KR100878398B1 - 고출력 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

고출력 LED 패키지와 이를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 전원인가시 빛을 발생시키는 발광칩이 탑재되는 상부면에 리드 배치부를 관통형성한 본체부; 상기 리드 배치부에 배치되어 노출되는 일단이 상기 발광칩과 전기적으로 연결되는 리드부 ; 및 상기 리드 배치부에 채워지는 절연물에 의해서 상기 본체부와 리드부간의 전기적 연결을 차단하는 절연부; 를 포함한다.
본 발명에 의하면, 열방출 능력을 향상시키고 탑재되는 발광칩의 적용영역을 확대하고, 조립공정을 단순화하여 대량생산을 가능하게 하고, 제조원가를 절감할 수 있다.
LED, 패키지, 발광칩, 본체부, 절연부, 리드 배치부, 리드부, 렌즈, 방열

Description

고출력 ＬＥＤ 패키지 및 그 제조방법{HIGH POWER LED PACKAGE AND FABRICATION METHOD THEREOF}
도 1은 종래 고출력 LED 패기지를 도시한 것으로써,
(a)는 몸체중앙을 종단면한 사시도이고,
(b)는 기판상에 조립된 패키지의 종단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고출력 LED 패키지의 제1 실시예를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고출력 LED 패키지의 제1 실시예를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고출력 LED 패키지의 제2 실시예를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 고출력 LED 패키지의 제2 실시예를 도시한 분해 사시도이다.
도 6(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)는 본 발명에 따른 고출력 LED 패키지를 제조하는 공정순서도이다.
* 도면의 주요 부분의 부호의 설명 *
110,110a : 발광칩 120 : 본체부
122 : 리드 배치부 124 : 보조 리드부
125 : 반사부 130 : 리드부
131 : 와이어 본딩리드 132 : 연결리드
133 : 접속리드 140 : 절연부
150 : 렌즈 C : 캐비티
F1 : 제1 프레임 모재 F2 : 제2 프레임 모재
본 발명은 고출력 LED 패키지와 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 열방출 능력을 향상시키고 탑재되는 발광칩의 적용영역을 확대하고, 조립공정을 단순화하여 대량생산을 가능하게 하고, 제조원가를 절감할 수 있는 고출력 LED 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 전류가 흐를 때 빛을 내는 반도체 소자이며, GaAs, GaN 광반도체로 이루어진 PN 접합 다이오드(junction diode)로 전기에너지를 빛에너지로 바꾸어 주는 것이다.
이러한 LED로부터 나오는 빛의 영역은 레드(630nm~700nm)로부터 블루-Violet(400nm)까지로 블루, 그린 및 화이트까지도 포함하고 있으며, LED는 백열전구와 형광등과 같은 기존의 광원에 비해 저전력소비, 고효율, 장시간 동작 수명등의 장점을 가지고 있어 그 수요가 지속적으로 증가하고 있는 실정이다.
최근에 LED는 모바일 단말기의 소형조명에서 실내외의 일반조명, 자동차 조명, 대형 LCD(Liquid Crystal Display)용 백라이트(Backlight)로 그 적용범위가 점차 확대되고 있다.
이에 따라, 전류인가시 발생되는 빛의 세기에 비레하여 발광원인 발광칩에 인가되는 전력은 증가되는데, 전력소모가 많은 고출력 LED에는 발광시 발생되는 열에 의해 발광칩 및 패키지자체가 열화되는 것을 방지할 수 있도록 방열구조를 채용하는 것이 일반적이다.
도 1(a)는 종래 고출력 LED 패키지의 몸체중앙을 종단면한 사시도이고, 도 1(b)는 종래 고출력 LED 패키지가 기판상에 조립된 종단면도로써, 종래 LED 패키지(10)는 도시한 바와같이, 발광원인 발광칩(11)과, 이를 상부면 중앙에 탑재하는 방열체(12)를 구비한다.
상기 발광칩(11)은 외부전원과 연결되어 전류가 인가되도록 복수개의 금속제 와이어(13)를 매개로 하여 복수개의 리드 프레임(14)과 전기적으로 연결된다.
상기 방열체(12)는 상기 발광칩(11)의 발광시 발생되는 열을 외부로 방출하여 냉각하는 수단이며, 열전도성이 우수한 소재로 이루어진 접착수단(12a)을 매개로 하여 기판(19)상에 장착된다.
상기 리드 프레임(14)은 몰드부(15)에 일체로 구비되며, 상기 방열체(12)는 상기 몰드부(15)의 몸체중앙에 형성된 조립공(15a)에 삽입배치되며, 상기 몰드부(15)에는 와이어(13)와의 와이어본딩이 이루어지도록 리드 프레임(14)의 일단이 노출되며, 상기 리드 프레임(14)의 타단은 패드(14a)를 매개로 하여 기판(19)상에 인쇄된 패턴회로(19a)와 전기적으로 연결된다.
상기 몰드부(15)의 상부면에는 상기 발광칩(11)의 발광시 발생된 빛을 외부로 넓게 발산시키는 렌즈(16)를 구비하며, 상기 몰드부(15)와 상기 렌즈(16)사이의 공간에는 상기 발광칩(11)와 와이어(13)는 보호하면서 발광된 빛을 그대로 투사시키도록 투명한 실리콘 수지로 이루어진 충진제(17)가 채워지게 된다.
그러나, 이러한 구조를 갖는 종래의 LED 패키지(10)는 상기 몰드부(15)의 사출성형시 리드 프레임(14)의 일단을 외부로 노출함과 동시에 상기 방열체(12)가 삽입배치되는 조립공(15a)을 몸체중앙에 형성해야만 하기 때문에, 정밀한 금형제작이 수반되고, 사출공정이 복잡해져 제조원가를 상승시키는 원인으로 작용하였다.
또한, 상기 몰드부(15)의 몸체중앙에 방열체(12)를 삽입하여 조립하는 공정이 수반되어야만 하기 때문에 조립공정이 복잡해지고 조립시간이 길어져 작업생산성을 저하시키는 한편, 상기 발광칩(11)에서 발생된 열이 외부로 방출되는 경로가 상기 방열체(12)만을 통하여 이루어져 방열효율을 향상시키는데 한계가 있었다.
미국 특허공개 제2004/0075100호(공개일 : 2004.04.22)에는 발광원인 발광칩이 탑재되는 방열체와, 이에 전기적으로 연결되는 리드 프레임 및 상기 방열체와 리드 프레임을 일체로 고정하도록 사출성형되는 몰드부를 포함하고, 상기 방열체와 대응하는 몰드부에 발광칩이 탑재되고 빛이 반사되는 반사부를 하부로 오목한 컵형으로 구비하는 LED 패키지의 구조가 개시되어 있다.
그러나, 이러한 구조는 몰드부의 사출성형시 방열체와 리드 프레임을 몰드부 에 동시에 구비함으로써, 방열체를 삽입하는 조립공정을 생략할 수는 있지만, 성형공정전 상기 방열체와 리드 프레임을 연결하는 공정이 별도로 필요하며, 외부충격시 리드 프레임의 전극부가 단락되는 불량이 발생되기 쉬운 구조를 갖는다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로써, 그 목적은 열방출 능력을 향상시키고 탑재되는 발광칩의 적용영역을 확대하고, 조립공정을 단순화하여 대량생산을 가능하게 하고, 제조원가를 절감하고자 하는 고출력 LED 패키지 및 제조방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 전원인가시 빛을 발생시키는 발광칩이 탑재되는 상부면에 리드 배치부를 관통형성한 본체부; 상기 리드 배치부에 배치되어 노출되는 일단이 상기 발광칩과 전기적으로 연결되는 리드부 ; 및 상기 리드 배치부에 채워지는 절연물에 의해서 상기 본체부와 리드부간의 전기적 연결을 차단하는 절연부; 를 포함하는 고출력 LED 패키지를 제공한다.
바람직하게, 상기 발광칩은 P극과 N극중 어느 하나가 상부면에 그리고 나머지 하나가 하부면에 각각 형성된 수직형 발광다이오드로 구비된다.
더욱 바람직하게, 상기 발광칩은 상기 리드부와 제1 와이어를 매개로 상부면이 전기적으로 접속연결되고, 상기 본체부의 상부면에 하부면에 전기적으로 접속연 결된다.
바람직하게, 상기 발광칩은 P극과 N극이 상부면에 형성된 수평형 발광다이오드로 구비된다.
더욱 바람직하게, 상기 발광칩은 상기 발광칩은 상기 리드부와 제1 와이어를 매개로 상기 P극 또는 N극중 어느 하나가 전기적으로 접속연결되고, 상기 본체부와 제2 와이어를 매개로 상기 P극 또는 N극중 나머지 하나가 전기적으로 접속연결된다.
바람직하게는 상기 본체부는 열전도성 금속소재로 구비된다.
바람직하게, 상기 본체부는 외측으로 일정길이 연장되어 기판의 상부면에 도전성 접착제를 매개로 고정되는 적어도 하나의 보조 리드부를 추가 구비한다.
더욱 바람직하게, 상기 보조 리드부는 상기 본체부의 외부면으로부터 수평하게 연장되는 연결리드와, 상기 연결리드로부터 하향절곡되어 수평하게 연장되는 접속리드를 구비한다.
바람직하게는 상기 리드 배치부는 상기 본체부의 상부면으로부터 상기 본체부의 하부면 및 외부면까지 연장된다.
바람직하게, 상기 본체부는 상기 발광칩이 탑재되는 상부면에 일정깊이의 캐비티를 구비한다.
더욱 바람직하게, 상기 캐비티의 내부면에는 상기 발광칩의 빛을 반사하는 반사부를 구비하고, 상기 반사부가 구비되는 캐비티의 내부면은 경사지게 구비된다.
바람직하게, 상기 리드부는 상기 리드 배치부에 배치되어 와이어의 일단과 본딩되는 와이어 본딩리드와, 상기 와이어 본딩리드로부터 하향절곡되어 수평하게 일정길이 연장되어 상기 본체부에 배치되는 연결리드 및 상기 연결리드로부터 하향절곡되어 수평하게 일정길이 연장되는 접속리드를 갖추어 구성한다.
바람직하게, 상기 본체부는 상부면에 결합되는 렌즈를 추가 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 본체부와 렌즈사이에는 충진제가 채워진다.
또한, 본 발명은 a) 상부면에 리드 배치부를 관통형성한 본체부를 적어도 하나 구비하는 제1 프레임 모재를 제공하는 단계; b) 상기 리드 배치부에 배치되는 리드부를 적어도 하나 구비하는 제2 프레임 모재를 제공하는 단계 ; c) 상기 제1 프레임 모재와 제2 프래임 모재를 상하중첩하여 상기 본체부의 리드 배치부에 상기 리드부를 배치하는 단계 ; d) 상기 리드 배치부내로 절연물을 공급하여 상기 리드부와 본체부간의 전기적인 연결을 차단하는 절연부를 형성하는 단계 ; e) 상기 본체부의 상부면에 발광칩을 탑재하여 전기적으로 연결하는 단계 및 f) 상기 본체부와 리드부를 상기 제1,2프레임 모재로부터 절단하여 분리하는 단계; 를 포함하는 고출력 LED 패키지 제조방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 a) 단계는 상기 본체부에 리드 배치부를 관통형성함과 동시에 상기 본체부의 상부면에 일정깊이의 캐비티를 함몰형성하는 단계를 추가 구비한다.
더욱 바람직하게, 상기 캐비티는 경사진 내부면에 상기 발광칩의 빛을 반사하는 반사부를 구비한다.
바람직하게, 상기 a) 단계는 상기 본체부에 리드 배치부를 관통형성함과 동시에 상기 본체부와 제1프레임 모재사이를 연결하는 연결부위에 상기 본체부의 외부면으로부터 수평하게 연장되는 연결리드와, 상기 연결리드로부터 하향절곡되어 수평하게 연장되는 접속리드로 이루어진 보조 리드부를 형성하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 리드 배치부는 상기 본체부의 상부면으로부터 상기 본체부의 하부면 및 외부면까지 연장된다.
바람직하게, 상기 b)단계는 제2 프레임 모재로부터 연장되는 부위에 상기 리드 배치부에 배치되어 와이어의 일단과 본딩되는 와이어 본딩리드와, 상기 와이어 본딩리드로부터 하향절곡되어 수평하게 일정길이 연장되어 상기 본체부에 배치되는 연결리드 및 상기 연결리드로부터 하향절곡되어 수평하게 일정길이 연장되는 접속리드로 이루어진 리드부를 형성하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 c)단계는 상기 제1,2 프레임 모재중 어느 하나에 형성된 위치결정용 홀과 상기 제1,2 프레임 모재중 나머지에 형성된 위치결정용 핀의 결합에 의해서 상기 제1,2 프레임 모재를 중첩시킨다.
더욱 바람직하게, 상기 리드 배치부에 배치되는 리드부는 상기 리드 배치부의 내부면과 일정간격을 두고 이격된다.
바람직하게 상기 e)단계는 P극과 N극중 어느 하나가 상부면에 구비되고, 나머지 하나가 하부면에 구비되는 수직형 발광칩의 상부면을 상기 리드부와 제1 와이어를 매개로 기적으로 접속연결하고, 수직형 발광칩의 하부면은 상기 본체부의 상부면에 도전성 접착제를 매개로 전기적으로 접속연결한다.
바람직하게, 상기 e)단계는 P극과 N극이 상부면에 모두 구비되는 수평형 발광칩의 상부면을 상기 리드부와 제1 와이어를 매개로 상기 P극 또는 N극중 어느 하나가 전기적으로 접속연결하고, 상기 본체부와도 제2 와이어를 매개로 상기 P극 또는 N극중 나머지 하나가 전기적으로 접속연결한다.
바람직하게, 상기 e) 단계는 상기 발광칩이 탑재된 본체부의 상부에 렌즈를 결합하는 단계를 추가 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 본체부와 렌즈사이에는 투명성 충진제를 채운다.
이하,본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 고출력 LED 패키지의 제1 실시예를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고출력 LED 패키지의 제2 실시예를 도시한 분해 사시도이다.
본 발명의 LED 패기지(100)는 도 2와 3에 도시한 바와 같이, 발광칩(110), 본체부(120), 리드부(130) 및 절연부(140)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 발광칩(110)은 전원인가시 빛을 발생시키고 발광시 열을 발생시키는 적어도 하나의 발광 다이오드이다.
이러한 발광 다이오드는 활성층과 이를 감싸는 클래드층으로 이루어지는 GaAlAs계, 고밀도 광디스크의 적색반도체 레이저소자에 사용되는 AlGaIn계, AlGaInP계, AlGaInPAs계와, 트랜지스터등의 전자디바이스에 사용되는 GaN계등과 같은 재료를 이용하여 구성되지만 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 반도체 재료로 다양하게 구성될 수 있다.
상기 본체부(120)는 상기 발광칩(110)이 탑재되는 상부면 일측에 리드 배치부(122)를 관통형성한 금속 구조물이다.
이러한 본체부(120)는 가공성이 우수한 금속소재의 상,하부에 미도시된 상,하부 금형을 배치한 상태에서 이를 높은 압력으로 가압하는 스탬핑 방식의 금형공정에 의해서 제조되는 방열 금속구조물이다.
여기서, 상기 본체부(120)는 상기 발광칩(110)의 발광시 발생되는 열을 기판(P)측으로 용이하게 전달할 수 있도록 열전도성이 우수한 금속소재로 구비되는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로는 구리, 은, 알루미늄, 철, 니켈 및 텅스텐중 어느 하나의 금속재 또는 이들을 적어도 하나이상 포함하는 합금재로 구성된다.
또한, 상기 본체부(120)의 상부면에는 발광칩(110)이 직접 탑재될 수도 있지만 Au-Sn, Pb-Sn등과 같은 납땜재나 Ag페이스트와 같은 접착수단을 매개로 하여 서브마운트(미도시)의 상부면에 접착고정된 상태에서 상기 본체부(120)의 상부면에 탑재될 수도 있다.
상기 리드 배치부(122)는 상기 본체부(120)의 스탬핑 가공시 상부로부터 하부로 관통형성되며, 상기 리드부(130)가 배치되는 리드 배치부(122)는 상기 본체부(120)의 상부면으로부터 상기 본체부(120)의 하부면 및 외부면까지 연장된다.
또한, 상기 본체부(120)는 몸체외부면으로부터 외측으로 일정길이 연장되어 기판(P)의 상부면에 도전성 접착제(191a)를 매개로 고정되는 적어도 하나의 보조 리드부(126)를 추가 구비한다.
여기서, 상기 보조 리드부(124)는 도 2와 3에 도시한 바와 같이, 상기 본체 부(120)의 외부면으로부터 수평하게 일정길이 연장되는 연결리드(124a)와, 상기 연결리드(124a)로부터 하향절곡되어 수평하게 일정길이 연장되는 접속리드(124b)를 갖추어 구성한다.
또한, 상기 발광칩(110)이 탑재되는 상부면에는 일정깊이의 캐비티(C)를 구비하며, 상기 캐비티(C)의 내부면에는 상기 발광칩(110)에서 발생된 빛을 반사시키는 반사부(125)를 구비한다.
여기서, 상기 반사부(125)는 Ag,Al,Ni과 같이 광반사율이 높은 반사물질을 일정두께로 도포, 코팅 및 증착중 어느 하나의 방식으로 구비할 수도 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 광반사율이 높은 반사재료로 이루어진 반사판을 상기 캐비티(C)의 내부면에 부착하여 구비될 수도 있다.
그리고, 상기 반사부(125)가 구비되는 캐비티(C)의 내부면은 수직하게 구비될 수도 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 발광칩(110)에서 발생된 빛을 보다 넓은 지향각으로 투사시킬 수 있도록 경사지게 구비되는 것이 바람직하다.
상기 리드부(130)는 상기 본체부(120)의 리드 배치부(122)에 배치되는 일단이 상기 발광칩(110)과 전기적으로 연결되는 도전성 금속부재이다.
이러한 리드부(130)는 상기 리드 배치부(122)에 배치되어 제1와이어(134)의 일단과 본딩되는 와이어 본딩리드(131)와, 상기 와이어 본딩리드(131)로부터 하향절곡되어 수평하게 일정길이 연장되어 상기 본체부에 배치되는 연결리드(132) 및 상기 연결리드(132)로부터 하향절곡되어 수평하게 일정길이 연장되어 기판의 상부 면에 도전성 접착제(191b)로 전기적으로 연결되는 접속리드(133)를 갖추어 구성한다.
여기서, 상기 연결리드(132)는 상기 리드 배치부(122)로부터 연장되어 상기 본체부(120)의 하부면과 외부면까지 연장되는 요홈에 배치되며, 상기 요홈에는 절연물이 채워지게 된다.
상기 절연부(140)는 금속물로 이루어진 본체부(120)와, 상기 본체부(120)의 리드 배치부(122)에 배치된 리드부(130)간의 전기적인 연결을 차단하도록 상기 리드 배치부(122)에 채워지는 절연물로 구성된다.
이러한 절연물은 에폭시, 레진과 같이 UV광의 조사에 의해서 경화되는 열경화성 수지물로 구비되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 본체부(120)에 탑재되는 발광칩(110)은 수직형과 수평형으로 대별되는바, P극과 N극중 어느 하나가 상부면에 그리고 나머지 하나가 하부면에 각각 형성된 수직형 발광다이오드로 구비되는 경우, 도 2와 3에 도시한 바와 같이, 상기 발광칩(110)의 상부면은 상기 리드부(130)와 제1 와이어(134)를 매개로 하여 전기적으로 접속연결되고, 하부면은 상기 본체부(120)의 상부면에 도전성 접착제를 매개로 전기적으로 접속연결된다.
또한, 상기 발광칩(110a)이 P극과 N극이 상부면에 모두 형성된 수직형 발광다이오드로 구비되는 경우, 도 4와 5에 도시한 바와 같이, 상기 발광칩(110a)의 상부면은 상기 리드부(130)와 제1 와이어(134)를 매개로 하여 전기적으로 접속연결되 면서 상기 본체부(120)와도 제2 와이어(135)를 매개로 전기적으로 접속연결되어 다른 형태의 LED 패키지(100a)를 구성할 수 있다.
또한, 상기 본체부(120)의 상부면에는 도 6(g)에 도시한 바와 같이, 상기 발광칩(110)에서 발광된 빛을 외부로 넓은 지향각으로 투사할 수 있도록 렌즈(150)를 결합하며, 상기 본체부(120)와 상기 렌즈(150)사이의 공간에는 상기 발광칩(110)을 보호하도록 충진제로서 채워지게 된다.
여기서, 상기 렌즈(150)는 리플로우(reflow)조립이 가능하도록 에폭시, 유리재질로 구성되는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 폴리카보네이트(polycarbonate), PMMA, 광나일론(optical nylon), COC(cyclic olefin copolymer), ATON, ZEONIX 등 과 같은 일반적인 투명한 레진(resin)재질이면 모두 가능하다.
상기 충진제는 상기 본체부(120)와 렌즈(150)사이의 공간에 고르게 퍼질 수 있도록 유동성이 있으며, 투명한 레진재질의 실리콘, 에폭시등이 선택적으로 사용될 수 있다.
이러한 충진제는 젤 형태의 탄성수지이며, 황변(yellowing)과 같은 단파장의 빛에 의한 변화가 매우 적고 굴절률 또한 높아 우수한 광학적 특성을 갖는 소재가 바람직하며, 충진제를 실리콘으로 채용하는 경우, 에폭시와는 달리 경화 작업 이후에도 젤이나 탄성(elastomer)상태를 유지하기 때문에, 열에 의한 스트레스, 진동 및 외부 충격 등으로부터 상기 발광칩(110)을 보다 안정적으로 보호할 수 있다.
도 6(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)는 본 발명에 따른 고출력 LED 패키지를 제조하는 공정을 도시한 순서도로써, 본 발명의 고출력 LED 패키지(100)는 아래의 a 내지 g단계를 거치면서 제조되는 것이다.
a. 상부면에 리드 배치부를 관통형성한 본체부를 적어도 하나 구비하는 제1 프레임 모재를 제공하는 단계
도 6(a)에 도시한 바와 같이, 제1 프레임 모재(F1)에는 보조 리드부(124)를 매개로 연결되는 본체부(120)를 구비하고, 상기 본체부(120)는 구리 및 이를 포함하는 합금소재로 이루어져 가공성이 우수한 금속소재로 구성되는바, 상,하부 금형(미도시)사이에 직육면체상의 본체부(120)를 배치한 상태에서 이를 상,하부에서 동시에 일정세기의 가압력으로 가압하는 스탬핑공정에 의해서 상기 본체부(120)에 상부면에 상기 리드부(130)가 배치될 수 있도록 리드 배치부(122)를 관통형성한다.
여기서,상기 제1 프레임 모재(F1)와 본체부(120)는 서로 동일한 금속소재로 구비된다.
이와 동시에, 상기 본체부(120)의 상부면에는 발광원인 발광칩(110)이 탑재되는 일정깊이의 캐비티(C)를 함몰형성하고, 상기 본체부(120)와 제1프레임 모재(F1)사이를 연결하는 보조 리드부(124)는 가공전 일자형으로 편평한 상태에서 상기 본체부(120)의 외부면으로부터 수평하게 일정길이 연장되는 연결리드(124a)와, 상기 연결리드(124a)로부터 하향절곡된 다음 수평하게 일정길이 연장되는 접속리드(124b)를 갖도록 절곡가공된다.
또한, 상기 본체부(120)의 상부면에 캐비티(C)를 함몰형성한 다음, 상기 캐비티(C)의 내부면에는 Ag,Al,Ni과 같이 광반사율이 높은 반사물질을 소재로 하여 도포, 코팅 및 증착중 어느 하나의 방식으로 반사부(125)를 구비한다. 이에 따라, 상기 본체부(120)의 상부면에 탑재되는 발광칩(110)에서 발생된 빛은 상기 반사부(125)에 의해서 반사/굴절되어 외부로 방사되는 광효율을 높일 수 있는 것이다.
여기서 상기 반사부(125)는 상기 캐비티(C)의 경사진 내부면에 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본체부(120)에 형성되는 리드 배치부(122)는 상기 리드부의 상단일부를 노출시키도록 본체부(120)의 상부면으로부터 시작되어 상기 본체부(120)의 하부면 및 외부면까지 연장된다.
상기 제1 프레임 모재(F1)의 모서리부에는 위치결정용 홀(101)을 관통형성한다.
b. 상기 리드 배치부에 배치되는 리드부를 적어도 하나 구비하는 제2 프레임 모재를 제공하는 단계
도 6(b)에 도시한 바와 같이, 제2 프레임 모재(F2)에는 상기 리드 배치부(122)에 배치되는 리드부(130)를 적어도 하나 구비하는바, 상기 리드부(130)는 상기 보조 리드부(124)를 형성하는 것과 마찬가지로 가공전 일자형으로 편평한 상태에서 상기 리드부(130)의 상,하부에 배치되는 상,하부금형을 이용하는 스탬핑공정에 의해서 절곡된다.
상기 리드부(130)는 상기 리드 배치부(122)에 배치되어 제 1와이어(134)의 일단과 본딩되는 와이어 본딩리드(131)와, 상기 와이어 본딩리드(131)로부터 하향절곡된 다음 수평하게 일정길이 연장되어 상기 본체부(120)에 배치되는 연결리드(132) 및 상기 연결리드(132)로부터 하향절곡된 다음 수평하게 일정길이 연장되는 접속리드(133)를 갖도록 스탬핑공정에 의해서 절곡가공된다.
또한, 상기 제2 프레임 모재(F2)의 모서리부에는 상기 제1 프레임 모재(F1)에 형성된 위치결정용 홀(101)과 대응하는 위치결절용 핀(102)을 구비한다.
c. 상기 제1 프레임 모재와 제2 프래임 모재를 상하중첩하여 상기 본체부의 리드 배치부에 상기 리드부를 배치하는 단계
도 6(c)에 도시한 바와 같이, 상기 본체부(120)를 갖는 제1 프레임 모재(F1)를 상부프레임으로 하고, 상기 리드부(130)를 갖는 제2 프레임 모재(F2)을 하부프레임으로 하여 상기 제1,2프레임 모재(F1)(F2)를 상하 중첩시키면, 상기 본체부(120)와 대응하는 리드부(130)는 상기 리드 배치부(122)의 하부로 삽입배치된다.
이러한 경우, 상기 리드부(130)의 상단에 해당하는 와이어 본딩리드(131)는 상기 본체부(120)에 관통형성된 리드 배치부(122)의 상부를 통하여 외부로 노출되고, 상기 리드부(130)의 연결리드(132)는 상기 본체부(120)의 내부에 형성된 리드 배치부(122)에 배치되는 한편, 상기 리드부(130)의 나머지 접속리드(132)는 상기 본체부(120)의 외부로 노출된다.
이때, 상기 제2 프레임 모재(F2)에 연결된 리드부(130)는 상기 본체부(120) 의 리드 배치부(122)와 접촉되지 않고 일정간격을 유지하도록 이격배치된다.
이를 위해서, 상기 제1,2 프레임 모재(F1)(F2)중 어느 하나에는 위치결정용 홀(101)을 관통형성하고, 상기 제1,2 프레임 모재(F1)(F2)중 그 나머지에는 상기 위치결정용 홀(101)내로 삽입되는 위치결정용 핀(102)을 구비한다.
이에 따라, 상기 제1,2프레임 모재(F1)(F2)간의 상하중첩시 상기 위치결정용 홀(101)과 위치결정용 핀(102)간의 결합에 의해서 상기 리드 배치부(122)에 리드부가 정확하게 배치되고, 상기 리드 배치부(122)에 정확하게 배치된 리드부(130)가 상기 리드 배치부의 내부면과 접하지 않다로고 일정간격을 두고 이격배치되는 준비작업을 보다 간편하게 수행할 수 있는 것이다.
d. 상기 리드 배치부내로 절연물을 공급하여 상기 리드부와 본체부간의 전기적인 연결을 차단하는 절연부를 형성하는 단계
도 6(d)에 도시한 바와 같이, 제1,2 프레임 모재(F1)(F2)의 상하 중첩에 의해서 상기 리드부(130)가 상기 본체부(120)의 리드 배치부(122)의 내부면과 접촉되지 않도록 배치된 상태에서, 상기 리드 배치부(122)에 절연물을 주입하여 채우게 되면, 금속물로 이루어진 본체부(120)와 기판과 전기적으로 연결되는 리드부(130)는 절연물에 의해서 형성되는 절연부(140)에의해서 서로 전기적인 연결이 이루어지지 않도록 서로 분리되는 것이다.
e. 상기 본체부의 상부면에 발광칩을 탑재하여 전기적으로 연결하는 단계
도 6(e)(f)에 도시한 도시한 바와 같이, 전원인가시 빛을 발생시키는 반소체 소자와 같은 발광칩(110)를 상기 본체부(120)의 상부면 중앙영역에 탑재하고, 탑재된 발광칩(110)은 상기 리드부(130)와 제1 와이어(134)를 매개로 하여 와이어 본딩된다.
즉, 상기 발광칩(110)이 P극과 N극중 어느 하나가 상부면에 구비되고, 나머지 하나가 하부면에 구비되는 수직형 발광다이오드인 경우, 상기 본체부(120)에 탑재되는 발광칩(110)의 상부면은 상기 리드 배치부(122)로부터 상부로 노출되는 리드부(130)와 제1 와이어(134)를 매개로 하여 전기적으로 접속연결되고, 하부면은 상기 본체부(120)의 상부면에 도전성 접착제를 매개로 전기적으로 접속연결된다.
한편, 상기 발광칩(110a)이 P극과 N극이 상부면에 모두 구비되는 수직형 발광다이오드인 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 발광칩(110a)의 상부면은 상기 리드부(130)와 제1 와이어(134)를 매개로 하여 전기적으로 접속연결되고, 상기 본체부(120)와도 제2 와이어(135)를 매개로 전기적으로 접속연결된다.
또한, 상기 발광칩(110)(110a)이 탑재된 본체부(120)에는 도 6(f)(g)에 도시한 바와 같이, 상기 발광칩(110)에서 발생되는 빛을 넓은 지향각으로 투사할 수 있도록 사전에 설계된 렌즈(150)를 상기 발광칩(110)의 직상부에 배치한 상태에서, 상기 렌즈(150)의 하부단을 상기 본체부(120)의 상부면이나 상기 캐비티(c)에 접착제를 이용하여 접착고정한다.
또한, 상기 본체부(120)와 이에 구비되는 렌즈(150)사이에는 상기 발광칩(110)을 보호할 수 있도록 유동성이 좋고 투명한 소재로 이루어진 충진제를 채우 는 것도 바람직하며, 상기 충진제에는 상기 발광칩(110)에서 발생된 빛을 다른 색으로 전환할 수 있도록 형광체와 같은 색변환물질을 포함할 수도 있다.
f. 상기 본체부와 리드부를 상기 제1,2프레임 모재로부터 절단하여 분리하는 단계
상기 발광칩(110)이 탑재된 본체부(120)와, 상기 본체부(120)와 절연부(140)에 의해서 절연된 리드부(130)는 상기 제1,2 프레임모제(F1)(F2)와의 연결부위를 미도시된 절단수단으로서 절단함으로서 도 6(g)에 도시한 바와 같이, 상기 발광칩(110)이 탑재된 본체부 및 리드부를 제1,2 프레임 모재(F1)(F2)로부터 완전분리하여 기판(P)에 탑재할 수 있는 LED 패키지(100)를 제조완성하게 된다.
한편, 상기 LED 패키지(100)(100a)는 도 2와 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 리드부(130)의 하부단과 상기 본체부(120)로부터 연장된 보조 리드부(124)의 하부단을 도전성 접착제(191a)(191b)을 매개로 하여 기판(P)에 형성된 패턴회로와 전기적으로 연결됨으로서, 상기 발광칩(110)(100a)에 일정세기의 전압을 인가하여 빛을 발생시킬 수 있는 것이다.
또한, 상기 본체부(120)는 열전도성이 우수한 소재로 이루어진 전도성 접착제(192)을 매개로 하여 기판(P)상에 장착됨으로서, 상기 발광칩(110)(110a)의 발광시 발생되는 열을 금속소재로 이루어진 본체부(120)및 전도성 접착제(192)를 통하여 상기 기판(P)측으로 전달하는 열방출경로를 형성하여 방열특성을 향상시킬 수 있는 것이다.
본 발명은 특정한 실시예와 관련하여 도시되고 설명되었지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 발광칩이 탑재되는 본체부에 리드부가 배치되는 리드 배치부를 구비하고, 리드 배치부에 절연물이 채워지는 절연부에 의해서 발광칩과 전기적으로 연결되는 리드부와 기판과 전기적으로 연결되는 본체부사이를 절연하고, 본체부를 기판에 탑재함으로서, 발광칩의 발광시 발생된 열을 본체부를 통해 기판으로 보다 신속하게 전달하여 열방출 능력을 향상시킬 수 있고, 본체부에 탑재되는 발광칩의 적용영역을 확대하여 설계 자유도를 높일 수 있으며, 조립공정을 단순화하고, 구성부품수를 줄여 작업생산성을 향상시키고, 대량생산을 가능하게 하고, 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims (26)

  1. 전원인가시 빛을 발생시키는 발광칩이 탑재되는 상부면에 리드 배치부를 관통형성한 본체부;
    상기 리드 배치부에 배치되어 노출되는 일단이 상기 발광칩과 전기적으로 연결되는 리드부 ; 및
    상기 리드 배치부에 채워지는 절연물에 의해서 상기 본체부와 리드부간의 전기적 연결을 차단하는 절연부; 를 포함하는 고출력 LED 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광칩은 P극과 N극중 어느 하나가 상부면에 그리고 나머지 하나가 하부면에 각각 형성된 수직형 발광다이오드로 구비됨을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 발광칩의 상부면은 상기 리드부와 제1 와이어를 매개로 전기적으로 접속연결되고, 상기 발광칩의 하부면은 상기 본체부의 상부면에 도전성 접착제를 매개로 전기적으로 접속연결됨을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광칩은 P극과 N극이 상부면에 형성된 수평형 발광다이오드로 구비됨을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발광칩은 상기 리드부와 제1 와이어를 매개로 상기 P극 또는 N극중 어느 하나가 전기적으로 접속연결되고, 상기 본체부와 제2 와이어를 매개로 상기 P극 또는 N극중 나머지 하나가 전기적으로 접속연결됨을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는 열전도성 금속소재로 구비됨을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는 외측으로 일정길이 연장되어 기판의 상부면에 도전성 접착제를 매개로 고정되는 적어도 하나의 보조 리드부를 추가 구비함을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보조 리드부는 상기 본체부의 외부면으로부터 수평하게 연장되는 연결리드와, 상기 연결리드로부터 하향절곡되어 수평하게 연장되는 접속리드를 구비함 을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 리드 배치부는 상기 본체부의 상부면으로부터 상기 본체부의 하부면 및 외부면까지 연장됨을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는 상기 발광칩이 탑재되는 상부면에 일정깊이의 캐비티를 구비함을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 캐비티의 내부면에는 상기 발광칩의 빛을 반사하는 반사부를 구비하고, 상기 반사부가 구비되는 캐비티의 내부면은 경사지게 구비됨을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 리드부는 상기 리드 배치부에 배치되어 와이어의 일단과 본딩되는 와이어 본딩리드와, 상기 와이어 본딩리드로부터 하향절곡되어 수평하게 일정길이 연장되어 상기 본체부에 배치되는 연결리드 및 상기 연결리드로부터 하향절곡되어 수평하게 일정길이 연장되는 접속리드를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 고출력 LED 패 키지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 본체부는 상부면에 결합되는 렌즈를 추가 포함함을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 본체부와 렌즈사이에는 투명성 충진제가 채워짐을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지.
  15. a) 상부면에 리드 배치부를 관통형성한 본체부를 적어도 하나 구비하는 제1 프레임 모재를 제공하는 단계;
    b) 상기 리드 배치부에 배치되는 리드부를 적어도 하나 구비하는 제2 프레임 모재를 제공하는 단계 ;
    c) 상기 제1 프레임 모재와 제2 프래임 모재를 상하중첩하여 상기 본체부의 리드 배치부에 상기 리드부를 배치하는 단계 ;
    d) 상기 리드 배치부내로 절연물을 공급하여 상기 리드부와 본체부간의 전기적인 연결을 차단하는 절연부를 형성하는 단계 ;
    e) 상기 본체부의 상부면에 발광칩을 탑재하여 전기적으로 연결하는 단계 및
    f) 상기 본체부와 리드부를 상기 제1,2프레임 모재로부터 절단하여 분리하는 단계; 를 포함하는 고출력 LED 패키지 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 a) 단계는 상기 본체부에 리드 배치부를 관통형성함과 동시에 상기 본체부의 상부면에 일정깊이의 캐비티를 함몰형성하는 단계를 추가 구비함을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 캐비티는 경사진 내부면에 상기 발광칩의 빛을 반사하는 반사부를 구비함을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 a) 단계는 상기 본체부에 리드 배치부를 관통형성함과 동시에 상기 본체부와 제1프레임 모재사이를 연결하는 연결부위에 상기 본체부의 외부면으로부터 수평하게 연장되는 연결리드와, 상기 연결리드로부터 하향절곡되어 수평하게 연장되는 접속리드로 이루어진 보조 리드부를 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 리드 배치부는 상기 본체부의 상부면으로부터 상기 본체부의 하부면 및 외부면까지 연장됨을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 b)단계는 제2 프레임 모재로부터 연장되는 부위에 상기 리드 배치부에 배치되어 와이어의 일단과 본딩되는 와이어 본딩리드와, 상기 와이어 본딩리드로부터 하향절곡되어 수평하게 일정길이 연장되어 상기 본체부에 배치되는 연결리드 및 상기 연결리드로부터 하향절곡되어 수평하게 일정길이 연장되는 접속리드로 이루어진 리드부를 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 리드 배치부에 배치되는 리드부는 상기 리드 배치부의 내부면과 일정간격을 두고 이격됨을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조방법.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 c)단계는 상기 제1,2 프레임 모재중 어느 하나에 형성된 위치결정용 홀과 상기 제1,2 프레임 모재중 나머지에 형성된 위치결정용 핀의 결합에 의해서 상기 제1,2 프레임 모재를 중첩시킴을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조방법.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 e)단계는 P극과 N극중 어느 하나가 상부면에 구비되고, 나머지 하나가 하부면에 구비되는 수직형 발광칩의 상부면을 상기 리드부와 제1 와이어를 매개로 기적으로 접속연결하고, 수직형 발광칩의 하부면은 상기 본체부의 상부면에 도전성 접착제를 매개로 전기적으로 접속연결함을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조방법.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 e)단계는 P극과 N극이 상부면에 모두 구비되는 수평형 발광칩의 상부면을 상기 리드부와 제1 와이어를 매개로 상기 P극 또는 N극중 어느 하나가 전기적으로 접속연결하고, 상기 본체부와도 제2 와이어를 매개로 상기 P극 또는 N극중 나머지 하나가 전기적으로 접속연결함을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조방법.
  25. 제15항에 있어서,
    상기 e) 단계는 상기 발광칩이 탑재된 본체부의 상부에 렌즈를 결합하는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 본체부와 렌즈사이에는 투명성 충진제를 채움을 특징으로 하는 고출력 LED 패키지 제조방법.
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