KR20080061561A - 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 발광다이오드 패키지에 관한 것으로서, 리드프레임의 전기적 성능 및/또는 내구성의 저하 없이, 리드프레임에 반사컵 용도의 홈을 프레스 가공에 의해 형성하는 발광다이오드 패키지의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

이를 위해, 본 발명은, 컵 형태의 홈이 깊이(D)로 형성된 두께(T)의 리드프레임을 준비하고, 상기 리드프레임을 지지하는 패키지 몸체를 형성하고, 상기 리드프레임의 상기 홈 내에 LED칩을 일정 높이(H)로 실장하되, 상기 홈은 프레스 가공에 의해 형성되며, 상기 홈의 깊이(D)는 다음의 식, H ≤ D ≤ 0.5×T 을 만족시키는 발광다이오드 패키지의 제조방법을 제공한다.

LED칩, 컵, 홈, 높이, 리드프레임, 두께, 프레스

Description

발광다이오드 패키지 및 그 제조방법{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 도시한 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 발광다이오드 패키지의 주요부분을 확대하여 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: 리드프레임 12, 14: 제 1 및 제 2 리드

122: 홈 20: 패키지 몸체

40: LED칩 T: 리드프레임의 두께

D: 홈의 깊이 H: LED칩의 실장 높이

본 발명은 발광다이오드 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 반사컵 용도의 홈이 리드프레임에 형성된 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것 이다.

발광다이오드는 인가된 전류에 의한 P-N 반도체 접합에서 전자와 정공이 서로 결합하는 것에 의해 광을 발하는 광원을 의미하며, 통상, 패키지 구조로 제작되고 있다. 이러한 발광다이오드는 기존 광원에 비해 저전압, 저전류로 연속 발광이 가능하고 작은 전력으로 큰 효율을 낼 수 있는 이점을 갖는다.

통상의 발광다이오드 패키지는, LED칩에 전류를 인가하는 리드프레임과, 그 리드프레임을 지지하는 수지재, 특히, PPA(Poly Parabanic Acid) 수지재의 패키지 몸체, 그리고, LED칩을 봉지하는 광투과성 수지로 이루어진 봉지부재를 포함한다. 이때, LED칩은 패키지 몸체 안쪽에 위치한 리드프레임의 편평한 면에 실장된다.

위와 같은 발광다이오드 패키지에 있어서, 편평한 면에 실장된 LED칩으로부터 나온 광(특히, 자외선 광)은, 패키지 몸체에 직접 닿게 되므로, 패키지 몸체를 이루는 수지의 변색을 초래하고, 패키지 몸체와 봉지부재 사이의 결합력을 약화시키게 된다. 패키지 몸체를 이루는 수지의 변색은 이와 인접한 봉지부재의 광 방출 경로에 악영향을 끼쳐 광효율을 크게 저하시킬 수 있다.

이에 따라, 종래에는 리드프레임에 반사컵을 형성하여, 그 반사컵 내에 LED칩을 실장하는 기술이 제안된 바 있으며, 이러한 기술은 미국특허 US 6,975,011호 에 개시되어 있다. 개시된 종래의 기술에 따르면, 리드프레임의 두께에 대한 고려 없이 대략 리드프레임 두께에 비해 훨씬 큰 깊이로 반사컵이 형성된다.

제조공정상, 프레스 가공을 이용하여 리드프레임에 반사컵을 형성하는 것이 적절한데 반해, 리드프레임의 두께 및 반사컵의 깊이에 대한 고려 없이, 프레스 가공으로 리드프레임에 반사컵을 형성할 경우, 리드프레임에는 금속 결정 구조의 변화에 따른 큰 응력 및 변형이 초래되며, 이러한 응력 및 변형은 전기 저항의 증가를 초래하여, 리드프레임의 전기적 성능 및 이에 따른 발광다이오드 패키지의 발광 성능 저하를 초래한다.

따라서, 본 발명은, 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 리드프레임의 전기적 성능 및/또는 내구성의 저하 없이, 리드프레임에 반사컵 용도의 홈을 프레스 가공에 의해 형성하는 발광다이오드 패키지의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는, 리드프레임의 전기적 성능 및/또는 내구성을 떨어드리지 않도록, 리드프레임의 두께 및 반사컵의 깊이가 정해진 발광다이오드 패키지를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 태양에 따라, 컵 형태의 홈이 깊이(D)로 형성된 두께(T)의 리드프레임을 준비하고, 상기 리드프레임을 지지하는 패키지 몸체를 형성하고, 상기 리드프레임의 상기 홈 내에 LED칩을 일정 높이(H)로 실장하되, 상기 홈은 프레스 가공에 의해 형성되며, 상기 홈은 다음의 식, H ≤ D ≤ 0.5×T 을 만족시키는 깊이(D)로 형성된다.

이때, 상기 홈의 깊이(D)가 LED칩의 실장 높이(H)보다 작으면, LED칩의 측면이 홈의 위쪽으로 노출되므로, LED칩으로부터 패키지 몸체로 향하는 광의 양이 현 저히 많아진다. 이는 PPA 등의 수지로 이루어진 패키지 몸체를 변색시켜 발광다이오드 패키지의 광효율을 저하시키며, 상기 패키지 몸체와 봉지부재 사이의 결합력을 크게 떨어뜨리게 된다. 또한, 홈의 깊이(D)가 리드프레임 두께(D)의 1/2을 초과할 경우, 프레스 가공시 리드프레임에 큰 응력 및 변형이 발생하고 이에 의해, 리드프레임의 전기적 성능이 크게 떨어질 수 있다.

상기 리드프레임의 두께는 0.3~0.6mm인 것이 바람직한데, 리드프레임의 두께가 0.3mm보다 작으면, 위의 식에 의해, 홈의 깊이(D)가 0.15mm 미만으로 제한되고, 이 경우, 상용되고 있는 LED칩을 상기 홈의 상측으로 노출됨 없이 실장하는 것이 어렵게 된다. 또한, 리드프레임의 두께가 0.6mm를 초과하는 경우, 발광다이오드 패키지의 크기 증가가 불가피하여, 컴팩트한 구조의 발광다이오드 패키지를 제조하는 것을 저해하게 된다.

본 발명의 다른 태양에 따라, 컵 형상의 홈이 프레스 가공에 의해 깊이(D)로 형성된, 두께(T)의 리드프레임과, 상기 리드프레임을 지지하도록 형성되는 패키지 몸체와, 상기 홈 내에 일정 높이(H)로 실장되는 LED칩을 포함하는 발광다이오드 패키지가 제공되되, 상기 홈은 식, H ≤ D ≤ 0.5×T 을 그 깊이(D)가 결정될 수 있다.

실시예

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 패키지를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 발광다이오드 패키지(1)는, 리드프레임(10), 상기 리드프레임(10)을 지지하도록 형성된 패키지 몸체(20), 상기 리드프레임(10)에 실장되어 그 리드프레임(10)으로부터 전류를 인가받는 LED칩(40)을 포함한다.

본 실시예에서, 상기 패키지 몸체(20)는 수지, 가장 바람직하게는, PPA 수지로 형성된다. 상기 패키지 몸체(20)의 상부에는 개구부가 형성되어 그 개구부를 통해 LED칩(40)이 수용되며, 그 수용된 LED칩(40)은 리드프레임(10)의 일부분에 실장된다. 그리고, 상기 개구부 내에는 예를 들면, 에폭시 또는 실리콘 수지와 같은 광투과성의 수지로 이루어진 봉지부재(50)가 채워진다. 이 봉지부재(50)는 패키지 몸체(20) 내에 수용된 LED칩(40)을 보호하는 역할을 하며, 광을 원하는 지향각으로 방출하기 위해 다양한 렌즈 형상으로 설계될 수 있다.

상기 리드프레임(10)은 제 1 리드(12)와 제 2 리드(14)로 이루어진다. 그리고, 상기 제 1 및 제 2 리드(12, 14) 각각은 패키지 몸체(20) 내에서 상기 LED칩(40)과 전기적으로 연결되고 패키지 몸체(20)의 외부로 연장되어 외부 인쇄회로기판(미도시됨)에 형성된 전극들에 각각 연결된다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 리드프레임(10), 특히, 제 1 리드(12)에는 LED칩(40)이 실장되는 컵 형태의 홈(122)이 형성된다. 상기 홈(122)은 바닥면과 그 주위의 경사면을 포함하는 것으로, LED칩(40)은 상기 홈(122)의 바닥면에 부착 유지된다. 그리고, 상기 홈(122) 내의 LED칩(40)은 본딩와이어(W)에 의해 제 2 리드(14)와 연결된다. 위와 같은 홈(122)은 LED칩(40)으로부터 측면 또는 후방으로 향하는 광을 전방으로 반사하여 보내는 반사컵의 역할을 한다.

상기 홈(122)은 리드프레임(10)을 프레스 가공하여 형성된다. 도 2를 참조하면, 상기 리드프레임(10)은 두께(T)를 가지며, 상기 홈(122)은 깊이(D)로 형성된다. 그리고, 홈(122) 내에는 LED칩(40)이 일정 높이(H)로 실장된다. 상기 LED칩(40)의 실제 실장 높이는 LED칩(40)의 두께와, 그 LED칩(40)을 리드프레임(10)에 접착시키는 접착제층 높이의 합이지만, 그 접착제층의 높이가 무시해도 좋을 정도로 작은 경우에는 LED칩(40)의 실장 높이(H)와 LED칩(40)의 두께는 대략 같은 것으로 볼 수 있다.

아래의 [수학식 1]은, 본 발명의 실시예예 따라, 리드프레임(10)의 최적 두께 범위와 홈(122)의 최적 깊이 범위를 결정하는 식이다.

H ≤ D ≤ 0.5×T (여기에서, H = LED칩의 실장 높이, D = 홈 깊이, T= 리드프레임 두께)

상기 홈(122)의 깊이(D)가 LED칩(40)의 실장 높이(H)보다 작으면, LED칩(40)의 측면이 홈(122)의 위쪽으로 노출되므로, LED칩(40)으로부터 패키지 몸체(20)의 내벽으로 향하는 광의 양이 급격히 증가되어, 발광다이오드 패키지의 광 효율이 크게 떨어지게 된다. 또한, 상기 홈의 깊이(D)가 리드프레임(10)의 두께(D)의 1/2을 초과할 경우, 프레스 가공시 리드프레임(10)에 큰 응력 및 변형이 발생하고 이에 의해, 리드프레임(10)의 전기적 성능이 크게 떨어진다. 이때, 상기 리드프레임(D)은 방열효율을 높일 수 있는 두께인, 대략 0.3~0.6mm의 큰 두께를 갖는 것이 바람 직하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 0.6mm 두께의 리드프레임(10)에 0.3mm 깊이의 홈(122)을 프레스 가공에 의해 형성하고, 상기 홈(122) 내에 LED칩(40; 두께 대략 0.2mm)을 대략 0.2mm의 높이로 실장하여 발광다이오드 패키지(1)를 제조하고, 그 발광다이오드 패키지에 대한 전기 저항 시험을 한 결과, 홈이 없는 리드프레임과 비교하여 전기저항값의 차이가 거의 없음을 알 수 있었다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 패키지의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 3의 (a) 및 (b)와 같이, 펀치(2)를 이용한 프레스 가공에 의해, 두께(T)의 리드프레임(10)에 위 [수학식 1]을 만족하는 깊이(D)의 홈(122)을 형성한다. 이때, 상기 리드프레임(10)은 뛰어난 금속 소재로 이루어진 것이 바람직하며, 가장 바라직하게는, Cu를 베이스로 하고, 그 위에, Ni 및 Ag/Au의 도금층이 형성될 수 있다.

그 다음, 상기 리드프레임(12)을 지지하는 패키지 몸체(20)를 도 3의 (c)와 같이 형성한다. 이때, 상기 패키지 몸체(20)는 PPA 수지를 몰딩 성형하여 형성하는 것이 바람직하다.

그 다음, 도 3의 (d)와 같이, 상기 홈(10) 내에 LED칩(40)을 실장한다. 이때, 상기 LED칩(40)이 상기 홈(10)의 상부를 넘지 않도록 한다. 상기 LED칩(40)이 실장된 홈(122)은 제 1 리드(12)에 위치하며, 그 홈(122) 내에 실장된 LED칩(40)은 본딩와이어(W)에 의해 제 2 리드(14)에 연결된다.

도 3의 (d)의 공정까지 완료되면, LED칩(40)을 보호하는 광투과성의 봉지부재(50)를 형성한다. 그 다음, 상기 패키지 몸체(10) 외부로 연장된 리드프레임(12)의 일부를 절곡하면, 도 1에 도시된 것과 같은 발광다이오드 패키지(1)를 얻을 수 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 따르면, 리드프레임의 전기적 성능 및/또는 내구성의 저하 없이, 리드프레임에 반사컵 용도의 홈을 프레스 가공에 의해 형성할 수 있고, 그 홈 내에 LED칩이 실장됨으로서, LED칩에서 나온 광에 의해 패키지 몸체를 이루는 수지가 변색되는 것과 그 변색에 의해 발광다이오드 패키지의 광효율이 저하되는 것을 막아줄 수 있다. 더 나아가, 상기 리드프레임은 열의 방출이 충분하게 이루어지는 두께로 형성되므로, LED칩의 열화에 의한 발광다이오드 패키지의 성능 및 수명 저하를 막아줄 수 있다.

Claims (4)

1. 컵 형태의 홈이 깊이(D)로 형성된 두께(T)의 리드프레임을 준비하고;

   상기 리드프레임을 지지하는 패키지 몸체를 형성하고;

   상기 리드프레임의 상기 홈 내에 LED칩을 일정 높이(H)로 실장하되;

   상기 홈은 프레스 가공에 의해 형성되며, 상기 홈의 깊이(D)는 다음의 식, H ≤ D ≤ 0.5×T 을 만족시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 리드프레임의 두께는 0.3~0.6mm인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지의 제조방법.
3. 컵 형상의 홈이 프레스 가공에 의해 깊이(D)로 형성된, 두께(T)의 리드프레임과;

   상기 리드프레임을 지지하도록 형성되는 패키지 몸체와;

   상기 홈 내에 일정 높이(H)로 실장되는 LED칩을 포함하되,

   상기 홈의 깊이는 다음의 식, H ≤ D ≤ 0.5×T 을 만족시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 리드프레임의 두께는 0.3~0.6mm인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.

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