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KR100635779B1 - 히트싱크 지지링을 갖는 리드프레임, 그것을 사용한 발광다이오드 패키지 제조방법 및 그것에 의해 제조된 발광다이오드 패키지 - Google Patents

히트싱크 지지링을 갖는 리드프레임, 그것을 사용한 발광다이오드 패키지 제조방법 및 그것에 의해 제조된 발광다이오드 패키지 Download PDF

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KR100635779B1
KR100635779B1 KR20050000269A KR20050000269A KR100635779B1 KR 100635779 B1 KR100635779 B1 KR 100635779B1 KR 20050000269 A KR20050000269 A KR 20050000269A KR 20050000269 A KR20050000269 A KR 20050000269A KR 100635779 B1 KR100635779 B1 KR 100635779B1
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South Korea
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heat sink
light emitting
emitting diode
lead terminals
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이건영
이정훈
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    • H01L2924/12041—LED

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Abstract

히트싱크 지지링을 갖는 리드프레임, 그것을 채택하는 발광 다이오드 패키지 및 그것을 사용한 발광 다이오드 패키지 제조방법이 개시된다. 상기 리드프레임은 히트싱크를 지지하기 위한 지지링을 갖는다. 외부프레임이 상기 지지링과 이격되어 상기 지지링을 둘러싼다. 적어도 두개의 연결단자들이 상기 지지링의 대향하는 양측면에서 상기 외부프레임과 상기 지지링을 연결한다. 또한, 적어도 두개의 리드단자들이 상기 외부프레임에서 상기 지지링을 향해 연장된다. 상기 리드단자들은 상기 지지링과 이격된다. 이에 따라, 상기 리드프레임에 히트싱크를 삽입한 후, 삽입몰딩기술을 사용하여 패키지 본체를 형성할 수 있어, 우수한 방열특성을 갖는 발광 다이오드 패키지를 쉽게 제공할 수 있다.
리드프레임, 히트싱크, 패키지 본체, 리드단자, 삽입몰딩기술

Description

히트싱크 지지링을 갖는 리드프레임, 그것을 사용한 발광 다이오드 패키지 제조방법 및 그것에 의해 제조된 발광 다이오드 패키지{LEADFRAME HAVING A HEAT SINK SUPPORT RING, FABRICATING METHOD OF THE LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE USING THE SAME AND LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE FABRECATED BY THE METHOD}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드프레임을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지를 설명하기 위한 공정 순서도이다.
도 3 내지 도 9는 도 2의 공정 순서도에 따라 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
(도면의 주요부호에 대한 간략한 설명)
10: 리드프레임, 11: 외부프레임,
13: 히트싱크 지지링, 15a, 15b: 연결단자들,
17a, 17b, 17c, 19a, 19b, 19c: 리드단자들,
20: 히트싱크, 21: 기저부,
23: 돌출부, 23a: 지지링 수용홈,
30, 30a: 패키지 본체, 40, 41, 43, 45: 발광 다이오드 다이
본 발명은 리드프레임, 상기 리드프레임을 사용한 발광 다이오드 패키지 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 히트싱크가 패키지 본체로부터 분리되는 것을 방지하기 위해, 삽입몰딩기술을 사용하여 패키지 본체를 형성하기 전, 히트싱크를 리드프레임에 고정시킬 수 있는 히트싱크 지지링을 갖는 리드프레임, 상기 리드프레임을 사용한 발광 다이오드 패키지 제조방법 및 그것에 의해 제조된 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode; LED)가 조명용 광원과 같은 용도로 사용되기 위해서는, 수십 루멘 이상의 광출력(luminous power)을 가질 것이 요구된다. 발광 다이오드의 광출력은 대체로 입력전력(input power)에 비례한다. 따라서, 발광다이오드에 입력되는 전력을 증가시키어 높은 광출력을 얻을 수 있다. 그러나, 입력 전력의 증가는 발광 다이오드의 접합 온도(junction temperature)를 증가시킨다. 발광 다이오드의 접합 온도 증가는 입력 에너지가 가시광으로 변환되는 정도를 나타내는 발광 효율(photometric efficiency)의 감소로 이어진다. 이에, 입력전력의 증가에 따른 발광 다이오드의 접합 온도 증가를 방지하기 위한 구조가 필요하다.
