KR101045415B1

KR101045415B1 - 사이드 뷰 방식의 발광다이오드 패키지

Info

Publication number: KR101045415B1
Application number: KR1020100017867A
Authority: KR
Inventors: 유희종
Original assignee: 희성전자 주식회사
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-06-30

Abstract

본 발명은 3 방향으로 빛을 출사하여 좁은 지향각에서 발생하는 열점과 흑점 현상을 제거하고, 상대적으로 적은 수량의 발광다이오드로 동등한 휘도를 구현하며, 일괄 몰딩에 의해 생산성을 향상시킬 수 있는 사이드 뷰 방식의 발광다이오드 패키지에 관한 것으로, 기판에 실장되는 LED 칩을 몰딩하는 몰딩부를 구비하는 LED 패키지에 있어서, 상기 몰딩부는 정면 광투과창; 상기 정면 광투과창의 양 측면에서 대향하도록 형성되는 한 쌍의 측면 광투과창; 및 상기 정면 광투과창의 상단부와 상기 기판의 후단부를 연결하는 라운드 형상의 배면부;를 포함하여, 상기 LED 칩으로부터의 광을 상기 정면 광투과창 및 상기 측면 광투과창의 3방향으로 출사시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

사이드 뷰 방식의 발광다이오드 패키지{LED package of side view type}

본 발명은 발광다이오드 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3 방향으로 빛을 출사하여 좁은 지향각에서 발생하는 열점과 흑점 현상을 제거하고, 상대적으로 적은 수량의 발광다이오드로 동등한 휘도를 구현하며, 일괄 몰딩에 의해 생산성을 향상시킬 수 있는 사이드 뷰 방식의 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.

액정표시장치는 그 자체가 비 발광성이므로 정보표시패널에 균일하게 빛을 조사하는 백라이트 유닛이 필수적으로 요구된다.

통상적으로, 액정표시장치와 같은 평면표시장치 등에 채용되는 백라이트 유닛은 광원의 위치에 따라 에지형(edgy type)과 직하형(direct type)의 백라이트 유닛으로 구분된다. 또한, 광원으로는 형광램프와 발광다이오드(이하, 'LED'라 함)가 주로 이용되지만, 최근에는 수명이 길고 별도의 인버터를 필요로 하지 않는 장점을 가진 LED가 형광램프를 대체하는 추세이다.

에지형 백라이트 유닛은 도광판의 측부에 광원인 LED가 배치되어 도광판 내부로 빛을 조사시키는 구조이고, 직하형 백라이트 유닛은 확산판의 하부에 광원인 LED를 일렬로 배열시켜 평판형 표시장치에 전면적으로 빛을 조사하는 구조이다.

LED를 이용한 백라이트 유닛은 필요로 하는 휘도를 확보하기 위하여 다수개의 LED를 패키지화하여 사용하며, 경제성을 고려하여 최소의 LED 수량으로 최적의 광 효율을 나타낼 수 있도록 패키징 및 배치된다. 즉, LED 패키지는 그 구조에 따라 도광판 내부로 입사되는 광의 분포를 개선할 수가 있는데, 이는 패키지의 형상과 재료에 따라 LED의 광 효율과 지향 특성을 조절할 수 있기 때문이다.

종래의 기술에 따른 LED 패키지(500)는 도 1에 도시된 바와 같이 한 방향(z)으로만 빛이 출사되는 구조로 이룬다. 즉, 리플렉터(530)가 기판(501) 위에서 몰딩부(520)를 감싸도록 격벽 형상으로 수직(x) 및 수평(y) 방향으로 형성되어 빛의 일부는 외부로 방출되지 못하고 패키지 내부로 전반사되어 고휘도를 구현하는데 불리하다.

또한, 한 방향(z)으로만 빛을 출사하기 때문에 지향각이 작고, 도광판에 적용시 LED 패키지(500)가 배치된 위치가 밝게 빛나는 열점(Hot spot) 현상과 LED 패키지(500) 사이가 어두워지는 흑점(Dark spot) 현상이 발생하여 백라이트 유닛의 외관을 해치게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 상대적으로 많은 수의 LED 패키지가 요구되는데, 이는 백라이트 유닛의 제조 비용을 상승시키는 문제가 발생한다.

또한, 종래의 기술에 따른 LED 패키지는 LED 칩을 패키징하는 공정과 이러한 LED 패키지를 다시 기판에 마운팅하는 공정에 의하여 개별적으로 제조되는데, 제조 공정 및 사출금형 기술의 한계로 제조 시간이 많이 소요되어 생산성이 떨어지는 요인이 되고 있다.

종래의 기술에 따른 LED 패키지는 일 방향으로만 빛의 방출이 극대화되어, 도광판에 적용하는데 불리한 구조를 이루고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 3 방향으로 빛을 출사하여 지향각에 의한 열점 현상과 흑점 현상을 제거하여 빛의 균일도를 향상시키며, 동시에 상대적으로 적은 수량의 LED 패키지를 사용하여 종래와 동등한 휘도를 구현하는 LED 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 일괄 몰딩을 이용한 간단한 제조 공정에 의하여 생산성을 향상시키며, 제품 크기에 상관없이 제작 가능하여 다양한 모델의 백라이트 유닛에 적용될 수 있는 LED 패키지를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 패키지는 기판에 실장되는 LED 칩을 몰딩하는 몰딩부를 구비하는 LED 패키지에 있어서, 상기 몰딩부는 정면 광투과창; 상기 정면 광투과창의 양 측면에서 대향하도록 형성되는 한 쌍의 측면 광투과창; 및 상기 정면 광투과창의 상단부와 상기 기판의 후단부를 연결하는 배면부;를 포함하여, 상기 LED 칩으로부터의 광을 상기 정면 광투과창 및 상기 측면 광투과창의 3방향으로 출사시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 배면부는 라운드 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 몰딩부의 상기 배면부 외면에 형성되어, 상기 LED 칩으로부터의 광을 반투과 또는 전반사시키는 리플렉터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 리플렉터는 몰딩, 스퍼터링 증착 및 몰딩과 스퍼터링 증착을 혼합 구조 중 어느 하나의 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 LED 패키지는 3 방향으로 빛을 출사하여 지향각에 의한 열점 현상과 흑점 현상을 제거하여 빛의 균일도를 향상시킬 수 있으며, 상대적으로 적은 수량의 LED 패키지로 종래와 동등한 휘도를 구현하여 백라이트 유닛의 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 LED 패키지는 일괄 몰딩 공정과 스퍼터링 공정을 이용함으로써 생산성을 향상시킬 수 있으며, 다양한 크기의 제품을 제조할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 LED 패키지의 구조를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 구조를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 구조를 나타낸 측면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 1차 몰딩 상태를 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 2차 몰딩 상태를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 1차 다이싱 상태를 나타낸 평면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 2차 다이싱 상태를 나타낸 사시도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 적용된 도광판을 나타낸 사시도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 적용된 도광판을 나타낸 측단면도.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 바람직한 실시예들에 의해 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 살펴보기로 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 구조를 나타낸 사시도와 측면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지(100)는 기판(1) 상에 LED 칩(10)이 실장되고, LED 칩(10)을 밀봉하는 몰딩부(20)가 형성되며, 몰딩부(20)의 외면을 따라 리플렉터(30)가 형성된다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 LED 칩(10)으로부터의 광을 3방향으로 출사시키도록 구성되는데, 이를 위하여 정면 광투과창(21)과 정면 광투과창(21)의 양측에서 서로 대향되는 한 쌍의 측면 광투과창(22)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이를 더욱 구체적으로 살펴보면, 전술한 기판(1)은 LED 칩(10)을 상면에 안착시켜 전원을 공급하기 위한 구성으로, 전극 회로가 직렬 또는 병렬 형태로 형성된 인쇄회로기판이나 리드프레임으로 이루어진다.

전술한 LED 칩(10)은 백라이트 유닛의 광원 역할을 하는 구성으로, 전위 차이에 의하여 전기 에너지를 빛 에너지로 전환시키는 반도체 소자이다. 이를 위하여 LED 칩(10)에는 상대적으로 서로 다른 전위의 전원이 인가되어야 하므로, 기판(1)에는 한 쌍의 서로 다른 전위의 전극이 구비되고, LED 칩(10)은 리드 와이어(11)에 의해 각 전극에 연결된다.

전술한 몰딩부(20)는 LED 칩(10)에서 발생되는 다양한 영역의 파장에 따라 빛을 현출시키기 위한 구성으로, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지(100)에 적용되기 위해서는 백색광을 현출하는 수지로 구성되는 것이 바람직하며, 일 예로 형광체가 혼합된 수지를 사용하여 트랜스퍼몰딩법으로 형성할 수 있다. 형광체는 LED 칩(10)으로부터의 출사되는 상대적으로 단파장인 빛의 일부를 장파장으로 파장 변환시키며, LED 칩(10)의 나머지 단파장 빛과 형광체에 의해 파장 변환된 장파장의 빛이 혼합되어 백색광이 구현된다. 이러한 형광체를 가지는 몰딩부(20)는 LED 칩(10) 및 리드 와이어(11)를 모두 덮어 밀봉한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 몰딩부(20)는 도시된 바와 같이, 전방과 양 측방의 3 방향으로 빛을 출사시키기 위하여 전방에는 정면 광투과창(21)이 형성되고,양 측방에는 측면 광투과창(22)이 형성된다. 즉, 정면 광투과창(21)과 정면 광투과창(21)의 양측에서 서로 대향되도록 형성되는 한 쌍의 측면 광투과창(22)에 의하여 3면의 광투과창(21,22)이 연접하도록 형성된다.

또한, 몰딩부(20)의 후방은 배면부(23)를 형성하는데, 배면부(23)는 정면 광투과창(21)의 상단부와 기판(1)의 후단부를 연결하도록 형성된다. 이때, 배면부(23)는 몰딩부(20)에서의 빛이 전방으로 효율적으로 투과되도록 라운드 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 리플렉터(30)는 LED 칩(10)에서 발생되는 빛이 외부로 누설되는 것을 방지하여 휘도를 향상시키기 위한 구성으로, 몰딩부(20)의 배면부(23) 외면을 따라 라운드 형상으로 형성되어 빛을 반투과 또는 몰딩부(20) 내부로 전반사 시키게 된다.

이러한 리플렉터(30)는 화이트 실리콘과 같은 반사성이 우수한 수지 재질을 이용하여 몰딩부(20)의 배면(23)에 2차 몰딩으로 형성할 수 있다. 또한, 리플렉터(30)는 알루미늄(Al)이나 니켈(Ni), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 은(Ag)과 같은 금속 물질을 스퍼터링 증착(Sputtering Deposition)시킨 구조로 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 몰딩이나 스퍼터링 증착이 혼합된 구조로 형성될 수 있다. 이러한 리플렉터(30)의 재질 및 구조의 변화를 통하여, LED 칩(10)으로부터의 빛의 전반사 또는 반투과 효과를 달성할 수 있다.

상기와 같은 구성의 몰딩부(20)와 리플렉터(30)에 의하여 LED 칩(10)으로부터 방출되는 빛은 몰딩부(20)의 전방과 양 측방의 3방향으로 출사되어 지향각을 향상시킬 수 있으며, LED 패키지(100) 사이의 간격을 넓힐 수 있다. 또한, 상대적으로 적은 수량의 LED 패키지(100)의 사용으로도 동일한 휘도를 확보할 수 있어, 백라이트 유닛의 제조 비용을 절감시킬 수 있게 된다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 제조 과정을 나타낸 도면으로, 1차 몰딩된 상태, 2차 몰딩된 상태, 1차 다이싱 상태, 2차 다이싱 상태를 각각 나타낸 사시도이다.

먼저, 도 4를 참조하면, 회로기판 또는 리드프레임을 이용한 소정 크기의 기판(1) 상에 복수개의 LED 칩(10)을 일정 간격으로 실장한다. LED 칩(10)은 직렬 또는 병렬 형태의 회로 전극이 형성된 기판(1)의 상면에서 리드 와이어(11)에 의해 전극에 전기적으로 연결되도록 칩 온 보드(Chip On Board) 방식으로 실장된다.

또한, 일정 간격으로 배치된 LED 칩(10)을 밀봉하도록 길이 방향으로 터널 형상의 몰딩부(20)가 형성되는데, 몰딩부(20)의 길이 방향 단면은 반원 또는 반 타원 형상을 이루게 된다. 특히, 몰딩부(20)는 도시된 바와 같이 내부에 길이 방향으로 2열(row)의 LED 칩(10)을 밀봉하도록 형성된다. 이러한 몰딩부(20)는 백색광의 형광체가 혼합된 수지를 사용하여 트랜스퍼몰딩법으로 형성될 수 있다.

몰딩부(20)의 상면에는 도 5에 도시된 바와 같이, 다시 리플렉터(30)가 형성된다. 리플렉터(30)는 몰딩부(20)의 외면 전체를 덮으면서 길이 방향으로 형성되는데, 화이트 실리콘과 같은 수지를 사용하여 몰딩법이나 스퍼터링 증착법으로 형성될 수 있으며, 몰딩법과 스퍼터링 증착법을 혼용하여 형성될 수도 있다.

몰딩부(20)와 리플렉터(30) 형성 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 기판(1), 몰딩부(20) 및 리플렉터(30)를 길이 방향으로 절단하는 1차 다이싱 공정이 이루어진다. 이때, 도 7에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 1열의 LED 칩(10)이 어레이 되도록 절단하는데, 이를 위하여 터널 형상의 몰딩부(또는 리플렉터) 중앙(A-A) 및 몰딩부(또는 리플렉터) 사이(B-B)에서 길이 방향을 따라 수직으로 절단한다.

도 7과 같이 길이 방향으로 다이싱된 LED 어레이는 다시 수직 방향(C-C)으로 절단하는 2차 다이싱 공정이 이루어진다. 2차 다이싱 공정은 개별 LED 패키지(100)를 추출하기 위한 과정으로 몰딩부(20) 내부에 하나의 LED 칩(10)이 포함되도록 각 LED 칩(10) 사이의 중앙부를 절단한다.

다이싱 공정에 의해 최종적으로 도 2에 도시된 바와 같이 제조되는 LED 패키지(100)는 몰딩부(20)의 후방 배면부(23)에는 리플렉터(30)가 형성되고, 다이싱에 의하여 전방과 양 측방으로는 광투과창(21,22)이 형성되는 구조를 이룬다.

상기와 같은 공정으로 제조되는 LED 패키지(100)는 직렬 또는 병렬 회로가 형성된 기판(1)에 LED 칩(10)을 직접 COB(Chip On Board) 방식으로 본딩하고, 일괄 몰딩 공정과 다이싱 공정으로 LED 패키지(100)를 추출함으로써, 제조 공정이 단순해지고 제조 시간과 비용을 줄여, 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 적용된 도광판을 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 적용된 도광판을 나타낸 측단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지(100)는 도시된 바와 같이, 도광판(200)의 가장자리에서 내부로 삽입되어, 사이드 뷰 방식으로 도광판(200) 중앙 내부로 빛을 입사시킨다. 이때, 도광판(200)의 하면에는 LED 패키지(100)가 삽입되기 위한 홈(210)이 형성된다.

LED 패키지(100)는 전방과 양 측향의 3방향에서 출사되는 빛이 도광판(200) 내부로 입사되므로 열점 현상을 방지할 수 있고, LED 패키지(100)가 넓은 간격(L)으로 배치되더라도 흑점을 방지할 수 있으며, 동시에 휘도의 저하를 방지할 수 있게 된다. 또한, 동일한 크기의 도광판(200)에 대하여 상대적으로 적은 수량의 LED 패키지(100)가 사용될 수 있으므로, 백라이트 유닛의 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

1 : 기판
10 : LED 칩 11 : 리드 와이어
20 : 몰딩부 21 : 정면 광투과창
22 : 측면 광투과창 23 : 배면부
30 : 리플렉터
100 : LED 패키지
200 : 도광판

Claims

기판에 실장되는 LED 칩을 몰딩하는 몰딩부를 구비하는 LED 패키지에 있어서, 상기 몰딩부는,
정면 광투과창;
상기 정면 광투과창의 양 측면에서 대향하도록 형성되는 한 쌍의 측면 광투과창; 및
상기 정면 광투과창의 상단부와 상기 기판의 후단부를 연결하는 배면부;를 포함하여,
상기 LED 칩으로부터의 광을 상기 정면 광투과창 및 상기 측면 광투과창의 3방향으로 출사시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제1항에 있어서,
상기 배면부는 라운드 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 몰딩부의 상기 배면부 외면에 형성되어, 상기 LED 칩으로부터의 광을 반투과 또는 전반사시키는 리플렉터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제3항에 있어서, 상기 리플렉터는,
몰딩, 스퍼터링 증착 및 몰딩과 스퍼터링 증착을 혼합 구조 중 어느 하나의 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.