KR101949150B1 - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것이다. 상기 발광 소자 패키지는 몸체; 상기 몸체 내에 배치된 복수의 전극; 상기 복수의 전극 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 소자; 및 상기 몸체의 표면 일부 상에 형성되고 상기 발광 소자의 동작 상태에 따라 반응하여 변색되는 제1상태표시부재를 포함한다.

Description

발광 소자 패키지 {LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 GaAs 계열, AlGaAs 계열, GaN 계열, InGaN 계열 및 InGaAlP 계열 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광 원을 구성할 수 있다.
이러한 발광 다이오드는 패키지화되어 다양한 색을 방출하는 발광소자 패키지로 이용되고 있으며, 발광소자 패키지는 칼라를 표시하는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.
특히, 자외선 발광 다이오드(UV LED)의 경우, 245nm-405nm의 파장대에 분포되어 있는 빛을 발생하는 발광 다이오드로서, 상기 245nm-405nm 파장대 중에서 단파장의 경우, 살균, 정화 등에 사용되며, 장파장의 경우 노광기 또는 경화기 등에 사용될 수 있다.
그러나, 자외선 발광 다이오드는 발광 시에 열이 많이 발생하여 소자 불량이 초래되고, 동작 신뢰성이 떨어지며, 방열을 위해 패키지의 크기를 키우는 경우, 집적도 및 경제성이 낮아진다.
실시예는 새로운 구조를 가지는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시예는 몸체 및 리드 프레임 중 적어도 하나에 상태표시부재를 포함하는 발광소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 몸체 상에 발광 소자의 동작이나 온도를 나타낼 수 있는 상태표시부재를 포함하는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 동작 상태를 표시하는 상태표시부재를 이용하여 캐소드 마크로 사용하는 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예는 자외선 발광 소자의 동작 상태를 표시하여 사용자를 보호할 수 있는 자외선 발광 소자 패키지를 제공한다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는, 몸체; 상기 몸체 내에 배치된 복수의 전극; 상기 복수의 전극 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 소자; 및 상기 몸체의 표면 일부 상에 형성되고 상기 발광 소자의 동작 상태에 따라 반응하여 변색되는 제1상태표시부재를 포함한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는, 캐비티를 포함하는 몸체; 상기 캐비티 내에 배치된 복수의 리드 프레임; 상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 소자; 상기 캐비티에 배치된 몰딩 부재; 및 상기 몸체의 표면 및 상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나에 배치되어, 상기 몸체의 온도를 감지하여 변색되는 상태표시부재를 포함한다.
실시 예는 자외선 발광 소자 패키지 내에서 상태표시부재를 배치하여, 발광소자의 동작 상태를 검출하여 사용자에게 시각적으로 알려줄 수 있는 효과가 있다.
실시 예는 눈에 보이지 않은 파장 대역을 발광하는 발광 소자 패키지의 동작상태를 제공하여, 자외선 발광 소자 패키지로부터 사용자를 보호할 수 있는 효과가 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 온도에 따라 서로 다른 컬러를 표시할 수 있어, 사용자에게 시각적으로 발광 소자 패키지의 상태를 알려줄 수 있는 효과가 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 캐소드 마크와 같은 극성을 상태표시부재로 구분할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 발광소자 패키지의 A-A 측 단면도이다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 측 단면도이다.
도 5는 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 측 단면도이다.
도 6은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 측 단면도이다.
도 7은 제5실시 에에 따른 발광 소자 패키지의 측 단면도이다.
도 8은 제6실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 측 단면도이다.
도 9는 실시 예에 따른 발광 소자를 나타낸 도면이다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 램프를 나타낸 사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하에서는 도 1 내지 도 3를 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지를 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도이고, 도 2는 도 1의 발광소자 패키지의 평면도이며, 도 3은 도 2의 발광 소자 패키지의 A-A 로 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 캐비티(111)를 포함하는 몸체(110), 상기 캐비티(111) 내에 복수의 서브 캐비티(112,113), 상기 몸체(110)의 캐비티(111) 내에 배치된 복수의 전극(121,123,125), 상기 복수의 전극(121,123,125) 중 제1전극(121) 위에 배치된 발광 소자(131), 상기 복수의 서브 캐비티(112,113) 중 어느 하나에 보호소자(133)를 포함한다.
상기 몸체(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 절연층(L1-L7)의 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 복수의 절연층(L1-L7)은 상기 발광 소자(131)의 두께 방향으로 적층된다. 상기 복수의 절연층(L1-L7)은 세라믹 소재를 포함하며, 상기 세라믹 소재는 동시 소성되는 저온 소성 세라믹(LTCC: low temperature co-fired ceramic) 또는 고온 소성 세라믹(HTCC: high temperature co-fired ceramic)을 포함한다. 상기 몸체(110) 내에는 각 절연층(L1-L7)의 상면 및 하면 중 적어도 하나에 금속 패턴이 배치되며, 상기 각 절연층(L1-L7)에 수직하게 관통되며 상기 금속 패턴에 선택적으로 연결된 연결 부재(117)를 포함할 수 있다. 상기 연결 부재(117)는 비아 또는 비아 홀을 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 다른 예로서, 상기 복수의 절연층(L1-L7)은 질화물 또는 산화물과 같은 절연성 부재를 포함할 수 있으며, 바람직하게 열 전도도가 산화물 또는 질화물보다 높은 금속 질화물을 포함할 수 있다. 상기 몸체(110)의 재질은 Si02, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, 또는 AlN일 수 있으며, 바람직하게는 질화알루미늄(AlN)으로 형성하거나, 열 전도도가 140 W/mK 이상인 금속 질화물로 형성할 수 있다. 상기 몸체(110)는 복수의 세라믹 층의 적층 구조를 포함할 수 있다.
상기 몸체(110)의 각 절연층(L1-L7)의 두께는 동일한 두께이거나 적어도 하나가 다른 두께일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몸체(110)의 각 절연층(L1-L7)들은 제조 공정 상의 적층된 개별 층이며, 소성 완료 후 일체로 형성될 수 있다. 상기 몸체(110)는 절연층(L1-L7)이 7개의 층으로 적층된 구조를 도시하였으나, 3개 이상의 층으로 적층될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(110)의 상부(115)의 내측 둘레는 단차 구조에 의해 상면보다 낮은 깊이를 갖고 상기 캐비티(111)의 바닥보다 높은 제1상부(115)를 포함한다. 상기 제1상부 (115)는 상기 몸체(110)의 상면과 상기 캐비티(111)의 바닥 사이에 배치되며, 상기 캐비티(111)의 바닥보다 상기 몸체(110)의 상면에 가까운 영역에 배치되고 상기 캐비티(111)의 상부 둘레에 배치된다.
상기 캐비티(111)는 상기 몸체(110)의 상부에 배치되며, 상부가 개방된다. 여기서, 상기 캐비티(111)의 상부는 발광 소자(131)의 광이 방출되는 광 출사 영역이 될 수 있다.
상기 캐비티(111)는 다각형 형상을 포함하며, 상기 다각형 형상의 캐비티는 모서리 부분이 모따기 처리된 형상 예컨대, 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 다른 예로서, 상기 캐비티(111)는 원 형상 또는 타원 형상을 포함하며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 여기서, 상기 캐비티(111)는 상기 몸체(110)의 제1상부 (115)를 제외한 영역을 포함한다.
상기 캐비티(111)의 하부 너비는 상기 캐비티(111)의 상부 너비와 동일한 너비로 형성될 수 있으며, 바람직하게 캐비티(111)의 둘레면(116)은 상기 캐비티(111)의 바닥에 대해 수직하게 형성될 수 있으며, 이러한 구조는 동일한 크기의 캐비티 너비를 갖는 절연층(L1-L7)을 적층할 수 있어, 제조 공정이 개선될 수 있다. 다른 예로서, 상기 캐비티(111)의 하부 너비와 상기 상부 너비는 다른 너비로 형성될 수 있으며, 이러한 구조는 상기 캐비티(111)에 몰딩되는 몰딩 부재와의 밀착력을 개선시킬 수 있고, 수분의 침투를 완화시켜 줄 수 있다.
상기 캐비티(111)의 둘레면(116)에는 선택적으로 금속층이 배치될 수 있으며, 상기 금속층은 반사율이 50% 이상인 금속이거나, 열 전도성이 높은 금속이 코팅될 수 있다. 상기 금속층에 의해 상기 캐비티(111) 내에서의 광 추출 효율은 향상되고 방열 특성은 개선될 수 있다. 여기서, 상기 금속층은 캐비티(111)의 둘레면(116) 중 일부 영역에 형성되거나, 모든 영역에 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 금속층은 상기 몸체(110)의 재질이 AlN과 같이 열 전도성이 좋은 재질인 경우, 형성하지 않을 수 있다. 또한 상기 금속층은 상기 캐비티(111)의 바닥에도 형성되어, 캐비티(111)의 바닥에서의 광 반사 효율을 개선시켜 줄 수 있다. 여기서, 상기 캐비티(111)의 바닥에 형성된 금속층은 상기 캐비티(111) 내의 전극과 회로적으로 오픈되게 배치될 수 있다. 상기의 금속층은 80% 이상의 반사율을 갖는 반사층으로 정의될 수 있다.
상기 캐비티(111) 내에는 도 1 및 도 2와 같이, 복수의 서브 캐비티(112,113)가 배치된다. 상기 복수의 서브 캐비티(112,113) 간의 간격은 상기 발광 소자(131)의 너비보다 더 넓게 이격될 수 있다. 상기 각 서브 캐비티(112,113)의 바닥면은 상기 캐비티(111)의 바닥면보다 더 낮은 높이로 배치되며, 상기 각 서브 캐비티(112,113)의 높이는 적어도 상기 보호소자(133)의 두께와 동일하거나 더 높을 수 있다. 상기 서브 캐비티(112,113)의 깊이는 상기 보호소자(133)가 상기 캐비티(111)의 바닥면으로 돌출되지 않는 깊이로 형성될 수 있으며, 상기 서브 캐비티(112,113)의 깊이는 예컨대, 150㎛±10㎛ 정도로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 복수의 서브 캐비티(112,113)의 깊이는 상기 캐비티(111)의 깊이의 1/2 - 1/4 깊이로 형성될 수 있다. 이러한 서브 캐비티(112,113)의 깊이는 발광 소자(131)로부터 방출된 광의 흡수를 최소화시켜 줄 수 있다. 따라 광 추출 효율의 저하를 방지하고, 광의 지향각이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다.
상기 복수의 서브 캐비티(112,113) 중 제1서브 캐비티(112)는 발광 소자(131)의 제1측면과 캐비티(111)의 일 측면 사이에 배치되며, 제2서브 캐비티(113)는 상기 발광 소자(131)의 제2측면과 캐비티(111)의 다른 측면 사이에 배치된다. 상기 발광 소자(131)의 제1측면과 제2측면은 서로 반대 면일 수 있다.
상기 제1서브 캐비티(112)와 상기 제2서브 캐비티(113)는 상기 발광 소자(131)를 기준으로 대각선 방향 또는 대칭되는 방향에 배치될 수 있다.
상기 제2서브 캐비티(113)은 더미 캐비티로 배치될 수 있으며, 상기 더미 캐비티 내에는 보호 소자가 배치되지 않는다. 상기 제2서브 캐비티(113)는 상기 발광 소자(131)을 기준으로 상기 제1서브 캐비티(112)와 대칭적으로 배치되어, 상기 캐비티(111) 내에서 상기 발광 소자(131)와 대칭적으로 서브 캐비티(112,113)를 배치함으로써, 상기 발광 소자(131)로부터 발생된 열은 상기 캐비티(111) 내에서 균일하게 팽창될 수 있어 발광 소자 패키지의 열적 안정성을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 복수의 서브 캐비티(112,113)는 형성하지 않을 수 있으며, 이 경우 상기 보호 소자(133)은 상기의 캐비티(111)의 바닥에 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 다른 예로서, 상기 제1 및 제2서브 캐비티(112,113)는 보호 소자가 탑재되지 않는 더미 캐비티로 사용될 수 있다.
상기 캐비티(111) 및 서브 캐비티(112,113)에는 복수의 전극(121,123,125,127,129)이 배치되며, 상기 복수의 전극(121,123,125,127,129)은 상기 발광 소자(131) 및 상기 보호 소자(133)에 선택적으로 전원을 공급하게 된다. 상기 복수의 전극(121,123,125,127,129)은 백금(Pt), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 탄탈늄(Ta), 알루미늄(Al)을 선택적으로 포함할 수 있으며, 단층 또는 다층의 금속층을 포함할 수 있다. 여기서, 다층의 전극 구조는 최 상층에는 본딩이 좋은 금(Au) 재질이 배치될 수 있으며, 최하층에는 몸체(110)와의 접착성이 좋은 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta)의 재질이 배치될 수 있고, 중간 층에는 백금(Pt), 니켈(Ni), 구리(Cu) 등이 배치될 수 있다. 이러한 전극의 적층 구조로 한정하지는 않는다.
상기 캐비티(111)에는 상기 발광 소자(131)가 탑재된 제1전극(121); 상기 제1전극(121)과 이격된 제2전극(123) 및 제3전극(125)을 포함한다. 상기 제1전극(121)은 캐비티(111)의 센터 영역에 배치되며, 제2전극(123) 및 상기 제3전극(125)은 상기 제1전극(121)의 양측에 배치된다. 상기 제2전극(123) 및 제3전극(125)은 상기 발광 소자(131)의 센터를 기준으로 서로 대칭된 위치에 서로 대칭된 형상을 갖고 배치될 수 있다.
상기 제2전극(123)은 상기 캐비티(111)의 제1모서리 영역에 인접한 상기 캐비티(111)의 바닥면에 배치되며, 상기 제3전극(125)은 상기 캐비티(111)의 제2모서리 영역에 인접한 상기 캐비티(111)의 바닥면에 배치된다. 여기서, 상기 제1모서리 영역과 제2모서리 영역은 대각선 방향에 배치된다.
