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KR100869376B1 - 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리와 그의 제조방법 - Google Patents

발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리와 그의 제조방법 Download PDF

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KR100869376B1
KR100869376B1 KR1020080046784A KR20080046784A KR100869376B1 KR 100869376 B1 KR100869376 B1 KR 100869376B1 KR 1020080046784 A KR1020080046784 A KR 1020080046784A KR 20080046784 A KR20080046784 A KR 20080046784A KR 100869376 B1 KR100869376 B1 KR 100869376B1
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KR
South Korea
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lead frame
light emitting
emitting diode
package
frame portion
Prior art date
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KR1020080046784A
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English (en)
Inventor
김용담
진범준
허영행
박성철
Original Assignee
주식회사 정진넥스텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to TW97125205A priority patent/TW200950146A/zh
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Abstract

발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)를 제조하는데 이용되며 방열 성능과 설계자유도를 증대시킬 수 있는 발광다이오드용 리드 프레임 어셈블리와 그의 제조 방법을 개시한다.
본 발명의 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리는, 제1 리드 프레임부, 제1 리드 프레임부에 일정한 거리가 떨어져 배치되는 제2 리드 프레임부, 상면과 하면의 일부가 동시에 노출되도록 제1 리드 프레임부와 제2 리드 프레임 사이 및 사이드 측에 성형되는 패키지부를 포함한다.
발광다이오드, 엘이디, 사출, 리드프레임, 수지

Description

발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리와 그의 제조 방법{Lead frame for mounting of light emitting diode chip and method manufacturing the same}
본 발명은 발광다이오드용 리드 프레임 어셈블리와 그의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)를 제조하는데 이용되며 방열 성능과 설계자유도를 증대시킬 수 있는 발광다이오드용 리드 프레임 어셈블리와 그의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발광다이오드는 순방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자로 백열 전구에 비하여 소비 전력이 적고 수명도 매우 길다. 이러한 발광다이오드는 전극(Cathode, Anode)이 연결되는 리드 프레임(lead frame), 리드 프레임에 실장되는 칩(chip), 리드 프레임과 칩을 감싸는 몰드(epoxy) 등을 포함한다.
발광다이오드 제작에 사용되는 종래의 리드 프레임 어셈블리(200)는, 도 13와 도 14에 도시하고 있는 바와 같이, 메탈 판재로 이루어지는 리드 프레임(201)에 수지재로 이루어지는 패키지부(203)를 사출 성형하여 제조된다.
즉, 일정한 폭을 가지며 길게 이루어지는 메탈 판재를 프레스로 펀칭하여 원하는 형상의 내부 리드 프레임부(201a, 201b)와 단자부(201c)들을 형성한다. 내부 리드 프레임부(201a, 201b)와 단자부(201c)들은 같은 간격으로 여러 개가 일정하게 배치되며 서로 외부 프레임부(201d)에 연결되어 있다.
그리고 사출 성형장치를 이용하여 각각의 내부 리드 프레임부(201a, 201b)에 액상의 수지재로 컵 또는 사발 모양 등으로 이루어지는 패키지부(203)를 만든다. 컷팅장치 또는 프레스를 이용하여 단자부(201c)들을 외부 프레임(201d)에서 잘라낸 후 단자부(201c)들이 패키지부(203)의 측면 일부를 감싸도록 밴딩한다.
이와 같이 제작된 발광다이오드용 리드 프레임 어셈블리(200)는 필요에 따라 내부 리드 프레임부(201a)에 발광다이오드 칩(C, Chip)을 실장하고 와이어 본딩하여 발광다이오드를 제조할 수 있다.
한편, 도 15는 도 14의 배면도이고, 도 16는 도 14의 ⅩⅥ-ⅩⅥ를 잘라서 본 단면도로, 리드 프레임 어셈블리(200)를 도시하고 있다. 리드 프레임 어셈블리(200)의 패키지부(203)의 배면에는 홈(203a)이 존재하게 된다. 이러한 홈(203a)은 패키지부(203)를 성형할 때 금형(도시생략)에 돌출되는 형태로 이루어진 홈 대응부(도시생략)에 의하여 형성된다. 금형의 홈 대응부에는 수지 주입부(도시생략)가 제공된다. 수지 주입부를 통하여 수지 주입장치로 수지를 주입한 후 떼어낼 때 수지의 일부가 남아서 굳어져도 굳어진 부분이 상술한 홈(203a)에 내부에 수용되어 외부로 돌출되지 않는다. 이러한 구조는 패키지부(203)를 인쇄회로기판 등에 부착할 때 원하지 않는 모양의 수지재가 남아 돌출된 상태로 굳어 있어도 간섭을 일으키지 않고 양호하게 실장할 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이 이러한 패키지부(203)에 제공된 홈(203a)은 필수적으로 제 공되어 리드 프레임 어셈블리(200)의 전체 두께를 줄이는 한계가 있어 설계에 제약이 따르는 문제점이 있다.
또한 이러한 패키지부(203)의 홈(203a)이 중앙부에 배치되므로 방열 기능의 향상에 필요한 설계를 하는데 제약이 있다. 즉, 발광다이오드의 발광 효율을 증가시키려면 발광다이오드에 인가시키는 전류를 높여야 하나 상술한 홈(203a)으로 인하여 충분하게 열을 방출시킬 수 있는 구조를 설계하는데 제약이 따른다. 따라서 종래의 홈(203a)이 있는 패키지부(203)의 구조는 발광 다이오드의 발광 효율을 극대화시키는데 한계를 가지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 단자부(201c)는 측면 외부로 노출되어 배면 측으로 밴딩되는 구조로 이루어지므로 발광다이오드의 두께를 줄이는데 한계가 있어 이러한 구조도 설계의 제약이 따르는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 방열이 용이한 구조로 설계하여 발광 효율 및 수명을 증대시킬 수 있는 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리와 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 단자부의 두께를 줄여 다양한 용도로 사용될 수 있는 발광다이오드를 설계할 수 있도록 하여 설계 자유도를 증대시킬 수 있는 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리와 그의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 제1 리드 프레임부, 상기 제1 리드 프레임부에 일정한 거리가 떨어져 배치되는 제2 리드 프레임부, 상면과 하면의 일부가 동시에 노출되도록 상기 제1 리드 프레임부와 제2 리드 프레임 사이 및 사이드 측에 성형되는 패키지부를 포함하는 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리를 제공한다.
상기 제1 리드 프레임부, 상기 제2 리드 프레임부, 그리고 상기 패키지부는 외부 프레임에 다수가 연속적으로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 제1 리드 프레임부 또는 제2 리드 프레임부 중의 어느 하나는 중앙부에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 패키지부는 상기 제1 리드 프레임부와 상기 제2 리드 프레임부의 상면과 하면에 성형되는 것이 바람직하다.
상기 외부프레임에는 수지를 주입하는 수지 주입부가 제공되는 것이 바람직하다.
본 발명은 메탈 판재를 프레스로 펀칭하여 리드 프레임을 만드는 단계, 상기 메탈 판재를 펀칭한 후에 상기 리드 프레임을 도금하는 단계, 상기 리드 프레임을 도금한 단계 후에 유효 사용부 외측에서 금형에 수지를 주입하여 패키지부를 형성하는 단계를 포함하는 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리의 제조 방법을 제공한다.
상기 패키지부를 형성하는 단계에서 리드 프레임의 상, 하 방향에서 동시에 사출 성형으로 패키지부를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 리드 프레임은 제1 리드 프레임부와 상기 제1 리드 프레임부와 일정한 거리가 띄워져 배치되는 제2 리드 프레임부를 포함하고, 상기 패키지부는 상기 제1 리드 프레임부와 상기 제2 리드 프레임부의 사이와 상기 제1 리드 프레임부와 상기 제2 리드 프레임부의 사이드 측에 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명은 제1 리드 프레임부와 제2 리드 프레임부 중의 하나가 중앙부 측에 상, 하 방향으로 모두 개방된 상태로 배치되어 방열이 매우 우수하여 인가 전류를 높일 수 있어 휘도를 증대시킬 수 있으며 수명도 더욱 연장시킬 수 있어 발광다이오드의 품질을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제1 리드 프레임부와 제2 리드 프레임부를 패키지부의 측면을 감싸면서 배면 측으로 밴딩시키는 과정을 생략할 수 있으므로 전체의 두께를 줄여 다용도로 적용할 수 있어 설계 자유도를 높일 수 있으며 제조 공정이 간단하여 생산성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 리드 프레임 어셈블리의 유효 사용부 외측에 수지를 주입하여 사출 성형하여 제작되고, 이후 단계에서 필요한 유효 사용부 만을 절단하여 사용한다. 따라서 패키지부를 형성할 때 생성되는 잔여 수지가 굳어지는 부분을 잘라버림으로써 불필요한 부분이 발광다이오드 제작 과정에서 남지 않게 되어 제품의 품질을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 리드 프레임 어셈블리를 제작할 때 유효 사용부의 외측에 수지를 주입하면서 인접하여 배치되는 2개 또는 4개 패키지부가 동시에 성형되도록 금형으로 수지를 주입함으로써 수지 주입 장치의 수지 주입 노즐의 수를 줄일 수 있어 수지 주입장치를 간단하게 제작할 수 있고 수지 주입 후 버려지는 수지의 양을 최소화시켜 제조 비용을 감소시키는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 도 1의 주요부를 확대하여 상세하게 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 배면도이며, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ를 잘라서 본 단면도로, 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리(1)를 도시하고 있다.
발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리(1)는 리드 프레임(3)과 이 리드 프레임(3)에 수지재가 사출 성형되는 패키지부(5)를 포함한다. 리드 프레임(3)은 메탈 판재가 프레스에 의하여 펀칭되어 제1 리드 프레임(7)과 제2 리드 프레임(9) 그리고 외부 프레임(11)으로 구분될 수 있다.
제1 리드 프레임(7)과 제2 리드 프레임(9)은 서로 일정한 거리가 띄워져 배치되는 것이 바람직하다. 그리고 제1 리드 프레임(7)은 발광 다이오드 칩(C)이 실장될 수 있다. 제1 리드 프레임(7)에 실장된 발광 다이오드 칩(C)은 제2 리드 프레임(9)에 와이어 본딩되어 연결될 수 있다.
이러한 제1 리드 프레임(7)과 제2 리드 프레임(9)은 상면(7a, 9a)과 배 면(7b, 9b)이 각각 외부로 노출된 상태로 제작된다(도 3에 도시하고 있음). 그리고 제1 리드 프레임(9)은 중앙부에 배치되어 있다. 이와 같이 제1 리드 프레임(7)과 제2 리드 프레임(9)의 배면(7b, 9b)이 노출된 상태로 배치되는 것은 방열 성능을 극대화시킬 수 있다. 즉, 제1 리드 프레임(7)은 배면(7b, 9b) 측에 방열판(도시생략)을 배치하여 방열 성능을 극대화시킬 수 있는 설계를 할 수 있다.
이러한 구조는 방열 성능을 향상시킴으로써 인가하는 전류를 높일 수 있고 결과적으로 휘도를 증대시킬 수 있고 인가 전류를 동일하게 하는 경우에는 수명을 증대시킬 수 있어 발광다이오드의 품질을 증대시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 실시 예에서는 제1 리드 프레임(7)과 제2 리드 프레임(9)이 2개로 이루어진 예를 도시하여 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 단지 발광 다이오드 칩이 실장되는 리드 프레임부의 배면이 가운데에 개방될 수 있는 구조면 다수로 이루어는 것도 가능하다.
그리고 제1 리드 프레임(7)과 제2 리드 프레임(9) 사이와 제1 리드 프레임(7)과 제2 리드 프레임(9)의 사이드 측에 수지재 주입하여 사출 성형 방법으로 패키지부(5)를 형성한다. 패키지부(5)는 리드 프레임(9)을 기준으로 상, 하 방향에 금형을 배치하여 밀착시키고 수지 주입 장치로 수지를 금형에 주입하여 성형하는 것이다. 패키지부(5)는, 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 컵(cup) 또는 보울(bowl) 형태로 이루어질 수 있다.
이러한 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리는, 제1 리드 프레임(7)과 제2 리드 프레임(9)들, 그리고 상술한 패키지부(5)들이 외부 프레임(11)에 연속적으로 배치된다. 이러한 구조는 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리를 대량으로 제조할 수 있는 것이다.
이러한 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리를 제조하는 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
메탈 판재를 프레스 등으로 펀칭하여 제1 리드 프레임(7), 제2 리드 프레임(9)을 형성한다(S1, 도 11에 도시하고 있음). 물론 제1 리드 프레임(7)과 제2 리드 프레임(9)은 서로 떨어져 있으나 외부 프레임(11)에 연결된 상태를 유지하고 있다.
그리고 제1 리드 프레임(7)과 제2 리드 프레임(9)이 형성된 리드 프레임(3)을 도금한다(S3). 계속해서 리드 프레임(3)에 수지재로 이루어지는 패키지부(5)를 성형한다(S5). 패키지부(5)는, 도 12에 도시하고 있는 바와 같이, 리드 프레임(3)의 양측면에 상부 금형(21)과 하부 금형(23)을 배치하고 수지 주입 장치(25)로 수지재를 주입한다. 이때 수지 주입 장치(25)는 편의상 상부 금형(21) 측에 도시하여 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 상부 금형(21) 측에 제공될 수도 있고, 하부 금형(23) 측에 제공될 수도 있다.
한편, 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리(1)는, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 발광 다이오드 칩(C, 도 2에 도시하고 있음)을 실장하여 발광 다이오드 패키지를 제조할 때 유효 사용부(27)만을 절단하여 사용하게 된다(S7).
그러므로 수지 주입장치(25)에 제공되는 수지 주입 노즐(25a)들은 유효 사용부(27)의 외측에 배치하여 금형 내로 주입을 한다. 이 경우에 수지 주입 노즐(25a) 에 의하여 금형에 수지 주입이 완료되고 수지 주입 노즐(25a)을 금형에서 떼어낼 때 여전히 돌출되어 굳는 돌출부(5a)가 발생한다. 그러나 이러한 돌출부(5a)들은 유효 사용부(27)의 외측에 존재하므로 실제 발광 다이오드 칩을 실장하는 공정에서는 이미 잘려져 나간 상태가 된다.
따라서 종래 기술과 같은 수지 주입 부분에 홈을 형성할 필요가 없으므로 상품성을 더욱 향상시킬 수 있고, 제1 리드 프레임(7)을 중앙부에 배면이 개방되도록 배치할 수 있어 방열 성능을 더욱 증대시킬 수 있는 설계가 가능하다. 그리고 이러한 구조는 종래에 비하여 두께를 더욱 줄일 수 있어 다양한 제품에 적용이 가능하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 6의 주요 부분을 확대하여 상세하게 도시한 도면이고, 도 8은 도 7의 배면도이고, 도 9는 도 7의 Ⅸ-Ⅸ를 잘라서 본 단면도이고, 도 10은 도 7의 사시도로, 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리의 다른 예를 도시하고 있다.
본 발명의 다른 실시 예에서는 상술한 실시 예와 비교하여 다른 점 만을 설명하고 동일한 부분은 상술한 실시 예의 설명으로 대치한다.
상술한 실시 예에서는 수지 주입장치에 의하여 수지를 주입하는 것이 단지 유효 사용부의 외측에서 금형에 주입하는 것을 도시하여 설명하였다. 그러나 본 발명의 다른 실시 예에서는 이 뿐만 아니라 수지재를 금형에 주입하여 패키지부(50)를 성형하는 단계에서 하나의 수지 주입부(51)에 의하여 인접하여 배치되는 패키지부(50)를 동시에 성형할 수 있는 위치에 수지 주입부(51)를 배치한다. 이러한 기술 은 수지 주입 장치(25)에 있는 수지 주입 노즐(25a)의 수를 최소화시킴으로써 수지 주입 장치의 구조가 간단해진다. 또한, 수지 주입 장치에 남아 있는 수지는 쉽게 굳어져 폐기 처분하게 되는데 이와 같이 폐기되는 수지재를 양을 줄일 수 있어 제조 비용을 절감할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예는 중앙부에 배치되는 제1 리드 프레임(101)이 배치되고, 제1 리드 프레임(101)에 일정한 거리가 띄워져 제2 리드 프레임(103, 105, 017, 109, 111, 113)들이 제공된다. 이러한 제1 리드 프레임(101)과 제2 리드 프레임(103, 105, 017, 109, 111, 113)들은 서로 다른 수를 가지면서도 상면과 하면이 패키지부(50)로부터 개방된 상태로 존재한다. 즉, 본 발명의 실시 예 역시 제1 리드 프레임(101)과 제2 리드 프레임(103, 105, 017, 109, 111, 113)들의 배면이 개방된 상태로 배치되므로 상술한 예에서 설명한 바와 같이 방열 성능을 극대화시킬 수 있어 휘도와 수명을 증대시킬 수 있고 두께를 줄일 수 있어 다양한 제품에 용이하게 적용할 수 있는 설계가 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 도 1의 주요부를 확대하여 상세하게 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 배면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ부를 잘라서 본 단면도이다.
도 5는 도 2의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 도 6의 주요부를 확대하여 상세하게 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 배면도이다.
도 9는 도 7의 Ⅸ-Ⅸ부를 잘라서 본 단면도이다.
도 10은 도 7의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리를 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 패키지부를 제작하는 방법을 설명하기 위한 구성도이다.
도 13은 종래 기술을 설명하기 위하여 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리를 도시한 평면도이다.
도 14는 도 13의 주요부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 15는 도 14의 배면도이다.
도 16은 도 14의 ⅩⅥ-ⅩⅥ을 잘라서 본 단면도이다.

Claims (8)

  1. 제1 리드 프레임부;
    상기 제1 리드 프레임부에 일정한 거리가 떨어져 배치되는 제2 리드 프레임부;
    상면과 하면의 일부가 동시에 노출되도록 상기 제1 리드 프레임부와 제2 리드 프레임 사이 및 사이드 측에 성형되는 패키지부를 포함하며,
    상기 제1 리드 프레임부, 상기 제2 리드 프레임부, 그리고 상기 패키지부는 외부 프레임에 다수가 연속적으로 배치되고,
    상기 외부프레임에는
    수지를 주입하는 수지 주입부가 제공되는 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 리드 프레임부 또는 제2 리드 프레임부 중의 어느 하나는 중앙부에 배치되는 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 패키지부는
    상기 제1 리드 프레임부와 상기 제2 리드 프레임부의 상면과 하면에 성형되는 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리.
  5. 삭제
  6. 메탈 판재를 프레스로 펀칭하여 리드 프레임을 만드는 단계;
    상기 메탈 판재를 펀칭한 후에 상기 리드 프레임을 도금하는 단계;
    상기 리드 프레임을 도금한 단계 후에 상기 리드 프레임의 상, 하 방향에서 동시에 사출 성형으로 패키지부를 형성하되 유효 사용부 외측에서 금형에 수지를 주입하여 패키지부를 형성하는 단계;
    를 포함하는 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 리드 프레임은 제1 리드 프레임부와 상기 제1 리드 프레임부와 일정한 거리가 띄워져 배치되는 제2 리드 프레임부를 포함하고,
    상기 패키지부는 상기 제1 리드 프레임부와 상기 제2 리드 프레임부의 사이와 상기 제1 리드 프레임부와 상기 제2 리드 프레임부의 사이드 측에 형성되는 발광다이오드 칩 실장용 리드 프레임 어셈블리의 제조 방법.
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