KR100558082B1 - 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지 - Google Patents

방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다색 고출력 발광다이오드 패키지의 패키지 하우징재질을 고열전도성 세라믹 또는 플라스틱으로 구성하여 고출력 LED칩으로부터 발생되는 열을 발산하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지에 관한 것으로서, 고열전도성 세라믹스 재질의 제1 및 제2패키지 하우징과; 상기 제2패키지 하우징에 삽입 고정되어 전기적으로 단절되는 3개 이상의 금속재질의 열전달 슬러그와; 상기 제1 및 제2패키지 하우징 사이에 삽입되는 두 쌍의 리드프레임과; 상기 열전달 슬러그의 상부면에 본딩되어 상기 리드프레임에 전기적으로 극성 연결되어 상이한 파장의 빛을 발광하는 다수의 LED칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.
다색발광다이오드, 고열전도성세라믹스, 리드프레임, 제너다이오드

Description

방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지{POLYCHROMATIC LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE WITH IMPROVED HEAT PROTECTION RATE}
도 1은 종래의 고출력 발광다이오드 패키지를 도시한 분리 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 RGB타입 발광다이오드 패키지의 분해사시도;
도 3은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제너다이오드가 포함된 RGB타입 발광다이오드 패키지의 분해사시도;
도 4는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제1패키지 하우징의 저면도 및 평면도;
도 5는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제2패키지 하우징의 저면도 및 평면도;
도 6은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지의 결합사시도;
도 7은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 RGB타입 발광다이오드 패키지의 평면도 및 저면도;
도 8은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제어다이오드가 포함된 RGB타입 발광다이오드 패키지의 평면도 및 저 면도;
도 9는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 RGB타입 발광다이오드 패키지에 본딩된 LED칩을 도시한 평면도;
도 10은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제어다이오드가 포함된 RGB타입 발광다이오드 패키지의 본딩된 LED칩을 도시한 평면도;
도 11은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지 몰딩된 단면도이다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, 10g: 열전달 슬러그
20a, 20b: 재2패키지 하우징 24a, 24b: 슬러그 고정부
11a, 11b: 단턱부 14a, 14b: 고정 밀착부
13a, 13b: 측면 경사부 12a, 12b: 칩 안착부
23b: 격벽 40a, 40b, 40c, 40d: 리드프레임
41a, 41b, 41c, 41d: 연결단자 22: 단자 경계턱
30: 제1패키지 하우징 31: 단자 커버
본 발명은 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지에 관한 것으 로서, 보다 상세하게는 다색 고출력 발광다이오드 패키지의 패키지 하우징재질을 고열전도성 세라믹으로 구성하여 고출력 LED칩으로부터 발생되는 열을 발산하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.
근래에 들어 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)를 사용한 조명에 대한 관심이 늘어나고 있는 추세이며, 이러한 발광다이오드를 조명용으로 사용하기 위해서는 발광의 질적 향상뿐 아니라 수천루멘(1루멘은 1칸델라의 광원에서 단위입체각당 방출되는 광속) 이상의 광출력이 요구된다. 이러한 고출력 발광은 입력전류에 비례하므로 높은 전류가 제공되면 요구되는 광출력을 얻을 수 있으나, 입력전류를 높이면 이에 따라 많은 열이 발생하는 문제가 있다.
상기와 같은 고출력 발광다이오드로부터 발생된 많은 열은 LED칩의 수명에 치명적인 영향을 미치고 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같은 방열부재를 지닌 발광다이오드 패키지가 제안되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본체 하우징(101)의 중심부분에 열을 방열시킬 수 있는 방열부재(103)가 고정되어 있고, 상기 방열부재(103)의 내부에 LED칩(105)이 본딩되어 있다. 또한, 상기 본체하우징(101)에는 한 쌍의 리드프레임(111)이 설치되어 외부로 돌출되어 있으며, 상기 LED칩(105)은 회로기판 역할을 하는 서브마운트(109)에 장착되어 상기 리드프레임(111)과 통전 가능하게 연결되며, 상기 LED칩(105)은 본체하우징(101)의 상부면을 덮는 발광렌즈(107)에 의해 보호된다.
따라서, 상기한 종래의 방열부재를 구비하는 발광다이오드 패키지(100)는 LED칩(105)에서 발생하는 열이 방열부재(103)를 통해 방열됨으로써 LED칩(105)에 값이 큰 입력전류를 공급하면 광학적인 고출력을 얻을 수 있는 것이다.
그러나, 상기한 종래의 방열부재를 구비하는 발광다이오드 패키지(100)는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 발광다이오드 패키지(100)의 본체 하우징(101)이 일반적인 플라스틱(폴리머) 재질 또는 열전도도가 낮은 열전도성 플라스틱 재질로 이루어지기 때문에 LED칩(105)으로부터 발산되는 열을 하우징(101) 외부로 발산하지 못하여 방열효율이 현저히 저하되어 상기한 바와 같이 LED칩(105)의 수명이 단축되는 문제점이 있는 것이다.
둘째, 종래의 고출력 발광다이오드 패키지(100)에서는, 빨간색, 파란색 또는 백색 등의 단일색만을 구현할 수 있을 뿐 다색 발광을 실현시킬 수는 없다. 다색(Polychromatic), 즉 3색 혹은 7색 이상을 구현하기 위해서는 2개 또는 3개 이상의 LED칩을 구비하고, 각각의 LED칩을 온/오프(On/Off)시킬 수 있는 구성이 필수적이다. 하지만, 종래의 발광다이오드 패키지(100)에서는, 상이한 파장의 빛을 발광시키는 빨간색(Red), 녹색(Green), 파란색(Blue)의 LED칩을 설치하더라도, 외부에서 입력되는 전원이 각각의 LED칩에 동시에 공급될 수밖에 없는 구조이다. 따라서 이러한 종래의 발광다이오드 패키지(100)는 각 발광소자의 공급전원을 개별적으로 온/오프시키면서 다색 발광을 실현할 수 없는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 발광되는 색을 선택적으로 변경시키면서, 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 본체 하우징의 재질을 고열전 도성이면서 절연성을 유지하는 세라믹 재질로 변경함으로써 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다색 고출력 발광다이오드 패키지에 있어서, 고열전도성 세라믹스 재질의 제1 및 제2패키지 하우징과; 상기 제2패키지 하우징에 삽입 고정되어 전기적으로 단절되는 3개 이상의 금속재질의 열전달 슬러그와; 상기 제1 및 제2패키지 하우징 사이에 삽입되는 두 쌍의 리드프레임과; 상기 열전달 슬러그의 상부면에 본딩되어 상기 리드프레임에 전기적으로 극성 연결되어 상이한 파장의 빛을 발광하는 다수의 LED칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제1 및 제2패키지 하우징이 고열전도성 세라믹스인 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 금속재질의 열전달 슬러그가 3등분 또는 4등분되어 각기 빨간색 LED칩, 녹색 LED칩 및 파란색 LED칩이 상부면에 본딩되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 금속재질의 열전달 슬러그가 4등분된 형태일 때 어느 하나의 열전달 슬러그 상부면에 제너다이오드가 본딩되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 두 쌍의 리드프레임이 상기 제1 및 제2패키지 하우징 사이에 삽입 고정되어 그 위치가 상호 대향하는 수평형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.
한편, 본 발명은 상기 열전달 슬러그의 상부면에 본딩되어 상기 리드프레임에 전기적으로 극성 연결된 각각의 LED칩이 실리콘 재질의 몰딩재에 의하여 고정되거나, 상기 실리콘 재질의 몰딩재에 의하여 고정되 다음 에폭시 수지의 몰딩재로 다시 몰딩되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 RGB타입 발광다이오드 패키지의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제너다이오드가 포함된 RGB타입 발광다이오드 패키지의 분해사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제1패키지 하우징의 저면도 및 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제2패키지 하우징의 저면도 및 평면도이다.
본 발명은 상기한 각각의 도면에 도시된 바와 같은 구체적인 실시예로 적용되었으며, 본 발명이 이러한 구체적인 실시예에 한정되는 것은 아니라 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형 실시 가능한 것이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 우선, 다색 고출력 발광 다이오드 패키지이기 때문에 구리합금과 같은 고열전도성 재질로 제작된 3등분된 열전달 슬러그(도 2; 10a, 10b, 10c) 또는 4등분된 열전달 슬러그(도 3; 10d, 10e, 10f, 10g)를 구성한다. 이러한 각각의 3등분 열전달 슬러그(10a, 10b, 10c) 및 4등분된 열전달 슬러그(도 3; 10d, 10e, 10f, 10g)는 후술하는 제2패키지 하우징(20a, 20b)의 하부에서 삽입되어 고정되는 구조로서, 하부에는 제2패키지 하우징(20a, 20b) 내부공간에 형성된 고정턱 및 슬러그 고정부(24a, 24b)에 밀착 고정될 수 있도록 단턱부(11a, 11b) 및 평면형상인 고정 밀착부(14a, 14b)가 형성되어 있다.
또한, 상기 각각의 3등분된 열전달 슬러그(10a, 10b, 10c) 및 4등분된 열전달 슬러그(10d, 10e, 10f, 10g)의 상부에는 측면 경사부(13a, 13b)에 의하여 형성된 오목한 칩 안착부(12a, 12b)가 형성되어 있으며, 이러한 칩 안착부(12a, 12b)에 후술하는 LED칩에 와이어로 극성 연결되어 안착되는 것이다.
또한 종래에는 열전달 슬러그 상부에 반사판을 부착하여 이 반사판 위에 LED칩을 안착하였으나, 본 발명에서는 반사판 형태를 직접 열전달 슬러그(10a~10g) 상부에 측면 경사부(13a, 13b) 및 칩 안착부(12a, 12b)의 형태로 형성하고, 이에 광반사형 금속물질을 도금 내지 코팅하여 종래의 반사판을 제거하였다.
상기한 바와 같은 구성으로 형성된 열전달 슬러그(10a~10g)는 제2패키지 하우징(20a, 20b)의 하부에서 삽입 고정된다. 즉 상기 제2패키지 하우징(20a, 20b)은 상하부 관통된 구조로 되어 있으며, 이의 내부공간에는 열전달 슬러그(10a~10g)를 고정하기 위한 고정턱 및 슬러그 고정부(24a, 24b)가 형성되어 있다. 또한, 상기 3등분된 열전달 슬러그(10a, 10b, 10c)를 수용하는 제2패키지 하우징(20a)은 이들을 상호 전기적으로 단절시키기 위한 격벽(23a)이 공간 중앙부를 3등분하여 형성되어 있으며, 상기 4등분된 열전달 슬러그(10d, 10e, 10f, 10g)를 수용하는 제2패키지 하우징(20b) 역시 이들을 상호 전기적으로 단절시키기 위한 격벽(23b)이 공간 중앙부를 4등분하여 형성되어 있다.
한편, 상기 제2패키지 하우징(20a, 20b)의 상부에 두 쌍의 리드프레임(40a, 40b, 40c, 40d)이 위치하게 되는데, 리드프레임(40a, 40b, 40c, 40d)의 원형 연결단자(41a, 41b, 41c, 41d)가 안착되는 단자 안착턱(21)이 원형으로 형성되어 있으며, 이와 연속하여 상기 열전달 슬러그(10a~10g)와 원형 연결단자(41a~41d)를 전기적으로 단절시키도록 단자 경계턱(22)이 원형으로 형성되어 있다.
상기와 같이 형성되는 각각의 제2패키지 하우징(20a, 20b)에 두 쌍의 리드프레임(40a~40d)이 위치한 다음에는 제1패키지 하우징(30)이 리드프레임(40a~40d)을 고정하도록 각각의 제2패키지 하우징(20a, 20b)의 상부에 밀착 고정된다. 상기 제2패키지 하우징(20a, 20b)은 중앙부에 원형의 공간부가 형성된 링 형태이며, 내주면부에는 리드프레임(40a~40d)의 원형 연결단자(41a~41d)를 커버하여 고정할 수 있는 단자 커버(31)가 형성되어 있으며, 이 단자 커버(31)에는 일정 간격으로 다수의 단자 개방부(32)가 형성되어 있다.
한편, 종래에는 상기와 같이 각각 형성되는 제1 및 제2패키지 하우징(30, 20a, 20b)의 재료로서 열전도성 플라스틱(Thermal Conductive Plastics)을 이용하였다. 이러한 열전도성 플라스틱으로는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), LCP(Liquid Crystalline Polymer), PA(Polyamide), PPS(Polyphenylene Sulfide), TPE(Thermoplastic Elastomer) 등이 이용되고 있으나, 열전도성을 주기능으로 하는 금속(구리, 은, 알루미늄 등)이나 세라믹스보다는 열전도도가 낮다. 즉, 열전달 기능을 하는 재료의 특성은 재료 자체의 열전도도에는 의존하는 것이므로 열전달이 효율적으로 이루어지기 위해서는 열전도도가 높은 재료를 채택하는 것이 바람직한 것이다.
따라서, 본 발명에서는 패키기 하우징(20a, 20b, 30) 재료로서 고열전도성 세라믹스(High Thermal Conductive Ceramics)를 채택하여 이용하였다. 이 고열전도성 세라믹스는 회로기판(回路基板)의 열을 신속하게 방산(放散)하기 위해 개발된 세라믹재료로서, 대표적인 것으로 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC) 및 질화알루미늄(AlN)이 있다. 상기한 고열전도성 세라믹스 중에서 질화알루미늄(AlN)은 알루미나와 동등한 물성을 가지며, 열전도성에서 알루미나보다 우수하여 많이 활용되고 있다.
상기한 종래기술에 따른 열전도성 플라스틱과 본 발명에서 채택하고 있는 고열전도성 세라믹스의 하나인 알루미나(Alumina)의 물성을 비교하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 채택하고 있는 고열전도성 세라믹스의 일종인 알루미나의 경우 밀도 또는 절연 강도면에서는 전도성 플라스틱에 비하여 상대적으로 떨어지지만, 열전도도 및 열팽창계수, 비열, 최대사용온도와 같은 열적, 절연특성에 있어서는 열전도성 플라스틱보다 현저히 높은 물성을 나타내고 있다.
특히 본 발명에 적용되는 고출력 발광다이오드 패키지 분야의 패키지 하우징(20a, 20b, 30)의 경우, 강도 및 무게와 같은 기계적 물성보다는 열전도도, 최대사용온도와 같은 전기적 또는 열적특성이 우수함을 요하기 때문에 고열전도성 세라믹스를 패키지 하우징(20a, 20b, 30)에 적용하면 열전도성 플라스틱보다는 현저한 방열효과를 얻을 수 있는 것이다.
Figure 112004029257058-pat00001
도 6은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지의 결합사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 RGB타입 발광다이오드 패키지의 평면도 및 저면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제어다이오드가 포함된 RGB타입 발광다이오드 패키지의 평면도 및 저면도이다.
도 6 내지 도 8에 도시된 같이, 본 발명에 따른 각각의 구성품들이 조립되어 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 완성하게 된다. 본 발명에서의 또 다른 특징 중의 하나는 전원을 LED칩으로 공급하는 리드프레임(40a~40d)의 형성구조에 있다. 종래의 고출력 발광다이오드 패키지의 리드 프레임은 일률적으로 패키지의 중앙부로부터 방사(+)형으로 대면한 구조로서 형성되었으나, 본 발명에서는 리드프레임(40a~40d)이 패키지를 중심으로 하여 방사형으로 형성되는 것이 아니라, 상호 대면하는 한 쌍이 수평상태(=)를 이루고, 이와 위치를 달리 하는 한 쌍이 상기한 대면한 한 쌍과 수평상태(=)를 이루도록 방향을 이루도록 형성한 것이다.
이는 LED칩으로 전원을 공급하는 리드프레임(40a~40d)의 위치를 가변적으로 선택하여 적용함으로써 전원 공급원의 위치, 즉 발광다이오드 패키지가 장착되는 PCB기판에 형성된 전원공급위치에 따라 대응할 수 있다는 것이다.
또한, 최종 조립된 본 발명의 고출력 발광다이오드 패키지는 제1패키지 하우징(30)에 형성된 단자 개방부(32)에 의하여 리드프레임(40a~40d)의 원형 연결단자(41a~41d)가 일부분 개방되어 있으며, 이는 후술하는 LED칩이 안착되는 열전달 슬러그(10a~10g)의 칩 안착부(12)와 전기적으로 와이어 본딩된다.
이하, 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 RGB타입 발광다이오드 패키지 및 제어다이오드가 포함된 RGB타입 발광다이오드 패키지의 LED칩의 본딩관계에 대하여 상세하게 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 RGB타입 발광다이오드 패키지에 본딩된 LED칩을 도시한 평면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지를 구성하는 제어다이오드가 포함된 RGB타입 발광다이오드 패키지의 본딩된 LED칩을 도시한 평면도이다.
도 9의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, RGB타입 발광다이오드 패키지는 상기한 바와 같이 각각의 구성품들이 하나의 LED패키지를 조립된 다음, 3등분되어 전기적으로 단절된 3개의 열전달 슬러그(10a, 10b, 10c)의 상부면인 칩 안착부(12a)에 각각 빨간색(R)을 발광할 수 있는 LED칩(50a), 녹색(G)을 발광할 수 있는 LED칩(50b) 및 파란색(B)을 발광할 수 있는 LED칩(50c)이 본딩된다.
상기 각각의 LED칩(50a, 50b, 50c)이 본딩된 열전달 슬러그(10a, 10b, 10c)는 (+)전극의 리드프레임(40a, 40c, 40d)과 연결되는 것이며, 이 중에서 (-)전극과 가장 가까운 열전달 슬러그(10b)는 (-)전극의 리드프레임(40b)과 전기적으로 연결되는 것이다.
즉 상기 LED칩(50a)은 도면부호 10c의 열전달 슬러그에 본딩된 다음, 이와 인접하는 (+)전극의 리드프레임(40c)의 연결단자(41c)와 본딩와이어(51a)로 연결되고, 상기 LED칩(50b)은 도면부호 10a의 열전달 슬러그에 본딩된 다음, 이와 인접하는 (+)전극의 리드프레임(40d)의 연결단자(41d)와 본딩와이어(51b)로 연결되고, 상기 LED칩(50c)은 도면부호 10b의 열전달 슬러그에 본딩된 다음, 이와 인접하는 (+)전극의 리드프레임(40a)의 연결단자(41a)와 본딩와이어(51c)로 연결되는 것이다.
그런 다음, 상기한 각각의 LED칩(50a~50c)이 본딩된 열전달 슬러그(10a, 10b, 10c)는 각각의 본딩와이어(52a, 52b, 52c)에 의하여 (-)전극인 리드프레임(40b)의 연결단자(41b)에 전기적으로 연결되어 전기적으로 통전될 수 있도록 구성되는 것이다.
한편, 실장된 LED칩(50a, 50b, 50c)을 전기적으로 보호하도록 제어다이오드(Zener Diode)가 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 실장될 수 있다. 이 제너다이오드(Zener Diode; 70)는 반도체 p-n 접합으로 비교적 큰 역방향의 전압을 가했을 때, 어떤 전압으로 급격하게 큰 전류가 흐르기 시작하고, 그 전압이 일정하게 유지되는 현상을 이용한 반도체 디바이스로서, LED 패키지에 적용되면 정전기 혹은 급격한 전류가 공급되는 경우에도 정전압을 유지할 수 있어 제품에 대한 신뢰성을 증대시킬 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명의 3등분된 열전달 슬러그(10a, 10b, 10c) 상에서는 제어다이오드(70)가 각각 실장되어 반대 전극(40b)의 연결단자(41b)에 본딩와이어로 연결될 수 있으며, 이때 고려할 사항은 본딩와이어의 길이가 최단길이가 되도록 하여야 한다.
또한, 상기 제어다이오드(Zener Diode)는 RGB타입 발광다이오드 패키지의 4등분된 열전달 슬러그(10d, 10e, 10f, 10g) 상에도 실장될 수 있다.
도 10의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제너다이오드가 포함된 RGB타입 발광다이오드 패키지는 각각의 구성품들이 하나의 LED패키지를 조립된 다음, 4등분되어 전기적으로 단절된 4개의 열전달 슬러그(10d, 10e, 10f, 10g) 중에서 3개의 슬러그(10d, 10e, 10g) 상부 면인 칩 안착부(12b)에 각각 빨간색(R)을 발광할 수 있는 LED칩(50a), 녹색(G)을 발광할 수 있는 LED칩(50b) 및 파란색(B)을 발광할 수 있는 LED칩(50c)이 본딩되고, 나머지 하나의 열전달 슬러그(10f)는 본딩와이어(53, 54)를 연결하는 브리지 역할을 하게 되는 것이다.
상기 각각의 LED칩(50a, 50b, 50c)이 본딩된 열전달 슬러그((10d, 10e, 10g)는 (+)전극의 리드프레임(40a, 40c, 40d)과 연결되는 것이며, 나머지 하나인 (-)전 극과 가장 가까운 열전달 슬러그(10f)는 (-)전극의 리드프레임(40b)과 전기적으로 연결되는 것이다.
즉, 상기 LED칩(50a)은 도면부호 10g의 열전달 슬러그에 본딩된 다음, 이와 인접하는 (+)전극의 리드프레임(40c)의 연결단자(41c)와 본딩와이어(51a)로 연결되고, 상기 LED칩(50b)은 도면부호 10d의 열전달 슬러그에 본딩된 다음, 이와 인접하는 (+)전극의 리드프레임(40d)의 연결단자(41d)와 본딩와이어(51b)로 연결되고, 상기 LED칩(50c)은 도면부호 10e의 열전달 슬러그에 본딩된 다음, 이와 인접하는 (+)전극의 리드프레임(40a)의 연결단자(41a)와 본딩와이어(51c)로 연결되는 것이다.
상기와 같이 LED칩(50a, 50b, 50c)을 실장한 각각의 열전달 슬러그(10d, 10e, 10g)는 LED칩을 실장하지 않은 열전달 슬러그(10f)와 본딩와이어(53a, 53b, 53c)와 전기적으로 연결되며, 이 열전달 슬러그(10f)는 (-)전극의 리드프레임(40b)의 연결단자와 본딩와이어(54)로 연결되어진다.
또한, 본 발명을 구성하는 4등분된 열전달 슬러그(10d~10g)의 LED 패키지에도 제너다이오드(70)가 실장될 수 있다. 즉 LED칩을 실장하는 열전달 슬러그(10d, 10e, 10g) 상에 실장되어 본딩와이어(53a~53c)에 의하여 브리지 역할을 하는 열전달 슬러그(10f)를 전기적으로 연결될 수 있는 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지 몰딩된 단면도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명은 열전달 슬러그(10a~10g)의 상부면에 와이어 본딩되어 전기적으로 극성 연결된 LED칩(50a~50c) 또는 제너다이오드(70)의 보호를 위하여 실리콘 재질의 몰딩재(60)에 의하여 몰딩된다. 즉 종래에는 탑재된 LED칩(50a~50c) 또는 제너다이오드(70)의 보호를 위하여 돔형의 렌즈(107)를 씌워 보호하였으나, 이러한 기술은 고출력 LED칩(50a~50c)으로부터 발산되는 열을 밀폐시켜 방열효율을 저하시켜 LED칩의 수명을 현저히 단축시키게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 패키지 상부면에 씌워지는 돔형의 렌즈(107)를 제거함에 따라 탑재된 LED칩(50a~50c) 또는 제너다이오드(70)의 보호를 위하여 실리콘 재질의 몰딩재(60)로서 발광다이오드 패키지의 상부면을 몰딩 보호하였다. 또한, 상기 실리콘 재질의 몰딩재(60)로 탑재된 LED칩(50a~50c) 또는 제어다이오드(70)을 1차 몰딩한 다음, 그 상부면에 에폭시 수지의 몰딩재(61)로 다시 2차 몰딩함으로써 보다 확실하게 LED칩(50a~50c), 제너다이오드(70) 및 각각의 본딩와이어(51, 52, 53)의 보호를 기하였다.
또한, 고출력 발광다이오드 패키지를 구성함에 있어서, 보호렌즈(107)를 제거하고, 상기한 몰딩재(60, 61)를 적용함으로써 부품의 간소화 및 공정 단순화로 인하여 생산성이 향상되는 부수적인 효과를 얻을 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 패키지 하우징 재료로서 고열전도성 세라믹스를 적용하고, LED칩을 패키지 하우징에 밀폐시키는 발광렌즈를 제거함으로써 고출력 LED칩으로부터 발산되는 열을 효과적으로 방열할 수 있는 효과가 있다. 또한, 복수의 열전달 슬러그에 각각 상이한 파장의 빛을 발광시키는 LED칩을 1개 이상 장 착하여 하나의 패키지에서 여러 색상의 빛을 발광시킬 수 있으며, 상기 LED칩을 보호하는 종래의 발광렌즈를 대체하여 LED칩을 몰딩함으로써 LED 패키지에 소요되는 공정수를 단축하고, 제조단가가 감소되어 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 다색 고출력 발광다이오드 패키지에 있어서,
    고열전도성 세라믹스 재질의 제1 및 제2패키지 하우징과;
    상기 제2패키지 하우징에 삽입 고정되어 전기적으로 단절되는 3개 이상의 금속재질의 열전달 슬러그와;
    상기 제1 및 제2패키지 하우징 사이에 삽입되는 두 쌍의 리드프레임과;
    상기 열전달 슬러그의 상부면에 본딩되어 상기 리드프레임에 전기적으로 극성 연결되어 상이한 파장의 빛을 발광하는 다수의 LED칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2패키지 하우징은 고열전도성 세라믹스인 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 금속재질의 열전달 슬러그는 3등분 또는 4등분되어 각기 빨간색 LED칩, 녹색 LED칩 및 파란색 LED칩이 상부 면에 본딩되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 각각의 금속재질의 열전달 슬러그 상부 면에 제너다이오드가 실장되어 전기적으로 극성 연결되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 두 쌍의 리드프레임은 상기 제1 및 제2패키지 하우징 사이에 삽입 고정되어 그 위치가 상호 대향하는 수평형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 열전달 슬러그의 상부면에 본딩되어 상기 리드프레임에 전기적으로 극성 연결된 각각의 LED칩은 실리콘 재질의 몰딩재에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 열전달 슬러그의 상부면에 본딩되어 상기 리드프레임에 전기적으로 극성 연결된 LED칩은 실리콘 재질의 몰딩재에 의하여 고정된 다음, 에폭시 수지의 몰딩재로 다시 몰딩되는 것을 특징으로 하는 방열효율이 향상된 다색 고출력 발광다이오드 패키지.
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