KR101873585B1 - 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 조명 시스템 - Google Patents
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Abstract
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 캐비티를 갖는 몸체; 상기 캐비티 내에 배치된 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임; 상기 제1리드 프레임에 상기 제1리드 프레임의 상면보다 더 낮은 깊이로 형성된 오목부; 상기 제1리드 프레임의 오목부에 배치되며 제1 및 제2전극을 갖는 발광 칩; 상기 캐비티에 몰딩 부재; 및 상기 발광 칩의 제2전극과 상기 제1리드 프레임의 상부에 직선 형상을 갖고, 상기 제2전극과 상기 제1리드 프레임을 서로 연결해 주는 제1전도층을 포함한다.
Description
실시 예는 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 조명 장치에 관한 것이다.
발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Device)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 새로운 구조의 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 발광 칩을 리드 프레임의 오목부에 삽입하고, 상기 발광 칩과 리드 프레임을 금속 바와 같은 전도층으로 서로 연결한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 방열 프레임의 오목부에 발광 칩을 배치하고, 금속 바와 같은 전도층으로 서로 연결한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 캐비티를 갖는 몸체; 상기 캐비티 내에 배치된 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임; 상기 제1리드 프레임에 상기 제1리드 프레임의 상면보다 더 낮은 깊이로 형성된 오목부; 상기 제1리드 프레임의 오목부에 배치되며 제1 및 제2전극을 갖는 발광 칩; 상기 캐비티에 몰딩 부재; 및 상기 발광 칩의 제2전극과 상기 제1리드 프레임의 상부에 직선 형상을 갖고, 상기 제2전극과 상기 제1리드 프레임을 서로 연결해 주는 제1전도층을 포함한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 캐비티를 갖는 몸체; 상기 캐비티 내에 배치된 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임; 상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임 사이에 방열 프레임; 상기 방열 프레임에 상기 방열 프레임의 상면보다 더 낮은 깊이로 형성된 오목부; 상기 제1리드 프레임의 오목부에 배치되며 제1 및 제2전극을 갖는 발광 칩; 상기 캐비티에 몰딩 부재; 및 상기 발광 칩의 제2전극과 상기 방열 프레임의 상부에 직선 형상을 갖고, 상기 제2전극과 상기 제2리드 프레임을 서로 연결해 주는 제1전도층을 포함한다.
실시 예는 발광 칩의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 광 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지의
도 1은 제1실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 제1리드프레임과 발광 칩의 결합 예를 나타낸 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 소자 패키지에 있어서, 제1리드 프레임과 발광 칩의 결합 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지에 있어서, 제1리드 프레임과 발광 칩의 결합 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 7은 제5실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 조명 시스템의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 제1리드프레임과 발광 칩의 결합 예를 나타낸 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 소자 패키지에 있어서, 제1리드 프레임과 발광 칩의 결합 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지에 있어서, 제1리드 프레임과 발광 칩의 결합 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 7은 제5실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 조명 시스템의 예를 나타낸 도면이다.
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 간접(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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자 패키지에 대해 설명한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 제1리드 프레임과 발광 칩의 결합 예를 나타낸 부분 확대도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자 패키지(50)는 캐비티(15)를 갖는 몸체(10)와, 상기 몸체(10)의 캐비티(15)에 일부가 배치된 제1 리드 프레임(21) 및 제2 리드 프레임(23)과, 상기 몸체(10)의 캐비티(15)에 배치된 상기 제1 리드 프레임(21) 및 제2 리드 프레임(23)과 전기적으로 연결되는 발광 칩(30)과, 상기 캐비티(15)에 형성된 몰딩 부재(40)를 포함한다.
