KR102024292B1 - 발광 소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
실시 예는 제1 기판, 상기 제1 기판의 상부면에 결합되는 제2 기판, 상기 제2 기판의 제1 측면에 배치되는 제1 발광 소자, 상기 제2 기판의 제2 측면에 배치되는 제2 발광 소자, 상기 제2 기판, 상기 제1 발광 소자, 및 상기 제2 발광 소자를 포위하도록 상기 제1 기판 상에 배치되는 몰딩부, 및 상기 몰딩부 상에 배치되는 차광층을 포함하며, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면은 상기 제1 기판과 수직이다.
Description
실시 예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)나 레이저 다이오드(Laser Diode:LD)와 같은 발광 소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비 전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL:Cold Cathode Fluorescenece Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
조명 장치나 표시 장치에는 발광 소자 패키지가 널리 사용되고 있다. 발광 소자 패키지는 일반적으로 몸체, 몸체 내에 위치하는 리드 프레임들, 및 리드 프레임들 중 어느 하나에 위치하는 발광 소자(예컨대, LED)를 포함할 수 있다.
실시 예는 광 지향각을 향상시킬 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 제1 기판; 상기 제1 기판의 상부면에 결합되는 제2 기판; 상기 제2 기판의 제1 측면에 배치되는 제1 발광 소자; 상기 제2 기판의 제2 측면에 배치되는 제2 발광 소자; 상기 제2 기판, 상기 제1 발광 소자, 및 상기 제2 발광 소자를 포위하도록 상기 제1 기판 상에 배치되는 몰딩부; 및 상기 몰딩부 상에 배치되는 차광층을 포함하며, 상기 제1 측면과 상기 제2 측면은 상기 제1 기판과 수직이다.
상기 제1 및 상기 제2 기판은 인쇄 회로 기판일 수 있다. 상기 제1 기판의 상부면, 및 상기 제2 기판의 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에는 회로 패턴이 마련될 수 있다.
상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자 각각은 상기 제2 기판의 회로 패턴과 상기 제1 기판의 회로 패턴에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 기판은 리드 프레임(lead frame)이고, 상기 제1 기판의 상부면에는 홈이 마련되고, 상기 제2 기판의 일단에는 상기 홈과 결합하는 돌기가 마련될 수 있다.
다른 실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 기판; 일단이 상기 기판 상부면의 일 영역과 결합하는 제1 리드 프레임; 일단이 상기 기판 상부면의 다른 영역과 결합하는 제2 리드 프레임; 상기 제1 리드 프레임의 제1 측면 상에 배치되는 제1 발광 소자; 상기 제2 리드 프레임의 제1 측면 상에 배치되는 제2 발광 소자; 상기 제1 및 제2 리드 프레임들, 및 상기 제1 및 제2 발광 소자들을 포위하도록 상기 제1 기판 상에 배치되는 몰딩부; 및 상기 몰딩부 상에 배치되고, 상기 제1 및 제2 발광 소자들로부터 조사되는 빛이 상기 몰딩부의 상부로 투과되는 것을 차단하는 차단층을 포함하며, 상기 제1 및 제2 리드 프레임들 각각의 제1 측면은 상기 기판의 상부면을 기준으로 경사질 수 있다.
상기 제1 및 제2 리드 프레임들 각각의 제1 측면과 상기 상부면이 이루는 각도는 직각 또는 예각일 수 있다.
상기 기판의 상부면에는 서로 이격하는 제1홈 및 제2 홈이 마련될 수 있고, 상기 제1 리드 프레임의 일단에는 상기 제1홈과 결합하는 제1 돌기가 마련될 수 있고, 상기 제2 리드 프레임의 일단에는 상기 제2홈과 결합하는 제2 돌기가 마련될 수 있다. 상기 제1 리드 프레임과 상기 제2 리드 프레임은 서로 평행일 수 있다.
상기 제1 리드 프레임의 다른 일단과 상기 제2 리드 프레임의 다른 일단을 연결하는 연결 리드 프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 리드 프레임들 각각이 상기 연결 리드 프레임과 이루는 각도는 예각 또는 직각일 수 있다.
실시 예는 광 지향각을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 2는 제2 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타내다.
도 3은 제3 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타내다.
도 4는 제4 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타내다.
도 5는 제5 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타내다.
도 6은 제6 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타내다.
도 7은 도 1에 도시된 제1 및 제2 발광 소자들의 일 실시 예를 나타낸다.
도 8은 도 1에 도시된 제1 및 제2 발광 소자들의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 해드 램프를 나타낸다.
도 2는 제2 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타내다.
도 3은 제3 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타내다.
도 4는 제4 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타내다.
도 5는 제5 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타내다.
도 6은 제6 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도를 나타내다.
도 7은 도 1에 도시된 제1 및 제2 발광 소자들의 일 실시 예를 나타낸다.
도 8은 도 1에 도시된 제1 및 제2 발광 소자들의 다른 실시 예를 나타낸다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치의 분해 사시도이다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 해드 램프를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 설명한다.
도 1은 제1 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)의 단면도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 제1 기판(110), 제2 기판(120), 제1 발광 소자(132), 제2 발광 소자(134), 와이어들(142,144,146,148), 몰딩부(150), 및 차광층(160)을 포함할 수 있다.
제2 기판(120)은 제1 기판(110) 상에 배치되며, 제1 기판(110)과 제2 기판(120)은 서로 연결될 수 있다. 제2 기판(120)의 하면은 제1 기판(110)의 상부면(113)에 결합될 수 있다. 제1 기판(110)과 제2 기판(120)이 이루는 각도(θ)는 90°이하일 수 있다. 예컨대, 제1 기판(110)의 상부면(113)과 제2 기판(120)의 양 측면들(122,124)이 이루는 각도(θ)는 90°일 수 있다.
제1 기판(110) 및 제2 기판(120)은 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board)일 수 있다. 제1 기판(110)의 상부면(113)에 제1 회로 패턴(170)이 마련될 수 있고, 제2 기판(120)의 제1 측면(122)에 제2 회로 패턴(180)이 마련될 수 있고, 제2 기판(120)의 제2 측면(124)에 제3 회로 패턴(190)이 마련될 수 있다. 제2 기판(120)의 제1 측면(122) 및 제2 측면(124)은 서로 마주보는 측면일 수 있다.
제1 내지 제3 회로 패턴들(170,180,190) 각각은 서로 전기적으로 분리되는 제1 배선(미도시) 및 제2 배선(미도시)을 포함할 수 있다.
제1 발광 소자(132)는 제2 기판(120)의 제1 측면(122) 상에 배치될 수 있고, 제2 발광 소자(134)는 제2 기판(120)의 제2 측면(124) 상에 배치될 수 있으며, 제1 발광 소자(132) 및 제2 발광 소자(314)는 서로 반대 방향으로 빛을 조사할 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 제1 및 제2 발광 소자들(132, 134)의 일 실시 예(300-1)를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 발광 소자(300-1)는 기판(310), 발광 구조물(320), 전도층(330), 제1 전극(342), 및 제2 전극(344)을 포함한다.
기판(310)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질, 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있다. 또한 기판(310)은 열전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있으며, 전도성 기판 또는 절연성 기판일 수 있다. 예를 들어 기판(310)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, Si, GaP, InP, Ga203, GaAs 중 적어도 하나를 포함하는 물질일 수 있다. 이러한 기판(310)의 상면에는 요철 패턴이 형성될 수 있다.
또한 기판(310) 위에는 2족 내지 6족 원소의 화합물 반도체를 이용한 층 또는 패턴, 예컨대, ZnO층(미도시), 버퍼층(미도시), 언도프드 반도체층(미도시) 중 적어도 한 층이 형성될 수 있다. 버퍼층 또는 언도프드 반도체층은 3족-5족 원소의 화합물 반도체를 이용하여 형성될 수 있으며, 버퍼층은 기판과의 격자 상수의 차이를 줄여주게 되며, 언도프드 반도체층은 도핑하지 않는 GaN계 반도체로 형성될 수 있다.
발광 구조물(320)은 빛을 발생하는 반도체층일 수 있으며, 제1 반도체층(322), 활성층(324), 및 제2 반도체층(326)을 포함할 수 있다.
제1 반도체층(322)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, 제1 반도체층(322)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 가지는 반도체일 수 있으며, n형 도펀트(예: Si, Ge, Sn 등)가 도핑될 수 있다.
활성층(324)은 제1 반도체층(322) 및 제2 반도체층(326)으로부터 제공되는 전자(electron)와 정공(hole)의 재결합(recombination) 과정에서 발생하는 에너지에 의해 광을 생성할 수 있다.
활성층(324)은 반도체 화합물, 예컨대, 3족-5족, 2족-6족의 화합물 반도체일 수 있으며, 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 등으로 형성될 수 있다. 활성층(324)이 양자우물구조인 경우에는 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 우물층과 InaAlbGa1-a-bN (0≤a≤1, 0≤b≤1, 0≤a+b≤1)의 조성식을 갖는 장벽층을 갖는 단일 또는 양자우물구조를 가질 수 있다. 우물층은 장벽층의 에너지 밴드 갭보다 낮은 밴드 갭을 갖는 물질일 수 있다.
제2 반도체층(326)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, 제2 반도체층(326)은 InxAlyGa1 -x- yN(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체일 수 있으며, p형 도펀트(예컨대, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba)가 도핑될 수 있다.
발광 구조물(320)는 제2 반도체층(326), 활성층(324) 및 제1 반도체층(322)의 일부가 제거되어 제1 반도체층(322)의 일부를 노출할 수 있다.
