KR100591688B1 - 리드프레임 및 이를 이용한 측면형 발광 다이오드 패키지 - Google Patents

리드프레임 및 이를 이용한 측면형 발광 다이오드 패키지 Download PDF

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Abstract

리드프레임 및 이를 이용한 측면형 발광 다이오드 패키지가 개시되어 있다.
개시된 리드프레임은 공간을 사이에 두고 상호 이웃 되게 배치된 양극 리드프레임 및 음극 리드프레임과, 양극 리드프레임의 공간 쪽 측면에 돌출 형성된 것으로 와이어가 본딩되는 제1본딩부와, 음극 리드프레임의 공간 쪽 측면에 제1본딩부를 회피하여 돌출 형성된 것으로 와이어가 본딩되는 제2본딩부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
개시된 측면형 발광 다이오드 패키지는 상기한 리드프레임과; 양극 리드프레임 또는 음극 리드프레임에 실장되어 반대 전극과 전기적으로 연결됨으로써 순방향 전류 인가시 발광하는 발광 다이오드와; 발광 다이오드와 다른 리드프레임에 실장되어 제1본딩부 또는 제2본딩부를 통하여 발광 다이오드와 병렬로 연결됨으로써 역방향 전류시 전류를 바이패스시키는 정전압 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
측면 발광 다이오드(Side View LED), 정전기, 제너 다이오드(Zener Diode)

Description

리드프레임 및 이를 이용한 측면형 발광 다이오드 패키지{LEADFRAME AND SIDE-TYPE LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 측면형 발광 다이오드 패키지를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 측면형 발광 다이오드 패키지의 정면도.
도 3은 도 1에 도시된 측면형 발광 다이오드 패키지의 평단면도.
도 4는 도 1에 도시된 측면형 발광 다이오드 패키지의 측면도.
도 5는 도 1에 도시된 측면형 발광 다이오드 패키지의 역전류 방지회로를 개략적으로 도시하는 도면.
본 발명은 리드프레임 및 이를 이용한 측면형 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 상세하게는 와이어 본딩 영역을 확보할 수 있도록 된 구조의 리드프레임 및 이를 이용하여 제너다이오드 및 발광 다이오드의 실장 작업을 원활하게 실시할 수 있는 구조의 측면형 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합(再結合)에 의하여 발광시키는 전자부품이다. 즉, 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데 전자와 정공이 떨어져 있을 때 보다 작은 에너지가 되므로 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출한다.
삭제
이러한 발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 조사할 수 있음으로 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화기기 등에 사용된다.
특히, 정보 통신기기의 소형화, 슬림화 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화 되고 있으며, 발광 다이오드도 인쇄회로기판(Printed Circuit Board;PCB)에 직접 실장하기 위하여 표면실장소자(Surface Mount Device;이하, SMD)형으로 만들어 지고 있다.
이러한 SMD 방식의 발광 다이오드 패키지는 그 사용도에 따라 탑뷰(Top view)방식과 사이드 뷰(Side view) 방식으로 제조된다. SMD 방식의 발광 다이오드 패키지는 주로 휴대폰에 사용되는 액정 디스플레이용 백라이트 유닛으로 사용되고 있는데, 일반적으로 발광 다이오드는 정전기 또는 역전압에 취약한 것으로 알려져 있다.
따라서, 이러한 발광 다이오드의 취약성을 보완하기 위하여 역방향으로 전류가 흐를 수 있는 수단을 제공하고 있으며, 그러한 수단으로 바람직하게는 제너 다이오드를 발광칩과 병렬로 연결함으로써 정전기에 효율적으로 대응하도록 하고 있다.
즉, 양극과 음극에 발광 다이오드 및 제너 다이오드를 실장하고, 이 발광 다 이오드와 제너 다이오드를 금(Au) 성분의 와이어(Wire) 등으로 서로 연결함으로써 병렬구조를 갖도록 한다.
이러한 제너다이오드는 일명 정전압 다이오드라고도 하며, 반도체 PN 접합 다이오드의 하나로서, PN접합의 항복(Breakdown)영역에서 동작특성이 나타나도록 제작된 다이오드로 주로 정전압용으로 사용된다. 그리고, 제너 회복현상을 이용해서 일정 전압을 얻는 소자이며 규소의 p-n접합에서 전류 약 10 mA로 동작하고 품종에 따라 3~12 V의 정전압을 얻을 수 있는 다이오드이다.
따라서, 발광 다이오드에 이러한 제너 다이오드를 와이어 등에 의하여 병렬로 연결함으로써 정전기로 인하여 역방향의 전류가 인가되어도 상기 제너다이오드에 의하여 손상을 방지할 수 있다.
그리고, 제너다이오드에 의한 정전기 대응 구조의 회로는 기판에 직접 실장하거나 리드 프레임을 통하여 실장 할 수 있다.
이러한 방식 중, 기판에 실장하는 방식은 발광 다이오드와 제너다이오드를 연결하기 위한 와이어의 본딩 영역이 충분히 확보되므로 공간의 제약을 받지 않고 연결할 수 있다.
그러나, 기판에 실장하는 방식이 아닌 리드 프레임상에 발광 다이오드와 제너다이오드를 실장하는 경우에는 리드 프레임의 크기가 작으므로 와이어를 본딩하기 위한 영역이 충분하지 못한 문제점이 있다.
결과적으로, 리드프레임 방식의 발광 다이오드 패키지는 공간의 제약으로 인하여 실장공정을 신속하게 진행할 수 없고 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명은 발광 다이오드, 제너 다이오드 등의 소자의 실장시 와이어 본딩 영역을 확보할 수 있도록 된 구조의 리드프레임을 제공하는데 일 목적이 있다. 또한, 본 발명은 상기한 리드프레임을 이용하여 리드 프레임의 본딩 영역을 확장함으로써 리드 프레임 상의 좁은 공간에서도 발광 다이오드 및 제너 다이오드의 실장공정을 용이하게 실시할 수 있는 구조의 측면형 발광 다이오드 패키지를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기한 일 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리드프레임은, 공간을 사이에 두고 상호 이웃 되게 배치된 양극 리드프레임 및 음극 리드프레임과; 상기 양극 리드프레임의 상기 공간 쪽 측면에 돌출 형성된 것으로 와이어가 본딩되는 제1본딩부와; 상기 음극 리드프레임의 상기 공간 쪽 측면에 상기 제1본딩부를 회피하여 돌출 형성된 것으로 와이어가 본딩되는 제2본딩부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 측면형 발광 다이오드 패키지는, 공간을 사이에 두고 상호 이웃 되게 배치된 양극 리드프레임 및 음극 리드프레임과, 상기 양극 리드프레임의 상기 공간 쪽 측면에 돌출 형성된 것으로 와이어가 본딩되는 제1본딩부와, 상기 음극 리드프레임의 상기 공간 쪽 측면에 상기 제1본딩부를 회피하여 돌출 형성된 것으로 와이어가 본딩되는 제2본딩부를 구비한 리드프레임과; 상기 양극 리드프레임 또는 음극 리드프레임에 실장되어 반대 전극과 전기적으로 연결됨으로써 순방향 전류 인가시 발광하는 발광 다이오드와; 상기 발광 다이오드와 다른 리드프레임에 실장되어 상기 제1본딩부 또는 제2본딩부를 통하여 상기 발광 다이오드와 병렬로 연결됨으로써 역방향 전류가 가해질 때 전류를 바이패스시키는 정전압 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 리드프레임 및 이를 이용한 측면형 발광 다이오드 패키지를 상세하게 설명한다.
삭제
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 측면형 발광 다이오드 패키지는 플라스틱 사출물인 몰드(1)로부터 돌출된 리드(Lead;3,4)를 통하여 액정 디스플레이용 기판(미도시) 등에 실장 되는 구조를 갖는다.
이러한 구조를 갖는 측면형 발광 다이오드 패키지는 상기 몰드(1)의 내부에 구비되어 전원 인가시 광을 조사하는 통상의 발광 다이오드(6)와, 상기 발광 다이오드(6)와 병렬로 연결됨으로써 정전기로 인한 손실을 방지하기 위한 정전압 다이오드(5)와, 이러한 발광 다이오드(6)에 의하여 발광된 빛을 외부로 반사하는 반사판(10)을 포함한다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 몰드(1)의 일측면에는 리드(3,4)가 각각 돌출하고, 이들 리드(3,4)는 리드프레임과 전기적으로 연결된다.
상기 리드프레임은 양극 리드프레임(12), 음극 리드프레임(13), 후술하는 다수의 와이어의 본딩 영역을 확보하기 위한 제1본딩부(A) 및 제2본딩부(B)을 포함한다. 상기 양극 리드프레임(12)에는 정전압 다이오드(5)가 도전성 에폭시에 의하여 다이본딩(Die Bonding) 방법으로 실장되며, 음극 리드프레임(13)에는 발광 다이오드(6)가 동일한 방법으로 실장된다.
상기 양극 리드프레임(12)과 음극 리드프레임(13)의 사이에는 일정한 공간(11)이 형성되어 있다. 상기 제1본딩부(A)는 상기 양극 리드프레임(12)의 상기 공간(11)쪽 측면의 일단부에 돌출 형성된 것으로 일정한 면적으로 이룬다. 이 제1본딩부(A)에는 상기 음극 리드프레임(13)에 실장된 발광 다이오드(6)을 상기 양극 리드프레임(12)에 전기적으로 연결하는 제1와이어(9)의 단부가 본딩된다.
상기 제2본딩부(B)는 상기 음극 리드프레임(13)의 상기 공간(11) 쪽 측면의 일단부에 상기 제1본딩부(A)를 회피하여 돌출 형성된 것으로 일정한 면적을 이룬다. 보다 바람직하게는 상기 제2본딩부(B)는 상기 제1본딩부(A)의 대각선 방향에 형성된다. 따라서, 상기 공간(11) 폭의 확장 없이도 상기 공간(11) 내에 상기 제1 및 제2본딩부(A)(B)를 형성할 수 있다. 상기 제2본딩부(B)에는 상기 양극 리드프레임(12)에 실장된 정전압 다이오드(5)와 전기적으로 연결되는 제2와이어(7)와, 상기 발광 다이오드(6)와 전기적으로 연결되는 제3와이어(8)의 단부가 본딩된다.
상기한 바와 같이 상기 리드프레임이 제1본딩부(A)와 제2본딩부(B)를 포함함으로써, 소형 리드프레임 상에서 와이어 본딩 영역을 충분히 확보할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 양극 리드프레임(12)과 음극 리드프레임(13) 각각의 공간측 단부에 제1 및 제2본딩부(A)(B) 각각이 형성되는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 일측 단부 뿐만 아니라 일측 중간부에도 형성될 수 있다. 또한, 그 형상도 도시된 바와 같은 사각형상 뿐만 아니라, 와이어 본딩영역을 확보할 수 있는 범위 내에서, 사각형, 반원형, 삼각형 등을 포함한 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
삭제
상기 발광 다이오드(6)는 제1 와이어(9)에 의하여 상기 제1본딩부(A)에 전기적으로 연결되어 통전할 수 있는 연결구조를 갖는다.
따라서, 상기 양극 리드프레임(12)에 인가된 순방향의 전류가 제1 와이어(9)를 통하여 상기 발광 다이오드(6)에 인가됨으로써 발광 다이오드(6)로부터 광이 조사될 수 있다. 상기 제1 와이어(9)는 금(Au)이 사용된다.
상기 발광 다이오드(6)는 통상적인 방식의 발광 다이오드가 적용되며, 바람직하게는 GaN 계열의 발광칩이 사용된다. 이 GaN 계열의 발광칩은 발광시 청색 파장대의 빛을 조사하도록 제조되고, 이와 같이 제조된 발광칩은 칩위에 옐로우(Yellow) 파장대의 빛을 발산하는 형광체를 도포하여 이들 빛의 혼합으로 백색광이 나타나도록 하고 있다.
물론, 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 형광체를 이용하여 백색광을 나타내는 방법이 사용될 수도 있다.
그리고, 상기 정전압 다이오드(5)는 바람직하게는 제너 다이오드를 포함하며, 역방향 전류에 대하여 일정의 정전 내압을 갖는 물성을 갖는다.
따라서, 발광 다이오드(6)에 정전기 등에 의하여 역방향 전류가 인가되는 경우 제너 다이오드에 의해 전류가 바이패스(By-Pass)되어 정전기에 의한 손상을 방지할 수 있다.
이때, 상기 정전압 다이오드(5)는 제너 다이오드(Zener Diode)를 포함하지만, 애벌란시 다이오드(avalanche diode) 및 스위칭 다이오드 (Switching Diode), 쇼트키 다이오드도 포함 할 수 있다.
이러한 제너 다이오드(5)는 제2 와이어(7)에 의하여 상기 제2본딩부(B)에 와이어 본딩(Wire bonding)된다. 그리고, 상기 발광 다이오드(6)로부터 연장된 제3 와이어(8)와 전기적으로 연결된다.
따라서, 상기 정전압 다이오드(5)는 발광 다이오드(6)와 도 5에 나타낸 바와 같이 병렬구조로 연결된다.
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상기한 바와 같은 구조를 갖는 측면형 발광 다이오드 패키지의 작동과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
즉, 상기 다이오드 패키지에 순방향의 전류가 인가되는 경우, 이 전류는 상기 양극 리드프레임(12) 및 제1 와이어(9)를 통하여 발광 다이오드(6)로 공급됨으로써 발광 다이오드(6)가 R, G, B 등의 소정의 색을 갖는 광을 조사하게 된다. 이 때 제너 다이오드는 역방향 상태이므로 전기적으로는 개방된(Open) 상태이며 일정전압이상에서는 단락된(Short) 상태로 GaN 칩을 보호한다.
이와 같이 일정범위 이내의 정방향 전압(양극에서 음극방향)을 갖는 전류가 발광 다이오드(6)에 공급되는 상태가 유지되는 동안은 안정적으로 발광이 계속될 수 있다.
이러한 과정 중, 정전기 등으로 인하여 역방향의 전압이 인가되면, 이러한 역방향의 전압은 전기적으로 순방항인 제너 다이오드(5)로 공급된다. 이 때 발광 다이오드(6)는 전기적으로 개방된 상태이다.
따라서, 역방향으로 전압이 인가될 때는 제너 다이오드(5)가 단락된 상태로 전류를 바이패스(by pass)시켜 상기 발광 다이오드(6)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기한 바와 같이, 제너 다이오드를 발광 다이오드와 병렬로 배치함으로써 순방향 및 역방향 전류로 인한 발광 다이오드의 손상을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리드 프레임은 양극 리드프레임과 음극 리드프레임 각각에 제1 및 제2본딩부를 형성하여 와이어 본딩 영역을 확보함으로써 소형 리드 프레임 상에 소자를 실장시 와이어 본딩을 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 이를 이용한 측면 발광 다이오드 패키지는 양극 및 음극 리드 프레임 각각의 측부에 형성된 제1 및 제2본딩부를 통하여 와이어 본딩을 하므로, 발광 다이오드 및 제너 다이오드의 실장공정을 용이하게 실시할 수 있는 장점이 있다.
이상을 통해서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도 면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

Claims (8)

  1. 공간을 사이에 두고 상호 이웃 되게 배치된 양극 리드프레임 및 음극 리드프레임과, 상기 양극 리드프레임의 상기 공간 쪽 측면에 돌출 형성된 것으로 와이어가 본딩되는 제1본딩부와, 상기 음극 리드프레임의 상기 공간 쪽 측면에 상기 제1본딩부를 회피하여 돌출 형성된 것으로 와이어가 본딩되는 제2본딩부를 구비한 리드프레임과;
    상기 양극 리드프레임 또는 상기 음극 리드프레임에 실장되는 것으로, 반대 리드프레임과 전기적으로 연결됨으로써 순방향 전류 인가시 발광하는 발광 다이오드와;
    상기 발광 다이오드와 다른 리드프레임에 실장되어 상기 제1본딩부 또는 제2본딩부를 통하여 상기 발광 다이오드와 병렬로 연결됨으로써 역방향 전류시 전류를 바이패스시키는 정전압 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 측면형 발광 다이오드 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광 다이오드는 상기 음극 리드프레임에 실장되며,
    일단이 상기 제1본딩부에 본딩되어, 상기 발광 다이오드와 상기 제1본딩부를 연결하는 제1와이어와;
    일단이 상기 제2본딩부에 본딩되어, 상기 발광 다이오드와 상기 제2본딩부를 연결하는 제3와이어;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면형 발광 다이오드 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정전압 다이오드는 상기 양극 리드프레임에 실장되며,
    일단이 상기 제2본딩부에 본딩되어, 상기 정전압 다이오드와 상기 제2본딩부를 연결하는 제2와이어;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면형 발광 다이오드 패키지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2본딩부 각각은,
    사각형상, 반원형상 및 삼각형상 중에서 선택된 어느 하나의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 측면형 발광 다이오드 패키지.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정전압 다이오드는,
    제너 다이오드, 애벌란시 다이오드, 스위칭 다이오드 및 쇼트키 다이오드 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 측면형 발광 다이오드 패키지.
  6. 공간을 사이에 두고 상호 이웃 되게 배치된 양극 리드프레임 및 음극 리드프레임과;
    상기 양극 리드프레임의 상기 공간 쪽 측면에 돌출 형성된 것으로 와이어가 본딩되는 제1본딩부와;
    상기 음극 리드프레임의 상기 공간 쪽 측면에 상기 제1본딩부를 회피하여 돌출 형성된 것으로 와이어가 본딩되는 제2본딩부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드프레임.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1본딩부와 상기 제2본딩부는 대각선 방향으로 마주하게 배치되는 것을 특징으로 하는 리드프레임.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 본딩부 각각은 사각형상, 반원형상 및 삼각형상 중에서 선택된 어느 한 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
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