KR20160071831A - 착탈형 발광 소자 패키지 모듈과, 조명 장치 및 제조 방법 - Google Patents
착탈형 발광 소자 패키지 모듈과, 조명 장치 및 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 발광 소자 그룹의 착탈이 가능하여 불량 발생 시 불량 부위의 판단이 용이한 착탈형 발광 소자 패키지 모듈과 조명장치 및 제조 방법에 관한 것으로서, 적어도 하나의 발광 소자가 설치되는 발광 헤드 및 상기 발광 헤드와 착탈이 가능하고, 상기 발광 헤드의 상기 발광 소자에 전력을 공급할 수 있는 적어도 하나의 전자 부품이 실장되는 발광 헤드 조립체를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 착탈형 발광 소자 패키지 모듈과, 조명 장치 및 제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 디스플레이 용도나 조명 용도로 사용할 수 있는 착탈형 발광 소자 패키지 모듈과, 조명 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN 다이오드 형성을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 광을 구현할 수 있는 일종의 반도체 소자를 말한다. 이러한 발광 소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이러한 LED는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 기판이나 리드프레임에 실장한 후, 패키징할 수 있어서 여러 가지 용도로 모듈화하여 백라이트 유닛(backlight unit)이나 각종 조명 장치 등에 적용할 수 있다.
그러나 이러한 종래의 발광 소자 패키지에는 기판에 전기적으로 연결된 다수 개의 패드와 제어부를 형성한 후 발광 소자를 실장하여 동작 유무를 판단하여 불량 발생 시 기판의 회로적인 면에서 문제인지 발광 소자 그룹에서 발생하는 문제인지 판단하기 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 발광 소자 그룹의 착탈이 가능하여 불량 발생 시 불량 부위의 판단이 용이한 착탈형 발광 소자 패키지 모듈과 조명장치 및 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 착탈형 발광 소자 패키지 모듈은, 적어도 하나의 발광 소자가 설치되는 발광 헤드; 및 상기 발광 헤드와 착탈이 가능하고, 상기 발광 헤드의 상기 발광 소자에 전력을 공급할 수 있는 적어도 하나의 전자 부품이 실장되는 발광 헤드 조립체;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 발광 헤드는, 헤드 기판; 상기 헤드 기판의 일면에 설치되는 상기 발광 소자; 적어도 하나의 상기 발광 소자를 수용하고, 상기 발광 소자의 광경로에 설치되어 상기 발광 소자에서 발생되는 빛을 광변환시키는 형광체; 및 상기 헤드 기판의 타면에 설치되고, 상기 발광 소자에서 발생하는 열의 방열통로인 방열패드 접속부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 발광 헤드는, 일정한 길이로 돌출되고 기판 전극 분리선이 설치되는, 적어도 하나의 기판 전극 단자를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 헤드 기판은, 상기 헤드 기판의 상면에 형성되고, 상기 발광 소자와 전기적으로 연결되는 제 1 배선층; 상기 헤드 기판의 하면에 형성되고, 상기 기판 전극 단자와 전기적으로 연결되는 제 2 배선층; 및 상기 제 1 배선층과 상기 제 2 배선층을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 관통전극;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 발광 헤드 조립체는, 조립체 기판; 상기 조립체 기판의 타부분에 형성되고, 상기 발광 헤드와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 상기 전자 부품; 및 상기 발광 헤드의 착탈이 가능하도록 상기 발광 헤드와 대응되는 형상으로 형성되는 발광 헤드 수용부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 발광 헤드 수용부는, 상기 발광 헤드를 상기 발광 헤드 수용부에 삽입 시 상기 발광 헤드의 상기 기판 전극 단자가 상기 조립체 기판 하방으로 통과할 수 있도록 설치되는 기판 전극 단자 삽입부; 상기 발광 헤드를 상기 발광 헤드 수용부에 삽입 후 트위스트 캡 방식으로 90도 회전하는 위치에서 상기 기판 전극 단자와 대응되도록 설치되는 기판 전극 단자 접속부; 및 상기 발광 헤드의 상기 방열패드 접속부와 접속되어, 상기 발광 헤드에서 발생하는 열을 방열하는 방열패드;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈 제조 방법은, 헤드 기판에 적어도 하나의 발광 소자가 설치되는 발광 헤드를 준비하는 발광 헤드 준비 단계; 상기 발광 헤드와 착탈이 가능하고, 상기 발광 헤드의 상기 발광 소자에 전력을 공급할 수 있는 적어도 하나의 전자 부품이 실장되는 발광 헤드 조립체를 