KR100742225B1 - 고휘도 엘이디 구조 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

열 방출이 우수한 방열판(Stem) 상에 LED칩이 접합된 기판(세라믹/PCB)을 배치하고 와이어 본딩한 후 실리콘재료를 도포하고 에폭시수지 몰딩함과 동시에 전면에 미량의 색소를 첨가한 렌즈를 부착하여 일체형으로 제작함으로써, 발광 시 발열 되는 열을 보다 효과적으로 열 방출을 이루게 하여 발광다이오드의 손상이나 기능 저하 없이 지속성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 고휘도 엘이디 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 엘이디 구조는 중앙이 외부로 돌출형성되고 상부에 수용실(19)을 가지는 방열판(11)과; 상기 수용실(19)에 수용되며 극성용 패턴이 형성된 기판(7)에 1개이상 배치되며 기판(7)과 와이어(3)로 연결하는 LED칩(1)을 실리콘(9)을 도포하고 수용하는 구배부로 이루어진 수용실(18)과; 상기 수용실(19)을 몰딩하는 에폭지몰드(4)와; 상기 방열판(11)의 하부에 마련되며 내부에 한 쌍의 관통구멍(13)(13a)이 마련되어 리드와이어나 리드핀(15)을 삽입하고 외부에 나선(20)이 형성된 나선홀더(22)를 포함하여 이루어진다. 이에 의하여, 별도로 방열판을 제작할 필요가 없으며, 구조물 자체로 방열이 가능하고 조립 및 수리점검시 간단하고 용이한 조임과 분해작업으로 작업공수를 간소화하고 2차 방열도 가능하다.

에폭지수지, 발광다이오드, 기판, 패키지, 리드와이어, 방열판, 실리콘

Description

고휘도 엘이디 구조 및 그 제조방법{A High brightness light emitting diode and its method of making }

도 1은 종래 방법에 의한 패키지A LED 램프를 나타내는 구성도이고,

도 2는 종래 패키지A LED 램프를 이용한 방열판을 나타내는 사시도이고,

도 3은 종래 방법에 의한 패키지B LED 램프의 종단면도이고,

도 4는 종래 패키지B LED 램프를 이용한 방열판을 나타내는 사시도이고,

도 5는 종래 패키지B LED 램프를 나타내는 평면도이고,

도 6은 종래 방법의 패키지C LED 램프를 나타내는 단면도이도,

도 7은 종래 패키지C LED 램프를 이용한 방열판을 나타내는 사시도이고,

도 8은 종래 방법의 패키지C LED 램프의 평면도이고,

도 9는 본 고안에 따른 LED 패키지 조립상태를 나타내는 사시도이고,

도 10은 본 고안에 따른 일체형 LED램프 구조를 보인 단면도이고,

도 11은 본 고안에 따른 일체형 LED램프 구조의 평면도이고,

도 12은 본 고안에 따른 일체형 LED램프의 분해사시도이고,

도 13은 본 고안의 다른 실시예에 따른 일체형 LED램프의 분해사시도이고,

도 14는 본 고안의 다른 실시예에 따른 LED 패키지 조립상태 사시도이고.

도 15은 본 고안에 따른 일체형 LED램프를 다른 방열판에 조립한 상태의 사 시도이다,

-도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명-

1; LED 칩 2; 도전성 본드

3; 도전성선 와이어 4; 에폭시몰드

5; 리드 프레임 6; LED 램프

7; 기판(세라믹/피시비) 9; 실리콘

9-1; LED 패키지 10; 접합제(솔다링)

11; 방열판(STEM) 12; 접착제

13,13a; 관통구멍 14; 방열판

15; 리드와이어 또는 리드핀 16; 가이드링

18,19; 수용실 20; 나선

22; 나선홀더

본 발명은 고휘도 LED(Power Light Emitting Diode)에 관한 것으로, 더 상세하게는 열 방출이 우수한 방열판(Stem) 상에 LED칩이 접합된 기판(세라믹/PCB)을 배치하고 와이어 본딩한 후 실리콘재료를 도포하고 에폭시수지 몰딩함과 동시에 전면에 미량의 색소를 첨가한 렌즈를 부착하여 일체형으로 제작함으로써, 발광 시 발열 되는 열을 보다 효과적으로 열 방출을 이루게 하여 발광다이오드의 손상이나 기 능 저하 없이 지속성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 고휘도 엘이디 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적인 발광다이오드램프의 구성은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같다.

