KR101007116B1 - 발광 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 발광 장치에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광 장치는 발광 다이오드 칩이 패키징된 몸체 및, 상기 몸체의 일측에 형성된 복수개의 리드 전극을 포함하는 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드의 리드 전극이 연결되며, 상기 발광 다이오드의 리드 전극 형상과 동일한 형상으로 형성된 전극 패드를 포함하는 기판을 포함한다.

Description

발광 장치{LIGHT EMITTING APPARATUS}
실시 예는 발광 장치에 관한 것이다.
발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 GaAs 계열, AlGaAs 계열, GaN 계열, InGaN 계열 및 InGaAlP 계열 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광 원을 구성할 수 있다.
이러한 발광다이오드는 패키지화된 후 다양한 색을 방출하는 발광 장치로 이용되고 있으며, 상기 발광 장치는 칼라를 표시하는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.
실시 예는 발광 다이오드의 리드 전극과 기판의 전극 패드의 형상이 동일한 형상으로 형성되는 발광 장치를 제공한다.
실시 예는 발광 다이오드의 리드 전극과 동일한 형상의 전극 패드를 플렉시블 기판에 형성시켜 줌으로써, 플렉시블 기판에서의 발광 다이오드의 틸트 문제를 개선시켜 줄 수 있는 발광 장치를 제공한다.
실시 예는 일측에 보강판을 포함하는 플렉시블 기판을 이용한 발광 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 장치는 발광 다이오드 칩이 패키징된 몸체 및, 상기 몸체의 일측에 형성된 복수개의 리드 전극을 포함하는 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드의 리드 전극이 연결되며, 상기 발광 다이오드의 리드 전극 형상과 동일한 형상으로 형성된 전극 패드를 포함하는 기판을 포함한다.
실시 예에 따른 발광 장치에 의하면, 기판 위에 배치되는 발광 다이오드의 틸트 문제를 해결하여, 특정 부분에서 빛이 새는 현상을 방지할 수 있다.
실시 예는 발광 모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 플렉시블 기판의 하부에 보강판을 부착해 줌으로써, 플렉시블 기판의 강도 및 기구적인 휨을 방지할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 다이오드의 측 단면도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 도 1의 측면도.
도 4는 실시 예에 따른 플렉시블 기판을 나타낸 평면도.
도 5는 실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 도면.
도 6은 실시 예에 따른 플렉시블 기판의 측 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 다이오드를 나타낸 측 단면도이고, 도 2는 도 1의 정면도이고, 도 3은 도 1의 측면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 다이오드(100)는 측면 발광형 또는 상면 발광형 패키지 제품으로, 휴대 전화기와 휴대 컴퓨터 등의 액정표시장치의 광원, 조명 분야 등의 발광 장치로서 다양하게 적용될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 측면 발광형 발광 장치에 대해서 설명하기로 한다.
상기 발광 다이오드(100)는 반도체 소자로서 발광 다이오드 칩(120), 캐비티(113)를 갖는 패키지 몸체(110), 복수개의 리드 프레임(130,131)을 포함한다.
상기 패키지 몸체(110)는 프레스(Cu/Ni/Ag 기판)에 PPA(고강화플라스틱) 등의 수지 재질로 사출 성형되고, 중앙 일측에 캐비티(113)가 형성된다. 상기 패키지 몸체(110)의 캐비티(113)는 반사컵 기능을 수행한다. 이러한 패키지 몸체(110)의 형상이나 구조는 변경될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
상기 복수개의 리드 프레임(130,131)은 패키지 몸체(110)의 장축 방향으로 관통되고, 각 일단(132,133)이 외측으로 노출된다. 여기서, 상기 패키지 몸체(110)는 발광 다이오드 칩(120)이 배치되는 캐비티(113)의 바닥면에서 볼 때 길이가 긴 방향의 대칭축을 장축이라 하고, 길이가 짧은 방향의 대칭축을 단축이라고 한다.
