KR101859148B1 - 리드 프레임 어셈블리 및 그의 발광 칩 어레이 모듈 - Google Patents

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Abstract

발광 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리 및 그로부터 분리된 발광 칩 어레이 모듈에 관한 것으로, 일정 간격을 가지고, X축 방향으로 평행하게 배열되는 제 1, 제 2 지지 프레임과, 제 1, 제 2 지지 프레임 사이에 일정 간격을 가지고 X축 방향으로 평행하게 배열되는 다수의 발광 칩 어레이 모듈과, X축 방향에 대해 수직한 Y축 방향으로 배열되고 제 1, 제 2 지지 프레임과 그들에 인접한 발광 칩 어레이 모듈을 연결하여 고정시키는 제 1 고정부와, X축 방향에 대해 수직한 Y축 방향으로 배열되고 서로 인접한 발광 칩 어레이 모듈을 연결하여 고정시키는 제 2 고정부와, 각 발광 칩 어레이 모듈의 양 끝단에 각각 형성되는 제 1, 제 2 도전성 확장부를 포함할 수 있다.

Description

리드 프레임 어셈블리 및 그의 발광 칩 어레이 모듈{lead frame assembly and light emitting chip array module of the same}
실시예는 발광 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리 및 그로부터 분리된 발광 칩 어레이 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN, 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광원을 구성함으로써, 다양한 색을 구현할 수 있는 반도체 소자이다.
발광 다이오드 소자의 특성을 결정하는 기준으로는 색, 휘도 및 광도 등이 있고, 이러한 발광 다이오드 소자의 특성은 1차적으로 발광 다이오드 소자에 사용되고 있는 화합물 반도체 재료에 의해 결정되지만, 2차적인 요소로는 칩을 실장하기 위한 패키지 구조에 의해서도 큰 영향을 받게 되므로, 패키지 구조 등에 많은 관심을 갖게 되었다.
특히, 발광 다이오드는 정보 통신 기기의 소형화, 슬림화 추세에 따라, 더욱 소형화되고 있으며, PCB(Printed Circuit Board)에 직접 장착된 표면실장(SMD: Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있다.
이에 따라, 표시소자로 사용되고 있는 발광 다이오드 램프도 표면실장형으로 개발되고 있으며, 이러한 표면실장형 발광 다이오드 램프는 기존의 점등램프를 대체하여 다양한 컬러를 내는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등에 사용되고 있다.
이와 같이, 발광 다이오드는 그의 사용영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조신호용 전등 등 요구되는 휘도의 양도 갈수록 높아져서 최근에는 고출력 발광 다이오드가 널리 사용되고 있다.
실시예는 개별적인 발광 소자 패키지 유닛의 표면 실장 과정 없이도 간단하게 발광 칩 어레이 모듈을 제작할 수 있는 리드 프레임 어셈블리 및 그의 발광 칩 어레이 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 다수의 발광 칩 어레이 모듈을 간단하게 연결하여 확장할 수 있는 리드 프레임 어셈블리 및 그의 발광 칩 어레이 모듈을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 기존의 발광 소자 패키지 유닛 제작 공정과 공정 호환성이 가능한 리드 프레임 어셈블리 및 그의 발광 칩 어레이 모듈을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 리드 프레임 어셈블리는 일정 간격을 가지고, X축 방향으로 평행하게 배열되는 제 1, 제 2 지지 프레임과, 제 1, 제 2 지지 프레임 사이에 일정 간격을 가지고 X축 방향으로 평행하게 배열되는 다수의 발광 칩 어레이 모듈과, X축 방향에 대해 수직한 Y축 방향으로 배열되고 제 1, 제 2 지지 프레임과 그들에 인접한 발광 칩 어레이 모듈을 연결하여 고정시키는 제 1 고정부와, X축 방향에 대해 수직한 Y축 방향으로 배열되고 서로 인접한 발광 칩 어레이 모듈을 연결하여 고정시키는 제 2 고정부와, 각 발광 칩 어레이 모듈의 양 끝단에 각각 형성되는 제 1, 제 2 도전성 확장부를 포함할 수 있다.
여기서, 발광 칩 어레이 모듈은 바(bar) 타입의 지지 기판과, 지지 기판 위에 X축 방향을 따라 배치되는 다수의 발광 칩을 포함할 수 있다.
또한, 발광 칩 어레이 모듈을 중심으로 인접하는 제 1 고정부와 제 2 고정부 및 제 2 고정부와 제 2 고정부는 Y축 방향으로 나란히 배치되거나 또는 서로 어긋나도록 배치될 수 있다.
그리고, 제 1, 제 2 도전성 확장부는 발광 칩 어레이 모듈상의 제 1, 제 2 전극층과 각각 전기적으로 연결되며 적어도 일부가 발광 칩 어레이 모듈의 외부로 돌출되는 세그먼트를 가질 수 있다.
여기서, 제 1 도전성 확장부의 세그먼트와 제 2 도전성 확장부의 세그먼트는 길이가 서로 동일하고, 높이가 서로 다를 수 있다.
실시예에 따른 발광 칩 어레이 모듈은 지지 프레임 사이에 다수의 발광 칩 어레이 모듈이 배열되는 리드 프레임 어셈블리로부터 개별 유닛으로 분리된 것으로서, 지지 기판과, 지지 기판 위에 형성되고 길이 방향으로 배열되는 다수의 윈도우(window)를 갖는 절연층과, 각 윈도우 내에 위치하여 서로 절연되는 제 1, 제 2 전극층과, 제 1 전극층 위에 위치하여 제 1, 제 2 전극층에 전기적으로 연결되는 발광 칩과, 지지 기판의 양 끝단에 위치하는 첫번째 윈도우의 제 1 전극층과 마지막번째 윈도우의 제 2 전극층에 각각 연결되는 제 1, 제 2 도전성 확장부를 포함할 수 있다.
여기서, 지지 기판은 절연층 및 제 1, 제 2 전극층을 지지하고 발광 칩의 열을 방출하는 방열층과, 방열층을 지지 및 보호하는 커버부를 포함할 수 있다.
그리고, 제 1, 제 2 전극층은 지지 기판으로부터 윈도우 내의 절연층의 일면에 접하여 형성되고 지지 기판 위에서 일정 간격 이격되어 절연될 수 있다.
또한, 윈도우 내의 제 1 전극층은 이웃하는 윈도우 내의 제 2 전극층에 전기적으로 연결되고, 윈도우 내의 제 2 전극층은 이웃하는 윈도우 내의 제 1 전극층에 전기적으로 연결될 수 있다.
이어, 절연층 위에는 이격을 위한 스페이서(spacer)가 위치할 수도 있다.
다음, 제 1, 제 2 도전성 확장부는, 발광 칩 어레이 모듈상의 제 1, 제 2 전극층과 각각 전기적으로 연결되며 적어도 일부가 발광 칩 어레이 모듈의 외부로 돌출되는 세그먼트를 가질 수 있다.
여기서, 제 1 도전성 확장부의 세그먼트는 이웃하는 발광 칩 어레이 모듈의 제 2 도전성 확장부의 세그먼트에 중첩되어 접촉되고, 제 2 도전성 확장부의 세그먼트는 이웃하는 발광 칩 어레이 모듈의 제 1 도전성 확장부의 세그먼트에 중첩되어 접촉될 수도 있다.
실시예는 발광 칩 어레이 모듈을 제작할 때, 기존과 같이, 개별적인 발광 소자 패키지 유닛을 표면 실장하는 과정이 필요 없으므로, 제작 공정 및 제작 시간을 줄일 수 있어 대량 생산에 적합하다.
