이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 설명하면 다음과 같다. 실시 예를 설명함에 있어서, 각 도면의 구성 요소에 대한 크기, 두께 등은 일 예이며, 각 도면으로 한정하지는 않는다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 사시도이며, 도 2는 도 1의 A-A 측 단면도이고, 도 3은 도 1의 B-B 측 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 리드 프레임(111,113), 패키지 몸체(120), 제1캐비티(122), 제2캐비티(124), 제3캐비티(126), 발광 소자(130), 보호소자(135), 제1수지물(140), 제2수지물(142), 제3수지물(150)을 포함한다.
상기 패키지 몸체(120)는 오픈된 형태의 제3캐비티(126)가 형성되고, 상기 제3캐비티(126)의 아래에는 상기 제1캐비티(122) 및 상기 제2캐비티(124)가 함몰된 형태로 형성된다. 상기 제1 및 제3캐비티(122,126)은 광이 방사되기 용이하도록 형태로 형성될 수 있으며, 실시 예의 기술적 범위 내에서 변경될 수 있다.
여기서, 상기 패키지 몸체(120)는 사출이 용이한 폴리머(Polymer)계 수지를 이용하여 형성될 수 있으며, 폴리머계 수지로는 예를 들어, PPA(Polyphthal amide) 또는 LCP(Liquid Crystal Polymer) 등과 같이 고온에서 열변형성이 우수한 재질이 이용될 수 있다. 물론, 이와 같은 수지 재질에 한정되는 것은 아니며 다양한 수지재가 소재로 이용될 수 있다.
상기 패키지 몸체(120)에는 복수개의 리드 프레임(111,113)이 배치되며, 상기 복수개의 리드 프레임(111,113)은 오픈부(155)에 의해 전기적으로 오픈되며, 그 일단은 상기 제1 및 제2 캐비티(122,124)에 배치되며, 타단은 상기 패키지 몸체(120)의 외부에 노출된다. 상기 리드 프레임(111,113)의 타단은 한 개 또는 복수개로 노출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 복수개의 리드 프레임(111,113)은 상기 패키지 몸체(120)의 바닥면에 배치되어, 효과적으로 방열할 수 있다. 여기서, 상기 복수개의 리드 프레임(111,113)은 상기 패키지 몸체(120)의 중간에 배치될 수 있으며, 이러한 배치 위치는 실시 예의 기술적 범위 내에서 변경할 수 있다.
상기 복수개의 리드 프레임(111,113)은 PCB 타입, 세라믹 타입, 리드 프레임 타입 중에서 어느 한 타입으로 형성될 수 있다. 이하 실시 예는 설명의 편의를 위해 리드 프레임 타입으로 설명한다.
상기 제1캐비티(122) 및 상기 제2캐비티(124)는 원 형태 또는 다각형 형태를 포함하며, 상기 제3캐비티(126)는 원 형태 또는 다각형 형태를 포함한다.
상기 제1캐비티(122) 및 상기 제3캐비티(126)의 둘레면은 광의 방출이 용이하도록 경사지거나 수직하게 형성될 수 있다. 상기 제3캐비티(126)는 상기 제1캐비티(122)로부터 방출된 광의 산란이나 굴절로 인해 입사될 때, 그 둘레면에서 광을 소정 방향으로 반사시켜 줌으로써 지향특성을 조절할 수 있다.
상기 제1캐비티(122)는 상기 제3캐비티(126)의 센터에 배치되며, 상기 제2캐비티(124)는 상기 제3캐비티(126)의 타측에 배치된다. 상기 제1캐비티(122) 및 상기 제2캐비티(124)는 서로 이격되며 그 사이에 격벽(125)이 배치된 형태이다.
상기 제1 및 제3캐비티(122,126)은 발광 소자(130)에 의해 이중의 반사 컵 형태로 제공됨으로써, 광의 지향특성을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 제1캐비티(122)에 배치된 상기 복수개의 리드 프레임(111,113)에는 적어도 하나의 발광 소자(130)가 전기적으로 연결되고, 상기 제2캐비티(122)에 배치된 상기 리드 프레임(111,113)에는 보호소자(135)가 전기적으로 연결된다.
상기 발광 소자(130)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 리드 프레임(111,113) 중 어느 하나에 부착되고, 하나 또는 복수개의 와이어(132)를 이용하여 복수개의 리드 프레임(111,113)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자(130)는 칩과 그 탑재 방식에 따라 다이 본딩, 와이어 본딩, 플립 본딩 방식 등을 이용하여 본딩될 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 실시 예의 기술적 범위 내에서 변경될 수 있다.
상기 보호 소자(135)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 리 드 프레임(111,113) 중 어느 하나에 부착되고, 와이어(137)를 이용하여 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 보호 소자(135)는 칩의 종류와 탑재 방식에 따라 다이 본딩, 와이어 본딩, 플립 본딩 방식 등을 이용하여 본딩될 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 실시 예의 기술적 범위 내에서 변경될 수 있다.
상기 제1캐비티(122)에 위치한 와이어(132)는 상기 제1캐비티 영역 밖으로 돌출되지 않는 형태로 본딩되며, 이 경우 상기 와이어(132)의 길이 및 상기 제1캐비티(122)의 깊이로 조절할 수 있다. 상기 제2캐비티(124)에 위치한 와이어(137)는 상기 제2캐비티 영역 밖으로 돌출되지 않는 형태로 본딩되며, 이 경우 상기 와이어(137)의 길이 및 상기 제2캐비티(124)이 깊이로 조절할 수 있다.
상기 발광 소자(130)는 청색 LED 칩, 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩 등과 같은 유색의 LED 칩이거나 UV LED 칩일 수 있으며, 이러한 칩 종류는 실시 예의 기술적 범위 내에서 변경될 수 있다.
상기 보호 소자(135)는 제너 다이오드로 구현될 수 있으며, 상기 제너 다이오드는 단방향 소자 또는 양방향 소자로 구현될 수 있다.
상기 제1캐비티(122)에는 제1수지물(140)이 형성되며, 상기 제2캐비티(124)에는 제2수지물(142)이 형성되고, 상기 제3캐비티(126)에는 제3수지물(150)이 형성될 수 있다.
상기 제3수지물(150)은 도 2에 도시된 바와 같이, 내부 수지물(152)과 외부 수지물(154)로 구분될 수 있으며, 상기 내부 수지물(152)은 상기 제3캐비티(126) 영역에 형성되며, 상기 외부 수지물(154)은 상기 내부 수지물(154) 위에 렌즈 형상 으로 형성될 수 있다. 또는 상기 제3수지물(150)은 내부 수지물(152)로 이루어지고, 상기 렌즈는 별도로 부착할 수 있다.
상기 제1내지 제3수지물(140,142,150)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지재를 이용하여 일체로 형성되거나 각 수지물(140,142,150) 마다 별도로 형성할 수 있다.
여기서, 상기 제1수지물(140)은 투명한 수지재 또는 형광체가 첨가된 수지재를 이용할 수 있으며, 그 표면은 플랫한 형태, 오목한 형태, 볼록한 형태 중 어느 한 형태로 형성될 수 있다.
상기 제2수지물(142)은 투명한 수지재 또는 TiO2, Al2O3, SiO2 등 반사 무기물이 첨가된 수지재를 이용할 수 있다. 여기서, 상기 제2수지물(142)에 반사 무기물이 첨가될 경우, 상기 보호 소자(135)가 은폐되는 형태로 제공될 수 있다.
상기 제3수지물(150)은 투명한 수지재 또는 형광체가 첨가된 수지재를 이용하여 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제3수지물(150)은 렌즈 형상을 갖는 사출 구조물을 통해 수지 재를 주입하여 형성될 수 있으며, 내부 수지물(152)을 디스펜싱 방식으로 형성하고 렌즈는 별도로 부착할 수 있다. 상기 제3수지물(150)은 실시 예의 기술적 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다.
상기 외부 수지물의 외형상은 상기 발광 소자(130)로부터 방출된 광을 원하는 방향으로 조사할 수 있는 렌즈 형상 예컨대, 볼록 렌즈, 측면 반사 렌즈 등으로 형성될 수 있으며, 이러한 렌즈의 형상은 실시 예의 기술적 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다. 또한 상기 렌즈는 형성하지 않을 수도 있다.
여기서, 상기 와이어(132,137)는 상기 제1수지물(140) 및 상기 제2수지물(142)로부터 돌출되지 않도록 함으로써, 상기 제3수지물(150)의 내부 수지물(152)을 형성할 때, 상기 내부 수지물(152)이 상기 와이어(132,137)에 손해를 주거나 전기적으로 오픈시키는 문제를 해결할 수 있다.
또한 상기 제3캐비티(126) 상에 상기 보호소자(135)가 배치되지 않기 때문에, 상기 보호 소자(135) 및 그 와이어(137)에 의해 광이 손실되는 문제를 해결할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 제1실시 예에 따른 반도체 발광소자 제조과정을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 패키지 몸체(120)는 그 내부에 복수개의 리드 프레임(111,113)의 일부가 수용되는 형태로 사출 성형된다. 상기 패키지 몸체(120)는 수지재 등으로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 리드 프레임(111,113)의 일부는 상기 패키지 몸체(120)의 내부에 수용되며, 타단은 상기 패키지 몸체(120)의 외부에 노출된다. 상기 리드 프레임(111,113)의 타단은 리드 단자로 기능할 수 있으며, 한 개 또는 복수개로 분기된 형태로 돌출될 수 있다.
여기서, 상기 리드 프레임(111,113)의 저면은 상기 패키지 몸체(120)의 바닥면에 배치되어, 상기 발광 소자(130)로부터 방출되는 열을 외부로 방출시켜 주기 위한 방열 기능을 수행할 수 있다. 상기 복수개의 리드 프레임(111,113) 사이에는 상기 패키지 몸체(120)의 사출 성형시 오픈부(155)가 형성되고, 상기 오픈부(155) 는 복수개의 리드 프레임(111,113)을 전기적으로 분리시켜 준다.
상기 패키지 몸체(120)의 사출 성형시, 상부가 개방된 형태로 제1내지 제3캐비티(122,124,126)가 형성된다. 여기서, 상기 제3캐비티(126)는 센터측 아래에는 제1캐비티(122)가 형성되고, 상기 제3캐비티(126)의 센터 타측 아래에는 제2캐비티(124)가 형성된다.
상기 제1캐비티(122)는 원형 또는 다각형 형상으로 형성되며, 상기 제3캐비티(126)는 상기 제1캐비티(124)의 직경보다 큰 원형 또는 다각형 형상으로 형성된다. 상기 제2캐비티(124)는 원형 또는 다각형 형상이거나 랜덤한 형상으로 형성될 수 있다.
상기 제1캐비티(122) 및 상기 제2캐비티(124)의 둘레면은 바닥면에 수직하거나 외측 방향으로 경사지게 형성될 수 있으며, 이러한 형상은 광의 방출을 위해 변경될 수 있다. 상기 제1 및 제3캐비티(122,126)의 형상은 광의 방사 구조가 용이한 구조로 형성될 수 있으며, 상기 형상으로 한정하지는 않는다.
상기 제1 및 제2캐비티(122,124)에는 상기 복수개의 리드 프레임(111,113)의 일단이 노출된다. 상기 제1캐비티(122)에 노출된 복수개의 리드 프레임(111,113)에는 발광 소자(130)가 탑재되고, 상기 제2캐비티(124)에 노출된 복수개의 리드 프레임(111,113)에는 보호 소자(135)가 탑재된다.
상기 발광 소자(130)는 청색 LED 칩, 적색 LED 칩, 녹색 LED 칩 등과 같은 유색의 LED 칩이거나 UV LED 칩일 수 있으며, 이러한 칩 종류는 실시 예의 기술적 범위 내에서 변경될 수 있다. 상기 보호 소자(135)는 제너 다이오드로 구현될 수 있으며, 상기 제너 다이오드는 단방향 소자 또는 양방향 소자로 구현될 수 있다.
상기 발광 소자(130) 및 상기 보호 소자(135)는 적어도 하나의 와이어(132,137)로 상기 복수개의 리드 프레임(111,113)에 전기적으로 연결될 수 있으며, 이러한 소자들의 연결 방식은 칩 종류 및 탑재 방식에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1캐비티 영역의 와이어(132)와 상기 제2캐비티 영역에 위치한 와이어(137)는 해당 영역 위로 돌출되지 않게 본딩할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 제1캐비티(122)에는 제1수지물(140)이 형성되며, 상기 제1수지물(140)은 투명한 수지재 또는 적어도 한 종류의 형광체가 첨가된 수지재를 포함할 수 있다. 상기 형광체의 종류는 황색 형광체, 청색 형광체, 적색 형광체 등의 선택적으로 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2캐비티(124)에는 제2수지물(142)가 형성되며, 상기 제2수지물(142)는 투명한 수지재 또는 반사 무기물(TiO2, Al2O3, SiO2 등 )이 첨가된 투명한 수지재를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 수지재는 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지재를 포함할 수 있으며, 실시 예의 기술적 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다.
여기서, 상기 와이어(132,137)는 상기 제1수지물(140) 및 상기 제2수지물(142)의 내측에 위치하게 된다.
도 6을 참조하면, 상기 제1수지물(140) 및 상기 제2수지물(142)이 형성되면, 상기 제3캐비티 영역에 상기 제3수지물(150)을 형성하게 된다. 상기 제3수지 물(150)은 상기 제3캐비티(126) 및 그 위에 렌즈 형상이 사출 성형되는 구조 예컨대, 도 2와 같이 내부 수지물(152)과 외부 수지물(154)이 일체로 형성될 수 있다. 또는 상기 제3수지물(150)은 상기 제3캐비티 영역에 디스펜싱되고, 렌즈는 별도로 부착하거나 사출 성형할 수 있다.
