JP5788539B2 - 発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、発光素子に関するものである。
発光素子、例えば発光ダイオード(Light Emitting Device)は電気エネルギーを光に変換する半導体素子の一種であって、既存の蛍光灯、白熱灯に代えて次世代の光源として脚光を浴びている。
発光ダイオードは半導体素子を用いて光を生成するので、タングステンを加熱して光を生成する白熱灯や、または高圧放電により生成された紫外線を蛍光体に衝突させて光を生成する蛍光灯に比べて非常に低い電力だけを消耗する。
また、発光ダイオードは半導体素子の電位ギャップを用いて光を生成するので、既存の光源に比べて寿命が長く、応答特性が速く、親環境的な特徴を有する。
これによって、既存の光源を発光ダイオードに取り替えるための多い研究が進められており、発光ダイオードは室内外で使われる各種ランプ、液晶表示装置、電光板、街灯などの照明装置の光源として使用が増加している。
本発明の実施形態により、広い光指向角を有する発光素子を提供する。
また、本発明の実施形態により、発光チップの周りに透過率より反射率が高い第1胴体と、前記第1胴体の上に反射率より透過率が高い第2胴体とを含む発光素子を提供する。
また、本発明の実施形態により、リードフレームの孔に結合され、5度以下の傾斜面を有する第1胴体を有する発光素子を提供する。
また、本発明の実施形態により、第1及び第2胴体のオープン領域に発光チップ及び樹脂層が配置された発光素子を提供する。
また、本発明の実施形態により、第1胴体のオープン領域の周りに配置され、前記第1胴体の上面より低い凹部の領域とリードフレームのリセス領域が垂直方向にオーバーラップされる結合構造を有する発光素子を提供する。
また、本発明の実施形態により、発光チップの周りに互いに異なる材質の第1及び第2胴体を有する発光素子及びこれを備えた照明装置を提供する。
本発明の一実施形態に従う発光素子は、第1ボンディング領域を有する第1リードフレーム、第2ボンディング領域を有する第2リードフレーム、前記第1及び第2リードフレームの間に配置された間隙部、前記第1及び第2リードフレームの第1及び第2ボンディング領域が露出したオープン領域を有し、前記第1及び第2リードフレームに結合された第1胴体、前記第1胴体のオープン領域の上に配置された第1開口部を有し、前記第1胴体の上に結合された第2胴体、前記第2リードフレームの第2ボンディング領域の上に配置された発光チップ、及び前記第1胴体のオープン領域及び前記第2胴体の開口部に配置され、前記発光チップを囲む透光性樹脂層を含み、前記第1胴体は前記第2胴体の材質より反射率がより高い材質を含み、前記第1胴体の上面は前記発光チップの上面より低く位置し、前記第1胴体は前記オープン領域の周りに傾斜した内側部を含み、前記第1リードフレームには前記第1胴体の内側部の下に前記発光チップの下面面積より広い面積を有する第1孔を含む。
本発明の他の実施形態に従う発光素子は、第1ボンディング領域を有する第1リードフレーム、第2ボンディング領域を有する第2リードフレーム、前記第1及び第2リードフレームの間に配置された間隙部、前記第1及び第2リードフレームの第1及び第2ボンディング領域が露出したオープン領域を有し、前記第1及び第2リードフレームに結合された第1胴体、前記第1胴体のオープン領域の上に配置された第1開口部を有し、前記第1胴体の上に結合された第2胴体、前記第2リードフレームの第2ボンディング領域の上に配置された発光チップ、及び前記第1胴体のオープン領域及び前記第2胴体の開口部に配置され、前記発光チップを囲む透光性樹脂層を含み、前記第1胴体の上面は前記発光チップの上面より低く位置し、前記第1胴体は前記オープン領域の周りに傾斜した内側部を含み、前記第1リードフレームには前記第1胴体の内側部の下に前記発光チップの下面面積より広い面積を有する第1孔を含み、前記第1胴体は前記発光チップから放出された光に対して70%以上の反射率を有する材質で形成され、前記第2胴体は前記発光チップから放出された光の70%以上を透過させる材質を含む。
本発明の実施形態によれば、発光素子の光指向角を増大させることができる。
本発明の実施形態によれば、140度以上の広い光指向角を有する発光素子を提供することができる。
本発明の実施形態によれば、基板に搭載される発光素子の個数を減らすことができる。
本発明の実施形態によれば、リードフレームと胴体との結合力を強化させることができる。
本発明の実施形態によれば、発光素子とこれを備えた照明装置の信頼性を改善させることができる。
本発明の第1実施形態に従う発光素子の平面図である。 図1の発光素子のA−A’側断面図である。 図1の発光素子のB−B’側断面図である。 図1の発光素子の第1側面図である。 図1の発光素子の第2側面図である。 図1の発光素子の第3側面図である。 図1の発光素子の第4側面図である。 図1の発光素子のリードフレームと第1胴体との結合構造を詳細に説明した図である。 図8のA1−A1’側断面図である。 図8のB1−B1’側断面図である。 図1の発光素子のリードフレームの正面図である。 図1の発光素子のリードフレームの背面図である。 図11のリードフレームのD−D’側断面図である。 図11のリードフレームのC−C’側断面図である。 本発明の第2実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の第3実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の第4実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の第5実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の第6実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。 本発明の実施形態に従う発光チップを示す図である。 本発明の実施形態に従う発光チップの他の例を示す図である。 実施形態による発光素子を有する表示装置を示す斜視図である。 実施形態による発光素子を有する表示装置を示す斜視図である。 実施形態による発光素子を有する照明装置の例を示す図である。
以下、実施形態は、添付した図面及び実施形態に対する説明を通じて明白に表れるようになる。本発明を説明するに当たって、各層(膜)、領域、パターン、または構造物が、基板、各層(膜)、領域、パッド、またはパターンの“上/の上(on)”に、または“下/の下(under)”に形成されるものと記載される場合において、“上/の上(on)”と“下/の下(under)”は、“直接(directly)”または“他の層を介して(indirectly)”形成されるものを全て含む。また、各層の上/の上または下/の下に対する基準は、図面を基準として説明する。
図面において、サイズは説明の便宜及び明確性のために誇張、省略、または概略的に図示された。また、各構成要素のサイズは実際のサイズを全的に反映するものではない。また、同一な参照番号は図面の説明を通じて同一な要素を表す。
以下、添付した図面を参照して実施形態に従う発光素子を説明する。
図1は本発明の第1実施形態に従う発光素子の平面図であり、図2は図1の発光素子のA−A’側断面図であり、図3は図1の発光素子のB−B’側断面図であり、図4から図7は図1の発光素子の第1から第4側面を示す図である。
図1から図7を参照すると、発光素子100は、第1ボンディング領域20を有する第1リードフレーム121及び第2ボンディング領域30を有する第2リードフレーム131を含む複数のリードフレーム121、131と、前記複数のリードフレーム121、131に結合された第1胴体141と、前記第1胴体141の上に前記第1胴体141と異なる材質を有して第1開口部111を有する第2胴体151と、前記第1開口部111の内に露出した前記第2リードフレーム131の第2ボンディング領域30の上に配置された発光チップ161と、前記第1開口部111に形成され、前記発光チップ161を囲む透光性樹脂層171を含む。
発光素子100で第1方向(X)の長さ(L1)と第2方向(Y)の長さ(L2)とは同一であるか、相異することがある。前記第1及び第2方向(X、Y)は互いに直交する方向になることができる。前記第1方向(X)の長さ(L1)は第1リードフレーム121と第2リードフレーム131の両端の間の間隔を表し、第1胴体141または第2胴体151の第1方向(X)の幅よりは長く形成できる。前記第2方向(Y)の長さ(L2)は前記第1または第2リードフレーム121、131の長さと同一であることがあり、前記第1または第2胴体141、151の第2方向(Y)の幅と等しく形成できる。ここで、前記発光チップ161の上面に対して垂直な方向は発光チップ161の法線方向(Z)として説明できる。
前記第1リードフレーム121の外郭部は前記第1または第2胴体141、151の第1側面11より外側に突出することができ、前記第2リードフレーム131の外郭部は前記第1または第2胴体141、151の第2側面12より外側に突出できる。これは、第1及び第2リードフレーム121、131とソルダーペースト(Solder paste)のような接合部材との接合を改善させることができる。
前記発光素子100の幅(L3)または胴体141、151の幅は、前記第1または第2胴体141、151の第1側面11と第2側面12との間の間隔であり、前記胴体141、151の長さ(L2)は前記第1または第2胴体141、151の第3側面13及び第4側面14の間の間隔であり、第2方向(Y)の長さとなる。前記第1及び第2胴体141、151の幅は互いに同一であるか、第1胴体141がより広いことがある。また、前記第1及び第2胴体141、151の長さ(L2)は互いに同一であるか、第1胴体141の長さがより長く形成できる。このような第1胴体141がカバーする面積により光反射効率は改善できる。
