KR101537796B1 - 발광 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일 방향으로 상호 이격된 복수의 제 1 리드프레임과, 상기 일 방향과 교차하는 타 방향으로 상호 이격된 복수의 제 2 리드프레임과, 상기 제 1, 제 2 리드프레임의 사이에 형성된 절연층과, 상기 제 1, 제 2 리드프레임의 교차 지점에서 상기 제 1, 제 2 리드프레임 각각에 연결된 적어도 하나의 발광칩 및 상기 제 1, 제 2 리드프레임 및 발광칩을 일체로 몰딩하여 고정하는 몰딩부를 포함한다.

이와 같은 본 발명은, 발광칩에 외부 전원을 인가하기 위한 단자로 사용되는 리드프레임들을 상호 교차시켜 복수의 발광칩의 구동을 위한 매트릭스 회로를 구성한다. 따라서, 별도의 회로 기판을 사용할 필요가 없고, 장치의 소형화 및 슬림화가 용이하다.

회로 기판, 매트릭스, 발광 다이오드, 리드프레임

Description

발광 장치{LIGHT EMITTING PACKAGE}

본 발명은 발광 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 발광칩을 매트릭스 회로에 실장하여 패키징한 발광 장치에 관한 것이다.

일반적으로 발광 장치에는 다양한 발광칩이 사용되는데, 예를 들어 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광되는 현상을 이용한 소자이다. 이러한 발광 다이오드는 기존의 전구 또는 형광등에 비하여 소비 전력이 적고 수명이 수 내지 수십배에 이르러, 소모 전력의 절감과 내구성 측면에서 월등하다. 또한 협소한 공간에 설치 가능하고, 진동에 강한 특성을 갖는다.

이러한 발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 조사할 수 있기 때문에, 가전제품, 전광판, 표시지 및 각종 자동화 기기에 사용되고 있다. 최근에는 기기의 소형화, 슬림화 추세에 따라 발광 다이오드 역시 인쇄 회로 기판에 직접 실장시키기 위하여 표면 실장 소자(Surface Mount Device, SMD)형으로 제조되고 있다.

통상적으로, 디스플레이용 발광 장치는 복수개의 발광 다이오드를 패키징하여 제작한다. 이때, 복수의 발광 다이오드를 이용한 패키징 과정에서는 인쇄 회로 기판 상에 매트릭스(Matrix) 형상의 구동 회로를 형성한 후 이들의 교차 지점에 발광 다이오드를 실장한다. 이후, 각각의 발광 다이오드에 대응하는 복수의 출광홀을 갖는 커버를 조립한 후 커버의 내부 공간으로 몰딩액을 주입하여 인쇄 회로 기판, 발광칩 및 커버를 일체로 몰딩한다.

그러나, 인쇄 회로 기판을 사용하게 되면 몰딩액의 주입성 및 접착성을 향상시키기 위한 몰딩홀을 곳곳에 형성해야 하므로, 매트릭스 회로의 형성 공간이 제한 된다. 또한, 외부 구동 전원의 인가를 위해 인쇄 회로 기판의 일부 영역에 리드프레임을 납땜해야 하므로, 매트릭스 회로의 형성 공간은 더욱 제한된다. 이런 이유로, 다층의 인쇄 회로 기판을 사용함으로써 제조 원가가 상승되는 문제점이 있었고, 장치의 소형화 및 슬림화가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 리드프레임으로 발광 소자들의 구동 제어를 위한 매트릭스 회로를 구성함에 따라 매트릭스 회로 구현을 위해 사용되었던 종래의 회로 기판을 대체할 수 있도록 한 발광 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 리드프레임만으로 종래의 회로 기판을 대체함에 따라 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 형태의 패키징이 가능하고, 장치의 소형화 및 슬림화에 유리한 발광 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 발광 장치는, 일 방향으로 상호 이격된 복수의 제 1 리드프레임; 상기 일 방향과 교차하는 타 방향으로 상호 이격된 복수의 제 2 리드프레임; 상기 제 1, 제 2 리드프레임의 사이에 형성된 절연층; 상기 제 1, 제 2 리드프레임의 교차 지점에서 상기 제 1, 제 2 리드프레임 각각에 연결된 적어도 하나의 발광칩; 및 상기 제 1, 제 2 리드프레임 및 발광칩을 일체로 몰딩하여 고정하는 몰딩부; 를 포함한다.

