KR101905573B1 - 발광 모듈 및 이를 구비한 조명 시스템 - Google Patents
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Abstract
실시 예는 발광 모듈에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광 모듈은, 몸체; 상기 몸체 내에 제1 및 제2 리드 프레임; 상기 제1 및 제2리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 배치된 적어도 하나의 발광 칩; 상기 제 1 및 제2 리드 프레임 중 적어도 하나에 상기 발광 칩과 대응되는 영역 아래로 돌출된 볼록부를 포함하는 복수의 발광 소자 패키지; 상기 각 발광 다이오드 아래에 배치된 제1 및 제2패드와, 상기 볼록부가 결합되는 오목부를 포함하며, 상기 복수의 발광 소자 패키지가 탑재된 모듈 기판; 상기 모듈 기판의 제1패드와 상기 발광 소자 패키지의 제1리드 프레임 사이에 제1접합 부재; 및 상기 모듈 기판의 제2패드와 상기 발광 소자패키지의 제2리드 프레임 사이에 제2접합 부재를 포함하는 발광 모듈.
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Description
실시 예는 발광 모듈 및 이를 구비한 조명 시스템에 관한 것이다.
발광 다이오드, 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, 정보처리 기술이 발달함에 따라서, LCD, PDP 및 AMOLED 등과 같은 표시장치들이 널리 사용되고 있다. 이러한 표시장치들 중 LCD는 영상을 표시하기 위해서, 광을 발생시킬 수 있는 백라이트 유닛과 같은 조명 유닛을 필요로 한다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 캐비티 바닥 중 상기 발광 칩과 대응되는 영역에 볼록한 볼록부를 포함하는 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 발광 모듈을 제공한다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 하부에 돌출된 볼록부와 모듈 기판의 오목부가 서로 접촉되도록 한 발광 모듈 및 이를 구비한 조명 시스템을 제공한다.
실시 예는 모듈 기판의 상면에 접합 부재의 넘침을 방지하기 위한 홈 또는 단차진 구조를 구비한 발광 모듈 및 이를 구비한 조명 시스템을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 모듈은, 몸체; 상기 몸체 내에 제1 및 제2 리드 프레임; 상기 제1 및 제2리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 배치된 적어도 하나의 발광 칩; 상기 제 1 및 제2 리드 프레임 중 적어도 하나에 상기 발광 칩과 대응되는 영역 아래로 돌출된 볼록부를 포함하는 복수의 발광 소자 패키지; 상기 각 발광 소자 패키지 아래에 배치된 제1 및 제2패드와, 상기 볼록부가 결합되는 오목부를 포함하며, 상기 복수의 발광 소자 패키지가 탑재된 모듈 기판; 상기 모듈 기판의 제1패드와 상기 발광 소자 패키지의 제1리드 프레임 사이에 제1접합 부재; 및 상기 모듈 기판의 제2패드와 상기 발광 소자 패키지의 제2리드 프레임 사이에 제2접합 부재를 포함한다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 모듈을 구비한 조명 시스템의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 모듈의 분해 도면이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 4는 도 1의 발광 소자 패키지의 리드 프레임에 있어서, 오목부의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 발광 소자 패키지의 리드 프레임에 있어서, 오목부의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 제2실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다.
도 7은 실시 예에 있어서, 모듈 기판의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시 예에 있어서, 모듈 기판의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 조명 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 4는 도 1의 발광 소자 패키지의 리드 프레임에 있어서, 오목부의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 발광 소자 패키지의 리드 프레임에 있어서, 오목부의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 제2실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 측 단면도이다.
도 7은 실시 예에 있어서, 모듈 기판의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시 예에 있어서, 모듈 기판의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 표시 장치의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 모듈을 갖는 조명 장치를 나타낸 사시도이다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등이 각 기판, 프레임, 시트, 층 또는 패턴 등의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"과 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 모듈을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 발광 모듈(101)은 모듈 기판(91) 및 상기 모듈 기판(91) 상에 탑재된 발광 소자 패키지(100)를 포함한다.
상기 모듈 기판(91)은 상면 및 하면 중 적어도 하나에 전극 패드를 갖는 회로 패턴을 포함하며, 예컨대 상면에 복수의 패드(92,93)를 포함한다.
상기 모듈 기판(91)은 상부에 오목부(95,96)를 포함하며, 상기 오목부(95,96)는 상기 모듈 기판(91)의 상면보다 낮은 깊이로 형성된다. 상기 오목부(95,96)는 반구형 형상, 또는 뿔 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 오목부(95,96)는 하나의 패키지 영역 내에 복수로 배치될 수 있으며, 제1오목부(95)와 제2오목부(96)가 서로 이격된다. 상기 제1 및 제2오목부(95,96) 내에는 상기의 모듈 기판(91)의 금속층이 배치되거나, 패드가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1오목부(95)의 적어도 일측에는 상기 모듈 기판(91)의 제1패드(92)가 배치되며, 상기 제2오목부(96)의 적어도 일측에는 상기 모듈 기판(91)의 제2패드(93)가 배치된다.
상기 모듈 기판(91)은 수지 재질의 인쇄회로기판(printed circuit board), 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB)를 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자 패키지(100)는 볼록부(27,37)를 갖는 적어도 하나의 리드 프레임(21,31)을 포함한다. 상기 볼록부(27,37)는 제1리드 프레임(21)으로부터 상기 모듈 기판(91) 방향으로 돌출된 제1볼록부(27)와, 제2리드 프레임(31)으로부터 상기 모듈 기판(91) 방향으로 돌출된 제2볼록부(37)를 포함한다.
상기 발광 소자 패키지(100)의 제1볼록부(27)는 상기 모듈 기판(91)의 제1오목부(95)에 삽입되며, 제2볼록부(37)는 상기 모듈 기판(91)의 제2오목부(96)에 삽입된다. 이에 따라 상기 모듈 기판(91)의 제1패드(92)는 상기 발광 소자 패키지(100)의 제1리드 프레임(21)과 접촉되고 전기적으로 연결된다. 상기 모듈 기판(91)의 제2패드(93)는 상기 발광 소자 패키지(100)의 제2리드 프레임(31)과 접촉되고 전기적으로 연결된다.
상기 발광 소자 패키지(100)에 대해, 도 2 및 도 3을 참조하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 오목부(60)를 갖는 몸체(10), 제1캐비티(25) 및 제1볼록부(27)를 갖는 제1리드 프레임(21), 제2캐비티(35) 및 제2볼록부(37)를 갖는 제2리드 프레임(31), 연결 프레임(46), 발광 칩들(71,72), 와이어들(73 내지 76) 및 몰딩 부재(81)를 포함한다.
상기 몸체(10)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. 예를 들면, 상기 몸체(10)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다. 다른 예로서, 상기 몸체(10)는 전도성을 갖는 도체로 형성될 수 있다. 몸체(10)가 전기 전도성을 갖는 재질로 형성되는 경우, 몸체(10)의 표면에는 절연막(미도시)이 더 형성되어 전도성의 몸체(10)가 제1캐비티(25), 제2캐비티(35) 및 연결 프레임(46)과 전기적으로 쇼트(short) 되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
몸체(10)의 형상은 위에서 볼 때, 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형, 곡면을 갖는 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 몸체(10)는 복수의 측면부(11~14)을 포함하며, 상기 복수의 측면부(11~14) 중 적어도 하나는 상기 몸체(10)의 하면에 대해 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다. 상기 몸체(10)는 제1 내지 제4측면부(11~14)을 그 예로 설명하며, 제1측면부(11)와 제2측면부(12)는 서로 반대측 면이며, 상기 제3측면부(13)와 상기 제4측면부(14)는 서로 반대측 면이다. 상기 제1측면부(11) 및 제2측면부(12) 각각의 길이는 제3측면부(13) 및 제4측면부(14)의 길이와 다를 수 있으며, 예컨대 상기 제1측면부(11)와 상기 제2측면부(12)의 길이(즉, 단변 길이)는 상기 제3측면부(13) 및 제4측면부(14)의 길이보다 더 짧게 형성될 수 있다. 상기 제1측면부(11) 또는 제2측면부(12)의 길이는 상기 제3측면부(13) 및 제4측면부(14) 사이의 간격일 수 있으며, 상기의 발광 소자 패키지(100)에서의 길이 방향은 제2 및 제3캐비티(25,35)의 중심을 지나는 방향일 수 있다.
