KR20110084057A - 발광 장치 - Google Patents

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KR20110084057A KR1020100004107A KR20100004107A KR20110084057A KR 20110084057 A KR20110084057 A KR 20110084057A KR 1020100004107 A KR1020100004107 A KR 1020100004107A KR 20100004107 A KR20100004107 A KR 20100004107A KR 20110084057 A KR20110084057 A KR 20110084057A
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Abstract

실시예는 발광 소자 패키지 및 발광 장치에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 캐비티가 형성된 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체를 관통하여 상기 캐비티 내에서 노출되는 제1 프레임 및 제2 프레임; 상기 캐비티의 바닥면을 형성하고 상기 제1 프레임 및 제2 프레임과 전기적으로 분리되는 제3 프레임; 상기 제3 프레임 상에 설치된 발광 소자; 및 상기 발광 소자와 상기 제1 프레임 및 제2 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어를 포함한다.

Description

발광 소자 패키지 및 발광 장치{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND LIGHT EMITTING APPARATUS}
실시예는 발광 소자 패키지 및 발광 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 반도체 발광 소자이다.
이러한 발광 다이오드에서 방출되는 빛의 파장은 발광 다이오드를 제조하는데 사용되는 반도체 재료에 따른다. 이는 방출된 빛의 파장이 가전자대(valence band) 전자들과 전도대(conduction band) 전자들 사이의 에너지 차를 나타내는 반도체 재료의 밴드갭(band-gap)에 따르기 때문이다.
최근, 발광 다이오드는 휘도가 점차 증가하게 되어 디스플레이용 광원, 자동차용 광원 및 조명용 광원으로 사용되고 있으며, 형광 물질을 이용하거나 다양한 색의 발광 다이오드를 조합함으로써 효율이 우수한 백색 광을 발광하는 발광 다이오드도 구현이 가능하다.
실시예는 새로운 구조를 갖는 발광 소자 패키지 및 발광 장치를 제공한다.
실시예는 발광 소자에서 발생된 열을 효과적으로 방열할 수 있는 발광 소자 패키지 및 발광 장치를 제공한다.
실시예에 따른 발광 소자 패키지는 캐비티가 형성된 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체를 관통하여 상기 캐비티 내에서 노출되는 제1 프레임 및 제2 프레임; 상기 캐비티의 바닥면을 형성하고 상기 제1 프레임 및 제2 프레임과 전기적으로 분리되는 제3 프레임; 상기 제3 프레임 상에 설치된 발광 소자; 및 상기 발광 소자와 상기 제1 프레임 및 제2 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어를 포함한다.
실시예에 따른 발광 장치는 하부 커버; 상기 하부 커버 상에 개구가 형성된 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되고 상기 개구를 통해 상기 하부 커버와 접촉하는 발광 소자 패키지를 포함한다.
실시예는 새로운 구조를 구조를 갖는 발광 소자 패키지 및 발광 장치를 제공할 수 있다.
실시예는 발광 소자에서 발생된 열을 효과적으로 방열할 수 있는 발광 소자 패키지 및 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 사시도.
도 2는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도.
도 3과 도 4는 실시예에 따른 발광 장치를 설명하는 도면.
도 5는 실시예에 따른 발광 소자 패키지에서 프레임들을 제작하기 위한 프레임 몸체를 설명하는 도면.
실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 발광 소자 패키지 및 발광 장치에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 사시도이고, 도 2는 실시예에 따른 발광 소자 패키지의 단면도이다. 도 3과 도 4는 실시예에 따른 발광 장치를 설명하는 도면이고, 도 5는 실시예에 따른 발광 소자 패키지에서 프레임들을 제작하기 위한 프레임 몸체를 설명하는 도면이다.
먼저, 도 1과 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 발광 소자 패키지(100)는 패키지 몸체(10)와, 상기 패키지 몸체(10)에 형성된 제1 프레임(21), 제2 프레임(22), 및 제3 프레임(23)과, 상기 제3 프레임(23) 상에 설치된 제1 발광 소자(31) 및 제2 발광 소자(32)와, 상기 패키지 몸체(10)에 형성된 캐비티(cavity)(70) 내에 채워진 봉지층(60)을 포함한다.
상기 패키지 몸체(10)는 상기 프레임들(21,22,23)을 지지하고, 상기 발광 소자들(31,32)이 설치될 수 있는 공간을 제공하며, 상기 봉지층(60)이 채워지는 캐비티(70)를 형성한다. 상기 패키지 몸체(10)는 수지 재질로 형성될 수 있으며, 상기 프레임들(21,22,23)과 함께 사출되어 형성된다.
상기 제1 프레임(21) 및 제2 프레임(22)은 상기 제1 발광 소자(31) 및 제2 발광 소자(32)에 전원을 제공하기 위한 리드 프레임의 역할을 하고, 상기 제3 프레임(23)은 상기 발광 소자들(31,32)에서 발생된 열을 효과적으로 방출하기 위한 히트싱크 역할과 상기 발광 소자들(31,32)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사시키기 위한 반사층의 역할을 한다. 상기 제1,2,3 프레임(21,22,23)은 금속 재질로 형성된다.
상기 제1 프레임(21)과 제2 프레임(22)은 상기 패키지 몸체(10)의 양측에서 상기 패키지 몸체(10)를 관통하여 설치된다. 즉, 상기 제1 프레임(21) 및 제2 프레임(22)의 일부분은 상기 패키지 몸체(10)의 캐비티(70) 내에 노출되고 일부분은 상기 패키지 몸체(10)의 외측으로 노출된다.
상기 제3 프레임(23)은 상기 제1 프레임(21)과 제2 프레임(22) 사이에 배치되고, 상기 제1 프레임(21) 및 제2 프레임(22)보다 낮은 높이에 배치된다. 상기 제1 프레임(21) 및 제2 프레임(22)과 전기적으로 분리된다.
상기 제3 프레임(23)의 상면은 상기 캐비티(70)의 바닥면을 이루고, 상기 제3 프레임(23)의 하면은 상기 패키지 몸체(10)의 바닥면과 동일 수평면 상에 배치된다.
상기 제3 프레임(23)의 상면은 제1 높이를 갖는 제1 평면과, 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는 제2 평면과, 상기 제1 평면과 제2 평면을 연결하는 경사면으로 형성되고, 상기 제2 평면에 상기 발광 소자들(31,32)이 배치된다. 실시예에서는 두개의 발광 소자들(31,32)이 상기 제2 평면 상에 설치된 것이 예시되어 있으나, 한개의 발광 소자만 설치되거나 세개 이상의 발광 소자가 설치되는 것도 가능하다. 상기 제1 발광 소자(31) 및 제2 발광 소자(32)는 발광 다이오드(LED)로 형성될 수 있다.
또한, 제너 다이오드(40)가 상기 제3 프레임(23)의 제2 평면 상에 설치될 수도 있다. 상기 제너 다이오드(40)는 ESD(Electro Static Discharge)에 대해 상기 제1 발광 소자(31) 및 제2 발광 소자(32)를 보호하는 역할을 한다.
상기 제1 발광 소자(31), 제2 발광 소자(32), 제너 다이오드(40)는 와이어들을 통해 상기 제1 프레임(21) 및 제2 프레임(22)과 전기적으로 연결된다.
제1 와이어(51)는 상기 제1 프레임(21)과 상기 제1 발광 소자(31)의 제1 전극층을 전기적으로 연결하고, 제2 와이어(52)는 상기 제1 발광 소자(31)의 제2 전극층과 상기 제2 발광 소자(32)의 제1 전극층을 전기적으로 연결하고, 제3 와이어(53)는 상기 제2 발광 소자(32)의 제2 전극층과 상기 제2 프레임(22)을 전기적으로 연결한다.
그리고, 제4 와이어(54)는 상기 제1 프레임(21)과 상기 제너 다이오드(40)의 제1 전극층을 전기적으로 연결하고, 제5 와이어(55)는 상기 제너 다이오드(40)의 제2 전극층과 상기 제2 프레임(22)을 전기적으로 연결한다.
상기 패키지 몸체(10)의 캐비티(70) 내에는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지와 같은 투명 수지재로 형성된 봉지층(60)이 채워지고, 상기 봉지층(60)에는 형광체가 포함될 수 있다. 상기 형광체는 상기 봉지층(60) 내에 균일하게 분산되거나 상기 발광 소자들(31,32)에 인접한 부분에만 형성될 수 있다. 상기 봉지층(60)에서 투명 수지재와 형광체층은 다양한 구조 또는 다양한 형태의 층으로 형성될 수 있다.
