KR100990636B1 - 측면방출 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 품질 향상 및 소형화가 가능한 측면방출 LED 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 접착성을 가진 시트(sheet); 두개의 전극패턴을 포함하며, 상기 시트 상의 일측에 탑재된 기판; 상기 시트 상의 타측에 상기 기판과 분리되어 탑재된 LED 칩; 상기 LED 칩과 전극패턴을 연결하는 와이어; 및 상기 기판 및 LED 칩을 포함하는 시트 상에 형성된 몰딩재를 포함하여 구성된 측면방출 LED 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
LED, 측면방출, 열 변형, 박형화, 소형화

Description

측면방출 ＬＥＤ 패키지 및 그 제조방법{SIDE VIEW LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE AND FABRICATION METHOD THEREOF}
본 발명은 측면방출 LED 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, LED 칩을 리드 프레임(전극패턴)과 동일 평면 상에 배치하고, 몰딩재를 패키지 본체로 대체함으로써, 품질을 향상시키고, 소형화를 꾀할 수 있는 측면방출 LED 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
휴대 전화와 PDA 등의 소형 LCD는 백라이트 장치의 광원으로 측면형 LED를 사용한다. 이와 같은 측면형 LED는 통상 도 1에 도시한 것과 같이 백라이트 장치에 장착된다.
도 1을 참조하면, 백라이트 장치(50)는 기판(52) 상에 평탄한 도광판(54)이 배치되고 이 도광판(54)의 측면에는 복수의 측면형 LED(10)가 어레이 형태로 배치된다. LED(1)에서 도광판(54)으로 입사된 빛(L)은 도광판(54)의 밑면에 제공된 미세한 반사 패턴 또는 반사 시트(56)에 의해 상부로 반사되어 도광판(54)에서 출사 된 다음 도광판(54) 상부의 LCD 패널(58)에 백라이트를 제공하게 된다.
도 2는 도 1에 도시한 것과 같은 종래기술의 LED 패키지(10)의 일례를 보여주는 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, LED 패키지(10)는 패키지 본체(11), 이 패키지 본체(11) 내에 배치된 한 쌍의 리드 프레임(13, 15) 및 리드 프레임(13)에 상에 장착된 LED 칩(17)을 포함한다.
패키지 본체(11)는 통상 고반사율 수지를 성형하여 이루어진 것으로, 리드 프레임(13, 15)을 중심으로 전반부(11a)와 후반부(11b)로 구분할 수 있다.
전반부(11a)에는 상부로 갈수록 경사진 홈부(A)를 가지며, 상기 LED 칩(17)은 상기 홈부(A)를 통해 노출된 리드 프레임(13) 상에 실장되어 있다.
한편, 상기 LED 칩(17)은 와이어(18)에 의해 리드 프레임(13, 15)에 전기적으로 연결되고, 상기 리드 프레임(13, 15)은 일부가 패키지 본체(11) 밖으로 연장되어 외부 단자를 형성한다.
그리고, 상기 홈부(A)의 내부에는 몰딩재(19)가 채워져 LED 칩(17) 및 와이어(18)를 외부로부터 밀봉한다.
상기 몰딩재(19)는 투명수지로 이루어져 있으며, 상기 LED 칩(17)에서 발생하는 광 또는 자외선을 예컨대 백색광으로 변환시키는 형광 물질 등이 함유되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 종래 측면 방출 LED 패키지(10)는 다음과 같은 공정을 통해 제작된다.
먼저, 합성수지 내에 리드 프레임(13)을 넣은 상태에서 사출성형에 의해 홈부(A)를 갖는 패키지 본체(11)를 성형한 다음, 상기 홈부(A)를 통해 노출된 리드 프레임(13) 상에 LED 칩(17)을 실장하고, 와이어 본딩을 통해 LED 칩(17)과 리드 프레임(13)을 전기적으로 연결한다.
이어서, 투명수지와 형광체를 혼합하여, 이를 패키지 본체 전반부(11a)의 홈부(A)에 주입한다. 그리고 나서, 높은 온도에서 장시간 노출시켜서 상기 투명수지를 경화시키게 된다.
상기 투명수지를 경화시킨 후, 단위 패키지 별로, 절단하여, 하나의 발광소자를 제작하게 된다.
이때, 상기 패키지 본체(11)는 합성수지 재료로 되어 있기 때문에, 투명수지의 경화공정에서 높은 열이 가해짐에 따라, 상기 패키지 본체(11)의 열 변형을 초래하게 된다.
상기 패키지 본체(11)의 열변형이 일어남에 따라 몰딩재(19), 패키지 본체(11) 및 리드 프레임(13, 15)들 간의 박리가 발생하여, 발광소자의 품질을 저하시키게 된다.
또한, 종래 LED 패키지는, 상기 리드 프레임(13) 상에 LED 칩(17)이 실장되어 있기 때문에, LED 패키지의 두께를 줄이는데 한계가 있다.
더욱이, 상기 패키지 본체(11)의 홈부(A)에 LED 칩(17)을 실장한 후, LED 칩(17)과 리드 프레임(13, 15)과의 와이어 본딩을 수행하기 때문에, 상기 홈부(A)의 크기가 일정수준으로 확보되어야 한다. 따라서, 와이어 본딩의 작업성으로 인 해, 홈부의 크기를 일정수준 이하로 줄이는데 어려움이 있으며, 이로 인해 패키지의 소형화에 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 열 변형을 초래하는 패키지 본체를 제거함으로써, 몰딩재, LED 칩 및 리드 프레임 등의 구성 요소들 간의 박리문제를 해결할 수 있는 측면방출 LED 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 리드 프레임(전극패턴) 및 LED 칩을 동일면에 탑재하고, 몰딩재를 패키지 본체로 대체시킴으로써, 발광소자의 소형화를 꾀할 수 있는 측면방출 LED 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 접착성을 가진 시트(sheet); 두개의 전극패턴을 포함하며, 상기 시트 상의 일측에 탑재된 기판; 상기 시트 상의 타측에 상기 기판과 분리되어 탑재된 LED 칩; 상기 LED 칩과 전극패턴을 연결하는 와이어; 및 상기 기판 및 LED 칩을 포함하는 시트 상에 형성된 몰딩재를 포함하여 구성된 측면방출 LED 패키지를 제공한다.
상기 시트와 LED 칩 사이에 상기 LED 칩으로부터 발생된 광과 함께 백색광을 구현하는 형광층을 더 포함할 수 있으며, 상기 형광층은, 상기 LED 칩과 대응하는 영역에 국부적으로 형성되거나, LED 칩이 탑재되는 상기 시트의 전면에 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은, 접착성을 가진 시트(sheet)를 준비하는 단계; 상기 시트 상에 두개의 전극패턴을 포함하는 기판을 일정한 간격으로 이격시켜 부착하는 단계; 상기 기판이 부착된 영역을 제외한 상기 시트 상에 형광필름을 부착하는 단계; 상기 형광필름 상에 LED 칩을 실장하는 단계; 상기 LED 칩과 전극패턴을 와이어 본딩하는 단계; 및 상기 LED 칩 및 기판을 포함하는 시트 상에 몰딩재를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 측면방출 LED 패키지의 제조방법을 제공한다.
상기 형광필름은, 상기 시트 상에 국부적으로 형성하거나, 전면(entire surface)에 형성하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은, 접착성을 가진 시트(sheet)를 준비하는 단계; 상기 시트 상에 두개의 전극패턴을 포함하는 기판을 일정한 간격으로 이격시켜 부착하는 단계; 상기 기판이 이격된 시트 상에 더미시트를 탑재하는 단계; 상기 더미시트 상에 LED 칩을 실장하는 단계; 상기 LED 칩과 전극패턴을 와이어 본딩하는 단계; 상기 LED 칩 및 기판을 포함하는 시트 상에 몰딩재를 형성하는 단계; 상기 더미시트를 제거하는 단계; 및 상기 더미시트가 제거된 영역에 형광층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 측면방출 LED 패키지의 제조방법을 제공한다.
상기 더미시트는, 상기 시트 상에 국부적으로 형성하거나, 시트의 전면(entire surface)에 형성할 수 있다.
본 발명은, 열 변형을 초래하는 패키지 본체를 제거함으로써, 몰딩재, LED 칩 및 리드 프레임 등의 구성 요소들 간의 박리문제를 해결하여, 소자의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 리드 프레임(전극패턴) 및 LED 칩을 동일면에 탑재하고, 몰딩재를 패키지 본체로 대체시킴으로써, 발광소자의 박형화 및 소형화를 꾀할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 통해 본 발명에 따른 측면방출 LED 패키지 및 그 제조방법에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 측면 방출 발광소자의 단위 패키지를 나타낸 것으로, 도 3a 및 도 3b는 발광소자 패키지의 전,후부를 각각 나타낸 도면이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 측면방출 LED 패키지(100)는, 시트(101), 상기 시트(101)의 일측 상에 두개의 전극패턴(120)을 포함하는 기판(110), 상기 시트(101)의 타측 상에 LED 칩(130), 및 상기 기판(110)과 LED 칩(130)을 포함하는 상기 시트(101) 전면(entire surface)에 형성된 몰딩재(160)를 포함하여 구성된다.
상기 시트(101)는 접착성을 가지는 필름 형태로 구성되어 있으며, 상기 기판(110)은 상기 시트(101)의 접착성으로 인해, 시트(101) 상에 고정되어 있다.
상기 기판(110)은 절연물질로 이루어져 있으며, 그 양측에 각각 전극패턴(120)이 형성되어 있다. 상기 두개의 전극패턴(120)들은, 이들 사이에 상기 기 판(110)으로부터 상부방향으로 연장되어 형성된 격벽(110a)에 의해 절연되어 있다.
그리고, 상기 전극패턴(120)은 와이어(150)를 통해 LED 칩(130)의 전극(미도시)과 각각 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 상기 시트(101)와 LED 칩(130) 사이에는 형광층(140)이 개재되어 있다.
상기 형광층(140)은 수지에 형광체가 혼합되어 형성된 것으로, 상기 수지는 굴절율 및 광투과율이 높은 에폭시, 실리콘, 변형 실리콘, 우레탄수지, 옥세탄수지, 아크릴, 폴리카보네이트, 및 폴리이미드 중 어느 하나를 포함하고 있으며, 형광체는 황색(yellow), 적색(red) 및 녹색(green) 중 어느 하나로 파장을 변환시키는 형광체를 포함하고 있다.
따라서, 상기 형광체는 상기 LED 칩(130)으로부터 발생된 광을 변환시켜, 백색광을 구현해야 하기 때문에, 상기 LED 칩(130)의 발광파장에 따라 결정된다. 예를 들어, 상기 LED 칩(130)이 청색 소자인 경우, 상기 형광체는 황색 발광 형광체를 사용하게 된다.
상기 형광층(140)은, 도 3a에 도시된 바와 같이, LED 칩(130)이 위치하는 영역에 국부적으로 형성되어 있다.
그러나, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(110)이 위치하는 영역을 제외한 상기 시트(101)의 전면에 걸쳐 형성된 것도 가능하다.
또한, 상기 LED 칩(130)은, 청색(blue), 적색(red), 녹색(green) 및 UV 파장을 발생시키는 LED 칩 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 청색 발광소자 단독으로 구성되거나, 청색과 적색 발광소자가 함께 구성될 수도 있다.
그러나, 본 발명은 이러한 예들에 한정되어 있는 것이 아니고, 청색(blue), 적색(red), 녹색(green) 및 UV 파장을 발생시킨다면, 단독 또는 어떠한 조합으로든 구성할 수 있다.
한편, 상기 LED 칩(130)과 전극패턴(120)의 상부에 형성된 몰딩재(160)는, 굴절율 및 광투과율이 높은 투명수지로 이루어져 있으며, 예를 들면, 에폭시, 실리콘, 변형 실리콘, 우레탄수지, 옥세탄수지, 아크릴, 폴리카보네이트, 및 폴리이미드 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 몰딩재(160)는, LED 칩(130), 와이어(150) 및 전극패턴(120)을 외부로부터 보호할 뿐 아니라, 종래 패키지 본체로서의 역할도 함께한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 발광소자 패키지는, 합성수지로 이루어진 패키지 본체가 생략되고, 몰딩재가 상기 패키지 본체로서의 기능을 하기 때문에, 열 변형에 의한 종래의 문제를 해결할 수 있게 된다.
다시 말해, 종래에는 합성수지로 이루어진 패키지 본체의 열 변형으로 인해, 상기 패키지 본체와 접촉하는 LED 칩, 리드 프레임 등이 상기 패키지 본체와 박리되어 소자의 품질이 떨어지는 문제가 있었다.
그러나, 본 발명에서는, 몰딩재가 상기 패키지 본체를 대신하므로, 열 변형에 의한 문제를 해결할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은, LED 칩이 전극패턴과 분리되어, 시트 상에 형성되어 있기 때문에 종래에 비해 박형화 및 소형화가 가능하다. 즉, 종래에는 LED 칩이 리드 프레임 상에 실장되어 있기 때문에, 패키지의 두께를 줄이는 데 한계가 있었으며, LED 칩을 패키지 본체의 리드 프레임(전극패턴)과 연결하는 와이어 본딩의 작업을 용이하게 하기 위해, 상기 LED 칩을 에워싸도록 형성된 홈부 영역이 확보되어야 하기 때문에, 소자의 소형화에 한계가 있었다.
그러나, 본 발명에서는 전극패턴(120)과 LED 칩(130)의 상하로 적층된 구조가 아니라, 상기 LED 칩(130)이 전극패턴(120)과 동일한 평면(시트)에 탑재되어 있기 때문에, 패키지의 두께를 줄일 수 있게 된다.
더욱이, 홈부가 마련된 패키지 본체가 제거되어, LED 칩의 주변이 오픈되어 있기 때문에, 본딩 작업의 구애 없이 소자의 사이즈를 줄이는 소형화가 가능하다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 발광소자 패키지는, 종래 패키지 본체가 없고, 전극패턴과 동일한 평면상에 LED 칩이 탑재되어 구성된 것으로, 본 발명에 따른 발광소자 패키지는 접착성 시트를 준비한 후, 상기 시트 상에 전극패턴을 포함하는 기판 및 LED 칩을 부착하고, 이들 간의 와이어 본딩을 실시한 후, 그 상부에 투명수지를 형성함으로써, 제작할 수 있다.
도 5a ~ 도 5e는 본 발명에 따른 측면방출 LED 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 공정 평면도이다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 접착성이 있는 시트(101)를 준비한다. 상기 시트(101)는 그 표면에 접착물질이 형성된 것으로, 상기 접착층 표면에 상기 접착물질을 보호하기 위한 필름이 별도로 마련될 수 있다. 접착물질 상에 필름이 마련된 경우, 상기 필름을 제거함으로써, 시트(101)를 준비한다.
상기 시트(101) 상에, 전극패턴(120)이 형성된 기판(110)을 부착한다. 이때, 상기 기판(110)은 일정한 간격을 두고, 규칙적으로 배열한다.
상기 기판(110)은 절연물질로 이루어진 것으로, 상기 전극패턴(120)은 상기 기판(110) 상에 형성하며, 상기 두 전극패턴(120) 사이에는 상기 기판(110)으로부터 돌출된 격벽(110a)을 형성하여, 두 전극패턴(120)을 격리시킨다.
이어서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110)이 이격된 영역에 국부적으로 형광층 형성을 위한 소정두께의 더미시트(140a)를 부착한다.
상기 더미시트(140a)를 기판(110)이 형성된 영역을 제외한, 상기 시트(101)의 전면에 형성하는 것도 가능하다.
상기 더미시트(140a)의 두께는 이후, 형광층의 두께가 된다.
계속해서, 상기 더미시트(140a) 상에 LED 칩(130)을 탑재한 후, 와이어 본딩을 통해, 상기 LED 칩(130)과 전극패턴(120)을 연결한다.(도 5c 참조)
그 다음, 상기 구조물 상에 투명수지를 채운 후, 상기 투명수지를 경화시킴으로써, 몰딩재(160)를 형성한다. 도 5c는 평면도이므로, 상기 몰딩재(160)가 잘 표현되지 않았으므로, 도 3b에 도시된 몰딩재(160)를 참조한다.
한편, 도면에 상세하게 나타내지는 않았지만, 상기 몰딩재(160)는 별도로 마련된 몰딩재 형성용 틀을 사용하여 형성할 수 있으며, 상기 몰딩재 형성용 틀은, 사방이 벽으로 둘러싸인 것으로, 와이어 본딩이 완료된 구조물의 시트를 상기 틀의 바닥면에 배치한 다음, 상기 틀 내부에 액성의 투명수지를 충진하고, 이를 경화시킴으로써, 몰딩재(160)를 형성할 수 있을 것이다. 그리고, 경화가 완료되면, 상기 몰딩재 형성용 틀은 제거된다.
이와 같이 몰딩재(160)가 형성되면, 상기 LED 칩(130)의 하부에 마련된 더미시트(140a)를 제거한다.
그리고, 더미시트(140a)가 제거된 영역에, 형광체가 혼합된 수지를 충진하고, 이를 경화시켜, 형광층(140)을 형성한다.(도 5d 참조)
한편, 상기 형광층(140)은, 필름형태로, 상기 시트(101) 상에 바로 형성하는 것도 가능하다. 즉, 별도의 형광층 형성용 시트 없이, 상기 시트(101) 상에 형광필름을 부착한 후, 상기 형광필름 상에 LED 칩(130)을 탑재할 수 있다.
이와 같이 형광층(140)이 완성되면, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 구조물을 절단선(180)을 따라 절단함으로써, 단위 패키지 별로 분리한다.
상기한 바와 같은 공정을 통해 제작된 본 발명의 측면방출 LED 패키지는, 기존의 패키지 본체를 제거하고, 몰딩재를 패키지 본체로 대체함으로써, 열 변형에 따른 품질저하를 막고,소자의 박형화 및 소형화가 가능하도록 한 것으로, LED 칩의 구조에 상관없이, 전극패턴과 LED 칩이 동일 평면 상에 형성되고, 이들을 모두 감싸는 몰딩재를 포함한다면, 모두 본 발명에 포함될 것이다.
이에 따라, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 측면 방출 LED 패키지를 사용하는 백라이트 장치의 단면도.
도 2는 종래의 측면 방출 LED 패키지의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 측면 방출 LED의 단위 패키지를 나타낸 것으로, 도 3a 및 도 3b는 LED 패키지의 전,후부를 각각 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 다른 예를 나타낸 도면.
도 5a ~ 도 5e는 본 발명에 따른 LED의 패키지의 제조공정을 나타낸 공정 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 측면방출 LED 패키지 101 : 시트
110 : 기판 120 : 전극패턴
130 : LED 칩 140 : 형광층
150 : 와이어 160 : 몰딩재

Claims (12)

  1. 접착성을 가진 시트(sheet);
    두개의 전극패턴을 포함하며, 상기 시트 상의 일측에 탑재된 기판;
    상기 시트 상의 타측에 상기 기판과 분리되어 탑재된 LED 칩;
    상기 LED 칩과 전극패턴을 연결하는 와이어; 및
    상기 기판 및 LED 칩을 포함하는 시트 상에 형성된 몰딩재;
    를 포함하여 구성된 측면방출 LED 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시트와 LED 칩 사이에 개재된 형광층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면방출 LED 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 형광층은, 상기 LED 칩과 대응하는 영역에 국부적으로 형성된 것을 특징으로 하는 측면방출 LED 패키지
  4. 제2항에 있어서,
    상기 형광층은, 상기 LED 칩이 탑재되는 상기 시트의 전면에 형성된 것을 특징으로 하는 측면방출 LED 패키지.
  5. 접착성을 가진 시트(sheet)를 준비하는 단계;
    상기 시트 상에 두개의 전극패턴을 포함하는 기판을 일정한 간격으로 이격시켜 부착하는 단계;
    상기 기판이 부착된 영역을 제외한 상기 시트 상에 형광필름을 부착하는 단계;
    상기 형광필름 상에 LED 칩을 실장하는 단계;
    상기 LED 칩과 전극패턴을 와이어 본딩하는 단계; 및
    상기 LED 칩 및 기판을 포함하는 시트 상에 몰딩재를 형성하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 측면방출 LED 패키지의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 형광필름은, 상기 시트 상에 국부적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 측면 발광소자 패키지의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 몰딩재가 형성된 시트를 절단하여, 단위 패키지로 분리시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 측면방출 LED 패키지의 제조방법.
  9. 접착성을 가진 시트(sheet)를 준비하는 단계;
    상기 시트 상에 두개의 전극패턴을 포함하는 기판을 일정한 간격으로 이격시켜 부착하는 단계;
    상기 기판이 이격된 시트 상에 더미시트를 탑재하는 단계;
    상기 더미시트 상에 LED 칩을 실장하는 단계;
    상기 LED 칩과 전극패턴을 와이어 본딩하는 단계;
    상기 LED 칩 및 기판을 포함하는 시트 상에 몰딩재를 형성하는 단계;
    상기 더미시트를 제거하는 단계; 및
    상기 더미시트가 제거된 영역에 형광층을 형성하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 측면방출 LED 패키지의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 더미시트는, 상기 시트 상에 국부적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 측면 발광소자 패키지의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 더미시트는, 상기 기판이 부착된 영역을 제외한 상기 시트의 전면(entire surface)에 형성하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 측면 발광소자 패키지의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 몰딩재가 형성된 시트를 절단하여, 단위 패키지로 분리시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 측면방출 LED 패키지의 제조방법.
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