KR101056740B1 - 발광 다이오드 패키지 모듈 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 패키지 모듈 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지 모듈은, 복수의 삽입홀들이 형성되고, 전극패턴을 포함하는 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판과; 상기 복수의 삽입홀들 각각에 삽입 또는 압입되어 고정되는 복수의 방열핀들과; 상기 복수의 방열핀들의 상부를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 일정부분에 각각 실장되는 복수의 발광다이오드 칩들과; 적어도 하나의 반사홀이 형성되어 상기 인쇄회로기판의 상부에 적층결합되며, 상기 적어도 하나의 반사홀에 의해 노출되는 부분의 상기 인쇄회로기판 상에는 하나의 반사홀에 하나의 방열핀 및 하나의 발광다이오드 칩이 대응되거나 하나의 반사홀에 복수의 방열핀들 및 상기 복수의 발광다이오드 칩들이 대응되도록 배열되고, 상기 적어도 하나의 반사홀의 내주면에는 반사면이 형성된 반사체를 구비한다. 본 발명에 따르면, 방열효율 및 발광효율을 높일 수 있다.
발광다이오드, 패키지, 방열, 발광, 형광등, 백열등

Description

발광 다이오드 패키지 모듈 및 그의 제조방법{LED package module and method for fabricating the same}
본 발명은 발광 다이오드 패키지 모듈 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 방열, 집광, 및 광반사 효율이 우수한 발광 다이오드 패키지 모듈 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근 인쇄회로기판(PCB)은 내열성이 강화된 재료의 적용과 정밀한 회로형성기술이 적용되면서, 반도체 패키지를 실장하는 기판으로서의 본래용도를 넘어 종래의 리드프레임과 세라믹 패키지를 대체하여 반도체 패키지 자체의 기판소재로까지 사용이 확대되고 있다.
인쇄회로기판을 반도체 패키지의 기판소재로 사용하는 경우에는 소형화 및 정밀 복합회로의 내장이 용이하고 공정단축 및 생산성 향상 등의 효과가 있다.
그러나 플라스틱 재질의 인쇄회로기판은 반도체 칩을 직접 실장하는 기판으로서 사용되는 경우에, 금속의 리드프레임이나 세라믹 기판에 비해 방열효율이 좋지 않기 때문에 고방열이 요구되는 반도체 패키지 재료로써는 적합하지 않다는 문 제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 방열수단을 구비한 인쇄회로기판의 개발이 다각도로 시도되어 왔다.
이러한 방열수단을 구비한 종래의 인쇄회로기판의 예로는, 인쇄회로기판의 반도체 칩을 안착할 부분에 미세한 관통홀을 다수 형성하고, 관통홀에 방열특성이 있는 재료를 충진하는 방법으로 제조된 인쇄회로기판이 있다. 그러나 이러한 방식으로 제조된 인쇄회로기판이나 이러한 인쇄회로기판을 이용하여 제조된 발광다이오드 패키지는 사출작업이 난해하고 미세한 관통홀을 통해 방열효과의 탁월성을 기대하지는 못한다는 문제점이 있었다.
이외에도 일반적인 인쇄회로기판에 제3의 매개재료나 수단을 이용하여 별개의 금속방열판을 부착하여 방열 특성을 확보하고자 하여왔다.
그러나 이러한 종래의 방법들은 우수한 방열특성을 가질 수 없으며, 조명을 위한 발광다이오드 패키지 등에 사용되기에는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 발광 다이오드 패키지 모듈 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 방열효율이 우수한 발광 다이오드 패키지 모듈 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제조가 용이하고 간단한 구조를 가지는 발광 다이 오드 패키지 모듈 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 발광효율이 우수하고 소형화에 유리한 발광 다이오드 패키지 모듈 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 구체화에 따라, 본 발명에 따른 발광다이오드 패키지 모듈은, 복수의 삽입홀들이 형성되고, 전극패턴을 포함하는 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판과; 상기 복수의 삽입홀들 각각에 삽입 또는 압입되어 고정되는 복수의 방열핀들과; 상기 복수의 방열핀들의 상부를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 일정부분에 각각 실장되는 복수의 발광다이오드 칩들과; 적어도 하나의 반사홀이 형성되어 상기 인쇄회로기판의 상부에 적층결합되며, 상기 적어도 하나의 반사홀에 의해 노출되는 부분의 상기 인쇄회로기판 상에는 하나의 반사홀에 하나의 방열핀 및 하나의 발광다이오드 칩이 대응되거나 하나의 반사홀에 복수의 방열핀들 및 상기 복수의 발광다이오드 칩들이 대응되도록 배열되고, 상기 적어도 하나의 반사홀의 내주면에는 반사면이 형성된 반사체를 구비한다.
상기 인쇄회로기판은 직사각형 구조를 가지며, 상기 복수의 발광다이오드 칩들은 상기 인쇄회로기판 상에 일정간격으로 일렬로 배치될 수 있다.
상기 복수의 발광 다이오드 칩들은 상기 인쇄회로기판 상에 원형으로 배치될 수 있다.
상기 인쇄회로기판에 형성되는 상기 복수의 삽입홀들의 내부 측면에는 금속 도금층이 형성될 수 있다.
상기 인쇄회로기판의 하부면에는 방열판이 결합되며, 상기 금속도금층은 상기 방열판과 연결될 수 있다.
상기 복수의 방열핀들 각각은, 상부에 발광다이오드 칩이 실장되기 위한 상부면을 가지는 헤드부와; 상기 헤드부의 직경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부의 하부면에서 연장되어 형성되는 삽입부를 구비하며, 상기 삽입부는 서로 다른 직경을 가지는 상부 및 하부로 구분될 수 있다.
상기 복수의 방열핀들 각각의 삽입부의 상부는 상기 인쇄회로기판의 삽입홀의 직경과 같거나 큰 직경을 가지고, 상기 삽입부의 하부는 상기 삽입부의 상부보다 작은 직경을 가질 수 있다.
상기 복수의 방열핀들 각각의 삽입부의 상부는 상기 인쇄회로기판의 삽입홀의 직경과 같거나 큰 직경으로 곡률진 형상을 가지고, 상기 삽입부의 하부는 상기 삽입부의 상부보다 작은 직경을 가질 수 있다.
상기 복수의 방열핀들 각각은, 상부에 발광다이오드 칩이 실장되기 위한 상부면을 가지는 헤드부와; 상기 헤드부의 직경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부의 하부면에서 연장되어 형성되는 삽입부를 구비하며, 상기 삽입부는 동일한 직경을 가지는 상부 및 하부로 구분되고, 상기 삽입부의 상부에는 일정개수의 돌기가 형성된 구조를 가질 수 있다.
상기 복수의 방열핀들 각각은, 상부면을 가지는 헤드부와; 상기 헤드부의 직 경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부의 하부면에서 연장되어 형성되는 삽입부를 구비하며, 상기 삽입부는 상부에서부터 하부로 갈수록 일정비율로 직경이 작아지는 구조를 가지며, 상기 삽입부가 상기 인쇄회로기판의 하부에서 상부쪽으로 삽입되도록 하기 위하여 상기 인쇄회로기판의 삽입홀은 상기 삽입부에 대응하여 하부에서부터 상부로 갈수록 그 사이즈가 일정비율로 작아지는 구조를 가질 수 있다.
