KR101199216B1 - 발광 다이오드 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판; 상기 기판상에 형성된 두개 이상의 전극 패드; 상기 전극 패드에 전기적으로 연결된 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드에 대해 수지를 몰딩한 내부 몰딩; 및 상기 내부 몰딩상에 형성된 외부 몰딩을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.

Description

발광 다이오드 패키지{Package of light emitting diode}
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광학적 효율을 향상시키고 제작상의 용이성을 향상시킬 수 있는 돔 형태의 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광 원을 구성함으로써 다양한 색을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.
일반적으로, 발광 다이오드 소자의 특성을 결정하는 기준으로는 색(color) 및 휘도, 휘도 세기의 범위 등이 있고, 이러한 발광 다이오드 소자의 특성은 1차적으로는 발광 다이오드 소자에 사용되고 있는 화합물 반도체 재료에 의해 결정되지만, 2차적인 요소로 칩을 실장하기 위한 패키지의 구조에 의해서도 큰 영향을 받는다. 고휘도와 사용자 요구에 따른 휘도 각 분포를 얻기 위해서는 재료개발 등에 의한 1차적인 요소만으로는 한계가 있어 패키지 구조 등에 많은 관심을 갖게 되었다.
특히, 발광 다이오드는 정보 통신 기기의 소형화, 슬림화(slim) 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화되고 있으며, PCB(Printed Circuit Board: 이하 PCB라고 함) 기판에 직접 장착된 표면실장(SMD: Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있다. 이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 발광 다이오드 램프도 SMD 형으로 개발되고 있다. 이러한 SMD형의 발광 다이오드 램프는 기존의 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등으로 사용된다.
상기와 같이 발광 다이오드의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전동 등 요구되는 휘도의 량도 갈수록 높아져서, 최근에는 고출력 발광 다이오드가 널리 쓰이고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드 패키지 구조를 예시적으로 도시한 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 발광 다이오드 패키지는 PCB(200)에 발광 다이오드(210)를 실장하기 위해 형성된 반사 홀, 반사 홀 내부에 Ag 금속으로 형성된 반사 코팅층(201), 발광 다이오드(210)에 전원을 인가하기 위해 반사 코팅층(201)에 연결된 패키지 전극(230, 220) 등으로 구성된다.
즉, PCB(200) 상에 형성된 반사홀 내측에 형성되는 반사 코팅층(201)은 중심 영역이 전기적으로 단선된 구조를 하도록 형성한다.
이와 같이 PCB(200) 상에 반사 코팅층(201)이 형성되면, 발광 다이오드(210)를 반사홀 하측에 실장하고, 발광 다이오드(210)의 P 전극과 N 전극을 반사 코팅층(201) 상에 전기적으로 연결한다.
상기와 같이 발광 다이오드(210)가 실장되면, 반사 코팅층(201)의 양측에 캐소드 전극(220)과 애노드 전극(230)을 솔더 본딩 방식에 의하여 형성한다. 그런 다음, 발광 다이오드(210)가 실장되어 있는 PCB(200)의 반사홀 상에 와이어(218)의 산화 방지와 공기저항에 의한 광손실을 줄이면서 열전도율을 높이기 위하여 이후 구비되는 몰드 렌즈(250)와 굴절율이 비슷한 충진제(231)를 주입한다.
이렇게 조립된 발광 다이오드 패키지는 상기 발광 다이오드(210)에서 발생한 광을 반사 코팅층(201)에서 반사시킨 다음, 몰드 렌즈(250)를 통하여 외부로 발산하게 된다.
그러나, 상기와 같은 구조를 갖는 발광 다이오드 패키지는 충진제(231)와 같은 내부 수지와 몰드 렌즈(250) 사이에 밀착성이 낮기 때문에 박리가 일어난다는 문제점 및 이런 문제점에 의해 발생한 박리로 인해 발광 다이오드(210)에서 발생한 열이 충진제(231) 등의 내부 수지와 몰드 렌즈(250)로 전달되어 공기 중으로 방열되는 것이 저하된다는 문제점을 가지게 된다.
