KR200449305Y1 - 광소자 패키지 및 그 실장구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 광소자 패키지 및 그 실장구조에 관한 것으로, 본 고안의 광소자 패키지는 한 쌍의 리드 단자로 이루어진 리드 프레임과, 상기 리드 단자 중 어느 하나의 리드 단자 상에 실장된 칩과, 상기 칩과 나머지 하나의 리드 단자를 전기적으로 연결하여 주는 와이어와, 상기 칩과 와이어를 보호함과 동시에 상기 리드 프레임을 고정시키는 몰딩부를 포함하여 구성되며, 상기 몰딩부는 밑면이 사각형 모양으로 이루어지고, 상부에 둥근 원형의 렌즈가 형성되고, 상기 리드 프레임은 상기 몰딩부의 사각형 밑면에서 대각선 방향으로 모서리에 위치하도록 고정됨으로써, 실장면적을 극소화하여 제품 실장에 매우 유리한 효과가 있다.

광소자, 칩, 리드 프레임, 렌즈, 사각형

Description

광소자 패키지 및 그 실장구조{Optical device package and mounting structure thereof}

본 고안은 광소자 패키지 및 그 실장구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표시기 및 센서에 많이 사용되는 램프 타입의 광소자 특성을 유지하면서도 실장면적을 극소화하여 제품 실장에 매우 유리한 광소자 패키지 및 그 실장구조에 관한 것이다.

산업전반에 걸쳐 광소자는 발광소자와 수광소자를 포함하여 많은 부분에 사용되고 있다. 발광소자(LED)는 다른 발광체와 비교하여 우수한 장점(수명, 소비전력, 응답속도, 내충격성)을 가지고 있으며, 수광소자는 발광소자의 신호 및 광을 전기신호로 변화화여 넓은 범위의 센서로서 동작이 가능하도록 제작되어 사용된다.

이러한 시장성을 바탕으로 세밀하며 집적화된 제품이 필요하게 되었고, 수많은 제품들이 시장에 나온 상황이다. 이런 제품 중 대표적인 광소자 패키지는 직경이 3mm인 3파이(φ)와 5mm인 5파이(φ) 램프(LAMP)형 캐스팅 패키지(CASTING PAKCAGE)이다.

광소자를 제작하기 위하여 칩을 집적회로 기판에 부착하는 COB(chip on board)의 공정이 많이 사용되고 있지만, 램프형 제품에 비하여 출력이 많이 감소되는 단점이 있으며, 이를 보완하기 위해 별도의 방열 구조가 추가되는 경우 제조 공정비의 증가로 인해 램프형 패키지에 대한 수요는 줄어들지 않고 있는 실정이다.

이러한 램프형 패키지의 실용성 및 고출력의 장점을 바탕으로 3파이(φ) 캐스팅 램프형 패키지를 제작하기 위한 구성 요소로는 크게 리드 프레임(L/F), 칩(CHIP), 몰드 패키지(PACKAGE)가 필수이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하여 종래기술을 설명하면, 종래의 3파이 캐스팅 램프형 패키지는 칩(1)과, 칩(1)을 실장하기 위한 리드 프레임(2)과, 칩(1)과 리드프레임(2)을 전기적으로 연결하기 위한 와이어(3)와, 상기 칩(1)과 와이어(3)를 보호함과 동시에 상기 리드 프레임(2)을 고정시키는 몰딩부(4)로 이루어진다.

이와 같은 패키지는 상기 칩(1)과 리드프레임(2)을 전기적으로 연결하기 위한 와이어본딩 후 몰딩부(4)를 패키지함으로써 완성된다.

상기 몰딩부(4)는 투명 및 유색 수지류로 이루어지며, 밑면이 원형이고 상부에 둥근 렌즈(4a)가 형성된 형상이다. 이와 같은 몰딩부(4)는 상부의 둥근 렌즈(4a)로 인해 칩(1)에서 발생되는 광을 높은 광효율로 발산한다.

그러나, 이와 같은 종래의 광소자 패키지는 상기 몰딩부(4)의 밑면 형상이 원형이므로, 도 6에 보는 바와 같이, 패키지를 실장한 경우 실장면적이 많이 드는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점으로 인해 종래의 광소자는 면적 대비 출력이 적을 수 밖에 없고, 수광소자로 사용하는 경우 검출 능력의 저하를 초래한다.

첨부한 도 2a 및 도 2b는 종래 기술의 다른 예를 도시한 것으로, 밑면이 원형이 아닌 몰딩부(41)가 도시되어 있는데, 이와 같은 몰딩부(41)는 양측면을 평편하게 형성하여 실장면적을 줄일 수 있으나, 렌즈의 형상이 원형이 아니므로 특성에 영향을 준다.

이와 같은 종래의 광소자 패키지에서, 실장 면적에 영향을 많이 주는 요인은 리드프레임이며, 3파이 램프형 패키지를 제작하기 위해서는 일반적인 리드프레임의 피치(PITCH)가 2.54mm인 점을 고려하여 패키지 밑면의 지름이 최소 3.1파이 이상의 제품을 설계해야 하며, 보통은 3.2파이에서 3.8파이의 제품을 제작한다. (S=8.0384㎡)

따라서, 본 고안에서는 렌즈의 형상을 원형으로 유지하여 램프형 패키지의 출력 및 지향특성을 유지하면서도 실장면적을 크게 줄여 공간 효율성을 증대할 수 있는 광소자 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 광소자 패키지가 밀집형 구조로 실장됨으로써 면적 대비 출력을 월등히 향상시킬 수 있으며, 정밀 검출에도 용이한 광소자 패키지 실장구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위해 본 고안에서는 한 쌍의 리드 단자로 이루어진 리드 프레임; 상기 리드 단자 중 어느 하나의 리드 단자 상에 실장된 칩; 상기 칩과 나머지 하나의 리드 단자를 전기적으로 연결하여 주는 와이어; 상기 칩과 와이어를 보호함과 동시에 상기 리드 프레임을 고정시키는 몰딩부를 포함하여 구성되며, 상기 몰딩부는 밑면이 사각형 모양으로 이루어지고, 상부에 둥근 원형의 렌즈가 형성되는 것을 특징으로 하는 광소자 패키지가 제공된다.

본 고안에 있어서, 상기 리드 프레임은 상기 몰딩부의 사각형 밑면에서 대각선 방향으로 모서리에 위치하도록 고정되는 것이 바람직하다.

따라서, 리드프레임의 피치(PITCH)가 사각형 밑면의 대각선 길이가 되므로, 밑면의 면적을 최소화할 수 있으며, 몰딩부의 상부에는 둥근 원형의 렌즈가 형성되므로 광효율 등의 특성에 영향을 주지 않는다.

본 고안에 있어서, 상기 몰딩부는 상부에 둥근 원형의 렌즈가 형성되고, 밑면이 사각형 모양으로 이루어지는 사각기둥 형상으로 되는 것이 바람직하다.

즉, 본 고안의 몰딩부는 상부에 둥근 원형의 렌즈가 형성되면서도 일정 높이를 가지는 사각기둥 형태로 이루어짐으로서, 4개의 수직의 측면을 가지게 되며, 이와 같은 측면으로 인해 광소자 패키지를 상하방향 혹은 좌우방향으로 인접하게 나란히 실장할 수 있게 된다.

본 고안에 있어서, 상기 렌즈는 직경이 3~3.9 mm 범위 내인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 칩은 발광소자 또는 수광소자로 될 수 있으며, 상기 리드프레임은 컵 형상 또는 평평한 형상으로 이루어지고, 전기적으로 연결 가능한 금속성 물질로 이루어진다.

또한, 상기 와이어는 골드, 알루미늄을 포함하는 금속성 물질 중 어느 하나로 이루어지고, 상기 몰딩부는 액상용 에폭시 수지를 사용하여 형성할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 광소자 패키지 실장구조에 있어서, 상기 광소자 패키지는, 상부에 둥근 원형의 렌즈가 형성되고, 밑면이 사각형 모양으로 이루어지는 사각기둥 형상의 몰딩부와, 상기 몰딩부의 사각형 밑면에서 대각선 방향으로 모서리에 위치하도록 고정되는 리드 프레임을 구비하여, 상기 몰딩부의 측면이 서로 접하도록 상기 광소자 패키지를 기판의 좌우 방향 혹은 상하 방향으로 나란하게 실장하여 실장 면적을 최소화하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 고안에 의한 광소자 패키지는 렌즈의 형상을 원형으로 유지하여 램프형 패키지의 출력 및 지향특성을 유지하면서도 구조적인 제한성을 뛰어넘어 면적에 대한 효율성을 증대할 수 있다.

또한, 광소자 패키지가 밀집형 구조로 실장됨으로써 면적 대비 출력을 월등히 향상시킬 수 있으며, 정밀 검출에도 용이한 효과가 있다.

이와 같은 본 고안의 광소자 패키지는 표시기 및 센서에 많이 사용되는 3파이 램프형 패키지의 특성을 유지하며, 실장면적을 극소화하여 제품 실장에 유리하며, 공간의 효율성이 가장 뛰어난 사각형 구조를 이용하면서도 리드 프레임을 대각선방향으로 실장하여 일반적인 3파이 제품과 비교하여 면적 대비 최대 22%의 효율성을 가질 수 있다.

이하, 본 고안의 광소자 패키지 및 그 실장구조를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부한 도 3은 본 고안의 광소자 패키지의 일실시예를 도시한 정단면도이고, 도 4는 본 고안의 광소자 패키지의 일실시예를 도시한 평면도이고, 도 5는 본 고안의 광소자 패키지의 일실시예를 도시한 사시도이다.

본 고안의 실시예에 따른 광소자 패키지는, 한 쌍의 리드 단자(7a)(7b)로 이루어진 리드 프레임(7)과, 상기 리드 단자 중 어느 하나의 리드 단자(7b) 상에 실장된 칩(5)과, 상기 칩(5)과 나머지 하나의 리드 단자(7a)를 전기적으로 연결하여 주는 와이어(6)와, 상기 칩(5)과 와이어(6)를 보호함과 동시에 상기 리드 프레 임(7)을 고정시키는 몰딩부(8)를 포함하여 구성된다.

여기서, 본 고안에 따르는 몰딩부(8)는 도 4와 도 5에서 보는 바와 같이, 밑면이 사각형 형상으로 이루어지고, 상부에 둥근 원형의 렌즈(8a)가 형성되는 형상이다.

여기서, 상기 몰딩부(8)는 밑면만 사각형의 형상으로 이루어지는 것이 아니라, 밑면이 사각형 모양으로 이루어지는 사각기둥 형상으로 된다. 즉, 상기 몰딩부(8)의 측면이 절삭되어 4개의 평편한 면을 이루도록 형성되며, 상기 몰딩부(8)의 측면은 수직으로 형성될 수도 있고, 소정각도로 경사지게 형성되어 상협하광의 형상을 갖도록 형성될 수도 있다.

이와 같은 몰딩부(8)는 상부에 둥근 원형의 렌즈(8a)가 형성되므로 광효율 등의 특성에 영향을 주지 않으면서도, 일정 높이를 가지는 사각기둥 형태로 이루어짐으로써, 4개의 수직의 측면을 가지게 되며, 이와 같은 측면으로 인해 광소자 패키지를 상하방향 혹은 좌우방향으로 인접하게 나란히 실장할 수 있게 된다.

또한, 상기 리드 프레임(7)은 상기 몰딩부(8)의 사각형 밑면에서 대각선 방향으로 모서리에 위치하도록 고정된다. 즉, 리드프레임(7)의 피치(PITCH)가 몰딩부(8)의 사각형 밑면의 대각선 길이가 되도록 각각의 리드 단자(7a)(7b)가 몰딩부(8)의 사각형 밑면의 대각선 방향으로 모서리에 위치하는 것이다.

이와 같이 리드 프레임이 대각선 방향으로 실장되는 구조는 패키지 밑면의 면적을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

예를 들어, 광소자 패키지의 밑면을 동일한 사각형 구조로 하더라도, 상기 리드 프레임이 사각형의 한 변에 수평으로 위치하는 구조인 경우, 전체 실장면적이 원형의 패키지에 비해 크게 줄어들지 않지만, 본 고안의 일실시예처럼 리드 프레임을 사각형의 대각선 방향으로 실장하면 광소자 패키지의 실장면적을 최소화할 수 있게 된다.

여기서, 상기 렌즈(8a)는 직경이 3~3.9 mm 범위를 갖는 것이 바람직하며, 이와 같은 본 고안은 일반적으로 사용되는 3파이 광소자의 특성을 유지하면서도 대각선 실장을 통해 면적을 축소하는 효과가 있다. (S=6.25㎡)

여기서, 상기 칩(5)은 발광소자 또는 수광소자로 될 수 있으며, 상기 리드 프레임(7)은 컵 형상 또는 평평한 형상으로 이루어지고, 전기적으로 연결 가능한 금속성 물질로 이루어진다.

또한, 상기 와이어(6)는 골드, 알루미늄을 포함하는 금속성 물질 중 어느 하나로 이루어지며, 상기 몰딩부(8)는 액상용 에폭시 수지를 사용하여 형성할 수 있다.

이와 같은 본 고안의 광소자 패키지를 실장한 구조를 도 7에 도시하였다.

이에 도시한 바와 같이, 본 고안의 광소자 패키지를 실장하는 경우, 본 고안의 광소자 패키지는 상부에 둥근 원형의 렌즈가 형성되고 밑면이 사각형 모양으로 이루어지는 사각기둥 형상의 몰딩부와, 상기 몰딩부의 사각형 밑면에서 대각선 방향으로 모서리에 위치하도록 고정되는 리드 프레임을 구비한 형상이므로, 상기 몰딩부(8) 측면이 서로 접하도록 좌우 방향 혹은 상하 방향으로 나란하게 실장할 수 있으며, 이를 통해 실장 면적을 최소화할 수 있게 된다.

이와 같은 본 고안은 3파이 광소자를 제작하여 진행할 경우 패키지의 구조적인 단점을 보완하여 일정 공간에 많은 제품을 실장하여 사용할 수 있어 면적 대비 발광소자에서는 광 출력을 크게 향상시킬 수 있으며, 수광소자에서는 정밀한 검출이 가능하여 디스플레이, 교통신호, 전광판, 보안장비 및 각종 센서에 활용이 가능하다.

이상에서 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 고안의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 고안의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 고안의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1a는 종래의 광소자 패키지의 일예를 도시한 정단면도,

도 1b는 종래의 광소자 패키지의 일례를 도시한 평면도,

도 2a는 종래의 광소자 패키지의 다른 예를 도시한 정단면도,

도 2b는 종래의 광소자 패키지의 다른 예를 도시한 평면도,

도 3은 본 고안의 광소자 패키지의 일실시예를 도시한 정단면도,

도 4는 본 고안의 광소자 패키지의 일실시예를 도시한 평면도,

도 5는 본 고안의 광소자 패키지의 일실시예를 도시한 사시도,

도 6은 종래의 광소자 패키지가 실장된 구조를 도시한 사시도,

도 7은 본 고안의 광소자 패키지가 실장된 구조를 도시한 사시도.

<도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명>

5 : 칩 6 : 와이어

7 : 리드 프레임 8 : 몰딩부

Claims (6)

1. 한쌍의 리드 단자로 이루어진 리드프레임;

   상기 리드 단자 중 어느 하나의 리드 단자 상에 실장된 칩;

   상기 칩과 나머지 하나의 리드 단자를 전기적으로 연결하여 주는 와이어;

   상기 칩과 와이어를 보호함과 동시에 상기 리드프레임을 고정시키는 몰딩부를 포함하는 광소자 패키지에 있어서,

   상기 몰딩부는 상부에 둥근 원형의 렌즈가 형성되고, 밑면은 사각형 모양으로 이루어지는 사각 기둥 형상으로 형성되며,

   상기 리드 프레임은 상기 몰딩부의 사각형 밑면에서 대각선 방향으로 모서리에 위치하도록 고정되며,

   상기 칩은 발광 소자 또는 수광 소자인 것을 특징으로 하는 광소자 패키지.
2. 제1항에 있어서,

   상기 렌즈는 직경이 3~3.9 mm 범위 내인 것을 특징으로 하는 광소자 패키지.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 리드프레임은 컵 형상 또는 평평한 형상으로 이루어지고, 전기적으로 연결 가능한 금속성 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광소자 패키지.
5. 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 따른 광소자 패키지를 몰딩부의 측면이 서로 가까이 접하도록 상기 광소자 패키지를 기판의 좌우 방향 혹은 상하 방향으로 나란하게 실장하여 실장 면적을 최소화하는 것을 특징으로 하는 광소자 패키지 실장구조.
6. 삭제

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