상기 헤드부는 상기 인쇄회로기판의 하부면과 솔더링 결합되고, 상기 삽입부는 상기 인쇄회로기판의 두께만큼의 길이보다 길게 형성되고, 상기 인쇄회로기판의 상부면과 리벳(rivet)결합될 수 있다.
상기 삽입부의 하부 말단에는 상기 삽입부의 길이방향으로 일정깊이를 가지는 홈이 형성될 수 있다.
상기 삽입부가 상기 인쇄회로기판의 두께만큼의 길이보다 길게 형성된 경우, 상기 삽입부는 상기 인쇄회로기판과 리벳(rivet)결합될 수 있다.
상기 반사홀은 하부폭보다 상부폭이 넓은 구조를 가질 수 있다.
상기 반사면은 일정 곡률을 가질 수 있다.
상기 반사면은 서로 다른 반사각을 가지는 적어도 두 개의 반사면이 결합된 구조를 가질 수 있다.
상기 반사면의 하단부에는 오염방지를 위한 돌기가 형성된 구조를 가질 수 있다.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 구체화에 따 라, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 모듈 제조방법은, 복수의 삽입홀들이 형성되고, 전극패턴을 포함하는 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판과, 상기 복수의 삽입홀들 각각에 삽입 또는 압입되어 고정되기 위한 복수의 방열핀들과, 상기 복수의 방열핀들의 상부를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 일정부분에 각각 실장되는 복수의 발광다이오드 칩들과, 적어도 하나의 반사홀을 가지며 상기 적어도 하나의 반사홀의 내주면에는 반사면이 형성된 반사체를 제조하는 단계와; 상기 복수의 방열핀들 각각을 상기 인쇄회로기판의 복수의 삽입홀들에 삽입 고정하는 단계와; 상기 인쇄회로기판에 적층결합되는 경우에 상기 적어도 하나의 반사홀에 의해 노출되는 부분의 상기 인쇄회로기판 상에는 하나의 반사홀에 하나의 방열핀 및 하나의 발광다이오드 칩이 대응되거나 하나의 반사홀에 복수의 방열핀들 및 상기 복수의 발광다이오드 칩들이 대응되도록 배열되고, 상기 반사체를 상기 인쇄회로기판의 상부에 접착 결합시키는 단계와; 상기 발광다이오드 칩들을 와이어 본딩하여 실장하는 단계를 구비한다.
상기 인쇄회로기판은 직사각형 구조를 가지며, 상기 복수의 발광다이오드 칩들은 상기 인쇄회로기판 상에 일정간격으로 일렬로 배치될 수 있다.
상기 인쇄회로기판은 원형의 형태를 가지며, 상기 복수의 발광 다이오드 칩들은 상기 인쇄회로기판 상에 원형으로 배치될 수 있다.
상기 복수의 방열핀들 각각은, 방열면적을 넓히기 위해 표면상에 다수의 홈이 형성된 헤드부와; 상기 헤드부의 직경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부의 하부면에서 연장되어 형성되는 삽 입부를 구비하며, 상기 삽입부는 상기 인쇄회로기판의 하부에서 상부쪽으로 삽입되는 구조를 가질 수 있다.
상기 헤드부의 상부말단에는 상기 삽입부의 길이방향으로 일정깊이를 가지는 홈이 상기 삽입부의 내부까지 연장되어 형성될 수 있다.
상기 복수의 방열핀들 각각의 헤드부는 인접되는 방열핀의 헤드부와 서로 연결되어 일체형 구조를 가질 수 있다.
상기 복수의 방열핀들은, 일정 폭과 길이를 가지는 기판부와; 상기 인쇄회로기판의 하부에서 상부방향으로 상기 복수의 삽입홀들 각각에 삽입 또는 압입되어 고정되기 위하여, 상기 기판부에서 상기 복수의 삽입홀들의 위치에 대응하여 각각 연장되어 상부방향으로 돌출되어 형성되는 복수의 삽입부들을 구비할 수 있다.
상기 복수의 삽입부들이 형성되지 않은 상기 기판부의 하부면은 돌기와 홈이 반복적 교대배열구조를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 발광다이오드 패키지와 SMT 타입의 인쇄회로기판이 일체화된 형태의 발광다이오드 패키지 모듈을 구현함에 의해, 종래의 별도의 구조물 각각을 결합하여 사용하는 방법보다 작업이 용이하고 소형화에 유리하다. 또한 다양한 구조의 방열핀들과 반사체들을 사용함에 의해 방열특성과 발광효율이 우수하다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 패키지 모듈은 인쇄회로기판(100), 복수의 방열핀들(200), 복수의 발광다이오드 칩들(510), 및 반사체(300)가 결합된 구조를 가진다. 여기서 복수의 발광다이오드 칩들(510)의 구조는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 잘 알려져 있으므로 그 설명을 생략한다.
도 1 및 도 2는 상기 인쇄회로기판(100)의 구조를 설명하기 위한 도면들로써, 도 1은 확대단면도이고 도 2는 상기 인쇄회로기판(100)의 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(100)에는 발광다이오드 칩과의 와이어 본딩을 위한 전극패턴인 전극패드(110)를 포함하여 필요한 회로패턴이 인쇄되어 있다. 이때 상기 전극패드(110)는 와이어 본딩의 원활한 수행을 위해 금(Au) 또는 은(Ag) 등이 도금되어 있는 구조를 가진다.
그리고 상기 인쇄회로기판(100)에는 복수의 삽입홀들(112)이 일정간격으로 형성되어 있는 구조를 가진다. 상기 복수의 삽입홀들(112)은 후술하겠지만 방열핀들이 삽입되기 위한 것이다.
상기 복수의 삽입홀들(112)의 내부 측면에는 금속도금이 수행된다. 즉 금속도금층(112a)이 형성된다. 이는 방열핀들이 삽입되는 경우에 상기 인쇄회로기판(100)과 상기 방열핀들의 접촉면적을 극대화하고, 방열면적을 극대화하기 위한 것이다. 또한 상기 인쇄회로기판(100)의 하부면(저면)에 도 1에 도시된 바와 같이, 방열판(또는 방열층)(120)이 구비되는 경우에 상기 금속도금층(112a)은 상기 방열판(120)과 연결되도록 형성되며, 이에 따라 상기 방열핀을 통해 전달되는 열이 상기 금속도금층(112a)을 통하여 상기 방열판으로 전달되도록 함에 의해 방열특성이 개선되게 된다.
이때 상기 금속도금층(112a)은 상기 인쇄회로기판(100) 상에 형성된 전극패드(110)나 회로패턴들(미도시)과는 연결되지 않는다.
상기 인쇄회로기판(100)에는 이외에도 후속제조공정에서 반사체와의 체결되는 경우 정렬을 위한 홈들(116)을 구비한다. 상기 홈들(116)은 상기 인쇄회로기판(100)과 반사체의 체결후 두 재료간의 변형을 방지하는 역할도 수행한다.
도 2에서 설명되지 않은 부분(114)은 발광다이오드 칩이 실장되는 부분을 나타낸 것이며, 이 부분(114)은 또한 상기 금속도금층(112a)이 상기 인쇄회로기판(100)의 상부면에도 형성(전극패드(112)와 연결되지 않은 상태에서)되는 부분이며, 이 부분은 방열핀의 헤드부와 금속도금층(112a)이 연결되는 부분이기도 하다.
도 3 내지 도 6은 상기 방열핀들(200a,200b,200c,200d, 이를 통합하여 '200')의 구조들을 나타낸 것이다. 각각의 도면에서 (a)는 사시도, (b)는 단면도이다.
