KR20110100941A - 발광 소자 패키지 - Google Patents

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KR20110100941A
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Abstract

발광 소자 패키지는 캐비티를 포함하는 하우징, 캐비티 내에 배치되는 발광소자, 캐비티 내에서 상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 제 1부분, 제 1부분으로부터 연장되어 하우징을 관통하는 제 2부분, 제 2부분으로부터 연장되어 외부 공기에 노출된 제 3부분을 포함하는 리드 프레임 및 리드 프레임의 제 2 부분 중 상기 하우징으로부터 이격된 영역에 제공된 금속층을 포함한다.

Description

발광 소자 패키지{Light emitting device package}
본 발명은 발광소자 패키지에 관한 것이다.
Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체(group Ⅲ-Ⅴ nitride semiconductor)는 물리적, 화학적 특성으로 인해 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD) 등의 발광 소자의 핵심 소재로 각광을 받고 있다. Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체는 통상 InxAlyGa1-x-yN (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어져 있다.
발광 다이오드는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변환시켜서 신호를 주고 받거나, 광원으로 사용되는 반도체 소자의 일종이다.
이러한 질화물 반도체 재료를 이용한 LED 혹은 LD의 광을 얻기 위한 발광 소자에 많이 사용되고 있으며, 핸드폰의 키패드 발광부, 전광판, 조명 장치 등 각종 제품의 광원으로 응용되고 있다.
본 발명은 리드 프레임이 외부 공기에 노출됨으로써 발생되는 리드 프레임의 산화를 방지 할 수 있는 발광 소자 패키지를 제공한다.
본 발명에 따른 발광 소자 패키지는 캐비티를 포함하는 하우징, 캐비티 내에 배치되는 발광소자, 캐비티 내에서 상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 제 1부분, 제 1부분으로부터 연장되어 하우징을 관통하는 제 2부분, 제 2부분으로부터 연장되어 외부 공기에 노출된 제 3부분을 포함하는 리드 프레임 및 리드 프레임의 제 2 부분 중 상기 하우징으로부터 이격된 영역에 제공된 금속층을 포함한다.
본 발명에 따른 다른 발광 소자 패키지는 캐비티를 포함하는 하우징, 캐비티 내에 배치되는 발광소자, 캐비티 내에서 상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 제 1부분, 제 1부분으로부터 연장되어 하우징을 관통하는 제 2부분, 제 2부분으로부터 연장되어 외부 공기에 노출된 제 3부분을 포함하는 리드 프레임 및 리드 프레임의 제 2 부분 중 상기 하우징으로부터 이격된 영역에 수분이 침투되지 않도록 상기 영역에 제공되는 금속층을 포함한다.
본 발명에 따른 발광 소자 패키지는 리드 프레임이 산화됨을 방지 할 수 있다.
또한, 발광 소자 패키지 구동시 방열 특성을 향상 시킬 수 있다.
또한, 리드 프레임의 산화방지로 리드 프레임 고유의 전기적 특성을 확보할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 단면도.
도 2는 제 1실시예에 따른 다른 발광 소자 패키지를 나타낸 단면도.
도 3 내지 도 6은 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지 제조과정을 나타낸 도면.
도 7은 제2 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 단면도.
도 1은 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지(100)는 캐비티(114)를 갖는 하우징(110), 제1,2 리드 프레임(131,132), 발광 소자(120), 봉지재(130)를 포함한다.
상기 하우징(110)은 PCB, 세라믹 기판, 수지재로 형성될 수 있으며, 실시예에서는 PPA(Polyphthalamide) 수지로 형성된 것이 예시되어 있다. 상기 하우징(110)은 하부 하우징(111)와 상부 하우징(112)를 포함한다. 상기 하부 하우징(111)와 상부 하우징(112)은 제1,2 리드 프레임(131,132)과 일체로 사출되어 형성되거나, 하부 하우징(111)와 제1,2 리드 프레임(131,132) 상에 상부 하우징(112)가 적층되어 결합될 수도 있다.
제1 실시예에서 하우징(110)는 상기 하부 하우징(111)와 상부 하우징(112)가 일체로 형성된 것이 예시되어 있으며, 다만 설명의 편의를 위해 각각의 참조 번호를 기재하였다.
제 1 및 제 2 리드 프레임(131, 132)은 상기 하우징(110)을 관통하여 상기 하우징의 캐비티 내와 상기 하우징의 외측에 제공된다. 제1 실시예에서는 제1,2 리드 프레임(131,132)이 예시되어 있으나, 상기 발광 소자 패키지(100)의 설계에 따라 상기 리드 프레임의 수는 3개 이상이 구비될 수 있다.
상기 제1,2 리드 프레임(131,132) 각각은 상기 캐비티 내에 배치된 제 1부분과 상기 제 1부분으로부터 연장되어 상기 하우징에 의해 둘러싸인 제 2부분, 상기 제 2부분으로부터 연장되어 상기 하우징 외측에 노출된 제 3부분을 갖는다. 또한, 상기 제1 리드 프레임(131)과 상기 제2 리드 프레임(132)은 상기 발광 소자(120)에 전원을 공급하도록 상기 발광 소자에 각각 전기적으로 연결된다.
상기 하우징의 캐비티(114)는 상측 방향에서 바라본 형태가 원형 또는 다각형 형태로 형성될 수 있으며, 상기 하우징의 캐비티(114)를 이루는 둘레면(116)은 상기 하부 하우징(111)의 상면에 대하여 수직하거나 경사지게 형성될 수 있다.
상기 발광 소자(120)는 캐비티(114)내에 배치되어 제 1리드 프레임 (131) 또는 제2 리드 프레임(132) 상부에 제공된다. 상기 발광 소자(120)는 와이어(122)를 통해 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)과 전기적으로 연결된다.
비록, 도시되지는 않았지만, 상기 발광 소자(120)는 다양한 형태로 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)과 전기적으로 연결될 수도 있다. 예를 들어, 와이어 없이 플립 본딩 방식으로 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)과 전기적으로 연결되거나, 상기 제2 리드 프레임(132) 상에 다이 본딩되어 전기적으로 연결되고 상기 제1 리드 프레임(131)과 와이어를 통해 전기적으로 연결될 수도 있다.
또한, 수직형 타입과 같은 발광소자 패키지에서, 상기 발광 소자(120)는 도 2에서 보는 바와 같이, 직접 제 2리드 프레임(132)과 전기적으로 연결되고, 와이어(122)를 통해 상기 제 1리드 프레임(131)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 반대로, 도면에는 나타나 있지 않았지만, 상기 발광소자(120)가 직접 제 1리드 프레임(131)에 전기적으로 연결되고, 와이어를 통해 상기 제 2 리드 프레임(132)과 전기적으로 연결될 수 있다.
발광 소자(120)는 캐비티 내에 배치될 수 있고, 상기 하우징(110) 상에 배치 될 수 있다. 또한, 발광 소자(120)는 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)이 아닌 다른 리드 프레임 상에 설치될 수도 있다.
상기 발광 소자(120)는 적색, 녹색, 청색의 광을 방출하는 발광 다이오드 칩이거나 UV를 방출하는 발광 다이오드 칩이 될 수 있다.
상기 하우징의 캐비티(114) 내에는 봉지재(130)가 채워진다. 상기 봉지재(130)는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지와 같은 투광성 수지재로 형성될 수 있으며, 상기 투광성 수지재에 전체적으로 또는 부분적으로 분산된 형광체를 포함할 수도 있다.
상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)은 상기 하우징을 관통하고, 적어도 두 부분 이상으로 분기되어 상기 하우징(110)의 외측 부로 노출될 수 있다.
또한, 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)은 각각 트림(trim) 공정 및 포밍(forming) 공정을 통해 상기 하우징(110)의 외측면으로 절곡될 수도 있다. 제1 실시예에서는 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)이 절곡되어 상기 하부 하우징(111)의 측면 및 하면과 접촉된 것이 예시되어 있다.
상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)은 구리(Cu)를 주성분으로 하는 금속 또는 합금으로 형성될 수 있으며, 표면에는 전체적으로 니켈 도금층, 금 도금층, 은 도금층과 같은 적어도 하나 이상의 도금층이 형성될 수 있다. 실시예에서는 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)의 표면에 은 도금층(미도시)이 형성된 것이 예시되어 있다.
한편, 상기 하우징을 관통함으로써 상기 하우징에 의해 둘러 쌓인 제 1리드 프레임(131) 및 제 2 리드 프레임(132) 각각의 제 2 부분(131-2, 132-2)은 상기 하우징과의 경계면을 갖는다. 상기 각 리드 프레임의 제 2부분은 상기 하우징과 완벽하게 맞 닿지 않고, 소정 부분에서 이격 된다. 즉, 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)은 트림(trim) 공정 및 포밍(forming) 공정을 거치면서 상기 각 리드 프레임(131, 132)이 상기 하우징(110)와 밀착되지 못하고 분리될 수 있다.
주 원인은 상기 제 1,2 리드 프레임과 하우징이 맞 닿는 계면에서의 응력 스트레스 때문이고, 부수적인 원인은 상기 제 1,2 리드 프레임과 하우징이 서로 다른 열팽창 계수가 다른 물질로 이루어져 있기 때문이다. 이 경우에 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)과 상기 하우징(110) 사이에서 영역 (200)이 발생될 수 있다.
따라서 상기 영역(200)에 노출된 제 1, 2 리드 프레임 (131,132)은 공기 중에 포함된 수분에 의해 산화가 일어난다. 이러한 제 1, 2 리드 프레임 (131,132)의 산화는 시간이 지날수록 발광 소자(120)가 위치하는 영역까지 진행되어 발광 소자(120)와 제 1, 2 리드 프레임 사이에 에어 갭(미도시)을 유발시킨다.
에어 갭(미도시)은 발광소자(120)가 동작 시 발생된 열이 제 1, 2 리드 프레임(131, 132)을 통해 방출할 수 있는 통로를 막는다.
제 1 실시예에서 금속 층(145)은 상기 하우징(110)과 상기 제 1, 및 제 2 리드 프레임(131,132) 각각이 소정 간격으로 이격되어 형성된 영역(200)에 제공된다.
금속 층(145)은 상기 영역(200)을 채우는 역할을 하여 상기 영역(200)으로 공기, 습기, 또는 이물질이 침투하는 것을 방지한다. 따라서, 금속 층(145)은 상기 영역(200)에 노출된 제 1 및 제 2 리드 프레임(131,132)이 수분에 의해 산화되는 것을 방지 할 수 있다. 또한, 금속 층(145)은 제 1 및 제 2 리드 프레임(131, 132)의 산화를 방지함으로써 상기 제 1 및 제 2 리드 프레임 고유의 전기적 특성을 확보할 수 있다.
금속 층(145)은 제 1 및 제 2 리드 프레임(131,132)의 제 2부분부터 상기 하우징 외측에 노출된 상기 제 1 및 제 2 리드 프레임의 제 3부분까지 표면에 형성된다.
이러한 금속 층(145)은 제 1 및 제 2 리드 프레임(131,132)의 제 3부분이 외부 공기에 노출됨으로써 발생되는 산화를 방지할 수 있다. 또한, 산화로 인한 전기적 특성이 열화되는 것을 방지할 수 있다.
상기 영역(200)부터 제 1 및 제 2 리드 프레임의 제 3부분까지 표면에 형성된 금속 층(145)은 도금 공정을 통해 형성될 수 있다. 예시된 금속 층의 형성 방법에 대해서 도금 공정으로 기재되어 있지만, 이에 대해 한정되지 않고, 상기 영역(200)과 상기 리드 프레임(131, 132)의 표면에 금속 층을 형성할 수 있는 거면 어느 것이든지 가능하다. 금속 층(145)의 재질은 주석(Tin)을 포함한다.
주석(Tin)은 열 전달 특성 면에서 금을 제외한 다른 금속들에 비해 뛰어나고, 경제성이 있다. 또한, 주석(Tin)은 상기 발광 소자 패키지(100)를 기판에 납(pb)을 이용하여 표면실장(SMT)으로 설치할 때, 납(Pb)과의 전도 및 전기적 결합력이 뛰어나다.
이에 따라 발광 소자 구동 시 발생되는 열이 상기 제 1 혹은 제 2 리드 프레임(131, 132)을 따라 기판으로까지 방출할 때 방열 특성을 향상시켜 준다.
도 3 내지 도 6은 제1 실시예에 따른 발광 소자 패키지 제조과정을 나타낸 도면이다.
도 3를 참조하면, 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)을 사출 장비 내에 배치하고, 수지재를 주입하여 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)과 하우징(110)를 일체로 사출한다.
상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)은 구리(Cu)를 주성분으로 하는 금속 또는 합금으로 형성되며, 표면에는 니켈 도금층, 금 도금층, 은 도금층과 같은 적어도 하나 이상의 도금층이 형성될 수 있다. 실시예에서는 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)의 표면에 은 도금층(미도시)이 형성된 것이 예시되어 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제2 리드 프레임(132) 상에 발광 소자(120)를 설치하고, 상기 발광 소자(120)를 와이어(122)를 통해 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)과 전기적으로 연결한다.
도 5를 참조하면, 상기 패키지 몸체(110)의 캐비티(114) 내에 봉지재(130)를 주입한다. 상기 봉지재(130)에는 형광체가 포함될 수 있다.
그리고, 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)에 대한 트림 및 포밍 작업을 수행하여 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)이 상기 하우징(110)의 측면 및 하면에 접촉되도록 한다.
상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)에 대한 트림 및 포밍 작업 과정에서 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)과 상기 하우징(110) 간에 이격되어 영역(200)이 발생될 수 있다.
도 6을 참조하면, 금속 층(145)을 상기 영역(200)에 채우고, 상기 영역(200)부터 하우징 외부에 노출된 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)의 표면에 형성한다. 상기 금속 층(145)은 도금 공정을 통해 형성할 수 있으며, 예를 들어, 주석(Tin)이 사용될 수 있다.
도 7은 제2 실시예에 따른 발광 소자 패키지를 나타낸 도면이다. 상기 제2 실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1 실시예에 대한 설명과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 7를 참조하면, 제2 실시예에 따른 발광 소자 패키지(101)는 캐비티(114)가 형성된 하우징(110), 제1,2 리드 프레임(131,132), 발광 소자(120), 봉지재(130)를 포함한다.
상기 제1,2 리드 프레임(131,132)은 일부분이 상기 하우징(110)의 외측으로 돌출되며, 제1 실시예와 달리 상기 하우징(110)의 측면 및 하면과 접하도록 포밍되지는 않는다.
그러나, 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)에 대해 트림 작업을 하는 과정에서 상기 제1 리드 프레임(131) 및 제2 리드 프레임(132)과 상기 하우징(110) 사이에 이격된 영역(200)이 발생될 수 있으며, 상기 영역(200)을 채우기 위한 금속층(145)이 형성된다.
실시예들에서는 발광 소자 패키지에 있어서, 복수의 리드 프레임을 트림 및 포밍 작업을 통해 형성하는 것을 설명하였으나, 한 개의 리드 전극은 상기 패키지 몸체를 상하방향으로 관통하는 비아 구조로 형성하고, 나머지 리드 프레임을 트림 및 포밍 작업을 통해 형성하는 것도 가능하다. 그리고, 상기 리드 프레임에도 금속 박막층이 형성될 수 있다.
100: 발광소자 패키지
110: 하우징
120: 발광소자
130: 봉지재
131: 제 1 리드 프레임
132: 제 2 리드 프레임

Claims (6)

  1. 캐비티를 포함하는 하우징;
    상기 캐비티 내에 배치되는 발광소자;
    상기 캐비티 내에서 상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 제 1부분, 상기 제 1부분으로부터 연장되어 상기 하우징을 관통하는 제 2부분, 상기 제 2부분으로부터 연장되어 외부 공기에 노출된 제 3부분을 포함하는 리드 프레임; 및
    상기 리드 프레임의 제 2 부분 중 상기 하우징으로부터 이격된 영역에 제공된 금속층을
    포함하는 발광 소자 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 층은 상기 외부 공기에 노출된 상기 리드 프레임의 제 3부분 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 층의 재질은 주석을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  4. 캐비티를 포함하는 하우징;
    상기 캐비티 내에 배치되는 발광소자:
    상기 캐비티 내에서 상기 발광소자와 전기적으로 연결되는 제 1부분, 상기 제 1부분으로부터 연장되어 상기 하우징을 관통하는 제 2부분, 상기 제 2부분으로부터 연장되어 외부 공기에 노출된 제 3부분을 포함하는 리드 프레임; 및
    상기 리드 프레임의 제 2 부분 중 상기 하우징으로부터 이격된 영역에 수분이 침투되지 않도록 상기 영역에 제공되는 금속층을
    포함하는 발광소자 패키지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 금속 층은 상기 외부 공기에 노출된 상기 리드 프레임의 제 3부분 표면에 금속 박막이 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 금속 층의 재질은 주석인 것을 특징으로 하는 발광 소자 패키지.
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