KR101810494B1 - 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체, 그 제조 방법 및 발광다이오드 패키지 - Google Patents

발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체, 그 제조 방법 및 발광다이오드 패키지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리드 프레임이 형성된 세라믹 기판, 상기 리드 프레임의 표면에 배치되는 금속층 및 상기 금속층이 형성된 리드 프레임의 외주 표면을 따라 위치하며, 단면 형태가 상기 세라믹 기판의 하부를 향하여 함몰된 그루브(groove)로 이루어지는 앵커부를 포함하는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체, 이를 제조하는 방법 및 발광다이오드 패키지에 관한 것이다. 각각의 리드 프레임의 외주를 따라 앵커부를 형성하여, 리드 프레임부와 패키지부의 결합력을 향상시킬 수 있기 때문에, 리드 프레임부와 패키지부 계면에서의 박리로 인하여 야기되는 패키지 소재 및 봉지 소재의 누출을 방지할 수 있고, 수분의 침투로 인한 소재의 열화를 방지할 수 있다. 또한 리드 프레임의 구조적 변경을 통하여 엘이디 칩이 발광다이오드 패키지의 중앙 영역으로 배치되도록 유도할 수 있다. 따라서 발광 효율이 우수할 뿐만 아니라, 고출력이 요구되는 발광다이오드 패키지에 적용될 수 있다.

Description

발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체, 그 제조 방법 및 발광다이오드 패키지{LEAD FRAME ASSEMBLY FOR LIGHT EMITTING DIDOE, PROCESS OF MANUFACTURING THEREOF AND LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
본 발명은 발광다이오드 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부재 사이의 견고한 결합을 확보할 수 있으며, 고전압 발광다이오드에 적용될 수 있는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임, 그 제조 방법, 이를 포함하는 발광다이오드 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 엘이디(LED)로 약칭되는 발광다이오드(Light Emitting Diode)는 순방향으로 전압을 인가하였을 때 발광하는 반도체 소자로서, 통상 패키지 형태로 제공된다. 도 1은 종래의 발광다이오드 패키지를 개략적으로 도시한 도면으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 발광다이오드 패키지(1)는 리드 프레임이 형성된 기판(10), 리드 프레임 상부에 배치되는 엘이디 칩(20), 리드 프레임과 엘이디 칩(20)에 형성된 전극을 연결하는 와이어(30), 리드 프레임과 엘이디 칩(20)을 에워싸는 봉지부재(40)를 포함한다.
종래, 발광다이오드 패키지(1)를 구성하는 엘이디 칩(20)에서 방출된 빛은 봉지부재(40)를 경유하여 상부로 발광된다. 이때, 엘이디 칩(20)의 측면으로 방출된 빛은 상부로 발광되지 못하기 때문에 발광 효율이 저하되며, 실제 유효한 발광 영역이 아닌 외측으로도 봉지부재(40)가 형성되므로 소재의 낭비를 초래하였다. 뿐만 아니라, 봉지부재(40)와 엘이디 칩(20)이 실장되는 기판(10) 사이의 결착력이 충분하지 못하기 때문에, 봉지부재(40)를 구성하는 에폭시 수지 등의 소재가 기판(10)의 표면을 통하여 외부로 유출되거나, 외부로부터 수분이 봉지부재(40) 쪽으로 침투하여 봉지부재(40)를 구성하는 소재를 열화시킴으로써, 발광 효율이 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 발광 효율이 우수한 리드 프레임 조립체, 리드 프레임 조립체를 제조하는 방법 및 발광다이오드 패키지를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 봉지부재 및/또는 패키지부를 구성하는 성분의 누출이 없도록 이들에 대한 결합이 우수한 리드 프레임 조립체, 리드 프레임 조립체를 제조하는 방법 및 발광다이오드 패키지를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고효율 발광다이오드 패키지에 안정적으로 적용될 수 있는 리드 프레임 조립체, 이를 제조하는 방법 및 이를 포함하는 발광다이오드 패키지를 제공하고자 하는 것이다.
전술한 목적을 가지는 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 리드 프레임을 가지는 세라믹 기판; 상기 리드 프레임의 표면에 형성되는 금속층; 및 상기 금속층이 형성된 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 위치하며, 단면 형태가 상기 세라믹 기판의 하부를 향하여 함몰된 그루브(groove)로 이루어지는 앵커부를 포함하는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체를 제공한다.
일례로, 상기 앵커부를 구성하는 상기 그루브는, 상기 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 조사되는 레이저 가공을 통하여 형성될 수 있다.
이때, 상기 앵커부는, 제 1 리드 프레임부와 상기 제 1 리드 프레임부에 인접하게 배치되는 제 2 리드 프레임부의 경계 영역에 해당하는 상기 세라믹 기판의 표면에서 상기 제 1 리드 프레임부의 외주를 따라 형성되는 에지 앵커부를 포함할 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 상기 에지 앵커부는, 상기 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 단일 에지 그루브로 이루어질 수 있다.
다른 예시적인 실시형태에서, 상기 에지 앵커부는, 상기 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 상호 이격된 다수의 에지 그루브로 이루어질 수 있다.
또 다른 예시적인 실시형태에서, 상기 에지 앵커부는, 상기 리드 프레임부의 외주를 따라 형성되는 제 1 에지 앵커부와, 상기 제 1 에지 앵커부와 이격하여 상기 제 1 에지 앵커부의 외주를 따라 형성되는 제 2 에지 앵커부를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 제 1 에지 앵커부는 상기 리드 프레임부의 외주를 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 제 1 단일 에지 그루브로 이루어지고, 상기 제 2 에지 앵커부는 상기 제 1 에지 앵커부의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 제 2 단일 에지 그루브로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제 1 에지 앵커부는 상기 리드 프레임부의 외주를 따라 상호 이격되어 형성되는 다수의 제 1 에지 그루브로 이루어지고, 상기 제 2 에지 앵커부는 상기 제 1 에지 앵커부의 외주를 따라 상호 이격되어 형성되는 다수의 제 2 에지 그루브로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제 1 에지 그루브와 상기 제 2 에지 그루브는 서로 마주하도록 배치될 수 있다.
선택적으로, 상기 제 1 에지 그루브와 상기 제 2 에지 그루브는 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다.
대안적인 실시형태에서, 상기 제 1 에지 앵커부는 상기 리드 프레임부의 외주를 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 단일 에지 그루브로 이루어지고, 상기 제 2 에지 앵커부는 상기 제 1 에지 앵커부의 외주를 따라 상호 이격되어 형성되는 다수의 에지 그루브로 이루어질 수 있다.
다른 대안적인 실시형태에서, 상기 제 1 에지 앵커부는 상기 리드 프레임부의 외주를 따라 상호 이격되어 형성되는 다수의 에지 그루브로 이루어지고, 상기 제 2 에지 앵커부는 상기 제 1 에지 앵커부의 외주를 따라 이어지는 형상을 가지는 단일 에지 그루브로 이루어질 수 있다.
또 다른 예시적인 실시형태에서, 상기 제 1 에지 앵커부와 상기 제 2 에지 앵커부에 교차하여 형성되는 가교 앵커부를 더욱 포함할 수 있다.
일례로, 상기 제 1 에지 앵커부는 상기 리드 프레임부의 외주를 따라 이어지는 형상을 가지는 제 1 단일 에지 그루브로 이루어지고, 상기 제 2 에지 앵커부는 상기 제 1 에지 앵커부의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 제 2 단일 에지 그루브로 이루어질 수 있다.
또 다른 예시적인 실시형태에서, 상기 제 2 에지 앵커부와 이격하여 상기 제 2 에지 앵커부의 외주를 따라 형성되는 제 3 에지 앵커부를 더욱 포함할 수 있다.
일례로, 상기 가교 앵커부는 상기 제 1 에지 앵커부로부터 상기 제 3 에지 앵커부까지 연통하여 형성될 수 있다.
선택적으로, 상기 가교 앵커부는 상기 제 1 에지 앵커부와 상기 제 2 에지 앵커부를 연결하는 제 1 가교 앵커부와, 상기 제 2 에지 앵커부와 상기 제 2 에지 앵커부를 연결하는 제 2 가교 앵커부를 포함하고, 상기 제 1 가교 앵커부와 상기 제 2 가교 앵커부는 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.
이때, 상기 세라믹 기판은 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN) 및 이들의 조합으로 구성되는 세라믹 소재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 금속층은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 금(Ag), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 코발트(Co), 몰리브데늄(Mb), 루테늄(Ru), 주석(Sn), 인듐(In) 및 이들의 합금으로 구성되는 군에서 선택되는 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 세라믹 기판에 리드 프레임을 형성하는 단계; 상기 리드 프레임의 상부에 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 금속층이 형성된 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 위치하며, 단면 형태가 상기 세라믹 기판의 하부를 향하여 함몰된 그루브(groove)로 이루어지는 앵커부를 형성하는 단계를 포함하는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체를 제조하는 방법을 제공한다.
예를 들어, 상기 앵커부를 형성하는 단계는, 상기 금속층이 형성된 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 조사되는 레이저 가공 처리를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 레이저 가공 처리를 수행하는 단계에서, 500 ㎚ 내지 1200 ㎚ 파장의 레이저가 사용되고, 상기 레이저는 5 내지 50 W의 파워 조건으로 상기 리드 프레임부의 외주를 따라 조사될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 전술한 리드 프레임 조립체; 상기 금속층 상면에 위치하며, 상기 리드 프레임부에 전기적으로 연결되는 엘이디 칩; 상기 엘이디 칩 외측의 상기 앵커부의 상면에 배치되는 패키지부; 및 상기 패키지부로 에워싸인 상기 엘이디 칩의 상면을 덮는 봉지부재를 포함하는 발광다이오드 패키지를 제공한다.
예를 들어, 상기 리드 프레임부는, 제 1 리드 프레임과, 상기 제 1 리드 프레임과 이격하여 위치하는 제 2 리드 프레임을 포함하고, 상기 제 1 리드 프레임 및 상기 제 2 리드 프레임은 상기 엘이디 칩과 전기적으로 연결될 수 있다.
필요한 경우, 상기 제 1 리드 프레임 및 상기 제 2 리드 프레임은 외측으로 연장되는 리드 단자를 포함하고, 상기 발광다이오드 패키지는 상기 리드 단자 상에 실장되는 정전기 방지용 다이오드 칩을 더욱 포함할 수 있다.
예시적인 실시형태에 따르면, 상기 패키지부는 수지 재질 또는 세라믹 재질로 성형될 수 있다.
또한, 상기 봉지부재는 몰딩 수지와, 상기 몰딩 수지에 분산된 형광체를 포함할 수 있다.
아울러, 상기 엘이디 칩은 플립칩 본딩(flip chip bonding) 또는 와이어 본딩(wire bonding) 방식을 통하여 상기 리드 프레임부에 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 리드 프레임 조립체는 발광다이오드 패키지의 유효 영역에 해당하는 리드 프레임부의 외주를 따라 함몰된 단면 형상을 가지는 그루브 형태를 가지는 앵커부가 형성된다.
패키지부를 성형할 때, 패키지부를 이루는 액상 소재가 함몰된 그루브 내부로 침투한다. 패키지부와 리드 프레임부 사이의 접촉 계면이 증가하기 때문에 패키지부와 리드 프레임부 사이의 결합이 향상되고, 엘이디 칩에서 발생하는 고온의 열에 의하여 패키지부와 리드 프레임부 사이의 계면에서 패키지부가 리드 프레임부에서 박리되어 이탈되는 것이 억제, 방지된다. 이에 따라, 패키지부를 구성하는 소재 및 봉지부재를 구성하는 소재가 외부로 누설되지 않는다. 이들 소재가 유효 영역의 외부로 누출됨으로 인한 소재의 낭비나 발광 효율의 저하를 미연에 방지할 수 있다.
더욱이, 봉지부재를 구성하는 형광체나 엘이디 칩은 특히 수분에 취약하다. 본 발명에 따르면, 패키지부와 리드 프레임부 사이의 계면이 박리되지 않기 때문에, 외부 수분이 발광다이오드 패키지 내부로 침투할 수 없다. 이에 따라, 외부 수분의 유입에 의하여 봉지부재를 구성하는 형광체나 엘이디 칩의 물성이 열화되는 것을 방지할 수 있게 되므로, 형광체나 엘이디 칩의 열화로 인하여 발광 효율이 저하되지 않고 양호한 발광 효율을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 리드 프레임부의 일부 영역을 외부로 연장하여 리드 단자를 형성하고, 연장된 리드 단자 상에 제너 다이오드와 같은 정전기 방지용 다이오드 칩을 실장함으로써, 실질적으로 엘이디 칩이 리드 프레임부의 중앙에 배치할 수 있다. 이에 따라 발광다이오드 패키지는 고출력이 요구되는 발광 장치에 적용될 수 있으며, 전체 영역에 걸쳐서 균일한 발광을 구현할 수 있다.
도 1은 종래 발광다이오드 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시예에 따라 리드 프레임부를 구비한 리드 프레임 조립체를 개략적으로 도시한 도면으로서, 하나의 리드 프레임부와, 이에 인접한 다른 리드 프레임부를 표시하고 있다.
도 3a와 도 3b는 각각 도 2의 A 부분을 확대하여 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도 및 평면도로서, 리드 프레임부를 따라 형성된 단일 그루브로 이루어진 에지 앵커부가 도시되어 있다.
