KR101318900B1 - Ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로서, 금속 기판; 상기 금속 기판 상에 실장된 적어도 하나의 LED 칩; 및 상기 금속 기판 상에 접착부재에 의해 접착되는 적어도 하나의 전극; 을 포함한다. 이에 의해, 금속 기판 상에 LED 칩을 직접 실장하여 방열 효율을 향상시키는 한편, LED 칩에 전원을 공급하는 전극을 금속 기판 상에 접착하는 방식으로 형성함으로써 제조공정을 단순화하고 공정비용 및 제조시간을 절감할 수 있는 LED 패키지에 관한 것이다.

Description

ＬＥＤ 패키지{Light Emitting Diode package}
본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 금속 기판 상에 LED 칩을 직접 실장하여 방열 효율을 향상시키는 한편, LED 칩에 전원을 공급하는 전극을 금속 기판 상에 접착하는 방식으로 형성함으로써 제조공정을 단순화하고 공정비용 및 제조시간을 절감할 수 있는 LED 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 발광다이오드(LED : Light Emitting Diode, 이하 LED로 지칭함)는 반도체의 pn 접합에 전류를 흘려 보내면 빛이 방출되도록 한 다이오드의 일종으로, 비소화갈륨(GaAs)은 적외선용으로 이용되는 발광다이오드, 비소화갈륨알루미늄(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, LED는 램프형(Lamp Type) LED와 표면실장형(SMD : Surface Mount Divice Type) LED로 구분될 수 있는데, 램프형 LED는 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 LED는 세라믹 또는 인쇄회로기판으로 형성된 기판 상이에 LED 칩을 본딩하고 그 상부에 수지를 몰딩하여 렌즈를 형성한 것으로 LED 칩에서 발생되는 열을 램프형에 비해 용이하게 방출할 수 있고 휘도가 향상되면서 컬러형 전광판과 조명장치 등 여러 분야에서 널리 활용되고 있다.
최근에는, 점차 고출력의 LED 칩이 개발되면서 LED 칩에서 발생되는 열을 효과적으로 배출시키기 위한 기술들이 개발되고 있는 바, LED 칩의 열 방출 효율을 더 향상시키기 위하여 기판을 금속 재질로 형성하고, LED 칩 실장시 쇼트를 방지하기 위하여 금속 기판의 상면에 절연층을 형성한 후, 절연층 상에 형성된 회로 패턴을 통해 LED 칩을 실장하고, 와이어 본딩 등을 통해 전기적인 연결이 이루어지도록 하고 있다.
그러나, 금속 기판 상에 형성된 절연층은 열전도 특성이 나쁘기 때문에 금속 기판을 사용한다 하여도 열전도 효율이 저하될 수밖에 없는 문제점이 지적되고 있다.
또한, 금속 기판의 경우 양극 단자, 음극 단자, 칩 등의 구성이 전기적으로 쇼트되지 않도록 하기 위해 다양한 가공 및 설계 과정을 거치게 된다. 이에, 금속 기판을 이용하는 경우 제조 공정의 복잡도가 증가하여 공정비용과 제조시간이 증가하게 되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2011-0001030호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 금속 기판 상에 LED 칩을 직접 실장하여 방열 효율을 향상시키는 한편, LED 칩에 전원을 공급하는 전극을 금속 기판 상에 접착하는 방식으로 형성함으로써 제조공정을 단순화하고 공정비용 및 제조시간을 절감할 수 있는 LED 패키지를 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 금속 기판; 상기 금속 기판 상에 실장된 적어도 하나의 LED 칩; 및 상기 금속 기판 상에 접착부재에 의해 접착되는 적어도 하나의 전극; 을 포함하는 LED 패키지가 제공된다.
여기서, 상기 전극은, 도전성 접착부재에 의해 접착되는 양극 전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극은, 절연성 접착부재에 의해 접착되는 음극 전극을 포함할 수 있다.
한편, 상기 금속 기판 상에 봉지되어 상기 LED 칩을 밀봉하는 몰딩부를 더 포함하고; 상기 전극은 일 단부가 상기 금속 기판에 접착부재에 의해 접착되고 타 단부는 상기 몰딩부의 외부로 노출되도록 절곡된 스트립 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 금속 기판 상에 봉지되어 상기 LED 칩을 밀봉하는 몰딩부를 더 포함하고; 상기 전극은 절연성 접착부재에 의해 접착되고 상기 전극의 상부에 상기 몰딩부와 동일한 높이로 형성된 도전 수지층을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 접착부재는, 도전성 또는 절연성 수지 접착물질을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 LED 패키지는, 금속 기판 상에 LED 칩을 직접 실장하여 방열 효율을 향상시키는 한편, LED 칩에 전원을 공급하는 전극을 금속 기판 상에 접착하는 방식으로 형성함으로써 제조공정을 단순화하고 공정비용 및 제조시간을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 LED 패키지의 평면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 LED 패키지의 단면도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 LED 패키지의 평면도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 LED 패키지의 A방향에서 바라본 단면,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 LED 패키지의 B방향에서 바라본 단면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 전극 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 LED 패키지의 평면도로서 본 발명에 따른 전극의 배열 상태를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 LED 패키지의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 패키지는 금속 기판(100)과, 금속 기판(100) 상에 실장되는 LED 칩(50)과, 금속 기판(100)에 접착되는 제1전극(200) 및 제2전극(300)과 금속 기판(100) 상에 봉지되는 몰딩부(500)를 포함할 수 있다.
