KR20160027693A - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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KR20160027693A KR1020140116087A KR20140116087A KR20160027693A KR 20160027693 A KR20160027693 A KR 20160027693A KR 1020140116087 A KR1020140116087 A KR 1020140116087A KR 20140116087 A KR20140116087 A KR 20140116087A KR 20160027693 A KR20160027693 A KR 20160027693A
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김경운
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

실시 예는 기판, 상기 기판 상에 배치되고, 상기 기판의 상면을 노출하는 제1 중공을 갖는 댐, 상기 제1 중공에 의하여 노출되는 상기 기판의 상면 상에 배치되는 발광 칩들, 상기 발광 칩들을 밀봉하도록 상기 댐의 상기 제1 중공 내에 배치되는 몰딩부, 상기 기판 상에 배치되고, 상기 몰딩부를 노출하는 제2 중공을 갖는 홀더, 및 상기 홀더의 하면 상에 배치되고, 상기 발광 칩들을 교류 구동시키는 구동 칩들을 포함한다.

Description

발광 소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시 예는 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
GaN, AlGaN 등의 3-5 족 화합물 반도체는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점으로 인해 광 전자 공학 분야(optoelectronics)와 전자 소자를 위해 등에 널리 사용된다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 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 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
실시 예는 디자인에 대한 자유도 및 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 제조 원가를 낮출 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 기판; 상기 기판 상에 배치되고, 상기 기판의 상면을 노출하는 제1 중공을 갖는 댐(dam); 상기 제1 중공에 의하여 노출되는 상기 기판의 상면 상에 배치되는 발광 칩들; 상기 발광 칩들을 밀봉하도록 상기 댐의 상기 제1 중공 내에 배치되는 몰딩부; 상기 기판 상에 배치되고, 상기 몰딩부를 노출하는 제2 중공을 갖는 홀더; 및 상기 홀더의 하면 상에 배치되고, 상기 발광 칩들을 교류 구동시키는 구동 칩들을 포함한다.
상기 홀더는 상기 홀더의 하면의 제1 영역으로부터 돌출되는 돌출부를 더 구비하며, 상기 구동 칩들은 상기 홀더의 하면의 제2 영역에 배치되고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 제외한 상기 홀더의 하면의 나머지 영역일 수 있다.
상기 기판은 제1 열전도율을 갖는 제1 기판; 및 상기 제2 기판 상에 배치되며, 제2 열전도율을 갖는 제2 기판을 더 포함하며, 상기 제1 열전도율을 상기 제2 열전도율보다 더 클 수 있다.
상기 기판 상에 배치되고, 상기 발광 칩들과 전기적으로 연결되는 제1 연결 패드들을 더 포함할 수 있다.
상기 홀더의 하면의 제2 영역 상에 배치되고, 상기 제1 연결 패드들과 전기적으로 연결되는 제2 연결 패드들을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 연결 패드들과 상기 제2 연결 패드들 사이에 배치되는 솔더(solder)를 더 포함할 수 있다.
상기 홀더의 하면을 기준으로 상기 돌출부의 말단의 높이는 상기 구동 칩들의 높이보다 크거나 동일할 수 있다.
상기 돌출부의 말단은 상기 기판의 상면에 접할 수 있다.
상기 구동 칩들과 전기적으로 연결되도록 상기 홀더의 하면에 마련되는 인쇄회로기판을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 연결 패드들은 상기 댐의 바깥 쪽에 위치하는 상기 기판의 상면의 일 영역 상에 배치될 수 있다.
상기 발광 칩들은 서로 직렬 연결될 수 있다.
상기 구동 칩들은 교류 전원을 정류하는 브릿지 다이오드 칩들; 및 상기 브릿지 다이오드 칩들에 의하여 정류된 교류 전원에 기초하여, 상기 발광 칩들을 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)시키는 IC 칩들을 포함할 수 있다.
상기 구동 칩들은 외부로부터 유입되는 서지(surge)에 의하여 상기 발광 칩들 및 상기 구동 칩들이 파괴되는 것을 방지하는 서지 보호용 칩; 및 상기 서지 보호용 칩에 정전원을 제공하는 제너 다이오드 칩을 더 포함할 수 있다.
실시 예는 디자인에 대한 자유도 및 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 제조 원가를 낮출 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 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 4는 도 2에 도시된 홀더의 저면도를 나타낸다.
도 5는 제1 연결 패드들과 제2 연결 패드들이 솔더에 의해 결합된 단면도를 나타낸다.
도 6은 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.
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 나타내고, 도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100)의 평면도를 나타내고, 도 4는 도 2에 도시된 홀더(150)의 저면도를 나타낸다. 도 2에 도시된 홀더(holder, 150)를 도 3에서 생략한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 제1 기판(110), 제2 기판(120), 댐(dam, 130), 발광 칩들(D1 내지 D8), 몰딩부(140), 제1 연결 패드들(310, 320), 홀더(150), 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5), 입력 단자들(405a, 405b), 제2 연결 패드들(410, 420)을 포함한다.
제2 기판(120)은 제1 기판(110)의 상면 상에 배치될 수 있고, 제2 기판(120)의 하면의 면적은 제1 기판(110)의 상면의 면적보다 작을 수 있다. 다른 실시 예에서는 제2 기판(120)의 하면의 면적은 제1 기판(110)의 상면의 면적과 동일할 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 클 수 있다.이는 제2 기판(120) 위에 배치되는 발광 칩들(D1 내지 D8)로부터 발생하는 열을 제1 기판(110)을 통하여 외부로 신속하게 방출하기 위함이다.
제1 기판(110)은 금속 기판, 예컨대, MCPCB(Metal Cored Printed Circuit Board)일 수 있다. 제1 기판(110)은 열전도성이 높은 방열 플레이트 또는 히트 싱크(heat sink)일 수 있고, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag), 금(Au)으로부터 선택된 어느 한 물질 또는 그들의 합금으로 형성될 수 있다.
제2 기판(120)은 절연 기판일 수 있다. 예컨대, 제2 기판(120)은 열전도율이 높은 세라믹 기판일 수 있다. 제2 기판(120)은 질화물, 예컨대, AlN로 형성될 수 있다. 또는 제2 기판(120)은 양극 산화층(anodized layer)을 포함할 수도 있다.
예컨대, 제2 기판(120)은 발광 칩들과 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)를 포함할 수 있다.
제1 기판(110)과 제2 기판(120)은 다양한 형태로 형성될 수 있다.
일 실시 예로서, 제1 기판(110)은 소정 영역에 캐비티(미도시)를 가질 수 있고, 제2 기판(120)은 제1 기판(110)의 캐비티(미도시) 내에 배치될 수도 있다. 이때 제1 기판(110)은 Al, Cu, Au 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 제 2 기판(120)은 AlN을 포함할 수 있다.
다른 실시 예로서, 제1 기판(110)과 제2 기판(120)은 순차적으로 적층된 적층 구조(laminating structure)로 이루어질 수도 있다. 이때, 제1 기판(110)은 Al, Cu, Au 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 제2 기판(120)은 양극 산화층(anodized layer)을 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예로서, 제1 기판(110)과 제2 기판(120)은 서로 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 이때, 제1 기판(110)과 제2 기판(120)은 AlN, Al, Cu, Au 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
댐(130)은 제2 기판(120)의 상면(121)의 제1 영역(S1) 상에 배치되며, 제2 기판(120)의 상면(121)의 제2 영역(S2)을 노출할 수 있다.
댐(130)은 제2 기판(120) 상면(121)의 제2 영역(S2)을 노출하고, 내주면이 폐곡면인 중공(301)을 가질 수 있다. 여기서 제1 영역(S1)은 댐(130)이 위치하는 제2 기판(120)의 상면(121)의 일 영역일 수 있고, 제2 영역(S2)은 댐(130)의 중공(301) 안쪽에 위치하는 제2 기판(120) 상면(121)의 다른 영역일 수 있다.
