KR20010108208A - 케이스가 구비된 칩형 발광장치 - Google Patents

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Abstract

케이스가 구비된 칩형 발광장치(10)는 기판(14)상에 형성된 전극(16a, 16b)과 결합된 LED 칩(12)을 포함한다. 케이스(20)는 상기 LED 칩(12)이 홀(22)에 의해 둘러싸이도록 배치된다. 상기 홀은 상향확대되는 원뿔형 내주면(22a)을 구비하고 그 안에 밀봉제인 투명수지가 충전된다. 경화시 상기 투명수지가 경화 수축함으로써 공극(26)이 내주면과 투명수지(밀봉제) 사이에 형성된다.

Description

케이스가 구비된 칩형 발광장치{LIGHT-EMITTING CHIP DEVICE WITH CASE}
케이스를 구비한 칩형 LED에 관한 분야의 한 예를 들면 1999년 8월 10일에 공개된 일본 특허 11-2207178[H01L33/00]에 개시된 내용을 들 수 있다. 도 4를 참조하면, 반도체 LED(1)는 제 2 백색 기판(2)을 포함하며, LED 소자(3)는 백색 기판(2)상에 형성된 오목부에 저장된다. 또한, 상기 LED 소자(3)는 제 1 백색 기판(4)상에 다이(die)결합된다. 덧붙여, 상기 LED 소자(3)는 오목부(2a)에 충전된 광선투과가 가능한 합성수지 몰딩부(5)에 의해 완전히 뒤덮혀져 밀봉된다. 상기 반도체 LED(1)에서, 상기 광선이 LED 소자(3)에 대한 측면방향 및 발광면과 대향되는 저면 방향으로 광선이 출력되는 경우라도, 발광 효율은 제 1 백색 기판(2) 및 제 2 백색 기판(4)상에 이를 반사하여 발광면에 광선을 방사시킴으로써 향상된다.
그러나, 상기 기술에서, 광선이 제 1 백색 기판(4) 및 제 2 백색 기판(2)에의해 반사됨에도 불구하고, 내면 및 오복부(2a)와 유사한 것에 관해서는 기술되어있지않으며, 이에 따라 반사율이 효율적으로 향상되지않는다. 즉, 상기 발광효율이 매우 떨어진다.
본 발명은 케이스를 구비한 칩형 발광장치(Light-Emitting Device:LED)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 LED 칩이 표면상에서 전극으로 형성된 기판에 결합되며, 상기 기판상의 LED 칩이 원뿔형 홀(hole)의 내주면을 갖는 케이스로 둘러싸이며 투명수지가 밀봉제로서 내주면에 충전된 케이스를 구비한 칩형 LED에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 설명도;
도 2는 도 1에 도시된 케이스가 구비된 칩형 발광장치를 나타내는 단면도;
도 3은 도 1에 도시된 케이스가 구비된 칩형 발광장치를 나타내는 단면도; 및
도 4는 종래의 반도체 발광장치를 나타내는 단면도.
이에 따라, 본 발명은 발광효율을 향상시킬 수 있는 케이스를 구비한 칩형 LED를 제공하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명은 LED 칩이 표면상에서 전극으로 형성된 기판에 결합되며, 상기 기판상의 LED 칩은 상향확대되는 원뿔형 홀의 내주면을 구비한 케이스에 의해 둘러싸이며, LED 칩에서 출력된 광선이 내주면 및 밀봉제 간의 공극을 형성함으로써 상기 밀봉제의 내면에 의해 전반사되는 것이 특징인 케이스의 내주면으로 밀봉제가 충전되도록 기능하는 것을 특징으로 하는 케이스를 구비한 칩형 LED에 관한 것이다.
상기 케이스를 구비한 칩형 LED에서, 전극은 기판의 표면상에 형성되며 상기 LED 칩은 상기 전극상에 접착된다. 또한, 상향확대되는 원뿔형 홀의 내주면을 구비한 케이스는 LED 칩을 둘러싸고 그 내주면에 밀봉제인 투명수지가 충전된다. 상기 투명수지가 경화된 경우, 경화 및 축소됨으로써 공극이 내주면 및 투명수지(밀봉제) 사이에 형성된다. 케이스를 구비한 칩형 LED의 경우, LED 칩에서 출력된 광선이 밀봉제의 내면상에 전체적으로 반사되기 때문에, LED 칩에서 출력된 광선을 효율적으로 반사시킬 수 있게 된다.
예를 들어, 함침방지층이 케이스의 내주면상에 형성되어, 이에 따라 투명수지가 케이스에서 함침되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 밀봉제는 경화및 축소됨과 동시에 케이스에서 용이하게 분리된다.
상기 함침방지층에 있어서, 비교적 두꺼운 니켈층(예컨대, 5-10 μm)이 사용된다. 상기 니켈층을 두껍게 형성함으로써, 케이스의 내주면에 대한 평활도가 높아질 수 있으며, 이에 따라 밀봉제의 외부면(내부면) 제조가 가능해져서, 결과적으로 밀봉제 내면상의 반사율이 향상된다.
상기 니켈층은 도금처리에 의해 구리 또는 실리콘층상에서 형성된다.
본 발명에 있어서, 상기 LED 칩에서 출력된 광선이 밀봉제 내면상에 전체적으로 반사되어 광선을 효과적으로 반사시킨다. 이에 따라, 발광 효율을 향상시키는 것이 가능하다.
상술한 발명의 목적 및 그외의 목적, 특징, 형태 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 바람직한 실시예에서의 케이스를 구비한 칩형 발광장치(이하 "LED"라 칭함)(10)는 반도체 LED 칩(12)을 포함하며, 상기 LED 칩(12)은 예컨대 은 페이스트(paste)로 된 기판(14)의 표면상에 형성된 전극(리드)(16a)과 다이결합된다. 또한, 금재질의 선 같은 금속세선(결합 와이어)(18)는 또다른 리드(16b)에 대해 LED 칩(12)의 상부에 제공된 결합패드(12a)를 연결하기 위해 와이어결합된다. 즉 다시 말하면, 상기 리드(16a 및 16b)는 두께로 표시되지만, 실질적으로 박막형태로 형성된다. 또한, 상기 리드(16a 및 16b)는 기판(14) 표면상에서 엣칭 및 리소그래피(lithography) 공정에 의해 형성 및 패턴화된다. 덧붙여, 상기 리드(16a 및 16b)는 서로 전기적으로 절연되며, 측면의 대체로 중앙부분(관통홀)을 매개로 기판(14)의 주면(상면) 및 그외의 주면(하면)까지 확장하는 방식으로 형성된다.
또한 상기 LED(10)는, 예컨대 액정폴리머로 된 케이스(20)을 포함하고 상기 케이스(20)는 LED 칩(12)을 둘러싸는 기판(14)의 상면에 설치된다. 즉, 홀(22)은 케이스(20)의 중앙부분에 형성된다. 상기 케이스(20)는 또한, 도 1의 II단면에 해당하는 도 2에 도시된 바와 같이, 상측의 액정폴리머(불투명수지)(20a) 및 함침방지층(20b)를 포함한다. 상기 홀(22)은 상향확대되는 원뿔형 내주면(22a)을 구비한다. 상기 내주면(22a)상에서 함침방지층(20b)이 형성된다. 상기 함침방지층(20b)은 상기 케이스(20)내의 상술된 투명수지(24)가 함침되는 것을 간섭하는 도금층이다. 보다 상세하게는, 상기 함침방지층(20b)이 구리(Cu) 도금층 및 Cu 도금층상에서 라미네이트 방식으로 형성된 니켈(Ni) 도금층을 포함한다. 또한, 상기 실시예에서, Cu 도금층은 두께가 약 3μm이며 니켈 도금층은 두께가 5-10μm이다. 이에 따라 상기 니켈 도금층이 비교적 두껍게 형성됨으로써 홀(22)의 내주면(22a)에 대한 평활이 강화된다.
상기 실시예에서 기술된 바와 같이, 니켈 도금층은 Cu 도금층상에 형성되지만, Si(실리콘)층이 Cu 도금층 대신 사용될 수도 있다. 상기 Si층은 상기 불투명수지(20a)의 표면상에서 CVD(화학증착) 방식으로 형성된다.
상기 케이스(20)에서 형성된 홀(22)의 내주면(22a)에는, 밀봉제인 에폭시수지와 같은 투명수지(24)가 충전된다. 상기 투명수지(24)가 경화하면서 밀봉제가 형성된다. 동시에 상기 투명수지(24)가 경화 및 축소됨에 따라 내주면(22a) 및 투명수지(밀봉제)(24) 사이에 공극(26)이 형성된다. 즉, 상기 함침방지층(20b)이 케이스(20)의 내주면에 형성됨으로써 상기 투명수지 또는 밀봉제(24)가 내주면(22a)에서 경화된 상태로 아주 용이하게 분리된다. 이에 따라, 상기 공극(26)은 밀봉제(24)와 내주면(22a) 사이에 형성된다.
