KR102389061B1

KR102389061B1 - 발광소자 패키지

Info

Publication number: KR102389061B1
Application number: KR1020170134258A
Authority: KR
Inventors: 손정환; 정영규
Original assignee: 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2022-04-21
Also published as: KR20190042391A

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 기판, 상기 기판에 배치되는 복수 개의 제1 패드 전극, 상기 복수 개의 제1 패드 전극 각각의 주위에 배치되는 복수 개의 제2 패드 전극 및 상기 기판 상에 배치되는 복수 개의 발광소자를 포함하며, 상기 복수 개의 발광소자 각각은 소정 파장의 빛을 발광하는 활성층을 포함하고, 상기 활성층은 호로 이루어진 적어도 한 측면을 포함하고, 상기 호로 이루어진 측면들이 서로 원형을 이룬다.

Description

발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}

본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 의료용 내시경 장비와의 기구물 정합성 및 광효율이 우수한 발광소자 패키지에 관한 것이다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 전기에너지를 빛 에너지로 변환하는 화합물 반도체 소자로서, 화합물반도체의 조성비를 조절함으로써 다양한 색상구현이 가능하다.

아울러, 발광 다이오드는 형광등이나 백열등 등과 같은 기존 광원에 비하여 소비 전력이 획기적으로 적으며, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안정성 그리고 환경 친화적인 장점까지 두루 보유하고 있는바, 다양한 분야에서 기존 광원을 빠른 속도로 대체하고 있다.

한편, 최근에는 의료 분야에 해당하는 의료용 내시경 장비에서도 발광 다이오드를 사용하려는 시도가 계속되고 있는바, 종래의 의료용 내시경은 일반 제논 램프(Xenon Lamp)를 광원으로 사용했기 때문에 내시경 장비와의 기구물 정합성 및 광효율이 떨어진다는 문제점이 있었다. 보다 구체적으로, 제논 램프는 수명이 3개월 내지 6개월로 매우 짧아 교체의 번거로움이 있으며, 교체 비용 역시 매우 고가인지라 유지 보수 비용이 큰 부담으로 작용하였다. 또한, 제논 램프에 일부 이상이 생겨 갑작스럽게 동작이 멈추게 되는 경우, 의료용 내시경 자체를 통한 시술 또는 수술이 아예 불가능해지는바, 환자의 생명과 직결된 긴급상황에서 제논 램프의 이상이 발생하는 경우 매우 위험한 상황을 초래할 수 있다.

의료용 내시경 장비는 환자의 신체 또는 장기 내부를 사진이나 영상으로 실시간 확인할 수 있는 장비로서, 그 편의성에 의해 다양한 시술 또는 수술에 적용되고 있으며, 많은 연구 개발을 거쳐 현재 시판되고 있는 의료용 내시경 장비의 구조를 갖게 되었다. 따라서, 현재 시판되고 있는 의료용 내시경 장비의 기본적인 구조에 곧바로 적용할 수 있음과 동시에 광원으로서의 제논 램프 사용으로 인한 문제점을 해결할 필요가 있다. 본 발명은 이와 관련된 것이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0049724호(2014.04.28)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 현재 시판되고 있는 의료용 내시경 장비의 기본적인 구조에 곧바로 적용할 수 있는 발광소자 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 의료용 내시경 장비의 광원으로서의 제논 램프 사용으로 인한 문제점을 해결할 수 있는 발광소자 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지는 기판, 상기 기판에 배치되는 복수 개의 제1 패드 전극, 상기 복수 개의 제1 패드 전극 각각의 주위에 배치되는 복수 개의 제2 패드 전극 및 상기 기판 상에 배치되는 복수 개의 발광소자를 포함하며, 상기 복수 개의 발광소자 각각은 소정 파장의 빛을 발광하는 활성층을 포함하고, 상기 활성층은 호로 이루어진 적어도 한 측면을 포함하고, 상기 호로 이루어진 측면들이 서로 원형을 이룬다.

