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KR20090102208A - 방열 led 패키지 - Google Patents

방열 led 패키지

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Publication number
KR20090102208A
KR20090102208A KR1020080027499A KR20080027499A KR20090102208A KR 20090102208 A KR20090102208 A KR 20090102208A KR 1020080027499 A KR1020080027499 A KR 1020080027499A KR 20080027499 A KR20080027499 A KR 20080027499A KR 20090102208 A KR20090102208 A KR 20090102208A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat dissipation
led package
lead frame
led chip
heat
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
KR1020080027499A
Other languages
English (en)
Inventor
오광용
조유정
Original Assignee
서울반도체 주식회사
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울반도체 주식회사 filed Critical 서울반도체 주식회사
Priority to KR1020080027499A priority Critical patent/KR20090102208A/ko
Publication of KR20090102208A publication Critical patent/KR20090102208A/ko
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Abstract

본 발명은 몸체의 바닥면에 배치된 리드프레임에 홈부가 형성됨에 따라 방열면적을 넓힐 수 있어, 열 방출을 원활하게 수행할 수 있도록 한 방열 LED 패키지를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 방열 LED 패키지는 LED칩; 상기 LED칩을 둘러싸도록 형성된 몸체; 및 일단이 근접 배치되고, 타단이 상기 몸체 외부로 돌출하여 상기 몸체의 바닥면까지 연장되도록 배치된 리드프레임을 포함하되, 상기 바닥면에 배치된 리드프레임에는 방열면적을 넓히기 위한 홈부가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

방열 LED 패키지{HEAT RADIATING TYPE LED PACKAGE}
본 발명은 방열 LED 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 몸체의 바닥면에 배치된 리드프레임에 홈부를 형성함으로써 방열면적을 넓힐 수 있어, 열 방출을 원활하게 수행할 수 있도록 한 방열 LED 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자로서, 통상, LED칩이 탑재된 패키지의 구조로 제작된다. 이러한 LED 패키지는 일반적으로 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board) 상에 장착되어 그 인쇄회로기판에 형성된 전극으로부터 전류를 인가받아 발광 동작하도록 구성된다.
LED 패키지에 있어서, LED칩으로부터 발생한 열은 LED 패키지의 발광 성능 및 수명에 직접적인 영향을 미친다. 그 이유는 열이 LED칩에 발생하여 그 LED칩에 오래 머무르는 경우 LED칩을 이루는 결정 구조에 전위(dislocation) 및 부정합(mismatch)을 일으키기 때문이다.
이에 따라, 종래에는 LED칩으로부터 발생한 열의 방출을 촉진시키기 위한 기술들이 제안된 바 있다. 그 중 대표적인 것은, LED칩을 리드프레임 상에 장착하는 대신에, 몸체 내부에 열전도성이 뛰어난 방열 슬러그를 추가로 설치하고, 그 방열 스러그에 LED칩을 장착한 LED 패키지이다. 이러한 종래의 LED 패키지는, 방열 슬러그가 인쇄회로기판에 접하도록 배치되어, LED칩의 열이 방열 슬러그를 거쳐 인쇄회로기판으로 주로 전달된다.
그러나, 종래의 LED 패키지는, 열 저항성이 큰 인쇄회로기판으로 방열 경로가 집중되므로, 방열 효율을 높이는데 큰 한계가 있다. 또한, 방열을 위한 부품을 추가하는 종래의 방식은 부품의 추가 설치에 따른 비용증가에 비해 방열 효과는 그다지 크지 않다는 한계를 안고 있다.
특히, 리드프레임 구조를 보면 트림(trim)과 포밍(forming)시 바닥면이 평평한 형태를 취하고 있어, 열 방출을 위해 방열면적을 높이는데 한계가 있다. 방열면적을 넓히기 위해 바닥면을 넓힐 경우 LED 패키지 구조가 커지는 구조적인 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 바닥면에 배치된 리드프레임에 방열면적을 넓히기 위한 홈부가 형성됨으로써 열 방출을 원활하게 수행할 수 있는 방열 LED 패키지를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 방열 LED 패키지는 LED칩; 상기 LED칩을 둘러싸도록 형성된 몸체; 및 일단이 근접 배치되고, 타단이 상기 몸체 외부로 돌출하여 상기 몸체의 바닥면까지 연장되도록 배치된 리드프레임을 포함하되, 상기 바닥면에 배치된 리드프레임에는 방열면적을 넓히기 위한 홈부가 형성된 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 몸체의 바닥면에는 상기 홈부를 수용하기 위한 수용부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 홈부에는 상기 몸체가 장착된 인쇄회로기판의 표면에 형성된 돌기부가 삽입되며, 상기 돌기부는 열전도성 물질을 몰딩하여 성형될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 몸체의 바닥면에 배치된 리드프레임에 홈부가 형성됨에 따라 방열면적을 넓힐 수 있어, LED칩의 열을 쉽게 방출시킬 수 있다. 이와 같이 방열면적을 넓힘에 따라 열 방출을 향상시켜 LED 패키지의 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 패키지의 크기 변화없이 LED칩의 열화에 의한 성능 저하 및 수명 단축을 크게 줄여줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 LED 패키지를 설명하기 위한 도면.
도 2는 트림(trim) 공정과 포밍(forming) 공정 전의 리드프레임과 몸체를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 LED 패키지를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방열 LED 패키지를 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 방열 LED 패키지 10 : LED칩
20 : 몸체 22 : 하우징
221 : 수용부 24 : 봉지재
30 : PCB 31 : 돌기부
40 : 리드프레임 42 : 제 1 리드
44 : 제 2 리드 421, 441 : 홈부
W : 본딩와이어
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 LED 패키지를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 트림 공정과 포밍 공정시의 방열 LED 패키지를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 방열 LED 패키지(1)는, LED칩(10), 상기 LED칩(10)을 수용하는 몸체(20), 그리고, 상기 LED칩(10)에 전류를 인가하기 위한 리드프레임(40)을 포함한다. 그리고, 상기 방열 LED 패키지(1)는 인쇄회로기판(30)에 장착된다. 자세히 도시하지는 않았지만, 상기 인쇄회로기판(30)은 리드프레임(40)의 단부와 접점 연결되는 전극 패턴(미도시됨)을 포함한다.
본 실시예에서, 상기 몸체(20)는 하우징(22)과 봉지재(24)로 구성된다. 상기 하우징(22)은 수지 또는 세라믹 소재로 이루어진 채 상기 리드프레임(40)을 지지하는 역할을 한다. 그리고, 상기 하우징(22)은 상부에 경사지게 형성된 개구부를 포함하는데, 상기 하우징(22)의 상부 개구부를 통해 LED칩(10)이 하우징(22) 내부에 위치하여 상기 리드프레임(40)에 장착된다. 상기 하우징(22)의 상부 개구부는 경사지게 형성되며, 그 경사진 면에는 광 반사부가 형성되는 것이 바람직하다.
상기 리드프레임(40)은 제 1 리드(42)와 제 2 리드(44)를 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 리드(42, 44) 각각은 일단이 하우징(22) 내부에서 서로 대향되게 배치되고, 타단이 상기 하우징(22) 외부로 돌출되어 상기 하우징(22)의 바닥면까지 연장되며, 상기 바닥면까지 연장된 제 1 및 제 2 리드(42, 44)는 인쇄회로기판(30) 상의 전극과 접점 연결된다.
본 실시예에서, 상기 제 1 리드(42)상에는 LED칩(10)이 장착되어, 그 LED칩(10)의 한 전극(미도시됨)과 제 1 리드(42)가 서로 전기적으로 연결되며, 상기 제 2 리드(44)는 본딩와이어(w)에 의해 상기 LED칩(10)의 다른 전극(미도시됨)에 전기적으로 연결된다.
상기 봉지재(24)는 상기 하우징(22)과 함께 방열 LED 패키지(1)의 몸체(20)를 형성하는 부분으로, 상기 하우징(22)의 상부 개구부에 몰딩 방식으로 채워진 후 경화되어 상기 LED칩(10)을 덮는다. 상기 봉지재(24)는 에폭시와 같은 투명 소재로 형성되는 것이 바람직하며, 그 내부에는 LED칩(10)에서 발생한 광을 여기하는 형광체가 포함될 수 있으며, 그러한 형광체는 광의 색 변환에 이용될 수 있다. 더 나아가, 봉지재(24)는 광의 확산을 위해 확산재가 더 포함될 수 있다.
상기 몸체(20)의 하우징(22) 바닥면까지 연장된 제 1 및 제 2 리드(42, 44)에는 방열면적을 넓히기 위한 홈부(421, 441)가 형성되어 열전도율을 높일 수 있다. 열전도율은 다음의 수학식 1에 의해 구해지며, 수학식 1에서 보듯이 열전도율은 방열면적에 비례한다.
열 전도율(P)=Q/t= k*A*(TH-TC)/L
여기에서, Q는 열로 전달되는 에너지이고, A: 리드프레임의 방열면적이고, L은 리드프레임의 두께이고, t는 열이 전달되는 시간이고, k는 열전도도이고, TH는 고온 부위 온도이며, TC는 저위 부위 온도이다.
한편, 도 2에서 보듯이, 트림(trim) 공정과 포밍(forming) 공정 전에 상기 하우징(22)의 바닥면에는 홈부(421, 441)가 수용될 정도의 공간을 갖는 한쌍의 수용부(221)가 형성될 수 있으나, 하우징(22) 형성시 상기 홈부(421, 441)가 수용될 정도의 공간을 갖도록 수용부(221)가 함께 형성될 수 있다. 상기 한쌍의 수용부(221)에는 상기 홈부(421, 441)가 끼워진 채 고정되는데, 이는 프레스 공정으로 수행될 수 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다. 상기 홈부(421, 441)는 상기 인쇄회로기판(30)을 향해 오목한 홈을 한정한다. 또한, 상기 홈부(421, 441)는 상기 수용부(221)로 원활하게 삽입되게 원뿔 형상으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 사각형 등 동일 패키지 구조에서 방열면적을 넓힐 수 있는 형상이라면 가능하다.
상기 홈부(421, 441)는 위로는 제 1 및 제 2 리드(42 44)와 면해 있고, 아래로는 방열 LED 패키지(1)가 장착되는 인쇄회로기판(30)에 면해 있다. 상기 홈부(421, 441)를 제외한 상기 하우징(22)의 바닥면에 배치된 제 1 및 제 2 리드(42, 44)는 인쇄회로기판(30) 상의 전극과 접점 연결된다.
이때, 상기 홈부(421, 441)에 상기 인쇄회로기판(30)의 전극과 리드프레임(40)을 연결하는 솔더가 채워질 수 있으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 홈부(421, 441)와 면하는 인쇄회로기판(30)에는 방열물질이 포함된 물질, 예컨대 열전도성 물질을 몰딩하여 형성된 돌기부(31)가 설치될 수 있다. 이에 따라, LED칩(10)에서 발생한 열이 리드프레임(40) 및 돌기부(31)를 연속적으로 거치면서 그 열이 효과적으로 외부로 방출되므로, LED칩(10) 상의 열 방출 지연에 따른 LED칩(10)의 열화가 크게 억제될 수 있다.
상기 방열물질은 열전도성이 우수한 첨가제로, 질화알루미늄(AIN), 보론나이트라이드(BN)와 같은 세라믹 첨가제일 수 있다. 따라서, 돌기부(31)는 세라믹 첨가제가 함유된 열전도성 물질, 예컨대 실리콘 수지 또는 에폭시 수지를 주입하여 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 LED 패키지가 설명될 것이다. 이하 실시예들의 설명에 있어서, 앞에서 설명된 사항은 중복을 피하기 위해 아래에서는 생략될 것이며, 앞선 실시예와 동일 또는 유사한 부재의 설명에 쓰인 부재번호는 이하 실시예들의 설명에서도 동일하게 쓰일 것이다.
도 4는 앞선 실시예와 다른 리드프레임 구조를 갖는 방열 LED 패키지를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 LED 패키지(1)는 몸체(20)가 하우징(22)과 봉지재(24)로 이루어져 있다. 즉, 상기 몸체(20)는 투광성 수지로 이루어진 채 리드프레임(40)을 지지하는 동시에 그 리드프레임(40)에 장착된 LED칩(10)을 보호하도록 그 LED칩(10)을 덮고 있다. 상기 리드프레임(40)은 제 1 리드(42)와 그 제 1 리드(42)와 이격된 제 2 리드(44)를 포함하며, 상기 제 1 리드(42)에 상기 LED칩(10)이 장착되고, 상기 제 2 리드(44)와 상기 LED칩(10)은 본디와이어(W)에 의해 전기적으로 연결된다. 상기 제 1 및 제 2 리드(42, 44)가 인쇄회로기판(30)에 표면장착 타입(SMD : Surface Mounting Type)인 것으로 도시되었지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 리드프레임(40)은 상기 하우징(22)의 외측으로 돌출되어 상기 하우징(22)의 평평한 바닥면까지 연장되어 배치되되, 상기 바닥면에 배치된 리드프레임(40)에 홈부(422, 442)가 형성된다. 상기 홈부(422, 442)는 상기 바닥면에 배치된 평평한 리드프레임(40)의 내부로 들어가게 파인 형상이다. 이때, 상기 홈부(422, 442)는 에칭 공정으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, LED칩(10) 구동시에 발생한 열이 패키지의 크기 변화없이 방열면적을 넓히기 위한 홈부(422, 442)가 형성된 리드프레임(40)을 거치면서 외부로 신속하게 방출될 수 있으며, 종래 평평한 리드프레임(40)에 비해 방열면적이 넓어져 열의 방출을 효과적으로 수행할 수 있다.

Claims (4)

  1. LED칩;
    상기 LED칩을 둘러싸도록 형성된 몸체; 및
    일단이 근접 배치되고, 타단이 상기 몸체 외부로 돌출하여 상기 몸체의 바닥면까지 연장되도록 배치된 리드프레임을 포함하되,
    상기 바닥면에 배치된 리드프레임에는 방열면적을 넓히기 위한 홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 방열 LED 패키지.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 몸체의 바닥면에는 상기 홈부를 수용하기 위한 수용부가 형성된 것을 특징으로 하는 방열 LED 패키지.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 홈부에는 상기 몸체가 장착된 인쇄회로기판의 표면에 형성된 돌기부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 방열 LED 패키지.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 돌기부는 열전도성 물질인 것을 특징으로 하는 방열 LED 패키지.
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Patent event date: 20080325

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Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20130319

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Patent event date: 20080325

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Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20140312

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Patent event date: 20140530

Comment text: Decision to Refuse Application

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