KR20130020647A - 엘이디 패키지 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
발광 소자에서 외부로 방사되는 빛의 광축출 효과를 극대화하여, 광효율을 향상시킨 엘이디 패키지 및 이의 제조 방법에 관한 기술이 개시된다. 이를 위해, 본 발명에 따른 엘이디 패키지는 상면에 발광 소자 실장 영역을 구비하는 기판; 발광 소자 실장 영역에 실장되는 발광 소자; 기판의 상부에 발광 소자의 외주연을 둘러싸도록 형성되며, 발광 소자에서 멀어질수록 수직 높이가 높아지도록 형성되는 리플렉터; 및 리플렉터 및 발광 소자의 상부에 형성되는 돔형의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 엘이디 패키지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 발광 소자에서 외부로 방사되는 빛의 광축출 효과를 극대화하여, 광효율을 향상시킨 엘이디 패키지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하, 엘이디라고 함)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로써 다양한 색을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다. 현재, 이와 같은 반도체 소자가 전자부품에 패키지 형태로 많이 채택되고 있다.
엘이디를 포함하는 엘이디 패키지는 모바일 폰의 카메라 플래쉬 또는 소형 카메라 플래쉬 등과 같은 조명 모듈에 광원으로 주로 사용된다.
기존의 엘이디를 포함하는 엘이디 패키지에서는 한정된 구조에서 높은 광특성(Luminous Flux,Luminous Intensity, View Angle, Uniformity 등)을 구현하기 위한 기술 개발이 요구되어졌다.
이를 위해, 도 1과 함께 참조하면, 종래의 엘이디 패키징 회사들은 평판형 세라믹 기판 또는 메탈 PCB(11)에 발광 소자(12)를 실장하고, 전도성 금속 와이어를 이용하여 전극을 연결 후, 실리콘 봉입제를 이용하여 광특성 향상을 위한 돔(13)을 다이렉트로 형성하여 엘이디 패키지(10)를 제조하는 기법을 많이 사용하여 왔다.
본 발명의 목적은 발광 소자에서 외부로 방사되는 빛의 광축출 효과를 극대화하여, 광효율을 크게 향상시키는 것이다.
그리고, 본 발명은 작업 정확성을 높임과 동시에 생상성을 높이는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엘이디 패키지는 상면에 발광 소자 실장 영역을 구비하는 기판; 상기 발광 소자 실장 영역에 실장되는 발광 소자; 상기 기판의 상부에 상기 발광 소자의 외주연을 둘러싸도록 형성되며, 상기 발광 소자에서 멀어질수록 수직 높이가 높아지도록 형성되는 리플렉터; 및 상기 리플렉터 및 상기 발광 소자의 상부에 형성되는 돔형의 렌즈를 포함한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 제조 방법은 기판의 상면에 형성되는 발광 소자 실장 영역에 발광 소자를 실장하는 단계; 상기 기판의 상부에 상기 발광 소자의 외주연을 둘러싸도록 구비되며, 상기 발광 소자에서 멀어질수록 수직 높이가 높아지는 리플렉터를 형성하는 단계; 및 상기 리플렉터 및 상기 발광 소자의 상부에 돔형의 렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 발광 소자에서 외부로 방사되는 빛의 광축출 효과를 극대화하여, 광효율을 크게 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따르면, 사출 성형을 통하여 기판 및 발광 소자 상부에 직접 리플렉터를 사출 성형함으로써 작업 정확성을 높임과 동시에, 생산성을 높일 수 있다. 더불어, 본 발명의 실시예에 따르면, 사출 성형을 통하여 기판 및 발광 소자 상부에 직접 렌즈를 사출 성형함으로써 작업 정확성을 높임과 동시에, 생산성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 기판 상부에 리플렉터 및 렌즈를 사출 성형함으로써, 렌즈의 기판에 대한 접착강도가 우수하다.
도 1은 종래의 엘이디 패키지의 구성을 설명하기 위한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 구성을 도시한 측단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 엘이디 패키지에 있어서, 리플렉터의 경사면의 구성을 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 7은 본 발명에 따른 엘이디 패키지에 있어서, 렌즈가 제거된 구성을 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 일 예를 도시한 평면도 및 측면도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 엘이디 패키지 제품의 일 예의 사진이다.
도 13은 본 발명에 따른 엘이디 패키지 제품의 일 예의 광 지향각을 나타낸 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 엘이디 패키지 제품에 있어서, 렌즈의 접착 강도를 설명하기 위한 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 구성을 도시한 측단면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 엘이디 패키지에 있어서, 리플렉터의 경사면의 구성을 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 7은 본 발명에 따른 엘이디 패키지에 있어서, 렌즈가 제거된 구성을 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 일 예를 도시한 평면도 및 측면도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 엘이디 패키지 제품의 일 예의 사진이다.
도 13은 본 발명에 따른 엘이디 패키지 제품의 일 예의 광 지향각을 나타낸 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 엘이디 패키지 제품에 있어서, 렌즈의 접착 강도를 설명하기 위한 사진이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 구성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 구성을 도시한 분해 사시도이다. 도 3은 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 구성을 도시한 측단면도이다. 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 엘이디 패키지에 있어서, 리플렉터의 경사면의 구성을 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 엘이디 패키지는 기판(110), 발광 소자(120), 리플렉터(130), 및 렌즈(140)를 포함하여 형성된다.
기판(110)의 상부에는 발광 소자 실장 영역을 구비한다. 그리고, 기판(110)은 판상으로 형성될 수 있다. 또한, 기판(110)은 고온동시소성세라믹(HTCC; High temperature Co-fired Ceramic) 또는 AlN으로 형성될 수 있다.
발광 소자(120)는 상부에 빛을 발하는 발광부(120a)를 구비한다. 그리고, 발광 소자(120)는 기판(110)의 발광 소자 실장 영역에 실장된다.
리플렉터(130)는 기판(110)의 상부에서, 발광 소자(120)의 외주연을 둘러싸도록 형성된다. 그리고, 리플렉터(130)는 발광 소자(120)에서 거리가 멀어질수록 수직 높이가 높아지도록 형성된다. 이러한, 리플렉터(130)는 사출 성형을 통하여 기판의 상부에 직접 형성될 수 있다. 또는, 리플렉터(130)는 사출 성형을 통하여 별도로 형성된 후, 기판의 상부에 접착되어 형성될 수 있다. 이 때, 기판(110)과 리플렉터(130) 사이에는 접착층이 더 형성될 수 있다. 리플렉터(130)는 실리콘, 에폭시 및 엔지니어링플라스틱으로 이루어지는 군에서 선택되어지는 하나의 물질, 및 TiO2, ZrO2, 및 ZnO로 이루어지는 군에서 선택되어지는 하나의 물질을 포함하여 형성된 기 정하여진 수치 이상의 반사도를 갖는 고반사 세라믹 물질일 수 있다.
이러한, 리플렉터(130)는 발광 소자(120)에 대향하는 면에, 발광 소자(120)의 발광부(120a)에서 발하는 광을 반사 집광하기 위한 내측 경사면(130a)을 구비하여 형성된다. 내측 경사면(130a)은 도 4와 함께 참조하면, 기판(110)에 수직한 선에 대한 각도(a)가 0도 초과 내지 90도 미만으로 형성된 경사를 이루고 있을 수 있다. 또한, 내측 경사면(130a)은 도 5와 함께 참조하면, 발광 소자(120)를 기준으로 외측으로 볼록하도록 형성될 수 있다.
렌즈(140)는 리플렉터(130) 및 발광 소자(120)의 상부를 감싸는 돔형으로 형성될 수 있다. 이러한, 렌즈(140)는 리플렉터(130) 및 발광 소자(120)의 상부에 사출 성형 방식에 의하여 다이렉트로 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 제조 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 제조 방법은 먼저, 기판의 상면에 형성되는 발광 소자 실장 영역에 발광 소자를 실장한다(S100).
그리고, 기판의 상부에 발광 소자의 외주연을 둘러싸도록 구비되며, 발광 소자에서 멀어질수록 수직 높이가 높아지는 리플렉터를 형성한다(S200). 이 때, 리플렉터는 1차 사출 금형을 이용한 사출 방식에 의하여 기판의 상부에 직접 형성될 수 있다. 또한, 리플렉터는 기판과는 별도로 사출 방식에 의하여 형성된 후, 상기 기판 상부에 상기 리플렉터를 접착제를 이용하여 접착할 수 있다. 이러한, 리플렉터는 실리콘, 에폭시 및 엔지니어링플라스틱으로 이루어지는 군에서 선택되어지는 하나의 물질, 및 TiO2, ZrO2, 및 ZnO로 이루어지는 군에서 선택되어지는 하나의 물질을 포함하여 형성된 소정치 이상의 반사도를 갖는 고반사 세라믹 물질일 수 있다.
그리고, S200 단계에서, 리플렉터는 발광 소자를 기준으로 외측으로 볼록하도록 내측 경사면이 형성되도록 제조될 수 있다. 또한, S200 단계에서, 리플렉터는 발광 소자에 대향하는 내측 경사면을 구비하며, 내측 경사면은 기판에 대하여 0도 초과 내지 90도 미만의 경사를 이루도록 형성될 수 있다.
이 후, 리플렉터 및 발광 소자의 상부에 돔형의 렌즈를 형성한다(S300). 이 때, 렌즈는 2차 사출 금형을 이용한 사출 방식에 의하여 리플렉터 및 발광 소자의 상부에 렌즈를 형성할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 성능에 대하여 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명에 따른 엘이디 패키지에 있어서, 렌즈가 제거된 구성을 도시한 도면이다. 도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 일 예를 도시한 평면도 및 측면도이다. 도 10 내지 도 12는 본 발명에 따른 엘이디 패키지 제품의 일 예의 사진이다. 도 13은 본 발명에 따른 엘이디 패키지 제품의 일 예의 광 지향각을 나타낸 도면이다.
도 7에 따른 렌즈가 제거된 엘이디 패키지에서 내측 경사면이 없는 경우 즉, 리플렉터가 형성되지 않은 경우의 외부로 출력되는 광량의 비율을 100%로 가정하였다. 이와 비교하여, 리플렉터의 내측 경사면이 평면의 형태로 형성되었을 때는 외부로 출력되는 광량의 비율은 118%였다. 그리고, 리플렉터의 내측 경사면이 발광 소자를 기준으로 외측으로 볼록한 경사면을 형성하는 경우, 외부로 출력되는 광량의 비율은 126%였다.
그리고, 도 8 및 도 9의 구조를 갖는 엘이디 패키지 즉, 리플렉터와 렌즈를 모두 구비하는 엘이디 패키지에서, 리플렉터가 형성되지 않은 경우의 외부로 출력되는 광량의 비율을 100%로 가정하였다. 이와 비교하여, 리플렉터의 내측 경사면이 평면의 형태로 형성되었을 때는 외부로 출력되는 광량의 비율은 126%였다. 그리고, 리플렉터의 내측 경사면이 발광 소자를 기준으로 외측으로 볼록한 경사면을 형성하는 경우, 외부로 출력되는 광량의 비율은 130%였다. 도 7에 따른 엘이디 패키지와 비교하여 렌즈가 더 구비된 엘이디 패키지의 경우 외부로 출력되는 광량의 비율이 더 크게 형성되는 것을 볼 수 있었다. 이 때의 엘이디 패키지는 기판의 가로(a) 및 세로(b)는 3.5mm, 돔형 렌즈의 높이(c)는 2.15mm, 기판의 높이(d)는 0.55mm, 발광 소자의 높이(e)는 0.5mm 규격의 제품이 사용되었다.
도 10 및 도 11은 도 8 및 도 9의 내용을 토대로 실제작 된 본 발명에 따른 엘이디 패키지의 사진이다. 도 13은 도 10 및 도 11에 따른 엘이디 패키지의 광 지향각을 실험한 것으로 120도의 우수한 광 지향각을 갖는 것을 확인할 수 있다.
도 14 및 도 15는 본 발명에 따른 엘이디 패키지 제품에 있어서, 렌즈의 접착 강도를 설명하기 위한 사진이다. 도 15는 도 14의 엘이디 패키지에 있어서, 강도 접착 강도 측정기를 이용하여 렌즈를 떼어낸 구성으로, 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 패키지에 있어서, 돔형 렌즈는 1.95kgf의 우수한 접착 강도를 갖고 있음을 확인할 수 있었다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 엘이디 패키지 및 이의 제조 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
110; 기판
120; 발광 소자
130; 리플렉터
140; 렌즈
120; 발광 소자
130; 리플렉터
140; 렌즈
Claims (14)
- 상면에 발광 소자 실장 영역을 구비하는 기판;
상기 발광 소자 실장 영역에 실장되는 발광 소자;
상기 기판의 상부에 상기 발광 소자의 외주연을 둘러싸도록 형성되며, 상기 발광 소자에서 멀어질수록 수직 높이가 높아지도록 형성되는 리플렉터; 및
상기 리플렉터 및 상기 발광 소자의 상부에 형성되는 돔형의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지. - 청구항 1에 있어서,
상기 리플렉터는 사출 성형을 통하여 상기 기판의 상부에 직접 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지. - 청구항 1에 있어서,
상기 리플렉터는 사출 성형을 통하여 별도로 형성된 후, 상기 기판의 상부에 접착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지. - 청구항 1에 있어서,
상기 리플렉터는 실리콘, 에폭시 및 엔지니어링플라스틱으로 이루어지는 군에서 선택되어지는 하나의 물질, 및 TiO2, ZrO2, 및 ZnO로 이루어지는 군에서 선택되어지는 하나의 물질을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지. - 청구항 1에 있어서,
상기 리플렉터는 상기 발광 소자를 기준으로 외측으로 볼록하도록 내측 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지. - 청구항 1에 있어서,
상기 리플렉터는 상기 발광 소자에 대향하는 내측 경사면을 구비하며, 상기 내측 경사면은 상기 기판에 대하여 0도 초과 내지 90도 미만의 경사를 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판과 상기 리플렉터 사이에는 접착층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지. - 기판의 상면에 형성되는 발광 소자 실장 영역에 발광 소자를 실장하는 단계;
상기 기판의 상부에 상기 발광 소자의 외주연을 둘러싸도록 구비되며, 상기 발광 소자에서 멀어질수록 수직 높이가 높아지는 리플렉터를 형성하는 단계; 및
상기 리플렉터 및 상기 발광 소자의 상부에 돔형의 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 제조 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 리플렉터를 형성하는 단계는,
1차 사출 금형을 이용한 사출 방식에 의하여 상기 기판의 상부에 직접 상기 리플렉터를 형성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 제조 방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 렌즈를 형성하는 단계는,
2차 사출 금형을 이용한 사출 방식에 의하여 상기 리플렉터 및 발광 소자의 상부에 상기 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 제조 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 리플렉터를 형성하는 단계는,
상기 리플렉터를 상기 기판과는 별도로 사출 방식에 의하여 형성한 후, 상기 기판 상부에 상기 리플렉터를 접착제를 이용하여 접착시키는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 제조 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 리플렉터는 실리콘, 에폭시 및 엔지니어링플라스틱으로 이루어지는 군에서 선택되어지는 하나의 물질, 및 TiO2, ZrO2, 및 ZnO로 이루어지는 군에서 선택되어지는 하나의 물질을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 제조 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 리플렉터를 형성하는 단계는,
상기 발광 소자를 기준으로 외측으로 볼록하도록 내측 경사면이 형성되도록 상기 리플렉터를 형성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 제조 방법. - 청구항 8에 있어서,
상기 리플렉터를 형성하는 단계는,
상기 발광 소자에 대향하는 내측 경사면을 구비하며, 상기 내측 경사면은 상기 기판에 대하여 0도 초과 내지 90도 미만의 경사를 이루도록 상기 리플렉터를 형성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지의 제조 방법.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113671751A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-11-19 | 安徽芯瑞达科技股份有限公司 | 一种近零OD背光模组及其Mini LED灯珠制作方法 |
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2012
- 2012-08-20 KR KR1020120090841A patent/KR20130020647A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113671751A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-11-19 | 安徽芯瑞达科技股份有限公司 | 一种近零OD背光模组及其Mini LED灯珠制作方法 |
| CN113671751B (zh) * | 2021-08-18 | 2024-05-14 | 安徽芯瑞达科技股份有限公司 | 一种近零od背光模组 |
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