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WO2013055014A1 - Led 패키지의 제조방법 - Google Patents

Led 패키지의 제조방법 Download PDF

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WO2013055014A1
WO2013055014A1 PCT/KR2012/005391 KR2012005391W WO2013055014A1 WO 2013055014 A1 WO2013055014 A1 WO 2013055014A1 KR 2012005391 W KR2012005391 W KR 2012005391W WO 2013055014 A1 WO2013055014 A1 WO 2013055014A1
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WO
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metal substrate
led
forming
chip
manufacturing
Prior art date
Application number
PCT/KR2012/005391
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English (en)
French (fr)
Inventor
주재철
김영석
Original Assignee
Ju Jae Cheol
Kim Yeong Seok
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Publication date
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Priority to JP2013538674A priority patent/JP5572767B2/ja
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an LED package, and more particularly, to a method for manufacturing an LED package in which the LED chip is directly mounted on a metal substrate to improve heat dissipation efficiency.
  • a light emitting diode is a type of diode that emits light when a current flows through a pn junction of a semiconductor
  • gallium arsenide is light emitting used for infrared rays.
  • GaAlAs gallium arsenide
  • GaAsP gallium arsenide
  • GaP gallium phosphide
  • GaN Light emitting diodes used for yellow and gallium nitrite (GaN) are known as white light emitting diodes that emit white light by mixing phosphors containing Cr ⁇ Tm ⁇ Tb as rare earth materials as active ions.
  • LEDs can be classified into lamp type LEDs and surface mount type LEDs, which are formed by forming two lead frames (metal electrodes) on the upper side of a substrate. The chip is mounted and a resin is molded on the outside thereof so that a lens is formed. There is a problem in that the thermal resistance is large and the heat dissipation is difficult to be utilized for high output.
  • a surface-mount LED is a lens formed by bonding an LED chip on a substrate formed of a ceramic or a printed circuit board and molding a resin on the top of the LED, which can easily dissipate heat generated from the LED chip compared to a lamp type. As the brightness and brightness are improved, it is widely used in various fields such as color display boards and lighting devices.
  • the substrate is formed of a metal material, and the LED chips have been developed.
  • the insulating layer is formed on the upper surface of the metal substrate in order to prevent the mounting, the LED chip is mounted through a circuit pattern formed on the insulating layer, and the electrical connection is made through wire bonding.
  • the insulation layer formed on the metal substrate has a poor thermal conductivity, so that even when a metal substrate is used, the thermal conductivity efficiency is inevitably lowered.
  • the LED chip which is a kind of semiconductor device, may have a yellowing phenomenon due to a change in emission wavelength or a decrease in light emission efficiency.
  • the lifespan can be shortened so that the heat dissipation structure of the heat generated from the LED chip can be improved.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned disadvantages and problems in the conventional LED package, a portion of the metal substrate is cut to form a positive terminal and a negative terminal, the LED chip is directly mounted on the metal substrate to radiate heat
  • An object of the invention is to provide a method for manufacturing an LED package to improve the efficiency.
  • another object of the present invention is to mount the LED chip on the metal substrate and to be formed at the same time the lens portion and the molding portion when forming the molding portion, the manufacturing process can be simplified to reduce the manufacturing cost, the lens characteristics There is provided a method of manufacturing an LED package to be improved.
  • the object of the present invention is to prepare a metal member cut in the form of a strip; Forming a metal substrate having positive and negative terminals formed on the metal member at regular intervals; Mounting an LED chip on a chip mounting portion of the metal substrate; Wire bonding the LED chip with a positive terminal and a negative terminal; And forming a molding part and a lens part on the metal substrate.
  • a method of manufacturing an LED package is provided.
  • the metal member may form a metal substrate at regular intervals on the metal member by a punching process using a press while the carrier is further attached to the lower surface.
  • the metal substrate may be configured as a chip mounting part having a lead frame formed at an outer edge thereof, and may be configured as the positive terminal and the negative terminal electrically shorted to the chip mounting part by a cutout at an edge portion of the lead frame.
  • the method may further include forming a hole or a groove on the lead frame of the metal substrate.
  • the LED chip may be seated on the center portion of the upper surface of the chip mounting part of the metal substrate, and one or more LED chips may be disposed on the chip mounting part.
  • the molding part and the lens part may be integrally formed on the metal substrate at the same time by using a resin of the same material, that is, transparent EMC.
  • the method may further include forming a light reflection film on each side of the molding part.
  • the method may further include the step of individually cutting the LED package by cutting along the scribe line formed on both sides of the metal substrate.
  • the method of manufacturing the LED package according to the present invention has the advantage of improving the heat dissipation efficiency of the LED chip as the LED chip is directly mounted on a metal substrate and heat dissipation efficiency is improved. Accordingly, the effect of the yellowing phenomenon can be prevented by minimizing thermal deformation of the LED chip.
  • the present invention has the advantage of reducing the manufacturing cost by simplifying the manufacturing process by simultaneously forming the lens unit integrally formed with the resin of the same material when forming the molding portion on the metal substrate.