그리고, 실시예는 도전성 확장부를 통해 간단하게 다수의 발광 칩 어레이 모듈들을 연결할 수 있으므로, 확장성이 우수하여 다양한 화면 크기를 갖는 디스플레이의 백라이트에 쉽게 적용가능하다.
또한, 실시예는 기존의 발광 소자 패키지 유닛 제작 공정을 그대로 사용할 수 있는 공정 호환성을 가지므로, 추가적인 공정 비용이 들지 않아 제작 단가를 낮출 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 리드 프레임 어셈블리를 보여주는 평면도
도 2는 다른 실시예에 따른 리드 프레임 어셈블리를 보여주는 평면도
도 3a는 도전성 확장부와 발광 칩과의 전기적 연결 관계를 설명하기 위한 실시예의 평면도
도 3b는 도 3a의 단면도
도 4a는 도전성 확장부와 발광 칩과의 전기적 연결 관계를 설명하기 위한 또 다른 실시예의 평면도
도 4b는 도 4a의 단면도
도 5a은 도 1의 리드 프레임 어셈블리로부터 개별 유닛으로 분리되는 발광 칩 어레이 모듈을 상세히 보여주는 평면도
도 5b는 도 5a의 단면도
도 6a 내지 도 6d는 도 5a 및 도 5b의 제 1, 제 2 전극층이 회로기판에 배열되는 것을 보여주는 도면
도 7a는 수평형 구조의 발광 칩을 보여주는 도면
도 7b는 수직형 구조의 발광 칩을 보여주는 도면
도 7c는 하이브리드형 구조의 발광 칩을 보여주는 도면
도 8a는 발광 칩 어레이 모듈의 다른 실시예를 보여주는 단면도
도 8b는 도 8a의 제 1 도전성 확장부를 상세히 보여주는 도면
도 9는 발광 칩 어레이 모듈의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도
도 10은 다수의 발광 칩 어레이 모듈이 연결되어 확장되는 것을 보여주는 도면
도 11은 도 10의 다른 실시예를 보여주는 도면
도 12a 내지 도 12c는 확장된 다수의 발광 칩 어레이 모듈의 연결 방법을 보여주는 도면
도 13a 및 도 13b는 도광판과 발광 칩 어레이 모듈 사이에 배치된 스페이서를 보여주는 도면
도 14a 내지 도 14c는 스페이서의 형상을 보여주는 도면
도 15은 발광 칩 어레이 모듈을 갖는 조명장치의 일실시예를 보여주는 도면
이하 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 리드 프레임 어셈블리를 보여주는 평면도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 리드 프레임 어셈블리는 제 1, 제 2 지지프레임(100a, 100b), 발광 칩 어레이 모듈(200), 제 1, 제 2 고정부(300a, 300b), 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)를 포함할 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 지지 프레임(100a, 100b)은 일정 간격을 가지고, X축 방향으로 평행하게 배열될 수 있으며, 그들 사이에는 다수의 발광 칩 어레이 모듈(200)들이 배열될 수 있다.
그리고, 발광 칩 어레이 모듈(200)은 제 1, 제 2 지지 프레임(100a, 100b) 사이에 일정 간격을 가지고, 제 1, 제 2 지지 프레임(100a, 100b)과 같이, X축 방향으로 평행하게 배열될 수 있다.
이때, 발광 칩 어레이 모듈(200)은 바(bar) 타입의 지지 기판(210)과, 지지 기판(210) 위에 X축 방향을 따라 나란히 배치되는 다수의 발광 칩(220)들을 포함할 수 있다.
여기서, 발광 칩(220)은 인접하는 발광 칩(220)과 서로 전기적으로 연결될 수 있는데, 발광 칩(220)과 전기적으로 연결된 전기 회로의 구성은 각 발광 칩(200)을 개별적으로 구동시킬 수도 있고, 발광 칩 어레이 모듈(200) 위에 배치된 전체 발광 칩(220)을 동시에 구동시킬 수도 있다.
이어, 제 1 고정부(300a)는 X축 방향에 대해 수직한 Y축 방향으로 배열되고, 제 1, 제 2 지지 프레임(100a, 100b)과 그들에 인접한 발광 칩 어레이 모듈(200)을 연결하여 고정시키는 역할을 수행할 수 있다.
그리고, 제 2 고정부(300b)는 X축 방향에 대해 수직한 Y축 방향으로 배열되고, 서로 인접한 발광 칩 어레이 모듈(200)을 연결하여 고정시키는 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 제 1 고정부(300a)와 제 2 고정부(300b)는 서로 동일 선상에 나란히 배치될 수 있다.
즉, 제 1 고정부(300a)와 제 2 고정부(300b)는 도 1에 도시된 바와 같이, X축 방향에 대해 수직한 Y축 방향으로 배열되는데, 서로 동일 선상에 나란히 배치되는 것을 볼 수 있다.
경우에 따라서는, 제 1 고정부(300a)와 제 2 고정부(300b)는 서로 어긋나도록 다른 선상에 배치될 수도 있다.
이와 같이, 발광 칩 어레이 모듈을 중심으로 인접하는 제 1 고정부(300a)와 제 2 고정부(300b) 및 제 2 고정부(300b)와 제 2 고정부(300b)는 Y축 방향으로 나란히 배치되거나 또는 서로 어긋나도록 배치될 수 있다.
도 2는 다른 실시예에 따른 리드 프레임 어셈블리를 보여주는 평면도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 고정부(300a)와 제 2 고정부(300b)는 X축 방향에 대해 수직한 Y축 방향으로 배열되는데, 서로 어긋나도록 다른 선상에 배치되는 것을 볼 수 있다.
이와 같이, 제 1 고정부(300a)와 제 2 고정부(300b)가 동일 선상에 나란히 배치되는 타입은 리드 프레임 어셈블리의 제조공정이 간단하다는 장점이 있을 수 있고, 제 1 고정부(300a)와 제 2 고정부(300b)가 다른 선상에 어긋나게 배치되는 타입은 발광 칩 어레이 모듈(200)을 고정시키는 힘이 강하여 안정적으로 리드 프레임 어셈블리를 제작할 수 있는 효과가 있다.
한편, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는 각 발광 칩 어레이 모듈(200)의 양 끝단에 각각 연결될 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는 발광 칩 어레이 모듈(200)이 개별 유닛으로 분리될 경우, 개별 유닛의 발광 칩 어레이 모듈(200)을 다수개 연결하여 확장할 수 있도록 하기 위한 커넥터(connector)일 수 있다.
또한, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는 발광 칩 어레이 모듈(200)의 양 끝단에 전기적으로 연결됨으로써, 발광 칩 어레이 모듈(200) 위에 배열된 다수의 발광 칩(210)들의 점등 테스트를 한번에 수행할 수 있는 테스터(tester)일 수도 있다.
이러한 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)의 상세한 구조를 설명하면 다음과 같다.
도 3a는 도전성 확장부와 발광 칩과의 전기적 연결 관계를 설명하기 위한 실시예의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 발광 칩 어레이 모듈(200)의 일측 끝단에 위치하는 발광 칩(220) 전극은 제 1 도전성 확장부(400a)에 전기적으로 연결되어 있다.
여기서, 발광 칩 어레이 모듈(200)은 방열층(212)과 커버부(214)를 포함하는 지지 기판(210), 윈도우(window)를 갖는 절연층(230), 윈도우 내에 위치하여 서로 절연되는 제 1, 제 2 전극층(240, 250), 제 1, 제 2 전극층(240, 250)에 전기적으로 연결되는 발광 칩(220)을 포함할 수 있다.
그리고, 발광 칩(220)을 포함한 윈도우 내에 충진되는 충진재(260)가 더 포함될 수도 있다.
그리고, 지지 기판(210)의 양 끝단에 위치하는 첫번째 윈도우의 제 1 전극층(240)과 마지막번째 윈도우의 제 2 전극층(250)에 각각 연결되는 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)를 더 포함할 수도 있다.
도 3a 및 도 3b는 지지 기판(210)의 첫번째 윈도우의 제 1 전극층(240)과 제 1 도전성 확장부(400a)가 전기적으로 연결되는 것을 보여주는 것으로, 제 1 도전성 확장부(400a)가 발광 칩(220)에 연결된 제 1 전극층(240)과 전기적으로 연결되고 절연층(230)의 상부 표면 및 측면을 거쳐 외부로 연장될 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 지지 기판(210)의 마지막번째 윈도우에 위치하는 제 2 전극층(250)도, 첫번째 윈도우의 제 1 전극층(240)과 동일한 방식으로 제 2 도전성 확장부(400b)에 전기적으로 연결되고, 절연층(230)의 상부 표면 및 측면을 거쳐 외부로 연장될 수 있다.
이러한 연결 구조를 갖는 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는 3개의 세그먼트(segment)로 구성될 수 있다.
즉, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)의 일 끝단에 연결되어 X축 방향으로 진행되는 제 1 세그먼트, 제 1 세그먼트의 끝단에 연결되어 X축 방향에 대해 수직한 Z축 방향으로 진행되는 제 2 세그먼트, 그리고 제 2 세그먼트의 끝단에 연결되어 X축 방향으로 진행되는 제 3 세그먼트를 포함하여 구성될 수도 있다.
이때, 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 3 세그먼트와 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 3 세그먼트는 길이가 서로 동일하지만, 높이가 서로 다를 수도 있다.
그 이유에 대해서는 후술하기로 한다.
도 4a는 도전성 확장부와 발광 칩과의 전기적 연결 관계를 설명하기 위한 또 다른 실시예의 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 단면도이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 지지 기판(210)의 첫번째 윈도우의 제 1 전극층(240)과 제 1 도전성 확장부(400a)가 전기적으로 연결되는 것을 보여주는 것으로, 제 1 도전성 확장부(400a)가 발광 칩(220)에 연결된 제 1 전극층(240)과 전기적으로 연결되고 절연층(230)의 하부 표면 및 측면을 거쳐 외부로 연장될 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 지지 기판(210)의 마지막번째 윈도우에 위치하는 제 2 전극층(250)도, 첫번째 윈도우의 제 1 전극층(240)과 동일한 방식으로 제 2 도전성 확장부(400b)에 전기적으로 연결되고, 절연층(230)의 하부 표면 및 측면을 거쳐 외부로 연장될 수 있다.
즉, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는 발광 칩 어레이 모듈상의 제 1, 제 2 전극층(240, 250)과 각각 전기적으로 연결되며 적어도 일부가 발광 칩 어레이 모듈의 외부로 돌출되는 세그먼트를 가질 수 있다.
여기서, 제 1 도전성 확장부(400a)의 세그먼트와 제 2 도전성 확장부(400b)의 세그먼트는 길이가 서로 동일하고, 높이가 서로 다를 수 있다.
실시예로서, 이러한 연결 구조를 갖는 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는 2개의 세그먼트(segment)로 구성될 수 있다.
즉, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)의 일 끝단에 전기적으로 연결되어 X축 방향에 대해 수직한 Z축 방향으로 형성되는 제 1 세그먼트와 제 1 세그먼트의 끝단에 전기적으로 연결되어 X축 방향으로 형성되는 제 2 세그먼트를 포함하여 구성될 수도 있다.
이때, 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 2 세그먼트와 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 2 세그먼트는 길이가 서로 동일하지만, 높이가 서로 다를 수도 있다.
또 다른 실시예로서, 제 1 도전성 확장부(400a)는, 제 1 전극층(240)의 일 끝단에 전기적으로 연결되어 X축 방향으로 형성되는 제 1 세그먼트, 제 1 세그먼트의 끝단에 연결되어 X축 방향에 대해 수직한 Z축 방향으로 형성되는 제 2 세그먼트, 그리고 제 2 세그먼트의 끝단에 연결되어 X축 방향으로 형성되는 제 3 세그먼트를 포함하여 구성될 수 있고, 제 2 도전성 확장부(400b)는, 제 2 전극층(250)의 일 끝단에 전기적으로 연결되어 X축 방향에 대해 수직한 Z축 방향으로 형성되는 제 1 세그먼트와 제 1 세그먼트의 끝단에 연결되어 X축 방향으로 형성되는 제 2 세그먼트를 포함하여 구성될 수도 있다.
즉, 제 1 도전성 확장부(400a)의 구조와 제 2 도전성 확장부(400b)의 구조가 동일하게 형성될 수도 있지만, 경우에 따라서는 서로 다른 구조로 형성될 수도 있다.
이와 같은 구조를 갖는 리드 프레임 어셈블리로부터 개별 유닛으로 분리되는 발광 칩 어레이 모듈을 설명하면 다음과 같다.
개별 유닛으로 분리된 발광 칩 어레이 모듈을 통해, 제 1, 제 2 도전성 확장부의 구조에 대해서도 더 상세히 설명하기로 한다.
도 5a은 도 1의 리드 프레임 어셈블리로부터 개별 유닛으로 분리되는 발광 칩 어레이 모듈을 상세히 보여주는 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 단면도이다.
그리고, 도 5c는 도 5a의 제 1 도전성 확장부를 상세히 보여주는 도면이다.
먼저, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 발광 칩 어레이 모듈(200)은 지지 프레임 사이에 다수의 발광 칩 어레이 모듈들이 배열되는 리드 프레임 어셈블리로부터 개별 유닛으로 분리된 것이다.
발광 칩 어레이 모듈(200)은 지지 기판(210), 절연층(230), 제 1, 제 2 전극층(240, 250), 발광 칩(220), 충진재(260)를 포함하여 구성할 수 있고, 추가적으로, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 지지 기판(210)은, 방열층(212) 및 커버부(214)를 더 포함할 수 있다.
방열층(212)은 절연층(230) 및 제 1, 제 2 전극층(240, 250)을 지지하고, 발광 칩(220)의 열을 방출하는 역할을 수행할 수 있고, 커버부(214)는 방열층(212)을 지지 및 보호하는 역할을 수행할 수 있다.
그리고, 절연층(230)은 지지 기판(210) 위에 형성되는데, 한 방향으로 나란히 배열되는 다수의 윈도우(window)(270)를 가질 수 있다.
이때, 절연층(230)는 액정 폴리머, 열가소성 플라스틱, 결정성 폴리스티렌을 포함하는 고내열성 수지로 이루어질 수 있는데, 그 예로서 TiO2를 포함하는 PPA(Polyphthalamide)일 수 있다.
다음, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)은 각 윈도우(270) 내에 위치하여 서로 절연되도록 일정 간격 떨어져서 형성될 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)은 전기전도도 및 열 전도도가 우수한 물질을 사용하여 발광 칩(220)과 전기적으로 연결될 뿐만 아니라, 발광 칩(220)의 구동시, 발생하는 열을 외부 또는 방열층(212)에 잘 전달될 수 있도록 하는 것이 좋으며, 이러한 물질로는 Cu, Pb, Au, Ag 등이 있다.
그리고, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)의 표면은 발광 칩(220)에서 발광되는 빛이 흡수되어 없어지지 않도록 반사 물질 등을 코팅하는 것이 바람직하다.
반사물질을 코팅하는 방법으로는 전기도금법이 있으며 물질로는 Ag, Al, Pt 등이 있다.
또한, 제 1 전극층(240)은 발광 칩(220)의 제 1 전극에 전기적으로 연결되고, 발광 칩(220)을 지지하는 역할을 수행할 수 있다.
그리고, 제 2 전극층(250)은 발광 칩(220)의 제 2 전극에 와이어(280)를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)은 서로 소정간격을 가지고 동일한 평면상에 위치할 수도 있다.
또는, 경우에 따라서, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)은 서로 소정간격을 가지고 서로 다른 평면상에 위치할 수도 있다.
또한, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)은 PCB(Printed Circuit Board) 등과 같은 회로기판의 회로전극이 대신할 수도 있다.
따라서, 제 1, 제 2 전극층(240, 250) 중 적어도 어느 하나가 회로기판의 회로전극을 대신할 경우, 그들은 서로 다른 평면상에 위치할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5a 및 도 5b의 제 1, 제 2 전극층이 회로기판에 배열되는 것을 보여주는 도면이다.
도 6a 및 도 6d는 동일 평면상에 위치하는 제 1, 제 2 전극층을 보여주는 도면이고, 도 6b 및 도 6c는 다른 평면상에 위치하는 제 1, 제 2 전극층을 보여주는 도면이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 발광 칩(220)을 지지하는 제 1 전극층(240)은 회로기판(500)의 제 1 회로전극(510)에 전기적으로 연결되고, 제 2 전극층(250)은 회로기판(500)의 제 2 회로전극(520)에 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)은 회로기판(500)의 제 1, 제 2 회로전극(510, 520)위에 위치함으로써, 동일한 평면상에 위치하게 된다.
그리고, 도 6d에 도시된 바와 같이, 발광 칩(220)을 지지하는 제 1 전극층(240)은 회로기판(500)의 제 1 회로전극(510)으로 대체되고, 제 2 전극층(250)은 회로기판(500)의 제 2 회로전극(520)으로 대체됨으로써, 발광 칩(220)은 제 1, 제 2 회로전극(510, 520)에 바로 직접 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 회로전극(510, 520)은 제 1, 제 2 전극층(240, 250)의 역할을 대신 수행하도록 회로기판(500) 위에 위치함으로써, 동일한 평면상에 위치하게 된다.
또한, 도 6b에 도시된 바와 같이, 발광 칩(220)을 지지하는 제 1 전극층(240)은 회로기판(500)의 제 1 회로전극(510)에 전기적으로 연결되고, 제 2 전극층(250)은 회로기판(500)의 제 2 회로전극(520)으로 대체됨으로써, 발광 칩(220)은 제 1 전극층(240)을 통해 제 1 회로전극(510)에 전기적으로 연결되고, 제 2 회로전극(520)에는 와이어를 통해 바로 직접 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 제 1 전극층(240)는 제 1 회로전극(510) 위에 위치하지만, 제 2 전극층(250)은 제 2 회로전극(520)으로 대체되므로, 제 2 전극층(250) 역할을 수행하는 제 2 회로전극(520)은 회로기판(500) 위에 위치한다.
따라서, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)은 서로 다른 평면상에 위치한다고 할 수 있다.
그리고, 도 6c에 도시된 바와 같이, 제 1 전극층(240)은 회로기판(500)의 제 1 회로전극(510)으로 대체됨으로써, 발광 칩(220)은 제 1 회로전극(510)에 바로 직접 연결되고, 제 2 전극층(250)은 회로기판(500)의 제 2 회로전극(520) 위에 전기적으로 연결됨으로써, 발광 칩(220)은 와이어 및 제 2 전극층(250)을 통해 제 2 회로전극(520)에 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서, 도 6b와 마찬가지로, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)은 서로 다른 평면상에 위치한다고 할 수 있다.
경우에 따라서, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)의 두께 또는 높이는 서로 동일할 수도 있지만, 서로 다를 수도 있다.
그리고, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)에 전기적으로 연결되는 회로기판(500)의 제 1, 제 2 회로전극(510, 520)의 두께 또는 높이도 서로 동일할 수도 있지만, 서로 다를 수도 있다.
이와 같이, 구성되는 제 1, 제 2 전극층(240, 250)은 지지 기판(210)으로부터 윈도우(270) 내의 절연층(230) 측벽까지 연장되어 형성되고, 지지 기판(210) 위에서 일정 간격 이격되어 절연될 수 있다.
그리고, 윈도우(270) 내의 제 1 전극층(240)은 이웃하는 윈도우(270) 내의 제 2 전극층(250)에 전기적으로 연결되고, 윈도우(270) 내의 제 2 전극층(250)은 이웃하는 윈도우(270) 내의 제 1 전극층(240)에 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 발광 칩(220)은 제 1 전극층(240) 위에 위치하여 제 1, 제 2 전극층(240, 250)에 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 발광 칩(220)의 제 1 전극과 제 1 전극층(240)은 도전성 솔더(solder), 도전성 페이스트(paste), 와이어(wire) 중 적어도 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 발광 칩(220)의 제 2 전극과 제 2 전극층(250)은 도전성 솔더(solder), 도전성 페이스트(paste), 와이어(wire) 중 적어도 어느 하나에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 발광 칩(220)은 발광 다이오드 칩(LED chip)일 수 있으며, 발광 다이오드 칩은 블루 LED 칩 또는 자외선 LED 칩으로 구성되거나 또는 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 구성될 수도 있다.
그리고, 화이트 LED는 블루 LED 상에 옐로우 인광(Yellow phosphor)을 결합하거나, 블루 LED 상에 레드 인광(Red phosphor)과 그린 인광(Green phosphor)를 동시에 사용하여 구현할 수 있다.
여기서, 발광 칩(220)은 구조에 따라 수평형, 수직형, 및 하이브리형으로 구분될 수 있다.
도 7a는 수평형 구조의 발광 칩을 보여주는 도면이고, 도 7b는 수직형 구조의 발광 칩을 보여주는 도면이며, 도 7c는 하이브리드형 구조의 발광 칩을 보여주는 도면이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 수평형 구조의 발광 칩(220)은 최하부에 실리콘 또는 사파이어로 이루어진 기판(9)이 위치한다.
기판(9) 위에는 n형 반도체층(2)이 위치할 수 있으며, n형 반도체층(2)은 예를 들어, n-GaN으로 이루어질 수 있다.
n형 반도체층(2) 위에는 활성층(3)이 위치할 수 있으며, 활성층(3)은 예를 들어, InGaN (웰층)/GaN (베리어층)으로 이루어질 수 있다.
그리고, 활성층(3) 위에는 p형 반도체층(4)이 위치할 수 있으며, p형 반도체층(4)은 예를 들어, p-GaN으로 이루어질 수 있다.
그리고, p형 반도체층(4) 위에는 p형 전극(5)이 위치할 수 있으며, p형 전극(5)은 예를 들어, 크롬, 니켈 또는 금 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, n형 반도체층(2) 위에는 n형 전극(6)이 위치할 수 있으며, n형 전극(6)은 예를 들어, 크롬, 니켈 또는 금 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
이어, 도 7b에 도시된 바와 같이, 수직형 구조의 발광 칩(220)은 반사면(5a)을 갖는 p형 전극(5), p형 반도체층(4), 활성층(3), n형 반도체층(2) 및 n형 전극(6)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
이와 같은 발광 칩(220)는 p형 전극(5)과 n형 전극(6)에 전압이 인가되면, 활성층(3)에서 정공과 전자가 결합하면서, 전도대와 가전대의 높이차(에너지 갭)에 해당하는 빛 에너지를 방출하는 원리로 작동될 수 있다.
다음, 도 7c에 도시된 바와 같이, 하이브리드형 구조의 발광 칩(220)은 기판(9) 위에 n형 반도체층(2), 활성층(3), p형 반도체층(4)이 형성된다.
그리고, n형 반도체층(2) 위에는 n형 전극(6)이 형성되고, p형 전극(5)은 기판(9)과 n형 반도체층(2) 사이에 형성되어 n형 반도체층(2) 및 활성층(3)을 거쳐 p형 반도체층(4)에 콘택된다.
즉, p형 전극(5)은 n형 반도체층(2) 및 활성층(3)을 통과하도록 형성된 홀을 통해 p형 반도체층(4)에 콘택된다.
그리고, 홀의 측면에는 절연막(7)이 코팅되어 p형 전극(5)은 전기적으로 절연된다.
이와 같이, 본 실시예의 발광 칩(220)은 다양한 형태의 발광소자들을 사용할 수 있다.
다음으로, 충진재(260)는 발광 칩(220)을 포함한 윈도우(270) 내에 충진될 수 있다.
여기서, 충진재(260)는 투명 에폭시, 실리콘계 수지, 그들의 혼합 수지를 이용할 수 있으며, 디스펜싱(dispensing) 공정으로 형성할 수 있다.
경우에 따라, 충진재(260) 내에 형광체가 포함될 수도 있다.
그러나, 충진재(260)은 상기한 물질에 한정되지 않으며 다양한 수지(resin)로 이루어질 수 있다.
또한, 발광 칩(220)으로부터 방출되는 광이 확산되어 백라이트 유닛이 균일한 휘도를 가지도록 하기 위해, 충진재(260)은 약 1.4 내지 1.6의 굴절율을 갖는 수지로 형성될 수 있다.
예를 들어, 충진재(260)은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리에폭시(PE), 실리콘, 아크릴 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 재료로 형성될 수 있다.
그리고, 충진재(260)은 발광 칩(220)을 포함한 윈도우 내에 견고하게 밀착되도록 접착성을 가지는 고분자 수지를 포함할 수 있다.
예를 들면, 충진재(260)은 불포화 폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 노말부틸 메타크릴레이트, 노말부틸 메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시 에틸메타크릴레이트, 히드록시 프로필 메타크릴레이트, 히드록시 에틸 아크릴레이트, 아크릴 아미드, 메티롤 아크릴 아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 노말부틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 및 멜라민계 등을 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는 지지 기판(210)의 양 끝단에 위치하는 첫번째 윈도우(270)의 제 1 전극층(240)과 마지막번째 윈도우(270)의 제 2 전극층(250)에 각각 연결될 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는 3개의 세그먼트(segment)로 구성될 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는 제 1, 제 2, 제 3 세그먼트(S1, S2, S3)으로 구성될 수 있는데, 제 1 세그먼트(S1)는 첫번째 윈도우의 제 1 전극층(240) 또는 상기 마지막번째 윈도우의 제 2 전극층(250)에 연결되어 X축 방향으로 진행되고, 제 2 세그먼트(S2)는 제 1 세그먼트(S1)의 끝단에 연결되어 X축 방향에 대해 수직한 Z축 방향으로 진행될 수 있다.
그리고, 제 3 세그먼트(S3)는 제 2 세그먼트(S2)의 끝단에 연결되어 X축 방향으로 진행되어 외부로 돌출될 수 있다.
여기서, 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 3 세그먼트(S3)와 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 3 세그먼트(S3)는 길이가 서로 동일하고, 높이가 서로 다를 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 외부로 돌출된 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 3 세그먼트(S3)의 길이 L1은 외부로 돌출된 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 3 세그먼트(S3)의 길이 L2와 동일할 수 있다.
하지만, 경우에 따라서는 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 3 세그먼트(S3)와 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 3 세그먼트(S3) 중 어느 하나는 상대적으로 길이가 더 길거나 짧을 수도 있다.
즉, 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 3 세그먼트(S3) 길이 L1과 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 3 세그먼트(S3) 길이 L2는 발광 칩 어레이 모듈(200)을 다수개 연결하여 확장하기 위하여, 인접한 발광 칩 어레이 모듈의 도전성 확장부에 접촉할 수 있을 정도의 길이면 충분할 수 있다.
그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 외부로 돌출된 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 3 세그먼트(S3)의 높이 H1은 외부로 돌출된 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 3 세그먼트(S3)의 높이 H2와 다를 수 있다.
제 3 세그먼트의 높이는 지지 기판(210)의 표면으로부터 제 3 세그먼트(S3)의 하부 표면까지의 거리이다.
이와 같이, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)의 제 3 세그먼트들의 높이를 서로 다르게 형성하는 이유는, 발광 칩 어레이 모듈(200)을 다수개 연결하여 확장할 때, 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 3 세그먼트(S3)와 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 3 세그먼트(S3)가 서로 접촉되도록 중첩되어야 하기 때문이다.
도 5a 및 도 5b와 같은 구조의 발광 칩 어레이 모듈 이외에도 다양한 구조를 갖는 발광 칩 어레이 모듈을 제작할 수도 있다.
도 8a는 발광 칩 어레이 모듈의 다른 실시예를 보여주는 단면도이고, 도 8b는 도 8a의 제 1 도전성 확장부를 상세히 보여주는 도면이다.
도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 발광 칩 어레이 모듈(200)은 전체적인 구조가 도 5a 및 도 5b의 실시예와 거의 동일하다.
도 8a 및 도 8b의 실시예는, 제 1, 제 2 전극층(240, 250)이 지지 기판(210)을 따라, 발광 칩(220)의 하부면으로부터 절연층(230)의 하부면까지 연장되어 형성되고, 윈도우 내의 지지 기판(210) 위에서 일정 간격 이격되어 절연될 수 있다.
그리고, 윈도우(270) 내의 제 1 전극층(240)은 이웃하는 윈도우(270) 내의 제 2 전극층(250)에 전기적으로 연결되고, 윈도우(270) 내의 제 2 전극층(250)은 이웃하는 윈도우(270) 내의 제 1 전극층(240)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이어, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는 지지 기판(210)의 양 끝단에 위치하는 첫번째 윈도우(270)의 제 1 전극층(240)과 마지막번째 윈도우(270)의 제 2 전극층(250)에 각각 연결될 수 있다.
여기서, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는 2개의 세그먼트(segment)로 구성될 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)는 제 1, 제 2 세그먼트(S1, S2)으로 구성될 수 있는데, 제 1 세그먼트(S1)는 첫번째 윈도우의 제 1 전극층(240) 또는 상기 마지막번째 윈도우의 제 2 전극층(250)에 연결되어 X축 방향에 대해 수직한 Z축 방향으로, 절연층(230)의 측면을 따라 진행될 수 있다.
그리고, 제 2 세그먼트(S2)는 제 1 세그먼트(S1)의 끝단에 연결되어 X축 방향으로 진행되어 외부로 돌출될 수 있다.
여기서, 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 2 세그먼트(S2)와 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 2 세그먼트(S2)는 길이가 서로 동일하고, 높이가 서로 다를 수 있다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 외부로 돌출된 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 2 세그먼트(S2)의 길이 L1은 외부로 돌출된 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 2 세그먼트(S2)의 길이 L2와 동일할 수 있다.
하지만, 경우에 따라서는 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 2 세그먼트(S2)와 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 2 세그먼트(S2) 중 어느 하나는 상대적으로 길이가 더 길거나 짧을 수도 있다.
즉, 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 2 세그먼트(S2) 길이 L1과 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 2 세그먼트(S2) 길이 L2는 발광 칩 어레이 모듈(200)을 다수개 연결하여 확장하기 위하여, 인접한 발광 칩 어레이 모듈의 도전성 확장부에 접촉할 수 있을 정도의 길이면 충분할 수 있다.
그리고, 도 8b에 도시된 바와 같이, 외부로 돌출된 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 2 세그먼트(S2)의 높이 H1은 외부로 돌출된 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 2 세그먼트(S2)의 높이 H2와 다를 수 있다.
제 2 세그먼트의 높이는 지지 기판(210)의 표면으로부터 제 2 세그먼트(S2)의 하부 표면까지의 거리이다.