상기 캐비티(113)의 내부에는 발광 다이오드 칩(120)과 함께, 수광 소자, 보호 소자 등의 반도체 소자가 리드 프레임(130,131) 상에 선택적으로 실장될 수 있다. 즉, 리드 프레임(130,131) 상에는 발광 다이오드 칩(120) 뿐만 아니라, 상기 발광 소자를 정전기 등으로부터 보호(ESD: electro static discharge)하기 위한 제너 다이오드 등과 같은 보호소자가 함께 실장될 수도 있다.
상기 발광 다이오드 칩(120)은 캐비티(113)의 바닥면에 위치한 어느 한 리드 프레임(131)에 접착된 후 와이어 본딩(wire bonding) 또는 플립 칩 본딩(flip chip bonding) 등의 방식으로 연결될 수 있다. 이러한 발광 다이오드 칩(120)은 pn 또는 npn 등의 접합 구조를 포함하는 질화물 반도체 발광소자이다.
또한 상기 발광 다이오드 칩(120)은 블루 LED 칩 또는 자외선 LED 칩으로 구현할 수 있다. 또는 상기 발광 다이오드 칩(120)은 레드 LED 칩, 그린 LED 칩, 블루 LED 칩, 엘로우 그린(Yellow green) LED 칩, 화이트 LED 칩 중에서 적어도 하나 또는 그 이상을 조합한 패키지 형태로 구성할 수도 있다.
또한 상기 캐비티(113)의 내부에는 발광 다이오드 칩(120)이 연결된 후 그 실장 영역으로 수지물(미도시)이 몰딩되는데, 상기 수지물은 실리콘 또는 에폭시 재질을 포함하며, 선택적으로 형광체가 첨가될 수도 있다. 이러한 수지물은 표면이 캐비티(113)의 상단과 동일한 높이로 몰딩되는 플랫(flat) 형태, 캐비티(113) 상단에 대해 오목한 오목 렌즈 형태, 또는 캐비티(113) 상단에 대해 볼록한 볼록 렌즈 형태 중 어느 한 형태로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 캐비티(113)의 적어도 한 측면은 경사지게 형성되며, 상기 측면은 반사면(미도시) 또는 반사층으로 기능될 수도 있다. 상기 캐비티(113)의 외 형상은 다각형 형태로 형성될 수 있으며, 다각형 형상 이외의 다른 형상으로도 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 리드 프레임(130,131)의 일단(132,133)은 패키지 몸체(110)의 외측까지 연장되어 1차 포밍(forming)되고, 패키지 몸체(110)의 일측 홈(119)으로 2차 포밍되어 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)으로 배치된다. 여기서, 상기 포밍 횟수는 변경될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
상기 리드 프레임(130,131)의 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)은 패키지 몸체(110)의 저면 양측에 형성된 홈(119)에 수납되는 형태로 포밍된다. 상기 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)은 소정 형상의 판 구조로 형성되어, 표면 실장시 솔더 본딩이 용이한 형상으로 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)은 포밍 또는 사출 성형에 의해 적어도 일부가 커팅된 형상(예: ㄱ)으로 형성될 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)의 형상은 일부가 커팅된 형상, 다각형 형상(예: 사각형, 오각형 등), 원형상 등의 형상 중 어느 한 형상으로 형성될 수 있으며, 이러한 전극 형상은 변경될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
도 4는 실시 예에 따른 플렉시블 기판의 정면을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 도 4의 기판 위에 발광 다이오드가 탑재된 발광 장치의 예를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 플렉시블 기판(150)에는 제 1 및 제 2 전극 패드(158,159)가 형성된다. 상기 전극 패드(158,159)는 도 3의 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)에 대응되는 위치에 상기 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)와 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 플렉시블 기판(150)의 제 1 및 제 2전극 패드(158,159)에는 발광 다이오드의 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)이 표면실장기술(SMT)에 의해 솔더로 본딩된다.
이때, 플렉시블 기판(150)의 제 1 및 제 2전극 패드(158,159) 위에 발광 다이오드(100)의 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)이 솔더 본딩될 때, 동일한 형상의 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)이 제 1 및 제 2전극 패드(158,159) 영역 내에서 밀착 접촉된 상태로 본딩됨으로써, 발광 다이오드(100)가 좌/우 어느 한쪽으로 치우치는 틸트 문제를 해결할 수 있다. 이때 기판(150) 위에서의 발광 다이오드(100)의 좌/우 틸트 값은 ±0.2mm 내로 관리할 수 있다.
