KR20130083173A - 발광소자 패키지 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광소자 패키지에 대한 것으로, 이 장치는 개방 영역을 가지는 몸체, 상기 개방 영역 내에 제1 캐비티 및 제2 캐비티를 가지는 제1 리드 프레임, 상기 제1 리드 프레임과 마주보는 제2 리드 프레임, 그리고 상기 제1 및 제2 캐비티 내에 배치되며, 상기 제1 및 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지를 제공한다. 따라서, 하나의 리드 프레임에 2개의 실장홈을 형성하고, 각각의 실장홈에 발광 소자를 실장하면서, 실장홈 사이에 경계가 형성되지 않아, 장변을 가지는 발광소자 패키지의 강성이 향상된다. 또한, 장변을 가지는 발광소자 패키지의 상기 실장홈의 경사각을 제어하여 발광 소자가 일측으로 치우쳐 배치되더라도 패키지에서 출력하는 빛을 패키지의 중앙 영역으로 모아서 출력할 수 있다.

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 강성이 향상되는 리드 프레임을 가지는 발광소자 패키지를 제공한다.
실시예는 개방 영역을 가지는 몸체, 상기 개방 영역 내에 제1 캐비티 및 제2 캐비티를 가지는 제1 리드 프레임, 상기 제1 리드 프레임과 마주보는 제2 리드 프레임, 그리고 상기 제1 및 제2 캐비티 내에 배치되며, 상기 제1 및 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지를 제공한다.
본 발명에 따르면, 발광소자 패키지에 있어서, 하나의 리드 프레임에 2개의 실장홈을 형성하고, 각각의 실장홈에 발광 소자를 실장하면서, 실장홈 사이에 경계가 형성되지 않아, 장변을 가지는 발광소자 패키지의 강성이 향상된다.
또한, 장변을 가지는 발광소자 패키지의 상기 실장홈의 경사각을 제어하여 발광 소자가 일측으로 치우쳐 배치되더라도 패키지에서 출력하는 빛을 패키지의 중앙 영역으로 모아서 출력할 수 있다.
그리고 상기 경사각을 제어하여 리드 프레임의 면적을 줄임으로써 패키지를 소형화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광소자 패키지를 Ⅰ-Ⅰ'로 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 발광 소자의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광소자 패키지의 상면도이다.
도 5는 도 4의 발광소자 패키지를 Ⅱ-Ⅱ'로 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 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.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 발광소자 패키지를 Ⅰ-Ⅰ'로 절단한 단면도이고, 도 3은 도 1의 발광 소자의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 발광 소자 패키지(200)는 몸체(210), 캐비티(240)를 갖는 제1리드 프레임(230) 및 제2 리드 프레임(240), 복수의 발광 소자(100), 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(230), 및 제2 리드 프레임(240)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(210)의 상면은 도 2와 같이 직사각형의 형상을 가질 수 있으며, 몸체(210)는 복수의 발광 소자(100)가 배치되도록 개방 영역(215)를 포함한다.
상기 개방 영역(215)은 몸체(210) 상면으로부터 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다.
상기 제1 리드 프레임(230)은 제1 캐비티(235) 및 제2 캐비티(236)를 포함하며, 상기 제1 및 제2 캐비티(235, 236)는 상기 제1 리드 프레임(230)의 상면으로부터 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다. 상기 제1 리드 프레임(230)의 제1 및 제2 캐비티(235, 236)는 상기 몸체(210)의 장변을 따라 연속적으로 형성되어 있다.
상기 개방 영역(215)의 아래에 제1 리드 프레임(230)의 제1 및 제2 캐비티(235, 236)가 배치된다.
상기 제1 리드 프레임(230)은 상기 제1 및 제2 캐비티(235, 236)의 바닥면을 형성하는 바닥부(231), 상기 바닥부(231)로부터 연장되며, 상기 캐비티(235, 236)의 측면을 형성하는 측면부(233, 237), 상기 바닥부(231)와 평행하게 형성되며, 상기 측면부(233, 237)로부터 연장되는 상면부(234, 239)를 포함한다.
또한, 상기 제1 리드 프레임(230)은 상기 제1 및 제2 캐비티(235, 236) 사이를 연장하는 연결부(238)를 포함한다.
상기 연결부(238)는 상기 상면부(234, 239)와 동일한 높이에 형성될 수 있으나, 이와 달리 상기 상면부(234, 239)와 상기 바닥부(231) 사이의 높이를 가질 수도 있다.
상기 제1 캐비티(235)와 연장되는 상기 상면부(234)는 몸체(210)의 단변을 통해 외부로 돌출되어 단자를 형성할 수 있다.
상기 바닥부(231)의 배면은 상기 몸체(210)부의 바닥면으로 노출되어 패드를 형성한다.
또한 상기 상면부(234, 239)에 상기 발광 소자(100)를 전기적으로 연결하는 와이어(222)가 연결된다.
상기 측면부(233, 237)는 상기 캐비티(235, 236)의 상부와 하부의 면적 차에 따라 경사를 가진다.
상기 제2 리드 프레임(240)은 캐비티를 가지지 않고, 제1 리드 프레임(230)의 상면부(234, 239)와 동일한 높이를 가지며, 제1 리드 프레임(230)의 상면부(235, 236)와 대응하는 평편한 면을 포함한다.
이와 같이, 상기 제1 및 제2 리드 프레임(230, 240)이 서로 다른 형상을 가지며, 상기 제2 리드 프레임(240)이 개방 영역(215) 내에서 차지하는 면적은 제1 리드 프레임(230)의 상면부(234, 239)가 차지하는 면적과 동일할 수 있으며, 상기 제2 리드 프레임(240)은 상기 몸체(210)의 단변을 통해 외부로 돌출되는 단자를 포함한다.
상기 제1 및 제2 리드 프레임(230, 240) 사이의 이격 공간에는 상기 몸체(210)가 노출되어 있으며, 상기 이격 공간에는 상기 몸체(210)로부터 돌출되어 있는 몸체돌기(212)가 형성될 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이 2개의 캐비티(235, 236)를 하나의 리드 프레임(230) 상에 형성함으로써 상기 몸체돌기(212)가 발광소자 패키지(200)의 일측으로 치우쳐져 형성된다. 따라서, 일변이 긴 직사각형의 형상을 가지는 발광소자 패키지(200)에서 장력에 의해 휨이 발생할 때, 중앙 영역에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 캐비티(235, 236)의 측면부(233, 237)에는 반사층(도시하지 않음)이 더 형성될 수 있으며, 상기 반사층은 복수의 패턴을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 캐비티(235,236)에는 적어도 하나의 발광 소자(100)가 각각 배치되며, 상기 발광 소자(100)는 상기 캐비티(240)의 바닥부(231)에 부착되고, 와이어(222)로 각각 제1 및 제2 리드 프레임(230, 240)과 연결된다. 상기 발광 소자(100)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(100) 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 발광 소자(100)는 상기 발광소자 패키지(100)의 설계에 따라 적어도 하나가 상기 몸체(210) 상에 탑재될 수 있다. 상기 발광소자 패키지(100)가 복수 개 탑재된 경우, 복수 개의 발광소자 패키지(100)에 전원을 공급하는 복수 개의 리드 프레임 및 복수 개의 반사층이 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
발광 소자(100)는 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용하여 탑재할 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 칩 종류 및 칩의 리드 프레임 위치에 따라 변경될 수 있다.
발광 소자(100)는 III족과 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(100)는 제1 및 제2 리드 프레임(230, 240)에 접착제로 부착되고, 와이어(222)로 제1 및 제2 리드 프레임(230, 240)에 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 소자(100)는 III족과 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 3을 참고하면, 발광 소자(100)는 기판(251), 제1도전형 반도체층(253), 활성층(255), 제2도전형 반도체층(257), 전극층(259)을 포함한다.
상기 기판(251)은 투광성, 절연성 또는 도전성 기판을 이용할 수 있으며, 예컨대, 사파이어(Al2O3), SiC, Si, GaAs, GaN, ZnO, Si, GaP, InP, Ge, Ga2O3, LiGaO3 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 상기 기판(251)의 상면에는 복수의 돌출부가 형성될 수 있으며, 상기의 복수의 돌출부는 상기 기판(251)의 식각을 통해 형성하거나, 별도의 러프니스와 같은 광 추출 구조로 형성될 수 있다. 상기 돌출부는 스트라이프 형상, 반구형상, 또는 돔(dome) 형상을 포함할 수 있다. 상기 기판(251)의 두께는 30㎛~300㎛ 범위로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 기판(251) 위에는 버퍼층(도시하지 않음)이 형성되며, 상기 버퍼층은 2족 내지 6족 화합물 반도체를 이용하여 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 버퍼층은 III족-V족 화합물 반도체를 이용한 반도체층을 포함하며, 예컨대, InxAlyGa1 -x-yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체로서, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 버퍼층은 서로 다른 반도체층을 교대로 배치하여 초 격자 구조로 형성될 수 있다.
상기 버퍼층은 상기 기판(251)과 질화물 계열의 반도체층과의 격자 상수의 차이를 완화시켜 주기 위해 형성될 수 있으며, 결함 제어층으로 정의될 수 있다. 상기 버퍼층은 상기 기판(251)과 질화물 계열의 반도체층 사이의 격자 상수 사이의 값을 가질 수 있다.
상기 버퍼층 위에는 제1도전형 반도체층(253)이 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(253)은 제1도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 구현되며, 예컨대 nxAlyGa1 -x- yN (0=x=1, 0=y=1, 0=x+y=1)의 조성식을 갖는 반도체 재료로 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 반도체층(253)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형의 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함한다.
상기 버퍼층과 상기 제1도전형 반도체층(253) 사이에는 반도체층이 형성되며, 상기 반도체층은 서로 다른 제1층과 제2층이 교대로 배치된 초격자 구조로 형성될 수 있으며, 상기 제1층과 제2층의 두께는 수 Å이상으로 형성될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(253)과 상기 활성층(255) 사이에는 제1도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 제1도전형 클래드층은 GaN계 반도체로 형성될 수 있으며, 그 밴드 갭은 상기 활성층(255)의 장벽층의 밴드 갭 이상으로 형성될 수 있다. 이러한 제1도전형 클래드층은 캐리어를 구속시켜 주는 역할을 한다.
상기 제1도전형 반도체층(253) 위에는 활성층(255)이 형성된다. 상기 활성층(255)은 이중 접합, 단일 양자 우물, 다중 양자 우물(MQW), 양자 선, 양자 점 구조 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 활성층(255)은 우물층/장벽층이 교대로 배치되며, 상기 우물층/장벽층의 주기는 예컨대, InGaN/GaN, AlGaN/GaN, InGaN/AlGaN, InGaN/InGaN의 적층 구조를 이용하여 2~30주기로 형성될 수 있다.
상기 활성층(255) 위에는 제2도전형 클래드층이 형성되며, 상기 제2도전형 클래드층은 상기 활성층(255)의 장벽층의 밴드 갭보다 더 높은 밴드 갭을 가지며, III족-V족 화합물 반도체 예컨대, GaN 계 반도체로 형성될 수 있다.
상기 제2도전형 클래드층 위에는 제2도전형 반도체층(257)이 형성되며, 상기 제2도전형 반도체층(257)은 제2도전형의 도펀트를 포함한다. 상기 제2도전형 반도체층(257)은 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 제2도전형 반도체층(257)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
발광 구조물 내에서 상기 제1도전형과 상기 제2도전형의 전도성 타입은 상기의 구조와 반대로 형성될 수 있으며, 예컨대 상기 제2도전형의 반도체층(257)은 N형 반도체층, 상기 제1도전형 반도체층(253)은 P형 반도체층으로 구현될 수 있다. 또한 상기 제2도전형 반도체층(257) 위에는 상기 제2도전형과 반대의 극성을 갖는 제3도전형 반도체층인 N형 반도체층이 더 형성할 수도 있다. 발광소자(100)는 상기 제1도전형 반도체층(253), 활성층(255) 및 상기 제2도전형 반도체층(257)을 발광 구조물로 정의할 수 있으며, 상기 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. 상기 N-P 및 P-N 접합은 2개의 층 사이에 활성층이 배치되며, N-P-N 접합 또는 P-N-P 접합은 3개의 층 사이에 적어도 하나의 활성층을 포함하게 된다.
상기 제1 도전형 반도체층(253) 위에 제1전극 패드가 형성되며, 상기 제2 도전형 반도체층(257) 위에 전극층(259) 및 제2전극 패드가 형성된다.
상기 전극층(259)은 전류 확산층으로서, 투과성 및 전기 전도성을 가지는 물질로 형성될 수 있다. 상기 전극층(259)은 화합물 반도체층의 굴절률보다 낮은 굴절률로 형성될 수 있다.
상기 전극층(259)은 상기 제2도전형 반도체층(257)의 상면에 형성되며, 그 물질은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), 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), ZnO, IrOx, RuOx, NiO 등 중에서 선택되며, 적어도 한 층으로 형성될 수 있다. 상기 전극층(259)은 다른 예로서, 반사 전극층으로 형성될 수 있으며, 그 물질은 예컨대, Al, Ag, Pd, Rh, Pt, Ir와 같은 금속 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다.
상기 제1전극 패드와 상기 제2전극 패드는 전도성 물질로서, Ti, Ru, Rh, Ir, Mg, Zn, Al, In, Ta, Pd, Co, Ni, Si, Ge, Ag 및 Au와 이들의 선택적인 합금 중에서 선택될 수 있다.
상기 발광 소자(100)의 표면에 절연층이 더 형성될 수 있으며, 상기 절연층은 발광 소자의 층간 쇼트(short)를 방지하고, 습기 침투를 방지할 수 있다.
상기 발광 소자(100)는 도 1 및 도 2와 같이 이웃한 캐비티(235, 236) 내의 발광 소자(100)와 와이어(222)를 통해 서로 연결되어 직렬 연결될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
한편, 상기 몸체(210)의 하면에는 제1 및 제2 캐비티(235, 236)의 하면이 배치되며, 상기 하면은 보드 위의 패드에 솔더와 같은 접속 부재로 연결되고, 방열 플레이트로 사용된다.
개방 영역(215)를 덮으며 수지재(270)가 형성된다.
상기 수지재(270)는 투광성 물질로 디스펜싱될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
이하에서는 도 4 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.
먼저, 도 4 내지 도 6을 참고하면, 발광 소자 패키지(200A, 200B)는 몸체(210), 캐비티(240)를 갖는 제1리드 프레임(230) 및 제2 리드 프레임(240), 복수의 발광 소자(100), 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(230), 및 제2 리드 프레임(240)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(100)의 상부에는 개방 영역(215)을 포함하며, 광이 방출되는 영역이다.
상기 제1 리드 프레임(230)은 상기 제1 및 제2 캐비티(235, 236)의 바닥면을 형성하는 바닥부(231), 상기 바닥부(231)로부터 연장되며, 상기 캐비티(235, 236)의 측면을 형성하는 측면부(233, 237), 상기 바닥부(231)와 평행하게 형성되며, 상기 측면부(233, 237)로부터 연장되는 상면부(234, 239)를 포함한다.
또한, 상기 제1 리드 프레임(230)은 상기 제1 및 제2 캐비티(235, 236) 사이를 연장하는 연결부(238)를 포함한다.
상기 연결부(238)는 상기 상면부(234, 239)와 동일한 높이에 형성될 수 있으나, 이와 달리 상기 상면부(234, 239)와 상기 바닥부(231) 사이의 높이를 가질 수도 있다.
상기 제1 캐비티(235)와 연장되는 상기 상면부(234)는 몸체(210)의 단변을 통해 외부로 돌출되어 단자를 형성할 수 있다.
상기 바닥부(231)의 배면은 상기 몸체(210)부의 바닥면으로 노출되어 패드를 형성한다.
또한 상기 상면부(234, 239)에 상기 발광 소자(100)를 전기적으로 연결하는 와이어(222)가 연결된다.
상기 측면부(233, 237)는 상기 캐비티(235, 236)의 상부와 하부의 면적 차에 따라 경사를 가진다.
