KR20210123551A - 발광 장치와, 이의 제조 방법 및 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 효율을 향상시키고, 크로스톡 현상을 방지할 수 있게 하는 발광 장치와, 이의 제조 방법 및 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈에 관한 것으로서, 통합 기판에 다이 어태치되는 복수개의 발광 다이오드들; 복수개의 상기 발광 다이오드들을 통합적 또는 개별적으로 보호할 수 있도록 상기 발광 다이오드들을 둘러싸는 형상으로 형성되는 발광 장치 통합 투광성 봉지재; 상기 발광 다이오드들 간의 크로스톡(Crosstalk) 현상을 방지할 수 있도록 상기 발광 장치 통합 투광성 봉지재에 형성된 격벽홈에 형성되는 격벽형 광차단 봉지재; 및 상기 격벽형 광차단 봉지재의 상면에 형성되고, 상기 발광 다이오드들의 주발광축 선상에 관통창이 형성되는 하우징형 광유도 봉지재;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 발광 장치와, 이의 제조 방법 및 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광 효율을 향상시키고, 크로스톡 현상을 방지할 수 있게 하는 발광 장치와, 이의 제조 방법 및 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈에 관한 것이다.
스마트 워치나 스마트 밴드 등과 같은 웨어러블 장치에는 맥박수, 심장 박동수, 혈중 산소량, 혈압 등 착용자의 각종 생체 정보를 측정할 수 있는 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈이 설치될 수 있다.
이러한 종래의 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈에는 복수개의 발광 다이오드들이 설치된 발광 장치(R, G, B, IR 등)가 적용될 수 있다.
도 1은 종래의 발광 장치(2)를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 발광 장치(2)를 나타내는 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 발광 장치(2)는, 개별 기판(1-1)에 다이 어태치되는 복수개의 발광 다이오드(2-1)들과, 복수개의 상기 발광 다이오드(2-1)들을 상기 개별 기판(1-1)과 전기적으로 연결시키는 와이어(2-2) 및 상기 발광 다이오드(2-1)들을 통합적 또는 개별적으로 보호할 수 있도록 상기 발광 다이오드들을 둘러싸는 형상으로 형성되는 상면이 평평한 형상의 투광성 봉지재(2-3)로 이루어진다.
그러나, 이러한 종래의 발광 장치(2)는, 각각의 상기 발광 다이오드(2-1)들의 광발산 각도가 대략적으로 120도 이상으로 넓게 퍼질 수 있는 것으로서, 이로 인하여 이웃하는 발광 다이오드들 또는 후술될 포토 다이오드들까지 악영향을 줄 수 있는 크로스톡(Crosstalk) 현상이 발생될 수 있다.
또한, 종래의 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈은, 상기 발광 장치(2)를 포함하여 총 9번의 패키징 공정이 개별적으로 이루어지는 것으로서, 기판 또는 부품의 개수가 증대되어 제조 비용이나 기간이 낭비되고, 패키지 공정이 복잡하여 공정 비용이 증대되며, 각각의 패키지들을 실장할 수 있는 최소한의 공간이 확보되어야 하기 때문에 패키지의 부피나 두께가 커져서 설치의 제약이 발생되고, 패키징 공정의 횟수에 비례하여 열적 스트레스와 기계적 스트레스가 증대되어 부품 손상으로 인해 안전성이떨어지며, 개별적으로 많은 금형을 제작해야 하기 때문에 금형 제작 비용 및 기간이 많이 소요되고, 신속한 고객 대응이 어려우며, 포토 다이오드의 면적이 줄어들어서 광 감도가 떨어지고, 자석의 면적이 축소되어 충전 도크의 위치 보정력이 떨어지는 등 많은 문제점들이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 발광 다이오드의 광발산 각도를 좁힐 수 있도록 피사체에 집중하여 발광 효율 및 광 감도를 높일 수 있고, 크로스톡 현상을 방지할 수 있으며, 통합 기판으로 기판을 통합하고, 개별적으로 이루어지던 투명 봉지재의 패키지 공정을 일원화하여 패키지 공정을 단소화하여 공정 비용을 절감할 수 있고, 패키지를 소형화하거나 다양한 형상으로 형성할 수 있으며, 패키징 공정의 횟수를 단축시켜서 열적 스트레스와 기계적 스트레스로 인한 손상을 최소화함으로써 안전성을 향상시킬 수 있고, 통합 금형만 제작하여 금형 제작 비용 및 기간을 절감할 수 있으며, 다양한 발광 다이오드나 포토 다이오드에도 통합 적용이 가능하여 신속한 고객 대응을 가능하게 하고, 통합 기판을 IPS(Insulated Pattern Substrate)로 개발하여 두께를 최소화할 수 있으며, 포토 다이오드의 면적을 증대시켜서 광 감도를 크게 향상시킬 수 있고, 자석의 외경이나 높이 등의 자석 면적을 증대시켜서 충전 도크의 위치 보정력을 향상시킬 수 있으며, 돔형 렌즈부를 이용하여 수광 효율 또는 