  • the present invention has the advantage that the cavity is formed in the chip mounting portion of the metal substrate, and as the LED chip is mounted on the bottom thereof, the light irradiation efficiency can be improved.
  • 1 is a cross-sectional view of the LED package produced according to the manufacturing method of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the LED package produced according to the manufacturing method of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of another embodiment of an LED package produced by the present invention.
  • Figure 4 is a plan view of another embodiment of an LED package produced by the present invention.
  • Figure 5 is a cross-sectional view of the LED package of another embodiment produced by the present invention.
  • 6 to 10 is a process diagram showing the manufacturing process of the LED package according to the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an LED package according to the present invention
  • Figure 2 is a plan view of the LED package according to the present invention.
  • the LED package 100 is a metal substrate 110 having a positive terminal 111 and a negative terminal 112, and the LED chip 120 mounted on the metal substrate 110. And a molding part 130 encapsulated on the metal substrate 110 and a lens part 140 formed integrally with the molding part 130.
  • the metal substrate 110 may be formed of a plate-shaped body in which a portion of the lead frame 113 is cut by being composed of an outer lead frame 113 and a chip mounting part 114 inside the lead frame 113.
  • a portion in which the lead frame 113 is cut may be structurally separated from the chip mounting unit 114 and may include a positive terminal 111 and a negative terminal 112.
  • the positive electrode terminal 111 and the negative electrode terminal 112 is formed by cutting a portion of the edge portion of the lead frame 113, preferably, the edge portion of the lead frame 113 is cut off and the chip mounting portion 114 and Electrically shorted terminals can be constructed.
  • the metal substrate 110 may be formed by punching a metal plate, and the cutout 115 for forming the positive terminal 111 and the negative terminal 112 when the metal substrate 110 is formed by the punching process. ) May be formed simultaneously with the chip mounting unit 114. Accordingly, the anode 115 and the cathode terminal 112 may be electrically shorted on the lead frame 113 by the cutout 115.
  • the metal substrate 110 may be made of a metal material having excellent thermal conductivity, and may include copper (heavy Cu), stainless steel, aluminum (Al), nickel (Ni), magnesium (Mg), zinc (Zn), and tantalum ( Ta), or alloys thereof.
  • the substrate is made of aluminum (Al).
  • Al aluminum
  • an oxide film by anodizing may be further formed on the surface of the chip mounting part 114 of the metal substrate 110.
  • an insulating layer of a thin film by an oxide film may be formed on the surface of the metal substrate 110.
  • the positive electrode terminal 111 and the negative terminal 112 which are shorted through the metal substrate 110 and the cutout 115 have the chip mounting unit when the package is manufactured. Electrical shorts that can occur in contact with 114 can be additionally prevented.
  • a groove or a hole 116 may be further formed on the edge portion of the lead frame 113, the positive terminal 111, and the negative terminal 112 of the metal substrate 110.
  • the reason for forming the grooves or holes 116 is that a part of the molding material constituting the molding part 130 is formed when the molding part 130 is formed on the lead frame 113 of the metal substrate 110.
  • the molding unit 130 is to ensure a rigid coupling on the lead frame 113.
  • At least one LED chip 120 may be mounted on the chip mounting unit 114 of the metal substrate 110 in the center portion.
  • the LED chip 120 mounted at the center of the chip mounting unit 120 may be electrically connected to the lead frame 113 and the positive terminal 111 and the negative terminal 112 short-circuited through wire bonding.
  • the LED chip 120 is preferably mounted on the chip mounting unit 114 so that one chip is positioned at the center of the chip mounting unit 114 so that the luminous efficiency can be maintained uniformly on the chip mounting unit 114.
  • a plurality of LED chips 120 may be mounted on the chip mounting unit 114 of the metal substrate 110.
  • the LED chips 120 may be arranged in a row or a plurality of rows at regular intervals. have.
  • the molding unit 130 may be formed on the metal substrate 110 on which the LED chip 120 is mounted on the chip mounting unit 114.
  • the molding part 130 may be formed by applying a transparent polymer resin, that is, transparent EMC, and curing the transparent polymer resin. If necessary, the molding part 130 may add a fluorescent material or a wavelength conversion material to the transparent EMC to emit light emitted from the LED chip 120.
  • the refractive index may be improved, and the luminous efficiency may be improved by improving the refractive index.
  • the lens unit 140 formed on the upper surface of the molding unit 130 may be formed simultaneously with the molding unit 130 through a separate mold.
  • the lens unit 140 is preferably formed of transparent EMC, which is a polymer resin of the same material as the molding unit 130.
  • transparent EMC is a polymer resin of the same material as the molding unit 130.
  • the lens unit 140 may be formed to have a predetermined curved surface only on the upper part of the region where the LED chip 120 is mounted, as shown in FIG. 1 when the single LED chip 120 is mounted on the chip mounting unit 114.
  • the chip mounting unit 114 may be formed to have a predetermined curved surface on the entire upper surface of the molding unit 130.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment of an LED package according to the present invention
  • FIG. 4 is a plan view of another embodiment according to the present invention.
  • the LED package 100 of the present embodiment may further be formed with a light blocking film 160 to surround the side of the molding portion 130.
  • the light blocking layer 160 may be formed to have a predetermined thickness by being in close contact with each side of the molding part 130, and may be formed of a black-based EMC capable of absorbing or reflecting light emitted from the LED chip 120. Can be.
  • light emitted from the LED chip 120 by the light blocking layer 160 may be prevented from leaking to the side surface of the molding part 130.
  • the light blocking layer 160 is separated from the lead frame 113 electrically connected to the chip mounting unit 114 of the metal substrate 110 and electrically cut by the cutout 115 from the lead frame 113. It may be formed on the edge portion of the positive terminal 111 and the negative terminal 112, the positive terminal 111 and the negative terminal 112 due to the adhesive force by forming the light blocking film 160 lead frame 113 ) And an integral metal substrate 110 supporting the molding part 130 while maintaining an insulation state.
  • Figure 5 is a cross-sectional view of the LED package of another embodiment according to the present invention.
  • the cavity 170 is formed in the LED chip 120 mounting area formed on the chip mounting portion 114 of the metal substrate 110, the cavity 170 of the LED chip 120 may be mounted on the bottom.
  • the cavity 120 may be simultaneously formed during the punching process by the press working of the metal substrate 110 on which the lead frame 113, the positive electrode terminal 111, and the negative electrode terminal 112 are formed.
  • a separate reflective member 180 may be applied to the inner wall surface of the cavity 170.
  • the reflective member 180 may improve light emission efficiency of the LED chip 120 by allowing light emitted from the LED chip 120 mounted on the bottom surface to be reflected and irradiated to the upper portion of the cavity 170. Stable mounting of 120 may be achieved.
  • the molding part 130 formed on the metal substrate 110 may be formed on the entire upper surface of the metal substrate 110 as shown in FIG. 5, but the transparent EMC is filled only in the cavity 170 to be molded.
  • the upper surface of the unit 130 may be formed at the same height as the upper surface of the metal substrate 110, and the lens unit 140 may be integrally formed with a predetermined curved surface on the upper portion of the molding unit 130. have.
  • Figures 6 to 10 are process diagrams showing the manufacturing process of the LED package according to the present invention.
  • the LED package manufacturing method first, preparing a metal member 200 cut in the form of a strip, the positive electrode terminal 111 and the negative electrode terminal at regular intervals on the metal member 200 Forming a metal substrate 110 having the 112 formed thereon, mounting the LED chip 120 on the chip mounting part 114 of the metal substrate 110, and mounting the LED chip 120 to the anode terminal. Wire bonding with the 111 and the cathode terminals 112, and forming the molding unit 130 and the lens unit 140 on the metal substrate 110.
  • a carrier (not shown) may be further attached to a lower surface of the metal member 200, and the metal member may be punched out by a punching process using a press while the carrier is attached.
  • the metal substrate 110 may be formed on the 200 at regular intervals.
  • a plurality of metal substrates 110 may be simultaneously formed on the metal member 200 on the plate by a punching process.
  • the carrier is a component that is finally removed when the manufacture of the LED package on the metal member 200, the role of fixing the plurality of metal substrates (110) when manufacturing the metal substrate 110 by the press process during the LED package manufacturing.
  • the metal substrate 110 includes a chip mounting part 114 having a lead frame 113 formed at an outer side thereof, and is electrically connected to the chip mounting part 114 by a cutout 115 at an edge portion of the lead frame 113. It may be composed of a positive terminal 111 and a negative terminal 112 short-circuited.
  • the method may further include forming a hole or a groove 116 on the lead frame 113 of the metal substrate 110.
  • a plurality of grooves or holes 116 may be formed in a line along the lead frame 113, and a part of the molding material that is hardened on the upper portion of the metal substrate 110 may be formed in the forming of the molding part 130.
  • the molding part 130 may be firmly coupled to the lead frame 113 of the metal substrate 110 by being injected into the hole 116.
  • the LED chip 120 is mounted on the upper surface of the chip mounting part 114 of the metal substrate 110, and the LED chip 120 is seated at the center of the chip mounting part 114 and the chip mounting part 114. ) Or one or more LED chips 120 may be arranged in plurality.
  • the LED chip 120 When the LED chip 120 is seated on the chip mounting unit 114, the LED chip 120 may be electrically connected to the positive terminal 111 and the negative terminal 112 by wire bonding.
  • the molding unit 130 and the lens unit 140 is made of the same material, that is, transparent EMC It can be formed at the same time using.
  • a mold (not shown) in which an inverted shape of the lens unit 140 and the molding unit 130 is transferred onto a strip-shaped metal member 200 having a plurality of metal substrates 110 formed thereon.
  • the molding part 130 and the lens part 140 may be integrally formed at the same time. Through this process, it is possible to freely implement the shape of the lens unit 140.
  • the method may further include forming a light reflection film 160 on each side of the molding part 130.
  • the light reflection film 160 may be formed in close contact with the side of the transparent molding part 130, and the light emitted from the LED chip 120 mounted on the chip mounting part 114 is directed to the side of the molding part 130. Leakage can be prevented.
  • the molding part 130 and the lens part 140 are formed on the metal substrate 110 formed on the metal member 200, and the light reflection film 160 is formed on the side surface of the molding part 130.
  • the method may further include cutting along the scribe line L formed at both sides of the metal substrate 110, and manufacturing the individual LED packages may be completed by cutting the scribe line L.
  • the cavity can be formed by pressing the press in the center of the chip mounting portion 114 of the metal substrate 110, LED on the bottom of the cavity
  • the chip 120 may be seated.
  • a reflection member may be further formed on the inner surface of the cavity so that the light emitted from the LED chip 120 is reflected so that the reflected light is irradiated upwardly to the upper portion of the cavity, thereby improving luminous efficiency of the LED chip 120.

Landscapes

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  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

본 발명은 LED 패키지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 LED 패키지의 제조방법은, 스트립 형태로 재단된 금속 부재를 준비하는 단계; 상기 금속 부재에 일정한 간격으로 양극 단자와 음극 단자가 형성된 금속 기판을 형성하는 단계; 상기 금속 기판의 칩실장부에 LED 칩을 실장하는 단계; 상기 LED 칩을 양극 단자 및 음극 단자와 와이어 본딩하는 단계; 및 상기 금속 기판 상부에 몰딩부와 렌즈부를 일체로 형성하는 단계;를 포함한다.

Description

LED 패키지의 제조방법
본 발명은 LED 패키지의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 금속 기판 상에 LED 칩이 직접 실장되어 방열 효율이 향상되도록 한 LED 패키지의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발광다이오드(LED : Light Emmitting Diode, 이하 LED로 지칭함)는 반도체의 pn 접합에 전류를 흘려 보내면 빛이 방출되도록 한 다이오드의 일종으로, 비소화갈륨(GaAs)은 적외선용으로 이용되는 발광다이오드, 비소화갈륨알루미늄(GaAlAs)은 적외선 또는 빨간색용으로 이용되는 발광다이오드, 인화갈륨비소(GaAsP)는 빨간색ㆍ주황색ㆍ 또는 노란색 용으로 이용되는 발광다이오드, 인화갈륨(GaP)은 빨간색ㆍ녹색 또는 노란색 용으로 이용되는 발광다이오드, 갈륨나이트(GaN)는 희토류 물질인 CrㆍTmㆍTb를 활성이온으로 하는 형광체를 혼합하여 백색을 발광하도록 하는 백색 발광다이오드 등이 알려져 있다.
또한, LED는 램프형(Lamp Type) LED와 표면실장형(SMD : Surface Mount Divice Type) LED로 구분될 수 있는데, 램프형 LED는 기판의 상측에 2개의 리드 프레임(금속 전극)을 형성하여 엘이디칩을 실장하고, 그 외측에 수지를 몰딩하여 렌즈가 형성되도록 한 것으로, 열 저항이 크고 열 방출이 어려워 고출력용으로 활용하기가 어려운 문제점이 있다.
반면에, 표면실장형 LED는 세라믹 또는 인쇄회로기판으로 형성된 기판 상이에 LED 칩을 본딩하고 그 상부에 수지를 몰딩하여 렌즈를 형성한 것으로 LED 칩에서 발생되는 열을 램프형에 비해 용이하게 방출할 수 있고 휘도가 향상되면서 컬러형 전광판과 조명장치 등 여러 분야에서 널리 활용되고 있다.
최근에는, 점차 고출력의 LED 칩이 개발되면서 LED 칩에서 발생되는 열을 효과적으로 배출시키기 위한 기술들이 개발되고 있는 바, LED 칩의 열 방출 효율을 더 향상시키기 위하여 기판을 금속 재질로 형성하고, LED 칩 실장시 쇼트를 방지하기 위하여 금속 기판의 상면에 절연층을 형성한 후, 절연층 상에 형성된 회로 패턴을 통해 LED 칩을 실장하고, 와이어 본딩 등을 통해 전기적인 연결이 이루어지도록 하고 있다.
그러나, 금속 기판 상에 형성된 절연층은 열전도 특성이 나쁘기 때문에 금속 기판을 사용한다 하여도 열전도 효율이 저하될 수 밖에 없는 문제점이 지적되고 있다.
이와 같이, LED 칩의 열방출이 제대로 이루어지지 않으면 반도체 소자의 한 종류인 LED 칩은 방출 파장이 변화하여 황변 현상이 발생되거나 광의 방출 효율이 감소하게 되는 단점이 있으며, 고온에서 동작시 LED 패키지의 수명이 단축될 수 있어 LED 칩에서 발생되는 열의 방열 구조가 개선되도록 하는 것이 패키징 구조 및 공정의 핵심이라 할 수 있다.
본 발명은 종래 LED 패키지에서 제기되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 금속 기판의 일부가 절개되어 양극 단자와 음극 단자를 형성하고, 금속 기판 상에 LED 칩이 직접 실장되어 방열 효율이 향상되도록 한 LED 패키기의 제조방법이 제공됨에 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 금속 기판 상에 LED 칩을 실장하고, 몰딩부 형성시 렌즈부를 몰딩부와 동시에 형성되도록 함으로써, 제조 공정을 간략히 할 수 있어 제조 단가를 절감할 수 있으며, 렌즈 특성이 향상되도록 한 LED 패키지의 제조방법이 제공됨에 있다.
본 발명의 상기 목적은, 스트립 형태로 재단된 금속 부재를 준비하는 단계; 상기 금속 부재에 일정한 간격으로 양극 단자와 음극 단자가 형성된 금속 기판을 형성하는 단계; 상기 금속 기판의 칩실장부에 LED 칩을 실장하는 단계; 상기 LED 칩을 양극 단자 및 음극 단자와 와이어 본딩하는 단계; 및 상기 금속 기판 상부에 몰딩부와 렌즈부를 형성하는 단계;를 포함하는 LED 패키지의 제조방법이 제공됨에 의해서 달성된다.
상기 금속 부재를 준비하는 단계에서, 상기 금속 부재는 하면에 캐리어가 더 부착된 상태에서 프레스를 이용한 펀칭 공정에 의해 상기 금속 부재에 일정한 간격으로 금속 기판을 형성할 수 있다.
상기 금속 기판은 외곽에 리드프레임이 형성된 칩실장부로 구성되며, 상기 리드프레임의 모서리부에 절개부에 의해서 상기 칩실장부와 전기적으로 단락된 상기 양극 단자와 음극 단자로 구성될 수 있다.
또한, 상기 금속 기판을 형성하는 단계 이후에는, 상기 금속 기판의 리드프레임 상에 홀 또는 홈이 형성되는 단계를 더 포함할 수 있다.
금속 기판의 칩실장부 상면에는 LED 칩이 중앙부에 안착되며, 상기 칩실장부 상에는 하나 또는 하나 이상의 LED 칩이 복수개로 배치될 수 있다.
상기 몰딩부와 렌즈부는 동일한 재질의 수지, 즉 투명 EMC를 이용하여 상기 금속 기판 상부에 동시에 일체로 형성할 수 있다.
상기 몰딩부와 렌즈부를 형성하는 단계 이후에는, 상기 몰딩부의 각 측면에 광반사막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광반사막을 형성하는 단계 이후에는, 상기 금속 기판의 양측부에 형성된 스크라이브 라인을 따라 절단하여 LED 패키지를 개별적으로 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 패키지의 제조방법은 금속 재질의 기판 상에 직접 LED 칩이 실장됨에 따라 LED 칩의 방열 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있음과 아울러 열 방출 효율이 향상됨에 따라 LED 칩의 열적 변형을 최소화하여 황변 현상이 방지될 수 있는 작용효과가 발휘될 수 있다.
또한, 본 발명은 금속 기판 상에 몰딩부의 형성시 렌즈부를 동일한 재질의 수지로 동시에 일체로 형성함으로써, 제조 공정을 간소화하여 제작 단가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 본 발명은 상기 금속 기판의 칩실장부에 캐비티를 형성하고, 그 저면에 LED 칩이 실장됨에 따라 광 조사 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제조방법에 따라 제작된 LED 패키지의 단면도.
도 2는 본 발명의 제조방법에 따라 제작된 LED 패키지의 평면도.
도 3은 본 발명에 의해 제작된 LED 패키지의 다른 실시예 단면도.
도 4는 본 발명에 의해 제작된 LED 패키지의 다른 실시예 평면도.
도 5는 본 발명에 의해 제작된 또 다른 실시예의 LED 패키지 단면도.
도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 LED 패키지의 제조 공정이 도시된 공정도.
본 발명에 따른 LED 패키지 제조방법의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 패키지의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 LED 패키지의 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 패키지(100)는 양극 단자(111)와 음극 단자(112)가 구비된 금속 기판(110)과, 금속 기판(110) 상에 실장되는 LED 칩(120)과, 금속 기판(110) 상에 봉지되는 몰딩부(130) 및 몰딩부(130)와 일체로 형성된 렌즈부(140)를 포함할 수 있다.
상기 금속 기판(110)은 외곽의 리드프레임(113)과 리드프레임(113) 내측의 칩실장부(114)로 구성되어 리드프레임(113)의 일부분이 절개된 판상체로 구성될 수 있다. 리드프레임(113)이 절개된 일부분은 칩실장부(114)와 구조적으로 분리되어 양극 단자(111)와 음극 단자(112)로 구성될 수 있다. 이때, 상기 양극 단자(111)와 음극 단자(112)는 리드프레임(113)의 테두리부 일부분이 절개되어 형성되되, 바람직하게는 리드프레임(113)의 모서리부가 절개되어 칩실장부(114)와 전기적으로 단락된 단자를 구성할 수 있다.
이때, 상기 금속 기판(110)은 금속판의 펀칭에 의해서 형성될 수 있으며, 펀칭 공정에 의한 금속 기판(110)의 형성시 양극 단자(111)와 음극 단자(112)를 형성시키기 위한 절개부(115)가 칩실장부(114)와 동시에 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 절개부(115)에 의해 양극 단자(111) 및 음극 단자(112)가 리드프레임(113) 상에서 전기적으로 단락되게 구성될 수 있다.
상기 금속 기판(110)은 열전도도가 우수한 금속 재질로 구성될 수 있으며, 구리(heavy Cu), 스테인레스 강, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 탄탈륨(Ta), 또는 이들의 합금 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
기판의 특성상 알루미늄(Al) 재질로 구성됨이 바람직하며, 이때 알루미늄으로 금속 기판(110)이 형성될 경우에는 금속 기판(110)의 칩실장부(114) 표면은 아노다이징에 의한 산화 피막이 더 형성될 수 있으며, 금속 기판(110) 표면에 산화 피막에 의한 박막의 절연층이 형성될 수 있다.
따라서, 칩실장부(114)의 표면이 아노다이징 처리된 경우에는 금속 기판(110)과 절개부(115)를 통해 단락된 양극 단자(111)와 음극 단자(112)가 패키지의 제작시 칩실장부(114)와 접촉되어 발생될 수 있는 전기적 쇼트를 부가적으로 방지할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 금속 기판(110)의 리드프레임(113)과 양극 단자(111) 및 음극 단자(112)의 테두리부 상에는 홈 또는 홀(116)이 더 형성될 수 있다.
이때, 상기 홈 또는 홀(116)을 형성하는 이유는, 금속 기판(110)의 리드프레임(113) 상에 몰딩부(130)의 형성시 몰딩부(130)를 구성하는 몰딩재의 일부가 주입되어 몰딩부(130)가 리드프레임(113) 상에 견고한 결합이 이루어지도록 하기 위함이다.
금속 기판(110)의 칩실장부(114) 상에는 중앙부에 적어도 하나 이상의 LED 칩(120)이 실장될 수 있다. 상기 칩실장부(120)의 중앙부에 실장된 LED 칩(120)은 리드프레임(113)과 단락된 양극 단자(111) 및 음극 단자(112)와 와이어 본딩을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, LED 칩(120)은 칩실장부(114)에 하나의 칩이 실장시 중앙부에 위치하도록 실장되도록 하여 칩실장부(114) 상에서 발광 효율이 균일하게 유지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, LED 칩(120)은 금속 기판(110)의 칩실장부(114) 상에 복수개가 실장될 수 있으며, LED 칩(120)의 복수개 실장시 일정한 간격을 이루어 일렬 또는 복수열로 배치될 수 있다.
한편, 칩실장부(114)에 LED 칩(120)이 실장된 금속 기판(110)의 상부에는 몰딩부(130)가 형성될 수 있다.
몰딩부(130)는 투명의 고분자 수지, 즉 투명 EMC를 도포하고, 이를 경화시켜 형성될 수 있으며, 필요에 따라 투명 EMC에 형광 물질이나 파장변환물질을 첨가하여 LED 칩(120)에서 발광되는 광의 굴절률이 향상될 수 있도록 할 수 있으며, 굴절률 향상에 의해 발광 효율이 개선될 수 있도록 할 수 있다.
이때, 상기 몰딩부(130)의 상면에 형성되는 렌즈부(140)는 별도의 금형을 통해 몰딩부(130)와 동시에 형성될 수 있다.
또한, 렌즈부(140)는 몰딩부(130)와 동일한 재질의 고분자 수지인 투명 EMC로 형성됨이 바람직하다. 렌즈부(140)를 몰딩부(130)와 동시에 형성함에 의해서 렌즈부(140) 형성을 위한 공정이 삭제됨에 따라 제작 공정을 간략화할 수 있으며, 실제로 몰딩부(130)를 구성하는 투명 EMC의 굴절률이 통상의 렌즈를 구성하는 수지보다 2배의 밀도를 갖도록 구성됨에 의해 설계자가 원하는 굴절률을 확보할 수 있기 때문에 렌즈부(140)를 관통하는 광의 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 렌즈부(140)는 칩실장부(114)에 단일 LED 칩(120) 실장시 도 1과 같이, LED 칩(120)이 실장된 영역의 상부에만 소정의 곡면을 갖도록 형성될 수 있으며, 칩실장부(114)에 복수의 LED 칩(120) 실장시 몰딩부(130)의 상면 전체 영역에 소정의 곡면을 갖도록 형성될 수 있다.
다음, 도 3은 본 발명에 따른 LED 패키지의 다른 실시예 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예 평면도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예의 LED 패키지(100)는 몰딩부(130)의 측면을 감싸도록 광차단막(160)이 더 형성될 수 있다.
이때, 본 실시예의 LED 패키지(100)에서 앞서 언급된 실시예의 LED 패키지와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였으며, 중복되는 구체적인 설명은 설명은 생략하기로 한다.
상기 광차단막(160)은 몰딩부(130)의 각 측면에 밀착되어 소정의 두께로 형성될 수 있으며, 상기 LED 칩(120)에서 발광되는 광이 흡수 또는 반사될 수 있는 블랙 계열의 EMC로 구성될 수 있다.
따라서, 상기 광차단막(160)에 의해 LED 칩(120)에서 발광되는 광이 몰딩부(130)의 측면으로 새어나가는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 광차단막(160)은 금속 기판(110)의 칩실장부(114)와 전기적으로 연결된 리드프레임(113)과 리드프레임(113)에서 절개부(115)에 의해서 전기적으로 단락되게 분리된 양극 단자(111)와 음극 단자(112)의 테두리부 상에 형성될 수 있으며, 광차단막(160)을 형성함에 의해서 그 접착력으로 인하여 양극 단자(111)와 음극 단자(112)가 리드프레임(113)과 절연 상태를 유지하면서 몰딩부(130)를 지지하는 일체의 금속 기판(110)으로 구성될 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 LED 패키지 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예의 LED 패키지(100)는 금속 기판(110)의 칩실장부(114)에 형성되는 LED 칩(120) 실장 영역에 캐비티(170)가 형성되고, 캐비티(170)의 저면에 LED 칩(120)이 실장될 수 있다. 상기 캐비티(120)는 리드프레임(113)과 양극 단자(111) 및 음극 단자(112)가 형성된 금속 기판(110)의 프레스 가공에 의한 펀칭 공정시 동시에 형성될 수 있다.
또한, 상기 캐비티(170)의 내측 벽면에는 별도의 반사부재(180)가 도포될 수 있다. 반사부재(180)는 저면에 안착된 LED 칩(120)에서 발광되는 광이 반사되어 캐비티(170)의 상부로 조사될 수 있도록 하여 LED 칩(120)의 발광 효율을 향상시킬 수 있으며, LED 칩(120)의 안정적인 실장이 이루어지도록 할 수 있다.
이때, 금속 기판(110) 상부에 형성되는 몰딩부(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 금속 기판(110) 상면 전체에 형성될 수 있으나, 캐비티(170)의 내부에만 투명 EMC가 충진되어 몰딩부(130)의 상면이 금속 기판(110)의 상면과 동일한 높이로 형성되도록 할 수 있고, 상기 몰딩부(130)의 상부에 렌즈부(140)가 소정의 곡면을 가지며 일체로 형성되도록 할 수 있다.
본 실시예도 도 3 내지 도 4에 기재된 실시예와 마찬가지로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하였으며, 동일한 구성요소의 구체적인 설명은 생략하였다.
이와 같이 구성된 LED 패키지의 제조 과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 6 내지 도 10은 본 발명에 따른 LED 패키지의 제조 공정이 도시된 공정도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 패키지 제조방법은 먼저, 스트립 형태로 재단된 금속 부재(200)를 준비하는 단계와, 상기 금속 부재(200)에 일정한 간격으로 양극 단자(111)와 음극 단자(112)가 형성된 금속 기판(110)을 형성하는 단계와, 상기 금속 기판(110)의 칩실장부(114)에 LED 칩(120)을 실장하는 단계와, 상기 LED 칩(120)을 양극 단자(111) 및 음극 단자(112)와 와이어 본딩하는 단계, 및 상기 금속 기판(110) 상부에 몰딩부(130)와 렌즈부(140)를 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 금속 부재(200)를 준비하는 단계에서, 상기 금속 부재(200)는 하면에 캐리어(도면 미도시)가 더 부착될 수 있으며, 캐리어가 부착된 상태에서 프레스를 이용한 펀칭 공정에 의해서 상기 금속 부재(200)에 일정한 간격으로 금속 기판(110)을 형성할 수 있다.
이때, 상기 금속 기판(110)은 판 상의 금속 부재(200) 상에 펀칭 공정에 의해 복수개가 동시에 형성될 수 있다.
상기 캐리어는 금속 부재(200) 상에서 LED 패키지의 제작이 완료되면 최종적으로 제거되는 구성 부재이며, LED 패키지 제작시 프레스 공정에 의한 금속 기판(110) 제작시 복수의 금속 기판(110)들을 고정시키는 역할을 하게 된다.
상기 금속 기판(110)은 외곽에 리드프레임(113)이 형성된 칩실장부(114)로 구성되며, 리드프레임(113)의 모서리부에 절개부(115)에 의해서 칩실장부(114)와 전기적으로 단락된 양극 단자(111)와 음극 단자(112)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 금속 기판(110)을 형성하는 단계 이후에는, 상기 금속 기판(110)의 리드프레임(113) 상에 홀 또는 홈(116)이 형성되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 홈 또는 홀(116)은 리드프레임(113)을 따라 복수개가 일렬로 형성될 수 있으며, 몰딩부(130)를 형성하는 단계에서 상기 금속 기판(110)의 상부에서 경화되는 몰딩재의 일부가 홈 또는 홀(116)에 주입됨에 의해서 몰딩부(130)가 금속 기판(110)의 리드프레임(113) 상에 견고한 결합이 이루어지도록 할 수 있다.
다음, 금속 기판(110)의 칩실장부(114) 상면에 LED 칩(120)을 실장하게 되는 데, LED 칩(120)은 칩실장부(114)의 중앙부에 안착되며, 칩실장부(114) 상에는 하나 또는 하나 이상의 LED 칩(120)이 복수개로 배치될 수 있다.
그리고, LED 칩(120)이 칩실장부(114) 상에 안착되면, 상기 LED 칩(120)을 양극 단자(111) 및 음극 단자(112)와 와이어 본딩에 의해 전기적으로 연결되도록 할 수 있다.
다음으로, 상기 금속 기판(110)의 상부에 몰딩부(130)와 렌즈부(140)를 동시에 형성함에 있어, 상기 몰딩부(130)와 렌즈부(140)는 동일한 재질의 수지, 즉 투명 EMC를 이용하여 동시에 형성할 수 있다.
이를 좀 더 자세하게 설명하면, 다수의 금속 기판(110)이 형성된 스트립 형태의 금속 부재(200) 상에 렌즈부(140)와 몰딩부(130)의 반전 형상이 전사된 금형(도면 미도시)을 준비하고, 금형 내에 투명 EMC를 주입하고, 이를 경화시킴에 의해서 몰딩부(130)와 렌즈부(140)가 일체로 동시에 형성되도록 할 수 있다. 이와 같은 공정을 통해서 렌즈부(140)의 모양을 자유롭게 구현하는 것이 가능하다.
마지막으로, 상기 몰딩부(130)와 렌즈부(140)를 형성하는 단계 이후에는, 몰딩부(130)의 각 측면에 광반사막(160)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
광반사막(160)은 투명의 몰딩부(130) 측면에 밀착하여 형성될 수 있으며, 칩실장부(114) 상에 실장된 LED 칩(120)으로부터 발광되는 광이 몰딩부(130)의 측면으로 누출되는 것이 방지되도록 할 수 있다.
이와 같이, 금속 부재(200) 상에 다수 형성된 금속 기판(110) 상에 몰딩부(130)와 렌즈부(140)를 형성하고, 상기 몰딩부(130)의 측면에 광반사막(160)을 형성한 후, 금속 기판(110)의 양측부에 형성된 스크라이브 라인(L)을 따라 절단하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 스크라이브 라인(L)을 절단하여 개별 LED 패키지의 제작이 완료될 수 있다.
이때, 상기 금속 기판(110)의 형성 단계에서, 프레스를 이용한 펀칭 공정시 금속 기판(110)의 칩실장부(114) 중앙부에 프레스의 압착에 의해 캐비티를 형성할 수 있으며, 캐비티의 저면에 LED 칩(120)이 안착되도록 할 수 있다.
또한, 상기 캐비티의 내측면 상에는 반사부재를 더 형성시켜 LED 칩(120)에서 발광되는 광이 반사되어 캐비티의 상부로 반사광이 상향 조사되도록 하여 LED 칩(120)의 발광 효율이 더 향상될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 스트립 형태로 재단된 금속 부재를 준비하는 단계;
    상기 금속 부재에 일정한 간격으로 양극 단자와 음극 단자가 형성된 금속 기판을 형성하는 단계;
    상기 금속 기판의 칩실장부에 LED 칩을 실장하는 단계;
    상기 LED 칩을 양극 단자 및 음극 단자와 와이어 본딩하는 단계; 및
    상기 금속 기판 상부에 몰딩부와 렌즈부를 일체로 형성하는 단계;를 포함하는 LED 패키지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 부재를 준비하는 단계에서,
    상기 금속 부재는 하면에 캐리어가 더 부착된 상태에서 프레스를 이용한 펀칭 공정에 의해 상기 금속 부재에 일정한 간격으로 금속 기판을 형성하는 LED 패키지의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 기판은 외곽에 리드프레임이 형성된 칩실장부로 구성되며, 상기 리드프레임의 모서리부에 절개부에 의해서 상기 칩실장부와 전기적으로 단락된 상기 양극 단자와 음극 단자로 구성된 LED 패키지의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    또한, 상기 금속 기판을 형성하는 단계 이후에는, 상기 금속 기판의 리드프레임 상에 홀 또는 홈이 형성되는 단계를 더 포함하는 LED 패키지의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 금속 기판의 칩실장부 상면에는 중앙부에 LED 칩이 안착되며, 상기 칩실장부 상에는 하나 또는 하나 이상의 LED 칩이 복수개로 배치되는 LED 패키지의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩부와 렌즈부를 형성하는 단계에서,
    상기 몰딩부와 렌즈부는 동일한 재질의 투명 EMC를 이용하여 상기 금속 기판 상부에 동시에 형성하는 LED 패키지의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 몰딩부와 렌즈부는,
    상기 금속 기판이 형성된 스트립 형태의 상기 금속 부재 상에 상기 렌즈부와 몰딩부의 반전 형상이 전사된 금형을 준비하고, 상기 금형 내에 투명 EMC를 주입한 후, 상기 투명 EMC를 경화시킴에 의해서 상기 몰딩부와 렌즈부가 일체로 동시에 형성되는 LED 패키지의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 몰딩부와 렌즈부를 형성하는 단계 이후에는,
    상기 몰딩부의 각 측면에 광반사막을 형성하는 단계를 더 포함하는 LED 패키지의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광반사막을 형성하는 단계 이후에는,
    상기 금속 기판의 양측부에 형성된 스크라이브 라인을 따라 절단하여 LED 패키지를 개별적으로 추출하는 단계를 더 포함하는 LED 패키지의 제조방법.
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