KR20080024031A - 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 반사컵이 형성된 기판; 상기 기판의 반사컵 내부에 실장된 하나 이상의 발광 소자; 상기 발광 소자의 실장 영역에 몰딩되며, 탑 부분에 렌즈가 일체로 형성되는 몰드 부재를 포함한다.
발광 다이오드 패키지, 수지, 렌즈, 몰딩

Description

발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법{Package of light emitting diode and fabrication method thereof}
도 1은 종래의 발광 다이오드 패키지를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 발광 다이오드의 패키지를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 변형 예를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 다른 변형 예를 나타낸 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
110 : 기판 112 : 반사컵
121,122 : 전극패드 130 : 발광소자
132 : 와이어 140,240,340 : 몰드 부재
141,241,341 : 렌즈
본 발명은 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광 원을 구성함으로써 다양한 색을 구현할 수 있는 반도체 소자이다.
일반적으로, 발광 다이오드 소자의 특성을 결정하는 기준으로는 색(color) 및 휘도, 광도 등이 있고, 이러한 발광 다이오드 소자의 특성은 1차적으로는 발광 다이오드 소자에 사용되고 있는 화합물 반도체 재료에 의해 결정되지만, 2차적인 요소로 칩을 실장하기 위한 패키지의 구조에 의해서도 큰 영향을 받게 되므로, 패키지 구조 등에 많은 관심을 갖게 되었다.
특히, 발광 다이오드는 정보 통신 기기의 소형화, 슬림화(slim) 추세에 따라 더욱 소형화되고 있으며, PCB(Printed Circuit Board: 이하 PCB라고 함)에 직접 장착된 표면실장(SMD: Surface Mount Device)형으로 만들어지고 있다. 이에 따라 표시소자로 사용되고 있는 발광 다이오드 램프도 SMD 형으로 개발되고 있다. 이러한 SMD형의 발광 다이오드 램프는 기존의 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등으로 사용된다.
상기와 같이 발광 다이오드의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등 요구되는 휘도의 양도 갈수록 높아져서, 최근에는 고출력 발광 다이오드가 널리 쓰이고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조를 예시적으로 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 패키지는 반사컵(11)이 형성된 기판(PCB)(10), 전극패드(12,13), 발광 소자(14), 충진제(16)를 포함한다.
상기 기판(10) 위에는 한 쌍의 전극 패드(12,13)가 형성되며, 어느 하나의 전극 패드(12,13)에는 발광 소자(14)가 도전성 접착제에 의해 실장되며, 상기 발광 소자(14)는 한 쌍의 전극 패드(12,13)와 와이어(15)로 각각 연결된다.
상기 발광 소자(14)는 패키지 내에 하나 이상이 실장되는데, 예컨대 백색 LED 칩 또는 청색 LED 칩 또는 Red/Blue/Green LED 칩 등이 구성될 수 있다.
상기 발광 소자(14)가 실장되는 영역의 외측으로는 기판 상에 컵 모양의 반사컵(11)이 형성되며, 상기 반사컵(11)은 발광 소자(14)에서 방출되는 광을 목적하는 방향으로 반사할 수 있도록 경사진 구조이다.
이러한 반사컵(11) 내부에는 투명 수지와 같은 충진제(16)가 충진된다. 이러한 충진제(16)는 에폭시나 실리콘 재료를 주로 쓰며, 경우에 따라 형광체 분말을 첨가하기도 한다.
이러한 발광 다이오드 패키지의 광 효율을 높여 주기 위해, 상기 충진제 위에 렌즈를 별도로 접착하여 사용하고 있다. 이러한 렌즈 접착 구조에서는 렌즈를 별도로 제조한 후 부착하여야 하고, 충진제와 렌즈 사이의 접착 부위가 떨어지는 문제가 있으며, 구조적으로 불안정한 상태를 유지하고 있게 된다.
본 발명은 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명은 렌즈 형태가 일체화된 몰드 부재를 발광 소자 실장 영역으로 몰딩할 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 반사컵이 형성된 기판; 상기 기판의 반사컵 내부에 실장된 하나 이상의 발광 소자; 상기 발광 소자의 실장 영역에 몰딩되며, 탑 부분에 렌즈가 일체로 형성되는 몰드 부재를 포함한다.
또한 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법은 기판 상에 반사컵을 형성하는 단계; 상기 반사컵 내부에 발광 소자를 실장하는 단계; 탑 부분에 렌즈 형태가 형성되고, 상기 기판 상의 발광 소자 실장 영역으로 몰드 부재를 몰딩하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 단면도이며, 도 3 및 도 4는 도 2의 변형 예이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드의 패키지는 반사컵이 형성된 기판(PCB)(110), 전극패드(121,122), 발광소자(130), 렌즈(141)를 갖는 몰드 부재(140)를 포함한다.
상기 기판(110)은 MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board) 또는 실리콘 재질로 이루어질 수 있으며, 상부 외측에 컵 모양의 반사컵(112)이 형성된다.
상기 기판 위에는 복수개의 전극패드(121,122)가 형성된다. 상기 전극 패드 (121,122)는 예컨대, 전도성 금속 재질인 Ag, Au, Cu 등 중에서 어느 하나 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(130)는 상기 복수개의 전극 패드(121,122) 중 적어도 하나의 전극패드에 칩 형태로 도전성 접착제에 의해 접착되고, 상기 발광 소자(130)의 두 전극(N 전극, P 전극)은 복수개의 전극 패드(121,122)에 각각 와이어(131)로 연결될 수 있다. 여기서, 상기 발광 소자(130)는 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 전극 패드(121,122)에 와이어 본딩 또는 플립 칩 본딩 방식으로 실장될 수 있다.
이러한 발광 소자(130)는 백색 LED, 청색 LED, Red/Blue/Green LED 칩, 이들을 보호하기 위한 보호 소자 중에서 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 상기 LED 칩이 어느 하나의 전극 패드에 실장되어, 와이어를 통해 전원을 공급받는 구성이다.
상기 반사컵(112) 내부에는 발광 소자(130)와 그 주변 영역(이하, 발광 다이오드 실장영역 이라 함)에 몰드 부재(140)가 형성된다. 상기 몰드 부재(140)는 상기 발광 소자(130)가 실장된 기판(110)을 트랜스퍼(Transfer) 몰딩기의 금형 상부에 고정시킨 후, 몰딩 컴파운드를 일정 온도와 압력을 가해 트랜스퍼 몰딩한 후 경화되는 구조로 형성된다. 여기서, 몰딩 재료는 투명 에폭시 또는/및 실리콘 재료를 이용할 수 있으며, 상기 몰딩 재료에 형광체를 더 포함시킬 수도 있다. 이때의 형광체는 발광 소자에서 나오는 파장의 광(예: 청색 파장의 광)의 일부를 특정 파장의 광(예: 노란색 파장의 광)으로 변환시켜 주는 기능을 수행한다.
이때, 몰드 부재(140)는 탑 부분에 렌즈(141) 형태가 형성된다. 이는 금형 구조의 탑 부분에 렌즈 형태를 형성한 후 트랜스퍼 몰딩함으로써, 몰드 부재(140) 의 탑 부분에 렌즈 형태가 형성될 수 있다.
여기서, 렌즈 형태는 도 2와 같은 볼록 어레이 렌즈(141)로 형성될 수 있으며, 도 3과 같은 몰드 부재(240)의 프레넬 렌즈(241) 형태로 형성될 수 있고, 도 4와 같은 몰드 부재(340)의 구형 렌즈(341) 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 몰드 부재(140,240,340)의 높이는 정면 광 효율에 따라 반사컵(112)의 높이(t) 이하 또는 이상으로 형성할 수도 있다. 상기 몰드 부재(140,240,340)의 렌즈 형태는 광 효율을 높여 주기 위한 다른 형상 예컨대, 오목형 렌즈, 볼록형 렌즈, 사다리꼴형 렌즈, 역피라미드형 렌즈 중에서 어느 하나로 형성될 수 있다.
또한 상기 반사컵(112)은 기판 상부를 에칭하여 형성될 수 있으며, 반사컵(112)의 경사각도(θ1)는 30~60도 사이로 형성된다. 이때, 상기 몰드 부재(140)는 하단이 기판 상에 형성된 반사컵(112)에 접촉되지 않게 형성되거나, 접촉되는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 반사컵(112)이 형성된 기판(110) 상에 몰드 부재(140)를 성형할 때, 반사컵(112)의 경사면과 겹쳐지도록 몰딩할 수도 있다. 상기 반사컵(112)의 경사면에는 반사 물질(예: Al 등)이 코팅될 수 있다.
이러한 발광 다이오드 패키지는 발광 소자(130)에서 발생되는 광이 몰드 부재(140)를 통해 정면으로 출사될 때, 몰드 부재(140)의 탑 부분에 형성된 렌즈(141) 형태에 의해 정면 광 효율을 높여 줄 수 있다. 또한 발광 소자(130)의 측면으로 방출되는 광은 상기 반사컵(112)에 의해 정면으로 반사됨으로써, 정면 광 효율을 더 높여 줄 수 있다. 이에 따라 상기 발광 다이오드 패키지는 탑 뷰(Top view) 형태로 면 발광 장치에 구성될 수 있다.
또한 본 발명은 탑 부분에 렌즈 형태로 형성된 몰드 부재를 한 번의 몰딩으로 형성함으로써, 렌즈를 별도로 제조한 후 부착하지 않아도 되며, 직접 렌즈 형태가 형성되므로 기존의 몰드 부재의 높이 보다는 낮출 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시 예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 의하면 발광 다이오드 패키지에 렌즈 형태를 갖는 몰드 부재를 제공함으로써, 렌즈를 별도로 부착하는 제품에 비해, 공정을 단순화시키고, 비용을 절감할 수 있다.
또한 렌즈를 별도로 부착하는 구조에 비해 몰드 부재의 높이를 낮추어 줄 수 있다.
또한 발광 다이오드 패키지의 정면 광 효율을 높여 줄 수 있다.

Claims (12)

  1. 반사컵이 형성된 기판;
    상기 기판의 반사컵 내부에 실장된 하나 이상의 발광 소자;
    상기 발광 소자의 실장 영역에 몰딩되며, 탑 부분에 렌즈가 일체로 형성되는 몰드 부재를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 몰드 부재는 둘레면이 원통 구조로 형성되는 발광 다이오드 패키지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈는 볼록 어레이 렌즈, 프레넬 렌즈, 구형 렌즈 중 어느 하나의 렌즈로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 상에는 복수개의 전극 패드가 형성되는 발광 다이오드 패키지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 몰드 부재는 에폭시 또는 실리콘 재질인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 몰드 부재에는 형광체가 더 포함되는 발광 다이오드 패키지.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 백색 LED, 청색 LED, Red LED/Blue LED/Green LED 중 어느 하나를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 몰드 부재는 반사컵 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  9. 기판 상에 반사컵을 형성하는 단계;
    상기 반사컵 내부에 발광 소자를 실장하는 단계;
    탑 부분에 렌즈 형태가 형성되고, 상기 기판 상의 발광 소자 실장 영역으로 몰드 부재를 몰딩하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 기판 상에는 복수개의 전극패드가 형성되는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 몰드 부재는 트랜스퍼 몰딩에 의해 몰딩되는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 렌즈 형태는 볼록 어레이 렌즈, 프레넬 렌즈, 구형 렌즈 중 어느 한 형태로 형성되는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101514784A (zh) * 2009-03-19 2009-08-26 中国计量学院 一种含有部分增光结构的大功率发光二极管
US8740398B2 (en) 2011-07-01 2014-06-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Camera flash module

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