KR20100063877A - 발광 소자 - Google Patents

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KR20100063877A
KR20100063877A KR1020080122236A KR20080122236A KR20100063877A KR 20100063877 A KR20100063877 A KR 20100063877A KR 1020080122236 A KR1020080122236 A KR 1020080122236A KR 20080122236 A KR20080122236 A KR 20080122236A KR 20100063877 A KR20100063877 A KR 20100063877A
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KR
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lead terminal
light emitting
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housing
emitting chip
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KR1020080122236A
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오광용
조유정
배윤정
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서울반도체 주식회사
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Abstract

열 방출 효율을 높일 수 있는 발광 소자가 개시되어 있다. 발광 소자는 리드 프레임, 적어도 하나의 발광 칩 및 하우징을 포함한다. 리드 프레임은 서로 전기적으로 분리된 제1 리드단자, 제2 리드단자 및 제3 리드단자를 포함한다. 발광 칩은 제1 리드단자에 실장되며, 제2 리드단자 및 제3 리드단자로부터 공급되는 전원에 반응하여 광을 발생시킨다. 하우징은 제1 내지 제3 리드단자의 적어도 일부를 감싸 고정시키며, 발광 칩을 노출시키는 개구부를 포함한다. 제1 리드단자는 제1 방향을 따라 길게 연장되어 하우징의 양측 외부로 노출된다. 따라서, 하우징의 양측으로 노출된 리드단자를 통해 발광 칩에서 발생되는 열을 양측 방향으로 방출시켜 열 방출 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

발광 소자{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열 방출 효율을 향상시킬 수 있는 발광 소자에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(light emitting diode ; LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기 신호를 빛으로 변환시켜 출력하는데 사용되는 반도체 소자의 일종으로 발광 효율이 높고, 수명이 길고, 소비전력이 낮으며, 친환경적이라는 많은 장점들을 가지고 있어 발광 다이오드를 사용하는 기술 분야가 점점 증가하고 있는 추세이다.
이러한 발광 다이오드는 통상 발광 칩이 리드 프레임에 탑재된 패키지의 구조로 제작되며, 리드 프레임을 통해 외부로부터 인가되는 전원에 반응하여 발광 칩이 발광 동작을 수행하도록 구성된다.
종래의 표면실장소자(SMD) 타입의 발광 다이오드에서, 리드 프레임은 발광 칩에 플러스 전원과 마이너스 전원을 각각 인가하기 위하여 서로 전기적으로 분리된 제1 리드단자 및 제2 리드단자를 포함하며, 발광 칩은 제1 리드단자와 제2 리드단자 중 어느 하나에 실장된 구조를 갖는다.
따라서, 발광 칩에서 발생된 열은 리드 프레임 전체를 통해서가 아니라, 발광 칩이 실장된 리드단자만을 통해서 한쪽 방향으로만 열이 방출될 수 있으므로, 전체적으로 열 방출이 원활하게 이루어지지 못하는 문제가 발생되고 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명은 열 방출 효율을 향상시킬 수 있는 발광 소자를 제공한다.
본 발명의 일 특징에 따른 발광 소자는 리드 프레임, 적어도 하나의 발광 칩 및 하우징을 포함한다. 상기 리드 프레임은 서로 전기적으로 분리된 제1 리드단자, 제2 리드단자 및 제3 리드단자를 포함한다. 상기 발광 칩은 상기 제1 리드단자에 실장되며, 상기 제2 리드단자 및 상기 제3 리드단자로부터 공급되는 전원에 반응하여 광을 발생시킨다. 상기 하우징은 상기 제1 내지 제3 리드단자의 적어도 일부를 감싸 고정시키며, 상기 발광 칩을 노출시키는 개구부가 형성된다. 상기 제1 리드단자는 제1 방향을 따라 길게 연장되어 상기 하우징의 양측 외부로 노출된다.
일 실시예로, 상기 제2 리드단자 및 상기 제3 리드단자는 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 따라 상기 제1 리드단자의 양측에 배치될 수 있다.
다른 실시예로, 상기 제1 리드단자는 상기 제1 방향을 따라 서로 평행하게 연장되어 상기 하우징의 양측 외부로 노출되는 제1 방열부 및 제2 방열부와, 상기 제1 방열부와 상기 제2 방열부 사이에서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되어 상기 제1 방열부와 상기 제2 방열부를 연결하는 칩 실장부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 발광 칩은 상기 칩 실장부에 실장되며, 상기 제2 리드단자 및 상 기 제3 리드단자는 상기 제1 방열부와 상기 제2 방열부 사이에서 상기 칩 실장부를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된다.
상기 제1 리드단자는 열 방출 경로를 형성하기 위하여 상기 하우징의 양측 외부로 노출된 단부가 적어도 한 번 이상 절곡되어 외부의 회로기판과 접촉될 수 있다.
