KR100856493B1 - 방열형 ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 방열형 LED 패키지에 관한 것으로, 전기단자로서의 기능 외에, 방열 기능을 포함한 다른 기능을 갖는 리드프레임이 구비된 방열형 LED 패키지를 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.

이를 위해, 본 발명에 따른 방열형 LED 패키지는, LED칩과, 서로 이웃하는 함몰부들을 구비하되, 상기 함몰부들이 상기 LED칩이 실장되는 하나의 컵을 형성하는 제 1 및 제 2 리드프레임과, 상기 함몰부들의 컵바닥면이 외부로 노출되게 상기 제 1 및 제 2 리드프레임을 지지하는 지지부재를 포함한다.

방열, LED칩, 리드프레임, 컵, 함몰부, 지지부재, 봉지부재

Description

방열형 ＬＥＤ 패키지{HEAT RADIATING TYPE LED PACKAGE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방열형 LED 패키지를 위로부터 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방열형 LED 패키지의 아래로부터 도시한 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열형 LED 패키지를 도시한 단면도.

도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 방열형 LED 패키지의 제 1 및 제 2 리드프레임을 도시한 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

12: 제 1 리드프레임 14: 제 2 리드프레임

122, 142: 함몰부 123, 143: 컵바닥면

124, 144: 날개부 20: 지지부재

30: 봉지부재 32: 제 1 봉지부

34: 제 2 봉지부 102: 고정홀

2: LED칩

본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 방열 기능을 포함한 다양한 기능의 리드프레임 구조를 갖는 방열형 LED 패키지에 관한 것이다.

발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자로서, 통상, LED칩이 탑재된 패키지의 구조로 제작되며, 흔히, 'LED 패키지'라고 칭해지고 있다. 위와 같은 LED 패키지는 일반적으로 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board) 상에 장착되어 그 인쇄회로기판에 형성된 전극으로부터 전류를 인가받아 발광 동작하도록 구성된다.

LED 패키지에 있어서, LED칩으로부터 발생한 열은 LED 패키지의 발광 성능 및 수명에 직접적인 영향을 미친다. 그 이유는 LED칩에 발생한 열이 그 LED칩에 오래 머무르는 경우 LED칩을 이루는 결정 구조에 전위(dislocation) 및 부정합(mismatch)를 일으키기 때문이다.

이에 따라, 종래에는 LED칩으로부터 발생한 열의 방출을 촉진시키기 위한 기술들이 제안된 바 있다. 그 중 대표적인 것은, LED칩을 리드프레임 상에 장착하는 대신에, 패키지 몸체 내부에 열전도성이 뛰어난 금속소재의 방열슬러그를 삽입 설치하고, 그 방열슬러그에 LED칩을 장착한 LED 패키지이다.

그러나, 종래의 LED 패키지는, 방열슬러그가 외부로 노출되는 방열 면적에 비해 그 체적이 상대적으로 크므로, 고가의 열전도성 재료가 아니면 그 이용이 제한되며, 또한 그 방열슬러그를 설치하는데 따른 많은 공정상의 어려움이 뒤따르는 문제점이 있다. 게다가, 위의 방열슬러그는 LED 패키지의 컴팩트화를 저해하는 원인이 되기도 한다.

또한, 종래의 LED 패키지는, 리드프레임과 방열슬러그를 지지하는 패키지 몸체의 재료로 통상 PPA 등과 같은 합성수지를 하는데, 그 합성수지가 LED칩의 빛 에너지에 의해 변색되는 문제점을 또한 갖고 있다.

따라서, 본 발명은, 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 전기단자로서의 기능 외에, 방열 기능을 포함한 다른 기능을 갖는 리드프레임이 구비된 방열형 LED 패키지를 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 LED 패키지는, LED칩과, 서로 이웃하는 함몰부들을 구비하되, 상기 함몰부들이 상기 LED칩이 실장되는 하나의 컵을 형성하는 제 1 및 제 2 리드프레임과, 상기 함몰부들의 컵바닥면이 외부로 노출되게 상기 제 1 및 제 2 리드프레임을 지지하는 지지부재를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 제 1 및 제 2 리드프레임은 상기 함몰부들 각각으로부터 상기 지지부재의 외측으로 연장된 날개부들을 구비한다.상기 지지부재는, 상기 컵바닥면을 피해 상기 제 1 및 제 2 리드프레임의 일부를 덮도록, 수지를 몰딩하여 형성된다. 상기 제 1 및 제 2 리드프레임에는 상기 지지부재를 이루는 수지가 메워지는 고정홀이 형성될 수 있다. 상기 컵 내에는 광투과성의 수지를 주성분으로 하는 봉지부재가 형성되며, 상기 봉지부재는, 상기 LED칩 주 변을 덮는 제 1 봉지부와 상기 제 1 봉지부 위에 형성되는 제 2 봉지부를 포함하며, 상기 제 1 봉지부와 상기 제 2 봉지부 중 어느 하나에는 형광체가 포하되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 LED칩을 피해 상기 제 1 및 제 2 리드프레임에는 거친면이 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 함몰부들의 컵바닥면들이 전기 접점부가 될 수 있으며, 가장 바람직하게는, 상기 함몰부들의 컵바닥면이 전기 접점부가 되고 상기 날개부들이 방열부가 된다. 이때, 전기 접점부를 역할을 하는 함몰부의 컵바닥면 또한 외부로 노출되어 있으므로 방열기능을 추가로 함은 물론이다. 대안적으로, 상기 함몰부들의 컵바닥면이 방열부가 되고 상기 날개부들이 전기 접점부가 되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 함몰부들의 컵바닥면과 상기 지지부재의 바닥면은 동일 평면 상에 위치하는 것이 바람직하며, 또한, 상기 제 1 및 제 2 리드프레임들은 일 단부에 상기 함몰부들이 형성되어 있는 판형의 구조를 갖는 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 상세히 설명한다.

실시예

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방열형 LED 패키지를 위로부터 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 방열형 LED 패키지의 아래로부터 도시한 사시한 사시도이고, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 방열형 LED 패키지를 도시한 단면도이며, 도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 방열형 LED 패키지의 제 1 및 제 2 리드프레임을 도시한 사시도이다.

도면에 도시된 것과 같이, 본 실시예의 방열형 LED 패키지(1)는, LED칩(2), 상기 LED칩(2)에 전류를 인가하기 위한 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14), 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14)을 지지하는 부재(20; 이하, '지지부재'라 함), 그리고, 상기 LED칩을 보호하도록 형성된 광투과성의 봉지부재(30)를 포함한다.

상기 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14)은 각각 금속소재로 이루어진 채 대략 판의 형태를 갖고 있다. 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14)은 지지부재(20)에 의해 지지된 채 서로에 대해 이격되어 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14)의 서로 이웃하는 단부에는 서로를 향해 열려 있는 함몰부(122, 142)가 형성된다. 상기 함몰부들(122, 142)에 의해 그 안쪽에는 상기 LED칩(2)이 실장되는 오목한 컵이 형성된다. 도시된 바와 같이, 상기 제 1 리드프레임(12)과 제 2 리드프레임(14)은 그들 사이의 갭이 컵 외측 부분, 특히, 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14)의 모서리 부근에서 상대적으로 크도록 형성되는데, 이는 제 1 및 제 2 리드프레임(14)을 지지하는 지지부재(20)의 지지 강도 및 내구성을 향상시키는데 기여한다.

상기 지지부재(20)는 상기 함몰부들(122, 142)에 의해 형성된 컵바닥면을 피해 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14)의 일부를 덮도록 합성수지가 몰딩되어 형성된다. 따라서, 상기 함몰부들(122, 142)의 바닥면들, 즉, 컵바닥면들(123, 143)은 외부로 노출되며, 이는 도 2 및 도 3에 잘 도시되어 있다. 그리고, 상기 컵 바닥면들(123, 143)은 지지부재(20)의 바닥면과 대략 동일평면 상에 위치하는 것이 바람직하며, 이때, 상기 컵바닥면들(123, 143)이 예를 들면, 외부의 인쇄회로기판(미도시됨)에 형성된 두 전극패턴에 연결되는 전기 접점부가 될 수 있다. 그리고, 상기 컵바닥면들(123, 143)은 얇은 두께, 넓은 면적으로 외부에 노출되어 있으므로, LED칩(2)의 열을 외부에 방출하는데 크게 기여할 수 있다.

또한, 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14)은 자체 함몰부들(122, 142)로부터 상기 지지부재(20)의 측면 외부로 연장된 날개부들(124, 144)을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 날개부들(124, 144)은 LED칩의(2)에서 나온 열을 외부 공기 중에 방출하는 방열부를 이루며, 특히, 그 날개부들(124, 144) 각각은 넓은 판의 형상으로 외부 공기 중에 노출되어 있으므로, 대류 방식으로 LED칩(2)에 발생된 열을 외부 공기 중에 효과적으로 방출시킬 수 있다. 이때, 상기 날개부들(124, 144)을 전기 접점부로 이용할 수도 있으며, 이 경우에는, 전술한 컵바닥면(123, 143)은 방열 기능만을 수행하게 될 것이다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 제 1 리드프레임(12)의 함몰부(122)에는 LED칩(2)이 부착되어 상기 제 1 리드프레임(12)과 전기적으로 연결된다. 그리고, 상기 LED칩(2)과 제 2 리드프레임(14)의 함몰부(142)는 도전성 와이에 의해 서로 전기적으로 연결된다. 또한, 상기 함몰부(122, 142)들의 내측면, 즉, 컵의 내측면은 LED칩(2)으로부터 나온 광 중 일부를 상향 반사시키는 경사진 면으로 되어 있다. 더 나아가, 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14)은, 도 3의 확대도에 잘 도시된 것과 같이, 거친면(R)을 포함한다. 상기 거친면(R)은 예를 들면, 샌드 블라스팅 가공 과 같은 표면 처리 가공에 의해 형성되는 면으로, 함몰부(122, 142)에서는 광을 산란시켜 광의 지향각을 넓히고 광의 효율은 높여주는데 기여하며, 상기 지지부재(20)에 의해 덮인 상기 함몰부(122, 142)의 바깥쪽 부분에서는 상기 지지부재(20)를 이루는 수지에 대해 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14)의 접착성을 높여줄 수 있다. 이때, 상기 거친면(R)은 전술한 샌드 블라스팅 가공이 아닌 다른 가공 또는 공정에 의해 형성될 수 있으며, 또한, 그 거치면(R)의 형상은 도시된 도면에 의해 한정되지 않고 다양한 패턴으로 형성될 수 있는 것이다.

또한, 도 4에 잘 도시된 것과 같이, 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14)의 함몰부 바깥쪽에는 복수의 고정홀(102)들이 상하 관통형으로 형성되어 있다. 상기 복수의 고정홀(102)은, 액상의 수지로 상기 지지부재(20)를 몰딩 성형할 때, 그 액상의 수지가 메워져서 경화되는 공간을 한정한다. 따라서, 상기 지지부재(20)의 일 부분이 상기 고정홀(102)을 관통하여 상하로 이어질 수 있으며, 이에 의해, 상기 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14)은 상기 지지부재(20)에 의해 보다 견고하게 지지될 수 있다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 함몰부들(122, 142)에 의해 형성되 컵 내부에는 광투과성 수지로 이루어진 봉지부재(30)가 채워져 형성된다. 본 발명의 실시예에에 따라, 상기 봉지부재(30)는 실리콘 수지를 주성분으로 하는 제 1 봉지부(32)와 에폭시 수지 또는 하드 실리콘 수지를 주성분으로 하는 제 2 봉지부(34)를 포함한다. 이때, 상기 제 1 봉지부(32)와 상기 제 2 봉지부(34) 중 어느 하나에는 형광체가 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 제 1 봉지부(32)를 형성하는 실리콘 수지는 고온 고습 조건, 열 충격 조건에서 LED 패키지의 신뢰성을 보장할 수 있다. 상기 제 2 봉지부(34)는 볼록렌즈 형태를 갖는 것이 바람직하지만, 이는 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 추가로, 상기 제 1 봉지부(32)와 상기 제 2 봉지부(34) 사이에는 에폭시 수지와 실리콘 수지의 물성 차이로 야기되는 계면 박리를 막기 위해 에폭시 수지와 실리콘 수지의 중간 성질을 갖는 수지를 얇게 뿌리거나 도포하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서는, 봉지부재(30)를 제 1 봉지부(32)와 제 2 봉지부(34)로 나누어 형성하지만, 단일 봉지부재, 즉, 1회의 수지 몰딩 또는 1회의 수지 충전에 의해 형성되는 봉지부재가 본 발명에 이용될 수 있음은 물론이다.

또한, 본 실시예에 따른 LED 패키지(1)는 액상의 수지를 상기 컵 내에 채워 봉지부재(30)를 형성할 때, 액상의 수지가 흘러나오는 것을 막든 수단 포함하는데, 본 실시예에서, 상기 수단은 상기 지지부재(20)의 상단에 형성된 채 함몰부(122, 142) 상단과 단차를 이루는 댐부(dam portion; 22)로 이루어진다.

상기 제 1 및 제 2 리드프레임(12, 14)에 의해 한정되는 컵 내부면에는 상기 지지부재(20)를 이루는 수지가 존재하지 않는 것이 바람직하지만, 그 수지가 존재하지 않음으로써 얻어지는 효과를 희생하고 LED 패키지의 특정 성능을 향상시키고자 하는 경우에는, 수지로 이루어진 지지부재 일부가 상기 컵 내부면에 존재하도록 하는 것도 고려될 수는 있다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

본 발명에 의하면, LED칩이 제 1 및 제 2 리드프레임이 외부로 노출되는 면적을 크게 늘려 LED 패키지의 방열 특성을 향상시킬 수 있으며, 이에 의해, LED 패키지의 성능 저하를 막고 LED 패키지의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 LED 패키지는, 구조적으로, 경제적으로 비효율적인 방열슬러그의 설치 없이도, 충분한 방열 성능을 갖는 이점이 있다. 또한, 본 발명의 LED 패키지는, 종래 패키지 몸체에 LED칩이 실장되는 컵이 형성되는 것과 달리, 제 1 및 제 2 리드프레임에 컵이 형성되며, 패키지 몸체에 LED칩이 실장되는 컵이 형성될 때 야기되는, 광 효율의 저하 또는 패키지 몸체의 변색 등과 같은 문제점을 해결하는 효과가 있다.

Claims (12)

1. LED칩과;

   서로 이웃하는 함몰부들을 구비하되, 상기 함몰부들이 상기 LED칩이 실장되는 하나의 컵을 형성하는 제 1 및 제 2 리드프레임과;

   상기 함몰부들의 컵바닥면이 외부로 노출되게 상기 제 1 및 제 2 리드프레임을 지지하는 지지부재를 포함하며,

   상기 제 1 및 제 2 리드프레임은 상기 함몰부들 각각으로부터 상기 지지부재의 외측으로 연장된 날개부들을 구비한 것을 특징으로 하는 방열형 LED 패키지.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 지지부재는, 상기 컵바닥면을 피해 상기 제 1 및 제 2 리드프레임의 일부를 덮도록, 수지를 몰딩하여 형성된 것을 특징으로 하는 방열형 LED 패키지.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 리드프레임에는 상기 지지부재를 이루는 수지가 메워지는 고정홀이 형성된 것을 특징으로 하는 방열형 LED 패키지.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 컵 내에는 광투과성의 수지를 주 성분으로 하는 봉지부재가 형성된 것을 특징으로 하는 방열형 LED 패키지.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 봉지부재는, 상기 LED칩 주변을 덮는 제 1 봉지부와 상기 제 1 봉지부 위에 형성되는 제 2 봉지부를 포함하며, 상기 제 1 봉지부와 상기 제 2 봉지부 중 하나에는 형광체가 포함된 것을 특징으로 하는 방열형 LED 패키지.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 LED칩을 피해 상기 제 1 및 제 2 리드프레임에 형성된 거친면을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열형 LED 패키지.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 함몰부들의 컵바닥면이 전기 접점부가 되는 것을 특징으로 하는 방열형 LED 패키지.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 함몰부들의 컵바닥면이 전기 접점부가 되고 상기 날개부들이 방열부가 되는 것을 특징으로 하는 방열형 LED 패키지.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 함몰부들의 컵바닥면이 방열부가 되고 상기 날개부들이 전기 접점부가 되는 것을 특징으로 하는 방열형 LED 패키지.
11. 청구항 1에 있어서, 상기 함몰부들의 컵바닥면과 상기 지지부재의 컵바닥면은 동일 평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 방열형 LED 패키지.
12. LED칩과;

    서로 이웃하는 함몰부들을 구비하되, 상기 함몰부들이 상기 LED칩이 실장되는 하나의 컵을 형성하는 제 1 및 제 2 리드프레임과;

    상기 함몰부들의 컵바닥면이 외부로 노출되게 상기 제 1 및 제 2 리드프레임을 지지하는 지지부재를 포함하며,

    상기 제 1 및 제 2 리드프레임들은 일 단부에 상기 함몰부들이 형성되어 있는 판형의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 방열형 LED 패키지.

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