KR100774251B1 - 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 엘이디패키지 - Google Patents

리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 엘이디패키지 Download PDF

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신상현
박성배
조승현
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주식회사 우리이티아이
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Abstract

본 발명은 리드프레임(L/F) 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 대한 엘이디(LED) 패키지는, 발광부 및 전극이 구비된 발광소자와; 상기 발광소자가 실장되는 메탈베이스와; 상기 메탈베이스의 양단 상부에 적층되며 발광소자와 와이어 본딩에 의해 전기적 연결을 이루는 리드와; 상기 발광소자가 실장된 메탈베이스와 리드를 감싸 일체화를 이룸과 동시에 상호 간 절연이 이루어지도록 사출 성형되는 상하 개방된 중공의 하우징과; 상기 하우징 상단에 고정되어 발광소자로부터 방출되는 광을 추출하는 렌즈부로 구성되되; 상기 발광소자와 리드 간 전기적 연결을 이루는 와이어 본딩이 단차 없이 상호 동일선상에서 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메탈베이스의 상단에는 리드와 전기적 연결을 이루는 발광소자를 실장하기 위한 소자실장홈이 형성됨과 동시에 상기 소자실장홈의 내측 테두리에는 렌즈부가 고정되는 하우징 상단 내측까지 동일곡률반경으로 연이어지는 광반사부가 형성되고, 상기 메탈베이스의 하단에는 사출 성형된 하우징으로부터 메탈베이스의 이탈 분리가 방지되도록 상기 하우징의 하단과 대응되는 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 의하면, 종래 메탈베이스의 상단과 리드 간의 높이차에 의해 형성되었던 와이어 본딩 단차에 따른 제품의 에러 발생률을 저하시켜 이로 인한 생산성을 향상시킬 수 있으며, 특히 상기 소자실장홈의 내측 테두리에 라운드 처리된 광반사부를 통해 발광소자의 측면 방출광을 반사 및 소자의 발출방향으로 지향시키는 등 상기한 방출광의 지향특성(지향각) 조절이 가능함과 아울러 이로 인한 소자의 발광성능을 향상시킬 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.
엘이디(LED) 패키지, 리드프레임(L/F) 내의 내부 반사층, 라운드 타입 반사구조, 메탈베이스, 소자실장홈, 광반사부, 리드, 하우징, 사출 성형, 발광소자, 렌즈부

Description

리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 엘이디 패키지{LED package for having to round type inner reflected layer in the lead frame}
도 1은 종래 LED 패키지를 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 LED 패키지의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 LED 패키지의 결합 사시도.
도 4는 본 발명에 LED 패키지의 결합 단면도 및 또 다른 실시예의 결합 단면도.
도 5는 본 발명에 대한 LED 패키지 중 메탈베이스의 실시예도.
도 6은 본 발명의 LED 패키지 중 와이어 본딩에 의한 발광소자와 리드 간의 연결 상태도.
도 7은 본 발명의 LED 패키지 중 하우징에 형성된 와이어 연결홀의 실시예도.
도 8은 본 발명에 대한 LED 패키지의 제조과정을 나타낸 블록도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1, 1a. LED 패키지 5. 발광소자
7. 와이어 10. 메탈베이스
12. 소자실장홈 14, 32. 광반사부
16, 38. 걸림턱 20. 리드
22. 전극부 24. 리드 고정홀
30. 하우징 34. 렌즈고정홈
36. 와이어 연결홀 40. 렌즈부
s. 본딩 단차
본 발명은 엘이디(LED) 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈베이스, 리드, 하우징, 렌즈부로 구성된 LED 패키지 중 메탈베이스에 실장되는 발광소자와 리드 간에 전기적 연결을 이루기 위한 와이어를 본딩시키는데 있어 상호 동일선상에서 메탈베이스에 실장된 발광소자와 리드 간의 와이어 본딩이 이루어지도록 함과 동시에 상기 메탈베이스의 소자실장홈의 내측 테두리로부터 하우징 상단 내측까지 동일곡률반경으로 연이어지는 라운드 형태의 광반사부를 형성함으로써, 종래 메탈베이스의 상단과 리드 간의 높이차에 의해 형성되었던 와이어 본딩 단차에 따른 제품의 에러 발생률을 저하시켜 이로 인한 생산성을 향상시킬 수 있으며, 특히 상기 소자실장홈의 내측 테두리에 라운드 처리된 광반사부를 통해 발광소자의 측면 방출광을 반사 및 소자의 발출방향으로 지향시키는 등 상기한 방출광의 지향특성(지향각) 조절이 가능함과 아울러 이로 인한 소자의 발광성능을 향상시킬 수 있도록 한 리드프레임(lead frame; L/F) 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지 에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 발광소자로는 LED(Light Emitting Diode; 발광 다이오드)를 들 수 있는데, 이는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 자외선의 형태로 변환시켜 신호를 보내고 받는 데 사용되는 소자이다.
이러한 LED의 경우 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화기기 등에 사용되고 있으며, 이에 대한 종류는 크게 IRED(Infrared Emitting Diode)와 VLED(Visible Light Emitting Diode)로 나누어진다.
특히 현재의 경우 LED가 적용되는 분야 중 휴대폰 등 정보통신기기의 분야가 소형화 및 슬림(slim)화로 변화되는 추세에 있고, 이의 주변 기기인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등도 더욱 소형화되고 있는 실정이다.
이에 따라 PCB(Printed Circuit Board: 이하 PCB라고 함) 기판에 LED를 직접 장착시키기 위한 표면실장소자(Surface Mount Device: 이하, SMD라 함)가 제안되어 제작이 이루어지고 있으며, 표시소자로 사용되고 있는 LED 램프 역시도 SMD 형으로 개발되고 있다.
이러한 SMD는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 다양한 칼라를 내는 점등표시기용, 문자표시기 및 영상표시기 등으로 사용된다.
이상과 같이 SMD를 PCB 기판에 실장시키기 위한 방법으로 도 1에 도시된 LED 패키지(1) 구조가 제안되었는데, 이에 대한 구성을 간략히 설명하면, 이는 철(凸) 형상이면서 사출 성형되는 하우징(30)으로부터 이탈 분리가 방지되도록 하단 양측에 걸림턱(16)이 형성된 메탈베이스(10)와; 상기 메탈베이스(10)의 양단 상부에 적 층되어 발광소자(5)와 와이어(7) 본딩에 의해 전기적 연결을 이루는 리드(20)와; 상기 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10)와 리드(20)를 감싸 일체화를 이룸과 동시에 상호 간 절연이 이루어지도록 사출 성형되는 하우징(30)과; 상기 하우징(30) 상단에 고정되어 발광소자(5)로부터 방출되는 광을 추출하는 렌즈부(40)로 구성되어 있으며, 특히 상기 발광소자(5)와 리드(20) 간에 전기적 연결을 이루는 와이어(7) 본딩은 메탈베이스(10)와 리드(20) 간의 높이차에 의해 형성된 본딩 단차(s)를 갖도록 구성되어 있다.
여기서 미 설명 부호 22는 발광소자(5)와 와이어(7) 본딩이 이루어지는 리드(20)의 전극부(22)를 나타낸 것이다.
이와 같이 구성된 종래 LED 패키지(1)의 경우 발광소자(5)가 실장되는 메탈베이스(10)가 금속재질로 이루어져 있기 때문에 상기 발광소자(5)로부터 발생되는 열을 외부로 방출시키는 등 방열특성이 우수한 장점이 있지만, 상기 발광소자(5)가 실장되는 메탈베이스(10)와 리드(20) 간에 이루어지는 와이어(7) 본딩작업에 있어 상기 메탈베이스(10)의 상단과 리드(20) 간의 높이차에 의한 본딩 단차(s)가 형성됨에 따라 상기와 같이 메탈베이스(10)와 리드(20) 간의 높이차에 따른 와이어(7) 본딩 단차(s)가 형성될 경우 상호 동일선상에서 메탈베이스(10)에 실장된 발광소자(5)와 리드(20) 간의 와이어(7) 본딩이 상호 동일선상에서 이루어지는 것에 비해 제품의 에러 발생률을 크게 높아지게 되는 단점과 아울러, 이로 인한 제품의 생산성 저하로까지 이어지게 되는 등의 커다란 문제점이 있었다.
또한, 종래 LED 패키지(1)의 경우 발광소자(5)가 실장되는 메탈베이스(10)에 는 상기 발광소자(5)로부터 방출된 광 중 측면 방출광을 소자의 발출방향으로 반사 및 지향시키기 위한 반사구조 즉, 소자실장홈이나 반사판 등이 전무한 구조로 이루어져 있으면서 상기 메탈베이스(10)의 상단에 바로 발광소자(5)가 고정되기 때문에 상기와 같이 발광소자(5)로부터 방출된 측면 방출광을 보다 효과적으로 소자의 발출방향 측으로 지향시키지 못하고 대부분의 측면 방출광이 소자의 측방향으로 발출됨으로써 이에 따른 소자의 발광성능이 크게 저하되는 등의 문제점 역시 있었다.
그리고, 종래 LED 패키지(1) 중 발광소자(5)로부터 방출되는 광을 소자의 발출방향으로 추출하는 렌즈부(40)의 경우 사출 성형된 하우징(30) 상단에 접착제를 이용해 접착시키는 방식으로 고정시키기 때문에 양산을 위한 대량생산이 불가능함과 아울러 생산 수율의 저하로 이어지게 되는 등의 문제점도 있었다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 메탈베이스, 리드, 하우징, 렌즈부로 구성된 LED 패키지 중 메탈베이스에 실장되는 발광소자와 리드 간에 전기적 연결을 이루기 위한 와이어를 본딩시키는데 있어 상호 동일선상에서 메탈베이스에 실장된 발광소자와 리드 간의 와이어 본딩이 이루어지도록 구성함으로써, 발광소자가 실장되는 메탈베이스를 통해 상기 발광소자로부터 발생되는 열을 보다 간편하게 외부로 방출시킬 수 있으며, 특히 종래 메탈베이스의 상단과 리드 간의 높이차에 의해 형성되었던 와이어 본딩 단차에 따른 제품의 에러 발생률을 크게 저하시킴과 아울러, 이로 인한 제품의 생산성 역시 크게 향상시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 LED 패키지에 있어, 메탈베이스 상단에 형성된 소자실장홈의 내측 테두리로부터 하우징 상단 내측까지 동일곡률반경으로 연이어지는 라운드 형태의 광반사부를 형성함으로써, 메탈베이스의 상단에 반사구조가 전무한 종래 LED 패키지에 비해 상기한 소자실장홈을 비롯하여 그 내측 테두리에 라운드 처리된 광반사부를 통해 발광소자의 측면 방출광을 반사 및 소자의 발출방향으로 지향시키는 등 상기한 방출광의 지향특성(지향각) 조절이 가능함과 아울러 이로 인한 소자의 발광성능을 크게 향상시킬 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 LED 패키지에 있어, 발광소자가 실장되는 메탈베이스와 리드를 감싸 일체화를 이룰 수 있도록 사출금형 통해 하우징을 사출 성형한 후 상기 메탈베이스의 소자실장홈에 발광소자를 실장함과 동시에 상기 하우징 상단의 광반사부와 렌즈고정홈 사이에 관통 형성된 와이어 연결홀을 통해 상기 메탈베이스의 소자실장홈에 실장된 발광소자와 리드의 전극부 간에 상호 전기적 연결을 이루기 위한 와이어 본딩작업이 이루어지는 구조로 이루어져 있기 때문에 상기 사출 성형된 하우징의 간섭 없이 보다 간편하게 와이어 본딩을 통한 발광소자와 리드 간의 전기적 연결을 이룰 수 있으며, 이로 인한 LED 패키지의 제작공정이 단순해져 공정상 불량률이 크게 저하됨과 아울러 대량생산으로 인한 제품단가 역시 크게 저하됨에 따라 타사 대비 제품경쟁력을 상승시킬 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
이와 더불어, 본 발명의 LED 패키지 중 발광소자로부터 방출되는 광을 소자의 발출방향으로 추출하는 역할의 렌즈부를 사출 성형된 하우징의 상단에 고정시킴에 있어, 접착제를 이용해 접합시키거나 또는 트렌스퍼 몰딩 방식 및 디스펜서 몰 딩방식을 이용해 몰딩 고정시킴으로써, LED 패키지를 구성하는 구조에 따라 렌즈부 고정방식을 선택적으로 사용이 가능하며, 이를 통한 LED 패키지의 대량생산으로 생산 수율이 크게 향상되도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 대한 리드프레임(L/F) 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지는, 발광부 및 전극이 구비된 발광소자와; 상기 발광소자가 실장되는 메탈베이스와; 상기 메탈베이스의 양단 상부에 적층되며 발광소자와 와이어 본딩에 의해 전기적 연결을 이루는 리드와; 상기 발광소자가 실장된 메탈베이스와 리드를 감싸 일체화를 이룸과 동시에 상호 간 절연이 이루어지도록 사출 성형되는 상하 개방된 중공의 하우징과; 상기 하우징 상단에 고정되어 발광소자로부터 방출되는 광을 추출하는 렌즈부로 구성되되;
상기 발광소자와 리드 간 전기적 연결을 이루는 와이어 본딩이 단차 없이 상호 동일선상에서 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 대한 리드프레임(L/F) 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지(이하, LED 패키지라 함)를 도면과 대비하여 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명에 대한 LED 패키지의 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 대한 LED 패키지의 결합 사시도를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명에 LED 패키지의 결합 단면도 및 또 다른 실시예의 결합 단면도를 나타낸 것이다.
또한, 도 5는 본 발명에 대한 LED 패키지 중 메탈베이스의 실시예를 나타낸 것이며, 도 6은 본 발명의 LED 패키지 중 와이어 본딩에 의한 발광소자와 리드 간 의 연결 상태도를 나타낸 것이며, 도 7은 본 발명의 LED 패키지 중 하우징에 형성된 와이어 연결홀의 실시예도를 나타낸 것이다.
먼저, 본 발명의 LED 패키지(1a) 구조에 대하여 상세히 설명하기에 앞서 종래 LED 패키지(1)와 동일 구조에 대해서는 동일 부호를 적용하기로 한다.
본 발명의 LED 패키지(1a)는, 메탈베이스(10)에 실장되는 발광소자(5)와 리드(20) 간에 전기적 연결을 이루기 위한 와이어(7)를 본딩 시키는데 있어 종래와 같이 상기 메탈베이스(10)의 상단과 리드(20) 간의 높이차에 의해 형성되었던 와이어(7) 본딩 단차(s)를 없애고 상호 동일선상에서 메탈베이스(10)에 실장된 발광소자(5)와 리드(20) 간의 와이어(7) 본딩이 이루어지도록 함과 동시에 상기 메탈베이스(10)의 소자실장홈(12)의 내측 테두리로부터 하우징(30) 상단 내측까지 동일곡률반경으로 연이어지는 라운드 형태의 광반사부(14)를 형성함으로써, 종래 발광소자(5)와 리드(20) 간 와이어(7) 본딩 단차(s)에 따른 제품의 에러 발생률을 저하시켜 이로 인한 생산성을 향상시킴과 아울러, 상기 발광소자(5)의 측면 방출광을 광반사부(14)를 통해 반사 및 소자의 발출방향으로 지향시켜 이로 인한 소자의 발광성능을 향상시킬 수 있도록 구성되어 있다.
이러한 본 발명에 따른 LED 패키지(1a)의 경우 도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이 발광부(미도시) 및 전극(미도시)이 구비된 발광소자(5)와; 상기 발광소자(5)가 실장되는 메탈베이스(10)와; 상기 메탈베이스(10)의 양단 상부에 적층되며 발광소자(5)와 와이어(7) 본딩에 의해 전기적 연결을 이루는 리드(20)와; 상기 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10)와 리드(20)를 감싸 일체화를 이룸과 동시에 상 호 간 절연이 이루어지도록 사출 성형되는 상하 개방된 중공의 하우징(30)과; 상기 하우징(30) 상단에 고정되어 발광소자(5)로부터 방출되는 광을 추출하는 렌즈부(40)로 구성되어 있으며, 특히 상기 발광소자(5)와 리드(20) 간 전기적 연결을 이루는 와이어(7) 본딩이 단차(s) 없이 상호 동일선상에서 이루어지도록 구성되어 있다.
또한, 상기 와이어(7) 본딩이 상호 동일선상에서 이루어질 수 있게 사출 성형된 하우징(30)을 통해 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10)의 상단과 리드(20)의 상단이 상호 수평면을 이루도록 위치 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 LED 패키지(1a) 중 상기 메탈베이스(10)의 경우 LED 패키지(1)의 최하위층으로서 실장되는 발광소자(5)로부터 발생되는 열을 외부로 방출시키는 기능을 수행할 수 있도록 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)이나 전도성이 우수한 금속재질로 형성되어 있으며, 전체 형상이 사각 형태 또는 원형 형태를 이루면서 각각의 형태 즉, 도 5의 (a)와 같이 상기 사각 형태를 이루는 메탈베이스(10)의 상측으로 광반사부(14)를 포함한 소자실장홈(12)이 철(凸) 형태와 같이 돌출되거나 이와 반대로 도 5의 (b)와 같이 상기 메탈베이스(10) 내부로 매입된 구조로 형성하고, 또는 도 5의 (c)와 같이 상기 원형 형태를 이루는 메탈베이스(10)의 상측으로 광반사부(14)를 포함한 소자실장홈(12)이 철(凸) 형태와 같이 돌출되거나 이와 반대로 도 5의 (d)와 같이 상기 메탈베이스(10) 내부로 매입된 구조로 형성되어 있다.
또한, 상기 메탈베이스(10)의 상단에는 리드(20)와 전기적 연결을 이루는 발 광소자(5)를 실장시키기 위한 원형 형상의 소자실장홈(12)이 형성되어 있는데, 이는 부분 식각이나 에칭가공, 절삭가공, 주물가공, 프레스 가공 등의 방식에 의해 이루어지며, 상기 소자실장홈(12)의 내측 테두리에는 렌즈부(40)가 고정되는 하우징(30) 상단 내측까지 동일곡률반경으로 연이어지는 광반사부(14)가 형성되어 있다.
이 때, 상기와 같이 소자실장홈(12)의 내측 테두리서부터 하우징(30) 상단 내측까지 동일곡률반경으로 연이어져 형성된 광반사부(14)의 경우 도 4의 (a)(b)에 도시한 바와 같이 소자실장홈(12)의 내측 테두리로부터 내측 또는 외측으로 볼록하게 라운드 진 형태로 형성되어 있는데, 특히 도 4의 (b)에 도시된 상세도와 같이 상기 소자실장홈(12)의 내측 테두리로부터 외측으로 볼록하게 라운드 진 형태의 광반사부(14)에는 소자의 측면광을 포함한 내부 반사의 표면 확산을 위하여 에칭 또는 표면처리공법을 통해 외측으로 라운드지면서 랜덤(random)하게 볼록한 마이크로 크기의 엠보싱 형태로 표면 처리되어 있으며, 상기한 형태의 광반사부(14)를 포함한 소자실장홈(12)에는 발광소자(5)로부터 측면으로 방출된 광을 반사시켜 보다 원활하게 소자의 발출방향으로 지향시키는 등 소자의 발광성능을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 방법으로 은(Ag) 또는 반사율이 높은 금속재질을 도금 또는 증착되어 있다.
이와 더불어, 상기 메탈베이스(10)의 하단에는 사출 성형된 하우징(30)으로부터 메탈베이스(10)의 이탈 분리가 방지될 수 있도록 상기 개방된 하우징(30)의 하단과 대응되는 걸림턱(16)이 형성되어 있다.
그리고, 본 발명의 LED 패키지(1) 중 상기 리드(20)의 경우 메탈베이스(10) 상부에 적층되어 실장되는 발광소자(5)와 와이어(7) 본딩에 의해 전기적 연결이 이루어지는 요소로서, 구리(Cu) 또는 가공성 및 열전도성이 높은 금속재질로 형성되어 있으며, 상기와 같이 발광소자(5)와의 와이어(7) 본딩에 의해 전기적 연결을 이룰 수 있도록 4등분으로 분리된 구조를 이루면서 일측 모서리엔 메탈베이스(10)의 소자실장홈(12)과 대응되면서 발광소자(5)와 와이어(7) 본딩이 이루어지는 호형상의 전극부(22)가 형성되어 있는데, 이 때 상기 전극부(22)의 경우 상호 대향되어 이격된 원형 형태를 이루면서 메탈베이스(10)의 소자실장홈(12)에 실장된 발광소자(5)와 리드(20) 간 전기적 연결을 이루는 와이어(7)의 본딩 위치가 종래 LED 패키지(1)와 같이 메탈베이스(10)와 리드(20) 간 높이차에 의해 형성된 본딩 단차(s)를 이루지 않고 상호 동일선상 즉, 사출 성형된 하우징(30)을 통해 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10)의 상단과 리드(20)의 상단이 상호 수평면을 이루는 동일선상에서 와이어(7) 본딩이 이루어지도록 설치되어 있다.
이 때, 상기와 같이 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10)의 상단과 리드(20)의 상단 간에 이루어진 수평면 형성은, 하우징(30)의 사출 성형시 유입된 수지재 즉, 철(凸) 형상의 메탈베이스(10) 양단 상부와 리드(20)의 하부 사이로 수지재가 유입됨과 동시에 응고되면서 상기 응고된 수지재에 의해 리드(20)가 상기 메탈베이스(10) 양단 상부로부터 이격되어 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10)의 상단과 동일선까지 상승하여 위치 적층됨으로써, 상기한 와이어(7) 본딩이 메탈베이스(10)에 실장된 발광소자(5)와 리드(20) 간에 동일선상에서 이루어질 수 있는 조건인 상호간 수평면을 형성하게 된다.
이와 같이 구성된 상기 리드(20)와 발광소자(5) 간의 전기적 연결은 6의 (a),(b),(c)와 같이 와이어(7) 본딩에 의해 각각의 3가지 형태로 이루어지게 되는데, 여기서 도 6의 (a)에 도시된 리드(20)와 발광소자(5) 간에 형성된 전기적 연결 상태의 경우 2개의 발광소자(5a,5b)를 이용해 4등분으로 분리된 구조의 리드(20a,20b,20c,20d)와 전기적 연결을 이루는 것으로서, 이 때 상기 발광소자(5a,5b)는 전기적인 특성이 서로 다른 상태로 각각의 구동이 가능함과 아울러 상기한 발광소자(5a,5b) 중 상측의 1번 발광소자(5a)를 통한 1번 리드(20a)의 전극부(22)와 3번 리드(20c)의 전극부(22) 간에 직렬 연결되고, 하측의 2번 발광소자(5b)를 통한 2번 리드(20b)의 전극부(22)와 4번 리드(20d)의 전극부(22) 간에 직렬 연결이 이루어지는 등의 회로 구성을 형성하게 되며, 상기한 회로 구성은 병렬 연결 상태 즉, 도 6의 (c)와 같이 상호 병렬 연결된 1번 리드(20a) 전극부(22)와 2번 리드(20b) 전극부(22), 그리고 3번 리드(20c) 전극부(22)와 4번 리드(20d) 전극부(22)를 하나의 발광소자(5)를 통해 전기적 연결을 이루는 등 병렬 연결 상태의 회로 구성에 비해 매우 유리한 전기적 특성을 갖는다.
또한, 도 6의 (b)에 도시된 리드(20)와 발광소자(5) 간에 형성된 전기적 연결 상태의 경우 전술한 도 6의 (a)와 같이 발광소자(5a,5b)를 2개로 사용하지 않고 한 개의 발광소자(5)를 이용해 리드(20)와의 전기적 연결을 이루는 것으로서, 이 때의 회로 구성은 4등분된 리드(20a,20b,20c,20d) 중 1번 리드(20a)의 전극부(22)와 3번 리드(20c)의 전극부(22)만 상기 발광소자(5)와 전기적 연결을 이루고 나머 지 2번 리드(20b)와 4번 리드는 사용하지 않은 상태로 회로 구성을 형성할 수도 있으며, 마지막 회로 구성인 도 6의 (c)와 같이 도시된 리드(20)와 발광소자(5) 간에 형성된 전기적 연결 상태의 경우 전술한 바와 같이 1, 2번 리드(20a,20b)의 각 전극부(22)를 병렬 연결하고, 3, 4번 리드(20c,20d)의 각 전극부(22)를 병렬 연결한 후 상호 병렬 연결된 1, 2번 리드(20a,20b)와 3, 4번 리드(20c,20d)를 하나의 발광소자(5)를 통해 전기적 연결을 이루는 병렬 연결 상태의 회로 구성을 형성할 수도 있음을 미리 밝혀둔다.
그리고, 상기 전극부(22)와 대향되는 리드(20)의 타측 모서리에는 하우징(30)의 사출 성형시 유입 응고된 수지재와 대응되어 하우징(30)으로부터 각 리드(20)의 이탈이 방지될 수 있도록 하는 리드 고정홀(24)이 관통 형성되어 있다.
이와 더불어, 상기 리드(20) 즉, 일측 모서리에 호형상으로 형성된 전극부(22)와 발광소자(5) 간 본딩작업에 의해 전기적 연결이 이루어지도록 하는 와이어(7)의 경우 전도성이 우수한 금(Au) 재질로 이루어져 있다.
더욱이, 상기 리드(20)의 경우 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10)와 리드(20)를 감싸 상호 일체화시키기 위한 하우징(30)의 사출 성형시 메인 PCB(미도시) 표면에 실장되어 프린트된 회로부(미도시)와 직접 접촉되어 전기적 연결을 이룰 수 있도록 상기 리드(20)의 양단이 하우징(30)의 양측 외부로 돌출된 상태로 고정되어 있으며, 상기 PCB 회로부와의 전기적 연결을 보다 간편하게 이룰 수 있도록 상기 하우징(30)의 양측면으로부터 하방(下方)으로 절곡 형성되어 있다.
한편, 본 발명의 LED 패키지(1) 중 상기 하우징(30)의 경우 사출금형(미도 시)을 통해 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10)와 리드(20)를 감싸 일체화를 이룸과 동시에 상기 메탈베이스(10)와 리드(20) 간 절연을 이룰 수 있도록 사출 성형되는 요소로서, PPA 또는 반사율이 좋은 수지계열로 이루어져 있으면서 전체 형상이 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10)와 리드(20)의 각 측면을 감쌀 수 있도록 상하부가 개방되면서 메탈베이스(10)의 외주면 형상과 동일한 내측면을 갖는 중공의 사각 형상으로 형성되어 있으며, 전술한 바와 같이 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10)의 상단과 리드(20)의 상단 간에 수평면을 형성하기 위해 메탈베이스(10) 양단 상부와 리드(20) 하부 사이 및 상기 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10) 상단의 각 측면과 리드(20)의 전극부(22) 사이에 하우징(30)의 사출 성형으로 유입된 수지재에 의해 상기 메탈베이스(10)와 리드(20) 간에 상호 절연이 이루어지게 된다.
또한, 상기 하우징(30)의 상단에는 메탈베이스(10)의 소자실장홈(12) 내측 테두리에 형성된 광반사부(14)로부터 동일곡률반경으로 연장되어 발광소자(5)의 측면 방출광을 반사 및 지향되도록 광반사부(32)가 형성되어 있는데, 이 때 상기 광반사부(32)에는 발광소자(5)로부터 측면으로 방출된 광을 반사시켜 보다 원활하게 소자의 발출방향으로 지향시키는 등 소자의 발광성능을 향상시킬 수 있도록 은(Ag) 또는 반사율이 높은 금속재질이 도금 또는 증착되어 있으며, 상기 광반사부(32)의 외측 둘레에는 렌즈부(40)를 안착 고정시키기 위한 렌즈고정홈(34)이 단턱 형태로 형성되어 있다.
그리고, 상기 하우징(30) 하단에는 하우징(30)의 사출 성형시 메탈베이 스(10)의 하단에 형성된 걸림턱(16)과 대응 결합되기 위한 걸림턱(38)이 내측으로 돌출 형성되어 있다.
이와 더불어, 상기 하우징(30)의 상단에 형성된 광반사부(32)와 렌즈고정홈(34) 사이에는 도 6과 같이 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10)와 리드(20)를 감싸 일체화를 이루기 위해 하우징(30)의 사출 성형이 이루어진 상태에서 상기와 같이 사출 성형된 하우징(30)에 의해 고정된 리드(20)와 발광소자(5) 간에 상호 전기적 연결을 위한 와이어(7) 본딩이 보다 쉽게 이루어질 수 있도록 와이어 연결홀(36)이 관통 형성되어 있으며, 특히 상기 와이어 연결홀(36)의 경우 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 렌즈고정홈(34)의 외측으로부터 광반사부(32)를 포함하여 하단까지 절개 개방된 형태로 경사지게 관통 형성되거나, 또는 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 렌즈고정홈(34)의 외측으로부터 광반사부(32)의 상단까지만 경사지게 관통 형성되어 있는데, 이 때 도 7의 (a)와 같이 와이어 연결홀(36)이 관통 형성될 경우 전술한 바와 같이 리드(20)와 발광소자(5) 간에 전기적 연결을 위한 와이어(7) 본딩이 보다 쉽게 이루어지는 등 작업성이 좋아지는 특징적 효과가 있고, 이와 반대로 도 7의 (b)와 같이 와이어 연결홀(36)이 관통 형성될 경우 상기한 와이어 연결홀(36)의 전방(前方)에도 광반사부(32)가 형성됨에 따라 상기 광반사부(32)에 의해 발광소자(5)의 측면 방출광이 반사 및 지향되는 등 광특성이 좋아지는 특징적 효과가 있다.
또한, 본 발명의 LED 패키지(1) 중 상기 렌즈부(40)의 경우 하우징(30) 상단에 고정되어 발광소자(5)로부터 방출되는 광을 소자의 발출방향으로 추출하는 요소 로서, 상기 하우징(30) 상단에 렌즈부(40)의 고정시 접착제를 이용해 접합시키거나 또는 트렌스퍼 몰딩방식 및 디스펜서 몰딩방식 모두를 이용해 몰딩 고정시킬 수 있다.
이 때, 상기와 같이 하우징(30) 상단에 렌즈부(40)를 고정시키기 위한 방법으로 접착제를 비롯하여 트렌스퍼 몰딩방식과 디스펜서 몰딩방식 모두를 사용할 경우 LED 패키지(1a)를 구성하는 구조에 따라 렌즈부(40) 고정방식을 선택적으로 사용할 수 있으며, 특히 이를 통한 LED 패키지(1a)의 대량생산이 가능해지면서 이에 따른 제품의 생산 수율이 크게 향상되게 되는 등의 특징적 효과를 이룰 수 있다.
도 8은 본 발명에 대한 LED 패키지의 제조과정을 나타낸 블록도이다.
이상과 같이 구성된 본 발명의 LED 패키지(1a)에 대한 제조과정을 도 8과 대비하여 간략히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)이나 전도성이 우수한 금속재질로 이루어진 철(凸) 형상의 메탈베이스(10) 상단 중앙에 발광소자(5)를 실장하기 위한 원형 형상의 소자실장홈(12)을 부분 식각 또는 에칭가공, 절삭가공, 주물가공, 프레스 가공 등의 방식을 통해 형성(S100)한다.
그리고, 상기와 같이 소자실장홈(12)이 형성된 메탈베이스(10)를 비롯하여 발광소자(5)와 전기적 연결을 이루는 리드(20)를 감싸 일체화를 이루도록 하우징(30)을 사출 성형하는 사출금형의 캐비티(미도시) 내에 장착시키되, 사출 성형시 메탈베이스(10) 양단 상부와 리드(20)의 하부 사이 및 상기 발광소자(5)가 실장된 메탈베이스(10)의 상단 각 측면과 리드(20)의 전극부(22) 사이로 수지재가 유입되 어 상기 수지재에 의해 상기 메탈베이스(10)와 리드(20) 간 절연이 이루어지도록 함과 아울러, 발광소자(5)와 리드(20) 간에 전기적 연결을 이루는 와이어(7)의 본딩 위치가 상호 동일선상에서 이루어질 수 있게 메탈베이스(10)의 상단과 리드(20)의 상단이 상호 수평면을 이루도록 장착(S110)시킨다.
이후, 사출금형의 캐비티 내에 수지재를 분사 유입시켜 상기 메탈베이스(10)와 리드(20)를 감싸 일체화를 이루도록 하우징(30)의 사출 성형이 이루어지게 되는데, 이 때 상기한 하우징(30) 사출 성형과정에서 후(後) 공정인 하우징(30)에 의해 고정된 리드(20)와 메탈베이스(10)의 소자실장홈(12)에 실장되는 발광소자(5) 간에 상호 전기적 연결을 위한 와이어(7) 본딩 작업을 행할 수 있게 상기 리드(20)의 전극부(22)와 대응되는 위치 즉, 상기 하우징(30) 상단의 광반사부(32)와 렌즈고정홈(34) 사이에 와이어 연결홀(36)이 관통되도록 사출 성형(S120)시킨다.
그리고, 상기와 같이 메탈베이스(10)와 리드(20)를 감싸 일체화시키기 위한 하우징(30)의 사출 성형이 종료되면 상기 개방된 하우징(30)의 상단 즉, 중공의 광반사부(32)를 통해 메탈베이스(10)의 소자실장홈(12) 내에 발광소자(5)를 실장(S130) 고정한 다음 상기 하우징(30) 상단의 광반사부(32)와 렌즈고정홈(34) 사이에 관통 형성된 와이어 연결홀(36)을 통해 상기 메탈베이스(10)의 소자실장홈(12)에 실장된 발광소자(5)와 리드(20)의 전극부(22)에 상호 전기적 연결을 위한 와이어(7) 본딩작업을 실행(S140)한다.
이 때, 상기 와이어(7) 본딩은 하우징(30) 사출 성형에 의해 상호 수평면을 이루는 메탈베이스(10)의 상단과 리드(20)의 상단 즉, 메탈베이스(10)에 실장된 발 광소자(5)와 리드(20) 간에 동일선상에서 이루어지게 된다.
그 다음 상기 메탈베이스(10)의 소자실장홈(12)에 실장된 발광소자(5)로부터 방출되는 광을 소자의 발출방향으로 추출할 수 있도록 상기 하우징(30)의 상단에 접착제, 트렌스퍼 몰딩방식, 디스펜서 몰딩방식 중 어느 하나의 방식을 이용해 렌즈부(40)를 고정(S150)시킨 후 마지막 공정으로 다이싱 공법 또는 트림(Trim) & 포밍(Forming)을 통해 상기와 같이 발광소자(5)가 실장되어 패키지화된 다수의 LED 패키지(1)를 개별 분리(S160)시킴으로써, 본 발명에 대한 LED 패키지(1)의 제조가 완료된다.
이상에서와 같이 상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명의 LED 패키지는, 메탈베이스, 리드, 하우징, 렌즈부로 구성된 LED 패키지 중 메탈베이스에 실장되는 발광소자와 리드 간에 전기적 연결을 이루기 위한 와이어를 본딩시키는데 있어 상호 동일선상에서 메탈베이스에 실장된 발광소자와 리드 간의 와이어 본딩이 이루어지도록 구성함으로써, 발광소자가 실장되는 메탈베이스를 통해 상기 발광소자로부터 발생되는 열을 보다 간편하게 외부로 방출시킬 수 있으며, 특히 종래 메탈베이스의 상단과 리드 간의 높이차에 의해 형성되었던 와이어 본딩 단차에 따른 제품의 에러 발생률을 크게 저하시킴과 아울러, 이로 인한 제품의 생산성 역시 크게 향상시킬 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 LED 패키지에 있어, 메탈베이스 상단에 형성된 소자실장홈의 내측 테두리로부터 하우징 상단 내측까지 동일곡률반경으로 연이어지는 라운드 형태의 광반사부를 형성함으로써, 메탈베이스의 상단에 반사구조가 전무한 종래 LED 패키지에 비해 상기한 소자실장홈을 비롯하여 그 내측 테두리에 라운드 처리된 광반사부를 통해 발광소자의 측면 방출광을 반사 및 소자의 발출방향으로 지향시키는 등 상기한 방출광의 지향특성(지향각) 조절이 가능함과 아울러 이로 인한 소자의 발광성능을 크게 향상시킬 수 있는 등의 효과 역시 있다.
그리고, 본 발명의 LED 패키지에 있어, 발광소자가 실장되는 메탈베이스와 리드를 감싸 일체화를 이룰 수 있도록 사출금형 통해 하우징을 사출 성형한 후 상기 메탈베이스의 소자실장홈에 발광소자를 실장함과 동시에 상기 하우징 상단의 광반사부와 렌즈고정홈 사이에 관통 형성된 와이어 연결홀을 통해 상기 메탈베이스의 소자실장홈에 실장된 발광소자와 리드의 전극부 간에 상호 전기적 연결을 이루기 위한 와이어 본딩작업이 이루어지는 구조로 이루어져 있기 때문에 상기 사출 성형된 하우징의 간섭 없이 보다 간편하게 와이어 본딩을 통한 발광소자와 리드 간의 전기적 연결을 이룰 수 있으며, 이로 인한 LED 패키지의 제작공정이 단순해져 공정상 불량률이 크게 저하됨과 아울러 대량생산으로 인한 제품단가 역시 크게 저하됨에 따라 타사 대비 제품경쟁력을 상승시킬 수 있는 등의 효과도 있다.
이와 더불어, 본 발명의 LED 패키지 중 발광소자로부터 방출되는 광을 소자의 발출방향으로 추출하는 역할의 렌즈부를 사출 성형된 하우징의 상단에 고정시킴 에 있어, 접착제를 이용해 접합시키거나 또는 트렌스퍼 몰딩 방식 및 디스펜서 몰딩방식을 이용해 몰딩 고정시킴으로써, LED 패키지를 구성하는 구조에 따라 렌즈부 고정방식을 선택적으로 사용이 가능하며, 이를 통한 LED 패키지의 대량생산으로 생산 수율이 크게 향상되는 효과 등도 있다.

Claims (11)

  1. 발광부 및 전극이 구비된 발광소자와;
    상기 발광소자가 실장되는 메탈베이스와;
    상기 메탈베이스의 양단 상부에 적층되며 발광소자와 와이어 본딩에 의해 전기적 연결을 이루는 리드와;
    상기 발광소자가 실장된 메탈베이스와 리드를 감싸 일체화를 이룸과 동시에 상호 간 절연이 이루어지도록 사출 성형되는 상하 개방된 중공의 하우징과;
    상기 하우징 상단에 고정되어 발광소자로부터 방출되는 광을 추출하는 렌즈부로 구성되되;
    상기 발광소자와 리드 간 전기적 연결을 이루는 와이어 본딩이 단차 없이 상호 동일선상에서 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 와이어 본딩이 상호 동일선상에서 이루어질 수 있게 사출 성형된 하우징을 통해 발광소자가 실장된 메탈베이스의 상단과 리드의 상단이 상호 수평면을 이루도록 위치 구성된 것을 특징으로 하는 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 메탈베이스의 상단에는 리드와 전기적 연결을 이루 는 발광소자를 실장하기 위한 소자실장홈이 형성됨과 동시에 상기 소자실장홈의 내측 테두리에는 렌즈부가 고정되는 하우징 상단 내측까지 동일곡률반경으로 연이어지는 광반사부가 형성되고, 하단에는 사출 성형된 하우징으로부터 메탈베이스의 이탈 분리가 방지되도록 상기 하우징의 하단과 대응되는 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 하는 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 메탈베이스는 전체 형상이 사각 형태 또는 원형 형태를 이루면서 각각의 형태에 광반사부를 포함한 소자실장홈이 메탈베이스 상측에 철(凸) 형태로 돌출되거나 상기 메탈베이스 내부로 매입된 구조로 형성되며, 상기 소자실장홈의 내측 테두리서부터 하우징 상단 내측까지 동일곡률반경으로 연이어져 형성된 광반사부는 소자실장홈의 내측 테두리로부터 외측 또는 내측으로 볼록하게 라운드 진 형태로 형성됨과 아울러 은(Ag) 또는 반사율이 높은 금속재료가 증착 형성된 것을 특징으로 하는 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 리드는 발광소자와 전기적 연결을 이루도록 4등분으로 분리된 구조를 이루면서 일측 모서리엔 메탈베이스의 소자실장홈과 대응되면서 발광소자와 와이어 본딩이 이루어지는 호형상의 전극부가 형성되고, 상기 전극부와 대향되는 타측 모서리엔 하우징의 사출 성형시 유입 응고된 수지재와 대응되어 하우징으로부터 리드의 이탈이 방지되도록 하는 리드 고정홀이 관통 형성된 것을 특 징으로 하는 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 하우징의 사출 성형시 유입된 수지재에 의한 메탈베이스 양단 상부로부터 리드가 이격되게 적층됨과 동시에 상기 리드의 양단이 하우징 외부로 돌출되게 고정된 것을 특징으로 하는 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 메탈베이스와 리드를 감싸는 하우징의 상단에는 메탈베이스의 소자실장홈 내측 테두리에 형성된 광반사부로부터 동일곡률반경으로 연장되어 발광소자의 측면 방출광을 반사 및 지향되도록 은(Ag) 또는 반사율이 높은 금속재료가 증착된 광반사부가 형성되고, 상기 광반사부의 외측 둘레에는 렌즈부를 안착 고정시키기 위한 렌즈고정홈이 단턱 형태로 형성되며, 상기 하우징의 하단에는 메탈베이스의 하단에 형성된 걸림턱과 대응 결합되는 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 하는 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 광반사부와 렌즈고정홈 사이에는 사출 성형된 하우징에 의해 고정된 리드와 발광소자 간에 전기적 연결을 위한 와이어 본딩이 이루어질 수 있도록 하는 와이어 연결홀이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 와이어 연결홀은 와이어 본딩의 작업성을 좋게 하기 위해 상기 렌즈고정홈의 외측으로부터 광반사부를 포함하여 하단까지 절개 개방된 형태로 경사지게 관통 형성되거나 또는 발광소자로부터 발출되는 광특성을 좋게 하기 위해 상기 렌즈고정홈의 외측으로부터 광반사부의 상단까지만 경사지게 관통 형성된 것을 특징으로 하는 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈부는 접착제에 의한 접합 또는 트렌스퍼 몰딩 방식 또는 디스펜서 몰딩방식을 통해 하우징 상단에 고정되는 것을 특징으로 하는 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지.
  11. 제 4 항에 있어서, 상기 소자실장홈의 내측 테두리로부터 외측으로 볼록하게 라운드 진 형태의 광반사부에는 소자의 측면광을 포함한 내부 반사의 표면 확산을 위하여 에칭 또는 표면처리공법을 통해 외측으로 라운드지면서 랜덤(random)하게 볼록한 마이크로 크기의 엠보싱 형태로 표면 처리된 것을 특징으로 하는 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 LED 패키지.
KR1020060100664A 2006-10-17 2006-10-17 리드프레임 내의 내부 반사층이 라운드 형태를 갖는 엘이디패키지 KR100774251B1 (ko)

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