상기 제1서브 캐비티(112)에는 제4전극(127) 및 제2서브 캐비티(113)에는 제5전극(129)이 각각 배치된다. 상기 제2 및 제3전극(123,125)은 부 극성의 전원이 공급되며, 제1, 제4 및 제5전극(121,127,129)은 정 극성의 전원이 공급된다. 상기 각 전극(121,123,125,127,129)의 극성은 전극 패턴이나 각 소자와의 연결 방식에 따라 달라질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 제1전극(121)은 상기 발광 소자(131)의 아래에 패드 또는 전도성 기판이 배치되지 않는 경우, 전극이 아닌 금속층 또는 방열 플레이트로 사용될 수 있다. 또한 상기의 각 전극(121,123,125,127,129)은 금속층으로 정의될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1전극(121)의 일부(121A)는 상기 몸체(110)의 사이드부를 통해 상기 몸체(110)의 하면까지 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 몸체(110)의 하면에는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 패드(141,143,145)가 배치된다. 상기 복수의 패드(141,143,145)는 적어도 3개의 패드를 포함하며, 예컨대, 제1패드(141), 제2패드(143), 제3패드(145)를 포함하며, 상기 제1패드(141)는 상기 몸체(110)의 하면 일측에 배치되며, 제2패드(143)는 상기 몸체(110)의 하면 센터에 배치되며, 제3패드(145)는 상기 몸체(110)의 하면 타측에 배치된다. 상기 제2패드(143)는 상기 제1패드(141)와 상기 제3패드(145)의 사이에 배치되며, 상기 제1패드(141) 또는 제3패드(145)의 너비(D1)보다 넓은 너비(D2>D1)를 가진다. 상기 각 패드(141,143,145)의 길이는 상기 몸체(110)의 하면 길이의 70% 이상의 길이로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
여기서, 상기 적어도 3개의 패드(141,143,145) 중 적어도 2개는 어느 하나의 극성의 전원을 공급하게 된다. 예컨대, 제1 및 제2패드(141,143)는 제1극성 예를 들면, 정 극성의 전원 단에 연결되고, 제3패드(145)는 제2극성 예컨대, 부 극성의 전원 단에 연결될 수 있다. 상기 정 극성의 전원 단에 2개의 패드(141,143)를 연결함으로써, 전류 경로를 분산시켜 주어 열을 분산시켜 주는 효과가 있고, 또한 전류 경로를 분산시켜 줌으로써, 전기적인 신뢰성을 확보할 수 있다.
상기 몸체(110) 내에는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 연결 부재(117)가 배치된다. 상기 연결 부재(117)는 상기 복수의 전극(121,123,125,127,129)과 상기 패드들을 선택적으로 연결시켜 주게 된다. 예컨대, 제1전극(121), 제4 및 제5전극(127,129)과 제1 및 제2패드(141,143)는 적어도 하나의 연결 부재에 의해 연결될 수 있고, 제2 및 제3전극(123,125)과 제3패드(145)는 적어도 하나의 다른 연결 부재에 의해 연결될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 몸체(110) 내에는 방열 부재(151)가 배치된다. 상기 방열 부재(151)는 상기 발광 소자(131)의 아래 즉, 제1전극(121) 아래에 배치될 수 있다. 상기 방열 부재(151)의 두께는 상기 캐비티(111)의 바닥과 상기 몸체(110) 하면 사이의 두께보다 더 얇은 두께로 배치될 수 있다. 상기 방열 부재(151)는 예컨대, 150㎛ 이상의 두께로 형성될 수 있다.
상기 방열 부재(151)의 재질은 적어도 2물질의 합금일 수 있으며, 적어도 2 금속 중 어느 하나는 열 전도성이 좋은 Cu와 같은 금속 또는 합금을 포함한다. 상기 방열 부재(151)는 예컨대 Cu-W 합금을 포함한다.
상기 방열 부재(151)의 하부 너비는 상부 너비보다 더 넓은 너비로 형성될 수 있다. 상기 방열 부재(151)의 표면 형상은 원형 또는 다각형일 수 있다. 상기 방열 부재(151)의 상면 면적은 상기 발광 소자(131)의 하면 면적보다 적어도 넓은 면적으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 방열 부재(151)의 아래에는 제1절연층(L1)이 배치되며, 상기 제1절연층(L1)은 버퍼층으로 사용된다. 상기 버퍼층은 상기 방열 부재(151)와 상기 패드들(141,143,145) 사이에 배치되며, 상기 방열 부재(151)의 표면의 거칠기에 대해 버퍼 역할을 하며, 제2패드(143)와 접하는 상기 몸체(110)의 표면을 평탄하게 형성되도록 함으로써, 솔더 접착력을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 방열 부재(151)의 하면 거칠기는 10㎛ 이하의 거칠기를 가지며, 바람직하게 5㎛ 이하의 거칠기를 가질 수 있다.
상기 방열 부재(151)의 상면 위에는 제1전극(121)이 배치되며, 상기 제1전극(121)과 상기 발광 소자(131) 사이에는 본딩층이 배치된다. 상기 본딩층은 상기 방열 부재(151)의 상면 거칠기를 완화시켜 줄 수 있는 두께 예컨대, 5㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다. 상기 본딩층은 AuSn 등을 포함할 수 있다.
상기 캐비티(111) 내에는 발광 소자(131)가 배치될 수 있다. 상기 발광 소자(131)는 자외선 발광 다이오드로서, 245nm 내지 405nm대의 파장을 가지는 자외선 발광 다이오드일 수 있다. 즉, 280nm 내외의 단파장 자외선을 방출하거나, 365nm 또는 385nm의 장파장 자외선을 방출하는 발광 다이오드가 모두 적용될 수 있다. 여기서, 자외선 발광 다이오드로부터 방출된 광들을 보면, 280nm 파장보다 짧은 단 파장은 눈에 보이지 않는 파장이며, 280nm의 파장보다 긴 파장은 눈에 보이는 파장으로 구분할 수 있다.
발광 소자(131)는 와이어 본딩, 다이 본딩, 플립 본딩 방식을 선택적으로 이용하여 탑재할 수 있으며, 이러한 본딩 방식은 칩 종류 및 칩의 전극 위치에 따라 변경될 수 있다.
발광 소자(131)는 III족과 V족 원소의 화합물 반도체 예컨대 AlInGaN, InGaN, GaN, AlGaN, GaAs, InGaP, AllnGaP, InP, 및 InGaAs 중 선택적인 반도체로 제조된 반도체 발광소자를 포함할 수 있다.
