KR101259052B1 - 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지, 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리 및 그 제조방법 - Google Patents
방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지, 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101259052B1 KR101259052B1 KR1020110028632A KR20110028632A KR101259052B1 KR 101259052 B1 KR101259052 B1 KR 101259052B1 KR 1020110028632 A KR1020110028632 A KR 1020110028632A KR 20110028632 A KR20110028632 A KR 20110028632A KR 101259052 B1 KR101259052 B1 KR 101259052B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- heat dissipation
- light emitting
- emitting diode
- circuit board
- printed circuit
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title description 11
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims abstract description 102
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 58
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 13
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 11
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 11
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 11
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 10
- 230000013011 mating Effects 0.000 abstract description 8
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 4
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 abstract description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 28
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N Beryllium oxide Chemical compound O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 aluminum and copper Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
- H01L33/60—Reflective elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
- H01L33/642—Heat extraction or cooling elements characterized by the shape
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
본 발명은 발광다이오드 소자용 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광다이오드 소자에서 발생한 빛을 반사하는 동시에 발광다이오드 소자에서 발생한 열을 방열할 수 있는 방열 반사판이 일체화된 고효율의 발광다이오드 소자용 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 그라운드 패턴이 형성된 제1금속층과 상기 제1금속층과 결합한 절연층을 구비한 인쇄회로기판과, 상기 제1금속층의 그라운드 패턴과 결합하는 결합면과, 상기 결합면으로부터 일정한 높이로 연장되며, 발광다이오드를 둘러싸는 반사면을 구비한 금속 재질의 방열 반사판을 포함하며, 상기 인쇄회로기판의 제1금속층의 그라운드 패턴과 상기 방열 반사판은 열압착에 의해서 결합된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지가 제공된다. 발광다이오드에서 발생한 열은 제1금속층에 전도되고, 제1금속층에 전도된 열은 열압착에 의해서 결합되어 있는 방열 방사판으로 빠르게 전도되어 외부로 방출된다. 따라서 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지는 2.0 와트 이상의 고출력을 발광다이오드 소자를 장착하여도 발열에 의한 열화가 발생하지 않는다.
Description
본 발명은 발광다이오드 소자용 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광다이오드 소자에서 발생한 빛을 반사하는 동시에 발광다이오드 소자에서 발생한 열을 방열할 수 있는 방열 반사판이 일체화된 고효율의 발광다이오드 소자용 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
모든 전자장비의 고장의 85% 정도가 열로 인한 것이며, 특히 방열이 심한 발광다이오드(Light emitting diode)에 있어서 열관리는 매우 중요하다. 조명 용도로 사용되는 고출력 발광다이오드는 발광 효율이 20~30%로 낮고, 칩의 크기가 작기 때문에 전체적인 소비전력이 낮음에도 단위 면적당 발열량은 매우 크다. 따라서 발열대책을 마련하지 않으면 발광다이오드 칩의 온도가 너무 높아져, 칩 자체 또는 패키징 소재가 열화된다. 결국, 이것이 조도가 떨어지는 등 발광효율의 저하와 칩의 수명을 줄이는 결과를 초래하게 된다.
특히, 발광다이오드 소자 주위에 반사판을 형성하게 되면, 발광다이오드 소자에서 발생하는 열이 외부로 효과적으로 배출되지 않아 발광다이오드 소자의 수명이 단축되고, 실링을 위한 수지나 형광물질이 열화되는 문제가 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 발광다이오드 소자를 둘러싸는 반사판을 반사율뿐만 아니라 열전도도가 우수한 물질로 구성하여 발광다이오드 소자에서 발생하는 열을 외부로 방열하고자 하는 시도가 있었다.
공개특허공보 제2004-0092512호에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열전도도가 우수한 금속물질(8)의 표면에 절연막(9)을 형성함으로써 방열기능을 가지는 반사판을 구성하는 방법이 개시되어 있다. 절연막(9)은 반사판 자체가 전도체가 되어 인쇄회로기판에 형성된 전극 패턴(2)들의 절연을 파괴하는 것을 방지하기 위한 것이다.
