KR100582017B1

KR100582017B1 - 전자기기용 발광다이오드 모듈

Info

Publication number: KR100582017B1
Application number: KR20040011585A
Authority: KR
Inventors: 한규진
Original assignee: 주식회사 코스텍시스
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2006-05-22
Also published as: KR20050082962A

Abstract

본 발명은 전자기기의 발광소자로 사용되는 발광다이오드 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모듈에 장착된 열전도성이 양호한 반사기에 의하여 발광다이오드(LED)의 휘도(輝度)를 높여줄 수 있고, 모듈의 크기를 최소화시킬 수 있을 뿐 아니라 발광다이오드에서 발산되는 열의 방출이 용이하게 이루어져 전기적 특성이 양호한 고효율의 발광다이오드 모듈을 제공할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.

전술한 본 발명은, 전자기기의 발광소자로 사용되는 모듈(1)을 구성함에 있어서, 상기 모듈(1)은, 세라믹 소재나 PCB 등으로 이루어진 평평한 절연체 기판(10)의 상,하부면에 각각 배열된 전극(11)들이 절연체 기판(10)을 관통하는 연결봉(11a)에 의하여 상하부가 서로 연결되고, 절연체 기판(10)의 상부 일측 전극(11)에 고정된 발광다이오드(12)가 타측 전극(11)에 와이어(12a)로 연결되며, 절연체 기판(10)의 상부에는 금속 반사기(20)가 기판의 둘레를 따라서 접합 고정되고, 반사기(20)는 길게 형성된 관으로 구성되어 그 내부에는 수납홈(21)이 형성된 것을 특징으로 하는 전자기기용 발광다이오드 모듈에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

Description

전자기기용 발광다이오드 모듈{a LED module for electric news tape}

도 1의 종래의 기술을 예시한 분해 사시도,

도 2는 본 발명의 일실시예를 예시한 사시도,

도 3은 본 발명의 일실시예를 예시한 분해 사시도,

도 4는 본 발명의 일실시예를 예시한 분해 단면도,

도 5는 본 발명의 일실시예를 예시한 결합 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 모듈 10 : 절연체 기판

11 : 전극 11a : 연결봉

12 : 발광다이오드 12a : 와이어

20 : 반사기 20a : 도금막

21 : 수납홈 30 : 접합층

101 : 제1세라믹기판 102 : 제2세라믹기판

102a : 수납홈 102 : 전극

105 : LED소자 120 : 금속반사판

일반적으로 발광다이오드는 LED(light emitting diode)라하며 반도체에 전압을 가할 때 생기는 전기 루미네선스(전기장발광)를 이용하여 발광효과를 얻도록 구성된 것으로서 현대에는 각종 계기류의 표시소자, 전자기기의 표시용 램프, 숫자표시 장치 및 전광판 등에 널리 사용되고 있다.

전술한 발광다이오드는 공개특허공보 2003-0053853호의 "발광다이오드 패키지"에서 이미 제안된 바 있고, 도 1에 도시한 바와 같이 제1세라믹기판(101)의 상부에 원형의 수납홈(102a)이 형성된 제2세라믹기판(102) 적층되고, 수납홈(102a)의 내부 중앙에는 LED소자(105)가 수납되어 전극(103)과 와이어(107)로 연결되며, 수납홈(102a)에는 아래로 갈수록 폭이 좁은 원통형 금속반사판(120)이 삽입 고정된 구성으로 되어 있다.

그러나, 전술한 종래의 "발광다이오드 패키지"는 제1세라믹기판(101)의 상 부에 수납홈(102a)이 가공된 제2세라믹기판(102)을 적층하고 별도의 금속반사판(120)을 설치해야하므로 제작이 까다로울 뿐 아니라 전체적인 부품의 수가 증가되어 제조원가가 높아지는 등의 폐단이 발생되었다.

또한, 금속반사판(120)은 LED소자(105)의 휘도(輝度)를 높여주는 효과는 기대할 수 있으나, 얇은 금속판을 가공한 것이므로 열 방출효과는 그다지 높지 않기 때문에 열 방출특성이 현저하게 저하되는 등의 문제점이 발생되었다.

더욱이, 수납홈(102a)의 중앙에 고정된 LED소자(105)를 전극(103)에 와이어(107)로 연결하기 위해서는 자동용접기의 전극집게가 수납홈(102a)의 내부에서 이동될 수 있는 충분한 반경이 필요하기 때문에 발광다이오드 패키지의 초 소형화를 구현하기 어려웠다.

특히, 현대에는 발광다이오드 패키지의 전체적인 크기가 약2mm 이하를 요구하는 경우도 있고, 이때에는 반경 2mm의 크기 이내의 패키지 내부에 원형의 수납홈을 형성하고, LED소자를 와이어로 연결하는 것이 거의 불가능하였다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 그 목적은 모듈에 장착된 열전도성이 양호한 반사기에 의하여 발광다이오드(LED)의 휘도(輝度)를 높여줄 수 있고, 모듈의 크기를 최소화시킬 수 있을 뿐 아니라 발광다이오드에서 발산되는 열의 방출이 용이하게 이루어져 전기적 특성이 양호한 고효율의 발광다이오드 모듈을 제공함에 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 세라믹 소재나 PCB로 이루어진 평평한 절연체 기판(10)의 상,하부면에 각각 배열된 전극(11)들이 절연체 기판(10)을 관통하는 연결봉(11a)에 의하여 상하부가 서로 연결되고, 절연체 기판(10)의 상부 일측 전극(11)에 고정된 발광다이오드(12)가 타측 전극(11)에 와이어(12a)로 연결되며, 절연체 기판(10)의 상부에는 금속 반사기(20)가 기판의 둘레를 따라서 접합 고정되고, 반사기(20)의 표면에는 은(銀) 도금막(20a)이 형성되어 그 내부에는 수납홈(21)이 형성된 전자기기용 발광다이오드 모듈(1)에 있어서, 상기 반사기(20)는 전도성이 양호한 동(銅) 재질로 이루어져 길게 형성된 관으로 형성되고, 반사기(20)의 양측은 반원형 곡면을 이루도록 형성되며, 반사기(20)와 절연체 기판(10) 사이에는 금속합금으로 이루어진 링 형태의 접합층(30)이 접합됨을 특징으로 하는 전자기기용 발광다이오드 모듈에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지는 도 5에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 모듈(1)은 절연체 기판(10), 전극(11), 발광다이오드(12) 및 반사기(20)의 결합으로 구성된다.

상기 절연체 기판(10)은 평평한 판재로 구성되며, 주로 세라믹을 판재로 성형한 세라믹기판이나 합성수지를 판재로 성형한 PCB 등으로 구성되어 있다.

상기 절연체 기판(10)의 상,하부면에는 전극(11)들이 각각 배열되어 있고, 절연체 기판(10)을 관통하는 연결봉(11a)에 의하여 전극(11)들의 상하부가 서로 연결된다.

상기 전극(11)과 연결봉(11a)은 구멍이 뚫려진 절연체 기판(10)의 상,하부면에 액상의 금속물질을 도포하여 인쇄하면 구멍을 통해 금속물질이 주입되어 연결봉(11a)이 전극(11)과 함께 일체로 형성되는 것으로서 연결봉(11a)은 상하부 전극(11)들이 서로 연결되도록 하여 전원이 통할 수 있도록 하는 역할을 한다.

상기 절연체 기판(10)의 상부에 형성된 일측 전극(11)에는 발광다이오드(12)가 고정되어 있고, 절연체 기판(10)의 상부에 형성된 타측 전극(11)과 와이어(12a)로 서로 연결되어 있다.

상기 발광다이오드(12)는 합금으로 이루어진 도전성 용접소재를 사용하여 용접하여 전극(11)에 고정시키거나, 에폭시수지와 같은 접착제에 의하여 접착된다.

상기 절연체 기판(10)의 상부에는 금속 반사기(20)가 기판의 둘레를 따라서 접합되어 견고하게 고정되어 있고, 반사기(20)는 길게 형성된 관으로 구성되어 그 내부에는 수납홈(21)이 형성된 구성으로 되어 있다.

상기 반사기(20)는 전도성이 양호한 동(銅)을 프레스로 펀칭하여 길게 형성된 관으로 성형하면서 그 양측은 반원형 곡면을 이루도록 형성되고, 반사기(20)의 표면에는 은(銀) 도금막(20a)이 형성되어 열 방출효율과 반사효율을 높여줄 수 있도록 되어 있다.

따라서, 열전도성이 양호한 동(銅) 재질로 구성된 반사기(20)는 히트싱크 역할을 수행하는 것이므로 발광다이오드(12)의 점등에 의하여 발생되는 열을 신속하게 전도하여 효과적으로 방출시킬 수 있도록 되어 있고, 반사기(20)의 표면에 형성된 은(銀) 도금막(20a)은 고광택을 유지하여 발광다이오드(12)에서 발산하는 빛을 밝게 반사하여 확산시킬 수 있도록 되어 있다.

경우에 따라서는 동(銅) 재질에 다른 금속을 소량 첨가한 동(銅) 합금으로 반사기(20)를 구성하여 반도체의 종류에 따라 금속의 강도, 연성 및 전성 등을 적절하게 조절할 수 있는 것이므로 본 발명의 반사기(20)는 꼭 순수한 동(銅) 재질에 국한되는 것은 아니다.

상기 반사기(20)와 절연체 기판(10) 사이에는 금속합금으로 이루어진 링 형태의 접합층(30)이 접합되어 있고, 이 접합층(30)은 열에 의하여 용융되면서 반사기(20)를 절연체 기판(10)의 상면에 견고하게 고정시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 접합층(30)은 금(Au) 75∼85％와 주석(Sn) 15∼25중량％를 주성분으로 하는 금속합금으로 되어 있다.

이와 같이 금(Au)과 주석(Sn)을 주성분으로 하는 접합층(30)은 200∼350℃의 저온에서도 잘 용융되어 흐름성 및 용접특성이 우수할 뿐 아니라 융점(melting point), 젖음성(wettability) 등을 비롯하여, 기계적 특성(joint strength, hardness, creep-fatigue resistance), 전기적 특성(electrical conductivity), 열적특성(CTE, thermal conductivity) 등이 뛰어나면서도 유독성(toxicity)이 거의 없어 환경오염을 일으킬 염려가 없는 것으로서 절연체 기판(10)의 상면에 반사기(20)를 견고하게 접합시킬 수 있는 동시에 접합작업이 매우 간편하여 대외 경쟁력이 높은 발광다이오드 모듈을 제공할 수 있는 등의 이점이 있다.

상기 접합층(30)의 금속합금은 다르게 형성할 수도 있다. 즉, 은(Ag) 65∼75중량％, 동(Cu) 25∼35중량％를 주성분으로 하는 합금으로 구성할 수도 있 다.

이와 같이 은(Ag)과 동(Cu)을 주성분으로 하는 접합층(30)은 760℃∼800℃의 비교적 고온에 용융되나 용접 특성이 우수할 뿐 아니라 접합강도가 매우 강하여 피로 수명이 길고, 젖음 특성이 향상되어 산화를 방지할 수 있는 것으로서, 반사기(20)를 견고하게 접합시킬 수 있는 등의 이점이 있다.

경우에 따라서는 상기 접합층(30)이 실리콘이나 에폭시수지와 같은 접착제를 사용하여 절연체 기판(10)의 상면에 반사기(20)를 접착하여 고정시킬 수도 있다.

상기 반사기(20)의 내부에 형성된 수납홈(21)에는 투명한 에폭시수지가 주입되어 수납홈(21)의 내부에 고정된 발광다이오드(12)와 와이어(12a) 등을 고정시키고, 발광다이오드(12)에서 발생되는 열을 반사기(20)로 전도하여 열 방출특성을 높여줄 수 있도록 되어 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명은, 은(銀) 도금막(20a)이 피복되어 고광택을 유지하는 반사기(20)에 의하여 발광다이오드(12)에서 발산되는 빛을 밝게 반 사하여 확산시킬 수 있는 것이므로 전체적인 발광다이오드(12)의 휘도(輝度)를 높여줄 수 있을 뿐 아니라 열전도성이 양호하면서도 상당한 두께를 갖는 동(銅) 재질의 반사기(20)가 발광다이오드(12)를 감싸면서 히트싱크 역할을 수행하는 것이므로 발광다이오드(12)의 점등에 의하여 발생되는 열을 신속하게 전도하여 방출시킬 수 있는 등의 이점이 있는 것으로서 전기적 특성이 양호한 고효율의 발광다이오드 모듈을 구현할 수 있는 것이다.

또한, 상기 반사기(20)에 형성된 수납홈(21)이 발광다이오드(12)의 수납영역을 겸용하는 것이므로 모듈(1)이 1개의 절연체 기판(10)과 반사기(20)로 구성되어 전체적인 부품의 수감 감소되는 것이므로 종래와 같이 제1세라믹기판, 수납홈이 가공된 제2세라믹기판, 별도의 반사기를 사용하는 것에 비하여 전체적인 모듈(1)의 제조공정이 간단하면서도 제조원가를 저렴하게 유지할 수 있는 등의 이점이 있는 것이다.

특히, 본원발명의 반사기(20)는 일 방향으로 길게 형성되어 자동용접기의 전극집게가 양측으로 이동될 수 있는 최소한의 수납공간 만으로 수납홈(21)이 형성된 것이므로 종래와 같이 수납홈이 원형으로 형성되는 것에 비하여 그 크기를 최소화시킬 수 있는 것으로서 날로 슬림화(slim type) 및 소형화되는 현대 전자기기들의 요구를 충족시켜줄 수 있는 대외 경쟁력 높은 발광다이오드 모듈을 제공할 수 있는 것이다.

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세라믹 소재나 PCB로 이루어진 평평한 절연체 기판(10)의 상,하부면에 각각 배열된 전극(11)들이 절연체 기판(10)을 관통하는 연결봉(11a)에 의하여 상하부가 서로 연결되고, 절연체 기판(10)의 상부 일측 전극(11)에 고정된 발광다이오드(12)가 타측 전극(11)에 와이어(12a)로 연결되며, 절연체 기판(10)의 상부에는 금속 반사기(20)가 기판의 둘레를 따라서 접합 고정되고, 반사기(20)의 표면에는 은(銀) 도금막(20a)이 형성되어 그 내부에는 수납홈(21)이 형성된 전자기기용 발광다이오드 모듈(1)에 있어서,

상기 반사기(20)는 전도성이 양호한 동(銅) 재질로 이루어져 길게 형성된 관으로 형성되고, 반사기(20)의 양측은 반원형 곡면을 이루도록 형성되며, 반사기(20)와 절연체 기판(10) 사이에는 금속합금으로 이루어진 링 형태의 접합층(30)이 접합됨을 특징으로 하는 전자기기용 발광다이오드 모듈.