KR20090022350A - 측면 발광 다이오드 패키지 - Google Patents

Abstract

패키지로부터 조사되는 빛의 중심이 도광판의 측면 중심과 일치하도록 함으로써 빛의 손실을 최소화 할 수 있도록, 반도체 칩과, 상기 반도체 칩이 다이본딩되는 다이패드와 상기 다이패드와 이격되고 상기 반도체 칩과 전기적으로 연결되는 리드패드 및 상기 다이패드와 리드패드에서 각각 연장되는 전극리드를 포함하는 리드프레임, 상기 리드프레임에 몰딩되어 외형을 이루고 상기 반도체 칩 주위로 형성되는 리플렉터를 포함하는 몰드, 상기 몰드의 하단에 돌출형성되어 전극리드가 실장되는 실장면으로부터 상기 리플렉터의 중심을 높이기 위한 받침부를 포함하는 측면 발광 다이오드 패키지를 제공한다.

몰드, 리플렉터, 받침부, 방열패드, 경사면

Description

측면 발광 다이오드 패키지{SIDE VIEW LED PACKAGE}

본 발명은 발광다이오드에 관한 것이다. 보다 상세하게 본발명은 광 반사 효율을 높임과 더불어 방열 효과를 개선할 수 있도록 된 측면 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.

일반적으로 발광 다이오드(LED;Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용한 소자로, 전류가 가해지면 적외선 또는 다양한 색상의 빛을 발생시키는 반도체이다. 상기 발광 다이오드는 칩을 리드프레임에 실장하고 이를 원하는 형태로 몰딩하여 다양한 형태의 패키지(package)로 제조된다.

핸드폰이나 PDA 등의 전자 통신기기에 사용되는 소형 디스플레이용 백라이트 모듈에는 측면발광형의 발광 다이오드 패키지가 사용된다. 상기 측면발광 구조의 발광 다이오드 패키지는 도광판의 측면에서 빛을 제공하는 구조로 전면 발광 구조와 비교하여 백라이트 모듈의 두께를 줄일 수 있는 장점이 있다.

상기 발광 다이오드는 전류를 100% 빛으로 발생시키는 것은 아니기 때문에 작동시 상당한 열이 발생된다. 특히 고출력의 발광 다이오드는 대단히 많은 열이 발생되므로, 발생되는 열을 보다 신속하고 효율적으로 방열시킬 수 있어야 한다.

상기 측면 발광 다이오드 패키지는 도광판의 측면으로 빛을 조사하게 되는 데 이 과정에서 도광판으로 조사되는 빛의 손실을 최소화할 수 있어야 한다. 또한, 최근들어 고급스럽고 발전된 핸드폰이나 PDA 등 전자 통신기기의 수요가 늘어남에 따라 점차적으로 기기의 두께가 얇아지고 이에 기기 내에 장착되는 소형 디스플레이의 두께가 줄어들고 있다. 이에 두께를 최소화하면서도 안정적인 실장 구조를 가지며 빛의 전반사효율을 높일 수 있도록 된 측면 발광 다이오드 패키지의 개발이 요원한 실정이다.

이에 패키지로부터 조사되는 빛의 중심이 도광판의 측면 중심과 일치하도록 함으로써 빛의 손실을 최소화 할 수 있도록 된 측면 발광 다이오드 패키지를 제공한다. 또한, 발광 효율을 극대화시킬 수 있도록 된 측면 발광 다이오드 패키지를 제공한다.

또한, 보다 안정적으로 기판에 실장될 수 있도록 된 측면 발광 다이오드 패키지를 제공한다.

또한, 칩에서 발생되는 열을 보다 신속하게 외부로 방열시킬 수 있도록 하여 방열 효과를 극대화시킬 수 있도록 된 측면 발광 다이오드 패키지를 제공한다.

이를 위해 본 패키지는 반도체 칩과, 상기 반도체 칩이 다이본딩되는 다이패드와 상기 다이패드와 이격되고 상기 반도체 칩과 전기적으로 연결되는 리드패드 및 상기 다이패드와 리드패드에서 각각 연장되는 전극리드를 포함하는 리드프레임, 상기 리드프레임에 몰딩되어 외형을 이루고 상기 반도체 칩 주위로 형성되는 리플렉터를 포함하는 몰드, 상기 몰드의 하단에 돌출형성되어 전극리드가 실장되는 실장면으로부터 상기 리플렉터의 중심을 높이기 위한 받침부를 포함할 수 있다.

