KR101873587B1 - 발광소자 패키지 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광소자 패키지에 대한 것으로, 이 장치는 개방 영역을 포함하는 몸체, 상기 개방 영역에 노출되며 서로 분리되어 있는 제1 전극 및 제2 전극, 그리고, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 위에 부착되어 있는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하며, 상기 제1 또는 제2 전극은 상기 발광 소자가 배치되는 실장 영역이 출사면을 향하여 돌출되어 있는 발광소자 패키지를 제공한다. 따라서, 리드 프레임의 캐비티 내에서 발광 소자가 형성되는 영역을 위로 돌출함으로써 외부로 방출되는 광량을 증가시키고, 외부로부터 칩까지의 거리를 증가하여 습기침투를 줄임으로써 불량을 줄일 수 있다.

Description

발광소자 패키지 및 조명 장치{ THE LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND THE LIGHT EMITTING SYSTEM.}
본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 GaAs 계열, AlGaAs 계열, GaN 계열, InGaN 계열 및 InGaAlP 계열 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광 원을 구성할 수 있다.
이러한 발광 다이오드는 패키지화되어 다양한 색을 방출하는 발광소자 패키지로 이용되고 있으며, 발광소자 패키지는 칼라를 표시하는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.
실시예는 새로운 구조를 가지는 발광소자 패키지를 제공한다.
실시예는 개방 영역을 포함하는 몸체, 상기 개방 영역에 노출되며 서로 분리되어 있는 제1 전극 및 제2 전극, 그리고, 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극 위에 부착되어 있는 적어도 하나의 발광 소자를 포함하며, 상기 제1 또는 제2 전극은 상기 발광 소자가 배치되는 실장 영역이 출사면을 향하여 돌출되어 있는 발광소자 패키지를 제공한다.
본 발명에 따르면, 리드 프레임의 캐비티 내에서 발광칩이 형성되는 영역을 위로 돌출함으로써 외부로 방출되는 광량을 증가시키고, 외부로부터 칩까지의 거리를 증가하여 습기침투를 줄임으로써 불량을 줄일 수 있다. 또한, 리드 프레임의 면적이 늘어나 방열성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광 다이오드의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치의 예를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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.
이하에서는 도 1 내지 도 2를 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이고, 도 2는 도 1의 발광 다이오드의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 발광 소자 패키지(100)는 몸체(110), 상기 몸체(110) 상에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자(120), 그리고 상기 몸체(110) 상에 배치되어, 상기 발광 소자(120)와 전기적으로 연결되는 제1 전극(130) 및 제2 전극(140)을 포함한다.
또한, 상기 발광 소자 패키지는(100)는 상기 발광 소자(120)를 보호하는 수지재(170)를 포함한다.
상기 몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게 몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 몸체(110)는 전도성을 갖는 도체로 형성될 수도 있다. 몸체(110)가 전기 전도성을 갖는 재질인 경우, 몸체(110)의 표면에는 절연막(미도시)이 형성되어 몸체(110)가 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 쇼트(short)되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 위에서 바라본 몸체(110)의 둘레 형상은 발광 소자 패키지(100)의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 몸체(110)에는 상부(112)가 개방되도록 개방 영역(115)이 형성될 수 있다. 상기 개방 영역(115)은 예를 들어, 사출 성형에 의해 형성되거나, 에칭에 의해 형성될 수 있다.
상기 개방 영역(115)은 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 그 내측면은 바닥면에 대하여 수직한 측면이거나 경사진 측면이 될 수 있다. 상기 경사진 측면은 상기 몸체(110)에 습식 식각(Wet Etching)을 실시하여 형성된 경우, 50°내지 60°의 경사를 가질 수 있다.
또한, 상기 개방 영역(115)을 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상 일 수 있다.
상기 몸체(110) 위에 상기 제1 전극(130) 및 제2 전극(140)이 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(130) 및 상기 제2 전극(140)은 양극과 음극으로 전기적으로 분리되어, 상기 발광 소자(120)에 전원을 제공할 수 있다. 한편, 상기 발광 소자(120)의 설계에 따라, 상기 제1,2 전극(130,140) 외에 복수 개의 전극이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 상기 제1, 2 전극(130,140)은 상기 개방 영역(115) 내에 서로 분리되며 노출되어있으며, 도 2와 같이 몸체(110)의 측면으로 돌출되어 있는 단자를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 제1,2 전극(130,140)은 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1,2 전극(130,140)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au)이 순차적으로 적층된 Ti/Cu/Ni/Au층 일 수 있으나, 이것에 한정하지 않는다.
