KR20120044111A - 발광 소자 패키지 및 라이트 유닛 - Google Patents

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김용찬
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정민우
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Abstract

실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 캐비티를 포함하는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 캐비티에 배치된 제1 및 제2전극; 상기 제1전극 및 제2전극에 전기적으로 연결된 발광 소자; 및 상기 캐비티 내에 형성되어 상기 발광 소자를 덮는 몰딩 부재를 포함하며, 상기 제1전극 및 제 2전극은 상기 패키지 몸체 내에 배치된 내부전극; 및 상기 내부전극으로부터 상기 패키지 몸체의 캐비티가 형성된 제1면에 수직한 제2면으로 연장된 외부전극을 포함하며, 상기 제1 및 제2전극의 내부전극 중 적어도 하나의 두께는 상기 제1 및 제2전극의 외부전극 중 적어도 하나의 두께보다 더 두껍게 형성된다.

Description

발광 소자 패키지 및 라이트 유닛{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND LIGHT UNIT}
실시 예는 발광 소자 패키지 및 이를 구비한 라이트 유닛에 관한 것이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적, 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등의 발광 소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다. Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 통상 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어져 있다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
이러한 질화물 반도체 재료를 이용한 LED 혹은 LD의 광을 얻기 위한 발광 소자에 많이 사용되고 있으며, 핸드폰의 키패드 발광부, 전광판, 조명 장치 등 각종 제품의 광원으로 응용되고 있다.
실시 예는 개선된 방열 구조를 갖는 발광 소자 패키지 및 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 내부 전극 두께를 더 두껍게 하여 방열 효율을 개선시켜 주기 위한 발광 소자 패키지 및 라이트 유닛을 제공한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 캐비티를 포함하는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 캐비티에 배치된 제1 및 제2전극; 상기 제1전극 및 제2전극에 전기적으로 연결된 발광 소자; 및 상기 캐비티 내에 형성되어 상기 발광 소자를 덮는 몰딩 부재를 포함하며, 상기 제1전극 및 제 2전극은 상기 패키지 몸체 내에 배치된 내부전극; 및 상기 내부전극으로부터 상기 패키지 몸체의 캐비티가 형성된 제1면에 수직한 제2면으로 연장된 외부전극을 포함하며, 상기 제1 및 제2전극의 내부전극 중 적어도 하나의 두께는 상기 제1 및 제2전극의 외부전극 중 적어도 하나의 두께보다 더 두껍게 형성된다.
실시 예에 따른 라이트 유닛은, 복수의 발광 소자 패키지; 상기 복수의 발광 소자 패키지가 배치된 기판; 상기 복수의 발광 소자 패키지의 광 출사측에 배치된 도광판 및 광학 시트 중 적어도 하나를 포함하는 광학 부재를 포함하며,
상기 각 발광 소자 패키지는 캐비티를 포함하는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 캐비티에 배치된 제1 및 제2전극; 상기 제1전극 및 제2전극에 전기적으로 연결된 발광 소자; 및 상기 캐비티 내에 형성되어 상기 발광 소자를 덮는 몰딩 부재를 포함하며, 상기 제1전극 및 제 2전극은 상기 패키지 몸체 내에 배치된 내부전극; 및 상기 내부전극으로부터 상기 패키지 몸체의 캐비티가 형성된 제1면에 수직한 제2면으로 연장되며 상기 기판에 본딩된 외부전극을 포함하며, 상기 제1 및 제2전극의 내부전극 중 적어도 하나의 두께는 상기 제1 및 제2전극의 외부전극 중 적어도 하나의 두께보다 더 두껍게 형성된다.
실시 예는 발광 소자의 열적 안정성을 확보할 수 있다.
실시 예는 대면적의 발광 소자의 열적 안정성을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자 및 발광 소자 패키지의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 정면도를 나타낸 도면이다.
도 1의 A1-A1 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 제1전극 및 제2전극을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1의 열 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1의 B1-B1 측 단면도이다.
