KR20120056164A - 발광 소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 소자 패키지에 관한 것으로서, 발광 소자와, 상기 발광 소자가 실장되는 패키지 기판 및 상기 패키지 기판상에 상기 발광 소자를 둘러싸 수용 공간을 형성하며, 형광체가 함유된 투명수지로 이루어진 몰딩부를 포함하는 발광 소자 패키지를 제공한다.
Description
본 발명은 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
반도체 광원의 일종인 발광 다이오드(LED)는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여, 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다. 이러한 발광 다이오드는 필라멘트에 기초한 광원에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다.
이러한 LED를 이용한 발광 소자 패키지의 경우, LED가 수용되는 캐비티 내부에 형광체가 산포된 몰딩 수지를 주입하는 것이 일반적인데, 이 경우, 몰딩 수지의 양 및 형태를 제품마다 일정하게 유지하기 어려울 뿐만 아니라, 몰딩 수지의 경화 과정에서 형광체의 침전으로 인하여 균일한 색도 및 휘도를 얻는 것이 곤란하다.
따라서, 이러한 발광 소자 패키지에 있어서, 색편차를 최소화하고, 동시에 생산 공정이 단순화되며 원가 절감이 가능하도록 설계할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 목적은 색편차를 최소화하고, 동시에 생산 공정이 단순화되며 원가 절감이 가능한 발광 소자 패키지를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 실현하기 위해서, 본 발명은,
발광 소자와, 상기 발광 소자가 실장되는 패키지 기판 및 상기 패키지 기판상에 상기 발광 소자를 둘러싸 수용 공간을 형성하며, 형광체가 함유된 투명수지로 이루어진 몰딩부를 포함하는 발광 소자 패키지를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 수용 공간에는 공기가 충진되어 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 몰딩부는 하부측보다 상부측의 폭이 좁을 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 패키지 기판의 적어도 일부 영역에 형성된 반사 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 패키지 기판과 상기 몰딩부 사이에 형성된 접착부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 몰딩부는 돔형 렌즈 형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 형광체는, 적색, 녹색 및 청색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 형광체는 실리케이트계, YAG계 및 질화물계 물질중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 몰딩부는 사출 성형을 통해 형성될 수 있다.
본 발명에서 제안하는 발광 소자 패키지의 경우, 형광체를 함유한 몰딩부를 광원 주위에 일정한 형태로 형성하므로, 색편차를 최소화할 수 있다. 나아가, 몰딩 수지의 주입 공정을 생략할 수 있어 생산 공정이 단순화되며 원가 절감이 가능하다.
도1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도3은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도4는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도5는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도3은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도4는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도5는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도1을 참조하면, 본 실시 형태에서 제공되는 발광 소자 패키지는, 패키지 기판(12), 상기 패키지 기판(12) 상부에 배치된 발광 소자(11) 및, 역시 상기 패키지 기판(12)상에 배치되며 상기 발광 소자(11)를 둘러싸 수용 공간을 형성하며, 형광체(14)가 함유된 투명수지로 이루어진 패키지 측벽(13)을 포함하는 구성으로 제공될 수 있다.
발광 소자(11)는, 예를 들어, 청색 LED로 제공될 수 있고, n측 및 p측 전극이 나란히 상면을 향하여 배치되는 구조로 제공될 수 있으며, 활성층을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되는 형태로 제공될 수도 있다.
또한, 상기 발광 소자(11)는 상기 패키지 기판(12) 상면에 복수개 배치될 수되 있으며, 서로 직렬 또는 병렬 연결을 구성할 수 있다.
패키지 기판(12)은, 발광 소자(11)를 실장하고 고정하며, 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 역할을 수행하며, 바람직하게는 인쇄 회로 기판(PCB)으로 제공될 수 있고, 또한, 상기 발광 소자(11)와 전기적인 연결을 제공하는 도전성 와이어(15)를 포함하는 형태로 제공될 수 있으며, 상술한 바와 같이 발광 소자(11)가 복수개 배치되는 경우에 상기 복수의 발광 소자(11)간의 전기적 연결이 가능하도록 배선 구조가 내부에 형성되어 있는 형태로 제공될 수 있고, 상면에 서로 이격되어 있는 금속 리드 프레임이 형성된 형태로 제공될 수도 있다.
그러나, 상기 발광 소자(11)와 상기 패키지 기판(12)과의 전기적 연결에 대하여 반드시 이와 같은 실시 형태에 한정될 필요는 없으며, 실시 형태에 따라 다양하게 변형될 수 있다는 점은 해당기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
패키지 측벽(13)은, 상기 발광 소자(11)로부터 방출된 빛이 입사되어 그 일부는 반사되고, 나머지 일부는 통과시키되, 내부에 분산된 형광체를 이용하여 빛의 파장을 변화시키는 기능을 수행한다.
이 경우, 상기 패키지 측벽(13)은, 투광성 수지, 예를 들어, 'EMC'라 칭해지는 에폭시 몰딩 컴파운드를 주 원료로 하여 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 도1에 도시되는 바와 같이, 상기 패키지 측벽(13)은, 하부에서 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 형상, 즉, 단면이 사다리꼴을 이루는 형상을 갖도록 제공될 수 있다.
이 경우, 상기 발광 소자(11)에서 방출된 빛은, 주위를 둘러싸는 상기 패키지 측벽(13)에 입사된다. 상기 패키지 측벽(13)은 하부에서 상부로 갈수록 폭이 좁아지는 경사면을 갖도록 형성될 수 있으므로, 이와 같이 입사된 빛 중 일부(L1)의 입사각이 임계각보다 큰 경우, 측면에서 전반사하여 발광 소자 패키지의 상면 방향으로 최종 출사될 수 있다.
그러나 이와 달리, 입사된 빛 중 일부(L1')의 입사각이 임계각보다 작은 경우, 상기 패키지 측벽(13)을 통과하여 상기 형광체(14)에서 색도가 변화된 후 발광 소자 패키지의 측면 방향으로 최종 출사될 수 있다.
이와 같이, 상기 패키지 측벽(13)의 측면 경사도에 따른 빛의 반사 또는 굴절의 정도를 예측하는 것은 비교적 용이하므로, 설계단계에서 발광 소자의 배광 특성을 고려하여 패키지 측벽(13)의 형태를 변형함으로써, 원하는 배광 특성 및 빛의 색변환의 정도를 얻을 수 있을 것이다.
또한 상기 패키지 측벽(14)는 상기 발광 소자(11)를 둘러싸도록 형성되어 자연스럽게 상기 발광 소자(11)가 수용되는 수용 공간을 형성할 수 있다. 이러한 수용 공간에는 공기가 충진되어 있으며, 종래와 같이 봉지재 또는 형광체가 분산된 몰딩 수지를 충진하지 않을 수 있다. 이와 같이 함으로써 상기 봉지재 또는 형광체가 분산된 몰딩 수지가 본 실시예에서의 패키지에 어느 정도 양으로 분산되었는가, 또는 형광체의 침전 정도가 어떠한가와 관계 없이, 빛의 파장 변환 정도는 오로지 상기 패키지 측벽(14)에서만 결정되도록 제공될 수 있다.
또한 상기 패키지 측벽(14)은 사출을 통하여 성형되고 부착되는 형태로 제공될 수 있으며, 이 경우, 디스펜서를 이용한 수지 주입 방법에 비하여 그 형태 및 부피가 상대적으로 매우 균일하고, 형광체의 분산 정도 또한 우수한 효과를 기대할 수 있다.
형광체(14)는, 상기 패키지 측벽(13) 내에 넓게 산재하며, 상기 발광 소자(11)으로부터 발생한 청색광에 의해 여기되는 1종 이상의 형광체인 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 형광체(14)는 상기 발광 소자(11)에서 발광하는 빛을 백색으로 변환하는 역할을 수행할 수 있고, 예를 들어, 청색의 발광 소자(11)가 발하는 광에 의해 여기되어 적색으로 발광하는 적색 형광체와, 녹색으로 발광하는 녹색 형광체 및 황색으로 발광하는 황색 형광체를 가질 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 적색 형광체는, 질화물 형광체이며, 상기 녹색 형광체는 실리케이트계, 또한 상기 황색 형광체는 YAG계 형광체로 제공될 수 있다.
그러나, 본 실시예에서 예시한 상기 물질에 한정될 필요는 없으며, 상기 발광 소자(11)가 방출하는 빛의 파장 및, 제품의 특성에 맞게 다양한 형태의 형광체가 사용될 수 있을 것이다.
도2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도2를 참조하면, 상기 도1을 참조하여 설명한 실시예와 동일한 구성을 도시하고 있으나, 다만 패키지 측벽(23)의 구성이 발광 소자(21)측으로 기울어진 측면을 포함한다는 점에서 차이가 있다.
이 경우, 상기 발광 소자(21)에서 방출된 빛(L2)는 패키지 측벽(23)의 내측면에 입사되는데, 상기 도1에 도시된 경우와는 달리 패키지 측벽(23)과의 입사각이 매우 작아지므로, 전반사 될 확률이 줄어들게 되어 대부분의 빛이 패키지 측벽(23)를 통과하게 된다. 따라서 상기 패키지 측벽(23)내의 형광체(24)에 의하여 빛의 색도가 바뀌게 되는데, 이와 같이 상기 패키지 측벽(23)을 통과하는 빛(L2)의 양을 증가시키는 형태로 구성하는 것도 가능하다.
본 실시예에서는, 상기 패키지 측벽(23)의 내측면은 단면이 직선을 이루는 형태로 예시되었으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 실시 형태에 따라 다양한 형상으로 제공될 수 있을 것이다.
도3은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도3을 참조하면, 상기 도1을 참조하여 설명한 실시예와 동일한 구성을 도시하고 있으나, 다만 패키지 측벽(33)의 구성이 발광 소자(31)를 완전히 감싸는 돔형 구조를 취하고 있다는 점에서 차이가 있다.
이 경우, 상기 발광 소자(31)에서 방출된 빛은 패키지 측벽(33)의 내측면에 입사되는데, 상기 도1 및 도2에 도시된 경우와는 달리, 상기 발광 소자(31)의 중심을 기준으로 돔형상을 이루도록 구성되어 빛이 상기 패키지 측벽(33)의 내측면과 이루는 입사각이 더욱 줄어들고, 상기 패키지 측벽(33)을 통과하는 빛의 양이 더욱 증가될 수 있다.
상기 도1 내지 도3에서 제공된 실시예에서 제공된 발광 소자 패키지는, 발광 소자(11, 21, 31)에서 방출된 빛의 일부는 패키지 측벽(13, 23, 33)을 통과하게 되어 형광체에 의해 색도가 변화하고, 일부는 패키지 측벽(13, 23, 33)의 표면에서 반사되거나 또는 패키지 측벽(13, 23, 33)와 만나지 않고 그대로 발광 소자 패키지 상부로 방출되도록 제공될 수 있다.
이와 같이, 어느 정도의 빛을 상기 패키지 측벽(13, 23, 33) 내부로 입사시켜 색도를 변화시킬 것인지 여부는, 상술한 바와 같이 상기 패키지 측벽(13, 23, 33)의 형태, 형광체(13, 23, 33)의 양 및 종류, 발광 소자(11, 21, 31)에 따라 다양하게 설계될 수 있으며, 실시 형태에 따라 알맞은 배광 특성 및 색도를 선정하여 실시될 수 있을 것이다.
도4는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도4를 참조하면, 상기 도1을 참조하여 설명한 실시예와 동일한 구성을 도시하고 있으나, 다만 패키지 기판(42)상에 반사 부재(46)가 배치된 형태로 제공된다는 점에서 차이가 있다.
상기 반사 부재(46)는, 발광 소자(41) 주위에 형성되며, 바람직하게는, 몰딩부(43)가 상기 발광 소자(41)을 둘러싸서 이루는 수용 공간 내측에 구비될 수 있고, 공지된 고반사성 금속층으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 함으로써, 빛이 상기 패키지 기판(42)에서 흡수되거나, 원하지 않는 방향으로 반사되어 광추출효율이 감소하는 것을 방지할 수 있다.
도5는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도5를 참조하면, 상기 도1을 참조하여 설명한 실시예와 동일한 구성을 도시하고 있으나, 다만 패키지 기판(52)과 몰딩부(53) 사이에 접착 부재(54)가 형성되어 있다는 점에서 차이가 있다.
본 실시예에서 제시하는 패키지 기판(52)과 몰딩부(53)의 결합의 경우, 미리 제작된 몰딩부(53)를, 패키지 기판 상면에 접착제를 이용하여 고정하는 형태로 제공될 수 있다. 이와 같이 함으로써, 패키지 기판(52)상에 직접 몰딩부(53)를 주입하여 형성하는 경우에 비해, 몰딩부(53) 형태 및 내부에 함유된 형광체의 양을 보다 정밀하게 형성할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이며, 이 또한 첨부된 청구범위에 기재된 기술적 사상에 속한다 할 것이다.
11, 21, 31, 41, 51: 발광 소자
12, 22, 32, 42, 52: 패키지 기판
13, 23, 33, 43, 53: 패키지 측벽
14, 24, 34, 44, 54: 형광체
15, 25, 35, 45, 55: 도전성 와이어
L1, L1', L2: 빛
46: 반사 부재
56: 접착 부재
12, 22, 32, 42, 52: 패키지 기판
13, 23, 33, 43, 53: 패키지 측벽
14, 24, 34, 44, 54: 형광체
15, 25, 35, 45, 55: 도전성 와이어
L1, L1', L2: 빛
46: 반사 부재
56: 접착 부재
Claims (9)
- 발광 소자;
상기 발광 소자가 실장되는 패키지 기판; 및
상기 패키지 기판상에 상기 발광 소자를 둘러싸 수용 공간을 형성하며, 형광체가 함유된 투명수지로 이루어진 패키지 측벽;
을 포함하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 수용 공간에는 공기가 충진되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 패키지 측벽은, 하부측보다 상부측의 폭이 좁은 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 패키지 기판의 적어도 일부 영역에 형성된 반사 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 패키지 기판과 상기 패키지 측벽 사이에 형성된 접착 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 패키지 측벽은 돔형 렌즈 형상인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 형광체는, 적색, 녹색 및 청색 형광체 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 형광체는, 실리케이트계, YAG계 및 질화물계 물질중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 패키지 측벽은, 사출 성형을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
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| KR1020100117751A KR20120056164A (ko) | 2010-11-24 | 2010-11-24 | 발광 소자 패키지 |
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|---|---|---|---|---|
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2010
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|---|---|---|---|---|
| WO2019054760A1 (ko) * | 2017-09-12 | 2019-03-21 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 패키지 |
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| WO2019054793A1 (ko) * | 2017-09-15 | 2019-03-21 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 패키지 |
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