KR20130056564A - 일체형 발광소자 패키지 - Google Patents

일체형 발광소자 패키지 Download PDF

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KR20130056564A
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이승우
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삼성전자주식회사
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Abstract

회로 기판, 상기 회로 기판에 형성된 발광소자 칩 및 상기 회로 기판에 형성된 드라이버 칩을 포함하고, 상기 회로 기판, 상기 발광소자 칩 및 상기 드라이버 칩은 일체형으로 구성되는 일체형 발광소자 패키지를 제공한다.

Description

일체형 발광소자 패키지{LED PACKAGE INERGRATED CIRCUIT}
본 발명의 실시예들은 다수의 발광소자 부품을 패키지 기술을 이용하여 단일 패키지로 일체화 시킨 일체형 발광소자 패키지에 관한 것이다.
최근에는 소모 전력이 적고, 수명이 길며, 디자인이 스타일리쉬한 발광소자 어플리케이션(LED Appliction)의 사용이 늘어나고 있으며, 발광소자 어플리케이션 시장의 성장 속도도 빠르게 증가하고 있다.
발광소자 어플리케이션은 일반 가정용, 산업용 조명 시장, TV, 휴대폰, PC monitor등의 다양한 IT 기술에 적용 가능하며, 자동차, 항공기, 선박용 등의 전장 기술에도 적용 가능하고, 가로등, 보안등 기술 등 다양한 조명 기술에 적용 가능하다.
발광소자 회로는 다수의 발광소자를 어레이(Array)한 발광소자 어레이와 상기 발광소자 어레이를 구동하는 발광소자 구동부(발광소자 드라이버)로 구성된다.
일반적으로, 발광소자는 발광소자 칩(Led Chip), 리드 프레임(Lead Frame), 제너 다이오드(Zenor Diode), 전극선(Wire), 실리콘 레진(Slicon Resin) 및 패키지(Package) 등으로 구성될 수 있다.
일반적으로, 발광소자 어레이는 발광소자, 인쇄 회로 기판(PCB, Printed Circuit Board), 히트 싱크(HEAT SINK), 기구물 및 회로 연결부(Interconnection) 등으로 구성될 수 있다.
일반적으로, 발광소자 구동부는 발광소자 드라이버 IC(LED DRIVER IC) 및 Connector PCB 및 기타 패시브(Passive) 전자 부품 등으로 구성될 수 있다.
상기와 같이 발광소자 패키지는 각각의 단위 부품의 하부 구성 부품이 많은 경우, 패키지 구조가 복잡해 지며 어플리케이션 및 제품 별로 발광소자 구성수와 발광소자 정격 전류, 순방향 전압(Vf), 전원 전압 변동 조건에 따라 발광소자 구동부 및 히트 싱크의 구조를 개별적으로 고려해야 하므로, 많은 시간 및 비용이 들어 간다.
발광소자 구동부는 부하 전류에 따라 저항 방식, 선형(Linear) 방식, 스위칭 (Switching) 방식 등 다양하게 사용될 수 있다.
이러한, 발광소자 패키지의 발광소자 부품을 매번 개별적으로 신규 개발하는 경우 제품 단가가 매우 오르고, 각 단위 부품별로 호환성이 떨어지는 경우 각종 품질 문제가 발생할 소지도 있다.
본 발명의 일실시예는 복수의 발광소자 부품을 패키지 기술을 이용하여 단일 패키지로 일체화 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예는 일체형 발광소자 패키지를 제공하여 발광소자 패키지의 가격, 개발 자원을 최소화 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예는 일체형 발광소자 패키지를 제공하여 발광소자 패키지의 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 일체형 발광소자 패키지는 회로 기판, 상기 회로 기판에 형성된 발광소자 칩 및 상기 회로 기판에 형성된 드라이버 칩을 포함하고, 상기 회로 기판, 상기 발광소자 칩 및 상기 드라이버 칩은 일체형으로 구성된다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 상기 회로 기판에 일체형으로 형성되는 형광체를 더 포함한다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 형광체는 상기 발광소자 칩 및 상기 드라이버 칩을 보호하는 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 상기 발광소자 칩 및 상기 드라이버 칩과 연결되는 전극 패턴 및 상기 발광소자 칩, 상기 드라이버 칩 및 상기 전극 패턴을 서로 연결하는 하나 이상의 전극을 더 포함하고, 상기 전극 패턴 및 상기 하나 이상의 전극은 상기 회로 기판에 일체형으로 형성된다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 상기 발광소자 칩, 상기 드라이버 칩, 상기 전극 패턴 및 상기 하나 이상의 전극을 서로 연결하는 하나 이상의 전극선을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 전극선은 상기 회로 기판에 일체형으로 형성된다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 회로 기판은 회로로부터 발생되는 열을 흡수하여 외부로 방출하는 히트 싱크(heat sink) 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 상기 발광소자 칩의 구동 전류를 조절하는 전류 조절부를 더 포함하고, 상기 전류 조절부는 상기 회로 기판에 일체형으로 형성된다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 온도에 따라 상기 발광소자 칩 및 상기 드라이버 칩의 특성 변화를 보상하는 서미스터(Thermistor)를 더 포함하고, 상기 서미스터는 상기 회로 기판에 일체형으로 형성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지는 회로 기판, 상기 회로 기판에 형성된 하나 이상의 발광소자 칩 및 상기 회로 기판에 형성된 하나 이상의 드라이버 칩을 포함하고, 상기 회로 기판, 상기 하나 이상의 발광소자 칩 및 상기 하나 이상의 드라이버 칩의 상부에 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 형광체 수지 중 어느 하나 이상을 도포하여 일체형 멀티 어레이(Multi Array)를 구성한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 복수의 발광소자 부품을 패키지 기술을 이용하여 단일 패키지로 일체화 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 일체형 발광소자 패키지를 제공하여 발광소자 패키지의 가격, 개발 자원을 최소화 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 일체형 발광소자 패키지를 제공하여 발광소자 패키지의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 발광소자 패키지를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일측에 따른 회로 기판의 구조를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일측에 따른 회로 기판과 발광소자 구동부(LED DRIVER)를 결합한 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지의 회로 구조를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지의 발광소자 어레이 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 구성을 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 측에 따른 일체형 발광소자 패키지의 발광소자 어레이 구조를 도시한 도면이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 일실시예에 다른 일체형 발광소자 패키지는 발광소자 패키지를 형성하는 다수의 부품을 COB(Chip on board), MCP(Multi Chip Package)등의 패키지 기술을 이용하여 단일 패키지로 일체화할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 발광소자는 자체 구조상 열 저항이 정해져 있고, 장수명 보장을 위해서는 Tj(Junction Temperature)를 넘지 않도록 방열 설계하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일측에 따르면, 발광소자 정격 전력에 따라 히트 싱크 크기, 정격 구동 전류 및 전압이 결정되므로, 발광소자 전력 별 규격화된 패키지를 제공하는 것이 가능하다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 발광소자 패키지를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 발광소자 패키지는 회로 기판(140, 240), 회로 기판(140, 240)에 형성된 발광소자 칩(160, 260) 및 회로 기판(140, 240)에 형성된 드라이버 칩(170, 270)을 포함하고, 회로 기판(140, 240), 발광소자 칩(160, 260) 및 드라이버 칩(160, 260)은 일체형으로 구성된다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 상기 회로 기판에 일체형으로 형성되는 형광체(110, 210)를 추가적으로 구성할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 형광체(110, 210)는 상기 발광소자 칩 및 상기 드라이버 칩을 보호하는 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 형광체(110, 210)는 발광소자 패키지 내부의 제조 라인(FAB) 상태의 발광소자 칩 또는 드라이버 IC 칩을 온도, 습도, 진동, 충격 등의 환경 조건으로부터 보호할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 형광체(110, 210)는 발광소자의 색좌표, 색온도, 연색성 등의 색상을 조절 할 수 있다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 발광소자 칩(160, 260) 및 드라이버 칩(170, 270)과 연결되는 전극 패턴(120, 220) 및 발광소자 칩(160, 260), 드라이버 칩(170, 270) 및 전극 패턴(120, 220)을 서로 연결하는 하나 이상의 전극(130, 230)을 추가적으로 구성할 수 있으며, 전극 패턴(120, 220) 및 하나 이상의 전극(130, 230) 역시 회로 기판(140, 240)에 일체형으로 형성된다.
본 발명의 일측에 따르면, 전극 패턴(120, 220)은 회로 기판(140, 240) 상의 발광소자의 양극선, 음극선과 드라이버 칩(170, 270)의 전극을 서로 연결시키고, 최종 외부와 연결될 수 있는 발광소자 패키지 전체 전원 전극과 연결될 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 하나 이상의 전극(130, 230)은 다른 발광소자 패키지와 결합하는 경우, 두 발광소자를 서로 연결시켜 줄 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 회로 기판(140, 240)은 회로로부터 발생되는 열을 흡수하여 외부로 방출하는 히트 싱크(heat sink) 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 회로 기판(140, 240)은 발광소자 패키지의 베이스 기판 및 히트 싱크 역할을 동시에 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일측에 따른 회로 기판의 구조를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일측에 따른 회로 기판(140, 240)은 발광소자 소모 전력에 따라 인쇄 회로 기판을 사용할 수 있으며, 예를 들어, RIGID PCB (FR-4, CEM-1), FPCB + Al_plate 등의 다양한 기판을 사용할 수 있다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 회로는 각각의 부품의 크기를 컴팩트(compact)하게 제공하기 위하여 회로 기판을 최소화 하는 것이 바람직하며, 히트 싱크 기능에 있어서는 방열율을 높이는 것이 바람직하다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일측에 따른 회로 기판과 발광소자 구동부(LED DRIVER)를 결합한 예를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일측에 따른 회로 기판(140, 240)은 히트 싱크 구조를 다양한 구조와 폴딩(Folding) 또는 벤딩(Bending) 할 수 있다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 발광소자 칩(160, 260), 드라이버 칩(170, 270), 전극 패턴(120, 220) 및 하나 이상의 전극(130, 230)을 서로 연결하는 하나 이상의 전극선(150, 250)를 추가적으로 구성할 수 있으며, 하나 이상의 전극선(150, 250) 역시 회로 기판(140, 240)에 일체형으로 형성된다.
본 발명의 일측에 따르면, 하나 이상의 전극선(150, 250)은 전극 패턴(120, 220)과 같이 다른 발광소자와 연결하는 경우 서로 연결하는 역할을 수행하며, 각 부품의 상면에 형성된 전극 소자를 서로 연결한다.
본 발명의 일측에 따르면, 발광소자 칩(160, 260)은 발광소자 어플리케이션에 따라 2직렬x2병렬, 1직렬x3병렬 등의 멀티 어레이 칩(MULTI ARRAY CHIP) 구조로 구성될 수 있다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 발광소자 칩(160, 260)의 구동 전류를 조절하는 전류 조절부(180, 280)를 추가적으로 구성할 수 있으며, 전류 조절부(180, 280) 역시 회로 기판(140, 240)에 일체형으로 형성된다.
도 7은 본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지의 회로 구조를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 별도의 발광소자 구동 기판이 없이, 발광소자 드라이버와 일체화된 발광소자 어레이(710)를 구성하여 동작시킬 수 있다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 선택적 디밍(Optional Dimming) 기능을 제공할 수도 있다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 발광소자 구동부를 소형 크기로 발광소자와 같이 분산하면 열이 분산 발열될 수 있으며, 일체화된 패키지의 히트 싱크로 방열이 가능하다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지의 발광소자 어레이 구조를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 크기를 최소화 하기 위하여 스위칭 드라이버와 같은 크기가 큰 드라이버는 배제하고, 심플한 드라이버 기술을 응용하여 저렴한 가격 및 향상된 구조를 제공할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 트랜지스터(Transistor)의 베이스와 이미터 간의 전압(Vbe) 전압을 이용하거나, 다이오드(Diode)의 순방향 전압(Vf) 및 제너 다이오드(Zenor Diode)의 역방향 전압(Vr)을 이용한 정전류 회로를 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 NTC 서미스터(negative temperature coefficient thermistor)를 전류 측정 저항에 부가하여, 정전류 제어의 정확도를 높일 수 있다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 기본 리드 프레임(Base lead frame), 바디 수지 몰드 등을 구성하지 않아도 된다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 발광소자 구동부에 별도로 구성되어야 하는 회로 기판, 드라이버 전자 부품, 패키지 및 발광소자 연결 부품 등을 구성하지 않아도 된다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 히트 싱크와 패키지의 일체화로 인해 개별 히트 싱크가 필요하지 않다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 발광소자 모듈의 정격 전력 별로 표준화를 진행할 수 있으며, 최초 발광소자 패키지 개발시의 투자 비용 외에 응용 제품의 개발 비용은 추가적으로 발생하지 않는다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 발광소자 구동부가 일체화 되기기 때문에 최초 검증으로 응용 제품에 대한 품질을 보증할 수 있다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 발광소자만 연결해 주면 별도의 부가 회로 없이 동작이 가능하다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지는 회로 기판(1010), 회로 기판(1010)에 형성된 하나 이상의 발광소자 칩(1020) 및 회로 기판(1010)에 형성된 하나 이상의 드라이버 칩(1030)로 구성된다.
예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지는 하나의 회로 기판(1010)에 다수의 발광소자 칩(1020) 및 드라이버 칩(1030)을 형성시켜 멀티 어레이(Multi Array)를 구성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자 패키지는 회로 기판(1010), 하나 이상의 발광소자 칩(1020) 및 하나 이상의 드라이버 칩(1030)의 상부에 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 형광체 수지(1040) 중 어느 하나 이상을 도포하여 일체형 멀티 어레이(Multi Array)를 구성할 수 있다.
본 발명의 일측에 따른 일체형 발광소자 패키지는 하나 이상의 발광소자 칩(1020) 및 하나 이상의 드라이버 칩(1030)을 서로 이어주는 전극 패턴(1050) 및 하나 이상의 전극(1060)을 형성할 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 측에 따른 일체형 발광소자 패키지의 발광소자 어레이 구조를 도시한 도면이다.
도 11 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 다른 측면에 따른 일체형 발광소자 패키지는 온도에 따라 상기 발광소자 칩 및 상기 드라이버 칩의 특성 변화를 보상하는 서미스터(Thermistor)(1110, 1210)를 더 포함할 수 있고, 서미스터(1110, 1210)는 회로 기판(1010)에 일체형으로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 일체형 발광소자 패키지는 서미스터(1110, 1210)를 구성함에 따라, 온도에 따라 발광소자의 특성 변화 보상하여 전류 구동 정확도를 높일 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110: 형광체
120: 전극 패턴
130: 전극
140: 회로 기판
150: 전극선
160: 발광소자 칩
170: 드라이버 칩
180: 전류 조절부

Claims (9)

  1. 회로 기판;
    상기 회로 기판에 형성된 발광소자 칩; 및
    상기 회로 기판에 형성된 드라이버 칩
    을 포함하고,
    상기 회로 기판, 상기 발광소자 칩 및 상기 드라이버 칩은 일체형으로 구성되는 일체형 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판에 일체형으로 형성되는 형광체
    를 더 포함하는 일체형 발광소자 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 형광체는,
    상기 발광소자 칩 및 상기 드라이버 칩을 보호하는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자 칩 및 상기 드라이버 칩과 연결되는 전극 패턴; 및
    상기 발광소자 칩, 상기 드라이버 칩 및 상기 전극 패턴을 서로 연결하는 하나 이상의 전극
    을 더 포함하고,
    상기 전극 패턴 및 상기 하나 이상의 전극은 상기 회로 기판에 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 발광소자 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발광소자 칩, 상기 드라이버 칩, 상기 전극 패턴 및 상기 하나 이상의 전극을 서로 연결하는 하나 이상의 전극선
    을 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 전극선은 상기 회로 기판에 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 발광소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회로 기판은,
    회로로부터 발생되는 열을 흡수하여 외부로 방출하는 히트 싱크(heat sink) 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 발광소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자 칩의 구동 전류를 조절하는 전류 조절부
    를 더 포함하고,
    상기 전류 조절부는 상기 회로 기판에 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 발광소자 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    온도에 따라 상기 발광소자 칩 및 상기 드라이버 칩의 특성 변화를 보상하는 서미스터(Thermistor)
    를 더 포함하고,
    상기 서미스터는 상기 회로 기판에 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 일체형 발광소자 패키지.
  9. 회로 기판;
    상기 회로 기판에 형성된 하나 이상의 발광소자 칩; 및
    상기 회로 기판에 형성된 하나 이상의 드라이버 칩
    을 포함하고,
    상기 회로 기판, 상기 하나 이상의 발광소자 칩 및 상기 하나 이상의 드라이버 칩의 상부에 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 형광체 수지 중 어느 하나 이상을 도포하여 일체형 멀티 어레이(Multi Array)를 구성하는 일체형 발광소자 패키지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022149735A1 (ko) * 2021-01-05 2022-07-14 엘지전자 주식회사 반도체 발광 소자 패키지 및 디스플레이 장치

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