KR20090027530A - Ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캐비티에 흡수수단을 형성함으로써 봉지부재와 리드 프레임의 계면 접착특성을 향상시킬 수 있고, 상기 캐비티에 수분이나 산소의 침투를 막을 수 있도록 하는 LED 패키지를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 LED 패키지는 캐비티를 갖는 패키지 본체; 상기 캐비티에 수용되는 LED칩; 상기 캐비티 내에 형성된 채 상기 캐비티로 유입되는 수분이나 산소를 흡수하는 흡수수단; 및 상기 캐비티 내에 상기 흡수수단과 함께 형성되는 봉지부재를 포함한다.
흡수수단, 수분, 산소, LED칩, 캐비티, 경화, 침투

Description

ＬＥＤ 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED칩과 배선에 수분이나 산소의 침투를 막을 수 있도록 한 LED 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode, 이하 ‘LED'라 함)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자로서, LED는 저전압, 저전류로 연속 발광이 가능하고 소비전력이 작은 이점 등 기존의 광원에 비해 많은 이점을 갖고 있다.
위와 같은 LED는 통상 패키지 구조로 제조되며, 그 중에는, 인쇄회로기판(PCB)에 LED칩을 실장하고, 그 LED칩을 투명의 수지로 봉지한 구조의 LED 패키지가 공지되어 있다. 또한, 인쇄회로기판 대신에 세라믹 또는 PPA(polyphthalamide) 수지재에 의해 지지된 리드 프레임 상에 LED칩이 실장된 구조의 다른 패키지들도 공지되어 있다.
이와 같은 종래의 LED 패키지들은 도 1에 도시된 바와 같이 패키지 본체(3)의 실장면에 LED칩(6)을 부착하고 와이어(7) 본딩을 한 상태에서 봉지재(8)를 형성함에 따라 패키지 구조로 완성된다.
그러나, 상기 패키지 본체(3)와 봉지재(8)와의 열팽창 계수 차이에 의해 장시간 LED를 사용시, 패키지 본체(3)와 봉지재(8)와의 계면 박리에 의해 수분이나 산소 등이 그 계면으로 침투하게 된다. 이와 같이 침투된 수분이나 산소는 LED칩(6)에 악영향을 미치고 배선들의 산화에 의해 효율 저하 및 소비전력 상승 등의 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, LED칩 및 배선에 수분이나 산소의 침투를 막을 수 있는 흡수수단을 형성한 LED 패키지를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지는 캐비티를 갖는 패키지 본체; 상기 캐비티에 수용되는 LED칩; 상기 캐비티 내에 형성된 채 상기 캐비티로 유입되는 수분이나 산소를 흡수하는 흡수수단; 및 상기 캐비티 내에 상기 흡수수단과 함께 형성되는 봉지부재를 포함한다.
본 실시예에 따라, 상기 LED 패키지는 상기 캐비티 내벽과 상기 LED칩 사이에 설치된 격벽을 더 포함한다. 이때, 상기 흡수수단은 상기 격벽과 상기 캐비티 내벽 사이에 형성될 수 있다.
또한, 상기 LED 패키지는 상기 캐비티의 바닥면과 단차를 이루도록 마련된 돌출부를 더 포함한다. 이에 따라, 상기 LED칩은 상기 돌출부의 상면에 부착되고,상기 흡수수단은 상기 돌출부의 측벽과 상기 캐비티 내벽 사이에 형성될 수 있다.
여기에서, 상기 흡수수단은 금속산화물을 포함한다. 또한, 상기 흡수수단은 산화 칼슘(CaO)과 수지의 혼합 또는 산화 스트론튬(SrO)과 수지의 혼합으로 이루어질 수 있다. 더 나아가, 상기 흡수수단은 열 또는 UV로 경화되어 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 수분이나 산소 등을 흡수하는 흡수수단을 LED 패 키지에 적용함으로써 LED의 수명 및 신뢰성 향상을 도모할 수 있다. 또한, 금속 배선의 산화를 막음으로써 LED칩의 휘도 저하를 방지할 수 있으며, 수분이나 산소의 침투로 인한 LED칩의 열화(degradation)현상을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지(10)는 리드프레임으로 형성되어 외부 전극들에 연결되는 제 1 및 제 2 리드(11, 12) 및 이것과 일체로 성형된 패키지 본체(13)를 구비한다. 패키지 본체(13)는 전형적으로 열가소성 수지를 삽입 몰딩하여 형성할 수 있다. 또한, 패키지 본체(13)의 재질은 예를 들면, 플라스틱, 세라믹 재질로, LED 패키지 내부 구조를 다양하게 설계할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)는 각각의 일단이 근접하여 대향하도록 배치되며, 타단은 서로 반대방향으로 연장하여 패키지 본체(13)의 외부로 돌출된다. 도면상에 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)의 타단이 패키지 본체(13)의 외부로 돌출 되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌바, 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)는 패키지 본체(13)를 상하로 관통하는 비아(via, 미도시)를 통해 외부 전극에 각각 전기적으로 연결될 수도 있다.
상기 패키지 본체(13)는 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)의 적어도 일부를 둘러싸서 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)를 고정시킨다. 또한, 상기 패키지 본체(13)는 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)를 노출시키는 캐비티(15)를 갖는다. 상기 캐비티(15)의 내벽(14)은 LED칩(16)에서 방출된 빛을 외부로 반사하도록 일정한 경사면을 갖는다.
상기 LED칩(16)이 상기 캐비티(15)의 바닥면에 실장된다. 이때, 도시한 바와 같이, 상기 LED칩(16)은 상기 제 1 리드(11) 상에 도전성 접착제에 의해 부착될 수 있다. 상기 도전성 접착제는 은 에폭시(Ag epoxy)일 수 있다. 이에 더하여, 상기 LED칩(16)은 본딩와이어(17)를 통해 제 2 리드(12)에 접속될 수 있다. 이에 따라, 상기 LED칩(16)은 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)에 전기적으로 연결된다.
상기 캐비티(15)내에는 수분이나 산소를 흡수하는 흡수수단(19)이 형성된다. 본 실시예에서 흡수수단(19)이 캐비티(15)에 형성되는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌바, 캐비티를 구비하지 않는 LED 패키지의 경우 LED칩을 덮는 봉지부재로 사용되는 수지, 예컨대 실리콘 또는 에폭시에 흡수수단(19)을 첨가하여, 상기 봉지부재내에 흡수수단(19)이 형성될 수도 있다.
한편, 상기 LED 패키지(10)는 캐비티(15)내에 설치되는 격벽(191)을 더 포함한다. 상기 격벽(191)은 상기 캐비티(15)의 내벽(14)과 상기 LED칩(16) 사이에 설 치된다. 상기 격벽(191)은 상기 캐비티(15)내에 수용되되, 봉지부재(18)의 상부면보다 낮은 높이를 갖는다. 이러한 격벽(191)과 상기 캐비티(15)의 내벽(14) 사이에 상기 흡수수단(19)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 캐비티(15)의 내벽(14)을 따라 유입되는 수분이나 산소를 흡수수단(19)이 흡수하여 상기 LED칩(16) 및 배선에 수분이나 산소 침투를 막을 수 있다.
상기 흡수수단(19)은 흡수제를 포함하며, 상기 흡수제는 광 투과성 수지, 예컨대 실리콘 또는 에폭시와 혼합된다. 상기 흡수제는 금속산화물을 포함한다. 광 투과성 수지와 혼합된 흡수제는 캐비티(15)내에 형성되어, 수분이나 산소 등을 흡수하는 기능을 수행한다. 상기 광 투과성 수지와 혼합된 흡수제는 디스펜서를 이용하여 도팅한 후 열 또는 UV로 경화시킬 수 있다.
이와 같은 수지와 흡수제로 이루어진 흡수수단(19)은 봉지부재(18) 형성 전에 미리 캐비티(15)내에 형성되지만, 그 흡수제가 봉지부재(18)를 이루는 수지에 포함되어 상기 캐비티(15)에 위치되는 것도 고려될 수 있다.
상기 흡수제는 예를 들면, 수분 또는 산소의 원자와 반응성이 좋은 물질이 이용된다. 본 실시예에서는 산화 칼슘(CaO) 또는 산화 스트론튬(SrO)이 이용되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 재료로 이루어진 흡수수단(19)은 도 2에 잘 도시된 바와 같이 LED칩(16)이 부착되는 부분을 제외한 부분, 즉 캐비티(15)의 내벽(14)과 상기 격벽(191) 사이에 형성된다. 이때, 상기 LED칩(16)의 광특성이 상기 흡수제의 영향을 받지 않도록 함이 바람직하다.
이후, 상기 캐비티(15)에는 봉지부재(18)가 채워진다. 상기 봉지부재(18)는 상기 캐비티(15)의 바닥면에 실장된 LED칩(16) 상부 및 상기 흡수수단(19) 상부를 덮는다. 또한, 봉지부재(18)는 두개의 본딩와이어(17)를 덮을 수 있다. 이때, 봉지부재(18)는 실리콘 수지일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예에서 제 1 및 제 2 리드(11, 12)와 LED칩(16)을 연결하기 위한 본딩와이어(17)를 두개의 본딩와이어로 사용하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이에 더하여, 상기 봉지부재(18)의 상부면은 도 2에 도시된 바와 같이 평평한 면일 수도 있으며, 일정한 곡률을 가질 수도 있다. 또한, 상기 봉지부재(18)는 적어도 하나의 형광체(미도시)를 함유할 수 있다. 이러한 형광체는 LED칩(16)에서 방출된 빛의 파장을 변환시키기 위해 채택된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지(10)는 캐비티(15)에 수분이나 산소를 흡수하는 흡수수단(19)을 형성한다는 점에서 상술한 본 발명의 일 실시예와 마찬가지이다.
다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지(10)는 격벽이 없고 LED칩(16)의 부착 위치가 상술한 본 발명의 일 실시예와 달리 변형되었으므로 이어지는 설명에서는 그 차이점 위주로 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지(10)는 캐비티(15)를 갖는 패키지 본체(13), 상기 캐비티(15)에 수용되는 LED칩(16), 상기 LED칩(16)에 전류를 인가하기 위한 제 1 및 제 2 리드(11, 12), 상기 캐비티(15)의 바닥면과 단차를 이루도록 마련된 돌출부(193), 상기 캐비티(15) 내에 형성되는 흡수수단(19) 및 상기 흡수수단(19)과 LED칩(16)을 덮는 봉지부재(18)를 포함한다.
본 실시예에 따라, 상기 돌출부(193)는 상기 캐비티(15)의 바닥면으로부터 돌출되어 위치된다. 이러한 돌출부(193)의 상면에 상기 LED칩(16)이 부착된다. 상기 흡수수단(19)은 상기 돌출부(193)의 측벽과 상기 캐비티(15)의 내벽(14) 사이에 형성된다. 이러한 흡수수단(19)은 상기 돌출부(193)의 높이와 동일하거나 그보다 낮게 형성될 수 있다.
이와 같이 캐비티(15)에 마련된 돌출부(193)에 LED칩(16)이 부착되고 그 캐비티(15)의 내벽(14)과 돌출부(193) 측벽 사이에 흡수수단(19)을 형성함으로써, LED칩(16)에 수분이나 산소의 침투 경로가 길어, LED칩(16)에 수분이나 산소 침투를 막을 수 있고, 상기 캐비티(15)의 내벽(14)을 따라 유입되는 수분이나 산소를 상기 흡수제가 흡수하여 상기 제 1 및 제 2 리드(11, 12)의 산화를 막을 수 있다.
상기 캐비티(15)에는 봉지부재(18)가 채워진다. 상기 봉지부재(18)는 상기 돌출부(193)의 상면에 부착된 LED칩(16), 흡수수단(19) 및 두개의 본딩와이어(17)를 덮는다.
도 1 은 종래기술에 따른 LED 패키지를 설명하기 위한 단면도.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지를 설명하기 위한 단면도.
도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지를 설명하기 위한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : LED 패키지 11 : 제 1 리드
12 : 제 2 리드 13 : 패키지 본체
14 : 내벽 15 : 캐비티
16 : LED칩 17 : 본딩와이어
18 : 봉지부재 19 : 흡수수단
191 : 격벽 193 : 돌출부

Claims (6)

  1. 캐비티를 갖는 패키지 본체;
    상기 캐비티에 수용되는 LED칩;
    상기 캐비티 내에 형성된 채 상기 캐비티로 유입되는 수분이나 산소를 흡수하는 흡수수단; 및
    상기 캐비티내에 상기 흡수수단과 함께 형성되는 봉지부재를 포함하는 LED 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐비티 내벽과 상기 LED칩 사이에 설치된 격벽을 더 포함하고,
    상기 흡수수단은 상기 격벽과 상기 캐비티 내벽 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐비티의 바닥면과 단차를 이루도록 마련된 돌출부를 더 포함하고,
    상기 LED칩은 상기 돌출부의 상면에 부착되며,
    상기 흡수수단은 상기 돌출부의 측벽과 상기 캐비티 내벽 사이에 형성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡수수단은 금속산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡수수단은 산화 칼슘(CaO)과 수지의 혼합 또는 산화 스트론튬(SrO)과 수지의 혼합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡수수단은 열 또는 UV로 경화되어 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
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