図2及び図3のように、第1及び第2リードフレーム121、131の上には第1胴体141が結合され、前記第1胴体141の上には第2胴体151が結合される。
前記第1胴体141は所定の厚さを有し、前記第1リードフレーム121と前記第2リードフレーム131と物理的に結合され、前記第1リードフレーム121と前記第2リードフレーム131とを支持するようになる。前記第1胴体141の一部は、前記第1リードフレーム121と前記第2リードフレーム131の下面と同一水平面に形成できる。図1及び図2のように、前記第1胴体141はオープン領域112を具備し、前記オープン領域112は前記第1及び第2リードフレーム121、131の第1及び第2ボンディング領域20、30が露出する。
前記第1胴体141は前記発光チップ161から放出された波長に対し、反射率が透過率より高い物質、例えば、70%以上の反射率を有する材質で形成できる。前記第1胴体141は、反射率が70%以上の場合、不透光性の材質と定義できる。前記第1胴体141は樹脂系列の絶縁物質、例えば、ポリフタルアミド(PPA:Polyphthalamide)のような樹脂材質で形成できる。前記第1胴体141は、シリコン、またはエポキシ樹脂、またはプラスチック材質を含む熱硬化性樹脂、または高耐熱性、高耐光性材質で形成できる。上記のシリコンは白色系列の樹脂を含む。また、前記第1胴体141の内には酸無水物、酸化防止剤、離型剤、光反射材、無機充填材、硬化触媒、光安定剤、潤滑剤、二酸化チタンのうち、選択的に添加できる。前記第1胴体141は、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコン樹脂、変性シリコン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種により成形できる。例えば、トリグリシジルイソシアヌレート、水素化ビスフェノールAジグリシジルエーテルなどからなるエポキシ樹脂と、ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸などからなる酸無水物を、エポキシ樹脂に硬化促進剤としてDBU(1,8−Diazabicyclo(5,4,0)undecene−7)、助触媒としてエチレングリコール、酸化チタン顔料、ガラス繊維を添加し、加熱により部分的に硬化反応させてBステージ化した固形状エポキシ樹脂組成物を使用することができ、これに対して限定するものではない。
また、前記第1胴体141の内に遮光性物質または拡散剤を混合して透過する光を低減させることができる。また、前記第1胴体141は所定の機能を有するようにするために、熱硬化性樹脂に拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質、遮光性物質、光安定剤、潤滑剤からなる群から選択される少なくとも1種を適切に混合してもよい。
前記第1胴体141は、エポキシまたはシリコンのような樹脂材質に金属酸化物が添加されることができ、前記金属酸化物はTiO、SiO、Alのうち、少なくとも1つを含み、前記第1胴体141の内に5wt%以上の割合で添加できる。これによって、前記第1胴体141は反射性材質で提供できる。
前記第2胴体151は、前記第1胴体141の上に形成できる。前記第2胴体151は透光性材質で形成されることができ、例えばシリコン系列またはエポキシ系列の樹脂材質で形成できる。前記第2胴体151は、インジェクションモールディング(Injection molding)方式またはエポキシモールディングコンパウンド(EMC)方式により形成できる。前記第2胴体151は透明な材質、例えば、内部に不純物が添加されない透光性樹脂材質で形成されることができ、その透過率は70%以上の材質で形成できる。前記第2胴体151は、発光チップ161から放出された光や前記第1胴体141から反射された光を効果的に透過させることができる。
前記第1胴体141の全体上面は前記第2胴体151の全体下面の面積より大きい面積に形成されることができ、前記発光チップ161の上面より低く位置できる。したがって、前記第1胴体141の上面方向に進行される光は前記第2胴体151に反射されることができ、光損失は減らすことができる。
前記第2胴体151には第1開口部111が配置され、前記第1開口部111は第1胴体141のオープン領域112と対応するか、前記第1胴体141のオープン領域112より広い領域に形成できる。
前記第1開口部111の側面51は、前記第1開口部111の底に対して傾斜または垂直に形成できる。前記第1開口部111の側面51は、前記第1開口部111の周りをカバーするようになる。
前記第1開口部111の底には第1リードフレーム121の第1ボンディング領域20と第2リードフレーム131の第2ボンディング領域30が露出する。前記第1ボンディング領域20と第2ボンディング領域30との間には間隙部142が配置され、前記間隙部142は第1及び第2ボンディング領域20、30を物理的に分離させる。前記間隙部142は前記第1胴体141の材質で形成されて、漏洩される光を遮断することができる。
前記第1ボンディング領域20には第2ボンディング領域30の反対側方向に、または第1側面11の方向に突出した第1延長部123が形成され、前記第1延長部123はトップビュー形状が半球形状に形成できる。
前記第2ボンディング領域30には第1ボンディング領域20の反対側方向または第2側面12の方向に突出した第2延長部133が形成され、前記第2延長部133はトップビュー形状が半球形状に形成できる。前記第2延長部133は、前記第1延長部123と異なるサイズであることがあり、その直径は前記発光チップ161のいずれか一辺の幅より狭く形成できる。前記第1延長部123の曲率(R2)は前記第2延長部133の曲率と等しいか小さいことがある。
前記第1開口部111の輪郭線を見ると、互いに対応する二側面と、前記各側面に連結される側面が曲面に形成されることができ、前記曲面は第1及び第2延長部123、133の半球形状の曲面と連結される。
前記第2リードフレーム131の第2ボンディング領域30の上に発光チップ161が搭載され、前記発光チップ161は前記第2ボンディング領域30の上に接着剤、例えば、伝導性または絶縁性接着剤により接着できる。
前記発光チップ161は第1ワイヤー165により第1ボンディング領域20と連結され、第2ワイヤー166により第2ボンディング領域30と連結される。前記第1ワイヤー165の一部は前記第1ボンディング領域20の第1延長部123の内に配置され、前記第2ワイヤー166の一部は前記第2ボンディング領域30の第2延長部133の内に配置される。即ち、前記第1及び第2延長部123、133は前記第1及び第2ワイヤー165、166のボール(Ball)が置かれる領域となる。また、第1開口部111の面積を増加させず、発光チップ161とワイヤー165、166がボンディングされる空間を提供することができる。
前記第1リードフレーム121及び第2リードフレーム131は金属材質、例えば、チタニウム(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、金(Au)、クロム(Cr)、タンタリウム(Ta)、白金(Pt)、すず(Sn)、銀(Ag)、燐(P)のうち、少なくとも1つまたは2つ以上の合金を含み、また単層または互いに異なる金属層で形成されることができ、これに対して限定するものではない。前記第1及び第2リードフレーム121、131は金属材質、例えば、チタニウム(Ti)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、金(Au)、クロム(Cr)、タンタリウム(Ta)、白金(Pt)、すず(Sn)、銀(Ag)、燐(P)のうち、少なくとも1つまたは2つ物質の合金を含むことができる。前記第1及び第2リードフレーム121、131は、ある一層が合金の場合、銅(Cu)と少なくとも一種類の金属合金として、例えば銅−亜鉛合金、銅−鉄合金、銅−クロム合金、銅−銀−鉄のような合金を含む。前記第1及び第2リードフレーム121、131の厚さ(T1)は0.23mm〜1.5mmであることがあり、例えば0.25mm〜0.5mm範囲を含む。
図11から図14を参照して、第1及び第2リードフレーム121、131の構造を詳細に説明する。図11及び図12は第1及び第2リードフレーム121、131の正面図及び背面図であり、図13及び図14は図11のC−C’及びD−D’側断面図である。
図11から図14を参照すると、第1リードフレーム121は第1ボンディング領域20を有する第1フレーム部125と、前記第1フレーム部125から離隔した第1リード部129と、前記第1フレーム部125と前記第1リード部129との間に配置された第1孔22と、前記第1フレーム部125と前記第1リード部129とを互いに連結してくれる第1連結部126及び第2連結部128を含む。前記第1孔22は前記第1フレーム部125と第1リード部129との間に配置され、前記第1連結部126及び第2連結部128は前記第1孔22の外側部に配置される。前記第1連結部126及び前記第2連結部128は第1フレーム部125及び第1リード部129の厚さより薄い厚さで形成されるので、前記第1胴体141との接触面積が増加できる。
