KR20060007515A - Surface mount type light emitting device and package structure and method of manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면실장형 발광소자와 그 패키지 구조체 및 제조방법에 관한것으로 패키지 구조체는 베이스부분의 중앙부분에 베이스부분으로부터 일정높이로 돌출된 칩안착부가 형성되어 있고 방열소재로 된 방열용 메인기판과, 표면실장이 가능하게 방열용 메인기판의 저면과 칩안착부가 노출되게 베이스부분의 측면으로부터 상면에 걸쳐 방열용 메인기판을 에워싸도록 방열용 메인기판에 접합되어 있고, 저면에는 적어도 하나 이상의 전극 패드가 형성되어 있고, 상면에는 전극 패드와 각각 전기적으로 결선된 적어도 하나 이상의 칩본딩패드가 형성된 보조 회로기판과 칩안착부에 안착될 발광소자칩으로부터 주변으로 확산되는 빔을 집속할 수 있게 보조회로기판 위에 형성된 반사경을 구비한다. 이러한 표면실장용 발광소자와 그 패키지 구조체 및 제조방법에 의하면, 플립형 발광다이오드칩 및 탑에미니트형 발광다이오드칩 모두에 대해 실장이 가능하고, 발광다이오드칩이 대면적의 방열용 메인기판에 장착될 수 있으면서 광을 집속시킬 수 있도록 구조되어 있어 발광효율과 방열능력을 높일수 있는 장점을 제공한다.The present invention relates to a surface-mounted light emitting device, a package structure and a manufacturing method thereof, wherein the package structure includes a chip seat portion protruding at a predetermined height from the base portion in a central portion of the base portion, The bottom surface of the heat dissipation main board and the chip mounting portion are exposed to the heat dissipation main board so as to surround the heat dissipation main board from the side of the base part to the top surface to enable surface mounting. And an auxiliary circuit board having at least one chip bonding pad electrically connected to the electrode pads on the upper surface thereof, and an auxiliary circuit board capable of focusing a beam diffused from the light emitting device chip to be seated on the chip seating part. It has a reflector formed above. According to the surface mount light emitting device, the package structure, and the manufacturing method thereof, both the flip type light emitting diode chip and the top-epit type light emitting diode chip can be mounted, and the light emitting diode chip can be mounted on a large heat dissipation main board. It is structured to focus light while being able to provide the advantage of improving luminous efficiency and heat dissipation ability.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면실장형 발광다이오드를 나타내 보인 사시도이고,1 is a perspective view showing a surface mounted light emitting diode according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 단면도이고,2 is a cross-sectional view of FIG. 1,
도 3은 도 1의 패키지 구조체에 플립형 발광다이오드칩이 장착된 상태를 나타내 보인 단면도이고,FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a flip-type light emitting diode chip mounted on the package structure of FIG. 1.
도 4는 도 1의 발광소자가 외부 회로기판에 실장된 상태를 나타내 보인 단면도이고,4 is a cross-sectional view illustrating a state in which the light emitting device of FIG. 1 is mounted on an external circuit board.
도 5는 도 1의 패키지 구조체를 제조하는 과정을 설명하기 위하여 일부 부품을 분리 도시한 분리 사시도이고,FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating some parts separated to explain a process of manufacturing the package structure of FIG. 1;
도 6은 도 5의 보조회로 기판의 배면도이고,FIG. 6 is a rear view of the auxiliary circuit board of FIG. 5;
도 7은 도 5의 보조회로기판과 방열용 메인기판 및 반사경과의 접합과정을 설명하기 위한 분리 단면도이다.FIG. 7 is an exploded cross-sectional view illustrating a bonding process between the auxiliary circuit board, the heat dissipation main board, and the reflector of FIG. 5.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
100: 발광다이오드 210: 방열용 메인기판100: light emitting diode 210: heat dissipation main board
230: 보조회로기판 250: 전극 패드230: auxiliary circuit board 250: electrode pad
270: 반사경 270 reflector
본 발명은 표면실장형 발광소자와 그 패키지 구조체 및 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 고출력용에 적합한 방열 및 광집속 구조를 갖는 표면실장형 발광소자와 그 패키지 구조체 및 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface mounted light emitting device, a package structure thereof, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a surface mounted light emitting device having a heat dissipation and light focusing structure suitable for high output, a package structure thereof, and a manufacturing method thereof.
최근 발광다이오드(LED;Light Emitting Diode)는 형광체를 적용하여 백색광을 생성하여 출사할 수 있는 구조가 알려지면서 단순 발광표시 기능 이외에 기존의 조명등을 대체할 수 있는 조명분야까지 그 응용범위가 확장되고 있다. 또한, 조명에 적합한 고출력용 발광다이오드에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다.Recently, as the light emitting diode (LED) is known to have a structure that emits white light by applying a phosphor, its application range has been extended to a lighting field that can replace a conventional light lamp in addition to a simple light emitting display function. . In addition, research on high power light emitting diodes suitable for lighting has been continuously conducted.
반도체 소자의 하나인 발광다이오드는 정격 동작온도 보다 온도가 올라가면 수명이 감소되고 발광효율이 저하되기 때문에 발광다이오드의 출력을 높이기 위해서는 발광다이오드에서 발생되는 열을 효과적으로 방출시켜 가능한 낮은 동작 온도내에서 동작될 수 있는 방열 구조가 요구된다.The light emitting diode, which is one of the semiconductor devices, decreases its lifespan and decreases the luminous efficiency when the temperature rises above the rated operating temperature. Therefore, in order to increase the output of the light emitting diodes, the light emitting diodes effectively emit heat generated from the light emitting diodes. Heat dissipation structure is required.
그런데, 종래의 발광다이오드는 발광다이오드 칩이 안착된 리드프레임을 플라스틱소재로 몰딩한 구조로 형성하였다. 이러한 구조의 발광다이오드는 리드프레임을 통해 방열이 이루지기 때문에 방열능력이 낮아 고출력용 발광다이오드에 적용하기 어렵다. 또한, 자외선 발광다이오드칩이 적용되는 경우 몰딩소재로 적용된 플 라스틱 소재는 자외선 발광다이오드칩으로부터 출사되는 자외선에 의해 쉽게 열화되어 내구성을 떨어뜨리는 문제점이 있다.However, the conventional light emitting diode has a structure in which a lead frame on which a light emitting diode chip is mounted is molded with a plastic material. The light emitting diode of such a structure is difficult to be applied to a high output light emitting diode because the heat dissipation is low because the heat radiation is carried out through the lead frame. In addition, when the ultraviolet light emitting diode chip is applied, the plastic material applied as the molding material is easily deteriorated by the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting diode chip, thereby degrading durability.
본 출원인은 이러한 문제점을 개선할 수 있도록 대면적 방열판을 갖는 발광소자 패키지 구조체를 국내특허출원 제2003-0030478호 및 국내 특허출원 제 2004-0012008호를 통해 출원한 바 있다. The present applicant has applied for a light emitting device package structure having a large heat dissipation plate through Korean Patent Application No. 2003-0030478 and Korean Patent Application No. 2004-0012008 to improve such a problem.
또한, 본 출원인은 표면실장이 가능하면서도 발광효율과 방열효율을 높일 수 있고, 제작이 용이한 발광소자를 꾸준히 개발해 왔다.In addition, the present applicant has been steadily developing a light emitting device capable of surface mounting while increasing the luminous efficiency and heat dissipation efficiency, and easy to manufacture.
본 발명은 이러한 개발과정을 통해 창안된 것으로서 방열능력과 발광효율을 높이면서도 발광소자의 실장이 용이한 표면실장형 발광소자와 그 패키지 구조체 및 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made through such a development process to provide a surface-mounted light emitting device, a package structure and a manufacturing method thereof, which are easy to mount a light emitting device while improving heat dissipation ability and light emitting efficiency.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 표면실장형 발광소자 패키지 구조체는 베이스 부분과 상기 베이스부분의 중앙부분에 상기 베이스부분으로부터 일정높이로 돌출된 칩안착부가 형성되어 있고 방열소재로 된 방열용 메인기판과; 표면실장이 가능하게 상기 방열용 메인기판의 저면과 상기 칩안착부가 노출되게 상기 베이스부분의 측면으로부터 상면에 걸쳐 상기 방열용 메인기판을 에워싸도록 상기 방열용 메인기판에 접합되어 있고, 저면에는 적어도 하나 이상의 전극 패드가 형성되어 있고, 상면에는 상기 전극 패드와 각각 전기적으로 결선된 적어도 하나 이상의 칩본딩패드가 형성된 보조 회로기판과; 상기 칩안착부에 안착될 발광소자칩 으로부터 주변으로 확산되는 빔을 집속할 수 있게 상기 보조회로기판 위에 형성된 반사경;을 구비한다.In order to achieve the above object, the surface mount light emitting device package structure according to the present invention has a base portion and a chip seat portion protruding at a predetermined height from the base portion in the center portion of the base portion, and for heat dissipation made of a heat dissipating material. A main substrate; It is bonded to the heat dissipation main board to surround the heat dissipation main board from the side of the base portion to the top surface so that the surface mounting is possible to expose the bottom surface of the heat dissipation main board and the chip seat. An auxiliary circuit board on which at least one electrode pad is formed, and at least one chip bonding pad electrically connected to the electrode pad at an upper surface thereof; And a reflector formed on the auxiliary circuit board to focus a beam diffused from the light emitting device chip to be mounted on the chip seat.
바람직하게는 상기 보조회로기판의 상면은 상기 칩안착부의 상면과 수평상으로 나란하게 되게 형성된다.Preferably, the upper surface of the auxiliary circuit board is formed to be parallel to the upper surface of the chip seat.
또한, 상기 반사경은 적어도 내측 표면이 은, 니켈, 알루미늄 중 적어도 하나의 소재로 형성된다.In addition, the reflector has at least an inner surface formed of at least one of silver, nickel, and aluminum.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 표면실장형 발광소자는 베이스 부분과 상기 베이스부분의 중앙부분에 상기 베이스부분으로부터 일정높이로 돌출된 칩안착부가 형성되어 있고 방열소재로 된 방열용 메인기판과; 표면실장이 가능하게 상기 방열용 메인기판의 저면과 상기 칩안착부가 노출되게 상기 베이스부분의 측면으로부터 상면에 걸쳐 상기 방열용 메인기판을 에워싸도록 상기 방열용 메인기판에 접합되어 있고, 저면에는 적어도 하나 이상의 전극 패드가 형성되어 있고, 상면에는 상기 전극 패드와 각각 전기적으로 결선된 적어도 하나 이상의 칩본딩패드가 형성된 보조 회로기판과; 상기 칩안착부에 장착된 적어도 하나의 발광소자칩과; 상기 칩안착부에 장착된 상기 발광소자칩으로부터 주변으로 확산되는 빔을 집속할 수 있게 상기 보조회로기판 위에 형성된 반사경; 및 상기 반사경과 상기 발광다이오드칩 사이의 내부공간을 차폐시키도록 결합된 캡;을 구비한다.In addition, in order to achieve the above object, the surface-mounted light emitting device according to the present invention has a base portion and a chip seat portion protruding at a predetermined height from the base portion in the center portion of the base portion, and for heat dissipation made of a heat dissipating material A main substrate; It is bonded to the heat dissipation main board to surround the heat dissipation main board from the side of the base portion to the top surface so that the surface mounting is possible to expose the bottom surface of the heat dissipation main board and the chip seat. An auxiliary circuit board on which at least one electrode pad is formed, and at least one chip bonding pad electrically connected to the electrode pad at an upper surface thereof; At least one light emitting device chip mounted on the chip seat; A reflector formed on the auxiliary circuit board to focus a beam diffused from the light emitting device chip mounted on the chip seat to the periphery; And a cap coupled to shield an internal space between the reflector and the light emitting diode chip.
상기 캡은 상기 반사경에 접합된 집속용 렌즈가 적용되는 것이 바람직하다.The cap is preferably applied to the focusing lens bonded to the reflector.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 표면실장형 발광소자의 제조방법은 가. 베이스 부분과 상기 베이스부분의 중앙부분에 상기 베이스부분 으로부터 일정높이로 돌출된 칩안착부를 갖으며 방열소재로 된 방열용 메인기판을 형성하는 단계와; 나. 표면실장이 가능하게 상기 방열용 메인기판의 저면과 상기 칩안착부가 노출되게 상기 베이스부분의 측면으로부터 상면에 걸쳐 상기 방열용 메인기판을 에워쌀 수 있는 형성된 삽입홀과, 저면에는 적어도 하나 이상의 전극 패드와, 상면에는 상기 전극패드와 각각 전기적으로 결선된 적어도 하나 이상의 칩본딩패드를 갖는 보조 회로기판을 형성하는 단계와; 다. 상기 삽입홀 내에 상기 방열용 메인기판이 장착되게 상기 보조회로기판과 상기 방열용 메인기판을 접합하는 단계와; 마. 