일 실시 예에 따르면, 상기 각각의 활성층의 면적과 상기 복수 개의 발광소자 각각에서 상기 활성층이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된 암부 각각의 면적의 비율은, 1:0.25 이상일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 각각의 활성층의 면적과 상기 복수 개의 발광소자 각각에서 상기 활성층이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 형성된 암부 각각의 면적의 비율은, 1:0.83 이하일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 발광소자 각각은, 제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층 상에 적층되며, 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 도전형 반도체층을 더 포함하고, 상기 활성층은, 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 발광소자 각각은, 상기 제2 도전형 반도체층과 활성층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층의 일부 영역까지 배치되는 리세스를 포함하고, 상기 제2 전극은, 상기 리세스에 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 제2 패드 전극 각각은, 제1 방향으로 형성된 제1 영역 및 상기 제1 영역의 일단으로부터 상기 제1 방향에 대하여 수직인 제2 방향으로 연장 형성된 제2 영역을 포함하고, 상기 제2 영역에 배치되는 와이어(Wire)의 수가 상기 제1 영역에 배치되는 와이어의 수 이상일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 제2 패드 전극 각각은 제1 방향 및 제2 방향으로 이격되어 배치되며, 상기 제2 방향으로 이격된 영역에 배치되는 복수 개의 보호소자를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 보호소자 각각은, 상기 복수 개의 제2 패드 전극 각각이 포함하는 상기 제2 영역과 전기적으로 연결될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 보호소자는, 상기 복수 개의 발광소자의 수와 동일한 수가 배치될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 영역에 배치되는 와이어 및 제2 영역에 배치되는 와이어의 밀(Mil)수는, 1밀 이상 2밀 이하일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 영역에 배치되는 와이어 및 제2 영역에 배치되는 와이어 수의 합은, 6개 이상 10개 이하일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 발광소자 각각은 발광하는 빛의 세기가 상대적으로 가장 강한 제1 파장을 갖고, 상기 복수 개의 발광소자 중 어느 하나 이상은 상기 제1 파장이 나머지와 상이할 수 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 의료용 내시경 장비는 기판, 상기 기판에 배치되는 복수 개의 제1 패드 전극, 상기 복수 개의 제1 패드 전극 각각의 주위에 배치되는 복수 개의 제2 패드 전극 및 상기 기판 상에 배치되는 복수 개의 발광소자를 포함하며, 상기 복수 개의 발광소자 각각은 소정 파장의 빛을 발광하는 활성층을 포함하고, 상기 활성층은 호로 이루어진 적어도 한 측면을 포함하고, 상기 호로 이루어진 측면들이 서로 원형을 이루는 발광소자 패키지 및 촬영을 위한 렌즈를 포함하며, 상기 활성층의 호로 이루어진 측면들이 이루는 원형 형상은 상기 렌즈의 형상에 대응된다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 현재 시판되고 있는 의료용 내시경 장비에 곧바로 적용할 수 있으므로, 기구물 정합성이 우수하다는 효과가 있다.

또한, 종래 제논 램프 대비 수명이 매우 길며, 교체 비용 역시 저렴하고, 광효율이 우수하다는 효과가 있다.

또한, 복수 개의 발광소자 간의 병렬 연결을 통해, 어느 하나의 발광소자에 이상이 발생하여 동작이 멈춘 경우라도 다른 발광소자의 동작에 영향을 주지 않음으로써, 의료용 내시경 장비를 사용한 시술 또는 수술 시에 발생할 수 있는 긴급 상황에서 유연하게 대처 가능하다는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지의 평면도를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 발광소자 패키지의 구성을 세분화하여 표시한 평면도를 도시한 도면이다.
도 3은 발광소자의 일부 영역에 대한 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 제2 패드 전극의 제1 영역에 배치되는 와이어의 수가 제2 영역에 배치되는 와이어의 수 이상인 경우, 구체적으로 보호소자가 제1 방향인 x축(수평) 방향으로 이격된 영역에 배치된 경우의 평면도를 도시한 도면이다.
도 5은 활성층의 호로 이루어진 측면들이 이루는 원형 형상과 대응되는 렌즈를 포함하는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 의료용 내시경 장비를 간략하게 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 포함하는 의료용 내시경 장비의 광속 곡선을 도시한 도면이다.
도 7은 종래 제논 램프를 사용하는 의료용 내시경 장비의 광속 곡선을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)의 평면도를 도시한 도면이며, 도 2는 도 1에 도시된 발광소자 패키지(100)의 구성을 세분화하여 표시한 평면도를 도시한 도면이다.

이하의 설명은 구성 자체에 대한 설명은 도 1을 참조하며, 구성의 세부적인 모습에 대해서는 도 2를 참조하며 설명하도록 한다. 한편, 도 2는 도1에 도시된 구성을 세분화하여 표시한 것인바, 도 1에 도시된 구성과 중복되는 구성에 대한 도면 부호가 도 1과 일부 상이할 수도 있음을 미리 밝히며, 이는 설명의 편의를 위한 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 기판(5), 제1 패드 전극(10), 제2 패드 전극(20), 발광소자(30), 암부(40), 와이어(50) 및 보호소자(60)를 포함할 수 있으며, 기타 본 발명의 목적을 달성함에 있어서 요구되는 부가적인 구성들 역시 모두 포함할 수 있음은 물론이다.

기판(5)은 후술할 제1 패드 전극(10), 제2 패드 전극(20) 및 발광소자(30)가 배치되는 바탕이 되는 베이스로서, 발광 다이오드 분야의 용어에 따르면 "패키지(PACKAGE)"로 볼 수 있다. 따라서 발광 다이오드의 패키지에 사용되는 공지된 기판이라면 어떠한 것을 선택해도 무방하다.

한편, 도 1에 도시된 기판(5)는 가로 길이와 세로 길이가 동일한 정사각형 형상의 기판(5)을 도시하고 있으나, 필요에 따라 이와 상이한 형상의 기판(5)을 선택할 수 있음은 물론이며, 도 1에 도시된 기판(5)은 하나의 실시 예로 보면 충분할 것이다.

제1 패드 전극(10)은 기판(5)에 배치되며, 보다 구체적으로 기판(5)의 중심부에 복수 개 비치될 수 있다. 제2 패드 전극(20) 역시 기판(5)에 배치되며, 보다 구체적으로 복수 개의 제1 패드 전극(10) 각각의 주위에 복수 개 배치될 수 있다.

여기서 제2 패드 전극(20)이 제1 패드 전극(10)의 주위에 배치된다는 것은 제2 패드 전극(20)이 제1 패드 전극(10)과 비교적 가까운 부분에 배치되어 있다는 것이다. 도 2를 참조하면, 기판(5)의 중심부에 배치된 4개의 제1 패드 전극(10)인 제1-1 패드 전극(10-1), 제1-2 패드 전극(10-2), 제1-3 패드 전극(10-3) 및 제1-4 패드 전극(10-4)에 대하여 4개의 제2 패드 전극(20)인 제2-1 패드 전극(20-1), 제2-2 패드 전극(20-2), 제2-3 패드 전극(20-3) 및 제2-4 패드 전극(20-4)이 이들을 감싸는 형태로 가까이 배치되어 있는 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 제1-1 패드 전극(10-1), 제1-2 패드 전극(10-2), 제1-3 패드 전극(10-3) 및 제1-4 패드 전극(10-4), 제2-1 패드 전극(20-1), 제2-2 패드 전극(20-2), 제2-3 패드 전극(20-3) 및 제2-4 패드 전극(20-4)은 제1 패드 전극(10)과 제2 패드 전극(20)을 각각 4개로 구성한 경우의 실시 예일 뿐이며, 필요에 따라 보다 적은 개수 또는 보다 많은 개수로 구현할 수 있음은 물론이다.

다시 도 1에 대한 설명으로 돌아가도록 한다.

발광소자(30)는 기판(5) 상, 보다 구체적으로 제1 패드 전극(10) 상에 복수 개 배치되며, 여기서 복수 개는 복수 개의 제1 패드 전극(10), 예를 들어, 발광소자(30)는 도 2를 기준으로 제1-1 패드 전극(10-1), 제1-2 패드 전극(10-2), 제1-3 패드 전극(10-3) 및 제1-4 패드 전극(10-4) 각각에 배치되기에 도 1에 따른 복수 개의 발광소자(30)는 4개로 볼 수 있으며, 이하의 설명에서는 도 2에 도시된 바에 따라 제1-1 패드 전극(10-1)에 대응되는 발광소자(30)를 제1 발광소자(30-1), 제1-2 패드 전극(10-2)에 대응되는 발광소자(30)를 제2 발광소자(30-2), 제1-3 패드 전극(10-3)에 대응되는 발광소자(30)를 제3 발광소자(30-3) 및 제1-4 패드 전극(10-4)에 대응되는 발광소자(30)를 제4 발광소자(30-4)라 명명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 제1 발광소자(30-1), 제2 발광소자(30-2), 제3 발광소자(30-3) 및 제4 발광소자(30-4)는 기판(5)의 중심을 기준으로 직교되어 소정 간격 이격 배치되어 있는 것을 확인할 수 있는바, 이러한 배치를 통해 어느 한 발광소자에서 발광하는 빛에 따라 발생하는 열이 다른 발광소자로 전달되는 것을 줄일 수 있으며, 어느 한 발광소자의 파손에 따른 피해 역시 다른 발광소자로 전달되는 것을 줄일 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 제1 패드 전극(10)은 필요에 따라 보다 적은 개수 또는 보다 많은 개수로 구현할 수 있으므로, 이 경우 역시 발광소자(30)의 개수는 구현된 제1 패드 전극(10)의 개수와 대응되는 것으로 볼 수 있을 것이다.

