KR100696851B1 - 발광 소자 어레이용 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 소자 어레이용 구조에 관한 것으로, 히트 싱크와; 상기 히트 싱크 상부에 고정되어 있고, 상호 이격되고 전기적으로 독립적인 두 전극라인을 갖고, 두 전극라인 사이 일부가 노출되는 플렉서블(Flexible) 기판과; 상기 노출된 플렉서블 기판의 두 전극라인에 전기적으로 연결되도록 본딩된 발광 소자 패키지와; 상기 두 전극라인 사이 영역에서 상기 발광 소자 패키지와 상기 히트 싱크에 접촉되는 히트 슬러그를 포함하여 구성된다.
따라서, 본 발명은 발광 소자 패키지에서 발생된 열이 히트 싱크로 직접 방출되도록 구성하여 방열성을 높일 수 있는 효과가 있다.
발광소자, 열, 히트싱크, 절연체, 플렉서블기판

Description

발광 소자 어레이용 구조 { Stucture for light emitting device array }
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시장치 백라이트 유닛의 광원으로 사용되는 발광 다이오드 어레이에서 하나의 패키지가 실장된 상태의 개략적인 단면도
도 2는 발광 다이오드 어레이의 사진도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자 어레이용 구조의 개략적인 단면도
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자 어레이용 구조에서 열방출되는 경로를 도시한 상세 단면도
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자 어레이용 구조의 개략적인 단면도
도 6a와 6b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자 어레이용 구조의 개략적인 단면도
도 7a와 7b는 본 발명에 따른 발광 소자 어레이용 구조에서 플렉서블 기판이 히트 싱크와 고정되는 것을 설명하는 일부 단면도
도 8은 본 발명에 따른 구조에 실장되는 발광 소자 패키지에 렌즈가 부착된 상태를 도시한 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100,200 : 히트 싱크 110 : 플렉서블 기판
110a,110a1,110b,110b1 : 전극라인 110a2,110a3,110b2,110b3 : 피복층
111 : 관통홀 115a,115b : 솔더
120 : 발광 소자 패키지 130 : 히트 슬러그
150,310 : 접착제 210,270 : 홈
320 : 고정핀 350 : 렌즈
본 발명은 발광 소자 어레이용 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광 소자 패키지에서 발생된 열이 히트 싱크로 직접 방출되도록 구성하여 방열성을 높일 수 있는 발광 소자 어레이용 구조에 관한 것이다.
일반적으로 사용되고 있는 CRT(Cathode Ray Tube)는 텔레비전(TV)을 비롯해서 계측기기 및 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화 및 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다.
따라서, 각종 전자제품의 소형화 및 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있어, 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시소자(PDP ; Plasma Display Panel) 및 EL 표시소자(ELD ; ElectroLuminescence Display) 등이 개발되어 상용화되고 있다.
한편, 액정표시장치는 외부에서 들어오는 광원의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 장치이기 때문에, 액정표시장치의 패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원인 백라이트 유닛(Back light unit)이 반드시 필요로 한다.
이러한 백 라이트는 광원으로는 EL(Electro Luminescence), LED(Light Emitting Diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp), HCFL(Hot Cathode Fluorescent Lamp) 등이 사용되고 있다.
상기 CCFL를 광원으로 이용한 액정 표시장치의 백라이트 유닛은 색재현율이 60~70% 수준이나, 발광 다이오드를 광원으로 사용한 백라이트 유닛은 120%의 색 재현율을 나타낼 수 있어 최근 발광 다이오드는 액정표시장치의 광원으로 많이 개발되어 지고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 표시장치 백라이트 유닛의 광원으로 사용되는 발광 다이오드 어레이에서 하나의 패키지가 실장된 상태의 개략적인 단면도로서, 히트싱크(Heat sink)(10) 상부에 절연층(11), 상호 이격된 한 쌍의 전극라인(12a,12b)과 보호층(13)이 순차적으로 형성되어 있고; 상기 한 쌍의 전극라인(12a,12b)의 일부가 노출되도록 상기 보호층(13) 일부가 제거된 개구(14)가 형성되어 있고; 상기 한 쌍의 전극라인(12a,12b) 사이의 절연층(11) 상부에 발광 다이오드 패키지가 실장되어 있고, 상기 한 쌍의 전극라인(12a,12b)과 상기 발광 다이오 드 패키지의 리드(22)가 전기적으로 연결되어 있다.