예컨대, 댐(130)은 위에서 본 형상이 링(Ring) 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 댐(130)을 위에서 본 형상은 타원형, 또는 다각형일 수 있다.
댐(130)은 반사 물질, 예컨대, 백색 실리콘으로 이루어질 수 있고, 발광 칩들(D1 내지 D8)로부터 발생하는 빛을 반사시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서는 댐(130)이 반사율이 낮은 물질로 이루어질 수 있고, 댐(130)의 내측면에 별도의 반사층(미도시)이 배치되어 발광 칩들(D1 내지 D8)로부터 발생하는 빛을 반사시킬 수도 있다.
반사 각도를 조절하기 위하여 댐(115)의 내측면은 제2 기판(120)의 상부면(121)을 기준으로 예각 또는 직각으로 경사질 수 있다.
또한 댐(130)은 몰딩부(140) 형성시 몰딩 물질이 흘러내리지 않도록 하는 가이드(guide)하는 역할을 할 수 있다.
발광 칩들(D1 내지 D8)은 제2 기판(120)의 상부면(121) 상에 배치된다.
발광 칩들(D1 내지 D8)은 댐(130)의 중공(301) 안쪽에 위치하는 제2 기판(120)의 상면(121) 상에 서로 이격하여 배치된다. 즉 발광 칩들(D1 내지 D8)은 제2 기판(120)의 제2 영역(S2) 내에 배치될 수 있다. 예컨대, 댐(130)이 발광 칩들(D1 내지 D8) 둘레를 둘러싸는 구조일 수 있다.
도 1에 도시된 발광 칩들은 8개이지만, 발광 칩들의 수는 이에 한정되는 것은 아니며, 1개 이상일 수 있다.
발광 칩들(D1 내지 D8)은 서로 전기적으로 직렬 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예에서 발광 칩들(D1 내지 D8)은 병렬 연결 또는 직병렬 연결될 수 있다.
예컨대, 발광 칩들(D1 내지 D8) 각각은 수평형 LED 칩, 수직형 LED 칩, 또는 플립 칩 타입의 LED(Light Emitting Diode) 칩일 수 있다.
발광 칩들(D1 내지 D8)은 접착제(예컨대, Ag paste, silicone)를 이용하여 기판에 칩을 부착시키는 페이스트 본딩(paste bonding), 칩 패드에 금속(예컨대, Au/Sn)을 형성하고 금속(예컨대, Au/Sn)을 고온으로 기판에 부착하는 유테틱 본딩(eutetic bonding), 및 솔더(solder)를 이용하여 칩 패드와 기판의 패드를 직접 연결하는 플립 칩 본딩(flip chip bonding)을 포함하는 다이 본딩(die bonding)에 의하여 제2 기판(120)에 본딩될 수 있다.
발광 칩들(D1 내지 D8) 각각의 실시 예들에 대해서는 후술한다.
몰딩부(140)는 발광 칩들(D1 내 D8)을 밀봉하도록 댐(130)의 중공(301) 내부를 채울 수 있다. 예컨대, 몰딩부(140)는 제2 기판(120)의 제1 영역(S1) 상에 배치될 수 있다.
예컨대, 몰딩부(140)는 댐(130)의 내주면에 접할 수 있으며, 몰딩부(140)의 상면의 높이는 댐(130)의 상면의 높이와 동일할 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시 예에서는 몰딩부(140)의 상면의 높이가 댐(130)의 상면의 높이보다 낮거나, 또는 높을 수 있다. 또한 몰딩부(140)는 그 단면이 오목하거나 볼록한 형상을 포함하여 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
몰딩부(140)는 발광 칩들(D1 내지 D8)을 보호하거나, 발광 칩들(D1 내지 D8)로부터 발생하는 빛을 파장을 변환할 수 있다.
몰딩부(140)는 투광성이고 몰딩(molding) 가능한 재질, 예컨대, 에폭시 또는 실리콘과 같은 무색 투명한 고분자 수지로 이루어질 수 있다.
