KR200464511Y1 - 광 수신기와 주변광 센서 및/또는 발광다이오드 패키지를 구비한 광 소자 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 복수의 광 소자를 구비한 광 소자 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광 수신기와 주변광 센서 및/또는 발광다이오드 패키지가 하나의 소형 패키지로 구성된 광 소자 모듈에 관한 것이다. 상기 광 소자 모듈은, 광 수신기의 실장 영역, 주변광 센서의 실장 영역 및 발광다이오드 패키지의 실장 영역을 포함하는 리드프레임; 상기 리드프레임에 실장되며, 적외광 대역의 광 신호를 수신하여 전기적 신호를 출력하는 수광소자와 상기 수광소자의 출력 신호를 처리하는 신호처리소자를 포함하는 광 수신기; 상기 리드프레임에 실장되며, 가시광 대역의 광 신호를 수신하여 전기적 신호를 출력하는 주변광 센서; 상기 주변광 센서 부근에서 상기 리드프레임에 실장되며, 장치의 동작 상태를 표시하기 위한 발광다이오드 패키지; 및 상기 광 수신기를 몰딩하고 상기 리드프레임의 상기 주변광 센서의 실장 영역과 상기 발광다이오드의 실장 영역을 제외한 상기 주변광 센서와 발광다이오드의 주변을 몰딩하며, 가시광을 차단하는 몰딩부;를 포함한다. 상기 광 소자 모듈은 간단한 공정으로 제조될 수 있고, 물리적, 광학적 특성이 우수하며, 한 번의 조립에 세 종류의 광 소자를 동시에 장착할 수 있다.
Description
본 고안은 복수의 광 소자를 구비한 광 소자 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광 수신기와 주변광 센서 및/또는 발광다이오드 패키지가 하나의 소형 패키지로 구성된 광 소자 모듈에 관한 것이다.
텔레비전 같은 디스플레이 장치는 보통 리모컨으로 원격 제어될 수 있게 구성된다. 최근에는 주변 광에 따라 밝기나 색감이 자동으로 조절되어 구성되어, 사용자가 별도의 조작 없이도 최적의 화면을 제공할 수 있게 개발되고 있는 추세이다. 이러한 기능을 위해서, 디스플레이 장치 측에는 광 수신기 모듈과 주변광 센서 모듈이 장착된다. 또한, 디스플레이 장치의 온/오프나 동작 상태를 사용자에게 시각적으로 알려주는 발광다이오드 모듈이 장착된다.
광 수신기는 리모컨의 적외광 신호를 수신하는 소자로서 광원 검출 장치 및 수신 회로를 내장하고 있는 광 접속기이다. 광 수신기는 입력된 광 신호를 전기 신호로 변환하여 적용된 SET의 마이크로프로세서의 입력 단자에 출력 신호를 제공하는 것으로서, 적외광 수신기, 리모컨 수신기, 또는 수신기이라고도 칭해진다.
주변광 센서는 통상 조도 센서로 칭해지며, 조도를 측정하는 센서이다. 사람의 시각은 적외광과 자외광을 제외한 약 400-700 nm 파장의 가시광 영역만을 감지할 수 있다. 그 때문에 사람의 눈이 느끼는 밝기는 여러 가지 파장 분포를 가지는 방사 속을 눈의 분광감도로 가중 적분한 것이 된다. 이와 같이 눈의 감도를 기준으로 하여 측정한 광속 밀도를 조도라고 한다. 그 때문에 조도는 측정 시감도 곡선에 가까운 광 감도가 요구된다. 이러한 사람의 눈의 감도에 유사한 광감 특성을 가지고 밝기를 표현해 주는 센서를 주변광 센서(ALS: ambient light sensor)라고 한다.
지금까지는 광 수신기와 주변광 센서와 발광다이오드는 각각 독립된 모듈로 디스플레이 장치의 인쇄회로기판에 개별적으로 장착되고 있으며, 따라서 세 번의 장착 공정이 필요하다. 이들을 하나의 모듈로 제작하면 우선 한 번으로 장착 공정으로 줄일 수 있고, 부가적으로 인쇄회로기판의 장착 면적을 줄일 수 있으며 모듈의 제조 비용을 줄일 수 있다. 그러나 광 수신기와 주변광 센서 및/또는 발광다이오드는 수광(또는 발광) 대역이 각각 적외광 대역과 가시광 대역으로 다르므로 이들을 하나의 모듈로 구성할 경우 서로의 수광(또는 발광) 특성에 영향을 주지 않고 광 수신기와 주변광 센서 및/또는 발광다이오드 각각에 적합한 광학적 필터 처리가 필요하다.
