KR20040098191A - 발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법 - Google Patents

발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20040098191A
KR20040098191A KR1020030030478A KR20030030478A KR20040098191A KR 20040098191 A KR20040098191 A KR 20040098191A KR 1020030030478 A KR1020030030478 A KR 1020030030478A KR 20030030478 A KR20030030478 A KR 20030030478A KR 20040098191 A KR20040098191 A KR 20040098191A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
circuit board
light emitting
auxiliary circuit
emitting diode
heat dissipation
Prior art date
Application number
KR1020030030478A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100566140B1 (ko
Inventor
박병재
Original Assignee
(주)나노팩
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)나노팩 filed Critical (주)나노팩
Priority to KR1020030030478A priority Critical patent/KR100566140B1/ko
Priority to CNB2004800129360A priority patent/CN100388513C/zh
Priority to PCT/KR2004/001132 priority patent/WO2004102685A1/en
Publication of KR20040098191A publication Critical patent/KR20040098191A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100566140B1 publication Critical patent/KR100566140B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법이 개시된다. 발광다이오드 패키지구조체는 중앙부분에 소정 높이로 측벽이 형성되되 측벽에 의해 형성된 내부 공간부는 장착대상 발광다이오드 칩에서 출사되는 광을 집속할 수 있는 반사경 구조가 되도록 측벽 상면으로부터 하방으로 소정 깊이 곡률을 갖게 형성된 방열용 메인 기판과, 측벽 외측에서 방열용 기판상에 설치되되 저면 일부가 노출되게 형성된 세라믹 보조 회로 기판 및 세라믹 보조회로 기판상에 형성된 와이어 본딩 패드와 내부적으로 결선되어 세라믹 보조 회로 기판의 노출된 저면에 형성된 도전패드와 접합된 리드 프레임을 구비한다. 이러한 발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법에 의하면, 열적 안정성을 제공하는 세라믹 회로기판에 의해 발광다이오드 칩과 리드프레임과의 전기적 연결이 이루어지며 세라믹 보로회로기판의 홀을 통해 하부에서 상부로 삽입된 금속성 방열용 메인기판에 의해 구조가 간단하면서도 대면적의 방열영역이 확보됨으로써 고출력용에 적합한 열적 안정성을 제공할 수 있다

Description

발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법{Light emitting diode and package structure and method of manufacturing thereof}
본 발명은 발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 고출력용에 적합한 열적 안정성을 제공하는 방열구조를 갖는 발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법에 관한 것이다.
최근 발광다이오드(LED;Light Emitting Diode)는 형광체를 이용한 백색광을 생성하여 출사할 수 있는 구조가 알려지면서 단순 발광표시 기능 이외에 기존의 조명등을 대체할 수 있는 조명분야까지 그 응용범위가 확장되고 있고, 이를 위한 고출력용 발광다이오드에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다.
그런데, 반도체 소자의 하나인 발광다이오드는 정격 동작온도 보다 온도가 올라가면 수명이 감소되기 때문에 발광다이오드의 출력을 높이기 위해서는 발광다이오드에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시켜 정격 동작 온도내에서 동작될 수 있는 방열 구조가 요구된다.
또한, 기존의 발광다이오드는 발광다이오드 칩이 안착된 리드프레임에 플라스틱소재로 몰딩한 캡구조가 적용됨으로써, 열적 안정성이 낮아 고출력용 발광다이오드에 적용하기 어렵고, 특히 자외선 발광다이오드칩의 경우 자외선에 의해 쉽게 열화되어 내구성이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서 방열능력 및 내구성을 높일 수 있으면서 열적 안정성을 제공할 수 있는 발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드를 나타내 보인 사시도이고,
도 2는 도 1의 단면도이고,
도 3은 도 2의 발광다이오드 칩으로부터 생성된 광의 출사경로를 나타내 보인 도면이고,
도 4는 도 1의 패키지 구조체를 제조하는 과정을 설명하기 위하여 일부 부품을 분리 도시한 분리 사시도이고,
도 5는 도 4의 세라믹 보조회로 기판의 배면도이고,
도 6은 세라믹 보조회로기판과 방열용 메인기판과의 접합과정을 설명하기 위한 단면도이고,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광다이오드를 나타내 보인 사시도이고,
도 8은 도 7의 세라믹 보조 회로기판의 배면도이고,
도 9는 도 7의 배면도이고,
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 발광다이오드를 나타내 보인 단면도이가.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100: 발광다이오드 200: 패키지 구조체
210, 310: 방열용 메인기판 230, 330: 세라믹 보조회로기판
250. 350: 리드프레임
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지는 중앙부분에 소정 높이로 측벽이 형성되되 상기 측벽에 의해 형성된 내부 공간부는 장착대상 발광다이오드 칩에서 출사되는 광을 집속할 수 있는 반사경 구조가 되도록 상기 측벽 상면으로부터 하방으로 소정 깊이 곡률을 갖게 형성된 방열용 메인 기판과; 상기 측벽 외측에서 상기 방열용 기판상에 설치되되 저면 일부가 노출되게 형성된 세라믹 보조 회로 기판; 및 상기 세라믹 보조회로 기판상에 형성된 와이어 본딩 패드와 내부적으로 결선되어 상기 세라믹 보조 회로 기판의 노출된 저면에 형성된 도전패드와 접합된 리드 프레임;을 구비한다.
