KR20110055952A - 발광 다이오드 패키지 - Google Patents

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KR20110055952A
KR20110055952A KR1020090112589A KR20090112589A KR20110055952A KR 20110055952 A KR20110055952 A KR 20110055952A KR 1020090112589 A KR1020090112589 A KR 1020090112589A KR 20090112589 A KR20090112589 A KR 20090112589A KR 20110055952 A KR20110055952 A KR 20110055952A
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zener diode
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emitting diode
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김홍민
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삼성엘이디 주식회사
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본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로서, 기판; 상기 기판 상에 형성되고, 일부분에 홈이 구비된 전극 단자; 상기 전극 단자 상에 실장된 LED 칩; 및 상기 전극 단자의 상기 홈 내부에 실장된 제너 다이오드;를 포함하는 발광 다이오드 패키지를 제공한다.
LED, 제너 다이오드, 광효율

Description

발광 다이오드 패키지{Light emitting diode package}
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전극 단자에 구비된 홈 내부에 제너 다이오드가 실장된 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(light emitting diode; LED)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 전자부품이다. 즉, 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데, 전자와 정공이 떨어져 있을 때 보다 작은 에너지가 되므로 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출한다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.
최근 LED는 비약적인 반도체 기술의 발전에 힘입어, 저휘도의 범용제품에서 탈피하여, 고휘도 및 고품질의 제품 생산이 가능해졌다. 또한, 고특성의 청색(blue)과 백색(white) LED의 구현이 현실화됨에 따라서, 디스플레이 및 차세대 조명원 등으로 그 응용가치가 확대되고 있다.
그런데, 기존의 LED는 정전기 방전(Electrostatic discharge; ESD) 특성에 취약한 것으로 알려져 있다.
따라서, 이러한 LED의 취약점을 보완하기 위하여 역방향으로 전류가 흐를 수 있는 수단을 제공하고 있으며, 그러한 수단으로 LED를 패키지 할 때에 제너 다이오드(zener diode)를 LED 칩과 함께 장착함으로써 정전기에 효율적으로 대응하도록 하고 있다.
그러나, ESD 특성을 개선하기 위해 상기 LED 칩과 함께 전극 상에 실장되는 제너 다이오드는, 상기 LED 칩으로부터 방출되는 빛의 일부를 흡수함으로써 광효율을 저하시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 전극 단자에 형성된 홈 내부에 제너 다이오드를 실장함으로써, 상기 제너 다이오드에 의한 광효율의 손실을 방지할 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 발광 다이오드 패키지는, 기판; 상기 기판 상에 형성되고, 일부분에 홈이 구비된 전극 단자; 상기 전극 단자 상에 실장된 LED 칩; 및 상기 전극 단자의 상기 홈 내부에 실장된 제너 다이오드;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 홈 내부에 상기 제너 다이오드를 덮도록 충진된 반사재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 반사재는 TiO2, 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 전극 단자는, 일부분에 상기 홈이 구비된 제1 전극 단자; 및 상기 제1 전극 단자와 이격된 제2 전극 단자;로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 LED 칩 및 상기 제너 다이오드를 덮도록 상기 기판 상에 형성된 투명 렌즈를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지에 의하면, LED 칩 주위의 전극 단자에 형성된 홈 내부에 제너 다이오드를 실장함으로써, LED 칩으로부터 방출되는 빛이 상기 제너 다이오드에 흡수되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명은 제너 다이오드에 흡수되어 손실되는 빛을 확보하여 발광 다이오드 패키지의 광효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 발광 다이오드 패키지의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 기판(100)과, 상기 기판(100) 상에 형성되고 제1 전극 단자(110a) 및 제2 전극 단자(110b)로 이루어진 한 쌍의 전극 단자(110)와, 상기 한 쌍의 전극 단자(110) 중 어느 하나의 전극 단자(110a) 상에 실장된 LED 칩(130)을 포함한다.
