KR200205551Y1 - 백색 발광 다이오드 - Google Patents

Abstract

본 고안은 발광 다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투명 에폭시 컴파운드 수지 분말에 형광 안료를 혼합하여 색도도, 피크 에미션 파장 등이 순수 백색 광원의 범위를 만족시키는 백색 발광 다이오드에 관한 것이다.

프린트 기판에 동박회로가 구성되어 있는 기판(PCB)에 청색 발광 다이오드 LED 칩을 Ag 페이스트 등으로 접착 고정하여 탑재하고 투명 에폭시 컴파운드 분말에 형광 안료를 혼합하여 일정 압력에서 일정 온도를 가하여 태블릿화하고 이것을 트랜스퍼 몰드 성형하여 개개의 다이오드를 다이싱하여 제조한 순수 백색 발광 다이오드로서, 분말 수지에 첨가하는 형광 안료가 미량이고, 고체 상태에서 투명 에폭시 컴파운드와 형광 안료가 잘 배합하고 이를 태블릿화하였기 때문에 고휘도의 파장 변환 발광 다이오드가 제공된다.

Description

백색 발광 다이오드{White Light-emitting Diode}

본 고안은 발광 다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 투명 에폭시 수지 분말에 형광 안료를 혼합하여 색도도, 피크 에미션 파장 등이 순수 백색 광원의 범위를 만족시키는 백색 발광 다이오드에 관한 것이다.

일반적으로 LED는 도 1에 도시한 바와 같은 구조를 가지고 있다. LED칩(1)은 GaAsP, GaAlAs, GaP, InGaAlP 등과 같은 재료를 1mm 두께로 절단한 다음에 Ag 페이스트 등으로 리드 프레임 전극에 접착고정되어 있다. 도면 부호 2는 동박 PCB이며, 도면 부호 3은 메탈 포스트이고, 도면 부호 4는 발광 소자를 포위하는 수지 몰드이다.

LED칩(1)의 뒷면 전극은 PCB 전극에 Ag 페이스트 등으로 접착 고정되어 전기적으로 접속되어 있다. LED칩(1)의 앞면 전극은 금선으로 PCB 전극에 와이어 본딩되어 있다. 그리고 LED칩(1)은 투명한 수지 몰드(4)로 몰드되어 있다. 수지 몰드(4)는 통상적으로 LED칩(1)의 발광 효율을 높이기 위해 굴절율이 높고 투명도가 높은 수지가 사용된다. 발광 소자의 발광색을 변환할 목적으로 투명 액상 수지에 착색제로서 무기 안료 또는 유기 안료나 형광 안료가 혼입되는 경우가 있다. 이들은 모두 액상 수지를 주체로 하고 있다. 그러므로 액상 수지에 형광 안료 등이 잘 융합되지 않고 단순 혼입되는 것이기 때문에 휘도가 극단적으로 떨어지며 또한 휘도 편차가 개체별로 발생하여 수율에 큰 문제점을 앉고 있었다.

종래의 LED 제조 방법은 LED칩(1)을 Ag 페이스트로 PCB 전극에 접착 고정한후 액상 투명 에폭시 수지로 성형하고 그 상태에서 형광제를 액상 투명 에폭시 수지에 포팅(potting)하고 경화시킨후 트랜스퍼 몰드하고 수지 몰드로 LED칩(1)을 포위하는 방식이었다. 상기와 같이 제조함으로서 LED칩(1)의 크기에 비해 수지 몰드(4)의 크기가 수백배 또는 수천배가 크기 때문에 LED칩(1)의 휘도가 극단적으로 저하해 버리는 단점이 있으며, 또한 형광제를 액상 투명 에폭시 수지에 포팅(potting)하고 그위에 수지 몰드로 외장재를 만들어야 하므로 박형화가 곤란하며(통상적으로 0.6 내지 0.8T 정도가 종래 기술에 따른 LED의 두께임), 형광 안료 양의 변화에 따른 백색광의 편차를 해결하기가 곤란하여 수율의 문제점이 있었다.

그러면서 종래의 고체 수지 몰드에 착색제 또는 형광제를 첨가, 혹은 혼합하여 파장 변환을 하는 백색 광원 발광 다이오드를 제조하는 기술은 거의 실현되지 못하고 있다.

그런데 현재 LED로서 실용화되고 있는 것은 적외, 적색, 황색, 녹색, 청색, 거의 백색이고, 형광 안료를 액상 수지에 혼입후 청색발광 LED칩위에 도팅(dotting)을 한후 그위에 고체 수지로 트랜스퍼 몰드한 것이 있기는 하나 수율 문제와 공수의 추가로 인하여 코스트가 높아지며 컬러 편차가 심한 것 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 투명 에폭시 고체 분말에 형광 안료를 혼합하여 일정 압력과 온도를 가하여 태블릿(Tablet)화하고 이를 트랜스퍼 몰드하여 색도도와 피크 에미션 파장이 순수 백색 광원 범위를 만족시키는 백색 발광 다이오드를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 고안의 다른 목적은 몰딩 컴파운드 고체 수지 자체에 형광제를 첨가시켜 추가 공정이 필요없이 기존 공정만으로 백색광을 편차가 거의 없이 수율이 높은 백색 발광 다이오드를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 몰딩 컴파운드 고체 수지에 형광 안료를 미량만 첨가하여도 휘도의 저하가 거의 없는 백색 발광 다이오드를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 본 고안에서는 프린트 기판에 동박회로가 구성되어 있는 PCB에 청색 발광 다이오드 LED 칩을 Ag 페이스트 등으로 접착 고정하여 탑재하고 투명 에폭시 컴파운드 고체 분말에 (Y, Ce)₃Al₅O₁₂또는 (Y, Gd, Ce)₃Al₅O₁₂와 같은 형광 안료를 혼합하여 일정한 압력과 온도로 가열하여 태블릿화하고 상기 태블릿으로 상기 LED칩상에 트랜스퍼 몰드 성형하고 개개의 다이오드를 다이싱하여 제조한 순수 백색 발광 다이오드로서, 분말 수지에 첨가하는 형광 안료가 미량이기 때문에 고휘도의 파장 변환 발광 다이오드가 제공되는 특징이 있다.

본 고안의 또 다른 하나의 목적은 도팅 없이 몰딩을 하기 때문에 제품의 두께를 0.4T 이하의 박형화가 가능하기 때문에 휴대폰과 같은 제품의 전체 두께를 박형화할 수 있는 특징이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 LED 구조를 도시한 막식 단면도.

도 2는 본 고안에 따른 LED 구조를 도시한 막식 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : LED칩 2 : PCB

3 : 메탈 포스트 4 : 수지 몰드

5 : 형광 안료

이하에서 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 다른 LED의 구조를 도시한 도면이다. 도면 부호 1은 발광소자로서 LED칩이고, 도면부호 2는 동박 PCB이고, 도면 부호 3은 메탈 포스트이고, 도면 부호 4는 발광 소자인 LED칩을 둘러싸고 있는 수지 몰드(4)이며, 도면 부호 5는 형광 안료이다. 상기 형광 안료(5)는 종래 기술에서와 같이 액상 수지에 단순히 포함되어 있는 것이 아니라 투명 에폭시 수지와 형광 안료가 잘 혼합되고 태블릿화된 것이다. LED칩(1)의 뒷면 전극은 PCB(2) 전극에 Ag 페이스트 등으로 접착 고정되어 전기적으로 접속되어 있다. LED칩(1)의 앞면 전극은 금선으로 PCB 전극에 와이어 본딩되어 있고 거기에 LED칩(1)은 형광제가 혼합된 투명 에폭시 컴파운드 고체 분말로 된 태블릿으로 트랜스퍼 몰드법으로 수지 몰드(4)되어 있다. 상기 형광 안료(5)는 (Y, Ce)₃Al₅O₁₂또는 (Y, Gd, Ce)₃Al₅O₁₂를 투명 에폭시 컴파운드 고체 분말에 대하여 10 내지 25% 혼합한다. 상기와 같이 혼합된 혼합물을 100 내지 110Kg/cm²의 압력으로 압축하여 소정 형상의 태블릿으로 만들고 이 태블릿 수지를 트랜스퍼 몰드 성형함에 의해 도 2 의 발광 다이오드가 완성된다. 상기 형광 안료중에서 Gd와 Ce의 양을 제어함에 따라 휘도와 발광색을 최적치로 가변할 수 있다. 수지 몰드(4)에 혼입된 형광 안료(5)인 (Y, Ce)₃Al₅O₁₂또는 (Y, Gd, Ce)₃Al₅O₁₂는 단파장의 광에 의해서만 여기되며, 여기되는 파장보다도 다른 색도도(white point)의 X=0.3127, Y=0.329 부근 및 피크 에미션 파장(λρ)=460nm, 도미넌트(dominant) 피크 파장(λd)=550nm의 백색 발광 다이오드를 얻을 수 있다.

본 고안은 투명 에폭시 컴파운드 고체 분말에 형광 안료를 혼합하여 태블릿으로 성형하므로 일정 비율로 제품이 만들어지기 때문에 수율 및 휘도 편차의 문제가 해결되며 휘도가 저하되지 않으며 박형의 제품의 제조가 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 다른 백색 발광 다이오드는 다음과 같은 효과를 나타낸다.

분말 수지에 첨가하는 형광 안료가 미량이기 때문에 고휘도의 파장 변환 발광 다이오드가 제공되는 효과가 있으며, 수율이 높으며 공수가 추가되지 않기 때문에 코스트가 낮아지며 컬러 편차가 거의 없는 효과가 있고, 투명 에폭시 고체 분말에 형광 안료를 혼합하여 트랜스퍼 몰드하여 색도도와 피크 에미션 파장이 순수 백색 광원 범위를 만족시켜 광범위하게 적용할 수 있는 효과가 있으며, 추가 공정이 필요없이 기존 공정만으로 백색광을 편차가 거의 없이 수율이 높은 백색 발광 다이오드를 제공하며, 몰딩 컴파운드 고체 수지에 형광 안료를 미량만 첨가하여도 휘도의 저하가 거의 없는 백색 발광 다이오드를 제공할 수 있는 효과가 있다.

이상 본 고안의 양호한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되는 것이 아니라 본 기술의 요지를 벗어나지 않고 변경 및 수정을 하여도 본 고안에 포함되는 것이며 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (5)

1. 프린트 기판에 동박회로가 구성되어 있는 PCB에 청색 발광 다이오드 LED 칩을 Ag 페이스트 등으로 접착 고정하여 탑재된 발광 다이오드에 있어서,

   투명 에폭시 컴파운드 고체 분말에 (Y, Ce)₃Al₅O₁₂또는 (Y, Gd, Ce)₃Al₅O₁₂와 같은 형광 안료를 혼합하고 일정 압력과 일정 온도로 가열하여 태블릿화하고, 상기 태블릿으로 프린트 기판에 동박회로가 구성되어 있는 PCB에 청색 발광 다이오드 LED 칩을 Ag 페이스트 등으로 접착 고정하고 그 위를 트랜스퍼 몰드 성형하여 수지 몰드를 성형하고 개개의 다이오드를 다이싱한 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 형광 안료는 투명 에폭시 수지 고체 분말에 대하여 10 내지 25%의 범위로 혼합한 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
3. 제 1 항에 있어서,

   투명 에폭시 수지 고체 분말을 100 내지 110Kg/cm²의 압력으로 압축하여 소정 형상의 태블릿으로 제조하는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
4. 제 1 항에 있어서,

   휘도와 발광색은 형광 안료중에서 Gd와 Ce의 양을 제어하여 가변할 수 있는 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.
5. 제 1 항에 있어서,

   칩 LED제품의 전체 두께가 1.4 내지 0.4T까지 박형화된 것을 특징으로 하는 백색 발광 다이오드.