KR101258168B1 - 엘이디 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘이디 패키지에 관한 것으로 음극단자(600)가 형성된 금속기판(100)과;
상기 금속기판(100)의 상부에 부착되는 테두리부(200)와; 상기 금속기판(100)의 중앙부 상면에 실장되는 엘이디 칩(500)으로 구성되며; 상기 테두리부(200)의 한쪽 모서리에는 절곡부(300)가 형성되며 상기 절곡부에는 양극단자(400)가 부착되어 있어서 상기 엘이디 칩(500)이 상기 양극단자(400) 및 음극단자(600)와 와이어 본딩으로 연결되어 있는 것을 특징으로 한 엘이디 패키지를 구성상의 특징으로 한다.
본 발명의 엘이디 패키지는 기존의 금속기판과는 달리 캐비티를 형성하기 위한 사출성형작업을 생략할 수 있도록 하기 위하여 금속 기판상에 테두리부를 부착하여 형광물질(포스포, phosphor)이나 실리콘 충진액 등을 용이하게 충진할 수 있다.

Description

엘이디 패키지{Light Emitting Diode Package}

본 발명은 엘이디 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 기판위에 테두리부를 부착하여 형광물질(포스포, phosphor)이나 실리콘 충진액 등을 용이하게 충진할 수 있는 엘이디 패키지에 관한 것이다.

일반적으로 엘이디는 반도체의 pn 접합에 전류를 흘려 보내면 빛이 방출되도록 한 다이오드의 일종으로, 비소화갈륨(GaAs)은 적외선용으로 이용되는 발광다이오드, 비소화갈륨 알루미늄(GaAlAs)은 적외선 또는 빨간색용으로 이용되는 발광다이오드, 인화갈륨비소(GaAsP)는 빨간색ㆍ주황색ㆍ 또는 노란색 용으로 이용되는 발광다이오드, 인화갈륨(GaP)은 빨간색ㆍ녹색 또는 노란색 용으로 이용되는 발광다이오드, 갈륨나이트(GaN)는 희토류 물질인 CrㆍTmㆍTb를 활성이온으로 하는 형광체를 혼합하여 백색을 발광하도록 하는 백색 발광다이오드 등이 알려져 있다.

또한, 엘이디는 램프형(Lamp Type) 엘이디와 표면실장형(SMD : Surface Mount Divice Type) 엘이디로 구분될 수 있는데, 램프형 엘이디는 기판의 상측에 2개의 리드 프레임(금속 전극)을 형성하여 엘이디칩을 실장하고, 그 외측에 수지를 몰딩하여 렌즈가 형성되도록 한 것으로, 열 저항이 크고 열 방출이 어려워 고출력용으로 활용하기가 어려운 문제점이 있다.

반면에, 표면실장형 엘이디는 세라믹 또는 인쇄회로기판으로 형성된 기판 상이에 엘이디 칩을 본딩하고 그 상부에 수지를 몰딩하여 렌즈를 형성한 것으로 엘이디 칩에서 발생되는 열을 램프형에 비해 용이하게 방출할 수 있고 휘도가 향상되면서 컬러형 전광판과 조명장치 등 여러 분야에서 널리 활용되고 있다.

엘이디를 사용한 조명장치에 관한 기술로는 등록특허 10-1033874를 들 수 있는데, 상기 기술은 복수개의 엘이디모듈이 지면을 향하도록 부착되는 엘이디 모듈 설치면과, 엘이디모듈 설치면에서 일체로 상방향으로 연장되어 외기와 접촉하는 복수개의 방열핀을 구비한 전방 몸체; 상기 전방 몸체와는 분리된 별개의 몸체로 형성되어 상기 전방 몸체를 전방 측벽에 분리가능하게 체결나사로 고정하고, 내부공간은 측벽으로 둘러싸여 밀폐된 구조를 가지는 배선함; 일단이 가로등 주에 착탈가능하게 결합되고 타단은 상기 배선함의 후방 측벽을 통하여 내부로 끼워져 배선함을 지지하는 지지아암; 및 상기 지지아암에 대한 배선함의 설치각도를 가변시키도록 배선함에 연결된 전방 몸체의 수평방향에 대한 설치각도를 조절하기 위한 지지대; 및 상기 배선함 내부에 삽입된 지지아암을 배선함에 고정하는 고정클램프를 포함하고,

