KR20160106153A - 완전한 led 패키지로 사용되는 깊은 성형된 반사기 컵 - Google Patents

완전한 led 패키지로 사용되는 깊은 성형된 반사기 컵 Download PDF

Info

Publication number
KR20160106153A
KR20160106153A KR1020167021559A KR20167021559A KR20160106153A KR 20160106153 A KR20160106153 A KR 20160106153A KR 1020167021559 A KR1020167021559 A KR 1020167021559A KR 20167021559 A KR20167021559 A KR 20167021559A KR 20160106153 A KR20160106153 A KR 20160106153A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cup
electrodes
led die
package
light emitting
Prior art date
Application number
KR1020167021559A
Other languages
English (en)
Inventor
마크 멜빈 버터워스
Original Assignee
코닌클리케 필립스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닌클리케 필립스 엔.브이. filed Critical 코닌클리케 필립스 엔.브이.
Publication of KR20160106153A publication Critical patent/KR20160106153A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/647—Heat extraction or cooling elements the elements conducting electric current to or from the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16245—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0058—Processes relating to semiconductor body packages relating to optical field-shaping elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/0066—Processes relating to semiconductor body packages relating to arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

LED 패키지는 렌즈의 사용 없이 매우 소형의 패키지에서 좁은 빔을 생성한다. 플라스틱은 성형된 컵(26)을 형성하기 위해 금속 리드 프레임(12, 14) 주위에 성형되며, 컵은 컵의 하단 영역으로부터 그것의 상단으로 연장되는 포물면 벽들을 갖는다. 리드 프레임은 한 세트의 LED 다이 전극들(18, 20)과 전기적으로 접촉하기 위해 컵의 하단 영역에서 노출되는 제1 세트의 전극들을 형성한다. 리드 프레임은 또한 전원 장치에의 연결을 위해 컵의 외부에 제2 세트의 전극들을 형성한다. 그 다음, 반사 금속(28)은 컵의 만곡된 벽들 상에 퇴적된다. LED 다이(16)는 컵의 하단 영역에 실장되고 제1 세트의 전극들에 전기적으로 연결된다. 그 다음, 컵은 인광체(66)를 함유하는 캡슐화제(64)로 부분적으로 충전된다.

Description

완전한 LED 패키지로 사용되는 깊은 성형된 반사기 컵{DEEP MOLDED REFLECTOR CUP USED AS COMPLETE LED PACKAGE}
본 발명은 패키지화된 발광 다이오드들(light emitting diodes)(LEDs)에 관한 것으로, 특히 LED 다이를 위한 완전한 소형 패키지로 사용되는 반사 컵에 관한 것이다.
LED의 전극들을 PCB 상의 전도성 트레이스들에 전기적으로 연결하기 위해, 인쇄 회로 보드(printed circuit board)(PCB), 또는 다른 기판 상에 LED 다이를 실장하는 것이 일반적이다. 그 다음, 중심 구멍을 갖는 성형된 반사기 컵은 PCB에 부착되고 LED 다이를 둘러싼다. 그 다음, 컵은 인광체 혼합물, 또는 클리어 재료로 충전되고, 경화되어 LED 다이를 캡슐화한다. 컵은 LED 다이의 측면 광 방출을 제한하고 그것을 일반적인 전방 방향으로 지향시킨다. 따라서, LED 다이 패키지는 PCB, 컵, 및 캡슐화제의 조합이다.
일부 경우들에서, 캡슐화제를 함유하는 반구형 렌즈는 광 추출을 개선하기 위해 LED 다이 위에 부착된다. 이것은 렌즈를 수용하기 위해 컵 내에 큰 중심 구멍을 필요로 한다.
최종 패키지는 PCB가 반사 컵을 넘어 연장되어야 하므로 상당히 크다. 게다가, 처리를 필요로 하고 패키지의 신뢰성을 감소시키는 패키지에 대한 다수의 부분들이 있다.
중심 구멍을 갖는 성형된 반사기 컵을 사용하는 다른 결점은 LED 다이를 향하는 컵의 내부 에지들이 경사진 나이프 에지들보다는 오히려, 짧은 수직 벽들을 형성한다는 것이다. 나이프 에지들은 표준 성형 공정에 의해 달성가능하지 않다. 따라서, 내부 에지들은 광을 전방 방향으로 반사시키는 것보다는 오히려 광의 일부를 차단한다.
부가적으로, 종래의 반사 컵들은 컵의 목적이 단지 측면 광을 반사시키고 캡슐화제를 함유하므로, 비교적 얕은데, 이는 넓은 빔을 생성한다. 컵은 빔을 형상화하기 위해 사용되지 않는다. 빔을 형상화하기 위해, 예컨대 빔을 콜리메이트하기 위해, 렌즈는 컵이 PCB에 부착되기 전에 LED 다이 위에 제공된다. 따라서, 렌즈 및 추가된 처리는 추가 비용을 패키지에 추가한다. 렌즈는 또한 광을 감쇠시킨다.
얕은 반사 컵들의 일부 예들은 미국 공개 2013/0228810에 도시되며, 컵들은 완전히 충전되고, 일부 경우들에서, 렌즈는 컵 및 LED 다이 위에 성형된다.
필요한 것은 콜리메이트 빔을 필요로 하는 LED 다이를 위한 더 소형이고, 덜 비싸고, 더 신뢰성있는 패키지이다.
본 발명의 일 예에서, 플라스틱 컵은 리드 프레임 위에 성형되며, 컵의 중심은 LED 다이의 전극들에의 연결을 위해 금속 패드들을 갖는다. 컵의 만곡된 벽은 고반사 필름, 예컨대 은 또는 알루미늄으로 코팅된다. 컵은 좁은 콜리메이트 빔을 생성하기 위해 깊다(예를 들어, 적어도 5 mm). 리드 프레임은 플라스틱 컵의 측면들로부터 외부로 연장될 수 있거나, 리드 프레임은 컵 상의 하단 전극들로 이어질 수 있다. 리드 프레임은 양호한 전기 및 열 전도를 위한 구리일 수 있고, 금속 패드들/전극들은 금으로 도금되거나, 금 범프들을 갖거나, 땜납으로 웨팅되거나, LED 전극들에 본딩하고 기판(PCB를 포함함) 상의 패드들에 본딩하는데 적절하게 준비될 수 있다.
그 다음, LED 다이는 컵의 베이스 상에 실장되고 리드 프레임 상에 전기적으로 연결된다. 리드 프레임 및 컵 재료는 LED 다이로부터 열을 전도한다. 와이어 본딩은 또한 비-플립 칩 다이들을 위해 사용될 수 있다.
LED 다이가 컵에 실장된 후에, 컵은 캡슐화제로 부분적으로 충전되며, 캡슐화제는 클리어 또는 인광체 혼합물일 수 있다. 그 다음, 캡슐화제가 경화된다.
컵은 중심 구멍을 갖지 않으므로, 그것은 광을 차단하거나 광을 다시 다이로 반사시키는 LED 다이 바로 옆에 벽의 수직 부분이 없도록 용이하게 성형될 수 있다. 반사 벽 상에 입사되는 모든 광은 전방 방향으로 반사된다.
따라서, 전체 패키지는 반사 컵의 크기인 단일 유닛이다. 깊은 컵은 빔을 형상화하기 위해 사용되므로 렌즈가 요구되지 않는다. 패키지는 그것이 단일 피스이므로 고신뢰성을 갖는다.
다른 실시예들이 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 깊은 반사 컵으로 성형되는 리드 프레임 상에 실장되는 플립 칩 LED 다이의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 깊은 반사 컵으로 성형되는 리드 프레임 상에 실장되는 와이어 본딩된 LED 다이의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라, 깊은 반사 컵으로 성형되는 리드 프레임 상에 실장되는 플립 칩 LED 다이의 단면도이며, 리드 프레임은 컵의 하단 패드들을 형성한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라, 깊은 반사 컵으로 성형되는 리드 프레임 상에 실장되는 와이어 본딩된 LED 다이의 단면도이며, 리드 프레임은 컵의 하단 패드들을 형성한다.
도 5는 컵 내의 본딩 패드들의 위치 및 컵 내의 LED 다이의 위치를 도시하는, 도 1 내지 도 4의 실시예들 중 어느 것에 대한 컵 부분의 하향식 도면이다.
도 6은 LED 다이를 캡슐화하기 위해 인광체 혼합물 또는 클리어 혼합물이 컵에 퇴적된 후에 도 1의 컵 및 LED 다이를 예시한다.
도 7은 LED 다이를 캡슐화하기 위해 인광체 혼합물 또는 클리어 혼합물이 컵에 퇴적된 후에 도 3의 컵 및 LED 다이를 예시한다.
도 8은 도 1 내지 도 7의 깊은 컵에 의해 발생하는 상대적으로 좁은 빔을 예시하는, 400 내지 750 nm의 임의의 LED 다이 파장에 대한 광 강도 대 각도 프로파일이다.
동일 또는 유사한 요소들은 동일한 숫자로 라벨링된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반사 컵 패키지(10)를 예시한다. 구리 리드 프레임은 패키지(10)의 리드들(12 및 14)을 형성하기 위해 시트 또는 시트들로부터 스탬핑된다. 패키지들의 처리를 단순화하기 위해 함께 연결되는 리드 프레임들의 어레이가 있을 수 있고, 리드 프레임들은 개별 패키지들을 분리하기 위해 패키지들을 형성한 후에 커팅된다.
