KR101346801B1 - 발광 효율이 개선된 발광 다이오드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판과, 기판 상에 형성된 홈과, 홈의 적어도 일부 영역을 커버하도록, 기판 상에 배치된 서브 마운트 기판과, 서브 마운트 기판 상에 실장된 발광칩 및 발광칩을 봉지하는 몰딩부로 구성된 발광 효율이 개선된 발광 다이오드가 제공된다.

Description

발광 효율이 개선된 발광 다이오드{Light emitting diode having improved luminous efficiency}
본 발명은 발광 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 효율이 개선된 발광 다이오드에 관한 것이다.
도 1을 참조하여 종래 기술에 다른 발광 다이오드를 살펴보면, 발광 다이오드(100)는 기판(10), 제1 리드 단자(21)와 제2 리드 단자(22)로 구성된 리드 프레임(20), 발광칩(30), 발광칩(30)을 둘러싸도록 배치된 반사기(40), 발광칩(30)과 리드 프레임(20)을 연결하는 와이어(50) 및 발광칩(30)을 봉지하는 몰딩부(60)로 구성된다. 발광칩(30)에서는 여러 방향으로 광이 출사되는데, 발광칩(30)의 상부에서 나오는 광은 몰딩부(60)를 거쳐 외부로 출사되고, 측부에서 나오는 광은 반사기(40)에서 반사된 후, 외부로 출사된다.
그러나, 발광칩(30)의 하부로 광은 기판(10)에 흡수되어, 소실되므로, 발광칩(30)의 발광 효율이 낮아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 발광칩의 하부에서 나오는 광을 외부로 출사시켜서 발광 다이오드의 발광 효율을 개선할 수 있는 발광 다이오드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 형성된 홈; 상기 홈의 적어도 일부 영역을 커버하도록, 상기 기판 상에 배치된 서브 마운트 기판; 상기 서브 마운트 기판 상에 실장된 발광칩; 및 상기 발광칩을 봉지하는 몰딩부를 포함하는 발광 다이오드가 제공된다.
상기 기판 상에 배치되며, 상기 발광칩을 둘러싸도록 형성된 반사기를 더 포함한다.
상기 서브 마운트 기판은 투광성 재료로 형성된다.
상기 홈 내에 형성된 반사층을 더 포함한다.
상기 홈 내부는 상기 몰딩부 또는 에어로 충진될 수 있다.
상기 기판 상에 배치된 리드 프레임; 상기 서브 마운트 기판 상에 형성된 본딩 패드; 상기 발광칩과 상기 본딩 패드를 전기적으로 연결하는 제1 와이어부; 및 상기 본딩 패드와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 제2 와이어부를 더 포함한다.
본 발명의 예시적인 다른 실시 예에 따르면, 서브 마운트 기판 상에 실장된 발광 칩; 상기 발광 칩과 전기적으로 연결된 리드 프레임; 및 상기 서브 마운트 기판과 대향하는 위치에 형성되고, 상기 발광 칩으로부터 방출된 광의 적어도 일부를 상부 방향으로 반사시키는 반구 형태의 반사층을 포함하는 발광 장치가 제공된다.
상기 반사층은 상기 발광 칩의 크기보다 큰 면적을 가질 수 있다.
상기 서브 마운트 기판은 투광성 재료를 포함할 수 있다.
상기 반사층이 형성되는 홈을 포함하는 기판을 더 포함할 수 있다.
상기 서브 마운트 기판 및 상기 리드 프레임은 상기 기판 상에 배치될 수 있다.
상기 발광 칩을 봉지하는 몰딩부를 더 포함할 수 있다.
상기 몰딩부는 형광체를 포함할 수 있다.
상기 발광 칩과 상기 반사층 사이를 채우고, 투명한 몰딩부를 더 포함할 수 있다.
발광 다이오드의 기판 상에 홈을 형성하고, 홈 상부에 발광칩이 실장된 서브 마운트 기판을 배치함으로써, 발광칩의 하부에서 나오는 광이 홈에 의해 반사되어, 상부로 출사되도록 발광 다이오드를 구성함으로써, 발광 다이오드의 발광 효율이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발광 다이오드를 Ⅰ-Ⅰ선에 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 발광 다이오드의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드의 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 발광 다이오드를 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드의 개략적인 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 발광 다이오드를 Ⅰ-Ⅰ선에 따라 절단한 단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 발광 다이오드의 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 다이오드(200)는 기판(210), 리드 프레임(220), 홈(230), 서브 마운트 기판(240), 발광칩(250), 반사기(260), 와이어(270) 및 몰딩부(280)를 포함한다.
기판(210) 상에는 리드 프레임(220)이 배치되며, 리드 프레임(220)은 극성이 서로 다른 제1 리드 단자(221) 및 제2 리드 단자(222)로 구성되며, 양자는 상호 이격되게 배치된다. 제1 리드 단자(221)는 기판(100)의 일 측면을 둘러싸도록 기판의 일 측에 배치되며, 제2 리드 단자(222)는 기판(100)의 타 측면을 둘러싸도록 기판의 타 측에 배치된다.
기판(210) 상에는 홈(230)이 형성된다. 홈(230)은 발광칩(250)이 실장되는 위치에 상응하는 영역에 형성되며, 발광칩(250)의 크기 보다는 크고, 형태는 다양하게 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우, 홈(230)은 기판(210)의 중앙 영역에 반구 형태로 형성된다.
서브 마운트 기판(240)은 홈(230)의 적어도 일부 영역을 커버하도록, 기판(240) 상에 배치된다. 서브 마운트 기판(240)은 정방형 또는 장방형의 형태로 형성될 수 있으나, 서브 마운트 기판(240)의 형태가 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 형성될 수 있다. 본 실시예에서 서브 마운트 기판(240)은 장방형으로 형성되며, 기판(210)의 중앙 영역에 홈(230)의 일부를 커버하도록 배치된다. 또한, 서브 마운트 기판(240)은 예를 들면 유리 또는 투명 실리콘 등과 같은 투광성 재료로 형성된다.
발광칩(250)은 서브 마운트 기판(240) 상에 실장되며, 와이어(270)를 통하여 제1 리드 단자(221) 및 제2 리드 단자(222)와 전기적으로 연결된다. 발광칩(250)은 반도체 PN 접합 다이오드로서, P, N 반도체를 접합한 뒤, 전압을 가해주면, 전도대와 가전대의 높이 차이 즉, 에너지 갭에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지가 빛의 형태로 방출된다. 이외에도 여러 가지 발광 방식의 발광칩을 사용할 수 있다. 또한, 발광칩(250)은 다양한 파장을 갖는 광을 방출시킬 수 있으며, 이를 위하여, 예를 들면 질화물계 발광 다이오드에서 활성층으로 사용되는 인듐(In) 함유량을 조절하거나, 서로 다른 파장을 갖는 광을 방출하는 발광 다이오드를 조합하거나, 또는 자외선 등과 같은 소정 파장대의 광을 방출하는 발광칩과 형광체를 결합하여 사용할 수도 있다.
이와 같이, 발광칩(250)을 서브 마운트 기판(240) 상에 실장하고, 서브 마운트 기판(240)을 홈(230)이 형성된 기판(210) 상에 배치하면, 발광칩(250)에서 하부로 나오는 광이 기판(210)에 형성된 홈(230)에 반사 또는 굴절되어 서브 마운트 기판(240)을 통하여 발광 다이오드의 외부로 출사된다. 그 결과, 발광칩(250)의 하부로 나오는 광을 활용할 수 있게 되어, 종래 기술의 발광 다이오드에 비하여 발광 효율이 개선된다.
반사기(260)는 발광칩(250)을 둘러싸도록 기판(210) 상에 배치되어, 발광칩(250)으로부터 출사된 광을 상부 방향으로 반사시키는 역할을 수행한다.
몰딩부(280)는 반사기(260) 내에 형성되어, 발광칩(250)을 봉지한다. 몰딩부(280)는 기판(210) 상부에 충진되는 제1 몰딩부(281)와 홈(230) 내부에 충진되는 제2 몰딩부(282)를 포함한다. 제1 몰딩부(281)와 제2 몰딩부(282)는 동일 재료로 일체로 형성될 수 있다. 몰딩부(280)의 재료로는 투명 수지 예를 들면, 액상 에폭시 수지나 실리콘 수지등과 같은 재료를 이용할 수 있다. 한편, 몰딩부(280) 내에는 발광칩(250)으로부터 방출된 광을 흡수하여 각각의 파장으로 광을 파장 전환시키는 형광체(미도시) 또는 광을 골고루 확산시키는 확산제(미도시)가 혼합될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 반사기를 구비한 발광 다이오드를 예로서 설명하고 있으나, 반사기를 생략하고 몰딩부만으로 구성된 발광 다이오드를 구성할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다. 도 5에 도시된 본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예와 비교하여, 발광 다이오드의 발광 효율을 더욱 개선시키기 위하여, 반사층을 추가적으로 구성한 점이 상이하며, 나머지 구성은 거의 유사한 바, 이하에서는 상이한 구성을 위주로 상술한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 다이오드(300)는 기판(310), 리드 프레임(320), 홈(330), 반사층(335), 서브 마운트 기판(340), 발광칩(350), 반사기(360), 와이어(370) 및 몰딩부(380)를 포함한다.
기판(310) 상에는 리드 프레임(320)이 배치되며, 리드 프레임(320)은 극성이 서로 다른 제1 리드 단자(321) 및 제2 리드 단자(322)로 구성되며, 양자는 상호 이격되게 배치된다.
기판(310) 상에는 홈(330)이 형성되며, 홈(330)의 표면에 예를 들면, 금, 은 또는 알루미늄 등과 같이 반사율이 높은 금속을 코팅하여 반사층(335)을 형성한다. 본 실시예에서 반사층(335)은 금속을 코팅하여 형성하고 있으나, 이는 설명을 위한 예시일 뿐, 다양한 방식으로 반사층을 형성할 수 있다. 홈(30)은 발광칩(350)이 실장되는 위치에 상응하는 영역에 형성되며, 발광칩(350)의 크기 보다는 크고, 형태는 다양하게 형성될 수 있다.
서브 마운트 기판(340)은 홈(330)의 적어도 일부 영역을 커버하도록, 기판(340) 상에 배치된다. 본 실시예에서 서브 마운트 기판(340)은 장방형으로 형성되며, 기판(310)의 중앙 영역에 홈(330)의 일부를 커버하도록 배치된다. 또한, 서브 마운트 기판(340)은 예를 들면 유리 또는 투명 실리콘 등과 같은 투광성 재료로 형성된다.
발광칩(350)은 서브 마운트 기판(340) 상에 실장되며, 와이어(370)를 통하여 제1 리드 단자(321) 및 제2 리드 단자(322)와 전기적으로 연결된다. 반사기(360)는 발광칩(350)을 둘러싸도록 기판(310) 상에 배치되어, 발광칩(350)으로부터 출사된 광을 상부 방향으로 반사시키는 역할을 수행하며, 몰딩부(380)는 반사기(360) 내에 형성되어, 발광칩(350)을 봉지한다.
상기 실시예와 같이, 홈(330)의 표면에 반사층(335)을 추가적으로 형성하고, 서브 마운트 기판(340)을 홈(330)이 형성된 기판(310) 상에 배치하면, 발광칩(350)에서 하부로 나오는 광이 기판(310)에 형성된 홈(330)의 반사층(335)에 반사 또는 굴절되어 서브 마운트 기판(340)을 통하여 발광 다이오드의 외부로 출사되어, 발광 효율이 더욱 개선될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드의 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 발광 다이오드를 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 절단한 단면도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 제3 실시예는 상기 실시예들과 비교하여, 서브 마운트 기판 및 몰딩부의 구성이 상이하며, 나머지 구성은 거의 유사한 바, 이하에서는 상이한 구성을 위주로 상술한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 다이오드(400)는 기판(410), 리드 프레임(420), 홈(430), 서브 마운트 기판(440), 발광칩(450), 반사기(460), 와이어(470), 몰딩부(480) 및 에어부(490)를 포함한다.
기판(410) 상에는 리드 프레임(420)이 배치되며, 리드 프레임(420)은 극성이 서로 다른 제1 리드 단자(421) 및 제2 리드 단자(422)로 구성되며, 양자는 상호 이격되게 배치된다.
기판(410) 상에는 홈(430)이 형성되며, 홈(430)은 기판(410)의 중앙 영역에 반구 형태로 형성된다.
서브 마운트 기판(440)은 홈(430)의 전체 영역을 커버하도록, 기판(440) 상에 배치된다. 본 실시예에서 서브 마운트 기판(440)은 정방형으로 형성되며, 기판(410)의 중앙 영역에 홈(430)의 전부를 커버하도록 배치된다. 또한, 서브 마운트 기판(440)은 예를 들면 유리 또는 투명 실리콘 등과 같은 투광성 재료로 형성된다.
발광칩(450)은 서브 마운트 기판(440) 상에 실장되며, 와이어(470)를 통하여 제1 리드 단자(421) 및 제2 리드 단자(422)와 전기적으로 연결된다. 반사기(460)는 발광칩(450)을 둘러싸도록 기판(410) 상에 배치되어, 발광칩(450)으로부터 출사된 광을 상부 방향으로 반사시키는 역할을 수행하며, 몰딩부(480)는 반사기(460) 내에 형성되어, 발광칩(450)을 봉지한다.
몰딩부(480)는 기판(410) 상부에 충진되며, 투명 수지 예를 들면, 액상 에폭시 수지나 실리콘 수지등과 같은 재료를 이용할 수 있다.
서브 마운트 기판(440)과 홈(430) 사이의 공간은 에어부(490)로 구성된다. 즉, 서브 마운트 기판(440)으로 홈(430)을 밀봉한 다음에, 반사기 내부에 투명 수지를 충진하면, 서브 마운트 기판(440)과 홈(430) 사이의 공간은 에어로 충진되며, 기판(410)과 서브 마운트 기판(440) 상부는 투명 수지로 구성된 몰딩부(480)가 형성된다. 이와 같이, 몰딩부(480)와 에어부(490)로 굴절율을 상이하게 구성함으로써, 발광칩(450)으로부터 나오는 광이 외부로 출사되는 것을 보다 용이하게 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드의 단면도이다. 도 8에 도시된 본 발명의 제4 실시예는 상기 실시예들과 비교하여, 와이어 연결 구조가 상이하며, 나머지 구성은 거의 유사한 바, 이하에서는 상이한 구성을 위주로 상술한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 다이오드(500)는 기판(510), 리드 프레임(520), 홈(530), 서브 마운트 기판(540), 본딩 패드(545), 발광칩(550), 반사기(560), 와이어(570) 및 몰딩부(580)를 포함한다.
기판(510) 상에는 리드 프레임(520)이 배치되며, 리드 프레임(520)은 극성이 서로 다른 제1 리드 단자(521) 및 제2 리드 단자(522)로 구성되며, 양자는 상호 이격되게 배치된다.
기판(510) 상에는 홈(530)이 형성되며, 홈(530)은 발광칩(550)이 실장되는 위치에 상응하는 영역에 형성되며, 발광칩(550)의 크기 보다는 크고, 형태는 다양하게 형성될 수 있다.
서브 마운트 기판(540)은 홈(530)의 적어도 일부 영역을 커버하도록, 기판(540) 상에 배치된다. 본 실시예에서 서브 마운트 기판(540)은 장방형으로 형성되며, 기판(510)의 중앙 영역에 홈(530)의 일부를 커버하도록 배치된다. 또한, 서브 마운트 기판(540)은 예를 들면 유리 또는 투명 실리콘 등과 같은 투광성 재료로 형성된다.
발광칩(550)은 서브 마운트 기판(540) 상에 실장되며, 와이어(570)를 통하여 제1 리드 단자(521) 및 제2 리드 단자(522)와 전기적으로 연결된다.
이때, 와이어(570)는 제1 와이어부(571) 및 제2 와이어부(572)로 구성되며, 서브 마운트 기판(540)의 일 측 및 타 측에는 본딩 패드(545)가 형성된다. 제1 와이어부(571)는 발광칩(550)과 서브 마운트 기판(540) 상에 형성된 본딩 패드(545)를 전기적으로 연결하며, 제2 와이어부(572)는 본딩 패드(545)와 제1 리드 단자(521) 및 제2 리드 단자(522)를 전기적으로 연결한다.
반사기(360)는 발광칩(350)을 둘러싸도록 기판(310) 상에 배치되어, 발광칩(350)으로부터 출사된 광을 상부 방향으로 반사시키는 역할을 수행하며, 몰딩부(380)는 반사기(360) 내에 형성되어, 발광칩(350)을 봉지한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 발광 효율이 개선된 발광 다이오드의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
210, 310, 410, 510 : 기판
220, 320, 420, 520 : 리드 프레임
230. 330, 430, 530 : 홈
240, 340, 440, 540 : 서브 마운트
250, 350, 450, 550 : 발광칩
260, 360, 460, 560 : 반사기
270, 370, 470, 570 : 와이어
280, 380, 480, 580 : 몰딩부

Claims (8)

  1. 서브 마운트 기판 상에 실장된 발광 칩;
    상기 발광 칩과 전기적으로 연결된 리드 프레임; 및
    상기 서브 마운트 기판과 대향하는 위치에 형성되고, 상기 발광 칩으로부터 방출된 광의 적어도 일부를 상부 방향으로 반사시키는 반구 형태의 반사층을 포함하는 발광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 반사층은 상기 발광 칩의 크기보다 큰 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 서브 마운트 기판은 투광성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 반사층이 형성되는 홈을 포함하는 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 서브 마운트 기판 및 상기 리드 프레임은 상기 기판 상에 배치된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 칩을 봉지하는 몰딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 몰딩부는 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 발광 칩과 상기 반사층 사이를 채우고, 투명한 몰딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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