도 1과 도 2와 같이, 리드 프레임(5) 또는 기판(세라믹, 피시비)(7)으로 두 개의 전극을 갖고 그 중 하나는 LED칩(2)에서 방출되는 빛을 효과적으로 모으기 위해서 구배된 형태의 오목한 부분을 가지고 있다. 이 구배된 면에 LED 칩(2)을 리드프레임 기판(7)의 극성에 맞게 접착제(2) 등으로 LED를 접합 고정하여 하나의 전극을 형성한다. LED칩(2)(chip)의 윗면에 형성된 극성과 다른 리드프레임(5) 또는 기판(7)의 극성을 도전성 선(3)으로 연결 접합하고 있다.

상기 LED 칩(2)의 전기적 연결이 완성되면 방출되는 빛을 효과적으로 집적하기 위함과 또한 외부의 환경 변화에 대해 LED칩(2)을 보호할 목적으로 투명 에폭시(4)를 사용하여 윗면이 반구 모형으로 하여 LED 램프를 제조한다.

이때 렌즈의 에폭시는 용도에 따라 미량의 색소를 첨가하여 렌즈를 형성한다. 이러한 LED램프(6)를 사용시 LED칩(2)에서 발열하는 열을 방열이 용이하지 않기 때문에 LED의 구동 전류가 증가 됨에 따라 발열을 한다.

따라서, LED램프(6)를 효과적으로 사용하기가 어려워서 도 2와 도 4 및 도 7과 같이 열 방열용 방열판(14)을 접합 사용하고 있다.

상기와 같은 방법으로 사용을 할 경우에는 방열용 방열판을 별도 제작하면 비용이 추가 발생이 되고, 작업성이 까다롭고 어렵다. 그리고 다수개의 LED 램프중 어느 하나가 불량이 발생이 되면 수리를 할 때 많은 시간이 소비된다.

또한 종래에는 리드프레임에 두개의 전극(5)을 가지고 그중 하나는 LED칩(1)을 도전성 본드(2)를 이용하여 접합하고 다른 하나는 접합된 LED칩(1)과 전극을 도전성선(3)으로 연결하고, LED칩(1)과 선(3)을 보호하기 위하여 에폭시 수지(4)를 이용하여 반구 형태의 렌즈 면을 형성한다.

이렇게 형성된 LED램프(도1)를 사용 시 고출력에서는 방열을 위하여 별도로 제작된 방열판(20)을 이용하여 발광 시 발열하는 부분을 방열하도록 되어 있다.

따라서 별도의 발열판을 사용하게 되는 불편함과 발열하는 열의 방출이 미비하여 제품의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.

한편 종래에는 기판(세라믹 또는 피시비)(7)에 통전을 위한 리드패턴을 형성하고 기판에 (7) 단차로 된 원형 안쪽에 LED 칩을 접합하여 접합 된 칩과 LED 전극과 도전성 선(3)으로 연결하고, LED칩(1)과 선(3)을 보호하기 위하여 단차로 된 원형안쪽에 투과형질의 실리콘 및 에폭시(4,9) 수지를 이용하여 채우고, 용도에 따라 반구형태의 렌즈면과 평면으로 형성하고 있다.

즉 도 4와 도 7과같이 완성된 LED(3,6) 램프방열을 위한 별도로 제작된 방열판(14)을 이용하여 발광 시 발열하는 부분을 방열하도록 되어있다.

따라서 여러 부품의 사용으로 구조가 복잡하고 LED에서 발열하는 열을 방열 판에서 양호하게 방출을 이루지 못하여 제품의 신뢰성 향상을 이루지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로써 고휘도 발광다이오드에서 발열하는 열의 방출이 양호하게 이루어 손상 없이 사용을 이루는 일체형 구조로서 되어 있음은 물론 제품의 특성 및 신뢰성의 향상시킬 수 있는 고휘도 엘이디 구조 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고휘도 엘이디 그 제조방법은, 기판의 극성이 있는 금속 패턴에 1개 이상의 LED 칩을 접착시키는 단계와, LED 칩 극성과 기판상의 극성을 금속선으로 연결하는 단계와, 기판에 접합된 LED를 투과용 실리콘으로 채우는 단계와. 상기 실리콘으로 채워진 LED를 하나이상 배치하는 LED패키지를 방열판에 배치하는 단계와, 상기 LED패키지 상부에 에폭시로 몰딩하는 단계로 이루어지는 고휘도 엘이디 제조방법에 있어서, 상기 기판에 접합된 LED와 기판의 중심영역이 구배 되어 형성된 수용실을 투과용 실리콘으로 채우는 단계와, 방열판 중심 위에 LED 패키지를 배치하는 단계와, 방열판(STEM) 하부의 관통 구멍으로 리드 와이어 또는 리드핀(5)을 삽입 후 기판상(7)의 극성과 연결하는 단계와, 상기의 LED 패키지(그림9)가 완성된 제품을 반구형의 금형을 이용하여 금형에 구배 된 안쪽에 에폭시를 채우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고휘도 엘이디 구조는, 양극리드프레임과 음극리드프레임으로 이루어진 리드프레임에 형성된 패드컵에 접착제로 발광다이오드칩 본딩하고, 상기 양·음극리드프레임과 발광다이오드칩을 통전와이어로 연결하여 상기 리드프레임의 상부와 하부가 연결되도록 에폭시수지층으로 몰딩하여서 된 발광다이오드에 있어서, 중앙이 외부로 돌출형성되고 상부에 수용실을 가지는 방열판과; 상기 수용실에 수용되며 극성용 패턴이 형성된 기판에 1개이상 배치되며 기판과 와이어로 연결하는 LED칩을 실리콘을 도포하고 수용하는 구배부로 이루어진 수용실과; 상기 수용실을 몰딩하는 에폭지몰드와; 상기 방열판의 하부에 마련되며 내부에 한 쌍의 홀이 마련되어 리드와이어와 핀을 삽입하고 외부에 나선이 형성된 나선홀더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 구체적은 특징은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시 예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도9 내지 도14에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 의한 고휘도 엘이디 제조방법은, LED패키지(9-1)를 형성하는 단계와, LED패키지(9-1)를 방열판(11)에 배치하고 에폭시몰드(4)하는 단계와, 상기 방열판(11)의 하부에 리드와어 또는 리드핀(15)를 삽입하고 기판(7)과 연결하여 발광다이오드를 완성하는 단계로 이루어진다.

기판(7)에 접합된 LED칩(1)은 기판(7)의 중심영역에 구배 되어 형성된 수용 실(18) 내에 배치되어 투과용 실리콘(9)으로 채워서 보호되고 있다.

이렇게 완성된 LED패키지(9-1)는 독립 구성된 방열판(11) 중심 위에 배치하게 된다.

상기 방열판(11)(STEM) 하부 내부에 형성된 관통구멍(13)(13a)에는 리드와이어 또는 리드핀(15)을 삽입하고 기판(7)상의 극성과 연결한다.

상기의 LED패키지(9-1)가 완성된 제품을 반구형의 금형을 이용하여 금형에 구배된 안쪽에 에폭시를 채워 에폭시몰드(4)를 형성하여 완성한다.

본 발명에 의한 고휘도 엘이디 구조는, 독립된 방열판(11)이 구비되고 기판(7)에 형성되는 수용실(18)에 LED패키지(9-1)을 수용실에 배치하여 실리콘(9)으로 도포함과 동시에 에폭시몰드(4)하고, 상기 방열판(11)의 하부에 형성된 관통구멍(13)에 리드와이어나 리드핀(15)를 삽입한 나선홀더(22)가 구비되어 이루어진다.

방열판(11)은 중앙이 외부로 돌출형성되고 상부에 수용실(19)을 가지고 있으며 내부는 LED 패키지(9-1)를 넣을 수 있게 구배를 갖추고 외곽은 각형 이나 원형 중 어느 하나로 이루어지며 하부는 고정을 위하여 나선(20)이 형성된 스템(STEM) 구조물로 이루어지고 있다.

또한 상기 방열판(11)의 상면을 구배된 금형에 맞추어 에폭시를 채워 렌즈를 만들어 이루어진다.

수용실(18)은 구배부로 이루어지고 상기 수용실(19)에 수용되며 극성용 패턴이 형성된 기판(7)에 1개이상 배치되며 기판(7)과 와이어(3)로 연결하는 LED칩(1)을 실리콘(9)을 도포하여 수용하고 있다.

또한 수용실(19)은 에폭지몰드(4)로 몰딩되어진다.

나선홀더(22)는 상기 방열판(11)의 하부에 마련되며 내부에 한 쌍의 관통구멍(13)(13a)이 마련되어 리드와이어나 리드핀(15)을 삽입하고 있으며 외부에는 나선(20)이 형성되어 있다.

여기서 상기 LED패키지(9-1)는 얇은 금속판 중심영역에 배치한 고리형 수용격판(17) 내에 수용되어 구성된다.