전도층(330)은 전반사를 감소시킬 뿐만 아니라, 투광성이 좋기 때문에 활성층(324)으로부터 제2 반도체층(326)으로 방출되는 빛의 추출 효율을 증가시킬 수 있다.
전도층(330)은 투명 전도성 산화물, 예컨대, ITO(Indium Tin Oxide), TO(Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO(Indium Tin Zinc 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,RuOx/ITO, Ni, Ag, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO 중 하나 이상을 이용하여 단층 또는 다층으로 이루어질 수 있다.
제1 전극(342)은 노출되는 제1 반도체층(322) 상에 배치되며, 제2 전극(344)은 전도층(330) 상에 배치된다.
도 8은 도 1에 도시된 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)의 다른 실시 예(300-2)를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 발광 소자(300-2)는 제2 전극부(405), 보호층(440), 전류 차단층(Current Blocking Layer; 445), 발광 구조물(450), 패시베이션층(465), 및 제1 전극부(470)를 포함한다.
제2 전극부(405)는 제1 전극부(470)와 함께 발광 구조물(450)에 전원을 제공한다. 제2 전극부(405)는 지지층(support, 410), 접합층(bonding layer, 415), 배리어층(barrier layer, 420), 반사층(reflective layer, 425), 및 오믹층(ohmic layer, 430)을 포함할 수 있다.
지지층(410)는 발광 구조물(450)을 지지한다. 지지층(210)은 금속 또는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 또한 지지층(410)은 전기 전도성과 열 전도성이 높은 물질로 형성될 수 있다. 예컨대, 지지층(410)는 구리(Cu), 구리 합금(Cu alloy), 금(Au), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 및 구리-텅스텐(Cu-W) 중 적어도 하나를 포함하는 금속 물질이거나, 또는 Si, Ge, GaAs, ZnO, SiC 중 적어도 하나를 포함하는 반도체일 수 있다.
접합층(415)은 지지층(410)와 배리어층(420) 사이에 배치될 수 있으며, 지지층(410)과 배리어층(420)을 접합시키는 본딩층(bonding layer)의 역할을 할 수 있다. 접합층(415)은 금속 물질, 예를 들어, In,Sn, Ag, Nb, Pd, Ni, Au, Cu 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 접합층(415)은 지지층(410)을 본딩 방식으로 접합하기 위해 형성하는 것이므로 지지층(410)을 도금이나 증착 방법으로 형성하는 경우에는 접합층(215)은 생략될 수 있다.
배리어층(420)은 반사층(425), 오믹층(430), 및 보호층(440)의 아래에 배치되며, 접합층(415) 및 지지층(410)의 금속 이온이 반사층(425), 및 오믹층(430)을 통과하여 발광 구조물(450)로 확산하는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 배리어층(420)은 Ni, Pt, Ti,W,V, Fe, Mo 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층으로 이루어질 수 있다.
반사층(425)은 배리어층(420) 상에 배치될 수 있으며, 발광 구조물(450)로부터 입사되는 광을 반사시켜 주어, 광 추출 효율을 개선할 수 있다. 반사층(425)은 광 반사 물질, 예컨대, Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다.
반사층(425)은 금속 또는 합금과 IZO, IZTO, IAZO, IGZO, IGTO, AZO, ATO 등의 투광성 전도성 물질을 이용하여 다층으로 형성할 수 있으며, 예를 들어, IZO/Ni, AZO/Ag, IZO/Ag/Ni, AZO/Ag/Ni 등으로 형성할 수 있다.
오믹층(430)은 반사층(425)과 제2 반도체층(452) 사이에 배치될 수 있으며,제2 반도체층(452)에 오믹 접촉(ohmic contact)되어 발광 구조물(450)에 전원이 원활히 공급되도록 할 수 있다.
투광성 전도층과 금속을 선택적으로 사용하여 오믹층(430)을 형성할 수 있다. 예컨대 오믹층(430)은 제2 반도체층(452)과 오믹 접촉하는 금속 물질, 예컨대, Ag, Ni,Cr,Ti,Pd,Ir, Sn, Ru, Pt, Au, Hf 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
보호층(440)은 제2 전극층(405)의 가장 자리 영역 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 보호층(440)은 오믹층(430)의 가장 자리 영역, 또는 반사층(425)의 가장 자리 영역, 또는 배리어층(420)의 가장 자리 영역, 또는 지지층(410)의 가장 자리 영역 상에 배치될 수 있다.
보호층(440)은 발광 구조물(450)과 제2 전극층(405) 사이의 계면이 박리되어 발광 소자(300-2)의 신뢰성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 보호층(440)은 전기 절연성 물질, 예를 들어, ZnO, SiO2, Si3N4, TiOx(x는 양의 실수), 또는 Al2O3 등으로 형성될 수 있다.
