KR102099937B1 - 발광소자 패키지 - Google Patents

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KR102099937B1 KR1020140011793A KR20140011793A KR102099937B1 KR 102099937 B1 KR102099937 B1 KR 102099937B1 KR 1020140011793 A KR1020140011793 A KR 1020140011793A KR 20140011793 A KR20140011793 A KR 20140011793A KR 102099937 B1 KR102099937 B1 KR 102099937B1
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강보라
박귀연
주양현
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엘지이노텍 주식회사
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    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 발광소자 패키지는 적어도 하나의 제1 표지(mark) 유닛을 포함하는 기판부, 상기 기판부 상에 배치되는 발광소자, 그리고 상기 발광소자를 몰딩하는 비구면 렌즈부를 포함하며, 상기 비구면 렌즈부는 상기 제1 표지 유닛과 대응하는 위치에 배치되는 적어도 하나의 제2 표지 유닛을 포함한다.

Description

발광소자 패키지{LIGHT EMITTING ELEMENT PACKAGE}
본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광소자 패키지 및 그의 편심 검사 구조에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 다양한 전자 제품의 광원으로 널리 이용되고 있다. LED 기술의 발전에 따라, LED 패키지가 소형화, 박형화되고 있으며, 고효율화되고 있다.
이때, LED 칩 상에 렌즈를 추가하면, LED 칩으로부터 출력되는 빛을 확산시킬 수 있고, 광 효율을 개선할 수 있다. 이를 위하여, LED 칩과 렌즈를 일체로 성형할 수 있다. LED 칩과 렌즈를 일체로 성형하기 위하여, LED 칩이 배치된 기판과 렌즈 재료가 주입된 렌즈 형상의 금형을 합착하여 렌즈 재료를 경화시킨 후, 금형을 분리하는 방법이 이용될 수 있다.
한편, LED 칩으로부터 출력되는 빛의 발산각을 정밀하게 제어하기 위하여, LED 칩 상에 추가되는 렌즈를 비구면 형상으로 제작하고자 하는 시도가 있다. 돔(dome) 형상, 케이크(cake) 형상 등의 렌즈를 LED 칩과 일체로 제작하고자 하는 경우, 렌즈와 LED 칩 간의 정밀한 정렬이 요구되지 않으나, 비구면 형상의 렌즈인 경우 렌즈와 LED 칩 간의 위치가 어긋나면 빛의 발산각을 제어할 수 없게 된다.
이에 따라, LED 칩과 비구면 형상인 렌즈를 일체로 성형한 후, LED 칩과 렌즈 간의 편심(eccentricity)을 검사할 필요가 있다. 그러나, 비구면 형상인 렌즈의 곡면으로 인하여 유효경의 경계가 명확하게 보이지 않으므로, 편심 검사를 위한 시간 및 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 발광소자 패키지 및 그의 편심 검사 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 발광소자 패키지는 한 면에 발광소자 및 적어도 하나의 제1 표지(mark) 유닛이 배치되는 기판부, 그리고 상기 발광소자를 몰딩하는 비구면 렌즈 및 상기 제1 표지 유닛과 대응하는 위치에 배치되는 적어도 하나의 제2 표지 유닛을 포함하는 렌즈부를 포함한다.
상기 제1 표지 유닛의 기준점과 상기 제2 표지 유닛의 기준점은 5㎛ 이하의 편차로 정렬될 수 있다.
상기 제1 표지 유닛과 상기 제2 표지 유닛은 상기 발광소자와 상기 비구면 렌즈 간의 편심 검사를 위한 표지 유닛일 수 있다.
상기 제1 표지 유닛과 상기 제2 표지 유닛 중 적어도 하나는 1㎛ 이상이고 10㎛ 이하의 높이를 가지는 볼록 형상일 수 있다.
상기 제1 표지 유닛과 상기 제2 표지 유닛 중 적어도 하나는 1㎛ 이상이고 10㎛ 이하의 깊이를 가지는 오목 형상일 수 있다.
상기 제1 표지 유닛과 상기 제2 표지 유닛 중 적어도 하나는 링 형상 또는 십자 형상일 수 있다.
상기 제1 표지 유닛은 상기 발광소자의 주변에 배치되며, 상기 제2 표지 유닛은 상기 비구면 렌즈의 유효경 외부에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 발광소자, 예를 들면 LED 칩으로부터 출력되는 빛과 비구면 렌즈 간의 편심 검사를 용이하게 수행할 수 있으며, 발광소자와 비구면 렌즈 간의 위치가 정렬된 발광소자 패키지를 용이하게 선별할 수 있다.
이에 따라, 발광소자로부터 출력되는 빛의 발산각을 정밀하게 제어할 수 있고, 발광소자 패키지의 성능 및 신뢰도를 높일 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 발광소자와 비구면 렌즈 간의 편심 검사를 위하여 비구면 렌즈의 형상을 측정할 필요가 없으므로, 공정을 단순화하고, 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED(Light Emitting Diode) 패키지(package)의 단면도이다.
도 2 내지 3은 도 1의 A 부분의 확대도이다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도를 나타내며, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 6 내지 7은 LED 칩 주변에 배치되는 표지 유닛의 예를 나타내며, 도 8 내지 9는 비구면 렌즈 주변에 배치되는 표지 유닛의 예를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함하는 평판 조명 장치를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED(Light Emitting Diode) 패키지(package)의 단면도이다.
도 1을 참조하면, LED 패키지(100)는 적어도 하나의 제1 표지(mark) 유닛(114)을 포함하는 기판부(110), 기판부(110) 상에 배치되는 LED(Light Emitting Diode) 칩(112), 그리고 LED 칩(112)을 몰딩하며, 비구면 렌즈(122)와 적어도 하나의 제2 표지 유닛(124)을 포함하는 렌즈부(120)를 포함한다. 본 명세서에서, 렌즈부(120)는 비구면 렌즈부와 혼용될 수 있다.
여기서, LED 칩(112)은 기판부(110)의 한 면에 본딩(bonding)될 수 있다. 기판부(110)는 리드 프레임(lead frame)과 혼용될 수 있으며, 제1 표지 유닛(114)과 일체로 사출 성형될 수 있다. 기판부(110)에는 LED 칩(112)에 전원을 인가하기 위한 한 쌍의 전극 및 전극 라인이 형성될 수 있다. 그리고, LED 칩(112)은 한 쌍의 전극을 포함하며, 양의 전극 및 음의 전극은 와이어를 통하여 기판부(110)에 연결될 수 있다.
제1 표지 유닛(114)은 LED 칩(112)의 주변에 적어도 하나씩 배치될 수 있다.
한편, 렌즈부(120)는 LED 칩(112)을 몰딩(molding)한다. 이때, 렌즈부(120)의 렌즈(122)는 비구면 형상일 수 있다. 이에 따라, LED 칩(112)으로부터 출력되는 빛의 발산각을 정밀하게 제어할 수 있다. 비구면 렌즈(122) 및 제2 표지 유닛(124)은 비구면 렌즈의 형상 및 제2 표지 유닛의 형상을 포함하는 금형을 이용하여 사출 성형될 수 있다.
다만, LED 칩(112)으로부터 출력되는 빛의 발산각을 정밀하게 제어하기 위하여, LED 칩(112)과 비구면 형상인 렌즈(122) 간의 위치가 정렬되어야 한다. 즉, LED 칩(112)으로부터 출력되는 빛의 중심 축과 비구면 형상인 렌즈(122)의 중심 위치가 정렬되지 않으면, LED 칩(112)으로부터 출력되는 빛의 발산각은 정밀하게 제어될 수 없으며, 광 효율이 떨어지게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 제1 표지 유닛(114)과 제2 표지 유닛(124)을 이용하여 LED 칩(112)과 비구면 렌즈(122) 간의 편심을 검사할 수 있다. 이를 위하여, LED 칩(112)의 주변에 적어도 하나의 제1 표지 유닛(114)이 배치되며, 비구면 형상인 렌즈(122)의 주변에 적어도 하나의 제2 표지 유닛(124)이 배치될 수 있다. 그리고, 제1 표지 유닛(114)과 제2 표지 유닛(124)은 서로 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 제1 표지 유닛(114)과 제2 표지 유닛(124) 간의 정렬 여부를 이용하여 LED 칩(112)과 비구면 렌즈(122) 간의 편심을 검사할 수 있다. 이하, 표지 유닛을 이용하는 편심 검사에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2 내지 3은 도 1의 A 부분의 확대도이다.
도 2를 참조하면, 제1 표지 유닛(114)과 제2 표지 유닛(124) 중 적어도 하나는 1㎛ 이상이고 10㎛ 이하의 높이를 가지는 볼록 형상일 수 있다. 제1 표지 유닛(114)의 높이(H1) 또는 제2 표지 유닛(124)의 높이(H2)가 1㎛ 이상이고 10㎛ 이하인 경우, 표지 유닛은 비전(vision) 카메라 등에 의하여 용이하게 검출될 수 있으며, LED 패키지(100)의 두께 또는 성능에도 영항을 미치지 않는다.
도 2와 같이, 제1 표지 유닛(114)의 기준점(P1)과 제2 표지 유닛(124)의 기준점(P2)이 일렬로 정렬되는 경우, LED 칩(112)의 중심 축과 비구면 렌즈(122)의 중심 위치는 정렬된 것으로 판단할 수 있다.
반면, 도 3과 같이, 제1 표지 유닛(114)의 기준점(P1)과 제2 표지 유닛(124)의 기준점(P2)의 편차(d)가, 예를 들어 5㎛를 초과하는 경우, LED 칩(112)의 중심 축과 비구면 렌즈(122)의 중심 위치가 정렬되지 않은 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 기준점(P1, P2)는 LED 칩(112)과 비구면 렌즈(122) 간의 편차를 측정하기 위하여 미리 설정된 지점일 수 있다. 기준점(P1)은 제1 표지 유닛(114)의 중심점이고, 기준점(P2)는 제2 표지 유닛(124)의 중심점일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기준점(P1, P2)은 제1 표지 유닛(114)과 제2 표지 유닛(124)의 형상 또는 크기에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도를 나타내며, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도를 나타낸다. 도 1 내지 3과 중복되는 내용은 설명을 생략한다.
도 4 내지 5를 참조하면, 제1 표지 유닛(114) 및 제2 표지 유닛(124) 중 적어도 하나는 1㎛ 이상이고 10㎛ 이하의 깊이를 가지는 오목 형상일 수 있다. 이와 같이, 제1 표지 유닛(114)의 깊이(D1) 또는 제2 표지 유닛(124)의 깊이(D2)가 1㎛ 이상이고 10㎛ 이하인 경우, 표지 유닛은 비전(vision) 카메라 등에 의하여 용이하게 검출될 수 있으며, LED 패키지(100)의 두께 또는 성능에도 영항을 미치지 않는다.
이하, 표지 유닛의 구체적인 예를 설명한다.
도 6 내지 7은 LED 칩 주변에 배치되는 표지 유닛의 예를 나타내며, 도 8 내지 9는 비구면 렌즈 주변에 배치되는 표지 유닛의 예를 나타낸다.
도 6 내지 9를 참조하면, 제1 표지 유닛(114) 및 제2 표지 유닛(124) 중 적어도 하나는 링 형상 또는 십자 형상일 수 있다. 그리고, 제1 표지 유닛(114) 및 제2 표지 유닛(124) 중 적어도 하나는 볼록 형상 또는 오목 형상일 수 있다.
이때, 제2 표지 유닛(124)은 비구면 렌즈의 유효경(V) 외부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 비구면 렌즈(122)가 편심 검사를 위한 표지 유닛을 더 포함하더라도, 렌즈의 성능에는 영향을 미치지 않게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 비전(vision) 카메라 등을 이용하여 기판부(110)에 배치되는 표지 유닛과 렌즈부(120)에 배치되는 표지 유닛을 촬영함으로써, LED 패키지의 편심을 용이하게 검사할 수 있다. 이에 따라, LED 패키지의 편심을 측정하기 위하여 렌즈의 형상을 별도로 측정할 필요가 없다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이는 각종 조명 장치, 디스플레이 장치의 백라이트 유닛(Back Light Unit, BLU), UHD(Ultra High Definition) TV, 랩탑(laptop) 컴퓨터, 태블릿 PC, 카메라, 휴대 단말, 차량 등에 다양하게 적용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 조명 장치(1100)는 발광 모듈(1110), 케이스(1120) 및 연결 단자(1130)를 포함한다.
발광 모듈(1110)은 케이스(1120)에 수용된다. 그리고, 연결 단자(1130)는 케이스(1120)에 연결되며, 외부 전원(미도시)을 발광 모듈(1110)에 공급한다. 연결 단자(1130)는 소켓 방식으로 외부 전원에 연결되는 것으로 예시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 모듈(1110)은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함할 수 있다. 도시되지 않았으나, 조명 장치(1100)는 케이스(1120) 내에 수용되며, 발광 모듈(1110)과 연결되는 히트 싱크를 더 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함하는 백라이트 유닛을 나타낸다.
도 11을 참조하면, 백라이트 유닛(1200)은 도광판(1210), 발광 모듈(1220), 반사 부재(1230) 및 바텀 커버(1240)를 포함한다.
도광판(1210)은 빛을 확산시켜 면광원화한다. 발광 모듈(1220)은 백라이트 유닛이 설치되는 디스플레이 장치의 광원이며, 도광판(1210)으로 빛을 제공한다. 발광 모듈(1220)은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함할 수 있다.
반사 부재(1230)는 도광판(1210)의 아래에 형성되며, 도광판(1210)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 백라이트 유닛의 휘도를 향상시킬 수 있다.
바텀 커버(1240)는 도광판(1210), 발광 모듈(1220) 및 반사 부재(1230)를 수집한다. 이를 위하여, 바텀 커버(1240)는 상면이 개구된 박스 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 12는 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함하는 평판 조명 장치를 나타낸다.
도 12를 참조하면, 평판 조명 장치(1300)는 프레임(1310), 발광 모듈(1320), 반사판(1330), 확산판(1340) 및 커넥터(1350)를 포함한다.
프레임(1310)은 발광 모듈(1320), 반사판(1330) 및 확산판(1340)을 수용한다. 프레임(1310)은 발광 모듈(1320)에 의하여 발생한 열을 외부로 발산할 수 있도록 금속과 같은 열전도성 재질을 포함하여 이루어질 수 있다.
발광 모듈(1320)은 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지를 포함할 수 있다. 프레임(1310)의 바닥면과 발광 모듈(1320) 사이에는 방열 시트(1360)가 더 배치될 수 있다. 방열 시트(1360)는 발광 모듈(1320)에 의하여 발생한 열을 프레임(1310)으로 전달할 수 있도록 열전도성 재질을 포함하여 이루어질 수 있다.
반사판(1330)은 발광 모듈(1320)의 상부에 배치되며, 발광 모듈(1320)에 포함되는 LED 칩의 개수 및 위치에 대응하는 홀을 포함할 수 있다. 이에 따라, 홀을 통해 발광 모듈(1320)이 상부로 노출될 수 있으며, 발광 모듈(1320)로부터 방출된 빛 또는 확산판(1340)에서 반사된 빛을 반사시킨다.
확산판(1340)은 발광 모듈(1320)로부터 이격되어 배치되며, 발광 모듈(1320)로부터 방출된 빛을 확산시켜 외부로 방출한다.
커넥터(1350)는 전원(미도시)과 연결되며, 전원을 발광 모듈(1320)에 공급한다.
본 명세서에서, 설명의 편의를 위하여 LED를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서 내의 LED 칩은 발광소자의 일 예이며, LED 패키지는 발광소자 패키지의 일 예이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: LED 패키지
110: 기판부
112: LED 칩
114: 제1 표지 유닛
120: 렌즈부
122: 비구면 렌즈
124: 제2 표지 유닛

Claims (7)

  1. 적어도 하나의 제1 표지(mark) 유닛을 포함하는 기판부,
    상기 기판부 상에 배치되는 발광소자, 그리고
    상기 발광소자를 몰딩하는 비구면 렌즈부를 포함하며,
    상기 비구면 렌즈부는 상기 제1 표지 유닛과 대응하는 위치에 배치되는 적어도 하나의 제2 표지 유닛을 포함하고,
    상기 발광소자는 일면이 상기 기판부와 접촉하고, 나머지 면들이 상기 비구면 렌즈부와 접촉되고,
    상기 제1 표지 유닛과 상기 제2 표지 유닛은 상기 발광소자와 상기 비구면 렌즈부 간의 편심 검사를 위한 표지 유닛이고,
    상기 제1 표지 유닛의 기준점과 상기 제2 표지 유닛의 기준점은 5㎛ 이하의 편차로 정렬되는 발광소자 패키지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 표지 유닛과 상기 제2 표지 유닛 중 적어도 하나는 1㎛ 이상이고 10㎛ 이하의 높이를 가지는 볼록 형상인 발광소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 표지 유닛과 상기 제2 표지 유닛 중 적어도 하나는 1㎛ 이상이고 10㎛ 이하의 깊이를 가지는 오목 형상인 발광소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 표지 유닛과 상기 제2 표지 유닛 중 적어도 하나는 링 형상 또는 십자 형상인 발광소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 표지 유닛은 상기 발광소자의 주변에 배치되며, 상기 제2 표지 유닛은 상기 비구면 렌즈부의 유효경 외부에 배치되는 발광소자 패키지.
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