KR20070105640A - 발광다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학렌즈 제조과정을 단순화하여 보다 용이하게 광학 렌즈를 형성할 수 있고, 다양한 크기의 광학 렌즈를 간단히 형성할 수 있도록, 리드프레임과, 상기 리드프레임에 다이본딩되는 발광다이오드칩, 상기 리드프레임 전면에 몰딩되어 반구 형태를 이루는 렌즈를 포함하는 발광다이오드를 제공한다.

발광다이오드, 수지, 몰드, 렌즈, 반구, 리드프레임

Description

발광다이오드 및 그 제조방법{Light Emitting Diode and Method for manufacturing thereof}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드의 구성을 도시한 일부 절개 사시도이다.

도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드의 제조과정을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드의 제조 공정을 나타낸 순서도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 발광다이오드 11 : 리드프레임

12 : 발광다이오드칩 13 : 와이어

14 : 렌즈 15 : 수지 몰드

16 : 렌즈 몰드

본 발명은 광학 렌즈를 포함하는 발광 다이오드에 관한 것이다. 보다 상세하 게 본 고안은 광효율을 극대화할 수 있도록 된 발광 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 발광다이오드(Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시키는 소자로, 최근들어 액정 패널의 백라이트용 광원이나 차세대 조명원 등 다양한 용도로 사용되고 있다.

상기 발광다이오드는 외부로 방출되는 광을 모으고 소정 각도로 발산시킬 필요가 있으며 이를 위해 광학 렌즈가 설치된다. 광학 렌즈를 포함하는 발광다이오드는 광학 렌즈를 부착함에 있어서 별도의 렌즈 설계 후 제작된 광학렌즈를 에폭시 계 또는 실리콘 계 접착제를 이용하여 다이오드 패키지 상면에 부착하는 공정을 거쳐 제조되거나, 고가의 렌즈를 포함하는 트렌스퍼몰딩 금형을 제작하여 액상 또는 고상의 몰딩 레진을 금형틀에 충진하여 제조된다.

최근들어 발광다이오드가 조명을 대신할 차세대 광원으로 대두됨으로 그 활용용도 및 분야가 다양해지고 이에 따라 발광다이오드에 장착되는 상기 광학 렌즈의 필요성이 절실히 요구되고 그 종류도 기하급수적으로 늘어나고 있는 실정이다.

이러한 시장의 요구에 부응하기 위해서 종래에는 용도별 사양에 맞는 광학 렌즈를 설계하고 금형을 제작하고 제조공정을 신규로 구성하는 단계를 수없이 반복해야 하는 게 일반적이다.

그러나 종래에는 용도별 사양에 맞는 광학 렌즈를 설계하고 금형을 제작하고 제조공정을 신규로 구성하는 과정을 수없이 반복해야 하므로 고가의 비용과 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

즉, 종래의 경우 렌즈를 구비한 발광 다이오드는 대부분이 별도의 렌즈를 사출금형을 통해 제작하고 패키지 공정에서 몰딩한 후, 별도의 접착제 코팅 공정을 거쳐 사출성형된 렌즈를 마우트(MOUNT)하는 공정을 거친 후, 경화 공정을 추가로 거쳐 제조되는데, 이는 렌즈의 형태 및 크기에 따라 마운트 설비 등이 각기 별도로 제작되어야 하는 단점을 가지고 있고, 일정한 위치에만 마운트(MOUNT)를 해야하는 기계적 한계가 있어 수율 저하를 유발하며 이로 인해 제조원가를 상승시키는 요인이 되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광학렌즈 제조과정을 단순화하여 보다 용이하게 광학 렌즈를 형성할 수 있도록 된 발광다이오드 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 다양한 크기의 광학 렌즈를 간단히 형성할 수 있도록 된 발광다이오드 및 그 제조방법을 제공함에 또다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 리드프레임과, 상기 리드프레임에 다이본딩되는 발광다이오드칩, 상기 리드프레임 전면에 몰딩되어 반구 형태를 이루는 렌즈를 포함할 수 있다.

이에 따라 발광다이오드칩의 발광광을 모아 원하는 방향으로 빛을 응집 발산시킬 수 있게 되어 발광다이오드 패키지의 광 효율을 극대화할 수 있게 되는 것이다.

여기서 상기 렌즈는 리드프레임 상에 몰딩되는 수지 몰드로만 이루어질 수 있으며, 상기 수지 몰드 위에 적층되는 렌즈 몰드를 포함할 수 있다.

