KR20050111298A - 고열전도성 반사체를 이용한 발광 다이오드 패키지 및 그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 다이오드 패키지에 실장된 LED 칩의 발광시 빛을 반사하는 반사체의 구조 및 재질을 개선하여 LED 칩의 발광시 발생되는 열을 신속하게 방열하는 고열전도성 반사체를 이용한 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로서, LED 칩의 빛을 반사하기 위해 설치된 반사체의 일측에 방열날개를 형성하여 하우징의 외측으로 노출되도록 함과 더불어 상기 방열날개를 포함하는 반사체와 하우징의 재질을 고열전도성 변경함으로써, 상기 LED 칩의 열을 신속하게 외부로 방열할 수 있어 상기 LED 칩의 수명이 향상되고, 주변 회로가 고열에 의해 받는 열적 손상을 방지하며, 안전성이 향상을 이룰 수 있는 고열전도성 반사체를 이용한 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고열전도성 반사체를 이용한 발광 다이오드 패키지는 리드 프레임 또는 인쇄회로기판 상에 실장된 LED 칩을 포함하는 본체부와, 상기 본체부를 둘러싸는 하우징과, 중심부가 관통 형성되고 상기 본체부의 상측에 결합되어 상기 하우징에 의해 봉지된 반사체와, 상기 반사체의 일측에 형성되어 상기 하우징의 외측으로 돌출된 방열날개를 포함한다.

Description

고열전도성 반사체를 이용한 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법 {LIGHT-EMITTING DIODE PACKAGE USING HIGH THERMAL CONDUCTIVE REFLECTOR AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME }

본 발명은 방열효율이 향상된 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광 다이오드 패키지에 실장된 LED 칩의 발광시 빛을 반사하는 반사체의 구조 및 재질을 개선하여 LED 칩의 발광시 발생되는 열을 신속하게 방열하는 고열전도성 반사체를 이용한 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.

일반적으로 엘이디(Light Emitting Diode ; 이하 LED) 칩은 전기 에너지를 광반사(optical radiation)로 변환하는 반도체 소자로서, 이를 이용하여 문자, 숫자 또는 도형을 표시하는 표시장치 또는 조명장치로 사용하는 발광 다이오드 패키지가 개발되어 사용되고 있다.

도 1a와 1b는 종래 기술에 따른 발광 다이오드 패키지가 도시된 사시도와 단면도로서, 하부 하우징(111)에 양극 또는 음극 리드 프레임(112, 113)을 설치하고, 상기 리드 프레임 중 어느 한 쪽에 실장되어 다른 한 쪽과 와이어(116)로 연결된 LED 칩(115)을 설치된 발광 다이오드 패키지(110)가 개발되었다. 상기 발광 다이오드 패키지(110)는 상기 하부 하우징(111)의 상측에 중심부과 관통된 상부 하우징(114)이 배설된 후, 가열 압착에 의해 일체화 된다.

상기 상부 하우징(114)은 상기 발광 칩(115)에서 조사되는 광을 반사하기 위한 반사체로 역할을 하며, 이를 위해 상기 중심부의 측면이 하방으로 경사지게 형성된다. 또한, 상기 상부 하우징(114)의 경사면에는 상기 LED 칩(115)에서 발산된 빛의 반사효율을 향상시키기 위해 광반사물질이 도포된다.

한편, 상기 상부 기판(54)의 내부에는 상기 LED 칩(115) 및 와이어(116)를 보호하기 위한 몰드 성형부(118)가 형성된다. 더불어, 상기 상부 기판(54)의 상측에는 광의 굴절률을 제어하여 광의 발광효율을 향상하기 위해 볼록 형상의 (도시되지 않은) 발광렌즈가 부착되기도 한다.

전술된 발광 다이오드 패키지(110)는 상기 LED 칩의 발광시 입력전류에 비례하여 빛의 세기가 증가하므로, 상기 LED 칩(115)으로 높은 전류를 인가함으로써 고출력 발광을 실현할 수 있다. 이와 같이 입력 전류에 따라 빛을 발산하는 LED 칩(115)은 빛의 발산시 열이 발생되고 있으며, 고출력 발광일수록 많은 열이 발생한다.

그러나, 종래의 발광 다이오드 패키지(110)는 상기 LED 칩(115)이 상기 상, 하부 하우징(111, 114) 및 상기 몰드 성형부(118)에 의해 밀폐되는 바, 고출력 발광을 할 경우 상기 LED 칩(115)에서 발생하는 열을 효과적으로 발산하지 못하는 문제가 있다.

더욱이 상기 하우징이 일반적인 플라스틱 재질 또는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene), LCP(Liquid Crystalline Polymer), PA(Polyamide), PPS(Polyphenylene Sulfide), TPE(Thermoplastic Elastomer) 등의 저열전도도 플라스틱 재질로 이루어져 LED 칩(115)의 열을 신속하게 외부로 발산하지 못하고 있으며, 이로 인해 상기 LED 칩(115)의 방열효율이 현저히 저하되어 사용 수명이 단축되고, 주변회로에 열적 손상을 입히며 심지어는 화재의 위험이 있는 문제가 있다.

또한, 상기 상부 하우징(114)에 (도시되지 않은) 발광렌즈를 결합하면서 실리콘 또는 에폭시를 포함하는 몰드 성형부(118)가 채워지는 바 그 제조공법이 어렵고, 상기 몰드 성형부(118)의 양생을 위한 시간이 소요되므로 제조시간의 증가로 인해 수율이 저하된다. 또한, 상기 몰드 성형부(118)는 실리콘 또는 에폭시의 양생시 기포가 발생되어 발광 다이오드 패키지(110)의 품질을 저하시키는 문제가 있다.

최근에는 상기 하부 하우징(111)의 하측에 힛싱크를 삽입하고, 상기 힛싱크를 기판 또는 방열체에 접촉하도록 하여 상기 LED 칩(115)에서 발생하는 열을 방열하는 고출력용 발광 다이오드 패키지가 개발되었다. 그러나, 전술된 고출력용 발광 다이오드 패키지는 상기 LED 칩(115)이 하우징과 몰드 성형부에 의해 밀폐된 상태로 상기 LED 칩(115)에서 발생하는 열이 상기 힛싱크만을 통해 방열되는 구조로서, 충분한 방열이 이루어지지 않으며 방열효율을 증가시키는데 한계가 있다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LED 칩의 빛을 반사하기 위해 설치된 반사체의 일측에 방열날개를 형성하여 하우징의 외측으로 노출되도록 함과 더불어 상기 방열날개를 포함하는 반사체와 하우징의 재질을 고열전도성 변경함으로써, 상기 LED 칩의 열을 신속하게 외부로 방열할 수 있어 상기 LED 칩의 수명이 향상되고, 주변 회로가 고열에 의해 받는 열적 손상을 방지하며, 안전성이 향상을 이룰 수 있는 고열전도성 반사체를 이용한 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 종래의 일반 발광 다이오드 패키지의 제조 방법과 비슷한 방식으로서 작업자에게 종래의 작업환경과 비슷한 환경을 제공하므로, 작업이 친숙 및 용이하고, 종래의 제조설비를 사용할 수 있어 추가적인 비용이 발생되지 않으며, 반사체의 중심부에 실리콘 또는 에폭시를 용이하게 충진할 수 있어 대량생산을 할 수 있는 고열전도성 반사체를 이용한 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고열전도성 반사체를 이용한 발광 다이오드 패키지는 리드 프레임 또는 인쇄회로기판 상에 실장된 LED 칩을 포함하는 본체부와, 상기 본체부를 둘러싸는 하우징과, 중심부가 관통 형성되고 상기 본체부의 상측에 결합되어 상기 하우징에 의해 봉지된 반사체와, 상기 반사체의 일측에 형성되어 상기 하우징의 외측으로 돌출된 방열날개를 포함한다.

여기서, 상기 반사체는 고열전도성 플라스틱 또는 금속으로 제작되거나, 고반사성 금속인 은 또는 금 도금층이 형성될 수 있다. 바람직한 실시예로 상기 반사체의 내부에는 몰드 성형부가 형성되고, 상기 몰드 성형부의 상측에는 발광렌즈가 장착될 수 있다. 또한, 상기 몰드 성형부의 상측에는 고경도의 에폭시 또는 실리콘이 경화될 수 있다. 한편, 상기 하우징은 상기 리드 프레임 또는 인쇄회로기판을 상기 본체부에 고정시키는 제1하우징과, 상기 제1하우징과 상기 반사체를 봉지하는 제2하우징을 포함하고, 상기 제1하우징에는 복수의 요홈부가 형성되고, 상가 반사판의 하측에는 상기 복수의 요홈부에 끼워지는 복수의 돌부가 형성될 수 있다. 더불어, 상기 방열날개는 상기 반사체의 외주면에서 원주형으로 돌출 형성될 수 있다. 나아가, 상기 본체부는 상기 하우징의 하부에서 삽입 고정되는 힛싱크를 포함할 수 있다. 또한, 상기 본체부는 상기 리드 프레임 또는 인쇄회로기판 상에 실장된 제너 다이오드를 포함할 수 있다.

