KR20110116792A

KR20110116792A - 발광소자

Info

Publication number: KR20110116792A
Application number: KR1020100036407A
Authority: KR
Inventors: 오대근; 유희진; 김규석
Original assignee: 우리엘이디 주식회사
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2011-10-26
Also published as: KR101138442B1

Abstract

본 개시는 캐비티가 형성된 하우징과, 캐비티에 배치된 발광부와, 하우징에 결합되어 발광부에 구동전류를 인가하며 적어도 하나의 하우징 면으로 노출된 제1 리드전극 및 제2 리드전극과, 하우징에 결합되며 적어도 하나의 하우징 면과는 다른 면으로 노출되어 방열통로를 형성하는 적어도 하나의 방열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자에 관한 것이다.

Description

발광소자{LIGHT EMITTING DEVICE}

본 개시는 전체적으로 발광소자에 관한 것으로, 특히 방열효율이 향상된 발광소자에 관한 것이다.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

일반적으로, 조명 장치에서 다수의 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)를 어레이로 조립하여 균일한 조도를 제공하도록 할 수 있다. 대체로, LED들은 인쇄회로기판(printed circuit board) 상에 장착되어 서로 전기적으로 연결되며, 다른 전기 시스템에 접속된다.

도 1은 종래의 발광소자를 나타내는 도면이다. LED들은 칩(chip) 형태로 인쇄회로기판에 직접 실장되거나, 도 1에 도시된 것과 같이, LED 패키지(package) 형태로 제작되어 인쇄회로기판(2)에 본딩될 수 있다. LED 패키지는 LED 칩(50), LED 칩(50)을 수용하는 하우징(20) 및 LED 칩(50)을 지지하며 구동전원을 인가하는 리드전극(30)을 포함한다. 리드전극(30)이 패터닝된 구리 재질의 리드프레임(lead frame)에 플라스틱 사출물을 결합하여 하우징(20)을 형성한다. 하우징(20)에 결합된 리드전극(30)에 LED 칩(50)을 전기적으로 연결한 후, 패키지 단위로 리드프레임을 절단하여 LED 패키지가 제조된다.

최근에는, 모바일 기기 및 디스플레이 장치 등의 전자제품들의 경박단소화가 급격히 진행됨에 따라 특히, LED 조명, LED 백라이트 유닛(back light unit), 열전 소자, 고출력 반도체 소자, PDP용 파워모듈 및 오디오 파워모듈 분야에서는 발열로 인한 문제들이 가장 중요한 해결 과제가 되고 있다.

상기와 같은 LED를 이용한 장치에서 발열문제를 효과적으로 해결하기 위해 금속인쇄회로기판(metal printed circuit board; metal PCB)을 사용하거나, 인쇄회로기판에 방열패드 등의 방열구조를 형성하고 있다. 그러나 LED 패키지에서 하우징은 플라스틱 사출물이기 때문에 방열특성이 좋지 않기 때문에 LED 패키지 자체의 방열효율을 향상시키는 것이 주요한 기술적 과제가 되고 있다.

LED 패키지 자체의 방열효율을 향상시키기 위해 하우징에 방열핀을 형성하거나, 리드전극과 접하며 하우징의 표면으로 연장된 금속박막을 증착하는 방법 등이 개시되어 있다. 그러나 이러한 방열구조를 형성하기 위해 LED 패키지의 제조공정이 증가하고 복잡해지며, LED 패키지의 구조가 복잡하여 불량이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다. 또한, 상기된 방열구조들은 열을 분산시키는 방향이 제한적이어서 방열효율 향상에 한계가 있다.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

이를 위해, 본 개시는 캐비티가 형성된 하우징과, 캐비티에 배치된 발광부와, 하우징에 결합되어 발광부에 구동전류를 인가하며 적어도 하나의 하우징 면으로 노출된 제1 리드전극 및 제2 리드전극과, 하우징에 결합되며 적어도 하나의 하우징 면과는 다른 면으로 노출되어 방열통로를 형성하는 적어도 하나의 방열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자를 제공한다.