前記第1フレーム部125は第1ボンディング領域20を具備し、前記第1リードフレーム121の長さ(L2)を有し、前記第1及び第2連結部126、128に連結される。前記第1フレーム部125の両端部には第1突起P1及び第2突起P2を含む。前記第1突起P1は前記第1フレーム部125から前記第1連結部126より外側に突出し、図6のように前記第1胴体141の第3側面13に露出する。前記第2突起P2は前記第1フレーム部125から前記第2連結部128より外側に突出し、図7のように前記第1胴体141の第4側面14に露出する。前記第1及び第2突起P1、P2は前記第1リードフレーム121を前記第1胴体141の側面部に支持できる。
前記第1フレーム部125の下面には前記第2リードフレーム131と対応する領域と前記第1ボンディング領域20の下にリセスされた領域21を含み、前記リセスされた領域21は前記第1開口部111の幅より長く形成できる。前記リセスされた領域21には図2及び図9のように間隙部142の一部が延びる。これによって、前記間隙部142は下面幅が上面幅より広く形成できる。
ここで、前記第1フレーム部125の中心部は前記第2リードフレーム131の方向に突出し、前記第1フレーム部125の中心部と前記第2リードフレーム131との間の間隔は前記第1及び第2リードフレーム121、131の間の間隔(G1)より狭く形成できる。
図12のように、前記第1突起P1及び第2突起P2には前記第1リードフレーム121の下面より低くリセスされた領域28A、28Bが配置されることができ、これに対して限定するものではない。前記リセスされた領域28A、28Bの深さは前記第1リードフレーム121の厚さの50%以下、例えば、30−50%範囲で形成できる。前記リセスされた領域28A、28Bにより前記第2胴体151との接触面積が増加できる。
前記第1リード部129の一部は、図4のように第1胴体141の第1側面11に突出し、前記第1リードフレーム121の長さ(L2)を有し、前記第1及び第2連結部126、128に連結される。
前記第1リード部129の下面には前記第1リードフレーム121の下面より低くリセスされた領域23を含み、前記リセスされた領域23の深さ(図9のT5)は前記第1リードフレーム121の厚さの50%以下、例えば、30−50%範囲で形成できる。前記リセスされた領域23の長さは前記第1リード部129の長さまたは前記第1リードフレーム121の長さ(L2)に対応するように形成できる。前記第1リード部129にリセスされた領域23は前記第1及び第2連結部126、128の一部まで延長できる。
前記第1リード部129には複数の結合孔29が配置され、前記結合孔29はビアホール形態に形成され、前記第1胴体141が結合される。前記複数の結合孔29は前記第1孔22の外側に離隔して配置されるので、第1胴体141を支持することができる。
前記第1孔22は前記第1リードフレーム121の幅(D11)の25%以上、例えば、27%〜40%範囲の幅(D2)を有し、前記第1リードフレーム121の長さ(L2)の50%以上の長さ(L4)、例えば60%以上の長さ(L4)を有して形成できる。前記第1孔22の面積は前記第1開口部111の底面積より広く形成され、また前記第1リードフレーム121の上面面積の30%以上に形成できる。また、前記第1孔22の面積は前記発光チップ161の下面面積より広く形成できる。
前記第1孔22の幅(D2)は0.81mm±0.05mm範囲を含み、前記第1リードフレーム121の幅(D11)は2.25mm±0.5mm範囲を含む。
これによって、図2及び図9のように前記第1孔22には第1胴体141の一部43が配置され、前記第1リード部129のリセスされた領域23は前記第1孔22に連結されて、前記第1孔22に結合された前記第1胴体141の一部43が延びる。ここで、図9のように前記第1孔22に隣接したリセスされた領域23の幅(D3)は前記第1リードフレーム121の厚さの50%以上になることができ、これに対して限定するものではない。
前記第1胴体141は第1リードフレーム121との接触面積が増加することができ、前記第2胴体151に比べて相対的に厚さの薄い第1胴体141の結合力を強化させることができる。
前記第1連結部126及び第2連結部128は、前記第1孔22の外側で前記第1フレーム部125と第1リード部129とを互いに連結してくれる。前記第1連結部126の上面には前記第1リードフレーム121の上面より低くリセスされた領域22Aを含み、前記第2連結部128の上面には前記第1リードフレーム121の上面より低くリセスされた領域22Bを含む。前記リセスされた領域22A、22Bは第1フレーム部125の一部まで延長できる。
前記第2リードフレーム131は、第2ボンディング領域30を有する第2フレーム部135、前記第2フレーム部135から離隔した第2リード部139、前記第2フレーム部135と前記第2リード部139との間に配置された第2及び第3孔32A、32B、前記第2フレーム部135と前記第2リード部139とを連結してくれる第3から第5連結部136、137、138を含む。前記第3から第5連結部136、137、138は、前記第2リードフレーム131の上面より低くリセスされた領域であるか、第2フレーム部135及び第2リード部139の厚さより薄い厚さを有することができる。
前記第2フレーム部135は第2ボンディング領域30を具備し、前記第2リードフレーム131の長さ(L2)を有して第3から第5連結部136、137、138に連結される。前記第2フレーム部135の両端部には第3突起P3及び第4突起P4を含む。前記第3突起P3は前記第2フレーム部135から前記第3連結部136より外側に突出し、図6のように前記第1胴体141の第3側面13に露出する。前記第4突起P4は前記第2フレーム部135から前記第5連結部138より外側に突出し、図7のように前記第1胴体141の第4側面14に露出する。前記第3及び第4突起P3、P4は前記第2リードフレーム131を前記第1胴体141の側面部に支持できる。
前記第2フレーム部135は、前記第2及び第3孔32A、32Bに接触する領域に凹凸構造30A、30Bが形成される。前記凹凸構造30A、30Bは前記第2及び第3孔32A、32Bの方向に突出し、その鉄構造の下面にはリセスされた領域33、34が形成できる。前記リセスされた領域33、34には前記第1胴体141の一部46、47が結合される。
前記第2フレーム部135の上面のうち、前記第2ボンディング領域30の周りには第1リセス部31が形成され、前記第1リセス部31は前記第2ボンディング領域30の周りをカバーする形態に形成され、前記第1リセス部31には前記第1胴体141の一部44が結合される。前記第1リセス部31の一部は、図1、図2、図9、及び図10のように前記第1開口部111の底に露出する。
ここで、前記第2延長部133は前記第1リセス部31のうち、前記第4連結部137の方向に突出し、この際、図9及び図10のように前記第1リセス部31の幅(F1)は他の領域の幅(F2)より狭く形成される。
図12のように、前記第3突起P3及び第4突起P4には前記第2リードフレーム131の下面より低くリセスされた領域38A、38Bが配置されることができ、これに対して限定するものではない。前記リセスされた領域38A、38Bの深さは前記第2リードフレーム131の厚さの50%以下、例えば、30−50%範囲で形成できる。
前記第2リード部139の一部は図4のように第1胴体141の第1側面11に突出し、前記第2リードフレーム131の長さ(L2)を有し、前記第3から第5連結部136、137、138に連結される。
前記第2リード部139の下面には前記第2リードフレーム131の下面より低くリセスされた領域32E、32Fを含み、前記リセスされた領域23の深さは前記第1リードフレーム121の厚さの50%以下、例えば、30−50%範囲で形成できる。前記リセスされた領域32E、32Fは互いに離隔し、前記第2及び第3孔32A、32Bに連結される。前記第2リード部139にリセスされた領域32E、32Fは前記第3及び第5連結部136、138の一部まで延長できる。
前記第2リード部139には複数の結合孔39が配置され、前記結合孔39はビアホール形態に形成され、前記第1胴体141が結合される。前記複数の結合孔39は前記第2及び第3孔32A、33Bの外側に離隔して配置されるので、第1胴体141との結合を強化させることができる。
前記第2孔32A及び第3孔32Bの幅は前記第2リード部139の幅の80%−120%範囲で形成されることができ、前記第1孔22の幅(D2)より広く形成できる。また、前記第2孔32A及び第3孔32Bの幅は前記第2リードフレーム131の幅(D12)の15%以上の幅で形成できる。前記第2リードフレーム131の幅(D12)は3.3mm±0.3mm範囲で形成されることができ、これに対して限定するものではない。
前記第2孔32A及び第3孔32Bは前記第4連結部137により互いに分離され、前記第2フレーム部135のコーナー領域に配置される。図8のように前記第2孔32A及び第3孔32Bには第1胴体141が結合され、前記第1胴体141は第2リードフレーム131との接触面積が増加することができ、前記第2胴体151に比べて相対的に厚さの薄い第1胴体141の結合力を強化させることができる。
前記第2孔32Aは第3及び第4連結部136、137の間に配置され、前記第3孔32Bは第4及び第5連結部137、138の間に配置される。
前記第3連結部136は上面にリセスされた領域32Dを含む。前記第4連結部137は前記第3及び第5連結部136、138の間に配置され、上面にリセスされた領域32が配置される。前記第5連結部138は上面にリセスされた領域32Cを含む。前記第4連結部137と第2及び第3孔32A、32Bに結合された第1胴体141は発光チップが搭載される前記第2ボンディング領域30を支持してくれる。
