KR102160777B1 - 발광소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

실시예는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체와 적어도 일부 영역에서 면접촉하는 적어도 한 쌍의 리드 프레임; 상기 적어도 한 쌍의 리드 프레임에 각각 전기적으로 연결되는 발광소자; 및 상기 발광소자를 둘러싸는 몰딩부를 포함하고, 상기 리드 프레임은 상기 패키지 몸체와 접촉하는 영역에서 돌출부가 형성된 발광소자 패키지를 제공한다.

Description

발광소자 패키지{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE}
실시예는 발광소자 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광소자 패키지의 기밀성을 향상시키고자 하는 것이다.
GaN, AlGaN 등의 3-5 족 화합물 반도체는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점으로 인해 광 전자 공학 분야(optoelectronics)와 전자 소자를 위해 등에 널리 사용된다.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경친화성의 장점을 가진다.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
도 1은 종래의 발광소자 패키지를 나타낸 도면이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 발광소자 패키지가 백라이트 유닛에 사용될 때의 문제점을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 발광소자 패키지(100)는 캐비티를 포함하는 패키지 몸체(110)와, 몸체에 설치된 제1 리드 프레임(Lead Frame, 121) 및 제2 리드 프레임(122)과, 몸체에 설치되어 제1 리드 프레임(121) 및 제2 리드 프레임(122)과 전기적으로 연결되는 발광소자(140)와, 캐비티에 채워진 몰딩부(170)를 포함한다.
제1 리드 프레임(121) 및 제2 리드 프레임(122)은 서로 전기적으로 분리되며, 발광소자(140)에 전류를 공급한다.
발광소자(140)는 제1 리드 프레임(121)에 도전성 페이스트(미도시) 등으로 고정될 수 있고, 제2 리드 프레임(122)에 와이어(150)로 본딩될 수 있다.
몰딩부(170)는 상기 발광소자(140)를 포위하여 보호할 수 있다. 또한, 몰딩부(170) 상에는 형광체(180)가 포함될 수 있는데, 발광소자(140)로부터 방출되는 빛의 파장을 발광소자 패키지(100)의 빛이 출사되는 전 영역에서 변환시킬 수 있다.
그러나, 상술한 종래의 발광소자 패키지는 다음과 같은 문제점이 있다.
도 2는 발광소자 패키지가 배치된 영상표시장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 영상표시장치(200)는 회로 기판(230)에 배치되는 발광소자 패키지(100)와, 바텀 커버(210) 상의 반사판(220)과, 상기 반사판(220)의 전방에 배치되며 발광소자 패키지(100)에서 방출되는 빛을 영상표시장치 전방으로 가이드하는 도광판(240)과, 도광판(240)의 전방에 배치되는 제1 프리즘시트(250)와 제2 프리즘시트(260)와, 제2 프리즘시트(260)의 전방에 배치되는 패널(270)과 상기 패널(270)의 전반에 배치되는 컬러필터(280)를 포함하여 이루어진다.
영상표시장치의 사용시에 도광판(240)과 발광소자 패키지(100)가 접촉할 수 있고, 이때 도광판(240)의 하중이 발광소자 패키지(100)에 압력을 가할 수 있다.
도 3에서 도광판(240)이 발광소자 패키지(100)의 패키지 몸체(110)와 직접 접촉하며 압력을 가할 수 있고, 이때 패키지 몸체(100)와 제1 리드 프레임(121) 및 제2 리드 프레임(122)의 사이에 틈이 생길 수 있다.
상술한 틈에 화살표로 도시된 바와 같이 수분(moisture) 등의 이물질이 침투할 수 있고, 이때 이때 패키지 몸체(100)와 제1 리드 프레임(121) 및 제2 리드 프레임(122)의 사이에 틈이 더 커질 수 있으며, 또한 수분 등의 이물질에 의하여 패키지 몸체(110)나 리드 프레임(121, 122)에 변색이 발생할 수 있다.
상술한 바와 같이 발광소자 패키지(100)에 도광판(240)으로부터 하중이 압력을 가하여, 발광소자 패키지의 기밀성이 손상되어 외부로부터 이물질이 주입되면 광효율에도 나쁜 영향을 미칠 수 있다.
실시예는 발광소자 패키지의 기밀성 내지 내구성을 향상시키고자 한다.
실시예는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체와 적어도 일부 영역에서 면접촉하는 적어도 한 쌍의 리드 프레임; 상기 적어도 한 쌍의 리드 프레임에 각각 전기적으로 연결되는 발광소자; 및 상기 발광소자를 둘러싸는 몰딩부를 포함하고, 상기 리드 프레임은 상기 패키지 몸체와 접촉하는 영역에서 돌출부가 형성된 발광소자 패키지를 제공한다.
돌출부는, 상기 리드 프레임의 끝단에서 가장 자리 및 상부로 돌출될 수 있다.
리드 프레임의 수평면으로부터 상기 돌출부는 30도 내지 70도 경사질 수 있다.
리드 프레임의 끝단이 상기 패키지 몸체와 접촉하는 영역의 폭은, 상기 돌출부의 폭보다 크거나 같을 수 있다.
리드 프레임의 끝단이 상기 패키지 몸체와 접하는 영역의 폭은, 상기 리드 프레임의 끝단으로부터 상기 돌출부의 최고점까지의 수평 거리보다 크거나 같을 수 있다.
패키지 몸체는 캐비티를 가지고, 상기 발광소자는 상기 캐비티의 바닥면에 배치될 수 있다.
리드 프레임의 끝단은, 적어도 일부가 상기 캐비티의 측벽과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
리드 프레임의 돌출부는, 적어도 일부가 상기 패키지 몸체의 상부면과 수직 방향으로 중첩될 수 있다.
리드 프레임의 본체는 상기 캐비티의 바닥면을 이룰 수 있다.
캐비티의 바닥면을 이루는 리드 프레임의 본체는, 표면이 플랫할 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는, 리드 프레임의 끝단으로부터 소정 각도를 가지고 돌출부가 형성되어, 영상 표시 장치 등에 배치될 때 도광판이 발광소자 패키지의 상부에서 하중을 가하여도 돌출부가 패키지 몸체의 측벽을 지지하여 패키지 몸체가 하부로 변형되지 않을 수 있으며, 따라서 리드 프레임 및 제2 리드 프레임의 사이에 이물질이 침투하지 않을 수 있다.
도 1은 종래의 발광소자 패키지를 나타낸 도면이고,
도 2 및 도 3은 도 1의 발광소자 패키지가 백라이트 유닛에 사용될 때의 문제점을 나타낸 도면이고,
도 4는 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 4의 리드 프레임에서 돌출부의 구조를 상세히 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 “상(위) 또는 하(아래)(on or under)”으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향 뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도 4는 발광소자 패키지의 일실시예를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 발광소자 패키지(300)는 캐비티를 포함하는 몸체(310)와, 몸체(310)에 설치된 제1 리드 프레임(Lead Frame, 321) 및 제2 리드 프레임(322)과, 몸체(310)에 설치되어 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)과 전기적으로 연결되는 발광소자(140)와, 캐비티에 형성된 몰딩부(370)와, 캐비티의 상부 영역에 형성된 형광체 플레이트(385)를 포함할 수 있다.
몸체(310)는 실리콘 재질, 합성수지 재질, 또는 금속 재질을 포함하여 형성될 수 있다. 몸체(310)가 금속 재질 등 도전성 물질로 이루어지면, 도시되지는 않았으나 몸체(310)의 표면에 절연층이 코팅되어 제1,2 리드 프레임(321, 322) 간의 전기적 단락을 방지할 수 있다.
리드 프레임은 서로 전기적으로 분리된 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)으로 이루어질 수 있고, 발광소자(140)에 전류를 공급한다. 또한, 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)은 발광소자(140)에서 발생된 광을 반사시켜 광 효율을 증가시킬 수 있으며, 발광소자(140)에서 발생된 열을 외부로 배출시킬 수도 있다.
제1 리드 프레임(321)과 제2 리드 프레임(322)은, 도시된 바와 같이 패키지 몸체(310)와 적어도 일부 영역에서 면접촉하고 있다. 그리고, 제1 리드 프레임(321)과 제2 리드 프레임(322)은 패키지 몸체(310)와 접촉하는 영역에서 돌출부(L3)가 형성될 수 있다.
도 5는 도 4의 리드 프레임에서 돌출부의 구조를 상세히 나타낸 도면이다.
제2 리드 프레임(322)의 일부가 도 5에서 도시되고 있는데, 제1 리드 프레임(321)에도 동일한 구조가 형성될 수 있다.
제2 리드 프레임(322)은 끝단(L2)에서 돌출부(L3)가 형성될 수 있는데, 돌출부(L3)는 상술한 끝단(L2)으로부터 보다 가장 자리 및 상부로 돌출되고 있다. 여기서, '가장 자리'는 발광소자가 배치된 영역을 기준으로 하고 '상부'는 도 4 내지 도 5를 기준으로 한다.
제2 리드 프레임(322)의 본체(L1)는 패키지 몸체(310)에 형성된 캐비티의 바닥면을 이룰 수 있는데, 캐비티의 바닥면을 이루는 제2 리드 프레임(322)의 본체(L1)는 표면이 플랫할 수 있다.
상술한 캐비티는 바닥면(b)과 내부에 경사면(i)을 가지는 측벽으로 이루어지고, 측면의 상부에는 패키지 몸체(310)의 상부면(t)이 배치될 수 있다.
제2 리드 프레임(322)은 발광소자 패키지(300)에서 발광소자(140)가 배치된 영역에 인접한 본체(L1)와, 캐비티의 측벽과 수직 방향으로 적어도 일부가 중첩되는 끝단(L2)과, 패키지 몸체(310)의 상부면(t)과 수직 방향으로 중첩되는 돌출부(L3)를 포함할 수 있다.
여기서, 수직 방향은 도 4 및 도 5에서 세로 방향을 뜻하고, 상술한 세로 방향에 수직한 90도를 이루는 방향을 수평 방향이라 하며 도 4 및 도 5에서 가로 방향일 수 있다.
돌출부(L3)가 제2 리드 프레임(322)의 수평면으로부터 기설정된 각도(θ)는 30도 내지 70도 일 수 있다. 돌출부(L3)가 도시된 바와 같이 형성되어, 도광판이 발광소자 패키지(300)의 상부에서 하중을 가하여도 돌출부(L3)가 패키지 몸체(310)의 측벽을 지지하여 패키지 몸체(310)가 하부로 변형되지 않을 수 있으며, 따라서 제1 리드 프레임(321) 및 제2 리드 프레임(322)의 사이에 이물질이 침투하지 않을 수 있다.
돌출부(L3)가 상술한 수평면과 이루는 각도가 30도보다 작으면 도광판의 하중에 의하여 돌출부(L3)가 하부로 기울어질 수 있고, 각도가 70도보다 크면 하중에 거의 수직하게 되어 돌출부(L3)가 상술한 하중에 저항체로서 작용하기 힘들다.
도 5에서 제2 리드 프레임의 끝단(L2)이 패키지 몸체(310)와 접촉하는 영역의 폭(W1)은, 돌출부의 폭(W2)보다 크거나 같을 수 있다. 그리고, 제2 리드 프레임(322)의 끝단(L2)이 패키지 몸체(310)와 접촉하는 영역의 폭(W1)은,제2 리드 프레임(322)의 끝단(L2)으로부터 돌출부(L3)의 최고점까지의 수평 거리(W3)보다 크거나 같을 수 있다.
예를 들면, 제2 리드 프레임의 끝단(L2)이 패키지 몸체(310)와 접촉하는 영역의 폭(W1)은 0.05 밀리미터 내지 0.3 밀리미터일 수 있고, 제2 리드 프레임(322)의 끝단(L2)으로부터 돌출부(L3)의 최고점까지의 수평 거리(W3)는 0.05 밀리미터 내지 0.3 밀리미터일 수 있으며, 돌출부의 폭(W2)은 상술한 수평 거리(W3)의 1.5 배 내지 2배일 수 있다.
패키지 몸체는 캐비티를 가지고, 상기 발광소자는 상기 캐비티의 바닥면에 배치될 수 있다.
발광소자(140)는 수직형 발광소자 외에 수평형 발광소자나 플립 칩 타입의 발광소자일 수도 있다.
발광소자(140)는 제1 리드 프레임(321)에 도전성 페이스트(미도시) 등으로 고정될 수 있고, 제2 리드 프레임(322)에 와이어(350)로 본딩될 수 있다.
몰딩부(370)는 발광소자(140)와 와이어(350)를 둘러싸며 보호할 수 있다.
본 실시예에서는 캐비티의 하부 영역에 몰딩부(370)가 채워지고, 캐비티의 상부 영역에 형광체 플레이트(285)가 배치된다. 형광체 플레이트(285)는 얇은 필름(thin film) 형상일 수 있는데, 발광소자(140)에서 방출된 제1 파장 영역의 광이 형광체 플레이트(285) 내의 형광체에 의하여 여기되어 보다 장파장인 제2 파장 영역의 광으로 변환될 수 있다.
본 실시예에서는 형광체가 플레이트로 배치되고 있으나, 몰딩부(370) 내에 채워질 수도 있다.
발광소자 패키지(300)에는 발광소자가 하나 또는 복수 개로 배치될 수 있으며, 이에 대해 한정하지는 않는다. 발광소자 패키지(300)는 캐비티를 상술한 바와 같이 하나를 갖거나, 또는 복수 개의 캐비티를 가질 수 있으며 이때 패키지 몸체의 가장 자리에 배치되는 리드 프레임에서 상술한 바와 같이 돌출부가 형성되어 도광판으로부터의 하중에 저항체로 작용할 수 있다.
상술한 발광소자 패키지는 영상표시장치나 조명장치에도 사용될 수 있으며, 도광판으로부터 발광소자 패키지에 하중이 가해지는 경우 상술한 효과를 가질 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 300: 발광소자 패키지 110. 310: 패키지 몸체
121, 321: 제1 리드 프레임 122, 322: 제2 리드 프레임
140: 발광소자 150, 350: 와이어
170, 370: 몰딩부 180: 형광체
200: 영상표시장치 210: 바텀 커버
220: 반사판 230: 회로 기판
240: 도광판 250: 제1 프리즘 시트
260: 제2 프리즘 시트 270: 패널
280: 컬러 필터 385: 형광체 플레이트
L1: 본체 L2: 끝단
L3: 돌출부

Claims (10)

  1. 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체와 적어도 일부 영역에서 면접촉하는 적어도 한 쌍의 리드 프레임;
    상기 적어도 한 쌍의 리드 프레임에 각각 전기적으로 연결되는 발광소자; 및
    상기 발광소자를 둘러싸는 몰딩부를 포함하고,
    상기 리드 프레임은 상기 패키지 몸체와 접촉하는 영역에서 제1 돌출부가 형성되고,
    상기 패키지 몸체는 상기 제1 돌출부의 외측에 제2 돌출부가 형성되고,
    상기 제2 돌출부의 상면의 높이보다 상기 제1 돌출부의 상면의 높이가 더 높고,
    상기 제1 돌출부는 상기 패키지 몸체의 내측에 구비되고,
    상기 제1 돌출부는 상기 리드 프레임의 끝단에서 가장 자리 및 상부로 돌출되고,
    상기 리드 프레임의 끝단이 상기 패키지 몸체와 접촉하는 영역의 폭은, 상기 제1 돌출부의 폭보다 크거나 같고,
    상기 리드 프레임의 끝단이 상기 패키지 몸체와 접촉하는 영역의 폭은, 상기 리드 프레임의 끝단으로부터 상기 제1 돌출부의 최고점까지의 수평 거리보다 크거나 같은 발광소자 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 리드 프레임의 수평면으로부터 상기 제1 돌출부는 30도 내지 70도 경사진 발광소자 패키지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 패키지 몸체는 캐비티를 가지고, 상기 리드 프레임의 본체는 상기 캐비티의 바닥면을 이루고, 상기 캐비티의 바닥면을 이루는 리드 프레임의 본체는, 표면이 플랫하고, 상기 발광소자는 상기 캐비티의 바닥면에 배치되는 발광소자 패키지.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 리드 프레임의 끝단은 적어도 일부가 상기 캐비티의 측벽과 수직 방향으로 중첩되고, 상기 리드 프레임의 제1 돌출부는 적어도 일부가 상기 패키지 몸체의 상부면과 수직 방향으로 중첩되는 발광소자 패키지.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 리드 프레임의 끝단이 상기 패키지 몸체(310)와 접촉하는 영역의 폭은 0.05 밀리미터 내지 0.3 밀리미터이고, 상기 제2 리드 프레임의 끝단으로부터 상기 제1 돌출부의 최고점까지의 수평 거리는 0.05 밀리미터 내지 0.3 밀리미터이고, 상기 제1 돌출부의 폭은 상기 수평 거리의 1.5 배 내지 2배인 발광소자 패키지.
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