상기 기판(100)은, 복수개의 세라믹 시트가 적층된 세라믹 기판으로 구성되거나, 또는 메탈 기판 등으로 구성될 수 있다.
상기 전극 단자(110)는 열전도성이 우수한 금속 재질, 예컨대 Cu 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 도면에 도시하지는 않았으나, 상기 전극 단자(110)의 표면에는 은(Ag) 도금층이 형성되어 LED 칩(130)으로부터 발생하는 광의 반사율을 높일 수 있다.
상기 LED 칩(130)은, 상기 한 쌍의 전극 단자(110)를 구성하는 제1 및 제2 전극 단자(110a,110b) 중 어느 하나의 전극 단자인 제1 전극 단자(110a) 상에 실장되어 있을 수 있다. 상기 제2 전극 단자(110b)는 상기 제1 전극 단자(110a)와 이격되어 있다.
여기서, 상기 LED 칩(130)에는 통상적인 방식의 LED 칩이 적용되며, 바람직하게는 GaN 계열의 LED 칩이 사용될 수 있다.
상기 LED 칩(130)은 상기 기판(100)의 전극 단자(110)에 와이어(도시안됨)를 이용한 와이어 본딩 방식에 의해 접속될 수 있다. 예컨대, 상기 와이어는 상기 LED 칩(130)과 상기 제2 전극 단자(110b)를 전기적으로 연결하는 제1 와이어, 및 상기 LED 칩(130)과 상기 제1 전극 단자(110a)를 전기적으로 연결하는 제2 와이어를 포함할 수 있다. 이때 상기 와이어는 Au 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 LED 칩(130)은 상기한 와이어 본딩 방식 대신에 플립 칩 본딩 방식으로 실장될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 있어서, 상기 한 쌍의 전극 단자(110) 중 어느 하나의 전극 단자인 상기 제1 전극 단자(110a)의 일부분에는 홈(120)이 구비되어 있다.
그리고, 상기 제1 전극 단자(110a)에 구비된 상기 홈(120)의 내부에는 제너 다이오드(zener diode; 140)가 실장되어 있다.
상기 제너 다이오드(140)는 상기 전극 단자(110)에 와이어 본딩 방식 등에 의해 접속될 수 있다. 예컨대, 상기 제너 다이오드(140)는 와이어(도시안됨)를 통해 상기 제2 전극 단자(110b)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제너 다이오드(140)는, 발광 다이오드 패키지에 상기 LED 칩(130)의 역방향으로 병렬 연결하여 정전기 방전(Electrostatic Discharge; ESD)에 의한 초과 전압이 인가될 때에 LED 칩(130)의 손상을 방지할 수 있다.
즉 LED 칩(130)에 정전기 등에 의하여 역방향 전류가 인가되는 경우, 상기 제너 다이오드(140)에 의해 전류가 바이-패스(by-pass)되어 정전기에 의한 LED 칩(130)의 손상을 방지할 수 있다. 이러한 제너 다이오드(140)는, 일반적으로 실리콘(Si)과 같은 물질로 이루어진다.
상기 홈(120)은 상기 제너 다이오드(140)가 그 내부에 수용될 수 있도록 상기 제너 다이오드(140)보다 큰 크기로 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는, LED 칩(130) 주변의 전극 단자(110a)에 홈(120)을 형성하고, 상기 홈(120) 내부에 제너 다이오드(140)를 실장함으로써, LED 칩(130)과 제너 다이오드(140)가 동일 평면 상에 위치하지 않도록 할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면 제너 다이오드(140)가 전극 단자(110) 내부에 수용되어 있으므로, LED 칩(130)으로부터 방출된 빛이 상기 제너 다이오드(140)에 흡수되어 손실되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
여기서, 상기 홈(120)의 내부에는 상기 제너 다이오드(140)를 덮도록 반사재(150)가 충진되어 있다.