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 금속 기판(100)이 형성될 경우에는 금속 기판(100)에서 칩이 실장되는 칩 실장부의 표면은 아노다이징에 의한 산화 피막이 더 형성될 수 있으며, 금속 기판(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.
금속 기판(100) 상에는 적어도 하나 이상의 LED 칩(50)이 실장될 수 있다. 금속 기판(100) 상에 실장되는 LED 칩(50)은 금속 기판(100)에 형성된 제1전극(200)및 제2전극(300)에 본딩 와이어(미도시)를 이용하여 전기적으로 연결될 수 있다. LED 칩(50)은 복수개가 실장될 수 있으며, 본 실시예에서는 제1 내지 제4 LED 칩(50)이 실장된 경우를 예시하고 있다.
제1전극(200) 및 제2전극(300)은 접착부재(120, 130)에 의해 금속 기판(100)상에 접착된다. 접착부재(120, 130)는 전극의 종류에 따라 도전성 접착부재와 절연성 접착부재가 각각 적용된다. 예컨대, 제1전극(200)이 양극이고 제2전극(300)이 음극일 경우, 제1전극(200)은 도전성 접착부재(130)에 의해 금속 기판(100)상에 접착되고, 제2전극(300)은 절연성 접착부재(120)에 의해 금속 기판(100)상에 접착된다. 접착부재(120, 130)는 수지 접착물질, 절연 혹은 도전 테이프 등을 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 음극인 제2전극(300)을 T자 형으로 설계하여 전극을 중심으로 LED 칩(50)이 좌우 대칭으로 배열된 경우를 예시하고 있으나, 각 전극의 형상은 LED 패키지의 설계 조건에 따라 다양한 형태로 설계될 수 있다.
몰딩부(500)는 투명 EMC(Epoxy Molding Compound), 글래스(Glass), 실리콘, 에폭시, 또는 기타 투명한 수지로 형성될 수 있다. 그리고, 필요에 따라 형광 물질이나 파장변환물질을 수지에 첨가하여 몰딩부(500)를 형성함으로써 LED 칩(50)에서 발광되는 광의 굴절률을 향상시킬 수 있으며, 굴절률 향상에 의해 발광 효율이 개선될 수 있도록 할 수 있다.
여기서, 몰딩부(500)의 상면에는 발광 효율을 향상시키기 위한 렌즈부(미도시)가 더 형성될 수 있다. 렌즈부는 LED 칩(50)이 실장된 영역의 상부에만 소정의 곡면을 갖도록 형성될 수 있으며, 복수의 LED 칩(50)이 실장된 경우 복수개의 LED 칩(200)의 상면 전체 영역에 소정의 곡면을 갖도록 형성될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 LED 칩(50)을 금속 기판(100)에 직접 실장하여 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 전극을 금속 기판(100)상에 접착하는 방식으로 형성함으로써 금속 기판(100)의 구조를 단순화하고 전극을 용이하게 형성할 수 있도록 한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 LED 패키지를 전극의 배열 및 형상을 중심으로 도시한 것이다. 도 3은 LED 패키지의 전극의 배열 상태를 평면도로 도시한 것이고, 도 4는 LED 패키지의 A방향에서 바라본 전극의 배열 상태를 단면도로 도시한 것이며, 도 5는 LED 패키지의 B방향에서 바라본 전극의 배열 상태를 단면도로 도시한 것이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 LED 패키지는 금속 기판(100)의 중앙 영역에 LED 칩(50)이 실장되고 금속 기판(100)의 양단 영역에 각각 제1전극(250) 및 제2전극(300)이 형성되며, 여기서, 제1전극(250) 및 제2전극(300)의 단부는 몰딩부(500) 밖으로 노출되어 외부 전원의 연결을 용이하게 한다.
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 바람직하다.
금속 기판(100)의 중앙 영역에는 적어도 하나 이상의 LED 칩(50)이 실장될 수 있다.
제1전극(250) 및 제2전극(350)은 금속 기판(100)의 양단 영역에 접착부재(120, 130)에 의해 각각 접착될 수 있다. 전극은 그 일 단은 금속 기판(100)에 접착되고 그 타단은 몰딩부(500) 외부로 노출되는 스트립 형태로 형성될 수 있다. 이에, 몰딩부(500) 외측에 노출된 전극(P, P')에 외부전원을 용이하게 연결시킬 수 있다. 여기서, 제1전극(250)의 노출부(P)와 제2전극(350)의 노출부(P')는 상호 대항하는 방향으로 노출될 수 있으며, 이러한 전극의 형상과 배열은 LED 패키지의 설계 조건에 따라 다양한 형태로 설계될 수 있다.
제1전극(250)과 제2전극(350)을 접착시키는 접착부재(120, 130)는 전극의 종류에 따라 도전성 접착부재와 절연성 접착부재가 각각 적용된다. 예컨대, 제1전극(250)이 양극이고 제2전극(350)이 음극일 경우, 제1전극(250)은 도전성 접착부재(130)에 의해 금속 기판(100)상에 접착되고, 제2전극(350)은 절연성 접착부재(120)에 의해 금속 기판(100)상에 접착된다. 접착부재(120, 130)는 수지 접착물질, 절연 혹은 도전 테이프 등을 포함할 수 있다.
몰딩부(500)는 투명 EMC(Epoxy Molding Compound), 글래스(Glass), 실리콘, 에폭시, 또는 기타 투명한 수지로 형성될 수 있다. 그리고, 필요에 따라 형광 물질이나 파장변환물질을 수지에 첨가하여 몰딩부(500)를 형성함으로써 LED 칩(50)에서 발광되는 광의 굴절률을 향상시킬 수 있으며, 굴절률 향상에 의해 발광 효율이 개선될 수 있도록 할 수 있다.
여기서, 몰딩부(500)의 상면에는 발광 효율을 향상시키기 위한 렌즈부(미도시)가 더 형성될 수 있다. 렌즈부는 LED 칩(50)이 실장된 영역의 상부에만 소정의 곡면을 갖도록 형성될 수 있으며, 복수의 LED 칩(50)이 실장된 경우 복수개의 LED 칩(200)의 상면 전체 영역에 소정의 곡면을 갖도록 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 전극 구성도로서, 금속 기판(100)에 접착된 전극에 용이하게 전원을 연결할 수 있도록 하는 전극의 구성을 예시한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 금속 기판(100)상에 절연성 접착부재(120)로 접착된 제2전극(300)을 형성한 경우, 제2전극(300) 상에 몰딩부(500)와 동일한 높이로 도전 수지층(550)을 형성할 수 있다. 이에, 제2전극(300)과 전기적으로 연결되는 도전 수지층(550)은 몰딩부(500)상에 노출되며, 도전 수지층(550)에 외부 전원을 연결하여 제2전극(300)에 전원을 공급할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 LED 칩(50)을 금속 기판(100)에 직접 실장하여 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 전극을 금속 기판(100)상에 접착하는 방식으로 형성함으로써 금속 기판(100)의 구조를 단순화하고 전극을 용이하게 형성할 수 있도록 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 절연성 접착부재 혹은 도전성 접착부재를 이용하여 금속 기판에 전극을 접착시키는 방법으로 전극을 형성하고 있다. 이에, 기판의 구조를 단순화하고 전극을 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 전극의 일 단만 금속 기판에 접착시키고 전극의 타 단은 몰딩부의 외측면으로 노출되도록 절곡된 형상의 전극을 제공함으로써 전극에 외부 전원을 용이하게 연결할 수 있도록 하고 있다. 또한, 금속 기판에 접착된 전극의 상부 영역에 적어도 몰딩부와 동일한 높이로 도전 수지층을 형성하여 도전 수지층이 몰딩부 외부로 노출되도록 함으로써 전극에 외부 전원을 용이하게 연결할 수 있도록 하고 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
50 : LED 칩 100 : 금속 기판
120 : 제1접착부재 130 : 제2접착부재
200, 250 : 제1전극 300, 350 : 제2전극
500 : 몰딩부 550 : 도전 수지층

Claims (6)

  1. 금속 기판;
    상기 금속 기판 상에 실장된 적어도 하나의 LED 칩; 및
    상기 금속 기판 상에 접착부재에 의해 접착되는 적어도 하나의 전극;
    을 포함하고,
    상기 금속 기판 상에 봉지되어 상기 LED 칩을 밀봉하는 몰딩부를 더 포함하며, 상기 전극은 절연성 접착부재에 의해 접착되고, 상기 전극의 상부에 상기 몰딩부와 동일한 높이로 형성된 도전 수지층을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극은,
    도전성 접착부재에 의해 접착되는 양극 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극은,
    절연성 접착부재에 의해 접착되는 음극 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극은,
    일 단부가 상기 금속 기판에 접착부재에 의해 접착되고 타 단부는 상기 몰딩부의 외부로 노출되도록 절곡된 스트립 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접착부재는,
    도전성 또는 절연성 수지 접착물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
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