KR20190019691A - 발광 다이오드 패키지 - Google Patents

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KR20190019691A
KR20190019691A KR1020170104932A KR20170104932A KR20190019691A KR 20190019691 A KR20190019691 A KR 20190019691A KR 1020170104932 A KR1020170104932 A KR 1020170104932A KR 20170104932 A KR20170104932 A KR 20170104932A KR 20190019691 A KR20190019691 A KR 20190019691A
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최승리
우도철
장미연
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서울반도체 주식회사
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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩이 실장되고, 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 광이 외부로 방출되도록 적어도 일면이 개방된 하우징; 및 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 각각 연결되며, 상기 하우징의 내측에서 외측으로 연장된 제1 리드 및 제2 리드를 포함하고, 상기 외부로 연장된 제1 및 제2 리드 각각은 상기 하우징의 양측 방향으로 연장된 연장부를 포함하며, 상기 연장부의 끝단 각각은 상기 하우징의 양측 끝단 사이에 소정의 이격 거리를 가질 수 있다. 본 발명에 의하면, 발광 다이오드 패키지에 이용되는 발광 다이오드 칩을 둘 이상의 발광셀을 포함하는 발광 다이오드 칩을 이용함으로써, 발광 다이오드 패키지의 크기를 크게 하지 않더라도 발광 다이오드 패키지의 광량을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

발광 다이오드 패키지{LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE}
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사이드뷰 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드 패키지는 크게 탑형 발광 다이오드 패키지와 사이드뷰 발광 다이오드 패키지로 분류될 수 있다. 이 중 사이드뷰 발광 다이오드 패키지는 도광판의 측면으로 광을 입사하는 디스플레이 장치의 백라이트용 광원으로 많이 이용되고 있다. 최근 사이드뷰 발광 다이오드 패키지는 하우징 전면에 발광 다이오드 칩을 실장하기 위한 캐비티를 포함하고, 리드들이 하우징 내부에서 하우징의 저면을 통해 외부로 연장되며, 캐비티 내에서 발광 다이오드 칩과 전기적으로 연결된다.
최근 이러한 사이드뷰 발광 다이오드 패키지에 대해 높은 광량을 요구하는 경향이 높아지고 있다. 그런데, 하나의 사이드뷰 발광 다이오드 패키지에서 광량을 높이기 위해서는 하나의 발광 다이오드 칩이 이용되던 것을 두 개 혹은 그 이상의 수를 사용하는 경우가 대부분이다. 이렇게 발광 다이오드 칩이 둘 이상 이용되면 발광 다이오드 칩의 수만큼 발광 다이오드 패키지의 크기도 커질 수밖에 없는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0036759호 (2011.04.08)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 발광 다이오드 패키지의 광량을 높이면서 발광 다이오드 패키지의 크기를 유지할 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지는, 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩이 실장되고, 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 광이 외부로 방출되도록 적어도 일면이 개방된 하우징; 및 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 각각 연결되며, 상기 하우징의 내측에서 외측으로 연장된 제1 리드 및 제2 리드를 포함하고, 상기 외부로 연장된 제1 및 제2 리드 각각은 상기 하우징의 양측 방향으로 연장된 연장부를 포함하며, 상기 연장부의 끝단 각각은 상기 하우징의 양측 끝단 사이에 소정의 이격 거리를 가질 수 있다.
이때, 상기 하우징은 복수의 측벽으로 둘러싸인 상기 발광 다이오드 칩이 실장되는 수용공간을 갖고, 상기 복수의 측벽 중 어느 하나는 외측 방향으로 돌출된 돌출부를 포함할 수 있다.
그리고 상기 제1 및 제2 리드는 각각 상기 돌출부가 형성된 측벽을 통해 상기 하우징에서 외측으로 돌출되며, 상기 돌출부의 외면과 상기 하우징의 외측으로 돌출된 제1 및 제2 리드의 외면은 동일 평면상에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 리드는 각각 상기 하우징의 외측으로 연장되어 상기 하우징에서 방출되는 광의 진행 방향의 반대 방향으로 꺾여 연장될 수 있다.