상기 배선함의 바닥부는 배선함에 개폐가능하게 결합된 하부 커버로 구성되고, 상기 배선함의 전방 측벽은, 외측면에 상기 전방 몸체의 후방 선단을 끼워 지지하는 결합홈과, 내부 공간의 배선을 전방 몸체쪽으로 통과시키는 하나 이상의 배선구멍을 구비하고, 상기 배선함의 후방 측벽은 상기 지지아암의 선단이 끼워질 수 있도록 형성된 지지아암 삽입구멍을 구비한 것을 특징으로 하는 방열성능을 개선한 엘이디가로등 기구를 구성상의 특징으로 한다.

상기한 구성으로 인해 엘이디 모듈에서 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 효과가 있다. 그러나 상기 기술에 적용되 엘이디 모듈은 금속기판 상에 형성된 절연층으로 인해 열전도 효율이 저하될수 밖에 없고 또한, 금속 기판의 경우 양극 단자, 음극 단자, 칩 등의 구성이 전기적으로 쇼트되지 않도록 하기 위해 다양한 가공 및 설계 과정을 거쳐야 함에 따라 제조 공정이 복잡하여 비용과 증가하고 제조시간이 오래 걸리는 단점이 있었다.

뿐만 아니라 엘이디의 표면위에 포스포(phosphor) 또는 실리콘 충진액 등을 충진하기 위해서 기판 자체를 캐비티(cavity)를 갖도록 사출성형하여 제작해야 하기 때문에 제조원가가 상승되는 문제점이 있었다.

등록특허 10-1033874

없음

본 발명은 금속기판 상에 엘이디 칩을 직접 실장하여 방열 효율을 향상시키는 한편, 엘이디 칩에 전원을 공급하는 전극을 금속 기판상에 접착하는 방식으로 형성함으로써 제조공정을 단순화하고 공정비용 및 제조시간을 절감할 수 있는 엘이디 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 금속 기판위에 테두리부를 부착하여 형광물질(포스포, phosphor)이나 실리콘 충진액 등을 용이하게 충진할 수 있는 엘이디 패키지를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은

음극단자(600)가 형성된 금속기판(100)과;

상기 금속기판(100)의 상부에 부착되는 테두리부(200)와;

상기 금속기판(100)의 중앙부 상면에 실장되는 엘이디 칩(500)으로 구성되며

상기 테두리부(200)의 한쪽 모서리에는 절곡부(300)가 형성되며 상기 절곡부에는 양극단자(400)가 부착되어 있어서 상기 엘이디 칩(500)이 상기 양극단자(400) 및 음극단자(600)와 와이어 본딩으로 연결되어 있는 것을 특징으로 한 엘이디 패키지를 과제 해결을 위한 수단으로 제공한다.

상기 테두리부(200)는 형광물질(포스포, phosphor) 또는 실리콘 충진액과 같은 액상물질을 가둘 수 있도록 제작된 것을 특징으로 한다.

한편 본 발명의 엘이디 패키지는 상기 금속기판(100)상에 봉지되어 상기 엘이디 칩을 밀봉하는 몰딩부(700)를 더 포함할 수 있다.

상기 몰딩부(700)는 절곡부(300) 밑으로는 투명한 실리콘 충진액이 충진되고 위로는 형광물질(포스포, phosphor)이 충진된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 엘이디 패키지는, 금속기판상에 엘이디 칩을 직접 실장하여 방열 효율을 향상시키는 한편, 엘이디 칩에 전원을 공급하는 전극을 금속기판과 테두리부의 절곡부에 접착하는 방식으로 형성되어 제작 과정이 간편하고 형광물질(포스포, phosphor)이나 실리콘 충진액 등을 용이하게 충진할 수 있다.

이는 기존의 금속기판과는 달리 캐비티를 형성하기 위한 사출성형작업을 생략할 수 있으므로 제조공정을 단순화하고 공정비용 및 제조시간을 절감할 수 있다.

도 1는 본 발명의 엘이디 패키지의 단면도이다.
도 2은 본 발명의 엘이디 패키지에서 몰딩부가 봉지된 형상을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 엘이디 패키지에서 절곡부를 기준으로 각각 다른 액상물질이 충진된 형태를 나타내는 도면이다.
도 4은 본 발명의 엘이디 패키지의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 엘이디 패키지의 또 다른 형태의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1는 본 발명의 엘이디 패키지의 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은 금속기판(100)과; 테두리부(200)와; 엘이디 칩(500)으로 구성되며 상기 테두리부(200)의 한쪽 모서리에는 절곡부(300)가 형성되어 있다.

상기 금속기판의 상면에는 음극단자(600)가 형성되어 있다.

상기 금속기판(100)의 상부에는 테두리부(200)가 부착된다.

상기 금속기판(100)의 중앙부 상면에는 엘이디 칩(500)이 실장된다.

상기 테두리부(200)의 한쪽 모서리에는 절곡부(300)가 형성되어 있다.

상기 절곡부(300)의 상면에는 양극단자(400)가 부착되어 있다.

본 발명의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

금속 기판(100)은 열전도도가 우수한 금속 재질의 판상체의 형태로 구성될 수 있다. 금속 기판(100)은 구리(heavy Cu), 스테인리스 강, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 탄탈륨(Ta), 또는 이들의 합금 중 어느 하나의 재질로 형성될 수 있다.

여기서, 기판의 특성상 알루미늄(Al) 재질로 구성됨이 바람직하며, 이때 알루미늄으로 금속기판(100)이 형성될 경우에는 금속기판(100)에서 엘이디칩이 실장되는 칩 실장부의 표면은 아노다이징에 의한 산화 피막이 더 형성될 수 있으며, 금속기판(100) 표면에 산화 피막에 의한 박막의 절연층이 형성될 수 있다. 칩 실장부의 표면이 아노다이징 처리된 경우에는 칩 실장부에서 발생될 수 있는 전기적 쇼트를 부가적으로 방지할 수 있다.

상기 기판은 엘이디 칩의 반사효율을 높이기 위하여 은도금을 실시할 수도 있다.

상기 금속기판(100)의 상면에는 음극단자(600)가 형성되어 있고 상기 금속기판(100)의 중앙부 상면에는 엘이디 칩(500)이 실장된다. 상기 엘이디 칩(500)은 상기 음극단자(600)와 와이어 본딩 결합된다.

상기 금속기판(100)의 상부에는 테두리부(200)가 부착되어 있다. 상기 테두리부(200)는 포스포(phosphor) 또는 실리콘 충진액 등의 액상물질을 충진하기 위한 구성으로 금속기판의 형상과 닯은 형상을 갖도록 제작되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 직사각형 형상의 기판을 사용하였으므로 테두리부 또한 위에서 바라보았을 때 직사각형 형상을 나타내도록 제작되는 것이 좋다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 당업자라면 본 발명의 목적과 효과를 벗어나지 않는 범위내에서 적절히 설계, 변경하여 실시할 수 있다.

상기 테두리부(200)의 폭과 높이는 기판의 형상 및 크기에 의해 결정된다. 상기 폭이란 테두리부(200)가 기판에 부착되는 부분의 단면적을 말하는 것으로 상기 폭이 크면 기판에 강하게 접착되지만 엘이디 칩이 실장되는 면적이 좁아지는 단점이 있다. 전반적인 엘이디의 칩의 크기와 실장효율 등을 고려하면 상기 폭은 기판 면적의 0.5~10.0%가 되도록 형성되는 것이 좋고 바람직하게는 1.5~5.0인 것이 좋다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 당업자라면 본 발명의 목적과 효과를 크게 벗어나지 않는 범위내에서 이를 적절히 설계, 변경하여 실시할 수 있음은 물론이다.

상기 테두리부(200)의 재질은 상기 기판(100)의 재질과 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 당업자라면 본 발명의 목적과 효과를 크게 벗어나지 않는 범위내에서 이를 적절히 설계, 변경하여 실시할 수 있음은 물론이다.

상기 테두리부(200)의 한쪽 모서리에는 절곡부(300)가 형성되어 있고 상기 절곡부(300)의 상면에는 양극단자(400)가 부착되어 있는데, 상기 엘이디 칩(500)은 상기 양극단자(400)와 와이어 본딩 결합된다.

상기 테두리부(200)는 액상물질을 가둘 수 있고 상기 액상물질은 형광물질(포스포, phosphor)또는 실리콘 충진액임을 특징으로 하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2은 본 발명의 엘이디 패키지에서 몰딩부가 봉지된 형상을 나타내는 단면도이다.

몰딩부(700)는 투명 EMC(Epoxy Molding Compound), 글래스(Glass), 실리콘, 에폭시, 또는 기타 투명한 수지로 형성될 수 있다. 그리고, 필요에 따라 형광물질(포스포, phosphor)또는 실리콘 충진액과 같은 액상물질을 테두리부에 충진하고 몰딩부(700)를 형성함으로써 엘이디칩(500)에서 발광되는 광의 굴절률을 향상시킬 수 있으며, 굴절률 향상에 의해 발광효율이 개선될 수 있도록 할 수 있다.

여기서, 몰딩부(700)의 상면에는 발광 효율을 향상시키기 위한 렌즈부(미도시)가 더 형성될 수 있다. 렌즈부는 엘이디 칩(500)이 실장된 영역의 상부에만 소정의 곡면을 갖도록 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 엘이디 패키지에서 절곡부를 기준으로 각각 다른 액상물질이 충진된 형태를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 절곡부의 높이를 기준으로 상하부에 각각 다른 액상물질을 충진시킬 수 있다. 본 발명의 일실시예에 의하면 절곡부의 밑으로 실리콘 충진액을 절곡부 위로는 형광물질을 충진시켜 빛의 반사효율을 높이고자 하였으나, 충진액은 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 당업자라면 엘이디 칩의 반사효율 등을 고려하여 충진액을 적절히 선택할 수 있음은 물론이다.

또한 본 발명은 다양한 실시형태로 변형되어 실시 가능한데 예를 들면 도 4 또는 도 5를 들 수 있다. 도 4는 본 발명의 엘이디 패키지의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 엘이디 패키지의 또 다른 형태의 사시도를 나타낸다.

본 발명의 엘이디 패키지를 통해 제작 과정이 간편하고 형광물질(포스포, phosphor)이나 실리콘 충진액 등을 용이하게 충진할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 금속기판과는 달리 캐비티를 형성하기 위한 사출성형작업을 생략할 수 있으므로 제조공정을 단순화하고 공정비용 및 제조시간을 절감할 수 있는 것이다.

100 : 금속기판 200 : 테두리부
300 : 절곡부 400 : 양극단자
500 : 엘이디 칩 600 : 음극단자
700 : 몰딩부 800 : 형광물질
900 : 실리콘 충진액

Claims (5)

1. 음극단자(600)가 형성된 금속기판(100)과;
   상기 금속기판(100)의 상부에 부착되는 테두리부(200)와;
   상기 금속기판(100)의 중앙부 상면에 실장되는 엘이디 칩(500)으로 구성되며
   상기 테두리부(200)의 한쪽 모서리에는 절곡부(300)가 형성되며 상기 절곡부에는 양극단자(400)가 부착되어 있어서 상기 엘이디 칩(500)이 상기 양극단자(400) 및 음극단자(600)와 와이어 본딩으로 연결되어 있는 것을 특징으로 한 엘이디 패키지
2. 제 1항에 있어서,
   상기 테두리부(200)는 액상물질을 가둘 수 있는 것을 특징으로 한 엘이디 패키지
3. 제 2항에 있어서,
   상기 액상물질은 형광물질(포스포, phosphor)또는 실리콘 충진액임을 특징으로 한 엘이디 패키지
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 금속기판(100)상에 봉지되어 상기 엘이디 칩(500)을 밀봉하는 몰딩부(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 한 엘이디 패키지
5. 제 4항에 있어서,
   상기 몰딩부(700)는 상기 절곡부(300) 밑으로는 투명한 실리콘 충진액이 충진되고 상기 절곡부(300) 위로는 형광물질(포스포, phosphor)이 충진된 것을 특징으로 한 엘이디 패키지
   

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