KR100592327B1

KR100592327B1 - Light emitting diode module for electronic device

Info

Publication number: KR100592327B1
Application number: KR20030093526A
Authority: KR
Inventors: 한규진; 임종화
Original assignee: 주식회사 코스텍시스
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2006-06-21
Also published as: KR20050061909A

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 있을 뿐 아니라 전자기기에서 발산되는 열의 방출이 용이하게 이루어져 전기적 특성이 양호한 고효율의 발광다이오드 모듈을 제공할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode module used as a light emitting device of an electronic device, and more particularly, to improve the luminance of a light emitting diode (LED) by a reflector having good thermal conductivity mounted on the module. The present invention relates to a light emitting diode module having a high electrical property, which can be easily discharged from an electronic device, thereby providing good electrical characteristics.

전술한 본 발명은, 전자기기의 발광소자로 사용되는 모듈(10)을 구성함에 있어서, 상기 모듈(10)은, 평평한 판재의 양면에 전극회로(11a)들이 패턴을 이루어 배열된 세라믹 기판(11)과; 상기 세라믹 기판(11)의 전면 전극회로(11a)에 고정되는 발광다이오드(12)와; 세라믹 기판(11)의 전면에 고정되는 금속판재의 중앙에는 원추형의 반사공(13a)이 뚫려진 반사기(13)와; 상기 반사기(13)와 세라믹 기판(11) 사이에 위치되는 접합층(14)과; 상기 접합층(14)이 열에 의하여 용융되면서 반사기(13)가 세라믹 기판(11)에 부착됨을 특징으로 하는 전자기기용 발광다이오드 모듈에 의하여 달성될 수 있는 것이다.In the above-described present invention, in the configuration of the module 10 used as a light emitting device of an electronic device, the module 10 includes a ceramic substrate 11 in which electrode circuits 11a are arranged on both surfaces of a flat plate. )and; A light emitting diode 12 fixed to the front electrode circuit 11a of the ceramic substrate 11; A reflector 13 in which a conical reflection hole 13a is drilled in the center of the metal plate fixed to the front surface of the ceramic substrate 11; A bonding layer (14) positioned between the reflector (13) and the ceramic substrate (11); As the bonding layer 14 is melted by heat, the reflector 13 may be attached to the ceramic substrate 11.

Description

Light emitting diode module for electronic device {a LED module for electric news tape}

도 1은 본 발명의 일실시예를 예시한 사시도,1 is a perspective view illustrating an embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 일실시예를 예시한 분해 사시도,2 is an exploded perspective view illustrating an embodiment of the present invention;

도 3a는 본 발명의 일실시예를 예시한 결합 단면도,3A is a cross-sectional view illustrating an embodiment of the present invention;

도 3b는 본 발명의 일실시예를 예시한 분해 단면도,Figure 3b is an exploded cross-sectional view illustrating an embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명이 전광판에 설치된 상태를 예시한 사용상태의 사시도.Figure 4 is a perspective view of the use state illustrating a state in which the present invention is installed on an electric sign.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 전광판 1a : 프레임1: Display board 1a: Frame

10 : 모듈 11 : 세라믹 기판10 module 11 ceramic substrate

11a : 전극회로 12 : 발광다이오드11a: electrode circuit 12: light emitting diode

13 : 반사기 13a : 반사공13: reflector 13a: reflector

13b : 도금막 14 : 접합층13b: plating film 14: bonding layer

일반적으로 발광다이오드는 LED(light emitting diode)라하며 반도체에 전압을 가할 때 생기는 전기 루미네선스(전기장발광)를 이용하여 발광효과를 얻도록 구성된 것으로서 현대에는 자동차 계기류의 표시소자, 광통신용 광원 등 각종 전자기기의 표시용 램프, 숫자표시 장치나 계산기의 카드 판독기 등에 널리 사용되고 있다.Generally, a light emitting diode is called an LED (light emitting diode), and is configured to obtain a light emitting effect by using an electric luminescence (electric field emission) generated when a voltage is applied to a semiconductor. It is widely used for display lamps of various electronic devices, numeric display devices, and card readers for calculators.

그러나, 전술한 발광다이오드는 전자기기에 내장된 PCB에 고정되어 빛을 발산하도록 구성되어 있고, 이중에서도 휴대폰과 같은 전자기기에는 10개 이상의 발광다이오드들이 설치되어 액정화면이나 각종 버튼들에 밝은 조명을 부여하는 것이므로 전체적인 전력의 소모량이 증대되면서 상당한 열을 발생함에 따라 결국 충전 배터리의 사용시간이 단축되었을 뿐 아니라 주변기기에 나쁜 영향을 주는 등의 폐단이 발생되었으며, 특히 발광다이오드가 설치공간을 많이 차지함에 따라 날로 소형화 및 슬림화(slim type)되는 현대 기기들의 요구조건을 충족시킬 수 없었다.However, the above-described light emitting diode is fixed to the PCB embedded in the electronic device and is configured to emit light. Among them, more than 10 light emitting diodes are installed in the electronic device such as a mobile phone to provide bright light to the LCD screen or various buttons. As a result of the increase of the overall power consumption, a considerable amount of heat was generated, which resulted in not only shortening the use time of the rechargeable battery but also adversely affecting the peripheral devices. As a result, they could not meet the requirements of modern devices that are becoming smaller and slimmer.

또한, 옥외광고에 사용되는 문자표시장치 중의 하나인 전광판(電光板)은 발광다이오드를 매트릭스 형태로 배열하여 문자나 도형, 영상데이터를 표현하는 한편 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 발광다이오드(LED)를 사용하여 천연색의 동영상을 볼 수 있도록 되어 있다.In addition, an electronic signboard, one of the character display devices used in outdoor advertisements, arranges light emitting diodes in a matrix form to express characters, figures, and image data, while red, green, and blue colors are used. The light emitting diode (LED) of the) can be used to watch the video in natural colors.

이와 같이 전광판에 배열된 발광다이오드들은 멀리서도 영상을 관찰 할 수 있도록 하기 위하여 매우 밝은 빛을 내는 고휘도(高輝度)의 발광다이오드(LED)를 사용함에 따라 전체적으로 전력(電力)의 사용량이 증대되는 등의 폐단이 발생되었다.As such, the light emitting diodes arranged on the display board use high-brightness light emitting diodes (LEDs) that emit very bright light so that the image can be viewed from a distance. Of the lungs occurred.

더욱이, 고휘도(高輝度)의 발광다이오드는 빛을 발산할 때 상당한 열을 발생하는 것이므로 열의 방출을 위하여 별도의 환기장치나 냉각장치 등을 설치해야하므로 전체적으로 전광판의 구조가 복잡해지고, 전력의 소모가 증대되는 등의 문제점이 있었을 뿐 아니라 전광판이 두꺼워짐에 따라 두께가 얇은 슬림타입의 전광판을 구현할 수 없었다.In addition, since high-brightness light emitting diodes generate considerable heat when they emit light, a separate ventilator or a cooling device must be installed to emit heat. Not only there was a problem such as increase, but as the electronic board became thick, it was impossible to implement a slim type electronic board.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 그 목적은 모듈에 장착된 열전도성이 양호한 반사기에 의하여 발광다이오드(LED)의 휘도(輝度)를 높여줄 수 있을 뿐 아니라 전자기기에서 발산되는 열의 방출이 용이하게 이루어져 전기적 특성이 양호한 고효율의 전광판용 발광다이오드 모듈을 제공함에 있는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is not only to improve the luminance of a light emitting diode (LED) by a reflector having good thermal conductivity mounted on a module, but also to remove heat generated from an electronic device. It is to provide a high-efficiency LED panel module having high electrical properties is easy to emit light.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 평평한 판재의 양면에 전극회로(11a)들이 패턴을 이루어 배열된 세라믹 기판(11)과, 세라믹 기판(11)의 전면 전극회로(11a)에 고정되는 발광다이오드(12)와, 세라믹 기판(11)의 전면에 고정되는 금속판재의 중앙에는 원추형의 반사공(13a)이 뚫려지고 열전도성이 양호한 동(銅) 재질로 구성되며 표면에는 은(銀) 도금막(13b)이 형성되진 반사기(13)와, 상기 반사기(13)와 세라믹 기판(11) 사이에 위치되는 접합층(14)으로 구성되는 발광다이오드 모듈(10)에 있어서, 상기 접합층(14)은 금(Au) 75∼85％와 주석(Sn) 15∼25중량％를 주성분으로 하는 금속합금이거나, 은(Ag) 65∼75중량％, 동(Cu) 25∼35중량％를 주성분으로 하는 합금으로 구성되어 열에 의하여 용융되면서 상기 반사기(13)가 세라믹 기판(11)에 부착됨을 특징으로 하는 전자기기용 발광다이오드 모듈에 의하여 달성될 수 있는 것이다.A feature of the present invention for achieving the above object is a fixed to the ceramic substrate 11 and the front electrode circuit (11a) of the ceramic substrate 11, the electrode circuit (11a) arranged in a pattern on both sides of the flat plate material The light emitting diode 12 is formed of a conical reflective hole 13a in the center of the metal plate fixed to the front surface of the ceramic substrate 11, and is made of a copper material having good thermal conductivity. In the light emitting diode module 10 comprising the reflector 13 having the plated film 13b formed thereon and the bonding layer 14 positioned between the reflector 13 and the ceramic substrate 11, the bonding layer (14) is a metal alloy composed mainly of 75 to 85% of gold (Au) and 15 to 25% by weight of tin (Sn), or 65 to 75% by weight of silver (Ag) and 25 to 35% by weight of copper (Cu) The reflector 13 is attached to the ceramic substrate 11 while being composed of an alloy having a main component and being melted by heat. What can be achieved by the light emitting diode module for electronic devices.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, described in detail by the accompanying drawings a preferred embodiment for achieving the above object is as follows.

도 1 내지는 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 모듈(10)은 각종 전자기기들 중에서 전광판(1)을 구성하는 화소(畵素) 단위로 사용한 것을 일실시예로 예시하였다. 그러나, 본 발명에 의한 발광다이오드 모듈(10)은 전광판(1)에 사용되는 것에 국한되는 것은 아니고, 다양한 전자기기들의 발광소자로 사용된다.As illustrated in FIGS. 1 to 4, the module 10 according to the present invention has been exemplified as one embodiment using a unit of pixels constituting the electronic display panel 1 among various electronic devices. However, the light emitting diode module 10 according to the present invention is not limited to that used for the electronic display panel 1, but is used as a light emitting device of various electronic devices.

상기 전광판(1)의 프레임(1a) 전면에는 무수한 모듈(10)들이 가로세로 매트릭스 형태로 배열되어 전광판(1)을 구성할 수 있도록 되어 있다.On the front of the frame 1a of the display board 1, a myriad of modules 10 are arranged in a matrix in a vertical and horizontal manner to configure the display board 1.

상기 모듈(10)은 세라믹 기판(11), 발광다이오드(12), 반사기(13)의 결합으로 구성된다.The module 10 is composed of a combination of a ceramic substrate 11, a light emitting diode 12, and a reflector 13.

상기 세라믹 기판(11)은 평평한 세라믹 판재의 양면에 전극회로(11a)들이 패턴을 이루어 배열된 구성으로 되어 있다.The ceramic substrate 11 has a structure in which electrode circuits 11a are arranged in a pattern on both surfaces of a flat ceramic plate.

상기 세라믹 기판(11)에는 초 박막형의 전극회로(11a)들이 형성되어 초소형으로 이루어짐에 따라 고화질의 동영상을 볼 수 있는 슬림(slim) 타입의 전광판(1)을 구현할 수 있도록 되어 있다.As the ultra-thin electrode circuit 11a is formed on the ceramic substrate 11, the ultra-thin electrode circuit 11a is configured to realize a slim type electric display panel 1 capable of viewing a high quality video.

상기 세라믹 기판(11)의 전면 전극회로(11a)에는 발광다이오드(12)가 고정되어 있고, 발광다이오드(12)들은 전광판(1)에 구비된 파워서플라이(일반적인 구성이므로 도시하지 않았음)로부터 직류 전류를 공급받아 3색으로 발광된다.The light emitting diodes 12 are fixed to the front electrode circuit 11a of the ceramic substrate 11, and the light emitting diodes 12 are directly connected to a direct current from a power supply (not shown in the drawing) provided in the display panel 1. Light is emitted in three colors by receiving current.

상기 세라믹 기판(11)의 전면에는 금속판재로 이루어져 고광택을 발산하는 반사기(13)가 고정되어 있고, 반사기(13)의 중앙에는 그 후방으로 갈수록 폭이 좁아지는 원추형의 반사공(13a)이 뚫려져 있다.The front surface of the ceramic substrate 11 is fixed with a reflector 13 made of a metal plate to emit a high gloss, and in the center of the reflector 13 a conical reflective hole 13a narrowing toward the rear thereof is drilled. Lost

상기 반사공(13a)의 내부에는 발광다이오드(12)가 위치되어, 반사공(13a)이 발광다이오드(12)의 빛을 확산하여 반사시킬 수 있도록 되어 있다.The light emitting diode 12 is positioned inside the reflecting hole 13a so that the reflecting hole 13a can diffuse and reflect the light of the light emitting diode 12.

상기 반사기(13)는 열전도성이 양호한 동(銅) 재질로 구성되어 발광다이오드(12)의 점등에 의하여 발생되는 열을 신속하게 전도하여 효과적으로 방출시킬 수 있도록 되어 있고, 반사기(13)의 표면에는 은(銀) 도금막(13b)이 형성되어 고광택을 유지할 수 있도록 함으로써 발광다이오드(12)에서 발산하는 빛을 밝게 반사하여 확산시킬 수 있도록 되어 있다.The reflector 13 is made of a copper material having good thermal conductivity, so that the heat generated by the lighting of the light emitting diodes 12 can be quickly conducted and effectively released, and the surface of the reflector 13 The silver plating film 13b is formed to maintain high gloss so that light emitted from the light emitting diodes 12 can be brightly reflected and diffused.

경우에 따라서는 동(銅) 재질에 다른 금속을 소량 첨가한 동(銅) 합금으로 반사기(13)를 구성하여 반도체의 종류에 따라 금속의 강도, 연성 및 전성 등을 적 절하게 조절할 수 있는 것이므로 본 발명의 반사기(13)는 꼭 순수한 동(銅) 재질에 국한되는 것은 아니다.In some cases, the reflector 13 is made of a copper alloy in which a small amount of other metal is added to the copper material, so that the strength, ductility, and conductivity of the metal can be properly adjusted according to the type of semiconductor. The reflector 13 of the present invention is not necessarily limited to pure copper material.

상기 반사기(13)와 세라믹 기판(11) 사이에는 금속합금으로 이루어진 접합층(14)이 위치되어 있고, 이 접합층(14)은 열에 의하여 용융되면서 반사기(13)를 세라믹 기판(11)의 전면에 견고하게 고정시킬 수 있도록 되어 있다.A bonding layer 14 made of a metal alloy is positioned between the reflector 13 and the ceramic substrate 11. The bonding layer 14 is melted by heat, and the reflector 13 is formed on the front surface of the ceramic substrate 11. It is designed to be firmly fixed on the

상기 접합층(14)은 금(Au) 75∼85％와 주석(Sn) 15∼25중량％를 주성분으로 하는 금속합금으로 되어 있다.The said bonding layer 14 is a metal alloy which has 75-85% of gold (Au) and 15-25 weight% of tin (Sn) as a main component.

이와 같이 금(Au)과 주석(Sn)을 주성분으로 하는 접합층(14)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 세라믹 기판(11)의 전면에 반사기(13)를 견고하게 접합시킬 수 있는 동시에 접합작업이 매우 간편하여 대외 경쟁력이 높은 발광다이오드 모듈을 제공할 수 있는 등의 이점이 있다.As described above, the bonding layer 14 mainly composed of gold (Au) and tin (Sn) melts well even at low temperatures of 200 to 350 ° C., thereby providing excellent flowability and welding characteristics, as well as melting point and wettability. Mechanical strength (joint strength, hardness, creep-fatigue resistance), electrical conductivity (CTE), thermal conductivity (CTE), etc. There is no advantage in that the reflector 13 can be firmly bonded to the front surface of the ceramic substrate 11 and the bonding operation is very simple, so that a light emitting diode module having a high external competitiveness can be provided.

