KR101167772B1 - 발광다이오드 어레이 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 전극에 발광다이오드 칩을 본딩하여, 별도의 칩 패키지 공정 없이 어레이를 형성하므로, 제조 공정을 단순화하고, 제조 시간 및 비용을 줄일 수 있는 발광다오드 어레이 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 LED 어레이는 복수개의 전극 및 상기 전극들을 전기적으로 연결하는 회로가 마련되는 기판; 상기 기판의 각 전극에 칩 본딩되는 LED 칩; 및 상기 기판 상부에 상기 LED들을 일체로 몰딩하는 몰딩부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 LED 어레이 제조방법은 복수개의 전극 및 상기 전극들을 전기적으로 연결하는 회로가 마련된 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 각 전극에 LED를 칩 본딩하는 단계; 및 상기 기판 상부에 상기 LED 들을 일체로 밀봉하여 몰딩하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발광다이오드 어레이 및 그 제조방법{LED array and manufacturing process of the same}
본 발명은 발광다이오드 어레이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판의 전극에 발광다이오드 칩을 본딩하여, 별도의 칩 패키지 공정 없이 어레이를 형성하므로, 제조 공정을 단순화하고, 제조 시간 및 비용을 줄일 수 있는 발광다이오드 어레이 및 그 제조 방법에 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.
또한, LED 패키지는 기판에 다수개의 LED 칩을 장착하는 어레이 형태로 제조하게 되는데, 종래의 기술에 따른 LED 어레이 제조방법은 인쇄회로기판(이하, 'PCB'라 함) 또는 리드프레임을 별도로 제작하고, 복수개의 LED 패키지들을 PCB 또는 리드프레임에 마운팅 공정으로 장착하는 과정으로 이루어진다.
이러한 종래의 기술에 따른 LED 어레이 및 그 제조방법에서는 LED 칩을 패키징하는 공정과 이러한 LED 패키지를 다시 기판에 마운팅하는 공정이 별도의 공정으로 이루어지기 때문에 단일의 LED 어레이를 획득하기 위한 공정이 복잡해지고, 제조 시간이 오래 걸리며, 이로 인한 제조 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, PCB 또는 리드프레임의 전극에 LED 칩을 COB(Chip on Board) 형태로 직접 본딩하여 일괄 몰딩 공정으로 별도의 칩 어레이 공정을 생략함으로써, 제조 공정을 단순화시킬 수 있으며, 제조 시간 및 제조 비용을 줄일 수 있는 LED 어레이 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 어레이는 일 방향으로 형성되는 복수개의 실장 전극과 리드 전극 및, 상기 실장 전극과 리드 전극들을 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결하는 전원 라인이 마련되는 길이 방향의 기판; 상기 기판의 실장 전극에 칩 본딩되는 다수개의 LED 칩; 및 상기 기판 상부에 다수개의 상기 LED 칩, 상기 전극들 및 상기 전원 라인을 일체로 몰딩하되, 각 LED 칩을 구획하는 홈 형상의 단차부를 갖는 몰딩부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 있어서, 상기 기판은 PCB 기판 및 리드프레임 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 구성에 있어서, 상기 몰딩부는 적어도 길이 방향 외면에 형성되는 리플렉터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 LED 어레이 제조방법은 일 방향으로 형성되는 복수개의 실장 전극과 리드 전극 및, 상기 실장 전극과 리드 전극들을 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결하는 전원 라인이 마련되는 길이 방향의 기판을 준비하는 단계; 상기 기판의 실장 전극에 LED 칩을 칩 본딩하는 단계; 및 상기 기판 상부에 다수개의 상기 LED 칩, 상기 전극들 및 상기 전원 라인을 일체로 밀봉하되, 각 LED 칩을 구획하는 홈 형상의 단차부를 갖도록 몰딩하는 단계;를 포함한다.
상기와 같은 구성의 LED 어레이 및 그 제조방법에 의하면, 별도의 칩 어레이 공정을 생략함으로써, 제조 공정을 단순화시키고, 제조 시간 및 제조 비용을 줄일 수 있다.
또한, 일괄 몰딩 공정을 통하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 제품의 크기에 상관없이 제작 가능하여 다양한 모델의 백라이트 유닛에 적용될 수 있다.
또한, 기판으로 메탈 PCB를 사용하는 경우 방열 특성이 매우 우수해지기 때문에 고출력 LED 칩을 사용할 수 있으므로, 백라이트 유닛에 적용시 적은 수의 LED 칩으로 종래와 동등한 광 휘도를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 어레이를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 직렬로 배치되는 LED 칩의 기판을 나타낸 평면도,
도 4는 도 3의 기판을 상세히 나타낸 확대 평면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 병렬로 배치되는 LED 칩의 기판을 나타낸 평면도,
도 6은 도 5의 기판을 상세히 나타낸 확대 평면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이를 나타낸 평면도,
도 8은 도 7의 LED 어레이를 상세히 나타낸 확대 평면도,
도 9는 도 7의 LED 어레이를 상세히 나타낸 확대 단면도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 어레이를 나타낸 평면도,
도 11은 도 10의 LED 어레이를 상세히 나타낸 확대 평면도,
도 12는 도 10의 LED 어레이를 상세히 나타낸 확대 단면도.
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 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이(100)는 기판(1) 상에 LED 칩(10)이 안착되고, LED 칩(10)을 덮으면서 몰딩부(20)가 형성되는 구조를 이룬다.
여기서 기판(1)은 PCB나 리드프레임으로 이루어질 수 있으며, 기판(1)에는 LED 칩(10)에 전원을 인가하기 위한 전극(2)과 전극 라인(3)이 형성되고, 이들은 몰딩부(20)에 의해 밀봉되는 구조를 이룬다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 어레이(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 길이 방향으로 몰딩부(20)의 외면을 따라 리플렉터(30)가 더 형성될 수 있다.
상기와 같은 구조의 LED 어레이에 대한 구체적인 구성과 그 제조 방법을 도 3 내지 도 12를 참조하여 살펴본다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이에 있어서, 도 3 및 도 4는 LED 칩이 직렬로 배치된 기판을 나타낸 도면이고, 도 5 및 도 6은 LED 칩이 병렬로 배치된 기판을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하면, 기판(1) 상에는 복수개의 LED 칩(10)이 안착되는데(Chip On Board), 도시된 바와 같이 기판(1)에는 각 LED 칩(10)으로 전원을 인가하기 위한 한 쌍의 실장 전극(2a)과 리드 전극(2b)이 각각 마련되며, LED 칩(10)은 각 전극(2a,2b)에 와어어 본딩(11)으로 연결된다. 또한, 복수개의 LED 칩(10)이 직렬로 연결되기 위하여, 일 측 LED 칩(10)의 전극(2a)은 타 측 LED 칩(10)의 전극(2b)과 전원 라인(3a)으로 연결되어, 복수개의 LED 칩(10)을 따라 순차적으로 전원이 인가되도록 구성된다.
한편, 도 5 및 도 6에서는 일 측 LED 칩(10)의 전극(2a)은 타 측 LED 칩(10)의 전극(2b)과 전기적으로 분리되고, 각 전극(2a,2b)이 전원 라인(3a,3b)에 직접 연결되어, 복수개의 LED 칩(10)이 전원 라인(3)에 병렬로 연결되도록 구성된다.
즉, 본 발명의 LED 어레이(100)는 LED 칩(10)이 상술한 바와 같이 직렬 또는 병렬 구조로 기판(1)의 전극(2)에 직접 안착되는 COB(Chip On Board) 방식으로 본딩된다. 이로 인하여 별도로 LED 칩(10)을 어레이하는 공정이 요구되지 않는다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이를 나타낸 평면도, 확대 평면도 및 확대 단면도이다.
도면을 참조하면, LED 칩(10), 와이어 본딩(11), 전극(2) 및 전원 라인(3)을 밀봉하면서, 일 방향으로 배치되는 복수개의 LED 칩(10)의 배치 방향인 길이 방향으로 몰딩부(20)가 형성된다. 여기서 몰딩부(20)는 각 LED 칩(10)을 구획하는 경계부에 홈 형상의 단차부(21)가 형성되고, 백라이트 유닛에 적용되기 위해서는 백색광을 방출 가능한 구성을 가지며, 일 예로 백색광의 형광체가 혼합된 수지를 사용하여 트랜스퍼몰딩법으로 형성함으로써, 형광체에 의한 파장 변환을 통해 백색광을 구현할 수 있다.
길이 방향을 따라 띠 형상으로 형성되는 LED 어레이(100)는 도 7에 도시된 바와 같이 일괄 몰딩 공정으로 하나의 기판(1) 상에서 동시에 복수개로 형성된다. 이 경우 제품의 생산성이 크게 향상될 수 있으며, 다양한 크기로 제조될 수 있다.
또한, 도 7과 같이 일괄 몰딩 공정으로 복수개로 형성되는 LED 어레이(100)들은 최종적으로 A-A 라인을 따라 다이싱됨으로써, 최종적으로 도 1에 도시된 바와 같은 LED 어레이(100)가 제조된다. 이 경우 제품의 생산성이 크게 향상될 수 있으며, 다양한 크기로 제조될 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 어레이를 나타낸 평면도, 확대 평면도 및 확대 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 어레이(100)는 도시된 바와 같이, 몰딩부(20)의 외면에 리플렉터(30)가 더 형성되는 구조를 이룬다.
즉, 도 7 내지 도 9의 실시예에 따른 LED 어레이와 같이 LED 칩(10), 와이어 본딩(11), 전극(2) 및 전원 라인(3)을 밀봉하면서, 일 방향으로 배치되는 복수개의 LED 칩(10)의 배치 방향인 길이 방향으로 몰딩부(20)가 형성되고, 몰딩부(20)의 양측 외면에는 길이 방향으로 리플렉터(30)가 형성된다.
여기서 리플렉터(30)는 몰딩부(20)에서 외측으로 출사되는 빛을 내부로 반사시켜 휘도를 향상시키기 위한 구성으로, 반사성이 우수한 수지 재질을 이용한 몰딩 방법으로 형성되며, 일 예로 화이트 실리콘을 사용하여 트랜스퍼몰딩법으로 형성될 수 있다.
도 10과 같이 리플렉터(30)를 포함하여 일괄 몰딩 공정으로 복수개로 형성되는 LED 어레이(100)들은 최종적으로 B-B 라인을 따라 다이싱됨으로써, 최종적으로 도 2에 도시된 바와 같은 LED 어레이(100)가 제조된다.
LED 어레이(100)에 있어서, 기판(1)으로는 PCB 또는 리드프레임이 이용될 수 있는데, 특히 방열 특성이 우수한 금속 PCB를 이용하는 경우 고출력 LED 칩을 사용할 수 있으므로, LED 칩 사이의 간격을 넓혀 적은 수의 LED 칩 사용으로 제조 비용을 절감시킬 수 있게 된다.
살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 LED 어레이는 직렬 또는 병렬 회로가 형성된 기판의 전극에 LED 칩을 칩 온 보드(Chip On Board) 방식으로 본딩하므로, 제조 공정이 단순해지고 제조 시간과 비용을 줄일 수 있으며, 일괄 몰딩 공정으로 제조하여 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
1 : 기판
2,2a,2b : 전극 3,3a,3b : 전원라인
10 : LED 칩 11 : 와이어 본딩
20 : 몰딩부 21 : 단차부
30 : 리플렉터
100 : LED 어레이

Claims (4)

  1. 일 방향으로 형성되는 복수개의 실장 전극과 리드 전극 및, 상기 실장 전극과 리드 전극들을 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결하는 전원 라인이 마련되는 길이 방향의 기판;
    상기 기판의 실장 전극에 칩 본딩되는 다수개의 LED 칩; 및
    상기 기판 상부에 다수개의 상기 LED 칩, 상기 전극들 및 상기 전원 라인을 일체로 몰딩하되, 각 LED 칩을 구획하는 홈 형상의 단차부를 갖는 몰딩부;를 포함하는 LED 어레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판은,
    PCB 기판 및 리드프레임 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 어레이.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 몰딩부는,
    적어도 길이 방향의 외 벽면을 따라 형성되는 리플렉터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 어레이.
  4. 일 방향으로 형성되는 복수개의 실장 전극과 리드 전극 및, 상기 실장 전극과 리드 전극들을 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결하는 전원 라인이 마련되는 길이 방향의 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판의 실장 전극에 LED 칩을 칩 본딩하는 단계; 및
    상기 기판 상부에 다수개의 상기 LED 칩, 상기 전극들 및 상기 전원 라인을 일체로 밀봉하되, 각 LED 칩을 구획하는 홈 형상의 단차부를 갖도록 몰딩하는 단계;를 포함하는 LED 어레이 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI707466B (zh) * 2019-07-23 2020-10-11 國立中興大學 亮度均勻之被動式微發光二極體陣列裝置

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