KR101171291B1 - 발광다이오드 패키지 - Google Patents

Abstract

캐비티를 갖는 패키지 몸체와, 상기 캐비티의 바닥면에 배치되는 발광다이오드 칩과, 액상 또는 겔상 수지가 상기 캐비티에 채워져 형성된 봉지재를 포함하는 발광다이오드 패키지가 개시된다. 이 발광다이오드 패키지는 상기 캐비티의 내벽에 뾰족한 첨단을 포함하도록 형성된 수지 가둠턱을 포함한다. 이 수지 가둠턱은 자신의 첨단을 넘지 못하도록 액상 또는 겔상의 수지를 가둔다.

Description

발광다이오드 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}

본 발명의 발광다이오드 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 개선된 수지 가둠턱을 이용하여, 수지를 캐비티에 채워 형성하는 봉지재의 형상을 용이하게 제어할 수 있는 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.

발광다이오드는 전류 인가에 의해 p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 대표적인 반도체 발광소자이다. 발광다이오드는 저전압, 저전류로 연속 발광이 가능하고, 소비전력이 작은 이점 등 기존의 광원에 비해 많은 이점을 가지고 있다. 발광다이오드는 반도체 칩의 형태로 제조되고, 그와 같이 제조된 칩, 즉 발광다이오드 칩은 패키지에 실장되어 이용되고 있다. 발광다이오드 칩이 실장된 패키지를 흔히 발광다이오드 패키지가 부르고 있다.

발광다이오드 패키지(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 패키지 몸체(11), 리드프레임(12, 13)들, 발광다이오드 칩(14), 그리고 봉지재(16)를 포함한다. 리드프레임(12, 13)들은 패키지 몸체(11)에 의해 지지되며, 패키지 몸체(11)의 내부에서 발광다이오드 칩(14)과 전기적으로 연결된다. 본딩와이어(W, W)가 리드프레임(12, 13)들과 발광다이오드 칩(14) 사이의 전기적 연결에 이용될 수 있다. 패키지 몸체(11)는 리드프레임(12, 13)들을 위로 노출시키는 캐비티(15)를 구비하며, 발광다이오드 칩(14)은 캐비티(15)의 바닥에 실장된다. 리드프레임(12, 13)들의 일부는 캐비티(15)의 바닥에 위치하고 있으며, 발광다이오드 칩(14)이 리드프레임(12, 13)들 중 어느 하나에 실장되어 있을 수 있다.

봉지재(16)는 캐비티(15)에 액상 또는 겔(gel)상을 갖는 투광성의 수지를 채운 후, 이를 경화시키는 것에 의해 형성될 수 있다. 이때, 투광성 수지의 채움량을 조금만 많게 하더라도, 액상 또는 겔상의 수지가 모세관 현상에 의해 캐비티(15)의 내벽면을 타고 올라가 캐비티(15) 밖으로 흘러넘치는 불량을 초래한다. 반대로 캐비티(15) 내 채워지는 수지의 양을 줄이면, 봉지재(16)가 도 1에 도시된 것과 같이 원치 않는 오목한 형상 갖게 된다. 이러한 형상은 발광다이오드 패키지의 광 추출 효율을 떨어뜨리는 것으로 알려져 있다. 또한, 봉지재(16)를 형성하는 수지는 온도에 의해 크게 팽창하는 성질 있는데, 이는 봉지재를 포함하는 발광다이오드 패키지에 예컨대, 광 확산 등을 위한 광학 부재를 결합할 때, 광학 부재가 봉지재와 접촉할 위험이 있었다.

이에 대해, 본 발명의 출원인에 의한 공개특허 10-2009-0102207호에는 캐비티 주변에 홈을 두어, 액상의 수지가 캐비티를 넘치는 경우, 그 홈이 넘친 수지를 받아 저장하도록 한 기술을 개시하고 있다 개시된 기술에 따르면, 수지 넘침으로 인한 불량을 막을 수 있고, 상면이 평평한 봉지재의 형상을 얻는 장점이 있다. 그러나, 종래의 기술은 봉지재를 볼록한 형상으로 만드는 것이 어려웠고, 항상 수지가 캐비티를 넘치는 것이 전제된다는 한계가 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 뾰족한 첨단을 포함하는 수지 가둠턱으로 액상 또는 겔상의 수지를 가두는 구조에 의해, 수지 넘침이 없고 봉지재의 형상 제어가 보다 용이해진 발광다이오드 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 따른 발광다이오드 패키지는, 캐비티를 갖는 패키지 몸체와, 상기 캐비티의 바닥면에 배치되는 발광다이오드 칩과, 액상 또는 겔상 수지가 상기 캐비티에 채워져 형성된 봉지재를 포함하며, 상기 캐비티의 내벽에는 뾰족한 첨단을 포함하는 수지 가둠턱이 형성된다.

일 실시예에 따라, 상기 수지 가둠턱은 상기 첨단에서 서로 교차하는 수지 접경면과 수지 비접경면을 포함하며, 상기 수지 비접경면은 상기 첨단으로부터 외곽 아래쪽으로 경사지게 이어진다.

일 실시예에 따라, 상기 패키지 몸체는 상기 캐비티의 외곽 상단에 테두리부를 더 포함하며, 상기 테두리부의 내측면과 상기 수지 비접경면이 교차하여, 그 사이에 골을 형성한다.

일 실시예에 따라, 상기 테두리부의 내측면과 상기 수지 비접경면은 예각으로 교차한다.

일 실시예에 따라, 상기 발광다이오드 패키지는 상기 수지 가둠턱의 안쪽 영역을 더 확장하도록, 상기 수지 가둠턱의 하부에 형성된 단차부를 더 포함할 수 있다. 상기 캐비티의 내벽면은 상기 단차부로부터 상기 캐비티의 바닥까지 일정한 기울기로 형성되는 것이 선호된다.

일 실시에예에 따라, 상기 봉지재는 중심의 높이가 상기 첨단보다 높게 형성되어 볼록한 형상을 갖는 것이 좋다.

본 발명에 따르면, 뾰족한 첨단을 포함하는 수지 가둠턱으로 액상 또는 겔상의 수지를 가두는 구조에 의해, 수지 넘침이 없고 봉지재의 형상 제어가 보다 용이해진 발광다이오드 패키지를 구현할 수 있다.

도 1은 종래의 발광다이오드 패키지를 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 도시한 단면도.
도 3은 도 2의 타원 A를 확대하여 도시한 단면도.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 도시한 단면도이며, 도 3은 도 2의 타원 A를 확대하여 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(2)는, 패키지 몸체(21), 제1 및 제2 리드프레임(22, 23), 발광다이오드 칩(24), 그리고 봉지재(29)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 리드프레임(22, 23)은 패키지 몸체(21)에 의해 지지되며, 패키지 몸체(21)의 내부에서 발광다이오드 칩(24)과 전기적으로 연결된다. 본딩와이어(W)가 상기 제1 및 제2 리드프레임(22, 23)들과 발광다이오드 칩(24) 사이의 전기적 연결에 이용된다.

상기 패키지 몸체(21)는 리드프레임(22, 23)들을 위로 노출시키는 캐비티(25)를 상부에 구비한다. 또한, 상기 패키지 몸체(21)는, PPA 등의 플라스틱 재료 또는 세라믹 재료로 형성될 수 있으나, 가장 바람직하게는, 리드프레임들에 대하여 PPA 등의 플라스틱 수지를 사출성형하여 제조된다.

상기 발광다이오드 칩(24)은 상기 캐비티(25)의 바닥에 실장된다. 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(22, 23)의 일부는 상기 캐비티(25)의 바닥에 위치하고 있다. 상기 발광다이오드 칩(24)은 상기 제1 및 제2 리드프레임(22, 23)들 중 어느 하나에 실장되어 있을 수 있으며, 대안적으로, 방열 슬러그 또는 히트싱크에 실장될 수 도 있다.

또한, 상기 봉지재(29)는 상기 캐비티(25)에 채워진 액상 또는 겔상의 투과성 수지가 경화되는 것에 의해 형성된다. 상기 캐비티(25)에 채워지는 수지로는 에폭시, 실리콘 등이 이용될 수 있다. 덧붙여, 상기 봉지재(29)는 상기 발광다이오드 칩(24)로부터의 광을 파장 변환하는 형광체를 포함할 수 있다.

한편, 상기 캐비티(25)의 내벽에는 환형의 수지 가둠턱(26)이 형성되며, 이 수지 가둠턱(26)은, 액상 또는 겔상의 수지를 자신의 첨단 안쪽에 가두는 한편, 자신의 첨단 바깥쪽으로 상기 액상 또는 겔상의 수지가 넘치는 것을 방지한다. 상기 수지 가둠턱(26)에 의해, 상기 봉지재(29)는 중심 부근의 높이(H)가 외곽의 높이보다(h)보다 큰 볼록한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 패키지 몸체(21)는 상기 캐비티(25)의 외곽 상단에 테두리부(27)를 더 포함하며, 상기 테두리부(27)는 상기 수지 가둠턱(26)의 바깥쪽에 상기 수지 가둠턱(26)보다 더 높게 위치한다. 상기 수지 가둠턱(26)의 아래에는 단차부(28)가 형성된다.

이하에서는 도 3을 참조로 하여, 상기 수지 가둠턱(26), 테두리부(27) 그리고, 단차부(28)에 대하여 보다 더 구체적으로 설명한다.

도 3을 참조하면, 상기 수지 가둠턱(26)은 상기 캐비티(25)에 채워지는 수지의 높이를 결정하는 뾰족한 첨단(262)을 포함한다. 첨단(262) 안쪽에서 채워지는 수지는 표면 장력에 의해 상기 첨단(262)을 쉽게 넘지 못하며, 이에 의해, 액상 또는 겔상의 수지는, 볼록한 곡면으로 형성될 때가지, 상기 수지 가둠턱(26)에 가두어진다.

이때, 상기 수지 가둠턱(26)은 상기 첨단(262)에서 서로 교차하는 수지 접경면(263)과 수지 비접경면(264)을 포함한다. 상기 수지 접경면(263)은, 상기 첨단(262) 부근에서 수지와 접경을 이루는 면으로서, 상기 첨단(262)으로부터 안쪽 아래로 경사지게 이어진다. 또한, 상기 수지 비접경면(264)은 상기 첨단(262)으로부터 외곽 아래쪽으로 경사지게 이어진다. 상기 수지 비접경면(264)이 수평면이 아닌 아래를 향해 경사진 면으로 형성됨으로써, 액상 또는 겔상의 수지는 표면장력에 의해 상기 첨단(262)을 쉽게 넘지 못하고, 상기 첨단(262)의 안쪽에 볼록하게 형성된다. 만일 상기 수지 비접경면(264)이 상기 첨단(262)과 연결된 수평면인 경우 또는 첨단(262)이 없는 경우를 가정한다면, 수지는 수평의 비접경면(264)을 타고 외곽으로 흘러넘칠 것이다.

한편, 상기 테두리부(27)의 내측면(271)과 상기 수지 비접경면(264)은 서로 예각으로 교차하여, 그 사이에 대략 "V"형의 골을 형성한다. 상기 테두리부(27)는 발광다이오드 패키지의 외곽 상단을 형성하며, 도시되지는 않았지만, 렌즈 등과 같은 추가적인 광학부재의 설치를 허용할 수 있다. 또한, 상기 단차부(28)는 상기 수지 가둠턱의 안쪽 영역을 더 확장하도록, 상기 수지 가둠턱(26)의 하부에 형성된다. 상기 단차부(28) 아래의 캐비티 영역에서는 액상 또는 겔상의 수지가 종래 발광다이오드 패키지와 비슷한 방식으로 빠르게 채워지지만, 상기 단차부(28) 위쪽의 캐비티 영역, 즉, 수지 가둠턱(26)의 첨단(262)과 상기 단차부(28) 사이의 캐비티 영역에서는 넓어진 면적으로 인해 상대적으로 느리게 수지가 채워진다. 또한, 상기 단차부(28)로 인해, 수지가 상기 수지 가둠턱(26)의 수지 접경면(263)을 타고 올라가는 것을 눈으로 확인하는 것이 더욱 용이해지며, 따라서, 수지 가둠턱(26)의 첨단(262)까지 채워지는 수지의 양을 보다 쉽게 제어할 수 있다. 한편, 상기 캐비티(25)의 내벽면은 상기 단차부(28)로부터 상기 캐비티(25)의 바닥까지 일정한 기울기로 형성되는 것이 좋다.

21: 패키지 몸체 22, 23: 리드프레임
25: 캐비티 26: 수지 가둠턱
262: 첨단 263: 수지 접경면
264: 수지 비접경면 27: 테두리부
28: 단차부 29: 봉지재

Claims (7)

1. 캐비티를 갖는 패키지 몸체;
   상기 캐비티의 바닥면에 배치되는 발광다이오드 칩; 및
   액상 또는 겔상 수지가 상기 캐비티에 채워져 형성된 봉지재를 포함하며,
   상기 캐비티의 내벽에는 뾰족한 첨단을 포함하는 수지 가둠턱이 형성되고,
   상기 수지 가둠턱은 상기 첨단에서 서로 교차하는 수지 접경면과 수지 비접경면을 포함하며,
   상기 수지 비접경면은 상기 첨단으로부터 외곽 아래쪽으로 경사지게 이어지며,
   상기 패키지 몸체는 상기 캐비티의 외곽 상단에 테두리부를 더 포함하며,
   상기 테두리부의 내측면과 상기 수지 비접경면이 교차하여, 그들 사이에 골을 형성하며,
   상기 테두리부의 상단 및 상기 봉지재 상단의 중심이 상기 첨단보다 높게 위치하며,
   상기 봉지재는 표면장력에 의해 볼록하게 형성되며, 상기 봉지재 상단의 중심이 상기 봉지재 상단의 외곽 및 상기 첨단보다 높게 위치하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 테두리부의 내측면과 상기 수지 비접경면은 예각으로 교차하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 수지 가둠턱의 안쪽 영역을 더 확장하도록, 상기 수지 가둠턱의 하부에 형성된 단차부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 캐비티의 내벽면은 상기 단차부로부터 상기 캐비티의 바닥까지 일정한 기울기로 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
7. 삭제

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