KR20110080547A - Ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극전극과 음극전극 모두에 걸치게 LED칩이 실장됨에 따라 LED 패키지의 크기를 최소화할 수 있고, LED칩에서 발생된 열이 양극전극과 음극전극 모두에서 방출되어 방열효과도 우수한 LED 패키지를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 LED 패키지는 서로 이격된 양극전극(anode)과 음극전극(cathode)을 구비한 패키지 몸체; 및 상기 양극전극과 상기 음극전극 모두에 걸치게 실장된 LED칩을 포함한다. 상기 양극전극과 상기 음극전극은 상기 패키지 몸체의 중심에서 서로 대향되게 배치되고, 상기 LED칩은 상기 양극전극과 상기 음극전극에 각각 본딩와이어에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 양극전극과 상기 음극전극은 동일한 면적을 가지며, 상기 양극전극과 상기 음극전극의 바닥면은 상기 패키지 몸체의 바닥면과 동일 평면상에 있다.

Description

ＬＥＤ 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극전극과 음극전극 모두에 걸치게 LED칩이 실장됨에 따라 LED 패키지의 크기를 최소화할 수 있고, LED칩에서 발생된 열이 양극전극과 음극전극 모두에서 방출되어 방열효과도 우수한 LED 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자로서, 통상 LED칩이 탑재된 패키지의 구조로 제작된다.
이러한 LED 패키지는 예컨대 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board) 상에 장착되어 그 인쇄회로기판에 형성된 전극으로부터 전류를 인가받아 발광 동작하도록 구성된다.
특히, LED칩을 사용한 종래의 LED 패키지(1)에서는 도 1에 도시된 바와 같이 두 전극 중 한쪽 전극(12)에 LED칩(14)이 실장되고, 그 LED칩(14)을 덮도록 봉지재(15)가 형성된다.
LED칩(14)이 실장된 한쪽 전극(12)은 LED칩(14)에서 발생된 열 방출을 위하여 반대쪽 전극(13) 보다 최대한 넓은 면적을 갖도록 설계를 하는 것이 일반적이다.
따라서, 한쪽 전극(12)에만 대략 면적이 1mm2 가 넘는 LED칩(14)이 실장되는 경우 반대쪽 전극(13)으로는 열 전달이 되지 않고 머무르게 되어 LED칩(14)을 이루는 결정 구조에 전위(dislocation) 및 부정합(mismatch)을 일으키며, 또한 LED 패키지(1)의 발광성능 및 수명에 직접적인 영향을 미친다. 또한, 두 전극 중 한쪽 전극(12)에 열방출이 편중되어 있는 상태이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 한쪽 전극(12)이 반대쪽 전극(13)보다 넓은 면적을 차지하면, LED칩(14)을 실장한 후 본딩 와이어를 이용하여 LED칩(14)과 전극들(12, 13)을 전기적으로 연결하기 위하여 본딩 공간을 각각 확보해야 하기 때문에 공간의 제약이 따르는 제품에 적용하기 어려운 실정이다.
또한, 면적이 넓은 한쪽 전극(12)에 LED칩(14)이 실장된 후 2개의 본딩와이어(W1, W2)를 각각 전극들(12, 13)에 연결하게 되면 패키지 몸체(11)의 중심을 기준으로 LED칩(14)이 한쪽으로 치우치게 되기 때문에 광효율도 떨어지고, 2차 렌즈 설계시 초점을 맞추기가 어려운 한계를 안고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 양극전극과 음극전극 모두에 걸치게 LED칩이 실장됨에 따라 LED 패키지의 크기를 최소화할 수 있고, LED칩에서 발생된 열이 양극전극과 음극전극 모두에서 방출되어 방열효과도 우수한 LED 패키지를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지는 서로 이격된 양극전극(anode)과 음극전극(cathode)을 구비한 패키지 몸체; 및 상기 양극전극과 상기 음극전극 모두에 걸치게 실장된 LED칩을 포함한다.
상기 양극전극과 상기 음극전극은 상기 패키지 몸체의 중심에서 서로 대향되게 배치되는 것이 바람직하다.
상기 LED칩은 상기 양극전극과 상기 음극전극에 각각 본딩와이어에 의해 전기적으로 연결된 것이 바람직하다.
상기 양극전극과 상기 음극전극은 동일한 면적을 갖는 것이 바람직하다.
상기 양극전극과 상기 음극전극의 바닥면은 상기 패키지 몸체의 바닥면과 동일 평면상에 있는 것이 바람직하다.
상기 LED칩은 측면형 타입의 LED칩인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면 양극전극과 음극전극 모두에 걸치게 LED칩이 실장됨에 따라 LED칩에서 발생된 열을 양극전극과 음극전극 모두에서 신속하게 방출시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 패키지 몸체의 중심으로부터 양극전극과 음극전극이 서로 대향되게 배치되면서 동일한 면적을 가짐에 따라 대략 면적이 1mm2인 LED칩을 실장하더라도 본딩와이어가 본딩될 본딩 공간을 확보할 수 있어 LED 패키지의 크기를 최소화할 수 있는 효과도 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따르면 패키지 몸체의 중심에 대칭되게 LED칩이 실장됨에 따라 2차 렌즈 설계시 초점을 맞추기가 용이한 효과도 있다.
도 1은 종래의 LED 패키지를 도시한 평면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지의 평면도.
도 3은 도 2의 I-I를 따라 취해진 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 LED 패키지의 저면도.
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 실시예에 따른 LED 패키지의 평면도이고, 도 3은 도 2의 I-I를 따라 취해진 단면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 LED 패키지의 저면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지(2)는 패키지 몸체(21)를 포함한다. 패키지 몸체(21)는 양극전극(anode)(22) 및 음극전극(cathode)(23)이 서로 이격되게 배치되고, 양극전극(22)과 음극전극(23)은 동일한 면적을 가질 수 있다.
LED칩(24)은 서로 이격되게 배치된 양극전극(22) 및 음극전극(23) 모두에 걸치게 실장되며, 패키지 몸체(21)의 정중앙에 놓인다. 이에 따라 LED칩(24)은 한쪽으로 치우치지 않고 패키지 몸체(21)의 중심을 기준으로 대칭되게 실장될 수 있어 광학 효율을 극대화할 수 있다. 또한 양극전극(22) 및 음극전극(23) 모두에 걸쳐 LED칩(24)이 실장되기 때문에 종래 넓은 면적을 갖는 한쪽 전극에 LED칩이 실장되고 반대쪽 전극이 한쪽 전극에 이격되게 배치된 종래의 LED 패키지에 비해, 물리적인 강도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 LED 패키지에서 전극들 사이의 이격 공간으로 인해 발생된 크랙 문제를 해결할 수 있다.
본 실시예에서 LED칩(24)은 대략 면적이 1mm2인 측면형 타입의 LED칩으로, LED칩(24)을 제 1 및 제 2 본딩와이어(W1, W2)를 이용하여 양극전극(22) 및 음극전극(23)에 각각 전기적으로 연결한다.
이러한 LED칩(24) 및 2개의 본딩와이어(W)를 봉지하도록 봉지재(25)가 패키지 몸체(21)상에 형성된다.
도 3을 참조하여 더 설명하면 패키지 몸체(21)는 전술된 LED칩(24)을 노출시키는 캐비티(211)를 구비한다. 캐비티(211)의 측벽은 일정한 기울기를 갖도록 형성될 수 있다.
또한 패키지 몸체(21)는 서로 대향하도록 배치된 양극전극(22) 및 음극전극(23)을 지지하며, 패키지 몸체(21)의 재질은 예컨대 PPA(polyphthalamide) 수지일 수 있다. 본 실시예에서는 양극전극(22) 및 음극전극(23)이 서로 대향하도록 배치된 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니고 서로 이격된 채 엇갈리게 배치될 수도 있다.
특히, 양극전극(22) 및 음극전극(23)의 바닥면은 도 4에 도시된 바와 같이 패키지 몸체(21)의 바닥면과 동일 평면상에 있으며, 패키지 몸체(21)의 바닥면에 비해 양극전극(22)과 음극전극(23)의 바닥면이 차지하는 면적이 크다.
다시 도 3에서, LED칩(24)은 도전성 접착제가 아닌, 비전도성 접착제 예컨대 실리콘 페이스트를 사용하여 양극전극(22) 및 음극전극(23) 모두에 걸치게 부착된다. 예컨대 제 1 및 제 2 본딩와이어(W1, W2)를 사용한 측면형 타입의 LED칩의 경우 바닥면에 극성이 없기 때문에 양극전극(22) 및 음극전극(23) 위에 실장하여도 전기적으로 아무런 문제가 없다.
이와 같이 양극전극(22) 및 음극전극(23)이 패키지 몸체(21)의 중심으로부터 서로 이격되게 배치되고, 양극전극(22) 및 음극전극(23) 모두에 걸치게 LED칩(24)이 실장됨에 따라 LED칩(24)이 실장되지 않은 나머지 양극전극(22) 및 음극전극(23)이 본딩 공간으로 사용될 수 있다. 이에 따라, 본딩 공간을 확보할 수 있으면서도 종래의 LED 패키지에 비해 작은 크기를 갖는 LED 패키지(2)를 만들 수 있다.
구체적으로, 종래의 LED 패키지는 면적이 넓은 한쪽 전극에 대략 면적이 1mm2인 LED칩을 실장하고, 실장된 LED칩을 본딩와이어에 의해 전기적으로 연결하기 위한 본딩 공간을 한쪽 전극 및 반대쪽 전극에 각각 확보해야 하므로, 종래의 LED 패키지의 면적은 적어도 약 2.30mm*1.90mm의 크기를 갖는다. 본딩 공간은 적어도 350㎛를 차지해야 한다.
반면, 본 발명에 따른 LED 패키지(2)는 동일한 면적을 갖는 양극전극(22) 및 음극전극(23) 모두에 걸치게 LED칩(24)이 실장되고, LED칩(24)이 실장되지 않은 양극전극(22) 및 음극전극(23)을 본딩 공간으로 사용할 수 있음에 따라, 본 발명에 따른 LED 패키지(2)의 면적은 적어도 약 2.04mm*1.64mm의 크기를 갖는다. 따라서, 종래 LED 패키지의 면적에 비해 본 발명에 따른 LED 패키지(2)의 면적이 감소된다. 특히 양극전극(22) 및 음극전극(23)의 간격을 최소화할수록 소형화 LED 패키지 제작에 기여할 수 있다. 소형화된 LED 패키지는 예컨대 휴대폰과 같은 공간적인 제약이 있는 제품에 적용이 용이하다. 나아가 2차 렌즈를 접목시킬때도 LED 패키지가 작으면 작을수록 초점을 맞추기가 용이하다.
또한 양극전극(22) 및 음극전극(23) 모두에 걸치게 실장된 LED칩(24)에서 발생될 열을 양극전극(22) 및 음극전극(23) 모두에서 방출시킬 수 있어, 종래 한쪽 전극에 편중되게 열을 방출시킨 종래의 LED 패키지에 비해 신속하게 열을 방출시킬 수 있다.
한편, 양극전극(22) 및 음극전극(23)은 그 하부에 단턱(221, 231)을 구비할 수 있다.
양극전극(22)과 음극전극(23) 모두에 걸치게 실장된 LED칩(24)은 제 1 본딩와이어(W1)에 의해 음극전극(23)에 전기적으로 연결되고, 제 2 본딩와이어(W2)에 의해 양극전극(22)에 전기적으로 연결된다.
이와 같이 양극전극(22)과 음극전극(23)에 공통으로 실장된 LED칩(24)을 노출시키는 캐비티(211)를 봉지재(25)가 채워진다. 봉지재(25)는 예컨대 실리콘 수지, 에폭시 수지 등이 고려될 수 있으며, 적어도 하나의 형광체가 포함될 수 있다.
또한 봉지재(25)는 LED칩(24)을 전기적으로 연결하기 위한 제 1 및 제 2 본딩와이어(W1, W2)를 덮는다.
추가적으로 또는 대안적으로, LED칩(24)의 상부에는 LED칩(24)의 중심이 일치하는 광학부재(미도시)가 추가로 설치될 수 있다. 광학부재의 상면은 평평한 출광면도 가능하지만 LED칩(24)에서 나오는 광의 지향각을 좁혀 원하는 방향으로의 국부조명을 가능하게 하는 볼록부를 구비한 렌즈의 사용도 가능하다.
이와 같은 구조를 갖는 LED 패키지(2)는 양극전극(22) 및 음극전극(23) 모두에 걸치게 LED칩(24)이 실장됨에 따라, 초소형의 LED 패키지를 만들 수 있을 뿐만 아니라, 한쪽 전극에 LED칩이 실장된 종래의 LED 패키지에 비해 LED칩(24)에서 발생된 열을 고르게 양극전극(22) 및 음극전극(23)에서 방출시킬 수 있다.
2 : LED 패키지 21 : 패키지 몸체
22 : 양극전극 23 : 음극전극
24 : LED칩 25 : 봉지재
211 : 캐비티 W1 : 제 1 본딩와이어
W2 : 제 2 본딩와이어

Claims (6)

  1. 서로 이격된 양극전극(anode)과 음극전극(cathode)을 구비한 패키지 몸체; 및
    상기 양극전극과 상기 음극전극 모두에 걸쳐서 실장된 LED칩을 포함하는 LED 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극전극과 상기 음극전극은 상기 패키지 몸체의 중심에서 서로 대향되게 배치된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED칩은 상기 양극전극과 상기 음극전극에 본딩와이어에 의해 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극전극과 상기 음극전극은 동일한 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 양극전극과 상기 음극전극의 바닥면은 상기 패키지 몸체의 바닥면과 동일 평면상에 있는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED칩은 측면형 타입의 LED칩인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
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