加するに伴い、ディスプレイ用光源、照明及び自動車用光源として用いられており、蛍光物質を利用したり様々な色のLEDを組み合わせたりすることで効率が優秀な白色光を発光するLEDを実現することもできる。
このような目的のためにLEDを応用するためには、素子の動作電圧が低くなければならず、発光効率と輝度が高くなければならない。
このようなLEDを製作するにおいて、効率を増大させLEDチップを保護するためにパッケージのLEDチップ上にシリコンジェル又はエポキシ樹脂を塗布する。この時、シリコンジェル又はエポキシ樹脂の塗布方法及び塗布形状は発光効率に大きな影響を及ぼす。
また、最近の発光素子パッケージは発光効率を増大させるためにレンズを含む。このようなレンズは発光効率を増大させるだけでなく所望の角度に配光特性を調節できる長所がある。
LEDの様々な色を実現する方法において、LEDチップに蛍光体を塗布して様々な色を実現する方法が多く用いられる。この時、このような蛍光体を塗布する方法及び位置によって発光効率が異なることがある。
本発明の実施例は、新しい構造の発光素子パッケージを提供することを目的とする。
本発明の実施例は、発光素子パッケージのシリコンジェル又はエポキシ樹脂を塗布する過程でディスペンス法でレンズ形状を製造することができるので追加的な工程を行うことなく発光効率を増大させることができる発光素子パッケージを提供することを目的とする。
本発明の実施例は、発光素子から放出された熱によって蛍光体が影響を受けることを低減させることができる発光素子パッケージを提供することを目的とする。
本発明の実施例は、蛍光体で励起された励起光が発光素子に再吸収されずに外部へ效果的に放出され得る発光素子パッケージを提供することを目的とする。
本発明の実施例は、色均一度が向上した発光素子パッケージを提供することを目的とする。
実施例による発光素子パッケージは、パッケージボディと、前記パッケージボディに形成されたリードフレームと、前記パッケージボディに支持され前記リードフレームと電気的に連結される発光素子と、前記発光素子を囲みながら形成される充填材と、前記充填材上に蛍光体を含んで形成された蛍光体層と、を含む。
実施例による発光素子パッケージは、パッケージボディと、前記パッケージボディに形成されたリードフレームと、前記パッケージボディに支持され前記リードフレームと電気的に連結される発光素子と、前記発光素子を囲み上面がドーム形状に形成された充填材と、前記充填材上に蛍光体を含んで形成された蛍光体層と、前記蛍光体層上に上面がドーム形状に形成されたモールディング部と、を含む。
本発明の実施例は、新しい構造の発光素子パッケージを提供することができる。
本発明の実施例は、発光素子パッケージのシリコンジェル又はエポキシ樹脂を塗布する過程でディスペンス法でレンズ形状を製造することができるので追加的な工程を行うことなく発光効率を増大させることができる発光素子パッケージを提供することができる。
本発明の実施例は、発光素子から放出された熱によって蛍光体が影響を受けることを低減させることができる発光素子パッケージを提供することができる。
本発明の実施例は、蛍光体で励起された励起光が発光素子に再吸収されずに外部へ效果的に放出され得る発光素子パッケージを提供することができる。
本発明の実施例は、色均一度が向上した発光素子パッケージを提供することができる。
本発明の第1実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第2実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第3実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第3実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第3実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第4実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第4実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第4実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第5実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第5実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第5実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第6実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第6実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。 本発明の第6実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。
以下、添付図面に基づき本発明による実施例を詳細に説明する。
本発明は様々な修正及び変形が可能であるが、その特定の実施例を図面に例示として示し、以下で詳細な説明を行う。しかし、本発明を開示した特定の形態に限定することを意図するものではなく、本発明は請求の範囲によって定義された本発明の思想と合致するあらゆる修正、均等及び代用を含む。
同じ符号は図面の説明において同じ要素を表す。図面で層及び領域などの寸法は明瞭性のために誇張している。
層、領域又は基板のような要素が他の構成要素の「上(on)」に存在すると言及される場合、これは直接的に他の要素上に存在するか、又はその間に中間要素が存在し得るという意味であると理解するとよい。表面のような構成要素の一部を「内部(inner)」と表現する場合、これは当該要素の他の部分よりも素子の外側からより遠くに離れているという意味であると理解するとよい。
このような用語は、図面に描写された方向に加えて素子の他の方向を含むことを意図していることを理解できるはずである。最後に、「直接(directly)」という用語は、中間にいかなる要素も介在しないという意味である。ここで用いられているように、「及び/又は」という用語は記録された関連項目のうちいずれか一つ又はそれ以上のいずれかの組み合わせ及び全ての組み合わせを含む。
(第1実施例)
図1は本発明の第1実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。
図1に示すように、発光素子パッケージは、パッケージボディ15に具備された発光素子装着部11に発光素子20が装着され、前記発光素子20はパッケージボディ15を貫通して外部に連結される第1、2リードフレーム12、13にワイヤ16を介して電気的に連結される。前記発光素子20の下側には熱放出部50が配置されてもよい。
前記発光素子装着部11は前記第1、2リードフレーム12、13、前記熱放出部50及びパッケージボディ15によって形成される空間であり、前記発光素子20を装着できるキャビティを提供する。
前記第1、2リードフレーム12、13及び熱放出部50は銅材で形成してもよく、表面には銀又はアルミニウムで形成された反射率の高い反射膜を形成してもよい。
前記発光素子20を含む発光素子装着部11の上側は充填材30で充填され、このような充填材30上にはレンズ40が付着される。前記充填材30には蛍光体を含めてもよい。
この時、パッケージボディ15は前記第1、2リードフレーム12、13及び前記熱放出部50が配置された状態で射出して形成する。
したがって、前記パッケージボディ15によって前記第1、2リードフレーム12、13及び前記熱放出部50を固定することができ、前記第1、2リードフレーム12、13は前記パッケージボディ15を貫通して外部に連結され得る。
前記パッケージボディ15は射出成形可能なプラスチック物質で形成することができる。
前記発光素子20は電極層の形成位置によって水平型発光素子、フリップチップボンディングされた発光素子、及び垂直型発光素子をすべて適用することができる。
ここで、垂直型発光素子は金属又は半導体からなる支持層上に発光素子が形成された構造であってもよい。
実施例による発光素子パッケージは、レンズ40が付着されて形成される。このようなレンズ40は発光素子の光出力を向上させ、配光特性を調節できる長所がある。
(第2実施例)
図2は本発明の第2実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。
以下、図2に基づき本発明の第2実施例を説明する。説明されない部分は第1実施例と同じでもよい。
本発明の発光素子パッケージは第1実施例のように別途製作されたレンズを付着してもよく、または、図2のように、発光素子20上にシリコンジェル又はエポキシ樹脂をディスペンスして充填材を兼ねたレンズ60を形成してもよい。前記レンズ60には蛍光体を含めてもよい。
特にディスペンス法を用いてレンズ60を形成することによって、レンズの製作を別途に行う必要がなく、発光素子20上に充填材を充填する工程を行う際にレンズ60の形成をも行うことができるので追加的な工程を行わずともレンズ60を形成して光出力を向上させることができる長所がある。
ディスペンス法とは、ノズルを用いて液状のジェル又は樹脂を塗布して形成する方法であり、インクジェット法と類似の方法である。このようなディスペンス法は塗布されたジェル又は樹脂を硬化させる方法を含む。
白色、緑色、赤色、黄色などの光を発光する発光素子パッケージを実現するために、青色又は近紫外線発光素子に蛍光体を塗布する方法がある。本発明の発光素子パッケージは蛍光体を発光素子20上に直に蛍光体をパウダーのような形態でシリコンジェル又はエポキシ樹脂と混合してコーティングすることができる。
例えば、青色発光素子に黄色蛍光体が塗布される場合、青色発光素子から放出される青色光が黄色蛍光体を励起させて黄色光を発光させ、このような青色光と黄色光が混合されて白色光を作ることができる。
また、蛍光体の発光が発光素子20チップに吸収されて効率が減少する現象を防ぐために発光素子20チップ上にシリコンジェル又はエポキシ樹脂を充填し、その上に蛍光体とシリコンジェル又はエポキシ樹脂を混合してコーティングすることでレンズを形成することによって高効率の白色発光素子パッケージを実現することができる。
この時、発光素子20上にシリコンジェル又はエポキシ樹脂をコーティングする際、発光素子20から放出された光を效果的に分散させ、樹脂の屈折率を高めて発光素子チップの光抽出を向上させるために分散剤又は拡散剤を混合してコーティングすることができる。
(第3実施例)
図3乃至図5は本発明の第3実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。
図3乃至図5に基づき本発明の第3実施例を説明する。説明されない部分は前の実施例と同じでもよい。
図3に示すように、パッケージボディ15に具備された発光素子装着部11に発光素子20が装着され、このような発光素子20はパッケージボディ15を介して外部に連結される第1、2リードフレーム12、13にワイヤ16を介して電気的に連結される。
このような発光素子20の上側には蛍光体を含む充填材31が充填される。このような充填材31はシリコンジェル又はエポキシ樹脂のような合成樹脂に蛍光体を混合して発光素子装着部11内に充填するものである。
この時、蛍光体は様々な色を発光できる蛍光体を用いることができる。すなわち、青色、緑色、黄色、赤色などを発光する物質を用いることができる。
このような充填材31上にはシリコンジェル又はエポキシ樹脂を様々な方法でコーティングしてモールディング部41を形成することができる。すなわち、図3のように、モールディング部41をレンズ形状に形成してもよく、図4のように、板状のモールディング部42を形成してもよい。
一方、図5にはモールディング部43を図4に示す場合よりも低く形成してパッケージ全体の高さを低くすることができる例を示している。この時、このような高さの低いモールディング部43は、パッケージボディ15の高さを低く形成し、このパッケージボディ15の高さまでモールディング部43を形成することによって形成され得る。
(第4実施例)
図6乃至図8は本発明の第4実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。
以下、図6乃至図8に基づき本発明の第4実施例を説明する。説明されない部分は前の実施例と同じでもよい。
図6に示すように、パッケージボディ15に具備された発光素子装着部11に発光素子20が装着され、このような発光素子20はパッケージボディ15を介して外部に連結される第1、2リードフレーム12、13にワイヤ16を介して電気的に連結される。
このような発光素子20の上側の発光素子装着部11はシリコンジェル又はエポキシ樹脂からなる充填材32で充填される。このような充填材32には蛍光体が含まれない。
そして、このような充填材32上には蛍光体が含まれた蛍光体層33が形成されることができる。蛍光体層33は蛍光体がシリコンジェル又はエポキシ樹脂と混合されて形成され得る。
すなわち、蛍光体の発光が発光素子20に吸収されて発光効率が減少する現象を防止するために、発光素子20上にシリコンジェル又はエポキシ樹脂からなる充填材32を充填し、その上に蛍光体とシリコンジェル又はエポキシ樹脂が混合された蛍光体層33をコーティングすることで高効率の発光素子パッケージを実現できる。
また、前記蛍光体が含まれた蛍光体層33が前記発光素子20と前記充填材32によって離隔して形成されるので、前記発光素子20から放出される熱によって前記蛍光体の特性が変化することを防止できる。
また、前記蛍光体が含まれた蛍光体層33が前記発光素子20と前記充填材32によって離隔して形成されるので、色均一度が向上し得る。
このような蛍光体層33上にはシリコンジェル又はエポキシ樹脂を用いて図6のように、レンズ形状のモールディング部42を形成することができる。または、図7に示すように、蛍光体層33上にモールディング部を形成しなくてもよい。
一方、図8に示すように、発光素子20上に充填材34を形成する場合に分散剤又は拡散剤70を混合することで、発光素子20から発光される光を效率的に分散させ、樹脂の屈折率を高めて発光素子20の光抽出を向上させることができる。
このような分散剤又は拡散剤70はSiO、TiO、及びZrOのうち少なくともいずれか一つを用いることができ、充填材のみならず蛍光体層33又はモールディング部42を形成する際に含めてもよい。
このような充填材34上には蛍光体が含まれた蛍光体層33が形成されて発光素子20から放出される光の波長を変化させることができる。
(第5実施例)
図9乃至図11は本発明の第5実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。
以下、図9乃至図11に基づき本発明の第5実施例を説明する。説明されない部分は前の実施例と同じでもよい。
図9に示すように、パッケージボディ15に具備された発光素子装着部11に発光素子20が装着され、このような発光素子20はパッケージボディ15を介して外部に連結される第1、2リードフレーム12、13にワイヤ16を介して電気的に連結される。
このような発光素子20の上側の発光素子装着部11はシリコンジェル又はエポキシ樹脂からなるドーム(dome)形状の充填材35で充填される。
このようなドーム形状の充填材35は光抽出効率を向上させるためのものであり、この時、このようなドーム形状は半球(hemisphere)形状の方がより効果的な場合もある。半球面では光の放出が光の出発角度に関係なく常に垂直の角度をなすようになる。
したがって、垂直入射角度にあたる高い透過率を得ることができ、全反射角度はこれ以上存在しなくなる。
図9では発光素子装着部11にシリコンジェル又はエポキシ樹脂を用いてドーム形状の充填材35を形成した後、蛍光体層の効率を上げるために充填材35上に蛍光体を含む蛍光体層33を形成する。
このような蛍光体層33上にはレンズ形状のモールディング部41を形成することができる。
一方、図10に示すように、屈折率の高い分散剤又は拡散剤70が混合されたシリコンジェル又はエポキシ樹脂からなるドーム形状の充填材36を形成してもよい。
または、図11に示す同じように、発光素子20が装着された発光素子装着部11にドーム形状の蛍光体層37を形成してもよい。蛍光体層37の屈折率はシリコンジェルよりも高いので光抽出効率を向上させるために効果的な場合がある。このようなドーム形状の蛍光体層37上にはレンズ形状のモールディング部41が位置し得る。
(第6実施例)
図12乃至図14は本発明の第6実施例による発光素子パッケージを説明するための図である。
以下、図12乃至図14に基づき本発明の第6実施例を説明する。説明されない部分は前の実施例と同じでもよい。
図12に示すように、パッケージボディ15に具備された発光素子装着部11に発光素子20が装着され、このような発光素子20はパッケージボディ15を介して外部に連結される第1、2リードフレーム12、13にワイヤ16を介して電気的に連結される。
このような発光素子20の上側の発光素子装着部11はシリコンジェル又はエポキシ樹脂からなるドーム形状のモールディング部43で充填される。このモールディング部43には蛍光体が混合されており、ディスペンス法を用いてドーム形状にモールディングして様々な色を実現することができ、レンズの役割を兼ねることができる。
図12では発光素子装着部11の上側のすべての空間をモールディング部43で充填してレンズ形状まで形成した状態を示している。
一方、図13では発光素子20が装着された発光素子装着部11にシリコンジェルのような物質からなる充填材38を充填し、その上側に蛍光体を含むモールディング部43を形成した例を示している。
この時、モールディング部43には分散剤又は拡散剤を含めてもよい。
図14では発光素子装着部11に充填材38を形成するが、パッケージボディ15のより高い部分まで充填材38を充填し、その上側に蛍光体を含むレンズ形状のモールディング部44を形成した状態を示している。
このように、図14に示す例でのモールディング部44はレンズ形状に製作されてもよい。
上述したように、本発明は発光素子パッケージを製作する際、充填材及びレンズ形状を形成するにおいて、別途製作したレンズを付着することもでき、シリコンジェル又はエポキシ樹脂を塗布する過程でディスペンス法でレンズ形状を製造することができるので追加的な工程を行うことなく発光効率を増大させることができる構造を提供する。
したがって、本発明の発光素子パッケージは、特に、高出力、高効率を必要とする装飾照明、一般照明、自動車電装、LCD用バックライトなどに適用できる。
上述した実施例は本発明の技術的思想を具体的に説明するための一例であり、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な形態への変形が可能であり、当然のことながら、このような技術的思想の様々な実施の形態は、すべて本発明の保護範囲内に含まれるものである。
本発明の実施例による発光素子パッケージは、照明装置のみならず様々な電子機器の光源として用いることができる。

Claims (20)

  1. パッケージボディと、
    前記パッケージボディに形成されたリードフレームと、
    前記パッケージボディに支持され前記リードフレームと電気的に連結される発光素子と、
    前記発光素子を囲んで形成される充填材と、
    前記充填材上に蛍光体を含んで形成された蛍光体層と、を含む発光素子パッケージ。
  2. 前記蛍光体層上に形成されたドーム形状のモールディング部を含む請求項1に記載の発光素子パッケージ。
  3. 前記蛍光体層は前記充填材によって前記発光素子と離隔して形成される請求項1に記載の発光素子パッケージ。
  4. 前記充填材は上面が平坦に形成された請求項1に記載の発光素子パッケージ。
  5. 前記充填材は上面がドーム形状に形成された請求項1に記載の発光素子パッケージ。
  6. 前記蛍光体層はドーム形状又は上面が平坦に形成された請求項1に記載の発光素子パッケージ。
  7. 前記充填材又は蛍光体層には分散剤又は拡散剤を含む請求項1に記載の発光素子パッケージ。
  8. 前記分散剤又は拡散剤はSiO、TiO、及びZrOのうち少なくともいずれか一つを含む請求項7に記載の発光素子パッケージ。
  9. 前記パッケージボディと結合された金属材質の熱放出部を含む請求項1に記載の発光素子パッケージ。
  10. 前記発光素子は前記熱放出部上に設置される請求項9に記載の発光素子パッケージ。
  11. 前記熱放出部は銅材で形成され表面には銀又はアルミニウムが形成された請求項9に記載の発光素子パッケージ。
  12. 前記モールディング部はディスペンス法で形成された請求項2に記載の発光素子パッケージ。
  13. 前記充填材は上面がドーム形状に形成された請求項2に記載の発光素子パッケージ。
  14. 前記充填材、蛍光体層及びモールディング部のうち前記蛍光体層のみが蛍光体を含む請求項2に記載の発光素子パッケージ。
  15. 前記充填材はシリコンジェル又はエポキシ樹脂で形成された請求項1に記載の発光素子パッケージ。
  16. パッケージボディと、
    前記パッケージボディに形成されたリードフレームと、
    前記パッケージボディに支持され前記リードフレームと電気的に連結される発光素子と、
    前記発光素子を囲み上面がドーム形状に形成された充填材と、
    前記充填材上に蛍光体を含んで形成された蛍光体層と、
    前記蛍光体層上に上面がドーム形状に形成されたモールディング部と、を含む発光素子パッケージ。
  17. 前記充填材、蛍光体層及びモールディング部のうち少なくともいずれか一つは分散剤又は拡散剤を含む請求項16に記載の発光素子パッケージ。
  18. 前記分散剤又は拡散剤はSiO、TiO、及びZrOのうち少なくともいずれか一つを含む請求項16に記載の発光素子パッケージ。
  19. 前記蛍光体層は上面が平坦に形成された請求項16に記載の発光素子パッケージ。
  20. 前記発光素子の下側に配置され、前記パッケージボディと結合された金属材質の熱放出部を含む請求項16に記載の発光素子パッケージ。
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