상술한 반사판을 구비한 발광다이오드 소자 패키지는 다음과 같은 문제가 있었다. 반사판의 금속물질(8)과 절연체 기판(3)에 형성된 금속층(전극 패턴, 2)이 열전도도가 상대적으로 낮은 절연막(9)을 통해서 결합하고 있으므로 발광다이오드 소자(1)에서 발생한 열은 절연막(9)을 통해서 반사판의 금속물질(8)로 빠르게 전달되기보다는 절연체 기판에 형성된 금속층(2)에서 맴돈다. 따라서 방열 효율이 낮다. 또한, 반사판과 절연체 기판(3)에 형성된 금속층(2) 사이에 세라믹인 절연막(9)이 있으므로 결합강도가 약하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 발광다이오드 소자에서 발생한 빛을 반사하는 동시에 발광다이오드 소자에서 발생한 열을 효과적으로 방열할 수 있는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이러한 발광다이오드 소자용 패키지를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 그라운드 패턴이 형성된 제1금속층과 상기 제1금속층과 결합한 절연층을 구비한 인쇄회로기판과, 상기 제1금속층의 그라운드 패턴과 결합하는 결합면과, 상기 결합면으로부터 일정한 높이로 연장되며, 발광다이오드를 둘러싸는 반사면을 구비한 금속 재질의 방열 반사판을 포함하며, 상기 인쇄회로기판의 제1금속층의 그라운드 패턴과 상기 방열 반사판은 열압착에 의해서 결합된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지가 제공된다. 발광다이오드에서 발생한 열은 제1금속층에 전도되고, 제1금속층에 전도된 열은 열압착에 의해서 결합되어 있는 방열 방사판으로 빠르게 전도되어 외부로 방출된다. 따라서 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지는 2.0 와트 이상의 고출력을 발광다이오드 소자를 장착하여도 발열에 의한 열화가 발생하지 않는다.
또한, 상기 인쇄회로기판은 상기 절연층의 제1금속층이 결합한 면의 반대 면에 결합한 제2금속층을 더 포함하는 발광다이오드 소자용 패키지가 제공된다.
또한, 상기 인쇄회로기판은 관통홀을 구비하며, 상기 방열 반사판은 상기 결합면에서 연장되어 상기 인쇄회로기판의 관통홀에 삽입되는 방열핀을 더 포함하는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지가 제공된다. 방열핀은 발광다이오드 소자에서 발생한 열을 인쇄회로기판의 절연층과 제2금속층에 전달하는 역할을 하여 방열 효과를 더욱 향상시킨다.
또한, 상기 인쇄회로기판의 제1금속층의 그라운드 패턴과 상기 방열 반사판은 열압착에 의해서 결합된 후 도금에 의해서 일체화된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지가 제공된다.
또한, 상기 인쇄회로기판의 절연층은 세라믹인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지가 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, (a) 금속층과 절연층이 결합된 인쇄회로기판 원판을 제조하는 단계와, (b) 상기 인쇄회로기판 원판의 금속층에 그라운드 패턴과 전극 패턴을 형성하는 인쇄회로기판 제조단계와, (c) 상기 금속층의 그라운드 패턴과 결합하는 결합면과, 상기 결합면으로부터 일정한 높이로 연장되며, 상기 발광다이오드를 둘러싸는 반사면을 구비한 금속 재질의 방열 반사판을 제조하는 단계와, (d) 열압착을 통해서 상기 방열 반사판과 상기 인쇄회로기판의 금속층의 그라운드 패턴을 결합하는 단계를 포함하는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법이 제공된다.
또한, 상기 (a)단계는 금속층과 절연층을 열압착하여 결합하는 단계인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법이 제공된다.
또한, 상기 인쇄회로기판의 절연층은 세라믹인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법이 제공된다.
또한, 상기 (b) 단계는 인쇄회로기판에 관통홀을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 (c) 단계에서 상기 방열 반사판은 상기 결합면에서 연장되어 상기 인쇄회로기판의 관통홀에 삽입되는 방열핀을 더 포함하며, 상기 (d) 단계는 상기 방열 반사판의 방열핀을 상기 인쇄회로기판의 관통홀에 삽입하고, 열압착을 통해서 상기 방열 반사판과 상기 인쇄회로기판의 금속층의 그라운드 패턴을 결합하는 단계인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법이 제공된다.
또한, 상기 (d)단계 후 도금 처리를 통해서 상기 방열 반사판과 상기 인쇄회로기판의 금속판의 그라운드 패턴을 일체화하는 단계를 더 포함하는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 상기 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지들 다수가 결합된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리가 제공된다.
