WO2010107239A2 - 발광 다이오드 장치의 제조방법과 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈, 그리고 이를 구비한 조명등기구 - Google Patents

발광 다이오드 장치의 제조방법과 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈, 그리고 이를 구비한 조명등기구 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a light emitting diode device, a light emitting diode package, a light emitting diode module, and a lighting fixture having the same. More specifically, a molding part or a lens part covering a light emitting diode chip is formed using a vacuum sealing method.
  • the present invention relates to a method of manufacturing a light emitting diode device having a variety of light distribution structures by fabricating a dome shape, a light emitting diode package, a light emitting diode module, and a lighting fixture having the same.
  • a light emitting diode is a kind of pn junction diode, and when a voltage is applied in a forward direction, a semiconductor using an electroluminescence effect is a phenomenon in which a mono-chromatic light is emitted. Element.
  • the electrons of the n-layer and the holes of the p-layer are combined to emit energy corresponding to the energy difference between the conduction band and the valence band, which is light. If it is emitted in the form of LED will be.
  • LED packaging is divided into a lamp type (Lamp type) and a surface-mounting device (SMD) packaging.
  • Lamp type lamp type
  • SMD surface-mounting device
  • FIGS. 1 and 2 are views illustrating a general light emitting diode package.
  • a general surface mount type LED package 10 may be formed on a base plate 12 and the base plate 12. At least two electrodes 13 and 14 spaced apart from each other are provided.
  • the light emitting diode chip 11 is electrically connected to the electrodes 13 and 14 by a wire 15.
  • a molding part 16 encapsulating the light emitting diode chip 11 and the wire 15 is formed.
  • the molding part is generally formed in a dome shape.
  • a casing 17 surrounding the molding part may be further provided.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a general light emitting diode module, and as shown in FIG. 3, the light emitting diode package 10 is installed to be electrically connected to a circuit formed on the printed circuit board 21 by soldering. . This is called the light emitting diode module 20.
  • a lens 22 may be attached to the LED module 20 to adjust a directing angle of light emitted from the LED package 10 in a specific direction.
  • the light emitting diode chip 11 emits light while current is applied from the anode to the cathode, and the light emitted from the light emitting diode chip 11 causes the lens 22 to operate. It is to illuminate the surroundings in a way that is irradiated outward.
  • Such a light emitting diode module can be used for a relatively long time compared to a conventional lighting lamp such as a fluorescent lamp or a halogen / incandescent lamp, has a very low power consumption, a very bright brightness, instantaneous lighting without safety, and excellent safety.
  • a conventional lighting lamp such as a fluorescent lamp or a halogen / incandescent lamp
  • it can be produced in various colors, its application range is very wide, and it is becoming a light bulb to replace a conventional light bulb.
  • light sources such as halogen lamps, fluorescent lamps, incandescent lamps, etc., which are mainly used in the conventional lighting lamps, have a lot of power consumption, have limitations in color implementation, and have a short lifespan.
  • a light emitting diode device is rapidly changing to a trend of replacing a light source used in the related art.
  • lighting lamps require various types of light distribution structures, but the conventional LED module displays the highest luminance value only in the vertical plane of the installation direction.
  • the radiation angle control means is required, there is a problem that it is difficult to implement various types of light distribution ( ⁇ ⁇ ).
  • the molding part encapsulating the light emitting diode chip and the lens part encapsulating the light emitting diode package are formed in a non-dome shape instead of a traditional dome shape so that light is distributed in a direction determined according to the design.
  • a light emitting diode package and a light emitting diode module having various light distribution structures, and lighting fixtures using the same.
  • Embodiments of the present invention provide a method of manufacturing a light emitting diode package and a light emitting diode module that can easily and quickly produce a light emitting diode package and a module having various light distribution using a vacuum sealing method.
  • a method of manufacturing a light emitting diode device includes the steps of: providing a chip assembly mounted with at least one light emitting diode chip; Inverting the chip assembly, mounting the upper mold to an upper mold, and placing the chip assembly in a first vacuum processor; Injecting a lower mold into the second vacuum processor and filling the molding resin into at least one resin filling portion formed in the lower mold; Injecting the lower mold into a first vacuum processor and placing the lower mold below the upper mold; Coupling the upper mold and the lower mold such that the molding resin encapsulates the light emitting diode chip of the chip assembly; Curing the molding resin to form a non-dom shaped molding in the chip assembly; Separating the chip assembly from the upper mold and the lower mold.
  • the step of separating the chip assembly includes a dicing step of cutting the chip assembly into at least one unit package.
  • a method of manufacturing a light emitting diode device includes providing a substrate assembly on which at least one light emitting diode package is mounted; Inverting and mounting the substrate assembly to an upper mold and feeding the first vacuum processor into the first vacuum processor; Injecting a lower mold into the second vacuum processor and filling the molding resin into at least one resin filling portion formed in the lower mold; Injecting the lower mold into a first vacuum processor and placing the lower mold below the upper mold; Coupling the upper mold and the lower mold such that the molding resin encapsulates the LED package of the substrate assembly; Curing the molding resin to form a non-dome lens portion in the substrate assembly; Separating the package assembly from the upper mold and the lower mold.
  • the resin filling portion formed in the lower mold is characterized in that it has a non-dome shape in which the groove is formed.
  • the filling of the molding resin into the resin filling part of the lower mold is characterized in that the molding resin is filled by a printing method or a dispenser method.
  • the molding resin is characterized in that the light transmissive silicone resin or epoxy resin.
  • a light emitting diode package includes a chip assembly mounted with at least one light emitting diode chip;
  • the light emitting diode chip is encapsulated, and grooves having a predetermined width are formed along a center line in a radial direction to disperse light on the surface, and the first transmission surface and the second transmission surface having different inclinations are formed on left and right sides of the groove portion. It is formed symmetrically with respect to the center portion, the front and rear ends of the groove portion includes a molding portion in which the third transmission surface having a predetermined width and inclination is formed to be inclined.
  • the first transmission surface has a semi-circular or semi-elliptic shape
  • the second transmission surface has a shape in which the width of the center is narrow and wider as the distance from the center to both sides is wider.
  • a light emitting diode package includes: a chip assembly having at least one light emitting diode chip mounted thereon; The light emitting diode chip is encapsulated, and a plurality of groove portions formed in a radial direction so as to disperse light are provided at predetermined intervals to form a wave pattern.
  • the chip assembly includes a base plate; At least two electrodes spaced apart from each other on the base plate, characterized in that the light emitting diode chip is electrically connected to the electrode.
  • a light emitting diode module includes: a substrate assembly having at least one light emitting diode package mounted thereon; At least one recess is formed to encapsulate the light emitting diode package and to disperse light on the surface, and at least one of the edges of the recess includes a lens portion having an opening having a lower height than other edges of the recess.
  • the substrate assembly may include a printed circuit board formed on a predetermined electrode pattern, and the light emitting diode package may be electrically connected to the electrode pattern.
  • the molding part encapsulating the light emitting diode chip and the lens part encapsulating the light emitting diode package are manufactured in a non-dome shape instead of a traditional dome shape to form various light distribution structures. Therefore, the light generated from the light emitting diode chip can be distributed and irradiated in a direction determined according to the design.
  • the non-dom shaped molding part or the lens part is formed by a vacuum sealing method using a mold having a predetermined shape, a process of removing bubbles contained in the molding resin forming the molding part and the lens part separately and a process of mounting the lens are provided. As there is no application, it is possible to manufacture LED packages and modules easily and quickly, thereby reducing the production cost and improving the production yield.
  • 1 is a cross-sectional view showing a typical light emitting diode package
  • FIG. 2 is a perspective view showing a typical light emitting diode package
  • FIG. 3 is a perspective view showing a general light emitting diode module
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a light emitting diode package according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a light emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 to 15 are views showing a method of manufacturing a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention.
  • 16 to 19 are views showing a method of manufacturing a light emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is an experimental result of finding a light directivity angle for a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode device is used to include both the light emitting diode package and the light emitting diode module.
  • Figure 4 is a cross-sectional view showing a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a perspective view showing a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a light emitting according to another embodiment of the present invention
  • a light emitting diode package includes a chip assembly 110 on which at least one light emitting diode chip 111 is mounted; And a molding part 120 encapsulating the light emitting diode chip 111 and having at least one groove part 121 for dispersing light on a surface thereof.
  • the chip assembly 110 includes a base plate 113 and the other of the first electrode 115 and the base plate 113 formed at one end of the base plate 113 so as to be spaced apart from each other in the base plate 113.
  • a second electrode 117 is formed spaced apart from the first electrode 115 at a predetermined interval.
  • the first electrode 115 has an upper surface 115a formed on an upper portion of the base plate 113, that is, a portion where the LED chip 111 is mounted, and a lower portion formed on the lower portion of the base plate 113. Face 115b.
  • the second electrode 117 is also formed on an upper surface 117a formed at an upper portion of the base plate 113, that is, a portion where the LED chip 111 is mounted, and a lower portion of the base plate 113. It includes a lower surface 117b.
  • the upper surfaces 115a and 117a and the lower surfaces 115b and 117b of the first electrode 115 and the second electrode 117 are connected to the via hole 115c formed through the base plate 113. Connection via 117c).
  • the upper surface 115a of the first electrode 115 and the upper surface 117a of the second electrode 117 may have high reflection efficiency in order to increase the reflection efficiency of the light irradiated from the light emitting diode chip 111.
  • Materials may include silver (Ag), for example.
  • the lower surface 115b of the first electrode 115 and the lower surface 117b of the second electrode 117 are soldered portions, and in order to improve solderability, gold (Au) or tin ( Sn) can be formed.
  • the first electrode 115 and the second electrode 117 are not limited to the above-described configuration, and the upper surfaces 115a and 117a and the lower surface 115b, of the first electrode 115 and the second electrode 117 are not limited thereto.
  • connection portion may be formed along the outer circumferential surface thereof.
  • the light emitting diode chip 111 is provided on an upper surface 115a of the first electrode 115 or an upper surface of the base plate 113, and an upper surface of the first electrode 115 through the wire 119. And a top surface 117a of the second electrode 117. Meanwhile, the LED chip 111 is mounted on the top surface 115a of the first electrode 115 and connected to the top surface 117a of the second electrode 117 through the wire 119. Can be.
  • the molding part 120 is a means for encapsulating and protecting the LED chip 111 and the wire 119, and is formed on an upper surface of the base plate 113.
  • at least one recess 121 is formed on the surface of the molding part 120 to adjust or disperse the directivity angle of the light emitted from the LED chip 111.
  • the surface shape of the molding part 120 including the groove part 121 and the groove part 121 may be variously designed and implemented to adjust or disperse the directivity angle of light.
  • the groove portion 121 having a predetermined width is formed along the center line of the molding part 120 in the radial direction, and the first transmission surface 122 having different inclinations on the left and right sides of the groove portion 121.
  • the second transmission surface 123 are formed to be symmetrical with respect to the groove portion 121, and the third transmission surface 124 having a predetermined width and inclination is formed at both front and rear ends of the groove portion 121. It is formed to be inclined.
  • the first transmission surface 122 has a substantially semi-circle or semi-ellipse shape
  • the second transmission surface 123 has a shape in which the width of the center is narrow and wider as it moves toward both sides from the center.
  • the molding part 130 may be provided with a plurality of recesses 131 formed in a radial direction at a predetermined interval in another embodiment to form a wave pattern.
  • the shape of the molding parts 120 and 130 is formed in a non-dome shape rather than a conventional dome shape, and precisely, a non-dome shape having recesses 121 and 131, so that light generated from the LED chip 111 is not concentrated in one direction. Instead, it can be dispersed to form various light distribution structures desired by the consumer.
  • the molding resin forming the molding parts 120 and 130 may have a relatively high hardness and be formed of a transparent silicone resin or an epoxy resin.
  • the present invention is not limited thereto, and any material may be used as long as the resin is transparent enough to transmit light according to the use of the LED package 100 and may be formed on the base plate 113 in a vacuum sealing manner.
  • various kinds of phosphors (not shown) may be mixed in order to convert various wavelengths of light emitted from the light emitting diode chip 111 to realize various colors.
  • a casing 118 may be further formed around the molding parts 120 and 130 to guide the formation of the molding parts 120 and 130.
  • the casing 118 is formed on the upper surface of the base plate 113 and has a shape surrounding the outer shell of the molding parts 120 and 130 so that the molding parts 120 and 130 can maintain a non-dome shape smoothly.
  • the casing 118 is not limited thereto, and may be variously changed according to the shapes of the molding parts 120 and 130.
  • the LED module 200 encapsulates the substrate assembly 210 on which the at least one LED package 100 is mounted, and the LED package 100.
  • the lens unit 220 includes at least one recess 221 for dispersing light on the surface.
  • the light emitting diode package 100 may use the above-described light emitting diode package 100 as it is. Accordingly, duplicate description will be omitted.
  • the shape of the molding part 120 of the LED package 100 is not limited to the non-dome shape having the recess 221 shown in the above-described embodiment, and may have a conventional dome shape.
  • the substrate assembly 210 includes a printed circuit board 211 in which a predetermined electrode pattern for electrically connecting the LED package 100 is formed.
  • the LED package 100 is mounted on the printed circuit board 211 and is connected to receive power from the outside.
  • the lens unit 220 has a means for adjusting or dispersing a directing angle of light generated in the light emitting diode package 100, and further includes a means for encapsulating and protecting the light emitting diode package 100.
  • at least one recess 221 is formed on the surface of the lens unit 220 to adjust or disperse a directing angle of light emitted from the LED package 100.
  • it has a circular recess 221 and a protrusion 223 is formed at the center of the recess 221, and at least one point of the edge of the recess 221 is higher than another edge of the recess 221.
  • Lower openings 225 are formed.
  • the shape of the lens unit is not limited thereto, and the lens unit 220 has a surface shape of the lens unit including the recess 221 and the recess 221 like the molding unit 120 of the above-described embodiment.
  • the molding resin for forming the lens unit 220 may be formed of a relatively high hardness, transparent or semi-transparent silicone resin or epoxy resin.
  • the present invention is not limited thereto, and any material may be used as long as the resin is transparent enough to transmit light according to the use of the light emitting diode module 200 and may be formed on the printed circuit board 211 in a vacuum sealing manner.
  • various kinds of phosphors may be mixed in order to convert various wavelengths of light emitted from the light emitting diode package 100 to implement various colors.
  • FIGS. 8 to 8I are views illustrating a method of manufacturing a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention, and as shown in the drawing, a method of manufacturing a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention is as follows. .
  • an apparatus for manufacturing a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention by a vacuum sealing method will be described.
  • a method of supplying a molding resin by a printing method of the vacuum sealing method will be described as an example.
  • the vacuum seal facility includes at least two vacuum processors 300,400.
  • the first vacuum processor 300 the upper mold 500 to which the chip assembly 110 is fixed and the lower mold 600 filled with the molding resin 120a are combined, and in the second vacuum processor 400, the lower mold 600 is combined.
  • a process of filling the mold 600 with the molding resin 120a is performed.
  • the lower mold 600 is formed with a resin filling part 610 having a non-dome shape in which the recess 121 is filled with the molding resin 120a.
  • a squeegee for constantly injecting the mask 410 and the molding resin 120a having a predetermined pattern corresponding to the resin filling part 610 into the second vacuum processor 400 in the pattern of the mask 410. 420 is provided.
  • first vacuum processor 300 is provided with an arm 310 for mounting and transferring the upper mold 500 for fixing the chip assembly 110.
  • the first vacuum processor 300 and the second vacuum processor 400 are means such as a housing that separates the outside from the inside, and any means may be used as long as the means can form the inside in a vacuum environment.
  • a chip assembly 110 is prepared.
  • the chip assembly 110 is provided by mounting at least one LED chip on a base plate.
  • the chip assembly thus prepared is fixed to the upper mold 500 as shown in FIG. 8 and then mounted to the arm 310 of the first vacuum processor 300.
  • the lower mold 600 is injected into the second vacuum processor 400, and the molding resin 120a is filled in the resin filling part 610 of the lower mold 600.
  • the molding resin 120a is filled using a printing method. Accordingly, the mask 410 is approached to the upper portion of the lower mold 600, and the resin filling part 610 of the lower mold 600 is formed by using the squeegee 420 on the upper surface of the mask 410. Fill in.
  • the method of filling the molding resin 120a in the resin filling part 610 is not limited to the printing method, and the molding resin 120a may be filled in the resin filling part 610 in the second vacuum processor 400.
  • a dispenser method for filling molding resin into a resin filling part using a dispenser may be used.
  • the lower mold 600 is maintained in the second vacuum processor 400 for a predetermined time while the second vacuum processor 400 is decompressed in a vacuum state. Then, bubbles included in the molding resin 120a are discharged from the inside of the molding resin 120a by the pressure difference between the inside of the second vacuum processor 400 and the molding resin 120a. Therefore, a separate process for removing bubbles from the molding resin 120a may be omitted.
  • the lower mold 600 is transferred to the first vacuum processor 300 as shown in FIG. 11.
  • the lower mold 600 is placed in the first vacuum processor 300 to be positioned below the upper mold 500.
  • the arm 310 is lowered to couple the upper mold 500 to which the chip assembly 110 is fixed to the lower mold 600.
  • the LED chip 111 of the chip assembly 110 is encapsulated by the molding resin 120a filled in the resin filling part 610 of the lower mold 600.
  • a predetermined time preferably a time that the molding resin 120a is sufficiently cured in a state in which the lower mold 600 and the upper mold 500 are combined, forms a non-dom shaped molding part on the chip assembly 110.
  • Form 120 the shape of the molding part 120 to be formed is determined by the shape of the resin filling part 610 formed in the lower mold 600. Curing of the molding part 120 may be performed at room temperature, but is not limited thereto. As shown in FIG. 13, the lower mold 600 and the upper mold 500 may be formed in a separate dryer 700 heated to a predetermined temperature. In a combined state, the molding part 120 may be preferably cured.
  • the chip assembly 110 in which the molding part 120 is formed is separated from the upper mold 500 and the lower mold 600.
  • the chip assembly 110 in which the molding part 120 is formed may further include a dicing step of cutting the at least one unit light emitting diode package 100 as illustrated in FIG. 15.
  • the molding part 120 having a specific shape may be easily and quickly manufactured by a vacuum sealing method and a mold press method.
  • 16 to 19 illustrate a method of manufacturing a light emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
  • the manufacturing method of the LED module is similarly applied to the vacuum sealing method and the mold press method used in the above-described method of manufacturing the LED package. Accordingly, duplicate description will be omitted or simplified.
  • the shape of the molding part 120 of the LED package 100 is not limited to the non-dome shape having the recess 121 shown in the above-described embodiment, and may have a conventional dome shape.
  • a substrate assembly 210 on which at least one light emitting diode package 100 is mounted is prepared, and then the substrate assembly 210 is provided.
  • the LED package 100 mounted on the substrate assembly 210 uses a domed molding part 120 formed therein.
  • the present invention is not limited thereto, and the molding part 120 formed in various ways may be applied according to a user's intention.
  • the lower mold 600 is introduced into the second vacuum processor 400, and the molding resin 220a is filled in at least one resin filling part 610 formed in the lower mold 600.
  • the filling of the molding resin 220a may be a printing method or a dispenser method.
  • the lower mold 600 is placed in the first vacuum processor 300 to be positioned below the upper mold 500, and the molding resin 220a is disposed on the substrate assembly ( The upper mold 500 and the lower mold 600 are combined to encapsulate the LED package 100 of 210. Then, the LED package 100 of the substrate assembly 210 is sealed by the molding resin 220a filled in the resin filling part 610 of the lower mold 600.
  • a predetermined time preferably a time when the molding resin 220a is sufficiently cured while the lower mold 600 and the upper mold 500 are combined, passes through the non-dome lens part of the substrate assembly 210.
  • the shape of the lens unit 220 formed at this time is determined by the shape of the resin filling unit 610 formed in the lower mold 600. Hardening of the lens unit 220 may proceed at room temperature, but is not limited thereto, and the lower mold 600 and the upper mold 500 may be disposed in a separate dryer 700 heated to a predetermined temperature as shown in FIG. 18. In the combined state, the lens unit 220 may be preferably cured.
  • the substrate assembly 210 in which the lens unit 220 is formed is separated from the upper mold 500 and the lower mold 600 so as to separate the light emitting diode module ( 200).
  • the light directing angle of the light emitting diode package according to the exemplary embodiment of the present invention is compared by comparing the light directing angle of the conventional LED package and the light emitting diode package according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is an experimental result of finding the light directivity angle with respect to the conventional LED package
  • FIG. 21 is an experimental result of finding the light directivity angle with respect to the LED package according to the embodiment of the present invention.
  • a light emitting diode package having a conventional domed molding part is uniformly irradiated with a constant light directing angle, and as shown in FIG. 21, a non-dome type according to an embodiment of the present invention.
  • the LED package having a molding part is irradiated with light as much as desired by the user by dispersing light and desired light direction. Therefore, it can be seen that the shape of the non-dome-shaped molding part can be modified to implement a desired light directing angle.
  • the light emitting diode package and the light emitting diode module manufactured as described above are manufactured in package and module units, respectively, and applied to various fields.
  • a light emitting diode package having a non-dom shaped molding part manufactured according to the present invention may be mounted on a printed circuit board to form a light emitting diode module. It is used as a light source.
  • at least one light emitting diode module having a non-dome lens part manufactured according to the present invention is arranged and used as a light source of a lighting fixture.
  • the present invention is not limited thereto and may be applied to any type of packaging if a non-dome-shaped molding portion and a lens portion are formed. will be. For example, it may be applied to lamp type LED packaging.

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 칩을 덮는 몰딩부 또는 렌즈부를 진공밀봉 방식을 이용하여 비-돔(dome)형상으로 제작하여 다양한 배광(配光)구조를 갖는 발광 다이오드 장치의 제조방법과 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈에 관한 것으로서, 특히 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 장치 제조방법은 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 실장된 칩 어셈블리를 마련하는 단계와; 상기 칩 어셈블리를 반전시켜 상부금형에 장착하고 제 1 진공 처리기에 투입시키는 단계와; 제 2 진공 처리기에 하부금형을 투입하고, 하부금형에 형성된 적어도 하나의 수지 충진부에 몰딩 수지를 충진시키는 단계와; 상기 하부금형을 제 1 진공 처리기에 투입시켜 상기 상부금형의 하방에 위치시키는 단계와; 상기 몰딩 수지가 상기 칩 어셈블리의 발광 다이오드 칩를 봉지하도록 상기 상부금형과 하부금형을 결합시키는 단계와; 상기 몰딩 수지를 경화시켜 상기 칩 어셈블리에 비-돔형의 몰딩부를 형성시키는 단계와; 상기 상부 금형 및 하부 금형에서 칩 어셈블리를 분리하는 단계를 포함한다. 특히 상기 칩 어셈블리를 분리하는 단계 이후에는 상기 칩 어셈블리를 적어도 하나 이상의 단위 패키지로 절단하는 다이싱단계를 포함한다.

Description

발광 다이오드 장치의 제조방법과 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈, 그리고 이를 구비한 조명등기구
본 발명은 발광 다이오드 장치의 제조방법과 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈 그리고 이를 구비한 조명등기구에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광 다이오드 칩을 덮는 몰딩부 또는 렌즈부를 진공밀봉 방식을 이용하여 비-돔(dome)형상으로 제작하여 다양한 배광(配光)구조를 갖는 발광 다이오드 장치의 제조방법과 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈 그리고 이를 구비한 조명등기구에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(LED;Light Emitting Diode)는 p-n접합 다이오드의 일종으로서, 순방향으로 전압이 걸리면, 단파장광(Mono-chromatic light)이 방출되는 현상인 전기발광효과(Electro-luminescence)를 이용한 반도체 소자이다.
즉, 순방향 전압인가시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하면서 전도대(conduction band)와 가전대(valance band)의 에너지차에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지가 빛의 형태로 발산되는 경우 LED가 되는 것이다.
한편, 발광 다이오드 패키징은 램프형(Lamp type)과 표면실장형(SMD:Surface Mounting Device type) 패키징으로 나뉘어진다.
도 1 및 도 2는 일반적인 발광 다이오드 패키지를 보여주는 도면으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 일반적인 표면실장형 발광 다이오드 패키지(10)는 베이스판(12)과 상기 베이스판(12) 상에 서로 이격 배치되는 적어도 두 개의 전극(13,14)이 구비된다. 그리고, 발광 다이오드 칩(11)은 전극(13,14)과 와이어(15)로 연결되어 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 발광 다이오드 칩(11) 및 와이어(15)를 봉지하는 몰딩부(16)가 형성된다. 이때 상기 몰딩부는 일반적으로 돔(dome) 형상으로 형성된다. 이때 상기 몰딩부를 둘러싸는 케이싱(17)이 더 구비될 수 있다.
그리고, 도 3은 일반적인 발광 다이오드 모듈을 보여주는 사시도로서, 도 3에 도시된 바와 같이 발광 다이오드 패키지(10)는 인쇄회로기판(21)에 형성된 회로와 납땜(Soldering)에 의하여 전기적으로 연결되게 설치된다. 이를 발광 다이오드 모듈(20)이라 한다. 이때 발광 다이오드 모듈(20)에는 발광 다이오드 패키지(10)에서 발광되는 광의 지향각을 특정 방향으로 조절하는 렌즈(22)가 부착될 수 있다.
이 상태에서 스위치가 "ON"상태로 조작되는 경우, 양극으로부터 음극을 통하여 전류가 인가되면서 발광 다이오드 칩(11)이 발광되고, 상기 발광 다이오드 칩(11)으로부터 발광된 광은 렌즈(22)를 통하여 바깥쪽으로 조사되는 방식으로 주변을 밝혀주는 것이다.
이와 같은 발광 다이오드 모듈은 형광등이나 할로겐/백열등 같은 기존의 조명램프에 비하여 상대적으로 오랜 시간 동안 사용할 수 있고, 전력 소모량이 매우 적으며, 밝기가 매우 밝은 것은 물론, 지연시간 없이 순간 점등되고 안전성이 뛰어나며, 다양한 색상으로 연출가능하기 때문에 그 적용범위가 매우 넓어 기존의 전구를 대체할 전구로 자리매김하고 있다.
그러나, 이와 같이 이루어지는 종래의 발광 다이오드 모듈에서는 인쇄회로기판(21) 상의 정해진 위치에 발광 다이오드 패키지(10) 및 기타 부품을 실장한 후에 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA:Poly methyl methacrylate)재질의 렌즈(21)를 발광 다이오드 패키지(10)에 끼워 넣은 방식으로 설치하거나 실리콘수지로 고정시켜 제작되기 때문에 렌즈(21)의 설치작업시 발광 다이오드 패키지 및 모듈을 손상시킬 우려가 매우 높다는 문제가 있다.
특히, 종래에 조명등에 주로 사용되던 할로겐등, 형광등, 백열등 등과 같은 광원은 전력소모가 많고, 색상 구현에 한계가 있었으며, 수명이 짧기 때문에 유지보수 비용이 많이 소용된다는 단점이 있었다.
이에 따라 근래에는 종래에 사용되던 광원을 대체하여 발광 다이오드 장치가 조명등에 적용되는 추세로 빠르게 변하고 있다.
특히, 조명등은 다양한 형태의 배광(配光) 구조를 요구하고 있으나, 종래의 발광 다이오드 모듈은 설치방향의 수직면에서만 가장 높은 휘도값을 나타내기 때문에 발광된 빛을 다른 방향으로 조사시키고자 하는 경우 별도의 방사각 조절수단이 요구된다는 문제가 있고, 다양한 형태의 배광(配光)을 구현하기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명의 실시형태는 발광 다이오드 칩을 봉지하는 몰딩부 및 발광 다이오드 패키지를 봉지하는 렌즈부를 전통적인 돔(Dome)형상이 아닌 비-돔형상으로 형성하여 설계에 따라 정해지는 방향으로 빛이 분산되어 조사되는 될 수 있는 다양한 배광(配光) 구조를 갖는 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈과 이를 이용한 조명등기구를 제공한다.
본 발명의 실시형태는 진공밀봉 방식을 이용하여 다양한 배광을 가진 발광 다이오드 패키지 및 모듈을 간편하면서도 신속하게 제작할 수 있는 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 장치 제조방법은 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 실장된 칩 어셈블리를 마련하는 단계와; 상기 칩 어셈블리를 반전시켜 상부금형에 장착하고 제 1 진공 처리기에 투입시키는 단계와; 제 2 진공 처리기에 하부금형을 투입하고, 하부금형에 형성된 적어도 하나의 수지 충진부에 몰딩 수지를 충진시키는 단계와; 상기 하부금형을 제 1 진공 처리기에 투입시켜 상기 상부금형의 하방에 위치시키는 단계와; 상기 몰딩 수지가 상기 칩 어셈블리의 발광 다이오드 칩를 봉지하도록 상기 상부금형과 하부금형을 결합시키는 단계와; 상기 몰딩 수지를 경화시켜 상기 칩 어셈블리에 비-돔형의 몰딩부를 형성시키는 단계와; 상기 상부 금형 및 하부 금형에서 칩 어셈블리를 분리하는 단계를 포함한다. 특히 상기 칩 어셈블리를 분리하는 단계 이후에는 상기 칩 어셈블리를 적어도 하나 이상의 단위 패키지로 절단하는 다이싱단계를 포함한다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 장치 제조방법은 적어도 하나의 발광 다이오드 패키지가 실장된 기판 어셈블리를 마련하는 단계와; 상기 기판 어셈블리를 반전시켜 상부금형에 장착하고 제 1 진공 처리기에 투입시키는 단계와; 제 2 진공 처리기에 하부금형을 투입하고, 하부금형에 형성된 적어도 하나의 수지 충진부에 몰딩 수지를 충진시키는 단계와; 상기 하부금형을 제 1 진공 처리기에 투입시켜 상기 상부금형의 하방에 위치시키는 단계와; 상기 몰딩 수지가 상기 기판 어셈블리의 발광 다이오드 패키지를 봉지하도록 상기 상부금형과 하부금형을 결합시키는 단계와; 상기 몰딩 수지를 경화시켜 상기 기판 어셈블리에 비-돔형의 렌즈부를 형성시키는 단계와; 상기 상부 금형 및 하부 금형에서 패키지 어셈블리를 분리하는 단계를 포함한다.
상기 하부금형의 수지 충진부에 몰딩 수지를 충진시키는 단계에서, 상기 하부금형에 형성되는 수지 충진부는 요홈부가 형성되는 비-돔형의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 하부금형의 수지 충진부에 몰딩 수지를 충진시키는 단계는 몰딩 수지를 인쇄법 또는 디스펜서법으로 충진시키는 것을 특징으로 한다.
상기 몰딩 수지는 광투광성 실리콘 수지 또는 에폭시 수지인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 실장된 칩 어셈블리와; 상기 발광 다이오드 칩을 봉지하고, 표면에는 광을 분산시키도록 직경방향의 중심선을 따라 소정 너비의 요홈부가 형성되며, 상기 요홈부의 좌우측에는 서로 다른 기울기를 갖는 제 1 투과면과 제 2 투과면이 요홈부를 중심으로 하여 서로 대칭되게 형성되고, 상기 요홈부의 전후 양단부에는 소정의 폭과 기울기를 갖는 제 3 투과면이 경사지게 형성되는 몰딩부를 포함한다. 특히 상기 제 1 투과면은 반원 또는 반타원 형상을 갖고, 제 2 투과면은 중심의 폭이 좁고 중심에서 양측으로 멀어질수록 폭이 넓어지는 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 실장된 칩 어셈블리와; 상기 발광 다이오드 칩을 봉지하고, 표면에는 광을 분산시키도록 직경방향으로 형성되는 요홈부가 소정 간격으로 다수개 구비되어 물결무늬를 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 칩 어셈블리는 베이스판과; 상기 베이스판에 서로 이격 배치되는 적어도 두 개의 전극을 포함하고, 상기 발광 다이오드 칩이 상기 전극에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 모듈은 적어도 하나의 발광 다이오드 패키지가 실장된 기판 어셈블리와; 상기 발광 다이오드 패키지를 봉지하고, 표면에 광을 분산시키도록 적어도 하나 이상의 요홈부가 형성되며, 요홈부의 가장자리 중 적어도 한 지점에는 요홈부의 다른 가장자리보다 높이가 낮은 개구부가 형성되는 렌즈부를 포함한다.
상기 기판 어셈블리는 소정의 전극 패턴에 형성된 인쇄회로기판을 포함하고, 상기 발광 다이오드 패키지가 상기 전극 패턴에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 발광 다이오드 칩을 봉지하는 몰딩부 및 발광 다이오드 패키지를 봉지하는 렌즈부를 전통적인 돔(Dome)형상이 아니라 비-돔형태로 제작하여 다양한 배광(配光) 구조를 갖도록 형성되기 때문에 발광 다이오드 칩으로부터 발생된 빛이 설계에 따라 정해지는 방향으로 분산되어 조사(照射)될 수 있다.
이에 따라 소비자가 원하는 배광 구조를 갖는 다양한 형태의 발광 다이오드 모듈 및 조명등기구를 제공할 수 있다.
또한, 정해진 형상을 갖는 금형을 이용한 진공밀봉 방식으로 비-돔형의 몰딩부 또는 렌즈부를 형성하기 때문에 별도로 몰딩부 및 렌즈부를 형성하는 몰딩 수지에 포함된 기포를 제거하는 공정 및 렌즈를 장착하는 공정을 적용하지 않아도 됨에 따라 간편하면서도 신속하게 발광 다이오드 패키지 및 모듈을 제작할 수 있어 그 생산비를 절감하고 생산수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 발광 다이오드 패키지를 보여주는 단면도이고,
도 2는 일반적인 발광 다이오드 패키지를 보여주는 사시도이며,
도 3은 일반적인 발광 다이오드 모듈을 보여주는 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 보여주는 단면도이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 보여주는 사시도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 보여주는 사시도이며,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 보여주는 사시도이고,
도 8 내지 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 보여주는 도면이며,
도 16 내지 도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 제조하는 방법을 보여주는 도면이고,
도 20은 종래의 발광 다이오드 패키지에 대한 광 지향각을 알아본 실험결과이며,
도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 대한 광 지향각을 알아본 실험결과이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 설명에서 발광 다이오드 장치는 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈을 모두 포함하는 의미로 사용하였다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 보여주는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 보여주는 사시도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 보여주는 사시도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실예에 따른 발광 다이오드 패키지는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩(111)이 실장된 칩 어셈블리(110)와; 상기 발광 다이오드 칩(111)을 봉지하고, 표면에 광을 분산시키는 적어도 하나 이상의 요홈부(121)가 형성되는 몰딩부(120)를 포함한다.
칩 어셈블리(110)는 베이스판(113)과, 상기 베이스판(113)에서 서로 이격 배치되도록 상기 베이스판(113)의 일 단에 형성된 제 1 전극(115) 및 상기 베이스판(113)의 타 단에 상기 제 1 전극(115)과 소정 간격 이격되어 형성된 제 2 전극(117)을 포함한다.
상기 제 1 전극(115)은 상기 베이스판(113)의 상부 즉, 발광 다이오드 칩(111)이 실장되는 부분에 형성되는 상부면(115a)과, 상기 베이스판(113)의 하부에 형성되는 하부면(115b)을 포함한다. 또한, 상기 제 2 전극(117) 역시 상기 베이스판(113)의 상부 즉, 발광 다이오드 칩(111)이 실장되는 부분에 형성되는 상부면(117a)과, 상기 베이스판(113)의 하부에 형성되는 하부면(117b)을 포함한다. 이때 상기 제 1 전극(115) 및 제 2 전극(117)의 상부면(115a,117a) 및 하부면(115b,117b)은 상기 베이스판(113)를 관통하여 형성되는 비아홀에 형성된 연결부(115c,117c)를 통하여 연결된다. 그리고, 상기 제 1 전극(115)의 상부면(115a) 및 제 2 전극(117)의 상부면(117a)은 상기 발광 다이오드 칩(111)으로부터 조사되는 광의 반사효율을 높이기 위하여, 반사효율이 높은 재료 예를 들면, 은(Ag)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 전극(115)의 하부면(115b) 및 제 2 전극(117)의 하부면(117b)은 납땜으로 솔더링되는 부분으로서, 납땜성을 좋게 하기 위하여, 금(Au) 또는 주석(Sn)을 포함하여 형성할 수 있다. 상기 제 1 전극(115) 및 제 2 전극(117)은 전술된 구성에 한정되지 않고, 제 1 전극(115) 및 제 2 전극(117)의 상부면(115a,117a) 및 하부면(115b,117b)을 연결할 수 있으면 어떠한 방식으로도 변경되어 구현될 수 있다. 예를 들어 제 1 전극(115) 및 제 2 전극(117)의 상부면(115a,117a) 및 하부면(115b,117b)은 베이스판(113)에 비아홀을 형성하지 않고, 베이스판(113)의 외주면을 따라 연결부를 형성할 수 있을 것이다.
상기 발광 다이오드 칩(111)은 상기 제 1 전극(115)의 상부면(115a) 또는 베이스판(113)의 상면에 구비되며, 상기 와이어(119)를 통하여 상기 제 1 전극(115)의 상부면(115a) 및 제 2 전극(117)의 상부면(117a)에 연결된다. 한편, 상기 발광 다이오드 칩(111)은 상기 제 1 전극(115)의 상부면(115a) 상에 실장되며, 상기 와이어(119)를 통하여 상기 제 2 전극(117)의 상부면(117a)에 연결될 수 있다.
몰딩부(120)는 상기 발광 다이오드 칩(111) 및 와이어(119)를 봉지하여 보호하는 수단으로서, 상기 베이스판(113)의 상면에 형성된다. 이때 상기 몰딩부(120)의 표면에는 발광 다이오드 칩(111)에서 발광되는 광의 지향각을 조절 또는 분산하기 위하여 적어도 하나 이상의 요홈부(121)가 형성된다. 상기 요홈부(121) 및 요홈부(121)를 포함하는 몰딩부(120)의 표면 형상은 광의 지향각을 조절 또는 분산하기 위하여 다양하게 설계하여 구현할 수 있다. 예를 들어 본 실시예에서는 몰딩부(120) 직경방향의 중심선을 따라 소정 너비의 요홈부(121)가 형성되고, 상기 요홈부(121)의 좌우측에는 서로 다른 기울기를 갖는 제 1 투과면(122)과 제 2 투과면(123)이 요홈부(121)를 중심으로 하여 서로 대칭되게 형성되며, 상기 요홈부(121)의 전후 양단부에는 소정의 폭과 기울기를 갖는 제 3 투과면(124)이 경사지게 형성된다. 이때 상기 제 1 투과면(122)은 대략 반원 또는 반타원 형상을 갖고 제 2 투과면(123)은 중심의 폭이 좁고 중심에서 양측으로 멀어질수록 폭이 넓어지는 형상을 갖는다. 특히 제 1 투과면(122)과 제 2 투과면(123)은 서로 반대의 기울기를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 몰딩부(130)는 다른 실시예로 직경방향으로 형성되는 요홈부(131)가 소정 간격으로 다수개 구비되어 물결무늬를 형성할 수 있다.
이와 같이 몰딩부(120,130)의 형상을 종래의 돔형이 아닌 비-돔형, 정확하게는 요홈부(121,131)를 갖는 비-돔형으로 형성함에 따라 발광 다이오드 칩(111)에서 발생된 광이 일방향으로 집중되지 않고, 분산되어 소비자가 원하는 다양한 배광(配光) 구조를 형성할 수 있는 것이다.
이때 상기 몰딩부(120,130)를 형성하는 몰딩수지는 비교적 경도가 높고, 투명한 실리콘 수지 또는 에폭시 수지로 형성할 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고, 발광 다이오드 패키지(100)의 용도에 따라 광이 투과될 수 있을 정도로 투명한 수지이고, 진공밀봉 방식으로 베이스판(113)에 형성될 수 있다면 어떠한 재료가 사용되어도 무방할 것이다. 또한, 상기 발광 다이오드 칩(111)에서 방출된 광의 파장을 전환시켜 다양한 색상을 구현하기 위하여 다양한 종류의 형광체(미도시)가 혼합될 수 있다.
상기 몰딩부(120,130)의 주변에는 상기 몰딩부(120,130)의 형성을 가이드 하는 케이싱(118)이 더 형성될 수 있다.
상기 케이싱(118)은 상기 베이스판(113)의 상면에 형성되어 상기 몰딩부(120,130)가 원활하게 비-돔형상을 유지할 수 있도록 몰딩부(120,130)의 외각을 둘러싸는 형상을 갖는다. 물론 케이싱(118)은 이에 한정되지 않고 상기 몰딩부(120,130)의 형상에 따라 다양하게 변경되어 구현될 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 설명한다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 모듈(200)은 적어도 하나의 발광 다이오드 패키지(100)가 실장된 기판 어셈블리(210)와, 상기 발광 다이오드 패키지(100)를 봉지하고, 표면에 광을 분산시키는 적어도 하나 이상의 요홈부(221)가 형성되는 렌즈부(220)를 포함한다.
발광 다이오드 패키지(100)는 전술된 발광 다이오드 패키지(100)를 그대로 사용하여도 무방하다. 이에 따라 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 다만, 발광 다이오드 패키지(100)의 몰딩부(120) 형상은 전술된 실시예에서 제시된 요홈부(221)를 갖는 비-돔형상에 제한되지 않고, 종래의 돔형 형상을 가져도 무방하다.
기판 어셈블리(210)는 상기 발광 다이오드 패키지(100)를 전기적으로 연결하기 위한 소정의 전극 패턴이 형성되는 인쇄회로기판(211)을 포함한다. 그래서 상기 발광 다이오드 패키지(100)가 상기 인쇄회로기판(211)에 실장되어 외부로부터 전원을 인가받을 수 있도록 연결된다.
렌즈부(220)는 상기 발광 다이오드 패키지(100)에서 발생되는 광의 지향각을 조절 또는 분산시키는 수단을 갖고, 본 실시예에서는 발광 다이오드 패키지(100)를 봉지하여 보호하는 수단을 더 갖는다. 이때 상기 렌즈부(220)의 표면에는 발광 다이오드 패키지(100)에서 발광되는 광의 지향각을 조절 또는 분산하기 위하여 적어도 하나 이상의 요홈부(221)가 형성된다. 예를 들어 원형의 요홈부(221)를 갖고 요홈부(221)의 중심에는 돌출부(223)가 형성되며, 요홈부(221)의 가장자리 중 적어도 한 지점에는 요홈부(221)의 다른 가장자리보다 높이가 낮은 개구부(225)가 형성된다. 그래서, 발광 다이오드 패키지(100)에서 발광되는 광의 지향을 효과적으로 분산시킨다. 물론 상기 렌즈부의 형상은 이에 한정되지 않고, 상기 렌즈부(220)는 전술된 실시예의 몰딩부(120)와 같이 상기 요홈부(221) 및 요홈부(221)를 포함하는 렌즈부의 표면 형상을 광의 지향각이 조절 또는 분산되도록 다양하게 설계하여 구현할 수 있다. 그리고, 상기 렌즈부(220)를 형성하는 몰딩수지는 비교적 경도가 높고, 투명 또는 반투명한 실리콘 수지 또는 에폭시 수지로 형성할 수 있다. 하지만 이에 한정되지 않고, 발광 다이오드 모듈(200)의 용도에 따라 광이 투과될 수 있을 정도로 투명한 수지이고, 진공밀봉 방식으로 인쇄회로기판(211)에 형성될 수 있다면 어떠한 재료가 사용되어도 무방할 것이다. 또한, 상기 발광 다이오드 패키지(100)에서 방출된 광의 파장을 전환시켜 다양한 색상을 구현하기 위하여 다양한 종류의 형광체(미도시)가 혼합될 수 있다.
다음으로 도 8 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조방법을 설명한다.
도 8 내지 도 8i는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 보여주는 도면이고, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법은 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 진공밀봉 방식에 의해 제조하기 위한 설비를 설명한다. 본 실시예에서는 진공밀봉 방식 중 몰딩수지를 인쇄법에 의해 공급하는 방식을 예로 하여 설명하도록 한다.
진공밀봉 설비는 적어도 2개의 진공 처리기(300,400)를 포함한다. 그래서, 제 1 진공 처리기(300)에서는 칩 어셈블리(110)가 고정되는 상부금형(500)과 몰딩수지(120a)가 충진된 하부금형(600)을 결합시키고, 제 2 진공 처리기(400)에서는 하부금형(600)에 몰딩수지(120a)를 충진하는 공정이 이루어진다. 이에 따라 하부금형(600)에는 몰딩수지(120a)가 충진되는 요홈부(121)가 형성되는 비-돔형의 형상을 갖는 수지 충진부(610)가 형성된다. 그리고, 제 2 진공 처리기(400)에는 상기 수지 충진부(610)와 대응되는 소정의 패턴이 형성된 마스크(410) 및 몰딩수지(120a)를 상기 마스크(410)의 패턴으로 일정하게 주입시키기 위한 스퀴지(420)가 구비된다. 그리고, 제 1 진공 처리기(300)에는 칩 어셈블리(110)를 고정시키는 상부금형(500)을 취부하여 이송시키는 아암(310)이 구비된다. 상기 제 1 진공 처리기(300) 및 제 2 진공 처리기(400)는 외부와 내부를 격리시키는 함체와 같은 수단으로서, 내부를 진공환경으로 조성할 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 사용되어도 무방하다.
전술된 진공밀봉 설비를 이용하여 발광 다이오드 패키지를 제조하기 위하여 먼저, 칩 어셈블리(110)를 마련한다. 칩 어셈블리(110)는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 베이스판에 실장하여 마련한다. 이렇게 마련된 칩 어셈블리는 도 8에 도시된 바와 같이 상부금형(500)에 고정시킨 다음 제 1 진공 처리기(300)의 아암(310)으로 취부한다.
그리고 도 9에 도시된 바와 같이 제 2 진공 처리기(400)에 하부금형(600)을 투입한 다음 하부금형(600)의 수지 충진부(610)에 몰딩수지(120a)를 충진한다. 본 실시예에서는 인쇄법을 이용하여 몰딩수지(120a)를 충진하였다. 이에 따라 하부금형(600)의 상부에 마스크(410)를 접근시키고, 마스크(410)의 상면에서 스퀴지(420)를 이용하여 몰딩수지(120a)를 하부금형(600)의 수지 충진부(610)에 충진시킨다. 물론 수지 충진부(610)에 몰딩수지(120a)를 충진하는 방법은 인쇄법에 한정되지 않고, 제 2 진공 처리기(400) 내에서 수지 충진부(610)에 몰딩수지(120a)를 충진할 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있다. 예를 들어 디스펜서를 이용하여 수지 충진부에 몰딩수지를 충진하는 디스펜서법을 사용할 수도 있다.
그런 다음, 도 10에 도시된 바와 같이 제 2 진공 처리기(400)가 진공상태로 감압된 상태에서 하부금형(600)을 제 2 진공 처리기(400)에 소정 시간동안 유지시킨다. 그러면, 제 2 진공 처리기(400) 내부와 몰딩수지(120a) 내부의 압력차에 의해 몰딩수지(120a)에 포함된 기포가 몰딩수지(120a) 내부에서 외부로 배출된다. 따라서 몰딩수지(120a)에서 기포를 제거하기 위한 별도의 공정을 생략할 수 있다.
이렇게 하부금형(600)의 수지 충진부(610)에 몰딩수지(120a)가 충진되었다면 도 11에 도시된 바와 같이 하부금형(600)을 제 1 진공 처리기(300)로 이송시킨다.
그리고, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 하부금형(600)을 제 1 진공 처리기(300)에 투입시켜 상기 상부금형(500)의 하방에 위치시킨다.
그런 다음, 아암(310)을 하강시켜 칩 어셈블리(110)가 고정된 상부금형(500)을 하부금형(600)에 결합시킨다. 그러면, 하부금형(600)의 수지 충진부(610)에 충진된 몰딩수지(120a)에 의해 상기 칩 어셈블리(110)의 발광 다이오드 칩(111)이 봉지된다.
그리고, 하부금형(600)과 상부금형(500)이 결합된 상태에서 소정 시간, 바람직하게는 몰딩수지(120a)가 충분히 경화되는 시간을 경과시켜 상기 칩 어셈블리(110)에 비-돔형의 몰딩부(120)를 형성시킨다. 이때 형성되는 몰딩부(120)의 형상은 하부금형(600)에 형성된 수지 충진부(610)의 형상에 의해 결정된다. 몰딩부(120)의 경화는 상온에서 진행할 수 있지만 이에 한정되지 않고, 도 13에 도시된 바와 같이 소정의 온도로 가열되는 별도의 건조기(700)에 하부금형(600)과 상부금형(500)이 결합된 상태로 투입하여 몰딩부(120)의 경화가 바람직하게 이루어지도록 할 수 있다.
이렇게 몰딩부(120)의 경화가 충분히 이루어졌다면 도 14에 도시된 바와 같이 상부금형(500) 및 하부금형(600)에서 몰딩부(120)가 형성된 칩 어셈블리(110)를 분리시킨다.
그리고, 몰딩부(120)가 형성된 칩 어셈블리(110)는 도 15에 도시된 바와 같이 적어도 하나 이상의 단위 발광 다이오드 패키지(100)로 절단하는 다이싱단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 진공밀봉 방식 및 몰드프레스 방식에 의해 특정 형상을 갖는 몰딩부(120)를 간편하면서도 신속하게 제작할 수 있다.
다음으로 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 모듈을 제조하는 방법을 보여주는 도면이다.
발광 다이오드 모듈의 제조방법은 전술된 발광 다이오드 패키지의 제조방법에 사용된 진공밀봉 방식 및 몰드프레스 방식이 유사하게 적용된다. 이에 따라 중복되는 설명은 생략 또는 간소화하여 설명하기로 한다. 다만, 발광 다이오드 패키지(100)의 몰딩부(120) 형상은 전술된 실시예에서 제시된 요홈부(121)를 갖는 비-돔형상에 제한되지 않고, 종래의 돔형 형상을 가져도 무방하다.
본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 모듈의 제조방법은 먼저, 도 16에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 발광 다이오드 패키지(100)가 실장된 기판 어셈블리(210)를 마련한 다음, 상기 기판 어셈블리(210)를 반전시켜 상부금형(500)에 장착하고 제 1 진공 처리기(300)에 마련된 아암(310)에 취부시킨다. 이때 기판 어셈블리(210)에 실징된 발광 다이오드 패키지(100)는 돔형의 몰딩부(120)가 형성된 것을 사용한다. 물론 이에 한정되지 않고, 사용자의 의도에 따라 다양으로 형성된 몰딩부(120)가 적용될 수 있다.
그리고, 제 2 진공 처리기(400)에 하부금형(600)을 투입하고, 하부금형(600)에 형성된 적어도 하나의 수지 충진부(610)에 몰딩수지(220a)를 충진시킨다. 이때 몰딩수지(220a)의 충진은 인쇄법 또는 디스펜서법이 사용될 수 있다.
그런 다음, 도 17에 도시된 바와 같이 상기 하부금형(600)을 제 1 진공 처리기(300)에 투입시켜 상기 상부금형(500)의 하방에 위치시키고, 상기 몰딩수지(220a)가 상기 기판 어셈블리(210)의 발광 다이오드 패키지(100)를 봉지하도록 상기 상부금형(500)과 하부금형(600)을 결합시킨다. 그러면, 하부금형(600)의 수지 충진부(610)에 충진된 몰딩수지(220a)에 의해 상기 기판 어셈블리(210)의 발광 다이오드 패키지(100)가 봉지된다.
그리고, 하부금형(600)과 상부금형(500)이 결합된 상태에서 소정 시간, 바람직하게는 몰딩수지(220a)가 충분히 경화되는 시간을 경과시켜 상기 기판 어셈블리(210)에 비-돔형의 렌즈부(220)를 형성시킨다. 이때 형성되는 렌즈부(220)의 형상은 하부금형(600)에 형성된 수지 충진부(610)의 형상에 의해 결정된다. 렌즈부(220)의 경화는 상온에서 진행할 수 있지만 이에 한정되지 않고, 도 18에 도시된 바와 같이 소정의 온도로 가열되는 별도의 건조기(700)에 하부금형(600)과 상부금형(500)을 결합한 상태로 투입하여 렌즈부(220)의 경화가 바람직하게 이루어지도록 할 수 있다.
이렇게 렌즈부(220)의 경화가 충분히 이루어졌다면 도 19에 도시된 바와 같이 상부금형(500) 및 하부금형(600)에서 렌즈부(220)가 형성된 기판 어셈블리(210)를 분리시켜 발광 다이오드 모듈(200)을 완성시킨다.
다음으로 종래의 발광 다이오드 패키지과 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 광 지향각을 비교하여 본 발명의 일실시에에 따른 발광 다이오드 패키지의 광 지향각 조절 효과를 알아본다.
도 20은 종래의 발광 다이오드 패키지에 대한 광 지향각을 알아본 실험결과이고, 도 21은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에 대한 광 지향각을 알아본 실험결과이다.
도 20에서 알 수 있듯이 종래의 돔형 몰딩부를 갖는 발광 다이오드 패키지는 일정한 광 지향각으로 균일하게 광이 조사되고 있는 것을 알 수 있고, 도 21에서 알 수 있듯이 본 발명의 일실시예에 따른 비-돔형 몰딩부를 갖는 발광 다이오드 패키지는 광을 분산하여 사용자가 원하는 광 지향으로 원하는 만큼 광이 조사되고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 비-돔형 몰딩부의 표면 형상을 변형하여 사용자가 원하는 광 지향각을 구현할 수 있음을 알 수 있었다.
전술된 바와 같이 제조되는 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈은 각각 패키지 및 모듈 단위로 제조되어 다양한 분야에 적용되어 사용된다. 예를 들어 본 발명에 따라 제조되는 비-돔형의 몰딩부가 형성된 발광 다이오드 패키지는 적어도 하나 이상이 인쇄회로기판에 실장되어 발광 다이오드 모듈을 구성하고, 이렇게 구성된 발광 다이오드 모듈은 적어도 하나 이상 배열되어 조명등기구의 광원으로 사용된다. 또한, 본 발명에 따라 제조되는 비-돔형의 렌즈부가 형성된 발광 다이오드 모듈은 적어도 하나 이상 배열되어 조명등기구의 광원으로 사용된다.
본 발명에 예시된 발광 다이오드 패키지 및 발광 다이오드 모듈은 표면실장형 패키징에 의해 제조되는 것을 예로 하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않고 비-돔형의 몰딩부 및 렌즈부가 형성된다면 어떠한 타입의 패키징에라도 적용이 가능할 것이다. 예를 들어 램프형 발광 다이오드 패키징에도 적용이 가능할 것이다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 실장된 칩 어셈블리를 마련하는 단계와;
    상기 칩 어셈블리를 반전시켜 상부금형에 장착하고 제 1 진공 처리기에 투입시키는 단계와;
    제 2 진공 처리기에 하부금형을 투입하고, 하부금형에 형성된 적어도 하나의 수지 충진부에 몰딩 수지를 충진시키는 단계와;
    상기 하부금형을 제 1 진공 처리기에 투입시켜 상기 상부금형의 하방에 위치시키는 단계와;
    상기 몰딩 수지가 상기 칩 어셈블리의 발광 다이오드 칩를 봉지하도록 상기 상부금형과 하부금형을 결합시키는 단계와;
    상기 몰딩 수지를 경화시켜 상기 칩 어셈블리에 비-돔형의 몰딩부를 형성시키는 단계와;
    상기 상부 금형 및 하부 금형에서 칩 어셈블리를 분리하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 장치 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 칩 어셈블리를 분리하는 단계 이후에는
    상기 칩 어셈블리를 적어도 하나 이상의 단위 패키지로 절단하는 다이싱단계를 포함하는 발광 다이오드 장치 제조방법.
  3. 적어도 하나의 발광 다이오드 패키지가 실장된 기판 어셈블리를 마련하는 단계와;
    상기 기판 어셈블리를 반전시켜 상부금형에 장착하고 제 1 진공 처리기에 투입시키는 단계와;
    제 2 진공 처리기에 하부금형을 투입하고, 하부금형에 형성된 적어도 하나의 수지 충진부에 몰딩 수지를 충진시키는 단계와;
    상기 하부금형을 제 1 진공 처리기에 투입시켜 상기 상부금형의 하방에 위치시키는 단계와;
    상기 몰딩 수지가 상기 기판 어셈블리의 발광 다이오드 패키지를 봉지하도록 상기 상부금형과 하부금형을 결합시키는 단계와;
    상기 몰딩 수지를 경화시켜 상기 기판 어셈블리에 비-돔형의 렌즈부를 형성시키는 단계와;
    상기 상부 금형 및 하부 금형에서 패키지 어셈블리를 분리하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 장치 제조방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 하부금형의 수지 충진부에 몰딩 수지를 충진시키는 단계에서,
    상기 하부금형에 형성되는 수지 충진부는 요홈부가 형성되는 비-돔형의 형상을 갖는 발광 다이오드 장치 제조방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 하부금형의 수지 충진부에 몰딩 수지를 충진시키는 단계는
    몰딩 수지를 인쇄법 또는 디스펜서법으로 충진시키는 발광 다이오드 장치 제조방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 몰딩 수지는 광투광성 실리콘 수지 또는 에폭시 수지인 발광 다이오드 장치 제조방법.
  7. 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 실장된 칩 어셈블리와;
    상기 발광 다이오드 칩을 봉지하고, 표면에는 광을 분산시키도록 직경방향의 중심선을 따라 소정 너비의 요홈부가 형성되며, 상기 요홈부의 좌우측에는 서로 다른 기울기를 갖는 제 1 투과면과 제 2 투과면이 요홈부를 중심으로 하여 서로 대칭되게 형성되고, 상기 요홈부의 전후 양단부에는 소정의 폭과 기울기를 갖는 제 3 투과면이 경사지게 형성되는 몰딩부를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제 1 투과면은 반원 또는 반타원 형상을 갖고,
    제 2 투과면은 중심의 폭이 좁고 중심에서 양측으로 멀어질수록 폭이 넓어지는 형상을 갖는 발광 다이오드 패키지.
  9. 적어도 하나의 발광 다이오드 칩이 실장된 칩 어셈블리와;
    상기 발광 다이오드 칩을 봉지하고, 표면에는 광을 분산시키도록 직경방향으로 형성되는 요홈부가 소정 간격으로 다수개 구비되어 물결무늬를 형성하는 발광 다이오드 패키지.
  10. 청구항 7 또는 청구항 9에 있어서, 상기 칩 어셈블리는
    베이스판과;
    상기 베이스판에 서로 이격 배치되는 적어도 두 개의 전극을 포함하고,
    상기 발광 다이오드 칩이 상기 전극에 전기적으로 연결되는 발광 다이오드 패키지.
  11. 적어도 하나의 발광 다이오드 패키지가 실장된 기판 어셈블리와;
    상기 발광 다이오드 패키지를 봉지하고, 표면에 광을 분산시키도록 적어도 하나 이상의 요홈부가 형성되며, 요홈부의 가장자리 중 적어도 한 지점에는 요홈부의 다른 가장자리보다 높이가 낮은 개구부가 형성되는 렌즈부를 포함하는 발광 다이오드 모듈.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 기판 어셈블리는
    소정의 전극 패턴에 형성된 인쇄회로기판을 포함하고,
    상기 발광 다이오드 패키지가 상기 전극 패턴에 전기적으로 연결되는 발광 다이오드 모듈.
  13. 청구항 1에 의해 제조되는 발광 다이오드 장치가 실장되는 발광 다이오드 모듈이 적어도 하나 이상으로 구비되는 조명등기구.
  14. 청구항 3에 의해 제조되는 발광 다이오드 장치가 적어도 하나 이상으로 구비되는 조명등기구.
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