KR20150111101A - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

실시 형태는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
실시 형태에 따른 발광 소자 패키지는, 발광칩 및 발광칩이 탑재되는 서브 마운트(sub mount)를 포함하는 발광 소자, 상기 발광 소자가 실장되는 리드 프레임(lead frame), 상기 리드 프레임 상에 배치되고, 상기 발광 소자로부터 방출된 빛을 반사하는 리플렉터(reflector)층 및 상기 리드 프레임 및 상기 리플렉터의 외측에 배치되는 벽부와, 상기 벽부로부터 상기 발광 소자를 향하여 돌출되어 상기 리플렉터의 상면의 적어도 일부를 덮는 돌출부 및 상기 벽부, 상기 돌출부 및 상기 리드 프레임의 상면에 의하여 둘러싸인 홈부를 포함하는 수지부를 포함하고, 상기 리플렉터층은 상기 홈부에 수용되어 고정된다.
이러한 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지는, 리플렉터층이 리드 프레임상에 안정적으로 고정되므로, 안정적인 고정되어 정밀도가 높은 반사가 가능하다.

Description

발광 소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시 형태는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 고효율 및 친환경적인 광원으로서, 다양한 분야에서 각광을 받고 있다. 발광 다이오드(LED)는 예를 들어 디스플레이(표시 장치), 광 통신, 자동차 및 일반 조명에 이르기까지 여러 분야에서 사용되고 있다. 특히, 백색광을 구현하는 백색 발광 다이오드는 그 수요가 점점 증가하고 있다.
일반적으로, 이와 같은 발광 소자는 개개의 소자가 제조된 후에 패키징되어 사용된다. 발광 소자 패키지는 방열체를 포함하는 수지부 바디에 발광칩이 실장된다. 발광칩은 와이어를 통하여 리드와 전기적으로 연결되고, 발광칩 상측에는 수지와 실리콘과 같은 봉지재가 채워지고, 그 상측에 렌즈가 구비된다. 이러한 구조의 발광 소자 패키지는 발광 소자 구동 시 발생하게 되는 열의 전달이 느려 방열 효과가 낮다. 따라서, 발광 소자의 광특성이 저하될 수 있으며, 수지부 바디 사이에 방열체를 삽입하는 패키지 공정은 빠른 공정 속도를 기대하기 어렵다.
방열체 없이 발광 소자를 리드 프레임에 실장하는 경우, 리드 프레임을 통해 열이 방출되기 때문에 방열성능이 낮아 고출력용 발광 소자에는 적용하기 어려운 문제가 있었다. 또한, 발광 소자용 리드 프레임에 사용되는 수지부는 장시간 광에 노출되면 변색되거나 변질되어 광특성을 저하시키는 문제가 있었다.
실시 형태는 리드 프레임과 수지부 사이의 밀착성을 높일 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 형태는 하부로부터 수분이나 이물질의 침투를 방지할 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다
실시 형태는 발광 소자의 실장시에 발생하는 이물질이 침투하는 것을 방지할 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 형태는 리플렉터를 리드 프레임 상에 안정적으로 고정시킬 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 형태는 리플렉터 상에 렌즈 또는 플레이트를 선택적으로 장착할 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 형태는 리드 프레임 원형과 안정적으로 결합되고, 분리가 용이한 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 형태는 리드 프레임 원형과의 마찰력을 증대시켜 접착재 없이 안정적으로 결합되는 발광 소자 패키지를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지는, 발광칩 및 발광칩이 탑재되는 서브 마운트(sub mount)를 포함하는 발광 소자, 상기 발광 소자가 실장되는 리드 프레임(lead frame), 상기 리드 프레임 상에 배치되고, 상기 발광 소자로부터 방출된 빛을 반사하는 리플렉터(reflector)층; 및 상기 리드 프레임 및 상기 리플렉터의 외측에 배치되는 벽부와, 상기 벽부로부터 상기 발광 소자를 향하여 돌출되어 상기 리플렉터의 상면의 적어도 일부를 덮는 돌출부 및 상기 벽부, 상기 돌출부 및 상기 리드 프레임의 상면에 의하여 둘러싸인 홈부를 포함하는 수지부를 포함하고, 상기 리플렉터층은 상기 홈부에 수용되어 고정된다.
이러한 실시 형태에 따른 발광 소자 패키지는, 리플렉터가 리드 프레임상에 안정적으로 고정되므로, 안정적인 고정되어 정밀도가 높은 반사가 가능하다.
여기서, 상기 리플렉터층은 중앙에 개구부가 형성되고, 상기 발광 소자는, 상기 개구부에 대응되는 상기 리드 프레임에 실장될 수 있다.
여기서, 상기 벽부는, 상기 리드 프레임 및 상기 리플렉터층의 외측에 수직으로 형성되고, 상기 돌출부는, 상기 발광 소자를 향하여 수평으로 돌출되고, 상기 리플렉터층은, 상면에 상부를 향해 개방된 부분과 상기 돌출부의 끝단에 의하여 형성되어 렌즈가 장착가능한 렌즈 가이드부와, 상기 수지부의 벽부의 상면과 상기 돌출부의 상면이 단차를 가지고, 상기 단차에 의하여 플레이트가 장착가능한 플레이트 가이드부를 포함할 수 있다.
여기서, 렌즈 및 플레이트는 상기 렌즈 가이드부와 상기 플레이트 가이드부에 선택적으로 장착되고, 상기 렌즈와 상기 플레이트는 형광체를 함유할 수 있다.
여기서, 상기 리플렉터층은, 순 알루미늄으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 리플렉터층의 개구부에는 밀봉 수지재가 충진될 수 있다.
여기서, 상기 리드 프레임은, 상기 발광 소자가 실장되는 제1 프레임과 상기 제1 프레임의 양측에 형성되는 제2 프레임, 및 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 형성되는 개구부를 포함하고, 상기 발광 소자 패키지는, 상기 개구부에 삽입되는 수지 채움부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 서브 마운트는, 질화 알무미늄(AlN) 또는 실리콘카바이드(SiC)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 리드 프레임은 구리 합금을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 리드 프레임의 두께는, 0.5 mm 내지 1.5 mm 일 수 있다.
여기서, 상기 리드 프레임의 열전도율은, 상기 서브 마운트의 열전도율의 2~3배일 수 있다.
여기서, 상기 발광칩은 190~400 nm의 파장을 발광하는 발광칩일 수 있다.
여기서, 상기 발광칩은 250~280 nm의 파장을 발광하는 발광칩일 수 있다.
여기서, 상기 수지부 및 상기 수지 채움부는, 검은색의 수지를 포함할 수 있따.
여기서, 상기 검은색의 수지는 방향족 나이론일 수 있다.
실시 형태에 따른 발광 소자 패키지는, 프레임과 수지부 사이의 접착면을 증가시켜 프레임과 수지부 사이의 밀착성을 높일 수 있다.
실시 형태는 프레임과 패키지 사이의 접착면을 증가시켜 하부로부터 수분이나 이물질의 침투를 방지할 수 있다
실시 형태는 수지부가 리드 프레임의 일부를 매몰시켜 발광 소자의 실장시에 발생하는 이물질이 침투하는 것을 방지할 수 있다.
실시 형태는 리플렉터를 리드 프레임 상에 안정적으로 고정시킬 수 있다.
실시 형태는 리플렉터 상에 렌즈 또는 플레이트를 선택적으로 장착할 수 있다.
실시 형태는 리드 프레임 원형과 안정적으로 결합되고, 분리가 용이하다.
실시 형태는 리드 프레임 원형과의 마찰력을 증대시켜 접착재 없이 안정적으로 결합된다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 사시도이다.
도 2는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면사시도이다.
도 3은 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 평면도이다.
도 5는 리드 프레임의 사시도이다.
도 6는 실시예에 따른 발광 소자 패키지(1)의 저면 사시도이다.
도 7은 실시예에 따른 리드 프레임이 제거된 리드 프레임 원형의 사시도이다.
도 8은 리드 프레임 원형에 발광 소자가 실장되지 않은 발광 소자 패키지가 결합된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 9는 양산이 가능한 발광 소자 패키지의 구조를 나타내는 사시도이다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시 형태의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 패키지에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 사시도이다.
도 1을 참고하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지(1)는, 발광칩(110)과 발광칩(110)이 탑재되는 서브 마운트(sub mount, 120)를 포함하는 발광 소자(100)와, 발광 소자(100)가 실장되는 리드 프레임(lead frame, 200), 발광 소자(100)와 리드 프레임(200)을 전기적으로 연결하는 와이어(130), 발광 소자(100) 주위를 둘러싸고 발광소자(100)로부터 방출된 빛을 반사하는 리플렉터(reflector)층 (140), 및 발광 소자 패키지(1)의 본체를 형성하는 수지부(300)를 포함한다.
발광 소자(100)는 발광 다이오드(LED)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 발광 다이오드는 심자외선(Deep Ultra Violet, DUV)을 방출하는 DUV LED 일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 적색, 녹색, 청색 또는 백색의 빛을 각각 발광하는 적색, 녹색, 청색 또는 백색 발광 다이오드일 수 있다. 발광 다이오드는 전기 에너지를 빛으로 변환시키는 고체 소자의 일종으로서, 일반적으로 2개의 상반된 도핑층 사이에 개재된 반도체 재료의 활성층을 포함한다. 2개의 도핑층 양단에 바이어스가 인가되면, 정공과 전자가 활성층으로 주입된 후 그 곳에서 재결합되어 빛이 발생되며, 활성층에서 발생된 빛은 모든 방향 또는 특정 방향으로 방출되어 노출 표면을 통해 발광 다이오드 밖으로 방출되게 된다.
발광칩(110)은 플립칩(Flip Chip)일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 수직형(vertical) 칩이나, 수평형(lateral) 칩일 수 있다. 도면에서는 편의상 수평형 칩으로 설명한다. 발광칩(110)의 크기는 가로 600um, 세로 700um으로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 발광칩(110)은 190~400 nm의 파장의 심자외선을 발광할 수 있다. 보다 구체적으로, 발광칩(110)은 250~280 nm의 파장의 심자외선을 발광할 수 있으며, 이 때, 발광칩(110)에서 방출되는 심자외선이 살균력이 가장 우수하다. 도 1에 도시되어 있지는 않지만, 발광칩(110)은 기판과, 기판 상에 배치되는 제1 도전형 반도체층, 활성층, 제2 도전형 반도체층이 순차적으로 배치된 발광 구조물을 포함할 수 있다. 발광칩(110)의 기판은 빛이 투과할 수 있는 광 투과 특성을 가질 수 있다. 기판은 사파이어(Al2O3), 스핀넬(MgAl2O4)과 같은 절연성 기판, SiC, Si, GaAs, GaN, InP, Ge 등의 반도체 기판들 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
서브 마운트(120)에는 발광칩(110)이 탑재된다. 서브 마운트(120)는 발광칩(110)에서 발생하는 열을 방출하여 하부의 리드 프레임(200)으로 전달한다. 또한, 발광 소자(100)와 리드 프레임(200)을 전기적으로 연결하는 와이어(130)의 일단은 서브 마운트(120)에 연결된다. 서브 마운트(120)는 열전도율이 높은 질화 알루미늄(AlN)이나 실리콘카바이드(SiC) 등으로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 발광칩(110)과 서브 마운트(120)는 솔더범퍼(solder bumper)에 의해 결합될 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면사시도이고, 도 3은 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 실시예에 따른 발광 소자(1)의 리플렉터층(140)은 발광 소자(100)로부터의 방출된 광을 반사한다. 리플렉터층(140)은 발광 소자(100)의 주위를 둘러싸고, 리드 프레임(200)의 상부에 배치된다. 리플렉터층(140)은 금속으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 실시예에 따른 발광 소자 패키지(1)의 리플렉터층(140)은 순 알루미늄으로 이루어 질 수 있다. 따라서, 광의 반사율이 높고, 열확산성이 좋으며, 산소 및 황화수소 가스에 대한 내부식성을 가질 수 있다. 리플렉터층(140)은 내측이 오목한 원형으로 형성될 수 있으나, 리플렉터층(140)의 형상이 반드시 원형으로 한정되는 것은 아니다.
리플렉터층(140)의 상부에는 광학 렌즈가 배치될 수 있는 렌즈 가이드부(150)가 형성될 수 있다. 또한, 리플렉터층의 상부에는 플레이트가 배치될 수 있는 플레이트 가이드부(160)가 형성될 수 있다. 렌즈 가이드부(150)는 리플렉터층의 상면과, 후술할 제2 수지부(320)의 일단에 의하여 형성된 벽부(321)에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 플레이트 가이드부(160)도 제2 수지재(320)의 상면에 형성된 평면부와, 상측으로 돌출된 벽부의 일측면에 의하여 형성될 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다. 렌즈 또는 플레이트와 리플렉터층(140) 사이에는 밀봉 수지재가 충전될 수 있다. 밀봉 수지로는 실리콘 수지가 이용될 수 있다. 한편, 실시예에 따른 렌즈 또는 플레이트는 형광체를 함유하는 유리 렌즈 또는 유리 플레이트일 수 있다. 따라서, 렌즈 또는 플레이트 내에 형광체가 분산되거나 형광체를 포함하는 봉지재를 이용하지 않고 렌즈 또는 플레이트가 형광체를 함유하므로 광속유지율이 향상될 수 있다. 즉, 발광 소자 패키지의 신뢰성이 향상될 수 있다.
리드 프레임(200)은 발광 소자(100)에 하부에 위치하고, 리드 프레임(200)에는 발광 소자(100)가 실장된다. 리드 프레임(200)은 발광 소자(100)가 직접 실장되는 제1 프레임(210)과, 발광 소자(100)와 와이어(130)를 통해 전기적으로 연결되는 제2 프레임(220)을 포함할 수 있다. 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220) 사이에는 후술할 수지부(300)의 제1 수지부(310)가 삽입되기 위한 개구부가 형성될 수 있다. 한편, 리드 프레임(200)은 구리(Cu)성분을 포함하는 구리 합금으로 이루어질 수 있다. 따라서, 서브 마운트(120)의 질화 알루미늄(AlN)보다 2~3배의 열전도율을 가질 수 있으며, 두께를 두껍게 하여, 방열체의 역할을 할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 발광 소자 패키지(1)는 별도의 방열체가 필요없고 구리를 이용하므로 비용면에서 유리하다.
리드 프레임(200)의 두께를 두껍게 하면, 리드 프레임(200)이 대용량의 방열체의 역할을 할 수 있다. 리드 프레임(200)의 두께가 증가하면, 리드 프레임(200)의 비용은 증가할 수 있으나, 별도의 방열체를 추가하는 것보다 비용을 줄일 수 있다. 또한, 구리로 이루어진 리드 프레임(200)이 두꺼울수록 열확산이 좋고 열팽창의 영향을 적게 받는다. 리드 프레임(200)의 두께가 두꺼워지면, 수지부(300)와의 마찰력도 커지고, 하부로부터 발광 소자 패키지(1) 내부로 이물질이나 수분의 침투도 어려워진다. 또한, 두께가 두꺼워지면, 외부 응력에 대한 변형에 대한 저항성도 커진다.
구체적으로, 구리 성분의 리드 프레임(200)의 두께는 0.5 mm 내지 1.5 mm 일 수 있다. 리드 프레임(200)의 두께가 0.5 mm 보다 작으면 열확산 및 열방출 성능이 좋지 않으며, 1.5 mm보다 크면 열확산 및 열방출 성능의 증가에 비하여, 리드 프레임의 두께 증가에 따른 제조비용의 증가가 문제가 될 수 있다. 또한, 구리 성분의 리드 프레임(200)의 두께가 0.5 mm 보다 작으면, 외부 응력에 대한 발광 소자 패키지의 변형에 대한 저항성이 허용치보다 낮게 되며, 1.5 mm 보다 크면 제조비용의 증가가 문제가 될 수 있다.
정리하면, 구리성분의 리드 프레임(200)의 두께를 0.5 mm 보다 작게 하면, 열확산, 열방출, 변형에 대한 저항성, 수분 침투 방지의 성능 중 어느 하나가 허용치보다 낮게 되며, 두께가 두꺼워질수록 이러한 특성들은 개선이 된다. 그러나, 구리 성분의 리드 프레임(200)의 두께가 1.5 mm 이상이 되면, 발광 소자 패키지의 제조에 있어서, 전술한 특징들의 개선에 비하여 제조비용의 증가가 더 큰 문제가 될 수 있다.
제1 프레임(210)에는 발광 소자(100)가 직접 실장될 수 있다. 도면에는 도시되어 있지 않으나, 제1 프레임(210)의 상면에는 발광 소자(100)가 본딩될 수 있는 다이 본딩 플레이트가 형성될 수 있다. 발광 소자(100)는 다이 본딩 페이스트를 이용하여 제1 프레임(210) 상에 실장될 수 있다. 다이 본딩 페이스트는 내광성이 있는 에폭시 수지나 실리콘 수지를 포함할 수 있다. 제2 프레임(220)은 와이어(130)를 통해 발광 소자(100)와 전기적으로 연결될 수 있다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지(1)의 수지부(300)는 리드 프레임(200)의 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220)에 삽입되는 제1 수지부(310)와, 발광 소자(100)를 둘러싸고, 중앙부에 오목부를 갖는 제2 수지부(320)를 포함할 수 있다.
제1 수지부(310)는 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220) 사이에 채워질 수 있다. 제2 수지부(320)는 리드 프레임(200)의 외측과, 리플렉터층(140)의 외측 및 상측 일부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 제1 수지부(310) 및 제2 수지부(320)는 리드 프레임(200) 상에 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 사출 성형 또는 트랜스퍼 성형함으로써 형성될 수 있다. 제1 수지부(310) 및 제2 수지부(320)의 형상은, 금형의 설계에 의해 다양하게 형성될 수 있다.
제1 수지부(310) 및 제2 수지부(320)에 사용되는 열가소성 수지 또는 열경화성 수지는, 내후성이 강한 검은색의 수지가 이용될 수 있다. 예를 들면, 검은색의 방향족 나이론이 이용될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 수지는 발광 소자(100)로부터 장시간 동안 열과 빛에 노출되므로, 변색이나 열화가 발생할 수 있다. 실시예에 따른 발광 소자 패키지(1)는 내후성이 좋은 검은 색의 수지를 이용하므로, 단파장 자외선의 열화를 방지할 수 있고, 발광 소자 패키지의 변색을 방지할 수 있다. 따라서, 발광 소자가 백색 발광 다이오드인 경우에는, 검은색의 수지를 이용할 필요가 없으며, 흰색의 수지를 이용할 수도 있다. 흰색의 수지는 검은색 수지보다 광투과율이 높으므로 광효율면에서 유리하다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 수지부(320)는 리플렉터층(140)의 일부가 끼워져 고정될 수 있는 홈부(320a)와 후술할 리드 프레임 원형(400)의 외곽 프레임(410)과 결합될 수 있는 오목부(320b)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제2 수지부(320)는 리드 프레임(200) 및 리플렉터층(140)의 외측에 수직으로 형성되는 벽부(321)를 포함할 수 있다. 벽부(321)로부터 발광 소자(100)를 향하여 수평으로 돌출되는 돌출부(322)가 형성될 수 있으며, 이 돌출부(322)는 리플렉터층(140)의 상면의 적어도 일부를 덮도록 형성될 수 있다. 홈부(320a)는 제2 수지부(320)의 벽부(321), 돌출부(322) 및 리드 프레임(200)의 상면에 의해 둘러싸이도록 형성될 수 있다. 한편, 리플렉터층(140)과 리드 프레임(200) 사이에는 제2 수지부(320)의 일부가 삽입될 수 있다. 구체적으로 리플렉터층(140)의 하면과 리드 프레임(200)의 상면 사이에는 제2 수지부(320)의 삽입부(323)가 배치될 수 있으며, 이 삽입부(323)의 두께는 리플렉터층(140)과 리드 프레임(320)의 두께에 비하여 상대적으로 얇게 형성될 수 있다.
리플렉터층(140)은 리드 프레임(200) 상부에 배치되는데, 종래에는 접착재를 이용하여 리드 프레임(200) 상부에 리플렉터층(140)을 접착시켰다. 접착재를 이용하면, 접착재 찌꺼기 등이 전극이나 와이어 등을 오염시킬 수 있다. 그러나, 실시예에 따른 발광 소자 패키지(1)는 제2 수지부(320)에 홈부(320a)가 형성되고, 리플렉터층(140)의 일부, 예를 들면 최외곽부는 제2 수지부(320)의 홈부(320a)에 끼워져 고정된다. 따라서, 접착재없이 리플렉터층(140)가 리드 프레임(200)의 상부에 고정되므로 접착재의 사용으로 인한 오염을 방지하고, 비용을 절감할 수 있다.
또한, 리플렉터층(140)은 렌즈 가이드부(150)와 플레이트 가이드부(160)를 포함할 수 있다.
리플렉터층(140)의 상면에는, 벽부로부터 돌출된 돌출부에 의해 덮히지 않고 상부를 향해 개방된 부분이 있다. 이 개방된 부분과 돌출부의 끝단에 의하여 렌즈가 장착가능한 렌즈 가이드부(150)가 형성될 수 있다. 또한, 리플렉터층의 상부에는 벽부의 상면과 돌출부의 상면이 단차를 가지게 형성될 수 있으며, 이 단차에 의하여 플레이트가 장착될 수 있는 플레이트 가이드부(160)가 형성될 수 있다.
한편, 리플렉터층(140)의 고강도의 금속으로 이루어질 수 있다. 따라서, 변형이 어려우므로 리드 프레임(200) 상에 안정적으로 고정되면 정밀도가 높은 반사가 가능하다. 오목부(320b)에 대한 설명은 후술하도록 한다.
도 4는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 평면도이고, 도 5는 리드 프레임의 사시도이다.
도 1 내지 5를 참조하면, 리플렉터층(140)은 제1 프레임(210) 및 제2 프레임(220)에 상에 형성되고, 내측에 개구부가 형성될 수 있다. 리플렉터층(140)의 개구부에는 발광 소자(100)가 배치되고, 수지로 채워질 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220)의 일부는 굴곡이 형성되어 있다. 구체적으로, 제1 프레임(210)은, 제2 프레임(220)을 향하여 오목진 오목부(210a)를 가지고, 제2 프레임(220)는 제1 프레임(210)의 오목부(210a)에 대응되게 제1 프레임(210)을 향하여 볼록한 볼록부(220a)를 가질 수 있다. 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220)이 굴곡된 형상을 가지면, 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220) 사이에 배치되는 제1 수지부(310)와의 접촉면이 증가된다. 따라서, 리드 프레임(200)과 제1 수지부(310)의 접촉면이 증가하므로, 리드 프레임(200)과 수지부와의 밀착성이 증가하는 효과가 있다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 발광 소자 패키지(1)의 리드 프레임(200)은 두꺼운 구리 프레임이므로 형상의 자유도가 높다. 따라서, 리드 프레임(200)에 단차를 형성할 수 있으며, 개구부도 단차를 갖게 된다. 따라서, 제1 수지부(310)는 제1 프레임(210) 및 제2 프레임(220) 사이의 개구부의 형상에 따라 채워지므로, 제1 프레임(210) 및 제2 프레임(220)와 제1 수지부(310)와의 접촉면적이 증가한다. 따라서, 리드 프레임(200)과 제1 수지부(310)와의 밀착성을 증가시킬 수 있다. 또한, 리드 프레임(200)과 제1 수지부(310)가 단차를 가진 형태로 결합하므로, 리드 프레임(200)의 하부로부터 수분이나 이물질 등의 침투를 방지하는 성능이 증가한다.