발광소자(30)는 말 그대로 빛을 발광하는 소자인바, 빛을 발광하는 광원의 역할을 수행한다. 도 3은 발광소자(30)의 일부 영역, 보다 구체적으로, 도 1에서 A와 A'을 연결하는 직선에 해당하는 단면을 도시한 도면인바, 도 3을 참조하면, 발광소자(30)는 제1 도전형 반도체층(31)과 제1 도전형 반도체층(31), 제2 도전형 반도체층(32) 그리고 제1 도전형 반도체층(31)과 제2 도전형 반도체층(32) 사이에 배치되는 활성층(33)을 포함하는 GaN과 같은 질화물 반도체로 구성된 발광구조물(35)과, 제1 전극(15) 제2 전극(25) 및 암부(40)를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1 도전형 반도체층(31)은 제1 전극(15)과 전기적으로 연결되며, n-GaN과 같이 실리콘(Si) 등의 n형 불순물이 도핑된 n형 질화물 반도체로 형성될 수 있고, 제2 도전형 반도체층(32)은 제2 전극(25)과 전기적으로 연결되며, p-GaN 과 같이 마그네슘(Mg) 등의 p형 불순물이 도핑된 p형 질화물 반도체로 형성될 수 있다. 이 경우, 제1 도전형 반도체층(31)으로부터 주입되는 캐리어는 전자가 되고, 제2 도전형 반도체층(32)으로부터 주입되는 캐리어는 정공이 된다.

한편, 발광소자(30)는 앞서 설명한 제1 도전형 반도체층(31), 제2 도전형 반도체층(32) 및 활성층(33)뿐만 아니라, 제2 도전형 반도체층(32)과 활성층(33)을 관통하여 제1 도전형 반도체층(31)의 일부 영역까지 관통하여 배치되는 리세스(34)를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 제2 전극(25)은 리세스(34)에 배치될 수 있다.

활성층(33)은 소정 파장의 빛을 발광하며, 양자 우물층과 양자 장벽층이 교대로 형성된 다중 양자 우물(Multi Quantum Well, MQW) 구조로 형성될 수 있고, 활성층(33)의 상면은 호로 이루어진 적어도 한 측면을 포함할 수 있다. 호로 이루어진 적어도 한 측면을 포함한다는 것은 활성층(33)이 부채꼴 형상이라는 것으로 볼 수 있는바, 발광소자(30)가 복수 개인 경우 복수 개의 발광소자(30) 각각이 포함하는 활성층(33)의 호로 이루어진 측면들의 형상은 원형이 된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 발광소자(30)를 제1 발광소자(30-1), 제2 발광소자(30-2), 제3 발광소자(30-3) 및 제4 발광소자(30-4)로 구현한 경우, 각 발광소자(30)가 포함하는 활성층(33)의 중심각의 합은 360°가 될 수 있고, 복수 개의 호가 합쳐진 형상은 원형이 된다. 여기서 원형인 형상은 후술할 의료용 내시경의 렌즈와 연관이 있을 수 있고, 이는 관련 부분에서 후술하기로 한다.

한편, 도 1 및 2는 모두 활성층(33)이 각각의 발광소자(30)에 1개씩, 총 4개로 구현된 경우를 도시하고 있으며, 제1 패드 전극(10)의 개수와 발광소자(30)의 개수 및 활성층(33)의 개수는 4개로 모두 동일하다. 그러나 이는 하나의 실시 예일 뿐이며, 경우에 따라 제1 패드 전극(10), 발광소자(30) 및 활성층(33)을 4개 이상으로 구현할 수 있음은 물론이다.

다시 도 1에 대한 설명으로 돌아가도록 한다.

발광소자(30)는 그것이 포함하는 활성층(33)에 의해 호로 이루어진 적어도 한 측면을 포함하는 형상을 가지며, 기판(5) 상에, 보다 구체적으로 제1 패드 전극(10) 상에 배치된다. 한편, 발광소자(30)는 활성층(33)이 형성된 영역을 제외한 나머지 영역에 암부(40)가 형성되는바, 이 경우 활성층(33)의 면적과 암부(40)의 면적의 비율은 1:0.25이상, 1:0.83이하가 될 수 있다.

이는 활성층(33)의 면적과 암부(40)의 면적의 비율이 1:0.25 미만인 경우 활성층(33)의 면적이 너무 작기 때문에 발광소자(30)가 방출하는 광량이 너무 작을 수 있으며, 보다 구체적으로, 후술할 의료용 내시경 장비(200)에서 요구하는 광효율을 얻을 수 없기에 시술 또는 수술 자체가 불가능해지기 때문이다.

한편, 활성층(33)의 면적과 암부(40)의 면적의 비율이 1:0.83을 초과하는 경우 활성층(33)의 면적이 너무 크기 때문에 발광소자(30)가 방출하는 광량이 지나치게 클 수 있으며, 보다 구체적으로 후술될 의료용 내시경 장비(200)의 렌즈(150)의 형상보다 클 수 있기 때문에 의료용 내시경 장비(200) 외부로 새어나가는 주변광의 광량이 증가하여 노이즈를 발생할 수 있고, 의료용 내시경 장비(200)를 인체에 사용하는 경우 주변광에 의해 인체에 악영향을 끼칠 수 있기 때문이다.

따라서, 활성층(33)의 면적과 암부(40)의 면적의 비율은 1:0.25이상, 1:0.83이하로 하는 것이 바람직하되, 후술할 의료용 내시경 장비(200)에서 요구하는 광효율 측면에서 가장 바람직한 면적의 비율은 1:0.23이다.

이러한 비율은 발광소자(30)가 복수 개인 경우 역시 마찬가지로 적용된다. 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이 발광소자(30)가 제1 발광소자(30-1), 제2 발광소자(30-2), 제3 발광소자(30-3) 및 제4 발광소자(30-4)와 같이 4개로 구현된 도 2의 경우에도, 각각의 활성층(33)과 이에 대한 각각의 암부(40)의 비율은 동일하게 동일하게 적용되는바, 각각의 활성층(33)의 면적의 합과 이에 대한 각각의 암부(40)의 면적의 합은 전체 활성층(33)의 면적과 전체 암부(40)의 면적과 동일하기 때문이다.

한편, 발광소자(30)가 복수 개인 경우, 복수 개의 발광소자(30) 각각은 발광하는 빛의 세기가 상대적으로 가장 강한 제1 파장을 갖고, 이 중 어느 하나 이상은 제1 파장이 나머지와 상이할 수도 있으며, 이 경우 나머지 발광소자(30)와 다른 색상의 빛을 발광할 수 있다.

더 나아가, 발광소자(30)가 복수 개인 경우, 복수 개의 발광소자(30)는 기판(5) 상에 서로 병렬 연결될 수 있고, 그에 따라 어느 하나의 발광소자(30)에 이상이 발생하여 동작이 멈춘 경우라도 다른 발광소자(30)의 동작에 영향을 주지 않게 할 수 있다.

지금까지 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)가 포함하는 기판(5), 제1 패드 전극(10), 제2 패드 전극(20) 및 발광소자(30)에 대하여 설명하였다. 기판(5) 상에 배치되는 발광소자(30)는 그것이 포함하는 제1 도전형 반도체층(31)이 제1 전극(15)과, 제2 도전형 반도체층(32)이 제2 전극(25)과 전기적으로 연결됨으로써 활성층(33)이 소정 파장의 빛을 발광할 수 있게 된다.

이하, 제2 패드 전극(20)에 대하여 보다 자세히, 그리고 와이어(50) 및 보호소자(60)에 대하여 추가적으로 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면 복수 개의 제2 패드 전극(20)이 기판(5)의 일부 영역에 배치되어 있는 것을 확인할 수 있는바, 도 2에 도시된 바에 따라 각각 제2-1 패드 전극(20-1), 제2-2 패드 전극(20-2), 2-3 패드 전극(20-3) 및 2-4 패드 전극(20-4)이라 함은 앞서 언급하였으며, 이러한 제2-1 패드 전극(20-1), 제2-2 패드 전극(20-2), 2-3 패드 전극(20-3) 및 2-4 패드 전극(20-4))은 복수 개의 제2 패드 전극(20)에 대한 하나의 실시 예일 뿐이고, 필요에 따라 보다 많은 개수 또는 적은 개수의 제2 패드 전극(20)이 구현될 수 있음 역시 언급하였다.

한편, 여기서 기판(5)의 일부 영역은 기판(5)에서 제1 패드 전극(10) 및 발광소자(30)가 배치된 영역을 제외한 나머지 영역, 보다 구체적으로 기판(5)의 외주면일 수 있다.

복수 개의 제2 패드 전극(20) 각각은 "ㄱ" 모양을 기본으로 하여 이를 시계 방향으로 90°, 180°및 270° 회전한 형상임을 확인할 수 있는바, 이는 기판(5)이 정사각형 형상이기 때문에 구현된 실시 예에 해당하며, 필요에 따라 이와 상이한 형상 그리고 상이한 개수로 구현될 수 있음은 물론이다.

한편, 복수 개의 제2 패드 전극(20) 각각은 제1 방향으로 형성된 제1 영역(21)과 제1 영역(21)의 일단으로부터 제1 방향에 대하여 수직인 제2 방향으로 연장 형성된 제2 영역(22)를 포함할 수 있으며, 이는 제2-1 패드 전극 기판(20-1) 내지 제4 패드 전극(20-4) 모두에 공통적으로 적용될 수 있다.

구체적으로, 제1 방향은 쉽게 말하면 x축 방향(수평)으로 볼 수 있으며, 제2 방향은 제1 방향과 수직이기에 y축 방향(수직)으로 볼 수 있다. 이는 앞서 설명한 "ㄱ"자 모양에 대한 설명과도 부합한다.

이러한 제2 패드 전극(20)에는 금(Au)을 포함하는 금속으로 구현된 와이어(50)가 초음파 열압착 방식으로 배치될 수 있는바, 제1 영역(21)에 배치되는 와이어(50)의 수와 제2 영역(22)에 배치되는 와이어(50)의 수는 상이할 수 있다. 예를 들어, 제2 영역(22)에 배치되는 와이어(50)의 수가 제1 영역(21)에 배치되는 와이어(50)의 수 이상일 수 있는바, 이는 후술할 제2 방향으로 이격된 영역에 배치되는 보호소자(60)와의 연결을 위한 와이어(50)가 추가적으로 필요하기 때문이다. 도 2에 도시된 제1 영역(21)에 3개의 와이어(50)가, 제2 영역(22)에 4개의 와이어(50)가 그것이다.

그러나 후술할 보호소자(60)의 배치 위치가 제1 방향으로 이격된 영역인 경우에는 오히려 제1 영역(21)에 배치되는 와이어(50)의 수가 제2 영역(22)에 배치되는 와이어(50)의 수 이상일 수 있다. 이는 도 4에 도시되어 있다.

한편, 제1 영역(21) 및 제2 영역(22)에 배치되는 와이어(50)의 밀(Mil)수는 1밀 이상 2밀 이하이며, 제1 영역(21) 및 제2 영역(22)에 배치되는 와이어(50)의 수의 합은 4개 이상 10개 이하일 수 있다.

와이어(50)의 밀수가 1밀 미만이라면 너무 얇기 때문에 높은 전류를 사용하는 경우 끊어질 가능성이 있으며, 2밀을 초과한다면 너무 두껍기 때문에 공간을 효율적으로 사용해야 하는 발광소자 패키지(100)에서 배치상의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 와이어(50)의 밀수는 1밀 이상 2밀 이하로 하는 것이 바람직하되, 높은 전류를 사용하는 경우에도 끊어질 가능성이 없으며, 배치상의 문제가 발생하지 않는 1.5밀로 하는 것이 가장 바람직하다.

한편, 발광소자 패키지(100)를 구동시킴에 있어서 요구되는 전류가 약 12 내지 20[A]이며, 이 경우 발광소자(30)가 4개라고 가정할 때, 1개의 발광소자(30)에 대해서 약 3 내지 5[A]의 전류가 요구된다. 이 경우 와이어(50)의 수가 4개 미만이라면 1개의 와이어(50)에 대하여 지나치게 높은 전류가 흐르게 되어 끊어질 가능성이 있으며, 10개를 초과한다면 공간을 효율적으로 사용해야 하는 발광소자 패키지(100)에서 배치상의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 와이어(50)의 개수는 4개 이상 10개 이하로 하는 것이 바람직하되, 1개의 와이어(50)에 대하여 적절한 크기의 전류가 흘러 끊어질 가능성이 없으며, 배치상의 문제가 발생하지 않는 6개로 하는 것이 가장 바람직하다.

보호소자(60)는 복수 개의 제2 패드 전극(20) 각각이 제1 방향 및 제2 방향으로 이격되어 배치된 상태에서, 제2 방향으로 이격된 영역에 배치되며, 서지(surge) 전압레벨에 다다르면 절연성에서 도전성으로 변환하는 전압 스위칭 유전물질로 이루어진 유전소자를 인쇄방식에 의해 도포하여 구현할 수 있다.

여기서 제2 방향은 앞서 설명에서 y축(수직) 방향이라고 했던바, 도 2를 참조하면 1사분면에 배치된 제2-1 패드 전극(20-1)과 4사분면에 배치된 제4 패드 전극(20-4) 사이의 영역과 2사분면에 배치된 제2 패드 전극(20-2)과 3사분면에 배치된 제3 패드 전극(20-3) 사이의 영역에 각각 2개의 보호소자(60)가 배치된 것을 확인할 수 있으며, 1사분면에 배치된 보호소자(60)를 제1 보호소자(60-1), 2사분면에 배치된 보호소자(60)를 제2 보호소자(60-2), 3사분면에 배치된 보호소자(60)를 제3 보호소자(60-3) 및 4사분면에 배치된 보호소자(60)를 제4 보호소자(60-4)라 명명하기로 한다.

한편, 복수 개의 보호소자(60)의 개수는 복수 개의 발광소자(30)의 개수와 동일할 수 있는바, 이 경우 각각의 보호소자(60)가 대응되는 발광소자(30)를 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 도 2를 참조하면 제1 발광소자(30-1), 제2 발광소자(30-2), 제3 발광소자(30-3) 및 제4 발광소자(30-4)에 대하여 제1 보호소자(60-1), 제2 보호소자(60-2), 제3 보호소자(60-3) 및 제4 보호소자(60-4)가 구현된 것이 그것이다.

복수 개의 보호소자(60) 각각은 복수 개의 제2 패드 전극(20) 각각이 포함하는 제2 영역(22)과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제1 보호소자(60-1)는 제2-1 패드 전극 기판(20-1)의 제2 영역과, 제2 보호소자(60-2)는 제2-2 패드 전극(20-2)의 제2 영역과, 제3 보호소자(60-3)은 제3 패드 전극(20-3)의 제2 영역과, 제4 보호소자(60-4)는 제2-4 패드 전극(20-4)의 제2 영역과 전기적으로 연결되며, 전기적 연결은 와이어(50)를 통해 이루어진다. 앞서 제2 패드 전극(20)의 와이어(50)의 수에 대한 설명에서 제2 영역(22)에 배치된 와이어(50)의 수가 제1 영역(21)에 배치된 와이어(50)의 수 이상이라고 한 것은 제2 영역(22)에는 보호소자(60)와의 전기적 연결을 위한 와이어(50)가 추가되기 때문이다.

한편, 앞서 설명에서 제2 패드 전극(20)의 제1 영역(21)에 배치된 와이어(50)의 수가 제2 영역(22)에 배치된 와이어(50)의 수 이상인 경우도 있을 수 있다고 한바, 이는 보호소자(60)와 전기적으로 연결되는 부분이 제1 영역(21)인 경우를 의미하며, 이 경우 도 4에 도시된 것과 같이 복수 개의 보호소자(60)가 제1 방향인 x축(수평) 방향으로 이격된 영역에 배치될 수 있다.

지금까지 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)에 대하여 설명하였다. 이는 의료용 내시경 장비(200)에 적용될 수 있는바, 이하 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 의료용 내시경 장비(200)를 설명하도록 한다.

의료용 내시경 장비(200)는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)와 더불어 촬영을 위한 렌즈(150), 그리고 부가적인 구성인 옵티컬 파이버(170)를 포함할 수 있다.

이 경우, 렌즈(150)의 형상은 활성층(33)의 호로 이루어진 측면들이 이루는 원형 형상과 대응되며, 도 5에 간략하게 도시되어 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)를 포함하는 의료용 내시경 장비(200)의 광속 곡선(Flux Curve)을, 도 7은 종래 제논 램프를 사용하는 의료용 내시경 장비의 광속 곡선을 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)를 사용하는 의료용 내시경 장비의 광속 곡선의 경우 전류가 커짐에 따라 기울기가 작아지는 것을 확인할 수 있으며, 도 7을 참조하면, 종래 제논 램프를 사용하는 의료용 내시경 장비의 광속 곡선의 경우, 전류가 커짐에 따라 기울기가 커지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 종래 제논 램프의 경우보다, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)가 전류 크기 변화에 따른 발광량의 변화가 적음을 알 수 있다.

한편, 이상에서 설명된 본 발명에 따른 발광소자 패키지(100)는 복수 개가 기판 상에 어레이될 수 있고, 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 발광소자 패키지(100)를 포함하는 광원 장치로 구현될 수 있다.

또한, 광원 장치는 기판과 본 발명에 따른 발광소자 패키지(100)를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열체, 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원 장치는, 램프, 헤드 램프, 또는 가로등을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 광원 장치는 출력되는 광이 필요한 제품에 다양하게 적용될 수 있다.

또한, 광원 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 위에 배치되는 반사판과, 광을 방출하며 반도체 소자를 포함하는 발광 모듈과, 반사판의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하는 도광판과, 도광판의 전방에 배치되는 프리즘 시트들을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널과 연결되고 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로와, 디스플레이 패널의 전방에 배치되는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.

광원 장치의 또 다른 예로, 헤드 램프는 기판 상에 배치되는 발광소자 패키지(100)를 포함하는 발광 모듈, 발광 모듈로부터 조사되는 빛을 일정 방향, 예컨대, 전방으로 반사시키는 리플렉터(reflector), 리플렉터에 의하여 반사되는 빛을 전방으로 굴절시키는 렌즈, 및 리플렉터에 의하여 반사되어 렌즈로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 쉐이드(shade)를 포함할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 발광소자 패키지
5: 기판
10: 제1 패드 전극
10-1: 제1-1 패드 전극 10-2: 제1-2 패드 전극
10-3: 제1-3 패드 전극 10-4: 제1-4 패드 전극
15: 제1 전극
20: 제2 패드 전극
20-1: 제2-1 패드 전극 20-2: 제2-2 패드 전극
20-3: 제2-3 패드 전극 20-4: 제2-4 패드 전극
21: 제1 영역 22: 제2 영역
25: 제2 전극
30: 발광소자
30-1: 제1 발광소자 30-2: 제2 발광소자
30-3: 제3 발광소자 30-4: 제4 발광소자
31: 제1 도전형 반도체층 32: 제2 도전형 반도체층 33: 활성층
40: 암부
50: 와이어
60: 보호소자
60-1: 제1 보호소자 60-2: 제2 보호소자
60-3: 제3 보호소자 60-4: 제4 보호소자
150: 렌즈
170: 옵티컬 파이버
200: 의료용 내시경 장비

Claims

기판;
상기 기판에 배치되는 복수 개의 제1 패드 전극;
상기 복수 개의 제1 패드 전극 각각의 주위에 배치되는 복수 개의 제2 패드 전극; 및
상기 기판 상에 배치되는 복수 개의 발광소자;
를 포함하고,
상기 복수 개의 각 발광소자는 소정 파장의 빛을 발광하는 활성층을 포함하며,
상기 활성층은 호로 이루어진 적어도 한 외측면을 포함하고,
상기 호로 이루어진 외측면들이 서로 원형을 이루는,
발광소자 패키지.
삭제
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삭제
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 각 발광소자는,
제1 전극과 전기적으로 연결되는 제1 도전형 반도체층; 및
상기 제1 도전형 반도체층 상에 적층되며 제2 전극과 전기적으로 연결되는 제2 도전형 반도체층;을 더 포함하고,
상기 활성층은 상기 제1 도전형 반도체층과 상기 제2 도전형 반도체층 사이에 배치되고,
상기 제2 도전형 반도체층과 활성층을 관통하여 상기 제1 도전형 반도체층의 일부 영역까지 배치되는 리세스를 더 포함하고,
상기 제2 전극은 상기 리세스에 배치되는, 발광소자 패키지.
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 각 제2 패드 전극은,
제1 방향으로 형성된 제1 영역과, 상기 제1 영역의 일단으로부터 상기 제1 방향에 대하여 수직인 제2 방향으로 연장 형성된 제2 영역을 포함하고,
상기 제2 영역에 배치되는 와이어(Wire)의 수가 상기 제1 영역에 배치되는 와이어의 수 이상인 것을 특징으로 하는, 발광소자 패키지.
제6항에 있어서,
상기 복수 개의 각 제2 패드 전극은 상기 제1 방향 및 제2 방향으로 이격되어 배치되고,
상기 제2 방향으로 이격된 영역에 배치되는 복수 개의 보호소자를 더 포함하며,
상기 복수 개의 각 보호소자는,
상기 복수 개의 각 제2 패드 전극이 포함하는 상기 제2 영역과 전기적으로 연결되는, 발광소자 패키지.
삭제
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삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 발광소자 각각은 발광하는 빛의 세기가 상대적으로 가장 강한 제1 파장을 갖고,
상기 복수 개의 발광소자 중 어느 하나 이상은 상기 제1 파장이 나머지와 상이한,
발광소자 패키지.
제1항, 제5항, 제6항, 제7항 및 제12항 중 어느 한 항의 발광소자 패키지; 및
촬영을 위한 렌즈;를 포함하고,
상기 활성층의 호로 이루어진 외측면들이 이루는 원형 형상은 상기 렌즈의 형상에 대응되는,
의료용 내시경.