도 6은 도 5의 다른 예이다.
도 7은 도 1의 발광 소자 패키지가 탑재된 기판을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 열 방출 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지에서의 전극 두께 비율에 따른 영역별 온도 분포를 비교한 도면이다.
도 10은 도 1의 발광 소자 패키지를 구비한 라이트 유닛을 나타낸 사시도이다.
실시예들의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 간접(indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자 패키지에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는, 패키지 몸체(110)와, 상기 패키지 몸체(110)의 내부 및 외부의 전극 두께가 다른 제1 전극(130) 및 제2 전극(131)과, 상기 패키지 몸체(110)에 설치되어 상기 제1 전극(130) 및 제2 전극(131)과 전기적으로 연결되는 발광 소자(120)와, 상기 발광 소자(120)를 감싸는 몰딩 부재(140)를 포함한다.
상기 패키지 몸체(110)는 절연성 재질 예컨대, 합성 수지 계열(예: PPA 등), 유리 계열, 또는 적어도 한 층에 금속층을 갖는 수지 기판을 포함할 수 있다.
상기 패키지 몸체(110)의 제1면(S1)에는 중심부가 개방된 캐비티(105)가 형성될 수 있다. 상기 캐비티(105)는 발광 소자(120)의 두께 이상의 깊이(예:300㎛ 이상)로 형성되며, 그 둘레면은 상기 캐비티(105)의 바닥면에 대해 수직하거나 경사지게 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(105)의 하부 폭은 상부 폭보다 좁을 수 있으며, 상기 캐비티(105)의 측면은 단차 구조 또는 상기 캐비티 바닥면에 대해 수직한 면으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 패키지 몸체(110)에는 복수의 금속 프레임을 포함하며, 상기 복수의 금속 프레임 중 적어도 2개는 전극으로 사용될 수 있다. 또한 상기 패키지 몸체(110)에 배치된 금속 프레임 중 전극으로 사용되지 않는 프레임이 더 배치될 수 있으며, 상기 프레임은 방열 프레임으로 이루어질 수 있다. 이러한 금속 프레임은 구리 계열, 구리 합금 계열, 철 및 니켈의 합금 계열을 포함하며,상기 금속 프레임의 표면에 반사 금속 또는 접합성이 좋은 도금층 예컨대, Ag, Al, Ni, Ti 등을 더 증착시켜 줄 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 복수의 금속 프레임은 적어도 2개의 전극으로 사용된 예로 설명하기로 한다. 상기 전극은 Cu, Al, Zn, Ag, Cd, Fe, Ni, Ti 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
또한 상기 패키지 몸체(110) 내부에는 상기 전극 이외에 다른 전도층 예컨대, 금속으로 이루어진 층 또는 패턴을 더 포함할 수 있으며, 이러한 층 또는 패턴은 상기 발광 소자(120)의 아래에 배치되어 방열 플레이트로 사용되거나, 상기 몸체에 비아 구조로 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 패키지 몸체(110) 내에는 복수의 전극 예컨대, 제1전극(130) 및 제2전극(131)이 배치될 수 있으며, 상기 제1전극(130) 및 상기 제2전극(131)은 상기 캐비티 바닥면에서 서로 이격되며, 상기 패키지 몸체(110)의 중심부를 기준으로 서로 반대측 방향으로 연장된다. 상기 캐비티(105)에는 제1전극(130) 및 제2전극(131) 중 적어도 하나가 배치될 수 있으며, 이하 설명의 편의를 위해 상기 캐비티(105) 내에 제1전극(130) 및 제2전극(131)이 배치된 예로 설명하기로 한다.
상기 캐비티(105) 내의 적어도 한 전극 예컨대, 제2전극(131) 위에는 발광 소자(120)가 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(120)는 제1전극(130) 및 제2전극(131)과 와이어(125)로 연결될 수 있다. 상기 발광 소자(120)는 전극 위가 아닌 상기 패키지 몸체(110) 상에 설치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 다른 예로서, 상기 발광 소자(120)는 상기 제2전극(131)에 다이 본딩되고, 상기 제1전극(131)과는 와이어로 연결될 수 있다.