도 1은 종래의 발광소자의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시에 따른 발광소자의 일 예를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발광소자의 후면을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2 및 도 3에서 설명된 도전성 프레임을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 발광소자를 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 발광소자를 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 발광소자를 III-III' 선을 따라 절단한 단면도이다.

이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).

도 2는 본 개시에 따른 발광소자의 일 예를 나타내는 평면도이다. 도 3은 도 2에 도시된 발광소자의 후면을 보여주는 도면이다. 도 4는 도 2 및 도 3에서 설명된 리드전극 및 방열부를 보여주는 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 개시에 따른 발광소자(100)는 하우징(120), 발광부(150), 탑재부(130), 제1 리드전극(131), 제2 리드전극(140), 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)를 포함한다. 탑재부(130), 제1 리드전극(131), 제2 리드전극(140), 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)는, 예를 들어, 구리와 같은 금속으로 이루어져서, 도 4에 도시된 것과 같이, 도전성 프레임을 이룰 수 있다.

탑재부(130), 제1 리드전극(131), 제2 리드전극(140), 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)가 패터닝되어 있는 구리 재질의 리드프레임(lead frame)에 플라스틱 사출물을 결합하여 하우징(120)을 형성한다. 와이어(151, 153)를 사용하여 하우징(120)에 결합된 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(140)에 발광부(150)를 전기적으로 연결한다. 형광체와 수지가 혼합된 몰드를 하우징(120)의 캐비티(121; cavity)에 적하시켜 발광부(150)를 커버하며 광을 투과시키는 광투과부가 형성된다. 이후, 패키지 단위로 리드프레임을 절단하여 발광소자(100)가 제조된다.

하우징(120)은, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 상면, 상면과 대향하는 후면(125), 상면 및 후면(125)을 연결하는 제1 측면(122), 제2 측면(124), 제3 측면(126) 및 제4 측면(128)을 포함한다. 제1 측면(122) 및 제2 측면(124)은 서로 대향한다. 제3 측면(126) 및 제4 측면(128)은 서로 대향하며 제1 측면(122) 및 제2 측면(124)을 서로 연결한다. 상면에는 캐비티(121)가 형성되어 있다. 캐비티(121)의 상측에서 관찰할 때, 제1 측면(122), 제2 측면(124), 제3 측면(126) 및 제4 측면(128)은 대략 직사각 형상으로 연결될 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 발광소자를 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.

발광소자(100)는, 도 5에 도시된 것과 같이, 인쇄회로기판(101) 상에 실장(mounting)될 수 있다. 하우징(120)의 후면(125)은 인쇄회로기판(101)과 마주보게 배치된다.

발광부(150)는 구동전류가 인가되면 발광하는 반도체 소자, 예를 들어, 발광다이오드일 수 있다. 발광부(150)는 칩형태로 캐비티(125)에 적어도 하나가 배치된다. 발광부(150)는 다양한 타입이 사용될 수 있으며, 도 2 및 도 5에는 발광부(150)의 전극이 동일한 방향으로 배치된 수평형 발광부(150)가 예시되어 있다. 이와 다르게, 발광부는 플립칩형 발광부 또는 2개의 전극이 반대방향에 배치되는 수직형 발광부일 수도 있다.

탑재부(130)는, 도 3에 도시된 것과 같이, 캐비티(121)로 노출되도록 하우징(120)에 결합된다. 발광부(150)는 솔더 페이스트에 의해 탑재부(130) 위에 본딩될 수 있다.

제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(140)은 하우징(120)에 결합되며, 발광부(150)에 구동전류를 인가한다. 제1 리드전극(131)은 탑재부(130)의 제1 에지로부터 하우징(120)의 후면(125)을 향하여 연장되며, 제1 리드전극(131)의 단부는 후면(125)의 인근에서 절곡되어 하우징(120)의 제1 측면(122)으로 노출된다. 제2 리드전극(140)은 제1 에지와 대향하는 탑재부(130)의 제2 에지에 대응하게 배치된다. 제2 리드전극(140)은 탑재부(130)로부터 떨어져 있으며, 제2 리드전극(140)의 단부는 후면(125)의 인근에서 절곡되어 제2 측면(124)으로 노출되어 있다. 따라서, 도 3에 도시된 것과 같이, 후면(125)을 관찰할 때, 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(140)의 단부는 각각 제1 측면(122) 및 제2 측면(124)의 길이 방향으로 길게 연장된 띠 형상으로 노출되어 있다.

도 2에서 2개의 발광부(150)가 탑재부(130)에 배치되어 있다. 하나의발광부(150)의 제1 전극은 와이어(151)에 의해 탑재부(130)에 전기적으로 연결된다. 하나의 발광부(150)의 제2 전극과 다른 발광부(150)의 제1 전극이 와이어(153)에 의해 연결되어 있다. 다른 발광부(150)의 제2 전극은 제2 리드전극(140)과 와이어(155)에 의해 전기적으로 연결되어 있다.

인쇄회로기판(101)은 베이스(102), 베이스(102)에 형성되어 발광소자(100)에 구동전류를 인가하는 제1 전원단자(106) 및 제2 전원단자(108)를 포함할 수 있다. 베이스(102)에는 동박이 패터닝되어 회로배선이 형성될 수 있고, 회로배선의 일부가 제1 전원단자(106) 및 제2 전원단자(108)를 이룰 수 있다. 인쇄회로기판(101)은 특별한 제한은 없으며, 발광소자(100)가 실장되어 사용될 수 있는 기판이면 어떤 것이든 무방하다. 예를 들어, 인쇄회로기판(101)은 금속인쇄회로기판(metal core printed circuit board; MCPCB) 또는 FR-4(Flame retardant) 인쇄회로기판일 수 있다.

도 6은 도 2에 도시된 발광소자를 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 7은 도 2에 도시된 발광소자를 III-III' 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)는 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(140)이 노출되는 하우징의 측면과는 다른 면으로 노출되어 방열통로를 형성한다.

제1 방열부(133)는 탑재부(130)의 제1 에지 및 제2 에지를 연결하는 제3 에지로부터 후면(125)을 향하여 연장되어 후면(125)으로 노출되어 있다. 제2 방열부(135)는 탑재부의 제3 에지에 대향하는 제4 에지로부터 연장되어 후면(125)으로 노출되어 있다. 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)는 대략 탑재부(130)의 제3 에지 및 제4 에지에 대응하는 길이를 갖는다. 따라서 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)의 단부는 후면(125)의 가장자리를 따라 제1 방향으로 길게 연장된 띠 형상으로 노출되어 있다. 따라서 도 3에 도시된 것과 같이, 후면(125)에서 관찰할 때, 제1 리드전극(131), 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)의 단부는 대략 ㄷ 자 형상으로 연결될 수 있다. 탑재부(130), 제1 리드전극(131), 제2 리드전극(140), 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)가 형성하는 도 4에 도시된 것과 같은 도전성 프레임은 리드프레임을 프레싱 공정으로 가공하여 형성될 수 있다.

제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(140)의 단부는 제1 솔더(171) 및 제2 솔더(173)에 의해 각각 제1 전원단자(106) 및 제2 전원단자(108)에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 인쇄회로기판(101)은 다층기판일 수 있으며, 내부에 방열을 위한 열확산 구조를 가질 수 있다. 제1 전원단자(106) 및 제2 전원단자(108)는 이러한 열확산 구조에 열을 신속하게 전달할 수 있다. 따라서, 도 5, 6 및 도 7에 도시된 것과 같이, 제1 전원단자(106)는 제1 리드전극(131), 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)에 대응하도록 형성될 수 있다.

발광부(150)에서 발생된 열은 제1 방열부(133), 제2 방열부(135), 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(140)을 통해 인쇄회로기판(101)으로 전달되어 외부로 방열된다.

제1 리드전극(131), 제2 리드전극(140), 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)를 전술한 것과 같이 형성함으로써 방열의 면적을 증가시키면서 제1 리드전극(131), 제2 리드전극(140), 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)가 하우징(120)의 측면으로 돌출되는 부분을 많이 감소시킬 수 있다. 따라서 발광소자(100)의 방열효율이 증가하면서도 보다 콤팩트(compact)하게 형성된다.

또한, 제1 리드전극(131) 및 제2 리드전극(135)이 노출되는 제1 측면(122) 및 제2 측면(124)과는 다른 후면(125)으로 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)가 노출되므로 방열의 방향이 다양화되어 방열효율이 향상된다.

또한, 제1 리드전극(131), 제2 리드전극(140), 제1 방열부(133) 및 제2 방열부(135)는 리드프레임에 패터닝되어 일괄적으로 제작된다. 따라서 방열효율 향상을 위한 별도의 부재의 추가 없이 리드프레임의 형상 변경만으로도 발광소자(100)의 방열효율이 향상된다.

이하, 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.

(1) 하우징의 전체적인 형상에 상관없이, 방열되는 방향을 다양하게 하기 위해, 제1 리드전극 및 제2 리드전극이 뻗는 방향과 제1 방열부 및 제2 방열부가 뻗는 방향이 교차하도록 배치될 수 있다. 따라서 제1 리드전극 및 제2 리드전극이 노출되는 측면들과는 다른 면으로 제1 방열부 및 제2 방열부가 노출되는 형태라면 하우징의 형상은 다양하게 변형 가능하다.

본 개시에 따른 발광소자에 의하면, 발광소자로부터 방열되는 방향 및 방열면적이 증가되어 발광소자의 방열효율이 향상된다.

100 : 발광소자 101 : 인쇄회로기판
120 : 하우징 131 : 제1 리드전극
133 : 제1 방열부 135 : 제2 방열부
140 : 제2 리드전극 150 : 발광부

Claims

캐비티가 형성된 하우징;
캐비티에 배치된 발광부;
하우징에 결합되어 발광부에 구동전류를 인가하며, 적어도 하나의 하우징 면으로 노출된 제1 리드전극 및 제2 리드전극; 그리고
하우징에 결합되며, 적어도 하나의 하우징 면과는 다른 면으로 노출되어 방열통로를 형성하는 적어도 하나의 방열부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
청구항 1에 있어서,
하우징에 결합되어 발광부를 지지하는 탑재부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
청구항 2에 있어서,
적어도 하나의 방열부는
탑재부의 제1 에지로부터 연장되어 캐비티와 대향하는 하우징의 후면으로 노출된 제1 방열부; 그리고
탑재부의 제2 에지로부터 연장되어 하우징의 후면으로 노출된 제2 방열부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
청구항 3에 있어서,
제1 리드전극은 제1 에지 및 제2 에지를 연결하는 탑재부의 제3 에지로부터 연장되어 하우징의 제1 측면으로 노출되고, 제2 리드전극은 탑재부와 떨어져 있고 제1 측면과 대향하는 하우징의 제2 측면으로 노출된 것을 특징으로 하는 발광소자.
청구항 4에 있어서,
제1 방열부 및 제2 방열부는 제1 측면으로부터 제2 측면을 향하여 길게 연장된 띠 형상으로 하우징 후면의 가장자리로 노출되며, 제1 리드전극 및 제2 리드전극은 제1 측면 및 제2 측면의 길이 방향으로 연장된 띠 형상으로 노출된 것을 특징으로 하는 발광소자.
청구항 5에 있어서,
하우징의 후면에서 관찰하면, 제1 방열부, 제2 방열부 및 제1 리드전극은 ㄷ 자 형상으로 연결된 것을 특징으로 하는 발광소자.
청구항 5에 있어서,
제1 방열부, 제2 방열부, 제1 리드전극 및 제2 리드전극은 하우징 측면과 나란하게 연장된 것을 특징으로 하는 발광소자.
청구항 7에 있어서,
제1 방열부, 제2 방열부, 제1 리드전극 및 제2 리드전극의 단부는 하우징 후면과 나란하게 연장된 것을 특징으로 하는 발광소자.
청구항 5에 있어서,
기판;
하우징 후면으로 노출된 제1 방열부, 제2 방열부 및 제1 리드전극에 대응하도록 기판에 형성된 제1 전원단자; 그리고
하우징 후면으로 노출된 제2 리드전극에 대응하도록 기판에 형성된 제2 전원단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
청구항 9에 있어서,
제1 전원단자와 제1 방열부, 제2 방열부 및 제1 리드전극을 연결하는 제1 솔더 페이스트; 그리고
제2 전원단자와 제2 리드전극을 연결하는 제2 솔더 페이스트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.