KR200456087Y1 - 발광 다이오드의 개량된 패키지 - Google Patents

발광 다이오드의 개량된 패키지 Download PDF

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Abstract

본 고안은 캐리어, 열전도체, 전극 조립체, 반사층 그룹 및 접착층 그룹을 포함하는 발광 다이오드의 개량된 패키지에 관한 것이다. 상기 캐리어에는 기판이 구비되고, 상기 기판에는 외벽이 돌출되게 설치되며, 상기 외벽의 내벽은 요홈부를 형성하도록 둘러싸고 있고, 상기 요홈부는 저부를 가진다. 상기 열전도체 및 전극 조립체는 기판 내부에 마련되며, 다이본딩 및 배선이 가능하도록 일부만 외부에 노출되며, 상기 접착층 그룹은 상기 기판 저부에 마련된다. 반사층 그룹은 반사 금속층 및 보호층으로 구성되며, 상기 반사 금속층은 상기 외벽의 내벽 및 요홈부의 저부에 마련되고, 상기 보호층은 상기 반사 금속층의 표면에 마련되며, 상기 반사층이 성형된 후, 상기 요홈부의 저부에 제1전극과 제2전극의 접촉을 격리하기 위한 제1절연홈이 형성된다.
다이오드 패키지, 전극 조립체, 반사 금속층, 열전도체

Description

발광 다이오드의 개량된 패키지{IMPROVED PACKAGE OF LIGHT EMITTING DIODE}
본 고안은 발광 다이오드에 관한 것으로, 특히 표면접착형 발광 다이오드의 패키지에 관한 것이다.
종래의 발광 다이오드는 체적이 작고 전기소모가 낮으며, 수명이 길어 종래 전구에만 사용되었으나, 점차 신호등, 자동차 방향등, 손전등, 휴대폰, 조명장치 및 대형 옥외 간판에 광범하게 사용되고 있다.
종래의 단일 발광 다이오드는 발광휘도가 제한되어 있어 사용 시 반드시 다수의 발광 다이오드를 사용해 휘도가 높은 광원을 구성하였기 때문에 제조가 복잡하고 비용이 높은 등 문제를 초래하였다.
그리하여 고출력 발광 다이오드가 개발되었다. 이 고출력 발광 다이오드는 매우 높은 휘도를 가지는 광원으로, 사용 시 소수의 발광 다이오드만 사용하여도 조명 및 디스플레이에 필요한 휘도에 도달할 수 있다.
그러나, 고출력 발광 다이오드는 높은 휘도의 광원을 발생할 수 있는 반면 상대적으로 발생하는 열원이 매우 높아, 제조 시 내부에 방열체를 결합하여, 상기 방열체를 통해 발광칩이 발생하는 열원을 방열시켜 고출력 발광 다이오드의 사용 수명을 확보할 수 있다.
고출력 발광 다이오드 내부의 전극 및 열전도체가 모두 은을 주재료로 하고 있으며, 은재료가 양호한 반사율을 가지고 있기는 하지만 주위 환경의 수분 및 사용시간이 길어짐에 따라 검게 변하기 때문에 열전도체의 다이본딩 및 전극 배선부의 은재료 표면에 금재료로 형성된 금속층이 성형되어 있다. 금재료가 광흡수작용을 가지기 때문에, 고출력 발광 다이오드가 발광할 때 광선의 일부가 금재료에 의해 흡수되어 고출력 발광 다이오드의 휘도를 낮추도록 한다.
본 고안의 주요 목적은 발광 다이오드 패키지에 사용되는 기판 외벽의 내벽 및 요홈부의 저부에 전극이 없고 열전도체에 반사층 그룹이 성형되어 상기 반사층 그룹을 통해 반사율을 높이고 휘도를 향상시키는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은, 정면 및 후면이 마련되어 있는 기판을 구비하고, 상기 기판 정면에 외벽이 돌출되게 설치되어 있고, 상기 외벽은 요홈부를 형성하도록 둘러싸여 있고, 상기 기판에는 관통공이 마련되며, 상기 관통공의 양측에 각각 구멍이 구비되는 캐리어와,상기 관통공 내에 마련되며, 상기 기판의 정면 요홈부에 노출되는 제1단면과, 상기 기판 후면에 노출되는 제2단면을 구비하는 열전도체와,상기 기판 내부에 마련된 제1전극 및 제2전극으로 구성되며, 상기 제1전극 및 제2전극에는 각각 제1단자 및 제2단자가 마련되고, 상기 제1전극 및 제2전극의 제1단자는 상기 구멍으로부터 외부에 전극의 일부가 노출되고, 상기 제1전극 및 제2전극의 제2단자는 기판의 후면으로부터 외부에 노출되는 전극 조립체와,상기 기판 저부의 표면에 마련된 상층 금속층과, 상기 상층 금속층의 표면에 마련된 중간금속층과, 상기 중간 금속층의 표면에 마련된 하층 금속층으로 이루지며, 성형 후, 기판 후면에 제1전극과 제2전극의 접촉을 격리하는 제2절연홈이 형성되는 접착층 그룹을 포함하며,상기 요홈부 내의 외벽의 내벽 및 상기 기판 정면에 반사층 그룹이 마련되며, 상기 반사층 그룹은 반사 금속층 및 보호층으로 이루어지 며, 상기 반사 금속층은 상기 요홈부의 상기 외벽의 내벽 및 상기 기판 정면에 구비되고, 상기 보호층은 상기 반사 금속층의 표면에 구비되며, 또한 상기 반사층이 성형된 후, 상기 기판 정면 및 상기 외벽의 내벽에 제1전극과 제2전극의 접촉을 격리하는 제1절연홈이 형성되는 다이오드의 패키지를 제공한다.
상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 발광 다이오드의 패키지는 상기 보호층에 의해 반사 금속층이 수분이나 긴 사용시간 등의 영향을 받아 변질하거나 변색하여 광 반사율이 저하하고 광조사휘도가 낮아지는 현상을 방지할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 고안의 기술내용을 상세하게 설명한다.
도1 및 도2는 본 고안의 발광 다이오드의 캐리어 외관 및 측단면을 나타내는 설명도이다.
도에 나타내는 바와 같이, 본 고안의 발광 다이오드의 패키지는 캐리어(1), 열전도체(2), 전극 조립체(3), 반사층 그룹(4) 및 접착층 그룹(5)을 포함한다.
상기 캐리어(1)는 세라믹 재료로 형성되며, 정면(111) 및 후면(112)이 마련되어 있는 기판(11)을 구비하며, 상기 기판(11)의 정면(111)에는 외벽(12)이 돌출되게 설치되어 있고, 상기 외벽(12)에는 내벽(121)이 설치되어 있으며, 상기 내벽(121)은 요홈부(13)를 형성하도록 둘러싸여 있다. 또한 상기 기판(11)의 중심에는 관통공(14)이 마련되며, 상기 관통공(14)의 양측에는 각각 상기 전극층(3)의 전극이 일부 노출되도록 구멍(15, 16)이 구비되어 있다.
상기 열전도체(2)는 은을 주재료로 하는 금속재료로 형성된다. 상기 열전도체(2)는 상기 기판(11)의 관통공(14) 내에 마련되며, 상기 기판(11)의 정면(112)에 노출되는 제1단면(21)과, 상기 기판(11) 후면(112)에 노출되는 제2단면(22)을 구비한다. 또한 상기 열전도체(2)의 제1단면(21)의 표면에는 제1금속층(23)이 마련되고, 상기 제1금속층(23)의 표면에는 제2금속층(24)가 마련된다. 도에 나타낸 바와 같이, 상기 제1금속층(23)은 인쇄 또는 도금기술을 통해 니켈재료를 제1단면(21)에 성형하고, 제2금속층(24)은 인쇄 또는 도금기술을 통해 금재료를 상기 제1금속층(23)의 표면에 성형한다.
상기 전극 조립체(3)는 은을 주재료로 하는 금속재료로 형성된다. 상기 전극 조립체(3)는 제1전극(31) 및 제2전극(32)으로 구성되며, 상기 제1전극(31) 및 제2전극(32)은 상기 기판(11) 내부에 매설되고, 상기 제1전극(31) 및 제2전극(32)에는 제1단자(311, 321) 및 제2단자(312, 322)가 각각 구비되고, 상기 제1전극(31) 및 제2전극(32)의 제1단자(311, 321)는 구멍(15, 16)으로부터 외부에 전극의 일부가 노출되고, 제2단자(312, 322)는 기판(11)의 후면(112)으로부터 외부에 노출된다. 또한 상기 제1단자(311, 321)의 외부에 노출된 전극의 표면에 보강층(33, 34)이 각각 구비되며, 상기 2개의 보강층(33, 34)의 표면에는 용접층(35, 36)이 각각 더 구비되어 있다. 도에 나타낸 바와 같이, 상기 보강층(33, 34)은 니켈재료로 형성하고, 상기 용접층(35, 36)은 금재료로 형성하여 상기 니켈재료로 금 자체의 경도를 강화한다.
상기 반사층 그룹(4)은 반사 금속층(41)과 보호층(42)으로 구성된다. 상기 반사 금속층(41)은 상기 요홈부(13)의 외벽(12)의 내벽(121) 및 상기 기판(11)의 정면(111)에 마련되어 상기 광선을 반사시키며, 상기 보호층(42)은 상기 반사 금속층(41)의 표면에 마련되어 반사 금속층(42)의 재료가 변질하거나 변색하는 것을 보호한다. 또한 반사 금속층 그룹(4)이 성형된 후, 상기 기판(11)의 정면(111) 및 외벽(12)의 내벽(121)에 제1전극(31)과 제2전극(32)의 접촉을 격리시키는 제1절연홈(43)이 성형된다. 도에 나타낸 바와 같이, 상기 반사 금속층(41)은 은재료로 형성되며, 상기 보호층(42)은 투명 세라믹 또는 유리 중의 어느 재료로 만들어진다. 상기 투명 세라믹재료는 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 칼슘, 산화 베릴륨, 산화 지르코늄, 불화마그네슘, 불화칼슘, 불화란탄, 황화아연, 셀렌화 아연, 카드뮴 텔루리드 등 인공합성 화학원료를 사용한다.
상기 접착층 그룹(5)은 상층 금속층(51), 중간 금속층(52) 및 하층 금속층(53)으로 구성된다. 상기 상층 금속층(51)은 상기 기판(11)의 후면(112)에 마련되고, 상기 중간 금속층(52)은 상기 상층 금속층(51)의 표면에 마련되며, 상기 하층 금속층(53)은 상기 중간 금속층(52)의 표면에 마련되며, 상기 하층 금속층(53)은 기판(11)이 상기 회로판(도시하지 않음)에 용접되는데 사용된다. 또한 접착층 그룹(5)이 성형된 후, 기판(11)의 후면(112)에 제1전극(31) 및 제2전극(32)의 접촉을 격리하는 제2절연홈(54)이 형성된다. 도에 나타낸 바와 같이, 상기 상층 금속층(51)은 은재료로 형성되고, 상기 중간 금속층(52)은 니켈재료로 형성되며, 상기 하층 금속층(53)은 금재료로 형성된다.
도3 및 도4는 본 고안의 발광 다이오드의 다이 본딩 및 배선 외관 및 렌즈를 봉입한 측단면을 나타내는 설명도이다.
도에 나타낸 바와 같이, 기판(11)을 제작한 후, 발광 다이오드의 발광칩(6)을 제2금속층(24)의 표면에 다이본딩하고, 상기 발광칩(6)에 2개의 금선(7)을 전기적으로 연결하며, 다시 2개의 금선(7)을 상기 제1전극(31) 및 제2전극(32)의 상기 용접층(35, 36)에 각각 전기적으로 연결한다.
다이본딩 및 배선 후, 요홈부(13)의 내부에 에폭시 수지 또는 실리콘 고무 재료를 주입하여 집광 작용을 하는 상기 발광 다이오드 패키지의 렌즈(8)를 형성한다.
도5는 본 고안의 사용상태를 나타내는 설명도이다.
도시한 바와 같이, 발광 다이오드 패키지의 전극 조립체(3)의 제1전극(31) 및 제2전극(32)에 전원을 흐르게 하여 상기 발광칩(6)을 발광시켜 반사율을 높일 수 있도록 상기 발광칩(6)에서 발생되는 광선(9)을 상기 반사층(4)의 반사 금속층(41)에 조사하고, 상기 광선(9)을 반사시켜 렌즈(8) 중심으로부터 투사되게 함으로써 광선의 조사휘도를 높인다. 동시에, 상기 보호층(42)은 반사 금속층(41)이 수분 또는 사용시간이 긴 영향을 받아 변질하거나 변색하여 광 반사율이 저하되어 광 조사 휘도가 낮아지는 등의 문제가 발생하는 것을 방지한다.
또한, 발광칩(6)이 발광할 때, 상기 발광칩(6)에서 발생되는 열원이 상기 열전도체(2)에 의해 상기 기판(11) 후면(112)의 접착층 그룹(5)에 전송되어 발광칩(6)이 효과적으로 방열하게 할 수 있어, 발광칩(6)의 사용수명을 확보한다.
도6은 본 고안의 다른 실시예를 나타내는 설명도이다.
도에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서의 캐리어(1)와 상기 도1 내지 도5의 캐리어(1)는 대체로 같으며, 기판(11)의 정면(111)의 다이본딩영역에 다이 본딩층 그룹(2a)을 형성하고 상기 다이 본딩층 그룹(2a)이 제1금속층(21a) 및 제2금속층(22a)으로 구성되며, 상기 제1금속층(21a)은 상기 기판(11)의 정면에 마련되고, 상기 제2금속층(22a)은 제1금속층(21a)의 표면에 마련된다는 점에서만 구별된다. 본 실시예의 캐리어(1)는 출력이 비교적 낮은 발광 다이오드의 패키지에도 적용할 수 있다.
이상 본 고안의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 고안의 실시범위를 한정하는 것은 아니다. 본 고안의 청구항에 근거해 적절히 변경 또는 수정하여도 본 고안의 청구항의 범위에 속하는 것으로 이해할 수 있다.
도1은 본 고안의 발광 다이오드의 캐리어 외관을 나타내는 설명도.
도2는 본 고안의 발광 다이오드의 캐리어의 측단면을 나타내는 설명도.
도3은 본 고안의 발광 다이오드의 다이본딩 및 배선 외관을 나타내는 설명도.
도4는 본 고안의 발광 다이오드의 다이본딩 및 배선 후 렌즈를 봉입한 측단면을 나타내는 설명도.
도5는 본 고안의 사용상태를 나타내는 설명도.
도6은 본 고안의 다른 실시예를 나타내는 설명도.
* 도면부호에 대한 간단한 설명*
(1) 캐리어
(11) 기판
(111) 정면
(112) 후면
(12) 외벽
(121) 내벽
(13) 요홈부
(14) 관통공
(15, 16) 구멍
(2) 열전도체
(21) 제1단면
(22) 제2단면
(23, 21a) 제1금속층
(24, 22a) 제2금속층
(2a) 다이본딩층 그룹
(3) 전극 조립체
(31) 제1전극
(32) 제2전극
(311, 321) 제1단자
(312, 322) 제2단자
(33, 34) 보강층
(35, 36) 용접층
(4) 반사층 그룹
(41) 반사 금속층
(42) 보호층
(43) 제1절연홈
(5) 접착층 그룹
(51) 상층 금속층
(52) 중간 금속층
(53) 하층 금속층
(54) 제2절연홈
(6) 발광칩
(7) 금선
(8) 렌즈
(9) 광선

Claims (20)

  1. 정면 및 후면이 마련되어 있는 기판을 구비하고, 상기 기판 정면에 외벽이 돌출되게 설치되며, 상기 외벽에는 내벽이 구비되며, 상기 내벽은 요홈부를 형성하도록 둘러싸여 있고, 상기 기판에는 관통공이 마련되며, 상기 관통공의 양측에 각각 구멍이 구비되는 캐리어와,
    상기 관통공 내에 마련되어, 상기 기판의 정면에 노출되는 제1단면과, 상기 기판 후면에 노출되는 제2단면을 구비하고, 상기 제1단면의 표면에 제1금속층이 마련되고, 상기 제1금속층의 표면에 제2금속층이 마련되는 열전도체와,
    상기 기판 내부에 마련된 제1전극 및 제2전극으로 구성되며, 상기 제1전극 및 제2전극에는 각각 제1단자 및 제2단자가 마련되고, 상기 제1전극 및 제2전극의 제1단자는 상기 기판의 정면으로부터 외부에 전극의 일부가 노출되고, 상기 제1전극 및 제2전극의 제2단자는 상기 기판의 후면으로부터 노출되는 전극 조립체와,
    상기 요홈부의 상기 외벽의 내벽 및 상기 기판 정면에 반사층 그룹이 마련되어 있으며, 상기 반사층 그룹은 반사 금속층 및 보호층으로 구성되며, 상기 반사 금속층은 상기 요홈부의 상기 외벽의 내벽 및 상기 기판의 정면에 마련되고, 상기 보호층은 상기 반사 금속층의 표면에 마련되며, 상기 반사층이 성형된 후, 상기 기판 정면 및 상기 외벽의 내벽상에 제1전극과 제2전극의 접촉을 격리하는 제1절연홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어가 세라믹 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열전도체가 은을 주재료로 하는 금속재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속층이 니켈로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2금속층은 금으로 형성되며, 상기 제2금속층에 발광칩이 전기적으로 연결되고, 상기 발광칩에는 2개의 금선이 전기적으로 연결되며, 상기 2개의 금선의 타단은 상기 제1전극 및 제2전극의 외부에 노출된 전극에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 은을 주재료로 하는 금속재료로 형성되며, 상기 제1전극 및 제2전극의 제1단자의 외부에 노출된 전극의 표면에 니켈재료로 형성된 보강층을 각각 마련하며, 상기 보강층의 표면에 금재료로 형성된 용접층이 더 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반사 