이러한 구조의 발광 다이오드 패키지가 미국특허 제6,274,924(B1)호(명칭: 표면 실장 LED 패키지)에 개시되어 있다. 이에 따르면, LED 다이가 히트 싱크 상에 열적으로 커플링되어 있기 때문에, 상기 LED 다이를 낮은 접합 온도로 유지할 수 있다. 따라서, LED 다이에 상대적으로 큰 입력전력을 공급할 수 있어서 높은 광출력을 얻을 수 있다.
하지만, 이러한 구조, 즉 큰 입력전력으로 높은 광출력을 얻을 수 있는 발광 다이오드 패키지(이하, LED 패키지라 함)는, 최근까지 다양한 구조 및 형상으로 제안되지 못하고 있는 실정이다. 이는 LED 패키지가 그 간단한 구성에도 불구하고 제품화를 위한 기술적 곤란성을 가지고 있으며, 특히 패키지 자체에서 발생하는 열해석이 쉽지 않고 그 전문가도 거의 없어서, 실질적으로 그 개발이 제한적으로 진행되고 있기 때문이다. 하지만, 이러한 LED 패키지는, 조명용 뿐만 아니라 대형 TV나 디스플레이 등에 적용될 예정이고, 향후 그 응용분야도 매우 넓기 때문에, 종래의 제품과는 다른 구조 및 형태의 우수한 방열특성을 가지는 다양한 LED 패키지들이 요구되고 있는 실정이다.
한편, 종래의 이러한 LED 패키지는, 리드단자들과 히트싱크가 분리되고, 이들이 절연재질의 하우징을 매개하여 상호 결합된 구조를 가지고 있어서, 그 제조가 상대적으로 곤란한 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 우수한 방열특성을 가지어 큰 입력전력을 입력하더라도 LED 다이의 접합온도 증가를 방지할 수 있어서 높은 광출력을 얻을 수 있는 LED 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 리드단자와 히트싱크가 상호 결합된 구조로 용이하게 제조될 수 있는 LED 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, LED 패키지를 쉽게 제조할 수 있는 리드프레임을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명은 히트싱크 지지링을 갖는 리드프레임, 그것을 사용한 발광 다이오드 패키지 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 발광 다이오드 패키지를 제공한다.
본 발명의 일 태양에 따른 상기 리드프레임은 히트싱크를 지지하기 위한 히트싱크 지지링을 갖는다. 외부프레임이 상기 지지링과 이격되어 상기 지지링을 둘러싼다. 한편, 적어도 두개의 연결단자들이 상기 지지링의 대향하는 양측면에서 상기 외부프레임과 상기 지지링을 연결한다. 또한, 적어도 두개의 리드단자들이 상기 외부프레임에서 상기 지지링을 향해 연장된다. 상기 리드단자들은 상기 지지링과 이격된다. 이에 따라, 상기 리드프레임에 히트싱크를 삽입한 후, 삽입몰딩기술을 사용하여 패키지 본체를 형성할 수 있어, LED 패키지를 쉽게 제조할 수 있다.
상기 적어도 두개의 리드단자들은 상기 지지링의 대향하는 양측에 각각 하나 이상 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 리드단자들은 상기 연결단자들과 직교하는 방향으로 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따른 상기 발광 다이오드 패키지 제조방법은 리드프레임 및 히트싱크를 준비하는 것을 포함한다. 상기 리드프레임은 히트싱크를 지지 하기 위한 히트싱크 지지링을 갖는다. 외부프레임이 상기 지지링과 이격되어 상기 지지링을 둘러싼다. 한편, 적어도 두개의 연결단자들이 상기 지지링의 대향하는 양측면에서 상기 외부프레임과 상기 지지링을 연결하여 상기 지지링을 상기 외부프레임에 고정시킨다. 또한, 적어도 두개의 리드단자들이 상기 외부프레임에서 상기 지지링을 향해 연장된다. 상기 리드단자들은 상기 지지링과 이격된다. 한편, 상기 히트싱크는 상기 지지링에 삽입되어 고정될 수 있도록 준비된다. 상기 히트싱크를 상기 지지링에 삽입하여 고정시킨다. 그 후, 삽입몰딩 기술을 사용하여 상기 히트싱크 및 상기 히트싱크 주변의 상기 리드단자들 및 연결단자들 일부분들을 몰딩하여 지지하는 패키지 본체를 형성한다. 이때, 상기 패키지 본체는 상기 히트싱크의 상단부 및 상기 리드단자들의 일부들을 노출시키는 개구부를 갖는다. 이에 따라, 상기 히트싱크와 리드단자가 상호 결합된 구조로 LED 패키지를 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따른 발광 다이오드 패키지는 히트싱크 지지링을 포함한다. 히트싱크가 상기 히트싱크 지지링에 삽입되어 위치한다. 한편, 적어도 두개의 리드단자들이 상기 지지링 및 히트싱크와 이격되어 상기 지지링의 양측에 배치된다. 또한, 패키지 본체가 상기 히트싱크 및 상기 리드단자들을 몰딩하여 지지한다. 상기 패키지 본체는 상기 히트싱크의 상단부 및 상기 리드단자들의 일부분들을 노출시키는 개구부를 갖는다. 이에 따라, 상기 히트싱크와 상기 지지링이 결합된 구조로 LED 패키지 제조가 용이하며, 상기 히트싱크가 상기 패키지 본체로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
이에 더하여, 상기 히트싱크의 하부면은 외부로 노출된다. 따라서, 상기 히 트싱크의 하부면을 통해 열이 방출된다.