상기 칩안착부에 안착될 발광소자칩으로부터 주변으로 확산되는 빔을 집속할 수 있게 형성된 반사경을 상기 보조회로기판 위에 접합하는 단계;를 포함한다.In addition, the manufacturing method of the surface-mounted light emitting device according to the present invention to achieve the above object is a. Forming a heat dissipation main substrate having a base portion and a chip seat portion protruding from the base portion at a predetermined height in a central portion of the base portion and made of a heat dissipation material; I. An insertion hole formed to enclose the heat dissipation main substrate from the side of the base portion to the top surface of the heat dissipation main substrate to expose the bottom of the heat dissipation main substrate and the chip mounting portion, and at least one electrode pad on the bottom thereof; And forming an auxiliary circuit board having at least one chip bonding pad electrically connected to the electrode pad on an upper surface thereof. All. Bonding the auxiliary circuit board and the heat dissipation main board to the heat dissipation main board in the insertion hole; hemp. And bonding a reflector formed on the auxiliary circuit board to focus a beam diffused from the light emitting device chip to be mounted on the chip seat.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광소자와 그 패키지 구조체 및 그 제조방법을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, a light emitting device, a package structure thereof, and a manufacturing method thereof according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드를 나타내 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.1 is a perspective view showing a light emitting diode according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광다이오드(100)는 발광다이오드 칩(110), 렌즈(120) 및 패키지 구조체(200)를 구비한다.1 and 2, the
패키지 구조체(200)는 방열용 메인 기판(210), 보조 회로기판(230) 및 반사경(270)을 구비한다.The
방열용 메인기판(210)은 베이스부분(211)과 베이스부분(211)의 중앙부분에 일정높이로 돌출되게 형성된 발광다이오드 칩 안착용 칩안착부(212)를 갖는 구조로 되어 있다.The heat dissipation
도시된 예에서는 방열용 메인기판(210)의 베이스부분(211)은 원형으로 형성되어 있고, 사각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있음은 물론이다.In the illustrated example, the
또한, 칩안착부(212)도 사각형 이외에 원형 등 다양한 형태로 형성될 수 있음은 물론이다.In addition, the
방열용 메인기판(210)은 열전도성이 좋은 방열소재 예를 들면 금속소재 또는 세라믹소재로 형성한다.The heat dissipation
방열용 메인기판(210)의 소재로서는 구리 또는 구리합금 예를 들면 황동, 텅스텐/구리, 몰리브덴/구리 합금 , AlN, SiC 등이 적용될 수 있다.As a material of the heat dissipation
바람직하게는 방열용 메인기판(210)은 앞서 설명된 방열소재로 도시된 구조로 형성한 다음 전체를 니켈소재로 도금처리한다. 더욱 바람직하게는 방열용 메인기판(210)은 니켈 도금층 위에 은 또는 금으로 2차 도금처리한다.Preferably, the heat dissipation
방열용 메인기판(210)의 칩안착부(212)에는 적어도 하나의 발광다이오드 칩(110)이 실장된다. 도시된 예와 다르게 발광다이오드칩(110)이 서브마운트(미도시)를 통해 칩안착부(212)에 실장될 수 있음은 물론이다.At least one light
보조회로기판(230)은 표면실장이 가능하게 방열용 메인기판(210)의 베이스부분(211)의 상면과 측면을 에워싸는 구조로 형성되어 방열용 메인기판(210)의 칩안착부(212) 및 베이스부분(211)의 저면이 노출될 수 있게 방열용 메인기판(210)의 베이스부분(211)에 결합되어 있다.The
보조회로기판(230)의 저면에는 발광다이오드 칩(110)과 외부와의 전기적 결 선용인 전극 패드(250)가 4개 형성되어 있다.Four
보조회로기판(230)의 상면에는 칩 본딩패드(238)가 4개 형성되어 있다.Four
칩 본딩패드(238)는 보조회로기판(230)의 저면 부분에 노출되게 형성된 전극패드(250)와 독립적으로 통전이 가능하게 내부적으로 결선되어 있다. 참조부호 260은 전극패드(250)와 칩본딩패드(238)를 전기적으로 통전되게 연결하는 도전패턴 중 외부로 노출된 부분이다. The
칩 본딩패드(238)는 금으로 된 와이어(140)에 의해 발광다이오드칩(110)과 전기적으로 결합되어 있다.The
도시된 예와 다르게 발광다이오드칩(110))이 플립형 발광다이오드칩인 경우 도 3에 도시된 바와 같이 칩 본딩패드(238)는 솔더에 의해 플립형 발광다이오드칩(110)의 전극과 전기적으로 결합될 수 있다. 참조부호 115는 플립형 발광다이오드칩(110)을 방열용 메인기판(210)에 결합하기 위한 솔더이다.Unlike the illustrated example, when the light
이러한 구조의 보조회로기판(230)은 4개의 칩 본딩패드(238)가 독립적으로 대응되는 전극 패드(250)와 접속되도록 되어 있어 도시된 예에서는 하나의 발광다이오드칩(110)이 칩안착부(212)에 실장된 경우가 예시되었지만, 3개의 발광다이오드칩을 칩안착부(212)에 실장하여 상호 독립적으로 구동시킬 수 있다. In the
일 예로서 백색광을 생성하기 위해 적, 녹, 청색 광을 각각 출사하는 3개의 발광다이오드 칩(미도시)을 칩안착부(212)에 장착하고, 4개의 칩 본딩패드(238) 중 하나는 공통전극용으로 나머지 3개는 각각 발광다이오드 칩 구동용으로 대응되는 전극과 연결하면 된다. 전극패드(250)의 수 및 칩 본딩패드(238)의 수를 4개 이상 적용할 수 있음은 물론이다As an example, three light emitting diode chips (not shown), which emit red, green, and blue light, respectively, are mounted on the
보조회로기판(230)은 베이스부분(211) 및 칩안착부(212)가 삽입될 수 있는 삽입홀(도 5참조;239a, 239b)을 갖는 구조로 형성하여 방열용 메인기판(210)에 접합하는 것이 바람직하다.The
또한 보조회로기판(230)의 상면은 칩안착부(212)의 상면과 동일 높이를 갖도록 수평상으로 나란하게 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the upper surface of the
이러한 패키지 구조체(200)에 의하면 플립형 또는 탑에미트형 발광다이오드칩(110) 모두에 대해 실장이 가능하다.According to the
또한, 보조회로기판(230)의 저면은 표면실장이 가능하게 방열용 메인기판(210)의 저면과 동일한 선상으로 연장되거나 전극패드(250)에 접착될 솔더 또는 방열용 메인기판(210)과 실장대상 외부회로기판 사이에 열전도성이 좋은 접착제를 사용하여 접착할 경우 이를 감안하여 방열용 메인기판(210)의 저면 보다 약간 높거나 낮은 위치가 되게 형성하면 된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 방열용 메인기판(210)의 방열효율을 높이고자 발광소자(100)를 실장대상 외부 회로 기판(310)에 방열용 메인기판(210)을 솔더, 실리콘 또는 그 밖의 열전도성이 좋은 접착제(330)를 이용하여 밀착접촉시키고자 할 때 전극패드(250)가 솔더(320)에 의해 안정적으로 실장대상 외부 회로기판(310)에 접속될 수 있게 적용하고자 하는 솔더(320)의 두께 범위와 접착제(330)의 두께 범위를 고려하여 방열용 메인기판(210)의 저면에 대한 보조회로기판(230)의 저면의 상대 높이를 적절하게 결정하면 된다. 통상적으로 접착제(330)의 두께를 솔더(320) 두께 보다 낮게 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the bottom surface of the
이와는 다르게 방열용 메인기판(210)의 저면이 실장대상 외부회로기판(310)에 일정 거리 이격되게 할 경우 이를 고려 하여 방열용 메인기판(210)의 저면에 대한 보조회로기판(230)의 저면의 상대 높이를 적절하게 결정하면 된다.Unlike this, when the bottom surface of the heat dissipation
이러한 보조 회로기판(230)은 칩 본딩패드(238)와 전극 패드(250)가 내부적으로 상호 결선되게 형성된 PCB기판에 의해 구현될 수 있다.The
바람직하게는 보조 회로기판(230)은 알루미나(Al2O3)를 주소재로 한 적어도 하나의 세라믹시트를 이용하여 칩 본딩패드(238)와 전극 패드(250)가 내부적으로 상호 결선되게 형성한다.Preferably, the
