KR101822167B1 - 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법 - Google Patents

발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예는 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 도전층; 상기 도전층 상에 배치되고, 열 전도성을 갖는 절연층; 상기 절연층 상에 배치된 금속 박막층; 상기 금속 박막층 상에 배치된 도금층; 상기 도금층 상에 배치된 LED 칩; 상기 LED 칩 주위의 상기 절연층 상에 배치된 댐부; 및 상기 LED 칩 상에 배치된 수지;를 포함하고, 상기 수지의 표면은 상기 댐부의 상면보다 높다.

Description

발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명의 실시 예는 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 LED)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaInP 등과 같은 화합물 반도체 재료들의 조합을 통해 다양한 색상의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.
LED는 비약적인 반도체 기술 발전에 힘입어, 고휘도 및 고품질의 제품 생산이 가능해졌다. 또한, 청색과 백색 LED가 현실화되면서 디스플레이 및 차세대 조명원으로 활용되고 있다.
종래의 칩 온 보드(Chip On Board, COB) LED 패키지를 제작하기 위해서는, 기판 위의 LED 칩 주위에 별도의 댐을 쌓고, 디스펜싱 방식을 사용하여 LED 칩 위에 수지를 도포하였다.
본 발명의 실시 예는 내부 구조가 심플한 LED 패키지를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예는 내부 구조가 심플한 LED 패키지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 도전층; 상기 도전층 상에 배치되고, 열 전도성을 갖는 절연층; 상기 절연층 상에 배치된 금속 박막층; 상기 금속 박막층 상에 배치된 도금층; 상기 도금층 상에 배치된 LED 칩; 상기 LED 칩 주위의 상기 절연층 상에 배치된 댐부; 및 상기 LED 칩 상에 배치된 수지;를 포함하고, 상기 수지의 표면은 상기 댐부의 상면보다 높다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 베이스층; 상기 베이스층 상에 배치된 LED 칩; 상기 베이스층 상에 배치되고, 상기 LED 칩 주위에 배치되고, 상면이 상기 LED 칩보다 높은 댐부; 및 상기 LED 칩 상에 배치되고, 표면이 상기 댐부의 상면에 대하여 한 측면에서 다른 한 측면으로 감소 또는 증가하는 기울기를 갖는 수지;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조 방법은, 도전층 상에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층 상에 금속 박막층과 도금층을 형성하는 단계; 상기 도금층 상에 LED 칩을 배치하는 단계; 상기 LED 칩 주위의 상기 절연층 상에 댐부를 형성하되, 상기 댐부의 상면이 상기 LED 칩보다 높도록 형성하는 단계; 상기 댐부의 상면 위에 마스크를 형성하는 단계; 스크린 프린팅 방식으로 상기 LED 칩 상에 수지를 형성하는 단계; 및 상기 마스크를 제거하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조 방법은, 베이스층 상에 LED 칩을 형성하는 단계; 상기 LED 칩 주위의 상기 베이스층 상에 댐부를 형성하되, 상기 댐부의 상면이 상기 LED 칩보다 높도록 형성하는 단계; 및 상기 LED 칩 상에 수지를 형성하되, 상기 수지의 표면이 상기 댐부의 상면에 대하여 한 측면에서 다른 한 측면으로 감소 또는 증가하는 기울기를 갖도록 형성하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 LED 패키지는 내부 구조가 심플한 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 LED 패키지 제조 방법을 사용하면, 구조가 심플한 LED 패키지를 제작할 수 있고, 빠르고 신속하게 대량의 LED 패키지를 제작할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드(이하, LED) 패키지의 사시도.
도 2는 도 1에서 A-A’으로의 단면도.
도 3 내지 도 5는 도 2에 도시된 LED 패키지(100)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 패키지의 사시도.
도 7은 도 6에서 B-B’으로의 단면도.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광 다이오드(이하, LED) 패키지의 사시도이다. 도 1은 복수의 LED 패키지(100)들이 서로 연결된 형태이다. 도 2는 도 1에서 A-A’으로의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 LED 패키지(100)는 베이스층(110), LED 칩(130), 댐부(150) 및 수지(170)를 포함할 수 있다.
베이스층(110) 상에는 LED 칩(130), 댐부(150) 및 수지(170)가 배치된다. 여기서, 베이스층(110)은 도전층(111), 절연층(113), 금속 박막층(115) 및 도금층(117)을 포함할 수 있다. 이하 구체적을 살펴보도록 한다.
도전층(111)은 알루미늄 소재의 금속판으로 구성되는 것이 바람직하다. 도전층(111)을 알루미늄 소재의 금속을 사용하는 이유는 상부에 LED 칩(130)이 바로 실장되어 부착된 조건에서 LED 칩(130)에서 발생된 열을 외부로 신속하게 전달하여 열방출을 촉진하기 위해서이다. 이러한 도전층(111)은 반드시 알루미늄 소재에 한정되는 것은 아니고 일정 이상의 높은 방열 성능을 갖는 Cu, Cu합금, SUS 소재 등을 이용하여 구성하는 것도 가능하다.
절연층(113)은 도전층(111) 상에 배치된다. 절연층(113)은 전기적 절연의 성질을 가지며, 열전도성을 갖는다. 따라서, 절연층(113)은 도전층(111)에서 LED 칩(130) 및 도금층(117)으로의 전류를 차단하여 내전압을 향상시킬 수 있고, LED 칩(130)으로부터의 열을 도전층(111)으로 신속하게 전달할 수 있다.
금속 박막층(115)은 절연층(113) 상에 배치된다. 상기 금속 박막층(115)은 황상구리 용액을 전기 분해하여 만든 얇은 동박인 것이 바람직하다.
도금층(117)은 금속 박막층(115)상에 배치되고, 상기 도금층(117)을 형성하는 이유는 금속 박막층의 부식을 막기 위해서이다.
LED 칩(130)은 상기 도금층(117) 상에 배치되며, 상기 도금층(117)과 리드선(L)에 의해 전기적으로 연결된다.
한편, 베이스층(110)은 절연체에 회로 패턴이 인쇄된 인쇄회로도금층(PCB: Printed Circuit Board)일 수 있다. 베이스층(110)은 메탈 코아(Metal Core) PCB, 연성(Flexible) PCB, 세라믹 PCB, FR4 등 중 어느 하나일 수 있다.
LED 칩(130)은 베이스층(110) 상에 배치된다. 구체적으로, LED 칩(130)은 베이스층(110)의 도금층(117) 상에 배치될 수 있다.
LED 칩(130)은 리드선(L)에 의해 베이스층(110)과 전기적으로 연결된다. 여기서, 리드선(L)은 금(Au) 등의 도전체일 수 있다.
LED 칩(130)은 수평형 또는 수직형 LED 칩 중 어느 하나일 수 있다.
댐부(150)는 베이스층(110) 상에 배치되고, LED 칩(130) 주위에 배치된다.
댐부(150)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 링 형태로 LED 칩(130)을 덮고 있는 수지(170) 둘레에 배치될 수 있다. 구체적으로, 댐부(150)는 금속 박막층(115)과 도금층(117) 및 LED 칩(130)을 둘러싸면서 절연층(113) 상에 배치될 수 있다.
댐부(150)는 솔더 마스크(Solder Mask) 혹은 솔더 레지스트(Solder Resist)일 수 있다. 좀 더 구체적으로, 댐부(150)는 포토 솔더 레지스트(Photo Solder Resist, PSR)일 수 있다. 댐부(150)가 PSR인 경우, 백색의 PSR일 수 있다. 여기서, 댐부(150)가 PSR인 경우, 베이스층(110)과 PSR(150)은 메탈 코아 인쇄회로도금층(Metal Core PCB, 이하, MCPCB)를 구성할 수 있다.
댐부(150)는 실리콘(Silicon)일 수 있다. 이 경우, 댐부(150)를 구성하는 실리콘의 점성은 수지(170)의 실리콘 점성보다 클 수 있다.
댐부(150)의 높이(H1)는 금속 박막층(115), 도금층(117), LED 칩(130) 및 리드선(L)의 상면의 전체 높이(H2)보다 높다. 여기서, 댐부(150)의 높이(H1)는 금속 박막층(115), 도금층(117), LED 칩(130) 및 리드선(L)의 상면의 전체 높이(H2)에 적어도 1.5배 이상인 것이 바람직하다. 이는 리드선(L)을 고려한 것으로, 수지(170) 내에 리드선(L)을 온전히 매립하기 위함이다.
혹은 댐부(150)의 상면(151)은 LED 칩(130)의 상면보다 충분히 높다. 이는 리드선(L)을 고려한 것으로, 수지(170) 내에 리드선(L)을 온전히 매립하기 위함이다.
수지(170)는 LED 칩(130) 상에 배치된다. 구체적으로, 수지(170)는 LED 칩(130)을 덮고, 링 형상의 댐부(150)에 포위될 수 있다. 수지(170)는 LED 칩(130)과 리드선(L)을 온전히 덮어 LED 칩(130)과 리드선(L)이 외부에 노출되지 않도록 한다.
수지(170)는 실리콘과 형광체를 포함할 수 있다. 여기서, 형광체는 황색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 형광체는 LED 칩(130)에서 방출된 광을 여기시킨다. 예를 들어, LED 칩(130)에서 방출되는 광이 청색광인 경우, 형광체는 청색광을 여기하여 백색광으로 전환시킬 수 있다.
수지(170)에 있어서, 외부에 노출되는 표면(171)은 한 측면에서 다른 한 측면으로 감소 또는 증가하는 기울기를 갖는다. 또한, 수지(170)의 표면(171)은 댐부(150)의 상면(151)보다 높게 배치된다. 수지(170)의 표면(171)이 한 측면에서 다른 한 측면으로 감소 또는 증가하는 기울기를 가지며, 댐부(150)의 상면(151)보다 높게 배치되는 것은 수지(170)의 제조 방법에 의한 것일 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 LED 패키지(100)의 수지(170)는 스크린 프린팅 기법에 의해 형성됨으로써, 수지(170)의 표면(171)은 한 측면에서 다른 한 측면으로 감소 또는 증가하는 기울기를 갖는다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 LED 패키지(100)의 수지(170)를 형성하기 전, 댐부(150) 상에는 마스크가 배치되는데, 상기 마스크에 의해 수지(170)의 표면(171)은 댐부(150)의 상면(151)보다 높게 배치된다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 LED 패키지는 구조가 심플하다. 왜냐하면, 본 발명의 실시 예에 따른 LED 패키지(100)의 댐부(150)가 일반적인 MCPCB의 PSR 역할을 함과 동시에 종래의 디스펜싱 기법을 사용하여 제작된 LED 패키지의 댐 역할을 하기 때문이다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 LED 패키지(100)는 종래의 디스펜싱 기법에 의해 제작된 LED 패키지의 댐이 불필요하다.
도 3 내지 도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 LED 패키지(100)의 제조 방법을 설명하는 도면들이다.
도 3을 참조하면, 베이스층(110) 상에 댐부(150)를 형성한다. 구체적으로 도전층(111) 상에 절연층(113)을 형성하고, 절연층(113) 상에 금속 박막층(115)과 도금층(117)을 형성하며, 절연층(113) 상에 금속 박막층(115)과 도금층(117)을 둘러싸는 댐부(150)를 형성한다.
여기서, 댐부(150)의 높이(H1)가 금속 박막층(115), 도금층(117), LED 칩(130) 및 리드선(L)의 상면의 전체의 높이(H2)보다 높도록 댐부(150)를 형성한다. 바람직하게는 댐부(150)의 높이(H1)를 금속 박막층(115), 도금층(117), LED 칩(130) 및 리드선(L)의 상면의 전체 높이(H2)의 1.5배 이상이 되도록 할 수 있다. 이는 추후 형성될 수지(170) 내에 LED 칩(130)과 리드선(L)이 매립되기 위함이다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 베이스층(110) 상에 적어도 하나 이상의 LED 칩(130)을 배치하고, 리드선(L)으로 LED 칩(130)과 베이스층(110)을 전기적으로 연결한다. 그런 후, 댐부(150) 상에 마스크(mask, 190)를 형성한다. 여기서, 마스크(190)는 실리콘 산화막(Silicon Dioxide)일 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하면, LED 칩(130) 위에 수지(170)를 형성한다. 여기서, 수지(170)는 스크린 프린팅(Screen Printing) 방식을 사용할 수 있다. 스크린 프린팅 방식은 종래의 공압 방식의 디스펜싱 방식에 비해 짧은 시간에 많은 면적을 도포할 수 있으며 설비 투자비용이 적다.
수지(170)를 형성하기 위한 스크린 프린팅 방법을 구체적으로 설명하도록 한다. LED 칩(130)과 마스크(190) 위에 액상의 수지(170)를 충분히 도포하고, 스퀴즈(Squeeze)를 마스크(190)의 상면을 따라 미리 설정된 일 방향으로 이동시킨다. 그러면, 액상의 수지(170)는 댐부(150) 사이의 공간을 채워 LED 칩(130)과 리드선(L)을 메운다. 다음으로, 어닐링(Annealing)을 수행하여 액상의 수지(170)를 경화(Cure)시킨다. 수지(170)를 상술한 스크린 프린팅 방식으로 형성하면, 수지(170)의 표면은 평평하지 않고 한 측면에서 다른 한 측면으로 감소 또는 증가하는 기울기를 가질 수 있다.
마지막으로, 댐부(150) 상에 배치된 마스크(190)를 마스크 제거 물질을 사용하여 제거한다. 그러면, 도 2에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 LED 패키지(100)가 제작된다. 여기서, 마스크(190)가 제거됨에 따라, 수지(170)의 표면(171)은 댐부(150)의 상면(151)보다 더 높은 곳에 위치할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 패키지 제조 방법은, 내부 구조가 심플한 LED 패키지를 제조할 수 있다. 이는 종래의 LED 패키지 제조 방법에서 사용되던 댐을 별도로 사용하지 않기 때문에 가능한 것이다. 따라서, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 패키지 제조 방법은 공정이 심플하다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 패키지 제조 방법은, 스크린 프린팅 방식을 사용하므로, 종래의 LED 패키지 제조 방법에서 사용되었던 디스펜싱 기법보다 속도가 빠르다. 따라서, 신속하게 대량의 LED 패키지를 제작할 수 있는 이점이 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 패키지의 사시도이고, 도 7은 도 6에서 B-B’으로의 단면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 패키지(200)는 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 LED 패키지(100)에 돔부(280)를 추가한 것이다. 따라서, 이하에서는 앞서 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 LED 패키지(100)에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소는 설명을 생략하기로 한다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LED 패키지(200)는 베이스층(110), LED 칩(130), 댐부(150), 수지(170) 및 돔부(280)를 포함할 수 있다.
돔부(280)는 수지(170) 상에 배치된다.
돔부(280)는 수지(170)와 마찬가지로 실리콘과 형광체를 포함할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 돔부(280)는 수지(170)를 구성하는 실리콘 및 형광체 이외의 다른 물질일 수 있다. 이러한 돔부(280)는 확산제를 포함하여 LED 칩(130)으로부터의 광을 확산시킬 수 있다. 한편, 돔부(280)의 점성은 수지(170)의 점성보다 클 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 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.
110: 베이스층
111: 도전층
113: 절연층
115: 금속 박막층
117: 도금층
130: LED 칩
150: 댐부
170: 수지
L: 리드선
280: 돔부

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 베이스층;
    상기 베이스층 상에 배치된 LED 칩;
    상기 베이스층 상에 배치되고, 상기 LED 칩 주위에 배치되고, 상면이 상기 LED 칩보다 높은 댐부;
    상기 LED 칩 상에 배치되고, 표면이 상기 댐부의 상면에 대하여 한 측면에서 다른 한 측면으로 감소 또는 증가하는 기울기를 갖는 수지; 및
    상기 수지 상에 배치되며, 상기 LED 칩으로부터의 광을 확산시키는 돔부;
    를 포함하며,
    상기 돔부는 실리콘, 형광체 및 확산제를 포함하며, 상기 수지 상에만 배치되며,
    상기 수지의 표면은 상기 댐부의 상면보다 높은 LED 패키지.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 댐부와 상기 수지는 실리콘을 포함하되,
    상기 댐부의 실리콘 점성은 상기 수지의 실리콘 점성보다 큰 LED 패키지.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 베이스층 상에 LED 칩을 형성하는 단계;
    상기 LED 칩 주위의 상기 베이스층 상에 댐부를 형성하되, 상기 댐부의 상면이 상기 LED 칩보다 높도록 형성하는 단계; 및
    상기 LED 칩 상에 수지를 형성하되, 상기 수지의 표면이 상기 댐부의 상면에 대하여 한 측면에서 다른 한 측면으로 감소 또는 증가하는 기울기를 갖고 상기 수지의 표면은 상기 댐부의 상면보다 높도록 형성하는 단계; 및
    실리콘, 형광체 및 확산제를 포함하고 상기 LED 칩으로부터의 광을 확산시키는 돔부를 상기 수지 상에만 형성하는 단계;
    를 포함하는 LED 패키지 제조 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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