KR101998766B1 - 발광소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
실시예는 기판; 상기 기판 위에 배치되고, 서로 분리된 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임; 상기 기판 아래에 배치되고, 서로 분리된 제1 패드와 제2 패드 및 제3 패드; 상기 제1 리드 프레임 위에 배치되고, 상기 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임에 전기적으로 연결된 발광소자; 상기 제1 리드 프레임 위에 배치되는 제너 다이오드; 및 상기 기판과 제1,2 리드 프레임, 제너 다이오드 및 발광소자 위에 배치되는 렌즈를 포함하고, 상기 발광소자의 모서리와 대응되는 2개의 영역에서 상기 제1 리드 프레임의 일부가 제거되어 홈 형상의 제1 얼라인 마크가 2개 구비되고, 상기 제1 얼라인 마크를 통하여 상기 기판이 노출되고, 상기 제1 얼라인 마크의 단면은 'ㄱ'자 형상을 이루고, 상기 제1 리드 프레임의 가장 자리 영역에서 상기 제1 리드 프레임의 일부가 제거되어 홈 형상의 제2 얼라인 마크가 구비되고, 상기 제2 얼라인 마크의 홈 형상의 일부가 오픈되며, 상기 제2 얼라인 마크를 통하여 상기 기판이 노출되는 발광소자 패키지를 제공한다.
Description
실시예는 발광소자 패키지에 관한 것이다.
반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Ligit Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
발광소자는 제1 도전형 반도체층을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(발광층)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출한다. 발광소자 패키지에는 발광소자에서 방출된 빛에 의하여 형광체가 여기되어 활성층에서 방출된 빛보다 장파장 영역의 빛을 방출할 수 있다.
도 1은 종래의 발광소자 패키지를 나타낸 도면이다.
종래의 발광소자 패키지(100)는 기판(110) 상에 제1 리드 프레임(121)과 제2 리드 프레임(122)이 배치되고, 제1 리드 프레임(121) 위에 도전성 접착층(150)을 통하여 발광소자(150)가 배치된다.
발광소자(150)는 도전성 접착층(140)을 통하여 제1 리드 프레임(121)과 전기적으로 연결되고, 와이어(160)을 통하여 제2 리드 프레임(122)과 전기적으로 연결된다.
발광소자(150)의 표면에는 형광체층(170)이 코팅되어, 발광소자(150)에서 바출된 제1 파장 영역의 빛을 제2 파장 영역의 빛으로 변환할 수 있다. 발광소자(150) 등을 둘러싸고 렌즈(180)가 배치되어, 발광소자(150)에서 방출되는 빛의 광출사각을 조절할 수 있다.
도 2는 도 1의 발광소자 패키지의 리드 프레임과 발광소자의 배치를 나타낸 도면이다.
제1 리드 프레임(121)과 제2 리드 프레임(122)의 단면적이 다르며, 제1 리드 프레임(121)이 제2 리드 프레임(122)의 3개 면을 둘러싸며 배치되고 있다. 발광소자(150)의 1개 면의 길이는 제2 리드 프레임(122)의 1개 면의 길이와 비슷하거나 동일할 수 있으며, 서로 대응되며 배치되고 있다. 제2 리드 프레임(122)은 2개의 와이어(160)로 발광소자(150)와 전기적으로 배치되고 있으며, 다른 와이어(165)로 제너 다이오드(190)와 전기적으로 연결되고 있다.
그러나, 종래의 발광소자 패키지는 다음과 같은 문제점이 있다.
도시된 바와 같이 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임의 면적이 크게 다르므로, 발광소자의 구동시에 특히 제1 리드 프레임은 발광소자로부터 전달된 열에 의하여 응력에 의하여 기판으로부터 일부가 이탈될 수 있다. 특히, 제2 리드 프레임의 양쪽에 연장되어 배치된 제1 리드 프레임의 가장 자리는 상술한 응력 발생이 더 클 수 있다.
또한, 제너 다이오드에 연결되는 와이어의 길이를 감소시키기 위하여, 제너 다이오드를 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임 사이의 영역에 가깝게 배치하여야 한다.
실시예는 발광소자 패키지의 구동시 발광소자로부터 발생하는 열 등에 의하여 리드 프레임이 기판으로부터 분리되는 것을 방지하고자 한다.
