KR100646631B1 - 방열 리드를 갖는 발광소자 - Google Patents

방열 리드를 갖는 발광소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광소자의 방열구조에 관한 것이다. 본 발명은 서로 이격된 복수개의 분기된 다리부, 칩안착부 및 상기 다리부와 칩안착부를 연결하는 연결부로 구성된 리드가 설치된 발광소자에 있어서, 상기 연결부의 폭은 칩안착부의 폭과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 발광소자를 제공한다. 본 발명은 발광소자 리드와 칩안착부 부분이 연결되는 연결부를 넓혀줌으로써, 열적인 하중을 감소시킨다. 또한, 열원으로부터 발생된 열이 외부로 보다 효율적으로 방열되도록 설계하여 발광소자 전체의 방열 구조를 개선하여 보다 고효율의 발광소자를 제공할 수 있다.
발광소자, 리드, 방열, 칩안착부, 연결부

Description

방열 리드를 갖는 발광소자{Light emitting diode with heat sink-lead}
도 1은 종래 발광소자의 사시도
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 발광소자를 설명하기 위한 사시도
<도면의 주요부분의 기호에 대한 설명>
100: 제 1 리드 100a: 제 1 다리부
100b: 제 1 연결부 100c: 칩안착부
110: 제 2 리드 110a: 제 2 다리부
110b: 제 2 연결부 115: 정지부
130: 발광칩 150: 배선
170: 몰딩부
본 발명은 발광소자에 관한 것으로서, 자세하게는 각각의 리드가 복수개의 다리부를 갖고, 어느 하나의 리드 상에 발광칩이 실장된 발광소자의 방열구조에 관 한 것이다.
도 1은 종래의 발광소자를 설명하기 위한 사시도이다. 종래의 발광소자는 도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 리드(10, 20)와, 상기 제 1 리드(10) 상에 실장된 발광칩(30)과, 상기 발광칩(30)과 제 2 리드(20)를 연결시키는 배선(40)과, 상기 제 1 및 제 2 리드(10, 20)의 일부와 발광칩(30)을 둘러싸는 몰딩부(50)를 포함한다. 이때, 제 1 및 제 2 리드(10, 20)는 각각 2개의 다리부를 갖고, 각각의 다리부는 그의 상부에서 연결부(10a)에 의해 연결된다. 특히, 제 1 리드(10)의 경우 상기 연결부에서 제 2 리드(20)의 연결부쪽으로 연장형성된 칩안착부(10b)를 더 포함하고, 상기 칩안착부(10b) 상에 발광칩(30)이 실장된다.
상기와 같은 종래 발광소자의 구조는 전기적인 연결 부분인 연결부로부터 칩안착부로 전기적인 에너지가 이동하게 된다. 또한 발광칩(30)에서부터 발생되는 열 역시 같은 통로를 통하여 이동하게 된다. 그러나 기존의 리드는 재료의 절감을 위해 도 1에서 도시된 바와 같이 연결부(10a)가 칩안착부(10b)보다 좁아지게 설계되어 열적인 하중이 그 길목에 집중되게 하여 박리 같은 문제점이 생기게 한다. 그뿐만 아니라 열이 흐르는 통로의 넓이가 작기 때문에 상대적으로 많은 열이 빠지지 않아 방열 효과에도 문제가 생기게 된다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명의 발광소자는 리드와 칩안착부가 연결되는 곡률을 최소화하고 열이 빠지는 통로를 넓혀줌으로써, 열적인 하중이 많이 생기게 되는 것을 방지한다. 또한, 열원으로부터 발생된 열이 외부로 보다 효율 적으로 방열되도록 설계하여 발광소자 전체의 방열 구조를 개선하는데 본 발명의 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 서로 이격된 복수개의 분기된 다리부, 상기 다리부를 연결하는 연결부 및 상기 연결부에 연결된 칩안착부로 구성된 리드가 설치된 발광소자에 있어서, 상기 연결부의 폭은 칩안착부의 폭과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 발광소자를 제공한다.
또한, 상기 다리부는 하부 다리부와, 상기 하부 다리부보다 폭이 큰 상부 다리부를 포함하고, 상기 칩안착부와 연결부는 그 전체 형상이 사각형상일 수 있다.
이때, 상기 칩안착부와 연결부는 그 전체 형상이 연결부에서 칩안착부의 선단으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상일 수도 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 발광소자를 설명하기 위한 사시도이다.
본 발명에 따른 발광소자는 도 2에 도시된 바와 같이, 연결부(100b, 110b)에 의해 연결되고 각각 한 쌍의 다리부(100a, 110a)로 구성된 제 1 및 제 2 리드(100, 110)와, 상기 제 1 리드(100)의 제 1 연결부(100b)에서 제 2 리드(110)의 제 2 연결부(110a)쪽으로 연장 형성된 칩안착부(100c)와, 상기 칩안착부(100c) 상에 실장된 발광칩(130)과, 상기 발광칩(130)과 제 2 리드(110)를 연결시키는 배선(150)과, 상기 제 1 및 제 2 리드(100, 110)의 일부와 발광칩(130) 및 배선(150)을 둘러싸는 몰딩부(170)를 포함한다. 이때, 제 1 및 제 2 리드(100, 110)는 각각 2개의 다리부(100a)를 갖고, 각각의 다리부(100a, 110a)는 그의 상부에서 연결부(100b, 110b)에 의해 연결된다.
상기 제 1 및 제 2 리드(100, 110)는 소정의 금형공정을 통해 제조되며, 한 쌍의 다리부(100a, 110a) 및 상기 한 쌍의 다리부(100a, 110a)의 중간부에 각각 형성된 정지부(115)(Stopper)를 포함한다. 상기 정지부(115)는 발광소자를 기판과 같은 소자장착부에 장착할 때 다리부(100a, 110a)의 일정부분만 삽입되게 지지하는 것으로서, 다리부(100a, 110a)의 중간부에 돌출 형성된다.
이때, 상기 다리부(100a, 110a)는 도 3 및 도 4에서 도시된 바와 같이 정지부(115)의 하부보다 상부 다리부(101a)의 폭이 클 수 있다. 즉, 규격화되거나 기성화된 기판과 같은 소자장착부의 슬롯 내에 삽입되는 부분은 종래와 동일한 치수로 형성되고, 소자장착부의 상부로 노출되는 부분은 그 폭을 크게 할 수 있다. 이 경우 정지부(115) 상부의 폭이 발광소자가 장착될 소자장착부 구멍의 크기보다 크므로 정지부(115)를 형성하지 않아도 된다.
상기 발광칩(130)은 수직형 발광칩으로서, 상기 칩안착부(100c)의 오목부 상 에 실장된다. 이때, 상기 발광칩(130)은 제 1 전극과 제 2 전극이 동일 평면상에 형성된 수평형 발광칩일 수 있다. 이 경우 상기 수평형 발광칩과 칩안착부(100c) 사이에는 절연체가 형성될 수 있다.
상기 배선(150)은 발광칩(130)의 제 2 전극과 제 2 리드(110)를 연결하기 위한 것으로서, 통상 금(Au) 또는 알루미늄(Al)으로 형성된다. 이때, 상기 발광칩(130)이 수평형이라면 발광칩(130)의 제 1 전극과 제 1 리드(100)를 연결하기 위한 금속배선을 더 포함한다.
상기 몰딩부(170)는 발광칩(130) 및 배선(150)을 보호하고 제 1 및 제 2 리드(100, 110)를 일정간격으로 고정시키기 위한 것으로서, 별도의 몰드컵과 같은 주형을 이용하여 에폭시 수지 또는 실리콘 수지로 형성된다. 또한, 상기 몰딩부(170)의 상부에는 볼록 형상의 렌즈부가 형성될 수 있다. 이는 도시된 바와 같이 상부에 렌즈 형태로 형성하여 집광 효과를 얻을 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 공정상 편의와 목적에 따라 다양한 형태로 구성 가능하다.
또한, 발광칩(130)의 상부에는 원하는 색의 발광을 얻기 위한 소정의 형광체를 더 포함할 수 있다. 즉, 칩안착부(100c) 내부에 형광체를 포함한 에폭시 수지를 도포하여 소정 시간 동안 가열 경화시킨 내주 몰딩부를 형성하고, 상기 리드 단자의 선단부에는 발광 소자에서 방출된 광의 투과율을 향상시킬 수 있도록 투명한 에폭시 수지로 제작된 외주 몰딩부를 형성하여 구성할 수 있다.
상기 칩안착부(100c)는 발광칩(130)이 실장되는 부분으로서, 제 1 연결부(100b)에 의해 다리부(100a)와 연결된다. 상기 칩안착부(100c) 상에는 발광칩(130) 이 실장되고, 상기 발광칩(130)에서 방출되는 광을 상부로 반사시키기 위해 오목부의 형상으로 형성되어 있다. 발광소자의 작동 시 상기 발광칩(130)에서 발생되는 열은 칩안착부(100c) 및 연결부를 통해 제 1 다리부(100a)로 전달되며, 전달된 열은 다리부(100a)의 끝단을 통해 외부로 방출된다. 이때, 전기적인 연결 부분인 제 1 연결부(100b)로부터 칩안착부(100c)로 전기적인 에너지가 이동하게 된다. 또한, 발광칩(130)에서부터 발생되는 열 역시 같은 통로를 통하여 이동하게 된다. 따라서, 상기 제 1 연결부(100b)가 좁을 경우 열적인 하중이 그 길목에 집중되어 박리 같은 문제점이 생기게 된다. 뿐만 아니라, 열이 흐르는 통로의 넓이가 작기 때문에 상대적으로 많은 열이 빠지지 않아 방열 효과에도 문제가 생기게 된다. 따라서, 도 3에서 도시된 것과 같이 상기 칩안착부(100c)보다 제 1 연결부(100b)를 넓게 하면, 칩안착부(100c)에서 전달되는 열이 칩안착부(100c)와 제 1 연결부(100b) 사이에서 병목현상 없이 보다 빠르게 외부로 방출할 수 있으며, 도 4에 도시된 것과 같이 칩안착부(101c)와 제 1 연결부(100b)의 넓이를 함께 증가시켜 사각의 형상으로 하였을 경우 제 1 연결부(100b)의 폭만을 증가시켰을 때보다 더욱 빠르게 열을 전달할 수 있다. 즉, 상기 제 1 연결부(100b)의 최소폭을 칩안착부(100c)의 폭과 같거나 크도록 다양한 형상으로 구현하여 발광칩(130)에서 발생하는 열이 칩안착부(100c)와 제 1 연결부(100b) 사이에서 병목현상 없이 보다 빠르게 외부로 방출할 수 있다.
상기 제 1 연결부(100b) 및 칩안착부(100c)의 폭에 따른 방열효과의 비교는 하기의 표와 함께 설명하기로 한다.
하기한 표 1은 종래의 발광소자와 본 발명에 따른 발광소자의 온도차를 비교하기 위한 것으로서, 최대온도는 발광칩(130)에서 측정하였고 최소온도는 발광소자의 표면에서 측정한 것이다. 하기한 표 1에 의하면, 제 1 연결부(100b)의 폭을 칩안착부(100c)보다 크게 하였을 경우 종래의 발광소자보다 최고 및 최저온도가 약 섭씨 1도 정도 낮아졌다. 또한, 도 4에 도시된 것과 같이 제 1 연결부(100b)와 칩안착부(100c)의 폭을 증가시켜 사각형상으로 하였을 경우 종래의 발광소자보다 최고 및 최저온도가 약 섭씨 5도 낮아졌으며, 그 온도차 역시 낮아진 것을 알 수 있다. 하기의 표 1의 값을 비교해 볼 때 제 1 연결부(100b)의 폭만을 증가시키는 것보다 제 1 연결부(100b)와 칩안착부(100c)의 폭을 함께 증가시키는 것이 보다 우수한 방열효과를 볼 수 있다.
<표 1>
최고온도[℃] 최저온도[℃] 온도차[℃]
종래의 발광소자 60.6 50.7 10
연결부 폭 증가 59.7 50.1 9.6
연결부와 칩안착부의 폭 증가 55.3 46.8 8.5
이하 상기한 발광소자의 제조공정에 대해 간략히 살펴보고자 한다.
도 2를 참조하면, 우선 소정의 금형공정으로 한 쌍의 제 1 다리부(100a) 및 상기 제 1 다리부(100a)와 제 1 연결부(100b)에 의해 연결된 칩안착부(100c)가 형성된 제 1 리드(100)와, 한 쌍의 제 2 다리부(110a) 및 상기 제 2 다리부(110a)와 제 2 연결부(110b)에 의해 연결된 제 2 리드(110)를 준비한다.
이후, 상기 제 1 리드(100)의 칩안착부(100c)의 오목부 상에 발광칩(130)을 실장한다. 상기 발광칩(130)은 수직형 발광칩이며, 발광칩(130)과 칩안착부(100c) 사이에는 (도시되지 않은) 접착제가 형성된다. 이때, 상기 발광칩(130)은 제 1 전극과 제 2 전극이 동일 평면상에 형성된 수평형 발광칩일 수 있다. 이 경우, 상기 수평형 발광칩과 칩안착부(100c) 사이에는 절연체가 형성될 수 있다.
다음으로, 와이어 접합공정을 통해 상기 발광칩(130)과 제 2 리드(110)를 연결하는 배선(150)을 형성한다.
이후, 준비된 몰드컵 내에 액상의 에폭시 수지 또는 실리콘 수지를 일정량 주입한 후 발광칩(130)이 실장된 리드를 몰드컵 내에 디핑(Dipping)하고 일정온도에서 일정시간 방치하여 발광칩(130)과 배선(150)을 덮는 몰딩부(170)를 형성한다. 상기 몰딩부(170)가 경화된 후 몰드컵을 제거하고 제 1 및 제 2 리드(100, 110) 이외의 필요없는 부분을 트리밍(Trimming)하여 발광소자를 완성한다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
상술한 바와 같이 본 발명은 발광소자 리드와 칩안착부 부분이 연결되는 연결부를 넓혀줌으로써, 열적인 하중을 감소시킨다. 또한, 열원으로부터 발생된 열 중에서 많은 양이 방열되도록 설계하여 발광소자 전체의 방열 구조를 개선하여 보다 고효율의 발광소자를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 서로 이격된 복수개의 분기된 다리부, 상기 다리부를 연결하는 연결부 및 상기 연결부에 연결된 칩안착부로 구성된 리드가 설치된 발광소자에 있어서,
    상기 연결부의 최소폭은 칩안착부의 폭과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 발광소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 다리부는 하부 다리부와, 상기 하부 다리부보다 폭이 큰 상부 다리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 칩안착부와 연결부는 그 전체 형상이 사각형상인 것을 특징으로 하는 발광소자.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 칩안착부와 연결부는 그 전체 형상이 연결부에서 칩안착부의 선단으로 갈수록 폭이 좁아지는 형상인 것을 특징으로 하는 발광소자.
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