WO2014081200A1 - 측면발광 led 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법 - Google Patents

측면발광 led 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법 Download PDF

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conductive pattern
led
substrate
package substrate
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서일경
박병규
이종국
최재빈
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서울반도체 주식회사
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    • H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain

Definitions

  • the present invention relates to a side emitting LED package, an illumination array module comprising the same, and a method of manufacturing the same. More specifically, by forming a lighting array module using a side light emitting LED package having a wide light direct angle characteristic, the height of the lighting device is formed to be slim, or the surface of the LED package used to provide uniform surface lighting or linear lighting.
  • the present invention relates to a side emitting LED package capable of reducing the number, an illumination array module including the same, and a method of manufacturing the same.
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • LED lighting units such as surface light sources, line light sources, or LED backlight units of flat panel displays use a plurality of LED package arrays mounted on a lighting substrate.
  • US Patent No. 8,177,391 "TUBE-TYPE OR CHANNEL-TYPE LED LIGHTING APPARATUS" discloses a line light source lighting apparatus using a conventional LED package.
  • Conventional lighting devices are manufactured using conventional LED packages consisting of LED chips, lead frames, reflectors, moldings, and the like. According to the LED package, the light emitted through the side of the LED chip is refracted by the reflector constituting the body portion is emitted to the upper surface of the LED package. Therefore, the brightness of the upper surface of the LED package is increased due to the refraction of the side light of the reflector.
  • the present invention is to solve the above problems, the side-emitting LED package according to the present invention, an illumination array module comprising the same, and a method of manufacturing the same by using a wide angle of view of the side-emitting LED package does not include a reflector
  • An object of the present invention is to reduce the number of LED packages used in the lighting device or the backlight unit or to reduce the height of the lighting device or the backlight unit to provide a slim appearance.
  • an illumination array module including the same, and a manufacturing method thereof, the light of the light incident on the side of the LED package by forming the highest height of the fluorescent layer to 200% to 600% of the LED chip height It is another object to widen the light directing angle by increasing the transmission probability.
  • the LED package, the lighting array module including the same, and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention the first conductive pattern formed on one side of the LED package substrate further comprises an extension extending to the other side It is another object to improve the process efficiency of a wire bonding process.
  • a method of manufacturing a lighting array module including: forming a substrate including N LED package substrates; A second step of placing N LED chips on top of N LED package substrates, respectively; Electrically connecting a first conductive pattern of the LED package substrate to a first conductive electrode exposed on one surface of the LED chip, and a second conductive pattern of the LED package substrate and a second exposed surface of the LED chip A third step of electrically connecting the conductive electrode; Forming a fluorescent layer on the front surface of the substrate to include a top surface of the substrate and side and top surfaces of the LED chip; Cutting the substrate into units of the N LED package substrates to form N side emitting LED packages; And a first connection pad electrically connected to the first conductive pattern of the side emitting LED package and a second connection pad electrically connected to the second conductive pattern of the side emitting LED package to the connection electrodes of the lighting array substrate. And a sixth step of placing the plurality of side emitting LED packages on the lighting array substrate to be spaced
  • the first step is characterized in that for forming the LED package substrate in an area of 150% to 300% of the upper surface area of the LED chip.
  • the fourth step is characterized in that the fluorescent layer is formed at the highest height of 200% to 600% of the height of the LED chip.
  • the first conductive pattern is located on one side of the upper surface of the LED package substrate, the second conductive pattern of the upper surface of the LED package substrate Located on the other side, the first conductive pattern is formed on the LED package substrate to include a portion extending to the other side of the upper surface of the LED package substrate, wherein the second step, the The LED chip may be mounted, and the third step may include connecting the extension part and the first conductive electrode by wire bonding, and connecting the second conductive pattern and the second conductive electrode by wire bonding. do.
  • the first step is to form the first conductive pattern in an area of 40% to 60% of the upper surface area of the LED package substrate, the upper surface of the LED package substrate
  • the second conductive pattern is formed in an area of 20% or less of an area
  • the first connection pad is formed in an area of 50% to 70% of an area of the bottom surface of the LED package substrate, and 10% of an area of the bottom surface of the LED package substrate.
  • forming the second connection pad in an area of 30% to 30%.
  • the first step, the third conductive pattern is further formed on the other side of the upper surface of the LED package substrate, the second step, the third conductive pattern
  • the zener diode is further mounted so that the bottom surface of the zener diode is electrically connected to each other, and the third step may include electrically connecting the top surface of the zener diode and the first conductive pattern.
  • the method of manufacturing a side-emitting LED package according to the present invention includes a first step of forming a substrate including N LED package substrates; A second step of placing N LED chips on top of N LED package substrates, respectively; Electrically connecting a first conductive pattern of the LED package substrate to a first conductive electrode exposed on one surface of the LED chip, and a second conductive pattern of the LED package substrate and a second exposed surface of the LED chip A third step of electrically connecting the conductive electrode; Forming a fluorescent layer on the front surface of the substrate to include a top surface of the substrate and side and top surfaces of the LED chip; And cutting the substrate in units of the N LED package substrates to form N side emitting LED packages.
  • the first step is characterized in that for forming the LED package substrate with an area of 150% to 300% of the upper surface area of the LED chip.
  • the fourth step is characterized in that the fluorescent layer is formed at the highest height of 200% to 600% of the height of the LED chip.
  • Lighting array module according to the present invention, the side-emitting LED package; And an illumination array substrate electrically connected to the side light emitting LED package and mounting the side light emitting LED package, wherein the side light emitting LED package includes a first conductive electrode, a second conductive electrode, and the LED package.
  • LED chip comprising a main light emitting surface formed on the upper surface of the; The LED chip is mounted on an upper surface, and a first conductive pattern electrically connected to the first conductive electrode and a second conductive pattern electrically connected to the second conductive electrode are formed on an upper surface of the LED chip.
  • a first connection pad electrically connected to the first conductive pattern and electrically connected to the illumination array substrate, and a second connection pad electrically connected to the second conductive pattern and electrically connected to the illumination array substrate are formed.
  • an LED package substrate having side surfaces exposed to the outside.
  • a fluorescent layer including an upper surface of the LED package substrate, an upper surface of the LED chip, and a side surface of the LED chip therein, having an area equal to that of the LED package substrate, and having an upper surface and a side surface exposed to the outside. Characterized in that.
  • the LED package substrate characterized in that the area of 150% to 300% of the upper surface area of the LED chip.
  • the fluorescent layer is characterized in that it has a maximum height of 200% to 600% of the height of the LED chip.
  • the LED package substrate, the first conductive pattern is located on one side of the upper surface, the second conductive pattern is located on the other side of the upper surface, the first conductive pattern And an extension part extending to the other side, wherein the LED chip is mounted on the first conductive pattern, and the first conductivity type electrode is connected to the extension part by wire bonding, and the second conductive part.
  • the type electrode is connected to the second conductive pattern by wire bonding.
  • the first conductive pattern has an area of 40% to 60% of the upper surface area of the LED package substrate, the second conductive pattern, the upper surface area of the LED package substrate
  • the first connection pad has an area of 50% to 70% of the area of the bottom surface of the LED package substrate, and the second connection pad is 10% to the bottom area of the bottom surface of the LED package substrate. It is characterized by having an area of 30%.
  • the lighting array module further comprises a zener diode, the LED package substrate, the third conductive electrically connected to the bottom surface of the zener diode on the other side of the upper surface
  • the zener diode may further include a pattern, and an upper surface of the zener diode may be electrically connected to the first conductive pattern.
  • a side light emitting LED package including: a LED chip including a first conductive electrode, a second conductive electrode, and a main light emitting surface formed on an upper surface of the LED package;
  • the LED chip is mounted on an upper surface, and a first conductive pattern electrically connected to the first conductive electrode and a second conductive pattern electrically connected to the second conductive electrode are formed on an upper surface of the LED chip.
  • An LED package substrate having a first connection pad electrically connected to a first conductive pattern and a second connection pad electrically connected to the second conductive pattern, the bottom and side surfaces of which are exposed to the outside; And a fluorescent layer including an upper surface of the LED package substrate, an upper surface of the LED chip, and a side surface of the LED chip therein, having an area equal to that of the LED package substrate, and having an upper surface and a side surface exposed to the outside. Characterized in that.
  • the LED package substrate is characterized in that it has an area of 150% to 300% of the upper surface area of the LED chip.
  • the fluorescent layer is characterized in that it has a maximum height of 200% to 600% of the height of the LED chip.
  • the side emitting LED package according to the present invention the lighting array module including the same, and a method of manufacturing the side emitting LED package including no reflector are used in a lighting device or a backlight unit by using a wide light directing angle.
  • the number of LED packages can be reduced, or the height of the lighting device or the backlight unit can be reduced to provide a slim appearance.
  • an illumination array module including the same, and a manufacturing method thereof, the light of the light incident on the side of the LED package by forming the highest height of the fluorescent layer to 200% to 600% of the LED chip height It is possible to widen the light directing angle by increasing the transmission probability.
  • the first conductive pattern formed on one side of the LED package substrate further comprises an extension extending to the other side Process efficiency of the wire bonding process can be improved.
  • FIG. 1 shows a top view of a substrate in a first step of a method of manufacturing a lighting array according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a view showing the top surface of the LED package substrate of the first step of the method of manufacturing a lighting array according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a process diagram showing the top surface of the substrate in the first step of the method of manufacturing an illumination array according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a view showing the bottom surface of the LED package substrate of the first step of the method of manufacturing a lighting array according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 5 is a view showing the top surface and the LED chip of the substrate of the second step of the method of manufacturing a lighting array according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing the top surface and the LED chip of the LED package substrate of the second step of the method of manufacturing a lighting array according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing the top surface and the LED chip of the substrate of the third step of the method of manufacturing a lighting array according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing the top surface, the LED chip, and the fluorescent layer of the LED package substrate of the fourth step of the method for manufacturing an illumination array according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing a top surface of a fluorescent layer in a fourth step of the method of manufacturing an illumination array according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing a top surface, an LED chip, and a fluorescent layer of the LED package substrate of the fifth step of the lighting array manufacturing method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 illustrates a longitudinal section of a side emitting LED package of a fifth step of the method of manufacturing a lighting array according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a top and side emitting LED package of the lighting array substrate of the sixth step of the lighting array manufacturing method according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 14 illustrates a longitudinal section of a side emitting LED package and a lighting array substrate of a sixth step of the lighting array manufacturing method according to an embodiment of the present invention
  • 15 is a process diagram showing the method of manufacturing the lighting array according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 illustrates a top surface of a substrate on which a plurality of LED package substrates are arranged in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a side view of a substrate on which a plurality of LED package substrates are arranged in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a view showing a longitudinal section of a lighting apparatus using a conventional LED package.
  • 19 is a view showing a longitudinal section of the lighting apparatus using the side-emitting LED package according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a view showing a longitudinal section of the lighting apparatus using the side-emitting LED package according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 21 is a graph showing the change in light directing angle with increasing transparent layer thickness.
  • FIG. 15 shows a method of manufacturing a lighting array module according to the present invention
  • Figures 1 to 14 show the result produced in each step.
  • a first step S10 of forming a substrate including N LED package substrates 130 is performed as shown in FIG. 1 showing the top surface of the substrate and FIG. 3 showing the bottom surface of the substrate. Substrates are cut into respective LED package substrates 130 through a dicing process of the fifth step S5 described later.
  • the LED package substrate 130 may use a substrate that forms a constant electrical pattern, such as a conventional printed circuit board.
  • the LED package substrate 130 includes a first conductive pattern 131a and a second conductive pattern 131b on an upper surface thereof.
  • the first conductive pattern 131a may be larger than the second conductive pattern 131b so that the LED chip may be placed later.
  • the polarities of the LED chips 110 to which the respective conductive patterns 131a and 131b are connected may be easily distinguished in appearance.
  • FIG. 16 illustrates a top surface of a substrate on which patterns of a plurality of LED package substrates 130 are arrayed according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 17 illustrates a bottom surface thereof.
  • the first conductive pattern 131a is formed on one side of the LED package substrate 130
  • the second conductive pattern 131b is formed on the other side facing the one side.
  • one side may be about 50% to 70% of an area from the left end of the LED package substrate 130
  • the other side may be about 10% from the right end of the LED package substrate 130. It may have an area of about 30%.
  • the first conductive pattern 131a may further include an extension part extending to the other side of the upper surface of the LED package substrate 130 in order to facilitate the electrode connection process in the third step S30 to be described later.
  • the first conductive pattern 131a is formed with an area of 40% to 60% of the area of the upper surface of the LED package substrate 130
  • the second conductive pattern 131b is formed of an area of the other side of the upper surface of the LED package substrate 130. It is preferable to form with an area of 20% or less.
  • the first step (S10) is the electrostatic discharge (ESD) electrostatic discharge (ESD) on the other side of the upper surface of the LED package substrate 130, Electric Fast Trasient (EFT) sparks generated from the switch, lighting surge (lighting surge) in the air It is preferable to further form a third conductive pattern (131c) for mounting the zener diode 140 used to prevent the inflow of).
  • ESD electrostatic discharge
  • EFT Electric Fast Trasient
  • the LED package substrate 130 exposes a first connection pad 132a and a second connection pad 132b on its bottom surface.
  • the connection pads 132a and 132b perform a function of connecting with the lighting array substrate 200 through conductive bonding means such as solder.
  • the first connection pad 132a is connected to the first conductive pattern 131a through, for example, a conductive via 133 penetrating the LED package substrate 130, and the second connection pad 132b is also connected to the second through the conductive via. It may be connected to the conductive pattern 131b.
  • the area of the first connection pad 132a is preferably larger than the area of the second connection pad 132b.
  • the polarity of the LED chip 110 to which the connection pads 132a and 132b are connected may be easily distinguished in appearance.
  • the first connection pad 132a is formed with 50% to 70% of the bottom area of the LED package substrate 130, and the second connection pad 132b is 10% to 30% of the bottom area of the LED package substrate 130. It is preferable to form in the area of%.
  • the LED chip 110 has a lateral side in which a main emission surface, a first conductivity type electrode of an n-type electrode or a p-type electrode, and a second conductivity type electrode of a p-type electrode or an n-type electrode are formed on an upper surface thereof.
  • the LED chip 110 is used.
  • the LED chip 110 is not necessarily mounted on the conductive patterns 131a and 131b because a conductive electrode is not formed on the bottom surface of the chip. However, when the LED chip 110 is mounted on a metal pattern, heat can be released by contact. As shown in FIG. 6, it is preferable to place 110 on the first conductive pattern 131a.
  • the present invention is not limited thereto, and the LED chip 110 including the first conductive electrode, the second conductive electrode, and the main light emitting surface formed on the upper surface may be used.
  • the first conductivity type electrode and the second conductivity type electrode may be formed on the same surface of the LED chip 110. Therefore, the LED chip 110 of the present invention is not limited to the above-described lateral chip, and the LED chip 110 having a flip chip structure may be used.
  • the zener diode in the second step S20, may be placed so that the third conductive pattern 131c and the bottom surface of the zener diode 140 are electrically connected to each other.
  • the first conductive pattern 131a of the LED package substrate 130 and the first conductive electrode exposed on the upper surface of the LED chip 110 are electrically connected to each other, and the LED A third step S30 of electrically connecting the second conductive pattern 131b of the package substrate 130 to the second conductive electrode exposed on the upper surface of the LED chip 110 is performed.
  • the conductive patterns 131a and 131b and the conductive electrodes may be electrically connected through a wire bonding process.
  • the third step S30 may be electrically connected to the top surface of the Zener diode 140 and the extension of the first conductive pattern 131a.
  • the present invention is not limited thereto, and the wire bonding process may be omitted when the LED chip 110 is not a lateral chip.
  • a fourth step S40 of forming the fluorescent layer 120 to include the top surface of the substrate and the side and top surfaces of the LED chip 110 is performed on the front surface of the substrate.
  • the fluorescent layer 120 may be formed of, for example, a transparent resin layer containing a fluorescent material, and the fourth step S40 may be performed by applying, printing, spraying, or depositing the fluorescent layer 120.
  • the fluorescent layer 120 may have a flat top surface, and the height of the fluorescent layer 120 may be constant, that is, the convex portion of the LED chip 110 may protrude convexly. It may be formed.
  • the height of the fluorescent layer 120 is related to the light directing angle of the side-emitting LED package 100 of the present invention.
  • FIG. 21 is a graph illustrating a change in light directivity angle according to a thickness of a transparent layer such as a fluorescent layer 120 or a light transmitting substrate attached to a light emitting surface of the LED chip 120. It can be seen that as the thickness of the transparent layer increases to a certain thickness, the light directing angle increases. This is because when the height of the fluorescent layer 120 increases, the probability that the light incident on the side surface inside the fluorescent layer 120 is greater than or equal to a threshold value increases, thereby increasing light emission through the side surface.
  • the fluorescent layer 120 it is preferable to form the fluorescent layer 120 at the highest height of 200% to 600% of the height of the LED chip 110. If the fluorescent layer 120 is formed at a height of 600% or more, the amount of light absorbed inside the fluorescent layer is increased rather than an increase in the light transmission probability to the side, thereby reducing the overall luminance of the side-emitting LED package 100. There is.
  • the first step (S10) it is preferable to form the LED package substrate 130 with an area of 150% to 300% of the upper surface area of the LED chip 110.
  • a fifth step S50 of cutting the substrates in units of the N LED package substrates 130 to form the N side emitting LED packages 100 is performed. Since a plurality of LED packages 100 are formed in a large amount through this dicing process, productivity can be increased compared to conventional LED packages in which LED chips, lead frames, and reflectors are individually assembled. Through the fifth step (S5) the side-emitting LED package 100 of the present invention is manufactured.
  • the first connection pad 132a and the second side of the side emitting LED package 100 are electrically connected to the first conductive pattern 131a of the side emitting LED package 100.
  • the plurality of side emitting LED packages 100 may be electrically connected to the connection electrodes of the lighting array substrate 200 by the second connection pads 132b electrically connected to the conductive patterns 131b.
  • the lighting array module according to the present invention is manufactured by performing a sixth step (S60) to be spaced apart from each other.
  • the side light emitting LED package 100 includes an LED chip 110, an LED package substrate 130, and a fluorescent layer 120 as shown in FIG. 12.
  • the LED chip 110 has a main emission surface, a first conductivity type electrode, and a second conductivity type electrode formed on an upper surface thereof.
  • the LED package substrate 130 has an LED chip 110 mounted on an upper surface thereof, and a first conductive pattern 131a electrically connected to the first conductive electrode and a second conductive electrode electrically connected to the second conductive electrode on the upper surface thereof.
  • a conductive pattern 131b is formed, and a first connection pad 132a electrically connected to the first conductive pattern 131a and a second connection pad 132b electrically connected to the second conductive pattern 131b are formed on a bottom surface thereof.
  • the bottom and side surfaces of the LED package substrate 130 are configured to be exposed to the outside.
  • the fluorescent layer 120 includes an upper surface of the LED package substrate 130, an upper surface of the LED chip 110, and a side surface of the LED chip 110, and has the same area as that of the LED package substrate 130.
  • the top and side surfaces are configured to be exposed to the outside.
  • the lighting array module includes the above-described side emitting LED package 100 and the lighting array substrate 200.
  • the illumination array substrate 200 may exemplify a substrate of a line light source illumination device or a surface light source illumination device or a substrate of a backlight unit.
  • the lighting array substrate 200 is electrically connected to the side emitting LED package 100 through the first connection pad 132a and the second connecting pad 132b and performs a function of mounting the side emitting LED package 100. .
  • the LED package substrate 130 is configured to have an area of 150% to 300% of the upper surface area of the LED chip 110, or the fluorescent layer 120 of the LED chip 110 It is preferable to configure to have a maximum height of 200% to 600% of the height.
  • the LED package substrate 130 has a first conductive pattern 131a disposed on one side of the upper surface, a second conductive pattern 131b positioned on the other side of the upper surface, and a first conductive pattern.
  • 131a includes an extension extending to the other side
  • the LED chip 110 is mounted on the first conductive pattern 131a
  • the first conductivity type electrode is connected to the extension by wire bonding.
  • the second conductive electrode is connected to the second conductive pattern 131b by wire bonding.
  • the first conductive pattern 131a has an area of 80% or more of the area of one side of the upper surface of the LED package substrate 130
  • the second conductive pattern 131b is formed of the other side of the upper surface of the LED package substrate 130. It has an area of 10% or more and 30% or less of the area
  • the first connection pad 132a has an area of 80% or more of the area of one side of the bottom surface of the LED package substrate 130
  • the second connection pad 132b It is preferable to have an area of 20% or more and 60% or less of the area of the other side of the bottom surface of the LED package substrate 130.
  • the illumination array module further includes a zener diode 140 as shown in FIG. 8 to block the effects of ESD, and the LED package substrate 130 has a zener diode 140 on the other side of the upper surface.
  • a third conductive pattern 131c is electrically connected to the bottom of the bottom surface.
  • the top surface of the zener diode 140 may be electrically connected to the first conductive pattern 131a by wire bonding.
  • FIGS. 18 to 20 are views for explaining the effect of the side-emitting LED package according to the present invention.
  • FIG. 18 shows a cross section of a conventional lighting array module using a conventional LED package 10 having a narrow light directivity angle a comprising a reflector
  • FIGS. 19 to 20 show a wide side emitting light according to the invention.
  • the cross section of the lighting array module of the present invention using the LED package 100 with the wide deflection angle b is shown.
  • the lighting array module of the present invention is conventional lighting.
  • the height h1 is the same as the height of the illumination array substrate 200 and the upper transparent cover 300 of the array module it is possible to secure a wider pitch (P2). Therefore, there is an effect that can reduce the number of side-emitting LED package 100 constituting the lighting array module.
  • the lighting array module of the present invention has a pitch P1 between the LED packages 10 of the conventional lighting array module, the height h2 of the lighting array substrate 200 and the upper transparent cover 300 is reduced. You can do it. Therefore, the height of the lighting array module can be reduced.

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Abstract

측면발광 LED 패키지, 이를 이용한 조명 어레이 모듈 및 이의 제조 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 조명 어레이 모듈 제조 방법은, 기판의 전면에 상기 기판의 상면 및 LED 칩의 측면 및 상면이 포함되도록 형광층을 형성하는 단계와, N 개의 상기 LED 패키지 기판 단위로 상기 기판을 절단하여 N 개의 측면발광 LED 패키지를 형성하는 단계를 포함하여, LED 패키지의 지향각을 넓히고 조명 어레이 모듈의 LED 패키지 수를 저감시킬 수 있다.

Description

측면발광 LED 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법
본 발명은 측면발광 LED 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 넓은 광지향각 특성을 가지는 측면발광 LED 패키지를 이용하여 조명 어레이 모듈을 형성함으로써 조명장치의 높이를 슬림하게 형성하거나, 균일한 면조명 또는 선조명을 제공하기 위해 사용되는 LED 패키지의 수를 저감할 수 있는 측면발광 LED 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
저전력, 고휘도, 고수명, 친환경 등의 장점으로 LED(Light Emitting Diode)는 백열등, 형광등 등의 기존 조명소자를 대체하고 있다. 면광원, 선광원 등의 LED 조명장치 또는 평판 디스플레이의 LED 백라이트 유닛은 다수의 LED 패키지 어레이를 조명기판에 실장하여 사용한다.
미국특허 제8,177,391 “TUBE-TYPE OR CHANNEL-TYPE LED LIGHTING APPARATUS”는 종래의 LED 패키지를 이용한 선광원 조명장치를 개시한다. 종래의 조명장치는 LED 칩, 리드프레임, 리플렉터, 몰딩 등으로 구성되는 종래의 LED 패키지를 이용하여 제조된다. 이러한 LED 패키지에 따르면 LED 칩의 측면을 통해 발광하는 빛이 몸체부를 구성하는 리플렉터에서 굴절되어 LED 패키지의 상면으로 방출된다. 따라서 리플렉터의 측면광의 굴절로 인해 LED 패키지의 상면의 휘도가 높아지는 효과가 있다.
그러나 이러한 실시예에 따르면 LED 패키지의 측면발광이 억제되기 때문에 조명모듈에 있어서 광원지점이 밝게 보이는 핫스팟(hot-spot)이 발생하여 광의 균일성이 떨어지게 되고, LED 패키지는 상면으로 집중되는 좁은 광지향특성을 가지기 때문에 균일한 발광을 위해 LED 패키지를 보다 조밀하게 배치할 필요성이 있다. 따라서 조명모듈의 제조비용이 상승하고, 제조공정이 복잡해지며, 소비전력이 증가하는 문제가 있다. 또한 광균일성을 확보하기 위해서는 조명모듈의 투명커버 또는 직하형 LED 백라이트 유닛의 확산층과의 거리가 이격되어야 하는데, 이로 인해 조명모듈 또는 백라이트 유닛의 전체 높이가 높아져서 슬림한 외형을 요구하는 최근의 IT 기기의 경향 및 인테리어의 경향에 부합하지 않는 문제가 있다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 측면발광 LED 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법은 리플렉터를 포함하지 않는 측면발광 LED 패키지의 넓은 광지향각을 이용함으로써 조명장치 또는 백라이트 유닛에 사용되는 LED 패키지 수를 저감하거나, 조명장치 또는 백라이트 유닛의 높이를 낮추어 슬림한 외관을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 측면발광 LED 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법은, 전체 LED 패키지 면적을 LED 칩의 면적의 150% 내지 300%로 형성함으로써 LED 패키지의 측면으로 입사하는 광의 광투과확률을 높여 광지향각을 보다 넓히는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법은, 형광층의 최고높이를 LED 칩 높이의 200% 내지 600%로 형성함으로써 LED 패키지의 측면으로 입사하는 광의 광투과확률을 높여 광지향각을 보다 넓히는 것을 다른 목적으로 한다.
마지막으로, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법은, LED 패키지 기판의 일측면에 형성되는 제 1 도전패턴은 타측면으로 연장되는 연장부를 더 포함함으로써 와이어 본딩 공정의 공정효율을 높이는 것을 다른 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조명 어레이 모듈 제조방법은, N 개의 LED 패키지 기판을 포함하는 기판을 형성하는 제 1 단계; N 개의 상기 LED 패키지 기판의 상면에 N 개의 LED 칩을 각각 재치하는 제 2 단계; 상기 LED 패키지 기판의 제 1 도전패턴과 상기 LED 칩의 일면에 노출된 제 1 도전형 전극을 전기적으로 연결하고, 상기 LED 패키지 기판의 제 2 도전패턴과 상기 LED 칩의 상기 일면에 노출된 제 2 도전형 전극을 전기적으로 연결하는 제 3 단계; 상기 기판의 전면에 상기 기판의 상면 및 상기 LED 칩의 측면 및 상면이 포함되도록 형광층을 형성하는 제 4 단계; N 개의 상기 LED 패키지 기판 단위로 상기 기판을 절단하여 N 개의 측면발광 LED 패키지를 형성하는 제 5 단계; 및 상기 측면발광 LED 패키지의 제 1 도전패턴과 전기적으로 연결된 제 1 접속패드 및 상기 측면발광 LED 패키지의 제 2 도전패턴과 전기적으로 연결된 제 2 접속패드를 조명 어레이 기판의 접속전극들과 전기적으로 연결하는 방법으로 상기 복수의 측면발광 LED 패키지를 상기 조명 어레이 기판에 서로 이격되게 재치하는 제 6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 모듈 제조방법에 있어서, 상기 제 1 단계는, 상기 LED 칩의 상면면적의 150% 내지 300% 의 면적으로 상기 LED 패키지 기판을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 모듈 제조방법에 있어서, 상기 제 4 단계는, 상기 LED 칩의 높이의 200% 내지 600%의 최고높이로 상기 형광층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 모듈 제조방법에 있어서, 상기 제 1 단계는, 상기 제 1 도전패턴이 상기 LED 패키지 기판 상면의 일측면에 위치하고, 상기 제 2 도전패턴이 상기 LED 패키지 기판 상면의 타측면에 위치하고, 상기 제 1 도전패턴은 일부가 상기 LED 패키지 기판 상면의 타측면으로 연장되는 연장부를 포함하도록 상기 LED 패키지 기판을 형성하고, 상기 제 2 단계는, 상기 제 1 도전패턴 상에 상기 LED 칩을 재치하고, 상기 제 3 단계는, 상기 연장부와 상기 제 1 도전형 전극을 와이어본딩으로 연결하고, 상기 제 2 도전패턴과 상기 제 2 도전형 전극을 와이어본딩으로 연결하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 모듈 제조방법에 있어서, 상기 제 1 단계는, 상기 LED 패키지 기판 상면 면적의 40% 내지 60%의 면적으로 상기 제 1 도전패턴을 형성하고, 상기 LED 패키지 기판 상면 면적의 20% 이하의 면적으로 상기 제 2 도전패턴을 형성하고, 상기 LED 패키지 기판 저면 면적의 50% 내지 70%의 면적으로 상기 제 1 접속패드를 형성하고, 상기 LED 패키지 기판 저면 면적의 10% 내지 30%의 면적으로 상기 제 2 접속패드를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 모듈 제조방법에 있어서, 상기 제 1 단계는, 상기 LED 패키지 기판 상면의 타측면에 제 3 도전패턴을 더 형성하고, 상기 제 2 단계는, 상기 제 3 도전패턴과 제너 다이오드의 저면이 전기적으로 연결되도록 제너 다이오드를 더 재치하고, 상기 제 3 단계는, 상기 제너 다이오드의 상면과 상기 제 1 도전패턴을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 측면발광 LED 패키지의 제조방법은, N 개의 LED 패키지 기판을 포함하는 기판을 형성하는 제 1 단계; N 개의 상기 LED 패키지 기판의 상면에 N 개의 LED 칩을 각각 재치하는 제 2 단계; 상기 LED 패키지 기판의 제 1 도전패턴과 상기 LED 칩의 일면에 노출된 제 1 도전형 전극을 전기적으로 연결하고, 상기 LED 패키지 기판의 제 2 도전패턴과 상기 LED 칩의 상기 일면에 노출된 제 2 도전형 전극을 전기적으로 연결하는 제 3 단계; 상기 기판의 전면에 상기 기판의 상면 및 상기 LED 칩의 측면 및 상면이 포함되도록 형광층을 형성하는 제 4 단계; 및 N 개의 상기 LED 패키지 기판 단위로 상기 기판을 절단하여 N 개의 측면발광 LED 패키지를 형성하는 제 5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 측면발광 LED 패키지 제조방법에 있어서, 상기 제 1 단계는, 상기 LED 칩의 상면면적의 150% 내지 300% 의 면적으로 상기 LED 패키지 기판을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 측면발광 LED 패키지 제조방법에 있어서, 상기 제 4 단계는, 상기 LED 칩의 높이의 200% 내지 600%의 최고높이로 상기 형광층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조명 어레이 모듈은, 측면발광 LED 패키지; 및 상기 측면발광 LED 패키지와 전기적으로 연결되고 상기 측면발광 LED 패키지를 실장하는 조명 어레이 기판;을 포함하고, 상기 측면발광 LED 패키지는, 제 1 도전형 전극, 제 2 도전형 전극, 및 상기 LED 패키지의 상면에 형성된 주발광면을 포함하는 LED 칩; 상면에 상기 LED 칩이 실장되고, 상면에 상기 제 1 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 도전패턴 및 상기 제 2 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제 2 도전패턴이 형성되고, 저면에 상기 제 1 도전패턴과 전기적으로 연결되고 상기 조명 어레이 기판과 전기적으로 접속되는 제 1 접속패드 및 상기 제 2 도전패턴과 전기적으로 연결되고 상기 조명 어레이 기판과 전기적으로 접속되는 제 2 접속패드가 형성되고, 저면 및 측면이 외부로 노출되는 LED 패키지 기판; 및 상기 LED 패키지 기판의 상면, 상기 LED 칩의 상면 및 상기 LED 칩의 측면을 내측에 포함하고, 상기 LED 패키지 기판의 면적과 동일한 면적을 갖고, 상면 및 측면이 외부로 노출되는 형광층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 모듈에 있어서, 상기 LED 패키지 기판은, 상기 LED 칩의 상면면적의 150% 내지 300% 의 면적을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 모듈에 있어서, 상기 형광층은, 상기 LED 칩의 높이의 200% 내지 600%의 최고높이를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 모듈에 있어서, 상기 LED 패키지 기판은, 상면의 일측면에 상기 제 1 도전패턴이 위치하고, 상면의 타측면에 상기 제 2 도전패턴이 위치하고, 상기 제 1 도전패턴은, 상기 타측면으로 연장되는 연장부를 포함하고, 상기 LED 칩은, 상기 제 1 도전패턴 상에 실장되고, 상기 제 1 도전형 전극은, 와이어본딩으로 상기 연장부와 연결되고, 상기 제 2 도전형 전극은, 와이어본딩으로 상기 제 2 도전패턴과 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 모듈에 있어서, 상기 제 1 도전패턴은, 상기 LED 패키지 기판 상면 면적의 40% 내지 60%의 면적을 가지고, 상기 제 2 도전패턴은, 상기 LED 패키지 기판 상면 면적의 20% 이하의 면적을 가지고, 상기 제 1 접속패드는, 상기 LED 패키지 기판 저면 면적의 50% 내지 70%의 면적을 가지고, 상기 제 2 접속패드는, 상기 LED 패키지 기판 저면 면적의 10% 내지 30% 의 면적을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 모듈에 있어서, 상기 조명 어레이 모듈은, 제너 다이오드를 더 포함하고, 상기 LED 패키지 기판은, 상면의 타측면에 상기 제너 다이오드의 저면과 전기적으로 연결되는 제 3 도전패턴을 더 포함하고, 상기 제너 다이오드의 상면은 상기 제 1 도전패턴과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 측면발광 LED 패키지는, 제 1 도전형 전극, 제 2 도전형 전극, 및 상기 LED 패키지의 상면에 형성된 주발광면을 포함하는 LED 칩; 상면에 상기 LED 칩이 실장되고, 상면에 상기 제 1 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 도전패턴 및 상기 제 2 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제 2 도전패턴이 형성되고, 저면에 상기 제 1 도전패턴과 전기적으로 연결된 제 1 접속패드 및 상기 제 2 도전패턴과 전기적으로 연결된 제 2 접속패드가 형성되고, 저면 및 측면이 외부로 노출되는 LED 패키지 기판; 및 상기 LED 패키지 기판의 상면, 상기 LED 칩의 상면 및 상기 LED 칩의 측면을 내측에 포함하고, 상기 LED 패키지 기판의 면적과 동일한 면적을 갖고, 상면 및 측면이 외부로 노출되는 형광층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 측면발광 LED 패키지에 있어서, 상기 LED 패키지 기판은, 상기 LED 칩의 상면면적의 150% 내지 300% 의 면적을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 측면발광 LED 패키지에 있어서, 상기 형광층은, 상기 LED 칩의 높이의 200% 내지 600%의 최고높이를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기의 구성을 통해 본 발명에 따른 측면발광 LED 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법은 리플렉터를 포함하지 않는 측면발광 LED 패키지는 넓은 광지향각을 이용함으로써 조명장치 또는 백라이트 유닛에 사용되는 LED 패키지 수를 저감하거나, 조명장치 또는 백라이트 유닛의 높이를 낮추어 슬림한 외관을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 측면발광 LED 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법은, 전체 LED 패키지 면적을 LED 칩의 면적의 150% 내지 300%로 형성함으로써 LED 패키지의 측면으로 입사하는 광의 광투과확률을 높여 광지향각을 보다 넓힐 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법은, 형광층의 최고높이를 LED 칩 높이의 200% 내지 600%로 형성함으로써 LED 패키지의 측면으로 입사하는 광의 광투과확률을 높여 광지향각을 보다 넓힐 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법은, LED 패키지 기판의 일측면에 형성되는 제 1 도전패턴은 타측면으로 연장되는 연장부를 더 포함함으로써 와이어 본딩 공정의 공정효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 1 단계의 기판의 상면을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 1 단계의 LED 패키지 기판의 상면을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 1 단계의 기판의 상면을 도시하는 공정도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 1 단계의 LED 패키지 기판의 저면을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 2 단계의 기판의 상면 및 LED 칩을 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 2 단계의 LED 패키지 기판의 상면 및 LED 칩을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 3 단계의 기판의 상면 및 LED 칩을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 4 단계의 LED 패키지 기판의 상면, LED 칩, 및 형광층을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 4 단계의 형광층 상면을 도시하는 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 5 단계의 LED 패키지 기판의 상면, LED 칩, 및 형광층을 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 5 단계의 측면발광 LED 패키지의 종단면을 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 6 단계의 조명 어레이 기판의 상면 및 측면발광 LED 패키지를 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법의 제 6 단계의 측면발광 LED 패키지 및 조명 어레이 기판의 종단면을 도시하는 도면.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 조명 어레이 제조방법을 도시하는 공정도.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 LED 패키지 기판이 배열된 기판의 상면을 도시하는 도면.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 LED 패키지 기판이 배열된 기판의 측면을 도시하는 도면.
도 18은 종래의 LED 패키지를 이용한 조명장치의 종단면을 도시하는 도면.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 측면발광 LED 패키지를 이용한 조명장치의 종단면을 도시하는 도면.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 측면발광 LED 패키지를 이용한 조명장치의 종단면을 도시하는 도면.
도 21은 투명층 두께증가에 따른 광지향각의 변화를 도시하는 그래프.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 LED 조명장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
또한, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 설명하도록 한다.
도 15는 본 발명에 따른 조명 어레이 모듈 제조방법을 도시하고, 도 1 내지 도 14는 각 단계에서 생성되는 결과물을 도시한다.
먼저, 기판의 상면을 도시하는 도 1 및 기판의 저면을 도시하는 도 3에 도시된 바와 같이 N 개의 LED 패키지 기판(130)을 포함하는 기판을 형성하는 제 1 단계(S10)를 수행한다. 기판은 후술하는 제 5 단계(S5)의 다이싱 공정을 통해 각각의 LED 패키지 기판(130)으로 절단된다. LED 패키지 기판(130)은 통상의 인쇄회로기판과 같이 일정한 전기적 패턴을 형성하는 기판을 이용할 수 있다.
도 2는 LED 패키지 기판(130)의 상면을 도시한다. 도시한 바와 같이 LED 패키지 기판(130)은 상면에 제 1 도전패턴(131a)과 제 2 도전패턴(131b)을 포함하여 구성된다. 바람직하게 제 1 도전패턴(131a)은 추후에 LED 칩이 재치될 수 있도록 제 2 도전패턴(131b)에 비해 크게 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 경우 각 도전패턴(131a, 131b)들이 각각 연결되는 LED 칩(110)의 극성을 외관상으로 용이하게 구분할 수 있는 효과가 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 복수의 LED 패키지 기판(130)의 패턴이 어레이된 기판의 상면을 도시하고, 도 17은 그 저면을 도시한다. 보다 바람직하게는 제 1 도전패턴(131a)은 LED 패키지 기판(130)의 일측면에 형성되고, 제 2 도전패턴(131b)은 일측면에 대향하는 타측면에 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 일측면은 LED 패키지 기판(130)의 좌측단부에서부터 약 50% 내지 70% 정도의 면적일 수 있고, 타측면은 LED 패키지 기판(130)의 우측단부에서부터 약 10% 내지 30 % 정도의 면적일 수 있다. 이때 제 1 도전패턴(131a)은 후술하는 제 3 단계(S30)에서의 전극연결 공정을 용이하게 하기 위해 LED 패키지 기판(130) 상면의 타측면으로 연장되는 연장부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제 1 도전패턴(131a)은 LED 패키지 기판(130) 상면 면적의 40% 내지 60%의 면적으로 형성하고, 제 2 도전패턴(131b)은 LED 패키지 기판(130) 상면의 타측면의 면적의 20% 이하의 면적으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 단계(S10)는 LED 패키지 기판(130) 상면의 타측면에 정전기인 ESD(Electrostatic Discharge), 스위치에서 발생하는 스파크인 EFT(Electric Fast Trasient), 공기 중의 낙뢰인 라이팅 서지(Lighting Surge)의 유입을 방지하기 위해 사용되는 제너 다이오드(140)를 실장하기 위한 제 3 도전패턴(131c)을 더 형성하는 것이 바람직하다,
도 4는 LED 패키지 기판(130)의 저면을 도시한다. 도시한 바와 같이 LED 패키지 기판(130)은 저면에 제 1 접속패드(132a) 및 제 2 접속패드(132b)를 노출한다. 접속패드(132a, 132b)는 솔더 등의 도전성 접착수단을 통해 조명 어레이 기판(200)과 접속하는 기능을 수행한다. 제 1 접속패드(132a)는 예컨대 LED 패키지 기판(130)을 관통하는 도전성 비아(133)를 통해 제 1 도전패턴(131a)과 연결되고, 제 2 접속패드(132b) 역시 도전성 비아를 통해 제 2 도전패턴(131b)과 연결될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 접속패드(132a)의 면적은 제 2 접속패드(132b)의 면적에 비해 크게 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우 접속패드(132a,132b)들이 각각 연결되는 LED 칩(110)의 극성을 외관상으로 용이하게 구분할 수 있는 효과가 있다.
이를 위해 제 1 접속패드(132a)는 LED 패키지 기판(130) 저면 면적의 50% 내지 70% 면적으로 형성하고, 제 2 접속패드(132b)는 LED 패키지 기판(130) 저면 면적의 10% 내지 30%의 면적으로 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 N 개의 LED 패키지 기판(130)의 상면에 N 개의 LED 칩(110)을 각각 재치하는 제 2 단계(S20)를 수행한다. 본 실시예의 LED 칩(110)은 상면에 주발광면, n형 전극 또는 p형 전극의 제 1 도전형 전극 및 p형 전극 또는 n형 전극의 제 2 도전형 전극이 형성되는 레터럴(lateral) LED 칩(110)을 이용한다. 이러한 LED 칩(110)은 칩 저면에 도전형 전극이 형성되지 않기 때문에 반드시 도전패턴(131a, 131b) 상에 재치되어야 하지는 않지만 금속패턴에 재치되는 경우 접촉에 의한 열방출이 가능하기 때문에 LED 칩(110)은 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 도전패턴(131a) 상에 재치하는 것이 바람직하다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 도전형 전극 및 제 2 도전형 전극, 및 상면에 형성된 주발광면을 포함하는 LED 칩(110)이 이용될 수도 있다. 이때, 제1 도전형 전극 및 제2 도전형 전극은 LED 칩(110)의 동일한 일면 상에 형성될 수 있다. 따라서 본 발명의 LED 칩(110)은 상술한 레터럴 칩에 한정되지 않으며, 플립칩 구조의 LED 칩(110)이 이용될 수도 있다.
제 3 도전패턴(131c)을 더 포함하는 실시예의 경우 제 2 단계(S20)는 제 3 도전패턴(131c)과 제너 다이오드(140)의 저면이 전기적으로 연결되도록 제너 다이오드를 재치하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이 LED 패키지 기판(130)의 제 1 도전패턴(131a)과 LED 칩(110)의 상면에 노출된 제 1 도전형 전극을 전기적으로 연결하고, LED 패키지 기판(130)의 제 2 도전패턴(131b)과 LED 칩(110)의 상면에 노출된 제 2 도전형 전극을 전기적으로 연결하는 제 3 단계(S30)를 수행한다.
이때 도전패턴들(131a, 131b)과 도전형 전극들은 와이어 본딩 공정을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 제너 다이오드(140)를 더 포함하는 실시예의 경우 제 3 단계(S30)는 제너 다이오드(140)의 상면과 제 1 도전패턴(131a)의 연장부를 전기적으로 연결하는 것이 바람직하다.
다만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, LED 칩(110)이 레터럴 칩이 아닌 경우에는 와이어 본딩 공정이 생략될 수도 있다.
다음으로, 도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이 기판의 전면에 기판의 상면 및 LED 칩(110)의 측면 및 상면이 포함되도록 형광층(120)을 형성하는 제 4 단계(S40)를 수행한다. 형광층(120)은 예컨대 형광물질이 포함된 투명수지층으로 형성할 수 있으며, 형광층(120)을 도포, 인쇄, 분사, 증착 하는 방법 등으로 제 4 단계(S40)는 수행될 수 있다.
형광층(120)은 도 9에 도시된 바와 같이 상면을 평탄하게 형성할 수도 있고, 형광층(120)의 형성높이가 일정하도록 즉, LED 칩(110)이 재치된 부분이 볼록하게 튀어나오도록 형성할 수도 있다.
형광층(120)의 높이는 본 발명의 측면발광 LED 패키지(100)의 광지향각과 연관이 있다. 도 21은 LED 칩(120)의 발광면에 부착되는 형광층(120) 또는 광투과기판 등과 같은 투명층의 두께에 따른 광지향각의 변화를 측정한 그래프이다. 투명층의 두께가 일정 두께까지 증가할수록 광지향각이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이는 형광층(120)의 높이가 높아지게 되면 형광층(120) 내부에서 측면으로 입사되는 광이 임계값 이상일 확률이 높아져 측면을 통한 발광이 증가하기 때문이다.
따라서 제 4 단계(S40)는, LED 칩(110)의 높이의 200% 내지 600%의 최고높이로 형광층(120)을 형성하는 것이 바람직하다. 만일 600% 이상의 높이로 형광층(120)을 형성하는 경우 측면으로의 광투과확률의 증가보다는 형광층 내부에서 흡수되는 광의 양이 많아지기 때문에 측면발광 LED 패키지(100)의 휘도가 전체적으로 감소하는 문제가 있다.
또한, LED 칩(110)의 횡단면의 면적보다 형광층(120)의 횡단면의 면적이 넓을수록 측면을 통한 광투과확률이 역시 증가하게 된다. 이를 위해 제 1 단계(S10)는, LED 칩(110)의 상면면적의 150% 내지 300% 의 면적으로 LED 패키지 기판(130)을 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 11 내지 도 12에 도시된 바와 같이 N 개의 LED 패키지 기판(130) 단위로 기판을 절단하여 N 개의 측면발광 LED 패키지(100)를 형성하는 제 5 단계(S50)를 수행한다. 이러한 다이싱 공정을 통해 복수의 LED 패키지(100)가 다량으로 형성되기 때문에 개별적으로 LED 칩, 리드 프레임, 리플렉터를 조립하는 종래의 LED 패키지와 비교하여 생산성을 증가할 수 있는 효과를 제공한다. 제 5 단계(S5)를 통해 본 발명의 측면발광 LED 패키지(100)가 제조된다.
마지막으로, 도 13 내지 도 14에 도시된 바와 같이 측면발광 LED 패키지(100)의 제 1 도전패턴(131a)과 전기적으로 연결된 제 1 접속패드(132a) 및 측면발광 LED 패키지(100)의 제 2 도전패턴(131b)과 전기적으로 연결된 제 2 접속패드(132b)를 조명 어레이 기판(200)의 접속전극들과 전기적으로 연결하는 방법으로 복수의 측면발광 LED 패키지(100)를 조명 어레이 기판(200)에 서로 이격되게 재치하는 제 6 단계(S60)를 수행함으로써 본 발명에 따른 조명 어레이 모듈이 제조된다.
이하에서는 본 발명에 따른 측면발광 LED 패키지(100) 및 조명 어레이 모듈을 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 측면발광 LED 패키지(100)는 도 12에 도시된 바와 같이 LED 칩(110), LED 패키지 기판(130), 및 형광층(120)을 포함하여 구성된다. LED 칩(110)은 상면에 주발광면, 제 1 도전형 전극 및 제 2 도전형 전극이 형성된다.
LED 패키지 기판(130)은 상면에 LED 칩(110)이 실장되고, 상면에 제 1 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 도전패턴(131a) 및 제 2 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제 2 도전패턴(131b)이 형성되고, 저면에 제 1 도전패턴(131a)과 전기적으로 연결된 제 1 접속패드(132a) 및 제 2 도전패턴(131b)과 전기적으로 연결된 제 2 접속패드(132b)가 형성되고, LED 패키지 기판(130)의 저면 및 측면이 외부로 노출되도록 구성된다.
형광층(120)은 LED 패키지 기판(130)의 상면, LED 칩(110)의 상면 및 LED 칩(110)의 측면을 내측에 포함하고, LED 패키지 기판(130)의 면적과 동일한 면적을 갖고, 상면 및 측면이 외부로 노출되도록 구성된다.
본 발명에 따른 조명 어레이 모듈은 상술한 측면발광 LED 패키지(100) 및 조명 어레이 기판(200)을 포함하여 구성된다. 조명 어레이 기판(200)은 선광원 조명장치 또는 면광원 조명장치의 기판 또는 백라이트 유닛의 기판을 예시할 수 있다. 조명 어레이 기판(200)은 측면발광 LED 패키지(100)와 제 1 접속패드(132a) 및 제 2 접속패드(132b)를 통해 전기적으로 연결되고 측면발광 LED 패키지(100)를 실장하는 기능을 수행한다.
광지향각을 넓이기 위해 LED 패키지 기판(130)은, LED 칩(110)의 상면면적의 150% 내지 300% 의 면적을 가지도록 구성하거나, 형광층(120)은, LED 칩(110)의 높이의 200% 내지 600%의 최고높이를 가지도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한 LED 패키지 기판(130)은, 도 8에 도시된 바와 같이 상면의 일측면에 제 1 도전패턴(131a)이 위치하고, 상면의 타측면에 제 2 도전패턴(131b)이 위치하고, 제 1 도전패턴(131a)은, 타측면으로 연장되는 연장부를 포함하고, LED 칩(110)은, 제 1 도전패턴(131a) 상에 실장되고, 제 1 도전형 전극은, 와이어본딩으로 연장부와 연결되고, 제 2 도전형 전극은, 와이어본딩으로 제 2 도전패턴(131b)과 연결되는 것이 바람직하다.
이때 제 1 도전패턴(131a)은, LED 패키지 기판(130) 상면의 일측면의 면적의 80% 이상의 면적을 가지고, 제 2 도전패턴(131b)은, LED 패키지 기판(130) 상면의 타측면의 면적의 10% 이상 30% 이하의 면적을 가지고, 제 1 접속패드(132a)는, LED 패키지 기판(130) 저면의 일측면의 면적의 80% 이상의 면적을 가지고, 제 2 접속패드(132b)는, LED 패키지 기판(130) 저면의 타측면의 면적의 20% 이상 60% 이하의 면적을 갖는 것이 바람직하다.
다음으로, ESD 등의 영향을 차단하기 위해 조명 어레이 모듈은, 도 8에 도시된 바와 같이 제너 다이오드(140)를 더 포함하고, LED 패키지 기판(130)은, 상면의 타측면에 제너 다이오드(140)의 저면과 전기적으로 연결되는 제 3 도전패턴(131c)을 더 포함하고, 제너 다이오드(140)의 상면은 제 1 도전패턴(131a)과 와이어 본딩 등으로 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
도 18 내지 도 20은 본 발명에 따른 측면발광 LED 패키지의 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 18은 리플렉터를 포함하는 협소한 광지향각(a)을 가지는 종래의 LED 패키지(10)를 이용한 종래의 조명 어레이 모듈의 횡단면을 도시하고, 도 19 내지 도 20은 본 발명에 따른 측면발광 넓은 광지향각(b)을 가지는 LED 패키지(100)를 이용한 본 발명의 조명 어레이 모듈의 횡단면을 도시한다.
종래의 조명 어레이 모듈의 LED 패키지(10)간 피치를 P1 이라고 하고, 조명 어레이 기판(200)과 상부의 투명커버(300)까지의 높이를 h1 이라고 하면, 본 발명의 조명 어레이 모듈은 종래의 조명 어레이 모듈의 조명 어레이 기판(200)과 상부의 투명커버(300)까지의 높이(h1)와 동일한 높이를 가지는 경우 보다 넓은 피치(P2)를 확보할 수 있게 된다. 따라서 조명 어레이 모듈을 구성하는 측면발광 LED 패키지(100)의 개수를 저감할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 조명 어레이 모듈이 종래의 조명 어레이 모듈의 LED 패키지(10)간 피치(P1)를 가지는 경우 조명 어레이 기판(200)과 상부의 투명커버(300)까지의 높이(h2)를 저감할 수 있게 된다. 따라서 조명 어레이 모듈의 높이를 슬림화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (18)

  1. N 개의 LED 패키지 기판을 포함하는 기판을 형성하는 제 1 단계;
    N 개의 상기 LED 패키지 기판의 상면에 N 개의 LED 칩을 각각 재치하는 제 2 단계;
    상기 LED 패키지 기판의 제 1 도전패턴과 상기 LED 칩의 일면에 노출된 제 1 도전형 전극을 전기적으로 연결하고, 상기 LED 패키지 기판의 제 2 도전패턴과 상기 LED 칩의 상기 일면에 노출된 제 2 도전형 전극을 전기적으로 연결하는 제 3 단계;
    상기 기판의 전면에 상기 기판의 상면 및 상기 LED 칩의 측면 및 상면이 포함되도록 형광층을 형성하는 제 4 단계;
    N 개의 상기 LED 패키지 기판 단위로 상기 기판을 절단하여 N 개의 측면발광 LED 패키지를 형성하는 제 5 단계; 및
    상기 측면발광 LED 패키지의 제 1 도전패턴과 전기적으로 연결된 제 1 접속패드 및 상기 측면발광 LED 패키지의 제 2 도전패턴과 전기적으로 연결된 제 2 접속패드를 조명 어레이 기판의 접속전극들과 전기적으로 연결하는 방법으로 상기 복수의 측면발광 LED 패키지를 상기 조명 어레이 기판에 서로 이격되게 재치하는 제 6 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는, 상기 LED 칩의 상면면적의 150% 내지 300% 의 면적으로 상기 LED 패키지 기판을 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 4 단계는, 상기 LED 칩의 높이의 200% 내지 600%의 최고높이로 상기 형광층을 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는, 상기 제 1 도전패턴이 상기 LED 패키지 기판 상면의 일측면에 위치하고, 상기 제 2 도전패턴이 상기 LED 패키지 기판 상면의 타측면에 위치하고, 상기 제 1 도전패턴은 일부가 상기 LED 패키지 기판 상면의 타측면으로 연장되는 연장부를 포함하도록 상기 LED 패키지 기판을 형성하고,
    상기 제 2 단계는, 상기 제 1 도전패턴 상에 상기 LED 칩을 재치하고,
    상기 제 3 단계는, 상기 연장부와 상기 제 1 도전형 전극을 와이어본딩으로 연결하고, 상기 제 2 도전패턴과 상기 제 2 도전형 전극을 와이어본딩으로 연결하는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는, 상기 LED 패키지 기판 상면 면적의 40% 내지 60%의 면적으로 상기 제 1 도전패턴을 형성하고, 상기 LED 패키지 기판 상면 면적의 20% 이하의 면적으로 상기 제 2 도전패턴을 형성하고, 상기 LED 패키지 기판 저면 면적의 50% 내지 70%의 면적으로 상기 제 1 접속패드를 형성하고, 상기 LED 패키지 기판 저면 면적의 10% 내지 30%의 면적으로 상기 제 2 접속패드를 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는, 상기 LED 패키지 기판 상면의 타측면에 제 3 도전패턴을 더 형성하고,
    상기 제 2 단계는, 상기 제 3 도전패턴과 제너 다이오드의 저면이 전기적으로 연결되도록 제너 다이오드를 더 재치하고,
    상기 제 3 단계는, 상기 제너 다이오드의 상면과 상기 제 1 도전패턴을 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈 제조방법.
  7. N 개의 LED 패키지 기판을 포함하는 기판을 형성하는 제 1 단계;
    N 개의 상기 LED 패키지 기판의 상면에 N 개의 LED 칩을 각각 재치하는 제 2 단계;
    상기 LED 패키지 기판의 제 1 도전패턴과 상기 LED 칩의 일면에 노출된 제 1 도전형 전극을 전기적으로 연결하고, 상기 LED 패키지 기판의 제 2 도전패턴과 상기 LED 칩의 상기 일면에 노출된 제 2 도전형 전극을 전기적으로 연결하는 제 3 단계;
    상기 기판의 전면에 상기 기판의 상면 및 상기 LED 칩의 측면 및 상면이 포함되도록 형광층을 형성하는 제 4 단계; 및
    N 개의 상기 LED 패키지 기판 단위로 상기 기판을 절단하여 N 개의 측면발광 LED 패키지를 형성하는 제 5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 측면발광 LED 패키지 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 단계는, 상기 LED 칩의 상면면적의 150% 내지 300% 의 면적으로 상기 LED 패키지 기판을 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 4 단계는, 상기 LED 칩의 높이의 200% 내지 600%의 최고높이로 상기 형광층을 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈 제조방법.
  10. 측면발광 LED 패키지; 및
    상기 측면발광 LED 패키지와 전기적으로 연결되고 상기 측면발광 LED 패키지를 실장하는 조명 어레이 기판;을 포함하고,
    상기 측면발광 LED 패키지는,
    제 1 도전형 전극, 제 2 도전형 전극, 및 상기 LED 패키지의 상면에 형성된 주발광면을 포함하는 LED 칩;
    상면에 상기 LED 칩이 실장되고, 상면에 상기 제 1 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 도전패턴 및 상기 제 2 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제 2 도전패턴이 형성되고, 저면에 상기 제 1 도전패턴과 전기적으로 연결되고 상기 조명 어레이 기판과 전기적으로 접속되는 제 1 접속패드 및 상기 제 2 도전패턴과 전기적으로 연결되고 상기 조명 어레이 기판과 전기적으로 접속되는 제 2 접속패드가 형성되고, 저면 및 측면이 외부로 노출되는 LED 패키지 기판; 및
    상기 LED 패키지 기판의 상면, 상기 LED 칩의 상면 및 상기 LED 칩의 측면을 내측에 포함하고, 상기 LED 패키지 기판의 면적과 동일한 면적을 갖고, 상면 및 측면이 외부로 노출되는 형광층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 LED 패키지 기판은, 상기 LED 칩의 상면면적의 150% 내지 300% 의 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 형광층은, 상기 LED 칩의 높이의 200% 내지 600%의 최고높이를 가지는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 LED 패키지 기판은, 상면의 일측면에 상기 제 1 도전패턴이 위치하고, 상면의 타측면에 상기 제 2 도전패턴이 위치하고,
    상기 제 1 도전패턴은, 상기 타측면으로 연장되는 연장부를 포함하고,
    상기 LED 칩은, 상기 제 1 도전패턴 상에 실장되고,
    상기 제 1 도전형 전극은, 와이어본딩으로 상기 연장부와 연결되고,
    상기 제 2 도전형 전극은, 와이어본딩으로 상기 제 2 도전패턴과 연결되는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 도전패턴은, 상기 LED 패키지 기판 상면 면적의 40% 내지 60%의 면적을 가지고,
    상기 제 2 도전패턴은, 상기 LED 패키지 기판 상면 면적의 20% 이하의 면적을 가지고,
    상기 제 1 접속패드는, 상기 LED 패키지 기판 저면 면적의 50% 내지 70%의 면적을 가지고,
    상기 제 2 접속패드는, 상기 LED 패키지 기판 저면 면적의 10% 내지 30% 의 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 조명 어레이 모듈은, 제너 다이오드를 더 포함하고,
    상기 LED 패키지 기판은, 상면의 타측면에 상기 제너 다이오드의 저면과 전기적으로 연결되는 제 3 도전패턴을 더 포함하고,
    상기 제너 다이오드의 상면은 상기 제 1 도전패턴과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 조명 어레이 모듈.
  16. 제 1 도전형 전극, 제 2 도전형 전극, 및 상기 LED 패키지의 상면에 형성된 주발광면을 포함하는 LED 칩;
    상면에 상기 LED 칩이 실장되고, 상면에 상기 제 1 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제 1 도전패턴 및 상기 제 2 도전형 전극과 전기적으로 연결되는 제 2 도전패턴이 형성되고, 저면에 상기 제 1 도전패턴과 전기적으로 연결된 제 1 접속패드 및 상기 제 2 도전패턴과 전기적으로 연결된 제 2 접속패드가 형성되고, 저면 및 측면이 외부로 노출되는 LED 패키지 기판; 및
    상기 LED 패키지 기판의 상면, 상기 LED 칩의 상면 및 상기 LED 칩의 측면을 내측에 포함하고, 상기 LED 패키지 기판의 면적과 동일한 면적을 갖고, 상면 및 측면이 외부로 노출되는 형광층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 측면발광 LED 패키지.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 LED 패키지 기판은, 상기 LED 칩의 상면면적의 150% 내지 300% 의 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 측면발광 LED 패키지.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 형광층은, 상기 LED 칩의 높이의 200% 내지 600%의 최고높이를 가지는 것을 특징으로 하는 측면발광 LED 패키지.
PCT/KR2013/010587 2012-11-20 2013-11-20 측면발광 led 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법 WO2014081200A1 (ko)

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KR20120132037A KR20140064582A (ko) 2012-11-20 2012-11-20 측면발광 led 패키지, 이를 포함하는 조명 어레이 모듈, 및 이의 제조방법
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