상기 제3수지물(150)은 투명한 수지재 또는 적어도 한 종류의 형광체가 첨가된 수지재를 이용하여 형성될 수 있다.
상기 와이어(132,137)가 상기 제3캐비티(126)에 노출되지 않기 때문에, 상기 제3수지물(150)을 형성하더라도, 상기 와이어(132,137)에 손해를 주거나 오픈시키는 문제를 해결할 수 있다.
도 7은 제2실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 사시도이다. 상기 제2실시 예를 설명함에 있어서, 상기 제1실시 예와 동일한 부분에 대해서는 제1실시 예를 참조하며, 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 7을 참조하면, 발광 소자 패키지(100A)는 패키지 몸체(120), 복수개의 제1리드 프레임(111A,113A), 복수개의 제2리드 프레임(111B,113B), 제1캐비티(122), 복수개의 제2캐비티(124A,124B), 제3캐비티(126), 복수개의 발광 소자(130A,130B), 복수개의 보호 소자(135A,135B)를 포함한다.
상기 패키지 몸체(120)는 일측에 복수개의 제1리드 프레임(111A,113A)의 일부가 수용되며, 타측에 복수개의 제2리드 프레임(111B,113B)의 일부가 수용된다. 각 프레임(111A,113A,111B,113B) 간은 오픈부(155A)에 의해 서로 대향되고 전기적 으로 오픈된다. 상기 오픈부(115A)는 십자 형태로 상기 복수개의 제1 및 제2리드 프레임(111A,113A,111B,113B) 사이를 전기적으로 분리시켜 준다.
여기서, 상기 제1 내지 제3캐비티(122,124A,124B,126)의 형상 및 구조는 제1실시 예를 참조하기로 한다.
상기 제1캐비티(122)의 양측에는 복수개의 제2캐비티(124A,124B)가 배치되며, 격벽(125A,125B)에 의해 이격된다.
상기 제1캐비티(122)에는 복수개의 제1리드 프레임(111A,113A)과 복수개의 제2리드 프레임(111B,113B)의 일단이 각각 배치되며, 상기 복수개의 제1리드 프레임(111A,113A)에는 제1발광 소자(130A)가 전기적으로 연결되며, 상기 복수개의 제2리드 프레임(111B,113B)에는 제2발광 소자(130B)가 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제3캐비티(122)의 일측에 배치된 제2캐비티(124A)에는 복수개의 제1리드 프레임(111A,113A)의 일단이 배치되며, 상기 제1보호소자(135A)는 상기 복수개의 제1리드 프레임(111A,113A)에 전기적으로 연결되어, 상기 제1발광 소자(130A)와 병렬 회로를 구성하게 된다.
상기 제3캐비티(122)의 타측에 배치된 제2B 캐비티(124B)에는 복수개의 제2리드 프레임(111B,113B)의 일단이 배치되며, 상기 제2보호소자(135B)는 상기 복수개의 제2리드 프레임(111B,113B)에 전기적으로 연결되어, 상기 제2발광 소자(130B)와 병렬 회로를 구성하게 된다.
상기 발광 소자 패키지(100A)는 제1발광 소자(130A)와 상기 제2발광 소자(130B)의 두 전극 중 적어도 한 전극을 공통의 리드 프레임에 연결할 수 있으며, 이 경우 상기 제1캐비티(122)에 노출된 리드 프레임의 개수가 달라질 수 있으며, 이는 실시 예의 기술적 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다.
상기 제1캐비티(122)에 제1수지물(140)을 형성하고, 상기 복수개의 제2캐비티(124A,124B)에 제2수지물(142A,142B)을 형성하고, 상기 제3캐비티(126)에 제3수지물(미도시)을 형성하게 된다. 상기 제1 내지 제3수지물에 대해서는 상기 제1실시 예를 참조하기로 한다.
실시 예는 패키지 몸체를 단일 몸체로 설명하였으나, 복수개의 기판의 적층 구조로 형성할 수 있다. 이 경우, 하부 기판에는 리드 프레임을 배치하고, 중간 기판에는 제1 및 제2캐비티를 형성하고, 상부 기판에는 제3캐비티를 형성하여 제조할 수 있다. 이러한 패키지 몸체는 사출 성형하는 형태 또는 적층 형태, 에칭 형태 등으로 제조할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등에 어레이 형태로 배치되어 라이트 유닛으로 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 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 범위에 서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.