KR100980576B1 - 엘이디 기판 제조 방법 및 엘이디 기판 - Google Patents

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led mounting
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윤인숙
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Abstract

본 발명은 엘이디 기판 제조 방법을 제공한다. 상기 엘이디 기판 제조 방법은 기판 몸체를 준비하고, 라우터를 사용하여 상기 기판 몸체의 다수 위치에 일정 깊이로 다수의 엘이디 실장홈들을 형성하고, 상기 엘이디 실장홈들의 바닥면에 전극들을 형성하고, 상기 엘이디 실장홈들에 삽입 실장하고, 상기 엘이디들로부터 발산되는 광을 외부로 전달하며 상기 엘이디 실장홈에 채움재를 채우는 것을 포함한다. 또한, 본 발명은 상기의 제조 방법으로 제조되는 엘이디 기판도 제공한다. 따라서, 본 발명은 다수의 엘이디들을 볼 그리드 어레이 또는 와이어 본딩을 통하여 기판의 내부에 내설하여 실장할 수 있다.

Description

엘이디 기판 제조 방법 및 엘이디 기판{METHOD FOR MANUFACTURING LED CIRCUIT AND LED CIRCUIT}
본 발명은 엘이디 기판 제조 방법 및 엘이디 기판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 엘이디들을 볼 그리드 어레이 또는 와이어 본딩을 통하여 기판의 내부에 내설하여 실장할 수 있는 엘이디 기판 제조 방법 및 엘이디 기판에 관한 것이다.
일반적으로 엘이디 조명 장치는 엘이디 조명을 위해 사용되는 최소 단위의 블록 유니트를 말하는 것으로서, 근래에는 상기 엘이디 조명 장치를 조명용 장치, 대형 디스플레이 광고판, 루미넌스(luminance)를 이용한 장식에 사용되기도 한다.
종래 엘이디를 이용한 조명 장치는 기판에 다수의 엘이디를 납땜 용접하게 됨에 따라, 제작 비용이 많이 들고, 엘이디의 입/출력 배열 순서에 따라 조도차가 발생되어 품질 특성이 저하되고, 회로 기판의 부분적인 파손에도 전체 기판을 교체해야 되는 문제점 등이 있다.
이러한 문제점을 극복하고자 한국 등록특허 제10-0550400호에서는, 도 1과 같이, 다수의 엘이디블록 유니트(1A)가 전원 케이블(5)에 연결되도록 구성하여, 용 접이 배제되고 접착지를 이용하여 배열 부착되어 간편하게 발광 표시부 형성이 이루어져 작업 생산성 등을 향상시킨 효과는 있으나, 이는 엘이디(2)에서 나오는 열 발산 문제가 제대로 해결되지 않아 엘이디 성능 저하는 물론 부품 수명을 단축시키는 문제점이 있고, 전원 케이블(5)을 따라 빗물이 스며들 경우 합선 및 오작동의 원인이 되는 문제점을 갖는다.
이에 더하여, 엘이디를 광원으로 사용하는 조명 장치에 외부로부터 충격이 가해지는 경우에 엘이디들 자체에 충격이 그대로 전달되어 엘이디들이 파손되는 문제점도 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 엘이디 전구 및 엘이디 형광등과 같은 등기구에 광원으로 사용되는 엘이디들을 기판의 내부에 내설하여 실장할 수 있는 엘이디 기판 제조 방법 및 엘이디 기판을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 엘이디들이 실장되는 기판 전체의 두께를 일정 이하로 줄여 엘이디 전구 및 엘이디 형광등의 사이즈를 축소할 수 있는 엘이디 기판 제조 방법 및 엘이디 기판을 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 엘이디 기판 제조 방법을 제공한다.
상기 엘이디 기판 제조 방법은 기판 몸체를 준비하고, 라우터를 사용하여 상기 기판 몸체의 다수 위치에 일정 깊이로 다수의 엘이디 실장홈들을 형성하고, 상기 엘이디 실장홈들의 바닥면에 전극들을 형성하고, 상기 엘이디 실장홈들에 삽입 실장하고, 상기 엘이디들로부터 발산되는 광을 외부로 전달하며 상기 엘이디 실장홈에 채움재를 채우는 것을 포함한다.
