KR20150102398A - 발광 소자 패키지 - Google Patents

발광 소자 패키지

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KR20150102398A
KR20150102398A KR1020140024210A KR20140024210A KR20150102398A KR 20150102398 A KR20150102398 A KR 20150102398A KR 1020140024210 A KR1020140024210 A KR 1020140024210A KR 20140024210 A KR20140024210 A KR 20140024210A KR 20150102398 A KR20150102398 A KR 20150102398A
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KR
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KR1020140024210A
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김슬기
민봉걸
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예는 홈부를 갖는 기판, 상기 기판의 홈부 내에 배치되고 서로 이격하는 복수의 관통 홀들을 포함하는 플레이트, 상기 관통 홀들 각각의 내부에 배치되는 발광 소자, 상기 발광 소자와 상기 기판 사이에 배치되는 접착 부재, 및 상기 발광 소자를 밀봉하도록 상기 기판의 홈부 및 상기 관통 홀들을 채우는 몰딩부를 포함한다.

Description

발광 소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시 예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체를 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)나 레이저 다이오드(Laser Diode; LD)와 같은 발광 소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하다.
또한, 발광 소자는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다. 따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
발광 소자가 패키지 몸체에 실장되어 전기적으로 연결된 형태로 된 발광 소자 패키지는 표시 장치의 광원으로 많이 사용되고 있다. 특히, COB(Chip on Board)형 발광소자 패키지는 발광 소자, 예를 들어 LED칩을 직접 기판에 다이 본딩(die bonding)하고, 와이어 본딩에 의해 전기적 연결을 하는 방식으로, 발광 소자가 기판 상에 여러 개 배열된 발광 소자 어레이 형태로 많이 사용되고 있다.
실시 예는 광속을 향상시킬 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 홈부를 갖는 기판; 상기 기판의 홈부 내에 배치되고, 서로 이격하는 복수의 관통 홀들을 포함하는 플레이트; 상기 관통 홀들 각각의 내부에 배치되는 발광 소자; 상기 발광 소자와 상기 기판 사이에 배치되는 접착 부재; 및 상기 발광 소자를 밀봉하도록 상기 기판의 홈부, 및 상기 관통 홀들을 채우는 몰딩부를 포함한다.
상기 관통 홀의 깊이는 0.01 mm ~ 0.2mm일 수 있다.
상기 기판은 방열 플레이트인 제1 기판; 및 상기 제1 기판 상에 배치되며, 상기 제1 기판을 노출하는 관통 홈을 갖는 제2 기판을 포함하며, 상기 제2 기판은,
상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 절연층; 상기 절연층 상에 배치되는 배선층; 상기 배선층 상에 배치되는 본딩층, 및 상기 배선층 및 상기 본딩층 상에 배치되고, 상기 본딩층의 일부를 노출하는 보호층을 포함한다.
상기 접착 부재는 화이트 페이스트(white paste)로 이루어지고, 상기 플레이트는 화이트 솔더 레지스트(white solder resist)로 이루어질 수 있다.
상기 플레이트의 관통 홀들 각각의 측벽은 상기 플레이트의 하부면을 기준으로 경사면일 수 있다.
실시 예는 광속을 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 3은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 플레이트의 일 실시 예를 나타낸다.
도 6a은 도 5에 도시된 플레이트의 점선 부분의 확대도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 플레이트의 AB 방향의 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 광속에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 8은 관통 홀들의 깊이에 따른 발광 소자 패키지의 광속을 나타내는 표이다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 해드 램프를 나타낸다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)의 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 기판(101), 접착 부재(150-1), 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수), 댐(dam, 190), 및 몰딩부(160)를 포함한다.
기판(101)은 홈부(105)를 가지며, 복수의 층들(110, 120)을 포함할 수 있다.
예컨대, 홈부(105)는 기판(101)으로부터 움푹 들어간 부분일 수 있으며, 홈부(105)를 위에서 바라본 형상은 원형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 타원형, 또는 다각형과 같이 다양한 형상으로 구현될 수 있다.
기판(101)은 구조물(예컨대, 발광 모듈의 기판, 또는 조명 장치의 보드(board))에 장착하기 위한 관통 홀들(151, 152)을 가질 수 있다. 나사 또는 볼트 등을 관통 홀(151, 152)에 삽입하고, 삽입된 나사 또는 볼트 등은 구조물과 결합함으로써 기판(101)을 구조물에 연결할 수 있다.
