KR101936213B1 - 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 몸체; 상기 몸체에 배치되며 제1 경사면을 가지는 제1 전극; 상기 몸체에 배치되며, 상기 제1 경사면과 다른 제2 경사면을 가지는 제2 전극; 상기 제1 경사면 및 상기 제2 경사면 사이에 형성되는 발광 소자; 및 상기 발광 소자와 상기 제1 전극 및 제2 전극을 전기적으로 연결하는 와이어;를 포함하며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 와이어와 부착되는 상기 제1 및 제2 경사면에 상기 와이어를 고정하는 고정부를 포함하는 발광소자 패키지를 제공한다. 따라서, 리드 프레임의 측면에 칩과 연결되는 와이어를 부착함으로써 바닥면을 칩의 면적과 유사한 정도로 형성하여 패키지를 소형화할 수 있다.

Description

발광 소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛{LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT UNIT HAVING THEREOF}
본 발명은 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛에 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 발광원을 구성할 수 있다.
이러한 발광 다이오드는 패키지화되어 다양한 색을 방출하는 발광 장치로 이용되고 있으며, 발광 장치는 칼라를 표시하는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.
실시예는 새로운 구조를 가지는 발광소자 패키지 및 그를 포함하는 라이트 유닛을 제공한다.
실시예는 몸체; 상기 몸체에 배치되며 제1 경사면을 가지는 제1 전극; 상기 몸체에 배치되며, 상기 제1 경사면과 다른 제2 경사면을 가지는 제2 전극; 상기 제1 경사면 및 상기 제2 경사면 사이에 형성되는 발광 소자; 및 상기 발광 소자와 상기 제1 전극 및 제2 전극을 전기적으로 연결하는 와이어;를 포함하며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 상기 와이어와 부착되는 상기 제1 및 제2 경사면에 상기 와이어를 고정하는 고정부를 포함하는 발광소자 패키지를 제공한다.
한편, 실시예는 몸체; 상기 몸체의 제1영역에 배치되며 제1캐비티를 갖는 제1리드 프레임; 상기 몸체의 제2영역에 배치되며 제2캐비티를 갖는 제2리드 프레임; 상기 제1캐비티에 제1발광 소자; 상기 제2캐비티에 제2발광 소자; 및 상기 제1 및 제2 발광 소자와 상기 제1 및 제2 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어;를 포함하며, 상기 제1 캐비티 및 제2 캐비티의 경사면에 상기 와이어를 고정하는 고정부가 형성되어 있는 발광소자 패키지를 제공한다.
본 발명에 따르면, 리드 프레임의 측면에 칩과 연결되는 와이어를 부착함으로써 바닥면을 칩의 면적과 유사한 정도로 형성하여 패키지를 소형화할 수 있다. 또한, 상기 측면에 상기 와이어가 미끄러지지 않도록 고정부를 형성함으로써 리드 프레임과 상기 와이어를 안정적으로 부착할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광소자 패키지를 I-I'으로 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광소자의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이다.
도 6은 도 5의 발광소자 패키지를 I-I'으로 절단한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 발광소자 패키지가 적용되는 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 발광소자 패키지가 적용되는 라이트 유닛의 사시도이다.
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 3을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 발광소자 패키지를 I-I'으로 절단한 단면도이며, 도 3은 도 1의 발광소자의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 캐비티(115)가 형성되는 몸체(110), 제1 전극(131) 및 제2 전극(132), 상기 캐비티(115)에 배치되는 발광 소자(120)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. 상기 몸체(110)가 전기 전도성을 갖는 재질인 경우, 몸체(110)의 표면에는 절연막(미도시)이 형성되어 몸체(110)가 제1 및 제2 전극(131, 132)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)의 상부에는 개방된 캐비티(115)가 형성되며, 상기 캐비티(115)는 광이 방출되는 영역이다.
상기 제1 전극(131)은 상기 캐비티(115)의 벽면으로부터 연장되어 상면을 지나 몸체(110)의 배면까지 형성되어 있으며, 제2 전극(132)은 상기 제1 전극(131)과 이격되며 상기 제1 전극(131)과 대칭되는 상기 캐비티(115)의 벽면으로부터 연장되어 상면을 지나 몸체(110)의 배면까지 형성되어 있다.
이때, 상기 제1 전극(131)이 상기 캐비티(115)의 바닥면까지 연장되어 형성될 수 있으며, 이와 달리 측면부터 형성될 수 있다.
상기 캐비티(115) 내에는 적어도 하나의 발광 소자(120)가 배치된다.
상기 캐비티(115)의 바닥면에 상기 제1 전극(131)이 형성되는 경우, 상기 발광 소자(120)는 상기 제1 전극(131) 위에 부착될 수 있으며, 이와 달리 몸체(110)와 부착될 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 제1 전극(131) 및 제2 전극(132)과 와이어(121, 122)를 통해 연결되며, 상세하게는 제1 와이어(121)를 통해 제1 전극(131)과 연결되고, 제2 와이어(122)를 통해 제2 전극(132)과 연결된다.
한편, 도 3을 참고하면, 발광 소자(120)는 기판(123), 제1도전형 반도체층(124), 활성층(125), 제2도전형 반도체층(126), 전극층(127), 제1전극 패드(128), 및 제2전극 패드(129)를 포함한다.
상기 기판(123)은 투광성, 절연성 또는 도전성 기판을 이용할 수 있으며, 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga2O3, LiGaO3 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 기판(123)의 상면에는 복수의 돌출부가 형성될 수 있으며, 상기의 복수의 돌출부는 상기 기판(123)의 식각을 통해 형성하거나, 별도의 러프니스와 같은 광 추출 구조로 형성될 수 있다. 상기 돌출부는 스트라이프 형상, 반구형상, 또는 돔(dome) 형상을 포함할 수 있다. 상기 기판(123)의 두께는 30㎛~300㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(123) 위에는 버퍼층(도시하지 않음)이 형성되며, 상기 버퍼층은 2족 내지 6족 화합물 반도체를 이용하여 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 III족-V족 화합물 반도체를 이용한 반도체층을 포함하며, 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체로서, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 버퍼층은 서로 다른 반도체층을 교대로 배치하여 초 격자 구조로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층은 상기 기판(123)과 질화물 계열의 반도체층과의 격자 상수의 차이를 완화시켜 주기 위해 형성될 수 있으며, 결함 제어층으로 정의될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(123)과 질화물 계열의 반도체층 사이의 격자 상수 사이의 값을 가질 수 있다. 상기 버퍼층은 ZnO 층과 같은 산화물로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 버퍼층은 30~500nm 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 버퍼층 위에는 저 전도층이 형성되며, 상기 저 전도층은 언도프드 반도체층으로서, 제1도전형 반도체층의 전도성 보다 낮은 전도성을 가진다. 상기 저 전도층은 3족-5족 화합물 반도체를 이용한 GaN계 반도체로 구현될 수 있으며, 이러한 언도프드 반도체층은 의도적으로 도전형 도펀트를 도핑하지 않더라도 제1도전형 특성을 가지게 된다. 상기 언도프드 반도체층은 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 버퍼층 위에는 제1도전형 반도체층(124)이 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(124)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 구현되며, 예컨대 InxAlyGa1-x-yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(124)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형의 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다.
상기 버퍼층과 상기 제1도전형 반도체층(124) 사이에는 반도체층이 형성되며, 상기 반도체층은 서로 다른 제1층과 제2층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있으며, 상기 제1층과 제2층의 두께는 수 Å이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(124)과 상기 활성층(125) 사이에는 제1도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 클래드층은 GaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 그 밴드 갭은 상기 활성층(125)의 장벽층의 밴드 갭 이상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1도전형 클래드층은 캐리어를 구속시켜 주는 역할을 한다.
상기 제1도전형 반도체층(124) 위에는 활성층(125)이 형성된다. 상기 활성층(125)은 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선, 양자 점 구조 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 활성층(125)은 우물층/장벽층이 교대로 배치되며, 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, AlGaN/GaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN의 적층 구조를 이용하여 2~30주기로 형성될 수 있다.
상기 활성층(125) 위에는 제2도전형 클래드층이 형성되며, 상기 제2도전형 클래드층은 상기 활성층(125)의 장벽층의 밴드 갭보다 더 높은 밴드 갭을 가지며, III족-V족 화합물 반도체 예컨대, GaN 계 반도체로 형성될 수 있다.
상기 제2도전형 클래드층 위에는 제2도전형 반도체층(126)이 형성되며, 상기 제2도전형 반도체층(126)은 제2도전형의 도펀트를 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(126)은 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(126)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
발광 구조물(220) 내에서 상기 제1도전형과 상기 제2도전형의 전도성 타입은 상기의 구조와 반대로 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 제2도전형의 반도체층(126)은 N형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층(124)은 P형 반도체층으로 구현될 수 있다. 또한 상기 제2도전형 반도체층(126) 위에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제3도전형 반도체층인 N형 반도체층이 더 형성할 수도 있다. 발광소자(200)는 상기 제1도전형 반도체층(124), 활성층(125) 및 상기 제2도전형 반도체층(126)을 발광 구조물(220)로 정의될 수 있으며, 상기 발광 구조물(220)은 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. 상기 N-P 및 P-N 접합은 2개의 층 사이에 활성층이 배치되며, N-P-N 접합 또는 P-N-P 접합은 3개의 층 사이에 적어도 하나의 활성층을 포함하게 된다.
상기 제1도전형 반도체층(124) 위에 제1전극 패드(128)가 형성되며, 상기 제2도전형 반도체층(126) 위에 전극층(127) 및 제2전극 패드(129)가 형성된다.
상기 전극층(127)은 전류 확산층으로서, 투과성 및 전기 전도성을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 상기 전극층(127)은 화합물 반도체층의 굴절률보다 낮은 굴절률로 형성될 수 있다.
상기 전극층(127)은 상기 제2도전형 반도체층(126)의 상면에 형성되며, 그 물질은 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 전극층(127)은 다른 예로서, 반사 전극층으로 형성될 수 있으며, 그 물질은 예컨대, Al, Ag, Pd, Rh, Pt, Ir와 같은 금속 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 제1전극 패드(128)와 상기 제2전극 패드(129)는 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 소자의 표면에 절연층이 더 형성될 수 있으며, 상기 절연층은 발광 구조물(220)의 층간 쇼트(short)를 방지하고, 습기 침투를 방지할 수 있다. 다른 예로서, 상기 발광 소자의 표면에 형광체층이 더 배치될 수 있으며, 상기 형광체층은 발광 소자의 활성층으로부터 방출된 빛의 파장을 변환시켜 줄 수 있다.
상기 제1전극패드(128)는 상기 제2도전형 반도체층(126) 및/또는 상기 전극층(127) 위에 형성될 수 있다.
상기 제1 와이어(121)는 일단이 제1 전극 패드(128)와 연결되고, 타단이 캐비티 측면 영역의 상기 제1 전극(131)과 연결된다.
상기 제2 와이어(122)는 일단이 제2 전극 패드(129)와 연결되고, 타단이 캐비티 측면 영역의 상기 제2 전극(132)과 연결된다.
상기 제1 및 제2 와이어(121, 122)는 캐필러리를 통하여 상기 전극 패드(128, 129) 및 전극(131, 132)과 연결됨으로써 전기적으로 통전시키며, 접합면에 접합볼(123, 124)이 형성된다.
이때, 상기 제1 및 제2 와이어(121, 122)와 제1 및 제2 전극 패드(128, 129)의 연결은 수직으로 부착되어 안정적으로 접합볼(128, 129)이 형성되어 결합이 단단하게 진행되나, 캐비티(115) 측면에서 접합하는 경우, 캐비티(115)의 경사각에 의해 상기 제1 및 제2 전극(128, 129)과 상기 제1 및 제2 와이어(121, 122)가 수직으로 접합하기 어렵다.
이때, 도 1 및 2와 같이 상기 제1 및 제2 전극(128, 129) 중 상기 와이어(121, 122)가 부착되는 영역에 와이어(121, 122)를 고정하는 고정부를 형성한다.
상기 고정부는 도 2와 같이 오목하게 형성되는 고정홈(131A, 132A)일 수 있다.
상기 고정홈(131A, 132A)은 와이어(121, 122)가 수직으로 접합될 수 있도록 상기 캐비티(115) 바닥면과 평행하도록 수평면을 가지며, 상기 수평면의 면적 폭은 30 내지 100μm를 충족한다.
상기 수치는 와이어(121, 122)의 폭인 30μm보다 크면서도 접합볼(128, 129)의 폭인 100μm보다 작을 것을 충족한다.
이와 같이 상기 캐비티(115) 측면에 형성되는 제1 전극 및 제2 전극(128, 129)에 와이어 접착을 위한 수평면을 갖도록 홈(131A, 132A)을 형성함으로써 와이어(121, 122)를 수직으로 부착할 수 있어 와이어(121, 122)가 미끄러짐으로 전기적 연결이 단락되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 고정부는 도 1 및 도 2의 홈(131A, 132A)에 한정되지 않고, 상기 와이어(121, 122)의 부착을 용이하게 할 수 있도록 측면에 단차를 갖거나, 측면에 러프니스패턴을 줌으로써 와이어(121, 122)의 미끄러짐을 방지할 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 자외선 대역부터 가시광선 대역의 파장 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있다. 상기 발광 소자(120)는 3족-5족 화합물 반도체를 이용한 LED 칩 예컨대, UV(Ultraviolet) LED 칩, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 백색 LED 칩, 적색 LED 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 몸체(110)의 캐비티(115) 내에 상기 발광 소자(120)를 덮는 몰딩 부재(160)가 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(160)는 투광성 물질로 디스펜싱될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩 부재(160)는 발광 소자(120)에서 방출되는 빛의 파장을 변화하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 발광 소자(120)에서 방출되는 빛의 일부를 여기시켜 다른 파장의 빛으로 방출하게 된다. 상기 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 각 몰딩 부재(160)에 첨가되어 백색광을 구현할 수도 있다.
상기 몸체(110)의 상부에는 렌즈가 더 형성될 수 있으며, 상기 렌즈는 오목 또는/및 볼록 렌즈의 구조를 포함할 수 있으며, 발광 소자 패키지(100)가 방출하는 빛의 배광(light distribution)을 조절할 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참고하여 다른 실시예를 설명한다.
도 4는 발광 소자(250) 패키지(200)는 상부에 캐비티(215)가 형성되는 몸체(110), 제1 리드 프레임(230) 및 제2 리드 프레임(240), 상기 캐비티(215)에 배치되는 발광 소자(250)를 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. 상기 몸체(210)가 전기 전도성을 갖는 재질인 경우, 몸체(210)의 표면에는 절연막(미도시)이 형성되어 몸체(110)가 제1 및 제2 리드 프레임(230, 240)과 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(210)의 상부(211)에는 개방된 캐비티(215)가 형성되며, 상기 캐비티(215)는 광이 방출되는 영역이다.
상기 제1 리드 프레임(230)은 상기 캐비티(215)의 바닥면을 형성하며, 몸체 배면으로 노출되어 리드를 형성하는 바닥부(231), 상기 바닥부(231)로부터 캐비티(215)를 따라 절곡되며 경사를 가지는 측면부(233), 그리고 상기 측면부(233)로부터 절곡되어 상기 바닥부(231)와 수평하게 연장되어 몸체(210) 외부로 연장되는 리브(235)를 포함한다.
상기 제2 리드 프레임(240)은 상기 캐비티(215)의 바닥면을 형성하며, 몸체 (210) 배면으로 노출되어 리드를 형성하는 바닥부(241), 상기 바닥부(241)로부터 캐비티(215)를 따라 절곡되며 경사를 가지는 측면부(243), 그리고 상기 측면부(243)로부터 절곡되어 상기 바닥부(241)와 수평하게 연장되어 몸체(210) 외부로 연장되는 리브(245)를 포함한다.
상기 제1 및 제2 리드 프레임(230, 240)의 바닥면은 동일 면에 배치되나 서로 이격되어 있으며, 상기 이격 영역을 몸체(210)가 채움으로 전기적으로 절연한다.
상기 제1 및 제2 리드 프레임(230, 240)의 측면부(233, 243) 및 바닥부(231, 241)가 하나의 컵(CUP)을 형성하며, 상기 컵의 오목한 영역에 발광 소자(250)가 배치된다.
상기 발광 소자(250)는 제1 리드 프레임(230) 및 제2 리드 프레임(240)과 와이어(251, 252)를 통해 연결되며, 상세하게는 제1 와이어(251)를 통해 제1 리드 프레임(230)과 연결되고, 제2 와이어(252)를 통해 제2 리드 프레임(240)과 연결된다.
상기 제1 와이어(251)는 일단이 발광 소자(250)의 일 전극과 연결되고, 타단이 상기 제1 리드 프레임(230)의 측면부(233)과 연결된다.
상기 제2 와이어(252)는 일단이 발광 소자(250)의 타 전극과 연결되고, 타단이 상기 제2 리드 프레임(240)의 측면부(243)와 연결된다.
상기 제1 및 제2 와이어(251, 252)는 캐필러리를 통하여 상기 전극 및 리드 프레임(230, 240)과 연결됨으로써 전기적으로 통전시키며, 접합면에 접합볼(253, 254)이 형성된다.
이때, 상기 제1 및 제2 와이어(251, 252)와 제1 및 제2 리드 프레임(240) 패드의 연결은 수직으로 부착되어 안정적으로 접합볼(253, 254)이 형성되어 결합이 단단하게 진행되나, 캐비티(215) 측면에서 접합하는 경우, 캐비티(215)의 경사각에 의해 상기 제1 및 제2 리드 프레임(240)과 상기 제1 및 제2 와이어(251, 252)가 수직으로 접합하기 어렵다.
상기 제1 및 제2 리드 프레임(240) 중 상기 와이어(251, 252)가 부착되는 영역에 와이어(251, 252)를 고정하는 고정부를 형성한다.
상기 고정부는 도 4와 같이 오목하게 형성되는 고정홈(230A, 240A)일 수 있다.
상기 고정홈(230A, 240A)은 와이어(251, 252)가 수직으로 접합될 수 있도록 상기 캐비티(215) 바닥면과 평행하도록 수평면을 가지며, 상기 수평면의 면적 폭은 30 내지 100μm를 충족한다.
상기 수치는 와이어(251, 252)의 폭인 30μm보다 크면서도 접합볼(253, 254)의 폭인 100μm보다 작을 것을 충족한다.
이와 같이 상기 제1 리드 프레임(230) 및 제2 리드 프레임(240)의 측면부(233, 243)에 와이어 접착을 위한 수평면을 갖도록 홈(230A, 240A)을 형성함으로써 와이어(251, 252)를 수직으로 부착할 수 있어 와이어(251, 252)가 미끄러짐으로 전기적 연결이 단락되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 고정부는 도 4의 홈(230A, 240A)에 한정되지 않고, 상기 와이어(251, 252)의 부착을 용이하게 할 수 있도록 측면에 단차를 갖거나, 측면에 러프니스패턴을 줌으로써 접합볼(253, 254)의 미끄러짐을 방지할 수 있다.
상기 몸체의 캐비티(215) 내에 상기 발광 소자(250)를 덮는 몰딩 부재(260)가 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(260)는 투광성 물질로 디스펜싱될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이고, 도 6은 도 5의 발광소자 패키지를 I-I'으로 절단한 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 발광 소자 패키지(300)는 몸체(310), 제1 캐비티(325)를 갖는 제1리드 프레임(321), 제2 캐비티(335)를 갖는 제2 리드 프레임(331), 제1 발광 소자(351), 제2 발광 소자(352), 및 와이어들(354)을 포함한다.
상기 몸체(310)의 재질은 제1 및 제2 실시예와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 몸체(310)는 복수의 측면을 포함하며, 상기 복수의 측면 중 적어도 하나는 상기 몸체(310)의 하면에 대해 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다. 상기 몸체(310)의 측면는 그 하면에 대해 수직하거나 경사지게 배치될 수 있으며, 일방향의 측면은 수직한 타방향의 측면과 서로 다른 길이(h1, h2)를 가질 수 있다.
상기 몸체(310)의 외형은 다면체로서, 예컨대 육면체를 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(310)의 상부에는 개방된 영역(315)이 형성되며, 상기 개방된 영역(315)은 제1캐비티(325)와 제2캐비티(335)의 영역에 형성된다. 상기 제1캐비티(325)와 상기 제2캐비티(335)는 서로 이격되게 배치되고 광이 방출되는 영역이다.
상기 제1리드 프레임(321)은 상기 제1캐비티(325)를 형성하며, 상기 제1캐비티(325)는 바닥부(322), 상기 바닥부(322)와 상면부(324) 사이에 경사진 경사부3123)에 의해 형성된다. 상기 제1리드 프레임(321)의 바닥부(322)는 상기 몸체(310)의 하면에 노출되고, 상기 몸체(310)의 하면과 동일한 평면 상에 배치될 수 있으며, 리드로 사용된다.
상기 제1캐비티(325)는 상기 제1리드 프레임(321)의 상면부(324)로부터 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다.
상기 제2리드 프레임(331)은 제2캐비티(335)를 형성하며, 상기 제2캐비티(335)는 상기 제2리드 프레임(331)의 바닥부(332)와, 상기 바닥부(332)와 상면부(334) 사이에 경사진 경사부(333)에 의해 형성된다. 상기 제2리드 프레임부(331)의 바닥부(332)는 상기 몸체(310)의 하면에 노출되고, 상기 몸체(310)의 하면과 동일한 평면 상에 배치될 수 있으며, 리드로 사용된다.
상기 제2캐비티(335)는 상기 제2리드 프레임(331)의 상면부(334)로부터 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다.
상기 제1리드 프레임(321)과 상기 제2리드 프레임(331) 사이의 간격은 소정 간격으로 이격될 수 있으며 이격 영역에 몸체(310)가 형성된다.
상기 제1캐비티(325)에는 적어도 하나의 제1발광 소자(351)가 배치된다. 상기 제1발광 소자(351)는 상기 제1캐비티(325)의 바닥부(322) 상에 부착되고, 상기 경사부(323)와 와이어(354)로 연결되고, 제2 리드 프레임(331)의 상면부(334)와 다른 와이어(354)를 통해 연결된다.
상기 제2캐비티(335)에는 적어도 하나의 제2발광 소자(352)가 배치된다. 상기 제2발광 소자(352)는 상기 제2캐비티(335)의 바닥부(332) 상에 부착되고, 제2 리드 프레임(331)의 경사부(333)와 와이어(354)를 통해 연결되며, 제1 리드 프레임321)의 상면부(324)와 다른 와이어(354)를 통해 연결된다.
상기 발광 소자(351, 352)는 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(331)과 와이어(354)를 통해 연결된다.
상기 와이어(354)는 캐필러리를 통하여 상기 전극 및 리드 프레임(321, 331)과 연결됨으로써 전기적으로 통전시키며, 접합면에 접합볼이 형성된다.
이때, 상기 와이어(354)와 제1 및 제2 리드 프레임(321, 331)의 연결은 수직으로 부착되어 안정적으로 접합볼이 형성되어 결합이 단단하게 진행되나, 캐비티 측면에서 접합하는 경우, 캐비티의 경사각에 의해 상기 제1 및 제2 리드 프레임(321, 331)과 상기 와이어(354)가 수직으로 접합하기 어렵다.
이때, 도 1 및 2와 같이 상기 제1 및 제2 리드 프레임(321, 331) 중 상기 와이어(354)가 부착되는 영역에 와이어를 고정하는 고정부를 형성한다.
상기 고정부는 도 4와 같이 오목하게 형성되는 고정홈(321A, 332A)일 수 있다.
상기 고정홈(321A, 332A)은 와이어(354)가 수직으로 접합될 수 있도록 상기 캐비티 바닥면과 평행하도록 수평면을 가지며, 상기 수평면의 면적 폭은 30 내지 300μm를 충족한다.
상기 수치는 와이어(354)의 폭인 30μm보다 크면서도 접합볼의 폭인 300μm보다 작을 것을 충족한다.
이와 같이 상기 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임(321, 331)의 경사부(323, 333)에 와이어(354) 접착을 위한 수평면을 갖도록 홈(321A, 332A)을 형성함으로써 와이어(354)를 수직으로 부착할 수 있어 와이어가 미끄러짐으로 전기적 연결이 단락되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 고정부는 도 4의 홈(321A, 332A)에 한정되지 않고, 상기 와이어(354)의 부착을 용이하게 할 수 있도록 측면에 단차를 갖거나, 측면에 러프니스패턴을 줌으로써 접합볼의 미끄러짐을 방지할 수 있다.
상기 제1발광 소자(351) 및 제2발광 소자(352)는 자외선 대역부터 가시광선 대역의 파장 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 동일한 피크 파장의 광을 방출하거나, 서로 다른 피크 파장의 광을 방출할 수 있다. 상기 제1발광 소자(351) 및 제2발광 소자(352)는 3족-5족 화합물 반도체를 이용한 LED 칩 예컨대, UV(Ultraviolet) LED 칩, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 백색 LED 칩, 적색 LED 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 개방된 영역(315)에는 상기 제1 및 제2 캐비티(325, 335)를 덮으며 몰딩부재가 형성될 수 있으며, 상기 몰딩 부재는 앞서 설명한 바와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 7은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 7을 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 8은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 8을 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 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.
위에서 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, 200, 300
발광 소자 120, 250,351, 352

Claims (12)

  1. 상부가 개방된 영역을 포함하는 몸체;
    상기 개방된 영역에 제1캐비티를 형성하며 제1바닥부와 제1상면부, 상기 제1바닥부와 상기 제1상면부 사이에 경사진 경사부를 포함하는 제1리드 프레임과 상기 제1리드 프레임과 이격되며 제2바닥부와 제2상면부, 상기 제2바닥부와 상기 제2상면부 사이에 경사진 제2경사부를 포함하는 제2캐비티를 형성하는 제2리드 프레임;
    상기 제1리드 프레임의 제1바닥부에 배치되는 제1발광소자와 상기 제2리드 프레임의 제2바닥부에 배치되는 제2발광소자; 및
    상기 제1발광소자를 상기 제1리드 프레임의 제1경사부와 연결시키는 제1와이어, 상기 제2발광소자를 상기 제2리드 프레임의 제2경사부와 연결시키는 제2와이어, 상기 제1리드 프레임의 제1상면부와 상기 제2리드 프레임의 제2상면부를 연결시키는 제3와이어를 포함하는 와이어를 포함하고,
    상기 제1리드 프레임의 제1바닥부 및 상기 제2리드 프레임의 제2바닥부는 상기 몸체의 하면에 노출되고,
    상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임은 상기 제1와이어 및 상기 제2와이어가 부착되는 영역에 고정홈을 포함하고,
    상기 고정홈은 상기 제1발광소자 및 상기 제2발광소자보다 높은 곳에 위치하며,
    상기 고정홈은 상기 제1리드 프레임의 제1바닥부 및 상기 제2리드 프레임의 제2바닥부와 평행한 수평면을 가지는 발광소자 패키지.
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