여기서, 상기 엘이디 실장홈들 각각에서의 양 측벽을 상기 기판 몸체의 상단으로부터 하단을 따라 점진적으로 좁아지도록 형성하고, 상기 양 측벽의 하단을 서로 연결하는 상기 바닥면을 상기 기판 몸체의 상면과 평행하도록 형성하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 기판 몸체를 메탈과 클러드 메탈과 FR4 중 어느 하나로 이루는 것이 바람직하다.
또한, 상기 채움재를 일정량의 실리콘과 형광체를 서로 혼합되어 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 엘이디들을 상기 전극들에 볼 그리드 어레이 및 와이어 본딩 중 어느 하나를 통하여 연결하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판 몸체의 상면에 상기 기판 몸체와 동일 재질로 이루어지는 다수의 환형의 돌기들을 더 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 엘이디 기판을 제공한다.
상기 엘이디 기판은 상면으로부터 일정 깊이로 파인 다수의 엘이디 실장홈들이 형성되며, 상기 엘이디 실장홈들의 바닥면에 전극들이 형성되는 기판 몸체와; 상기 엘이디 실장홈들에 삽입되어 실장되는 엘이디들; 및 상기 엘이디들로부터 발산되는 광을 외부로 전달하며 상기 엘이디 실장홈에 채워지는 채움재를 포함한다.
여기서, 상기 엘이디 실장홈들 각각에서의 양 측벽은 상기 기판 몸체의 상단으로부터 하단을 따라 점진적으로 좁아지도록 형성되며, 상기 양 측벽의 하단을 서로 연결하는 상기 바닥면은 상기 기판 몸체의 상면과 평행하도록 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 기판 몸체는 메탈과 클러드 메탈과 FR4 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 채움재는, 일정량의 실리콘과 형광체가 서로 혼합되어 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 엘이디는 상기 전극들에 볼 그리드 어레이 및 와이어 본딩 중 어느 하나를 통하여 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판 몸체의 상면에는 상기 기판 몸체와 동일 재질로 이루어지는 다수의 환형의 돌기들이 더 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 엘이디 전구 및 엘이디 형광등과 같은 등기구에 광원으로 사용되는 엘이디들을 기판의 내부에 내설하여 실장할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 엘이디들이 실장되는 기판 전체의 두께를 일정 이하로 줄여 엘이디 전구 및 엘이디 형광등의 사이즈를 축소할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 엘이디들을 기판의 내부에 내설함으로써 외부에서 충격이 가해지더라도 엘이디들 자체가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 엘이디들이 내설되는 공간을 실리콘과 형광체를 서로 혼합한 채움재를 사용하여 채움으로써, 외부로부터의 엘이디들의 오염 및 엘이디들로부터 발산되는 광의 광량을 증가시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 엘이디 기판 제조 방법 및 이를 사용하여 제조된 엘이디 기판을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 엘이디 기판이 채택되는 엘이디 전구를 보여주는 분해 사시도이다. 도 2a 내지 도 2e는 도 1의 엘이디 기판을 보여주는 부분 단면도들로서, 엘이디의 실장 과정을 보여주는 단면도들이다. 도 3은 본 발명에 따르는 엘이디가 와이어 본딩에 의하여 엘이디 실장홈에 실장된 것을 보여주는 부분 단면도이다.
먼저, 도 1, 도 2a 내지 도 2e를 참조 하여, 본 발명의 엘이디 기판 제조 방법을 설명하도록 한다.
기판 몸체(410)를 준비한다. 여기서, 상기 기판 몸체(410)는 메탈 또는 클러드 메탈 또는 FR4 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
특히, 본 발명에 있어서는, 상기 기판 몸체(410)는 클러드 메탈(clad metal) 로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기의 클러드 메탈에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상기 클러드 메탈은 금속 또는 비금속을 두겹 이상 맞붙인 재료, 즉 이종 접 합 메탈을 통칭하는 의미로, 모재가 갖지 않는 새로운 특성을 부가한 재료를 의미한다. 이는 단일의 금속으로 얻을수 없는 다양한 성질을 보충해 특수한 요구에 합치시키는 것이 가능한 잇점을 갖는다.
예컨대, 구리-알루미늄-구리 또는 구리-스테인레스-구리 등으로 이종 접합한 예를 들 수 있다.
그리고, 상기 기판 몸체(410)의 제1면(423)에 엘이디들(40)이 위치될 수 있는 영역을 다수 위치에서 설정한다.
이어, 상기 설정된 다수의 위치에 라우터를 사용하여 일정 깊이로 엘이디 실장홈(420)들을 형성한다. 여기서, 상기 엘이디 실장홈(420)들은 상기 라우터에 의하여 물리적으로 파여 형성되는 홈일 수 있다.
여기서, 상기 엘이디 실장홈(420)들 각각에서의 양 측벽(421)은 상기 기판 몸체(410)의 제1면(423)으로부터 상기 기판 몸체(410)의 제1면(423)의 반대 측면인 제2면(424)을 따라 점진적으로 좁아지도록 형성될 수 있다. 이때, 도 1에 도시된 기판 몸체(410)의 제1면(423) 및 제2면(424)은, 도 2a 내지 2e 및 도 3에 도시된 기판 몸체(410)의 제1면(423) 및 제2면(424)이 거꾸로 뒤집혀 진 상태임을 알 수 있다.
그리고, 상기 양 측벽(421)의 하단을 서로 연결하는 상기 바닥면(422)을 상기 기판 몸체(410)의 제1면(423)과 평행하도록 형성한다.
이어, 상기 엘이디 실장홈들(420)의 바닥면에 전극들(30)을 한 쌍을 이루도록 형성한다. 여기서, 상기 전극(30)은 상기 기판 몸체(410)의 내부에 미리 형성될 수도 있다.
이어, 상기 엘이디 실장홈(420)들에 엘이디들(40)을 삽입 실장한다.
그리고, 상기 엘이디들(40)을 상기 전극(30)과 전기적으로 연결될 수 있도록 한다.
예컨대, 상기 엘이디들(40)을 상기 전극들(30)에 볼 그리드 어레이(42)를 사용하여 실장할 수 있다.
또는, 상기 엘이디들(40)을 상기 전극들(30)에 와이어 본딩(43)을 사용하여 실장할 수도 있다.
이어, 상기 엘이디들(40)이 실장된 엘이디 실장홈(420)들을 채움재(430)를 사용하여 체운다.
이때, 상기 채움재(430)는 실리콘과 형광체를 일정 비율로 서로 혼합하여 제조하고, 이 제조된 채움재(430)를 사용하여 상기 엘이디 실장홈(420)들을 채운다.
그리고, 상기 채움재(430)의 상면을 상기 기판 몸체(410)의 제1면(423)과 실질적으로 동일 선상을 이루도록 형성한다.
따라서, 상기와 같은 방법을 통하여 상기 기판 몸체(410)의 내부에는 다수개의 엘이디들(40)이 삽입 실장될 수 있다.
이에 더하여, 기판 몸체(410)를 형성하는 과정에서, 상기 기판 몸체(410)의 제2면(424)에 상기 기판 몸체(410)의 중심으로부터 방사상으로 형성되도록 상기 기판 몸체(410)의 재질과 동일 재질로 이루어지는 다수의 환형의 돌기들(411)을 더 형성할 수도 있다.
다음은, 상기와 같은 제조 방법을 통하여 제조된 엘이디 기판의 구성을 설명하도록 한다.
여기서, 상기 엘이디 기판은 엘이디 전구에 사용되는 메탈 코어 기판일 수 있다.
도 1내지 도 3을 참조 하면, 상기 엘이디 기판(400)은 기판 몸체(410)와 이 기판 몸체(410)의 제1면(423)에 형성되는 다수의 엘이디 실장홈(420)들과, 이 엘이디 실장홈(420)들에 실장되는 엘이디들(40)과, 상기 엘이디 실장홈(420)들에 채워지는 채움재(430)로 구성된다.
여기서, 상기 엘이디 실장홈(420)들 각각은 상기 기판 몸체(410)의 다수의 위치에서 일정 깊이로 파여 형성되고 상기 엘이디(40)가 안착되며 바닥면에 상기 엘이디들(40)을 전기적으로 연결하는 전극들(30)을 갖는다.
상기 엘이디 실장홈(420)들 각각의 양측벽(421)은 기판 몸체(410)의 제1면(423)에서 제2면(424)을 따라 점진적으로 좁아지도록 형성되며, 상기 양측벽(421)의 하단을 서로 연결하는 바닥면(422)은 상기 기판 몸체(410)의 제1면(423)과 평행하도록 형성된다.
상기 기판 몸체(410)는 메탈과 클러드 메탈과 FR4 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 채움재(430)는 상기 엘이디들(40)로부터 발산되는 광을 외부로 전달하며 상기 엘이디 실장홈(420)을 채울 수 있다. 여기서, 상기 채움재(430)는 일정량의 실리콘과 형광체가 서로 혼합되어 이루어지는 것이 좋다.
또한, 상기 엘이디(40)는 상기 전극들(30)에 볼 그리드 어레이(42) 및 와이어 본딩(43) 중 어느 하나를 통하여 연결되는 것이 좋다.
이에 더하여, 기판 몸체(410)의 제2면(424)에는 상기 기판 몸체(410)의 중심으로부터 방사상으로 형성되는 상기 기판 몸체(410)의 재질과 동일 재질로 이루어지는 다수의 환형의 돌기들(411)이 더 형성될 수도 있다. 이는 기판 몸체(410)에 실장되는 엘이디들(40)로부터 발생되는 열을 외부로 용이하게 유도하여 방열시킬 수 있는 역할을 한다.
여기서, 도면번호 100은 소켓 끼움체이고, 500은 메탈 코어 기판에 설치되는 엘이디들로부터 발산되는 광을 외부로 확산하는 확산 캡이고, '411a'는 관통홀이다.
상기에서는 본 발명의 엘이디 기판이 엘이디 전구에 채택되는 경우를 대표적인 예로 설명하였으나, 이외에도 본 발명의 엘이디 광원을 사용하는 엘이디 형광등과 같은 조명 등기구에 용이하게 채택될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에서는 엘이디들을 기판의 내부에 삽입 실장함으로써, 실장되는 기판 전체의 두께를 일정 이하로 줄여 엘이디 전구 및 엘이디 형광등의 사이즈를 축소할 수 있다.
또한, 상기 엘이디들을 기판의 내부에 내설함으로써 외부에서 충격이 가해지더라도 엘이디들 자체가 파손되는 것을 방지할 수 있고, 엘이디들이 내설되는 공간을 실리콘과 형광체를 서로 혼합한 채움재를 사용하여 채움으로써, 외부로부터의 엘이디들의 오염 및 엘이디들로부터 발산되는 광의 광량을 증가시킬 수 있음과 아울러, 외부로부터 빗물이 스며들 경우에 이 빗물이 엘이디들과 직접적으로 접촉되지 못하게 할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형 가능함 은 물론이다.
따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐만 아니라, 이 특허 청구 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 엘이디 기판이 채택되는 엘이디 전구를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1의 엘이디 기판을 보여주는 부분 단면도들로서, 엘이디의 실장 과정을 보여주는 단면도들이다.
도 3은 본 발명에 따르는 엘이디가 와이어 본딩에 의하여 엘이디 실장홈에 실장된 것을 보여주는 부분 단면도이다.
*주요부분에 대한 도면 설명*
100 : 소켓 끼움체
200 : 베이스 플레이트
201 : 베이스 플레이트 내주에 형성되는 환형의 돌기
210 : 고정 부재
220 : 소켓
221 : 소켓 내주에 형성되는 환형의 돌기
300 : 히트 싱크
310 : 히트 싱크 몸체
320 : 방열부
321 : 방열 날개
322 : 방열 돌기
330 : 보조 방열부
400 : 엘이디 기판
410 : 기판 몸체
420 : 엘이디 실장홈
430 : 채움재
440 : 반사판
500 : 확산 캡

Claims (12)

  1. 원판 형상의 기판 몸체를 준비하고,
    라우터(router)를 사용하여 상기 기판 몸체의 제1면의 다수 위치에서 물리적으로 접촉시키어 일정 깊이를 갖고, 양측벽이 상기 기판 몸체의 제1면을 향하여 벌어지는 연속적인 면을 이루도록 다수의 엘이디 실장홈들을 형성하고,
    상기 엘이디 실장홈에 노출되도록 상기 엘이디 실장홈들의 바닥면에 전극들을 형성하고,
    엘이디들을 상기 엘이디 실장홈들에 삽입하여 상기 전극들과 전기적으로 연결하고,
    상기 엘이디들로부터 발산되는 광을 외부로 전달하는 실리콘과 형광체가 일정량으로 혼합된 채움재를 상기 엘이디 실장홈에 채우고,
    상기 기판 몸체의 제1면의 반대 측면인 제2면에 상기 기판 몸체의 중심으로부터 서로 일정 간격을 이루어 방사상으로 형성되도록 상기 기판 몸체의 재질과 동일 재질로 이루어지는 다수의 환형의 돌기들을 형성하고,
    상기 다수의 환형의 돌기들 중 어느 하나의 돌기를 따르는 다수의 위치에서, 상기 다수의 환형의 돌기들 중 어느 하나의 돌기를 포함하여 상기 어느 하나의 돌기 근방의 기판 몸체의 상하를 관통하는 다수의 관통홀들을 형성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 기판 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엘이디 실장홈들 각각에서의 양 측벽을 상기 기판 몸체의 제1면으로부터 제2면을 따라 점진적으로 좁아지도록 형성하고,
    상기 양 측벽의 하단을 서로 연결하는 상기 바닥면을 상기 기판 몸체의 제1면과 평행하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 엘이디 기판 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 몸체를 메탈과 클러드 메탈과 FR4 중 어느 하나로 이루는 것을 특징으로 하는 엘이디 기판 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 엘이디들을 상기 전극들에 볼 그리드 어레이 및 와이어 본딩 중 어느 하나를 통하여 연결하는 것을 특징으로 하는 엘이디 기판 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 제1면으로부터 일정 깊이로 파이고, 양측벽이 상기 제1면을 향하여 벌어지는 연속적인 면을 이루는 다수의 엘이디 실장홈들이 형성되며, 상기 엘이디 실장홈들의 바닥면에서 상기 엘이디 실장홈들에 노출되는 전극들이 형성되는 원판 형상의 기판 몸체;
    상기 엘이디 실장홈들에 삽입되어 상기 전극들과 전기적으로 연결되어 실장되는 엘이디들; 및
    상기 엘이디들로부터 발산되는 광을 외부로 전달하며 상기 엘이디 실장홈에 채워지고, 실리콘과 형광체가 일정량으로 혼합된 채움재를 포함하되,
    상기 엘이디 실장홈들은, 라우터(router)를 사용하여 상기 기판 몸체의 제1면의 다수 위치에서 물리적으로 파여 형성되고,
    상기 기판 몸체의 제1면과 반대 측면인 제2면에는 상기 기판 몸체의 중심으로부터 서로 일정 간격을 이루어 방사상으로 형성되도록 상기 기판 몸체의 재질과 동일 재질로 이루어지는 다수의 환형의 돌기들이 형성되고,
    상기 다수의 환형의 돌기들 중 어느 하나의 돌기를 따르는 다수의 위치에는, 상기 다수의 환형의 돌기들 중 어느 하나의 돌기를 포함하여 상기 어느 하나의 돌기 근방의 기판 몸체의 상하를 관통하는 다수의 관통홀들이 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 기판.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 엘이디 실장홈들 각각에서의 양 측벽은 상기 기판 몸체의 제1면으로부터 제2면을 따라 점진적으로 좁아지도록 형성되며, 상기 양 측벽의 하단을 서로 연결하는 상기 바닥면은 상기 기판 몸체의 제1면과 평행하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 엘이디 기판.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 기판 몸체는 메탈과 클러드 메탈과 FR4 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 엘이디 기판.
  10. 삭제
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 엘이디는 상기 전극들에 볼 그리드 어레이 및 와이어 본딩 중 어느 하나를 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 엘이디 기판.
  12. 삭제
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