도 6는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 저면 사시도이다.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 리드 프레임(200)의 제1 프레임(210) 및 제2 프레임(220) 사이에는 제1 수지부(310)가 배치된다. 제1 수지부(310)의 길이방향 양단부(310a)는 제1 프레임(210)을 향하여 폭방향으로 연장되게 형성되어, 제1 프레임(210)의 길이 방향 양단부의 일부가 제1 수지부(310)에 의해 매몰될 수 있다. 따라서, 제1 프레임(210)의 외부로 돌출된 단자와 제1 수지부(310) 사이의 틈이 제거되어, 제1 프레임(210)에 발광 소자(100)를 실장할 때 발생할 수 있는 이물질 등이 발광 소자 패키지(1) 내부로 침투하여 와이어 또는 전극 등을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 프레임(210)과 제2 프레임(220) 중 발광 소자 패키지(1)의 외부로 노출된 부분은 발광 소자 패키지(1)의 단자로 기능할 수 있다. 또한, 이 부분은 TC(Thermal Calculator)로 기능할 수도 있다.
도 7은 실시예에 따른 리드 프레임이 제거된 리드 프레임 원형의 사시도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 리드 프레임 원형(400)은 제1 프레임(210), 제2 프레임(220)을 포함하고, 외곽 프레임(410)를 포함할 수 있다. 제1 프레임(210), 제2 프레임(220) 및 외곽 프레임(410) 사이에는 각각 개구부가 형성될 수 있고, 각각의 개구부에는 수지가 채워질 수 있다.
도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 수지부(320)의 외측의 상부에는 오목부(320b)가 형성될 수 있다. 리드 프레임 원형(400)은 외곽 프레임(410)에 오목부(320b)에 대응되게 형성된 볼록부(410a)를 포함할 수 있다. 따라서, 발광 소자 패키지(1)가 리드 프레임 원형(400)에 결합되어 있을 때, 볼록부(410a)는 오목부(320b)에 끼워지고, 오목부(320b)의 상부의 걸림턱에 걸림된다. 따라서, 발광 소자 패키지(1)는 리드 프레임 원형(400)으로부터 아래쪽으로는 움직임 구속된다. 발광 소자 패키지(1)는 리드 프레임 원형(400)의 윗쪽으로만 분리가 가능하다. 따라서, 발과 소자 패키지(1) 보관 및 운반이 용이하다.
또한, 리드 프레임 원형(400)은 두껍기 때문에 발광 소자 패키지(1) 외측의 제2 수지부(320)와의 마찰력이 크다. 따라서, 발광 소자 패키지(1)는 리드 프레임 원형(400)과 접착재를 사용하지 않고 고정될 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 발광 소자 패캐지(1)는 접착재를 사용하지 않고 리드 프레임 원형(400)에 고정되므로, 이물질이 발생되지 않는다.
도 8은 리드 프레임 원형에 발광 소자가 실장되지 않은 발광 소자 패키지가 결합된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 발광 소자 패키지(1)는 리드 프레임 원형(400)의 리드 프레임(200) 상에 배치된다. 수지가 리드 프레임(200) 상에 몰딩되어 수지부(300)가 형성되면, 리드 프레임(200)상에 발광 소자(1)를 실장한다.
이 때, 리드 프레임 원형(400)은 두 개의 발광 소자 패키지(1)가 장착되도록 2개의 리드 프레임(200)를 포함할 수 있다.
도 9는 양산이 가능한 발광 소자 패키지의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 9를 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지(1)는 2열로 연장되는 형태로 금형에 의하여 양산될 수 있다. 따라서, 발광 소자 소자 패키지(1)를 금형을 통해 양산가능하므로, 비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 발광칩이 가시광선을 방출하는 LED인 경우에는, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 패키지는, 실내외의 각종 액정표시장치, 전광판, 가로등, 등의 조명 장치에 이용될 수 있다. 한편, 발광 소자 패키지의 발광칩이 심자외선을 방출하는 DUV LED인 경우에는, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 패키지는 살균이나 정화를 위한 가습기나 정수기에 이용될 수 있다.
