KR100815227B1 - 표면실장형 발광 다이오드 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면실장형 발광 다이오드 소자에 관한 것으로서, 한 쌍 또는 그 이상의 리드 단자로 형성된 리드프레임과, 상기 리드프레임의 일부를 내측에 수용하고, 빛이 방사되도록 오픈된 방사창을 가지도록 형성된 패키지와, 상기 패키지 내부의 리드프레임 상에 전기적으로 연결되게 실장된 LED 칩 및 상기 패키지 내부에 충진된 몰딩재를 포함하고, 상기 리드프레임은 상기 패키지와 접하는 표면 중 어느 일면에 형성된 방지턱을 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자를 제공한다.

발광다이오드, 표면실장형, 패키지, 수분침투

Description

표면실장형 발광 다이오드 소자{SURFACE MOUNTING LIGHT EMITTING DIODE DEVICE}

도 1은 일반적인 표면실장형 발광 다이오드 소자의 구조를 나타낸 개략도.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 잘라 도시한 도면으로서, 종래 기술에 따른 표면실장형 발광 다이오드 소자의 구조를 상세히 나타낸 단면도.

도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 잘라 도시한 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면실장형 발광 다이오드 소자의 구조를 상세히 나타낸 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예의 제1 변형예에 따른 표면실장형 발광 다이오드 소자를 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명의 일 실시예의 제2 변형예에 따른 표면실장형 발광 다이오드 소자를 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 표면실장형 발광 다이오드 110 : 인쇄회로기판

120 : 패키지 130 : 리드프레임

140 : LED 칩 150 : 와이어

160 : 몰딩재 200 : 방지턱

본 발명은 발광 다이오드 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리드프레임의 일부가 내측에 수용된 패키지 내에 침투되는 수분의 양을 최소화할 수 있는 발광 다이오드 소자에 관한 것이다.

일반적으로, 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하, LED라 한다)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로서, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.

최근 LED 소자는 비약적인 반도체 기술의 발전에 힘입어, 저휘도의 범용제품에서 탈피하여, 고휘도, 고품질의 제품 생산이 가능해졌다. 또한, 고특성의 청색(blue)과 백색(white) 다이오드의 구현이 현실화됨에 따라서, LED 소자는 디스플레이, 차세대 조명원 등으로 그 응용가치가 확대되고 있다. 그의 일 예로서, 표면실장(Surface mounting device) 형태의 LED 소자가 제품화되고 있다.

그러면, 이하 도 1 및 도 2를 참조하여 종래 기술에 따른 표면실장형 LED 소자에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

우선, 도 1은 종래 기술에 따른 표면실장형 LED 소자의 구조를 나타낸 개략 도로서, 종래 기술에 따른 표면실장형 LED 소자(100)는, 몰딩 에폭시 수지 등으로 이루어진 패키지(120)를 가지며, 상기 패키지(120)의 소정면은 빛이 방사되기 용이하도록 오픈된 방사창이 형성되고, 다른 면에는 인쇄회로기판(110)에 장착되도록 한 쌍의 리드 단자로 이루어진 리드프레임(130)의 일부가 돌출되어 있다. 또한, 상기와 같이 구성된 패키지(120)의 내부에는 LED 칩(도시하지 않음)이 그 발광면이 상기 방사창을 향하도록 배치되며, 와이어(도시하지 않음)를 통해 상기 리드 단자와 LED 칩이 전기적으로 연결되어 있다.

이하, 도 2를 참조하여 종래 기술에 따른 표면실장형 LED 소자에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 잘라 도시한 단면도로서, 종래 기술에 따른 표면실장형 LED 소자의 구조를 상세히 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 표면실장형 LED 소자(100)는, 한 쌍의 리드 단자(130a, 130b)로 형성된 리드프레임(130)과, 상기 리드프레임(130)의 일부를 내측에 수용하도록 패키지(120)와, 상기 패키지(120) 내부의 리드프레임(130) 상에 실장된 LED 칩(140)과, 상기 패키지(120) 내부에 충진되어 LED 칩(140)을 보호하는 몰딩재(160)로 이루어진다.

한편, 일반적으로 LED 칩의 특성을 결정하는 일반적인 기준은 색(color), 휘도, 휘도의 세기 범위등이며, 이러한 LED 칩의 특성은 1차적으로 LED 칩에 사용되는 화합물 반도체의 재료에 의해 결정되지만, 부수적으로 LED 칩을 실장하기 위한 리드프레임 및 패키지의 구조에 영향을 받는다. 특히, 이러한 리드프레임 및 패키 지의 구조는 LED 소자의 신뢰성에 큰 영향을 미치게 된다.

그런데, 상술한 표면실장형 LED 소자(100)의 LED 칩(140)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 리드 단자(130a, 130b)로 이루어진 리드프레임(130)의 일부가 내측에 수용되도록 몰딩 에폭시 수지 등의 사출물이 몰드(mold)되어 형성된 패키지(120) 내에 위치되어 있다.

그러나, 상기와 같이, 상기 리드프레임(130)의 일부가 사출물에 의해 몰드된 패키지(120)의 내측에 수용되게 형성되면, 상기 리드프레임(130)과 상기 패키지(120)가 접하는 계면에 틈(gap)이 발생되고, 그 틈은 상기 패키지(120) 외부의 수분이 패키지(120) 내부로 침투하게 되는 수분 침투 경로(화살표 참조) 역할을 하는 문제가 있다.

이와 같이, 상기 패키지(120) 내부로 수분이 침투되면 수분에 취약한 특성을 갖는 LED 칩(140)에 악 영향을 주어 표면실장형 LED 소자(100)의 신뢰성이 떨어진다. 즉, 수분으로부터 표면실장형 LED 소자의 품질 안정성을 확보하기 어려운 문제가 있다.

따라서, 최근 리드프레임의 일부가 내측에 수용된 표면실장형 LED 소자의 경우에, 고온고습 보존, 고온고습 동작 또는 on/off 검사, 온습도 주기 등의 항목에서 품질 안정성을 확보하기 위한 방법이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 상기 패 키지와 접하는 리드프레임 표면에 방지턱을 구비하여 수분 침투의 경로를 길게 함으로써, 상기 패키지와 리드프레임의 접합 계면으로 수분이 침투되는 것을 최소화할 수 있는 표면실장형 LED 소자를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 한 쌍 또는 그 이상의 리드 단자로 형성된 리드프레임과, 상기 리드프레임의 일부를 내측에 수용하고, 빛이 방사되도록 오픈된 방사창을 가지도록 형성된 패키지와, 상기 패키지 내부의 리드프레임 상에 전기적으로 연결되게 실장된 LED 칩 및 상기 패키지 내부에 충진된 몰딩재를 포함하고, 상기 리드프레임은 상기 패키지와 접하는 표면 중 어느 일면에 형성된 방지턱을 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자를 제공한다.

또한, 상기 본 발명의 표면실장형 LED 소자에서, 상기 방지턱은 상기 패키지와 접하는 리드프레임의 상면 또는 하면에 형성되는 것이 바람직하며, 상기 패키지와 접하는 리드프레임의 상면과 하면에 동시에 형성될 경우엔, 이웃하는 방지턱과 이격되게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 방지턱으로 인해 리드프레임의 두께가 두꺼워지고, 단자를 형성할 때 리드프레임에 손상이 가는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 상기 본 발명의 표면실장형 LED 소자에서, 상기 방지턱은 상기 리드프레임과 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 본 발명의 표면실장형 LED 소자에서, 상기 방지턱은 홈의 형상으 로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 구체적으로 상기 홈의 깊이는, 상기 리드프레임의 두께보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 본 발명의 표면실장형 LED 소자에서, 상기 방지턱은 돌기의 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 구체적으로 상기 돌기의 높이는, 상기 리드프레임의 두께보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 본 발명의 표면실장형 LED 소자에서, 상기 방지턱은 상기 리드프레임의 표면이 단차를 가지게 하여 형성되는 것이 바람직하다.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.

이제 본 발명의 일 실시예에 따른 표면실장형 LED 소자에 대하여 도 3 및 앞서 설명한 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 잘라 도시한 도면으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면실장형 발광 다이오드 소자의 구조를 상세히 나타낸 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면실장형 LED 소 자(100)는, 몰딩 에폭시 수지 등의 투명 합성수지재 또는 불투명 합성수지재 중 어느 하나로 이루어진 패키지(120)를 가지며, 상기 패키지(120)의 소정면은 빛이 방사되기 용이하도록 오픈된 방사창이 형성되고, 다른 면에는 인쇄회로기판(도시하지 않음)에 장착되도록 리드프레임(130)을 형성하는 한 쌍의 리드 단자(130a, 130b)의 일부분이 돌출되어 있다. 한편, 도시하지는 않았지만 상기 리드 단자는 한 쌍 이상 형성될 수 있으며, 돌출되는 개수 역시 소자의 특성 및 공정 조건에 따라 변경가능하다.

그리고, 상기와 같이 구성된 패키지(120)의 내부에는 LED 칩(140)이 그 발광면이 상기 방사창을 향하도록 배치되며, 와이어(150)에 의해 상기 한 쌍의 리드 단자(130a, 130b)와 LED 칩(140)이 전기적으로 연결되어 있다.

상기 LED 칩(140)은 리드프레임(130) 상에 실장되어 있으며, 상기 LED 칩(140)이 실장된 패키지(120) 내부에는 LED 칩(140) 및 와이어(150)를 보호하는 몰딩재(160)가 충진되어 있다. 여기서, 상기 몰딩재(160)는, 상기 패키지(120)에 실장된 LED 칩(140)에서 발광하는 광을 외부로 투과시키기 위해 투명 에폭시, 실리콘 또는 형광체 혼합물 중 선택된 어느 하나로 이루어짐이 바람직하다.

특히, 본 발명에 따른 리드프레임(130)은 상기 패키지(120)와 접하는 표면의 일면에 방지턱(200)이 형성되어 있다. 상기 방지턱(200)은, 상기 리드프레임(130)과 패키지(120)이 접하는 계면에 형성된 틈으로 패키지(120) 외부에 존재하는 수분이 내부로 침투되는 것을 차단하는 역할 및 상기 패키지(120)를 고정하는 역할을 한다.

보다 상세하게, 상기 방지턱(200)은 상기 리드프레임(130)과 일체로 형성되어 있으며, 홈의 형상을 가진다. 다시 말해, 본 발명은 종래 패키지(120)와 접하는 평탄한 리드프레임(130, 도 2 참조)의 표면을 통해 침투되던 수분의 침투 경로를 리드프레임(130)과 일체로 형성되어 홈의 형상을 갖는 방지턱(200)에 의해 길게 형성함으로써, 즉, 상기 패키지(120)와 접하는 리드프레임(130)의 표면이 수분 침투의 저항면을 갖게 하여 수분 침투를 최소화한다.

또한, 상기 방지턱(200)을 이루는 홈의 깊이는, 상기 리드프레임(130)의 두께보다 작게 형성되는 것이 바람직하며, 이는 리드프레임(130)의 두께가 두꺼워지는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 본 실시예에 따른 도 3에서는 방지턱(200)이 상기 패키지(120)과 접하는 리드프레임(130)의 상면에 형성된 것을 도시하고 있으나, 이는 이에 한정되지 않고, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 패키지(120)와 접하는 리드프레임(130)의 상면 또는 하면 중 어느 면에든 형성될 수 있다. 이는 표면실장형 LED 소자의 특성과 공정 특성 및 그 조건에 따라 조절하는 것이 바람직하다.

여기서, 도 4는 본 발명의 일 실시예의 제1 변형예에 따른 표면실장형 발광 다이오드 소자를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예의 제2 변형예에 따른 표면실장형 발광 다이오드 소자를 나타낸 단면도이다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 방지턱(200)이 패키지(120)와 접하는 리드프레임(130)의 상면과 하면에 동시에 형성될 경우엔, 이웃하는 방지턱(200)과 이격되게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 방지턱(200)으로 인해 리드프레 임(130)의 두께가 두꺼워지는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 도시하지는 않았으나, 상기 본 발명에 따른 리드프레임(130) 표면에 형성된 방지턱(200)은 홈의 형상뿐만 아니라 돌기의 형상 또는 상기 리드프레임의 표면이 단차를 가지게 하여 형성될 수 있으며, 이 또한, 수분의 침투 경로를 길게 형성하여 상기 패키지와 접하는 리드프레임의 표면이 수분 침투의 저항면을 갖게 하는 것으로 수분 침투를 최소화할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 상기 패키지와 접하는 리드프레임의 표면에 수분 침투 경로를 길게 하는 방지턱을 구비함으로써, 상기 패키지와 리드프레임이 접하는 계면을 통해 패키지 내부로 침투되는 수분의 양을 최소화하고, 상기 리드프레임으로부터 상기 패키지를 몰드 공정 시, 안정되게 고정시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은 고온고습 보존, 고온고습 동작 또는 on/off 검사, 온습도 주기 등의 항목에서 품질 안정성을 확보하여 표면실장형 LED 소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

Claims (11)

1. 한 쌍의 리드 단자로 형성된 리드프레임;

   상기 리드프레임의 일부를 내측에 수용하고, 빛이 방사되도록 오픈된 방사창을 가지도록 형성된 패키지;

   상기 패키지 내부의 리드프레임 상에 전기적으로 연결되게 실장된 LED 칩; 및

   상기 패키지 내부에 충진된 몰딩재;를 포함하고,

   상기 리드프레임은 상기 패키지와 접하는 표면 중 어느 일면에 형성된 방지턱을 갖는 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자.
2. 제1항에 있어서,

   상기 방지턱은, 상기 패키지와 접하는 리드프레임의 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자.
3. 제1항에 있어서,

   상기 방지턱은, 상기 패키지와 접하는 리드프레임의 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자.
4. 제1항에 있어서,

   상기 방지턱은, 상기 패키지와 접하는 리드프레임의 상면과 하면에 동시에 형성된 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자.
5. 제4항에 있어서,

   상기 리드프레임의 상면에 형성된 방지턱은, 하면에 형성된 방지턱과 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 방지턱은, 상기 리드프레임과 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자.
7. 제1항에 있어서,

   상기 방지턱은, 홈의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자.
8. 제7항에 있어서,

   상기 홈의 깊이는, 상기 리드프레임의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자.
9. 제1항에 있어서,

   상기 방지턱은, 돌기의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자.
10. 제9항에 있어서,

    상기 돌기의 높이는, 상기 리드프레임의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자.
11. 제1항에 있어서,

    상기 방지턱은, 상기 리드프레임의 표면이 단차를 가지게 하여 형성된 것을 특징으로 하는 표면실장형 발광 다이오드 소자.

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