KR20130000012A - 발광 다이오드 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 서로 이격하며 요철구조를 가지며 형성된 제 1 부분 및 제 2 부분으로 이루어진 리드 프레임과; 상기 리드 프레임 상면에 구비된 LED 칩과; 상기 리드 프레임 하면의 오목한 부분에 구비된 정전기 방지수단과; 상기 LED 칩을 둘러싸는 형태로 상기 리드 프레임 상면에 구비된 하우징과; 상기 하우징 내부를 채우며 상기 LED 칩을 덮으며 구비된 형광체를 포함하며, 상기 LED 칩과 상기 정전기 방지수단은 전기적으로 연결된 것이 특징인 발광 다이오드 패키지를 제공한다.
Description
본 발명은 발광다이오드 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 정전기에 의한 파괴를 방지하며 동시에 발광 효율을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(light emitting diode, 이하 LED라 함)라 함은 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로써 다양한 색을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.
이러한 LED 소자의 특성을 결정하는 기준으로는 색(color) 및 휘도, 휘도 세기 등이 있다. 이러한 LED 소자의 발광특성은 1차적으로는 LED소자에 사용되고 있는 화합물 반도체 재료에 의해 결정되며, 2차적으로 LED 칩을 실장하기 위한 패키지의 구조에 의해서도 큰 영향을 받는다.
이러한 LED 패키지는 근래 들어 그 사용 범위가 실내외 조명장치, 자동차 헤드라이트, 액정표시장치(Liquid Crystal Display)의 백라이트 유닛(back light unit) 등 다양한 분야로 확대됨에 따라, 고효율 특성이 필요하게 되었다.
특히, 상기 LED 패키지가 LED PCB 등에 장착되어 액정표시장치의 백라이트 유닛으로 이용될 경우, 상기 LED 패키지는 더욱더 큰 발광 특성이 요구되고 있다.
LED 패키지가 고 휘도 특성을 갖도록 하기 위해서는 더욱더 큰 전류를 공급하도록 설계되어야 하며, 큰 전류 공급에 의해 발생되는 열을 더욱더 효과적으로 외부로 방출시킬 수 있는 방열 특성이 요구되고 있다.
그리고, 더불어 다수의 박막트랜지스터가 구비되는 액정표시장치 특성 상 정전기 유입 등에 의한 박막트랜지스터 등의 소자 파괴를 억제시키기 위해 LED 패키지 자체에도 정전기에 의한 LED 칩 자체의 파괴 방지 및 액정표시장치 패널 내부로의 정전기 유입 방지를 위한 정전기 방지수단이 구비되는 것이 요구되고 있다.
도 1은 종래의 정전기 방지수단이 구비된 LED 패키지의 개략적인 단면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 정전기 방지수단(40)이 구비된 LED 패키지(1)는 크게 LED 칩(15)과, 상기 각 LED 칩(15)이 실장되며 서로 이격하는 리드 프레임(9)과, 상기 리드 프레임(9) 상에 측벽을 구성하며 상기 LED 칩(15)으로 나온 빛을 반사시키는 패키지 하우징(10)과, 상기 패키지 하우징(10)으로 둘러싸인 부분을 채우는 형광체(25)와, 상기 LED 칩(15)과 이격하여 상기 패키지 하우징(10) 내부에 상기 리드 프레임(9) 상부에 형성된 정전기 방지수단(40)과, 상기 LED 칩(15)과 리드 프레임(9)을 전기적으로 연결시키는 제 1 와이어(17(17a, 17b))와, 상기 정전기 방지수단(40)과 상기 리드 프레임(9)을 전기적으로 연결시키는 제 2 와이어(19(19a, 19b))를 포함하여 구성되고 있다.
이때, 서로 이격하는 제 1 부분(9a)과 제 2 부분(9b)으로 나뉘는 상기 리드 프레임(9)은 상기 제 1 부분(12)은 LED 칩(15)의 제 1 전극(미도시)과 제 1 와이어(17a)를 통해 연결되고 있으며, 상기 제 2 부분(13)은 상기 LED 칩(15)의 제 2 전극(미도시)과 제 1 와이어(17b)를 통해 연결되고 있다.
또한, 상기 LED 칩(15)이 실장된 리드 프레임(9)의 제 1 부분(9a)과 이격하는 제 2 부분(9b)에 실장된 정전기 방지수단(40)은 제 2 와이어(19a, 19b)를 통해 상기 LED 칩(15)과 전기적으로 연결된 상기 리드 프레임(9)의 제 1 및 제 2 부분(9a, 9b)과 각각 연결되고 있다.
하지만, 전술한 구성을 갖는 종래의 정전기 방지수단(40)이 구비된 LED 패키지(1)는 상기 LED 칩(15)이 구비된 리드 프레임(9) 상에 동일한 선상에 구비됨으로서 상기 LED 칩(15)으로부터 발광된 빛 중 일부를 흡수하여 최종적으로 상기 LED 패키지(1)로부터 출사되는 빛량을 3-5% 저감시키고 있다.
따라서 이러한 정전기 방지수단(40)이 구비된 종래의 LED 패키지(1)의 경우, 정전기 방지수단(40)이 구비되지 않은 LED 패키지(미도시) 대비 휘도 특성이 저감되고 있는 실정이다.
또한, 상기 LED 칩(15)으로부터 발광되어 상기 패키지 하우징(10)으로 입사되어 반사됨으로써 최종적으로 상부 출사되는 빛을 차단함으로써 상기 LED 패키지(1) 내에 상기 LED 칩(15) 상부에 구비되는 형광체(25) 내부에서의 빛의 패스(path) 길이를 저감시켜 상기 형광체(25) 내부에서의 광믹싱이 저하됨으로서 상기 LED 패키지(1)로부터 나오는 빛의 색순도를 저하시키고 있는 실정이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로, 정전기로부터 LED 파괴를 방지하는 정전기 방지수단이 구비되면서도 휘도 특성 및 색순도 저하가 발생되지 않는 LED 패키지를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 서로 이격하며 요철구조를 가지며 형성된 제 1 부분 및 제 2 부분으로 이루어진 리드 프레임과; 상기 리드 프레임 상면에 구비된 LED 칩과; 상기 리드 프레임 하면의 요부에 구비된 정전기 방지수단과; 상기 LED 칩을 둘러싸는 형태로 상기 리드 프레임 상면에 구비된 하우징과; 상기 하우징 내부를 채우며 상기 LED 칩을 덮으며 구비된 형광체를 포함하며, 상기 LED 칩과 상기 정전기 방지수단은 전기적으로 연결된 것이 특징이다.
상기 형광체 상부에는 이를 덮으며 렌즈가 구비될 수 있다.
상기 리드 프레임 저면에는 상기 정전기 방지수단을 덮으며 상기 리드 프레임의 요부를 채우며 평탄화층이 형성된 것이 특징이다.
상기 LED 칩과 상기 리드 프레임의 제 1 및 제 2 부분은 제 1 와이어를 통해 전기적으로 연결되며, 상기 정전기 방지수단은 제 2 와이어를 통해 상기 LED 칩과 전기적으로 연결되거나, 또는 상기 리드 프레임의 제 1 및 제 2 부분과 전기적으로 연결된 것이 특징이다.
상기 리드 프레임 저면에는 방열 슬러그가 구비될 수 있다.
상기 패키지 하우징의 내측면에는 반사성이 우수한 물질이 코팅된 것이 특징이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 저면에 홈이 구비된 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판 상면의 상기 홈과 중첩하는 부분에 실장된 LED 칩과; 상기 LED 칩을 덮으며 형성된 형광체와; 상기 형광체를 덮으며 형성된 렌즈와; 상기 인쇄회로기판의 저면의 상기 홈 내부에 실장된 정전기 방지수단을 포함한다.
이때, 상기 인쇄회로기판과 상기 LED 칩을 전기적으로 연결하는 제 1 와이어와; 상기 LED 칩과 상기 정전기 방지수단을 전기적으로 연결하는 제 2 와이어를 포함하는 것이 특징이다.
상기 인쇄회로기판은, 인쇄회로기판베이스와 이의 상부로 제 1 절연층, 전원배선층이 순차적으로 구비되며, 상기 인쇄회로기판베이스 저면에 제 2 절연층이 구비된 것이 특징이다.
상기 인쇄회로기판베이스에는 비아홀이 구비되며, 상기 비아홀을 통해 상기 제 2 와이어가 상기 정전기 방지수단과 상기 LED 칩을 전기적으로 연결시키는 것이 특징이다.
정전기 방지수단은 제너다이오드인 것이 특징이며, 이때, 상기 제너다이오드는 양방향 제너다이오드인 것이 특징이다.
본 발명에 따른 LED 패키지는 상기 LED 칩으로부터 발광된 빛을 흡수하거나 또는 빛의 경로를 방해하여 형광체 내부에서의 패스 길이를 줄여 광믹싱을 저하시키는 정전기 방지수단이 상기 LED 칩이 실장된 동일한 측면에 구비되지 않고, LED 칩이 형성된 리드 프레임의 외측에 상기 LED 칩과 전기적으로 연결되며 구비됨으로써 종래의 정전기 방지수단이 구비된 LED 패키지 대비 휘도 특성을 향상시키는 동시에 색순도를 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 정전기 방지수단이 구비된 LED 패키지의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전기 방지수단이 구비된 LED 패키지의 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전기 방지수단이 구비된 LED 패키지에 있어 LED 칩을 확대 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 패키지에 구비되는 정전기 방지수단의 하나인 제너다이오드의 정전기로부터 LED 칩을 보호하는 원리를 나타낸 회로도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전기 방지수단이 구비된 칩온보드 타입 LED 패키지의 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전기 방지수단이 구비된 LED 패키지의 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전기 방지수단이 구비된 LED 패키지에 있어 LED 칩을 확대 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 패키지에 구비되는 정전기 방지수단의 하나인 제너다이오드의 정전기로부터 LED 칩을 보호하는 원리를 나타낸 회로도.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전기 방지수단이 구비된 칩온보드 타입 LED 패키지의 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전기 방지수단이 구비된 LED 패키지의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 정전기 방지수단이 구비된 LED 패키지에 있어 LED 칩을 확대 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 패키지(100)는, 서로 이격하며 제 1 부분(109a)과 제 2 부분(109b)으로 이루어진 리드 프레임(109)과, 상기 리드 프레임(109)의 제 1 부분(109a)의 내측면(상면)에 고정된 LED 칩(115)과, 상기 리드 프레임(109)의 가장 자리를 따라 그 내측면이 반사체 물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 패키기 하우징(110)과, 상기 패키지 하우징(110) 내측을 채우며 상기 LED 칩(115) 상부에 구비된 형광체(125)와, 상기 LED 칩(115)이 실장된 리드 프레임(109)의 외측 더욱 정확히는 상기 리드 프레임(109)의 제 2 부분(109b)의 외측 밑면(하면)에 실장된 정전기 방지수단(140)을 포함하여 구성되고 있다.
이때, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 형광체(125) 상부에는 봉지제(미도시)를 개재하여 렌즈(미도시)가 더욱 구비될 수도 있다.
또한, 상기 정전기 방지수단(140)이 구비된 리드 프레임(109)의 외측 밑면에 상기 LED 패키지(100) 구동을 위한 인쇄회로기판(미도시)과, 상기 리드 프레임(109)과 상기 인쇄회로기판(미도시)을 고정시키기 위한 솔더(미도시)를 더욱 포함할 수도 있으며, 또는 상기 정전기 방지수단(140)이 구비된 리드 프레임(109)의 외측 밑면에 방열 효율을 증대시키기 위해 방열 슬러그(미도시)가 더욱 구비될 수도 있다.
한편, 상기 리드 프레임(109)은 위로 볼록한 철부와 오목한 요부를 갖는 형태를 이루며, 상기 LED 칩(115)은 상기 리드 프레임(109)의 내측면을 기준으로 제 1 부분(109a)의 요부(A1)에 실장된 것이 특징이며, 상기 정전기 방지수단(140)은 상기 리드 프레임(109)의 외측면을 기준으로 상기 제 2 부분(109b)의 요부(A2)에 구비되고 있는 것이 특징이다.
이때, 상기 LED 칩(115)의 n형 전극(도 3의 168) 및 p형 전극(도 3의 170)은 각각 상기 리드 프레임(109)의 제 1 부분(109a) 및 제 2 부분(109b)과 각각 제 1 와이어(117a, 117b)를 통해 전기적으로 연결되고 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 정전기 방지수단(140) 또한 제 2 와이어(119a, 119b)를 통해 상기 LED 칩(115)과 전기적으로 연결된 상기 리드 프레임(109)의 제 1 부분(190a) 및 제 2 부분과 전기적으로 연결되고 있는 것이 특징이다.
또한, 상기 리드 프레임(109) 외측 밑면의 요부(A2)에는 평탄한 밑면을 이루도록 하고자 상기 정전기 방지수단(140)을 덮으며 상기 패키지 하우징을 이루는 동일한 절연물질로서 평탄화층(150)이 구비되고 있는 것이 특징이다.
상기 LED 칩(115)은 실질적으로 빛을 발하는 부분으로서 전자(electron)를 제공하는 n형 반도체층(160)과 정공(hole)을 제공하는 p형 화합물 반도체층(166)의 순방향 접합으로 이루어진다.
상기 LED 칩(115)의 구성에 대해 도 3을 참조하여 좀 더 자세히 살펴보면, 상기 LED 칩(115)은 기판(160) 상에 적층된 n형 화합물 반도체층(162), 활성층(164), p형 화합물 반도체층(166), n형 전극(168) 및 p형 전극(170)으로 구성된다.
여기서, 상기 기판(160)은 바람직하게는 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성되며, 사파이어 외에도 갈륨 나이트라이드(hallium nitride : GaN), 실리콘 카바이드(silicon carbide : SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN) 등으로 형성될 수도 있다.
여기서, 상기 기판(160)과 n형 화합물 반도체층(162) 사이에는 이들 간의 격자정합을 향상시키기 위한 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있으며, 버퍼층(미도시)은 GaN 또는 AlN/GaN 등으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 n형 화합물 반도체층(162)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN으로 이루어질 수 있으며, n형 도전형 불순물로는 일예로 Si, Ge 및 Sn 등을 사용하고, 바람직하게는 Si를 주로 사용한다.
또한, 상기 p형 화합물 반도체층(166)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN으로 이루어질 수 있으며, p형 도전형 불순물로는 일예로 Mg, Zn 및 Be 등을 사용하고, 바람직하게는 Mg를 주로 사용한다.
이러한 LED 칩(115)은 상기 n형 화합물 반도체층(162)의 일부가 노출되도록 p형 화합물 반도체층(166)과 활성층(164) 일부가 메사식각(mesa etching)으로 제거되는데, 이에 따라 상기 p형 화합물 반도체층(166)과 활성층(164)은 상기 n형 화합물 반도체층(162) 상의 일부분에 형성된다.
이에, 상기 n형 전극(168)은 노출된 n형 화합물 반도체층(162)의 일 모서리에 구성되며, 상기 p형 전극(170)은 p형 화합물 반도체층(166) 상에 구성된다. 따라서 이러한 구성을 갖는 LED 칩(115)은 "Top??Top"방법으로 전극이 배치되는 수평형 LED 칩(115)을 이룬다.
그리고, 상기 활성층(164)은 GaN 계열 단일 양자 우물구조(single quantum well : SQW)나 다중 양자 우물구조(multi quantum well : MQW)일 수 있으며, 또한 이들의 초격자(supper lattice : SL) 등의 양자구조로, 이와 같은 활성층(164)의 양자구조는 GaN 계열의 다양한 물질을 조합하여 이루어질 수 있고, 일예로 AlGaN, AlNGaN, InGaN 등이 사용될 수 있다.
이러한 활성층(164)에 전계가 인가되었을 때, 전자??정공 쌍의 결합에 의하여 빛이 발생하게 된다.
따라서, 이러한 구성을 갖는 상기 LED 칩(115)은 상기 p형 전극(170)과 n형 전극(168) 사이에 전압이 인가되면, 상기 p형 화합물 반도체층(166)과 상기 n형 화합물 반도체층(162)으로 각각 정공과 전자가 주입되고, 상기 활성층(164)에서 정공과 전자가 재결합하면서 여분의 에너지가 광으로 변환되어 외부로 방출하게 되는 것이다.
이때, 상기 n형 전극(168)과 p형 전극(170)은 각각 상기 리드 프레임(109)의 제 1 부분(109a) 및 제 2 부분(109b)과 제 1 와이어(117a, 117b)를 통해 연결되고 있다.
한편, 상기 LED 칩(115)이 청색 LED 칩일 경우, 상기 형광체(125)는 황색형광체가 사용되는 것이 바람직하다.
상기 황색형광체는 530 ~ 570nm파장을 주파장으로 하는 세륨(Ce)이 도핑된 이트륨(Y) 알루미늄(Al) 가넷인 YAG:Ce(T3Al5O12:Ce)계열 형광체이거나, 또는 실리케이트(silicate)계열의 형광체이다.
그리고, 상기 LED 칩(115)이 UV LED 칩일 경우, 상기 형광체(125)는 적(R), 녹(G), 청색(B)의 삼색의 형광체로 이루어지며, 적(R), 녹(G), 청색(B)의 형광체의 배합비를 조절함으로써 발광색을 선택할 수 있다.
이때, 적색(R)의 형광체는 611nm 파장을 주파장으로 하는 산화이트륨(Y2O3)과 유로피움(EU)의 화합물로 이루어진 YOX(Y2O3:EU)계열 형광체이며, 녹색(G)의 형광체는 544nm 파장을 주파장으로 하는 인산(Po4)과 란탄(La)과 테르븀(Tb)의 화합물인 LAP(LaPo4:Ce,Tb)계열 형광체이며, 청색(B)의 형광체는 450nm 파장을 주파장으로 하는 바륨(Ba)과 마그네슘(Mg)과 산화알루미늄 계열의 물질과 유로피움(EU)의 화합물인 BAM blue(BaMgAl10O17:EU)계열 형광체가 될 수 있다.
여기서 주파장이란 적(R), 녹(G), 청색(B) 각각에서 가장 높은 휘도를 발생하는 파장을 그 형광체의 주 파장이라고 한다.
이러한 형광체(125)가 구비된 상태에서 상기 LED 칩(115)에 전류가 인가되면 빛이 방출되며, 방출된 빛의 일부는 상기 형광체(125)를 여기시켜, 상기 형광체(125)에 의해 발광된 빛과 혼합되어 백색광을 발하게 되고, 최종적으로 외부로 출사되게 된다.
한편, 상기 리드 프레임(109)의 외측 저면 더욱 정확히는 상기 LED 칩(115)이 실장된 리드 프레임(109) 내측면과 반대인 외측 밑면에 구비되는 정전기 방지수단(140)은 LED 패키지(100) 자체의 수명과 LED 패키지(100) 자체의 수율 및 온도 상승 문제와 비용 등을 고려할 때 제너다이오드인 것이 바람직하다.
이때, 이러한 정전기 방지수단(140)은 제 2 와이어(119a, 119b)를 통해 상기 LED 칩(115)의 p형 전극(도 3의 170) 및 n형 전극(도 3의 168)과 직접 연결되거나, 또는 상기 LED 칩(115)의 p형 전극(도 3의 170) 및 n형 전극(도 3의 168)과 각각 전기적으로 연결된 상기 리드 프레임(109)의 제 1 부분(109a) 및 제 2 부분(109b)과 연결되고 있는 것이 특징이다.
도면에 있어서는 상기 정전기 방지수단(140)은 제 2 와이어(119a, 119b)를 통해 상기 리드 프레임(109)의 서로 이격하여 전기적으로 분리된 상기 제 1 부분(109a) 및 제 2 부분(109b)과 접촉하고 있음을 일례로 도시하였다.
한편, 상기 정전기 방지수단(140)인 상기 제너다이오드는 도 4(본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 패키지에 구비되는 정전기 방지수단의 하나인 제너다이오드의 정전기로부터 LED 칩을 보호하는 원리를 나타낸 회로도)에 도시한 바와 같이 양방향 제너다이오드가 될 수 있으며, 이러한 양방향 제너다이오드는 순방향과 역방향으로 정전기 유입에 의해 인가되는 트랜션트 펄스의 높은 피크 전압(Vp)에 의한 전류를 빠르게 바이패스 시켜 흐르도록 함으로서 내부에 위치하는 상기 LED 칩에 클램프 전압만 도달하여 낮은 전압만 인가되도록 하는 것이다.
도 4에서는 정전기, 서지 등에 기인한 피크치(Vp)가 ㅁ 8kV인 높은 전압이 상기 LED 칩에 순간적으로 가해져도 상기 LED 칩에는 20V보다 작은 전압(Vc)만이 도달되므로 상기 LED 칩은 정전기 또는 서지로부터 보호되는 것을 알 수 있다.
한편, 제너다이오드는 p+-n접합 또는 n+-p 접합의 계면에서 터널링에 의해 운반자가 이동하여 급하게 전류가 증가하는 현상을 제너 항복이라고 하며, 이러한 제너 항복 현상을 이용하여 원하는 전류 조건에서 전압을 일정하게 제어함으로서 정전기 또는 서지에 기인한 순간적인 높은 전압이 LED 칩에 인가될 시 안정적으로 내부에서 낮은 전압만이 상기 LED 칩에 인가되도록 하는 역할을 함으로서 정전기 방지수단으로서의 역할을 하는 것이다.
한편, 도면에 나타내지 않았지만, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 패키지는 다수개가 하나의 그룹으로 하여 인쇄회로기판(미도시)에 실장됨으로써 액정표시장치용 백라이트 유닛의 광원으로 이용될 수 있다.
이 경우, 도 2를 참조하면, 상기 각 LED 패키지(100)의 상기 리드 프레임(109)의 제 1 부분(109a) 및 제 2 부분(109b)은 상기 LED 패키지(100)의 구동을 위한 인쇄회로기판(미도시)의 내의 전원배선층(미도시)에 구비된 제 1 및 제 2 배선(미도시)과 솔더(미도시)를 개재하여 접촉하도록 고정 장착된다. 이때 인쇄회로기판(미도시)의 구성에 대해서는 본 발명의 제 2 실시예를 통해 조금 상세히 설명한다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 LED 패키지(100)의 경우, 상기 LED 칩(115)이 실장된 패키지 하우징(110)의 내측으로 리드 프레임(109)의 상면에는 상기 LED 칩(115)과 형광체(125)만이 구비되며 정전기 방지수단(140)은 상기 리드 프레임(109)의 외측 밑면에 위치하는 구성이 되므로, 상기 정전기 방지수단(140)이 LED 칩(115)으로부터 나온 빛을 흡수하거나, 또는 상기 LED 칩(115)으로부터 나온 빛이 상기 형광체(125) 내부에서의 진행 경로를 가져 상기 형광체(125) 내부에서의 패스(path)를 저감시킴으로써 발생되는 광 효율 및 색순도 저감을 원천적으로 억제할 수 있는 것이 특징이다.
이후에는 본 발명의 제 2 실시예로서 액정표시장치용 백라이트 유닛의 광원으로 이용되는 칩온보드 타입의 LED 패키지에 구성에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전기 방지수단이 구비된 칩온보드 타입 LED 패키지의 단면도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전기 방지수단(240)을 구비한 LED 패키지(200)는 액정표시장치용 백라이트 유닛을 구성하는 LED 패키지(200)로서 인쇄회로기판(245)을 포함하는 것이 특징이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정전기 방지수단(240)을 구비한 LED 패키지(200)는, 인쇄회로기판(245)과, 상기 인쇄회로기판(245) 상에 표면실장기술(surface mount technology : SMT)에 의해 장착된 LED 칩(215)을 포함한다. 그리고 상기 LED 칩(215) 상부에는 형광체(225)가 구비되고 있으며, 상기 형광체(225)를 덮으며 몰드제(미도시)를 개재하여 상기 인쇄회로기판(245)의 반사면과 상기 LED 칩(215)을 덮어 보호함과 동시에 상기 LED 칩(215)으로부터 발생된 주 출사광의 각도를 제어하는 역할을 하는 렌즈(230)가 구비되고 있다.
상기 LED 칩(215)은, 기판 상에 적층된 n형 화합물 반도체층, 활성층, p형 화합물 반도체층, n형 전극 및 p형 전극으로 구성되고 있다.
이러한 LED 칩(215) 자체의 구성과 이의 상부에 위치하는 형광체(225)의 물질 특성에 관해서는 제 1 실시예를 통해 상세히 설명하였으므로 이에 대한 설명은 생략하며, 상기 렌즈(230) 및 인쇄회로기판(245)에 구성에 관해서 상세히 설명한다.
상기 렌즈(230)는 위로 볼록한 형태를 가지며, 합성수지 또는 유리재질로 이루어지고 있다.
여기서, 상기 합성수지는 투명한 고분자 물질 예를들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate : PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate : PMMA), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리올레핀(polyolefine), 셀룰로스 아세테이트(cellulose acetate), 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride) 중 어느 하나로 이루어지는 것이 특징이다.
한편, 상기 인쇄회로기판(245)은 인쇄회로기판베이스(244), 제 1 절연층(247) 및 전원배선층(249)과, 제 2 절연층(246) 및 정전기 방지수단(240)을 포함하여 구성되고 있는 것이 특징이다.
상기 인쇄회로기판베이스(244)는 상기 전원배선층(249) 및 제 1 절연층(247)으로 그 상층으로 적층시켜 지지하고, 상기 LED 칩(115)으로부터 발생되는 열을 저면측으로 방출시키는 역할을 한다.
이러한 인쇄회로기판베이스(244)는 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 열전도율이 높은 금속으로 이루어진 메탈기판 또는 FR-4(Flame Resistant 4)계 기판으로 이루어지며, 열 전달물질이 도포되어 외부로의 열방출 수단으로서의 역할을 하며, 그 저면에 히트싱크와 같은 방열판(미도시)을 더욱 구비하여 각각의 LED 칩(215)으로부터 열을 전달받아 보다 효율적으로 외부로 방출할 수 있도록 구성될 수도 있다.
상기 인쇄회로기판베이스(244)의 상부에 도전성 물질이 패터닝되어 형성되는 다수의 금속배선(미도시)들로 이루어진 전원배선층(249)이 형성되어 있으며, 인쇄회로기판베이스(244)와 전원배선층(249) 사이에는 제 1 절연층(247)이 위치하여 인쇄회로기판베이스(244)와 전원배선층(249) 사이를 전기적으로 절연시키고 있다.
이때, 상기 전원배선층(249)은 상기 LED 칩(215)이 안착되는 상면으로, 상기 LED 칩(215)으로부터 출사되는 광의 효율을 높이기 위해 반사율이 높은 물질로 표면을 형성하여 반사면을 이루는 것이 바람직하다.
이러한 전원배선층과(249) 상기 LED 칩(215)은 제 1 와이어(217a, 217b) 등을 통해서 전기적으로 연결된다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예에 있어서 특징적인 구성으로서 상기 인쇄회로기판베이스(244)는 상기 LED 칩(215)에 형성된 부분에 대응하여 그 저면에 요부(A3)가 구비되고 있으며, 제 2 절연층(246)을 개재하여 상기 요부 내부에는 정전기 방지수단(240)이 구비되고 있다.
이때, 상기 정전기 방지수단(240)은 제너다이오드가 될 수 있으며, 이러한 제너다이오드의 구성은 제 1 실시예를 통해 이미 상세히 설명했으므로 생략한다.
여기서, 상기 정전기 방지수단(240)은 제 2 와이어(219a, 219b)를 통해 상기 인쇄회로기판베이스(244)에 구비된 비아홀(vh)을 통해 상기 LED 칩(215)의 n형 전극(미도시) 및 p형 전극(미도시)과 제 1 와이어(217a, 217b)를 통해 연결된 상기 전원배선층(249)의 제 1 및 제 2 배선(미도시)과 전기적으로 연결되고 있는 것이 특징이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 LED 패키지(200) 또한 상기 LED 칩(215)이 구비되는 상면에는 상기 LED 칩(215)을 덮으며 형광체(225)와 렌즈(230)만이 구비되며, 상기 LED 칩(215)과 전기적으로 연결된 정전기 방지수단(240)은 상기 인쇄회로기판(245)의 배면에 구비됨으로써 상기 정전기 방지수단(240)에 의한 LED 패키지(200)의 발광 휘도 및 색순도 저하는 원천적으로 방지될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경될 수 있음은 자명하다.
100 : LED 패키지
109 : 리드 프레임
109a : (리드 프레임의) 제 1 부분
109b : (리드 프레임의) 제 2 부분
110 : 패키지 하우징
115 : LED 칩
117(117a, 117b) : 제 1 와이어
119(119a, 119b) : 제 2 와이어
125 : 형광체
140 : 정전기 방지수단
150 : 평탄화층
A1, A2 : 요부
109 : 리드 프레임
109a : (리드 프레임의) 제 1 부분
109b : (리드 프레임의) 제 2 부분
110 : 패키지 하우징
115 : LED 칩
117(117a, 117b) : 제 1 와이어
119(119a, 119b) : 제 2 와이어
125 : 형광체
140 : 정전기 방지수단
150 : 평탄화층
A1, A2 : 요부
Claims (12)
- 서로 이격하며 요철구조를 가지며 형성된 제 1 부분 및 제 2 부분으로 이루어진 리드 프레임과;
상기 리드 프레임 상면에 구비된 LED 칩과;
상기 리드 프레임 하면의 요부에 구비된 정전기 방지수단과;
상기 LED 칩을 둘러싸는 형태로 상기 리드 프레임 상면에 구비된 패키지 하우징과;
상기 패키지 하우징 내부를 채우며 상기 LED 칩을 덮으며 구비된 형광체
를 포함하며, 상기 LED 칩과 상기 정전기 방지수단은 전기적으로 연결된 것이 특징인 발광 다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 형광체 상부에는 이를 덮으며 렌즈가 구비된 발광 다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 리드 프레임 저면에는 상기 정전기 방지수단을 덮으며 상기 리드 프레임의 요부를 채우며 평탄화층이 형성된 것이 특징인 발광 다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 LED 칩과 상기 리드 프레임의 제 1 및 제 2 부분은 제 1 와이어를 통해 전기적으로 연결되며,
상기 정전기 방지수단은 제 2 와이어를 통해 상기 LED 칩과 전기적으로 연결되거나, 또는 상기 리드 프레임의 제 1 및 제 2 부분과 전기적으로 연결된 것이 특징인 발광 다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 리드 프레임 저면에는 방열 슬러그가 구비된 발광 다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,
상기 패키지 하우징의 내측면에는 반사성이 우수한 물질이 코팅된 것이 특징인 발광 다이오드 패키지.
- 저면에 홈이 구비된 인쇄회로기판과;
상기 인쇄회로기판 상면의 상기 홈과 중첩하는 부분에 실장된 LED 칩과;
상기 LED 칩을 덮으며 형성된 형광체와;
상기 형광체를 덮으며 형성된 렌즈와;
상기 인쇄회로기판의 저면의 상기 홈 내부에 실장된 정전기 방지수단
을 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 7 항에 있어서,
상기 인쇄회로기판과 상기 LED 칩을 전기적으로 연결하는 제 1 와이어와;
상기 LED 칩과 상기 정전기 방지수단을 전기적으로 연결하는 제 2 와이어
를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 8 항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은, 인쇄회로기판베이스와 이의 상부로 제 1 절연층, 전원배선층이 순차적으로 구비되며, 상기 인쇄회로기판베이스 저면에 제 2 절연층이 구비된 것이 특징인 발광 다이오드 패키지.
- 제 9 항에 있어서,
상기 인쇄회로기판베이스에는 비아홀이 구비되며, 상기 비아홀을 통해 상기 제 2 와이어가 상기 정전기 방지수단과 상기 LED 칩을 전기적으로 연결시키는 것이 특징인 발광 다이오드 패키지.
- 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
정전기 방지수단은 제너다이오드인 것이 특징인 발광 다이오드 패키지.
- 제 11 항에 있어서,
상기 제너다이오드는 양방향 제너다이오드인 것이 특징인 발광 다이오드 패키지.
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|---|---|---|---|---|
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2011
- 2011-06-16 KR KR1020110058611A patent/KR101803505B1/ko active IP Right Grant
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