KR20170099557A - 발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 조명 장치 - Google Patents

발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 조명 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170099557A
KR20170099557A KR1020160021779A KR20160021779A KR20170099557A KR 20170099557 A KR20170099557 A KR 20170099557A KR 1020160021779 A KR1020160021779 A KR 1020160021779A KR 20160021779 A KR20160021779 A KR 20160021779A KR 20170099557 A KR20170099557 A KR 20170099557A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lead frame
light emitting
emitting device
device package
inner body
Prior art date
Application number
KR1020160021779A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102509312B1 (ko
Inventor
박성호
이동원
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020160021779A priority Critical patent/KR102509312B1/ko
Priority to JP2018541110A priority patent/JP6901490B2/ja
Priority to EP17750471.9A priority patent/EP3416202B1/en
Priority to PCT/KR2017/001498 priority patent/WO2017138779A1/ko
Priority to CN201780010898.2A priority patent/CN108633317B/zh
Priority to US16/077,360 priority patent/US10557596B2/en
Publication of KR20170099557A publication Critical patent/KR20170099557A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102509312B1 publication Critical patent/KR102509312B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • F21S2/005—Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction of modular construction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/56—Materials, e.g. epoxy or silicone resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2101/00—Point-like light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

실시 예의 발광 소자 패키지는 제1 및 제2 리드 프레임과, 제1 및 제2 리드 프레임을 서로 전기적으로 분리시키며, 제1 및 제2 리드 프레임과 함께 캐비티를 정의하는 내측 몸체와, 캐비티 내에서 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 한 곳에 배치된 광원 및 내측 몸체의 바깥 측면을 감싸며, 내측 몸체와 다른 재질을 갖는 외측 몸체를 포함한다.

Description

발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 조명 장치{Light emitting device package and lighting apparatus including the package}
실시 예는 발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 조명 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적 및 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD:Laser Diode) 등 발광소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.
이러한 발광 다이오드는 백열등과 형광등 등의 기존 조명기구에 사용되는 수은(Hg)과 같은 환경 유해물질이 포함되어 있지 않아 우수한 친환경성을 가지며, 긴 수명과 저전력 소비특성 등과 같은 장점이 있기 때문에 기존의 광원들을 대체하고 있다.
발광 다이오드를 포함하는 기존의 발광 소자 패키지의 외곽은 강성이 약하여 크랙(crack)이 발생하는 문제점이 있다.
실시 예는 우수한 강성을 가지면서도 광 추출 효율은 유지할 수 있는 발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 조명 장치를 제공한다.
일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지는, 제1 및 제2 리드 프레임; 상기 제1 및 제2 리드 프레임을 서로 전기적으로 분리시키며, 상기 제1 및 제2 리드 프레임과 함께 캐비티를 정의하는 내측 몸체; 상기 캐비티 내에서 상기 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 한 곳에 배치된 광원; 및 상기 내측 몸체의 바깥 측면을 감싸며, 상기 내측 몸체와 다른 재질을 갖는 외측 몸체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 내측 몸체와 상기 외측 몸체 각각은 EMC를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 내측 몸체는 화이트 EMC를 포함하고, 상기 외측 몸체는 블랙 EMC를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 내측 몸체는 상기 제1 및 제2 리드 프레임을 서로 전기적으로 이격시키는 하부; 및 상기 하부로부터 연장되어 상기 캐비티의 측면을 형성하는 측부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 내측 몸체는 상기 외측 몸체의 상부면을 관통하는 반사 돌출부를 더 포함할 수 있다. 상기 반사 돌출부는 상기 외측 몸체의 상부면을 2등분하거나 4등분할 수 있다.
예를 들어, 상기 반사 돌출부는 대칭인 평면 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 내측 몸체의 하부는 복수의 관통공을 포함하고, 상기 제1 리드 프레임은 상기 복수의 관통공 중 일부에 삽입되어 배치된 제1 하측 리드 프레임; 및 상기 제1 하측 리드 프레임 위에 배치되며 상기 캐비티의 바닥면 중 일부를 형성하는 제1 상측 리드 프레임을 포함하고, 상기 제2 리드 프레임은 상기 복수의 관통공 중 타부에 삽입되어 배치된 제2 하측 리드 프레임; 및 상기 제2 하측 리드 프레임 위에 배치되며, 상기 캐비티의 상기 바닥면 중 타부를 형성하는 제2 상측 리드 프레임을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 하측 리드 프레임과 상기 제1 상측 리드 프레임은 일체형이고, 상기 제2 하측 리드 프레임과 상기 제2 상측 리드 프레임은 일체형일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 상측 리드 프레임과 상기 제2 상측 리드 프레임과 상기 내측 몸체의 하부는 상기 캐비티의 바닥면에 해당하는 동일한 수평면을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 내측 몸체의 측부는 적어도 하나의 내측 체결공을 포함하고, 상기 외측 몸체는 상기 내측 체결공과 연통하는 적어도 하나의 외측 체결공을 포함하고, 상기 제1 및 제2 리드 프레임 각각은 상기 내측 체결공과 상기 외측 체결공에 매립되어 상기 내측 몸체와 상기 외측 몸체를 체결하는 체결 돌출부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 적어도 하나의 내측 체결공은 서로 일정한 간격으로 이격된 복수의 내측 체결공을 포함하고, 상기 적어도 하나의 외측 체결공은 서로 일정한 간격으로 이격된 복수의 외측 체결공을 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자 패키지는, 상기 캐비티에 매립되어 상기 광원을 에워싸는 몰딩 부재를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 발광 소자 패키지는, 상기 캐비티를 덮도록 배치된 상부 구조물을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 내측 몸체와 상기 외측 몸체는 대칭인 평면 형상을 가질 수 있다.
다른 실시 예에 의한 조명 장치는, 상기 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 조명 장치는 내측 몸체는 블랙 EMC 보다 우수한 반사성을 갖는 화이트 EMC로 구현하고, 외측 몸체는 화이트 EMC보다 우수한 강도를 갖는 블랙 EMC로 구현하여, 우수한 광 추출 효율을 가지면서도 강한 강성을 가질 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 상부 결합 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 상부 분해 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 하부 분해 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 평면도를 나타낸다.
도 5는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 저면도를 나타낸다.
도 6은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 상부 부분 결합 사시도를 나타낸다.
도 7 및 도 8은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 9는 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지의 상부 결합 사시도를 나타낸다.
도 10은 도 9에 도시된 발광 소자 패키지의 상부 부분 결합 사시도를 나타낸다.
도 11a 내지 도 11c는 실시 예에 의한 발광 소자 패키지에 포함되는 광원 각각의 다양한 실시 예의 단면도를 나타낸다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시 예의 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)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상/상부/위" 및 "하/하부/아래" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서 이용될 수도 있다.
이하, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B)를 데카르트 좌표계를 이용하여 설명하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 데카르트 좌표계에 의하면, x축, y축 및 z축은 서로 직교하지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, x축, y축, z축은 직교하는 대신에 서로 교차할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)의 상부 결합 사시도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 상부 분해 사시도를 나타내고, 도 3은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 하부 분해 사시도를 나타내고, 도 4는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 평면도를 나타내고, 도 5는 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 저면도를 나타내고, 도 6은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 상부 부분 결합 사시도를 나타내고, 도 7 및 도 8은 도 1에 도시된 발광 소자 패키지(100A)의 단면도를 나타낸다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 일 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A)는 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114), 광원(122, 124), 제너 다이오드(126), 제1 내지 제4 와이어(132 내지 138), 내측 몸체(140A), 외측 몸체(150A), 몰딩 부재(160) 및 상부 구조물(170)을 포함할 수 있다. 도 1 내지 도 6에서, 몰딩 부재(160)와 상부 구조물(170)의 도시는 생략되었다.
내측 몸체(140A)는 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114)을 서로 전기적으로 분리시키며, 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114)과 함께 캐비티(C:Cavity)를 정의할 수 있다.
또한, 내측 몸체(140A)는 하부(140AL) 및 측부(140AS)를 포함할 수 있다. 여기서, 내측 몸체(140A)의 하부(140AL)는 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114)을 서로 전기적으로 이격시키는 역할을 한다. 이를 위해, 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114) 사이에 내측 몸체(140A)의 하부(140AL)가 배치될 수 있다. 내측 몸체(140A)의 측부(140AS)는 하부(140L)로부터 연장되어 캐비티(C)의 측면을 형성할 수 있다.
내측 몸체(140A)의 측부(140AS)가 경사면을 가질 경우, 광원(122, 124)에서 방출되는 광이 경사면에서 반사되어 위로 진행함으로써 광 추출 효율이 증가할 수 있다.
도 9는 다른 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100B)의 상부 결합 사시도를 나타내고, 도 10은 도 9에 도시된 발광 소자 패키지(100B)의 상부 부분 결합 사시도를 나타낸다.
내측 몸체(140A)는 외측 몸체(150A)의 상부면을 관통하는 반사 돌출부(140AP, 140BP)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 6에 예시된 바와 같이 반사 돌출부(140AP)는 발광 소자 패키지(100A)의 제1 바깥 방향(예를 들어 x축 방향)으로 돌출되어 외측 몸체(150A)의 상부면을 2등분할 수 있다. 또는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 반사 돌출부(140BP)는 제2 바깥 방향(예를 들어, x축과 y축 방향)으로 돌출되어 외측 몸체(150A)의 상부면을 4 등분할 수도 있다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 내측 몸체(140A, 140B)는 외측 몸체(150A)의 상부면을 3 등분하거나 5등분 이상할 수 있음은 물론이다.
도 1 내지 도 10에 예시된 반사 돌출부(140AP, 140BP)는 대칭인 평면 형상을 가질 수 있다. 즉, 도 1 내지 도 6에 도시된 반사 돌출부(140AP)는 x축 방향으로 대칭인 평면 형상을 갖고, 도 9 및 도 10에 도시된 반사 돌출부(140BP)는 x축 방향과 y축 방향으로 대칭인 평면 형상을 가질 수 있다.
도 1 내지 도 6에 도시된 반사 돌출부(140AP)와 다른 형태의 반사 돌출부(140BP)를 가지는 차이점을 제외하면, 도 9 및 도 10에 도시된 발광 소자 패키지(100B)는 도 1 내지 도 8에 도시된 발광 소자 패키지(100A)와 동일하다. 따라서, 이하에서 도 9 및 도 10에 도시된 발광 소자 패키지(100B)에 대해서는 도 1 내지 도 8에 도시된 발광 소자 패키지(100A)에 대한 설명이 적용될 수 있다.
내측 몸체(140A)의 하부(140AL)는 복수의 관통공을 포함할 수 있다. 예시된 바와 같이, 내측 몸체(140A)의 하부(140AL)는 제1 내지 제3 관통공(TH1, TH2, TH3)을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(112, 114)은 전술한 바와 같이, 내측 몸체(140A)에 의해 서로 전기적으로 이격될 수 있다. 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114)은 광원(122, 124)에 전원을 제공하는 역할을 한다. 또한, 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114)은 광원(122, 124)에서 발생된 빛을 반사시켜 광 효율을 증가시키는 역할을 수행할 수도 있으며, 광원(122, 124)에서 발생된 열을 외부로 배출시키는 역할도 수행할 수 있다.
제1 리드 프레임(112)은 제1 하측 리드 프레임(112B) 및 제1 상측 리드 프레임(112T)을 포함할 수 있다. 제1 하측 리드 프레임(112B)은 복수의 관통공 중 일부(예를 들어, 제1 관통공(TH1))에 삽입되어 배치될 수 있다. 제1 상측 리드 프레임(112T)은 제1 하측 리드 프레임(112B) 위에 배치되며, 캐비티(C)의 바닥면 중 일부를 형성할 수 있다.
또한, 제1 하측 리드 프레임(112B)과 제1 상측 리드 프레임(112T)은 예시된 바와 같이 서로 별개일 수도 있고 예시된 바와 달리 일체형일 수도 있다.
제1 관통공(TH1)에 삽입되는 제1 하측 리드 프레임(112B)과 달리 제1 상측 리드 프레임(112T)은 제1 관통공(TH1)에 삽입되지 않을 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 제1 상측 리드 프레임(112T)은 제1 하측 리드 프레임(112B)보다 넓은 평면적을 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
또한, 제2 리드 프레임(114)은 제2 하측 리드 프레임(114B) 및 제2 상측 리드 프레임(114T)을 포함할 수 있다. 제2 하측 리드 프레임(114B)은 복수의 관통공 중 타부(예를 들어, 제2 및 제3 관통공(TH2, TH3))에 삽입되어 배치될 수 있다. 특히, 도 3을 참조하면, 제2 하측 리드 프레임(114B)은 서로 별개인 제2-1 하측 리드 프레임(114B-1) 및 제2-2 하측 리드 프레임(114B-2)을 포함할 수 있다. 제2-1 하측 리드 프레임(114B-1)은 제2 관통공(TH2)에 삽입되어 배치되고, 제2-2 하측 리드 프레임(114B-2)은 제3 관통공(TH3)에 삽입되어 배치될 수 있다. 그러나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 다른 실시 예에 의하면, 도 3에 도시된 바와 달리, 제2 하측 리드 프레임(114B)는 하나일 수 있다. 즉, 제2-1 및 제2-2 하측 리드 프레임(114B-1, 114B-2)은 일체형일 수 있다. 만일, 제2-1 및 제2-2 하측 리드 프레임(114B-1, 114B-2)이 일체형일 경우, 제2 및 제3 관통공(TH2, TH3)이 서로 통합된 관통공(미도시)에 일체형인 제2 하측 리드 프레임(114B)이 삽입되어 배치될 수 있다.
제2 상측 리드 프레임(114T)은 제2 하측 리드 프레임(114B) 위에 배치되며, 캐비티(C)의 바닥면 중 타부를 형성할 수 있다.
또한, 제2 하측 리드 프레임(114B)과 제2 상측 리드 프레임(114T)은 예시된 바와 같이 서로 별개일 수도 있고 예시된 바와 달리 일체형일 수도 있다.
제2 및 제3 관통공(TH2, TH3)에 각각 삽입되는 제2-1 및 제2-2 하측 리드 프레임(114B-1, 114B-2)과 달리, 제2 상측 리드 프레임(114T)은 제2 및 제3 관통공(TH2, TH3)에 삽입되지 않을 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 제2 상측 리드 프레임(114T)은 제2 하측 리드 프레임(114B)보다 넓은 평면적을 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
도 6을 참조하면, 제1 상측 리드 프레임(112T)과 제2 상측 리드 프레임(114T)과 내측 몸체(140A)의 하부(140AL)는 캐비티(C)의 바닥면에 해당하는 동일한 수평면을 형성할 수 있다.
제1 및 제2 리드 프레임(112, 114) 각각은 전기적 전도성을 갖는 물질로 구현될 수 있으나, 실시 예는 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114)의 특정한 재질에 국한되지 않는다. 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114) 각각은 구리(Cu), 니켈(Ni), 은(Ag) 또는 금(Au) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114) 각각의 베이스(base) 물질은 구리(Cu)이고, 베이스의 거친 부분을 1차적으로 구리(Cu) 또는 니켈(Ni)을 이용하여 하지 도금(strike)한 이후, 은(Ag)이나 금(Au)을 이용하여 메인(main) 도금함으로써, 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114) 각각을 형성할 수 있다. 여기서, 하지 도금이란, 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114)의 베이스의 표면은 골과 산이 반복되는 거친 면일 수 있는데, 골을 구리(Cu)나 니켈(Ni)로 채우는 공정을 의미한다.
여기서, 제1 하측 리드 프레임(112B)과 제2 하측 리드 프레임(114B)은 발광 소자 패키지(100A)의 하부에 배치되는 인쇄 회로 기판(미도시)에 실장될 수 있다.
한편, 광원(122, 124)은 캐비티(C) 내에서 제1 또는 제2 리드 프레임(112, 114) 중 적어도 한 곳에 배치될 수 있다.
여기서, 광원(122, 124)은 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)일 수도 있고, 레이져 다이오드(LD:Laser Diode)일 수도 있으며, 실시 예는 광원(122, 124)의 형태에 국한되지 않는다.
또한, 도 1 내지 도 10의 경우 2개의 광원(122, 124)이 배치된 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 광원(122, 124)의 개수에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 하나의 광원만이 배치될 수도 있고 3개 이상의 광원이 배치될 수도 있다.
도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 광원(122, 124) 각각은 수평형 본딩 구조를 가질 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 광원(122, 124) 각각은 수직형 본딩 구조 또는 플립칩형 본딩 구조를 가질 수 있다.
도 1 내지 도 10의 경우 광원(122, 124)이 제2 리드 프레임(114) 위에 배치된 것으로 도시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 광원(122, 124)은 제1 리드 프레임(112) 위에 배치될 수도 있다.
도 11a 내지 도 11c는 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B)에 포함되는 광원(122, 124) 각각의 다양한 실시 예(200A, 200B, 200C)의 단면도를 나타낸다.
도 1 내지 도 10에 도시된 광원(122, 124) 각각은 도 11a에 도시된 바와 같이 수평형 본딩 구조를 가질 수 있다. 그러나, 다른 실시 예에 의하면, 광원(122, 124) 각각은 도 11b에 도시된 바와 같이 수직형 본딩 구조를 가질 수도 있고, 도 11c에 도시된 바와 같이 플립칩형 본딩 구조를 가질 수도 있다.
도 11a 내지 도 11c에 도시된 광원(200A, 200B, 200C)은 발광 구조물(220A, 250, 220B)을 포함할 수 있다.
본딩 구조의 상이함에 무관하게, 발광 구조물(220A, 250, 220B)은 제1 도전형 반도체층(222A, 252, 222B), 활성층(224A, 254, 224B) 및 제2 도전형 반도체층(226A, 256, 226B)을 포함할 수 있다. 발광 구조물(220A, 250, 220B)은 서로 동일하거나 또는 서로 다른 구성 물질을 가질 수 있으며 이에 대해서는 다음과 같이 설명한다.
먼저, 도 11a에 도시된 수평형 본딩 구조를 갖는 광원(200A)은 기판(210A), 발광 구조물(220A), 제1 및 제2 전극(232A, 234A)을 포함할 수 있다.
기판(210A)은 도전형 물질 또는 비도전형 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(210A)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, GaP, InP, Ga203, GaAs 및 Si 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 기판(210A)이 실리콘 기판일 경우, (111) 결정면을 주면으로서 가질 수 있다. 실리콘 기판일 경우, 대구경이 용이하며 열전도도가 우수하지만, 실리콘과 질화물계 발광 구조물(220A)과 기판(210A) 간의 열 팽창 계수의 차이 및 격자 부정합에 의해 발광 구조물(220A)에 크랙(crack)이 발생할 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 기판(210A)과 발광 구조물(220A)의 사이에 버퍼층(또는, 전이층)(미도시)이 더 배치될 수도 있다. 버퍼층은 예를 들어 Al, In, N 및 Ga로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 또한, 버퍼층은 단층 또는 다층 구조를 가질 수도 있다.
제1 도전형 반도체층(222A)은 기판(210A) 위에 배치된다. 제1 도전형 반도체층(222A)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222A)이 n형 반도체층인 경우, 제1 도전형 도펀트는 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
예를 들어, 제1 도전형 반도체층(222A)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(222A)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
활성층(224A)은 제1 도전형 반도체층(222A) 위에 배치된다. 활성층(224A)은 제1 도전형 반도체층(222A)을 통해서 주입되는 전자(또는, 정공)와 제2 도전형 반도체층(226A)을 통해서 주입되는 정공(또는, 전자)이 서로 만나서, 활성층(224A)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
활성층(224A)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 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.
활성층(224A)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 우물층은 장벽층의 밴드갭 에너지보다 낮은 밴드갭 에너지를 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(224A)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층(224A)의 장벽층의 밴드갭 에너지보다 더 높은 밴드갭 에너지를 갖는 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(226A)은 활성층(224A) 위에 배치된다. 제2 도전형 반도체층(226A)은 반도체 화합물로 형성될 수 있으며, Ⅲ-Ⅴ 족 또는 Ⅱ-Ⅵ 족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있다. 예컨대, 제2 도전형 반도체층(226A)은 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226A)에는 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(226A)이 p형 반도체층인 경우, 제2 도전형 도펀트는 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
제1 전극(232A)은 제2 도전형 반도체층(226A)과 활성층(224A)과 제1 도전형 반도체층(222A)의 일부를 메사 식각하여 노출된 제1 도전형 반도체층(222A) 위에 배치될 수 있다. 제2 전극(234A)은 제2 도전형 반도체층(226A) 위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 제1 및 제2 전극(232A, 234A)을 형성할 수 있다.
만일, 도 11a에 도시된 광원(200A)이 광원(122)에 해당할 경우, 제1 전극(232A)이 와이어(242)에 의해 제1 리드 프레임(112)에 전기적으로 연결됨으로써, 제1 도전형 반도체층(222A)은 제1 리드 프레임(112)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 와이어(242)는 도 1 내지 도 10에 도시된 제1 와이어(132)에 해당할 수 있다.
또는, 도 11a에 도시된 광원(200A)이 광원(124)에 해당할 경우, 제1 전극(232A)이 와이어(242)에 의해 인접한 다른 광원(122)에 전기적으로 연결됨으로써, 제1 도전형 반도체층(222A)은 다른 광원(122)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 와이어(242)는 도 1 내지 도 10에 도시된 제2 와이어(134)에 해당할 수 있다.
또한, 만일, 도 11a에 도시된 광원(200A)이 광원(122)에 해당할 경우, 제2 전극(234A)은 와이어(244)에 의해 인접한 다른 광원(124)에 전기적으로 연결됨으로써, 제2 도전형 반도체층(226A)은 다른 광원(124)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 와이어(244)는 도 1 내지 도 10에 도시된 제2 와이어(134)에 해당할 수 있다.
또는, 도 11a에 도시된 광원(200A)이 광원(124)에 해당할 경우, 제2 전극(234A)은 와이어(234A)에 의해 제2 리드 프레임(114)에 전기적으로 연결됨으로써 제2 도전형 반도체층(226A)은 제2 리드 프레임(114)에 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 제2 와이어(244)는 도 1 내지 도 10에 도시된 제3 와이어(136)에 해당할 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 제2 도전형 반도체층(226A)과 제2 전극(234A) 사이에 오믹 접촉층(미도시)이 더 배치될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(234A)이 p형 반도체층일 경우 불순물 도핑 농도가 낮아 접촉 저항이 높으며 그로 인해 오믹 특성이 좋지 못할 수 있으므로 이러한 오믹 특성을 개선하기 위해, 오믹 접촉층이 더 배치될 수 있다. 오믹 접촉층은 금속 및 투명 전도 산화막(TCO:Transparent Conductive Oxide) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 오믹 접촉층은 약 200 옹스트롱(Å)의 두께일 수 있으며, 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.
다음으로, 도 11b에 도시된 수직형 본딩 구조를 갖는 광원(200B)은 지지 기판(240), 발광 구조물(250) 및 제1 전극(260)을 포함할 수 있다.
지지 기판(240)은 발광 구조물(250)를 지지하는 역할을 하며, 도전형 물질을 포함할 수 있다. 이는, 지지 기판(240) 위에 배치된 제2 도전형 반도체층(256)이 지지 기판(240)을 통해 제2 리드 프레임(114)에 전기적으로 연결되도록 하기 위함이다. 이와 같이, 광원(200B)이 제2 리드 프레임(114) 위에 배치될 경우, 제2 도전형 반도체층(256)은 지지 기판(240)을 통해 제2 리드 프레임(114)에 전기적으로 연결된다. 그러나, 광원(200B)이 제1 리드 프레임(112) 위에 배치될 경우, 제2 도전형 반도체층(256)은 지지 기판(240)을 통해 제1 리드 프레임(112)에 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 지지 기판(240)은 사파이어(Al203), GaN, SiC, ZnO, GaP, InP, Ga203, GaAs 및 Si 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 국한되지 않는다. 만일, 지지 기판(240)이 도전형일 경우, 지지 기판(240)의 전체는 제2 전극의 역할을 할 수 있으므로 전기 전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 광원(200B)이 발광할 때 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열전도도가 높은 금속을 사용할 수 있다. 이를 위해, 지지 기판(240)은 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.
또한, 지지 기판(240)이 반사성 물질로 구현될 경우, 발광 구조물(250)에서 방출되어 상부나 측부로 향하지 않고 지지 기판(240)을 향하는 광을 반사시켜 광 추출 효율을 증가시킬 수 있다. 또는, 지지 기판(240)과 발광 구조물(250) 사이에 반사층(미도시)이 별도로 더 배치될 수도 있다. 반사층은 활성층(254)에서 방출된 빛을 상부로 반사시키는 역할을 하며, 지지 기판(240) 위에 배치되며, 약 2500 옹스르통(Å)의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 반사층은 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(254)에서 발생된 빛을 효과적으로 반사하여 광원(200B)의 광 추출 효율을 크게 개선시킬 수 있다. 또한, 이러한 반사층은 다양한 광 반사 패턴을 가질 수 있다. 광 반사 패턴은 반구형 양각 형태를 가질 수도 있지만, 음각 형태나 그 밖의 다양한 형태를 가질 수 있다.
제2 도전형 반도체층(256)은 지지 기판(240) 위에 배치된다. 제2 도전형 반도체층(256)은 반도체 화합물로 형성될 수 있다. 제2 도전형 반도체층(256)은 3족-5족, 2족-6족 등의 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 예를 들어 InxAlyGa1 -x- yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질을 포함할 수 있다. 만일, 제2 도전형이 p형 일 경우, 제2 도전형 반도체층(256)은 p형 도펀트로서, Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등을 포함할 수 있다.
활성층(254)은 제2 도전형 반도체층(256) 위에 배치된다. 활성층(254)은 제1 도전형 반도체층(252)을 통해서 주입되는 전자와 제2 도전형 반도체층(256)을 통해서 주입되는 정공이 서로 만나서, 활성층(254)을 이루는 물질 고유의 에너지 밴드에 의해서 결정되는 에너지를 갖는 빛을 방출하는 층이다.
활성층(254)은 단일 우물 구조, 다중 우물 구조, 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.
활성층(254)의 우물층/장벽층은 InGaN/GaN, InGaN/InGaN, GaN/AlGaN, InAlGaN/GaN, GaAs(InGaAs)/AlGaAs, GaP(InGaP)/AlGaP 중 어느 하나 이상의 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 우물층은 장벽층의 밴드 갭보다 작은 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다.
활성층(254)의 위 또는/및 아래에는 도전형 클래드층(미도시)이 형성될 수 있다. 도전형 클래드층은 활성층(254)의 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.
제1 도전형 반도체층(252)은 활성층(254) 위에 배치된다. 제1 도전형 반도체층(252)은 제1 도전형 도펀트가 도핑된 3족-5족 화합물 반도체로 구현될 수 있으며, 제1 도전형이 n형일 경우 n형 도펀트로서, Si, Ge, Sn, Se, Te를 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
제1 도전형 반도체층(252)은 예를 들어, 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(252)은 GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, InAlGaN, AlInN, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, GaP, AlGaP, InGaP, AlInGaP, InP 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
제1 전극(260)은 제1 도전형 반도체층(252) 위에 배치된다. 전술한 바와 같이, 제2 도전형 반도체층(256)은 지지 기판(240)을 통해 제2 리드 프레임(114)에 전기적으로 연결되므로, 와이어가 필요하지 않다. 반면에, 제1 도전형 반도체층(252)은 제1 전극(260)에 연결된 와이어(272)에 의해 제1 리드 프레임(112)에 전기적으로 연결될 수 있다.
다음으로, 도 11c에 도시된 플립칩형 본딩 구조를 갖는 광원(200C)은 기판(210B), 발광 구조물(220B), 제1 전극(232B) 및 제2 전극(234B)을 포함할 수 있다.
기판(210B) 아래에 발광 구조물(220B)이 배치될 수 있다. 제1 도전형 반도체층(222B)은 기판(210B) 아래에 배치된다. 활성층(224B)은 제1 도전형 반도체층(222B) 아래에 배치된다. 제2 도전형 반도체층(226B)은 활성층(224B) 아래에 배치된다. 제1 전극(232B)은 제1 도전형 반도체층(222B) 아래에 배치된다. 제2 전극(234B)은 제2 도전형 반도체층(226B) 아래에 배치된다.
도 11c에 도시된 기판(210B), 제1 도전형 반도체층(222B), 활성층(224B), 제2 도전형 반도체층(226B), 제1 전극(232B) 및 제2 전극(234B)은 도 11a에 도시된 기판(210A), 제1 도전형 반도체층(222A), 활성층(224A), 제2 도전형 반도체층(226A), 제1 전극(232A) 및 제2 전극(234B) 각각과 동일한 역할을 수행할 수 있으며 동일한 물질로 구현될 수 있다. 다만, 도 11a에 도시된 광원(200A)의 경우 광이 상부와 측부 방향으로 방출되므로, 제2 도전형 반도체층(226A)과 제2 전극(234A) 각각은 광 투과성 물질로 구현될 수 있다. 이와 달리, 도 11c에 도시된 광원(200C)의 경우 광이 상부와 측부 방향으로 방출되므로 제1 도전형 반도체층(222B), 기판(210B) 및 제1 전극(232B) 각각은 광 투과성 물질로 구현될 수 있다.
도 11c에 도시된 바와 같이 광원(200C)이 플립칩형 본딩 구조를 가질 경우, 발광 소자 패키지(100A)는 제1 및 제2 솔더부(282, 284)를 더 포함할 수 있다.
제1 솔더부(282)는 제1 전극(232B)과 제1 리드 프레임(112)(또는, 제2 리드 프레임(114)) 사이에 배치된다. 따라서, 제1 도전형 반도체층(222B)은 제1 전극(232B)과 제1 솔더부(282)를 통해 제1 리드 프레임(112)(또는, 제2 리드 프레임(114))과 전기적으로 연결될 수 있다. 제2 솔더부(284)는 제2 전극(234B)과 제2 리드 프레임(114)(또는, 제1 리드 프레임(112)) 사이에 배치된다. 따라서, 제2 도전형 반도체층(226B)은 제2 전극(234B)과 제2 솔더부(284)를 통해 제2 리드 프레임(114)(또는, 제1 리드 프레임(112))과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 11a 내지 도 11c에 도시된 발광 구조물(220A, 250, 220B) 각각에서 제1 도전형 반도체층(222A, 252, 222B)은 n형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(226A, 256, 226B)은 p형 반도체층으로 구현할 수 있다. 또는, 제1 도전형 반도체층(222A, 252, 222B)은 p형 반도체층으로, 제2 도전형 반도체층(226A, 256, 226B)은 n형 반도체층으로 구현할 수도 있다.
발광 구조물(220A, 250, 220B)은 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.
한편, 다시 도 1 내지 도 10을 참조하면, 외측 몸체(150A, 150B)는 내측 몸체(140A, 140B)의 바깥 측면을 감싸도록 배치될 수 있다.
내측 몸체(140A, 140B)와 외측 몸체(150A, 150B)는 대칭인 평면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 발광 소자 패키지(100A)의 가로 길이(L1)와 세로 길이(L2)는 모두 동일할 수 있다. 이와 같이, 가로 길이(L1)와 세로 길이(L2)가 서로 다른 장방향 평면 형상인 경우보다, 가로 길이(L1)와 세로 길이(L2)가 서로 동일한 정방향 평면 형상을 가질 때, 발광 소자 패키지(100A)의 외곽(P)에 크랙이 발생할 가능성이 낮아질 수 있다.
또한, 내측 몸체(140A)의 측부(140AS)는 적어도 하나의 내측 체결공(IH1, IH2)을 포함할 수 있고, 외측 몸체(150A)는 내측 체결공(IH1, IH2)과 연통하는 적어도 하나의 외측 체결공(OH1, OH2, OH3, OH4)을 포함할 수 있다.
내측 체결공(IH1, IH2)은 서로 일정한 간격으로 이격되어 형성될 수 있고, 외측 체결공(OH1, OH2, OH3, OH4)도 서로 일정한 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
제1 리드 프레임(112)은 제1 체결 돌출부(112P)를 포함하고, 제2 리드 프레임(114)은 제2 체결 돌출부(114P)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 체결 돌출부(112P, 114P)는 내측 몸체(140A) 및 외측 몸체(150A)를 향해 제3 바깥 방향(예를 들어, y축 방향)으로 돌출된 형상을 가질 수 있다.
제1 리드 프레임(112)의 제1 체결 돌출부(112P)는 내측 체결공(IH1)과 외측 체결공(OH1)에 매립되고, 제2 리드 프레임(114)의 제2 체결 돌출부(114P)는 내측 체결공(IH2)과 외측 체결공(OH2, OH3, OH4)에 매립되어, 내측 몸체(140A)와 외측 몸체(150A)를 체결할 수 있다.
실시 예의 경우 제1 체결 돌출부(112P)의 개수는 2개이고, 제2 체결 돌출부(114P)의 개수는 4이며, 이들(112P, 114P)의 개수에 상응하는 만큼의 내측 체결공(IH1, IH2)과 외측 체결공(OH1, OH2, OH3, OH4)이 마련된다. 그러나, 실시 예는 이들(112P, 114P, IH1, IH2, OH1, OH2, OH3, OH4)의 개수에 국한되지 않는다.
한편, 도 7 및 도 8을 참조하면, 몰딩 부재(160)는 캐비티(C)에 매립되어 광원(122, 124)과 제너 다이오드(126)를 에워싸도록 배치될 수 있다. 몰딩 부재(160)는 광원(122, 124)으로부터 방출되는 광의 광속을 향상시키며 외부의 환경으로부터 광원(122, 124) 및 제너 다이오드(126)이 손상(damage)되는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 몰딩 부재(160)는 제1 내지 제4 와이어(132 내지 138)를 보호하는 역할을 수행할 수도 있다. 몰딩 부재(160)는 실리콘으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 몰딩 부재(160)는 화이트 실리콘(white silicone)과 클리어 실리콘(clear silicone)이 적층된 구조를 가질 수 있으나, 실시 예는 몰딩 부재(160)의 특정한 구조나 재질에 국한되지 않는다. 또한, 몰딩 부재(160)에는 광원(122, 124)으로부터 방출되는 광의 파장을 변환하기 위한 파장 변환 물질(예를 들어, 형광체나 인광체)이 포함될 수 있다.
또한, 제너 다이오드(126)는 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114) 중 어느 하나의 위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 10의 경우, 제너 다이오드(126)는 제1 리드 프레임(112) 위에 배치된 것으로 예시되어 있지만, 실시 예는 이에 국한되지 않는다. 즉, 다른 실시 예에 의하면, 제너 다이오드(126)는 제2 리드 프레임(114) 위에 배치될 수도 있다. 이때, 제너 다이오드(126)와 제2 리드 프레임(114)은 제4 와이어(138)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 전술한 제1 내지 제4 와이어(132 내지 138) 각각은 금(Au)으로 구현될 수 있다.
제너 다이오드(126)는 발광 소자 패키지(100A, 100B)에 흐르는 과전류나 인가되는 전압 ESD(ElectroStatic Discharge)를 방지하는 역할을 한다.
또한, 접착층(미도시)이 제너 다이오드(126)와 제1 리드 프레임(112) 사이에 배치될 수 있다. 접착층은 제너 다이오드(160)를 제1 리드 프레임(112)에 본딩시키는 역할을 하며, 일종의 페이스트(paste) 형태를 가지며, 은(Ag)과 에폭시(epoxy)를 포함할 수 있다.
경우에 따라, 발광 소자 패키지(100A)는 제너 다이오드(160) 및 접착층을 포함하지 않을 수도 있으며, 실시 예는 제너 다이오드(160)와 접착층의 형태나 존재 여부에 국한되지 않는다.
한편, 계속해서 도 7 및 도 8을 참조하면, 상부 구조물(170)은 캐비티(C)를 덮도록 배치될 수 있다. 여기서, 상부 구조물(170))은 확산판 또는 렌즈에 해당할 수 있다. 경우에 따라, 상부 구조물(170)은 생략될 수도 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상부 구조물(170)이 배치될 경우, 광원(122, 124)에서 방출된 후, 상부 구조물(170)에서 반사된 광이 내측 몸체(140A, 140B)와 외측 몸체(150A, 150B) 쪽으로 진행할 수 있다. 이 경우, 내측 몸체(140A, 140B)가 화이트 EMC로 구현된다면, 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 2개의 반사 돌출부(140AP)가 배치될 경우보다 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 4개의 반사 돌출부(140BP)가 배치될 경우, 더 많은 광이 반사되어 광 추출 효율이 개선될 수 있다. 이는 화이트 EMC로 구현된 반사 돌출부의 개수는 도 9 및 도 10에 도시된 발광 소자 패키지(100B)가 도 1 내지 도 6에 도시된 발광 소자 패키지(100A)보다 더 많기 때문이다.
또한, 외측 몸체(150A, 150B)는 내측 몸체(140A, 140B)와 다른 재질을 가질 수 있다. 예를 들어, 내측 몸체(140A, 140B)는 광원(122, 124)에 인접하여 배치되며 캐비티(C)를 정의하므로 강성보다는 반사 특성이 우수한 물질을 이용하여 구현될 수 있다. 반면에, 외측 몸체(150A, 150B)는 발광 소자 패키지(100A, 100B)의 외곽에 배치되므로, 반사 특성보다는 강성이 우수한 물질을 이용하여 구현될 수 있다.
예를 들어, 내측 몸체(140A, 140B)와 외측 몸체(150A, 150B) 각각은 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC:Epoxy Molding Compound)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 내측 몸체(140A, 140B)는 화이트 EMC를 포함하고, 외측 몸체(150A, 150B)는 블랙 EMC를 포함할 수 있다. 또한, 내측 몸체(140A, 140B)와 외측 몸체(150A, 150B)는 사출 성형(injection molding) 방식으로 결합될 수 있다.
이하, 실시 예에 의한 발광 소자 패키지(100A, 100B)의 제조 공정에 대해 간략히 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 구리 등을 에칭하는 에칭(etching) 공정과, 펀치로 찍어 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114)의 베이스를 패터닝하는 스탬핑(stamping) 공정을 수행한다.
이후, 제1 및 제2 리드 프레임(112, 114)의 패터닝된 베이스를 도금하는 플레이팅(plating) 공정을 수행한다. 플레이팅 공정에서는 전술한 하지 도금과 메인 도금이 수행될 수 있다.
이후, 1차 금형에 의해 화이트 EMC를 사출하여 내측 몸체(140A, 140B)를 형성하고, 2차 금형에 의해 블랙 EMC를 사출하여 외측 몸체(150A, 150B)를 형성함으로써, 내측 몸체(140A, 140B)와 외측 몸체(150A, 150B)를 결합시킬 수 있다.
이후, 제2 리드 프레임(114) 위에 광원(122, 124)과 제1 내지 제3 와이어(132 내지 136)를 형성한다. 광원(122, 124)과 제1 내지 제3 와이어(132 내지 136)가 형성되는 동안, 제너 다이오드(126)가 제1 리드 프레임(112) 위에 형성되고 제4 와이어(138)가 제너 다이오드(126)와 제2 리드 프레임(114) 사이에 와이어 본딩 공정에 의해 형성될 수 있다.
이후, 캐비티(C)에 몰딩 부재(160)를 채우는 디스펜싱(dispensing) 공정이 수행될 수 있다.
복수 개의 발광 소자 패키지가 전술한 공정을 통해 동시에 형성될 경우, 다이싱(dicing) 공정을 수행함으로써 개별적인 발광 소자 패키지(100A, 100B)가 형성될 수 있다.
또한, 화이트 EMC와 블랙 EMC 각각은 에폭시 레진(epoxy resin), 경화제(Hardener) 및 필러(filler)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 화이트 EMC에 포함된 필러의 중량%에 대한 체적(vol)은 76/83(vol/wt%)이고, 블랙 EMC에 포함된 필러의 중량%에 대한 체적(vol)은 84/74(vol/wt%)일 수 있다.
또한, 화이트 EMC는 블랙 EMC보다 광 반사성이 우수하고, 블랙 EMC는 화이트 EMC보다 강성이 더 높다. 예를 들어, 화이트 EMC와 블랙 EMC의 파괴 강도는 다음 표 1과 같을 수 있다.
구 분 블랙 EMC 화이트 EMC
파괴강도(㎏/f) 최소값(MIN) 2.66 최소값(MIN) 1.31
최대값(MAX) 4.57 최대값(MAX) 1.77
평균치(Avg) 3.24 평균치(Avg) 1.56
표 1을 참조하면, 블랙 EMC의 파괴 강도가 화이트 EMC의 파괴 강도보다 대략 2배 이상임을 알 수 있다.
따라서, 광원(122, 124)이 배치되는 캐비티(C)를 형성하는 내측 몸체(140A, 140B)를 화이트 EMC에 의해 구현할 경우, 블랙 EMC로 내측 몸체(140A, 140B)를 구현할 때보다 광 추출 능력이 개선될 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 발광 소자 패키지(100A, 100B)의 바깥 쪽(P)은 크랙이 발생하기 쉽다.
따라서, 발광 소자 패키지(100A, 100B)의 바깥 쪽(P)을 화이트 EMC보다 강한 강성을 갖는 블랙 EMC로 구현할 경우, 화이트 EMC에 의해 외측 몸체(150A, 150B)를 구현할 때보다 발광 소자 패키지(100A, 100B)의 강성이 개선되어, 크랙 발생 지점(P)에서 크랙이 발생함을 방지할 수 있다.
전술한 발광 소자 패키지(100A, 100B)는 몸체를 내측 몸체(140A, 140B)와 외측 몸체(150A, 150B)로 이원화시키고, 내측 몸체(140A, 140B)는 블랙 EMC 보다 우수한 반사성을 갖는 화이트 EMC로 구현하고, 외측 몸체(150A, 150B)는 화이트 EMC보다 우수한 강성을 갖는 블랙 EMC로 구현하여, 우수한 광 추출 효율을 가지면서도 강한 강성을 가질 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 복수 개가 기판 상에 어레이될 수 있고, 발광 소자 패키지의 광 경로 상에 광학 부재인 도광판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이 배치될 수 있다. 이러한 발광 소자 패키지, 기판, 광학 부재는 백라이트 유닛으로 기능할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 표시 장치, 지시 장치, 조명 장치에 적용될 수 있다.
여기서, 표시 장치는 바텀 커버와, 바텀 커버 상에 배치되는 반사판과, 광을 방출하는 발광 모듈과, 반사판의 전방에 배치되며 발광 모듈에서 발산되는 빛을 전방으로 안내하는 도광판과, 도광판의 전방에 배치되는 프리즘 시트들을 포함하는 광학 시트와, 광학 시트 전방에 배치되는 디스플레이 패널과, 디스플레이 패널과 연결되고 디스플레이 패널에 화상 신호를 공급하는 화상 신호 출력 회로와, 디스플레이 패널의 전방에 배치되는 컬러 필터를 포함할 수 있다. 여기서 바텀 커버, 반사판, 발광 모듈, 도광판, 및 광학 시트는 백라이트 유닛(Backlight Unit)을 이룰 수 있다.
또한, 조명 장치는 기판과 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함하는 광원 모듈, 광원 모듈의 열을 발산시키는 방열체, 및 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 광원 모듈로 제공하는 전원 제공부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 장치는, 램프, 헤드 램프, 또는 가로등을 포함할 수 있다.
헤드 램프는 기판 상에 배치되는 발광 소자 패키지들을 포함하는 발광 모듈, 발광 모듈로부터 조사되는 빛을 일정 방향, 예컨대, 전방으로 반사시키는 리플렉터(reflector), 리플렉터에 의하여 반사되는 빛을 전방으로 굴절시키는 렌즈, 및 리플렉터에 의하여 반사되어 렌즈로 향하는 빛의 일부분을 차단 또는 반사하여 설계자가 원하는 배광 패턴을 이루도록 하는 쉐이드(shade)를 포함할 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 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.
100A, 100B: 발광 소자 패키지 112, 114: 리드 프레임
122, 124, 200A, 200B, 200C: 광원 126: 제너 다이오드
132, 134, 136, 138, 242, 244, 272: 와이어 140A, 140B: 내측 몸체
150A, 150B: 외측 몸체 160: 몰딩 부재
170: 상부 구조물

Claims (17)

  1. 제1 및 제2 리드 프레임;
    상기 제1 및 제2 리드 프레임을 서로 전기적으로 분리시키며, 상기 제1 및 제2 리드 프레임과 함께 캐비티를 정의하는 내측 몸체;
    상기 캐비티 내에서 상기 제1 또는 제2 리드 프레임 중 적어도 한 곳에 배치된 광원; 및
    상기 내측 몸체의 바깥 측면을 감싸며, 상기 내측 몸체와 다른 재질을 갖는 외측 몸체를 포함하는 발광 소자 패키지.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 내측 몸체와 상기 외측 몸체 각각은 EMC를 포함하는 발광 소자 패키지.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 내측 몸체는 화이트 EMC를 포함하고, 상기 외측 몸체는 블랙 EMC를 포함하는 발광 소자 패키지.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 내측 몸체는
    상기 제1 및 제2 리드 프레임을 서로 전기적으로 이격시키는 하부; 및
    상기 하부로부터 연장되어 상기 캐비티의 측면을 형성하는 측부를 포함하는 발광 소자 패키지.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 내측 몸체는 상기 외측 몸체의 상부면을 관통하는 반사 돌출부를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 반사 돌출부는 상기 외측 몸체의 상부면을 2등분하는 발광 소자 패키지.
  7. 제5 항에 있어서, 상기 반사 돌출부는 상기 외측 몸체의 상부면을 4등분하는 발광 소자 패키지.
  8. 제6 항 또는 제7 항에 있어서, 상기 반사 돌출부는 대칭인 평면 형상을 갖는 발광 소자 패키지.
  9. 제4 항에 있어서, 상기 내측 몸체의 하부는 복수의 관통공을 포함하고,
    상기 제1 리드 프레임은
    상기 복수의 관통공 중 일부에 삽입되어 배치된 제1 하측 리드 프레임; 및
    상기 제1 하측 리드 프레임 위에 배치되며 상기 캐비티의 바닥면 중 일부를 형성하는 제1 상측 리드 프레임을 포함하고,
    상기 제2 리드 프레임은
    상기 복수의 관통공 중 타부에 삽입되어 배치된 제2 하측 리드 프레임; 및
    상기 제2 하측 리드 프레임 위에 배치되며, 상기 캐비티의 상기 바닥면 중 타부를 형성하는 제2 상측 리드 프레임을 포함하는 발광 소자 패키지.
  10. 제6 항에 있어서, 상기 제1 하측 리드 프레임과 상기 제1 상측 리드 프레임은 일체형이고, 상기 제2 하측 리드 프레임과 상기 제2 상측 리드 프레임은 일체형인 발광 소자 패키지.
  11. 제6 항에 있어서, 상기 제1 상측 리드 프레임과 상기 제2 상측 리드 프레임과 상기 내측 몸체의 하부는 상기 캐비티의 바닥면에 해당하는 동일한 수평면을 형성하는 발광 소자 패키지.
  12. 제4 항에 있어서, 상기 내측 몸체의 측부는 적어도 하나의 내측 체결공을 포함하고, 상기 외측 몸체는 상기 내측 체결공과 연통하는 적어도 하나의 외측 체결공을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 리드 프레임 각각은 상기 내측 체결공과 상기 외측 체결공에 매립되어 상기 내측 몸체와 상기 외측 몸체를 체결하는 체결 돌출부를 포함하는 발광 소자 패키지.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 내측 체결공은 서로 일정한 간격으로 이격된 복수의 내측 체결공을 포함하고, 상기 적어도 하나의 외측 체결공은 서로 일정한 간격으로 이격된 복수의 외측 체결공을 포함하는 발광 소자 패키지.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 캐비티에 매립되어 상기 광원을 에워싸는 몰딩 부재를 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  15. 제1 항에 있어서, 상기 캐비티를 덮도록 배치된 상부 구조물을 더 포함하는 발광 소자 패키지.
  16. 제1 항에 있어서, 상기 내측 몸체와 상기 외측 몸체는 대칭인 평면 형상을 갖는 발광 소자 패키지.
  17. 제1 항 내지 제7 항 및 제9 항 내지 제16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발광 소자 패키지를 포함하는 조명 장치.
KR1020160021779A 2016-02-12 2016-02-24 발광 소자 패키지 KR102509312B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160021779A KR102509312B1 (ko) 2016-02-24 2016-02-24 발광 소자 패키지
JP2018541110A JP6901490B2 (ja) 2016-02-12 2017-02-10 発光素子パッケージ及びこれを含む照明装置
EP17750471.9A EP3416202B1 (en) 2016-02-12 2017-02-10 Light emitting device package and lighting apparatus comprising same
PCT/KR2017/001498 WO2017138779A1 (ko) 2016-02-12 2017-02-10 발광 소자 패키지 및 이를 포함하는 조명 장치
CN201780010898.2A CN108633317B (zh) 2016-02-12 2017-02-10 发光器件封装和包括该发光器件封装的照明设备
US16/077,360 US10557596B2 (en) 2016-02-12 2017-02-10 Light emitting device package having a black epoxy molding compound (EMC) body and lighting apparatus including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160021779A KR102509312B1 (ko) 2016-02-24 2016-02-24 발광 소자 패키지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170099557A true KR20170099557A (ko) 2017-09-01
KR102509312B1 KR102509312B1 (ko) 2023-03-17

Family

ID=59923702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160021779A KR102509312B1 (ko) 2016-02-12 2016-02-24 발광 소자 패키지

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102509312B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003318448A (ja) * 2002-02-19 2003-11-07 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置とその形成方法
JP2013514641A (ja) * 2009-12-16 2013-04-25 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング オプトエレクトロニクス半導体部品のハウジングの製造方法、ハウジング、およびオプトエレクトロニクス半導体部品
JP2015035592A (ja) * 2013-07-10 2015-02-19 日亜化学工業株式会社 発光装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003318448A (ja) * 2002-02-19 2003-11-07 Nichia Chem Ind Ltd 発光装置とその形成方法
JP2013514641A (ja) * 2009-12-16 2013-04-25 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング オプトエレクトロニクス半導体部品のハウジングの製造方法、ハウジング、およびオプトエレクトロニクス半導体部品
JP2015035592A (ja) * 2013-07-10 2015-02-19 日亜化学工業株式会社 発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR102509312B1 (ko) 2023-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10651345B2 (en) Light emitting device, light emitting device package including the device, and lighting apparatus including the package
EP2950359B1 (en) A light emitting device
CN105977246B (zh) 发光器件
CN106328793B (zh) 发光器件和具有该发光器件的照明模块
CN101882658B (zh) 发光器件、发光器件封装和包括该封装的照明***
US10557596B2 (en) Light emitting device package having a black epoxy molding compound (EMC) body and lighting apparatus including the same
US20110204404A1 (en) Light emitting device, method of manufacturing the light emitting device, light emitting device package, and lighting system
JP2016092414A (ja) 発光素子及び照明システム
EP2365528A2 (en) Two light emitting diodes stacked in an n-p-n arrangement and LED package comprising the same
US8809884B2 (en) Light emitting device including an electrode on a textured surface, light emitting device package and lighting system
CN107949920B (zh) 发光器件和包含该发光器件的发光器件封装
KR101973608B1 (ko) 발광소자
US10510925B2 (en) Light-emitting device and lighting system comprising same
KR20130007314A (ko) 발광소자
KR102562091B1 (ko) 발광 소자 패키지
KR102509312B1 (ko) 발광 소자 패키지
KR102445539B1 (ko) 발광소자 및 조명장치
KR101734544B1 (ko) 발광소자 패키지
KR101896683B1 (ko) 발광 모듈 및 이를 구비한 조명 시스템
KR101710889B1 (ko) 발광 소자
KR20160090590A (ko) 광원 모듈 및 조명 장치
KR101842177B1 (ko) 발광소자
KR101871498B1 (ko) 발광소자
KR101830950B1 (ko) 발광소자
KR20130016945A (ko) 발광소자 및 발광소자의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant