KR20100052031A

KR20100052031A - Ｌｅｄ모듈

Info

Publication number: KR20100052031A
Application number: KR1020080110888A
Authority: KR
Inventors: 이상민
Original assignee: 서울반도체 주식회사
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-05-19

Abstract

여기에서는, LED칩이 실장되는 칩베이스를 구비하며, 상기 칩베이스와 그 위를 덮는 덮개에 의해 상기 LED칩의 주변공간이 한정되는 적어도 하나의 발광소자와, 상기 적어도 하나의 발광소자가 실장되는 메인기판과, 상기 발광소자가 상기 메인기판에 실장된 후, 상기 LED칩의 주변공간과 연결된 주입통로를 통해, 상기 LED칩의 주변공간에 채워져 형성된 형광부재를 포함하는 LED모듈이 제공된다.

LED칩, 모듈, 칩베이스, 메인기판, 발광소자, 주입통로, 덮개, 옵틱부재

Description

ＬＥＤ모듈{ＬＥＤ MODULE}

본 발명은 발광다이오드칩(즉, LED칩)과 형광체를 포함하는 적어도 하나의 발광소자와 그 발광소자가 실장되는 메인기판을 포함하는 LED모듈에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 메인기판 상에 실장된 발광소자에서, 최소한의 LED칩 주변공간에 형광체가 균일하게 분포되도록 한 LED모듈에 관한 것이다.

소정 파장의 광을 발하는 LED칩과, LED칩으로부터 나온 광에 의해 여기되어 다른 파장의 광을 방사하는 형광체를 이용하여, 백색광을 외부로 방출하는 백색 발광소자가 잘 알려져 있다.

일반적으로, LED모듈은 메인기판과, 상기 메인기판 상에 실장되는 복수의 발광소자를 포함한다. 또한, 메인기판 상의 발광소자는, 단자들을 구비한 칩베이스와, 그 칩베이스 상에 실장되고 단자들과 전기적으로 연결되는 LED칩과, LED칩을 보호하는 옵틱부재를 포함한다. 칩베이스로는 단자 패턴이 형성된 PCB, 리드프레임 타입의 단자들을 구비한 리플렉터 또는 하우징이 이용된다. 발광소자용 PCB로는 통상의 PCB는 물론이고 메탈 PCB 등도 이용되고 있다. 또한, 옵틱부재로는 칩베이스 상에서 LED칩을 전체적으로 덮도록 몰딩된 수지 재질의 봉지재나 유리 또는 석영 재질의 렌즈가 이용되고 있다.

한편, 백색 발광소자는 LED칩이 발한 광과 그 광에 의해 여기된 형광체가 발한 광의 혼합에 의해 백색광을 만든다. 이에 따라, 형광체를 LED칩의 상측에 균일하게 위치시키는 기술의 개발이 있어 왔다. 한 예로, "PHOSPHOR-CONVERTED LIGHT EMITTING DEVICE"라는 명칭으로 특허된 US 6,642,652 및 "USING ELECTROPHORESIS TO PRODUCE A CONFORMALLY COATED PHOSPHOR-SEMICONDUCTOR"라는 명칭으로 특허된 US 6,576,488은 전기영동 또는 스텐실을 이용하여 LED칩에 형광체를 컨포멀하게 코팅하는 기술을 개시한다.

US 6,576,488은 균일한 백색광 생성을 위해 발광 반도체 구조체를 형광층으로 컨포멀하게 코팅하는 기술에 관한 것이며, 발광 반도체 구조체가 서브마운트에 결합되고, 제1 바이어스 전압이 서브마운트에 인가되고, 제2 바이어스 전압이 대전된 형광체 입자들의 용제에 인가되며, 대전된 형광체 입자들은 발광 반도체 구조체의 전도성 표면에 증착되는 기술을 개시한다. 발광 반도체 구조체가 비전도성 기판을 포함하는 경우, 형광체 증착의 유발을 위해 전기 전도성 물질로 코팅되는 기술도 위 종래 문헌에 개시되어 있다.

또한, US 6,642,652는 단일 형광층 또는 다수 형광층과 같은 발광 물질 구조로 덮인 III족 질화물 LED와 같은 발광소자를 개시한다. 개시된 바에 따르면, 발광물질 구조의 두께 편차는 평균두께의 10% 미만일 수 있고, 발광물질 구조는 발광소자에서 방출된 광이 통과하는 유일한 물질일 수 있으며, 발광물질 구조는 스텐실 또는 전기영동에 의해 15 내지 100 미크론으로 발광소자 상에 증착될 수 있다.

그러나, 전술한 종래의 기술들은, 기존 생산라인의 많은 변경을 필요로 하며, 공정이 복잡하고, 공수가 증가되는 문제점을 갖는다. 그 중에서도, 기존 발광소자 생산라인의 변경으로 인한 경제적인 문제가 가장 심각하였다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 메인기판과 그 위에 실장되는 적어도 하나의 발광소자를 포함하는 LED모듈에서, 기존 생산라인의 큰 변경 없이, 발광소자에 포함되는 형광체를 균일하고 얇은 두께로 LED칩 상측에 위치시키도록 하는 것이다

또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는, 발광소자를 메인기판 상에 장착한 후 형광부재를 발광소자에 넣는 방식의 채용을 통해, 발광소자의 메인기판 실장 전에 전기적, 광학적 소팅(sorting)이 가능하도록 한 방법 및 그 방법으로 제조되는 LED모듈을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, LED칩이 실장되는 칩베이스를 구비하며, 상기 칩베이스와 그 위를 덮는 덮개에 의해 상기 LED칩의 주변공간이 한정되는 적어도 하나의 발광소자와, 상기 적어도 하나의 발광소자가 실장되는 메인기판과, 상기 발광소자가 상기 메인기판에 실장된 후, 상기 LED칩의 주변공간과 연결된 주입통로를 통해, 상기 LED칩의 주변공간에 채워져 형성된 형광부재를 포함하는 LED모듈이 제공된다.

바람직하게는, 상기 주입통로는 상기 칩베이스의 구멍과 상기 메인기판의 구멍이 서로 연결되어 형성된다. 바람직하게는, 상기 형광부재는 형광체 분말을 포함하는 액상 또는 겔상의 수지가 상기 LED칩의 주변공간 내에서 굳어져 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 칩베이스는 패턴형 단자들을 구비하는 PCB일 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 칩베이스는 리드프레임 타입의 단자들을 캐비티 내에 구비한 하우징일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 덮개는 상기 칩베이스 상에 결합된 옵틱부재일 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 덮개는, 상기 형광부재 형성 후, 상기 칩베이스로부터 제거되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 LED칩의 전극들은 상기 칩베이스 상의 단자들에 플립칩 본딩되며, 상기 형광부재의 높이는 상기 LED칩 높이의 1.5배보다 작게 정해질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 상기 LED칩의 전극들 중 적어도 하나는 본딩와이어에 의해 상기 칩베이스 상의 해당 단자에 연결되고, 상기 형광부재의 높이는 상기 본딩와이어의 높이의 1.5배보다 작게 정해질 수 있다.

상기 형광부재는 평평한 상면을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 칩베이스는 상기 주입통로와 통해 있는 오목한 홈을 상기 LED칩이 실장되는 부분에 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 LED칩은 단일 성장 기판 상에 복수의 발광셀이 형성된 AC LED칩일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따라, (a) LED칩이 실장되는 칩베이스를 구비하며, 상기 칩베이스와 그 위를 덮는 덮개에 의해 상기 LED칩의 주변공간이 한정되는 적어도 하나의 발광소자를 제작하는 단계와, (b) 상기 제작된 적어도 하나의 발광소자를 상기 메인기판 상에 실장하는 단계와, (c) 상기 LED칩의 주변공간과 연결된 주입통로를 통해 상기 LED칩의 주변공간 내에 형광부재를 채워 형성하는 단계를 포함하는 LED모듈 제조방법이 제공된다. 상기 (c) 단계는 형광체 분말을 포함하는 액상 또는 겔상의 수지를 상기 주입통로를 통해 상기 LED칩 주변공간 내에 채운 후, 그 수지를 굳게 하는 것을 포함한다. 상기 (c) 단계는 상기 발광소자가 하측을 향하도록 상기 메인기판을 반대로 회전시켜 수행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 비경제적이고 복잡한 공정 및 장비가 요구되는 전기 영동기술을 이용하지 않고도, LED칩의 바로 상측에 균일하고 얇은 형광부재, 즉, 형광체층을 형성할 수 있으며, LED칩 상측에서의 형광체 밀도를 높여주는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 따르면, 형광체의 낭비 또한 크게 줄여줄 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 발광소자를 메인기판 상에 장착한 후 형광부재를 넣는 방식의 채용을 통해, 발광소자의 메인기판 실장 전에 전기적, 광학적 소팅(sorting)이 가능하다.

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 실시 예들에 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 LED모듈을 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 것과 같은 LED모듈의 제조방법을 도시한 순서도이다.

도 1에 도시된 LED모듈은, 도 2에 도시된 방법, 즉, 발광소자(L)의 제작 단계(s1)와, 발광소자(L)의 실장 단계(s2)와, 형광부재(140)의 형성 단계(s3)를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.

이때, 상기 발광소자(L)의 제작 단계(s1)는, 구멍(p1)이 형성된 칩베이스(100) 준비 단계(s11)와, LED칩(120)의 실장 및 전기 배선 단계(s12)와, 덮개(160)를 이용한 LED칩 주변공간(V; 도 3 참조) 형성 단계(s13)를 포함한다.

또한, 발광소자 실장 단계(s2)는, 미리 제작된 발광소자(L)를 메인기판(M) 상에 실장한다. 이때, 상기 메인기판(M)에 형성된 구멍(P2)이 상기 발광소자(L)의 칩베이스(100)에 형성된 구멍(P1)과 연결되어, 외부로부터 LED칩 주변공간으로 연결되는 적어도 하나의 주입통로(P)가 형성된다.

또한, 상기 형광부재(140)의 형성 단계(s3)는 형광체가 포함된 액상 또는 겔상의 수지를 상기 주입통로(P)를 통해 상기 공간(V) 내에 충전한다. 상기 덮개는 상기 형광부재의 형성 단계(S3) 후에 제거될 수 있지만, 렌즈 등의 옵틱부재로 이용되는 경우에는 제거되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 LED모듈은, 메인기판(M)과, 상기 메인기판(M) 상에 장착된 복수의 발광소자(L)를 포함한다. 메인기판(M)은, 상하 관통형의 구멍(P2)를 구비한다. 또한, 상기 메인기판(M)은, 복수의 전기접점들(미도시됨)과, 상기 전기접점들과 연결된 전기 회로(미도시됨)를 포함한다. 상기 복수의 발광소자(L) 각각은 칩베이스인 PCB(100)과, LED칩(120)과, 덮개 역할을 하는 옵틱부재(160)를 포함한다.

상기 PCB(100)는 상기 메인기판(M)의 구멍(P2)와 연결되어 주입통로(P)를 형성하는 구멍(P1)을 구비한다. 또한, 상기 PCB(100)는 패턴형의 제1 및 제2 단자(102a, 102b)를 갖는다. 상기 제1 및 제2 단자(102a, 102b)는 PCB(100) 상면으로부터 PCB(100) 측면을 거쳐 PCB(100) 저면으로 연장거나, 또는, PCB를 관통하는 비아(via)에 의해 상기 PCB(100)의 상면으로부터 상기 PCB(100)의 저면으로 연장될 수 있다. 위와 같은 구조의 PCB(100)는, 도 2에 도시된 단계 s11에 의해 준비된다. 상기 제1 및 제 2 단자(102a, 102b)는, 저면으로 연장된 PCB(100)의 제1 및 제2 단자(102a, 102b)는, 단계 s2에서, 메인기판(M) 상의 전기접점들(미도시됨)과 연결된다.

상기 LED칩(120)은, 상기 PCB(100)의 상면에 실장되되, 그것의 하부 전극이 제1 단자(102a)와 직접 접촉하여 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 LED칩(120)의 상부 전극은 상기 제1 단자(102a)와 이격되어 있는 상기 제2 단자(102a)에 본딩와이어(W)에 의해 전기적으로 연결된다. PCB(100)에 LED칩(120)을 실장하는 것과 LED칩(120)의 전극들을 상기 제1 및 제2 단자(102a, 102b)에 연결하는 것은 도 2에 도 시된 단계 s12에서 수행된다.

단계 s13에서, 상기 PCB(100)의 상면에는 상기 LED칩(120)을 보호하고 그 LED칩(120)의 광을 외부로 방출하는 옵틱부재(160)가 결합된다. 상기 옵틱부재(160)는, 광학적인 역할과 상기 LED칩(120) 등을 외부로부터 보호하는 역할 외에도, 상기 형광부재(140)가 형성될 공간을 상기 PCB(100)와 함께 한정하는 역할을 한다. 상기 공간을 형성하기 위해, 상기 옵틱부재(160)는 LED칩을 수용하는 홈을 구비할 수 있다.

상기 옵틱부재(160)와 상기 PCB(100)를 결합하는 방식의 한 예로, 옵틱부재(160)가 복수의 결합용 다리들을 일체로 구비하도록 하고, 그 복수의 결합용 다리들이 상기 PCB(100)에 형성된 결합용 구멍들을 관통하여 연장되도록 하고, 그 결합용 다리들을 상기 PCB(100)의 저면 측에서 가열, 용융하여, 그 용융된 부분으로 상기 결합용 구멍들을 밀봉하여 막는 방식이 이용될 수 있다.

상기 옵틱부재(160)는, 수지, 유리 또는 석영 등으로 형성될 수 있으며, 상기 PCB(100)의 상면에 UV에 의해 경화되는 접착제에 의해 부착될 수 있다. 대안적으로, 상기 옵틱부재(160)는 몰딩 공정에 의해서도 형성될 수 있다. 몰딩 공정에 의해 형성되는 경우, 상기 공간은, 예를 들면, 낮은 온도의 열에 의해 제거되는 왁스가 미리 채워질 수 있을 것이다. 상기 옵틱부재(160)를 상기 PCB(100) 상에 결합하는 단계는 도 2에 도시된 단계 s13에서 수행된다.

제작된 복수의 발광소자(L)는, 단계 s2에 의해, 메인기판(M) 상에 실장된다. 이때, 발광소자(L)의 PCB(100)에 형성된 구멍(P1)과 메인기판(M)의 구멍(P2)이 연 결되어 수지의 주입통로(P)가 형성된다. 이때, PCB(100)의 구멍(P1)과 메인기판(M)의 구멍(P2)의 크기는 서로 다른 것이 바람직한데, 이는 구멍들 사이가 약간 빗겨 정렬되더라도 그 구멍들 사이의 연결되게 해주어 상기 주입통로(P)의 형성을 용이하게 해준다. 또한, 발광소자(L)의 단자들(102a, 102b)은 PCB(100)의 저면에서 메인기판(M) 상의 전기접점들과 전기적으로 연결된다.

상기 LED칩(120)의 주변공간(V)은 상기 주입통로(P)를 통해 외부와 통해 있다. 단계 s3에서는 상기 주입통로(P)를 통해 형광체 입자들(분말)이 포함된 액상 또는 겔상의 수지가 상기 주변공간(V) 내로 충전되며, 그 충전된 수지가 굳어져 형광부재(140)가 1에 도시된 것과 같이 형성된다.

상기 형광부재(140)의 수지 재료는 에폭시 또는 실리콘인 것이 바람직하지만, 다른 투광성 수지 재료가 이용될 수 있다. 상기 형광체는 1종 이상이 선택될 수 있으며, 그 선택은 LED칩(120)이 발하는 광의 파장이 고려된다. 또한, 상기 형광부재(140)에 의해 덮이는 LED칩은 1개 또는 그 이상일 수 있다.

상기 단계 s3는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발광소자(L)들이 하측을 향하도록, 메인기판(L)을 회전시켜 수행될 수 있다. 이는 형광체를 포함하는 수지를 상기 공간(V) 내로 용이하게 주입하기 위한 것이고, 형광체를 포함하는 액상 또는 겔상의 수지가 자중에 의해 상기 공간(V) 내를 신뢰성 있게 그리고 완전히 채우도록 하기 위한 것이다.

전술한 바와 같이, 칩베이스인 PCB(100)와 덮개 역할을 하는 옵틱부재(160) 사이에 LED칩 주변공간을 한정하고, 메인기판(M)과 PCB(100)에 형성된 주입통로(P) 를 통해 형광부재(140)를 채워 형성하면, 형광체 입자들의 밀도가 높고, 그 형광체 입자들의 분포가 균일하며, 얇고 콤팩트한 형광부재를 LED칩(120)에 인접하여 LED칩 상측에 위치시킬 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 상기 LED칩 주변공간 또는 그에 의해 형성되는 형광부재(140)의 높이(PH)는 본딩와이어의 높이(WH)의 1.5배보다 작은 것이 바람직하다. 1.5배보다 큰 경우, 형광부재(140)의 형광체 밀도가 낮아지거나, 또는, 형광체의 불필요한 낭비가 뒤따른다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색 발광소자를 도시한다.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 LED모듈도, 메인기판(M)과, 그 위에 실장되는 복수의 발광소자(L)를 포함한다. 복수의 발광소자(L)는, 앞선 실시예와 마찬가지로, 칩베이스(200)와 LED칩(220) 및 옵틱부재(260)를 포함하며, 옵틱부재(260)와 칩베이스(200) 사이의 공간에는 메인기판(M)과 칩베이스(200)를 관통하는 주입통로(P)를 통해 주입되어 형성된 형광부재(240)가 위치한다. 앞선 실시예와 다른 것은, 상기 칩베이스가 PCB(또는, 기판)가 아닌 상부에 캐비티를 구비하는 리플렉터 또는 하우징이라는 점이다. 칩베이스로서의 상기 하우징(200)은, 리드프레임 타입의 제1 및 제2 리드단자(202a, 202b)를 구비한다. 도 4에는 2개의 리드단자가 도시되어 있는데, 리드단자의 개수에 의해 본 발명이 제한되지 않는다.

상기 옵틱부재(260)는 하우징(200)의 캐비티를 덮도록 결합되어 그 아래에 LED칩 주변공간을 한정한다. 또한, 상기 하우징(200) 저면에는 상기 LED칩 주변공간과 통해 있고 상기 메인기판(M)의 구멍(P2)와 연결되는 다른 구멍(P1)이 형성된 다. 상기 형광부재(240)는 형광체 입자들로 된 분말을 포함하는 액상 또는 겔상의 수지가 상기 구멍들(P1, P2)에 의해 한정된 상기 주입통로(P)를 통해 상기 LED칩 주변공간에 채워진 후 굳어져서 형성된다. 본 실시예에서도, 상기 LED칩(220)은, 하부 전극이 제1 리드단자(202a) 상에 직접 접하여, 상기 제 1 리드단자(202a)와 전기적으로 연결되고, 상부 전극은 하나의 본딩와이어(W)에 의해 제2 리드단자(202b)와 전기적으로 연결된다. 이때, 상부에 두개의 전극을 모두 갖는 LED칩을 이용하는 경우, 하나의 LED칩에 대하여, 두개의 본딩와이어가 이용될 것이다.

도시하지는 않았지만, 캐비티를 갖는 하우징을 칩베이스로 이용하는 경우, 캐비티와 통하도록 하우징의 측면에 주입통로를 형성할 수도 있다. 이 경우, 앞선 실시예와 달리 메인기판에 수지 주입을 위한 구멍을 형성하지 않아도 된다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 도면으로, 도 5를 참조하면, 칩베이스(300)의 상면에 오목한 홈(306)이 형성되고, 상기 홈(306)이 덮개(360)에 의해 덮여서, 형광부재(340)가 형성되는 LED칩(320)의 주변공간을 한정한다. 앞선 실시예와 마찬가지로, 상기 칩베이스(300)와 메인기판(M)을 관통하여 LED칩 주변공간 및 상기 홈(306)과 통해 있는 주입통로(P)가 형성되어 있다. 상기 형광부재(340)는 상기 주입통로(P)를 통해 형광체가 포함된 액상 또는 겔상 수지가 상기 LED칩 주변공간에 채워져 형성되는 것이다. 편의를 위해, 도 5에서 리드단자 및 본딩와이어의 도시를 생략하였다.

한편, 상기 덮개(360)는 필요에 따라 상기 칩베이스(300)로부터 분리될 수 있다. 이 경우, LED칩을 보호하기 위해 다른 옵틱부재가 추후에 더 설치될 수 있을 것이다. 또한, 상기 덮개(360)가 투광성 부재 또는 렌즈와 같은 옵틱부재인 경우에 한하여, 앞선 실시예들과 마찬가지로, 그것이 제거되지 않아도 된다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 플립칩 본딩에 의해 실장된 LED칩을 포함하는 LED모듈을 보여준다.

도 6을 참조하면, LED칩(420)이 180도 회전된 채로, 그것의 두 전극(422a, 422b)들 각각이 칩베이스(400) 상면의 두 단자(402a, 402b)에 직접 플립칩 본딩 방식으로 연결되며, 따라서, 본딩와이어는 필요 없다. 상기 칩베이스(400)와, 상기 LED칩(420) 주변을 덮도록 칩베이스(400) 상에 배치되는 덮개(460)에 의해 LED칩 주변공간이 한정된다. 또한, 상기 칩베이스(400)와 메인기판(100)을 연속적으로 관통하여 주입통로(P)가 형성되어 있으며, 상기 주입통로(P) 형광체가 포함된 액상 또는 겔상의 수지가 상기 LED칩 주변공간으로 채워진다. 상기 채워진 수지가 굳어서, 상기 공간 내에는 형광부재(440)가 형성된다. 상기 칩베이스(400)는 PCB 또는 리플렉터 타입의 하우징일 수 있다. 또한, 상기 덮개(460)는 제거되거나 옵틱부재의 기능을 하면서 칩베이스(400) 상에 영구적으로 결합되어 있을 수 있다. 이때, 상기 형광부재(440)의 높이(PH) 또는 그것이 채워지는 LED칩 주변공간의 높이는, 상기 LED칩(420)의 높이(CH)의 1.5배보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 메인기판(M) 상에 복수의 발광소자(L)를 원하는 배열로 실장하고, 그 다음, 각 발광소자(L)의 LED칩 주변공간에 원하는 종류의 형광체를 포함하는 물질을 채워 넣어, 형광부재를 최종적으로 형성할 수 있다. 이는 메인기 판(M) 상에 실장될 발광소자들의 광학적, 전기적 소팅(sorting)이 용이하도록 해준다.

도 7의 (a) 내지 (e)는 복수의 발광소자를 포함하는 LED모듈의 제조공정을 순서대로 보여주는 도면이다.

도 7의 (a)를 참조하면, 리드단자들(미도시됨)과 함께 복수의 구멍(504)이 형성된 칩 기판(500)이 준비된다(도 2의 단계 s11 참조).

도 7의 (b)를 참조하면, 상기 복수의 구멍(504) 각각에 인접하게, 복수의 LED칩(520)이 칩베이스(500) 상에 실장된다. 이때, 본딩와이어(W) 또는 플립칩 본딩에 의해, LED칩(520)과 칩베이스(500) 상의 단자들을 전기적으로 연결하는 공정도 함께 수행된다(도 2의 단계 s12 참조).

도 7의 (c)를 참조하면, 칩베이스(500) 상에는 복수의 LED칩 주변공간(V)을 한정하는 덮개(560)가 배치된다. 도면에는 상기 주변공간(V)에 하나의 LED칩만이 수용된 것처럼 보여지지만, 두개 이상의 LED칩이 하나의 공간(V) 내에 수용될 수도 있다(단계 s13 참조). 이때, 하나의 덮개(560)가 복수의 공간(V)을 한정하도록 칩베이스에 장착된 후, 칩베이스와 함께 덮개가 커팅라인(C)들을 따라 절단될 수 있다. 그와 달리, 복수의 덮개(560)들 각각이 그에 상응하는 개수의 공간(V)을 한정하도록 상기 칩베이스(500) 장착될 수도 있다. 이 경우, 칩베이스만이 커팅라인들을 따라 절단되며, 덮개의 절단은 이루어지지 않는다.

도 7의 (d)를 참조하면, 위의 과정들로부터 얻어진 발광소자(L)들이 하나의 메인기판(M) 상에 소정 배열로 실장된다. 이때, 발광소자(L)의 칩베이스(500)에 형 성된 구멍(P1)과 메인기판(M) 상의 구멍(P2)이 연결되어 적어도 하나의 주입통로(P)를 형성한다(s2 참조).

상기 주입통로(P)를 통해, 상기 복수의 LED칩 주변공간(V) 내로 형광체 분말을 포함하는 형광부재(540)가 채워져 형성된다. 상기 형광부재(540)는 형광체 분말을 포함하는 에폭시 또는 실리콘 등의 액상 또는 겔상 수지가 상기 주입통로(P)를 통해 상기 공간(V) 내에 채워진 후 굳어져 형성될 수 있다(단계 s3 참조). 이때, LED칩 또는 발광소자가 하측을 향하도록 기판을 회전시킨 후, 수지를 공간에 주입하는 것도 고려될 수 있다.

도시하지는 않았지만, 상기 LED칩은 교류 전류에 의해 동작되는 복수의 발광셀을 포함하는 AC LED칩일 수 있다. 또한, 위 실시예들에서 설명되지는 않았지만, 전술한 주입구를 통해 빛이 누설되는 것을 막도록 수지 주입통로를 테이핑하는 공정이 추가될 수 있다. 또한, 위의 실시예들에서는, 주입통로를 통해 LED칩 주변공간 내로 채워지는 것으로 형광체를 포함하는 액상 또는 겔상의 수지만이 설명되었지만, 다른 물질, 예를 들면, 형광체를 포함하는 오일 또는 다른 액체를 주입구를 통해 LED칩 주변공간에 채워넣는 것도 가능하다. 이 경우, 액체가 누설되는 것을 막도록 주입구를 막는 공정이 추가되어야 할 것이다. 또한, 위 실시예들에서는, 주입통로가 칩베이스와 메인기판의 구멍이 연결되어 형성된 것이 주로 설명되었지만, 칩베이스 또는 덮개에 주입구에 형성하는 것도 고려될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED모듈을 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 LED모듈의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.

도 3은 메인기판을 반대로 회전시켜 형광부재를 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면.

도 4는 리플렉터 타입 하우징을 칩베이스로 이용하는 LED모듈을 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 오목한 홈을 구비한 칩베이스를 이용하는 LED모듈을 도시한 단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 플립칩 본딩을 이용하여 제조된 LED모듈을 설명하기 위한 단면도.

도 7의 (a) 내지 (e)는 LED모듈 제조 공정의 한 예를 보여주는 도면.

Claims

LED칩이 실장되는 칩베이스를 구비하며, 상기 칩베이스와 그 위를 덮는 덮개에 의해 상기 LED칩의 주변공간이 한정되는 적어도 하나의 발광소자와;

상기 적어도 하나의 발광소자가 실장되는 메인기판과;

상기 발광소자가 상기 메인기판에 실장된 후, 상기 LED칩의 주변공간과 연결된 주입통로를 통해, 상기 LED칩의 주변공간에 채워져 형성된 형광부재를 포함하는 LED모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 주입통로는 상기 칩베이스의 구멍과 상기 메인기판의 구멍이 서로 연결되어 형성된 것을 특징으로 하는 LED모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 형광부재는 형광체 분말을 포함하는 액상 또는 겔상의 수지가 상기 LED칩의 주변공간 내에서 굳어져 형성된 것을 특징으로 하는 LED모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 칩베이스는 패턴형 단자들을 구비하는 PCB 또는 리드프레임 타입의 단자들을 캐비티 내에 구비한 하우징인 것을 특징으로 하는 LED모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 덮개는 상기 칩베이스 상에 결합된 옵틱부재인 것을 특징으로 하는 LED모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 덮개는, 상기 형광부재 형성 후, 상기 칩베이스로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 LED모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 LED칩의 전극들은 상기 칩베이스 상의 단자들에 플립칩 본딩되며, 상기 형광부재의 높이는 상기 LED칩 높이의 1.5배보다 작은 것을 특징으로 하는 LED모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 LED칩의 전극들 중 적어도 하나는 본딩와이어에 의해 상기 칩베이스 상의 해당 단자에 연결되고, 상기 형광부재의 높이는 상기 본딩와이어의 높이의 1.5배보다 작은 것을 특징으로 하는 LED모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 형광부재는 평평한 상면을 갖는 것을 특징으로 하는 LED모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 칩베이스는 상기 주입통로와 통해 있는 오목한 홈을 상기 LED칩이 실장되는 부분에 구비하는 것을 특징으로 하는 LED모듈.
청구항 1에 있어서, 상기 LED칩은 단일 성장 기판 상에 복수의 발광셀이 형성된 것임을 특징으로 하는 LED모듈.
(a) LED칩이 실장되는 칩베이스를 구비하며, 상기 칩베이스와 그 위를 덮는 덮개에 의해 상기 LED칩의 주변공간이 한정되는 적어도 하나의 발광소자를 제작하는 단계와;

(b) 상기 제작된 적어도 하나의 발광소자를 상기 메인기판 상에 실장하는 단계와;

(c) 상기 LED칩의 주변공간과 연결된 주입통로를 통해 상기 LED칩의 주변공간 내에 형광부재를 채워 형성하는 단계를 포함하는 LED모듈 제조방법.
청구항 12에 있어서, 상기 (c) 단계의 상기 주입통로는 상기 칩베이스의 구멍과 상기 메인기판의 구멍이 서로 연결되어 형성된 것을 특징으로 하는 LED모듈 제조방법.
청구항 12에 있어서, 상기 (c) 단계는 형광체 분말을 포함하는 액상 또는 겔상의 수지를 상기 주입통로를 통해 상기 LED칩 주변공간 내에 채운 후, 그 수지를 굳게 하는 것을 특징으로 하는 LED모듈 제조방법.
청구항 12에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 발광소자가 하측을 향하도록 상 기 메인기판을 회전시켜 수행되는 것을 특징으로 하는 LED모듈 제조방법.
청구항 12에 있어서, 상기 (a) 단계의 덮개는 상기 칩베이스 상에 결합된 옵틱부재인 것을 특징으로 하는 LED모듈 제조방법.
청구항 12에 있어서, 상기 (c) 단계 후, 상기 덮개를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED모듈 제조방법.
청구항 12에 있어서, 상기 (a) 단계는 상기 LED칩의 전극들 중 적어도 하나를 본딩와이어에 의해 상기 칩베이스 상의 해당 단자에 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED모듈 제조방법.
청구항 12에 있어서, 상기 (a) 단계는 상기 LED칩의 전극들을 상기 칩베이스 상의 단자들에 플립칩 본딩에 의해 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED모듈 제조방법.