第1胴体141の構造を見ると、前記第1胴体141は前記第1リードフレーム121の第1孔22と多数のリセスされた領域21、23、22A、22B、28A、28B、前記第2リードフレーム131の第2及び第3孔32A、32Bと多数のリセスされた領域31、32C、32D、32E、32F、33、34、38A、38Bに結合される。
前記第1胴体141の厚さ(T2)は前記第1リードフレーム121の厚さの1.25〜2倍範囲で形成されることができ、前記第1胴体141の上面のうち、高点の高さは前記第1及び第2リードフレーム121、131の上面から前記第1及び第2リードフレーム121、131の厚さ(T1)より低い高さ(T2−T1)に形成できる。例えば、前記第1胴体141の高点の高さは前記第1及び第2リードフレーム121、131の上面から0.2〜0.25mm範囲の厚さで形成できる。前記第1胴体141の外側部42は前記第1及び第2リードフレーム121、131の厚さより薄い厚さを有し、前記内側部41より上に配置されたり、より厚く形成されたりし、前記発光チップ161の上面高さより低い位置に配置される。前記第1胴体141の内側部41の上面面積は前記外側部42の上面面積より広く形成できる。
前記第1胴体141の上面のうち、底点位置は前記第1胴体の内側面41Aの上面になることができ、前記底点高さは前記内側面41Aの高さになることができる。前記内側面41Aの高さは前記第1リードフレーム121の上面から45μm−60μm範囲の厚さで形成されることができ、このような厚さが薄過ぎる場合、前記第1胴体141の内側面41Aが部分が未成形されたり、破損されたりすることがあるので、上記の厚さ範囲で形成できる。前記第1胴体141の内側面41Aの高さは前記発光チップ161の厚さより低く、例えば、前記発光チップ161の厚さの50%以下に形成されることができ、これに対して限定するものではない。また、前記第1胴体141の内側面41Aの高さが前記発光チップ161の上面高さよりは低く形成されることによって、前記第1発光チップ161から側方向に放出される光を効果的に反射させることができる。前記内側面41Aの高さは0.05mm±0.01mm範囲を含む。
前記第1胴体141の内側面41Aは前記第1リードフレーム121の上面から垂直または傾斜するように形成されることができ、これに対して限定するものではない。
図8から図10のように、前記第1胴体141は、オープン領域112、内側部41、及び外側部42を含み、前記オープン領域112は前記第1開口部111の底面積と同一であるか、狭いことがある。前記オープン領域112の幅を見ると、第1方向(X)の幅(E2)は第2方向(Y)の幅(E6)より広いことがある。前記オープン領域112の幅(E2、E6)は互いに対応する内側面41Aの間の間隔になる。前記第1方向(X)の幅(E2)は前記第2方向の幅(E6)に比べて1.2倍〜1.5倍範囲に広く形成できる。前記幅(E2)は1.91mm±0.2mm範囲を含み、前記幅(E6)は1.41mm±0.2mm範囲を含む。
前記オープン領域112は第1延長部123に対応する曲面の曲率(R2)は0.26±0.05mm範囲を含み、前記第1延長部123に連結される曲面の曲率(R1)は前記曲率(R2)の3倍以上、例えば0.81±0.05mm範囲で形成できる。
第1胴体141の内側部41の上面は前記第1及び第2リードフレーム121、131の上面に対して所定角度(θ1)、例えば5度以下に傾斜し、2度から5度の範囲に傾斜することができる。前記第1胴体141の内側部41は前記外側部42より低い高さを有し、傾斜するように形成されることによって、入射される光を効果的に反射させることができる。前記第1胴体141の内側部41の外郭周りはトップビュー形状が円形状の輪郭線で形成されることができ、これに対して限定するものではない。他の例として、前記第1胴体141の内側部41の外郭周りを多角形状または非定形形状に形成することができ、これに対して限定するものではない。
ここで、前記図9のように、前記第1胴体141の内側部41の上面のうち、前記第1リードフレーム121の第1孔22に対応する領域の最小厚さ(T4)は0.05mm以上、例えば、0.05〜0.08mm範囲で形成できる。このような厚さ(T4)は前記第1孔22と第1胴体141の一部43との結合力が弱まることを防止することができる。
図9及び図10のように、前記第1胴体141の内側部41を見ると、第1方向(X)の直線距離は前記内側面41Aと前記第1及び第2側面11、12の間の距離(E4、E5)となり、前記距離(E4、E5)は互いに同一であるか、相異することがある。第2方向(X)の直線距離は前記内側面41Aと前記第3側面及び第4側面13、14の間の距離(E8)となる。
前記第1胴体141の内側部41は外側部42に対し、凹な凹部113の底になることができる。前記凹部113の幅(E1)は前記第1胴体141の幅(L3)よりは狭く、前記第1胴体141の幅(L3)の80%以上に形成できる。前記凹部113の幅(E1)は前記発光素子の幅(D1)の75%以上に形成されることができ、例えば4.5mm以上に形成できる。
前記第1胴体141の外側部42は平坦な面または傾斜した面で形成されることができ、その上面の高さは前記内側部41の高点高さより少なくても高く形成できる。また、前記第1胴体141の外側部42の上面は、前記発光チップ161の上面高さより低い位置に形成できる。前記第1胴体141の外側部42は、前記内側部41から所定の高さ(T3)に形成されることができ、前記高さ(T3)は0.05mm±0.02mm範囲で形成できる。
また、図8のように、前記第1胴体141の第1及び第2側面11、12の領域のうち、前記凹部113に最も隣接した領域は前記凹部113の曲率に従って外方に凸に突出することができ、これに対して限定するものではない。
一方、前記第2胴体151を見ると、前記第2胴体151は前記第1胴体141の上に形成され、前記第1及び第2リードフレーム121、131から離隔する。前記第2胴体151の厚さは前記第1胴体141の厚さ(T2)より厚く、例えば、1.5倍以上厚く形成されるか、前記発光チップ161の厚さより厚く、図2のワイヤー166、167の高点より高く形成されることができ、例えば250μm以上から550μm以下の厚さで形成されることができ、これに対して限定するものではない。前記第2胴体151は、光が抽出効率のために上記の厚さ範囲で形成できる。前記発光チップ161の厚さは80μm〜400μm範囲、例えば、80μm〜150μm範囲で形成されることができ、これに対して限定するものではない。
前記第2胴体151の上部には凹凸構造、デコボコな構造、または段差構造で形成できる。前記第1胴体141の上面と前記第2胴体151の上面との間には互いに接着させるための接着層が形成できる。
前記発光チップ161は第2リードフレーム131の第2ボンディング領域30の上に配置され、第1リードフレーム121の第1延長部123と第1ワイヤー165により連結され、第2リードフレーム131の第2延長部133と第2ワイヤー166により連結できる。前記発光チップ161は第1リードフレーム121と第2リードフレーム131から電源の供給を受けて駆動するようになる。前記発光チップ161は、他の例として、第2リードフレーム131の第2ボンディング領域30にダイボンディングされ、第1リードフレーム121の第1延長部123と第1ワイヤー165により連結できる。前記発光チップ161は、第1リードフレーム121と前記第2リードフレーム131にフリップ方式によりボンディングできる。
前記発光チップ161は半導体化合物を用いたLEDチップ、例えば、UV(Ultraviolet)LEDチップ、青色LEDチップ、緑色LEDチップ、白色LEDチップ、赤色LEDチップのうち、少なくとも1つを含むことができる。前記発光チップ161は、3族−5族化合物半導体を含むことができ、内部の活性層は二重接合構造、単一井戸構造、多重井戸構造、単一量子井戸、多重量子井戸(MQW)、量子線、量子点構造のうち、少なくとも1つで形成できる。前記活性層は、井戸層/障壁層が交互に配置され、前記井戸層/障壁層の周期は、例えば、InGaN/GaN、GaN/AlGaN、InGaN/AlGaN、InGaN/InGaN、またはInAlGaN/InAlGaNの積層構造を用いて2〜30周期に形成できる。また、前記活性層はZnS、ZnSe、SiC、GaP、GaAlAs、AlN、InN、AlInGaPのような系列の半導体を含むことができ、これに対して限定するものではない。前記活性層の発光波長は紫外線帯域の光から可視光線帯域の光のうち、選択的に発光することができ、これに対して限定するものではない。
一方、前記透光性樹脂層171は第1胴体141のオープン領域112及び第2胴体151の第1開口部111に詰められ、前記発光チップ161をカバーするようになる。前記透光性樹脂層171は第1胴体141の内側面41Aに接触し、リセスされた領域31に配置された第1胴体141の一部44と接触できる。
前記透光性樹脂層171はシリコンまたはエポキシのような樹脂材質で形成されることができ、前記発光チップから放出された波長(例:青色波長)に対して透過率が70%以上、例えば、90%以上の材質で形成される。前記透光性樹脂層171の上面は平らに形成されることができ、他の例として凹または凸に形成できる。
前記透光性樹脂層171の屈折率は1.6以下であり、前記第2胴体151の屈折率は前記透光性樹脂層171の屈折率と同一であるか、より低い屈折率で形成できる。また、前記第2胴体151の屈折率は前記透光性樹脂層171の屈折率との差が±0.2程度であることがあり、これに対して限定するものではない。
前記透光性樹脂層171の内にはフィラー、拡散剤、顔料、蛍光物質、反射性物質のうち、少なくとも1つを含むことができる。前記透光性樹脂層171に混合される蛍光物質は、前記発光チップ161から放出された光を吸収して互いに異なる波長の光に波長変換するようになる。前記蛍光物質は、黄色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体、赤色蛍光体のうち、少なくとも1つを含むことができ、例えば、Eu、Ceなどのランタノイド系元素により主に活性化される窒化物系蛍光体・酸窒化物系蛍光体・サイアロン系蛍光体、Euなどのランタノイド系、Mnなどの遷移金属系の元素により主に活性化されるアルカリ土類ハロゲンアパタイト蛍光体、アルカリ土類金属硼酸ハロゲン蛍光体、アルカリ土類金属アルミン酸塩蛍光体、アルカリ土類珪酸塩、アルカリ土類黄化物、アルカリ土類チオガレート、アルカリ土類窒化珪素、ゲルマニウム酸塩、または、Ceなどのランタノイド系元素により主に活性化される希土類アルミン酸塩、希土類珪酸塩、またはEuなどのランタノイド系元素により主に活性化される有機及び有機錯体などから選択される少なくともいずれか1つ以上であることがある。具体的な例として、上記の蛍光体を使用することができるが、これに限定されるものではない。
第1実施形態は、薄い厚さを有して反射特性の第1胴体141を第1リードフレーム121の第1孔22と多数のリセスされた領域21、23、22A、22B、28A、28B、前記第2リードフレーム131の第2及び第3孔32A、32Bと多数のリセスされた領域31、32C、32D、32E、32F、33、34、38A、38Bに結合させることができる。これによって、第1胴体141及び第2胴体151の積層構造を有する発光素子で前記第1胴体141が浮き上がることを防止することができる。また、第1胴体141と第1及び第2リードフレーム121、131の接着力が弱まることを防止することができ、湿気の侵入を効果的に抑制することができる。
図15は、本発明の第2実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第2実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態の説明を参照する。
図15を参照すると、発光素子は、第2胴体151と透光性樹脂層171の上に光学レンズ181が配置される。前記光学レンズ181は、シリコン、エポキシのような透光性の樹脂材質、またはガラス材質でありうる。前記光学レンズ181の屈折率は前記透光性樹脂層171の屈折率と等しいか低い屈折率で形成できる。前記透光性樹脂層171及び前記第2胴体151の上部に接触できる。
前記光学レンズ181は全反射面182及び光出射面183を含み、前記全反射面182は入射される光を反射させるようになる。前記全反射面182は前記発光チップ161の上方に凹にリセスされ、前記透光性樹脂層171と離隔する。前記全反射面182は前記発光チップ161と対応し、前記光学レンズ181の上面より発光チップ161の方向に一層低い深さを有して凹な曲面に形成されることによって、入射された光を他の方向に屈折させ、また一部の光は透過させる。上記の光学レンズ181は、前記第2胴体151を透過する光に対してより広い光指向角分布で照射することができる。
前記全反射面182には反射物質185が詰められることができ、前記反射物質185はシリコンまたはエポキシのような樹脂の内に金属酸化物が添加される。
前記光出射面183は前記全反射面182の周りに連結され、光を抽出するための曲面形状を含む。また、光出射面183は光の背光分布のために、半球形状に形成されることができ、上面視して、円形状または楕円形状に形成できる。
前記光学レンズ181の外郭部184は、前記第1及び第2胴体141、151の他側面に接触することができ、これに対して限定するものではない。このために、前記第2胴体151は前記第1胴体141の幅より狭い幅に形成されるか、前記第1胴体141の外側部42の一部が露出できる。
前記第2胴体151の上部には突起が配置されることができ、前記突起は光学レンズ181との結合力を強化させることができ、これに対して限定するものではない。前記光学レンズ181は、前記第2胴体151の上に射出されるか、別途に製造された後に接着されることができ、これに対して限定するものではない。
図16は、本発明の第3実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第3実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態の説明を参照する。
図16を参照すると、光学レンズ181の全反射面182は前記光学レンズ181の上面から凹にリセスされ、前記全反射面182の深さの1/2地点の直径は透光性樹脂層171の上面幅より狭く、前記発光チップ161の幅より広く形成できる。前記全反射面182には反射物質185が詰められることができ、前記反射物質185はシリコンまたはエポキシのような樹脂の内に金属酸化物が添加される。このような全反射面182は発光チップ161から法線方向に進行する光を効果的に反射させることができる。
また、光学レンズ181は前記第2胴体151の上に積層され、前記第1胴体141から離隔できる。
図17は、本発明の第4実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第4実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態の説明を参照する。
図17を参照すると、発光素子は第1胴体141の上に光学レンズ181が結合される。前記光学レンズ181の外郭部184は前記第1胴体141の上面と同一平面上に配置されたり、第1及び第2リードフレーム121、131の上面に接触されたりすることができる。
前記光学レンズ181の内部には半球形状の凹部186を含み、前記凹部186は前記発光チップ161の上に突出する形状であって、前記発光チップ161をカバーする形状に形成される。
前記凹部186は空いている空間であるか、樹脂のような透光性物質が詰められることができ、これに対して限定するものではない。
発光チップ161の上には蛍光体層173が形成され、前記蛍光体層173は前記発光チップ161の上面に配置され、入射される光の波長を変換させる。
発光素子は、発光チップ161から放出された光を前記凹部186により拡散させ、前記拡散された光は光学レンズ181の全反射面182により反射されるか、光出射面183により放出できる。
この際、前記凹部186により拡散された光の一部は前記第1胴体141により反射され、前記光学レンズ181を通じて抽出できる。
第4実施形態は、光学レンズ181を用いて第1実施形態の第2胴体の機能を含む構造で提供するようになる。
図18は、本発明の第5実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第5実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態の説明を参照する。
図18を参照すると、発光素子は発光チップ161の上に半球形状の透光性樹脂層173を含み、前記透光性樹脂層173の周りに第2胴体151が形成される。前記第2胴体151は光が透過される物質であって、前記透光性樹脂層173により透過されたり第1胴体141により反射されたりした物質を効果的にガイドすることができる。
また、前記透光性樹脂層173は前記第1胴体141の内側部41の上面に接触することができ、このような構造は前記透光性樹脂層173と前記第1胴体141との結合を改善させることができる。
前記第2胴体151の外郭部55は曲面形状を含み、前記曲面形状の外郭部55は内部で進行する光の抽出効率を改善させることができる。即ち、前記第2胴体151の外郭部55は光学レンズ181Bの光出射面183と連結されて、光出射面と同一な機能を遂行することができる。
前記第2胴体151の外側面56は前記外郭部55に連結され、前記第1胴体141の外側面より外側に配置されることができ、これに対して限定するものではない。
図19は、本発明の第6実施形態に従う発光素子を示す側断面図である。第6実施形態を説明するに当たって、第1実施形態と同一な部分は第1実施形態の説明を参照する。
図19を参照すると、発光素子は透光性樹脂層171の上に反射層155、前記透光性樹脂層171、及び前記反射層155の周りに第2胴体151Aを含む。前記反射層155は前記第1胴体141と同一な材質で形成されることができ、例えばエポキシまたはシリコンのような樹脂材質に金属酸化物が添加されることができ、前記金属酸化物はTiO、SiO、Alのうちの少なくとも1つを含み、前記胴体141の内に5wt%以上の割合で添加できる。
前記反射層155は前記透光性樹脂層171の上面に接触することによって、発光チップ161から放出された光を効果的に反射させることができる。このために、前記第1胴体141の上面は前記反射層155から反射された光を反射させるためにラフな面に形成されることができ、これに対して限定するものではない。
前記第2胴体151Aの厚さ(T6)は前記透光性樹脂層171及び前記反射層155の厚さの合計と同一な厚さであるか、より厚く形成されることができ、前記第2胴体151Aの上面は平坦な面、または半球形状を有する曲面であることがあり、これに対して限定するものではない。前記反射層155の上に光学レンズが接触または非接触するように結合されることができ、これに対して限定するものではない。
実施形態は、発光素子の光指向角を増大させることができる。実施形態は、140度以上の広い光指向角を有する発光素子を提供することができる。実施形態は、基板に搭載される発光素子の個数を減らすことができる。実施形態は、リードフレームと胴体との結合力を強化させることができる。実施形態は、発光素子とこれを備えた照明装置の信頼性を改善させることができる。
図20は、本発明の実施形態に従う発光チップの一例を示す側断面図である。
図20を参照すると、発光チップは、基板311、バッファ層312、発光構造物310、第1電極316、及び第2電極317を含む。前記基板311は透光性または不透光性材質の基板を含み、または伝導性または絶縁性基板を含む。
前記バッファ層312は基板311と前記発光構造物310の物質との格子定数差を減らすようになり、窒化物半導体で形成できる。前記バッファ層312と前記発光構造物310との間にはドーパントがドーピングされない窒化物半導体層をさらに形成して結晶品質を改善させることができる。
前記発光構造物310は、第1導電型半導体層313、活性層314、及び第2導電型半導体層315を含む。
前記第1導電型半導体層313は、第1導電型ドーパントがドーピングされたIII族−V族化合物半導体で具現され、前記第1導電型半導体層313は、InAlGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を含む。前記第1導電型半導体層313は、例えば、GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPのような化合物半導体のうち、少なくとも1つを含む層の積層構造を含むことができる。前記第1導電型半導体層313はn型半導体層であり、前記第1導電型ドーパントはn型ドーパントとして、Si、Ge、Sn、Se、Teを含む。
前記第1導電型半導体層313と前記活性層314との間には第1クラッド層が形成できる。前記第1クラッド層はGaN系半導体で形成されることができ、そのバンドギャップは前記活性層314のバンドギャップ以上に形成できる。このような第1クラッド層は第1導電型に形成され、キャリアを拘束させる役割をする。
前記活性層314は、前記第1導電型半導体層313の上に配置され、単一量子井戸、多重量子井戸(MQW)、量子線(quantum wire)構造、または量子点(quantum dot)構造を選択的に含む。前記活性層314は井戸層と障壁層の周期を含む。前記井戸層はInAlGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を含み、前記障壁層はInAlGa1−x−yN(0x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を含むことができる。前記井戸層/障壁層の周期は、例えば、InGaN/GaN、GaN/AlGaN、InGaN/AlGaN、InGaN/InGaN、InAlGaN/InAlGaNの積層構造を用いて1周期以上に形成できる。前記障壁層は、前記井戸層のバンドギャップより高いバンドギャップを有する半導体物質で形成できる。
前記活性層314の上には第2導電型半導体層315が形成される。前記第2導電型半導体層315は、第2導電型ドーパントがドーピングされた半導体、例えば、InAlGa1−x−yN(0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)の組成式を含む。前記第2導電型半導体層315は、GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP、AlGaInPのような化合物半導体のうち、いずれか1つからなることができる。前記第2導電型半導体層315がp型半導体層であり、前記第2導電型ドーパントはp型ドーパントとして、Mg、Zn、Ca、Sr、Baを含むことができる。
前記第2導電型半導体層315は超格子構造を含むことができ、前記超格子構造はInGaN/GaN超格子構造またはAlGaN/GaN超格子構造を含むことができる。前記第2導電型半導体層315の超格子構造は非正常的に電圧に含まれた電流を拡散させ、活性層314を保護することができる。
また、前記発光構造物310の導電型を反対に配置することができ、例えば第1導電型半導体層313はP型半導体層、前記第2導電型半導体層315はn型半導体層で配置することができる。前記第2導電型半導体層315の上には前記第2導電型と反対の極性を有する第1導電型の半導体層がさらに配置されることもできる。
前記発光構造物310は、n−p接合構造、p−n接合構造、n−p−n接合構造、p−n−p接合構造のうち、いずれか一構造で具現することができる。ここで、前記pはp型半導体層であり、前記nはn型半導体層であり、前記−はp型半導体層とn型半導体層が直接接触するか、間接接触した構造を含む。以下、説明の便宜のために、発光構造物310の最上層は第2導電型半導体層315として説明する。
前記第1導電型半導体層313の上には第1電極316が配置され、前記第2導電型半導体層315の上には電流拡散層を有する第2電極317を含む。
図21は、本発明の実施形態に従う発光チップの他の例を示す図である。実施形態を説明するに当たって、図20と同一な部分は省略し、簡略に説明する。
図21を参照すると、実施形態に従う発光チップは、発光構造物310の下に接触層321が形成され、前記接触層321の下に反射層324が形成され、前記反射層324の下に支持部材325が形成され、前記反射層324と前記発光構造物310の周りに保護層323が形成できる。
このような発光チップは、第2導電型半導体層315の下に接触層321及び保護層323、反射層324及び支持部材325を形成した後、成長基板を除去して形成できる。
前記接触層321は、発光構造物310の下層、例えば第2導電型半導体層315にオーミック接触し、その材料は金属酸化物、金属窒化物、絶縁物質、伝導性物質のうちから選択されることができ、例えばITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、IZTO(indium zinc tin oxide)、IAZO(indium aluminum zinc oxide)、IGZO(indium gallium zinc oxide)、IGTO(indium gallium tin oxide)、AZO(aluminum zinc oxide)、ATO(antimony tin oxide)、GZO(gallium zinc oxide)、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf、及びこれらの選択的な組合により構成された物質の中で形成できる。また、前記金属物質とIZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATOなどの透光性伝導性物質を用いて多層に形成することができ、例えば、IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、AZO/Ag/Niなどで積層することができる。前記接触層321の内部は電極316と対応するように電流をブロッキングする層がさらに形成できる。
前記保護層323は金属酸化物または絶縁物質のうちから選択されることができ、例えばITO(indium tin oxide)、IZO(indium zinc oxide)、IZTO(indium zinc tin oxide)、IAZO(indium aluminum zinc oxide)、IGZO(indium gallium zinc oxide)、IGTO(indium gallium tin oxide)、AZO(aluminum zinc oxide)、ATO(antimony tin oxide)、GZO(gallium zinc oxide)、SiO、SiO、SiO、Si、Al、TiOから選択的に形成できる。前記保護層323はスパッタリング方法または蒸着方法などを用いて形成することができ、反射層324のような金属が発光構造物310の層をショートさせることを防止することができる。
前記反射層324は金属、例えば、Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf、及びこれらの選択的な組合により構成された物質で形成できる。前記反射層324は、前記発光構造物310の幅より大きく形成されることができ、これは光反射効率を改善させることができる。上記の反射層324と前記支持部材325との間に接合のための金属層と、熱拡散のための金属層がさらに配置されることができ、これに対して限定するものではない。
前記支持部材325はベース基板として、銅(Cu)、金(Au)、ニッケル(Ni)、モリブデニウム(Mo)、銅−タングステン(Cu−W)のような金属、またはキャリアウエーハ(例:Si、Ge、GaAs、ZnO、SiC)で具現できる。前記支持部材325と前記反射層324との間には接合層がさらに形成されることができ、前記接合層は2層を互いに接合させることができる。上記の開示された発光チップは一例であり、前記に開示された特徴に限定するものではない。上記の発光チップは上記の発光素子の実施形態に選択的に適用されることができ、これに対して限定するものではない。
<照明システム>
実施形態による発光素子又は発光素子は、照明システムに適用される。前記照明システムは、複数の発光素子がアレイされた構造を含み、図22及び図23に示されている表示装置、図24に示されている照明装置とを含み、照明灯、信号灯、車両前照灯、電光板などが含まれる。
図22は、実施形態による発光素子を有する表示装置の分解斜視図である。図22を参照すると、実施形態による表示装置1000は、導光板1041と、前記導光板1041に光を提供する光源モジュール1031と、前記導光板1041の下に反射部材1022と、前記導光板1041上に光学シート1051と、前記光学シート1051 上に表示パネル1061と、前記導光板1041、光源モジュール1031、及び反射部材1022を収納するボトムカバー1011とを含むが、ここに限定されない。
前記ボトムカバー1011と、反射シート1022と、導光板1041と、光学シート1051とは、ライトユニット1050として定義される。
前記導光板1041は、光を拡散して、面光源化する役目を果たす。前記導光板1041は、透明な材質からなり、例えば、PMMA(polymethylmetaacrylate)のようなアクリル樹脂系列、PET(polyethylene terephthlate)、PC(poly carbonate)、COC(cycloolefin copolymer)、及びPEN(polyethylene naphthalate)樹脂の1つを含むことができる。
前記光源モジュール1031は、前記導光板1041の少なくとも一側面に光を提供し、 窮極的には、表示装置の光源として作用するようになる。
前記光源モジュール1031は、少なくとも1つを含み、前記導光板1041の一側面で直接又は間接的に光を提供することができる。前記光源モジュール1031は、基板1033と前記に開示された実施形態による発光素子又は発光素子1035を含み、前記発光素子又は発光素子1035は、前記基板1033上に所定間隔でアレイされる。
前記基板1033は、回路パターン(図示せず)を含む印刷回路基板(PCB、Printed Circuit Board)である。但し、前記基板1033は、一般のPCBのみならず、メタルコアPCB(MCPCB、Metal Core PCB)、軟性PCB(FPCB、Flexible PCB)などを含み、これに対して限定しない。前記発光素子1035は、前記ボトムカバー1011の側面又は放熱プレート上に搭載される場合、前記基板1033は、除去され得る。ここで、 前記放熱プレートの一部は、前記ボトムカバー1011の上面に接触される。
そして、前記複数の発光素子1035は、前記基板1033上に光が放出される出射面が、前記導光板1041と所定の距離離隔して搭載され、これに対して限定しない。前記発光素子1035は、前記導光板1041の一側面である入光部に光を直接又は間接的に提供することができ、これに対して限定しない。
前記導光板1041の下には、前記反射部材1022が配置される。前記反射部材1022は、前記導光板1041の下面に入射した光を反射させて、上に向かわせることで、前記ライトユニット1050の輝度を向上することができる。前記反射部材1022は、例えば、PET、PC、PVCレジンなどで形成されるが、これに対して限定しない。前記反射部材1022は、前記ボトムカバー1011の上面であり、これに対して限定しない。
前記ボトムカバー1011は、前記導光板1041、光源モジュール1031、及び反射部材1022などを輸納することができる。このため、前記ボトムカバー1011は、上面が開口したボックス(box)形状を有する収納部1012が備えられ、これに対して限定しない。前記ボトムカバー1011は、トップカバーと結合され、これに対して限定しない。
前記ボトムカバー1011は、金属材質又は樹脂材質で形成され、プレス成形又は押出成形などの工程を用いて製造されることができる。また、前記ボトムカバー1011は、熱伝導性の良い金属又は非金属材料を含み、これに対して限定しない。
前記表示パネル1061は、例えば、LCDパネルとして、互いに対向する透明な材質の第1及び第2の基板、そして、第1及び第2の基板の間に介在した液晶層を含む。前記表示パネル1061の少なくとも一面には、偏光版が取り付けられ、このような偏光版の取付構造に限定しない。前記表示パネル1061は、光学シート1051を通過した光により情報を表示することになる。このような表示装置1000は、各鐘の携帯端末機、ノートPCのモニタ、ラップトップコンピュータのモニタ、テレビなどに適用されることができる。
前記光学シート1051は、前記表示パネル1061と前記導光板1041との間に配置され、少なくとも一枚の透光性シートを含む。前記光学シート1051は、例えば、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどのようなシートから少なくとも1つを含む。前記拡散シートは、入射される光を拡散させ、前記水平又は/及び垂直プリズムシートは、入射される光を表示領域に集光させ、前記輝度強化シートは、損失される光を再使用して、輝度を向上させる。また、前記表示パネル1061上には、保護シートが配置され、これに対して限定しない。
ここで、前記光源モジュール1031の光経路上には、光学部材として、前記導光板1041、及び光学シート1051を含み、これに対して限定しない。
図23は、実施形態による発光素子を有する表示装置を示す図である。
図23を参照すると、表示装置1100は、ボトムカバー1152と、前記の発光素子1124がアレイされた基板1120と、光学部材1154と、表示パネル1155とを含む。
前記基板1120と前記発光素子1124とは、光源モジュール1160と定義される。 前記ボトムカバー1152と、少なくとも1つの光源モジュール1160と、光学部材1154とは、ライトユニット1150と定義される。前記ボトムカバー1152には、収納部1153を具備することができ、これに対して限定しない。前記の光源モジュール1160は、基板1120、及び前記基板1120上に配列した複数の発光素子又は発光素子1124を含む。
ここで、前記光学部材1154は、レンズ、導光板、拡散シート、水平及び垂直プリズムシート、及び輝度強化シートなどから少なくとも1つを含む。前記導光板は、PC材質又はPWMА(polymethyl methacrylate)材質からなり、このような導光板は除去されることができる。前記拡散シートは、入射される光を拡散させ、前記水平及び垂直プリズムシートは、入射される光を表示領域に集光させ、前記輝度強化シートは、損失される光を再使用して、輝度を向上させる。
前記光学部材1154は、前記光源モジュール1160上に配置され、前記光源モジュール1160から放出された光を面光源するか、拡散、集光などを行うようになる。
図24は、実施形態による発光素子を有する照明装置の分解斜視図である。
図24を参照すると、実施形態による照明装置は、カバー2100と、光源モジュール2200と、放熱体2400と、電源提供部2600と、内部ケース2700と、ソケット2800とを含む。また、実施形態による照明装置は、部材2300とホルダー2500 のいずれか1以上を更に含むことができる。前記光源モジュール2200は、実施形態による発光素子、又は発光素子パッケージを含むことができる。
例えば、前記カバー2100は、バルブ(bulb)又は半球の形状を有し、中空であり、一部分が開口した形状で提供される。前記カバー2100は、前記光源モジュール2200と光学的に結合され、前記放熱体2400と結合されることができる。前記カバー2100は、前記放熱体2400と結合する凹部を有することができる。
前記カバー2100の内面には、拡散嶺を有する乳白色塗料がコートされる。このような乳白色材料を用いて、前記光源モジュール2200からの光を散乱及び拡散して、外部に放出させることができる。
前記カバー2100の材質は、ガラス、プラスチック、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリカーボネート(PC)などである。ここで、ポリカーボネートは、耐光性、耐熱性、強度が優れている。前記カバー2100は、外部から前記光源モジュール2200が見えるように透明であるか、不透明である。前記カバー2100は、ブロー(blow)成形により、形成されることができる。
前記光源モジュール2200は、前記放熱体2400の一面に配置される。したがって、 前記光源モジュール2200からの熱は、前記放熱体2400に伝導される。前記光源モジュール2200は、発光素子2210と、連結プレート2230と、コネクター2250とを含む。
前記部材2300は、前記放熱体2400の上面上に配置され、複数の照明素子2210と、コネクター2250が挿入されるガイド溝2310とを有する。前記ガイド溝2310は、前記照明素子2210の基板、及びコネクター2250と対応される。
前記部材2300の表面は、白色の塗料で塗布又はコートされる。このような前記部材2300は、前記カバー2100の内面に反射して、前記光源モジュール2200側方向に戻って来る光を、再度前記カバー2100方向に反射する。したがって、実施形態による照明装置の光効率を向上させる。
前記部材2300は、例として、絶縁物質からなる。前記光源モジュール2200の連結プレート2230は、電気伝導性の物質を含む。したがって、前記放熱体2400と前記連結プレート2230との間に電気的な接触が行える。前記部材2300は、絶縁物質で構成され、前記連結プレート2230と前記放熱体2400との電気的短絡を遮断することができる。前記放熱体2400は、前記光源モジュール2200からの熱と、前記電源提供部2600からの熱を伝達されて、放熱する。
前記ホルダー2500は、内部ケース2700の絶縁部2710の収納溝2719を塞ぐ.したがって、前記内部ケース2700の前記絶縁部2710に収納される前記電源提供部2600は密閉される。前記ホルダー2500は、ガイド突出部2510を有する。前記ガイド突出部2510は、前記電源提供部2600の突出部2610が貫通するホールを具備することができる。
前記電源提供部2600は、外部から提供された電気的信号を処理又は変換して、前記光源モジュール2200に提供する。前記電源提供部2600は、前記内部ケース2700の収納溝2719に収納され、前記ホルダー2500により、前記内部ケース2700の内部に密閉される。
前記電源提供部2600は、突出部2610と、ガイド部2630と、ベース2650と、延在部2670とを含む。
前記ガイド部2630は、前記ベース2650の一側から外部に突出した形状を有する。 前記ガイド部2630は、前記ホルダー2500に挿入される。前記ベース2650の一面の上に多数の部品が配置される。多数の部品は、例えば、直流変換装置、前記光源モジュール2200の駆動を制御する駆動チップ、前記光源モジュール2200を保護するためのESD(ElectroStatic discharge)保護素子などを含むが、これに対して限定しない。
前記延在部2670は、前記ベース2650の他の一側から外部に突出した形状を有する。前記延在部2670は、前記内部ケース2700の連結部2750内に挿入され、外部からの電気的信号を提供される。例えば、前記延在部2670は、前記内部ケース2700の連結部2750の幅と同一であるか、小さく提供される。前記延在部2670は、電線を通じて、ソケット2800に電気的に連結される。
前記内部ケース2700は、内部に前記電源提供部2600と共にモールディング部を含むことができる。モールド部は、モールディング液体が固まった部分であって、前記電源提供部2600が、前記内部ケース2700内に固定できるようにする。
以上、実施形態に説明された特徴、構造、効果などは、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれ、必ず1つの実施形態のみに限定されるものではない。延いては、各実施形態で例示された特徴、構造、効果などは、実施形態が属する分野の通常の知識を有する者により他の実施形態に対しても組合または変形されて実施可能である。したがって、このような組合と変形に関連した内容は本発明の範囲に含まれることと解釈されるべきである。
以上、本発明を好ましい実施形態をもとに説明したが、これは単なる例示であり、本発明を限定するのでない。本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲内で、多様な変形及び応用が可能であることが同業者にとって明らかである。例えば、実施形態に具体的に表れた各構成要素は変形して実施することができ、このような変形及び応用にかかわる差異点も、特許請求の範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
20、30 ボンディング領域
22、32A、32B 孔
100 発光素子
121、131 リードフレーム
123、133 延長部
141 第1胴体
151 第2胴体
161 発光チップ
171、172、173 透光性樹脂層
155 反射層
181、181B 光学レンズ

Claims (20)

  1. 第1ボンディング領域を有する第1リードフレームと、
    第2ボンディング領域を有する第2リードフレームと、
    前記第1及び第2リードフレームの間に配置された間隙部と、
    前記第1及び第2リードフレームの第1及び第2ボンディング領域が露出したオープン領域を有し、前記第1及び第2リードフレームに結合された第1胴体と、
    前記第1胴体のオープン領域の上に配置された第1開口部を有し、前記第1胴体の上に結合された第2胴体と、
    前記第2リードフレームの第2ボンディング領域の上に配置された発光チップと、
    前記第1胴体のオープン領域及び前記第2胴体の開口部に配置され、前記発光チップを囲む透光性樹脂層と、を含み、
    前記第1胴体は前記第2胴体の材質より反射率がより高い材質を含み、
    前記第1胴体の上面は前記発光チップの上面より低く位置し、
    前記第1胴体は前記オープン領域の周りに傾斜した内側部を含み、
    前記第1リードフレームには前記第1胴体の内側部の下に前記発光チップの下面面積より広い面積を有する第1孔を含み、
    前記第1胴体の内側部の上面は、前記第1及び第2リードフレームの上面に対して2度から5度の範囲に傾斜したことを特徴とする、発光素子。
  2. 前記第1胴体は、金属酸化物を有する樹脂材質を含み、前記第2胴体は、透光性樹脂材質を含むことを特徴とする、請求項1に記載の発光素子。
  3. 前記第1胴体の外側部は前記内側部の厚さより厚い厚さを有し、前記第1胴体の全体上面は前記発光チップの上面より低く位置することを特徴とする、請求項1又は2に記載の発光素子。
  4. 前記第1孔は前記第1リードフレームの幅の25%以上の幅及び前記第1孔の幅より長い長さを有し、
    前記第1孔の幅の方向は、前記第1孔の長さの方向と直交する方向であり、前記第1リードフレームの幅の方向と同一方向であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の発光素子。
  5. 前記第1孔は前記第1開口部の幅より長い長さを有し、
    前記第1開口部の幅の方向は、前記第1孔の長さの方向と直交する方向であることを特徴とする、請求項4に記載の発光素子。
  6. 前記第1孔は前記第1リードフレームの長さより短く、かつ前記第1リードフレームの長さの60%以上の長さを有し、
    前記第1リードフレームの長さの方向は、前記第1孔の長さと同一方向であることを特徴とする、請求項4又は5に記載の発光素子。
  7. 前記第1リードフレームの上面及び下面のうち、前記第1孔に隣接した領域にリセスされた複数のリセス領域を含むことを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の発光素子。
  8. 前記第1リードフレームは前記第1ボンディング領域に、前記第2ボンディング領域の反対側方向に突出し、前記発光チップに連結された第1ワイヤーの一部が配置された第1延長部を含み、
    前記第2リードフレームは前記第2ボンディング領域に、前記第1ボンディング領域の反対側に突出し、前記発光チップに連結された第2ワイヤーの一部が配置された第2延長部を含むことを特徴とする、請求項4から7のいずれか一項に記載の発光素子。
  9. 前記第2ボンディング領域の周りに前記第2リードフレームの上面より低くリセスされたリセス領域を含むことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の発光素子。
  10. 前記第1リードフレームは前記第1孔の内側に前記第1ボンディング領域を有する第1フレーム部、前記第1孔の外側に配置された第1リード部、前記第1フレーム部と前記第1リード部とを連結してくれる第1及び第2連結部を含み、
    前記第1孔は前記第1フレーム部と前記第1リード部との間に配置されることを特徴とする、請求項8又は9に記載の発光素子。
  11. 前記第2リードフレームは前記第2ボンディング領域を有する第2フレーム部、前記第2フレーム部から離隔した第2リード部、前記第2フレーム部と前記第2リード部との間を連結する複数の第3連結部、及び前記複数の第3連結部の間に各々配置された複数の第2孔を含むことを特徴とする、請求項4から10のいずれか一項に記載の発光素子。
  12. 前記複数の第2孔の各々は前記第1孔の幅より少なくとも広い幅を有し、
    前記第1孔の幅の方向は、前記第2孔の幅の方向と同一方向であることを特徴とする、請求項11に記載の発光素子。
  13. 前記第1開口部には前記第2ボンディング領域に隣接した前記第1胴体の内側部の一部が露出することを特徴とする、請求項11又は12に記載の発光素子。
  14. 前記第2ボンディング領域と対応する前記第2孔の周りには前記第1胴体と結合される凹凸構造を含むことを特徴とする、請求項12又は13に記載の発光素子。
  15. 前記第1胴体は前記発光チップから放出された光に対して70%以上の反射率を有する材質で形成され、
    前記第2胴体は前記発光チップから放出された光の70%以上を透過させる材質を含むことを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載の発光素子。
  16. 前記第1胴体は白色樹脂材質を含み、前記第2胴体は透光性のシリコンまたはエポキシ樹脂材質を含むことを特徴とする、請求項15に記載の発光素子。
  17. 前記第1胴体は、前記第1のリードフレームのみが配置される側の第1側面と、前記第1リードフレームから第2リードフレームに向かう方向で前記第1側面と相対する側に配置された第2側面と、第1前記第1側面及び前記第2側面とを連結するように配置された第3側面と、第1前記第1側面及び前記第2側面とを連結するように前記第3側面に相対する側に配置された第4側面とを含み、
    前記第1リードフレームの外郭部は前記第1胴体の第1側面より外側に延びて、前記第2リードフレームの外郭部は前記第1胴体の第1側面の反対側の第2側面より外側に延びて、
    前記第1胴体の第3側面及び第4側面は前記第1及び第2リードフレームより外側に配置されることを特徴とする、請求項1から16のいずれか一項に記載の発光素子。
  18. 前記透光性樹脂層の上に前記第1胴体と同一な材質の反射層を含むことを特徴とする、請求項1から17のいずれか一項に記載の発光素子。
  19. 前記第2胴体及び前記透光性樹脂層の上に配置された光学レンズを含み、
    前記光学レンズは前記第1及び第2胴体のうち、少なくとも1つと結合されたことを特徴とする、請求項1から18のいずれか一項に記載の発光素子。
  20. 前記間隙部は前記第1胴体と同一な物質で形成されることを特徴とする、請求項1から19のいずれか一項に記載の発光素子。
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