KR20170131910A - 발광소자 및 이를 포함하는 발광벌브 - Google Patents

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KR20170131910A
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손원국
김대원
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주식회사 루멘스
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Abstract

발광소자가 개시된다. 이 발광소자는, 길이 방향으로 길게 연장된 제1 기판; 상기 제1 기판과 나란하게 이격된 채 길이 방향을 길게 연장된 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 도전성 재료로 제공되는 연결수단; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 걸쳐 실장되며, 상기 연결수단과 연결되는 입력단과 출력단에 의해 서로 전기적으로 연결되는 n개의 발광다이오드칩들 포함하며, 상기 제 1 기판과 상기 제2 기판 사이에는 상기 n개의 발광다이오드칩들에서 방출된 광이 통과하는 갭이 형성된다.

Description

발광소자 및 이를 포함하는 발광벌브{light emitting device and lighting bulb comprising the same}
본 발명은 발광소자에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 전방과 후방 모두에 대하여 광을 발할 수 있도록 구성된 발광소자에 관한 것이다. 본 발명에 따른 발광소자는 전방과 후방 모두에 대해 광을 발하도록 구성되어 발광벌브에 특히 유용하게 이용될 수 있다.
예컨대 발광다이오드를 이용하는 반도체 광원은 기존의 광원과 비교할 때 높은 효율, 긴 수명 및 작은 크기 등 많은 장점들을 갖는다. 반도체 광원을 이용하는 많은 조명장치가 개발되었으며, 그 중 하나가 발광벌브이다. 대부분의 발광벌브는 히트싱크와, 그 히트싱크 상에 장착된 판형 서브마운트와, 그 서브마운트 상에 장착된 하나 이상의 발광소자를 포함한다. 그러나, 이러한 발광벌브는 광 지향각 범위가 좁아 전방 일정 각도 범위 내에서만 광을 발한다는 한계가 있다. 이에 대하여, 글로브 내측에 전방으로 돌출된 형태의 다면 입체를 마련하고 그 다면 입체의 여러 면에 발광소자들을 장착하여, 광 지향각을 넓힌 발광벌브가 제안되었다. 그러나, 이러한 발광벌브는 측방향으로의 발광량 증가가 있기는 하지만 후방으로 발광량 증가가 여전히 없으며, 또한, 무겁고 외관도 나쁘다는 단점이 있다.
이에 대하여 여러 개의 필라멘트형 발광소자를 글로브 내에 설치한 발광벌브가 개발되었다.
이러한 발광벌브에 있어서, 발광소자는 기다란 패키지와, 그 기다란 패키지에 실장되는 복수의 발광다이오드칩을 포함한다. 각 발광소자는 양 단부 측으로 리드단자들을 구비한다. 리드단자들을 이용하여 발광소자들을 직렬로 연결하되, 발광소자들을 차례로 발광 방향이 바뀌도록 배치하면, 전체적으로 볼 때 후배광 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 이 기술은 여전히 각 발광소자에서 나오는 빛은 한 방향만을 향하고 있어서 많은 수의 발광소자를 이용하지 않는 한 원하는 광 지향각 특성을 얻기 어렵다.
US7217004(2007. 05. 15)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광을 투과하는 갭을 형성하면서 서로 이격된 두 기판을 포함하며, 두 기판에 대하여 플립 본딩된 발광다이오드칩 및/또는 그들의 어레이를 포함으로써, 전방은 물론이고 후방으로도 광을 발할 수 있는 발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 광을 투과하는 기다란 갭을 형성하면서 서로 이격된 두 기다란 기판을 포함하며, 두 기다란 기판에 대하여 플립 본딩된 발광다이오드칩의 어레이를 포함으로써, 전방은 물론이고 후방으로도 광을 발할 수 있는 필라멘트형 발광소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 발광소자는, 길이 방향으로 길게 연장된 제1 기판; 상기 제1 기판과 나란하게 이격된 채 길이 방향을 길게 연장된 제2 기판; 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 도전성 재료로 제공되는 연결수단; 및 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 걸쳐 실장되며, 상기 연결수단과 연결되는 입력단과 출력단에 의해 서로 전기적으로 연결되는 n개의 발광다이오드칩들 포함하며, 상기 제 1 기판과 상기 제2 기판 사이에는 상기 n개의 발광다이오드칩들에서 방출된 광이 통과하는 갭이 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 발광소자는 상기 n개의 발광다이오드칩들과 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 덮도록 형성된 투광성 봉지재를 더 포함한다. 상기 투광성 봉지재는 형광체를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 발광소자는 상기 제1 기판의 일 단부 측에 형성된 입력단자와 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판의 타 단부측에 형성된 출력단자를 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 연결수단은 상기 제1 기판 상에서 상기 n개의 발광다이오드칩들 중 제1 발광다이오드칩의 입력단을 상기 입력단자와 연결하는 제1 연결부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 연결수단은, 상기 제2 기판 형성되어 상기 제1 연결부와 이격되며, 상기 제1 발광다이오드칩의 출력단과 연결되는 제2 연결부를 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 연결부는 상기 제2 기판 상에서 상기 n개의 발광다이오드칩들 중 상기 제2 발광다이오드칩의 입력단과 연결된다.