상기 발광 소자(131)는 제1전극(121)에 전도성 접착제로 부착되고, 와이어로 제2전극(123)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 캐비티(111) 및 서브 캐비티(112,113) 중 적어도 하나에는 몰딩 부재가 배치될 수 있으며, 이러한 몰딩 부재는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지 재료를 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 몸체(110)의 상부(S5)에는 상태표시부재(161,162)가 형성된다. 상기 상태표시부재(161,162)는 몸체(110)의 제1측면(S1)과 캐비티(111) 사이의 상부에 배치될 수 있다. 상기 상태표시부재(161,162)는 감열변색 물질로 형성되며, 상기 감열변색 물질은 상기 몸체(110)의 온도의 변화에 따라 색이 가역적으로 변화하는 서모크로미즘(Thermochromism) 물질을 포함한다. 상기 상태표시부재(161,162)는 서모크로미즘 기능을 가진 마이크로 캡슐을 수지에 첨가시켜 상기 몸체(110)의 상부에 형성되며, 상기 마이크로 캡슐에는 색소, 발색제, 소색제와 같은 감열색소 성분이 선택적으로 배합된다. 상기 감열색소는 시온색소, 시온안료, 또는 감열 완료와 같이 정의될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 감열변색 물질은 온도가 가해지면 색이 변했다가 다시 돌아오는 가역성 색소와, 한번 온도가 가해지면 색이 변화가 다시 돌아오지 않는 비가역성 색소 중에서 선택적으로 포함할 수 있다. 실시 예는 가역성 색소를 이용하여 몸체(110)의 온도 변화를 감지하여, 사용자에게 제공할 수 있다. 또한 몸체(110)의 온도 변화가 없을 때에는 캐소드 마크로 사용될 수 있다.
다른 예로서, 상기 상태표시부재(161,162)는 감광 잉크를 포함할 수 있으며, 상기 감광잉크는 UV의 광을 흡수하여 화학적 구조 변화를 일으켜 발색 및 소색 현상으로 발광하게 된다.
상기 상태표시부재(161,162) 중 상기 제1상태표시부재(161)는 상기 몸체(110)의 상부(S5) 영역 중에서 상기 몸체(110)의 제1측면(S1)과 제2측면(S2) 사이의 모서리 영역에 배치되며, 상기 제2상태표시부재(162)는 상기 몸체(110)의 상부(S5) 영역 중에서 상기 몸체(110)의 제1측면(S1)과 제3측면(S3) 사이의 모서리 영역에 배치될 수 있다. 또는 상기 제1상태표시부재(161)와 상기 제2상태표시부재(162)는 상기 몸체(110)의 제1상부의 양 모서리 영역에 인접하거나 노출되게 배치될 수 있다. 상기 복수의 상태표시부재(161,162) 중 어느 하나는 제거될 수 있으며, 또한 상기 상태표시부재(161,162)의 형성 위치는 모서리가 아닌 변 중심에 형성될 수 있으나, 이러한 구조는 캐비티의 너비가 좁아질 수 있다.
상기 제1 및 제2상태표시부재(161,162)는 캐소드 마크로 사용될 수 있으며, 상기 캐소드 마크는 상기 몸체(110)의 아래에 배치된 제1극성를 표시하기 위한 영역이다. 상기 제1극성은 상기 몸체(110)의 센터를 기준으로 몸체(110)의 제2측면(S2)보다 제1측면(S1)에 더 근접하게 배치된다. 실시 예의 캐소드 마크는 제1극성 및 제2극성 중 어느 하나를 구분하는 영역에 형성될 수 있으나, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1상태표시부재(162)와 상기 제2상태표시부재(161,162)는 동일한 감열변색 물질로 형성되며, 발광 소자(131)의 구동에 따라 발생되는 몸체(110)의 온도 변화를 감지하여 변색하게 된다. 이에 따라, 385nm 이하의 파장과 같이 눈이 보이지 않는 파장을 발광하는 발광 소자의 동작 상태를 감열 변색을 통해 사용자에게 알려줄 수 있다. 또한 385nm 이상의 파장과 같이 눈에 보이는 파장이더라도, 발광 소자의 동작 상태를 감열 변색을 통해 사용자에게 알려줄 수 있고, 발광 소자 패키지의 몸체(110)의 온도 범위를 정확하게 전달할 수 있다.
또한 제1상태표시부재(161)와 상기 제2상태표시부재(162)가 서로 다른 온도에 반응하는 서로 다른 감열변색 물질로 형성된 경우, 제1온도에서는 제1상태표시부재(161)가 제1컬러로 변색되어 표시하고, 상기 제1온도보다 높은 제2온도에서는 제2상태표시부재(162)가 제2컬러로 변색되어 표시할 수 있다. 예컨대, 제1컬러는 황색 또는 녹색일 수 있고, 제2컬러는 적색일 수 있다. 또한 발광 소자(131)로부터 방출된 파장이 사용자에게 해롭지 않는 파장인 경우, 초록색 또는 청색으로 표시하여, 사용자에게 안정성을 시각적으로 안내할 수 있다.
실시 예는 발광 소자(131)가 구비된 몸체(110)의 온도를 감지하여, 다양한 컬러 중 적어도 한 컬러로 표시할 수 있는 상태표시부재(161,162)를 이용하여, 발광 소자(131)의 동작 상태뿐만 아니라, 발광 소자의 온도 범위를 사용자에게 통지할 수 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지(100)에 표시되는 극성 표시 영역에 감열 또는 감광 변색 물질인 상태표시부재(161,162)를 형성함으로써, 전극의 극성 표시와 함께, 발광 소자의 특성이나 동작 상태를 분석할 수 있는 수단으로 사용할 수 있다.
도 4는 제2실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다. 제2실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성 요소에 대해서는 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 4를 참조하면, 발광 소자 패키지는 캐비티(111) 바닥에 배치된 제3상태표시부재(163), 캐비티(111)의 바닥과 몸체(110) 상부(S5) 사이의 제1상부(115)에 형성된 제4상태표시부재(164), 및 몸체(110) 상면에 배치된 제5상태표시부재(165) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제3상태표시부재(163), 제4상태표시부재(164) 및 제5상태표시부재(165)는 열에 의해 변색하는 감열 변색물질 또는 광 흡수에 의해 광 화학 반응을 일으키는 색소 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 예컨대 할로겐화은을 갖는 감광색소를 포함한다. 상기 할로겐화은은 취화은(AgBr)과 요오드화은(Agl)을 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제3상태표시부재(163)와 상기 제4상태표시부재(164) 중 적어도 하나는 사용자에게 해롭지 않는 280nm 이상의 장 파장을 발광하는 발광 소자(131)의 파장에 반응하여, 감광 변색을 수행하게 된다. 이는 사용자가 발광 소자 패키지의 제3상태표시부재(163) 또는 제2상태표시부재(164)의 동작 상태를 확인하여, 발광 소자(131)로부터 방출된 파장이 사용자에게 조사되더라도, 사용자에게 큰 손해를 주지 않을 수 있다. 제5상태 표시부재(165)는 사용자에게 해로운 280nm 이하의 단 파장을 갖는 발광 소자(131)의 파장에 반응하여 감광 변색을 수행하게 된다. 이는 발광 소자 패키지의 동작 상태를 외부에서 확인할 수 있어, 사용자에게 광 출사 영역으로의 접근을 차단할 수 있다. 실시 예는 복수의 상태표시부재(163,164,165) 중 적어도 하나는 발광 소자(131)로부터 방출된 광에 반응하여 감광 변색을 수행하게 되며, 그 형성 위치는 캐비티(111)의 내부 또는 외부일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
제2실시 예는 캐비티(111)의 내/외부 영역에 서로 다른 제3 내지 제5상태표시부재(163,164,165)를 구비하여, 어느 하나의 상태표시부재를 통해 특정파장에 대해 감광 변색할 수 있도록 함으로써, 사용자에게 효과적으로 통지할 수 있어, 자외선 발광 소자 패키지의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
몸체(110)의 상부에는 제1상태표시부재(161)를 배치할 수 있으며, 상기 제1상태표시부재(161)는 감열 변색 물질로 형성될 수 있다. 이러한 실시 예는 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 5는 제3실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다. 제3실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성 요소에 대해서는 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 5를 참조하면, 발광 소자 패키지는 몸체(110)의 상부(S5)에 제1상태표시부재(161)를 배치하고, 상기 몸체(110)의 적어도 한 표면에 제6상태표시부재(166)를 배치한다. 상기 제6상태표시부재(166)는 몸체(110)의 적어도 한 측면 예컨대, 제2측면(S2)에 형성될 수 있으며, 그 일부는 몸체(110)의 하면에 더 연장되어 형성될 수 있다.
상기 제6상태표시부재(166)는 감열 변색 물질을 이용하여 형성될 수 있으며, 몸체(110)의 표면 온도에 따라 적어도 한 컬러를 표시하여, 사용자에게 발광 소자(111)의 동작 상태를 표시할 수 있다.
상기 제6상태표시부재(166)의 일부는 몸체(110)의 하부에 배치된 적어도 한 패드에 접촉될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
도 6은 제4실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 측 단면도이다. 제4실시 예를 설명함에 있어서, 제1실시 예와 동일한 구성 요소에 대해서는 제1실시 예를 참조하기로 한다.
도 6을 참조하면, 몸체(110) 위에는 상기 캐비티(111)를 덮는 글라스 필름(glass film)(171)이 형성된다. 상기 글라스 필름(171)은 유리계열 재질이며, 상면이 플랫한 면으로 배치될 수 있다.
상기 글라스 필름(171)은 LiF, MgF2, CaF2, BaF2, Al2O3, SiO2 또는 광학유리(N-BK7○R)의 투명한 물질로 형성될 수 있으며, SiO2의 경우, 쿼즈 결정 또는 UV Fused Silica일 수 있다. 또한, 상기 글라스 필름(171)은 저철분 글라스(low iron glass)일 수 있다.
상기 몸체(110)의 상층부의 제5 및 제6절연층(L5,L6)과 하층부의 제4절연층(L4) 사이에는 너비 차이에 의해 단차 구조의 제1상부(115)가 형성되며, 상기 제1상부(115) 위에는 상기 글라스 필름(171)이 안착된다. 상기 글라스 필름(171)은 원형 또는 다각형 형상을 포함할 수 있다. 상기 글라스 필름(171)은 상기 몸체(110) 상에 체결 수단 또는/및 접착 수단 등으로 결합될 수 있다. 상기 제1상부(115)에는 상기 글라스 필름(161)을 지지 및 고정하기 위한 별도의 구조물이 더 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 글라스 필름(171)의 두께는 상기 몸체(110)의 상층부(L5,L6)의 두께 이하일 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 또한 상기 글라스 필름(171)의 두께는 상기 몸체(110)의 제5절연층(L5)와 제4절연층(L4) 사이의 너비 차이의 1/2 이하일 수 있다.
상기 글라스 필름(171)과 상기 몸체(110)의 제1상부(115)의 상면 사이에는 접착제(도시되지 않음)가 도포되어 있을 수 있으며, 상기 접착제는 Ag 페이스트, UV 접착제, Pb-free 저온유리, 아크릴 접착제 또는 세라믹 접착제 등일 수 있다.
상기 캐비티(111) 및 서브 캐비티(112,113) 중 적어도 하나에는 몰딩 부재가 배치될 수 있다. 상기 캐비티(111)에는 별도의 몰딩 부재로 몰딩하지 않고, 비활성 기체로 채워질 수 있다. 즉, 질소와 같은 비활성 기체로 채워짐으로써 수분 및 산소 등과 같은 환경적 요인으로부터 상기 발광 소자(131)를 보호할 수 있다. 여기서, 상기 서브 캐비티(112,113)에는 몰딩 부재가 채워질 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 몸체(110) 내에 방열 부재(151)를 배치하여 방열 효율을 개선시켜 줌으로써, 발광 소자(131)의 파장과 관계 없이 동일한 패키지 구조를 적용할 수 있어 파장에 관계 없이 패키지의 범용 사용이 가능하다.
상기 글라스 필름(171)의 상면 및 하면 중 적어도 하나의 둘레에는 원 형상 또는 링 형상을 갖는 제7상태표시부재(173)를 포함한다. 상기 제7상태표시부재(173)는 감광 변색 물질을 포함하며, 상기 감광 변색 물질은 발광 소자(131)로부터 방출된 광이 투과될 때 특정 컬러로 변색된다. 이에 따라 사용자에게 발광 소자(131)의 동작 상태를 표시할 수 있고, 또한 발광 소자(131)로부터 방출된 파장이 위험도를 알려줄 수 있다. 이에 따라 사용자의 손해를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 7은 제5실시예에 따른 발광소자 패키지의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 발광소자 패키지(200)는 오목부(260)를 갖는 몸체(210), 제1캐비티(225)를 갖는 제1리드 프레임(221), 제2캐비티(235)를 갖는 제2리드 프레임(231), 연결 프레임(246), 상태표시부재(261), 발광 소자들(271,272), 와이어들(273 내지 276) 및 몰딩 부재(281)를 포함한다.
몸체(210)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 몸체(210)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide)와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있다.
다른 예로서, 상기 몸체(210)는 전도성을 갖는 도체로 형성될 수 있다. 몸체(210)가 전기 전도성을 갖는 재질로 형성되는 경우, 몸체(210)의 표면에는 절연막(미도시)이 더 형성되어 전도성의 몸체(210)가 제1캐비티(225), 제2캐비티(235) 및 연결 프레임(246)과 전기적으로 쇼트(short) 되는 것을 방지하도록 구성될 수 있다.
몸체(210)의 형상은 위에서 볼 때, 삼각형, 사각형, 다각형, 및 원형, 곡면을 갖는 형상 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 상기 몸체(10)는 복수의 측면(211-214)을 포함하며, 상기 복수의 측면(211-214) 중 적어도 하나는 상기 몸체(210)의 하면에 대해 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다. 상기 몸체(210)는 제1 내지 제4측면(211-214)을 그 예로 설명하며, 제1측면(211)와 제2측면(212)는 서로 반대측 면이며, 상기 제3측면(213)와 상기 제4측면(214)는 서로 반대측 면이다. 상기 제1측면(211) 및 제2측면(212) 각각의 길이는 제3측면(213) 및 제4측면(214)의 길이와 다를 수 있으며, 예컨대 상기 제1측면(211)와 상기 제2측면(212)의 길이(즉, 단변 길이)는 상기 제3측면(213) 및 제4측면(214)의 길이보다 더 짧게 형성될 수 있다. 상기 제1측면(211) 또는 제2측면(212)의 길이는 상기 제3측면(213) 및 제4측면(214) 사이의 간격일 수 있으며, 상기의 길이 방향은 제2 및 제3캐비티(225,235)의 중심을 지나는 방향일 수 있다.
상기 제1리드 프레임(221) 및 제2리드 프레임(231)은 몸체(210)의 하면에 배치되어 직하 타입으로 기판 상에 탑재될 수 있으며, 상기 몸체(210)의 측면에 배치되어 에지 타입으로 기판 상에 탑재될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 제1리드 프레임(221) 및 제2리드 프레임(231)의 두께는 0.2mm±0.05 mm 로 형성될 수 있다.
몸체(210)는 상부가 개방되고, 측면과 바닥(216)으로 이루어진 오목부(260)를 갖는다. 상기 오목부(260)는 상기 몸체(210)의 상부(215)로부터 오목한 컵 구조, 캐비티 구조, 또는 리세스 구조와 같은 형태로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 오목부(260)의 둘레 면은 바닥(216)에 대해 수직하거나 경사질 수 있다. 오목부(260)를 위에서 바라본 형상은 원형, 타원형, 다각형(예컨대, 사각형), 모서리가 곡면인 다각형 형상일 수 있다.
상기 제1리드 프레임(221)은 상기 오목부(260)의 제1영역에 배치되며, 상기 오목부(260)의 바닥(216)에 일부가 배치되고 그 중심부에 상기 오목부(260)의 바닥(216)보다 더 낮은 깊이를 갖도록 오목한 제1캐비티(225)가 배치된다. 상기 제1캐비티(225)는 상기 오목부(260)의 바닥(216)부터 상기 몸체(210)의 하면 방향으로 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다.
상기 제1캐비티(225)의 측면 및 바닥은 상기 제1리드 프레임(221)에 의해 형성되며, 상기 제1캐비티(225)의 둘레 측면은 상기 제1캐비티(225)의 바닥으로부터 경사지거나 수직하게 절곡될 수 있다. 상기 제1캐비티(225)의 측면 중에서 대향되는 두 측면은 동일한 각도로 경사지거나 서로 다른 각도로 경사질 수 있다.
상기 제2리드 프레임(231)은 상기 오목부(260)의 제1영역과 이격되는 제2영역에 배치되며, 상기 오목부(260)의 바닥(216)에 일부가 배치되고, 그 중심부에는 상기 오목부(260)의 바닥(216)보다 더 낮은 깊이를 갖도록 오목한 제2캐비티(235)가 형성된다. 상기 제2캐비티(235)는 상기 제2리드 프레임(231)의 상면으로부터 상기 몸체(210)의 하면 방향으로 오목한 형상, 예컨대, 컵(Cup) 구조 또는 리세스(recess) 형상을 포함한다. 상기 제2캐비티(235)의 바닥 및 측면은 상기 제2리드 프레임(231)에 의해 형성되며, 상기 제2캐비티(235)의 측면은 상기 제2캐비티(235)의 바닥으로부터 경사지거나 수직하게 절곡될 수 있다. 상기 제2캐비티(235)의 측면 중에서 대향되는 두 측면은 동일한 각도로 경사지거나 서로 다른 각도로 경사질 수 있다.
상기 제1캐비티(225)와 상기 제2캐비티(235)는 위에서 볼 때, 동일한 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1리드 프레임(221) 및 상기 제2리드 프레임(231)의 중심부 각각은 상기 몸체(210)의 하부로 노출되며, 상기 몸체(210)의 하면과 동일 평면 또는 다른 평면 상에 배치될 수 있다.
상기 제1리드 프레임(221)은 제1리드부(223)를 포함하며, 상기 제1리드부(223)는 상기 몸체(210)의 하부에 배치되고 상기 몸체(210)의 제1측면으로 돌출될 수 있다. 상기 제2리드 프레임(231)은 제2리드부를 포함하며, 상기 제2리드부는 상기 몸체(210)의 하부에 배치되고 상기 몸체(210)의 제1측면의 반대측 제2측면으로 돌출될 수 있다.
상기 제1리드 프레임(221), 제2리드 프레임(231) 및 연결 프레임(246)은 금속 재질, 예를 들어, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta), 백금(Pt), 주석(Sn), 은(Ag), 인(P) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 단일 금속층 또는 다층 금속층으로 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2리드 프레임(221,231)의 두께는 동일한 두께로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1캐비티(225) 및 상기 제2캐비티(235)의 바닥 형상은 직사각형, 정 사각형 또는 곡면을 갖는 원 또는 타원 형상일 수 있다.
상기 오목부(260)의 바닥(216)에는 연결 프레임(246)이 배치되며, 상기 연결 프레임(246)은 상기 제1리드 프레임(221)과 제2리드 프레임(231) 사이에 배치되어, 중간 연결 단자로 사용된다.
상기 제1리드 프레임(221)의 제1캐비티(225) 내에는 제1발광 소자(271)가 배치되며, 상기 제2리드 프레임(231)의 제2캐비티(235) 내에는 제2발광 소자(272)가 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2발광 소자(271,272)는 가시광선 대역부터 자외선 대역의 범위 중에서 선택적으로 발광할 수 있으며, 예컨대 레드 LED 칩, 블루 LED 칩, 그린 LED 칩, 엘로우 그린(yellow green) LED 칩 중에서 선택될 수 있다. 상기 제1 및 제2발광 소자(271,272)는 III족-V족 원소의 화합물 반도체 발광소자를 포함한다.
상기 제1발광 소자(271)는 제1와이어(273)로 상기 오목부(260)의 바닥(216)에 배치된 제1리드 프레임(221)과 연결되며, 제2와이어(274)로 상기 연결 프레임(246)과 연결된다. 상기 제2발광 소자(272)는 제3와이어(275)로 상기 연결 프레임(246)과 연결되며, 제4와이어(276)로 상기 오목부(260)의 바닥(216)에 배치된 제2리드 프레임(231)과 연결된다. 상기 연결 프레임(246)은 상기 제1발광 소자(271)와 상기 제2발광 소자(272)를 전기적으로 연결해 준다.
보호 소자는 상기 제1리드 프레임(221) 또는 상기 제2리드 프레임(231)의 일부 상에 배치될 수 있다. 상기 보호 소자는 싸이리스터, 제너 다이오드, 또는 TVS(Transient voltage suppression)로 구현될 수 있으며, 상기 제너 다이오드는 상기 발광 소자를 ESD(electro static discharge)로 부터 보호하게 된다. 상기 보호 소자는 제1발광 소자(271) 및 제2발광 소자(272)의 연결 회로에 병렬로 연결됨으로써, 상기 발광 소자들(271,272)을 보호할 수 있다.
상기 오목부(260), 제1캐비티(225) 및 상기 제2캐비티(235)에는 몰딩 부재(281)가 형성될 수 있다. 상기 몰딩 부재(281)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지층을 포함하며, 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다.
상기 몰딩 부재(281)는 상기 발광 소자(271,272) 상으로 방출되는 빛의 파장을 변환하기 위한 형광체를 포함할 수 있으며, 상기 형광체는 상기 제1캐비티(225) 및 상기 제2캐비티(235) 중 적어도 한 영역에 형성된 몰딩 부재(281)에 첨가될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 형광체는 발광 소자(271,272)에서 방출되는 빛의 일부를 여기시켜 다른 파장의 빛으로 방출하게 된다. 상기 형광체는 YAG, TAG, Silicate, Nitride, Oxy-nitride 계 물질 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 형광체는 적색 형광체, 황색 형광체, 녹색 형광체 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 몰딩 부재(281)의 표면은 플랫한 형상, 오목한 형상, 볼록한 형상 등으로 형성될 수 있으며, 예를 들면 상기 몰딩 부재(281)의 표면은 오목한 곡면으로 형성될 수 있으며, 상기 오목한 곡면은 광 출사면이 될 수 있다. 상기 몰딩 부재(281)는 경화 후 표면이 오목한 곡면 형상으로 형성될 수 있다.
상기 몸체(210)의 상면의 일 영역에는 상태표시부재(261)를 배치하고, 상기 상태표시부재(261)는 몸체(210)의 제1측면(211)과 제3측면(213) 사이의 모서리 영역에 배치되어, 캐소드 마크로 사용될 수 있다. 또한 상태표시부재(261)는 감열 변색 물질로 형성될 수 있으며, 몸체(210)의 표면 온도에 따라 적어도 한 컬러를 표시하여, 사용자에게 발광 소자(271,272)의 동작 상태를 표시할 수 있다.
도 8은 제6실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 발광소자 패키지는 발광 소자(371), 상부에 캐비티(314)를 갖는 몸체(310), 상기 몸체(310)에 설치된 제1리드 프레임(321) 및 제2리드 프레임(331), 몰딩 부재(381), 및 상태표시부재(361)를 포함한다.
상기 몸체(310)는 고반사 수지 계열(예; PPA), 폴리머 계열, 플라스틱 계열 중에서 선택적으로 사출 성형되거나, 단층 또는 다층의 기판 적층 구조로 형성될 수 있다. 상기 몸체(310)는 상부가 개방된 캐비티(314)를 포함하며, 상기 캐비티(314)의 둘레면은 경사지거나 캐비티 바닥에 대해 수직하게 형성될 수 있다.
상기 캐비티(314)의 바닥에는 제1리드 프레임(321) 및 제2리드 프레임(331)이 배치되며, 상기 제1리드 프레임(321) 및 제2리드 프레임(331)은 서로 이격된다.
상기 제1리드 프레임(321) 및 제2리드 프레임(331) 중 적어도 하나의 상에 발광 소자(371)가 배치되며, 제1리드 프레임(321)과 제2리드 프레임(331)에 와이어(376)로 연결된다.
상기 캐비티(314) 내에는 몰딩 부재(381)가 형성되며, 상기 몰딩 부재(381)는 실리콘 또는 에폭시와 같은 투광성 수지 재질로 형성될 수 있으며, 형광체를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 몰딩 부재(381)의 상면은 오목한 곡면 형상으로 형성되며, 센터 영역으로 갈수록 더 낮은 깊이로 형성된다.
상기 제1리드 프레임(321)과 제2리드 프레임(331)을 통해 전원이 공급되면, 상기 발광 소자(371)의 상면 및 측면을 통해 대부분의 광이 추출되며, 상기 추출된 광은 상기 몰딩 부재(381)를 통해 외부로 방출될 수 있다.
상기 제2리드 프레임(331)의 일부에는 구멍(316)이 형성되며, 상기 구멍(316)은 상기 몸체(310)의 제1측면(313)보다 더 외측에 배치된다. 상기 구멍(316)에는 상태표시부재(361)가 배치되며, 상기 상태표시부재(361)는 상기 몸체(310)의 하부가 아닌 몸체(310)의 하면으로부터 이격된 제2리드 프레임(331)의 구멍(316)에 형성될 수 있다. 이에 따라 상태 표시부재(361)는 제2리드 프레임(331)의 온도에 따라 감열 변색되어, 사용자에게 온도 및 동작 상태를 알려줄 수 있다. 또한 상기 상태표시부재(361)는 캐소드 마크로 사용할 수 있어, 캐소드 마크의 영역이 몸체 상부에 배치될 경우, 캐비티의 영역이 줄어들 수 있는 문제를 개선할 수 있다.
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도 9는 실시 예에 따른 자외선 발광 소자(131)의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 발광 소자(131)는 수직형 전극 구조를 갖는 발광소자로서, 제1전극층(21), 제1 도전형 반도체층(23), 활성층(25), 제2 도전형 반도체층(27) 및 제2전극층(29)을 포함한다. 상기 발광 소자(131)은 수평형 전극 구조를 갖는 발광 소자로 변경될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 제1전극층(21)은 전도성 지지 기판을 포함하거나, 패드로 기능할 수 있다. 상기 제1전극층(21)은 화합물 반도체가 성장되는 기판으로 사용될 수 있다.
상기 제1전극층(21) 위에는 III족-V족 질화물 반도체층이 형성되는 데, 반도체의 성장 장비는 전자빔 증착기, PVD(physical vapor deposition), CVD(chemical vapor deposition), PLD(plasma laser deposition), 이중형의 열증착기(dual-type thermal evaporator) 스퍼터링(sputtering), MOCVD(metal organic chemical vapor deposition) 등에 의해 형성할 수 있으며, 이러한 장비로 한정하지는 않는다.
제1전극층(21) 위에는 제1 도전형 반도체층(23)이 배치되며, 상기 제1도전형 반도체층(23)은 III족-V족 화합물 반도체 예컨대, GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 제1도전형 반도체층(23)에는 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te 등에서 적어도 하나를 첨가될 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(23) 내에는 소정 영역에 전류 확산(current spreading) 구조를 포함한다. 전류 확산 구조는 수직 방향으로의 전류 확산 속도보다 수평 방향으로의 전류 확산 속도가 높은 반도체층들을 포함한다. 상기 전류 확산 구조는 예컨대, 도펀트의 농도 또는 전도성의 차이를 가지는 복수의 반도체층을 포함할 수 있다.
상기 제1도전형 반도체층(23) 위에는 활성층(25)이 배치되며, 상기 활성층(25)은 단일 양자 우물 또는 다중 양자 우물(MQW) 구조로 형성될 수 있다. 활성층(25)의 한 주기는 InGaN/GaN의 주기, AlGaN/InGaN의 주기, InGaN/InGaN의 주기, 또는 AlGaN/GaN의 주기를 선택적으로 포함할 수 있다.
제1 도전형 반도체층(23)과 활성층(25) 사이에는 제1 도전형 클래드층(도시하지 않음)이 형성될 수 있으며, 상기 제2도전형 반도체층(27)과 상기 활성층(25) 사이에는 제2도전형 클래드층(도시하지 않음)이 배치될 수 있다. 상기 각 도전형 클래드층은 상기 활성층(25)의 우물층의 에너지 밴드 갭보다 높은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
상기 활성층(25) 위에는 제2 도전형 반도체층(27)이 형성된다. 제2 도전형 반도체층(27)은 제2 도전형 도펀트가 도핑된 p형 반도체층으로 구현될 수 있다. p형 반도체층은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN 등과 같은 화합물 반도체 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba를 포함한다.