실시예는 서로 전기적으로 분리된 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임; 및 상기 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임에 전기적으로 연결된 발광소자를 포함하고, 상기 발광소자는 상기 제1 리드 프레임과 면접하며 배치되고, 상기 제2 리드 프레임은 상기 발광소자의 적어도 3개 면과 마주보고 배치되는 발광소자 패키지를 제공한다.
제2 리드 프레임은 상기 발광소자의 제1 면의 전 영역을 마주보고, 상기 제1 면과 인접한 제2 면 및 제3 면의 일부 영역과 마주보고 배치될 수 있다.
발광소자 패키지는 제1 리드 프레임 상에 배치된 제너 다이오드를 더 포함할 수 있다.
제너 다이오드는 상기 발광소자의 제2 면과 마주 보고 배치될 수 있다.
제너 다이오드는, 상기 발광소자의 제2 면과 마주보는 상기 제2 리드 프레임과 대응하여 배치될 수 있다.
제너 다이오드와 상기 발광소자의 제1 면 간의 거리는, 상기 제너 다이오드와 상기 발광소자의 제4 면과의 거리보다 크고, 발광소자의 제1 면과 제4 면은 서로 마주볼 수 있다.
제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임을 전기적으로 분리하는 영역은, 상기 발광소자의 얼라인(align) 영역일 수 있다.
얼라인 영역은, 상기 발광소자의 제1 면과, 상기 제1 면과 인접한 제2 면 및 제3 면의 얼라인 영역일 수 있다.
제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임은 세라믹 기판 위에 배치되고, 상기 얼라인 영역은 상기 세라믹 기판이 노출될 수 있다.
제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임 중 적어도 하나는 금 도금으로 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임의 면적이 종래에 비하여 크게 차이가 나지 않으므로, 구동시에 발광소자로부터 전달된 열이 하나의 리드 프레임에 집중적으로 전달되지 않으므로 리드 프레임이 응력에 의하여 하부의 기판으로부터 이탈되지 않을 수 있다.
도 1은 종래의 발광소자 패키지를 나타낸 도면이고,
도 2는 도 1의 발광소자 패키지의 리드 프레임과 발광소자의 배치를 나타낸 도면이고,
도 3은 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 발광소자 패키지의 리드 프레임과 발광소자의 배치를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 3의 발광소자 패키지의 발광소자의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 6a는 도 4의 리드 프레임의 배치를 구체적으로 나타낸 도면이고,
도 6b는 도 6a의 리드 프레임과 렌즈의 배치를 나타낸 도면이고,
도 7은 도 4의 리드 프레임의 배면을 나타낸 도면이고,
도 8은 도 4의 리드 프레임과 제너 다이오드의 배치를 나타낸 도면이고,
도 9는 발광소자가 배치된 조명장치의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 10은 발광소자가 배치된 영상표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 발광소자 패키지의 리드 프레임과 발광소자의 배치를 나타낸 도면이고,
도 3은 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 3의 발광소자 패키지의 리드 프레임과 발광소자의 배치를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 3의 발광소자 패키지의 발광소자의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 6a는 도 4의 리드 프레임의 배치를 구체적으로 나타낸 도면이고,
도 6b는 도 6a의 리드 프레임과 렌즈의 배치를 나타낸 도면이고,
도 7은 도 4의 리드 프레임의 배면을 나타낸 도면이고,
도 8은 도 4의 리드 프레임과 제너 다이오드의 배치를 나타낸 도면이고,
도 9는 발광소자가 배치된 조명장치의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 10은 발광소자가 배치된 영상표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 3은 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 발광소자 패키지(200)는 기판(210)과 기판 상에 배치된 제1 리드 프레임(Lead Frame, 221) 및 제2 리드 프레임(222)과, 상기 제1 리드 프레임(221)에 도전성 접착층(240)을 통하여 고정되는 발광소자(250)를 포함하여 이루어진다.
기판(210)은 열전도성이 우수한 세라믹 물질로 이루어질 수 있으며 일예로서 가로와 세로의 길이가 각각 3.4 밀리미터인 정사각형 형상의 사파이어(Al2O3)일 수 있고 제1 리드 프레임(221)과 제2 리드 프레임(222)은 구리 등의 도전성 물질로 이루어질 수 있으며 일 예로 금(Au)을 도금하여 배치할 수 있다. 제1 리드 프레임(221)과 제2 리드 프레임(222)은 발광소자(250)에서 방출된 빛을 반사시킬 수도 있다.
발광소자(250)는 발광 다이오드 등이 배치될 수 있는데, 와이어(260)를 통하여 제2 리드 프레임(222)과 전기적으로 연결될 수 있다. 와이어(260)는 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 지름 0.8 내지 1.6 밀리미터 정도의 금(Au)으로 이루어질 수 있다. 와이어(260)가 너무 얇으면 외력에 의하여 절단될 수 있으며, 너무 두꺼우면 재료비가 감소하고 발광소자(250)에서 방출되는 빛이 진행에 장애물이 될 수 있다. 본 실시예에서는 수직형 발광소자가 배치되고 있으나, 수평형 발광소자나 플립 칩 타입의 발광소자가 배치될 수도 있다.
발광소자(250) 위에는 형광체층(270)이 컨포멀 코팅(conformal coating) 방식으로 배치되어 일정한 두께로 배치되고 있으며, 발광소자(250) 등을 둘러싸고 렌즈(280)가 배치되고 있다. 렌즈(280)는 돔(dome) 타입으로 이루어질 수 있는데, 발광소자 패키지(200)의 광출사각을 조절하기 위하여 다른 형상으로 배치될 수도 있다.
렌즈(280)는 발광소자(200)를 포위하여 보호하는 몰딩부로 작용할 수 있으며, 형광체층(270)은 발광소자(250)에서 방출된 제1 파장 영역의 광을 제2 파장 영역의 광으로 변환할 수 있다.
기판(210)의 배면에는 3개의 패드(231, 232, 233)가 배치되는데, 제1 패드(231)와 제2 패드(232)는 제1 리드 프레임(221)과 제2 리드 프레임(222)이 기판(210)을 관통하여 배치될 수 있다. 상술한 제1 패드 내지 제3 패드(231~233)은 열전도성이 우수한 물질로 이루어지고 기판(210)의 하부에 배치되어, 발광소자 패키지(200)를 하우징 등에 고정하고 열을 방출시키는 경로로 작용할 수 있다.
도 4는 도 3의 발광소자 패키지의 리드 프레임과 발광소자의 배치를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 발광소자 패키지(200)에서 제1 리드 프레임(221)과 제2 리드 프레임(222)이 서로 전기적으로 분리되고 있으며, 발광소자(250)가 제1 리드 프레임(221) 상에 배치되고 있으며, 발광소자(250)과 제2 리드 프레임(222)이 와이어(270)로 연결되고 있다. 제너 다이오드(290)가 제1 리드 프레임(221) 상에 배치되고 있으며, 도시되지는 않았으나 제너 다이오드(290)도 와이어로 연결될 수 있다. 제2 리드 프레임(222)이 제1 리드 프레임(221) 방향으로 일부가 돌출되어 배치됨에 따라, 제너 다이오드(290)가 종래에 비하여 발광소자(250)의 우측 방향으로 배치되더라도 와이어의 길이가 증가하지 않을 수 있다.
제1 리드 프레임(221) 위에 발광소자(250)는 면접하며 배치될 수 있으며, 제2 리드 프레임(222)은 발광소자(250)의 적어도 3개의 면과 마주보고 배치될 수 있다. 즉, 도 2에서는 제2 리드 프레임(122)이 발광소자(150)의 하나의 면과 마주보나, 본 실시예에서는 3개의 면과 마주보며 이러한 차이는 제1,2 리드 프레임(221, 222)의 배치의 차이와 관련이 있다.
도 5는 도 3의 발광소자 패키지의 발광소자의 일실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 발광소자(250)는 수직형 발광소자이며, 발광 구조물(252)은 제1 도전형 반도체층(252a)과 제2 도전형 반도체층(252c) 및 제1 도전형 반도체층(252a)과 제2 도전형 반도체층(252c) 사이에 배치된 활성층(252b)을 포함하여 이루어진다.
제1 도전형 반도체층(252a)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(252a)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(252a)이 N형 반도체층인 경우, 상기 제1도전형 도펀트는 N형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1 도전형 반도체층(252a)은 AlxInyGa(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제1 도전형 반도체층(252a)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN,AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
상기 발광 구조물(252)의 표면, 즉 제1 도전형 반도체층(252a)의 표면에는 요철이 형성되어 광추출 효과를 증가시킬 수 있다.
제1 도전형 반도체층(252a)의 표면에는 제1 전극(258)이 배치될 수 있는데, 제1 전극(258)은 도전성 물질로 이루어질 수 있고, 구체적으로 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.
활성층(252a)은 제1 도전형 반도체층(252a)을 통해서 주입되는 전자와 이후 형성되는 제2 도전형 반도체층(252c)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서 활성층(252b)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
활성층(252b)은 이중 접합 구조(Double Hetero Junction Structure), 단일 양자 우물 구조, 다중 양자 우물 구조(MQW: Multi Quantum Well), 양자 선(Quantum-Wire) 구조, 또는 양자 점(Quantum Dot) 구조 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성층(120)은 트리메틸 갈륨 가스(TMGa), 암모니아 가스(NH3), 질소 가스(N2), 및 트리메틸 인듐 가스(TMIn)가 주입되어 다중 양자우물구조가 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
활성층(252b)의 우물층/장벽층은 예를 들어, InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, InAlGaN/InAlGaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 상기 우물층은 상기 장벽층의 밴드 갭보다 좁은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(252b)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층의 장벽층의 밴드 갭보다 더 넓은 밴드 갭을 가지는 반도체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전형 클래드층은 GaN, AlGaN, InAlGaN 또는 초격자 구조 등을 포함할 수 있다. 또한, 도전형 클래드층은 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다.
제2 도전형 반도체층(252c)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(252c)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예컨대, InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(252c)이 P형 반도체층인 경우, 상기 제2도전형 도펀트는 P형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
상술한 발광 구조물(252)의 주변에는 패시베이션층(259)이 배치될 수 있다. 패시베이션층(259)은 절연물질로 이루어질 수 있으며, 절연물질은 비전도성인 산화물이나 질화물로 이루어질 수 있다. 일 예로서, 상기 패시베이션층(259)은 실리콘 산화물(SiO2)층, 산화 질화물층, 산화 알루미늄층으로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서 제1 도전형 반도체층(252a)은 N형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(252c)은 P형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또한, 제2 도전형 반도체층(252c) 위에는 제2 도전형과 반대의 극성을 갖는 반도체 예컨대 제2 도전형 반도체층이 P형 반도체층일 경우 N형 반도체층(미도시)을 형성할 수 있다. 이에 따라 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.
그리고, 제2 도전형 반도체층(252c)에는 오믹층(253)과 반사층(254)과 접합층(255) 및 도전성 지지기판(256)이 배치되어 제2 전극으로 작용할 수 있다.
제2 도전형 반도체층(252c)의 아래에는 오믹층(253)과 반사층(254)이 배치될 수 있다. 오믹층(253)은 제2 도전형 반도체층(252c) 등과 반사층(254) 등의 컨택 특성을 향상시킬 수 있다.
오믹층(253)은 약 200 옹스트롱의 두께일 수 있다. 오믹층(253)은 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), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 및 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으며, 이러한 재료에 한정되는 않는다.
반사층(254)은 알루미늄(Al), 은(Ag), 니켈(Ni), 백금(Pt), 로듐(Rh), 혹은 Al이나 Ag이나 Pt나 Rh를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 알루미늄이나 은 등은 활성층(224)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 발광소자의 광추출 효율을 크게 개선할 수 있다.
지지 기판(256)은 도전성 물질 또는 절연성 물질로 이루어질 수 있다. 지지 기판(256)이 도전성 물질로 이루어질 경우, 금속 또는 반도체 물질등으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 텅스텐(W), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있으며, 또한, 금(Au), 구리합금(Cu Alloy), 니켈(Ni), 구리-텅스텐(Cu-W), 캐리어 웨이퍼(예: GaN, Si, Ge, GaAs, ZnO, SiGe, SiC, SiGe, Ga2O3 등) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.
반사층(254)은 접합층(255)을 통하여 도전성 지지 기판(256)과 결합할 수 있는데, 접합층(225)은 금(Au), 주석(Sn), 인듐(In), 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 은(Ag), 니켈(Ni) 및 구리(Cu)로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질 또는 이들의 합금으로 형성할 수 있다.
도 6a는 도 4의 리드 프레임의 배치를 구체적으로 나타낸 도면이고, 도 6b는 도 6a의 리드 프레임과 렌즈의 배치를 나타낸 도면이다.
도 6a에서, 기판(210)의 가로의 길이(a)와 세로의 길이(f)는 각각 3.4 밀리미터로 동일할 수 있다. 그리고, 제1 리드 프레임(221)의 가장 자리와 제2 리드 프레임(222)의 가장 자리 간의 최대 거리(b)는 3.1 밀리미터일 수 있다. 제1 리드 프레임(221)의 폭(d)은 1. 47 밀리미터일 수 있고, 제2 리드 프레임(222)의 폭(c)은 1.48 밀리미터로, 제1 리드 프레임(221)의 폭(d)이 제2 리드 프레임(222)의 폭(c)보다 좁을 수 있으며, 제1 리드 프레임(221)과 제2 리드 프레임(222) 사이의 거리(e)는 0.15 밀리미터일 수 있다.
그리고, 제2 리드 프레임(222)이 함몰된 영역의 폭(g)은 1.9 밀리미터일 수 있고, 제1 리드 프레임(221)이 돌출된 영역의 폭(h)은 1.6 밀리미터일 수 있다. 상술한 거리 0.15 밀리미터는 도 6a의 'B' 영역의 폭일 수 있다.
발광소자는 제1 리드 프레임(221)의 돌출된 영역과 반대 방향의 2개의 얼라인 마크(C1, C2)에 의하여 얼라인(align)될 수 있다. 또한, 'B' 영역에 의하여도 발광소자(미도시)의 가장 자리를 얼라인시킬 수 있는데, 상술한 'B' 영역은 도 8에서 발광소자(250)의 제1 면(250a)과 제2 면(250b) 및 제3 면(250c)을 얼라인시킬 수 있다. 상술한 얼라인 마크(C1, C2)의 폭(i)은 0.1 밀리미터일 수 있다.
제1 리드 프레임(221)과 제2 리드 프레임(222)에는 각각 2개씩의 비아 홀(F1, F2, F3, F4)가 배치되어 기판(210)의 하부에 배치될 수 있는 도전성 패드들과 제1,2 리드 프레임(221, 222)이 각각 전기적으로 연결될 수 있도록 할 수 있다.
제1 리드 프레임(221)의 가장 자리에는 얼라인 마크(E)가 배치되어, 제1 리드 프레임(221)과 제2 리드 프레임(222)의 극성을 구분할 수 있다.
도 6b에서 렌즈의 윤곽을 제1 리드 프레임(221)과 제2 리드 프레임(222)에 대비하여 도시하고 있다. 렌즈의 내측 윤곽(280a)은 발광소자(미도시)보다 가장 자리에 배치되어야 하며, 본 실시예에서는 얼라인 마크(C1, C2)의 가장 자리와 렌즈의 내측 윤곽(280a)가 접하고 있다. 렌즈의 외측 윤곽(280b)은, 렌즈의 내측 윤곽(280a)보다 외곽에 배치되며 제1 리드 프레임(221)과 제2 리드 프레임(222)의 가장 자리보다 안쪽에 배치될 수 있다.
도 6a와 도 6b에서 얼라인 마크(E)나 비아 홀(F1, F2, F3, F4) 등에서는 제1 리드 프레임(221)과 제2 리드 프레임(222)의 하부에 배치된 기판이 노출되고 있다.
도 7은 도 4의 리드 프레임의 배면을 나타낸 도면이다. 기판(210)의 하부에서도 가로의 길이(a)와 세로의 길이(f)는 각각 3.4 밀리미터일 수 있다. 제1 패드(231)의 폭(k)은 0.4 밀리미터일 수 있고, 제1 패드(231)와 제2 패드(232) 간의 거리는 2.2 밀리미터일 수 있다. 제1 패드(231) 제1 리드 프레임과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 패드(232)는 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결될 수 있으며, 제3 패드(235)는 방열을 위한 부재로 작용할 수 있다.
도 8은 도 4의 리드 프레임과 제너 다이오드의 배치를 나타낸 도면이다.