여기서 상기 방열판(11)과 에폭시몰드(4)의 경계선의 외곽에는 가이드링(16)을 배치하여 이루어진다.

여기서 기판(7)은 세라믹 또는 PCB가 적용되는 것이 바람직하고 여기에 한정하지 않고 동일한 범주의 것이면 모두 가능할 것이다.

이와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명은 방출이 우수한 방열판(Stem)(11) 상에 금속 극성패턴이 형성된 기판(7)에 LED칩(1)을 도전성 또는 무도전성 접착제를 이용하여 접합하고, 접합된 LED 전극의 극성과 기판(7)에 형성된 극성을 도전성 와이어(3)로 연결한다.

이렇게 연결된 와이어(3)와 LED칩(1)에 실리콘(9)를 도포하여 보호하고, 에폭시로 LED를 덮어 에폭시몰드(4)를 완성함과 동시에 에폭시 전면에 렌즈를 배치한다.

렌즈의 에폭시는 용도에 따라 미량의 색소를 첨가하여 렌즈를 형성한다.

따라서 일체형으로 발광다이오드를 형성하여 구조를 간소화하면서 발광 시 발열되는 열을 보다 효과적으로 열 방출이 이루게 하며, 개별 제품에 나사산이 형성된 발광다이오드를 제작함으로써 조임 작업만으로 조립을 이루며 수리점검에 간편하고 용이하므로 작업공수를 간소화하고, 또한 2차 방열효과를 기대할 수 있는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 고효율 방열판을 구비한 파워 엘이디를 일체형으로 형성하면서 나사산이 형성된 방열판에 LED패키지를 수용하여서 제품 이용시 방열을 위하여 별도로 방열판을 제작할 필요가 없으며, 구조물 자체로 방열이 가능하고 조립 및 수리점검시 간단하고 용이한 조임과 분해작업으로 작업공수를 간소화하고 2차방열도 가능케 하여 제품특성 및 제품 신뢰성을 향상시켜 경제적이며 실용적인 사용을 이루는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 기판의 극성이 있는 금속 패턴에 1개 이상의 LED 칩을 접착시키는 단계와, LED 칩 극성과 기판상의 극성을 금속선으로 연결하는 단계와, 기판에 접합된 LED를 투과용 실리콘으로 채우는 단계와. 상기 실리콘으로 채워진 LED를 하나이상 배치하는 LED패키지를 방열판에 배치하는 단계와, 상기 LED패키지 상부에 에폭시로 몰딩하는 단계로 이루어지는 고휘도 엘이디 제조방법에 있어서,

   상기 기판(7)에 접합된 LED칩(1)와 기판(7)의 중심영역에 구배 되어 형성된 수용실(18)을 투과용 실리콘(9)으로 채우는 단계와,

   독립 구성된 방열판(11) 중심 위에 LED 패키지(9-1)를 배치하는 단계와,

   상기 방열판(11)(STEM) 하부 내부에 형성된 관통구멍(13)(13a)으로 리드와이어 또는 리드핀(15)을 삽입 후 기판(7)상의 극성과 연결하는 단계와,

   상기의 LED패키지(9-1)가 완성된 제품을 반구형의 금형을 이용하여 금형에 구배된 안쪽에 에폭시를 채워 에폭시몰드(4)를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고휘도 엘이디 제조방법.
2. 삭제
3. 양극리드프레임과 음극리드프레임으로 이루어진 리드프레임에 형성된 패드컵에 접착제로 발광다이오드칩 본딩하고, 상기 양·음극리드프레임과 발광다이오드칩을 통전와이어로 연결하여 상기 리드프레임의 상부와 하부가 연결되도록 에폭시수지층으로 몰딩하여서 된 발광다이오드에 있어서,

   중앙이 외부로 돌출형성되고 상부에 수용실(19)을 가지는 방열판(11) 내부는 LED 패키지(9-1)를 넣을 수 있게 구배를 갖추고 외곽은 각형 이나 원형 중 어느 하나로 이루어지며 하부는 고정을 위하여 나선(20)이 형성된 스템(STEM) 구조물로 이루어진 것을 특징으로 하는 고휘도 엘이디 구조.
4. 삭제
5. 제 3항에 있어서,

   상기 LED패키지(9-1)는 얇은 금속판 중심영역에 배치한 고리형 수용격판(17) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 고휘도 엘이디 구조.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 방열판(11)과 에폭시몰드(4)의 경계선의 외곽에는 가이드링(16)을 배치하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고휘도 엘이디 구조.

Images