KR19990078736A - 고출력 엘이디 패키지의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고출력 적외선 LED(Light Emitting Diode) 패키지의 제조 방법에 관한 것으로, 열 방출이 우수한 스템(stem) 상에 금속 패턴이 형성된 부도체를 형성하고 부도체 상에 서로 다른 광 파장을 가진 LED를 여러 개 배치한다. LED들은 직렬 및 병렬로 전기적 연결을 하고 확산제가 들어있는 에폭시로 LED를 덮고 에폭시의 전면에 렌즈를 배치한다. 렌즈와 에폭시 사이에는 고정용 링을 사용하여 렌즈를 고정하고 렌즈의 둘레에 빛의 산란을 방지하기 위하여 검은색의 차광막을 형성한다. 스템의 하부에는 열 방출을 용이하게 하기 위해서 방열판을 붙이는 단계를 구비한다.
Description
본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 패키지의 제조방법에 관한 것으로, 특히 고출력 LED 패키지의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 LED 램프의 단면도이다.
도1에 나타낸 바와 같이, 리드 프레임(1)으로 두개의 전극을 가지고 그 중에 하나는 LED 칩(2)에서 방출되는 빛을 효과적으로 모으기 위해서 홈이 파진 형태의 오목한 부분을 가지고 있다. 이 컵(cup) 상에 LED 칩(2)을 배치하고 LED의 바닥에 Ag 에폭시(epoxy) 등으로 LED를 고정하여 하나의 전극을 형성한다. 금 와이어(3)로 LED 칩(chip)의 윗면에 형성된 오믹(ohmic) 전극과 다른 리드 프레임에 전기적 연결을 행한다. LED 칩의 전기적 연결이 끝나면 방출되는 빛을 효과적으로 모아주고 또한 외부의 환경 변화에 대해 LED 칩을 보호하기 위하여 투명 에폭시(4)를 사용하여 윗면이 볼록하게 하여 LED 램프를 제조한다. 이 때 필요에 따라서 에폭시의 색을 바꿀 수 있다.
이러한 LED 램프의 경우 LED 칩에서 열의 방출이 용이하지 않기 때문에 LED의 구동 전류가 증가된다. 따라서, LED를 효과적으로 사용하기가 어렵고 파장이 여러 가지인 여러 개의 LED 칩을 집적하기에는 거의 불가능하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 고출력 LED 패키지의 제조방법은 파장이 여러 개인 다수 개의 LED를 효과적으로 집적하고 렌즈를 부착하여 광을 효과적으로 집적시키는데 목적이 있다.
도 1은 종래의 LED 램프의 단면도
도 2는 본 발명에 따른 LED 칩이 서브마운트에 집적된 평면도
도 3은 본 발명에 따른 LED 칩과 포토 다이오드가 서브마운트에 집적된 평면도
도 4는 본 발명에 따른 스템 상에서 서브마운트를 집적한 평면도
도 5는 본 발명에 따른 고출력 LED 패키지의 단면도
도 6은 본 발명에 따른 CCD의 경우에 파장에 따른 감도 및 LED의 유효 광도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 서브마운트 11 : 금속패턴
12 : LED 칩 13 : 포토 다이오드
21 : 와이어 20, 25 : 스템
22, 29 : 리드 23, 32 : 링
24 : 히트 블록 26 : 렌즈 받침대
27 : 렌즈 홀더 28 : 렌즈
30 : 볼트 홀 31 : 에폭시
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고출력 LED 패키지 제조방법은 스템 상에 금속 패턴이 형성된 부도체 서브마운트를 배치하는 단계와, 금속 패턴에 다수개의 LED 칩과 포토 다이오드를 접착시키는 단계와, LED 칩과 서브마운트 및 스템의 리드를 와이어로 연결하는 단계와, 스템의 측면에 링을 설치하여 에폭시를 채우는 단계와, 에폭시의 전면에 집광용 렌즈를 배치하는 단계와, 렌즈를 고정하기 위해 렌즈와 에폭시 사이에 고정용 링을 삽입하는 단계와, 렌즈를 보호하고 고정하기 위해 렌즈 홀더를 배치하는 단계, 및 렌즈 홀더와 방열판을 고정하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 8개의 LED 칩을 금속 패턴이 있는 부도체 서브마운트에 집적시킨 평면도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 부도체 서브마운트(10)에 어레이(array) 형태의 금속 패턴(11)이 형성되고, 금속 패턴(11) 상에 AuSn 합금이나 Ag 에폭시를 사용하여 750nm LED 4개, 780nm LED 2개, 880nm LED 2개의 칩을 접착시킨다. 이 때 LED의 배치는 여러 가지가 있을 수 있으나 사용되는 LED 각각의 광도의 세기 및 파장에 따라서 사용되는 LED의 숫자 및 위치가 다를 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 8개의 LED 칩과 하나의 포토 다이오드(photo diode)를 패턴이 있는 부도체 서브마운트에 집적시킨 평면도이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 금속 패턴(11)이 있는 부도체 서브마운트(10)에 8개의 LED 칩(12)과 부도체 서브마운트(10) 중앙에 Si 포토 다이오드(13)를 집적시킨다. 이 때 포토 다이오드(13)는 8개의 LED 칩(12)에서 방출된 LED 광 출력을 모니터링(Monitoring)하는데 사용된다.
도 4는 본 발명에 따른 스템 상에 서브마운트를 집적시킨 평면도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 열전도도가 우수한 BeO, AlN, Si, 세라믹 등의 부도체 서브마운트(10)에 어레이 형태의 금속 패턴(11)이 형성되고, 금속 패턴(11)상에 서로 다른 파장을 가지거나 같은 파장을 가지는 LED 칩(12)들과 하나의 Si 포토 다이오드(13)를 접착시킨다. 이 때 서로 다른 파장의 LED 칩을 서브마운트 상에 배치함에 있어서는 같은 파장의 칩을 대칭적인 위치에 배치하여 방사광이 대칭성을 유지하도록 한다. 서브마운트(10)와 스템(20) 사이는 Ag 에폭시나 AuSn 등으로 접착시킨다. LED 칩(12)이 배치된 중앙 부위에는 LED 칩에서 방출되는 광량을 재기 위하여 Si 포토 다이오드(13)를 배치한다. LED 칩(12)과 Si 포토 다이오드(13)는 금 와이어(21)로 리드(22)에 연결시킨다. 각각의 칩은 4개씩 직렬로 연결하고 4개씩 직렬 연결된 두 그룹(group)을 병렬로 연결한다. 4개의 리드(22)를 사용하여 외부로 전기적 연결을 한다. 스템(20)의 측면에는 링(23)을 설치하여 흐름성이 있는 에폭시를 LED 칩의 모양이나 와이어 등이 외부에서 보이지 않도록 확산제(diffuser)를 첨가하여 채운다. 이 때 에폭시의 모양을 위로 볼록하게 하거나 아래로 오목하게 채워 렌즈 효과를 얻을 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 고출력 LED 패키지의 조립이 완성된 단면도이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 볼트 홀(30)과 홈이 있는 히트 블럭(24) 상에 도 4의 리드(29)가 부착된 스템(25)을 배치한다. 스템(25) 위에 렌즈 받침대(26)를 두고 확산제가 들어있는 에폭시(31)로 LED를 덮고 에폭시의 전면에 렌즈(28)를 배치한다. 이 때 렌즈(28)는 볼록 또는 오목 렌즈로 배치할 수 있다. 렌즈(28)와 에폭시(31) 사이에는 고정용 링(32)을 사용하여 렌즈(28)를 고정한다. 렌즈(28)를 고정하고 보호하며 렌즈의 둘레에 빛의 산란을 방지하기 위하여 검은색의 차광막을 형성한 렌즈 홀더(27)를 배치한다. 스템(25)의 하부에는 열 방출을 용이하게 하기 위해서 방열판(도시하지 않음)을 붙인다.
도 6은 Si을 사용하는 CCD의 경우에 파장에 따른 감도와 LED의 유효 광도를 나타낸 그래프로서, 파장이 800nm 근방에서 최대의 감도를 가지고 파장이 길어지거나 파장이 짧아지면 감도가 떨어지게 된다. 따라서 CCD 카메라용 조명 장치의 경우 감도와 정 반대의 광도를 기지면 CCD 카메라의 이미지는 양호하게 된다. 이 방법으로 780nm 대에서의 광도는 최소로 하고 파장이 길어지거나 파장이 짧아질수록 광도를 증가시키는 방법이 효과적이다. 따라서, LED 칩의 배치는 여러 가지가 있을 수 있으나 사용되는 LED 각각의 광도의 세기 및 파장에 따라서 사용되는 LED의 숫자 및 위치가 다를 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, CCD 카메라로 이미지를 얻기 위한 조명용으로 사용하기 위해 LED 칩의 숫자 및 위치 배치를 정할 때에는 CCD 카메라의 광 파장에 따른 감도에 대응하도록 CCD 카메라의 각 파장에서의 감도가 낮은 영역에서는 LED 광도가 세게 하고 감도가 높은 영역에서는 LED 광도가 낮게 하여 균형을 이루도록 하고, LED 전면에 배치된 광학적 필터의 파장에 따른 투과 특성과 CCD 카메라의 광 파장에 따른 감도를 함께 고려하여 파장에 따른 LED의 광도를 조절해야 한다.
또한, 본 발명은 눈부심을 고려하여 750nm 이상의 파장에서 사용하는 홍채 인식용 장치의 광원 및 특수한 장치의 광원으로 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 고출력 LED 패키지의 제조방법은 파장이 여러 개인 다수개의 LED를 효과적으로 집적하고 렌즈를 부착하여 광을 효과적으로 집적할 수 있으며, CCD 카메라로 이미지를 얻기 위한 조명용으로도 사용할 수 있다.
Claims (11)
- 고출력 LED 패키지 제조 방법에 있어서,스템 상에 금속 패턴이 형성된 부도체 서브마운트를 배치하는 단계와,상기 금속 패턴에 다수개의 LED 칩과 포토 다이오드를 접착시키는 단계와,상기 LED 칩과 상기 서브마운트 및 상기 스템의 리드를 와이어로 연결하는 단계와,상기 스템의 측면에 링을 설치하여 에폭시를 채우는 단계와,상기 에폭시의 전면에 집광용 렌즈를 배치하는 단계와,렌즈를 고정하기 위해 상기 렌즈와 상기 에폭시 사이에 고정용 링을 삽입하는 단계와,상기 렌즈를 보호하고 고정하기 위해 렌즈 홀더를 배치하는 단계, 및상기 렌즈 홀더와 방열판을 고정하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 서브마운트는 BeO, Si, AlN, 세라믹 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 LED 칩은 서로 다른 파장의 LED 칩을 같은 파장의 LED 칩끼리 대칭적인 위치에 배치하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 LED 칩은 같은 파장의 LED 칩을 다수 개 배치하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 포토 다이오드는 다수 개의 LED 칩이 배치된 중앙에 위치하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 에폭시는 LED 칩의 모양이나 와이어가 외부에서 보이지 않도록 확산제를 첨가하여 채우는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 에폭시는 볼록 또는 오목하게 채우는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 렌즈는 볼록 또는 오목 렌즈로 배치하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 렌즈 홀더는 렌즈의 둘레에 빛의 산란을 방지하기 위해 검은색의 차광막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 방열판은 열 방출을 용이하게 하기 위해 스템의 아래와 둘레에 배치하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 LED 칩은 CCD 카메라의 각 파장에서의 감도가 낮은 영역에서는 LED 광도를 세게 하고, 감도가 높은 영역에서는 LED 광도가 낮게 하여 균형을 이루도록 숫자와 배치 위치를 정하는 것을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조 방법.
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1999
- 1999-08-03 KR KR1019990031887A patent/KR100344296B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101501017B1 (ko) * | 2013-08-27 | 2015-03-10 | 주식회사 루멘스 | 발광 소자 패키지 및 이를 갖는 백라이트 유닛 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR100344296B1 (ko) | 2002-07-19 |
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