KR20100007605U - 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지 - Google Patents

균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지 Download PDF

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Abstract

본 고안은 발광다이오드 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이오드칩에서 방사되는 빛이 통과하도록 구성된 수지의 표면장력을 이용하여 항상 균일한 수지표면을 형성하도록 발광다이오드 패키지를 구성하여, 수지표면의 불균일로 인한 수지층 내부의 소멸되는 광량을 줄여 광도 향상을 이루며, 백색 발광다이오드 구현 시 제작되는 백색 발광다이오드 간의 색편차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제작 시 수지의 넘침으로 인한 발광다이오드 패키지의 불량율을 현격히 감소시킬 수 있는 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.
본 고안은 반사컵이 형성되도록 사출성형되는 패키지 프레임과, 상기 반사컵의 내부에 장착되는 다이오드칩과, 상기 다이오드칩에 동작전원을 공급하기 위한 전극패드와, 상기 반사컵 내부에 충진되는 수지를 포함하는 발광다이오드 패키지에 있어서, 상기 반사컵(36)은, 충진되는 상기 수지의 표면장력에 의해 볼록수지면을 형성하도록 상단면에 돌출된 넘침방지턱(30)이 형성된 것을 특징으로 한다.
발광다이오드, 패키지, 넘침방지턱, 수지, 반사컵, 표면장력

Description

균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE WITH UNIFORM RESIN SURFACE}
본 고안은 발광다이오드 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다이오드칩에서 방사되는 빛이 통과하도록 구성된 수지의 표면장력을 이용하여 항상 균일한 수지표면을 형성하도록 발광다이오드 패키지를 구성하여, 수지표면의 불균일로 인한 수지층 내부의 소멸되는 광량을 줄여 광도 향상을 이루며, 백색 발광다이오드 구현 시 제작되는 백색 발광다이오드 간의 색편차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제작 시 수지의 넘침으로 인한 발광다이오드 패키지의 불량율을 현격히 감소시킬 수 있는 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.
발광다이오드(light emitting diode)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광원을 구성함으로써 다양한 색을 구현할 수 있는 반도체 소자이다. 이러한 발광다이오드 소자의 특성을 결정하는 기준으로는 색(color), 휘도, 휘도의 범위 등이 있다.
상기 발광다이오드 소자의 특성은 1차적으로 발광다이오드 소자에 사용되는 화합물 반도체 재료에 의해 결정되지만 2차적인 요소로 칩을 실장하기 위한 패키지의 구조에 의해서도 큰 영향을 받게 된다.
도 4a는 종래의 일반적인 발광다이오드 패키지의 단면구성을 개략적으로 도시한 것으로, 반사컵(36)이 형성되도록 사출성형되는 패키지 프레임(10)과, 상기 패키지 프레임(10)에 형성된 반사컵(36)의 바닥면에 실장되는 다이오드칩(14)과, 상기 다이오드칩(14)에 와이어(16) 등을 통해 동작전원을 공급하는 전극패드(12)와, 상기 반사컵(36) 내부에 형광체 등이 혼합되어 충진되는 수지(18; Silicone, Epoxy 등) 등을 포함하여 구성된다. 한편, 상기 반사컵(36)의 내측면은 은(Ag) 등의 금속으로 반사면을 형성한다.
상기 수지(18)는 상기 와이어(16)의 산화방지 및 공기에 의한 광손실을 감소시키고 열전도율을 높이기 위해 상기 반사컵(36) 내부에 형성된 수지충진부(20)에 충진된다. 또한, 상기 수지충진부(20)의 상부에는 동일 또는 다른 재질의 상부 수지충진부(28) 내지 렌즈가 추가로 형성할 수 있다. 따라서, 상기와 같은 발광다이오드 패키지는 상기 다이오드칩(14)에서 발생한 광을 수지충진부(20) 등을 통해 외부로 발산하게 된다.
그러나, 상기와 같은 발광다이오드 패키지는 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 수지충진부(20)에 충진되는 수지(18)의 양이 일정하지 않기 때문에 수지표면이 각각 상이하게 되는 문제점이 있다. 다시 말해, 도 4b에 도시된 바와 같이 수지충진부(20)의 상단면을 형성하는 충진부 상단면(35)을 넘어 수지(18)가 충진되는 경우에는 수지표면이 오목수지면(26)을 형성하기 때문에 방사각이 틀어지고, 수지충진부(20) 내부에서 광이 소멸하게 되는 문제점이 있다(일반적으로 공기 보다 굴절률이 높은 실리콘이나 에폭시를 수지로 사용하게 되며, 이 경우 수지표면이 오목렌즈형상으로 형성되면 수지충진부 내부에서 소멸되는 광량이 증가함). 또한, 도 4c에 도시된 바와 같이 패키지 프레임(10)의 상단면을 형성하는 패키지 상단면(34)에 못미치게 충진되는 수지(18)는 충진되는 수지(18)의 양에 따라 불규칙수지면(27)을 형성하거나, 수지표면의 곡률 및 꼭지점의 위치가 각각 상이하게 형성된다. 따라서, 상술한 바와 같이 수지충진부(20) 내부에서 광이 소멸되고, 제작되는 발광다이오드 패키지에 따라 각각 다른 방사각을 갖고, 특히, 백색 발광다이오드인 경우에는 각각 상이한 색편차를 갖게 되는 문제점이 있다.
본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은 발광다이오드 패키지에 형성된 반사컵에 충진되는 수지가 외부로 넘쳐 흘러 발광다이오드 패키지가 손상되는 것을 방지할 수 있는 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지를 제공하는 것이다.
또한 반사컵에 충진되는 수지층의 수지표면을 항상 일정한 곡률로 균일하게 형성되도록 하여 수지층 내부에서 소멸되는 광량을 최소로 하고, 다수개 제작되는 각각의 발광다이오드 패키지에서 방사되는 색편차를 균일하게 할 수 있는 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지를 제공하는 것이다.
본 고안은 반사컵이 형성되도록 사출성형되는 패키지 프레임과, 상기 반사컵의 내부에 장착되는 다이오드칩과, 상기 다이오드칩에 동작전원을 공급하기 위한 전극패드와, 상기 반사컵 내부에 충진되는 수지를 포함하는 발광다이오드 패키지에 있어서, 상기 반사컵(36)은, 충진되는 상기 수지의 표면장력에 의해 볼록수지면을 형성하도록 상단면에 돌출된 넘침방지턱(30)이 형성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 넘침방지턱(30)과 상기 패키지 프레임(10)의 상단면을 이루는 패키지 상단면(34) 사이에 상기 넘침방지턱(30)을 넘쳐 흐른 과충진수지(23)가 저장되는 과충진 수지저장홈(32)이 형성되고, 상기 반사컵(36)의 내부에 형성된 수지충 진부(20)에 수지(18)의 접촉면적을 확대하여 수지(18)가 더욱 견고하게 부착될 수 있도록 다수개의 수지접착돌기(38)가 더 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 고안은 발광다이오드 패키지에 형성된 반사컵의 개구부에 일정 높이로 돌출된 넘침방지턱을 형성하여 반사컵에 충진되는 수지의 표면장력으로 인해 상기 넘침방지턱을 경계로 하여 과충진된 수지는 상기 넘침방지턱을 넘어 흘러 내리도록 하여 항상 일정한 곡률을 갖는 균일한 수지표면을 형성하게 된다.
따라서, 과도하게 투입되는 수지에 의한 발광다이오드 패키지의 불량 발생율을 획기적으로 감소시키게 되고, 균일한 수지표면을 형성한 수지층에 의해 수지층 내부의 소멸되는 광량을 줄여 광도 향상을 이룰 수 있다.
또한, 백색 발광다이오드 패키지 구현 시 제작되는 백색 발광다이오드 간의 색편차를 줄일 수 제품의 성능을 향상시키게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 의한 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지를 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안의 일실시 예에 의한 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지의 개략적인 사시도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 일부분 절개 사시도 및 평면도이며, 도 3a 내지 도 3c는 본 고안의 일실시 예에 의한 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지의 개략적인 단면구성도이다.
상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 고안의 바람직한 실시 예에 의한 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지는, 반사컵(36)이 형성되도록 사출성형되는 패키지 프레임(10)과, 상기 패키지 프레임(10)에 형성된 반사컵(36)의 바닥면에 실장되는 다이오드칩(14)과, 상기 다이오드칩(14)에 와이어(16) 등을 통해 동작전원을 공급하는 전극패드(12)와, 상기 반사컵(36) 내부에 형광체 등이 혼합되어 충진되는 수지(18; Silicone, Epoxy 등) 등을 포함하여 구성된다.
이때 본 고안은 상기 반사컵(36)의 상단면에 돌출된 넘침방지턱(30)이 형성되고, 상기 넘침방지턱(30)과 상기 패키지 프레임(10)의 상단면을 이루는 패키지 상단면(34) 사이에 상기 넘침방지턱(30)을 넘쳐 흐른 과충진수지(23)가 저장되는 과충진 수지저장홈(32)이 형성된다.
한편, 상기 반사컵(36)의 내부에 형성된 수지충진부(20)에는 수지(18)의 접촉면적을 확대하여 수지(18)가 더욱 견고하게 부착될 수 있도록 다수개의 수지접착돌기(38)가 더 형성되는 것이 바람직하다.
상기 수지접착돌기(38)는, 상기 도 1 내지 도 2b에 도시된 바와 같이 반사 컵(38)에 형성된 각각의 수직 모서리에 돌출되게 형성하여 충진되는 수지가 잘 부착되도록 한다.
또한, 상기 수지충진부(20)의 상부에 올려지는 상부 수지충진부(24) 내지 상기 수지의 경화에 의해 고정되는 렌즈(도면에 도시되지 않음)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 전극패드(12)는 MCPCB(Metal Core PrintedCircuit Board) 또는 FR-4 및 CEM(Commposit Epoxy Materials grade) PCB 등의 형태이며, 상기 다이오드칩(14)이 실장된다.
상기 다이오드칩(14)은 어느 하나의 전극패드(12)에 실장될 수 있으며, 와이어(16)를 통해 상기 전극패드(12)와 전기적으로 연결된다. 이러한 전극패드(12) 및 와이어(16)를 통해 다이오드칩(14)에 전원이 공급됨으로써 발광 다이오드가 동작하게 되지만, 플립 칩 방식으로 직접 전극패드에 연결될 수도 있다.
상기 다이오드칩(14)과 그 주변 영역을 이루는 반사컵(36)의 내부는 수지(18)로 채워지고, 상기 수지(18)로 충진된 수지충진부(20)의 상부에는 렌즈가 접착되어 상기 수지의 경화에 의해 렌즈가 일체로 고정될수 있다. 또한 상기 수지충진부(20)는 상부 수지충진부(24)를 형성한 2단 적층 구조로 형성될 수 있다.
상기 수지(18)는 에폭시나 실리콘 등이며 충진되는 양은 약 0.01g 정도이며 열 경화방식으로 경화된다. 이러한 수지(18)는 1차적으로 디스펜싱(dispensing)되며 수지 경화온도(예:약 150도)에 의해 경화되는 것으로, 일반적으로 실린더에서 용액 형태로 토출되어 반사컵(36)의 내부에 충진된 후 수지표면이 반구 형태로 형 성되도록 한다. 즉, 토출된 수지(18)는 도 3b에 도시된 바와 같이 넘침방지턱(30)을 경계로 하여 수지의 표면장력에 의해 볼록수지면(22)을 형성하게 된다. 또한, 상기 반사컵(36)에 과도한 양의 수지가 토출되는 경우에는 상기 도 3c에 도시된 바와 같이 과충진 수지저장홈(32)으로 과충진수지(23)가 흘러 내려감으로서, 항상 일정한 곡률을 갖는 볼록수지면(22)을 형성하게 된다.
따라서, 상기 다이오드칩(14)에서 방사되는 빛은 항상 일정한 방사각을 이루게 된다. 특히, 백색 발광다이오드인 경우에는 색편차를 감소시켜 제품의 성능을 향상시키게 된다. 또한, 과도하게 투입되는 과충진수지(23)를 상기 과충진 수지저장홈(32)에 저장할 수 있기 때문에 발광다이오드 패키지의 불량 발생율을 획기적으로 감소시키게 된다.
또한, 일정한 곡률을 갖는 볼록수지면(22)을 형성하기 때문에 수지층 내부에서 소멸되는 광량을 줄여 광도 향상을 이룰 수 있으며, 특히, 백색 발광다이오드 패키지 구현 시 제작되는 백색 발광다이오드 간의 색편차를 줄일 수 제품의 성능을 향상시키게 된다.
한편, 상기 상부 수지충진부(24)가 있는 경우에는 상기 수지충진부(20)와 동일하거나 다른 재질로 충진되고, 상기 상부 수지충진부(24)의 외측면에 렌즈가 안착된다. 그 후 상기 상부 수지충진부 및 렌즈를 함께 경화시켜 발광다이오드 패키지를 완성하게 된다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 고안의 실시 예는 본 고안의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 고안의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 고안의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 고안의 보호범위에 속하게 될 것이다.
도 1은 본 고안의 일실시 예에 의한 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지의 개략적인 사시도,
도 2a 및 도 2b는 도 1의 일부분 절개 사시도 및 평면도,
도 3a 내지 도 3c는 본 고안의 일실시 예에 의한 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지의 개략적인 단면구성도,
도 4a 내지 도 4c는 종래의 일반적인 발광다이오드 패키지의 개략적인 단면구성도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10: 패키지 프레임 12: 전극패드
14: 다이오드칩 16: 와이어
18: 수지 20: 수지충진부
22: 볼록수지면 23: 과충진수지
24, 28: 상부 수지충진부 26: 오목수지면
27: 불규칙수지면 30: 넘침방지턱
32: 과충진 수지저장홈 34: 패키지 상단면
35: 충진부 상단면 36: 반사컵
38: 수지접착돌기

Claims (2)

  1. 반사컵이 형성되도록 사출성형되는 패키지 프레임과, 상기 반사컵의 내부에 장착되는 다이오드칩과, 상기 다이오드칩에 동작전원을 공급하기 위한 전극패드와, 상기 반사컵 내부에 충진되는 수지를 포함하는 발광다이오드 패키지에 있어서,
    상기 반사컵(36)은, 충진되는 상기 수지의 표면장력에 의해 볼록수지면을 형성하도록 상단면에 돌출된 넘침방지턱(30)이 형성된 것을 특징으로 하는 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 넘침방지턱(30)과 상기 패키지 프레임(10)의 상단면을 이루는 패키지 상단면(34) 사이에 상기 넘침방지턱(30)을 넘쳐 흐른 과충진수지(23)가 저장되는 과충진 수지저장홈(32)이 형성되고,
    상기 반사컵(36)의 내부에 형성된 수지충진부(20)에 수지(18)의 접촉면적을 확대하여 수지(18)가 더욱 견고하게 부착될 수 있도록 다수개의 수지접착돌기(38)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 균일한 수지표면을 형성한 발광다이오드 패키지.
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