본 발명은 발광 다이오드의 패키지에서 패키지 재질 사이의 밀착성을 향상시켜 물리적 광학적 안정성을 증대시키는 발광 다이오드의 패키지를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 발광 다이오드의 패키지에서 패키지 재질 사이의 밀착성을 향상시켜 물리적 광학적 안정성을 증대시키는 발광 다이오드의 패키지를 제조하는 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판; 상기 기판상에 형성된 두개 이상의 전극 패드; 상기 전극 패드에 전기적으로 연결된 발광 다이오드; 상기 발광 다이오드에 대해 수지를 몰딩한 내부 몰딩; 및 상기 내부 몰딩상에 형성된 외부 몰딩을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 기판상의 각 영역별로 두 개 이상의 전도성 전극 패드를 형성하는 전극 패드 형성단계; 상기 전극 패드상에 발광 다이오드를 실장하는 발광 다이오드 실장단계; 상기 발광 다이오드와 상기 전극 패드를 전기적으로 연결하는 본딩단계; 상기 발광 다이오드에 대해 내부 몰딩을 수행하는 내부 몰딩 수행단계; 및 상기 내부 몰딩상에 외부 몰딩을 수행하는 외부 몰딩 수행단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조방법에 관한 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명은 발광 다이오드에서 발생한 열에 의해 내부 몰딩과 외부 몰딩 사이의 접착력이 열화되는 문제점을 방지하여 발광 다이오드 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 디스펜싱 방법으로 간단하게 내부 몰딩과 외부 몰딩을 형성하므로 종래의 추가적인 공정들이 필요하지 않고, 내부 몰딩과 외부 몰딩 사이의 밀착성을 향상시켜 물리적 광학적 안정성을 증대시킨다.
도 1은 종래의 발광 다이오드 패키지를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드의 패키지를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 패키지를 형성하기 위한 과정을 도시하는 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 다이오드의 패키지는 예컨대, MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board)를 이용하여 제조된 표면 실장형 발광 다이오드 패키지로서, MCPCB(1), MCPCB(1)상에 형성된 두 개의 전극 패드(2,2'), 전극 패드(2)상에 구비된 발광 다이오드(3), 발광 다이오드(3)로부터 각 전극 패드(2,2')로 연결된 두 개의 와이어(4,4'), 발광 다이오드(3)와 와이어(4,4')를 보호하는 내부 몰딩(6), 외부로부터의 충격을 흡수하기 위해 내부 몰딩(6)상에 구비된 외부 몰딩(7), 및 외부 몰딩(7)의 형성을 위한 영역의 경계가 되는 가이드부(5)로 구성된다.
전극 패드(2,2')는 MCPCB(1)상에 전도성 금속 재질인, Ag, Au, Cu 등으로 형성된 전극 패드로서, 전극 패드(2)는 발광 다이오드(3)가 와이어(4)로 연결된다. 또한, 전극 패드(2')는 전극 패드(2)와 소정 거리로 이격되어 발광 다이오드(3)에 연결된다. 따라서, 각각의 전극 패드(2,2')를 통해 전원이 공급됨으로써, 발광 다이오드(3)는 발광을 하게 된다.
내부 몰딩(6)은 발광 다이오드(3)와 와이어(4,4')를 보호하기 위해 강도가 높고 계면 접착성이 좋은 수지, 예를 들어 실록산(siloxane)과 페닐(phenyl) 등을 소정의 혼합비로 혼합한 수지(경도:shore D 50)를 이용하여 몰딩한다. 이때, 실록산과 페닐 등을 혼합한 수지는 예컨대, 디스펜싱(dispensing) 방법으로 발광 다이오드(3)와 와이어(4,4') 상에 반구형으로 주입되어 몰딩된다.
외부 몰딩(7)은 내부 몰딩(6)상에 접착하여 외부로부터의 충격에 대해 내부 몰딩(6)을 보호하는 역할을 하고 내부 몰딩(6)과의 접착성이 우수한 재질, 예를 들어 실록산, 백금, 실리카 등을 소정 비율로 혼합한 수지(경도:shore A 35)를 이용하여 몰딩한다. 여기서, 외부 몰딩(7)의 형성은 내부 몰딩(6)의 형성과 동일하게 디스펜싱 방법으로 내부 몰딩(6)상에 형성되고 외부 몰딩(7)의 영역 경계를 위한 가이드부(5)에 의해 한정되어 형성된다.
가이드부(5)는 비전도성 재질로 MCPCB(1)와 전극 패드(2,2') 상에 소정 형태, 예를 들어 소정 높이의 원형 고리 또는 사각 고리형으로 형성되고 외부 몰딩(7)의 영역 경계를 이룬다.
이와 같은 구성의 본 발명에 따른 발광 다이오드의 패키지는 내부 몰딩(6)과 외부 몰딩(7) 사이의 접착성이 상당하기 때문에, 발광 다이오드(3)에서 발생한 열에 의해 내부 몰딩(6)과 외부 몰딩(7) 사이의 접착력이 열화되는 문제점을 방지하게 되고, 따라서 발광 다이오드 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 발광 다이오드의 패키지를 형성하기 위한 과정을 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 패키지를 형성하기 위한 과정을 도시하는 흐름도이다.
먼저, MCPCB(1)상에는 소정 두께의 전도성 전극 패드(2,2')를 형성한다(S301). 전도성 전극 패드(2,2')를 MCPCB(1)상에 형성하기 위해서, 예를 들어 전기도금 방식을 이용하여 전도성 금속 재질인, Ag, Au, Cu 등을 MCPCB(1)상에 소정 두께로 도금하게 되고, 도 2에 도시된 전극 패드(2,2')와 같이 소정 거리로 이격되도록 에칭된다.
전도성 전극 패드(2,2')를 MCPCB(1)상에 형성한 후, 전극 패드(2)상에는 발광 다이오드(3)가 실장되고 발광 다이오드(3)에 와이어(4,4')가 연결된다(S302). 여기서, 발광 다이오드(3)가 실장되고 발광 다이오드(3)에 와이어(4,4')가 연결된 후에, MCPCB(1)와 전극 패드(2,2') 상에 발광 다이오드(3)를 중심으로 하는 원형 고리형태의 가이드부(5)가 부가적으로 형성될 수 있다.
이와 같이 형성된 발광 다이오드(3)와 와이어(4,4')에 대해 디스펜싱 방법을 이용하여 내부 몰딩(6)을 형성하게 된다(S303). 내부 몰딩(6)은 강도가 높고 계면 접착성이 좋은 수지, 예를 들어 실록산과 페닐 등을 소정의 혼합비로 혼합한 수지로 이루어지고 디스펜싱 방법으로 발광 다이오드(3)와 와이어(4,4') 상에 반구형으로 주입되어 몰딩된다.
이어서, 내부 몰딩(6) 상에 외부 몰딩(7)을 형성한다(S304). 외부 몰딩(7)은 내부 몰딩(6)에 대한 접착성이 우수하고 강도가 낮고 계면 접착성이 낮은 수지로서, 예컨대 실록산, 백금, 실리카 등을 소정 비율로 혼합한 수지를 디스펜싱 방법으로 내부 몰딩(6) 상에 반구형으로 몰딩된다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 표면 실장형 발광 다이오드 패키지를 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되지 않고 MCPCB에 형성된 홈에 발광 다이오드가 구비되는 다양한 발광 다이오드 패키지에 적용될 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
1: MCPCB 2,2': 전극 패드
3: 발광 다이오드 4,4': 와이어
5: 가이드부 6: 내부 몰딩
7: 외부 몰딩

Claims (16)

  1. 상면 전체가 평평한 기판;
    상기 기판 상에 서로 이격되어 전기적으로 분리되는 적어도 두개의 전극 패드;
    상기 적어도 두개의 전극 패드의 바로 위에 배치되는 발광 다이오드;
    상기 발광 다이오드의 주위에 배치되고, 내측면, 상기 기판의 상면과 수직하는 평평한 외측면, 상면, 및 상기 기판의 상면과 평행한 하면을 포함하는 가이드부;
    상기 발광 다이오드 및 적어도 두개의 전극 패드 상에 내부 몰딩; 및
    상기 내부 몰딩 상에 외부 몰딩을 포함하고,
    상기 내부 몰딩 및 외부 몰딩 중 적어도 어느 하나는 볼록한 형상을 갖고,
    상기 내부 몰딩은 상기 적어도 두개의 전극 패드와 접촉하고,
    상기 내부 몰딩과 외부 몰딩은 서로 곡률반경이 다른 발광 다이오드 패키지.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 MCPCB인 발광 다이오드 패키지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드, 내부 몰딩, 및 외부 몰딩은 적어도 일부분이 동일 수평면 상에 배치되는 발광 다이오드 패키지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 몰딩의 일부분은 상기 기판과 접촉하는 발광 다이오드 패키지.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 상기 적어도 두개의 전극 패드 중 어느 하나에 설치되는 발광 다이오드 패키지.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 몰딩은 상기 외부 몰딩의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖는 발광 다이오드 패키지.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 두개의 전극 패드의 상면은 평평한 발광 다이오드 패키지.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 외부 몰딩은 불균일한 두께를 가지는 발광 다이오드 패키지.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드를 상기 적어도 두개의 전극 패드에 연결하는 두개의 와이어를 포함하고, 상기 와이어는 상기 내부 몰딩에 의해 몰딩되는 발광 다이오드 패키지.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 내부 몰딩 및 외부 몰딩 중 적어도 어느 하나의 높이보다 낮은 높이로 형성되는 발광 다이오드 패키지.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드부는 원형 고리 또는 사각 고리형으로 형성되는 발광 다이오드 패키지.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드부는 비전도성 재질로 형성되는 발광 다이오드 패키지.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 외부 몰딩은 상기 가이드부의 내측면과 접촉하는 발광 다이오드 패키지.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 몰딩과 외부 몰딩은 서로 다른 물질로 형성되는 발광 다이오드 패키지.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 내부 몰딩의 상부의 외면으로부터 상기 외부 몰딩의 외면까지의 최단거리는 상기 내부 몰딩의 하부의 외면으로부터 상기 외부 몰딩의 외면까지의 최단거리보다 큰 발광 다이오드 패키지.
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