KR20110126096A - 다중 몰딩부재를 갖는 발광 다이오드 패키지 - Google Patents

다중 몰딩부재를 갖는 발광 다이오드 패키지 Download PDF

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Abstract

다중 몰딩부재를 갖는 발광 다이오드 패키지가 개시된다. 이 패키지는 발광 다이오드를 탑재한 패키지 본체와, 발광 다이오드 상에 형성된 제1 및 제2 몰딩부재를 포함한다. 나아가, 제1 몰딩부재는 제2 몰딩부재 상에 위치하며, 패키지 본체와 일부가 접착되도록 형성된다.

Description

다중 몰딩부재를 갖는 발광 다이오드 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE HAVING MULTI-MOLDING MEMBERS}
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 몰딩부재를 갖는 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드를 탑재한 패키지 본체와 일정한 지향각 내에서 광 방출 효율을 증가시키기 위해 상기 발광 다이오드를 덮는 렌즈를 포함한다.
상기 렌즈는 발광 다이오드를 보호하기 위해 형성되는 몰딩부재를 렌즈형상으로 성형하여 형성될 수 있다. 그러나, 단일 몰딩부재를 렌즈 형상으로 성형하여 발광 다이오드를 덮는 것은, 외력에 의한 몰딩부재의 변형 방지와 열사이클에 기인한 몰딩부재의 박리 방지 및 이에 따른 본딩와이어의 단선 방지를 동시에 달성하는 데 한계가 있다. 즉, 외력에 의해 몰딩부재의 변형을 방지하기 위해서는 몰딩부재가 소정크기 이상의 경도값을 가질 것이 요구되나, 이 경우, 발광 다이오드의 반복적인 동작에 따른 열사이클에 기인하여 몰딩부재가 패키지 본체로부터 박리될 수 있으며, 본딩와이어가 단선될 수 있다. 몰딩부재의 박리는 발광효율 감소 및 광특성 변화를 유발하며, 본디와이어의 단선은 제품불량을 초래한다.
따라서, 경도값이 상대적으로 낮은 몰딩부재로 발광 다이오드를 덮고, 그 위에 경도값이 큰 몰딩부재를 렌즈형상으로 덮거나 캐스팅 등에 의해 미리 제조된 렌즈를 경도값이 상대적으로 낮은 몰딩부재 상에 부착하는 방식이 사용되고 있다.
발광 다이오드를 덮는 몰딩부재를 형성하고, 그 위에 렌즈를 부착하는 방법은 렌즈와 몰딩부재의 결합력이 약해 렌즈가 쉽게 떨어지는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위해 접착제를 사용하여 렌즈를 부착할 수 있으나, 몰딩부재와 렌즈를 부착하기 위한 접착제를 선정하는 것이 쉽지 않으며, 몰딩부재와 렌즈 사이에 특성이 다른 접착제가 개재되어 발광효율을 감소시키는 문제가 있다. 또한, 1차로 몰딩부재를 성형한 후, 2차 몰딩부재를 렌즈형상으로 성형하는 방법은, 1차 몰딩부재 상에 오염물질 등이 달라붙어 몰딩부재들 사이에 계면 결함을 유발할 수 있으며, 서로 다른 크기의 몰드컵들을 이용하여 상기 몰딩부재들을 형성하여야 하므로 제조공정이 복잡해진다.
따라서, 다중 몰딩부재의 계면에 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있는 발광 다이오드 패키지 제조방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 몰딩부재들 사이의 계면에 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 외부 표면이 렌즈형상을 갖고, 몰딩부재의 박리 및 본딩와이어의 단선을 방지할 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명은 다중 몰딩부재를 갖는 발광 다이오드 패키지 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 발광 다이오드를 탑재한 패키지 본체를 준비하는 것을 포함한다. 몰드컵이 상기 발광 다이오드를 덮도록 상기 패키지 본체 상에 결합되고, 상기 패키지 본체와 상기 몰드컵으로 둘러싸인 영역 내부에 빈 공간이 남도록 상기 몰드컵 내부로 제1 몰딩수지가 주입된다. 그 후, 상기 몰드컵이 아래로 가고 상기 패키지 본체가 위로 가도록 상기 패키지 본체와 상기 몰드컵을 일체로 회전된다. 이어서, 상기 제1 몰딩수지를 경화시키어 제1 몰딩부재가 형성된다. 이에 따라, 상기 제1 몰딩부재와 상기 패키지 본체 사이에는 공간이 형성되고, 상기 제1 몰딩부재와 상기 패키지 본체 사이의 공간에 제2 몰딩수지가 주입되어 상기 공간을 채운다. 그 후, 상기 제2 몰딩수지를 경화시키어 제2 몰딩부재가 형성된다. 이에 따라, 외부의 제1 몰딩부재가 형성되고, 상기 제1 몰딩부재와 패키지 사이의 공간을 채우는 제2 몰딩부재가 나중에 형성됨으로써, 제1 몰딩부재와 제2 몰딩부재 사이의 계면에 결함이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 몰드컵의 형상을 선택함으로써, 제1 몰딩부재를 요구되는 렌즈 형상으로 쉽게 형성할 수 있다.
상기 제1 몰딩부재는 상기 제2 몰딩부재에 비해 상대적으로 큰 경도값을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 외력에 의한 제1 몰딩부재의 변형을 방지할 수 있으며, 제2 몰딩부재가 패키지 본체로부터 박리되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 제1 몰딩수지 및 상기 제2 몰딩수지는 각각 에폭시 또는 실리콘일 수 있다. 특히 실리콘은 발광 다이오드에서 방출된 광에 의한 변형을 방지할 수 있어 몰딩부재 재료로 적합하다.
상기 제1 몰딩부재는 상기 패키지 본체에 접착되도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 몰딩부재와 상기 패키지 본체로 둘러싸인 공간이 형성된다. 한편, 상기 몰드컵은 상기 제2 몰딩수지를 주입하기 전에 상기 패키지 본체로부터 분리될 수 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는, 발광 다이오드를 탑재한 패키지 본체와, 발광 다이오드 상에 형성된 제1 및 제2 몰딩부재를 포함한다. 나아가, 제1 몰딩부재는 제2 몰딩부재 상에 위치하며, 패키지 본체와 일부가 접착되도록 형성된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 하나의 몰드컵(21)을 사용하여 제1 및 제2 몰딩부재를 형성하므로, 몰딩공정이 복잡해지는 것을 방지할 수 있으며, 제1 몰딩부재를 다양한 렌즈 형상으로 형성할 수 있다. 또한, 제2 몰딩부재가 제1 몰딩부재에 의해 형성된 공간을 채우므로, 제1 및 제2 몰딩부재들 사이의 계면에 오염물질이 달라붙어 계면 결함을 유발하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상대적으로 낮은 경도값을 갖는 제2 몰딩부재를 사용하므로, 몰딩부재의 박리 및 본딩와이어의 단선을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 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 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 발광 다이오드(15)가 탑재된 패키지 본체(13)가 준비된다. 상기 패키지 본체는 리드 전극들을 갖는 리드프레임(11)을 삽입몰딩하여 형성할 수 있으며, 열경화성 또는 열가소성 수지로 형성될 수 있다. 상기 리드프레임(11)은 동(Cu) 또는 알루미늄(Al)과 같은 금속 플레이트를 천공하여 형성할 수 있다.
상기 패키지 본체(13)는 리드 전극들을 노출시키는 리세스를 갖도록 형성된다. 상기 패키지 본체(13)의 상부면에 상기 리세스로 이어진 안내홈들(13a, 13b)이 형성될 수 있다. 안내홈(13a)은 주입되는 수지를 안내하기 위한 것이고, 안내홈(13b)은 공기 및 수지의 배출을 위한 것이다.
한편, 상기 리세스 영역에 발광 다이오드(15)가 탑재된다. 상기 발광 다이오드(15)는, 도시한 바와 같이, 리드 전극 상에 탑재될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 리세스 내의 상기 패키지 본체(13)의 상부면에 탑재될 수도 있다. 상기 발광 다이오드(15)는 본딩 와이어를 통해 상기 리드전극들과 전기적으로 연결된다. 발광 다이오드(15)가, 그 상부면 및 하부면에 각각 전극을 갖는 1본드 다이일 경우, 전도성 접착제를 사용하여 상기 리드 전극 상에 접착되고, 상기 발광 다이오드(15)의 상부 전극을 본딩 와이어를 통해 다른 리드전극에 연결할 수 있다. 이와 달리, 발광 다이오드(15)가, 그 상부면에 두개의 전극을 갖는 2 본드 다이일 경우, 본딩와이어들을 통해 두개의 전극을 각각 상기 리드전극들에 연결한다. 한편, 상기 발광 다이오드(15)는 서브마운트(도시하지 않음) 상에 탑재될 수 있으며, 상기 서브마운트가 본딩와이어를 통해 상기 리드전극들에 연결될 수 있다.
상기 패키지 본체(10) 상에 몰드컵(21)이 결합되어 발광 다이오드를 덮는다. 상기 몰드컵(21)은 요구되는 렌즈 형상에 대응하는 다양한 형상의 내면을 가질 수 있다. 예컨대, 볼록한 렌즈를 형성하기 위해, 상기 몰드컵(21)은 도시한 바와 같이 오목한 내면을 갖는다. 또한, 렌즈 표면에 산란패턴들을 형성하기 위해, 상기 몰드컵(21)은 그 내면에서 산란패턴들에 대응하는 요철패턴을 가질 수 있다. 상기 몰드컵(21)은 다양한 물질로 형성될 수 있으며, 예컨대 플라스틱을 사출성형하여 형성할 수 있다.
한편, 상기 몰드컵(21)은 상기 패키지 본체(10)에 밀착되며, 이에 따라 몰드컵(21)과 패키지 본체(10)로 둘러싸인 공간이 형성된다. 상기 몰드컵(21)은 몰딩수지를 주입하기 위한 주입구(21a)와 공기를 배출하기 위한 배출구(21b)를 가지며, 상기 주입구 및 배출구는 각각 패키지 본체에 형성된 안내홈들(13a, 13b)에 연결된다.
상기 주입구(21a)를 통해 제1 몰딩수지(23)가 주입된다. 상기 제1 몰딩수지는 주입구(21a)를 통해 주입되어 안내홈(13a)을 거쳐 패키지 본체(13)의 리세스 내로 유입된다. 이때, 상기 제1 몰딩수지(23)는 상기 몰드컵(21)과 패키지 본체(13) 사이에 공간이 남도록 주입된다. 상기 제1 몰딩수지는 경화후의 경도값이 상대적으로 큰 에폭시 또는 실리콘일 수 있다.
도 2를 참조하면, 몰드컵(21)이 아래쪽으로 향하고 패키지 본체(13)가 위쪽으로 가도록 몰드컵(21)과 패키지 본체(13)가 일체로 회전된다. 이에 따라, 패키지 본체(13)의 리세스 내로 주입된 제1 몰딩수지가 몰드컵(21) 쪽으로 흘러내린다. 이때, 상기 제1 몰딩수지는 그것의 점도 및 표면장력에 의해 도시한 바와 같이 몰드컵(21)의 내면에서 위로 오목하게 유지된다. 상기 제1 몰딩수지를 대칭적으로 위치시키기 위해 상기 몰드컵(21)과 패키지 본체(13)를 흔들어주거나, 무질서하게 회전시킬 수 있다.
그 후, 상기 제1 몰딩수지를 경화시키어 제1 몰딩부재(23a)를 형성한다. 상기 제1 몰딩부재(23a)는 상기 패키지 본체(13)에 접착되도록 형성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 몰드컵(21)이 패키지 본체(13)로부터 분리된다. 이에 따라, 제1 몰딩부재(23a)가 패키지 본체(13)에 접착되어 남게 되고 외부로 노출된다. 한편, 상기 제1 몰딩부재(23a)와 패키지 본체(13) 사이에 공간이 형성되고, 상기 공간 내로 제2 몰딩수지(25)가 주입되어 공간을 채운다. 상기 제2 몰딩수지는 제1 몰딩수지(23)와 동일한 종료의 재질, 예컨대 에폭시 또는 실리콘일 수 있으며, 다만, 상기 제1 몰딩수지(23)에 비해 경화후의 경도값이 상대적으로 낮거나, 경화후 겔(gel)상인 것이 바람직하다.
상기 제2 몰딩수지(25)는 주사기와 같은 주입기구를 사용하여 상기 제1 몰딩부재(23)를 관통하여 주입될 수 있다. 이때, 공기가 배출될 수 있는 통로를 만들어 상기 공간 내에 남아있는 공기를 배출한다. 한편, 제2 몰딩수지(25) 내부 및 상기 제1 몰딩부재(23)와 제2 몰딩수지 사이의 계면에 공기가 포획되는 것을 방지하기 위해 진공펌프를 이용하여 공기를 배출할 수 있다.
상기 제2 몰딩수지(25)는 상기 제1 몰딩부재(23a)와 패키지 본체(13) 사이에 형성된 공간을 완전히 채우도록 주입되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 제2 몰딩수지(25)는 제1 몰딩부재(23a)와 밀착되고, 또한 패키지 본체(13)의 리세스를 채워 상기 발광 다이오드(15) 및 본딩와이어를 봉지한다.
도 4를 참조하면, 상기 제2 몰딩수지(25)를 경화시키어 제2 몰딩부재(25a)가 형성된다. 상기 제2 몰딩부재(25a)는 제1 몰딩부재와 결합되고, 상기 발광 다이오드 및 본딩와이어를 덮는다. 제2 몰딩부재(25a)는 겔상이거나, 상대적으로 낮은 경도값을 가지므로, 발광 다이오드의 반복적인 동작에 따른 열사이클에 의해 박리되는 것이 방지되며, 그 결과 본딩와이어의 단선 발생을 방지할 수 있다.
한편, 리드 프레임(11)으로부터 리드전극들이 분리되고, 상기 리드전극들은 다양하게 절곡되어 발광 다이오드 패키지가 완성된다.
본 실시예에 있어서, 리세스를 갖는 패키지 본체(13)를 예로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 리세스가 없는 패키지 본체를 사용할 수도 있다. 또한, 히트싱크와 결합된 패키지 본체에도 적용될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 몰드컵(21)은 제1 몰딩부재를 형성한 후 패키지 본체(13)로부터 분리되는 것으로 설명하였으나, 몰드컵(21)은 제2 몰딩부재를 형성한 후 패키지 본체로부터 분리될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 몰딩부재는 패키지 본체에 직접 접착되지 않을 수 있다.
한편, 상기 제1 몰딩부재 및/또는 상기 제2 몰딩부재는 형광체를 내부에 함유할 수 있다. 이에 따라, 발광 다이오드와 형광체의 조합에 의해 다양한 색상의 광을 구현할 수 있으며, 예컨대 백색광을 방출하는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 발광 다이오드를 탑재한 패키지 본체; 및
    상기 발광 다이오드 상에 형성된 제1 및 제2 몰딩부재를 포함하고,
    상기 제1 몰딩부재는 상기 제2 몰딩부재 상에 위치하되, 상기 패키지 본체와 일부가 접착되도록 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 몰딩부재는 상기 발광 다이오드와 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 몰딩부재는 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 몰딩부재는 상기 발광 다이오드에 대응하는 위치에 렌즈 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 몰딩부재는 상기 렌즈 형상을 정의하는 몰드 컵을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 패키지 본체의 상면은 적어도 하나의 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 몰딩부재는 상기 홈을 포함한 상기 패키지 본체의 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 홈은 상기 제1 및 제2 몰딩부재 내의 공기를 배출하기 위한 배출구에 대응하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 몰딩부재는 요철 패턴을 갖는 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 몰딩부재는 상기 제2 몰딩부재보다 큰 경도 값을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 몰딩부재는 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10971662B2 (en) 2015-06-19 2021-04-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting diode package and method of manufacturing the same
KR20210115808A (ko) 2020-03-16 2021-09-27 (주) 헥사이노힐 저출력 레이저 치료 요법(lllt)을 위한 일체형 칩온보드 타입의 의료용 발광 소자 제조 방법 및 이를 이용한 의료용 발광 소자

Cited By (2)

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