금속층이 은재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보호층이 투명 세라믹재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보호층이 유리재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판 저부에 접착층 그룹을 더 포함하며, 상기 접착층 그룹은 은재료로 형성된 상층 금속층과 니켈재료로 형성된 중간 금속층 및 금재료로 형성된 하층 금속층으로 이루어지며, 상기 상층 금속층은 상기 기판의 후면에 마련되고, 상기 중 간 금속층은 상기 상층 금속층의 표면에 마련되며, 상기 하층 금속층은 상기 중간 금속층의 표면에 마련되며, 상기 접착층 그룹이 성형된 후, 기판의 후면에 제1전극과 제2전극의 접촉을 격리하는 제2절연홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 요홈부의 내부에 에폭시 수지 또는 실리콘 고무 재료를 주입하여 상기 발광 다이오드 패키지의 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  12. 정면과 후면이 마련되어 있는 기판을 구비하며, 상기 기판 정면에는 외벽이 돌출되게 설치되어 있고, 상기 외벽에는 내벽이 마련되어 있으며, 상기 내벽은 요홈부를 형성하도록 둘러싸여 있고, 상기 기판에는 관통공이 마련되며, 상기 관통공의 양측에 각각 구멍이 형성되어 있는 캐리어와,
    기판 정면에 마련된 제1금속층과 상기 제1금속층의 표면에 마련된 제2금속층으로 이루어지는 다이본딩층 그룹과,
    상기 기판 내부에 마련된 제1전극 및 제2전극으로 구성되며, 상기 제1전극 및 제2전극에 각각 제1단자 및 제2단자가 마련되고, 상기 제1전극 및 제2전극의 제1단자는 상기 기판 정면으로부터 외부에 전극의 일부가 노출되고, 상기 제1전극 및 제2전극의 제2단자는 상기 기판의 후면으로부터 외부에 노출되는 전극 조립체를 포함하고,
    상기 요홈부 내의 상기 외벽의 내벽 및 상기 기판 정면에 반사층 그룹이 마련되어 있고, 상기 반사층 그룹은 상기 다이본딩층 그룹을 포위하며, 상기 반사층 그룹은 반사 금속층 및 보호층으로 구성되며, 상기 반사 금속층은 상기 요홈부의 상기 외벽의 내벽 및 상기 기판 정면에 구비되어 상기 다이본딩층 그룹을 포위하며, 상기 보호층은 상기 반사 금속층의 표면에 마련되어 상기 다이본딩층 그룹을 포위하고, 상기 반사층이 성형된 후, 상기 기판의 정면 및 상기 외벽의 내벽에 제1전극 및 제2전극의 접촉을 격리하는 제1절연홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 캐리어가 세라믹재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 전극 조립체는 은을 주재료로 하는 금속재료로 형성되며, 상기 제1전극과 제2전극의 제1단자의 외부에 노출된 전극의 표면에 니켈재료로 형성된 보강층이 각각 마련되며, 상기 보강층의 표면에 금재료로 형성된 용접층이 더 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 반사 금속층이 은재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 보호층이 투명 세라믹재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 보호층이 유리재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 기판 저부에 접착층 그룹을 더 포함하며, 상기 접착층 그룹은 은재료로 형성된 상층 금속층과 니켈재료로 형성된 중간 금속층 및 금재료로 형성된 하층 금속층으로 이루어지며, 상기 상층 금속층은 상기 기판의 후면에 마련되고, 상기 중간 금속층은 상기 상층 금속층의 표면에 마련되며, 상기 하층 금속층은 상기 중간 금속층의 표면에 마련되며, 상기 접착층이 성형된 후, 기판의 후면에 제1전극과 제2전극의 접촉을 격리하는 제2절연홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 제2금속층 표면에 발광칩이 전기적으로 연결되고, 상기 발광칩에는 2개의 금선이 전기적으로 연결되며, 상기 2개의 금선의 타단은 상기 제1전극 및 제2전극의 외부에 노출된 전극에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 요홈부의 내부에 에폭시 수지 또는 실리콘 고무 재료를 주입해 상기 발광 다이오드 패키지의 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 개량된 패키지.
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