KR100984209B1 - Method of manufacturing a package, light generating device and method of manufacturing a light generating device by using the same - Google Patents
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Abstract
패키지 제조방법, 이를 이용한 발광소자 및 발광소자 제조방법이 개시된다. 예시된 패키지 제조방법은 금속분말 및 상기 금속분말을 결합시켜 형태를 유지시키는 제1 바인더를 이용하여 리드프레임을 제조하는 단계와, 상기 리드프레임을 몰드 내부에 배치하는 단계와, 세라믹분말 및 상기 세라믹분말을 결합시켜 형태를 유지시키는 제2 바인더를, 상기 리드프레임이 배치된 상기 몰드에 주입하여 패키지를 제조하는 단계 및 상기 패키지를 소결하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a package, a light emitting device and a method of manufacturing the light emitting device using the same are disclosed. An exemplary package manufacturing method includes manufacturing a lead frame using a metal powder and a first binder which combines the metal powder to maintain a shape, disposing the lead frame in a mold, ceramic powder and the ceramic. Injecting a second binder to maintain the shape by combining the powder, the step of injecting into the mold in which the lead frame is disposed to produce a package and the step of sintering the package.
패키지, 세라믹, 금속분말, 소결 Package, Ceramic, Metal Powder, Sintered
Description
본 발명은 패키지 제조방법 및 이를 이용한 발광소자 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히, 장시간 구동에도 신뢰성이 보장되고, 기존의 방법들에 비해서 가공하고자 하는 형상 디자인에 제한이 적은 패키지 제조방법 및 이를 이용한 발광소자 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a package and a method for manufacturing a light emitting device using the same, and more particularly, a package manufacturing method and a light emitting method using the same, which are guaranteed reliability even for a long time driving, and have less restriction on the shape design to be processed as compared to existing methods. It relates to a device manufacturing method.
일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 발광 효율이 높고, 수명이 길고, 소비전력이 낮으며, 친환경적이라는 많은 장점들을 갖고 있어 그것을 사용하는 기술분야가 계속해서 증가하고 있는 추세이다.In general, light emitting diodes (LEDs) have many advantages such as high luminous efficiency, long life, low power consumption, and eco-friendliness. Therefore, the technical field using them is increasing.
현재 디스플레이 및 조명용에 적용되는 장수명 LED는 리드 프레임에 일정사이즈의 방열 슬러그(slug) 유닛을 일체화하여 엔지니어링 플라스틱을 사출하여 제작되거나, 적층형 또는 단일 판상형 세라믹구조 또는 사출형 세라믹으로 구성되어 장수명 발광다이오드 패키지가 제작되고 있다.Long life LEDs currently applied for display and lighting are manufactured by injecting engineering plastics by integrating a certain size of heat dissipating slug unit in the lead frame, or by using laminated or single plate ceramic structures or injection ceramics for long life LED package. Is being produced.
이는 디스플레이 및 조명용 광원으로 발광다이오드 패키지가 확대 적용되면 서 기존 폴리프탈아미드(polyphthalamide:PPA) 수지를 사용하는 통상적인 LED 패키지의 신뢰성이 확보되지 못하여 신뢰성 확보를 위한 신규 패키지가 요구되기 때문이다. This is because, as the light emitting diode package is widely applied as a light source for display and lighting, the reliability of the conventional LED package using the existing polyphthalamide (PPA) resin is not secured, and thus a new package for securing the reliability is required.
리드 프레임(Lead frame)에 수지를 사출하는 패키지는 취약한 열 특성 및 패키지 구성 물질의 열화로 인하여 장시간 구동 시 신뢰성에 취약하다.Packages that inject resin into lead frames are vulnerable to reliability when driven for long periods of time due to poor thermal characteristics and deterioration of package components.
또한, 적층형 세라믹 패키지는 리드 프레임 타입보다 열화에 강하며, 신뢰성이 우수하나 적층으로 인해서 형성되는 층간의 계면을 매끄럽게 하기 어려워 반사기(reflect cup)를 형성하기 어렵다. 즉, 형상 디자인이 제한적이다. 더욱이, 화이트 세라믹재질(Al2O3)의 경우 투광성이 있어서 LED 칩에서 발생된 빛의 손실이 발생된다.In addition, the multilayer ceramic package is more resistant to deterioration than the lead frame type, and is more reliable, but it is difficult to form a reflector cup because it is difficult to smooth the interface between the layers formed due to the lamination. That is, the shape design is limited. In addition, in the case of white ceramic material (Al 2 O 3 ) is light-transmissive, the loss of light generated from the LED chip is generated.
사출형 세라믹 패키지는 반사기(reflect cup) 및 패키지 형상 디자인에 우수하나 LED 칩에 연결되는 전극을 형성하기 위하여 발광부 반사기에 전극 및 반사 금속층이 형성되는데 반사기에 형성된 금속과 발광부의 봉지제(silicone, epoxy resin)와의 부착력에 약하며, 박리에 의한 신뢰성 저하와 외부에 노출된 금속 전극으로부터 부식이 발생되어 발광부까지 확산됨으로써 신뢰성에 치명적 영향을 미칠 수 있다.Although the injection-type ceramic package is excellent in reflector cup and package shape design, an electrode and a reflective metal layer are formed on the light emitter reflector to form an electrode connected to the LED chip. It is weak to adhesion with epoxy resin, and it can have a fatal effect on reliability by deterioration of reliability due to peeling and corrosion generated from metal electrode exposed to the outside and diffusion to light emitting part.
이에 따라, 본 발명이 해결하고자 하는 제1 과제는 장시간 구동에도 신뢰성 이 보장되고 형상 디자인에 제한이 적은 패키지 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the first problem to be solved by the present invention is to provide a package manufacturing method that guarantees reliability even for a long time driving, and has a small limit in shape design.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 제2 과제는 이러한 패키지 제조방법을 이용하여 제조된 발광소자를 제공하는 것이다.In addition, a second problem to be solved by the present invention is to provide a light emitting device manufactured using such a package manufacturing method.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 제 3 과제는 이러한 발광소자 제조방법을 제공하는 것이다. In addition, a third object of the present invention is to provide a method of manufacturing such a light emitting device.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 패키지 제조방법은 금속분말 및 상기 금속분말을 결합시켜 형태를 유지시키는 제1 바인더를 이용하여 리드프레임을 제조하는 단계와, 상기 리드프레임을 몰드 내부에 배치하는 단계와, 세라믹분말 및 상기 세라믹분말을 결합시켜 형태를 유지시키는 제2 바인더를, 상기 리드프레임이 배치된 상기 몰드에 주입하여 패키지를 제조하는 단계 및 상기 패키지를 소결하는 단계를 포함한다.Package manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention comprises the steps of manufacturing a lead frame using a metal powder and the first binder to maintain the shape by combining the metal powder, and the lead frame is disposed in the mold And a step of preparing a package by injecting a ceramic powder and a second binder to maintain the shape by combining the ceramic powder into the mold in which the lead frame is disposed, and sintering the package.
바람직하게, 상기 금속분말은 세라믹의 열팽창계수와 동일한 것을 사용하는 것이 좋다Preferably, the metal powder is preferably used the same as the thermal expansion coefficient of the ceramic.
예컨대, 상기 금속분말은 텅스텐과 구리의 합금분말이 사용될 수 있다.For example, the metal powder may be an alloy powder of tungsten and copper.
예컨대, 상기 리드프레임을 형성하는 단계에서, 상기 리드프레임은 사출성형을 통해서 형성될 수 있다.For example, in the forming of the lead frame, the lead frame may be formed by injection molding.
또한, 상기 패키지를 형성하는 단계에서, 상기 패키지는 사출성형을 통해서 형성될 수 있다.In addition, in the forming of the package, the package may be formed through injection molding.
본 발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 패키지 제조방법은 세라믹분말 및 상기 세라믹분말을 결합시켜 형태를 유지하는 제1 바인더를 이용하여, 리드프레임의 제1측이 음각된 제1측 패키지를 형성하는 단계와, 세라믹분말 및 상기 세라믹분말을 결합시켜 형태를 유지하는 제1 바인더를 이용하여, 리드프레임의 제2측이 음각된 제2측 패키지를 형성하는 단계와, 상기 제1측 패키지와 상기 제2측 패키지를 결합하여, 리드프레임 캐비티(cavity)를 포함하는 제1차 패키지를 형성하는 단계와, 금속분말 및 상기 금속분말을 결합시켜 형태를 유지하는 제2 바인더를 상기 리드프레임 캐비티에 주입하여 리드프레임을 형성된 제2차 패키지를 제조하는 단계 및 상기 제2차 패키지를 소결하는 단계를 포함한다.Package manufacturing method according to another exemplary embodiment of the present invention to form a first side package in which the first side of the lead frame is engraved by using a ceramic powder and a first binder to maintain the shape by combining the ceramic powder Forming a second side package in which a second side of the lead frame is engraved by using a ceramic powder and a first binder which combines the ceramic powder to maintain a shape; and the first side package and the first Combining the two-side packages to form a first package including a leadframe cavity; and injecting a metal powder and a second binder to maintain a shape by combining the metal powder into the leadframe cavity. Manufacturing a secondary package having a lead frame, and sintering the secondary package.
바람직하게, 상기 금속분말은 세라믹의 열팽창계수와 동일한 것을 사용하는 것이 좋다Preferably, the metal powder is preferably used the same as the thermal expansion coefficient of the ceramic.
예컨대, 상기 금속분말은 텅스텐과 구리의 합금분말이 사용될 수 있다.For example, the metal powder may be an alloy powder of tungsten and copper.
예컨대, 상기 제1 측 패키지를 형성하는 단계 및 제2측 패키지를 형성하는 단계에서, 상기 제1 측 패키지 및 제2측 패키지는 사출성형을 통해서 형성될 수 있다.For example, in the forming of the first side package and the forming of the second side package, the first side package and the second side package may be formed through injection molding.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 발광소자는 발광 칩, 제1 리드 프레임, 제2 리드 프레임 및 세라믹 하우징을 포함한다. 상기 발광 칩은 제1 전극 및 제2 전극을 포함한다. 상기 제1 리드 프레임은 상기 발광 칩의 상기 제1 전극과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 리드 프레임은 상기 발광 칩의 상기 제2 전극과 전기적으로 연결된다. 상기 세라믹 하우징은 상기 발광 칩, 상기 제1 리드 프레임 및 상기 제2 리드 프레임을 고정하고 보호한다. 이때, 상기 제1 및 제2 리드 프레임들의 두께는 150 마이크로미터 이상의 범위를 갖는다.The light emitting device according to the exemplary embodiment of the present invention includes a light emitting chip, a first lead frame, a second lead frame, and a ceramic housing. The light emitting chip includes a first electrode and a second electrode. The first lead frame is electrically connected to the first electrode of the light emitting chip, and the second lead frame is electrically connected to the second electrode of the light emitting chip. The ceramic housing fixes and protects the light emitting chip, the first lead frame, and the second lead frame. At this time, the thickness of the first and second lead frames has a range of 150 micrometers or more.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 발광소자 제조방법은 위에서 설명된 패키지 제조방법을 통해서 패키지를 제조하는 단계와 상기 패키지에 발광칩을 배치하는 단계 및 상기 발광칩과 리드프레임을 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing a light emitting device according to an exemplary embodiment of the present invention includes the steps of manufacturing a package through the package manufacturing method described above, arranging a light emitting chip on the package, and electrically connecting the light emitting chip and a lead frame. Steps.
본 발명에 의한 패키지 제조방법에 의하면, 패키지의 재질로서 세라믹을 사용한다. 따라서, 종래 리드 프레임(Lead frame)에 수지를 사출하는 패키지에서 재기되는 문제점인 취약한 열 특성 및 패키지 구성 물질의 열화로 인한 장시간 구동 시 신뢰성 저하 문제를 해결할 수 있다.According to the package manufacturing method according to the present invention, ceramic is used as a material of the package. Therefore, it is possible to solve the problem of deterioration of reliability when driving for a long time due to the weak thermal characteristics and the deterioration of the package constituent material, which is a problem that is recovered from a package that injects resin into a lead frame.
또한, 세라믹 재질을 이용하여 전체를 한번에 형성함으로써, 반사기 형성이 어려웠던 종래 적층형 세라믹 패키지와 달리, 만들고자 하는 형상에 제한이 없이 가공할 수 있다.In addition, by forming the whole using a ceramic material at once, unlike the conventional laminated ceramic package, which is difficult to form a reflector, it can be processed without limitation in the shape to be made.
또한, LED 칩에 연결되는 전극을 형성하기 위하여 발광부 반사기에 전극 및 반사 금속층을 형성하는 종래 사출형 세라믹 패키지와는 달리, 반사기에 금속층을 형성하지 않아도 리드프레임을 형성할 수 있게되어, 발광부의 봉지제 (silicone, epoxy resin)와의 부착력을 향상시킬 수 있으므로, 박리에 의한 신뢰성 저하와 외부에 노출된 금속 전극의 부식 문제점을 해소할 수 있어 신뢰성이 향상된다.In addition, unlike the conventional injection-type ceramic package in which the electrode and the reflective metal layer are formed on the light emitter reflector to form an electrode connected to the LED chip, the lead frame can be formed without forming a metal layer on the reflector. Since the adhesion to the encapsulant (silicone, epoxy resin) can be improved, the reliability problem due to peeling and corrosion of the metal electrode exposed to the outside can be solved and the reliability is improved.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, and that one or more other features It should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에서 '패키지'는 반도체 칩이 실장되지 않은 상태를 나타내고, 반도체 칩이 실장된 상태는 '소자'라 는 용어를 사용하기로 한다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. In the present specification, the 'package' indicates a state in which the semiconductor chip is not mounted, and the state in which the semiconductor chip is mounted will be used as the term 'element'.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 패키지 제조방법에 의한 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a package manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 패키지 제조방법은 리드프레임을 제조하는 단계(S101), 상기 리드프레임을 몰드 내부에 배치하는 단계(S102), 패키지를 제조하는 단계(S103) 및 상기 패키지를 소결하는 단계(S104)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a method of manufacturing a package according to an exemplary embodiment of the present invention includes manufacturing a lead frame (S101), placing the lead frame in a mold (S102), and manufacturing a package ( S103) and sintering the package (S104).
상기 리드프레임을 제조하는 단계(S101)에서, 금속분말 및 상기 금속분말을 결합시켜 형태를 유지시키는 제1 바인더를 이용하여 사출성형할 수 있다. 예컨대 상기 제1 바인더로서, 폴리머가 사용되어질 수 있다. 상기 금속분말은 세라믹분말과 열팽창계수를 실질적으로 동일하도록 조절하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 금속분말로서, 예컨대 텅스텐(W)과 구리(Cu)의 합금분말이 사용될 수 있다. In the step of manufacturing the lead frame (S101), it may be injection molding using a metal binder and the first binder to maintain the shape by combining the metal powder. For example, as the first binder, a polymer may be used. The metal powder is preferably adjusted so that the ceramic powder and the thermal expansion coefficient are substantially the same. For example, as the metal powder, an alloy powder of tungsten (W) and copper (Cu) may be used.
아래의 표 1은 텅스텐과 구리의 비율에 따른 열전도도와 열팽창계수를 나타 낸 것이다.Table 1 below shows the thermal conductivity and the coefficient of thermal expansion according to the ratio of tungsten and copper.
한편 세라믹의 열팽창계수는 세라믹 종류에 따라 다양하므로, 패키지에 적용될 세라믹의 종류가 결정되면, 위의 표 1을 참고로하여 텅스텐과 구리의 중량비율을 결정할 수 있다.On the other hand, since the thermal expansion coefficient of the ceramic varies depending on the type of ceramic, when the type of ceramic to be applied to the package is determined, the weight ratio of tungsten and copper can be determined with reference to Table 1 above.
금속 분말과 미량의 폴리머를 혼합하고, 사출기를 이용하여 형상을 제조한다. 상기 리드프레임은, 제조하고자 하는 패키지에 따라서 다양한 형상으로 제조될 수 있다.The metal powder and the trace polymer are mixed and a shape is manufactured by using an injection machine. The lead frame may be manufactured in various shapes according to a package to be manufactured.
상기 리드프레임을 몰드 내부에 배치하는 단계(S102)에서, 상기 S101 단계에서 형성된 리드프레임을, 패키지를 제조하기 위한 몰드 내부에 배치한다. 배치 형상 또한 제조하고자 하는 패키지에 따라서 다양하게 배치될 수 있다.In the step S102 of placing the leadframe in the mold, the leadframe formed in step S101 is placed in the mold for manufacturing a package. The arrangement shape may also be variously arranged according to the package to be manufactured.
상기 패키지를 제조하는 단계(S103)에서, 세라믹분말 및 상기 세라믹분말을 결합시켜 형태를 유지시키는 제2 바인더를, 상기 리드프레임이 배치된 상기 몰드에 주입함으로써, 예컨대 사출성형을 통해 패키지를 제조한다. 상기 제2 바인더로서, 상기 제1 바인더와 동일한 바인더가 사용될 수 있고, 상이한 바인더가 사용될 수도 있다.In the step of manufacturing the package (S103), by injecting the ceramic powder and the second binder to maintain the shape by combining the ceramic powder into the mold on which the lead frame is disposed, for example, a package is manufactured by injection molding. . As the second binder, the same binder as the first binder may be used, and different binders may be used.
다음으로, 상기 패키지를 소결하는 단계(S104)에서, 패키지를 소결하여 패키지를 제조한다. 이때, 상기 세라믹 분말과 상기 금속분말은 동시에 소결되고, 상기 제1 바인더 및 제2 바인더는 소결과정에서 증발되어 제거된다. 한편, 제1 바인더 및 제2 바인더는 소결전 솔벤트 용액을 통한 바인더를 제거하는 공정을 진행함으로써 제거될 수도 있다.Next, in the step of sintering the package (S104), the package is manufactured by sintering the package. At this time, the ceramic powder and the metal powder are simultaneously sintered, and the first binder and the second binder are evaporated and removed during the sintering process. Meanwhile, the first binder and the second binder may be removed by performing a process of removing the binder through the solvent solution before sintering.
앞에서 언급된 바와 같이, 리드프레임을 형성하는 금속분말과 세라믹분말의 열팽창계수가 동일하다. 따라서, 리드프레임과 세라믹 하우징의 열팽창이 계수가 동일하므로, 소결 후, 형성되는 리드프레임과 세라믹 하우징의 박리를 방지할 수 있다. As mentioned above, the thermal expansion coefficients of the metal powder and the ceramic powder forming the lead frame are the same. Therefore, since the coefficients of thermal expansion of the lead frame and the ceramic housing are the same, peeling of the lead frame and the ceramic housing formed after sintering can be prevented.
도 2는 도 1의 단계 S101를 통해서 제조된 리드프레임의 일 예를 보여주는 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of a lead frame manufactured through step S101 of FIG. 1.
도 2를 참조하면, 리드프레임(101)은 한 쌍이 제조된다. 몰드 내부에 금속분말 및 상기 금속분말을 결합시켜 형태를 유지시키는 제1 바인더를 주입함으로써 사출성형을 통해 제조될 수 있다. 상기 금속분말은 세라믹분말과 열팽창계수를 실질적으로 동일하도록 조절하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, a pair of lead frames 101 is manufactured. It can be produced by injection molding by injecting the metal powder and the first binder to maintain the shape by bonding the metal powder in the mold. The metal powder is preferably adjusted so that the ceramic powder and the thermal expansion coefficient are substantially the same.
예컨대, 상기 리드프레임(101)은 U-자형 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 본 도면에서 도시된 리드프레임은 예시적인 것으로, 형태상 또는 배치상의 다양한 변형이 가능함은 자명하다.For example, the
도 3은 도 1의 단계 S103을 통해서 제조된 패키지의 일 예를 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 3의 I-I'을 절단한 단면도이다.3 is a perspective view illustrating an example of a package manufactured through step S103 of FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 3.
도 3 및 4를 참조하면, 패키지(310)는 세라믹 하우징(301)과 리드프레임(101)을 포함한다. 상기 리드프레임(101)이 배치된 몰드 내부에 세라믹분말 및 상기 세라믹분말을 결합시켜 형태를 유지시키는 제2 바인더를 주입하고 성형함으로써 패키지(310)가 형성된다.3 and 4, the
도 3 및 4에서 도시된 패키지(310)의 형상은 예시적인 것 일뿐이고, 다양한 변형이 가능하다. 예컨대, 오목부가 서로 마주보도록 배치된 상기 리드프레임(101)은 볼록부가 서로 마주보도록 배치될 수도 있으며, 열 방출을 위해서, 리드프레임(101) 하부면 이외에 리드프레임(101)의 측면 또한 세라믹 하우징(301) 외부로 노출될 수도 있다. 또한 반사기의 형상 또한 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.The shape of the
이러한 방법을 통해서 제조된 발광소자는 종래 세라믹 패키지와 비교하여 중요한 특징을 갖는다. 즉, 종래 세라믹 패키지는 리드프레임이 일렉트로플레이팅 방법을 통해서 형성되므로, 리드프레임의 전체 두께가 대략 10 내지 15 마이크로미터의 작은 범위로 형성되지만, 본 방법에 의한 경우, 리드프레임의 두께는 대략 150 마이크로미터 이상으로 형성된다.The light emitting device manufactured through this method has important characteristics compared with the conventional ceramic package. That is, in the conventional ceramic package, since the lead frame is formed through the electroplating method, the total thickness of the lead frame is formed in a small range of approximately 10 to 15 micrometers, but in this case, the thickness of the lead frame is approximately 150 It is formed over micrometers.
따라서, 세라믹과 열팽창 계수를 조절하기 위해 비록 텅스텐과 같이 도전성이 상대적으로 좋지 않은 금속을 사용하는 경우에도, 두께가 증가되어 이를 보상하므로, 종래 세라믹 패키지보다 낮은 전기 저항을 구현할 수 있다.Therefore, even when using a relatively poor conductivity such as tungsten to adjust the ceramic and the coefficient of thermal expansion, the thickness is increased to compensate for this, it is possible to implement a lower electrical resistance than the conventional ceramic package.
도 5는 도 4의 패키지를 이용하여 제조된 발광소자를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device manufactured using the package of FIG. 4.
도 4에서 형성된 패키지(310)는 소결되어 패키지가 완성된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 리드프레임(101)을 형성하기 위한 금속분말의 열팽창계수는 세라믹분말의 열팽창계수와 실질적으로 동일하다. 따라서, 소결과정에서 발생되는 열팽창에 따른 리드프레임(101)과 세라믹 하우징(301)의 박리를 방지할 수 있다.The
이후, 이러한 패키지에 발광칩(501)이 실장되고, 리드프레임(102)에 전기적으로 연결된다. 예컨대, 상기 발광칩(501)은 일측의 리드프레임(102) 위에 직접 부착되고 타측의 리드프레임(102)에는 본딩와이어(503)를 통해서 연결될 수 있다.Thereafter, the
이후, 반사기에는 봉지재(502)가 봉지되어 발광칩(501)을 보호하고 고정한다.Thereafter, an
도 6은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 패키지 제조방법에 의한 순서도이다.Fig. 6 is a flow chart illustrating a package manufacturing method according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 패키지 제조방법은 제1측 패키지를 형성하는 단계(S601)와, 제2측 패키지를 형성하는 단계(S602)와, 제1차 패키지를 형성하는 단계(S603)와, 제2차 패키지를 제조하는 단계(S604) 및 상기 제2차 패키지를 소결하는 단계(S605)를 포함한다.Referring to FIG. 6, a method of manufacturing a package according to another exemplary embodiment of the present invention may include forming a first side package (S601), forming a second side package (S602), and a primary package. Forming a step (S603), manufacturing a second package (S604) and sintering the second package (S605).
상기 제1측 패키지를 형성하는 단계(S601)에서는, 세라믹분말 및 상기 세라믹분말을 결합시켜 형태를 유지하는 제1 바인더를 이용하여, 리드프레임의 제1측이 음각된 제1측 패키지를 형성한다.In the forming of the first side package (S601), a first side package in which the first side of the lead frame is engraved is formed by using the ceramic powder and the first binder to maintain the shape by combining the ceramic powder. .
상기 제2측 패키지를 형성하는 단계(S602)에서는, 세라믹분말 및 상기 세라믹분말을 결합시켜 형태를 유지하는 제1 바인더를 이용하여, 리드프레임의 제2측이 음각된 제2측 패키지를 형성한다. 이러한 제2측 패키지는 제1측 패키지와 거울상 대칭형상이 될 수도 있고, 형태상의 차이에 따라, 달라질 수도 있다.In the forming of the second side package (S602), the second side package of the lead frame is engraved by using the ceramic powder and the first binder which maintains the shape by combining the ceramic powder. . The second side package may be mirror-symmetrical with the first side package, and may vary according to shape differences.
상기 제1차 패키지를 형성하는 단계(S603)에서는, 상기 제1측 패키지와 상기 제2측 패키지를 결합하여, 리드프레임 캐비티(cavity)를 포함하는 제1차 패키지를 형성한다. 예컨대, 상기 제1측 패키지와 상기 제2측 패키지는 제1 바인더를 통해서 결합될 수 있다.In the forming of the primary package (S603), the first package is combined with the second side package to form a primary package including a leadframe cavity. For example, the first side package and the second side package may be coupled through a first binder.
상기 제2차 패키지를 제조하는 단계(S604)에서는, 금속분말 및 상기 금속분말을 결합시켜 형태를 유지하는 제2 바인더를 상기 리드프레임 캐비티에 주입하여 리드프레임을 형성된다. 이로써, 리드프레임이 형성된 제2차 패키지가 형성된다. 상기 제2 바인더는 상기 제1 바인더와 동일할 수도 있고 상이할 수도 있다.In the manufacturing of the secondary package (S604), a lead frame is formed by injecting a metal powder and a second binder, which maintains its shape by combining the metal powder, into the lead frame cavity. As a result, a secondary package having a lead frame is formed. The second binder may be the same as or different from the first binder.
마지막으로, 상기 제2차 패키지를 소결하는 단계(S605)에서, 제2차 패키지를 소결하여 패키지를 제조한다. 이때, 상기 세라믹 분말과 상기 금속분말은 동시에 소결되고, 상기 제1 바인더 및 제2 바인더는 소결과정에서 증발되어 제거된다. 한편, 제1 바인더 및 제2 바인더는 소결전 솔벤트 용액을 통한 바인더를 제거하는 공정을 진행함으로써 제거될 수도 있다. Finally, in the step of sintering the secondary package (S605), the package is manufactured by sintering the secondary package. At this time, the ceramic powder and the metal powder are simultaneously sintered, and the first binder and the second binder are evaporated and removed during the sintering process. Meanwhile, the first binder and the second binder may be removed by performing a process of removing the binder through the solvent solution before sintering.
또한, 리드프레임을 형성하는 금속분말과 세라믹분말의 열팽창계수가 동일하다. 따라서, 리드프레임과 세라믹 하우징의 열팽창이 계수가 동일하므로, 소결 후, 형성되는 리드프레임과 세라믹 하우징의 박리를 방지할 수 있다. In addition, the coefficient of thermal expansion of the metal powder and ceramic powder forming the lead frame is the same. Therefore, since the coefficients of thermal expansion of the lead frame and the ceramic housing are the same, peeling of the lead frame and the ceramic housing formed after sintering can be prevented.
도 7은 도 6의 단계 S601를 통해서 제조된 제1측 패키지를 보여주는 사시도이다.FIG. 7 is a perspective view illustrating a first side package manufactured through step S601 of FIG. 6.
도 7을 참조하면, 몰드 내부에 세라믹 분말 및 세라믹분말을 결합시켜 형태를 유지시키는 제1 바인더 배치하고, 예컨대, 사출성형하여 도시된 바와 같이 제1측 패키지(701)를 형성한다. 상기 제1측 패키지(701)의 내부는 리드프레임이 배치될 수 있는 공간인 리드프레임 캐비티(705)를 포함한다.Referring to FIG. 7, a first binder is disposed to maintain a shape by bonding ceramic powder and ceramic powder to a mold, and, for example, injection molding to form a
도시되지는 않았으나, 상기 제1측 패키지(701)과 대응하는 제2측 패키지를 동일한 방법으로 형성한다.Although not shown, the second side package corresponding to the
도 8은 도 6의 단계 S603의 결과, 즉, 도 7에서 도시된 제1측 패키지 및 제2측 패키지를 결합한 제1차 패키지를 도시하는 사시도이다.FIG. 8 is a perspective view showing a result of step S603 of FIG. 6, that is, a primary package combining the first side package and the second side package shown in FIG. 7.
도 8을 참조하면, 제1측 패키지(701) 및 제2측 패키지(702)를 결합하여 제1차 패키지(800)를 형성한다. 도면에서, 상기 제1측 패키지(701) 및 제2측 패키지(702)는 거울상 대칭의 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적일 뿐 다양한 변형이 가능하다.Referring to FIG. 8, the
도 9는 도 6의 단계 S604의 결과로 형성된 제2차 패키지를 도시하는 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating a secondary package formed as a result of step S604 of FIG. 6.
도 9를 참조하면, 도 8에서 도시된 제1차 패키지(800)의 내부에 형성된 리드프레임 캐비티(705)에 금속분말 및 금속분말을 결합시켜 형태를 유지시키는 제2 바인더를 주입하여 리드프레임(901)을 형성함으로써, 제2차 패키지(900)을 형성한다. 상기 금속분말은 세라믹분말과 열팽창계수를 실질적으로 동일하도록 조절하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 9, a lead frame is formed by injecting a metal binder and a second binder into a
이러한 방법을 통해서 제조된 발광소자는 종래 세라믹 패키지와 비교하여 중요한 특징을 갖는다. 즉, 종래 세라믹 패키지는 리드프레임이 일렉트로플레이팅 방법을 통해서 형성되므로, 리드프레임의 전체 두께가 대략 10 내지 15 마이크로미터의 작은 범위로 형성되지만, 본 방법에 의한 경우, 리드프레임의 두께는 대략 150 마이크로미터 이상으로 형성된다.The light emitting device manufactured through this method has important characteristics compared with the conventional ceramic package. That is, in the conventional ceramic package, since the lead frame is formed through the electroplating method, the total thickness of the lead frame is formed in a small range of approximately 10 to 15 micrometers, but in this case, the thickness of the lead frame is approximately 150 It is formed over micrometers.
따라서, 세라믹과 열팽창 계수를 조절하기 위해 비록 텅스텐과 같이 도전성이 상대적으로 좋지 않은 금속을 사용하는 경우에도, 두께가 증가되어 이를 보상하므로, 종래 세라믹 패키지보다 낮은 전기 저항을 구현할 수 있다.Therefore, even when using a relatively poor conductivity such as tungsten to adjust the ceramic and the coefficient of thermal expansion, the thickness is increased to compensate for this, it is possible to implement a lower electrical resistance than the conventional ceramic package.
도 10은 도 9의 패키지를 이용하여 제조된 발광소자를 도시한 단면도이다.10 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device manufactured using the package of FIG. 9.
도 10을 참조하면, 도 9에서 형성된 제2차 패키지(900)는 소결되어 패키지가 완성된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 리드프레임(901)을 형성하기 위한 금속분말의 열팽창계수는 세라믹분말의 열팽창계수와 실질적으로 동일하다. 따라서, 소결과정에서 발생되는 열팽창에 따른 리드프레임(901)과 세라믹 하우징의 박리를 방지할 수 있다.Referring to FIG. 10, the
이후, 이러한 패키지에 발광칩(501)이 실장되고, 리드프레임(902)에 전기적으로 연결된다. 예컨대, 상기 발광칩(501)은 일측의 리드프레임(902) 위에 직접 부착되고 타측의 리드프레임(902)에는 본딩와이어(503)를 통해서 연결될 수 있다.Thereafter, the
이후, 반사기에는 봉지재(502)가 봉지되어 발광칩(501)을 보호하고 고정한다.Thereafter, an
본 발명에 따르면, 패키지의 재질로서 세라믹을 사용한다. 따라서, 종래 리드 프레임(Lead frame)에 수지를 사출하는 패키지에서 재기되는 문제점인 취약한 열 특성 및 패키지 구성 물질의 열화로 인한 장시간 구동 시 신뢰성 저하 문제를 해결할 수 있다.According to the present invention, ceramic is used as the material of the package. Therefore, it is possible to solve the problem of deterioration of reliability when driving for a long time due to the weak thermal characteristics and the deterioration of the package constituent material, which is a problem that is recovered from a package that injects resin into a lead frame.
또한, 세라믹 재질을 이용하여 전체를 한번에 형성함으로써, 반사기 형성이 어려웠던 종래 적층형 세라믹 패키지와 달리, 만들고자 하는 형상에 제한이 없이 가공할 수 있다.In addition, by forming the whole using a ceramic material at once, unlike the conventional laminated ceramic package, which is difficult to form a reflector, it can be processed without limitation in the shape to be made.
또한, LED 칩에 연결되는 전극을 형성하기 위하여 발광부 반사기에 전극 및 반사 금속층을 형성하는 종래 사출형 세라믹 패키지와는 달리, 반사기에 금속층을 형성하지 않아도 리드프레임을 형성할 수 있게되어, 발광부의 봉지제 (silicone, epoxy resin)와의 부착력을 향상시킬 수 있으므로, 박리에 의한 신뢰성 저하와 외부에 노출된 금속 전극의 부식 문제점을 해소할 수 있어 신뢰성이 향상된다.In addition, unlike the conventional injection-type ceramic package in which the electrode and the reflective metal layer are formed on the light emitter reflector to form an electrode connected to the LED chip, the lead frame can be formed without forming a metal layer on the reflector. Since the adhesion to the encapsulant (silicone, epoxy resin) can be improved, the reliability problem due to peeling and corrosion of the metal electrode exposed to the outside can be solved and the reliability is improved.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다. 따라서, 전술한 설명 및 아래의 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical and exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the above description and the drawings below should be construed as illustrating the present invention, not limiting the technical spirit of the present invention.
도 1은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 패키지 제조방법에 의한 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a package manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 단계 S101를 통해서 제조된 리드프레임의 일 예를 보여주는 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of a lead frame manufactured through step S101 of FIG. 1.
도 3은 도 1의 단계 S103을 통해서 제조된 패키지의 일 예를 보여주는 사시도이다.3 is a perspective view illustrating an example of a package manufactured through step S103 of FIG. 1.
도 4는 도 3의 I-I'을 절단한 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 3.
도 5는 도 4의 패키지를 이용하여 제조된 발광소자를 도시한 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device manufactured using the package of FIG. 4.
도 6은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 의한 패키지 제조방법에 의한 순서도이다.Fig. 6 is a flow chart illustrating a package manufacturing method according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 7은 도 6의 단계 S601를 통해서 제조된 제1측 패키지를 보여주는 사시도이다.FIG. 7 is a perspective view illustrating a first side package manufactured through step S601 of FIG. 6.
도 8은 도 6의 단계 S603의 결과, 즉, 도 7에서 도시된 제1측 패키지 및 제2측 패키지를 결합한 제1차 패키지를 도시하는 사시도이다.FIG. 8 is a perspective view showing a result of step S603 of FIG. 6, that is, a primary package combining the first side package and the second side package shown in FIG. 7.
도 9는 도 6의 단계 S604의 결과로 형성된 제2차 패키지를 도시하는 단면도이다.9 is a cross-sectional view illustrating a secondary package formed as a result of step S604 of FIG. 6.
도 10은 도 9의 패키지를 이용하여 제조된 발광소자를 도시한 단면도이다.10 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device manufactured using the package of FIG. 9.
<주요 도면번호에 대한 간단한 설명><Short Description of Main Drawing Numbers>
101, 901: 리드프레임 102, 902: 리드프레임101, 901:
301: 세라믹 하우징 302: 세라믹 하우징301: ceramic housing 302: ceramic housing
310: 패키지 500, 600: 발광소자310:
501: 발광칩 502: 봉지재501: light emitting chip 502: sealing material
503: 본딩와이어 701: 제1측 패키지503: bonding wire 701: first side package
702: 제2측 패키지 705: 리드프레임 캐비티702: second side package 705: leadframe cavity
800: 제1차 패키지 900: 제2차 패키지800: primary package 900: secondary package
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