도 8에서 제2 리드 프레임(222)의 3개의 면(222a, 222b, 222c)은 발광소자(250)의 3개의 면(250a, 250b, 250c)과 마주보고 배치되는데, 이러한 배치는 제1 리드 프레임(221)과 제2 리드 프레임(222)의 상술한 배치 때문에 가능하다. 제2 리드 프레임(222)의 하나의 면(222a)이 발광소자(250)의 제1 면(250a)의 전 영역을 마주보고 있으나, 제2 리드 프레임(222)의 다른 2개의 면(222b, 222c)은 발광소자(250)의 제2 면(250b)과 제3 면(250c)의 일부 영역과 마주보고 배치될 수 있다.
제1 리드 프레임(221) 상에 제너 다이오드(290)가 배치되는데, 제너 다이오드(290)는 제1 리드 프레임(221)의 제2 면(250b)과 마주보고 배치될 수 있다. 그리고, 제너 다이오드(290)는, 발광소자(250)의 제2 면(250b)과 마주보는 제2 리드 프레임(222)의 일부 영역과 대응하며 배치되고 있다.
그리고, 제너 다이오드(290)와 발광소자(250)의 제1 면(250a) 간의 거리는 제너 다이오드(250)와 발광소자(250)의 제4 면(250d)과의 거리보다 클 수 있는데, 제1 리드 프레임(221)과 제2 리드 프레임(222)의 도시된 구조로 인하여, 제너 다이오드(290)가 도 8에서 발광소자(250)의 중앙보다 우측으로 치우쳐 배치되기 때문이다.
상술한 발광소자 패키지는, 상술한 배치로 인하여 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임의 면적이 종래에 비하여 크게 차이가 나지 않으므로, 구동시에 발광소자로부터 전달된 열이 하나의 리드 프레임에 집중적으로 전달되지 않으므로 리드 프레임이 응력에 의하여 하부의 기판으로부터 이탈되지 않을 수 있다.
발광소자 패키지는 상술한 실시예들에 따른 발광소자 중 하나 또는 복수 개로 탑재할 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이되며, 상기 발광소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광소자 패키지, 기판, 광학 부재는 라이트 유닛으로 기능할 수 있다. 또 다른 실시 예는 상술한 실시 예들에 기재된 반도체 발광소자 또는 발광소자 패키지를 포함하는 표시 장치, 지시 장치, 조명 시스템으로 구현될 수 있으며, 예를 들어, 조명 시스템은 램프, 가로등을 포함할 수 있다. 이하에서는 상술한 발광소자 패키지가 배치된 조명 시스템의 일실시예로서, 헤드 램프와 백라이트 유닛을 설명한다.
도 9는 발광소자 패키지를 포함하는 헤드 램프의 일실시예를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 헤드 램프(400)는 발광소자 패키지가 배치된 발광소자 모듈(401)에서 방출된 빛이 리플렉터(402)와 쉐이드(403)에서 반사된 후 렌즈(404)를 투과하여 차체 전방을 향할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 발광소자 모듈(401)에 사용되는 발광소자 패키지는, 상술한 배치로 인하여 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임의 면적이 종래에 비하여 크게 차이가 나지 않으므로, 구동시에 발광소자로부터 전달된 열이 하나의 리드 프레임에 집중적으로 전달되지 않으므로 리드 프레임이 응력에 의하여 하부의 기판으로부터 이탈되지 않을 수 있다.
도 10은 발광소자 패키지를 포함하는 영상 표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상표시장치(500)는 광원 모듈과, 바텀 커버(510) 상의 반사판(520)과, 상기 반사판(520)의 전방에 배치되며 상기 광원모듈에서 방출되는 빛을 영상표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(540)과, 상기 도광판(540)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(550)와 제2 프리즘시트(560)와, 상기 제2 프리즘시트(560)의 전방에 배치되는 패널(570)과 상기 패널(570)의 전반에 배치되는 컬러필터(580)를 포함하여 이루어진다.
광원 모듈은 회로 기판(530) 상의 발광소자 패키지(535)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 회로 기판(530)은 PCB 등이 사용될 수 있고, 발광소자 패키지(535)는 도 1에서 설명한 바와 같다.
바텀 커버(510)는 영상표시장치(500) 내의 구성 요소들을 수납할 수 있다. 반사판(520)은 본 도면처럼 별도의 구성요소로 마련될 수도 있고, 도광판(540)의 후면이나, 상기 바텀 커버(510)의 전면에 반사도가 높은 물질로 코팅되는 형태로 마련되는 것도 가능하다.
반사판(520)은 반사율이 높고 초박형으로 사용 가능한 소재를 사용할 수 있고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PolyEthylene Terephtalate; PET)를 사용할 수 있다.
도광판(540)은 발광소자 패키지 모듈에서 방출되는 빛을 산란시켜 그 빛이 액정 표시 장치의 화면 전영역에 걸쳐 균일하게 분포되도록 한다. 따라서, 도광판(530)은 굴절률과 투과율이 좋은 재료로 이루어지는데, 폴리메틸메타크릴레이트(PolyMethylMethAcrylate; PMMA), 폴리카보네이트(PolyCarbonate; PC), 또는 폴리에틸렌(PolyEthylene; PE) 등으로 형성될 수 있다. 또한, 도광판(540)이 생략되면 에어 가이드 방식의 표시장치가 구현될 수 있다.
상기 제1 프리즘 시트(550)는 지지필름의 일면에, 투광성이면서 탄성을 갖는 중합체 재료로 형성되는데, 상기 중합체는 복수 개의 입체구조가 반복적으로 형성된 프리즘층을 가질 수 있다. 여기서, 상기 복수 개의 패턴은 도시된 바와 같이 마루와 골이 반복적으로 스트라이프 타입으로 구비될 수 있다.
상기 제2 프리즘 시트(560)에서 지지필름 일면의 마루와 골의 방향은, 상기 제1 프리즘 시트(550) 내의 지지필름 일면의 마루와 골의 방향과 수직할 수 있다. 이는 광원 모듈과 반사시트로부터 전달된 빛을 상기 패널(570)의 전방향으로 고르게 분산하기 위함이다.
본 실시예에서 상기 제1 프리즘시트(550)과 제2 프리즘시트(560)가 광학시트를 이루는데, 상기 광학시트는 다른 조합 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이로 이루어지거나 확산시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 또는 하나의 프리즘 시트와 마이크로 렌즈 어레이의 조합 등으로 이루어질 수 있다.
상기 패널(570)은 액정 표시 패널(Liquid crystal display)가 배치될 수 있는데, 액정 표시 패널(560) 외에 광원을 필요로 하는 다른 종류의 디스플레이 장치가 구비될 수 있다.
상기 패널(570)은, 유리 바디 사이에 액정이 위치하고 빛의 편광성을 이용하기 위해 편광판을 양 유리바디에 올린 상태로 되어있다. 여기서, 액정은 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는데, 액체처럼 유동성을 갖는 유기분자인 액정이 결정처럼 규칙적으로 배열된 상태를 갖는 것으로, 상기 분자 배열이 외부 전계에 의해 변화되는 성질을 이용하여 화상을 표시한다.
표시장치에 사용되는 액정 표시 패널은, 액티브 매트릭스(Active Matrix) 방식으로서, 각 화소에 공급되는 전압을 조절하는 스위치로서 트랜지스터를 사용한다.
상기 패널(570)의 전면에는 컬러 필터(580)가 구비되어 상기 패널(570)에서 투사된 빛을, 각각의 화소마다 적색과 녹색 및 청색의 빛만을 투과하므로 화상을 표현할 수 있다.