이러한 보조 회로기판(230)의 바람직한 실시예가 도시된 도 5 내지 도 7을 함께 참조하여 설명한다.A preferred embodiment of such an
보조 회로기판(230)은 제1세라믹층(231) 내지 제4세라믹층(234)이 순차적으로 적층된 구조로 되어 있다.The
제1세라믹층(231)의 저면에는 4개의 전극패드(250)가 형성되어 있고, 모서리부분에 인접된 측면에는 각 전극패드(250)에 대해 두개씩 결선되어 측면을 따라 수직상으로 연장된 제1도전패턴(260a)이 형성되어 있다.Four
전극패드(250)는 제1세라믹층(231)의 저면에 텅스텐(W) 또는 몰리브덴/망간(Mo/Mn)합금으로 1차 형성하고, 그 위에 2차로 니켈로 도금처리하여 형성하는 것이 바람직하다.The
제2세라믹층(232)의 모서리부분에 인접된 측면에는 대응되는 제1도전패턴 (260a)과 연장결합될 수 있게 수직상으로 연장된 제2도전패턴(260b)이 형성되어 있다.A second
제3세라믹층(233)의 모서리부분에 인접된 측면 및 상면에는 상호 연결된 제3 및 제4도전패턴(260c)(260d)이 형성되어 있다.Third and fourth
제4세라믹층(234)의 상면에는 칩 본딩 패드(238)가 형성되어 있다. 칩 본딩패드(238)는 텅스텐(W) 또는 몰리브덴/망간(Mo/Mn)합금으로 된 소재로 1차 형성한 다음 그 위에 2차로 니켈로 도금처리하고, 마지막으로 3차로 금 또는 은으로 도금 처리하여 형성하는 것이 바람직하다.A
또한, 제4세라믹층(234)에는 칩 본딩패드(238) 각각을 제4도전패턴(260d)과 연결될 수 있게 쓰루홀을 통해 도전소재로 충진시켜 형성된 제5도전패턴(260e)이 형성되어 있다.In addition, a fifth
도전패턴(260)은 텅스텐(W) 또는 몰리브덴/망간(Mo/Mn)합금으로 형성되는 것이 바람직하다.The
제1세라믹층(231) 및 제2세라믹층(232)의 중앙에 형성된 제1삽입홀(239b)은 베이스부분(211)이 삽입될 수 있는 형상과 크기로 형성되어 있다.The
제3세라믹층(233) 및 제4세라믹층(234)의 중앙에 형성된 제2삽입홀(239a)은 칩안착부(212)가 삽입될 수 있는 형상과 크기로 형성되어 있다.The
한편, 참조부호 244는 제3세라믹층(233)의 저면에 형성된 접합용 보조패드로서, 방열용 메인기판(210)과의 접합의 용이성을 제공할 수 있도록 형성된 것이다.On the other hand,
바람직하게는 제4세라믹층(234)의 상면에도 반사경(270)이 접합될 부분에 대 응되는 영역에 칩본딩패드(238)와 이격되게 접합용 보조패드(245)가 형성된다.Preferably, an
보조패드(244)(245)는 텅스텐(W) 또는 몰리브덴/망간(Mo/Mn)합금으로 1차 형성한 다음 그 위에 2차로 니켈로 도금처리하여 형성한 것이 바람직하다.The
칩본딩패드(238)와 전극패드(250) 상호간을 내부적으로 결선하기 위한 도전패턴 형성방식은 도시된 예와 다르게 적용할 수 있음은 물론이다.The conductive pattern forming method for internally connecting the
한편, 보조회로기판(230)의 각 모서리에 안쪽으로 함몰되게 라운딩 처리된 모서리 부분(249)은 보조 회로기판(230) 또는 패키지 구조체(200)를 다수 어레이시켜 일괄적으로 제조하는 경우 각 보조회로기판(230)의 절단의 용이성을 제공하기 위한 것이다.On the other hand, the
반사경(270)은 발광다이오드 칩(110)으로부터 출사된 광을 집속할 수 있게 형성되어 있다.The
즉, 반사경(270)은 중앙에 홀이 형성되어 있고, 내측면은 발광다이오드 칩(110)으로부터 출사된 광을 집속할 수 있도록 상면으로부터 하방으로 진행할 수록 내경이 작아지는 곡률을 갖게 형성되어 있다.That is, the
반사경(270)은 적어도 내측표면을 반사율이 높은 소재로 형성한다. 예를 들면 반사경(270)의 내측표면은 은, 니켈, 알루미늄 중 적어도 하나의 소재로 형성한다. The
즉, 반사경(270)은 일 예로서 은, 니켈 또는 알루미늄 중 어느 하나로 성형하여 형성한다. 또 다르게는 반사경(270)은 합성수지소재 또는 금속소재로 1차 성형한 다음 적어도 내측면의 표면을 고반사율을 갖는 소재로 코팅하여 형성한다. 여 기서 고반사율을 갖는 코팅소재로는 은, 알루미늄, 광택 니켈를 포함하는 반사소재 그룹 중 적어도 하나가 적용되는 것이 바람직하다.That is, the
여기서 광택 니켈소재는 니켈에 광택용 소재를 첨가한 것을 말한다. 광택용 소재의 예로서는 사카린, 포르말린 또는 이들 소재에 황산니켈, 염화니켈, 붕산을 첨가한 것 등을 들수 있다.Glossy nickel material here means the thing which added the gloss material to nickel. Examples of the material for the gloss include saccharin, formalin or those in which nickel sulfate, nickel chloride and boric acid are added.
렌즈(120)는 발광다이오드칩(110)을 밀폐시켜 보호하기 위한 캡의 일 예로서 적용된 것으로 반사경(270)에 접합된다. 렌즈(120)와 반사경(270)과의 접합부분은 내부 공간이 밀봉되도록 실링소재에 의해 실링처리 된다.The
또 다르게는 렌즈(120) 대신 실리콘 또는 에폭시와 같은 투명소재로 반사경 내부공간을 몰딩하여 캡을 형성할 수 있음은 물론이다.Alternatively, the cap may be formed by molding the inner space of the reflector with a transparent material such as silicon or epoxy instead of the
이러한 구조의 발광다이오드(100)는 방열용 메인기판(210)에 장착된 발광다이오드칩(110)으로부터 방출된 광이 반사경(270) 및 렌즈(120)에 의해 집속되어 원하는 발산각으로 출사되는 광빔을 제공할 수 있다.In the
렌즈(120)의 곡률 및 형태는 도시된 구조 이외에도 적용하고자 하는 광의 발산각 등에 따라 적절하게 설계한 것을 적용하면 된다.The curvature and shape of the
렌즈(120)의 소재는 투명 합성수지소재 또는 유리소재 등이 적용될 수 있다.The material of the
또한 렌즈(120)와 패키지 구조체(200)와의 사이에 형성된 공간에는 적용대상 렌즈(120)의 굴절율과 유사한 소재로 충진될 수 있다. 일 예로서, 렌즈(120)와 패키지 구조체(200)와의 사이에 형성된 공간이 실리콘 소재로 충진될 수 있다. 이 경우 발광다이오드 칩(110)으로부터 출사된 광이 렌즈(120)의 내측면에서 반사되는 율을 억제시켜 광이용 효율을 높일 수 있다.In addition, the space formed between the
한편, 도시하지는 않았지만 자외선 발광다이오드 칩이 적용된 경우 평면형 렌즈를 반사경(270)에 접합하여 사용할 수 있다.Although not shown, when the ultraviolet light emitting diode chip is applied, the planar lens may be bonded to the
평면형 렌즈는 투명소재로 된 베이스판의 상면 및 하면에 무반사 코딩처리된 것을 적용할 수 있다. 또한, 자외선 발광다이오드 칩이 적용된 경우 반사경(270)은 자외선 영역에서 높은 반사율을 갖는 알루미늄소재로 형성하는 것이 바람직하다.The planar lens may be applied to the upper and lower surfaces of the base plate made of a transparent material without antireflection coding. In addition, when the ultraviolet light emitting diode chip is applied, the
이하에서는 이러한 구조의 발광다이오드의 제조과정을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing process of the light emitting diode having such a structure will be described.
먼저, 보조 회로기판(230), 방열용 메인회로기판(210) 및 반사경(270)을 각각 형성한다.First, the
보조 회로기판(230)은 앞서 설명된 구조를 갖도록 형성한다. 즉, 먼저 제1세라믹층(231) 내지 제4세라믹층(234) 형성용 세라믹시트 각각에 해당 삽입홀(239a)(239b)과, 제1 내지 제3 도전패턴 및 제5도전패턴(260a)(260b)(260c)(260e) 형성용 측면 홈 및 도전용 홀을 형성한다. 다음은 세라믹 시트에 형성된 도전용 홀에 금속페이스트를 충진시켜 제5도전패턴(260e)을 형성하고, 동일소재의 금속페이스트로 제4도전패턴(260d), 칩 본딩패드(238), 전극 패드(250) 및 보조패드(244)(245)를 인쇄한다. 여기서 금속페이스트는 텅스텐(W) 또는 몰리브덴/망간(Mo/Mn)합금이 적용될 수 있다.The
이후 제1세라믹층(231) 위에 순차적으로 제4세라믹층(234)까지 적층하여 측면홈에 금속페이스트를 충진시켜 제1 내지 제3도전패턴(260a)(260b)(260c)를 형성한 후 알려진 소성온도에서 소결한다. 이와는 다르게 세라믹층 적층 이전에 측면홈 에 금속페이스트를 충진시킬 수 있음은 물론이다.Thereafter, the first
소결공정 이후에는 보조회로기판(230)의 노출면에 형성된 전극 패드(250), 보조 패드(244)(245) 및 도전패턴(260a)(260b)(260c)에 2차로 니켈도금 처리하는 것이 바람직하다.After the sintering process, it is preferable to perform nickel plating on the
한편, 방열용 메인기판(210)은 적용대상 금속소재를 성형 또는 프레스 가공하여 앞서 설명된 구조로 제작하면 된다. 바람직하게는 방열용 메인기판(210)은 열전도성이 좋은 구리, 텅스텐/구리 합금 또는 황동 소재의 금속판을 도시된 구조로 형성한 후에 표면 전체를 1차로 니켈 도금 처리하여 형성한다.On the other hand, the heat dissipation
반사경(270)은 앞서 설명된 바와 같이 고반사율을 갖는 소재 예를 들면 알루미늄으로 형성하거나, 그외의 금속 또는 합성수지로 성형체를 형성한 다음 표면을 고반사율을 갖는 소재로 코팅하여 형성하면 된다.As described above, the
반사경(270)을 금속 또는 합성수지로 성형체를 형성한 다음 표면을 고반사율을 갖는 소재로 코팅하여 형성하고자 하는 경우 성형체에 먼저 니켈로 도금처리한 후 후술하는 접합과정을 수행한다.When the
이러한 방열용 메인기판(210)과, 보조회로기판(230) 및 반사경(270)이 준비되면 상호 접합한다.When the heat dissipation
방열용 메인기판(210)과 보조회로기판(230) 및 반사경(270) 상호간의 접합은 동시에 또는 임의의 순서로 상호 접합하여도 관계없다.Bonding between the heat dissipation
일 예로서, 반사경(270)을 니켈 및 은으로 순차적으로 도금 처리하여 형성하고자 하는 경우 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 보조 회로기판(230)과 방열용 메 인기판(210) 사이 및 보조회로기판(230)과 반사경(270) 사이에 각각 브레이징용 시트(280)(283)을 삽입한 상태로 상호 조립한 후 브레이징용 시트(280)(283)의 융점 이상의 온도에서 융합하여 상호 접합한다. 여기서 브레이징용 시트(280)(283)는 은/구리 합금 또는 금/주석 합금 소재로 형성된 것이 적용될 수 있다. 또 다르게는 페이스트 상태로 형성된 은/구리 합금 또는 금/주석 합금으로 솔더링에 의해 접합해도 된다.For example, when the
이렇게 조립체가 완성되면, 도전성 금속 전체 즉, 보조 회로기판(230)상에 형성된 칩 본딩 패드(238), 방열용 메인 기판(210), 도전 금속(250), 도전패드(260) 및 반사경(270)을 니켈로 다시 도금처리한다.When the assembly is completed as described above, the
다음으로 칩 본딩패드(238)와 방열용 메인기판(210) 및 반사경(270)을 은으로 도금 처리한다.Next, the
또 다르게는 반사경(270)의 내측면은 알루니늄, 광택 니켈을 포함하는 반사소재 그룹 중 적어도 하나의 소재로 코팅처리할 수 있음은 물론이다.Alternatively, the inner surface of the
한편, 반사경(270)을 알루미늄 소재로 형성한 경우, 방열용 메인기판(210)과, 보조회로기판(230)을 솔더링용 본딩제로 상호 접합하고, 접합된 조립체의 도전성 금속에 대해 순차적으로 니켈 및 은 도금처리한 다음, 반사경(270)을 에폭시와 같은 결합제로 보조회로기판(230)에 접합할 수 있음은 물론이다.On the other hand, when the
이렇게 패키지 구조체(200)가 완성되면, 방열용 메인기판(210)의 칩안착부(212)에 적용대상 발광다이오드 칩(110)을 직접 또는 서브마운트(미도시)를 통해 실장한다. 그리고 나서, 발광다이오드 칩(110)과 대응되는 칩 본딩 패드(238)를 와 이어(140)로 본딩한다. 또 다르게는 플립형 발광다이오드칩의 경우 칩안착부(212)에는 열전도 및 고정용 솔더를 도포하고, 칩 본딩패드(238)에는 전기적 결선용 솔더를 도포한 다음 발광다이오드칩(110)을 실장한다.When the
이후 렌즈(120)를 반사경(270)에 끼우고, 실링소재 예를 들면 에폭시 소재로 렌즈(120)와 반사경(270) 사이의 결합부분을 실링처리하면 발광다이오드(100)의 제작이 완료된다.Thereafter, the
이상의 설명에서는 발광다이오드칩이 적용된 경우에 대해 설명하였고, 레이저 다이오드 칩 등 공지된 다양한 발광반도체 칩에 대해서도 적용할 수 있음은 물론이다.In the above description, the case where the light emitting diode chip is applied has been described, and it can be applied to various known light emitting semiconductor chips such as a laser diode chip.
지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 표면실장용 발광소자와 그 패키지 구조체 및 제조방법에 의하면, 플립형 발광다이오드칩 및 탑에미니트형 발광다이오드칩 모두에 대해 실장이 가능하고, 발광다이오드칩이 대면적의 방열용 메인기판에 장착될 수 있으면서 광을 집속시킬 수 있도록 구조되어 있어 발광효율과 방열능력을 높일수 있는 장점을 제공한다.As described so far, according to the surface-mounted light emitting device according to the present invention, the package structure and the manufacturing method thereof, it is possible to mount both the flip type light emitting diode chip and the top-epit type light emitting diode chip. It can be mounted on the main board for heat dissipation and is structured to focus light, thus providing the advantage of improving luminous efficiency and heat dissipation ability.
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