KR20170045698A - 발광 다이오드 패키지구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지구조는 발광 다이오드 칩, 상기 발광 다이오드 칩을 탑재하는 전극, 상기 발광 다이오드 칩을 에워싸고 있는 반사컵 및 상기 발광 다이오드 칩을 피복하고 있는 형광 분말층을 구비하고, 상기 반사컵의 내벽은 상기 발광 다이오드 칩과 일정한 간격을 두고 있고, 상기 반사컵의 내벽과 상기 발광 다이오드 칩사이에 빈공간이 형성되며, 상기 반사층은 상기 빈공간에 설치되고, 상기 반사층의 열분해온도가 상기 반사컵의 열분해온도보다 높다.

Description

발광 다이오드 패키지구조{LED PACKAGE}
본 발명은 반도체의 발광소자에 관한 것이며, 특히 발광 다이오드 패키지구조에 관한 것이다.
발광 다이오드의 크기가 작고, 발광효율이 높고, 사용수명이 긴 장점을 가지고 있기에 교통지시, 야외표시등 영역에서 광범히 응용되고 있다. 특히 고출력(功率)의 발광 다이오드를 이용하여 반도체의 고체형태의 조명을 실현한다. 현재 상품의 소형화 및 박형화(薄形化)의 추세에 따라 많은 발광 다이오드 패키지 모듈은 플립기술을 이용하여 고출력 및 소형의 광원에 응용된다. 동시에 발광 다이오드 패키지구조의 출광효율을 제고시키기 위해 반사컵구조가 설치된다. 하지만 발광 다이오드 칩이 작업중 일정한 열량을 발생하고, 상기 반사컵은 장기간 열량의 영향하에 황변(黃化)현상이 쉽게 발생하며, 또한 발광 다이오드 패키지구조의 광도(亮度), 기능 및 사용수명에 영향을 준다.
본 발명은 상기 점을 감안하여 발명된 것으로, 기능이 우수하고, 사용수명이 긴 발광 다이오드 패키지구조를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지구조는 발광 다이오드 칩, 상기 발광 다이오드 칩을 탑재하는 전극, 상기 발광 다이오드 칩을 에워싸고 있는 반사컵 및 상기 발광 다이오드 칩을 피복하고 있는 형광 분말층을 구비하고, 상기 반사컵의 내벽은 상기 발광 다이오드 칩과 일정한 간격을 두고 있고, 상기 반사컵의 내벽과 상기 발광 다이오드 칩사이에 빈공간이 형성되며, 상기 반사층은 상기 빈공간에 설치되고, 상기 반사층의 열분해온도가 상기 반사컵의 열분해온도보다 높다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지구조는 상기 반사컵의 내벽과 상기 발광 다이오드 칩은 서로 일정한 간격을 두고 있고, 또한 그 간격사이에 빈공간이 형성되며, 상기 반사층은 상기 빈공간에 설치되고, 상기 반사층은 고열분해온도를 가지고 있기에 내열성기능이 좋으며, 상기 발광 다이오드 칩이 대량의 열량을 방출함에도 불구하고 내열성기능을 유지하고, 또한 변황현상 혹은 파손을 감소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예의 발광 다이오드 패키지구조의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예의 발광 다이오드 패키지구조의 단면도이다..
도 3은 본 발명의 제3실시예의 발광 다이오드 패키지구조의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예의 발광 다이오드 패키지구조의 단면도이다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지구조에 대해 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1a)는 전극(10), 상기 전극(10)과 전기적으로 연결된 발광 다이오드 칩(20), 상기 전극(10)에 형성되고 또한 상기 발광 다이오드 칩(20)을 에워싸고 있는 반사컵(30), 상기 발광 다이오드 칩(20)을 피복하고 있는 형광 분말층(40) 및 상기 발광 다이오드 칩(20)과 상기 반사컵(30)사이에 설치된 반사층(50)을 구비한다.
상기 전극(10)은 서로 일정한 간격을 두고 있는 제1전극(11) 및 제2전극(12)을 구비한다. 상기 제1전극(11)과 상기 제2전극(12)의 상표면은 상기 발광 다이오드 칩(20)가 탑재하고 또한 상기 발광 다이오드 칩(20)과 전기적으로 연결된다. 상기 제1전극(11)과 상기 제2전극(12)의 하표면은 상기 발광 다이오드 패키지구조(1a)에서 외부에 노출되어 있고, 상기 하표면은 회로기판(도시되지 않음)등 기타 외부 회로구조와 연결되어 상기 발광 다이오드 패키지구조(1a)에 전력을 공급한다. 상기 제1전극(11)과 상기 제2전극(12)은 전도금속재료로 제작된다. 상기 제1전극(11)과 상기 제2전극(12)사이에 절연층(13)이 설치되어 있고, 상기 절연층(13)은 비전도의 절연재료로 제작된다. 본 실시형태에 있어서, 상기 제1전극(11), 상기 제2전극(12) 및 상기 절연층(13)의 상표면은 동일한 표면에 위치하여 상기 발광 다이오드 칩(20)이 평정하게 상기 절연층(13)에 설치되고, 동시에 상기 제1전극(11) 및 상기 전극(12)과 연결된다.
본 실시형태에 있어서, 상기 제1전극(11)과 상기 제2전극(12)은 상기 발광 다이오드 칩(20)을 탑재하는 탑재판으로 사용되기에 따로 상기 발광 다이오드 칩(20) 혹은 전극을 탑재하는 기판을 설치할 필요가 없다. 기타 실시형태에 있어서, 상기 제1전극(11)과 상기 제2전극(12)은 기판에 형성되고, 또한 상기 기판을 상기 발광 다이오드 칩(20)을 탑재하는 탑재판으로 사용된다.
상기 발광 다이오드 칩(20)은 상기 제1전극(11) 및 상기 제2전극(12)과 전기적으로 연결된다. 본 실시형태에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩(20)은 상기 절연층(13)을 가로 지르고 있고, 또한 상기 제1전극(11)과 상기 제2전극(12)위에 위치하고 있다. 상기 발광 다이오드 칩(20)은 출광면(22)을 구비한다. 상기 발광 다이오드 칩(20)은 , 다이 본더 와이어 본딩, 플립등 방식으로 연결된다. 기타 실시형태에 있어서, 상기 발광 다이오드 패키지구조(1a)의 크기를 작게하기 위하여 상기 방광 다이오드 칩(20)은 플립방식으로 2개 전극매트(23)와 연결하고 또한 상기 제1전극(11)과 상기 제2전극(12)과 고정연결된다. 즉 상기 출광면(22)은 상기 제1전극(11), 상기 절연층(13) 및 상기 제2전극(12)과 서로 마주하고 있다. 와이어 본딩방식으로 연결할때, 휘여진 전도선이 많은 공간을 차지하는 현상을 방지할수 있고, 또한 상기 발광 다이오드 패키지구조(1a)의 크기를 작게할수 있다.
상기 반사컵(30)은 상기 제1전극(11)과 상기 제2전극(12)위에 설치되어 있고, 또한 상기 발광 다이오드 칩(20)을 에워싸고 있다. 상기 반사컵(30)은 내벽(31) 및 외벽(35)을 구비한다. 상기 내벽(31)은 상기 발광 다이오드 칩(20)과 일정한 간격을 두고 설치되어 있다. 상기 내벽(31)은 상기 전극(10)에서 상기 발광 다이오드 칩(20)의 출광방향에 따라 상기 발광 다이오드 칩(20)과 떨어지는 방향으로 연장되어 있다. 상기 외벽(35)은 상기 전극(10)과 수직되어 있고, 또한 상기 전극(10)의 측벽과 동일한 평면에 위치하고 있다.
상기 내벽(31)은 제1표면(311) 및 제2표면(312)을 구비한다. 상기 제1표면(311)은 상기 반사컵(30)의 밑부분에 위치하고 있고, 상기 제2표면(312)은 상기 반사컵(30)의 윗부분에 위치하고 있다. 상기 제2표면(312)은 상기 제1표면(311)과 체결되어 있다. 상기 제2표면(312)은 상기 제1표면(311)의 연장방향에 따라 계속 연장되어 형성된 가상표면(311a)의 외측에 위치하고 있다. 상기 제2표면(312)은 연장되어 상기 반사컵(30)의 외벽(35)과 합류하여 상기 반사컵(30)의 윗면을 형성한다.
본 실시형태에 있어서, 상기 제1표면(311)과 상기 제2표면(312)은 각기 경사진 경사면이다. 구체적으로 설명하면 상기 제1표면(311) 및 상기 제2표면(312)과 상기 전극(10)이 놓인 평면사이의 협각의 각도는 0도내지 90도 사이이다. 상기 제1표면(311)의 경사률은 상기 제2표면(312)의 경사률보다 작고, 즉 상기 제1표면(311)과 상기 전극(10)이 놓인 평면사이의 협각은 상기 제2표면(312)과 상기 전극(10)이 놓인 평면사이의 협각보다 크다. 따라서, 상기 제1표면(311)의 경사률과 그의 연장방향에 따라 계속연장되어 가상표면(311a)이 형성되고, 상기 제2표면(312)은 상기 가상표면(311a)의 외측에 위치하고 있다. 즉 상기 제2표면(312)은 상기 가상표면(311a)은 에워싸고 있다. 따라서 상기 제2표면(312)은 일치한 경사률의 상기 제1표면(311)만으로 설치하는것보다 상기 반사컵(30)과 상기 발광 다이오드 칩(20)사이에 더 많은 공간을 제공하고, 상기 반사층(50)은 상기 공간에 설치할수 있다.
상기 형광 분말층(40)은 상기 발광 다이오드 칩(20)을 피복한다. 구체적으로 설명하면, 상기 형광 분말층(40)은 직접 상기 발광 다이오드 칩(20)의 출광층(22)을 피복한다. 상기 형광 분말층(40)의 면적은 상기 발광 다이오드 칩(20)의 면적보다 크고, 상기 발광 다이오드 칩(20)을 완전히 피복하고 있다. 상기 발광 다이오드 칩(20)이 출사한 광선은 상기 형광 분말층(40)에 전파되고, 상기 형광 분말층(40)의 내부의 형광 분말이 혼합되어 필요한 색채의 광선을 형성한다. 예컨데, 백색광이 필요할때, 푸른색의 발광 다이오드 칩과 황색의 형광분말층을 사용한다.
상기 반사층(50)은 상기 반사컵(30)의 내벽(31)과 상기 발광 다이오드 칩(20)사이에 형성된다. 상기 반사컵(30)의 내벽(31)은 상기 발광 다이오드 칩(20)과 상기 형광 분말층(40)사이에 서로 간격을 둔 빈공간이 형성된다. 상기 반사층(50)은 상기 빈공간에 설치된다. 즉, 상기 빈공간은 상기 발광 다이오드 칩(20), 상기 형광 분말층(40)의 측면, 상기 제1표면(311) 및 상기 제2표면(312)사이에 형성되어 있다.
상기 반사층(50)의 열분해온도는 상기 반사컵(30)의 열분해온도보다 높다. 본 실시형태에 있어서, 상기 반사컵(30)은 에폭시 수지재료로 제작되고, 상기 반사층(50)은 규소 수지재료로 제작되며, 상기 반사컵(30)과 상기 반사층(50)은 각기 불투명한 재료로 제작된다. 고내열성 기능을 구비하고 있는 반사층(50)을 상기 발광 다이오드 칩(20)과 제일 가까운 위치에 설치하므로 상기 반사층(50)은 상기 발광 다이오드 칩(30)이 열량을 산생함에도 불구하고 여전히 재료특성을 유지하고 있기에 다른 재료로 제작되었을때비해 내열효과가 떨어져 일찍이 변황현상이 발생하고 파손되는 것을 방지할수 있다.
본 실시형태의 상기 발광 다이오드 패키지구조(1a)의 반사컵(30)의 내벽(31)은 상기 발광 다이오드 칩(20)과 일정한 간격을 두고 있으며, 또한 그 간격사이에 상기 반사층(50)이 설치되어 있다. 상기 반사층(50)은 고열분해온도를 갖고 있기에 내열성 기능이 좋고 상기 발광 다이오드 칩(20)이 대량의 열량을 방출할때도 내열성 기능을 유지하여 변황현상 혹은 파손을 감소할수 있다. 또한 상기 반사컵(30)의 내벽(31)의 제2표면(312)은 상기 제1표면(311)의 연장방향에 따라 계속연장되어 형성된 가사표면(311a)의 외측에 위치하여 상기 반사층(50)의 설치를 위하여 더 많은 공간과 면적을 제공하므로 변황현상이 발생하는 구조영역을 감소하고, 변황현상도 피면할수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1b)는 제1실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1a)과 유사하고, 제2실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1b)는 전극(10), 전극(10), 상기 전극(10)과 전기적으로 연결된 발광 다이오드 칩(20), 상기 전극(10)에 형성되고 또한 상기 발광 다이오드 칩(20)을 에워싸고 있는 반사컵(30), 상기 발광 다이오드 칩(20)을 피복하고 있는 형광 분말층(40) 및 상기 발광 다이오드 칩(20)과 상기 반사컵(30)사이에 설치된 반사층(50)을 구비한다. 제2실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1b)와 제1실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1a)의 다른점은 제2실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1b)의 상기 반사컵(30)의 내벽(32)구조가 다르다.
상기 내벽(32)은 제1표면(321) 및 제2표면(322)을 구비한다. 상기 제1표면(321)과 상기 제2표면(322)은 각기 곡선이다. 상기 제1표면(321)과 상기 제2표면(322)은 각기 상기 발광 다이오드 칩(20)쪽으로 향한 방향으로 돌출된 돌출곡면이다. 상기 제1표면(321)의 곡률(曲率)은 상기 제2표면(322)의 곡률보다 작다. 상기 제1표면(321)의 연장방향과 곡률을 따라 계속연장되어 하나의 가상표면(321a)가 형성되고, 즉 상기 제2표면(322)은 상기 가상표면(321a)의 외측에 위치하고 있으며 상기 제2표면(322)은 상기 가상표면(321a)을 에워싸고 있다. 따라서 상기 제2표면(322)은 일정한 곡률의 제1표면(321)만으로 설치하는것보다 상기 반사컵(30)과 상기 발광 다이오드 칩(20)사이에 더 많은 공간을 제공하고, 상기 반사층(50)은 상기 공간에 설치할수 있다. 본 실시형태에 있어서, 상기 반사층(50)은 동시에 상기 제1표면(321)과 상기 제2표면(322)을 피복하고, 상기 반사층(50)의 윗면은 상기 형광 분말층(40)의 윗면과 동일한 평면위에 놓여있다.
도 3를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1c)는 제1실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1a)과 유사하고, 제3실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1c)는 전극(10), 전극(10), 상기 전극(10)과 전기적으로 연결된 발광 다이오드 칩(20), 상기 전극(10)에 형성되고 또한 상기 발광 다이오드 칩(20)을 에워싸고 있는 반사컵(30), 상기 발광 다이오드 칩(20)을 피복하고 있는 형광 분말층(40) 및 상기 발광 다이오드 칩(20)과 상기 반사컵(30)사이에 설치된 반사층(50)을 구비한다. 제3실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1c)는와 제1실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1a)의 다른점은 제3실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1c)의상기 반사컵(30)의 내벽(33)구조가 다르다.
상기 내벽(33)은 제1표면(331) 및 제2표면(332)을 구비한다. 상기 제1표면(331)은 경사면이고 상기 제2표면(332)은 곡선이다. 상기 제1표면(331)의 연장방향과 경사률에 따라 계속연장되어 하나의 가상표면(331a)이 형성되고, 상기 제2표면(332)은 상기 가상표면(331a)의 외측에 위치하고 있으며, 즉 상기 제2표면(332)은 상기 가상표면(331a)을 에워싸고 있다. 따라서, 상기 제2표면(332)은 경사률이 일정한 상기 제1표면(331)만으로 설치하는것보다 상기 반사컵(30)과 상기 발광 다이오드 칩(20)사이에 더 많은 공간을 제공하고, 상기 반사층(50)은 상기 공간에 설치할수 있다. 본 실시형태에 있어서, 상기 반사층(50)은 동시에 상기 제1표면(331) 및 상기 제2표면(332)을 피복하고, 상기 반사층(50)의 윗면과 상기 형광 분말층(40)의 윗면은 동일한 평면에 위치하고 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1d)는 제1실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1a)과 유사하고, 제4실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1c)는 전극(10), 전극(10), 상기 전극(10)과 전기적으로 연결된 발광 다이오드 칩(20), 상기 전극(10)에 형성되고 또한 상기 발광 다이오드 칩(20)을 에워싸고 있는 반사컵(30), 상기 발광 다이오드 칩(20)을 피복하고 있는 형광 분말층(40) 및 상기 발광 다이오드 칩(20)과 상기 반사컵(30)사이에 설치된 반사층(50)을 구비한다. 제4실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1d)와 제1실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1a)의 다른점은 제4실시예에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1d)의 상기 반사컵(30)의 내벽(34)구조가 다르다.
상기 내벽(34)은 제1표면(341) 및 제2표면(342)을 구비한다. 상기 제1표면(341)은 경사면이고 상기 제2표면(342)은 수평면이며, 상기 제2표면(342)은 상기 전극(10)의 표면과 평행된다. 상기 제1표면(341)의 연장방향과 경사률에 따라 하나의 가상표면(341a)이 형성되고, 상기 제2표면(342)은 상기 가상표면(341a)의 외측에 위치하고 있으며, 상기 제2표면(342)은 상기 가상표면(341a)을 에워싸고 있다. 따라서, 상기 제2표면(342)은 경사률이 일정한 상기 제1표면(341)만으로 설치하는것보다 상기 반사컵(30)과 상기 발광 다이오드 칩(20)사이에 더 많은 공간을 제공하고, 상기 반사층(50)은 상기 공간에 설치할수 있다. 본 실시형태에 있어서, 상기 반사층(50)은 동시에 상기 제1표면(341) 및 상기 제2표면(342)을 피복하고, 상기 반사층(50)의 윗면과 상기 형광 분말층(40)은 동일한 평면위에 놓여있다.
다른 실시형태에 있어서, 상기 제1표면과 상기 제2표면의 형태는 제1실시예, 제2실시예, 제3실시예 및 제4실시예의 제1표면과 제2표면의 형태와 다른 형태로 설계할수 있으며, 상기 반사층(50)을 설치할수 있는 공간을 제공하는 목적만 달성하면 된다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지구조(1a, 1b, 1c, 1d)는 변황하는것을 방지할뿐만 아니라 동시에 상기 발광 다이오드 패키지구조(1a, 1b, 1c, 1d)의 크기를 감소시키고, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 측면이 상기 반사컵(30)의 내벽(31, 32, 33)에 의해 차단되지 않기에 상기 발광 다이오드 칩(20)의 측면은 광선을 출사할수 있으며, 또한 상기 반사컵(50)의 반사기능과 조합(搭配)되기에 상기 발광 다이오드 칩(20)이 출사한 광선의 이용율을 향상시킨다.
1a, 1b, 1c, 1d --- 발광 다이오드 패키지구조 10 --- 전극
11 --- 제1전극 12 --- 제2전극
13 --- 절연층 20 --- 발광 다이오드 칩
22 --- 출광면 23 --- 전극매트
30 --- 반사컵 31, 32, 33, 34 --- 내벽
311, 321, 331, 341 --- 제1표면 311a, 321a, 331a, 341a --- 가상표면
312, 322, 332, 342 --- 제2표면 35 --- 외벽
40 --- 형광 분말층 50 --- 반사층

Claims (10)

  1. 발광 다이오드 칩, 상기 발광 다이오드 칩을 탑재하는 전극, 상기 발광 다이오드 칩을 에워싸고 있는 반사컵 및 상기 발광 다이오드 칩을 피복하고 있는 형광 분말층을 구비하고 있는 발광 다이오드 패키지구조에 있어서,
    상기 반사컵의 내벽은 상기 발광 다이오드 칩과 일정한 간격을 두고 있고, 상기 반사컵의 내벽과 상기 발광 다이오드 칩사이에 빈공간이 형성되며, 상기 반사층은 상기 빈공간에 설치되고, 상기 반사층의 열분해온도가 상기 반사컵의 열분해온도보다 높은 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사컵은 에폭시 수지재료로 제작되고, 상기 반사층은 규소 수지재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내벽은 상기 전극에서 상기 발광 다이오드 칩의 출광방향에 따라 상기 발광 다이오드 칩과 떨어지는 방향으로 연장되어 있고, 상기 내벽은 제1표면 및 상기 제1표면과 체결되어 있는 제2표면을 구비하며, 상기 제1표면은 상기 내벽의 밑부분에 위치하고 있고, 상기 제2표면은 상기 제1표면의 연장방향에 따라 연장되어 형성된 가상표면의 외측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1표면과 상기 제2표면은 각기 경사면이고 상기 제1표면의 경사률은 상기 제2표면의 경사률보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지구조.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1표면과 상기 제2표면은 각기 곡선이고, 상기 제1표면의 곡률은 상기 제2표면의 곡률보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지구조.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1표면과 상기 제2표면은 각기 상기 발광 다이오드 칩에 향하여 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지구조.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1표면은 경사면이고, 상기 제2표면은 돌출곡선인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지구조.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제1표면은 경사면이고, 상기 제2표면은 상기 전극표면과 평행되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지구조.
  9. 제4항내지 제8항중의 하나의 청구항에 있어서,
    상기 반사층은 상기 제1표면과 상기 제2표면을 피복하고, 상기 반사층의 윗면과 상기 형광 분말층의 윗면은 동일한 평명에 놓여 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지구조.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반사컵은 외벽을 구비하고, 상기 외벽과 상기 전극의 측벽은 동일한 평면위에 놓여 있고, 상기 제2표면은 연장되어 상기 반사컵의 외벽과 합류하여 상기 반사컵을 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지구조.
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