KR101423454B1 - 발광 다이오드 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일측면에 의한 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드 칩과, 발광 다이오드 칩이 실장되는 제1 리드 프레임과, 제1 리드 프레임과 이격되는 제2 리드 프레임과, 제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임의 적어도 일부를 둘러싸는 패키지 몸체를 포함하고, 제1 리드 프레임은 발광 다이오드 칩을 수용하는 컵부가 형성되고, 컵부의 상부 외연부 하측으로 연장된 길이를 갖는 절곡부가 형성되며, 컵부의 외측 바닥면은 패키지 몸체의 바닥면을 통해 외부로 노출된다.
습기, 발광 다이오드, 패키지, 리드 프레임, 절곡
Description
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 습기 침투 방지 구조를 포함하는 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자이다. 이러한 LED는 통상, LED칩이 탑재된 패키지의 구조로 제작되며, 흔히, '발광 다이오드 패키지'라고 칭해지고 있다.
위와 같은 발광 다이오드 패키지는 일반적으로 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board) 상에 장착되어 그 인쇄회로기판에 형성된 전극으로부터 전류를 인가받아 발광 동작하도록 구성된다.
위와 같은 발광 다이오드 패키지는 LED칩에 전류를 인가하기 위한 적어도 두개의 이상의 리드 프레임과, 그 리드 프레임을 지지하는 패키지 몸체와, 그 패키지 몸체에 형성된 캐비티 내에 형성되어 LED칩을 외부로부터 보호하는 투광성 봉지재를 포함한다. 봉지재는 액상의 수지를 패키지 몸체의 캐비티 내에 충전한 후, 그 수지를 경화시켜 형성된다.
종래의 발광 다이오드 패키지에 있어서, 리드 프레임이 패키지 몸체의 내부로부터 패키지 몸체의 외부로 연장되어 있고, 패키지 몸체와 리드 프레임 사이에는 경계가 존재한다. 그 경계상의 리드 프레임의 표면은, 외부의 습기가 발광 다이오드 패키지 몸체 내부로 침투하는 경로가 된다. 이때, 침투된 수분은 발광 다이오드 패키지의 성능 및 수명을 떨어뜨리는 주요 원인이 되므로, 그에 대한 대처가 필요한데, 종래에는 발광 다이오드 패키지 제조 공정 중 외부 조건의 관리를 통해서만, 발광 다이오드 패키지 내로 침투되는 수분을 줄이고자 하였다.
발광 다이오드 패키지의 내부, 특히, LED칩 주변으로 침투한 수분은 패키지 제조 공정 중에 또는 패키지 제조 공정 후에 가해지는 열에 의해 수증기로 팽창하여, 봉지재와 패키지 몸체 사이를 박리시키는 등의 많은 문제점을 야기하며, 또한, 발광 다이오드 패키지의 발광 성능을 저해하는 원인이 될 수도 있다.
도 1은 종래 제조 기술에 따라 TV BLU용으로 제조된 발광 다이오드 패키지를 보여주는 평면도이고, 도 2는 리드 프레임의 구조를 보여주는 도면이며, 도 3은 도 1의 절취선 A-A'를 따라 취해진 단면도이고, 도 4는 도 1의 절취선 B-B'를 따라 취해진 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 종래 기술에 의하여 제조된 발광 다이오드 패키지는 적어도 하나 이상의 리드 프레임(11, 12, 13, 14)과, 상기 리드 프레임(11, 12, 13, 14)을 둘러싸고 있는 패키지 몸체(15)를 포함하는 구조를 가지게 된다. 이러한 종래 기술에서 제조된 발광 다이오드 패키지에서의 리드 프레임(11, 12, 13, 14)은, 금속 판금 프레스 공정의 눌러 찍기 기법에 의해 생성된 얇은 두께(11b)를 가지는 컵(11a)의 형태를 가지고 있다.
종래 기술에 따른 LED는 몸체 리드 프레임이 얇은 두께의 컵을 세워 놓은 듯한 매우 단순한 구조를 이루고 있다. 이러한 경우, 도 5에서와 같이 바닥면에서 리드 프레임 경계 벽면을 타고 습기가 침투하여(침투 경로 A) 상단부 몰딩에 소재하는 형광체, 칩, 봉지제의 물성을 변화시켜 발광 다이오드 패키지의 광도를 저하시킨다. 특히, 하우징 재료로 쓰이는 나일론과 리드 프레임은 경계면의 결속이 견고하지 못하기 때문에 그 경계면을 타고 기체나 액체가 쉽게 투과될 수 있으며, 이러한 경우 수증기, 물, 황화수소, 이산화황, 소금과 같은 환경물질이 쉽게 침투함으로써 LED의 수명을 단축시키게 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 발광 다이오드 패키지에서의 리드 프레임의 설계를 변경하여, 투습에 대한 내구성을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공하는데 있다.
본 발명의 일측면에 의한 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드 칩과, 상기 발광 다이오드 칩이 실장되는 제1 리드 프레임과, 상기 제1 리드 프레임과 이격되는 제2 리드 프레임과, 상기 제1 리드 프레임 및 상기 제2 리드 프레임의 적어도 일부를 둘러싸는 패키지 몸체를 포함하고, 상기 제1 리드 프레임은 상기 발광 다이오드 칩을 수용하는 컵부가 형성되고, 상기 컵부의 상부 외연부 하측으로 연장된 길이를 갖는 절곡부가 형성되고, 상기 컵부의 외측 바닥면은 상기 패키지 몸체의 바닥면을 통해 외부로 노출된다.
상기 절곡부는 상기 패키지 몸체내에 설치되고, 상기 제1 리드 프레임 및 상기 제2 리드 프레임 사이에 위치한다.
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상기 제2 리드 프레임의 일부는 상기 패키지 몸체의 외부로 인출된다.
상기 제1 리드 프레임은 상기 컵부의 외연부로부터 상기 절곡부가 형성된 일측단까지의 거리가 상기 절곡부의 상기 연장된 길이보다 더 길게 형성된다.
상기 제1 리드 프레임은 상기 절곡부의 상기 연장된 길이가 상기 컵부의 상부 외연부로부터 상기 절곡부가 형성된 일측단까지의 거리보다 더 길게 형성된다.
상기 절곡부는 상기 컵부의 상부 외연부에서 적어도 일측에서 하측으로 절곡되어 형성된다.
상기 절곡부는 상기 컵부의 상부 외연부에서 적어도 일측에서 하측으로 적어도 두 번 이상 절곡되어 형성된다.
상기 절곡부는 상기 컵부의 상부 외연부에서 적어도 일측에서 하측으로 절곡되어 형성된다.
상기 절곡부는 상기 컵부의 상부 외연부에서 적어도 일측에서 하측으로 적어도 두 번 이상 절곡되어 형성된다.
본 발명에 의하면, 리드 프레임의 끝이 절곡되어 있음에 따라 수분이 수평면을 타고 빠르게 전파되는 확산 유형을 근본적으로 바꿔서, 수분이 형성된 블록킹 구조벽을 타고 넘지 못하는 향후 전파가 가능하지 못하도록 하는 방지벽 효과를 제공하여 투습에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 리드 프레임의 연장부를 늘려서 경계면을 형성하는 길이가 연장되어, 수분이 침투할 수 있는 경로 자체를 길게 늘려 줌으로서 수분이 쉽게 침투하기 어렵게 하고 있다. 수분이 바닥면의 컵 주위의 약한 경계부위에 침투를 하더라도 실제 몸체부 내부의 형광체, 칩, 내부 벽면에 도달하기까지는 매우 긴 거리를 이동해야 함에 따라, 투습에 대한 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 보여주는 평면도이고, 도 7은 도 6에서의 리드 프레임의 구조를 보여주는 도면이며, 도 8은 도 6의 절취선 A-A'를 따라 취해진 단면도이고, 도 9는 도 6의 절취선 B-B'를 따라 취해진 단면도이다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 제1 리드 프레임(110), 상기 제1 리드 프레임(110)의 양측에 전기적으로 이격되어 형성된 제2 리드 프레임(120, 130)을 포함한다. 발광 다이오드 패키지는 상기 제1 리드 프레임(110) 및 상기 제2 리드 프레임(120, 130)을 몰딩하여 둘러싸는 패키지 몸체(140)를 더 포함한다.
상기 제1 리드 프레임(110) 및 제2 리드 프레임(120, 130)은 금속판 예컨대, 동판을 프레스 가공하여 형성할 수 있으며, 또는 주조 기술로 형성할 수 있다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제2 리드 프레임(110)의 리드들은 필요에 따라 절곡될 수 있다.
상기 제1 리드 프레임(110)은 발광 다이오드 칩(200)을 실장하기 위해 컵부(111)를 갖는다.
상기 제1 리드 프레임(110)은, 일부분에 발광 다이오드 칩(200)을 수용하기 위한 컵부(111)를 가진다. 상기 컵부(111)는 바닥, 측벽, 개방된 상부 및 깊이를 가진다. 상기 제1 리드 프레임(110)은 상기 컵부(111)가 형성되지 않은 부분의 둘레에는 하측으로 절곡된 후 연장된 길이를 갖는 절곡부(112)가 형성되어 있다. 상기 컵부(111)의 외측 바닥면은 상기 패키지 몸체(140)의 바닥면을 통해 외부로 노출되어 있다. 상기 제1 리드 프레임의 절곡부(112)는 상기 패키지 몸체내에 설치되어 있다. 여기에서, 상기 제1 리드 프레임(110)은 도시된 바와 같이 상기 컵부(111)의 상부로부터 상기 절곡부(112)가 형성된 일측단까지의 거리가, 상기 절곡부(112)의 상기 연장된 길이보다 더 길게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 절곡부(112)가 형성된 일측단까지의 거리는 외연부(113)으로 정의할 수 있다. 상기 절곡부(112)는 상기 외연부(113) 하측으로 연장된 길이를 갖는다. 상기 절곡부(112)는 상기 제1 리드 프레임(110)과 상기 제2 리드 프레임(120, 130) 사이에 위치한다.
발광 다이오드 칩(200)은 제1 리드 프레임(110)에 형성된 컵부(111)에 실장된다. 상기 발광 다이오드 칩(200)은 은(Ag) 에폭시와 같은 도전성 접착제(도시하지 않음)를 통해 상기 컵부(111)의 바닥면에 부착될 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 다이오드 칩(200)은 상기 제2 리드 프레임(120, 130)에 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 발광다이오드 칩(200)은 본딩 와이어를 통해 상기 제2 리드 프레임(120, 130)에 전기적으로 연결될 수도 있으며, 이 경우, 상기 발광 다이오드 칩(200)은 비도전성 접착제를 통해 컵부(111)의 바닥면에 부착될 수도 있다. 상기 발광 다이오드 칩(200)은 질화갈륨 계열, 갈륨비소 계열 또는 갈륨인 계열의 화합물 반도체로 제조된다.
본딩 와이어(미도시됨)가 발광 다이오드 칩(200)과 제2 리드 프레임(120, 130)을 전기적으로 연결할 수 있다.
패키지 몸체(140)는 상기 제1 리드 프레임(110) 및 제2 리드 프레임(120, 130), 발광 다이오드 칩(200)을 봉지한다. 상기 패키지 몸체(140)는 에폭시 또는 실리콘과 같은 투명 몰딩 수지로 형성될 수 있다. 발광 다이오드 칩(200) 상부의 상기 패키지 몸체(140) 부분은 렌즈 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 발광 다이오드 칩(200)에서 방출된 광을 일정한 지향각 내로 방출시킬 수 있다. 한편, 상기 패키지 몸체(140)를 형성하기 전, 컵부(111) 내에 상기 발광 다이오드 칩(200)을 덮는 몰딩 수지(150)를 형성할 수 있다. 상기 패키지 몸체(140) 또는 컵부(111) 내에 형성된 몰딩 수지는 형광체를 함유할 수 있으며, 상기 형광체와 발광 다이오드 칩(200)에서 방출된 광의 조합에 의해 다양한 색의 광을 방출하는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
상기 패키지 몸체(140)는 상기 제2 리드 프레임(120, 130)들의 일부분들을 둘러싸며, 상기 제2 리드 프레임(120, 130)은 패키지 몸체(140)의 외부로 연장된다. 패키지 몸체(140) 외부로 연장된 제2 리드 프레임(120, 130)은 표면 실장을 위해 절곡될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 절곡되지 않고 핀형으로 사용될 수도 있다.
도 8 및 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 리드 프레임(110)에서 컵부(110)의 상부에 날개방향으로 연장된 부분(113)이 전방향으로 연장되어 있으며, 날개의 끝이 절곡되어 있는 형태(112)를 취하고 있다. 따라서, 수평방향으로 연장 된 부분(113)에 의해 경계면을 형성하는 길이가 연장되어, 수분이 침투할수 있는 경로 자체를 길게 늘려 줌으로서 수분이 쉽게 침투하기가 어렵운 구조를 형성하고 있다. 이 경우, 수분이 바닥면의 컵부(111) 주위의 약한 경계부위에 침투를 하더라도 실제 몸체부 내부의 형광체, 칩, 내부 벽면에 도달하기까지는 매우 긴 거리를 이동해야 하는 장점을 가지게 된다.
여기에 날개 끝단이 구부러져 있는 절곡부(112)를 가짐에 따라, 수분이 수평면을 타고 빠르게 전파되는 확산 유형을 근본적으로 바꿔서, 수분이 형성된 블록킹 구조벽을 타고 넘지 못하는 향후 전파가 가능하지 못하도록 하는 방지벽 효과를 주고 있다(침투 경로 B). 즉, 수분의 전파가 경계면에서의 결함등으로 인하여 빠른 속도로 진행된다 하더라도 설치된 확산벽에 의해 전파를 가로 막아주고 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대해 예시적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 앞서 설명된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 더 잘 이해할 수 있도록 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 권리 범위는 이러한 실시예들에 의해 한정되지 않으며, 아래 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
예컨대, 도 7에서는 제1 리드 프레임(110)의 컵부(111)가 형성되지 않은 부분의 전체 방향으로 절곡부(112)가 형성된 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 도 11에 도시된 바와 같이 제1 리드 프레임(110)의 컵부(111)가 형성되지 않은 부분에서 양측의 제2 리드 프레임(120, 130)쪽의 양측 방향에만 절곡부(112)를 형성할 수 도 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는 제1 리드 프레임(110)은 상기 컵부(111)의 상부로부터 상기 절곡부(112)가 형성된 일측단까지의 거리(113)가, 상기 절곡부(112)의 상기 연장된 길이보다 더 길게 형성되어 있는 것에 대하여 설명되었다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 미도시되었지만 상기 제1 리드 프레임(110)에서 상기 절곡부(112)의 상기 연장된 길이가 상기 컵부(111)의 상부로부터 상기 절곡부(112)가 형성된 일측단까지의 거리보다 더 길게 형성될 수 있다. 또한 본 발명의 일실시예에서는 제1 리드 프레임(110)의 절곡부(112)가 한번 절곡되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 적어도 두번 더 절곡되어 형성될 수 있다.
도 1은 종래 제조 기술에 따라 TV BLU용으로 제조된 발광 다이오드 패키지를 보여주는 평면도이다.
도 2는 리드 프레임의 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 절취선 A-A'를 따라 취해진 단면도이다.
도 4는 도 1의 절취선 B-B'를 따라 취해진 단면도이다.
도 5는 도 3에서 습기 침투 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 6에서의 리드 프레임의 구조를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 6의 절취선 A-A'를 따라 취해진 단면도이다.
도 9는 도 6의 절취선 B-B'를 따라 취해진 단면도이다.
도 10은 도 8에서 습기 침투 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 프레임의 구조를 보여주는 도면이다.
Claims (8)
- 발광 다이오드 칩;상기 발광 다이오드 칩이 실장되는 제1 리드 프레임;상기 제1 리드 프레임과 이격되는 복수의 제2 리드 프레임; 및상기 제1 리드 프레임 및 상기 복수의 제2 리드 프레임의 적어도 일부를 둘러싸는 패키지 몸체를 포함하고,상기 제1 리드 프레임은 상기 발광 다이오드 칩을 수용하는 컵부가 형성되고, 상기 컵부의 상부 외연부 하측으로 연장된 길이를 갖는 절곡부가 형성되며,상기 컵부의 외측 바닥면은 상기 패키지 몸체의 바닥면을 통해 외부로 노출되고,상기 제1 리드 프레임은 상기 패키지 몸체의 중심부에 위치하고, 상기 복수의 제2 리드 프레임은 상기 패키지 몸체의 가장자리에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 청구항 1에 있어서,상기 절곡부는 상기 패키지 몸체내에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 청구항 1에 있어서,상기 절곡부는 상기 제1 리드 프레임 및 상기 복수의 제2 리드 프레임 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 청구항 1에 있어서,상기 복수의 제2 리드 프레임의 일부는 상기 패키지 몸체의 외부로 인출되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 청구항 1에 있어서,상기 제1 리드 프레임은 상기 컵부의 외연부로부터 상기 절곡부가 형성된 일측단까지의 거리가 상기 절곡부의 상기 연장된 길이보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 청구항 1에 있어서,상기 제1 리드 프레임은 상기 절곡부의 상기 연장된 길이가 상기 컵부의 상부 외연부로부터 상기 절곡부가 형성된 일측단까지의 거리보다 더 길게 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 청구항 1에 있어서,상기 절곡부는 상기 컵부의 상부 외연부에서 적어도 일측에서 하측으로 절곡되어 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 청구항 1에 있어서,상기 절곡부는 상기 컵부의 상부 외연부에서 적어도 일측에서 하측으로 적어도 두 번 이상 절곡되어 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
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