상기 방열용 메인 기판의 상기 측벽에 의해 형성된 내부 공간부의 표면은 은, 알루미늄, 광택 니켈 소재 중 적어도 하나로 도금 처리된 것이 바람직하다.
상기 세라믹 보조 회로기판은 상기 방열용 메인 기판 위에 형성된 베이스층과; 상기 베이스층의 상면 일부가 노출되도록 상기 베이스층 위에 형성된 상부층;을 구비하고, 상기 베이스층의 노출된 면에는 상기 와이어본딩 패드가 형성되어 있고, 상기 와이어 본딩 패드는 상기 도전패드와 전기적으로 결선되게 형성된다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광다이오드는 중앙부분에 소정 높이로 측벽이 형성되되 상기 측벽에 의해 형성된 내부 공간부에 장착된 발광다이오드 칩에서 출사되는 광을 집속할 수 있는 반사경 구조가 되도록 상기 측벽 상면으로부터 하방으로 소정 깊이 곡률을 갖게 형성된 방열용 메인 기판과; 상기 측벽 외측에서 상기 방열용 기판상에 설치되되 저면 일부가 노출되게 형성된 세라믹 보조 회로 기판과; 상기 세라믹 보조회로 기판상에 형성된 와이어 본딩 패드와 내부적으로 결선되어 상기 세라믹 보조 회로 기판의 노출된 저면에 형성된 도전패드와 접합된 리드 프레임; 및 상기 세라믹 보조회로기판과 접합된 렌즈;를 구비한다.
본 발명의 일 측면에 따르면 상기 방열용 메인기판의 상기 내부공간부에는 적, 녹, 청색 발광다이오드칩이 각각 실장되어 있고, 상기 와이어 본딩패드 및 상기 리드프레임은 공통전극용과 구동용으로 적어도 4개가 형성된다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지 구조체 제조방법은 가. 광집속용 반사경이 소정높이로 형성된 중앙부분의 측벽에 대해 가장자리 부분이 더 낮게 단차지게 형성된 방열용 메인 기판을 형성하는 단계와; 나. 상기 방열용 메인 기판의 상기 가장자리부분에 장착할 세라믹 보조 회로기판을 형성하는 단계와; 다. 상기 방열용 메인기판에 상기 세라믹 보조회로기판을 접합하는 단계와; 라. 상기 세라믹 보조 회로기판의 저면에 형성된 도전패드에 리드프레임을 접합하는 단계와; 마. 상기 라 단계를 거친 조립체의 도금 대상 영역에 도금처리하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는 상기 도금처리단계는 마-1. 상기 세라믹 보조 회로기판상에 형성된 와이어본딩 패드와 상기 리드프레임 및 상기 방열용 메인 기판의 노출된 부분에 니켈도금하는 단계와; 마-2. 상기 와이어 본딩패드와 상기 리드프레임에 금 도금하는 단계; 및 마-3 상기 방열용 메인 기판의 상기 반사경 내측에 은, 알루니늄, 광택니켈을 포함하는 반사소재그룹중 적어도 하나로 도금처리하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광다이오드의 제조방법은 상기 패키지 구조체의 내부 공간부에 적용대상 발광다이오드 칩을 실장하는 단계와;
상기 발광다이오드칩과 와이어 본딩패드 상호간을 와이어로 접속하는 단계와;
상기 세라믹 보조 회로기판에 렌즈를 접합하여 실링처리하는 단계;를 더 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드 및 그 제조방법을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지 구조체가 적용된 발광다이오드를 나타내 보인 사시도이다.
도면을 참조하면, 발광다이오드(100)는 발광다이오드 칩(110), 렌즈(120)및 패키지 구조체(200)를 구비한다.
패키지 구조체(200)는 방열용 메인 기판(210), 세라믹 보조 회로기판(230), 리드프레임(250)을 구비한다.
방열용 메인기판(210)은 도 2에 도시된 바와 같이 가장자리로부터 중앙부분으로 소정거리 이격된 위치에 소정높이 측벽(211)이 형성되어 있고, 측벽(211)에 의해 형성된 내부공간부(213)는 광을 집속하여 출사할 수 있게 중앙부분이 좁고 측벽(211) 상단 부분이 넓은 곡률을 갖게 형성되어 있다. 측벽(211)에 의해 형성된 내부 공간부(213)는 반사경이 된다.
바람직하게는 방열용 메인기판(210)은 열전도 및 방열성이 좋은 금속소재로 형성된다.
방열용 메인기판(210)의 예로서는 열전도성이 좋은 구리, 또는 구리합금 예를들면 황동, 텅스텐/구리, 몰리브덴/구리 합금 소재 등으로 된 금속판을 도시된 구조로 형성한 후에 표면 전체를 1차로 니켈 도금 처리하고, 측벽(211)에 의해 형성된 반사경의 내부 공간부(211)에 반사율이 높은 소재 예를 들면 은, 알루니늄, 광택 니켈소재 중 적어도 하나로 2차 도금 처리한 것이 적용되는 것이 바람직하다.
여기서 광택 니켈소재는 니켈성분에 광택용 소재가 적용된 것을 말한다. 일 예로서 광택소재는 사카린 및/또는 포르말린 등 공지된 다양한 소재가 적용될 수 있고, 이러한 광택소재에 황산니켈, 염화니켈, 붕산이 혼합된 것을 사용할 수 있다.
이러한 구조의 방열용 메인기판(210)의 내부 공간부(213)에 의해 형성된 반사경 내의 평탄부(214)에는 적어도 하나의 발광다이오드 칩(110) 이 직접 또는 서브마운트(미도시)를 매개로 하여 실장된다.
세라믹 보조회로기판(230)은 발광다이오드 칩(110)과 외부와의 전기적 결선용인 리드프레임(250)과의 결선을 중계하며, 렌즈(120)의 결합영역을 제공하는 기능을 한다.
세라믹 보조회로기판(230)은 알루미나(Al2O3)를 주소재로 한 적어도 하나의 세라믹시트에 와이어 본딩패드(238)와 도전 패드(도 4참조; 237) 및 이들을 상호 연결하는 도전 패턴(도 4참조; 241)이 형성된 것이 적용된다.
이러한 세라믹 보조 회로기판에 대해 도 4 및 도 5를 함께 참조하여 설명한다.
세라믹 보조회로기판(230)은 방열용 메인기판(210)의 측벽(211)과 가장자리 사이 영역에 결합되며 와이어 본딩용 패드(238)가 형성되는 패드 안착부분(234)을 갖도록 홀(239)을 갖는 내측면이 단차지게 형성되어 있다.
또한, 세라믹 보조 회로기판(230)의 저면의 일부는 방열용 메인기판(210)에 대해 노출되게 형성되어 있고, 노출된 패드 안착부분(234)에는 와이어 본딩패드(238)와 내부적으로 결선되어 있고, 리드프레임(250)과 결합하기 위한 도전패드(237)가 형성되어 있다.
와이어 본딩패드(238)는 발광다이오드칩(110)과 금소재의 와이어(140)로 본딩된다.
이러한 구조의 세라믹 보조 회로기판(230)은 다양한 방법에 의해 와이어 본딩패드(231)와 도전패드(237)를 내부적으로 결선할 수 있다.
도시된 예에서는 세라믹 보조 회로기판(230)을 구분하면, 하부층(231), 중간층(233) 및 상부층(235)이 순차적으로 적층된 구조가 적용되었고, 도전패드(237)와 와이어 본딩 패드(238)가 전기적으로 결선되도록 하부층(231) 및 중간층(233)에 도전패턴(241)이 형성되어 있다. 여기서 하부층(231) 및 중간층(233)이 베이스층이 되고, 도면에서 참조부호 241a 및 241c은 통전홀에 도전소재로 충진되어 하부층(231)의 상면에 형성된 도전패턴(241b)과 와이어 본딩패드(238) 및 도전패드(237)를 상호 연결하는 쓰루 도전패턴이다. 또한 참조부호 239a로 표기된 상부층(235)의 홀은 중간층(233) 및 하부층(231)의 홀(239b) 보다 크게 형성되어 상호 적층시 앞서 설명된 패드 안착부분(234)을 형성한다.
와이어 본딩패드(238) 및 도전패드(237) 및 도전패턴은 1차로 텅스텐(W) 또는 몰리브덴/망간(Mo/Mn)합금으로 1차 형성되고, 와이어 본딩패드(238) 및 도전패드(237)는 2차로 니켈도금처리되며, 와이어 본딩패드(238)는 3차로 금도금 처리되는 것이 바람직하다.
한편, 도 5에서 해칭처리된 부분중 참조부호 244로 표기된 부분은 도전패드(237)와 이격되게 형성된 금속패턴으로서 방열용 메인기판(210)과의 접합의 용이성을 제공할 수 있도록 형성된 것으로서, 앞서 도전패턴에 대해 설명된 바와 같이 1차로 텅스텐(W) 또는 몰리브덴/망간(Mo/Mn)합금으로 1차 형성되고, 2차로 니켈도금처리된 것이 적용되는 것이 바람직하다.
도시된 구조와는 다르게 하부층(231)의 측면 모서리(239)를 통해 도전패드(237)와 도전패턴(241b)이 연결되도록 형성할 수 있음은 물론이다. 또한, 후술하는 적, 녹, 청색 발광다이오드칩이 내부공간부(213)내에 실장되는 경우 와이어 본딩패드(238)의 개수 및 도전패턴(241)은 도시된 구조와 다르게 4개의 와이어 본딩패드가 독립적으로 대응되는 도전패드와 접속되도록 형성된다.
이러한 구조의 세라믹 보조 회로기판(230)은 통상의 다층 회로기판 제작방식에 의해 제작하면 된다.
세라믹 보조회로기판(230)의 각 모서리(239)에 라운딩 처리된 부분은 세라믹 보조 회로기판(230) 또는 패키지 구조체(200)를 다수 어레이시켜 일괄적으로 제조하는 경우 각 세라믹 보조회로기판(230)의 절단의 용이성을 제공하고, 도전패턴 형성용 부분으로도 이용할 수 있도록 하기 위한 것이다.
렌즈(120)는 세라믹 보조 회로 기판(230)의 단차진 부분(234)과 상부층(235)의 상면 사이에 끼움결합될 수 있게 구조되어 있다.
또한, 렌즈(120)와 세라믹 보조 회로기판(230)과의 사이에 형성된 공간(130)이 밀봉되도록 접합부분에 실링소재에 의해 실링처리된다.
이러한 구조의 발광다이오드(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 반사경 내에 안착된 발광다이오드칩(110)으로부터 방출된 광이 반사경 및 렌즈(120)에 의해 집속되어 원하는 발산각으로 집속되어 출사되는 광빔을 제공할 수 있다.
렌즈(120)의 곡률 및 형태는 도시된 구조 이외에도 적용하고자 하는 광의 발산각 등에 따라 적절하게 설계한 것을 적용하면 된다.
렌즈(120)의 소재는 투명 합성수지소재 또는 유리소재 등이 적용될 수 있다.
또한 렌즈(120)와 패키지 구조체(200)와의 사이에 형성된 공간(130)에는 적용대상 렌즈의 굴절율과 유사한 소재로 충진될 수 있다. 일 예로서, 렌즈(120)와 패키지 구조체(200)와의 사이에 형성된 공간(130)에 실리콘 소재로 충진될 수 있다. 이 경우 발광다이오드 칩으로부터 출사된 광이 렌즈(120)의 내측면에서 반사되는 율을 억제시켜 광이용 효율을 높일 수 있다.
리드프레임(250)은 세라믹 보조 회로기판(230)의 도전패드(237)에 결합된다.
리드프레임(250)은 도시된 바와 같은 핀 타입 이외에도 표면실장용 타입이 적용될 수 있음은 물론이다.
표면실장용 리드프레임이 적용된 또 다른 실시예의 패키지 구조체가 적용된 발광다이오드가 도 7 내지 도 9에 도시되어 있다.
앞서 도시된 도면에서와 동일 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
도면을 참조하면, 발광다이오드(300)는 세라믹 보조회로기판(230)의 양측으로 각각 더 연장된 구조로 결합된 방열용 메인기판(310)과 리드프레임(350)을 구비한다.
세라믹 보조회로기판(330)의 하부층(331)의 저면은 도 8에 도시된 바와 같이 표면실장용 리드프레임을 장착하기 위한 도전패드(337)가 변부분의 가장자리에 형성되어 있고, 도전패드(337)가 노출되도록 방열용 메인기판(310)이 리드프레임(350) 연장방향과 직교하는 방향을 따라 세라믹보조 회로기판(330) 보다소정길이 연장된 형태가 적용되었다. 방열용 메인기판(310)의 길이 및 폭은 도시된 구조로 한정하는 것은 아니고, 요구되는 방열용량에 따라 적절하게 적용하면 된다.
방열용 메인 기판(310)에 형성된 홀(311)은 스크류 결합용이고, 결합방식에 따라 생략될 수 있음은 물론이다. 나머지 구조는 앞서 설명된 구조와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
참고적으로 도 8에서 도전패드(337)와 이격되어 해칭처리된 부분도 앞서 도 5를 통해 설명된 바와 같이 도전패드(337)와 동일한 소재로 형성된다.
한편, 자외선 발광다이오드 칩(410)이 적용된 경우의 발광다이오드(400)가 도 10에 도시되어 있다. 앞서 도시된 도면에서와 동일 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
도면을 참조하면, 발광다이오드(400)는 세라믹 보조회로기판(230)과 접합된 평면형 렌즈(320)를 구비한다.
평면형 렌즈(320)는 바람직하게는 투명소재로 된 베이스판(321)과, 베이스 판(321)의 표면에 무반사 코딩층(322)(323)이 형성된 구조가 적용된다. 무반사 코팅층의 형성방법 및 적용 소재는 다양하게 공지되어 있고, 일 예로서 국내 공개특허 제 2001-0104377호에 개시된 자외선용 무반사 코팅에 소개되어 있고, 상세한 설명은 생략한다.
앞서 도 1에 도시된 곡면형 렌즈(120)의 표면에도 무반사 코팅층이 적용될 수 있음은 물론이다.
이하에서는 이러한 구조의 발광다이오드들에 대한 제조과정을 설명한다.
먼저, 세라믹 보조 회로기판(230)(330) 및 방열용 메인회로기판(210)(310) 및 리드프레임(250)(350)을 각각 형성한다.
세라믹 보조 회로기판(230)(330)은 앞서 설명된 구조를 갖도록 공지된 방법에 의해 형성한다.
일 예로서, 도 4에 도시된 바와 같이 세라믹 회로기판(230)은 하부층(231), 중간층(233) 및 상부층(235) 각각에 해당하는 세라믹 시트에 설정된 도전용 홀을 형성하고, 설정된 도전패턴을 금속페이스트로 인쇄한 다음 적층 순서대로 상호 적층한 후 알려진 소성온도에서 소결하여 형성하면 된다. 또한, 소결 이후 세라믹 회로기판(230)의 저면에 형성된 도전패드(237) 및 저면에 도전패드(237)와 이격되어 방열용 메인기판(210)과의 결합용으로 형성된 보조 패드(244)에도 니켈도금 처리하는 것이 바람직하다.
한편, 방열용 메인기판(210)(310)은 적용대상 금속소재를 성형 또는 프레스 가공하여 도 4에 도시된 구조로 제작하면 된다. 바람직하게는 방열용 메인기판(210)(310)은 열전도성이 좋은 구리, 황동 소재의 금속판을 도시된 구조로 형성한 후에 표면 전체를 1차로 니켈 도금 처리한 것이 적용된다.
리드프레임(250)(350)은 실장타입에 따라 앞서 설명된 바와 같이 리드핀 타입, 표면실장용 타입 등 공지된 다양한 것이 적용될 수 있다.
이렇게 방열용 메인기판(210)(310)과, 세라믹 보조회로기판(230) 및 리드 프레임(250)(350)이 준비되면, 솔더링용 본딩제로 상호 접합한다.
방열용 메인기판(210)(310)과, 세라믹 보조회로기판(230) 및 리드프레임(250)(350) 상호간의 접합은 동시에 또는 임의의 순서로 상호 접합하여도 관계없다.
일 예로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 세라믹 보조 회로기판(230)과 방열용 메인기판(210) 사이, 세라믹 보조 회로기판(230)의 도전패드(237)와 리드프레임(250)(350) 사이에 각각 다이 본딩용 시트(280)(281)를 삽입한 상태로 상호 조립한 후 다이 본딩용 시트(280)(281)의 융점 이상에서 융합하면 된다. 여기서 다이 본딩 용 시트(280)(281)는 은/구리 합금 또는 금/주석 합금 등이 적용될 수 있다. 또 다르게는 페이스트 상태로 형성된 은/구리 합금 또는 금/주석 합금으로 솔더링해도 된다.
이렇게 조립체가 완성되면, 세라믹 보조 회로기판(230)상에 형성된 와이어본딩 패드(238)와 리드프레임(250) 및 방열용 메인 기판(210)(310)의 노출된 부분에 니켈 도금처리 한다.
다음으로 와이어 본딩패드(238)와 리드프레임(250)(350)에 금 도금 처리한다.
마지막으로 방열용 메인 기판(210)(310)의 반사경 내측에 높은 반사율을 제공하는 소재인 은, 알루니늄, 광택 니켈을 포함하는 반사소재 그룹중 적어도 하나로 도금처리한다.
이렇게 패키지 구조체가 완성되면, 방열용 메인기판(210)(310)의 평탄부(214)에 적용대상 발광다이오드 칩(110)을 직접 또는 서브마운트(미도시)와 발광다이오드 칩(110)을 순차적으로 실장처리하고, 발광다이오드 칩(110)과 와이어본딩 패드(238)의 대응되는 결선패턴에 따라 와이어(140)로 본딩한 후, 렌즈(120)를 씌우고 실링소재 예를 들면 에폭시소재로 렌즈(120)와 세라믹 보조 회로기판(230) 사이의 결합부분을 실링처리하면 발광다이오드(100)(300)(400)의 제작이 완료된다.
한편, 도시된 예들에서는 내부 공간부(213)에 장착되는 발광다이오드칩(110)은 하나인 경우에 대해 설명되었지만, 백색광을 생성하기 위해 적, 녹, 청색 광을 각각 출사하는 3개의 발광다이오드 칩이 내부 공간부(213)에 장착될 수 있다.
이 경우 상호 다른 색의 광을 출사하는 발광다이오드 칩이 함께 실장되는 경우 공통전극용 와이어 본딩패드와 각 발광다이오드 칩 구동 전극용 와이어본딩 패드를 각각 설치하면 되고, 이에 대응되는 리드프레임을 갖는 구조가 적용되면 된다. 즉, 도 4에서 4개의 리드프레임(250) 중 제1리드프레임(250a)는 공통전극용으로, 제2 내지 제4리드프레임(250b, 250c, 250d)는 적, 녹, 청색 발광다이오드칩의 구동용 전극으로 적용하면 된다. 또한, 와이어 본딩패드는 4개가 형성되며, 각 리드프레임(250a 내지 250d)이 해당 와이어 본딩패드와 독립적으로 결선되도록 형성하면 된다. 이와는 다르게 리드프레임(250)의 수 및 와이어 본딩패드(238)의 수를 4개 이상 적용할 수 있음은 물론이다.
지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법에 의하면, 열적 안정성을 제공하는 세라믹 회로기판에 의해 발광다이오드 칩과 리드프레임과의 전기적 연결이 이루어지며 세라믹 보로회로기판의 홀을 통해 하부에서 상부로 삽입된 금속성 방열용 메인기판에 의해 구조가 간단하면서도 대면적의 방열영역이 확보됨으로써 고출력용 발광다이오드에 열적 안정성을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 중앙부분에 소정 높이로 측벽이 형성되되 상기 측벽에 의해 형성된 내부 공간부는 장착대상 발광다이오드 칩에서 출사되는 광을 집속할 수 있는 반사경 구조가 되도록 상기 측벽 상면으로부터 하방으로 소정 깊이 곡률을 갖게 형성된 방열용 메인 기판과;
    상기 측벽 외측에서 상기 방열용 기판상에 설치되되 저면 일부가 노출되게 형성된 세라믹 보조 회로 기판; 및
    상기 세라믹 보조회로 기판상에 형성된 와이어 본딩 패드와 내부적으로 결선되어 상기 세라믹 보조 회로 기판의 노출된 저면에 형성된 도전패드와 접합된 리드 프레임;을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방열용 메인 기판의 상기 측벽에 의해 형성된 내부 공간부의 표면은 은, 알루미늄, 광택 니켈 소재 중 적어도 하나로 도금 처리된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 구조체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 보조 회로기판은 상기 방열용 메인 기판 위에형성된 베이스층과;
    상기 베이스층의 상면 일부가 노출되도록 상기 베이스층 위에 형성된 상부층;을 구비하고,
    상기 베이스층의 노출된 면에는 상기 와이어 본딩 패드가 형성되어 있고, 상기 와이어 본딩 패드는 상기 도전패드와 전기적으로 결선되게 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 구조체.
  4. 중앙부분에 소정 높이로 측벽이 형성되되 상기 측벽에 의해 형성된 내부 공간부에 장착된 발광다이오드 칩에서 출사되는 광을 집속할 수 있는 반사경 구조가 되도록 상기 측벽 상면으로부터 하방으로 소정 깊이 곡률을 갖게 형성된 방열용 메인 기판과;
    상기 측벽 외측에서 상기 방열용 기판상에 설치되되 저면 일부가 노출되게 형성된 세라믹 보조 회로 기판과;
    상기 세라믹 보조회로 기판상에 형성된 와이어 본딩 패드와 내부적으로 결선되어 상기 세라믹 보조 회로 기판의 노출된 저면에 형성된 도전패드와 접합된 리드 프레임; 및
    상기 세라믹 보조회로기판과 접합된 렌즈;를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 방열용 메인 기판의 상기 측벽에 의해 형성된 내부 공간부의 표면은 은, 알루미늄, 광택 니켈 소재 중 적어도 하나로 도금 처리된 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  6. 제4항에 있어서, 상기 세라믹 보조 회로기판은 상기 방열용 메인 기판 위에 형성된 베이스층과;
    상기 베이스층의 상면 일부가 노출되도록 상기 베이스층 위에 형성된 상부층;을 구비하고,
    상기 베이스층의 노출된 면에는 상기 와이어본딩 패드가 형성되어 있고, 상기 와이어 본딩 패드는 상기 도전패드와 전기적으로 결선되게 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  7. 제4항에 있어서, 상기 방열용 메인기판의 상기 내부공간부에는 적, 녹, 청색 발광다이오드칩이 각각 실장되어 있고, 상기 와이어 본딩패드 및 상기 리드프레임은 공통전극용과 구동용으로 적어도 4개가 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  8. 제4항에 있어서, 상기 방열용 메인기판의 상기 내부공간부에는 자외선을 방출하는 자외선 발광다이오드칩이 실장되어 있고, 상기 렌즈는 표면이 무반사 코팅처리된 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
  9. 가. 광집속용 반사경이 소정높이로 형성된 중앙부분의 측벽에 대해 가장자리 부분이 더 낮게 단차지게 형성된 방열용 메인 기판을 형성하는 단계와;
    나. 상기 방열용 메인 기판의 상기 가장자리부분에 장착할 세라믹 보조 회로기판을 형성하는 단계와;
    다. 상기 방열용 메인기판에 상기 세라믹 보조회로기판을 접합하는 단계와;
    라. 상기 세라믹 보조 회로기판의 저면에 형성된 도전패드에 리드프레임을 접합하는 단계와;
    마. 상기 라 단계를 거친 조립체의 도금 대상 영역에 도금처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 도금처리단계는
    마-1. 상기 세라믹 보조 회로기판상에 형성된 와이어 본딩 패드와 상기 리드프레임 및 상기 방열용 메인 기판의 노출된 부분에 니켈도금하는 단계와;
    마-2. 상기 와이어 본딩패드와 상기 리드프레임에 금 도금하는 단계; 및
    마-3 상기 방열용 메인 기판의 상기 반사경 내측에 은, 알루니늄, 광택니켈을 포함하는 반사소재 그룹중 적어도 하나로 도금처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 도금처리단계 이후에 상기 방열용 메인기판의 내부 공간부에 적용대상발광다이오드 칩을 실장하는 단계와;
    상기 발광다이오드칩과 상기 와이어 본딩패드 상호간을 와이어로 접속하는 단계와;
    상기 세라믹 보조 회로기판에 렌즈를 접합하여 실링처리하는 단계;를 포함하는 발광다이오드의 제조방법.
KR1020030030478A 2003-05-14 2003-05-14 발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법 KR100566140B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030030478A KR100566140B1 (ko) 2003-05-14 2003-05-14 발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법
CNB2004800129360A CN100388513C (zh) 2003-05-14 2004-05-13 发光器件及其封装结构以及该封装结构的制造方法
PCT/KR2004/001132 WO2004102685A1 (en) 2003-05-14 2004-05-13 Light emitting device, package structure thereof and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030030478A KR100566140B1 (ko) 2003-05-14 2003-05-14 발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040098191A true KR20040098191A (ko) 2004-11-20
KR100566140B1 KR100566140B1 (ko) 2006-03-30

Family

ID=36785144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030030478A KR100566140B1 (ko) 2003-05-14 2003-05-14 발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR100566140B1 (ko)
CN (1) CN100388513C (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100591943B1 (ko) * 2005-03-26 2006-06-20 서울반도체 주식회사 발광 다이오드
KR100621743B1 (ko) * 2004-11-08 2006-09-13 서울반도체 주식회사 방열 본체를 채택하는 발광 다이오드 패키지
KR100641889B1 (ko) * 2005-04-01 2006-11-06 박병재 발광다이오드 구조체
KR100646198B1 (ko) * 2005-01-25 2006-11-14 엘지전자 주식회사 엘이디 패키지의 열 방출 구조 및 그 구조를 구비한엘이디 패키지
KR101357107B1 (ko) * 2013-02-07 2014-02-04 주식회사 굿엘이디 고발광 ｌｅｄ 패키지
CN114335284A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 广东良友科技有限公司 一种封边镀层led支架的封装结构及其封装方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006128318A1 (en) 2005-03-31 2006-12-07 Neobulb Technologies, Inc. A high power led illuminating equipment having high thermal diffusivity
JP5326204B2 (ja) * 2006-11-29 2013-10-30 富士通株式会社 発光部品及びその製造方法及び発光部品組立体及び電子装置
US20100181590A1 (en) * 2007-06-25 2010-07-22 Jen-Shyan Chen Light-emitting diode illuminating apparatus
KR20140003394A (ko) 2010-09-21 2014-01-09 쿠오-쿠앙 창 발광 다이오드 패키지를 제조하기 위한 방법
CN102226995B (zh) * 2011-05-25 2013-01-30 映瑞光电科技(上海)有限公司 一种led封装结构及其制备方法
TW201250159A (en) * 2011-06-01 2012-12-16 gui-fang Chen Light-emitting diode module
CN102891245A (zh) * 2012-09-17 2013-01-23 温州大学 将荧光晶片用于大功率白光led的封装结构及其封装方法
TWI571598B (zh) * 2015-01-15 2017-02-21 旭德科技股份有限公司 照明裝置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5534718A (en) * 1993-04-12 1996-07-09 Hsi-Huang Lin LED package structure of LED display
JP3316838B2 (ja) * 1997-01-31 2002-08-19 日亜化学工業株式会社 発光装置
US6274924B1 (en) * 1998-11-05 2001-08-14 Lumileds Lighting, U.S. Llc Surface mountable LED package
CN1177377C (zh) * 2000-09-01 2004-11-24 西铁城电子股份有限公司 表面装配型发光二极管及其制造方法
US6498355B1 (en) * 2001-10-09 2002-12-24 Lumileds Lighting, U.S., Llc High flux LED array
US6501103B1 (en) * 2001-10-23 2002-12-31 Lite-On Electronics, Inc. Light emitting diode assembly with low thermal resistance
CN1416171A (zh) * 2001-10-29 2003-05-07 欧阳伟 一种可自由变色的发光装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100621743B1 (ko) * 2004-11-08 2006-09-13 서울반도체 주식회사 방열 본체를 채택하는 발광 다이오드 패키지
KR100646198B1 (ko) * 2005-01-25 2006-11-14 엘지전자 주식회사 엘이디 패키지의 열 방출 구조 및 그 구조를 구비한엘이디 패키지
KR100591943B1 (ko) * 2005-03-26 2006-06-20 서울반도체 주식회사 발광 다이오드
KR100641889B1 (ko) * 2005-04-01 2006-11-06 박병재 발광다이오드 구조체
KR101357107B1 (ko) * 2013-02-07 2014-02-04 주식회사 굿엘이디 고발광 ｌｅｄ 패키지
CN114335284A (zh) * 2021-12-30 2022-04-12 广东良友科技有限公司 一种封边镀层led支架的封装结构及其封装方法
CN114335284B (zh) * 2021-12-30 2024-04-26 广东良友科技有限公司 一种封边镀层led支架的封装结构及其封装方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1788359A (zh) 2006-06-14
CN100388513C (zh) 2008-05-14
KR100566140B1 (ko) 2006-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100641889B1 (ko) 발광다이오드 구조체
JP4451859B2 (ja) 高出力ｌｅｄパッケージ
US10677417B2 (en) Package for light emitting device and method for packaging the same
CN100423306C (zh) 发光二极管封装的制造方法
US8816369B2 (en) LED packages with mushroom shaped lenses and methods of manufacturing LED light-emitting devices
JP4989614B2 (ja) 高出力ｌｅｄパッケージの製造方法
JP5698496B2 (ja) 発光チップ、ｌｅｄパッケージ、液晶ディスプレイ用バックライト、液晶ディスプレイおよび照明
JP3976063B2 (ja) 発光装置
EP1627437B1 (en) Light-emitting device
US6841931B2 (en) LED lamp
JP4192742B2 (ja) 発光装置
KR100566140B1 (ko) 발광다이오드와 그 패키지 구조체 및 제조방법
KR100604469B1 (ko) 발광소자와 그 패키지 구조체 및 제조방법
KR100667504B1 (ko) 발광 소자의 패키지 및 그의 제조 방법
WO2004102685A1 (en) Light emitting device, package structure thereof and manufacturing method thereof
JP2011258991A (ja) 高出力ｌｅｄパッケージ及びその製造方法
KR100665182B1 (ko) 고출력 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법
KR100613489B1 (ko) 발광소자와 그 패키지 구조체 및 제조방법
KR100764461B1 (ko) 버퍼층을 갖는 반도체 패키지
KR100751084B1 (ko) 발광소자
KR100707958B1 (ko) 표면실장형 발광소자와 그 패키지 구조체 및 제조방법
KR100878398B1 (ko) 고출력 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법
JP7512012B2 (ja) 光半導体装置
KR20230107347A (ko) Led 브라켓, 발광 유닛 및 발광 어셈블리

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120321

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee