KR20050082711A - 렌즈몰딩부를 구비하는 발광다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 전극을 둘러싸는 반사기를 구비하는 리드프레임; 반사기내의 전극에 실장된 발광칩; 및 반사기내에 경화된 렌즈형상의 몰딩부;를 포함한다. 이에 따르면, 고가의 장비 및 복잡한 설계기술없이 저렴하고 간편하게 제조가능하며, 발광효율이 우수하다. 그리고, 렌즈몰딩부는 반사기내에서 쉽게 분리되지 않기 때문에 제품에 대한 신뢰성도 매우 높다.

Description

렌즈몰딩부를 구비하는 발광다이오드 및 그 제조방법{LIGHT-EMITTING DIODE WITH LENS MOLDING PORTION AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히, 소형 디스플레이의 백라이트용으로 채용되는 발광다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

발광다이오드에서는 통상적으로, PCB의 패턴상에 실장된 발광칩등 필수요소들을 내부에 봉지하여 보호한다. 이를 위해 인젝션 몰딩방식 또는 트랜스퍼 몰딩방식으로 경화수지를 몰딩시키는 기술이 채용되고 있다.

인젝션 몰딩방식에서는 액체수지로 발광칩을 봉지한 후 일정한 시간동안 경화시켜 몰딩부를 형성한다. 한편, 트랜스퍼 몰딩방식에서는 고체분말 수지로 타블렛을 제작한 후 이를 트랜스퍼 몰드에 적용시켜 몰딩부를 형성한다. 그 기술적 구성 및 효과에 대한 설명은 특허등록번호 제 10-0348377호에 구체적으로 개시되어 있다.

그런데, 이러한 종래의 몰딩방식을 사용한 기술에서는, 고가의 장비 즉, 전용몰드 및 몰드프레스를 구비하여야 하고, 이를 사용하는 복잡한 제조공정 및 설계기술이 필요하기 때문에 제조비용이 증가한다. 그리고, 장비를 운용하기 위한 다수의 인원은 제조비용을 더욱 증가시키는 원인이 되고 있다.

한편, 발광다이오드의 몰딩부는 발광효율을 증감시킬 수 있는 매우 중요한 요소이다. 즉, 몰딩부의 재질 및 그 형상을 적절히 변형시키면, 발광칩에서 발산되는 빛의 굴절률이 변화되면서 전체적인 발광특성을 증감시킬 수 있는 것이다. 하지만, 몰딩부의 재질은 제작자에 의해 쉽게 변경가능하지만, 몰딩부의 형상은 쉽게 변형시키기 곤란하다. 따라서, 몰딩부는 대부분 그 제작 초기와 마찬가지로 사각형상으로 제공되고 있고, 이는 상당한 양의 빛이 외부로 발산되는 것을 제한시켜 발광효율의 향상을 극대화하는데 제한적인 요인이 되고 있다.

최근에는 이를 극복하기 위한 다양한 시도들이 제안되고 있다. 그 중에서 대표적인 기술방식은 렌즈를 별도로 제작한 후 PCB에 부착하는 것이다. 렌즈의 형상은 그 외관이 볼록형상을 가지고 있어서, 빛의 굴절률을 변화시키는데 유리하다.

하지만, 이러한 종래의 방식에서는, PCB상의 일정한 위치에 렌즈를 일일이 부착시켜야 하는 불편함이 있고, 더욱이 정확한 렌즈위치의 설정이 곤란하여 오차가 발생하는 등의 문제가 있다. 그리고, PCB상에 부착된 렌즈는 내적 외적인 충격등으로 인하여 쉽게 분리가능하기 때문에, 제품의 품질을 저하시키는 요인이 될 수 있다.

본 발명의 목적은, 이러한 종래의 문제점을 고려하여, 고가의 장비를 사용하지 않고 저렴하고 간편하게 제조가능하며, 발광효율도 대폭 향상된 렌즈몰딩부를 구비하는 발광다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 렌즈몰딩부의 접착오차 없이 용이하게 형성가능하며, 또한 외부의 충격에도 쉽게 분리되지 않는 신뢰성을 향상시킬 수 있는 렌즈몰딩부를 구비하는 발광다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따르면, 전극을 둘러싸는 반사기를 구비하는 리드프레임; 상기 반사기내의 전극에 실장된 발광 다이오드칩; 및 상기 반사기내에 경화된 렌즈형상의 몰딩부를 포함하여 구성된 발광다이오드에 의하여 달성된다.

여기서, 상기 렌즈몰딩부는, 상부면의 중앙부분이 기준면에 대하여 축선방향으로 상향 돌출되어 볼록렌즈형상을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.

상기 목적은 한편, 리드프레임의 전극을 둘러싸도록 반사기를 형성하는 단계; 상기 반사기내의 전극에 발광 다이오드칩을 실장하는 단계; 및 상기 반사기내에 소정의 경화물질을 충진시켜 렌즈형상으로 경화시키는 단계;를 포함하여 구성된 발광다이오드의 제조방법에 의하여 달성가능하다.

여기서, 상기 렌즈형상으로 경화시키는 단계는, 상기 경화물질이 충진된 반사기를 뒤집는 단계; 상기 경화물질의 중앙부분이 자중에 의해 하향 돌출되도록 소정 시간 대기하는 단계; 및 상기 소정 시간 경과 후 상기 경화물질을 급속경화시키는 단계;를 포함하여 간단히 구성가능하며, 이 때, 상기 경화물질은 급속경화용 에폭시로 구성하고; 상기 급속경화시키는 단계에서는 경화수단을 사용하여 상기 급속경화용 에폭시를 급속경화시키는 것이 바람직하다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 발광장치를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 발광다이오드의 사시도이고, 도 2는 도 1의 종단면도, 그리고, 도 3은 도 1의 평면도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발광다이오드(1)는, 한 쌍의 리드단자(2, 3)를 둘러싸는 반사기(10), 반사기(10)내의 일측 리드단자(2, 3)상에 실장된 발광칩(21), 및 발광칩(21)을 봉지하는 렌즈몰딩부(31)를 구비한다.

반사기(10)는 수평방향으로 배치된 리드단자(2, 3)를 중심으로 상하(11, 15)로 구분가능하다. 상부 반사기(11)에는 상향 개구홈(13)이 형성되어 바닥면(16)에 설치된 리드단자(2, 3)를 외부에 노출시킨다. 상부 반사기(11)의 내벽면(14)은 바닥면에 대하여 일정한 예각을 가지는 경사각을 이루고 있다. 이러한 형태는 발광칩(21)에서 발산되는 빛을 상향 반사시키는데 유리하다. 경사각을 이루는 반사기(11)의 내벽면(14)에 반사물질을 코팅하거나 금속재질의 반사판(도시않음)을 덧대면, 빛의 반사효과를 더욱 증대시킬 수 있음은 물론이다.

하부 반사기(15)는 한편, 그 저면의 중앙부분이 함몰되어 기준면에 대하여 단차를 형성하고 있다. 이 하부 반사기(15)는 상부 반사기(11)와 일체로 자세히 후술하는 복수의 리드단자(2, 3)가 형성된 리드프레임(도 5의 41 참조)에 사출성형가능하다.

한 쌍의 리드단자(2, 3)는 일정한 간격을 유지하고, 각기 반사기(11)의 외측으로 부분 노출된다. 부분 노출된 리드단자(2, 3)의 각 단부에 외부의 전원이 공급된다. 이들 리드단자(2, 3)는 자세히 후술하는 도 5의 리드프레임(41)을 일정한 크기로 절단함으로써 얻을 수 있다.

반사기(10)의 상향 개구홈(13)을 통해 외부에 노출된 일측 리드단자(2)에는 발광칩(21)이 실장된다. 발광칩(21)은 반사기 개구홈(13)의 중앙부분에 실장시켜, 제품의 중앙부분에서 빛이 발산되도록 하는 것이 바람직하다. 발광칩(21)과 양측 리드단자(2, 3)는 도전성 와이어(도시않음)에 의해 연결된다. 이에 의해, 발광칩(21)에는 외부 전원이 공급되어 고유의 파장을 가지는 빛을 발광가능하다.

한편, 렌즈몰딩부(31)는 반사기(10)의 개구홈(13)내에 형성된다. 렌즈몰딩부(31)는 반사기 개구홈(13)의 바닥면에 대하여 그 상부면이 상향 돌출되어 있다. 이러한 렌즈몰딩부(31)는 자세히 후술하는 바와 같이, 반사기(10)의 개구홈(13)내에 경화수지를 충진시킨 상태에서 뒤집어서 형성가능하다. 즉, 개구홈(13)내에 충진된 액상 경화수지는 반사기(10)를 뒤집는 경우, 반사기(10)의 내벽면(14)과 접촉부분에 대하여 중앙부분으로 힘이 집중되면서 하향 돌출된다. 이러한 상태로 경화시키면 반사기(10)내에 볼록렌즈형상을 가지는 렌즈몰딩부(31)가 형성되는 것이다.

여기서, 경화수지는 그 구성성분에 따라 점성의 차이가 있어서 돌출되는 정도 즉, 곡면을 이루는 정도의 차이가 있다. 따라서, 비교적 장시간동안 그 돌출된 상태를 유지가능한 정도의 점성을 가지는 경화수지는 시간조건만 변화시켜 경화시킬 수 있다. 하지만, 균일하고 일정한 크기의 곡면을 가지는 렌즈몰딩부(31)를 형성하기 위해서는, 급속경화용 에폭시수지 및 경화장치를 사용하는 것이 바람직하다. 급속경화용 에폭시로는 예를 들어, UV에폭시를 사용하고, 이를 급속경화시키기 위한 장치는 UV경화장치를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.

도 2에서 볼 수 있는 렌즈몰딩부(31)는, 그 외면에서 선택한 각 점과 발광칩(21) 사이의 거리(a, b, c, d, e)가 모두 거의 동일하다. 즉, 렌즈몰딩부(31)의 외면은 발광칩(21)을 중심으로 그 방사상의 거리가 균일한 것이다. 그러면, 발광칩(21)에서 발산되는 빛이, 종래에는 외부로 굴절되지 못하고 내부로 반사되어 소진되는 량이 상대적으로 많았는데, 본 발명에서는 빛의 굴절률이 변화되면서 대부분 외부로 투과된다. 이에 의해, 빛의 진행 거리가 늘어나고 발광효율이 향상되는 것이다.

렌즈몰딩부(31)는 한편, 도면으로 도시하지는 아니하였지만, 그 중앙부분을 반사기(10)의 경사면(14)과 접촉하는 양측보다 길게 혹은 짧게 형성할 수 있다. 즉, a의 길이를 d 혹은 e의 길이보다 길게 형성할 수도 있는 것이다. 이와 같이, 렌즈몰딩부(31)의 외면 형상을 적절하게 가변시켜 사용자가 원하는 발광특성을 얻을 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 발광다이오드의 제조방법을 도 4의 순서도를 참조하여 설명한다.

본 발광다이오드(1)를 제조하기 위해서는 우선, 리드프레임(41, 도 5참조)을 마련한다(S1). 그런 다음, 리드프레임(41)에 복수의 반사기(10)를 형성한다(S2). 도 5에는 복수의 반사기(10)들이 리드프레임(41)의 상부에 어레이된 상태가 도시되어 있다. 반사기(10)는 상술한 바와 같이, 플라스틱 사출성형으로 간단히 형성가능하다.

반사기(10)가 형성된 리드프레임(41)이 마련되면, 액상 경화수지를 각 반사기(10)내에 주입한다(S3). 여기서, 경화수지는 급속경화용 에폭시 수지로, 예를 들어, UV경화수지를 사용하는 것이 바람직하다. 어레이된 반사기(10)에 경화수지를 모두 충진시킨 후, 리드프레임을 뒤집는다(S4). 그러면, 각 반사기(10)내에 충진된 경화수지는 자중에 의해 점차적으로 하향 돌출된다. 이 때, 경화수지는 반사기(10)의 내벽면(14)과 접촉하는 부분이 점차적으로 함몰되고, 한편, 그 중앙부분은 외향 돌출되면서 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이 볼록렌즈형상을 이루게 되는 것이다.

이러한 상태에서 UV경화장치의 경화용 UV빛을 반사기(10)를 향해 조사한다. 그러면, 순간적으로 경화수지가 경화되면서 반사기(10)의 상부에 렌즈몰딩부(31)가 형성된다(S5). 여기서, 본 발명에 따르면 렌즈몰딩부(31)를 단지 몇 초만에 매우 빠르게 얻을 수 있다. 따라서, 경화수지가 반사기(10) 외부로 흘러나오거나 유실될 우려가 없다.

그런 다음, 렌즈몰딩부(31)가 형성된 반사기(10)들이 어레이되어 있는 리드프레임(41)을 일정한 크기로 절단한다(S6). 이러한 절단작업이 끝나면, 도 1 내지 도 3에서 볼 수 있는 바와 같은, 개별적인 발광다이오드(1)가 제공되는 것이다.

한편, 상술 및 도시한 실시예는 백색 발광다이오드를 제조하는 기술에도 그대로 적용가능하다. 이를 위해서는, 경화수지를 반사기(10)내에 충진시키기 전에 형광체를 발광칩에 포팅시키는 단계를 더 추가한다. 형광체의 성분 및 특성, 그리고, 형광체를 포팅시키는 기술들은 기 공지된 기술로 당업자에게 용이하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 상기 도시한 실시예에서는 그 설명 및 이해의 용이함을 위하여 단지 싸이드뷰(Side view LED)에 대해 설명하고 있지만, 본 발명은 이에 국한되지 아니하고 반사기를 구비하는 다양한 종류의 LED에도 그대로 적용됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 고가의 장비 및 복잡한 설계기술없이 저렴하고 간편하게 제조할 수 있는 렌즈몰딩부를 구비하는 발광다이오드 및 그 제조방법이 제공된다.

그리고, 이와 같이 제조된 발광다이오드는 발광효율도 우수하고, 또한, 그 렌즈몰딩부는 반사기내에서 쉽게 분리되지 않기 때문에 제품에 대한 신뢰성을 매우 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발광다이오드의 사시도,

도 2는 도 1의 종단면도,

도 3은 도 1의 평면도,

도 4는 본 발명에 따른 발광다이오드의 제조방법을 설명하는 순서도, 및

도 5는 본 발광다이오드들이 에레이된 리드프레임의 평면도이다.

*도면의 주요부호에 대한 상세한설명*

1: 발광다이오드 2, 3: 리드단자

10: 반사기 21: 발광칩

31: 렌즈몰딩부

Claims (5)

1. 전극을 둘러싸는 반사기를 구비하는 리드프레임;

   상기 반사기내의 전극에 실장된 발광칩; 및

   상기 반사기내에 경화된 렌즈형상의 몰딩부;를 포함하여 구성된 발광다이오드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈몰딩부는, 상부면의 중앙부분이 기준면에 대하여 축선방향으로 상향 돌출되어 볼록렌즈형상을 가지는 것을 특징으로 하는 발광다이오드.
3. 리드프레임의 전극을 둘러싸도록 반사기를 형성하는 단계;

   상기 반사기내의 전극에 발광칩을 실장하는 단계; 및

   상기 반사기내에 소정의 경화물질을 충진시켜 렌즈형상으로 경화시키는 단계;를 포함하여 구성된 발광다이오드의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 렌즈형상으로 경화시키는 단계는, 상기 경화물질이 충진된 반사기를 뒤집는 단계; 상기 경화물질의 중앙부분이 자중에 의해 하향 돌출되도록 소정 시간 대기하는 단계; 및 상기 소정 시간 경과 후 상기 경화물질을 급속경화시키는 단계;를 포함하여 구성된 발광다이오드의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 경화물질은 급속경화용 에폭시이고; 상기 급속경화시키는 단계에서는 경화수단을 사용하여 상기 급속경화용 에폭시를 급속경화시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 제조방법.