KR101027130B1 - 엘이디 패키지 - Google Patents

Abstract

별도의 도금 공정 및 금속 반사판 등을 사용하지 않고서도 광효율을 향상시킨 엘이디 패키지를 제시한다. 엘이디 패키지는 발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판; 및 캐비티의 내측벽 및 저면을 덮도록 캐비티에 형성되되, 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층을 포함하고, 반사층은 발광소자의 출광색에 부합되는 색상을 지닌 무기 안료 및 실리콘 에폭시 수지를 포함한다.

Description

엘이디 패키지{ＬＥＤ package}

본 발명은 엘이디 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광량을 향상시킨 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.

종래의 일 예에 따른 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, 하부 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)인 도전층위에 빛 반사효율 높이기 위해 통상적으로 Ag도금을 행한다. 반사판(24)의 하단은 도전성 패턴 전극(애노드 전극, 캐소드 전극)(18, 20)과 소정치 이격된다. 이는 반사판(24)과 도전성 패턴 전극(18, 20)을 전기적으로 절연시키기 위한 것이다.

한편, 도 1의 캐비티(26)에 도금기술을 적용하는 방법 대신에, 박편의 금속 반사판(도시 생략)을 부착시키는 방법도 있다.

금속 반사판을 부착시키는 경우에는, 금속 반사판을 사용함으로 인해 반사율을 높일 수 있지만, 금속 반사판을 별도로 제작해야 되는 별도 공정이 추가로 필요하다. 그리고, 제작한 금속 반사판을 일일이 수작업으로 캐비티(26)내에 설치시켜야 되므로 시간이 많이 소요된다.

또한, 금속 반사판이 캐비티내에서 제위치를 제대로 유지하기 위해서는 걸림턱 이외로 접착부재의 사용이 필요하다. 접착부재의 사용이 잘못된 경우에는 상부 기판(16)과 금속 반사판간의 부분적인 분리 등이 발생되기도 한다. 그로 인해 원하는 광 지향각을 제대로 얻지 못하게 된다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 별도의 도금 공정 및 금속 반사판 등을 사용하지 않고서도 광효율을 향상시킨 엘이디 패키지를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 엘이디 패키지는, 발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판; 및 캐비티의 내측벽 및 저면을 덮도록 캐비티에 형성되되, 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층을 포함하고,

반사층은 발광소자의 출광색에 부합되는 색상을 지닌 무기 안료 및 실리콘 에폭시 수지를 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시양태에 따른 엘이디 패키지는 발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판; 및 캐비티의 저면을 덮도록 캐비티에 형성되되, 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층을 포함하고,

반사층은 발광소자의 출광색에 부합되는 색상을 지닌 무기 안료 및 실리콘 에폭시 수지를 포함한 것을 특징으로 한다.

상술한 바람직한 실시양태에서 반사층은 내향되게 라운드지고, 다른 실시양태에서 반사층은 평탄하게 형성된다.

상술한 실시양태들에서, 발광소자의 출광색이 적색인 경우, 무기 안료는 적색 계열의 세라믹 안료이고, 실리콘 에폭시 수지는 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)중에서 적어도 하나를 포함한다.

상술한 실시양태들에서, 발광소자의 출광색이 적색인 경우, 무기 안료는 적색 계열의 세라믹 안료이고, 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.

상술한 실시양태들에서, 발광소자의 출광색이 녹색인 경우, 무기 안료는 녹색 계열의 세라믹 안료이고, 실리콘 에폭시 수지는 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)중에서 적어도 하나를 포함한다.

상술한 실시양태들에서, 발광소자의 출광색이 녹색인 경우, 무기 안료는 녹색 계열의 세라믹 안료이고, 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.

상술한 실시양태들에서, 발광소자의 출광색이 청색인 경우, 무기 안료는 청색 계열의 세라믹 안료이고, 실리콘 에폭시 수지는 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, SiO₂, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)중에서 적어도 하나를 포함한다.

상술한 실시양태들에서, 발광소자의 출광색이 청색인 경우, 무기 안료는 청색 계열의 세라믹 안료이고, 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.

