KR20100093950A - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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KR20100093950A
KR20100093950A KR1020090013118A KR20090013118A KR20100093950A KR 20100093950 A KR20100093950 A KR 20100093950A KR 1020090013118 A KR1020090013118 A KR 1020090013118A KR 20090013118 A KR20090013118 A KR 20090013118A KR 20100093950 A KR20100093950 A KR 20100093950A
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김병순
오승현
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주식회사 루멘스
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Abstract

본 발명은, 개구부를 갖는 패키지 본체부와, 상기 패키지 본체 내에 배치되는 리드 프레임부와, 상기 리드 프레임부 상에 실장되는 발광 소자와, 상기 발광 소자와 상기 리드 프레임부를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어와, 상기 개구부를 덮도록 상기 패키지 본체부 상에 배치되는 렌즈를 구비하며, 상기 리드 프레임부는 상기 패키지 본체부 외부 노출되도록 연장되며, 상기 본딩 와이어의 길이 방향과 상기 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 교차하는 발광 소자 패키지를 제공한다.

Description

발광 소자 패키지{Light emitting device package}
본 발명은 발광 소자 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자이다. 이러한 발광 다이드는 일반적으로 발광 다이오드 칩이 탑재된 패키지의 구조로 제작되며, 이를 발광 다이오드 패키지라고 한다. 이와 같은 발광 다이오드 패키지는 일반적으로 인쇄회로기판 상에 실장되며 상기 인쇄회로기판에 형성된 전극으로부터 전류를 인가받아 빛을 발생한다.
발광 다이오드는 다른 발광체에 비해 수명이 길고, 구동 전압이 낮으며, 소비 전력이 적다는 장점이 있다. 또한, 응답속도 및 내충격성이 우수할 뿐만 아니라 소형 경량화가 가능하다는 장점도 가지고 있다.
상기와 같이 발광 다이오드는 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등에 요구되는 휘도의 양도 갈수록 높아져서, 최근에는 고출력 발광 다이오드 패키지가 널리 쓰이고 있다. 예를 들어, 고출력 발광 다이오드 패키지는 복수 개의 발광 다이오드 칩을 탑재함으로써, 광출력을 증대시킨 것이다.
발광 소자 패키지는 리드 프레임에 발광 소자를 실장시키고, 리드 프레임과 발광 소자는 본딩 와이어에 의해 전기적으로 연결된다. 그런데 종래의 발광 소자 패키지는 리드 프레임이 패키지 본체 외부로 연장되어 외부 단자와 연결되는데, 리드 프레임이 연장된 방향과 본딩 와이어의 길이 방향이 서로 같은 방향을 향하므로 리드 프레임이 연장된 방향으로 가해지는 충격에 의해 본딩 와이어가 리드 프레임 또는 발광 소자와 분리되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 주된 목적은 와이어가 외부 충격에 의해 리드 프레임이나 발광 소자와 분리되는 것을 방지할 수 있는 발광 소자 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 발광 소자 패키지는, 개구부를 갖는 패키지 본체부와, 상기 패키지 본체 내에 배치되는 리드 프레임부와, 상기 리드 프레임부 상에 실장되는 발광 소자와, 상기 발광 소자와 상기 리드 프레임부를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어와, 상기 개구부를 덮도록 상기 패키지 본체부 상에 배치되는 렌즈를 구비하며, 상기 리드 프레임부는 상기 패키지 본체부 외부 노출되도록 연장되며, 상기 본딩 와이어의 길이 방향과 상기 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 교차한다.
본 발명에 있어서, 상기 본딩 와이어의 길이 방향과 상기 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 직교할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 리드 프레임부는, 상기 발광 소자가 실장되는 제1 리드 프레임과, 상기 패키지 본체 내에서 상기 제1 리드 프레임과 이격되어 배치되는 제2 리드 프레임을 구비하며, 상기 본딩 와이어는, 상기 발광 소자와 상기 제1 리드 프레임을 연결하는 제1 와이어와, 상기 발광 소자와 상기 제2 리드 프레임을 연결하는 제2 와이어를 구비할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 와이어의 길이 방향과 상기 제1 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 교차할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 와이어의 길이 방향과 상기 제1 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 직교할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 와이어의 길이 방향과 상기 제2 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 교차할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 와이어의 길이 방향과 상기 제2 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 직교할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 발광 소자는 적어도 하나의 반도체 소자일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 개구부는, 상부를 향하여 경사진 제1 반사부와, 상기 제1 반사부의 하단부에 형성되며, 그 반경이 상기 제1 반사부의 반경보다 작은 제2 반사부를 구비할 수 있다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 발광 소자 패키지에 따르면, 외부 충격에 의해 와이어가 리드 프레임 또는 발광 소자와 분리되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 패키지(100)를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 2는 도 1의 I-I선을 따라 취한 단면도이며, 도 3은 도 1의 II-II선을 따라 취한 단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 패키지(100)는, 발광 소자(10), 리드 프레임(20), 패키지 본체부(30), 및 렌즈(50)를 구비할 수 있다.
발광 소자(10)는 전원인가시 일정한 세기의 빛을 발생시킴과 동시에 인가되는 전류세기에 비례하여 열을 발생시키는 적어도 하나의 반도체 소자일 수 있다. 발광 소자(10)는 LD(Laser diode), LED(Light emitting diode)와 같은 반도체 소자일 수 있다.
이러한 반도체 소자는 활성층과 이를 감싸는 클래드층으로 이루어지는 GaAlAs계, 고밀도 광디스크의 적색반도체 레이저소자에 사용되는 AlGain계, AlGainP계, AlGainPAs계와, 트랜지스터등의 전자 디바이스에 사용되는 GaN계등과 같은 재료를 이용하여 구성되지만 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 반도체 재료로 다양하게 구성될 수 있다.
여기서, 상기 발광 소자인 반도체 소자는 리드 프레임(21) 상부면에 직접 탑재될 수도 있지만 Au-Sn, Pb-Sn등과 같은 납땜제나 Ag페이스트와 같은 접착수단을 매개로 하여 서브마운트(미도시)의 상부면에 접착고정된 상태에서 리드 프레임(21) 의 상부면에 탑재될 수도 있다.
리드 프레임(20)은 제1 리드 프레임(21)과 제2 리드 프레임(22)으로 이루어진다. 제1 리드 프레임(21)과 제2 리드 프레임(22)은 서로 이격되어 배치된다. 제1 리드 프레임(21) 상에 발광 소자(10)가 실장된다. 제1 리드 프레임(21)과 제2 리드 프레임(22) 각각은 본딩 와이어(15)에 의해 발광 소자(10)와 전기적으로 연결된다.
제1 리드 프레임(21)과 제2 리드 프레임(22)은 패키지 본체부(30)에 의해 서로 고정된다. 제1 리드 프레임(21)과 제2 리드 프레임(22)은 패키지 본체부(30) 측부로 노출되는 연장부(21a, 21b, 22a)를 갖는다. 즉, 제1 리드 프레임(21)은 패키지 본체부(30)의 대향하는 양측부로부터 외부로 연장되어 노출되도록 제1 연장부(21a, 21b)를 가지며, 제2 리드 프레임(22) 역시 패키지 본체부(30)의 대향하는 양측부(30a, 30b)에서 외부로 연장되어 노출되도록 제2 연장부(22a)를 가질 수 있다. 도 1에서는 제1 리드 프레임(21)이 2개의 제1 연장부(21a, 21b)를 가지며, 제2 리드 프레임(22)이 1개의 제2 연장부(22a)를 가지는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 제1 및 2 리드 프레임(21, 22)은 적어도 하나 이상의 연장부(21a, 21b, 22a)를 구비할 수 있다.
연장부(21a, 21b, 22a)는 외부 단자와 연결될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자 패키지(100)가 인쇄회로기판에 실장되는 경우 연장부(21a, 21b, 22b)는 인쇄회로기판의 단자부와 전기적으로 연결될 수 있다.
본딩 와이어(11, 12)는 발광 소자(10)와 리드 프레임(20)을 전기적으로 연결한다. 즉, 제1 와이어(11)는 일단이 발광 소자(10)의 범프(미도시)와 연결되고 타 단이 제1 리드 프레임(21)과 연결될 수 있다. 또한, 제2 와이어(12)는 일단이 발광 소자(10)의 범프(10a, 10b)와 연결되고 타단이 제2 리드 프레임(22)과 연결될 수 있다.
리드 프레임(21, 22)이 패키지 본체부(30) 외부로 연장된 방향, 즉 연장부(21a, 21b, 22a)의 길이 방향(A)은 본딩 와이어(11, 12)의 길이 방향(B)과 서로 교차한다.
도 1을 참조하면, 제1 리드 프레임(21)에서 패키지 본체부(30)의 대향하는 측부(30a, 30b)로 연장되어 형성된 제1 연장부(21a, 21b)의 방향은 A이고, 발광 소자(10)와 제1 리드 프레임(21)을 연결하는 제1 와이어(11)의 길이 방향은 B이며, 제1 리드 프레임(21)의 연장된 방향(A)과 제1 와이어(11)의 길이 방향(B)은 서로 교차한다. 또한, 제2 리드 프레임(22)에서 패키지 본체부(30)의 대향하는 측부(30a, 30b)로 연장되어 형성된 제2 연장부(22a)의 방향은 A이고, 발광 소자(10)와 제2 리드 프레임(22)을 연결하는 제2 와이어(12)의 길이 방향은 B이며, 제2 리드 프레임(22)의 연장된 방향(B)과 제2 와이어(12)의 길이 방향(B)은 서로 교차한다. 바람직하게는, 리드 프레임(21, 22)이 패키지 본체부(30) 외부로 연장된 방향, 즉 연장부(21a, 21b, 22a)의 길이 방향(A)이 본딩 와이어(11, 12)의 길이 방향(B)과 서로 직교할 수 있다.
일반적으로, 발광 소자 모듈은 복수 개의 발광 소자 패키지들로 이루어지며, 복수 개의 발광 소자 패키지들은 리드 프레임(21, 22)의 연장부(21a, 21b, 22a)가 형성된 방향으로 배치될 수 있다. 종래의 발광 소자 모듈의 경우 발광 소자 패키지 는 패키지 본체부 외부로 노출된 리드 프레임의 연장부의 방향과 본딩 와이어의 길이 방향이 서로 동일한 방향이었다. 따라서, 발광 소자 패키지들이 배열된 방향으로 외부 충격이 있는 경우 상기 외부 충격에 의해 본딩 와이어가 리드 프레임이나 발광 소자와 분리되는 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명에 따른 발광 소자 패키지(100)들로 이루어진 발광 소자 모듈은 리드 프렘임(21, 22)의 연장부(21a, 21b, 22a)가 형성된 방향으로 일렬로 배치되며, 리드 프레임(21, 22)의 연장부(21a, 21b, 22a) 방향과 와이어(11, 12)의 길이 방향이 교차하므로 발광 소자 패키지(100)들이 배열된 방향으로 외부 충격에 의해 와이어(11, 12)가 리드 프레임(21, 22)이나 발광 소자(10))에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.
패키지 본체부(30)는 제1 리드 프레임(21)과 제2 리드 프레임(22)을 일체로 고정시키며, 발광 소자(10)를 외부로 노출시키는 개구부(31)를 갖는다. 개구부(31)는 발광 소자 패키지(100) 상부를 향하여 경사지도록 형성된다. 따라서, 발광 소자(10)에서 출사된 광 중 개구부(31)를 향하여 광은 개구부(31)에 반사되어 발광 소자 패키지(100) 외부로 반사되어 방출된다.
패키지 본체부(30)는 반사도가 높은 재질의 열경화성 및/또는 가소성 수지로 사출 또는 트랜스퍼 몰딩으로 형성될 수 있다.
개구부(31)는 제1 반사부(31a)와 제2 반사부(31b)로 이루어진다. 제1 및 2 반사부(31a, 31b)는 상부를 향하여 경사지도록 형성된다. 제2 반사부(31b)는 제1 반사부(31a)의 하단부에 형성되며, 제2 반사부(31b)의 반경은 제1 반사부(31a)의 반경보다 작게 형성된다. 상부를 향하여 경사진 제1 및 2 반사부(31a, 31b)에 의해 발광 소자(10)으로부터 측면 방향으로 출사되는 광은 상부로 반사되며, 이에 따라 발광 소자 패키지(200)의 발광 효율이 향상된다. 또한, 제2 반사부(31b)는 제1 반사부(31a) 보다 반경이 작게 형성되며 발광 소자(10)의 측부에 인접하여 배치되므로 점광원의 구현이 용이해진다.
본 발명에 따르면, 제2 반사부(31b)가 리드 프레임(21)에 의해 형성되는 것이 아니고 패키지 본체부(30)에 의해 형성되므로 리드 프레임(21) 하면을 보다 넓게 패키지 본체부(30) 외부로 노출시켜 방열 효과를 증대할 수 있다.
보다 상세하게는, 발광 소자(10)에 인접하여 형성되는 제2 반사부(31b)는 발광 소자 패키지의 발광 효율 및 점광원 구현을 위해 그 직경이 제한될 수 있다. 따라서, 종래 발명과 같이 리드 프레임에 의해 반사면이 형성하게 되면 상기 반사면 직경의 제한에 의해 리드 프레임이 패키지 본체부 외부로 노출되는 부분이 제한될 수 있다.
그러나, 발명의 일 실시예에서는 제2 반사부(31b)가 패키지 본체부(30)에 의해 형성되며 리드 프레임(21)은 발광 소자(10)에 실장면을 제공하므로 제2 반사부(31b) 직경의 제한에 관계없이 리드 프레임(21)을 패키지 본체부(30) 외부로 노출시킬 수 있다. 이와 같이 도 1 내지 3에 도시된 실시예에서는 리드 프레임(21)의 노출 부분을 확대하여 발광 소자 패키지(200)의 방열 효율을 높일 수 있다.
제2 반사부(31b)에 의해 형성된 홈에는 발광 소자(10)를 덮도록 제1 매질(34)이 도포된다. 제1 매질(34)은 형광체가 포함된 것으로, 형광체를 투명한 에 폭시 또는 실리콘 수지와 일정 비율로 혼합한 것을 사용할 수 있다. 상기 형광체는 발광 다이오드 칩(30)의 발광 파장에 여기되어 발광할 수 있다. 이 경우, 상기 형광체는 단일 독립 파장을 여기 발광하는 순도가 높은 실리케이트(Silcate)계 형광체 또는 나이트라이드(Nitride)계 형광체일 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형광체가 이용될 수 있다.
제1 매질(34)에는 반드시 형광체를 포함하는 것에 한정되는 것은 아니며, 형광체 및/또는 특정 색상의 색소가 혼합되어도 무방하다.
이러한 제1 매질(34)은 트랜스퍼 몰딩 또는 디스펜싱 공정을 통해 발광 소자(10)을 덮도록 도포되며 미리 설정된 두께만큼 도포된다.
렌즈(50)는 발광 소자(10) 및 제1 매질(34)의 상부에 배치된다. 렌즈(50)는 투명한 수지로 형성되며 별도의 렌즈 금형에 상기와 같이 조립된 리드 프레임(20) 등을 안착시킨 후 트랜스퍼 몰딩 또는 인젝션 몰딩에 의해 형성된다. 렌즈(50)는 제1 매질(34)로부터 발산되는 빛을 혼합하여 투과시키는 제2 매질의 역할을 수행하며, 빛을 측면 방향으로 더욱 확산시키는 역할을 한다.
개구부(31)와 렌즈(50) 사이의 계면에는 단차부(32)가 형성될 수 있다. 바람직하게는 단차부(32)는 개구부(31)와 렌즈(50) 사이의 계면을 일주하도록 형성될 수 있다. 또한, 단차부(32)는 개구부(31)의 상단부에 형성되는 것이 바람직하다.
단차부(32)는 패키지 본체부(30)와 렌즈(50)의 접촉 면적을 증가시켜 패키지 본체부(30)와 렌즈(50)의 접착력을 증가시킬 수 있다. 또한, 패키지 본체부(30)와 렌즈(50)의 접촉 면적의 증가는 외부에서 발광 소자(10)까지의 경로가 증가하게 되므로 렌즈(50)와 패키지 본체부(30) 사이의 계면을 통해 이물질이 침투하며 발광 소자(10)나 본딩 와이어(11, 12)를 부식시키는 것을 감소시킬 수 있다.
단차부(32)에는 접착부재(40)가 도포될 수 있다. 접착부재(40)는 렌즈(50)와 패키지 본체부(30)의 접착력을 증가시켜서 렌즈(50)가 패키지 본체부(30)에서 박리되는 현상을 방지할 수 있다.
제1 반사부(31a) 보다는 좁은 범위인 단차부(32)에 접착부재(40)가 도포되므로 접착부재(40)가 균일하게 도포되어 렌즈(50)와 패키지 본체부(30)의 균일한 접착력이 유지될 수 있다. 또한, 접착부재(40)가 단차부(32)에 도포되므로 제1 반사면(31)을 따라 접착부재(40)가 흘러내려 리드 프레임 표면(25)이나 실장면(23)에 고이는 것을 방지할 수 있다.
접착부재(40)는 프라이머(primer)일 수 있다.
접착부재(40)는 스프레이 방식으로 단차부(32)에 뿌릴 수 있으며, 또는 디스펜서로 단차부(32)에 도포할 수도 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빌광 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 도 1의 II-II선을 따라 취한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 발광 소자 21, 22: 리드 프레임
11, 12: 와이어 30: 패키지 본체부
50: 렌즈

Claims (9)

  1. 개구부를 갖는 패키지 본체부;
    상기 패키지 본체 내에 배치되는 리드 프레임부;
    상기 리드 프레임부 상에 실장되는 발광 소자;
    상기 발광 소자와 상기 리드 프레임부를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어; 및
    상기 개구부를 덮도록 상기 패키지 본체부 상에 배치되는 렌즈;를 구비하며,
    상기 리드 프레임부는 상기 패키지 본체부 외부 노출되도록 연장되며,
    상기 본딩 와이어의 길이 방향과 상기 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 본딩 와이어의 길이 방향과 상기 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리드 프레임부는,
    상기 발광 소자가 실장되는 제1 리드 프레임; 및
    상기 패키지 본체 내에서 상기 제1 리드 프레임과 이격되어 배치되는 제2 리 드 프레임;을 구비하며,
    상기 본딩 와이어는,
    상기 발광 소자와 상기 제1 리드 프레임을 연결하는 제1 와이어; 및
    상기 발광 소자와 상기 제2 리드 프레임을 연결하는 제2 와이어;를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 와이어의 길이 방향과 상기 제1 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 와이어의 길이 방향과 상기 제1 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 와이어의 길이 방향과 상기 제2 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 교차하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 와이어의 길이 방향과 상기 제2 리드 프레임의 연장된 방향은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자는 적어도 하나의 반도체 소자인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 개구부는,
    상부를 향하여 경사진 제1 반사부; 및
    상기 제1 반사부의 하단부에 형성되며, 그 반경이 상기 제1 반사부의 반경보다 작은 제2 반사부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
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