상기 제1 전극(130) 및 제2 전극(131)은 서로 전기적으로 분리되며, 상기 발광 소자(120)에 전원을 제공한다. 또한, 상기 캐비티(113) 내에 배치된 상기 제1 전극(130) 및 제2 전극(131)은 상기 발광 소자(120)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 상기 발광 소자(120)로부터 전도된 열을 방열하는 역할을 수행하게 된다.
상기 발광 소자(120)는 가시광선 대역의 광을 방출하거나 자외선 대역의 광을 방출할 수 있으며, 바람직하게 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 적색 LED, UV LED 칩, 백색 LED 칩일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몰딩 부재(140)는 상기 캐비티(113)에 몰딩되며 상기 발광 소자(120)를 덮게 되며, 상기 발광 소자(120)를 보호하게 된다. 상기 몰딩 부재(140)는 높은 굴절률과 광 투과율을 갖는 고무계, 아크릴레이트계, 실리콘계, 에폭시계, 비닐계 및 유리 등을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 몰딩 부재(140)에는 적어도 한 종류의 형광체가 포함되며, 상기 발광 소자(120)에서 방출된 광의 파장을 변화시킬 수 있다. 상기 형광체는 YAG계, TAG계, 실리케이트(silicate)계, 질화물(nitride)계, 산화질화물(Oxynitride) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 몰딩 부재(140) 위에는 렌즈가 배치되며, 상기 렌즈는 상기 발광 소자로부터 방출된 광의 분포를 변화시켜 줄 수 있으며, 그 형상은 오목부와 볼록부 중 적어도 하나를 포함하는 형상으로 제공될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 및 제2전극(130,131)은 패키지 몸체(110) 내에 배치된 내부 전극(130A,131A)과 상기 패키지 몸체(110)의 외측에 배치된 외부전극(134,135)은 서로 다른 두께로 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 패키지 몸체(110) 내에 배치된 내부 전극(130A,131A)의 두께(T1)는 상기 패키지 몸체(11))의 외측에 배치된 외부전극(134,135)의 두께(T3)보다 더 두꺼운 두께로 형성될 수 있으며, 바람직하게 상기 내부전극(130A,131A)은 외부전극(134,135)의 두께(T3)에 비해 적어도 300% 이상 또는 3배 이상의 두께로 형성될 수 있다.
상기 패키지 몸체(110) 내에 배치된 제1내부전극(130A) 및 제2내부전극(131A), 상기 제1내부전극(130A) 및 제2내부전극(131A)으로부터 상기 패키지 몸체(110)의 제1면에 수직한 제2면으로 연장된 제1외부전극(134) 및 제2외부전극(135), 상기 제1외부전극(134) 및 제2외부전극(135)으로부터 상기 패키지 몸체(110)의 양 측면으로 연장된 제1단부(132) 및 제2단부(133)를 포함한다.
상기 제1내부전극(130A) 및 상기 제2내부전극(131A)은 상기 캐비티(113)의 바닥면으로부터 상기 패키지 몸체(110)의 서로 반대측 방향으로 연장되며, 상기 제1외부전극(134)은 상기 제1내부전극(130A)의 단부로부터 상기 패키지 몸체(110)의 제2면(S2)으로 절곡되고 연장되어 상기 제2면(S2)과 평행하게 배치되고, 상기 제2외부전극(135)은 상기 제2내부전극(131A)의 단부로부터 상기 패키지 몸체(110)의 제2면(S2)으로 절곡되고 연장되어 상기 제2면(S2)과 평행하게 배치된다. 여기서, 도 1과 같이 상기 패키지 몸체(110)의 제2면(S2)의 외측 영역(119)은 상기 제1외부전극(134)과 상기 제2외부전극(135)이 배치되도록 상기 제2면(S2)의 센터 영역보다 얇은 폭 예컨대, 단차진 구조로 형성된다.
상기 제1외부전극(134)과 상기 제2외부전극(135)은 상기 제1내부전극(130A)과 상기 제2내부전극(131A)으로부터 거의 직각으로 절곡되며, 상기 제1단부(132) 및 상기 제2단부(133)는 상기 제1외부전극(134) 및 상기 제2외부전극(135)으로부터 거의 직각으로 절곡되어 상기 패키지 몸체(110)의 양 측면으로 연장된다. 도 1을 기준으로, 상기 제1외부전극(134)과 상기 제2외부전극(135)의 상면은 상기 패키지 몸체(110)의 제2면(S2)의 센터측 플랫한 면과 실질적으로 동일한 평면상에 배치될 수 있으며, 이는 본딩에 따른 틸트가 발생되지 않도록 할 수 있다.
도 2 및 도 3과 같이 상기 제1내부전극(130A) 및 제2내부전극(131A) 중 적어도 하나의 두께(T1)는 상기 제1외부전극(134) 및 제2외부전극(135) 중 적어도 하나의 두께(T3)에 비해 적어도 300% 또는 3배 더 두껍게 형성될 수 있다. 바람직하게, 상기 제1내부전극(130A) 및 제2내부전극(131A)의 두께(T1)는 동일하고, 상기 제1외부전극(134) 및 제2외부전극(135)의 두께(T3)는 동일한 두께로 한다.
상기 제1내부전극(130A)과 상기 제2내부전극(131A)의 두께(T1)는 0.39mm 이상으로 형성될 수 있으며, 상기 제1외부전극(134) 및 상기 제2외부전극(135)의 두께(T3)는 0.13mm이거나 2~3mm 정도로 형성될 수 있다. 상기 제1내부전극(130A)과 상기 제2내부전극(131A)의 두께(T1)는 발광 소자(120)의 두께 방향이거나 상기 캐비티 바닥면인 내부 전극(130A,131A)의 상면과 이의 반대측 하면 사이의 두께를 나타낸다. 상기 제1외부전극(134) 및 상기 제2외부전극(135)의 두께(T3)는 상기 내부 전극(130A,131A)의 면(예:상면 및 하면)과 대응되는 면들 사이의 간격을 의미한다.
상기 제1내부전극(130A)과 상기 제2내부전극(131A)의 두께(T1)를 상대적으로 두껍게 형성해 줌으로써, 상기 제1내부전극(130A)과 상기 제2내부전극(131A)의 하면은 상기 패키지 몸체(110)의 제1면(S1)의 반대측 제3면(S3)과의 간격이 더 근접하게 되며, 바람직하게 최소 0.03mm로 좁혀질 수 있다. 또한 상기 제1내부전극(130A)의 길이(D1)나 상기 제2내부전극(131A)의 길이(D2)는 상기 내부 전극(130A,131A)의 하면과 상기 패키지 몸체(110)의 제3면(S3) 사이의 간격보다 더 길게 형성됨으로써, 열 전달량은 내부 전극(130A,131A)의 길이 방향보다는 내부 전극(130A,131A)의 하면 방향으로 더 효과적으로 수행될 수 있다.
여기서, 상기 패키지 몸체(110)의 제3면(S3) 일부에는 다른 플랫한 면에 비해 상기 캐비티 방향으로 오목한 영역(115)이 형성되며, 상기 오목한 영역(115)은 패키지 몸체(110)의 사출 성형을 위한 주입구로서, 상기 내부 전극(130A,131A)과의 간격(T2)보다는 더 가깝게 배치될 수 있다. 상기 패키지 몸체(110)의 제3면(S3)은 플랫한 면이 적어도 70% 정도 형성될 수 있으며, 이러한 플랫한 면을 통해서 방열이 이루어질 수 있다. 상기 패키지 몸체(110)의 제3면(S3) 대부분이 플랫한 면으로 형성되는 것으로 설명하였으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 패키지 몸체(110)의 제1면(S1)과 제3면(S3) 사이의 높이는 1.5mm 이상일 수 있으며, 상기 내부 전극은 상기 높이는 4배 이상으로 설치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1외부전극(134)과 상기 제2외부전극(135)은 상기 발광 소자 패키지(100)가 기판(도 7의 1033)에 탑재될 때의 본딩되는 영역이며, 상기 제1단부(132) 및 제2단부(133)의 일부는 상기 제1외부전극(134) 및 제2외부전극(135)과 함께 본딩될 수 있다. 상기 제1단부(132) 및 상기 제2단부(133)는 기판(도 7의 1033) 상에 배치된 상기 발광 소자 패키지(100)의 뒤틀림을 방지하고 방열을 수행할 수 있다.
상기의 외부전극(134,135)을 패키지 몸체(110)로부터 외부로 인출되는 부분은 변경될 수 있으며, 상기 각 단부(132,133)는 상기 각 외부 전극(134,135)의 두께(T3)와 동일한 두께로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 각 단부(132,133)는 형성하지 않을 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 4는 도 1의 B1-B1 측 단면도로서, 상기 내부 전극 예컨대, 제2내부 전극(131A)은 사각형 측 단면 형상되거나, 도 5의 다른 예와 같이 제2내부 전극(131A)의 상면 폭이 하면 폭 보다 더 좁은 단차진 구조로 형성될 수 있다. 도 5의 전극 구조와 같이, 내부 전극(131A)이 패키지 몸체(110)와의 접촉 면적을 늘려줌으로써,패키지 몸체(110)로의 열 전달 효율을 높여줄 수 있다.
도 6은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 방열 경로를 나타낸 도면이며, 도 7 및 도 8은 발광 소자 패키지를 기판 위에 탑재한 정면도 및 그 평면도를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 발광 소자 패키지(100)의 제1 및 제2외부 전극(134,135)을 기판(1033)의 제1패드(161) 및 제2패드(162)에 본딩 부재로 본딩을 하고, 전원을 공급해 주게 된다. 이에 따라 상기 발광 소자 패키지(100)의 발광 소자(120)는 구동하여 빛을 방출하고, 상기 빛의 방출과 더블어 열을 발생시키게 된다.
상기 발광 소자(120)로부터 발생된 열의 대부분은 전류가 흐르는 경로로 전달되는 데, 예컨대 제1전극(130)의 제1내부 전극(130A)과 제2전극(131)의 제2내부 전극(131A)을 통해 전도된다.
상기 제1전극(130) 및 상기 제2전극(131)의 내부 전극(130A,131A)은 0.39mm 이상의 두께로 형성됨으로써, 상기 패키지 몸체(110)의 제3면(S3)을 통해 방열하는 경로(F0)와, 상기 내부 전극(130A,131A)을 따라 외부 전극(134,135)으로 전달되는 경로(F1)로 방열될 수 있다. 여기서, 상기 열이 발생되는 지점을 기준으로 상기 패키지 몸체(110)의 제3면(S3)으로 전달되는 경로(F0)는 상기 내부 전극(130A,131A)을 따라 외부 전극(134,135)으로 전달되는 열 전달 경로(F1)보다 더 짧기 때문에, 대부분의 열은 상기 패키지 몸체(110) 바람직하게, 제3하면(S3)을 통해 전도되어 방열될 수 있다. 실시 예는 패키지 몸체(110)의 제1 및 제2내부 전극(130A,131A)의 두께를 다른 전극 두께보다 더 두껍게 함으로써, 패키지 몸체(110)의 제3면(S3)과의 간격을 좁혀주어, 패키지 몸체(110)의 제3면(S3)으로 열 전달이 더 빠르고 더 효과적으로 이루어질 수 있다. 여기서, 도 8과 같이 상기 패키지 몸체(110)의 하면은 상기 기판(1033)이 배치되는 부분이 아니며 공기에 노출되어 있어서, 방열을 용이하게 수행할 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 및 제2전극(130,131)의 내부 전극(130A,131A)의 두께로 인해 상기 패키지 몸체(110)의 제2면(S2)의 반대측 제4면(S4)이나 제1면(S1)을 통해서도 방열(F4,.F5)이 이루어질 수 있다. 즉, 패키지 몸체(110)의 제3면(S3), 제4면(S4), 제1면(S1)은 기판(1033)과 이격되어 공기와 접촉되어 있어서, 패키지 몸체(110)로부터 전도된 열을 효과적으로 방열할 수 있다.
한편, 상기 제1외부전극(134) 및 상기 제2외부전극(135)은 상기 기판(1033)의 패드(161,163)에 본딩되기 때문에 상기 기판(1033)의 패드(161,163)로 열 전도를 직접 수행하기 위해서는, 얇은 두께 예컨대, 0.13mm ~ 2mm 두께로 형성될 수 있다.
도 10의 전극의 내부 전극과 외부 전극의 두께 비율과 온도 분포를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 내부 전극/외부 전극의 두께 비율이 커질수록 발광 소자(P3)의 온도가 떨어짐을 알 수 있다. 그리고, 발광 소자의 온도는 상기 두께 비율이 300%인 지점(Pt)에서는 70%의 비율의 온도와 비교할 때 6℃ 정도로 떨어짐을 알 수 있다. 이러한 온도를 낮추어 줌으로써, 발광 소자를 안정적으로 구동시켜 줄 수 있어, 발광 소자 패키지의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
상기의 도 10의 각 그래프는 도 1 및 도 2의 발광 소자 패키지의 영역별 온도 분포이다. P1은 몰딩 부재에서의 온도이고, P2는 패키지 몸체의 제4면에서의 온도 분포이고, P3은 발광 소자의 온도 분포이며, P4는 제2전극의 제2내부 전극에서의 온도 분포이며, P5는 제1전극의 제1내부 전극의 온도 분포이며, P6은 제2전극의 제2외부 전극에서의 온도 분포이며, P7은 제1전극의 제1외부 전극에서의 온도 분포이며, P8은 패키지 몸체의 제3면에서의 온도 분포를 나타낸다. 상기 제1전극의 제1내부전극(130A)과 제2전극의 제2내부전극(131A)의 온도가 낮아짐에 따라 상기 발광 칩의 온도가 낮아짐을 알 수 있으며, 또한 패키지 몸체의 제3면에서의 온도 분포가 제4면의 온도분포보다 더 높게 나타나고 있어서 상기 제1 및 제2내부 전극에 의한 열 전달을 통해 발광 소자의 온도를 낮춤을 알 수 있다.
상기 발광 소자 패키지(100)는 예컨대, 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)의 백라이트나 자동차의 전조등, 가로등, 조명등 등과 같은 고휘도가 요구되는 분야에 적용될 수 있으며, 이를 위해서는 개별 단위의 발광 소자의 광 출력을 크게 키우게 된다. 이러한 광 출력을 증대시켜 주기 위해서는 대 면적의 발광 소자를 제공하거나, 발광 소자의 구동 전류를 증가시켜 주게 되는 데, 이때 발광 소자는 필연적으로 발열이 더욱 심화되고, 이로 인해 발광 소자의 효율이나 수명이 단축되는 문제가 있다. 실시 예는 발광 소자 패키지의 몰딩 부재를 통해 방열 효율을 더 개선시켜 줌으로써, 발광 소자의 효율 저하를 방지할 수 있다.
상기와 같은 발광소자는 LED 칩이 대면적(예: 1mm×1mm)화로 제작되고 있으며, 이러한 LED 칩이 대면적화가 진행될수록 열에 취약한 문제가 있다. 상기와 같이 대 면적의 발광 소자는 패키지 몸체의 전극 두께를 두껍게 하여 패키지 몸체를 통해 대부분의 열을 방출하고, 일부 열은 외부 전극을 통해 방열을 수행하여, 발광 소자로부터 발생된 열을 효과적으로 방열할 수 있다. 이러한 전극 두께를 이용하여 전극과 패키지 몸체와의 열 전도율을 증대시켜 주어, 대 면적의 발광 소자의 특성 저하를 방지할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등의 기판 상에 복수로 어레이되어 라이트 유닛으로 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다.
복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 경우, 실시 예와 같이 발광 소자 패키지 자체에서 충분한 방열이 이루어지도록 함으로써, 발광 소자 패키지가 인접하더라도 충분한 자체 방열을 수행하여 발광 소자의 구동에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
<조명 시스템>
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 11에 도시된 표시 장치 뿐만 아니라, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판 등에 사용될 수 있다.
도 11은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 11을 참조하면, 실시예에 따른 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사부재(1302)와, 상기 도광판(1041) 위에 광학 시트(1051)와, 상기 광학 시트(1051) 위에 표시 패널(1061)과, 상기 도광판(1041), 발광 모듈(1031) 및 반사부재(1302)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1302), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(1041)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1031)은 상기 도광판(1041)의 적어도 일 측면에 빛을 제공하며, 궁극적으로는 표시 장치의 광원으로써 작용하게 된다.
상기 발광모듈(1031)은 적어도 하나를 포함하며, 상기 도광판(1041)의 일 측면에서 직접 또는 간접적으로 광을 제공할 수 있다. 상기 발광 모듈(1031)은 기판(1033)과 상기에 개시된 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함하며, 상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 기판(1033) 상에 소정 간격으로 어레이될 수 있다.
상기 기판(1033)은 회로패턴(미도시)을 포함하는 인쇄회로기판(PCB, Printed Circuit Board)일 수 있다. 다만, 상기 기판(1033)은 일반 PCB 뿐 아니라, 메탈 코어 PCB(MCPCB, Metal Core PCB), 연성 PCB(FPCB, Flexible PCB) 등을 포함할 수도 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 바텀 커버(1011)의 측면 또는 방열 플레이트 상에 탑재될 경우, 상기 기판(1033)은 제거될 수 있다. 여기서, 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다.
그리고, 상기 다수의 발광 소자 패키지(100)는 상기 기판(1033) 상에 빛이 방출되는 출사면이 상기 도광판(1041)과 소정 거리 이격되도록 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 도광판(1041)의 일측면인 입광부에 광을 직접 또는 간접적으로 제공할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 도광판(1041) 아래에는 상기 반사부재(1302)가 배치될 수 있다. 상기 반사부재(1302)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 위로 향하게 함으로써, 상기 라이트 유닛(1050)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사부재(1302)는 예를 들어, PET(polyethylene terephthalate), PC(polycarbonate), PVC(polyvinylchloride), 레진(resin) 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사부재(1302)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사부재(1302) 등을 수납할 수 있다. 이를 위해, 상기 바텀 커버(1011)는 상면이 개구된 박스(box) 형상을 갖는 수납부(1012)가 구비될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 바텀 커버(1011)는 탑 커버와 결합될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 프레스 성형 또는 압출 성형 등의 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 또한 상기 바텀 커버(1011)는 열 전도성이 좋은 금속 또는 비 금속 재료를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 표시 패널(1061)은 예컨대, LCD 패널로서, 서로 대향되는 투명한 재질의 제 1 및 제 2기판, 그리고 제 1 및 제 2기판 사이에 개재된 액정층을 포함한다. 