KR101509760B1 - 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법, 이를 구비한 발광 장치 - Google Patents

발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법, 이를 구비한 발광 장치 Download PDF

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Abstract

실시 예는 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법, 이를 구비한 발광 장치에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광다이오드 패키지는 광 출사면이 몸체 바닥면에 대해 빗각 방향에 형성된 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 광 출사면에 형성된 캐비티; 상기 패키지 몸체에 형성된 복수의 리드 프레임; 상기 캐비티에 배치된 발광 다이오드 칩을 포함한다.
LED, 패키지

Description

발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법, 이를 구비한 발광 장치 {Light emitting diode package and fabrication method thereof, light emitting apparatus having the same}
실시 예는 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법, 이를 구비한 발광장치에 관한 것이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적, 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등의 발광 소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다. Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 통상 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어져 있다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
이러한 질화물 반도체 재료를 이용한 LED 혹은 LD는 광을 얻기 위한 발광 소자에 많이 사용되고 있으며, 핸드폰의 키패드 발광부, 전광판, 조명 장치 등 각 종 제품의 광원으로 응용되고 있다.
실시 예는 빗각(oblique angle ) 방향으로 광을 출사하는 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예는 빗각 방향으로 광을 출사하는 발광 다이오드 패키지 및 이를 구비한 발광 장치를 제공한다.
실시 예는 빗각 방향으로 광을 출사하는 발광 다이오드 패키지를 좌,우,앞,뒤 방향 중에서 적어도 한 방향으로 배치할 수 있도록 한 발광 장치를 제공한다.
실시 예에 따른 발광다이오드 패키지는 광 출사면이 몸체 바닥면에 대해 빗각 방향에 형성된 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 광 출사면에 형성된 캐비티; 상기 패키지 몸체에 형성된 복수의 리드 프레임; 상기 캐비티에 배치된 발광 다이오드 칩을 포함한다.
실시 예에 따른 발광 장치는 기판; 상기 기판에 대해 탑재되며, 상기 기판에 대해 빗각 방향으로 광 출사면이 형성된 발광 다이오드 패키지를 포함한다.
실시 예에 따른 발광 다이오드 제조방법은 캐비티 및 복수개의 리드 프레임을 갖는 패키지 몸체를 형성하는 단계; 상기 캐비티에 발광 다이오드 칩을 탑재하는 단계; 상기 캐비티에 수지물을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 패키지 몸체는 상기 캐비티가 형성되는 전면이 상기 패키지 몸체의 바닥면에 대해 빗각 방향으로 형성된다.
실시 예는 빗각 방향으로 광을 출사하는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
실시 예는 라이트 유닛에 빗각형 발광 다이오드 패키지를 이용하여 핫 스폿의 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
실시 예는 빗각형 발광 다이오드 패키지에 의한 핫 스폿을 개선할 수 있다.
실시 예는 빗각형 발광 다이오드 패키지에 의한 균일한 색 분포를 유지할 수 있는 효과가 있다.
실시 예는 빗각형 발광 다이오드 패키지를 일부 영역 또는 전 영역에 채용한 라이트 유닛의 광 품질을 개선시켜 줄 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 나타낸 측 단면도이며, 도 2는 도 1의 패키지 몸체의 전면에서 바라본 평면도이며, 도 3은 도 1의 패키지 몸체의 바닥면에서 바라본 평면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 다이오드 패키지(100)는 출사면(114)이 빗각 방향으로 형성된 패키지 몸체(110), 캐비티(111), 리드 프레임(120,121)을 포함한다.
상기 패키지 몸체(110)는 플라스틱 수지재료로 형성될 수 있으며, 예컨대, PPA(Poly phthal Amide), PPS(Poly Phenylene sulfide), PAA(Poly aryl amide), PEEK(Polyetheretherketone) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다.
