KR101181224B1 - Ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방열효과가 뛰어나고 구성을 간소화한 초박형 LED 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 의한 LED 패키지는, 절연판; 상기 절연판 위에 형성된 금속기판; 상기 금속기판에 형성된 캐비티에 설치된 LED 칩; 상기 LED 칩이 설치된 캐비티를 채우고 있는 봉지재; 및 상기 절연판을 관통하여 상기 LED 칩에 연결된 전극을 포함하여 구성된다.
본 발명의 LED 패키지는, 패키지 내부에 와이어와 접착제의 사용을 최소화함과 동시에 방열효율을 높임으로써, LED의 발열에 의한 문제를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 LED 패키지 제조방법은 제조공정을 간소화하여 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

ＬＥＤ 패키지 및 그 제조방법{LED PACKAGE AND FABRICATING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 LED 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 방열효과가 뛰어나고 구성을 간소화한 초박형 LED 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
LED(LED, light emitting diode), 발광 다이오드는 전류가 가해지면 다양한 빛을 발산하는 발광소자로서, 여러 제품에 다양하게 사용되고 있으며 그 응용분야 또한, 지속적으로 증가하고 있다.
최근에는 이동통신 단말기 및 LCD 제품의 백라이트 등에 적용되면서 LED 패키지의 박형화가 요구되고 있으며, 표면실장(surface mounted)형의 LED 패키지가 개발되고 있다.
다만, LED는 사용과정에서 많은 열이 발생하기 때문에 박형화가 어렵다. LED의 광 효율은 약 20~30% 정도이며, 광 효율을 30%로 가정하여도 LED 1개당 소모 전력의 70%는 열로 발산된다. LED의 발열에 의해서, LED 패키지 내부 와이어가 단선되거나 와이어와 LED 칩의 접합부가 박리되는 문제가 발생하고, 와이어와 단자의 접합부 또는 LED 패키지의 조립에 사용된 접착제가 박리되는 등의 문제로 LED의 수명을 단축시키는 요인이 된다. 또한, LED의 발열은 봉지수지 및 케이스를 변화시켜 투과율과 반사율이 저하되거나 LED 칩의 특성이 변화되는 등 LED의 효율을 단축시키는 큰 요인으로 작용하고 있다.
특히 박형화된 LED 패키지에서는 LED에서 발생하는 열을 충분히 배출하지 못하여 발열에 의한 문제가 더욱 심각하다.
따라서 패키지 내부에 와이어나 접착제의 사용을 최소화하여 열에 취약한 부분을 줄이고, 방열효과를 높이면서도 제조공정을 간소화할 수 있는 LED 패키지의 구조에 대한 연구가 지속되고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 방열효과가 뛰어나고 구성을 간소화한 초박형 LED 패키지 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 LED 패키지는 아래 구성으로 이루어진다.
절연판;
상기 절연판 위에 형성된 금속기판;
상기 금속기판에 형성된 캐비티에 설치된 LED 칩;
상기 LED 칩이 설치된 캐비티를 채우고 있는 봉지재; 및
상기 절연판을 관통하여 상기 LED 칩에 연결된 전극.
이때 봉지재는 에폭시 재질로 형광물질이 분산된 것이 좋으며, 절연판은 방열 절연재를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 LED 패키지는 금속기판에 형성된 캐비티의 내부에 LED 칩을 설치하기 때문에 초박형의 구조를 가지고 있으며, 금속재질의 기판과 방열 절연재를 이용하여 방열효율이 뛰어나다. 또한, 와이어를 사용하지 않고, 접착제의 사용을 최소화함으로써 LED의 발열에 의한 문제점을 크게 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 의한 LED 패키지 제조방법은,
절연판이 결합된 금속기판을 준비하는 단계;
상기 금속기판의 일부를 제거하여 캐비티를 형성하는 단계;
상기 캐비티 내에 LED 칩을 설치하고, 봉지재로 캐비티를 채우는 단계;
상기 LED 칩이 위치하는 상기 절연판에 관통홀을 형성하는 단계; 및
상기 관통홀에 금속을 채워 전극을 형성하여 상기 LED 칩에 연결하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 또 다른 LED 패키지 제조방법은,
절연판이 결합된 금속기판을 준비하는 단계;
상기 절연판에 관통홀을 형성하는 단계;
상기 관통홀에 금속을 채워 전극을 형성하는 단계;
상기 금속기판을 일부를 제거하여 캐비티를 형성하는 단계;
상기 캐비티 내에 LED 칩을 설치하여 상기 전극에 연결하는 단계; 및
상기 캐비티를 봉지재로 채우는 단계를 포함한다.
이때, 관통홀에 금속을 채우는 방법은 도금에 의해 이루어지는 것이 바람직하며, 절연판 표면의 일부까지 도금하여 외부와 전기적으로 연결한다.
본 발명은 제조공정을 간소화하여 제조비용을 줄일 수 있으며, 관통홀과 절연판 표면에 도금하여 전극을 형성하기 때문에 전극 형성 시에 접착제를 사용하지 않는다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 LED 패키지는, 패키지 내부에 와이어와 접착제의 사용을 최소화함과 동시에 방열효율을 높임으로써, LED의 발열에 의한 문제를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 LED 패키지 제조방법은 제조공정을 간소화하여 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지 제조과정을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지 제조과정을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 LED 패키지의 사용예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 LED 패키지의 다른 사용예를 나타내는 모식도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지 제조과정을 나타내는 모식도이다.
먼저, 절연판(20)이 결합된 금속기판(10)을 준비한다.
금속기판(10)은 LED를 내장하게 될 부분으로서, 금속 재질을 사용하여 방열효과를 높인다. 절연판(20)은 방열효과를 높이기 위하여 방열 절연재를 사용한다.
다음으로, 준비된 금속기판(10)을 식각하여 캐비티(12)를 형성한다.
금속기판(10)을 절연판(20)이 노출될 때까지 식각하여 LED 칩이 내장될 공간인 캐비티(12)를 형성한다.
이렇게 형성된 캐비티(12) 내에 LED 칩(30)을 설치하고, 봉지재(40)로 캐비티를 채운다.
이어서, 금속기판(10)에 형성된 캐비티(12) 내부에 LED 칩(30)을 설치함으로써, 초박형의 LED 패키지를 구성할 수 있다. 봉지재(40)는 LED 패키지의 봉지재로 사용되는 에폭시 수지를 사용하며, LED 칩(30)의 단파장 빛을 다파장의 빛으로 변환시키는 형광물질을 함유한다.
그리고 LED 칩(30)이 설치된 절연판(20)에 관통홀(22)을 형성한다.
캐비티(12)에 설치되어 봉지 된 LED 칩(30) 아래쪽의 절연판(20)에 LED 칩(30)까지 연결되는 관통홀(22)을 형성한다. 관통홀(22)은 LED 칩(30)의 단자 수와 동일하게 2개 이상을 형성한다.
마지막으로 관통홀(22)에 금속을 채워 전극(50)을 형성함으로써 LED 칩(30)과 전극(50)을 연결한다.
관통홀(22)에 금속을 채우는 방법은 도금법을 사용하며, 관통홀(22)에서 절연판(20)의 일부까지 연장하여 도금함으로써, 종래에 접착제로 리드프레임을 결합하는 방법이 아닌 절연판(20)에 전극(50)을 직접 형성하게 된다.
특히 수평구조의 LED 소자를 이용하면, 와이어를 사용하지 않고 전극(50)과 LED 칩(30)을 직접 연결할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지 제조과정을 나타내는 모식도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지 제조방법은 절연판에 전극을 먼저 형성하는 점에서 앞선 실시예와 차이가 있다.
먼저, 절연판(20)이 결합된 금속기판(10)을 준비한다.
금속기판(10)은 LED를 내장하게 될 부분으로서, 금속 재질을 사용하여 방열효과를 높인다. 절연판(20)은 방열효과를 높이기 위하여 방열 절연재를 사용한다.
다음으로, 절연판(20)에 관통홀(22)을 형성한다.
LED 칩이 설치될 위치의 절연판(20)에 먼저 관통홀(22)을 형성한다. 관통홀(22)은 LED 칩의 단자 수와 동일하게 2개 이상을 형성한다.
형성된 관통홀(22)에 금속을 채워 전극(50)을 형성한다.
관통홀(22)에 금속을 채우는 방법은 도금법을 사용하며, 관통홀(22)에서 절연판(20)의 일부까지 연장하여 도금함으로써, 종래에 접착제로 리드프레임을 결합하는 방법이 아닌 절연판(20)에 전극(50)을 직접 형성하게 된다.
그리고 금속기판(10)을 식각하여 캐비티(12)를 형성한다.
전극(50)이 형성된 위치의 금속기판(10)을 절연판(20)이 노출될 때까지 식각하여 LED 칩이 내장될 공간인 캐비티(12)를 형성한다.
이렇게 형성된 캐비티(12) 내에 LED 칩(30)을 설치한다.
금속기판(10)에 형성된 캐비티(12) 내부에 LED 칩(30)을 설치함으로써, 초박형의 LED 패키지를 구성할 수 있다.
수평구조의 LED 소자를 이용한 LED 칩(30)을 관통홀(22)에 채워진 금속 전극(50)과 플립 칩 본딩하면, 와이어를 사용하지 않고 LED 칩(30)과 전극(50)을 연결할 수 있다.
마지막으로 LED 칩(30)이 설치된 캐비티(12)를 봉지재(40)로 채운다.
봉지재(40)는 LED 패키지의 봉지재로 사용되는 에폭시 수지를 사용하며, LED 칩(30)의 단파장 빛을 다파장의 빛으로 변환시키는 형광물질을 함유한다.
이상의 방법으로 제조된 LED 패키지는 제조공정이 간소하여 제조비용을 줄일 수 있으며, 제조과정에서 접착제를 거의 사용하지 않는다.
그리고 LED 칩(30)에서 발생하는 열이 금속기판(10)과 방열 절연재를 사용한 절연판(20) 및 LED 칩(30)에 연결된 전극(50)을 통하여 방출되기 때문에 방열효과가 탁월하다.
도 3은 본 실시예에 따른 LED 패키지의 사용예를 나타내는 모식도이다.
도시된 것과 같이, 금속기판(10)에 추가적인 캐비티를 형성하고 캐비티 내에 LED 칩(30)의 동작 및 방열조절 기능을 포함하는 집적회로(IC, 60)를 내장한다. 집적회로(60)는 전극(50)을 통해 LED 칩(30)과 연결되며, 초박형의 LED 패키지를 형성한다.
도 4는 본 실시예에 따른 LED 패키지의 다른 사용예를 나타내는 모식도이다.
LED 패키지의 방열효과를 향상시키기 위하여, LED 패키지를 MCPCB(metal core printed circuit board, 70)에 연결하여 사용할 수 있으며, 히트싱크(80)를 추가로 부착할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 금속기판 12: 캐비티
20: 절연판 22: 관통홀
30: LED 칩 40: 봉지재
50: 전극 60: 집적회로
70: MCPCB 80: 히트싱크

Claims (8)

  1. 절연판;
    상기 절연판 위에 형성된 금속기판;
    상기 금속기판에 형성된 캐비티에 설치된 LED 칩;
    상기 LED 칩이 설치된 캐비티를 채우고 있는 봉지재; 및
    상기 절연판을 관통하여 상기 LED 칩에 연결된 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 봉지재가 에폭시 재질인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 봉지재에 형광물질이 분산된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연판이 방열 절연재인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  5. 절연판이 결합된 금속기판을 준비하는 단계;
    상기 금속기판의 일부를 제거하여 캐비티를 형성하는 단계;
    상기 캐비티 내에 LED 칩을 설치하고, 봉지재로 캐비티를 채우는 단계;
    상기 LED 칩이 위치하는 상기 절연판에 관통홀을 형성하는 단계; 및
    상기 관통홀에 금속을 채워 전극을 형성하여 상기 LED 칩에 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  6. 절연판이 결합된 금속기판을 준비하는 단계;
    상기 절연판에 관통홀을 형성하는 단계;
    상기 관통홀에 금속을 채워 전극을 형성하는 단계;
    상기 금속기판을 일부를 제거하여 캐비티를 형성하는 단계;
    상기 캐비티 내에 LED 칩을 설치하여 상기 전극에 연결하는 단계; 및
    상기 캐비티를 봉지재로 채우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 관통홀에 금속을 채우는 방법이 도금에 의해 이루어지며, 상기 절연판 표면의 일부까지 도금하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 도금이 상기 절연판 표면의 일부까지 이루어지는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조방법.
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