KR100653497B1 - 케이스가 구비된 칩형 발광장치 - Google Patents

케이스가 구비된 칩형 발광장치 Download PDF

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Abstract

케이스가 구비된 칩형 발광장치 (10) 는 기판 (14) 상에 형성된 전극 (16a, 16b) 과 결합된 LED 칩 (12) 을 포함한다. 케이스 (20) 는 상기 LED 칩 (12) 이 홀 (22) 에 의해 둘러싸이도록 기판상에 배치된다. 상기 홀은 상향확대되는 원뿔형 내주면 (22a) 을 구비하고 그 안에 밀봉체인 투명수지가 충전된다. 경화시 상기 투명수지가 경화 수축함으로써 공극 (26) 이 내주면과 투명수지 (밀봉체) 사이에 형성된다.

Description

케이스가 구비된 칩형 발광장치{LIGHT-EMITTING CHIP DEVICE WITH CASE}
본 발명은 케이스를 구비한 칩형 발광장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 전극이 표면에 형성된 기판에 LED 칩이 결합되며, 상기 기판상의 LED 칩이 원뿔형 홀 (hole) 의 내주면을 갖는 케이스로 둘러싸이며 투명수지가 밀봉체로서 내주면에 충전된, 케이스를 구비한 칩형 LED 에 관한 것이다.
종래 이러한 종류의 케이스를 구비한 칩형 발광장치의 한 예를 들면 1999 년 8 월 10 일에 공개된 일본 특개평 11-2207178 [H01L 33/00] 공보에 개시된 내용을 들 수 있다. 도 4 를 참조하면, 이 반도체 발광장치 (1) 는 제 2 백색 기판 (2) 을 포함하며, LED 소자 (3) 가 제 2 백색 기판 (2) 에 형성된 오목부 (2a) 에 수납된다. 또한, 상기 LED 소자 (3) 는 제 1 백색 기판 (4) 상에 다이 (die) 결합된다. 덧붙여, 상기 LED 소자 (3) 는 오목부 (2a) 에 충전된 광투과성 합성수지 몰딩부 (5) 에 의해 완전히 덮혀 밀봉된다. 상기 반도체 발광장치 (1) 에서는, LED 소자 (3) 로부터 측면방향 및 발광면과 반대의 저면 방향으로 빛이 출력되는 경우라도, 제 1 백색 기판 (4) 및 제 2 백색 기판 (2) 으로 빛을 반사하여 발광면에 방사시킴으로써 발광 효율을 향상시켰다.
그러나, 종래 기술에서는, 빛이 제 1 백색 기판 (4) 및 제 2 백색 기판 (2) 에 의해 반사됨에도 불구하고, 오목부 (2a) 의 내면 형상 등에 관해서는 고려되어있지 않으며, 이에 따라 반사효율이 충분히 향상되지 않았다. 즉, 상기 발광효율이 여전히 떨어진다.
이에 따라, 본 발명은 발광효율을 향상시킬 수 있는 케이스를 구비한 칩형 발광장치를 제공하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명은 전극이 표면에 형성된 기판에 LED 칩이 결합되며, 상기 기판상의 LED 칩은 상향확대되는 원뿔형 홀의 내주면을 구비한 케이스에 의해 둘러싸이고, 케이스의 내주면 내에 밀봉체인 수지가 충전된 케이스 구비 칩형 발광장치에 있어서, 내주면 및 밀봉체 간에 공극을 형성함으로써 상기 LED 칩에서 출력된 빛이 밀봉체의 내면에서 전반사되는 것이 특징인 케이스를 구비한 칩형 발광장치에 관한 것이다.
상기 케이스를 구비한 칩형 LED 에서는, 전극은 기판의 표면에 형성되며, 상기 LED 칩은 상기 전극에 결합된다. 또한, 상향확대되는 원뿔형 홀의 내주면을 구비한 케이스는 LED 칩을 둘러싸고, 그 내주면에 밀봉체인 투명수지가 충전된다. 상기 투명수지가 경화하면, 투명 수지 자체가 경화 및 수축됨으로써 공극이 내주면 및 투명수지 (밀봉체) 사이에 형성된다. 이러한 케이스를 구비한 칩형 발광장치에서는, LED 칩에서 출력된 빛이 밀봉체의 내면에서 전반사되기 때문에, LED 칩에서 출력된 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있게 된다.
예를 들어, 함침방지층이 케이스의 내주면상에 형성되므로, 투명수지가 케이스에서 함침되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 밀봉체는 경화 및 수축시에 케이스에서 박리하기 쉬워지므로, 공극을 확실히 형성할 수 있다.
상기 함침방지층으로는 비교적 두꺼운 (예컨대, 5-10 ㎛) 니켈층이 사용된다. 상기 니켈층을 두껍게 형성함으로써, 케이스 내주면의 평활도가 높아지며, 이에 따라 밀봉체의 외면 (내면) 을 평활히 제조할 수 있어서, 밀봉체 내면에서의 반사효율이 향상될 수 있다.
상기 니켈층은 구리 또는 실리콘상에 도금처리에 의해 형성된다.
본 발명에 의하면, 상기 LED 칩에서 출력된 빛이 밀봉체 내면에서 전반사되므로, 빛을 효과적으로 반사시킬 수 있다. 이에 따라, 발광 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
본 발명의 상술한 목적 및 그외의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 이하 실시예의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다.
도 1 은 본 발명의 하나의 실시예를 나타내는 설명도;
도 2 는 도 1 실시예에 나타낸 케이스가 구비된 칩형 발광장치를 나타내는 단면도;
도 3 은 도 1 실시예에 나타낸 케이스가 구비된 칩형 발광장치를 나타내는 단면도; 및
도 4 는 종래의 반도체 발광장치를 나타내는 단면도.
도 1 을 참조하면, 이 실시예에서의 케이스를 구비한 칩형 발광장치 (이하 간단히 "발광장치" 라 칭함) (10) 는 반도체 발광소자 (LED 칩) (12) 를 포함하며, 상기 LED 칩 (12) 은 기판 (14) 의 표면에 형성된 전극(리드) (16a) 에 예컨대 은 페이스트 (paste) 로 다이결합된다. 또한, LED 칩 (12) 의 상부에 설치된 결합패드 (12a) 및 또다른 리드 (16b) 를 접속하기 위해 금재질의 선 같은 금속세선(결합 와이어) (18) 이 와이어결합된다. 즉 이해하기 쉽도록, 상기 리드 (16a 및 16b) 는 두께를 더하여 표시되어 있지만, 실제는 박막형태로 형성된다. 또한, 상기 리드 (16a 및 16b) 는 리소그래피 (lithography) 및 엣칭 공정에 의해 기판 (14) 표면에 패터닝되어 형성된다. 나아가, 상기 리드 (16a 및 16b) 는 서로 전기적으로 절연되며, 기판 (14) 의 한쪽 주면 (상면) 으로부터 측면의 거의 중앙인 일부분 (관통홀) 을 경유하여 다른쪽 주면 (이면) 까지 뻗어 형성된다.
또한 상기 발광장치 (10) 는, 예컨대 액정폴리머로 이루어진 케이스 (20) 를 포함하고, 상기 케이스 (20) 는 LED 칩 (12) 을 둘러싸는 기판 (14) 의 상면에 배치된다. 즉, 홀 (22) 은 케이스 (20) 의 거의 중앙에 형성된다. 상기 케이스 (20) 는 또한, 도 1 의 II-II 단면도에 해당하는 도 2 에 도시된 바와 같이, 상술한 바와 같은 액정폴리머(불투명수지) (20a) 및 함침방지층 (20b) 을 포함한다. 상기 홀 (22) 은 상향확대되는 원뿔형 내주면 (22a) 을 구비한다. 상기 내주면 (22a) 상에 함침방지층 (20b) 이 형성된다. 상기 함침방지층 (20b) 은 상기 케이스 (20) 내로 후술하는 투명수지 (24) 가 함침되는 것을 방지하기 위한 도금층이다. 보다 상세하게는, 상기 함침방지층 (20b) 은 구리 (Cu) 도금층 및 Cu 도금층상에서 라미네이트 방식으로 형성된 니켈 (Ni) 도금층을 포함한다. 또한, 이 실시예에서, Cu 도금층은 두께가 약 3 ㎛ 이며, 니켈 도금층은 두께가 5-10 ㎛ 이다. 이와 같이 상기 니켈 도금층이 비교적 두껍게 형성됨으로써, 홀 (22) 의 내주면 (22a) 의 평활도가 높아진다.
또한 이 실시예에서는, 니켈 도금층은 Cu 도금층상에 형성되지만, Si (실리콘) 층이 Cu 도금층 대신 형성될 수도 있다. 상기 Si 층은 상기 불투명수지 (20a) 의 표면에 CVD (화학증착, Chemical Vapor Deposition) 법으로 형성된다.
