KR20150068886A - 발광 패키지 및 이를 위한 캐리어 구조물 - Google Patents

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Abstract

복수 개의 전도성 트레이스들, 전도성 트레이스들과 조합되어 패키징 기판을 형성하는 절연부, 패키징 기판 상에 형성되고 전도성 트레이스들의 제 1 표면들이 노출되도록 하기 위한 개구를 갖는 수용체, 개구를 통해 패키징 기판 상에 위치되어 전도성 트레이스와 전기적으로 연결된 발광 부재, 및 개구 안에 형성되어 발광 부재를 봉합하는 봉합재를 포함하는, 발광 패키지가 제공된다. 절연부와 조합된 전도성 트레이스들은 발광 패키지가 이에 따라 낮은 프로파일 요건을 충족시키고 상당히 향상된 열전달 효율을 갖는 것을 허용하면서, 발광 부재를 운반하는 데에 이용된다.

Description

발광 패키지 및 이를 위한 캐리어 구조물{LIGHT EMITTING PACKAGE AND CARRIER STRUCTURE THEREFOR}
본 발명은 발광 패키지 및 이를 위한 캐리어 구조물에 관한 것이다.
도 1은 종래의 LED 패키지(1)의 단면도이다. LED 패키지(1)는 리드 프레임(lead frame; 10) 상에 위치되고 개구(110)를 갖는 리플렉터(reflector; 11)를 갖는다. LED 요소(12)는 개구(110) 안에 위치된다. 복수 개의 본딩 와이어(bonding wire; 120)들은 리드 프레임(10) 및 LED 요소(12)를 전기적으로 연결한다. 봉합재(encapsulant; 13)는 개구(110) 안에 형성되어 LED 요소(12) 및 본딩 와이어(120)들을 봉합한다.
종래의 LED 패키지(1)는 두께가 적어도 0.2 ㎜인, LED 요소(12)의 캐리어(carrier)로서 리드 프레임(10)을 이용하기에, 이는 LED 패키지(1)를 너무 두껍게 만들어 만족스러운 낮은 프로파일 패키지로서 원하는 후보가 된다.
더욱이, 열저항은 패키지의 두께와 관련 있다. 특히, R = L/kA (R은 열저항이고; K는 전달 거리 즉, 리드 프레임의 두께(L)이며; A는 열전달 면적이고; k는 열전달 계수이다)에서 서술된 바와 같이, 패키지가 더 얇을수록, 열저항이 더 적게 되고, 열전달은 더 효율적이다. LED 패키지(1)의 전체 두께가 LED 프레임(10)으로 인해 감소될 수 없기에, 또한 열저항도 더 낮아질 수 없고, 결과적으로, 열전달율은 향상될 수 없다.
따라서, 앞서 말한 문제점들을 해결하는 데에 있어 절실한 필요성이 존재한다.
종래 기술의 앞서 말한 결점들을 고려하여, 본 발명은: 각각 제 1 표면, 제 1 표면 반대편의 제 2 표면, 및 제 1 및 제 2 표면들에 인접한 측부 표면을 갖는 복수 개의 전도성 트레이스들; 전도성 트레이스들과 조합되어 패키징 기판을 형성하는 절연부; 및 패키징 기판 상에 형성되고 전도성 트레이스들의 제 1 표면들이 노출되도록 하기 위한 개구를 갖는 수용체를 포함하는, 캐리어 구조물을 제공한다.
본 발명은: 각각 제 1 표면, 제 1 표면 반대편의 제 2 표면, 및 제 1 및 제 2 표면들에 인접한 측부 표면을 갖는 복수 개의 전도성 트레이스들; 전도성 트레이스들과 조합되어 패키징 기판을 형성하는 절연부; 패키징 기판 상에 형성되고 전도 트레이스들의 제 1 표면들이 노출되도록 하기 위한 개구를 갖는 수용체; 개구를 통해 기판 상에 위치되어 전도성 트레이스들과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 발광 부재; 및 개구 안에 형성되어 발광 부재를 봉합하는 봉합재를 포함하는, 발광 패키지를 추가로 제공한다.
발광 패키지 및 캐리어 구조물에서, 절연부와 조합된 전도성 트레이스들은 그 위에서 발광 다이오드를 운반하는 데에 이용된다. 따라서, 종래 기술에 의해 제공된 리드 프레임은 생략되고, 발광 패키지 및 캐리어 구조물은 낮은 프로파일 요건을 충족하며, 또한 열전달 효율도 향상된다.
더욱이, 전도성 트레이스들과 조합된 절연부의 설계는 추가로 구조적 짜임새를 강화하여 발광 부재들을 지지한다.
본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여, 이어지는 바람직한 구체예들의 상세한 설명들을 판독함으로써 더 완전히 이해될 수 있다.
도 1은 종래의 LED 패키지의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제 1 바람직한 구체예에 따른 발광 패키지들의 상이한 형태들의 개략 단면도들이되, 도 2aa 및 도 2ba는 도 2a 및 도 2b의 발광 패키지의 다른 형태를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 2 바람직한 구체예에 따른 발광 패키지들의 상이한 형태들의 개략 단면도들이다.
도 4는 본 발명의 제 3 바람직한 구체예에 따른 발광 패키지의 개략 단면도이다.
본 발명은 특정한 구체예들을 따라 서술되어, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 개시로부터 본 발명의 다른 장점들 및 효과들을 손쉽게 이해할 수 있다.
본 발명의 범위는 개시된 구체예들에 한정되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 그와는 반대로, 다양한 변경 및 유사한 배열을 포함시키는 것이 의도된다. 따라서, 청구항들의 범위는 모든 이러한 변경 및 유사한 배열을 포함하기 위하여 폭넓은 해석을 따라야만 한다. 또한, 단어들 예컨대 "상에(on)", "꼭대기(top)" 및 "하나의(a)"는 단지 본 발명의 바람직한 구체예를 설명하는 데에 이용되고 본 발명의 범위를 한정하지 않아야 한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 제 1 바람직한 구체예에 따른 발광 패키지들의 상이한 형태들의 개략 단면도들이다. 발광 패키지(2, 2', 2")는: (복수 개의 전도성 트레이스(conductive trace; 20)들, 절연부(25, 25', 25") 및 수용체(21)를 포함하는) 캐리어 구조물(2a, 2a', 2a"), 발광 부재(22) 및 봉합재(encapsulant; 23)를 포함한다.
전도성 트레이스(20)들 각각은 제 1 표면(20a), 제 1 표면(20a) 반대편의 제 2 표면(20b), 및 제 1 표면(20a) 및 제 2 표면(20b)에 인접한 측부 표면(20c)을 갖는다. 전도성 트레이스(20)들 각각은 (제 2 표면(20b)의 볼록부(200)와 동일하게) 볼록-오목 구조물로 존재한다. 전도성 트레이스(20)들은 회로 기판의 회로들을 형성하는 데에 적용가능한 종래의 재료, 예컨대 금속(일반적으로, 구리)으로 제조된다. 다양한 적용가능한 재료들은 많고 특별하게 한정되지 않는다.
도 2a에 도시된 캐리어 구조물(2a)에서, 절연부(25)는 전도성 트레이스(20)들의 각각의 제 2 표면(20b)의 볼록부(200)를 노출시키기 위하여, 전도성 트레이스(20)들의 각각의 측부 표면(20c)에 부착된다. 절연부(25)는 백색, 흑색 또는 다른 색상의 절연 재료 예컨대 실리콘 또는 에폭시로 제조된다. 유전체 재료는 유리 섬유/직물을 함유한 에폭시 수지이다. 절연부(25)는 유전체 재료 또는 솔더 마스크(solder mask) 재료로 제조될 수 있다.
수용체(21)는 전도성 트레이스(20)들의 각각의 제 1 표면(20)의 일부 및 절연부(25) 상에 형성되며, 제 1 표면(20a)이 이로부터 노출되도록 하기 위한 개구(210)를 가져, 수용체(21)는 리플렉터(reflector)로서 작용한다. 일 구체예에서, 수용체(21)는 유리 섬유를 함유하지 않는 실리콘 또는 에폭시 수지로 제조된다.
발광 부재(22)는 제 1 표면(20a)의 개구(210)를 통해 절연부(25)와 조합된 전도성 트레이스(20)들에 의해 형성된 패키징 기판(packaging substrate) 상에 위치되고, 복수 개의 본딩 와이어(boding wire)(220)들을 통해 전도성 트레이스(20)들에 전기적으로 연결된다.
도 2b에 도시된 캐리어 구조물(2a')의 절연부(25')는 제 1 절연층(251) 및 제 2 절연층(252)을 포함한다. 제 1 절연층(251)은 전도성 트레이스(20)들의 측부 표면(20c)들에 부착된다. 제 2 절연층(252)은 전도성 트레이스(20)들의 제 2 표면(20b)에 부착된다.
제 1 절연층(251)은 유전체 재료 예컨대 유리 섬유 또는 직물을 함유한 에폭시 수지로 제조된다. 제 2 절연층(252)은 솔더 마스크 층이다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 절연부(25")는 솔더 마스크 재료로 제조되고 전도성 트레이스(20)의 제 2 표면(20b)의 일부에 부착된다. 수용체(21)는 전도성 트레이스(20)들의 제 1 표면(20a)들의 일부 및 절연부(25") 상에 형성되고, 전도성 트레이스(20)들의 전체 측부 표면(20c)에 부착된다.
도 2aa 및 도 2ba에 도시된 바와 같이, 수용체(21)는 절연부(25, 25')가 전도성 트레이스(20)들의 볼록부(200)들의 측부 표면(20c)들에 부착되는 것을 허용하면서, 전도성 트레이스(20)들의 측부 표면(20c)들의 일부에 부착된다.
일 구체예에서, 전도성 트레이스(20)들 및 절연부(25, 25', 25")는 발광 부재(22)의 캐리어로서 절연부(25, 25' 또는 25")와 조합된 전도성 트레이스(20)들을 이용함으로써, 기판 공정 하에서 가공된다. 전도성 트레이스(20)들의 각각의 두께(t)가 꽤 작기에(0.035㎜), 발광 패키지(2, 2', 2")의 전체 두께(T)(적어도 0.325㎜)가 감소될 수 있고, 이에 의해 바람직하게는 낮은 프로파일 요건을 달성한다.
더욱이, 전도성 트레이스(20)들의 각각의 두께는 요건에 따라 감소될 수 있기에, 또한 열전달 효율을 증가시키기 위하여, 열저항도 감소될 수 있다.
또한, 발광 부재(22)를 운반하도록 절연부(25, 25', 25")와 조합된 전도성 트레이스(20)들에 의해 형성된 패키징 기판의 지지 강도는 전도성 트레이스(20)들의 측부 표면(20c)들에 대한 절연부(25, 25', 25")에 대하여 고정된 부착을 통해 상당히 향상된다.
게다가, 절연부(25, 25', 25")는 솔더 마스크 재료를 함유하기에, 수분이 수용체(21)에 들어가는 것이 방지될 수 있고, 이에 따라 내부 회로들이 부식하는 것을 방지하는 것이 가능하다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제 2 바람직한 구체예에 따른 발광 패키지들의 상이한 형태들의 개략 단면도들이다. 제 2 구체예는 제 2 구체예의 전도성 트레이스들이 제 1 구체예의 전도성 트레이스들과 상이하다는 점에서 제 1 구체예와 상이하다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 발광 패키지(3, 3', 3")(또는 캐리어 구조물(3a, 3a', 3a"))에서, 전도성 트레이스는 평평하고, 전도성 트레이스(30)의 두께(r)는 꽤 작다(약 10㎛). 따라서, 발광 패키지(3, 3', 3")(또는 캐리어 기판(3a, 3a', 3a"))은 낮은 프로파일 요건을 충족시킬 수 있다.
일 구체예에서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 절연부(35)는 감광성 유전체 재료 또는 솔더 마스크 재료로 제조된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 절연부(35')는 제 1 절연층(351) 및 제 2 절연층(352)을 포함한다. 제 1 절연층(351)은 감광성 유전체 재료 예컨대 유리 섬유 또는 유리 직물을 함유한 에폭시 수지로 제조된다. 제 2 절연층(352)들은 감광성 유전체 재료 또는 솔더 마스크 재료로 제조되고, 제 1 절연층(351) 및 전도성 트레이스(20)들의 제 2 표면(20b)들의 일부에 부착된다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 절연부(35")는 감광성 유전체 재료 또는 솔더 마스크 재료로 제조되고, 전도성 트레이스(200)들의 제 2 표면(20b)들의 일부에 부착된다. 수용체(21)는 전도성 트레이스(20)들의 제 1 표면(20a)들의 일부 및 절연부(35") 상에 형성되고, 추가로 전도성 트레이스(20)들의 측부 표면(20c)들에 부착된다.
도 4는 본 발명의 제 3 바람직한 구체예에 따른 발광 패키지(4)의 개략 단면도이다. 제 3 구체예는 제 3 구체예가 발광 부재의 본딩 방법을 이용한다는 점에서 제 1 및 제 2 구체예들과 상이하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 발광 부재(42)는 플립-칩(flip-chip) 방식으로 복수 개의 전도성 범프(bump; 420)들을 통해 전도성 트레이스(20)들에 전기적으로 연결된다.
일 구체예에서, (참조 번호에 의해 지정되지 않는) 절연부와 조합된 전도성 트레이스(20)들에 의해 형성된 패키징 기판은 전도성 트레이스(20)의 2개의 전기적 연결 패드들(201, 202) 사이의 거리(D)를 감소시키기 위하여, 발광 부재(22)를 운반하는 데에 이용되고, 캐리어 구조물(2a)은 플립-칩 가공 공정에 이용될 수 있다. 플립-칩 가공 공정에 이용될 수 없는, 종래의 리드 프레임과 비교하여 볼 때, 본 발명에 따른 캐리어 구조물(2a)은 다양한 어플리케이션(application)에 이용될 수 있다.
일 구체예에서, 추가층(예를 들어, 표면 처리층)은 전도성 트레이스(20)들 상에 형성될 수 있다. 표면 처리층은 금, 은, 주석 및/또는 유기 납땜성 보존제(organic solderability preservative; OSP)를 포함한다.
요약하면, 본 발명에 따른 발광 패키지 및 캐리어 구조물은 발광 부재들을 위한 캐리어로서 종래의 리드 프레임을 대체하도록 전도성 트레이스를 이용하여, 열전달 효율을 증가시킬 뿐 아니라 낮은 프로파일 요건을 충족시키는 것이 가능하다. 더욱이, 발광 부재를 운반하도록 절연부와 조합된 전도성 트레이스들에 의해 형성된 패키징 기판을 위한 지지 강도는 전도성 트레이스들에 대한 절연부에 대하여 고정된 부착을 통해 상당히 향상된다.
본 발명은 예시적인 바람직한 구체예들을 이용하여 서술되어 왔다. 하지만, 본 발명의 범위가 개시된 구체예들에 한정되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 그와는 반대로, 다양한 변경 및 유사한 배열을 포함시키는 것이 의도된다. 따라서, 청구항들의 범위는 모든 이러한 변경 및 유사한 배열을 포함하기 위하여 폭넓은 해석을 따라야만 한다.

Claims (12)

  1. 각각 제 1 표면, 제 1 표면 반대편의 제 2 표면, 및 제 1 및 제 2 표면들에 인접한 측부 표면을 갖는 복수 개의 전도성 트레이스들;
    전도성 트레이스들과 조합되어 패키징 기판을 형성하는 절연부;
    패키징 기판 상에 형성되고 복수 개의 제 1 표면들이 노출되도록 하기 위한 개구를 갖는 수용체;
    개구를 통해 패키징 기판 상에 위치되어 전도성 트레이스들과 전기적으로 연결된 적어도 하나의 발광 부재; 및
    개구 안에 형성되어 발광 부재를 봉합하는 봉합재를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    절연부는 전도성 트레이스들의 각각의 측부 표면에 부착되는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    절연부는 전도성 트레이스들의 각각의 제 2 표면의 일부에 부착되는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    절연부는 전도성 트레이스들의 각각의 제 2 표면의 일부에 부착되는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    수용체는 전도성 트레이스들의 각각의 측부 표면에 부착되는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    절연부는 전도성 트레이스들의 각각의 측부 표면에 부착되는 제 1 절연층, 및 전도성 트레이스들 각각의 제 2 표면의 일부에 부착되는 제 2 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  7. 각각 제 1 표면, 제 1 표면 반대편의 제 2 표면, 및 제 1 및 제 2 표면들에 인접한 측부 표면을 갖는 복수 개의 전도성 트레이스들;
    전도성 트레이스들과 조합되어 패키징 기판을 형성하는 절연부; 및
    패키징 기판 상에 형성되고 전도성 트레이스들의 제 1 표면들의 일부가 노출되도록 하기 위한 개구를 갖는 수용체를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 구조물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    절연부는 전도성 트레이스들의 각각의 측부 표면에 부착되는 것을 특징으로 하는 캐리어 구조물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    절연부는 전도성 트레이스들의 각각의 제 2 표면의 일부에 부착되는 것을 특징으로 하는 캐리어 구조물.
  10. 제 7 항에 있어서,
    절연부는 전도성 트레이스들의 각각의 제 2 표면의 일부에 부착되는 것을 특징으로 하는 캐리어 구조물.
  11. 제 10 항에 있어서,
    수용체는 전도성 트레이스들의 각각의 측부 표면에 부착되는 것을 특징으로 하는 캐리어 구조물.
  12. 제 7 항에 있어서,
    절연부는 전도성 트레이스들의 각각의 측부 표면에 부착되는 제 1 절연층, 및 전도성 트레이스들의 각각의 제 2 표면의 일부에 부착되는 제 2 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 구조물.
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