상기 플렉시블 기판(150) 위에 복수개의 발광 다이오드(100)를 어레이 형태로 탑재하여, 액정표시장치의 사이드 발광형 발광 모듈로 제공할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 도 3의 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)이 "ㄱ"자 형상이며, 기판(150)의 제 1 및 제 2전극 패드(158,159)는 "ㄱ"자 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제 1 및 제 2전극 패드(158,159)의 각 변의 길이(d1,d2)는 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)의 각 변의 길이(d3,d4)에 비해 각각 1배 내지 1.5배 길게 형성될 수 있다. 또한 상기 제 1 및 제 2전극 패드(158,159)의 각 변의 폭(w1,w2)은 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)의 각 변의 폭(w3,w4)에 비해 각각 1배 내지 1.5배 넓게 형성될 수 있다. 이러한 제 1 및 제 2전극 패드(158,159)의 크기 또는 변의 길이/폭은 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)보다 각각 1배 내지 1.5배 정도로 형성될 수 있다.
이러한 플렉시블 기판(150)의 제 1 및 제 2전극패드(158,159)의 형상은 발광 다이오드(100)의 제 1 및 제 2리드 전극(134,135)의 형상 및 크기를 포함하고 있어, 발광 다이오드(100)의 양측으로 가해지는 무게 중심이 어느 한쪽으로 치우지는 것을 방지할 수 있다.
또한 플렉시블 기판(150)의 제 1 및 제 2전극 패드(158,159) 위에 디스펜싱된 솔더의 치우침 문제를 해결할 수 있으며, 또한 균일한 접촉을 통해 방열 문제를 해결할 수 있다.
도 6은 실시 예에 따른 플렉시블 기판의 측 단면도이다.
도 6을 참조하면, 플렉시블 기판(150)은 양면용 플렉시블 기판(double side flexible circuit board)으로서, 베이스 필름(151), 상/하부 동박층(152A,152B), 상/하부 접착층(155A,155B), 상/하부 커버레이(coverlay)층(157A,157B), 상기 절연 잉크층(161), 하부 보강판(162) 및 솔더 레지스트(solder resist)(163)를 포함한다.
상기 베이스 필름(151)은 폴리 이미드 필름을 이용할 수 있으며, 상기 베이스 필름(151)의 양면에는 상/하부 베이스 접착제를 이용하여 상/하부 동박층(152A,152B)이 부착된다.
상기 상부 동박층(152A) 또는/및 하부 동박층(152B)에는 소정의 회로 패턴이 형성될 수 있다. 또한 상기 상/하부 동박층(152A,152B)은 비아, 비아 홀, 쓰루 홀 등의 인터페이스로 서로 연결될 수 있다.
상기 상/하부 동박층(152A,152B)에는 상/하부 도금층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 상부 동박층(152A)의 오픈된 영역(160)에는 회로 패턴의 보호 및 산화 방지를 위해 무 전해 도금 방식으로 부분 금 도금층(미도시)이 형성될 수 있으며, 오픈되지 않은 영역에는 부분 동 도금층이 형성될 수 있다.
상기 상부 동박층(152A)의 오픈된 영역(160)은 전극 패드(158,159)로 기능한다.
그리고 상기 상부 동박층(152A)의 상면에 상부 접착층(155A)을 이용하여 상부 커버레이층(157A)을 부착하고, 상기 상부 커버레이층(157A)의 일면에는 절연잉크층(161)이 형성된다.
상기 절연잉크층(161)은 물리,화학적 환경하에서 내구성을 갖는 불변성 화합물인 불변성 잉크(PSR : Photo Solder Resist ink)로 코팅함으로써, 회로를 보호하고, 부품 실장시 회로와 회로 사이에 땜납 걸침 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 하부 동박층(152B)의 타면에는 하부 접착층(155B)을 이용하여 하부 커버레이층(157B)이 부착되며, 상기 하부 커버레이층(157B)의 타면에는 보강판(stiffener)(162)이 부착된다.
상기 상부 커버레이층(157A) 및 하부 커버레이층(157B)은 폴리 이미드(poly immide) 재질로 이루어질 수 있다. 상기 보강판(162)은 기판의 강도를 보강하고 휨을 방지하기 폴리 이미드(poly immide) 필름으로 구현될 수 있다. 이러한 보강판(162)은 표면실장기술로 실장된 발광 다이오드(도 5의 100)에 의해 특정 방향으로 치우침이 발생되는 것을 방지해 준다.
이러한 플렉시블 기판(150)의 일측에는 상부 동박층(152A)의 전극 패드(158,159)를 노출시켜 주기 위해, 상부 동박층(152A)까지 오픈되며, 상기 상부 동박층(152A)의 오픈된 영역의 둘레 일부 또는 둘레 전 영역에는 솔더 레지스트(163)가 도포될 수 있다. 여기서, 상기 솔더 레지스트(163)는 발광 다이오드가 전극패드(158,159)에 실장된 후, 그 실장된 영역의 오염 방지, 실장된 LED의 tilt를 줄여주게 된다. 이러한 솔더 레지스트(163)의 두께 또는 높이는 변경될 수 있다.
이러한 플렉시블 기판(150)은 액정 표시 장치의 발광 모듈에 적용될 수 있으며, 단면 구조, 양면 구조, 양면노출 구조로 사용할 수 있다.
한편, 상기와 같은 발광 장치의 일측에는 광 가이드 플레이트(LGP)가 배치되며, 발광 장치의 발광 다이오드로부터 방출된 광은 상기 광 가이드 플레이트로 입사되어, 면 광원으로 조사된다. 이때 상기 발광 장치의 발광 다이오드에 대한 틸트 문제를 해결함으로써, 발광 다이오드로부터 방출된 광이 새는 빛샘 현상을 제거할 수 있고, 또한 광 가이드 플레이트의 일 부분이 어두워지는 문제도 해결할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 발광 다이오드, 120 : 발광 다이오드 칩, 113 : 캐비티, 130,131 : 리드 프레임, 134,135 : 리드 전극, 150: 기판, 158,159 : 전극 패드

Claims (10)

  1. 발광 다이오드 칩이 패키징된 몸체 및, 상기 몸체의 일측에 배치된 복수개의 리드 전극을 포함하는 복수의 발광 다이오드;
    상기 복수개의 리드 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 전극 패드를 포함하는 기판; 및
    상기 복수의 발광 다이오드의 일측에 광 가이드 플레이트를 포함하며,
    상기 리드 전극의 하면은 상기 기판의 전극패드의 상면과 동일한 형상을 갖고 서로 대응되며,
    상기 발광 다이오드의 리드 전극의 하면 각각은 상기 기판의 전극 패드의 상면 영역 내에 각각 배치되는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극 패드의 각 상면은 상기 발광 다이오드의 리드 전극의 하면 각각에 대해 1.1~1.5배 크게 형성되는 발광 장치.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리드 전극의 하면과 상기 전극 패드의 상면은 플랫한 형상을 포함하는 발광 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리드 전극의 하면과 상기 전극 패드의 상면 사이에 솔더를 포함하는 발광 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복수의 리드 전극의 하면은 상기 패키지 몸체의 양측 아래에 배치되는 발광 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 몸체는 상부가 개방된 캐비티; 및 일단이 상기 캐비티에 배치되고 타단이 상기 리드 전극을 형성하는 상기 복수의 리드 프레임을 포함하며, 상기 캐비티 내에 상기 리드 프레임에 상기 발광 다이오드 칩이 전기적으로 연결되는 발광 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 몸체는 상기 캐비티가 형성된 제1면과 상기 몸체의 일측에 리드 전극이 배치된 제2면은 상기 몸체의 서로 다른 측면에 배치되는 발광 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판은 플렉시블 기판을 포함하는 발광 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩 위에 수지물 또는 형광체가 첨가된 수지물을 포함하는 발광장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전극패드의 상면에서 적어도 한 변의 길이 또는 폭은 상기 리드 전극의 하면과 대응되는 변의 길이 또는 폭에 비해 1.1~1.5배 크게 형성되는 발광 장치.
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