KR20090104507A - Led package using substrate with elevated platform - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 단턱 있는 기판(특히, 세라믹 기판)을 이용하는 LED 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to an LED package, and more particularly, to an LED package using a stepped substrate (particularly, a ceramic substrate).
일반적으로, LED(Light Emitting Diode)는 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.In general, a light emitting diode (LED) is a semiconductor light emitting device in which electrons and holes meet and emit light at a pn semiconductor junction by applying an electric current, and are generally manufactured in a package structure including an LED chip. Light emitting devices of the same structure are often referred to as 'LED packages'.
LED 패키지는 그 구조나 사용 부품에 따라 여러 종류로 나뉘는데, 그 중 하나로, 세라믹 기판을 이용하는 LED 패키지가 종래에 공지되어 있다. 그와 같은 종래의 LED 패키지는, 전극이 설치된 세라믹 기판 상에 LED칩이 실장된 구조로 이루어진다.LED packages are divided into various types according to their structure or components used. Among them, LED packages using ceramic substrates are known in the art. Such a conventional LED package has a structure in which an LED chip is mounted on a ceramic substrate provided with an electrode.
위 종래의 LED 패키지로는 세라믹 기판에 형성된 오목한 컵 내에 LED칩을 실장한 것과 LED칩을 세라믹 기판의 평면 상에 실장하고, 그것의 주변을 둘러싸는 리플렉터를 설치한 것이 있다. 또한, 종래의 LED 패키지는 LED칩을 보호하는 투광성 의 봉지재가 세라믹 기판의 상면에 형성된다. 더 나아가, 백색광을 만들기 위해, 봉지재 내부에 형광체를 개재한 기술도 알려져 있다. 위와 같은 종래의 LED 패키지들은 등록특허 제10-0583162호 및 등록특허 제10-0638871호 등에 개시되어 있다.The conventional LED package includes mounting an LED chip in a concave cup formed on a ceramic substrate and mounting an LED chip on a plane of the ceramic substrate, and installing a reflector surrounding the periphery thereof. In addition, in the conventional LED package, a transparent sealing material for protecting the LED chip is formed on the upper surface of the ceramic substrate. Furthermore, the technique which interposed the fluorescent substance inside the sealing material in order to produce white light is also known. Conventional LED packages as described above are disclosed in Patent Nos. 10-0583162 and 10-0638871.
종래의 LED 패키지는, LED칩이 세라믹 기판에 형성된 컵 또는 세라믹 기판의 상면에 설치된 리플렉터에 의해 둘러싸이며, 따라서, 봉지재를 통해 방출되는 광의 경로 또는 양상을 쉽게 예측하는 것이 어려웠다. 이는 지향각 조절을 위해 추가로 설치되는 보조 렌즈(또는, 2차 렌즈)의 설계 및 이용을 어렵게 한다. 또한, 파장 변환을 위해 형광체를 이용하고자 하는 경우, 그 형광체가 불규칙하게 그리고 넓게 봉지재 내에 산재하므로, 봉지재를 통해 나오는 광의 색편차가 많고, 더 나아가, 형광체의 낭비가 심하다. 또한, LED칩이 세라믹 기판의 평면에 실장된 경우, 형광체를 그 위에 도포하는 것이 어려우며, 고도의 형광체 도포기술이 요구된다. Conventional LED packages are surrounded by reflectors provided on the upper surface of the ceramic substrate or cups formed on the ceramic substrate, and thus it is difficult to easily predict the path or aspect of the light emitted through the encapsulant. This makes it difficult to design and use an auxiliary lens (or secondary lens) that is additionally installed for adjusting the directivity angle. In addition, when the phosphor is to be used for wavelength conversion, since the phosphor is scattered irregularly and widely in the encapsulant, the color deviation of light emitted through the encapsulant is large, and further, waste of the phosphor is severe. In addition, when the LED chip is mounted on the plane of the ceramic substrate, it is difficult to apply the phosphor thereon, and a high phosphor coating technique is required.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 기판 상면의 단턱에 의해, 봉지재에 의해 덮인 LED칩을 기판 상면보다 높게 위치시킴으로써, 반사에 의한 광의 불규칙성을 최대한으로 제거하고, 이를 통해, 광의 방출 특성(광의 방출 경로 또는 광의 방출 양상)에 대한 예측 가능성을 높인 LED 패키지를 제공하는 것이다. 높아진 예측 가능성은, 봉지재 상측에 설치되는 보조 렌즈(또는, 2차 렌즈)의 설계를 용이하게 해준다.Therefore, the technical problem of the present invention is to place the LED chip covered by the encapsulant higher than the upper surface of the substrate by the step of the upper surface of the substrate, thereby to remove the irregularities of the light due to the reflection to the maximum, whereby the emission characteristics of the light (the To provide an LED package with a higher predictability of the emission path (or emission pattern of light). The increased predictability facilitates the design of an auxiliary lens (or secondary lens) provided on the encapsulant image side.
본 발명의 다른 기술적 과제는, 기판 상면의 단턱에 의해, LED칩을 기판 상 면보다 높게 위치시키되, 그 단턱에 LED칩과 함께 형광체가 집중적으로 위치하도록 하여, 광의 색편차를 줄이고, 형광체의 낭비를 줄인 LED 패키지를 제공하는 것이다.Another technical problem of the present invention is to position the LED chip higher than the upper surface of the substrate by the step of the substrate, and to concentrate the phosphor together with the LED chip on the step, thereby reducing color deviation of the light and reducing the waste of the phosphor. To provide a reduced LED package.
본 발명의 일 측면에 따라, 기판과, 상기 기판의 상면에 돌출 형성된 단턱과, 상기 단턱의 상단에 실장되어, 상기 기판의 상면보다 높게 떨어져 위치하는 LED칩과, 상기 LED칩을 봉지하도록 상기 기판의 상면에 형성된 투광성의 봉지재를 포함한다. 이때, 상기 기판은 세라믹 기판인 것인 것이 바람직하다. 하지만, PCB(Printed Circuit Board)와 같은 다른 재질의 기판이 이용될 수도 있다.According to an aspect of the present invention, a substrate, a stepped protrusion formed on an upper surface of the substrate, an LED chip mounted on an upper end of the stepped and positioned apart from an upper surface of the substrate, and the substrate to encapsulate the LED chip. It includes a translucent encapsulant formed on the upper surface of the. In this case, the substrate is preferably a ceramic substrate. However, a substrate of another material such as a printed circuit board (PCB) may be used.
상기 LED 패키지는, 상기 봉지재의 상부를 덮도록 설치되는 보조렌즈를 더 포함할 수 있다. 상기 LED칩이 상기 단턱에 의해 기판의 상면보다 높게 위치하므로, 광의 진행 경로에 있어서의 간섭이 실질적으로 존재하지 않으며, 이는 보조렌즈의 설계를 용이하게 한다. 상기 보조렌즈는 LED 패키지의 주요 요소들을 모두 완성한 후, 2차로 원하는 광의 지향각을 구현하기 위해 선택적으로 이용되는 것이다.The LED package may further include an auxiliary lens installed to cover an upper portion of the encapsulant. Since the LED chip is positioned higher than the upper surface of the substrate by the step, there is substantially no interference in the traveling path of light, which facilitates the design of the auxiliary lens. The auxiliary lens is used to selectively implement the directivity of the desired light in the secondary after completing all the major elements of the LED package.
상기 LED 패키지는 상기 단턱의 상단에서 상기 LED칩의 적어도 일부를 덮도록 위치하는 형광체를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 형광체는, 액상의 수지에 포함된 채 상기 단턱의 상단에 도팅되어 형성될 수 있으며, 대안적으로, 전기영동법에 의해 상기 LED칩의 표면에 형성된 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 단턱은 상기 LED칩이 실장되는 상단 아래쪽에 전극이 형성된 적어도 하나의 중간단을 포함할 수 있다.The LED package may further include a phosphor positioned to cover at least a portion of the LED chip at the top of the step. In this case, the phosphor may be formed on the top of the step while being contained in the liquid resin, alternatively, may be formed on the surface of the LED chip by the electrophoresis method. Preferably, the step may include at least one intermediate end in which an electrode is formed below an upper end of the LED chip.
본 발명에 따른 LED 패키지는, 기판 상면의 단턱에 의해, 봉지재에 의해 덮인 LED칩이 기판 상면보다 높게 위치됨으로써, 기존 LED 패키지의 반사컵 또는 리플렉터에 의한 반사에 영향을 받지 않고서, 광이 예상 가능한 규칙성으로 봉지재를 진행하며, 이에 따라, 봉지재 상측에 설치되는 보조 렌즈(또는, 2차 렌즈)를 용이하게 설계하여 지향각을 조절할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 LED 패키지는, 단턱 상단에 LED칩과 함께 형광체가 집중적으로 위치하므로, 형광체가 봉지재 내에 넓게 산재하는 것에 의해 야기되는 색편차를 줄일 수 있다.In the LED package according to the present invention, the LED chip covered by the encapsulant is positioned higher than the upper surface of the substrate by the step of the upper surface of the substrate, so that the light is not affected by the reflection by the reflecting cup or the reflector of the existing LED package. The encapsulant proceeds with regularity as much as possible, thereby easily designing an auxiliary lens (or a secondary lens) installed above the encapsulant to adjust the orientation angle. In addition, in the LED package according to the present invention, since the phosphors are concentrated together with the LED chip on the upper end, the color deviation caused by the scattering of the phosphors in the encapsulant can be reduced.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to ensure that the spirit of the present invention can be fully conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And, in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 LED 패키지를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 LED 패키지를 도시한 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 LED 패키지(1)는, 세라믹 기판(10), LED칩(30), 그리고, 봉지재(40) 등을 포함한다. 이때, 상기 세라믹 기판(10)은 복수의 얇은 세라믹 시트들을 적층하여 형성된 것일 수 있다.1 is a cross-sectional view showing a ceramic LED package according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a plan view showing a ceramic LED package according to an embodiment of the present invention. 1 and 2, the LED package 1 of the present embodiment includes a
상기 세라믹 기판(10)의 상면에는 상기 LED칩(30)이 실장되는 단턱(20)이 일정 높이로 형성된다. 상기 단턱(20)은 세라믹 기판(10)과 일체를 이를 수 있다. 또한, 상기 단턱(20)은, 상기 세라믹 기판(10)보다 작은 면적을 갖는 세라믹 시트를 적층하여 형성될 수 있다.On the top surface of the
상기 세라믹 기판(10) 및 상기 단턱(20)에는 비아홀(102a, 102b)이 형성된다. 상기 비아홀(102a, 102b)을 통해, 상기 단턱(20)의 상단으로부터 상기 세라믹 기판(10)의 바닥면까지, 제 1 및 제 2 전극패턴(12a, 12b)이 연장 형성된다. 본 발명의 실시예에 제한되지 않고, 상기 제 1 및 제 2 전극패턴(12a, 12b)은, 비아홀(102a, 102b)을 통해서가 아니라, 단턱(20)의 표면과 세라믹 기판(10)의 표면을 따라 형성될 수도 있다. 또한, 상기 비아홀(102a, 102b)은 구멍이 형성된 복수의 세라믹 시트를 적층할 때, 세라믹 시트들의 서로 대응되는 구멍을 일치시킴으로써 형성될 수 있다. Via
상기 LED칩(30)은 상기 단턱(20)의 상단에 실장되되, 상기 단턱(20) 상의 제 1 전극패턴(12a)에는 LED칩(30)이 직접 연결되고, 상기 제 2 전극패턴(12b)과 상기 LED칩(30)은 본딩와이어(W)에 의해 연결된다. 상기 LED칩(30)은, 상기 단턱(20)의 상단에 위치하므로, 상기 세라믹 기판(10)의 상면보다 높게 위치한다. 그리고, 상기 세라믹 기판(10)의 상면은 평면이므로, 상기 LED칩(30)으로부터 발생한 거의 모든 광은 세라믹 기판(10)에 의해 간섭됨 없이 예측 가능한 경로로 나아갈 수 있다.The
한편, 상기 세라믹 기판(10)의 상면에는 단턱(20) 및 그 단턱(20)의 상단에 실장된 LED칩(30)을 전체적으로 덮는 투광성의 봉지재(40)가 형성된다. 상기 봉지재(40)는, 에폭시 또는 실리콘 재질로 형성된 것으로, 금형을 이용한 몰딩, 더 바람직하게는, 트랜스퍼몰딩(transfer molding)에 의해 형성된다. 본 실시예에서, 상기 봉지재(40)는, LED칩(30) 등을 봉지하는 역할 외에, 상기 LED칩(30)으로부터 나온 광의 지향각을 1차적으로 조절하는 1차 렌즈로서의 역할을 한다. 앞서 언급한 바와 같이, 상기 LED 패키지(1)의 광의 경로는 단턱(20)의 상단에 LED칩(30)이 실장된 구조에 의해 예측이 용이하다. 이에 따라, 광의 지향각을 2차로 조절하는 2차 렌즈(이하, '보조 렌즈')의 설계 및 이용 또한 용이하다. 도 3에는 반구형의 보조 렌즈(50)가 봉지재(40)의 상부를 덮도록 설치된 예가 단면도로 잘 도시되어 있다.Meanwhile, a
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지를 도시한 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 실시예의 LED 패키지(1)는, 봉지재(40)의 내부에서 LED칩(30) 부근에 밀도 높게 분포된 형광체(62)를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 형광체(62)는 단턱(20)의 상단에 도팅 방식으로 형성된 수지(61) 내에 포함되어 있다. 단턱(20)의 상단에 국한적으로 형성된 채 상기 LED칩(30)을 덮는 형광체(62)는 기존 LED 패키지에서 형광체 산재에 의해 야기되는 광의 색편차 문제를 해결하며, 형광체(62)의 낭비를 크게 줄이는데도 기여한다. 도면에서는, 형광체가 포함된 수지를 단턱(20) 상단에 도팅하여 형성된 구조가 소개되었지만, 상기 단턱(20) 상단에 실장된 상기 LED칩(30) 표면 상에 형광체를 전기영동법으로 코팅하는 것도 본 발명의 범위 내에 있다.4 is a cross-sectional view showing an LED package according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the LED package 1 according to the present embodiment includes a
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지를 도시한 단면도이다. 도 5를 참조하면, 단턱(20)은, 앞선 실시예와 같이, 세라믹 기판(10)의 상면에 형성되되, 그 단턱(20)은, LED칩(30)이 부착되는 상단(21)과, 제 1 및 제 2 전극패턴(12a, 12b)의 일부가 위치하는 중간단(22)으로 구성된다. 앞선 실시예의 LED칩(30)이 상단과 하단에서 전극패턴에 연결되는 수직형이었던 것과 달리, 본 실시예의 LED칩(30)은 상부에 서로 다른 극성의 전극이 마련된 수평형 LED칩이다. 상기 LED칩(30)은 공지의 p형 전극과 n형 전극을 포함하며(미도시함), 그 p형 전극 및 n형 전극 각각이 본딩와이어들에 의해 제 1 전극패턴 및 제 2 전극패턴(12a, 12b) 각각에 연결된다. 형광체(62)를 포함하는 수지(61)는 상기 단턱(20)의 상단(21)에 국한되게 도팅 방식으로 형성되어 단턱(20)의 상단(21)에 위치한 LED칩(30)을 덮는다. 5 is a cross-sectional view showing an LED package according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the
위 실시예에서는, 단턱(20)에 하나의 중간단(22)과 하나의 상단(21)만을 포함하는 구조가 소개되었지만, 2개 이상의 중간단(22)을 포함하는 다단 구조의 단턱(20)을 포함하는 LED 패키지도 본 발명의 범위 내에 있다. 그리고, 다단 구조의 단턱(20)은 수평형 LED칩의 적용에 국한되어 사용되는 것이 아니며, 수직형 LED칩의 적용에도 이용될 수 있다. 예컨대, 상단(21)에 LED칩(30)이 연결되는 하나의 전극패턴이 존재하고, 중간단(22)에 상기 LED칩(30)과 본딩와이어에 의해 연결되는 다른 전극패턴이 존재하는 단턱(20)의 구조도 고려될 수 있는 것이다.In the above embodiment, the structure including only one
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지를 설명하기 위한 단면도.1 is a cross-sectional view for explaining an LED package according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지를 설명하기 위한 평면도.2 is a plan view for explaining the LED package according to an embodiment of the present invention.
도 3은 보조렌즈가 설치된 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing an LED package according to an embodiment of the present invention in which an auxiliary lens is installed.
도 4는 본 발명의 다른 실시에에 따라 형광체를 포함하는 LED 패키지를 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view showing an LED package including a phosphor according to another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 다단 구조의 단턱을 갖는 LED 패키지를 도시한 단면도.5 is a cross-sectional view showing an LED package having a step of a multi-stage structure according to another embodiment of the present invention.
Claims (7)
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KR20080029957A KR20090104507A (en) | 2008-03-31 | 2008-03-31 | Led package using substrate with elevated platform |
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KR20080029957A KR20090104507A (en) | 2008-03-31 | 2008-03-31 | Led package using substrate with elevated platform |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110111941A (en) * | 2010-04-06 | 2011-10-12 | 엘지이노텍 주식회사 | Light emitting device and method for fabricating the same |
-
2008
- 2008-03-31 KR KR20080029957A patent/KR20090104507A/en not_active Application Discontinuation
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