제2 도전형 반도체층(27) 내에는 소정 영역에 전류 확산(current spreading) 구조를 포함한다. 전류 확산 구조는 수직 방향으로의 전류 확산 속도보다 수평 방향으로의 전류 확산 속도가 높은 반도체층들을 포함한다.
또한, 제1 도전형 반도체층(23)은 p형 반도체층, 제2 도전형 반도체층(27)은 n형 반도체층으로 구현될 수 있다. 발광 구조물은 n-p 접합 구조, p-n 접합 구조, n-p-n 접합 구조, p-n-p 접합 구조 중 어느 한 구조로 구현할 수 있다. 이하, 실시 예의 설명을 위해 반도체층의 최상층은 제2 도전형 반도체층(27)을 그 예로 설명하기로 한다.
상기 제2도전형 반도체층(27) 위에는 제2전극층(29)이 배치된다. 상기 제2전극층(29)은 p측 패드 또는/및 전극층을 포함할 수 있다. 상기 전극층은 산화물 또는 질화물 계열의 투광층 예컨대, ITO(indium tin oxide), ITON(indium tin oxide nitride), IZO(indium zinc oxide), IZON(indium zinc oxide nitride), 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), IrOx, RuOx, NiO의 물질 중에서 선택되어 형성될 수 있다.
상기 제2전극층(29)은 전류를 확산시켜 줄 수 있는 전류 확산층으로 기능할 수 있다. 또한, 제2전극층(29)은 반사 전극층일 수 있으며, 반사 전극층은 Ag, Ni, Al, Rh, Pd, Ir, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 및 이들의 선택적인 조합으로 구성된 물질 중에서 형성될 수 있다. 제2 전극층(29)은 단층 또는 다층 구조의 금속층을 포함할 수 있다.
도 10은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 갖는 자외선 램프의 사시도이다.
도 10을 참조하면, 조명 장치(1500)는 케이스(1510)와, 상기 케이스(1510)에 설치된 발광모듈(1530)과, 상기 케이스(1510)에 설치되며 외부 전원으로부터 전원을 제공받는 연결 단자(1520)를 포함할 수 있다.
상기 케이스(1510)는 방열 특성이 양호한 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 예를 들어 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다.
상기 발광 모듈(1530)은 기판(1532)과, 상기 기판(1532)에 탑재되는 실시 예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 포함할 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(100)는 복수개가 매트릭스 형태 또는 소정 간격으로 이격되어 어레이될 수 있다.
상기 기판(1532)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 것일 수 있으며, 예를 들어, 일반 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board), 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR-4 기판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판(1532)은 빛을 효율적으로 반사하는 재질로 형성되거나, 표면이 빛이 효율적으로 반사되는 컬러, 예를 들어 백색, 은색 등의 코팅층될 수 있다.
상기 기판(1532) 상에는 상기 실시 예에 개시된 적어도 하나의 발광 소자 패키지(100)가 탑재될 수 있다. 상기 발광 소자 패키지(100) 각각은 적어도 하나의 자외선 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)을 포함할 수 있다. 상기 자외선 발광 다이오드는 245nm 내지 405nm대의 파장을 가지는 자외선 또는 가시광선 대역의 발광 다이오드일 수 있다. 즉, 280nm 내외의 단파장 자외선을 방출하거나, 365 또는 385nm의 장파장 자외선을 방출하는 발광 다이오드가 모두 적용될 수 있다.
상기 연결 단자(1520)는 상기 발광모듈(1530)과 전기적으로 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 상기 연결 단자(1520)는 소켓 방식으로 외부 전원에 돌려 끼워져 결합되지만, 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 상기 연결 단자(1520)는 핀(pin) 형태로 형성되어 외부 전원에 삽입되거나, 배선에 의해 외부 전원에 연결될 수도 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100,200,300: 발광소자 패키지, 110,210,310: 몸체, 111,225,235,314: 캐비티, 112,113: 서브 캐비티, 131,271,272,371: 발광 소자, 133: 보호 소자, 141,143,145:패드, 221.231,321,331: 리드 프레임, 161,162,163,164,165,166,173,261,361: 상태표시부재 171: 글라스 필름, 170,281,381: 몰딩 부재

Claims (11)

  1. 캐비티가 구비된 몸체;
    상기 캐비티 내에 배치된 복수의 전극;
    상기 캐비티 내에 배치되며 상기 복수의 전극 중 적어도 하나의 위에 배치되며 245nm 내지 405nm대의 자외선을 방출하는 자외선 발광 소자;
    상기 캐비티를 덮는 글라스 필름; 및
    상기 몸체의 상부와 상기 글라스 필름 상부에 배치되는 적어도 하나의 상태표시부재를 포함하고,
    상기 상태표시부재는 자외선 감광 변색 물질을 포함하는 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티 내에 배치되는 제1서브 캐비티 및 제2서브 캐비티를 포함하며,
    상기 제1서브 캐비티 및 상기 제2서브 캐비티의 바닥면은 상기 캐비티의 바닥면보다 낮으며,
    상기 제1서브 캐비티 및 상기 제2서브 캐비티는 상기 자외선 발광소자를 중심으로 서로 대칭되어 배치되는 발광 소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몸체 내에 배치되는 방열부재를 포함하고,
    상기 방열부재는 상기 발광 소자 아래에 배치되며,
    상기 몸체는 제1측면과 상기 제1측면의 반대측인 제2측면, 제3측면과 상기 제3측면의 반대측인 제4측면을 포함하고,
    상기 상태표시부재는 제1상태표시부재를 포함하고,
    상기 제1상태표시부재는 상기 몸체의 제1측면과 제2측면 사이의 모서리 영역에 배치되는 발광 소자 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방열부재 상면의 너비는 상기 방열부재 하면의 너비보다 작으며,
    상기 방열부재 상면의 면적은 상기 발광소자 하면의 면적보다 넓고,
    상기 상태표시부재는 제2상태표시부재를 더 포함하고,
    상기 제2상태표시부재는 상기 몸체의 제1측면과 제3측면 사이의 모서리 영역에 배치되는 발광 소자 패키지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 상기 발광 소자가 탑재된 제1전극과 상기 제1전극과 이격되며 상기 제1전극의 양측에 각각 배치되는 제2전극 및 제3전극을 포함하고,
    상기 제2전극 및 상기 제3전극은 상기 발광 소자를 중심으로 서로 대칭된 위치에 대칭되는 형상으로 형성되는 발광 소자 패키지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2전극은 상기 캐비티의 제1모서리 영역에 인접한 상기 캐비티의 바닥면에 배치되고 상기 제3전극은 상기 캐비티의 제2모서리 영역에 인접한 상기 캐비티의 바닥면에 배치되며,
    상기 제1모서리 영역과 상기 제2모서리 영역은 서로 대향하는 발광 소자 패키지.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 상태표시부재는 제6상태표시부재를 포함하고,
    상기 제6상태표시부재는 상기 몸체의 측면에 배치되는 발광 소자 패키지.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 전극 중 제4전극은 상기 제1서브 캐비티에 배치되고 제5전극은 상기 제2서브 캐비티에 배치되는 발광 소자 패키지.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 자외선 발광 소자는 245nm 내지 365nm대의 자외선을 방출하는 발광 소자 패키지.
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