본 실시예에 따른 영상표시장치에 배치된 발광소자 패키지는, 상술한 배치로 인하여 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임의 면적이 종래에 비하여 크게 차이가 나지 않으므로, 구동시에 발광소자로부터 전달된 열이 하나의 리드 프레임에 집중적으로 전달되지 않으므로 리드 프레임이 응력에 의하여 하부의 기판으로부터 이탈되지 않을 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200: 발광소자 패키지 1110, 210: 기판
121, 221: 제1 리드 프레임 122, 222: 제2 리드 프레임
140: 도전성 접착층 150, 250: 발광소자
160, 165, 260: 와이어 170, 270: 형광체층
180, 280: 렌즈 190, 290: 제너 다이오드
222a, 222b, 222c: (제2 리드 프레임의) 제1면, 제2면, 제3면
231, 232, 235: 제1 패드, 제2 패드, 제3 패드
250a, 250b, 250c, 250d: (발광소자의) 제1 면, 제2 면, 제3 면, 제4 면
121, 221: 제1 리드 프레임 122, 222: 제2 리드 프레임
140: 도전성 접착층 150, 250: 발광소자
160, 165, 260: 와이어 170, 270: 형광체층
180, 280: 렌즈 190, 290: 제너 다이오드
222a, 222b, 222c: (제2 리드 프레임의) 제1면, 제2면, 제3면
231, 232, 235: 제1 패드, 제2 패드, 제3 패드
250a, 250b, 250c, 250d: (발광소자의) 제1 면, 제2 면, 제3 면, 제4 면
Claims (11)
- 기판;
상기 기판 위에 배치되고, 서로 분리된 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임;
상기 기판 아래에 배치되고, 서로 분리된 제1 패드와 제2 패드 및 제3 패드;
상기 제1 리드 프레임 위에 배치되고, 상기 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임에 전기적으로 연결된 발광소자;
상기 제1 리드 프레임 위에 배치되는 제너 다이오드; 및
상기 기판과 제1,2 리드 프레임, 제너 다이오드 및 발광소자 위에 배치되는 렌즈를 포함하고,
상기 발광소자의 모서리와 대응되는 2개의 영역에서 상기 제1 리드 프레임의 일부가 제거되어 홈 형상의 제1 얼라인 마크가 2개 구비되고,
상기 제1 얼라인 마크를 통하여 상기 기판이 노출되고,
상기 제1 얼라인 마크의 단면은 'ㄱ'자 형상을 이루고,
상기 제1 리드 프레임과 상기 제2 리드 프레임이 서로 마주보며 분리된 영역을 통하여 상기 기판의 일부가 노출되고,
상기 제1 리드 프레임과 상기 제2 리드 프레임이 서로 마주보며 분리된 영역을 통하여 노출되는 기판의 일부는, 상기 발광소자와 수직 방향으로 비중첩하고, 상기 수직 방향은 상기 기판의 배열 방향과 수직한 방향이고,
상기 제1 리드 프레임의 가장 자리 영역에서 상기 제1 리드 프레임의 일부가 제거되어 홈 형상의 제2 얼라인 마크가 구비되고,
상기 제2 얼라인 마크의 홈 형상의 일부가 오픈되며, 상기 제2 얼라인 마크를 통하여 상기 기판이 노출되는 발광소자 패키지. - 제1 항에 있어서,
상기 홈 형상의 제1얼라인 마크와 상기 발광소자는 상기 수직방향으로 비중첩되는 발광소자 패키지. - 제2 항에 있어서,
상기 기판을 상기 수직 방향으로 관통하는 복수 개의 비아 홀이 구비되고,
상기 제1 리드 프레임과 제2 리드 프레임은 각각 2개의 비아 홀을 통하여 상기 제1 패드 및 제2 패드에 연결되는 발광소자 패키지. - 제1 항에 있어서,
상기 렌즈는, 상기 발광소자 및 제너 다이오드와 상기 수직 방향으로 중첩되는 발광소자 패키지. - 제3 항에 있어서,
상기 제3 패드는 상기 제1 패드와 제2 패드의 사이에 구비되고,
상기 제1,2,3 패드의 제1 방향의 길이는 동일하고, 상기 제1 방향은 상기 기판의 배열 방향과 나란한 발광소자 패키지. - 제5 항에 있어서,
상기 제1 패드와 상기 제2 패드는 제2 방향의 길이가 동일하고, 상기 제2 방향은 상기 기판의 배열 방향과 나란하고 상기 제1 방향과 수직인 발광소자 패키지. - 제5 항 또는 제6 항에 있어서,
상기 제3 패드의 제2 방향의 길이는, 상기 제1 패드의 상기 제2 방향의 길이 또는 상기 제2 패드의 상기 제2 방향의 길이보다 큰 발광소자 패키지. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 얼라인 마크는 상기 렌즈와 상기 수직 방향으로 중첩되는 발광소자 패키지. - 제1 항에 있어서,
상기 발광소자는 상기 제2 리드 프레임과 2개의 와이어를 통하여 전기적으로 연결되는 발광소자 패키지. - 제9 항에 있어서,
상기 와이어는 상기 렌즈와 상기 수직 방향으로 중첩되는 발광소자 패키지. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 얼라인 마크와 상기 제2 얼라인 마크의 형상이 서로 다른 발광소자 패키지.
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