KR102562192B1 - 발광 소자 및 광원 모듈 - Google Patents
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Abstract
실시 예에 개시된 발광 소자는, 제1리드 프레임; 제2리드 프레임; 상기 제1리드 프레임 상에 발광 칩; 상기 발광 칩과 제2리드 프레임에 연결된 와이어; 상기 제1,2리드 프레임 사이에 배치된 절연 부재를 포함하며, 상기 절연 부재는 상기 제1 및 제2리드 프레임의 외측에 배치된 제1영역 및 제2영역을 포함하며, 상기 제1 및 제2영역의 너비는 상기 제1 및 제2리드 프레임 사이의 내측 영역보다 더 넓은 너비를 갖는다.
Description
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 광원 모듈에 관한 것이다.
발광소자, 예컨대 발광 다이오드(Light Emitting Diode)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 발생하는 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, 발광 다이오드는 실내 및 실외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 복수의 리드 프레임 사이를 절연 부재로 고정한 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 복수의 리드 프레임 사이를 세라믹 재질의 절연 부재로 부착한 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 복수의 리드 프레임 사이의 절연 부재가 내측보다 외측이 더 넓은 너비를 갖는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 복수의 리드 프레임과 절연 부재의 하면이 동일 수평 면 상에 배치된 발광 소자를 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 복수의 리드 프레임의 외곽 측벽이 발광 칩의 둘레를 배치되는 발광 소자를 제공한다.
실시 예는 복수의 리드 프레임 중 어느 하나의 위에 발광 칩이 배치된 발광 소자 및 이를 구비한 광원 모듈을 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자는, 제1리드 프레임; 제2리드 프레임; 상기 제1리드 프레임 상에 발광 칩; 상기 발광 칩과 제2리드 프레임에 연결된 와이어; 상기 제1,2리드 프레임 사이에 배치된 절연 부재를 포함하며, 상기 절연 부재는 상기 제1 및 제2리드 프레임의 외측에 배치된 제1영역 및 제2영역을 포함하며, 상기 제1 및 제2영역의 너비는 상기 제1 및 제2리드 프레임 사이의 내측 영역보다 더 넓은 너비를 갖는다.
실시 예는 발광 소자의 두께를 박형으로 제공할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자에서 복수의 리드 프레임 간의 쇼트를 방지할 수 있다.
실시 예는 세라믹 재질의 절연 부재를 리드 프레임 사이에 배치함으로써, 자외선 발광 칩의 광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
실시 예는 발광 소자 및 이를 구비한 광원 모듈의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 발광 소자의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 발광 소자의 A-A측 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자의 측면도이다.
도 4는 도 1의 리드 프레임 및 절연 부재의 상세 구성도이다.
도 5는 도 3의 절연 부재의 다른 구성도이다.
도 6은 도 3의 절연 부재의 다른 구성도이다.
도 7 내지 도 10은 실시 예에 따른 리드 프레임의 리세스의 변형 예이다.
도 11 및 도 12는 발광 소자의 절연 부재의 외측에 금속 돌기가 배치된 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 제2실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이다.
도 14는 도 13의 발광 소자의 측 단면도이다.
도 15는 도 13의 발광 소자의 측면도이다.
도 16 및 도 17은 실시 예에 발광 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 광원 모듈을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 발광 소자의 A-A측 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자의 측면도이다.
도 4는 도 1의 리드 프레임 및 절연 부재의 상세 구성도이다.
도 5는 도 3의 절연 부재의 다른 구성도이다.
도 6은 도 3의 절연 부재의 다른 구성도이다.
도 7 내지 도 10은 실시 예에 따른 리드 프레임의 리세스의 변형 예이다.
도 11 및 도 12는 발광 소자의 절연 부재의 외측에 금속 돌기가 배치된 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 제2실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이다.
도 14는 도 13의 발광 소자의 측 단면도이다.
도 15는 도 13의 발광 소자의 측면도이다.
도 16 및 도 17은 실시 예에 발광 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 광원 모듈을 나타낸 도면이다.
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 "아래/하(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"과 "아래/하(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 조명 소자를 설명한다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이며, 도 2는 도 1의 발광 소자의 A-A측 단면도이며, 도 3은 도 1의 발광 소자의 측면도이며, 도 4는 도 1의 발광 소자의 리드 프레임 및 절연 부재의 상세 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 발광 소자(10)는 복수의 리드 프레임(21,31), 상기 복수의 리드 프레임(21,31) 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 칩(51), 및 상기 복수의 리드 프레임(21,31) 사이에 배치된 절연 부재(61)를 포함한다.
상기 복수의 리드 프레임(21,31)은 평평한 플레이트 형상을 가질 수 있다. 상기 복수의 리드 프레임(21,31)은 제1금속을 포함할 수 있으며, 예컨대 제1금속으로 형성되거나 제1금속을 갖는 합금으로 형성될 수 있다. 상기 제1금속은 알루미늄(Al)을 포함하며, 상기 제1금속을 갖는 합금은 예컨대, 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다. 상기 알루미늄 합금은 알루미늄에 구리(Cu), 실리콘(Si), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 망간(Mn), 크롬(Cr), 철(Fe) 중 적어도 하나 또는 복수의 금속과 합금시켜 줄 수 있다. 상기 제1금속은 아노다이징(Anodizing)이 가능한 금속 재질을 포함할 수 있다.
상기 복수의 리드 프레임(21,31)은 절연 부재(61)와 접촉되는 영역이 절연 영역(A1,A2)일 수 있으며, 예컨대 알루미늄 합금인 경우 Al2O3 영역일 수 있다. 상기 리드 프레임(21,31)은 상기 절연 영역(A1,A2)에 대해 양극 산화 과정에 의해 형성된 아노다이징된 영역일 수 있다.
상기 절연 영역(A1,A2)은 예컨대, 알루미늄을 갖는 금속에 대한 산화 피막으로 형성되며, 그 형성 방법은 금속 표면 처리 방법으로서 양극과 음극 중 양극 처리(anodizing)하는 방법이며, 전자를 잘 모아야 하므로 산화 피막이 입혀진다. 이러한 처리 공법을 아노다이징, 알루마이트(Alumite), 알루미늄 산화 피막 처리라 하며 알루미늄 금속 표면에 산화 피막을 형성하게 된다. 상기 리드 프레임(21,31)은 알루미늄 이외에 티타늄, 마그네슘과 같은 금속을 이용할 수 있으며, 상기 아노다이징된 절연 영역(A1,A2)은 산화 피막 처리된다. 이에 따라 리드 프레임(21,31) 간은 서로 절연될 수 있다. 이러한 절연 영역(A1,A2)은 강성이 저하되므로, 전기적인 절연을 위해 열 전도성 및 접착성을 고려하여 상기 리드 프레임(21,31) 사이에 절연 부재(61)를 더 부착할 수 있다. 상기 절연 부재(61)는 금속 보다는 리드 프레임(21,31)의 절연 영역(A1,A2)과의 접착력이 더 개선될 수 있다.
도 2와 같이, 상기 리드 프레임(21,31)의 두께(T1)는 0.8mm 이상 예컨대, 0.8mm~1.2mm 범위로 형성될 수 있다. 상기 리드 프레임(21,31)의 두께(T1)가 상기 범위 미만인 경우, 절연 부재(61)로 리드 프레임(21,31)을 지지 및 고정하는 데 어려움이 있으며, 상기 범위 초과인 경우 리드 프레임(21,31)의 두께 또는 발광 소자의 두께가 증가되는 문제가 있다. 여기서, 상기 절연 부재(61)의 두께는 상기 리드 프레임(21,31)의 두께(T1)와 동일할 수 있으며, 이 경우 상기 절연 부재(61)의 상면과 상기 리드 프레임(21,31)의 상면이 동일 수평 면 상에 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 절연 부재(61)의 두께가 상기 리드 프레임(21,31)의 두께(T1)보다 얇은 경우, 상기 절연 부재(61)의 상면은 상기 리드 프레임(21,31)의 상면보다 낮게 배치될 수 있다. 다른 예로서, 상기 절연 부재(61)의 두께가 상기 리드 프레임(21,31)의 두께(T1)보다 두꺼운 경우, 상기 절연 부재(61)의 상면은 상기 리드 프레임(21,31)의 상면보다 높게 배치될 수 있다. 이러한 절연 부재(61)의 하면과 상기 제1,2리드 프레임(21,31)의 하면은 동일 수평 면 상에 배치되어, 회로 기판이나 다른 구조물에 효과적으로 본딩될 수 있다ㅏ.
상기 복수의 리드 프레임(21,31)은 적어도 2개 또는 3개 이상일 수 있으며, 예컨대 상기 복수의 리드 프레임(21,31)은 발광 칩(51)이 배치된 제1리드 프레임(21), 상기 제1리드 프레임(21)으로부터 분리되며 상기 발광 칩(51)에 연결된 와이어(53)가 본딩된 제2리드 프레임(31)을 포함할 수 있다.
도 4와 같이, 상기 제1리드 프레임(21)은 다수의 측면(S11,S12,S13,14), 상면(S15) 및 하면(S16)을 포함하며, 상기 다수의 측면(S11,S12,S13,S14) 중 상기 절연 부재(61)에 대면하는 제4측면(S14)은 다른 측면(S11,S12)과의 경계 영역 즉, 모서리 영역이 커팅된 리세스(23,25)를 포함할 수 있다. 상기 제1리드 프레임(21)은 탑뷰 형상이 다각형 예컨대, 정사각형 또는 직사각형 형상을 포함할 수 있다.
상기 제2리드 프레임(31)은 다수의 측면(S1,S2,S3,S4), 상면(S5) 및 하면(S6)을 포함하며, 상기 다수의 측면(S1,S2,S3,S4) 중 상기 절연 부재(61)에 대면하는 제4측면(S4)과 다른 측면(S1,S2)과의 경계 영역 즉, 모서리 영역이 커팅된 리세스(33,35)를 포함할 수 있다. 상기 제2리드 프레임(31)은 탑뷰(Top view) 형상이 다각형 예컨대, 정사각형 또는 직사각형 형상을 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 길이는 서로 동일하거나 다를 수 있다. 상기 제1리드 프레임(21,31)의 너비 및 면적은 상기 제2리드 프레임(31)의 너비 및 면적 보다 더 클 수 있어, 발광 칩(51)의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 도 1을 참조하면, 발광 소자(10)의 너비(X1)는 길이(Y1)와 동일하거나 다를 수 있다. 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 길이(Y1)는 발광 소자(10)의 길이로서, 상기 절연 부재(61)의 길이와 동일할 수 있다.
상기 발광 칩(51)은 자외선, 청색, 녹색, 적색의 광 중 적어도 하나를 발광할 수 있으며, 예컨대 자외선 파장의 광을 발광할 수 있다. 상기 발광 칩(51)은 상기 복수의 리드 프레임(21,31) 중 어느 하나 예컨대, 제1리드 프레임(21)의 위에 배치될 수 있다. 상기 발광 칩(51)은 상기 제1리드 프레임(21) 위에 하나 또는 복수개가 배치될 수 있다. 상기 발광 칩(51)은 제2리드 프레임(31)과 와이어(55)로 본딩될 수 있다.
상기 절연 부재(61)는 열 전도성이 높은 절연 필름을 포함할 수 있으며, 예컨대 투광성 또는 비 투광성 필름을 포함할 수 있다. 상기 절연 부재(61)는 예컨대, PI(폴리 이미드) 필름일 수 있다. 상기 절연 부재(61)는 다른 예로서, PET(폴리에틸렌텔레프탈레이트) 필름, EVA(에틸렌비닐아세테이트)필름, PEN(폴리에틸렌나프탈레이트) 필름, TAC(트라아세틸셀룰로오스)필름, PAI(폴리아마이드-이미드), PEEK(폴리에테리-에테르-케톤), 퍼플루오로알콕시(PFA), 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 수지 필름(PE, PP, PET) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 절연 부재(61)는 상기 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 절연 영역(A1,A2)에 부착될 수 있다. 상기 절연 영역(A1,A2)은 상기 절연 부재(61)와의 접착력이 개선될 수 있다. 즉, 상기 절연 영역 없이 리드 프레임(21,31)에 절연 부재(61)를 부착한 경우 고온에서 낮은 접착 특성이 있어 접착 불량이 발생될 수 있다. 실시 예는 절연 부재(61)를 상기 리드 프레임(21,31)에 접착시켜 주기 위해, 상기 리드 프레임(21,31)에 절연 영역(A1,A2)을 더 구비하여, 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 절연 영역(A1,A2) 사이에 절연 부재(61)를 부착시켜 줄 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 상기 절연 부재(61)의 너비(D1)는 100㎛ 미만 예컨대, 30㎛ 내지 70㎛ 범위일 수 있으며, 상기 절연 부재(61)의 너비(D1)가 상기 범위보다 작은 경우 절연 특성 및 접착 특성이 저하될 수 있고, 상기 범위보다 큰 경우 고온의 본딩 공정시 리드 프레임(21,31)의 접착 영역에서 분열이 발생될 수 있다. 상기 절연 부재(61)의 너비(D1)는 절연 부재(61)의 내측 영역(D5)의 너비일 수 있으며, 제1,2리드 프레임(21,31) 사이의 간격일 수 있다. 상기 너비(D1)는 제1축(X) 방향의 너비일 수 있으며, 제2축(Y) 방향과 직교하는 방향일 수 있다.
도 1 및 도 4와 같이, 상기 제1리드 프레임(21)은 제1리세스(23) 및 제2리세스(25)를 포함하며, 상기 제2리드 프레임(31)은 제3리세스(33) 및 제4리세스(35)를 포함한다. 상기 제1리세스(23)는 제1리드 프레임(21)의 제1모서리가 커팅된 영역이며, 상기 제3리세스(33)에 인접하게 배치된다. 상기 제2리세스(25)는 상기 제2리드 프레임(31)의 제2모서리가 커팅된 영역이며 제4리세스(35)에 인접하게 배치된다. 상기 제2리드 프레임(31)의 제3리세스(33) 및 제4리세스(35)는 상기 제2리드 프레임(31)의 양측 모서리가 커팅된 영역일 수 있다. 상기 제1리세스(23)는 도 4와 같이 인접한 두 측면(S12,S14) 사이의 제1모서리가 커팅된 영역이며, 상기 제2리세스(25)는 인접한 두 측면(S13,S14) 사이의 제2모서리가 커팅된 영역일 수 있다. 상기 제3리세스(33)는 인접한 두 측면(S2,S4) 사이의 모서리가 커팅된 영역이며, 상기 제4리세스(35)는 인접한 두 측면(S3,S4) 사이의 모서리가 커팅된 영역일 수 있다.
여기서, 도 4와 같이, 각 리세스(23,25,33,35)는 상기 리드 프레임(21,31)의 측면(S1,S2)에 수평한 축에 대해 경사지거나, 곡면일 수 있다. 상기 경사진 각도(θ1)는 예각일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한 상기 리세스(23,25,33,35)의 깊이(D3)는 1mm 이하 예컨대, 0.5mm 내지 0.7mm 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 큰 경우 방열 특성 저하 및 리드 프레임 사이를 지지하는 힘이 저하될 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 절연 특성의 개선 효과가 없을 수 있다. 상기 리세스(23,25,33,35)의 깊이(D3)에 대응되는 영역은 상기 절연 부재(61)의 외측 영역일 수 있다.
도 1 및 도 3과 같이, 상기 절연 부재(61)는 제2축(Y) 방향의 양 단부에 제1 및 제2영역(63,65)을 포함하며, 상기 제1영역(63) 및 제2영역(65)은 상기 너비(D1)보다는 큰 너비를 가질 수 있다. 상기 제1영역(63) 및 제2영역(65)은 외측 방향으로 갈수록 점차 너비가 넓어질 수 있다. 상기 제1영역(63)은 상기 제1리드 프레임(21)의 제1리세스(23)와 제2리드 프레임(31)의 제3리세스(33) 사이의 영역일 수 있다. 상기 제2영역(65)은 상기 제1리드 프레임(21)의 제2리세스(25)와 제2리드 프레임(31)의 제4리세스(35) 사이의 영역일 수 있다.
상기 제1 및 제2영역(63,65)의 외측 너비(D2)는 100㎛ 이상 200㎛ 이하 예컨대, 120㎛ 내지 200㎛ 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 작은 경우 다이싱 공정을 진행할 때 금속 돌기 예컨대, 버(Burr)에 의해 리드 프레임(21,31) 간의 쇼트 문제가 발생될 수 있고 상기 범위보다 큰 경우 고온 예컨대, 300도 이상의 본딩 공정을 진행할 때 상기 리드 프레임(21,31) 사이의 영역에 분열이 발생되는 문제가 있다.
여기서, 상기 절연 부재(61)는 절연 필름 또는 접착 필름으로 형성되거나, 상기 필름 양측에 배치된 상기 제1,2리드 프레임(21,31)의 절연 영역(A1,A2)을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 절연 영역(A1,A2)은 1㎛ 이하 예컨대, 0.2㎛ 내지 1㎛ 범위일 수 있으며, 상기 범위보다 큰 경우 방열 특성이 저하될 수 있으며 상기 범위보다 작은 경우 절연 부재(61)와의 접착 특성이 저하될 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자(10) 상에는 유리 재질의 투명층이 배치되거나, 파장 변환을 위한 형광체층이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자(10) 상에는 광학 렌즈가 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 5는 절연 부재(61)의 다른 예이다. 상기 절연 부재(61)는 하부 너비(D11)가 상부 너비(D1)보다 넓을 수 있다. 즉, 절연 부재(61)는 내측 영역의 하부 너비(D11)가 상부 너비(D1)보다 넓게 배치되어, 리드 프레임(21,31)과의 접착력을 개선시켜 줄 수 있다.
도 6은 절연 부재(61)의 다른 예이다. 상기 절연 부재(61)는 절연 필름의 상부(67)가 돌출될 수 있다. 상기 절연 부재(61)는 예컨대, 상기 리드 프레임(21,31)의 상면보다 위로 돌출된 상부(67)를 포함하며, 상기 상부(67)는 발광 칩(51)의 상면보다 낮게 돌출될 수 있다.
도 7 및 도 10은 리드 프레임의 리세스의 변형 예이다.
도 7을 참조하면, 제1 및 제2리드 프레임(21,31)의 리세스(23A,25A,33A,35A)는 다각형 형상 예컨대, 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 절연 부재(61)는 외측의 제1,2영역(63,65)이 다각형 형상 예컨대, 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 절연 부재(61)는 리드 프레임(21,31)과의 접착 면적이 더 개선될 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 제1,2 리드 프레임(21,31)의 리세스(23B,25B,33B,35B)는 곡면을 갖는 형상을 포함할 수 있으며, 상기 절연 부재(61)는 외측의 제1,2 영역(63,65)이 반구 형상으로 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 제2리드 프레임(31)에 다각형 형상 예컨대, 사각형의 리세스(33C,35C)를 포함할 수 있으며, 상기 리세스(33C,35C)의 길이(D14)는 버(burr)의 길이보다 긴 예컨대, 50㎛ 내지 130㎛ 범위일 수 있다. 상기 제1리드 프레임(21)은 절연 부재(61)에 인접한 영역에 별도의 커팅 영역이나 모서리가 제거되지 않을 수 있어, 방열 면적이 감소되지 않을 수 있다.
도 10을 참조하면, 제2리드 프레임(31)은 삼각형 형상의 리세스(33D,35D)를 포함할 수 있으며, 상기 리세스(33D,35D)의 길이는 버의 길이보다 긴 예컨대, 50㎛ 내지 130㎛ 범위일 수 있다. 상기 제1리드 프레임(21)은 절연 부재(61)에 인접한 영역에 별도의 커팅 영역이나 모서리가 제거되지 않을 수 있어, 방열 면적이 감소되지 않을 수 있다.
도 11 및 도 12는 실시 예에 따른 발광 소자의 절연 부재의 외측에 금속 돌기가 배치된 예를 설명한 것이다.
도 11을 참조하면, 발광 소자는 절연 부재(61)의 외측에 금속 돌기(27,28)를 포함하며 상기 버(27,28)는 상기 절연 부재(61)의 제1 및 제2영역(63,65) 중 적어도 하나의 외측 또는 양 외측에 배치될 수 있다. 상기 금속 돌기(27,28)은 상기 제2리드 프레임(31)으로부터 제1리드 프레임(21)의 방향으로 연장될 수 있으며, 상기 절연 부재(61)의 외측 영역 상에 배치될 수 있다.
도 12를 참조하면, 발광 소자는 금속 돌기(37,38)를 포함하며 상기 버(37,38)는 상기 절연 부재(61)의 제1 및 제2영역(63,65) 중 적어도 하나의 외측 또는 양 외측에 배치될 수 있다. 상기 금속 돌기(37,38)은 상기 제1리드 프레임(21)으로부터 제2리드 프레임(31)의 방향으로 연장될 수 있으며, 상기 절연 부재(61)의 외측 영역 상에 배치될 수 있다.
도 13은 제2실시 예에 따른 발광 소자의 평면도이고, 도 14는 도 13의 발광 소자의 측 단면도이다. 도 15는 도 13의 발광 소자의 측면도이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 발광 소자는 리드 프레임(21,31)이 발광 칩(51)의 둘레에 측벽(29,39)을 갖는 구조이다. 상기 측벽(29,39)는 소정 높이로 절곡되거나 내부 영역(20)의 에칭에 의해 형성될 수 있다. 상기 측벽(29,39)의 높이는 상기 발광 칩(51)에 연결된 와이어(53)의 고점 높이보다 더 높게 배치될 수 있다.
상기 발광 소자는 내부에 캐비티(20)를 제공할 수 있으며, 상기 캐비티(20)의 둘레에는 제1,2리드 프레임(21,31)의 측벽(29,39)과, 상기 측벽(29,39) 사이에 연장된 절연 부재(21,31)의 제1 및 제2영역(63A,65A)을 포함할 수 있다. 이에 따라 캐비티(20) 내의 발광 칩(51)로부터 방출된 광을 효과적으로 반사할 수 있다. 여기서, 발광 칩(51)은 상기 제1리드 프레임(21,31) 상에 하나 또는 복수 개가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 측벽(29,39)은 상기 리드 프레임(21,31)의 바닥 면에 대해 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다. 상기 절연 부재(21,31)의 제1 및 제2영역(63A,65A)은 수직하거나 경사진 측벽(29,39) 사이에 배치될 수 있다.
상기 캐비티(20) 상에는 유리 재질의 투명 층이 배치되거나, 파장 변환을 위한 형광체층이 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 상에는 광학 렌즈가 더 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 16 및 도 17은 실시 예에 발광 소자의 제조 과정을 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 제1금속 플레이트(21A)와 제2금속 플레이트(31A)를 준비한 후, 개별 디바이스의 크기에 대응되는 영역(60)의 폭을 커팅하여 넓게 제공한다. 그리고 절연 부재(61)가 부착될 제1금속 플레이트(21A)와 제2금속 플레이트(31A)의 영역에 아노다이징하여 절연 영역(A1,A2)를 형성하게 된다. 이후, 발광 칩(51)을 제1금속 플레이트(21A) 상에 배치하게 된다. 그리고 제1금속 플레이트(21A)와 제2금속 플레이트(31A) 사이에 절연 부재(61)를 배치한 후 접착시켜 준다. 이때 상기 절연 부재(61)는 상기 절연 영역(A1,A2)에 접착될 수 있다. 이후, 발광 칩(51)과 제2금속 플레이트(31A)를 와이어(53)로 연결하게 된다. 그리고 개별 발광 소자를 위해 커팅 영역(C1)을 따라 개별 디바이스 크기로 커팅하여, 도 17과 같은 개별 발광 소자를 제공할 수 있다.
이때 상기 커팅 영역(C1)을 따라 커팅될 때, 금속 플레이트(21A,31A)의 금속 돌기가 발생될 수 있으나, 상기 절연 부재(61)의 영역(60)에 의해 금속 플레이트(21A,31A)간의 쇼트 문제가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 18은 실시 예에 따른 발광 소자를 갖는 광원 모듈을 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 광원 모듈은 회로 기판(12) 상에 실시 예에 따른 발광 소자(10)가 배열된 광원부(10A)를 포함한다. 상기 광원 모듈은 회로 기판(12)의 하부에 방열 판(78) 및 광원부(10A)의 둘레에 반사 부재(75), 회로기판(12)의 상부에 광학 부재(79) 중 적어도 하나가 배치될 수 있다.
상기 회로 기판(12)의 금속층을 갖는 메탈 코아 PCB이거나, 수지 재질의 기판이거나, 플렉시블 기판일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 반사 부재(75)는 회로 기판(12) 상에 부착될 수 있다. 상기 회로 기판(12)에는 상기 반사 부재(75)의 고정을 위해 복수의 홀이나 돌기를 포함할 수 있다. 상기 반사 부재(75)는 광원부(10A)로부터 방출된 광을 반사할 수 있다. 상기 반사 부재(75)는 광원부(10A)로부터 방출된 광을 반사하는 반사면을 가질 수 있다. 상기 반사 부재(75)는 회로 기판(12)과 실질적으로 수직을 이룰 수도 있고, 또는 회로 기판(12)의 상면과 예각의 각도를 이룰 수도 있다. 상기 반사면은 광을 용이하게 반사할 수 있는 재료로 코팅 또는 증착된 것일 수 있다.
상기 반사 부재(75)는 세라믹 재료, 수지 재료 또는 금속 재료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 세라믹 재료는 AlN, Al2O3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 수지 재료는 플라스틱 재질, 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재료를 포함한다. 상기 반사부재(75)는 실리콘 또는 에폭시와 같인 수지 재질을 포함하며, 내부에 금속 산화물이 첨가될 수 있다. 상기 금속 산화물은 상기 몰딩 부재의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 물질로서, 예컨대 TIO2, Al2O3, 또는 SiO2를 포함한다. 상기 금속 산화물은 상기 반수 부재 내에 5wt% 이상으로 첨가될 수 있으며, 입사된 광에 대해 50% 이상 예컨대, 78% 이상의 반사율을 나타낸다.
상기 반사 부재(75)가 금속 재료인 경우, 상기 회로 기판(12)의 알루미늄(Al), 은(Ag), 알루미늄 합금 또는 은 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 반사 부재(75)의 높이는 상기 광원부(10A)로부터 방출된 광이 혼색될 수 있는 높이로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(75)의 높이는 색감 차이를 최소화하기 위해 반사 부재(75)의 하부 너비보다 크게 배치될 수 있다. 상기 반사부재(75)의 높이가 낮은 경우광 반사효율이나 광 추출 효율이 저하되어 색감 차이나 휘도 저하가 발생될 수 있다.
상기 광원 모듈은 상기 회로 기판(12) 상에 배치되며 상기 반사 부재(75) 내에 배치된 투광성 부재(77)을 포함할 수 있다. 상기 투광성 부재(77)는 실리콘, 에폭시와 같은 투명한 수지 재질을 포함한다. 상기 투광성 부재(77) 내에는 형광체가 첨가되지 않을 수 있다. 다른 예로서, 상기 투광성 부재(77) 내에는 다른 예로서, 확산제, 산란제 또는 형광체 중 적어도 하나가 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 투광성 부재(77)는 광 손실이 있을 경우 에어 영역일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 투광성 부재(77)는 상기 회로 기판(10)의 상면 및 상기 반사 부재(75)의 내 측면에 접촉될 수 있다. 상기 투광성 부재(77)의 두께는 상기 반사 부재(75)의 높이와 같거나 높을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 투광성 부재(77)의 상면은 볼록한 면, 오목한 면, 또는 평탄한 면 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 투광성 부재(77)의 상부 너비는 하부 너비보다 넓게 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이러한 발광 모듈은 광원부(10A)로부터 방출된 광이 혼색되어 백색 광이 방출되며, 상기 반사 부재(75)로부터 반사되며, 상기 반사 부재(75) 내의 혼합 공간에서 혼합된 후 상기 투광성 부재(77)를 통해 외부로 출사될 수 있다. 상기 반사 부재(75) 내에 배치된 투광성 부재(77)는 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시 예에 따른 광원 모듈은 상기 회로 기판(12) 아래에 배치된 방열체(78)를 포함한다. 상기 방열체(78)는 광원부(10A)가 배치되는 상면을 가질 수 있다. 여기서, 상기 상면은 평평한 일면일 수도 있고, 소정의 굴곡을 갖는 면일 수도 있다. 상기 방열체(78)의 두께는 상기 회로 기판(12)의 두께보다 두껍게 배치될 수 있다. 상기 방열체(78)의 두께는 상기 투광성 부재(77)의 두께보다 얇게 배치될 수 있다.
상기 방열체(78)는 방열핀(78A)을 가질 수 있다. 상기 방열핀(78A)은 방열체(78)의 일 측에서 외측방향으로 돌출 또는 연장된 것일 수도 있다. 상기 방열핀(78A)은 상기 회로기판(12)이 배치된 면의 반대측 방향으로 복수개가 돌출될 수 있다. 상기 방열핀(78A)은 방열체(78)의 방열 면적을 넓혀, 발광 모듈의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 방열핀(78A)은 측 단면이 원 기둥 형상, 다각 기둥 형상이거나, 외측 방향으로 갈수록 점차 두께가 얇은 형상을 갖는 기둥 형상일 수 있다.
상기 방열체(78)는 열 방출 효율이 뛰어난 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 방열체(78)의 재질은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 광원 모듈은, 상기 회로 기판(12) 및 반사부재(75) 상에 광학 부재(79)를 포함한다. 상기 광학 부재(79)는 확산 시트(diffusion sheet), 수평 및 수직 프리즘 시트(horizontal/vertical prism sheet), 및 휘도 강화 시트(brightness enhanced sheet) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 임의의 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다.
상기 광학 부재(79)는 상기 투광성 부재(77)가 존재하는 경우, 상기 투광성 부재(77) 상에 접촉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 투광성 부재(77)는 상기 광학 부재(79)가 쳐지는 것을 지지할 수 있다.
상기 광학 부재(79)의 너비 또는 면적은 하나의 발광 모듈 상에 배치된 구조로 설명하였으나, 실시 예에 따른 발광 모듈이 복수개 배열될 때, 복수의 발광 모듈 상에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이러한 광원부(10A)로부터 방출된 광은 혼색되어 백색 광이 방출되며, 상기 반사 부재(75)로부터 반사되며, 상기 반사 부재(75) 내의 혼합 공간에서 혼합된 후 상기 광학 부재(79)를 통해 외부로 출사될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
21,31: 리드 프레임
23,23A,23B,25,25A,25B,33,33A,33B,33C,33D,35,35A,35B,35C,35D: 리세스
27,28,37,38: 금속 돌기
29,39: 측벽
A1,A2: 절연 영역
51: 발광 칩
53: 와이어
61: 절연 부재
63,63A: 제1영역
65,65A: 제2영역
23,23A,23B,25,25A,25B,33,33A,33B,33C,33D,35,35A,35B,35C,35D: 리세스
27,28,37,38: 금속 돌기
29,39: 측벽
A1,A2: 절연 영역
51: 발광 칩
53: 와이어
61: 절연 부재
63,63A: 제1영역
65,65A: 제2영역
Claims (9)
- 제1리드 프레임;
제2리드 프레임;
상기 제1리드 프레임의 플랫한 상면에 배치된 발광 칩;
상기 발광 칩과 상기 제2리드 프레임에 연결된 와이어;
상기 제1,2리드 프레임 사이에 배치된 절연 부재를 포함하며,
상기 제1리드 프레임은 플랫한 상면 면적은 상기 제2리드 프레임의 플랫한 상면 면적보다 크며,
상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임은 서로 마주하며,
상기 제1리드 프레임과 상기 제2리드 프레임 사이의 간격은 양측 간격이 내측 간격보다 크며,
상기 절연 부재는 상기 제1 및 제2리드 프레임의 양측에 배치된 제1영역 및 제2영역을 포함하며,
상기 제1 및 제2리드 프레임 중 적어도 하나의 양측은 상기 절연 부재의 제1 및 제2영역에 배치된 리세스를 가지며,
제1축 방향으로 상기 제1 및 제2영역의 상면 너비는 상기 제1 및 제2리드 프레임 사이의 내측 간격보다 더 넓으며,
상기 제1리드 프레임 및 상기 제2리드 프레임 각각은 상기 절연 부재와 접촉된 절연 영역을 포함하며,
상기 절연 영역은 상기 제1,2리드 프레임이 아노다이징된 산화 피막 영역이며,
상기 절연 부재의 외측에 금속 돌기가 배치되며,
상기 금속 돌기는 상기 절연 부재의 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역 중 적어도 하나의 외측에 배치되며,
상기 금속 돌기는 상기 제1 리드 프레임에서 상기 제2 리드 프레임으로 향하는 방향으로 연장되거나, 상기 제2 리드 프레임에서 상기 제1 리드 프레임으로 향하는 방향으로 연장되는 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 절연 부재는 폴리 이미드 필름을 포함하며,
상기 제1,2리드 프레임은 알루미늄 합금을 포함하는 발광 소자. - 제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2영역은 외측으로 갈수록 더 넓은 너비를 가지며,
상기 리세스의 깊이는 상기 제1,2리드 프레임의 외 측면으로부터 0.5mm 내지 0.7mm 범위를 가지며,
상기 제1 및 제2영역의 너비는 120㎛ 내지 200㎛ 범위인 발광 소자. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 영역의 형상은 다각형 형상 또는 반구형 형상을 포함하며,
상기 제1,2리드 프레임 및 상기 절연 부재의 하면은 같은 평면을 갖는 발광 소자. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2리드 프레임은 상기 발광 칩의 둘레에 돌출된 측벽을 포함하며,
상기 절연 부재의 제1 및 제2영역은 상기 제1,2리드 프레임의 측벽 사이에 더 연장되며,
상기 리세스는 상기 제1 및 제2리드 프레임의 측벽에 배치되는 발광 소자.
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| KR1020150187455A KR102562192B1 (ko) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | 발광 소자 및 광원 모듈 |
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| KR1020150187455A KR102562192B1 (ko) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | 발광 소자 및 광원 모듈 |
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| KR1020150187455A KR102562192B1 (ko) | 2015-12-28 | 2015-12-28 | 발광 소자 및 광원 모듈 |
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