한편, 상기 히트싱크는 기저부 및 상기 기저부의 중앙부분에서 상향 돌출된 돌출부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 돌출부가 상기 지지링에 삽입된다. 본 실시예에 따르면, 열방출 표면의 표면적을 유지하면서, 발광 다이오드 패키지의 크기를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 히트싱크는 상기 돌출부의 측면에 상기 지지링에 체결되기 위한 지지링 수용홈을 더 포함할 수 있다. 상기 지지링은 상기 수용홈에 체결되어, 상기 히트싱크를 강하게 고정시킨다.
상기 패키지 본체는 상기 히트싱크를 상기 지지링에 삽입한 후, 사출성형하여 형성된 플라스틱 수지이다. 따라서, 복잡한 구조를 갖는 패키지 본체가 쉽게 형성될 수 있으며, 상기 패키지 본체와 상기 히트싱크가 강하게 결합된다.
상기 발광 다이오드 패키지는 상기 히트싱크 상부면에 탑재된 적어도 하나의 발광 다이오드 다이 및 상기 발광 다이오드 다이와 상기 리드단자들을 전기적으로 연결하는 본딩와이어들을 더 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드프레임(10)을 설명하기 위한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 리드프레임(10)은 내부에 히트싱크를 삽입할 수 있는 히트싱크 지지링(13)을 갖는다. 상기 지지링(13)은, 도시된 바와 같이, 원형 고리모양 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다각형 고리 모양일 수 있다.
한편, 외부프레임(11)이 상기 지지링(13)을 둘러싼다. 상기 외부프레임(11)은 상기 지지링(13)과 이격되어 위치한다. 외부프레임(11)은, 도시된 바와 같이, 정사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 원형 또는 다른 다각형일 수 있다.
상기 외부프레임(11)과 상기 지지링(13)은 적어도 두개의 연결단자들(15a, 15b)에 의해 연결된다. 상기 연결단자들(15a, 15b)은 상기 지지링(13)의 대향하는 양측면에 위치하여 지지링(13)을 외부프레임(11)에 고정시킨다. 상기 연결단자들(15a, 15b) 이외에 추가적인 연결단자들이 상기 지지링(13)과 상기 외부프레임(11)을 연결할 수 있다.
또한, 적어도 두개의 리드단자들(17a, 17b, 17c, 19a, 19b, 19c)이 상기 외부프레임(11)에서 상기 지지링(13)을 향해 연장된다. 다만, 상기 리드단자들은 상기 지지링(13)과 이격된다. 도시된 바와 같이, 상기 리드단자들(17a, 17b, 17c, 19a, 19b, 19c)은 상기 지지링(13) 근처에서 면적이 더 넓은 종단부를 가질 수 있다. 한편, 상기 리드단자들은 상기 지지링(13)의 대향하는 양측에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 리드단자들은 탑재될 발광 다이오드 다이의 종류 및 개수와 본딩와이어 연결방식에 의해 필요한 수가 정해지나, 다양한 경우에 사용될 수 있도록 상기 리드프레임(10)은 많은 수의 리드단자들을 갖는 것이 바람직하다. 상기 리드단자들은, 도시된 바와 같이, 상기 연결단자들(15a, 15b)과 직교하는 방향으로 배치되어, 동일방향으로 많은 수의 리드단자들이 배치될 수 있다.