전류 차단층(445)은 오믹층(430)과 발광 구조물(450) 사이에 배치될 수 있다. 전류 차단층(445)의 상면은 제2 반도체층(452)과 접촉하고, 전류 차단층(445)의 하면, 또는 하면과 측면은 오믹층(430)과 접촉할 수 있다. 전류 차단층(445)은 수직 방향으로 제1 전극부(470)와 적어도 일부가 오버랩되도록 배치될 수 있다.
전류 차단층(445)은 오믹층(430)과 제2 반도체층(452) 사이에 형성되거나, 반사층(425)과 오믹층(430) 사이에 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 구조물(450)은 오믹층(430) 및 보호층(440) 상에 배치될 수 있다. 발광 구조물(450)의 측면은 단위 칩으로 구분하는 아이솔레이션(isolation) 에칭 과정에서 경사면이 될 수 있다.
발광 구조물(450)은 제2 반도체층(452), 활성층(454), 및 제1 반도체층(456)을 포함할 수 있으며, 도 12에서 설명한 바와 동일할 수 있으며, 중복을 피하기 위하여 설명을 생략한다.
패시베이션층(465)은 발광 구조물(450)을 전기적으로 보호하기 위하여 발광 구조물(450)의 측면에 배치될 수 있다. 패시베이션층(465)은 제1 반도체층(456)의 상면 일부 또는 보호층(440)의 상면에도 배치될 수 있다. 패시베이션층(465)은 절연 물질, 예컨대, SiO2, SiOx, SiOxNy, Si3N4, 또는 Al2O3 로 형성될 수 있다.
제1 전극부(470)는 제1 반도체층(456) 상에 배치될 수 있다. 제1 전극부(470)은 소정의 패턴 형상일 수 있다. 제1 반도체층(456)의 상면은 광 추출 효율을 증가시키기 위해 러프니스 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 또한 광 추출 효율을 증가시키기 위하여 제1 전극(470)의 상면에도 러프니스 패턴(미도시)이 형성될 수 있다.
제1 발광 소자(132)는 와이어(142, 144)를 통하여 제2 회로 패턴(180)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 발광 소자(134)는 와이어(146,148)를 통하여 제3 회로 패턴(190)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)이 도 7에 도시된 수평형 발광 소자일 경우에는, 와이어(142,146)에 의하여 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)의 제1 전극(342)과 제2 및 제3 회로 패턴들(180,190)의 제1 배선은 서로 연결될 수 있고, 와이어(144,148)에 의하여 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)의 제2 전극(344)과 제2 및 제3 회로 패턴들(180,190)의 제2 배선을 서로 연결될 수 있다.
예컨대, 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)이 도 8에 도시된 수직형 발광 소자일 경우에는 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)의 제1 전극부(470)는 와이어들(142,144,146,148)에 의하여 제2 및 제3 회로 패턴들(180,190)의 제1 배선과 연결될 수 있고, 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)의 제2 전극부(405)는 제2 및 제3 회로 패턴들(180,190)의 제2 배선과 연결될 수 있다.
몰딩부(150)는 제2 기판(120), 제1 발광 소자(132), 제2 발광 소자(134), 및 와이어들(142,144,146,148)을 포위하여 밀봉하도록 제1 기판(110) 상에 배치될 수 있다.
몰딩부(150)는 투광성이고, 제1 및 제2 발광 소자들(132, 134)로부터 발생하는 열에 강한 수지, 예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 글래스(glass), 글래스 세라믹(glass ceramic), 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 나일론 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 염화비닐 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에틸렌 수지, 테프론 수지, 폴리스틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리올레핀 수지 등 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
몰딩부(150)는 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)로부터 조사되는 빛의 파장을 변환할 수 있는 형광체를 포함할 수 있다. 예컨대, 몰딩부(150)는 적색 형광체, 녹색 형광체, 및 황색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
차광층(160)은 몰딩부(150) 상에 배치되며, 제1 및 제2 발광 소자(132, 134)로부터 조사되는 빛이 몰딩부(150)의 상부로 투과되는 것을 차단할 수 있다. 제1 및 제2 발광 소자들(132, 134)로부터 조사되는 빛은 차광층(160)을 통과하지 못하고 빛이 측면으로 분산되기 때문에, 지향각을 향상시킬 수 있다.
차광층(160)은 차광 물질, 예컨대, TiO2, CaCO3, BaSO4, Al2O3, 및 Al 중 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
실시 예는 제2 기판(120)의 양 측면(122, 124)에 배치되는 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)이 수평 방향으로 빛을 조사하는 구조를 가지며, 또한 차광층(160)에 의하여 몰딩부(150)의 상부로 빛이 투과되는 것을 차단하기 때문에, 지향각을 향상시킬 수 있다.
도 2는 제2 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100-2)의 단면도를 나타내다.
도 1과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나, 간략하게 설명한다.
도 2를 참조하면, 발광 소자 패키지(100-2)는 제1 기판(110), 리드 프레임(lead frame, 210), 제1 발광 소자(132), 제2 발광 소자(134), 와이어들(146,148), 몰딩부(150), 및 차광층(160)을 포함할 수 있다.
리드 프레임(210)은 일단이 제1 기판(110)의 상부면(113)에 결합된다. 예컨대, 제1 기판(110)의 상부면(113)에는 홈(201)이 마련되고, 리드 프레임(210)의 일단에는 홈(201)과 결합할 수 있는 돌기(211)가 마련될 수 있다.
리드 프레임(210)은 금속과 같은 전도성 재질, 예컨대, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 하나, 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있으며, 단층 또는 다층 구조일 수 있다.
제1 발광 소자(132)는 제1 기판(110)에 결합된 리드 프레임(210)의 제1 측면(212)에 배치될 수 있고, 제2 발광 소자(134)는 리드 프레임(210)의 제2 측면(214)에 배치될 수 있으며, 제1 발광 소자(132) 및 제2 발광 소자(314)는 서로 반대 방향으로 빛을 조사할 수 있다. 리드 프레임(210)의 제1 측면(212)과 제2 측면(214)은 반대 방향의 측면일 수 있다.
제1 및 제2 발광 소자(132,134)는 와이어 본딩(wire bonding) 방식에 의해 리드 프레임(210) 및 제1 기판(110)의 제1 회로 패턴(170)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또는 제1 및 제2 발광 소자(132,134)는 플립 칩(flip chip) 본딩, 다이 본딩(die bonding) 방식 등으로 리드 프레임(210)과 전기적으로 연결될 수도 있다.
제1 및 제2 발광 소자들(132, 134)는 리드 프레임(210) 및 제1 기판(110)의 제1 회로 패턴(170)과 전기적으로 연결될 수 있다. 리드 프레임(210)은 제1 기판(110)의 제1 회로 패턴(170)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)이 도 7에 도시된 수평형 발광 소자(300-1)일 경우에는, 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)의 제1 전극(342)은 리드 프레임(210)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)의 제2 전극(344)은 와이어(146,148)에 의하여 제1 기판(110)의 제1 회로 패턴(170)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)이 도 8에 도시된 수직형 발광 소자(300-2)일 경우에는, 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)의 제1 전극부(470)는 와이어(146,148)에 의하여 제1 기판(110)의 제1 회로 패턴(170)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 전극부(405)는 리드 프레임(210)에 직접 본딩될 수 있다.
몰딩부(150)는 리드 프레임(210), 제1 발광 소자(132), 제2 발광 소자(134), 및 와이어들(146,148)을 포위하여 밀봉하도록 제1 기판(110) 상에 배치될 수 있다.
도 2에 도시된 실시 예는 도 1에 도시된 제2 기판(120) 대신에 리드 프레임(210)을 사용하며, 도 1에서 설명한 바와 동일한 이유로 지향각을 향상시킬 수 있다.
도 3은 제3 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100-3)의 단면도를 나타낸다.
도 1과 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하거나, 간략하게 설명한다.
도 3을 참조하면, 발광 소자 패키지(100-3)는 제1 기판(110), 제1 리드 프레임(301), 제2 리드 프레임(302), 제1 발광 소자(132), 제2 발광 소자(134), 와이어들(146,148), 몰딩부(150), 및 차광층(160)을 포함할 수 있다.
제1 리드 프레임(301) 및 제2 리드 프레임(302)은 제1 기판(110) 상에 서로 이격하여 배치될 수 있고, 제1 리드 프레임(301)의 일단은 제1 기판(110) 상부면의 일 영역과 결합할 수 있고, 제2 리드 프레임(302)의 일단은 제1 기판(110) 상부면(113)의 다른 영역과 결합할 수 있다.
예컨대, 제1 기판(110)의 상부면(113)에는 서로 이격하는 제1 홈(201) 및 제2 홈(202)이 마련될 수 있고, 제1 리드 프레임(301)의 일단에는 제1 홈(201)과 결합할 수 있는 제1 돌기(222)가 마련될 수 있고, 제2 리드 프레임(302)의 일단에는 제2 홈(202)과 결합할 수 있는 제2 돌기(223)가 마련될 수 있다.
제1 발광 소자(132)는 제1 기판(110)에 결합된 제1 리드 프레임(301)의 제1 측면(501) 상에 배치될 수 있고, 제2 발광 소자(134)는 제2 리드 프레임(302)의 제1 측면(502) 상에 배치될 수 있으며, 제1 발광 소자(132) 및 제2 발광 소자(314)는 서로 반대 방향으로 빛을 조사할 수 있다.
제1 리드 프레임(301)의 제1 측면(501)과 제2 리드 프레임(302)의 제1 측면(502)은 바깥 쪽에 위치하고, 반대 방향의 측면일 수 있다. 제1 리드 프레임(301)의 제1 측면(501)과 제2 리드 프레임(302)의 제1 측면(502) 각각이 제1 기판(110)의 상부면(113)과 이루는 각도는 직각일 수 있다.
제1 기판(110)의 상부면(113)에 일단이 결합된 제1 리드 프레임(301)과 제2 리드 프레임(302)은 서로 평행할 수 있다.
와이어(146)에 의하여 제1 발광 소자(132)는 제1 리드 프레임(301) 및 제1 기판(110)의 제1 회로 패턴(170)과 전기적으로 연결될 수 있고, 와이어(148)에 의하여 제2 발광 소자(134)는 제2 리드 프레임(302)과 제1 기판(110)의 제1 회로 패턴(170)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 및 제2 리드 프레임들(301,302) 각각은 제1 기판(110)의 제1 회로 패턴(170)과 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임(301,302)은 서로 전기적으로 분리되거나 또는 연결될 수 있다.
몰딩부(150)는 제1 및 제2 리드 프레임들(301,302), 제1 발광 소자(132), 제2 발광 소자(134), 및 와이어들(146,148)을 포위하여 밀봉하도록 제1 기판(110) 상에 배치될 수 있다.
실시 예는 제1 리드 프레임(301)과 제2 리드 프레임(302)이 서로 이격하여 위치하기 때문에, 제1 발광 소자(132) 및 제2 발광 소자(132)는 열적으로 분리될 수 있어 방열을 개선할 수 있다.
또한 실시 예는 제1 리드 프레임(301)과 제2 리드 프레임(302)이 전기적으로 분리될 수 있기 때문에, 제1 발광 소자(132)와 제2 발광 소자(134) 각각은 개별적으로 구동될 수 있다.
도 4는 제4 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100-4)의 단면도를 나타낸다.
도 4을 참조하면, 제3 실시 예(100-3)와 비교할 때, 제4 실시 예(100-4)는 제1 및 제2 리드 프레임들(301-1, 302-1) 각각의 제1 측면(501, 502)이 제1 기판(110)의 상부면(113)과 이루는 각도가 다르다.
제1 리드 프레임(301-1)의 제1 측면(501)이 제1 기판(110)의 상부면(113)과 이루는 각도(θ3) 및 제2 리드 프레임(302-1)의 제1 측면(502)이 제1 기판(110)의 상부면(113)과 이루는 각도(θ4)는 예각일 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임들(301-1,302-1)이 제1 기판(110)의 상부면(113)과 이루는 각도(θ3, θ4)를 조절함으로써 제4 실시 예는 지향각을 조절할 수 있다.
예컨대, 대칭적 지향각을 얻기 위해서는 각도들(θ3, θ4)은 서로 동일할 수 있다. 그러나 비대칭적 지향각을 얻기 위해서는 각도들(θ3,θ4)은 서로 다를 수 있다.
도 5는 제5 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100-5)의 단면도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 제3 실시 예에서는 제1 리드 프레임(301)과 제2 리드 프레임(302)이 서로 이격하여 배치되지만, 제5 실시 예는 제1 리드 프레임(301)과 제2 리드 프레임(302)을 서로 연결하는 연결 리드 프레임(303)을 포함한다.
연결 리드 프레임(303)은 제1 리드 프레임(301)의 다른 일단과 제2 리드 프레임(302)의 다른 일단을 연결할 수 있다. 연결 리드 프레임(303)은 제1 기판(110)의 상부면(113)에 평행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 리드 프레임(301), 연결 리드 프레임(303), 및 제2 리드 프레임(302)은 일체형일 수 있고, 제1 및 제2 리드 프레임들(301, 302) 각각과 연결 리드 프레임(303) 사이는 절곡된 구조일 수 있다. 제1 및 제2 리드 프레임들(301,302)과 연결 리드 프레임(303)이 이루는 각도는 직각일 수 있다.
제5 실시 예는 제3 실시 예와 비교할 때, 제1 및 제2 발광 소자들(132,134)에 공통 전원을 공급할 수 있고, 방열 면적이 넓어 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6은 제6 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100-6)의 단면도를 나타내다.
도 6을 참조하면, 제4 실시 예에서는 제1 리드 프레임(301-1)과 제2 리드 프레임(302-1)이 서로 이격하여 배치되지만, 제6 실시 예는 제1 리드 프레임(301-1)과 제2 리드 프레임(302-1)을 서로 연결하는 연결 리드 프레임(303-1)을 포함한다.
연결 리드 프레임(303-1)은 제1 리드 프레임(301-1)의 다른 일단과 제2 리드 프레임(302-1)의 다른 일단을 연결할 수 있다. 연결 리드 프레임(303-1)은 제1 기판(110)의 상부면(113)에 평행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 리드 프레임(301-1), 연결 리드 프레임(303-1), 및 제2 리드 프레임(302-1)은 일체형일 수 있고, 제1 및 제2 리드 프레임들(301-1, 302-1) 각각과 연결 리드 프레임(303) 사이는 절곡된 구조일 수 있다. 제1 및 제2 리드 프레임들(301-1,302-1)과 연결 리드 프레임(303-1)이 이루는 각도는 예각일 수 있다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치의 분해 사시도이다. 도 9를 참조하면, 조명 장치는 광을 투사하는 광원(750)과, 광원의 열을 방출하는 방열부(740)와, 광원(750)과 방열부(740)를 수납하는 하우징(700)과, 광원(750)과 방열부(740)를 하우징(700)에 결합하는 홀더(760)를 포함한다.
하우징(700)은 전기 소켓(미도시)에 결합되는 소켓 결합부(710)와, 소켓 결합부(710)와 연결되고 광원(750)이 내장되는 몸체부(730)를 포함할 수 있다. 몸체부(730)에는 하나의 공기 유동구(720)가 관통하여 형성될 수 있다.
하우징(700)의 몸체부(730) 상에 복수 개의 공기 유동구(720)가 구비될 수 있으며, 공기 유동구(720)는 하나이거나, 복수 개일 수 있다. 공기 유동구(720)는 몸체부(730)에 방사상으로 배치되거나 다양한 형태로 배치될 수 있다.
광원(750)은 기판(754) 상에 실장되는 복수 개의 발광 소자 패키지(752)를 포함할 수 있다. 기판(754)은 하우징(700)의 개구부에 삽입될 수 있는 형상일 수 있으며, 후술하는 바와 같이 방열부(740)로 열을 전달하기 위하여 열전도율이 높은 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 발광 소자 패키지(752)는 실시 예들(100-1 내지 100-6) 중 어느 하나일 수 있다.
광원(750)의 하부에는 홀더(760)가 구비되며, 홀더(760)는 프레임 및 다른 공기 유동구를 포함할 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나 광원(750)의 하부에는 광학 부재가 구비되어 광원(750)의 발광 소자 패키지(752)에서 투사되는 빛을 확산, 산란 또는 수렴시킬 수 있다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 표시 장치(800)는 바텀 커버(810)와, 바텀 커버(810) 상에 배치되는 반사판(820)과, 광을 방출하는 발광 모듈(830, 835)과, 반사판(820)의 전방에 배치되며 상기 발광 모듈(830,835)에서 발산되는 빛을 표시 장치 전방으로 안내하는 도광판(840)과, 도광판(840)의 전방에 배치되는 프리즘 시트들(850,860)을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널(870)과, 디스플레이 패널(870)과 연결되고 디스플레이 패널(870)에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로(872)와, 디스플레이 패널(870)의 전방에 배치되는 컬러 필터(880)를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버(810), 반사판(820), 발광 모듈(830,835), 도광판(840), 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
발광 모듈은 기판(830) 상에 실장되는 발광 소자 패키지들(835)을 포함할 수 있다. 여기서, 기판(830)은 PCB 등이 사용될 수 있으며, 발광 소자 패키지(835)는 실시 예들(100-1 내지 100-6) 중 어느 하나일 수 있다.
바텀 커버(810)는 표시 장치(800) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 그리고, 반사판(820)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있으며, 도광판(840)의 후면이나, 바텀 커버(810)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
여기서, 반사판(820)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.
도광판(830)은 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다.
그리고, 제1 프리즘 시트(850)는 지지 필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성될 수 있으며, 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
그리고, 제2 프리즘 시트(860)에서 지지 필름 일면의 마루와 골의 방향은, 제1 프리즘 시트(850) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 발광 모듈과 반사 시트로부터 전달된 빛을 디스플레이 패널(1870)의 전면으로 고르게 분산하기 위함이다.
그리고, 도시되지는 않았으나, 도광판(840)과 제1 프리즘 시트(850) 사이에 확산 시트가 배치될 수 있다. 확산 시트는 폴리에스터와 폴리카보네이트 계열의 재료로 이루어질 수 있으며, 백라이트 유닛으로부터 입사된 빛을 굴절과 산란을 통하여 광 투사각을 최대로 넓힐 수 있다. 그리고, 확산 시트는 광확산제를 포함하는 지지층과, 광출사면(제1 프리즘 시트 방향)과 광입사면(반사시트 방향)에 형성되며 광확산제를 포함하지 않는 제1 레이어와 제2 레이어를 포함할 수 있다.
실시 예에서 확산 시트, 제1 프리즘시트(850), 및 제2 프리즘시트(860)가 광학 시트를 이루는데, 광학 시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
디스플레이 패널(870)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(860) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 표시 장치가 구비될 수 있다.