예컨대, 기판(101)은 제1 기판(110), 및 제1 기판(110) 상에 배치되는 제2 기판(120)을 포함할 수 있다.
제1 기판(110)은 제1 열전도율을 갖는 기판일 수 있고, 제2 기판(120)은 제2 열전도율을 갖는 기판일 수 있으며, 제1 열전도율은 제2 열전도율보다 높을 수 있다. 이는 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)로부터 발생하는 열을 열전도율이 높은 제1 기판(110)을 통하여 외부로 신속하게 방출하기 위함이다.
제1 기판(110)은 열전도성이 높은 방열 플레이트로서, 금속 기판, 예컨대, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au)으로부터 선택된 어느 한 물질 또는 그들의 합금으로 형성되는 기판일 수 있고 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 기판(110)은 MCPCB(Metal Cored Printed Circuit Board)일 수 있다.
제2 기판(120)은 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)과 전기적으로 연결되는 배선층을 포함하는 기판, 예컨대, PCB(Printed Circuit Board)일 수 있다.
예컨대, 제2 기판(120)은 절연층(122), 배선층(124), 본딩층(125), 및 보호층을 포함할 수 있다.
절연층(122)은 제1 기판(110)과 제2 기판(120)을 전기적으로 절연시킨다.
예컨대, 절연층(122)은 금속인 제1 기판(110)과 배선층(124) 사이에 배치될 수 있으며, 제1 기판(110)과 배선층(124)을 전기적으로 절연시킬 수 있다.
예컨대, 절연층(122)은 내열성이 뛰어난 수지 재질, 예컨대, 폴리이미드(polyimide)를 포함할 수 있다.
배선층(124)은 절연층 상에 배치되고, 본딩층(125)은 배선층(124) 상에 배치되며, 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)과 전기적 연결을 위한 와이어(wire, 20-1, 20-2)의 일단이 본딩된다.
예컨대, 와이어(예컨대, 20-1, 20-2)는 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수) 중 적어도 하나와 본딩층(125)을 전기적으로 연결할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)는 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수) 간의 전기적인 제1 연결, 및 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)과 배선층(124) 간의 전기적인 제2 연결을 위하여 복수의 와이어들을 포함할 수 있다. 제1 연결 및 제2 연결을 구현하기 위한 와이어들의 연결은 다양한 방법으로 구현 가능하다.
도 1 및 도 2에서는 본딩층(125)에 와이어의 일단이 본딩되는 것을 표시하기 위하여 복수의 와이어들 중 일부만을 도시하였고, 제1 연결 및 제2 연결을 구현하기 위한 와이어들의 연결은 다양하기 때문에 나머지 와이어들의 도시는 생략하였다.
예컨대, 본딩층(125)은 금(Au), 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함하거나, 금(Au)과 니켈(Ni)의 합금일 수 있다.
보호층(126)은 배선층(124) 및 본딩층(125) 상에 배치되며, 와이어 본딩을 위하여 본딩층(125)의 일 영역(S1)을 노출할 수 있다. 이때 노출되는 본딩층(125)의 일 영역(S1)은 기판(101)의 홈부(105)에 인접하는 본딩층(125)의 가장 자리일 수 있다.
예컨대, 보호층(126)은 홈부(105)에 인접하는 본딩층(125)의 일 영역(S1)을 노출할 수 있으며, 노출되는 본딩층(125)의 일 영역(S1)은 위에서 보았을 때 홈부(105)와 동일한 형상인 원형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보호층(126)은 배선층(124)이 산화되는 것을 방지할 수 있다. 또한 보호층(126)은 빛을 반사시킬 수 있다. 예컨대, 보호층(126)은 내열성 및 내변색성이 우수한 화이트 솔더 레지스트(white solder resist)일 수 있다.
제2 기판(120)은 제1 기판(110)과 절연층(122) 사이에 배치되고, 제1 기판(110)과 절연층(122)을 서로 접착시키는 제1 접착층(121)을 더 포함할 수 있다.