한편, 도 1에 6개의 리드단자들이 도시되어 있으나, 더 적은 수의 리드단자들이 배치될 수 있으며, 추가적인 리드단자들이 더 배치될 수도 있다. 추가적인 리드단자들은 상기 연결단자들(15a, 15b)과 동일한 방향으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 리드프레임(10)은 구리합금인 인청동판을 금형기술을 사용하여 프레스 가공함으로써 제조할 수 있다. 한편, 도 1에는 한개의 리드프레임(10)이 도시되어 있으나, 복수개의 리드프레임(10)들이 하나의 인청동판에서 제조되어 정렬될 수 있다. 특히, 발광 다이오드 패키지를 대량생산하기 위해 하나의 인청동판에 제조된 복수개의 리드프레임(10)들이 사용된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법을 설명하기 위한 공정 순서도이고, 도 3 내지 도 9는 상기 공정순서도에 따라 발광 다이오드 패키지를 제조하는 방법을 설명하기 위한 사시도들 및 평면도들이다.
도 2를 참조하면, 도 1을 참조하여 설명한 리드프레임(10)을 준비한다(S01).
상기 리드프레임(10)은, 앞에서 설명한 바와 같이, 인청동판을 프레스 가공함으로써 제조될 수 있으며, 다수의 리드프레임(10)들이 동일한 인청동판에서 제조되어 정렬될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 리드프레임(10)의 지지링(13)에 삽입되어 고정될 수 있는 히트싱크(20)를 준비한다. 상기 히트싱크(20)는 발광 다이오드 다이를 탑재할 수 있는 상부면을 갖는다. 상기 히트싱크(20)의 상부면은 상기 지지링(13)에 쉽게 삽입되도록 지지링(13)의 내경보다 작은 것이 바람직하며, 상기 히트싱크(20)의 측면의 외경은 상기 지지링(13)의 내경보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 히트싱크(20)는 상기 지지링(13)에 체결되기 위한 지지링 수용홈(23a)을 가질 수 있다. 더욱이, 상기 지지링 수용홈(23a)은 상기 지지링(13)에 쉽게 체결되기 위해 나선홈으로 마련될 수 있다.
한편, 상기 히트싱크(20)는 기저부(21) 및 상기 기저부의 중앙부분에서 상향 돌출된 돌출부(23)을 가질 수 있다. 이때, 상기 지지링 수용홈(23a)은 상기 돌출부(23)의 측면에 위치한다. 상기 기저부(21) 및 상기 돌출부(23)는, 도시된 바와 같이, 원통형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다각통형일 수 있다. 상기 돌출부(23)는 상기 지지링(13)의 내부 모양과 유사한 모양일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 지지링(13)은 원형 고리모양이고, 상기 돌출부(23)는 사각통형일 수 있다.
상기 히트싱크(20)는 열전도율이 높은 금속 또는 열전도 수지로 프레스 가공 기술 또는 몰딩기술을 사용하여 제조될 수 있다. 또한, 상기 히트싱크(20)는 상기 리드프레임(10)과 별개의 공정을 사용하여 제조된다. 따라서, 상기 리드프레임(10)을 준비하는 단계(S01)와 상기 히트싱크(20)를 준비하는 단계(S03)는 서로 순서가 바뀔 수도 있으며, 동시에 진행될 수도 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 리드프레임(10)의 지지링(13)에 상기 히트싱크(20)를 삽입하여 고정시킨다(S05). 상기 히트싱크(20) 측면의 외경이 상기 지지링(13)의 내경보다 크므로, 상기 히트싱크(20)를 강제 삽입하여 지지링(13)에 고정시킬 수 있다.
한편, 지지링 수용홈(23a)이 형성된 경우, 상기 지지링(13)은 지지링 수용홈(23a)에 수용되어 상기 히트싱크(20)를 지지한다. 이때, 상기 지지링(13)의 일부가 지지링 수용홈(23a)에 수용되고, 나머지는, 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(23)의 외부로 돌출되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 지지링 수용홈(23a)이 나선홈일 경우, 상기 히트싱크(20)를 회전시켜 상기 지지링(13)에 체결할 수 있다.
도 2 및 도 5a를 참조하면, 상기 리드프레임(10)에 히트싱크(20)를 고정시킨 후, 삽입몰딩 기술을 사용하여 패키지 본체(30)를 형성한다(S07). 상기 패키지 본체(30)는 열경화성 수지를 사출성형하여 형성할 수 있다.
상기 패키지 본체(30)는 히트싱크(20) 주변에 형성되어 지지링(13), 연결단자들(15a, 15b), 리드단자들(17a, 17b, 17c, 19a, 19b, 19c) 및 히트싱크(20)를 지지한다. 상기 연결단자들 및 리드단자들의 일부는 상기 패키지 본체(30)의 외부로 돌출된다. 또한, 상기 패키지 본체(30)는 상기 히트싱크(10)의 상단부 및 상기 리드단자들을 노출시키는 개구부를 갖는다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 개구부에 의해 상기 지지링(13) 및 연결단자들(15a, 15b)의 일부가 노출될 수 있다. 이에 따라, 상기 패키지 본체(30)의 상부에 홈이 형성된다. 이와 달리, 도 5b에 도시된 바와 같이, 패키지 본체(30a)는 상기 히트싱크(20)의 상단부를 제외한 대부분을 덮고, 상기 리드단자들의 일부들만을 노출시킬 수 있다. 따라서, 상기 개구부는 복수개로 형성될 수 있다.
이 경우에도, 상기 패키지 본체(30a)의 상부에, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 패키지 본체의 측벽으로 둘러싸이는 홈이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 히트싱크(20)의 하부면은 외부에 노출된다. 이에 더하여, 상기 기저부(21)의 측면도 노출될 수 있다. 이에 따라, 상기 히트싱크(20)를 통한 열방출을 촉진시킬 수 있다.
한편, 상기 패키지 본체(30)는, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 원통형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 사각통형 등의 다각통형일 수 있다.
상기 히트싱크(20)를 리드프레임(10)에 결합한 후, 열경화성 수지를 사출성형하여 상기 패키지 본체(30)를 형성하므로, 상기 히트싱크(20)와 상기 패키지 본체(30)가 강하게 결합된다.
도 2 및 도 6a을 참조하면, 상기 패키지 본체(30) 외부로 돌출된 연결단자들(15a, 15b)을 절단하여 제거한다(S09). 그 결과, 절단된 연결단자들(16a, 16b)은 상기 패키지 본체(30)에 남게 되며, 이 연결단자들과 지지링(13)은 상기 히트싱크(20)가 상기 패키지 본체(30)로부터 분리되는 것을 더욱 방지한다.
한편, 상기 연결단자들을 절단하는 동안, 상기 패키지 본체(30) 외부로 돌출된 리드단자들 중 전류를 공급하기 위해 사용될 리드단자들을 제외하고 나머지 리드단자들을 함께 절단하여 제거할 수 있다. 예컨대, 도 6b에 도시된 바와 같이, 두개의 리드단자들(17c, 19c)만이 필요한 경우, 나머지 리드단자들(17a, 17b, 19a, 19b)을 절단하여 제거한다. 또한, 도 6c에 도시된 바와 같이, 네개의 리드단자들(17a, 17c, 19a, 19c)이 필요한 경우, 나머지 리드단자들(17b, 19b)을 절단하여 제거한다.
상기 리드단자들을 절단하여 제거하는 것은, 발광 다이오드 패키지에서 요구되는 리드단자들 보다 더 많은 수의 리드단자들이 리드프레임(10)에 마련된 경우에 수행되는 공정이다. 따라서, 발광 다이오드 패키지에서 요구되는 리드단자들과 리드프레임(10)에 마련된 리드단자들의 수가 일치하는 경우, 리드단자들을 절단하여 제거하는 공정은 수행되지 않는다. 또한, 여분의 리드단자들이 남아있더라도, 발광 다이오드 패키지의 동작에 영향을 주는 것은 아니므로 상기 여분의 리드단자들을 절단하여 제거하는 것이 반드시 요구되는 공정은 아니다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 히트싱크(20)의 상부면에 발광 다이오드 다이(40)를 탑재한다. 상기 발광 다이오드 다이(40)는 상면 및 하면에 각각 전극을 갖는 1본드 다이 또는 상면에 두개의 전극을 갖는 2본드 다이일 수 있다.
상기 발광 다이오드 다이(40)가 1본드 다이인 경우, 상기 히트싱크(20)는 전기 전도성의 금속재질인 것이 바람직하며, 이때, 상기 다이(40)는 은 에폭시와 같은 전기 전도성 접착제를 통해 상기 히트싱크(20) 상에 탑재된다. 이와 달리, 상기 히트싱크(20) 상에 탑재되는 발광 다이오드 다이(40)가 모두 2 본드 다이인 경우, 상기 히트싱크(20)는 전기 전도성일 필요가 없으며, 상기 발광 다이오드 다이(40)는 은 에폭시 이외에도 다양한 열전도성 접착제를 통해 상기 히트싱크(20) 상에 탑재될 수 있다.
한편, 상기 히트싱크(20) 상에 탑재되는 발광 다이오드 다이(40)는 복수개일 수 있다. 또한, 상기 복수개의 발광 다이오드 다이들(40)은 서로 다른 파장의 광을 방출하는 발광 다이오드 다이들일 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 세개의 발광 다이오드 다이(40)들이 탑재될 수 있다. 이때, 상기 발광 다이오드 다이(40)들은 각각 레드색, 그린색, 블루색의 광을 방출하는 발광 다이오드 다이들일 수 있다. 이에 따라, 상기 발광 다이오드 다이들(40)을 사용하여 모든 색상의 광을 방출하는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
도 2 및 도 8a을 참조하면, 발광 다이오드 다이들(41, 43, 45)과 리드단자들(17a, 17b, 17c, 19a, 19b, 19c)을 본딩와이어들로 전기적으로 연결한다(S13). 상기 발광 다이오드 다이들(41, 43, 45)이 모두 2본드 다이인 경우, 각 발광 다이오드 다이는 두개의 본딩와이들을 통해 두개의 리드단자들에 연결된다. 한편, 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 다이들(41, 43, 45)은 각각 서로 다른 한쌍의 리드단자들에 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 하나의 공통 리드단자(예컨대, 17b)와 발광 다이오드 다이들을 각각 본딩와이어들로 연결하고, 상기 공통 리드단자에 대향하여 위치하는 서로 다른 리드단자들(예컨대, 19a, 19b, 19c)과 상기 발광 다이오드 다이들을 다른 본딩와이어들로 연결할 수 있다. 이 경우, 상기 발광 다이오드 다이들은 각각 다른 전류에 의해 구동될 수 있다.
한편, 도 8b에 도시된 바와 같이, 1본드 다이(41a)와 2본드 다이(43, 45)가 함께 탑재될 수 있다. 이때, 리드단자들 중 하나(17b)는 본딩와이어를 통해 히트싱크(20)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 리드단자(17b)는 본딩와이어 및 히트싱크(20)를 통해 상기 1본드 다이(41a)의 하면에 전기적으로 연결된다. 1본드 다이 및 2본드 다이의 조합은 다양하며, 각 조합에 대해 본딩와이어를 연결하는 방식도 다양하게 채택될 수 있다.
또한, 리드단자들과 발광 다이오드 다이들을 연결하는 방식도 다양하게 선택될 수 있으며, 복수개의 발광 다이오드 다이들을 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결할 수 있다.
한편, 본딩와이어들로 발광 다이오드 다이들(41, 43, 45)과 상기 리드단자들을 연결한 후, 봉지재(도시하지 않음)를 사용하여 상기 발광 다이오드 다이들(41, 43, 45)을 밀봉한다(S15). 상기 봉지재는 상기 패키지 본체(30)의 개구부를 채워 상기 발광 다이오드 다이들 및 본딩와이어들을 밀봉할 수 있다.
또한, 상기 봉지재는 형광체를 함유할 수 있다. 예컨대, 상기 형광체는 블루색의 광을 황색으로 변환하거나, 또는 그린색 및 레드색으로 변환하는 형광체일 수 있다. 따라서, 상기 히트싱크(20) 상에 블루색을 방출하는 발광 다이오드 다이를 탑재할 경우, 상기 발광 다이오드 다이에서 방출된 광의 일부가 황색, 또는 그린색 및 레드색으로 변환되어 백색광이 외부로 방출되는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다. 이에 더하여, 상기 봉지재는 확산제를 더 함유할 수 있다. 상기 확산제는 발광 다이오드 다이들에서 방출된 광을 분산시키어 상기 발광 다이오드 다이들 및 본딩와이어들이 외부에서 관찰되는 것을 방지하며, 광이 균일하게 외부로 방출되도록 한다.
상기 봉지재로 상기 발광 다이오드 다이들을 밀봉한 후, 상기 패키지 본체(30) 상부에 렌즈(도시하지 않음)를 부착한다(S17). 상기 렌즈는 광을 일정한 지향각 내로 방출하기 위해 사용되는 것으로, 렌즈를 사용할 필요가 없는 경우 생략될 수 있다. 특히, 상기 봉지재가 렌즈 형상으로 경화되어 렌즈역할을 할 수 있으며, 이때 렌즈를 부착하는 공정은 생략된다.
도 2 및 도 9를 참조하면, 리드단자들(17a, 17b, 17c, 19a, 19b, 19c)을 외 부프레임(11)으로부터 절단하고 절곡시킨다(S19). 그 결과, 표면실장이 가능한 발광 다이오드 패키지가 완성된다. 한편, 연결단자를 절단하여 제거하는 단계(S09)는 단계(S19)에서 함께 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명의 일 태양에 따른 발광 다이오드 패키지를 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.
다시, 도9를 참조하면, 상기 발광 다이오드 패키지는 히트싱크 지지링(13)을 포함한다. 상기 지지링(13)은 인청동과 같은 구리합금으로 제조된다. 상기 지지링(13), 도시된 바와 같이, 원형 고리모양일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다각형 고리모양일 수 있다. 상기 지지링(13)의 외측에 절단된 연결단자들(16a, 16b)이 연장되어 위치한다. 상기 절단된 연결단자들(16a, 16b)은 상기 지지링(13)의 대향하는 양측에 위치할 수 있다.
상기 지지링(13)에 도 3을 참조하여 설명한 바와 같은 히트싱크(20)가 삽입되어 위치한다.
한편, 적어도 두개의 리드단자들(17a, 17b, 17c, 19a, 19b, 19c)이 상기 지지링(13) 및 히트싱크(20)와 이격되어 상기 지지링의 양측에 배치된다. 상기 리드단자들은 표면실장이 가능하도록 절곡될 수 있다.
이에 더하여, 패키지 본체(30)가 상기 히트싱크(20) 및 상기 리드단자들을 몰딩하여 지지한다. 상기 패키지 본체(30)는 상부에 히트싱크(20)의 상단부 및 상기 리드단자들의 일부분들을 노출시키는 개구부를 갖는다. 한편, 상기 리드단자들의 일부는 상기 패키지 본체(30)의 측벽을 관통하여 외부로 돌출된다.
도 5a를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 개구부에 의해 상기 지지링(13) 및 연결단자들(15a, 15b)의 일부도 노출될 수 있다. 이에 따라, 상기 패키지 본체(30)의 상부에 홈이 형성된다. 또한, 도 5b를 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 패키지 본체(도 5b의 30a)는 상기 히트싱크(20)의 상단부를 제외한 대부분을 덮고, 상기 리드단자들의 일부들만을 노출시킬 수 있다. 따라서, 상기 개구부는 복수개로 형성될 수 있다. 이 경우에도, 상기 패키지 본체(30a)는, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 패키지 본체의 측벽으로 둘러싸이는 홈을 갖는 것이 바람직하다.
상기 패키지 본체(30)는 상기 히트싱크(20)를 상기 지지링(13)에 삽입하여 고정시킨 후, 열경화성 수지를 사출성형하여 형성된 플라스틱 수지이다.
한편, 상기 히트싱크(20)의 상부면에 발광 다이오드 다이들(41, 43, 45)이 탑재되어 위치한다. 도 9에 도시된 발광 다이오드 다이들은 2본드 다이들을 나타내지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 발광 다이오드 다이들은 1본드 다이들일 수 있으며, 1본드 다이와 2본드 다이의 조합일 수 있다.
상기 발광 다이오드 다이들은 본딩와이어들을 통해 상기 리드단자들에 전기적으로 연결된다. 상기 발광 다이오드 다이들이 2본드 다이들인 경우, 각 발광 다이오드 다이들은 두개의 본딩와이어들을 통해 두개의 리드단자들에 전기적으로 연결된다. 한편, 상기 발광 다이오드 다이들 중 적어도 하나가 1본드 다이인 경우, 상기 히트싱크는 본딩와이어를 통해 적어도 하나의 리드단자와 전기적으로 연결된다.
상기 발광 다이오드 다이들과 리드단자들을 연결하는 방식은 다양하며, 요구 되는 발광 다이오드 패키지의 특성에 맞추어 선택될 수 있다.
한편, 봉지재(도시하지 않음)가 상기 발광 다이오드 다이들을 덮어 밀봉한다. 상기 봉지재는 상기 패키지 본체(30)의 상부에 형성된 홈들을 채운다. 또한, 상기 봉지재는 형광체 및/또는 확산제를 함유할 수 있다. 한편, 상기 봉지재는 렌즈형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 패키지 본체(30)에 렌즈(도시하지 않음)가 부착될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 히트싱크를 채택함으로써 우수한 방열특성을 가지어 높은 광출력을 얻을 수 있는 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다. 또한, 히트싱크를 리드프레임에 고정시킨 후, 삽입몰딩기술을 사용하여 패키지 본체를 형성할 수 있어, 리드단자와 히트싱크가 상호 결합된 구조로 발광 다이오드 패키지를 쉽게 제조할 수 있다. 또한, 패키지 본체를 형성하기 전 상기 히트싱크를 고정시킬 수 있어, 발광 다이오드 패키지 제조를 용이하게 하는 리드프레임을 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 히트싱크를 지지하기 위한 지지링;
    상기 지지링과 이격되어 상기 지지링을 둘러싸는 외부프레임;
    상기 지지링의 대향하는 양측면에서 상기 지지링과 상기 외부프레임을 연결하는 적어도 두개의 연결단자들;
    상기 외부프레임에서 상기 지지링을 향해 연장되되, 상기 지지링과 이격된 적어도 두개의 리드단자들을 포함하는 히트싱크 지지링을 갖는 리드프레임.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 두개의 리드단자들은 상기 지지링의 대향하는 양측에 각각 하나 이상 배치된 것을 특징으로 하는 히트싱크 지지링을 갖는 리드프레임.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 리드단자들은 상기 연결단자들과 직교하는 방향에 배치된 것을 특징으로 하는 히트싱크 지지링을 갖는 리드프레임.
  4. 히트싱크 지지링;
    상기 지지링에 삽입된 히트싱크;
    상기 지지링 및 히트싱크와 이격되어 상기 지지링의 양측에 배치된 적어도 두개의 리드단자들;
    상기 히트싱크 및 상기 리드단자들을 몰딩하여 지지하되, 상기 히트싱크의 상단부 및 상기 리드단자들의 일부분들을 노출시키는 개구부를 갖는 패키지 본체를 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 히트싱크는 기저부 및 상기 기저부의 중앙부분에서 상향 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부가 상기 지지링에 삽인된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 히트싱크는 상기 돌출부의 측면에 상기 지지링에 체결되기 위한 지지링 수용홈을 더 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 패키지 본체는 상기 히트싱크를 상기 지지링에 삽입한 후, 열경화성 수지를 사출성형하여 형성된 플라스틱 수지인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
  8. 청구항 4에 있어서, 상기 히트싱크 상부면에 탑재된 적어도 하나의 발광 다이오드 다이; 및 상기 발광 다이오드 다이와 상기 리드단자들을 전기적으로 연결하는 본딩와이어들을 포함하는 발광 다이오드 패키지.
  9. 청구항 1 내지 3 중 어느 하나의 리드프레임을 준비하고,
    상기 지지링에 삽입되어 고정될 수 있는 히트싱크를 준비하고,
    상기 지지링에 상기 히트싱크를 삽입하여 고정시키고,
    삽입몰딩 기술을 사용하여 상기 히트싱크 및 상기 히트싱크 주변의 상기 리드단자들 및 연결단자들 일부분들을 몰딩하여 지지하는 패키지 본체를 형성하되, 상기 패키지 본체는 상기 히트싱크의 상단부 및 상기 리드단자들의 일부들을 노출시키는 개구부를 갖는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 패키지 본체 외부의 연결단자들을 절단하여 제거하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 히트싱크의 상부면에 적어도 하나의 발광 다이오드 다이를 탑재하고, 상기 각각의 발광 다이오드 다이를 상기 리드단자들 중 두개의 리드단자들에 전기적으로 연결시키는 본딩와이어들을 형성하는 것을 더 포함하는 발광 다이오드 패키지 제조방법.
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