상기 발광 소자는 상기 제2 리드단자와 상기 발광 칩을 전기적으로 연결하는 제1 도전성 와이어 및 상기 제3 리드단자와 상기 발광 칩을 전기적으로 연결하는 제2 도전성 와이어를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자는 상기 발광 칩, 상기 제1 도전성 와이어 및 상기 제2 도전성 와이어를 덮도록 상기 하우징의 개구부 내에 채워지는 봉지제를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 발광 소자에 따르면, 발광 칩에 전원을 인가하기 위한 리드단자들과는 별도로 발광 칩이 직접 실장되는 리드단자를 형성하고, 발광 칩이 실장된 리드단자의 양 단부를 하우징의 양측으로 인출시킴으로써, 발광 칩에서 발생되는 열을 리드단자를 통해 양측 방향으로 방출시키는 방식으로 열 방출 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 동일한 리드단자에 복수의 발광 칩을 실장함으로써, 발광 칩들의 실장성을 향상시킬 수 있으며, 기존 패키지에 비하여 패키지 면적을 줄일 수 있다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상 의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 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 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자(100)는 리드 프레임(200), 발광 칩(300) 및 하우징(400)을 포함한다. 또한, 발광 소자(100)는 제1 도전성 와이어(310) 및 제2 도전성 와이어(320)를 더 포함할 수 있다.
리드 프레임(200)은 발광 칩(300)을 지지하며, 발광 칩(300)의 발광에 필요한 전원을 외부로부터 인가받아 발광 칩(300)에 공급한다. 리드 프레임(200)은 전기 전도성 및 광 반사율이 우수한 금속으로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 리드 프레임(200)은 전기 전도성이 우수한 구리(Cu) 표면 상에 광 반사율이 높은 은(Ag)이 도금된 구조로 형성된다.
리드 프레임(200)은 서로 소정 간격으로 이격되어 전기적으로 분리된 제1 리드단자(210), 제2 리드단자(220) 및 제3 리드단자(230)를 포함한다. 제1 리드단자(210), 제2 리드단자(220) 및 제3 리드단자(230)는 하우징(400) 내부에서 실질적으로 동일 평면 상에 형성된다.
제1 리드단자(210)는 발광 칩(300)이 실장되는 부분으로, 제2 리드단자(210)와 제3 리드단자(230) 사이에 배치된다. 제1 리드단자(210)는 제1 방향을 따라 길게 연장되어 하우징(400)의 양측 외부로 노출된다. 하우징(400)의 양측 외부로 노출된 제1 리드단자(210)의 양 단부는 열 방출 경로를 형성하기 위하여 하부 방향으 로 적어도 한 번 이상 절곡되어 외부의 회로기판(미도시)과 접촉되게 형성된다. 예를 들어, 하우징(400)의 양측 외부로 노출된 제1 리드단자(210)의 양 단부는 하측 방향으로 절곡된 후 다시 하우징(400)으로부터 멀어지는 방향으로 절곡된 구조를 갖는다. 이와 달리, 하우징(400)의 양측 외부로 노출된 제1 리드단자(210)의 양 단부는 하측 방향으로 절곡된 후 다시 하우징(400)의 하부면 방향으로 절곡된 구조를 가질 수 있다. 이와 같이, 하우징(400)의 양측 외부로 노출된 제1 리드단자(210)의 양 단부는 표면실장(SMD) 공정 시 회로기판 등에 실장될 수 있다.
따라서, 발광 칩(300)의 발광 시 발생되는 열은 제1 리드단자(210)를 통해 양쪽 방향으로 방출될 수 있어, 기존의 일 방향으로만 방출되는 경우에 비하여 열 방출 효율이 향상될 수 있다.
제2 리드단자(220) 및 제3 리드단자(230)는 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 따라 제1 리드단자(210)의 양측에 배치된다. 제2 리드단자(220) 및 제3 리드단자(230)는 발광 칩(300)과 각각 전기적으로 연결되어 발광 칩(300)의 발광에 필요한 전원을 인가한다. 제2 리드단자(220) 및 제3 리드단자(230)는 예를 들어, 제1 리드단자(210)와 같이 제1 방향으로 길게 연장되어 하우징(400)의 양측 외부로 노출된 구조를 갖는다. 하우징(400)의 외부로 노출된 제2 리드단자(220) 및 제3 리드단자(230)의 단부는 발광 칩(300)의 발광에 필요한 전원을 인가받기 위하여 외부의 회로기판(미도시)과 전기적으로 연결된다.
발광 칩(300)은 제1 리드단자(210)에 실장되며, 제2 리드단자(220) 및 제3 리드단자(230)를 통해 공급되는 전원에 반응하여 광을 발생시킨다. 발광 칩(300) 의 제1 전극(미도시)은 제1 도전성 와이어(310)를 통해 제2 리드단자(220)와 전기적으로 연결되며, 발광 칩(300)의 제2 전극(미도시)은 제2 도전성 와이어(320)를 통해 제3 리드단자(230)와 전기적으로 연결된다. 발광 칩(300)은 예를 들어, 질화갈륨, 질화비소 또는 질화인 등과 같은 반도체 물질로 제조될 수 있다. 발광 칩(300)은 그 용도에 따라 다양한 파장대의 광을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 발광 칩(300)은 청색, 적색, 황색 또는 자외선 파장대의 광을 발생시킬 수 있다.
제1 리드단자(210)에는 복수의 발광 칩(300)이 실장될 수 있다. 제1 리드단자(210)에 실장되는 발광 칩(300)의 개수는 패키지의 크기에 따라 결정될 수 있다. 복수의 발광 칩들(300)은 각각 제1 도전성 와이어들(310)을 통해 제2 리드단자(220)에 공통으로 연결되며, 복수의 발광 칩들(300)은 각각 제2 도전성 와이어들(320)을 통해 제3 리드단자(230)에 공통으로 연결된다. 한편, 제2 리드단자(220) 및 제3 리드단자(230)는 서로 전기적으로 분리되도록 여러 개로 분할되어 복수의 발광 칩들(300)과 개별적으로 연결된 구조를 가질 수 있다.
하우징(400)은 리드 프레임(200)과 결합되어 리드 프레임(200)을 고정시킨다. 즉, 하우징(400)은 제1 리드단자(210), 제2 리드단자(220) 및 제3 리드단자(230)의 적어도 일부를 감싸도록 형성되어 리드 프레임(200)을 고정시킨다. 하우징(400)은 예를 들어, 폴리프탈아미드(Polyphthalamide : PPA) 수지 등을 이용한 몰딩 성형에 의해 형성될 수 있다.
하우징(400)에는 발광 칩(300) 및 발광 칩(300)이 실장된 리드 프레임(200)의 일부 영역을 노출시키기 위한 개구부(410)가 형성된다. 개구부(410)는 리드 프 레임(200)과 인접한 내측으로부터 외측으로 갈수록 개구면적이 넓어지는 깔대기 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 개구부(410)가 형성된 하우징(400)의 내면은 일정한 각도로 기울어진 경사면으로 형성되며, 상기 내면에는 반사율을 높이기 위한 반사 물질이 형성될 수 있다.
하우징(400)의 개구부(410) 내부에는 봉지제(500)가 형성될 수 있다. 봉지제(500)는 발광 칩(300), 제1 도전성 와이어(310) 및 제2 도전성 와이어(320)를 덮도록 하우징(400)의 개구부(410) 내부에 채워진다. 봉지제(500)는 발광 칩(300)을 외부로부터 보호하기 위한 것으로, 예를 들어, 투명한 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 형성된다. 한편, 봉지제(500) 내에는 발광 칩(300)으로부터 발생된 광의 파장을 변환시키기 위한 형광체가 형성될 수 있다. 예를 들어, 봉지제(500) 내에는 적색, 녹색 및 청색 형광체들 중 어느 하나 이상이 포함되어 백색 광 등의 원하는 색상의 광을 구현할 수 있다.
이러한, 구성을 갖는 발광 소자(100)에 따르면, 발광 칩(300)에 전원을 인가하기 위한 제2 리드단자(220) 및 제3 리드단자(230)와는 별도로 발광 칩(300)이 직접 실장되는 제1 리드단자(210)를 형성하고, 제1 리드단자(210)를 하우징(400)의 양측으로 인출시킴으로써, 발광 칩(300)에서 발생되는 열을 제1 리드단자(210)를 통해 양측 방향으로 방출시켜, 열 방출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이다. 도 4에서, 리드 프레임을 제외한 나머지 구성은 도 1에 도시된 것과 동일한 구성을 가지므로, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며, 그와 관련된 중 복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 프레임은 서로 소정 간격으로 이격되어 전기적으로 절연된 제1 리드단자(610), 제2 리드단자(620) 및 제3 리드단자(630)를 포함한다. 제1 리드단자(610), 제2 리드단자(620) 및 제3 리드단자(630)는 하우징(400) 내부에서 실질적으로 동일 평면 상에 배치된다.
제1 리드단자(610)는 제1 방향을 따라 서로 평행하게 연장되는 제1 방열부(612) 및 제2 방열부(614)와, 제1 방열부(612)와 제2 방열부(614)를 연결하는 칩 실장부(616)를 포함한다.
