KR100799553B1 - 댐 인캡 식 엘이디 패키지 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스펜싱 방식의 간단한 공정을 통해 기판 상부에 댐(DAM)을 형성시킨 후 인캡(Encap)이 형성되도록 하는 LED 패키지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 세라믹재, 합성수지재, 인쇄회로기판(PCB) 중 하나로 이루어진 평면 기판에 전기가 통과할 수 있는 금속패턴을 형성시킨 후 상기 금속패턴 상부에 가시광을 발광하는 칩을 실장시키는 단계가 포함된 LED 패키지 성형 방법에 있어서, (1) 상기 칩을 중심으로 소정 간격 이격된 위치에 디스펜서를 통해 투명 실리콘 및 에폭시를 디스펜싱하여 일정 높이를 갖는 링 형상 또는 다각형 형상의 댐(Dam)부를 상기 금속패턴 상부에 형성시키는 단계; 및 (2) 상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부 상에 평면 또는 돔형상으로 인캡부를 형성시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

LED, 패키지, 디스펜싱, 링 형상, 다각형 형상, 댐(Dam), 인캡

Description

댐 인캡 식 엘이디 패키지 및 그의 제조방법{DAM ENCAP TYPE LED PACKAGE OR MODULE AND METHODE THE SAME}

도 1은 종래 기술에 따른 LED 패키지의 일 실시예의 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 LED 패키지의 다른 실시예의 평면도,

도 3은 도 2의 측면도,

도 4는 본 발명에 따른 LED 패키지에 적용된 평면 기판 상부에 폐곡선으로 이루어진 금속패드 및 리드를 도시한 도면,

도 5는 LED 패키지의 저면도,

도 6은 본 발명의 실시예1에 따른 LED 패키지의 사시도,

도 7은 도 6의 단면도,

도 8은 본 발명의 실시예2에 따른 LED 패키지의 일부 분해 사시도,

도 9는 도 8의 단면도,

도 10은 본 발명의 실시예3에 따른 LED 패키지의 일부 분해 사시도,

도 11은 도 10의 단면도,

도 12는 모듈화된 LED 패키지의 단면도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ***

100 : LED 패키지

101 : 세라믹 기판

103 : 금속패턴

105 : 칩

107 : 댐부

109 : 인캡부

본 발명은 댐(Dam) 형성에 의한 LED 패키지 및 LED 모듈의 제조방법에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 디스펜싱 방식의 간단한 공정을 통해 기판 상부에 댐(DAM)을 형성시킨 후 인캡(Encap)이 형성되도록 하는 LED 패키지 및 LED 모듈의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 칩 LED는 표시소자, 백라이트(back light) 및 조명용으로 이용되며, 최근에 두각을 나타내는 분야로는 핸드폰 및 경관조명 등에서 이용이 폭증하고 있다.

이러한, 표시소자, 백라이트(back light) 및 조명용 LED 패키지는 사용용도에 따라 빛의 발산각도를 다르게 해야 하며 어떤 용도에 있어서는 넓은 빛의 발산 각도를 요구한다. 종래의 칩 LED는 첨부 도면 도 3에 도시된 바와 같이, 컵 방식에 렌즈를 올리는 방식으로서, 기판(11)의 중앙에 컵 형상의 함몰부(13)를 형성시키고, 상기 함몰부(13) 내측에 칩(15)을 마련시킨 후 컵 형상의 함몰부 내부에 인캡재(17)를 채우거나 인캡재(17)를 채운 그 상부에 렌즈(16)를 올려 고정시킴으로써 칩 LED 패키지(10)가 만들어진다.

상기와 같은 칩 LED 패키지(10)의 경우 함몰부(13)의 각 모서리에 의해 칩 LED의 광 출사각이 한정되므로, 광출사각이 작아지며 LED 칩의 광추출효율이 낮아지는 문제점이 있으며 사출 성형된 렌즈(17)를 고정해야 하는 어려움이 있었다.

또한 종래에는 트랜스퍼 몰드(transfer mold)를 통해 고형몰드(solid white)의 EMC(Epoxy Mold Compound)를 금형에 투입하여 각형의 칩 LED 패키지를 형성하는 방식이 대부분이다.

즉, 종래의 칩 LED는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 특정파장의 가시광이 발산되도록 인쇄회로기판(PCB)(1) 상부에 전기가 통과할 수 있는 금속패드(PAD)(2)를 형성시킨 후 그 상부에 가시광을 발광하는 칩(3)이 실장되도록 한다.

그리고 상기 칩(3)을 와이어(gold wire)(4)를 이용하여 리드(5)와 연결한다.

이후, 트랜스퍼 몰드를 적용하여 170∼180℃의 열을 가하여 고상을 액상으로 전환한 후 금형에 주입하여 일정량의 고형몰드 에폭시를 몰딩하면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 평면 렌즈가 형성되는 사각기둥형상의 칩 LED 패키지(6)가 만들어진다.

여기서, 상기 인쇄회로기판(1)에 하나의 각형 칩 LED 패키지가 형성되는 구 조를 도시하였지만, 상기 인쇄회로기판(1)에는 다수의(예; 798개) 칩(3)이 어레이되는 구조를 갖는다.

그러나 종래 칩 LED로 이용되는 표시소자 및 백라이트의 패키지를 만들기 위한 고형몰드는 고체상태로서 첨가제, 배합비 등에 의해 소재의 물성변화 폭이 좁은 관계로, 공정이 복잡하고 금형이 필요하다는 단점이 있으며 각형의 평면방식으로 그 가시각이 한정된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 디스펜싱 방식의 간단한 공정을 통해 평면기판 상부에 투명 댐(DAM)을 형성시킨 후 인캡(Encap)이 형성되도록 하여 칩에 의해 발광되는 가시광의 출사각이 댐(DAM)의 높이와 인캡(Encap) 높이 또는 형태에 따라 자유롭게 조정이 되고 갇혀있는 빛을 최소화시킴으로 광추출 효율이 높은 LED 패키지 및 LED 모듈과 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 트랜스퍼 몰드 공정에 투입되는 금형 비용을 절감하고 간단한 LED 패키지 및 LED 모듈과 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명의 일 실시예는, 세라믹재, 합성수지재, 인쇄회로기판(PCB) 중 하나로 이루어진 평면 기판에 전기가 통과할 수 있는 금속패턴을 형성시킨 후 상기 금속패턴 상부에 가시광을 발광하는 칩을 실장시키는 단계가 포함된 LED 패키지 성형 방법에 있어서, (1) 상기 칩을 중심으로 소정 간격 이격된 위치에 디스펜서를 통해 실리콘 및 에폭시를 디스펜싱하여 일정 높이를 갖는 링 형상 또는 다각형 형상의 댐(Dam)부를 상기 금속패턴 상부에 형성시키는 단계; 및 (2) 상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부 상에 인캡부를 형성시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 실시예는, 평면 기판에 전기가 통과할 수 있는 금속패턴을 형성시킨 후 상기 금속패턴 상부에 가시광을 발광하는 칩을 실장시키는 단계가 포함된 LED 패키지 성형 방법에 있어서, (1) 상기 칩을 중심으로 소정 간격 이격된 위치에 사출 성형된 링 형상 또는 다각형 형상의 댐(Dam)부를 접착부재를 이용하여 상기 금속패턴 상부에 부착, 고정시키는 단계; 및 (2) 상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부 상에 인캡부를 형성시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또다른 실시예는 평면기판에 전기가 통과할 수 있는 금속패턴을 형성시킨 후 상기 금속패턴 상부에 가시광을 발광하는 칩을 실장시키는 단계가 포함된 LED 패키지 성형 방법에 있어서, (1) 상기 칩을 중심으로 소정 간격 이 격된 위치에 링을 형성시키는 단계; (2) 상기 링이 형성된 패턴 외곽에 사출 성형된 링 형상 또는 다각형 형상의 댐(Dam)부를 삽입, 고정시키는 단계; (3) 상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부 상에 인캡부를 형성시키는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부의 높이는 25㎛~3000㎛인 것이 바람직하다.

상기 금속패턴은, 폐곡선 회로인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또다른 실시예는 LED 패키지에 있어서, 세라믹재, 합성수지재, 인쇄회로기판(PCB) 중 하나로 이루어진 평면 기판 상부에 인쇄되어 형성되는 금속패턴; 상기 금속패턴 상부에 실장되는 가시광을 발광하는 칩; 상기 칩을 중심으로 소정 간격 이격된 위치에 형성된 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부; 및 상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부 상에 형성된 인캡부를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또다른 실시예는 LED 패키지에 있어서, 홈이 형성된 평면 기판; 상기 평면 기판 상부에 인쇄되어 형성되는 금속패턴; 상기 금속패턴 상부에 실장되는 가시광을 발광하는 칩; 상기 홈에 삽입, 고정되는 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부; 및 상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부 상에 형성된 인캡부를 포 함하여 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부 및 인캡부는, 디스펜서에 의해 실리콘이 디스펜싱되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부는, 사출 성형된 것을 특징으로 한다.

상기 금속패턴은, 폐곡선 회로인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 LED 패키지에 대해 상세하게 설명한다.

(실시예1)

본 발명에 따른 LED 패키지(100)의 실시예1은 첨부 도면 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 세라믹재, 합성수지재, 인쇄회로기판(PCB) 중 하나로 이루어진 평면 기판(101)과, 상기 평면 기판(101) 상부에 인쇄되어 형성되는 금속패턴(103)과, 상기 금속패턴(103) 상부에 실장되는 가시광을 발광하는 칩(105)과, 상기 칩(105)을 중심으로 소정 간격 이격된 위치에 형성된 링 형상의 댐부(107)와, 상기 링 형상의 댐부(107) 상에 형성된 인캡부(109)로 구성된다.

상기 링 형상의 댐부(107)는 디스펜서에 의해 실리콘 또는 에폭시는 금속패턴(103) 상부에 디스펜싱되어 형성된다.

상기 인캡부(109)는 디스펜서에 의해 투명 실리콘이 링 형상의 댐부(107) 상 부에 디스펜싱되어 형성된다.

본 실시예와 같이 디스펜싱으로 댐을 형성하는 경우, 상기 댐부(107)의 높이는 디스펜싱에 의해 형성되는 경우 50㎛~1000㎛ 정도로 형성함이 바람직하다.

상기 금속패턴(103)은 첨부 도면 도 3에 도시된 바와 같이 폐곡선 회로로 이루어지며, 상기 금속패턴(103) 형성 시 패턴의 두께는 70㎛이상이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 LED 패키지 형성방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 세라믹재, 합성수지재, 인쇄회로기판(PCB) 중 하나로 이루어진 평면 기판(101) 상부에 전기가 통과할 수 있는 폐곡선 회로로 이루어진 금속패턴(103)을 형성시킨다.

그리고 상기 금속패턴(103) 상부에 가시광을 발광하는 칩(105)을 실장시키고, 상기 칩(105)을 와이어(111)에 의해 폐곡선 회로로 이루어진 리드(113)에 연결시킨다.

그리고 상기 칩(105)을 중심으로 소정 간격 이격된 위치, 즉 리드(113)까지 포함되는 위치에 디스펜서를 통해 투명 실리콘을 디스펜싱하여 링 형상 또는 다각형 형상의 댐(Dam)부(107)를 형성시킨다.

그리고 상기 링 형상의 댐부(107) 상에 디스펜서를 통해 투명 실리콘을 디스펜싱하여 인캡부(109)를 형성시킨다.

첨부 도면 도 5는 본 발명에 따른 LED 패키지(100)의 저면도이다.

(실시예2)

본 발명에 따른 LED 패키지의 실시예2는 첨부 도면 도 7에 도시된 바와 같이 평면 기판(101)과, 상기 평면 기판(101) 상부에 인쇄되어 형성되는 금속패턴(103)과, 상기 금속패턴(103) 상부에 실장되는 가시광을 발광하는 칩(105)과, 상기 칩(105)을 중심으로 소정 간격 이격된 위치에 접착부재에 의해 접착, 고정되는 링 형상의 댐부(107)와, 상기 링 형상의 댐부(107) 상에 형성된 인캡부(109)로 구성된다.

상기 링 형상의 댐부(107)는 고형화된 실리콘이나 에폭시의 합성수지재를 이용하여 형성된 투명한 사출성형물로서, 접착부재에 의해 금속패턴(103) 상부에 부착된다.

본 실시예와 같이 사출성형물로 댐을 형성하는 경우, 상기 댐 높이는 500~3000 ㎛ 정도로 형성함이 바람직하다.

상기 인캡부(109)는 디스펜서에 의해 투명 실리콘이 링 형상의 댐부(107) 상부에 디스펜싱되어 형성된다.

상기와 같이 구성된 LED 패키지 형성방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 세라믹재, 합성수지재, 인쇄회로기판(PCB) 중 하나로 이루어진 평면 상부에 전기가 통과할 수 있는 폐곡선 회로로 이루어진 금속패턴(103)을 형성시킨다.

그리고 상기 금속패턴(103) 상부에 가시광을 발광하는 칩(105)을 실장시키고, 상기 칩(105)을 와이어(111)에 의해 폐곡선 회로로 이루어진 리드(113)에 연결시킨다.

그리고 상기 칩을 중심으로 소정 간격 이격된 위치, 즉 리드(113)까지 포함되는 위치에 고형화된 투명 실리콘 또는 합성수지재로 이루어진 사출 성형물인 링 형상의 댐부(107)를 상기 금속패턴(103) 상부에 접착제를 이용하여 부착, 고정시킨다.

그리고 상기 링 형상의 댐부(107) 상에 디스펜서를 통해 투명 실리콘을 디스펜싱하여 인캡부(109)를 형성시킨다.

(실시예3)

본 발명에 따른 LED 패키지의 실시예3은 첨부 도면 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 홈(115)이 형성된 평면 기판(101)과, 상기 평면 기판(101) 상부에 인쇄 되어 형성되는 금속패턴(103)과, 상기 금속패턴(103) 상부에 실장되는 가시광을 발광하는 칩(105)과, 상기 홈(115)에 삽입, 고정되는 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부(107)와, 상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부(107) 상에 형성된 인캡부(109)로 구성된다.

상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부(107)는 고형화된 투명 실리콘 또는 투명 합성수지재 등으로 이루어진 사출 성형물이다.

상기 인캡부(109)는 디스펜서에 의해 투명 실리콘이 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부(107) 상부에 디스펜싱되어 형성된다.

상기 홈(115) 내측에 칩(105) 및 리드(113)가 포함되어 있다.

상기와 같이 구성된 LED 패키지 형성방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

첨부 도면 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 평면 기판(101) 상부에 홈(115)을 형성시키고, 상기 홈(115) 내측에 전기가 통과할 수 있는 폐곡선 회로로 이루어진 금속패턴(103)을 형성시킨다.

그리고 상기 금속패턴(103) 상부에 가시광을 발광하는 칩(105)을 실장시키고, 상기 칩(105)을 와이어(111)에 의해 폐곡선 회로로 이루어진 리드(113)에 연결시킨다.

그리고 상기 홈(115)에 고형화된 투명 실리콘 또는 합성수지재로 이루어진 사출 성형물인 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부(107)를 삽입, 고정시킨다.

이때, 상기 홈(115) 내측 또는 사출 성형물인 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부(107) 하단에 접착제를 발라 홈(115) 뿐만 아니라 접착제에 의해 댐부(107)를 평면 기판(101) 상에 고정시킨다.

그리고 상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부(107) 상에 디스펜서를 이용하여 투명 실리콘을 디스펜싱하여 인캡부(109)를 형성시킨다.

(실시예4)

한편, 본 발명은 도 12 에 도시된 바와같이, 평면기판(101) 상에 앞의 다른 실시예와 같이 칩(105)과 금속패턴을 와이어(111) 본딩하여 형성한 다수개의 LED들이 집합되어 모듈화된 영역의 테두리 둘레에 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부(107)를 형성하고, 상기 댐부(107)를 기점으로 내측방향의 상부에 상기 다수개의 LED를 한꺼번에 디스펜싱하여 인캡부(109)를 형성하여서 된 모듈형 LED 패키지(100)을 제공할 수도 있다.

이상의 본 발명은 상기 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 포함되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

상기와 같은 구성 및 작용 그리고 바람직한 실시예를 가지는 본 발명은 디스펜싱 방식의 간단한 공정을 통해 평면 기판 상부에 투명 댐(DAM)을 형성시킨 후 인캡(Encap)이 형성되도록 하여, 트랜스퍼 몰드 공정에 투입되는 금형 비용을 절감하고 간단한 LED 패키지 및 LED 모듈의 인캡(Encap)공정이 효율적으로 운영될 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 칩에 의해 발광되는 가시광의 출사각이 댐(DAM) 높이와 인캡(Encap) 높이 및 형태에 따라 자유롭게 조정이 가능하고 넓어지도록 하며 광추출 효율이 증대되는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 세라믹재, 합성수지재, 인쇄회로기판(PCB) 중 하나로 이루어진 평면 기판에 전기가 통과할 수 있는 금속패턴을 형성시킨 후 상기 금속패턴 상부에 가시광을 발광하는 칩을 실장시키는 단계가 포함된 LED 패키지의 제조 방법에 있어서,

   (1) 상기 칩을 중심으로 소정 간격 이격된 위치에 디스펜서를 통해 투명 실리콘을 디스펜싱하여 일정 높이를 갖는 링 형상 또는 다각형 형상의 댐(Dam)부를 상기 금속패턴 상부에 50㎛~1000㎛의 높이로 형성시키는 단계; 및

   (2) 상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부 상에 인캡부를 형성시키는 단계;

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 댐 인캡식 LED 패키지의 제조 방법.
2. 세라믹 기판에 전기가 통과할 수 있는 금속패턴을 형성시킨 후 상기 금속패턴 상부에 가시광을 발광하는 칩을 실장시키는 단계가 포함된 LED 패키지의 제조 방법에 있어서,

   (1) 상기 칩을 중심으로 소정 간격 이격된 위치에 투광재료로 사출 성형된 500㎛-3000㎛ 높이의 링 형상 또는 다각형 형상의 댐(Dam)부를 접착부재를 이용하여 상기 금속패턴 상부에 부착, 고정시키는 단계; 및

   (2) 상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부 상에 인캡부를 형성시키는 단계;

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 댐 인캡식 LED 패키지의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속패턴은,

   폐곡선 회로인 것을 특징으로 하는 댐 인캡식 LED 패키지 제조방법.
4. LED 패키지에 있어서,

   세라믹 기판 상부에 인쇄되어 형성되는 금속패턴;

   상기 금속패턴 상부에 실장되는 가시광을 발광하는 칩;

   상기 칩을 중심으로 소정 간격 이격된 위치에 형성된 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부; 및

   상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부 상에 형성된 인캡부;

   를 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 댐 인캡식 LED 패키지.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부는,

   디스펜서에 의해 실리콘이 디스펜싱되어 50㎛~1000㎛의 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 댐 인캡식 LED 패키지.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부는,

   투광성 재료로 사출 성형된 것이되, 500㎛-3mm 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 댐인캡식 LED 패키지.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속패턴은,

   폐곡선 회로인 것을 특징으로 하는 댐인캡식 LED 패키지.
8. 평면기판 상에 다수개의 LED가 모여서 모듈화된 영역의 둘레에 링 형상 또는 다각형 형상의 댐부를 형성하고, 상기 댐부를 기점으로 내측방향 상부에 상기 다수개의 LED를 한꺼번에 디스펜싱하여 인캡부를 형성하여서 된 모듈형 LED 패키지.

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