상기 방열핀들(200)은 상기 인쇄회로기판(100)의 상기 복수의 삽입홀들(112) 각각에 삽입 또는 압입되어 고정되어 열을 방출하기 위한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 방열핀(200a)은 헤드부(210a)와 삽입 부(220a)로 구분된다.
상기 헤드부(210a)는 상부에 발광다이오드 칩이 실장되기 위한 상부면을 가진다. 상기 헤드부(210a)의 상부면은 발광다이오드 칩이 접착제를 통해 결합되는 평면으로써 평탄도가 5~50㎛를 가진다.
상기 삽입부(220a)는 상기 헤드부(210a)의 직경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판(100)의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부(210a)의 하부면에서 연장되어 형성된다. 상기 삽입부(220a)는 상기 인쇄회로기판(100)의 삽입홀(112)에 삽입되는 부분을 나타낸다.
상기 삽입부(220a)는 서로 다른 직경을 가지는 상부(222a) 및 하부(224a)로 구분되고, 상기 삽입부(220a)의 상부(222a)는 상기 인쇄회로기판(100)의 상기 삽입홀(112)의 사이즈(직경)와 같거나 큰 직경(대략 5㎛ 정도 크게)을 가진다. 상기 삽입부(220a)의 하부(224a)는 상기 삽입부(220a)의 상부(222a)보다는 작은 직경을 가지도록 형성된다. 즉 상기 삽입부(220a)의 상부(222a) 및 하부(224a)는 일정단차가 형성된 구조를 가진다.
상기 삽입부(220a)의 상부(222a)는 상기 인쇄회로기판(100)의 삽입홀(112)에 강제압입 또는 삽입되는 경우에, 상기 방열핀(200a)이 고정되도록 하는 역할을 하며, 상기 삽입홀(112)을 통한 공기흐름을 차단하기 위한 부분으로서, 사이즈가 상술한 바와 같이 구성된다. 또한, 상기 삽입부(220a)의 하부(224a)는 상기 인쇄회로기판(100)의 상기 삽입홀(112)에 상기 방열핀(200a)을 삽입하는 경우, 초기에 방열핀(200a)이 잘 들어가고 자리를 잘 잡을 수 있도록 하기 위해 사이즈가 상술한 바 와 같이 조절되는 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 방열핀(200b)은 헤드부(210b)와 삽입부(220b)로 구분된다.
상기 헤드부(210b)는 상부에 발광다이오드 칩이 실장되기 위한 상부면을 가진다. 상기 헤드부(210b)의 상부면은 발광다이오드 칩이 접착제를 통해 결합되는 평면으로써 평탄도가 5~50㎛를 가진다.
상기 삽입부(220b)는 상기 헤드부(210b)의 직경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판(100)의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부(210b)의 하부면에서 연장되어 형성된다. 상기 삽입부(220b)는 상기 인쇄회로기판(100)의 삽입홀(112)에 삽입되는 부분을 나타낸다.
상기 삽입부(220b)는 서로 다른 직경을 가지는 상부(222b) 및 하부(224b)로 구분되고, 상기 삽입부(220b)의 상부(222b)는 상기 인쇄회로기판(100)의 상기 삽입홀(112)의 사이즈(직경)와 같거나 큰 직경(대략 5㎛ 정도 크게)을 가진다.
상기 삽입부(220b)의 하부(224b)는 상기 삽입부(220b)의 상부(222b)보다는 작은 직경을 가지도록 형성된다. 상기 삽입부(220b)의 상부(222b)는 상기 삽입부(220b)의 하부(224b)에서부터 부드럽게 직경이 커지도록 일정 곡률을 가지는 곡선형태로 볼록하게 형성된다. 이는 상기 삽입부(220b)의 하부(224b)에서 상부(222a)로 이어지는 부분의 단차를 없앰으로써 부드럽게 삽입홀(112)에 삽입되도록 하기 위한 것이다.
상기 삽입부(220b)의 상부(222b)는 상기 인쇄회로기판(100)의 삽입홀(112)에 강제압입 또는 삽입되는 경우에, 상기 방열핀(200b)이 고정되도록 하는 역할을 하며, 상기 삽입홀(112)을 통한 공기흐름을 차단하기 위한 부분으로서, 사이즈가 상술한 바와 같이 구성된다. 또한, 상기 삽입부(220b)의 하부(224b)는 상기 인쇄회로기판(100)의 상기 삽입홀(112)에 상기 방열핀(200b)을 삽입하는 경우, 초기에 방열핀(200b)이 잘 들어가고 자리를 잘 잡을 수 있도록 하기 위해 사이즈가 상술한 바와 같이 조절되는 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 방열핀(200c)은 헤드부(210c)와 삽입부(220c)로 구분된다.
상기 헤드부(210c)는 상부에 발광다이오드 칩이 실장되기 위한 상부면을 가진다. 상기 헤드부(210c)의 상부면은 발광다이오드 칩이 접착제를 통해 결합되는 평면으로써 평탄도가 5~50㎛를 가진다.
상기 삽입부(220c)는 상기 헤드부(210c)의 직경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판(100)의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부(210c)의 하부면에서 연장되어 형성된다. 상기 삽입부(220c)는 상기 인쇄회로기판(100)의 삽입홀(112)에 삽입되는 부분을 나타낸다.
상기 삽입부(220c)는 서로 다른 직경을 가지는 상부(222c) 및 하부(224c)로 구분되고, 상기 삽입부(220c)의 상부(222c)는 상기 인쇄회로기판(100)의 상기 삽입홀(112)의 사이즈(직경)와 같거나 큰 직경(대략 5㎛ 정도 크게)을 가진다.
상기 삽입부(220c)의 하부(224c)는 상기 삽입부(220c)의 상부(222c)보다는 작은 직경을 가지도록 형성된다. 상기 삽입부(220c)의 상부(222c)는 상기 삽입 부(220c)의 하부(224c)에서부터 부드럽게 직경이 커지도록 일정 곡률을 가지는 곡선형태로 볼록하게 형성된다. 이는 상기 삽입부(220c)의 하부(224c)에서 상부(222a)로 이어지는 부분의 단차를 없앰으로써 부드럽게 삽입홀(112)에 삽입되도록 하기 위한 것이다.
상기 삽입부(220c)의 상부(222c)는 상기 인쇄회로기판(100)의 삽입홀(112)에 강제압입 또는 삽입되는 경우에, 상기 방열핀(200c)이 고정되도록 하는 역할을 하며, 상기 삽입홀(112)을 통한 공기흐름을 차단하기 위한 부분으로서, 사이즈가 상술한 바와 같이 구성된다. 또한, 상기 삽입부(220c)의 하부(224c)는 상기 인쇄회로기판(100)의 상기 삽입홀(112)에 상기 방열핀(200c)을 삽입하는 경우, 초기에 방열핀(200c)이 잘 들어가고 자리를 잘 잡을 수 있도록 하기 위해 사이즈가 상술한 바와 같이 조절되는 것이다.
이와 같이, 상기 방열핀(200c)의 기본구조는 도 4에서 설명한 방열핀(200b)의 구조와 외형은 동일하다. 그러나 상기 방열핀(200c)은 상기 삽입부(220c)의 하부 말단에 상기 삽입부(220c)의 길이방향으로 일정깊이를 가지는 홈(226c)이 형성된 구조를 가진다. 이는 상기 방열핀(200c)를 상기 삽입홀(112)에 삽입 또는 압입한 후 상기 인쇄회로기판(100)의 하부면에서 강한 충격으로 리벳팅을 수행하는 경우에 상기 인쇄회로기판(100)과 상기 방열핀(200c)이 기계적 접촉이 용이하도록 하기 위함이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 방열핀(200d)은 헤드부(210d)와 삽입부(220d)로 구분된다.
상기 헤드부(210d)는 상부에 발광다이오드 칩이 실장되기 위한 상부면을 가진다. 상기 헤드부(210d)의 상부면은 발광다이오드 칩이 접착제를 통해 결합되는 평면으로써 평탄도가 5~50㎛를 가진다.
상기 삽입부(220d)는 상기 헤드부(210d)의 직경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판(100)의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부(210d)의 하부면에서 연장되어 형성된다. 상기 삽입부(220d)는 상기 인쇄회로기판(100)의 삽입홀(112)에 삽입되는 부분을 나타낸다.
상기 삽입부(220d)는 동일한 직경을 가지는 상부(222d) 및 하부(224d)로 구분되고, 상기 삽입부(220d)는 상부(222d) 및 하부(224d)는 상기 인쇄회로기판(100)의 상기 삽입홀(112)의 사이즈(직경)와 같거나 약간 작은 직경(대략 5㎛ 정도 크게)을 가진다.
그리고 상기 삽입부(220d)의 상부(222a)에는 일정개수의 돌기(228d)가 형성된 구조를 가진다. 상기 돌기(228d)의 두께를 포함한 상기 삽입부(220d)의 상부(222a)의 직경은 상기 인쇄회로기판(100)의 상기 삽입홀(112)의 사이즈(직경)와 같거나 큰 직경(대략 5㎛ 정도 크게)을 가진다.
상기 돌기(228d)는 이는 상기 삽입부(220d)의 하부(224d)에서 상부(222a)로 이어지는 부분의 단차가 생기지 않도록 외부가 곡률을 가질 수 있다.
종합적으로, 도 3 내지 도 6에 도시된 방열핀들(200)의 삽입부(220)의 길이는 적어도 상기 인쇄회로기판(100)의 두께만큼의 길이를 가지며, 상기 인쇄회로기판(100)에 방열판이 결합되는 경우에는 상기 인쇄회로기판(100)과 상기 방열판을 합한 두께만큼의 길이를 적어도 가진다.
이때 리벳결합을 수행하는 경우에는 상기 인쇄회로기판(100)의 두께 또는 상기 인쇄회로기판(100)과 방열판을 합한 두께 보다는 약간 긴 길이를 가지는 구조를 가질 수 있다.
추가하여, 상기 삽입부(220)의 하부 말단에 상기 삽입부(220c)의 길이방향으로 일정깊이를 가지는 홈(226c)이 형성된 구조는 도 5에서만 설명하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 도 3, 도4, 도 6의 구조를 가지는 방열핀(200a,200b,200d)를 포함하여 모든 방열핀들에 도 5에서 설명한 바와 같은 구조의 홈(226c)이 형성될 수 있다.
도 15는 방열핀 및 인쇄회로기판의 삽입홀의 또 다른 구조 및 이들의 결합구조를 나타낸 것이다.
도 15a에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(100a)의 삽입홀(112a)은 하부의 사이즈보다 상부의의 사이즈가 일정비율로 작아지는 구조를 가지고 있다. 이에 대응하여 방열핀(200e)은 도 15b에 도시된 바와 같이, 삽입부(220e)가 상부에서부터 하부로 갈수록 사이즈가 일정비율로 작아지는 구조를 가진다. 이는 상기 방열핀(200e)이 상기 인쇄회로기판(100a)의 하부면을 통하여 상기 삽입홀(112a)에 삽입되는 경우 삽입이 용이하도록 하기 위함이다. 여기서 상기 방열핀(200e)의 헤드부(210e)는 도 3 내지 도 6에서 설명한 바와 같은 구조를 가진다.
상기 방열핀(200e)이 상기 삽입홀(112a)에 삽입되는 경우의 단면도는 도 15c에 도시된다. 상기 방열핀(200e)이 상기 인쇄회로기판(100a)의 하부면의 상기 삽입 홀(112a)에 삽입된 후 상기 인쇄회로기판(100a)의 상부면과 상기 방열핀(200e)의 삽입부(220E)의 말단이 리벳팅 결합된 구조가 도 15c에 나타나 있다.
후속공정에서 발광다이오드 칩은 상기 방열핀(200e)의 헤드부(210e)가 아니라 리벳팅 결합된 부분(230)에 결합된다. 이는 이미 설명한 바 있는 도 3 내지 도 6의 경우와는 다른 구조이다.
그리고 상기 방열핀들(200e)이 상기 삽입홀(112)에 삽입된 경우에, 상기 헤드부(210e)의 하부면과 인쇄회로기판(100)의 하부면이 접촉되는 부분에는 밀착력 확보 및 수분이나 기타 가스의 차단을 위해 도 15d와 같이 솔더링 작업이 수행될 수 있다.
도 16은 방열핀(200f)의 또 다른 구조를 나타낸 것이다.
도 16a는 사시도, 도 16b 및 도 16c는 도 16a의 단면도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상기 방열핀(200f)은 헤드부(210f)와 삽입부(220f)를 구비한다.
상기 헤드부(210f)는 방열면적을 넓히기 위해 표면상에 다수의 홈(228f)이 형성되어 있다. 상기 홈(228)은 방열면적을 넓히기 위한 것으로, 어떤 형태이든 불문한다. 엠보싱형태로 형성될 수도 있고, 일자형, 원형 등의 구조를 가질 수 있다.
상기 삽입부(220f)는 상기 헤드부(210f)의 직경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판(100)의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부(210f)의 하부면에서 연장되어 형성된다.
상기 삽입부(220f)는 상기 인쇄회로기판(100)의 하부에서 상부쪽으로 삽입되 는 구조를 가지게 된다.
그리고 상기 헤드부(210f)의 상부말단에는 상기 삽입부(220f)의 길이방향으로 일정깊이를 가지는 홈(226f)이 상기 삽입부(220f)의 내부까지 연장되어 형성된다. 이는 상기 방열핀(200f)을 상기 삽입홀(112)에 삽입 또는 압입한 후 상기 인쇄회로기판(100)의 하부면에서 강한 충격으로 리벳팅을 수행하는 경우에 상기 인쇄회로기판(100)과 상기 방열핀(200f)이 기계적 접촉이 용이하도록 하기 위함이다.
후속공정에서 발광다이오드 칩은 상기 방열핀(200f)의 헤드부(210f)가 아니라 상기 방열핀(220f)이 인쇄회로기판(100)의 상부면과의 결합된 부분에 결합된다. 이는 도 15에서 설명한 바와 같다.
그리고 상기 방열핀들(200f)이 상기 삽입홀(112)에 삽입된 경우에, 상기 헤드부(210f)의 하부면과 인쇄회로기판(100)의 하부면이 접촉되는 부분에는 밀착력 확보 및 수분이나 기타 가스의 차단을 위해 솔더링 작업이 수행될 수 있음은 도 15에서 설명한 바와 동일하다.
도 17은 방열핀 및 인쇄회로기판의 삽입홀의 또 다른 구조를 나타낸 것이다.