상기 접합층(14)의 금속합금은 다르게 형성할 수도 있다. 즉, 은(Ag) 65∼75중량％, 동(Cu) 25∼35중량％를 주성분으로 하는 합금으로 구성할 수도 있다.The metal alloy of the bonding layer 14 may be formed differently. That is, it can also be comprised from the alloy which has 65-75 weight% of silver (Ag) and 25-35 weight% of copper (Cu) as a main component.

이와 같이 은(Ag)과 동(Cu)을 주성분으로 하는 접합층(14)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(13)를 견고하게 접합시킬 수 있는 등의 이점이 있다.As described above, the bonding layer 14 mainly composed of silver (Ag) and copper (Cu) is melted at relatively high temperatures of 760 ° C to 800 ° C, but has excellent welding properties and a very strong bonding strength, thus providing a long fatigue life and wetness. The characteristics can be improved to prevent oxidation, and there is an advantage such that the reflector 13 can be firmly bonded.

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.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명은, 세라믹 기판(11)의 전면에 고정된 반사기(13)의 중앙 원추형 반사공(13a) 내부에 발광다이오드(12)가 위치되는 것이므로 은(銀) 도금막(13b)에 의하여 고광택을 유지하는 반사공(13a)에 의하여 발광다이오드(12)에서 발산되는 빛을 밝게 반사하여 확산시킬 수 있는 것이므로 전력(電力)의 사용량은 증가하지 않은 상태에서도 발광다이오드(12)의 휘도(輝度)를 높여줄 수 있는 것으로서 각종 전자기기의 충전배터리의 사용량을 절감시킬 수 있을 뿐 아니라 이러한 발광다이오드 모듈(10)을 전광판(1)에 설치하는 경우에는 멀리서도 선명한 동영상을 관찰 할 수 있는 등의 이점이 있는 것이다.In the present invention as described above, since the light emitting diode 12 is located inside the central conical reflection hole 13a of the reflector 13 fixed to the front surface of the ceramic substrate 11, a silver plated film ( The light emitting diodes 12 can be brightly reflected and diffused by the light emitting diodes 12 by the reflecting holes 13a which maintain high gloss by 13b). It is possible to increase the brightness of the battery, which not only reduces the use of rechargeable batteries of various electronic devices, but also when the light emitting diode module 10 is installed on the display panel 1, it is possible to observe clear video from a distance. There is such an advantage.

또한, 전력의 사용량이 높은 고휘도의 발광다이오드(12)를 사용할 필요가 없는 것이므로 발광다이오드(12)의 점등에 의하여 발산되는 열의 온도가 매우 높지 않을 뿐 아니라 열전도성이 양호한 동(銅) 재질로 구성된 반사기(13)에 의하여 발 광다이오드(12)에서 발산되는 열을 신속하게 전도하여 효과적으로 방출시킬 수 있는 것이므로 전기적 특성이 양호한 고효율의 발광다이오드 모듈을 구현할 수 있는 것이다.In addition, since it is not necessary to use a high-brightness light emitting diode 12 having a high power consumption, the temperature of heat emitted by the lighting of the light emitting diode 12 is not very high, and is made of a copper material having good thermal conductivity. Since the reflector 13 can quickly conduct heat emitted from the light emitting diodes 12 and effectively emit them, it is possible to implement a high efficiency light emitting diode module having good electrical characteristics.

Claims

delete

The ceramic substrate 11 in which the electrode circuits 11a are arranged in a pattern on both surfaces of the flat plate, the light emitting diodes 12 fixed to the front electrode circuit 11a of the ceramic substrate 11, and the ceramic substrate 11 A reflector 13 having a conical reflection hole 13a formed in the center of the metal plate fixed to the front surface of the metal plate and having a high thermal conductivity, and a silver plated film 13b formed on the surface thereof. And a light emitting diode module 10 composed of a bonding layer 14 positioned between the reflector 13 and the ceramic substrate 11,

The bonding layer 14 is a metal alloy mainly composed of 75 to 85% of gold (Au) and 15 to 25% by weight of tin (Sn), or 65 to 75% by weight of silver (Ag) and 25 to 35 copper (Cu). A light emitting diode module for an electronic device, characterized in that the reflector (13) is attached to a ceramic substrate (11) while being composed of an alloy having a weight percent as a main component and melting by heat.