또한, 상기 반구 형상의 렌즈는 몰딩시 구면의 곡률을 조정함으로서 빛의 발산 각도를 다양하게 설정할 수 있다.

또한, 상기 렌즈의 형상은 완전한 구 형태 뿐 아니라 비구계의 형상일 수 있다.

한편, 상기한 구조의 발광다이오드를 제조하기 위하여 본 발명은 리드프레임 상에 발광다이오드칩을 다이본딩하는 과정과, 발광다이오드칩과 리드프레임을 와이어로 연결하는 과정, 리드프레임 상에 수지를 몰딩하여 렌즈를 형성하는 과정, 상기 몰딩된 렌즈의 형태를 결정하는 과정, 렌즈를 경화시키는 과정을 포함할 수 있다.

또한, 상기 렌즈 형성과정은 수지를 몰드하여 수지 몰드를 형성하고 수지 몰드 외측에 렌즈 몰드를 적층하는 과정을 포함할 수 있다.

여기서 상기 수지의 몰딩과정은 렌즈를 형성하기 적합한 점도를 가지는 수지를 포팅 또는 디스펜싱에 의한 방법으로 리드프레임 상에 형성할 수 있다.

또한, 상기 렌즈의 형태는 리드프레임에 몰딩된 수지를 중력방향으로 향하도록 하여 반구 형태로 형성할 수 있다.

여기서 상기 수지 몰드는 에폭시 수지나 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지 등을 사용 목적, 사용 환경, 제품의 특성에 따라 선택적으로 사용할 수 있다.

또한, 상기 수지 몰드는 투명한 재질 또는 반투명한 재질로 이루어질 수 있 으며 광 투과형 수지임이 바람직하다.

또한, 상기 렌즈 몰드는 에폭시 수지 또는 실리콘계 수지로 이루어질 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드의 구성을 도시한 일부 절개 사시도이다.

상기한 도면에 의하면, 본 실시예의 발광다이오드(10)는 한 쌍의 양극 리드프레임과 음극 리드프레임을 포함하는 리드프레임(11)과, 상기 리드프레임의 다이 패드부에 다이본딩되는 발광다이오드칩(12), 상기 리드프레임(11)과 발광다이오드칩(12)을 전기적으로 연결하는 와이어(13) 및 상기 리드프레임(11)의 전면에 몰딩되는 수지 몰드(15)와 상기 수지 몰드(15)의 외측면에 몰딩되는 렌즈 몰드(16)에 의해 반구 형태로 형성되는 렌즈(14)를 포함한다.

상기 렌즈(14)를 이루는 수지 몰드(15)와 렌즈 몰드(16)은 에폭시 수지나 실리콘계 수지 또는 폴리이미드계 수지로 이루어진다.

본 실시예에서 상기 렌즈(14)는 수지 몰드(15)와 렌즈 몰드(16) 두 개의 요소로 구성되도록 함으로서 수율을 높이고 형태의 균일도를 향상시킬 수 있는 잇점을 제공한다. 그러나 본 발광다이오드는 상기한 구조에 한정되지 않으며 상기 렌즈(14)가 단일의 수지 몰드(15) 또는 단일의 렌즈 몰드(16)만으로도 이루어질 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.

또한, 상기 렌즈(14)는 몰딩 공정에서 포팅(porting) 또는 디스팬싱(dispensing) 작업을 통해 구면 또는 비 구면의 반구 형태로 형성된다.

상기 렌즈(14)의 반구 형태는 광원의 발산방향으로 형성되어지고 계산상 설계된 확대비율을 충족시키기 위해 렌즈를 이루는 수지 몰드나 렌즈 몰드의 재질이나 점도 또는 렌즈 형성시 가해지는 중력이나 기압 또는 포팅 및 디스팬싱량으로 결정된다.

이와같이 리드프레임 상에 직접 수지 몰드 또는/ 및 렌즈 몰드를 몰딩함으로서 반구형태의 렌즈를 보다 간단히 형성시킬 수 있게 된다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드의 제조 공정을 나타낸 순서도로서, 이 도면을 참조하여 상기한 구조의 발광다이오드의 제조과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 다수열의 리드프레임(11) 상에 다이접착제를 매개로 발광다이오드칩(12)을 다이본딩시킨다.(S100)

발광다이오드칩(12)이 부착설치되면 발광다이오드칩(12)과 리드프레임(11)을 와이어(13)로 본딩하여 전기적으로 연결시킨다.(S110)

와이어 본딩과정이 끝나면 리드프레임(11) 상에 수지를 몰딩하여 발광다이오드칩(12)을 덮는 렌즈를 원하는 형태로 형성하는 과정을 거치게 된다.(S120 ~ S130)

상기 렌즈 형성과정을 좀 더 상세하게 살펴보면 도 2에 도시된 바와 같이 일 정한 점도를 갖는 몰딩 수지가 채워진 포팅기(50) 또는 디스펜싱기를 통해 리드프레임(11)의 발광다이오드칩(12) 위로 일정량의 몰딩 수지를 토출하여 반구 형태의 렌즈(14)를 형성한다.(S120)

그리고 상기 몰딩 수지에 의해 형성되는 렌즈(14)의 형상이 확산되기 전에 몰딩 수지가 포팅된 다수열의 리드프레임(11)을 뒤집어 상기 렌즈(14)가 중력 방향(도 2의 Z축방향)인 바닥쪽을 향하도록 하고, 상기 공정이 이루어지는 챔버(도시되지 않음)의 내부 압력을 조절하여 렌즈의 형상을 원하는 형태로 만들게 된다.(S130)

예컨대, 챔버의 내부 압력을 높이게 되면 수직방향으로 좀더 불록한 형태의 렌즈가 형성될 수 있으며, 챔버의 내부 압력을 낮추게 되면 넓게 퍼진 형태의 렌즈가 형성된다.

상기와 같이 리드프레임(11)을 뒤집어 몰딩 수지가 중력방향으로 향하도록 하고 압력을 조절함으로서 용도에 따라 다양한 특성을 갖는 광학 렌즈(14)를 보다 용이하게 제조할 수 있게 되는 것이다.

여기서 상기 렌즈는 수지 몰드에 렌즈 몰드를 적층하여 이루어질 수 있으며, 이 경우 먼저 수지 몰드를 형성하고 그 위에 렌즈 몰드를 적층하는 과정을 거치게 된다.

상기의 과정을 통해 렌즈(14)가 형성되면 렌즈를 이루는 수지의 경화과정을 거친 후, 절단 또는 트리밍 공정을 통해 리드프레임을 개별화시킴으로서 반구형태의 렌즈가 형성된 발광다이오드(10)를 제조할 수 있게 된다.(S140 ~ S150)

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 간단한 공정을 통해 다양한 형태의 렌즈를 형성할 수 있다.

또한, 동일한 재현을 통해 제조원가 및 수율을 향상시킴으로 원가를 최소화하여 각 분야별 용도별 다양한 응용제품에 가격적인 장점이 있는 상용화된 발광소자를 제공할 수 있게 된다.

또한, 발광다이오드칩으로부터 발산되는 빛을 원하는 방향 원하는 발광각을 가지도록 광을 발산시킴으로서 용도별 활용용도에 맞추어서 빛의 손실을 줄이고 광효율을 극대화시킬 수 있게 된다.

Claims (9)

1. 리드프레임과,

   상기 리드프레임에 다이본딩되는 발광다이오드칩,

   상기 리드프레임 전면에 몰딩되어 반구 형태를 이루는 렌즈

   를 포함하는 발광다이오드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 렌즈는 리드프레임 상에 몰딩되는 수지 몰드를 포함하는 발광다이오드.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 렌즈는 상기 수지 몰드 위에 적층되는 렌즈 몰드를 포함하는 발광다이오드.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 수지 몰드는 에폭시 수지나 실리콘계 수지 또는 폴리이미드계 수지로 이루어지는 발광다이오드.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 렌즈 몰드는 에폭시 수지나 실리콘계 수지 또는 폴리이미드계 수지로 이루어지는 발광다이오드.
6. 리드프레임 상에 발광다이오드칩을 다이본딩하는 단계와,

   발광다이오드칩과 리드프레임을 와이어로 연결하는 단계,

   리드프레임 상에 수지를 몰딩하여 렌즈를 형성하는 단계,

   상기 몰딩된 렌즈의 형태를 결정하는 단계,

   렌즈를 경화시키는 단계

   를 포함하는 발광다이오드 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 렌즈 형성단계은 수지를 몰드하여 수지 몰드를 형성하고 수지 몰드 외측에 렌즈 몰드를 적층하는 단계를 포함하는 발광다이오드 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 수지의 몰딩은 렌즈 형성용 수지를 포팅 또는 디스펜싱에 의해 리드프레임 상에 형성하는 발광다이오드 제조방법.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 렌즈의 형태 결정은 리드프레임에 몰딩된 수지를 중력방향으로 향하도록 하고 상기 수지에 설정된 기압을 가하여 이루어지는 발광다이오드 제조방법.

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