KR20130026309A - 발광소자 패키지 및 조명 장치 - Google Patents

발광소자 패키지 및 조명 장치 Download PDF

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KR20130026309A
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박규형
서현
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 발광소자 패키지에 대한 것으로, 이 장치는 캐비티를 포함하는 몸체, 상기 캐비티 내에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자, 상기 발광 소자를 덮으며 상기 캐비티를 매립하는 수지재, 그리고 상기 캐비티의 측면에 형성되는 접착층을 포함한다. 따라서, 몸체의 캐비티 측면에 접착제를 도포함으로써 몸체와 수지재 사이의 기밀성이 향상된다.

Description

발광소자 패키지 및 조명 장치{The light emitting device package and the light emitting system}
본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 GaAs 계열, AlGaAs 계열, GaN 계열, InGaN 계열 및 InGaAlP 계열 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광 원을 구성할 수 있다.
이러한 발광 다이오드는 패키지화되어 다양한 색을 방출하는 발광소자 패키지로 이용되고 있으며, 발광소자 패키지는 칼라를 표시하는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.
실시예는 새로운 구조를 가지는 발광소자 패키지를 제공한다.
실시예는 수지재와 몸체의 결합력을 확보할 수 있는 발광소자 패키지를 제공한다.
실시예는 캐비티를 포함하는 몸체, 상기 캐비티 내에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자, 상기 발광 소자를 덮으며 상기 캐비티를 매립하는 수지재, 그리고 상기 캐비티의 측면에 형성되는 접착층을 포함하는 발광소자 패키지를 제안한다.
본 발명에 따르면, 발광소자 패키지에 있어서, 몸체의 캐비티 측면에 접착제를 도포함으로써 몸체와 수지재 사이의 기밀성이 향상된다.
또한, 접착제 안쪽으로 반사재를 형성함으로써 측면 반사층에 의해 발광 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광소자 패키지를 Ⅰ-Ⅰ'으로 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광 다이오드의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이다.
도 7은 도 6의 발광소자 패키지를 Ⅰ-Ⅰ'으로 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치의 예를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
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.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 상면도이고, 도 2는 도 1의 발광소자 패키지를 Ⅰ-Ⅰ'으로 절단한 단면도이고, 도 3은 도 1의 발광 다이오드의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 발광 소자 패키지(100)는 몸체(110), 상기 몸체(110) 상에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자(120), 그리고 상기 몸체(110) 상에 배치되어, 상기 발광 소자(120)와 전기적으로 연결되는 제1 전극(131) 및 제2 전극(132)을 포함한다.
또한, 상기 발광 소자 패키지는(100)는 상기 발광 소자(120)를 보호하는 수지재(170)를 포함한다.
상기 몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게 몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 몸체(110)는 전도성을 갖는 도체로 형성될 수도 있다. 몸체(110)가 전기 전도성을 갖는 재질인 경우, 몸체(110)의 표면에는 절연막(미도시)이 형성되어 몸체(110)가 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 쇼트(short)되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 위에서 바라본 몸체(110)의 둘레 형상은 발광 소자 패키지(100)의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 몸체(110)에는 상부(112)가 개방되도록 캐비티(115)가 형성될 수 있다. 상기 캐비티(115)는 예를 들어, 사출 성형에 의해 형성되거나, 에칭에 의해 형성될 수 있다.
상기 캐비티(115)는 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 그 내측면은 바닥면에 대하여 수직한 측면이거나 경사진 측면이 될 수 있다. 상기 경사진 측면은 상기 몸체(110)에 습식 식각(Wet Etching)을 실시하여 형성된 경우, 50°내지 60°의 경사를 가질 수 있다.
또한, 상기 캐비티(115)를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상 일 수 있다.
상기 몸체(110) 위에 상기 제1 전극(131) 및 제2 전극(132)이 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(131) 및 상기 제2 전극(132)은 양극과 음극으로 전기적으로 분리되어, 상기 발광 소자(120)에 전원을 제공할 수 있다. 한편, 상기 발광 소자(120)의 설계에 따라, 상기 제1,2 전극(131,132) 외에 복수 개의 전극이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 상기 제1, 2 전극(131,132)은 상기 캐비티(115) 내에 서로 분리되며 노출되어있으며, 도 2와 같이 몸체(110)의 측면을 감싸며 배면까지 연장되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 제1,2전극(131,132)은 단층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, Cu, Cr, Au, Al, Ag, Sn, Ni, Pt, Pd 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다.또한, 상기 제1,2 전극(131,132)은 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1,2 전극(131,132)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au)이 순차적으로 적층된 Ti/Cu/Ni/Au층 일 수 있으나, 이것에 한정하지 않는다.
즉, 상기 제1,2 전극(131,132)의 최하층에는 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta)과 같이 상기 몸체와의 접착력이 우수한 재질이 적층되고, 상기 제1,2 전극(131,132)의 최상층에는 금(Au)과 같이 와이어(Wire) 등이 용이하게 부착되며, 전기 전도성이 우수한 재질이 적층되고, 상기 제1,2 전극(131,132)의 최상층과 최하층 사이에는 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등으로 형성되는 확산 방지층(diffusion barrier layer)이 적층될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1,2 전극(131,132)은 도금 방식, 증착 방식, 포토리소그래피 등을 이용하여 선택적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1,2 전극(131,132)은 전도성 연결부재인 와이어(122)가 부착되어, 상기 제1,2 전극(131,132)을 상기 발광 소자(120)와 전기적으로 연결할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 상기 제1,2 전극(131,132)의 혼동 없이 구분하기 위해, 상기 몸체(110)에는 캐쏘드 마크(cathode mark)가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(110)의 캐비티(115)의 측면에는 접착층(180)이 형성되어 있다.
상기 접착층(180)은 수지를 포함하며, 발광 소자(120)로부터 발생하는 열과 빛에 강하고 접착력이 강한 물질로 형성된다.
바람직하게는 상기 몸체(110)가 PPA로 형성되고, 몰딩재(170)가 실리콘 수지로 형성될 때, 상기 접착층(180)은 실란계 수지를 포함할 수 있다.
상기 실란계 수지는 상기 PPA 수지보다 접착력이 강하고, 열과 빛에 강한 성질을 가진다.
또한, 상기 접착층(180)에는 상기 실란계 수지 내에 염색제를 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 염색제가 혼합되어 있는 경우, 상기 발광 소자(120)의 빛으로부터 상기 몸체(110)를 보호함으로 상기 몸체(110)의 변색을 방지할 수 있다.
상기 접착층(180)은 캐비티(115) 바닥면에 형성되는 제1, 2 전극(131, 132)으로부터 형성되어 상기 캐비티(115) 측면의 전체를 덮으며 형성될 수 있다.
이와 같이 상기 캐비티(115)의 측면에 접착층(180)이 형성되는 경우, 상기 몸체(110)를 구성하는 수지물의 열화에 따른 색변화에 의해 발광 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 접착층(180)으로 몸체(110)와 몰딩재(170) 사이의 접착력보다 높은 접착력을 가지는 실란계 수지를 사용하여 기밀성을 확보할 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 상기 몸체(110) 상에 탑재될 수 있다. 상기 몸체(110)가 상기 캐비티(115)를 포함하는 경우, 상기 발광 소자(120)는 상기 캐비티(115) 내에 탑재될 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 상기 발광소자 패키지(100)의 설계에 따라 적어도 하나가 상기 몸체(110) 상에 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(100)가 복수 개 탑재된 경우, 복수 개의 발광소자 패키지(100)에 전원을 공급하는 복수 개의 전극 이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(120)는 상기 몸체(110) 상에 직접 탑재되거나, 제1 또는 2 전극(131,132) 위에 전기적으로 접착될 수 있다.
발광 소자(120)는 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용하여 탑재할 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 칩 종류 및 칩의 전극 위치에 따라 변경될 수 있다.
발광 소자(120)는 III족-V족 원소의 화합물 반도체 예컨대 AlInGaN, InGaN, GaN, GaAs, InGaP, AllnGaP, InP, InGaAs 등의 계열의 반도체를 이용하여 제조된 반도체 발광소자를 선택적으로 포함할 수 있다.
도 2와 같이, 상기 발광 소자(120)는 제2 전극(132)에 전도성 접착제로 부착되고, 와이어(122)로 제1 전극(131)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이러한 발광 소자(120)는 수직형 발광소자라 명명하며, 도 3과 같이 전도성 지지기판(21), 본딩층(23), 제2 도전형 반도체층(25), 활성층(27), 및 제1 도전형 반도체층(29)을 포함한다.
전도성 지지기판(21)은 금속 또는 전기 전도성 반도체 기판으로 형성될 수 있다.
기판(21) 위에는 III족-V족 질화물 반도체층이 형성되는 데, 반도체의 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이러한 장비로 한정하지는 않는다.
전도성 지지기판(21) 위에는 본딩층(23)이 형성될 수 있다. 본딩층(23)은 전도성 지지기판(21)과 질화물 반도체층을 접착되도록 한다. 또한, 전도성 지지기판(21)은 본딩 방식이 아닌 도금 방식으로 형성될 수도 있으며, 이 경우 본딩층(23)은 형성되지 않을 수도 있다.
본딩층(23) 위에는 제2 도전형 반도체층(25)이 형성되며, 제2 도전형 반도체층(25)은 제1 전극(31)과 전기적으로 연결된다.
제2 도전형 반도체층(25)은 III족-V족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(25)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba를 포함한다.
제2 도전형 반도체층(25)은 예컨대, NH3, TMGa(또는 TEGa), 및 Mg와 같은 p형 도펀트를 포함한 가스를 공급하여 소정 두께의 p형 GaN층으로 형성될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(25)은 소정 영역에 전류 확산(current spreading) 구조를 포함한다. 전류 확산 구조는 수직 방향으로의 전류 확산 속도보다 수평 방향으로의 전류 확산 속도가 높은 반도체층들을 포함한다.
전류 확산 구조는 예컨대, 도펀트의 농도 또는 전도성의 차이를 가지는 반도체층들을 포함할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(25)은 그 위의 다른 층 예컨대, 활성층(27)에 균일한 분포로 확산된 캐리어를 공급될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(25) 위에는 활성층(27)이 형성된다. 활성층(27)은 단일 양자 우물 또는 다중 양자 우물(MQW) 구조로 형성될 수 있다. 활성층(27)의 한 주기는 InGaN/GaN의 주기, AlGaN/InGaN의 주기, InGaN/InGaN의 주기, 또는 AlGaN/GaN의 주기를 선택적으로 포함할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(25)과 활성층(27) 사이에는 제2 도전형 클래드층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 제2 도전형 클래드층은 p형 GaN계 반도체로 형성될 수 있다. 제2 도전형 클래드층은 우물층의 에너지 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(27) 위에는 제1 도전형 반도체층(29)이 형성된다. 제1 도전형 반도체층(29)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. n형 반도체층은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te 등에서 적어도 하나를 첨가될 수 있다.
제1 도전형 반도체층(29)은 예컨대, NH3, TMGa(또는 TEGa), 및 Si와 같은 n형 도펀트를 포함한 가스를 공급하여 소정 두께의 n형 GaN층을 형성할 수 있다.
또한, 제2 도전형 반도체층(25)은 p형 반도체층, 제1 도전형 반도체층(29)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 발광 구조물은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다. 이하, 실시 예의 설명을 위해 반도체층의 최상층은 제1 도전형 반도체층(29)을 그 예로 설명하기로 한다.
제1 도전형 반도체층(29) 위에는 제1 전극 또는/및 전극층(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 전극층은 산화물 또는 질화물 계열의 투광층 예컨대, ITO(indium tin oxide), ITON(indium tin oxide nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(indium zinc oxide nitride), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IrOx, RuOx, NiO의 물질 중에서 선택되어 형성될 수 있다. 전극층은 전류를 확산시켜 줄 수 있는 전류 확산층으로 기능할 수 있다.
또한, 전극층은 반사 전극층일 수 있으며, 반사 전극층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 제1 전극은 단층 또는 다층 구조의 금속층을 포함할 수 있으며, 예컨대 금속층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나 또는 합금으로 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 복수 개가 상기 몸체(110) 상에 탑재될 수도 있다.
상기 캐비티(115) 내에 상기 캐비티(115)를 매립하는 몰딩재(170)를 포함한다.
상기 몰딩재(170)는 투광성 물질로 형성되며, 실리콘 수지재로 형성될 수 있다. 상기 몰딩재(170)는 몸체(110)의 상부까지 형성된다.
상기 몰딩재(170)는 투광성 수지 내에 형광체가 분산되어 있는 구조를 가지며, 상기 형광체는 상기 발광 소자(120)로부터 방출되는 빛의 파장을 변화하여 다른 파장의 빛으로 방출한다.
예컨대, 발광 소자(120)가 청색 발광 다이오드이고, 형광체가 황색 형광체인 경우 황색 형광체는 청색 빛에 의해 여기되어 백색의 빛을 생성할 수 있다. 발광 소자(120)가 자외선(UV)을 방출하는 경우에는, Red, Green, Blue 삼색의 형광체가 첨가되어 백색광을 구현할 수도 있다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참고하여, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
도 4를 참고하면, 상기 발광 소자 패키지(100A)는 몸체(110), 상기 몸체(110) 상에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자(120), 그리고 상기 몸체(110) 상에 배치되어, 상기 발광 소자(120)와 전기적으로 연결되는 제1 전극(131) 및 제2 전극(132)을 포함한다.
또한, 상기 발광 소자 패키지는(100A)는 상기 발광 소자(120)를 보호하는 수지재(170)를 포함한다.
상기 몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게 몸체(110)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 몸체(110)는 전도성을 갖는 도체로 형성될 수도 있다. 몸체(110)가 전기 전도성을 갖는 재질인 경우, 몸체(110)의 표면에는 절연막(미도시)이 형성되어 몸체(110)가 제1 전극 및 제2 전극과 전기적으로 쇼트(short)되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 위에서 바라본 몸체(110)의 둘레 형상은 발광 소자 패키지(100)의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 몸체(110)에는 상부(112)가 개방되도록 캐비티(115)가 형성될 수 있다. 상기 캐비티(115)는 예를 들어, 사출 성형에 의해 형성되거나, 에칭에 의해 형성될 수 있다.
상기 캐비티(115)는 컵 형상, 오목한 용기 형상 등으로 형성될 수 있으며, 그 내측면은 바닥면에 대하여 수직한 측면이거나 경사진 측면이 될 수 있다. 상기 경사진 측면은 상기 몸체(110)에 습식 식각(Wet Etching)을 실시하여 형성된 경우, 50°내지 60°의 경사를 가질 수 있다.
또한, 상기 캐비티(115)를 위에서 바라본 형상은 원형, 사각형, 다각형, 타원형 등의 형상 일 수 있다.
상기 몸체(110) 위에 상기 제1 전극(131) 및 제2 전극(132)이 형성될 수 있다. 상기 제1 전극(131) 및 상기 제2 전극(132)은 양극과 음극으로 전기적으로 분리되어, 상기 발광 소자(120)에 전원을 제공할 수 있다. 한편, 상기 발광 소자(120)의 설계에 따라, 상기 제1,2 전극(131,132) 외에 복수 개의 전극이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
한편, 상기 제1, 2 전극(131,132)은 상기 캐비티(115) 내에 서로 분리되며 노출되어있으며, 도 2와 같이 몸체(110)의 측면을 감싸며 배면까지 연장되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 제1,2전극(131,132)은 단층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, Cu, Cr, Au, Al, Ag, Sn, Ni, Pt, Pd 중 적어도 하나를 포함하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1,2 전극(131,132)은 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1,2 전극(131,132)은 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au)이 순차적으로 적층된 Ti/Cu/Ni/Au층 일 수 있으나, 이것에 한정하지 않는다.
즉, 상기 제1,2 전극(131,132)의 최하층에는 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta)과 같이 상기 몸체와의 접착력이 우수한 재질이 적층되고, 상기 제1,2 전극(131,132)의 최상층에는 금(Au)과 같이 와이어(Wire) 등이 용이하게 부착되며, 전기 전도성이 우수한 재질이 적층되고, 상기 제1,2 전극(131,132)의 최상층과 최하층 사이에는 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등으로 형성되는 확산 방지층(diffusion barrier layer)이 적층될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1,2 전극(131,132)은 도금 방식, 증착 방식, 포토리소그래피 등을 이용하여 선택적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
또한, 상기 제1,2 전극(131,132)은 전도성 연결부재인 와이어(122)가 부착되어, 상기 제1,2 전극(131,132)을 상기 발광 소자(120)와 전기적으로 연결할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 상기 제1,2 전극(131,132)의 혼동 없이 구분하기 위해, 상기 몸체(110)에는 캐쏘드 마크(cathode mark)가 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(110)의 캐비티(115)의 측면에는 접착층(180)이 형성되어 있다.
상기 접착층(180)은 반사층(182)과 투광접착층층(181)으로 형성될 수 있다.
상기 반사층(182)은 상기 몸체(110)와 접착성이 좋은 금속성 물질을 포함하며, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 로듐(Rh) 등을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다. 또는 불투광성의 수지재로 형성될 수 있다.
상기 반사층(182)은 캐비티(115) 측면의 전체에 형성되어 있지 않으며, 상기 캐비티(115) 층면의 상부 영역을 노출하며 형성되어 있다. 또한 상기 반사층(182)이 전도성 물질로 형성되어 있는 경우, 캐비티(115) 바닥면의 제1 및 제2 전극(131, 132)와 이격되어 형성될 수 있다.
상기 반사층(182) 위에 투광접착층(181)이 형성되어 있다.
상기 투광접착층 (181)은 제1 실시예와 같이 실란계 수지로 형성될 수 있으며, 몸체(110)와 몰딩재(170) 사이의 접착력 보다 강한 접착력을 가진다.
상기 투광접착층(181)은 캐비티(115) 측면의 상부 영역에서 상기 몸체(110)와 직접 접착함으로써 반사층(182)에 의한 접착력 약화를 방지할 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 상기 몸체(110) 상에 탑재될 수 있다. 상기 몸체(110)가 상기 캐비티(115)를 포함하는 경우, 상기 발광 소자(120)는 상기 캐비티(115) 내에 탑재될 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 상기 발광소자 패키지(100)의 설계에 따라 적어도 하나가 상기 몸체(110) 상에 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(100)가 복수 개 탑재된 경우, 복수 개의 발광소자 패키지(100)에 전원을 공급하는 복수 개의 전극 이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 발광 소자(120)는 상기 몸체(110) 상에 직접 탑재되거나, 제1 또는 2 전극(131,132) 위에 전기적으로 접착될 수 있다.
발광 소자(120)는 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용하여 탑재할 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 칩 종류 및 칩의 전극 위치에 따라 변경될 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 복수 개가 상기 몸체(110) 상에 탑재될 수도 있다.
상기 캐비티(115) 내에 상기 캐비티(115)를 매립하는 몰딩재(170)를 포함한다.
상기 몰딩재(170)는 투광성 물질로 형성되며, 몸체(110)의 상부까지 형성된다.
상기 몰딩재(170)는 투광성 수지 내에 형광체가 분산되어 있는 구조를 가지며, 상기 형광체는 상기 발광 소자(120)로부터 방출되는 빛의 파장을 변화하여 다른 파장의 빛으로 방출한다.
한편, 도 5의 경우, 몸체(110), 발광 소자(120) 및 접착층(180)의 구성은 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 5는 제1 전극(133)이 상기 발광 소자(120)를 수용하는 수용부를 포함한다.
상기 수용부는 몸체(110) 바닥면을 향하여 함몰되어 있으며, 상기 수용부의 상면은 원형, 사각형 또는 타원일 수 있다.
도 5와 같이 수용부를 가지는 제1 전극(133)을 포함하는 발광소자 패키지(100B)에 상기 몸체(110)의 캐비티(115) 측면으로 제1 실시예와 같이 접착층(180)이 형성되어 기밀성이 향상된다.
이하에서는 도 6 및 도 7을 참고하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.
도 6 및 도 7을 참고하면, 발광 소자 패키지(200)는 몸체(220), 캐비티(240)를 갖는 제1리드 프레임(231) 및 제2 리드 프레임(232), 복수의 발광 소자(220), 및 와이어들(222)을 포함한다.
상기 몸체(210)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게 몸체(210)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다.
상기 몸체(210)는 전도성을 갖는 도체로 형성될 수도 있다. 몸체(210)가 전기 전도성을 갖는 재질인 경우, 몸체(210)의 표면에는 절연막(미도시)이 형성되어 몸체(210)가 제1 리드 프레임(231), 및 제2 리드 프레임(232)와 전기적으로 쇼트(short)되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 위에서 바라본 몸체(210)의 둘레 형상은 발광 소자 패키지(200)의 용도 및 설계에 따라 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기 몸체(220)의 상부에는 개방 영역(215)을 포함하며, 광이 방출되는 영역이다.
상기 제2리드 프레임(231)은 캐비티(240)를 포함하며, 상기 캐비티(240)는 상기 제2리드 프레임(231)의 상면으로부터 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다. 상기 캐비티(240)의 측면은 상기 캐비티(240)의 바닥면으로부터 경사지거나 수직하게 절곡될 수 있다.
상기 제2리드 프레임(232)은 캐비티(240)를 포함하며, 구성은 제1 리드 프레임(231)의 그것과 동일하다.
상기 개방 영역(215)의 아래에 제2리드 프레임(231)의 캐비티(215) 및 제2리드 프레임(232)의 캐비티(240)가 배치된다.
상기 캐비티(240)에는 적어도 하나의 발광 소자(220)가 배치되며, 상기 발광 소자(220)는 상기 캐비티(240)의 바닥에 부착되고, 와이어(222)로 각각 제1 및 제2 리드 프레임(231, 232)과 연결된다. 상기 발광 소자(220)는 자외선 대역부터 가시광선 대역의 파장 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 동일한 피크 파장의 광을 방출하거나, 서로 다른 피크 파장의 광을 방출할 수 있다. 상기 발광 소자(220) 는 3족-5족 화합물 반도체를 이용한 LED 칩 예컨대, UV(Ultraviolet) LED 칩, 청색 LED 칩, 녹색 LED 칩, 백색 LED 칩, 적색 LED 칩 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 몸체(220)의 하면에는 제1 리드 프레임(231)의 하면 및 제2리드 프레임(232)의 하면이 배치되며, 상기 하면은 보드 위의 패드에 솔더와 같은 접속 부재로 연결되고, 방열 플레이트로 사용된다.
상기 몸체(210)의 개방 영역(215)의 측면에는 접착층(280)이 형성되어 있다.
상기 접착층(280)은 수지를 포함하며, 발광 소자(220)로부터 발생하는 열과 빛에 강하고 접착력이 강한 물질로 형성된다.
바람직하게는 상기 몸체(210)가 PPA로 형성되고, 몰딩재(270)가 실리콘 수지로 형성될 때, 상기 접착층(280)은 실란계 수지를 포함할 수 있다.
상기 실란계 수지는 상기 PPA 수지보다 접착력이 강하고, 열과 빛에 강한 성질을 가진다.
또한, 상기 접착층(280)에는 상기 실란계 수지 내에 염색제를 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 염색제가 혼합되어 있는 경우, 상기 발광 소자(220)의 빛으로부터 상기 몸체(210)를 보호함으로 상기 몸체(210)의 변색을 방지할 수 있다.
상기 접착층(280)은 캐비티(215) 바닥면에 형성되는 제1, 2 리드 프레임(231, 232)으로부터 형성되어 상기 캐비티(215) 측면의 전체를 덮으며 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7과 같이, 캐비티(240)를 덮으며 수지재(270)가 형성된다.
상기 수지재(270)는 투광성 물질로 디스펜싱될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 라이트 유닛에 적용될 수 있다. 상기 라이트 유닛은 복수의 발광 소자 패키지가 어레이된 구조를 포함하며, 도 8에 도시된 표시 장치, 도 9에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판, 지시등과 같은 유닛에 적용될 수 있다.
도 8은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 8을 참조하면, 표시 장치(1000)는 도광판(1041)과, 상기 도광판(1041)에 빛을 제공하는 발광 모듈(1031)와, 상기 도광판(1041) 아래에 반사 부재(1022)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 반사 부재(1022)를 수납하는 바텀 커버(1011)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
상기 바텀 커버(1011), 반사시트(1022), 도광판(1041), 광학 시트(1051)는 라이트 유닛(1050)으로 정의될 수 있다.
상기 도광판(1041)은 상기 발광 모듈(1031)로부터 제공된 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 배치되어 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 기판은 인쇄회로기판(printed circuit board)일 수 있지만, 이에 한정하지 않는다. 또한 상기 기판(1033)은 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. 상기 방열 플레이트의 일부는 상기 바텀 커버(1011)의 상면에 접촉될 수 있다. 따라서, 발광 소자 패키지(100)에서 발생된 열은 방열 플레이트를 경유하여 바텀 커버(1011)로 방출될 수 있다.
상기 복수의 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 반사 부재(1022)가 배치될 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 도광판(1041)의 하면으로 입사된 빛을 반사시켜 상기 표시 패널(1061)로 공급함으로써, 상기 표시 패널(1061)의 휘도를 향상시킬 수 있다. 상기 반사 부재(1022)는 예를 들어, PET, PC, PVC 레진 등으로 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 반사 부재(1022)는 상기 바텀 커버(1011)의 상면일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 바텀 커버(1011)는 상기 도광판(1041), 발광모듈(1031) 및 반사 부재(1022) 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 커버(미도시)와 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 상기 발광 모듈(1031)로부터 제공된 광을 투과 또는 차단시켜 정보를 표시하게 된다. 이러한 표시 장치(1000)는 각 종 휴대 단말기, 노트북 컴퓨터의 모니터, 랩탑 컴퓨터의 모니터, 텔레비전과 같은 영상 표시 장치에 적용될 수 있다.
상기 광학 시트(1051)는 상기 표시 패널(1061)과 상기 도광판(1041) 사이에 배치되며, 적어도 한 장 이상의 투광성 시트를 포함한다. 상기 광학 시트(1051)는 예컨대 확산 시트(diffusion sheet), 수평 및 수직 프리즘 시트(horizontal/vertical prism sheet), 및 휘도 강화 시트(brightness enhanced sheet) 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 상기 표시 패널(1061)로 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.
상기 발광 모듈(1031)의 광 경로 상에는 광학 부재로서, 상기 도광판(1041), 및 광학 시트(1051)를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 9는 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 기판(1532)과, 상기 기판(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다.
상기 기판(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(1532) 상에는 적어도 하나의 발광 소자 패키지(100)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(100) 각각은 적어도 하나의 LED(LED: Light Emitting Diode) 칩을 포함할 수 있다. 상기 LED 칩은 적색, 녹색, 청색 또는 백색 등과 같은 가시 광선 대역의 발광 다이오드 또는 자외선(UV, Ultra Violet)을 발광하는 UV 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
상기 발광모듈(1530)은 색감 및 휘도를 얻기 위해 다양한 발광 소자 패키지(100)의 조합을 가지도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 고 연색성(CRI)을 확보하기 위해 백색 발광 다이오드, 적색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드를 조합하여 배치할 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
발광소자 패키지 100, 200
발광 소자 120, 220
몸체 110, 210
접착층 180, 280

Claims (11)

  1. 캐비티를 포함하는 몸체,
    상기 캐비티 내에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자,
    상기 발광 소자를 덮으며 상기 캐비티를 매립하는 수지재, 그리고
    상기 캐비티의 측면에 형성되는 접착층
    을 포함하는
    발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 상기 몸체와 상기 수지재 사이의 접착력보다 높은 접착력을 가지는 발광소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 실란계 수지를 포함하는 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티 내에 서로 이격하여 형성되는 제1 전극 및 제2 전극을 더 포함하는 발광소자 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접착층과 상기 몸체의 캐비티 측면 사이에 반사층을 더 포함하는 발광소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 반사층은
    상기 캐비티 측면의 상부 영역을 개방하며 형성되는 발광소자 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반사층은 전도성 물질로 형성되는 발광소자 패키지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 제1 및 제2 전극으로부터 이격되어 형성되는 발광소자 패키지
  9. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는 폴리프탈아미드를 포함하며, 상기 수지재는 실리콘 수지를 포함하는 발광소자 패키지.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 전극은 상기 몸체의 바닥면을 향하여 오목하게 함몰되어 있는 발광소자 실장부를 포함하는 발광소자 패키지.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 발광소자 패키지
    를 포함하는 조명 장치.
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