이러한 케이스 (20) 에 형성된 홀 (22) 의 내주면 (22a) 에는, 밀봉체인 에폭시수지와 같은 투명수지 (24) 가 충전된다. 상기 투명수지 (24) 가 경화하면 밀봉체가 형성된다. 이때 상기 투명수지 (24) 자체가 경화 및 수축됨에 따라, 내주면 (22a) 및 투명수지(밀봉체) (24) 사이에 공극 (26) 이 형성된다. 즉, 상기 함침방지층 (20b) 이 케이스 (20) 의 내주면에 형성됨으로써, 경화시에 상기 투명수지, 즉 밀봉체 (24) 가 내주면 (22a) 에서 아주 용이하게 박리된다. 이에 따라, 상기 공극 (26) 은 밀봉체 (24) 와 내주면 (22a) 사이에 형성된다.
발명자의 실험에 따르면, 상기 공극 (26) 은 두께가 5-10 ㎛ 로 형성된다. 또한, 상기 내주면 (22a) 내에 충전된 투명수지 (24) 는 고평활성 내주면 (22a) (니켈 도금층) 에 밀착되므로, 투명수지, 즉 밀봉체 (24) 의 표면 (내면) (24a) 도 평활화된다. 즉, 반사율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이와 같이 공극 (26) 이 형성되므로, 도 3 에 도시된 바와 같이 LED 칩 (12) 에서 출력된 빛이 투명수지, 즉 밀봉체 (24) 의 내면 (24a) 에서 전반사된다. 이로 인해, 상기 실시예에서 밀봉체 (24) 의 내면 (24a), 즉 내주면 (22a) 의 경사각 θ 은 LED 칩 (12) 에서 출력된 빛의 전반사를 일으키는 각도로 결정된다. 보다 상세하게는, 상기 내면 (24a) 의 경사각 θ 로서, 광로 Q 를 이용하여 설명하자면, 내면 (24a) 에 대한 법선 N 을 그리는 경우, 광로 Q 와 법선 N 사이의 예각 α 가 40˚보다 작아지도록 각도를 결정한다. 또한 "180˚-θ" 가 50˚보다 작아지도록 경사각 θ 을 결정해도 좋다.
전반사된 빛은 광로 P 및 Q 로 나타낸 바와 같이, 기판 (14) 의 상면에 대해 거의 수직으로 발광장치 (10) 에서 출력된다. 또한, 내면 (24a) 에서 반사되지 않는 빛은 그대로 상기 발광장치 (10) 에서 출력된다. 덧붙여, 도 3 에서 이해를 쉽게 하기 위해, 상기 투명수지 (24) 의 해치선 (hatch line) 은 생략한다.
상기 실시예에 의하면, 공극이 홀의 내주면과 밀봉체 사이에 설치되며, 상기 LED 칩에서 출력된 빛은 밀봉체의 내면에서 전반사된다. 따라서 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있다. 이에 따라, 발광효율을 향상하고 휘도를 증대시킬 수 있게된다.
본 발명이 상세히 설명되어 도시되었으나, 이는 단지 도해 및 일례로서 이용한 것으로 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위는 첨부된 특허청구의 범위에 의하여 한정된다.
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Claims (4)

  1. 표면에 전극이 형성된 기판; 상기 기판에 결합된 LED 칩; 상기 기판 상에 상기 LED 칩을 둘러싸도록 배치되는 상향확대된 원뿔형 내주면을 갖는 케이스; 상기 케이스의 상기 내주면 내에 형성된 밀봉체; 및 상기 내주면과 밀봉체 사이에 형성된 공극을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이스가 구비된 칩형 발광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내주면 상에 형성되고 또한 상기 수지가 상기 케이스 내에 함침되는 것을 방지하는 함침방지층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 케이스가 구비된 칩형 발광장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 함침방지층이 적어도 하나의 니켈층을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이스가 구비된 칩형 발광장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 니켈층이 구리 또는 실리콘층에 형성된 도금층임을 특징으로 하는 케이스가 구비된 칩형 발광장치.
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