KR100954453B1

KR100954453B1 - 엘이디 패키지

Info

Publication number: KR100954453B1
Application number: KR1020080064964A
Authority: KR
Inventors: 백준승
Original assignee: (주) 아모엘이디
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-04-27
Also published as: KR20100004666A

Abstract

온백색(warm white)의 광을 출광하는 엘이디 패키지에서의 광량(광효율)을 보다 향상시킬 수 있도록 한 엘이디 패키지를 제시한다. 엘이디 패키지는 발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판; 캐비티의 내측벽 및 저면을 덮도록 캐비티에 형성되되, 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층; 및 발광소자에서의 광을 온백색의 광으로 출광시키기 위해 캐비티에 충전된 형광체층을 포함하고, 반사층은 실리콘 에폭시 수지와 황색 또는 다갈색의 무기 안료를 포함한다. 발광소자에서의 광이 황색 또는 다갈색 계열의 세라믹 안료 및 백색의 실리콘 에폭시 수지로 된 반사층에 의해 더욱 많이 반사되어 형광체층을 통과하게 되므로, 형광체층을 통해 출광되는 온백색의 광의 광량이 증대된다. 즉, 본 발명은 온백색의 광 출력이 가능한 종래의 엘이디 패키지에 비해 보다 많은 온백색의 광량을 제공하는 엘이디 패키지를 간단하게 구현할 수 있게 된다.

Description

엘이디 패키지{ＬＥＤ package}

본 발명은 엘이디 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온백색(warm white)의 광을 출광시킬 수 있는 엘이디 패키지에 관한 것이다.

발광다이오드(light emission diode, 이하, LED라 함)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN, 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로써 다양한 색을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다. 현재, 이와 같은 반도체 소자가 전자부품에 패키지형태로 많이 채택되고 있다.

이러한 발광다이오드가 칩 형태로 채택된 엘이디 패키지를 살펴보면 도 1에 예시된 바와 같다.

도 1의 엘이디 패키지(10)는, LED칩(12)이 실장되고 LED칩(12)이 실장되는 영역을 중심으로 도전성 패턴 전극(18, 20)이 형성된 하부 기판(14); 및 하부 기판(14)상에 배치되고 LED칩(12)이 실장되는 영역에 상응하는 영역에 캐비티(26)가 형성되며 캐비티(26)의 내측벽에 반사판(24)이 형성된 상부 기판(16)을 포함한다. LED칩(12)은 와이어(22)에 의해 도전성 패턴 전극(18, 20)과 연결된다. 여기서, 하 부 기판(14) 및 상부 기판(16)은 세라믹 기판인 것으로 가정하고 설명한다.

도 1의 경우, 캐비티(26)의 내측 경사면에 Ag 등의 전도성 페이스트를 이용하여 도전성 물질을 인쇄 또는 디핑하여 도전층을 형성함으로써 반사판(24)을 만든다. 반사판(24)위에 빛 반사효율 높이기 위해 통상적으로 Ag도금을 행한다.

이와 같은 엘이디 패키지에서 색온도가 대략 3300K이하인 따뜻한 느낌을 주는 온백색(warm white)을 출광시키기 위해서는 통상적으로, 캐비티(26)에 충전시킬 옐로우 형광체의 양을 많게 하거나 옐로우 형광체 대신에 오렌지 형광체(orange phosphor)를 사용하기도 한다. 옐로우 형광체의 양을 많게 할 경우에는 온백색(에컨대, 전구색)을 띄는 백색광이 아니라 노란색이 많이 가미된 광을 출광된다. 오렌지 형광체를 사용하는 경우에는 연색지수가 대략 70 미만이어서 오렌지 형광체를 사용한 엘이디 패키지를 광원으로 사용할 경우에는 눈의 피로가 금방 오고 사물의 색상이 야외에서 바라본 사물의 색상과 다르게 보여진다.

그에 따라, 일부에서는 그린(green) 형광체와 레드(red) 형광체를 혼합하여 캐비티(26)내에 충전시켜, 색온도가 대략 3300K이하에서 따뜻한 느낌을 주는 온백색(warm white)의 광을 구현하였다고 한다.

본 발명은 상기한 종래의 사정을 감안하여 제안된 것으로, 온백색(warm white)의 광을 출광하는 엘이디 패키지에서의 광량(광효율)을 보다 향상시킬 수 있도록 한 엘이디 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 제 1실시양태에 따른 엘이디 패키지는 발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판; 캐비티의 내측벽 및 저면을 덮도록 캐비티에 형성되되, 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층; 및 발광소자에서의 광을 온백색의 광으로 출광시키기 위해 캐비티에 충전된 형광체층을 포함하고,

반사층은 실리콘 에폭시 수지와 황색의 무기 안료를 포함한다.

제 2실시양태에 따른 엘이디 패키지는, 발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판; 캐비티의 내측벽 및 저면을 덮도록 캐비티에 형성되되, 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층; 및 발광소자에서의 광을 온백색의 광으로 출광시키기 위해 캐비티에 충전된 형광체층을 포함하고,

반사층은 실리콘 에폭시 수지와 다갈색의 무기 안료를 포함한다.

제 1 및 제 2실시양에서, 반사층은 내향되게 라운드짐이 바람직하다.

제 3실시양태에 따른 엘이디 패키지는, 발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판; 캐비티의 저면을 덮도록 캐비티에 형성되되, 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층; 및 발광소자에서의 광을 온백색의 광으로 출광시키기 위해 캐비티에 충전된 형광체층을 포함하고,

제 4실시양태에 따른 엘이디 패키지는, 발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판; 캐비티의 저면을 덮도록 캐비티에 형성되되, 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층; 및 발광소자에서의 광을 온백색의 광으로 출광시키기 위해 캐비티에 충전된 형광체층을 포함하고,

제 3 및 제 4실시양태에서, 반사층은 평탄하게 형성됨이 바람직하다.

한편, 제 1 및 제 3실시양태에서, 실리콘 에폭시 수지는 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)중에서 적어도 하나를 포함한다.

보다 바람직하게는, 실리콘 에폭시 수지는 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)중에서 적어도 하나를 주재료로 포함하되 주재료를 5 ~ 60wt%으로 첨가한다. 이 경우, 실리콘 에폭시 수지는 실리콘 수지를 5 ~ 30wt%로 하고 에폭시 수지를 20 ~ 65wt%로 한 부재료를 주재료와 함께 사용한다.

그리고, 제 1 및 제 3실시양태에서, 무기 안료는 안티몬 황색, 바나듐-주석 황색, 바나듐-지르코늄 황색, 프라세오디뮴 황색, 크로뮴-티타늄 황색, 지르콘-카드뮴 황색중의 어느 한 색상의 세라믹 안료이다.

한편, 제 2 및 제 4실시양태에서, 실리콘 에폭시 수지는 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)중에서 적어도 하나를 포함한다.

그리고, 제 2 및 제 4실시양태에서, 무기 안료는 Zn-Al-Cr-Fe계, Zr-Si-Pr-Fe계, Zr-Ti-Fe-V계중의 어느 한 색상의 세라믹 안료이다.

이러한 구성의 본 발명에 따르면, 발광소자에서의 광이 황색 또는 다갈색 계열의 세라믹 안료 및 백색의 실리콘 에폭시 수지로 된 반사층에 의해 더욱 많이 반사되어 형광체층을 통과하게 되므로, 형광체층을 통해 출광되는 온백색의 광의 광량이 증대된다. 즉, 본 발명은 온백색의 광 출력이 가능한 종래의 엘이디 패키지에 비해 보다 많은 온백색의 광량을 제공하는 엘이디 패키지를 간단하게 구현할 수 있게 된다.

또한, 반사율이 좋은 백색의 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 등을 황색 또는 다갈색 계열의 세라믹 안료와 혼합시켜 반사층으로 만듬으로써 가시광선 영역에서의 광 흡수가 거의 없게 된다. 이는 광 흡수도가 적고 반사층의 라운드진 영역에서의 반사율을 극대화시키는 효과가 있다.

황색 또는 다갈색의 무기안료(세라믹 안료)를 일부 재료로 하여 반사층(반사판)을 형성함으로써 엘이디 패키지에서 출광되는 광의 연색지수(CRI)를 향상시키는 부수적인 효과를 얻게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 패키지에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이하에서는 엘이디 패키지를 세라믹 패키지, 플라스틱 패키지, 리드 프레임 타입 패키지, 플라스틱 + 리드 프레임 타입 패키지 등 모든 SMD 타입 패키지에 적용가능한 것으로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 패키지의 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A선의 단면도이다. 도 2에서는 엘이디 패키지의 캐비티내의 구성을 알 수 있도록 편의상 형광체층을 도시하지 않고, 도 3에서 형광체층을 도시하였다.

도 2 및 도 3의 엘이디 패키지는, 기판(30)의 캐비티(32)의 저면에 형성되되 상면에 발광소자(40)가 탑재되는 전극(34); 캐비티(30)의 내측벽 및 저면을 덮도록 캐비티(32)에 충전되되 전극(34)의 상면은 노출시키고 전극(34)의 테두리에 접촉하게 형성된 반사층(42); 및 캐비티(32)의 내부에서 충전된 형광체층(44)을 포함한다.

형광체층(44)은 발광소자(40)에서의 광을 색온도가 대략 3300K이하인 따뜻한 느낌을 주는 온백색(warm white)(예컨대, 전구색 또는 연한 주황색)의 광으로 출광시킨다. 발광소자(40)를 청색 LED로 가정하였을 경우 형광체층(44)은 앞서 설명한 옐로우 형광체 또는 오렌지 형광체이어도 되고, 그린 형광체와 레드 형광체의 혼합으로 생각하여도 된다.

기판(30)은 발광소자(40)를 고밀도로 실장할 수 있는 기판이면 어느 것이나 가능하다. 예를 들어, 알루미나(alumina), 수정(quartz), 칼슘지르코네이트(calcium zirconate), 감람석(forsterite), SiC, 흑연, 용융실리카(fusedsilica), 뮬라이트(mullite), 근청석(cordierite), 지르코니아(zirconia), 베릴리아(beryllia), 및 질화알루미늄(aluminum nitride), LTCC(low temperature co-fired ceramic), HTCC(High temperature co-fired ceramic), 플라스틱, 금속, 바리스터 등을 들 수 있다. 특히, ZnO계열의 바리스터는 열전도도가 높다. ZnO를 주성분으로 하는 바리스터 재료로 제조하게 되면 바리스터로서의 기능을 수행할 뿐만 아니라 바리스터 자체의 높은 열전도성으로 인해 엘이디 패키지의 온도를 신속하게 낮출 수 있게 된다. 기판(30)을 플라스틱으로 제조하였을 경우 보통 플라스틱은 열에 약하므로 장시간 사용하게 되면 기판(30)에 변형 등이 발생하여 제품(전자부품 패키지)의 효율이 저하된다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 열경화성 특성을 지닌 소재를 사용하여 반사층(42)을 형성하되 캐비티(32)의 내측벽 및 저면을 덮도록 캐비티(32)에 충전시킴으로써 발광소자(40)의 광이 기판(30)에 직접적으로 닿는 부분이 최소화되므로 발광소자(40)의 광으로 인한 발열로 인해 발생되는 문제점을 해소시키게 된다. 즉, 본 발명의 실시예는 기판(30)을 플라스틱으로 하더라도 장시간 사용에 따른 발열로 인한 변형 및 효율 저하 등을 해소시킨다.

캐비티(32)는 원통 형상이어도 되고 사각통 형상이어도 된다. 필요에 따라서, 캐비티(32)의 형상은 앞서 서술한 형상과 다른 형상이어도 무방하다.

도 2 및 도 3에서, 전극(34)은 애노드 전극 및 캐소드 전극중에서 어느 한 전극을 의미하고, 전극(36)은 애노드 전극 및 캐소드 전극중에서 다른 한 전극을 의미한다. 전극(34)과 전극(36)은 상호 이격되게 형성된다.

전극(34)은 원형 형상 또는 사각 형상이어도 된다. 예를 들어, 전극(34)의 평면 형상이 원형이면 캐비티(32)의 평면 형상 역시 원형인 것이 바람직하다. 즉, 전극(34)과 캐비티(32)의 형상은 동일한 것이 바람직하다. 이와 같이 캐비티(32)와 전극(34)의 평면 형상을 원형으로 하게 되면 전극(34)의 외주연에서 캐비티(32)까지의 거리가 모든 지점별로 서로 동일하게 되므로, 발광소자(40)에서 발광되는 광의 균일성이 보장된다. 즉, 캐비티(32)와 전극(34)의 평면 형상을 원형으로 하는 것이 사각으로 하는 것에 비해 광의 균일성 보장 측면에서 다소 유리하다. 물론, 필요에 따라서는 전극(34)의 형태를 앞서의 형상 이외의 다른 형상으로 하여도 무방하다.

도 2 및 도 3에서, 두 개의 전극을 표시한 것은 두 개의 와이어(38)를 사용하여 발광소자(40)를 전극(34, 36)에 각각 연결시키는 와이어 본딩 방식을 나타낸 것이기 때문이다. 예를 들어, 발광소자(40)가 공융점 본딩(eutectic bonding)이 가능한 발광소자라면 와이어의 수를 하나로 하여도 된다. 한편, 발광소자(40)가 플립 본딩(flip bonding)이 가능한 발광소자라면 와이어(38)는 필요없게 되고 전극(보다 상세하게는 플립 칩과의 접속을 의한 패드)의 수는 하나이어도 된다.

발광소자(40)는 칩 형태의 엘이디이다. 본 발명의 특허청구범위의 청구항 1에 기재된 발광소자가 실장되는 영역이라 함은 발광소자(40)가 실제적으로 실장되는 전극(예컨대, 34)의 상면을 의미하지만, 보다 넓게는 전극(34, 36)의 상면 전체로 보아도 무방하다.

반사층(42)은 내향되게 라운드진다. 반사층(42)은 황색 또는 다갈색의 무기 안료(예컨대, 세라믹 안료) 및 반사율이 우수한 실리콘 에폭시 수지를 혼합하여 완성된다. 반사층(42)에 의해 온백색의 광의 광량이 증대된다.

본 발명의 실시예에 사용되는 황색 계열의 세라믹 안료로는 다음과 같이 예시할 수 있다.

1) 안티몬 황색 : 2PbO-Sb₂O₅의 파이로크로아형 격자에 Al₂O₃, Fe₂O₃, SnO₂ 등을 고용시킨 것이다. Pb(NO₃)₂ 또는 PbO와 Sb₂O₅에 Al(OH)₃, Fe₂O₃, SnO₂ 등을 배합해서 대략 1,000 ~ 1,100℃로 소성한다.

2) 바나듐-주석 황색 : SnO₂에 바나듐(V)이 고용된 것이다. SNO₂에 NH₄VO₃를 소량 배합해서 대략 1,300 ℃로 소성한다. 이 외에 (SnTi)O₂에 바나듐(V)을 고용시켜서 색조를 조정한다.

3) 바나듐-지르코늄 황색 : ZrO₂에 바나듐(V)이 고용된 것이다. ZrO₂에 V₂O₅ 또는 NH₄VO₃를 소량 배합해서 대략 1,300 ℃로 소성한다. ZrO₂-Y₂O₃-V₂O₅는 단결정 ZrO₂가 생기는 조성 범위 내에서 Y₂O₃를 고용시키고 다시 바나듐(V)도 고용시킨 것으로서 색조는 약간 오렌지색을 띤다. ZrO₂-TiO₂-V₂O₅-In₂O₃도 같은 것으로 (ZrTi)O₂에 V, In을 고용시킨 것이다.

4) 프라세오디뮴 황색 : ZrSiO₄에 Pr을 고용시킨 것이다. ZrO₂, SiO₂, Pr₆O₁₁에 NaF, (NH₄)₂MoO₄ 등의 광화제를 3~4종 배합해서 대략 900 ℃로 소성한다.

5) 크로뮴-티타늄 황색 : TiO₂에 CrSbO₄ 또는 Cr₂WO₆가 고용된 것이다. TiO₂에 Sb₂O₅, K₂Cr₂O₇ 또는 Na₂WO₄, PbCrO₄ 등을 배합해서 대략 1,300 ℃로 소성한다.

6) 지르콘-카드뮴 황색:ZrSiO₄ 속에 CdS 또는 (CdZn)S를 넣은 것이다. 바꾸어 말하면, Cds 또는 (CdZn)S를 ZrSiO₄로 코팅한 것이다. ZrO₂, SiO₂, CdCO₃, S, Na₂SO₄, ZnO, LiF 등을 습식으로 혼합하고 대략 1,000 ℃로 소성한 다음 ZrSiO₄ 속에 들어가지 않은 CdS, (CdZn)S를 질산과 같은 산으로 녹여낸다. 이때 CdS, (CdZn)S의 생성이 ZrSiO₄ 생성보다 낮은 온도에서 완료하고, 또 코팅되는 것이 황화물, 코팅하는 것이 규산염인 것과 같이 아주 이질적인 것이기 때문에 CdS나 (CdZn)S의 생성과 ZrSiO₄ 생성이 서로 무관하게 또 부수적인 반응없이 진행된다. 이런 것이 Zr-Si-Cd-(Zn)-S계 안료의 조제를 가능하게 한다.

본 발명의 실시예에 사용되는 다갈색 계열의 세라믹 안료로는 다음과 같이 예시할 수 있다.

1) Zn-Al-Cr-Fe계 : 이 계의 스피넬인 ZnO ·(Al, Cr, Fe)₂O₃는 색조가 다양한데 Al³ ⁺, Cr³ ⁺, Fe³ ⁺의 함량에 따라 황색 ·적색 ·흑색기를 띤 다갈색을 나타낸다. Zn-Cr-Fe계, 즉 ZnO ·(Cr, Fe)₂O₃도 이와 같다. 각 산화물을 배합해서 대략 1,200~1,300 ℃로 소성한다.

2) Zr-Si-Pr-Fe계 : Zr-Si-Pr계인 프라세오디뮴 황색과 Zr-Si-Fe계인 새먼 핑크를 혼합한 것으로서 두 성분의 중간색을 다양하게 나타낼 수 있다.

3) Zr-Ti-Fe-V계 : (ZrTi)O₂계의 ZrO₂형 단사정 모격자에 V와 Fe를 고용시킨 것이다. 각 산화물을 배합한 다음 대략 1,200~1,300℃로 소성한다.

한편, 황색 또는 다갈색 계열의 세라믹 안료만으로는 반사층(42)의 라운드진 형상을 유지시키기 어려우므로, 형상 유지를 위해 및 광량증대를 위해 실리콘 에폭시 수지가 함께 사용된다.

반사층(42)의 재료로 사용하는 실리콘 에폭시 수지는 열경화성의 특성을 지닌다. 예를 들어, 반사층(42)은 90% 이상의 반사율을 갖는 실리콘 에폭시 수지(하기의 표 1 참조)를 재료로 사용한다.

(표 1)

재료	함량
Titanium dioxide, Zinc Oxide, Lithopone(BaSO₂ + ZnS) ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)	5 ~ 60중량%
실리콘 수지(Resin)	5 ~ 30중량%
솔벤트 등과 같은 첨가제, 에폭시 수지 등	20 ~ 65중량%

표 1에서는, 반사율을 좋은 재료로 백색의 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 등을 사용하였다. 물론, 필요에 따라서는 다른 재료를 추가적으로 사용할 수도 있고, 예를 들어 ZnS, BaSO₄, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 대신에 다른 재료를 사용하여도 된다. 점도 및 점착성을 위해 실리콘 수지 및 에폭시 수지 등을 사용하였다. 표 1에서, TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 등이 백색을 내기 위함과 더불어 반사율이 우수한 주재료가 되고, 실리콘 수지 및 에폭시 수지 등이 부재료가 된다. 표 1에서, TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)를 5중량% 미만으로 사용하게 되면 백색 구현이 어렵다. TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르 에틸렌)를 60중량%를 초과하여 사용하게 되면 실리콘 수지 및 에폭시 수지 등의 첨가량이 적게 되어 원하는 점도 및 점착성을 얻기 어렵다. 실리콘 수지를 5중량% 미만으로 사용하게 되면 점도가 너무 낮게 된다. 실리콘 수지를 30중량%를 초과하여 사용하게 되면 점도가 너무 높게 된다. 에폭시 수지 등을 20중량% 미만으로 사용하게 되면 점착력이 약해진다. 에폭시 수지 등을 65중량%를 초과하여 사용하게 되면 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 등이나 실리콘 수지의 함량이 미달되어 백색 구현이 어렵거나 원하는 점도를 얻지 못하게 된다.

광량 증대를 위해서는 반사층(42)이 백색인 것이 유리하다. 백색으로 구현해야 광 흡수도가 적게 된다. 광 흡수도가 적고 반사율이 좋은 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 등을 선택해서 반사층(42)을 만듬으로써 가시광선 영역에서의 광 흡수가 거의 없게 될 뿐만 아니라 발광소자(40)로부터의 광을 거의 모두 반사시키게 되어 광효율이 향상(광량 향상)된다.

이와 같이 반사층(42)을 내향되게 라운드지게 하고, 황색 또는 다갈색의 세라믹 안료와 백색의 실리콘 에폭시 수지를 반사층(42)의 재질로 사용하게 되면 발광소자(40)에서의 광이 반사층(42)에 의해 손실없이 거의 모두 반사되어 형광체층(44)을 통해 온백색의 광으로 출력된다. 이 경우, 형광체층(44)을 통해 출광되는 온백색의 광의 광량이 더욱 많아지게 된다.

또한, 황색 또는 다갈색의 무기안료(세라믹 안료)를 일부 재료로 하여 반사층(반사판)(42)을 형성함으로써 엘이디 패키지에서 출광되는 광의 연색지수(CRI)를 향상시키는 부수적인 효과를 얻게 된다.

도 2 및 도 3의 반사층(42)의 형상을 형성하는 방법에 대해 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 황색 또는 다갈색 계열의 소정 량의 세라믹 안료 및 점도를 고려한 백색 수지 성분의 소정 량의 액상 물질(예컨대, 표 1의 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 등을 첨가한 백색의 에폭시 또는 실리콘 계열의 액상 물질)을 혼합하여 전극(34)의 주변에 디스펜싱한다. 그에 따라, 혼합된 세라믹 안료와 액상 물질은 서서히 옆으로 퍼지면서 도 2 및 도 3에서와 같이 전극(34)의 외측면과 캐비티의 내측벽에 연접된다. 그에 따라, 혼합된 세라믹 안료와 액상 물질은 도 2 및 도 3에서와 같이 내향되게 라운드진 형태로 되고, 어느 정도의 시간이 경과함에 따라 겔(gel)상태의 반사층(42)으로 된다. 이 경우, 반사층(42)은 캐비티(32)의 내측벽에 닿아 있으면서 바닥면을 완전히 덮게 된다. 반사층(42)의 점도와 투입량을 조절하면 표면 장력에 의해 도 2 및 도 3에서와 같이 자연스럽게 내향되게 라운드진 형태로 충분히 된다. 제품 사이즈에 따라 반사층(42)을 구성하는 재료의 점도 및 투입량 등은 변해야 된다.

이후, 반사층(42)을 기판(30)과 잘 결합되도록 대략 170도의 온도에서 대략 2시간 정도 큐어링을 실시한다. 큐어링에 의해 반사층(42)과 기판(30)은 단단히 결 합된다.

한편, 도 2 및 도 3의 경우, 발광소자(40)가 탑재되는 전극(34)에 의해 반사층(42)의 라운드지는 경계가 확실하게 되는 효과가 있다. 전극(34)의 사이즈를 가변시키게 되면 반사층(42)의 충전 영역 및 반사층(42)의 곡률을 조절할 수 있게 되고, 지향각의 조절이 가능하게 된다. 특히, 반사율이 좋은 백색의 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 등을 황색 또는 다갈색 계열의 세라믹 안료와 혼합시켜 반사층(42)으로 만듬으로써 가시광선 영역에서의 광 흡수가 거의 없게 된다. 즉, 도 2 및 도 3의 엘이디 패키지는 광 흡수도가 적고 반사층(42)의 라운드진 영역에서의 반사율이 우수하여 형광체층(44)을 통해 출광하는 온백색의 광의 광량을 증대시킨다. 반사층(42)에 대한 상기의 설명은 이하의 변형예 및 다른 실시예에 그대로 적용된다.

도 4는 도 2의 변형예를 나타낸 도면으로서, 도 2에서처럼 A-A선의 단면도이다.

도 3에서는 전극(34)의 상면은 노출되고 전극(36)이 반사층(42)에 의해 완전히 덮히는 것으로 하였는데, 도 4에서는 전극(34) 및 전극(36)의 상면이 노출되는 것으로 하였다.

도 4에서와 같이 전극(34) 및 전극(36)의 상면이 모두 노출되게 하는 것은 반사층(42)의 재료의 함량을 조절하면 충분히 가능하다.

도 3과 도 4를 비교하여 보면, 도 3의 엘이디 패키지가 도 4의 엘이디 패키지에 비해 광효율이 우수하고 원하는 지향각을 얻기가 쉽다. 도 3의 엘이디 패키지는 반사층(42)이 전극(34)의 상면만을 노출시켰기 때문에 도 4의 엘이디 패키지에 비해 광도(Cd) 및 총광량(TLF; Total Luminous Flux)이 보다 우수하다. 또한, 도 3의 엘이디 패키지는 전극(34)을 중심으로 좌우 대칭되는 곡률을 형성할 수 있게 되어 도 4의 엘이디 패키지에 비해 원하는 지향각을 얻기가 쉽다.

한편, 도 3의 엘이디 패키지는 발광소자(40)의 실장 및 와이어(38)의 본딩을 실시한 후에 반사층(42)을 형성시키는 구조이므로, 완제품을 생산하여 판매해야 된다. 그러나, 도 4의 엘이디 패키지는 발광소자(40)의 실장 및 와이어(38)의 본딩을 전극(34, 36)의 상면이 노출되게 반사층(42)을 형성시킨 이후로 하여도 무방하므로, 발광소자(40)의 실장 전에 불량 검수(예컨대, 전극의 형성이 제대로 되었는지, 반사층(42)의 형성이 제대로 되었는지 등의 검수)를 할 수 있게 된다. 또한, 도 4의 엘이디 패키지의 경우 발광소자(40)와 와이어(38) 및 형광체층(44)을 제외한 상태로도 판매가 충분히 가능하다는 효과가 있다.

그리고, 도면으로 제시하지 않았지만, 반사층(42)을 평탄하게 형성시킬 수도 있다. 즉, 캐비티(32)의 저면에 형성된 전극(34, 36)을 제외한 영역에 반사층(42)을 평탄하게 형성하여도 된다. 물론, 이와 같이 하면 앞서의 도 3 및 도 4에 비해 광효율이 다소 떨어질 수 있으나, 반사층(42)이 형성되지 않은 캐비티(32)의 내측벽에는 반사층(42)을 도금하면 된다. 반사층(42)을 평탄하게 형성시킬 경우 본 발명의 특허청구범위의 청구항 3, 4에 기재된 발광소자가 실장되는 영역이라 함은 발광소자(40)가 실제적으로 실장되는 전극(예컨대, 34)의 상면을 의미하지만, 보다 넓게는 전극(34, 36)의 상면 전체로 보아도 무방하다.

반사층(42)을 평탄하게 형성하는 방법으로는 마스크를 이용한 스크린 인쇄방법 또는 마스크를 이용한 스프레이 방법 또는 스퍼터링 장비를 이용한 스퍼터링 방법 등이 이용된다. 스퍼터링 방법의 경우 스퍼터링 장비가 전극(34, 36)의 형성 위치를 인식할 수 있으므로 전극(34, 36)의 패턴만을 남겨두고 반사층(42)의 재료를 기판(30)상에 스퍼터링하게 되어 마스크를 이용할 필요가 없다.

앞서의 실시예들의 설명에서는 엘이디 패키지에 하나의 발광소자(40)를 탑재시키는 것으로 하였으나, 두 개 이상의 칩 형태의 발광소자를 탑재(실장)시켜야 할 경우에도 충분히 적용가능한 구성일 뿐만 아니라 그 효과가 더욱 커지게 된다.

그리고, 상술한 본 발명의 실시예에서는 황색 또는 다갈색 계열의 무기 안료 및 실리콘 에폭시 수지를 반사층의 재료로 사용하였으나, 필요에 따라서는 무기 안료 대신에 유기 안료를 채용하는 것을 고려해 볼 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

도 1은 종래의 반사판을 갖춘 엘이디 패키지의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 패키지의 사시도이다.

도 3은 도 2의 A-A선의 단면도이다.

도 4는 도 2의 변형예를 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

30 : 기판 32 : 캐비티

34, 36 : 전극 38 : 와이어

40 : 발광소자 42 : 반사층

44 : 형광체층

Claims

발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판;

상기 캐비티의 내측벽 및 저면을 덮도록 상기 캐비티에 형성되되, 상기 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층; 및

상기 발광소자에서의 광을 온백색의 광으로 출광시키기 위해 상기 캐비티에 충전된 형광체층을 포함하고,

상기 반사층은 실리콘 에폭시 수지와 황색의 무기 안료를 포함한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판;

상기 캐비티의 내측벽 및 저면을 덮도록 상기 캐비티에 형성되되, 상기 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층; 및

상기 발광소자에서의 광을 온백색의 광으로 출광시키기 위해 상기 캐비티에 충전된 형광체층을 포함하고,

상기 반사층은 실리콘 에폭시 수지와 다갈색의 무기 안료를 포함한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판;

상기 캐비티의 저면을 덮도록 상기 캐비티에 형성되되, 상기 발광소자가 실 장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층; 및

상기 발광소자에서의 광을 온백색의 광으로 출광시키기 위해 상기 캐비티에 충전된 형광체층을 포함하고,

상기 반사층은 실리콘 에폭시 수지와 황색의 무기 안료를 포함한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판;

상기 캐비티의 저면을 덮도록 상기 캐비티에 형성되되, 상기 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층; 및

상기 발광소자에서의 광을 온백색의 광으로 출광시키기 위해 상기 캐비티에 충전된 형광체층을 포함하고,

상기 반사층은 실리콘 에폭시 수지와 다갈색의 무기 안료를 포함한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 반사층은 내향되게 라운드진 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,

상기 반사층은 평탄하게 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

상기 실리콘 에폭시 수지는 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

상기 실리콘 에폭시 수지는 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)중에서 적어도 하나를 주재료로 포함하되 상기 주재료를 5 ~ 60wt%으로 첨가한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
청구항 8에 있어서,

상기 실리콘 에폭시 수지는 실리콘 수지를 5 ~ 30wt%로 하고 에폭시 수지를 20 ~ 65wt%로 한 부재료를 상기 주재료와 함께 사용한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
청구항 7에 있어서,

상기 무기 안료는 안티몬 황색, 바나듐-주석 황색, 바나듐-지르코늄 황색, 프라세오디뮴 황색, 크로뮴-티타늄 황색, 지르콘-카드뮴 황색중의 어느 한 색상의 세라믹 안료인 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,

상기 실리콘 에폭시 수지는 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,

상기 실리콘 에폭시 수지는 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)중에서 적어도 하나를 주재료로 포함하되 상기 주재료를 5 ~ 60wt%으로 첨가한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
청구항 12에 있어서,

상기 실리콘 에폭시 수지는 실리콘 수지를 5 ~ 30wt%로 하고 에폭시 수지를 20 ~ 65wt%로 한 부재료를 상기 주재료와 함께 사용한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
청구항 11에 있어서,

상기 무기 안료는 Zn-Al-Cr-Fe계, Zr-Si-Pr-Fe계, Zr-Ti-Fe-V계중의 어느 한 색상의 세라믹 안료인 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.