상기 제2 리드 프레임(240)은 캐비티를 가지지 않고, 제1 리드 프레임(230)의 상면부(234, 239)와 동일한 높이를 가지며, 제1 리드 프레임(230)의 상면부(235, 236)와 대응하는 평편한 면을 포함한다.
이와 같이, 상기 제1 및 제2 리드 프레임(230, 240)이 서로 다른 형상을 가지며, 상기 제2 리드 프레임(240)이 개방 영역(215) 내에서 차지하는 면적은 제1 리드 프레임(230)의 상면부(234, 239)가 차지하는 면적과 동일할 수 있으며, 상기 제2 리드 프레임(240)은 상기 몸체(210)의 단변을 통해 외부로 돌출되는 단자를 포함한다.
상기 제1 및 제2 리드 프레임(230, 240) 사이의 이격 공간에는 상기 몸체(210)가 노출되어 있으며, 상기 이격 공간에는 상기 몸체(210)로부터 돌출되어 있는 몸체돌기(212)가 형성될 수 있다.
2개의 캐비티(235, 236)를 하나의 리드 프레임(230) 상에 형성함으로써 상기 몸체돌기(212)가 발광소자 패키지(200)의 일측으로 치우쳐져 형성된다. 따라서, 일변이 긴 직사각형의 형상을 가지는 발광소자 패키지(200)에서 장력에 의해 휨이 발생할 때, 중앙 영역에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 제1 캐비티(235)의 상면부(234)와 연장되는 측면부(233)를 제1 측면부(233a)로 정의하고, 연결부(238)와 연장되는 측면부(233)를 제2 측면부(233b)로 정의하며, 제2 캐비티(236)의 연결부(238)와 연장되는 측면부(237)를 제3 측면부(237a)로 정의하고, 제2 리드 프레임(240)과 근접한 측면부(237)를 제4 측면부(237a)로 정의한다.
이때, 상기 제1 내지 제4 측면부(233a, 233b, 237a, 237b)의 경사각(θ1, θ2, θ3, θ4)은 서로 상이할 수 있다.
일 예로, 도 5와 같이 제1 및 제3 측면부(233a,237a)의 경사각(θ1, θ3)이 동일하고, 제2 및 제4측면부(233b, 237b)의 경사각(θ2, θ4)이 서로 동일할 수 있다.
이때, 제1 및 제3 측면부(233a,237a)의 경사각(θ1, θ3)은 제2 및 제4측면부(233b, 237b)의 경사각(θ2, θ4)보다 클 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 리드 프레임(230)에 복수의 캐비티(235, 236)를 형성함으로써 발광 소자(100)가 일측으로 치우쳐 배치될 때, 제2 리드 프레임(240)을 향하는 측면부(233, 237)의 경사각(θ1-θ4)을 작게 형성함으로써 빛을 제2 리드 프레임(240) 쪽으로 치우치게 방출할 수 있다.
따라서, 발광 소자(100)의 편중 배치를 보상할 수 있으며, 상기 제1 내지 제4 측면부(233a, 233b, 237a, 237b)의 경사각(θ1-θ4)는 상기 발광 소자(100)의 발광 효율 및 제1 리드 프레임(230)과 제2 리드 프레임(240)의 면적에 따라 결정될 수 있다.
한편, 도 6의 발광소자 패키지(200B)는 제1 내지 제3 측면부(233a, 233b, 237a)의 경사각(θ1-θ3)이 모두 동일하고, 제4 측면부(237b)의 경사각(θ4)만이 상이할 수 있다.
이때, 상기 제4 측면부(237b)의 경사각(θ4)은 (233a, 233b, 237a)의 경사각(θ1-θ3)보다 작게 형성될 수 있다.
그러나, 이에 한정되지 않으며, 제1 및 제3 측면부(233a, 237a)의 경사각(θ1,θ3)이 동일하고, 제2 측면부(233b)의 경사각(θ2)은 제1 측면부(233a)의 경사각(θ1)보다 작으며, 제4 측면부(237b)의 경사각(θ4)은 제2 측면부(233b)의 경사각(θ2)보다 작을 수 있다.
이때, 각 경사각(θ1-θ4)은 상기 몸체(210)의 바닥면에 대하여 상기 측면부(233, 237)의 외각을 측정한 것이다.
이와 같이 캐비티(235, 236)의 경사각이 서로 다르게 형성됨으로써 제1 리드 프레임(230)의 강성이 향상되어 고온에서 몸체를 경화하더라도 뒤틀림이 방지될 수 있다.
상기 캐비티(235, 236)에는 적어도 하나의 발광 소자(100)가 배치되며, 상기 발광 소자(100)는 상기 캐비티(235, 236)의 바닥부(231)에 부착되고, 와이어(222)로 각각 제1 및 제2 리드 프레임(230, 240)과 연결된다. 상기 발광 소자(100)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(100) 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(100)의 하면에는 제1 리드 프레임(230)의 하면이 배치되며, 상기 하면은 보드 위의 패드에 솔더와 같은 접속 부재로 연결되고, 방열 플레이트로 사용된다.
개방 영역(215)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 7에 도시된 표시 장치, 도 8에 도시된 조명 장치를 포함하고, 조명등, 신호등, 차량 전조등, 전광판, 지시등과 같은 유닛에 적용될 수 있다.
도 7은 실시 예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 7을 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 8은 실시 예에 따른 조명 장치의 사시도이다.
도 8을 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 200
발광 소자 100
몸체 210
리드 프레임 230, 240

Claims (13)

  1. 개방 영역을 가지는 몸체,
    상기 개방 영역 내에 제1 캐비티 및 제2 캐비티를 가지는 제1 리드 프레임, 상기 제1 리드 프레임과 마주보는 제2 리드 프레임, 그리고
    상기 제1 및 제2 캐비티 내에 배치되며, 상기 제1 및 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결되어 있는 복수의 발광소자
    를 포함하는
    발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 리드 프레임은
    상기 개방 영역의 바닥면에 형성되는 상면부,
    상기 몸체의 배면에 노출되는 바닥면,
    상기 상면부와 상기 바닥면 사이를 연결하여 상기 제1 및 제2 캐비티의 측면을 이루는 측면부, 그리고
    상기 제1 및 제2 캐비티의 측면부 사이에 연장되는 연결부
    를 포함하는 발광소자 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 캐비티의 측면부는 서로 마주보는 두 쌍의 제1 및 제2 경사면을 가지고,
    상기 제2 캐비티의 측면부는 서로 마주보는 두 쌍의 제3 및 제4 경사면을 가지며,
    상기 제2 및 제4 경사면이 상기 제2 리드 프레임을 향하는 경사면인 발광소자 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 경사면은 동일한 경사각을 가지는
    발광소자 패키지.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 경사면의 경사각은 상기 제2 및 제4 경사면의 경사각보다 큰 발광소자 패키지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 경사면의 경사각은 서로 동일하고, 상기 제2 및 제4 경사면의 경사각은 서로 동일한 발광소자 패키지.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 경사면의 경사각은 서로 동일하고, 상기 제2 경사면의 경사각은 상기 제1 경사면의 경사각보다 작으며, 상기 제4 경사면의 경사각은 상기 제2 경사면의 경사각보다 작은 발광소자 패키지.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 연결부의 높이는 상기 상면부의 높이와 같거나 낮은 발광소자 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 리드 프레임은 상기 제1 리드 프레임의 상면부와 대응하는 상기 개방 영역의 바닥면에 노출되는 평편한 평면을 가지는 발광소자 패키지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 몸체는 상기 제1 및 제2 리드 프레임 사이에 돌출되는 몸체돌기를 포함하는 발광소자 패키지.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 발광소자는 제1 리드 프레임의 상면부에서 와이어 본딩되어 있는 발광소자 패키지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 캐비티 내의 상기 발광 소자는 상기 제2 캐비티 내의 상기 발광 소자와 와이어 본딩되어 있는 발광소자 패키지.
  13. 제1 내지 제12항 중 어느 한 항의 발광소자 패키지를 가지는 발광 모듈,
    상기 발광 모듈을 지지하는 모듈 기판
    을 포함하는 조명 장치.
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