준비하는 발광 헤드 조립체 준비 단계; 상기 발광 헤드와 상기 발광 헤드 조립체를 체결하는 체결 단계; 및 상기 발광 헤드 조립체에 상기 발광 헤드를 체결 후 불량여부를 확인하는 체결 후 동작유무 확인 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 발광 헤드 준비 단계는, 상기 헤드 기판에 적어도 하나의 발광 소자를 실장하는 발광 소자 그룹 형성 단계; 상기 발광 소자 그룹 형성 단계에서 형성된 상기 발광 헤드에 전극 및 형광체를 형성하는 전극 형성 및 형광체 형성 단계; 및 상기 전극 형성 및 형광체 형성 단계를 완료한 상기 발광 헤드의 불량여부를 확인하는 점등 확인 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 발광 헤드 조립체 준비 단계는, 상기 발광 헤드 조립체의 조립체 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판 준비 단계에서 준비된 상기 조립체 기판에 배선 패턴 및 회로단자를 설치하는 기판 배선 패턴 형성 및 회로단자 설치 단계; 및 상기 기판 배선 패턴 형성 및 회로단자 설치 단계를 완료한 상기 발광 헤드 조립체의 불량여부를 확인하는 동작유무 확인 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 소자 그룹과 착탈이 가능한 발광 소자 패키지 모듈을 제공하여, 불량 발생 시 불량 부위의 판단이 용이한 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈의 발광 헤드를 개략적으로 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈의 발광 헤드를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈의 발광 헤드 조립체를 개략적으로 나타내는 외관 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈의 발광 헤드 조립체를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈을 개략적으로 나타내는 외관 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈의 발광 헤드를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈의 발광 헤드 조립체를 개략적으로 나타내는 외관 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈의 발광 헤드 조립체를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈을 개략적으로 나타내는 외관 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
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.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정 하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)의 발광 헤드(10)를 개략적으로 나타내는 외관 사시도이고, 도 2는 도 1의 상기 발광 헤드(10)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)의 발광 헤드(10)는, 크게 형광체(11)와, 헤드 기판(12)과, 방열패드 접속부(13)와, 기판 전극 단자(14) 및 발광 소자(15)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(15)는, 상기 헤드 기판(12)의 일면에 설치되고, 제 1 패드와 제 2 패드를 갖고, 상기 헤드 기판(12)과 본딩 매체를 이용하여 각각 전기적으로 연결되는 플립칩(flip chip) 형태의 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 상기 패드 이외에도 펌프나 솔더 등의 신호전달매체를 갖는 플립칩 형태일 수 있고, 이외에도, 단자에 본딩 와이어가 적용되거나, 부분적으로 제 1 단자 또는 제 2 단자에만 본딩 와이어가 적용되는 발광 소자나, 수평형, 수직형 발광 소자 등이 모두 적용될 수 있다.
또한, 상기 제 1 패드와 상기 제 2 패드는 도 1에 도시된 형상 이외에 다양한 형상으로 변형될 수 있고, 예컨대 하나의 암 상에 다수 핑거들이 구비된 핑거 구조나 범프 구조 등을 가질 수도 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(15)는, 상기 헤드 기판(12)에 다수개가 설치될 수도 있고, 이외에도 도시하지 않았지만, 상기 헤드 기판(12)에 1개가 설치되는 것도 가능하다.
이외에도, 도시하지 않았지만, 상기 발광 소자(15)는, 본딩 와이어를 이용하여 상기 헤드 기판(12)과 전기적으로 연결되는 수평형 또는 수직형 발광 소자일 수 있다.
이러한, 상기 발광 소자(15)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 반도체로 이루어질 수 있다. 예를 들어서, 질화물 반도체로 이루어지는 청색, 녹색, 적색, 황색 발광의 LED, 자외 발광의 LED, 적외 발광의 LED 등이 적용될 수 있다.
또한, 상기 발광 소자(15)는, 예를 들면, MOCVD법 등의 기상성장법에 의해, 성장용 사파이어 기판이나 실리콘 카바이드 기판 상에 InN, AlN, InGaN, AlGaN, InGaAlN 등의 질화물 반도체를 에피택셜 성장시켜 구성할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(15)는, 질화물 반도체 이외에도 ZnO, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlInGaP 등의 반도체를 이용해서 형성할 수 있다. 이들 반도체는, n형 반도체층, 발광층, p형 반도체층의 순으로 형성한 적층체를 이용할 수 있다. 상기 발광층(활성층)은, 다중 양자웰 구조나 단일 양자웰 구조를 한 적층 반도체 또는 더블 헤테로 구조의 적층 반도체를 이용할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(15)는, 디스플레이 용도나 조명 용도 등 용도에 따라 임의의 파장의 것을 선택할 수 있다.
여기서, 상기 성장용 기판으로는 필요에 따라 절연성, 도전성 또는 반도체 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 성장용 기판은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. GaN 물질의 에피성장을 위해서는 동종 기판인 GaN 기판이 좋으나, GaN 기판은 그 제조상의 어려움으로 생산단가가 높은 문제가 있다.
이종 기판으로는 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등이 주로 사용되고 있으며, 가격이 비싼 실리콘 카바이드 기판에 비해 사파이어 기판이 더 많이 활용되고 있다. 이종 기판을 사용할 때는 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자상수의 차이로 인해 전위(dislocation) 등 결함이 증가한다. 또한, 기판 물질과 박막 물질 사이의 열팽창계수의 차이로 인해 온도 변화시 휨이 발생하고, 휨은 박막의 균열(crack)의 원인이 된다. 기판과 GaN계인 발광 적층체 사이의 버퍼층을 이용해 이러한 문제를 감소시킬 수도 있다.
또한, 상기 성장용 기판은 LED 구조 성장 전 또는 후에 LED 칩의 광 또는 전기적 특성을 향상시키기 위해 칩 제조 과정에서 완전히 또는 부분적으로 제거되거나 패터닝하는 경우도 있다.
예를 들어, 사파이어 기판인 경우는 레이저를 기판을 통해 반도체층과의 계면에 조사하여 기판을 분리할 수 있으며, 실리콘이나 실리콘 카바이드 기판은 연마/에칭 등의 방법에 의해 제거할 수 있다.
또한, 상기 성장용 기판 제거 시에는 다른 지지 기판을 사용하는 경우가 있으며 지지 기판은 원 성장 기판의 반대쪽에 LED 칩의 광효율을 향상시키기 위해서, 반사 금속을 사용하여 접합하거나 반사구조를 접합층 중간에 삽입할 수 있다.
또한, 상기 성장용 기판 패터닝은 기판의 주면(표면 또는 양쪽면) 또는 측면에 LED 구조 성장 건 또는 후에 요철 또는 경사면을 형성하여 광 추출 효율을 향상 시킨다. 패턴의 크기는 5nm ~ 500㎛ 범위에서 선택될 수 있으며 규칙 또는 불규칙적인 패턴으로 광 추출 효율을 좋게 하기 위한 구조면 가능하다. 모양도 기둥, 산, 반구형, 다각형 등의 다양한 형태를 채용할 수 있다.
상기 사파이어 기판의 경우, 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a축 방향의 격자상수가 각각 13.001과 4.758이며, C면, A면, R면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다.
또한, 상기 성장용 기판의 다른 물질로는 Si 기판을 들 수 있으며, 대구경화에 보다 적합하고 상대적으로 가격이 낮아 양산성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 실리콘(Si) 기판은 GaN계 반도체에서 발생하는 빛을 흡수하여 발광소자의 외부 양자 효율이 낮아지므로, 필요에 따라 상기 기판을 제거하고 열전도 반사층이 포함된 Si, Ge, SiAl, 세라믹, 또는 금속 기판 등의 지지기판을 추가로 형성하여 사용한다.
상기 Si 기판과 같이 이종 기판상에 GaN 박막을 성장시킬 때, 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자 상수의 불일치로 인해 전위(dislocation) 밀도가 증가하고, 열팽창 계수 차이로 인해 균열(crack) 및 휨이 발생할 수 있다. 발광 적층체의 전위 및 균열을 방지하기 위한 목적으로 성장용 기판과 발광적층체 사이에 버퍼층을 배치시킬 수 있다. 상기 버퍼층은 활성층 성장시 기판의 휘는 정도를 조절해 웨이퍼의 파장 산포를 줄이는 기능도 한다.
여기서, 상기 버퍼층은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, 또는 InGaNAlN를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 ZrB2, HfB2, ZrN, HfN, TiN 등의 물질도 사용할 수 있다. 또한, 복수의 층을 조합하거나, 조성을 점진적으로 변화시켜 사용할 수도 있다.
한편, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 형광체(11)는, 적어도 하나의 상기 발광 소자(15)를 수용하고, 상기 발광 소자(15)의 광경로에 설치되어 상기 발광 소자(15)에서 발생되는 빛을 광변환 시킬 수 있다.
이러한, 상기 형광체(11)의 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(II)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y은 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다, 또한 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제등이 추가로 적용될 수 있다.
또한, 상기 형광체(11)의 도포 방식은 크게 LED 칩 또는 발광 소자에 뿌리는 방식, 또는 막 형태로 덮는 방식, 필름 또는 세라믹 형광체 등의 시트 형태를 부착하는 방식 중 적어도 하나를 사용 할 수 있다.
뿌리는 방식으로는 디스펜싱, 스프레이 코팅 등이 일반적이며 디스펜싱은 공압방식과 스크류(Screw), 리니어 타입(Linear type) 등의 기계적 방식을 포함한다. 제팅(Jetting) 방식으로 미량 토출을 통한 도팅량 제어 및 이를 통한 색좌표 제어도 가능하다. 웨이퍼 레벨 또는 헤드 기판상에 스프레이 방식으로 형광체를 일괄 도포하는 방식은 생산성 및 두께 제어가 용이할 수 있다.
발광 소자 또는 LED 칩 위에 막 형태로 직접 덮는 방식은 전기영동, 스크린 프린팅 또는 형광체의 몰딩 방식으로 적용될 수 있으며 LED 칩 측면의 도포 유무 필요에 따라 해당 방식의 차이점을 가질 수 있다.
발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체 중 단파장에서 발광하는 광을 재 흡수하는 장파장 발광 형광체의 효율을 제어하기 위하여 발광 파장이 다른 2종 이상의 형광체층을 구분할 수 있으며, LED 칩과 형광체 2종 이상의 파장 재흡수 및 간섭을 최소화하기 위하여 각 층 사이에 DBR(ODR)층을 포함 할 수 있다.
균일 도포막을 형성하기 위하여 형광체를 필름 또는 세라믹 형태로 제작 후 LED 칩 또는 발광 소자 위에 부착할 수 있다.
광 효율, 배광 특성에 차이점을 주기 위하여 리모트 형식으로 광변환 물질을 위치할 수 있으며, 이 때 광변환 물질은 내구성, 내열성에 따라 투광성 고분자, 유리등의 물질 등과 함께 위치할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 방열패드 접속부(13)는, 상기 헤드 기판(12)의 타면에 설치되고, 상기 발광 소자(15)에서 발생하는 열의 방열 통로일 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판 전극 단자(14)는, 일정한 길이로 돌출되고 기판 전극 분리선이 설치될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)의 상기 헤드 기판(12)은, 상기 헤드 기판(12)의 상면에 형성되고, 상기 발광 소자(15)와 전기적으로 연결되는 제 1 배선층(12-1)과, 상기 헤드 기판(12)의 하면에 형성되고, 상기 기판 전극 단자(14)와 전기적으로 연결되는 제 2 배선층(12-2) 및 상기 제 1 배선층(12-1)과 상기 제 2 배선층(12-2)를 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 관통전극(12-3)을 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 헤드 기판(12)은, 상기 발광 소자(15)를 지지하거나 수용할 수 있는 적당한 기계적 강도와 절연성을 갖는 재료나 전도성 재료로 제작될 수 있다.
예를 들어서, 상기 헤드 기판(12)은, 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 납, 금, 은 등의 금속 재질이 적용될 수 있으며, 천공되거나 절곡된 플레이트 형태일 수 있다.
또한, 반사율을 극대화할 수 있도록 그 표면이 반사도가 우수한 적어도 은(Ag), 은(Ag) 도금층, 은(Ag) 합금, 은(Ag) 합금층, 알루미늄(Al), 알루미늄(Al) 합금, 알루미늄(Al) 합금층, 구리(Cu), 구리(Cu) 합금, 구리(Cu) 도금층, 구리(Cu) 합금층, 백금(Pt), 백금(Pt) 합금, 백금(Pt) 합금층, 금(Au), 금(Au) 도금층, 금(Au) 합금층, 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru), 로듐(Rh) 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
이외에도, 상기 헤드 기판(12)은 도 1 및 도 2에 도시된 리드 프레임을 대신하여 에폭시계 수지 시트를 다층 형성시킨 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)이 적용될 수 있다. 또한, 상기 헤드 기판(12)은, 연성 재질의 플랙서블 인쇄 회로 기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
이외에도, 상기 헤드 기판(12) 대신, 레진, 글래스 에폭시 등의 합성 수지 기판이나, 열전도율을 고려하여 세라믹(ceramic) 기판이 적용될 수 있다.
또한, 상기 헤드 기판(12)은, 가공성을 향상시키기 위해서 부분적 또는 전체적으로 적어도 EMC(Epoxy Mold Compound), PI(polyimide), 세라믹, 그래핀, 유리합성섬유 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.
따라서, 상기 발광 헤드(10)는, 상기 헤드 기판(12)에 적어도 하나의 발광 소자(15)가 설치되고, 후술될 발광 헤드 조립체(20)에 전기적으로 연결 할 수 있는 기판 전극 단자(14)를 포함하여, 전자 부품(21)이 실장되는 상기 발광 헤드 조립체(20)로부터 독립적으로 분리가 가능할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 상기 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)은, 상기 발광 헤드(10)가 상기 발광 헤드 조립체(20)로부터 독립적으로 분리가 가능하여, 상기 발광 헤드(10)의 점등 여부를 확인하여 불량 여부를 효율적으로 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)의 발광 헤드 조립체(20)를 개략적으로 나타내는 외관 사시도이고, 도 4는 도 3의 상기 발광 헤드 조립체(20)를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 예컨대, 상기 발광 헤드 조립체(20)는, 상기 조립체 기판(26)과, 상기 조립체 기판(26)의 일부분에 형성되고, 상기 조립체 기판(26)의 타부분에 형성되고, 상기 발광 헤드(10)와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 상기 전자 부품(21) 및 상기 발광 헤드(10)의 착탈이 가능한 발광 헤드 수용부(27)를 포함할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 발광 헤드 수용부(27)는, 상기 발광 헤드(10)를 상기 발광 헤드 수용부(27)에 삽입 시 상기 발광 헤드(10)의 상기 기판 전극 단자(14)가 상기 조립체 기판(26) 하방으로 통과할 수 있도록 설치되는 기판 전극 단자 삽입부(24), 상기 발광 헤드(10)를 상기 발광 헤드 수용부(27)에 삽입 후 트위스트 캡 방식으로 90도 회전하는 위치에서 상기 기판 전극 단자(14)와 대응되도록 설치되는 기판 전극 단자 접속부(25) 및 상기 발광 헤드(10)의 상기 방열패드 접속부(13)와 접속되어, 상기 발광 헤드(10)에서 발생하는 열을 방열하는 방열패드(23)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 방열패드(23)는, 투광성 수지에 열전도성이 높은 방열 분말을 혼합하여 이루어질 수 있으며, 상기 투광성 수지는 에폭시 수지 조성물, 레진, 글래스, 실리콘 수지 조성물, 변성 에폭시 수지 조성물, 변성 실리콘 수지 조성물, 폴리이미드 수지 조성물, 변성 폴리이미드 수지 조성물, 폴리프탈아미드(PPA), 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 설파이드(PPS), 액정 폴리머(LCP), ABS 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, PBT 수지, EMC(Epoxy Mold Compound), 화이트 실리콘, PSR(Photoimageable Solder Resist) 등이 적용될 수 있다.
또한, 상기 방열 분말은 열전도성이 우수한 금속층이나, 산화층 등 각종 절연체가 코팅된 금속 분말, 즉, 절연 처리될 수 있는 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 납, 금, 은 등의 금속 분말이 혼합된 혼합 재질일 수 있다.
따라서, 상기 발광 헤드 조립체(20)는, 상기 조립체 기판(26)에 상기 발광 헤드 수용부(27) 및 상기 기판 전극 단자 접속부(25)가 설치 되어, 독립적으로 분리되는 상기 발광 헤드(10)의 착탈이 가능하고 전기적으로 연결이 가능할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 상기 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)은, 상기 발광 헤드 조립체(20)가 상기 발광 헤드(10)와 전기적으로 연결되고 착탈이 가능하여, 상기 발광 헤드(10)를 장착하기 전 상기 발광 헤드 조립체(20)의 동작 여부를 확인하여 불량 여부를 효율적으로 판단할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)을 개략적으로 나타내는 외관 분해 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 예컨대, 상기 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)은, 적어도 하나의 상기 발광 소자(15)가 설치되는 상기 발광 헤드(10) 및 상기 발광 헤드(10)와 착탈이 가능하고, 상기 발광 헤드(10)의 상기 발광 소자(15)에 전력을 공급할 수 있는 적어도 하나의 상기 전자 부품(21)이 실장되는 상기 발광 헤드 조립체(20)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)은, 상기 발광 헤드 조립체(20)의 상기 발광 헤드 수용부(27)에 상기 발광 헤드(10)를 안착후 상기 발광 헤드(10)를 시계 방향으로 90ㅀ회전하면 상기 발광 헤드(10)의 상기 기판 전극 단자(14)가 상기 발광 헤드 조립체(20)의 상기 기판 전극 단자 접속부(25)와 접속되어 상기 발광 헤드(10)와 상기 발광 헤드 조립체(20)가 전기적으로 연결되는, 트위스트 캡 방식으로 착탈 할 수 있다.
따라서, 상기 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)은, 상기 발광 헤드 조립체(20)로부터 상기 발광 헤드(10)의 착탈이 가능한 특징을 가질 수 있다.
그러므로, 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 상기 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)은, 상기 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)의 불량 발생시 상기 발광 헤드 조립체(20)로부터 상기 발광 헤드(10)를 분리하여 개별적으로 불량 유무의 확인이 가능하여 불량 여부를 효율적으로 확인할 수 있다.
또한, 상기 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)의 불량 발생시 불량 발생 부품만 교체가 가능하여, 부품 비용 절감 효과를 기대할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자 패키지 모듈(100)의 제조 방법은, 헤드 기판(12)에 적어도 하나의 발광 소자(15)가 설치되는 발광 헤드(10)를 준비하는 발광 헤드 준비 단계(S10)와 상기 발광 헤드(10)와 착탈이 가능하고, 상기 발광 헤드(10)의 상기 발광 소자(15)에 전력을 공급할 수 있는 적어도 하나의 전자 부품(21)이 실장되는 발광 헤드 조립체(20)를 준비하는 발광 헤드 조립체 준비 단계(S20)와 상기 발광 헤드(10)와 상기 발광 헤드 조립체(20)를 체결하는 체결 단계(S30) 및 상기 발광 헤드 조립체(20)에 상기 발광 헤드(10)를 체결 후 불량여부를 확인하는 체결 후 동작유무 확인 단계(S40)를 포함할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 발광 헤드 준비 단계(S10)는, 상기 헤드 기판(12)에 적어도 하나의 발광 소자(15)를 실장하는 발광 소자 그룹 형성 단계(S11)와 상기 발광 소자 그룹 형성 단계(S11)에서 형성된 상기 발광 헤드(10)에 전극 및 형광체(11)를 형성하는 전극 형성 및 형광체 형성 단계(S12) 및 상기 전극 형성 및 형광체 형성 단계(S12)를 완료한 상기 발광 헤드(10)의 불량여부를 확인하는 점등 확인 단계(S13)를 포함할 수 있다.
또한, 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 발광 헤드 조립체 준비 단계(S20)는, 상기 발광 헤드 조립체(20)의 조립체 기판(26)을 준비하는 기판 준비 단계(S21)와 상기 기판 준비 단계(S21)에서 준비된 상기 조립체 기판(26)에 배선 패턴 및 회로단자를 설치하는 기판 배선 패턴 형성 및 회로단자 설치 단계(S22) 및 상기 기판 배선 패턴 형성 및 회로단자 설치 단계(S22)를 완료한 상기 발광 헤드 조립체(20)의 불량여부를 확인하는 동작유무 확인 단계(S23)를 포함할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 본 발명은 상술된 상기 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)을 포함하는 조명 장치 또는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 상기 조명 장치 또는 디스플레이 장치의 구성 요소들은 상술된 본 발명의 착탈형 발광 소자 패키지 모듈(100)의 그것들과 구성과 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
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.
10: 발광 헤드
11: 형광체
12: 헤드 기판
13: 방열패드 접속부
14: 기판 전극 단자
15: 발광 소자
20: 발광 헤드 조립체
21: 전자부품
23: 방열패드
24: 기판 전극 단자 삽입부
25: 기판 전극 단자 접속부
26: 조립체 기판
27: 발광 헤드 수용부
100: 착탈형 발광 소자 패키지 모듈
11: 형광체
12: 헤드 기판
13: 방열패드 접속부
14: 기판 전극 단자
15: 발광 소자
20: 발광 헤드 조립체
21: 전자부품
23: 방열패드
24: 기판 전극 단자 삽입부
25: 기판 전극 단자 접속부
26: 조립체 기판
27: 발광 헤드 수용부
100: 착탈형 발광 소자 패키지 모듈
Claims (10)
- 적어도 하나의 발광 소자가 설치되는 발광 헤드; 및
상기 발광 헤드와 착탈이 가능하고, 상기 발광 헤드의 상기 발광 소자에 전력을 공급할 수 있는 적어도 하나의 전자 부품이 실장되는 발광 헤드 조립체;
를 포함하는, 착탈형 발광 소자 패키지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광 헤드는,
헤드 기판;
상기 헤드 기판의 일면에 설치되는 상기 발광 소자;
적어도 하나의 상기 발광 소자를 수용하고, 상기 발광 소자의 광경로에 설치되어 상기 발광 소자에서 발생되는 빛을 광변환시키는 형광체; 및
상기 헤드 기판의 타면에 설치되고, 상기 발광 소자에서 발생하는 열의 방열통로를 형성하는 방열패드 접속부;
를 포함하는, 착탈형 발광 소자 패키지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광 헤드는,
일정한 길이로 돌출되고 기판 전극 분리선이 설치되는, 적어도 하나의 기판 전극 단자를 더 포함하는, 착탈형 발광 소자 패키지 모듈. - 제 2 항에 있어서,
상기 헤드 기판은,
상기 헤드 기판의 상면에 형성되고, 상기 발광 소자와 전기적으로 연결되는 제 1 배선층;
상기 헤드 기판의 하면에 형성되고, 상기 기판 전극 단자와 전기적으로 연결되는 제 2 배선층; 및
상기 제 1 배선층과 상기 제 2 배선층을 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 관통전극;
을 포함하는, 착탈형 발광 소자 패키지 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광 헤드 조립체는,
조립체 기판;
상기 조립체 기판의 타부분에 형성되고, 상기 발광 헤드와 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 상기 전자 부품; 및
상기 발광 헤드의 착탈이 가능하도록 상기 발광 헤드와 대응되는 형상으로 형성되는 발광 헤드 수용부;
를 포함하는, 착탈형 발광 소자 패키지 모듈. - 제 5 항에 있어서,
상기 발광 헤드 수용부는,
상기 발광 헤드를 상기 발광 헤드 수용부에 삽입 시 상기 발광 헤드의 상기 기판 전극 단자가 상기 조립체 기판 하방으로 통과할 수 있도록 설치되는 기판 전극 단자 삽입부;
상기 발광 헤드를 상기 발광 헤드 수용부에 삽입 후 트위스트 캡 방식으로 90도 회전하는 위치에서 상기 기판 전극 단자와 대응되도록 설치되는 기판 전극 단자 접속부; 및
상기 발광 헤드의 상기 방열패드 접속부와 접속되어, 상기 발광 헤드에서 발생하는 열을 방열하는 방열패드;
를 포함하는, 착탈형 발광 소자 패키지 모듈. - 적어도 하나의 발광 소자가 설치되는 발광 헤드; 및
상기 발광 헤드와 착탈이 가능하고, 상기 발광 헤드의 상기 발광 소자에 전력을 공급할 수 있는 적어도 하나의 전자 부품이 실장되는 발광 헤드 조립체;
를 포함하는, 조명장치. - 헤드 기판에 적어도 하나의 발광 소자가 설치되는 발광 헤드를 준비하는 발광 헤드 준비 단계;
상기 발광 헤드와 착탈이 가능하고, 상기 발광 헤드의 상기 발광 소자에 전력을 공급할 수 있는 적어도 하나의 전자 부품이 실장되는 발광 헤드 조립체를 준비하는 발광 헤드 조립체 준비 단계;
상기 발광 헤드와 상기 발광 헤드 조립체를 체결하는 체결 단계; 및
상기 발광 헤드 조립체에 상기 발광 헤드를 체결 후 불량여부를 확인하는 체결 후 동작유무 확인 단계;
를 포함하는, 착탈형 발광 소자 패키지 모듈 제조 방법. - 제 8 항에 있어서
상기 발광 헤드 준비 단계는,
상기 헤드 기판에 적어도 하나의 발광 소자를 실장하는 발광 소자 그룹 형성 단계;
상기 발광 소자 그룹 형성 단계에서 형성된 상기 발광 헤드에 전극 및 형광체를 형성하는 전극 형성 및 형광체 형성 단계; 및
상기 전극 형성 및 형광체 형성 단계를 완료한 상기 발광 헤드의 불량여부를 확인하는 점등 확인 단계;
를 포함하는, 착탈형 발광 소자 패키지 모듈 제조 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 발광 헤드 조립체 준비 단계는,
상기 발광 헤드 조립체의 조립체 기판을 준비하는 기판 준비 단계;
상기 기판 준비 단계에서 준비된 상기 조립체 기판에 배선 패턴 및 회로단자를 설치하는 기판 배선 패턴 형성 및 회로단자 설치 단계; 및
상기 기판 배선 패턴 형성 및 회로단자 설치 단계를 완료한 상기 발광 헤드 조립체의 불량여부를 확인하는 동작유무 확인 단계;
를 포함하는, 착탈형 발광 소자 패키지 모듈 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140179496A KR101641100B1 (ko) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | 착탈형 발광 소자 패키지 모듈과, 조명 장치 및 제조 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR20160071831A true KR20160071831A (ko) | 2016-06-22 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100865487B1 (ko) * | 2006-09-06 | 2008-10-27 | 주식회사 이츠웰 | 서브 마운트 타입 발광 다이오드 패키지 및 이의 제조방법 |
| KR20110070519A (ko) * | 2009-12-18 | 2011-06-24 | 삼성엘이디 주식회사 | 발광소자 패키지 및 그 제조방법 |
| KR20120012730A (ko) * | 2010-08-03 | 2012-02-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 장치 및 그를 포함하는 조명 시스템 |
| KR20140082109A (ko) * | 2012-12-21 | 2014-07-02 | 주식회사 포스코 | Cob 용 인쇄 회로 기판 및 cob 형태의 led 모듈 |
-
2014
- 2014-12-12 KR KR1020140179496A patent/KR101641100B1/ko active IP Right Grant
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| KR20140082109A (ko) * | 2012-12-21 | 2014-07-02 | 주식회사 포스코 | Cob 용 인쇄 회로 기판 및 cob 형태의 led 모듈 |
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| KR101641100B1 (ko) | 2016-07-29 |
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