일 실시예에 따라, 상기 연결수단은 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판에 형성되어 상기 출력단자와 상기 n개의 발광다이오드칩들 중 제n 발광다이오드칩의 출력단 사이를 연결하는 제n+1 연결부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 연결수단은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 상기 제n+1 연결부가 형성되지 않은 기판 상에 형성되어 상기 제n+1 연결부와 이격된 제n 연결부를 더 포함하며, 상기 제n 연결부는 상기 제n 발광다이오드칩의 입력단과 연결된다.
일 실시예에 따라, 상기 연결수단은 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 상에 형성되어 상기 n개의 발광다이오드칩 중 이웃하는 발광다이오드칩들의 입력단과 출력단을 연결하는 연결부들을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 연결수단은 제1 기판에 도전성 재료로 제공되어 상기 n개의 발광다이오드칩들의 입력단들에 공통적으로 연결되는 제1 전극과, 상기 제2 기판에 도전성 재료로 제공되어 상기 n개의 발광다이오드칩들의 출력단들에 공통적으로 연결되는 제2 전극을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 입력단자와 상기 출력단자 각각은, Ag, Au, Cu 및 Al 중 적어도 하나를 포함하는 금속 모재와, 상기 금속 모재에 코팅된 반사물질막을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따라 발광벌브가 제공되며, 상기 발광벌브는, 베이스; 상기 베이스에 결합된 투광성 글로브(globe); 상기 투광성 글로브 내에서 상기 베이스와 연결된 리드들; 및 상기 리드들에 연결되어 상기 리드들을 통해 전원을 공급받되, 전방과 후방으로 빛을 발하는 하나 이상의 발광소자를 포함하며, 상기 발광소자는, 상기 발광소자는, 길이 방향으로 길게 연장된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 나란하게 이격된 채 길이 방향을 길게 연장된 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 도전성 재료로 제공되는 연결수단과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 걸쳐 실장되며, 상기 연결수단과 연결되는 입력단과 출력단에 의해 서로 전기적으로 연결되는 n개의 발광다이오드칩들 포함하며, 상기 제 1 기판과 상기 제2 기판 사이에는 상기 n개의 발광다이오드칩들에서 방출된 광이 통과하는 갭이 형성된다.
본 발명에 따르면, 전방과 후방 양측 모두에 대한 배광이 요구되는 발광벌브에 유용하게 이용될 수 있는 필라멘트형 발광소자가 구현된다. 이 발광소자는 서로 이격된 제1 기판과 제2 기판 상에 도전성 물질로 형성된 연결수단이 발광다이오드칩, 특히, 플립칩 타입 발광다이오드칩들을 신뢰성 있게 전기적으로 연결하며, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이의 갭을 통해 광을 통과시키므로 발광다이오드칩들에서 나온 광이 전방은 물론이고 후방으로도 방출되어 발광벌브에 유용하게 이용될 수 있다.
다시 말하면, 본 발명에 따른 발광소자는 플립 본딩형 발광다이오드칩들을 이용하고 얇은 두 개의 기판(PCB) 상에 플립 본딩형 발광다이오칩들의 입력단 및 출력단을 구성하는 전극 패드들이 연결되도록 하는 한편 형광체를 포함하는 봉지재로 플립 본딩형 발광다이오드칩들을 봉지하여 제작될 수 있으며, 이와 같이 제작된 필라멘트형 발광소자는 후방 측으로의 광량이 기존 필라멘트형 발광소자에 비하여 증가된다. 두 개의 기판 상의 갭 폭이 항상 일정한 것이 바람직하며, 이에 의해, 후방으로 균일한 양의 광이 방출되며, 그 후방으로 방출되는 광의 양과 전방으로 방출되는 광의 양 차이도 거의 비슷하게 유지할 수 있다.