이러한 구조로 발광 다이오드 패키지(50) 복수개는 도 2에 도시된 바와 같이, 절연층(11)에 어레이되어 실장된다.
여기서, 상기 절연층은 발광 다이오드 패키지와 히트 싱크 사이에 전기적인 단락(Short)를 방지하기 위해 필수적으로 히트 싱크 상부에 코팅되어 있어야 한다.
한편, 상기 발광 다이오드 패키지는 히트 싱크(20)와; 상기 히트 슬러그(20) 상부에 본딩된 발광 다이오드(30)와; 상기 발광 다이오드(30)와 와이어(31) 본딩되는 리드들(22)과; 상기 히트 슬러그(20)와 리드들(22)이 사출 성형되는 플라스틱 사출부(21)와; 상기 발광 다이오드(30)와 와이어(31)를 감싸는 렌즈(40)로 구성된다.
전술된 종래의 발광 다이오드 어레이는 발광 다이오드에서 발생된 열이 히트 슬러그를 통하여 히트 싱크로 전달되어 방출되는데, 히트 싱크 상부에는 절연층이 형성되어 있어, 열전달 효율이 저하되어 전체적인 방열성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 전극라인을 도전성 금속 또는 도전성 페이스트로 패터닝하여 만들기 때문에, 어레이 면적 제한으로 복잡한 전극라인을 형성할 수 없게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 발광 소자 패키지에서 발생된 열이 히트 싱크로 직접 방출되도록 구성하여 방열성을 높일 수 있는 발광 소자 어레이용 구조를 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는,
히트 싱크와;
상기 히트 싱크 상부에 고정되어 있고, 상호 이격되고 전기적으로 독립적인 두 전극라인을 갖고, 두 전극라인 사이 일부가 노출되는 플렉서블(Flexible) 기판과;
상기 노출된 플렉서블 기판의 두 전극라인에 전기적으로 연결되도록 본딩된 발광 소자 패키지와;
상기 두 전극라인 사이 영역에서 상기 발광 소자 패키지와 상기 히트 싱크에 접촉되는 히트 슬러그를 포함하여 구성된 발광 소자 어레이용 구조가 제공된다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는,
히트 싱크와;
상기 히트 싱크 상부에 고정되어 있고, 상호 이격되고 전기적으로 독립적인 두 전극라인을 갖고, 두 전극라인 사이 일부가 노출되는 플렉서블(Flexible) 기판과;
상기 노출된 플렉서블 기판의 두 전극라인에 전기적으로 연결되고, 상기 히트 싱크에 본딩된 발광 소자 패키지를 포함하여 구성된 발광 소자 어레이용 구조가 제공된다.
상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 또 다른 양태(樣態)는,
상부에 홈이 형성된 히트 싱크와;
상기 히트 싱크 홈 내부에 실장되는 발광 소자 패키지와;
상기 히트 싱크 상부에 고정되어 있고, 상호 이격되고 전기적으로 독립적인 두 전극라인을 갖고, 두 전극라인 사이 일부가 노출되며, 상기 노출된 두 전극라인이 발광 소자 패키지와 전기적으로 연결되는 플렉서블(Flexible) 기판을 포함하여 구성된 발광 소자 어레이용 구조가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자 어레이용 구조의 개략적인 단면도로서, 히트 싱크(100)와; 상기 히트 싱크(100) 상부에 고정되어 있고, 상호 이격되고 전기적으로 독립적인 두 전극라인을 갖고, 두 전극라인 사이 일부가 노출되는 플렉서블(Flexible) 기판(110)과; 상기 노출된 플렉서블 기판(110)의 두 전극라인에 전기적으로 연결되도록 본딩된 발광 소자 패키지(120)와; 상기 두 전극라인(110a,110b) 사이 영역에서 상기 발광 소자 패키지(120)와 상기 히트 싱크(100)에 접촉되는 히트 슬러그(130)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 발광 소자 어레이용 구조는 복수개의 발광 소자가 어레이된 모듈을 만들기 위하여, 하나의 발광 소자 패키지를 실장하기 위한 최소 단위의 구조이다.
그러므로, 실제적인 발광 소자 어레이를 구현하기 위해서는, 상기 플렉서블 기판에서는 두 전극라인 사이가 노출되는 영역이 복수개이고, 이 각각의 노출된 전극라인에 발광 소자 패키지가 실장되는 것이다.
상기 플렉서블 기판(110)의 두 전극라인에 대해서는 후술하는 도 4에 상세히 기재한다.
그러므로, 본 발명은 발광 소자 패키지에서 발생된 열이 절연막을 통하지 않고, 히트 싱크로 직접 방출되도록 발광 소자 어레이용 구조가 구성되어 방열성을 높일 수 있는 것이다.
삭제
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 발광 소자 어레이용 구조에서 열방출되는 경로를 도시한 상세 단면도로서, 먼저, 플렉서블 기판은 통상으로, 휘어짐이 원활한 기판이고, 플렉서블 기판에는 발광 소자 패키지와 전기적인 연결을 위한 전극라인 이외에 다른 기능을 수행하는 전극라인들이 더 포함될 수 있다.
그리고, 이 플렉서블 기판은 플렉서블한 상, 하 피복층(110a3,110a2,110b3,110b2)으로 두 전극라인(110a1,110b1)이 감싸여져 있으며, 상기 플렉서블 기판의 두 전극라인(110a1,110b1) 사이 일부는 노출된다.
이 노출된 두 전극라인(110a1,110b1)에 발광 소자 패키지의 전극 단자가 솔 더(115a,115b)에 의해 본딩된다.
그리고, 상기 발광 소자 패키지(120)와 상기 히트 싱크(100)에 접촉되는 히트 슬러그(130)가 개재되어 있다.
그러므로, 상기 발광 소자 패키지(120)에서 발생된 열은 상기 히트 슬러그(130)를 통하여 히트 싱크(100)로 전달되어 외부로 방출됨으로, 종래 기술과 같이 히트 싱크(100) 상부에 절연층이 구비되어 있지 않아, 열방출 효율을 높일 수 있는 것이다.
상기 히트 슬러그(130)는 히트 싱크(100) 상부에 본딩될 수도 있는데, 상기 발광 소자 패키지(120)에 히트 슬러그(130)가 포함되어 있으면 패키지를 제조하기도 용이하고, 패키지를 히트 싱크에 실장하기도 용이하다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광 소자 어레이용 구조의 개략적인 단면도로서, 히트 싱크(100)와; 상기 히트 싱크(100) 상부에 고정되어 있고, 상호 이격되고 전기적으로 독립적인 두 전극라인을 갖고, 두 전극라인 사이 일부가 노출되는 플렉서블(Flexible) 기판(110)과; 상기 노출된 플렉서블 기판(110)의 두 전극라인에 전기적으로 연결되고, 상기 히트 싱크(100)에 본딩된 발광 소자 패키지(120)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 발광 소자 패키지(120)는 열전도율이 우수한 접착제(150)를 이용하여 히트 싱크(100) 상부에 본딩되는 것이다.
그러므로, 본 발명의 제 2 실시예에서는, 상기 발광 소자 패키지(120)는 상부에 외부 인출용 전극단자가 형성되어 있고, 상기 플렉서블 기판(110)의 두 전극 라인이 상기 발광 소자 패키지(120) 상부에 있는 외부 인출용 전극단자와 전기적으로 본딩되는 것이다.
따라서, 발광 소자 패키지(120)에서 발생된 열을 히트 싱크로 직접 인출할 수 있는 것이다.
도 6a와 6b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 발광 소자 어레이용 구조의 개략적인 단면도로서, 상부에 홈(210)이 형성된 히트 싱크(200)와; 상기 히트 싱크(200) 홈(210) 내부에 실장되는 발광 소자 패키지(120)와; 상기 히트 싱크(200) 상부에 고정되어 있고, 상호 이격되고 전기적으로 독립적인 두 전극라인을 갖고, 두 전극라인 사이 일부가 노출되며, 상기 노출된 두 전극라인이 발광 소자 패키지(120)와 전기적으로 연결되는 플렉서블(Flexible) 기판(110)으로 구성된다.
먼저, 도 6a에서는 상기 플렉서블 기판(110)의 노출된 두 전극라인 영역은 상기 히트 싱크(200)의 홈(210) 내부면에 위치하고 있고, 상기 두 전극라인 사이 영역 내부에 상기 발광 소자(120)와 상기 히트 싱크(200)에 접촉되는 히트 슬러그(230)가 더 구비된 것이다.
그리고, 도 6b에서는 히트 싱크(200)의 홈(210) 내부면에 발광 소자 패키지(120)를 접착제(250)를 이용하여 본딩하고, 상기 플렉서블 기판(110)은 상기 홈(110) 상부에 연장되어 발광 소자 패키지(120) 상부에 있는 전극단자와 플렉서블 기판(110)의 두 전극라인은 전기적으로 연결되는 것이다.
도 7a와 7b는 본 발명에 따른 발광 소자 어레이용 구조에서 플렉서블 기판이 히트 싱크와 고정되는 것을 설명하는 일부 단면도로서, 도 7a에 도시된 바와 같이, 플렉서블 기판(110)은 히트 싱크(200)에 접착제(310)를 이용하여 고정시킨다.
그리고, 도 7b와 같이, 히트 싱크(200)에 상부에 홈(270)을 형성하고, 상기 홈(270)과 대응되는 플렉서블 기판(110) 영역에 관통홀(111)을 형성하고, 상기 관통홀(111)과 홈(270) 내부로 고정핀(320) 또는 고정나사를 삽입하여 상기 플렉서블 기판(110)을 상기 히트 싱크(200)에 고정시킨다.
도 8은 본 발명에 따른 구조에 실장되는 발광 소자 패키지에 렌즈가 부착된 상태를 도시한 단면도로서, 본 발명의 발광 소자 어레이용 구조에 실장되는 발광 소자 패키지(110)에서 광이 외부로 방출되는 방출면에는 렌즈(350)를 부착하되, 상기 발광 소자 패키지(110)의 광축과 렌즈(350)의 광축이 일치되도록 부착한다.
도 8에는 발광 소자 패키지(110)의 광축과 렌즈(350)의 광축이 일치되는 축 'P'가 도시되어 있다.
한편, 전술된 본 발명에 따른 발광 소자 어레이용 구조는 발광 소자 패키지가 실장되는 면에 발광 소자 패키지에서 방출되는 광을 반사시킬 수 있는 반사판이 더 구비되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 상기 반사판은 히트 싱크 상부와 발광 소자 패키지 사이에 개재된다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 발광 소자 패키지에서 발생된 열이 히트 싱크로 직접 방출되도록 구성하여 방열성을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 상부에 홈이 형성된 히트 싱크와;
    상기 히트 싱크 홈 내부에 실장되는 발광 소자 패키지와;
    상기 히트 싱크 상부에 고정되어 있고, 상호 이격되고 전기적으로 독립적인 두 전극라인을 갖고, 두 전극라인 사이 일부가 노출되며, 상기 노출된 두 전극라인이 발광 소자 패키지와 전기적으로 연결되는 플렉서블(Flexible) 기판을 포함하여 구성되며,
    상기 히트 싱크 상부와 발광 소자 패키지 사이에,
    반사판이 더 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자 어레이용 구조.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판의 노출된 두 전극라인 영역은 상기 히트 싱크의 홈 내부면에 위치하고 있고,
    상기 두 전극라인 사이 영역 내부에 상기 발광 소자와 상기 히트 싱크에 접촉되는 히트 슬러그가 더 구비된 것을 특징으로 하는 발광 소자 어레이용 구조.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 히트 싱크의 홈 내부면에 상기 발광 소자 패키지는 접착제로 본딩되어 있고,
    상기 플렉서블 기판은 상기 홈 상부에 연장되어 있고,
    상기 발광 소자 패키지 상부에 있는 전극단자와 플렉서블 기판의 두 전극라인은 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자 어레이용 구조.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은,
    상기 히트 싱크에 접착제를 이용하여 고정된 것을 특징으로 하는 발광 소자 어레이용 구조.
  8. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히트 싱크 상부에 홈이 형성되어 있고, 상기 홈과 대응되는 플렉서블 기판 영역에 관통홀이 형성되어 있고, 상기 관통홀과 홈 내부로 고정핀 또는 고정나사를 삽입하여 상기 플렉서블 기판이 상기 히트 싱크에 고정된 것을 특징으로 하는 발광 소자 어레이용 구조.
  9. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자 패키지는,
    광이 외부로 방출되는 방출면에는 렌즈가 더 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 소자 어레이용 구조.
  10. 삭제
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