KR20050050238A - 발광 효율이 증대된 실장형 엘이디 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광효율이 증대된 실장형 엘이디 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 기판과; 상기 기판 상에 배치된 패턴면과 두 개의 전극을 통해 전기적으로 접속된 상태로 고정되는 엘이디 칩과; 상기 엘이디 칩을 포함한 일정 영역을 둘러싸도록 형성되는 에폭시 레진층으로 이루어지는 실장형 엘이디 소자에 있어서, 상기 에폭시 레진층의 외부 표면에는 쐐기형 단면을 갖는 다수의 노치부가 형성되는 실장형 엘이디 소자를 제공한다.

본 발명에 의하면, 종래의 실장형 엘이디 소자의 표면에 노치부를 형성하는 간단한 변경에 의해 발광 효율을 대폭적으로 상승시킬 수 있으므로 에너지 소모를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 동일한 조건에서 종래에 비해 더 밝은 빛을 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한, 종래의 실장형 엘이디 소자의 형태를 그대로 유지하기 때문에 손쉽게 제조가 가능할 뿐만 아니라 기존의 응용제품을 수정할 필요가 없어 적용이 용이한 장점을 갖는다.

Description

발광 효율이 증대된 실장형 엘이디 소자 및 그 제조방법{SMD type LED chip with enhanced emitting efficiency and manufacturing method thereof}

본 발명은 발광효율이 증대된 실장형 엘이디 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리드 프레임 또는 기판에 실장형태로 탑재되어 빛을 발하기 위한 실장형 엘이디 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

엘이디는 전극에 순방향 전압을 가하면 전도대의 전자가 가전자대의 정공과 재결합을 위하여 천이될 때 그 에너지 만큼 빛으로 발광되는 현상을 응용한 발광 소자의 하나로서, 기존의 전구에 비해 소형, 경량 및 발열이 적으며, 수명이 길고 고속의 응답이 가능한 점 등의 다양한 장점으로 인해 다양한 전기전자 제품에 활용되고 있다.

엘이디 소자의 대표적인 형태로서 디스크리트형 엘이디 램프가 사용되어 왔으나, 최근 전자제품의 경박단소화에 대응할 수 있는 형태로서 기판 상에 실장될 수 있는 실장형 엘이디 소자 또한 널리 사용되고 있다.

도 1에 종래의 실장형 엘이디 소자의 단면이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 종래의 실장형 엘이디 소자는 하부에 기판(10)이 위치하며 상기 기판(10)의 표면에 엘이디 칩(12)이 본딩되어 있는 형태로 구성된다. 상기 엘이디 칩(12)은 전극(14)을 통해 기판(10)의 패턴과 접속되어 있으며, 엘이디 칩(12)의 주위를 에폭시 레진층(16)이 덮고 있다. 상기 에폭시 레진층(16)은 몰드 프레스 등을 이용해 소정의 열과 압력을 가하여 형성되며, 엘이디 칩을 보호하고 엘이디 칩에서 발생되는 빛을 확산시키는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 엘이디 칩의 중앙에는 실제로 빛을 발하는 액티브 레이어가 위치하며 상기 액티브 레이어의 상부 및 하부에는 사파이어 재질의 층이 형성되어 있다. 따라서, 액티브 레이어에서 발생된 빛은 사파이어 층을 통과한 후 다시 에폭시 레진층을 통과하여 외부로 조사되게 된다. 이때, 하부에 위치하는 사파이어 층의 저면에는 발생된 빛을 반사하기 위한 반사층이 위치하게 된다.

한편, 빛이 서로 다른 매질을 통해 전파되는 경우 매질의 경계면에서는 반사 및 굴절이 동시에 일어나게 된다. 도 2는 상기 에폭시 레진층의 표면을 확대하여 도시한 것으로서 엘이디 칩에서 발생된 빛 중 일부(A)는 에폭시 레진층의 외부로 조사되지만 나머지(B)는 에폭시 레진층의 경계면에 의해 반사되어 다시 에폭시 레진층을 통과하게 된다.

이렇게 반사된 빛(B)은 에폭시 레진층을 지나면서 강도가 약해져서 외부로 조사되며 그 중 일부는 재차 반사되게 되며, 이러한 과정에서 소실되는 빛이 발생하게 된다. 이는 엘이디 칩에서 생성된 빛의 발광 효율을 저하시키게 되는 원인이 된다.

따라서, 필요한 밝기를 얻기 위해서는 보다 많은 수의 엘이디 칩을 사용하거나 고가의 엘이디 칩을 사용하여야 하므로 제조비용이 상승할 뿐만 아니라, 에너지의 소모량도 크게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 종래의 실장형 엘이디 소자의 구조를 거의 그대로 유지하면서도 보다 높은 발광효율을 갖는 실장형 엘이디 소자를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

본 발명은 또한, 상기와 같은 실장형 엘이디 소자를 제조하기 위한 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 기판과; 상기 기판 상에 배치된 패턴면과 두 개의 전극을 통해 전기적으로 접속된 상태로 고정되는 엘이디 칩과; 상기 엘이디 칩을 포함한 일정 영역을 둘러싸도록 형성되는 에폭시 레진층으로 이루어지는 실장형 엘이디 소자에 있어서, 상기 에폭시 레진층의 외부 표면에는 쐐기형 단면을 갖는 다수의 노치부가 형성되는 실장형 엘이디 소자를 제공한다.

본 발명은 에폭시 레진층에 다수의 쐐기형 홈을 형성하고 이를 통해 에폭시 레진층에 의해 반사된 빛이 다시 외부로 조사될 때까지의 이동 경로를 최소화하여 에폭시 레진층을 지나는 동안에 소실되는 빛의 양을 최소화하는 것이다. 즉, 쐐기형 홈의 경사면에서 반사된 빛이 즉시 인접한 쐐기형 홈의 경사면을 통해 외부로 조사되도록 하는 것이다.

여기서, 상기 쐐기형 홈의 각도가 지나치게 작은 경우에는 경사면을 통해 외부로 조사된 빛이 인접한 쐐기형 홈의 경사면 내부로 다시 들어가게 되고, 반대로 지나치게 큰 경우에는 반사된 빛이 에폭시 레진층을 지나가는 경로가 길어지게 되어 발광 효율의 개선 정도가 미미하다. 따라서, 상기 쐐기형 홈의 각도는 공기 및 에폭시 레진층의 굴절률을 감안하여 30 ~ 60°의 범위에 있는 것이 좋다.

또한, 상기 다수의 노치부는 임의의 형태로 배치될 수 있으며, 바람직하게는 바둑판 형태로 에폭시 레진층에 배치되는 것이 좋다. 이를 통해, 에폭시 레진층의 전면에 걸쳐서 균일한 밝기의 빛을 얻을 수 있고 가공도 용이해진다.

한편, 상기 에폭시 레진층의 표면 중 노치부가 형성된 부분을 제외한 부분의 단면은 원형인 것이 좋다. 원형 단면은 직선 단면에 비해서 반사되는 빛의 양이 적으므로 보다 밝은 빛을 얻을 수 있다.

또한, 상기 엘이디 칩의 상면에도 쐐기형 단면을 갖는 다수의 노치부를 형성하는 것이 좋다. 상술한 바와 같이 엘이디 칩의 상면은 사파이어 층으로 이루어져 있어 액티브 레이어에서 발생된 빛이 사파이어 층을 통과하여 에폭시 레진층으로 도달하는 과정에서 상술한 바와 동일한 이유로 빛의 손실이 발생될 수 있다. 그러므로, 사파이어 층도 에폭시 레진층의 표면과 동일하게 형성하는 경우 보다 높은 효율을 얻을 수 있게 된다.