상기 몸체(10)는 절연성 재질 예컨대, 합성 수지 계열(예: PPA 등), 유리 계열, 또는 적어도 한 층에 금속층을 갖는 수지 기판을 포함할 수 있다. 상기 몸체(10)는 인쇄회로기판(PCB), 실리콘(silicon), 실리콘 카바이드(silicon carbide : SiC), 질화 알루미늄(aluminum nitride ; AlN), 폴리프탈아마이드(poly phthalamide : PPA), 고분자액정(Liquid Crystal Polymer) 등에서 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 이러한 재질로 한정하지는 않는다. 또한 상기 몸체(10)는 폴리프탈아마이드(PPA)와 같은 재질을 사출 구조물로 사출 성형되거나, 에칭 방식을 이용하여 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(10)는 지지부(11)와 반사부(13)로 구분될 수 있으며, 상기 지지부(11)와 상기 반사부(13)은 동일한 재질로 사출 성형될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사부(13)의 중심부에는 개방된 캐비티(15)가 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 몸체(10)는 지지부(11)와 반사부(13)는 다른 재질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(15)는 발광 칩(30)과 와이어 본딩의 높이를 고려한 깊이 예컨대, 400㎛ 이상으로 형성되었으나, 상기 발광 칩(30)을 상기 제1리드 프레임(21)의 오목부(25) 내에 삽입시켜 배치함으로써, 상기 발광 칩(30)의 두께보다 적어도 두꺼운 깊이 예컨대, 400㎛ 이하의 깊이로서, 150~300㎛의 깊이로 형성할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 캐비티(15)의 깊이를 낮게 함으로써, 발광 소자 패키지(50)의 두께를 더 얇게 할 수 있어, 발광 소자 패키지(50)를 갖는 라이트 유닛을 더 얇게 제조할 수 있다.
상기 캐비티(15)의 둘레 면은 상기 캐비티(15)의 바닥에 대해 경사지거나 수직하게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 캐비티(15)의 하부 폭은 상부 폭보다 좁을 수 있으며, 상기 캐비티(15)의 측면은 단차 구조로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(10)에는 복수의 전도성 프레임을 포함하며, 상기 전도성 프레임은 바람직하게 금속 프레임을 포함할 수 있다. 상기 복수의 금속 프레임 중 적어도 2개는 전원을 공급하는 리드 프레임(21,23)으로 정의될 수 있다. 또한 상기 몸체(10) 내에는 전극으로 사용되지 않는 프레임이 더 배치될 수 있으며, 이러한 프레임은 방열 프레임으로 정의될 수 있다. 이러한 금속 프레임은 구리 계열, 구리 합금 계열, 철 및 니켈의 합금 계열을 포함하며, 상기 금속 프레임의 표면에 반사 금속 또는 접합성이 좋은 도금층 예컨대, Ag, Al, Ni, Ti 등을 더 증착시켜 줄 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 리드 프레임은 Cu, Al, Zn, Ag, Cd, Fe, Ni, Ti 등을 선택적으로 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
또한 상기 몸체(10) 내부에는 상기 리드 프레임(21,23) 이외에 다른 전도층 예컨대, 금속으로 이루어진 층 또는 패턴을 더 포함할 수 있으며, 이러한 층 또는 패턴은 상기 발광 칩(30)의 아래에 배치되어 방열 플레이트로 사용되거나, 상기 몸체(10)에 비아 구조로 형성될 수 있다.
상기 몸체(10)의 캐비티(15) 바닥에는 제1리드 프레임(21) 및 제2리드 프레임(23)이 배치될 수 있으며, 상기 제1리드 프레임(21) 및 상기 제2리드 프레임(23)은 상기 캐비티(15)의 바닥에서 서로 이격되며, 상기 몸체(10)의 중심부를 기준으로 서로 반대측 방향으로 연장될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(21)과 상기 제2리드 프레임(23) 사이에는 분리부(17)이 배치되며, 상기 분리부(17)는 몸체(10)의 재질로 형성될 수 있으나, 다른 절연 재질로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(21)에는 적어도 하나의 오목부(25)가 형성되며, 상기 오목부(25)는 상기 발광 칩(30)의 두께 방향으로 상기 발광 칩(30)의 두께 정도의 깊이로 형성된다. 위에서 볼 때, 상기 오목부(25)의 형상은 상기 발광 칩(30)의 둘레 형상과 실질적으로 동일한 형상 예컨대, 다각형 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 2와 같이, 상기 오목부(25)의 깊이(D1)는 상기 제1리드 프레임(21)의 두께(T4)의 1/2 이상의 깊이로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 오목부(25)의 깊이(D1)는 100㎛ 이상의 깊이 예컨대, 상기 발광 칩 두께+30㎛의 두께로 형성될 수 있다. 상기 발광 칩(30)의 두께는 90~200㎛ 바람직하게, 90~120㎛의 두께와 150~200㎛ 두께일 수 있다. 상기 제1리드 프레임(21) 및 상기 제2리드 프레임(23)의 두께(T4)는 200㎛ 이상일 수 있으며, 예컨대 200~300㎛의 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한 상기 오목부(25)와 상기 제1리드 프레임(21) 하면 사이의 두께(T5)는 상기 두께(T4)보다는 얇은 예컨대, 100~300nm의 두께를 갖고, 상기 발광 칩(30)의 하부를 통해 전도되는 열을 전도하거나 방열할 수 있는 두께로 형성될 수 있다.
상기 오목부(25)의 바닥(25)은 플랫한 면으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 오목부(25)는 상기 제1리드 프레임(21)과 상기 제2리드 프레임(23) 사이의 분리부(17)에 접촉되거나, 상기 제1리드 프레임(21) 내에 형성되어 상기 분리부(17)와 이격되게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 1 및 도 2와 같이, 상기 발광 칩(30)은 상기 제1리드 프레임(21)의 오목부(25)에 삽입되며, 접착 부재(45)로 접착된다. 상기 접착 부재(45)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 접착제이거나, 열 전도성이 좋은 Ag와 같은 금속이나, 세라믹 재질을 포함하는 절연성 페이스트를 포함할 수 있다. 상기 접착 부재(45)의 두께는 1~10㎛ 두께로 형성될 수 있으며, 상기 두께는 발광 소자(30)를 상기 제1리드 프레임(21)의 오목부(25)에 삽입된 후의 두께일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 접착 부재(45)의 적어도 일부는 상기 오목부(25)를 벗어나 상기 제1리드 프레임(21)의 상면으로 돌출될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 오목부(25)의 바닥 너비(W1)는 상기 발광 칩(30)의 하면 너비보다 적어도 넓게 형성됨으로써, 상기 발광 칩(30)의 삽입을 가이드할 수 있다. 상기 접착 부재(45)는 상기 발광 칩(30)의 하면 및 측면 상에 배치되어, 상기 오목부(23)의 둘레와 접착시켜 준다.
상기 접착 부재(45)는 전도성의 재질로 형성될 수 있으며, 이러한 전도성의 접착 부재(45)가 형성된 경우, 상기 제1 및 제2전도층(35,36)과는 물리적으로 접촉되지 않게 하여, 전기적인 쇼트를 방지할 수 있다.
상기 제1리드 프레임(21)과 상기 발광 칩(30)은 제1전도층(35)으로 연결되고, 상기 발광 칩(30)과 상기 제2리드 프레임(23)은 제2전도층(36)으로 연결된다. 상기 제1전도층(35) 및 상기 제2전도층(36)은 Cr, Ti, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag, Cu, Au, Zn, Cd, Fe와 같은 금속 또는 이들의 선택적인 합금을 포함할 수 있다. 상기 제1전도층(35) 및 상기 제2전도층(36)은 도금 방식으로 형성하거나, 미리 제조된 바(bar)나 브리지(bridge)를 본딩시켜 배치할 수 있다.
상기 제1전도층(35) 및 제2전도층(36)은 플랫하거나 직선 형태의 브리지(bridge) 또는 바(bar) 형상을 갖고 상기 제1리드 프레임(21) 또는 제2리드 프레임(23)의 상면과 거의 평행하게 형성된다. 상기 제1 및 제2전도층(35,36)의 길이는 상기 발광 칩(30)의 너비보다 작거나 클 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1 및 제2전도층(35,36)의 두께는 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,23)의 두께(T4)보다 얇은 두께로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제2전도층(36)의 길이는 상기 발광 칩(30)의 너비와 상기 분리부(17)의 너비를 합한 길이보다 작은 길이로 형성될 수 있다. 이러한 제2전도층(36)의 길이는 상기 제1전도층(35)와 동일하거나 더 작은 길이로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2전도층(35,36)은 상기 몸체(10)의 상면 또는 상기 몰딩 부재(40)의 상면보다 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,23)의 상면에 더 가깝게 배치된다. 상기 제1전도층(35)의 하면은 상기 제1리드 프레임(21)의 상면에 접촉되고, 상기 제2전도층(36)의 하면은 상기 제2리드 프레임(23)의 하면에 접촉된다.
여기서, 상기 발광 칩(30)은 상면에 제2전극(32B)이 배치되며, 상면 일부 영역에 제1전극(32A)가 배치된다. 상기 발광 칩(30)의 제2전극(32B)은 상기 제1전도층(35)과 하면에 접촉되고, 상기 제1전극(32A)는 상기 제2전도층(36)의 하면과 접촉된다. 제2전극(32B)은 상기 제1전도층(35)과 하면과 본딩되거나 전도성 테이프로 접착되며, 상기 제1전극(32A)는 상기 제2전도층(36)의 하면과 본딩되거나 전도성 테이프로 접착될 수 있다.
상기 발광 칩(30)의 제1전극(32A)과 상기 제2전극(32B)은 상기 발광 칩(30)의 하면으로부터 서로 다른 높이로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 제1전극(32A)와 상기 제2전극(32B)의 상면은 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,23)의 상면과 동일한 평면 상에 배치되거나, 더 높게 또는 더 낮은 높이로 배치될 수 있다. 이는 발광 칩(30)의 두께에 따라 달라질 수 있으며, 이러한 두께는 상기 오목부(25)의 깊이로 조절될 수 있다.
상기 발광 칩(30)은 제1리드 프레임(21)과 연결된 제1전도층(35)과 제2리드 프레임(23)에 연결된 제2전도층(36)에 연결되어, 전원을 공급받게 된다.
상기 발광 칩(30)은 가시광선 대역의 광을 방출하거나 자외선 대역의 광을 방출할 수 있으며, 바람직하게 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 적색 LED, UV LED 칩, 백색 LED 칩일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(15)에는 몰딩 부재(40)가 형성되며, 상기 몰딩 부재(40)는 상기 캐비티(15)에 몰딩되며 상기 발광 칩(30)를 덮게 되며, 상기 발광 칩(30)을 보호하게 된다. 상기 몰딩 부재(40)는 상기 발광 칩(30)의 반도체 재질보다 낮은 굴절률과 광 투과율을 갖는 고무계, 아크릴레이트계, 실리콘계, 에폭시계, 비닐계 및 유리 등을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 몰딩 부재(40)에는 적어도 한 종류의 형광체가 포함되며, 상기 발광 칩(30)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 상기 형광체는 YAG계, TAG계, 실리케이트(silicate)계, 질화물(nitride)계, 산화질화물(Oxynitride) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 몰딩 부재(40) 위에는 렌즈가 배치되며, 상기 렌즈는 상기 발광 칩으로부터 방출된 광의 분포를 변화시켜 줄 수 있으며, 그 형상은 오목부와 볼록부 중 적어도 하나를 포함하는 형상으로 제공될 수 있다.
도 3은 도 1의 발광 칩을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 발광 칩(30)은 기판(31)과 상기 기판(31) 위에 발광 구조층(33)이 배치되며, 상기 기판(31)은 전도성 또는 절연성 기판으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, SiC, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP 또는 Ge 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 성장 기판 예컨대, 사파이어(Al2O3) 재질과 같은 기판으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 기판(31)은 요철 구조(31A)와 같은 광 추출 구조를 포함할 수 있다.
상기 발광 구조층(33)은 적어도 3족-5족 화합물 반도체 재료를 포함하며, 예컨대 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, InN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, GaP, GaAs, GaAsP, AlGaInP 중에서 선택적으로 형성될 수 있으며, 바람직하게 InxAlyGa1 -x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 형성될 수 있다.
상기 발광 구조층(33)은 적어도 4개의 반도체층(33A,33B,33C,33D)을 포함하며, 제1반도체층(33A)은 격자 상수 완화를 위한 버퍼층 또는/및 언도핑된 반도체층을 포함할 수 있다. 제2반도체층(33B)은 n형 도펀트가 도핑된 적어도 하나의 반도체층을 포함한다. 제3반도체층(33C)은 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조, 양자 선 구조, 양자 점 구조 중 선택적으로 형성될 수 있으며, 우물층/장벽층의 페어를 1~30 주기로 형성될 수 있다. 상기 우물층은 적어도 장벽층보다 밴드 갭이 낮은 물질로 포함할 수 있다. 제4반도체층(33D)은 p형 도펀트를 포함하는 적어도 하나의 층을 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 다른 예로서, 상기 제2반도체층은 p형, 상기 제4반도체층은 n형으로 구현될 수 있다.
상기 발광 구조층(33)은 극성이 다른 제2 및 제4반도체층을 이용하여 NP, PN, NPN, PNP 접합 구조로 제공할 수 있으며, 자외선 대역부터 가시광선 대역의 광을 선택적으로 발광할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 구조층(33)의 제2반도체층(33B) 위에는 제1전극(32A) 및 제4반도체층(33D) 위에는 제2전극(32B)이 형성된다.
상기 제1전극(32A)은 Cr, Ti, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag, Cu 및 Au 중 어느 하나 또는 복수의 혼합 물질로 형성할 수 있다. 상기 제1전극(32A)은 패드로 사용될 수 있다.
상기 제2전극(32A)은 제2도전형 반도체층(33B)의 상면 영역의 50% 이상의 면적으로 형성될 수 있다. 상기 제2전극(32A)은 투광성 전극층으로서, 산화물 또는 질화물의 재질을 포함하며, 예컨대 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), ZnO, IrOx, RuOx, NiO 등 중에서 선택되며, 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 제2전극(32A)은 패드를 포함할 수 있으며, 상기 패드는 금속 물질 예컨대, Ti, Ru, Rh, Ir, Mg, Zn, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au와 이들의 선택적인 합금 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광 칩(30)의 표면에는 절연층이 더 형성될 수 있으며, 상기 절연층은 상기 제1전극(32A)와 상기 제2전극(32B) 사이에 채워져, 서로 간의 접촉을 차단할 수 있고, 도 2의 전도층(35,36)과 불 필요한 접촉을 방지할 수 있다.
도 2와 같이, 상기 제2전극(32A)은 제1전도층(35)에 의해 제1리드 프레임(21)과 연결되며, 상기 제1전극(32B)은 제2전도층(36)에 의해 제2리드 프레임(23)과 연결된다.
상기 제1전극(32A)의 하면과 상기 제2전극(32B) 상면 사이의 높이 차이(T3)는 900nm~110nm로 형성될 수 있으며, 상기 제1전극(32A)의 두께는 상기 900nm 이상으로 형성될 수 있다. 이러한 높이 차이(T3)가 거의 존재하지 않기 때문에, 제1 및 제2전도층(35,36)은 각 리드 프레임(21,23)의 상면과 거의 평행하게 배치될 수 있다.
상기 발광 칩(30)이 두께(T2)는 90~200㎛ 바람직하게, 90~120㎛의 두께와 150~200㎛ 두께일 수 있다. 이러한 발광 칩(30)의 두께(T2)가 도 2의 오목부(25)의 깊이(D1)에 삽입될 정도로 형성되고, 상기 제1전극(32A) 및 제2전극(32B)의 상면이 상기 제1리드 프레임(21) 및 상기 제2리드 프레임(23)의 상면에 근접하게 배치됨으로써, 제1전도층(35) 및 제2전도층(35)의 연결을 용이하게 할 수 있다.
도 4는 제2실시 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 발광 칩(30)은 제2전극(32B)의 상부에 제2패드(32C)를 구비하며, 상기 제1전도층(35)은 상기 제2전극(32B)와 상기 제2패드(32C) 중 적어도 하나와 접촉되어 연결될 수 있다.
또한 상기 제1리드 프레임(21)의 오목부(25)는 일부가 상기 분리부(17) 내에 더 배치되어, 상기 제2리드 프레임(23)에 더 가깝게 배치된다. 상기 오목부(25)의 소정 영역(D2)은 상기 분리부(17) 내에 돌출되며, 상기 분리부(17)의 너비(D2)보다 더 좁은 간격으로 형성되거나, 상기 제2리드 프레임(23)과 접촉되지 않는 정도로 형성될 수 있으나, 상기 제2리드 프레임(23)과 접촉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 칩(30)의 제1전극(32A)와 상기 제2리드 프레임(23)은 와이어(36A)로 연결될 수 있으며, 상기 와이어(36A)의 연결 방식은 상기 제2리드 프레임(23)의 상면과 상기 제1전극(32A)의 상면의 사이에 높이 차이 즉, 단차가 있을 때 사용할 수 있다. 다른 예로서, 와이어를 사용하지 않고 제1전극(32A)와 상기 제2리드 프레임(23)을 제2전도층으로 연결할 수 있다.
