KR101037789B1 - 도전부재가 도포되어 일체화된 절연재와 금속 하우징을 구비하는 발광다이오드 장착용 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광다이오드 장착용 패키지에 관한 것으로서, 발광다이오드가 장착될 수 있는 바닥판부와, 상기 바닥판부로부터 상방으로 돌출되도록 형성되며 상기 발광다이오드를 둘러싸고 있는 측벽부와, 상기 바닥판부의 상면과 하면을 관통하도록 형성된 공간부를 구비하며, 상부가 개방된 금속 하우징; 상기 발광다이오드에 연결될 수 있는 내측단부와, 외부 전원에 연결될 수 있는 외측단부와, 상기 내측단부와 상기 외측단부를 전기적으로 연결하는 연결부를 구비하며, 상기 발광다이오드와 상기 외부 전원을 전기적으로 연결할 수 있는 도전부재; 상기 금속 하우징의 공간부에 수용된 상태로 결합되며, 상기 도전부재와 상기 금속 하우징간의 전기적 절연을 위하여 마련되는 절연재;를 구비하며, 상기 도전부재는 상기 절연재에 도포된 금속물질에 의해 형성되어 있으며, 상기 도전부재의 내측단부는 상기 절연재의 상면으로 노출되게 배치되고, 상기 절연재의 하면은 상기 금속 하우징의 바닥판부의 하면과 동일평면상에 있는 것을 특징으로 갖는다.

본 발명에 따르면, 도전부재가 절연재에 도포되어 일체화된 금속물질에 의해 형성됨으로써, 제조시에 공정 자동화가 용이하여 생산성이 향상되고, 사용시에는 전기적인 쇼트가 방지되어 안전성이 증대되고 제품의 수명이 연장되는 효과가 있다.

발광다이오드, LED, 패키지, 세라믹, 절연

Description

도전부재가 도포되어 일체화된 절연재와 금속 하우징을 구비하는 발광다이오드 장착용 패키지{package for light emitting diode, comprising of metal housing and insulator on which conductive element is painted}

본 발명은 발광다이오드 장착용 패키지에 관한 것으로서, 특히 제조시에 공정 자동화가 용이하여 생산성이 향상되고, 사용시에는 전기적인 쇼트가 방지되는 발광다이오드 장착용 패키지에 관한 것이다.

발광다이오드(LED; light emitting diode)는 p-n 접합구조를 가지는 반도체에 전압을 가할 때 발생 되는 발광현상을 이용하여 빛을 발생시키는 반도체 소자로서, 각종 조명기구와 액정디스플레이 TV 등의 전자제품의 부품으로 사용되고 있다.

이러한 발광다이오드는 사용의 편의를 위하여 패키지(package) 형태로 제작되어 사용되는 것이 일반적인데, 도 1에는 이러한 패키지(1)의 일례가 도시되어 있다. 상기 종래의 패키지(1)는, 발광다이오드(9)가 장착될 수 있는 바닥판부(2)와, 상기 바닥판부(2)로부터 상방으로 돌출되도록 형성되며 상기 발광다이오드(9)를 둘러싸고 있는 측벽부(3)를 구비하는 금속 하우징(4)과, 상기 금속 하우징(4)을 관통하는 통공(5)과, 상기 통공(5)에 삽입되는 금속리드(6)와, 상기 통공(5)에 삽입되 어 상기 금속 하우징(4)과 금속리드(6) 사이에 절연을 제공하는 절연재(7)와, 상기 금속 하우징(4)을 덮는 렌즈(8)를 포함하여 구성된다.

상기 종래의 패키지(1)에서는, 상기 금속리드(6)를 사용하여 발광다이오드(9)와 외부 전원을 전기적으로 연결하고 있는데, 상기 금속 하우징(4)과 금속리드(6) 사이의 절연을 위하여 유리재질로 이루어진 절연재(7)를 상기 통공(5)에 삽입하고 있다.

그런데, 이렇게 금속리드(6)를 상기 통공(5)에 삽입하고 유리재질의 절연재(7)로 상기 통공(5)을 봉합하는 작업은, 금속부재를 용접하여 상기 금속리드(6)를 제조해야 하는 등 다수의 제조공정이 필요할 뿐 아니라, 그 제조공정의 특성상 공정 자동화가 어려워 다수의 수작업 공정이 필요하다는 문제점이 있다.

또한, 상기 금속 하우징(4)이 방열판 등과 접촉하는 경우를 대비하여 노출된 상기 금속리드(6)와 상기 금속 하우징(4)은 서로 접촉하지 않는 구조를 가져야 하는데, 이러한 이유로 상기 통공(5)이 충분히 넓고 깊게 마련되어야 하는 등 상기 금속 하우징(4)의 하부 구조는 복잡해질 수 밖에 없다는 문제점도 있다.

따라서, 상술한 문제점들로 인하여, 종래의 패키지(1)의 경우, 전체적인 생산 비용이 상승하고 생산성이 저하된다는 문제점이 있다.

아울러, 종래의 패키지(1)를 회로 기판에 부착하여 사용하는 경우, 상기 금속리드(6)가 휘어져서 상기 금속 하우징(4)에 접촉되어 전기적인 쇼트가 발생하지 않도록 주의해야 하므로, 종래의 패키지(1)는 그 제조시 뿐만 아니라 사용시에도 특별한 주의가 필요하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 제조시에 공정 자동화가 용이하여 생산성이 향상되고, 사용시에는 전기적인 쇼트가 방지되도록 구조가 개선된 발광다이오드 장착용 패키지를 제공하기 위함이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광다이오드 장착용 패키지는, 발광다이오드가 장착될 수 있는 바닥판부와, 상기 바닥판부로부터 상방으로 돌출되도록 형성되며 상기 발광다이오드를 둘러싸고 있는 측벽부와, 상기 바닥판부의 상면과 하면을 관통하도록 형성된 공간부를 구비하며, 상부가 개방된 금속 하우징; 상기 발광다이오드에 연결될 수 있는 내측단부와, 외부 전원에 연결될 수 있는 외측단부와, 상기 내측단부와 상기 외측단부를 전기적으로 연결하는 연결부를 구비하며, 상기 발광다이오드와 상기 외부 전원을 전기적으로 연결할 수 있는 도전부재; 상기 금속 하우징의 공간부에 수용된 상태로 결합되며, 상기 도전부재와 상기 금속 하우징간의 전기적 절연을 위하여 마련되는 절연재;를 구비하며, 상기 도전부재는 상기 절연재에 도포된 금속물질에 의해 형성되어 있으며, 상기 도전부재의 내측단부는 상기 절연재의 상면으로 노출되게 배치되고, 상기 절연재의 하면은 상기 금속 하우징의 바닥판부의 하면과 동일평면상에 있는 것을 특징으로 갖는다.

본 발명에 따르면, 도전부재가 절연재에 도포된 금속물질에 의해 형성됨으로써, 제조시에 공정 자동화가 용이하여 생산성이 향상되고, 사용시에는 전기적인 쇼트가 방지되는 효과가 있다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 발광다이오드 장착용 패키지를 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 발광다이오드 장착용 패키지의 평면도이다. 도 4는 도 3에 도시된 발광다이오드 장착용 패키지의 IV-IV선 단면도이며, 도 5는 도 2에 도시된 발광다이오드 장착용 패키지의 저면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드 장착용 패키지(100)는, 발광다이오드(9)가 장착될 수 있는 패키지(package)로서, 금속 하우징(10)과, 도전부재(20)와, 절연재(30)를 포함하여 구성된다.

상기 금속 하우징(10)은, 상부가 개방된 금속 재질의 하우징으로서, 바닥판부(11)와, 측벽부(12)를 구비한다. 본 실시예에서, 상기 금속 하우징(10)은 열전도도가 높은 구리 합금으로 제조된다.

상기 바닥판부(11)는, 하면은 사각 평판 형상으로 되어 있고, 상면은 발광다이오드(9)가 장착될 수 있는 형상으로 되어 있는 것으로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 바닥판부(11)의 마주하는 양단부에는, 상기 바닥판부(11)의 상면과 하면을 관통하도록 형성된 공간부(15)가 각각 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 상기 공간부(15)가 상기 바닥판부(11)의 측면까지 확장되어 개방되어 있다.

상기 측벽부(12)는, 상기 바닥판부(11)로부터 상방으로 돌출되며 상기 바닥판부(11)에 장착된 발광다이오드(9)를 둘러싸도록 형성되어 있다. 상기 측벽부(12)의 상부에는 렌즈(8)를 장착하기 위한 환형의 렌즈홈부(14)가 마련되어 있고, 상기 측벽부(12)의 내측에는 상기 발광다이오드(9)에서 발광되는 빛을 반사시키기 위한 경사면(13)이 형성되어 있다.

상기 도전부재(20)는, 상기 발광다이오드(9)와 외부 전원을 전기적으로 연결하기 위한 부재로서 4개가 마련되며, 각각은 내측단부(21)와, 외측단부(22)와, 연결부(23)를 구비한다.

상기 내측단부(21)는 와이어 본딩에 의하여 상기 발광다이오드(9)에 전기적으로 연결되는 부분으로서, 4개가 마련되어 상기 절연재(30)의 상면으로 노출되게 배치되며, 상기 공간부(15)의 상단으로 노출되어 있다.

상기 외측단부(22)는 솔더링에 의하여 외부 전원에 연결되는 부분으로서, 4개가 마련되어 상기 절연재(30)의 측면으로 노출되게 배치되며, 상기 공간부(15)의 측단으로 노출되어 있다. 본 실시예에서, 상기 외측단부(22)는, 상기 절연재(30)의 측면에 마련되고 상기 절연재(30)의 하면까지 연장된 수직홈부(31)의 내면에 형성되어 있다.

상기 연결부(23)는, 상기 내측단부(21)와 상기 외측단부(22)를 이어주는 부분으로서, 4개가 마련되며, 상기 절연재(30)의 내부에 배치되어 있다.

상기 절연재(30)는, 상기 도전부재(20)와 상기 금속 하우징간(10)의 전기적 절연을 위하여 마련되는 부재로서 2개가 마련되며, 상기 금속 하우징(10)의 공간부(15)에 수용된 상태로 결합된다. 본 실시예에서, 상기 절연재(30)는 여러 층의 세라믹 시트를 적층하고 소결시킴으로써 형성된다.

상기 절연재(30)는 브레이징 기법에 의하여 상기 금속 하우징(10)의 공간부(15)에 결합되어 있으며, 본 실시예에서, 상기 절연재(30)의 하면은 상기 금속 하우징(10)의 바닥판부(11)의 하면과 동일평면상에 있다.

삭제

상기 도전부재(20)는, 상기 절연재(30)의 표면에 금속물질, 예컨대 텅스텐 페이스트를 도포하고 소결시킴으로써 생성된 텅스텐층 위에 니켈층을 도금하고 그 니켈층 위에 금층을 도금함으로써 형성된다.

상술한 구성의 발광다이오드 장착용 패키지(100)는, 상기 도전부재(20)가 텅스텐 페이스트와 같은 금속물질을 상기 절연재(30)에 도포하고 소결함으로써 형성되는데, 이렇게 함으로써, 종래의 패키지(1)와 같이 별도의 금속리드(6)를 이용하여 제조되지 않으므로, 제조 공정이 단순해지고 공정 자동화가 용이하므로 생산성이 향상된다는 장점이 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 발광다이오드 장착용 패키지(100)의 외측단부(22)를 회로기판(41)의 접속부(42)에 솔더링하여 외부 전원에 연결하고, 상기 금속 하우징(10)의 바닥판부(11)의 하면을, 스페이서(43)에 의하여 상기 회로기판(41)과 이격되어 배치된 히트싱크(44)의 상면과 접촉되도록 배치하면, 상기 발광다이오드(9)에 외부 전원이 연결되어 발광하게 된다.

이렇게 외부 전원과 연결된 발광다이오드(9)로부터 발생되는 빛은 상기 경사면(13)에 반사되어 상부로 조사되고, 상기 발광다이오드(9)로부터 발생되는 열의 대부분은 상기 금속 하우징(10)을 통하여 상기 히트싱크(44)에 전달되어 외부로 배출된다.

본 실시예에서는, 상기 절연재(30)의 하면은 상기 금속 하우징(10)의 바닥판부(11)의 하면과 동일평면상에 있으므로, 상기 절연재(30)도 상기 히트싱크(44)와 접촉하게 된다. 따라서, 상기 발광다이오드(9)로부터 발생되는 열의 일부는 상기 절연재(30)를 통하여도 외부로 배출될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 상기 발광다이오드 장착용 패키지(100)의 경우, 상기 도전부재(20)는 상기 세라믹 재질의 절연재(30)에 도포된 금속물질에 의해 형성되는데, 이렇게 상기 도전부재(20)가 상기 절연재(30)에 도포되어 고정됨으로써, 노출된 상기 금속리드(6)가 휘어져서 상기 금속 하우징(4)에 접촉될 수 있는 종래의 패키지(1)와는 달리, 전기적인 쇼트가 발생되지 않는다는 장점이 있다.

아울러, 본 실시예에서는, 상기 수직홈부(31)의 내면에 상기 외측단부(22)가 형성되어 있으므로, 필요한 경우에는 다양한 형태를 가지는 별도의 금속리드(미도시)의 일단부를 상기 외측단부(22)에 부착하고, 상기 금속리드(미도시)의 타단부를 회로기판(41)의 접속부(42)에 연결하여 사용할 수 있다는 장점도 있다.

본 실시예에서는, 상기 절연재(30)의 하면이 상기 금속 하우징(10)의 바닥판부(11)의 하면과 동일평면상에 있으나, 상기 발광다이오드 장착용 패키지(100)가 장착될 회로기판(41)과 히트싱크(44)의 형상에 따라, 상기 절연재(30)의 하면과 상기 바닥판부(11)의 하면의 높낮이가 다르게 형성될 수 있음은 물론이다.

본 실시예에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 솔더링의 편리성을 고려하여 상기 외측단부(22)가 상기 절연재(30)의 하면까지 연장되어 있으나, 상기 발광다이오드 장착용 패키지(100)의 바닥면 전체를 히트싱크(44)에 부착하여 사용하는 경우를 위하여, 상기 외측단부(22)가 상기 절연재(30)의 하면까지 연장되지 않도록 구성할 수 있음은 물론이다.

한편, 도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 장착용 패키지(200)의 단면도가 도시되어 있다. 상기 발광다이오드 장착용 패키지(200)는 4개 의 도전부재(120)와 2개의 세라믹 재질 절연재(130)를 구비하는데, 상기 절연재(130)는 상기 금속 하우징(10)의 외측면보다 바깥쪽으로 돌출되어 있고, 상기 도전부재(120)의 외측단부(122)는, 상기 절연재(130)의 돌출된 상면에 형성되어 있다.

이렇게 상기 도전부재(120)의 외측단부(122)를 상기 절연재(130)의 돌출된 상면에 형성하게 되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 방열핀(45)이 부착된 경우에도, 상기 발광다이오드 장착용 패키지(200)를 회로기판(41)의 아랫쪽에서 삽입할 수 있으므로, 상기 회로기판(41)에 솔더링하기가 용이하다는 장점이 있다.

도 7에 도시된 발광다이오드 장착용 패키지(200)에서의 금속 하우징(10)은 도 2 내지 도 5를 참조하면서 설명한 실시예에서의 금속 하우징(10)과 동일한 구성 및 기능을 가지는 것이므로 그에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

전술한 실시예들에서는, 상기 절연재(30, 130)들이 세라믹 재질로 제조되고 있으나, 금속물질이 도포될 수 있는 합성수지 등 기타의 전기 절연성 재료를 이용하여 제조될 수 있음은 물론이다.

전술한 실시예들에서는, 1개의 발광다이오드(9)가 장착되는 것으로 설명하였으나, 상기 도전부재(20, 120)가 4개 마련되어 있으므로 2개의 발광다이오드(9)를 장착하여 각각 별개로 전원 공급을 제어할 수도 있으며, 상기 도전부재(20, 120)를 3개 이상의 쌍으로 마련하게 되면 3개 이상의 발광다이오드(9)를 장착하여 각각 별개로 전원 공급을 제어할 수 있음은 물론이다.
이상으로 본 발명을 설명하였는데, 본 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 수정 또는 변경된 등가의 구성은 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 것임은 명백하다.

삭제

도 1은 종래의 패키지를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 발광다이오드 장착용 패키지를 나타내는 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 발광다이오드 장착용 패키지의 평면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 발광다이오드 장착용 패키지의 IV-IV선 단면도이다.

도 5는 도 2에 도시된 발광다이오드 장착용 패키지의 저면도이다.

도 6은 도 2에 도시된 발광다이오드 장착용 패키지가 회로기판에 장착된 모습을 나타내는 단면도이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예인 발광다이오드 장착용 패키지의 단면도이다.

도 8은 도 7에 도시된 발광다이오드 장착용 패키지가 회로기판에 장착된 모습을 나타내는 단면도이다.

＊ 도면의 주요부위에 대한 부호의 설명 ＊

100 : 발광다이오드 장착용 패키지 10 : 금속 하우징

11 : 바닥판부 12 : 측벽부
13 : 경사면 15 : 공간부

20 : 도전부재 21 : 내측단부

22 : 외측단부 23 : 연결부

30 : 절연재 31 : 수직홈부

9 : 발광다이오드 41 : 회로기판
42 : 접속부 43 : 스페이서
44 : 히트싱크 45 : 방열핀

삭제

Claims (6)

1. 발광다이오드가 장착될 수 있는 바닥판부와, 상기 바닥판부로부터 상방으로 돌출되도록 형성되며 상기 발광다이오드를 둘러싸고 있는 측벽부와, 상기 바닥판부의 상면과 하면을 관통하도록 형성된 공간부를 구비하며, 상부가 개방된 금속 하우징;

   상기 발광다이오드에 연결될 수 있는 내측단부와, 외부 전원에 연결될 수 있는 외측단부와, 상기 내측단부와 상기 외측단부를 전기적으로 연결하는 연결부를 구비하며, 상기 발광다이오드와 상기 외부 전원을 전기적으로 연결할 수 있는 도전부재;

   상기 금속 하우징의 공간부에 수용된 상태로 결합되며, 상기 도전부재와 상기 금속 하우징간의 전기적 절연을 위하여 마련되는 절연재;를 구비하며

   상기 도전부재는 상기 절연재에 도포된 금속물질에 의해 형성되어 있으며, 상기 도전부재의 내측단부는 상기 절연재의 상면으로 노출되게 배치되고, 상기 절연재의 하면은 상기 금속 하우징의 바닥판부의 하면과 동일평면상에 있는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장착용 패키지.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 절연재는 세라믹 재질로 제조되며, 상기 공간부는 상기 바닥판부의 측면까지 확장되어 개방된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장착용 패키지.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 도전부재의 내측단부는 상기 절연재의 상면에 형성되어 있으며, 상기 도전부재의 외측단부는, 상기 절연재의 측면에 마련된 수직홈부의 내면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장착용 패키지.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 도전부재의 내측단부 및 외측단부는, 각각 상기 절연재의 상면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장착용 패키지.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 도전부재의 외측단부는, 상기 금속 하우징의 외측면보다 바깥쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 장착용 패키지.

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