KR20080014298A - Ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로서, LED 칩과, 금속 재질로 이루어지며 중앙부에는 상기 LED 칩이 안착되는 메탈베이스와, 중앙에 형성된 개구부에 상기 LED 칩이 수용되도록 상기 메탈베이스의 상부에 적층 결합되며 상면에는 상기 LED 칩에서 연장된 금속와이어가 접속되는 전극층이 형성되는 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 하며, LED 칩의 방열 효과가 우수하여 고출력 고광도의 LED 패키지를 제공할 수 있도록 된 LED 패키지에 관한 것이다.

LED 패키지, 메탈베이스, 하우징, 리플렉터, LED 칩, 고출력

Description

ＬＥＤ 패키지{Light emitting diode package}

도 1은 종래 LED 패키지의 구성을 개략적으로 보인 단면도

도 2는 본 발명에 따른 LED 패키지의 구성을 보인 단면도

도 3은 본 발명의 다른 실시예를 보인 단면도

도 4는 도 3에 도시된 각 구성품의 분해도

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메탈베이스를 보인 사시도

도 6은 본 발명에서 LED 패키지의 연결예를 보인 사시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

3 : LED 칩 4 : 금속와이어

10 : 메탈베이스 12 : 안착부

16 : 그루브 18 : 절개부

20 : 하우징 22 : 개구부

24 : 전극층 25 : 결합홈

26 : 결합리브 28 : 반사면

30 : 리플렉터 32 : 개구부

34 : 반사면 35 : 결합돌부

40 : 수지층 42 : 연결용 스트립

44 : 스크류홈 46 : 도전바

본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고출력에서 하우징이 녹거나 변형되는 문제점을 해결하며, 방열효과가 우수하며, 조사각의 조정이 용이한 새로운 구조의 LED 패키지에 관한 것이다.

일반적으로, LED(Light Emitting Diode)는 PN 접합 다이오드의 특성을 이용하여 발광하는 소자로서, 적은 소비전력으로 비교적 높은 광량을 얻을 수 있어, 조명등이나 LCD의 백라이트유닛 등 다양한 분야에서 응용되고 있다. 이러한 LED 소자를 패키징한 것을 LED 패키지라 한다.

도 1은 종래 LED 패키지의 일예를 보인 단면도이다. 이를 참조하면, 종래 LED 패키지는 레진으로 이루어진 하우징(1)의 안착부에 접착층(2)을 매개로 LED 칩(3)이 부착되며, LED 칩(3)의 양극단자와 음극단자에서 연장된 금속와이어(4)가 하우징(1) 내부에 배치되는 리드프레임(5)에 연결되어 구성되었다. 이때, 양측 리드프레임의 중앙부는 절연체(6)에 의해 절연되며, LED 칩(3) 상부에는 실리콘 수지 등의 투명 충진재(7)가 충진된다.

그러나, 위와 같은 LED 패키지는 레진으로 이루어진 하우징(1)이 열에 매우 취약한 문제점이 발생되어, 휴대폰 카메라 촬영을 위한 플래시와 같이 고출력으로 발광되는 곳에서는 사용될 수 없는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 내열 특성이 우수한 세라믹 재질을 이용하여 LED 패키지의 하우징(1)을 구성한 제품이 개발되고 있다.

하지만, 종래 고출력 LED 패키지에서 실제 발열이 심한 부품은 LED 칩(3)인데 반해, 이 LED 칩(3)에 대한 방열 대책이 제대로 이루어지지 않아, 고출력의 LED 패키지를 설계하는 데 한계가 있었으며, 따라서, LED 패키지의 광량이 제한적인 문제점이 있었다. 이로 인해, 휴대폰 등에 플래시장치로서 LED 패키지를 탑재시킬 때, 카메라 촬영을 위한 플래시로서의 만족할만한 광량을 얻기 힘든 문제점이 있었다.

한편, 상기와 같은 구조의 LED 패키지에서 LED의 조사각은 하우징(1)의 내면 경사각에 의해 결정된다. 이때, LED 패키지의 발광특성을 향상시키기 위해 경사진 내면에는 금속반사층이 코팅되는데, 매우 작은 구성품인 하우징의 일부분인 내면에 선택적으로 금속반사층을 코팅하는 작업이 상당히 까다로운 문제점이 있었다. 또한, 하우징의 치수공차에 의해 LED의 조사각이 일정치 않은 문제점이 발생되었다. 또한, 설계자의 요구에 의해 LED의 조사각을 조정하는 작업이 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, LED 칩에 대한 방열 특성을 개선시켜 휴대폰 카메라의 플래시장치와 같이 높은 광량을 필요로 하는 장치에 적합한 고출력의 LED 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 LED의 조사각 결정을 위한 금속반사층 코팅작업이 용이하며, 조사각의 조정이 자유로운 LED 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 LED 패키지는 LED 칩과, 금속 재질로 이루어지며 중앙부에는 상기 LED 칩이 안착되는 메탈베이스와, 중앙에 형성된 개구부에 상기 LED 칩이 수용되도록 상기 메탈베이스의 상부에 적층 결합되며 상면에는 상기 LED 칩에서 연장된 금속와이어가 접속되는 전극층이 형성되는 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 메탈베이스는 중앙부에서 상향 돌출 형성된 안착부를 구비하며, 상기 LED 칩은 상기 안착부에 솔더링 접합된다.

또한, 상기 메탈베이스의 상면에는 안착부 둘레로 상기 하우징과의 결합을 위한 그루브가 형성되고, 상기 하우징의 저면에는 상기 그루브의 형상에 대응되도록 돌출 형성되는 결합리브가 구비되어, 상기 메탈베이스와 하우징이 정위치 결합된다.

또한, 상기 하우징은 세라믹 재질로 이루어지며, 상기 개구부에서 상향으로 연장되어 내벽면이 경사진 반사면을 형성한다.

보다 바람직하게는, 상기 하우징의 상측으로 내벽면이 경사진 반사면을 갖는 리플렉터가 더 적층 결합된다.

또한, 상기 하우징의 상면에는 개구부 둘레로 결합홈이 형성되며, 상기 리플렉터의 저면에는 상기 결합홈에 삽입 결합되는 결합돌부가 구비되어, 상기 하우징과 리플렉터가 정위치 결합된다.

또한, 상기 메탈베이스의 안착부 양 측방에는 상기 하우징의 전극층에 연결되는 리드프레임이 배치되는 절개부가 형성된다.

보다 바람직하게는, 상기 메탈베이스의 양 측방 에지부에는 도전바에 의해 이웃하는 타 LED 패키지의 메탈베이스와 연결되는 연결용 스트립이 구비된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 및 실시예를 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 LED 패키지의 구성을 보인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예를 보인 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 각 구성품의 분해도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메탈베이스를 보인 사시도이고, 도 6은 본 발명에서 LED 패키지의 연결예를 보인 사시도이다.

먼저, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다. 본 실시예에서, 본 발명의 LED 패키지는 메탈베이스(10)와 하우징(20)이 적층되어 구성된다. 메탈베이스(10)는 그 위에 부착될 LED 칩(3)의 방열판으로서 기능하는 것으로서 금속재질로 형성되며, 바람직하게는 금속재의 표면에 열전도율이 우수한 니켈(Ni) 또는 은(Ag)을 도금하여 형성된다. 메탈베이스(10)의 중앙부에는 상향 돌출된 안착부(12)가 형성된다. 그리고, 이 안착부(12)에 LED 칩(3)이 솔더링 접합된다. 이와 같이, LED 칩(3)이 메탈베이스(10) 상에 직접 접합됨으로써, LED 칩(3)에서 발생된 열이 보다 효과적으로 방출되며, 메탈베이스(10) 상에 LED 칩(3)을 솔더링 접합함으로써, 종래 에폭시 등의 접착층을 형성하여 LED 칩(3)을 부착시키던 것에 비해, 접착층에서 열전달이 지연되는 것을 방지할 수 있게 된다.

메탈베이스(10)의 상부에는 도시된 바와 같이 하우징(20)이 적층 결합된다. 이때, 메탈베이스(10)와 하우징(20)은 통상 알려진 적절한 접착수단을 매개로 접합 결합된다. 바람직하게, 하우징(20)은 내열 특성이 우수한 세라믹 재질로 형성되며, 하우징(20)의 중앙부에는 상기 LED 칩(3)을 수용하도록 개구부(22)가 형성되고, 이 개구부(22)의 둘레로 전극층(24)이 형성된다. 전극층(24)은 LED 칩(3)과 금속와이어(4)에 의해 접속되는 부분으로서, 추후 리드프레임(도시안됨)이 연결되는 부분이다. 전극층(24)은 하우징(20) 상면에 금속 기판을 부착하고, 이를 식각하여 형성하며 전극층(24)의 양극단자와 음극단자 사이는 식각공정에서 이격되어 절연 처리된 다. 이때, 도 2에서는 도시되지 않았지만, 상기 전극층(24)에는 리드프레임이 연결되어 리드프레임의 단자가 하우징 외부로 노출 형성된다. 이를 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 메탈베이스(10)의 양 측방 단부가 소정 부위 절개되어 절개부(18)를 형성하고, 전극층(24)에 연결된 리드프레임이 하우징(20) 상면을 통해 연장되어, 하우징(20)의 에지부에서 상기 절개부(18)에 노출되도록 단말처리됨으로써, LED 패키지의 하부 구조가 메탈베이스(10)로 채워지는 구조에서도, 리드프레임의 양 단자가 절연되어 배치될 수 있도록 한다.

메탈베이스(10)와 하우징(20)의 정위치 결합을 위해, 메탈베이스(10)의 상면에는 안착부(12) 둘레를 따라 U형 또는 V형의 그루브(16)가 형성되며, 하우징(20)의 저면에는 이에 대응되도록 결합리브(26)가 구비된다. 따라서, 메탈베이스(10)와 하우징(20)이 어긋나는 것을 방지하며 구조적 결합력을 증강시킨다.

한편, 본 발명이 위와 같이 2중의 적층구조를 가질 경우, 하우징(20)의 상부 내벽이 경사져, 하우징(20)에 반사면(28)이 일체로 형성될 수 있다. 하지만, 보다 바람직하게는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시에에서 본 발명의 LED 패키지는 3중 적층구조를 가진다. 도시된 바와 같이, LED 칩(3)이 부착되는 저부의 메탈베이스(10)를 기준으로, 그 위에는 LED 칩(3)의 전기적 연결을 위해 전극층(22)이 식각된 하우징(20)이 적층 결합되고, 하우징(20) 상부로는 LED 패키지의 조사각을 결정하는 리플렉터(30)가 적층 결합된다.

리플렉터(30)는 하우징(20)과 동일한 내열성 세라믹 재질로 형성되는 것이 바람직하나, 이종 재질로 형성되어도 무방하며, 적절한 접착수단을 매개로 하우 징(20)과 접착 결합된다. 리플렉터(30)는 중앙에 형성된 개구부(32)를 통해 LED 칩(3)이 관통되도록 하우징(20) 상부에 결합되며, 경사진 내면에는 금속재 등이 코팅되어 반사면(34)을 형성한다. 또한, 하우징(20)과 리플렉터(30)의 정위치 결합을 위해, 하우징(20)의 상면에는 개구부(22) 둘레로 결합홈(25)이 형성되며, 리플렉터(30)의 상면에는 결합홈(25)의 위치에 대응되어 하향 돌출된 결합돌부(35)가 구비된다. 따라서, 리플렉터(30)가 하우징(20)의 상면에 어긋나는 것을 방지하며 구조적 결합력을 증강시킨다.

이와 같이, 리플렉터(30)가 별도의 재질로서 하우징(20) 상부에 결합됨에 따라, 리플렉터(30)의 구조가 간단하여 치수공차가 발생될 확률이 떨어지며, 리플렉터(30)의 반사면에 반사층을 코팅처리하는 작업이 용이해진다. 또한, 하우징(20)으로는 세라믹 재질을 채택하여 내열 특성이 높은 하부 구조를 가지면서, 리플렉터(30)로는 수지 등의 재료를 이용함으로써 반사면(34)의 수평 단면을 사각형상 이외에 원형 또는 타원 형상 등 다양한 형상으로 제조할 수 있으며, 반사면(34)의 경사각을 자유로이 조정할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서 메탈베이스(10)는 도 5에 도시된 바와 같은 형상으로 제공될 수도 있다. 이를 참조하면, 메탈베이스(10)의 양 측방 에지부에는 절개부(18)에서 소정 길이 더 연장된 연결용 스트립(42)이 구비된다. 이 연결용 스트립(42)은 도 6에 도시된 바와 같이, LED 패키지가 조립된 후에, 하우징(20)의 양 측방으로 인출되는 단자의 형태로 이루어지며, 연결용 스트립(42) 상에는 나사체결을 위한 스크류홈(44)이 형성된다. 그리고, 도 6에서와 같이, 다수의 LED 패키지가 배열될 때, 각 연결용 스트립(42)은 도전바(46)에 의해 상호 연결된다. 따라서, 각 LED 패키지 내의 LED 칩(3)은 도전바(46)에 의해 상호 연결된 전체 메탈베이스(10)의 면적에 해당되는 방열판을 갖게 되며, 이로써 LED 패키지의 보다 높은 방열효과를 기대할 수 있게 된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 LED 패키지는 메탈베이스(10)와 하우징(20)의 2중 적층구조, 또는, 메탈베이스(10)와 하우징(20)과 리플렉터(30)의 3중 적층구조를 가진다. 이러한 본 발명은 저부의 메탈베이스(10) 상면에 직접 LED 칩(3)을 솔더링 접합함으로써, LED 칩(3)에서 발생된 열이 저부의 메탈베이스(10)를 통해 외부로 방출되어, 방열 효과가 매우 우수하며, 고출력 고광도의 LED 패키지를 제공할 수 있는 장점이 있다. 또한, 하우징(20)의 재질로서 내열성이 우수한 세라믹을 채택하여 고출력에서도 하우징(20)이 녹는 문제점을 방지할 수 있다. 또한, 하우징(20) 상부에 리플렉터(30)가 결합되는 구조로 이루어짐으로써, 반사면을 코팅 처리하는 작업이 용이하며, LED의 조사각을 자유로이 조정할 수 있게 된다. 또한, 메탈베이스(10)의 상면에 그루브(16)를 형성하고 하우징(20)의 저면에 결합리브(26)를 구비하며, 하우징(20)의 상면에 결합홈(25)을 형성하고 리플렉터(30)의 저면에 결합돌부(35)를 구비함으로써, 각 적층구조물을 조립작업할 때, 정위치 결합되는 장점이 있다. 또한, 메탈베이스(10)에 구비된 연결용 스트립(42)에 도전바(46)를 체결하여, 상호 이웃하는 LED 패키지들의 메탈베이스(10)를 연결함으로써, 각 LED 패키지들의 방열면적을 넓혀 보다 큰 방열효과를 기대할 수 있는 장점이 있다.

도면 중 미설명 부호 40은 LED 칩(3)을 보호하기 위한 투명 수지층(40)이며, 도시하지 않았지만, 투명 수지층(40)의 상부에는 투광커버가 더 장착될 수 있다.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 패키지는 저부에 메탈베이스를 위치하고 그 상면에 LED 칩을 솔더링 접합함으로써, LED 칩의 방열효과를 높여 고출력 고광도의 LED 패키지를 제공할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 메탈베이스의 상면에 적층 결합되는 하우징의 재료로서 세라믹을 선택하여 내열 특성이 우수한 LED 패키지를 제공할 수 있다. 또한, 하우징의 상부에 LED의 조사각을 결정하는 리플렉터를 별도 구성물로 적층 결함함으로써, 반사면을 코팅처리하는 작업이 용이하며, 리플렉터를 변경하는 것으로 LED의 조사각을 자유로이 결정할 수 있는 효과가 있다. 또한, 각 적층 구성물들이 정위치 결합되는 효과가 있다. 또한, 다수의 LED 패키지들이 나란히 배열되는 구조에서, 각 LED 패키지들의 메탈베이스를 도전바에 의해 상호 연결함으로써, LED 패키지의 방열면적을 넓혀 보다 큰 방열효과를 기대할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. LED 칩과, 금속 재질로 이루어지며 중앙부에는 상기 LED 칩이 안착되는 메탈베이스와, 중앙에 형성된 개구부에 상기 LED 칩이 수용되도록 상기 메탈베이스의 상부에 적층 결합되며 상면에는 상기 LED 칩에서 연장된 금속와이어가 접속되는 전극층이 형성되는 하우징으로 구성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 메탈베이스는 중앙부에서 상향 돌출 형성된 안착부를 구비하며, 상기 LED 칩은 상기 안착부에 솔더링 접합되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 메탈베이스의 상면에는 안착부 둘레로 상기 하우징과의 결합을 위한 그루브가 형성되고, 상기 하우징의 저면에는 상기 그루브의 형상에 대응되도록 돌출 형성되는 결합리브가 구비되어, 상기 메탈베이스와 하우징이 정위치 결합되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 하우징은 세라믹 재질로 이루어지며, 상기 개구부에서 상향으로 연장되어 내벽면이 경사진 반사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 하우징의 상측으로 내벽면이 경사진 반사면을 갖는 리플렉터가 더 적층 결합되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 하우징의 상면에는 개구부 둘레로 결합홈이 형성되며, 상기 리플렉터의 저면에는 상기 결합홈에 삽입 결합되는 결합돌부가 구비되어, 상기 하우징과 리플렉터가 정위치 결합되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 메탈베이스의 안착부 양 측방에는 상기 하우징의 전극층에 연결되는 리드프레임이 배치되는 절개부가 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 메탈베이스의 양 측방 에지부에는 도전바에 의해 이웃하는 타 LED 패키지의 메탈베이스와 연결될 수 있는 연결용 스트립이 구비되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.

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