본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지는 금속 재질의 방열 반사판을 사용하여, 발광다이오드 소자에서 발생한 빛을 반사하는 동시에 발광다이오드 소자에서 발생한 열을 방열할 수 있다.
또한, 방열 반사판과 인쇄회로기판의 금속층이 열압착에 의해서 일체로 결합되어 있으므로 발광다이오드 소자에서 발생한 열이 인쇄회로기판의 금속층에 전도된 후 방열 반사판에 다시 전도되어 용이하게 외부로 방출된다.
또한, 방열 반사판의 방열핀을 통해서 직접 인쇄회로기판의 내부의 절연체 및 반대편 금속층에도 열이 전달되어 방열 성능이 더욱 향상된다.
따라서 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지는 2.0 와트 이상의 고출력을 발광다이오드 소자를 장착하여도 발열에 의한 열화가 발생하지 않는다.
도 1은 종래의 발광다이오드 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 일 실시예의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발광다이오드 소자용 패키지 다수가 결합한 어셈블리의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 방열 반사판의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예 중 세라믹 기판에 구리 박판을 열압착하여 인쇄회로기판의 원판을 제조하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예 중 인쇄회로기판에 관통홀을 형성하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8과 9는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예 중 방열 반사판과 인쇄회로기판을 열압착하여 결합하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 일 실시예의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발광다이오드 소자용 패키지 다수가 결합한 어셈블리의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 방열 반사판의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예 중 세라믹 기판에 구리 박판을 열압착하여 인쇄회로기판의 원판을 제조하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예 중 인쇄회로기판에 관통홀을 형성하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8과 9는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예 중 방열 반사판과 인쇄회로기판을 열압착하여 결합하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 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 2는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 일 실시예의 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 발광다이오드 소자용 패키지 다수가 결합된 어셈블리의 평면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 방열 반사판의 사시도이다. 도 2에 도시된 발광다이오드 소자용 패키지(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 발광다이오드 소자용 패키지(100)가 결합된 어셈블리(200)를 미리 정해진 다이싱 경로를 따라서 절단하여 얻는다.
도 2와 3을 참고하면, 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지는 인쇄회로기판(10)과 방열 반사판(20)을 포함한다.
본 발명에 있어서, 인쇄회로기판(printed circuit board)은 일반적인 인쇄회로기판뿐 아니라 리드프레임(lead frame)에 절연층을 결합하여 일체화한 인쇄회로기판형 리드프레임(lead frame), 저온동시소성세라믹(Low temperture co-fired ceramic; LTCC) 기판, 고온동시소성세라믹(High temperture co-fired ceramic; HTCC) 기판 등 절연층에 금속층을 결합한 기판을 모두 포함한다.
본 실시예에 있어서 인쇄회로기판(10)은 절연층인 세라믹 기판(11)의 상면과 하면에 금속층(12, 13)인 구리 박판(12, 13)이 부착된 형태이다. 구리 박판(12, 13)은 전류를 흐를 수 있는 전기 전도 층을 형성한다. 상면에 부착된 구리 박판(12)에는 그라운드 라인과 결합하는 그라운드 패턴과 발광다이오드 소자와 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 전극 패턴이 형성되어 있다.
인쇄회로기판(10) 위에 장착되는 발광다이오드는 구리 박판(12)에 형성된 전극 패턴을 통해서 전원과 연결되어 음극 전하 및 양극 전하를 공급받는다. 절연층(11)은 세라믹 소재로 방열 특성이 우수한 소재를 사용한다. 인쇄회로기판(10)에는 관통홀(14)이 형성되어 있다.
방열 반사판(20)은 반사부(21)와 반사부(21)에서 연장된 방열핀(23)을 포함한다. 반사부(21)은 상하가 개방된 정사각형 실린더형태로서, 내면은 대체로 상하가 개방된 원통형이다. 반사부(21)의 우측 모서리 부분은 발광다이오드 소자의 극성 표시를 위해서 절단되어 있다. 내면에는 반사부(21)의 내부에 배치되는 발광다이오드 소자에서 발생한 빛을 반사하는 곡면 형태의 반사면(22)이 형성되어 있다. 반사면(22)은 표면조도를 향상시키기 위한 도금 처리가 되어 있다. 반사부(21)의 바닥면인 결합면(24)은 구리 박판(12)의 그라운드 패턴과 결합한다.