도 17a는 인쇄회로기판(100)을 나타낸 것이고, 도 17b는 방열핀(200g)의 구조, 도 17c의 도 17b의 방열핀(200g)의 기판부(210g)의 하부면 구조를 나타낸 것이다.
도 17a에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(100)은 이미 설명한 바와 같은 구조를 가진다. 다만 여기서는 도 17b의 방열핀(200g)의 구조와 대응시키기 위하여 추가한 것에 불과하다.
도 17b에 도시된 바와 같이, 상기 방열핀(200g)들은, 하나의 기판부(210g)에 복수의 삽입부들(220g)을 구비하는 구조를 가진다.
상기 기판부(210g)는 상기 인쇄회로기판(100)의 길이에 대응되는 길이 또는 상기 인쇄회로기판(100)보다 짧은 길이를 가질 수 있다. 상기 기판부(210g)의 하부면은 도 17c에 도시된 바와 같이, 돌기와 홈이 반복적으로 교대배열되는 구조를 가지며, 결합되는 경우 일반적인 방열판으로서 기능할 수 있다.
상기 기판부(210g)는 상기 인쇄회로기판(100)의 하부에서 상부방향으로 상기 복수의 삽입홀들(112) 각각에 삽입 또는 압입되어 고정되기 위하여, 상기 기판부(210g)에서 상기 복수의 삽입홀들(112)의 위치에 대응하여 각각 연장되어 상부방향으로 돌출되는 복수의 삽입부들(220g)을 가지는 구조를 가진다.
즉 하나의 기판부(210g)에 복수의 삽입부들(220g)이 일정간격으로 돌출되어 형성되는 구조를 가진다.
따라서 상기 복수의 삽입부들(220g)는 상기 인쇄회로기판(100)의 하부에서 상부방향으로 상기 복수의 삽입홀들(112)에 결합되며, 복수의 삽입부들(220g)이 상기 인쇄회로기판(100)에 동시에 결합되는 구조를 가지게 된다.
후속공정에서 발광다이오드 칩은 상기 방열핀(200g)이 인쇄회로기판(100)의 상부면과의 결합된 부분에 결합된다. 이는 도 16에서 설명한 바와 같다.
그리고 상기 방열핀들(200g)이 상기 삽입홀(112)에 삽입된 경우에, 상기 기판부(210g)와 인쇄회로기판(100)의 하부면이 접촉되는 부분에는 밀착력 확보 및 수분이나 기타 가스의 차단을 위해 솔더링 작업이 수행될 수 있다.
도 17은 방열핀(200g)이 하나의 기판부(210g)에 다수 형성되는 구조를 가진다. 이런 구조는 도 3 내지 도 6, 도 15 및 도 16의 방열핀들(200) 구조에도 적용될 수 있다. 즉 도 3 내지 도 6, 도 15 및 도 16의 방열핀들(200)의 헤드부가 인접 방열핀들의 헤드부와 서로 연결되는 구조를 가질 수 있다.
상기 방열핀들(200)들의 헤드부를 연결하는 방법은 상기 방열핀들(200)이 인쇄회로기판(100)의 상부에서 하부방향으로 결합되느냐, 또는 하부에서 상부방향으로 결합되는냐에 따라 달라질 수 있다. 상기 방열핀들(200)이 상기 인쇄회로기판(100)의 하부방향에서 상부방향으로 결합되는 경우에는 방열판의 기능까지 수행될 수 있으므로, 도 17의 경우와 유사한 구조를 가지면 될 것이다. 그러나 상기 방열핀들(200)이 상기 인쇄회로기판(100)의 상부방향에서 하부방향으로 결합되는 경우에는 상기 인쇄회로기판(100)에 형성되어 있는 회로패턴이나 전극패턴과는 접촉되지 않도록 적절한 방식으로 연결하는 것이 가능할 것이다.
도 7 내지 도 9는 상기 반사체(300; 300a,300b,300c)의 다양한 구조를 나타낸 도면들이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 반사체(300a)는 적어도 하나의 반사홀(320a)과 반사면(330a)이 형성된 구조로, 대부분 사출성형을 통해 제작되고, 사출특성, 금형온도, 수지온도 등을 고려하여 PPA(Poly Phthal Amide)계열의 고온용 재료가 이용된다.
상기 적어도 하나의 반사홀(320a)은 하부폭보다 상부폭이 넓은 구조를 가진다. 이때 상기 적어도 하나의 반사홀(320a)의 하부에서 상부쪽으로는 일정각도로 넓어지는 구조를 가지게 된다. 이때 각도는 빛의 효율 또는 반사효율이 가장 좋은 각도가 이용될 수 있다.
상기 반사체(300a)가 상기 인쇄회로기판(100) 상에 결합되는 경우에, 상기 적어도 하나의 반사홀(320a)에 의해 노출되는 부분의 상기 인쇄회로기판(100) 상에는 상기 복수의 방열핀들(200) 및 상기 복수의 발광다이오드 칩들이 일정개수 단위로 배열되게 된다. 여기서 상기 적어도 하나의 반사홀(320a)에 의해 노출되는 부분은 방열핀(200), 발광다이오드칩 뿐 만아니라, 상기 전극패드(110)의 일부도 노출될 수 있다.
다시 말하면, 상기 적어도 하나의 반사홀(320a)에는 하나의 반사홀 당 하나의 방열핀(200) 및 하나의 발광다이오드칩이 대응되도록 구성될 수도 있고, 하나의 반사홀 당 복수의 방열핀(200) 및 복수의 발광다이오드 칩들이 대응되도록 구성될 수 있다.
상기 반사면(330a)은 상기 적어도 하나의 반사홀(320a)의 내주면에 형성되는 것으로, 반사효율이 좋은 물질이 도포되거나 도금될 수 있다.
상기 반사면(330a)의 하단부 즉 상기 반사면(330a)이 상기 인쇄회로기판(100)에 결합되는 경우, 인쇄회로기판(100)에 인접되는 반사면부분에는 오염방지를 위한 돌기(340a)가 형성된다. 상기 돌기(340a)는 상기 인쇄회로기판(100)과 상기 반사체(300a)를 접착하는 경우, 접착제 성분이 상기 반사홀(320a)에 의해 노출되는 인쇄회로기판(100)부분으로 흘러들어 오염되는 것을 방지하기 위한 것이다.
추가적으로 상기 반사체(300a)는 상기 인쇄회로기판(100)과의 접착 또는 결 합시에 정렬을 위한 돌출부(350a)를 구비한다. 상기 돌출부(350a)는 도 2에서 설명되며 인쇄회로기판(100)에 형성된 홈들(116)에 삽입되게 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 반사체(300b)는 적어도 하나의 반사홀(320b)과 반사면(330b)이 형성된 구조로, 대부분 사출성형을 통해 제작되고, 사출특성, 금형온도, 수지온도 등을 고려하여 PPA(Poly Phthal Amide)계열의 고온용 재료가 이용된다.
상기 적어도 하나의 반사홀(320b)은 하부폭보다 상부폭이 넓은 구조를 가진다. 이때 상기 적어도 하나의 반사홀(320b)의 하부에서 상부쪽으로는 적어도 두 개의 각도로 넓어지는 구조를 가지게 된다.
이때 각도는 빛의 효율 또는 반사효율이 가장 좋은 각도가 이용될 수 있다.
상기 반사체(300b)가 상기 인쇄회로기판(100) 상에 결합되는 경우에, 상기 적어도 하나의 반사홀(320b)에 의해 노출되는 부분의 상기 인쇄회로기판(100) 상에는 상기 복수의 방열핀들(200) 및 상기 복수의 발광다이오드 칩들이 일정개수 단위로 배열되게 된다. 여기서 상기 적어도 하나의 반사홀(320b)에 의해 노출되는 부분은 방열핀(200), 발광다이오드 칩 뿐만아니라, 상기 전극패드(110)의 일부도 노출될 수 있다.
다시 말하면, 상기 적어도 하나의 반사홀(320b)에는 하나의 반사홀당 하나의 방열핀(200) 및 하나의 발광다이오드칩이 대응되도록 구성될 수도 있고, 하나의 반사홀 당 복수의 방열핀(200) 및 복수의 발광다이오드 칩들이 대응되도록 구성될 수 있다.
상기 반사면(330b)은 상기 적어도 하나의 반사홀(320b)의 내주면에 형성되는 것으로, 반사효율이 좋은 물질이 도포되거나 도금될 수 있다.
상기 반사면(330b)은 서로 다른 반사각을 가지는 적어도 두 개의 반사면들(332b,334b,336b)이 결합된 구조를 가질 수 있다. 도 8에서는 3개의 서로 다른 반사각을 가지는 반사면들(332b,334b,336b)이 도시되어 있다. 이때 반사각들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 잘 알려진 반사각들을 이용하여 다양한 조합에 의해 최상의 효율을 가지는 반사각들이 채택될 수 있을 것이다.
예를 들어 제1반사면(332b)의 각도는 120~150도 이고, 제3반사면(336b)는 140~160도의 각도를 가질 수 있으며, 제2반사면(334b)은 제1반사면(332b)와 제3반사면(336b)의 각도의 중간값 정도의 각도를 가질 수 있다.
상기 반사면(330b)의 하단부 즉 상기 반사면(330b)이 상기 인쇄회로기판(100)에 결합되는 경우, 인쇄회로기판(100)에 인접되는 반사면부분에는 오염방지를 위한 돌기(340b)가 형성된다. 상기 돌기(340b)는 상기 인쇄회로기판(100)과 상기 반사체(300b)를 접착하는 경우, 접착제 성분이 상기 반사홀(320b)에 의해 노출되는 인쇄회로기판(100)부분으로 흘러들어 오염되는 것을 방지하기 위한 것이다.
추가적으로 상기 반사체(300b)는 상기 인쇄회로기판(100)과의 접착 또는 결합시에 정렬을 위한 돌출부(350b)를 구비한다. 상기 돌출부(350b)는 도 2에서 설명되며 인쇄회로기판(100)에 형성된 홈들(116)에 삽입되게 된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기 반사체(300c)는 적어도 하나의 반사홀(320c) 과 반사면(330c)이 형성된 구조로, 대부분 사출성형을 통해 제작되고, 사출특성, 금형온도, 수지온도 등을 고려하여 PPA(Poly Phthal Amide)계열의 고온용 재료가 이용된다.
상기 적어도 하나의 반사홀(320c)은 하부폭보다 상부폭이 넓은 구조를 가진다. 이때 상기 적어도 하나의 반사홀(320c)의 하부에서 상부쪽으로는 일정각도로 골률을 가지는 곡선형태로 넓어지는 구조를 가지게 된다. 이때 각도는 빛의 효율 또는 반사효율이 가장 좋은 각도가 이용될 수 있다. 또한 여기서 상기 반사면(330c)이 이루는 곡선의 반경은 1~3mm 일 수 있다.
상기 반사체(300c)가 상기 인쇄회로기판(100) 상에 결합되는 경우에, 상기 적어도 하나의 반사홀(320c)에 의해 노출되는 부분의 상기 인쇄회로기판(100) 상에는 상기 복수의 방열핀들(200) 및 상기 복수의 발광다이오드 칩들이 일정개수 단위로 배열되게 된다. 여기서 상기 적어도 하나의 반사홀(320c)에 의해 노출되는 부분은 방열핀(200), 발광 다이오드 칩 뿐만아니라, 상기 전극패드(110)의 일부도 노출될 수 있다.
다시 말하면, 상기 적어도 하나의 반사홀(320c)에는 하나의 반사홀 당 하나의 방열핀(200) 및 하나의 발광다이오드칩이 대응되도록 구성될 수도 있고, 하나의 반사홀 당 복수의 방열핀(200) 및 복수의 발광다이오드 칩들이 대응되도록 구성될 수 있다.
상기 반사면(330c)은 상기 적어도 하나의 반사홀(320c)의 내주면에 형성되는 것으로, 반사효율이 좋은 물질이 도포되거나 도금될 수 있다.
상기 반사면(330c)의 하단부 즉 상기 반사면(330c)이 상기 인쇄회로기판(100)에 결합되는 경우, 인쇄회로기판(100)에 인접되는 반사면부분에는 오염방지를 위한 돌기(340c)가 형성된다. 상기 돌기(340c)는 상기 인쇄회로기판(100)과 상기 반사체(300c)를 접착하는 경우, 접착제 성분이 상기 반사홀(320c)에 의해 노출되는 인쇄회로기판(100)부분으로 흘러들어 오염되는 것을 방지하기 위한 것이다.
추가적으로 상기 반사체(300c)는 상기 인쇄회로기판(100)과의 접착 또는 결합시에 정렬을 위한 돌출부(350c)를 구비한다. 상기 돌출부(350c)는 도 2에서 설명되며 인쇄회로기판(100)에 형성된 홈들(116)에 삽입되게 된다.
도 10 내지 도 12는 상기 인쇄회로기판(100), 상기 방열핀(200), 및 상기 반사체(300)가 결합된 발광 다이오드 패키지 모듈(500a)의 사시도(도 10a), 평면도(도 10b), 및 단면도들(도 11, 도 12)이다. 이들 단면도 중 도 11은 방열판(120)이 결합되지 않은 경우이고, 도 12는 방열판(120)이 결합된 구조의 단면도이다. 도면상에서 도면부호 '510'은 방열핀(200) 상에 배치되는 발광다이오드 칩을 나타내는 것으로, 발광다이오드 칩(510)이 배치되지 않는 경우에는 방열핀을 나타내므로, 이들을 모두 포함하는 의미로써, 도면부호를 '510(200)'으로 표시하였다.
도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 방열핀(200)이 인쇄회로기판(100)에 삽입된 상태에서 상기 반사체(300)가 상기 인쇄회로기판(100)에 접착결합된다. 이때 상기 반사체(300)의 반사홀(320)은 하나의 방열핀(200)에 대응되는 구조를 가진다. 즉 하나의 발광다이오드 칩 또는 하나의 방열핀(200)에 대응하여 하나의 반사홀(320)이 구비되는 구조를 가지게 된다. 물론 하나의 반사홀에 대응하여 복수의 발광다이오드 칩들 또는 복수의 방열핀들이 구비되는 구조를 가지는 것도 가능하다.
상기 인쇄회로기판(100)은 직사각형 구조로 형광등용 어레이 형태를 갖으며 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같은 구조를 가진다. 이때 상기 복수의 발광다이오드 칩들(510)은 상기 인쇄회로기판 상에 일정간격으로 일렬로 배치되는 구조를 가지게 된다. 상기 반사체(300)는 도 7 내지 도 9에서 설명한 구조의 반사체들이 사용될 수 있으며, 상기 방열핀(200)은 도 3 내지 도 6에서 설명한 구조의 방열핀들이 사용될 수 있다.
도 11과 같이 방열판이 구비되지 않는 경우에, 상기 방열핀(200)은 리벳팅 결합되지 않는 것으로 도시되어 있으나, 여기서도 리벳팅 결합이 가능하다. 그리고, 도 12와 같이 방열판(120)이 구비되는 경우에는 상기 방열핀(200)은 리벳팅결합되어 상기 방열판(120)과 연결되는 구조를 가진다.
도 13은 도 10의 형광등 어레이 형태의 구조와는 다른 구조를 나타낸 것으로, 기존의 백열등을 대체하기 위한 발광 다이오드 패키지 모듈(500b)을 나타낸 것이다.
도 13a는 평면도, 도 13b와 도 13c는 단면도이다. 도면상에서 도면부호 '510'은 방열핀(200) 상에 배치되는 발광다이오드 칩을 나타내는 것으로, 발광다이오드 칩(510)이 배치되지 않는 경우에는 방열핀을 나타내므로, 이들을 모두 포함하는 의미로써, 도면부호를 '510(200)'으로 표시하였다.
도 13a 및 도 13b에 도시된 바와 같이, 방열핀(200)이 인쇄회로기판(100)에 삽입된 상태에서 상기 반사체(300)가 상기 인쇄회로기판(100)에 접착결합된다. 이때 상기 반사체(300)의 반사홀(320)은 복수의 방열핀들(200)에 대응되는 구조를 가진다. 즉 복수의 발광다이오드 칩들 또는 복수의 방열핀들(200)에 대응하여 하나의 반사홀(320)이 구비되는 구조를 가지게 된다.
상기 인쇄회로기판(100)은 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같은 구조를 가지며, 원형으로 복수의 삽입홀들(112)이 배열되는 구조를 가진다. 이에 따라, 방열핀들(200) 및 발광다이오드칩들(510) 또한 원형으로 배열되는 구조를 가지게 된다.
상기 반사체(300)는 도 7 내지 도 9에서 설명한 구조의 반사체들이 사용될 수 있으며, 상기 방열핀(200)은 도 3 내지 도 6에서 설명한 구조의 방열핀들이 사용될 수 있다.
도 13과 같이 방열판이 구비되지 않는 경우에는, 상기 방열핀(200)은 리벳팅 결합되지 않으나, 방열판(미도시)이 구비되는 경우에는 상기 방열핀(200)은 리벳팅결합되어 상기 방열판과 연결되는 구조를 가진다.
도 13c는 도 13a 및 도 13b와 달리 하나의 반사홀(320)에 대하여 하나의 방열핀(200)이 각각 대응되는 구조를 나타낸 것이다. 하나의 반사홀(320)에 대하여 하나의 방열핀이 대응되느냐, 복수의 방열핀들이 대응되느냐는 반사효율이나 발광효율 등을 종합적으로 고려하여 결정되게 된다.
도 14는 상술한 바와 같은 구조의 발광 다이오드 패키지 모듈을 제조방법을 설명하기 위한 제조공정 순서도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(100), 메탈재질의 방열핀(200), 및 반사체(REFLECTOR)(300)를 가공 및 제작하여 준비한다(S110). 상기 인쇄회로기판(100)은 도 1 및 도 2에서 설명한 바와 같은 구조를 가지도록 제작되며, 상기 방열핀(200)은 도 3 내지 도 6에서 설명한 구조를 가지도록 제작되며, 상기 반사체(300)는 도 7 내지 도 9에서 설명한 구조를 가지도록 가공 제작된다.
이후 상기 인쇄회로기판(100)의 삽입홀(112)에 상기 방열핀(200)을 지그를 통해 일정한 압력으로 삽입한다. 삽입 중에는 상기 방열핀(200)의 수평도를 확보하는 것이 중요하다(S112). 이후 상기 방열핀(200)의 리벳팅을 수행하여 상기 인쇄회로기판(100)과 방열핀(200)을 일체시킨다(S114). 여기서 리벳팅이 필요하지 않은 경우에는 이 공정은 생략될 수 있다. 그리고 상기 방열핀들(200)이 상기 삽입홀(112)에 삽입된 경우에, 상기 방열핀(200)의 헤드부(210)의 하부면과 인쇄회로기판(100)이 접촉되는 부분에는 밀착력 확보 및 수분이나 기타 가스의 차단을 위해 솔더링 작업이 수행될 수 있다.
이후 상기 방열핀(200)에 대한 평탄도 검사를 수행하고 오류를 정정하는 공정이 수행된다(S116).
다음으로 상기 반사체(300)가 상기 인쇄회로기판(100)과 접착되는 부분에 경화형 접착제를 균일하게 도포하고 진공 탈포공정을 실시하여 표면의 마이크로 기공을 제거한다(S118).
이후 상기 반사체(300)를 상기 인쇄회로기판(100)에 정렬을 맞추어 체결한다(S120). 이후 100~150℃에서 10~30분 정도 경화공정을 실시한다(S122).
이렇게 체결된 발광 다이오드 패키지 모듈에 대하여 발광다이오드 칩이 와이 어 본딩되기 위한 패드의 이물질 제거를 위한 세척을 실시한다(S124). 그리고 상기 발광 다이오드 패키지 모듈에 발광 다이오드 칩을 와이어 본딩(S126)하여 체결(실장)한다(S126).
와이어 본딩이 완료된 발광다이오드 패키지 모듈에 대하여 정상작동여부를 검사하는 특성검사를 수행하게 된다(S128).
이후에는 필요에 따라 형광등으로 사용하고자 하는 경우에는, 형광체, 실리콘 공정(S130), 및 보호막 재료를 주입공정(S132) 등을 통하여 최종제품을 형광등을 제조하게 된다. 백열등의 경우에는 형광체 주입공정 등이 생략될 수 있다. 이후 최종검사가 수행된다(S134).
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 발광다이오드 패키지와 SMT 타입의 인쇄회로기판이 일체화된 형태의 발광다이오드 패키지 모듈을 구현함에 의해, 종래의 별도의 구조물 각각을 결합하여 사용하는 방법보다 작업이 용이하고 소형화에 유리하다. 또한 다양한 구조의 방열핀들과 반사체들을 사용함에 의해 방열특성과 발광효율이 우수하다.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인쇄회로기판의 구조를 나타낸 도면들이고,
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 방열핀들의 구조를 나타낸 도면들이고,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 반사체들의 구조를 나타낸 도면들이고,
도 10 내지 도 12는 형광등 형태의 구조를 가지는 발광 다이오드 패키지 모듈의 사시도, 평면도, 및 단면도들이고,
도 13은 백열등 형태의 구조를 가지는 발광 다이오드 패키지 모듈의 평면도 및 단면도이고,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 모듈의 제조방법을 순서대로 나타낸 공정순서도이고,
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 방열핀 및 인쇄회로기판이 삽입홀의 구조, 방열핀과 인쇄회로기판의 결합구조를 나타낸 것이고,
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 방열핀의 다른 구조를 나타낸 것이고,
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 방열핀 및 인쇄회로기판의 다른 구조를 나타낸 것이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 인쇄회로기판 200 : 방열핀
300 ; 반사체 510 : 발광 다이오드 칩

Claims (25)

  1. 발광다이오드 패키지 모듈에 있어서:
    복수의 삽입홀들이 형성되고, 전극패턴을 포함하는 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판과;
    상기 복수의 삽입홀들 각각에 삽입 또는 압입되어 고정되는 복수의 방열핀들과;
    상기 복수의 방열핀들의 일정부위를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 일정부분에 각각 실장되는 복수의 발광다이오드 칩들과;
    적어도 하나의 반사홀이 형성되어 상기 인쇄회로기판의 상부에 적층결합되며, 상기 적어도 하나의 반사홀에 의해 노출되는 부분의 상기 인쇄회로기판 상에는 하나의 반사홀에 하나의 방열핀 및 하나의 발광다이오드 칩이 대응되거나 하나의 반사홀에 복수의 방열핀들 및 상기 복수의 발광다이오드 칩들이 대응되도록 배열되고, 상기 적어도 하나의 반사홀의 내주면에는 반사면이 형성된 반사체를 구비함을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 직사각형 구조를 가지며, 상기 복수의 발광다이오드 칩들은 상기 인쇄회로기판 상에 일정간격으로 일렬로 배치됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 발광 다이오드 칩들은 상기 인쇄회로기판 상에 원형으로 배치됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 인쇄회로기판에 형성되는 상기 복수의 삽입홀들의 내부 측면에는 금속도금층이 형성됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 하부면에는 방열판이 결합되며, 상기 금속도금층은 상기 방열판과 연결됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 방열핀들 각각은,
    상부에 발광다이오드 칩이 실장되기 위한 상부면을 가지는 헤드부와;
    상기 헤드부의 직경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부의 하부면에서 연장되어 형성되는 삽입부를 구비하며, 상기 삽입부는 서로 다른 직경을 가지는 상부 및 하부로 구분됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 방열핀들 각각의 삽입부의 상부는 상기 인쇄회로기판의 삽입홀의 직경과 같거나 큰 직경을 가지고, 상기 삽입부의 하부는 상기 삽입부의 상부보다 작은 직경을 가짐을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 방열핀들 각각의 삽입부의 상부는 상기 인쇄회로기판의 삽입홀의 직경과 같거나 큰 직경으로 곡률진 형상을 가지고, 상기 삽입부의 하부는 상기 삽입부의 상부보다 작은 직경을 가짐을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 방열핀들 각각은,
    상부에 발광다이오드 칩이 실장되기 위한 상부면을 가지는 헤드부와;
    상기 헤드부의 직경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부의 하부면에서 연장되어 형성되는 삽입부를 구비하며, 상기 삽입부는 동일한 직경을 가지는 상부 및 하부로 구분되고, 상기 삽입부의 상부에는 일정개수의 돌기가 형성된 구조를 가짐을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  10. 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    상기 삽입부의 하부 말단에는 상기 삽입부의 길이방향으로 일정깊이를 가지는 홈이 형성됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 삽입부가 상기 인쇄회로기판의 두께만큼의 길이보다 길게 형성된 경우, 상기 삽입부는 상기 인쇄회로기판과 리벳(rivet)결합됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 방열핀들 각각은,
    상부면을 가지는 헤드부와;
    상기 헤드부의 직경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부의 하부면에서 연장되어 형성되는 삽입부를 구비하며, 상기 삽입부는 상부에서부터 하부로 갈수록 일정비율로 직경이 작아지는 구조를 가지며, 상기 삽입부가 상기 인쇄회로기판의 하부에서 상부쪽으로 삽입되도록 하기 위하여 상기 인쇄회로기판의 삽입홀은 상기 삽입부에 대응하여 하부에서부터 상부로 갈수록 그 사이즈가 일정비율로 작아지는 구조를 가짐을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 헤드부는 상기 인쇄회로기판의 하부면과 솔더링 결합되고, 상기 삽입부는 상기 인쇄회로기판의 두께만큼의 길이보다 길게 형성되고, 상기 인쇄회로기판의 상부면과 리벳(rivet)결합됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사홀은 하부폭보다 상부폭이 넓은 구조를 가짐을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 반사면은 일정 곡률을 가짐을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 모듈.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 반사면은 서로 다른 반사각을 가지는 적어도 두 개의 반사면이 결합된 구조를 가짐을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 모듈.
  17. 청구항 15 또는 청구항 16에 있어서,
    상기 반사면의 하단부에는 오염방지를 위한 돌기가 형성된 구조를 가짐을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 모듈.
  18. 복수의 삽입홀들이 형성되고, 전극패턴을 포함하는 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판과, 상기 복수의 삽입홀들 각각에 삽입 또는 압입되어 고정되기 위한 복수의 방열핀들과, 상기 복수의 방열핀들의 상부를 포함하는 상기 인쇄회로기판의 일정부분에 각각 실장되는 복수의 발광다이오드 칩들과, 적어도 하나의 반사홀을 가지며 상기 적어도 하나의 반사홀의 내주면에는 반사면이 형성된 반사체를 제조하는 단계와;
    상기 복수의 방열핀들 각각을 상기 인쇄회로기판의 복수의 삽입홀들에 삽입 고정하는 단계와;
    상기 인쇄회로기판에 적층결합되는 경우에 상기 적어도 하나의 반사홀에 의해 노출되는 부분의 상기 인쇄회로기판 상에는 하나의 반사홀에 하나의 방열핀 및 하나의 발광다이오드 칩이 대응되거나 하나의 반사홀에 복수의 방열핀들 및 상기 복수의 발광다이오드 칩들이 대응되도록 배열되도록 상기 반사체를 상기 인쇄회로기판의 상부에 접착 결합시키는 단계와;
    상기 발광다이오드 칩들을 와이어 본딩하여 실장하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈 제조방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 직사각형 구조를 가지며, 상기 복수의 발광다이오드 칩들은 상기 인쇄회로기판 상에 일정간격으로 일렬로 배치됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈의 제조방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 인쇄회로기판은 원형의 형태를 가지며, 상기 복수의 발광 다이오드 칩 들은 상기 인쇄회로기판 상에 원형으로 배치됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈 제조방법.
  21. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 방열핀들 각각은,
    방열면적을 넓히기 위해 표면상에 다수의 홈이 형성된 헤드부와;
    상기 헤드부의 직경보다는 작은 직경과 적어도 상기 인쇄회로기판의 두께만큼의 길이를 가지며 상기 헤드부의 하부면에서 연장되어 형성되는 삽입부를 구비하며, 상기 삽입부는 상기 인쇄회로기판의 하부에서 상부쪽으로 삽입되는 구조를 가짐을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 헤드부의 상부말단에는 상기 삽입부의 길이방향으로 일정깊이를 가지는 홈이 상기 삽입부의 내부까지 연장되어 형성됨을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  23. 청구항 12 또는 청구항 21에 있어서,
    상기 복수의 방열핀들 각각의 헤드부는 인접되는 방열핀의 헤드부와 서로 연 결되어 일체형 구조를 가짐을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 모듈.
  24. 청구항 1에 있어서, 상기 복수의 방열핀들은,
    일정 폭과 길이를 가지는 기판부와;
    상기 인쇄회로기판의 하부에서 상부방향으로 상기 복수의 삽입홀들 각각에 삽입 또는 압입되어 고정되기 위하여, 상기 기판부에서 상기 복수의 삽입홀들의 위치에 대응하여 각각 연장되어 상부방향으로 돌출되어 형성되는 복수의 삽입부들을 구비함을 특징하는 발광다이오드 패키지 모듈.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 복수의 삽입부들이 형성되지 않은 상기 기판부의 하부면은 돌기와 홈이 반복적 교대배열구조를 가짐을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 모듈.
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