KR100818518B1

KR100818518B1 - Ｌｅｄ 패키지

Info

Publication number: KR100818518B1
Application number: KR1020070025170A
Authority: KR
Inventors: 민봉걸; 박제명; 김경태
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2008-03-31
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: US8203164B2; JP2008227485A; JP5038931B2; US20080224162A1

Abstract

본 발명은, LED 칩과; 상기 LED 칩을 안착시키는 홈이 상부에 형성된 열전달부를 갖는 제1 리드프레임과; 상기 제1 리드프레임과 이격 배치된 제2 리드프레임과; 상기 열전달부와 상기 제2 리드레임의 일부를 봉지하되, 상기 열전달부의 상부와 제2 리드프레임의 일부를 노출시키는 오목부를 갖고, 열전달부의 홈 내측벽을 따라 링 형태로 연장되어 중심부에 개구를 형성하는 링 형상부를 갖는 패키지 본체와; 상기 링 형상부의 개구에 형성되어 상기 LED 칩을 도포하는 형광체층을 포함하며, 상기 LED 칩은 상기 링 형상부의 개구 내측에 배치되는, LED 패키지를 제공한다.

발광 다이오드, LED, 패키지, 형광체

Description

ＬＥＤ 패키지{LED Package}

도 1a 내지 1c는 종래의 LED 패키지를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 LED 패키지의 사시도이다.

도 3은 도 2의 LED 패키지의 평면도이다.

도 4는 도 2의 LED 패키지의 AA' 라인을 따라 자른 단면도이다.

도 5는 도 2의 LED 패키지의 BB' 라인을 따라 자른 단면도이다.

도 6은 도 2의 LED 패키지의 저부를 도시한 사시도이다.

도 7은 다른 실시형태에 따른 LED 패키지의 단면도로서, 도 2의 BB' 라인을 따라 자른 단면도에 해당한다.

도 8은 또 다른 실시형태에 따른 LED 패키지의 단면도로서, 도 2의 AA'라인을 따라 자른 단면도에 해당한다.

도 9는 본 발명의 실시형태에 따른 LED 패키지 내에서의 반사광의 경로를 나타내는 단면도이다.

도 10 및 도 11은 본 발명의 실시형태에 따른 LED 패키지의 제조공정을 단계별로 보여주는 평면도이다.

도 12는 본 발명의 실시형태에 따른 LED 패키지의 제조공정을 나타내는 단면도이다.

도 13 내지 도 17은 본 발명의 여러가지 실시형태에 따른 LED 패키지의 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800: LED 패키지

105: LED 칩 110: 제1 리드프레임

112: 열전달부 112a, 112b: 판금

114: 링 형상부의 개구 116: 제1 리드프레임의 외부 리드단자

120: 제2 리드프레임 130: 패키지 본체

130a: 반사컵 132: 패키지 본체의 오목부(cavity)

140: 열전달부의 홈 160: 형광체층

180: 투광성 봉지부 50: 극성 표시용 챔퍼(구멍)

본 발명은 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode) 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열방출 특성이 우수하고 내구성이 높을 뿐만아니라 광손실이 적고 색 균일성이 향상된 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.

최근 LED는 조명용 광원이나 LCD 디스플레이용 백라이트 유닛의 광원으로서 주목받고 있다. 통상 백색 LED 장치와 같은 LED 패키지는 LED 칩에서 방출된 빛을 칩 외부에 배치된 형광체를 통해 파장변환시켜 원하는 혼합색의 빛을 출력한다. 예컨대, 청색 LED 칩 위에 황색 형광체를 도포하여 제조된 백색 LED 패키지에서는, 청색광과, 형광체에 의해 변환되어 얻어지는 황색광을 결합하여 백색광을 얻는다.

조명장치나 대형 LCD 장치 등에 사용되는 LED 패키지는 큰 출력과 고품질의 백색광(또는 다른 혼합색광)을 요하므로, 우수한 방열 성능과 함께 지향각에 따른 색균일도가 높은 패키지 구조가 요구된다. 또한 LED 패키지의 효율을 개선하기 위해서는, 패키지 외부로 출사되지 못하고 형광체나 칩으로 되돌아와 흡수 또는 소멸되는 빛으로 인한 광손실을 줄여야 한다.

도 1(a) 내지 1(c)는 종래기술에 따른 LED 패키지들을 나타내는 단면도이다.

먼저 도 1(a)를 참조하면, LED 패키지(10)는, 내부에 리드프레임(12a, 12b)이 삽입배치되고 반사컵(11a)을 갖는 패키지 본체(11)와, 반사컵 바닥에 실장된 LED 칩(15)을 포함한다. 반사컵(11a)내에서 수지 봉지재(18)가 LED 칩(15)을 봉지한다. 이 수지 봉지재(18)에는 색변환을 위한 형광체(형광체들의 혼합물 포함)가 분산되어 있다.

도 1(a)의 LED 패키지에 따르면, LED 칩(15)의 상면에서 수직으로 출사되는 빔(beam)의 형광체에 의한 색변환율과 LED(15)의 측면에서 출사되는 빔의 형광체에 의한 색변환율이 서로 달라 광지향각에 따라 색이 불균일하게 된다. 이에 따라 전체적인 색균일도가 낮고 조명품질 등 출력광의 품질이 저하된다. 균일한 색을 얻기 위해, 별도의 색혼합 부재를 장착할 수 있으나 이는 원가 상승의 원인이 된다. 또한 패키지 본체(11)는 절연체를 사용하는데, 별도의 히트 슬러그(heat slug) 구조가 없어서 고출력 LED에서 요구되는 열방출 특성이 좋지 못하다.

도 1(b)는 출력광의 색균일도를 향시키기 위해 제안된 종래의 패키지 구조이다. 도 1(b)를 참조하면, LED 패키지(20)는 패키지 기판(24)과, 그 위에 실장된 LED 칩(25)과, 칩(25)을 봉지하는 수지 봉지재(28)를 포함한다. 형광체층(26)은 LED 칩(25)으로부터 일정한 거리를 두고 배치되어 있다. 이러한 배치구조를 갖는 형광체층(26)에 의해 색변환을 하기 때문에, 출사되는 색의 균일도를 향상시킬 수 있다. 그러나, 이러한 배치구조를 갖는 형광체층을 안정적으로 형성하는 것이 어렵고 LED 패키지 제조공정도 복잡하다. 또한 제조공정의 재현성이 낮아서 제품마다 다른 광출력 특성을 나타내므로 제조산포가 커서 현실적으로 적용하기 어려운 점이 많다.

도 1(c)의 LED 패키지(30)에서는, 반사컵(31) 내에 LED 칩(35)이 실장되고, LED 칩(35) 주위에 형광체층(36)을 배치함으로써 색균일도를 향상시키는 구조를 제공한다. LED 칩(35)의 상면 및 측면들에 형성된 일정한 두께의 형광체층을 통하여, 수지 봉지재(38)로부터 나오는 출력광의 색균일도를 향상시킬 수 있으나, 형광체 층(36)에 의한 반사광의 손실이 크다. 구체적으로 말해서, 형광체층(36)과 수지봉지재(38)가 접하는 면이 5개(상면 및 4개의 측면)이기 때문에, LED 칩(35)의 출사광중에서 패키지 외부로 빠져나가지 못하고 LED 칩(35)쪽으로 반사되는 빛의 상당부분은, 형광체층(35) 내부에서 산란되고 소멸되어, 결과적으로 패키지의 광손실을 초래한다. 또한 상기한 패키지(30) 구조를 얻기 위해서는 '균일한 두께의 형광체층'을 LED 칩 주위에 형성하여야 하고 제품들 간의 두께 산포도 줄여야 하는데, 이는 복잡한 공정 단계와 정밀한 공정 조건을 필요로 한다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 지향각에 따른 색균일도가 높고 광손실이 적으며 열방출 특성이 우수한 LED 패키지 구조를 제공하는 것이다.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 LED 패키지는, LED 칩과; 상기 LED 칩을 안착시키는 홈이 상부에 형성된 열전달부를 갖는 제1 리드프레임과; 상기 제1 리드프레임과 이격 배치된 제2 리드프레임과; 상기 열전달부와 상기 제2 리드레임의 일부를 봉지하되, 상기 열전달부의 상부와 제2 리드프레임의 일부를 노출시키는 오목부를 갖고, 열전달부의 홈 내측벽을 따라 링 형태로 연장되어 중심부에 개구를 형성하는 링 형상부를 갖는 패키지 본체와; 상기 링 형상부의 개구에 형 성되어 상기 LED 칩을 도포하는 형광체층을 포함하며, 상기 LED 칩은 상기 링 형상부의 개구 내측에 배치된다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 열전달부는 2층이상으로 접힌 판금 부재로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 접힌 판금 부재의 상층부는 상기 열전달부의 홈을 형성하도록 구멍이 뚫려 있을 수 있다. 또한 상기 접힌 판금 부재의 상층부에는 상기 구멍과 연결된 절개부가 형성되어 상기 상층부는 고리 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 열전달부는 판금부재들을 2층 이상으로 적층한 판금 적층체로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 판금 적층체의 최상층 판금부재는 상기 열전달부의 홈을 형성하도록 구멍이 뚫려 있을 수 있다. 또한 상기 최상층 판금부재에는 상기 구멍과 연결된 절개부가 형성되어 상기 최상층 판금부재는 고리 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 열전달부는 두께방향으로 연속적으로 연장된 일체(single strucure)의 판금부재로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 상기 판금부재는 상기 열전달부의 홈 내측 영역과 홈 외측 영역에서 서로 다른 두께를 가질 수 있다.