도 4는 도 3a의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
도 5a와 도 5b는 각각 본 발명의 제 2 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도 및 평면도로서, 리드 프레임부를 따라 이격되어 있으며, 각각 단일 그루브로 이루어진 에지 앵커부가 도시되어 있다.
도 6은 도 5a의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
도 7a와 도 7b는 각각 본 발명의 제 3 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도 및 평면도로서, 리드 프레임부를 따라 다수의 그루브로 이루어진 에지 앵커부가 도시되어 있다.
도 8은 도 7a의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
도 9는 도 7a의 Ⅸ-Ⅸ선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
도 10a는 본 발명의 제 4 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도이고, 도 10b와 도 10c는 각각 평면도이다. 리드 프레임부를 따라 이격되어 있으며, 각각 다수의 그루브로 이루어진 에지 앵커부가 도시되어 있다.
도 11은 도 10a의 ⅩⅠ-ⅩⅠ선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 4 실시예의 변형 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 평면도이다. 리드 프레임부를 따라 단일 그루브로 이루어진 제 1 에지 앵커부와, 다수의 그루브로 이루어진 제 2 앵커부가 도시되어 있다.
도 13은 본 발명의 제 4 실시예의 다른 변형 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 평면도이다. 리드 프레임부를 따라 다수의 그루브로 이루어진 제 1 에지 앵커부와, 단일 그루브로 이루어진 제 2 앵커부가 도시되어 있다.
도 14와 도 15는 각각 본 발명의 제 5 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도 및 평면도이다. 리드 프레임부를 따라 형성되는 에지 그루브와, 에지 그루브와 교차하는 가교 그루브가 도시되어 있다.
도 16a는 본 발명의 제 5 실시예의 변형 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도이고, 도 16b는 앵커부를 확대하여 도시한 평면도이다. 리드 프레임부를 따라 이격, 배치되는 3개의 에지 앵커부와, 이들 에지 앵커부를 교차하여 연통되어 있는 다수의 가교 그루브로 이루어진 가교 앵커부가 도시되어 있다.
도 17a는 각각 본 발명의 제 5 실시예의 다른 변형 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도이고, 도 17b는 앵커부를 확대하여 도시한 평면도이다. 리드 프레임부를 따라 이격, 배치되는 3개의 에지 앵커부와, 이들 에지 앵커부와 교차하여 각각의 에지 앵커부를 연결하는 독립적인 다수의 가교 그루브로 이루어진 2개의 가교 앵커부가 도시되어 있다.
도 18은 본 발명에 따른 리드 프레임 조립체를 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 19는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 리드 프레임 조립체를 구성하는 하나의 리드 프레임부와, 패키지부와, 엘이디 칩을 포함하는 발광다이오드 패키지를 개략적으로 도시한 분해 사시도로서, 봉지부재는 생략되어 있다.
도 20은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 하나의 리드 프레임부에 대응되는 발광다이오드 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 21a는 발광다이오드 패키지를 구성하는 리드 프레임부의 외주에 앵커부를 형성하지 않은 경우에 발생하는 문제점을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 21b는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 발광다이오드 패키지를 구성하는 리드 프레임부의 외주를 따라 앵커부를 형성하는 경우에 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있다는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 필요한 경우에 첨부하는 도면을 참조하면서 본 발명을 설명한다. 본 명세서에서 빛이 발광하는 방향을 표면, 상부, 상면 등으로 지칭하고, 반대 방향을 이면, 하부, 하면 등으로 지칭하지만, 이는 설명의 편의를 위한 것일 뿐이고 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체]
[제 1 실시예]
도 2는 본 발명의 예시적인 제 1 실시예에 따라 리드 프레임부를 구비한 리드 프레임 조립체를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3a와 도 3b는 각각 도 2의 A 부분을 확대하여 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도 및 평면도이며, 도 4는 도 3a의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체(100)는 세라믹 기판(100) 상에 다수의 리드 프레임부(111a, 111b)가 배치되어 있다. 이때, 각각의 리드 프레임부(111)는 세라믹 기판(110)에 정의, 형성되는 리드 프레임(112)과, 리드 프레임(112)의 상면에 위치하는 금속층(120)을 포함한다. 금속층(120)이 형성된 리드 프레임부(111)의 외주를 따라 앵커부(에지 앵커부, 130)가 형성되는데, 앵커부(130)는 리드 프레임부(111)의 외주를 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 단일 그루브(groove, 140)로 이루어진다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 리드 프레임 조립체(100)의 기저부를 형성하는 기판(110)은 세라믹 소재로 이루어질 수 있다. 세라믹 소재는 방열 성능이 우수하며, 후술하는 엘이디 칩(510, 도 20 참조)과 유사한 열팽창계수를 가지고 있다. 따라서 발광다이오드 패키지(500, 도 20 참조)를 제조하거나 사용할 때에 지속적인 온도 변화에도 불구하고 장기적인 신뢰성이 우수하며, 복잡한 배선 형성이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 특히 세라믹 소재는 무기물 소재로서 자외선에도 매우 안정하므로 자외선 발광다이오드 패키지로도 적용될 수 있다. 필요한 경우에, 열 방출 효과를 높이기 위하여, 세라믹 기판(110)의 상면 또는 하면에 금속 소재로 이루어진 히트 슬러그(Heat Slug)가 부착될 수도 있다.
예를 들어, 세라믹 기판(110)은 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN) 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 세라믹 소재로 이루어질 수 있다. 이들 알루미늄 세라믹 소재는 높은 열전도성 및 우수한 전기 절연 특성을 가지고 있어서 발열 특성이 양호하다는 이점을 갖는다. 하지만, 세라믹 기판(110)은 상기 알루미늄 소재 이외에도 다른 세라믹 소재로 이루어질 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체(100)는 세라믹 기판(110)의 표면에 배치되는 다수의 리드 프레임부(111)를 가질 수 있다. 예를 들어, 다수의 리드 프레임부(111)는 행렬 형태로 배치될 수 있지만, 본 발명에 따른 다수의 리드 프레임부(111)는 다른 형태로 배치될 수 있음은 물론이다. 일례로, 리드 프레임부(111)는 제 1 리드 프레임부(111a)와, 제 1 리드 프레임부(111a)에 인접하여 소정 간격 이격되는 형태로 배치될 수 있는 제 2 리드 프레임부(111b)를 가질 수 있다.
이때, 각각의 리드 프레임부(111)는 세라믹 기판(110)의 성형에 의하여 정의, 형성되는 리드 프레임(112)과, 리드 프레임(112)에 대응되는 금속층(120)을 가질 수 있다. 예를 들어, 리드 프레임(112)은 제 1 리드 프레임(112a)과, 제 1 리드 프레임(112a)과 이격, 배치되는 제 2 리드 프레임(112b)을 포함할 수 있다. 필요한 경우에, 리드 프레임(112)은 리드 프레임부(111)의 외측으로 연장되는 외부 프레임(미도시)을 포함할 수 있다. 이때, 제 1 리드 프레임(112a)과 제 2 리드 프레임(112b)은 격리부(114)를 통하여 소정 간격 이격될 수 있으며, 리드 프레임(112)의 상면에 리드 프레임(112)에 대응될 수 있는 형태로 금속층(120)이 위치한다.
일례로, 제 1 리드 프레임(112a)과 제 2 리드 프레임(112b)이 플립칩 본딩(flip chip bonding) 방식인 경우, 후술하는 엘이디 칩(510, 도 20 참조)은 제 1 리드 프레임(112)과 제 2 리드 프레임(112b)의 상면에 각각 위치하는 제 1 금속층(122a) 및 제 2 금속층(122b)이 마주하는 대략 4각 평면 형상의 중앙 영역(예를 들어 124로 도시한 영역)의 상면으로 배치될 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 제 1 리드 프레임(112a)과 제 2 리드 프레임(112b)이 와이어 본딩 방식인 경우, 제 1 리드 프레임(112a)의 상면에 위치하는 제 1 금속층(122a)에 후술하는 엘이디 칩(510, 도 20 참조)이 실장될 수 있다. 이때, 제 1 리드 프레임(112a)에 대응될 수 있는 제 1 금속층(122a)에 실장된 엘이디 칩(510)은 제 2 리드 프레임(112b)에 대응될 수 있는 제 2 금속층(122b)과 와이어 본딩을 통하여 연결될 수 있다.
제 1 리드 프레임(112a)과 제 2 리드 프레임(112b)은 그 길이 및/또는 폭이 동일하거나 상이할 수 있다. 본 실시형태에서, 1개의 제 1 리드 프레임(112a)과 1개의 제 2 리드 프레임(112b)으로 이루어진 리드 프레임(112)을 예시하였으나, 리드 프레임부(111)를 구성하는 리드 프레임(112)의 구조 및 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 엘이디 칩(510, 도 20 참조)이 리드 프레임부(111)의 중앙 영역에 배치될 수 있는 구조라면, 리드 프레임(112)은 2개 이외의 다수 리드 프레임 또는 단일 리드 프레임으로 이루어질 수 있다.
금속층(120)은 실리콘 기판(110)에 정의된 리드 프레임부(111)를 구성하는 리드 프레임(112)에 대응되게 형성될 수 있다. 일례로, 금속층(120)은 제 1 리드 프레임(112a)에 대응되는 제 1 금속층(122a)과, 제 2 리드 프레임(112b)에 대응되는 제 2 금속층(122b)으로 구분될 수 있다. 리드 프레임(112)의 구조와 형상에 따라, 금속층(120)의 구조와 형상은 변경될 수 있다.
제 1 및 제 2 금속층(122a, 122b)이 마주하는, 금속층(120)의 중앙부는 엘이디 칩(510, 도 20 참조)이 실장될 수 있는 대략 직사각형 평면 형상의 칩 실장 영역(124)을 형성한다. 제 1 및 제 2 금속층(122a, 122b) 각각은 칩 실장 영역(124)의 외측으로 돌출되는 리드 단자(126, 128)을 포함할 수 있다. 이때, 제 1, 2 금속층(122a, 122b)의 마주하는 면에서 외측으로 돌출된 리드 단자(128) 중에서 예를 들어, 제 1 금속층(122a)에 위치하는 제 1 리드 단자(128a, 도 17 참조)에 정전기 방지용 다이오드 칩(530, 도 19 참조)을 실장할 수 있다. 이 경우, 제 2 금속층(122b)에 위치하는 제 2 리드 단자(128b, 도 19 참조)와 정전기 방지용 다이오드 칩(530)을 와이어(531, 도 19 참조)를 사용하는 와이어 본딩 방식을 통하여 전기적으로 연결하여, 정전기 방지용 다이오드 칩(530)을 제 1 금속층(122)의 상면에 본딩할 수 있다. 이 경우, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체(100)는 고출력이 요구되는 발광다이오드 패키지에도 적용될 수 있다.
세라믹 기판(110)에 정의되는 리드 프레임(112)의 상부에 금속층(120)을 형성함으로써, 우수한 광 반사율을 달성할 수 있다. 특히, 금속층(120)은 그 위에 실장되는 엘이디 칩(510, 도 20 참조)과 우수한 결합 성능을 가지기 때문에, 엘이디 칩과의 본딩 효율을 향상시킬 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 금속층(120)은 반사율이 양호한 금속 및/또는 금속합금 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 금속층(120)은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 금(Ag), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 코발트(Co), 몰리브데늄(Mb), 루테늄(Ru), 주석(Sn), 인듐(In) 및 이들의 합금(예를 들어, 은-니켈 합금, 은-알루미늄 합금 또는 팔라듐-니켈 합금)으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 하지만, 금속층(120)의 소재가 이들 소재로만 한정되는 것은 아니며, 그 외에도 반사율이 양호한 금속 및/또는 금속합금 소재로 이루어질 수도 있다.
일례로, 금속층(120)은 1 내지 5 ㎛의 두께로 형성될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 금속층(120)은 전술한 금속 소재를 이용하는 전기 또는 무전해 도금 처리를 통하여, 리드 프레임(112)에 대응되는 형태로 위치할 수 있다. 그 외에도 금속층(120)은 스퍼터(sputter), 레이저 어블레이션 등의 증착 방법을 사용하여 성형될 수 있다. 바람직하게는, 금속층(120)은 은(Ag), 은-니켈 합금(Ag-Ni) 및/또는 은-알루미늄 합금(Ag-Al) 소재를 이용하여 전기 또는 무전해 도금을 실시하여 형성될 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 각각의 리드 프레임부(111)의 외주를 따라 앵커부(130)가 에지 앵커부(edgy anchor)로서 형성된다. 앵커부(130)는 독립적으로 절단되어 발광다이오드 패키지(500, 도 20 참조)를 형성하는 각각의 리드 프레임부(111)에 형성될 수 있다. 일례로, 앵커부(130)는 각각의 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 형성되는 에지 그루브(140)로 구성될 수 있다. 일례로, 앵커부(130)는 리드 프레임 조립체(100)를 구성하는 제 1 리드 프레임부(111a)와, 제 1 리드 프레임부(111b)에 인접하게 배치되는 제 2 리드 프레임부(111b)의 경계 영역에 해당하는 세라믹 기판(110)의 표면에서, 제 1 리드 프레임부(111a)의 외주를 따라 형성되는 에지 앵커부를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 앵커부(130)는 각각의 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상, 즉 각각의 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 길게 연장되는 형상을 가지는 단일 에지 그루브(edgy groove, 140)로 이루어진다. 이때, 단일 에지 그루브(140)는 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 연속적으로 조사되는 레이저 가공을 통하여 가공, 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 앵커부(130)는 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 단일 에지 그루브(140)로 이루어질 수 있다.
