WO2014168325A1 - 고효율 cob led 패키지 - Google Patents

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WO2014168325A1
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hole
led
mounting hole
chip mounting
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주재철
김영석
류근광
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주식회사 굿엘이디
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    • H01L2924/12041—LED

Definitions

  • the present invention relates to an LED package, and more particularly, to increase the color rendering index (CRI) and reflection efficiency of light generated from the LED chip, and when the LED chip is bonded, an epoxy is applied only to the back of the LED chip to emit light of the LED chip. It relates to a high efficiency COB LED package that can increase the efficiency.
  • CRI color rendering index
  • COB LED package that can increase the efficiency.
  • an LED Light-Emitting Diode
  • a semiconductor device that emits light by passing a current through a compound such as gallium arsenide.
  • Such a light-emitting diode has a structure in which positive charge particles, called electrons and holes, are coupled to the center of the electrode to emit photons of light as electric current passes through a conductive material attached to electrodes on the upper and lower sides.
  • the color of the light varies depending on the nature of the light.
  • gallium arsenide (GaAs) is applied to a light-emitting diode (LED) used for infrared rays
  • gallium aluminum arsenide (GaAlAs) is applied to a light-emitting diode (LED) used for an infrared or red color.
  • LEDs Light-emitting diodes used for red, orange or yellow are applied with gallium arsenide (GaAsP), and light-emitting diodes (LEDs) used for red, green or yellow are used for gallium phosphide ( GaP) is applied, and the LED (Light-Emitting Diode) used as white is applied by mixing a gallium nitrite (GaN) with a phosphor having Cr ⁇ Tm ⁇ Tb, which is a rare earth material, as an active ion.
  • GaN gallium nitrite
  • a phosphor having Cr ⁇ Tm ⁇ Tb which is a rare earth material
  • LED Light-Emitting Diode
  • Lamp type lamp type
  • SMD surface mount type
  • the lamp type LED is formed by mounting two LED modules (Module) by forming two lead frames (metal electrodes) on the upper side of the substrate, and molding a resin on the outside thereof to form a lens, the thermal resistance is There was a problem that it is difficult to use for high output because of the large heat dissipation.
  • the surface-mounted LED bonds an LED module to a substrate formed of a ceramic or printed circuit board (PCB) and forms a lens by molding a resin thereon.
  • PCB printed circuit board
  • the LED package as described above, as shown in Figure 1 is formed in a plate-like body, at least one LED chip 150 is die at the center of the metal substrate 110, the anode terminal and the cathode terminal is formed After bonding (Die Bonding), a frame-shaped molding portion 170 consisting of an edge portion is formed at the edge of the upper surface of the metal substrate 110, the LED chip 150 is a wire 151 to each terminal and wire Bonded (Wire Bonded) is made of a configuration that is electrically connected.
  • a hollow filling space 171 for filling a liquid material such as a silicon filling liquid and a fluorescent material (Phosphor) in the upper portion of the metal substrate 110 and the molding unit 170 of the LED package 100 is Is formed.
  • the LED package 100 is the LED chip 150 emits light due to the application of power supplied from the outside, the light generated from the LED chip 150 is a liquid phase, such as silicon filler and fluorescent material (Phosphor) It is made to emit light through the material. That is, when the LED chip 150 of the LED package 100 emits light, light is generated from the front side and each side of the LED chip 150, and the light generated from the entire LED chip 150 is generated. It emits light through liquid materials such as silicon filling solution and fluorescent material (Phosphor).
  • a liquid phase such as silicon filler and fluorescent material (Phosphor) It is made to emit light through the material. That is, when the LED chip 150 of the LED package 100 emits light, light is generated from the front side and each side of the LED chip 150, and the light generated from the entire LED chip 150 is generated. It emits light through liquid materials such as silicon filling solution and fluorescent material (Phosphor).
  • the LED package having the structure as described above has a problem that the entire light generated from the entire LED chip is difficult to emit to the front side of the LED package.
  • the entire light generated from the front surface of the LED chip of the LED package is made of a structure that emits to the front side of the LED package through the silicon filler and phosphor (Phosphor), but only a part of the light generated from each side of the LED chip There is a problem in that light is emitted to the front side of the LED package through the silicon fill solution and the phosphor (Phosphor), and most of the light generated from the back of the LED chip does not emit to the front side of the LED package.
  • the light generated from the front surface of the LED chip emits light to the front side of the LED package through the silicon filler and the phosphor, but a part of the light generated from each side of the LED chip is the silicon filler and the fluorescent light.
  • the LED chip light is emitted to the front side of the LED package through the material (Phosphor), and the other part is lost through the metal substrate, and the light generated from the back of the LED chip is mostly lost by the metal substrate on which the LED chip is installed. There is a problem that a large portion of the generated light is lost and the luminous efficiency of the LED package is reduced.
  • the LED chip is attached to the upper surface of the metal substrate of the LED package, a hole for installing the LED chip on the metal substrate is formed, an epoxy is applied to the hole, and the LED chip is adhesively treated.
  • the present invention has been made to solve the above problems, CRI (Color) of light generated in the LED chip by coating or coating a reflector of white PSR (Photosensitive resists) on the upper surface of the metal substrate on which the LED chip is mounted It is an object of the present invention to provide a high-efficiency COB LED package that can increase the rendering index) and the reflection efficiency.
  • CRI Color
  • PSR Photosensitive resists
  • the present invention by forming an extra space by making the size of the hole formed in the reflecting plate larger than the size of the LED chip in order to mold the LED chip, it is possible to uniformly apply the epoxy filled in the hole, When bonding, the epoxy filled in the hole is moved to the extra space, which is located only on the lower surface of the LED chip. At the same time, when the LED chip is bonded, the epoxy rises to the edge of the LED chip to prevent edge and side interference of the LED chip.
  • An object of the present invention is to provide a high-efficiency COB LED package that can increase the luminous efficiency of the chip.
  • the present invention is a metal substrate formed of a plate-like body, the positive terminal and the negative terminal is formed; A reflection plate applied and coated on the center of the upper surface of the metal substrate; At least one LED chip mounted on a reflector plate and electrically connected to the positive terminal and the negative terminal by wires; And a printed circuit board stacked on an edge of the upper surface of the metal substrate and having a hollow filling space at a center thereof, the electrode groove being formed to expose one end of the electrode in the longitudinal direction to the outside; Characterized in that consisting of a configuration including a.
  • the reflector is made of white PSR (Photosensitive resists).
  • At least one hole for installing the LED chip is formed through the reflecting plate, but the hole is formed larger than the LED chip.
  • the hole is formed in the cross-shaped cross-shaped LED chip mounting hole is formed in the center of the center, the extra space in the form of slots on both sides of the LED chip mounting hole is formed so that the epoxy filled in the LED chip mounting hole is moved.
  • the hole is formed in a circular LED chip mounting hole in a central portion thereof, and at least one extra space in the circumferential direction is formed in the LED chip mounting hole so that the epoxy filled in the LED chip mounting hole is moved.
  • the hole has an oval-shaped LED chip mounting hole formed at the center thereof, and at least one extra space in the form of at least one slot is formed in the LED chip mounting hole in the circumferential direction so that the epoxy filled in the LED chip mounting hole is moved.
  • the present invention having the configuration as described above is easy to reflect the light generated from each side and the back of the LED chip to the front surface of the LED chip by applying or coating a reflector of white PSR (Photosensitive resists).
  • This increases the CRI (Color Rendering Index) and the reflection efficiency of the light, and makes it possible to uniformly apply the epoxy filled in the hole by forming an extra space in the hole filled with epoxy to bond the LED chip.
  • it is possible to prevent the epoxy filled in the hole from rising to the edge of the LED chip to contaminate the LED chip and to prevent the edge and side interference of the LED chip by the epoxy, thereby increasing the luminous efficiency of the LED package. It can work.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a state in which the LED package according to the prior art is installed
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a high-efficiency COB LED package according to the present invention.
  • Figure 4 is an exploded perspective view schematically showing a high-efficiency COB LED package according to the present invention
  • FIG. 5 is an enlarged schematic view of a reflector of a high-efficiency COB LED package according to the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged schematic view of another embodiment of a reflector of the high-efficiency COB LED package according to the present invention.
  • Figure 7 is a schematic enlarged view of another embodiment of a reflector of the high-efficiency COB LED package according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing a high-efficiency COB LED package according to the present invention
  • Figure 3 is a cross-sectional view taken along line A-A '
  • Figure 4 is an exploded perspective view schematically showing a high-efficiency COB LED package according to the present invention
  • Figure 5 FIG. 6 is a diagram schematically showing an enlarged reflection plate of the high efficiency COB LED package according to the present invention
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing an enlarged view of another embodiment of the reflector of the high efficiency COB LED package according to the present invention
  • FIG. Fig. 2 is a schematic enlarged view of another embodiment of a reflector of the high-efficiency COB LED package according to the present invention.
  • the high-efficiency Chip On Board (COB) Light-Emitting Diode (LED) package 1 includes a metal substrate 10, a reflector 30, and a light-emitting diode (LED) chip. 50 and a printed circuit board (PCB: 70).
  • COB Chip On Board
  • LED Light-Emitting Diode
  • the metal substrate 10 is a plate-shaped body, the positive terminal and the negative terminal is formed, and is made of a metal material excellent in thermal conductivity. To this end, the metal substrate 10 is made of any one of copper (Cu), stainless steel (Stainless Steel), aluminum (Al), nickel (Ni), magnesium (Mg), zinc (Zn) and tantalum (Ta). Is formed.
  • the metal substrate is any one of copper (Cu), stainless steel (Stainless Steel), aluminum (Al), nickel (Ni), magnesium (Mg), zinc (Zn) and tantalum (Ta)
  • the metal substrate 10 is made of copper (Cu), stainless steel (Stainless Steel), aluminum (Al), nickel (Ni), magnesium (Mg), zinc (Zn) and tantalum (Ta) of It is also possible to be made of at least one alloy material, more preferably the metal substrate is made of aluminum (Al) material in nature.
  • the reflective plate 30 is applied and coated on the center of the upper surface of the metal substrate. That is, the reflector 30 is coated and coated on the center of the upper surface of the metal substrate 10 to reflect the light generated from the LED chip 50 installed on the metal substrate, by the reflector 30 Light generated from the side and the back of the LED chip 50 is reflected to the front side of the LED chip 50 to improve luminous efficiency.
  • the reflector 30 is made of white PSR (White Photosensitive resists). That is, the reflector 30 is made of white PSR (Photosensitive resists) to reflect the light generated from each side and the back of the LED chip 50 to the front side.
  • white PSR White Photosensitive resists
  • the reflector 30 is made of white PSR, but if the light emitted from each side and the back of the LED chip 50 is easily reflected to the front side, the reflector 30 may have various other colors. Or it may be made of a variety of other materials, such as white (White) paint, and can be variously applied according to the specifications of the LED package (1) required.
  • the LED chip 50 is provided with at least one, it is installed on the reflective plate 30 formed on the metal substrate (10).
  • the LED chip 50 is electrically connected to the electrodes 32 provided on both sides of the reflecting plate 30 by wires 51. That is, the LED chip 50 is provided on both sides of the reflecting plate 30, respectively, is electrically connected by an electrode 32 and a wire 51 provided on the upper surface of the metal substrate 10, Electricity applied from the outside is supplied to the LED chip 50.
  • the printed circuit board (PCB) 70 has a circuit pattern and is stacked on the edge of the metal substrate 10 and formed of a frame-shaped body composed only of an edge portion. That is, the printed circuit board 70 is a frame-shaped body which is installed on the upper surface of the metal substrate 10 and is composed of only the edge portion so as to be located on the upper surface of the edge of the metal substrate 10.
  • the filling space 71 for filling a liquid material such as a silicon filling liquid or a fluorescent material (Phosphor) is formed in a hollow shape.
  • the silicon filling solution or the fluorescent material (Phosphor) is filled in the hollow filling space 71 formed inside the edge portion of the printed circuit board 70 to improve the refractive index of the light generated from the LED chip 50.
  • the filling space 71 is filled with transparent epoxy molding compound (EMC), glass, silicone, epoxy, or other transparent resin.
  • the printed circuit board 70 is formed with an electrode groove 73 for exposing one end portion in the longitudinal direction of each electrode 32 to the outside.
  • the electrode grooves 73 are formed in the printed circuit board 70, end portions of the electrodes 32 provided on the metal substrate 10 are exposed to the outside, and the electrode grooves 73 are exposed to the outside.
  • the external electricity is supplied through each electrode 32 exposed by the outside, and the electricity supplied from the outside is supplied to the LED chip 50 electrically connected by the wire 51.
  • the width and height of the edge portion of the printed circuit board 70 is preferably manufactured in consideration of the size and mounting efficiency of the LED chip 50, the width of the edge portion is 0.5 to 10.0% of the area of the metal substrate 10. It is preferably made to a degree, more preferably the width of the edge portion 51 is made of about 1.5 to 5.0%.
  • At least one hole 31 for installing the LED chip 50 is formed through the reflective plate 30 formed on the metal substrate 10, and the hole 31 is formed of the LED chip 50. Is formed larger.
  • the hole 31 is formed on the reflective plate 30 to be coated and formed on the upper surface of the metal substrate 10 so that the LED chip 50 may be adhered by epoxy such as silver epoxy. ) Is formed larger than that of the LED chip 50.
  • the size of the hole 31 for installing the LED chip 50 is larger than the size of the LED chip 50 to form an extra space 35 in the hole 31.
  • the silver epoxy filled in the hole 31 is moved to the extra space 35 and is attached and attached only to the rear surface of the LED chip 50.
  • the silver epoxy is moved to the extra space 35 when the LED chip 50 is attached to the hole 31 by silver epoxy, and thus the flow range is increased.
  • the LED chip 50 is installed in the hole 31, it is attached to the edge and side of the LED chip 50, does not contaminate the LED chip 50, and covers or inhibits the light emitting part of the LED chip 50. Luminous efficiency can be improved.
  • the hole 31 has a rectangular LED chip mounting hole 33 formed at a central portion thereof, and when the LED chip 50 is installed in the LED chip mounting hole 33. It is made of a cross shape in which the extra space 35 of the slot shape is formed on both sides of the LED chip mounting hole 33 so that the epoxy filled in the LED chip mounting hole 33 is moved.
  • the silver epoxy filled in the LED chip mounting hole 33 formed in a square shape is pressed by the LED chip 50.
  • the silver epoxy filled in the LED chip mounting hole 33 is moved from the inside of the LED chip mounting hole 33 to the outside by moving from the chip mounting hole 33 to an extra space 35 formed in a slot form on both sides thereof. It is prevented from being moved and leaked or attached to the edge and each side of the LED chip 50 to contaminate the LED chip 50.
  • a rectangular LED chip mounting hole 33 is formed at the center of the hole 31, and an extra space 35 having a slot shape is formed at both sides of the LED chip mounting hole 33.
  • Epoxy filled in the LED chip mounting hole 33 made of a cross shape is formed to be moved to the extra space (35) by the pressure according to the adhesion of the LED chip 50, as shown in FIG.
  • a circular LED chip mounting hole 33 is formed in the center of the hole 31, and the epoxy filled in the LED chip mounting hole 33 moves in the circumferential direction of the LED chip mounting hole 33. It is also possible to be formed so that at least one or more extra space 35 of the slot shape.
  • a circular LED chip mounting hole 33 for filling silver epoxy is formed in the center of the hole 31, and the extra space 35 having a slot shape in the circumferential direction of the LED chip mounting hole 33.
  • the silver epoxy formed in the cross shape and filled in the circular LED chip mounting hole 33 when the LED chip 50 is installed in the LED chip mounting hole 33 of the hole 31 pressurizes the LED chip 50. It is also possible to be made to move to the extra space 35 formed in the slot form in the circumferential direction of the LED chip mounting hole 33.
  • a circular LED chip mounting hole 33 is formed in the center of the hole 31, and the extra space 35 in the form of a slot in the circumferential direction of the LED chip mounting hole 33 has a cross shape.
  • an extra space 35 having a slot shape in the circumferential direction of the LED chip mounting hole 33 formed in a circular shape in the center of the hole 31 may be formed in a “ ⁇ ” shape. Do.
  • the LED chip mounting hole 33 of the hole 31 is formed in a circular shape, and an extra space of a slot shape in the circumferential direction of the LED chip mounting hole 33 formed in the circular shape ( 35 is formed in a cross shape, but as shown in FIG. 7, the LED chip mounting hole 33 of the hole 31 is formed in an elliptical shape, and the LED chip mounting hole 33 is formed. It is also possible to form an extra space 35 in the form of a cross in the circumferential direction of the cross.
  • the present embodiment is formed in the center of the hole 31, filled in the elliptical LED chip mounting hole 33 when the LED chip 50 is installed in the elliptical LED chip mounting hole 33 filled with silver epoxy
  • the silver epoxy is made to move from the LED chip mounting hole 33 to the slot-shaped extra space 35 formed in the circumferential direction thereof by pressing for bonding the LED chip 50.
  • an extra space 35 having a slot shape may be formed in a “ ⁇ ” shape in the circumferential direction of the LED chip mounting hole 33 formed in an elliptical shape at the center of the hole 31.
  • the number of extra spaces 35 in the circumferential direction of the LED chip mounting hole 33 formed in the elliptical shape can also be variously changed.
  • the silver epoxy filled in the LED chip mounting hole 33 moves to the extra space 35 when the LED chip 50 is attached to the hole 31 formed in the reflector 30. As the silver epoxy filled in the LED chip mounting hole 33 is not leaked to the outside while the silver epoxy is not attached to the edges and sides of the LED chip 50, the silver epoxy is not attached to the LED chip 50. The luminous efficiency can be improved.
  • the hole 31 has a structure in which an extra space 35 is formed in the LED chip mounting hole 33 and the LED chip mounting hole 33 in a rectangular, circular or oval shape.
  • the hole 31 is formed larger than the size of the LED chip mounting hole 33, and the epoxy filled in the hole 31 from the inside of the hole 31 to the outside when the adhesive installation of the LED chip 50 If not leaking, the hole 31 may be formed in a rectangular, circular or elliptical shape which is simply larger in size than the LED chip 50, and the shape, size, etc. of the hole 31 may be variously changed. Do.

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Abstract

본 발명은 고효율 COB LED 패키지에 관한 것으로, LED 칩이 실장되는 금속기판의 상부면에 화이트 PSR(Photosensitive resists)의 반사판을 도포 또는 코팅처리하여 LED 칩에서 발생되는 광의 CRI(Color Rendering Index) 및 반사효율을 증대시킬 수 있으며, LED 칩이 몰딩되기 위하여 반사판에 형성되는 홀의 크기를 LED 칩의 크기보다 크게 하여 여분의 공간을 형성함으로써 홀에 LED 칩의 접착 시 홀 내에 충진된 에폭시가 여분의 공간으로 이동되면서 LED 칩의 하부면에만 위치함과 동시에 LED 칩의 접착 시 에폭시가 LED 칩의 에지로 올라와 LED 칩의 에지 및 측면 간섭을 방지할 수 있어 LED 칩의 발광효율을 증대시킬 수 있는 고효율 COB LED 패키지를 제공하기 위한 것으로서, 그 기술적 구성은, 판형상체로 형성되되, 양극 단자와 음극 단자가 형성되는 금속기판; 금속기판의 상부면 중심부에 도포 및 코팅되는 반사판; 반사판 상에 설치되되, 와이어에 의해 상기 양극 단자와 음극 단자에 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 LED 칩; 및 금속기판의 상부면 가장자리에 적층구비되되, 그 중심부에 중공형상의 충진공간을 갖으며, 각 전극의 길이방향 일측 단부를 외부로 노출시키기 위한 전극홈이 형성되는 인쇄회로기판; 을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

고효율 ＣＯＢ ＬＥＤ 패키지
본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LED 칩에서 발생되는 광의 CRI(Color Rendering Index) 및 반사효율을 증대시키고, LED 칩의 접착 시 에폭시가 LED 칩의 후면에만 도포되어 LED 칩의 발광효율을 증대시킬 수 있는 고효율 COB LED 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, LED(Light-Emitting Diode : 발광다이오드)는 갈륨비소 등의 화합물에 전류를 흘려 빛을 발산하는 반도체 소자이다.
이러한 LED(Light-Emitting Diode)는 상, 하부에 전극을 붙인 전도물질에 전류가 통과하면서 전자 및 정공이라고 불리는 플러스 전하입자가 이 전극 중앙에 결합하여 빛의 광자를 발산하는 구조로 이루어지며, 물질의 특성에 따라 빛의 색상이 달라진다.
여기서, 적외선용으로 사용되는 LED(Light-Emitting Diode)는 비소화갈륨(GaAs)이 적용되고, 적외선 또는 붉은색용으로 사용되는 LED(Light-Emitting Diode)는 비소화갈륨알루미늄(GaAlAs)이 적용되며, 붉은색·주황색 또는 노란색용으로 사용되는 LED(Light-Emitting Diode)는 인화갈륨비소(GaAsP)가 적용되고, 붉은색·녹색 또는 노란색용으로 사용되는 LED(Light-Emitting Diode)는 인화갈륨(GaP)이 적용되며, 백색으로 사용되는 LED(Light-Emitting Diode)는 갈륨나이트(GaN)에 희토류 물질인 희토류 물질인 Cr·Tm·Tb를 활성이온으로 하는 형광체가 혼합되어 적용된다.
한편, LED(Light-Emitting Diode)는 램프형(Lamp type) LED와 표면실장형(SMD : Surface Mount Divice type) LED로 분류된다.
여기서, 상기 램프형 LED는 기판의 상측에 2개의 리드 프레임(금속 전극)을 형성하여 LED 모듈(Module)을 실장하고, 그 외측에 수지를 몰딩(Molding)하여 렌즈를 형성한 것으로, 열 저항이 크고, 열 방출이 어려워 고출력용으로의 활용이 어렵다는 문제점이 있었다.
그리고, 상기 표면실장형 LED는 세라믹 또는 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board)으로 형성된 기판 상에 LED 모듈(Module)을 본딩(Bonding)하고, 그 상부에 수지를 몰딩(Molding)하여 렌즈를 형성한 것으로, 램프형 LED에 비하여 LED 모듈(Module)에서 발생되는 열을 용이하게 방출할 수 있다는 장점이 있으며, 휘도가 향상되면서 컬러형 전광판 및 조명 장치 등 여러 분야에서 널리 활용되고 있다.
한편, 상술한 바와 같은 LED 패키지는 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 판형상체로 형성되되, 양극 단자와 음극 단자가 형성되는 금속기판(110)의 중심부에 적어도 하나 이상의 LED 칩(150)이 다이본딩(Die Bonding)되고, 상기 금속기판(110)의 상부면 가장자리에 테두리부로 이루어지는 프레임형상의 몰딩부(170)가 형성되며, 상기 LED 칩(150)이 와이어(151)에 의해 각 단자와 와이어본딩(Wire Bonding)되어 전기적으로 연결되는 구성으로 이루어진다.
그리고, 상기 LED 패키지(100)의 금속기판(110) 상부 및 몰딩부(170)의 내측에 실리콘 충진액 및 형광물질(Phosphor) 등의 액상물질이 충진되기 위한 중공형태의 충진공간(171)이 형성된다.
여기서, 상기 LED 패키지(100)는 외부에서 공급되는 전원의 인가로 인해 LED 칩(150)이 발광하고, 상기 LED 칩(150)에서 발생되는 광이 실리콘 충진액 및 형광물질(Phosphor) 등의 액상물질을 통하여 외부로 발광하도록 이루어진다. 즉, 상기 LED 패키지(100)의 LED 칩(150)이 발광하는 경우, 상기 LED 칩(150)을 기준으로 전면과 각 측면에서 광이 발생하고, 상기 LED 칩(150) 전체에서 발생되는 광이 실리콘 충진액 및 형광물질(Phosphor) 등의 액상물질을 통하여 발광한다.
그러나, 상술한 바와 같은 구조를 갖는 LED 패키지는 LED 칩 전체에서 발생되는 전체 광이 LED 패키지의 전면측으로 발광하기 어렵다는 문제점이 있었다.
즉, 상기 LED 패키지의 LED 칩 전면에서 발생하는 전체 광이 실리콘 충진액 및 형광물질(Phosphor)을 통하여 LED 패키지의 전면측으로 발광하는 구조로 이루어지나, 상기 LED 칩의 각 측면에서 발생하는 광의 일부만이 실리콘 충진액 및 형광물질(Phosphor)을 통하여 LED 패키지의 전면측으로 발광하고, 상기 LED 칩의 후면에서 발생하는 광의 대부분은 LED 패키지의 전면측으로 발광하지 못한다는 문제점이 있었다.
다시 말하면, 상기 LED 칩의 전면에서 발생하는 광은 실리콘 충진액 및 형광물질(Phosphor)을 통하여 LED 패키지의 전면측으로 발광하나, 상기 LED 칩의 각 측면에서 발생하는 광 중 일부는 실리콘 충진액 및 형광물질(Phosphor)을 통하여 LED 패키지의 전면측으로 발광하고, 나머지 일부는 금속기판을 통하여 손실되며, 상기 LED 칩의 후면에서 발생하는 광은 LED 칩이 설치되는 금속기판에 의해 대부분 손실되는 등 LED 칩에서 발생하는 광의 상당 부분이 손실되어 LED 패키지의 발광 효율이 저하된다는 문제점이 있었다.
한편, 상기 LED 패키지의 금속기판 상부면에 LED 칩의 접착 시 상기 금속기판 상에 LED 칩을 설치하기 위한 홀을 형성하고, 상기 홀에 에폭시를 도포한 후 LED 칩을 접착처리한다.
그러나, 상술한 바와 같이, 상기 금속기판의 상부면에 LED 칩을 설치하기 위한 홀을 형성한 후 상기 홀에 에폭시를 도포하고, 홀에 LED 칩을 접착시킬 경우, 상기 홀 내부에 충진되어 있는 에폭시가 홀 외부로 누출되고, 누출된 에폭시의 일부가 LED 칩의 에지 및 측면에 들러 붙어 LED 칩을 오염시킴과 동시에 LED 칩의 발광 부분을 가림으로써 LED 칩의 발광 효율을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, LED 칩이 실장되는 금속기판의 상부면에 화이트 PSR(Photosensitive resists)의 반사판을 도포 또는 코팅처리하여 LED 칩에서 발생되는 광의 CRI(Color Rendering Index) 및 반사효율을 증대시킬 수 있는 고효율 COB LED 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, LED 칩이 몰딩되기 위하여 반사판에 형성되는 홀의 크기를 LED 칩의 크기보다 크게 하여 여분의 공간을 형성함으로써 홀에 충진되는 에폭시의 균일한 도포가 가능하고, 홀에 LED 칩의 접착 시 홀 내에 충진된 에폭시가 여분의 공간으로 이동되면서 LED 칩의 하부면에만 위치함과 동시에 LED 칩의 접착 시 에폭시가 LED 칩의 에지로 올라와 LED 칩의 에지 및 측면 간섭을 방지할 수 있어 LED 칩의 발광효율을 증대시킬 수 있는 고효율 COB LED 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 판형상체로 형성되되, 양극 단자와 음극 단자가 형성되는 금속기판; 금속기판의 상부면 중심부에 도포 및 코팅되는 반사판; 반사판 상에 설치되되, 와이어에 의해 상기 양극 단자와 음극 단자에 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 LED 칩; 및 금속기판의 상부면 가장자리에 적층구비되되, 그 중심부에 중공형상의 충진공간을 갖으며, 각 전극의 길이방향 일측 단부를 외부로 노출시키기 위한 전극홈이 형성되는 인쇄회로기판; 을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 반사판은 화이트 PSR(Photosensitive resists)로 이루어진다.
여기서, 반사판에 LED 칩이 설치되기 위한 적어도 하나 이상의 홀이 관통형성되되, 홀이 LED 칩 보다 크게 형성된다.
*이때, 홀은 그 중심부에 사각형상의 LED 칩 실장홀이 형성되고, LED 칩 실장홀에 충진되는 에폭시가 이동되도록 LED 칩 실장홀의 양 측에 슬롯형태의 여분의 공간이 형성되어 십자형상으로 이루어진다.
그리고, 홀은 그 중심부에 원형상의 LED 칩 실장홀이 형성되고, LED 칩 실장홀에 충진되는 에폭시가 이동되도록 LED 칩 실장홀에 원주방향으로 적어도 하나 이상의 슬롯형태의 여분의 공간이 형성된다.
또한, 홀은 그 중심부에 타원형상의 LED 칩 실장홀이 형성되고, LED 칩 실장홀에 충진되는 에폭시가 이동되도록 LED 칩 실장홀에 원주방향으로 적어도 하나 이상의 슬롯형태의 여분의 공간이 형성된다.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 화이트 PSR(Photosensitive resists)의 반사판을 도포 또는 코팅처리하여 LED 칩의 각 측면 및 후면에서 발생되는 광을 LED 칩의 전면으로 반사하기가 용이하고, 이로 인해 광의 CRI(Color Rendering Index) 및 반사효율을 증대시킬 수 있으며, LED 칩이 접착되기 위해 에폭시가 충진되는 홀에 여분의 공간을 형성함으로써 홀에 충진되는 에폭시의 균일한 도포가 가능하고, 홀 내에 충진되는 에폭시가 LED 칩의 에지로 올라와 LED 칩을 오염시키는 것을 방지함과 동시에 에폭시에 의한 LED 칩의 에지 및 측면 간섭을 방지할 수 있어 LED 패키지의 발광효율을 증대시킬 수 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 LED 패키지가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 의한 고효율 COB LED 패키지를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 3은 A-A'선 단면도,
도 4는 본 발명에 의한 고효율 COB LED 패키지를 개략적으로 나타내는 분해사시도,
도 5는 본 발명에 의한 고효율 COB LED 패키지의 반사판을 확대하여 개략적으로 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 의한 고효율 COB LED 패키지의 반사판의 다른 실시예를 확대하여 개략적으로 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 의한 고효율 COB LED 패키지의 반사판의 또 다른 실시예를 확대하여 개략적으로 나타내는 도면.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예에서는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시한 것이며, 그 기술적인 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
도 2는 본 발명에 의한 고효율 COB LED 패키지를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 A-A'선 단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 고효율 COB LED 패키지를 개략적으로 나타내는 분해사시도이고, 도 5는 본 발명에 의한 고효율 COB LED 패키지의 반사판을 확대하여 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명에 의한 고효율 COB LED 패키지의 반사판의 다른 실시예를 확대하여 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명에 의한 고효율 COB LED 패키지의 반사판의 또 다른 실시예를 확대하여 개략적으로 나타내는 도면이다.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 고효율 COB(Chip On Board) LED(Light-Emitting Diode) 패키지(1)는 금속기판(10)과 반사판(30)과 LED(Light-Emitting Diode) 칩(50) 및 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board : 70)을 포함하여 구성된다.
상기 금속기판(10)은 판형상체로서, 양극 단자와 음극 단자가 형성되고, 열전도도가 우수한 금속 재질로 이루어진다. 이를 위하여 상기 금속기판(10)은 구리(Cu), 스테인레스강(Stainless Steel), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 및 탄탈륨(Ta) 중 어느 하나의 재질로 형성된다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 금속기판이 구리(Cu), 스테인레스강(Stainless Steel), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 및 탄탈륨(Ta) 중 어느 하나의 재질로 이루어져 있으나, 상기 금속기판(10)이 구리(Cu), 스테인레스강(Stainless Steel), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 아연(Zn) 및 탄탈륨(Ta) 중 적어도 어느 하나 이상의 합금 재질로 이루어지는 것도 가능하ㄱ고, 보다 바람직하게는 상기 금속기판은 특성상 알루미늄(Al) 재질로 이루어진다.
상기 반사판(30)은 상기 금속기판의 상부면 중심부에 도포 및 코팅된다. 즉, 상기 반사판(30)은 상기 금속기판에 설치되는 LED 칩(50)에서 발생되는 광을 반사하기 위하여 상기 금속기판(10)의 상부면 중심부에 도포 및 코팅되고, 상기 반사판(30)에 의하여 LED 칩(50)의 측면 및 후면에서 발생되는 광이 LED 칩(50)의 전면측으로 반사되어 발광효율을 향상시킨다.
여기서, 상기 반사판(30)은 화이트 PSR(White Photosensitive resists)로 이루어진다. 즉, 상기 반사판(30)은 LED 칩(50)의 각 측면 및 후면에서 발생되는 광을 전면측으로 반사시키 위하여 화이트 PSR(Photosensitive resists)로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 반사판(30)이 화이트 PSR로 이루어져 있으나, 상기 LED 칩(50)의 각 측면 및 후면에서 발생되는 광을 전면측으로 반사하기 용이하다면 상기 반사판(30)이 기타 다양한 색상 또는 화이트(White) 도료 등 기타 다양한 재질로 이루어지는 것도 가능하고, 요구되는 LED 패키지(1)의 사양에 따라 다양하게 적용가능하다.
상기 LED 칩(50)은 적어도 하나 이상으로 구비되되, 상기 금속기판(10) 상에 형성되는 반사판(30)에 설치된다.
여기서, 상기 LED 칩(50)은 와이어(51)에 의해 상기 반사판(30)의 양 측에 각각 구비되는 전극(32)에 전기적으로 연결된다. 즉, 상기 LED 칩(50)은 반사판(30)의 양 측에 각각 구비되되, 상기 금속기판(10)의 상부면 상에 구비되는 전극(32)과 와이어(51)에 의해 전기적으로 연결되며, 외부로부터 인가되는 전기가 LED 칩(50)에 공급된다.
상기 인쇄회로기판(PCB : Printed Circuit Board : 70)은 회로 패턴을 갖으며, 상기 금속기판(10)의 가장자리에 적층설치되되, 테두리부로만 구성된 프레임형상체로 형성된다. 즉, 상기 인쇄회로기판(70)은 상기 금속기판(10)의 상부면에 적층설치되되, 상기 금속기판(10)의 가장자리 상부면에 위치하도록 테두리부만으로 구성된 프레임형상체로서, 상기 테두리부의 내측에 실리콘 충진액 또는 형광물질(Phosphor) 등의 액상물질이 충진되기 위한 충진공간(71)이 중공형태로 형성된다.
여기서, 상기 인쇄회로기판(70)의 테두리부 내측에 형성되는 중공형태의 충진공간(71)에 실리콘 충진액 또는 형광물질(Phosphor)을 충진하여 LED 칩(50)에서 발생되는 광의 굴절률을 향상시키도록 이루어지는 것이 바람직하나, 상기 충진공간(71)에 투명 EMC(Epoxy Molding Compound), 글래스(Glass), 실리콘, 에폭시 또는 기타 투명한 수지 등이 충진되도록 이루어지는 것도 가능하다.
한편, 상기 인쇄회로기판(70)에는 상기 각 전극(32)의 길이방향 일측 단부를 외부로 노출시키기 위한 전극홈(73)이 각각 형성된다.
상기한 바와 같이 상기 인쇄회로기판(70)에 전극홈(73)이 형성됨으로써 상기 금속기판(10) 상에 구비되는 각 전극(32)의 단부가 외부로 노출되며, 상기 전극홈(73)에 의해 노출되는 각 전극(32)을 통하여 외부의 전기가 공급되고, 외부로 부터 공급되는 전기가 와이어(51)에 의해 전기적으로 연결되는 LED 칩(50)에 공급된다.
여기서, 상기 인쇄회로기판(70)의 테두리부의 폭 및 높이는 LED 칩(50)의 크기 및 실장효율을 고려하여 제작되는 것이 바람직하며, 상기 테두리부의 폭은 금속기판(10) 면적의 0.5 내지 10.0% 정도로 이루어지는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 상기 테두리부(51)의 폭은 1.5 내지 5.0% 정도로 이루어진다.
한편, 상기 금속기판(10) 상에 형성되는 반사판(30)에 상기 LED 칩(50)이 설치되기 위한 홀(31)이 적어도 하나 이상 관통형성되되, 상기 홀(31)은 LED 칩(50) 보다 크게 형성된다.
즉, 상기 금속기판(10) 상부면에 도포 및 코팅형성되는 반사판(30)에 LED 칩(50)이 실버 에폭시 등의 에폭시에 의해 접착설치되기 위한 홀(31)이 형성되되, 상기 홀(31)의 크기가 상기 LED 칩(50)의 크기보다 크게 형성된다.
상기한 바와 같이, 상기 LED 칩(50)이 설치되기 위한 홀(31)의 크기를 상기 LED 칩(50)의 크기 보다 크게하여 홀(31)에 여분의 공간(35)을 형성함으로써 상기 홀(31)에 LED 칩(50)의 접착설치 시 상기 홀(31) 내에 충진되어 있는 실버 에폭시가 여분의 공간(35)으로 이동되면서 LED 칩(50)의 후면에만 접착 및 부착된다.
이렇게 상기 홀(31)에 여분의 공간(35)을 형성함으로써 실버 에폭시로 LED 칩(50)을 홀(31)에 접착설치 시 실버 에폭시가 여분의 공간(35)으로 이동되는 등 유동 범위가 커져 상기 홀(31)에 LED 칩(50)의 설치 시 LED 칩(50)의 에지 및 측면에 부착되거나, LED 칩(50)을 오염시키지 않으며, LED 칩(50)의 발광 부분을 가리거나, 저해시키지 않아 발광효율을 향상시킬 수 있다.
이를 위하여 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 홀(31)은 그 중심부에 사각형상의 LED 칩 실장홀(33)이 형성되고, 상기 LED 칩 실장홀(33)에 LED 칩(50)의 설치 시 LED 칩 실장홀(33)에 충진되는 에폭시가 이동되도록 상기 LED 칩 실장홀(33)의 양 측에 슬롯형상의 여분의 공간(35)이 형성되는 십자형상으로 이루어진다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 홀(31)에 LED 칩(50)의 설치 시 사각형상으로 형성되는 상기 LED 칩 실장홀(33)에 충진된 실버 에폭시가 LED 칩(50)의 가압에 의해 LED 칩 실장홀(33)에서 그 양 측에 슬롯형태로 형성되는 여분의 공간(35)으로 이동됨으로써 상기 LED 칩 실장홀(33)에 충진된 실버 에폭시가 LED 칩 실장홀(33) 내부에서 외부로 이동되어 누출되거나, 이로 인해 LED 칩(50)의 에지 및 각 측면에 부착되어 LED 칩(50)을 오염시키는 것이 방지된다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 홀(31)의 중심부에 사각형상의 LED 칩 실장홀(33)이 형성되고, 상기 LED 칩 실장홀(33)의 양 측에 슬롯형태의 여분의 공간(35)이 형성되는 십자형상으로 이루어져 상기 LED 칩 실장홀(33)에 충진되는 에폭시가 LED 칩(50)의 접착에 따른 가압에 의해 여분의 공간(35)으로 이동되도록 이루어져 있으나, 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 홀(31)의 중심부에 원형상의 LED 칩 실장홀(33)이 형성되고, 상기 LED 칩 실장홀(33)의 원주방향에 상기 LED 칩 실장홀(33) 내에 충진되는 에폭시가 이동되기 위한 슬롯형상의 여분의 공간(35)이 적어도 하나 이상 형성되도록 이루어지는 것도 가능하다.
즉, 상기 홀(31)의 중심부에 실버 에폭시가 충진되기 위한 원형상의 LED 칩 실장홀(33)이 형성되고, 상기 LED 칩 실장홀(33)의 원주방향에 슬롯형태의 여분의 공간(35)이 십자형상으로 형성되어 상기 홀(31)의 LED 칩 실장홀(33)에 LED 칩(50)의 설치 시 원형상의 LED 칩 실장홀(33) 내에 충진된 실버 에폭시가 LED 칩(50)의 가압에 의해 LED 칩 실장홀(33)의 원주방향에 슬롯형태로 형성되는 여분의 공간(35)으로 이동되도록 이루어지는 것도 가능하다.
본 실시예에서는 상기 홀(31)의 중심부에 원형상의 LED 칩 실장홀(33)이 형성되고, 상기 LED 칩 실장홀(33)의 원주방향에 슬롯형태의 여분의 공간(35)이 십자형상으로 형성되는 구조로 이루어져 있으나, 상기 홀(31)의 중심부에 원형상으로 형성되는 LED 칩 실장홀(33)의 원주방향에 슬롯형태의 여분의 공간(35)이 "×" 형상으로 형성되는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 상기 홀(31)의 중심부에 원형상으로 형성되는 LED 칩 실장홀(33)의 원주방향에 슬롯형태의 여분의 공간(35)이 4개 형성되어 있으나, 상기 여분의 공간(35)의 갯수는 이에 한정하지 아니한다.
한편, 본 실시예에서는 상기 홀(31)의 LED 칩 실장홀(33)이 원형상으로 형성되고, 상기 원형상으로 형성되는 LED 칩 실장홀(33)의 원주방향에 슬롯형태의 여분의 공간(35)이 십자형상으로 형성되는 구조로 이루어져 있으나, 도 7에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 홀(31)의 LED 칩 실장홀(33)이 타원형상으로 형성되고, 상기 LED 칩 실장홀(33)의 원주방향에 슬롯형태의 여분의 공간(35)이 십자형상으로 형성되는 것도 가능하다.
본 실시예에서도, 상기 홀(31)의 중심부에 형성되되, 실버 에폭시가 충진되는 타원형상의 LED 칩 실장홀(33)에 LED 칩(50)의 설치 시 타원형상의 LED 칩 실장홀(33) 내에 충진된 실버 에폭시가 LED 칩(50)의 접착을 위한 가압에 의해 LED 칩 실장홀(33)에서 그 원주방향으로 형성되는 슬롯형상의 여분의 공간(35)으로 이동되도록 이루어진다.
또한, 본 실시예에서도 상기 홀(31)의 중심부에 타원형상으로 형성되는 LED 칩 실장홀(33)의 원주방향에 슬롯형태의 여분의 공간(35)이 "×" 형상으로 형성되는 것도 가능하며, 상기 타원형상으로 형성되는 LED 칩 실장홀(33)의 원주방향에 여분의 공간(35)의 갯수 또한 다양하게 변경가능하게 이루어진다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 반사판(30)에 형성되는 홀(31)에 LED 칩(50)의 접착설치 시 LED 칩 실장홀(33)에 충진되는 실버 에폭시가 여분의 공간(35)으로 이동되면서 퍼짐으로써 상기 LED 칩 실장홀(33)에 충진된 실버 에폭시가 외부로 누출되지 않으며, 이로 인해 실버 에폭시가 LED 칩(50)의 에지 및 측면에 실버 에폭시가 부착되지 않아 LED 칩(50)의 발광효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 홀(31)이 사각형상, 원형상 또는 타원형상의 LED 칩 실장홀(33)과 상기 LED 칩 실장홀(33)에 여분의 공간(35)이 형성되는 구조로 이루어져 있으나, 상기 홀(31)이 상기 LED 칩 실장홀(33)의 크기보다 크게 형성되고, 상기 홀(31)에 충진되는 에폭시가 LED 칩(50)의 접착설치 시 홀(31) 내부에서 외부로 누출되지 않는다면 상기 홀(31)이 단순히 LED 칩(50) 보다 크기가 큰 사각형상, 원형상 또는 타원형상으로 형성되는 것도 가능하며, 상기 홀(31)의 형상, 크기 등은 다양하게 변경실시가능하다.
이상, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
(부호의 설명)
1 : 고효율 COB LED 패키지, 10 : 금속기판,
30 : 반사판, 31 : 홀,
32 : 전극, 33 : LED 칩 실장홀,
35 : 여분의 공간, 50 : LED 칩,
51 : 와이어, 70 : 인쇄회로기판,
71 : 충진공간, 73 : 전극홈.

Claims (6)

  1. 판형상체로 형성되되, 양극 단자와 음극 단자가 형성되는 금속기판;
    상기 금속기판의 상부면 중심부에 도포 및 코팅되는 반사판;
    상기 반사판 상에 설치되되, 와이어에 의해 상기 양극 단자와 음극 단자에 전기적으로 연결되는 적어도 하나 이상의 LED 칩; 및
    상기 금속기판의 상부면 가장자리에 적층구비되되, 그 중심부에 중공형상의 충진공간을 갖으며, 상기 각 전극의 길이방향 일측 단부를 외부로 노출시키기 위한 전극홈이 형성되는 인쇄회로기판;
    을 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고효율 COB LED 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사판은 화이트 PSR(Photosensitive resists)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고효율 COB LED 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사판에 LED 칩이 설치되기 위한 적어도 하나 이상의 홀이 관통형성되되, 상기 홀이 LED 칩 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 COB LED 패키지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 홀은 그 중심부에 사각형상의 LED 칩 실장홀이 형성되고, 상기 LED 칩 실장홀에 충진되는 에폭시가 이동되도록 LED 칩 실장홀의 양 측에 슬롯형태의 여분의 공간이 형성되어 십자형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고효율 COB LED 패키지.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 홀은 그 중심부에 원형상의 LED 칩 실장홀이 형성되고, 상기 LED 칩 실장홀에 충진되는 에폭시가 이동되도록 LED 칩 실장홀에 원주방향으로 적어도 하나 이상의 슬롯형태의 여분의 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 COB LED 패키지.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 홀은 그 중심부에 타원형상의 LED 칩 실장홀이 형성되고, 상기 LED 칩 실장홀에 충진되는 에폭시가 이동되도록 LED 칩 실장홀에 원주방향으로 적어도 하나 이상의 슬롯형태의 여분의 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 COB LED 패키지.
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