바람직하게는, 상기 열전달부 하면의 적어도 일부는 상기 패키지 본체 하면으로부터 외부로 노출된다. 상기 링 형상부의 개구 내벽은, 위로 갈수록 상기 개구가 넓어지도록 경사질 수 있다. 상기 링 형상부의 개구 높이는, 0.1 내지 0.7mm일 수 있다. 상기 링 형상부의 내측벽과 상기 LED 칩 간의 수평 간격은 0.2 내지 0.5mmm일 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 LED 패키지는 상기 패키지 본체의 오목부에 형성되어 상기 형광체층 상면을 덮는 투광성 봉지부를 더 포함할 수 있다. 상기 투광성 봉지부에는 광산란제가 함유될 수 있다. 또한 상기 투광성 봉지부에는 형광체가 함유될 수 있다.

상기 LED 패키지는, 상기 투광성 봉지부 상에 탑재된 렌즈를 더 포함할 수 있다. 상기 렌즈는 반구형, 돔형, 타원형 등 여러가지 형상을 가질 수 있다. 또한 상기 투광성 봉지부가 렌즈 형상으로 형성될 수도 있다. 또한 상기 형광체층의 상면은 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈의 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따르면, 상기 LED 패키지는, 상기 열전달부의 홈 바닥에 탑재되고, 전극 패턴들을 갖는 서브마운트를 더 포함하되, 상기 LED 칩은 상기 서브마운트 상에 실장되어 상기 전극 패턴들과 전기적으로 연결되고, 상기 서브 마운트의 전극 패턴들은 상기 리드프레임과 본딩 와이어에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

제1 및 제2 리드프레임의 극성 구별을 용이하게 하기 위해, 상기 패키지 본체로부터 노출된 상기 제1 및 제2 리드프레임의 외부 단자 중 하나에는 극성 표시용 구멍이 형성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 LED 패키지의 사시도이고, 도 2의 LED 패키지의 평면도이다. 또한 도 4는 도 2의 LED 패키지의 AA' 라인을 따라 자른 단면도이고, 도 5는 도 2의 LED 패키지의 BB' 라인을 따라 자른 단면도이고, 도 6은 도 2의 LED 패키지의 저부를 도시한 사시도이다.

LED 패키지(100)는, 서로 이격 배치된 제1 및 제2 리드프레임(110, 120)과, 패키지 본체(130)와, LED 칩(105)과, 형광체층(160)을 포함한다. 제1 리드프레 임(110)은 패키지 본체(130) 내측의 중심부에서 금속 재질의 열전달부(112)를 갖는다. 패키지 본체(130)는 제1 및 제2 리드프레임(110, 120)의 일부를 봉지한다(리드프레임(110, 120)의 일부가 패키지 본체(130)에 삽입됨). LED 칩(105)은 열전달부(112)에 탑재되고, 형광체층(160)은 LED 칩(105)을 봉지한다. 이 형광체층(160)은 예컨대, 내부에 형광체가 충진된 실리콘(silicone) 또는 에폭시(epoxy) 등의 투명 수지 또는 폴리머일 수 있다.

열전달부(112a, 112b; 112)는, 도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 상층부(112a)와 하층부(112b)로 단차 형성되어, LED 칩(105)을 안착시키는 일종의 홈(140)이 상층부(112a)에 형성되어 있다. 이러한 열전달부(112)를 통하여, LED 칩(105)에서 발생된 열은 외부로 쉽게 빠져나가게 되고 열방출 경로가 최소한으로 단축된다.

열전달부(112)는 도 5에 도시된 바와 같이, 판금(112a, 112b)을 접어서 2층이상으로 겹침으로써 형성될 수 있다. 이 때 접어서 형성된 상층부(112a)와 하층부(112b) 사이에 땜납 등의 접합재를 이용하거나 용접을 통하여 이들(112a, 112b)을 견고하게 결합할 수 있다. 열전달부(112)의 상층부(112a)의 일부는 패키지 본체(130)의 외부로 연장되어 제1 리드프레임(110)의 외부 리드단자(116)를 형성한다. 열전달부(112)의 하면(하층부(112b)의 밑면)의 적어도 일부는, 도 6에 명확히 도시된 바와 같이 패키지 본체(130)의 외부로 노출되어 있다. 이와 같이 열전달부(112)의 하면이 외부로 노출됨으로써, 열전달부(112)에 의한 방열 효과는 더욱 좋아진다.

열전달부(112)가 판금(112a, 112b)의 폴딩(folding; 접힘)을 통해 형성되는 경우, LED 칩(105) 안착용 홈(140)을 형성하기 위해 판금 부재의 상층부(112a)에 구멍을 뚫을 수 있다. 또한 판금 부재의 상층부(112a)에 (구멍과 연결된) 절개부(141)를 형성하여 상층부(112a)를 고리모양으로 만들 수 있다(도 3 및 도 10 등 참조). 후술하는 바와 같이, 이러한 절개부 또는 고리모양 구조는 링 형상부 형성의 용이성에 기여한다.

패키지 본체(130)는 열전달부(112)와 제2 리드레임(120)의 일부를 봉지하며,열전달부(112)의 상부와 제2 리드프레임(120)의 일부를 노출시키는 오목부(132)를 갖는다. 이 오목부(132)에 의해 패키지 본체(130)의 상부는 일종의 반사컵(130a)을 형성한다. 오목부(132)가 위로 갈수록 넓어지도록 오목부(132)의 내벽은 경사면으로 되어, 광원(105, 160)으로부터 나온 빛이 오목부(132) 위쪽으로 반사되는 것을 돕는다. 오목부(132)의 외측 둘레에는 계단 형태의 단차부(134)가 형성될 수 있는데, 이 단차부(134)는 투광성 수지(180) 상에 장착되는 커버나 렌즈를 지지하고 안내하는 역할을 할 수 있다(도 13 참조). 패키지 본체(130)는 리드프레임(110, 120)을 지지하는데, 플라스틱 또는 폴리머의 삽입 몰딩 또는 사출 성형에 의하여 형성될 수 있다.

또한 패키지 본체(130)는, 열전달부(112)의 홈(140) 내에 형성된 링 형상부(130b)를 갖는다. 이 링 형상부(130b)는 패키지 본체(130)의 일부를 이루며, 열전달부(112)의 홈(140) 내측벽을 따라 링 형태로 연장되고, 링 형상부(130b)의 가운데에는 개구(114)가 형성되어 있다. 이러한 링 형상부(130b)에 의해, 열전달부(112)를 포함한 제1 리드프레임(110)과, 제2 리드프레임(120)은 패키지 본체(130)와 더욱 견고하게 결합하게 되고, 외부 충격에 의한 구성요소들(리드프레임 또는 열 전달부 등)의 분리를 억제한다. 결국, 링 형상부(120)에 의해 패키지 본체(130)의 기계적 내구성은 높아지게 된다.

