KR100643582B1 - 발광 다이오드 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로서, 발광 다이오드 패키지에서 발광 다이오드의 열을 외부로 방열하기 위한 히트싱크의 하면은 물론 상면과 측면도 외부에 노출되도록 하여 방열면적을 높여 보다 확실하게 방열이 이루어지도록 함으로써, 상기 발광 다이오드와 형광체의 열화를 방지하여 결국 그 수명을 향상시킴과 아울러 형광체의 특성이 악화되는 것을 예방하도록 한 발광 다이오드 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적달성을 위한 본 발명의 발광 다이오드 패키지는, 히트싱크(52)의 상면에는 발광 다이오드(30)가 안착되기 위한 다이패드(54)가 형성된 것과; 상기 히트싱크(52)의 서로 대향되는 양쪽 측부에는 상기 다이패드(54)에 안착지지되는 발광 다이오드(30)에 전기적으로 연결되는 리드단자(70)들의 일단이 안착지지되기 위한 안착요부(56)가 형성된 것과; 상기와 같은 구조로 이루어진 히트싱크(52)의 둘레에 절연체인 몰드부(60)가 사출성형되어서, 상기 히트싱크(52)의 상면의 일부와 저면이 외부에 대하여 노출된 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

발광 다이오드, 히트싱크, 방열

Description

발광 다이오드 패키지{Light Emitting Diode package}

도 1은 종래의 발광 다이오드 패키지를 개략적으로 도시한 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 사시도.

도 3은 도 2의 A-A선 절개 사시도.

도 4는 도 2의 B-B선 절개 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다이패드에 에폭시 수지층이 밀봉된 상태의 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지에서 히트싱크를 나타낸 사시도.

도 7은 도 2의 배면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30 : 발광 다이오드 50 : 발광 다이오드 패키지

52 : 히트싱크 56 : 안착요부

58 : 보조 히트싱크 연결부 60 : 몰드부

70 : 리드단자 72 : 결합공

80 : 에폭시 수지층 90 : 요철부

92 : 전도성 접착제

본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광 다이오드 패키지에서 발광 다이오드의 열을 외부로 방열시키기 위한 히트싱크의 하면은 물론 상면과 측면도 외부에 노출되도록 하여 방열면적을 높임으로써, 발광 다이오드 및 형광체의 열화를 방지하여 결국 그 수명연장을 증대시킬 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.

일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하고, 전자 또는 정공의 재결합에 의하여 발광시키는 전자부품의 일종이다.

즉, 특정원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출한다.

오늘날의 발광 다이오드에는 주로 화합물 반도체가 이용되며, 그 예로서, 비소화갈륨(GaAs)은 적외선용 외에 희토류 형광체와 조합시켜 청색, 녹색, 적색 등의 가시광선에 이용되고, 비소화갈륨알루미늄(GaAlAs)은 적외선 또는 적색용으로, 인화갈륨비소(GaAsP)는 적색·주황색 또는 노란색용으로, 인화갈륨(GaP)은 적색·녹 색 또는 노란색용의 발광 다이오드 제조에 주로 이용된다.

한편, 최근에는 질소화갈륨(GaN), 탄화규소(SiC), 인화인듐갈륨(InGaP), 인화인듐갈륨알루미늄(InGaAlP) 등이 파란색·녹색·백색 등의 발광 다이오드용으로 이용되고 있다.

이러한 발광 다이오드는 저전력으로 고효율의 광을 조사할 수 있음으로 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화기기 등에 널리 사용되고 있다.

도 1은 상기한 발광 다이오드 패키지(10)의 종래 구성을 개략적으로 도시한 것으로서, 도시된 바와 같이, 전압을 인가하면 빛을 발산하는 발광 다이오드(12)와, 상기 발광 다이오드(12)에 전압을 인가하기 위한 도전성 금속재의 음극 및 양극리드(14,16)로 이루어지고, 상기 발광 다이오드(12)는 평면보다 안쪽으로 패여 형성된 다이패드(18)에 접착제로 부착됨과 동시에 와이어 본딩을 통하여 음극, 양극 리드(14,16)에 전기적으로 접속된 구성이다.

또한, 상기 발광 다이오드(12)를 외부로부터 보호하기 위하여 절연재질의 광투과 에폭시 수지층(20)으로 몰딩하되, 음극 및 양극 리드(14,16)의 다른 끝단의 일부가 외부로 노출되도록 하여 외부에서 발광 다이오드(12)로 전압을 인가할 수 있도록 구성된다.

이때, 상기 에폭시 수지층(20)에는 형광체를 분산시킴으로써, 발광 다이오드(12)의 발광시 색변환이 이루어진다.

즉, 상기 발광 다이오드(12)는 질소화갈륨(GaN)계 발광 다이오드로서, 청색 빛을 발광하게 되는데, 청색 빛은 그 파장이 충분히 짧음으로 인하여 상기 에폭시 수지층(20)에 형광체를 여기시켜서, 적색, 녹색 등의 빛을 방출하게 되고, 그에 따라 3원색의 혼색에 의하여 백색발광이 이루어지는 것이다.

한편, 상기 발광 다이오드(12)에 음극 및 양극 리드(14,16)에 의해 전원이 공급됨으로써, 상기 발광 다이오드(12)가 발광하게 되면, 이 발광되는 열은 발광 다이오드(12) 하부의 히트싱크 역할을 하는 리드(16)을 통해 외부로 방열된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 발광 다이오드는 히트싱크가 발광 다이오드의 하면으로만 노출됨으로써, 상대적으로 방열량이 적음에 따라 발광 다이오드가 쉽게 열화되어 그 수명이 저하됨과 아울러 상기 에폭시 수지층에 분산된 형광체 또한 쉽게 열화되어 백색발광의 특성이 악화되는 문제점이 있었다.

또한, 상기한 바와 같이, 상기 발광 다이오드는 평면보다 안쪽으로 패여 형성된 다이패드에 접착제로 부착되는 바, 상기 다이패드에 접착제를 도포하고 그 위에 발광 다이오드를 살포시 압착하여 접착시키게 되면, 그 압력에 의하여 상기 접착제가 다이패드와 발광 다이오드의 측부를 통해 밀려나오면서 외부로 노출되게 된다.

그런데, 이때 사용되는 접착제는 주석과 금의 합금(AuSn)제인 전도성 접착제로서, 이러한 전도성 접착제는 열전도율이 높기 때문에 상기 발광 다이오드의 단락(short circuit)을 유발함으로써, 발광 기능이 저하될 우려가 있었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 서, 발광 다이오드 패키지에서 광 방출 특성을 저하시키지 않으면서도 발광 다이오드의 열을 외부로 방열하기 위한 히트싱크의 하면은 물론 상면과 측면도 외부에 노출되도록 하여 방열면적을 높여 보다 확실하게 방열이 이루어지도록 함으로써, 상기 발광 다이오드와 형광체의 열화를 방지하여 결국 그 수명을 향상시킴과 아울러 형광체의 특성이 악화되는 것을 예방하도록 한 발광 다이오드 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 발광 다이오드가 전도성 접착제에 의해 접착 고정되는 다이패드 면에 요철부를 형성함으로써, 상기 발광 다이오드가 다이패드에 접착될 때 상기 전도성 접착제가 요철부로 인입되어 외부로 노출되지 않도록 하여 결국 발광 다이오드의 단락 유발 가능성을 배제하고, 이에 따라 발광 다이오드의 발광 기능이 나빠지는 것을 예방하도록 한 발광 다이오드 패키지를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적달성을 위한 본 발명의 발광 다이오드 패키지는, 저전력에 의해 빛을 발광하는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드와 와이어 본딩되어 전원을 공급하는 양극,음극의 리드단자들과, 상기 발광 다이오드 및 상기 와이어를 밀봉하되, 그 내부에는 형광체가 분산되어서 색변환에 의한 백색발광의 특성을 얻을 수 있도록 하는 에폭시 수지층과, 상기 발광 다이오드의 발광시 이 열을 외부로 방열시키기 위한 히트싱크를 포함하여 이루어진 발광 다이오드 패키지에 있어서, 상기 히트싱크의 상면 중앙에는 발광 다이오드가 안착되기 위한 것으로서, 그 면에 바둑판식으로 일정배열을 갖는 요철부가 형성된 다이패드가 형성된 것과; 상기 히트싱크의 서로 대향되는 양쪽 측부에는 상기 다이패드에 안착지지되는 발광 다이오드에 전기적으로 연결되는 리드단자들의 일단이 안착지지되기 위한 안착요부가 형성된 것과; 상기와 같은 구조로 이루어진 히트싱크의 둘레에 절연체인 몰드부가 사출성형되어서, 상기 히트싱크의 상면의 일부와 저면이 외부에 대하여 노출된 구조로 이루어진 것;을 특징으로 한다.

또한, 상기 히트싱크의 안착요부에 그 일단이 안착지지되는 양극 및 음극의 리드단자에는 결합공이 형성되어서, 상기 히트싱크의 둘레에 몰드부가 사출성형될 때, 상기 결합공으로 몰드부가 인서트 사출되어 상기 리드단자들이 고정결합되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 히트싱크에서 안착요부들과 직교방향으로 대향되는 양쪽 측부로 일정길이만큼 보조 히트싱크 연결부가 연장형성되어, 상기 히트싱크의 둘레에 몰드부가 사출성형된 상태에서 상기 보조 히트싱크 연결부의 전면 또한 측면방향으로 외부에 대하여 노출된 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발광 다이오드가 안착되는 다이패드의 면에는 바둑판식으로 일정배열을 갖는 요철부가 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A선 절개 사시도, 도 4는 도 2의 B-B선 절개 사시도로서이며, 도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 다이패드에 에폭시 수지층이 밀봉된 상태의 단면도, 도 6은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지에서 히트싱크를 나타낸 사시도, 도 7은 도 2의 배면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(50)는 대략 육면체 형상으로 이루어진 히트싱크(52)가 구비되고, 이 히트싱크(52)의 둘레에 걸쳐 절연체인 몰드부(60)가 사출성형된 구조로 이루어져 있다.

이때, 상기 히트싱크(52)에 대하여 그 둘레에 몰드부(60)가 사출성형된 상태에서 상기 히트싱크(52)의 상면과 저면 및 측면의 일부가 외부로 노출된 상태를 이룬다.

한편, 상기 히트싱크(52)는 그 상부 중앙에 발광 다이오드(30)가 안착된 상태에서 에폭시 수지층(80)이 밀봉되는 다이패드(54)가 형성되어 있고, 이 다이패드(54)의 양측으로는 양극 및 음극 리드단자(70)의 일단이 안착되기 위한 안착요부(56)가 형성되어 있으며, 이 안착요부(56)들과 직교방향으로 대향되는 측면부위에는 일정길이로 돌출된 보조 히트싱크 연결부(58)가 연장형성되어 있다.

상기 히트싱크(52)의 안착요부(56)에 그 일단이 안착지지되는 리드단자(70)에는 각각 결합공(72)이 형성되어 있는 바, 상기 히트싱크(52)에 리드단자(70)가 안착지지된 상태에서 상기 히트싱크(56)의 둘레에 몰드부(60)가 사출성형 되면, 상기 리드단자(70)의 결합공(72)으로 몰드부가 인서트 사출성형되어 리드단자(70)가 고정결합 된다.

한편, 상기의 경우 히트싱크(52)의 보조 히트싱크 연결부(58) 전면은 몰드부(60)가 사출성형된 상태에서 측면방향으로 외부에 노출된다.

즉, 상기와 같은 구조로 이루어진 히트싱크(52)에 리드단자(70)를 안착지지시킨 상태에서 그 둘레에 몰드부(60)를 사출성형하게 되면, 도 1에서와 같이 히트싱크(52)의 상면과 저면이 외부에 대하여 노출되며, 상기 히트싱크(52)의 보조 히트싱크 연결부(58) 전면 또한 외부로 노출되어 측면도 외부에 대하여 노출되는 것이다.

이 상태에서 상기 히트싱크(52)의 다이패드(54)에 발광 다이오드(30)를 안착고정시킨 후, 이 발광 다이오드(30)와 양극 및 음극의 리드단자(70)를 와이어(40) 본딩에 의해 전기적으로 결합하고, 상기 다이패드(54)에 형광체가 분산된 에폭시 수지층(80)을 밀봉하여 상기 발광 다이오드(30)와 와이어(40)를 감싸서 보호하도록 한다.

따라서, 상기와 같이 히트싱크(52)의 상면과 저면 및 측면이 외부에 대하여 노출되어 방열면적이 증대됨으로써, 방열량이 많아져 상기 발광 다이오드가 열화됨이 방지되는 바, 결국 발광 다이오드의 수명이 길어지게 된다.

또한, 상기와 같은 이유로 에폭시 수지층(80)에 분산된 형광체 또한 그 열화됨이 방지되는 바, 발광 다이오드가 백색발광되도록 하는 형광체의 특성이 나빠지지 않게 된다.

한편, 상기 히트싱크(52)의 다이패드(54)에서 발광 다이오드(30)가 안착고정되는 면에는 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 바둑판식으로 일정배열을 갖는 요철부(90)가 형성되어 있다.

상기 다이패드(54)의 요철부(90)에 전도성 접착제(92)를 도포하고, 이 전도성 접착제(92)에 발광 다이오드(30)를 살포시 압착하여 고정시키게 되면, 상기 발광 다이오드(30)의 압착에 따른 압력으로 상기 전도성 접착제(92)가 요철부(90)의 오목부위로 인입되며, 이에 상기 발광 다이오드(30)와 다이패드(54)의 측부를 통해 삐져나오지 않게 된다.

따라서, 상기 전도성 접착제(92)가 발광 다이오드(30)의 측부를 통해 외부로 노출되지 않음으로써, 상기 발광 다이오드(30)의 단락 발생 가능성이 억제되어 결국 발광 다이오드(30)의 발광 기능이 저하되는 문제점이 없게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 발광 다이오드 패키지에 의하면, 히트싱크의 상면과 저면이 각각 외부로 노출되고, 또한 상기 히트싱크의 측방향으로 연장형성된 보조 히트싱크 연결부의 전면이 외부로 노출됨으로써, 외부에 대한 히트싱크의 노출면적이 많아짐에 따라 방열량이 증대되는 바, 발광 다이오드 및 이 발광 다이오드를 덮는 에폭시 수지층에 분산된 형광체가 열화되지 않아 결국 그 사용수명이 증대됨은 물론 상기 발광 다이오드의 백색발광 특성이 장시간 유지되는 매우 유용한 효과가 있다.

또한, 발광 다이오드가 전도성 접착제에 의해 고정되는 다이패드의 면에 바둑판식으로 일정배열을 갖는 요철부가 형성됨으로써, 상기 다이패드의 요철부에 전도성 접착제를 도포하고 그 위에 발광 다이오드를 얹혀서 고정접착시킬 때, 상기 전도성 접착제가 상기 요철부의 오목부위로 인입되며, 이에 외부로 삐져나와 노출되지 않는 바, 상기 발광 다이오드의 단락 발생 가능성이 배제되어 결국 발광 다이오드의 발광 기능이 저하되는 문제점이 개선되는 효과도 있다.

Claims (4)

1. 저전력에 의해 빛을 발광하는 발광 다이오드와, 상기 발광 다이오드와 와이어 본딩되어 전원을 공급하는 양극,음극의 리드단자들과, 상기 발광 다이오드 및 상기 와이어를 밀봉하되, 그 내부에는 형광체가 분산되어서 색변환에 의한 백색발광의 특성을 얻을 수 있도록 하는 에폭시 수지층과, 상기 발광 다이오드의 발광시 이 열을 외부로 방열시키기 위한 히트싱크를 포함하여 이루어진 발광 다이오드 패키지(50)에 있어서,

   상기 히트싱크(52)의 상면에는 발광 다이오드(30)가 안착되기 위한 것으로서, 그 면에 바둑판식으로 일정배열을 갖는 요철부(90)가 형성된 다이패드(54)가 형성된 것과;

   상기 히트싱크(52)의 서로 대향되는 양쪽 측부에는 상기 다이패드(54)에 안착지지되는 발광 다이오드(30)에 전기적으로 연결되는 리드단자(70)들의 일단이 안착지지되기 위한 안착요부(56)가 형성된 것과;

   상기와 같은 구조로 이루어진 히트싱크(52)의 둘레에 절연체인 몰드부(60)가 사출성형되어서, 상기 히트싱크(52)의 상면의 일부와 저면이 외부에 대하여 노출된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 히트싱크(52)의 안착요부(56)에 그 일단이 안착지지되는 양극 및 음극의 리드단자(70)에는 결합공(72)이 형성되어서, 상기 히트싱크(52)의 둘레에 몰드 부(60)가 사출성형될 때, 상기 결합공(72)으로 몰드부의 일부가 인서트 사출되어 상기 리드단자(70)들이 고정결합되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 히트싱크(52)에서 안착요부(56)들과 직교방향으로 대향되는 양쪽 측부로 일정길이만큼 보조 히트싱크 연결부(58)가 연장형성되어, 상기 히트싱크(52)의 둘레에 몰드부(60)가 사출성형된 상태에서 상기 보조 히트싱크 연결부(58)의 전면 또한 측면방향으로 외부에 대하여 노출된 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
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