도 11은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 해드 램프(head lamp, 900)를 나타낸다. 도 11을 참조하면, 해드 램프(900)는 발광 모듈(901), 리플터(reflector, 902), 쉐이드(903), 및 렌즈(904)를 포함한다.
발광 모듈(901)은 기판(미도시) 상에 배치되는 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다. 이때 발광 모듈(901)에 포함되는 발광 소자 패키지는 실시 예들(100-1 내지 100-6) 중 어느 하나일 수 있다.
리플렉터(902)는 발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛(911)을 일정 방향, 예컨대, 전방(912)으로 반사시킬 수 있다.
쉐이드(903)는 리플렉터(902)와 렌즈(904) 사이에 배치되며, 리플렉터(902)에 의하여 반사되어 렌즈(904)로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 부재로서, 쉐이드(903)의 일측부(903-1)와 타측부(903-2)는 서로 높이가 다를 수 있다.
발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛은 리플렉터(902) 및 쉐이드(903)에서 반사된 후 렌즈(904)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다. 렌즈(904)는 리플렉터(902)에 의하여 반사된 빛을 전방으로 굴절시킬 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 제1 기판 120: 제2 기판
132: 제1 발광 소자 134: 제2 발광 소자
142,144,146,148: 와이어 150: 몰딩부
160: 차광층 210, 301, 302: 리드 프레임.
132: 제1 발광 소자 134: 제2 발광 소자
142,144,146,148: 와이어 150: 몰딩부
160: 차광층 210, 301, 302: 리드 프레임.
Claims (11)
- 제1 기판;
상기 제1 기판의 상부면에 결합되는 제2 기판;
상기 제2 기판의 제1 측면에 배치되는 제1 발광 소자;
상기 제2 기판의 제2 측면에 배치되는 제2 발광 소자;
상기 제2 기판, 상기 제1 발광 소자, 및 상기 제2 발광 소자를 포위하도록 상기 제1 기판 상에 배치되는 몰딩부; 및
상기 몰딩부 상에 배치되는 차광층을 포함하며,
상기 제2 기판의 상기 제1 측면과 상기 제2 측면은 상기 제1 기판과 수직이고,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 각각은 인쇄 회로 기판이고,
상기 제1 기판의 상부면, 및 상기 제2 기판의 상기 제1 측면 및 상기 제2 측면에는 회로 패턴이 마련되고,
상기 제1 발광 소자 및 상기 제2 발광 소자 각각은 상기 제2 기판의 회로 패턴과 상기 제1 기판의 회로 패턴에 전기적으로 연결되고,
상기 제1 기판의 상부면에는 홈이 마련되고, 상기 제2 기판의 일단에는 상기 홈과 결합하는 돌기가 마련되는 발광 소자 패키지. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 기판;
일단이 상기 기판 상부면의 일 영역과 결합하는 제1 리드 프레임;
일단이 상기 기판 상부면의 다른 영역과 결합하는 제2 리드 프레임;
상기 제1 리드 프레임의 제1 측면 상에 배치되는 제1 발광 소자;
상기 제2 리드 프레임의 제1 측면 상에 배치되는 제2 발광 소자;
상기 제1 및 제2 리드 프레임들, 및 상기 제1 및 제2 발광 소자들을 포위하도록 상기 기판 상에 배치되는 몰딩부; 및
상기 몰딩부 상에 배치되고, 상기 제1 및 제2 발광 소자들로부터 조사되는 빛이 상기 몰딩부의 상부로 투과되는 것을 차단하는 차단층을 포함하며,
상기 제1 및 제2 리드 프레임들 각각의 제1 측면은 상기 기판의 상부면을 기준으로 경사진 발광 소자 패키지. - 제6항에 있어서,
상기 제1 및 제2 리드 프레임들 각각의 제1 측면과 상기 상부면이 이루는 각도는 직각 또는 예각이고,
상기 제1 리드 프레임과 상기 제2 리드 프레임은 서로 평행인 발광 소자 패키지. - 제6항에 있어서,
상기 기판의 상부면에는 서로 이격하는 제1홈 및 제2 홈이 마련되고,
상기 제1 리드 프레임의 일단에는 상기 제1홈과 결합하는 제1 돌기가 마련되고, 상기 제2 리드 프레임의 일단에는 상기 제2홈과 결합하는 제2 돌기가 마련되는 발광 소자 패키지. - 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 제1 리드 프레임의 다른 일단과 상기 제2 리드 프레임의 다른 일단을 연결하는 연결 리드 프레임을 더 포함하고,
상기 제1 및 제2 리드 프레임들 각각이 상기 연결 리드 프레임과 이루는 각도는 예각 또는 직각인 발광 소자 패키지. - 삭제
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |