KR101064094B1 - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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김명기
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Abstract

실시 예는 발광 소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 캐비티를 포함하는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 캐비티에 일측이 배치되고, 타측 단부가 상기 패키지 몸체의 배면과 이격된 복수개의 리드 프레임; 상기 리드 프레임에 탑재된 발광 소자 칩을 포함한다.
LED, 패키지

Description

발광 소자 패키지{Lighting emitting device package}
실시 예는 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적, 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등의 발광 소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다. Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 통상 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어져 있다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
이러한 질화물 반도체 재료를 이용한 LED 혹은 LD의 광을 얻기 위한 발광 소자에 많이 사용되고 있으며, 핸드폰의 키패드 발광부, 전광판, 조명 장치 등 각종 제품의 광원으로 응용되고 있다.
실시 예는 패키지 몸체의 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있도록 한 발광 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예는 패키지 몸체의 배면과 리드 프레임의 단부를 이격시켜 줌으로써, 외부 방열을 개선시켜 줄 수 있도록 한 발광 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예는 패키지 몸체의 배면에 요철 패턴을 형성하여, 방열 효율을 개선시켜 줄 수 있는 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지는 캐비티를 포함하는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 캐비티에 일측이 배치되고, 타측 단부가 상기 패키지 몸체의 배면과 이격된 복수개의 리드 프레임; 상기 리드 프레임에 탑재된 발광 소자 칩을 포함한다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지 제조방법은, 패키지 몸체를 사출 성형하여, 상기 패키지 몸체 상부에 캐비티를 형성하고, 상기 캐비티에 오픈 구조로 노출된 복수개의 리드 프레임의 단부를 상기 패키지 몸체의 측면에 노출하는 단계; 상기 리드 프레임에 발광 소자 칩을 탑재하는 단계; 상기 리드 프레임의 단부를 하 방향으로 절곡하고 상기 패키지 몸체의 배면과 이격시켜 주는 단계를 포함한다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 방열을 효과적으로 수행할 수 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 몸체와 인쇄회로기판 사이의 접촉 면적을 제거하여, 방열을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 몸체 배면에 요철 패턴을 형성하여, 방열을 개선시켜 줄 수 있다.
실시 예는 발광소자 패키지의 몸체 배면에 리드 프레임의 일부를 노출시켜 주어, 방열을 개선시켜 줄 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1의 측 단면도이며, 도 3은 도 1의 측면도이고, 도 4는 도 1의 배면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발광 소자 패키지(100)는 패키지 몸체(110), 캐비티(115), 리드 프레임(121,123), 발광 소자 칩(130)을 포함한다.
상기 패키지 몸체(110)는 PCB 타입, 세라믹 타입, 리드 프레임 타입 중에서 어느 한 타입으로 형성될 수 있다. 이하 실시 예는 리드 프레임 타입으로 설명한다. 상기 패키지 몸체(110)는 수지 재료(예: PPA 등) 또는 반사 특성이 좋은 재료를 이용하여 몸체 상부와 일체로 사출 성형되거나 별도의 적층 구조로 결합될 수 있다.
상기 패키지 몸체(110) 내부에는 사출 성형시, 수평한 방향으로 관통된 복수개의 리드 프레임(121,123)이 배치되며, 패키지 몸체(110)의 내측에는 캐비티(115) 가 형성된다. 상기 캐비티(115)는 표면 형상이 다각형 또는 원형 형태로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 캐비티(115)의 둘레면은 수직하거나 경사지게 형성될 수 있다.
상기 캐비티(115)의 바닥면에는 상기 리드 프레임(121,123)의 일측이 오픈된 구조로 노출된다. 상기 복수개의 리드 프레임(121,123) 중 어느 한 리드 프레임(121) 위에는 적어도 하나의 발광 소자 칩(130)이 부착되며, 상기 발광 소자 칩(130)은 상기 리드 프레임(121,123)에 와이어(132) 또는/및 플립 본딩 방식으로 연결될 수 있다. 또한 상기 발광 소자 칩(130)은 어느 하나의 리드 프레임(121 또는 123)에 다이 본딩되고 다른 리드 프레임에 와이어로 연결될 수 있다.
상기 발광 소자 칩(130)은 청색 LED 칩을 포함하며, 또는 적어도 한 컬러의 LED 칩 또는 UV LED 칩을 포함할 수 있다.
상기 캐비티(115)에는 투광성 수지물(미도시) 또는 형광체가 첨가된 투명한 수지물이 형성된다. 상기 수지물은 실리콘 또는 에폭시 재료를 포함하며, 상기 형광체는 상기 발광 소자 칩(130)이 청색 LED 칩인 경우 황색 광을 방출하는 형광체를 첨가할 수 있으며, 다른 형광체로 변경될 수 있으며,이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 리드 프레임(121,123)의 타측(P1,P2)은 적어도 하나로 분기되어 상기 패키지 몸체(110)의 측면에 노출된다. 도 3 및 도 4와 같이, 상기 리드 프레임(121,123)의 타측(P1,P2)은 패키지 몸체(110)의 각 측면에 복수개로 노출될 수 있다.
상기 리드 프레임(121,123)의 타측(P1,P2)은 상기 패키지 몸체(110)의 측면을 따라 하 방향으로 절곡되고, 상기 패키지 몸체(110)의 배면(117)과 소정 거리(D2) 이격되고, 그 단부(P3,P4)는 상기 패키지 몸체(110)의 내측 방향으로 절곡되어 연장된다. 상기 리드 프레임(121,123)의 단부(P3,P4)는 상기 패키지 몸체(110)의 외측 방향으로 절곡되어 연장될 수 있다.
여기서, 상기 리드 프레임(121,123)의 단부(P3,P4)는 상기 패키지 몸체(110)의 배면(117)과 평행하게 이격된다. 이때 상기 패키지 몸체(110)의 배면(117)은 인쇄회로기판(150)과는 D1 거리만큼 이격된다.
상기 리드 프레임(121,123)의 타측(P1,P2)은 상기 리드 프레임 단부(P3,P4) 또는 일측에 대해 수직하게 배치되거나 소정의 곡률 또는 소정의 각도(90°미만)로 꺾여져 형성될 수 있다.
여기서, 상기 패키지 몸체(110)의 배면(117)과 상기 리드 프레임(121,123)의 양 단부(P3,P4) 사이에는 소정의 공간(A1)이 형성되며, 상기 공간은 상기 리드 프레임(121,123)의 측면 및 바닥면을 제외한 영역이 개방되며, 이 공간(A1)을 통해 상기 발광 소자 칩(130), 패키지 몸체(110) 및 리드 프레임(121,123) 등에서 발생될 열을 방열할 수 있다.
이때 상기 패키지 몸체(110)의 배면(117)과 이격된 리드 프레임(121,123)의 타측(P1,P2)의 단부(P3,P4)는 인쇄회로기판(150)에 탑재되어 전극으로 이용되고, 상기 패키지 몸체(110)를 지지하게 된다. 이때 상기 인쇄회로기판(150)과 상기 패키지 몸체(110) 사이는 상기 공간(A1)이 형성되므로, 상기 패키지 몸체(110)에서 발생되는 열이 상기 공간(A1)으로 방열시키고, 또한 상기 인쇄회로기판(150)과 상기 패키지 몸체(110)과의 밀착 접촉된 구조로 인해 상기 열이 증가되는 문제를 해결할 수 있다.
도 5는 제2실시 예에 따른 발광 소자 패키지의 측 단면도이며, 도 6은 도 5의 배면도이다. 상기 제2실시 예를 설명함에 있어서, 상기 제1실시 예와 동일한 부분에 대해서는 동일 부호로 처리하며 중복 설명은 생략하기로 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 발광 소자 패키지(100A)는 패키지 몸체(110A), 캐비티(115), 리드 프레임(121,123), 발광 소자 칩(130)를 포함한다.
상기 패키지 몸체(110A)는 PCB 타입, 세라믹 타입, 리드 프레임 타입 중에서 어느 한 타입으로 형성될 수 있다. 이하 실시 예는 리드 프레임 타입으로 설명한다. 상기 패키지 몸체(110)는 몸체 상부와 일체로 사출 성형되거나 별도의 적층 구조로 결합될 수 있다.
상기 패키지 몸체(110) 내부에는 수평한 방향으로 관통된 복수개의 리드 프레임(121,123)이 배치되며, 패키지 몸체(110)의 내측에는 캐비티(115)가 형성된다. 상기 캐비티(115)는 표면 형상이 다각형 또는 원형 형태로 형성될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 상기 캐비티(115)의 둘레면은 수직하거나 경사지게 형성될 수 있다.
상기 캐비티(115)의 바닥면에는 상기 리드 프레임(121,123)의 일측이 오픈된 구조로 노출된다. 상기 복수개의 리드 프레임(121,123) 중 어느 한 리드 프레 임(121) 위에는 적어도 하나의 발광 소자 칩(130)이 부착되며, 상기 발광 소자 칩(130)은 상기 리드 프레임(121,123)에 와이어(132) 또는/및 플립 본딩 방식으로 연결될 수 있다. 또한 상기 발광 소자 칩(130)은 어느 하나의 리드 프레임(121 또는 123)에 다이 본딩되고 다른 리드 프레임에 와이어로 연결될 수 있다.
상기 발광 소자 칩(130)은 청색 LED 칩을 포함하며, 또는 적어도 한 컬러의 LED 칩 또는 UV LED 칩을 포함할 수 있다.
상기 캐비티(115)에는 투광성 수지물(미도시) 또는 형광체가 첨가된 투명한 수지물이 형성된다. 상기 수지물은 실리콘 또는 에폭시 재료를 포함하며, 상기 형광체는 상기 발광 소자 칩(130)이 청색 LED 칩인 경우 황색 광을 방출하는 형광체를 첨가할 수 있으며, 다른 형광체로 변경될 수 있으며,이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 리드 프레임(121,123)의 타측(P1,P2)은 적어도 하나로 분기되어 상기 패키지 몸체(110)의 측면에 노출된다. 상기 리드 프레임(121,123)의 타측(P1,P2)은 패키지 몸체(110)의 각 측면에 복수개(2~3개 등)로 분기되어 노출될 수 있으며, 이러한 리드 프레임의 타측의 분기 구조는 본딩 공정과 그 이후에 인쇄회로기판(150)과의 전기적인 신뢰성을 개선시켜 줄 수 있다.
상기 리드 프레임(121,123)의 타측(P1,P2)은 상기 패키지 몸체(110)의 측면을 따라 하 방향으로 절곡되고, 상기 패키지 몸체(110)의 배면(117C)과 소정 거리(D2) 이격되고, 그 단부(P3,P4)는 상기 패키지 몸체(110)의 내측 방향으로 절곡되어 연장된다.
여기서, 상기 리드 프레임(121,123)의 단부(P3,P4)는 상기 패키지 몸체(110)의 배면(117C)과 평행하게 이격된다. 이때 상기 패키지 몸체(110)의 배면(117C)은 인쇄회로기판과는 소정 거리만큼 이격된다.
상기 리드 프레임(121,123)의 타측(P1,P2)은 상기 리드 프레임 단부(P3,P4)에 대해 수직하게 배치되거나 소정의 곡률 또는 소정의 각도로 꺾여져 형성될 수 있다.
여기서, 상기 패키지 몸체(110)의 배면(117C)과 상기 리드 프레임(121,123)의 양 단부(P3,P4) 사이에는 소정의 공간이 형성되며, 상기 공간은 상기 리드 프레임(121,123)의 측면 및 바닥면을 제외한 영역이 개방되며, 이 공간(A1)을 통해 상기 발광 소자 칩(130), 패키지 몸체(110A) 및 리드 프레임(121,123) 등에서 발생될 열을 방열할 수 있다.
또한 상기 패키지 몸체(110A)의 배면(117C)에는 요철 패턴(117A,117B)이 형성되며, 상기 요철 패턴(117A,117B)은 상기 패키지 몸체(110A)의 배면 표면적을 증가시켜 줄 수 있다. 상기 요철 패턴(117A,117B)은 상기 패키지 몸체(110A)의 배면(117C)의 일부 또는 전 영역에 형성될 수 있으며, 그 단면은 삼각형, 사각형 등과 같은 다각형 구조이거나 반구형 패턴으로 형성될 수 있으며, 도 6과 같이 스트라이프 형상의 패턴, 동심원 형상의 패턴, 링 형상, S자 형태 등으로 형성될 수 있다. 이러한 요철 패턴(117A,117B)의 패턴 형상은 실시 예의 기술적 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다.
상기 패키지 몸체(110A)의 배면(117C)의 요철 패턴(117A,117C)는 상기 패키 지 몸체(110A)의 사출 성형시 형성되며, 이후 상기 리드 프레임(121,123)의 단부(P3,P4) 등을 절곡시켜 줄 수 있다.
또한 상기 요 패턴(117A) 중 일부에는 상기 복수개의 리드 프레임(121,123)의 하면 부분 노출될 수 있으며, 이러한 리드 프레임(121,123)의 노출은 상기 패키지 몸체(110A) 및 상기 리드 프레임(121,123)에서 발생된 열을 효과적으로 방열시켜 줄 수 있다.
상기 패키지 몸체(110A)의 배면(117C)과 이격된 리드 프레임(121,123)의 타측(P1,P2)의 단부(P3,P4)는 인쇄회로기판에 탑재되어 전극으로 이용되고, 상기 패키지 몸체(110A)를 지지하게 된다.
상기 패키지 몸체(110A)는 인쇄회로기판(미도시)과 소정의 공간으로 이격되고, 상기 패키지 몸체(110A), 리드 프레임(121,123) 및 발광 소자 칩(130) 등에서 발생되는 열이 상기 공간을 통해 방열되고, 또한 상기 인쇄회로기판과 상기 패키지 몸체(110)의 접촉 면적을 제거함으로써, 상기 열이 증가되는 문제를 해결할 수 있다.
실시 예는 발광 소자 패키지의 방열 수단으로서, 상기 리드 프레임의 단부를 상기 패키지 몸체와 일정하게 이격시켜 수평하게 한 구조 또는/및 상기 패키지 몸체의 배면에 요철 패턴을 형성한 구조를 포함할 수 있다.
실시 예에 따른 발광 소자 패키지는 탑뷰 또는 사이드 뷰 타입으로 구현되어, 휴대 단말기 및 노트북 컴퓨터 등의 기판에 어레이 형태로 배치되어 라이트 유닛으로 제공되거나, 조명장치 및 지시 장치 등에 다양하게 적용될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 제1실시 예에 따른 발광소자 패키지를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 측 단면도이다.
도 3은 도 1의 측면도이다.
도 4는 도 1의 배면도이다.
도 5는 제2실시 예에 따른 발광소자 패키지의 측 단면도이다
도 6은 도 5의 배면도이다.

Claims (9)

  1. 캐비티를 포함하는 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체의 캐비티에 배치된 복수의 리드 프레임; 및
    상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 위에 배치된 발광 소자 칩을 포함하며,
    상기 패키지 몸체의 하부는 복수의 요부를 포함하며, 상기 복수의 요부 중 적어도 하나에는 상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 하면이 노출되는 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 일단부는 상기 패키지 몸체의 하부와 대응되는 발광소자 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 리드 프레임 중 적어도 하나의 일단부는 상기 패키지 몸체의 하부로부터 이격되는 발광 소자 패키지.
  4. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패키지 몸체의 요부 각각에는 상기 복수의 리드 프레임의 하면이 각각 노출되는 발광 소자 패키지.
  5. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 캐비티는 상기 패키지 몸체의 제1측면에 배치되며,
    상기 패키지 몸체의 제1측면은 상기 패키지 몸체의 하부와 다른 측면에 배치되는 발광 소자 패키지.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 리드 프레임은 상기 패키지 몸체의 캐비티 바닥면에 배치되는 발광소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자 칩은 적어도 한 컬러의 LED 칩을 포함하며,
    상기 캐비티에 형성된 수지물을 포함하는 발광 소자 패키지.
  8. 제3항에 있어서, 상기 패키지 몸체의 하부는 상기 요부들 사이에 각각 배치된 복수의 철부를 포함하는 발광소자 패키지.
  9. 제8항에 있어서, 상기 패키지 몸체의 철부들은 스트라이프 형상을 포함하는 발광소자 패키지.
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