KR20120080377A - 발광소자 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 발광소자 패키지는, 탑재부와 단자부가 마련된 패키지 본체와, 탑재부에 실장되는 발광소자 칩과, 단자부와 발광소자 칩의 전극을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어를 포함한다. 본딩 와이어는 발광소자 칩으로부터 루프 정점까지 상승하는 상승부와, 루프 정점과 단자부를 연결하는 연장부를 구비하며, 상승부에는 상승 방향과 교차되는 방향으로 구부러진 제1킨크부가 마련된다.

Description

발광소자 패키지 및 그 제조방법{light emitting device package and menufacturing method thereof}
본 발명은 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광소자 칩(light emitting element chip), 예를 들면, 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN접합을 통해 발광원을 구성함으로서 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다. 발광다이오드는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 빛의 지향성이 강하여 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 발광다이오드는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 패키징할 수 있어 여러가지 용도로 적용이 가능하다.
발광다이오드와 같은 발광소자 칩은 금속제 리드 프레임 및 몰드 프레임에 실장되는 패키징 과정을 거쳐, 발광소자 패키지의 형태로 제조된다.
본 발명은 본딩 와이어의 내구성을 확보할 수 있는 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 별명의 일 측면에 따른 발광소자 패키지는, 탑재부와 단자부가 마련된 패키지 본체; 상기 탑재부에 실장되는 발광소자 칩; 상기 단자부와 상기 발광소자 칩의 전극을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어;를 포함하며, 상기 본딩 와이어는, 상기 발광소자 칩으로부터 루프 정점까지 상승하는 상승부와, 상기 루프 정점과 상기 단자부를 연결하는 연장부를 구비하며, 상기 상승부에는 상승 방향과 교차되는 방향으로 구부러진 제1킨크부가 마련된다.
상기 연장부는 상기 루프 정점부터 상기 단자부를 향하여 연장된 스팬부와, 상기 스팬부로부터 상기 단자부를 향하여 하강되고 그 단부가 상기 단자부에 접합된 하강부를 포함하며, 상기 스팬부에는 상기 하방으로 구부러진 제2킨크부가 마련될 수 있다.
상기 본딩 와이어와 상기 발광소자 칩은 투광성 봉지층에 의하여 덮여질 수 있다.
상기 패키지 본체는, 캐비티를 형성하는 상부 프레임과, 상기 캐비티의 하부구조를 형성하며 상기 탑재부와 상기 단자부가 마련된 리드 프레임을 포함하며, 상기 본딩 와이어와 상기 발광소자 칩은 상기 캐비티 내에 충전되는 투광성 봉지층에 의하여 덮여질 수 있다.
본 별명의 일 측면에 따른 발광소자 패키지는, 발광소자 칩과, 단자부와, 상기 발광소자 칩과 상기 단자부를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어와, 상기 발광소자 칩과 상기 본딩 와이어를 덮는 투광성 봉지층을 구비하는 발광소자 패키지로서, 상기 본딩 와이어는 그 연장방향과 교차되는 방향으로 구부러진 킨크부를 구비한다.
상기 본딩 와이어는 상기 발광소자 칩과 상기 단자부를 연결하는 와이어 루프를 형성하며, 상기 킨크부는 상기 와이어 루프의 내측으로 구부러진 형태일 수 있다.
상기 본딩 와이어는, 상기 발광소자로부터 루프 정점까지 상승하는 상승부와, 상기 루프 정점으로부터 상기 단자부를 향하여 연장된 스팬부와, 상기 스팬부로부터 상기 단자부를 향하여 하강된 하강부를 포함하며, 상기 킨크부는 상기 상승부와 상기 스팬부 중 적어도 한 곳에 마련될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 발광소자 패키지의 제조방법은, 패키지 본체의 탑재부에 발광소자 칩을 탑재하는 단계; 와이어를 공급하는 캐필러리를 하강시켜 상기 와이어의 단부를 상기 발광소자 칩의 전극 패드에 접합하여 제1연결부를 형성하는 단계; 본딩 와이어의 형상을 구현하기 위하여 상기 캐필러리를 상승경로를 통하여 상승시키는 단계; 상기 캐필러리를 상기 패키지 본체의 단자부를 향하여 하강시켜 와이어의 단부를 상기 단자부에 접합하여 제2연결부를 형성하는 단계; 상기 와이어를 절단하는 단계;를 포함하며, 상기 상승경로는 상기 제1연결부를 통과하는 기준 수직선을 기준으로 하여 상기 단자부를 향하여 구부러진 적어도 하나의 돌출경로를 포함한다.
상기 본딩 와이어는 상기 제1연결부로부터 루프 정점을 향하여 상방으로 연장된 상승부와, 상기 루프 정점과 상기 단자부를 연결하는 연장부를 구비하며, 상기 상승경로는 상기 상승부와, 상기 연장부에 각각 대응되는 제1, 제2상승경로를 포함하며, 상기 돌출경로는 상기 제1, 제2상승경로 중 적어도 하나에 마련될 수 있다.
상기 연장부는 상기 루프 정점부터 상기 단자부를 향하여 연장된 스팬부와, 상기 스팬부로부터 상기 단자부를 향하여 하강되고 그 단부가 상기 단자부에 접합된 하강부를 포함하며, 상기 제2상승경로는 상기 스팬부와 상기 하강부에 각각 대응되는 제3, 제4상승경로를 포함하며, 상기 돌출경로는 상기 제1상승경로에 마련되는 제1돌출경로와 상기 제3상승경로에 마련되는 제2돌출경로를 포함할 수 있다.
상기 루프 정점에 대응되는 상기 제1상승경로의 단부는 상기 수직 기준선을 기준으로 하여 상기 단자부의 반대쪽에 위치될 수 있다.
상술한 본 발명의 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 따르면 본딩 와이어에 가해지는 압축 및 팽창 스트레스를 킨크부를 이용하여 완충함으로써 본딩 와이어의 단선 가능성과 본딩 와이어와 단자부 또는 전극 패드의 분리 가능성을 저감시킬 수 있어, 발광소자 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 일 실시예의 단면도.
도 2는 도 1에 도시된 본딩 와이어를 상세히 도시한 단면도.
도 3은 압축 스트레스가 작용되는 경우 제1킨크부의 거동을 보여주는 도면.
도 4는 팽창 스트레스가 작용되는 경우 제1킨크부의 거동을 보여주는 도면.
도 5는 팽창 스트레스가 작용되는 경우 제2킨크부의 거동을 보여주는 도면.
도 6은 압축 스트레스가 작용되는 경우 제2킨크부의 거동을 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 제조방법의 일 실시예로서, 발광소자 칩의 전극 패드에 와이어를 접합하여 제1연결부를 형성하는 모습을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 제조방법의 일 실시예로서, 본딩 와이어의 형상을 구현하기 위한 캐필러리를 상승경로를 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 제조방법의 일 실시예로서, 리드 프레임의 단자부에 와이어를 접합하여 제2연결부를 형성하는 모습을 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 발광소자 패키지의 제조방법의 일 실시예로서, 제2연결부를 형성한 후에 와이어를 절단하는 모습을 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다. 도 1을 보면, 발광소자 패키지(1)는 발광소자 칩(300)이 실장되는 공간인 캐비티(3)가 마련된 패키지 본체(2)를 포함할 수 있다.
발광소자 칩(300)은 발광다이오드 칩(Light emiiting diode chip)일 수 있다. 발광다이오드 칩은 발광다이오드 칩을 이루는 화합물반도체의 재질에 따라 청색, 녹색, 적색 등을 발광할 수 있다. 예를 들어, 청색 발광다이오드 칩은 GaN과 InGaN이 교번되어 형성된 복수의 양자 우물층 구조의 활성층을 가질 수 있으며, 이러한 활성층의 상하부에 AlXGaYNZ의 화합물반도체로 형성된 P형 클래드 층과 N형 클래드 층이 형성될 수 있다. 또한, 발광다이오드 칩은 색상이 없는 자외선을 발광할 수도 있다. 본 실시예는 발광소자 칩(300)이 발광다이오드 칩인 경우를 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광소자 칩(300)은 UV 광다이오드 칩, 레이저 다이오드 칩, 유기발광 다이오드 칩 등일 수 있다.
패키지 본체(2)는 도전성 리드 프레임(200)과 상부 프레임(100)을 포함할 수 있다. 리드 프레임(200)은 발광소자 칩(300)이 탑재되는 탑재부(210)와, 발광소자 칩(300)과 와이어 본딩에 의하여 전기적으로 연결되는 제1, 제2단자부(220)(230)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2단자부(220)(230)는 각각 본딩 와이어(401)(402)에 의하여 발광소자 칩(300)의 캐소우드(cathode) 전극과 애노우드(anode) 전극에 연결될 수 있다. 제1, 제2단자부(220)(230)의 일부는 상부 프레임(100)의 외부로 노출되어 발광소자 칩(300)에 전류를 공급하기 위한 단자로서 기능한다. 리드 프레임(200)은 알루미늄, 구리와 같은 도전성 금속 판재를 프레스 가공, 식각 가공 등을 통해 제조될 수 있다.
상부 프레임(100)은 예를 들어 인써트 사출성형 등의 공정에 의하여 리드 프레임(200)에 결합되는 몰드 프레임일 수 있다. 상부 프레임(100)은 예를 들어 전기 절연성 폴리머로 형성될 수 있다. 상부 프레임(100)은 탑재부(210), 제1, 제2단자부(220)(230)를 노출시킨 오목한 형태로 형성된다. 이에 의하여, 패키지 본체(2)에는 캐비티(3)가 형성된다. 탑재부(210)와 제1, 제2단자부(220)(230)는 캐비티(3)의 하부구조를 형성한다.
캐비티(3)의 내측면(101)은 발광소자 칩(300)으로부터 방출되는 광을 반사시켜 발광소자 패키지(1)로부터 출사시키는 반사면일 수 있다. 이를 위하여 내측면(101)에는 광반사율이 높은 물질, 예를 들어 은(Ag), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 구리(Cu) 등이 코팅 또는 증착될 수 있다. 다른 방안으로서 상술한 물질로 된 판재가 접합될 수 있다. 또 다른 방안으로서, 내측면(101)의 적어도 일부는 리드 프레임(200)에 의하여 형성될 수도 있다.
이에 의하여, 발광소자 패키지(1)는 전체적으로 오목한 캐비티(3)의 저면에 발광소자 칩(300)이 배치된 형태가 되며, 패키지 본체(2)의 내측면(101)은 광을 반사시켜 패키지(1) 밖으로 출사시키기 위한 반사부로서 기능한다. 리드 프레임(200)의 탑재부(210) 및 제1, 제2단자부(220)(230)는 상부 프레임(100)의 하방으로 노출되어 열방출면으로서 기능할 수 있다.
캐비티(3)에는 발광소자 칩(300)과 본딩 와이어(401)(402)를 외부 환경으로부터 보호하기 위하여 실리콘 등의 투광성 수지로 된 봉지층(500)이 형성된다. 봉지층(500)에는 발광소자 칩(300)으로부터 방출되는 광을 소망하는 색상의 광으로 변환하는 형광체가 포함될 수 있다. 형광체는 단일 종일 수 있으며, 소정 비율로 혼합된 복수의 종일 수도 있다.
도 2에는 도 1에 도시된 발광소자 칩(300)과 제1단자부(220)를 연결하는 본딩 와이어(401)가 상세히 도시되어 있다. 도 2를 보면, 본딩 와이어(401)는 발광소자 칩(300)으로부터 루프 정점(412)를 향하여 상승하는 상승부(410)와, 루프 정점(412)으로부터 제1단자부(220)를 향하여 연장되어 그 단부가 제1단자부(220)에 접합되는 연장부(440)를 구비한다. 상승부(410)의 제1연결부(411), 즉 루프 정점(412)의 반대쪽 단부는 발광소자 칩(300)에, 상세히는 발광소자 칩(300)의 애노우드 전극 패드(301)에 접합된다. 제2연결부(431), 즉 연장부(440)의 단부는 제1단자부(220)에 접합된다. 도 2에는 연장부(440)는 루프 정점(412)으로부터 제1단자부(220)를 향하여 연장된 스팬부(420)와, 스팬부(420)로부터 제1단자부(220)로 하강되는 하강부(430)를 구비하는 형태로 설명되어 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 후술하는 제2킨크부(421)가 형성될 수 있는 한, 제2킨크부(421)와 제2연결부(431) 사이의 구간은 하나 이상의 직선 또는 곡선의 형태를 가질 수 있다.
봉지층(500)이 캐비티(3) 내부 전체에 형성되는 경우에, 본딩 와이어(401)는 봉지층(500)에 묻힌 형태가 된다. 발광소자 칩(300)의 구동이 개시되면 발광소자 칩(300)에서 발생된 열에 의하여 본딩 와이어(401)와 봉지층(500)이 열팽창된다. 이때, 본딩 와이어(401)와 봉지층(500)의 열팽창 계수의 차이로 인하여 본딩 와이어(401)에 스트레스가 유발된다. 이는 발광소자 칩(300)의 구동이 종료되고 냉각될 때에도 마찬가지이다. 본딩 와이어(401)와 봉지층(500)의 열팽창 계수의 차이로 인한 팽창 스트레스와 압축 스트레스가 반복적으로 가해지면 제1, 제2연결부(411)(431)가 전극 패드(301) 및 제1단자부(220)로부터 떨어질 수 있다. 또, 본딩 와이어(401)와 봉지층(500)의 열팽창 계수의 차이로 인한 스트레스에 의하여 본딩 와이어(401)가 끊어질 수도 있다.
본딩 와이어(401)의 스트레스에 의한 단선 위험을 저감하기 위하여, 본 실시예의 발광소자 패키지(1)는 본딩 와이어(401)의 스트레스를 저감하기 위한 킨크부를 갖는다. 킨크(kink)는 구부러진 형상을 의미한다. 킨크부는 본딩 와이어(401)의 연장방향과 교차되는 방향으로 구부러진 형상을 갖는다. 킨크부는 본딩 와이어(401)의 복수의 개소에 마련될 수 있다.
도 2를 보면, 킨크부는 상승부(410)에 마련되는 제1킨크부(413)를 포함할 수 있다. 제1킨크부(413)는 상승부(410)의 상승방향과 교차되는 방향으로 구부러진 형태를 가진다. 본 실시예의 제1킨크부(413)는 연장부(440)의 연장방향, 즉 제1단자부(413)를 향하여 구부러진 형태이다. 제1킨크부(413)는 본딩 와이어(401)에 의하여 형성되는 와이어 루프의 내측으로 구부러진 형태이다.
발광소자 칩(300)이 구동과 구동 종료를 반복하면, 본딩 와이어(401)에는 팽창 스트레스와 압축 스트레스가 반복적으로 작용된다. 도 3을 보면, 본딩 와이어(401)에 압축 스트레스가 작용되는 경우에 제1킨크부(413)가 점선으로 도시된 바와 같이 오므라들면서 압축 스트레스를 흡수한다. 도 4를 보면, 본딩 와이어(401)에 팽창 스트레스가 작용되는 경우에 제1킨크부(413)가 점선으로 도시된 바와 같이 펴지면서 팽창 스트레스를 흡수한다. 도 3과 도 4에는 설명의 편의를 위하여 본딩 와이어(401)에 순수하게 상하방향의 압축 스트레스와 팽창 스트레스가 가해지는 경우를 도시한다. 그러나, 압축 스트레스와 팽창 스트레스는 본딩 와이어(401) 전체에 가해지는 것이므로, 실제로는 본딩 와이어(401)의 변형 형태는 도 3 및 도 4에 도시된 예와 다소 차이가 있을 것임을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 도면으로 도시되지는 않았지만, 제1킨크부(413)가 오므라들면서 제1킨크부(413)에서 루프 정점(412)까지의 구간이 연장부(440)의 연장방향, 즉 제1단자부(220)를 향하여 기울어질 수 있으며, 팽창 스트레스의 경우에는 제1킨크부(413)가 펴지면서 제1킨크부(413)에서 루프 정점(412)까지의 구간이 연장부(440)의 연장방향의 반대방향으로 기울어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1킨크부(413)는 팽창과 압축 스트레스에 반응하여 본딩 와이어(401)가 적절히 변형될 수 있는 완충부로서의 기능함으로써, 본딩 와이어(401) 자체의 단선불량을 저감시킬 수 있다. 또한, 팽창과 압축 스트레스를 완충하여 제1, 제2연결부(411)(431)가 발광소자 칩(300) 및 제1단자부(220)로부터 분리되는 불량을 저감시킬 수 있다.
킨크부는 연장부(440)에 마련되는 제2킨크부(421)를 더 포함할 수 있다. 본 실시예의 제2킨크부(421)는 스팬부(420)에 마련된다. 제2킨크부(421)는 연장부(440)의 연장방향과 교차되는 방향으로 구부러진 형태를 가진다. 본 실시예의 제2킨크부(421)는 아래쪽으로 구부러진 형태, 즉 본딩 와이어(401)에 의하여 형성되는 와이어 루프의 내측으로 구부러진 형태를 갖는다. 팽창 스트레스의 경우에 제2킨크부(421)는 도 5에 점선으로 도시된 바와 같이 펴지며, 압축 스트레스의 경우 제2킨크부(421)는 도 6에 점선으로 도시된 바와 같이 오므라들게 된다. 이와 같이 제2킨크부(421)는 본딩 와이어(401)에 작용되는 압축, 팽창 스트레스에 반응하여 본딩 와이어(401)가 적절히 변형될 수 있는 완충부로서의 기능함으로써, 본딩 와이어(401) 자체의 단선불량을 저감시킬 수 있다. 또한, 제1, 제2연결부(411)(431)가 발광소자 칩(300) 및 제1단자부(220)로부터 분리되는 불량을 저감시킬 수 있다.
도 5와 도 6에서는 설명의 편의를 위하여 본딩 와이어(401)에 순수하게 횡방향의 압축 스트레스와 팽창 스트레스가 가해지는 경우를 도시한다. 그러나, 실제로 본딩 와이어(401)의 변형 형태는 도 5 및 도 6에 도시된 예와 다소 차이가 있을 것임을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본딩 와이어(401)에 전체적으로 압축 스트레스가 작용되어 제1킨크부(413)가 오므라들면서 제1킨크부(413)에서 루프 정점(412)까지의 구간이 연장부(440)의 연장방향으로 기울어질 수 있는데, 이때 제2킨크부(421)는 도 6에 점선으로 도시된 바와 같이 오므라들 수 있다. 또, 팽창 스트레스의 경우에는 제1킨크부(413)가 펴지면서 제1킨크부(413)에서 루프 정점(412)까지의 구간이 연장부(440)의 연장방향의 반대방향으로 기울어질 수 있는데, 이때 제2킨크부(421)는 도 5에 점선으로 도시된 바와 같이 펴질 수 있다. 이와 같이, 제1킨크부(413)와 제2킨크부(421)는 압축, 팽창 스트레스에 반응하여 오므라들거나 펴짐으로써 스트레스를 흡수하여 본딩 와이어(401) 자체의 단선불량이나 제1, 제2연결부(411)(431)가 발광소자 칩(300) 및 제1단자부(220)로부터 분리되는 불량을 저감시킬 수 있다.
킨크부는 본딩 와이어(401)에 의하여 형성되는 와이어 루프의 점유 공간을 최소화하기 위하여, 와이어 루프의 내측으로 구부러진 형태를 가질 수 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 킨크부는 와이어 루프의 외측으로 구부러진 형태 또는 내측과 외측으로 구부러진 형태일 수도 있다. 본 실시예에서는 하나씩의 제1, 제2킨크부(413)(421)가 마련된 본딩 와이어(401)에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라서 둘 이상의 제1, 제2킨크부(413)(421)가 마련될 수도 있다. 킨크부에 의한 완충작용은 루프 하이트(loop height), 즉 발광소자 칩(300)으로부터 루프 정점(412)까지의 높이가 약 200㎛ 이상이 될 때에 매우 효과적으로 발휘될 수 있다.
이상에서는 열팽창, 압축 스트레스를 킨크부를 이용하여 저감하는 예에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 팽창과 압축 스트레스는 발광소자 패키지(1)에 외부로부터 가해지는 충격에 의하여도 발생될 수 있으며, 킨크부는 위에서 설명한 바와 같은 작용에 의하여 외부로부터의 충격에 의한 스트레스를 저감하여, 본딩 와이어(401)의 단선 및 제1, 제2연결부(411)(431)의 분리 불량을 저감시킬 수 있다.
상술한 예에서는 제1단자부(220)에 연결되는 본딩 와이어(401)에 관하여 예를 들어 설명하였으나, 제2단자부(230)에 연결되는 본딩 와이어(402) 역시 동일한 형태일 수 있다.
이하, 발광소자 패키지(1)를 제조하는 공정의 일 실시예를 설명한다.
먼저, 알루미늄, 구리와 같은 금속 판재를 프레스 가공, 식각 가공 등을 통해 탑재부(210) 및 제1, 제2단자부(220)(230)가 마련된 리드 프레임(200)을 형성한다. 후술하는 사출 성형 공정 이전에 리드 프레임(200) 상의 이물질을 제거하기 위한 세척 공정이 수행될 수 있다. 또, 리드 프레임(200)의 표면처리를 위한 도금 공정이 수행될 수 있다. 리드 프레임(200)에 상부 프레임(100)을 결합한다. 상부 프레임(100)은 PPA(polyphthal amide), LCP(liquid crystal polymer) 등의 폴리머를 인써트 사출 성형 등의 공정에 의하여 리드 프레임(200)에 사출성형하여 형성될 수 있다. 이에 의하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 캐비티(3)가 마련된 패키지 본체(2)가 형성된다. 리드 프레임(200)은 캐비티(3)의 하부구조를 형성한다. 발광소자 칩(300)을 탑재부(210)에 탑재한다. 발광소자 칩(300)은 예를 들어 접착제에 의하여 탑재부(210)에 부착될 수 있다.
다음으로 도 2에 도시된 본딩 와이어(401)의 형상을 구현하기 위한 발광소자 패키지의 제조방법의 실시예에 관하여 설명한다.
도 7을 참조하면, 금, 구리 등의 도전성 재료가 와이어(502)의 형태로 캐필러리(501)를 통하여 공급된다. 클램프(505)는 와이어(502)의 공급을 선택적으로 허용/차단한다.
도 7에 점선으로 도시된 바와 같이, 캐필러리(501)에 의하여 공급되는 와이어(502)의 단부에 방전전극(503) 또는 이에 준하는 가열수단을 접근시켜 와이어(502)의 단부를 녹인다. 그러면, 와이어(502)의 단부에 볼(ball)(504)이 형성된다. 그런 다음, 와이어(502)의 공급을 허용하도록 클램프(505)를 개방한 상태에서 캐필러리(501)를 하강시켜 볼(504)을 전극 패드(301)에 접촉시킨다. 이 상태에서 적절한 하중과 초음파 진동을 가하여 볼(504)을 전극 패드(301)에 접함으로써 제1연결부(411)를 구현한다.
다음으로, 본딩 와이어(401)의 형상을 구현하기 위하여 캐필러리(501)를 상승시키는 공정이 수행된다.
도 8에 도시된 바와 같이 캐필러리(501)는 상승되는 과정을 통하여 본딩 와이어(401)의 형상을 구현한다. 캐필러리(501)가 상승되는 동안에 클램프(505)는 와이어(502)의 공급을 허용하도록 개방된 상태로 유지된다.
캐필러리(501)의 상승경로(600)는 제1, 제2상승경로(610)(620)를 포함할 수 있다. 제1, 제2상승경로(610)(620)는 각각 상승부(410)와 연장부(440)를 구현하기 위한 경로이다. 제2상승경로(620)는 스팬부(420)와 하강부(430)에 각각 대응되는 제3, 제4상승경로(630)(640)를 포함할 수 있다. 캐필러리(501)의 상승경로(600)는 제1연결부(411)를 통과하는 수직 기준선(L)을 기준으로 하여 제1단자부(220)를 향하여 돌출된 적어도 하나의 돌출경로를 구비한다.
도 8을 참조하면, 제1상승경로(610)에는 수직 기준선(L)을 기준으로 하여 제1단자부(220)를 향하여 돌출된 제1돌출경로(611)가 마련된다. 제1돌출경로(611)는 제1킨크부(413)를 형성하기 위한 것이다. 제1돌출경로(611)는 수직 기준선(L)로부터 제1단자부(220)를 향하여 연장된 경로(613)와 경로(613)로부터 상방으로 연장된 경로(614)에 의하여 구현될 수 있다. 경로(614)는 반드시 수직 기준선(L)과 평행할 필요는 없다. 제1상승경로(610)의 단부(612)는 루프 정점(412)에 대응된다. 본딩이 완료된 후에 루프 정점(412)이 제1단자부(220)를 향하여 기울어지면 본딩 와이어(401)가 하방으로 처지면서 리드 프레임(200)에 접촉될 가능성이 있다. 따라서, 본딩이 완료된 후에 루프 정점(412)이 제1단자부(220)를 향하여 기울어지지 않도록 하기 위하여 제1상승경로(610)의 단부(612)는 수직 기준선(L)을 기준으로 하여 제1단자부(220)의 반대쪽에 위치된다.
다시 도 8을 참조하면, 제2상승경로(620), 상세히는 제3상승경로(630)에 수직 기준선(L)을 기준으로 하여 제1단자부(220)를 향하여 돌출된 제2돌출경로(621)가 마련된다. 제2돌출경로(621)는 제2킨크부(421)를 형성하기 위한 것이다. 제2돌출경로(621)는 루프 정점에 대응되는 단부(612)로부터 제1단자부(220) 쪽으로 기울어지게 비스듬히 상승된 경로(623)와 경로(623)로부터 제1단자부(220)의 반대 방향으로 기울어지게 비스듬히 상승된 경로(624)에 의하여 구현될 수 있다. 제3상승경로(620)의 단부(622)는 스팬부(420)와 하강부(430)의 연결부가 된다.
상술한 바와 같이 캐필러리(501)의 상승이 종료되면, 캐필러리(501)는 도 8에 화살표시 A로 표시된 곡선 형태의 궤적을 따라 제1단자부(220)를 향하여 하강된다. 하강되는 동안에 클램프(505)는 와이어(502)의 공급을 허용하지 않는 클램핑 상태를 유지한다. 하강되는 과정에서 제1, 제2상승구간(610)(620)의 와이어(502)가 일부 펴지면서, 와이어(502)가 제1단자부(220)에 접촉되면, 도 9에 도시된 바와 같이 제1, 제2킨크부(413)(421)를 구비하는 본딩 와이어(401)의 형상이 구현된다. 이 상태에서 적절한 하중과 초음파 진동을 가하여 와이어(502)를 제1단자부(220)에 접합함으로써 제2연결부(431)를 구현한다.
다음으로, 도 10에 도시된 바와 같이, 클램핑 상태를 유지하면서 캐필러리(501)를 상승시키면, 와이어(502)가 끊어지면서 본딩이 완료된다.
본딩 와이어(402)를 발광소자 칩(300)의 캐소우드 전극 패트(302)와 제2단자부(230)에 연결하는 본딩 공정도 상술한 공정과 동일한 공정에 의하여 수행될 수 있다.
와이어 본딩 공정이 완료되면, 캐비티(3)에 봉지층(500)을 형성하는 공정이 수행될 수 있다. 봉지층(500)은 캐비티(3) 내에 투광성 수지, 예를 들면 투명 실리콘을 주입하고, 건조, 경화시키는 공정에 의하여 형성될 수 있다. 봉지층(500)에는 발광소자 칩(300)으로부터 방출되는 광을 원하는 색상의 광으로 변환하기 위한 형광체가 분산될 수 있다. 이러한 형태의 봉지층(500)은 형광체가 분산된 투광성 수지를 캐비티(3)에 채워 건조, 경화시킴으로써 형성될 수 있다.
상술한 공정에 의하여, 적어도 하나의 킨크부가 마련된 본딩 와이어(401)(402)를 구비하는 발광소자 패키지(1)를 제조할 수 있다.
상술한 실시예에서는 캐비티(3)가 마련된 패키지 본체(2)를 구비하는 발광소자 패키지(1) 및 그 제조방법에 관하여 설명하였으나, 도 1 내지 도 10에 도시된 발광소자 패키지(1)의 실시예 및 제조방법에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광소자 칩(300)의 애노우드 전극 패드(301)와 캐소우드 전극 패드(302) 중 하나, 예를 들어 캐소우드 전극 패드(302)는 발광소자 칩(300)의 아래쪽에 위치되어 탑재부(210)에 직접 전기적으로 접속되도록 탑재될 수 있다. 즉, 탑재부(210)가 제2단자부(230)의 기능을 겸할 수 있다. 이 경우에, 본딩 와이어(401)를 이용하여 발광소자 칩(300)의 애노우드 전극 패드(301)와 제1단자부(220)를 전기적으로 연결하면 된다. 또, 예를 들어, 발광소자 패키지(1)는 반드시 캐비티(3)를 구비하는 형태일 필요는 없다. 발광소자 패키지(1)는 리드 프레임(200)의 탑재부(210)에 발광소자 칩(300)이 탑재되고, 발광소자 칩(300)과 단자부(220)(230)가 본딩 와이어(401)(402)에 의하여 연결되고, 발광소자 칩(300)과 본딩 와이어(401)(402)를 덮는 투광성 봉지층(500)이 형성된 형태일 수 있다. 이 경우 패키지 본체(2)는 리드 프레임(200)에 의하여 형성되고 상부 프레임(100)은 생략될 수 있다. 또한, 패키지 본체(2)는 리드 프레임(200)과, 리드 프레임(200)을 지지하는 형태를 갖는 상부 프레임(100)에 의하여 형성될 수도 있다. 즉, 패키지 본체는 발광소자 칩이 탑재되는 탑재부와 적어도 하나의 단자부를 구비하면 되며, 패키지 본체의 형태나 구체적인 구성에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
1...발광소자 패키지 2...패키지 본체
3...캐비티 100...상부 프레임
200...리드 프레임 210...탑재부
220...제1단자부 230...제2단자부
300...발광소자 칩 301, 302...전극 패드
401, 402...본딩 와이어 410...상승부
411...제1연결부 412...루프 정점
413...제1킨크부 420...스팬부
421...제2킨크부 430...하강부
431...제2연결부 440...연장부
500...봉지층 501...캐필러리
502...와이어 505...클램프
600...상승경로
610, 620, 630, 640...제1, 제2, 제3, 제4상승경로
611, 621...제1, 제2돌출경로

Claims (11)

  1. 탑재부와 단자부가 마련된 패키지 본체;
    상기 탑재부에 실장되는 발광소자 칩;
    상기 단자부와 상기 발광소자 칩의 전극을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어;를 포함하며,
    상기 본딩 와이어는, 상기 발광소자 칩으로부터 루프 정점까지 상승하는 상승부와, 상기 루프 정점과 상기 단자부를 연결하는 연장부를 구비하며, 상기 상승부에는 상승 방향과 교차되는 방향으로 구부러진 제1킨크부가 마련된 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 루프 정점부터 상기 단자부를 향하여 연장된 스팬부와, 상기 스팬부로부터 상기 단자부를 향하여 하강되고 그 단부가 상기 단자부에 접합된 하강부를 포함하며,
    상기 스팬부에는 상기 하방으로 구부러진 제2킨크부가 마련된 발광소자 패키지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 본딩 와이어와 상기 발광소자 칩은 투광성 봉지층에 의하여 덮여진 발광소자 패키지.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패키지 본체는, 캐비티를 형성하는 상부 프레임과, 상기 캐비티의 하부구조를 형성하며 상기 탑재부와 상기 단자부가 마련된 리드 프레임을 포함하며,
    상기 본딩 와이어와 상기 발광소자 칩은 상기 캐비티 내에 충전되는 투광성 봉지층에 의하여 덮여진 발광소자 패키지.
  5. 발광소자 칩과, 단자부와, 상기 발광소자 칩과 상기 단자부를 전기적으로 연결하는 본딩 와이어와, 상기 발광소자 칩과 상기 본딩 와이어를 덮는 투광성 봉지층을 구비하는 발광소자 패키지로서,
    상기 본딩 와이어는 그 연장방향과 교차되는 방향으로 구부러진 킨크부를 구비하는 발광소자 패키지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 본딩 와이어는 상기 발광소자 칩과 상기 단자부를 연결하는 와이어 루프를 형성하며, 상기 킨크부는 상기 와이어 루프의 내측으로 구부러진 발광소자 패키지.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 본딩 와이어는, 상기 발광소자로부터 루프 정점까지 상승하는 상승부와, 상기 루프 정점으로부터 상기 단자부를 향하여 연장된 스팬부와, 상기 스팬부로부터 상기 단자부를 향하여 하강된 하강부를 포함하며,
    상기 킨크부는 상기 상승부와 상기 스팬부 중 적어도 한 곳에 마련되는 발광소자 패키지.
  8. 패키지 본체의 탑재부에 발광소자 칩을 탑재하는 단계;
    와이어를 공급하는 캐필러리를 하강시켜 상기 와이어의 단부를 상기 발광소자 칩의 전극 패드에 접합하여 제1연결부를 형성하는 단계;
    본딩 와이어의 형상을 구현하기 위하여 상기 캐필러리를 상승경로를 통하여 상승시키는 단계;
    상기 캐필러리를 상기 패키지 본체의 단자부를 향하여 하강시켜 와이어의 단부를 상기 단자부에 접합하여 제2연결부를 형성하는 단계;
    상기 와이어를 절단하는 단계;를 포함하며,
    상기 상승경로는 상기 제1연결부를 통과하는 기준 수직선을 기준으로 하여 상기 단자부를 향하여 구부러진 적어도 하나의 돌출경로를 포함하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 본딩 와이어는 상기 제1연결부로부터 루프 정점을 향하여 상방으로 연장된 상승부와, 상기 루프 정점과 상기 단자부를 연결하는 연장부를 구비하며,
    상기 상승경로는 상기 상승부와, 상기 연장부에 각각 대응되는 제1, 제2상승경로를 포함하며,
    상기 돌출경로는 상기 제1, 제2상승경로 중 적어도 하나에 마련되는 발광소자 패키지의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 루프 정점부터 상기 단자부를 향하여 연장된 스팬부와, 상기 스팬부로부터 상기 단자부를 향하여 하강되고 그 단부가 상기 단자부에 접합된 하강부를 포함하며,
    상기 제2상승경로는 상기 스팬부와 상기 하강부에 각각 대응되는 제3, 제4상승경로를 포함하며,
    상기 돌출경로는 상기 제1상승경로에 마련되는 제1돌출경로와 상기 제3상승경로에 마련되는 제2돌출경로를 포함하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 루프 정점에 대응되는 상기 제1상승경로의 단부는 상기 수직 기준선을 기준으로 하여 상기 단자부의 반대쪽에 위치되는 발광소자 패키지의 제조방법.
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