방열핀(23)은 반사부(21)의 결합면(24)에서 아래로 연장되어 있으며, 인쇄회로기판(10)에 형성된 관통홀(14)에 삽입된다. 방열핀(23)은 발광다이오드 소자에서 발생한 열을 세라믹 기판(11) 및 세라믹 기판(11)의 하면에 결합한 구리 박판(13)에 전달하는 역할과 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)의 열압착을 통한 결합시 기준이 되어 결합의 정밀도를 높이는 역할을 한다.
방열 반사판(20)은 방열 특성이 뛰어난 알루미늄이나 구리와 같은 금속재질로서 빛을 반사하는 기능뿐 아니라 발광다이오드소자에서 발생한 열을 방열하는 기능도 수행한다. 방열 반사판(20)은 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)의 그라운드 패턴과 열압착 및 도금을 통해서 일체화되어 있다. 따라서 발광다이오드소자에서 발생한 열은 구리 박판(12)의 그라운드 패턴에 전도되고 전도된 열은 다시 구리 박판(12)에 결합한 방열 반사판(20)에 통해서 외부로 빠르게 방출된다. 또한, 세라믹 기판(11)에도 전도된다. 세라믹 기판(11)과 방열 반사판(20)은 열전도도가 높은 소재이므로 발광다이오드에서 발생한 열은 빠른 속도로 방출된다. 또한, 방열핀(23)이 인쇄회로기판(10)에 형성된 관통홀(14)에 삽입되어 있으므로, 방열핀(23)을 통해서도 인쇄회로기판(10)의 절연층(11)과 절연층(11)의 하면과 결합한 구리 박판(13)에도 열이 빠른 속도로 전달된다. 따라서 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지는 방열특성이 매우 우수하여 2와트급 이상의 고출력 발광다이오드소자를 장착하여도 발열에 의한 열화를 방지할 수 있다. 방열 반사판(20)은 전기전도도가 큰 금속재질이지만 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)의 그라운드 패턴과 결합하므로 전극 패턴의 단락을 일으키지 않는다.
발광다이오드는 방열 반사판(20)의 중심부에 배치된다. 발광다이오드가 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)의 그라운드 패턴에 결합하면, 발광다이오드에서 발생한 열이 그라운드 패턴을 통해서 바로 방열 반사판(20)으로 전도되므로 방열이 더욱 용이하다. 본 실시예에 있어서, 하나의 방열 반사판(20) 내부에 배치되는 발광다이오드는 3개이며, 에폭시 다이본드(Die bond, 17) 등을 통해서 인쇄회로기판(10)에 고정된다. 발광다이오드는 와이어 본딩을 통해서 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)에 형성된 음극(16)과 양극(15) 전극 패턴에 전기적으로 연결된다.
도시하지 않았으나 발광다이오드의 상부에는 형광체가 분산된 수지를 도포할 수 있으며, 이때 도포하는 수지는 열전도성이 있는 투명한 수지인 것이 바람직하다. 형광체가 분산된 수지 위에는 렌즈를 결합할 수 있으며, 별도의 렌즈를 결합하지 않고 수지를 렌즈 형상으로 만들 수도 있다. 또한, 인쇄회로기판(10)의 하부에는 히트 싱크(heat sink)를 부착할 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일 실시예는 인쇄회로기판 원판을 제조하는 단계(S10), 인쇄회로기판 원판에 패턴 및 관통홀을 형성하는 단계(S20), 금속재질의 방열 반사판을 제조하는 단계(S30), 방열 반사판과 인쇄회로기판의 금속판을 열압착하여 결합하는 단계(S40), 방열 반사판과 인쇄회로기판의 금속판을 도금하여 일체화하는 단계(S50)를 포함한다.
인쇄회로기판 원판은 다음과 같은 방법으로 제조한다(S10).
세라믹 기판(11)을 제조한다. 세라믹 소재로 방열 특성이 우수한 소재를 사용할 수 있으며, 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화실리콘(Si3N4), 산화베릴륨(BeO), 산화바륨(BaO) 및 사파이어 중 선택된 하나 또는 복수 개의 소재를 포함하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다. 방열 특성을 더욱 향상시키기 위해 세라믹 기판에 은과 같이 열전도도가 높은 금속 분말을 혼합할 수 있다. 이러한 세라믹 재질의 기판은 내구성 및 방열 특성이 우수하여 인쇄회로기판에 실장된 소자에서 발생하는 열의 배출에 탁월한 성능을 보인다.
다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 세라믹 기판(11)에 구리 박판(12, 13)을 열압착하여 인쇄회로기판의 원판을 제조한다. 인쇄회로기판의 원판은 세라믹 기판(11)과, 세라믹 기판(11)의 표면에 직접적으로 접착되는 구리 박판(12, 13)으로 구성된다.
이 단계에서는 준비된 기판(11)을 산소와 구리의 공융점까지 가열하는 단계, 가열된 기판(11)에 계면 산소를 확산시켜 구리 박판(12, 13)과 융합시킴으로써 구리층을 형성하는 단계를 순차적으로 진행함으로써 세라믹 기판(11)과 구리 박판(12, 13)을 열압착하여 인쇄회로기판의 원판을 형성한다.
다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(10)에 패턴 및 관통홀(14)을 형성한다(S20). 패턴(Pattern)은 사진공정(Lithograph), 식각공정(Etching) 등의 일반적인 패턴 형성공정에 의해 형성된다. 인쇄회로기판에 형성되는 패턴은 그라운드 라인과 연결되는 그라운드 패턴과 발광다이오드 소자에 전원을 공급하기 위한 전극 패턴이 있다. 전극 패턴은 발광다이오드 소자와 와이어 본딩을 통해서 결합하는 단자와 단자로부터 연장된 도선을 포함하는 패턴을 의미한다.
관통홀(14)은 마이크로드릴이나 레이저를 이용하여 가공한다. 이때 도시하지는 않았으나, 상부 구리 박판(12)의 패턴과 하부 구리 박판(13)의 패턴을 전기적으로 연결하기 위한 비아홀(Via hole)들과 방열을 위한 방열홀들도 형성할 수 있다.
다음, 금속재질의 방열 반사판(20)을 제조한다(S30).
방열 반사판(20)은 다양한 공법에 의해서 제조할 수 있으며, 제조방법은 특별히 제한하지 않는다. 이하에서는, 다이캐스팅(die casting)을 이용하여 방열 반사판(20)을 제조하는 방법을 일 예로서 설명한다.
우선, 방열 반사판의 형상과 완전히 일치하도록 정밀하게 기계가동된 강제의 금형을 제조한다. 다음, 알루미늄, 구리 등의 금속을 도가니에 넣은 후 가열하여 용융한다. 다음, 용융금속을 금형에 주입한다. 마지막으로, 금형을 냉각하여, 용융금속을 응고시킨 후 금형에서 분리하여 방열 반사판(20)을 완성한다. 필요한 경우에는 방열 반사판(20)의 반사면(22)의 표면을 Al, Ag, Ni 등으로 스퍼터링 방식으로 도금하여 표면조도를 향상시키는 방법으로 반사면(22)의 반사효과를 극대화한다.
다음, 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)을 열압착하여 결합한다(S40).
열압착하는 단계는 도 8에 도시된 바와 같이, 방열 반사판(20)의 방열핀(23)을 인쇄회로기판(10)의 관통홀(14)에 삽입하여, 방열 반사판(20)의 결합면(24)이 인쇄회로기판(10)의 상부 구리 박판(12)과 밀착되게 하는 단계와 도 9에 도시된 바와 같이, 실린더(30)와 연결되어 상하로 이동할 수 있는 가압 헤드(40)를 구비한 열압착 장치의 베이스 플레이트(50)에 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)을 배치한 후 소정의 온도로 열압착 장치의 가압 헤드(40)를 가열하고, 가열된 가압 헤드(40)를 이용해서 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)을 가압하여 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)을 접합하는 단계를 포함한다. 방열 반사판(20)의 결합면(24)은 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)의 그라운드 패턴과 결합하므로 발광다이오드 소자의 동작에 영향을 미치지 않는다.
마지막으로, 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)을 도금하여 일체화한다(S50).