상술한 실시양태들에서, 발광소자의 출광색이 적색인 경우, 무기 안료는 적색 계열의 세라믹 안료이고, 적색 계열의 세라믹 안료는 Zn-Al-Cr-Fe계, 망간 핑크, 크롬-알루미나 핑크, 크롬-주석 핑크, 새먼 핑크, 크롬-주석 적색, 파이어 레드 중에서 어느 하나이다.

상술한 실시양태들에서, 발광소자의 출광색이 녹색인 경우, 무기 안료는 녹색 계열의 세라믹 안료이고, 녹색 계열의 세라믹 안료는 피콕, 빅토리아 그린, 크롬-알루미나 그린 중에서 어느 하나이다.

상술한 실시양태들에서, 발광소자의 출광색이 청색인 경우, 무기 안료는 청색 계열의 세라믹 안료이고, 청색 계열의 세라믹 안료는 코발트 블루, Co-Zn-Si계, 터키 청색 중에서 어느 하나이다.

이러한 구성의 본 발명에 따르면, 발광소자의 주위에 반사층을 내향되게 라운드지게 하고, 발광소자의 출광색에 상응하는 색상의 세라믹 안료 및 백색의 실리콘 에폭시 수지를 반사층의 재질로 사용하므로, 발광소자에서 출광되는 광의 양이 반사층에 의해 더욱 많아지게 된다. 즉, 본 발명은 별도의 도금 공정 및 금속 반사판을 사용하지 않고서도 종래에 비해 보다 많은 광량을 제공하는 엘이디 패키지를 간단하게 구현할 수 있게 된다.

또한, 반사율이 좋은 백색의 TiO₂, ZnO, 리소폰(Lithopone), ZnS, BaSO₄, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌) 등을 소정 색상의 세라믹 안료와 혼합시켜 반사층으로 만듬으로써 가시광선 영역에서의 광 흡수가 거의 없게 된다. 이는 광 흡수도가 적고 반사층의 라운드진 영역에서의 반사율을 극대화시킨다.

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

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 발광소자(40)의 출광색에 부합되는 색상을 지닌 무기 안료 및 실리콘 에폭시 수지를 포함한다. 예를 들어, 발광소자(40)의 출광색이 적색이면 무기 안료로는 적색 계열의 세라믹 안료(즉, 적색 엘이디의 색좌표에 맞는 적색의 색좌표를 갖는 세라믹 안료)를 일 예로 사용한다. 발광소자(40)의 출광색이 녹색이면 무기 안료로는 녹색 계열의 세라믹 안료(즉, 녹색 엘이디의 색좌표에 맞는 녹색의 색좌표를 갖는 세라믹 안료)를 일 예로 사용한다. 발광소자(40)의 출광색이 청색이면 무기 안료로는 청색 계열의 세라믹 안료(즉, 청색 엘이디의 색좌표에 맞는 청색의 색좌표를 갖는 세라믹 안료)를 일 예로 사용한다. 따라서, 하기에 예시되는 세라믹 안료를 발광소자(40)의 색상과 부합되게 사용하게 되면 엘이디 패키지에서 최종적으로 출광되는 임의의 색상의 광의 량을 향상시키게 된다. 즉, 발광소자(40)에서 적색의 광을 출광한다면 적색 계열의 세라믹 안료에 의해 적색의 광량이 보다 향상된다. 발광소자(40)에서 녹색의 광을 출광한다면 녹색 계열의 세라믹 안료에 의해 녹색의 광량이 보다 향상된다. 발광소자(40)에서 청색의 광을 출광한다면 청색 계열의 세라믹 안료에 의해 청색의 광량 이 보다 향상된다.

적색 계열의 세라믹 안료로는 다음과 같이 예시할 수 있다.

1) Zn-Al-Cr-Fe계 : 이 계의 스피넬(spinel)인 ZnO ·(Al, Cr, Fe)₂O₃는 색조가 다양한데, Al^{3 +}, Cr^{3 +}, Fe^{3 +}의 함량에 따라 황색 ·적색 ·흑색기를 띤 다갈색을 나타낸다. Zn-Cr-Fe계, 즉 ZnO ·(Cr, Fe)₂O₃도 이와 같다.

2) 망간 핑크 : α-Al₂O₃에 Mn, P가 고용된 것이다. MnHPO₄와 Al(OH)₃를 배합한다.

3) 크롬-알루미나 핑크 : ZnO ·(Al, Cr)₂O₃의 스피넬이다. ZnO ·Al₂O₃의 Al₂O₃를 20몰% 정도 Cr₂O₃로 치환되도록 ZnO, Cr₂O₃, Al(OH)₃ 등을 배합한다.

4) 크롬-주석 핑크 : CaO ·SnO₂ ·SiO₂에 Cr이 고용된 것이다. 몰 비로 CaO:SnO₂:SiO₂＝1:1:1이 되도록 CaCO₃, SnO₂, SiO₂를 배합하고, 발색성분으로 K₂Cr₂O₇과 같은 Cr 화합물과 광화제로 Na₂B₄O₇, B₂O₃ 등을 첨가한다.

5) 새먼 핑크 : ZrSiO₄에 Fe가 고용된 것이다. ZrO₂, SiO₂, FeSO₄ ·H₂O, FeCl₃와 광화제로 NaF, NaCl, NaNO₃ 등을 배합한다.

6) 크롬-주석 라이락 : CaO ·SnO₂ ·SiO₂에 Cr과 Co가 고용된 것이다. Co는 염기성 탄산코발트로 공급한다.

7) 파이어 레드 : ZrSiO₄로 Cd(S Se)인 카드뮴 적색을 코팅한 것이다. ZrO₂, SiO₂,CdCO₃, S, Se, LiF 등을 배합한다.

녹색 계열의 세라믹 안료로는 다음과 같이 예시할 수 있다.

1) 피콕 : (Co, Zn)O ·(Al, Cr)₂O₃의 스피넬 고용체이다. CoO, ZnO, Cr₂O₃, Al(OH)₃ 등을 배합한다. CoO와 ZnO의 비를 일정하게 해놓고 Al^{3 ＋} → Cr^{3 ＋}의 치환량을 늘림에 따라 청색에서 청록색으로 변한다.

2) 빅토리아 그린 : 우바로바이트인 3CaO-Cr₂O₃ ·3SiO₂로 되어 있다. 몰 비로 CaO:Cr₂O₃:SiO₂＝3:1:3이 되도록 SiO₂, CaCO₃, K₂Cr₂O₇ 혹은 Cr₂O₃를 배합하고 다시 CaCl₂, CaF₂, LiF를 약간 첨가한다.

3) 크롬-알루미나 그린 : (Al, Cr)₂O₃의 α-Al₂O₃형 고용체이다. Al(OH)₃와 Cr₂O₃를 배합하되, 몰 비로 Al₂O₃:Cr₂O₃=1:1~1:5로 한다.

청색 계열의 세라믹 안료로는 다음과 같이 예시할 수 있다.

1) 코발트 블루 : CoO-nAl₂O₃ 또는 (Co, Zn)O-nAl₂O₃의 스피넬이며 n은 대략 2이다. CoO, ZnO, Al(OH)₃ 등을 배합한다.

2) Co-Zn-Si계 : 2(Co, Zn)O ·SiO₂ 울레마이트형 고용체이다. 2ZnO ·SiO₂ 에서 약 25 %의 Zn^{2 +}를 Co^{2 +}로 치환되게 CoO, ZnO, SiO₂ 등을 배합한다.

3) 터키 청색 : ZrSiO₄에 V이 고용된 것이다. ZrO₂, SiO₂, NH₄VO₃ 또는 V₂O₅ 그리고 광화제로 NaF, NaCl 같은 것을 배합한다.

한편, 적색/녹색/청색의 세라믹 안료만으로는 반사층(42)의 라운드진 형상을 유지시키기 어려우므로, 형상 유지를 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(폴리테트라플루오르에틸렌)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. 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, 발광소자(40)의 출광색에 상응하는 색상의 세라믹 안료 및 백색의 실리콘 에폭시 수지를 반사층(42)의 재질로 사용하게 되면 발광소자(40)에서 출광되는 광의 양이 반사층(42)에 의해 더욱 많게 한다.

도 2 및 도 3의 반사층(42)의 형상을 형성하는 방법에 대해 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 발광소자(40)의 출광색과 동일한 색상의 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 결합된다.

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 소정 색상의 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 우수하다. 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 완전 히 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)의 충전이 이루어져야 되는 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 충전시킨 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) 및 와이어(38)를 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 3에 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 발광소자의 출광색에 부합되는 색상을 지닌 무기 안료 및 실리콘 에폭시 수지를 반사층의 재료로 사용하였으나, 필요 에 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

Claims (16)

1. 발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판; 및

   상기 캐비티의 내측벽 및 저면을 덮도록 상기 캐비티에 형성되되, 상기 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층을 포함하고,

   상기 반사층은 상기 발광소자의 출광색에 부합되는 색상을 지닌 무기 안료 및 실리콘 에폭시 수지를 포함한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 반사층은 내향되게 라운드진 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
3. 발광소자가 실장되는 영역이 형성된 캐비티를 갖춘 기판; 및

   상기 캐비티의 저면을 덮도록 상기 캐비티에 형성되되, 상기 발광소자가 실장되는 영역을 제외한 부분에 형성된 반사층을 포함하고,

   상기 반사층은 상기 발광소자의 출광색에 부합되는 색상을 지닌 무기 안료 및 실리콘 에폭시 수지를 포함한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
4. 청구항 3에 있어서,

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

   상기 발광소자의 출광색이 적색인 경우,

   상기 무기 안료는 적색 계열의 세라믹 안료이고,

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

   상기 발광소자의 출광색이 적색인 경우,

   상기 무기 안료는 적색 계열의 세라믹 안료이고,

   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.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 실리콘 에폭시 수지는 실리콘 수지를 상기 실리콘 에폭시 수지 전체 중 5 ~ 30wt%로 하고 에폭시 수지를 상기 실리콘 에폭시 수지 전체 중 20 ~ 65wt%로 한 부재료를 상기 주재료와 함께 사용한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
8. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

   상기 발광소자의 출광색이 녹색인 경우,

   상기 무기 안료는 녹색 계열의 세라믹 안료이고,

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

   상기 발광소자의 출광색이 녹색인 경우,

   상기 무기 안료는 녹색 계열의 세라믹 안료이고,

   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.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 실리콘 에폭시 수지는 실리콘 수지를 상기 실리콘 에폭시 수지 전체 중 5 ~ 30wt%로 하고 에폭시 수지를 상기 실리콘 에폭시 수지 전체 중 20 ~ 65wt%로 한 부재료를 상기 주재료와 함께 사용한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
11. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

    상기 발광소자의 출광색이 청색인 경우,

    상기 무기 안료는 청색 계열의 세라믹 안료이고,

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

    상기 발광소자의 출광색이 청색인 경우,

    상기 무기 안료는 청색 계열의 세라믹 안료이고,

    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.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 실리콘 에폭시 수지는 실리콘 수지를 상기 실리콘 에폭시 수지 전체 중 5 ~ 30wt%로 하고 에폭시 수지를 상기 실리콘 에폭시 수지 전체 중 20 ~ 65wt%로 한 부재료를 상기 주재료와 함께 사용한 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
14. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

    상기 발광소자의 출광색이 적색인 경우,

    상기 무기 안료는 적색 계열의 세라믹 안료이고,

    상기 적색 계열의 세라믹 안료는 Zn-Al-Cr-Fe계, 망간 핑크, 크롬-알루미나 핑크, 크롬-주석 핑크, 새먼 핑크, 크롬-주석 라이락, 파이어 레드 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
15. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

    상기 발광소자의 출광색이 녹색인 경우,

    상기 무기 안료는 녹색 계열의 세라믹 안료이고,

    상기 녹색 계열의 세라믹 안료는 피콕, 빅토리아 그린, 크롬-알루미나 그린 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.
16. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

    상기 발광소자의 출광색이 청색인 경우,

    상기 무기 안료는 청색 계열의 세라믹 안료이고,

    상기 청색 계열의 세라믹 안료는 코발트 블루, Co-Zn-Si계, 터키 청색 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지.

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