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KR100631901B1 - Ｌｅｄ 패키지 프레임 및 이를 채용하는 ｌｅｄ 패키지 - Google Patents

Ｌｅｄ 패키지 프레임 및 이를 채용하는 ｌｅｄ 패키지 Download PDF

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KR100631901B1
KR100631901B1 KR1020050008773A KR20050008773A KR100631901B1 KR 100631901 B1 KR100631901 B1 KR 100631901B1 KR 1020050008773 A KR1020050008773 A KR 1020050008773A KR 20050008773 A KR20050008773 A KR 20050008773A KR 100631901 B1 KR100631901 B1 KR 100631901B1
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김범진
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박정규
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Abstract

본 발명은 LED 패키지 프레임 및 이를 포함하는 LED 패키지에 관한 것이다. 상기 LED 패키지 프레임은 LED 칩; 상기 LED 칩이 일면에 장착되고 측부에 만입된 수납부가 형성된 열 전달 부재; 일단 쪽이 상기 열 전달 부재의 수납부에 수용되어 상기 LED 칩과 전기적으로 연결된 리드; 및 상기 열 전달 부재의 수납부와 상기 리드를 서로 격리시키도록 이들 사이에 밀착 제공된 전기 절연층을 포함한다. 이와 같이 리드를 열 전달 부재에 삽입함으로써 LED 패키지 프레임 및 고출력 LED 패키지에서 높은 열전도율 및 안정성을 유지하면서도 부피를 줄일 수 있다. 또한, 별도의 지그 없이 리드를 열 전달 부재에 고정함으로써 LED 패키지 프레임 및 고출력 LED 패키지를 대량 생산할 수 있다.
LED, 패키지, 열 전달, 삽입, 패키지 프레임

Description

ＬＥＤ 패키지 프레임 및 이를 채용하는 ＬＥＤ 패키지{LED PACKAGE FRAME AND LED PACKAGE HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명에 따른 LED 패키지 프레임의 제1 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 LED 패키지 프레임의 평면도이다.
도 3은 도 2의 III-III 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 LED 패키지 프레임의 밑면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 LED 패키지 프레임의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시한 LED 패키지 프레임의 열 전달 부재의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시한 열 전달 부재의 평면도이다.
도 8은 도 7의 IIX-IIX 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 9는 도 6에 도시한 열 전달 부재의 밑면도이다.
도 10은 도 5에 도시한 LED 패키지 프레임의 리드-피복 조립체의 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시한 리드-피복 조립체의 평면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 LED 패키지 프레임의 제2 실시예를 나타내는 사시도 이다.
도 13은 도 12에 도시한 LED 패키지 프레임의 평면도이다.
도 14는 도 13의 XIV-XIV 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 LED 패키지 프레임의 제3 실시예를 도 3에 대응하는 형태로 나타내는 사시도이다.
도 16은 본 발명에 따른 LED 패키지의 제1 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 17은 도 16의 XVII-XVII 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 LED 패키지의 제2 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 19는 도 18에 도시한 LED 패키지의 평면도이다.
도 20은 도 19의 XX-XX 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 21은 본 발명에 따른 LED 패키지의 제3 실시예를 도 20에 대응하는 형태로 나타내는 단면도이다.
도 22는 본 발명에 따른 LED 패키지 프레임의 제4 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 23은 도 22에 도시한 LED 패키지 프레임의 평면도이다.
도 24는 도 23의 XXIV-XXIV 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 25는 도 22에 도시한 LED 패키지 프레임의 밑면도이다.
도 26은 도 22에 도시한 LED 패키지 프레임의 분해 사시도이다.
도 27은 도 26에 도시한 LED 패키지 프레임의 열 전달 부재의 사시도이다.
도 28은 도 27에 도시한 열 전달 부재의 평면도이다.
도 29는 도 28의 XXIX-XXIX 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 30은 도 27에 도시한 열 전달 부재의 밑면도이다.
도 31은 도 26에 도시한 LED 패키지 프레임의 리드-피복 조립체의 사시도이다.
도 32는 도 31에 도시한 리드-피복 조립체의 평면도이다.
도 33는 본 발명에 따른 LED 패키지 프레임의 제5 실시예를 나타내는 사시도이다.
도 34는 도 33에 도시한 LED 패키지 프레임의 평면도이다.
도 35는 도 34의 XXXV-XXXV 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 36은 도 33에 도시한 LED 패키지 프레임의 분해 사시도이다.
도 37은 도 33에 도시한 LED 패키지 프레임의 조립 작업을 설명하는 분해 단면도이다.
<도면의 주요 부분의 부호의 설명>
100, 100-1, 100-2, 300, 400: 패키지 프레임
102, 202, 302, 402: LED 칩
110, 110-1, 110-2, 210, 210-1, 310, 410: 열 전달 부재
118, 218, 318, 418a, 418b: 수납부
120, 220, 320, 420: 리드-피복 결합체
122, 222, 322, 422: 리드
124, 224, 324, 424: 절연 피복
150, 200, 200-1: LED 패키지
본 발명은 고출력 LED 패키지에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 리드를 열 전단 부재에 삽입함으로써 높은 열전도율 및 안정성을 유지하면서도 부피를 줄일 수 있는 LED 패키지 프레임 및 이를 채용하는 고출력 LED 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 전류가 가해지면 다양한 색상의 빛을 발생시키는 반도체 장치이다. LED에서 발생되는 빛의 색상은 주로 LED의 반도체를 구성하는 화학 성분에 의해 정해진다. 이러한 LED는 필라멘트에 기초한 발광 소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 및 반복적인 전원 단속에 대한 높은 공차 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다.
하지만 발광 다이오드도 역시 전류를 100% 빛으로 발생시키는 것은 아니기 때문에 발광 다이오드 칩에서 상당한 열이 발생하게 된다. 따라서, 열이 적절하게 방출되지 않으면 발광 다이오드의 내부 구성 요소들은 그들 사이의 열팽창계수 차 이에 의해 스트레스를 받게 되므로, 발광 다이오드의 금속제 리드 프레임을 통해 발생되는 열을 방출한다.
최근 LED는 조명 장치 및 대형 LCD(Liquid Crystal Display)용 백라이트(Backlight) 장치로 채용되고 있다. 이들은 더 큰 출력을 요하므로 이러한 고출력 LED에는 더 우수한 방열 성능을 갖는 패키지 구조가 요구된다.
하지만 이와 같은 고출력 LED 패키지의 예로는 미국특허출원공개 제2004/0075100호에 “Leadframe and Housing for Radiation-Emitting Component, Radiation-Emitting Component, and a Method for Producing the Component”라는 명칭으로 개시된 바 있다.
이 문헌에 개시된 종래의 고출력 LED 패키지는 LED 칩이 장착된 금속 덩어리인 열 전달부와 리드 둘레에 수지를 성형해 패키지 본체를 형성하고 LED 칩과 리드를 와이어 등으로 연결한 구조이다. 이 구조는 LED 칩에서 생긴 열을 열 전달부를 통해 외부로 효과적으로 방출하면서 안정성을 확보할 수 있다.
하지만, 열 전달부와 리드를 서로 이격시킨 상태에서 수지 성형을 통해 패키지 본체를 형성하기 때문에 전체 LED 패키지의 크기가 증가하는 단점이 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 리드를 열 전달 부재에 삽입함으로써 높은 열전도율 및 안정성을 유지하면서도 부피를 줄일 수 있는 LED 패키지 프레임을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 별도의 지그 없이 리드를 열 전달 부재에 고정함으로써 용이하게 대량 생산할 수 있는 LED 패키지 프레임을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 리드를 열 전달 부재에 삽입한 LED 패키지 프레임을 구비함으로써 높은 열전도율 및 안정성을 유지하면서도 부피를 줄일 수 있는 고출력 LED 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 별도의 지그 없이 리드를 열 전달 부재에 고정함으로써 용이하게 대량 생산할 수 있는 고출력 LED 패키지를 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 LED 칩; 상기 LED 칩이 일면에 장착되고 측부에 만입된 수납부가 형성된 열 전달 부재; 일단 쪽이 상기 열 전달 부재의 수납부에 수용되어 상기 LED 칩과 전기적으로 연결된 리드; 및 상기 열 전달 부재의 수납부와 상기 리드를 서로 격리시키도록 이들 사이에 밀착 제공된 전기 절연층을 포함하는 고출력 LED 패키지에 사용되는 LED 패키지 프레임을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 LED 패키지 프레임에 있어서, 상기 리드 및 이를 수용하는 상기 열 전달 부재의 수납부는 상기 열 전달 부재의 기둥으로부터 “ㄴ”자 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 LED 패키지 프레임에 있어서, 상기 열 전달 부재는 만입된 제2 수납부를 갖고, 상기 LED 패키지 프레임은 상기 제2 수납부에 직접 삽입된 제2 리드를 포 함하는 것을 특징으로 한다.
상기 LED 패키지 프레임에 있어서, 상기 열 전달 부재는 상기 LED 칩과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다. 이때, 바람직하게는, 상기 리드 및 이를 수용하는 상기 열 전달 부재의 수납부는 상기 열 전달 부재의 기둥으로부터 “ㄴ”자 형태를 갖는다.
상기 LED 패키지 프레임에 있어서, 상기 열 전달 부재는 상기 전기 절연층을 개재하여 상기 리드의 일단을 둘러싸는 것을 특징으로 한다.
상기 LED 패키지 프레임에 있어서, 상기 열 전달 부재는 상기 LED 칩 둘레에 공동을 형성하도록 상기 열 전달 부재의 가장자리로부터 상기 LED 칩 너머로 연장된 반사경을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 LED 패키지 프레임은 상기 열 전달 부재의 가장자리와 상기 리드의 일단 쪽을 봉지하도록 상기 열 전달 부재 둘레에 사출된 기부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 LED 패키지 프레임; 및 상기 열 전달 부재의 상기 LED 칩 반대편의 타면이 적어도 일부가 노출되고 상기 리드의 타단 쪽이 돌출하도록 상기 LED 패키지 프레임을 봉지하는 수지로 된 패키지 본체를 포함하는 LED 패키지를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 LED 패키지 프레임; 상기 열 전달 부재의 가장자리 및 이에 인접한 상기 리드의 일부를 봉지하면서 안쪽에 공동을 형성하도록 사출된 외벽; 및 상기 공동 내에 채워진 투명 수지를 포함하는 LED 패키지를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 LED 패키지에 있어서, 상기 외벽의 내면에는 고반사율 재료의 층이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 열 전달 부재가 상기 LED 칩 둘레에 공동을 형성하도록 상기 열 전달 부재의 가장자리로부터 연장된 반사경을 구비하는 전술한 LED 패키지 프레임; 및 상기 공동 내에 채워진 투명 수지를 포함하는 LED 패키지를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 LED 패키지 프레임의 제1 실시예가 도 1 내지 11에 도시된다. 도 1 내지 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 LED 패키지 프레임(100)은 LED 칩(102), 이 LED 칩(102)이 장착된 열 전달 부재(110) 및 이 열 전달 부재(110)에 끼워지는 한 쌍의 리드-피복 조립체(120)를 포함한다.
먼저, 도 6 내지 9를 참조하면, 열 전달 부재(110)는 열전도율이 우수한 재료의 덩어리이며, 가운데가 돌출한 원반 형태를 갖는다. 그 재질로는 Cu, Ag, Al, Mo, Fe, Ni, W 및 이를 하나 이상 포함한 합금이 사용될 수 있다. 또한, Ni, Ag, Au 및 이를 하나 이상 포함한 합금을 열 전달 부재(110)에 도금 또는 코팅할 수 있다.
열 전달 부재(110)의 가운데에는 원통 형태의 기둥(112)이 형성되고, 이 기둥(112) 둘레에는 한 쌍의 외주부(114) 및 한 쌍의 연결부(116)가 형성되어 있다. 외주부(114)는 기둥(112)에서 일체로 외측으로 연장되고, 수납부(118)는 열 전달 부재(110)의 측부에 외주부(114) 사이에 형성되어 있으며, 연결부(116)는 수납부(118)에 의해 기둥(112)에서 분리되지만 외주부(114) 사이에 연결된다. 따라서, 열 전달 부재(110)는 일체형 구조로 형성된다.
수납부(118)는 L자 형태의 공간으로, 기둥(112)과 연결부(116) 사이의 개방 영역(118a)과 연결부(116) 아래의 수납 영역(118b)으로 구분할 수 있다.
이어서, 도 10과 11을 참조하면, 리드-피복 조립체(120)는 전도율이 우수한 금속으로 된 리드(122)와 이 리드(122)의 선단(122a)에 인접한 부분에 코팅된 격리층 또는 절연 피복(124)을 구비한다. 또한, 절연 피복(124)의 선단부(124a)가 리드(112)의 선단(122a)이 위로부터 노출되도록 선단(122a)의 전면과 측면에도 코팅된다.
리드(122)는 그 재질로서 Cu, Ni, Fe 및 이를 하나 이상 포함한 합금을 사용하며, Ni, Ag, Au 및 이를 하나 이상 포함한 합금으로 도금될 수 있다. 절연 피복(124)은 유리, LCP(Liquid Crystal Polymer), 에폭시(epoxy) 등으로 구성되며, 바람직하게는 고온 변형 가능한 것에서 선택된다.
이어, 결합된 상태의 전체 LED 패키지 프레임(100)을 살펴보면, 리드(122)는 그 선단(122a)이 개방 영역(118a)을 통해 위로부터 노출되도록 수납 영역(118b)에 끼워진다. 이때, 절연 피복(124)은 리드(122)와 외주부 및 연결부(114, 116) 사이에 개재되어 이들 사이의 접촉을 방지하고, 절연 피복 선단부(124a)는 리드 선단(122a)과 기둥(112) 사이에 개재되어 이들 사이의 접촉을 방지한다. 따라서, 리드(122)는 열 전달 부재(110)와 직접 접촉하지 않는다. 또한, 절연 피복(124)은 고온에서 변형되어 리드(122)와 열전달 부재(110) 사이를 밀봉 및 결합시키는 기능도 수행한다.
LED 칩(102)은 열 전달 부재(110)의 기둥 상면(112a)에 안착되어 바람직하게는 접착제 등에 의해 기둥 상면(112a)에 고정된다. 또한, LED 칩(102)은 와이어(104)에 의해 리드-피복 조립체(120)의 리드 선단(122a)에 전기적으로 연결된다. 이때, 와이어(104)는 수납부(118)의 개방 영역(118a)을 통해 리드 선단(122a)에 연결된다.
이와 달리, 기둥 상면(112a)에 패턴이 인쇄된 패드를 장착하고 이 패드에 LED 칩(102)을 와이어 또는 솔더 범프로 연결한 다음 다시 패드의 패턴을 와이어로 리드 선단(122a)에 연결할 수도 있다. 이때, 패드는 외부 충격이 LED 칩(102)에 가해지는 것을 방지하도록 유연한 재료로 구성하면 좋다.
본 발명의 패키지 프레임(100)은 리드-피복 조립체(120)가 열 전달 부재(110)의 수납부(118)의 수납 영역(118b)에 삽입되어 열 전달 부재(110)와 결합되므로 전체 크기를 줄일 수 있다. 또한, 리드-피복 조립체(120)의 리드 선단(122a)은 절연 피복(124) 및 절연 피복 선단부(124a)에 의해 열 전달 부재(110)와의 직접 접 촉이 방지되므로, 복수 개의 본 발명 패키지 프레임(100)이 금속 기판에 장착될 때 단락을 발생하지 않게 된다.
도 12 내지 14는 본 발명에 따른 LED 패키지 프레임의 제2 실시예를 나타낸다. 도 12 내지 14에 도시한 바와 같이, 제2 실시예의 LED 패키지 프레임(100-1)은 LED 칩(102), 이 LED 칩(102)이 장착된 열 전달 부재(110-1) 및 이 열 전달 부재(110)에 끼워지는 리드-피복 조립체(120) 및 리드(122)를 포함한다. LED 패키지 프레임(100-1)은 제1 실시예의 LED 패키지 프레임(100)과 그 구성이 유사하므로 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여하고 그 설명은 생략한다.
열 전달 부재(110-1)는 일측에 형성된 수납부(118)의 구조가 제1 실시예의 것과 동일하지만 그 반대편의 제2 연결부(116-1)가 리드(122)와 직접 접촉한다. 한편, LED 칩(102)은 와이어(104)에 의해 리드 선단(122a)과 기둥(112)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 열 전달 부재(110-1)가 리드 역할을 할 수 있게 된다.
이와 달리, 한 쪽의 리드를 생략하고 열 전달 부재(110-1)를 직접 외부 전원과 연결하는 것도 가능하다.
도 15는 본 발명에 따른 LED 패키지 프레임의 제3 실시예를 나타낸다. 도 15에 도시한 바와 같이, LED 패키지 프레임(100-2)은 제1 실시예의 LED 패키지 프레임(100)과 그 구성이 유사하므로 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여하고 그 설명은 생략한다.
본 실시예의 LED 패키지 프레임(100-2)에서, 기둥(112)의 하단(112-2)은 리드-피복 조립체(122)와 겹쳐지도록 반경 방향으로 연장되어 있고, 리드(122)가 기둥 하단(112-2)과 접촉하지 않도록 절연 피복(124-2)이 리드(122)의 선단에 인접한 부분을 둘러싸고 있다. 이와 같이 구성하면, 리드-피복 조립체(122)는 열 전달 부재(110-2)와 더 견고하게 결합될 수 있다.
도 16과 17은 본 발명에 따른 LED 패키지의 제1 실시예를 나타낸다. 본 실시예의 LED 패키지(150)는 도 1 내지 5에 도시한 LED 패키지 프레임(100)과 이를 봉지하는 투명한 수지로 된 패키지 본체(130)를 포함한다. 패키지 본체(130)는 LED 칩(102) 등을 외부로부터 보호하면서 열 전달 부재(110)와 리드-피복 조립체(120)의 결합을 더 견고하게 유지할 수 있다.
도 18 내지 20은 본 발명에 따른 LED 패키지의 제2 실시예를 나타낸다. 도 18 내지 20에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 LED 패키지(200)는 LED 칩(202), 이 LED 칩(202)이 장착된 패키지 프레임(210) 및 이 패키지 프레임(210)에 끼워지는 한 쌍의 리드-피복 조립체(120)를 포함한다.
본 실시예의 LED 패키지(200)를 도 16과 17의 LED 패키지(150) 및 이의 일부인 도 1 내지 11에 도시한 LED 패키지 프레임(100)과 비교할 때, 패키지 프레임(210)은 외주부(214) 및 연결부(216)가 더 외측으로 연장되고 그 상면에 반사경(R)은 일체로 형성된 것을 제외하고는 LED 패키지 프레임(100)의 열 전달 부재(110)와 동일한 구조를 갖는다. 따라서, 대응하는 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여하고 그 설명은 생략한다.
반사경(R)은 안쪽에 오목한 반구형 공동(C)을 형성하며, 이 공동(C)에는 투명한 수지가 채워져 LED 칩(202)을 외부로부터 보호하게 된다. 반사경(R)의 재질로는 Cu, Ag, Al, Mo, Fe, Ni, W 및 이를 하나 이상 포함한 합금이 사용될 수 있다. 또한, Ni, Ag 및 Au 중의 하나 이상을 포함한 재질을 반사경(R)에 도금 또는 코팅할 수 있다.
한편, 패키지 프레임(210)의 하부 둘레에는 성형 등에 의해 기부(240)가 형성되어 전체 패키지(200)가 예컨대 금속기판 등에 장착될 때 안정적으로 장착될 수 있게 한다.
도 21은 본 발명에 따른 LED 패키지의 제3 실시예를 나타낸다. 도 21에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 LED 패키지(200-1)는 전열 부재(210-1) 및 리드-피복 조립체(220)가 도 1 내지 11에 도시한 LED 패키지 프레임(100)의 전열 부재(110) 및 리드-피복 조립체(120)와 실질적으로 동일하다. 따라서, 대응하는 구성요소에는 동일한 도면부호를 부여하고 그 설명은 생략한다.
한편, 도 18 내지 20의 LED 패키지(200)와 달리 본 실시예의 반사경(R)은 사출물로 된 외벽(230)의 내면에 형성된다. 외벽(230)은 수지 등의 부도체로 구성되고, 내면에는 Ni, Ag 및 Au 중의 하나 이상을 포함한 재질을 도금 또는 코팅하여 반사경(R)을 형성할 수 있다. 또한, 외벽(230) 안쪽의 공동(C)에는 이 공동(C)에 는 투명한 수지가 채워져 LED 칩(202)을 외부로부터 보호하게 된다.
도 22 내지 도 32는 본 발명의 제4 실시예에 따른 또 다른 LED 패키지 프레임을 나타낸다. 도 22 내지 32에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 LED 패키지 프레임(300)은 LED 칩(302), 이 LED 칩(302)이 장착된 열 전달 부재(310) 및 이 열 전달 부재(310)에 끼워지는 한 쌍의 리드-피복 조립체(320)를 포함한다.
먼저, 도 27 내지 30을 참조하면, 열 전달 부재(310)는 열전도율이 우수한 재료의 덩어리로서, 가운데가 돌출한 원반 형태로 구성된다. 그 재질로는 Cu, Ag, Al, Mo, Fe, Ni, W 및 이를 하나 이상 포함한 합금이 사용될 수 있다. 또한, Ni, Ag 및 Au 중의 하나 이상을 포함한 재질을 열 전달 부재(310)에 도금 또는 코팅할 수 있다.
열 전달 부재(310)의 가운데에는 원통 형태의 기둥(312)이 형성되고, 이 기둥(312) 둘레에는 한 쌍의 외주부(314) 및 한 쌍의 단턱(316)이 형성되어 있다. 외주부(314)는 기둥(312)에서 일체로 외측으로 연장되어 수납부(318)에 의해 서로 분리되고, 단턱(316)은 외주부(314)를 서로 연결시킨다. 수납부(318)는 리드-피복 조립체(320)를 수용하는 수납부의 기능을 수행한다.
이어서, 도 31과 32를 참조하면, 리드-피복 조립체(320)는 전도율이 우수한 금속으로 된 리드(322)와 이 리드(322)의 선단(322a)에 코팅된 격리층 또는 절연 피복(324)을 구비한다. 리드(322)는 선단(322a) 쪽으로 계단 형태로 굴절되어 올라가는 형상이며, 절연 피복(324)은 리드 선단(322a)의 측면, 밑면 및 전면에 부착 된다. 특히, 리드 선단(322a)의 전면에 부착된 절연 피복(324)의 일부를 절연 피복 선단부(324a)라 부르기로 한다.
리드(322)는 그 재질로서 Cu, Ni, Fe 및 이를 하나 이상 포함한 합금을 사용하며, Ni, Ag, Go 및 이를 하나 이상 포함한 합금으로 도금될 수 있다. 절연 피복(324)은 유리, LCP, 에폭시 등으로 구성되며, 바람직하게는 고온 변형 가능한 것에서 선택된다.
이어, 결합된 상태의 전체 LED 패키지 프레임(300)을 살펴보면, 리드(322)는 열 전달 부재(310)의 수납부(318)에 끼워진다. 이때, 절연 피복(324)은 리드 선단(322)과 외주부(314) 사이에 개재되어 이들 사이의 접촉을 방지하고, 절연 피복 선단부(324a)는 리드 선단(322a)과 기둥(312) 및 단턱(316) 사이에 개재되어 이들 사이의 접촉을 방지한다. 따라서, 리드(322)는 열 전달 부재(310)와 직접 접촉하지 않게 된다. 또한, 절연 피복(324)은 고온에서 변형되어 리드(322)와 열전달 부재(310) 사이를 밀봉 및 결합시키는 기능도 수행한다.
LED 칩(302)은 열 전달 부재(310)의 기둥 상면(312a)에 안착되어 바람직하게는 접착제 등에 의해 기둥 상면(312a)에 고정된다. 또한, LED 칩(302)은 와이어(304)에 의해 리드-피복 조립체(320)의 리드 선단(322a)에 전기적으로 연결된다.
이와 달리, 기둥 상면(312a)에 패턴이 인쇄된 패드를 장착하고 이 패드에 LED 칩(302)을 와이어 또는 솔더 범프로 연결한 다음 다시 패드의 패턴을 와이어로 리드 선단(322a)에 연결할 수도 있다. 이때, 패드는 외부 충격이 LED 칩(302)에 가해지는 것을 방지하도록 유연한 재료로 구성하면 좋다.
본 실시예의 패키지 프레임(300)은 리드-피복 조립체(320)가 열 전달 부재(310)의 수납부(318)에 삽입되어 열 전달 부재(310)와 결합되므로 전체 크기를 줄일 수 있다. 또한, 리드-피복 조립체(320)의 리드 선단(322a)은 절연 피복(324) 및 절연 피복 선단부(324a)에 의해 열 전달 부재(310)와의 직접 접촉이 방지되므로, 복수 개의 본 발명 패키지 프레임(300)이 금속 기판에 장착될 때 단락을 발생하지 않게 된다.
본 실시예의 패키지 프레임(300)은 도 14의 패키지 프레임(100-1)과 같은 형태로 변형될 수 있다. 즉, 하나의 리드(122)에서 절연 피복을 생략해 리드(112)를 열 전달 부재(310)와 직접 접촉하게 하고 LED 칩(102)은 와이어(104)에 의해 열 전달 부재(310)의 기둥(312)에 전기적으로 연결된다. 이렇게 하면, 열 전달 부재(310)가 리드 기능을 수행할 수 있게 된다.
도 16과 17의 LED 패키지(150)에 본 실시예의 패키지 프레임(300)을 적용하여 수지로 된 패키지 본체(130)로 LED 칩(302) 등을 외부로부터 보호하면서 열 전달 부재(310)와 리드-피복 조립체(320)의 결합을 더 견고하게 유지할 수 있다.
아울러, 도 18 내지 20의 LED 패키지(200) 및 도 21의 LED 패키지(200-1)에 본 실시예의 패키지 프레임(300)을 적용하는 것도 역시 가능하다.
도 33 내지 도 37은 본 발명의 제5 실시예에 따른 또 다른 LED 패키지 프레임을 나타낸다. 도 33 내지 37에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 LED 패키지 프레임(400)은 LED 칩(402), 이 LED 칩(402)이 장착된 열 전달 부재(410) 및 이 열 전달 부재(410)에 끼워지는 리드-피복 조립체(420)와 리드(422)를 포함한다.
LED 칩(402)은 열 전달 부재(410)의 기둥(102) 상단에 바람직하게는 접착제 등에 의해 부착되어 와이어(104)에 의해 기둥(104)과 리드(422)의 선단(422a)과 전기적으로 연결된다.
열 전달 부재(410)는 열전도율이 우수한 재료의 덩어리로서, 가운데가 돌출한 원반 형태로 구성된다. 그 재질로는 Cu, Ag, Al, Mo, Fe, Ni, W 및 이를 하나 이상 포함한 합금이 사용될 수 있다. 또한, Ni, Ag 및 Au 중의 하나 이상을 포함한 재질을 열 전달 부재(410)에 도금 또는 코팅할 수 있다.
열 전달 부재(410)의 가운데에는 원통 형태의 기둥(412)이 형성되고, 이 기둥(412) 둘레에는 환상의 외주부(414)가 형성되어 있다. 외주부(414)는 도면의 우측에 “ㄴ”자 형상의 제1 수납부(418)가 형성되고, 제1 수납부(418)의 상측에 스토퍼(416)가 형성되어 있다.
제1 수납부(418)는 기둥(412)의 측면을 따라 외주부(414)를 상하로 관통한 다음 외주부(414)의 하부를 개방하여 형성된다. 기둥(412)을 중심으로 상기 수납부(418)의 반대편 위치에는 외주부(414)의 하부에 형성된 제2 수납부(418b)가 형성된다. 제1 수납부(418)는 리드-피복 결합체(420)를 수용하며, 제2 수납부(418b)는 리드(422)만을 수용한다.
리드-피복 조립체(420)는 전도율이 우수한 금속으로 된 리드(422)와 이 리드(422)의 선단(422a)에 코팅된 격리층 또는 절연 피복(424)을 구비한다. 리드(422)는 선단(422a) 쪽으로 “ㄴ”자 형태로 굴절되어 올라가는 형상이며, 절연 피복 (424)은 리드 선단(422a)을 상단을 제외하고 둘러싸도록 부착된다. 특히, 리드 선단(422a)의 전면에 부착된 절연 피복(424)의 일부를 절연 피복 선단부(424a)라 부르기로 한다.
리드(422)는 그 재질로서 Cu, Ni, Fe 및 이를 하나 이상 포함한 합금을 사용하며, Ni, Ag, Go 및 이를 하나 이상 포함한 합금으로 도금될 수 있다. 절연 피복(424)은 유리, LCP 등으로 구성되며, 바람직하게는 고온 변형 가능한 것에서 선택된다.
이어, 결합된 상태의 전체 LED 패키지 프레임(400)을 살펴보면, 리드-피복 결합체(420)는 그 선단이 열 전달 부재(410)의 제1 수납부(418a)에 끼워진다. 이때, 도 37에 도시한 바와 같이 리드-피복 결합체(420)는 아래로부터 열 전달 부재(410)의 제1 수납부(418a)에 끼워진다.
이때, 절연 피복(424)은 리드 (422) 및 리드 선단(422a)을 기둥(410) 및 외주부(414)와 접촉하지 않도록 방지한다. 또한, 절연 피복(424)은 고온에서 변형되어 리드(422)와 열전달 부재(410) 사이를 밀봉 및 결합시키는 기능도 수행한다.
이렇게 결합되면, 도 35에 도시한 바와 같이, 외주부(414)의 스토퍼(416)는 리드-피복 조립체(420)가 화살표(B) 방향으로 이동하는 것을 방지함으로써, 리드-피복 조립체(420)가 제1 수납부(418)에 더욱 견고하게 유지될 수 있게 한다.
한편, 제2 수납부(418b)는 리드(422)를 직접 수용한다. 도 37에 도시한 바와 같이, 리드(422)는 수평 방향으로 제2 수납부(418b)에 끼워져 열 전달 부재(410)와 직접 접촉한다. 따라서, 리드(422)는 열 전달 부재(410) 및 와이어(404) 를 통해 LED 칩(402)에 전원을 공급하게 된다. 또한, 열 전달 부재(410)에 직접 외부 전원을 연결하여 리드 역할을 하게 하는 것도 가능하다.
본 실시예의 패키지 프레임(400)을 이와 같이 구성하면, 리드-피복 결합체(420)는 삽입이 용이할 뿐만 아니라 열 전달 부재(410)에 안정적으로 유지되므로 작업 능률이 좋아져 생산성이 향상된다.
또한, 리드-피복 조립체(420)가 열 전달 부재(410)의 제1 수납부(418)에 삽입되어 열 전달 부재(410)와 결합되므로 본 실시예의 패키지 프레임(400)의 전체 크기를 줄일 수 있다.
아울러, 리드-피복 조립체(420)의 리드 선단(422a)은 절연 피복(424) 및 절연 피복 선단부(424a)에 의해 열 전달 부재(410)와의 직접 접촉이 방지되므로, 복수 개의 본 발명 패키지 프레임(400)이 금속 기판에 장착될 때 단락을 발생하지 않게 된다.
본 실시예의 패키지 프레임(400)을 여러 가지 형태로 변형할 수 있다. 예컨대, 제2 수납부(418b)를 제1 수납부(418a)와 동일한 형태로 하여 한 쌍의 리드-피복 조립체를 삽입할 수 있다. 이 경우, 이들 리드-피복 조립체를 단자로 사용하고 열 전달 부재는 열 전달 기능만을 수행하게 할 수 있다. 또는, 열 전달 부재를 하나의 단자로 사용하고 이들 리드-피복 조립체를 다른 하나의 단자로 공히 사용할 수도 있다. 또한, 하나의 “ㄴ”자형 수납부에는 리드-피복 조립체를 삽입하고 다른 “ㄴ”자형 수납부에는 “ㄴ”자형 리드를 수납하는 것도 가능하다.
한편, 본 실시예의 패키지 프레임(400)을 도 16과 17의 LED 패키지(150)에 적용하여 수지로 된 패키지 본체(130)로 LED 칩(402) 등을 외부로부터 보호하면서 열 전달 부재(410)와 리드-피복 조립체(420) 및 리드(422) 사이의 결합을 더 견고하게 유지할 수 있다.
아울러, 도 18 내지 20의 LED 패키지(200) 및 도 21의 LED 패키지(200-1)에 본 실시예의 패키지 프레임(400)을 적용하는 것도 역시 가능하다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 리드를 열 전달 부재에 삽입함으로써 LED 패키지 프레임 및 고출력 LED 패키지에서 높은 열전도율 및 안정성을 유지하면서도 부피를 줄일 수 있다.
또한, 별도의 지그 없이 리드를 열 전달 부재에 고정함으로써 LED 패키지 프레임 및 고출력 LED 패키지를 대량 생산할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (11)

  1. LED 칩;
    상기 LED 칩이 일면에 장착되고 측부에 만입된 수납부가 형성된 열 전달 부재;
    일단 쪽이 상기 열 전달 부재의 수납부에 수용되어 상기 LED 칩과 전기적으로 연결된 리드; 및
    상기 열 전달 부재의 수납부와 상기 리드를 서로 격리시키도록 이들 사이에 밀착 제공된 전기 절연층을 포함하는 고출력 LED 패키지에 사용되는 LED 패키지 프레임.
  2. 제1항에 있어서, 상기 리드 및 이를 수용하는 상기 열 전달 부재의 수납부는 상기 열 전달 부재의 기둥으로부터 “ㄴ”자 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 프레임.
  3. 제1항에 있어서, 상기 열 전달 부재는 만입된 제2 수납부를 갖고,
    상기 LED 패키지 프레임은 상기 제2 수납부에 직접 삽입된 제2 리드를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 프레임.
  4. 제3항에 있어서, 상기 리드 및 이를 수용하는 상기 열 전달 부재의 수납부는 상기 열 전달 부재의 기둥으로부터 “ㄴ”자 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 프레임.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열 전달 부재는 상기 전기 절연층을 개재하여 상기 리드의 일단을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 프레임.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열 전달 부재는 상기 LED 칩 둘레에 공동을 형성하도록 상기 열 전달 부재의 가장자리로부터 상기 LED 칩 너머로 연장된 반사경을 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 프레임.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열 전달 부재의 가장자리와 상기 리드의 일단 쪽을 봉지하도록 상기 열 전달 부재 둘레에 사출된 기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지 프레임.
  8. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 기재된 LED 패키지 프레임; 및
    상기 열 전달 부재의 상기 LED 칩 반대편의 타면이 적어도 일부가 노출되고 상기 리드의 타단 쪽이 돌출하도록 상기 LED 패키지 프레임을 봉지하는 수지로 된 패키지 본체를 포함하는 LED 패키지.
  9. 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 기재된 LED 패키지 프레임;
    상기 열 전달 부재의 가장자리 및 이에 인접한 상기 리드의 일부를 봉지하면서 안쪽에 공동을 형성하도록 사출된 외벽; 및
    상기 공동 내에 채워진 투명 수지를 포함하는 LED 패키지.
  10. 제9항에 있어서, 상기 외벽의 내면에는 고반사율 재료의 층이 형성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  11. 제6항 또는 제7항에 기재된 LED 패키지 프레임; 및
    상기 공동 내에 채워진 투명 수지를 포함하는 LED 패키지.
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