상기 패키지 몸체(10)의 측면에는 제3 프레임 연결부(23a,23b)가 노출된다. 상기 제3 프레임 연결부(23a,23b)는 상기 패키지 몸체(10)를 사출할 때 상기 제2 프레임(23)을 지지하는 부분으로 사출이 완료된 후 분리된 부분이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 프레임(21), 제2 프레임(22), 제3 프레임(23)은 프레임 몸체(25)에 지지된 상태에서 사출 공정을 통해 상기 패키지 몸체(10)와 결합된다. 그리고, 제1 절단부(25a), 제2 절단부(25b), 제3 절단부(25c)가 절단되면서 상기 제1 프레임(21), 제2 프레임(22), 제3 프레임(23)이 상기 프레임 몸체(25)로부터 분리된다. 즉, 상기 제1 프레임(21), 제2 프레임(22), 제3 프레임(23)은 동일 재질의 금속으로 형성된다.
상기 제3 프레임(23)은 상기 제1 프레임(21) 및 제2 프레임(22)과 전기적, 물리적으로 분리되기 때문에, 상기 제3 프레임 연결부(23a,23b)에 의해 상기 프레임 몸체(25)에 지지되는데, 상기 제3 절단부(25c)가 절단되면서 상기 제3 프레임 연결부(23a,23b)가 상기 패키지 몸체(10)의 측면으로 노출된다. 실시예에서는 두개의 제3 프레임 연결부(23a,23b)가 예시되어 있으나, 두개 보다 많은 수의 제3 프레임 연결부가 사용될 수도 있다. 또한, 한개의 제3 프레임 연결부가 사용될 수도 있다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 발광 소자 패키지(100)는 인쇄회로기판(300)에 형성된 개구(310)에 삽입되어 하부 커버(200)에 지지된다. 상기 하부 커버(200)는 열 전도성이 우수한 금속 재질로 형성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판(300)은 상기 하부 커버(200) 상에 설치되고, 상기 하부 커버(200)가 일부분 노출되도록 상기 개구(310)가 형성된다.
상기 발광 소자 패키지(100)는 상기 개구(310)를 통해 상기 하부 커버(200)와 접촉한다. 즉, 상기 패키지 몸체(10) 및 상기 제3 프레임(23)은 상기 하부 커버(200)와 접촉한다.
그리고, 상기 제1 프레임(21) 및 제2 프레임(22)은 상기 인쇄회로기판(300)의 상면에 형성된 회로패턴과 전기적으로 연결된다. 상기 패키지 몸체(10)의 하면으로부터 상기 제1 프레임(21) 및 제2 프레임(22)까지의 두께는 상기 인쇄회로기판(300)의 두께와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제1 프레임(21) 및 제2 프레임(22)이 상기 인쇄회로기판(300)의 상면에 접촉되고, 상기 제3 프레임(23)이 상기 하부 커버((200)에 접촉될 수 있다.
상기와 같은 발광 장치는 하부 커버(200) 상에 개구(310)가 형성된 인쇄회로기판(300)을 설치하고, 상기 개구(310)를 통해 상기 발광 소자 패키지(100)가 상기 하부 커버(200)에 접촉하도록 설치한다. 상기 발광 소자 패키지(100)에서 발생되는 열은 상기 하부 커버(200)에 직접 전달되기 때문에, 상기 발광 소자 패키지(100)의 방열 효율이 좋아진다.
특히, 상기 제1 발광 소자(31) 및 제2 발광 소자(32)에서 발생된 열은 상기 제3 프레임(23)으로 직접 전달되고, 상기 제3 프레임(23)으로 전달된 열은 상기 하부 커버(200)로 직접 전달되므로 열 저항이 작아 열 방출 효율이 향상될 수 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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.
10: 패키지 몸체, 21: 제1 프레임, 22: 제2 프레임, 23: 제3 프레임, 31: 제1 발광 소자, 32: 제2 발광 소자, 40: 제너 다이오드, 60: 봉지층, 70: 캐비티, 100: 발광 소자 패키지, 200: 하부 커버, 300: 인쇄회로기판, 310: 개구

Claims (20)

  1. 캐비티가 형성된 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체를 관통하여 상기 캐비티 내에서 노출되는 제1 프레임 및 제2 프레임;
    상기 캐비티의 바닥면을 형성하고 상기 제1 프레임 및 제2 프레임과 전기적으로 분리되는 제3 프레임;
    상기 제3 프레임 상에 설치된 발광 소자; 및
    상기 발광 소자와 상기 제1 프레임 및 제2 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어를 포함하는 발광 소자 패키지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 소자를 포위하고 상기 캐비티 내에 채워지는 봉지층을 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 봉지층은 형광체를 포함하는 발광 소자 패키지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 프레임, 제2 프레임 및 제3 프레임은 동일 재질의 금속으로 형성되는 발광 소자 패키지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 프레임은 상기 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 상기 제1 프레임 및 제2 프레임보다 낮은 높이에 배치되는 발광 소자 패키지.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 프레임의 하면은 상기 패키지 몸체의 바닥면과 동일 수평면 상에 배치되는 발광 소자 패키지.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 프레임의 상면은 제1 높이를 갖는 제1 평면과, 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는 제2 평면과, 상기 제1 평면과 제2 평면을 연결하는 경사면을 포함하는 발광 소자 패키지.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제3 프레임 상에 제너 다이오드를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 제1 발광 소자 및 제2 발광 소자를 포함하고,
    상기 와이어는 상기 제1 프레임과 상기 제1 발광 소자의 제1 전극층을 전기적으로 연결하는 제1 와이어와, 상기 제1 발광 소자의 제2 전극층과 상기 제2 발광 소자의 제1 전극층을 전기적으로 연결하는 제2 와이어와, 상기 제2 발광 소자의 제2 전극층과 상기 제2 프레임을 전기적으로 연결하는 제3 와이어를 포함하는 발광 소자 패키지.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 패키지 몸체의 측면에는 상기 제3 프레임과 연결된 제3 프레임 연결부가 노출되는 발광 소자 패키지.
  11. 하부 커버;
    상기 하부 커버 상에 개구가 형성된 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판과 전기적으로 연결되고 상기 개구를 통해 상기 하부 커버와 접촉하는 발광 소자 패키지를 포함하는 발광 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 발광 소자 패키지는 캐비티가 형성된 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체를 관통하여 상기 캐비티 내에서 노출되는 제1 프레임 및 제2 프레임; 상기 캐비티의 바닥면을 형성하고 상기 제1 프레임 및 제2 프레임과 전기적으로 분리되는 제3 프레임; 상기 제3 프레임 상에 설치된 발광 소자; 및 상기 발광 소자와 상기 제1 프레임 및 제2 프레임을 전기적으로 연결하는 와이어를 포함하는 발광 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 패키지 몸체의 하면부터 상기 제1 프레임 및 제2 프레임까지의 높이는 상기 인쇄회로기판의 두께와 동일한 발광 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 프레임 및 제2 프레임은 상기 인쇄회로기판 상의 회로패턴과 전기적으로 연결되는 발광 장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 제3 프레임은 상기 하부 커버와 접촉하는 발광 장치.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 제3 프레임, 패키지 몸체, 및 인쇄회로기판의 하면은 상기 하부 커버와 접촉하는 발광 장치.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 발광 소자를 포위하고 상기 캐비티 내에 채워지는 봉지층을 더 포함하는 발광 장치.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 제3 프레임은 상기 제1 프레임과 제2 프레임 사이에 상기 제1 프레임 및 제2 프레임보다 낮은 높이에 배치되는 발광 장치.
  19. 제 12항에 있어서,
    상기 제3 프레임의 상면은 제1 높이를 갖는 제1 평면과, 상기 제1 높이보다 낮은 제2 높이를 갖는 제2 평면과, 상기 제1 평면과 제2 평면을 연결하는 경사면을 포함하는 발광 장치.
  20. 제 12항에 있어서,
    상기 패키지 몸체의 측면에는 상기 제3 프레임과 연결된 제3 프레임 연결부가 노출되는 발광 장치.
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