KR101049486B1 - 발광 다이오드 패키지 제조방법 - Google Patents

발광 다이오드 패키지 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 패키지 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법은, 프레임과, 상기 프레임과 연결되는 연결부를 구비하며 상기 프레임과 일체로 형성되는 리드프레임과, 상기 프레임으로부터 상기 리드프레임을 향하여 돌출되게 형성된 제1돌출부를 구비하는 금속판재를 성형하는 단계와, 상기 리드프레임의 일부를 덮어 주며 상기 제1돌출부에 고착되는 몰드를 성형하는 단계와, 상기 연결부를 절단하는 단계와, 상기 리드프레임에 발광 다이오드 칩을 실장하는 단계와, 상기 리드프레임이 상기 프레임으로부터 분리되도록 상기 몰드와 상기 제1돌출부를 분리시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

발광 다이오드 패키지 제조방법 {Manufacturing Method For Light Emitting Diode Package}
본 발명은 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 리드프레임을 절단하여 분리하는 과정을 포함하는 발광 다이오드 패키지 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자이다. 발광 다이오드는 다른 발광체에 비해 수명이 길고 소비 전력이 적으며 응답속도 및 내충격성이 우수할 뿐만 아니라 소형 경량화가 가능하여 그 사용 영역이 날로 확대되고 있다.
이러한 발광 다이오드는 일반적으로 발광 다이오드 칩이 탑재된 패키지의 구조로 제작되며, 이를 발광 다이오드 패키지라고 한다. 이와 같은 발광 다이오드 패키지는 일반적으로 금속판재에 마련된 리드프레임에 PPA(polyphthalamid)를 사출하여 몰드를 형성한 후, 발광 다이오드 칩을 리드프레임에 실장한 다음, 리드프레임을 금속판재로부터 절단하여 분리시킴으로써 제조된다.
한편, 리드프레임을 절단하여 분리하는 과정에 충격이 발생하는 경우가 많은데, 이러한 충격으로 인해 발광 다이오드 패키지의 손상이 유발되기도 한다. 특히, 이러한 충격은 발광 다이오드 칩과 리드프레임 사이의 연결 상태 또는 발광 다이오드 칩과 리드프레임을 연결하는 와이어의 연결 상태를 손상시키는 경우가 많다.
결과적으로 종래의 발광 다이오드 패키지 제조방법에 의할 경우, 리드프레임을 절단하는 과정에서 발생한 충격으로 인하여, 발광 다이오드 패키지의 불량이 빈번히 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위해서, 리드프레임을 절단하여 분리하는 과정에서의 충격으로 인하여 발광 다이오드 패키지의 불량이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 발광 다이오드 패키지 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법은, 프레임과, 상기 프레임과 연결되는 연결부를 구비하며 상기 프레임과 일체로 형성되는 리드프레임과, 상기 프레임으로부터 상기 리드프레임을 향하여 돌출되게 형성된 제1돌출부를 구비하는 금속판재를 성형하는 단계와, 상기 리드프레임의 일부를 덮어 주며 상기 제1돌출부에 고착되는 몰드를 성형하는 단계와, 상기 연결부를 절단하는 단계와, 상기 리드프레임에 발광 다이오드 칩을 실장하는 단계와, 상기 리드프레임이 상기 프레임으로부터 분리되도록 상기 몰드와 상기 제1돌출부를 분리시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법에 의하면, 리드프레임을 절단하는 과정에서의 충격으로 인하여 발광 다이오드 칩과 리드프레임의 연결 상태 또는 발광 다이오드 칩과 리드프레임을 연결하는 와이어의 연결 상태가 손상되는 것이 효과적으로 방지된다. 따라서, 발광 다이오드 패키지의 불량이 효과적으로 감소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법에 이용되는 금속판재를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 금속판재에 형성된 리드프레임을 확대하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 리드프레임에 몰드가 성형된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 리드프레임 및 몰드에 대한 개략적인 IV-IV선 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 리드프레임의 연결부를 절단한 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 리드프레임에 발광 다이오드 칩이 실장된 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 발광 다이오드 칩을 덮어주는 수지가 성형된 것을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 발광 다이오드 패키지가 프레임으로부터 분리되는 것을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조방법에 이용되는 금속판재에 형성된 리드프레임을 확대하여 도시한 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 금속판재에 저면을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법에 대해 도 면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법에 이용되는 금속판재를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 금속판재에 형성된 리드프레임을 확대하여 도시한 도면이다. 도 3은 도 2에 도시된 리드프레임에 몰드가 성형된 것을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4는 도 3에 도시된 리드프레임 및 몰드에 대한 개략적인 IV-IV선 단면도이다. 도 5는 도 3에 도시된 리드프레임의 연결부를 절단한 것을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 6은 도 5에 도시된 리드프레임에 발광 다이오드 칩이 실장된 것을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7은 발광 다이오드 칩을 덮어주는 수지가 성형된 것을 개략적으로 나타낸 단면도이며, 도 8은 발광 다이오드 패키지가 프레임으로부터 분리되는 것을 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법은 금속판재 성형 단계, 몰드 성형 단계, 연결부 절단 단계, 칩 실장 단계, 수지 성형 단계 및 발광 다이오드 분리 단계를 구비하며, 각 단계가 순차적으로 진행된다.
상기 금속판재 성형 단계는 리드프레임(200)을 구비하는 금속판재(10)를 성형하는 단계로서, 상기 금속판재(10)를 도 1에 도시된 바와 같이 프레임(100), 리드프레임(200), 연결부(210,212) 및 제1돌출부(300)를 구비하도록 성형하는 과정을 포함한다. 금속판재(10)를 성형하기 위해서는 도 1에 음영으로 표시된 부분을 제거되어야 하는데, 이를 위해서 펀칭(punching) 가공 등이 활용될 수 있다. 또한, 금속판재(10)는 도금 과정을 거칠 수 있다.
상기 프레임(100)은 격자 형태로 공간을 구획하도록 형성된다.
상기 리드프레임(200)은 금속판재(10)에 복수 개가 구비되며, 프레임(100)과 일체로 형성된다. 각 리드프레임(200)은 프레임(100)에 의해 구획하는 격자 형태의 공간에 하나씩 배치된다. 리드프레임(200)은 발광 다이오드 칩(600)의 P형 반도체 및 N형 반도체에 각각 대응되는 제1전극판(202) 및 제2전극판(204)를 구비한다. 본 실시예에 있어서, 리드프레임(200)은 제1방향(x방향) 및 제2방향(y방향)의 길이를 가지며, 제1방향(x방향)의 길이가 더 긴 형태로 이루어져 있다.
상기 연결부(210)는 리드프레임(200)에 구비되며, 리드프레임(200) 및 프레임(100)과 일체로 형성되어 리드프레임(200)과 프레임(100)을 연결시켜 준다. 연결부(210)는 판재(10)를 펀칭하여 프레임(100)과 리드프레임(200)을 성형할 때, 리드프레임(200)이 프레임(100)에서 분리되지 않도록 한다. 본 실시예에 있어서 각 리드프레임(200)의 연결부(210)는 복수 개로 이루어지는데, 리드프레임(200)의 각 코너에 위치된 4개의 연결부(210)는 리드프레임(200)의 단자에 해당된다. 단자에 해당되는 연결부(210)를 제외한 나머지 연결부(212)는 리드프레임(200), 특히 제1전극판(202)이 프레임(100)에 안정적으로 위치되도록 하는 역할을 한다. 리드프레임(200)의 상면의 일부에는 널링(knurling) 처리된 널링부(220)부가 마련된다.
상기 제1돌출부(300)는 프레임(100)으로부터 돌출되게 형성되어 있으며, 그 단부가 리드프레임(200)을 향하도록 배치되어 있다. 제1돌출부(300)의 단부(310)는 리드프레임(200)과 연결되지 않고 소정의 간격으로 이격되어 있다. 본 실시예에 있어서 제1돌출부(300)는 제1방향(x방향)으로 연장되게 형성되어 있으며, 각 리드프레임(200)당 한 쌍씩 마련된다. 상기 한 쌍의 제1돌출부(300)는 리드프레임(200)을 사이에 두도록 리드프레임(200)의 양측에 배치된다. 제1돌출부(300)는 전체적으로 판형상으로 이루어지며, 리드프레임(200)의 발광 다이오드 칩(600)이 실장되는 면과 동일한 방향을 바라보는 제1면(302), 즉 상면과 이에 반대 측에 배치된 제2면(304), 즉 하면을 가진다.
다음으로 상기 몰드 성형 단계가 진행된다.
몰드 성형 단계는 성형된 금속판재(10)에 몰드(500)를 입혀주는 단계로써, 주형을 금속판재(10)에 결합시키고 주형 내부로 PPA 수지 등을 주입함으로써 몰드(500)를 성형하는 과정을 포함할 수 있다. 몰드(500)는 도 2에 가상선으로 도시된 부분에 배치되며, 연결부(210)를 노출시키도록 배치된다.
몰드(500)는 리드프레임(200)의 널링부(220)를 포함한 리드프레임(200)의 상면의 일부를 덮어주도록 형성된다. 상기 널링부(220)로 인해서, 상기 몰드(500)는 리드프레임(200)에 더욱 견고하게 고정된다. 뿐만 아니라, 몰드(500)와 널링부(220)의 경계면 사이로 이물질 등이 침투하는 것이 효과적으로 억제될 수 있다.
몰드(500)는 제1돌출부(300)에도 접촉되어 고착된다. 본 실시예에 있어서, 몰드(500)는 도 4에 도시된 바와 같이 제1돌출부(300)의 제1면(302)을 덮어주며 이에 고착되지만, 제1돌출부(300)의 제2면(304)을 덮어주지 않도록 형성된다. 즉, 제1돌출부(300)의 제2면은(304) 외부에 노출된다.
다음으로 상기 연결부 절단 단계가 진행된다.
연결부 절단 단계는 리드프레임(200)과 프레임(100)을 연결하는 연결부(210)를 절단하는 단계이다. 제1전극판(202) 및 제2전극판(204)은 몰드(500)에 의해서 서로 결합되어 있고 몰드(500)는 제1돌출부(210)에 고착되어 있으므로, 연결부(210,212)를 절단하더라도 리드프레임(200)은 프레임(100)에 안정적으로 위치 고정된다. 본 실시예에 있어서, 제1돌출부(300)는 리드프레임(200)과 결합된 몰드(500)를 양측에서 붙잡아 주므로 리드프레임(200)이 안정적으로 프레임(500)에 고정되도록 한다. 또한, 제1돌출부(300)는 제1방향(x방향)으로 연장되게 배치되어 몰드(500)의 양측 단변을 붙잡아 주므로, 제1돌출부(300)가 몰드(500)의 양측 장변을 붙잡아 주는 것보다 리드프레임(200)이 제1돌출부(300)를 중심축으로 하여 회전하는 것이 효과적으로 억제될 수 있다.
다음으로 상기 칩 실장 단계가 진행된다.
칩 실장 단계는 리드프레임(200)에 발광 다이오드 칩(600)을 실장하는 단계로서, 발광 다이오드 칩(600)을 리드프레임(200)에 고정 결합시킨 후 리드프레임(200)과 발광 다이오드 칩(600)을 전기적으로 결합시키는 과정을 포함한다. 발광 다이오드 칩(600)과 리드프레임(200)을 전기적으로 연결하기 위해서 와어어(700)가 이용될 수 있다.
본 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법에 따르면, 리드프레임(200)의 연결부(210)를 절단한 이후에 발광 다이오드 칩(600)을 리드프레임(200)에 실장하므로, 연결부(210) 절단시에 발생하는 충격에 의해서 발광 다이오드 칩(600)이 리드프레임(200)으로부터 이탈되거나 그 연결 상태가 손상되는 문제가 발생되지 않는다. 또한, 연결부(210)의 절단시 발생하는 충격에 의해서 와이어(700)의 연결 상태가 손상되는 문제도 방지된다.
따라서 본 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법에 따르면, 연결부(210) 절단에 의한 충격으로 인해서 발광 다이오드 패키지(P)의 불량이 발생하는 것이 효과적으로 방지된다.
한편, 몰드(500)는 제1돌출부(300)의 제1면(302)을 덮어주도록 배치되므로 리드프레임(200)에 제2방향(y방향)의 반대방향, 즉 하측 방향으로 힘이 가해지더라도, 리드프레임(200)은 안정적으로 프레임(100)에 고정된다. 따라서 발광 다이오드 칩(600) 실장시에 리드프레임(200)에 하측방향의 힘이 다소간 가해지더라도 리드프레임(200)은 안정적으로 프레임(100)에 고정된 상태를 유지할 수 있다.
다음으로 상기 수지 성형 단계가 진행된다.
수지 성형 단계는 리드프레임(200)에 실장된 발광 다이오드 칩(600)을 덮어주기 위한 수지(800,810)를 성형하는 단계로써, 상기 수지(800,810)는 투명한 실리콘 수지 등으로 형성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 수지(800,810)는 발광 다이오드 칩(600)을 직접적으로 덮어주는 수지(810)와 그 수지(810)의 상측에 배치되는 수지(800)로 이루어진다. 발광 다이오드 칩(600)을 직접적으로 덮어주는 수지는 형광체를 포함할 수 있으며, 다른 수지(800)은 발광 다이오드 칩(600)에서 발생된 빛의 방사 방향이 적절히 조절되도록 소정의 형태를 가지도록 렌즈 형상으로 성형될 수 있다.
다음으로 발광 다이오드 패키지 분리 단계가 진행된다.
발광 다이오드 칩(600)이 리드프레임(200)에 실장되고 수지(800,810)의 성형이 완료되면 발광 다이오드 패키지(P)를 프레임(100)으로부터 분리시켜 준다. 도 4에 도시된 바와 같이 몰드(500)는 제1돌기부(300)의 제1면(302)에 고착되는 접촉부(510)을 구비하는데, 상기 접촉부(510)는 제1돌기부(300)의 제1면(302) 및 측면에만 접촉되므로, 제1돌기부(300)의 제2면(304)은 외부로 노출된다. 이와 같이 제1돌기부(300)의 제2면(304)이 몰드(500)로부터 노출되어 있으므로, 발광 다이오드 패키지(P)에 제2방향(y방향)으로 소정의 힘을 가하면, 발광 다이오드 패키지(P)는 프레임(100)으로부터 분리된다.
또한, 발광 다이오드 패키지(P)를 프레임(100)으로부터 분리시키기 위해서는 제1돌출부(300)의 제1면(302) 및 측면과 몰드(500)의 접촉부(510)의 접착이 떨어질 정도의 힘만 가하면 되므로, 적은 힘으로도 효과적으로 발광 다이오드 패키지(P)를 프레임(100)으로부터 분리시킬 수 있다. 이와 같이 적은 힘으로도 발광 다이오드 패키지(P)를 분리시킬 수 있으므로, 발광 다이오드 패키지(P)가 분리시에 휘어지거나 충격을 받는 것이 효과적으로 감소된다. 따라서 발광 다이오드 패키지(P)의 불량이 발생되는 것이 효과적으로 억제된다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조방법에 이용되는 금속판재에 형성된 리드프레임을 확대하여 도시한 도면이며, 도 10은 도 9에 도시된 금속판재에 저면을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법도 상술한 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법과 마찬가지로, 금속판재 성형 단계, 몰드 성형 단계, 연결부 절단 단계, 칩 실장 단계, 수지 성형 단계 및 발광 다이오드 분리 단계를 구비하며, 각 단계가 순차적으로 진행된다.
본 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법은 상술한 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법과 전체적으로 유사하나, 사용되는 금속판재(10)에 있어서 차이점이 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에서 사용되는 금속판재도 프레임(100), 리드프레임(200), 연결부(210,212) 및 제1돌출부(210)를 구비하며, 추가적으로 제2돌출부(40)를 구비한다. 프레임(100), 리드프레임(200), 연결부(210,212) 및 제1돌출부(300)는 상술한 실시예의 금속판재(10)의 그것과 동일하다.
상기 제2돌출부(400)는 상기 제1돌출부(300)의 연장 방향과 수직되게 교차하는 방향, 즉 제2방향(y방향)으로 연장되도록 배치되며, 상기 프레임(100)으로부터 리드프레임(200)을 향하여 돌출되게 형성된다. 제2돌출부(400)의 단부(402)는 리드프레임(200)으로부터 이격되게 배치된다. 본 실시예에 있어서 제2돌출부(400)는 제2방향(y방향)으로 배치된 한 쌍으로 마련되며, 한 쌍의 제2돌출부(400)는 리드프레임(200)을 사이에 두고 그 양측으로 한 쌍씩 배치된다.
상기 몰드(500)는 도 8에 가상선으로 도시된 위치에 형성되며, 제1돌출부(300) 및 제2돌출부(400)의 상면에 접촉된다. 또한 몰드(500)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1돌출부(300) 및 제2돌출부(400)의 하면이 외부로 노출되도록 형성된다.
따라서, 본 실시예의 금속판재는 제1돌출부(300)의 연장방향에 교차하는 방향으로 연장되는 제2돌출부(400)를 구비하고 있으므로, 연결부(210,212)를 절단하더라도 리드프레임(200)이 더욱 안정적으로 프레임(100)에 고정되도록 한다. 특히, 제2돌출부(400)는 연결부(210,212)가 절단된 후에 리드프레임(200)이 제1돌출부(300)를 중심축으로 하여 회전하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 상기 실시예에 있어서, 금속판재에는 리드프레임(200)이 복수 개 마련되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 금속판재에는 하나의 리드프레임(200) 만이 마련될 수도 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 리드프레임(200)의 모든 연결부(210,212)는 제2방향(y방향)으로 연장되게 형성되는 것으로 설명하였으나, 연결부(210,212) 중 일부는 제1방향(x방향)으로 연장되게 형성되며 다른 일부는 제2방향(y방향)으로 연장되게 형성될 수도 있다. 예를 들면 단자에 해당하는 연결부(210)는 제1방향(x방향)으로 연장되게 형성되며, 나머지 연결부(212)는 제2방향(y방향)으로 연장되게 형성될 수도 있다.
또한, 상기 실시예에 있어서 상기 발광 다이오드 패키지(P)는 발광 다이오드 칩(600)을 덮어주는 수지(800,810)를 구비하고 있으나, 이와는 달리 발광 다이오드 칩(600)을 덮어주는 수지(800,810)를 구비하지 않을 수도 있다. 발광 다이오드 칩(600)을 덮어주는 수지를 구비하지 않을 경우, 발광 다이오드 제조방법에 있어서 수지 성형 단계는 제외된다.
이상 본 발명의 일부 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 구체화될 수 있다.
10 ... 금속판재 100 ... 프레임
200 ... 리드프레임 210,212 ... 연결부
220 ... 널링부 300 ... 제1지지부
400 ... 제2지지부 500 ... 몰드
600 ... 발광 다이오드 칩 700 ... 와이어
800,810 ... 수지

Claims (7)

  1. 프레임과, 상기 프레임과 연결되는 연결부를 구비하며 상기 프레임과 일체로 형성되는 리드프레임과, 상기 프레임으로부터 상기 리드프레임을 향하여 돌출되게 형성된 제1돌출부를 구비하는 금속판재를 성형하는 단계;
    상기 리드프레임의 일부를 덮어 주며, 상기 제1돌출부에 고착되는 몰드를 성형하는 단계;
    상기 연결부를 절단하는 단계;
    상기 리드프레임에 발광 다이오드 칩을 실장하는 단계; 및
    상기 리드프레임이 상기 프레임으로부터 분리되도록, 상기 몰드와 상기 제1돌출부를 분리시키는 단계를 구비하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리드프레임에 상기 발광 다이오드 칩을 실장하는 단계와 상기 몰드와 상기 제1돌출부를 분리시키는 단계 사이에, 상기 발광 다이오드 칩을 덮어주는 수지를 성형하는 단계를 더 구비하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리드프레임은 제1방향의 길이 및 상기 제1방향에 수직된 제2방향의 길이를 가지며, 상기 제1방향의 길이가 상기 제2방향의 길이보다 길게 형성되며,
    상기 제1돌출부는 상기 제1방향으로 연장되게 배치된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    제1돌출부는 상기 리드프레임을 사이에 두도록 상기 리드프레임의 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 리드프레임은,
    상기 몰드와 접촉되는 부분 중 적어도 일부에 널링(knurling)부가 형성된 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1돌출부는,
    상기 몰드가 고착되는 제1면과,
    상기 제1면과 반대 측에 배치되며, 상기 몰드로부터 노출된 제2면을 구비한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금속판재는,
    상기 프레임으로부터 상기 리드프레임을 향하여 돌출되며, 상기 제1돌출부의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장되게 형성된 제2돌출부를 구비하며,
    상기 몰드는,
    상기 제2돌출부에 고착되게 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
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