KR101360624B1 - 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지는 다층으로 형성된 캐비티; 상기 캐비티에 배치된 복수개의 리드; 어느 한 리드에 탑재된 발광 소자; 상기 캐비티의 제 1층 영역에 형성된 제 1형광체를 갖는 제 1몰드부재; 상기 캐비티의 제 2층 영역에 형성된 제 2형광체를 갖는 제 2몰드부재를 포함한다.
LED, 패키지, 캐비티, 다층 구조

Description

발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법{Lighting emitting diode package and fabrication method thereof}
본 발명은 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 발광소자로는 LED(Light Emitting Diode)를 들 수 있는데, 이는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 자외선의 형태로 변환시켜 신호를 보내고 받는 데 사용되는 소자이다.
상기 LED는 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기, 전등, 지시등 등에 패키지화되어 적용될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 캐비티 내부에 서로 다른 형광체를 갖는 몰드 부재를 형성할 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예는 다층 구조의 캐비티의 각 층별로 서로 다른 형광체를 갖는 몰드 부재를 형성할 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지는 다층으로 형성된 캐비티; 상기 캐비티에 배치된 복수개의 리드; 어느 한 리드에 탑재된 발광 소자; 상기 캐비티의 제 1층 영역에 형성된 제 1형광체를 갖는 제 1몰드부재; 상기 캐비티의 제 2층 영역에 형성된 제 2형광체를 갖는 제 2몰드부재를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법은 복수개의 리드을 갖고, 다층으로 단차진 캐비티를 형성하는 단계; 어느 하나의 리드에 발광 소자를 탑재하는 단계; 상기 캐비티의 제 1층 영역에 제 1형광체가 첨가된 제 1몰드 부재를 형성하는 단계; 상기 캐비티의 제 2층 영역에 제 2형광체가 첨가된 제 2몰드 부재를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 의하면, 백색 균일도를 개선시켜 줄 수 있는 효과가 있다.
또한 발광 다이오드 패키지의 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 다이오드 패키지(100)는 다층의 캐비티(112,116)를 갖는 몸체(110 : 111,115), 복수개의 리드(118,119), 발광소자(120), 제 1형광체(132)를 갖는 제 1몰드부재(130), 제 2형광체(142)를 갖는 제 2몰드 부재(140)를 포함한다.
상기 몸체(110)는 예컨대, PPA와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있으며, 다층(111,115) 구조로 형성된다. 상기 몸체(110)의 내부에는 다층 구조의 캐비티(112,116)가 형성된다. 여기서 다층 구조의 캐비티(112,116)는 층과 층 사이의 단차가 20um ~ 100um로 형성될 수 있다. 또한 캐비티(112,116)의 측면(112A,116A)은 경사지게 형성되며, 반사 물질이 도포될 수 있다.
상기 복수개의 리드(118,119)은 몸체 내부에 관통되며, 캐비티(112,116)에 노출된다. 이러한 리드(118,119)은 몸체(110) 내부에 관통되는 구조로 삽입된 후, 몸체(110)의 사출 성형 과정에 의해 캐비티 내부에 배치될 수 있다.
발광 소자(120)는 적어도 하나의 와이어(122)를 이용하여 복수개의 리드(118,119)에 전기적으로 연결될 수 있다. 발광 소자(120)는 어느 하나의 리드(118)에 전기적으로 탑재되고, 와이어(122)로 다른 리드(119)에 연결된다. 이러 한 발광 소자(120)는 적어도 하나의 블루 LED로 배치될 수 있다.
상기 발광소자(120)는 다층 구조의 캐비티(112,116) 중에서 제 1층 영역(112)에 배치될 수 있다.
상기 제 1몰드 부재(130)는 제 1형광체(132)가 첨가되며, 다층 구조의 캐비티 중에서 제 1층 영역(112)에 채워진다.
상기 제 2몰드 부재(140)는 제 2형광체(142)가 첨가되며, 다층 구조의 캐비티의 제 2층 영역(116)에 채워진다. 여기서 제 2몰드 부재(140)는 제 1몰드 부재(130)가 경화된 후 또는 경화되기 전에 몰딩될 수 있다. 상기 제 2몰드 부재(140) 위에는 렌즈(예: 볼록 렌즈)가 부착될 수도 있다.
상기 제 1 및 제 2몰드 부재(130,140)는 에폭시, 실리콘과 같은 수지 재질을 이용할 수 있으며, 상기 제 1형광체(132)와 제 2형광체(142)는 서로 다른 스펙트럼의 광을 방출하는 형광체로서, 하나는 그린 형광체이고, 나머지 하나는 레드 형광체로 이루어질 수 있다.
상기 제 1몰드 부재(130) 및 제 2몰드 부재(140)의 표면 중 적어도 하나의 표면은 오목 렌즈 형상, 플랫 형상, 볼록 렌즈 형상 중 적어도 하나의 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제 1몰드 부재(130)의 표면은 볼록 렌즈 형상으로 형성되고, 제 2몰드 부재(140)의 표면은 플랫한 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 발광 다이오드 패키지(100)는 백색 광을 방출하게 된다. 이를 위해, 발광 소자(120)는 적어도 하나의 청색 LED로 구현될 수 있으며, 제 1몰드 부재(130)의 제 1형광체(132)는 적색 스펙트럼으로 발광하는 적색 형광체이고, 제 2 몰드 부재(140)의 제 2형광체(142)는 녹색 스펙트럼으로 발광하는 그린 형광체로 이루어진다. 또는 제 1형광체(132)가 그린 형광체이고, 제 2형광체(142)가 레드 형광체로 이루어질 수 있다. 여기서, 적색 형광체는 (Sr,Ca)-Ge-S:Eu 그룹, 녹색 형광체는 (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu 또는 SrGa2S4:Eu 그룹을 이용할 수도 있으며, 이러한 종류의 형광체로 한정하지는 않는다.
또한 실시 예에서는 비중 차이를 고려하여 비중이 무거운 형광체는 캐비티의 제 2층 영역에 배치하고, 비중이 상대적으로 가벼운 형광체는 캐비티의 제 1층 영역에 배치할 수 있다. 여기서, 그린 형광체의 비중은 레드 형광체의 비중보다 가벼울 수 있으며, 이러한 비중 차이는 물질에 따라 변경될 수도 있다.
상기 발광 다이오드 패키지(100)는 청색 LED에서 발생된 청색 광의 일부는 녹색 형광체에서 녹색 광으로 방출하고, 적색 형광체에서 적색 광으로 방출됨으로써, 청색, 녹색, 적색 광의 혼색으로 백색 광이 방출될 수 있다.
또한 발광 소자는 자외선(UV) LED로 구현할 수 있으며, 제 1몰드 부재(130)의 제 1형광체(132)와 제 2몰드 부재(140)의 제 2형광체(142)는 서로 다른 종류의 형광체이고, 제 1형광체(132)가 레드 형광체를 포함하고, 제 2형광체(142)가 2종류의 형광체 예컨대, 레드 형광체 및 그린 형광체를 포함할 수 있다. 이러한 자외선 LED에서 발생된 광을 백색 광으로 혼합하여 방출할 수 있다. 즉, 어느 한 층 영역에 2종류의 형광체가 첨가된 몰드 부재로 몰딩할 수도 있다.
이러한 백색 발광 다이오드 패키지(100)는 서로 다른 종류의 형광체를 서로 다른 층에 배치함으로써, 발광 소자의 광 중에서 일부 광에 대해 서로 다른 층의 형광체로 서로 다른 스펙트럼의 색으로 발광하게 함으로써, 백색 광의 균일도를 개선시켜 줄 수 있다. 또한 서로 다른 층에 서로 다른 비중을 갖는 형광체를 배치함으로써, 비중 차이에 의한 형광체들의 발광 세기의 차이를 개선할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 백색 발광 다이오드 패키지(100,200)로서, 서로 다른 종류의 형광체를 서로 다른 층에 배치함으로써, 발광 소자의 광과 이의 일부 광을 형광체를 이용하여 다른 색의 스펙트럼으로 발광하게 됨으로써, 백색 광의 균일도를 개선시켜 줄 수 있다. 또한 서로 다른 층에 서로 다른 비중을 갖는 형광체를 배치함으로써, 비중 차이에 의한 형광체들의 발광 세기의 차이를 개선할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 나타낸 측 단면도이다.
도 2를 참조하면, 발광 다이오드 패키지(200)는 다층(211,213,215) 구조의 몸체(210), 다층 구조의 캐비티(212,214,216), 리드(218,219), 발광소자(220), 제 1형광체(231)를 갖는 제 1몰드부재(230), 제 2형광체(241)를 갖는 제 2몰드 부재(240), 제 3형광체(251)를 갖는 제 3몰드 부재(250)를 포함한다.
상기 몸체(210)는 예컨대, PPA와 같은 수지 재질로 이루어질 수 있으며, 다층 구조(212,214,216)로 형성된다. 여기서 다층 구조의 제 1층 몸체(211)의 높이(H1)는 60~140um이며, 제 2층 몸체(213) 및 제 3층 몸체(215)의 높이(H2)(H3)는 20~100um로 형성될 수 있다.
상기 몸체(210)의 내부에는 다층 구조의 캐비티(212,214,216)가 형성된다. 여기서 다층 구조의 캐비티(212,214,216)에서 층과 층 사이의 단차는 20um ~ 100um로 이루어진다. 또한 상기 캐비티의 측면은 경사지게 형성되며, 반사 물질이 도포될 수 있다.
복수개의 리드(218,219)은 몸체 내부에 관통되며, 사출 성형되는 캐비티(212,214,216) 내부에 배치된다.
상기 발광 소자(220)는 적어도 하나의 와이어(222)를 이용하여 복수개의 리드(218,219)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 발광 소자(220)는 어느 하나의 리드(218)에 전기적으로 연결되고, 와이어(222)로 다른 리드(219)에 연결된다. 이러한 발광소자(220)는 적어도 하나가 다층 구조의 캐비티 중에서 제 1층 영역(212)에 배치될 수 있다.
상기 제 1몰드 부재(230)는 제 1형광체(231)가 첨가되며, 캐비티의 제 1층 영역(212)에 채워진다. 상기 제 2몰드 부재(240)는 제 2형광체(241)가 첨가되며, 캐비티의 제 2층 영역(214)에 채워진다. 상기 제 3몰드 부재(250)는 제 3형광체(251)가 첨가되며, 캐비티의 제 3층 영역(216)에 채워진다. 여기서, 제 2몰드 부재(240)는 제 1몰드 부재(230)가 경화된 후 또는 완전히 경화되기 전에 몰딩되며, 제 3몰드 부재(250)는 제 2몰드 부재(240) 위에 제 2몰드 부재(240)가 경화된 후 또는 완전히 경화되기 전에 몰딩된다. 상기 제 3몰드 부재(240) 위에는 볼록 렌즈가 부착될 수도 있다.
또한 제 1내지 제 3몰드부재(230,240,250)의 표면 중 적어도 하나의 표면은 오목 렌즈 형상, 볼록 렌즈 형상, 플랫한 형상 중 어느 한 형상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제 1 및 제 2몰드 부재(230,240)의 표면은 볼록 렌즈 형상이고, 제 3몰드 부재(250)는 플랫한 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 발광 다이오드 패키지(200)는 백색 광을 방출하게 된다. 이를 위해, 발광 소자(220)는 자외선(UV) LED로 구현될 수 있으며, 제 1형광체(231), 제 2형광체(241) 및 제 3형광체(251)는 서로 다른 종류의 형광체로서, 레드 형광체, 그린 형광체 및 블루 형광체 중 어느 하나로 각각 이루어질 수 있다. 예를 들면, 제 1형광체(231)는 레드 형광체이고, 제 2형광체(241)는 그린 형광체이며, 제 3형광체(251)는 블루 형광체로 이루어질 수 있으며, 이러한 형광체의 종류는 서로 변경 가능하며, 이에 한정하지는 않는다.
여기서, 적색 형광체는 (Sr,Ca)-Ge-S:Eu 그룹, 녹색 형광체는 (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu 또는 SrGa2S4:Eu 그룹, 그리고 블루 형광체는 ZnS:Ag, Dy, Br 그룹으로 구현할 수 있으며, 이러한 형광체로 한정하지는 않는다.
또한 제 2 및 제 3몰드 부재(240,250)를 하나의 몰드 부재로 몰딩될 수 있으며, 두 종류의 형광체(예: 그린 형광체, 블루 형광체)가 첨가될 수도 있다.
본 발명의 실시 예는 백색 발광 다이오드 패키지(100,200)로서, 서로 다른 종류의 형광체를 서로 다른 층에 배치함으로써, 발광 소자의 광과 이의 일부 광을 형광체를 이용하여 다른 색의 스펙트럼으로 발광하게 됨으로써, 백색 광의 균일도를 개선시켜 줄 수 있다. 또한 서로 다른 층에 서로 다른 비중을 갖는 형광체를 배 치함으로써, 비중 차이에 의한 형광체들의 발광 세기의 차이를 개선할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 측 단면도.
도 2는 본 발명의 제 2실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 측 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100,200 : 발광 다이오드 패키지 110,210 : 몸체
112,116,212,214,216 : 캐비티 120,220 : 발광소자
130,140,230,240,250 : 몰드 부재 132,142,231,241,251 : 형광체

Claims (15)

  1. 다층으로 형성된 캐비티;
    상기 캐비티에 배치된 복수개의 리드;
    어느 한 리드에 탑재된 발광 소자;
    상기 캐비티의 제 1층 영역에 형성된 제 1형광체를 갖는 제 1몰드부재;
    상기 캐비티의 제 2층 영역에 형성된 제 2형광체를 갖는 제 2몰드부재를 포함하고,
    상기 제1 형광체는 상기 제1층 영역의 상면에 인접하여 배치되고,
    상기 제2 형광체는 상기 제2층 영역의 하면에 인접하여 배치되는 발광 다이오드 패키지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1형광체와 제 2형광체는 서로 다른 색의 스펙트럼으로 발광하는 형광체이며,
    상기 제 1형광체 및 제 2형광체 각각은 그린 형광체와 적색 형광체 중 어느 하나로 이루어지는 발광 다이오드 패키지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 캐비티의 제 3층 영역에 형성된 제 3형광체를 갖는 제 3몰드 부재를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1내지 제 3형광체는 서로 다른 색의 스펙트럼으로 발광하는 형광체로 이루어지며,
    상기 제 1내지 제 3형광체 각각은 레드 형광체, 그린 형광체 및 블루 형광체 중 적어도 하나로 이루어지는 발광 다이오드 패키지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1몰드부재 또는 제 2몰드부재의 형광체는 레드 형광체, 그린 형광체 및 블루 형광체 중 적어도 2종류의 형광체로 이루어지는 발광 다이오드 패키지.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 발광 소자는 블루 LED를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 발광 소자는 자외선 LED를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 캐비티의 제 1층 영역과 제 2층 영역 사이의 단차는 20um ~100um로 형성되는 발광 다이오드 패키지.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 적어도 한 개의 와이어로 리드에 연결되는 발광 다이오드 패키지.
  10. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1내지 제 3몰드 부재의 표면 중 적어도 하나의 표면은 플랫 형태, 볼록 렌즈 형태, 오목 렌즈 형태 중 적어도 한 형상으로 형성되는 발광 다이오드 패키지.
  11. 복수개의 리드을 갖고, 다층으로 단차진 캐비티를 형성하는 단계;
    어느 하나의 리드에 발광 소자를 탑재하는 단계;
    상기 캐비티의 제 1층 영역에 제 1형광체가 첨가된 제 1몰드 부재를 몰딩하는 단계;
    상기 캐비티의 제 2층 영역에 제 2형광체가 첨가된 제 2몰드 부재를 몰딩하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 형광체는 상기 제1층 영역의 상면에 인접하여 배치되고,
    상기 제2 형광체는 상기 제2층 영역의 하면에 인접하여 배치되는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 발광 소자는 청색 LED이며,
    상기 제 1 및 제 2형광체는 서로 다른 형광체로서, 레드 형광체 및 그린 형광체 중 어느 하나로 이루어진 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 발광 소자는 자외선 LED이며,
    상기 제 1형광체 및 제 2형광체는 서로 다른 형광체이며,
    상기 제 1몰드부재 또는 제 2몰드부재의 형광체는 레드 형광체, 그린 형광체 및 블루 형광체 중 적어도 2종류의 형광체로 이루어지는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제1 형광체의 비중은 상기 제2 형광체의 비중보다 가벼운 발광 다이오드 패키지.
  15. 제14항에 있어서,
    싱기 제1 형광체는 그린 형광체이고, 상기 제2 형광체는 레드 형광체인 발광 다이오드 패키지.
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