즉, 상기 제1,2 전극(130,140)의 최하층에는 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta)과 같이 상기 몸체와의 접착력이 우수한 재질이 적층되고, 상기 제1,2 전극(130,140)의 최상층에는 금(Au)과 같이 와이어(Wire) 등이 용이하게 부착되며, 전기 전도성이 우수한 재질이 적층되고, 상기 제1,2 전극(130,140)의 최상층과 최하층 사이에는 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등으로 형성되는 확산 방지층(diffusion barrier layer)이 적층될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1,2 전극(130,140)은 도금 방식, 증착 방식, 포토리소그래피 등을 이용하여 선택적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 전극(130)은 상기 개방 영역(115) 내에서 상기 몸체(110)의 바닥면을 향하여 오목하게 함몰되어 있는 캐비티(145)를 포함한다.
상기 제1 전극(130)은 캐비티(145)의 바닥면(132)으로부터 상부를 향하여 돌출되어 있으며, 발광 소자(120)를 실장하기 위한 실장부(131)를 포함한다.
상기 실장부(131)는 상기 캐비티(145) 바닥면(132)의 중앙 영역에 배치될 수 있으며, 상기 실장부(131)를 제외한 바닥면(132)이 외부와 연결되는 방열부로 기능한다.
상기 제1 전극(130)은 상기 바닥면(132)으로부터 상기 캐비티(145)의 측면을 이루는 측면부(133)를 포함하고, 상기 측면부(133)와 연결되어 상기 몸체(110)의 측면으로 돌출되는 수평부(135)를 포함한다.
상기 수평부(135)는 제2 전극(140)와 반대되는 영역으로 형성되며, 상기 수평부(135)에 와이어(122)가 부착될 수 있다.
상기 실장부(131)의 높이는 상기 수평부(135)의 높이보다 낮을 수 있으며, 상기 실장부(131)에 부착된 발광 소자(120)의 상면 높이가 상기 수평부(135)의 높이보다 낮을 수 있다.
한편, 상기 제2 전극(140)은 상기 제1 전극(130)의 수평부(135)에 대응하는 영역만을 포함하며, 수평부(135)의 일부가 개방 영역(115) 내에 노출될 수 있다.
또한, 상기 제1,2 전극(130,140)은 전도성 연결부재인 와이어(122)가 부착되어, 상기 제1,2 전극(130,140)을 상기 발광 소자(120)와 전기적으로 연결할 수 있다.
한편, 상기 제1,2 전극(130,140)의 혼동 없이 구분하기 위해, 상기 몸체(110)에는 캐쏘드 마크(cathode mark)가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(120)는 상기 제1 전극(130)의 실장부(131) 상에 탑재될 수 있다.
이와 같이, 상기 실장부(131)를 형성하여 발광 소자(120)를 실장하는 경우, 상기 발광 소자(120)의 위치가 높아짐으로 외부로 방출되는 빛의 양이 많아질 수 있으며, 발광 소자(120)까지의 거리를 늘림으로 몸체(110)와 제1 전극(130) 사이의 공간으로부터 침투할 수 있는 습기 등을 방지할 수 있다. 또한 몸체(110)와 전극(130)과의 접촉 면적이 증가하여 기밀성이 향상되며, 전극(130)의 면적을 확장하여 방열성을 확보할 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 상기 발광소자 패키지(100)의 설계에 따라 적어도 하나가 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(100)가 복수 개 탑재된 경우, 복수 개의 발광소자 패키지(100)에 전원을 공급하는 복수 개의 전극 이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 소자(120)는 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용하여 탑재할 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 칩 종류 및 칩의 전극 위치에 따라 변경될 수 있다.
발광 소자(120)는 III족과 V족 원소의 화합물 반도체 예컨대 AlInGaN, InGaN, GaN, GaAs, InGaP, AllnGaP, InP, InGaAs 등의 계열의 반도체를 이용하여 제조된 반도체 발광소자를 선택적으로 포함할 수 있다.