제1 방열부(612) 및 제2 방열부(614)는 상기 제1 방향을 따라 길게 연장되어 하우징(400)의 양측 외부로 노출된다. 하우징(400)의 양측 외부로 노출된 제1 방열부(612) 및 제2 방열부(614)의 양 단부는 열 방출 경로를 형성하기 위하여 하부 방향으로 적어도 한 번 이상 절곡되어 외부의 회로기판(미도시)과 접촉되게 형성된다. 예를 들어, 하우징(400)의 양측 외부로 노출된 제1 방열부(612) 및 제2 방열부(614)의 양 단부는 하측 방향으로 절곡된 후 상기 회로기판과의 접촉을 위하여 다시 하우징(400)으로부터 멀어지는 방향으로 절곡된 구조를 갖는다. 이와 달리, 하우징(400)의 양측 외부로 노출된 제1 방열부(612) 및 제2 방열부(614)의 양 단부는 하측 방향으로 절곡된 후 다시 하우징(400)의 하부면 방향으로 절곡된 구조를 가질 수 있다.
칩 실장부(616)는 하나 이상의 발광 칩(300)이 실장되는 부분으로, 제1 방열부(612)와 제2 방열부(614) 사이에 형성되어 제1 방열부(612)와 제2 방열부(614)를 연결한다. 예를 들어, 칩 실장부(616)는 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되어 제1 방열부(612)와 제2 방열부(614)를 연결한다.
제2 리드단자(620) 및 제3 리드단자(630)는 제1 방열부(612)와 제2 방열부(614) 사이에 형성되며, 칩 실장부(616)를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된다. 제2 리드단자(620)는 제1 도전성 와이어(310)를 통해 발광 칩(300)과 전기적으로 연결되고, 제3 리드단자(630)는 제2 도전성 와이어(320)를 통해 발광 칩(300)과 전기적으로 연결되어, 발광 칩(300)의 발광에 필요한 전원을 인가한다. 제2 리드단자(620) 및 제3 리드단자(630)는 예를 들어, 제1 방열부(612) 및 제2 방열부(614)의 길이 방향을 따라 연장되어 하우징(400)의 외부로 각각 노출된 구조를 갖는다. 하우징(400)의 외부로 노출된 제2 리드단자(620) 및 제3 리드단자(630)의 단부는 발광 칩(300)의 발광에 필요한 전원을 인가받기 위하여 외부의 회로기판(미도시)과 전기적으로 연결된다.
이와 같이, 발광 칩(300)이 실장되는 제1 리드단자(610)의 형상을 "H" 형태로 형성하고, 하우징(400)의 양측 외부로 노출되는 경로 및 면적을 넓힘으로써, 열 방출 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 소자를 나타낸 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 발광 소자 200 : 리드 프레임
210 : 제1 리드단자 220 : 제2 리드단자
230 : 제3 리드단자 300 : 발광 칩
310 : 제1 도전성 와이어 320 : 제2 도전성 와이어
400 : 하우징 500 : 봉지제
612 : 제1 방열부 614 : 제2 방열부
616 : 칩 실장부

Claims (8)

  1. 서로 전기적으로 분리된 제1 리드단자, 제2 리드단자 및 제3 리드단자를 포함하는 리드 프레임;
    상기 제1 리드단자에 실장되며, 상기 제2 리드단자 및 상기 제3 리드단자로부터 공급되는 전원에 반응하여 광을 발생시키는 적어도 하나의 발광 칩; 및
    상기 제1 내지 제3 리드단자의 적어도 일부를 감싸 고정시키며, 상기 발광 칩을 노출시키는 개구부가 형성된 하우징을 포함하며,
    상기 제1 리드단자는 제1 방향을 따라 길게 연장되어 상기 하우징의 양측 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 리드단자 및 상기 제3 리드단자는 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 따라 상기 제1 리드단자의 양측에 배치된 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 리드단자는
    상기 제1 방향을 따라 서로 평행하게 연장되어 상기 하우징의 양측 외부로 노출되는 제1 방열부 및 제2 방열부; 및
    상기 제1 방열부와 상기 제2 방열부 사이에서 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되어 상기 제1 방열부와 상기 제2 방열부를 연결하는 칩 실장부를 포 함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발광 칩은 상기 칩 실장부에 실장되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 리드단자 및 상기 제3 리드단자는 상기 제1 방열부와 상기 제2 방열부 사이에 배치되며, 상기 칩 실장부를 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리드단자는 열 방출 경로를 형성하기 위하여 상기 하우징의 양측 외부로 노출된 단부가 적어도 한 번 이상 절곡되어 외부의 회로기판과 접촉되는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 리드단자와 상기 발광 칩을 전기적으로 연결하는 제1 도전성 와이어; 및
    상기 제3 리드단자와 상기 발광 칩을 전기적으로 연결하는 제2 도전성 와이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 발광 칩, 상기 제1 도전성 와이어 및 상기 제2 도전성 와이어를 덮도록 상기 하우징의 개구부 내에 채워지는 봉지제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자.
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