관련 선행기술로서 등록특허공보 제1159639호에는 일체형 광 센서 패키지가 개시된다. 도 1을 참조하면, 상기 특허의 패키지는, IR 대역의 광 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환시켜 출력하는 하나 이상의 리모컨 소자(41)를 구비한 리모컨 센서부(40)와, 가시광 대역의 광 신호를 수신하여 전기적 신호로 변환시켜 출력하는 조도센서(30)와, 상기 리모컨 소자와 조도센서가 각각 실장되는 하나 이상의 실장부가 구성되고 상기 리모컨 소자와 조도센서에서 출력되는 전기적 신호를 외측으로 출력하는 하나 이상의 출력 단자가 구비되는 리드프레임(20)과, 상기 리모컨 센서부와 조도 센서를 내측에 수용하도록 외관을 형성하는 하우징(10)을 포함하고, 상기 리모컨 소자는 IR 대역만을 투과하고 그 이외의 광을 차단하는 IR 코팅제가 코팅되고, 상기 조도 센서는 가시광 대역만을 투과시키고 그 이외의 광을 차단하는 가시광 코팅제가 코팅되는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 특허는 리모컨 센서와 조도 센서를 복수의 실장부가 있는 하나의 리드프레임에 실장하면서 리모컨 소자에는 적외광 코팅제로 코팅하고 조도 센서에는 가시광 코팅제로 코팅한 후 이들을 봉지재로 몰딩하는 것을 개시한다.
그러나 상기 특허에 의할 경우, 적외광 또는 가시광 코팅제와 봉지재는 서로 다른 재료이므로 열팽창 계수의 차이로 인해 표면 실장 조립을 위한 리플로(reflow) 공정 진행 시 약 260℃의 고열의 영향으로 코팅제와 몰딩이 서로 분리되면서 소자의 전기적 연결을 위한 와이어가 단선되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 코팅이 소자 위에만 형성되기 위해서는 코팅제가 주변으로 흘러가는 것을 방지하기 위해서 소자의 둘레에 댐과 같은 흐름 방지 수단을 형성해야 하는 부수적이고 번거로운 공정이 요구된다. 더욱이, 코팅제에 의해 리모컨 센서를 코팅할 경우, 얇은 코팅 두께로 인해 적외광 이외의 외란광을 완벽하게 차단할 수 없어서, 외란광에 의한 장치의 오작동이 일어날 수 있다.
본 고안은 전술한 종래의 문제점을 인식하고 이를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광 수신기와 주변광 센서 및/또는 발광다이오드를 서로의 광학적 특성에 영향을 주지 않으면서 견고하게 형성될 수 있는 하나의 모듈로 구성하는 것을 목적으로 한다.
본 고안에 따른 광 소자 모듈은, 광 수신기의 실장 영역, 주변광 센서의 실장 영역 및 발광다이오드 패키지의 실장 영역을 포함하는 리드프레임; 상기 리드프레임에 실장되며, 적외광 대역의 광 신호를 수신하여 전기적 신호를 출력하는 수광소자와 상기 수광소자의 출력 신호를 처리하는 신호처리소자를 포함하는 광 수신기; 상기 리드프레임에 실장되며, 가시광 대역의 광 신호를 수신하여 전기적 신호를 출력하는 주변광 센서; 상기 주변광 센서 부근에서 상기 리드프레임에 실장되며, 장치의 동작 상태를 표시하기 위한 발광다이오드 패키지; 및 상기 광 수신기를 몰딩하고 상기 리드프레임의 상기 주변광 센서의 실장 영역과 상기 발광다이오드의 실장 영역을 제외한 상기 주변광 센서와 발광다이오드의 주변을 몰딩하며, 가시광을 차단하는 몰딩부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 고안에 있어서, 상기 몰딩부는 봉지재인 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)에 가시광 차단 필터 염료를 혼합하여 몰딩한 것이 바람직하다.
본 고안에 있어서, 상기 몰딩부는 상기 신호처리소자의 수광소자 측 표면에 볼록렌즈인 수광 렌즈가 제공된 것이 바람직하고, 상기 수광 렌즈는 상기 몰딩부와 동일한 재료로 일체로 형성된 것이 더욱 바람직하다.
본 고안의 일 측면에 있어서, 상기 광 소자 모듈은 상기 광 수신기의 수광소자로 입사될 수 있는 전자파를 차폐하기 위해 금속 재료로 된 전자파 차폐용 쉴드 케이스를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 고안의 실시에 있어서, 상기 광 소자 모듈은 상기 주변광 센서와 상기 발광다이오드 중 어느 하나가 생략되어 구성될 수 있다.
본 고안에 의할 경우 두 가지 내지 세 가지로 구분되어 있는 복수의 광 모듈을 하나의 모듈로 제작함으로써 제품의 제조 비용 및 조립 비용을 감소시키고 기판의 장착 영역을 줄일 수 있다.
또한, 일체형 광 센서 패키지를 제작하는 기존의 방법과 달리 광 수신기의 가시광 차폐를 위한 코팅제의 코팅을 위해 댐 같은 구조물을 형성하지 않으므로 공정이 간소화되고, 광 수신기를 가시광 차단 필터 염료가 혼합된 봉지제로 직접 몰딩함으로써 전술한 선행 기술의 코팅제와 몰딩 간에 일어날 수 있는 불균형 없이 충분히 두꺼운 필터층을 형성하여 물리적, 광학적 특성이 우수한 제품을 제조할 수 있다.
또한, 몰딩부가 광 수신기와 함께 주변광 센서와 발광다이오드 패키지의 주변을 몰딩하도록 형성되므로, 주변광 센서와 발광다이오드 패키지 자체가 몰딩되지 않더라도 리드프레임의 대부분이 몰딩됨으로써 모듈에 강성을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 일체형 광 센서 패키지의 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 광 소자 모듈을 나타내는 개략적인 평면도이다. 도면의 간략화를 위해 리드프레임의 단자들은 대부분 도시되지 않음.
도 3은 도 2의 광 소자 모듈의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 광 소자 모듈을 나타내는 개략적인 평면도이다. 도면의 간략화를 위해 리드프레임의 단자들은 대부분 도시되지 않음.
도 3은 도 2의 광 소자 모듈의 개략적인 단면도이다.
본 고안의 부가적인 양태, 특징 및 이점은 대표적인 실시예의 하기 설명을 포함하고, 그 설명은 수반하는 도면들과 함께 이해되어야 한다. 본 고안의 명확한 이해를 돕기 위해, 각 도면에서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 광 소자 모듈의 구성요소들의 배열을 나타내기 위한 평면도이고, 도 3은 상기 광 소자 모듈의 특히 몰딩부를 나타내기 위한 단면도이다. 상기 광 소자 모듈은 리드프레임(10), 광 수신기(20), 주변광 센서(30), 그리고 발광다이오드 패키지(40)를 포함한다.
상기 리드프레임(10)에는 광 수신기(20)의 수광소자(21) 및 신호처리소자(22), 주변광 센서(30), 발광다이오드 패키지(40) 각각을 실장하기 위한 영역이 마련되도록 형성되어 있고, 해당 영역에 상기 소자들이 각각 실장된다.
상기 광 수신기(20)는 기존의 개별적인 모듈로 존재하는 광 수신기와 본질적으로 동일한 구조를 갖는다. 즉, 상기 광 수신기(20)는 리모컨으로부터 나오는 적외광 신호를 수신하여 전기적 신호를 출력하는, 바람직하게는 포토다이오드인 수광소자(21)와, 상기 수광소자(21)의 출력 신호를 변환 및 증폭하고 복조 과정을 거쳐 공급전원과 동등한 수준의 신호를 출력하는 신호처리소자(22)로 이루어진다. 상기 수광소자(21)와 상기 신호처리소자(22)와 상기 리드프레임(10)은 바람직하게는 금으로 된 와이어 본딩(W)에 의해 전기적으로 연결된다.
상기 주변광 센서(30)는 사람의 눈의 감도에 유사한 광감 특성을 가지고 밝기를 표현해 주는 센서이다. 상기 주변광 센서(30)는 포토다이오드인 수광소자와 전류증폭기를 포함하는 하나의 칩 형태로 제공된다.
상기 발광다이오드 패키지(40)는 예컨대 전원의 온/오프 같은 디스플레이 장치의 동작 상태 또는 리모컨 신호의 수신 여부 등을 적색, 녹색 등으로 알려주기 위한 일종의 시각적 표시 장치로서 사용된다. 통상의 기술자에게 이해되는 바와 같이, 상기 발광다이오드 패키지(40)는 발광다이오드 칩에 와이어 본딩과 몰딩이 완료된 상태이다. 따라서 본 고안에 있어서, 발광다이오드는 칩이 아닌 패키지 상태로 광 소자 모듈의 리드프레임(10)에 실장되므로, 추가적인 몰딩을 요하지 않는다.
상기 광 수신기, 주변광 센서 및 발광다이오드 패키지의 보다 세부적인 구성과 동작에 대해서는 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 잘 알려져 있으므로, 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
상기 광 소자 모듈에서, 광 수신기(20)는 몰딩부(50)에 의해 몰딩되지만, 주변광 센서(30)와 발광다이오드 패키지(40) 및 그 부근(도면에서 흰색으로 표현된 영역)은 몰딩되지 않은 상태 즉, 아무것도 그 위로 덮여있지 않는 상태이다. 그러나 주변광 센서(30)와 발광다이오드 패키지(40) 자체는 몰딩되지 않더라도, 이들 소자의 주변은 광 수신기(20)와 함께 리드프레임(단자 제외)이 몰딩된다. 따라서 주변광 센서와 발광다이오드 패키지의 주변을 둘러싸게 형성된 몰딩부가 광 소자 모듈에 구조적인 강성을 제공하는 지지체 역할을 하게 되므로, 광 소자 모듈의 특히 리드프레임에서 주변광 센서와 발광다이오드 패키지가 실장된 부분에서 휘어지거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.
도면에서 회색으로 표현된 상기 몰딩부(50)는 하나의 몰딩 공정을 통해 일체로 형성되고, 가시광을 차단하고 적외광을 투과시키도록 형성된다. 바람직하게는 상기 몰딩부(50)는 에폭시 몰드 컴파운드에 가시광 차단 필터 염료를 혼합하여 몰딩함으로써 경화된 에폭시 수지에 가시광 차단 필터 염료가 균일하게 분산되어 있는 형태이다.
상기 몰딩부(50)에 의해 광 수신기(20)의 수광소자(21)에는 외란광이 되는 가시광이 유입되지 않고 따라서 가시광이 수광소자(21)의 출력에 영향을 주지 않게 된다. 수광소자(21)에는 리모컨의 신호인 적외광 대역의 광만이 실질적으로 입사되고 입사된 적외광 신호는 수광소자(21)에 의해 전기적 신호로 변환된 후 신호처리소자(22)에서 처리 과정을 거쳐 리드프레임(10)의 단자를 통해 출력된다.
상기 주변광 센서(30)와 상기 발광다이오드 패키지(40)의 상측으로는 몰딩이 존재하지 않는 상태이므로, 가시광에 대해 열린 창이 형성된 것으로 볼 수 있다. 따라서 모듈 외부의 가시광은 주변 광 센서(30)에 도달하고, 주변광 센서(40)는 외부 가시광에 반응하여 조도에 따라 증감하는 전기적 신호를 생성하고, 이 신호는 리드프레임(10)의 단자를 통해 출력된다. 또한, 발광다이오드 패키지(40)에서 방출된 가시광은 아무런 간섭 없이 모듈 외부로 방출된다.
광 수신기(20)에 의해 수신되는 적외광 신호의 집속을 위해, 상기 몰딩부(50)는 수광소자(21)의 전방으로 수광 렌즈(60)를 포함한다. 바람직하게는, 상기 수광 렌즈(60)는 대응하는 렌즈 형상이 형성된 몰드를 사용하여 몰딩부와 하나의 몰딩 공정에 의해 동일한 재료로 그리고 일체로 형성된다. 수광 렌즈(60)에도 가시광 차단 필터 염료가 분산되어 있으므로 가시광 필터 두께가 증가되어 가시광 차단 효과를 더욱 증가시킬 수 있게 된다.
한편, 도면에 도시되지 않았지만, 상기 광 소자 모듈은 광 수신기(20)를 둘러싸는 쉴드 케이스를 포함할 수 있다. 상기 쉴드 케이스는 전자파를 차단할 수 있는 한 소재와 형상에 특별한 제안은 없으나, 바람직하게는 철, 구리, 알루미늄 같은 금속재료로 형성되고, 리모컨의 적외광 신호가 수광소자(21)의 수광 면에 입사될 수 있도록 수광소자의 수광 면 위쪽을 커버하지 않게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 쉴드 케이스는 몰딩부(50)에 의해 상기 광 수신기(20)와 함께 몰딩된다.
상기 광 소자 모듈은 리드프레임(10)에 광 수신기(20)를 실장한 후 전술한 형태의 몰드부(50)를 한 번의 몰딩 공정에 의해 형성하고, 몰딩되지 않은 리드프레임(10)의 실장 영역에 주변광 센서(30)와 발광다이오드(40)를 실장함으로써 제조될 수 있다. 대안적으로, 리드프레임(10)의 해당 영역에 광 수신기(20)와 주변광 센서(30)와 발광다이오드(40)를 모두 실장한 후, 전술한 형태의 몰딩부(50)를 형성함으로써 제조될 수 있다.
전술한 실시예는 당해 기술 분야의 통상을 지식을 가진 자가 본 고안을 이해하고 용이하게 실시하기 위해 본 고안의 바람직한 실시 형태를 예시하기 위한 것이지, 본 고안을 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 통상의 기술자는 본 고안의 사상과 목적 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함을 인식할 것이고, 본 고안은 청구범위에 기재된 청구항의 모든 범위에서 보호받을 권리가 있음이 이해되어야 할 것이다.
10: 리드프레임 20: 광 수신기 21: 수광소자 22: 신호처리소자 30: 주변광 센서 40: 발광다이오드 50: 몰드부 60: 수광 렌즈
Claims (5)
- 광 수신기의 실장 영역, 주변광 센서의 실장 영역 및 발광다이오드 패키지의 실장 영역을 포함하는 리드프레임;
상기 리드프레임에 실장되며, 적외광 대역의 광 신호를 수신하여 전기적 신호를 출력하는 수광소자와 상기 수광소자의 출력 신호를 처리하는 신호처리소자를 포함하는 광 수신기;
상기 리드프레임에 실장되며, 가시광 대역의 광 신호를 수신하여 전기적 신호를 출력하는 주변광 센서;
상기 주변광 센서 부근에서 상기 리드프레임에 실장되며, 장치의 동작 상태를 표시하기 위한 발광다이오드 패키지; 및
상기 광 수신기를 몰딩하고 상기 리드프레임의 상기 주변광 센서의 실장 영역과 상기 발광다이오드의 실장 영역을 제외한 상기 주변광 센서와 발광다이오드의 주변을 몰딩하며, 가시광을 차단하는 몰딩부;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광 소자 모듈. - 광 수신기의 실장 영역 및 발광다이오드 패키지의 실장 영역을 포함하는 리드프레임;
상기 리드프레임에 실장되며, 적외광 대역의 광 신호를 수신하여 전기적 신호를 출력하는 수광소자와 상기 수광소자의 출력 신호를 처리하는 신호처리소자를 포함하는 광 수신기;
상기 광 수신기 부근에서 상기 리드프레임에 실장되며, 장치의 동작 상태를 표시하기 위한 발광다이오드 패키지; 및
상기 광 수신기를 몰딩하고 상기 리드프레임의 상기 발광다이오드의 실장 영역을 제외한 상기 발광다이오드의 주변을 몰딩하며, 가시광을 차단하는 몰딩부;
를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광 소자 모듈. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 몰딩부는 봉지재인 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)에 가시광 차단 필터 염료를 혼합하여 몰딩한 것을 특징으로 하는 광 소자 모듈.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 몰딩부는 상기 신호처리소자의 수광소자 측 표면에 동일한 재료로 일체로 형성된 수광 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자 모듈.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 광 소자 모듈은 상기 광 수신기의 둘레에 전자파 차폐용 쉴드 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광 소자 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2020120008935U KR200464511Y1 (ko) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | 광 수신기와 주변광 센서 및/또는 발광다이오드 패키지를 구비한 광 소자 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2020120008935U KR200464511Y1 (ko) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | 광 수신기와 주변광 센서 및/또는 발광다이오드 패키지를 구비한 광 소자 모듈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR200464511Y1 true KR200464511Y1 (ko) | 2013-01-21 |
Family
ID=51360163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR2020120008935U KR200464511Y1 (ko) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | 광 수신기와 주변광 센서 및/또는 발광다이오드 패키지를 구비한 광 소자 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR200464511Y1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101683005B1 (ko) * | 2016-03-14 | 2016-12-08 | 주식회사원광전자 | 광수신기와 주변광 센서 및/또는 발광 다이오드 패키지를 구비하는 개선된 광 소자 모듈 |
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| JP2010216933A (ja) | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Sharp Corp | 光学式測距センサおよび電子機器 |
| JP2011180121A (ja) | 2009-12-04 | 2011-09-15 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd | シールドとレンズが改良された光学式近接センサ |
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-
2012
- 2012-10-05 KR KR2020120008935U patent/KR200464511Y1/ko active IP Right Grant
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