이와 같이, 제 1, 제 2 도전성 확장부(400a, 400b)의 제 2 세그먼트들의 높이를 서로 다르게 형성하는 이유는, 발광 칩 어레이 모듈(200)을 다수개 연결하여 확장할 때, 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 2 세그먼트(S2)와 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 2 세그먼트(S2)가 서로 접촉되도록 중첩되어야 하기 때문이다.
도 9는 발광 칩 어레이 모듈의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 9는 발광 칩 어레이 모듈(200)은 전체적인 구조가 도 5a 및 도 5b의 실시예와 거의 동일하다.
도 9의 실시예는, 도 5b의 실시예의 전극층 및 도전성 확장부의 구조와 도 8a의 실시예의 전극층 및 도전성 확장부의 구조가 혼합된 구조이다.
즉, 발광 칩 어레이 모듈(200)의 첫번째 윈도우에 위치하는 제 1 전극층(240)은 발광 칩(220)의 하부면으로부터 윈도우 내의 절연층(230) 측면을 따라 연장되어 배치되고, 제 1 도전성 확장부(400a)는 3개의 세그먼트를 구성되어 제 1 전극층(240)에 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 발광 칩 어레이 모듈(200)의 마지막번째 윈도우에 위치하는 제 2 전극층(250)은 윈도우 내의 지지 기판(210)을 따라 절연층(230)의 하부면까지 연장되어 배치되고, 제 2 도전성 확장부(400b)는 2개의 세그먼트를 구성되어 제 2 전극층(250)에 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 3 세그먼트와 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 2 세그먼트는 길이가 서로 동일하고, 높이가 서로 다를 수 있다.
즉, 외부로 돌출된 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 3 세그먼트의 길이 L1은 외부로 돌출된 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 2 세그먼트의 길이 L2와 동일할 수 있다.
하지만, 경우에 따라서는 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 3 세그먼트와 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 2 세그먼트 중 어느 하나는 상대적으로 길이가 더 길거나 짧을 수도 있다.
그리고, 외부로 돌출된 제 1 도전성 확장부(400a)의 제 3 세그먼트의 높이 H1은 외부로 돌출된 제 2 도전성 확장부(400b)의 제 2 세그먼트의 높이 H2와 다를 수 있다.
도 10은 다수의 발광 칩 어레이 모듈이 연결되어 확장되는 것을 보여주는 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 발광 칩 어레이 모듈의 제 1 도전성 확장부(400a)는 그에 인접하는 발광 칩 어레이 모듈의 제 2 도전성 확장부(400b)에 서로 접촉되도록 중첩되고, 발광 칩 어레이 모듈의 제 2 도전성 확장부(400b)는 그에 인접하는 발광 칩 어레이 모듈의 제 1 도전성 확장부(400a)에 서로 접촉되도록 중첩될 수 있다.
도 11은 도 10의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 11은 다수의 발광 칩 어레이 모듈을 연결하여 확장할 때, 발광 칩 어레이 모듈의 제 1 도전성 확장부(400a)와 그에 인접하는 발광 칩 어레이 모듈의 제 2 도전성 확장부(400b)에 서로 중첩되는 영역의 중첩 표면이 편평하도록, 도전성 확장부의 구조를 변형할 수도 있다.
즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 발광 칩 어레이 모듈의 제 1 도전성 확장부(400a)는 제 1, 제 2, 제 3 세그먼트(S1, S2, S3)로 구성될 수 있고, 그에 인접하는 발광 칩 어레이 모듈의 제 2 도전성 확장부(400b)는 하나의 세그먼트(S1)로 구성될 수 있다.
따라서, 제 1 도전성 확장부(400a)와 제 2 도전성 확장부(400b)이 서로 중첩되는 중첩 표면은 편평하게 형성될 수 있다.
이와 같이, 제 1 도전성 확장부(400a)와 제 2 도전성 확장부(400b)의 중첩 표면을 편평하게 형성하는 이유는, 디스플레이의 백라이트 제작시, 확장된 다수의 발광 칩 어레이 모듈의 상부에 도광판 등과 같은 광학 시트들을 안정적으로 배치되되도록 하기 위함이다.
도 12a 내지 도 12c는 확장된 다수의 발광 칩 어레이 모듈의 연결 방법을 보여주는 도면이다.
도 12a는 코킹(caulking) 방식을 사용한 연결방식으로서, 제 1 도전성 확장부(400a)와 제 2 도전성 확장부(400b)의 중첩 표면을 코킹 도구(402)로 가압하면, 해당 중첩 표면은 굴곡이 생기면서, 제 1 도전성 확장부(400a)와 제 2 도전성 확장부(400b)가 서로 연결되는 방법이다.
경우에 따라서는, 제 1 도전성 확장부(400a)와 제 2 도전성 확장부(400b) 사이를 리벳으로 연결한 다음, 코킹 도구(402)로 리벳을 가압하여 제 1 도전성 확장부(400a)와 제 2 도전성 확장부(400b)를 연결할 수도 있다.
도 12b는 나사를 이용한 연결방식으로서, 제 1 도전성 확장부(400a)와 제 2 도전성 확장부(400b)의 중첩 영역에 구멍을 뚫고, 그 구멍에 나사(404)를 연결하여 제 1 도전성 확장부(400a)와 제 2 도전성 확장부(400b)를 연결하는 방법이다.
도 12c는 접착제를 이용한 연결방식으로서, 제 1 도전성 확장부(400a)와 제 2 도전성 확장부(400b) 사이에 접착제(406)를 바르고, 제 1 도전성 확장부(400a)와 제 2 도전성 확장부(400b)를 고정하여 연결하는 방식이다.
여기서, 접착제(406)는 도전성 물질로 이루어지거나, 접착 물질에 도전성 물질이 포함되는 혼합 물질일 수도 있다.
이와 같이, 발광 칩 어레이 모듈은 리드 프레임 어셈블리로부터 개별 유닛으로 분리되어 디스플레이의 백라이트에 적용될 경우, 발광 칩 어레이 모듈의 상부에 도광판과 같은 광학 시트들이 배치될 것이다.
이 경우, 광학 시트들이 발광 칩 어레이 모듈 위에 바로 접촉되어 배치되면, 광학 시트들의 무게나 그들과의 접촉 충격으로 인하여, 발광 칩어레이 모듈이 손상될 수가 있다.
따라서, 이를 방지하기 위해서는, 광학 시트들과 발광 칩 어레이 모듈 사이의 충격을 완충시켜 줄 수 있는 완충부가 있어야 할 것이다.
본 실시예에서는 광학 시트들과 발광 칩 어레이 모듈 사이의 충격을 완충시킬 수 있도록, 절연층 위에 스페이서(spacer)를 배치할 수 있다.
도 13a 및 도 13b는 도광판과 발광 칩 어레이 모듈 사이에 배치된 스페이서를 보여주는 도면이다.
도 13a에 도시된 바와 같이, 스페이서(700)는 발광 칩 어레이 모듈의 절연층(230) 위에 위치하여, 도광판(800)을 지지하고 있다.
여기서, 스페이서(700)는 발광 칩(220)으로부터 방출되는 광을 투과시킴과 동시에 도광판(800) 등과 같은 광학 시트를 지지하는 역할을 동시에 수행할 수도 있다.
따라서, 스페이서(700)는 광투과성 재질, 예를 들어 실리콘 또는 아크릴계 수지로 이루어질 수 있다.
그러나, 스페이서(700)는 상기한 물질에 한정되지 않으며 다양한 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 스페이서(700)은 발광 칩(220)으로부터 방출되는 광이 균일하게 확산될 수 있도록, 약 1.4 내지 1.6의 굴절율을 갖는 재질로 형성될 수도 있다.
예를 들어, 스페이서(700)는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스틸렌(PS), 폴리에폭시(PE), 실리콘, 아크릴 등으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 재료로 형성될 수 있다.
그리고, 스페이서(700)는 도광판(800)를 견고하게 지지하도록 고분자 재질을 포함할 수도 있다.
예를 들면, 스페이서(700)는 불포화 폴리에스터, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 노말부틸 메타크릴레이트, 노말부틸 메틸메타크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 히드록시 에틸메타크릴레이트, 히드록시 프로필 메타크릴레이트, 히드록시 에틸 아크릴레이트, 아크릴 아미드, 메티롤 아크릴 아미드, 글리시딜 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 노말부틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 중합체 혹은 공중합체 혹은 삼원 공중합체 등의 아크릴계, 우레탄계, 에폭시계 및 멜라민계 등을 포함하여 구성될 수 있다.
스페이서(700)는 액상 또는 겔(gel)상의 수지를 도포한 후 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
이와 같은, 스페이서(700)는 각 윈도우의 양 측 중 적어도 어느 한 곳에 배치될 수 있다.
예를 들면, 도 13a와 같이, 서로 인접하는 스페이서(700) 사이에는 발광 칩(220)이 위치한 하나의 윈도우가 있을 수도 있고, 도 13b와 같이, 서로 인접하는 스페이서(700) 사이에는 발광 칩(220)이 위치한 하나 이상의 윈도우가 있을 수도 있다.
도 14a 내지 도 14c는 스페이서의 형상을 보여주는 도면이다.
도 14a는 스페이서(700)가 반구 형태로 이루어질 수 있지만, 이에 한정하지는 않는다.
반구 형태인 스페이서(700)의 경우, 표면이 둥글기 때문에, 발광 칩(220)에서 발생된 광이 스페이서(700)에 반사되어 상부에 위치한 도광판(800)으로 향하기 때문에, 광의 손실이 적을 수 있다.
도 14b는 스페이서(700)의 표면에 홈(702)이 형성된 엠보싱 구조로서, 도광판(800)과의 접촉면을 줄여 충격 손상을 최소화할 수 있고, 홈(702) 내에 존재하는 공기층을 통해 도광판(800)으로부터의 충격을 쉽게 흡수할 수 있어 충격 흡수 효과가 우수할 수 있다.
도 14c는 스페이서(700)의 표면에 반사층(704)을 형성한 구조이다.
반사층(704)을 갖는 스페이서(700)의 경우, 스페이서(700)의 재료에 제한을 받지 않으므로, 다양한 물질로 스페이서(700)를 제작할 수 있는 효과가 있다.
즉, 광을 흡수하는 검은색의 물질을 사용하여도, 스페이서(700) 표면에 형성된 반사층(704)에 의해. 광을 반사시킬 수 있어 광의 휘도를 저하시키지 않는다.
여기서, 반사층(704)은 금속 또는 금속 산화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Ag) 또는 이산화 티타늄(TiO2)과 같이 높은 반사율을 가지는 금속 또는 금속 산화물을 포함하여 구성될 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 실시예는 발광 칩 어레이 모듈을 제작할 때, 기존과 같이, 개별적인 발광 소자 패키지 유닛을 표면 실장하는 과정이 필요 없으므로, 제작 공정 및 제작 시간을 줄일 수 있어 대량 생산에 적합하다.
그리고, 실시예는 도전성 확장부를 통해 간단하게 다수의 발광 칩 어레이 모듈들을 연결할 수 있으므로, 확장성이 우수하여 다양한 화면 크기를 갖는 디스플레이의 백라이트에 쉽게 적용가능하다.
또한, 실시예는 기존의 발광 소자 패키지 유닛 제작 공정을 그대로 사용할 수 있는 공정 호환성을 가지므로, 추가적인 공정 비용이 들지 않아 제작 단가를 낮출 수 있다.
이러한 발광 칩 어레이 모듈은 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다.
이러한 조명 시스템은 다수의 LED를 집속하여 빛을 얻는 조명등으로 사용될 수 있는 것으로서, 특히 건물의 천장이나 벽체 내에 매입되어 셰이드의 개구부 측이 노출되게 장착 될 수 있도록 하는 매입등(다운라이트)으로 이용할 수 있다.
도 15는 발광 칩 어레이 모듈을 조명장치의 일실시예를 보여주는 도면으로서, 도 15에 도시된 바와 같이, 조명장치는, 발광 칩 어레이 모듈(20)과, 발광 칩 어레이 모듈(20)에서 발광된 빛의 출사 지향각을 설정하는 셰이드(30)를 포함하여 구성된다.
발광 칩 어레이 모듈(20)은 회로 기판(printed circuit board; PCB; 21) 상에 구비되는 적어도 하나 이상의 LED(22)를 포함할 수 있으며, 다수의 LED(22)가 회로 기판(21) 상에 배열되어 구비될 수 있다.
셰이드(30)는 발광 칩 어레이 모듈(20)에서 발광되는 광을 집속하여 일정 지향각을 가지고 개구부를 통하여 출사될 수 있도록 하며, 내측면에는 미러면을 가질 수 있다.
여기서, 발광 칩 어레이 모듈(20)과 셰이드는 일정거리 간격 d만큼 이격되어 설치될 수 있다.
이와 같은 조명장치는 상술한 바와 같이, 다수의 LED(22)를 집속하여 빛을 얻는 조명등으로 사용될 수 있는 것으로서, 특히 건물의 천장이나 벽체 내에 매입되어 셰이드(30)의 개구부 측이 노출되게 장착 될 수 있도록 하는 매입등(다운라이트)으로 이용할 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 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.

Claims (17)

  1. 일정 간격을 가지고, X축 방향으로 평행하게 배열되는 제 1, 제 2 지지 프레임;
    상기 제 1, 제 2 지지 프레임 사이에 일정 간격을 가지고, 상기 X축 방향으로 평행하게 배열되는 다수의 발광 칩 어레이 모듈;
    상기 X축 방향에 대해 수직한 Y축 방향으로 배열되고, 상기 제 1, 제 2 지지 프레임과 그들에 인접한 발광 칩 어레이 모듈을 연결하여 고정시키는 제 1 고정부;
    상기 X축 방향에 대해 수직한 Y축 방향으로 배열되고, 상기 서로 인접한 발광 칩 어레이 모듈을 연결하여 고정시키는 제 2 고정부; 그리고,
    상기 각 발광 칩 어레이 모듈의 양 끝단에 각각 형성되는 제 1, 제 2 도전성 확장부를 포함하고,
    상기 제 1, 제 2 도전성 확장부는, 상기 발광 칩 어레이 모듈상의 제 1, 제 2 전극층과 각각 전기적으로 연결되며, 적어도 일부가 상기 발광 칩 어레이 모듈의 외부로 돌출되는 세그먼트를 가지고
    상기 제 1 도전성 확장부의 세그먼트는 이웃하는 발광 칩 어레이 모듈의 제 2 도전성 확장부의 세그먼트에 중첩되어 접촉되고, 상기 제 2 도전성 확장부의 세그먼트는 이웃하는 발광 칩 어레이 모듈의 제 1 도전성 확장부의 세그먼트에 중첩되어 접촉되어 상기 세그먼트를 통해 한 개 이상의 상기 발광칩 어레이 모듈을 연결하여 확장할 수 있고,
    상기 발광 칩 어레이 모듈을 중심으로 인접하는 상기 제 1 고정부와 제 2 고정부 및 상기 제 1 고정부와 제 2 고정부는 Y축 방향으로 나란히 배치되거나 서로 어긋나도록 배치되는 리드 프레임 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 발광 칩 어레이 모듈은 바(bar) 타입의 지지 기판과, 상기 지지 기판 위에 상기 X축 방향을 따라 배치되는 다수의 발광 칩을 포함하는 리드 프레임 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 도전성 확장부는 제1 내지 제3 세그먼트를 포함하고, 상기 제1 도전성 확장부의 제1 세그먼트 내지 제3 세그먼트는 단차 구조를 가지고, 상기 제1 도전성 확장부와 인접한 제2 도전성 확장부는 하나의 세그먼트를 포함하고, 상기 제1 도전성 확장부와 제2 도전성 확장부가 서로 중첩되는 중첩 표면은 편평하게 구비되는 리드 프레임 어셈블리.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전성 확장부는
    상기 제1, 제 2 전극층의 일 끝단에 연결되어 X축 방향으로 진행되는 제 1 세그먼트;
    상기 제 1 세그먼트의 끝단에 연결되어 X축 방향에 대해 수직한 Z축 방향으로 진행되는 제 2 세그먼트;
    상기 제 2 세그먼트의 끝단에 연결되어 X축 방향으로 진행되는 제 3 세그먼트를 포함하는 리드 프레임 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 도전성 확장부는 제1 내지 제2세그먼트를 포함하고,
    상기 제1 도전성 확장부의 제1 세그먼트 내지 제2 세그먼트는 단차 구조를 가지고, 상기 제1 도전성 확장부와 인접한 제2 도전성 확장부는 하나의 세그먼트를 포함하고, 상기 제1 도전성 확장부와 제2 도전성 확장부가 서로 중첩되는 중첩 표면은 편평하게 구비되는 리드 프레임 어셈블리.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전성 확장부는
    상기 제1, 제 2 전극층의 일 끝단에 연결되어 X축 방향에 대해 수직한 Z축 방향으로 형성되는 제 1 세그먼트;
    상기 제 1 세그먼트의 끝단에 전기적으로 연결되어 X축 방향으로 형성되는 제 2 세그먼트를 포함하는 리드 프레임 어셈블리.
  8. 지지 프레임 사이에 다수의 발광 칩 어레이 모듈이 배열되는 리드 프레임 어셈블리로부터 개별 유닛으로 분리되는 발광 칩 어레이 모듈에 있어서,
    지지 기판;
    상기 지지 기판 위에 형성되고, 길이 방향으로 배열되는 다수의 윈도우(window)를 갖는 절연층;
    상기 각 윈도우 내에 위치하여 서로 절연되는 제 1, 제 2 전극층;
    상기 제 1 전극층 위에 위치하여 상기 제 1, 제 2 전극층에 전기적으로 연결되는 발광 칩; 그리고,
    상기 지지 기판의 양 끝단에 위치하는 첫번째 윈도우의 제 1 전극층과 마지막번째 윈도우의 제 2 전극층에 각각 연결되는 제 1, 제 2 도전성 확장부를 포함하고,
    상기 제 1, 제 2 도전성 확장부는, 상기 발광 칩 어레이 모듈상의 제 1, 제 2 전극층과 각각 전기적으로 연결되며, 적어도 일부가 상기 발광 칩 어레이 모듈의 외부로 돌출되는 세그먼트를 가지고
    상기 제 1 도전성 확장부의 세그먼트는 이웃하는 발광 칩 어레이 모듈의 제 2 도전성 확장부의 세그먼트에 중첩되어 접촉되고, 상기 제 2 도전성 확장부의 세그먼트는 이웃하는 발광 칩 어레이 모듈의 제 1 도전성 확장부의 세그먼트에 중첩되어 접촉되어 상기 세그먼트를 통해 한 개 이상의 상기 발광칩 어레이 모듈을 연결하여 확장할 수 있고,
    상기 제1 도전성 확장부는 제1 내지 제3 세그먼트를 포함하고, 상기 제1 도전성 확장부의 제1 세그먼트 내지 제3 세그먼트는 단차 구조를 가지고, 상기 제1 도전성 확장부와 인접한 제2 도전성 확장부는 하나의 세그먼트를 포함하고, 상기 제1 도전성 확장부와 제2 도전성 확장부가 서로 중첩되는 중첩 표면은 편평하게 구비되는 발광 칩 어레이 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 지지 기판은,
    상기 절연층 및 제 1, 제 2 전극층을 지지하고, 상기 발광 칩의 열을 방출하는 방열층;
    상기 방열층을 지지 및 보호하는 커버부를 포함하는 발광 칩 어레이 모듈.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 윈도우 내의 제 1 전극층은 이웃하는 윈도우 내의 제 2 전극층에 전기적으로 연결되고, 상기 윈도우 내의 제 2 전극층은 이웃하는 윈도우 내의 제 1 전극층에 전기적으로 연결되는 발광 칩 어레이 모듈.
  11. 제 8 항에 있어서, 상기 절연층 위에는 이격을 위한 스페이서(spacer)가 위치하는 발광 칩 어레이 모듈.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 지지 프레임 사이에 다수의 발광 칩 어레이 모듈이 배열되는 리드 프레임 어셈블리로부터 개별 유닛으로 분리되는 발광 칩 어레이 모듈에 있어서,
    지지 기판;
    상기 지지 기판 위에 형성되고, 길이 방향으로 배열되는 다수의 윈도우(window)를 갖는 절연층;
    상기 각 윈도우 내에 위치하여 서로 절연되는 제 1, 제 2 전극층;
    상기 제 1 전극층 위에 위치하여 상기 제 1, 제 2 전극층에 전기적으로 연결되는 발광 칩; 그리고,
    상기 지지 기판의 양 끝단에 위치하는 첫번째 윈도우의 제 1 전극층과 마지막번째 윈도우의 제 2 전극층에 각각 연결되는 제 1, 제 2 도전성 확장부를 포함하고,
    상기 제 1, 제 2 도전성 확장부는, 상기 발광 칩 어레이 모듈상의 제 1, 제 2 전극층과 각각 전기적으로 연결되며, 적어도 일부가 상기 발광 칩 어레이 모듈의 외부로 돌출되는 세그먼트를 가지고
    상기 제 1 도전성 확장부의 세그먼트는 이웃하는 발광 칩 어레이 모듈의 제 2 도전성 확장부의 세그먼트에 중첩되어 접촉되고, 상기 제 2 도전성 확장부의 세그먼트는 이웃하는 발광 칩 어레이 모듈의 제 1 도전성 확장부의 세그먼트에 중첩되어 접촉되어 상기 세그먼트를 통해 한 개 이상의 상기 발광칩 어레이 모듈을 연결하여 확장할 수 있고,
    상기 제1 도전성 확장부는 제1 내지 제2 세그먼트를 포함하고,
    상기 제1 도전성 확장부의 제1 세그먼트 내지 제2 세그먼트는 단차 구조를 가지고, 상기 제1 도전성 확장부와 인접한 제2 도전성 확장부는 하나의 세그먼트를 포함하고, 상기 제1 도전성 확장부와 제2 도전성 확장부가 서로 중첩되는 중첩 표면은 편평하게 구비되는 발광 칩 어레이 모듈.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 제1 및 제2 도전성 확장부는
    상기 제1, 제 2 전극층의 일 끝단에 연결되어 X축 방향에 대해 수직한 Z축 방향으로 형성되는 제 1 세그먼트;
    상기 제 1 세그먼트의 끝단에 전기적으로 연결되어 X축 방향으로 형성되는 제 2 세그먼트를 포함하는 발광 칩 어레이 모듈.
  16. 제 8항 또는 14 항에 있어서, 상기 제 1 도전성 확장부의 세그먼트와 상기 제 2 도전성 확장부의 세그먼트는 길이가 서로 동일하고, 높이가 서로 다른 발광 칩 어레이 모듈.
  17. 삭제
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