KR20100079687A - Ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

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박광일
서태원
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황웅준
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서울반도체 주식회사
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Abstract

본 발명은 캐비티 내부에서의 광손실을 최소화하고, 전방향으로 광을 발산시킬 수 있도록 한 LED 패키지를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 LED 패키지는 구멍이 형성되고, 그 구멍을 채우는 투광부가 배치되는 칩 실장부; 상기 칩 실장부에 실장된 LED칩; 및 상기 LED칩 및 칩 실장부를 덮는 봉지재를 포함한다.
캐비티, LED칩, 리드프레임, 구멍, 투광부, 봉지재, 구형, 입방체, 반구형

Description

ＬＥＤ 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED칩이 실장될 칩 실장부에 형성된 구멍에 투광부가 배치됨으로써, 전방향으로 광을 발산시킬 수 있도록 한 LED 패키지에 관한 것이다.
통상, LED(Light Emitting Diode) 패키지는 수 와트에서부터 수십 와트의 낮은 소비전력으로 백색, 적색, 청색 등 여러가지 색상의 광출력을 얻을 수 있으므로, 문자나 숫자표시를 식별할 수 있도록 하는 전자광고판을 비롯하여 상품을 진열하는 진열장 등을 조명하는 조명장치에 다양하게 적용되고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 LED 패키지(1)는 한 쌍의 리드단자 즉, 제 1 및 제 2 리드단자(12, 13)를 포함한다. 그 제 1 및 제 2 리드단자(12, 13)는 패키지 몸체(11)에 의해 지지된다. 상기 패키지 몸체(11)는 제 1 및 제 2 리드단자(12, 13)를 삽입 몰딩하여 형성될 수 있다.
상기 패키지 몸체(11)는 제 1 및 제 2 리드단자(12, 13)를 노출시키는 캐비티(15)를 갖는다. 상기 제 1 및 제 2 리드단자(12, 13)는 캐비티(15)의 바닥, 즉 패키지 몸체(11) 상에 위치하며, 캐비티(15) 내에서 서로 이격되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 리드단자(12, 13)는 외부 전원에 전기적으로 연결되기 위해 각각 패키지 몸체(11)의 외부로 돌출되어 있다. 캐비티(15) 내의 제 1 리드단자(12) 상에 LED칩(14)이 실장되어 전기적으로 연결되며, 본딩와이어(W)에 의해 제 2 리드단자(13)에 전기적으로 연결된다. 캐비티(15)는 투광성 수지로 채워질 수 있으며, 투광성 수지 내에 형광체들이 함유될 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 상기 LED 패키지(1)는 상기 LED칩(14)에서 봉지재(16)를 거쳐 상부방향으로 광을 방출시킨다.
그러나, 상기 LED 패키지(1)는 LED칩(14)에서 발산한 광이 캐비티(15) 내벽에 반사되어 외부로 방출하게 되는데, 이때 광손실이 발생하게 된다. 또한, LED칩(14)에서 발산한 광이 봉지재(16)와 외부 공기 사이의 굴절률 차이로 그 경계면에서 전반사가 일어나 외부로 빠져 나가지 못하므로 광손실을 가져올 수 밖에 없다.
특히, 이러한 LED 패키지(1) 구조에서는 캐비티(15)의 바닥면 및 LED칩(14)이 실장되는 바닥면으로 광이 투과될 수 없기 때문에 LED칩(14)에서 발산한 광이 항상 상부방향으로 향하게 되어, 전방향으로 광을 발산시키지 못하고 있는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, LED칩이 실장될 칩 실장부에 형성된 구멍에 투광부가 배치됨으로써 전방향으로 광을 발산시킬 수 있도록 한 LED 패키지를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, LED칩과 칩 실장부를 덮도록 구형의 봉지재를 형성함으로써, 봉지재와 외부 공기 사이의 경계면에서 발생되는 광손실을 줄일 수 있도록 한 LED 패키지를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지는 구멍이 형성되고, 그 구멍을 채우는 투광부가 배치되는 칩 실장부; 상기 칩 실장부에 실장된 LED칩; 및 상기 LED칩 및 칩 실장부를 덮는 봉지재를 포함한다.
본 실시예에서, 상기 칩 실장부는 리드프레임 또는 기판이며, 상기 투광부는 실리콘, 에폭시, 유리, 플라스틱 중 적어도 하나일 수 있다. 나아가, 상기 투광부는 적어도 하나의 형광체가 함유될 수 있다.
한편, 상기 봉지재는 구형, 반구형, 또는 입방체의 형상을 갖도록 몰딩 성형될 수 있다. 상기 봉지재는 적어도 하나의 형광체가 함유될 수 있다. 또한 상기 LED칩의 주변에 적어도 하나의 형광체가 함유될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 LED칩이 실장될 위치에 형성된 구멍에 투광부가 배치됨으로써, LED칩으로부터 발산된 광을 전방향으로 발산시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, LED칩을 덮는 구형의 봉지재를 몰딩 성형함으로써, 봉지재와 외부 공기 사이의 경계면에서 발생되는 전반사에 의한 광손실을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 봉지재의 형상을 반구형, 입방체로 몰딩 성형함에 따라 배경기술에 지적된 봉지재와 외부 공기 사이의 경계면에서 발생된 광손실의 양을 줄일 수 있어, 광손실을 최소화할 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지(2)는 LED칩(23) 및 한쌍의 리드프레임(21, 22)을 포함한다. 한쌍의 리드프레임(21, 22) 중 하나의 리드프레임, 예컨대 제 2 리드프레임(22)은 상기 LED칩(23)이 실장되는 칩 실장부분으로서, 제 2 리드프레임(22)에는 구멍(231)이 형성되고, 그 구멍(231)에 투광부(232)가 배치된다. 상기 투광부(232)는 실리콘, 에폭시, 플라스틱, 또는 유리의 재질로 이루어질 수 있으며, 나아가 투광부(232)에 적어도 하나의 형광체(미도시) 가 함유될 수 있다.
제 2 리드프레임(22)에 형성된 구멍(231)은 도 2에 도시된 바와 같은 크기일 수 있으나, 그 크기가 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
상기 투광부(232)의 표면에 LED칩(23)이 실장된다. 이에 따라, LED칩(23)에서 상부방향으로 발산된 광 외에도 하부방향으로 발산된 광을 투광부(232)를 거쳐 외부로 방출시킬 수 있어, 전방향으로 광을 방출시킬 수 있다.
상기 투광부(232)의 표면에 실장된 LED칩(23)은 제 1 및 제 2 리드프레임(21, 22)에 두개의 본딩와이어(W)에 의해 전기적으로 각각 연결된다. 제 1 및 제 2 리드프레임(21, 22)의 일부를 지지한 채 LED칩(23) 및 칩 실장면을 전체적으로 덮도록 봉지재(24)가 형성된다. 이때, 봉지재(24)는 구형의 형상을 갖도록 몰딩 성형될 수 있다. 이러한 봉지재(24)의 형성을 위한 몰딩 공정은 이미 알려진 기술이고 본 발명과 직접적인 관련성이 적으므로 그 구체적인 설명을 생략한다.
이와 같이 몰딩 성형된 구형의 봉지재(24)는 외부 공기와 접하는 경계면에서 전반사가 일어나지 않기 때문에 LED칩(23)에서 발생된 광을 외부로 방출시킬 수 있어, 종래 봉지재와 외부 공기와의 굴절률 차이로 그 경계면에서 전반사가 일어나 LED칩에서 발생된 광을 외부로 방출시키지 못하여 발생된 광손실을 줄일 수 있다. 이에 따라, LED칩(23)에서 발산된 광의 손실을 최소화할 수 있다.
상기 봉지부재(24)내에는 바람직하게 적어도 하나의 형광체(미도시)를 함유하여, 상기 LED칩(23)으로부터 나온 광과 형광체에 의하여 여기된 광이 혼합되어 다양한 색, 예컨대 백색광을 만들 수 있다. 또한, 상기 LED칩(23) 주변에 적어도 하나의 형광체가 함유되어, 상기 LED칩(23)에서 나온 광을 형광체에 의해 여기시킬 수 있다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지에서 봉지재의 변형시킨 도면이다.
도 3에 도시된 본 발명에 따른 LED 패키지(3), 도 4에 도시된 본 발명에 따른 LED 패키지(4) 및 도 5에 도시된 LED 패키지(5)는 도 2의 도시된 LED 패키지(2)와 봉지재의 형상만 다른 것으로, 이하에서는 봉지재에 대해서 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지(3)는 LED칩(33)을 보호하도록 입방체의 봉지재(34)가 형성되며, 입방체의 봉지재(34)는 직육면체, 정육면체의 형상을 포함한다. 이러한 입방체의 봉지재(34)는 제 1 및 제 2 리드프레임(31, 32)을 지지한다. 입방체의 봉지재(34) 상부가 종래 도 1에 도시된 LED 패키지(1)의 캐비티(15)를 채우는 봉지재(16)의 상부와 동일하게 평면형상이나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지(3)의 봉지재(34)는 외부 공기와 접하는 경계면에 의해 전반사를 일으키더라도 봉지재(34)의 하부로 광을 투과시킬 수 있기 때문에 종래 캐비티(15)의 바닥면처럼 광을 투과시키지 못하는 LED 패키지(1)에 비해 광 손실을 줄일 수 있다. 나아가, 입방체의 봉지재(34) 높이는 발광효율이 높은 높이로 정해짐이 바람직하다.
도 4의 LED 패키지(4)는 LED칩(43)과, 제 1 및 제 2 리드프레임(41, 42)의 일부를 덮도록 반구형의 봉지재(44)가 형성된다. 반구형의 봉지재(44)는 칩 실장면에 실장된 LED칩(43)의 상부가 구형이고 LED칩(43)의 하부가 평평하나, 그 반대의 형상으로도 봉지재를 몰딩 성형할 수 있다.
이와 같이 구형의 상부는 LED칩(43)으로부터 발산된 광을 외부로 방출시킬 수 있고, 평평한 형상의 하부는 LED칩(43)으로부터 발산된 광을 외부 공기와의 굴절률차이로 그 경계면에서 전반사가 일어나더라도 다시 상부로 광을 반사시켜 외부로 방출시킬 수 있어, 도 3에 도시된 입방체의 봉지재(34)보다는 광 손실을 더 줄일 수 있다.
결과적으로, 구형의 봉지재(24)가 가장 많이 광 손실을 줄일 수 있고, 입방체의 봉지재(34) 및 반구형의 봉지재(44)도 그 봉지재 각각의 하부로 광을 방출시킬 수 있어 종래의 LED 패키지(1)에 비해 광 손실을 줄일 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같은 LED 패키지(5)는 봉지재(54)의 상부가 구형이고, 하부가 사각형의 형상을 갖도록 몰딩 성형될 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 LED 패키지(6)는 앞선 실시예들과 달리 칩 실장부가 기판(61), 예컨대 인쇄회로기판(PCB)이다. 상기 기판(61)에 구멍(631)이 형성되고, 상기 구멍(631)에 배치된 투광부(632)의 표면에 LED칩(63)이 실장되어, 전방향으로 광을 발산시킬 수 있다. 미설명 부호 62a 및 62b는 제 1 및 제 2 리드단자이다. 상기 LED칩(63)을 보호하도록 상기 기판(61)의 일부를 덮는 봉지재(64)의 형상은 구형일 수 있으나, 입방체, 또는 반구형의 형상으로 몰딩 성형될 수 있고, 그외에도 광효율을 높일 수 있는 형상이 고려될 수 있다.
도 1은 종래의 LED 패키지를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지를 도시한 도면.
도 3 내지 도 5는 도 2에 도시된 LED 패키지에서 봉지재의 변형시킨 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2 : LED 패키지 21 : 제 1 리드프레임
22 : 제 2 리드프레임 23 : LED칩
231 : 구멍 232 : 투광부
24 : 봉지재 W : 본딩와이어

Claims (7)

  1. 구멍이 형성되고, 그 구멍을 채우는 투광부가 배치되는 칩 실장부;
    상기 칩 실장부에 실장된 LED칩; 및
    상기 LED칩 및 칩 실장부를 덮는 봉지재를 포함하는 LED 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 칩 실장부는 리드프레임 또는 기판인 것을 특징으로 하는 LED 패키지
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 투광부는 실리콘, 에폭시, 유리, 플라스틱 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 봉지재는 구형, 반구형, 또는 입방체의 형상을 갖도록 몰딩 성형되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 투광부는 적어도 하나의 형광체가 함유된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  6. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 봉지재는 적어도 하나의 형광체가 함유된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  7. 청구항 1에 있어서 ,
    상기 LED칩의 주변에 적어도 하나의 형광체가 함유된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
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