상기 몰딩부에는 발광칩에서 방출된 광의 파장을 변환시키는 형광체가 포함된 것이 바람직하다.

상기 제 1, 제 2 리드프레임의 양단 중 적어도 일측은 상기 몰딩부의 외측으로 연장된 것이 바람직하다.

상기 제 1, 제 2 리드프레임의 양단 중 적어도 일측은 발광칩이 실장되는 수평면을 기준으로 하방으로 수직 절곡되어 연장된 것이 바람직하다.

상기의 발광 장치는 상기 복수의 발광칩에 대응하는 복수의 출광홀을 구비하는 커버부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제 1 리드프레임은 상기 제 2 리드프레임의 하부에 배치되고, 상기 제 1 리드프레임의 상면에는 길이 방향을 따라 상호 이격된 복수의 돌출단이 형성된 것이 바람직하다.

상기 돌출단의 상면은 상기 제 2 리드프레임의 상면과 동일 높이를 이루는 것이 바람직하다.

본 발명은, 발광칩에 외부 전원을 인가하기 위한 단자로 사용되는 리드프레임들을 상호 교차시켜 복수의 발광칩의 구동을 위한 매트릭스 회로를 구성한다. 따라서, 매트릭스 회로를 구성하기 위해 별도로 회로 기판을 사용할 필요가 없으므로, 제조 원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명에서 리드프레임들을 상호 교차시켜 구성한 매트릭스 회로는 인접된 리드프레임들 사이 사이에 빈 공간이 존재하므로, 이 공간을 통해 몰딩 수지를 용이하게 주입할 수 있다. 따라서, 매트릭스 회로의 설계가 단순화될 수 있고, 싸이즈를 더욱 줄일 수 있어 장치의 소형화 및 슬림화가 더욱 용이하다.

이후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 더욱 상세히 설명한 다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 등가 회로도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 프레임부를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 A 영역에 발광칩을 실장하여 나타낸 부분 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기의 발광 장치는 매트릭스 회로(M)를 구성하는 리드프레임부(100)와, 상기 매트릭스 회로(M)의 교차 지점에 연결된 복수의 발광칩(200)과, 상기 매트릭스 회로(M) 및 발광칩(200)을 일체로 몰딩하는 몰딩부(400)를 포함한다. 또한, 상기의 발광 장치는 매트릭스 회로(M), 발광칩(200) 및 몰딩부(400)의 외측을 커버하는 커버부(300)를 더 포함할 수 있다.

리드프레임부(100)는 복수의 발광칩(200)이 실장되거나 와이어(210,220)를 통하여 전기적으로 연결됨에 따라 복수의 발광칩(200) 각각에 외부 전원을 인가하기 위한 수단으로써, 복수의 발광칩(200)을 구동하기 위한 매트릭스 회로(M) 및 이에 연결된 복수의 리드 단자(T1,T1)를 구비한다.

예를 들어, 상기 리드프레임부(100)는 일 방향 예를 들어, 횡 방향으로 상호 이격된 복수의 제 1 리드프레임(110)과, 이와 교차하는 타 방향 예를 들어, 종 방 향으로 상호 이격된 복수의 제 2 리드프레임(120)을 포함한다. 이러한 제 1 리드프레임(110)은 제 2 리드프레임(120)의 상부에 교차되도록 배치되어, 각각의 교차 지점이 도트 형태(dot type)의 매트릭스 회로(M)를 구성한다. 본 실시예는 직선 형태의 제 1, 제 2 리드프레임(110,120)을 수직으로 교차시키고, 이들의 이격 간격이 동일하게 배열하였다. 이에 따라, 인접된 2개의 제 1 리드프레임(110a,110b)과 인접된 2개의 제 2 리드프레임(120a,120b)에 의해 한정되는 매트릭스 회로(M)의 교차 영역(P) 각각은 사각형 형상으로 형성된다. 물론, 상기 교차 영역(P)은 사각형 형상에 한정되는 것은 아니며, 제 1, 제 2 리드프레임(110,120)을 부분 부분 절곡시키고, 이들의 교차 각도 및 이격 간격 등을 조절하여 마름모, 오각형, 육각형 등 다양한 형상으로 형성할 수 있다.

또한, 상기 매트릭스 회로(M)에서 외측으로 연장된 각각의 제 1, 제 2 리드프레임(110,120)의 일측 단부는 외부 전원의 인가를 위한 리드 단자(T1,T2)로 사용된다. 본 실시예는 상기 제 1, 제 2 리드프레임(110,120)의 일측이 발광칩(200)이 실장되는 수평면을 기준으로 하방으로 수직하게 절곡되고, 절곡된 단부가 일정 길이로 연장되어 리드 단자(T1,T2)를 형성한다.

한편, 서로 접하는 상기 제 1 리드프레임(110)의 상면 및 상기 제 2 리드프레임(120)의 하면 중 적어도 일면에는 절연층(미도시)가 코팅됨으로써, 상하로 교차된 제 1, 제 2 리드프레임(110,120)은 전기적으로 절연된다.

발광칩(200)은 외부 전원의 인가에 의해 광을 발생시키는 수단으로, 적외선 영역에서부터 자외선 영역의 빛을 발광하는 칩 중에서 선택적으로 채택 가능하다. 본 실시예의 발광칩은 COB(Chip On Board) 타입으로 제작된다. 이에 따라, 상기의 발광칩은 제 1 리드프레임(110)의 상면에 실장되고, 제 1, 제 2 와이어(210,220) 각각을 통해 제 1, 제 2 리드프레임(110,120) 각각에 전기적으로 연결된다. 상기 제 1, 제 2 와이어(210,220)는 와이어 접합 공정 등의 공정을 통해 금(Au) 또는 알루미늄(Al)으로 형성된다. 물론, 상기 발광칩(200)의 하면에 일측 전극이 형성되어, 상기 일측 전극이 제 1 리드프레임(110)의 상면에 직접 전기적으로 연결되는 경우에는 타측 전극만 제 2 와이어(220)를 통해 제 2 리드프레임(120)에 전기적으로 연결될 수도 있다.

한편, 본 실시예의 발광칩들(200)은 매트릭스 회로(M)의 모든 교차 지점에 실장되었지만, 이와는 달리, 일부 교차 지점에만 선택적으로 실장될 수도 있다. 예를 들어, 문자 등의 세그먼트(segment)의 표시가 용이하도록 행 또는 열 방향을 따라 지그재그(zigzag) 형태로 발광칩들(200)을 실장시킬 수 있다.

커버부(300)는 매트릭스 회로(M)를 형성하는 리드프레임부(100)의 측면 및 전면을 커버하는 측벽부(310) 및 전면부(320)를 구비하며, 하면이 개방된 박스 형태(box type)로 제작된다. 이때, 상기 전면부(320)에는 복수의 발광칩(200) 각각에서 발생된 광이 외부로 출력되는 복수의 출광홀(321)이 마련된다. 상기 출광홀(321)은 상측 입구보다 하측 입구가 좁아지게 형성될 수 있고, 내측의 측벽면에는 Ag, Al 등의 높은 광 반사율을 갖는 물질로 형성한 반사막(미도시)이 형성될 수 있다. 따라서, 발광칩(200)에서 생성된 광은 출광홀(321)의 내측 측벽면에 의해 집광 방향이 제어될 수 있고, 내측 측벽면에 형성된 반사막에 의해 출광 효율이 더욱 향상될 수 있다. 물론, 커버부(300) 몸체를 은색, 흰색과 같이 광 반사율이 높은 컬러 소재로 형성함으로써, 상기의 반사막을 대체할 수도 있을 것이다.

몰딩부(400)는 상기 커버부(300)의 내부 공간에 조립된 발광칩(200), 와이어(210,220) 및 리드프레임부(100)를 일체로 몰딩하여, 이들을 커버부(300)의 내부 공간에 고정하는 동시에 발광칩(200), 와이어(210,220)의 주변 공간을 봉지함으로써 외부 접촉에 따른 와이어(210,220)의 단선 및 단락, 발광칩(200)의 파손 및 신뢰성 저하를 방지한다. 본 실시예는 제 1, 제 2 리드프레임들(110,120)이 이루는 각각의 교차 지점에 각각의 발광칩(200)을 실장한 후 그 상면 영역을 덥도록 커버부(300)를 쒸운다. 이어, 커버부(300)의 개방된 하면을 통해 커버부(300)의 내부 공간에 몰딩 수지를 충진하여 경화시킨다. 이때, 몰딩 수지의 충진 작업 전에 접착 테이프 등을 이용하여 커버부(300)의 출광홀(321)을 막아 주고, 몰딩 수지가 충진되어 경화된 후에 상기의 접착 테이프를 제거하는 방식으로 몰딩 공정을 수행할 수 있다. 이때, 몰딩부(400)를 형성하는 몰딩 수지는 비교적 경도가 높고, 투명한 실리콘(silicone) 수지 또는 에폭시(epoxy) 수지로 형성할 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고, 발광 장치의 용도에 따라 광이 투과될 수 있을 정도로 투명한 수지라면 어떠한 재료가 사용되어도 무방할 것이다. 또한, 상기 몰딩 수지에는 발광칩(200)에서 방출된 광의 파장을 전환시켜 다양한 색상을 구현하기 위하여 다양한 종류의 형광체(미도시)가 혼합될 수 있다.

한편, 상기 커버부(300)가 불필요한 경우에는 전술한 몰딩 방식 이외에도 일반적인 몰딩 방식 예를 들어, 트랜스퍼(Transfer) 몰딩 방식 또는 도팅(dotting) 방식 등으로 몰딩부(400)를 형성하여, 발광칩(200), 와이어(210,220) 및 리드프레임부(100)를 일체로 고정할 수도 있다.

이와 같은 구성을 갖는 발광칩 패키지에 사용되는 리드프레임부(100)는 통상적으로 발광칩(200)에 외부 전원을 인가하기 위한 리드 단자로 사용되는 리드프레임들(110,120)을 서로 다른 방향으로 교차시켜 복수의 발광칩(200)을 구동하기 위한 매트릭스 회로를 구성한 것이다. 따라서, 매트릭스 회로를 구성하기 위해 별도로 회로 기판을 사용할 필요가 없으므로, 제조 원가를 절감할 수 있고 장치의 슬림화가 용이하다. 또한, 리드프레임들(110,120)을 상호 교차시켜 구성한 매트릭스 회로는 인접된 리드프레임들(110,120) 사이 사이에 빈 공간이 존재하므로, 이 공간을 통해 몰딩 수지를 용이하게 주입할 수 있다. 따라서, 종래와 같이 회로 기판에 몰딩 수지를 주입하기 위한 별도의 몰딩홀을 형성할 필요가 없으므로, 매트릭스 회로의 설계가 단순화될 수 있다. 따라서, 매트릭스 회로의 설계를 단순화할 수 있고, 매트릭스 회로의 싸이즈가 작아 장치의 소형화에 용이하다.

<제 2 실시예>

한편, 본 발명에 따른 발광 장치에 사용되는 리드프레임부는 전술한 구성에 한정되지 않고, 다양한 실시예가 가능하다. 하기에서는, 이러한 가능성의 일예로 본 발명의 제 2 실시예 따른 발광칩 패키지에 관해 설명한다. 이때, 전술한 실시예와 중복되는 설명은 생략하거나 간략히 설명한다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 장치의 프레임부를 나타낸 사시 도이고, 도 6은 도 5의 B 영역에 발광칩을 실장하여 나타낸 부분 사시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 장치는, 매트릭스 회로를 구성하는 리드프레임부(500)와, 상기 매트릭스 회로의 교차 지점에 연결된 복수의 발광칩(600)을 포함한다. 여기서, 발광칩(600)은 COB 타입으로 제작된다.

리드프레임부(500)는 복수의 발광칩(600)이 실장되고 각각의 발광칩(600)에 외부 전원을 인가하기 위한 수단으로써, 복수의 발광칩(600)을 구동하기 위한 매트릭스 회로 및 이에 연결된 복수의 리드 단자를 구비한다. 예를 들어, 상기 리드프레임부(500)는 일 방향으로 상호 이격된 복수의 제 1 리드프레임(510)과, 이와 교차하는 타 방향으로 상호 이격된 복수의 제 2 리드프레임(520)을 포함한다. 이때, 제 1 리드프레임(510)의 상면에는 길이 방향을 따라 상호 이격된 복수의 돌출단(511)이 형성된다. 상기 복수의 돌출단(511) 각각은 인접한 제 2 리드프레임들(520a,520b) 사이 사이에 마련되고, 상기 복수의 돌출단(511) 각각은 그 상면이 제 2 리드프레임(520)의 상면과 동일한 높이를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 발광칩(600)이 실장될 영역에서 제 1 리드프레임(510) 상면과 제 2 리드프레임(520) 상면의 수평 단차가 해소되므로, SMD 타입의 발광칩(600)도 용이하게 실장할 수 있다. 즉, 발광칩(600)의 일측 전극은 제 1 리드프레임(510)의 돌출단(511) 상면에 실장되고, 타측 전극은 제 2 리드프레임(520)의 상면에 실장된다. 이때, 발광칩(600)의 두 전극이 각각 실장되는 제 1 리드프레임(510)의 돌출단 상면과 제 2 리드프레임(520)의 상면은 높이가 거의 동일하므로, 발광칩(600)의 두 전극과 제 1, 제 2 리드프레임(510,520)은 원할한 전기 접속을 이룰 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 발광 장치에 사용되는 리드프레임부(500)는 복수의 발광칩(600)에 외부 전원을 인가하기 위한 복수의 리드프레임(510,520)을 상하로 교차시켜 도트 방식의 매트릭스 회로를 구성하기 때문에 종래와 같이 별도의 회로 기판이 필요없다. 또한, 하부 리드프레임(520)의 상면에 돌출단(511)을 형성하여 상하 리드프레임(510,520)의 수평 단차를 해소할 수 있기 때문에 일반적인 COB 타입의 발광칩 뿐만 아니라 SMD 타입의 발광칩도 용이하게 실장할 수 있다.

한편, 전술한 실시예들에서는 리드프레임들이 단색용 도트 매트릭스 회로에 접합하도록 배치된 구조를 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 리드프레임들의 배치 구조는 발광 장치의 사용 용도에 따라 리드프레임의 배치 구조는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 리드프레임들로 복수의 단색용 도트 매트릭스 회로를 구성한 후 이들을 상하로 중첩시켜 풀 컬러(full color)용 도트 매트릭스 회로를 구성할 수 있고, 또한 문자 표시에 적합한 매트릭스 타입 대신에 이미지 표시에 적합한 그래픽 타입으로 리드프레임들의 배치 구조를 변경할 수도 있다.

이상 본 발명에 대하여 전술한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 등가 회로도.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 장치의 프레임부를 나타낸 사시도.

도 4는 도 3의 A 영역에 발광칩을 실장하여 나타낸 부분 사시도.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 장치의 프레임부를 나타낸 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 500: 리드프레임부 110, 510: 제 1 리드프레임

120, 520: 제 2 리드프레임 200, 600: 발광칩

300: 커버 321: 출광홀

400: 몰딩부 M: 매트릭스 회로

T1, T2: 리드단자

Claims (7)

1. 일 방향으로 상호 이격된 복수의 제 1 리드프레임;

   상기 일 방향과 교차하는 타 방향으로 상호 이격된 복수의 제 2 리드프레임;

   상기 제 1, 제 2 리드프레임의 사이에 형성된 절연층;

   상기 제 1, 제 2 리드프레임의 교차 지점에서 상기 제 1, 제 2 리드프레임 각각에 연결된 적어도 하나의 발광칩; 및

   상기 제 1, 제 2 리드프레임 및 발광칩을 일체로 몰딩하여 고정하는 몰딩부; 를 포함하며,

   상기 제 1 리드프레임은 상기 제 2 리드프레임의 하부에 배치되고,

   상기 제 1 리드프레임의 상면에는 길이 방향을 따라 상호 이격된 복수의 돌출단이 형성된 발광 장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 몰딩부에는 발광칩에서 방출된 광의 파장을 변환시키는 형광체가 포함된 발광 장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 리드프레임의 양단 중 적어도 일측은 상기 몰딩부의 외측으로 연장된 발광 장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제 1, 제 2 리드프레임의 양단 중 적어도 일측은 발광칩이 실장되는 수 평면을 기준으로 하방으로 수직 절곡되어 연장된 발광 장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 복수의 발광칩에 대응하는 복수의 출광홀을 구비하는 커버부를 더 포함하는 발광 장치.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 돌출단의 상면은 상기 제 2 리드프레임의 상면과 동일 높이를 이루는 발광 장치.

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