KR101326888B1 - 반도체 발광소자 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 반도체 발광소자 패키지는 반도체 발광소자의 실장 공간이 형성된 하우징; 일부는 상기 실장 공간에 형성되어 상기 반도체 발광소자와 전기적으로 연결되고, 다른 일부는 상기 하우징 외부로 노출되어 전극 형상을 이루는 리드프레임; 및 상기 하우징 외부로 노출된 리드프레임이 포밍(forming)되는 경우 상기 하우징을 고정시키고, 상기 하우징과의 결합 부위에 홈이 형성된 지지체(package hanger)를 포함한다.
본 발명에 의하면, 지지체의 폭을 넓게 형성할 수 있으므로 포밍 공정 시 리드프레임을 공차없이 정확한 각도로 굴곡시킬 수 있으며, 패키지를 기판에 실장하는 경우 본딩 공정을 용이하게 처리하고 결합력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 포밍 공정시의 지지력이 향상된 반면, 패키지가 뜯겨지는 형태로 동판과 분리되는 경우 분리력이 좋아지므로 하우징에 손상을 입히지 않고 절단면이 깨끗하게 분리되는 효과가 있다.
Description
도 1은 일반적인 반도체 발광소자 패키지의 리드 프레임 형성 공정을 도시한 흐름도.
도 2는 일반적인 반도체 발광소자 패키지에 리드 프레임을 형성하기 위하여 동판 위에 하우징이 결합되는 형태를 도시한 도면.
도 3은 일반적인 반도체 발광소자 패키지의 포밍(Forming) 과정을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지에 리드 프레임을 형성하기 위하여 동판 위에 하우징이 결합되는 형태를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지에 리드 프레임을 형성하기 위하여 동판 위에 하우징이 결합되는 형태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지의 지지체가 하우징과의 결합면에서 가공되는 형태를 예시한 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100, 200: 동판 110, 210: 하우징
120, 220: 개방 영역 130, 230: 외부 리드프레임
132, 232: 내부 리드프레임 140, 240: 지지체(hanger)
B, D: 지지체 폭 b, d: 리드프레임 커팅부
본 발명은 반도체 발광소자 패키지에 관한 것이다.
반도체 발광소자의 대표적인 예로 LED(Light Emitting Diode)를 들 수 있는데, LED는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaN 및 AlGaInP 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광원을 구성함으로써 다양한 색을 구현할 수 있는 발광소자를 말한다.
일반적으로, 반도체 발광소자의 특성을 결정하는 기준으로는 색(color) 및 휘도, 휘도 세기의 범위 등이 있고, 이러한 반도체 발광소자의 특성은 1차적으로는 발광소자에 사용되고 있는 화합물 반도체 재료에 의해 결정되지만, 2차적인 요소로 발광소자 칩을 실장하기 위한 패키지의 구조에 의해서도 큰 영향을 받는다. 고휘도와 사용자 요구에 따른 휘도 분포를 얻기 위해서는 재료개발 등에 의한 1차적인 요소만으로는 한계가 있어 패키지 구조 및 패키지 제조 공정 등에 많은 관심을 갖게 되었으며, 특히 패키지 형태의 발광소자 제품을 완성하기 위해서, 패키지 공정의 효율성을 고려할 필요성이 제기되고 있다.
일반적인 반도체 발광소자 패키지는, 내부에 LED 실장 공간을 가지는 하우징, 상기 실장 공간으로부터 하우징 외부까지 형성되는 리드 프레임, 리드 프레임 상에 실장되어 전기적으로 연결되는 LED, 상기 실장 공간 내부 표면에 형성되는 반사층(Reflector), 상기 LED의 실장 공간에 형성되는 몰딩부(외부로 빛이 방출되는 개구부까지 형성됨) 등을 포함하여 이루어진다.
도 1은 일반적인 반도체 발광소자 패키지의 리드 프레임 형성 공정을 도시한 흐름도이고, 도 2는 일반적인 반도체 발광소자 패키지에 리드 프레임(13)을 형성하기 위하여 동판(11) 위에 하우징(14)이 결합되는 형태를 도시한 도면이며, 도 3은 일반적인 반도체 발광소자 패키지의 포밍(Forming) 과정을 도시한 도면이다.
본 설명에서 예시된 반도체 발광소자 패키지는 사이드 뷰형 패키지인 것으로 한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 동판(11)에 다수개의 개방 영역(12)이 펀칭 가공되고(S10), 개방 영역(12) 일부에 걸쳐 하우징(14)이 사출된다(S11).
도 2에 의하면, 하나의 발광소자 패키지를 형성하기 위하여 상기 개방 영역(12)과 하우징(14)이 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 보통 동판(11) 상에 이러한 구조가 다수개(array)로 형성되어 다수개의 발광소자 패키지가 일괄공정으로 처리된다.
상기 개방 영역(12)에 의하여 형성된 동판 구조 중, 하우징(14) 내부에 위치됨으로써 사출시 고정되는 부분은 두 군데로서, 하나는 패키지 지지체(hanger)(15)의 역할을 하고, 하나는 리드 프레임(13)의 역할을 하는데, 하우징 내부의 리드 프레임(13) 상에 LED가 실장된다.
이후, 리드 프레임(13)의 형태를 완성하기 위하여 하우징(14) 외부의 리드 프레임(13)과 동판(11)이 연결된 부분(a)이 커팅되고(S12), 도 3과 같이 포밍 공정이 처리되는데(S13), 이때 지지체(15)에 의하여 하우징(14)이 고정된다.
도 3을 참조하면, 하우징(14)은 지지체(15)에 의하여 동판(11) 상에 고정된 상태이며(동판(11)은 미도시됨), 동판(11) 전체가 포밍 금형(20)측으로 이동되며, 커팅된 리드 프레임(13)만이 포밍 금형(20)에 의하여 굴곡가공된다.
이후, 지지체(15)와 동판(11)이 분리되어 리드프레임(13)이 형성된 하우징(14)이 개별소자화 되는데(S14), 이때 지지체(15)는 별도의 절삭 공정에 의하지 않고 물리적으로 뜯겨지는 형태로 분리된다.
따라서, 상기 지지체(15)의 폭(A)이 넓어지면 분리시, 하우징에 손상을 입히게 되므로(즉, 뜯겨지는 힘이 지지체(15)와 하우징(14)의 결합력 보다 세게 되므로), 지지체(15)의 폭(A)은 소정 수치 이상으로 형성되기 어렵다.
또한, 발광소자 패키지의 박형(Slim)화 추세(가령, 1mm 내외)에 따라 전체 구조물의 사이즈 역시 감소되며 지지체(15)의 두께는 더욱 감소될 수 밖에 없다.
이러한 이유로, 도 3에 도시된 것처럼, 리드프레임(13)이 포밍 금형(20)에 의하여 압박되는 경우 하우징(14)은 동판(11) 상에서 조금씩 유동되고(즉, 지지체(15)의 두께에 한계가 있으므로 소정의 탄성력이 작용됨), 결국 리드프레임(13)은 정확히 직각으로 굴곡되지 못한다.
이렇게 리드프레임(13)의 완벽한 전극 형상이 구현되지 못하면, 발광소자 패키지가 기판 상에 실장되는 경우 기판과 평행하게 실장되지 못하고 기판과 패키지 사이에 공극이 형성되며, 이는 본딩 공정 상의 어려움, 결합력의 약화 등의 장애적인 요인을 유발한다.
본 발명은, 패키지 하우징이 동판 상에서 어레이 배열되어 형성되고 리드프 레임이 포밍 공정을 거치는 과정에서, 포밍 공정시에는 동판과 하우징을 유동없이 고정시키고, 하우징과 동판의 분리 공정시에는 하우징에 손상을 입히지 않은 채 쉽게 뜯겨지는 형태로 분리될 수 있는 지지체 구조를 가지는 반도체 발광소자 패키지를 제공한다.
본 발명에 의한 반도체 발광소자 패키지는 반도체 발광소자의 실장 공간이 형성된 하우징; 일부는 상기 실장 공간에 형성되어 상기 반도체 발광소자와 전기적으로 연결되고, 다른 일부는 상기 하우징 외부로 노출되어 전극 형상을 이루는 리드프레임; 및 상기 하우징 외부로 노출된 리드프레임이 포밍(forming)되는 경우 상기 하우징을 고정시키고, 상기 하우징과의 결합 부위에 홈이 형성된 지지체(package hanger)를 포함한다.
본 발명에 의한 반도체 발광소자 패키지는 반도체 발광소자의 실장 공간이 형성된 하우징; 일부는 상기 실장 공간에 형성되어 상기 반도체 발광소자와 전기적으로 연결되고, 다른 일부는 상기 하우징 외부로 노출되어 전극 형상을 이루는 리드프레임; 및 상기 하우징 외부로 노출된 리드프레임이 포밍되는 경우 상기 하우징을 고정시키고, 상기 하우징 내부에서 상기 리드프레임과 연결되는 지지체를 포함한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 반도체 발광소자 패키지에 대하여 상세히 설명하는데, 본 발명의 실시예에서 반도체 발광소자 패키지는 사이드뷰(Side-view)형 패키지인 것으로 한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지에 리드 프레임(130)을 형성하기 위하여 동판(100) 위에 하우징(110)이 결합되는 형태를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지는 하우징(110), 내부 리드프레임(132), 외부 리드프레임(130), 지지체(140)를 포함하여 이루어지는데, 상기 리드프레임(130, 132)과 지지체(140)는 하나의 동판(100) 상에 형성된다.
상기 동판(100)은 절단 가공되어 다수의 개방 영역(120)이 형성됨으로써 리드프레임(130, 132)과 지지체(140)의 형태를 이루게 되는데, 가령 펀칭 가공 등을 통하여 개방 영역(120)이 형성될 수 있다.
상기 하우징(110)은 개방 영역(120)의 중앙 부분에 사출 성형되어 동판(100)과 결합되는데, 이때 하우징(110)의 내부에 내삽/결합되는 동판(100) 부위는 각각 지지체(140), 내부 리드프레임(132)이 된다.
상기 하우징(110)의 외부 하측에 형성된 동판 부위는 외부 리드프레임(130)이 되는 부위로서, 외부 리드프레임(130)은 전극 형상을 이룬다.
상기 하우징(110)은 발광소자의 실장 공간을 제공하고, 실장 공간의 바닥면에 상기 내부 리드프레임(132)이 결합되는데, 내부 리드프레임(132)은 두 부분으로서, 반도체 발광소자의 전극은 이 두 부분과 전기적으로 연결(본딩)된다(도 4는 반도체 발광소자가 실장되기 전의 형태를 도시한 것임).
또한, 지지체(140)는 하우징(110)의 양측단에 각각 삽입되는 형태를 가지며, 외부 리드프레임(130)이 포밍되는 경우 하우징(110)을 동판(100)에 고정시키는 역할을 한다.
여기서, "포밍(forming)"이란 평평한 판형의 외부 리드프레임(130)을 하우징(110) 바닥면과 수평을 이루도록 굴곡시키는 공정을 의미한다.
도 4를 참조하면, 하나의 패키지를 위한 리드프레임(130, 132), 지지체(140), 하우징(110)이 형성된 것으로 도시되어 있는데, 이는 설명의 편의를 위한 것이며, 동판(100) 상에 이러한 구조가 다수개(array)로 형성되어 다수의 발광소자 패키지가 일괄공정으로 처리되는 것이 일반적이다.
이와 같이 하우징(110)이 형성되면, 동판(100) 본체와 연결된 외부 리드프레임(130)의 하단측(b)이 컷팅되어 동판(100)과 분리된다.
상기 외부 리드프레임(130) 부위가 컷팅됨에 따라, 하우징(110)은 지지체(140)에 의해서만 동판(100)과 연결(고정)된 형태를 이루게 된다.
이후, 지지체(140)에 의하여 하우징(110)이 고정된 상태인 동판(100)은 포밍 금형 측으로 이동되는데, 이때 컷팅된 외부 리드프레임(130)만이 포밍 금형에 접촉되며 압박됨으로써 직각으로 굴곡된다.
즉, 상기 하우징(110)으로부터 수직하게 돌출되어 있던 외부 리드프레임(130)은 하우징(110)의 바닥면과 수평하게 꺽인 구조를 갖으며, 따라서 외부 리드프레임(130)이 외부 기판에 본딩되는 경우 하우징(110) 역시 기판 면에 눕힌 형태로 고정될 수 있다.
상기 지지체(140)는 포밍 공정시 외부 리드프레임(130)만이 정확히 직각을 이루어 굴곡되도록 하우징(110)을 동판(100)에 고정시키는 역할을 하는데, 앞서 지적한 대로, 종래에는 지지체의 폭이 좁게 형성됨으로써 하우징(110)이 유동될 수 밖에 없었으며 따라서 포밍 공정시 공차가 발생되었다.
그러나, 본 발명에 의한 지지체(140)는 폭(B)이 넓게 형성되어 하우징(110)과 동판(100)을 보다 강하게 결합시킬 수 있으므로, 외부 리드프레임(130)이 굴곡되는 경우 하우징(110)이 유동되는 현상을 방지할 수 있다.
따라서, 포밍 공정시 발생되는 굴곡 공차를 없앨 수 있다.
한편, 포밍 공정이 진행된 후, 지지체(140)와 동판(100)이 분리됨으로써 하우징(110)은 리드프레임(130, 132)이 형성된 상태에서 개별소자화 되는데, 이때 지지체(140)는 별도의 절삭 공정에 의하지 않고 기계적인 힘에 의하여 뜯겨지는 형태로 분리된다.
그러나, 상기 지지체(140)는 폭(B)이 넓게 형성되므로, 하우징(110)에 내삽된 부분과 동판(100)과 연결된 부분이 뜯겨지지 못하고 하우징(110)과 지지체(140)의 내삽 부위에 힘이 전달됨으로써 하우징(110)이 파손될 우려가 있다.
이러한 이유로, 상기 지지체(140)는 하우징(110)과의 결합 부위에 홈 구조가 형성되며, 홈에 의하여 양측으로 분리된 끝단 부분이 하우징(110)에 내삽된다.
이러한 구조는, 포밍 공정시 전달되는 힘에 대해서는 대항력을 가지는 반면, 지지체(140)를 동판(100)으로부터 분리하기 위하여 기계적인 힘이 가해지는 경우 하우징(110) 측으로 힘을 전달하지 않고 하우징(110) 외부면의 내삽 부위가 쉽게 뜯겨질 수 있는 구조이다.
즉, 지지체(140)가 하우징(110)에 내삽되는 부위에 홈 구조를 형성함으로써 지지체의 폭(B)을 넓게 형성할 수 있는 것이다.
상기 홈은 도 4에 도시된 것처럼 원형 뿐만 아니라 다각형 구조로도 형성될 수 있으며, 지지체(140)의 내삽 부위를 두 부분으로 이격시킬 수 있다면 어떠한 형태로도 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지에 리드 프레임(230)을 형성하기 위하여 동판(200) 위에 하우징(210)이 결합되는 형태를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지의 지지체(240)가 하우징(210)과의 결합면에서 가공되는 형태를 예시한 도면이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 반도체 발광소자 패키지는 전술한 제1실시예와 동일한 공정에 의하여 제조되며, 동판(200)이 절삭 가공되어 개방영역(220)이 형성된 점, 외부 리드프레임(230)의 하단부(d)가 컷팅된 후 포밍되는 점, 개방 영역(220) 상에 하우징(210)이 사출 성형되는 점 등 기본적인 구조 역시 유사하다.
그러나, 지지체(240)가 하우징(210) 내부에서 내부 리드프레임(232)과 연결된 점, 하우징(210)의 양단에서 내삽되는 지지체(240)에 홈이 형성되지 않은 점 등이 상이하다.
본 발명의 제2실시예에 따른 지지체(240)는 내부 리드프레임(232)과 연결되는 구조를 가지므로, 그 폭(D)이 제1실시예보다 작게 형성되어도 포밍 공정시 하우징(210)을 동판(200)에 고정시키는 힘이 강해진다(즉, 굴곡 공차의 발생을 방지할 수 있다).
그러나, 도 6의 (a) 도면에 도시된 것처럼, 지지체(240)가 하우징(210)에 내삽되는 부위(하우징(210)의 표면과 접하는 부위)에 노치(notch) 구조가 형성됨으로써 지지체(240)의 폭(D)이 제1실시예와 유사하게 넓게 형성될 수도 있다.
도 6의 (a) 도면을 보면, 상기 지지체(240)는 제1실시예와 다르게 면의 끝단이 아니라 상하면에(하우징(210)의 표면과 접촉되는 면을 따라) 노치 구조가 형성되는데, 즉 하우징(210)에 내삽되는 부위의 상면과 저면 각각에 대응되게 노치 형태의 줄홈이 가공된다.
따라서, 포밍 공정이 진행된 후, 기계적인 힘에 의하여 지지체(240)가 분리되는 과정에서 힘이 하우징(210)으로 전달되지 않고 노치 구조에 의하여 용이하게 뜯겨지듯이 분리될 수 있다.
또한, 상기 지지체(240)의 단면을 가공함에 있어서 다른 방식을 적용할 수도 있는데, 도 6의 (b)도면 및 (c)도면을 참조하면, 상기 지지체(240)는 하우징(210) 표면과 접하는 부위가 일부 절단된 후 일자형으로 압연된 형태로 가공될 수 있다.
따라서, 지지체(240)의 내삽 부위는 포밍 공정시 전달되는 힘에 대해서는 대항력을 가지는 반면, 분리 공정시 비틀어지듯이 가해지는 힘에 대해서 쉽게 절단가능해진다.
도 6의 (b)도면을 보면, 지지체(240)에 해당되는 동판(200) 부위는 상하면 일부가 각각 절삭되어 다른 층을 이루고, 가운데 일부 면이 연결된다.
이후, 동판(200)은 프레스 장치(300)에 고정되고 상기 연결 면을 기준으로 상하측으로 압박됨으로써, 절삭된 층들이 단층 구조를 이루도록 압연되는데, 이는 동판(200)의 점성 계수가 높은 특성을 이용한 가공법이다.
이러한 구조는 노치 구조와 마찬가지로 포밍 공정시 전달되는 힘에 대해서는 대항력을 가지는 반면, 분리 공정시 비틀어지듯이 가해지는 힘에 대해서는 쉽게 절단가능한 구조이다.
이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의한 반도체 발광소자 패키지에 의하면, 지지체의 폭을 넓게 형성할 수 있으므로 포밍 공정 시 리드프레임을 공차없이 정확한 각도로 굴곡시킬 수 있으며, 패키지를 기판에 실장하는 경우 본딩 공정을 용이하게 처리하고 결합력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 지지체의 폭이 넓게 형성되어 포밍 공정시의 지지력이 향상된 반면, 패키지가 뜯겨지는 형태로 동판과 분리되는 경우 분리력이 좋아지므로 하우징에 손상을 입히지 않고 절단면이 깨끗하게 분리되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 동판으로부터 하우징의 분리 공정 및 포밍 공정의 영향을 배제하여 반도체 발광소자 패키지의 박형화를 구현할 수 있으며, 불량률을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (12)
- 실장 공간이 형성된 하우징;상기 하우징을 관통하여 외부로 연장된 리드프레임; 및상기 하우징 내에 배치된 반도체 발광소자;를 포함하고상기 하우징은 일측에 형성된 홈을 포함하며, 상기 홈 내부에서 바깥 방향으로 돌출된 돌기를 포함하는 반도체 발광소자 패키지.
- 실장 공간이 형성된 하우징;상기 하우징을 관통하여 외부로 연장된 리드 프레임; 및상기 하우징 내에 배치된 반도체 발광소자;를 포함하고,상기 하우징의 일측에 형성된 홈을 통해 상기 리드 프레임의 일부 영역이 노출된 반도체 발광소자 패키지.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 리드프레임은 상기 하우징의 하측 방향으로 돌출되어 절곡된 반도체 발광소자 패키지.
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