KR101322454B1 - 발광 다이오드 패키지 - Google Patents

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소지섭
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Abstract

발광 다이오드 패키지가 개시된다. 이 패키지는 리드전극들을 갖는 기판을 포함한다. 발광 다이오드 칩이 상기 기판 상에 실장된다. 한편, 투광성 수지가 상기 발광 다이오드 칩을 덮는다. 상기 투광성 수지는 측면 및 상부면을 갖는다. 또한, 반사기가 상기 투광성 수지의 상부면 상에 위치한다. 상기 투광성 수지의 상부면은 상기 발광 다이오드에서 상기 투광성 수지의 상부면으로 방출된 광이 상기 반사기에 의해 상기 투광성 수지의 측면으로 반사되도록 형성된 경사진 면이다. 이에 따라, 전반사에 의한 광손실을 방지함과 아울러 발광 다이오드 칩 둘레를 따라 넓은 측면 지향각으로 광을 방출할 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
발광 다이오드, 측면 발광 다이오드, 지향각, 발광 효율, 인쇄회로기판, 리드프레임, 리드전극

Description

발광 다이오드 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
도 1은 종래기술에 따른 측면 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 측면 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 종래기술에 따른 측면 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위해 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위해 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 넓은 측면 지향각으로 광을 방출할 수 있는 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드 칩을 이용하는 광원 시스템은 사용하고자 하는 용도에 따라 여러 형태의 패키지에 발광 다이오드(LED) 칩을 실장하여 형성한다. 측면 발광 다이오드 패키지는 도광판의 측면에 배치되어, 도광판에 평행하게 빛을 제공하기 때문에 디스플레이용 백라이트 조명에 주로 사용된다.
도 1 및 도 2는 종래의 측면 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 평면도 및 사시도이고, 도 3은 도 1의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 측면 발광 다이오드 패키지는 한 쌍의 리드 단자 즉, 제1 및 제2 리드단자들(11, 13)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 리드단자들은 인청동판으로 제작된 리드프레임으로부터 형성되며, 그 표면은 광반사율을 높이기 위해 은(Ag) 도금되어 있다. 제1 및 제2 리드단자들(11, 13)은 패키지 본체(15)에 의해 지지된다. 패키지 본체(15)는 일반적으로 폴리프탈아미드(Polyphthalamide; PPA)로 리드단자들을 삽입몰딩하여 형성된다.
설명의 편의상, 패키지 본체(15)는 제1 및 제2 리드단자들(11, 13)의 위치를 기준으로 상부 패키지 본체(15a)와 하부 패키지 본체(15b)로 구분될 수 있다.
상부 패키지 본체(15a)는 제1 및 제2 리드단자들(11, 13)을 노출시키는 개구부(16)를 갖는다. 제1 및 제2 리드단자들(11, 13)은 개구부(16)의 바닥, 즉 하부 패키지 본체(15b) 상에 위치하며, 개구부 내에서 서로 이격되어 있다. 또한, 제1 및 제2 리드단자들(11, 13)은 외부 전원에 전기적으로 연결되기 위해 각각 패키지 본체(15)의 외부로 돌출되어 있다. 외부로 돌출된 리드단자들(11, 13)은 다양한 형상을 가질 수 있으며, 다양한 형상으로 절곡될 수 있다. 도 1 및 도 2는 표면 실장을 위해 패키지 본체(15)의 하부면에서 측면으로 절곡된 리드단자들(11, 13)을 도시하고 있다.
개구부(16) 내의 제1 리드단자(11) 상에 발광 다이오드 칩(17)이 실장되어 전기적으로 연결되며, 본딩와이어에 의해 제2 리드단자(13)에 전기적으로 연결된다. 개구부(16)는 투광성 수지(23)로 채워질 수 있으며, 투광성 수지 내에 형광체들이 함유될 수 있다.
종래의 측면발광 다이오드 패키지는 기다란 형상의 개구부(16)를 마련하고, 측벽들, 특히 장축방향의 측벽들(15w)을 경사지게 형성하여 장축 방향의 지향각을 넓힌다. 이에 따라, 디스플레이용의 백라이트에 사용되는 측면발광 다이오드 패키지가 제공되며, 발광 다이오드 칩 및 형광체의 적절한 선택에 의해 백색광을 방출하는 측면 발광 다이오드가 제공될 수 있다.
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 칩(17)에서 임계각보다 작은 입사각으로 투광성 수지(23)의 상부면에 입사된 광(r1)은 상기 투광성 수지(23)를 투과하여 외부로 방출되나, 임계각보다 큰 입사각으로 상기 투광성 수지(23)의 상부면에 입사된 광(r2)은 투광성 수지(23)의 상부면에서 전반사되어 패키지 내부로 돌아간다. 이러한 전반사된 광은 다시 패키지 내부에서 반사를 반복하여 외부로 방출될 수도 있으나, 반사를 반복하는 동안 발광 다이오드 패키지 내부에서 흡수되 어 손실되며, 그 결과 패키지의 발광효율이 감소된다. 특히, 광이 방출되는 지향각을 증가시키기 위해 개구부(16)의 장축길이를 증가시킬 경우, 전반사되는 광의 양은 더욱 증가한다. 이에 따라 패키지의 지향각을 약 120도 이상으로 증가시키는 것이 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전반사에 의한 광손실을 방지함과 아울러 넓은 측면 지향각으로 광을 방출할 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 발광 다이오드 패키지를 제공한다. 이 발광 다이오드 패키지는 리드전극들을 갖는 기판을 포함한다. 발광 다이오드 칩이 상기 기판 상에 실장된다. 한편, 투광성 수지가 상기 발광 다이오드 칩을 덮는다. 상기 투광성 수지는 측면 및 상부면을 갖는다. 또한, 반사기가 상기 투광성 수지의 상부면 상에 위치한다. 상기 투광성 수지의 상부면은 상기 발광 다이오드에서 상기 투광성 수지의 상부면으로 방출된 광이 상기 반사기에 의해 상기 투광성 수지의 측면으로 반사되도록 형성된 경사진 면이다. 또한, 상기 발광 다이오드 칩에서 상기 측면으로 직접 입사된 광의 입사각은 임계각보다 작은 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 전반사에 의한 광손실을 방지함과 아울러 발광 다이오드 칩 둘레를 따라 넓은 측면 지향각으로 광을 방출할 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
상기 반사기는 폴리프탈아미드(Polyphthalamide; PPA)로 형성될 수 있다. 상기 PPA는 몰딩기술을 사용하여 형성될 수 있으며, 상기 투광성 수지를 형성하기 전 또는 후에 형성될 수 있다.
한편, 상기 기판은 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 인쇄회로기판(PCB) 또는 리드프레임일 수 있다.
상기 경사진 상부면은 상기 발광 다이오드 칩이 실장된 기판면에 대해 기울기가 일정할 수 있다. 이와 달리, 상기 경사진 상부면은, 발광 다이오드 칩에서 방출된 광이 반사기에서 반사되어 대체로 평행한 광으로 상기 투광성 수지의 측면으로 향하도록, 상기 발광 다이오드 칩으로부터 멀어질수록 기울기가 감소할 수 있다.
한편, 상기 반사기는 상기 투광성 수지의 일부 측면을 덮는 연장부를 가질 수 있다. 이에 따라, 광이 방출되는 지향각을 제어할 수 있다. 또한, 상기 반사기는 서로 이격되어 상기 투광성 수지의 측면 부분들을 덮는 복수개의 연장부들을 가질 수도 있다. 이에 따라, 광이 특정 부분들에서 소정의 지향각을 가지고 방사상으로 방출되는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수도 있다.
또한, 다른 반사기가 상기 기판 상에 형성될 수 있다. 상기 다른 반사기는 상기 발광 다이오드 칩 주위에 배치되고, 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 광을 상기 투광성 수지의 측면으로 반사시키는 경사면을 갖는다. 이에 따라, 상기 기판 면에 대해 수직방향으로 광이 방출되는 방향을 제어할 수 있다. 상기 다른 반사기는 상기 발광 다이오드 칩 주변의 일 영역 상에 형성될 수도 있으며, 상기 발광 다 다이오드 칩 주변을 둘러쌀 수도 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 리드전극들(23a, 23b)을 갖는 기판(21) 상에 발광 다이오드 칩(25)이 실장된다. 상기 기판(21)은 리드전극들(23a, 23b)이 인쇄된 인쇄회로기판일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 인청동판을 프레스 가공하여 형성된 리드프레임일 수 있다.
상기 발광 다이오드 칩(25)은 전도성 접착제를 통해 리드전극(23a)에 부착되고, 본딩와이어(27)를 통해 리드전극(23b)에 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 달리, 상기 발광 다이오드 칩(25)과 상기 리드전극들(23a, 23b)은 각각 본딩와이어에 의해 전기적으로 연결될 수도 있으며, 본딩와어어 없이 상기 리드전극들(23a, 23b)에 플립본딩될 수도 있다.
투광성 수지(29)가 상기 발광 다이오드 칩(27)을 덮는다. 상기 투광성 수지(29)는 측면 및 상부면(29a)을 갖는다. 상기 투광성 수지(29)의 측면은 상기 발 광 다이오드 칩(25)을 둘러싼다. 상기 측면은 발광 다이오드 칩(25)에서 방출된 광이 임계각보다 작은 각으로 입사되는 높이 및 형상을 갖는다. 한편, 상기 상부면(29a)은 발광 다이오드 칩(25)의 광축(c)을 중심으로 대칭적인 경사면일 수 있다. 이때, 상기 상부면(29a)은 광축(c)으로부터 멀어질수록 위로 올라간다.
상기 투광성 수지(29)는 열경화성 수지, 예컨대 실리콘 또는 에폭시 수지로 형성될 수 있다. 또한, 투광성 수지(29)는 발광 다이오드 칩(25)에서 방출된 광의 파장을 변환하기 위해 형광체를 함유할 수 있다.
한편, 상기 투광성 수지(29)의 상부면 상에 반사기(31)가 위치한다. 상기 반사기(31)는 투광성 수지(29)의 상부면(29a)의 형상을 따라 투광성 수지(29)와 접하며, 이에 따라 콘 형상의 하부면을 갖는다. 또한, 상기 반사기(31)의 상부면은 평평한 면인 것이 바람직하다.
상기 반사기(31)는 폴리프탈아미드(PPA)를 이용하여 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 투광성 수지(29)가 형성된 후, PPA를 사용하여 상기 투광성 수지의 상부면(29a) 상에 반사기를 형성함으로써 투광성 수지(29) 상부면(29a)의 형상에 대응하는 하부면을 갖는 반사기가 형성된다. 이와 달리, 콘 형상의 하부면을 갖는 반사기(31)를 먼저 기판(21) 상에 형성하고, 상기 반사기(31)의 하부면과 기판(21) 사이에 열경화성 수지를 주입하고 경화시키어 투광성 수지(29)를 형성할 수도 있다. 이때, 상기 반사기를 지지하는 지지부들(도시하지 않음)이 기판 상에 형성되어 상기 반사기(31)를 지지할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 발광 다이오드 칩(25)에서 방출되어 투광성 수지(29)의 상부면(29a)으로 입사된 광(r2)은 반사기(31)에서 반사되어 투광성 수지(29)의 측면을 통해 외부로 방출된다. 또한, 발광 다이오드 칩(25)에서 방출되어 투광성 수지(29)의 측면으로 입사된 광(r1)은 전반사 없이 직접 외부로 방출된다. 이에 따라, 전반사에 의한 광손실을 방지할 수 있는 발광 다이오드 패키지가 제공될 수 있다. 이에 더하여, 발광 다이오드 칩을 둘러싸는 투광성 수지의 측면을 따라 광이 방출되므로, 지향각이 광축을 중심으로 360도인 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 투광성 수지의 상부면은 상기 발광 다이오드 칩에서 상기 투광성 수지의 상부면으로 방출된 광이 상기 반사기에 의해 상기 투광성 수지의 측면으로 직접 반사되도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 반사를 반복함에 따른 광손실을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 기판(21) 상에 발광 다이오드 칩(25)이 실장되고, 투광성 수지(29)가 상기 발광 다이오드 칩(25)을 덮고, 상기 투광성 수지(29) 상에 반사기(31)가 위치한다.
다만, 도 4에서 투광성 수지(29)의 상부면(29a)은 일정한 기울기를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 본 실시예에 있어서, 상기 투광성 수지의 상부면(39a)은 상기 발광 다이오드 칩(25) 또는 광축(c)으로부터 멀어질수록 기울기가 감소한다. 즉, 투광성 수지의 상부면(39a)은 발광 다이오드 칩(25)에 가까운 부분은 기울기가 크고, 발광 다이오드 칩(25)에서 먼 부분은 기울기가 작다. 상기 기울기는 발광 다이오드 칩(25)에서 멀어질수록 점진적으로 또는 단계적으로 변할 수 있다. 그 결과, 상기 반사기의 하부면의 형상 또한 상기 상부면(39a)의 형상에 대응하여 변경된다.
본 실시예에 따르면, 상기 상부면(39a)의 기울기를 조절함으로써, 발광 다이오드 칩(25)에서 투광성 수지(29)의 상부면(39a)으로 입사되는 광의 입사각을 대체로 균일하게 할 수 있다. 따라서, 상기 발광 다이오드 칩(25)에서 상기 상부면(39a)으로 방출된 광이 반사기(31)에서 대체로 평행한 광으로 투광성 수지(29)의 측면으로 반사되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 기판(21) 상에 발광 다이오드 칩(25)이 실장되고, 투광성 수지(29)가 상기 발광 다이오드 칩(25)을 덮고, 상기 투광성 수지(29) 상에 반사기(41)가 위치한다.
다만, 상기 반사기(41)는 상기 투광성 수지(29)의 측면 중 일부를 덮는 연장부(41a)를 갖는다. 상기 연장부(41a)는 상기 일부 측면으로 입사된 광을 반사시키어 다른 측면으로 보낸다. 이에 따라, 상기 연장부(41a)의 넓이를 제어함으로써 광이 방출되는 지향각을 제어할 수 있다. 또한, 상기 연장부들을 서로 이격시키어 복수개 형성함으로써 광이 특정 부분들에서 소정의 지향각을 가지고 방사상으로 방출되는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 기판(21) 상에 발광 다이오드 칩(25)이 실장되고, 투광성 수지(29)가 상기 발광 다이오드 칩(25)을 덮고, 상기 투광성 수지(29) 상에 반사기(31)가 위치한다.
다만, 상기 기판(21) 상에 다른 반사기(51)가 형성되어 위치한다. 상기 다른 반사기(51)는 상기 발광 다이오드 칩(25) 주위에 배치되며, 상기 발광 다이오드 칩(25)에서 방출된 광을 상기 투광성 수지(29)의 측면으로 반사시키는 경사면을 갖는다.
본 실시예에 따르면, 상기 발광 다이오드 칩(25)에서 직접 투광성 수지(29)의 측면으로 방출된 광 중 일부는 상기 다른 반사기(51)에서 투광성 수지(29)의 측면으로 반사된다. 이에 따라, 상기 발광 다이오드 칩(25)에서 대체로 기판(21) 면에 평행하게 방출된 광이 상기 다른 반사기(51)에서 반사되며, 따라서 기판(21) 면에 대해 위쪽으로 광이 방출되는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
상기 반사기(51)는 360도 지향각으로 균일한 광을 방출하기 위해 발광 다이오드 칩(25) 주변을 둘러쌀 수도 있으며, 특정 지향각 내에서 수직 방향으로 광의 지향각을 조절하기 위해 기판의 일 영역 상에 한정되어 형성될 수도 있다. 또한, 상기 다른 반사기(51)들을 상기 발광 다이오드 칩(25) 주변에 규칙적으로 형성할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전반사에 의한 광손실을 방지하여 발광 효율을 향상시키면서 넓은 측면 지향각으로 광을 방출할 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 리드전극들을 갖는 기판;
    상기 기판 상에 실장된 발광 다이오드 칩;
    측면 및 상부면을 갖고, 상기 발광 다이오드 칩을 덮는 투광성 수지; 및
    상기 기판 상에 형성되고, 상기 발광 다이오드 칩 주위에 배치된 제1 반사기를 포함하고,
    상기 투광성 수지의 상부면은 상기 발광 다이오드 칩에서 상기 투광성 수지의 상부면으로 방출된 광이 상기 투광성 수지의 측면으로 반사되도록 형성된 경사진 면으로 이루어지고,
    상기 발광 다이오드 칩에서 상기 측면으로 직접 입사된 광의 입사각은 임계각보다 작고,
    상기 제1 반사기는 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 광을 상기 투광성 수지의 측면으로 반사시키는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 투광성 수지의 상부면 상에 위치하는 제2 반사기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 반사기는 PPA로 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은 PCB 또는 리드프레임인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 경사진 상부면은 상기 발광 다이오드 칩으로부터 멀어질수록 기울기가 감소하는 발광 다이오드 패키지.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 반사기는 상기 투광성 수지의 일부 측면을 덮는 연장부를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 반사기는 상기 발광 다이오드 칩 주변을 둘러싸는 발광 다이오드 패키지.
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