KR102084746B1 - 경사진 수광칩을 가지는 표면실장형 수광 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면 실장형 광소자 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패키지의 광소자가 경사지게 배치되는 표면 실장형 광소자 패키지에 관한 것이다.
본 발명에 따른 표면 실장형 광소자 패키지는 수광칩 실장부를 가지는 리드프레임; 상기 리드프레임의 실장부에 실장되는 수광칩; 기 리드프레임을 둘러싸는 몰딩부, 여기서 상기 몰딩부는 상기 수광칩이 실장되는 리드프레임의 전면을 둘러싸는 제1 몰딩부와 수광칩이 실장되지 않은 리드프레임의 배면을 둘러싸는 제2 몰딩부로 이루어지며; 및 상기 몰딩부에서 돌출된 하나 이상의 리드단자;를 포함하고, 기 수광칩은 패키지 실장면에 대해서 경사지게 기울어지며, 상기 돌출된 리드단자의 적어도 일부와 제2 몰딩부의 적어도 일부가 패키지 실장면에 수평한 평면을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

경사진 수광칩을 가지는 표면실장형 수광 소자{Surface mount type light receiving element with inclined light receiving chip}

본 발명은 표면 실장형 광소자 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패키지의 광소자가 경사지게 배치되는 표면 실장형 광소자 패키지에 관한 것이다.

수광용 패키지는 리드 프레임 또는 인쇄회로기판 위에 수광소자 칩을 실장하고, 몰딩으로 칩을 커버하는 형태를 가진다. 이러한 수광용 패키지는 수광칩이 상부로부터 빛을 수광할 수 있는 수직 방향의 구조를 가지거나, 측부로부터 빛을 수광할 수 있는 수평 구조를 가지고 있다.

도 1에서는 리드프레임을 이용한 표면실장형 수광 소자 패키지를 도시한다. 표면 실장형 수광소자 패키지(1)는, 도 1에서 도시된 바와 같이, 수광용 포토다이오드칩(2)이 리드프레임(3)의 표면에 실장되고, 몰딩(4)으로 봉지되며, 패지키(1)는 리드프레임(3)의 돌출 리드(5)와 몰딩(4)의 바닥면이 수평면을 이루도록 구성된다. 표면실장형 수광 소자 패키지(1)가 다른 기판에 표면 실장될 경우, 수광용 포토다이오드칩(2)은 수직 방향의 광원을 대향하게 된다.

도 2에서는 인쇄회로기판은 이용한 표면실장형 수광 소자 패키지(1)를 도시한다. 표면 실장형 수광소자 패키지(1)는, 도 2에서 도시된 바와 같이, 수광용 포토다이오드칩이 인쇄회로기판(6)의 표면에 실장되고, 인쇄회로기판(6)의 상면이 몰딩(7)으로 봉지되며, 패지키(1)는 인쇄회로기판(6)과 몰딩(7)의 측면이 수평면을 이루도록 구성된다. 표면실장형 수광 소자 패키지(1)가 다른 기판에 표면 실장될 경우, 수광용 포토다이오드칩은 수평 방향의 광원을 대향하게 된다.

하지만, 포토 다이오드가 수직 또는 수평으로 위치하는 수광소자 패키지는 자동차에서 적용되는 수광 소자, 즉 자동차에 적용되어 에어컨 풍량 조절을 위해서 태양의 위치를 검출하는 수광 소자 패키지의 경우, 태양 광원이 경사진 방향에서 위치가 고정되지 않고 변동하게 되므로 효율이 떨어지는 문제가 발생한다.

예를 들어, 도 1에서와 같은 종래의 탑뷰 방식의 패키지를 자동차에 적용할 경우, 수광면이 윗면을 향하고 있으므로 수평 방향(0°)에서 들어오는 태양광은 거의 수광하지 못하며, 태양이 수평 방향의 저각에서 움직일 경우, 태양광 수신이 미미하여 패키지 특성에 문제가 발생된다.

만일, 도 2에서와 같은 사이드 뷰 방식의 패키지를 자동차에 적용할 경우, 수광면이 전면(자동차 진행방향)을 향하고 있으므로 수직 방향(90°)으로 들어오는 광은 거의 수집하지 못하게 되며, 수직 방향에서의 태양광 수신이 작아 패키지 특성에 문제 발생되므로, 자동차에서는 사용되지 않고 있다.

본원 발명에서 해결하고자 하는 과제는 태양과 같이 지면에서 경사진 방향에서 움직이는 광원으로부터 효과적인 수광이 가능한 새로운 수광소자 패키지를 제공하는 것이다.

본원 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 태양과 같이 지면에서 경사진 방향에서 움직이는 광원으로부터 효과적인 수광이 가능하면서도, 각도 조절을 위한 별도의 사출물을 사용하지 않고 제조할 수 있는 새로운 수광소자 패키지를 제공하는 것이다.

본원 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 태양과 같이 지면에서 경사진 방향에서 움직이는 광원으로부터 효과적인 수광이 가능하면서도, 각도 조절을 위한 별도의 사출물을 사용하지 않고 제조할 수 있으며, 사용 중 외력에 의해서 광축이 틀어지거나, 재료비가 상승되거나, 제조 공정이 복잡해지지 않도록 하는 새로운 수광소자 패키지를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은

수광칩 실장부를 가지는 리드프레임;

상기 리드프레임의 실장부에 실장되는 수광칩;

상기 리드프레임을 둘러싸는 몰딩부, 여기서 상기 몰딩부는 상기 수광칩이 실장되는 리드프레임의 전면을 둘러싸는 제1 몰딩부와 수광칩이 실장되지 않은 리드프레임의 배면을 둘러싸는 제2 몰딩부로 이루어지며; 및

상기 몰딩부에서 돌출된 하나 이상의 리드단자;를 포함하고,

상기 수광칩은 패키지 실장면에 대해서 경사지게 기울어지며, 상기 돌출된 리드단자의 적어도 일부와 제2 몰딩부의 적어도 일부가 패키지 실장면에 수평한 평면을 이루는 것을 특징으로 하는 수광소자 패키지를 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 수광칩 실장부는 리드프레임에 형성된 수광칩의 면적보다 넓은 면적의 수평면을 의미하며, 상기 수평면에는 직사각형 박막 형태의 수광칩이 수평실장될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 리드프레임에는 수광칩의 실장을 위한 수광칩 실장부와 함께 수광칩의 제어를 위한 IC칩 실장부를 더 가질 수 있으며, 상기 IC 실장부는 수광칩 실장부와 동일 수평면이거나 별도의 수평면일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 리드프레임의 실장부에 실장되는 수광칩은 광조사에 의해서 전류가 발생하는 포토다이오드일 수 있으며, 상기 포토다이오드는 광 수광량 또는 광의 수광 위치에 따라서 상이한 전류 전기가 발생하는 포토다이오드일 수 있다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 리드프레임의 IC 칩 실장부에 실장되는 IC칩은 포토다이오드에 와이어본딩되고, 포토다이오드에 의해서 출력되는 전기적 신호를 다른 전기적 신호로 변환 및/또는 증폭할 수 있는 통상의 IC 칩이다. 상기 포토다이오드와 IC칩은 상기 리드프레임에 다이본딩될 수 있으며, 상기 포토다이오드와 IC칩은 와이어 본딩에 의해서 서로 연결될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 리드프레임을 둘러싸는 몰딩부는 리드프레임에 실장되는 소자와 배선이 공기와 차단되도록 투명 또는 불투명한 수지로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 에폭시 수지로 이루어질 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 몰딩부는 수광칩이 실장되는 리드프레임의 전면을 둘러싸는 소정 두께의 제1 몰딩부와 수광칩이 실장되지 않은 리드프레임의 배면을 둘러싸는 소정 두께의 제2 몰딩부로 이루어질 수 있다. 상기 제1 몰딩부와 제2 몰딩부는 몰딩부를 편의상 구분하는 것이며, 상기 제1 몰딩부와 제2 몰딩부는 하나의 몰딩부를 이룬다. 상기 몰딩부는 몰딩부의 외관 형상을 가지는 금형 캐비티에 수지를 충진하고, 경화시켜 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 몰딩부는 수광칩이 실장된 리드프레임의 전면에 소정두께의 직육면체로 형성될 수 있으며, 상기 제1 몰딩부에는 수광칩에 수광되는 광을 집광시키기 위해서 반구형의 볼록 렌즈가 수광칩의 전면에 형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 몰딩부는 수광칩이 경사지게 위치한 상태에서 광소자 패키지가 넘어지지 않도록 지지하는 지지대이며, 상기 제2 몰딩부는 표면 실장면에 대한 수광 소자 패키지의 안정적인 지지가 가능하도록, 표면 실장면과 접하는 소정 넓이의 지지평면을 가질 수 있다.

본 발명의 실시에 있어서, 제2 몰딩부는 수광칩이 실장된 리드프레임의 배면에 제1 몰딩부보다 두꺼운 두께, 바람직하게는 2배 내지 3배의 두께를 가질 수 있으며, 표면 실장면과 접하는 부위에 지지평면을 가진다.

본 발명에 있어서, 상기 몰딩부에서는 하나 이상의 리드 단자가 돌출될 수 있으며, 돌출된 리드 단자 중 적어도 하나는 표면 실장면과 접촉되며, 바람직하게는 상기 돌출된 리드 단자 중 적어도 하나는 절곡되고, 절곡된 리드 단자는 표면 실장면에 접하는 절곡면을 형성한다.

본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 리드단자는 하면으로 돌출되어 제1 몰딩부와 반대 방행으로 연장되도록 절곡되어 표면 실장면에 접하는 절곡면을 형성한다. 상기 리드 단자의 절곡면과 제2 몰딩부의 지지평면은 동일한 평면을 형성하여, 수광 소자 패키지가 표면 실장면에 안정적으로 실장되게 한다.

본 발명에 있어서, 상기 수광 소자 패키지에서 상기 제2 몰딩부는 복수의 지지 평면을 가질 수 있으며, 상기 리드 단자는 제2 몰딩부의 제1 지지평면과 수평면을 이루는 제1 각도, 제2 몰딩부의 제2 지지평면과 수평면을 이루는 제2 각도로 절곡될 수 있다.

본 발명에 의해서 수광칩이 경사지게 실장되면서도, 기판에 표면 실장될 수 있는 새로운 수광 소자 패키지가 제공되었다. 본 발명에 따른 수광 소자 패키지는 수광면을 수직이거나 수평 이외의 각도로 실장하기 위해서, 각도를 형성할 수 있는 별도의 사출물이나, 렌즈의 추가 없이도, 패키지 자체에서 수광칩이 소정 각도에 맞도록 제작되어, 별도의 제작 공수 및 추가 비용이 발생하는 문제가 없다.

도 1은 종래 리드프레임을 이용한 탑뷰 형태의 표면실장형 수광소자 패키지를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 리드프레임을 이용한 사이드뷰 형태의 표면실장형 수광소자 패키지를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시에 따른 수광 소자 패키지의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시에 따른 수광 소자 패키지의 배면도이다.
도 5는 본 발명의 실시에 따른 수광 소자 패키지의 측면도이다.
도 6는 본 발명의 실시에 따른 수광 소자 패키지의 실장 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 실시예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 한정하기 위한 것은 아니다.

도 3 내지 도 6에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수광 소자 패키지(100)는 수광칩 실장면(11)을 가지는 리드프레임(10)과, 상기 리드프레임(10)의 실장면(11)에 실장되는 수광칩(12)과, 상기 리드프레임(10)을 둘러싸며, 상기 수광칩(12)이 실장되는 리드프레임(10)의 전면을 둘러싸는 제1 몰딩부(21)와 수광칩(12)이 실장되지 않은 리드프레임(10)의 배면을 둘러싸며, 표면 실장되는 기판(30)에 접하는 제2 몰딩부(22)로 이루어진 몰딩부(20)와, 상기 몰딩부(20)의 하부로 돌출되어 표면 실장되는 기판(30)에 접하는 리드단자(13)을 포함한다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 수광칩 실장면(11)은 리드프레임(10)에 형성된 직사각형 형태의 수평면으로서, 실장면(11)에 실장되는 얇은 직사각형 형태의 수광칩(12), 예를 들어, 포토 다이오드보다 넓은 면적을 가지며, 상기 수광칩(12)은 바닥면이 실장면(11) 상부에 면접하도록 실장된다.

상기 리드프레임(10)에는 수광칩(12)의 실장을 위한 수광칩 실장면(11)과 별도로 수광칩의 제어를 위한 IC칩(14)의 실장을 위한 IC칩 실장면(15)을 더 가질 수 있다. 수광칩 실장면(11)의 일부에 IC 칩(14)를 실장하는 것도 가능하다.

상기 수광칩 실장면(11)에 실장되는 수광칩은 광조사에 의해서 전류가 발생하는 포토다이오드이며, 상기 포토다이오드는 광 수광량 또는 광의 수광 위치에 따라서 상이한 전류 전기가 발생하는 직사각형 형태의 포토다이오드일 수 있다.

상기 리드프레임(10)의 IC 칩 실장면(15)에 실장되는 IC칩(14)는 포토다이오드인 수광칩(12)에 와이어 본딩(16)에 의해서 본딩되고, 포토다이오드에 의해서 출력되는 전기적 신호를 전압 신호로 변환하고 증폭하여 출력한다. 상기 포토다이오드와 IC칩은 상기 리드프레임(10)에 다이본딩되며, 상기 포토다이오드와 IC칩(14)은 상부 표면이 와이어 본딩(16)에 의해서 서로 연결된다.

상기 리드프레임(10)을 둘러싸는 몰딩부(20)는 리드프레임(10)에 실장되는 소자와 배선들을 공기와 차단하여 보호하기 위해서 사용되는 통상의 투명 에폭시 수지로 이루어진다.

상기 몰딩부(20)는 리드프레임(10)에서 수광칩(12)이 실장되는 면, 즉, 리드프레임(10)의 전면을 덮도록 둘러싸는 소정 두께의 직사각형 형태의 제1 몰딩부(21)와 리드프레임(10)에서 수광칩(12)이 실장되지 않은 면, 즉, 리드프레임(10)의 배면을 덮도록 둘러싸며, 기판과 접하는 지지평면(31)을 가지는 소정 형상의 제2 몰딩부(21)로 이루어진다.

상기 제2 몰딩부(22)는 제1 몰딩부(21)와 동일한 면적을 가지는 소정 두께의 직사각형으로 이루어지는 평면부(22')와 리드프레임에서 멀어지는 방향으로 가면서 면적이 좁아지는 형태로 돌출되는 돌출부(22")을 가지며, 상기 돌출부(22")의 하부에는 기판과 접하는 지지평면(31)이 형성된다. 상기 제1 몰딩부(21)와 제2 몰딩부(22)는 몰딩부의 외관 형상을 가지는 금형 캐비티에 소자가 본딩된 리드프레임을 위치시킨 후, 에폭시 수지를 충진하고, 경화시켜 한번에 동시에 형성된다.

상기 몰딩부(20)에서는 수광 소자 패키지(10)를 기판(30)에 표면 실장하는 리드 단자(13)가 기판(30) 방향으로 하향 돌출되고, 하향 돌출된 리드 단자(13)는 전면 방향으로 절곡되어 연장되며, 리드 단자(13)는 기판(30)에 접하는 절곡면(41)을 형성한다.

도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 제2 몰딩부(21)은 수광칩(12)이 경사지게 위치한 상태에서 광소자 패키지(100)가 뒤로 넘어지지 않도록 지지하는 지지대로 기능하게 된다.

상기 제2 몰딩부(21)의 돌출부 하면에 형성된 지지평면(31)과 몰딩부(20)에서 기판(30)을 향하여 돌출되고, 절곡되어 전면 방향으로 연장된 절곡되어 형성된 절곡면(41)은 동일한 수평면(a)을 평면을 형성하여, 이로 인해 수광 소자 패키지는 기판(30)의 표면 실장면에 안정적으로 실장되게 한다.

도 7에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수광 소자 패키지(100)에서 제2 몰딩부(21)는 2개의 지지평면이 형성된다. 리드 단자는 제1 지지평면과 수평면을 이루도록 절곡될 수 있으며, 필요에 따라 제2 지지평면과 수평면을 이루도록 절곡될 수 있다.

수광 소자 패키지(100)가 기판(30)에 표면 실장되면, 수광 소자 패키지의 리드프레임에 실장된 수광칩(12)은 기판(30)에 경사지게 위치하게 된다. 제1 지지평면과 수평면을 이룰 경우와 제2 지지평면과 수평면을 이룰 경우 경사가 달라질 수 있다.

10: 리드프레임
11: 수광칩 실장면
12: 수광칩
20: 몰딩부

Claims (2)

1. 수광칩 실장부를 가지는 리드프레임;
   상기 리드프레임의 실장부에 실장되는 수광칩;
   상기 리드프레임을 둘러싸는 몰딩부, 여기서 상기 몰딩부는 상기 수광칩이 실장되는 리드프레임의 전면을 둘러싸고 적어도 일부가 평면을 이루는 제1 몰딩부와 수광칩이 실장되지 않은 리드프레임의 배면을 둘러싸는 제2 몰딩부로 이루어지며; 및
   상기 몰딩부에서 돌출된 하나 이상의 리드단자;를 포함하고,
   상기 수광칩은 패키지 실장면에 대해서 경사지게 기울어지고,
   상기 수광칩은 상기 제1 몰딩부의 평면 및 리드프레임의 실장부에 평행하게 실장되며,
   상기 돌출된 리드단자 중 적어도 일부는 하면으로 돌출된 후 제2 몰딩부와 반대방향으로 연장되도록 소정 각도로 절곡되어, 표면 실장면에 접하는 절곡면을 형성하고,
   상기 제2 몰딩부는 하나 이상의 지지평면을 가지며, 상기 제2 몰딩부에 형성된 적어도 하나의 지지평면은 리드프레임의 절곡면과 함께 수평면을 이루는 것을 특징으로 하는 수광 소자.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 몰딩부는 2 이상의 지지평면을 가지며, 상기 리드단자는 소정 각도로 절곡되어 적어도 하나의 지지평면과 수평면을 이루는 절곡면을 가지는 것을 특징으로 하는 수광 소자.
   

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