KR20090073598A

KR20090073598A - Ｌｅｄ 패키지

Info

Publication number: KR20090073598A
Application number: KR20070141577A
Authority: KR
Inventors: 조원; 정찬성
Original assignee: 서울반도체 주식회사
Priority date: 2007-12-31
Filing date: 2007-12-31
Publication date: 2009-07-03

Abstract

개시되는 LED 패키지는, LED칩이 실장되는 베이스부와, 상기 LED칩의 주변을 둘러싸도록 상기 베이스부 상에 형성된 투광성의 격벽부와, 형광체가 포함되며, 상기 격벽부 내에 형성되어 상기 LED칩을 덮는 투광성의 파장 변환부와, 상기 격벽부와 상기 파장 변환부를 덮도록 상기 베이스부 상에 형성된 투광성의 봉지부를 포함한다.

LED칩, 베이스부, 격벽부, 파장 변환부, 봉지부, 형광체

Description

ＬＥＤ 패키지{LED PACKAGE}

본 발명은 파장 변환부를 갖는 LED 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 파장 변환부에서의 균일한 광의 파장 변환을 돕고 광의 손실을 줄이는 수단을 구비한 LED 패키지에 관한 것이다.

LED는 전류 인가에 의해 p-n 반도체 접합(p-n junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 반도체 발광 장치로서, 통상, LED 칩을 포함하는 패키지 구조로 제작되며, 그와 같은 구조의 발광장치는 흔히 'LED 패키지'라 칭해진다.

일반적으로, LED 패키지는, LED칩으로부터 발생된 소정 파장의 광만으로는 원하는 색의 광을 만들기 어렵다. 이에 따라, 서로 다른 파장의 광을 혼합하여 원하는 색의 광, 특히, 백색광을 만드는 많은 기술들이 제안된 바 있다. 그 중, LED칩을 봉지하는 투광성의 봉지부 내에 형광체가 포함되도록 하여, 그 형광체를 이용하여 광의 파장을 변환하는 기술이 많이 이용되고 있다.

봉지부는 형광체가 혼합된 수지를 이용하여 형성되며, LED칩이 실장된 베이스(하우징, PCB, 세라믹, 또는 금속 리드프레임 등) 상에 형성된다. 이때, 형광체는 봉지부 내에서 불규칙적으로 그리고 넓게 산재한다. 따라서, 봉지부 내에 산재 하는 형광체는 LED칩으로부터 나온 광을 파장 변환시키는데 있어서 낮은 효율을 나타낸다. 또한, 봉지부 내의 형광체 양을 늘리면, 광 파장의 변환 효율은 어느 정도 개선되지만, 발광효율이 저하될 수 있으며, 경제적으로도 불리하다.

이에 대하여, 종래에는 LED칩이 실장되는 베이스의 일 영역에 컵 형상의 홈을 형성하고, 그 홈 내에 형광체를 포함하는 수지를 주입하여 LED칩 주변에 광의 파장을 변환하는 용도의 형광체를 집중시킨 기술이 본 발명자들에 의해 연구된 바 있다. 그러나, 컵 형상의 홈은 광의 파장이 변환되는 위치에서 광의 진행 방향을 바꾸는 반사면이 생기게 하며, 이는 형광체가 존재하는 영역 중 일부 영역으로의 광 경로를 증가시켜, 광의 파장 변환의 균일성을 떨어뜨린다. 그 이유는, 광이 원래의 방향으로 진행하지 못하고 일정 영역에서 형광체에 도달하는 광의 양이 과도하게 증가하기 때문이다. 또한, 종래의 기술은 컵 형상의 홈 내에서 많은 광의 손실을 발생시켜 LED 패키지의 발광효율을 저하시킨다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 형광체를 포함하는 파장 변환부 부근에서 광이 원래의 진행 방향으로부터 큰 변화 없이 진행할 수 있도록 한 LED 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, LED칩이 실장되는 베이스부와, 상기 LED칩의 주변을 둘러싸도록 상기 베이스부 상에 형성된 투광성의 격벽부와, 형광체가 포함되 며, 상기 격벽부 내에 형성되어 상기 LED칩을 덮는 투광성의 파장 변환부와, 상기 격벽부와 상기 파장 변환부를 덮도록 상기 베이스부 상에 형성된 투광성의 봉지부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 파장 변환부는 형광체가 포함된 액상의 수지를 상기 격벽부 내에 주입하여 형성된다.

바람직하게는, 상기 격벽부는 투광성 수지를 금형을 이용한 몰딩에 의해 형성된다. 더욱 바람직하게는, 상기 몰딩은 고상의 몰딩 컴파운드, 예컨대, 수지재의 태블릿에 고압을 가하면서 녹여 금형 내에 주입하는 방식의 트랜스퍼몰딩이 이용된다.

상기 격벽부와 상기 봉지부는 동일한 수지 재질로 이루어진 것이 바람직하다. 상기 베이스부는 세라믹 기판인 것이다. 상기기 봉지부는 의도된 렌즈 형상을 갖도록 몰딩 성형된 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 상기 봉지부는 트랜스퍼몰딩에 의해 형성된다.

또한, 상기 봉지부 내에는, 상기 LED칩 및 상기 LED칩의 주변을 둘러싸는 상기 격벽부, 상기 격벽부 내에 형성되는 상기 파장 변환부가 각각 복수개로 마련될 수 있다.

본 발명에 따르면, LED칩 주변에서 파장 변환부 주변을 한정하는 격벽부가 투광성을 가지므로, 광의 반사 또는 광의 흡수에 의한 광의 손실을 최소화한다. 또한, 투광성 격벽부에 의해, 파장 변환부를 거친 광이 원래의 진행 방향으로 나아가 도록 해주므로, 반사에 의한 광 경로의 증가 및 그에 의한 파장 변환부로의 광의 집중을 막아주며, 이에 의해, 균일한 광의 파장 변환을 가능하게 해준다. 균일한 광의 파장 변환은, 파장 변환된 광과 그렇지 아니한 광의 균일한 혼합을 도우며, 이는 LED 패키지로 하여금 양질의 색을 갖는 광(특히, 백색광)을 만들 수 있게 해준다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 평면도이고, 도 2는 1의 I-I를 따라 취해진 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 LED 패키지는, LED칩(2)이 실장되는 베이스부(10)와, 상기 LED칩(2) 주변을 둘러싸도록 상기 베이스부(10) 상에 형성된 격벽부(20), 상기 격벽부(20) 내에 형성된 파장 변환부(30), 그리고, 상기 격벽부(20)와 상기 파장 변환부(30)를 덮도록 상기 베이스부(10) 상에 형성된 봉지부(40)를 포함한다.

LED칩(2)은 베이스부(10)에 설치 또는 형성된 단자들에 의해 전력을 입력받 는다. 상기 단자들은 리드프레임 또는 도금패턴 등 다양한 것이 이용될 수 있는 것으로, 당해기술분야에서 잘 알려진 것이며, 본 발명의 특징과 직접적인 관련성이 적으므로, 도면에서의 도시 및 명세서에서의 자세한 설명을 생략하기로 한다.

또한, 상기 베이스부(10)는 LED칩(2)의 실장이 이루어질 수 있는 다양한 부분일 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 베이스부(10)로 세라믹 기판이 이용되며, 세라믹 기판을 포함하는 LED 패키지는 흔히 세라믹 패키지라 불리우고 있다. 이하에서, 부재번호 10은 세라믹 기판을 나타낸다.

상기 격벽부(20)는 상기 세라믹 기판(10) 상에 몰딩, 더 바람직하게는, 트랜스퍼몰딩에 의해 형성되며, 파장 변환부가(30)가 채워질 상측의 입구를 제외하고 상기 LED칩(2)의 주변을 사방으로 둘러싸도록 구성된다. 또한, 상기 격벽부(20)는 광의 진행을 실질적으로 저해하지 않는 투광성의 수지 재질로 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 격벽부(20)는 이후에 자세히 설명할 봉지부(40)와 동일한 투명한 재질로 이루어진다. 따라서, 육안상으로 또는 광학적으로, 상기 격벽부(20)와 봉지부(40) 사이에는 경계가 존재하지 않는다.

상기 파장 변환부(30)는, 형광체(31)를 포함하는 투광성 수지 재질로 형성되며, 본 실시예에서는, 형광체(31)가 포함된 액상의 투광성 수지를 상기 격벽부(20) 내에 도팅 방식으로 주입한 후 경화시켜 형성된다. 형광체(31)는 LED칩(2)으로부터의 소정 파장의 광에 의해 여기되어 다른 파장의 광을 발한다.

LED칩(2)으로부터의 광 일부는 파장 변환부(30)를 거쳐 바로 봉지부(40)로 바로 향하며, 광의 나머지 일부는 파장 변환부(30)를 거쳐 상기 격벽부(20)로 향한 다. 이때, 격벽부(20)는 투광성 재질이므로, 봉지부(40) 내로 광을 그대로 통과시킬 수 있다. 상기 격벽부(20)는 그 위에 형성되는 봉지부(40)와 같은 굴절율의 동일 소재인 것이 바람직한데, 이 경우, 격벽부(20)가 광학적으로 존재하지 않는 상태가 되므로 광의 진행에 어떠한 영향도 주지 않고 봉지부(40) 만을 형성한 것과 같은 효과를 낼 수 있다. 더 나아가, 파장 변환부(30)의 수지 재질도 격벽부(20) 및 파장 변환부(30)와 같게 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 격벽부(20)와 상기 봉지부(40) 각각은 금형을 이용한 몰딩 성형에 의해 형성되며, 더 바람직하게는, 트랜스퍼몰딩 방식에 의해 형성된다. 상기 격벽부(20) 및 상기 봉지부(40) 각각은, 금형을 이용한 몰딩 성형에 의해 형성되므로, 미리 정해진 의도된 형상으로 형성된다. 도면에서, 상기 격벽부(20)가 사각형의 개구부를 포함하는 형상이지만, 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 원형의 개구부 또는 기타 다른 여러 형상의 개구부를 포함하는 형상일 수 있다.

또한, 상기 봉지부(40)의 형상도 도면에 도시된 것에 의해 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있으며, 일 예로, 도 4에는 봉지부(40)의 상부면 중앙에 측방향으로 광의 양을 늘려 지향각을 넓히는 V형의 홈(42)이 형성된 봉지부(40)를 갖는 LED 패키지(1)가 도시되어 있다. 봉지부(40)는 그 외에 다양한 렌즈 형상을 가질 수 있는데, 예를 들면, 요철 패턴이 형성된 프레즈넬 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 또는 기타 여러 용도의 형상 또는 패턴을 갖는 다양한 렌즈의 형상을 가질 수 있다. 필요에 따라, 상기 봉지부(40) 내에 확산제 등을 포함시킬 수 있다.

또한, 바람직한 실시예에 따라, LED칩의 실장이 이루어지는 베이스부로 세라믹 기판이 이용된 것이 설명되었지만, LED칩이 실장되는 베이스부로는 PCB(Printed Circuit Board), LED칩을 수용하는 캐비티를 갖는 하우징, 또는 리드프레임 등이 이용될 수 있다.

도 3의 (a), (b), (c) 및 (d)는 전술한 LED 패키지의 제조공정을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 3의 (a)에 도시된 것과 같이, 세라믹 기판(10)이 준비되고, 상기 세라믹 기판(10) 상에 LED칩(2)이 실장된다. 도시하지는 않았지만, 상기 LED칩(2)은 세라믹 기판(10)에 구비된 단자와 전기적으로 연결되며, 그 전기적인 연결을 위해 예컨대 본딩와이어가 이용될 수 있다.

다음, 도 3의 (b)에 도시된 것과 같이, 상기 LED칩(2)의 주변을 둘러싸는 투광성의 격벽부(20)가 예를 들면 트랜스퍼몰딩에 의해 형성된다. 상기 격벽부(20)의 캐비티 형상은 사각형, 원형 또는 기타 다른 형상일 수 있다. 또한, 상기 격벽부(20)는 투명 에폭시 또는 투명 실리콘 수지를 재료로 하여 형성되는 것이 바람직하다.

다음, 도 3의 (c)에 도시된 것과 같이, 상기 격벽부(20) 내에는 투광성의 파장 변환부(30)가 형성된다. 상기 파장 변환부(30)는 형광체(31)가 포함된 액상의 투광성 수지를 도팅방식으로 상기 격벽부(20) 내에 채운 후 그것을 경화시켜 형성되는 것이다. 파장 변환부(30) 내에 포함된 형광체(31)는 LED칩(2)의 주변에 국한 되어 형성되므로, 광의 파장 변환 효율을 높이는데 기여한다. 이때, 상기 파장 변환부(30)의 주성분인 수지는 투광성 수지이면 족하지만, LED칩의 열에 의한 황변 현상이 적은 실리콘 수지인 것이 바람직하다. 광학적인 면에서는, 전술한 격벽부(20) 및 이하 설명될 봉지부(40)와 같은 굴절율을 갖는 동일 재질의 투명 수지가 이용되는 것이 바람직하다.

다음, 도 3의 (d)에 도시된 것과 같이, 상기 격벽부(20)와 상기 파장 변환부(30)를 전체적으로 덮는 투광성의 봉지부(40)가 예를 들면 트랜스퍼몰딩에 의해 형성된다. 상기 봉지부(40)가 상기 격벽부(20) 및 파장 변환부(30)의 안쪽에 위치한 LED칩(2)을 덮음은 물론이다. 상기 봉지부(40)는 상기 격벽부(20)와 동일한 투명 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 봉지부(40)와 격벽부(20) 사이에는 어떠한 경계도 존재하지 않게 된다. 상기 봉지부(40)는 실리콘 또는 에폭시 수지를 재료로 하여 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 봉지부(40)는 그것의 몰딩에 이용되는 금형의 형상에 따라 다양한 형상으로 성형될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지를 도시한 단면도이다. 도 5를 참조하면, 하나의 세라믹 기판(10) 상에 복수의 LED칩(2)이 실장되고, 그 복수의 LED칩(2)을 둘러싸고 봉지하는 복수의 격벽부(20) 및 복수의 파장 변환부(30)가 각각 형성된다. 그리고, 하나의 봉지부(40)는 상기 복수의 LED칩(2), 복수의 격벽부(20) 및 복수의 파장 변환부(30)를 모두 덮도록 형성되어 있다.

도시하지는 않았지만, 2개 이상의 LED칩이 하나의 격벽부(20) 내에서 하나의 파장 변환부(30)에 의해 봉지될 수도 있다. 또한, 실제 LED 패키지의 제조공정에서는 하나의 세라믹 기판에 대해 여러개의 LED 패키지가 제작되며, 이를 위해, 하나의 세라믹 기판에 복수의 LED칩을 실장하고, 그 위에, 격벽부, 파장 변환부 및 봉지부를 형성한 후, 세라믹 기판, 더 나아가서는 봉지부를 여러개로 절단하여, 여러개의 분할된 LED 패키지를 한번에 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 평면도.

도 2는 도 1의 I-I를 따라 취해진 단면도.

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 LED 패키지의 제조공정을 설명하기 위한 도면.

도 4는 측방향으로 광량을 늘리는 형상의 봉지부 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라, 하나의 봉지부 내에 여러개의 LED칩, 격벽부, 그리고, 파장 변환부가 위치하는 구조의 LED 패키지를 도시한 단면도.

Claims

LED칩이 실장되는 베이스부;

상기 LED칩의 주변을 둘러싸도록 상기 베이스부 상에 형성된 투광성의 격벽부;

형광체가 포함되며, 상기 격벽부 내에 형성되어 상기 LED칩을 덮는 투광성의 파장 변환부; 및

상기 격벽부와 상기 파장 변환부를 덮도록 상기 베이스부 상에 형성된 투광성의 봉지부를 포함하는 LED 패키지.
청구항 1에 있어서, 상기 파장 변환부는 형광체가 포함된 액상의 수지를 상기 격벽부 내에 주입하여 형성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
청구항 1에 있어서, 상기 격벽부는 투광성 수지를 몰딩하여 형성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
청구항 3에 있어서, 상기 몰딩은 트랜스퍼몰딩인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
청구항 1에 있어서, 상기 격벽부와 상기 봉지부는 동일한 수지 재질로 이루 어진 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
청구항 1에 있어서, 상기 베이스부는 세라믹 기판인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
청구항 1에 있어서, 상기 봉지부는 의도된 렌즈 형상을 갖도록 몰딩 성형된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
청구항 1에 있어서, 상기 봉지부 내에는, 상기 LED칩 및 상기 LED칩의 주변을 둘러싸는 상기 격벽부, 상기 격벽부 내에 형성되는 상기 파장 변환부가 각각 복수개로 마련된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.