KR200383148Y1 - 반사식 파장변환형 발광다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 고안은 빛의 반사를 이용한 파장변환형 발광다이오드에 관한 것으로, 접착제(10)와 형광체(10a)를 일정 비율로 혼합하여 다이본딩용 접착제를 사용하여 칩에서 발산되는 빛 중 본딩 부위(아래부위)로 발산되는 빛을 파장 변환시켜 발산되는 빛의 파장이 변화되어 다른 색으로 변환시키도록 도팅하는 공정과, 도팅공정 후에 다이본딩과 전극접합공정을 진행한 후 광투과형 에폭시수지로 몰드하는 공정을 포함한다. 이에 따라, 적은 양의 형광체 사용으로 빛의 간섭을 적게하여 휘도를 높을 수 있으며 색좌표를 일정하게 만들 수 있다.

Description

반사식 파장변환형 발광다이오드 및 그 제조방법 {Light Emitting Diode and its Method of Making With Rrflecting}

본 고안은 반사를 이용한 파장 변환방식의 발광다이오드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다이본딩을 할 때에 형광체 혼합물을 접착제로 사용함으로써 적은 양의 형광체를 사용하여 빛의 간섭을 적게하여 휘도를 높이고 색좌표를 일정하게 만들 수 있는 반사식 파장변환형 발광다이오드에 관한 것이다.

일반적으로 발광다이오드 제조방법에 관한 종래기술은 도 1a, 1b와 같이 InGaN, GaN계의 발광다이오드 칩(1)을 음극리드(15)의 상부에 마련되는 반사컵(17)부에 광투과형 다이접착제(10A)로 실장하고 발광다이오드칩(1)과 양극리드(16) 및 음극리드(15)를 골드와이어(2)로 연결한 후, 이 반사컵(17)부에 광의 일부를 흡수하여 광의 파장과는 다른 파장을 가지는 포토루미네선스 형광체(3)를 투과형 에폭시수지(11) 내에 포팅(Potting)하여 다른 색의 광을 얻는 방법이 최근에 가장 많이 개발되고 있는 백색 발광다이오드 제작 방법이다. 하지만, 포토루미네선스 형광체(3)를 포팅(Potting)하여 발광 다이오드를 제조하는 방법은 그 공정이 매우 복잡하고, 형광체의 혼합비율이 일정하지 않으면 파장 불일치로 인하여 얼룩이 생기고 시인성도 그만큼 저하된다. 또, 포토루미네선스 형광체(3)를 포팅하여 발광다이오드를 제조하는 방법은 형광체의 두께와 혼합 비율에 따라 제조할 때마다 다른 파장의 제품이 생산됨으로 인하여 제조공정이 매우 어렵고, 또한 형광체의 손실 비용이 높아 발광다이오드의 제조비용이 매우 고가이고, 휘도가 매우 낮아 상용화하는 데는 어려움이 있다.