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 패키지 일체화로 인해 구조적으로 매우 견고하며, 내구성을 크게 향상시킬 수 있고, 다양한 사출 성형 방식으로 성형을 용이하게 할 수 있으며, 제품의 성능을 크게 향상시킬 수 있게 하는 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 장치는, 통합 기판에 다이 어태치되는 복수개의 발광 다이오드들; 복수개의 상기 발광 다이오드들을 통합적 또는 개별적으로 보호할 수 있도록 상기 발광 다이오드들을 둘러싸는 형상으로 형성되는 발광 장치 통합 투광성 봉지재; 상기 발광 다이오드들 간의 크로스톡(Crosstalk) 현상을 방지할 수 있도록 상기 발광 장치 통합 투광성 봉지재에 형성된 격벽홈에 형성되는 격벽형 광차단 봉지재; 및 상기 격벽형 광차단 봉지재의 상면에 형성되고, 상기 발광 다이오드들의 주발광축 선상에 관통창이 형성되는 하우징형 광유도 봉지재;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 발광 장치 통합 투광성 봉지재는, 상기 발광 다이오드들의 주발광축 선상에 돔(Dome)형상의 발광 렌즈부가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 하우징형 광유도 봉지재의 상기 관통창은 광발산 각도에 따라 측면에 경사면이 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 격벽형 광차단 봉지재와 상기 하우징형 광유도 봉지재는 일체를 이루도록 동일한 재질일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 발광 다이오드는, 적어도 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 청색 발광 다이오드, 적외선 발광 다이오드 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 격벽형 광차단 봉지재는, 상기 발광 다이오드를 전체적으로 격자진 U자 형상으로 둘러싸는 제 1 차벽부; 다른 발광 다이오드를 전체적으로 격자진 역U자 형상으로 둘러싸는 제 2 차벽부; 및 상기 제 1 차벽부와 상기 제 2 차벽부를 대각선 방향으로 연결하는 브릿지부;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 장치의 제조 방법은, 통합 기판을 준비하는 단계; 상기 통합 기판에 복수개의 발광 다이오드들을 다이 어태치하는 단계; 복수개의 상기 발광 다이오드들을 통합적 또는 개별적으로 보호할 수 있도록 상기 발광 다이오드들을 둘러싸는 형상으로 발광 장치 통합 투광성 봉지재를 형성하는 단계; 및 상기 발광 다이오드들 간의 크로스톡(Crosstalk) 현상을 방지할 수 있도록 상기 발광 장치 통합 투광성 봉지재에 형성된 격벽홈에 격벽형 광차단 봉지재를 형성하고, 상기 격벽형 광차단 봉지재의 상면에 상기 발광 다이오드들의 주발광축 선상에 관통창이 형성된 하우징형 광유도 봉지재를 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈은, 통합 기판: 상기 통합 기판의 가운데 부분에 설치되고, 상술된 발광 장치; 상기 통합 기판의 테두리 부분에 설치되고, 상기 발광 장치의 주변을 둘러싸도록 상기 발광 장치를 중심으로 방사선 상에 다각도로 배치되는 복수개의 수광 장치들; 및 복수개의 상기 수광 장치들을 통합적으로 보호할 수 있도록 상기 수광 장치들을 서로 연결하여 링형상으로 둘러싸는 형상으로 형성되는 수광 장치 통합 투광성 봉지재;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치와, 이의 제조 방법 및 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈은, 발광 다이오드의 광발산 각도를 좁힐 수 있도록 피사체에 집중하여 발광 효율 및 광 감도를 높일 수 있고, 크로스톡 현상을 방지할 수 있으며, 통합 기판으로 기판을 통합하고, 개별적으로 이루어지던 투명 봉지재의 패키지 공정을 일원화하여 패키지 공정을 단소화하여 공정 비용을 절감할 수 있고, 패키지를 소형화하거나 다양한 형상으로 형성할 수 있으며, 패키징 공정의 횟수를 단축시켜서 열적 스트레스와 기계적 스트레스로 인한 손상을 최소화함으로써 안전성을 향상시킬 수 있고, 통합 금형만 제작하여 금형 제작 비용 및 기간을 절감할 수 있으며, 다양한 발광 다이오드나 포토 다이오드에도 통합 적용이 가능하여 신속한 고객 대응을 가능하게 하고, 통합 기판을 IPS(Insulated Pattern Substrate)로 개발하여 두께를 최소화할 수 있으며, 포토 다이오드의 면적을 증대시켜서 광 감도를 크게 향상시킬 수 있고, 자석의 외경이나 높이 등의 자석 면적을 증대시켜서 충전 도크의 위치 보정력을 향상시킬 수 있으며, 돔형 렌즈부를 이용하여 수광 효율 또는 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 패키지 일체화로 인해 구조적으로 매우 견고하며, 내구성을 크게 향상시킬 수 있고, 다양한 사출 성형 방식으로 성형을 용이하게 할 수 있으며, 제품의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래의 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 발광 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 장치의 제조 방법을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 9 내지 도 12는 도 5 내지 도 8의 발광 장치의 제조 방법을 단계적으로 나타내는 사시도들이다.
도 13은 도 3의 발광 장치의 자석 증가 높이를 나타내는 단면도들이다.
도 14는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 15는 도 14의 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 발광 장치를 나타내는 사시도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 장치의 제조 방법을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 9 내지 도 12는 도 5 내지 도 8의 발광 장치의 제조 방법을 단계적으로 나타내는 사시도들이다.
도 13은 도 3의 발광 장치의 자석 증가 높이를 나타내는 단면도들이다.
도 14는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 15는 도 14의 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈을 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 장치(20)를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3의 발광 장치(20)를 나타내는 사시도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 장치(20)는, 복수개의 발광 다이오드(21)들과, 발광 다이오드용 와이어(22)와, 발광 장치 통합 투광성 봉지재(23)와, 격벽형 광차단 봉지재(24) 및 하우징형 광유도 봉지재(25)를 포함할 수 있다.
예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 상기 발광 다이오드(21)는, 통합 기판(10)에 다이 어태치되는 것으로서, 적어도 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 청색 발광 다이오드, 적외선 발광 다이오드 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다. 그러나 이외에도 다양한 발광 다이오드들이 선택적으로 적용될 수 있고, 플립칩을 이용하는 경우, 상기 와이어는 생략될 수도 있다.
또한, 예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발광 다이오드용 와이어(22)는, 상기 통합 기판(10)과 상기 발광 다이오드(21)를 전기적으로 연결하는 일종의 신호 전달 매체일 수 있다.
여기서, 이외에도 다양한 발광 다이오드들이 선택적으로 적용될 수 있고, 플립칩을 이용하는 경우, 상기 와이어는 생략될 수도 있다.
또한, 예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발광 장치 통합 투광성 봉지재(23)는, 복수개의 상기 발광 다이오드(21)들을 통합적 또는 개별적으로 보호할 수 있도록 상기 발광 다이오드(21)들을 둘러싸는 형상으로 형성되는 CMC나 실리콘 등의 투광성 수지 구조체일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 발광 장치 통합 투광성 봉지재(23)는, 상기 발광 다이오드(21)들의 주발광축 선상에 돔(Dome)형상의 발광 렌즈부(23a)가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 발광 렌즈부(23a)를 이용하여 발광 집중도를 높여서 상기 발광 다이오드(21)의 발광 효율 및 후술될 포토 다이오드(31)의 광 감도를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 격벽형 광차단 봉지재(24)는, 상기 발광 다이오드(21)들 간의 크로스톡(Crosstalk) 현상을 방지할 수 있도록 상기 발광 장치 통합 투광성 봉지재(23)에 형성된 격벽홈(H)에 형성되는 EMC 또는 WEMC 재질의 광차단성 또는 광반사성 재질의 수지재일 수 있다.
또한, 예컨대, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하우징형 광유도 봉지재(25)의 상면에 형성되고, 상기 발광 다이오드(21)들의 주발광축 선상에 관통창(W)이 형성되는 EMC 또는 WEMC 재질의 광차단성 또는 광반사성 재질의 수지재일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하우징형 광유도 봉지재(25)의 상기 관통창(W)은 광발산 각도에 따라 측면에 경사면(C)이 형성될 수 있다.
따라서, 상기 경사면(C)을 이용하여 상기 발광 다이오드(21)들 각각의 광발산 각도(K1)를 좁혀서 발광 집중도를 높이고, 상기 발광 다이오드(21)의 발광 효율 및 후술될 포토 다이오드(31)의 광 감도를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 예컨대, 사출 성형시 서로 동시에 성형될 수 있도록 상기 격벽형 광차단 봉지재(24)와 상기 하우징형 광유도 봉지재(25)는 일체를 이루도록 동일한 재질일 수 있다. 이외에도, 상기 격벽형 광차단 봉지재(24)와 상기 하우징형 광유도 봉지재(25)는 서로 시간의 차이를 두고 형성되거나, 또는 이종의 재질로 재작되어 서로 시간의 차이를 두고 형성되는 등 매우 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
한편, 더욱 구체적으로 예를 들면, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 격벽형 광차단 봉지재(24)는, 상기 발광 다이오드(21)를 전체적으로 격자진 U자 형상으로 둘러싸는 제 1 차벽부(241)와, 다른 발광 다이오드(21)를 전체적으로 격자진 역U자 형상으로 둘러싸는 제 2 차벽부(242) 및 상기 제 1 차벽부(241)와 상기 제 2 차벽부(242)를 대각선 방향으로 연결하는 브릿지부(243)를 포함할 수 있다.
따라서, 이러한 U자형 상기 제 1 차벽부(241)와, 역U자형 상기 제 2 차벽부(242) 및 대각선 형상의 상기 브릿지부(243)를 이용하여 서로를 완벽하게 격리시킬 수 있고, 불필요한 부분은 차단하지 않게 하여 최소한의 부피로 최대한의 광차단 효과를 얻을 수 있다.
그러나, 이러한 상기 격벽형 광차단 봉지재(24)는 도면에 반드시 국한되지 않는 것으로서, 상기 발광 다이오드(21)의 설치 위치나, 설치 개수나, 종류나, 형태나, 기타 스팩이나, 고객의 요구 등에 따라 매우 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 장치(20)의 제조 방법을 단계적으로 나타내는 단면도들이고, 도 9 내지 도 12는 도 5 내지 도 8의 발광 장치(20)의 제조 방법을 단계적으로 나타내는 사시도들이다.
도 5 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 장치(20)의 제조 방법을 단계적으로 설명하면, 먼저, 도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이, 준비된 상기 통합 기판(10)에 복수개의 발광 다이오드(21)들을 다이 어태치하고, 상기 발광 다이오드(21)들을 상기 통합 기판(10)에 와이어 본딩할 수 있다.
이어서, 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이, 복수개의 상기 발광 다이오드(21)들을 통합적 또는 개별적으로 보호할 수 있도록 상기 발광 다이오드(21)들을 둘러싸는 형상으로 발광 장치 통합 투광성 봉지재(23)를 형성할 수 있다. 이 때, 상기 투광성 봉지재(23)에는 상기 발광 렌즈부(23a)가 형성될 수 있다.
이어서, 도 7 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 발광 다이오드(21)들 간의 크로스톡(Crosstalk) 현상을 방지할 수 있도록 상기 발광 장치 통합 투광성 봉지재(23)에 형성된 격벽홈(H)에 격벽형 광차단 봉지재(24)를 형성하고, 도 8 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 격벽형 광차단 봉지재(24)의 상면에 상기 발광 다이오드(21)들의 주발광축 선상에 관통창(W)이 형성된 하우징형 광유도 봉지재(25)를 형성할 수 있다. 이 때, 이러한 상기 격벽형 광차단 봉지재(24)와 상기 하우징형 광유도 봉지재(25)가 동시에 형성되는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 장치(20)의 제조 방법은, 통합 기판(10)을 준비하는 단계와, 상기 통합 기판(10)에 복수개의 발광 다이오드(21)들을 다이 어태치하는 단계와, 복수개의 상기 발광 다이오드(21)들을 통합적 또는 개별적으로 보호할 수 있도록 상기 발광 다이오드(21)들을 둘러싸는 형상으로 발광 장치 통합 투광성 봉지재(23)를 형성하는 단계 및 상기 발광 다이오드(21)들 간의 크로스톡(Crosstalk) 현상을 방지할 수 있도록 상기 발광 장치 통합 투광성 봉지재(23)에 형성된 격벽홈(H)에 격벽형 광차단 봉지재(24)를 형성하고, 상기 격벽형 광차단 봉지재(24)의 상면에 상기 발광 다이오드(21)들의 주발광축 선상에 관통창(W)이 형성된 하우징형 광유도 봉지재(25)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
도 13은 도 3의 발광 장치(20)의 자석 증가 높이(T2)를 나타내는 단면도들이다.
따라서, 도 13 (a)에 도시된 바와 같이, 기존의 발광 장치(2)의 전체 높이를 그대로 유지하면서도, 도 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 발광 렌즈부(23a)를 형성하거나, 도 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 발광 렌즈부(23a)를 형성하면서도 상기 통합 기판(10)에 IPS(Insulated Pattern Substrate)를 적용시키면, 상기 자석 증가 높이(T2)를 증대시켜서 상기 자석(60)의 자력을 증대시킴으로써 자석의 자성을 추가적으로 더 확보하여 충전 도크의 위치 보정력을 향상시킬 수 있다.
그러므로, 상기 발광 다이오드(21)의 상기 광발산 각도(K1)를 좁힐 수 있도록 피사체에 집중하여 발광 효율 및 광 감도를 높일 수 있고, 크로스톡 현상을 방지할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈(100)을 나타내는 사시도이고, 도 15는 도 14의 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈(100)을 나타내는 단면도이다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈(100)은, 통합 기판(10)과, 상기 통합 기판(10)의 가운데 부분에 설치되고, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치(20)과, 상기 통합 기판(10)의 테두리 부분에 설치되고, 상기 발광 장치(20)의 주변을 둘러싸도록 상기 발광 장치(20)를 중심으로 방사선 상에 다각도로 배치되는 복수개의 수광 장치(30)들 및 복수개의 상기 수광 장치(30)들을 통합적으로 보호할 수 있도록 상기 수광 장치(30)들을 서로 연결하여 링형상으로 둘러싸는 형상으로 형성되는 수광 장치 통합 투광성 봉지재(40)를 포함할 수 있다.
여기서, 예컨대, 상기 통합 기판(10)은, 1개의 상기 발광 장치(20)와 8개의 상기 수광 장치(30)들이 안착되어 지지될 수 있도록 충분한 강도와 내구성을 가진 회로 기판의 일종일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 통합 기판(10)은, 전체적으로 원판 형상으로 형성되고, 주변에 링형상의 연장부가 형성되는 인쇄 회로 기판이거나, 또는 플렉시블 기판이거나, 또는 금속 기판, 세라믹 기판, 기타 절연 재질에 패턴을 형성한 IPS(Insulated Pattern Substrate) 기판 등일 수 있다.
이러한 상기 통합 기판(10)은 종래의 여러개의 기판들의 역할을 통합적으로 수행하는 것으로서, 종래의 개별 다이 어태치하는 공정을 생략할 수 있기 때문에 공정의 개수를 줄여서 공정 비용과 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
또한, 예컨대, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 발광 장치(20)는, 상기 통합 기판(10)의 가운데 부분에 설치되는 것으로서, 상기 통합 기판(10)에 다이 어태치되는 복수개의 발광 다이오드(21)와, 상기 통합 기판(10)과 상기 발광 다이오드(21)를 전기적으로 연결하는 발광 다이오드용 와이어(22) 및 복수개의 상기 발광 다이오드(21)들을 통합적 또는 개별적으로 보호할 수 있도록 상기 발광 다이오드(21)들을 둘러싸는 형상으로 형성되는 발광 장치 통합 투광성 봉지재(23)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 발광 장치(20)는 상술된 그것과 동일한 구성과 역할을 수행할 수 있는 것으로서, 여기서는 생략하기로 한다.
또한, 예컨대, 상기 수광 장치(30)는, 상기 통합 기판(10)의 테두리 부분에 설치되고, 상기 발광 장치(20)의 주변을 둘러싸도록 상기 발광 장치(20)를 중심으로 방사선 상에 다각도로 배치되는 복수개의 장치들로서, 각각의 상기 수광 장치(30)는, 상기 통합 기판(10)에 다이 어태치되는 포토 다이오드(31) 및 상기 통합 기판(10)과 상기 포토 다이오드(31)를 전기적으로 연결하는 포토 다이오드용 와이어(32)를 포함할 수 있다. 그러나 이외에도 다양한 수광 다이오드들이 선택적으로 적용될 수 있고, 플립칩을 이용하는 경우, 상기 와이어는 생략될 수도 있다.
또한, 예컨대, 상기 수광 장치 통합 투광성 봉지재(40)는, 복수개의 상기 수광 장치(30)들(도면에서는 8개)을 통합적으로 보호할 수 있도록 상기 수광 장치(30)들을 서로 연결하여 링형상으로 둘러싸는 형상으로 형성되는 CMC나 실리콘 등의 투광성 수지 구조체일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 수광 장치 통합 투광성 봉지재(40)는, 주수광축 선상에 돔(Dome) 형상의 수광 렌즈부(40a)가 형성될 수 있다.
따라서, 상기 수광 렌즈부(40a)를 이용하여 수광 집중도를 높여서 상기 포토 다이오드(31)의 수광 효율 및 광 감도를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 예컨대, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈(100)은, 충전 도크와 자력으로 체결될 수 있도록 상기 발광 장치(20)와 상기 수광 장치(30)들 사이에 링형상으로 형성되는 자석(60)을 더 포함할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈(100)에 따르면, 상기 통합 기판(10)으로 기판을 통합하고, 개별적으로 이루어지던 다이 어태치, 투명 봉지재, 와이어링 등의 패키지 공정을 일원화하여 패키지 공정을 단소화하여 공정 비용을 절감할 수 있고, 패키지를 소형화하거나 다양한 형상으로 형성할 수 있으며, 패키징 공정의 횟수를 단축시켜서 열적 스트레스와 기계적 스트레스로 인한 손상을 최소화함으로써 안전성을 향상시킬 수 있고, 통합 금형만 제작하여 금형 제작 비용 및 기간을 절감할 수 있으며, 다양한 발광 다이오드나 포토 다이오드에도 통합 적용이 가능하여 신속한 고객 대응을 가능하게 하고, 통합 기판을 IPS(Insulated Pattern Substrate)로 개발하여 두께를 최소화할 수 있다.
한편, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈(100)의 제조 방법은, 통합 기판(10)(Substrate)을 준비하는 단계와, 상기 통합 기판(10)의 가운데 부분에 발광 장치(20)를 설치하고, 상기 통합 기판(10)의 테두리 부분에 상기 발광 장치(20)의 주변을 둘러싸도록 상기 발광 장치(20)를 중심으로 방사선 상에 다각도로 복수개의 수광 장치(30)들을 배치하는 단계(Die Attach) 및 복수개의 상기 수광 장치(30)들을 통합적으로 보호할 수 있도록 상기 수광 장치(30)들을 서로 연결하여 링형상으로 둘러싸는 형상으로 형성되는 수광 장치 통합 투광성 봉지재(40)와, 상기 발광 장치(20)에 형성되는 발광 장치 통합 투광성 봉지재(23)를 동시에 사출 성형하는 단계(LED & PD Package)를 포함할 수 있다.
그러므로, 상기 포토 다이오드(31)의 면적을 증대시켜서 광 감도를 크게 향상시킬 수 있고, 상기 자석(60)의 외경이나 높이 등의 자석 면적을 증대시켜서 충전 도크의 위치 보정력을 향상시킬 수 있으며, 상술된 돔형 렌즈부(23a)(41a)를 이용하여 수광 효율 또는 발광 효율을 향상시킬 수 있고, 패키지 일체화로 인해 구조적으로 매우 견고하며, 내구성을 크게 향상시킬 수 있고, 다양한 사출 성형 방식으로 성형을 용이하게 할 수 있으며, 제품의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1-1: 제 1 기판
2-1: 발광 다이오드
2-2: 발광 다이오드용 와이어
2-3: 개별 봉지재
10: 통합 기판
20: 발광 장치
21: 발광 다이오드
22: 발광 다이오드용 와이어
23: 발광 장치 통합 투광성 봉지재
23a: 발광 렌즈부
24: 격벽형 광차단 봉지재
241: 제 1 차벽부
242: 제 2 차벽부
243: 브릿지부
H: 격벽홈
T2: 자석 증가 높이
25: 하우징형 광유도 봉지재
W: 관통창
C: 경사면
K1: 광발산 각도
30: 수광 장치
31: 포토 다이오드
32: 포토 다이오드용 와이어
40: 수광 장치 통합 투광성 봉지재
40a: 수광 렌즈부
60: 자석
100: 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈
2-1: 발광 다이오드
2-2: 발광 다이오드용 와이어
2-3: 개별 봉지재
10: 통합 기판
20: 발광 장치
21: 발광 다이오드
22: 발광 다이오드용 와이어
23: 발광 장치 통합 투광성 봉지재
23a: 발광 렌즈부
24: 격벽형 광차단 봉지재
241: 제 1 차벽부
242: 제 2 차벽부
243: 브릿지부
H: 격벽홈
T2: 자석 증가 높이
25: 하우징형 광유도 봉지재
W: 관통창
C: 경사면
K1: 광발산 각도
30: 수광 장치
31: 포토 다이오드
32: 포토 다이오드용 와이어
40: 수광 장치 통합 투광성 봉지재
40a: 수광 렌즈부
60: 자석
100: 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈
Claims (8)
- 통합 기판에 다이 어태치되는 복수개의 발광 다이오드들;
복수개의 상기 발광 다이오드들을 통합적 또는 개별적으로 보호할 수 있도록 상기 발광 다이오드들을 둘러싸는 형상으로 형성되는 발광 장치 통합 투광성 봉지재;
상기 발광 다이오드들 간의 크로스톡(Crosstalk) 현상을 방지할 수 있도록 상기 발광 장치 통합 투광성 봉지재에 형성된 격벽홈에 형성되는 격벽형 광차단 봉지재; 및
상기 격벽형 광차단 봉지재의 상면에 형성되고, 상기 발광 다이오드들의 주발광축 선상에 관통창이 형성되는 하우징형 광유도 봉지재;
를 포함하는, 발광 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광 장치 통합 투광성 봉지재는, 상기 발광 다이오드들의 주발광축 선상에 돔(Dome)형상의 발광 렌즈부가 형성되는, 발광 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 하우징형 광유도 봉지재의 상기 관통창은 광발산 각도에 따라 측면에 경사면이 형성되는, 발광 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 격벽형 광차단 봉지재와 상기 하우징형 광유도 봉지재는 일체를 이루도록 동일한 재질인, 발광 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광 다이오드는, 적어도 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 청색 발광 다이오드, 적외선 발광 다이오드 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는, 발광 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 격벽형 광차단 봉지재는,
상기 발광 다이오드를 전체적으로 격자진 U자 형상으로 둘러싸는 제 1 차벽부;
다른 발광 다이오드를 전체적으로 격자진 역U자 형상으로 둘러싸는 제 2 차벽부; 및
상기 제 1 차벽부와 상기 제 2 차벽부를 대각선 방향으로 연결하는 브릿지부;
를 포함하는, 발광 장치. - 통합 기판을 준비하는 단계;
상기 통합 기판에 복수개의 발광 다이오드들을 다이 어태치하는 단계;
복수개의 상기 발광 다이오드들을 통합적 또는 개별적으로 보호할 수 있도록 상기 발광 다이오드들을 둘러싸는 형상으로 발광 장치 통합 투광성 봉지재를 형성하는 단계; 및
상기 발광 다이오드들 간의 크로스톡(Crosstalk) 현상을 방지할 수 있도록 상기 발광 장치 통합 투광성 봉지재에 형성된 격벽홈에 격벽형 광차단 봉지재를 형성하고, 상기 격벽형 광차단 봉지재의 상면에 상기 발광 다이오드들의 주발광축 선상에 관통창이 형성된 하우징형 광유도 봉지재를 형성하는 단계;
를 포함하는, 발광 장치의 제조 방법. - 통합 기판:
상기 통합 기판의 가운데 부분에 설치되고, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치;
상기 통합 기판의 테두리 부분에 설치되고, 상기 발광 장치의 주변을 둘러싸도록 상기 발광 장치를 중심으로 방사선 상에 다각도로 배치되는 복수개의 수광 장치들; 및
복수개의 상기 수광 장치들을 통합적으로 보호할 수 있도록 상기 수광 장치들을 서로 연결하여 링형상으로 둘러싸는 형상으로 형성되는 수광 장치 통합 투광성 봉지재;
를 포함하는, 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈.
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| KR1020200040801A KR102353292B1 (ko) | 2020-04-03 | 2020-04-03 | 발광 장치와, 이의 제조 방법 및 웨어러블 장치용 멀티 센서 패키지 모듈 |
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