KR20120018605A - Ｌｅｄ 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 형광체 혼합물을 접착성 물질층에 균일하게 도포하여 형광층을 형성하고 이를 투명한 몰드상에 코팅하여 발광효율을 향상시키는 동시에 제조공정을 단순화 할 수 있는 LED 패키지 및 그 제조 방법을 제공한다. 이를 위한 본 발명은 기판; 상기 기판에 실장되고 상기 기판과 도전성와이어에 의해 연결되는 LED 칩; 상기 LED칩을 덮도록 형성되는 투명수지로 이루어진 몰딩층; 상기 몰딩층의 상측에 형성되는 투명한 접착층; 및 상기 접착층의 상측에 형성되는 형광체 혼합물층;을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기와 같은 구성에 의해 LED 칩의 발광효율을 개선하여 제품의 신뢰성을 향상시키는 동시에, 형광체 코팅을 위한 제조 공정을 단순화함으로써 작업 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

ＬＥＤ 패키지 및 그 제조 방법{LED Package and method for manufacturing the same}
본 발명은 LED 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 형광체 혼합물을 접착성 물질층에 균일하게 도포하여 형광층을 형성하고 이를 투명한 몰드상에 코팅하여 발광효율을 향상시키는 동시에 제조공정을 단순화 할 수 있는 LED 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 전류가 흐를 때 빛을 내는 반도체 소자이며, GaAs, GaN 광반도체로 이루어진 PN 접합 다이오드(junction diode)로 전기에너지를 빛에너지로 바꾸어 주는 것이다.
이러한 LED 특성을 결정하는 요소로는 색, 취도 및 광변환 효율 등이 있는데, 이러한 제품의 특성은 LED 칩에 사용되고 있는 화합물 반도체 재료와 그 구조에 의해 결정되지만, LED 칩을 실장하기 위한 구조에 의해서도 큰 영향을 받는다.
따라서, 사용자 요구에 따른 발광 효과를 얻기 위해서는 LED 칩의 재료 또는 구조 이외에도, LED 패키지의 구조 및 그에 사용되는 재료 등도 개선할 필요가 있다. 특히, 최근에 LED 패키지의 사용 범위가 모바일 단말기와 같은 소형조명에서 실내외의 일반조명, 자동차 조명, 대형 LCD(Liquid Crystal Display)용 백라이트(Backlight)로 그 적용범위가 점차 확대됨에 따라, 고효율 및 휘도를 향상시키고자 하는 노력이 진행되고 있다.
도 5는 종래의 LED 패키지의 제조 방법을 도시한 공정도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 LED 패키지(50)는 기판(510)의 중앙부에 형성된 캐비티(512)에 LED 칩(520)이 실장되고, 도전성 와이어(522)를 통하여 기판(510)과 LED 칩(520)이 전기적으로 연결된다.
다음으로, 캐비티(512)에 형광체를 포함하는 투명수지를 디스펜서(600)에 의해 디스펜싱하여 몰딩층(530)을 형성함으로써, LED 패키지(50)가 완성된다. 여기서, 형광체는 LED 칩(520)을 몰딩하는 투명수지(530)에 포함되지 않고 LED 칩(520)의 상측에 별도로 형성될 수도 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 LED 패키지(50)는 디스펜서(600)를 사용하여 LED 칩(520)을 봉지하는 몰딩층(530)을 형성하거나 LED 칩(120) 상에 형광체층을 도포하는 공정은 형광체가 포함된 투명수지 또는 형광체가 불균일하게 도포되기 때문에 발광효율이 저하되는 요인으로 작용하는 문제점이 있다.
아울러, 디스펜서(600)를 이용한 도포 공정은 각 캐비티(112)마다 또는 각 LED 칩(120) 마다 개별적으로 디스펜싱해야만 하기 때문에 동일 작업에 대한 반복 작업 횟수가 증가하여 작업 시간이 증가하는 등 작업공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 형광체가 LED 칩 상측에 균일하게 도포되어 발광효율을 향상시킬 수 있고 형광체 코팅을 위한 제조 공정을 단순화할 수 있는 LED 패키지 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 기판; 상기 기판에 실장되고 상기 기판과 도전성와이어에 의해 연결되는 LED 칩; 상기 LED칩을 덮도록 형성되는 투명수지로 이루어진 몰딩층; 상기 몰딩층의 상측에 형성되는 투명한 접착층; 및 상기 접착층의 상측에 형성되는 형광체 혼합물층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 형광체 혼합물층은 실리콘과 형광체의 혼합비가 1:0.9 내지 1:1 일 수 있다.
바람직하게는 상기 접착층은 내열성 필름일 수 있다.
바람직하게는 상기 몰딩층은 렌즈 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따른 LED 패키지 제조 방법은 접착성 물질층 상에 형광체 혼합물을 도포하여 형광층을 형성하는 준비 단계; 기판에 LED 칩을 실장하고 와이어 본딩하는 실장 단계; 상기 LED 칩을 투명수지로 몰딩하는 몰딩 단계; 및 상기 형광층을 상기 투명수지의 상측에 코팅하는 코팅 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 준비 단계는 상기 실리콘과 형광체를 1:0.9 내지 1:1의 혼합비로 믹싱하여 상기 형광체 혼합물을 형성할 수 있다.
바람직하게는 상기 준비 단계는 상기 형광체 혼합물을 상기 접착성 물질층 상에 균일하고 평평하게 도포한 후 경화시켜 상기 형광층을 형성할 수 있다.
바람직하게는 상기 몰딩 단계는 상기 투명수지가 렌즈형태로 형성되고, 상기 코팅 단계는 상기 형광층을 진공 흡착에 의해 상기 투명수지 상에 코팅할 수 있다.
본 발명에 따른 LED 패키지 및 그 제조 방법은 형광체를 디스펜서를 사용하여 도포하지 않고 형광체 혼합물을 접착성 물질에 균일하게 도포하여 형광층을 형성함으로써 LED 칩의 발광효율을 개선하여 제품의 신뢰성을 향상시키는 동시에, 형광체 코팅을 위한 제조 공정을 단순화함으로써 작업 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 제조 방법을 도시한 공정도이며,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 제조 방법을 도시한 공정도이며,
도 5는 종래의 LED 패키지의 제조 방법을 도시한 공정도이다.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 LED 패키지 및 LED 패키지의 제조 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도이다.
LED 패키지(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스 부재인 기판(110)과, 기판(110)에 실장되는 LED 칩(120)과, LED 칩(120)을 봉지하는 몰딩층(130)과, 몰딩층 상에 형성되는 형광층(140)을 포함한다.
기판(110)은 중앙부에 LED 칩(120)을 실장하기 위한 캐비티(112)가 형성되며, 캐비티(112)의 하부면 양측에 본딩 패드(미도시)가 형성된다. 이러한 기판(110)은 인쇄회리기판, 세라믹 기판, BT 레진 기판 중 어느 하나일 수 있다.
LED 칩(120)은 상부면 양측에 본딩 패드(미도시)가 형성되고, 접착제에 의해 기판(110)의 캐비티(112)에 실장되며, 도전성 와이어(122)에 의해 기판(110)과 전기적으로 연결된다. 이러한 LED 칩(120)은 GaAs 계열 또는 GaN 계열의 LED 칩으로 구성될 수 있다.
몰딩층(130)은 LED 칩(120)을 덮도록 형성되며, LED 칩(120)에서 발광된 빛이 투과될 수 있도록 투명수지로 이루어지는 것이 바람직하며, 실리콘으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
형광층(140)은 몰딩층(130)의 상측에 형성되는 접착층(142)과 접착층(142)의 상측에 형성되는 형광체 혼합물층(144)을 포함한다.
접착층(142)은 LED 칩(120)으로부터 발광된 빛이 투과될 수 있도록 투명한 접착성 물질로 이루어지는데, 일측면이 접착성이 있고 열에 강한 내열성 필름으로 이루어질 수 있으며, 이축 배향 프로필렌(BOPP; Biaxially Oriented Polypropylene)인 것이 바람직하다.
형광체 혼합물층(144)은 실리콘과 형광체가 혼합된 것으로 1:0.9 내지 1:1의 혼합비로 혼합되는 것이 바람직하다. 이러한 형광체 혼합물층(144)은 접착층(142)과 일체로 형성되어 형광층(140)을 이루고 몰딩층(130)의 상면을 따라 형성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지(10)의 제조 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 제조 방법을 도시한 공정도이다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 제조 방법은, 도 2a 내지 도 2e에 도시된 바와 같이, 형광층(140)을 준비하는 단계와, LED 칩(120)을 기판(110)에 실장하는 단계와, LED 칩(120)을 몰딩하는 단계와, 몰딩층(130)의 상측에 형광층(140)을 코팅하는 단계를 포함한다.
먼저, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 접착성 물질층(142)을 준비하고, 접착성 물질층(142) 상에 형광체 혼합물(144)을 도포하여 형광층(140)을 형성한다.
여기서, 접착성 물질층(142)은 형광체 혼합물(144)을 몰딩층(130)에 접착하기 위하여 접착성이 있고 열에 강한 내열성 필름인 것이 바람직하며, 이축 배향 프로필렌(BOPP)인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 형광체 혼합물(144)은 실리콘과 형광체를 믹싱하여 형성하는데, 실리콘과 형광체를 1:0.9 내지 1:1의 혼합비로 혼합하는 것이 바람직하다.
이와 같이 접착성 물질층(142)과 형광체 혼합물(144)이 준비되면, 형광체 혼합물(144)을 접착성 물질층(142) 상에 균일하고 평평하게 도포한 후 경화시켜 형광층(140)을 형성한다.
형광체 혼합물(144)을 접착성 물질층(142)에 도포하는 방법은 롤링, 스프레이 및 스퀴징 방식중 어느 하나 방식으로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 형광층(140)은 액상의 형광체 혼합물(144)을 롤러(미도시)를 사용하여 접착성 물질(142) 상에 롤링하는 롤링 방식으로 형성하거나, 액상의 형광체 혼합물(144)을 분무기(미도시)를 사용하여 접착성 물질(142) 상에 분사하는 스프레이 방식으로 형성하거나, 고무판 소재와 같은 스퀴지(미도시)에 의해 접착성 물질(142)의 일측에서 타측으로 이동하면서 액상의 형광체 혼합물(144)을 도포하는 스퀴징 방식으로 형성될 수 있다.
다음으로 기판(110)의 중앙부에 캐비티(112)를 형성하고, 캐비티(112) 내에 접착제를 사용하여 LED 칩(120)을 실장한 다음, LED 칩(120)의 본딩 패드와 기판(110)의 본딩 패드를 도전성 와이어(122)에 의해 와이어 본딩한다.
다음으로, LED 칩(120)이 실장된 캐비티(112)의 공간부를 수지로 몰딩하여 몰딩층(130)을 형성한다. 여기서, 캐비티(112)에 채워지는 수지는 LED 칩(120)에서 발광된 광이 투과되도록 투명수지로 이루어지는 것이 바람직하며, 실리콘으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
마지막으로 투명수지로 이루어진 몰딩층(130) 상에 미리 준비된 형광층(140)을 코팅함으로써 LED 패키지(10)의 제조가 완성된다.
이와 같이, 형광체 혼합물(144)을 접착성 물질층(142)에 균일하게 도포시켜 형광층(140)을 먼저 형성하고 LED 패키지(10)의 몰딩 후에 몰딩층(130)의 상부에 접착시킴으로써, 형광체가 균일하게 분포되어 발광효율을 향상시킬 수 있는 동시에 형광층(140)의 형성 공정이 단순하고 일괄적으로 수행할 수 있어 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도이다.
본 실시예는 기판(310) 및 몰딩층(330) 및 형광층(340)을 제외한 구성이 실시예 1과 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략한다.
기판(310)은 LED 칩(320)을 실장하기 위한 캐비티(312)가 형성되지 않고 평판형으로 이루어지며, 양측에 LED 칩(320)과의 와이어 본딩을 위한 본딩 패드(미도시)가 형성된다.
몰딩층(330)은 LED 칩(320)을 덮도록 형성되며, LED 칩(320)에서 발광된 빛이 투과될 수 있도록 투명수지로 이루어지는 것이 바람직하며, 실리콘으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 이러한 몰딩층(330)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(310)의 반대측으로 볼록하게 돌출된 렌즈 형태로 형성될 수 있다.
형광층(340)은 상술한 바와 같은 실시예 1과 동일하게 구성되고, 다만, 렌즈 형태의 몰딩층(330)의 상면을 따라 형성된다.
본 실시예들에서는 기판(110)이 캐비티(112)를 구비하거나 몰딩층(330)이 렌즈형태로 구성된 것을 예로하여 설명하였지만, 기판, LED 칩, 몰딩층의 구조는 어떠한 형태로 구성되어도 무관하다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지(50)의 제조 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 제조 방법을 도시한 공정도이다.
본 실시예는 실장 단계, 몰딩 단계 및 코팅 단계를 제외한 구성이 실시예 1과 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략한다.
상술한 바와 같이 형광층(340)을 형성한 후 평판형 기판(310)의 중앙부에 접착제를 사용하여 LED 칩(320)을 실장한 다음, LED 칩(320)의 본딩 패드와 기판(310)의 본딩 패드를 도전성 와이어(322)에 의해 와이어 본딩한다.
다음으로, LED 칩(320)을 수지로 몰딩하여 몰딩층(330)을 형성하는데, 여기서 몰딩층(330)은 렌즈형태로 형성되며, LED 칩(320)에서 발광된 광이 투과되도록 투명수지로 이루어지는 것이 바람직하고, 실리콘으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.
마지막으로 투명수지로 이루어진 몰딩층(330) 상에 미리 준비된 형광층(340)을 코팅한다. 이때, 몰딩층(330)이 렌즈 형태로 형성되어 그 외면이 볼록하게 형성되어 있기 때문에 형광층(340)의 코팅이 용이하지 않으므로 진공 흡착에 의해 몰딩층(130)의 상면을 따라 형광층(140)이 코팅된다.
이와 같이, 형광체 혼합물(344)을 접착성 물질층(342)에 균일하게 도포시켜 형광층(340)을 먼저 형성하고 LED 패키지(30)의 몰딩 후에 렌즈형상의 몰딩층(330)의 상부에 진공 흡착에 의해 접착시킴으로써, 형광체가 균일하게 분포되어 발광효율을 향상시킬 수 있는 동시에 형광층(440)의 형성 공정이 단순하고 일괄적으로 수행할 수 있어 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.
10 : LED 패키지 110 : 기판
112 : 캐비티 120 : LED 칩
122 : 도전성 와이어 130 : 몰딩층
140 : 형광층 142 : 접착층
144 : 형광체 혼합물층

Claims (8)

  1. 기판;
    상기 기판에 실장되고 상기 기판과 도전성와이어에 의해 연결되는 LED 칩;
    상기 LED칩을 덮도록 형성되는 투명수지로 이루어진 몰딩층;
    상기 몰딩층의 상측에 형성되는 투명한 접착층; 및
    상기 접착층의 상측에 형성되는 형광체 혼합물층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체 혼합물층은 실리콘과 형광체의 혼합비가 1:0.9 내지 1:1 인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 접착층은 내열성 필름인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰딩층은 렌즈 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  5. 접착성 물질층 상에 형광체 혼합물을 도포하여 형광층을 형성하는 준비 단계;
    기판에 LED 칩을 실장하고 와이어 본딩하는 실장 단계;
    상기 LED 칩을 투명수지로 몰딩하는 몰딩 단계; 및
    상기 형광층을 상기 투명수지의 상측에 코팅하는 코팅 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 준비 단계는 상기 실리콘과 형광체를 1:0.9 내지 1:1의 혼합비로 믹싱하여 상기 형광체 혼합물을 형성하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 준비 단계는 상기 형광체 혼합물을 상기 접착성 물질층 상에 균일하고 평평하게 도포한 후 경화시켜 상기 형광층을 형성하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 몰딩 단계는 상기 투명수지가 렌즈형태로 형성되고, 상기 코팅 단계는 상기 형광층을 진공 흡착에 의해 상기 투명수지 상에 코팅하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 제조 방법.
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