KR101393948B1 - 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents
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본 발명은 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지는 캐비티; 상기 캐비티 내부에 배치된 발광소자; 상기 캐비티의 하부에 상기 발광소자를 밀봉하는 제 1형광체층; 상기 캐비티의 제 1형광체층 위에 형성된 투광성 수지층; 상기 캐비티의 투광성 수지층 위에 형성된 제 2형광체층을 포함한다.
LED, 패키지, 캐비티, 백색
Description
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 중앙 영역의 청백색광을 보상할 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예는 캐비티의 중앙 영역의 청백색광과 캐비티 사이드 영역의 황백색광을 보상하여, 균일한 백색 광이 방출될 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지는 캐비티; 상기 캐비티 내부에 배치된 발광소자; 상기 캐비티의 하부에 상기 발광소자를 밀봉하는 제 1형광체층; 상기 캐비티의 제 1형광체층 위에 형성된 투광성 수지층; 상기 캐비티의 투광성 수지층 위에 형성된 제 2형광체층을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법은 캐비티에 발광소자를 탑재하는 단계; 상기 캐비티 내에 상기 발광소자를 밀봉하는 제 1형광체층을 형성하는 단계; 상기 제 1형광체층 위에 투광성 수지층을 형성하는 단계; 상기 투과성 수지층 위에 제 2형광체층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 의하면, 백색 균일도를 개선시켜 줄 수 있는 효과가 있다.
또한 캐비티 중앙 영역의 청색백광을 보상할 수 있는 백색 발광 다이오드 패 키지를 제공할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 다이오드 패키지(100)는 하부 몸체(110), 리드 프레임(111), 상부 몸체(112), 캐비티(115), 발광소자(120), 제 1형광체층(130), 투광성 수지층(132), 제 2형광체층(134)을 포함하며, 백색 광을 방출하는 발광장치이다.
상기 하부 몸체(110)의 상부에는 복수개의 리드 프레임(111)이 배치되며, 상기 상부 몸체(112)는 상기 하부 몸체(110) 위에 형성된다. 여기서, 상기 상부 몸체(112)가 하부 몸체(110) 위에 형성됨으로써, 내부 구멍이 캐비티(115)로 형성될 수 있다. 여기서, 패키지는 하부 몸체(110)와 상부 몸체(112)가 일체로 형성되거나, 별도의 두 몸체가 부착되는 형태로 형성될 수 있다.
상기 상부 몸체(112)의 캐비티(115)의 측면은 경사진 측면(114)이 형성되어, 내부에서 발생된 광을 출사 방향으로 반사시켜 준다. 이러한 경사진 측면(114)은 반사 물질 또는 시트 등이 부착될 수 있다.
상기 발광소자(120)는 적어도 하나의 청색 LED 칩이며, 상기 청색 LED 칩은 칩 종류에 따라 와이어 또는 플립 방식으로 상기 리드 프레임(111)에 탑재될 수 있다.
상기 제 1형광체층(130)은 상기 캐비티(115)의 바닥에서 제 1두께(T1 : 약 100~150um) 또는 캐비티 내부 용적의 1/2 이하의 높이로 채워질 수 있다. 여기서, 제 1두께(T1)는 발광소자(120)를 완전하게 밀봉할 정도이며, 와이어가 있을 경우 와이어의 일부분이 밀봉될 수도 있다.
이러한 제 1형광체층(130)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지층으로 이루어지며, 상기 수지층 내부에 제 1형광체(131)가 첨가된다. 또한 상기 제 1형광체(131)는 황색 형광체이며, 상기 황색 형광체는 YAG계열, TAG계, 실리케이트계(예: Sr2SiO4:Eu) 형광체 중에서 선택적으로 이용할 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
여기서, 제 1형광체(131)의 비중은 상기 수지층의 비중보다 클 수 있다. 예를 들면, 제 1형광체 비중이 3이상이면 수지층의 비중은 1 ~ 2일 수 있다. 상기 제 1형광체층(130)의 제 1형광체(131)은 수지층의 비중보다 크기 때문에, 대부분의 제 1형광체(131)가 층 아래 부분에 위치하여, 상기 발광소자(120)의 측면 방향에 배치된다.
상기 캐비티(115)의 제 1형광체층(120) 위에는 투광성 수지층(132)이 형성된다. 상기 투광성 수지층(132)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지 재질로 이루어지며, 제 1형광체층(130)의 수지 재질과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
상기 캐비티(115)의 투광성 수지층(132) 위에는 제 2형광체층(134)이 형성된다. 상기 제 2형광체층(134)은 상기 투광성 수지층(132)에서 제 2두께(T2: 약 30~100um)로 형성될 수 있다. 이러한 제 2형광체층(134)은 실리콘 또는 에폭시와 같은 수지층으로 이루어지며, 투광성 수지층(132)과 동일한 수지 재질로 이루어질 수 있다. 상기 제 2형광체층(134)의 내부에 제 2형광체(135)가 첨가된다. 여기서, 제 2형광체(135)는 황색 형광체이며, 상기 황색 형광체는 YAG계열, TAG계, 실리케이트계(예: Sr2SiO4:Eu) 형광체 중에서 선택적으로 이용할 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.
또한 제 2형광체(135)의 입자 크기는 제 1형광체(131)과는 다른 입자를 갖는 데, 예컨대, 제 2형광체(135)의 입자 크기는 제 1형광체(131)의 입자의 1/10 이하의 크기가 될 수 있다. 이러한 제 2형광체(135)의 입자 크기가 적기 때문에, 수지층 내에서 아래로 침전되지 않고 위 부분에 부유된 상태로 놓이게 된다.
또는 상기 제 2형광체(135)의 입자 크기, 비중, 조성 등을 제 1형광체(131)과 동일하게 적용할 수 있다. 이때 제 2형광체층(134)에는 나노 크기의 필러(filler, 미도시)가 첨가되며, 상기 필러에 의해 제 1형광체(135)가 수지층 아래로 침전되지 않고 윗부분에 부유된 상태로 놓이게 된다.
여기서, 캐비티(115)에 발광 소자(120)가 탑재되면, 제 1형광체층(130)을 몰딩하고 경화시킨 후, 투광성 수지층(132)을 몰딩하고 경화하며, 제 2형광체층(134)을 몰딩하고 경화하는 과정을 거치게 된다. 여기서, 경화 상태는 수지의 반 경화 상태 내지 완전 경화 상태를 포함한다.
상기 제2형광체층(134)의 위에는 볼록 또는 오목 형태를 갖는 렌즈가 형성될 수 있다. 또한 상기 제 1형광체층(130), 투광성 수지층(132), 제 2형광체층(134)의 표면 중 어느 한 표면은 플랫 형상, 오목 형상, 볼록 형상 중 어느 한 형상으로 형 성될 수 있다.
이러한 발광다이오드 패키지(100)는 발광소자(120)의 측면 방향으로는 상대적으로 두터운 제 1형광체층(130)과 상대적으로 엷은 제 2형광체층(134)이 놓이게 되며, 발광소자(120)의 상면 방향으로는 상대적으로 엷은 두 개의 형광체층(130,134)이 배치된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 발광소자(120)로부터 생성된 광은 전 영역으로 방출된다. 이때 상기 발광소자(120)의 측면 방향으로 방출된 또는 진행하는 광은 제 1형광체층(130)을 통과하면서 황백색(Yellowish white) 광(L1)으로 방출되며, 상기 황백색 광(L1)은 투광성 수지층(132)을 투과하고, 제 2형광체층(134)을 통과하여 황백색 광으로 방출된다. 이때 발광소자(120)의 측면 방향으로 방출된 또는 진행하는 청색 광 중에서 대부분(예: 50% 이상)의 광은 제 1형광체층(130)의 제 1형광체(131)에 의해 황색 광으로 변환되므로, 제 1형광체층(130)을 통과하면서 황백색 광으로 방출된다. 상기 제 1형광체층(130)을 통과한 광 중에서 일부분(예: 20~30%)의 청색 광이 제 2형광체층(134)의 제 2형광체(135)에 의해 황색 광으로 변환되므로, 제 2형광체층(134)을 통과하면서 황백색 광이 방출된다. 즉, 캐비티 사이드 영역으로 황백색 광이 방출된다.
상기 발광소자(120)의 상면 방향으로 방출된 또는 진행하는 광은 제 1형광체층(130)을 통과하면서 청백색(bluewish white) 광(L2)이 방출되며, 상기 청백색 광(L2)은 투광성 수지층(132)를 투과하고 제 2형광체층(134)를 통과하면서 황백색 광으로 방출된다. 즉, 캐비티 중앙 영역에 소정 간격으로 이격되고 상대적으로 엷 은 두 개의 형광체층(130)(134)을 배치함으로써, 발광소자(120)의 상면으로 진행하는 광이 청백색 광(L2)으로 방출되고, 상기 청백색 광이 다시 황백색 광으로 방출된다.
이러한 구조에서는 캐비티(115)의 중앙 영역은 청백색 광(L1)이 황백색 광으로 방출되며, 캐비티(115)의 중앙 둘레영역(즉, 사이드 영역)은 황백색광이 방출된다. 이때 캐비티(115) 중앙 영역의 청색백광(L1)이 제 2형광체층(134)에 의해 황백색 광으로 보상됨으로써, 전체적으로 균일한 백색 광이 방출될 수 있다.
또한 제 1형광체층(130)의 제 1형광체(131)는 침전시켜 주고, 제 2형광체층(134)의 제 2형광체(135)는 부유 상태로 유지되어 있어, 발광 소자(120)로부터 방출된 광을 효과적으로 여기시켜 줄 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 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 측 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지로부터 방출된 광의 예를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 발광 다이오드 패키지 110 : 하부 몸체
112 : 상부 몸체 114 : 측면
115 : 캐비티 120 : 발광소자
130 : 제 1형광체층 132 : 투광성 수지층
134 : 제 2형광체층
Claims (17)
- 캐비티;상기 캐비티 내부에 배치된 발광소자;상기 캐비티의 하부에 상기 발광소자를 밀봉하는 제 1형광체층;상기 캐비티의 제 1형광체층 위에 형성된 투광성 수지층;상기 캐비티의 투광성 수지층 위에 형성된 제 2형광체층을 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1형광체층 및 제 2형광체층은 수지층 및 그 수지층 내부에 첨가된 형광체를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1형광체층은 황색 형광체를 포함하는 발광다이오드 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1형광체층의 두께는 100~150um로 형성되며,상기 제 2형광체층의 두께는 30~100um로 형성되는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1형광체층의 형광체 비중은 3 이상 또는 수지층의 비중보다 큰 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2형광체층에 포함된 형광체 입자는 제 1형광체층에 포함된 형광체 입자와 같거나 1/10 이하의 크기인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2형광체층에는 나노 스케일의 필러를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 발광소자는 적어도 하나의 청색 LED 칩이며,상기 캐비티 중앙 영역은 상기 발광소자의 상면으로 진행하는 청색 광이 상기 제 1형광체층에 의해 청백색 광으로 방출되고, 상기 청백색(Bluewish) 광이 제 2형광체층에 의해 황백색광으로 방출되며,상기 캐비티의 중앙 둘레에는 상기 발광소자의 측면으로 진행하는 광이 상기 제 1형광체층 및 제 2형광체층을 통과하면서 황백색(Yellowish white) 광으로 방출되는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1형광체층, 투광성 수지층 및 제 2형광체층은 실리콘 또는 에폭시를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2형광체층 위에 형성된 렌즈를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1형광체층, 투광성 수지층 및 제 2형광체층의 표면 중 적어도 하나의 표면은 플랫 형상, 볼록 렌즈 형상 및 오목 렌즈 형상 중 적어도 한 형상으로 형성되는 발광 다이오드 패키지.
- 캐비티에 발광소자를 탑재하는 단계;상기 캐비티 내에 상기 발광소자를 밀봉하는 제 1형광체층을 형성하는 단계;상기 제 1형광체층 위에 투광성 수지층을 형성하는 단계;상기 투광성 수지층 위에 제 2형광체층을 형성하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
- 제 12항에 있어서,상기 제 2형광체층 위에 렌즈를 부착하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
- 제 12항에 있어서,상기 발광 소자는 청색 LED 칩이며,상기 제 1형광체층 및 제 2형광체층은 수지층 및 이에 첨가된 형광체를 포함하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
- 제 12항에 있어서,상기 투광성 수지층은 상기 제 1형광체층의 경화 후 형성되며,상기 제 2형광체층은 상기 투광성 수지층의 경화 후 형성되는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
- 제 12항에 있어서,상기 제 1형광체층 및 제 2형광체층의 형광체 입자는 동일한 크기 또는 상기 제 2형광체층의 형광체 입자가 더 작은 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
- 제 12항에 있어서,상기 캐비티 중앙 영역은 상기 발광소자의 상면으로 진행하는 광이 상기 제 1형광체층에 의해 청백색(Bluewish) 광으로 방출되고, 상기 청백색 광이 상기 제 2형광체층에 의해 황백색(Yellowish white) 광으로 방출되며,상기 캐비티의 중앙 둘레에는 상기 발광소자의 측면으로 진행하는 광이 상기 제 1형광체층 및 제 2형광체층을 통과하면서 황백색(Yellowish white) 광으로 방출되는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
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