도 1은 발광벌브를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 봉지재를 제거한 상태로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광자를 도시한 평면도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 4의 I-I'와 도 4의 II-II'를 취해진 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 발광소자를 도시한 평면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 발광벌브를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 발광벌브는 베이스(2000)와, 상기 베이스(2000)의 전단 개구부에 결합된 투광성 글로브(3000)와, 상기 베이스(3000)의 내측에 설치되어 상기 투광성 글로브(3000)가 둘러싸는 공간까지 연장된 전력공급용 리드들(4200, 4400)과, 상기 투광성 글로브(3000) 내에 배치되며 상기 전력공급용 리드들(4200, 4400)을 통해 전력을 공급받아 발광하는 복수의 발광소자(1000)들을 포함한다.
상기 베이스(2000)는, 전원공급용 소켓에 분리 가능하게 결합되는 것으로서, 소켓과 전기 접속되는 전극들을 구비한다. 또한, 소켓과 접속을 위해 예를 들면 소켓의 암나사부에 대응하는 수나사부를 포함한다.
상기 투광성 글로브(3000)는, 이하 설명되는 바와 같이 전방은 물론이고 후방으로도 광을 발할 수 있는 발광소자(1000)들의 특성에 맞게, 발광소자(1000)들을 기준으로 전방 영역은 물론이고 후방 영역을 포함하는 전체 부분이 투명한 재료로 형성된다. 상기 투광성 글로브(3000)는 전체적으로 구 형상부(3200)과 상기 구 형상부(3200)의 후방에 일체로 형성되어 상기 베이스와 결합되는 목부(3400)를 포함한다.
상기 전력 공급용 리드들(4200, 4400)은 상기 베이스(2000) 내에 세워져 설치되어 상기 투광성 글로브(3000)가 둘러싸는 공간까지 연장된다. 상기 전력 공급용 리드들(4200, 4400)은 이하 더 자세히 설명되는 발광소자(1000)들에 전력을 공급하는 기능과 더불어 상기 발광소자(1000)들을 단단하게 지지하는 역할도 한다. 상기 복수의 발광소자(1000)들은 굴곡을 이루면서 직렬로 연결된다. 전술한 리드들(4200, 4400)들 중 하나의 리드(4200)는 상기 복수의 발광소자(1000)들 중 직렬 배열 첫번째 발광소자(1000)의 전원 입력측 리드단자와 연결되고, 나머지 하나의 리드(4400)는 복수의 발광소자(1000)들의 직렬 배열 마지막 발광소자(1000)의 전원 츨력측 리드단자와 연결된다. 복수의 발광소자(1000) 각각은 일정 강성을 가지면서 일측 및 타측으로 돌출된 외부 연장 단자들(1001, 1002; 도 2 내지 도 4 참조)에 의해 상호 그리고 상기 리드들(4200, 4400)들과 연결되어 형태를 유지함과 더불어 전력을 공급받을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 봉지재를 제거한 상태로 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자를 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4의 I-I를 따라 발광소자를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자(1000)는 서로 나란하게 이격된 상태로 길이 방향으로 연장된 제1 기판(1101) 및 제2 기판(1102)과, 상기 제1 기판(1101) 또는 제2 기판(1102)의 일단 측에 형성된 입력단자(1210)와, 상기 제1 기판(1101) 또는 제2 기판(1102)의 타단 측에 출력단자(1220)와, 상기 제1 기판(1101)과 상기 제2 기판(1102)에 걸쳐지도록 상기 제1 기판(1101)과 상기 제2 기판(1102)에 실장되고 상기 제1 기판(1101)과 상기 제2 기판(1102)의 길이 방향으로 어레이된 n개의 발광다이오드칩(1300)들과, 제1 기판(1101)과 상기 제2 기판(1102) 상에서 상기 n개의 발광다이오드칩(1300)들을 직렬 연결하는 연결수단(1400)을 포함한다. 상기 연결수단(1400)은 증착 또는 도금에 의해 일정 패턴으로 제1 기판(1101)과 상기 제2 기판(1102)에 형성된 금속막들일 수 있다. 또한, 상기 입력단자(1210) 및 상기 출력단자(1220) 또한 증착 또는 도금에 의해 일정 패턴으로 제1 기판(1101) 및/또는 제2 기판(1102)에 형성될 수 있다.