상기 반사재(150)는 반사도가 높은 재질, 예컨대 TiO2, 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 반사재(150)는 상기 제너 다이오드(140)가 실장된 홈(120)의 내부에 충진되어 상기 홈(120)으로 향하는 빛을 반사시켜 상기 홈(120) 형성으로 인한 빛의 손실을 방지할 수 있다.
상기 기판(100) 상에는 상기 LED 칩(130) 및 상기 제너 다이오드(140)를 덮 는 투명 렌즈(160)가 형성될 수 있다.
상기 투명 렌즈(160)는, 빛의 투광성이 우수한 투광성 수지, 예컨대 실리콘 수지 또는 에폭시 수지 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 투명 렌즈(160)에는 상기 LED 칩(130)에서 발생된 광을 백색광으로 변환킬 수 있는 형광체가 포함되어 있을 수 있다.
여기서, 상기 LED 칩(130)과 형광체로는, 예를 들어 백색 LED를 구현하기 위하여 청색 LED 칩과 황색 형광체를 사용할 수 있다. 이 외에도 청색 LED 칩과 녹색 및 적색 형광체 혼합물의 조합, 또는 자외선 LED 칩과 적색, 녹색 및 청색 형광체 혼합물의 조합 등을 사용할 수도 있다.
뿐만 아니라, 상기한 백색 LED 이외에도 다른 색의 빛을 얻기 위한 LED 패키지에도 본 발명이 적용될 수 있으므로, 본 발명에 사용되는 LED 칩(130) 및 형광체가 특별히 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 의하면, 한 쌍의 전극 단자(110) 중 어느 하나의 전극 단자인 제1 전극 단자(110a)에 형성된 홈(102)의 내부에 제너 다이오드(140)를 실장함으로써, 상기 제너 다이오드(140)에 의한 광 흡수를 방지하여 광효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제너 다이오드(140)가 실장된 홈(120)에 반사재(150)를 충진시킴으로써, 상기 LED 칩(130)으로부터 방출되어 상기 홈(120)으로 향하는 빛이 상기 반사재(150)에서 반사되어 외부로 추출되도록 할 수 있다.
한편, 도 3은 제너 다이오드 유무에 따른 광효율 특성을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제너 다이오드(140)가 발광 다이오드 패키지에 적용되는 경우, LED 칩(130)으로부터 방출되는 빛이 상기 제너 다이오드(140)에 흡수되어, 제너 다이오드(140)가 적용되지 않는 경우에 비해 광효율이 낮았다.
그러나, 본 발명의 실시예에서는 제너 다이오드(140)가 전극 단자(110a)의 홈(120) 내부에 실장되도록 함으로써, 제너 다이오드(140)에 흡수되어 손실되는 빛의 양을 확보하여 제너 다이오드(140)가 LED 칩(130)과 동일 평면 상에 실장되는 기존의 발광 다이오드 패키지에 비해, 약 5.4 % 이상의 광효율 향상 효과를 기대할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 제너 다이오드 유무에 따른 광효율 특성을 나타내는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 기판 110: 전극 단자
110a: 제1 전극 단자 110b: 제2 전극 단자
120: 홈 130: LED 칩
140: 제너 다이오드 150: 반사재
160: 투명 렌즈

Claims (5)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성되고, 일부분에 홈이 구비된 전극 단자;
    상기 전극 단자 상에 실장된 LED 칩; 및
    상기 전극 단자의 상기 홈 내부에 실장된 제너 다이오드;
    를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홈 내부에 상기 제너 다이오드를 덮도록 충진된 반사재를 더 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사재는 TiO2, 에폭시 수지 및 실리콘 수지 중 적어도 어느 하나로 이루어지는 발광 다이오드 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극 단자는,
    일부분에 상기 홈이 구비된 제1 전극 단자; 및
    상기 제1 전극 단자와 이격된 제2 전극 단자;
    로 이루어진 발광 다이오드 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 LED 칩 및 상기 제너 다이오드를 덮도록 상기 기판 상에 형성된 투명 렌즈를 더 포함하는 발광 다이오드 패키지.
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