본 고안은 이러한 종래의 발광다이오드 제조의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다이본딩용 에폭시접착제에 형광체를 일정비율 혼합하여 본딩함으로서 본딩한 방향(역방향)에 반사되어 나오는 빛이 1차로 어느 한 색상 계통으로 변하여 정방향으로 방사되는 빛과 합해져서 일정한 밝은 빛으로 변하여 나오므로 적은 량의 형광체를 사용하고도 빛의 간섭을 적게하여 휘도를 높을 수 있으며 색좌표를 일정하게 만들 수 있는 빛의 반사를 이용한 반사식 파장변환형 발광다이오드를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은 형광체를 리드프레임 상에 도포하여 건조시킨 형광체층과, 그 상부표면에 2차로 접착제층으로 도팅하여 본딩하므로써 적은 량의 형광체를 리드프레임에 적용하여 빛의 간섭을 적게하여 휘도를 높을 수 있으며 색좌표를 일정하게 만들 수 있는 빛의 반사를 이용한 반사식 파장변환형 발광다이오드를 제공하는데 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 접착제로 자외선 건조 방식의 접착제를 사용하고 실크스크린 인쇄마스크 판을 사용하여 실크인쇄방식으로 도포하여 자외선 건조램프에서 방사되는 자외선(UV)으로 건조하여 단시간에 건조공정으로 작업시간을 단축하면서 다량생산을 이룰 수 있는 빛의 반사를 이용한 반사식 파장변환형 발광다이오드를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 반사식 파장변환형 발광다이오드의 기술적 특징은, 한 쌍의 PCB 패턴부가 다수개의 1조로서 다수열로 배열되며, 단일 PCB 패턴마다 열경화성 에폭시 수지 접착제(10)로 도팅되고, 상기 접착제(10)에 발광다이오드 칩(1)가 PCB 패드 컵(17)부분에 다이 본딩되어 있으며, 상기 발광다이오드 칩(1)을 골드와이어(2)로 전극 접합하고, 다수열로 배열되어 있는 PCB 패턴부를 형광체와 에폭시수지를 혼합한 에폭시수지(3)로 몰드하고, 상기 몰드가 끝난 일련의 PCB 패턴부를 쏘우잉으로 단일화하여 이루어진 것에 있어서, 상기 접착제(10)와 형광체(10a)가 혼합형성되어 발광다이오드 칩(10)을 도팅하는 혼합접착층(100)과, 상기 혼합접착층(100)에 접합된 발광다이오드칩(1)을 몰드 성형하는 광투과형 에폭시수지층(3)을 포함하여 이루어지고 있다. 본 고안의 다른 기술적 특징은, 한 쌍의 PCB 패턴부가 다수개의 1조로서 다수열로 배열되며 단일 PCB 패턴마다 열경화성 에폭시 수지 접착제(10)로 도팅되고, 상기 접착제(10)에 발광다이오드 칩(1)가 PCB 패드 컵(17)부분에 다이 본딩 되어있으며, 상기 발광다이오드 칩(1)을 골드와이어(2)로 전극 접합하고, 다수열로 배열되어 있는 PCB 패턴부를 형광체와 에폭시수지를 혼합한 에폭시수지(3)로 몰드하고, 상기 몰드가 끝난 일련의 PCB 패턴부를 쏘우잉으로 단일화하여 이루어진 것에 있어서, 상기 발광다이오드칩(10)의 도팅에서 1차로 리드프레임(12) 상에 도포하여 건조된 형광체(10a)와, 상기 형광체(10a) 상부 표면에 2차로 도팅한 후 발광다이오드칩(1)을 본딩하는 접착제(10)를 포함하여 이루어지고 있다. 본 고안의 또 다른 기술적 특징은, 상기 단위 PCB패턴상의 각각의 컵은 형광체를 섞어서 컵(A)을 만들고 이 컵(A) 벽면에 칩에서 나오는 빛이 반사되면서 파장이 변환되도록 이루어지고 있다. 본 고안의 또 다른 기술적 특징은, 다수열의 사출 리드프레임에 발광다이오드 칩(1)을 형광체(10a)를 혼합한 접착제(10)와 리드프레임(12) 상의 각각의 포켓(A)에 열 경화성 에폭시 수지 또는 자외선 건조방식의 자외선 경화수지는 실크스크린 인쇄 마스크 판과 스퀴지를 사용하여 실크인쇄방식으로 접착제나 광투과형 에폭시 수지 또는 자외선 건조방식의 자외선 경화수지 중 어느 하나를 도팅하여서 성형되도록 이루어지고 있다.

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이하 첨부된 도면을 참조로 본 고안에 따른 반사식 파장변환형 발광다이오드를 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2a, 2b는 각각 본 고안의 일 실시예에 따른 빛의 반사를 이용한 반사식 파장변환형 발광다이오드 소자의 각기 다른 구조를 도시한 평단면도 및 종단면도이다.

도시된 바와 같이 본 고안에 따른 반사식 파장변환 발광다이오드 소자의 구성은 형광체(10a)를 일정비율로 혼합한 접착제(10)에 다이 본딩된 발광다이오드 칩(1)과, 이 칩(1)의 통전을 위한 통전 와이어(2)와 광투과형 에폭시수지(Epoxy)(3)로 몰드한 개별 패키지(P)와, 이 개별 패키지(P)를 FR4 PCB 패턴(7)에 실장하기 위한 크림 솔더(9)와, 이 개별 패키지(P) 위에 투광형 에폭시수지(11)로 몰드한 에폭시 렌즈(4)로 이루어진다.

상기 접착제(10)는 형광체(YAG계, NONE YAG계를 불문)(10a)가 일정비율(예; 접착제:형광체=1:1.5이하)로 혼합하여 발광다이오드칩(1)에 다이 본딩된다.

한편, 상기 도팅공정은 도 2c의 본 고안의 다른 일실시예에 따른 다이본딩 상태의 요부확대도와 같이, 1차로 형광체(10a)만을 리드프레임(12) 상에 도포하여 건조시킨 후 그 형광체(10a) 위에 2차로 접착제(10)로 도팅하는 본딩 방법도 제공하고 있다.

도 2d, 2e는 본 고안의 또다른 실시예를 도시한 반사식 파장변환 발광다이오드 소자의 평면도 및 단면도이다. 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 반사식 파장변환 발광다이오드 소자의 구성은 접착제(10)에 다이 본딩된 발광다이오드 칩(1)과, 이 발광다이오드 칩(1)의 통전을 위한 통전 와이어(2)와, 광투과형 에폭시수지(3)로 몰드한 개별 패키지(P)와, 이 개별 패키지(P)를 다른 사출 리드프레임(12)에 실장하기 위한 크림 솔더(9)와, 크림 솔더(9)로 실장한 사출 리드프레임 패드 컵 위에 포팅한 투광형 에폭시수지(11)로 이루어진다.

도 3a는 본 고안의 일 실시예에 따른 광투과형 광 반도체 소자의 제1공정을 도시한 것이고, 도 3b 및 도 3c는 상기 공정에서 만들어진 개별패키지(P)의 평단면도 및 종단면도로서, 한 쌍의 PCB 패턴부(8)가 다수개의 1조로서 다수열로 배열구성되며, 단일 PCB 패턴마다 도팅(Dotting)하는 형광체(10a)가 혼합된 접착제(10)와, PCB 패드 컵(17)부분에 도팅된 형광체(10a)를 혼합한 접착제(10)위에 접착되는 발광다이오드 칩(1)과, 상기 발광다이오드 칩(1)을 전극 접합하는 골드와이어(2)와, 다수 열로 배열되어 있는 PCB 패턴부(8)를 몰드 금형에 안착시키고 형광체와 에폭시수지 혼합 에폭시수지(3)로 몰드(Mold)하고 일련의 PCB 패턴부(8)를 쏘우잉하여 단일화 한 패키지(P)로 이루어진다.

상기 도팅하는 형광체(10a)가 혼합된 접착체(10)는 자외선 건조접착제를 사용하고 리드프레임(12) 상의 각각의 포켓(A) 하나마다 실크스크린 마스판을 적용하여 실크 일쇄방식으로 도포된다. 이 자외선 건조접착제는 자외선(UV)으로 신속하게 된다.

따라서 에폭시 혼합수지가 아닌 자외선(UV) 경화 접착제를 사용하여 제조하면 약 3~5시간 이상의 공정시간을 단축할 수 있으며, 또한 하나하나 디스펜싱을 할 때 걸리는 시간을 실크스크린 마스크를 이용한 도포방식을 사용함으로써 단 1~2초의 시간으로 PCB 또는 리드프레임에 위치한 전체 수량을 한번에 도포할 수 있어서 제조시간을 단축하게 된다.

도 3d는 본 고안의 다른 일실시예에 따른 광투과형 발광다이오드소장의 요부확대도로서, 단위 PCB패턴(8) 하나하나 마다 형광체를 섞어서 컵(A)을 만들고 이 컵(A) 벽면에 칩(1)에서 나오는 빛이 반사되면서 파장이 변환되는 이색의 발광다이오드를 얻을 수 있게 된다.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 반사식 파장변환형 발광다이오드 소자의 제2차공정에 관한 것으로서, 제1차공정에서 개별화된 패키지(P)를 크림 솔더(9)를 사용하여 FR4 PCB패턴(7)에 실장하고, FR4 PCB 패턴(7)위에 실장된 개별 패키지(P)위에 투광형 에폭시수지(11)를 몰드한다.(도 2a, 2b참조) 이로써 제1차공정에서 일정 색 좌표를 갖는 개별화된 발광다이오드 소자를 투광형 에폭시수지(11)로 구성된 렌즈(4)를 갖춘 에폭시수지(11)로 몰드함으로서 1차공정을 통해 얻어진 균일한 색좌표와 휘도를 가진 개별화된 파장변환형 발광다이오드를 분류 사용할 수 있는 장점과, 이후에 거쳐야 할 테스트 및 쏘잉공정을 생략가능한 상태의 다양한 규격의 저가 패키지를 만들 수 있으므로 형광체의 사용을 최소화하면서 고휘도(렌즈를 갖추었기에 고휘도가 됨)의 파장변환형 발광다이오드를 얻을 수 있다. 또한, 소형 저가로 제작된 개별화된 발광다이오드 소자를 대형 고가의 백색 발광다이오드 패키지(Package)소자에 실장함으로써 공정수율을 향상시킬 뿐 아니라 균일한 색 좌표를 갖는 제품의 양산이 가능하게 된다.

또한 다수의 사출리드프레임(12)에 발광다이오드칩(1)을 형광체(10a)를 혼합한 접착제(10)로 접합하고 에폭시수지와 섞은 혼합에폭시수지나 광투과형 에폭시수지 중 어느 하나로 각각의 사출리드프레임(12)을 쏘우잉 또는 트리밍과 포밍으로 단일화한다.

또한 제1차공정에서 개별화된 패키지(P)중 균일한 색좌표 및 휘도를 갖는 백색다이오드 만을 별도로 분류하고 크림솔더(9)를 사용하여 다른 사출리드프레임(12)에 실장하며 사출리드프레임(12)의 패드컵(A) 위에 실장된 개별 패키지(P)위에 투광형 에폭시수지를 포팅하고 트리밍 및 포밍함으로서 색의 불균형 현상을 방지할 수 있다.

따라서 제1공정인 다이본딩 시 사용하는 에폭시 형광체를 섞어서 본딩함으로서 역방향(본딩방향)으로 나온 빛이 본딩 에폭시를 통과하면 반사될 때 어느 한 광으로 변화되어 정방향 쪽으로 나오기에 전체적인 빛이 어느 한 단독 광에 가까운 쪽으로 변화되며, 이에 정방향에 몰딩 또는 디스펜싱해야 하는 형광체의 양을 줄임으로서 발생되는 형광체가 침전될 때에 침전의 불균일성으로 인해 발생되는 색의 불 균일함을 줄 일 수 있으며, 에폭시 혼합물에 사용하는 형광체의 농도를 묽게 함으로서 빛의 간섭이 적어 휘도를 높일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 종래의 발광다이오드 제작방법보다 적은 양의 형광체를 사용하여 저가로 생산할 수 있고, 빛의 간섭을 적게 하여 휘도를 높이므로 색좌표를 일정하게 만들어 고휘도의 제품을 얻을 수 있다. 또한 다양한 패턴으로 적용하여 공정을 단순화하면서 신속하게 하여 다량생산을 이루게 한다. 본 고안의 실시예에 따르면 고가의 형광체를 일정 비율로 혼합한 에폭시수지의 사용을 최소화 할 수 있고, 항상 동일한 두께로 형광 에폭시를 형성할 수 있으므로 제조비용이 저렴하고 일정 색 좌표 및 고휘도의 백색광을 얻을 수 있다.

도 1a는 종래의 발광 다이오드 패키지를 나타낸 종단면도,

도 1b는 종래의 칩 다이오드 패키지를 나타낸 사시도,

도 2a,2b와 2d,2e는 각각 본 고안의 제1실시예에 따른 반사식 파장변환형 발광 다이오드의 각기 다른 구조를 도시한 평단면도 및 종단면도,

도 2c는 본 고안의 다른 일실시예에 따른 다이본딩 상태의 요부확대도,

도 3a는 본 고안에 따른 반사식 파장변환형 발광 다이오드의 1차 공정도,

도 3b,3c는 도3a의 공정을 거쳐 단일화된 패키지의 평단면도 및 종단면도,

도 3d는 본 고안의 다른 일실시예에 따른 광투과형 발광다이오드소자의 요부확대도,

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 반사식 파장변환형 발광 다이오드의 2차 공정도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : InGaN, GaN계 LED 칩

2 : 골드 와이어 3 : 형광체(파장변환 형광체와 에폭시수지 혼합물)

4 : 에폭시렌즈(구형, 타원) 5 : 금 도금층

6 : PbSn 도금층 7 : FR4 PCB 패턴

8 : PCB 패턴(BT-Resin) 9 : 크림 솔더

10 : 다이 접착제 10a : 형광체

11 : 투과형 에폭시수지 12 : 사출 리드프레임

13 : 리드 프레임 14 : 관통홀

15 : 음극리드 16 : 양극리드

16A : 양극리드 17 : 반사컵부100 : 혼합접착층

Claims (9)

1. 한 쌍의 PCB 패턴부가 다수개의 1조로서 다수열로 배열되며 단일 PCB 패턴마다 열경화성 에폭시 수지 접착제(10)로 도팅되고, 상기 접착제(10)에 발광다이오드 칩(1)가 PCB 패드 컵(17)부분에 다이 본딩되어 있으며, 상기 발광다이오드 칩(1)을 골드와이어(2)로 전극 접합하고, 다수열로 배열되어 있는 PCB 패턴부를 형광체와 에폭시수지를 혼합한 에폭시수지(3)로 몰드하고, 상기 몰드가 끝난 일련의 PCB 패턴부를 쏘우잉으로 단일화하여 이루어진 것에 있어서,

   상기 접착제(10)와 형광체(10a)가 혼합형성되어 발광다이오드 칩(1)을 도팅하는 혼합접착층(100)과;

   상기 혼합접착층(100)에 접합된 발광다이오드칩(1)을 몰드 성형하는 광투과형 에폭시수지층(3)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사식 파장변환형 발광다이오드.
2. 한 쌍의 PCB 패턴부가 다수개의 1조로서 다수열로 배열되며 단일 PCB 패턴마다 열경화성 에폭시 수지 접착제(10)로 도팅되고, 상기 접착제(10)에 발광다이오드칩(1)가 PCB 패드 컵(17)부분에 다이 본딩되어 있으며, 상기 발광다이오드 칩(1)을 골드와이어(2)로 전극 접합하고, 다수열로 배열되어 있는 PCB 패턴부를 형광체와 에폭시수지를 혼합한 에폭시수지(3)로 몰드하고, 상기 몰드가 끝난 일련의 PCB 패턴부를 쏘우잉으로 단일화하여 이루어진 것에 있어서,

   상기 발광다이오드칩(10)의 도팅에서 1차로 리드프레임(12) 상에 도포하여 건조된 형광체(10a)와;

   상기 형광체(10a) 상부 표면에 2차로 도팅한 후 발광다이오드칩(1)을 본딩하는 접착제(10)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사식 파장변환형 발광다이오드.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 단위 PCB패턴상의 각각의 컵은 형광체를 섞어서 컵(A)을 만들고 이 컵(A) 벽면에 칩에서 나오는 빛이 반사되면서 파장이 변환되는 것을 특징으로 하는 반사식 파장변환형 발광다이오드.
4. 청구항 1 또는 청구항 2항에 있어서,

   다수열의 사출 리드프레임에 발광다이오드 칩(1)을 형광체 (10a)를 혼합한 접착제(10)와 리드프레임(12) 상의 각각의 포켓(A)에 열 경화성 에폭시 수지 또는 자외선 건조방식의 자외선 경화수지는 실크스크린 인쇄 마스크 판과 스퀴지를 사용하여 실크인쇄방식으로 접착제나 광투과형 에폭시 수지 또는 자외선 건조방식의 자외선 경화수지중 어느 하나를 도팅하여서 성형되는 것을 특징으로 하는 반사식 파장변환형 발광다이오드.
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