전술된 고열전도성 반사체를 이용한 발광 다이오드 패키지의 제조방법은 LED 칩이 실장되는 본체부를 봉지하는 제1하우징을 형성하는 단계와, 상기 제1하우징의 상측에 리드 프레임을 장착하는 단계와, 상기 리드 프레임의 상측에 환형 돌출부가 외주면에 형성된 반사체를 상기 제1하우징에 결합하는 단계와, 상기 제1하우징과 반사체를 봉지하기 위한 제2하우징을 형성하는 단계와, 상기 본체부에 LED 칩을 실장한 후 와이어를 연결하는 단계를 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 사시도와 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A선도이다.

본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지(1)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 구리합금과 같은 열전달율이 높은 재질을 포함하여 쌍으로 이루어진 힛싱크(11)를 포함하는 본체부(10)가 제1하우징(20)에 하부에서 삽입 고정된다.

여기서, 상기 힛싱크(11)의 상부면(11a)은 발광을 위한 LED 칩(15)이 실장되어 와이어(16)를 통해 전기적으로 연결되고, 상기 힛싱크(11)의 하부면(11b)은 실장될 (도시되지 않은) 기판 또는 방열체와 연결된다. 이를 위해 상기 힛싱크(11)의 하부면(11b)은 상기 LED 칩(15)을 본딩하기 위해 은 또는 금과 같이 전도성이 높은 재질이 도금된다.

또한, 상기 제1하우징(20)은 상기 힛싱크(11)의 하부면(11b)과 하부면(11b)을 제외한 부위를 감싸도록 형성되고, 쌍으로 이루어진 힛싱크(11)가 서로 닿지 않도록 소정 간격 이격되게 고정한다.

전술된 제1하우징(20)에는 외부 회로와 전기적으로 접속되기 위한 리드 프레임(12)이 고정되고, 상기 힛싱크(11)의 하부면(11b)과 와이어(16)를 통해 전기적으로 연결된다.

도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 일부가 분해 도시된 사시도이고, 도 6a는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 방열날개가 결합된 측면도이며, 도 6b는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 방열날개가 결합된 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 완성된 측면도로서, 전술된 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지를 보다 상세히 설명한다.

여기서, 상기 리드 프레임(12)은 상기 힛싱크(11)와 분리되어 고정되는바 상기 리드 프레임(12)을 고정시키기 위해 상기 제1하우징(20)의 상면에는 상기 리드 프레임(12)의 안착위치를 안내하는 안내돌기(23)가 형성되고, 상기 리드 프레임(12)에는 상기 안내돌기(23)에 대응되게 형성되어 상기 안내돌기(23)에 끼워지는 고정홀(13)이 형성된다. 또한, 상기 리드 프레임(12)은 상기 LED 칩(15)에서 발산된 빛이 간섭되지 않기 위해 상기 LED 칩(15)의 위치보다 낮은 위치에 위치된다. 바람직하게는 상기 리드 프레임(12)의 상면 및 상기 안내돌기(23)의 상단이 상기 LED 칩(15)의 저면과 동일한 높이에 위치된다.

최근의 전자기기 사용환경에는 정전기 또는 불필요 고주파와 같은 전자장애가 발생되고 있다. 일예로, 정전기는 순간적인 전압이 수 V에서 수만 V까지 발생되고 있으며, 이와 같은 정전기에 의해 LED 칩 또는 전자회로가 파손되거나 LED 칩의 광도 저하와 같은 불량 발생률이 증가하고 있다. 이와 같이 정전기 등의 전자장애로부터 LED 칩을 보호하기 위해 제너 다이오드(zener diode)가 사용된다. 전술된 제너 다이오드(18)는 실장시 본딩 루프 거리를 단축하기 위해 상기 리드 프레임(12)과 와이어(17)로 본딩되는 부분이 제너 다이오드 실장 부분과 가깝게 설계된다.

한편, 상기 제1하우징(20)의 상측에는 상기 LED 칩(15)에서 나오는 빛 중 주변부로 발산되는 빛을 전방으로 반사하기 위한 반사체(30)가 결합된다. 바람직하게는 상기 제1하우징(20)의 상측에는 상기 반사체(30)의 결합위치를 안내함과 동시에 결합강도를 증가시키기 위한 복수의 요홈부(24)가 형성되고, 상기 반사체(30)의 하측에는 상기 복수의 요홈부(24)에 끼워지는 복수의 돌부(34)가 형성된다.

여기서, 상기 돌부(34)는 상기 반사체(30)가 상기 제1하우징(20)과 소정거리 이격되게 지지함으로서, 상기 반사체(30)와 리드 프레임(12)이 전기적으로 접촉되지 않게 한다.

상기 반사체(30)는 상기 LED 칩(15)이 외부로 노출될 수 있도록 중심부가 관통되고, 그 관통된 중심부가 하측으로 경사진 경사면(31)으로 형성된다. 상기 반사체(30)는 제2하우징(40)에 의해 상기 본체부(10)와 결합된다.

상기 제2하우징(40)은 상부 및 하부 하우징(40a, 40b)으로 사출 성형되고, 상기 본체부(10) 및 그에 결합된 제1하우징(20)의 상측 및 하측에 각각 배치된 후, 가열 압축에 의해 상기 상부 및 하부 하우징(40a, 40b)의 접촉면이 용착되며 일체로 결합된다.

도 8과 도 9는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 방열날개의 사시도와 평면도이다.

또한, 상기 반사체(30)의 일측에는, 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제2하우징(40)의 외측으로 돌출되어 공기와 열교환 되는 방열날개(35)가 일체형 구조로 형성된다.

상기 방열날개(35)는 상기 반사체(30)의 외주면에서 환형으로 일체로 돌출 형성되고, 상기 리드 프레임(12)과 간섭되는 부위의 일부가 절개된다.

전술된 바와 같이 방열날개(35)가 일체로 형성된 반사체(30)는 사출 성형 또는 가공이 용이하고, 열전달효율이 우수한 고열전도성 플라스틱(High Thermal Conductive Plastic) 또는 금속으로 이루어진다. 예컨대 상기 고열전도성 플라스틱은 상기 발광 다이오드 패키지(1)의 열을 신속하게 방산(放散)하기 위해 개발된 세라믹재료로서, 대표적인 것으로 알루미나(Al₂O₃), 탄화규소(SiC) 및 질화알루미늄(AlN)이 있다. 상기한 세라믹스 중에서 질화알루미늄(AlN)은 알루미나와 동등한 물성을 가지며, 열전도성에서 알루미나보다 우수하여 많이 활용되고 있다.

상기한 종래기술에 따른 일반적인 플라스틱과 본 발명에서 채택하고 있는 고열전도성 플라스틱의 하나인 알루미나(Alumina)의 물성을 비교하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 채택하고 있는 고열전도성 플라스틱의 일종인 알루미나의 경우 밀도 또는 절연 강도면에서는 종래의 일반적인 플라스틱에 비하여 상대적으로 떨어지지만, 열전도도 및 열팽창계수, 비열, 최대사용온도와 같은 열적, 절연특성에 있어서는 종래의 일반적인 플라스틱보다 현저히 높은 물성을 나타내고 있다.

특히 본 발명에 적용되는 고출력 발광다이오드 패키지의 반사체(30)의 경우, 강도 및 무게와 같은 기계적 물성보다는 열전도도, 최대사용온도와 같은 전기적 또는 열적특성이 우수함을 요하기 때문에 고열전도성 플라스틱을 반사체(30)에 적용하면 일반적인 플라스틱에 비해 현저한 방열효과를 얻을 수 있는 것이다.

고열전도성 플라스틱과 일반적인 플라스틱의 물성비교

특성	단위	고열전도성플라스틱	일반적인플라스틱
절연강도	kV/CM	120~150	300~350
열전도도	W/mK	15~30	1~20
열팽창계수	ppm/℃	5~7	10~15
비열	J/g·℃	0.5~0.7	0.9~1.2
최대 사용온도	℃	~1600	~350
밀도	g/cc	3.05~3.99	~1.8

한편, 상기한 고열전도성 플라스틱 또는 금속은 자체적인 광반사율이 작아 효과적인 반사가 이루어지지 않으므로 상기 반사체(30)의 표면에 은 또는 금과 같이 광반사율이 우수한 물질로 도금층을 형성한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 하우징(20, 40)은 고열전도성이면서 열절연성인 플라스틱이 사용되는 것이 바람직하다.

전술된 바와 같이 구성된 발광 다이오드 패키지(1)는 상기 리드 프레임(12)의 극성을 나타내는 표식부를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 표식부는 상기 방열날개(35)의 특정 극성의 리프 프레임과 인접한 위치에 관통 형성된 인식홀(37)로 이루어진다. 본 발명에 있어서, 상기 표식부는 인식홀(37)로 이루어져 있으나, 본 발명의 명세서 및 도면에 의해 한정되지 않으며, 소정크기의 홈부, 돌기, 절곡부 또는 모따기 등의 다양한 형상으로 변형되는 것도 가능하다.

한편, 상기 반사체(30)의 내부에는 상기 LED 칩(15) 및 이를 리드 프레임(12)과 연결하는 와이어(16)의 보호를 위해 몰딩재를 충진하기 위한 몰드컵 역할을 한다. 상기 반사체(30)의 내부에는 에폭시 또는 실리콘을 포함하는 몰딩재가 경화됨으로서 몰드 성형부(50)를 형성한다.

이때, 상기 몰드 성형부(50)에 사용되는 몰딩재는 LED 칩(15)에서 발광된 빛의 투과율이 높고, 저응력성을 가지며, 인쇄회로기판(또는 힛싱크(11)) 및 반사체(30)에 잘 밀착될 수 있는 성질 등을 고려하여 사용한다.

또한, 상기 몰딩재는 투명한 것이 사용되나, 실장된 LED 칩(15)의 발색에 따라 소정의 형광제를 포함할 수 있다. 예들 들어 청색 LED 칩(15)을 사용하여 백색광을 발광하고자 할 경우, 상기 몰딩재에 YAG로 통칭되는 형광제((Y·Ce)₃Al₅O₁₂ 또는 (Y·Gd·Ce)₃Al₅O₁₂와 같은 (Y·Gd·Ce)-Al-O계 형광제)가 소정비율로 첨가되어 방출되는 빛을 백색광으로 변환한다.

또한, 자색 또는 UV LED 칩을 사용하여 백색광을 방출시키는 경우, 적색, 녹색, 청색 예를 들어 (Sr,Ca,Ba,Mg)₁₀(PO₄)₆C₁₂:EU,Zns:Cu,Au,Al,Y ₂O₂:EU의 3종의 형광제 분말이 소정 비율로 혼합된다.

더불어, 상기 몰딩재는 분말상태가 아닌 액상으로 이루어져 상기 반사체(30)의 중심부에 도포하는 방법으로도 사용된다.

전술된 몰드 성형부(50)는 상기 반사체(30)의 재질이 금속인 경우 열에 의한 열 수축 팽창률이 다르기 때문에 상기 반사체(30)와 몰드 성형부(50)사이에 방리 현상이 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위해 사용되는 몰딩재는 금속과의 접착력과 신뢰성이 좋은 투명 에폭시 또는 실리콘이 사용되는 것이 바람직하나, 이러한 특성의 몰딩재를 손쉽게 구하기 곤란하므로 젤 형태의 가요성 에폭시 또는 실리콘을 사용하는 것도 가능하다. 이와 같이 젤 형태의 가요성 몰딩재는 상기 반사체(30)의 열변형시 젤 형태의 몰딩재의 형상이 변형되며 열변형을 흡수한다.

전술된 젤 형태의 가요성 몰딩재는 외부로부터 힘이 가해지면 형상이 파손되므로 이를 보호하기 위해 상기 몰드 성형부(50)의 상측에 (도시되지 않은) 발광렌즈를 장착한다.

한편, 전술된 바와 같이 발광렌즈를 장착하지 않을 경우에는 상기 반사체(30)의 중심부에 채워지는 젤 형태의 가요성 몰딩재가 상기 와이어(16)를 완전히 덮도록 채우고, 발광렌즈를 장착하는 대신 상기 가요성 몰딩재의 상측에 경도가 강한 에폭시 또는 실리콘을 채워 경화시킴으로서 상기 LED 칩(15) 및 와이어(16)를 외부로부터 보호하고 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

전술된 바와 같이 구성된 고열전도성 반사체(30)를 이용한 발광 다이오드 패키지의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제1단계는 본체부(10)를 제1하우징(20)으로 봉지하는 단계로서, 쌍으로 이루어진 힛싱크(11)를 마련하고, 상기 힛싱크(11)의 외형에 따른 중공부가 형성된 제1하우징(20)을 사출 성형한다. 다음으로 상기 제1하우징(20)의 중공부에 쌍으로 이루어진 힛싱크(11)를 삽입한다. 이때, 각각의 힛싱크(11)가 나누어져 있기 때문에 사출시 힛싱크(11)를 잡아주기 위한 홈을 주어 설계한다.

다음 단계로는 상기 제1하우징(20)의 상부에 리드 프레임(12)을 장착한다. 이때, 상기 리드 프레임(12)이 고정될 수 있도록 상기 제1하우징(20)의 상측에 형성된 안내돌기(23)에 상기 리드 프레임(12)의 고정홀(13)을 끼운다.

이후 단계는 방열날개(35)가 형성된 반사체(30)를 상기 제1하우징(20)에 결합한다. 이때, 상기 반사체(30)의 돌부(34)가 상기 제1하우징(20)에 형성될 요홈부(14)에 삽입된다.

다음 단계는 상기 제1하우징(20)과 반사체(30)를 봉지하기 위한 제2하우징(40)을 형성하는 단계로서, 이를 위해 상기 본체부(10) 및 제1하우징(20)의 외형이 삽입가능한 형태로 이루어진 상부 및 하부 하우징(40a, 40b)을 사출 성형한다. 다음으로 상기 상부 및 하부 하우징(40a, 40b)을 상기 본체부(10) 및 제1하우징(20)의 상부 및 하부에 각각 배치한 후, 가열 압착하여 상기 상부 및 하부 하우징(40a, 40b)의 접촉면을 용착하여 일체화시킨다.

다음 단계로는 상기 힛싱크(11)의 어느 한 쪽의 상측에 LED 칩(15)의 전극이 연결되도록 실장하고, 상기 LED 칩(15)의 다른 극성을 상기 힛싱크(11)의 다른 한 쪽과 와이어(16)를 본딩하여 전기적으로 연결한다. 다음으로 각각의 힛싱크(11)와 대응하는 리드 프레임(12)에 와이어(16)를 본딩하여 외부와의 전기적 연결을 가능하게 한다.

전술된 단계를 통해 제조된 발광 다이오드 패키지(1)에는 상기 반사체(30)의 중심부에 상기 LED 칩(15) 및 이를 전기적으로 연결하는 와이어(16)가 외부로 노출되지 않도록 몰드 성형부(50)를 성형하는 단계를 더 포함한다.

또한, 상기 몰드 성형부(50)는 젤 타입 또는 고경도 타입의 몰딩재로 이루어질 수 있고, 젤 타입의 몰딩재가 사용된 경우 외압에 의해 형태가 손상되지 않도록 상기 몰드 성형부(50)의 상측에 발광렌즈를 결합하는 단계를 더 포함한다. 전술된 단계는 상기 발광렌즈를 결합하는 대신에 젤 타입의 몰딩재 상측에 고경도의 몰딩재를 경화시키는 단계로 대체되는 것도 물론 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 고열전도성 반사체를 이용한 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 단색 고출력 발광 다이오드 패키지에 대해 설명하고 있으나, 복수의 LED 칩(15)을 포함하는 다색 고출력 발광 다이오드 패키지에 적용되는 것도 물론 가능하다. 뿐만 아니라 본 발명에 따른 고열전도성 반사체(30)를 이용한 발광 다이오드 패키지는 고출력 발광 다이오드 패키지에 그 적용이 제한되지 않으며, 일반적인 구조의 발광 다이오드 패키지에 적용되어 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 힛싱크가 한 쌍의 구조로 이루어지고, 각각의 힛싱크에 LED 칩(15)이 실장된 것으로 개재되어 있으나, 어느 한 쪽의 힛싱크에 적어도 하나 이상의 LED 칩(15)이 실장되는 것도 가능하다. 한편, 한 개의 LED 칩(15)이 실장되는 경우에는 단일 부재로 이루어진 힛싱크가 사용되는 것도 물론 가능하다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 고열전도성 반사체를 이용하는 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법은 LED 칩에서 발산되는 빛을 반사하기 위해 설치된 반사체의 일측에 하우징의 외측으로 노출되는 방열날개를 형성함으로서 고출력발광시 발생되는 고열을 효율적으로 방열시킬 수 있어 고열에 의한 LED 칩의 수명저하를 방지할 수 있고, 주변 회로의 열적 손상을 방지할 수 있으며, 안전성 및 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라 반사체 및 상기 반사체를 둘러싸는 하우징의 재질이 고열전도성 재질로 이루어져 방열효율을 더욱 향상시킨다. 또한, 종래의 일반적 구성의 발광 다이오드 패키지의 제조방법과 비슷한 방법으로 작업이 이루어지므로 작업자에게 친숙하고 용이한 작업환경을 제공하여 불량발생을 저감할 수 있다. 또한, 상기 반사체의 중심에 몰드 성형부를 용이하게 충진할 수 있어 대량생산이 용이하다. 또한, 젤타입의 가요성 몰드 성형부로 인해 금속 재질의 반사체와의 열변형율 차이에 의해 방지되지 않게 되어 제품의 신뢰성 및 수명 향상 효과를 얻을 수 있다.

도 1a와 도 1b는 종래 기술에 따른 발광 다이오드 패키지가 도시된 사시도와 단면도.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 사시도와 평면도.

도 4는 도 3의 A-A선도.

도 5는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 일부가 분해 도시된 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 방열날개가 결합된 측면도.

도 7은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 완성된 측면도.

도 8과 도 9는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 방열날개의 사시도와 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 발광 다이오드 패키지 10 : 본체부

11 : 힛싱크 12 : 리드 프레임

13 : 고정홀 15 : LED 칩

16 : 와이어 20 : 제1하우징

23 : 안내돌기 24 : 요홈부

30 : 반사체 31 : 경사면

34 : 돌부 35 : 방열날개

37 : 인식홀 40 : 제2하우징

50 : 몰드 성형부

Claims (9)

1. 리드 프레임 또는 인쇄회로기판 상에 실장된 LED 칩을 포함하는 본체부와,

   상기 본체부를 둘러싸는 하우징과,

   중심부가 관통 형성되고 상기 본체부의 상측에 결합되어 상기 하우징에 의해 봉지된 반사체와,

   상기 반사체의 일측에 형성되어 상기 하우징의 외측으로 돌출된 방열날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 반사체는 고열전도성 플라스틱 또는 금속으로 제작되거나, 고반사성 금속인 은 또는 금 도금층이 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 반사체의 내부에는 몰드 성형부가 형성되고, 상기 몰드 성형부의 상측에는 발광렌즈가 장착된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 몰드 성형부의 상측에는 고경도의 에폭시 또는 실리콘이 경화된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 하우징은 상기 리드 프레임 또는 인쇄회로기판을 상기 본체부에 고정시키는 제1하우징과, 상기 제1하우징과 상기 반사체를 봉지하는 제2하우징을 포함하고,

   상기 제1하우징에는 복수의 요홈부가 형성되고, 상가 반사판의 하측에는 상기 복수의 요홈부에 끼워지는 복수의 돌부가 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방열날개는 상기 반사체의 외주면에서 원주형으로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 본체부는 상기 하우징의 하부에서 삽입 고정되는 힛싱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 본체부는 상기 리드 프레임 또는 인쇄회로기판 상에 실장된 제너 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
9. LED 칩이 실장되는 본체부를 봉지하는 제1하우징을 형성하는 단계와,

   상기 제1하우징의 상측에 리드 프레임을 장착하는 단계와,

   상기 리드 프레임의 상측에 환형 돌출부가 외주면에 형성된 반사체를 상기 제1하우징에 결합하는 단계와,

   상기 제1하우징과 반사체를 봉지하기 위한 제2하우징을 형성하는 단계와,

   상기 본체부에 LED 칩을 실장한 후 와이어를 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조방법.