KR20120079668A - 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부 측벽으로 둘러싸인 칩 실장영역을 갖는 패키지 본체; 서로 이격되면서 상기 칩 실장영역에 적어도 일부가 위치하도록, 상기 패키지 본체에 설치된 제1 및 제2 리드프레임; 상기 제1 리드프레임 중 상기 칩 실장영역에 노출된 영역 상에 탑재되고, 상기 제1 및 2 리드프레임과 전기적으로 연결된 발광다이오드 칩; 상기 제2 리드프레임 중 상기 칩 실장영역에 노출된 영역 상에 탑재되고, 상기 제1 및 제2 리드프레임과 전기적으로 연결된 제너다이오드 칩; 및 반사성 분말과 투명수지의 혼합물로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 리드프레임의 노출영역에 내부 측벽 상단에서 하단으로 경사면을 갖도록 형성되며, 그 하부길이가 상기 제2 리드프레임의 노출영역에 의해 결정된 광반사성 수지부; 를 포함하며, 상기 제2 리드프레임의 노출영역에 형성된 광반사성 수지부는 상기 제너다이오드 칩을 둘러싸도록 형성된 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.
Description
본 발명은 발광다이오드 패키지에 관한 것으로서, 고휘도를 제공하는 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
반도체 발광소자의 일종인 발광다이오드(LED)는 전류가 가해지면 p, n형 반도체의 접합 부분에서 전자와 정공의 재결합에 기하여 다양한 색상의 빛을 발생시킬 수 있는 반도체 장치이다.
발광다이오드는 필라멘트에 기초한 발광소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다.
발광다이오드는 조명 장치 또는 디스플레이 장치의 백라이트를 대체할 수 있는 고출력, 고효율의 광원으로서, 수직방출형 패키지 또는 측면방출형 패키지와 같이 패키지의 형태로 제작되어 다양한 제품에 채용된다.
이러한 발광다이오드 패키지는 실장영역이 소형화됨에도 불구하고 높은 광효율을 제공할 수 있어야 하는데, 발광다이오드로부터 방출되는 광은 패키지 본체 및 리드프레임과 같은 패키지의 다른 요소에 흡수되어 그 중 일부가 손실되는바 이러한 광손실을 최소화시킬 수 있는 해결책이 요구된다.
그리고, 정전압 동작을 시키기 위한 다이오드로서 제너다이오드가 있다.
통상 발광다이오드의 정전기 내압은 통상 200W~2kW이지만, 제너다이오드를 실장할 경우 순방향 및 역방향에서 정전기 내압이 5kW로 크게 향상된다.
발광다이오드 패키지에는 외부 정전기방전에 대한 내성을 위해 이러한 특성을 갖는 제너다이오드가 채용되는데, 이때 제너다이오드를 구성하는 실리콘과 같은 반도체 물질이 원하지 않는 광흡수를 더 유발하기 때문에 광손실은 더 심각해진다.
예컨대, 백라이트용 광원으로 사용되는 측면방출형 발광다이오드 패키지의 경우, 높은 축상광도가 요구되는데 실리콘 기반의 제너다이오드를 실장하게 되면 이로 인해 약 10%의 축상광도가 감소된다.
또한, 휘도를 최적화하기 위해서 방향성 없는 광 추출각을 최대한 광출구 쪽으로 집중시키는 설계를 하게 되는데, 제한된 칩 실장영역 내에 제너다이오드를 설치하게 되면 내부 면적을 확보하기 위해 패키지 본체의 내부 경사각은 90도에 가깝게 설계된다. 즉, 제너다이오드로 인해 실장부품의 설계가 제약을 받게 되는 문제점이 발생하는 것이다.
본 발명의 일 목적은, 광 지향성 방위를 조절하여 휘도를 향상시킬 수 있는 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 제너다이오드를 채용함에도 이로 인한 광손실을 최소화시킬 수 있는 발광다이오드 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 광 추출각이 최대한 광출구 쪽으로 집중되도록 실장부품의 설계 폭을 넓힐 수 있는 발광다이오드 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면은, 내부 측벽으로 둘러싸인 칩 실장영역을 갖는 패키지 본체; 서로 이격되면서 상기 칩 실장영역에 적어도 일부가 위치하도록, 상기 패키지 본체에 설치된 제1 및 제2 리드프레임; 상기 제1 리드프레임 중 상기 칩 실장영역에 노출된 영역 상에 탑재되고, 상기 제1 및 2 리드프레임과 전기적으로 연결된 발광다이오드 칩; 상기 제2 리드프레임 중 상기 칩 실장영역에 노출된 영역 상에 탑재되고, 상기 제1 및 제2 리드프레임과 전기적으로 연결된 제너다이오드 칩; 및 반사성 분말과 투명수지의 혼합물로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 리드프레임의 노출영역에 내부 측벽 상단에서 하단으로 경사면을 갖도록 형성되며, 그 하부길이가 상기 제2 리드프레임의 노출영역에 의해 결정된 광반사성 수지부; 를 포함하며, 상기 제2 리드프레임의 노출영역에 형성된 광반사성 수지부는 상기 제너다이오드 칩을 둘러싸도록 형성된 발광다이오드 패키지를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 리드프레임 상에 상기 광반사성 수지부의 혼합물이 넘치는 것을 방지하도록 노치가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 패키지 본체는, 상기 칩 실장영역의 장축 광출면 폭과 장축 바닥면 폭의 비율이 2.4~3.3:1.5로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 패키지 본체는, 상기 칩 실장영역의 장축 광출면 폭이 2.3~2.7mm이고, 장축 바닥면 폭이 1.4~1.6mm로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 패키지 본체는, 상기 광반사성 수지부가 형성된 칩 실장영역의 단축의 내부 경사각이 70~79°로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광반사성 수지부의 반사성 분말은 산화티탄, 산화알루미늄, 티탄산바륨, 산화아연 중 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 반사성 분말은 0.1~0.3㎛의 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 반사성 분말은 아나타제(anatase)형상, 침상구상, 구상 중 하나의 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광반사성 수지부의 투명수지는 실리콘 또는 에폭시 계열의 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 광반사성 수지부는 산화티탄과 실리콘이 10:8의 비율로 혼합될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 패키지 본체가 반사성 분말과 투명수지의 혼합물로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 칩 실장영역에 수지포장부가 충진될 수 있다.
이때, 상기 수지포장부는 형광체를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 내부 측벽으로 둘러싸인 칩 실장영역을 가지며, 제1 및 제2 리드프레임이 상기 칩 실장영역에 일부가 노출되게 설치된 패키지 본체를 마련하는 단계; 상기 제1 및 제2 리드프레임의 노출영역에 각각 발광다이오드 칩과 제너다이오드 칩을 실장하고, 상기 발광다이오드 칩과 상기 제너다이오드 칩을 상기 제1 및 제2 리드프레임에 전기적으로 연결하는 단계; 상기 패키지 본체의 내부 측벽 상단에서 하단으로 경사면을 갖도록 반사성 분말과 투명수지가 혼합된 혼합액을 도포하는 단계; 및 광반사성 수지부가 형성되도록 상기 도포된 혼합액을 경화시키는 단계; 를 포함하며, 상기 혼합액 도포 단계는, 상기 제2 리드프레임에 상기 제너다이오드 칩을 둘러싸도록 도포되고 상기 도포된 하부길이가 상기 제2 리드프레임의 노출영역에 의해 결정되는 발광다이오드 패키지 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법에 따르면, 반사성 분말과 투명수지의 혼합물로 패키지 본체의 칩 실장영역에 광반사성 수지부를 제공함으로써 패키지 내부에서 패키지 본체 및 리드프레임과 같은 요소에 의해 흡수되는 광손실을 최소화하여 높은 광효율을 제공하고 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 패키지 내부에 제너다이오드 칩이 실장된 경우 광반사성 수지부가 제너다이오드 칩을 둘러싸도록 제공함으로써 패키지 본체의 측벽이 90도에 가깝게 설계되더라도 광반사성 수지부가 패키지 본체의 내부 경사각을 제어하게 되므로 제너다이오드 칩에 의한 내부 광손실을 최소화하고, 광 추출각이 최대한 광출구 쪽으로 집중되도록 실장부품의 설계 폭을 넓힐 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 발광다이오드 패키지의 측면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 발광다이오드 패키지의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 발광다이오드 패키지의 패키지 내부 경사각의 변화에 따른 광량과 광도의 상승률을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태의 장축 광출면과 단축 광출면의 최적화에 따른 내부 경사각의 변화에 대한 광량을 나타낸 그래프이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 의한 발광다이오드 패키지의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 발광다이오드 패키지의 패키지 내부 경사각의 변화에 따른 광량과 광도의 상승률을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태의 장축 광출면과 단축 광출면의 최적화에 따른 내부 경사각의 변화에 대한 광량을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 발광다이오드 패키지는, 내부 측벽(12)으로 둘러싸인 칩 실장영역(11)을 갖는 패키지 본체(10)와, 서로 이격되면서 칩 실장영역(11)에 적어도 일부가 노출되게 설치된 제1 및 제2 리드프레임(20a)(20b)과; 제1 리드프레임(20a)의 노출영역 위에 탑재되고 제2 리드프레임(20b)과 전기적으로 연결된 발광다이오드 칩(40)과; 제2 리드프레임(20b)의 노출영역 위에 탑재되고 제1 리드프레임(20a)과 전기적으로 연결된 제너다이오드 칩(50)과, 제1 및 제2 리드프레임(20a)(20b)의 노출영역에 내부 측벽(12) 상단에서 하단으로 경사면을 갖도록 형성된 광반사성 수지부(60a)(60b)를 포함한다.
패키지 본체(10)는 제1 및 제2 리드프레임(20a)(20b)을 칩 실장영역(11)의 저면에 일부가 노출되게 원하는 배열로 고정한 상태에서 사출성형공정을 통해 제1 및 제2 리드프레임(20a)(20b)과 일체형으로 제조할 수도 있다.
발광다이오드 칩(40)은 기판(미도시)의 회로패턴을 통해 전기 신호를 인가받아 빛을 방출하는 것으로서, 도전성의 와이어(31)(32)를 통해 제1 및 제2 리드프레임(20a)(20b)의 노출영역에 전기적으로 연결된다.
본 실시 형태에서는 발광다이오드 칩(40)과 전기적으로 연결된 제1 및 제2 리드프레임(20a)(20b)이 칩 실장영역(11)의 저면에 간격을 두고 위치하며, 발광다이오드 칩(40)은 한 쌍의 도전성 와이어(31)(32)를 통해 제1 및 제2 리드프레임(20a)(20b)과 각각 연결된 구조를 나타내고 있으나, 이러한 연결 방식은 실시형태에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 소위 플립칩(flip-chip) 본딩 방식으로 발광다이오드 칩(40)은 칩 실장영역(11)으로 제공된 제1 리드프레임(20a)의 노출영역에 와이어를 이용하지 않고 직접 전기적으로 연결되게 설치되고, 제2 리드프레임(20b)과는 와이어를 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 제1 리드프레임(20a) 위에 발광다이오드 칩(40)이 한 개만 설치된 것으로 나타나 있으나, 제1 리드프레임(20a) 위에 복수의 발광다이오드 칩(40)을 설치할 수도 있다.
나아가, 배선 구조의 일 예로서 도전성 와이어를 나타내고 있으나 전기신호의 전달기능을 수행할 수 있다면 다른 형태의 배선 구조 예컨대, 금속 라인 등으로 적절히 대체할 수도 있다.
제너다이오드 칩(50)은 정전기의 내압 특성을 향상시키기 위한 것으로서, 제2 리드프레임(20b)의 노출영역에 탑재되고, 제1 리드프레임(20a)과는 와이어(33)를 통해 전기적으로 연결된다. 이 구성은 제너다이오드 칩(50)에 불량이 발생하였을 때 선택적으로 제너다이오드 칩(50)만 교체하여 수리할 수 있는 이점이 있다.
광반사성 수지부(60a)(60b)는 칩 실장영역(11)에 설치된 발광다이오드 칩(40)의 가시광 흡수를 최소화하기 위한 것으로서, 패키지 본체(10) 뿐만 아니라 제1 및 제2 리드프레임(20a)(20b)에 의한 광손실도 방지할 수 있으며, 절연성을 갖는 반사성 분말과 경화성의 투명수지의 혼합물로 이루어진다.
이 중 제너다이오드 칩(50)을 둘러싸도록 형성된 광반사성 수지부(60b)는 추가적으로 제너다이오드 칩(50)에 의한 광손실을 방지할 수 있다. 특히 제너다이오드 칩(50)이 실리콘 반도체와 같은 물질로 제조된 경우 가시광 흡수에 의한 광손실이 더 크게 발생 되므로, 위와 같이 광반사성 수지부(60b)가 제너다이오드 칩(50)을 둘러싸도록 형성되면 큰 광손실 개선효과를 기대할 수 있다.
반사성 분말은 전기적 절연성을 갖는 산화티탄, 산화알루미늄, 티탄산바륨, 산화아연 등의 산화물 계열 중 하나이거나 이외에 질화물 계열도 사용될 수 있다.
반사성 분말의 형상은 바람직하게 아나타제(anatase)형상, 침상 또는 구상 구조의 것이 사용될 수 있으며, 더 바람직하게는 구상 구조의 것이 사용되며,이때 아나타제 형상은 산화성이 있어서 사용 전에 표면 코팅처리가 필요하다.
반사성 분말의 크기는 0.1~0.3㎛의 것이 사용되지만, 향후 기술이 진보되면 바람직하게 200nm 정도의 것도 사용될 수 있을 것이다. 20nm 정도의 고분사성 분말은 오히려 200nm 정도의 것보다 반사효과가 좋지 않다.
투명수지는 경화성 물질로서 바람직하게 실리콘 또는 에폭시 계열로 이루어지며, 사용되는 물질의 종류는 도포량과 도포시간에 따라 선택될 수 있다.
표 1은 본 실시 형태에 따른 광반사성 수지부의 반사성 분말로서 산화티탄과 투명수지로서 실리콘의 여러 혼합비에 따른 발광다이오드 패키지의 휘도를 나타낸 것이다. 이때 측벽에 대한 도포는 프로텍설비와 무사시설비의 디스펜서를 각각 이용하였다.
산화티탄을 사용하지 않은 경우의 1.732 cd를 기준으로 그 배합비를 10:3~10:8 까지 실험해본 결과, 산화티탄과 실리콘의 비율은 10:8로 혼합했을 때 발광다이오드 패키지의 휘도가 적어도 5% 이상 상승되는 것으로 나타나 산화티탄과 실리콘의 최적의 혼합비율은 10:8임을 알 수 있다.
광반사성 수지부(60a)(60b)는 광손실 발생영역을 고려하여 발광다이오드 칩(40)에 접촉되지 않도록 칩 실장영역(11)의 측벽(12)에 반사성 분말과 투명수지의 혼합액을 도포하여 이 측벽(12)의 상단에서 하단으로 경사면을 갖도록 형성된다.
한편, 패키지 본체(10)의 내부 경사각이 클수록 외부 광추출이 증가되므로 그 내부 경사각은 적절히 제어될 필요성이 있으며, 광반사성 수지부(60a)(60b)를 형성하는 경우 이 광반사성 수지부(60a)(60b)가 패키지 본체(10)의 내부 경사각을 제어하게 된다. 내부 경사각은 도 1에 표시된 장축 광출면 폭(B)/장축 바닥면 폭(A)의 비율에 따라 결정된다.
광반사성 수지부(60a)(60b)에 의한 패키지 본체(10)의 내부 경사각을 최적화시키기 위해 광반사성 수지부(60a)(60b)의 하부길이는 제2 리드프레임(20b)의 노출영역에 의해 결정된다.
표 2 및 도 4는 패키지 본체(10)의 내부 경사각의 변화에 따른 광량과 광도의 상승률을 나타낸 것이다.
광도 2.10cd, 광량 6.03 lm을 기준으로 할 때 대체로 패키지 본체(10)의 내부 경사각이 작아질수록 광량과 휘도는 상승되는 것을 알 수 있다. 특히 장축 바닥면 폭이 2.5mm 이상이 되고, 패키지의 내부 경사각이 30° 이상이 되면 광도의 향상 폭은 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
본 실험에서는 패키지 본체(10)의 장축 광출면 폭(B)이 3.2mm이고 장축 바닥면 폭(A)이 1.5mm로서 패키지 본체(10)의 내부 경사각이 13.2°일 때 광량이 6.690 lm로 최대의 향상 폭을 나타냈으며, 장축 광출면 폭(B)이 2.5mm이고, 장축 바닥면 폭(A)이 1.5mm로서 패키지 본체(10)의 내부 경사각이 21.8°일 때 광도가 0.162 mcd로 최대의 향상 폭을 나타내었다.
이에 장축 바닥면 폭(A) 1.5를 기준으로 할 때 장축 광출면 폭:장축 바닥면 폭의 바람직한 비율은 2.4~3.3:1.5가 된다.
도 5는 장축 광출면과 단축 광출면에 대한 패키지의 내부 경사각을 나타낸 것이고, 아래 표 3은 이러한 내부 경사각에 따른 광량을 비교하기 위해 설정된 비교 예와 실시 예 1 및 실시 예 2의 실험 조건을 나타낸 것이다.
비교 예와 실시 예 1, 실시 예 2 모두 측벽의 높이는 0.2mm이고, 장축 광출면 폭은 2.5mm이고, 장축 바닥면 폭은 1.5mm이고, 단축 광출면 폭은 0.48mm로 설정하였고, 제너다이오드 칩은 탑재하지 않았으며, 단축 바닥면 폭을 각각 0.42mm, 0.39mm, 0.36mm으로 설정하여 내부 경사각을 각각 81.5°, 77.3°, 73.3°으로 조정한 후 그 광량과 광도의 변화를 측정하였다.
표 3과 도 5를 참조하면, 단축 최적화를 시킨 실시 예 1 및 실시 예 2의 경우 장축 최적화를 시킨 비교 예 보다 상대적으로 휘도와 광량이 모두 향상되는 것을 알 수 있다.
위와 같이 광반사성 수지부(60a)(60b)를 칩 실장영역(11)을 이루는 측벽(12)에 형성한 것은 발광다이오드 칩(40)과 인접한 영역에 형성된 경우 오히려 광반사성 수지부(60a)(60b)에 의해 발광다이오드 칩(40)로부터 광이 방출되는 것을 저해할 수 있기 때문이다.
특히, 측면방출형 발광다이오드 패키지에서는 칩 실장영역(11)이 장방형으로 되어 있으므로, 광반사성 수지부(60a)(60b)는 여유공간이 확보되는 발광다이오드 칩(40)의 양측단에 모두 형성될 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 광반사성 수지부(60a)(60b)가 평평한 경사면을 갖지만 도 3에 도시된 바와 같이 경사면의 노출된 부분이 볼록한 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 광반사성 수지부(60a)(60b)가 형성된 칩 실장영역(11)에는 발광다이오드 칩(40)를 둘러싸도록 수지포장부(70)가 충진된다. 수지포장부(70)는 바람직하게 투명한 실리콘 또는 에폭시 계열의 물질 또는 그 혼합물로 이루어진다.
이 수지포장부(70)에는 발광다이오드 칩(40)의 광 색상을 변경할 수 있도록 다양한 색상의 형광체가 더 포함될 수 있다.
패키지 본체의 칩 실장영역에 광반사성 수지부 및 수지포장부를 형성하여 발광다이오드 패키지를 제조하는 일 실시 형태에 대해 다음과 같이 설명한다.
내부 측벽(12)으로 둘러싸인 칩 실장영역(11)을 가지며, 제1 및 제2 리드프레임(20a)(20b)이 칩 실장영역(11)에 일부가 노출되게 설치된 패키지 본체(10)를 마련하고, 제1 및 제2 리드프레임(20a)(20b)의 노출영역에 각각 발광다이오드 칩(40)과 제너다이오드 칩(50)을 실장하고, 발광다이오드 칩(40)과 제너다이오드 칩(50)을 제1 및 제2 리드프레임(20a)(20b)에 와이어(31)(32)(33)를 통해 전기적으로 연결한다.
이후, 반사성 분말과 투명수지를 적절한 비율로 혼합하여 혼합액을 만들고, 이 혼합액을 패키지 본체(10)의 내부 측벽(12) 상단에서 하단으로 경사면을 갖도록 디스펜서와 같은 장비를 이용하여 도포하고 160~180℃의 온도에서 1차 경화시킨다.
이때, 제2 리드프레임(20b)에 도포되는 혼합액은 제너다이오드 칩(50)을 둘러싸도록 도포한다.
표 4는 1차 경화의 유무에 따른 발광다이오드 패키지의 휘도 변화를 나타낸 것이다.
이를 참조하면, 1차 경화를 하지 않고 곧바로 이후의 수지포장 단계를 진행하거나, 1차 경화를 하지 않고 약 2시간 정도 대기한 후 이후의 수지포장 단계를 진행하였을 때 약간의 휘도의 손실이 발생함을 알 수 있다.
그리고, 혼합액의 도포단계에 있어서, 측벽(12)에 도포되는 양은 패키지 본체(10)의 크기와 측벽(12)의 높이 및 하부길이 등을 고려하여, 그 하부길이가 리드프레임(20b)의 노출영역에 해당하는 정도로 하여 적절한 경사각이 제공되도록 한다.
이때, 도포되는 양이 너무 많거나 적으면 아래 표 7에 나타난 바와 같이 광도가 감소되는 것을 확인할 수 있다.
이때, 혼합액은 디스펜싱 하는 방식 이외에 제너다이오드 칩(50)과 같은 실장부품을 탑재하기 전에 그 실장부품의 표면에 미리 도포하는 방식으로 광반사성 수지부(60a)(60b)를 칩 실장영역(11)에 제공할 수도 있다.
이후, 형광체와 투명수지를 적절한 비율로 혼합하여 혼합액을 만들고, 이 혼합액을 패키지 본체(10)의 칩 실장영역(11)에 충진시켜 수지포장부(70)로 형성한 후 2차 경화시켜 발광다이오드 패키지를 완성한다.
한편, 광반사성 수지부(60a)(60b)의 하부길이는 제1 및 제2 리드프레임(20a)(20b)의 노출영역에 의해 결정되는데, 리드프레임 중 적어도 하나, 바람직하게 발광다이오드(40)가 설치된 제1 리드프레임(20a)의 상면에 광반사성 수지부(60a)의 혼합물이 흘러 넘치는 것을 방지하도록 노치(21)를 형성할 수 있다. 이때 노치(21)는 광반사성 수지부(60a)(60b)의 하부길이를 한정하는 역할도 하게 된다.
아래 표 6은 종래의 발광다이오드 패키지에 있어서 제너다이오드 칩의 유무에 따른 휘도의 차이를 비교한 것이다.
표 6을 참조하면 종래의 광반사성 수지부를 형성하지 않은 경우에 있어서, 제너다이오드를 설치한 것과 제너다이오드를 설치하지 않은 것을 비교해 볼 때 그 휘도의 차이가 약 5% 정도 발생하는 것으로 나타났다. 즉 제너다이오드를 설치하면 그만큼 휘도가 더 감소하게 됨을 알 수 있다.
표 7은 본 실시 형태에 의한 광반사성 수지부를 갖는 발광다이오드 패키지와 광반사성 수지부가 없는 발광다이오드 패키지(비교 예)의 휘도의 차이를 비교한 것이다. 이때 실시 예와 비교 예 모두 제너다이오드 칩을 탑재한다.
표 7을 참조하면, 제너다이오드 칩을 탑재한 비교 예와 제너다이오드를 탑재하고 광반사성 수지부를 형성한 실시 예의 경우를 비교해 보면, 그 휘도 차이가 약 6.61% 정도 발생하는 것으로 나타나 본 발명의 실시 예가 비교 예에 비해 외부광 추출효율이 현저히 향상됨을 알 수 있다.
한편, 패키지 본체(10)는 바람직하게 폴리프탈아마이드 계열의 재질로 성형되고, 광반사성 수지부(60a)(60b)에 사용되는 반사성 분말과 투명수지의 혼합물을 이용하여 구성될 수 있다.
이 경우 앞서 설명한 리드프레임(20a)(20b)에 의한 광특성 저하문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 반사벽으로 제공되는 칩 실장영역(11)의 측벽(12)을 발광다이오드 칩(40)에 보다 인접하게 배치함으로써 광도를 더 증가시킬 수 있다.
그리고, 본 실시 형태에서는 측면발광형 발광다이오드 패키지를 예로 들어 도시하여 설명하고 있으나, 본 발명은 수직발광형 발광다이오드 패키지 등 다른 형태의 발광다이오드 패키지에 적용할 수도 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다.
따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10 ; 패키지 본체 11 ; 칩 실장영역
12 ; 측벽 20a, 20b ; 제1 및 제2 리드프레임
31, 32, 33 ; 와이어 40 ; 발광다이오드 칩
50 ; 제너다이오드 칩 60a, 60b ; 광반사성 수지부
70 ; 수지포장부
12 ; 측벽 20a, 20b ; 제1 및 제2 리드프레임
31, 32, 33 ; 와이어 40 ; 발광다이오드 칩
50 ; 제너다이오드 칩 60a, 60b ; 광반사성 수지부
70 ; 수지포장부
Claims (19)
- 내부 측벽으로 둘러싸인 칩 실장영역을 갖는 패키지 본체;
서로 이격되면서 상기 칩 실장영역에 적어도 일부가 위치하도록, 상기 패키지 본체에 설치된 제1 및 제2 리드프레임;
상기 제1 리드프레임 중 상기 칩 실장영역에 노출된 영역 상에 탑재되고, 상기 제1 및 2 리드프레임과 전기적으로 연결된 발광다이오드 칩;
상기 제2 리드프레임 중 상기 칩 실장영역에 노출된 영역 상에 탑재되고, 상기 제1 및 제2 리드프레임과 전기적으로 연결된 제너다이오드 칩; 및
반사성 분말과 투명수지의 혼합물로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 리드프레임의 노출영역에 내부 측벽 상단에서 하단으로 경사면을 갖도록 형성되며, 그 하부길이가 상기 제2 리드프레임의 노출영역에 의해 결정된 광반사성 수지부; 를 포함하며,
상기 제2 리드프레임의 노출영역에 형성된 광반사성 수지부는 상기 제너다이오드 칩을 둘러싸도록 형성된 발광다이오드 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 제1 리드프레임 상에 상기 광반사성 수지부의 혼합물이 넘치는 것을 방지하도록 노치가 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 패키지 본체는, 상기 칩 실장영역의 장축 광출면 폭과 장축 바닥면 폭의 비율이 2.4~3.3:1.5인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 패키지 본체는, 상기 칩 실장영역의 장축 광출면 폭이 2.3~2.7mm이고, 장축 바닥면 폭이 1.4~1.6mm인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 패키지 본체는, 상기 광반사성 수지부가 형성된 칩 실장영역의 단축의 내부 경사각이 70~79°인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 광반사성 수지부의 반사성 분말은 산화티탄, 산화알루미늄, 티탄산바륨, 산화아연 중 하나인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지. - 제6항에 있어서,
상기 반사성 분말은 0.1~0.3㎛의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지. - 제6항에 있어서,
상기 반사성 분말은 아나타제(anatase)형상, 침상구상, 구상 중 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 광반사성 수지부의 투명수지는 실리콘 또는 에폭시 계열의 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 광반사성 수지부는 산화티탄과 실리콘이 10:8의 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패키지 본체가 반사성 분말과 투명수지의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지. - 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 칩 실장영역에 수지포장부가 충진된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지. - 제12항에 있어서,
상기 수지포장부는 형광체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지. - 내부 측벽으로 둘러싸인 칩 실장영역을 가지며, 제1 및 제2 리드프레임이 상기 칩 실장영역에 일부가 노출되게 설치된 패키지 본체를 마련하는 단계;
상기 제1 및 제2 리드프레임의 노출영역에 각각 발광다이오드 칩과 제너다이오드 칩을 실장하고, 상기 발광다이오드 칩과 상기 제너다이오드 칩을 상기 제1 및 제2 리드프레임에 전기적으로 연결하는 단계;
상기 패키지 본체의 내부 측벽 상단에서 하단으로 경사면을 갖도록 반사성 분말과 투명수지가 혼합된 혼합액을 도포하는 단계; 및
광반사성 수지부가 형성되도록 상기 도포된 혼합액을 경화시키는 단계; 를 포함하며,
상기 혼합액 도포 단계는, 상기 제2 리드프레임에 상기 제너다이오드 칩을 둘러싸도록 도포되고 상기 도포된 하부길이가 상기 제2 리드프레임의 노출영역에 의해 결정되는 발광다이오드 패키지 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 반사성 분말과 투명수지를 10:8의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 경화 온도는 160~180℃인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 패키지 본체는, 상기 칩 실장영역의 장축 광출면 폭과 장축 바닥면 폭의 비율이 2.4~3.3:1.5로 설정된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 패키지 본체는, 상기 칩 실장영역의 장축 광출면 폭이 2.3~2.7mm이고, 장축 바닥면 폭이 1.4~1.6mm로 설정된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 패키지 본체는, 상기 광반사성 수지부가 형성된 칩 실장영역의 단축의 내부 경사각이 70~79°로 설정된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
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