상기 패키지 몸체(110)에서 몸체 바닥면(115)은 기판(150)에 탑재되는 부분이며, 몸체 전면(114)은 광이 방출되는 출사면이고, 몸체 하면(113)은 상기 몸체 바닥면(115)에 대해 빗각(oblique angle )으로 형성되며 상기 몸체 전면(114)과는 직각으로 형성될 수 있다. 상기 몸체 상면(112,116)은 상기 몸체 하면(113)과 평행하게 형성된 제1상면(112)과, 상기 제1상면(112)에 연장되고 상기 몸체 바닥면(115)과 평행하게 형성된 제2상면(116)으로 형성된다. 상기 몸체 배면(117)은 상기 몸체 바닥면(115)에 대해 수직하거나 경사지게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 패키지 몸체(110)는 빗각형으로 광이 출사되는 출사면을 제공하며, 몸체 측면들이 평면으로 형성되거나 소정 각도로 절곡될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 패키지 몸체(110)는 내부에 평행하게 관통되는 복수의 리드 프레임(120,121)이 배치되고, 상기 수지 재료를 상부 지그와 하부 지그로 일체로 형성될 수 있다. 상기 패키지 몸체(100)의 상면(114) 중앙에는 캐비티(111)를 형성해 주며, 상기 캐비티(111)의 바닥면에는 복수의 리드 프레임(120,121)의 각 일단이 배치된다. 상기 캐비티(111)의 둘레면은 경사지게 형성될 수 있다.
상기 리드 프레임(120,121)은 상기 발광 다이오드 칩(130)과 외부 회로와의 접속을 위해 트리밍(trimming) 및 포밍(froming)된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 복수의 리드 프레임(120,121)은 상기 패키지 몸체(110)의 내부에서 외측으로 돌출되고, 상기 돌출된 리드 프레임(120A,121A)은 상기 패키지 몸체(110)의 배면 방향으로 포밍되고, 상기 포밍된 리드 프레임(120A,121A)을 다시 바닥면으로 포밍하게 된다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 몸체 바닥면(115)에 배치된 리드 프레임(124,125)은 리드 프레임의 타단으로서 외부 전극으로 이용된다.
상기 캐비티(111)에 배치된 리드 프레임(120,121)에는 발광 다이오드 칩(130)이 탑재되며, 상기 발광 다이오드 칩(130)은 상기 리드 프레임(120,121)에 와이어(도 2의 132) 또는/및 플립 본딩 방식 등으로 연결되며, 이러한 연결 방식에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 다이오드 칩(130)은 청색 LED 칩이나, 다른 유색의 LED 칩(예: 녹색 LED 칩, 적색 LED 칩 등 포함) 또는 UV LED 칩을 선택적으로 포함할 수 있다. 또한 상기 캐비티(111)에는 복수개의 발광 다이오드 칩(130)이 배치될 수 있다.
상기 캐비티(111)에는 형광체가 첨가된 투명한 수지물(135)이 형성된다. 상기 수지물(135)은 실리콘 또는 에폭시 재료를 포함하며, 상기 형광체는 상기 발광 다이오드 칩(130)이 청색 LED 칩인 경우 황색 광을 방출하는 형광체를 첨가할 수 있으며, UV LED 칩인 경우 녹색 형광체, 적색 형광체, 청색 형광체를 포함할 수 있다. 상기 캐비티(111) 내의 LED 칩과 형광체의 종류는 패키지의 타켓 광에 따라 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 패키지 몸체(110)의 하면(113)은 상기 몸체 바닥면(115)에 대해 빗각으로 형성된다. 상기 빗각은 예컨대, 10°~ 80°정도를 포함한다.
상기 패키지 몸체(110)의 하면(113)이 상기 몸체 바닥면(115)에 대해 빗각으 로 형성됨으로써, 상기 패키지 몸체(110)의 전면(즉, 출사면)(114) 위치가 상기 몸체 바닥면(115)에 대해 빗각 방향에 놓이게 된다. 여기서, 상기 몸체 전면(114)의 수평 연장 선상은 상기 몸체 바닥면(115)에 대해 상기 빗각 + 90°의 범위로 형성되고, 상기 몸체 바닥면(115)과는 서로 평행한 각도(즉, 180°)로 형성되지 않기 때문에, 상기 캐비티(111)에서 출사되는 광은 빗각 방향으로 출사될 수 있다.
이에 따라 상기 발광 다이오드 패키지(100)는 상기 패키지 몸체(110)의 전면(즉, 출사면)(114)을 통해 광을 빗각으로 방출하게 된다. 즉, 상기 발광 다이오드 패키지(100)는 탑재되는 면에 대해 빗각으로 광을 방출하게 된다.
상기 발광 다이오드 패키지(100)는 빗각 광원으로 직하형 라이트 유닛 또는 사이드형 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 또한 상기 발광 다이오드 패키지(100)는 직하형 패키지 또는 사이드형 패키지와 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 발광 다이오드 패키지(100)는 기존 직하형 패키지의 두께보다 낮은 두께로 형성될 수 있어, 슬림형 라이트 유닛 등에 적용될 수 있다.
도 4는 도 1의 발광 다이오드 패키지를 이용한 발광 장치의 제1실시 예를 나타낸 측 단면도이며, 도 5는 도 4의 발광 다이오드 패키지가 어레이된 발광 모듈을 나타낸 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 발광 장치(200)는 복수의 발광다이오드 패키지(100)가 탑재된 기판(150)을 포함하는 발광 모듈(201), 광학 시트(210)를 포함한다.
상기 발광 모듈(201)은 기판(150) 위에 복수의 발광 다이오드 패키지(100)가 탑재된다.
상기 기판(150)에는 배선 패턴(155,156)이 형성되며, 상기 배선 패턴(155,156)으로 상기 발광 다이오드 패키지(100)가 탑재된다.
상기 기판(150) 위에서 상기 복수의 발광 다이오드 패키지(100)는 제 1방향으로 및/또는 제2방향으로 배열되며, 서로 일정 간격으로 이격된다. 상기 패키지 배열 방향인 상기 제1방향과 제2방향은 서로 반대 방향이거나 서로 직교되는 방향일 수 있다.
상기 복수의 발광 다이오드 패키지(100)는 빗각(도 1의 θ)의 범위 내에서 동일한 각도로 배치할 수 있다. 또한 복수의 발광 다이오드 패키지(100)는 상기 기판(150)의 센터에서 외측으로 상기 빗각(도 1의 θ)의 범위(예: 10~80°) 내에서 상기 빗각의 각도가 점차 증가되게 배치하거나 점차 작아지게 배치할 수 있다. 이는 빗각으로 광을 방출하는 패키지의 특성을 최대한 이용할 수 있게 된다.
상기 광학 시트(210)는 프리즘 시트를 포함하며, 상기 프리즘 시트는 수평 프리즘 시트 및/또는 수직 프리즘 시트를 포함할 수 있으며, 또한 휘도 강화 필름도 포함할 수 있다.
상기 광학 시트(210) 위에는 표시 패널(미도시) 예컨대, LCD 패널이 배치될 수 있으며, 상기 발광 장치(200)를 백라이트 유닛으로 이용하게 된다. 또한 상기 발광 장치(200)는 하우징 내부에서 배치될 수 있다.
상기 발광 다이오드 패키지(100)는 제1방향을 향하여 빗각으로 광을 조사함 으로써, 균일한 광 분포를 가지게 되어, 핫 스폿이 개선될 수 있다. 또한 발광 장치(200)는 기존 보다 슬림형 라이트 유닛으로 제공될 수 있어, 노트북 컴퓨터, 모니터, TV용에 백라이트 유닛으로 제공될 수 있다. 또한 상기 발광 다이오드 패키지(100)에 의한 핫 스폿을 방지할 수 있다.
도 6은 제2실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도이며, 도 7은 도 6의 발광 모듈을 나타낸 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 발광 장치(200A)의 발광 모듈(202)는 서로 180도 방향으로 배치된 복수개의 발광 다이오드 패키지(100: 100A,100B)를 한 그룹(101)하고, 상기 기판(150) 상에 일정한 간격으로 소정 방향을 따라 배열된다.
여기서, 상기 발광 모듈(202)은 그룹(101) 내의 제1발광 다이오드 패키지(100A)와 제2발광 다이오드 패키지(100B)는 서로 180도 방향으로 배치하고, 빗각 범위 내에서 동일한 각도(θ1=θ2)로 형성되거나 서로 다른 각도(θ1≠θ2)로 형성될 수 있다.
또한 상기 발광 다이오드 패키지(100)의 배치는 상기 기판(150)의 사이드 영역에서 센터 영역으로 갈수록 상기 발광 다이오드 패키지(100)의 빗각(예: 10~80°) 범위 내에서 광 방출 각도를 증가(θ1>θ3) 또는 감소(θ1<θ3)시켜 줄 수 있다. 이에 따라 빗각으로 광을 방출하는 빗각형 발광 다이오드 패키지(100)의 광 방출 특성을 최대한 이용할 수 있다.
도 8은 제3실시 예에 따른 발광 장치의 발광 모듈을 나타낸 평면도이다.
도 8을 참조하면, 발광 모듈(203)은 서로 90°방향 즉, 좌/우/앞/뒤 방향으로 틀어져 배치된 발광 다이오드 패키지(100A,100B,100C,100D)를 하나의 그룹(102)을 하여, 일정 간격으로 지그재그 형태로 배열한다.
상기 좌/우/앞/뒤 방향으로 배치된 발광 다이오드 패키지(100A,100B,100C,100D)는 각 방향에서 빗각 방향으로 광을 방출하게 되며, 각 패키지(100A,100B,100C,100D)의 광 방출 각도는 상기 빗각 범위 내에서 서로 같거나 다른 각도로 방출될 수 있다.
도 9는 제4실시 예에 따른 발광 장치의 발광 모듈을 나타낸 평면도이다.
도 9를 참조하면, 발광 모듈(204)은 서로 90°방향 즉, 좌/우/앞/뒤 방향으로 틀어져 배치된 발광 다이오드 패키지(100A,100B,100C,100D)를 하나의 그룹(102)을 하여, 각 그룹을 일정 방향으로 배열한다. 여기서, 각 발광 다이오드 패키지(100A,100B,100C,100D)는 360°범위 내에서 서로 소정 각도 또는 일정 각도 간격으로 배치될 수 있다.
상기 좌/우/앞/뒤 방향으로 배치된 발광 다이오드 패키지(100A,100B,100C,100D)는 각 방향에서 빗각 방향으로 광을 방출하게 되며, 각 패키지(100A,100B,100C,100D)의 광 방출 각도는 상기 빗각 범위 내에서 서로 같거나 다른 각도로 방출될 수 있다.
또한 상기 제1내지 제4실시 예는 빗각형 발광 다이오드 패키지를 직하형 라이트 유닛에 적용한 구조를 설명하였으며, 사이드형 라이트 유닛에 적용할 수 있다. 또한 상기 라이트 유닛에서는 빗각형 발광 다이오드 패키지와 일반적인 직하형 패키지를 혼합하여 적용할 수 있으며, 그 혼합된 패키지의 배치 구조에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 장치의 발광 모듈(201,202,203,204)는 상기 실시 예와 같이 핫 스폿 및 휘도 치우침을 개선하기 위해 상기의 발광 다이오드 패키지(100)를 다양한 패턴으로 배치할 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.
도 1은 실시 예에 따른 발광다이오드 패키지를 나타낸 측 단면도.
도 2는 도 1의 패키지 몸체의 전면에서 바라본 평면도.
도 3은 도 1의 패키지 몸체의 바닥면에서 바라본 평면도.
도 4는 도 1의 발광 다이오드 패키지를 이용한 발광 장치의 제1실시 예를 나타낸 측 단면도.
도 5는 도 4의 발광 모듈의 평면도.
도 6은 제2실시 예에 따른 발광 장치를 나타낸 측 단면도.
도 7은 도 6의 발광 모듈의 평면도.
도 8은 제3실시 예에 따른 발광 장치의 발광 모듈을 나타낸 평면도.
도 9는 제4실시 예에 따른 발광 장치의 발광 모듈을 나타낸 평면도.

Claims (18)

  1. 출사부 및 지지부를 포함하는 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체의 상기 출사부에 형성된 캐비티;
    상기 패키지 몸체에 형성된 복수의 리드 프레임;
    상기 캐비티에 배치된 발광 다이오드 칩을 포함하고,
    상기 출사부의 하면은 상기 지지부의 바닥면으로부터 빗각으로 경사지게 연장되고, 상기 출사부의 상면은 상기 지지부의 상면으로부터 빗각으로 경사지게 연장되어, 상기 출사부의 광 출사면이 상기 지지부의 바닥면에 대해 빗각을 이루고,
    상기 지지부의 바닥면과 상기 지지부의 상면은 서로 평행하게 제공되고, 상기 지지부의 배면은 상기 출사부로부터 돌출되어 제공된 발광 다이오드 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 출사부의 하면과 상면은 서로 평행하게 제공된 발광 다이오드 패키지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 캐비티 둘레면은 상기 캐비티 바닥면에 수직한 축을 기준으로 외측 방향으로 경사지게 형성되는 발광 다이오드 패키지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 패키지 몸체는 플라스틱 수지재료를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 패키지 몸체는 PPA(Poly phthal Amide), PPS(Poly Phenylene sulfide), PPA(Poly aryl amide), PEEK(Polyetheretherketone) 중 적어도 하나를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 광 출사면을 통하여 제공되는 광 출사 방향은 상기 지지부의 바닥면에 대해 10°~ 80°로 방출되는 발광 다이오드 패키지.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 캐비티의 바닥면은 상기 지지부의 바닥면에 대해 빗각을 이루는 발광 다이오드 패키지.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 패키지 몸체의 상면은 상기 출사부의 상면과 상기 지지부의 상면을 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 캐비티에는 투명한 수지물 또는 형광체가 첨가된 투명한 수지물이 제공된 발광 다이오드 패키지.
  10. 기판;
    상기 기판에 대해 탑재되며, 상기 기판에 대해 빗각 방향으로 광 출사면이 배치된 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 기재된 발광 다이오드 패키지를 포함하는 발광 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 패키지는 복수개를 포함하며,
    상기 복수개의 발광 다이오드 패키지는 서로 0°, 90°및 180°의 방향 중 중 적어도 한 방향으로 배치되는 발광 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 패키지는 복수개를 포함하며,
    상기 복수개의 발광 다이오드 패키지는 서로 일정한 각도로 틀어져 배치되는 발광 다이오드 패키지 그룹을 포함하는 발광 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 패키지는 복수개를 포함하며,
    상기 복수개의 발광 다이오드 패키지는 상기 기판의 센터에서 외측으로 갈수록 상기 발광 다이오드 패키지의 광 출사면이 상기 빗각 범위 내에서 증가 또는 감소되는 발광 장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 패키지는 복수개를 포함하며,
    상기 복수개의 발광 다이오드 패키지는 지그 재그 형태로 배치되는 발광 장치.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 기판 위에 배치된 광학 시트를 포함하는 발광 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
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