KR100706942B1 - 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 발광 다이오드 패키지의 신뢰성을 향상시키고, 공정의 자동화 및 양산성 증대를 기대할 수 있는 효과가 있다.
이를 위한 본 발명에 의한 발광 다이오드 패키지는, 한 쌍의 리드 프레임의 일부를 내측에 수용하고, 충진제 주입 공간을 정의하면서, 하단 모서리에 단차부가 형성된 패키지 몰드; 상기 패키지 몰드 내부의 상기 리드 프레임 상에 실장된 LED 칩; 상기 LED 칩과 상기 리드 프레임의 전기적 연결을 위한 와이어; 상기 패키지 몰드 내부에 주입되어 상기 LED 칩 및 상기 와이어를 보호하는 충진제; 및 상기 충진제가 주입된 상기 패키지 몰드 상에 결합되고, 그 양측 하면으로부터 돌출되며, 상기 패키지 몰드의 단차부에 억지 끼워맞춤된 계합부를 갖는 렌즈를 포함한다.
LED, 패키지, 렌즈, 결합

Description

발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법{Light emitting diode package and method of manufacturing the same}
도 1은 종래기술에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조 및 그의 렌즈를 패키지에 결합하는 방법을 설명하기 위한 단면도.
도 2는 다른 종래기술에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조 및 그의 렌즈를 패키지에 결합하는 방법을 설명하기 위한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조 및 그의 렌즈를 패키지에 결합하는 방법을 설명하기 위한 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
310: LED 칩 320: 리드 프레임
330: 패키지 몰드 340: 와이어
350: 충진제 400: 렌즈
400a: 계합부
본 발명은 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 발광 다이오드 패키지의 신뢰성을 향상시키고, 공정의 자동화 및 양산성 증대를 기대할 수 있는 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 전자부품이다. 즉, 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데, 전자와 정공이 떨어져 있을 때 보다 작은 에너지가 되므로 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출한다.
이러한 LED는 저전압으로 고효율의 광을 조사할 수 있음으로 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화기기 등에 사용된다. 특히, 정보 통신기기의 소형화, 슬림화 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화되고 있으며, LED도 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board: PCB)에 직접 실장하기 위하여 표면 실장 소자(Surface Mount Device: SMD) 방식으로 만들어지고 있다.
SMD 방식의 LED 패키지는, 통상적으로 MCPCB(Metal Core Printed Circuit Board)에 통전 및 히트 싱크(heat sink)가 이루어질 수 있도록 접합되고, 상기 MCPCB는 다시 액정 디스플레이용 백라이트 유닛 샤시에 조립되어 진다.
이러한 LED 패키지에 있어서, 렌즈와 패키지의 결합을, MCPCB에 패키지를 접합하기 전에 하느냐, 또는 MCPCB에 패키지를 접합한 다음에 하느냐에 따라서 공정이 판이하게 달라지게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조 및 그의 렌즈를 패키지에 결합하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1의 (a) 및 (b)를 참조하면, 종래기술에 따른 발광 다이오드 패키지는, MCPCB(도시안함)와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 리드 프레임(120)과, 상기 리드 프레임(120)의 일부를 내측에 수용하면서, 충진제 주입 공간(130a) 및 렌즈 계합부 삽입 공간(130b)을 정의하도록 형성된 패키지 몰드(130)와, 상기 패키지 몰드(130) 내부의 리드 프레임(120) 상에 실장된 LED 칩(110)과, 상기 LED 칩(110)과 상기 리드 프레임(120)의 통전을 위한 와이어(140)를 포함한다. 여기서, 상기 패키지 몰드(130)의 충진제 주입 공간(130a) 및 렌즈 계합부 삽입 공간(130b)은, 소정 깊이를 가지는 캐비티(cavity) 및 홈으로 각각 이루어져 있으며, 상기 와이어(140)는 주로 금(Au)으로 이루어진다.
그리고, 상기 패키지 몰드(130)의 충진제 주입 공간(130a) 내부에는 충진제(150)가 주입되고, 상기 충진제(150)가 주입된 패키지 몰드(130) 상에는 양측 하면에 계합부(200a)를 구비한 렌즈(200)가 결합된다. 여기서, 상기 충진제(150)는 실리콘 등으로 이루어지며, 상기 렌즈(200)의 양측 하면으로부터 돌출된 상기 계합부(200a)가 상기 패키지 몰드(130)의 렌즈 계합부 삽입 공간(130b)에 삽입된다.
이러한 종래기술에 따른 발광 다이오드 패키지에서는, 렌즈(200) 결합 공정 이 진행되지 않은 LED 패키지를, 우선 MCPCB(도시안함)에 일반적인 고온 솔더 리플로우(solder reflow) 방식으로 접합하고, 그 후에, 렌즈(200)를 상기 LED 패키지에 결합시킨다. 이때, 상기 렌즈(200)의 결합은, 상술한 바와 같이, 패키지 몰드(130)의 렌즈 계합부 삽입 공간(130b)에 렌즈(200)의 계합부(200a)를 삽입하는 방식으로 이루어진다. 그러나, 이런 경우, 상기 렌즈(200)와 LED 패키지의 결합력이 다소 약하므로, 렌즈(200)의 계합부(200a)에 별도의 에폭시 접착제 등을 사용해야 하는 단점이 있다. 일반적으로, 접착제를 사용할 경우, 접착제를 경화시키기 위한 추가 공정들이 필요하고, 충진제(150)로 사용되는 실리콘과도 간섭이 없어야 하므로, 재료의 신중한 선택과 공정 비용의 증가가 필연적으로 발생하는 문제가 있다.
이에 따라, 렌즈(200)와 LED 패키지의 결합력을 향상시키기 위해, 다음과 같은 방식으로 렌즈(200)와 LED 패키지를 결합시켰다.
도 2는 다른 종래기술에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조 및 그의 렌즈를 패키지에 결합하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
다른 종래기술에 따른 발광 다이오드 패키지의 경우, 우선 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 패키지 몰드(130)에는, 렌즈 계합부 삽입 공간(130b)으로서 상기 패키지 몰드(130)를 관통하는 관통 홀(hole)이 형성되어 있고, 렌즈(200)의 양측 하면에는, 상기 패키지 몰드(130)의 전체 두께보다 긴 길이를 갖고, 상기 관통 홀에 삽입되기 위한 계합부(200a)가 형성되어 있다.
그리고, 도 2의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 상기한 바와 같이 길게 형성된 렌즈(200)의 계합부(200a)를 상기 관통 홀에 삽입한 다음에, 상기 관통 홀의 하부로 돌출된 상기 계합부(200a)의 끝단을 핫 엠보싱(hot embossing) 방법(도면부호 "A" 참조)으로 가열 및 냉각하여 상기 계합부(200a)의 끝단을 패키지 몰드(130)의 하부에 고정시킨다. 이후, 상기 렌즈(200)가 결합된 LED 패키지를 MCPCB(도시안함)에 고온 솔더 리플로우 방법으로 접합한다.
그러나, 이와 같은 방법으로 렌즈를 패키지에 결합시킬 경우, 렌즈(200)와 LED 패키지의 결합력을 크게 향상시킬 수는 있지만, LED 패키지를 MCPCB에 접합하기 위한 고온 솔더 리플로우 공정이, 렌즈(200)를 LED 패키지에 결합시킨 후에 수행되기 때문에, 상기 고온 솔더 리플로우 공정 중에 상기 렌즈(200)가 녹는 등 열변형을 일으킬 수 있어, 실버 에폭시(silver epoxy) 등과 같은 별도의 저온용 도전 페이스트(conductive paste)를 사용해야 하는 단점이 있고, 이에 따라, 공정 비용의 증가와 함께, MCPCB와 LED 패키지의 접합 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생된다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 렌즈와 LED 패키지의 결합력을 향상시키는 동시에, MCPCB와 LED 패키지의 접합 신뢰성을 확보할 수 있는 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 발광 다이오드 패키지는,
한 쌍의 리드 프레임의 일부를 내측에 수용하고, 충진제 주입 공간을 정의하면서, 하단 모서리에 단차부가 형성된 패키지 몰드;
상기 패키지 몰드 내부의 상기 리드 프레임 상에 실장된 LED 칩;
상기 LED 칩과 상기 리드 프레임의 전기적 연결을 위한 와이어;
상기 패키지 몰드 내부에 주입되어 상기 LED 칩 및 상기 와이어를 보호하는 충진제; 및
상기 충진제가 주입된 상기 패키지 몰드 상에 결합되고, 그 양측 하면으로부터 돌출되며, 상기 패키지 몰드의 단차부에 억지 끼워맞춤된 계합부를 갖는 렌즈를 포함한다.
여기서, 상기 계합부는 그 끝단이 상기 단차부 내부를 향하여 돌출된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 계합부는 그 끝단이 환형인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 계합부의 끝단은 사출 성형에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 발광 다이오드 패키지의 제조방법은,
한 쌍의 리드 프레임의 일부를 내측에 수용하고, 충진제 주입 공간을 정의하면서, 하단 모서리에 단차부가 형성된 패키지 몰드를 형성하는 단계;
상기 패키지 몰드 내부의 상기 리드 프레임 상에 LED 칩을 실장하는 단계;
상기 LED 칩과 상기 리드 프레임을 와이어로 접속시키는 단계;
상기 패키지 몰드 내부에 충진제를 주입하는 단계; 및
그 양측 하면으로부터 돌출되어 상기 패키지 몰드의 단차부에 억지 끼워맞춤하기 위한 계합부를 갖는 렌즈의 상기 계합부를 상기 단차부에 억지 끼워맞추면서, 상기 충진제가 주입된 상기 패키지 몰드 상에 상기 렌즈를 결합시키는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 계합부는 그 끝단이 상기 단차부 내부를 향하여 돌출된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 계합부는 그 끝단이 환형인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 계합부의 끝단은 사출 성형에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 구조 및 그의 렌즈를 패키지에 결합하는 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
발광 다이오드 패키지의 구조에 관한 실시예
우선, 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 도 3의 (b)에 도시 된 바와 같이, MCPCB(도시안함)와 전기적으로 연결되는 한 쌍의 리드 프레임(320)과, 상기 리드 프레임(320)의 일부를 내측에 수용하고, 충진제 주입 공간(330a)을 정의하면서, 하단 모서리에 단차부가 형성된 패키지 몰드(330)와, 상기 패키지 몰드(330) 내부의 리드 프레임(320) 상에 실장된 LED 칩(310)과, 상기 LED 칩(310)과 상기 리드 프레임(320)의 전기적 연결을 위한 와이어(340)를 포함한다. 상기 리드 프레임(320)은 상기한 바와 같이 MCPCB(도시안함)와 전기적으로 연결되어 MCPCB로부터 상기 LED 칩(310)에 전원을 인가한다. 그리고, 상기 패키지 몰드(330)의 충진제 주입 공간(330a)은 소정 깊이를 가지는 캐비티(cavity)로 이루어지며, 상기 와이어(340)는 주로 Au로 이루어진다.
상기 패키지 몰드(330)의 충진제 주입 공간(330a) 내부에는, 상기 패키지 몰드(330) 내부의 LED 칩(310) 및 와이어(340)를 보호하는 충진제(350)가 주입되어 있고, 상기 충진제(350)가 주입된 패키지 몰드(330) 상에는 렌즈(400)가 결합되어 있다. 이때, 상기 렌즈(400)는 그 양측 하면으로부터 돌출되며, 상기 패키지 몰드(330) 하단 모서리의 단차부에 억지 끼워맞춤된 계합부(400a)를 갖는다. 상기 계합부(400a)는, 그 끝단이 환형으로 이루어지는 등 상기 단차부 내부를 향하여 돌출된 것이 바람직하다. 그리고, 이러한 계합부(400a)의 끝단은 사출 성형에 의해 형성될 수 있다.
여기서, 상기 충진제(350)는 주로 실리콘 등으로 이루어지고, 상기 계합부(400a)를 포함한 상기 렌즈(400)는 폴리카보네이트(polycarbonate: PC) 또는 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate: PMMA) 계열의 물질 등으로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에서는, 그 끝단이 환형으로 이루어지는 등 상기 패키지 몰드(330)의 단차부 내부를 향하여 돌출된 렌즈(400)의 계합부(400a)가, 상기 패키지 몰드(330)의 단차부에 억지 끼워맞춤식으로 눌러서 끼워지고 나면, 위쪽 방향으로 잘 빠지지 않게 됨으로써, 렌즈(400)와 LED 패키지의 결합력을 향상시킬 수 있다.
발광 다이오드 패키지의 제조방법에 관한 실시예
이하에서는, 전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 한 쌍의 리드 프레임(320)의 일부를 내측에 수용하고, 충진제 주입 공간(330a)을 정의하면서, 하단 모서리에 단차부가 형성된 패키지 몰드(330)를 형성한다. 여기서, 상기 충진제 주입 공간(330a)은, 소정 깊이를 가지는 캐비티로 이루어진다.
다음으로, 상기 패키지 몰드(330) 내부의 상기 리드 프레임(320) 상에 LED 칩(310)을 실장한다. 그리고, 상기 LED 칩(310)과 상기 리드 프레임(320)을 와이어(340)로 접속시킨다. 이때, 상기 와이어(340)로서 Au 등이 사용될 수 있다.
그 다음에, 상기 패키지 몰드(330) 내부에 충진제(350)를 주입하여, LED 패키지를 완성하고 나서, 상기 LED 패키지를 MCPCB(도시안함)에 일반적인 고온 솔더 리플로우 방식으로 접합시킨다.
그런 다음, 그 양측 하면으로부터 돌출되어 상기 패키지 몰드(330)의 단차부에 억지 끼워맞춤하기 위한 계합부(400a)를 갖는 렌즈(400)의 상기 계합부(400a)를, 상기 패키지 몰드(330)의 단차부에 억지 끼워맞추면서, 상기 충진제(350)가 주입된 상기 패키지 몰드(330) 상에 상기 렌즈(400)를 결합시킨다. 여기서, 상기 계합부(400a)는, 그 끝단이 환형으로 이루어지는 등 상기 단차부 내부를 향하여 돌출된 것이 바람직하다. 그리고, 이러한 계합부(400a)의 끝단은 사출 성형에 의해 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 렌즈(400)의 계합부(400a)의 끝단을 환형 등의 형상으로 제작하고, 패키지 몰드(330)의 하단 모서리에 단차부를 형성하여, 상기 렌즈(400)의 계합부(400a)가 상기 패키지 몰드(330)의 단차부에 억지 끼워맞춤되도록 함으로써, 상기 계합부(400a)에 별도의 에폭시 접착제를 사용하거나, 핫 엠보싱 공정을 수행하는 등의 별도의 공정 추가 없이도, 상기 렌즈(400)와 LED 패키지의 결합력을 향상시킬 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에서는, 렌즈(400) 결합 공정이 진행되지 않은 LED 패키지를 MCPCB 상에 일반적인 고온 솔더 리플로우 방식으로 접합한 다음에, 렌즈(400)를 LED 패키지에 결합시키기 때문에, 저온용 도전 페이스트 사용에 따른 공정 비용의 추가 염려 없이, MCPCB와 LED 패키지를 안정적으로 접합시킬 수 있다.
또한, 패키지 몰드에 형성된 홀에 렌즈의 계합부를 삽입하는 종래의 렌즈 결합 방법이 렌즈 결합 공정을 자동화하기 어려웠던 것에 비해, 본 발명의 실시예에서는 계합부간의 간격과 패키지 몰드의 외곽 사이즈만 맞추어 주면, 훨씬 수월하게 렌즈를 패키지에 결합할 수 있기 때문에, 렌즈 결합 공정의 자동화에 더욱 유리하다는 장점이 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시예에 따르면, 렌즈(400)와 LED 패키지의 결합력을 향상시킬 수 있음은 물론, MCPCB와 LED 패키지를 안정적으로 접합시킬 수 있어, 발광 다이오드 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 공정의 자동화에도 기여할 수 있으므로, 발광 다이오드 패키지의 양산성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법에 의하면, 렌즈 계합부의 끝단을 환형 등의 형상으로 제작하고, 패키지 몰드의 하단 모서리에 단차부를 형성하여, 상기 렌즈의 계합부가 상기 패키지 몰드의 단차부에 억지 끼워맞춤되도록 함으로써, 별도의 공정 추가 없이 상기 렌즈와 LED 패키지의 결합력을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 렌즈를 LED 패키지에 결합하기 전에, 일반적인 고온 솔더 리플로우 방식으로 LED 패키지를 MCPCB 상에 접합할 수 있어, MCPCB와 LED 패키지의 접합 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 발광 다이오드 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 공정의 자동화 및 양산성 증대를 기대할 수 있다.

Claims (8)

  1. 한 쌍의 리드 프레임의 일부를 내측에 수용하고, 충진제 주입 공간을 정의하면서, 하단 모서리에 단차부가 형성된 패키지 몰드;
    상기 패키지 몰드 내부의 상기 리드 프레임 상에 실장된 LED 칩;
    상기 LED 칩과 상기 리드 프레임의 전기적 연결을 위한 와이어;
    상기 패키지 몰드 내부에 주입되어 상기 LED 칩 및 상기 와이어를 보호하는 충진제; 및
    상기 충진제가 주입된 상기 패키지 몰드 상에 결합되고, 그 양측 하면으로부터 돌출되며, 상기 패키지 몰드의 단차부에 억지 끼워맞춤된 계합부를 갖는 렌즈를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계합부는 그 끝단이 상기 단차부 내부를 향하여 돌출된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 계합부는 그 끝단이 환형인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 계합부의 끝단은 사출 성형에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  5. 한 쌍의 리드 프레임의 일부를 내측에 수용하고, 충진제 주입 공간을 정의하면서, 하단 모서리에 단차부가 형성된 패키지 몰드를 형성하는 단계;
    상기 패키지 몰드 내부의 상기 리드 프레임 상에 LED 칩을 실장하는 단계;
    상기 LED 칩과 상기 리드 프레임을 와이어로 접속시키는 단계;
    상기 패키지 몰드 내부에 충진제를 주입하는 단계; 및
    그 양측 하면으로부터 돌출되어 상기 패키지 몰드의 단차부에 억지 끼워맞춤하기 위한 계합부를 갖는 렌즈의 상기 계합부를 상기 단차부에 억지 끼워맞추면서, 상기 충진제가 주입된 상기 패키지 몰드 상에 상기 렌즈를 결합시키는 단계를 포함하는 발광 다이오드 패키지의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 계합부는 그 끝단이 상기 단차부 내부를 향하여 돌출된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 계합부는 그 끝단이 환형인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 계합부의 끝단은 사출 성형에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조방법.
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