KR100653501B1 - 케이스를 구비한 칩형 발광장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

케이스를 구비한 칩형 발광장치(10)는 칩(12)를 포함하며, 칩은 기판(14)의 표면에 형성된 전극(16a)에 다이 접착된다. 또한 발광장치는 케이스를 포함하며, 케이스의 측면(22a, 22b) 각각의 하부 거의 중앙에는 홀들(24a ,24b)이 설치되며, 측면 각각의 상부에는 계단부들(26a, 26b)이 설치된다. 칩을 밀봉하기 위한 투명수지는 홀로부터 주입되며 케이스(20)에 채워진다. 이 때, 투명수지는 케이스 안에서 바닥으로부터 상부로 흘러 공기가 계단부를 포함하는 공기 통기구로부터 배출된다.

칩형 발광장치, 전극, 기판, 케이스, 홀, 계단부, 투명수지, 통기구

Description

케이스를 구비한 칩형 발광장치 및 그 제조방법{Chip-Type Light-Emitting Device with Case and Method of Manufacture Thereof}
본 발명은 케이스를 구비한 칩형 발광장치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 케이스를 구비한 칩형 발광장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 칩은 전극들로 형성된 기판 표면상에 접착되며, 평평한 사각형상을 가지며 기판 위의 칩을 감싸는 케이스 안에 수지가 밀봉체로서 채워진다.
도 5(a)에 나타낸 종래 칩형 발광 장치(1)는 기판(2)을 포함하고, 반도체 LED칩(이하 '칩'이라 한다.)은 예를 들면 은 페이스트(paste)에 의해 기판(2)의 표면에 형성된 전극(리드)(3a)에 다이 접착(die-bond)된다. 또한 접착와이어(5)는 칩(4)의 상부에 형성된 접착패드(4a)를 다른 리드(3b)에 연결하기 위해 와이어 접착된다. 게다가 칩형 발광 장치(1)에서, 투명수지(6)는 칩(4)을 감싸기 위해서 기판(2)의 주요 표면(상부표면)에 형성된다. 홀(7)은 대략 투명수지(6)의 중앙에 형성되며, 그리고 도 5(a)에서 나타낸 P-P' 선에서의 횡단면도인 도 5(b)로부터 알 수 있듯이 홀(7)의 표면상에 도금층(8)이 제공된다. 또한 투명수지(9)는 밀봉체로서 홀(7)에 채워지고, 칩(4)은 밀봉된다. 이러한 칩형 발광장치(1)에서, 트랜스퍼 주형에 의해 수지(불투명수지(6) 및 투명수지(9))를 주입함으로써 많은 제조 공정 들이 감소되었다.
그러나, 이러한 종래 기술에서는 투명수지(9)를 트랜스퍼 주형에 의해 홀(7) 위로부터 주입하기 때문에 기포가 투명수지(9) 즉, 밀봉체 안에 혼입될 수 있으며 또는 투명수지(9)가 완전히 채워지지 않을 수 있다. 따라서 트랜스퍼 주형을 적용하여 케이스를 구비한 칩형 발광 장치를 자동적으로 형성하는 경우에도 유사한 문제점이 발생하였다.
따라서 본 발명의 목적은 트랜스퍼 주형에 의해 형성되더라도 밀봉체를 안정하게 형성할 수 있는 케이스를 구비한 칩형 발광 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르는 케이스를 구비한 칩형 발광장치는 전극이 표면에 형성된 기판 상에 칩이 접착되고 평평한 사각형상을 가지며 기판상의 칩을 감싸는 케이스 안에서 밀봉체로서 수지가 채워지는 장치로서, 장치는: 케이스의 제1 대향측면들 상의 하부면들에 형성된 홀들; 그리고 제1 측면들 사이에 형성된 제2 측면들의 상부 모서리 상에 형성된 계단부들을 포함한다.
케이스를 구비한 이러한 칩형 발광장치를 제조하는 방법은: (a) 기판 상에 칩을 접착하는 단계, (b) 기판 위에 케이스를 정렬시키는 단계; 그리고 (c) 케이스 안에 수지를 흘려 넣음으로써 밀봉체를 형성하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 단계(a)는 연속적인 기판 상에 다수의 칩들을 접착하는 단계(a1)를 포함하고, 단계(b)는 연속적인 기판 상에 연속적인 케이스를 정렬시키 는 단계(b1)를 포함하고, 단계(c)는 연속적인 케이스 안에 수지를 채움으로써 연속적인 밀봉체를 형성하는 단계(c1)를 포함하고, 또한 연속적인 몸체를 다이싱하는 단계(d)를 포함한다.
케이스를 구비한 칩형 발광 장치에서, 전극들은 기판 위에 형성되고, 칩은 전극들 상에 접착된다. 또한 평평한 사각형상을 가지는 케이스는 칩을 감싸기 위해서 제공되고, 예를 들면 에폭시수지와 같은 수지는 밀봉체로서 케이스 안에 채워진다. 케이스에서 홀들은 제1 대향 측면들의 하부에 형성된다. 게다가 계단부들은 제2 대향 측면의 상부 모서리들 상에 제공된다. 따라서, 수지를 채울 때, 밀봉체는 홀들(주입 포트들)로부터 주입되고, 공기는 계단들을 포함하는 배기 통기구(공기 통기구)로부터 빠져나간다. 이렇게 함으로써, 어떤 기포도 수지 속으로 혼입되지 않도록 하며 수지가 채워지지 않는 현상은 일어나지 않는다.
다시 말하면, 케이스를 구비한 칩형 발광 장치는 케이스 안에서 바닥으로부터 상부까지 수지가 흘러 들어감으로써 형성된다.
예를 들어, 만약 칩을 연결하는 접착와이어와 리드가 홀들을 통해 들어오는 수지의 흐름을 따르는 방향으로 접착된다면, 밀봉체를 형성하기 위해 수지를 주입함으로 인해 발생하는 접착와이어의 기계적인 손상을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 비록 트랜스퍼 주형으로 형성된다 하더라도 어떤 기포도 수지에 혼입되지 않고, 어떤 수지도 채워지지 않은 상태로 남아 있지 않기 때문에 안정적으로 밀봉체를 형성할 수 있다.
상기 설명한 본 발명의 목적들 및 다른 목적들, 특징들, 형상들 및 이점들은 이하에 기술된 본 발명의 상세한 설명을 첨부한 도면을 참조함으로써 보다 명확하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예를 타나내며;
도 2는 도 1의 실시예에서 나타낸 케이스를 구비한 칩형 발광장치의 단면도이며;
도 3은 도 1의 실시예에서 나타낸 케이스를 구비한 칩형 발광장치를 형성하는 제조 과정을 나타내며;
도 4는 도 1의 실시예에서 나타낸 케이스를 구비한 칩형 발광장치를 형성하는 제조 과정을 나타내며;
도 5는 케이스를 구비한 종래의 칩형 발광장치를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 케이스를 구비한 칩형 발광장치(10)(이하 '발광장치'라 한다.)는 반도체 발광 요소(LED 칩)(12)를 포함하며, 그리고 LED 칩(12)은 예를 들면 은 페이스트에 의해 기판(14)의 표면 위에 형성된 전극(리드)(16a) 상에 다이 접착된다. 또한 금 와이어와 같은 얇은 금속 와이어(접착와이어)(18)는 LED 칩(12)의 상부에 제공된 접착 패드(12a)를 또 다른 리드(16b)에 연결하기 위해서 와이어 접착된다. 이해를 쉽게 하기 위해서 리드들(16a,16b)이 두께가 있는 것으로 표현되었지만 실제로 리드들은 얇은 필름으로 형성된다. 게다가 리드들(16a, 16b)은 기판(14)의 표면 위에 리소그라피(lithography) 처리 및 에칭 처리를 하여 형성된다. 또한 리드들(16a, 16b)은 기판(14)의 하나의 주요 표면(상부 표면)으로부터 측면의 거의 중앙 부분(관통홀)을 경유해서 다른 주요 표면(하부 표면)까지 연장하도록 형성된다.
또한 발광장치(10)는 평평한 사각형상을 가지는 케이스(20)(이하 '케이스'라 한다.)를 포함하며, 그리고 케이스(20)는 칩(12)을 감싸기 위해서 기판(14)의 상부 표면에 설치된다. 케이스(20)는 Ni(니켈) 및 Cu(구리)의 도금층(20b)이 제공된 불투명수지(20)에 의해 형성된다. 또한 케이스(20)에서, 제1 대향 측면들인 22a 및 22b의 각각 하부 부분들의 대략적인 중앙부에 홀들(주입 포트들)(24a, 24b)이 형성되고, 측면들(22a, 22b) 사이에 형성된 각각의 제2 대향 측면들(22c, 22d)의 상부 모서리 상에 계단부들(26a, 26b)이 형성된다. 계단부들(26a, 26b)은 케이스(20) 중앙의 중공부(22e)까지 연속적으로 형성된다.
또한 도 1에 나타낸 선 A-A'에서의 단면도인 도 2를 참조하면, 칩(12)과 접착와이어(18)를 보호하기 위해 에폭시 수지와 같은 투명수지(28)가 케이스(20)의 중공부(22) 안에 채워진다는 것을 보다 잘 이해할 수 있을 것이다. 다시 말하면, 칩(12)은 밀봉체로서 투명수지(28)에 의해 밀봉된다. 도 1에서는 보다 간단하게 나타내기 위해서 투명수지(28)는 나타내지 않았다.
또한 도 2에서 알 수 있듯이, 중공부(22e)의 횡단면은 사다리꼴 모양으로 형성된다. 중공부의 상부와 하부사이의 사선은 칩(12)으로부터 발광된 빛을 전부 반사시키기 위해서 각을 가지고 기울어져 있다. 다시 말하면, 중공부(22e)의 내부 표면은 테이퍼진 모양으로 형성되고, 따라서 발광장치(10)는 빛을 효율적으로 발광시 킬 수 있다.
예를 들면 도 3(a)에 나타낸 것과 같은 발광장치(10)를 형성할 경우, 연속적인 기판(30) 및 연속적인 케이스(32)가 다수의 발광장치(10)를 형성하기 위해서 사용된다. 비록 나타나 있지는 않지만, 다수의 리드들(16a, 16b)의 쌍들이 형성될 발광장치들의 수에 따라 연속적인 기판(30)의 표면상에 종방향 및 횡방향으로 각각 연속적으로 형성된다. 또한, 연속적인 케이스(32)에서 케이스들(20)은 형성될 발광장치(10)들의 수에 따라 연속적으로 형성된다. 보다 상세히 나타내기 위해서, 연속적인 케이스(32)에서 다수의 긴 통기구들(32a)은 소정의 간격을 가지고 연속적으로 형성된 다수의 중공부(22e)들에 접하도록 형성되며, 그리고 비록 나타내지는 않았지만 상기 설명한 것과 같이 주입 포트들(24a, 24b)은 중공부(22e)들 및 긴 통기구(32a)의 접촉점들에서 형성된다. 또한 다수의 계단부(26a, 26b)들은 긴 통기구(32a)에 평행하도록 그리고 중공부(22e)들의 대략적인 중앙을 통과하도록 형성된다. 따라서 도 3을 확대하여 나타낸 도 4로부터 알 수 있듯이 긴 통기구(32a)에 평행한 홈(36)은 연속적으로 배치된 중공부(22e) 위에 형성된다. 도 3(a) 및 도 3(b)에서 알 수 있듯이 도 4에서는 성형품(34)의 일부분을 나타내며, 도 4에서 나타낸 일부분은 종방향 및 횡방향으로 연속적이고 따라서 성형품(34)이 형성된다.
제조(형성)하는 특징적인 방법을 설명하기 위해서 도 3(a)를 다시 살펴보면, 먼저 칩(12)들은 연속적인 기판(30) 상에 형성된 각각의 다수의 리드(16a)들 상에서 다이 접착된다. 다음으로 접착와이어(18)들은 각각의 접착 패드(12a)들 및 각각의 다수의 리드(16b)들 위에 와이어 접착된다. 결과적으로 도 3(b)에서 나타낸 바 와 같이 연속적인 케이스(32)는 연속적인 기판(30) 위에 설치되며, 그리고 케이스(32)가 가열되어 부착된다.
투명수지(28)는 연속적인 기판(30) 및 부착된 연속적인 케이스(32)에 의해 형성된 다수의 성형품(34)들 안에 트랜스퍼 주형에 의해 주입된다. 보다 상세하게는 성형품(34)에 있어서, 연속적인 케이스(32)의 상부 표면에 접촉하도록 형성된 금형(미도시)이 연속적인 케이스(32) 위로부터 아래로 가압되며, 그리고 나서 투명수지(28)는 긴 홀(32a)의 한쪽 끝으로부터 주입된다. 투명수지(28)는 미리 납작하고 작은 모양으로 변하고, 플런져에 의해 가압됨으로써 주입된다.
다시 말하면, 성형품(34)의 일부분을 나타내는 도 4로부터 알 수 있듯이, 투명수지(28)는 주입 경로 P(긴 통기구(32a)의 일부분)를 통하여 이동하고, 각각의 발광장치(10)에 제공된 주입 포트들(24a, 24b)로부터 주입된다. 도면으로 설명하기 위해서 편의상, 도 4에서 주입 포트들(24)의 측면 상에 주입 경로를 나타내지 않았으나, 방향은 주입 경로 P와 같다. 또한 접착와이어들(18)은 주입 포트들(24a, 24b)로부터 밀어 넣어진 투명수지(28)의 흐름을 따르는 방향으로 접착되기 때문에, 이들 접착와이어들은 투명수지(28)의 주입에 의한 기계적 손상을 받지 않는다.
따라서 투명수지(28)는 주입 포트들(24a, 24b)로부터 주입된다. 즉 투명수지는 케이스(20) 안에서 바닥으로부터 상부까지 흐르며, 그리고 나서 투명수지(28)는 케이스 안에 채워진다. 따라서 투명수지(28)가 주입될 때 공기는 홈(36) 및 금형에 의해 형성된 배기 통기구들(공기 통기구들)로부터 배기 경로 Q를 통해서 빠져나간다. 이 때문에, 어떤 기포도 투명수지(28) 안에 혼입되지 않을 뿐만 아니라 투명수 지(28)가 채워지지 않는 부분도 발생하지 않는다. 또한, 발광장치(10)로부터 바람직한 방향으로 방출된 빛을 모을 수 있도록 투명수지(28)의 표면은 평평하게 된다.
투명수지(28)가 열에 의해서 경화될 경우 즉, 칩(12)이 밀봉될 경우 다음 공정에서 성형품(34)은 다이싱되며, 그리고 나서 다수의 분리된 발광장치(10)가 얻어진다. 이어서 다음 성형품(34)에 투명수지(28)가 주입된다. 이후 상기 설명한 것과 같은 공정이 각각의 성형품(34)들에서 수행된다.
본 실시예에 따르면, 투명수지가 트랜스퍼 주형에 의해 케이스 안에서 바닥에서부터 상부까지 흐르기 때문에 공기가 배기 통기구들로부터 빠져나가며, 기포가 투명수지에 혼입되지 않으며, 그리고 투명수지가 채워지지 않는 것이 발생하지 않는다. 그 결과 비록 트랜스퍼 주형에 의해 형성되더라도 밀봉체가 안정적으로 형성된다. 따라서 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서는 단지 케이스를 구비한 칩형 발광장치에 대한 제조 방법에 대해서 설명되었다. 그러나 이러한 제조 방법은 또한 칩형 센서등에 적용될 수 있다.
비록 본 발명이 상세하게 설명되고 도시되었을지라도 도면 및 예에 의해서 명확하게 이해되며 그리고 이것은 한정의 의미로 받아들여서는 안된다. 본 발명의 기술적 사상과 범위는 첨부된 청구항들에 의해서 한정된다.

Claims (5)

  1. 전극이 표면에 형성된 기판 상에 칩이 접착되고, 평평한 사각 형상을 가지며 상기 기판 위의 상기 칩을 감싸는 케이스 안에서 수지가 밀봉체로 채워지는 케이스를 구비한 칩형 발광장치로서:
    상기 케이스의 제1 대향 측면들 상의 하부면에 형성된 홀들; 그리고
    상기 제1 측면들에 의해 사이에 형성된 제2 측면들의 상부 모서리들 위에 형성된 계단부들을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이스를 구비한 칩형 발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 칩과 상기 전극들을 연결하는 접착와이어를 더 포함하며, 상기 접착와이어는 상기 홀들로부터 밀어 넣어진 상기 수지의 흐름을 따르는 방향으로 접착되는 것을 특징으로 하는 케이스를 구비한 칩형 발광장치.
  3. 평평한 사각 형상을 가지며 기판 위에 위치되는 케이스 및 케이스 안에 형성되며 칩을 밀봉하기 위한 밀봉체를 포함하는 케이스를 구비한 칩형 발광장치에 대한 제조 방법으로서:
    (a) 상기 기판 위에 칩을 접착하는 단계;
    (b) 상기 기판 위에 상기 케이스를 정렬시키는 단계; 그리고
    (c) 상기 케이스 안에서 바닥으로부터 상부까지 상기 수지를 흐르게 함으로 써 상기 밀봉체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이스를 구비한 칩형 발광장치에 대한 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단계(a)는 연속하는 기판 상에 다수의 칩들을 접착하는 단계(a1)를 포함하며,
    상기 단계(b)는 상기 연속하는 기판 상에 연속적인 케이스를 정렬하는 단계(b1)를 포함하며, 그리고
    상기 단계(c)는 상기 연속적인 케이스 안에 상기 수지를 채움으로써 연속하는 밀봉체를 형성하는 단계(c1)를 포함하며:
    (d) 연속적인 몸체를 다이싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이스를 구비한 칩형 발광장치에 대한 제조 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 단계(c)에서 접착와이어는 상기 케이스 안에서 홀들로부터 밀어 넣어진 수지의 흐름을 따르는 방향으로 접착되는 것을 특징으로 하는 케이스를 구비한 칩형 발광장치에 대한 제조 방법.
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