또한 제2 기판(120)은 절연층(122)과 배선층(124) 사이에 배치되고, 절연층(122)과 배선층(124)을 서로 접착시키는 제2 접착층(123)을 더 포함할 수 있다.
제1 기판(110)과 제2 기판(120)은 다양한 형태로 형성될 수 있다.
예컨대, 제2 기판(120)은 제1 기판(110) 상에 배치되며, 제1 기판(110)의 일 영역(S2)을 노출하는 관통 홈(105)을 가질 수 있다. 이때 관통 홈(105)은 상술한 기판(101)의 홈부(105)에 대응 또는 일치할 수 있다.
접착 부재(150-1)는 기판(101)은 홈부(105) 바닥 또는 제1 기판(110)의 상부면 상에 배치된다. 예컨대, 접착 부재(150-1)는 제2 기판(120)의 관통 홈(105)에 의하여 노출되는 제1 기판(110)의 일 영역(S2) 상에 배치될 수 있다.
발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)은 접착 부재(150-1) 상에 서로 이격하여 배치된다. 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수) 각각은 발광 다이오드(Light Emitting Diode)일 수 있다.
접착 부재(150-1)는 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)을 기판(101)의 홈부(105) 바닥 또는 제2 기판(120)의 관통 홈(105)에 의하여 노출되는 제1 기판(110)의 일 영역(S2) 상에 접착시킬 수 있다.
접착 부재(150-1)는 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)로부터 조사되는 빛을 반사하는 역할을 할 수 있다.
또한 접착 부재(150-1)는 제1 기판(110)의 상부면을 덮어 공기와의 접촉을 차단함으로써 제1 기판(110)의 상부면이 산화되어 변색되는 것을 방지할 수 있다.
예컨대, 접착 부재(150-1)는 화이트 페이스트(white paste)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
댐(190)은 보호층(126)에 의하여 노출되는 본딩층(125)의 일 영역(S1) 상에 배치된다. 댐(190)은 본딩층(125)의 일 영역(S1)뿐만 아니라 본딩층(125)의 일 영역(S1)에 인접하는 보호층(126) 상부면에도 배치될 수 있다.
댐(190)은 노출되는 본딩층(125)이 산화되는 것을 방지할 수 있으며, 본딩되는 와이어(20-1, 20-2)의 일단을 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다.
몰딩부(160) 형성시 몰딩 재질, 예컨대, 수지가 보호층(126)으로 침투하는 것을 방지하기 위하여 댐(190)의 상부면은 보호층(126)의 상부면보다 높게 위치할 수 있다. 즉 댐(190)은 몰딩부(160) 형성시 몰딩 재질, 예컨대, 수지를 가이드(guide)하는 역할을 할 수 있다.
다른 실시 예에서 댐(190)은 생략될 수 있으며, 몰딩부(160)는 노출되는 본딩층(125)의 일 영역(S1)을 덮을 수 있다.
몰딩부(160)는 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수) 및 와이어들(20-1, 20-2)를 밀봉하도록 기판(101)의 홈부(105)를 채운다.
예컨대, 몰딩부(160)는 제2 기판(120)의 관통 홈(105) 내부를 채울 수 있다.
몰딩부(160)는 외부의 충격 및 산화로부터 발광 소자들(10-1 내지 10-n n>1인 자연수), 및 와이어들(20-1, 20-2)을 보호하는 역할을 할 수 있다.
도 1 및 도 2에서 몰딩부(160)의 상부면은 편평한 면일 수 있고, 댐(190)의 상부면과 평행하고 댐(190)의 상부면과 동일한 평면에 위치할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서는 몰딩부(160)의 상부면은 댐(190)의 상부면보다 낮거나 높을 수 있으며, 곡면일 수 있다.
몰딩부(160)는 무색 투명한 고분자 수지, 예컨대, 에폭시 또는 실리콘일 수 있다.
몰딩부(160)는 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)로부터 조사되는 빛의 파장을 변환시킬 수 있다. 예컨대, 몰딩부(160)는 고분자 수지와 형광체가 혼합된 형태일 수 있다. 여기서 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 및 녹색 형광체 중 적어도 하나일 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 광속에 대한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
case 1은 제1 기판(110)의 상부면에 은(Ag)을 코팅한 경우에 대한 광속 시뮬레이션 결과를 나타내고, case2는 화이트 페이스트인 광 접착 부재(150-1)를 포함하는 실시 예에 대한 광속 시뮬레이션 결과를 나타낸다. β는 case 1의 광속 대비 case 1과 case 2의 광속 차에 대한 백분율을 나타낸다. 은 코팅과 광 접착 부재(150-1)를 제외하고는 case 1 및 case 2는 동일한 구성을 가질 수 있다.
도 7의 case 1과 비교할 때, 도 7의 case 2는 광속이 1.8% 향상됨을 알 수 있다. 따라서 실시 예는 화이트 페이스트(white paste)인 광 접착 부재를 구비함으로써, 광속 및 광 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(200)의 사시도를 나타내고, 도 4는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(200)의 AB 방향의 단면도를 나타낸다.
도 1 및 도 2와 동일한 도면 부호는 동일한 구성을 나타내며, 동일한 구성에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 발광 소자 패키지(200)는 기판(101), 플레이트(140), 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수), 와이어들(20-1, 20-2), 접착 부재(150), 및 몰딩부(160)를 포함한다.
도 1에 도시된 실시 예와 비교할 때, 발광 소자 패키지(200)는 플레이트(140)를 더 포함할 수 있다.
접착 부재(150)는 발광 소자(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)와 기판(101) 사이에 배치되며, 발광 소자(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수) 배치되며, 발광 소자(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)를 기판(101)에 부착시키며, 발광 소자(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)로부터 조사되는 빛을 반사시킬 수 있다.
예컨대, 접착 부재(150)는 광 반사가 가능한 물질, 예컨대, 화이트 페이스트(white paste)로 이루어져 발광 소자(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)로부터 기판(101) 방향으로 조사되는 빛을 반사시킬 수 있다.
플레이트(140)는 기판(101)의 홈부(105) 내에 배치된다.
예컨대, 플레이트(140)는 제2 기판(120)의 관통 홈(105)에 의하여 노출되는 제1 기판(110)의 일 영역(S2) 상에 배치될 수 있다. 예컨대, 플레이트(140)는 제2 기판(120)의 관통 홈(105) 내의 제1 기판(110) 상에 배치될 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 플레이트(140)의 일 실시 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 플레이트(140)의 형상은 기판(101)의 홈부(105)의 형상과 일치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
플레이트(140)는 발광 소자들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수)을 배치하기 위한 복수의 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수)을 가질 수 있다.
복수의 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수)은 서로 이격하여 위치할 수 있으며, 제2 기판(120)의 상부면의 복수의 영역들을 노출시킬 수 있다. 관통 홀들(141- 내지 141-n, n>1인 자연수)의 형상은 모두 동일할 수 있다. 예컨대, 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수)을 위에서 본 형상은 도 5와 같은 모서리가 둥근 다각형 구조이거나 다각형, 원형, 타원형일 수 있다. 또한 각각의 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수)의 형태는 다르게 형성될 수도 있으며, 이에 한정하지 않는다.
플레이트(140)는 반사 재질, 예컨대, 화이트 솔더 레지스트(white solder resist)로 이루어질 수 있고, 발광 소자들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수)로부터 조사되는 빛을 반사시킬 수 있다.
도 6a는 도 5에 도시된 플레이트(140)의 점선 부분(301)의 확대도이고, 도 6b는 도 6a에 도시된 플레이트의 AB 방향의 단면도이다.
도 6a는 플레이트(140)에 형성되는 어느 하나의 관통 홀(141-1)을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 관통 홀(141-1) 내에 발광 소자(예컨대, 10-1)가 배치되기 위해서는 관통 홀(141-1)의 면적은 발광 소자(예컨대, 10-1)의 면적보다 클 수 있다.
관통 홀(141-1)의 깊이(d1)는 접착 부재(150) 상에 배치되는 발광 소자(예컨대, 10-1)의 상부면의 높이(h1)와 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 관통 홀(141-1)의 깊이(d1)는 접착 부재(150) 상에 위치하는 발광 소자(예컨대, 10-1)의 상부면의 높이(h1)보다 크거나 또는 작을 수 있다.
관통 홀(141-1)은 서로 다른 방향을 향하는 다수의 측벽들(141a 내지 141d)을 포함할 수 있으며, 측벽들(141a 내지 141d) 각각은 플레이트(140)의 하부면(14a)을 기준으로 일정한 각도로 기울어진 경사면일 수 있다.
예컨대, 플레이트(140)의 하부면(14a)을 기준으로 관통 홀(141-1)의 측벽들(141a 내지 141d)이 기울어진 각도(θ)는 80°~ 90°일 수 있다.
각도(θ)가 80°미만일 경우에는 측벽(141a 내지 141d)에 의하여 반사없이 빠져나가는 빛이 많아져서 광속이 감소할 수 있다. 각도(θ)가 90°초과일 경우에는 관통 홀(141-1)이 좁아지기 때문에 광량이 감소할 수 있다.
이웃하는 2개의 측벽들(예컨대, 141a와 141d) 사이에 위치하는 제1 모서리(401)는 곡면일 수 있다. 예컨대, 제1 모서리(401)의 곡률은 반지름(R1)이 0.2mm인 원의 곡률과 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
측벽들(141a 내지 141d) 각각과 플레이트(140)의 상면(14) 사이에 위치하는 제2 모서리(402)는 곡면일 수 있다. 예컨대, 제2 모서리(402)의 곡률은 반지름(R2)이 0.05mm인 원의 곡률과 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 측벽들(141a 내지 141d) 각각과 플레이트(140)의 하면(14a) 사이에 위치하는 제3 모서리(403)는 곡면일 수 있다. 예컨대, 제3 모서리(403)의 곡률은 반지름(R2)이 0.05mm인 원의 곡률과 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수) 각각은 플레이트(140)의 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수) 중 대응하는 어느 하나의 관통 홀 내에 배치된다.
예컨대, 발광 소자들(10-1)은 플레이트(140)의 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수)에 의하여 노출되는 제1 기판(110)의 상부면의 복수의 영역들 상에 배치될 수 있다.
발광 소자(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)는 관통 홀(141-1 내지 141-n, n>1자연수)의 측벽들(141a 내지 141d)로부터 이격되어 배치될 수 있다.
발광 소자들(10-1 내지 10-n n>1인 자연수)이 플레이트(140)의 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수) 내에 배치되기 때문에, 어느 하나의 발광 소자(예컨대, 10-1)로부터 조사되는 빛은 플레이트(140)에 형성되는 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수)의 측벽들(141a 내지 141d)에 의하여 반사될 수 있고, 이웃하는 발광 소자들로 흡수되는 것이 차단될 수 있다.
이와 같이 실시 예는 플레이트(140)에 의하여 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)에 의하여 흡수되는 빛을 차단할 수 있기 때문에, 광속을 향상시킬 수 있고, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
실시 예에서는 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수) 각각에 각각의 발광 소자(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)가 배치되는 것으로 설명하였으나 이에 한정하지 않으며, 다른 실시 예에서는 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수) 각각에는 두 개 이상의 발광 소자들이 배치될 수도 있다.
도 8은 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1이 자연수)의 깊이(d1)에 따른 발광 소자 패키지의 광속을 나타내는 표이다.
발광 소자(10-1 내지 10-n n>1인 자연수)의 상부면의 높이(h1)는 0. 15mm이고, 플레이트(140)의 하부면(14a)을 기준으로 관통 홀(141-1)의 측벽들(141a 내지 141d)이 기울어진 각도(θ)는 80°이고, 발광 소자(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)와 관통 홀(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수)의 측벽들(141a 내지 141d) 간의 이격 거리(d2)는 50um ~ 150um일 수 있다.
이격 거리(d2)가 50um 미만일 경우에는 발광 소자(10-1 내지 10-n n>1인 자연수)를 보드(110)에 다이 본딩(die bonding)하기 힘들 수 있고, 이격 거리(d2)가 150um 초과할 경우에는 플레이트(140)를 이용한 광속 증대 효과가 감소할 수 있다.
case 1은 플레이트(140)만이 생략되고, 나머지 구성들은 실시 예(100)와 동일한 발광 소자 패키지의 광속을 나타낸다.
도 8을 참조하면, case 1과 비교할 때, 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1이 자연수)의 깊이(d1)가 0.01mm ~ 0.2mm일 경우에 광속이 향상되는 것을 알 수 있다.
여기서 관통 홀들의 깊이(d1)를 0.01mm 이상으로 하는 이유는 0.01mm 미만의 깊이를 갖는 관통 홀들을 갖는 플레이트(140)를 제작하기 위한 포토레지스트 마스크 형성이 어렵기 때문이다.
case 1과 비교할 때, 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1이 자연수)의 깊이(d1)가 0.2mm를 초과할 경우에는 발광 소자 패키지(100)의 광속이 감소하지만, 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1이 자연수)의 깊이(d1)가 0.01mm ~ 0.2mm인 범위 내에서는 발광 소자 패키지(100)의 광속이 최대 0.7% 향상됨을 알 수 있다.
접착 부재(150)는 제2 기판(120)의 관통 홈(105)에 의하여 노출되는 제1 기판(110)의 일 영역(S2)과 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수) 사이에 배치될 수 있다.
접착 부재(150)는 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)을 기판(101)의 홈부(105) 바닥 또는 제2 기판(120)의 관통 홈(105)에 의하여 노출되는 제1 기판(110)의 일 영역(S2) 상에 접착시킬 수 있다.
또한 접착 부재(150)는 플레이트(140)와 접촉할 수 있으며, 플레이트(140)를 제1 기판(110)의 상부면에 부착시킬 수 있다.
접착 부재(150)는 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수)로부터 조사되는 빛 또는 플레이트(140)의 관통 홀들(141-1 내지 141-n, n>1인 자연수)의 측벽들(141a 내지 141d)에 의하여 반사된 빛을 반사하는 역할을 할 수 있다.
몰딩부(160)는 발광 소자들(10-1 내지 10-n, n>1인 자연수), 플레이트(140), 및 와이어들(20-1, 20-2)를 밀봉하도록 기판(101)의 홈부(105) 또는 제2 기판(120)의 관통 홈(105)을 채운다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 해드 램프(head lamp, 900)를 나타낸다.
도 9를 참조하면, 해드 램프(900)는 발광 모듈(901), 리플렉터(reflector, 902), 쉐이드(903), 및 렌즈(904)를 포함한다.
발광 모듈(901)은 기판(미도시) 상에 배치되는 적어도 하나의 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다. 이때 발광 소자 패키지는 상술한 실시 예들(100, 200) 중 어느 하나일 수 있다.
리플렉터(902)는 발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛(911)을 일정 방향, 예컨대, 전방(912)으로 반사시킨다.
쉐이드(903)는 리플렉터(902)와 렌즈(904) 사이에 배치되며, 리플렉터(902)에 의하여 반사되어 렌즈(904)로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 부재로서, 쉐이드(903)의 일측부(903-1)와 타측부(903-2)는 서로 높이가 다를 수 있다.
발광 모듈(901)로부터 조사되는 빛은 리플렉터(902) 및 쉐이드(903)에서 반사된 후 렌즈(904)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다. 렌즈(904)는 리플렉터(902)에 의하여 반사된 빛을 전방으로 굴절시킬 수 있다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 조명 장치는 커버(1100), 광원 모듈(1200), 방열체(1400), 전원 제공부(1600), 내부 케이스(1700), 및 소켓(1800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(1300)와 홀더(1500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
커버(1100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상일 수 있으며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상일 수 있다. 커버(1100)는 광원 모듈(1200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버(1100)는 광원 모듈(1200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기시킬 수 있다. 커버(1100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 커버(1100)는 방열체(1400)와 결합될 수 있다. 커버(1100)는 방열체(1400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
커버(1100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 커버(1100)의 내면의 표면 거칠기는 커버(1100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 광원 모듈(1200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
커버(1100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 커버(1100)는 외부에서 광원 모듈(1200)이 보이도록 투명할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 불투명할 수 있다. 커버(1100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
광원 모듈(1200)은 방열체(1400)의 일 면에 배치될 수 있으며, 광원 모듈(1200)로부터 발생한 열은 방열체(1400)로 전도될 수 있다. 광원 모듈(1200)은 광원부(1210), 연결 플레이트(1230), 및 커넥터(1250)를 포함할 수 있다. 광원브(1210)는 실시 예들(100, 200) 중 어느 하나일 수 있다.
부재(1300)는 방열체(1400)의 상면 위에 배치될 수 있고, 복수의 광원부(1210)들과 커넥터(1250)가 삽입되는 가이드홈(1310)을 갖는다. 가이드홈(1310)은 광원부(1210)의 기판 및 커넥터(1250)와 대응 또는 정렬될 수 있다.
부재(1300)의 표면은 광 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다.
예를 들면, 부재(1300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 부재(1300)는 커버(1100)의 내면에 반사되어 광원 모듈(1200)을 향하여 되돌아오는 빛을 다시 커버(1100) 방향으로 반사할 수 있다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
부재(1300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 광원 모듈(1200)의 연결 플레이트(1230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 방열체(1400)와 연결 플레이트(1230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 부재(1300)는 절연 물질로 구성되어 연결 플레이트(1230)와 방열체(1400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 방열체(1400)는 광원 모듈(1200)로부터의 열과 전원 제공부(1600)로부터의 열을 전달받아 방열할 수 있다.
홀더(1500)는 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)의 수납홈(1719)을 막는다. 따라서, 내부 케이스(1700)의 절연부(1710)에 수납되는 전원 제공부(1600)는 밀폐될 수 있다. 홀더(1500)는 가이드 돌출부(1510)를 가질 수 있으며, 가이드 돌출부(1510)는 전원 제공부(1600)의 돌출부(1610)가 관통하는 홀을 가질 수 있다.
전원 제공부(1600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈(1200)로 제공한다. 전원 제공부(1600)는 내부 케이스(1700)의 수납홈(1719)에 수납될 수 있고, 홀더(1500)에 의해 내부 케이스(1700)의 내부에 밀폐될 수 있다. 전원 제공부(1600)는 돌출부(1610), 가이드부(1630), 베이스(1650), 연장부(1670)를 포함할 수 있다.
가이드부(1630)는 베이스(1650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 가이드부(1630)는 홀더(1500)에 삽입될 수 있다. 베이스(1650)의 일 면 위에는 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 광원 모듈(1200)의 구동을 제어하는 구동칩, 광원 모듈(1200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
연장부(1670)는 베이스(1650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 가질 수 있다. 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750) 내부에 삽입될 수 있고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받을 수 있다. 예컨대, 연장부(1670)는 내부 케이스(1700)의 연결부(1750)와 폭이 같거나 작을 수 있다. 연장부(1670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결될 수 있고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(1800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
내부 케이스(1700)는 내부에 전원 제공부(1600)와 함께 몰딩부를 포함할 수 있다. 몰딩부는 몰딩 액체가 굳어진 부분으로서, 전원 제공부(1600)가 내부 케이스(1700) 내부에 고정될 수 있도록 한다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10-1 내지 10-n: 발광 소자 20-1,20-2: 와이어
101: 기판 140: 플레이트
150: 접착 부재 160: 몰딩부
190: 댐.

Claims (5)

  1. 홈부를 갖는 기판;
    상기 기판의 홈부 내에 배치되고, 서로 이격하는 복수의 관통 홀들을 포함하는 플레이트;
    상기 관통 홀들 각각의 내부에 배치되는 발광 소자;
    상기 발광 소자와 상기 기판 사이에 배치되는 접착 부재; 및
    상기 발광 소자를 밀봉하도록 상기 기판의 홈부, 및 상기 관통 홀들을 채우는 몰딩부를 포함하는 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 관통 홀의 깊이는 0.01 mm ~ 0.2mm인 발광 소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판은,
    방열 플레이트인 제1 기판; 및
    상기 제1 기판 상에 배치되며, 상기 제1 기판을 노출하는 관통 홈을 갖는 제2 기판을 포함하며,
    상기 제2 기판은,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 절연층;
    상기 절연층 상에 배치되는 배선층;
    상기 배선층 상에 배치되는 본딩층, 및
    상기 배선층 및 상기 본딩층 상에 배치되고, 상기 본딩층의 일부를 노출하는 보호층을 포함하는 발광 소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접착 부재는 화이트 페이스트(white paste)로 이루어지고, 상기 플레이트는 화이트 솔더 레지스트(white solder resist)로 이루어지는 발광 소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트의 관통 홀들 각각의 측벽은 상기 플레이트의 하부면을 기준으로 경사면인 발광 소자 패키지.
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