도금 방법은 전해 도금, 무전해 도금 및 진공 증착, 스퍼터링, 이온 주입 방법과 같은 진공 도금 등 일반적인 방법을 사용할 수 있으며, 특별히 제한하지 않는다. 전해도금 방법을 일 예로서 설명한다. 전해 도금은 도금이 될 대상물을 음극으로하여 금속을 도금하는 것으로서, 생산 비용이 낮고, 양호한 밀착성을 가진 피막을 얻을 수 있다. 전해질의 수용액에 도금 대상물인 열압착에 의해서 결합한 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)을 넣은 후 음극을 도금 대상물에 연결하고, 양극은 다른 금속에 연결한 후 직류를 흘리면 전해질 수용액에 용해된 금속이온이 도금 대상물의 표면에 석출되면서 금속 피막이 입혀진다. 이를 통해서 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)을 일체화할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
예를 들어, 세라믹 기판(11)에 구리 박판(12, 13)을 부착한 인쇄회로기판(10)에 방열 반사판(20)을 일체화하는 것으로 설명하였으나, 인쇄회로기판(10) 대신에 저온동시소성세라믹(Low temperture co-fired ceramic; LTCC) 기판이나, 고온동시소성세라믹(High temperture co-fired ceramic; HTCC) 기판을 사용할 수 있다. 또한, 절연층으로 세라믹 기판 이외에 FR-4와 같은 수지 기판, 절연층이 형성된 금속 기판을 사용할 수 있다.
또한, 방열 반사판은 방열핀을 구비하는 것으로 설명하였으나, 방열핀 없이 방열 반사판을 직접 인쇄회로기판의 구리 박판에 열압착 및 도금을 통해서 일체화할 수도 있다.
100: 발광다이오드 소자용 패키지
200: 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리
10: 인쇄회로기판 11: 세라믹 기판
12, 13: 구리 박판 14: 관통홀
20: 방열 반사판 21: 반사부
22: 반사면 23: 방열핀
24: 결합면
200: 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리
10: 인쇄회로기판 11: 세라믹 기판
12, 13: 구리 박판 14: 관통홀
20: 방열 반사판 21: 반사부
22: 반사면 23: 방열핀
24: 결합면
Claims (11)
- 그라운드 패턴이 형성된 제1금속층과 상기 제1금속층과 결합한 절연층을 구비한 인쇄회로기판과,
상기 제1금속층의 그라운드 패턴과 결합하는 결합면과, 상기 결합면으로부터 일정한 높이로 연장되며, 발광다이오드를 둘러싸는 반사면을 구비한 금속 재질의 방열 반사판을 포함하며,
상기 인쇄회로기판의 제1금속층의 그라운드 패턴과 상기 방열 반사판은 도금에 의해서 일체화된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은 상기 절연층의 제1금속층이 결합한 면의 반대 면에 결합한 제2금속층을 더 포함하는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판은 관통홀을 구비하며,
상기 방열 반사판은 상기 결합면에서 연장되어 상기 인쇄회로기판의 관통홀에 삽입되는 방열핀을 더 포함하는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판의 제1금속층의 그라운드 패턴과 상기 방열 반사판은 열압착에 의해서 결합된 후 도금에 의해서 일체화된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지. - 제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판의 절연층은 세라믹인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지. - (a) 금속층과 절연층이 결합된 인쇄회로기판 원판을 제조하는 단계와,
(b) 상기 인쇄회로기판 원판의 금속층에 그라운드 패턴과 전극 패턴을 형성하는 인쇄회로기판 제조단계와,
(c) 상기 금속층의 그라운드 패턴과 결합하는 결합면과, 상기 결합면으로부터 일정한 높이로 연장되며, 발광다이오드를 둘러싸는 반사면을 구비한 금속 재질의 방열 반사판을 제조하는 단계와,
(d) 열압착을 통해서 상기 방열 반사판과 상기 인쇄회로기판의 금속층의 그라운드 패턴을 결합하는 단계와,
(e) 도금 처리를 통해서 상기 방열 반사판과 상기 인쇄회로기판의 금속판의 그라운드 패턴을 일체화하는 단계를 포함하는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 (a)단계는 금속층과 절연층을 열압착하여 결합하는 단계인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 인쇄회로기판의 절연층은 세라믹인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 (b) 단계는 인쇄회로기판에 관통홀을 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 (c) 단계에서 상기 방열 반사판은 상기 결합면에서 연장되어 상기 인쇄회로기판의 관통홀에 삽입되는 방열핀을 더 포함하며,
상기 (d) 단계는 상기 방열 반사판의 방열핀을 상기 인쇄회로기판의 관통홀에 삽입하고, 열압착을 통해서 상기 방열 반사판과 상기 인쇄회로기판의 금속층의 그라운드 패턴을 결합하는 단계인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법. - 삭제
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지들 다수가 결합된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110028632A KR101259052B1 (ko) | 2011-03-30 | 2011-03-30 | 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지, 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리 및 그 제조방법 |
| PCT/KR2011/008978 WO2012134028A1 (ko) | 2011-03-30 | 2011-11-23 | 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지, 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110028632A KR101259052B1 (ko) | 2011-03-30 | 2011-03-30 | 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지, 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120110638A KR20120110638A (ko) | 2012-10-10 |
| KR101259052B1 true KR101259052B1 (ko) | 2013-04-29 |
Family
ID=46931676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110028632A KR101259052B1 (ko) | 2011-03-30 | 2011-03-30 | 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지, 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리 및 그 제조방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101259052B1 (ko) |
| WO (1) | WO2012134028A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101678337B1 (ko) | 2016-03-24 | 2016-11-22 | 주식회사 신일라이팅 | Led용 방열 반사 기판 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014193196A1 (ko) * | 2013-05-31 | 2014-12-04 | 주식회사 엘지화학 | 유기 발광 소자 및 이의 제조방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003283063A (ja) * | 2002-03-22 | 2003-10-03 | Kyocera Corp | セラミック回路基板 |
| JP2008544488A (ja) | 2005-06-10 | 2008-12-04 | クリー インコーポレイテッド | Ｌｅｄパッケージ |
| JP2010097982A (ja) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008198706A (ja) * | 2007-02-09 | 2008-08-28 | Hitachi Metals Ltd | 回路基板、その製造方法およびそれを用いた半導体モジュール |
| KR101104034B1 (ko) * | 2007-12-06 | 2012-01-09 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광다이오드, 발광장치 및 그 제조방법 |
-
2011
- 2011-03-30 KR KR1020110028632A patent/KR101259052B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2011-11-23 WO PCT/KR2011/008978 patent/WO2012134028A1/ko active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003283063A (ja) * | 2002-03-22 | 2003-10-03 | Kyocera Corp | セラミック回路基板 |
| JP2008544488A (ja) | 2005-06-10 | 2008-12-04 | クリー インコーポレイテッド | Ｌｅｄパッケージ |
| JP2010097982A (ja) * | 2008-10-14 | 2010-04-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101678337B1 (ko) | 2016-03-24 | 2016-11-22 | 주식회사 신일라이팅 | Led용 방열 반사 기판 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20120110638A (ko) | 2012-10-10 |
| WO2012134028A1 (ko) | 2012-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4122784B2 (ja) | 発光装置 | |
| JP4989614B2 (ja) | 高出力ｌｅｄパッケージの製造方法 | |
| TWI584501B (zh) | 具有無導線接合晶粒之可撓性發光二極體裝置 | |
| KR101360732B1 (ko) | 발광 다이오드 패키지 | |
| JP2007250979A (ja) | 半導体パッケージ | |
| JPWO2003030274A1 (ja) | 発光装置およびその製造方法 | |
| KR101400271B1 (ko) | 광디바이스 제조 방법 및 이에 의해 제조된 광디바이스 | |
| CN101471335A (zh) | 发光模块及其制造方法 | |
| JP3991624B2 (ja) | 表面実装型発光装置及びその製造方法 | |
| JP2005109282A (ja) | 発光装置 | |
| US9425373B2 (en) | Light emitting module | |
| JP2004207367A (ja) | 発光ダイオード及び発光ダイオード配列板 | |
| JP2009188187A (ja) | 電子部品及びその製造方法 | |
| JP2011035264A (ja) | 発光素子用パッケージ及び発光素子の製造方法 | |
| KR20110095279A (ko) | 발광 소자 패키지용 기판 및 발광 소자 패키지 | |
| KR20090072941A (ko) | 고출력 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법 | |
| JP2013110298A (ja) | 電子部品搭載用パッケージ及び電子部品パッケージ並びにそれらの製造方法 | |
| JP2010251805A (ja) | 照明装置 | |
| JP2005116990A (ja) | 発光装置 | |
| CN101369615A (zh) | 低热阻大功率发光二极管的封装方法 | |
| KR100610275B1 (ko) | 고출력 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법 | |
| JP2007266222A (ja) | 発光素子搭載用基板、発光素子収納用パッケージ、発光装置および照明装置 | |
| KR101259052B1 (ko) | 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지, 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리 및 그 제조방법 | |
| JP2008060330A (ja) | 素子搭載用回路基板およびそれを用いた発光装置 | |
| KR100665182B1 (ko) | 고출력 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160422 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170508 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |