KR20100003340A - Light emitting diode package - Google Patents

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김태광
강석진
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Abstract

PURPOSE: An LED package is provided to reduce the loss of the light generated from an LED chip by discharging the light from the LED chip to the outside through a sealing agent and an optical fiber. CONSTITUTION: A package body(21) has a cavity to expose a first lead frame(22) and a second lead frame(23). An LED chip(2) is mounted on the bottom of the cavity. An encapsulant is formed to cover a bonding wire electrically connecting the LED chip to the first lead frame and the second lead frame. An optical fiber bundle(30) is combined with the encapsulant. The encapsulant is made of a light transmissive material including at least one fluorescent substance. The gap of the optical fiber bundle is filled with the light transmissive material.

Description

ＬＥＤ 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}LED package {LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}

본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED칩을 덮는 봉지부재 위에 광섬유 다발을 부착시킴에 따라 상기 LED칩에서 나온 광을 광섬유를 통하여 외부로 방출시켜 광의 손실을 최소화시킬 수 있도록 하는 LED 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to an LED package, and more particularly, by attaching an optical fiber bundle on an encapsulation member covering an LED chip, the light emitted from the LED chip to the outside through the optical fiber to minimize the loss of light. It's about packages.

일반적으로, 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode, 이하 'LED'라 한다)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자로서, LED는 저전압, 저전류로 연속 발광이 가능하고 소비전력이 작은 이점 등 기존의 광원에 비해 많은 이점을 갖고 있다.In general, a light emitting diode (LED) is a device in which electrons and holes meet and emit light at a PN semiconductor junction by applying an electric current. It has a number of advantages over conventional light sources, such as continuous light emission and low power consumption.

상기 LED는 각종 표시장치, 백라이트 광원 등에 널리 사용되고 있으며, 최근, 적, 녹, 청색광을 각각 방출하는 3개의 발광 다이오드 칩들을 이용하거나, 또는 형광체를 사용하여 파장을 변환시킴으로써 백색광을 방출하는 기술이 개발되어 조명장치로도 그 적용 범위를 넓히고 있다.The LED is widely used in various display devices, backlight sources, and the like, and recently, a technology for emitting white light by using three light emitting diode chips emitting red, green, and blue light, or converting wavelengths using a phosphor is developed. As a lighting device, the range of application is being expanded.

이러한 LED는 통상 패키지 구조로 제조되며, 종래 LED 패키지(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 13)을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 13)은 패키지 본체(11)에 의해 지지된다. 상기 패키지 본체(11)는 캐비티(15)를 구비하며, 캐비티(15)의 실장면에 LED칩(14)을 실장하고 와이어(W) 본딩을 한 상태에서 봉지부재(16)를 형성함에 따라 패키지 구조로 완성된다. 여기에서, 상기 봉지부재(16)는 캐비티(15)에 몰딩 방식으로 채워진 후 경화되어 상기 LED칩(14) 및 본딩 와이어(W)를 덮는다.Such LEDs are typically manufactured in a package structure, and the conventional LED package 1 includes first and second leadframes 12 and 13 as shown in FIG. The first and second leadframes 12 and 13 are supported by the package body 11. The package main body 11 includes a cavity 15, and the LED chip 14 is mounted on the mounting surface of the cavity 15 and the encapsulation member 16 is formed in a state in which the wire W is bonded. The structure is completed. Here, the encapsulation member 16 is filled in the cavity 15 in a molding manner and cured to cover the LED chip 14 and the bonding wire W.

종래 LED 패키지(1)는 패키지를 구성하는 봉지부재(16)의 물질을 예컨대, 실리콘이나 에폭시와 같은 투광성 수지에 형광체를 믹싱하여 사용한다. 이에 따라, 상기 LED칩(14)과 형광체의 조합으로 다양한 색을 구현할 수 있다.Conventionally, the LED package 1 uses a substance of the sealing member 16 constituting the package by mixing phosphors with a translucent resin such as silicon or epoxy. Accordingly, various colors may be realized by the combination of the LED chip 14 and the phosphor.

그러나, 상기 LED칩(14)에서 발생된 광이 상기 봉지부재(16)를 거쳐 외부로 방출되는데, 상기 봉지부재(16)와 대기의 굴절율 차이로 내부전반사가 일어나 상기 LED칩(14)에서 방출된 광의 손실이 발생된다. 이에 따라, LED 패키지(1)의 발광효율을 높이는데 한계가 있다.However, the light generated by the LED chip 14 is emitted to the outside through the sealing member 16, the internal reflection occurs due to the difference in refractive index between the sealing member 16 and the atmosphere emitted from the LED chip 14 Loss of generated light occurs. Accordingly, there is a limit in increasing the luminous efficiency of the LED package 1.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, LED칩에서 발생된 광의 손실을 최소화하여 LED 패키지의 발광효율을 높일 수 있도록 하는 LED 패키지를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an LED package that can minimize the loss of light generated from the LED chip to increase the luminous efficiency of the LED package.

상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지는 제 1 및 제 2 리드프레임을 노출시키는 캐비티를 갖는 패키지 본체; 상기 캐비티의 바닥면에 실장된 LED칩; 상기 LED칩과, 상기 LED칩을 상기 제 1 및 제 2 리드프레임 중 적어도 하나와 전기적으로 연결시키는 본딩와이어를 덮도록 형성된 봉지부재; 및 상기 봉지부재와 결합된 광섬유 다발을 포함한다.In order to achieve the above technical problem, an LED package according to an embodiment of the present invention comprises a package body having a cavity for exposing the first and second lead frame; An LED chip mounted on the bottom surface of the cavity; An encapsulation member formed to cover the LED chip and a bonding wire electrically connecting the LED chip to at least one of the first and second lead frames; And an optical fiber bundle coupled to the encapsulation member.

본 실시예에서, 상기 캐비티의 내벽에는 단턱이 형성되어, 상기 단턱에 상기 광섬유 다발이 안착되며, 상기 봉지부재는 적어도 하나의 형광체를 포함하는 투광성 물질로 이루어지고, 상기 투광성 물질은 상기 단턱까지 형성된다. 또한, 상기 광섬유 다발의 틈은 투광성 물질로 채울 수 있다. 나아가, 상기 봉지부재가 형성된 상기 캐비티의 내벽에는 반사층이 형성될 수 있다.In the present embodiment, a stepped portion is formed on an inner wall of the cavity, the bundle of optical fibers is seated on the stepped portion, the encapsulation member is formed of a light-transmitting material including at least one phosphor, and the light-transmitting material is formed to the step. do. In addition, the gap of the optical fiber bundle may be filled with a light transmitting material. In addition, a reflective layer may be formed on an inner wall of the cavity in which the encapsulation member is formed.

본 발명의 실시예에 따르면 LED칩에서 방출된 광의 손실을 최소화시켜 LED 패키지의 발광효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 광섬유의 분포에 따라 LED칩에서 방출된 광을 원하는 곳으로 집중시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, there is an effect of improving the luminous efficiency of the LED package by minimizing the loss of light emitted from the LED chip. In addition, the light emitted from the LED chip can be concentrated to the desired location according to the distribution of the optical fiber.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. And, in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 LED 패키지의 평면도이다.2 is a cross-sectional view of the LED package according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a plan view of the LED package shown in FIG.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지(2)는 패키지 본체(21)를 포함한다. 상기 패키지 본체(21)의 재질은 예컨대, PPA, 세라믹, 액정폴리머(LCP), SPS, PPS 등의 재질로, LED 패키지 내부 구조를 다양하게 설계할 수 있다. 또한, 상기 패키지 본체(21)는 외부 전극들에 연결되는 제 1 및 제 2 리드프레임(22, 23)을 노출시키는 캐비티를 갖는다.2 and 3, the LED package 2 according to the embodiment of the present invention includes a package body 21. The package body 21 may be made of, for example, PPA, ceramic, liquid crystal polymer (LCP), SPS, or PPS, and may variously design an internal structure of the LED package. In addition, the package body 21 has a cavity exposing the first and second lead frames 22 and 23 connected to the external electrodes.

상기 캐비티의 바닥면에 LED칩(24)이 실장된다. 이때, 도시한 바와 같이, 상기 LED칩(24)은 상기 제 1 리드프레임(22) 상에 도전성 접착제에 의해 부착될 수 있다. 상기 도전성 접착제는 은 에폭시(Ag epoxy)일 수 있다. 이에 더하여, 상기 LED칩(24)은 본딩와이어(W)를 통해 상기 제 2 리드프레임(23)에 접속될 수 있다. 이에 따라, 상기 LED칩(24)은 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(22, 23)에 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(22, 23)은 각각의 일단이 근접하여 대향 하도록 배치되고, 타단은 서로 반대방향으로 연장하여 패키지 본체(21)의 외부로 돌출된다.The LED chip 24 is mounted on the bottom surface of the cavity. At this time, as shown, the LED chip 24 may be attached to the first lead frame 22 by a conductive adhesive. The conductive adhesive may be silver epoxy. In addition, the LED chip 24 may be connected to the second lead frame 23 through a bonding wire (W). Accordingly, the LED chip 24 is electrically connected to the first and second lead frames 22 and 23. The first and second lead frames 22 and 23 are disposed to face each other in close proximity, and the other ends thereof extend in opposite directions to protrude to the outside of the package body 21.

한편, 상기 LED칩(24)과 상기 본딩와이어(W)를 덮도록 봉지부재(26)가 형성된다. 상기 봉지부재(26)에는 적어도 하나의 형광체가 함유될 수 있다. 이러한 형광체는 상기 LED칩(24)에서 방출된 빛의 파장을 변환시키기 위해 채택된다.On the other hand, the sealing member 26 is formed to cover the LED chip 24 and the bonding wire (W). The encapsulation member 26 may contain at least one phosphor. This phosphor is employed to convert the wavelength of light emitted from the LED chip 24.

본 실시예에서의 봉지부재(26)는 종래의 LED 패키지(1)에서 캐비티를 전체적으로 채우는 봉지부재(16)와 달리, 상기 캐비티의 내벽에 형성된 단턱(212)까지 형성되고, 종래 굴절률차로 인한 내부전반사를 줄이기 위해 상기 봉지부재(26) 위에 광섬유 다발(30)이 설치된다. 이러한 광섬유 다발(30)은 상기 캐비티에 형성된 단턱(212)에 안착된다. 상기 광섬유 다발(30)은 미리 마련된 틀에 광섬유(31)를 넣은 후 접착제로 접착시켜 만들 수 있다. 또한, 상기 광섬유 다발(30)로 묶여진 각 광섬유(31) 사이의 틈은 투광성 물질(미도시), 예컨대 실리콘, 에폭시 등으로 채울 수 있다. 나아가, 상기 투광성 물질에 적어도 하나의 형광체가 함유될 수 있다.The encapsulation member 26 in the present embodiment is formed up to a step 212 formed in the inner wall of the cavity, unlike the encapsulation member 16 which fills the cavity as a whole in the conventional LED package 1, and the interior due to the difference in refractive index The optical fiber bundle 30 is installed on the encapsulation member 26 to reduce total reflection. The optical fiber bundle 30 is seated on the step 212 formed in the cavity. The optical fiber bundle 30 may be made by putting an optical fiber 31 in a pre-prepared mold and then adhering with an adhesive. In addition, the gap between the optical fibers 31 bundled with the optical fiber bundle 30 may be filled with a light-transmissive material (not shown), for example, silicon, epoxy, or the like. Furthermore, at least one phosphor may be contained in the light transmissive material.

상기 광섬유 다발(30)의 각 광섬유(31)(OpticalFiber)는 광의 전송을 목적으로 하는 섬유 모양의 도파관으로서, 광학섬유라고도 한다. 이러한 광섬유(31)는 플라스틱이나 유리 등의 재질로 이루어진다. 상기 광섬유(31)는 코어(Core)층과 이를 감싸는 클래드(Cladding)층으로 구성되는데, 여기에서 상기 코어층은 광의 전달 통로로서 사용되고, 상기 클래드층은 코어층을 통해서 전달되는 광이 외부로 누출되는 것을 차단하는 기능을 수행한다. 상기 광섬유(31)로 입사된 광은 상기 클래드층에 의해 전반사되면서 상기 코어층을 통해 전달된다. 상기 광섬유(31)는 입사된 광 을 큰 손실없이 외부로 방출시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 LED칩(24)에서 발생된 광이 상기 봉지부재(26)와 광섬유 다발(30)을 통과하여 외부로 방출됨에 따라 종래 봉지부재(16)와 대기의 경계면에서 발생된 내부전반사를 줄일 수 있어, 광의 손실을 최소화할 수 있다.Each optical fiber 31 (OpticalFiber) of the optical fiber bundle 30 is a fiber-shaped waveguide for the purpose of transmitting light, also called an optical fiber. The optical fiber 31 is made of a material such as plastic or glass. The optical fiber 31 is composed of a core layer and a cladding layer surrounding the core layer, wherein the core layer is used as a transmission path of light, and the clad layer leaks light transmitted through the core layer to the outside. It performs a function to block the operation. Light incident on the optical fiber 31 is transmitted through the core layer while totally reflected by the cladding layer. The optical fiber 31 may emit incident light to the outside without large loss. Accordingly, as the light generated by the LED chip 24 is emitted to the outside through the encapsulation member 26 and the optical fiber bundle 30, the internal total reflection generated at the interface between the conventional encapsulation member 16 and the atmosphere is removed. It can be reduced, so that the loss of light can be minimized.

나아가, 상기 캐비티의 내벽 중 상기 봉지부재(26)가 형성된 내벽(211)에는 반사층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 반사층은 상기 LED칩(24)에서 발생된 광을 반사시켜 상기 광섬유 다발(30)의 광섬유(31)로 입사시킬 수 있다.In addition, a reflective layer (not shown) may be formed on the inner wall 211 in which the encapsulation member 26 is formed among the inner walls of the cavity. The reflective layer may reflect the light generated by the LED chip 24 and enter the optical fiber 31 of the optical fiber bundle 30.

또한, 상기 내벽(211)은 상기 LED칩(24)에서 방출된 광을 외부로 반사하도록 일정한 경사면을 갖는다.In addition, the inner wall 211 has a constant inclined surface to reflect the light emitted from the LED chip 24 to the outside.

이와 같은 구성을 갖는 LED 패키지(2)는 패키지 본체(21)의 캐비티에 위치하는 LED칩(24)과 본딩와이어(w)를 덮을 높이만큼 적어도 하나의 형광체를 믹싱한 투광성 수지로 1차 몰딩하여 봉지부재(26)를 형성한 후, 그 봉지부재(26) 위에 하나 이상의 광섬유(31)를 밀착하여 부착하거나 광섬유(31)를 묶은 광섬유 다발(30)을 부착시킨다.The LED package 2 having such a configuration is primarily molded with a light-transmissive resin mixed with at least one phosphor so that the LED chip 24 located in the cavity of the package body 21 and the bonding wire w are covered. After the encapsulation member 26 is formed, one or more optical fibers 31 are closely attached to the encapsulation member 26 or the optical fiber bundle 30 which bundles the optical fibers 31 is attached.

따라서, 상기 LED칩(24)에서 출사된 광의 경로는 형광체가 함유된 봉지부재(26) 및 광섬유(31)를 통과하여 최종적으로 외부로 방출된다. Therefore, the path of the light emitted from the LED chip 24 passes through the sealing member 26 and the optical fiber 31 containing the phosphor and finally emitted to the outside.

특히, 상기 LED칩(24)에서 발생된 광은 광섬유(31)를 통하여 외부로 방출됨에 따라 상기 LED칩(24)에서 발생된 광의 손실이 적다. 나아가, 광섬유(31)의 분포에 따라 광을 원하는 곳에 집중시킬 수 있다.In particular, as the light generated by the LED chip 24 is emitted to the outside through the optical fiber 31, the loss of the light generated by the LED chip 24 is less. Furthermore, the light can be concentrated where desired according to the distribution of the optical fiber 31.

도 1은 종래의 LED 패키지를 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a conventional LED package.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도.2 is a cross-sectional view of an LED package according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 LED 패키지의 평면도.3 is a plan view of the LED package shown in FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

2 : LED 패키지 21 : 패키지 본체2: LED package 21: package body

211 : 내벽 212 : 단턱211: inner wall 212: step

22 : 제 1 리드프레임 23 : 제 2 리드프레임22: first lead frame 23: second lead frame

24 : LED칩 26 : 봉지부재24: LED chip 26: sealing member

30 : 광섬유 다발 31 : 광섬유30: optical fiber bundle 31: optical fiber

w : 본딩와이어w: bonding wire

Claims (5)

제 1 및 제 2 리드프레임을 노출시키는 캐비티를 갖는 패키지 본체;A package body having a cavity exposing the first and second leadframes; 상기 캐비티의 바닥면에 실장된 LED칩;An LED chip mounted on the bottom surface of the cavity; 상기 LED칩과, 상기 LED칩을 상기 제 1 및 제 2 리드프레임 중 적어도 하나와 전기적으로 연결시키는 본딩와이어를 덮도록 형성된 봉지부재; 및An encapsulation member formed to cover the LED chip and a bonding wire electrically connecting the LED chip to at least one of the first and second lead frames; And 상기 봉지부재와 결합된 광섬유 다발을 포함하는 LED 패키지.LED package including the optical fiber bundle coupled to the sealing member. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 캐비티의 내벽에는 단턱이 형성되어, 상기 단턱에 상기 광섬유 다발이 안착되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.A stepped portion is formed in the inner wall of the cavity, the LED package, characterized in that the bundle of the optical fiber is seated on the stepped. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 봉지부재는 적어도 하나의 형광체를 포함하는 투광성 물질로 이루어지고, 상기 투광성 물질은 상기 단턱까지 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.The encapsulation member is made of a light-transmissive material including at least one phosphor, and the light-transmitting material is LED package, characterized in that formed to the step. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 광섬유 다발의 틈은 투광성 물질로 채우는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.The gap of the optical fiber bundle is filled with a light transmitting material LED package. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 봉지부재가 형성된 상기 캐비티의 내벽에는 반사층이 형성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.LED package, characterized in that a reflective layer is formed on the inner wall of the cavity in which the sealing member is formed.
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