여기서 상기 받침부는 상기 리플렉터의 하단에 형성될 수 있다. 상기 리플렉터는 하단의 두께는 받침부의 두께만큼 커져 상단의 두께와 비교하여 비대칭을 이룬다.

이에 기판으로부터 받침부의 높이만큼 리플렉터의 중심 높이가 높아지게 되어 리플렉터의 중심이 도광판의 측면 중심과 일치하게 된다. 따라서 반도체 칩으로부터 리플렉터를 통해 반사되는 빛이 도광판의 측면 중심으로 조사되어 빛 손실을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

상기 받침부는 밑면이 평면을 이룰 수 있다. 이에 상기 패키지를 기판 등에 밀착시키게 되면 받침부의 평평한 밑면이 기판에 접하면서 패키지의 평탄도를 용이하게 확보할 수 있게 된다.

또한, 본 패키지는 상기 리드프레임의 다이패드에 연결되어 몰드 외측으로 연장되는 방열패드를 더 포함할 수 있다.

상기 방열패드는 상기 다이패드에 일체로 형성될 수 있다.

따라서 칩으로부터 발생된 열은 다이패드와 연결되어 있는 방열패드를 통해 바로 패키지 외부를 지나는 열전달매체로 전달될 수 있으며, 방열패드를 통한 방열면적의 증대로 인해 방열효과를 극대화시킬 수 있게 된다.

여기서 상기 방열패드는 전자회로기판(PCB;Print Circuit Borad)에 접지되어 방열이 이루어질 수 있다. 또한, 상기 방열패드는 별도의 방열소자와 접지되어 방열이 이루어질 수 있다.

상기 방열패드는 상기 두 개의 전극리드 사이에 설치될 수 있다. 또한, 상기 두 개의 전극리드는 몰드의 전면쪽으로 절곡되고 상기 방열패드는 후면쪽으로 절곡될 수 있다. 이에 두 개의 전극리드와 상기 방열패드가 3개의 지지점을 이루어 패키지의 틀어짐을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 패키지는 상기 리플렉터의 양쪽 내측면이 전면방향에 대해 외측으로 20°~ 45°각도로 경사면을 이루는 구조일 수 있다.

이에 패키지의 두께를 줄이더라도 리플렉터의 양 측면의 경사면을 통해 전면 발광효과를 극대화시킬 수 있게 된다.

본 패키지에 의하면, 도광판의 입사면 중심으로 빛을 조사할 수 있게 되어 빛의 손실을 최소화할 수 있으며, 빛의 반사효율을 높여 발광효율을 높일 수 있게 된다. 이로 인해 비교적 적은 소비전력으로 충분한 광 휘도를 구현함으로써 제조원가를 극도로 낮출 수 있게 된다.

또한, 반도체 칩의 열 방출 경로를 단축하고 방열 면적을 증대시켜 방열 효과를 극대화할 수 있게 된다.

또한, 패키지 실장시 바닥면과의 밀착성과 평탄도를 높이고, 3개의 지지점을 통해 틀어짐없이 보다 안정적인 실장이 가능하게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 1은 본 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 사시도이다.

여기서 도 1의 X축 방향은 반도체 칩으로부터 빛이 발산되는 발광면으로 실질적으로 디스플레이의 도광판 측면과 결합되는 면이고 Z축 반대방향은 기판 상에 결합되는 면이다. 이하 설명에서는 설명의 편의를 위해 상기 Z축방향을 상면, 그 반대방향을 하면으로 하고 Y축방향을 측면으로 하며, X축방향을 정면으로 하여 설명하도록 한다.

상기한 도면에 의하면, 본 실시예의 측면 발광 다이오드 패키지(100)는 리드프레임(10)과, 반도체 칩(20), 외형을 이루는 몰드(30), 상기 몰드(30)의 하면에 돌출 형성되는 받침부(40) 및 상기 몰드(30) 외측으로 연장되는 방열패드(50)를 포 함한다.

상기 리드프레임(10)은 반도체 칩(20)이 다이본딩되는 다이패드(11)와, 이 다이패드(11)와 이격되고 상기 반도체 칩(20)과 와이어(14)로 연결되어 전기적으로 통전되는 리드패드(12), 상기 일측 다이패드(11)와 각 리드패드(12)에 각각 일체로 형성되고 몰드(30) 외측으로 연장되어 전류를 인가하기 위한 전극리드(13)를 포함한다.

상기 반도체 칩(20)은 빛을 발산하는 소자로 상기 다이패드(11)에 다이접착제를 매개로 다이본딩(Die Bonding)되고 골드 와이어(14)를 매개로 리드패드(12)에 전기적으로 연결된다. 상기 몰드(30)는 상기 리드프레임(10)에 몰딩 결합되어 몸체를 이루며, 반도체 칩(20) 주위로는 리플렉터(31)를 형성하여 반도체 칩(20)으로부터 발산되는 빛을 반사시켜 발광효율을 극대화시키게 된다. 즉, 상기 몰드(30)는 리드프레임(10)에 수지로 사출 또는 트랜스퍼몰딩되어 형성된 사각형태의 구조물이다. 그리고 반도체 칩(20)이 위치하는 상기 몰드의 전면에는 중앙쪽이 홈몰되어 홈을 이루도록 리플렉터(31)가 상하좌우에서 돌출 형성된다. 그리고 상기 리플렉터(31) 내에는 충진제(32)가 채워진다. 상기 충진제(32)는 리플렉터의 내부에 채워져 리드프레임(10)과 반도체 칩(20)을 습기 등으로부터 보호하기 위한 것으로 그 재질은 특별히 한정되지 않는다.

여기서 상기 몰드(30)의 하면에는 소정 두께의 받침부(40)가 돌출형성되어, 패키지가 실장되는 기판으로부터 상기 리플렉터의 중심 높이를 높이는 구조로 되어 있다. 상기 받침부(40)는 바닥면이 평평한 직사각형태의 구조로, 기판 상에 패키지 를 실장할 때 패키지의 평탄도를 보다 용이하게 확보할 수 있게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 상기 받침부(40)는 몰드의 하면 중앙 즉, 전극리드(13) 사이에 위치한다. 실질적으로 상기 받침부(40)는 몰드의 전면에 형성되는 리플렉터(31)의 하면에 형성된다. 상기 받침부(40)의 두께는 상기 전극리드(13)의 두께와 대응되도록 한다. 이에 절곡되어 몰드(30) 하면에 밀착된 전극리드(13)와 받침부(40)가 같은 높이를 이루어 동일 평면상에 놓여질 수 있게 된다.

이와같이 본 패키지는 몰드(30)의 하면에 소정 두께의 받침부(40)를 형성함으로써, 실질적으로 리플렉터(31)를 이루는 상하면의 두께는 동일하게 형성하면서도 기판에 대해 리플렉터의 중심 높이는 높일 수 있게 된다. 따라서 상기 리플렉터의 중심과 도광판의 측면 중심이 일치하게 되는 데 이러한 작용에 대해서는 뒤에서 다시 설명하도록 한다.

한편, 상기 방열패드(50)는 다이패드(11)에 일체로 형성되고 상기 몰드(30)의 외측으로 노출된다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 방열패드(50)는 몰드(30)의 중앙으로 노출되어 몰드(30)의 후면을 향하여 절곡된다. 따라서 상기 몰드의 하면에는 리플렉터가 형성된 전면쪽으로 받침부(40)가 위치하고 후면쪽으로는 방열패드가 위치한다.

상기와 같이 다이패드(11)와 연결된 방열패드(50)가 몰드(30) 외측으로 노출됨으로써, 상기 반도체 칩(20)에서 발생되는 열이 상기 각 방열패드(50)를 통해 보다 신속하게 방열될 수 있게 된다. 이러한 구조는 전극리드만을 구비하여 방열이 이루어지는 종래 구조와 비교하여 보다 많은 방열 면적을 확보할 수 있게 되어 열전달이 신속하게 이루어질 수 있게 된다.

상기 방열패드(50)의 두께는 상기 받침부(40)의 두께와 대응된다. 이에 도 4에 도시된 바와 같이 몰드 하면에 절곡된 방열패드(50)와 받침부(40)는 같은 높이를 이루어 동일 평면상에 놓여질 수 있게 된다.

여기서 상기 방열패드(50)는 몰드(30) 후면쪽으로 절곡됨으로써 몰드 전면쪽으로 절곡된 두 개의 전극리드(13)와 더불어 패키지를 안정되게 지지하는 3개의 지지대 역할을 하게 된다.

따라서 바닥면이 평평한 사각형태의 받침부(40)와 3점 지지대 역할을 하는 방열패드(50)와 전극리드(13)에 의해, 상기 패키지를 기판 상에 보다 평탄하고 틀어짐없이 실장할 수 있게 된다.

한편, 본 패키지(100)는 반도체 칩(20)에서 발산되는 빛의 반사효율을 극대화시킬 수 있도록 상기 리플렉터(31)의 양 측면에 경사면(33)을 형성한 구조로 되어 있다. 상기 경사면은 리플렉터의 전면에 수직한 방향(X축 방향)을 기준으로 외측으로 20°~ 45°각도로 경사진 구조로 되어 있다.

상기 경사면(33)의 각도가 20°보다 작을 경우에는 상기 패키지의 사출시 성형성은 우수하나 빛의 산란을 야기하며 발광각도가 줄어드는 단점이 있다. 상기 경사면(33)의 각도가 45°보다 큰 경우에는 패키지의 성형성이 어려워지며 빛의 번반사보다 좌우측으로 퍼지는 광 때문에 발광광도가 낮아지는 단점이 발생된다.

이에 상기와 같이 적절한 각도의 경사면 구조에 의해 패키지의 두께를 줄이 더라도 전면으로 반사되는 광손실은 최소화할 수 있게 된다. 패키지(100)의 두께가 줄어들게 되면 리플렉터의 상면과 하면의 각도는 매우 작아지게 된다. 그러나 상기와 같이 리플렉터(31)의 양 측면에 상기 각도를 갖는 경사면(33)을 형성함으로서 전면 발광효과를 극대화시킬 수 있게 된다.

이하, 발광 다이오드 패키지의 제조과정을 살펴보면 다음과 같다.

리드프레임(10)을 이루는 다수개의 패드부(11)와 리드부(12)가 교대로 배열하여 하나의 조를 구성하도록 하고 상기 리드프레임(10)을 지지하기 위한 몰드(30)와 빛의 집적을 위한 반사구조인 리플렉터(31)를 사출 또는 트랜스퍼몰딩을 통해 형성한다. 이때 상기 리플렉터는 양쪽 내측면에 20°~ 45°의 각도의 경사면을 이루도록 형성되며, 리플렉터의 하면에는 소정 두께의 받침부(40)가 형성된다. 상기 과정을 거치게 되면 몰드(30)의 후면으로 전극리드(13)와 방열패드(50)가 돌출된다.

그리고 상기 리드프레임(10)의 각 패드부(11)에 방열 접착제를 도팅(Dotting)하고 상기 방열 접착제에 발광용 반도체 칩(20)을 다이본딩 공정으로 부착하고, 골드 와이어(14)로 상기 반도체 칩(20)과 리드프레임(10)을 연결하는 과정을 거친다.

골드 와이어(14)에 의한 전극 접합과정 후에는 상기 몰드(30)를 금형에 안착시키고 상기 리플렉터(31) 사이에 충진제(32)를 채운다.

상기의 과정이 완료되면 배열되어 있는 각각의 패키지(100)를 트리밍하여 개별화하고 포밍공정을 통해 상기 전극리드(13)와 방열패드(40)를 절곡시켜 상기 몰 드(30)의 측면과 후면에 밀착시킨다.

상기 포밍공정은 상기 몰드(30) 형성후 바로 수행할 수도 있으며 제조 순서에 있어서 특별히 한정되지 않는다.

상기의 과정을 거침으로서 몰드(30)의 후면에 받침부(40)가 돌출 형성되고, 방열패드(50)가 노출된 측면 발광 다이오드 패키지(100)를 제조할 수 있게 된다.

한편, 도 5는 상기한 구조의 측면 발광 다이오드 패키지의 사용상태를 도시한 개략적인 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 패키지는 백라이트 유닛의 기판(80) 상에 실장되어 도광판(70) 측면으로 빛을 조사시키게 된다. 상기 도광판(70)은 상하면에 반사시트(71,72)가 부착된다. 상기 반사시트 중 하면의 반사시트(72)의 두께에 의해 도광판은 기판에 대해 소정 높이 위로 들어올려진 상태가 된다.

여기서 본 패키지(100)를 기판(80) 상에 실장시키게 되면 패키지의 몰드 하면에 형성된 받침부(40)가 기판(80)에 접하게 된다. 이에 몰드의 전면에 형성된 리플렉터(31)의 중심이 상기 받침부(40)의 두께만큼 위쪽으로 이동하게 된다. 따라서 상기 몰드의 리플렉터(31) 중심은 하면의 반사시트(72)에 의해 들어올려진 도광판(70) 측면의 중심과 일치하게 된다. 이에 리플렉터(31)로부터 나오는 빛은 도광판(70)의 입사면인 측면의 중심으로 조사되어 광손실을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 상기 받침부(40)는 평탄한 면으로 이루어져 패키지(100)를 기판(80) 상에 실장시키는 과정에서 상기 받침부(40)가 기판(80) 상에 놓여지면서 패키지(100)의 수평이 자연스럽게 맞춰져 패키지를 어긋남없이 도광판과 평탄하게 설치 할 수 있게 된다.

그리고 상기 패키지(100)는 몰드(30) 하면으로 노출된 방열패드(50)는 기판 상에 접지되어 기판으로 열을 전달하게 된다.

따라서 반도체 칩(20)에서 발생된 열은 다이패드(11)에 연결되어 있는 방열패드(50)을 통해 바로 기판(80)으로 전달되어 보다 빠른 경로를 통해 그리고 보다 넓은 방열면을 통해 방열처리될 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 정면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 배면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 측단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 측면 발광 다이오드 패키지의 사용상태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 리드프레임 11 : 다이패드

12 : 리드패드 13 : 전극리드

14 : 와이어 20 : 반도체 칩

30 : 몰드 31 : 리플렉터

32 : 충진제 33 : 경사면

40 : 받침부 50 : 방열패드

Claims (8)

1. 빛을 발산하는 반도체 칩과,

   상기 반도체 칩이 다이본딩되는 다이패드와 상기 다이패드와 이격되고 상기 반도체 칩과 전기적으로 연결되는 리드패드 및 상기 다이패드와 리드패드에서 각각 연장되는 전극리드를 포함하는 리드프레임,

   상기 리드프레임에 몰딩되어 외형을 이루고 상기 반도체 칩 주위로 형성되는 리플렉터를 포함하는 몰드, 및

   상기 몰드의 하단에 돌출형성되어 전극리드가 실장되는 실장면으로부터 상기 리플렉터의 중심을 높이기 위한 받침부

   를 포함하는 측면 발광 다이오드 패키지.
2. 제 2 항에 있어서,

   상기 받침부는 상기 리플렉터의 하단에 형성되는 측면 발광 다이오드 패키지.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 받침부는 밑면이 평면을 이루는 측면 발광 다이오드 패키지.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 리드프레임의 다이패드에 연결되어 몰드 외측으로 연장되는 방열패드를 더 포함하는 측면 발광 다이오드 패키지.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 방열패드는 상기 다이패드에 일체로 형성되는 측면 발광 다이오드 패키지.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 방열패드는 상기 받침부의 두께와 대응되는 측면 발광 다이오드 패키지.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 방열패드는 상기 두 개의 전극리드 사이에 설치되고, 상기 두 개의 전극리드는 몰드의 전면쪽으로 절곡되고, 상기 방열패드는 후면쪽으로 절곡되어 몰드를 3점 지지하는 측면 발광 다이오드 패키지.
8. 제 1 항 또는 제 4 항에 있 있어서,

   상기 리플렉터는 양쪽 내측면이 전면방향에 대해 외측으로 20°~ 45°각도로 경사면을 이루는 측면 발광 다이오드 패키지.

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