이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 발광 소자 패키지
100: 발광 소자
110: 발광칩
120: 서브 마운트
130: 와이어
140: 리플렉터
150: 렌즈 가이드부
160: 플레이트 가이드부
200: 리드 프레임
210: 제1 프레임
210a: 오목부
220: 제2 프레임
220a: 볼록부
300: 수지부
310: 제1 수지부
310a: 양단부
320: 제2 수지부
320a: 홈부
320b: 오목부
321: 벽부
322: 돌출부
323: 삽입부
400: 리드 프레임 원형
410: 외곽 프레임
410a: 볼록부
420: 개구부

Claims (15)

  1. 발광칩 및 발광칩이 탑재되는 서브 마운트(sub mount)를 포함하는 발광 소자;
    상기 발광 소자가 실장되는 리드 프레임(lead frame);
    상기 리드 프레임 상에 배치되고, 상기 발광 소자로부터 방출된 빛을 반사하는 리플렉터(reflector)층; 및
    상기 리드 프레임 및 상기 리플렉터의 외측에 배치되는 벽부와, 상기 벽부로부터 상기 발광 소자를 향하여 돌출되어 상기 리플렉터의 상면의 적어도 일부를 덮는 돌출부 및 상기 벽부, 상기 돌출부 및 상기 리드 프레임의 상면에 의하여 둘러싸인 홈부를 포함하는 수지부를 포함하고,
    상기 리플렉터층은 상기 홈부에 수용되어 고정되는,
    발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리플렉터층은 중앙에 개구부가 형성되고,
    상기 발광 소자는, 상기 개구부에 대응되는 상기 리드 프레임에 실장되는,
    발광 소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 벽부는, 상기 리드 프레임 및 상기 리플렉터층의 외측에 수직으로 형성되고,
    상기 돌출부는, 상기 발광 소자를 향하여 수평으로 돌출되고,
    상기 리플렉터층은,
    상면에 상부를 향해 개방된 부분과 상기 돌출부의 끝단에 의하여 형성되어 렌즈가 장착가능한 렌즈 가이드부와,
    상기 수지부의 벽부의 상면과 상기 돌출부의 상면이 단차를 가지고, 상기 단차에 의하여 플레이트가 장착가능한 플레이트 가이드부를 포함하는,
    발광 소자 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    렌즈 및 플레이트는 상기 렌즈 가이드부와 상기 플레이트 가이드부에 선택적으로 장착되고,
    상기 렌즈와 상기 플레이트는 형광체를 함유하는,
    발광 소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리플렉터층은, 순 알루미늄으로 이루어진,
    발광 소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 리플렉터층의 개구부에는 밀봉 수지재가 충진될 수 있는,
    발광 소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 리드 프레임은, 상기 발광 소자가 실장되는 제1 프레임과 상기 제1 프레임의 양측에 형성되는 제2 프레임, 및 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 형성되는 개구부를 포함하고,
    상기 발광 소자 패키지는, 상기 개구부에 삽입되는 수지 채움부를 더 포함하는,
    발광 소자 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서브 마운트는, 질화 알무미늄(AlN) 또는 실리콘카바이드(SiC)를 포함하는, 발광 소자 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 리드 프레임은 구리 합금을 포함하는, 발광 소자 패키지.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 리드 프레임의 두께는, 0.5 mm 내지 1.5 mm인, 발광 소자 패키지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 리드 프레임의 열전도율은, 상기 서브 마운트의 열전도율의 2~3배의,
    발광 소자 패키지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 발광칩은 190~400 nm의 파장을 발광하는 발광칩인,
    발광 소자 패키지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 발광칩은 250~280 nm의 파장을 발광하는 발광칩인,
    발광 소자 패키지.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 수지부 및 상기 수지 채움부는,
    검은색의 수지를 포함하는,
    발광 소자 패키지.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 검은색의 수지는 방향족 나이론인,
    발광 소자 패키지.
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