몰딩부(140)는 발광 칩들(D1 내지 D8)로부터 발생하는 빛의 파장을 변환하기 위하여 적색 형광체, 녹색 형광체, 또는 황색 형광체 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 연결 패드들(310, 320)은 제2 기판(120) 상에 서로 이격하여 배치될 수 있다. 제1 연결 패드들(310, 320)은 제2 기판(120)의 상면(121)의 제3 영역(S3) 내에 배치될 수 있다. 제3 영역(S3)은 댐(130)의 바깥 쪽에 위치하는 제2 기판(120)의 상면(121)의 또 다른 영역일 수 있다.
제1 연결 패드들(310,320)은 서로 전기적으로 분리될 수 있으며, 발광 칩들(D1 내지 D8) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있다.
예컨대, 제1 연결 패드(310)는 직렬 연결되는 발광 칩들(D1 내지 D8) 중 첫 번째 발광 칩(예컨대, D1)의 제1 전극(예컨대, n형 전극)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 연결 패드(320)는 직렬 연결되는 발광 칩들(D1 내지 D8) 중 마지막 번째 발광 칩(예컨대, D8)의 제2 전극(예컨대, p형 전극)과 전기적으로 연결될 수 있다.
홀더(150)는 제1 기판(110), 제2 기판(120), 및 댐(130) 상에 배치되며, 제1 기판(110)과 결합되고, 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)을 수용한다.
홀더(150)는 비전도성 또는 비투광성 물질, 예컨대, 비투광성 플라스틱으로 이루어질 수 있으며, 외부의 충격으로부터 발광 칩들(D1 내지 D8). 및 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)을 보호할 수 있다. 다른 실시 예에서 홀더(150)는 투광성 물질로 이루어질 수도 있다.
홀더(150)는 몰딩부(140)를 노출하는 중공(201)을 포함할 수 있으며, 홀더(150)는 하면(150b)의 가장 자리에 배치되는 돌출부(151)를 구비할 수 있다. 여기서 홀더(150)의 하면(150b)은 제1 기판(110)의 상면 및 제2 기판(120)의 상면과 마주보는 면일 수 있다.
몰딩부(140) 전체를 노출하기 위해서는 홀더의 중공(201)의 직경은 댐(130)의 중공(301)의 직경과 동일하거나 클 수 있다. 만약 홀더(150)가 몰딩부(150)의 일부라도 덮거나 가릴 경우에는 발광 칩들(D1 내지 D8)로부터 조사되는 빛이 홀더(150) 밖으로 빠져나가지 못하여 광 손실이 발생할 수 있기 때문이다.
예컨대, 돌출부(151)는 홀더(150) 하면(150b)의 제1 영역(P1)으로부터 돌출될 수 있다. 여기서 홀더(150) 하면(150b)의 제1 영역(P1)은 가장 자리 영역으로서, 홀더(150)의 외측면(150a)으로부터 제1 거리(d1) 이내의 영역일 수 있다. 즉 돌출부(151)의 폭(W1)은 제1 영역(P1)의 제1 거리(d1)와 동일할 수 있다.
홀더(150)의 하면(150b)을 기준으로 돌출부(151)의 말단(151a)의 높이(H1)는 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)의 높이보다 크거나 동일할 수 있다. 이는 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)이 제2 기판(120)의 상면과 충격을 받거나, 방해받지 않기 위함이다.
구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)은 홀더(150)의 하면(150b) 상에 서로 이격하여 배치된다.
예컨대, 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)은 홀더(150) 하면(150b)의 제2 영역(P2) 상에 서로 이격하여 배치될 수 있다.
제2 영역(P2)은 돌출부(151)와 중공(201) 사이에 위치하는 홀더(150) 하면(150b)의 일 영역일 수 있다. 또는 제2 영역(P2)은 제1 영역(P1)을 제외한 홀더(150) 하면(150b)의 나머지 영역일 수 있다.
홀더(150)의 하면(150b)에는 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)과 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판이 마련될 수 있다. 이때 인쇄회로기판은 홀더(150)의 하면(150b) 상에 형성되거나, 홀더(150)의 하면(150b) 상에 별도의 부재로 형성될 수도 있다.
구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)은 발광 칩들(D1 내지 D8)의 본딩과 동일한 방법, 예를 들어 다이 본딩에 의하여 홀더(150)의 하면(150b)에 본딩될 수 있다.
구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)은 와이어 본딩 또는 플립 칩 본딩 등을 통하여 홀더(150)의 하면(150b)에 마련되는 인쇄회로기판과 전기적으로 연결될 수 있다.
구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)은 외부로부터 제공되는 교류 전원을 이용하여 발광 칩들(D1 내지 D8)을 구동시킬 수 있다. 예컨대, 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)은 발광 칩들(D1 내지 D8)을 교류 구동시킬 수 있다.
예컨대, 구동 칩들은 브릿지 다이오드(Bridge Diode) 칩들(401 내지 404), IC(Integrated Circuit) 칩들(A1,A2,A3), 서지 보호용 칩(A4), 및 제너 다이오드 칩(A5)을 포함할 수 있다.
브릿지 다이오드 칩들(401 내지 404)은 교류 전원을 정류한다. 예컨대, 브릿지 다이오드 칩들(401 내지 404)은 교류 전원을 전파 정류하고, 전파 정류된 교류 전원을 출력할 수 있다.
IC 칩들(A1 내지 A3)은 브릿지 다이오드 칩들(401 내지 404)에 의하여 정류된 교류 전원에 기초하여, 발광 칩들(D1 내지 D8)을 턴 온 또는 턴 오프한다.
예컨대, IC 칩들(A1 내지 A3)은 전파 정류된 교류 전원의 크기에 기초하여, 발광 칩들(D1 내지 D8)을 순차적으로 점등 또는 소등시킬 수 있다.
예컨대, IC 칩들(A1 내지 A3)은 D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8의 순서로 발광 칩들(D1 내지 D8)을 턴 온할 수 있고, 턴 온 순서의 반대 순서로 발광 칩들(D1 내지 D8)을 턴 오프할 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니며, 턴 온 순서 및 턴 오프되는 순서는 다양하게 구현될 수 있다. 도 4에서는 3개의 IC 칩들(A1 내지 A3이 사용되었지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 실시 예는 발광 칩들(D1 내지 D8)의 수, 및 턴 온 또는 턴 오프하는 구현 방법에 따라 다양한 개수의 IC 칩들로 구현될 수 있다.
서지 보호용 칩(A4)은 외부로부터 유입되는 서지(surge)에 의하여 발광 칩들(D1 내지 D8) 및 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)이 파괴되는 것을 방지한다.
제너 다이오드 칩(A5)은 서지(surge)로부터 발광 칩들(D1 내지 D8) 및 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)을 보호하기 위하여 서지 보호용 칩(A4)에 정전원(예컨대, 정전압 또는 정전류)을 제공한다.
입력 단자들(405a, 405b)은 홀더(150)의 하면(150b) 상에 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)과 이격하여 배치되며, 입력 단자들(405a,405b)은 서로 이격하며, 전기적으로 서로 분리된다.
입력 단자들(405a, 405b)을 통하여 제공되는 교류 신호는 홀더(150) 하면(150b)에 마련되는 인쇄회로기판을 통하여 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)에 제공될 수 있다.
제2 연결 패드들(410, 420)은 홀더(150)의 하면(150b) 상에 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5), 및 입력 단자들(405a, 405b)과 이격하여 배치되며, 제2 연결 패드들(410,420)은 서로 이격하며, 전기적으로 서로 분리된다.
제2 연결 패드들(410, 420)은 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)과 전기적으로 연결될 수 있다.
제2 연결 패드들(410,420)은 제1 연결 패드들(310,320)에 대응 또는 정렬되어 배치될 수 있다. 예컨대, 솔더링(soldering)에 의하여 양자를 서로 전기적으로 연결하기 위함이다.
도 5는 제1 연결 패드들(310,320)과 제2 연결 패드들(410,420)이 솔더(510)에 의해 결합된 단면도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 제1 연결 패드들(310,320) 각각은 제2 연결 패드들(410,420) 중 대응하는 어느 하나와 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 대응하는 제1 연결 패드(예컨대, 310)와 제2 연결 패드(예컨대, 410) 사이에는 솔더(510)가 배치될 수 있고, 솔더(예컨대, 510)에 의하여 대응하는 제1 연결 패드(예컨대, 310)와 제2 연결 패드(예컨대, 410)는 서로 본딩될 수 있다.
솔더(510)에 의하여 제1 연결 패드(예컨대, 310)와 제2 연결 패드(예컨대, 410)는 서로 전기적으로 연결됨과 동시에 홀더(150)는 제2 기판(120)에 고정될 수 있다.
홀더(150)의 돌출부(151)의 말단(151a)은 제1 기판(110)의 상면과 접할 수 있다.
또한 홀더(150)의 돌출부(151)의 말단(151a)과 제1 기판(110)의 상면 사이에 배치되는 결합 부재 또는 접착 부재 등을 통하여 홀더(150)의 돌출부(151)의 말단(151a)과 제1 기판(110)의 상면은 결합, 및 서로 고정될 수 있다.
홀더(150)와 제1 기판(110) 결합시, 홀더(150)의 돌출부(151)의 내면과 제2 기판(120)의 측면은 서로 접할 수 있다.
도 1을 참조하면, 홀더(150)는 외부로부터 교류 전원을 입력 단자들(405a,405b)에 제공하는 전선들을 통과시키기 위한 관통 홀(190)를 구비할 수 있다.
외부로부터 교류 전원은 입력 단자들(405a, 405b)에 제공될 수 있으며, 입력 단자들(405a,405b)은 홀더(150) 하면에 마련되는 인쇄회로기판과 전기적으로 연결될 수 있고, 교류 신호는 인쇄회로기판을 통하여 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)에 제공될 수 있다. 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)은 제2 연결 패드들(410, 420)과 전기적으로 연결되고, 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)로부터 제공되는 전기적 신호는 제2 연결 패드들(410,420)과 본딩되는 제1 연결 패드들(310,320)을 통하여 발광 소자들(D1 내지 D8)에 제공될 수 있다.
다른 실시 예에서는 홀더(150) 하면(150b)의 인쇄회로기판이 아니라, 구동 칩들이 입력 단자들(405a,405b)에 와이어 본딩될 수 있으며, 입력 단자들(405a,405b)과 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5) 간의 전기적 연결은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)이 몰딩부(140) 내에 발광 칩들(D1 내지 D8)과 인접하여 배치되는 것이 아니라, 수직 방향으로 발광 칩들과 정렬 또는 오버랩되지 않는 홀더(150)의 하면(150b)의 일 영역 상에 배치되기 때문에, 실시 예는 구동 소자들(401 내지 404, A1 내지 A5의 광 흡수에 의한 광 손실을 줄일 수 있어 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 구동 소자들의 광 흡수를 차단하여 발광 효율을 향상시키기 위하여 구동 소자들을 댐 내부에 배치할 수도 있지만, 구동 소자들의 칩 높이가 서로 다를 수 있기 때문에 댐의 형상이 불균일하게 형성될 수 있어 구동 소자들이 노출될 수 있고, 그 결과 발광 효율이 개선되는 효과가 감소할 수 있으며, 외관 불량이 발생할 수 있다. 그러나 실시 예는 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)을 홀더(150)의 하면(150b)에 배치시키기 때문에 이러한 문제점을 해결함과 동시에 디자인에 대한 자유도 및 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 발광 칩들을 구동하는 구동 소자를 발광 소자 패키지로 구현하는 경우와 비교할 때, 실시 예는 발광 칩들(D1 내지 D8) 및 구동 칩들(401 내지 404, A1 내지 A5)이 모두 칩 타입이기 때문에, 제2 기판(120) 상에 구현되는 디자인을 간소화할 수 있으며, 제조 원가를 낮출 수 있다.
또한 발열이 심한 IC 및 서지 보호용 소자를 발광 칩들과 제2 기판 상에 모두 배치하는 경우와 비교할 때, 실시 예는 구동 소자들(401 내지 404, A1 내지 A5)이 홀더(150)에 설치되기 때문에, 제2 기판(120) 상에 배치되는 발광 칩들(D1 내지 D8)과 열적으로 분리되어 열에 의한 소자의 손상을 방지할 수 있다.
도 6은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함하는 조명 장치를 나타낸다.
도 6을 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. 광원부(1210)는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)일 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.
110: 제1 기판 120: 제2 기판
130: 댐 140: 몰딩부
150: 홀더 310,320: 제1 연결 패드들
401 내지 404, A1 내지 A5: 구동 칩들 405a,405b: 입력 단자들
410,420: 제2 연결 패드들 510: 솔더.

Claims (13)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치되고, 상기 기판의 상면을 노출하는 제1 중공을 갖는 댐(dam);
    상기 제1 중공에 의하여 노출되는 상기 기판의 상면 상에 배치되는 발광 칩들;
    상기 발광 칩들을 밀봉하도록 상기 댐의 상기 제1 중공 내에 배치되는 몰딩부;
    상기 기판 상에 배치되고, 상기 몰딩부를 노출하는 제2 중공을 갖는 홀더; 및
    상기 홀더의 하면 상에 배치되고, 상기 발광 칩들을 교류 구동시키는 구동 칩들을 포함하는 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홀더는,
    상기 홀더의 하면의 제1 영역으로부터 돌출되는 돌출부를 더 구비하며,
    상기 구동 칩들은 상기 홀더의 하면의 제2 영역에 배치되고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 제외한 상기 홀더의 하면의 나머지 영역인 발광 소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판은,
    제1 열전도율을 갖는 제1 기판; 및
    상기 제2 기판 상에 배치되며, 제2 열전도율을 갖는 제2 기판을 더 포함하며,
    상기 제1 열전도율을 상기 제2 열전도율보다 더 큰 발광 소자 패키지.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기판 상에 배치되고, 상기 발광 칩들과 전기적으로 연결되는 제1 연결 패드들을 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 홀더의 하면의 제2 영역 상에 배치되고, 상기 제1 연결 패드들과 전기적으로 연결되는 제2 연결 패드들을 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 연결 패드들과 상기 제2 연결 패드들 사이에 배치되는 솔더(solder)를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 홀더의 하면을 기준으로 상기 돌출부의 말단의 높이는 상기 구동 칩들의 높이보다 크거나 동일한 발광 소자 패키지.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 돌출부의 말단은 상기 기판의 상면에 접하는 발광 소자 패키지.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 구동 칩들과 전기적으로 연결되도록 상기 홀더의 하면에 마련되는 인쇄회로기판을 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제1 연결 패드들은 상기 댐의 바깥 쪽에 위치하는 상기 기판의 상면의 일 영역 상에 배치되는 발광 소자 패키지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 발광 칩들은 서로 직렬 연결되는 발광 소자 패키지.
  12. 제1항에 있어서, 상기 구동 칩들은,
    교류 전원을 정류하는 브릿지 다이오드 칩들; 및
    상기 브릿지 다이오드 칩들에 의하여 정류된 교류 전원에 기초하여, 상기 발광 칩들을 턴 온(turn on) 또는 턴 오프(turn off)시키는 IC 칩들을 포함하는 발광 소자 패키지.
  13. 제12항에 있어서, 상기 구동 칩들은,
    외부로부터 유입되는 서지(surge)에 의하여 상기 발광 칩들 및 상기 구동 칩들이 파괴되는 것을 방지하는 서지 보호용 칩; 및
    상기 서지 보호용 칩에 정전원을 제공하는 제너 다이오드 칩을 더 포함하는 발광 소자 패키지.
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WO2024043742A1 (ko) * 2022-08-26 2024-02-29 서울반도체주식회사 발광 다이오드 모듈 및 이를 포함하는 시스템

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