KR20130103224A - 발광 다이오드 패키지 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
물리적으로 일체화된 프레임을 가지는 발광 다이오드 패키지 및 이를 제조하는 방법이 개시된다. 프레임을 형성하는 2개의 프레임들은 패키지의 저면 및 측면을 형성한다. 발광부에서 발생된 자외선 파장대역의 광은 측면이 금속재질을 가지는 프레임에 의해 반사된다. 프레임의 표면에는 다른 표면 거칠기를 가지는 접촉부가 형성된다. 이를 통해 본딩 와이어의 접촉 면적은 증가한다. 또한, 윈도우부와 프레임이 상부 사이에는 완충부가 구비된다. 완충부는 윈도우부와 금속 재질의 프레임이 가지는 열팽창 계수의 차이에서 발생되는 응력을 완화한다.
Description
본 발명은 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속을 프레임으로 이용하는 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
개별적인 칩 상태로 분리된 발광 다이오드는 인쇄회로기판, 전력공급원 또는 제어수단과 전기적으로 연결되기 위해 패키지의 형태로 제공된다. 칩은 패키징을 통해 외부환경으로부터 보호되며, 외부의 단자와 전기적 접촉이 원활히 달성된다. 특히, 발광 다이오드의 경우, 전력의 공급을 통해 발생되는 광이 외부로 원활하게 배출되도록 하는 기능 및 발생되는 열이 외부로 방출되는 기능도 수행한다.
최근에는 화합물 반도체의 단결정 형성 및 도판트 제어 기술의 진보를 통해 고출력의 발광 다이오드가 구현되고 있다. 발광 다이오드의 고출력의 구현은 높은 전력 공급을 요구하고, 발생되는 열의 방출문제를 유발한다.
특히, 발생되는 열이 패키지 외부로 원활하게 방출되지 못하는 경우, 발광 다이오드의 열화를 가져오는 일 요인이 되기도 한다. 이를 해결하기 위해 최근에는 패키지 소재로서 세라믹 또는 금속이 사용된다.
세라믹은 낮은 열전달 특성을 가지므로, 외부의 열을 차단하는 장점을 가지나, 패키지 내부에서 발생되는 열을 외부로 원활하게 배출하지 못하는 문제점이 있다. 또한, 패키지 내부에서 발생되는 광을 외부로 원활하게 배출하기 위해 발광 다이오드 칩 하부에 별도의 반사물질을 구비하여야 하는 문제점이 있다.
패키지 소재로서 금속물을 사용하는 경우, 높은 열전달 특성을 확보할 수 있는 장점이 있다. 다만, 금속물의 프레임이 사용되더라도 기존의 고분자 소재인 몰딩 재료가 사용되는 경우, 열방출 특성을 확보하기 곤란한 점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 발광 다이오드 패키지는 프레임(100), 몰딩부(110), 칩 실장부(120) 및 렌즈부(130)를 가진다.
프레임(100)은 금속 재질로 구성되며, 프레임(100)의 측면에는 몰딩부(110)가 구비된다. 상기 몰딩부(110)는 발광 다이오드 패키지의 측면을 형성하며, 하부로부터 상부로 신장된 형태로 제공된다. 상기 몰딩부(110)는 금속 재질의 프레임(100)과는 다른 재질인 고분자 재질을 포함한다.
또한, 프레임(100)의 표면 및 몰딩부(110)에 의해 구획된 내부 공간에는 칩 실장부(120)가 구비된다. 칩 실장부(120)는 칩 또는 칩이 탑재된 별도의 기판일 수 있다. 칩 실장부(120)는 와이어 본딩 또는 표면 실장을 통해 프레임(100)과 전기적으로 연결된다.
또한, 몰딩부(110)의 상부 말단부에는 렌즈부(130)가 구비된다. 상기 렌즈부(130)는 투명 재질의 소재로 구성되며, 몰딩부(110)와 접합된다.
상술한 구조에서 측면에 배치되는 몰딩부(110)는 패키지 내부에서 발생되는 열을 외부로 원활하게 배출할 수 없으므로, 발광 다이오드 패키지의 열특성이 저하되는 문제가 발생된다. 또한, 외부를 향한 열전달 특성의 저하로 인해 발광 다이오드 칩의 발광 특성이 저하되는 문제가 발생한다. 이외에 측면의 몰딩부(110)는 블랙 계통의 고분자 재료이므로 발생되는 광에 대한 반사 성능을 확보할 수 없는 문제가 있다.
특히, 발광 다이오드가 자외선 영역의 광을 형성하는 경우, 금속 재질의 프레임 또는 블랙 계통의 몰딩부(110)로 인해 광의 반사 특성이 저하되며, 낮은 열특성으로 인해 신뢰성 저하가 문제가 되고 있다. 이외에 발광 다이오드에 열이 발생되는 경우, 몰딩부(110)와 렌즈부(130)의 상이한 재질로 인한 팽창 계수의 차이에서 발생되는 렌즈부(130)의 이탈이 문제가 되고 있다.
상술한 문제점을 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 열특성이 향상되고, 전기적 접합 특성이 향상된 발광 다이오드 패키지를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 과제는 열특성이 향상되고, 전기적 접합 특성이 향상된 발광 다이오드 패키지의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 일체화된 금속물로 저면 및 측면을 형성하는 프레임부, 상기 프레임부 상에 형성되고 자외선 파장대역의 광을 발생하는 발광부, 상기 프레임부의 측부 상면에 형성된 완충부 및 상기 완충부 상에 형성된 윈도우부를 포함하는 발광 다이오드 패키지를 제공한다. 프레임부는 제1 프레임, 제2 프레임 및 절연 분리층을 가지고, 각각의 프레임은 일체화된 금속물로 발광 다이오드 패키지의 저면 및 측면을 구성한다.
또한, 프레임 상부에 윈도우부와의 접합을 달성하는 완충부는 D 타입의 쇼어 경도 10 내지 60을 가질 수 있으며, 연신률 70% 내지 300%를 가질 수 있다. 특히, 완충부는 윈도우부보다 높은 열팽창 계수를 가지고, 프레임보다 낮은 열팽창 계수를 가질 수 있다.
각각의 프레임의 저면 표면에는 표면으로부터 함몰된 접촉부가 구비될 수 있으며, 형성된 접촉부 내부로 와이어 본딩이 수행될 수 있다. 접촉부의 표면은 프레임의 표면과 다른 표면 거칠기를 가진다.
또한, 상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은 제1 금속층, 절연층 및 제2 금속층을 제1 방향으로 접합하는 단계, 상기 제1 방향으로 수직인 제2 방향으로 상기 제1 금속층, 상기 절연층 및 상기 제2 금속층을 일부 제거하여, 제1 프레임, 제2 프레임 및 절연 분리층을 형성하는 단계, 상기 제1 프레임 상에 발광부를 실장하고, 와이어 본딩을 수행하는 단계 및 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임에 완충부를 이용하여 윈도우부를 접착하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 패키지의 제조방법을 제공한다.
상기 제1 프레임 및 제2 프레임의 측면은 잔류하고, 상기 제2 방향으로 일부 제거된 저면을 가지며, 제1 프레임, 제2 프레임 및 절연 분리층을 형성하는 단계 이후에 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임의 표면으로부터 함몰된 제1 접촉부 및 제2 접촉부를 형성하는 단계도 포함될 수 있다. 2개의 접촉부를 통해 와이어 본딩이 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 발광 다이오드 패키지의 저면 및 측면은 금속 재질로 일체화된 2개의 프레임들로 구성된다. 따라서, 발광부에서 발생되는 열은 외부로 용이하게 배출될 수 있다. 또한, 반사성이 우수한 금속 재질의 선택을 통해 프레임부는 형성되는 광을 외부로 용이하게 배출한다.
프레임부와 윈도우부 사이에는 완충부가 구비된다. 완충부는 소정의 경도 및 연신률을 가진다. 따라서, 열팽창 계수의 차이에서 발생되는 프레임부에서의 응력과 윈도우부에서의 응력은 완충부에서 흡수될 수 있으며, 윈도우부의 이탈 또는 완충부의 파손은 방지될 수 있다.
또한, 접촉부는 프레임부의 프레임 표면의 표면 거칠기와 다른 표면 거칠기를 가지며, 와이어 본딩 시 본딩 와이어의 접합을 용이하게 한다. 예컨대, 접촉부는 표면으로부터 함몰된 형태로 제공될 수 있으며, 본딩 와이어와 프레임의 전기적 접촉면적은 증가한다. 따라서, 본딩 와이어와 프레임 사이의 낮은 접촉저항이 구현될 수 있으며, 프레임과 본딩 와이어 사이의 접촉면에서 발생되는 전력소모는 최소화될 수 있다.
또한, 프레임부의 측면 또는 저면에는 관통홀이 구비된다. 관통홀은 윈도우부의 장착과정에서 발생되는 팽창된 공기를 외부로 배출하여 윈도우부가 완충부로부터 이탈하는 현상을 방지한다.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2의 발광 다이오드 패키지의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 다른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 4의 발광 다이오드 패키지의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 4에 도시된 발광 다이오드 패키지를 도시한 상부 평면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2 내지 도 5에서 설명된 발광 다이오드 패키지의 프레임부의 접촉부를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다른 발광 다이오드 패키지의 일부를 도시한 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 상기 도 8의 발광부의 다양한 예를 도시한 상부 평면도들 및 이의 등가회로도들이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 2의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10, 도 13 및 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 3의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10, 도 15 및 도 16는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 4의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10, 도 17 및 도 18은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 5의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2의 발광 다이오드 패키지의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 다른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 4의 발광 다이오드 패키지의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 4에 도시된 발광 다이오드 패키지를 도시한 상부 평면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2 내지 도 5에서 설명된 발광 다이오드 패키지의 프레임부의 접촉부를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다른 발광 다이오드 패키지의 일부를 도시한 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 상기 도 8의 발광부의 다양한 예를 도시한 상부 평면도들 및 이의 등가회로도들이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 2의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10, 도 13 및 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 3의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10, 도 15 및 도 16는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 4의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10, 도 17 및 도 18은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 5의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명 되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
본 명세서에서 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 위쪽, 상(부), 상면 등의 방향적인 표현은 아래쪽, 하(부), 하면 등의 의미로 이해될 수 있다. 즉, 공간적인 방향의 표현은 상대적인 방향으로 이해되어야 하며, 절대적인 방향을 의미하는 것처럼 한정적으로 이해되어서는 안 된다.
본 실시예들에서 "제1", "제2", 또는 "제3"는 구성요소들에 어떠한 한정을 가하려는 것은 아니며, 다만 구성요소들을 구별하기 위한 용어로서 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
실시예
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 프레임부(200), 전극부(220), 발광부(240), 완충부(260) 및 윈도우부(280)를 포함한다.
프레임부(200)는 제1 프레임(201), 제2 프레임(203) 및 절연 분리층(205)을 가진다. 상기 프레임부(200)는 중심부위가 표면으로부터 함몰된 형태로 제공된다. 따라서, 프레임부(200)에 의해 정의된 내부 공간에는 발광부(240)가 구비되고, 발광부(240)는 완충부(260) 및 윈도우부(280)에 의해 실링(sealing)된다. 따라서, 프레임부(200)는 발광 다이오드 패키지의 저면 및 측면을 정의한다.
제1 프레임(201)은 금속 재질로 구성되며, 바람직하기로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 가질 것이 요청된다. 상기 제1 프레임(201) 상에는 발광부(240)가 구비된다. 또한, 상기 제1 프레임(201)은 발광 다이오드 패키지의 저면 및 측면을 형성한다. 즉, 상기 제1 프레임(201)은 평활한 저면에서 대략 수직으로 신장된 형태로 측면을 구성하며, 이는 일체로 구성된다. 이는 별도의 용접 또는 접합 수단의 개입이 배제된 상태에서 수직에 가까운 구조물로 제공됨을 의미한다.
상기 절연 분리층(205)을 중심으로 제1 프레임(201)과 대향하는 위치에는 제2 프레임(203)이 제공된다. 상기 제2 프레임(203)은 금속 재질로 구성되며, 제1 프레임(201)과 동일 재질임이 바람직하다. 따라서, 상기 제2 프레임(203)은 알루미늄 또는 알루미늄의 합금을 포함할 수 있다. 또한, 제2 프레임(203)은 발광 다이오드 패키지의 저면 및 측면을 형성한다. 이는 평활한 저면에서 대략 수직으로 신장된 형태로 일체로 구비된다. 일체로 구비됨은 별도의 용접 또는 접합 수단의 개입이 배제된 상태에서 수직에 가까운 구조물로 제공됨을 의미한다.
또한, 상기 제1 프레임(201) 및 제2 프레임(203)은 발광 다이오드 패키지 내부에서 저면에 대해 거의 수직의 형태인 것으로 도시되나, 실시의 형태에 따라 광 반사율이 효과적인 각도의 기울기를 가진 형태로 제공될 수 있다.
제1 프레임(201)과 제2 프레임(203) 사이에는 절연 분리층(205)이 구비된다. 상기 절연 분리층(205)은 제1 프레임(201)과 제2 프레임(203)과 접착성을 유지하고, 절연 특성을 가지는 재질이라면 어느 것이나 가능할 것이다. 절연 분리층(205)에 의해 제1 프레임(201)과 제2 프레임(203)은 전기적으로 분리된다.
전극부(220)는 제1 전극(221) 및 제2 전극(223)을 포함한다. 제1 전극(221)은 제1 프레임(201)의 하부에 형성되고, 제2 전극(223)은 제2 프레임(203)의 하부에 형성된다. 또한, 각각의 전극은 Ni/Ag 또는 Ni/Au 를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 전극(221)은 Ni를 포함하며, 제2 전극(223)은 Ag 또는 Au포함하여 순차적으로 적층된 형태로 제공될 수 있다.
발광부(240)는 제1 프레임(201) 상에 구비되고, 다이싱이 이루어진 개별적인 칩의 형태, 다수의 칩이 금속배선을 통해 연결된 형태 또는 칩이 표면 실장된 형태일 수 있다. 상기 발광부(240)는 본딩 와이어(211, 212)을 통해 제1 프레임(201) 및 제2 프레임(203)에 전기적으로 연결된다.
와이어 본딩이 수행되는 제1 프레임(201) 상에는 제1 접촉부(206)가 형성되고, 제2 프레임(203) 상에는 제2 접촉부(208)가 형성된다. 상기 제1 접촉부(206)는 제1 프레임(201)의 표면의 조도 또는 거칠기(roughness)와 다른 거칠기를 가진다. 예컨대 제1 접촉부는(206) 제1 프레임(201)의 표면보다 낮은 거칠기를 가진다. 또한, 제2 접촉부(208)는 제2 프레임(203)의 표면보다 다른 거칠기를 가지며, 제2 프레임(203)의 표면보다 낮은 거칠기를 가짐이 바람직하다.
각각의 프레임과 다른 표면 거칠기를 가지는 접촉부의 형성은 화학적 방법 또는 기계적 방법의 사용을 통해 달성될 수 있다.
화학적 방법으로는 접촉부에 해당하는 프레임의 표면에 대한 세정 공정이 사용될 수 있으며, 에칭 용액을 이용한 식각 공정 등이 사용될 수 있다. 기계적 방법으로는 프레임의 표면에 대한 마모 공정 또는 표면 평탄화 공정이 사용될 수 있다. 마모 공정으로는 드릴링 등이 사용되며, 표면 평탄화 공정으로는 화학적 기계적 연마 등이 사용될 수 있다.
만일, 기계적 방법의 사용을 통해 접촉부를 형성하는 경우, 접촉부는 프레임의 표면으로부터 함몰된 형태로 제공될 수 있다.
와이어 본딩용 금속물은 제1 접촉부(206) 및 제2 접촉부(208) 상에 와이어 본딩을 통해 제1 프레임(201) 및 제2 프레임(203)과 연결된다.
완충부(260)는 저면에서 대략 수직으로 구비되어 발광 다이오드 패키지의 측면을 형성하는 제1 프레임(201)의 상부 및 제2 프레임(203)의 상부에 구비된다. 상기 완충부(260)를 통해 윈도우부(280)는 접합된다. 따라서, 완충부(260)는 일정한 접착도를 가질 것이 요청된다. 또한, 상기 완층부(260)는 프레임부(200) 및 윈도우부(280)의 열팽창 계수의 차이에 의해 발생되는 윈도우부(180)의 이탈 등을 방지하기에 적합한 열팽창 계수를 가질 것이 요청된다.
또한, 상기 완충부(260)는 소프트한 재질임이 바람직하며, D 타입의 쇼어(Shore) 경도 10 내지 60을 가짐이 바람직하다. 만일, 쇼어 경도 D(이는 D 타입의 쇼어 경도와 동일한 의미임) 60을 상회하는 경우, 쿼츠 재질의 윈도우부(280) 및 알루미늄 재질의 프레임부(200) 사이의 열팽창 계수의 차이로 인해 접착성을 가지는 고분자 재질의 완충부(260)가 파손되는 문제가 발생한다. 또한, 쇼어 경도 D가 10 미만인 경우, 낮은 경도로 인해 고분자 소재인 완충부가 충분한 접착성을 확보하지 못하는 문제가 발생한다.
또한, 상기 완충부(260)는 소정 범위의 연신률을 가질 것이 요청된다. 예컨대, 쿼츠 재질의 윈도우부(280) 및 알루미늄 재질의 프레임부(200) 사이에 완충부(260)가 적용되는 경우, 상기 완충부(260)의 연신률은 70% 내지 300% 임이 바람직하다. 만일, 완충부(260)의 연신률이 70% 미만인 경우, 열팽창 계수의 차이에 의해 쿼츠 또는 알루미늄으로부터 완충부(260)의 접착이 분리되는 문제가 발생된다. 또한, 연신률이 300%를 상회하는 경우, 고분자 소재인 완충부의 유동성이 증가하여 접착이 원활히 수행되지 못하는 문제가 발생된다.
상술한 요건을 충족하는 완충부(260)의 재질로는 우레탄, 에폭시, 아크릴, 실리콘 등 접착 가능한 유무기 폴리머 모두 해당될 수 있다. 실리콘 폴리머는 실리콘 원소를 포함하는 고분자 접착제를 의미한다. 즉, 실리콘 폴리머는 유기기를 함유한 실리콘과 산소 등이 화학결합을 통해 서로 연결된 고분자 재료를 의미하며, 실란 계통의 고분자 재료 또는 레진 계통의 고분자 재료를 지칭할 수 있다. 이는 프레임(201, 203) 재질의 선택 및 윈도우부(280) 재질의 선택에 따라 달리 선택되고 결정될 수 있다.
예컨대, 상기 완충부가 엘라스토머를 가지는 경우, 화학적 가교반응에 의한 공중합체, 그래프트 공중합체 또는 이온 가교 공중합체가 사용될 수 있다.
또한, 상기 완충부는 코바(kovar)를 포함할 수도 있다. 코바는 니켈 합금으로 철과 코발트를 포함한다. 특히, 글라스와 코바의 결합시, 글라스와 열팽창률이 미미하여 온도 변화 등에 의해 글라스와의 결합이 파괴되는 현상은 방지된다. 다만, 코바 재질의 완충부는 실리콘 고분자에 비해 큰 두께를 가진다. 발광부가 자외선 파장대역의 광을 발생하는 경우, 윈도우부와 발광부의 거리는 단축되는 것이 발광 다이오드 패키지의 구조에서 유리할 수 있다. 이와 같이 완충부는 상술한 연신률 및 경도를 만족하는 범위에서 주변 구성요소의 재질에 적합하게 선택될 수 있다.
윈도우부(280)는 완충부(260)를 통해 프레임부(200)와 접합된다. 상기 윈도우부(280)는 발광부(240)에서 발생되는 광이 외부로 배출될 수 있도록 투명 재질을 가질 것이 요청된다. 따라서, 상기 윈도우부(280)는 글라스, 쿼츠 또는 사파이어를 포함한다.
또한, 상기 프레임부(200)를 구성하는 제1 프레임(201) 또는 제2 프레임(203)에는 관통홀(209)이 형성될 수 있다. 관통홀(209)은 발광 다이오드 패키지 외부와 내부를 관통한다. 즉, 칩이 실장된 내부 공간은 관통홀(209)을 통해 외부와 연결된다. 즉, 프레임부(200)와 윈도우부(280) 사이에 개재된 완충부(260)가 경화되는 과정에서 팽창된 공기는 관통홀(209)을 통해 외부로 배출된다. 따라서, 완충부의 접착 모양 또는 밀봉 형태는 훼손되지 않고 접착력 유지 될 수 있다. 상기 도 2에서 관통홀(209)은 제1 프레임(201)의 측면을 관통하는 것으로 도시되나, 실시의 형태에 따라서, 관통홀(209)은 제2 프레임(203)을 관통할 수 있다. 또한, 관통홀(203)은 프레임부(200) 및 윈도우부(280)에 의해 정의된 발광 다이오드 패키지의 내부 공간 및 외부 공간을 관통하는 구조라면 여하한 형태라도 무방할 것이다.
계속해서 완충부 경화 후, 이후의 공정에서 관통홀을 기타 접착제로 메움으로써 완전 밀봉할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2의 발광 다이오드 패키지의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 프레임부(200)를 관통하는 관통홀(209)는 제1 프레임(201)의 저면을 관통한다. 또한, 제1 프레임(201)의 저면 및 전극부(220)를 관통하도록 구성된다. 물론 실시의 형태에 따라 제2 프레임(203)의 저면 및 전극부(220)를 관통할 수 있다. 상기 도 3에서 개시된 관통홀(209)는 완충부(260)의 경화 과정에서 발생되는 팽창된 공기를 외부로 배출한다. 또한, 발광 다이오드 패키지가 완성된 후, 인쇄회로기판 등에 실장될 때, 실링(sealing)될 수 있다.
관통홀(209)의 구성 이외의 개시된 나머지 구성요소들은 상기 도 2에서 설명된 바와 동일하다. 따라서, 나머지 구성요소들에 대해서는 상기 도 2의 설명을 원용한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 도시한 다른 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는 프레임부(300), 전극부(320), 발광부(340), 완충부(360) 및 윈도우부(380)를 포함한다.
프레임부(300)는 제1 프레임(301), 제2 프레임(303) 및 절연 분리층(305)을 가진다.
제1 프레임(301)의 재질은 상기 도 2 및 도 3에서 설명된 바와 동일하다. 다만, 제1 프레임(301)은 패키지의 저면 및 측면을 구성하고, 상부에 단턱부(310)를 가진다. 단턱부(301)는 윈도우부(380)가 수납되는 공간을 형성한다. 따라서, 단턱부(310) 상에 완충부(360)가 구비된다. 상기 완충부(360)는 단턱부(310)의 표면 및 상부 측면에 걸쳐 형성되며, 윈도우부(380)가 완충부(360)와 접촉하는 면적은 증가된다. 상기 완충부(360)의 재질 및 특성은 상기 도 2에서 도시한 바와 동일하다.
이는 제2 프레임(303)에서도 동일하게 적용된다. 즉, 제2 프레임(303)의 단턱부(310) 상에 형성되는 완충부(360)는 단턱부(310)의 표면 및 상부측면에 걸쳐 형성된다.
제1 프레임(301)의 단턱부(310) 하부에는 관통홀(309)이 형성될 수 있다. 상기 관통홀(301)은 단턱부(310) 하부를 통해 상기 제1 프레임(301)의 상부 말단을 관통할 수 있다. 다만, 전술한 바대로 상기 관통홀(309)은 프레임부(300) 및 윈도우부(380)에 의해 정의되는 발광 다이오드 패키지의 내부 공간과 외부 공간을 연결하는 구조라면, 어느 형태나 가능할 것이다.
따라서, 상기 도 4에서 관통홀(309)은 제1 프레임(301)을 관통하는 것으로 도시하나, 상기 관통홀(309)은 제2 프레임(303)을 관통하는 구조를 가져도 무방할 것이다.
또한, 상기 도 4에서 발광 다이오드 패키지의 내부 공간을 정의하는 제1 프레임(301)과 제2 프레임(303)의 측면은 비탈진 형태를 가지는 것으로 도시된다. 다만, 실시의 형태에 따라 비탈진 형상 이외에 저면에 수직 또는 다양한 형태의 형상도 구현가능하다 할 것이다.
또한, 전극부(320), 발광부(340) 및 윈도우부(380)의 재질 및 구성은 상기 도 2 및 도 3에서 설명된 바와 동일하다. 예컨대 전극부(320)는 제1 전극(321) 및 제2 전극(323)을 포함하고, 제1 프레임(301)의 하부에는 제1 전극(321)이 구비되고, 제2 프레임(303)의 하부에는 제2 전극(323)이 구비된다.
상기 도 4에서 제1 프레임(301) 상에는 제1 접촉부(306)가 구비되고, 제2 프레임(303) 상에는 제2 접촉부(308)가 구비된다. 각각의 접촉부(306, 308)에는 와이어 본딩이 수행된다. 와이어 본딩을 통해 본딩 금속은 접촉부(306, 308)의 저면 및 측면에 접하며 형성될 수 있다. 따라서, 본딩 와이어는 각각의 프레임(301, 303)과 높은 접촉 면적을 유지할 수 있다. 또한, 각각의 접촉부들(306, 308)은 각각의 프레임(301, 303)의 표면과 다른 표면 거칠기를 가지며, 프레임(301, 303)의 표면보다 낮은 표면 거칠기를 가짐이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 4의 발광 다이오드 패키지의 다른 예를 도시한 단면도이다.
도 5을 참조하면, 프레임부(300)를 관통하는 관통홀(309)는 제1 프레임(301)의 저면을 관통한다. 또한, 제1 프레임(301)의 저면 및 전극부(320)를 관통하도록 구성된다. 물론 실시의 형태에 따라 제2 프레임(303)의 저면 및 전극부(320)를 관통할 수 있다. 상기 도 5에서 개시된 관통홀(309)는 완충부(360)의 경화 과정에서 발생되는 팽창된 공기를 외부로 배출한다. 또한, 발광 다이오드 패키지가 완성된 후, 인쇄회로기판 등에 실장될 때, 실링(sealing)될 수 있다.
관통홀(309)의 구성 이외의 개시된 나머지 구성요소들은 상기 도 2 내지 도 4에서 설명된 바와 동일하다. 따라서, 나머지 구성요소들에 대해서는 상기 도 2 내지 도 4의 설명을 원용한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 4에 도시된 발광 다이오드 패키지를 도시한 상부 평면도이다.
도 6을 참조하면, 대략 사각형의 발광 다이오드 패키지가 구비된다.
프레임부(300)는 발광 다이오드 패키지의 외주면을 구성한다.
또한, 일측에는 제1 프레임(301)이 구비되고, 상기 제1 프레임(301)과 대향하는 방향에는 제2 프레임(303)이 구비된다. 또한, 제1 프레임(301)과 제2 프레임(305) 사이에는 절연 분리층(303)이 구비된다. 또한, 제1 프레임(301)의 일측에는 관통홀(309)이 형성된다.
상기 관통홀(309)은 프레임부(300)와 윈도우부(380)에 의해 정의되는 발광 다이오드 패키지의 내부 공간과 외부 공간을 연결한다.
제1 프레임(301) 및 제2 프레임(303)에는 원형의 공간이 형성되며, 원형의 외주면을 따라 단턱부(310)가 형성된다. 단턱부(310) 상에는 윈도우부가 구비된다.
또한, 상기 도 6에서 설명의 편의와 당업자의 용이한 이해를 위해 발광 다이오드 칩 및 이와 전기적인 연결을 달성하는 와이어 본딩 부위는 생략키로 한다. 이는 상기 도 2 내지 도 5에서 설명된 바와 동일하다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 도 2 내지 도 5에서 설명된 발광 다이오드 패키지의 프레임부의 접촉부를 도시한 단면도이다.
도 7을 참조하면, 상기 접촉부는 기계적 방법의 사용을 통해 형성된 상태로 개시된다.
프레임부의 제1 프레임(301) 상에는 제1 접촉부가(306) 구비된다. 제1 접촉부(306)는 표면으로부터 함몰된 형상을 가지며, 평면도 상으로는 대략 원형의 형상을 가진다.
본딩 와이어(311, 312)를 통한 접합이 수행되는 경우, 함몰부에 본딩 금속이 매립된다. 따라서, 함몰부의 저면 및 측면에 걸쳐 본딩 금속이 접촉된다. 따라서 본딩 와이어(311)가 프레임부와 접촉되는 면적은 증가한다. 또한, 제1 접촉부(306)의 표면 거칠기는 제1 프레임(301)의 표면과는 다른 거칠기를 가진다.
만일, 제1 접촉부(306)의 형성없이 제1 프레임(301)의 표면에 직접 와이어 본딩이 수행되는 경우, 낮은 접촉 면적 또는 표면 거칠기로로 인해 접촉 부위에서는 높은 저항이 형성되고, 본딩 와이어(311)가 이탈되는 문제가 발생된다. 따라서, 본 발명에서는 접촉부의 형성을 통해 본딩의 접촉 면적을 상승시키고, 낮은 저항을 구현하여 발광 다이오드의 발광 동작 시에 본딩 와이어(311, 312)가 이탈하는 문제를 해결할 수 있다.
이는 제2 프레임 상에 형성되는 제2 접촉부에도 동일하게 적용된다. 따라서, 제2 접촉부에 의해 형성된 함몰부의 내부 공간으로 본딩 금속이 형성되고, 본딩 와이어(312)과 제2 프레임의 접촉면적은 향상된다.
상술한 도 2 내지 도 7에서 개시되는 발광 다이오드 패키지의 프레임은 일체화된 금속으로 구성된다. 즉, 용접 또는 접합제를 이용한 접합 수단의 개입을 배제하고, 발광 다이오드 패키지의 저면과 측면을 형성한다. 이를 통해 높은 열방출 효과를 얻을 수 있다. 또한, 측면 및 저면에 금속재질의 프레임을 사용함을 통해 높은 광반사 효과를 얻을 수 있다. 특히, 발광부에서 형성되는 광이 자외선 대역의 파장을 가지는 경우, 종래와 같이 고분자 소재의 몰딩부는 광반사 특성을 저하시키고, 고분자 소재의 변색 또는 특성의 변형을 유발한다. 일체화된 금속으로 프레임을 구성하는 경우, 변색 또는 광반사 특성의 저하는 방지되고, 높은 광반사율 및 신뢰성을 확보할 수 있다. 특히 금속이 알루미늄 재질일 경우 자외선 대역에서는 광반사율의 효과가 배가 된다.
윈도우부의 실링을 위해 구비되는 완충부는 소정의 연신률과 경도를 가질 것이 요청된다. 이를 통해 윈도우부와 프레임의 열팽창 계수의 차이에 의해 발생되는 소재간의 응력은 완화될 수 있다.
또한, 각각의 프레임의 표면에는 각각의 접촉부가 구비된다. 접촉부는 프레임의 표면보다 다른 표면 거칠기를 가질 것이 요청된다. 접촉부의 구비를 통해 본딩 메탈은 프레임과 높은 접촉면적을 유지할 수 있으며, 접촉 저항을 저감할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다른 발광 다이오드 패키지의 일부를 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 발광 다이오드 패키지는 발광부의 구성이 발광 다이오드(341)가 표면 실장된 형태로 제공된다.
기타 프레임부, 전극부, 완충부 및 윈도우부의 재질, 구성 및 형태는 상기 도 2 내지 도 7에서 설명된 바와 동일하다. 따라서, 도 8에서는 이를 원용한다.
상기 도 8에서 발광부는 발광 다이오드(341) 및 서브 마운트 기판(343)를 가진다. 상기 발광 다이오드(341)는 서브 마운트 기판(343) 상에 실장된다. 발광 다이오드(341)의 형태는 플립칩 타입임이 바람직하다.
서브 마운트 기판(341)은 Si, AlN 또는 BN을 포함한다. 또한, 서브 마운트 기판(343) 상에는 금속재질의 2개의 전극들(345, 347)이 형성되고, 각각의 전극(345, 347)은 발광 다이오드(341)의 n형 전극 및 p형 전극에 전기적으로 연결된다. 상기 전극들(345, 347)은 Al/Ni/Au로 구성될 수 있다. 특히, 플립칩 형태의 발광 다이오드(341)가 실장되는 부위는 Au로 도금되고, 나머지 부위는 Al이 노출된 상태로 제공될 수 있다. 이를 통해 서브 마운트 기판(343) 상에 플립칩 형태로 제공되는 발광 다이오드(341)의 광반사율은 향상되고, 광출력은 증가한다. 또한, 서브 마운트 기판(343)의 2개의 전극들(345, 347)은 본딩 와이어(311, 312)을 통해 각각의 프레임들의 접촉부들에 전기적으로 연결된다.
다만, 서브 마운트 기판(343) 상에는 복수개의 발광 다이오드들이 실장될 수 있다.
도 9a 내지 도 9c는 상기 도 8의 발광부의 다양한 예를 도시한 상부 평면도들 및 이의 등가회로도들이다.
먼저, 도 9a를 참조하면, 서브 마운트 기판(343) 상에 4개의 발광 다이오드들 DA1, DA2, DA3 및 DA4가 구비된다. 각각의 발광 다이오드의 p형 전극은 제1 전극 DLA1에 전기적으로 연결되고, n형 전극은 제2 전극 DLA2에 전기적으로 연결된다. 따라서, 제1 전극 DLA1과 제2 전극 DLA2 사이에는 4개의 발광 다이오드들 DA1, DA2, DA3 및 DA4가 병렬로 연결된 구조가 형성된다.
도 9b를 참조하면, 서브 마운트 기판(343) 상에 4개의 발광 다이오드들 DB1, DB2, DB3 및 DB4가 구비되며, 3개의 금속 전극들 DLB1, DLB2 및 DLB3이 형성된다. 예컨대, 제1 발광 다이오드 DB1의 p형 전극 및 제2 발광 다이오드 DB2의 p형 전극은 제1 전극 DLB1에 전기적으로 연결되고, 제1 발광 다이오드 DB1의 n형 전극 및 제2 발광 다이오드 DB2의 n형 전극은 제2 전극 DLB2에 전기적으로 연결된다. 또한, 제2 전극 DLB2에는 제3 발광 다이오드 DB3의 p형 전극 및 제4 발광 다이오드 DB3의 p형 전극이 전기적으로 연결된다. 또한, 제3 발광 다이오드 DB3의 n형 전극 및 제4 발광 다이오드 DB4의 n형 전극은 제3 전극 DLB3에 전기적으로 연결된다. 프레임들과의 전기적 연결 수단인 와이어 본딩은 제1 전극 DLB1 및 제3 전극 DLB3에서 수행된다. 이는 등가회로도 상에 4개의 발광 다이오드들 DB1, DB2, DB3 및 DB4가 병렬 연결과 직렬 연결이 혼합된 형태로 나타남을 의미한다.
도 9c를 참조하면, 서브 마운트 기판(343) 상에 4개의 발광 다이오드들 DC1, DC2, DC3 및 DC4가 구비되며, 5개의 전극들 DLC1, DLC2, DLC3, DLC4 및 DLC5가 형성된다. 제1 전극 DLC1은 제1 발광 다이오드 DC1의 p형 전극에 연결된다. 또한, 제1 발광 다이오드 DC1의 n형 전극은 제2 전극 DLC2에 전기적으로 연결된다. 제2 전극 DLC2는 제2 발광 다이오드 DC2의 p형 전극에 연결되며, 제2 발광 다이오드 DC2의 n형 전극은 제3 전극 DLC3에 연결된다. 또한, 제3 전극 DLC3은 제3 발광 다이오드 DC3의 p형 전극에 연결되며, 제3 발광 다이오드 DC3의 n형 전극은 제4 전극 DLC4에 연결된다. 제4 전극 DLC4는 제4 발광 다이오드 DC4의 p형 전극에 연결되고, 제4 발광 다이오드 DC4의 n형 전극은 제5 전극 DLC5에 연결된다. 이는 4개의 발광 다이오드들 DC1, DC2, DC3 및 DC4가 직렬로 연결됨을 의미한다. 또한, 프레임들과의 와이어 본딩은 제1 전극 DLC1 및 제5 전극 DLC5를 통해 수행된다.
상술한 도 9a 내지 도 9c에서 서브 마운트 기판 상에 탑재되는 발광 다이오드의 개수 및 전기적 연결관계는 실시의 형태에 따라 다양하게 변경 가능할 것이다. 또한, 금속 배선의 양상을 가지는 전극들의 형태 및 발광 다이오드 전극의 형상도 실시의 형태에 따라 다양하게 변경가능할 것이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 2의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10을 참조하면, 제1 금속층(400), 제2 금속층(410) 및 절연층(420) 이 구비된다. 이는 기 제공되는 제1 금속층(400)과 제2 금속층(410)을 절연층(420)을 이용하여 접합함을 통해 달성된다. 따라서, 상기 절연층(420)은 접합성 고분자로 구성된다. 또한, 제1 금속층(400)과 제2 금속층(410)은 동일 재질임이 바람직하며, 제1 방향으로 제1 금속층(400), 제2 금속층(410) 및 절연층(420)이 정렬된 구조가 구비된다.
상기 도 10에서 제1 금속층(400) 및 제2 금속층(410)은 소정의 길이를 가진 금속 막대의 형태로 제공될 수 있다. 예컨대, 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 길이를 가진 2개의 금속층 사이를 절연층으로 접합하고, 제1 방향으로 절단함을 통해 상기 도 8의 구조물이 형성될 수 있다.
계속해서 도 11를 참조하면, 도 10의 구조물에 대한 선택적 제거공정을 통해 제1 금속층(400), 제2 금속층(410) 및 절연층(420)의 일부를 제거한다. 예컨대, 제2 방향으로 드릴링(drilling) 또는 제거공정을 도 10의 구조물의 중심 부위가 함몰된 구조물을 형성할 수 있다.
이를 통해 제1 금속층(400)은 제1 프레임(201)으로 형성되고, 제2 금속층(410)은 제2 프레임(203)으로 형성되며, 절연층(420)은 절연 분리층(205)으로 형성된다. 따라서, 제1 프레임(201), 제2 프레임(203) 및 절연 분리층(205)으로 구성되는 프레임부(200)가 형성된다. 또한, 드릴링 공정을 통해 각각의 프레임은 별도의 접합 공정이 배제된 상태에서 발광 다이오드 패키지의 저면 및 측면을 형성할 수 있다.
또한, 프레임부(200)의 형성이 완료된 후, 제1 프레임(201) 또는 제2 프레임(203)의 측면에 관통홀(209)을 형성하고, 별도의 드릴링 동작을 통해 제1 프레임(201)의 표면에 제1 접촉부(206)를 형성하고, 제2 프레임(203)의 표면에 제2 접촉부(208)를 형성한다. 다만, 접촉부(206, 208)의 형성과 관통홀(209)의 형성은 순서가 바뀌어진 상태로 진행되어도 무방하다.
도 12를 참조하면, 제1 프레임(201) 상에 발광부(240)가 실장되고, 본딩 와이어(211, 212)를 이용하여 접촉부(206, 208)와 발광부(240)의 전기적 연결이 수행된다. 발광부(240)의 실장이 수행되기 이전에 제1 프레임(201)의 표면에 대한 플라즈마 처리가 수행될 수 있다. 이는 제1 프레임(201)이 알루미늄의 금속재질인 경우 유용하다. 즉, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제1 프레임(201)이 형성된 경우, 대기중에서 알루미늄의 표면은 산화되어 Al2O3의 박막으로 형성된다. 이는 부도체로 발광부(240)에서 발생되는 열의 방출을 방해한다. 따라서, 플라즈마 처리를 통해 이를 제거할 수 있다. 이외에도 산화물의 제거는 습식 세정 공정 등 다양한 방법을 통해 수행될 수 있다.
와이어 본딩이 수행된 후, 프레임부(200)의 상부 표면에 완충부가 형성되고, 완충부 상에 윈도우부가 탑재된다. 완충부는 실리콘 고분자 재질로 형성됨이 바람직하며, 경화되는 과정에서 팽창된 공기는 관통홀(209)을 통해 외부로 배출된다.
상술한 과정을 통해 도 2에 도시된 발광 다이오드 패키지가 형성될 수 있다. 다만, 상기 도 10 내지 도 12에서 전극부의 형성은 생략된 상태이다. 전극부는 도 10에서 제1 금속층(400), 제2 금속층(410) 및 절연층(420)의 형성 이후에 도금 또는 증착의 방법으로 형성될 수 있으며, 도 11의 드릴링 공정 이후에 형성될 수도 있다.
도 10, 도 13 및 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 3의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10을 참조하면, 상술한 도 10의 구성의 설명을 원용한다. 다만, 상기 도 13 및 도 14에서 관통홀(209)은 제1 프레임(201) 또는 제2 프레임(203)의 저면을 관통하며 형성된다. 또한, 미도시되나, 도 10의 단계에서 전극부가 형성되거나 관통홀(209) 형성 단계 이전에 도 2에 도시된 전극부가 구비되는 경우, 관통홀(209)은 전극부까지 관통하여 형성된다.
관통홀 이외의 구성 및 공정은 상기 도 11 및 도 12에서 설명된 바와 동일하다.
또한, 프레임부의 형상은 드릴링 공정에 사용되는 드릴의 형상에 따라 결정된다. 이는 도 15를 통해 명확해진다.
도 10, 도 15 및 도 16는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 4의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 15를 참조하면, 도 10에 개시된 구조물에 대해 단턱을 가진 드릴을 이용하여 드릴링을 수행하는 경우, 단턱부(310)가 형성된 프레임들(301, 303)이 형성될 수 있다. 이어서, 별도의 드릴링 공정을 이용하여 제1 접촉부(306)와 제2 접촉부(308)가 형성된다. 물론, 각각의 프레임(301, 303)의 측면에는 관통홀(309)이 구비될 수 있다.
도 16을 참조하면, 제1 프레임(301) 상에 발광부(340)가 실장되고, 본딩 와이어(306, 308)를 이용한 접합이 수행된다. 발광부(340)의 실장이 수행되기 이전에 제1 프레임(301)의 표면에 대한 플라즈마 처리가 수행될 수 있다. 이는 제1 프레임(301)이 알루미늄의 금속재질인 경우 유용하다. 즉, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제1 프레임(301)이 형성된 경우, 대기 중에서 알루미늄의 표면은 산화되어 Al2O3의 박막으로 형성된다. 이는 부도체로 발광부(340)에서 발생되는 열의 방출을 방해한다. 따라서, 플라즈마 처리를 통해 이를 제거함이 바람직하다.
와이어 본딩이 수행된 후, 프레임부(300)의 단턱부(310) 상에 완충부가 형성되고, 완충부 상에 윈도우부가 탑재된다. 완충부는 실리콘 고분자 재질로 형성됨이 바람직하며, 경화되는 과정에서 발생되는 열은 관통홀을 통해 외부로 배출된다.
상술한 과정을 통해 도 4에 도시된 발광 다이오드 패키지가 형성될 수 있다.
도 10, 도 17 및 도 18은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 도 5의 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10을 참조하면, 상술한 도 10의 구성의 설명을 원용한다. 다만, 상기 도 17 및 도 18에서 관통홀(309)은 제1 프레임(301) 또는 제2 프레임(303)의 저면을 관통하며 형성된다. 또한, 미도시되나, 도 10의 단계에서 전극부가 구비되거나 관통홀(309) 형성 단계 이전에 도 5에 도시된 전극부가 구비되는 경우, 관통홀(209)은 전극부까지 관통하여 형성된다.
관통홀 이외의 구성 및 공정은 상기 도 15 및 도 16에서 설명된 바와 동일하다.
또한, 상기 도 10 내지 도 18에서 상기 도 2 내지 도 5에 도시된 전극부의 구조는 생략된 상태로 제공된다. 전극부는 전기 도금 등의 방법을 통해 도 10의 구조물 형성 이후에 형성될 수 있으며, 도 11, 도 13, 도 15 및 도 17의 드릴링 공정 이후에 형성될 수도 있다.
상기 도 2 내지 도 5에 개시된 발광 다이오드 패키지는 완충부의 경화과정에서 발생되는 내부의 팽창된 공기를 관통홀을 통해 외부로 배출할 수 있다. 또한, 도 3 및 도 5에 도시된 관통홀은 완충부의 경화를 통해 윈도우부가 고정된 후에 인쇄회로기판에 실장되는 과정에서 실링(sealing)될 수 있다. 이는 발광 다이오드 패키지가 완성된 후, 인쇄회로기판에 실장되기 위해 도전성 접착제 등을 사용하는 경우, 프레임부의 저면을 관통하는 관통홀은 도전성 접착제를 이용한 실장 공정에서 실링될 수 있기 때문이다.
상술한 본 발명에 따르면, 발광 다이오드 패키지의 저면 및 측면은 일체화된 금속 재질을 포함한다. 따라서, 발광부에서 발생되는 열은 용이하게 외부로 배출될 수 있으며, 특별한 표면 처리 등의 방법의 도입이 배제된 상태에서도 광의 반사가 용이하게 수행된다. 이를 통해 패키지 외부로의 광추출 효율은 향상된다.
또한, 각각의 프레임부 표면에 함몰된 형태로 제공되는 접촉부로 인해 본딩 와이어가 프레임부와 접촉하는 면적은 증가한다. 이를 통해 본딩 와이어와 프레임부의 접촉 저항은 감소하며, 본딩 와이어가 프레임부로부터 이탈되는 현상은 방지된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
200, 300: 프레임부 201, 301: 제1 프레임
203, 303: 제2 프레임 205, 305: 절연 분리층
206, 306 : 제1 접촉부 208, 308: 제2 접촉부
209, 309: 관통홀 220, 320: 전극부
240, 340: 발광부 260, 360: 완충부
280, 380: 윈도우부
203, 303: 제2 프레임 205, 305: 절연 분리층
206, 306 : 제1 접촉부 208, 308: 제2 접촉부
209, 309: 관통홀 220, 320: 전극부
240, 340: 발광부 260, 360: 완충부
280, 380: 윈도우부
Claims (18)
- 일체화된 금속물로 저면 및 측면을 형성하는 프레임부;
상기 프레임부 상에 형성되고 자외선 파장대역의 광을 발생하는 발광부;
상기 프레임부의 측부 상면에 형성된 완충부; 및
상기 완충부 상에 형성된 윈도우부를 포함하는 발광 다이오드 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 프레임부는 일체화된 금속물로 저면 및 측면을 형성하고, 상기 발광 다이오드 패키지의 일측에 형성되는 제1 프레임;
상기 제1 프레임과 동일 재질로 구성되고, 상기 제1 프레임에 대향하는 위치에 일체화된 금속물로 형성되어 상기 발광 다이오드 패키지의 저면 및 측면을 형성하는 제2 프레임; 및
상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이에 형성되고, 상기 제1 프레임과 제2 프레임을 전기적으로 절연하는 절연 분리층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 제1 프레임은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제3항에 있어서,
상기 윈도우부는 쿼츠를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제4항에 있어서,
상기 완충부는 D 타입의 쇼어(Shore) 경도 10 내지 60인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제4항에 있어서,
상기 완충부는 연신률은 70% 내지 300%인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 제1 프레임은 상기 발광부와 와이어 본딩이 수행되고, 상기 제1 프레임의 표면과 다른 표면 거칠기를 가지는 제1 접촉부를 가지고,
상기 제2 프레임은 상기 발광부와 와이어 본딩이 수행되고, 상기 제2 프레임의 표면과 다른 표면 거칠기를 가지는 제2 접촉부를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제7항에 있어서,
상기 제1 접촉부는 상기 제1 프레임의 표면으로부터 함몰되고, 상기 제2 접촉부는 상기 제2 프레임의 표면으로부터 함몰된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제8항에 있어서,
상기 제1 접촉부는 상기 제1 프레임의 표면보다 낮은 표면 거칠기를 가지고, 상기 제2 접촉부는 상기 제2 프레임의 표면보다 낮은 표면 거칠기를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 제1 프레임 또는 제2 프레임은 상기 윈도우부가 수납되는 단턱부를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제10항에 있어서,
상기 제1 프레임 또는 제2 프레임은 상기 윈도우부 및 상기 프레임부에 의해 정의되는 상기 발광 다이오드 패키지의 내부 공간과 외부 공간을 연결하는 관통홀을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제11항에 있어서,
상기 관통홀은 상기 프레임부의 저면을 관통하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제2항에 있어서,
상기 제1 프레임 또는 제2 프레임은 상기 윈도우부 및 상기 프레임부에 의해 정의되는 상기 발광 다이오드 패키지의 내부 공간과 외부 공간을 연결하는 관통홀을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제13항에 있어서,
상기 관통홀은 상기 프레임부의 저면을 관통하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지. - 제1 금속층, 절연층 및 제2 금속층을 제1 방향으로 접합하는 단계;
상기 제1 방향으로 수직인 제2 방향으로 상기 제1 금속층, 상기 절연층 및 상기 제2 금속층을 일부 제거하여, 제1 프레임, 제2 프레임 및 절연 분리층을 형성하는 단계;
상기 제1 프레임 상에 발광부를 실장하고, 와이어 본딩을 수행하는 단계; 및
상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임에 완충부를 이용하여 윈도우부를 접착하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 패키지의 제조방법. - 제15항에 있어서,
상기 제1 프레임 및 제2 프레임의 측면은 잔류하고, 상기 제2 방향으로 일부 제거된 저면을 가지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조방법. - 제15항에 있어서,
상기 제1 프레임, 상기 제2 프레임 및 상기 절연 분리층을 형성하는 단계 이후에 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임의 표면으로부터 함몰된 제1 접촉부 및 제2 접촉부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조방법. - 제17항에 있어서,
상기 와이어 본딩은 상기 제1 접촉부 및 상기 제2 접촉부에서 수행되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조방법.
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