KR20090104514A - 정전기 방전 보호소자가 구비된 발광 다이오드 패키지 - Google Patents

정전기 방전 보호소자가 구비된 발광 다이오드 패키지 Download PDF

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Abstract

캐비티를 갖는 절연재질의 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 바닥면에 실장된 LED칩; 및 상기 LED칩이 실장된 바닥면에 수직으로 형성된 적어도 하나의 비아홀을 포함하되, 상기 비아홀에는 배리스터 페이스트가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지가 제공된다.
배리스터페이스트, 절연, 서지,LED,패키지

Description

정전기 방전 보호소자가 구비된 발광 다이오드 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE HAVING ELECTROSTATIC DISCHARGE PROTECT DEVICE}
본 발명은 정전기 방전(Electrostatic Discharge: ESD) 보호소자가 구비된 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
종래의 일반적인 발광 다이오드 패키지는 과전압이나 외부로부터 유입되는 ESD로부터 발광 다이오드 패키지를 보호할 수 있는 수단을 자체적으로 가지지 못함으로써 과전압이나 외부로부터 유입되는 ESD에 의해 LED 칩이 쉽게 파손될 수 있는 단점을 갖는다.
따라서, 상기의 문제점을 보완하여 과전압이나 외부로부터 유입되는 ESD로부터 발광 다이오드 패키지를 보호하기 위하여 LED 칩의 ESD 내성을 강화하거나, ESD 보호소자인 제너다이오드, 칩배리스터, TVS 다이오드와 같은 ESD 보호소자를 동일한 패키지내에 함께 실장시키는 구성이 제안되었다.
그러나, ESD를 보호하기 위하여 발광 다이오드 패키지내에 실장되는 제너다이오드, 칩배리스터, TVS 다이오드와 같은 ESD 보호소자는 LED칩 인근에 실장되는 경우가 일반적이나, 이로 인하여 LED 칩의 발광효율이 떨어지는 문제점이 생긴다.
따라서, 최근에는 LED 칩 주변을 피하여 리드프레임 측면에 제너다이오드를 실장하는 방법들이 고안되고 있지만, 리드프레임에 제너다이오드가 실장됨으로 인하여 다이 어태치, 와이어 본딩 등 번거롭고 복잡한 과정을 거치게 된다. 이러한 제작 과정에서 불량 발생가능성이 높으며 공정시간이 길어짐에 따라 발광 다이오드 패키지의 제조공정에서의 작업성 및 양산성을 떨어뜨리는 문제점을 야기시킨다.
본 발명은 정전기 및 서지와 과전압에 대해 LED 칩을 전기적으로 보호할 수 있는 정전기 보호 소자가 구비된 발광 다이오드 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 발광 다이오드 패키지의 제조공정에서의 작업성 및 양산성이 저해되지 않도록 정전기 보호소자가 구비되는 발광 다이오드 패키지를 용이하게 제조할 수 있게 하는 것에 다른 과제가 있다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 캐비티를 갖는 절연재질의 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체의 바닥면에 실장된 LED칩; 및 상기 LED칩이 실장된 바닥면에 수직으로 형성된 적어도 하나의 비아홀을 포함하되, 상기 비아홀에는 배리스터 페이스트(varistor paste)가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지가 제공된다.
상기 배리스터 페이스트는 정상 전압에서는 저항이 높아 절연재로 역할하며, 일정 전압 이상에서는 저항이 낮아져 도전체로 역할하여 정전기 및 서지와 과전압에 대해 LED 칩을 전기적으로 보호할 수 있다. 상기 배리스터 페이스트는 ZnO, Pr6O11, Bi2O3, SrTiO3 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 LED칩은 리드 프레임위에 설치될 수 있으며, 상기 리드 프레임은 상기 비아홀과 접속될 수 있다.
상기 비아홀은 상기 LED칩의 직하방향에 설치될 수 있다.
또한, 상기 LED칩은 수직형 LED칩일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, LED칩이 형성된 패키지 몸체의 바닥면에 배리스터 페이스트가 채워진 비아홀을 형성함으로써, 비아홀에 채워진 배리스터 페이스트가 정상 전압에서는 절연재로 역할하며, 일정 전압 이상에서는 저항이 낮아져 도전체로 역할하여 정전기 및 서지와 과전압에 대해 LED 칩을 전기적으로 보호할 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
또한, 패키지 몸체에 리드 프레임을 소성시킬 때 패키지 몸체의 바닥에 형성된 비아홀에 배리스터 페이스를 주입하여 동시에 소성시킬 수 있음에 따라 발광 다이오드 패키지의 제조공정에서의 작업성 및 양산성이 저해되지 않도록 정전기 보호소자가 구비되는 리드 프레임을 가지는 발광 다이오드를 제공할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 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 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 발광 다이오드 패키지는 캐비티를 갖는 절연재질의 패키지 몸체(1)와, 패키지 몸체(1)의 바닥면에 실장된 LED칩(4)을 포함한다. 상기 패키지 몸체(1)에 형성된 캐비티는 상기 LED칩(4)을 외부로부터 보호하기 위해 오목한 형상으로 형성된다.
상기 패키지 몸체(1)는 예를 들어 세라믹과 같은 절연성 재질 또는 절연층이 형성된 도전성 재질일 수 있다. 상기 세라믹은 예컨대, 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC) 또는 질화알루미늄(AlN)일 수 있다.
상기 패키지 몸체(1)의 캐비티에는 LED칩(4)를 보호하기 위한 몰딩재과 채워질 수 있다. 상기 몰딩재는 형광체를 포함할 수 있다. 상기 패키지 몸체(1)의 상부 하우징은 몰딩재가 캐비티내에 견고하게 고정되게 하기 위해 계단형의 구조물(7)이 형성되어 있다.
상기 LED칩(4)은 제1 리드 프레임(2)위에 형성되며, 와이어(6)를 통해 제2 리드 프레임(3)에 연결되어 전원을 공급받는다. 상기 LED칩(4)은 예를 들어 도전성 접착제를 통하여 제1 리드 프레임(2)에 부착될 수 있다.
상기 LED칩(4)은 통상의 발광 다이오드 칩들, 예컨대 본딩 패드들이 그 상면측에 위치하는 수평형(lateral type) LED칩 또는 본딩 패드들이 상면측 및 하면측에 각각 위치하는 수직형(vertical type) LED칩, 정류기 없이 교류구동이 가능한 교류용 LED칩일 수 있다. 상기 LED칩(4)은 본딩 와이어들 또는 금속 범프들을 사용하여 제1 리드 프레임(2) 및 제2 리드 프레임(3)에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에서는 LED칩(4)이 수직형 LED칩으로 도시되어 있으며, 본딩 와이어를 통해 제2 리드 프레임(3)에 연결되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며, 수평형 LED칩을 사용할 수 있으며 그에 따라 리드 프레임(2, 3)의 구조 및 와이어 본딩의 구조가 변형되어 적용될 수 있다.
또한, 상기 LED칩(4)은 용도에 따라 다양한 종류의 LED칩이 사용될 수 있으며, 요구되는 광출력, 색상 등에 따라 실장되는 LED칩의 개수가 증가될 수 있다. 또한, 복수개의 LED칩들이 실장될 경우, 이들 LED칩들은 직렬, 병렬 및/또는 직병렬로 연결될 수 있으며, 또한 교류 구동이 가능하도록 역병렬로 연결될 수 있다.
상기 LED칩(4)이 실장된 패키지 몸체(1)의 바닥면에는 비아홀(5)이 형성되어 있다. 여기에서는 비하홀(5)이 패키지 몸체(1)의 바닥면에 형성된 LED칩(4)의 직하에 형성되어 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 제1 리드 프레임(2)과 접촉하는 바닥면의 어느 곳에도 형성될 수 있다. 또한, 본 실시예서는 비아홀(5)이 하나만 도시되어 있지만, 필요에 따라 복수개로 형성할 수 있다. 상기 비아홀(5)은 예를 들어 패터닝을 통해 패키지 몸체(1)의 바닥면에 형성될 수 있다.
상기 비아홀(5)에는 배리스터 페이스트가 채워져 있다. 배리스터 페이스트는 예를 들면, ZnO, Pr6O11, Bi2O3, SrTiO3 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 상기 배리스터 페이스트는 패키지 몸체(1)에 리드 프레임(2,3)을 제작시에 800 ~ 1400도 온도의 소성 과정을 거치게 되는데, 이때, 패키지 몸체(1)의 바닥에 형성된 비아홀(5)에 배리스터 페이스트를 주입하여 리드 프레임(2,3)과 동시에 소성을 시킴으로써 정전기 보호기능이 강화된 리드 프레임을 간단하게 제작할 수 있다.
상기 배리스터 페이스트는 저전압에서는 높은 저항값을 갖고 고전압에서는 낮은 저항값을 갖는 전기적 특성을 가진다.
따라서, 상기 LED칩(4)에 인가된 전원이 정상전압을 유지하고 있는 경우에 비아홀(5)에 채워진 배리스터 페이스트는 고저항 상태를 유지함으로써, 전류흐름을 차단시키는 상태에 있게 된다. 즉, 상기 비아홀(5)에 채워진 배리스터 페이스트는 그 자신에게 인가되는 전압이 어떤 특정 값(항복 전압)에 도달하기 전까지는 절연체로 존재한다.
그러나, 여러가지 원인에 의하여 상기 LED 칩(4)의 양단 중 어느 일단에 과전압이나 정전기가 유입됨으로써 항복전압이 인가되는 경우, 비아홀(5)에 채워진 배리스터 페이스트의 저항이 급격히 감소되어, 즉, 쇼트상태로 됨으로써 발생된 과전압이나 서지 및 정전기에 의한 전류가 모두 비아홀(5)에 채워진 배리스터 페이스트를 통하여 흐르게 됨으로써 상기 LED칩(4)으로 과전류가 유입되는 것을 방지하게 된다.
상기 배리스터 페이스트는 종래기술에 의한 제너다이오드와는 달리 상기 LED 칩(4)의 어느 쪽에서 발생된 과전압이나 서지 및 정전기에 의해서도 도통상태로 변하게 되므로, 상기 LED칩(4)의 순방향 및 역방향의 그 어느 방향에서 발생된 과전압이나 서지 및 정전기에 대해서도 상기 LED칩(4)을 보호할 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 단면도이다.

Claims (5)

  1. 캐비티를 갖는 절연재질의 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체의 바닥면에 실장된 LED칩; 및
    상기 LED칩이 실장된 바닥면에 수직으로 형성된 적어도 하나의 비아홀을 포함하되,
    상기 비아홀에는 배리스터 페이스트가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED칩은 리드 프레임위에 설치되며,
    상기 리드 프레임은 상기 비아홀과 접속되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 비아홀은 상기 LED칩의 직하방향에 설치되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED칩은 수직형 LED칩인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배리스터 페이스트는 ZnO, Pr6O11, Bi2O3, SrTiO3 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
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