도 2와 같이, 상기 발광 소자(120)는 제1 전극(130)에 접착제로 부착되고, 와이어(122)로 제1 및 제2 전극(130, 140)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 발광 소자(120)는 수평형 발광소자라 명명하며, 도 3과 같이 지지기판(21), 버퍼층(23), 제2 도전형 반도체층(25), 활성층(27), 및 제1 도전형 반도체층(29)을 포함한다.
지지기판(21)은 사파이어 기판일 수 있다.
기판(21) 위에는 III족-V족 질화물 반도체층이 형성되는 데, 반도체의 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이러한 장비로 한정하지는 않는다.
전도성 지지기판(21) 위에는 버퍼층(23)이 형성될 수 있다. 버퍼층(23)은 지지기판(21)과 반도체층 사이에 격자 부정합을 보완한다.
버퍼층(23) 위에는 제1 도전형 반도체층(25)이 형성되며, 제1 도전형 반도체층(25)은 제1 전극(31)과 전기적으로 연결된다.
제1 도전형 반도체층(25)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. n형 반도체층은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te 등에서 적어도 하나를 첨가될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(25)은 예컨대, NH3, TMGa(또는 TEGa), 및 Si와 같은 n형 도펀트를 포함한 가스를 공급하여 소정 두께의 n형 GaN층을 형성할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(25) 위에는 활성층(27)이 형성된다. 활성층(27)은 단일 양자 우물 또는 다중 양자 우물(MQW) 구조로 형성될 수 있다. 활성층(27)의 한 주기는 InGaN/GaN의 주기, AlGaN/InGaN의 주기, InGaN/InGaN의 주기, 또는 AlGaN/GaN의 주기를 선택적으로 포함할 수 있다.
활성층(27) 위에는 제2 도전형 반도체층(29)이 형성된다.
제2 도전형 반도체층(29)은 III족-V족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(29)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba를 포함한다.
제2 도전형 반도체층(29)은 예컨대, NH3, TMGa(또는 TEGa), 및 Mg와 같은 p형 도펀트를 포함한 가스를 공급하여 소정 두께의 p형 GaN층으로 형성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(29)은 소정 영역에 전류 확산(current spreading) 구조를 포함한다. 전류 확산 구조는 수직 방향으로의 전류 확산 속도보다 수평 방향으로의 전류 확산 속도가 높은 반도체층들을 포함한다.
전류 확산 구조는 예컨대, 도펀트의 농도 또는 전도성의 차이를 가지는 반도체층들을 포함할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(25)과 활성층(27) 사이에는 제2 도전형 클래드층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 제2 도전형 클래드층은 p형 GaN계 반도체로 형성될 수 있다. 제2 도전형 클래드층은 우물층의 에너지 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
또한, 제1 도전형 반도체층(25)은 p형 반도체층, 제2 도전형 반도체층(29)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 발광 구조물은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다. 이하, 실시 예의 설명을 위해 반도체층의 최상층은 제2 도전형 반도체층(29)을 그 예로 설명하기로 한다.
제2 도전형 반도체층(29) 위에는 제2 전극 또는/및 전극층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 전극층은 산화물 또는 질화물 계열의 투광층 예컨대, ITO(indium tin oxide), ITON(indium tin oxide nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(indium zinc oxide nitride), 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), IrOx, RuOx, NiO의 물질 중에서 선택되어 형성될 수 있다. 전극층은 전류를 확산시켜 줄 수 있는 전류 확산층으로 기능할 수 있다.
또한, 전극층은 반사 전극층일 수 있으며, 반사 전극층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 제1 전극은 단층 또는 다층 구조의 금속층을 포함할 수 있으며, 예컨대 금속층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나 또는 합금으로 형성될 수 있다.
상기 개방 영역(115) 내에 상기 개방 영역(115)를 매립하는 몰딩재(170)를 포함한다.
상기 몰딩재(170)는 투광성 물질로 형성되며, 몸체(110)의 상부까지 형성된다.
상기 몰딩재(170)는 투광성 수지 내에 형광체가 분산되어 있는 구조를 가지며, 상기 형광체는 상기 발광 소자(120)로부터 방출되는 빛의 파장을 변화하여 다른 파장의 빛으로 방출한다.
예컨대, 발광 소자(120)가 청색 발광 다이오드이고, 형광체가 황색 형광체인 경우 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 백색의 빛을 생성할 수 있다. 발광 소자(120)가 자외선(UV)을 방출하는 경우에는, Red, Green, Blue 삼색의 형광체가 첨가되어 백색광을 구현할 수도 있다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
도 3을 참고하면, 상기 발광 소자 패키지(100A)는 몸체(110), 상기 몸체(110) 상에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자(120), 그리고 상기 몸체(110) 상에 배치되어, 상기 발광 소자(120)와 전기적으로 연결되는 제1 전극(160) 및 제2 전극(180)을 포함한다.
또한, 상기 발광 소자 패키지는(100A)는 상기 발광 소자(120)를 보호하는 수지재(180)를 포함한다.
상기 몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게 몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 몸체(110)는 전도성을 갖는 도체로 형성될 수도 있다. 몸체(110)가 전기 전도성을 갖는 재질인 경우, 몸체(110)의 표면에는 절연막(미도시)이 형성되어 몸체(110)가 제1 전극(160) 및 제2 전극(180)과 전기적으로 쇼트(short)되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 위에서 바라본 몸체(110)의 둘레 형상은 발광 소자 패키지(100)의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 몸체(110)에는 상부(112)가 개방되도록 개방 영역(115)가 형성될 수 있다. 상기 개방 영역(115)는 예를 들어, 사출 성형에 의해 형성되거나, 에칭에 의해 형성될 수 있다.
상기 개방 영역(115)는 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 그 내측면은 바닥면에 대하여 수직한 측면이거나 경사진 측면이 될 수 있다. 상기 경사진 측면은 상기 몸체(110)에 습식 식각(Wet Etching)을 실시하여 형성된 경우, 50°내지 60°의 경사를 가질 수 있다.
또한, 상기 개방 영역(115)를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상 일 수 있다.
상기 몸체(110) 위에 상기 제1 전극(160) 및 제2 전극(180)이 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(160) 및 상기 제2 전극(180)은 양극과 음극으로 전기적으로 분리되어, 상기 발광 소자(120)에 전원을 제공할 수 있다. 한편, 상기 발광 소자(120)의 설계에 따라, 상기 제1,2 전극(160,180) 외에 복수 개의 전극이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 상기 제1, 2 전극(160,180)은 상기 개방 영역(115) 내에 서로 분리되며 노출되어있다.
상기 제1,2 전극(160,180)은 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1,2 전극(160,180)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au)이 순차적으로 적층된 Ti/Cu/Ni/Au층 일 수 있으나, 이것에 한정하지 않는다.
즉, 상기 제1,2 전극(160,180)의 최하층에는 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta)과 같이 상기 몸체와의 접착력이 우수한 재질이 적층되고, 상기 제1,2 전극(160,180)의 최상층에는 금(Au)과 같이 와이어(Wire) 등이 용이하게 부착되며, 전기 전도성이 우수한 재질이 적층되고, 상기 제1,2 전극(160,180)의 최상층과 최하층 사이에는 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등으로 형성되는 확산 방지층(diffusion barrier layer)이 적층될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1,2 전극(160,180)은 도금 방식, 증착 방식, 포토리소그래피 등을 이용하여 선택적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 전극(160)은 상기 개방 영역(115) 내에서 상기 몸체(110)의 바닥면(162)을 향하여 오목하게 함몰되어 있는 캐비티(175)를 포함한다.
상기 제1 전극(160)은 캐비티(175)의 바닥면(162)으로부터 상부를 향하여 돌출되어 있으며, 발광 소자(120)를 실장하기 위한 실장부(161)를 포함한다.
상기 실장부(161)는 상기 캐비티(175) 바닥면(162)의 중앙 영역에 배치될 수 있으며, 상기 실장부(161)를 제외한 바닥면(162)이 외부와 연결되는 방열부로 기능한다.
상기 제1 전극(160)은 상기 바닥면(162)으로부터 상기 캐비티(175)의 측면을 이루는 측면부(163)를 포함하고, 상기 측면부(163)와 연결되어 상기 몸체의 측면으로 돌출되는 수평부(165)를 포함한다.
이때, 상기 측면부(163)는 중간 영역에 상기 수평부(165)와 평행하게 수평을 이루며 와이어(122)가 접합되는 수평측면부(167)를 더 포함한다.
상기 수평부(165)는 제2 전극(180)와 반대되는 영역으로 형성된다.
상기 실장부(161)의 높이는 상기 수평부(165)의 높이보다 낮을 수 있으며, 상기 실장부(161)에 부착된 발광소자(120)의 상면 높이가 상기 수평부(165)의 높이보다 낮을 수 있다.
한편, 상기 제2 전극(180)은 수평부(185) 및 상기 수평측면부(167)와 대응하는 수평측면부(187)를포함한다.
따라서, 제2 전극(180)은 캐비티(175)의 중간 영역까지 형성될 수 있으며, 상기 수평측면부(1687)에 와이어(122)가 부착된다.
또한, 상기 제1,2 전극(160,180)은 전도성 연결부재인 와이어(122)가 부착되어, 상기 제1,2 전극(160,180)을 상기 발광 소자(120)와 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 상기 제1 전극(160)의 실장부(161) 상에 탑재될 수 있다.
또한, 측면부(163)의 중간 영역에 와이어(122)와 접합을 위한 평편한 공간을 형성함으로써 발광 소자(120)에 부착되는 와이어(122)의 높이와의 편차를 줄일 수 있다.
상기 개방 영역(115) 내에 상기 개방 영역(115)를 매립하는 몰딩재(170)를 포함한다.
상기 몰딩재(170)는 투광성 물질로 형성되며, 몸체(110)의 상부까지 형성된다.
상기 몰딩재(170)는 투광성 수지 내에 형광체가 분산되어 있는 구조를 가지며, 상기 형광체는 상기 발광 소자(120)로부터 방출되는 빛의 파장을 변화하여 다른 파장의 빛으로 방출한다.
한편, 도 4의 경우, 몸체(110), 발광 소자(120) 및 몰딩재(170)의 구성은 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 4의 제1 전극(160)은 도 3의 제1 전극(160)에 대하여, 바닥면가 면으로 형성되지 않고, 변으로 형성되어 있다. 즉, 측면부(162B)가 측면수평부(167)를 가질 때, 측면수평부(167) 위의 캐비티(175)의 경사도보다 측면수평부(167) 하부의 캐비티(175)의 경사도가 더 크게 형성되어 몸체(110)의 바닥면에 노출되는 방열부의 면적이 도 3의 면적보다 작은 특징을 가진다.
이하에서는 도 5를 참고하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.
도 5를 참고하면, 발광 소자 패키지(200)는 몸체(210), 캐비티(240)를 갖는 제1 리드 프레임(230) 및 제2 리드 프레임(250), 복수의 발광 소자(220), 및 와이어들(222)을 포함한다.
상기 몸체(210)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게 몸체(210)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 몸체(210)는 전도성을 갖는 도체로 형성될 수도 있다. 몸체(210)가 전기 전도성을 갖는 재질인 경우, 몸체(210)의 표면에는 절연막(미도시)이 형성되어 몸체(210)가 제1 리드 프레임(230), 및 제2 리드 프레임(250)와 전기적으로 쇼트(short)되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 위에서 바라본 몸체(210)의 둘레 형상은 발광 소자 패키지(200)의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 몸체(220)의 상부에는 개방 영역(215)을 포함하며, 광이 방출되는 영역이다.
상기 제1 리드 프레임(230)은 상기 개방 영역(215) 내에서 상기 몸체(210)의 바닥면을 향하여 오목하게 함몰되어 있는 캐비티(240)를 포함한다.
상기 제1 리드 프레임(230)은 캐비티(240)의 바닥면(232)으로부터 상부를 향하여 돌출되어 있으며, 발광 소자(220)를 실장하기 위한 실장부(231)를 포함한다.
상기 실장부(231)는 상기 캐비티(240) 바닥면(232)의 중앙 영역에 배치될 수 있으며, 상기 실장부(231)를 제외한 바닥면(232)이 외부와 연결되는 방열부로 기능한다.
상기 제1 리드 프레임(230)은 상기 바닥면(232)으로부터 상기 캐비티(240)의 측면을 이루는 측면부(233)를 포함하고, 상기 측면부(233)와 연결되어 상기 몸체(210)의 측면을 향하는 수평부(235)를 포함한다.
상기 수평부(235)는 제2 리드 프레임(250)과 반대되는 영역으로 형성되며, 상기 수평부(235)에 와이어(222)가 부착될 수 있다.
상기 실장부(231)의 높이는 상기 수평부(235)의 높이보다 낮을 수 있으며, 상기 실장부(231)에 부착된 발광 소자(220)의 상면 높이가 상기 수평부(235)의 높이보다 낮을 수 있다.
한편, 상기 제2 리드 프레임(250)의 구성은 상기 제1 리드 프레임(230)의 구성과 동일하며, 바닥면(52), 실장부(251), 측면부(253) 및 수평부(255) 포함한다.
또한, 제1 및 제2 리드 프레임(230, 250)은 도 1의 제1 전극(130)과 같이 수평부(132)가 몸체(110)의 외부로 노출되어 단자를 이룰 수 있으나, 도 5와 같이 몸체(210)의 바닥면으로 노출되는 단자를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1,2 리드 프레임(130,140)은 전도성 연결부재인 와이어(222)가 부착되어, 상기 제1,2 리드 프레임(130,140)을 상기 발광 소자(120)와 전기적으로 연결할 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 상기 제1 및 제2 리드 프레임(230, 250)의 실장부(231, 251) 상에 각각 탑재될 수 있다.
상기 캐비티(240)를 덮으며 수지재(270)가 형성된다.
상기 수지재(270)는 투광성 물질로 디스펜싱될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5에서는 제1 및 제2 리드 프레임(230, 250)이 도 1의 제1 전극(130)과 유사한 구성을 갖는 것으로 기재하였으나, 이에 한정하지 않고, 도 3 및 도 4의 구성을 가질 수 있음은 자명하다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 9에 도시된 표시 장치, 도 70에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판, 지시등과 같은 유닛에 적용될 수 있다.
도 6은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 6을 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 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함하며, 상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 기판은 인쇄회로기판(printed circuit board)일 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 또한 상기 기판(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(100)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다. 따라서, 발광 소자 패키지(100)에서 발생된 열은 방열 플레이트를 경유하여 바텀 커버(1011)로 방출될 수 있다.
상기 복수의 발광 소자 패키지(100)는 상기 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(100)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 7은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 7을 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 기판(1532)과, 상기 기판(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다.
상기 기판(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 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(1532) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(100)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(100) 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(100)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 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
발광소자 패키지 100, 100A, 100B, 200
발광 소자 120, 220
몸체 110, 210
전극 130, 140
리드 프레임 230, 250

Claims (11)

  1. 개방 영역을 포함하는 몸체;
    상기 개방 영역 내에서 상기 몸체의 바닥면을 향하여 오목하게 함몰된 캐비티를 포함하는 제1전극과 상기 제1전극과 분리되어 배치되는 제2전극; 및
    상기 제1전극의 실장부 상에 배치되는 발광소자를 포함하고,
    상기 실장부는 상기 캐비티의 제1영역에 배치되며 상기 캐비티의 바닥면으로부터 돌출되고,
    상기 실장부 하에는 상기 몸체가 배치되어 상기 몸체의 하면이 노출되고,
    상기 캐비티의 제2영역은 상기 캐비티의 제1영역의 일측에 배치되고 상기 캐비티의 제3영역은 상기 캐비티의 제1영역의 타측에 배치되며,
    상기 캐비티의 제2영역 및 제3영역에 배치된 상기 제1전극의 하면은 상기 캐비티의 제1영역에 배치된 상기 제1전극의 하면보다 낮게 배치되며,
    상기 캐비티의 제2영역 및 제3영역에 배치된 상기 제1전극의 하면은 노출되는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극은 상기 캐비티의 경사를 이루는 적어도 하나의 측면부와 상기 측면부에서 연장되어 상기 몸체의 일측면으로 돌출되는 수평부를 포함하는 발광소자 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실장부 하에 배치된 상기 몸체의 하면과 상기 수평부 하에 배치된 상기 몸체의 하면은 동일 평면에 배치되는 발광소자 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수평부의 일부는 상기 개방영역에서 노출되고,
    상기 수평부 높이는 상기 실장부 높이보다 높은 발광소자 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수평부의 높이는 상기 발광소자 상면의 높이보다 높은 발광소자 패키지.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2전극의 일부는 상기 몸체 타측면으로 돌출되는 발광소자 패키지.
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