상기 제1리드 프레임(21) 및 제2리드 프레임(31)은 몸체(10)의 하면에 배치되어 직하 타입으로 기판 상에 탑재될 수 있으며, 상기 몸체(10)의 측면에 배치되어 에지 타입으로 기판 상에 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1리드 프레임(21) 및 제2리드 프레임(31)의 두께는 0.2mm±0.05 mm 로 형성될 수 있다.
몸체(10)는 상부가 개방되고, 측면과 바닥(16)으로 이루어진 오목부(60)를 갖는다. 상기 오목부(60)는 상기 몸체(10)의 상면(15)으로부터 오목한 컵 구조, 캐비티 구조, 또는 리세스 구조와 같은 형태로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 오목부(60)의 둘레 면은 바닥(16)에 대해 수직하거나 경사질 수 있다. 오목부(60)를 위에서 바라본 형상은 원형, 타원형, 다각형(예컨대, 사각형), 모서리가 곡면인 다각형 형상일 수 있다.
상기 제1리드 프레임(21)은 상기 오목부(60)의 제1영역에 배치되며, 상기 오목부(60)의 바닥(16)에 일부가 배치되고 그 중심부에 상기 오목부(60)의 바닥(16)보다 더 낮은 깊이를 갖도록 오목한 제1캐비티(25)가 배치된다. 상기 제1캐비티(25)는 상기 오목부(60)의 바닥(16)부터 상기 몸체(10)의 하면 방향으로 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다.
상기 제1캐비티(25)의 측면 및 바닥은 상기 제1리드 프레임(21)에 의해 형성되며, 상기 제1캐비티(25)의 둘레 측면은 상기 제1캐비티(25)의 바닥으로부터 경사지거나 수직하게 절곡될 수 있다. 상기 제1캐비티(25)의 측면 중에서 대향되는 두 측면은 동일한 각도로 경사지거나 서로 다른 각도로 경사질 수 있다.
상기 제2리드 프레임(31)은 상기 오목부(60)의 제1영역과 이격되는 제2영역에 배치되며, 상기 오목부(60)의 바닥(16)에 일부가 배치되고, 그 중심부에는 상기 오목부(60)의 바닥(16)보다 더 낮은 깊이를 갖도록 오목한 제2캐비티(35)가 형성된다. 상기 제2캐비티(35)는 상기 제2리드 프레임(31)의 상면으로부터 상기 몸체(10)의 하면 방향으로 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다. 상기 제2캐비티(35)의 바닥 및 측면은 상기 제2리드 프레임(31)에 의해 형성되며, 상기 제2캐비티(35)의 측면은 상기 제2캐비티(35)의 바닥으로부터 경사지거나 수직하게 절곡될 수 있다. 상기 제2캐비티(35)의 측면 중에서 대향되는 두 측면은 동일한 각도로 경사지거나 서로 다른 각도로 경사질 수 있다.
상기 제1캐비티(25)와 상기 제2캐비티(35)는 위에서 볼 때, 동일한 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1캐비티(25) 및 상기 제2캐비티(35)의 바닥 형상은 직사각형, 정 사각형 또는 곡면을 갖는 원 또는 타원 형상일 수 있다.
상기 제1리드 프레임(21) 및 상기 제2리드 프레임(31)의 하면은 상기 몸체(10)의 하면(17)으로 노출되며, 상기 몸체(10)의 하면(17)과 동일 평면 또는 다른 평면 상에 배치될 수 있다. 상기 제1리드 프레임(21)의 상면 일부(22)는 절곡되어 상기 오목부(60)의 바닥에 배치되며, 상기 제2리드 프레임(31)의 상면 일부(32)는 절곡되어 상기 오목부(60)의 바닥에 배치된다.
상기 제1리드 프레임(21)의 제1캐비티(25) 내에는 제1발광 칩(71)이 배치되며, 상기 제1리드 프레임(21)의 제1캐비티(25)의 바닥에는 제1볼록부(27)가 배치된다. 상기 제1볼록부(27)는 상기 제1캐비티(25)의 바닥에서 상기 몸체(10)의 하면(17) 방향으로 돌출되며, 상기 제1발광칩(71)과 대응되는 영역(26)에 배치된다. 상기 제1볼록부(27)는 상기 제1발광 칩(71)의 너비보다 좁은 너비를 갖고 형성되며, 상기 제1발광 칩(71)의 하면 영역 중 센터 부분이 상기 제1캐비티(25)의 바닥과 접촉되지 않도록 형성된다. 상기 제1리드 프레임(21)의 제1볼록부(27)는 방열 면적을 증가시켜 줄 수 있다. 상기 제1리드 프레임(21)은 제1리드부(23)를 포함하며, 상기 제1리드부(23)는 상기 몸체(10)의 하부에 배치되고 상기 몸체(10)의 제1측면부(11)의 아래로 돌출될 수 있다.
도 1과 같이, 상기 제1리드 프레임(21)의 제1캐비티(25)와 상기 제1리드부(23)의 하면은 상기 모듈 기판(91)의 상면에 배치된 제1패드(92)에 제1접합 부재(97)로 접합된다. 또한 상기 제1캐비티(25)의 제1볼록부(27)는 상기 모듈 기판(91)의 제1오목부(95) 상에 결합된다. 이에 따라 상기 제1리드 프레임(21)은 모듈 기판(91)과의 접촉 면적이 증가되어, 제1발광 칩(71)의 방열 효율은 개선될 수 있다. 여기서, 상기 제1접합 부재(97)가 상기 모듈 기판(91)의 제1오목부(95)에 흘러내리지 않도록 함으로써, 상기 제1오목부(95)에서의 열 저항이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제2리드 프레임(31)의 제2캐비티(35) 내에는 제2발광 칩(72)이 배치되며, 상기 제2리드 프레임(31)의 제2캐비티(35)의 바닥에는 제2볼록부(37)가 배치되며, 상기 제2볼록부(37)는 상기 제2캐비티(35)의 바닥에서 상기 몸체(10)의 하면(17) 방향으로 돌출되며, 상기 제2발광칩(72)과 대응되는 영역(36)에 배치된다. 상기 제2볼록부(37)는 상기 제2발광 칩(72)의 너비보다 좁은 너비를 갖고 형성되며, 상기 제2발광 칩(72)의 하면 영역 중 센터 부분이 상기 제2캐비티(35)의 바닥과 접촉되지 않도록 형성된다. 상기 제2리드 프레임(31)의 제2볼록부(37)는 방열 면적을 증가시켜 줄 수 있으며, 이러한 방열 면적의 증가는 제2발광 칩(72)의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 제2리드 프레임(31)은 제2리드부(33)를 포함하며, 상기 제2리드부(33)는 상기 몸체(10)의 하부에 배치되고 상기 몸체(10)의 제1측면부(11)의 반대측 제2측면부(12)로 돌출될 수 있다.
도 1과 같이, 상기 상기 제2리드 프레임(31)의 제2캐비티(35)와 상기 제2리드부(33)의 하면은 상기 모듈 기판(91)의 상면에 배치된 제2패드(93)에 제2접합 부재(98)로 접합된다. 또한 상기 제1캐비티(35)의 제2볼록부(37)는 상기 모듈 기판(91)의 제2오목부(96) 상에 결합된다. 이에 따라 상기 제2리드 프레임(31)은 모듈 기판(91)과의 접촉 면적이 증가되어, 제2발광 칩(72)의 방열 효율은 개선될 수 있다. 여기서, 상기 제2접합 부재(98)가 상기 모듈 기판(91)의 제2오목부(96)에 흘러내리지 않도록 함으로써, 상기 제1오목부(95)에서의 열 저항이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
상기 오목부(60)의 바닥(16)에는 연결 프레임(46)이 배치되며, 상기 연결 프레임(46)은 상기 제1리드 프레임(21)과 제2리드 프레임(31) 사이에 배치되어, 중간 연결 단자로 사용된다.