도 5는 제3실시 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 발광 칩(320)의 제1전극(32A)의 상면과 상기 제2리드 프레임(36)의 상면 사이의 단차가 있을 때, 상기 제2전도층(36)의 일부(36A)를 절곡시킨 구조로 형성하여, 제1전극(32A)과 상기 제2리드 프레임(23) 사이를 연결시켜 줄 수 있다. 상기 제2전도층(36)의 일부(36A)는 상기 발광 칩(30)의 상면보다 더 아래에 배치될 수 있다. 또한 상기 제1전도층(35)의 일부도 상기 발광 칩(30)의 상면보다 아래에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 6은 제4실시 예이다.
도 6을 참조하면, 발광 소자 패키지(50)는 제1리드 프레임(21)과 제2리드 프레임(23)의 하면이 몸체(10A)의 하면과 동일 평면 상에 배치된다. 이러한 제1리드 프레임(21)과 상기 제2리드 프레임(23)의 하면은 기판 상에 직접 탑재됨으로써, 발광 칩(30)에서 발생된 열을 상기 발광 칩(30) 아래에 배치된 제1리드 프레임(21) 및 기판을 통해 최단 경로로 방열할 수 있다. 이에 따라 방열 효율은 개선될 수 있다.
도 7은 제5실시 예이다.
도 7을 참조하면, 발광 소자 패키지(50B)는 제1리드 프레임(21)과 제2리드 프레임(23) 사이에 방열 프레임(29)를 배치하며, 상기 방열 프레임(29) 내에 오목부(29A)를 배치하게 된다. 상기 오목부(29A)의 깊이 및 너비는 제1실시 예를 참조하기로 한다. 상기 방열 프레임(29)의 두께는 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,23)의 두께와 동일한 두께이거나 더 두껍게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 오목부(29A)는 상기 방열 프레임(29)의 상면보다 낮은 깊이이고 상기 발광 칩(30)이 삽입될 수 있는 정도의 깊이로 형성된다.
상기 발광 칩(30)은 상기 방열 프레임(29)의 오목부(29A)에 삽입되고, 접착 부재(35)로 접착된다. 또한 발광 칩(30)과 상기 제1리드 프레임(21)은 제1전도층(35)으로 연결되고, 상기 발광 칩(30)과 제2리드 프레임(23)은 제2전도층(36)으로 연결될 수 있다.
상기 제1 및 제2전도층(35,36)은 상기 프레임들(21,23,29) 사이의 분리부(17,17A)보다 더 긴 길이로 형성될 수 있으며, 적어도 하나는 직선 형태로 상기 발광 칩(30)과 프레임들(21,23,29) 사이에 배치된다. 상기 방열 프레임(29)은 무극 성 단자로, 발광 칩(30)으로부터 발생된 열에 대해 효과적으로 방열할 수 있다. 또한 상기 제1 및 제2전도층(35,36) 중 적어도 하나는 도 4에 도시된 바와 같이, 와이어로 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 8 및 도 9에 도시된 표시 장치, 도 10에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 8은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 상기 발광 모듈(1031)로부터 제공된 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 배치되어 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 바텀 커버(1011) 내에 적어도 하나가 배치되며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 보드(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(50)를 포함하며, 상기 발광 소자 패키지(50)는 상기 보드(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 보드는 인쇄회로기판(printed circuit board)일 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 또한 상기 보드(1033)은 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(50)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 보드(1033)은 제거될 수 있다. 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다. 따라서, 발광 소자 패키지(50)에서 발생된 열은 방열 플레이트를 경유하여 바텀 커버(1011)로 방출될 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지(50)는 상기 보드(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(50)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 상기 표시 패널(1061)로 공급함으로써, 상기 표시 패널(1061)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버(미도시)와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 상기 발광 모듈(1031)로부터 제공된 광을 투과 또는 차단시켜 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비전과 같은 영상 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장 이상의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트(diffusion sheet), 수평 및 수직 프리즘 시트(horizontal/vertical prism sheet), 및 휘도 강화 시트(brightness enhanced sheet) 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 상기 표시 패널(1061)로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 패키지(50)가 어레이된 보드(1120), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 보드(1120)과 상기 발광 소자 패키지(50)는 발광 모듈(1060)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(1060), 광학 부재(1154)는 라이트 유닛(미도시)으로 정의될 수 있다.
상기 바텀 커버(1152)에는 수납부(1153)를 구비할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 광학 부재(1154)는 렌즈, 도광판, 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 도광판은 PC 재질 또는 PMMA(Poly methy methacrylate) 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 도광판은 제거될 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 상기 표시 패널(1155)으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(1154)는 상기 발광 모듈(1060) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(1060)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 10은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 10을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 보드(1532)과, 상기 보드(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(50)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(50)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다.
상기 보드(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 보드(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 보드(1532) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(50)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(50) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색 등과 같은 가시 광선 대역의 발광 다이오드 또는 자외선(UV, Ultra Violet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1530)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자 패키지(50)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
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.
50,50A,50B: 발광 소자 패키지 10,10A: 몸체
21,23:리드 프레임 25: 오목부
30: 발광 칩 29: 방열 프레임
35,36: 전도층 40: 몰딩 부재
21,23:리드 프레임 25: 오목부
30: 발광 칩 29: 방열 프레임
35,36: 전도층 40: 몰딩 부재
Claims (15)
- 캐비티를 갖는 몸체;
상기 캐비티 내에 배치된 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임;
상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임 사이에 배치되어 상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임을 전기적으로 분리시키는 분리부;
상기 제1리드 프레임에 상기 제1리드 프레임의 상면보다 더 낮은 깊이로 형성되며 상기 분리부의 일측면에 배치되는 오목부;
상기 제1리드 프레임의 오목부에 삽입되며 제1전극 및 제2전극을 포함하는 발광 칩;
상기 발광 칩의 제2전극과 상기 제1리드 프레임의 상부에 직선 형상을 갖고, 상기 제2전극과 상기 제1리드 프레임을 서로 연결해 주는 제1전도층;
상기 발광 칩의 제1전극과 상기 제2리드 프레임의 상부에 직선 형상을 갖고, 상기 제1전극과 상기 제2리드 프레임을 서로 연결해 주는 제2전도층; 및
상기 오목부의 양측면 및 하면에 배치되는 접착부재를 포함하고,
상기 접착부재는 상기 발광 칩의 하면 및 측면과 접촉하는 발광 소자 패키지. - 캐비티를 갖는 몸체;
상기 캐비티 내에 배치된 제1리드 프레임 및 제2리드 프레임;
상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임 사이에 방열 프레임;
상기 방열 프레임과 상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임 사이에 배치되는 복수의 분리부;
상기 방열 프레임에 상기 방열 프레임의 상면보다 더 낮은 깊이로 형성된 오목부;
상기 방열 프레임의 오목부에 삽입되며 제1전극 및 제2전극을 포함하는 발광 칩;
상기 발광 칩의 제2전극과 상기 방열 프레임의 상부에 직선 형상을 갖고, 상기 제2전극과 상기 제2리드 프레임을 서로 연결해 주는 제1전도층;
상기 발광 칩의 제1전극과 상기 제2리드 프레임의 상부에 직선 형상을 갖고, 상기 제1전극과 상기 제2리드 프레임을 서로 연결해 주는 제2전도층; 및
상기 오목부의 양측면 및 하면에 배치되는 접착부재를 포함하고,
상기 접착부재는 상기 발광 칩의 하면 및 측면과 접촉하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 제2전도층의 일부는 절곡되어 상기 발광 칩의 상면보다 더 아래에 배치되는 발광 소자 패키지. - 제3항에 있어서,
상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임의 하면은 상기 몸체의 하면과 동일 평면에 배치되는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 오목부의 바닥너비는 상기 발광칩의 하면 너비보다 넓은 발광 소자 패키지. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 접착부재는 전도성 재질로 형성되는 발광 소자 패키지.
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