KR20090104512A - Ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

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KR20090104512A
KR20090104512A KR20080029963A KR20080029963A KR20090104512A KR 20090104512 A KR20090104512 A KR 20090104512A KR 20080029963 A KR20080029963 A KR 20080029963A KR 20080029963 A KR20080029963 A KR 20080029963A KR 20090104512 A KR20090104512 A KR 20090104512A
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cavity
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이재흔
오광용
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Abstract

습기나 공기 중의 산화물질에 강한 LED 패키지가 제공된다. 이러한 LED 패키지는 LED 칩을 수용하기 위한 캐비티가 형성된 하우징, 및 캐비티로부터 하우징을 지나 하우징의 외부로 연장되며 하우징의 내벽과 외벽 사이에 개재되는 부분의 일부 또는 전부가 굴곡을 갖도록 형성된 리드 프레임을 포함한다. 그리고, 리드 프레임의 굴곡을 감싸는 기밀 강화제를 더 포함할 수 있으며, 리드 프레임의 굴곡은 톱니파형, 삼각파형, 구형파형, 정현파형, 반구형파형 또는 이들 중 둘 이상을 조합한 형상으로 형성되거나 리드 프레임의 표면만이 굴곡진 형상일 수 있다. 또한, 리드 프레임은 기밀 강화제를 수용할 수 있는 홈을 포함할 수도 있다. 그리하여, 본 발명은 LED 패키지의 캐비티 내부로 침투된 습기나 공기중의 산화물질로 인한 계면박리, 크랙 현상 또는 캐비티 내부의 금속물질의 산화를 감소 또는 최소화하여 LED 패키지의 성능을 개선하고 수명을 증가시킨다.
LED, 패키지, 하우징, 리드 프레임, 계면박리, 크랙

Description

ＬＥＤ 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 패키지(package)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED 패키지의 외부로부터 유입되는 습기를 차단 또는 제거할 수 있는 LED 패키지에 관한 것이다.
LED는 전류 인가에 의한 PN 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 반도체 소자이다. 이러한 LED는 통상적으로 LED 칩(chip)의 형태로 제조되어, 리드 프레임을 포함하는 LED 패키지 내에 수용 설치되어 LED 패키지와 일체로 된다.
일반적으로, LED 패키지는 LED에 전류를 인가하기 위한 리드 프레임과, 그 리드 프레임을 지지하는 하우징(housing)을 포함한다. 하우징에는 LED 칩의 수용을 위한 캐비티(cavity)가 형성되고, 수지, 유리 또는 석영 등의 투광성 보호부재가 캐비티를 덮음으로써 캐비티 내의 LED 칩을 보호한다. 이에 더하여 리드 프레임의 표면은 반사도 향상이나 산화 방지를 위해 은(Ag) 코팅막이 형성되기도 한다.
도 1은 종래의 LED 패키지의 문제점을 설명하기 위한 일반적인 LED 패키지의 일 예를 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 리드 프레임(11)이 하우징(12)의 캐 비티(14)로부터 하우징(12)을 지나 하우징(12)의 외부로 연장되므로, 하우징(12)과 리드 프레임(11) 사이에는 항상 경계(15)가 존재한다. 즉, 하우징 상부(12a)와 리드 프레임(11) 사이에 경계(15a)가 존재하고, 리드 프레임(11)과 하우징 하부(12b) 사이에 경계(15b)가 존재한다. 상기 경계면들(15a, 15b)은 대체로 평평한 상태이다.
그러나, 하우징(12)과 경계를 이루는 이러한 리드 프레임(11)의 경계면들(15a, 15b)이 평평한 구조를 가지므로 습기의 침투나 공기 중의 산화물질의 침투에 매우 취약하다. 그리하여, 리드 프레임(11)의 경계면들(15a, 15b)은 LED 패키지(10)의 내부, 특히 LED 칩(13)이 수용되어 있는 캐비티(14) 내부로 습기나 산화물질이 침투하는 주된 경로가 된다. 이와 같이 캐비티(14) 내부로 침투된 습기나 산화물질은 LED 패키지(10)의 성능을 저하시키고 수명을 단축시키는 등 패키지 열화의 주요 원인이 된다.
즉, LED 패키지(10)의 내부, 특히 LED 칩 주변으로 침투한 습기는 패키지 제조 공정 중에 또는 패키지 제조 공정 후의 리플로우(reflow) 공정 등에서 가해지는 열응력에 의해 수증기로 팽창하고, 그 결과, 캐비티(14) 내부에 충전되어 LED 칩(13)을 보호하는 봉지재와 LED 패키지(10)의 몸체 사이의 계면박리(delamination) 또는 크랙(crack) 현상을 유발하며, 나아가, LED 칩(10)과 리드 프레임(11) 사이를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(W)가 오픈(open)되는 LED 패키지의 오픈 불량에 이르게 되어 LED 패키지의 점등 동작 불능 상태로 되는 문제점이 있다.
또한, 캐비티(14) 내부로 침투된 산화물질도 캐비티(14) 내부의 금속의 산화를 가속화하여 LED 패키지(10)의 성능 저하와 수명 단축의 원인이 되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 캐비티 내부로 침투되는 습기나 공기중의 산화물질로 인한 계면박리, 크랙 또는 캐비티 내부의 금속물질의 산화 등을 감소시켜 LED 패키지의 성능 저하를 방지하고 LED 패키지의 수명을 연장시키고자 함에 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 LED 패키지는 상기 캐비티로부터 상기 하우징을 지나 상기 하우징의 외부로 연장되며 상기 하우징의 내벽과 외벽 사이에 개재되는 부분의 일부 또는 전부가 굴곡을 갖도록 형성된 리드 프레임; 및 상기 하우징에서 상기 리드 프레임이 개재되는 부분의 기밀을 강화하도록 상기 리드 프레임의 굴곡을 감싸는 기밀 강화제를 포함한다.
여기서, 상기 리드 프레임의 굴곡은 상기 리드 프레임의 표면이 굴곡진 형상으로 형성될 수 있다.
다르게는, 상기 리드 프레임의 굴곡은 삼각파형, 톱니파형, 방형파형, 반구형파형 또는 이들 중의 둘 이상의 조합일 수 있다.
나아가, 상기 기밀 강화제는 상기 리드 프레임이 개재되는 부분의 습기를 방지하기 위한 방습제를 포함할 수 있다.
나아가, 상기 기밀 강화제는 상기 리드 프레임과 상기 하우징간의 접착력을 강화하기 위한 몰딩 경화제를 포함할 수 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 LED 패키지는 LED 칩을 수용하기 위한 캐비티가 형성된 하우징; 상기 캐비티로부터 상기 하우징을 지나 상기 하우징의 외부로 연장되며 상기 하우징의 내벽과 외벽 사이에 개재되는 부분의 일부 또는 전부에 홈이 형성된 리드 프레임; 및 상기 리드 프레임이 개재되는 부분의 기밀을 강화하도록 상기 리드 프레임의 홈에 마련되는 기밀 강화제를 포함한다.
여기서, 상기 기밀 강화제는 상기 리드 프레임이 개재되는 부분의 습기를 방지하기 위한 방습제를 포함할 수 있고, 상기 리드 프레임과 상기 하우징간의 접착력을 강화하기 위한 몰딩 경화제를 포함할 수도 있다.
따라서 본 발명은 개선된 LED 패키지를 제공함으로써, LED 패키지의 캐비티 내부로 침투된 습기나 공기중의 산화물질로 인한 계면박리, 크랙, 또는 캐비티 내부의 금속물질의 산화를 감소시킬 수 있다. 그에 따라, 본 발명은 LED 패키지의 성능 저하를 방지하고 수명을 연장시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 사용되어서는 아니될 것이다. 또한, 도면들에서 구성요소들의 폭, 길이, 두께 등도 설명의 편의나 이해를 돕고자 과장되어 표현되었으므로 이러한 표현이 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 사용되어서는 아니될 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 상기 LED 패키지는 LED 칩((13)을 수용하기 위한 캐비티(14)가 형성된 하우징(12)과 캐비티(14)로부터 하우징(12)을 지나 하우징(12)의 외부로 연장되는 리드 프레임(11)을 포함한다.
하우징(12)은 리드 프레임(11)이 개재된 부분을 기준으로 하여 하우징 상부(12a)와 하우징 하부(12b)로 구별해 볼 수 있고, 하우징 상부(12a)는 LED 칩(13)의 수용을 위한 캐비티(14)의 영역을 한정하며, 하우징 하부(12b)는 리드 프레임(11)을 지지한다. 하우징을 형성하기 위한 재료로는 방향족 나일론으로 불려지는 결정성 수지인 폴리프탈아미드(PolyPhthalAmide;PPA) 수지가 많이 사용되나 이에 한정되는 것은 아니다.
하우징(12)의 내부에는 LED 칩(13)을 수용하는 캐비티(14)가 형성된다. LED 칩(13)은 리드 프레임(11)과 전기적으로 연결되도록 캐비티(14) 내부에서 리드 프레임(11) 상에 부착 및 와이어 본딩된다. 캐비티(14) 내에는 봉지재(미도시)가 충전될 수 있는데, 이러한 봉지재로는 투광성 에폭시 또는 투광성 실리콘 수지 등이 사용될 수 있다. 봉지재는 캐비티(14) 내의 LED 칩(13)을 보호하고 필요에 따라서는 특정 파장의 광에 의해 여기되어 다른 색의 광을 방출하는 형광체를 포함할 수 있다.
리드 프레임(11)은 캐비티(14) 내부의 LED 칩(13)과 와이어 본딩 또는 다이 부착을 통해 전기적으로 연결되며, 캐비티(14)로부터 하우징(12)을 지나 하우징(12)의 외부로 연장된다. 전체 리드 프레임(11) 중 하우징(12)의 내벽과 외벽 사이(28a와 28b 사이, 또는 28c와 28d 사이)에 개재되는 부분의 일부 또는 전부는 굴곡(22a, 22b)을 갖도록 형성된다.
리드 프레임의 굴곡(22a, 22b)은 도시된 바와 같이 리드 단자들(11a, 11b)의 양측 모두, 즉 하우징(12)의 내벽 28a와 외벽 28b 사이 및 하우징(12)의 내벽 28c와 외벽 28d 사이 모두에 형성되는 것이 바람직하나, 필요에 따라서는 어느 일측에만 형성되어도 무방하다.
리드 프레임의 굴곡(22a, 22b)은 다양한 모양으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 리드 프레임의 굴곡(22a, 22b)은 도시된 바와 같이 톱니파형일 수 있으나, 삼각파형, 방형파형, 반구형파형, 정현파형 또는 이들 중의 둘 이상을 조합한 형상으로 다양하게 구현될 수 있다.
그리하여, 리드 프레임에서 습기나 산화물질의 침투 경로를 길게 함으로써 하우징 상부(12a)와 리드 프레임(11) 사이 또는 리드 프레임(11)과 하우징 하부(12b) 사이로 습기나 공기 중의 산화물질이 침투하는 것을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 리드 프레임의 굴곡(32a, 32b)에 기밀 강화제(34a, 34b)가 부가된다. 기밀 강화제(34a, 34b)는 리드 프레임이 개재되는 부분에서의 습기를 방지하기 위한 방습제를 포함할 수도 있고, 리드 프레임과 하우징 간의 접착을 강화하기 위한 몰딩 경화제를 포함할 수도 있다.
예를 들어, 기밀 강화제(34a, 34b)가 방습제를 포함하는 경우, 이러한 방습제는 습기를 차단하거나 제거하는 물질(습기를 제거한다는 의미에서 제습제로도 불려질 수 있으나, 여기서의 방습제는 제습제의 의미도 포함하는 것으로 한다)로서, 예를 들면, 이산화규소(SiO2), 규산나트륨(Sodium silicate), 규산리튬(Lithum silicate), 규산칼륨(Potassium silicate) 또는 그들의 복합물이나, 염화칼슘(CaCl2), 크롬(Cr) 등을 선택적으로 화합 또는 혼합한 것이 사용될 수 있으며, 이러한 방습제가 리드 프레임의 굴곡(32a, 32b)을 감싸도록 접착, 코팅 또는 다양한 물리화학적 처리를 할 수 있고, 아울러 리드 프레임(11)과 하우징과의 접착 특성도 향상될 수 있다.
방습제의 종류는 습기를 차단하거나 제거할 수 있는 물질이면 충분하므로 상기 예들에 한정되지는 않는다. 방습제는 도시된 바와 같이 리드 프레임의 굴곡(32a, 32b) 면을 따라 감싸는 형태로 처리(예를 들면, 리드 프레임의 굴곡 면에 코팅처리)되어 LED 패키지 외부로부터 습기나 산화물질이 유입되는 것을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
이와는 달리, 예를 들어, 기밀 강화제(34a, 34b)가 리드 프레임과 하우징 간의 접착력을 강화하기 위한 몰딩경화제일 수 있다. 이러한 몰딩경화제의 예는, 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 하이브리드 수지 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
기밀 강화제(34a, 34b)가 리드 프레임의 굴곡(32a, 32b)을 감싸는 형태는 이 와 같이 리드 프레임의 굴곡(32a, 32b) 면을 따라 코팅하는 방법으로 처리될 수도 있으나, 그 밖의 다양한 형태로 부가될 수 있다.
도 3은 그러한 다양한 형태들 중의 하나일 뿐이며, 그러한 다양한 형태들 중의 다른 하나가 도 4에 예시되어 있다. 도 4는, 도 3과 비교하면 리드 프레임의 굴곡에 기밀 강화제가 부가된 형태만 다를 뿐 다른 부분들은 모두 동일하다. 도 4를 참조하면, 기밀 강화제(44a, 44b)가 리드 프레임의 굴곡(42a, 42b)에 부가되는 형태는 도 3에서와 같이 리드 프레임의 굴곡 면을 따른 것이 아니라(도 3의 36a, 36b 참조), 리드 프레임의 굴곡(42a, 42b)의 외곽을 전체적으로 감싸는 방법으로 처리되어 있다.
도 2 내지 도 4에서, 톱니파형으로 형성된 리드 프레임의 굴곡(22a, 22b, 32a, 32b, 42a, 42b)의 빈도수(즉, 반복회수)나 높이는 하우징의 외벽과 내벽 사이(28a와 28b 사이 또는 28c와 28d 사이)에 개재되는 범위 내에서는 제한이 없다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 리드 프레임의 굴곡(52a, 52b)은 리드 프레임(11)의 표면만이 굴곡진 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 도 5의 LED 패키지에서 전체 리드 프레임(11) 중 하우징(52a, 52b)의 내벽과 외벽 사이(28a와 28b 사이 또는 28c와 28d 사이)에 개재되는 부분의 일부 또는 전부(52a, 52b)의 표면만이 굴곡지도록 형성될 수 있다. 리드 프레임의 굴곡(52a, 52b)의 굴곡진 표면 형상은 톱니파형으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 변형될 수 있을 것이다. 예를 들면, 굴곡진 표면 형상은, 삼각파형, 구형파형, 반구형파형, 정현파형 또는 이들 중 둘 이상을 조 합한 형상으로 구현될 수 있다.
나아가, 도시되지는 않았으나, 리드 프레임의 굴곡(52a, 52b)을 감싸도록 기밀 강화제가 더 마련되어 LED 패키지 외부로부터 습기나 산화물질이 내부로 침투하는 것을 더 효과적으로 감소시킬 수 있다. 기밀 강화제가 도포나 접착 등의 처리로 부가되는 방법은 도 3 또는 도 4에 도시된 것을 참조할 수 있으므로, 별도의 도면으로 도시하지 않았다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도이다. 도 6을 참조하면, 리드 프레임(11)은 캐비티(14)로부터 하우징(12)을 지나 하우징(12)의 외부로 연장되어 하우징(12)의 내벽과 외벽 사이(28a와 28b 사이 또는 28c와 28d 사이)에 개재되는 부분의 일부 또는 전부에 형성된 홈(64a, 64b, 64c, 64d)을 구비한다. 그리고, 상기 홈(64a, 64b, 64c, 64d)에는 기밀 강화제가 마련된다.
리드 프레임(11)에 마련되는 홈(64a, 64b, 64c, 64d)은 그 내부에 기밀 강화제를 수용할 수 있도록 오목하게 패인 형태이면 충분하므로 홈의 깊이, 길이, 폭에는 제한이 없으며 개수도 하나 또는 그보다 더 많을 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 실시예의 변형 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 리드 프레임(11)에 마련되는 홈(74a, 74b, 74c, 74d)은 그 내부를 포함하여 주변으로 확장되어 홈 외곽을 전체적으로 감싸는 형태로 기밀 강화제(76a, 76b, 76c, 76d)가 부가될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 LED 패키지는 습기나 산화물질이 LED 패키지 내의 캐비티로 침투하여 LED의 성능을 저하시키거나 수명을 단축시키는 문제를 효과 적으로 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 LED 패키지는 상기 실시 예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명한 사실이라 할 것이다.
도 1은 일반적인 LED 패키지의 일 예를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도,
도 4는 도 3의 변형 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도, 및
도 7은 도 6에 도시된 실시예의 변형 실시예에 따른 LED 패키지의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 리드 프레임 12 : 하우징
13 : LED 칩 W : 본딩 와이어
14 : 캐비티
22a, 22b, 32a, 32b, 42a, 42b, 52a, 52b : 리드 프레임의 굴곡부
34a, 34b, 44a, 44b, 76a, 76b, 76c, 76d : 기밀 강화제
64a, 64b, 64c, 64d, 74a, 74b, 74c, 74c : 리드 프레임의 홈

Claims (4)

  1. LED 칩을 수용하기 위한 캐비티가 형성된 하우징;
    상기 캐비티로부터 상기 하우징을 지나 상기 하우징의 외부로 연장되며 상기 하우징의 내벽과 외벽 사이에 개재되는 부분의 일부 또는 전부가 굴곡을 갖도록 형성된 리드 프레임; 및
    상기 하우징에서 상기 리드 프레임이 개재되는 부분의 기밀을 강화하도록 상기 리드 프레임의 굴곡을 감싸는 기밀 강화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  2. LED 칩을 수용하기 위한 캐비티가 형성된 하우징;
    상기 캐비티로부터 상기 하우징을 지나 상기 하우징의 외부로 연장되며 상기 하우징의 내벽과 외벽 사이에 개재되는 부분의 일부 또는 전부에 홈이 형성된 리드 프레임; 및
    상기 리드 프레임이 개재되는 부분의 기밀을 강화하도록 상기 리드 프레임의 홈에 마련되는 기밀 강화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기밀 강화제는 상기 리드 프레임이 개재되는 부분의 습기를 방지하기 위한 방습제를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 기밀 강화제는 상기 리드 프레임과 상기 하우징간의 접착력을 강화하기 위한 몰딩 경화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
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