상기 제1리드 프레임(21), 제2리드 프레임(31) 및 연결 프레임(46)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2리드 프레임(21,31)의 두께는 동일한 두께로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1 및 제2발광 칩(71,72)은 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 레드 LED 칩, 블루 LED 칩, 그린 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1 및 제2발광 칩(71,72)은 III족-V족 원소의 화합물 반도체 발광소자를 포함한다.
상기 제1발광 칩(71)은 제1와이어(73)로 상기 오목부(60)의 바닥(16)에 배치된 제1리드 프레임(21)과 연결되며, 제2와이어(74)로 상기 연결 프레임(46)과 연결된다. 상기 제2발광 칩(72)은 제3와이어(75)로 상기 연결 프레임(46)과 연결되며, 제4와이어(76)로 상기 오목부(60)의 바닥(16)에 배치된 제2리드 프레임(31)과 연결된다. 상기 연결 프레임(46)은 상기 제1발광 칩(71)과 상기 제2발광 칩(72)을 전기적으로 연결해 준다.
보호 소자는 상기 제1리드 프레임(21) 또는 상기 제2리드 프레임(31)의 일부 상에 배치될 수 있다. 상기 보호 소자는 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있으며, 상기 제너 다이오드는 상기 발광 칩을 ESD(electro static discharge)로 부터 보호하게 된다. 상기 보호 소자는 제1발광 칩(71) 및 제2발광 칩(72)의 연결 회로에 병렬로 연결됨으로써, 상기 발광 칩들(71,72)을 보호할 수 있다.
상기 오목부(60), 제1캐비티(25) 및 상기 제2캐비티(35)에는 몰딩 부재(81)가 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(81)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 몰딩 부재(81)는 상기 발광 칩(71,72) 상으로 방출되는 빛의 파장을 변환하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 상기 제1캐비티(25) 및 상기 제2캐비티(35) 중 적어도 한 영역에 형성된 몰딩 부재(81)에 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 형광체는 발광 칩(71,72)에서 방출되는 빛의 일부를 여기시켜 다른 파장의 빛으로 방출하게 된다. 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩 부재(81)의 표면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 예를 들면 상기 몰딩 부재(81)의 표면은 오목한 곡면으로 형성될 수 있으며, 상기 오목한 곡면은 광 출사면이 될 수 있다.
실시 예는 상기 발광 소자 패키지(100)의 리드 프레임(21,31)에 형성된 볼록부(27,37)와 상기 모듈 기판(91) 상에 형성된 오목부(95,96)를 결합시켜 줌으로써, 발광 칩과 대응되는 영역에서의 방열 면적을 증가시켜 줄 수 있다. 또한 상기의 결합 구조에 의해 발광 소자 패키지(100)가 접합부재(97,98)로 접합할 때, 얼라인 라인으로부터 틸트되는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 도 3의 발광소자 패키지에 있어서, 각 리드 프레임의 캐비티 바닥에 형성된 볼록부의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 캐비티 바닥에는 원 형상의 볼록부(27,37)가 배치된다. 상기 볼록부(27,37)의 직경은 발광 칩의 너비보다 좁게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기의 볼록부(27,37)는 발광 칩의 너비 이하의 정 사각형 형상으로 형성될 수 있다.
도 5는 도 3의 발광소자 패키지에 있어서, 각 리드 프레임의 캐비티 바닥에 형성된 볼록부의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 캐비티 바닥에는 스트라이프 형상의 볼록부(27,37)가 배치된다. 상기 캐비티의 바닥 너비(D1)가 1일 때, 상기 볼록부(27,37)의 너비(D2)는 0.3 이하 예컨대, 0.2 이하의 비율로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 캐비티의 바닥 너비(D1), 상기 볼록부(27,37)의 너비(D2), 상기 캐비티의 일측 바닥의 너비(D3)의 비율은 1:0.2:0.4의 비율로 형성될 수 있다.
도 6은 제2실시 예에 따른 발광 모듈의 분해 단면도를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 발광 모듈은 발광 소자 패키지(100)의 아래에 모듈 기판(91)이 배치된다. 상기 모듈 기판(91)은 제1오목부(95)와 인접한 영역에 복수의 제1홈(95-1,95-2)이 배치되고, 상기 모듈 기판(91)의 제1패드(92) 상에는 상기 발광 소자 패키지(100)의 제1리드 프레임(121)과의 접합을 위해 제1접합 부재(97)가 형성되고, 상기 복수의 제1홈(95-1,95-2)은 상기 제1접합 부재(97)와 상기 제1오목부(95) 사이의 영역에서 상기 제1접합 부재(97)가 흘러 상기 제1오목부(95)에 유입되는 것을 차단하기 위한 차단 홈으로 기능하게 된다.
상기 모듈 기판(91)은 제2오목부(96)와 인접한 영역에 복수의 제2홈(96-1,96-2)이 배치되고, 상기 모듈 기판(91)의 제2패드(98) 상에는 상기 발광 소자 패키지(100)의 제2리드 프레임(131)과의 접합을 위해 제2접합 부재(98)가 형성되고, 상기 복수의 제2홈(96-1,96-2)은 상기 제2접합 부재(98)와 상기 제2오목부(96) 사이의 영역에서 상기 제2접합 부재(98)가 흘러 상기 제2오목부(96)에 유입되는 것을 차단하기 위한 차단 홈으로 기능하게 된다.
도 7은 실시 예에 따른 발광 모듈의 모듈 기판의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 모듈 기판(91)은 제1오목부(95)와 인접한 영역에 복수의 제1돌기(19)가 배치되고, 상기 제1돌기(19)는 상기 제1패드(97) 상에 돌출되며, 상기 제1오목부(95)의 인접한 영역에서 댐(dam)으로 기능하게 된다. 이에 따라 제1접합 부재(97)가 넘쳐 제1오목부(95)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 제1돌기(19)의 재질은 솔더 레지스트, 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질로 형성될 수 있으며, 그 두께는 상기 제1접합 부재(97)의 두께보다 두껍게 않게 형성될 수 있다.
모듈 기판(91)은 제2오목부(96)와 인접한 영역에 복수의 제2돌기(20)가 배치되고, 상기 제2돌기(20)는 상기 제2패드(98) 상에 돌출되며, 상기 제2오목부(96)의 인접한 영역에서 댐(dam)으로 기능하게 된다. 이에 따라 제2접합 부재(98)가 넘쳐 제2오목부(96)로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 제2돌기(20)의 재질은 솔더 레지스트, 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질로 형성될 수 있으며, 그 두께는 상기 제2접합 부재(98)의 두께보다 두껍게 않게 형성될 수 있다.
도 8은 실시 예에 따른 발광 모듈의 모듈 기판의 또 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 모듈 기판(91)은 제1오목부(95)와 인접한 영역에 단차진 구조(95A)가 형성되고, 상기 모듈 기판(91)의 제1패드(92) 상에는 상기 발광 소자 패키지의 제1리드 프레임과의 접합을 위해 제1접합 부재(97)가 형성되고, 상기 단차진 구조(95A)는 상기 제1접합 부재(97)가 상기 제1오목부(95)의 일측 또는 양측으로 유입되는 것을 차단하기 위해 상기 모듈 기판(91)의 상면으로부터 계단 형상으로 단차지게 형성될 수 있다.
상기 모듈 기판(91)은 제2오목부(96)와 인접한 영역에 단차진 구조(96A)가 배치되고, 상기 모듈 기판(91)의 제2패드(98) 상에는 상기 발광 소자 패키지의 제2리드 프레임과의 접합을 위해 제2접합 부재(98)가 형성되고, 상기 단차진 구조(96A)는 상기 제2접합 부재(98)가 상기 제2오목부(96)에 유입되는 것을 차단하기 위해 상기 모듈 기판(91)의 상면으로부터 계단 형상으로 단차지게 형성될 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 조명 시스템에 적용될 수 있다. 상기 조명 시스템은 복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 9 및 도 10에 도시된 표시 장치, 도 11에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등이 포함될 수 있다.
도 9는 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 9를 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(101)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(101) 및 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사 부재(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 상기 발광 모듈(101)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(101)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(101)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(101)은 모듈 기판(91)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함하며, 상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 모듈 기판(91) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다. 상기 모듈 기판은 인쇄회로기판(printed circuit board)일 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 또한 상기 모듈 기판(91)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 모듈 기판(91)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 모듈 기판(91) 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(101) 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(101)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(101)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함하거나 제거될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 표시 장치(1100)는 바텀 커버(1152), 상기에 개시된 발광 소자 패키지(100)가 어레이된 모듈 기판(91), 광학 부재(1154), 및 표시 패널(1155)을 포함한다.
상기 모듈 기판(91)과 상기 발광 소자 패키지(100)는 발광 모듈(101)로 정의될 수 있다. 상기 바텀 커버(1152), 적어도 하나의 발광 모듈(101), 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(101) 위에 배치되며, 상기 발광 모듈(101)로부터 방출된 광을 면 광원하거나, 확산, 집광 등을 수행하게 된다.
도 11은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 11을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(101)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(101)은 모듈 기판(91)과, 상기 모듈 기판(91)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 모듈 기판(91)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 모듈 기판(91)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 모듈 기판(91) 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(101)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(101)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 실시 예들에 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.
10: 몸체, 21,31:리드 프레임, 25,35: 캐비티, 27,37: 볼록부, 71,72: 발광 칩, 91: 모듈 기판, 92,93: 패드, 95,96: 오목부, 100: 발광 소자 패키지,101: 발광 모듈
Claims (11)
- 상부에 서로 이격되어 배치되는 제1오목부 및 제2오목부, 제1패드 및 제2패드를 포함하는 모듈 기판;
상기 모듈 기판 상에 배치되며 오목부를 포함하는 몸체;
상기 몸체 오목부의 제1영역에 배치되며 상기 몸체의 오목부 바닥보다 더 낮은 깊이를 가지는 제1캐비티와 상기 제1오목부에 삽입되는 제1볼록부를 포함하는 제1리드 프레임과 상기 몸체 오목부의 제2영역에 배치되며 상기 몸체의 오목부 바닥보다 더 낮은 깊이를 가지는 제2캐비티와 상기 제2오목부에 삽입되는 제2볼록부를 포함하는 제2리드 프레임; 및
상기 제1캐비티 내에 배치되는 제1발광칩과 상기 제2캐비티 내에 배치되는 제2발광칩; 및
상기 모듈 기판의 제1패드와 상기 제1리드 프레임 사이에 배치되는 제1접합 부재를 포함하고,
상기 제1오목부의 일측에 상기 제1패드가 배치되고 상기 제2오목부의 일측에 상기 제2패드가 배치되며,
상기 제1볼록부 및 상기 제2볼록부는 상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임의 바닥면에서 상기 모듈 기판 방향으로 돌출되어 상기 제1오목부 및 상기 제2오목부와 결합되며,
상기 제1볼록부 및 상기 제2볼록부와 상기 제1발광칩 및 상기 제2발광칩 사이에 이격공간이 형성되는 발광 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 모듈 기판의 제1오목부 및 제2오목부는 상기 모듈 기판의 상면보다 낮은 높이를 가지는 발광 모듈. - 제2항에 있어서,
상기 제1발광칩 및 상기 제2발광칩 하면의 일부 영역은 상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임과 접촉하지 않는 발광 모듈. - 제3항에 있어서,
상기 제1발광칩 및 상기 제2발광칩은 각각 상기 제1볼록부 및 상기 제2볼록부에 대응되어 배치되는 발광 모듈. - 제4항에 있어서,
상기 제1접합 부재는 상기 제1오목부의 측면에서 상기 제1리드 프레임 하면의 일부 영역과 접촉하는 발광 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 모듈 기판은 상기 제1오목부와 인접한 영역에 복수의 제1돌기가 배치되고,
상기 제1돌기는 상기 제1패드 상으로 돌출되는 발광 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 모듈 기판의 제1오목부와 인접한 영역에 복수의 제1홈이 배치되고,
상기 제1접합 부재의 일부는 상기 복수의 제1홈에 배치되는 발광 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 모듈 기판은 상기 제1오목부와 인접한 영역에 단차진 구조를 포함하는 발광 모듈.
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