리드들(12 및 14)이 LED 다이(16) 전극들(18 및 20)에 본딩되는 영역은 본딩 패드들(22 및 24)을 형성하기 위해, 적절한 금속, 예컨대 금 또는 합금들로 도금될 수 있다. 금 볼들(gold balls), 땜납 습윤(solder wetting), 또는 다른 기술들은 필요하다면, 또한 다이 전극들(18/20)에 본딩을 허용하기 위해 사용될 수 있다. 전기 연결을 위해 사용되는 리드 프레임의 임의의 부분은 연결이 땜납, 초음파 웰드, 와이어 본드, 전도성 에폭시 등에 의하든지, 본원에서 본딩 패드 또는 전극으로 언급된다.
리드 프레임 위에 플라스틱 컵(26)이 성형된다. 동일한 플라스틱 컵은 어레이 내의 각각의 리드 프레임 위에 동시에 성형된다. 압축 성형 또는 사출 성형이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 플라스틱은 열 전도성이다. 플라스틱이 또한 예를 들어 금속 입자들을 함유하는 것으로 인해(그것의 열 전도율을 증가시키기 위해) 전기적으로 전도성이면, 플라스틱과 접촉하는 리드 프레임의 일부는 성형 전에 그것 위에 형성되는 유전체 코팅(개별적으로 도시되지 않음)을 갖는다.
컵(26)은 일반적으로 도 5에 도시된 바와 같은 LED(16)의 상단 발광 표면의 평면과 평행한 원형 단면과, LED(16)의 상단 발광 표면의 평면에 수직인 포물면(parabola)을 형성한다. 형상은 또한 복합 포물면 집광기(compound parabolic concentrator)(CPC)일 수 있다. 일 실시예에서, 컵(26)의 포물면 부분은 대략 5 mm 깊이이며, 그것의 상단 개구부는 직경이 대략 6 내지 7 mm이고, LED 다이(16)에 대한 그것의 하단 표면 평탄 영역은 직경이 대략 1 내지 2 mm이다. 컵(26)은 모든 LED 다이 광을 위쪽으로 일반적으로 반사시키기 위해 그것의 하단 표면에서 그것의 상단 에지까지 위로 경사진다. 컵이 더 깊어질수록, 빔이 더 좁아지므로, 빔 형상은 임의의 렌즈보다는 오히려 컵 형상에 의해 결정된다. 바람직한 실시예에서, 렌즈가 사용되지 않는다.
그 다음, 컵(26)의 내부 표면은 스퍼터링, 증발, 분무, 또는 다른 공정에 의해, 반사 재료(28), 예컨대 은 또는 알루미늄 필름으로 코팅된다. 반사는 가장 좁은 빔에 대해 정반사성일 수 있거나 (예컨대 백색 페인트를 사용함으로써) 더 넓은 빔에 대해 확산성일 수 있다. 마스킹 공정은 본딩 패드들(22/24)이 반사 재료(28)에 의해 쇼트되거나 코팅되지 않는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 대안에서, 반사 재료는 본딩 패드(22/24)로부터 제거된 다음 금 또는 임의의 다른 적절한 재료로 도금될 수 있다.
다른 실시예에서, 반사 필름은 LED 다이 방출에 일치되는 이색성 코팅이다. 마스킹 공정은 전극들이 반사 재료(28) 또는 대안적 이색성 코팅으로 코팅되지 않는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다.
그 다음, 플립 칩 LED 다이(16)의 하단 전극들(18/20)은 리드들(12 및 14)의 단부들에 형성되는 본딩 패드들(22/24)에 본딩된다. 본딩은 초음파 용접, 땜납, 땜납 페이스트, 전도성 에폭시, 또는 다른 수단에 의할 수 있다. LED 다이들은 전형적으로 측면 당 대략 0.5 내지 1 mm인 정사각형이다. 리드들(12 및 14)은 전원 장치에의 연결을 위해 애노드 및 캐소드 리드들을 형성한다.
적용에 따라, 리드들(12 및 14)의 외부 단부들은 전력을 LED 다이(16)에 공급하기 위해 인쇄 회로 보드(PCB) 또는 다른 기판 상의 금속 패드들에 납땜될 수 있다. LED 다이(16)로부터 방출되는 광선(30)은 전방 방향으로 컵(26)의 벽에 반사되는 것으로 도시된다. LED 다이(16)의 측면 벽들로부터의 임의의 광선들은 컵(26)에 의해 위쪽으로 유사하게 반사될 것이다.
LED 다이(16)로부터의 열은 LED 다이(16), 리드들(12 및 14), 및 패키지(10)를 통한 공기의 조합에 의해 제거된다. 패키지(10)의 하단 표면(32)은 열 전도성 페이스트를 사용하여 기판에 열 결합될 수 있다. 기판 및/또는 컵(26)은 히트 싱크(heat sink)의 역할을 하는 알루미늄 코어(도시되지 않음)를 가질 수 있다.
도 5는 LED 다이(16)(파선들에 의해 투명한 것으로 도시됨)에 대한 본딩 패드들(22 및 24)의 위치를 예시한다. 본딩 패드들(22 및 24)은 LED 다이(16)만큼 넓거나 LED 다이보다 더 넓을 수 있다. 도 1 내의 리드들(12/14)은 LED 다이로부터 열을 더 잘 제거하기 위해 LED 다이(16)보다 훨씬 더 넓을 수 있다.
도 2는 도 1의 것과 유사한 패키지(36)를 예시하지만 LED 다이(38)는 와이어(42)를 통해 리드(40)의 본딩 패드에 와이어 본딩되는 상단 전극을 갖는다. LED 다이(38)는 양호한 열 및 전기 전도율을 위해 리드(44)의 본딩 패드에 본딩되는 하단 전극을 갖는다. 컵(26)은 다른 방법으로 동일하다.
LED 다이는 2개의 상단 전극들을 갖는 타입일 수 있고, 양 전극들은 리드들의 본딩 패드들에 와이어 본딩된다. LED 다이의 하단 열 패드는 열 전도성 에폭시를 사용하여 컵(26)의 플라스틱 베이스에 열 본딩될 것이다.
도 1 및 도 2에서, 리드들(12/14 또는 40/44)의 폭은 양호한 열 경로를 기판(예를 들어, PCB)에 제공하기 위해, 적어도 LED 다이만큼 넓으며, 예컨대 2 mm 이상 넓을 수 있다.
도 3은 플라스틱 컵(54)이 리드 프레임 주위에 성형된 후에 리드 프레임이 하단 본딩 패드들(50 및 52)을 형성하는 패키지(48)에 대한 전극 패턴을 예시한다. 리드들의 상단 및 하단 표면들은 LED 다이(16) 전극들 및 기판 전극들에 본딩을 강화하기 위해 금 또는 다른 금속으로 도금될 수 있다. 금 볼들, 땜납, 또는 다른 본딩 기술들은 도금 대신에 사용될 수 있다. 도 3은 리드 프레임의 상단 표면 상에 형성되는 상단 본딩 패드들(56 및 57)을 도시한다. 하단 전극들(50 및 52)은 기판과의 열 접촉을 최대화하기 위해 패키지(48)의 전체 폭을 연장할 수 있다. 패키지(48)는 도 1의 패키지(10)보다 LED 다이(16)과 기판 사이에 더 양호한 열 전도를 제공한다.
도 5에 도시된 본딩 패드 구성은 또한 도 3에 적용될 수 있다.
도 4는 도 3의 것과 유사한 패키지(58)를 예시하지만 LED 다이(38)의 상단 전극은 와이어(42)에 의해 상단 본딩 패드(60)에 연결된다.
LED 다이는 또한 리드 프레임의 상단 본딩 패드들에 와이어 본딩되는 2개의 상단 전극들을 가질 수 있고, LED 다이의 하단 열 패드는 열 전도성 에폭시에 의해 패키지(48 또는 58)에 열 결합된다.
도 6 및 도 7은 컵에 실장된 후에 캡슐화되는 패키지들(10 및 48) 내의 LED 다이(16)를 예시한다. 동일한 캡슐화는 또한 패키지들(36 및 58)에 사용될 수 있다. 캡슐화는 LED 다이 재료(예를 들어, GaN)와 공기 사이의 굴절률을 전형적으로 가짐으로써 LED 다이(16)를 보호하고 광 추출을 개선한다. 파장 변환에 대해, 캡슐화제(64)는 인광체 분말, 예컨대 YAG 인광체 또는 적색 및 녹색 인광체로 주입되는 실리콘 바인더일 수 있다. LED 다이(16)가 청색 광을 방출하면, 청색 광의 일부는 백색 광을 생성하기 위해 누출되어 인광체 광과 결합될 것이다. 임의의 컬러는 인광체의 선택에 의해 발생될 수 있다. 인광체 입자(66)는 백색 광을 생성하기 위해 LED 다이의 청색 광선(30)과 혼합되는 황색 광선(68)을 방출하는 것으로 도시된다.
캡슐화제(64)는 그 대신에 제거되거나 확산될 수 있다. 실리콘이 사용될 수 있다. 확산 재료는 실리콘 내의 Ti02(백색) 입자들일 수 있다.
인광체는 캡슐화제(64)를 퇴적하기 전에 심지어 LED 다이(16)를 커버하는 개별 층일 수 있다.
도 6 및 도 7과 대조적으로, 측면 광을 제한하기 위해 사용되는 종래의 얕은 컵들은 전형적으로 컵의 매우 작은 체적으로 인해 캡슐화제로 완전히 충전된다. 그 다음, 렌즈는 전형적으로 얕은 컵 위에 실장된다.
도 6 및 도 7은 또한 기판(76/78), 예컨대 PCB 상의 각각의 패드들 또는 트레이스들(70 내지 73)에 본딩(예를 들어, 납땜)되는 리드들(12/14) 및 하단 패드들(50/52)을 도시한다. 기판(76/78)은 LED 다이(16)로부터 떨어진 곳에 열을 전도시키는 금속 코어(도시되지 않음)를 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 리드들은 패키지의 단일 측면으로부터 연장되고 소켓 또는 다른 타입들의 암 커넥터들을 위한 수 커넥터들(전극들)을 형성한다.
도 8은 포물면 반사 벽들을 갖는 5 mm 깊이 컵의 광 강도 대 각도 프로파일이다. y 축 상의 단위들은 절대 값보다는 오히려 상대 플럭스를 의미한다. 빔은 LED 다이의 중심 축 주위에(90 도로) 극히 잘 정의되고, 좁고 대칭이다. 빔은 렌즈보다는 오히려 컵에 의해 형상화될 수 있다. 5 mm보다 더 큰 깊이들을 갖는 컵들은 또한 더 좁은 빔을 위해 예상된다. 깊은 컵 패키지를 사용함으로써, 심지어 낮은 전력 LED는 매우 밝지만 좁은 빔을 발생시키기 위해 사용될 수 있다.
최종 패키지들은 컵이 원하는 발광을 위한 특정 치수들을 가져야 하는 것을 고려하면, 본질적으로 최소 가능한 크기이다.
플라스틱 컵이 백색 플라스틱으로 형성되면, 이때 반사 필름은 확산된 반사가 요구되믄 경우 컵 벽들 상에 퇴적되도록 요구되지 않는다.
플라스틱이 성형가능 재료의 예에 사용되었지만, 임의의 다른 적절한 성형가능 재료는 컵을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 변경들 및 수정들은 그것의 더 넓은 양태들에서 본 발명으로부터 벗어나는 것 없이 이루어질 수 있고, 따라서 첨부된 청구항들은 본 발명의 참된 사상 및 범위 내에 있는 바와 같이 그들의 범위 내에서 모든 그러한 변경들 및 수정들을 망라한다는 점이 본 기술분야의 통상의 기술자들에게 분명할 것이다.

Claims (15)

  1. 발광 디바이스로서,
    한 세트의 발광 다이오드(LED) 다이 전극들과 전기적으로 접촉하기 위해 제1 세트의 전극들을 형성하는 금속 리드 프레임;
    성형된 컵(molded cup)을 형성하기 위해 상기 리드 프레임 주위에 성형되는 제1 재료 - 상기 성형된 컵은 상기 컵의 하단 영역으로부터 상기 컵의 상단으로 연장되는 만곡된 벽들을 가지며, 상기 제1 세트의 전극들은 상기 컵의 하단 영역에서 노출되고,
    상기 리드 프레임은 또한 전원 장치(power supply)에의 연결을 위해 상기 컵의 외부에 제2 세트의 전극들을 형성함 -;
    상기 컵의 상단의 방향으로 광을 반사시키기 위해 상기 컵의 상기 만곡된 벽들을 형성하는 반사 재료;
    상기 컵의 하단 영역에서 실장되는 LED 다이 - 상기 LED 다이 전극들은 상기 제1 세트의 전극들에 전기적으로 연결됨 -; 및
    상기 LED 다이로부터 방출되는 광의 적어도 일부가 캡슐화제 위에서 상기 컵의 벽들에 반사되도록 상기 컵을 부분적으로 충전하는 캡슐화제
    를 포함하며,
    상기 성형된 재료, 상기 리드 프레임, 및 상기 캡슐화제는 상기 LED 다이를 위한 패키지를 형성하고, 상기 컵은 렌즈의 사용 없이 원하는 빔 형상을 생성하기 위해 상기 방출된 LED 다이 광을 형상화하는 발광 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 세트의 전극들은 상기 패키지의 하단 표면 상에 위치되고, 상기 제2 세트의 전극들은 상기 패키지의 측방 측면들을 넘어 연장되지 않는 발광 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 세트의 전극들은 상기 패키지의 하나 이상의 측방 측면들로부터 연장되는 발광 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 컵은 적어도 5 mm의 깊이를 갖는 발광 디바이스.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반사 재료는 상기 제1 재료를 코팅하는 금속 필름인 발광 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 재료는 반사성이고, 상기 반사 재료는 상기 제1 재료인 발광 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 LED 다이는 플립 칩이고, 상기 제1 세트의 전극들은 상기 세트의 LED 다이 전극들에 직접 연결되는 발광 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 세트의 LED 다이 전극들은 상기 LED 다이 상의 적어도 하나의 상단 전극을 포함하며, 상기 제1 세트의 전극들 내의 전극들 중 적어도 하나는 와이어에 의해 상기 적어도 하나의 상단 전극에 전기적으로 연결되는 발광 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 캡슐화제는 인광체를 포함하는 발광 디바이스.
  10. 발광 디바이스를 형성하는 방법으로서,
    성형된 컵을 형성하기 위해 금속 리드 프레임 주위에 제1 재료를 성형하는 단계 - 상기 성형된 컵은 상기 컵의 하단 영역으로부터 상기 컵의 상단으로 연장되는 만곡된 벽들을 갖고,
    상기 리드 프레임은 한 세트의 발광 다이오드(LED) 다이 전극들과 전기적으로 접촉하기 위해 제1 세트의 전극들을 형성하고, 상기 제1 세트의 전극들은 상기 컵의 하단 영역에서 노출되고, 상기 리드 프레임은 또한 전원 장치에의 연결을 위해 상기 컵의 외부에 제2 세트의 전극들을 형성함 -;
    상기 컵의 하단 영역에서 LED 다이를 실장하고 상기 LED 다이 전극들을 상기 제1 세트의 전극들에 전기적으로 연결하는 단계; 및
    상기 LED 다이로부터 방출되는 광의 적어도 일부가 캡슐화제 위에서 상기 컵의 벽들에 반사되도록 상기 컵을 캡슐화제로 부분적으로 충전하는 단계
    를 포함하며,
    상기 성형된 재료, 상기 리드 프레임, 및 상기 캡슐화제는 상기 LED 다이를 위한 패키지를 형성하고, 상기 컵은 상기 패키지의 일부로서 렌즈의 사용 없이 원하는 빔 형상을 생성하기 위해 상기 방출된 LED 다이 광을 형상화하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 컵의 상단의 방향으로 광을 반사시키기 위해 상기 컵의 상기 만곡된 벽들 상에 반사 재료를 퇴적하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제2 세트의 전극들은 상기 패키지의 하단 표면 상에 위치되며, 상기 제2 세트의 전극들은 상기 패키지의 측방 측면들을 넘어 연장되지 않는 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제2 세트의 전극들은 상기 패키지의 하나 이상의 측방 측면들로부터 연장되는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 컵은 적어도 5 mm의 깊이를 갖는 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 LED 다이는 플립 칩이고, 상기 제1 세트의 전극들은 상기 세트의 LED 다이 전극들에 직접 연결되는 방법.
KR1020167021559A 2014-01-08 2014-12-23 완전한 led 패키지로 사용되는 깊은 성형된 반사기 컵 KR20160106153A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461924740P 2014-01-08 2014-01-08
US61/924,740 2014-01-08
PCT/IB2014/067266 WO2015104619A1 (en) 2014-01-08 2014-12-23 Deep molded reflector cup used as complete led package

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160106153A true KR20160106153A (ko) 2016-09-09

Family

ID=52462353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167021559A KR20160106153A (ko) 2014-01-08 2014-12-23 완전한 led 패키지로 사용되는 깊은 성형된 반사기 컵

Country Status (6)

Country Link
US (2) US11227982B2 (ko)
EP (1) EP3092668B1 (ko)
JP (1) JP6847661B2 (ko)
KR (1) KR20160106153A (ko)
CN (1) CN105874620B (ko)
WO (1) WO2015104619A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10686109B2 (en) 2016-12-30 2020-06-16 Lumileds Llc LED package using electroform stencil printing
JP2022517870A (ja) * 2019-03-11 2022-03-10 ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー カップ内の光抽出ブリッジ

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS635580A (ja) * 1986-06-25 1988-01-11 Mitsubishi Cable Ind Ltd 発光ダイオ−ド構造物
US5001609A (en) * 1988-10-05 1991-03-19 Hewlett-Packard Company Nonimaging light source
US4891542A (en) * 1988-12-01 1990-01-02 Gte Products Corporation Dichroic coated lamp with gettered outer jacket
JP2003158301A (ja) 2001-11-22 2003-05-30 Citizen Electronics Co Ltd 発光ダイオード
TWI292961B (en) * 2002-09-05 2008-01-21 Nichia Corp Semiconductor device and an optical device using the semiconductor device
JP3910171B2 (ja) * 2003-02-18 2007-04-25 シャープ株式会社 半導体発光装置、その製造方法および電子撮像装置
JP4288481B2 (ja) * 2003-10-02 2009-07-01 シチズン電子株式会社 発光ダイオード
WO2005109529A1 (en) 2004-05-07 2005-11-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Light-emitting-diode chip package and a collimator
DE102004045950A1 (de) * 2004-09-22 2006-03-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Gehäuse für ein optoelektronisches Bauelement, optoelektronisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
US20060125716A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-15 Wong Lye Y Light-emitting diode display with compartment
JP4744178B2 (ja) * 2005-04-08 2011-08-10 シャープ株式会社 発光ダイオード
TWI256737B (en) 2005-05-19 2006-06-11 Pi-Fu Yang One-block light-emitting device and manufacturing method thereof
US7800124B2 (en) * 2005-06-30 2010-09-21 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Light-emitting device
US7442564B2 (en) * 2006-01-19 2008-10-28 Cree, Inc. Dispensed electrical interconnections
CN102983248B (zh) * 2006-06-02 2017-11-14 日立化成株式会社 光半导体元件搭载用封装及使用其的光半导体装置
US7652301B2 (en) 2007-08-16 2010-01-26 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Optical element coupled to low profile side emitting LED
JP5217800B2 (ja) 2008-09-03 2013-06-19 日亜化学工業株式会社 発光装置、樹脂パッケージ、樹脂成形体並びにこれらの製造方法
JP5641384B2 (ja) * 2008-11-28 2014-12-17 独立行政法人物質・材料研究機構 表示装置用照明装置及び表示装置
WO2011109442A2 (en) * 2010-03-02 2011-09-09 Oliver Steven D Led packaging with integrated optics and methods of manufacturing the same
US20130043502A1 (en) * 2010-05-31 2013-02-21 Panasonic Corporation Light emitting device and method for manufacturing the same
JP5662064B2 (ja) * 2010-06-25 2015-01-28 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 発光装置
US8789969B2 (en) * 2010-08-17 2014-07-29 GE Lighting Solutions, LLC Compact LED light engine with reflector cups and highly directional lamps using same
JP2012216763A (ja) * 2011-03-25 2012-11-08 Sharp Corp 発光装置、照明装置、および表示装置
WO2013101280A2 (en) * 2011-04-11 2013-07-04 Cree, Inc. Solid state lighting device including green shifted red component
JP2012222304A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Asahi Glass Co Ltd Ｌｅｄモジュールおよびｌｅｄランプ
US9631791B2 (en) * 2011-06-27 2017-04-25 Bright Led Ltd. Integrated interconnect and reflector
US20130099263A1 (en) * 2011-10-20 2013-04-25 Gregory Lee Heacock Full spectrum led light source
TWI445204B (zh) 2012-03-02 2014-07-11 Univ Nat Chiao Tung 具有漸變含量之電洞穿隧層之發光元件
JP2013256622A (ja) * 2012-06-14 2013-12-26 Jsr Corp 蛍光体粒子含有組成物、蛍光体粒子含有膜および光半導体装置
WO2014024371A1 (ja) * 2012-08-10 2014-02-13 パナソニック株式会社 半導体発光装置
US20140049939A1 (en) * 2012-08-20 2014-02-20 GE Lighting Solutions, LLC Lamp with integral speaker system for audio
US9608181B2 (en) * 2012-12-20 2017-03-28 Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. Opto-electronic modules with masking feature for reducing the visibility of interior components

Also Published As

Publication number Publication date
JP6847661B2 (ja) 2021-03-24
US20220102599A1 (en) 2022-03-31
JP2017502523A (ja) 2017-01-19
CN105874620A (zh) 2016-08-17
EP3092668A1 (en) 2016-11-16
US20160322549A1 (en) 2016-11-03
EP3092668B1 (en) 2021-03-31
CN105874620B (zh) 2019-03-29
WO2015104619A1 (en) 2015-07-16
US11227982B2 (en) 2022-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4791381B2 (ja) 発光デバイスの製造方法
US10062819B2 (en) Shallow reflector cup for phosphor-converted LED filled with encapsulant
US11189601B2 (en) Reflective solder mask layer for LED phosphor package
US11320722B2 (en) Flash module containing an array of reflector cups for phosphor-converted LEDs
JP2015035592A (ja) 発光装置
US20220102599A1 (en) Deep molded reflector cup used as complete led package
KR20140004351A (ko) 발광 다이오드 패키지

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment