KR101511691B1 - 발광다이오드 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리드프레임과 패키지 본체 사이에 발생하는 미세 틈새를 통해 외부이물이 내부로 침투하는 것을 방지하여 휘도저하 및 신뢰성 저하를 개선할 수 있으며, 리드프레임의 박형화가 가능하여 방열특성을 극대화할 수 있는 발광다이오드 패키지를 제공한다.

Description

발광다이오드 패키지{Light Emitting Diode Package}
본 발명은 발광다이오드 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리드프레임과 패키지 본체와의 결합력을 증대하여 외부에서의 이물침투를 방지하며, 구조적인 안정성을 증대시킬 뿐만 아니라, 방열특성이 우수한 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.
발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaInP 등의 화합물 반도체(compound semiconductor) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로서, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다.
발광다이오드를 이용한 광원들이 속속 나오는 상황에서 초기 모바일용으로 나오던 소형 패키지가 이제는 대형 TV나 광고판, 조명 등에 사용되면서 점차 대형화가 되고 있는 추세이다.
이러한 상황에서 발광다이오드를 실장하는 패키지는 고효율, 고신뢰성이 필요하게 되며, 열적, 전기적 신뢰성뿐만 아니라 광학적 특성을 발휘해야 하기 때문에 통상적인 반도체 패키지와는 다른 구조를 가지게 된다.
현재까지 보편화된 발광소자용 패키지는 금속제 리드를 가지고 그 외부를 투명수지로 감싸는 전통적인 포탄형 패키지와 리드프레임과 사출수지로 구성되어 리드프레임과 봉지제(encapsulant)의 결합력을 크게 할 수 있는 소정 기울기로 벤딩된 절곡구조를 가지며 표면실장이 가능한 SMD(Surface Mount Device) 패키지가 대표적이다.
이러한 패키지는 공통적으로 고효율을 이루기 위해서는 광원에서 출사되는 빛 이외에 발광시 발생하는 고온의 열을 효과적으로 방출시켜 주어야 한다.
그러나, 수지로 이루어지는 사출물로 리드프레임을 감싸는 종래의 패키지 방식에서는 상기 리드프레임과 상기 수지로 몰딩되는 패키지 본체 사이가 벌어져 외부에서 황(sulfur)과 같인 외부이물 플럭스(flux)가 침투함으로써 휘도 저하 및 신뢰성 저하라는 문제가 발생한다.
또한, 이물침투의 염려로 인해 박형화가 어려워져 발광다이오드에서 발생되는 열을 효과적으로 원활하게 방출하기가 용이하지 않다는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 리드프레임과 패키지 본체 사이에 발생하는 미세 틈새를 통해 외부이물이 내부로 침투하는 것을 방지하여 휘도저하 및 신뢰성 저하를 개선할 수 있으며, 리드프레임의 박형화가 가능하여 방열특성을 극대화할 수 있는 발광다이오드 패키지를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 발광다이오드 패키지는 서로 이격되어 공간부가 형성되며, 대향하는 끝단부가 상방향으로 절곡되어 단차부를 이루는 리드프레임; 상기 리드프레임과 전기적으로 연결되도록 실장되는 발광다이오드; 및 상기 리드프레임을 지지하면서, 상기 발광다이오드가 노출되도록 상부측으로 개방된 캐비티가 형성되는 패키지 본체;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지의 상기 단차부는 양 끝단부가 수평방향으로 더 절곡될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지의 상기 리드프레임은 열방출을 위해 그 하단면이 상기 패키지 본체의 하부측으로 노출될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지의 상기 단차부는 실질적으로 서로 동일한 높이를 가지며 절곡되어 구비될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지의 상기 패키지 본체는 상기 리드프레임 사이의 상기 공간부를 따라 상기 캐비티 내부로 유입되어 상기 단차부를 덮을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지의 상기 패키지 본체는 상기 캐비티를 이루는 테두리의 내측면이 저면을 향하여 하향경사지게 구비되어 반사면을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지의 상기 발광다이오드와 상기 리드프레임을 전기적으로 연결하는 금속 와이어를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지의 상기 캐비티 내에 충진되어 상기 발광소자를 덮는 몰딩부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지의 상기 몰딩부재의 내부에 형광체를 더 함유할 수 있다.
본 발명에 따른 발광다이오드 패키지는 구조가 단순하고, 리드프레임과 패키지 본체 사이에 발생하는 미세 틈새를 통해 외부이물이 내부로 침투하는 것을 방지하여 휘도저하 및 신뢰성 저하를 개선할 수 있으며, 리드프레임의 박형화가 가능하여 방열특성을 극대화할 수 있을뿐만 아니라, 재료비를 절감할 수 있음은 물론 제조가 용이하여 생산성이 향상되는 효과를 가진다.
본 발명에 따른 발광다이오드 패키지의 실시예에 관한 구체적인 사항을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 도시하는 단면도이고, 도 2는 도 1의 발광다이오드 패키지를 도시하는 평면도이며, 도 3(a)는 도 1의 발광다이오드 패키지에서 리드프레임 사이의 공간부 및 단차부가 패키지 본체에 의해 덮힌 상태를 도시하는 확대단면도이고, 도 3(b)는 도 3(a)에서 리드프레임 사이의 공간부 및 단차부가 패키지 본체에 의해 덮힌 상태를 도시하는 확대평면도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 나타내는 것으로 리드프레임 사이의 공간부 및 단차부가 패키지 본체에 의해 덮힌 상태를 도시하는 확대단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 발광다이오드 패키지는 리드프레임(10), 발광다이오드(20), 패키지 본체(30)를 포함하여 구성된다.
상기 리드프레임(10)은 구리(Cu)로 이루어진 평평한 플레이트에 은(Ag)을 도금한 은 플레이트(Ag plate)로 이루어지며, 서로다른 전원을 인가하도록 제1리드프레임(11) 및 제2리드프레임(12)으로 구성된다.
상기 제1리드프레임(11) 및 제2리드프레임(12)은 소정 간격으로 서로 이격되어 공간부(33)를 형성하며, 상기 공간부(33)를 사이에 두고 서로 마주하는 끝단부 가 상방향으로 절곡되어 소정 높이의 단차부(11a)를 이루도록 연장된다.
여기서, 상기 단차부(11a)는 도 3에서와 같이 상기 리드프레임(10)의 수평면과 직각을 이루며 상방향으로 절곡되어 "ㄴ"자 형상의 단면을 이루도록 형성된다. 그러나, 이에 한정하지 않고 90도 이상으로 절곡되는 것도 가능하다.
이러한 단차부(11a)는 평평한 플레이트 구조를 가지는 상기 리드프레임(10)의 일끝단부를 프레스(press)와 같은 물리적인 방식을 통해 수직방향으로 가압하여 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 단차부(11a)는 실질적으로 서로 동일한 높이를 가지며 형성되는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정하지 않고 서로 다른 높이를 가지는 것도 가능하다.
또한, 도 4에서와 같이 상기 단차부(11a)의 양 끝단부(11b)가 서로 반대측 방향을 향하여 수평방향으로 더 절곡되도록 함으로써 상기 제1리드프레임(11) 및 제2리드프레임(12)의 대향면이 전체적으로 "ㄷ"자 형상의 단면을 이루도록 한다.
따라서, 외부이물의 침투경로가 늘어남은 물론, 굴곡진 구조를 가지는 경로에 의해 침투가 용이하지 않아 전체적으로 구조적 안정성이 증대되는 효과를 가진다.
그리고, 이러한 단차부(11a)는 상기 리드프레임(10)을 이루는 은 플레이트의 두께가 종래와 같이 두꺼운 재료보다는 얇은 재료의 은 플레이트에서 형성하는 것이 보다 용이하며 효과적이다.
상기 은 플레이트는 0.35㎜ 내지 0.25㎜의 두께를 가지는 것이 바람직하며, 이와 같이 단차부(11a)를 구비하는 구조를 통해 리드프레임(10)의 박형화가 가능해짐으로써 열방출이 보다 효과적으로 이루어져 방열특성을 극대화할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 발광다이오드(20)는 상기 리드프레임(10)의 상부면에 실장되어 외부에서 인가되는 전원에 의해 소정 파장의 빛을 출사하는 반도체소자의 일종이며, 본 발명에 따른 실시예에서는 단일의 발광다이오드가 중심부에 구비되는 것으로 도시하여 설명하고 있다.
그러나, 이에 한정하지 않고 복수개의 발광다이오드를 구비하는 것 또한 가능하며, 이 경우 상기 발광다이오드(20)는 청색 LED, 적색 LED 및 녹색 LED의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 발광다이오드(20)는 한쌍의 금속 와이어(60)를 통해 와이어본딩 방식으로 상기 제1리드프레임(11) 및 제2리드프레임(12)과 전기적으로 연결을 이룬다.
한편, 상기 패키지 본체(30)는 상기 제1리드프레임(11) 및 제2리드프레임(12)을 감싸 지지하며, 상기 발광다이오드(20)가 외부로 노출되도록 상부측으로 개방된 소정 크기의 캐비티(35)를 구비한다.
상기 패키지 본체(30)는 수지로 이루어지는 사출물이며, 상기 캐비티(35)를 이루는 테두리의 내측면이 저면을 향하여 하향경사지게 구비되어 반사면(31)을 형성한다.
따라서, 상기 발광다이오드(20)로부터 출사되는 빛이 상기 반사면(31)을 통해 반사되어 외부로 향하도록 함으로써 광효율을 높이도록 한다. 보다 효율적인 구현을 위해 상기 반사면(31) 상에는 고반사율을 갖는 반사막(미도시)이 더 구비될 수 있다.
그리고, 상기 패키지 본체(30)는 도 3(a)(b)에서와 같이, 상기 리드프레임(10) 사이의 상기 공간부(33)를 따라 상기 캐비티 내부로 유입되어 상기 단차부(11a)를 덮는다.
이때, 상기 패키지 본체(30)는 상기 제1리드프레임(11)과 제2리드프레임(12)의 수평면과 접촉하여 상기 리드프레임(10)의 각 단차부(11a)를 일체로 완전히 감싸 덮도록 한다.
따라서, 패키징을 위한 몰딩 공정 진행중 고온(200℃)에서 저온(-30℃)으로의 열변화에 의해 재료들이 팽창 및 수축을 함으로써 상기 리드프레임(10)의 공간부(33)에 충진되는 패키지 본체(30)와 리드프레임(10) 사이에 틈새가 발생하는 종래와 달리 수지몰드가 단차부(11a)를 감싸는 구조를 통해 변화량을 줄여 틈새의 발생을 방지하고, 외부이물의 침투를 차단하는 것이 가능하다.
상기 패키지 본체(30)의 캐비티(35) 저면으로는 상기 제1리드프레임(11) 및 제2리드프레임(12)이 각각 구비되며, 상기 캐비티(35)의 저면에서 상부측으로 상기 발광다이오드(20)와 함께 상기 발광다이오드(20)가 실장되는 상기 제1리드프레임(11) 및 제2리드프레임(12)의 일부가 노출된다.
상기 제1리드프레임(11) 및 제2리드프레임(12)은 상기 발광소자(20)로부터 발생되는 열을 외부로 용이하게 방출할 수 있도록 그 하단면이 상기 패키지 본체(30)의 하부측으로 노출된다.
따라서, 전체 발광소자 패키지의 방열특성이 보다 향상되도록 한다.
한편, 상기 패키지 본체(30)의 캐비티(35) 내에는 실리콘 수지로 이루어지는 몰딩부재(40)가 충진되어 상기 발광다이오드(20)와 금속 와이어(60)를 덮어 밀봉한다.
이때, 상기 몰딩부재(40)의 내부에는 상기 발광다이오드(20)에서 출사되는 빛에 의해 여기되는 형광체를 더 함유하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 형광체는 발광다이오드(20)에서 방출된 광을 흡수하여 백색광을 방출할 수 있도록 서로 다른 파장의 광을 방출하는 복수 종의 물질로 이루어질 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지는 발광다이오드가 실장되는 리드프레임(10)의 서로 마주하는 끝단부에 직상 방향으로 절곡되는 단차부(11a)를 각각 구비함으로써 패키지 본체와의 결합력이 증대되고, 외부에서의 이물침투를 방지하여 구조적인 안정성이 증대되는 한편, 박형화를 통해 열방출이 원활하게 이루어져 방열특성을 크게 향상시키는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 발광다이오드 패키지를 도시하는 평면도이다.
도 3(a)는 도 1의 발광다이오드 패키지에서 리드프레임 사이의 공간부 및 단차부가 패키지 본체에 의해 덮힌 상태를 도시하는 확대단면도이다.
도 3(b)는 도 3(a)에서 리드프레임 사이의 공간부 및 단차부가 패키지 본체에 의해 덮힌 상태를 도시하는 확대평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 나타내는 것으로 리드프레임 사이의 공간부 및 단차부가 패키지 본체에 의해 덮힌 상태를 도시하는 확대단면도이다.

Claims (9)

  1. 서로 이격되어 공간부가 형성되며, 대향하는 끝단부가 상방향으로 절곡되어 단차부를 이루는 리드프레임;
    상기 리드프레임과 전기적으로 연결되도록 실장되는 발광다이오드; 및
    상기 리드프레임을 지지하면서, 상기 발광다이오드가 노출되도록 상부측으로 개방된 캐비티가 형성되는 패키지 본체;
    를 포함하고,
    상기 단차부는 양 끝단부가 수평방향으로 더 절곡되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리드프레임은 열방출을 위해 그 하단면이 상기 패키지 본체의 하부측으로 노출되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단차부는 실질적으로 서로 동일한 높이를 가지며 절곡되어 구비되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 본체는 상기 리드프레임 사이의 상기 공간부를 따라 상기 캐비티 내부로 유입되어 상기 단차부를 덮는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 본체는 상기 캐비티를 이루는 테두리의 내측면이 저면을 향하여 하향경사지게 구비되어 반사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 발광다이오드와 상기 리드프레임을 전기적으로 연결하는 금속 와이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캐비티 내에 충진되어 상기 발광다이오드를 덮는 몰딩부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 몰딩부재의 내부에 형광체를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
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