발명자의 실험에 따르면, 상기 공극(26)은 두께가 5-10μm로 형성된다. 또한, 상기 내주면(22a)에 충전된 투명수지(24)는 고평활성 내주면(22a)(니켈 도금층)에 밀착되어 투명수지 또는 밀봉제(24)의 표면(내면)(24a)도 평활화된다. 그러므로, 반사율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이와 같이 공극(26)이 형성되므로 도 3에 도시된 바와 같이 LED 칩(12)에서 출력된 광선이 투명수지 또는 밀봉제(24)의 내면(24a)에 전반사된다. 이로 인해, 상기 실시예에서, 도시된 상기 밀봉제(24) 또는 벽(22a)의 내면(24a) 경사각θ은 LED 칩(12)에서 출력된 광선의 전반사를 일으키는 각도로 한정된다. 보다 상세하게는, 상기 내면(24a)의 경사각θ으로서, 광학선을 Q로 도시하고, 법선 N이내면(24a)에 대하여 수직하는 법선을 N 으로 하는 경우, 상기 Q와 N의 사잇예각 α이 40˚보다 작아지도록 한정된다. 또한 "180˚-θ"이 50˚보다 작아지도록 경사각θ을 결정해도 좋다.
전반사된 광선은 상기 P 및 Q로 나타낸 바와 같이, 기판(14)의 상면에 대해 대체로 거의 수직하는 LED(10)에서 출력된다. 또한, 내면(24a)상에 반사되지 않는 광선은 그대로 상기 LED(10)에서 출력된다. 덧붙여, 이를 간단히 나타낸 도 3에서, 상기 투명수지(24)의 해치선(hatch line)은 생략한다.
상기 실시예에 있어서, 공극은 홀의 내주면과 밀봉제 사이에 제공되며, 상기 LED(10)에서 출력된 광선은 밀봉제의 내면에서 전반사된다. 따라서 광선을 효율적으로 반사시킬 수 있다. 이에 따라, 발광효율을 향상하고 휘도를 증대시킬 수 있게된다.
본 발명의 상세한 설명에 수록된 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위한 것으로 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위는 첨부된 특허청구의 범위에 의하여 한정된다.
위와 같은 본 발명에 따른 케이스가 구비된 칩형 발광장치에 의하여 발광효율이 향상된 제품을 수득할 수 있다.

Claims (4)

  1. 표면에 전극이 형성된 기판; 상기 기판에 결합된 LED 칩; 상기 기판 상에 상기 LED 칩을 둘러싸도록 배치되는 상향확대된 원뿔형 내주면을 갖는 케이스; 상기 케이스의 내주면에 형성된 밀봉제; 및 상기 내주면과 밀봉제 사이에 형성된 공극을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이스가 구비된 칩형 발광장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 내주면 상에 형성되고 또한 상기 수지가 상기 케이스 내에 함침되는 것을 방지하는 함침방지층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 케이스가 구비된 칩형 발광장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 함침방지층이 적어도 하나의 니켈층을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이스가 구비된 칩형 발광장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 니켈층이 구리 또는 실리콘층 상에 형성된 도금층임을 특징으로 하는 케이스가 구비된 칩형 발광장치.
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