KR102029808B1 - 발광소자 패키지 - Google Patents

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KR102029808B1
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김영천
강규남
이희택
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럭스피아(주)
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Abstract

본 발명의 예시적 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 기판; 상기 기판에 제공되는 한 쌍의 리드프레임; 상기 기판에 실장되며 한 쌍의 상기 리드프레임과 각각 전기적으로 연결되는 발광소자; 한 쌍의 상기 리드프레임 중 하나의 상면에 인쇄되어 해당 리드프레임의 상면을 부분적으로 덮는 PSR 스트립; 및 상기 발광소자를 덮어 밀봉하는 봉지부;를 포함하고, 한 쌍의 상기 리드프레임은 상기 기판의 길이방향 양 단부에서 각각 상기 기판의 상면을 따라 내측으로 연장되어 납땜 시 솔더 페이스트가 도포되는 영역을 각각 제공하고, 상기 PSR 스트립은 상기 리드프레임의 상기 영역 끝단의 상기 발광소자에 인접한 위치에서 상기 기판의 폭방향으로 상기 기판을 가로지르는 구조로 제공될 수 있다.

Description

발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것이다.
발광소자로서 발광다이오드(Light Emitting Diode, 이하 'LED'라고도 칭함)를 이용한 발광소자 패키지의 고효율화가 추진되고 있다. LED는 P형과 N형의 반도체의 접합에 의해 구성되어 있고, 접합부에 전압이 인가됨으로써 접합부에 있어서 전자와 정공이 결합하고, 반도체의 밴드 갭에 상당하는 에너지의 광을 방출하는 반도체 소자이다.
LED를 이용한 발광소자 패키지는, 일반적으로 기판 상에 실장되는 LED 칩과, 이 LED 칩을 덮음으로써 보호하는 봉지층을 포함하고, LED로부터 방출된 광은 봉지층의 표면으로부터 외부에 방사된다.
그러나, 종래기술에 의한 발광소자 패키지는 봉지층과 기판 사이의 결합력이 약하여 외부에서 가해지는 힘에 의해 쉽게 파손되는 문제가 있다. 또한, 봉지부와 기판 사이로 솔더페이스트가 침투하여 제품 불량이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 발광소자를 덮는 봉지부와 기판 사이의 결합력을 증가시킬 수 있는 발광소자 패키지를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 예시적 실시예에 따른 발광소자 패키지는, 기판; 상기 기판에 제공되는 한 쌍의 리드프레임; 상기 기판에 실장되며 한 쌍의 상기 리드프레임과 각각 전기적으로 연결되는 발광소자; 한 쌍의 상기 리드프레임 중 하나의 상면에 인쇄되어 해당 리드프레임의 상면을 부분적으로 덮는 PSR 스트립; 및 상기 발광소자를 덮어 밀봉하는 봉지부;를 포함하고, 한 쌍의 상기 리드프레임은 상기 기판의 길이방향 양 단부에서 각각 상기 기판의 상면을 따라 내측으로 연장되어 납땜 시 솔더 페이스트가 도포되는 영역을 각각 제공하고, 상기 PSR 스트립은 상기 리드프레임의 상기 영역 끝단의 상기 발광소자에 인접한 위치에서 상기 기판의 폭방향으로 상기 기판을 가로지르는 구조로 제공될 수 있다.
상기 봉지부는 상기 PSR 스트립을 부분적으로 덮어 측면이 상기 PSR 스트립 상에 놓일 수 있다.
상기 측면은 상기 봉지부의 상면에서 상기 기판을 향해 하향 연장되는 제1면, 상기 제1면의 끝단에서 연장되어 상기 PSR 스트립과 접하는 제2면을 포함하고, 상기 제1면과 상기 제2면이 연결되는 지점에 변곡점을 가질 수 있다.
상기 제1면은 상기 기판의 상면에 대해 제1기울기로 경사지고, 상기 제2면은 상기 기판의 상면에 대해 제2기울기로 경사지며, 상기 제1기울기는 상기 제2기울기의 2배일 수 있다.
상기 PSR 스트립은 봉지부와 접하는 상면이 표면처리될 수 있다.
한 쌍의 상기 리드프레임 중 나머지 하나의 상면에 인쇄되어 해당 리드프레임의 상면을 부분적으로 덮는 보조 PSR 스트립을 더 포함하고, 상기 보조 PSR 스트립은 상기 PSR 스트립과 상이한 색상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 발광소자를 덮는 봉지부와 기판 사이의 결합력을 증가시킬 수 있는 발광소자 패키지가 제공될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 평면도.
도 3은 도 1에서 "A" 부분의 확대도.
도 4는 도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 단면도.
도 5a 및 도 5b는 각각 결합력 테스트를 위한 비교예에 따른 발광소자 패키지와 본 발명에 따른 발광소자 패키지를 나타내는 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 예시적 실시예에 따른 발광소자 패키지를 설명한다. 도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 3은 도 1에서 "A" 부분의 확대도이고, 도 4는 도 1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 발광소자 패키지를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적 실시예에 따른 발광소자 패키지(1)는 기판(10), 한 쌍의 리드프레임(20), 발광소자(30), PSR 스트립(40) 및 봉지부(50)를 포함할 수 있다.
기판(10)은 BT-Resin 이나 FR4 타입의 인쇄회로기판(PCB) 혹은 변형이 쉬운 플렉서블(flexible) 인쇄회로기판일 수 있다. 또한, 기판(10)은 Si과 같은 반도체 물질, AlN 및 Al2O3와 같은 세라믹 물질, 금속 물질 또는 고분자 물질로 이루어질 수 있다.
기판(10)은 4개의 측면을 갖는 사각형상의 형태를 가질 수 있다. 다만, 이는 일 실시예에 따른 기판(10)의 형태를 예시하는 것이며, 이에 한정하는 것은 아니다. 기판(10)은 장착되는 제품의 구조에 대응하여 기타 다양한 형태를 가질 수 있다.
리드프레임(20)은 적어도 한 쌍으로 기판(10)에 제공될 수 있다. 리드프레임(20)은 기판(10)의 길이방향 양 단부에서 각각 기판(10)의 상면과 측면 및 하면을 감싸는 구조로 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 한 쌍의 리드프레임(20)은 각각 기판(10)의 길이방향 양 단부에서 기판(10)의 상면을 따라 내측으로 연장되어 발광소자(30)와 전기적으로 연결되는 영역을 제공하고, 기판(10)의 길이방향 양 단부에서는 각각 납땜 시 솔더 페이스트가 도포되는 영역을 제공할 수 있다.
리드프레임(20)은 전기 전도성이 우수한 재질, 예를 들어, 알루미늄, 구리 등의 금속 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 금(Au)이나 은(Ag)으로 표면이 코팅될 수도 있다.
발광소자(30)는 기판(10)의 상면에 실장되며, 한 쌍의 리드프레임(20)과 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 와이어(31)를 통해 각 리드프레임(20)과 연결될 수 있다.
발광소자(30)는 외부에서 인가되는 구동 전원에 의해 소정 파장의 광을 발생시키는 광전소자일 수 있다. 예를 들어, n형 반도체층 및 p형 반도체층과 이들 사이에 배치된 활성층을 갖는 반도체 발광다이오드(LED)를 포함할 수 있다.
발광소자(30)는 청색 광, 녹색 광 또는 적색 광을 발광할 수 있으며, 자외 광 등을 발광할 수도 있다. 필요에 따라 형광체와 같은 파장변환물질과 결합하여 백색 광을 방출할 수 있다.
본 실시예에서는 단일의 발광소자(30)가 기판(10) 상에 실장되는 것으로 예시하고 있으나, 필요에 따라서 발광소자(30)는 복수개가 실장되는 것도 가능하다.
PSR 스트립(40)은 한 쌍의 리드프레임(20) 중 적어도 하나의 상면에 인쇄되어 해당 리드프레임(20)의 상면을 부분적으로 덮도록 제공될 수 있다.
일 실시예에서, PSR 스트립(40)은 띠 형상의 구조를 가지며, 리드프레임(20)의 솔더페이스트 도포 영역 끝단의 발광소자(30)에 인접한 위치에서 기판(10)의 폭방향으로 기판(10)을 가로지르는 구조로 제공될 수 있다.
예를 들어, PSR 스트립(40)은 리드프레임(20)의 솔더페이스트 도포 영역(SA) 상에서 기판(10)의 폭방향으로 기판(10)을 가로지는 구조로 제공되어 납땜 시 솔더페이스트가 리드프레임(20)의 솔더페이스트 도포 영역(SA)을 넘어서 내부로 발광소자(30)까지 침투하는 것을 차단할 수 있다. 필요에 따라서 PSR 스트립(40)은 표면처리될 수 있다.
PSR 스트립(40)은 고품질 알칼리 현상형 솔더 레지스트 물질로 이루어질 수 있다. 또한, PSR 스트립(40)은 녹색, 적색, 검은색, 흰색 등 다양한 색상을 구현할 수 있다. 따라서, 해당 리드프레임(20)의 극성을 표시하는 기능을 수행할 수 있다. 사용자는 PSR 스트립(40)을 보고 해당 리드프레임이 (+)극인지 또는 (-)극인지를 직관적으로 인지할 수 있다.
일 실시예에서, 도 4에서와 같이, 보조 PSR 스트립(41)을 더 포함할 수 있으며, PSR 스트립(40)과 보조 PSR 스트립(41)은 한 쌍의 리드프레임(20)에 각각 인쇄될 수 있다. 이 경우 PSR 스트립(40)과 보조 PSR 스트립(41)은 서로 상이한 색상을 구현할 수 있다.
봉지부(50)는 기판(10) 상에서 발광소자(30)를 덮어 밀봉할 수 있다. 봉지부(50)는 수지가 경화되어 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기판(10) 상에 수지를 몰딩하여 봉지부(50)를 형성할 수 있다.
봉지부(50)는 발광소자(30)에서 발생된 광이 외부로 방출될 수 있도록 광투과성 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 실리콘 또는 에폭시 등의 수지로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 봉지부(50)는 파장변환물질(50a)을 함유할 수 있다. 파장변환물질(50a)은 적어도 1종 이상의 형광체를 포함할 수 있다.
봉지부(50)는 대략 평평한 상면(51)과 상면(51)에서 기판(10)을 향해 경사진 측면(52)을 가질 수 있다.
봉지부(50)는 PSR 스트립(40)을 부분적으로 덮어 측면(52)이 PSR 스트립(40) 상에 놓이는 구조로 제공될 수 있다. 즉, 봉지부(50)의 측면(52)이 PSR 스트립(40)과 계면을 이룰 수 있다.
봉지부(50)의 측면(52)은 봉지부(50)의 상면(51)에서 기판(10)을 향해 하향 연장되는 제1면(52a) 및 제1면(52a)의 끝단에서 연장되어 PSR 스트립(40)과 접하는 제2면(52b)을 포함할 수 있다. 그리고, 제1면(52a)과 제2면(52b)이 연결되는 지점에 변곡점(P)을 가질 수 있다.
제1면(52a)과 제2면(52b)은 서로 상이한 기울기로 경사지게 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1면(52a)은 기판(10)의 상면에 대해 제1기울기(θ1)로 경사지고, 제2면(52b)은 기판(10)의 상면에 대해 제2기울기(θ2)로 경사질 수 있다. 여기서, 제1기울기(θ1)는 제2기울기(θ2)의 2배인 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1기울기(θ1)는 84°이고, 제2기울기(θ2)는 42°일 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 봉지부(50)는 측면(52)이 하나의 경사면인 아닌 두 개의 상이한 기울기(θ1, θ2)를 갖는 경사면이 변곡점(P)에서 만나는 이중경사면을 갖는 구조를 가질 수 있다. 이를 통해 봉지부(50)와 기판(10)간 결합력을 강화시킬 수 있다.
결합력에 대한 확인을 위해 측면이 하나의 경사면을 갖는 봉지부를 구비하는 패키지와 본 실시예에 따른 측면이 두 개의 기울기를 갖는 이중경사면 구조의 봉지부를 구비하는 패키지에 대한 내구성 테스트를 수행하였다.
도 5a 및 도 5b는 각각 결합력 테스트를 위한 비교예에 따른 발광소자 패키지와 본 발명에 따른 발광소자 패키지를 나타내는 사진이다.
Die Shear Test 장비를 이용해 1608 EMC-PCB 결합력을 테스트하였다. 도 5a 및 도 5b에서와 같이, 비교예에 따른 패키지는 측면이 대략 84°의 기울기를 갖는 단일 경사면 구조의 봉지부를 구비하고, 본 실시예에 따른 패키지는 측면이 각각 84°와 42°의 기울기를 갖는 이중경사면 구조의 봉지부를 구비하는 점에서 비교예와 상이하다.
구분 비교예 실시예
#1 242.5g 343.8g
#2 252.0g 332.2g
#3 255.2g 333.8g
#4 255.3g 333.8g
#5 272.4g 326.1g
#6 261.0g 319.2g
#7 290.7g 294.9g
#8 297.5g 314.2g
#9 287.4g 329.4g
#10 269.4g 340.9g
AVG 264.8g 326.9g
비교예와 실시예에 대해 각각 총 10번의 테스트를 수행하였으며, 위 [표 1]에서 확인할 수 있듯이 본 발명의 실시예에 따른 구조에서 봉지부(50)와 기판(10)간의 결합력이 비교예와 비교하여 훨씬 높은 것을 확인할 수 있다.
특히, PSR 스트립(40)을 표면처리하여 봉지부(50)의 측면(52)이 PSR 스트립(40)과 계면을 이루는 경우 결합력은 더욱 증가될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1... 발광소자 패키지
10... 기판
20... 리드프레임
30... 발광소자
40... PSR 스트립
50... 봉지부

Claims (6)

  1. 기판;
    상기 기판에 제공되는 한 쌍의 리드프레임;
    상기 기판에 실장되며 한 쌍의 상기 리드프레임과 각각 전기적으로 연결되는 발광소자;
    한 쌍의 상기 리드프레임 중 하나의 상면에 인쇄되어 해당 리드프레임의 상면을 부분적으로 덮는 PSR 스트립; 및
    상기 발광소자를 덮어 밀봉하는 봉지부;
    를 포함하고,
    한 쌍의 상기 리드프레임은 상기 기판의 길이방향 양 단부에서 각각 상기 기판의 상면을 따라 내측으로 연장되어 납땜 시 솔더 페이스트가 도포되는 영역을 각각 제공하고,
    상기 PSR 스트립은 상기 리드프레임의 상기 영역 끝단의 상기 발광소자에 인접한 위치에서 상기 기판의 폭방향으로 상기 기판을 가로지르는 구조로 제공되어 솔더 페이스트가 상기 영역을 넘어서 상기 발광소자까지 침투하는 것을 차단하며, 색상을 가져 한 쌍의 상기 리드프레임 중 상기 PSR 스트립이 인쇄된 상기 리드프레임의 극성을 표시하도록 구성되고,
    상기 봉지부는 평평한 상면 및 상기 상면에서 상기 기판을 향해 경사진 측면을 가지며, 상기 측면은 상기 상면에서 상기 기판을 향해 하향 연장되는 제1면 및 상기 제1면의 끝단에서 연장되어 상기 PSR 스트립과 접하는 제2면을 포함하고, 상기 제1면과 상기 제2면이 연결되는 지점에 변곡점을 가지며, 상기 제1면은 상기 기판의 상면에 대해 제1기울기로 경사지고, 상기 제2면은 상기 기판의 상면에 대해 제2기울기로 경사지며, 상기 제1기울기는 상기 제2기울기의 2배인 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 봉지부는 상기 PSR 스트립을 부분적으로 덮어 측면이 상기 PSR 스트립 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 PSR 스트립은 봉지부와 접하는 상면이 표면처리된 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    한 쌍의 상기 리드프레임 중 나머지 하나의 상면에 인쇄되어 해당 리드프레임의 상면을 부분적으로 덮는 보조 PSR 스트립을 더 포함하고,
    상기 보조 PSR 스트립은 상기 PSR 스트립과 상이한 색상을 가지는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101037508B1 (ko) * 2010-03-25 2011-05-26 안복만 엘이디 실장용 회로기판 및 이의 제조방법
KR20110109222A (ko) * 2010-03-30 2011-10-06 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 패키지 및 그 제조방법
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KR20170076104A (ko) * 2015-12-24 2017-07-04 주식회사 루멘스 발광 다이오드 패키지 및 이를 포함하는 발광 다이오드 패키지 모듈

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