열전달부(112)의 홈(140) 바닥에 배치되도록 링 형상부(120)의 개구(114) 내측에 LED 칩(105)이 실장되고, LED 칩(105)을 도포하도록 개구(114)에 형광체층(160)이 형성된다. 실장된 LED 칩(105)은 다양한 방법으로 리드프레임(110, 120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 예컨대, 본 실시형태에 같이, 수직형(vertical type) LED 칩(105)의 하부(전극)가 (솔더링 등을 통해) 제1 리드프레임(110)과 전기적으로 연결되고, LED 칩(105)의 상부(전극)가 본딩 와이어(W)를 통해 제2 리드프레임(110)과 전기적으로 연결될 수 있다. 이와 달리, 수평형(lateral type)의 LED 칩의 경우, 2개의 본딩 와이어를 통해 LED 칩과 리드프레임 간의 전기적 접속을 수행할 수도 있다(도 16 참조).

링 형상부(130b)의 개구로 일정량의 형광체 함유 수지를 디스펜싱함으로써, 비교적 균일한 두께의(비교적 균일한 두께로 LED 칩(105)을 도포하는) 형광체층(160)을 용이하게 형성할 수 있다. 링 형상부(130b)의 높이는, LED 칩(105)의 상면으로부터 위로 0.1 내지 0.7mm이고, 링 형상부(130b)의 내측벽과 LED 칩(105) 간의 수평 간격은 0.2 내지 0.5mmm일 수 있다. 이러한 수지 범위 내로 링 형상부의 사이즈를 결정함으로써, 균일한 두께의 형광체층(160)을 용이하게 형성할 수 있다.

바람직하게는, 링 형상부 개구(114)의 내측벽은 경사면이 됨으로써, LED 칩(105)으로부터 개구(114) 내측벽으로 입사된 빛이 개구 위쪽으로 용이하게 반사되도록 한다. 링 형상부(120)의 개구(114) 내측벽 부분으로부터 반사컵의 효과를 얻을 수 있다.

패키지 본체(130)의 오목부(132)에는 투광성 봉지부(180)이 배치되어, 형광체층(160)의 상면을 덮고 있다. 이 투광성 봉지부(180)는 실리콘 수지, 에폭시 수지 등의 투광성 수지 또는 폴리머 등으로 형성될 수 있다. 투광성 봉지부(180) 내에는 광산란제 또는 광확산제가 함유되어 형광체층(160)으로부터 출사된 빛의 색혼합을 도와줄 수 있다. 또한 투광성 봉지부(180)에는 형광체층(160)에 있는 형광체와 동일한 또는 상이한 형광체를 함유시킴으로써, 원하는 사양에 맞는 출력광을 만들 수 있게 할 수 있다. 이 투광성 봉지부(180)의 굴절율 또는 광투과도는 형광체층(160)과 같거나 다를 수 있다.

도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 높은 순간 전압(정전기 등)으로부터 LED 칩(105)을 보호하기 위해 제너 다이오드(115) 등의 보호 소자를 리드프레임중 하나에 배치하고, 다른 리드프레임에 전기적으로 연결시킬 수 있다. 이 경우, 출사광을 가리거나 출사효율을 침해하지 않도록 제너 다이오드(115)는 개구(114)의 바깥에 배치한다. 또한 제1 및 제2 리드프레임(110, 120)의 극성 구별을 용이하게 하기 위해, 패키지 본체(130)로부터 노출된 제1 및 제2 리드프레임(110, 120)의 외부 단자(116, 120b) 중 하나에는 극성 표시용 구멍 또는 챔버(chamfer)(50)가 형성될 수 있다(여기서, 리드프레임의 외부단자란 패키지 본체로부터 노출되어 외부 회로에 접속되는 리드프레임의 부분을 말함). 도 2에는 제2 리드프레임(120)의 외부단자(120b)에 극성 표시용 구멍(50)이 뚫려있다.

본 실시형태에 따르면, 히트 슬러그(heat slug) 역할을 하는 열전달부(112)에 의해 우수한 방열 특성을 나타낸다. 또한 열전달부(112)가 제1 리드프레임(110)의 일부를 구성(열전달부(112)와 외부 리드단자(116)는 일체로 이루어짐)함으로써, 열전달부의 이탈이나 분리가 방지된다. 링 형상부(130b) 통해 리드프레임(110, 120)을 패키지 본체(130)에 더욱 견고하게 결합시킴으로써, 패키지 전체의 내구성이 향상된다. 뿐만 아니라, 링 형상부(130b)의 개구에 LED 칩(105)을 도포하는 형광체층(160)을 배치함으로써, 광지향각에 따른 색 불균일성을 제거하고 전체적인 색균일도를 높여준다. 또한 형광체층의 단면 형상을 렌즈 프로파일(이 실시형태에선 볼록 렌즈의 프로파일)로 형성함으로써 패키지의 광도 및 광지향각을 조절할 수 있다.

또한 본 실시형태에 따르면, 패키지 외부로 출사되지 못하고 LEC 칩(105) 방향으로 반사되는 형광체층으로 들어오는 빛의 입사면적을 저감되어 형광체로 인한 손실이 줄어든다. 도 9를 참조하여 설명하면, 투광성 수지부(180) 외부로 출사되지 못하고 LED 칩(105) 방향으로 반사된 빛은 다시 투광성 봉지부(180)를 통과하여 일부는 패키지 본체(130)의 반사컵(130a) 내벽에 부딪쳐 산란되고, 다른 일부는 반사컵(130a) 내벽이나 바닥면 등에 의해 패키지 외부로 반사되며, 또다른 일부(a)는 형광체층(160)으로 입사되어 손실된다. 위 구성에 따르면, 형광체층(160)으로 들어오는 빛은 단지 1개의 면(상면: TS)만을 통해 형광체층(160)으로 입사할 수 있다(도 1(c)와 비교). 따라서, 형광체층(160)으로 들어오는 광의 입사면적은 최소화되고, 이에 따라 (형광체 입자가 밀집 분포된) 형광체층에 의한 광손실은 줄어들게 된다.

도 7은 다른 실시형태에 따른 LED 패키지의 단면도로서, 도 2의 BB' 라인을 따라 자른 단면도(도 5)에 대응한다. 도 7을 참조하면, 제1 리드프레임의 열전달부(112)는 판금의 폴딩에 의해 형성된 것이 아니라 (본래는 서로 분리된) 판금부재들(112a', 112b')을 2층이상으로 적층하여 결합시킴으로써 형성한 것이다. 2층의 판금부재간 결합은 땜납 또는 용접에 의해 이루어질 수 있다. 이 경우에도, 열전달부(112)의 홈(140)을 형성하도록 최상층 판금부재(112a')에 구멍을 뚫을 수 있다. 또한 그 구멍과 연결된 절개부를 최상층 판금부재(112a')에 형성하여, 최상층 판금부재를 고리모양으로 만들 수 있다(도 10 참조). 기타 다른 구성요소와 그 기능들은 전술한 실시형태와 마찬가지이다.

도 8은 또 다른 실시형태에 따른 LED 패키지의 단면도로서, 도 2의 AA'라인을 따라 자른 단면도(도 4)에 대응한다. 도 8을 참조하면, 제1 리드프레임의 열전달부(112)는 판금 부재의 폴딩이나 적층에 의해 형성된 것이 아니라 (두께방향으로 연속적으로 연장된) 일체(single strucure)의 판금부재로 형성되어 있다. 일체로 된 열전달부(112)에는 단차 성형에 의해 홈(140)이 형성되어 있다. 따라서, 판금부재의 두께는 열전달부(112)의 홈(140) 내측 영역과 홈 외측 영역에서 서로 다르다. 전술한 실시형태에서의 판금부재(112a)의 절개부(141)에 대응하는 '홈(140)의 절개부'를 형성할 수 있다. 다른 구성요소 및 그 기능들은 전술한 실시형태와 마찬가지이다.

이하, 도 10 내지 12를 참조하여, 본 발명의 실시형태에 따른 LED 패키지의 제조공정을 설명한다. 도 10 및 11은 LED 패키지의 제조공정을 단계별로 보여주는 평면도이고, 도 12는 LED 패키지의 제조공정을 나타내는 단면도이다.

도 10(a)에 도시된 바와 같이, 금속재 판금(112', 120)을 준비한다. 판금(112')은 2개의 판금 부분(112a, 112b)과 그 연결부(112d), 그리고 판금 부 분(112a)으로부터 연장된 연장부(116; 외부단자가 될 부분)를 갖는다. 도 10(a)에 도시된 형상의 판금(112')을 얻기 위해, 1장의 판금을 준비하고(도 12(a)), 펀칭 등을 통해 판금 부분(112a)에 구멍(140')과 절개부(141) 등 필요한 형상을 만든다(도 12(b)). 이에 따라 판금 부분(112a)은 고리모양이 된다. 그 후, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 연결부(112d)를 중심으로, 판금(112')을 접어서 서로 겹쳐지게 하고 겹쳐져 마주보는 면을 땜납 또는 용접등으로 서로 결합시킨다(도 12(c)). 이에 따라 열전달부(112)를 갖는 제1 리드프레임(110)을 얻게된다.

그 후, 도 11(a)에 도시된 바와 같이, 제1 리드프레임(110)의 맞은 편에 제2 리드프레임(120)을 소정 간격으로 배치하고, 삽입 성형 또는 사출 성형등을 통하여 리드프레임(110, 120)를 끼운 패키지 본체(130)를 형성한다(도 12(d)). 이 때, 패키지 본체(130)의 오목부(132)에 의해 열전달부(112a, 112b) 및 제2 리드프레임(120)의 일부가 노출된다. 또한 열전달부(112)의 홈(140) 내측벽에 링 형상부(130b)가 형성되고 링 형상부(130b)는 LED 칩용 안착부(112b)를 노출시키는 개구(114)를 갖는다.

다음으로 도 11(b)에 도시된 바와 같이, 링 형상부(130b)의 개구(114)에 LED 칩(105)을 실장하고, 전기적 연결에 필요한 본딩 와이어(W)를 형성한다(도 12(e)). 필요에 따라 제너 다이오드가 링 형상부 외측에 실장될 수 있다. 그 후에는, 링 형상부(130b)의 개구(114)에 LED 칩(105)을 도포하는 형광체층(160)을 형성한다(도 12(f)). 그리고 나서, 형광체층(160)을 덮도록, 패키지 본체의 오목부(132)에 투광성 봉지부(180)를 형성한다(도 12(g)). 이 투광성 봉지부(180)는 형광체 및/또는 광산란제를 함유한 투광성 수지로 형성될 수 있다.

도 13 내지 도 17은 본 발명의 여러 실시형태에 따른 LED 패키지의 단면도들이다.

도 13의 LED 패키지(400)와 같이, 투광성 봉지부(180)상에 별도의 렌즈(401)를 탑재할 수도 있다. 렌즈(401)는 반구형, 돔형, 타원형 등 여러가지 형상을 가질 수 있다. 렌즈(401)의 재질로는 PC, PMMA, 실리콘 수지 또는 에폭시 수지 등의 투광성 폴리머 또는 수지를 사용할 수 있다. 이 렌즈 내에는 광산란제 및/또는 형광체 등의 색변환제가 충진될 수 있다.

도 14의 LED 패키지(500)와 같이, 형광체층(560)의 상면은 오목 렌즈의 프로파일을 가질 수도 있다. 형광체층(560)의 상면이 오목렌즈 프로파일일 경우, 형광체층(560)의 상면(최저 높이)은 LED 칩(105)의 상면으로부터 위로 0.1 내지 0.3mm의 범위 내에 위치할 수 있다. 이에 대하여, 형광체층의 상면이 볼록렌즈 프로파일일 경우에는(도 4 참조), 형광체층(160)의 상면(최고 높이)은 LED 칩(105)의 상면으로부터 위로 0.2 내지 0.8mm 범위 내에 위치할 수 있다.

도 15의 LED 패키지(600)에서는, 투광성 봉지부(680) 자체가 렌즈 형상을 갖는다. 이는 도 13의 투광성 봉지부(180)와 렌즈(401)를 (분리된 개체가 아닌) 동일한 재질로 완전히 일체화시킨 것에 해당한다. 이 렌즈 프로파일의 투광성 봉지부(680) 내에는 광산란제 및/또는 형광체가 충진될 수 있다.

도 16의 LED 패키지(700)에서는, LED 칩(105)은 2개의 본딩 와이어(W1, w2)에 의해 이종 극성의 리드프레임과 연결된다. 예컨대, 수평 구조의 LED 칩(105) 상면에 형성된 n-전극과 p-전극(도시 안함)은 2개의 와이어(W1, W2)에 의해 각각 제1 리드프레임의 열전달부(112)와 제2 리드프레임(120)에 연결될 수 있다.

도 17의 실시형태에서는, LED 칩(105)과 열전달부(112a) 사이에 별도의 추가적인 서브마운트(801)가 개재되어 있다. 이 서브마운트(801)에는 전극 패턴을 형성되어 있어, 서브 마운트(801)의 전극패턴은 그 위에 플립 칩 본딩된 LED 칩(105')과 전기적으로 연결된다. 서브 마운트(801)의 양단에 있는 전극패턴(도시 안함)은 본딩 와이어(W1, W2)를 통해 해당 극성의 리드 프레임 접속 부분(112, 120)에 전기적으로 연결될 수 있다. 서브마운트 재질로는 실리콘(Si) 반도체를 사용할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사 상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 LED 패키지에 따르면, 지향각에 따른 색균일도가 높고, 광손실이 적으며, 열방출 특성이 우수하다. 또한 형광체층의 단면 형상을 렌즈로 형성하여 패키지의 광도 및 광지향각을 조절할 수 있다.

Claims

LED 칩;

상기 LED 칩을 안착시키는 홈이 상부에 형성된 열전달부를 갖는 제1 리드프레임;

상기 제1 리드프레임과 이격 배치된 제2 리드프레임;

상기 열전달부와 상기 제2 리드레임의 일부를 봉지하되, 상기 열전달부의 상부와 제2 리드프레임의 일부를 노출시키는 오목부를 갖고, 열전달부의 홈 내측벽을 따라 링 형태로 연장되어 중심부에 개구를 형성하는 링 형상부를 갖는 패키지 본체; 및

상기 링 형상부의 개구에 형성되어 상기 LED 칩을 도포하는 형광체층을 포함하며,

상기 LED 칩은 상기 링 형상부의 개구 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제1항에 있어서,

상기 열전달부는 2층이상으로 접힌 판금 부재로 이루어지고, 상기 접힌 판금 부재의 상층부는 상기 열전달부의 홈을 형성하도록 구멍이 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제2항에 있어서,

상기 접힌 판금 부재의 상층부에는 상기 구멍과 연결된 절개부가 형성되어 상기 상층부는 고리 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제1항에 있어서,

상기 열전달부는 판금부재들을 2층 이상으로 적층한 판금 적층체로 이루어지고, 상기 판금 적층체의 최상층 판금부재는 상기 열전달부의 홈을 형성하도록 구멍이 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제4항에 있어서,

상기 최상층 판금부재에는 상기 구멍과 연결된 절개부가 형성되어 상기 최상층 판금부재는 고리 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제1항에 있어서,

상기 열전달부는 두께방향으로 연속적으로 연장된 일체의 판금부재로 이루어지고, 상기 판금부재는 상기 열전달부의 홈 내측 영역과 홈 외측 영역에서 서로 다른 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제1항에 있어서,

상기 열전달부 하면의 적어도 일부는 상기 패키지 본체 하면으로부터 외부로 노출된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제1항에 있어서,

상기 링 형상부의 개구 내벽은, 위로 갈수록 상기 개구가 넓어지도록 경사진 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제1항에 있어서,

상기 링 형상부의 개구 높이는, 0.1 내지 0.7mm이고, 상기 링 형상부의 내측벽과 상기 LED 칩 간의 수평 간격은 0.2 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제1항에 있어서,

상기 패키지 본체의 오목부에 형성되어 상기 형광체층 상면을 덮는 투광성 봉지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제10항에 있어서,

상기 투광성 봉지부에는 광산란제가 함유된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제10항에 있어서,

상기 투광성 봉지부에는 형광체가 함유된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제10항에 있어서,

상기 투광성 봉지부 상에 탑재된 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제10항에 있어서,

상기 투광성 봉지부가 렌즈 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제1항에 있어서,

상기 형광체층의 상면은 볼록 또는 오목 렌즈의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제1항에 있어서,

상기 열전달부의 홈 바닥에 탑재되고, 전극 패턴들을 갖는 서브마운트를 더 포함하되,

상기 LED 칩은 상기 서브마운트 상에 실장되어 상기 전극 패턴들과 전기적으로 연결되고, 상기 서브 마운트의 전극 패턴들은 상기 리드프레임과 본딩 와이어에 의해 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
제1항에 있어서,

상기 패키지 본체로부터 노출된 상기 제1 및 제2 리드프레임의 외부 단자 중 하나에는 극성 표시용 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.