또한, 상기 발광소자(1000)는 상기 입력단자(1210) 또는 상기 출력단자(1220)의 일부이거나 그와 연결된 것으로서, 좌우 양측으로 돌출된 외부 연장 단자들(1001, 1002)의 노출을 허용하면서 상기 발광다이오드칩(1300)들 및 그 발광다이오드칩(1300)들이 실장된 제1 기판(1101)과 제2 기판(1102)을 동시에 덮는 기다란 투광성 봉지재(1500)를 더 포함한다. 상기 투광성 봉지재(1500)는 상기 제1 기판(1101)과 상기 제1 기판(1102) 사이를 고정하는 역할을 할 수 있다.
상기 투광성 봉지재(1500)는 투명 수지를 몰딩하여 형성될 수 있으며, 상기 발광다이오드칩(1300)들 중 적어도 일부 발광다이오드칩(1300)들, 특히, 청색 발광다이오드칩들과 협력하여 백색광을 만드는 파장변환물질, 예컨대, 형광체가 포함될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 연결수단(1400)은, 상기 제1 기판(1101)과 상기 제2 기판(1102) 상에 도전성을 갖도록 형성되는 것으로서, 상기 제1 기판(1101) 상에 형성되어 상기 입력단자(1210)와 상기 n개의 발광다이오드칩(1300)들 중 제1 발광다이오드칩(1301)의 입력단(1320) 사이를 연결하는 제1 연결부(1401)와, 상기 제2 기판(1102) 상에 형성되어 상기 제1 연결부(1401)와 이격되고 상기 제1 발광다이오드칩(1301)의 출력단(1340) 및 상기 n개의 발광다이오드칩(1300)들 중 제2 발광다이오드칩(1302)의 입력단(1320) 사이를 연결되는 제2 연결부(1402)와, 상기 제2 기판(1102) 상에 형성되어 상기 출력단자(1220)와 상기 n개의 발광다이오드칩(1300)들 중 제n 발광다이오드칩(130n)의 출력단(1340) 사이를 연결하는 제n+1 연결부(140n+1)와, 상기 제1 기판(1101) 상에 형성되어 상기 제n+1 연결부(140n+1)와 이격되고 상기 제n 발광다이오드칩(130n)의 입력단(1320)과 연결되는 제n 연결부(140n)를 포함한다. 또한, 상기 연결수단(1400)은 상기 n개의 발광다이오드칩(1300)들 중 이웃하는 두 발광다이오드칩(1300, 1300)들 사이를 연결하는 중간의 연결부(1403,…)들을 포함한다. 이웃하는 연결부(1403)들은 제1 기판(1101)과 제2 기판(1102) 상으로 나뉘어 형성되어 서로 이격된다.
앞에서, 언급한 바와 같이, 상기 제1 연결부, 상기 제2 연결부, 상기 제n 연결부 및 상기 제n+1 연결부를 포함하는 모든 연결부(통칭하여 1403)들은 모두 이격되어 있고, 제1 기판(1101), 제2 기판(1102), 다시 제1 기판(1101)의 순서로 제1 기판(1101), 제2 기판(1102) 상에 지그재그로 형성된다.
상기 제1 기판(1101)과 상기 제2 기판(1102)은 서로 평행하게 이격되어 자신들의 사이에 빛이 투과되어 방출되는 갭, 즉, 광 투과 영역을 형성한다. 또한, 상기 제1 기판(1101)과 상기 제2 기판(1102) 각각은 평평한 상부면과 하부면을 포함하며 길이방향으로 기다랗게 형성된다.
본 실시예에 있어서, 상기 입력단자(1210)는 상기 제1 기판(1101)의 일 단부측 상면에 도전성을 갖는 금속 재료로 형성된다. 또한, 상기 출력단자(1220)는 상기 제2 기판(1102)의 타 단부측 상면에 도전성을 갖는 금속 재료로 형성된다. 즉, 본 실시예에서는, 미리 정해진 발광다이오드칩의 개수, 즉, n개의 발광다이오드칩을 이용함으로 인해, 입력단자(1210)과 출력단자(1220)가 서로 다른 기판들, 즉, 제1 기판(1101)과 제2 기판(1202)에 나뉘어 형성되지만, n-1개 또는 n+1개의 발광다이오드칩을 이용할 경우, 제1 기판(1101)과 제2 기판(1202) 중 어느 하나의 동일 기판에 입력단자(1210)와 출력단자(1220)이 모두 형성될 수도 있다.
상기 입력단자(1210) 및 상기 출력단자(1220) 각각은 제1 기판(1101) 및 제2 기판(1102) 외측으로 돌출된 외부 연장 단자들(1001, 1002) 각각에 연결되어 외부의 전원공급수단의 리드들과 연결될 수 있다.
상기 입력단자(1210) 및 상기 출력단자(1220)의 형성 전후 또는 동시에 상기 제1 기판(1101) 및 상기 제2 기판(1102) 상에는 복수의 금속막 아일랜드들을 포함하는 도전성 금속막 패턴을 포함하는 연결수단(1400)이 제공된다. 상기 연결수단(1400)을 구성하는 도전성 금속막 패턴은 상기 제1 기판(1101)과 상기 제2 기판(1102) 각각에 대하여 도전성 금속막을 전체적으로 형성한 후 마스크를 이용해 식각해 형성하거나, 또는 상기 제1 기판(1102) 및 제2 기판(1102) 상에 배치된 마스크 위로 도전성 금속막을 일정 패턴으로 형성하여 이루어질 수 있다.
상기 n개의 발광다이오드칩(1300)들은 상기 입력단자(1210)와 상기 출력단자(1220) 사이에서 상기 제1 기판(1102)와 상기 제2 기판(1102)에 걸쳐져 상기 제1 기판(1102)와 상기 제2 기판(1102)의 길이 방향을 따라 일열로 어레이된다. 또한, 상기 n개의 발광다이오드칩(1300) 각각은, 플립 본딩형 발광다이오드칩으로서, 입력단(1320)과 출력단(1340)을 갖되, 그 입력단(1320)과 출력단(1340) 각각이 상기 발광다이오드칩(1300) 각각에서 상기 제1 기판(1101) 및 상기 제2 기판(1102)을 향해 연장된 전극패드(1321, 1341) 및/또는 범프(1322, 1342)를 포함한다.
또한, 상기 n개의 발광다이오드칩(1300) 각각은 플립 본딩에 의해 상기 비도전상 투명기판(1100) 상에 실장되는 플립 본딩 타입 발광다이오드칩으로서, 상기 실장에 의해 상기 제1 기판(1101) 또는 상기 제2 기판(1102) 상에 도전성 금속막으로 미리 형성된 연결수단(1400) 내 해당 도전성 연결부와 연결되어, 직렬 연결 회로의 한 요소를 이룬다. 본 실시예에서는, 도전성을 갖는 투명 연결부(1401, 1402, 1403, …, 140n 또는 140n+1)들이 입력단자와 첫번째 발광다이오드칩, 출력단자와 마지막 발광다이오드칩, 그리고, 이웃하는 중간의 발광다이오드칩 사이를 연결하므로 기존 래터럴 타입 발광다이오드칩의 직렬 회로 연결에 필요했던 본딩와이어들이 사용되지 않는다. 또한, 각 발광다이오드칩(1300)들이 플립칩 타입임에도 불구하고 제1 기판(1101)과 제2 기판(1102) 사이에 광을 투과할 수 있는 갭이 존재하므로 후방으로도 광을 내보낼 수 있다. 상기 발광다이오드칩(1300)에서 나온 광의 후방 광 방출량을 늘리기 위해 상기 발광다이오드칩(1300)은 상기 제1 기판(1101)과 상기 제2 기판(1102)을 가로지는 방향의 폭이 상기 제1 기판(1101) 또는 상기 제2 기판(1102)의 길이 방향에 상응하는 폭보다 큰 것이 바람직하며, 상기 제1 기판(1101)과 상기 제2 기판(1102) 사이의 갭 폭이 상기 제1 기판(1101) 및 상기 제2 기판(1102) 각각의 폭보다 큰 것이 바람직하다.
도 5에 잘 도시된 바와 같이, 상기 발광다이오드칩(1300) 각각은 위에서 아래를 향해 차례로 투광성기판(1311), 제1 도전형 반도체층(1312), 활성층(1313) 및 제2 도전형 반도체층(1314)을 포함한다. 제2 도전형 반도체층(1314)의 일부 영역이 제1 전극패드(1321)와 연결되고 메사 식각에 의해 오픈된 제1 도전형 반도체층(1312)의 일부 영역이 제2 전극 패드(1341)와 연결된 구조를 포함한다.
상기 투광성기판(1311)은 갈륨나이트라이드 계열의 제1 도전형 반도체층(1312), 활성층(1313) 및 제2 도전형 반도체층(1314)의 성장에 이용된 성장 기판, 더 바람직하게는, 투명 사파이어 기판일 수 있다. 제1 도전형 반도체층(1312) 및 제2 도전형 반도체층(1314)은 n형 반도체층 및 p형 반도체층일 수 있으며, 활성층(1313)은 멀티퀀텀웰(multi quantum well)을 포함할 수 있다.
또한, 제1 범프(1322) 및 제2 범프(1342)에 의해, 상기 제1 전극 패드(1321) 및/또는 제2 전극 패드(1341)가 비도전성 투명기판(1100) 상의 도전성 투명 연결부(1401, 1402, 1403, …, 140n 또는 140n+1)와 연결된다.
도시하지 않았지만, 상기 제1 전극 패드(1321) 및 제2 전극 패드(1341) 각각에 일체형 또는 별도의 확장부를 형성하는 것이 고려될 수 있으며, 이는 상기 제1 전극 패드(1321) 및 상기 제2 전극 패드(1341)가 상기 제1 기판(1101) 및 상기 제2 기판(1102) 각각에 대하여 보다 더 신뢰성 있게 그리고 용이하게 연결될 수 있게 해준다. 상기 확장부의 추가에 의해, 상기 제1 전극 패드(1321) 및 제2 전극 패드(1341)가 상기 제1 범프(1322) 및 상기 제2 범프(1342)와 접촉하는 면적이 증가되며, 그에 따라, 상기 제1 범프(1322) 및 상기 제2 범프(1342)가 상기 제1 기판(1101) 및 제2 기판(1102)과 접촉하는 면적도 더 확장될 수 있다. 또한, 봉지재 형성 전에 별도의 광 투광성 재료를 상기 제1 및 제2 기판(1101, 1102)과 상기 발광다이오드칩(1300) 사이에 개재시켜, 상기 발광다이오드칩(1300) 후방으로의 광 방출을 거의 저해하지 않으면서도 발광다이오드칩(1300)과 제1 및 제2 기판(1101, 1102) 사이를 안정적으로 접촉시키는 것도 고려될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 5를 참조하면, 상기 입력단자(1210)는 Ag, Au, Cu 및 Al 중 적어도 하나를 포함하는 금속 모재(1211)와 상기 금속 모재에 코팅된 반사물질막을 포함하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 상기 출력단자(1220)도 Ag, Au, Cu 및 Al 중 적어도 하나를 포함하는 금속 모재와 상기 금속 모재에 코팅된 반사물질막을 포함하는 것이 바람직하다.
발광소자(1000)를 제작하기 위해, 미리 준비된 제1 기판(1101) 및 제2 기판(1102) 또는 이를 포함하는 하나의 모재 상에 금속 또는 도전성 금속 화합물을 증착하여, 도전성 금속막을 상기 제1 기판(1101) 및 상기 제2 기판(1102) 상에 형성하고, 상기 도전성 금속막을 식각하여 전술한 도전성 연결부(1401, 1402, 1403, …, 140n 또는 140n+1)를 포함하는 연결수단(1400)을 제1 기판(1101) 및 제2 기판(1102) 상에 형성한다. 대안적으로, 일정 패턴의 마스크를 형성하고 그 위에 도전성 금속 화합물 또는 금속을 증착하여 도전성 연결부(1401, 1402, 1403, …, 140n 또는 140n+1)를 포함하는 연결수단(1400)을 형성할 수도 있다. 연결수단(1400) 형성을 위해 E-빔 또는 스퍼터링 공정이 이용될 수 있다.
다음, 발광다이오드칩(1300)들과 입력단자(1210) 및 출력단자(1220)를, 상기 연결부(1401, 1402, 1403, …, 140n 또는 140n+1)에 의해 전기적으로 직렬 연결되도록, 상기 제1 기판 (1101) 및 상기 제2 기판(1102) 상에 배치 및 형성하는 공정이 수행된다.
이 공정에 의해, 상기 입력단자(1210)와 상기 n개의 발광다이오드칩(1300)들 중 제1 발광다이오드칩(1301)의 입력단(1320) 사이가 도전성 제1 연결부(1401)에 의해 연결되고, 상기 제1 발광다이오드칩(1301)의 출력단(1340) 및 상기 n개의 발광다이오드칩(1300)들 중 제2 발광다이오드칩(1302)의 입력단(1320)이 도전성 제2 연결부(1402)에 의해 연결되고, 상기 출력단자(1220)와 상기 n개의 발광다이오드칩(1300)들 중 제n 발광다이오드칩(130n)의 출력단(1340)이 도전성 제n+1 연결부(140n+1)에 의해 연결되고, 도전성 제n 연결부(140n)은 상기 제n 발광다이오드칩(130n)의 입력단(1320)과 연결된다. 그리고, 상기 공정에 의해, 상기 n개의 발광다이오드칩(1300)들 중 이웃하는 두 발광다이오드칩(1300, 1300)들 사이도 도전성 연결부들에 의해 연결된다.
두개의 외부 연장 단자들(1001, 1002) 각각은 입력단자(1210) 및 출력단자(1220)와 연결되어 좌우 양측으로 길게 돌출된다. 그리고, 두개의 외부 연장 단자들(1001, 1002)만이 외부로 노출된 상태로 제1 기판(1101) 및 제2 기판(1102)와 복수의 발광다이오드칩(1300)들을 감싸는 광투과성 봉지재를 몰딩 형성하며, 이에 의해, 전술한 발광소자(1000)의 제작이 완료된다. 상기 광투광성 봉지재에는 청색 또는 자외선 파장의 광을 발하는 발광다이오드칩(1300)과 협력하여 백색광을 만드는 파장 변환 재료, 즉, 형광체가 포함될 수 있다. 백색광을 웜화이트광으로 바꾸어 내보내도록, 상기 복수개의 발광다이오드칩(1300)들 중에서 적어도 하나의 발광다이오드칩으로 620 ~ 680㎚ 파장을 발하는 것을 이용하는 것도 고려된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광소자를 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 발광소자를 도시판 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제1 기판(1101)에는 발광다이오드칩(1300)들을 전기적으로 연결하는 연결수단으로서 단절 없이 기다란 도전성 전극이 마련되고 제2 기판(1102)에 단절 없이 기다란 도전성 전극이 마련된다. 상기 제1 기판(1101)은 금속판 자체로 제작될 수 있고, 비도전성 기판 상에 단절 없이 기다란 선형의 도전성 패턴을 형성하여 제작될 수도 있다. 마찬가지로, 제2 기판(1102) 또한 발광다이오드칩들(1300)을 전기적으로 연결하는 연결수단으로서 금속판 자체로 제작될 수 있고, 비도전성 기판 상에 단절 없이 기다란 선형의 도전형 패턴을 형성하여 제작될 수 있다. 이에 따라, 제1 기판(1101)은 발광다이오드칩(1300)들의 입력단들이 공통적으로 연결되는 공통 전극의 역할을 하며 상기 제2 기판(1102)는 발광다이오드칩(1300)들의 출력단들이 공통적으로 연결되는 공통 전극의 역할을 할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 복수개의 발광다이오드칩(1300)들은 각각이 상기 비도전성 투명기판(1100)을 향해 있는 입력단(1320)과 출력단(1340)을 포함하는 플립 본딩형 발광다이오드칩들이다. 또한, 상기 복수개의 발광다이오드칩(1300)들은 서로 이격된 제1 기판(1101)과 제2 기판(1102)에 걸쳐져 상기 1 기판(1101)과 제2 기판(1102) 상에 실장되되 상기 1 기판(1101)과 제2 기판(1102)의 길이 방향을 따라 어레이된다. 그리고, 상기 제1 기판(1101)은 발광다이오드칩(1300)들의 모든 입력단(1320)과 연결되는 제1 전극으로 형성되고 상기 제2 기판(1101)은 상기 발광다이오드칩(1300)들의 모든 출력단(1340)과 연결되는 제2 전극으로 형성된다. 따라서, 상기 발광다이오드칩(1300)들은 병렬로 연결된다.
나머지 다른 구성은 앞선 실시예와 같거나 유사할 수 있다.
1000: 발광소자 1101, 1102: 기판
1210: 입력단자 1220: 출력단자
1300, 1301, 1302, 130n: 발광다이오드칩
1400: 연결수단 1500: 투광성 봉지재
1401, 1402, 1403, 140n, 140n+1: 연결부

Claims (13)

  1. 길이 방향으로 길게 연장된 제1 기판;
    상기 제1 기판과 나란하게 이격된 채 길이 방향을 길게 연장된 제2 기판;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 도전성 재료로 제공되는 연결수단; 및
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 걸쳐 실장되며, 상기 연결수단과 연결되는 입력단과 출력단에 의해 서로 전기적으로 연결되는 n개의 발광다이오드칩들 포함하며,
    상기 제 1 기판과 상기 제2 기판 사이에는 상기 n개의 발광다이오드칩들에서 방출된 광이 통과하는 갭이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 n개의 발광다이오드칩들과 상기 제1 기판과 상기 제2 기판을 덮도록 형성된 투광성 봉지재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 투광성 봉지재는 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 기판의 일 단부 측에 형성된 입력단자와 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판의 타 단부측에 형성된 출력단자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 연결수단은 상기 제1 기판 상에서 상기 n개의 발광다이오드칩들 중 제1 발광다이오드칩의 입력단을 상기 입력단자와 연결하는 제1 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 연결수단은, 상기 제2 기판 형성되어 상기 제1 연결부와 이격되며, 상기 제1 발광다이오드칩의 출력단과 연결되는 제2 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제2 연결부는 상기 제2 기판 상에서 상기 n개의 발광다이오드칩들 중 상기 제2 발광다이오드칩의 입력단과 연결되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  8. 청구항 4에 있어서, 상기 연결수단은 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판에 형성되어 상기 출력단자와 상기 n개의 발광다이오드칩들 중 제n 발광다이오드칩의 출력단 사이를 연결하는 제n+1 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 연결수단은 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 상기 제n+1 연결부가 형성되지 않은 기판 상에 형성되어 상기 제n+1 연결부와 이격된 제n 연결부를 더 포함하며, 상기 제n 연결부는 상기 제n 발광다이오드칩의 입력단과 연결되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 연결수단은 상기 제1 기판 또는 상기 제2 기판 상에 형성되어 상기 n개의 발광다이오드칩 중 이웃하는 발광다이오드칩들의 입력단과 출력단을 연결하는 연결부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 연결수단은 제1 기판에 도전성 재료로 제공되어 상기 n개의 발광다이오드칩들의 입력단들에 공통적으로 연결되는 제1 전극과, 상기 제2 기판에 도전성 재료로 제공되어 상기 n개의 발광다이오드칩들의 출력단들에 공통적으로 연결되는 제2 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  12. 청구항 4에 있어서, 상기 입력단자와 상기 출력단자 각각은, Ag, Au, Cu 및 Al 중 적어도 하나를 포함하는 금속 모재와, 상기 금속 모재에 코팅된 반사물질막을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  13. 베이스;
    상기 베이스에 결합된 투광성 글로브(globe);
    상기 투광성 글로브 내에서 상기 베이스와 연결된 리드들; 및
    상기 리드들에 연결되어 상기 리드들을 통해 전원을 공급받되, 전방과 후방으로 빛을 발하는 하나 이상의 발광소자를 포함하며,
    상기 발광소자는, 상기 발광소자는, 길이 방향으로 길게 연장된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 나란하게 이격된 채 길이 방향을 길게 연장된 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 도전성 재료로 제공되는 연결수단과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판에 걸쳐 실장되며, 상기 연결수단과 연결되는 입력단과 출력단에 의해 서로 전기적으로 연결되는 n개의 발광다이오드칩들 포함하며, 상기 제 1 기판과 상기 제2 기판 사이에는 상기 n개의 발광다이오드칩들에서 방출된 광이 통과하는 갭이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광소자.
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