본 발명은 또한, 소정의 패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계와; 엘이디 칩을 상기 기판에 본딩하는 단계와; 쐐기형 단면을 갖는 다수의 돌출부가 형성된 몰드 프레스를 사용하여 상기 엘이디 칩 주위에 에폭시 레진층을 형성하는 단계를 포함하는 실장형 엘이디 소자의 제조방법을 제공한다.

상기 에폭시 레진층은 몰드 프레스 금형의 표면 자체에 노치부와 대응되는 돌출부를 형성한 후 경화시키면 손쉽게 표면에 노치부를 형성할 수 있다. 아울러 상기 엘이디 칩의 표면은 상기 엘이디 칩을 본딩하기 전에 화학 용액에 의한 에칭 또는 기계 가공, 예를 들어 블레이드를 활용한 절삭가공 등을 통해 다수의 노치부를 형성할 수 있다.

물론, 상기 에폭시 레진층의 표면에 형성된 노치부 또한 절삭가공과 같은 기계 가공을 통해 형성될 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실장형 엘이디 소자의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 실장형 엘이디 소자의 제1 실시예가 도시되어 있다. 상기 실시예는 기본적인 구조는 종래의 실장형 엘이디 소자와 유사하며, 구체적으로는 최하부에 기판(100)이 위치한다. 상기 기판(100)의 표면에는 회로를 구성하기 위한 소정의 패턴이 형성되어 있으며, 상기 기판(100)의 상부에는 엘이디 칩(102)이 실장되어 있다. 상기 엘이디 칩(102)의 표면에는 바둑판의 줄무늬와 같이 가로세로로 서로 직교하게 배치되는 다수의 노치부(103)가 형성되어 있는 데, 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 노치부(103)의 단면은 삼각형의 쐐기형태를 이루고 있다. 이로 인해, 상기 엘이디 칩(102)의 표면은 키보드와 유사한 형태를 갖게 된다. 상기 엘이디 칩(102)은 저면에 위치하는 전극(104)을 통해서 상기 패턴면과 접속하게 된다.

상기 엘이디 칩(102)의 주위에는 에폭시 레진층(107)이 위치한다. 상기 에폭시 레진층(107)은 엘이디 칩(102) 전체와 그 주위 일부를 둘러싸도록 형성되며, 표면에는 상기 엘이디 칩(102)과 동일한 형태의 노치부(107)가 형성되어 있다.

상기 실시예에 있어서, 각각의 노치부(103, 107)는 그 표면 상에서 수직 및 수평 방향으로 바둑판의 줄무늬와 같은 형태로 배치되어 있으나, 수직 또는 수평의 어느 한 방향으로 평행하게 배치하는 형태의 실시예도 고려해 볼 수 있다. 이 경우, 발광 효율은 저하될 수 있으나 제작이 보다 용이하다는 장점을 갖게 된다.

이제, 도 5를 참조하여 상기 실시예의 작용에 대해 설명한다.

상기 엘이디 칩(102)에서 생성된 빛은 에폭시 레진층의 내부를 진행하여 표면에 도달하게 되며, 그 중 일부의 빛(A')은 표면을 관통하여 외부로 조사되지만 나머지의 빛(B')은 표면에 의해 반사되어 다시 에폭시 레진층의 내부로 복귀하게 된다. 그러나, 복귀된 빛(B')은 인접한 경사면을 통해서 외부로 조사되게 되므로 종래에 비해서 훨씬 짧은 경로를 거치게 되므로 소실되는 양이 최소화되는 것이다.

이는 상기 엘이디 칩(102)의 표면에서도 동일하다.

도 6에는 본 발명에 따른 실장형 엘이디 소자의 제2 실시예 중 에폭시 레진층의 표면이 도시되어 있다. 상기 제2 실시예는 제1 실시예와 거의 동일한 구성을 갖지만, 엘이디 칩 및 에폭시 레진층의 표면 중 노치부를 제외한 나머지 부분의 형상이 직선이 아닌 곡선 형태를 갖는 점에서 차이가 있다.

직선 형태로 표면을 구성하는 경우 제작이 용이한 장점은 있으나 상대적으로 반사되는 양이 많아 효율이 떨어지므로, 도 6에 도시된 바와 같이 곡선형태로 구성하면 표면에서 반사되는 빛의 양을 줄일 수 있어 보다 높은 효율을 얻을 수 있다. 이는 상기 엘이디 칩의 표면에서도 동일하게 적용된다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 종래의 실장형 엘이디 소자의 표면에 노치부를 형성하는 간단한 변경에 의해 발광 효율을 대폭적으로 상승시킬 수 있으므로 에너지 소모를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 동일한 조건에서 종래에 비해 더 밝은 빛을 얻을 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래의 실장형 엘이디 소자의 형태를 그대로 유지하기 때문에 손쉽게 제조가 가능할 뿐만 아니라 기존의 응용제품을 수정할 필요가 없어 적용이 용이한 장점을 갖는다.

도 1은 종래의 실장형 엘이디 소자를 도시한 단면도이다.

도 2는 도 1 중 표시된 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.

도 3은 본 발명에 의한 실장형 엘이디 소자의 일 실시예를 도시한 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 실시예에 대한 단면도이다.

도 5는 도 3 중 표시된 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.

도 6은 본 발명에 의한 실장형 엘이디 소자의 다른 실시예를 도시한 도 5 상당도이다.

Claims (9)

1. 기판과;

   상기 기판 상에 배치된 패턴면과 두 개의 전극을 통해 전기적으로 접속된 상태로 고정되는 엘이디 칩과;

   상기 엘이디 칩을 포함한 일정 영역을 둘러싸도록 형성되는 에폭시 레진층으로 이루어지는 실장형 엘이디 소자에 있어서,

   상기 에폭시 레진층의 외부 표면에는 쐐기형 단면을 갖는 다수의 노치부가 형성되는 것을 특징으로 하는 실장형 엘이디 소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 다수의 노치부는 바둑판 형태로 에폭시 레진층에 배치되는 것을 특징으로 하는 실장형 엘이디 소자.
3. 제1항에 있어서,

   상기 에폭시 레진층의 표면 중 노치부가 형성된 부분을 제외한 부분의 단면은 원형인 것을 특징으로 하는 실장형 엘이디 소자.
4. 제1항에 있어서,

   상기 엘이디 칩의 상면에도 쐐기형 단면을 갖는 다수의 노치부가 형성되는 것을 특징으로 하는 실장형 엘이디 소자.
5. 제4항에 있어서,

   상기 엘이디 칩의 상면에 형성되는 다수의 노치부는 바둑판 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 실장형 엘이디 소자.
6. 소정의 패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계와;

   엘이디 칩을 상기 기판에 본딩하는 단계와;

   쐐기형 단면을 갖는 다수의 돌출부가 형성된 몰드 프레스를 사용하여 상기 엘이디 칩 주위에 에폭시 레진층을 형성하는 단계를 포함하는 실장형 엘이디 소자의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 엘이디 칩을 본딩하기 전에 그 표면에 기계 가공 등을 통해 다수의 노치부를 형성하는 단계가 추가적으로 포함되는 것을 특징으로 하는 실장형 엘이디 소자의 제조방법.
8. 소정의 패턴이 형성된 기판을 준비하는 단계와;

   엘이디 칩을 상기 기판에 본딩하는 단계와;

   몰드 프레스를 사용하여 상기 엘이디 칩 주위에 에폭시 레진층을 형성하는 단계와;

   경화가 완료된 에폭시 레진층의 표면에 에칭 또는 기계 가공 등에 의해 쐐기형 단면을 갖는 다수의 노치부를 형성하는 단계를 포함하는 실장형 엘이디 소자의 제조방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 엘이디 칩을 본딩하기 전에 그 표면에 기계 가공 등을 통해 다수의 노치부를 형성하는 단계가 추가적으로 포함되는 것을 특징으로 하는 실장형 엘이디 소자의 제조방법.