그리고 상기 발광 다이오드 칩은 상기 돌출부가 형성된 내측의 수용공간에 실장될 수 있다.
한편, 상기 발광 다이오드 칩은 내부에서 전기적으로 연결된 둘 이상의 발광셀을 포함할 수 있다.
이때, 상기 둘 이상의 발광셀은 직렬로 연결되고, 상기 직렬로 연결된 둘 이상의 발광셀 중 하나는 상기 제1 리드와 전기적으로 연결되며, 상기 직렬로 연결된 둘 이상의 발광셀 중 다른 하나는 상기 제2 리드와 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고 상기 하우징은 열경화성 소재로 형성될 수 있으며, 상기 하우징은 UP(unsaturated polyester), EMC(epoxy molding compound) 및 SMC(silicone molding compound) 중 어느 하나의 소재로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 발광 다이오드 패키지에 이용되는 발광 다이오드 칩을 둘 이상의 발광셀을 포함하는 발광 다이오드 칩을 이용함으로써, 발광 다이오드 패키지의 크기를 크게 하지 않더라도 발광 다이오드 패키지의 광량을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 발광 다이오드 패키지의 외부로 노출되는 제1 및 제2 리드를 발광 다이오드 패키지의 최외측보다 내측에 배치되도록 함으로써, 발광 다이오드 패키지를 외부 기판에 결합할 때의 솔더 영역이 발광 다이오드 패키지의 외측에 형성되는 것을 최소화하여 인접한 발광 다이오드 패키지와의 거리를 좁게 배치할 수 있다. 그로 인해 복수의 발광 다이오드 패키지를 배치할 때의 간격을 줄여 발광 다이오드 패키지의 배치 간격에 의해 발생하는 핫스팟 등을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 상면을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 정면을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 측면을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 외부 기판에 결합시킬 때, 형성되는 솔더 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 인접하게 배치하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에서의 발열되는 것을 종래와 비교하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 하우징 재질을 설명하기 위한 그래프이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 상면을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 정면을 도시한 도면이다. 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 측면을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(100)는, 하우징(110), 발광 다이오드 칩(120), 제1 리드(132) 및 제2 리드(134)를 포함한다.
하우징(110)은 발광 다이오드를 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 칩(120)을 지지하고 감싸도록 형성된다. 하우징(110)은 발광 다이오드 패키지(100)의 외형을 형성한다. 본 실시예에서 하우징(110)은 상부 하우징부(112)와 하부 하우징부(114)를 포함한다. 상부 하우징부(112)과 하부 하우징부(114)는 본 실시예에서 일체로 형성될 수 있으며, 설명의 편의상 상부 하우징부(112)와 하부 하우징부(114)로 나누어 설명한다.
상부 하우징부(112)는 발광 다이오드 칩(120)이 실장되는 면이 구비되고, 발광 다이오드 칩(120)이 실장된 면을 포함하는 수용공간을 갖는다. 이때, 상부 하우징부(112)의 수용공간은 일 측 방향으로 개방되며, 개방된 일 측을 네 개의 측벽으로 둘러싸일 수 있다. 본 실시예에서, 수용공간을 둘러싸는 네 개의 측벽 중 하나는 도시된 바와 같이, 외측으로 돌출된 돌출부(112a)를 가질 수 있다. 그에 따라 돌출부(112a)에 의해 상부 하우징부(112)의 수용공간은 돌출부(112a)가 형성되지 않을 때보다 넓게 형성될 수 있다. 또는, 돌출부(112a)를 기준으로 양측이 수용공간의 내측으로 들어간 형상일 수도 있다. 이때, 돌출부(112a)는 측벽의 가운데에 위치할 수 있다.
상기와 같이, 네 개의 측벽 중 하나에 돌출부(112a)가 형성됨에 따라 상부 하우징부(112)에 발광 다이오드 칩(120)이 실장되는 공간을 확보할 수 있다.
하부 하우징부(114)는 상부 하우징부(112)의 하부에 배치되며, 하부 하우징부(114)의 측면은 상부 하우징부(112)의 측벽의 외면보다 내측 방향으로 함몰된 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 하부 하우징부(114)의 측면은 도시된 바와 같이, 경사면(114a)을 가질 수 있다.
발광 다이오드 칩(120)은 상부 하우징부(112)의 수용공간 내에 실장되며, 본 실시예에서, 두 개의 발광셀을 포함할 수 있다. 이때, 본 실시예에서, 발광 다이오드 칩(120)은 두 개의 발광셀을 포함하는 것에 대해 설명하지만, 필요에 따라 더 많은 발광 다이오드 칩(120)은 더 많은 발광셀을 포함할 수 있다.
두 개의 발광셀은 수평 방향으로 배치될 수 있으며, 두 개의 발광셀은 내부에서 서로 직렬로 연결될 수 있다. 그에 따라 두 개의 발광셀을 포함하는 발광 다이오드 칩(120)은 제1 리드(132) 및 제2 리드(134)와 전기적으로 연결될 때, 하나의 발광셀과 제1 리드(132)가 전기적으로 연결되고, 다른 하나의 발광셀과 제2 리드(134)가 전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 두 개의 발광셀과 제1 및 제2 리드(132, 134)의 전기적인 연결은 와이어에 의해 전기적으로 연결될 수 있고, 또는 솔더(S, solder) 등에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
본 실시예에서, 이렇게 두 개의 발광셀을 포함하는 발광 다이오드 칩(120)을 이용함으로써, 두 개의 발광 다이오드 칩(120)을 이용하는 것과 비교하여 동일하거나 유사한 광량을 방출할 수 있으면서 발광 다이오드 칩(120)의 실장 공간을 줄일 수 있다.
이때, 발광 다이오드 칩(120)에 포함된 두 개의 발광셀 각각은, n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층을 포함하고, n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층은 각각 III-V족 계열의 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 그리고 n형 반도체층과 p형 반도체층 사이에 활성층이 개재될 수 있다.
n형 반도체층은 n형 불순물(예컨대, Si)을 포함하는 도전형 반도체층일 수 있고, p형 반도체층은 p형 불순물(예컨대, Mg)을 포함하는 도전형 반도체층일 수 있다. 그리고 활성층은 다중 양자우물 구조(MQW)를 포함할 수 있고, 원하는 피크 파장의 광을 방출할 수 있게 조성비가 결정될 수 있다.
제1 리드(132) 및 제2 리드(134)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 일 측에 배치된다. 제1 및 제2 리드(132, 134)의 일부는 각각 상부 하우징부(112)의 수용공간에 배치되고, 상부 하우징부(112)의 수용공간에서 외부로 연장될 수 있다. 이때, 제1 및 제2 리드(132, 134)는 각각 상부 하우징부(112)의 돌출부(112a)가 형성된 방향으로 연장될 수 있다. 그리고 상부 하우징부(112)의 외부로 연장된 제1 및 제2 리드(132, 134)는 도 3에 도시된 바와 같이, 하부 하우징부(114) 방향으로 꺾인 형상으로 형성될 수 있다.
여기서, 제1 및 제2 리드(132, 134)가 상부 하우징부(112)에서 연장되어 하부 하우징부(114) 방향으로 꺾여 형성됨에 따라 제1 및 제2 리드(132, 134)는 상부 하우징부(112)의 돌출부(112a)와 동일 평면상에 형성될 수 있다. 즉, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 하우징부(112)의 돌출부(112a)가 돌출된 면과 제1 및 제2 리드(132, 134)가 상부 하우징부(112)에서 하부 하우징부(114)로 연장된 면은 동일한 평면상에 있을 수 있다. 그에 따라 본 실시예에서의 발광 다이오드 패키지(100)가 외부 기판에 결합될 때, 발광 다이오드 패키지(100)는, 돌출부(112a), 제1 리드(132) 및 제2 리드(134)가 수평을 유지하면서 외부 기판에 결합될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제1 및 제2 리드(132, 134)는 상부 하우징부(112)에서 하부 하우징부(114) 방향으로 꺾여 연장되며, 연장된 부분에서 좌우 방향으로 다시 연장되어 형성될 수 있다. 제1 및 제2 리드(132, 134)에 솔더(S)가 도포되는 패턴을 가지므로, 솔더(S)가 도포되도록 소정의 넓이를 가질 수 있다. 이때, 제1 리드(132)는 하부 하우징부(114)의 외측 방향으로 제1 외측 연장부를 포함할 수 있고, 제2 리드(134)는 하부 하우징부(114)의 외측 방향으로 제2 외측 연장부를 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 제1 리드(132)에서 연장된 제1 외측 연장부는 상부 하우징부(112)의 최외측까지 연장되지 않을 수 있다. 즉, 상부 하우징부(112)의 최외측에서 하부 하우징부(114) 측으로 연장된 가상의 선(하우징(110)의 끝단)과 제1 외측 연장부 사이에 소정의 이격 거리(d)가 형성될 수 있다. 또한, 마찬가지로, 제2 리드(134)에서 연장된 제2 외측 연장부는 상부 하우징부(112)의 최외측까지 연장되지 않을 수 있다. 즉, 상부 하우징부(112)의 최외측에서 하부 하우징부(114) 측으로 연장된 가상의 선과 제2 회측 연장부 사이에 소정의 이격 거리가 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 외부 기판에 결합시킬 때, 형성되는 솔더 패턴을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 제1 외측 연장부가 상부 하우징부(112)의 최외측까지 연장되지 않기 때문에 상부 하우징부(112)에서 하부 하우징부(114) 측으로 연장된 가상의 선과 제1 외측 연장부 사이의 소정의 이격 거리(d)가 형성된다. 그에 따라 제1 리드(132)에 솔더(S)가 도포되는 경우, 도포된 솔더(S)가 상부 하우징부(112)의 최외측보다 외측으로 벗어나는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 제2 외측 연장부도 제1 외측 연장부와 마찬가지로 상부 하우징부(112)의 최외측까지 연장되지 않는다. 그에 따라 제2 리드(134)에 솔더(S)가 도포되더라도, 도포된 솔더(S)가 상부 하우징부(112)의 최외측보다 외측으로 벗어나는 것을 최소화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 인접하게 배치하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 제1 및 제2 리드(132, 134)에 도포된 솔더(S)가 상부 하우징부(112)의 최외측으로 벗어나는 것이 최소화될 수 있어, 발광 다이오드 패키지(100)의 일 측에 다른 발광 다이오드 패키지(100)를 배치할 때 최대한 가깝게 배치될 수 있다. 즉, 인접한 발광 다이오드 패키지(100)의 이격된 거리(t)를 최소화할 수 있다. 즉, 발광 다이오드 패키지(100)를 외부 기판에 결합할 때, 인접한 발광 다이오드 패키지(100) 간의 거리(d)를 최소화한 상태로 발광 다이오드 패키지(100)를 외부 기판 결할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지에서의 발열되는 것을 종래와 비교하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(100)는 둘 이상의 발광셀을 포함하는 발광 다이오드 칩(120)을 이용하여 광을 외부로 방출할 수 있다. 이때, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(100)는 종래에 하나의 발광셀로 구성된 발광 다이오드 칩(120)에 비해 상대적으로 높은 열이 발생할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 발광셀로 구성된 발광 다이오드 칩(120)의 최고 온도는 38.3℃이고, 이때 하우징(110)의 최고 온도는 37℃인 것으로 실험된 반면, 본 실시예에서와 같이, 두 개의 발광셀을 포함하는 발광 다이오드 칩(120)의 최고 온도는 51.5℃이며, 이때 하우징(110)의 최고 온도는 49℃인 것으로 실험된다.
즉, 두 개의 발광셀이 이용된 발광 다이오드 칩(120)에 인가된 전압이 높아 그로인해 발광 다이오드 칩(120)의 온도가 하나의 발광셀인 발광 다이오드 칩(120)에 비해 약 13℃가 높은 것을 확인할 수 있다. 또한, 하우징(110)의 온도도 두 개의 발광셀을 포함하는 발광 다이오드 패키지(100)가 하나의 발광셀로 구성된 발광 다이오드 칩(120)이 이용된 것보다 약 12℃가 높은 것을 확인할 수 있다.
그에 따라 기존에 하우징(110)의 소재로 이용된 PPA(polyphtalamide)를 이용하면, 그로 인해, 발광 다이오드 패키지(100)의 하우징(110)이 변형되는 등의 문제가 발생할 수 있다.
그러므로 본 실시예에서, 하우징(110)은 열경화성 소재를 이용하여 제조함으로써, 발광 다이오드 패키지(100)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서, 하우징(110)의 소재는 UP(unsaturated polyester)가 이용될 수 있으며, 그 외에 EMC(epoxy molding compound) 및 SMC(silicone molding compound) 등이 이용될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지의 하우징 재질을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 열가소성(thermoplastic) 소재는 시간이 지남에 따라 열경화성(thermosetting) 소재에 비해 열이 가해짐에 따라 반사율이 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 열가소성 소재는 발광 다이오드 패키지(100)에 가해지는 열에 의해 지속적으로 신뢰성의 저하가 발생하는 현상이 발생하고, 특히, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 자외선(UV)으로 인한 신뢰성이 낮아지는 현상이 발생한다.
반면에 열경화성 소재는 열이 가해지는 시간이나 자외선이 지속적으로 조사되더라도, 열가소성 소재에 비해 상대적으로 신뢰성이 안정적으로 유지되는 것을 확인할 수 있다.
그에 따라 본 실시예에서와 같이, 열경화성 소재인 UP 소재를 이용하여 하우징(110)을 제조함으로써, 발광 다이오드 패키지(100)의 신뢰성을 유지할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 발광 다이오드 패키지
110: 하우징
112: 상부 하우징부 112a: 돌출부
114: 하부 하우징부 114a: 경사면
120: 발광 다이오드 칩
132: 제1 리드 134; 제2 리드

Claims (9)

  1. 발광 다이오드 칩;
    상기 발광 다이오드 칩이 실장되고, 상기 발광 다이오드 칩에서 방출된 광이 외부로 방출되도록 적어도 일면이 개방된 하우징; 및
    상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 각각 연결되며, 상기 하우징의 내측에서 외측으로 연장된 제1 리드 및 제2 리드를 포함하고,
    상기 외부로 연장된 제1 및 제2 리드 각각은 상기 하우징의 양측 방향으로 연장된 연장부를 포함하며,
    상기 연장부의 끝단 각각은 상기 하우징의 양측 끝단 사이에 소정의 이격 거리를 갖는 발광 다이오드 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 복수의 측벽으로 둘러싸인 상기 발광 다이오드 칩이 실장되는 수용공간을 갖고,
    상기 복수의 측벽 중 어느 하나는 외측 방향으로 돌출된 돌출부를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리드는 각각 상기 돌출부가 형성된 측벽을 통해 상기 하우징에서 외측으로 돌출되며,
    상기 돌출부의 외면과 상기 하우징의 외측으로 돌출된 제1 및 제2 리드의 외면은 동일 평면상에 형성된 발광 다이오드 패키지.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 및 제2 리드는 각각 상기 하우징의 외측으로 연장되어 상기 하우징에서 방출되는 광의 진행 방향의 반대 방향으로 꺾여 연장된 발광 다이오드 패키지.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 상기 돌출부가 형성된 내측의 수용공간에 실장된 발광 다이오드 패키지.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 내부에서 전기적으로 연결된 둘 이상의 발광셀을 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 둘 이상의 발광셀은 직렬로 연결되고,
    상기 직렬로 연결된 둘 이상의 발광셀 중 하나는 상기 제1 리드와 전기적으로 연결되며,
    상기 직렬로 연결된 둘 이상의 발광셀 중 다른 하나는 상기 제2 리드와 전기적으로 연결된 발광 다이오드 패키지.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 열경화성 소재로 형성된 발광 다이오드 패키지.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 UP(unsaturated polyester), EMC(epoxy molding compound) 및 SMC(silicone molding compound) 중 어느 하나의 소재로 형성된 발광 다이오드 패키지.
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