이때, 단일 에지 그루브(140)의 단면은 세라믹 기판(110)의 하부 이면을 향하여 함몰되는 형상을 가질 수 있다. 세라믹 기판(110)의 하부를 향하여 함몰되는 단일 에지 그루브(140)의 단면 형상으로서 도면에서는 대략 'U'자형 단면 형태를 예시하였으나, 단일 에지 그루브(140)의 단면 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 반원형, 반-타원 형상, 사다리꼴/직사각형/정사각형 형상과 같은 사각형 형상, 단차(step-wise) 형상, 삼각형 단면 형상 등을 가질 수 있다. 에지 그루브(140)의 깊이는 대략 세라믹 기판(110) 두께의 1/5 내지 4/5, 바람직하게는 1/4 내지 3/4, 더욱 바람직하게는 1/2 내지 3/4일 수 있지만, 에지 그루브(140)의 깊이는 리드 프레임부(111)의 배치 형태, 세라믹 기판(110) 및/또는 금속층(120)의 재질 및 형태 등에 따라 적절히 선택될 수 있다.
또한 도면에서는 앵커부(130)가 리드 프레임부(111) 외주의 외측 영역을 따라 형성된 단일 그루브(140)로 이루어진 것으로 도시하였다. 필요한 경우에, 단일 그루브(140)는 리드 프레임부(111)의 외주를 따라 형성되거나, 리드 프레임부(111)의 외주 내측 영역을 따라 형성될 수도 있다. 즉, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 앵커부(130)를 구성하는 에지 그루브(140)는 세라믹 기판(110)의 표면 중에서 리드 프레임부(111)의 외주, 또는 리드 프레임부(110)의 외주와 외측 또는 내측으로 소정 간격 이격되어 있는 세라믹 기판(110) 또는 금속층(120)의 표면을 따라 길게 연장되는 형상을 가지고 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 금속층(120)이 형성된 리드 프레임부(111)의 외주를 따라 연속적으로 이어지는, 함몰된 형상의 단일 에지 그루브(140)로 이루어진 앵커부(130)가 형성된다. 이에 따라, 리드 프레임부(111)의 외측을 따라 패키지부(520, 도 20 참조)가 주입될 때, 패키지부(520)를 구성하는 소재가 앵커부(130)를 구성하는 단일 에지 그루브(140) 내부로 침투하게 되므로, 리드 프레임부(111) 상면과 패키지부(520) 저면의 접촉 표면적이 증가한다. 이에 따라 리드 프레임부와 패키지부의 계면에서의 결합력을 향상시킬 수 있으며, 패키지부 및/또는 봉지부재(540, 도 20 참조)를 구성하는 소재가 외부로 누출되거나, 또는 외부에서 수분이 패키지 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다(도 21b 참조).
[제 2 실시예]
도 5a와 도 5b는 각각 본 발명의 제 2 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도 및 평면도이고, 도 6은 도 5a의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다. 전술한 제 1 실시예와 비교해서 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이가 있는 구성을 중심으로 설명한다. 이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리드 프레임 패키지(100A)는 세라믹 기판(110) 상에 형성된 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 형성되는 2개의 에지 앵커부(132a, 132b)를 포함하는 앵커부(130A)를 가지고 있다.
리드 프레임부(111)는 세라믹 기판(110)에서 격리부(114)를 사이에 두고 이격되어 있는 제 1 리드 프레임(112a)과 제 2 리드 프레임(112b)을 포함하는 리드 프레임(112)과, 리드 프레임(112)에 대응되도록 리드 프레임(112)의 상면에 위치하는 금속층(120)을 포함한다. 금속층(120)은 제 1 리드 프레임(112a)의 표면에 형성되는 제 1 금속층(122a)과, 제 2 리드 프레임(112b)의 표면에 형성되는 제 2 금속층(122b)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 금속층(122a, 122b)이 마주하는, 금속층(120)의 중앙부는 칩 실장 영역(124)을 형성하고, 제 1 및 제 2 금속층(122a, 122b) 각각은 칩 실장 영역(124)의 외측으로 돌출되는 리드 단자(126, 128)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 리드 프레임(112)을 구성하는 제 1, 2 리드 프레임(112a, 112b)과, 금속층(120)을 구성하는 제 1, 2 금속층(122a, 122b)은 플립칩 본딩 또는 와이어 본딩 방식을 통하여 후술하는 엘이디 칩(510, 도 20 참조)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도면으로 도시하지 않았으나, 리드 단자(128)의 상부에 정전기 방지용 다이오드 칩(530, 도 19 참조)이 실장될 수 있으며, 리드 프레임 조립체(100A)는 고출력 발광다이오드 패키지에 적용될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 앵커부(130A)는 리드 프레임부(111)의 외주를 따라 형성되는 2개의 에지 앵커부(132a, 132b)를 포함하는 에지 앵커부를 형성하고 있다. 구체적으로, 앵커부(130A)는 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 형성되는 제 1 에지 앵커부(132a)와, 제 1 에지 앵커부(132a)와 이격하여 제 1 에지 앵커부(132a)의 외주를 따라 형성되는 제 2 에지 앵커부(132b)를 포함한다.
제 1, 2 에지 앵커부(132a, 132b)는 각각 세라믹 기판(110)의 하부를 향하여 함몰되는 형상을 가지는 단일 에지 그루브(142a, 142b)로 이루어진다. 이때, 본 실시예에 따르면, 제 1, 2 에지 앵커부(132a, 132b)는 각각 리드 프레임부(111)의 외주를 따라 연속적으로 이어지는 형상, 다시 말하면 리드 프레임부(111)의 외주를 따라 연장된 형상을 가지는 단일 에지 그루브(142a, 142b)로 이루어질 수 있다. 각각의 단일 에지 그루브(142a, 142b)는 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 연속적으로 조사되는 레이저 가공을 통하여 독립적으로 형성될 수 있다.
즉, 제 1 에지 앵커부(132a)는 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상, 다시 말하면 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 길게 연장되는 형상을 가지는 제 1 단일 에지 그루브(내측 단일 에지 그루브, 142a)로 이루어질 수 있다. 또한, 제 2 에지 앵커부(132b)는 제 1 에지 앵커부(132a)와 이격하여 제 1 에지 앵커부(132a)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상, 다시 말하면 제 1 에지 앵커부(132a)의 외주 표면을 따라 길게 연장되는 형상을 가지는 제 2 단일 에지 그루브(외측 단일 에지 그루브, 142b)로 이루어질 수 있다.
제 1, 2 단일 에지 그루브(142a, 142b)의 내주와 외주 사이의 폭은 동일하거나 상이할 수 있으며, 제 1, 2 단일 에지 그루브(142a, 142b)는 소정 간격 이격될 수 있다. 일례로, 제 1, 2 에지 앵커부(132a, 132b)를 구성하는 제 1, 2 단일 에지 그루브(142a, 142b)의 이격 거리는, 제 1, 2 단일 에지 그루브(142a, 142b)의 내주와 외주 사이 폭의 0.5 내지 5배일 수 있다. 하지만, 이들 에지 그루브(142a, 142b)의 이격 거리는 특별히 제한되는 것은 아니며, 리드 프레임부(111)의 배치 형태, 세라믹 기판(110) 및/또는 금속층(120)의 재질 및 형태 등에 따라 적절히 선택될 수 있다.
1개의 단일 에지 그루브(140, 도 3a 참조)로 이루어지는 1개의 에지 앵커부(130, 도 3a 참조)로 이루어진 리드 프레임 조립체(100, 도 3a 참조)를 기술하는 제 1 실시예와 비교하면, 제 2 실시예에 따른 앵커부(130A)는 서로 이격하여 위치하는 2개의 에지 앵커부(132a, 132b)를 포함하며, 이들 에지 앵커부(132a, 132b)는 각각 연속적으로 이루어지는 단일 에지 그루브(142a, 142b)로 이루어진다. 도면에서는 제 1 에지 앵커부(132a)와 이격하는 제 2 에지 앵커부(132b)만을 도시하였다. 하지만, 앵커부(130A)는, 제 2 에지 앵커부(132b)의 외주와 이격하며, 제 2 에지 앵커부(132b)의 외주를 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 다른 단일 에지 그루브로 이루어지는 추가적인 에지 앵커부를 더욱 포함할 수도 있다.
예를 들어, 앵커부(130A)는 제 2 에지 앵커부(132b)의 외주와 이격하며 제 2 에지 앵커부(132b)의 외주를 따라 형성되는 단일 에지 그루브로 이루어지는 제 3 에지 앵커부(미도시), 제 3 에지 앵커부와 이격하며 제 3 에지 앵커부의 외주를 따라 형성되는 단일 에지 그루브로 이루어지는 제 4 에지 앵커부를 포함할 수 있으며, 동일한 방식으로 외측 에지부와 순차적으로 이격하여 형성되는 다수의 에지 앵커부를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 2 실시형태에 따르면, 리드 프레임부(111)의 외주를 따라 이격되어 있는 적어도 2개의 에지 앵커부(132a, 132b)는 각각 연속적으로 이어지는 단일 에지 그루브(142a, 142b)로 이루어진다. 금속층(120)이 형성된 리드 프레임부(111)의 외주를 따라 형성되는 단일 에지 그루브(142a, 142b)로 이루어진 2개 이상의 에지 앵커부(132a, 132b)가 형성된다. 따라서 리드 프레임 조립체(100A)의 외측 상부에 패키지부(520, 도 20 참조)가 주입될 때, 패키지부(520) 소재가 2개 이상의 단일 에지 그루브(142a, 142b) 내부로 침투하면서, 리드 프레임부(111) 상면과 패키지부(520) 하면의 접촉 표면적이 증가한다. 이에 따라 리드 프레임부와 패키지부의 계면에서의 결합력이 향상되어, 패키지부 및/또는 봉지부재(540, 도 20 참조) 소재의 외부 누출 및/또는 패키지 내부로의 수분 침투를 방지할 수 있다.
[제 3 실시예]
도 7a와 도 7b는 각각 본 발명의 제 3 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도 및 평면도이고, 도 8은 도 7a의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 절단한 개략적인 단면도이며, 도 9는 도 7a의 Ⅸ-Ⅸ선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다. 전술한 제 1 실시예 및 제 1 실시예와 비교해서 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고, 차이가 있는 구성을 중심으로 설명한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 리드 프레임 조립체(200)는 세라믹 기판(210)의 표면에 예를 들어 행렬 형태로 배치되는 다수의 리드 프레임부(211)를 가질 수 있다. 각각의 리드 프레임부(211)의 외주 표면을 따라 앵커부(에지 앵커부, 230)가 형성되는데, 앵커부(230)는 리드 프레임부(211)의 외주를 따라 소정 간격으로 상호 이격된 다수의 에지 그루브(240)로 이루어진다.
리드 프레임부(211)는 세라믹 기판(210)에서 격리부(214)를 사이에 두고 이격되어 있는 제 1 리드 프레임(212a)과 제 2 리드 프레임(212b)을 포함하는 리드 프레임(212)과, 리드 프레임(212)에 상면에 위치하는 금속층(220)을 포함한다. 금속층(220)은 제 1 리드 프레임(212a)의 표면에 형성되는 제 1 금속층(222a)과, 제 2 리드 프레임(212b)의 표면에 형성되는 제 2 금속층(222b)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 금속층(222a, 222b)이 마주하는, 금속층(220)의 중앙부는 칩 실장 영역(224)을 형성하고, 제 1 및 제 2 금속층(222a, 222b) 각각은 칩 실장 영역(224)의 외측으로 돌출되는 리드 단자(226, 228)을 포함할 수 있다. 제 1, 2 리드 프레임(212a, 212b)과 제 1, 2 금속층(222a, 222b)은 플립칩 본딩 또는 와이어 본딩 방식을 통하여 후술하는 엘이디 칩(510, 도 20 참조)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도면으로 도시하지 않았으나, 리드 단자(228)의 상부에 정전기 방지용 다이오드 칩(530, 도 19 참조)이 실장될 수 있으며, 리드 프레임 조립체(200)는 고출력 발광다이오드 패키지에 적용될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 각각의 리드 프레임부(211)의 외주 표면을 따라 상호 이격된 다수의 에지 그루브(240)로 이루어지는 앵커부(230)가 형성된다. 앵커부(230)를 구성하는 상호 이격된 다수의 에지 그루브(240)는 리드 프레임부(211)의 외주 표면을 따라 소정 간격을 두고 조사되는 레이저 가공을 통하여 형성될 수 있다.
각각의 에지 그루브(140)는 평면에서 볼 때, 사각 형상, 원형, 타원형 등의 형상을 가질 수 있으나, 다른 평면 형상이 또한 가능하다. 다수의 에지 그루브(240)는 각각 소정 간격을 두고 이격하고 있으므로, 평면에서 볼 때, 리드 프레임부(211)의 외주를 따라 일종의 스티치(stitch) 패턴으로 형성될 수 있다(도 7b 참조). 각각의 에지 그루브(240)는 세라믹 기판(210)의 하부 이면을 향하여 함몰되는 형상(도 8 및 도 9 참조)을 가질 수 있는데, 제 1 실시예서의 단일 에지 그루브(140, 도 4 참조)와 마찬가지로, 대략 'U'자형 단면 형상은 물론이고, 반원형, 반-타원 형상, 사다리꼴/직사각형/정사각형 형상과 같은 사각형 형상, 단차(step-wise) 형상, 삼각형 단면 형상 등을 가질 수 있다.
상호 이격된 다수의 에지 그루브(240)가 형성된 앵커부(230)는 함몰된 각각의 에지 그루브(240)와 인접한 에지 그루브 사이에 산부(241)를 가질 수 있다. 이때, 각각의 에지 그루브(240)의 폭은 대략 10 내지 70 ㎛일 수 있으며, 산부(241)의 폭은 0 내지 10 ㎛일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 도면에서는 에지 앵커부(230)가 제 1 리드 프레임부(211) 외주의 외측 영역을 따라 형성된 것으로 도시하였으나, 필요한 경우에 에지 앵커부(230)는 리드 프레임부(211)의 외주에 대응되는 영역이나, 리드 프레임부(211)의 외주 내측 영역을 따라 형성될 수도 있다.
금속층(120)이 형성된 리드 프레임부(211)의 외주를 따라 상호 이격된 다수의 에지 그루브(240)로 이루어진 앵커부(230)를 형성함으로써, 리드 프레임부(111)와 패키지부(520, 도 20 참조)의 접촉 표면적이 증가한다. 이에 따라 리드 프레임부와 패키지부의 계면에서의 결합력을 향상시킬 수 있으며, 패키지부 및/또는 봉지부재(540, 도 20 참조)를 구성하는 소재가 외부로 누출되거나, 또는 외부에서 수분이 패키지 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다(도 21b 참조).
[제 4 실시예]
도 10a는 본 발명의 제 4 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도이고, 도 10b와 도 10c는 각각 평면도이며, 도 11은 도 10a의 ⅩⅠ-ⅩⅠ선을 따라 절단한 개략적인 단면도이다. 전술한 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 리드 프레임 조립체(200A)는 세라믹 기판(210)의 표면에 다수 배치되는 리드 프레임부(211)를 가질 수 있다. 각각의 리드 프레임부(211)의 외주 표면을 따라 앵커부(에지 앵커부, 230A)가 형성되는데, 앵커부(230A)는 리드 프레임부(211)의 외주를 따라 형성되는 2개의 에지 앵커부(232a, 232b)를 포함한다.
리드 프레임부(211)는 세라믹 기판(210)에서 격리부(214)를 사이에 두고 이격되어 있는 제 1 리드 프레임(212a)과 제 2 리드 프레임(212b)을 포함하는 리드 프레임(212)과, 리드 프레임(212)에 상면에 위치하는 금속층(220)을 포함한다. 금속층(220)은 제 1 리드 프레임(212a)의 표면에 형성되는 제 1 금속층(222a)과, 제 2 리드 프레임(212b)의 표면에 형성되는 제 2 금속층(222b)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 금속층(222a, 222b)이 마주하는, 금속층(220)의 중앙부는 칩 실장 영역(224)을 형성하고, 제 1 및 제 2 금속층(222a, 222b) 각각은 칩 실장 영역(224)의 외측으로 돌출되는 리드 단자(226, 228)을 포함할 수 있다. 제 1, 2 리드 프레임(212a, 212b)과 제 1, 2 금속층(222a, 222b)은 플립칩 본딩 또는 와이어 본딩 방식을 통하여 후술하는 엘이디 칩(510, 도 20 참조)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도면으로 도시하지 않았으나, 리드 단자(228)의 상부에 정전기 방지용 다이오드 칩(530, 도 19 참조)이 실장될 수 있으며, 리드 프레임 조립체(200)는 고출력 발광다이오드 패키지에 적용될 수 있다.
앵커부(230A)는 리드 프레임부(211)의 외주를 따라 형성되는 2개의 에지 앵커부(232a, 232b)를 포함하는 에지 앵커부를 형성한다. 구체적으로, 앵커부(230A)는 리드 프레임부(211)의 외주 표면을 따라 형성되는 제 1 에지 앵커부(232a)와, 제 1 에지 앵커부(232a)와 이격하여 제 1 에지 앵커부(232a)의 외주를 따라 형성되는 제 2 에지 앵커부(232b)를 포함한다.
이때, 제 1, 2 에지 앵커부(232a, 232b)는 각각 세라믹 기판(210)의 하부를 향하여 함몰되며, 상호 이격되어 있는 다수의 에지 그루브(242a, 242b)로 이루어진다. 즉, 제 1 에지 앵커부(232a)는 리드 프레임부(211)의 외주 표면을 따라 상호 이격되어 형성되는 다수의 제 1 에지 그루브(다수의 내측 에지 그루브, 242a)로 이루어질 수 있다. 또한, 제 2 에지 앵커부(232b)는 제 1 에지 앵커부(232a)를 구성하는 제 1 에지 그루브(242a)와 이격하여, 제 1 에지 앵커부(232a)의 외주를 따라 상호 이격되어 형성되는 다수의 제 2 에지 그루브(다수의 외측 에지 그루브, 242b)로 이루어질 수 있다.
제 1, 2 에지 그루브(242a, 242b)의 내주와 외주 사이의 폭은 동일하거나 상이할 수 있으며, 제 1, 2 에지 그루브(242a, 242b)는 소정 간격 이격될 수 있다. 일례로, 제 1, 2 에지 앵커부(232a, 232b)를 구성하는 제 1, 2 에지 그루브(242a, 242b)의 이격 거리는, 제 1, 2 에지 그루브(242a, 242b)의 내주와 외주 사이 폭의 0.5 내지 5배일 수 있다. 하지지만, 이들 에지 그루브(242a, 242b)의 이격 거리는 특별히 제한되는 것은 아니며, 리드 프레임부(211)의 배치 형태, 세라믹 기판(210) 및/또는 금속층(220)의 재질 및 형태 등에 따라 적절히 선택될 수 있다.
즉, 제 3 실시예에서 다수의 에지 그루브(240, 도 7a 참조)로 이루어지는 1개의 에지 앵커부(230, 도 7a 참조)로 이루어진 리드 프레임 조립체(200, 도 7a 참조)와 비교하면, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 앵커부(230A)는 서로 이격하여 위치하는 2개의 에지 앵커부(232a, 232b)를 포함하며, 이들 에지 앵커부(232a, 232b)는 각각 상호 이격하는 다수의 에지 그루브(242a, 242b)로 이루어진다.
도면에서는 제 1 에지 앵커부(232a)와 이격하는 제 2 에지 앵커부(232b)만을 도시하였다. 하지만, 앵커부(230A)는, 제 2 에지 앵커부(232b)의 외주와 이격하며, 제 2 에지 앵커부(232b)의 외주를 따라 상호 이격하여 형성되는 다른 에지 그루브로 이루어지는 추가적인 에지 앵커부를 더욱 포함할 수도 있다. 예를 들어, 앵커부(230A)는 제 2 에지 앵커부(232b)의 외주와 이격하며 제 2 에지 앵커부(232b)의 외주를 따라 상호 이격된 다수의 에지 그루브로 이루어지는 제 3 에지 앵커부(미도시), 제 3 에지 앵커부와 이격하며 제 3 에지 앵커부의 외주를 따라 상호 이격된 다수의 에지 그루브로 이루어지는 제 4 에지 앵커부를 포함할 수 있으며, 동일한 방식으로 외측 에지 앵커부와 순차적으로 이격하여 형성되는 다수의 에지 앵커부를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 제 4 실시형태에 따르면, 리드 프레임부(211)의 외주를 따라 이격되어 있는 적어도 2개의 에지 앵커부(232a, 232b)는 상호 이격된 다수의 에지 그루브(242a, 242b)로 이루어진다. 이처럼, 금속층(220)이 형성된 리드 프레임부(211)의 외주를 따라 이격, 형성되는 다수의 에지 그루브(242a, 242b)로 이루어진 2개 이상의 에지 앵커부(232a, 232b)가 형성된다. 따라서 리드 프레임 조립체(200A)의 외측 상부에 패키지부(520, 도 20 참조)가 주입될 때, 패키지부(520) 소재가 상호 이격된 다수의 에지 그루브(242a, 242b) 각각의 내부로 침투하면서, 리드 프레임부(211) 상면과 패키지부(520) 하면의 접촉 표면적이 증가한다. 이에 따라 리드 프레임부와 패키지부의 계면에서의 결합력이 향상되어, 패키지부 및/또는 봉지부재(540, 도 20 참조) 소재의 외부 누출 및/또는 패키지 내부로의 수분 침투를 방지할 수 있다.
이때, 제 1 에지 앵커부(232a)를 구성하는 제 1 에지 그루브(242a)와, 제 2 에지 앵커부(232b)를 구성하는 제 2 에지 그루브(242b)는 다양한 패턴 형상으로 배치될 수 있다. 일례로, 도 10b에 도시한 바와 같이, 리드 프레임 조립체(200A)에서 각각의 제 1 에지 그루브(242a)와 각각의 제 2 에지 그루브(242b)는 서로 마주하도록, 다시 말하면, 제 1 에지 그루브(242a)의 외주와, 제 2 에지 그루브(242b)의 내주가 서로 대응될 수 있도록 배치될 수 있다. 다른 실시형태에서, 도 10c에 도시한 바와 같이, 리드 프레임 조립체(200B)에서 각각의 제 1 에지 그루브(242a)와 각각의 제 2 에지 그루브(242b)는 서로 엇갈리도록, 다시 말하면, 제 1 에지 그루브(242a)의 외주와 제 2 에지 그루브(242b)의 내주가 서로 대응되지 않고/않거나, 인접한 제 1 에지 그루브(242a) 사이의 산부와 마주하여 제 2 에지 그루브(242b)가 배치될 수 있다.
한편, 전술한 제 2 실시예 및 제 4 실시예에서는 각각 2개 이상의 에지 앵커부(32a, 332b, 232a, 232b)가 동일한 형상으로 이루어진 것을 예시하였다. 하지만, 2개 이상의 에지 앵커부의 형상을 달리할 수 있는데, 도 12와 도 13은 각각 제 4 실시예의 변형 실시예에 따른 리드 프레임 조립체를 개략적으로 도시하고 있다.
도 12에 도시한 바와 같이, 변형 실시예에 따른 리드 프레임 조립체(300)는 리드 프레임부(311)의 외주를 따라 형성되는 2개의 에지 앵커부(132a, 232b)를 포함하는 에지 앵커부로서의 앵커부(330)를 포함한다. 앵커부(330)는 리드 프레임부(311)의 외주 표면을 따라 형성되는 제 1 에지 앵커부(132a)와, 제 1 에지 앵커부(132a)와 이격하여 제 1 에지 앵커부(132a)의 외주를 따라 형성되는 제 2 에지 앵커부(232b)를 포함한다.
제 1 에지 앵커부(132a)는 리드 프레임부(311)의 외주를 따라 연속적으로 형성되는, 다시 말하면 리드 프레임부(311)의 외주를 따라 연장되는 단일 에지 그루브(내측 에지 그루브, 142a)로 이루어진다. 반면, 제 2 에지 앵커부(232b)는 제 1 에지 앵커부(132a)의 외주를 따라 상호 이격된 다수의 에지 그루브(외측 에지 그루브, 242b)로 이루어진다. 제 1, 2 에지 그루브(142a, 242b)의 내주와 외주 사이의 폭은 동일하거나 상이할 수 있으며, 제 1, 2 에지 그루브(142a, 242b)는 소정 간격 이격될 수 있다. 일례로, 제 1, 2 에지 앵커부(132a, 242b)를 구성하는 제 1, 2 에지 그루브(142a, 242b)의 이격 거리는, 제 1, 2 에지 그루브(142a, 242b)의 내주와 외주 사이 폭의 0.5 내지 5배일 수 있다. 하지만, 이들 에지 그루브(142a, 242b)의 이격 거리는 특별히 제한되는 것은 아니다.
도면에서는 제 1 에지 앵커부(132a)와 이격하는 제 2 에지 앵커부(232b)만을 도시하였다. 하지만, 앵커부(330)는, 제 2 에지 앵커부(232b)의 외주와 이격하여 형성되는 다른 에지 그루브로 이루어지는 추가적인 에지 앵커부를 더욱 포함할 수 있다. 이때, 추가적으로 배치되는 에지 앵커부는, 제 1 에지 그루브(142a)와 같이 단일 에지 그루브이거나, 제 2 에지 그루브(242b)와 같이 상호 이격된 다수의 에지 그루브일 수 있다. 예를 들어, 앵커부(330)는 제 2 에지 앵커부(232b)의 외주와 이격하며, 제 2 에지 앵커부(232b)의 외주를 따라 연속적으로 이어지는 단일 에지 그루브 또는 상호 이격된 다수의 에지 그루브로 이루어지는 제 3 에지 앵커부(미도시), 제 3 에지 앵커부와 이격하며, 제 3 에지 앵커부의 외주를 따라 연속적으로 이어지는 단일 에지 그루브 또는 상호 이격된 다수의 에지 그루브로 이루어지는 제 4 에지 앵커부(미도시)를 포함할 수 있으며, 동일한 방식으로 외측 에지 앵커부와 순차적으로 이격하여 형성되는 다수의 에지 앵커부를 포함할 수 있다.
한편, 도 13에 도시한 바와 같이, 다른 변형 실시예에 따른 리드 프레임 조립체(300A)는 리드 프레임부(311)의 외주를 따라 형성되는 2개의 에지 앵커부(232a, 132b)를 포함하는 에지 앵커부로서의 앵커부(330A)를 포함한다. 앵커부(330A)는 리드 프레임부(311)의 외주 표면을 따라 형성되는 제 1 에지 앵커부(232a)와, 제 1 에지 앵커부(232a)와 이격하여 제 1 에지 앵커부(232a)의 외주를 따라 형성되는 제 2 에지 앵커부(132b)를 포함한다.
제 1 에지 앵커부(232a)는 리드 프레임부(311)의 외주를 따라 상호 이격된 다수의 에지 그루브(내측 에지 그루브, 242a)로 이루어진다. 반면, 제 2 에지 앵커부(132b)는 제 1 에지 앵커부(232a)의 외주를 따라 연속적으로 형성되는, 다시 말하면 제 1 에지 앵커부(232a)의 외주를 따라 연장되는 단일 에지 그루브(외측 에지 그루브, 142b)로 이루어진다. 제 1, 2 에지 그루브(242a, 142b)의 내주와 외주 사이의 폭은 동일하거나 상이할 수 있으며, 제 1, 2 에지 그루브(242a, 142b)는 소정 간격 이격될 수 있다. 일례로, 제 1, 2 에지 앵커부(232a, 142b)를 구성하는 제 1, 2 에지 그루브(242a, 142b)의 이격 거리는, 제 1, 2 에지 그루브(242a, 142b)의 내주와 외주 사이 폭의 0.5 내지 5배일 수 있다. 하지지만, 이들 에지 그루브(242a, 142b)의 이격 거리는 특별히 제한되는 것은 아니다.
도면에서는 제 1 에지 앵커부(232a)와 이격하는 제 2 에지 앵커부(132b)만을 도시하였다. 하지만, 앵커부(330A)는, 제 2 에지 앵커부(132b)의 외주와 이격하여 형성되는 다른 에지 그루브로 이루어지는 추가적인 에지 앵커부를 더욱 포함할 수 있다. 이때, 추가적으로 배치되는 에지 앵커부는, 제 1 에지 그루브(242a)와 같이 상호 이격된 다수의 에지 그루브이거나, 제 2 에지 그루브(142b)와 같이 단일 그루브일 수 있다. 예를 들어, 앵커부(300A)는 제 2 에지 앵커부(132b)의 외주와 이격하며, 제 2 에지 앵커부(132b)의 외주를 따라 연속적으로 이어지는 단일 에지 그루브 또는 상호 이격된 다수의 에지 그루브로 이루어지는 제 3 에지 앵커부(미도시), 제 3 에지 앵커부와 이격하며, 제 3 에지 앵커부의 외주를 따라 연속적으로 이어지는 단일 에지 그루브 또는 상호 이격된 다수의 에지 그루브로 이루어지는 제 4 에지 앵커부(미도시)를 포함할 수 있으며, 동일한 방식으로 외측 에지 앵커부와 순차적으로 이격하여 형성되는 다수의 에지 앵커부를 포함할 수 있다.
[제 5 실시예]
전술한 실시예에서는 리드 프레임부의 외주를 따라 형성되는 에지 앵커부만으로 이루어진 앵커부를 가지는 리드 프레임 조립체를 설명하였다. 본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 이러한 에지 앵커부와 교차하여, 에지 앵커부를 연결하는 가교 앵커부를 더욱 포함할 수 있다. 도 14 도 15는 각각 본 발명의 제 5 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도 및 평면도이다. 전술한 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
리드 프레임 조립체(400)는 세라믹 기판(410)의 표면에 다수 배치되는 리드 프레임부(411)를 갖는다. 각각의 리드 프레임부(411)의 외주 표면을 따라 앵커부(430)가 형성되는데, 앵커부(430)는 리드 프레임부(411)의 외주를 따라 형성되는 적어도 2개의 에지 앵커부(432a, 432b)를 포함하는 에지 앵커부(431)와, 이들 에지 앵커부(432a, 432b)에 교차하여 이들 에지 앵커부(432a, 432b)를 연결하는 가교 앵커부(434)를 포함한다.
리드 프레임부(411)는 세라믹 기판(410)에서 격리부(414)를 사이에 두고 이격되어 있는 제 1 리드 프레임(412a)과 제 2 리드 프레임(412b)을 포함하는 리드 프레임(412)과, 리드 프레임(412)에 상면에 위치하는 금속층(420)을 포함한다. 금속층(420)은 제 1 리드 프레임(412a)의 표면에 형성되는 제 1 금속층(422a)과, 제 2 리드 프레임(412b)의 표면에 형성되는 제 2 금속층(422b)을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 금속층(422a, 422b)이 마주하는, 금속층(420)의 중앙부는 칩 실장 영역(424)을 형성하고, 제 1 및 제 2 금속층(422a, 422b) 각각은 칩 실장 영역(424)의 외측으로 돌출되는 리드 단자(426, 428)을 포함할 수 있다. 제 1, 2 리드 프레임(412a, 412b)과 제 1, 2 금속층(422a, 422b)은 플립칩 본딩 또는 와이어 본딩 방식을 통하여 후술하는 엘이디 칩(510, 도 20 참조)에 전기적으로 연결될 수 있다. 도면으로 도시하지 않았으나, 리드 단자(428)의 상부에 정전기 방지용 다이오드 칩(530, 도 19 참조)이 실장될 수 있으며, 리드 프레임 조립체(400)는 고출력 발광다이오드 패키지에 적용될 수 있다.
본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 앵커부(430)는 각각의 리드 프레임부(411)의 외주 표면을 따라 형성되는 에지 앵커부(431)와, 에지 앵커부(431)와 교차하는 가교 앵커부(434)를 포함한다. 에지 앵커부(431)는 리드 프레임부(411)의 외주 표면을 따라 형성되는 제 1 에지 앵커부(432a)와, 제 1 에지 앵커부(432a)와 이격하여 제 1 에지 앵커부(432a)의 외주를 따라 형성되는 제 2 에지 앵커부(432b)를 포함한다. 이때, 가교 앵커부(434)는 적어도 2개의 에지 앵커부(432, 432b)와 교차하고 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 에지 앵커부(431)를 구성하는 제 1, 2 에지 앵커부(432a, 432b)는 각각 세라믹 기판(410)의 하부를 향하여 함몰되는 단면을 가지며, 리드 프레임부(411)의 외주를 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 단일 에지 그루브(442a, 442b)로 이루어질 수 있다. 즉, 제 1 에지 앵커부(432a)는 리드 프레임부(411)의 외주를 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 제 1 단일 에지 그루브(내측 단일 에지 그루브, 442a)로 이루어지고, 제 2 에지 앵커부(432b)는 제 1 에지 앵커부(432a)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이루어지는 형상을 가지는 제 2 단일 에지 그루브(외측 단일 에지 그루브, 442b)로 이루어질 수 있다. 각각의 단일 에지 그루브(442a, 442b)는 리드 프레임부(411)의 외주 표면을 따라 연속적으로 조사되는 레이저 가공을 통하여 독립적으로 형성될 수 있다.
제 1, 2 단일 에지 그루브(442a, 442b)의 내주와 외주 사이의 폭은 동일하거나 상이할 수 있으며, 제 1, 2 단일 에지 그루브(442a, 442b)는 소정 간격 이격될 수 있다. 일례로, 제 1, 2 에지 앵커부(432a, 432b)를 구성하는 제 1, 2 단일 에지 그루브(442a, 442b)의 이격 거리는, 제 1, 2 단일 에지 그루브(442a, 442b)의 내주와 외주 사이 폭의 0.5 내지 5배일 수 있다. 하지만, 이들 에지 그루브(442a, 442b)의 이격 거리는 특별히 제한되는 것은 아니며, 리드 프레임부(411)의 배치 형태, 세라믹 기판(410) 및/또는 금속층(420)의 재질 및 형태 등에 따라 적절히 선택될 수 있다.
본 발명의 제 5 실시예에 따르면, 제 1 에지 앵커부(432a)와 제 2 에지 앵커부(432b)와 교차하여 이들 에지 앵커부(432a, 432b)를 연결하는 가교 앵커부(434)를 포함하고 있다. 가교 앵커부(434)는 각각 소정 간격 이격하여 형성되는 다수의 가교 그루브(444)로 이루어질 수 있다. 가교 앵커부(434)를 구성하는 상호 이격된 다수의 가교 그루브(444)는 리드 프레임부(411)의 외주 표면을 따라 소정 간격을 두고 조사되는 레이저 가공을 통하여 형성될 수 있다. 일례로, 가교 그루브(444) 사이의 이격 거리는 가교 그루브(444) 폭의 0.2 내지 5배일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 앵커부(430)는, 리드 프레임부(411)의 외주 표면을 따라 형성되는 에지 그루브(442a, 442b)로 이루어지는 적어도 제 1, 2 에지 앵커부(432a, 432b)를 포함하는 에지 앵커부(431)와, 에지 앵커부(431)와 독립적으로 적어도 제 1, 2 에지 앵커부(432a, 432b)와 교차하여 제 1, 2 에지 앵커부(432a, 432b)를 연결하는 가교 앵커부(434)를 포함하고 있다.
제 1, 2 에지 앵커부(432a, 432b)를 구성하는 에지 그루브(442a, 442b)와, 가교 앵커부(434)를 구성하는 가교 그루브(444)가 상호 교차하여 형성되므로, 전체 앵커부(430)의 평면 형상은 격자(grid) 형태로 배치된다. 가교 그루브(444)로 이루어진 가교 앵커부(434)를 형성함으로써, 리드 프레임부(411)와 패키지부(520, 도 20 참조)의 접촉 표면적이 더욱 증가하게 되고, 리드 프레임부(111)와 패키지부(520, 도 20 참조)의 계면에서의 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서 패키지부 및/또는 봉지부재(540, 도 20 참조)를 구성하는 소재가 외부로 누출되거나, 또는 외부에서 수분이 패키지 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있다(도 21b 참조).
한편, 전술한 제 2 실시예 및 제 4 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시예에 따라 리드 프레임부(411)의 외주 표면을 따라 형성되는 에지 앵커부(432a, 432b)의 개수는 2개로 한정되는 것은 아니며, 제 2 에지 앵커부(432b)와 이격하며, 제 2 에지 앵커부(432b)의 외주를 따라 형성되는 다른 에지 그루브로 이루어지는 추가적인 에지 앵커부를 더욱 포함할 수 있다. 이때, 가교 앵커부는 전체 에지 앵커부에 교차하여, 즉 전체 에지 앵커부에 연통할 수 있도록 배치되거나, 각각의 에지 앵커부와 인접한 에지 앵커부만 교차하도록 형성될 수 있는데, 이에 대해서 설명한다.
도 16a는 본 발명의 제 5 실시예의 변형 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도이고, 도 16b는 앵커부를 확대하여 도시한 평면도이다. 도시한 바와 같이, 변형 실시예에 따른 리드 프레임 조립체(400A)는 리드 프레임부(411)의 외주 표면을 따라 소정 간격으로 이격된 제 1, 2, 3 에지 앵커부(432a, 432b, 432c)를 포함하는 에지 앵커부(431A)와, 에지 앵커부(431A)를 구성하는 제 1, 2, 3 에지 앵커부(432a, 432b, 432c)에 교차하는 가교 앵커부(434A)를 포함하는 앵커부(430A)를 갖는다.
일례로, 에지 앵커부(431A)를 구성하는 제 1 에지 앵커부(432a)는 리드 프레임부(411)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 제 1 에지 그루브(442a)로 이루어지고, 제 2 에지 앵커부(432b)는 제 1 에지 앵커부(432b)와 이격하여 제 1 에지 앵커부(432a)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 제 2 에지 그루브(442b)로 이루어지며, 제 3 에지 앵커부(432c)는 제 2 에지 앵커부(432b)와 이격하여 제 2 에지 앵커부(432b)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이루어지는 형상을 가지는 제 3 에지 그루브(432c)로 이루어질 수 있다.
한편, 가교 앵커부(434A)를 구성하는 가교 그루브(444A)는 제 1 에지 앵커부(432a)로부터 제 3 에지 앵커부(432c)로 이루어진 에지 앵커부 전체를 교차하여 형성된다. 즉, 본 발명의 제 5 실시예의 변형 실시예에서, 가교 앵커부(434A)는 상호 이격 형성되는 다수의 가교 그루브(444A)로 이루어지는데, 각각의 가교 그루브(444A)는 제 1 에지 앵커부(432a)부터 제 3 에지 앵커부(432c)까지 연통되도록 구성된다. 따라서 전체 앵커부(430a)를 구성하는 그루브(442a, 442b, 442c, 444a)는 평면에서 볼 때, 규칙적인 격자 형상으로 배치된다.
도면에서는 에지 앵커부(431A)는 제 1, 2, 3 에지 앵커부(432a, 432b, 432c)로 이루어진 형태만을 도시하였다. 하지만, 에지 앵커부(431A)는 제 3 에지 앵커부(432c)와 이격하여 제 3 에지 앵커부(432c)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 단일 에지 그루브로 이루어질 수 있는 제 4 에지 앵커부와, 제 4 에지 앵커부와 이격하여 제 4 에지 앵커부의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 다른 단일 에지 그루브로 이루어질 수 있는 제 5 에지 앵커부를 포함할 수 있으며, 동일한 방식으로 외측 에지 앵커부와 순차적으로 이격하여 형성되는 다수의 에지 앵커부를 포함할 수 있다. 이때, 본 실시예에 따르면, 가교 앵커부(434A)를 구성하는 다수의 이격된 가교 그루브(444A)는 제 1 에지 앵커부(432a)에서부터 추가적으로 형성, 배치될 수 있는 최-외측 에지 앵커부까지 연통될 수 있도록 가공될 수 있다.
한편, 도 17a는 본 발명의 제 5 실시예의 다른 변형 실시예에 따라 하나의 리드 프레임부를 대표적으로 도시한 리드 프레임 조립체의 개략적인 사시도이고, 도 17b는 앵커부를 확대하여 도시한 평면도이다. 도시한 바와 같이, 다른 변형 실시예에 따른 리드 프레임 조립체(400B)는 리드 프레임부(411)의 외주 표면을 따라 소정 간격으로 이격된 제 1, 2, 3 에지 앵커부(432a, 432b, 432c)를 포함하는 에지 앵커부(431A)와, 상호 인접한 에지 앵커부에 대해서만 교차하는 제 1, 2 가교 앵커부(436a, 436b)를 포함하는 가교 앵커부(434B)를 갖는다.
일례로, 제 1 에지 앵커부(432a)는 리드 프레임부(411)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 제 1 에지 그루브(442a)로 이루어지고, 제 2 에지 앵커부(432b)는 제 1 에지 앵커부(432b)와 이격하여 제 1 에지 앵커부(432a)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 제 2 에지 그루브(442b)로 이루어지며, 제 3 에지 앵커부(432c)는 제 2 에지 앵커부(432b)와 이격하여 제 2 에지 앵커부(432b)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이루어지는 형상을 가지는 제 3 에지 그루브(432c)로 이루어질 수 있다.
반면, 가교 앵커부(434B)는, 제 1 에지 앵커부(432a)와 제 2 에지 앵커부(432b) 사이에서 제 1, 2 에지 앵커부(432a, 432b)와 교차하여, 제 1, 2 에지 앵커부(432a, 432b)를 연결하는 상호 이격된 다수의 제 1 가교 그루브(446a)로 이루어지는 제 1 가교 앵커부(436a)와, 제 2 에지 앵커부(432b)와 제 3 에지 앵커부(432c) 사이에서 제 2, 3 에지 앵커부(432b, 432c)와 교차하여, 제 2, 3 에지 앵커부(432b, 432c)를 연결하는 상호 이격된 다수의 제 2 가교 그루브(446b)로 이루어지는 제 2 가교 앵커부(436b)를 포함한다. 이때, 제 1 가교 앵커부(436a)와 제 2 가교 앵커부(436b)가 서로 엇갈리게 배치될 수 있도록, 제 1 가교 그루브(446a)와 제 2 가교 그루브(446b)가 서로 엇갈리면서 교차하도록 배치될 수 있다.
도면에서는 에지 앵커부(431A)는 제 1, 2, 3 에지 앵커부(432a, 432b, 432c)로 이루어진 형태만을 도시하였다. 하지만, 에지 앵커부(431A)는 제 3 에지 앵커부(432c)와 이격하여 제 3 에지 앵커부(432c)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 단일 에지 그루브로 이루어질 수 있는 제 4 에지 앵커부와, 제 4 에지 앵커부와 이격하여 제 4 에지 앵커부의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 다른 단일 에지 그루브로 이루어질 수 있는 제 5 에지 앵커부를 포함할 수 있으며, 동일한 방식으로 외측 에지 앵커부와 순차적으로 이격하여 형성되는 다수의 에지 앵커부를 포함할 수 있다.
아울러, 제 3 에지 앵커부(432c)와 그 외주를 따라 이격 형성되는 제 4 에지 앵커부 사이에서 제 3 에지 앵커부(432c)와 제 4 에지 앵커부와 교차하여, 이들 에지 앵커부를 연결하는 상호 이격된 다수의 가교 그루브로 이루어지는 제 3 가교 앵커부와, 제 4 에지 앵커부와 그 외주를 따라 이격 형성되는 제 5 에지 앵커부 사이에서 제 4 에지 앵커부)와 제 5 에지 앵커부와 교차하여, 이들 에지 앵커부를 연결하는 상호 이격된 다수의 가교 그루브로 이루어지는 제 4 가교 앵커부를 포함할 수 있다. 이때, 제 2 가교 앵커부(436b)와 제 3 가교 앵커부를 구성하는 각각의 가교 그루브는 서로 엇갈리면서 배치될 수 있고, 제 3 가교 앵커부와 제 4 가교 앵커부를 구성하는 각각의 가교 그루브는 서로 엇갈리면서 배치될 수 있을 것이다.
[리드 프레임 조립체의 제조 방법]
계속해서, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지용 조립체를 제조하는 방법에 대해서 설명한다. 도 18은 본 발명에 따른 리드 프레임 조립체를 제조하는 공정을 개략적으로 도시한 순서도이다. 이하에서는 리드 프레임 조립체 중에서 제 2 실시예에 기초하여 설명한다. 도 18에 도시한 바와 같이, 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체를 제조하는 공정은, 세라믹 기판(110, 도 5a 참조)에 리드 프레임(112, 도 5a 참조)을 형성하는 단계(S1010 단계), 리드 프레임의 상부에 금속층(120, 도 5a 참조)를 형성하는 단계(S1020 단계), 금속층이 형성된 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 위치하는 그루브(140A, 도 5a 참조)로 이루어지는 앵커부(130A, 도 5a 참조)를 가공, 형성하는 단계(S1030 단계)를 포함한다.
리드 프레임부(111, 도 5a 참조)는 세라믹 기판(110, 도 5a 참조)에 정의, 형성되는 리드 프레임(112, 도 5a 참조)와, 리드 프레임의 상면에 대응되게 배치되는 금속층(120, 도 5a 참조)를 포함할 수 있다. 각각의 리드 프레임부(111, 도 5a 참조)의 패턴을 형성할 수 있도록, 세라믹 기판(110, 도 5a 참조)을 프레스로 펀칭하여, 예를 들어 격리부(114, 도 5a 참조)를 두고 이격되는 제 1 리드 프레임(112a)과 제 2 리드 프레임(112b)을 포함하는 리드 프레임(112)을 형성할 수 있다.
금속층(120, 도 5a 참조)을 형성하는 단계(S1020 단계)에서, 세라믹 기판(110, 도 5a 참조)에 형성된 리드 프레임(112, 도 5a 참조)에 대응되는 영역으로 도금 공정 또는 스퍼터 공정 등을 적용하여 반사율이 양호한 금속 소재로 이루어지는 금속층을 형성한다. 예를 들어, 제 1 리드 프레임(112a, 도 5a 참조) 및 제 2 리드 프레임(112b, 도 5b 참조)에 대응되는 세라믹 기판(110)의 표면으로 각각 제 1 금속층(122a, 도 5a 참조) 및 제 2 금속층(122b, 도 5a 참조)을 형성할 수 있다.
이어서, 예를 들어 레이저 가공 공정을 통하여, 금속층(120, 도 5a 참조)이 형성된 리드 프레임부(111, 도 5a 참조)의 외주 표면을 따라 위치하며, 단면 형태가 상기 세라믹 기판의 하부를 향하여 함몰된 그루브(groove, 140A, 도 5a 참조)로 이루어지는 앵커부(130A, 도 5a 참조)를 형성한다(S1030 단계).
레이저 가공 조건은 세라믹 기판(110, 도 5a 참조)의 재질, 리드 프레임부(111, 도 5a 참조)를 구성하는 리드 프레임(112, 도 5a 참조) 및 금속층(120, 도 5a 참조)의 재질이나 구성 등에 따라 달라질 수는 있다. 일례로, 세라믹 기판(110)으로 알루미나를 사용하고 금속층(120)으로 은(Ag)을 사용하는 경우, 레이저는 500 ㎚ 내지 1200 ㎚ 파장, 바람직하게는 532 ㎚ 내지 1064 ㎚ 파장 대역의 레이저가 사용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 앵커부는 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 단일 그루브로 이루어지거나, 상호 이격된 다수의 그루브로 이루어질 수 있다. 일례로, 전술한 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서, 앵커부(130, 130A, 도 3a 및 도 5a 참조)는 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상의 단일 에지 그루브(140, 140A, 도 3a 및 도 5a 참조)로 이루어진다. 이러한 단일 에지 그루브(140, 140A)는, 리드 프레임부(111)의 외측에 노출된 세라믹 기판(110)의 표면 중에서 리드 프레임부(111)의 외주를 따라 노출된 표면으로 연속적으로 조사되는 레이저 가공을 통하여 형성될 수 있다.
반면, 전술한 제 3 실시예 및 제 4 실시예에서, 앵커부(230, 230A, 도 7a 및 도 10a 참조)는 리드 프레임부(211)의 외주 표면을 따라 상호 이격된 다수의 에지 그루브(240, 240A, 도 7a 및 도 10a 참조)로 이루어진다. 이와 같은 상호 이격된 다수의 에지 그루브는 리드 프레임부(211, 도 7a 참조)의 외주 표면을 따라 소정 간격을 두고 조사되는 레이저 가공을 통하여 형성될 수 있다.
또한, 제 5 실시예에서, 가교 앵커부(434, 도 14 참조)는 제 1 에지 앵커부(432a, 도 14 참조)와 제 2 에지 앵커부(432b, 도 14 참조)를 교차하는 다수의 가교 그루브(444, 도 14 참조)로 이루어진다. 이와 같은 다수의 가교 그루브는 제 1 에지 앵커부(432a)에서 제 2 에지 앵커부(432b)까지, 또는 제 2 에지 앵커부(432b)에서 제 1 에지 앵커부(432a)까지, 소정 간격을 두고 조사되는 레이저 가공을 통해 형성 가능하다.
필요한 경우, 레이저 가공 단계에서 레이저는 5 내지 50 W의 파워로 조사될 수 있다. 소정 간격 이격되는 다수의 그루브를 형성하고자 하는 경우, 30 내지 150 ㎱의 펄스 폭의 조건으로 레이저가 조사될 수 있다. 이때, 레이저 빔 사이즈는 대략 30 내지 140 ㎛, 레이저 가공 간격은 10 내지 70 ㎛, 가변 거리는 0 내지 330 ㎜, 가공 회수는 소재에 따라 1 내지 50회일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되지 않는다.
필요한 경우, 레이저 가공이 완료된 후에, 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체에 잔류하는 이물질을 제거하는 세척 공정이 수행될 수 있다. 일례로, 세척 공정은 초음파 세척 공정을 포함할 수 있는데, 초음파 세척 공정에서 대략 20 내지 40 ㎑의 초음파를 액체 중에 방사하여 일어나는 공동 현상(cavitation)을 이용한다. 초음파 세척 공정에서 침지액으로 적절한 용제, 계면활성제(유화제) 및/또는 알칼리성 탈지제가 사용될 수 있다. 일례로, 용제 탈지의 경우에는 디클로로에틸렌, 트리클로로에틸렌, 트리클로로에탄 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택되는 염소화 탄화수소계 용제가 사용될 수 있다. 그 외에도 알킬벤젠술폰산염, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르계, 폴리옥시에틸렌과 폴리옥시프로필렌의 축합물, 메타규산나트륨 무수물(sodium metasilicate anhydrous)과 같은 계면활성제 및/또는 수산화나트륨/수산화칼륨/수산화칼슘, 탄산나트륨/탄산칼륨/탄산칼슘, 규산나트륨/규산칼륨/규산칼슘 및/또는 인산나트륨/인산칼륨/인산칼슘과 같은 알칼리성 탈지제 성분이 탈지 용액 중에 사용될 수 있다.
[발광다이오드 패키지]
이어서, 본 발명에 따라 리드 프레임부의 외주를 따라 다수 형성된 그루브로 이루어지는 앵커부를 포함하는 리드 프레임 조립체가 적용된 발광다이오드 패키지에 대하여 설명한다. 이하에서는 주로 도 5a 내지 도 6에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 리드 프레임 조립체가 적용된 발광다이오드 패키지에 대해서 설명하지만, 변형 실시예를 포함하여 전술한 제 1 실시예 내지 제 5 실시예에서 설명한 리드 프레임 조립체가 또한 발광다이오드 패키지에 적용될 수 있다.
도 19는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 리드 프레임 조립체를 구성하는 하나의 리드 프레임부와, 패키징부와, 엘이디 칩을 포함하는 발광다이오드 패키지를 개략적으로 도시한 분해 사시도이고, 도 20은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라, 하나의 리드 프레임부에 대응되는 발광다이오드 패키지를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 발광다이오드 패키지(500)는 리드 프레임 조립체(100A)와, 리드 프레임 조립체(100A)를 구성하는 금속층(120)의 상면에 배치되어, 각각의 리드 프레임부(111)와 전기적으로 연결되는 엘이디 칩(510)과, 엘이디 칩(510)이 배치되는 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 형성되는 앵커부(130A)의 상면에 배치되는 패키지부(520)와, 패키지부(520)로 에워싸인 엘이디 칩(210)의 상면을 덮는 봉지부재(540)를 포함한다.
일례로, 리드 프레임 조립체(110A)는 세라믹 기판(110)에 형성되는 리드 프레임부(111)를 갖는다. 리드 프레임부(111)는 세라믹 기판(110)에 정의되는 리드 프레임(112)과, 리드 프레임(112)의 상면에 위치하는 금속층(120)과, 금속층(120)이 형성된 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 위치하며, 단면 형태가 세라믹 기판(110)의 하부를 향하여 함몰되어 있는 앵커부(130A)를 포함한다. 도 20에서는 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 제 1 단일 에지 그루브(142a)로 이루어지는 제 1 에지 앵커부(132a)와, 제 1 에지 앵커부(132a)의 외주와 이격하며 제 1 에지 앵커부(132a)의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 제 2 단일 에지 그루브(142b)로 이루어지는 제 2 에지 앵커부(132b)를 예시하고 있다.
이때, 제 1 및 제 2 금속층(122a, 122b)이 마주하고 있는, 대략 직사각형 평면 형상의 칩 실장 영역(124, 도 5a 참조)에 대응되는 제 1 금속층(122a) 및 제 2 금속층(122b)의 표면에 은(Ag) 페이스트와 같은 도전성 페이스트를 도포하고, 도전성 페이스트를 개재하여 엘이디 칩(510)을 금속층(120)의 표면에 실장하는 다이 본딩 방법을 이용할 수 있다. 다이 본딩과 관련한 도전성 페이스트 접착제는 열전달 특성이 우수한 은(Ag)이 함유된 에폭시 타입을 사용하여, 에폭시의 낮은 열전도도를 은 분말을 함유하여 보완할 수 있다.
엘이디 칩(510)은 리드 프레임에 전기적으로 연결될 수 있는데, 이를 위하여 와이어 본딩 방식을 채택할 수도 있지만, 바람직하게는 플립칩 공정을 적용할 수 있다. 플립칩 방식이 적용되는 LED 소자는 결정층 측을 범프(미도시)라고 불리는 금속 재료로 세라믹 기판(110)에 실장될 수 있으므로, 결정층 내에서 발생하는 열을 효율적으로 기판 측으로 뺄 수 있으며, 와이어 본딩을 위한 접착 재료도 필요 없기 때문에, 와이어 본딩에 비하여 더 안정적이기 때문에 고효율이 요구되는 발광다이오드 패키지에 적합할 수 있다. 다른 예시적인 실시형태에 따라, 엘이디 칩(510)과, 리드 프레임부(111)을 전기적으로 연결하기 위한 와이어 본딩 공정의 경우, 와이어(미도시)는 대략 20 내지 30 ㎛ 의 금(Ag)으로 이루어질 수 있다.
한편, 엘이디 칩(510)이 실장된 내부 공간을 에워싸는 패키지부(520)는 사출 성형과 같은 몰드 가공에 의해 성형되는 몰드 프레임일 수 있다. 패키지부(520)는 리드 프레임부(111)를 기준으로 상/하 방향에 각각 금형을 배치하여 밀착시키고, 수지 주입 장치를 이용하여 수지를 금형에 주입하는 방법을 통하여 성형될 수 있다. 이때, 패키지부(520)는 컵(cup) 또는 보울(bowl) 형태로 이루어질 수 있으며, 내측(522)이 상부를 향하여 넓어지도록 경사지도록 구성될 수 있다. 즉, 패키지부(520)의 내측(522)은 발광면을 향하여 점차로 넓어지는 구조, 도면에서 볼 때 역-사다리꼴 단면 형상을 가지도록 구성할 수 있다. 이때, 제 1 리드 프레임(112a)과 제 2 리드 프레임(112b) 사이의 격리부(114)의 외측과, 제 1 리드 프레임(112a)과 제 2 리드 프레임(112b)의 외측에 사출 성형 방법을 이용하여 수지 재질의 패키지부(520)를 형성한다. 이에 따라 엘이디 칩(510)에서 발광된 빛은 내벽에서 반사되고 보다 넓은 영역으로 효율적으로 확산될 수 있다.
보다 구체적으로, 리드 프레임부(111)에 접촉하는 패키지부(520)의 표면적을 크게 하고 엘이디 칩(510)에서 발생한 빛의 확산을 향상시킬 수 있도록, 패키지부(520)의 내측(522)은 상부를 향하여 경사지는 형태, 즉 단면 형상이 외부를 향하여 확장되는 형태를 가지는 것이 바람직할 수 있다. 패키지부(520)는 수지를 사출 성형하여 형성될 수 있으며, 바람직하게는 리플로우 공정을 고려하여 내열성이 우수한 수지를 사용할 수 있으며, 엘이디 칩(510)에서 발생하는 빛을 반사시킬 수 있도록, 반사율이 우수한 백색 소재로 성형되는 것이 바람직하다. 아울러, 엘이디 칩(510)에서 방출된 열에 의하여 열화되지 않는 소재, 예를 들어 리드 프레임부(111)의 열팽창계수가 유사한 열팽창계수를 가지는 수지 소재가 바람직할 수 있다. 예를 들어, 패키지부(520)는 액정 폴리머는 물론이고, 폴리아마이드 계열의 열가소성 수지, 에폭시 수지 등의 열경화성 수지, 또는 알루미나와 같은 세라믹 소재를 사용하여 성형될 수 있지만, 그 외 다른 소재를 사용하여 패키지부(520)를 형성할 수도 있다.
한편, 패키지부(520)의 내부를 이루는 영역으로 형광체가 몰드 수지에 분산된 형태의 봉지부재(540)가 충전되어, 엘이디 칩(510)을 덮고 있다. 예를 들어, 형광체는 에폭시계 수지 및/또는 실리콘 수지와 같이 방열 특성이 양호한 몰드 수지에 의하여 분산될 수 있다. 봉지부재(540)는 형광체와 수지 복합체를 도포하며 봉지되며, 엘이디 칩에서 방출된 빛의 직진성과 광 효율을 향상시킨다.
예를 들어, 봉지부재(540)는 예를 들어 돔 형상으로 성형될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 봉지부재(540)의 형상을 돔 형상으로 성형하는 경우, 엘이디 칩(210)에서 발생된 빛의 지향각이 작아져서 빛이 수광면이 아닌 외측으로 지나치게 확산되는 것을 방지할 수 있다. 물론, 지향 특성이 없는 제품인 경우, 봉지부재(540)는 원기둥 형상으로 성형할 수도 있다. 엘이디 칩(510)을 봉지하기 위한 몰드 수지는 열경화성 수지(예를 들어 에폭시 수지, 실리콘 수지 등)을 사용할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체(100A)에 엘이디 칩(510)을 실장하여 발광다이오드 패키지(500)를 제조할 때, 각각의 리드 프레임부(111)에 대응되는 단위 패키지 형태로 절단하여 사용한다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 발광다이오드 패키지(500)는 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 빛을 방출하거나, 백색을 방출하는 엘이디 칩(510)을 포함하고 있어, 외부를 향하여 빛을 방출한다. 선택적인 실시형태에서, 발광다이오드 패키지(500)는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(G)의 빛을 방출하며, 다수의 발광다이오드 패키지(500)를 동시에 점등하여 색-섞임에 의한 백색광을 구현할 수도 있다. 다른 선택적인 실시형태에서, 각각의 발광다이오드 패키지(500)는 백색광을 방출할 수도 있다.
백색광을 구현하기 위한 하나의 방법은 자외선 발광이 가능한 엘이디 칩(510)을 광원으로 이용하여 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광체를 조합할 수 있다. 백색광을 구현하기 위한 다른 방법은 예를 들어, 청색을 발광하는 엘이디 칩(510)을 사용하고 청색 빛을 흡수할 수 있는 황색, 녹색 및/또는 적색 형광체를 조합하는 방법이 이용될 수 있다.
하나의 예시적인 실시형태에서, 엘이디 칩(510)은 청색 엘이디 칩일 수 있으며, 형광체(미도시)는 적색, 녹색 및/또는 황색 형광체일 수 있다. 일례로, 형광체(미도시)는 양자점(quantum dot) 소재로 이루어질 수 있다. 도면에서는 1개의 엘이디 칩(510)이 사용된 경우를 예시하고 있으나, 단위 패키지 내의 엘이디 칩의 개수는 이에 한정되지 않는다. 즉, 리드 프레임부(511)의 가공에 의하여, 복수의 엘이디 칩(510)이 1개의 발광다이오드 패키지에 탑재될 수도 있다. 이처럼 복수의 엘이디 칩(510)을 탑재한 발광다이오드 패키지를 사용하여, 고출력 광원을 얻을 수 있다.
일례로, 청색 엘이디 칩(510)은 사파이어(Sapphire)를 기재(substrate)로 사용하며 청색 피크 파장을 가지는 소재를 여기용 광원으로 적용할 수 있다. 일례로, 청색 엘이디 칩을 구성하는 소재는 GaN, InGaN, InGaN/GaN, BaMgAl10O7:Eu2 +, CaMgSi2O6:Eu2+ 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 결코 아니다.
한편, 적색(Red) 형광체, 녹색(Green) 형광체 및/또는 황색(Yellow) 형광체는 청색 엘이디 칩(510)의 발광에 의해 조사되는 청색광을 강하게 흡수하여 소정 범위의 발광 파장을 가지는 소재를 사용할 수 있다. 이들 형광체는 예를 들어 청색 엘이디 칩(510) 상에 도포되는 몰딩 수지에 분산되는 형태로 봉지부재(540)에 첨가되어 전체적으로 백색 발광다이오드를 구현할 수 있다.
예를 들어, 적색 형광체는 규소계, 질화물계, 황화물계 및 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 적색 형광체는 600 내지 660 nm 범위의 파장에서 발광 피크를 가지는, 즉 이 범위의 피크 파장을 가지는 형광체일 수 있고, 녹색 형광체 또는 황색 형광체는 530 내지 560 nm 범위의 피크 파장을 가지는 형광체일 수 있다. 예를 들어, 적색 형광체는 KSF(K2SiF6:Mn4 +), KTF(K2TiF6:Mn4+), Ca2Si5N8:Eu2 +, Sr2Si5N8:Eu2 +, Ba2Si5N8:Eu2 +, CaAlSiN3:Eu2 +, SrS:Eu2+, CaS:Eu2 + 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있다. 녹색 형광체는 SiAlON:Eu2 +, SrSi2O2N2:Eu2+ 및 이들의 조합으로 구성되는 군에서 선택될 수 있는 소재를 사용할 수 있으며, 황색 형광체는 YAG(Y3Al5O12:Ce3 +) 등의 소재를 사용할 수 있다.
다른 예시적인 실시형태에서, 발광다이오드 패키지(500)에서의 발광 효율을 개선할 수 있도록, 봉지부재(520)는 형광체로서의 양자점(quantum dot)을 포함할 수 있다. 양자점은 중심체인 코어(Core)와 쉘(Shell)로 이루어져 있으며, 코어의 크기에 따라 색깔을 달리 구현할 수 있고 코어를 둘러싼 쉘은 발광 특성을 개선시키는 역할을 하는데, 입자의 크기에 따라 다른 파장의 빛을 방출한다. 즉, 입자의 크기가 작으면 짧은 파장의 빛이 발생하여 파란색을 띄고, 입자의 크기가 클수록 긴 파장의 빛을 발생하면서 빨간색에 가까운 색을 구현할 수 있다. 형광체로 사용될 수 있는 양자점은 Ⅱ-Ⅵ족 계열인 CdSe, CdS, CdTe는 물론이고, Ⅲ-Ⅴ족 계열인 InP, Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ족 계열인 CuInS2는 물론이고, 다중 쉘로 이루어진 CdSe/CdS/ZnS, CdSe/ZnSe/ZnS, InP/GaP/ZnS, CuInS2/ZnS, CdSe/CdS/CdZnS/ZnS 구조의 양자점을 또한 사용할 수도 있다.
예를 들어, 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른 발광다이오드 패키지는, 도 18에 예시된 공정을 통하여 제조된 리드 프레임 조립체로부터 제조될 수 있다. 먼저, 하나 이상의 그루브(142a, 142b)로 이루어진 앵커부(132a, 132b)가 형성된 세라믹 기판(100) 중 앵커부(132a, 132b)에 대응되는 영역으로 패키지부(520)를 형성하는 수지 및/또는 세라믹 소재를 사출 성형 등의 방법으로 가공, 형성한다. 이어서, 엘이디 칩(510)과 회로 패턴이 형성된 리드 프레임(112)이 형성된 리드 프레임부(111)을 플립칩 본딩 등의 공정을 통하여 전기적으로 연결하고, 엘이디 칩(510)의 상부를 봉지부재(540)로 몰딩한다.
필요한 경우, 발광다이오드 패키지(500)는 리드 프레임(112)의 리드 단자(128)에 실장될 수 있는 정전기 방지용 다이오드 칩(530)을 포함할 수 있다. 도면에서는 제 1 리드 프레임(112a)의 상면에 위치하는 제 1 금속층(122a)에 형성된 제 1 리드 단자(128a)의 상면에 정전기 방지용 다이오드 칩(530)을 실장하고, 와이어(532)를 사용하여 정전기 방지용 다이오드 칩(530)을 제 2 리드 프레임(112b)의 상면에 위치하는 제 2 금속층(122b)과 전기적으로 연결할 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아니다.
각각의 리드 프레임부(111)에 정전기 방지용 다이오드 칩(530)을 실장하여, 열과 정전기와 같은 전기적 충격에 대한 안정성이 요구되는 고출력 발광다이오드 패키지에 적용하여 발광다이오드 패키지(500)의 반영구적 수명을 보장할 수 있다. 정전기 방지용 다이오드 칩(530)은 제너 다이오드(Zener diode)가 일반적으로 사용될 수 있지만, 그 외에도 쇼트키 장벽 다이오드 칩 및/또는 바리스터 등과 같은 다른 정전기 방지용 다이오드 소자가 또한 적용될 수 있다. 동작 속도, 동작 전압, 신뢰성 및 생산 단가를 고려할 때, 제너 다이오드가 정전기 방지용 다이오드 칩(530)으로 바람직하게 사용될 수 있다.
특히, 본 발명에 따르면, 칩 실장 영역(124)으로부터 외측으로 연장되는 리드 단자(128)의 상면에 정전기 방지용 다이오드 칩(530)이 배치된다. 이에 따라, 실질적인 발광 유효 영역에 대응하는 칩 실장 영역(124)의 중앙에 엘이디 칩(510)이 배치될 수 있다. 이에 따라 엘이디 칩(510)에서 방출된 빛은 발광 유효 영역 전체로 균일하게 확산될 수 있으므로, 균일한 발광이 가능하다는 이점이 있다.
리드 프레임부(111)의 외측 표면에 노출되는 세라믹 기판(110)과 패키지부(520)은 통상적으로 상이한 소재로 제조된다. 사출 성형 공정을 통하여 패키지부(520)의 소재인 액상 수지를 리드 프레임부(111)의 외측에 성형할 때 또는 이후 발광다이오드 패키지를 사용할 때, 세라믹 기판(110)과 패키지부(520)의 결합이 충분하지 못할 수 있다. 이 경우, 리드 프레임부(111)를 가지는 세라믹 기판(110)과 패키지부(520)의 계면에서 박리되면서, 세라믹 기판(110)과 패키지부(520)가 이탈된다. 이에 따라, 패키지부(520) 및/또는 봉지부재(540)를 구성하는 수지 및/또는 형광체 등의 성분이 발광다이오드 패키지(500)의 외부로 누출될 수 있으며, 이에 따라 엘이디 칩(510)에서 방출된 빛의 발광 효율이 크게 저하될 수 있다. 뿐만 아니라, 세라믹 기판(110)과 패키지부(520) 사이의 박리된 틈을 통하여 외부의 수분이 발광다이오드 패키지(500) 내부의 엘이디 칩(510) 및 봉지부재(540)가 충전된 영역으로 유입될 수 있다. 엘이디 칩(510) 및 봉지부재(540)를 구성하는 형광체는 수분에 매우 취약하기 때문에, 유입된 수분에 의하여 이들 소재가 열화되면서 원하는 발광 효율을 얻을 수 없다(도 21a 참조).
반면, 본 발명에 따르면, 리드 프레임부(111)의 외주를 따라 1개 이상 형성되는 그루브(140a, 140b)로 이루어진 적어도 하나의 앵커부(130a, 130b)가 형성된다. 앵커부(130a, 130b)는 세라믹 기판(110)의 하부를 향하여 함몰된 하나 이상의 그루브(140a, 140b)를 포함하고 있다. 리드 프레임부(111)의 외주 표면을 따라 형성되는 앵커부(130a, 130b)에 대응되는 영역으로 패키지부(520)를 구성하는 액상 성분이 주입될 때, 액상 성분이 함몰된 형상의 그루브(140a, 140b)로 침투한다. 세라믹 기판(110)과 패키지부(520) 사이의 접촉 표면적이 크게 증가하여, 세라믹 기판(110)과 패키지부(520)의 결합 성능이 향상된다.
이에 따라, 세라믹 기판(110)과 패키지부(520)의 계면이 박리되지 않으며, 세라믹 기판(110)으로부터 패키지부(520)가 이탈되지 않는다. 패키지부(520) 및/또는 봉지부재(540)를 구성하는 수지, 형광체 등의 성분이 발광다이오드 패키지(500)의 외부로 누출되지 않으며, 엘이디 칩(510)에서 방출된 빛의 발광 효율이 크게 저하되지 않는다. 뿐만 아니라, 세라믹 기판(110)과 패키지부(520) 사이의 박리된 틈을 통하여 외부의 수분이 발광다이오드 패키지(500) 내부의 엘이디 칩(510) 및 봉지부재(540)가 충전된 영역으로 유입되지 않는다. 따라서 유입된 수분에 의하여 엘이디 칩(510) 및 봉지부재(540)를 구성하는 소재가 열화되지 않고, 이들 소재의 열화로 인한 발광 효율의 저하를 방지할 수 있다(도 21b 참조).
상기에서는 본 발명의 예시적인 실시형태 및 실시예에 기초하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 전술한 실시형태 및 실시예에 기재된 기술사상으로 한정되지 않는다. 오히려 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 전술한 실시형태 및 실시예에 기초하여 다양한 변형과 변경을 용이하게 추고할 수 있다. 하지만, 이러한 변형과 변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다는 사실은 첨부하는 청구범위에서 분명하다.
100, 100A, 200, 200A, 300, 300A, 400, 400A: 리드 프레임 조립체
110, 210, 310, 410: 세라믹 기판
111, 111a, 111b, 211, 311, 411: 리드 프레임부
112, 212, 312, 412: 리드 프레임
112a, 212a, 312a, 412a: 제 1 리드 프레임
112b, 212b, 312b, 412b: 제 2 리드 프레임
120, 220, 320, 420: 금속층
122a, 222a, 322a, 422a: 제 1 금속층
122b, 222b, 322b, 422b: 제 2 금속층
130, 130A, 230, 230A, 330, 330A, 430, 430A, 430B: (에지) 앵커부
132a, 132b, 232a, 232b, 332a, 332b, 431, 431A, 432a, 432b, 432c: 에지 앵커부
142a, 142b, 242a, 242b, 342a, 342b, 442a, 442b, 442c: 에지 그루브
434A, 434B, 436a, 436b: 가교 앵커부
444A, 444B, 446a, 446b: 가교 그루브
500: 발광다이오드 패키지
510: 엘이디 칩
520: 패키지부
540: 봉지부재

Claims (28)

  1. 리드 프레임을 가지는 세라믹 기판으로서, 상기 리드 프레임은 제 1 리드 프레임과, 상기 제 1 리드 프레임과 이격, 배치되는 제 2 리드 프레임을 포함하는 세라믹 기판;
    상기 리드 프레임의 표면에 형성되는 금속층으로서, 상기 제 1 리드 프레임 및 상기 제 2 리드 프레임의 상면에 각각 위치하는 제 1 금속층 및 제 2 금속층을 포함하고, 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층은 각각 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층이 마주하는 면에서 외부로 돌출된 리드 단자를 가지며, 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층이 마주하는 상기 금속층의 중앙부에 위치하는 엘이디 칩 실장 영역과, 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층에 형성된 상기 리드 단자 중에서 어느 하나의 리드 단자에 정전기 방지용 다이오드 칩 실장 영역을 가지는 금속층; 및
    상기 금속층이 형성된 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 위치하며, 단면 형태가 상기 세라믹 기판의 하부를 향하여 함몰된 그루브(groove)로 이루어지는 앵커부를 포함하고,
    상기 앵커부는 상기 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 위치하는 에지 앵커부와, 상기 에지 앵커부에 교차하여 형성되는 가교 앵커부를 포함하고,
    상기 에지 앵커부는 상기 리드 프레임부의 외주를 따라 형성되는 제 1 에지 앵커부와, 상기 제 1 에지 앵커부와 이격하여 상기 제 1 에지 앵커부의 외주를 따라 형성되는 제 2 에지 앵커부와, 상기 제 2 에지 앵커부와 이격하여 상기 제 2 에지 앵커부의 외주를 따라 형성되는 제 3 에지 앵커부를 포함하고,
    상기 가교 앵커부는 상기 제 1 에지 앵커부와 상기 제 2 에지 앵커부를 연결하는 제 1 가교 앵커부와, 상기 제 2 에지 앵커부와 상기 제 3 에지 앵커부를 연결하는 제 2 가교 앵커부를 포함하고, 상기 제 1 가교 앵커부와 상기 제 2 가교 앵커부는 서로 엇갈리게 배치되는
    발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 앵커부를 구성하는 상기 그루브는, 상기 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 조사되는 레이저 가공을 통하여 형성되는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 에지 앵커부는, 제 1 리드 프레임부와 상기 제 1 리드 프레임부에 인접하게 배치되는 제 2 리드 프레임부의 경계 영역에 해당하는 상기 세라믹 기판의 표면에서 상기 제 1 리드 프레임부의 외주를 따라 형성되는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 에지 앵커부는, 상기 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 단일 에지 그루브로 이루어지는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 세라믹 기판은 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN) 및 이들의 조합으로 구성되는 세라믹 소재로 이루어지는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 금속층은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 금(Ag), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 코발트(Co), 몰리브데늄(Mb), 루테늄(Ru), 주석(Sn), 인듐(In) 및 이들의 합금으로 구성되는 군에서 선택되는 소재로 이루어지는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체.
  7. 세라믹 기판에 리드 프레임을 형성하는 단계로서, 상기 리드 프레임은 제 1 리드 프레임과, 상기 제 1 리드 프레임과 이격, 배치되는 제 2 리드 프레임을 포함하는 세라믹 기판을 형성하는 단계;
    상기 리드 프레임의 상부에 금속층을 형성하는 단계로서, 상기 제 1 리드 프레임 및 상기 제 2 리드 프레임의 상면에 각각 위치하는 제 1 금속층 및 제 2 금속층을 포함하고, 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층은 각각 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층이 마주하는 면에서 외부로 돌출된 리드 단자를 가지며, 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층이 마주하는 상기 금속층의 중앙부에 위치하는 엘이디 칩 실장 영역과, 상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층에 형성된 상기 리드 단자 중에서 어느 하나의 리드 단자에 정전기 방지용 다이오드 칩 실장 영역을 가지는 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 금속층이 형성된 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 위치하며, 단면 형태가 상기 세라믹 기판의 하부를 향하여 함몰된 그루브(groove)로 이루어지는 앵커부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 앵커부는 상기 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 위치하는 에지 앵커부와, 상기 에지 앵커부에 교차하여 형성되는 가교 앵커부를 포함하고,
    상기 에지 앵커부는 상기 리드 프레임부의 외주를 따라 형성되는 제 1 에지 앵커부와, 상기 제 1 에지 앵커부와 이격하여 상기 제 1 에지 앵커부의 외주를 따라 형성되는 제 2 에지 앵커부와, 상기 제 2 에지 앵커부와 이격하여 상기 제 2 에지 앵커부의 외주를 따라 형성되는 제 3 에지 앵커부를 포함하고,
    상기 가교 앵커부는 상기 제 1 에지 앵커부와 상기 제 2 에지 앵커부를 연결하는 제 1 가교 앵커부와, 상기 제 2 에지 앵커부와 상기 제 3 에지 앵커부를 연결하는 제 2 가교 앵커부를 포함하고, 상기 제 1 가교 앵커부와 상기 제 2 가교 앵커부는 서로 엇갈리게 배치되는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체를 제조하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 앵커부를 형성하는 단계는, 상기 금속층이 형성된 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 조사되는 레이저 가공 처리를 수행하는 단계를 포함하는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체를 제조하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 레이저 가공 처리를 수행하는 단계에서, 500 ㎚ 내지 1200 ㎚ 파장의 레이저가 사용되고, 상기 레이저는 5 내지 50 W의 파워 조건으로 상기 리드 프레임부의 외주를 따라 조사되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체를 제조하는 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 에지 앵커부는, 제 1 리드 프레임부와 상기 제 1 리드 프레임부에 인접하게 배치되는 제 2 리드 프레임부의 경계 영역에 해당하는 상기 세라믹 기판의 표면에서 상기 제 1 리드 프레임부의 외주를 따라 형성되는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체를 제조하는 방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 에지 앵커부는, 상기 리드 프레임부의 외주 표면을 따라 연속적으로 이어지는 형상을 가지는 단일 에지 그루브로 이루어지는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체를 제조하는 방법.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 세라믹 기판은 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN) 및 이들의 조합으로 구성되는 세라믹 소재로 이루어지는발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체를 제조하는 방법.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 금속층은 은(Ag), 팔라듐(Pd), 금(Ag), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 코발트(Co), 몰리브데늄(Mb), 루테늄(Ru), 주석(Sn), 인듐(In) 및 이들의 합금으로 구성되는 군에서 선택되는 소재로 이루어지는 발광다이오드 패키지용 리드 프레임 조립체를 제조하는 방법.
  14. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 기재된 리드 프레임 조립체;
    상기 금속층 상면에 위치하며, 상기 리드 프레임부에 전기적으로 연결되는 엘이디 칩;
    상기 엘이디 칩 외측의 상기 앵커부의 상면에 배치되는 패키지부; 및
    상기 패키지부로 에워싸인 상기 엘이디 칩의 상면을 덮는 봉지부재를 포함하는 발광다이오드 패키지.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 금속층 및 상기 제 2 금속층에 형성된 상기 리드 단자 중에서 어느 하나의 리드 단자 상에 실장되는 정전기 방지용 다이오드 칩을 더욱 포함하는 발광다이오드 패키지.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 패키지부는 수지 재질 또는 세라믹 재질로 성형되는 발광다이오드 패키지.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 봉지부재는 몰딩 수지와, 상기 몰딩 수지에 분산된 형광체를 포함하는 발광다이오드 패키지.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 엘이디 칩은 플립칩 본딩(flip chip bonding) 방식을 통하여 상기 리드 프레임부에 전기적으로 연결되는 발광다이오드 패키지.
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