KR100972982B1 - Ｌｅｄ 패키지용 리드프레임 - Google Patents

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본 발명은 반사율, 전기전도도 및 열방출 특성이 우수한 LED 패키지용 리드프레임에 관한 것으로, 상기 LED 패키지용 리드프레임은 구리(Cu) 또는 철(Fe)-니켈(Ni) 합금으로 된 베이스 기재; 상기 베이스 기재의 적어도 일측면에 형성된 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금층; 및 상기 니켈(Ni)층 또는 구리(Cu)층 상면에 형성된 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층을 포함하여 구성됨으로써, 열이 발생함에 따라 전기저항이 감소하여 전기전도도 및 열방출 특성이 향상되며, 고온에서도 순수 은과 동일한 반사율을 유지하거나 더욱 개선되는 효과를 가진다.
리드프레임, 은-알루미늄 합금

Description

ＬＥＤ 패키지용 리드프레임{LEAD FRAME FOR LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
본 발명은 LED(Light Emitting Diode) 패키지용 리드프레임에 관한 것으로, 특히, 반사율, 전기전도도 및 열방출 특성이 우수한 LED 패키지용 리드프레임에 관한 것이다.
기존 LED 패키지용 리드프레임은 구리(Cu) 합금의 베이스 기재에 구리(Cu) 스트라이크(strike) 공정 후에 은(Ag) 스트라이크 공정을 거쳐 은 도금층을 순차적으로 형성하고, 은 도금층의 표면과 LED 칩(chip)이 접착되어 LED 패키지가 구성된다.
지금까지 LED는 휴대폰의 액정이나 키패드에 사용되어 소자의 사이즈가 작고, 열에 대하여 크게 민감하지 않아 구리 합금의 베이스 기재에 은 도금층을 형성한 리드프레임을 사용하는 것에 문제가 없었다.
하지만, 최근에는 화합물 반도체 LED가 차세대 조명용 소자로써 그 영역을 확대해 감에 따라 소자의 사이즈가 증가하는 경향을 보이고 있으며, 이에 따라 소자의 사이즈가 커짐에 따라 열 방출에 대한 이슈(issue)가 확대되고 있다.
즉, LED 패키지의 리드프레임위에 LED 칩이 장착되어 LED 칩에서 방출되는 빛이 리드프레임에 의해 흡수되지 않고 되도록 많은 양의 빛이 반사되는 동시에 LED 칩에서 발생되는 열을 리드프레임을 통해 외부로 전달되어야 한다.
그러나, 기존의 구리 합금의 베이스 기재에 은 도금층을 형성한 리드프레임의 경우, LED에서 발생되는 빛과 열에 의하여 시간이 지남에 따라 은 도금층이 열화되어 LED 휘도가 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 LED 동작시 발생되는 열이 효과적으로 방출되도록 하여 LED 수명을 연장시킬 수 있고, 또한, 반사율, 전기전도도 및 열방출 특성을 개선할 수 있는 LED 패키지용 리드프레임을 제공하고자 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일실시 형태에 따른 LED 패키지용 리드프레임은, 구리(Cu) 또는 철(Fe)-니켈(Ni) 합금으로 된 베이스 기재; 상기 베이스 기재의 적어도 일측면에 형성된 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금층; 및 상기 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금층 상면에 형성된 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층;을 갖는다.
특히, 상기 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금층의 두께는 100nm 이상 500nm 이하이일 수 있으며, 상기 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층의 두께는 5um 이하일 수 있으며, 상기 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층은 95.0 ~ 99.9 wt%의 Ag와 0.1 ~ 5.0 wt%의 Al로 구성된 합금으로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층은 LED 패키지용 리드프레임의 전면에 형성되거나, 상기 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층은 LED 패키지의 내부에 위치하는 영역에 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 리드프레임은 상기 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금층과 상 기 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층 사이에 은(Ag) 스트라이크층을 더 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, LED 패키지용 리드프레임의 적어도 일측면에 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금층을 형성하고, 상기 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금층 상면에 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층을 형성함으로써, LED 패키지용 리드프레임은 열이 발생함에 따라 전기저항이 감소하여 전기전도도 및 방열특성이 향상되며, 고온에서도 순수 은과 동일한 반사율을 유지하거나 더욱 개선되는 효과를 가진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 패키지용 리드프레임을 이용한 LED 패키지(100)의 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, LED 패키지(100)는 LED 패키지 몸체(110)와 홈부를 갖는 컵(cup)부 사이에 삽입된 LED 패키지용 리드프레임(120)위의 홈부안에 실장된 반도체 발광소자(140)와, 반도체 발광소자(140)를 LED 패키지용 리드프레임(120)과 전기적으로 연결시킨 본딩 와이어(150)와, 반도체 발광소자(140)가 실장된 홈부에 채워진 투명수지(160)로 구성된다.
반도체 발광소자(140)로부터 방출되는 빛은 직접 위쪽으로 방출되거나, 일부 다른 빛은 홈부에 형성된 반사면 및 LED 패키지용 리드프레임(120)에서 반사되어 방출된다.
LED 패키지용 리드프레임(120)은 제1 및 제2 리드프레임(120a, 120b)이 이격되어 대향되도록 형성되며, 제1 리드프레임(120a)상에 반도체 발광소자(140)가 실장된다. 그리고, 제1 및 제2 리드프레임(120a, 120b)은 반도체 발광소자(140)의 양극 단자 및 음극 단자에 접속하기 위한 전극을 구성한다. 이러한 LED 패키지용 리드프레임(120a, 120b)에 각각 제1 및 제2 본딩 와이어(150a, 150b)가 본딩된다.
도 2는 본 발명의 일실시 형태에 따른 LED 패키지용 리드프레임의 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, LED 패키지용 리드프레임(120)은 베이스 기재(121)에 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금층(122)을 형성하고, 니켈 또는 구리 도금층(122)상에 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층(123)을 형성한다. 여기서, 리드프레임을 형성하기 위한 베이스 기재로 구리 또는 철(Fe)-니켈 합금의 박판을 사용한 다.
니켈 또는 구리 도금층(122)은 구리 또는 철-니켈 합금으로 된 베이스 기재(121)를 구성하는 금속이 외부 도금층으로 확산되는 것을 방지하며, 납땜시 용해되어 땜납과 혼합되고, 응고하여 납땜 지지부로서의 역할을 하며, 니켈 또는 구리 도금층(122) 상에 형성되는 은-알루미늄 합금 도금층(123)과의 접착성을 높이는 역할을 한다.
여기서, 니켈 또는 구리 도금층(122)의 두께는 100nm ~ 500nm 이하가 바람직하며, 100nm이하이면 베이스 기재(121)를 구성하는 금속이 은-알루미늄 합금 도금층(123)으로 확산되는 것을 방지하기 어려우며, 접착력이 약해지는 문제가 발생한다.
은-알루미늄 합금 도금층(123)은 니켈 또는 구리 도금층(122)상에 전체 표면 또는 적어도 LED 패키지의 홈부 내부의 리드프레임 표면에 형성된다. 여기서, 은-알루미늄 합금 도금층(123)의 두께는 두꺼워질수록 제조 비용이 올라가기 때문에 얇을수록 좋다. 하지만, 1um 이하이면 열에 의하여 은-알루미늄층 내 형성되는 기공이 표면까지 올라오는 것을 방지하기 어려우며, 5um이상이면 초박형 패키지를 구현하는데 어려워진다. 따라서, 은-알루미늄 합금 도금층(123)의 두께는 1um ~ 5um이하로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 은-알루미늄 합금 도금층의 조성비는 95.0 ~ 99.9 wt%의 Ag와 0.1 ~ 5.0 wt%의 Al로 구성된다.
그리고, 은-알루미늄 합금 도금층(123)은 도금(plating), 스퍼터(sputter), 증발관(evaporator), CVD, 레이저 어블레이션 등의 일반적인 증착 방법에 따라 형 성된다.
이러한 은-알루미늄 합금 도금층(123)은 우수한 광 반사율을 이룰 뿐만 아니라, 그 위에 실장된 반도체 발광소자와 우수한 결합성을 가지며 높은 와이어 본딩 효율을 갖는다.
이하, 본 발명의 LED 패키지용 리드프레임(120)의 최외곽층으로 적용된 은-알루미늄 합금 도금층(123)의 특성에 대해 설명한다.
은-알루미늄 합금 도금층(123)은 기존 순수 은으로 도금층을 형성할 경우, 은이 열적으로 취약해 열처리시 덩어리지게 되어 광학적 및 전기적으로 취약하다는 열적 안정성 문제를 해결한다. 즉, 은-알루미늄 합금을 이용함으로써 기존 은을 이용한 경우보다, 열적, 전기적, 광학적으로 개선된다.
구체적으로 설명하면, 은-알루미늄 합금 도금층(123)을 리드프레임의 최외곽층으로 사용할 경우, 열이 발생함에 따라 전기저항이 감소하여 전기전도도가 향상된다. 또한, 고온의 열이 가해지는 경우에도, 은-알루미늄 합금 도금층(123)은 순수 은의 반사율과 같거나 그 이상의 반사율을 가진다. 즉, 순수 은은 열적으로 매우 취약하기 때문에, 고온의 열이 가해지면 심하게 덩어리져 반사층으로써의 역할을 수행하지 못하여 반사율이 떨어지게 된다. 하지만, 은-알루미늄 합금 도금층(123)은 고온의 열이 가해지면 하부 도금층과 접착력이 좋아지고, 열적으로 안정하기 때문에 반사율 또한 좋아진다.
따라서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 패키지용 리드프레임(120)은 최 외곽층으로 은-알루미늄 합금 도금층(123)을 형성함으로써, 열이 증가함에 따라 열방출 특성, 반사율 및 전기전도도가 더욱 향상된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 패키지용 리드프레임의 단면도를 나타낸 것이다. 여기서, 도2의 베이스 기재(121), 니켈 또는 구리 도금층(122) 및 은-알루미늄 합금 도금층(123)과 도 3에서 설명된 베이스 기재(210), 니켈 또는 구리 도금층(220) 및 은-알루미늄 합금 도금층(240)은 동일한 구성이며, 중복되는 설명은 생략한다.
도 3에 도시된 바와 같이, LED 패키지용 리드프레임(200)은 베이스 기재(210)에 니켈 또는 구리 도금층(220)을 형성하고, 니켈 또는 구리 도금층(220)상에 은 스트라이크(strike)층(230)을 형성하고, 은 스트라이크층(230) 상에 은-알루미늄 합금 도금층(123)을 형성한다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 LED 패키지용 리드프레임을 이용한 LED 패키지의 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시 형태에 따른 LED 패키지용 리드프레임의 단면도, 그리고,
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 LED 패키지용 리드프레임의 단면도이다.

Claims (7)

  1. 구리(Cu) 또는 철(Fe)-니켈(Ni) 합금으로 된 베이스 기재;
    상기 베이스 기재의 적어도 일측면에 형성된 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금층; 및
    상기 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금층 상면에 형성된 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층;을 갖는 LED 패키지용 리드프레임.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금층의 두께는 100nm 이상 500nm 이하인 것을 특징으로 하는 LED 패키지용 리드프레임.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층의 두께는 1um 이상 5um 이하인 것을 특징으로 하는 LED 패키지용 리드프레임.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층은 95.0 ~ 99.9 wt%의 Ag와 0.1 ~ 5.0 wt%의 Al로 구성된 합금인 것을 특징으로 하는 LED 패키지용 리드프레임.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층은 LED 패키지용 리드프레임의 전면에 형성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지용 리드프레임.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층은 LED 패키지의 내부에 위치하는 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지용 리드프레임.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 리드프레임은 상기 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금층과 상기 은(Ag)-알루미늄(Al) 합금 도금층 사이에 은(Ag) 스트라이크층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지용 리드프레임.
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