상기 표시 패널(1061)의 적어도 일면에는 편광판이 부착될 수 있으며, 이러한 편광판의 부착 구조로 한정하지는 않는다. 상기 표시 패널(1061)은 광학 시트(1051)를 통과한 광에 의해 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비젼 등에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트, 수평 및 수직 프리즘 시트, 및 휘도 강화 시트 등과 같은 시트 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 확산 시트는 입사되는 광을 확산시켜 주고, 상기 수평 또는/및 수직 프리즘 시트는 입사되는 광을 표시 영역으로 집광시켜 주며, 상기 휘도 강화 시트는 손실되는 광을 재사용하여 휘도를 향상시켜 준다. 또한 상기 표시 패널(1061) 위에는 보호 시트가 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 렌즈, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자 패키지(100)는 사이드 뷰 타입으로 도시하고 설명하였으나, 탑뷰 타입으로도 상기 패키지 몸체의 내부 전극 두께로 구현될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100:발광 소자 패키지, 110:패키지 몸체, 130,131:전극, 130A,131A: 내부전극, 134,135:외부전극, 120:발광소자, 140:몰딩부재, 1033:기판

Claims (10)

  1. 캐비티를 포함하는 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체의 캐비티에 배치된 제1 및 제2전극;
    상기 제1전극 및 제2전극에 전기적으로 연결된 발광 소자; 및
    상기 캐비티 내에 형성되어 상기 발광 소자를 덮는 몰딩 부재를 포함하며,
    상기 제1전극 및 제 2전극은 상기 패키지 몸체 내에 배치된 내부전극; 및 상기 내부전극으로부터 상기 패키지 몸체의 캐비티가 형성된 제1면에 수직한 제2면으로 연장된 외부전극을 포함하며,
    상기 제1 및 제2전극의 내부전극 중 적어도 하나의 두께는 상기 제1 및 제2전극의 외부전극 중 적어도 하나의 두께보다 더 두꺼운 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2전극의 내부전극은 동일한 두께를 갖고, 상기 패키지 몸체의 캐비티 바닥면에 서로 이격되어 배치되는 발광 소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 내부전극의 두께는 상기 외부전극 두께의 적어도 3배 더 두꺼운 두께를 갖는 발광 소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 패키지 몸체의 제1면의 반대측 제3면과 상기 제1 및 제2전극의 내부전극 사이의 두께는 적어도 0.03mm 두께로 이격되는 발광 소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 패키지 몸체 내에 배치된 상기 제1 및 제2전극의 내부전극의 하면과 상기 패키지 몸체의 제1면의 반대측 제3면 사이의 간격은 상기 제1 및 제2전극의 내부전극의 길이보다 더 짧은 발광 소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2전극의 내부전극은 적어도 0.39mm의 두께를 포함하는 발광 소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2전극의 내부전극은 상기 캐비티의 바닥면에 배치된 폭이 상기 캐비티 바닥면의 반대측 면의 폭보다 적어도 넓은 발광 소자 패키지.
  8. 제1항에 있어서, 상기 몸체는 합성 수지 계열을 포함하는 발광 소자 패키지.
  9. 복수의 발광 소자 패키지;
    상기 복수의 발광 소자 패키지가 배치된 기판;
    상기 복수의 발광 소자 패키지의 광 출사측에 배치된 도광판 및 광학 시트 중 적어도 하나를 포함하는 광학 부재를 포함하며,
    상기 각 발광 소자 패키지는
    캐비티를 포함하는 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체의 캐비티에 배치된 제1 및 제2전극;
    상기 제1전극 및 제2전극에 전기적으로 연결된 발광 소자; 및
    상기 캐비티 내에 형성되어 상기 발광 소자를 덮는 몰딩 부재를 포함하며,
    상기 제1전극 및 제 2전극은 상기 패키지 몸체 내에 배치된 내부전극; 및 상기 내부전극으로부터 상기 패키지 몸체의 제1면에 수직한 제2면으로 연장되며 상기 기판에 본딩된 외부전극을 포함하며,
    상기 제1 및 제2전극의 내부전극 중 적어도 하나의 두께는 상기 제1 및 제2전극의 외부전극 중 적어도 하나의 두께보다 더 두꺼운 라이트 유닛.
  10. 제9항에 있어서, 상기 도광판 하부에 반사 시트를 더 포함하는 라이트 유닛.
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