KR20080054083A - 전면 발광형 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, LED 소자에 관한 것으로, 전면으로부터 광을 방출하는 구조로 이루어져, 대략 360도의 광 지향각 범위를 갖는 전면 발광형 LED 패키지를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 전면 발광형 LED 패키지는, 리드전극들이 형성되며, 광투과성을 갖는 인쇄회로기판과, 상기 리드전극들 각각에 전기적으로 연결되되, 상기 인쇄회로기판의 광투과성 부분에 실장되는 LED칩과, 상기 LED칩의 주변을 둘러싸도록 상기 인쇄회로기판 상에 형성된 광투과성의 봉지재를 포함한다.

전면 발광, 광투과성, LED, 인쇄회로기판, 리드전극, 형광체

Description

전면 발광형 ＬＥＤ 패키지 및 그 제조방법{LED PACKAGE WITH ITS LIGHT EMITTED ALL OVER THE WHOLE SURFACES AND METHOD FOR FABIRCATING THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전면 발광형 LED 패키지를 도시한 측단면도.

도 2는 도 1에 도시된 LED 패키지에서 봉지재를 생략한 채 위에서 도시한 평면도.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 전면 발광형 LED 패키지에 이용되는 LED칩의 구조를 보인 단면도.

도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 전면 발광형 LED 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: 광투과성 인쇄회로기판 11: 투명 접착제

14a, 14b: 리드전극 20: LED칩

21: 투명 반도체 기판 22: N형 반도체층

23: 활성 반도체층 24: P형 반도체층

25: 투명전극층 40: 봉지재

12, 42: 형광체

본 발명은 발광다이오드 칩을 포함하는 LED 패키지에 관한 것으로서, 발광다이오드 칩으로부터 나온 광을 발광다이오드 칩의 전체 방향으로 방출시키도록 구성된 LED 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

발광다이오드(Light Emitting Dide; 이하 'LED'라 함)는 인가된 전류에 의한 P-N 반도체 접합에서 전자와 정공이 서로 결합하는 것에 의해 광을 발하는 광원을 의미한다. 통상, LED는 저전압, 저전류로 연속 발광이 가능하고 소비전력이 작은 이점 등 기존의 광원에 비해 많은 이점을 갖고 있다.

위와 같은 LED는 통상 패키지 구조로 제조되며, 그 중에는, 인쇄회로기판(PCB)에 LED칩을 실장하고, 그 LED칩을 투명의 수지로 봉지한 구조의 LED 패키지가 공지되어 있다. 통상, 이러한 LED 패키지는"PCB형 LED 패키지"로 불리우고 있으며, LED칩으로부터 발생한 광을 인쇄회로기판 위쪽의 봉지재를 통해서만 외부로 방출하도록 구성된다. 또한, 인쇄회로기판 대신에 세라믹 또는 수지재의 패키지 몸체에 LED칩이 실장된 구조의 다른 LED 패키지들 또한 상측 방향으로만 광을 방출하도록 구성된다.

그러나, 광원이 요구되는 장치 또는 기기의 용도에 따라, 여러 방향, 특히, 전체 방향으로 광을 방출할 수 있는 광원의 필요성이 존재한다. 따라서, 당업계에서는, 기존 LED 패키지와 달리, LED칩으로부터 전방향에 걸쳐 광을 방출할 수 있는 LED 패키지의 필요성이 존재한다.

본 발명의 기술적 과제는, LED칩으로부터 나온 광이 봉지재 뿐 아니라 그 LED칩이 장착된 인쇄회로기판을 통해서도 방출되도록 하여, 광이 대략 전면 방향으로 방출될 수 있도록 구성된 LED 패키지를 제공함에 있다.

본 발명의 일 태양에 따라, 리드전극들이 형성되며, 광투과성을 갖는 인쇄회로기판과, 상기 리드전극들 각각에 전기적으로 연결되되, 상기 인쇄회로기판의 광투과성 부분에 실장되는 LED칩과, 상기 LED칩의 주변을 둘러싸도록 상기 인쇄회로기판 상에 형성된 광투과성의 봉지재를 포함하는 전면 발광형 LED 패키지가 제공된다. 상기 LED 패키지는, 봉지재를 통해 광을 방출함은 물론이고, 기존에는 광 방출이 불가능하였던 인쇄회로기판을 통해서도 광을 방출할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 리드전극들 각각은 상기 LED칩과 이격된 채 본딩와이어에 의해 상기 LED칩의 전극들과 연결되며, 이에 의해, 불투명의 금속 소재로 된 리드전극을 피해 LED칩 부착이 가능하다. 상기 리드전극을 투명전극으로 하는 것도 고려될 수 있지만, 이는 전기 저항의 증가, LED칩의 부착 성능 저하 등 다른 문제점을 야기할 수 있다. 또한, 상기 LED칩은 광투과성의 접착제에 의해 상기 인쇄회로기판에 부착되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 인쇄회로기판은 상기 LED칩으로부터 나온 광을 색 변환시키는 형광체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 LED칩은 투명의 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 연속되게 형성된 투명의 반도체층들과, 상기 투명 반도체층들의 최상층에 형성된 투명전극층을 포함하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 ITO로 된 투명전극층이 이용된다.

본 발명의 다른 태양에 따라, 리드전극들을 갖는 인쇄회로기판을 준비하되, 상기 인쇄회로기판은 광투과성의 수지로 이루어지며, 상기 인쇄회로기판의 광투과성 부분에 LED칩을 실장하고, 상기 리드전극과 상기 LED칩을 전기적으로 연결하며, 상기 LED칩 주변을 둘러싸도록 광투과성의 수지로된 봉지재를 상기 인쇄회로기판 상에 형성하는 전면 발광형 LED 패키지의 제조방법이 제공된다.

이때, 상기 인쇄회로기판은 투명의 수지에 형광체를 포함시켜 형성하는 것이 바람직하며, 상기 LED칩 실장단계에서는 광투과성의 접착제를 이용하여 상기 LED칩을 상기 인쇄회로기판에 광투과성 부분에 부착한다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전면 발광형 LED 패키지를 도시한 측단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 LED 패키지에서 봉지재를 생략한 채 위에서 도시한 개략적인 평면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 LED 패키지(1)는, 인쇄회로기판(10), LED 칩(20) 및 봉지재(40)을 포함한다. 또한, 상기 LED칩(20)은 상기 인쇄회로기판(10)에 실장되고, 상기 봉지재(40)는 상기 LED칩(20)의 주변을 둘러싸도록 상기 인쇄회로기판(10) 상에 형성된다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 인쇄회로기판(10)은, 예를 들면, 에폭시 또는 실리콘과 같은 투명수지를 불투명 안료의 첨가 없이 성형하여 광투과성을 갖도록 형성된다. 그리고, 상기 인쇄회로기판(10)은 LED칩(20)으로부터 발생하여 나온 광을 색 변환하여 백색광을 구현하도록 형광체(12)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 인쇄회로기판(10)은 그 기판의 상부면으로부터 측면을 지나 하부면으로 연장된 제 1 및 제 2 리드전극(14a, 14b)을 구비한다. 상기 제 1 및 제 2 리드전극(14a, 14b)은 서로 이격되게 배치되어, 그들 사이에서, 상기 LED칩(20)이 장착되는 부분이, 광투과성의 부분이 되도록 해준다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 리드전극(14a, 14b)은 예를 들면, 구리 박막과 같은 전도성 박막 금속을 도금, 프린팅, 또는, 기타 다른 방식을 통해 형성하여 이루어지는 것이다.

상기 LED칩(20)은 인쇄회로기판(10)의 제 1 리드전극(14a)과 상기 제 2 리드전극(14b) 사이에 있는 광투과성 부분에 부착된다. 상기 LED칩(20)의 부착에는 광투과성의 접착제, 가장 바람직하게는, 투명성의 다이 패이스트 접착제(11)가 이용된다. 도 1 및 도 2에는 잘 도시되어 있지 않지만, 상기 LED칩(20)은 상면, 측면 및 저면 모두에서 광을 방출할 수 있는 구조로 이루어지며, 상면 일부 영역에는 전극패드들이 형성된 것이 이용된다. 상기 LED칩(20)의 전극패드들과 상기 인쇄회로기판(10)의 제 1 리드전극(14a) 및 제 2 리드전극(14b)은 예컨대, Ag 또는 Au 소재의 본딩와이어(30)에 의해 전기적으로 연결된다.

상기 봉지재(40)는 수지, 가장 바람직하게는, 에폭시 수지로 이루어지며, 상기 LED칩(20)의 주변을 둘러싸도록 몰딩 형성된다. 상기 봉지재(40)의 형성을 위한 몰딩 공정은 이미 알려진 기술이고 본 발명과 직접적인 관련성이 적으므로 그 구체적인 설명을 생략한다. 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 봉지재(40)에도 형광체(42)가 포함되며, 상기 형광체(42)는 상기 봉지재(40)를 거쳐 방출되는 광을 색변환하여 백색광을 구현하는데 기여한다. 그리고, 상기 봉지재(40)에 포함된 형광체(42)와 상기 인쇄회로기판(10)에 포함된 형광체(12)는 서로 같은 것이 이용될 수 있다.

광투과성의 봉지재(40)와 함께 광투과성의 인쇄회로기판(10)을 포함하는 전술한 전면 발광형 LED 패키지(1)의 구조에 의해, 상기 LED 패키지(1)는 LED칩(20)을 중심으로 대략 전면에 걸쳐, 즉, 대략 360도 전방향에 걸쳐 광을 방출할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지(1)는, 전면에 걸쳐 광을 방출하는 특성을 가지므로, 예컨대, 크리스마스 트리와 같은 장식용 광원, 점 발광 또는 양면 발광이 요구되는 전자기기에 매우 유용하게 이용될 수 있다.

전술한 전면 발광의 구현을 위해서는, 상기 LED칩(20)이 전면에 걸쳐 광을 방출할 수 있어야 한다. 도 3은 전술한 LED 패키지(1)에 이용될 수 있는 LED칩(20)을 예시한다.

도 3을 참조하면, 상기 LED칩(20)은, 예를 들면, 사파이어 기판과 같은 투명의 반도체 기판(21)과, 그 위에 형성되는 복수의 반도체층(22, 23, 24)들과, 상기 반도체층(24)들의 최상층 부근에 형성되는 투명전극층(25)를 포함한다. 상기 복수의 반도체층들은 N형 반도체층(22) 및 P형 반도체층(24)과. 그 층들(22, 24)의 사이에 개재되는 활성 반도체층(23)을 적어도 포함한다. 또한, 상기 활성 반도체 층(23)을 경계로 N형 반도체층(22)과 P형 반도체층(24)이 반대로 형성되는 것도 가능하다. 또한, 도시되지는 않았지만, 상기 N형 반도체층(22)과 상기 반도체 기판(21) 사이에는 격자 부정합의 완화를 위한 버퍼층이 개재될 수 있다.

또한, 상기 활성 반도체층(23), P형 반도체층(24) 그리고, 투명전극층(25)의 일부가 제거되어, 상기 활성 반도체층(23) 아래의 N형 반도체층(22)의 일부가 상측으로 노출되어 있다. 그리고, 상기 투명전극층(25)의 상면 일부 및 상기 N형 반도체층(22)의 상면 일부에는 전술한 본딩와이어(30)들에 의해 제 1 및 제 2 리드전극(14a, 14b)에 연결되는 전극패드들(26a, 26b)이 각각 형성된다.

상기 LED칩(20)의 반도체 기판(21), 그 위의 반도체층(22, 23, 24)들, 그리고, 투명전극층(25) 모두가 투명성의 반도체이므로, 활성 반도체층(23)에서 발생된 광을 전방향으로 방출할 수 있다. 이때, 전극패드(26a, 26b)들은 통상 불투명의 금속으로 이루어지므로, 전기적 성능 또는 기타 다른 성능을 저해하지 않는 범위에서 가능하면 작게 형성하는 것이 바람직하다.

도 4는 전술한 전면 발광형 LED 패키지(1)의 제조방법을 개략적인 순서도로 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 4, 특히, 도 4를 참조하면, 먼저, 광투과성의 기판을 성형하고 그 기판에 리드전극(14a, 14b)들을 형성하여, 광투과성의 인쇄회로기판(10)을 제작한다(S201). 상기 광투과성의 기판은 액상의 에폭시 수지에 파우더 형태의 형광체들을 혼합한 후, 이를 기판의 형상으로 제작하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 리드전극(14a, 14b)는 통상의 인쇄방식으로 형성하는 것이 바람직하다.

광투과성 인쇄회로기판(10)의 제작이 완료되면, 그 제작된 인쇄회로기판(10)에 LED칩(20)을 실장하는 공정이 수행된다(S202). 상기 공정은 투명의 접착제를 이용해, LED칩(20)을 인쇄회로기판(10)의 광투과성 부분, 즉, 리드전극(14a, 14b)이 없는 부분에 부착하여 이루어진다. 그 다음, 칩(20)의 전극패드들을 상기 리드전극(14a, 14b)에 배선 연결하는 배선 형성 공정이 수행된다(S203). 이 공정에서는, Ag 또는 Au 소재의 본딩 와이어가 배선으로 이용될 수 있다.

그 다음, 형광체가 포함된 에폭시 수지를 몰딩하여, 상기 LED칩(20)주변을 봉지함으로써, 상기 인쇄회로기판(10) 상에서 상기 LED칩(20)을 보호하는 봉지재(40)를 형성한다.(S204)

이상에서는 본 발명이 특정 실시예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지는, 광을 대략 360도의 지향각 범위에 걸쳐, 즉, 패키지의 전면에 걸쳐 방출할 수 있으므로, 예를 들면, 점발광이나 양면발광의 광원이 요구되는 전자기기 또는 크리스마스 트리와 같은 장식용 광원에 매우 유용하게 이용될 수 있다.

Claims (9)

1. 리드전극들이 형성되며, 광투과성을 갖는 인쇄회로기판과;

   상기 리드전극들 각각에 전기적으로 연결되되, 상기 인쇄회로기판의 광투과성 부분에 실장되는 LED칩과;

   상기 LED칩의 주변을 둘러싸도록 상기 인쇄회로기판 상에 형성된 광투과성의 봉지재를 포함하는 전면 발광형 LED 패키지.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 리드전극들 각각은 상기 LED칩과 이격된 채 본딩와이어에 의해 상기 LED칩의 전극들과 연결되는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 LED 패키지.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 LED칩은 광투과성의 접착제에 의해 상기 인쇄회로기판에 부착되는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 LED 패키지.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 상기 LED칩으로부터 나온 광을 색 변환시키는 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 LED 패키지.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 봉지재는 상기 LED칩으로부터 나온 광을 색 변환시키는 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 LED 패키지.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 LED칩은 투명의 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 연속되게 형성된 투명의 반도체층들과, 상기 투명 반도체층들의 최상층에 형성된 투명전극층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 LED 패키지.
7. 리드전극들을 갖는 인쇄회로기판을 준비하되, 상기 인쇄회로기판은 광투과성의 수지이며;

   상기 인쇄회로기판의 광투과성 부분에 LED칩을 실장하고;

   상기 리드전극과 상기 LED칩을 전기적으로 연결하고;

   상기 LED칩 주변을 둘러싸도록 광투과성의 수지로 된 봉지재를 상기 인쇄회로기판 상에 형성하는 것을 포함하는 전면 발광형 LED 패키지의 제조방법.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 투명의 수지에 형광체를 포함시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 LED 패키지의 제조방법.
9. 청구항 7에 있어서, 상기 LED칩을 실장하는 단계는 광투과성의 접착제를 이용하여 상기 LED칩을 상기 인쇄회로기판에 광투과성 부분에 부착하는 것을 특징으로 하는 전면 발광형 LED 패키지의 제조방법.

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