KR101078833B1 - 발광 다이오드 유닛 - Google Patents

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KR101078833B1 KR1020090052812A KR20090052812A KR101078833B1 KR 101078833 B1 KR101078833 B1 KR 101078833B1 KR 1020090052812 A KR1020090052812 A KR 1020090052812A KR 20090052812 A KR20090052812 A KR 20090052812A KR 101078833 B1 KR101078833 B1 KR 101078833B1
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Abstract

본 발명은, 중앙부분에 오목부가 형성되고 열전도성이 우수한 재질로 이루어진 방열 기판과; 상기 방열 기판의 오목부 상에 실장되며 N형 패드 및 P형 패드를 구비하는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 포함하여 구성되고, 상기 방열기판 상에서 상기 오목부의 양측부에는 상기 발광 다이오드 칩의 개수에 대응하여 각각 양의 배선 패턴과 음의 배선패턴이 형성되며, 상기 발광 다이오드 칩의 N형 패드와 P형 패드는 각각 대응하는 상기 양의 배선패턴과 음의 배선패턴에 전기적으로 연결되어 있는 발광 다이오드 유닛을 제공한다.

Description

발광 다이오드 유닛 {Light emitting diode unit}
본 발명은 발광 다이오드 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두께를 감소시킬 수 있으며 제조 공정을 현저하게 단순화할 수 있고 제조 비용을 현저히 감소시킬 수 있으며 방열판과 반사부를 일체로 형성하는 새로운 방식의 발광 다이오드 유닛에 관한 것이다.
발광 다이오드는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 전자소자이다.
이러한 발광 다이오드는 다양한 분야에서 사용되어 왔고, 최근에는 수명이 반영구적이고 유해물질 환경규제(RoHS, ELV, PFOS 등) 물질이 없다는 점에서 형광램프를 대체하는 소자로서 각광받고 있다.
통상적으로 단일의 발광 다이오드 유닛은 리드 프레임 상에 발광 다이오드 칩을 예를 들면 Ag로 접착하고 발광 다이오드 칩의 N패드와 P패드를 와이어 본딩한 후에 에폭시 몰딩하여 패키지화한다. 이와 같이 구성된 단일의 발광 다이오드 패키지는 방열을 위하여 방열판 위에 탑재된 상태에서 인쇄회로기판에 설치되어 사용되거나, 또는 인쇄회로기판에 예를 들면 표면실장기술(SMT) 등을 이용하여 실장된 상태에서 방열판 상에 부착되어 사용된다.
또한, 예를 들면 LCD 백라이트 등에 사용되는 발광 다이오드 어레이 유닛은 상기와 같이 구성된 복수 개의 단일 발광 다이오드 패키지를 인쇄회로기판에 어레이 형태로 예를 들면 표면실장기술(SMT) 등을 이용하여 설치한다. 그리고, 이와 같이 구성된 발광 다이오드 어레이 유닛은 방열을 위하여 방열판에 부착되어 사용된다.
이상과 같이 종래에는 발광 다이오드 유닛을 제조하기 위해서 리드 프레임 제조, 발광 다이오드 패키지 제조, 인쇄회로기판 제조, 발광 다이오드 패키지 실장 등과 같은 각기 다른 특성을 갖는 제조공정이 집합되어야 한다. 즉, 발광 다이오드 유닛은 하나의 제조업체가 단독으로 제조하는 것이 곤란하고 각기 다른 업체의 협력을 통하여 제조가 가능하게 된다. 이로 인하여, 발광 다이오드 유닛의 제조공정이 복잡하고 또한 발광 다이오드 유닛의 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 발광 다이오드 칩을 리드 프레임에 실장하여 패키지화하고 이 발광 다이오드 패키지를 인쇄회로기판에 실장하기 때문에 전체적으로 발광 다이오드 유닛의 두께가 두꺼워지고, 이러한 발광 다이오드 유닛을 채택하는 전자제품의 박형화의 장애가 되는 문제점이 있다.
특히, 종래에는 발광 다이오드의 방열을 위하여, 발광 다이오드 칩을 리드프레임에 실장하여 패키지화한 후에 이 발광 다이오드 패키지를 방열판을 매개로 인쇄회로기판에 설치하거나, 또는 발광 다이오드 패키지를 인쇄회로기판에 실장한 후에 인쇄회로기판을 방열판에 결합하게 된다. 따라서 발광 다이오드 유닛의 전체 두 께가 두꺼워지고, 이러한 발광 다이오드 유닛을 채택하는 전자제품의 박형화의 장애가 되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 제조공정을 현저히 단순화하고 제조 비용을 현저히 감소시킬 수 있는 발광 다이오드 유닛을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 방열판을 일체로 형성함으로써 전체 두께를 현저히 감소시킬 수 있는 발광 다이오드 유닛을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 방열기능을 하는 방열 기판의 상면이 반사기능을 하도록 된 방열 기판 상에 발광 다이오드 칩을 탑재함으로써 그 구조 및 제조 공정을 단순화할 수 있는 발광 다이오드 유닛을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 발광 다이오드 유닛은, 중앙부분에 오목부가 형성되고 열전도성이 우수한 재질로 이루어진 방열 기판과; 상기 방열 기판의 오목부 상에 실장되며 N형 패드 및 P형 패드를 구비하는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 포함하여 구성되고, 상기 방열기판 상에서 상기 오목부의 양측부에는 상기 발광 다이오드 칩의 개수에 대응하여 각각 양의 배선 패턴과 음의 배선패턴이 형성되며, 상기 발광 다이오드 칩의 N형 패드와 P형 패드는 각각 대응하는 상기 양의 배선패턴과 음의 배선패턴에 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 방열 기판은, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판을 그 중앙부에 오목부가 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡한 다음에, 상기 오목부의 양측부에 배선 패턴을 각각 절연 접착제로 접착함으로써 구성된다.
또는, 상기 방열 기판은, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판의 중앙부분에 형성될 오목부에 대응하는 부분의 양측부에 각각 배선 패턴을 절연 접착제로 접착하여 적층한 다음에, 그 중앙부에 오목부가 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡함으로써 구성되어도 된다.
또는, 상기 방열 기판은, 방열성능이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판의 중앙부분에 형성될 오목부에 대응하는 부분에 빛 반사율이 우수한 재질을 도금하고나서 그 오목부가 형성될 부분의 양측부에 각각 배선 패턴을 절연 접착제로 접착한 다음에, 그 중앙부에 오목부가 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡함으로써 구성되어도 된다.
또는, 상기 방열 기판은, 방열성능이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판을 그 중앙부에 오목부가 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡한 다음에, 상기 오목부에 빛 반사율이 우수한 재질을 도금하고 상기 오목부의 양측부에 각각 배선 패턴을 절연 접착제로 접착하여 적층함으로써 구성되어도 된다.
또는, 상기 방열 기판은, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 재질로 이루어지고 그 중앙부에 오목부이 형성되도록 다이-캐스팅(Die-Casting) 가공 또는 NC(Numerical Control) 가공에 의하여 제조된 기판에서 상기 오목부의 양측부에 각 각 배선 패턴을 절연 접착제로 접착하여 구성되어도 된다.
또한, 상기 오목부의 외주연과 상기 배선패턴 사이에는 경사면이 형성되어 있어도 된다.
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 유닛은 상기 방열 기판의 오목부와 와이어 본딩된 배선 패턴 부분을 포함하여 형성된 에폭시 몰딩을 더 포함한다. 여기서, 상기 방열 기판의 오목부 내에서 적어도 상기 발광 다이오드 칩을 포함하는 부분에 YAG계의 형광물질로 형성된 옐로우 퍼스터(Yellow Phosphor) 몰딩을 더 포함하여도 된다.
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 유닛은 상기 방열 기판의 오목부와 이 오목부의 외측에 형성된 배선패턴의 내측 부분의 일부가 노출되는 크기의 개공을 구비한 절연 재질의 상부 기판이 상기 방열 기판 상에 더 적층되어 있어도 된다. 여기서, 상기 상부 기판은 상기 방열기판에 형성된 배선패턴의 외측 부분의 일부가 노출되는 크기를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 유닛은 상기 방열 기판의 오목부와 이 오목부의 외측에 형성된 배선패턴의 내측 부분의 일부가 노출되는 크기의 개공을 구비하고 그 개공 주변에 빛 확산부가 형성된 도파로 시트가 상기 방열 기판 상에 더 적층되어 있어도 된다. 여기서, 상기 도파로 시트 상에는 빛을 확산시키는 확산 필름이 적층되어 있어도 된다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛은, 일정 간격을 두고서 복수의 오목부가 일렬로 형성되고 열전도성이 우수한 재질로 이루어진 방열 기판과; 상기 방열 기판의 각 오목부 상에 실장되며 N형 패드 및 P형 패드를 구비하는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 포함하여 구성되고, 상기 방열 기판 상에서 상기 오목부를 건너 뛰고 길이 방향으로 일렬로 형성된 적어도 하나의 배선 패턴이 형성되어 있으며, 상기 발광 다이오드 칩의 N형 패드와 P형 패드는 자신이 실장된 오목부의 양측면에 형성된 각각 대응하는 상기 양의 배선패턴과 음의 배선패턴에 전기적으로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 방열 기판은, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판을, 일정 간격을 두고서 복수의 오목부가 일렬로 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡한 다음에, 상기 오목부를 건너 뛰고 길이 방향으로 일렬로 배선 패턴을 각각 절연 접착제로 접착함으로써 구성되어도 된다.
또는, 상기 방열 기판은, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판을, 상기 오목부가 형성될 영역을 건너 뛰고 길이 방향으로 일렬로 배선 패턴을 각각 절연 접착제로 접착하여 적층한 다음에, 상기 오목부가 형성될 영역을 프레스 가공에 의하여 절곡하여 상기 오목부를 형성함으로써 구성되어도 된다.
또는, 상기 방열 기판은, 방열성능이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판을, 상기 오목부가 형성될 영역에 빛 반사율이 우수한 재질을 도금하고나서 상기 오목부가 형성될 영역을 건너 뛰고 길이 방향으로 일렬로 배선 패턴을 각각 절연 접착제로 접착하여 적층한 다음에, 상기 오목부가 형성될 영역을 프레스 가공에 의하여 절곡하여 상기 오목부를 형성함으로써 구성되어도 된다.
또는, 상기 방열 기판은, 방열성능이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판을, 일정 간격을 두고서 복수의 오목부가 일렬로 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡한 다음에, 상기 오목부에 빛 반사율이 우수한 재질을 도금하고 상기 오목부를 건너 뛰고 길이 방향으로 일렬로 배선 패턴을 각각 절연 접착제로 접착함으로써 구성되어도 된다.
또는, 상기 방열 기판은, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 재질로 이루어지고, 일정 간격을 두고서 복수의 오목부가 일렬로 형성되도록 다이-캐스팅(Die-Casting) 가공 또는 NC(Numerical Control) 가공에 의하여 제조된 기판에서 상기 오목부를 건너 뛰고 길이 방향으로 일렬로 배선 패턴을 각각 절연 접착제로 접착함으로써 구성되어도 된다.
또한, 상기 오목부의 외주연과 상기 배선패턴 사이에는 경사면이 형성되어 있어도 된다.
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛은, 상기 방열 기판의 오목부와 와이어 본딩된 배선 패턴 부분을 포함하여 형성된 에폭시 몰딩을 더 포함한다. 여기서, 상기 방열 기판의 오목부 내에서 적어도 상기 발광 다이오드 칩을 포함하는 부분에 YAG계의 형광물질로 형성된 옐로우 퍼스터(Yellow Phosphor) 몰딩을 더 포함하여도 된다.
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛은, 상기 방열 기판의 오목부와 이 오목부의 외측에 형성된 배선패턴의 내측 부분의 일부가 노출되는 크기의 개공이 상기 오목부의 개수에 대응하여 구비한 절연 재질의 상부 기판이 상기 방열 기판 상에 더 적층되어 있어도 된다. 여기서, 상기 상부 기판은 상기 방열기판에 형성된 배선패턴의 외측 부분의 일부가 노출되는 크기를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛은, 상기 방열 기판의 오목부와 이 오목부의 외측에 형성된 배선패턴의 내측 부분의 일부가 노출되는 크기의 개공이 상기 오목부의 개수에 대응하여 구비하고 그 개공 주변에 빛 확산부가 형성된 도파로 시트가 상기 방열 기판 상에 더 적층되어 있어도 된다. 여기서, 상기 도파로 시트는 상기 방열기판에 형성된 배선패턴의 외측 부분의 일부가 노출되는 크기를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 도파로 시트 상에는 빛을 확산시키는 확산 필름이 적층되어 있어도 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 종래 리드 프레임 제조, 발광 다이오드 패키지 제조, 인쇄회로기판 제조, 발광 다이오드 패키지 실장 등과 같이 복잡한 제조 공정에서 탈피하여, 다이 본딩 기술과 와이어 본딩 기술 및 에폭시 몰딩 기술만을 축적하면 인쇄회로기판 제조 공장에서 인쇄회로기판 제조 기술에 다이 본딩, 와이어 본딩 및 에폭시 몰딩을 추가하는 것만으로 제조할 수 있으므로 제조공정을 현저히 단순화할 수 있다. 이에 따라 제조 비용도 현저히 감소시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 종래 발광 다이오드 패키지와 인쇄회로기판 및 방열판을 구비하는 발광 다이오드 유닛에 비하여, 대략 두 개의 인쇄회로기판을 적층한 정도의 두께를 가지므로 전체 두께를 현저히 감소시킬 수 있고, 이로 인하여 박형화가 요구되는 전자장치에 적합하게 채택될 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 방열기능을 하는 방열 기판의 상면이 반사기능을 하도록 된 방열 기판 상에 발광 다이오드 칩을 탑재함으로써 그 구조 및 제조 공정이 단순화될 수 있게 된다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 유닛에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 단일 발광 다이오드 유닛에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 방열 기판을 준비한다. 도 1a는 준비된 방열 기판의 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A'선에 따른 단면도이다.
여기서, 상기 방열 기판(10)은 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로서 예를 들면 알루미늄 등으로 이루어진 금속 기판을 그 중앙부에 오목부(12)와 경사면(14)이 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡한 다음에, 상기 경사면(14)의 양측부에 절연 접착제(미도시함)로 예를 들면 전기전도성이 우수한 Cu 등과 같은 전기전도막으로 된 배선 패턴(18a)(18b)을 접착하여 적층함으로써 형성할 수 있다.
또한, 상기 방열 기판(10)은 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로서 예를 들면 알루미늄 등으로 이루어진 금속 기판의 중앙부분에 형성될 오목부와 경사면에 대응하는 부분의 양측부에 절연 접착제(미도시함)로 예를 들면 전 기전도성이 우수한 Cu 등과 같은 전기전도막으로 된 배선 패턴(18a)(18b)을 접착하여 적층한 다음에, 그 중앙부에 오목부(12)와 경사면(14)이 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡함으로써 형성할 수 있다.
한편, 상기 방열 기판(10)은 방열성능이 우수한 금속재질로서 예를 들면 동(Cu) 등으로 된 금속 기판의 중앙부분에 형성될 오목부와 경사면에 대응하는 부분에 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 등과 같이 빛 반사율이 우수한 재질을 도금하고나서 그 오목부와 경사면으로 될 부분의 양측부에 절연 접착제(미도시함)로 예를 들면 전기전도성이 우수한 Cu 등과 같은 전기전도막으로 된 배선 패턴(18a)(18b)을 접착하여 적층한 다음에, 그 중앙부에 오목부(12)와 경사면(14)이 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡함으로써 형성할 수 있다.
또한, 상기 방열 기판(10)은 방열성능이 우수한 금속재질로서 예를 들면 동(Cu) 등으로 된 금속 기판을 그 중앙부에 오목부(12)와 경사면(14)이 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡한 다음에, 오목부(12)와 경사면(14)에 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 등과 같이 빛 반사율이 우수한 재질을 도금하고 상기 경사면(14)의 양측부에 절연 접착제(미도시함)로 예를 들면 전기전도성이 우수한 Cu 등과 같은 전기전도막으로 된 배선 패턴(18a)(18b)을 접착하여 적층함으로써 형성할 수 있다.
여기서, 상기 배선 패턴(18a)(18b)은 각각 추후 발광 다이오드 유닛의 양(+) 전극 패턴과 음(-) 전극 패턴으로 사용하게 되며, 상기 방열 기판(10)의 양 끝부분에 형성된 배선 패턴(18a)(18b)의 끝 부분은 추후 공지 기술에 의하여 전극 패드 또는 전극 커넥터와 결합된다.
또한, 본 실시예에서는 오목부(12)와 경사면(14)이 원형으로 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 위쪽에 비해 아래쪽이 직경이 작아지는 형상이라면 다른 형상이어도 된다. 또한, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 유닛의 사용 용도에 따라서는 상기 경사면(14)이 없어도 된다.
그후, 도 2a와 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 준비한 방열 기판(10)의 오목부(12)의 중앙부분에 접착층(미도시함)을 도포하고 발광 다이오드 칩(20)을 접착한다. 여기서, 도 2a는 방열 기판 상에 발광 다이오드 칩을 탑재하고 와이어본딩후 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩한 상태의 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 B-B'선에 따른 단면도이다.
상기 발광 다이오드 칩(20)의 일예는 사파이어 기판상에 N영역과 P영역이 액티브 영역을 매개로 적층되고 N영역 상에 N형 패드(22N)가 형성되며 P영역 상에 P형 패드(22P)가 형성된 구조를 갖는다.
이어, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 방열 기판(10)의 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 본딩 와이어(24)(24)를 사용하여 와이어 본딩하여, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 양의 전극 패턴 및 음의 전극패턴인 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 전기적으로 연결한다.
이어서, 상기 방열 기판(10)의 오목부(12) 내에서 적어도 상기 발광 다이오드 칩(20)을 포함하는 부분에 YAG계의 형광물질(예를 들면 yellow phosphor)로 이루어진 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩(26)을 형성하고, 그후 상기 방열 기 판(10)의 오목부(12)와 경사부(14) 및 와이어 본딩된 배선 패턴 부분을 포함하여 에폭시 몰딩(28)을 형성한다.
여기서, 발광 다이오드 유닛이 백색 광을 발광하도록 하기 위해서 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩을 하는 것이고, 청색 광을 발광하도록 하는 경우에는 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩은 생략한다.
한편, 상기한 제1실시예에서 방열 기판(10)의 양 측면에 형성된 배선 패턴(18a)(18b)과 결합되는 전극패드 또는 전극 커넥터와, 방열 기판(10)과 결합되는 방열패드 또는 방열 커넥터를 형성하는 것는 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 공지된 다양한 방법을 이용하여 전극패드 및 전극 커넥터와 방열패드 및 방열커넥터를 용이하게 실시할 수 있는 것이므로, 이들의 형성에 대한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 제1실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판(10)의 배선 패턴(18a)(18b)은 발광 다이오드 칩(20)의 양의 전극 패턴 및 음의 전극 패턴으로 되고, 방열 기판(10)은 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 방열하는 방열판 기능을 수행하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 방열판이 일체형으로 구성되어 있으므로 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제1실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판(10)으로서 방열성능이 우수하고 빛 반사율이 우수한 알루미늄 기판을 사용하거나, 또는 방열성능이 우수한 금속재질로서 예를 들면 동(Cu) 등으로 된 금속 기판을 사용하고 오목부(12)와 경사면(14)에 빛 반사율이 우수한 은 또는 알루미늄 등이 도금되어 있으므로, 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있으면서 발광 다이오드 칩(20)에서 방사된 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있다.
다음으로, 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 단일 발광 다이오드 유닛에 대하여 설명한다.
먼저, 상기한 바와 같이 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 바와 같이 배선 패턴(18a,18b)이 형성된 방열 기판(10)을 준비한다.
한편, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이 대략 가운데 영역에서 개공(32)이 형성되며 예를 들면 폴리이미드 등과 같은 절연재질로 이루어진 상부 기판(30)을 준비한다. 여기서, 도 3a는 상부 기판을 도시한 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 C-C'선에 따른 단면도이다.
여기서, 상기 개공(32)은 예를 들면 레이저 커팅 기술 등과 같은 공지의 기법을 이용하여 형성할 수 있으며, 상부 기판(30)이 방열 기판(10)상에 적층되었을 때 방열 기판(10)의 오목부(12) 및 경사면(14)과 배선패턴(18a,18b)의 내측 부분의 일부가 노출될 수 있는 크기로 형성되어야 한다. 또한, 상부 기판(30)은 방열 기판(10)의 배선패턴(18a,18b)의 외측 부분의 일부가 노출될 수 있는 크기인 것이 바람직하다. 또한, 상기 개공(32)은 원통형상이지만 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 다른 형상이어도 되는 것이다.
그후, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 방열 기판(10) 상에 상부 기판(30)을 적층 형성한다. 상기 적층은 예를 들면 방열 기판(10)상에 절연성 접착층(미도시함)을 도포하고 상기 접착층을 매개로 상기한 방열 기판(10)과 상부 기판(30)을 접착하되, 상부 기판(30)의 개공(32)이 방열 기판(10)의 중앙에 오도록[즉, 개공(32)의 중앙이 방열 기판(10)의 오목부(12)의 중앙에 오도록] 한다.
여기서, 도 4a는 적층된 상부 기판과 방열 기판의 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 D-D'선에 따른 단면도이다.
이에 따라, 도 4a에 도시한 바와 같이, 상부 기판(30)의 개공(32) 안에는 방열 기판(10)의 오목부(12) 및 경사면(14)과 배선패턴(18a,18b)의 내측 부분의 일부가 노출된다. 또한, 상부 기판(30)이 방열 기판(10)보다 작으므로 상기 방열 기판(10) 상에서 배선패턴(18a,18b)의 외측 부분의 일부가 노출된다.
이어, 상기 상부 기판(30)의 개공(32)에 의하여 노출된 방열 기판(10)의 오목부(12)의 중앙부분에 접착층(미도시함)을 도포하고 발광 다이오드 칩(20)을 접착한다. 여기서, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 일예는 사파이어 기판상에 N영역과 P영역이 액티브 영역을 매개로 적층되고 N영역 상에 N형 패드(22N)가 형성되며 P영역 상에 P형 패드(22P)가 형성된 구조를 갖는다.
이어서, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 상부 기판(30)의 개공(32)에 의하여 노출된 방열 기판(10)의 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 본딩 와이어(24)(24)를 사용하여 와이어 본딩하여, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 양의 전극 패턴 및 음의 전극패턴인 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 전기적으로 연결한다.
그후, 상기 방열 기판(10)의 오목부(12) 내에서 적어도 상기 발광 다이오드 칩(20)을 포함하는 부분에 YAG계의 형광물질(예를 들면 yellow phosphor)로 이루어진 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩(26)을 형성하고, 그후 상기 방열 기판(10)의 오목부(12)와 경사부(14) 및 와이어 본딩된 배선 패턴 부분을 포함하여 에폭시 몰딩(28)을 형성한다.
여기서, 발광 다이오드 유닛이 백색 광을 발광하도록 하기 위해서 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩을 하는 것이고, 청색 광을 발광하도록 하는 경우에는 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩은 생략한다.
한편, 상기한 제2실시예에서 방열 기판(10)의 양 측면에서 노출된 배선 패턴(18a)(18b)과 결합되는 전극패드 또는 전극 커넥터와, 방열 기판(10)과 결합되는 방열패드 또는 방열 커넥터를 형성하는 것는 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 공지된 다양한 방법을 이용하여 전극패드 및 전극 커넥터와 방열패드 및 방열커넥터를 용이하게 실시할 수 있는 것이므로, 이들의 형성에 대한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 제2실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판(10)의 배선 패턴(18a)(18b)은 발광 다이오드 칩(20)의 양의 전극 패턴 및 음의 전극 패턴으로 되고, 방열 기판(10)은 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 방열하는 방열판 기능을 수행하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 방열판이 일체형으로 구성되어 있으므로 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제2실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판(10)으로서 방열성능이 우수하고 빛 반사율이 우수한 알루미늄 기판을 사용하거나, 또는 방열성능이 우수한 금속재질로서 예를 들면 동(Cu) 등으로 된 금속 기판을 사용하고 오목부(12)와 경사면(14)에 빛 반사율이 우수한 은 또는 알루미늄 등이 도금되어 있으므로, 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있으면서 발광 다이오드 칩(20)에서 방사된 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제2실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판상에 상부 기판을 적층함으로써 방열 기판 상에 형성된 발광 다이오드 칩과 회로 및 몰딩을 보호할 수 있게 된다.
다음으로, 도 1, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 단일 발광 다이오드 유닛에 대하여 설명한다.
먼저, 상기한 바와 같이 도 1a 및 도 1b를 참조하여 설명한 바와 같이 배선 패턴(18a,18b)이 형성된 방열 기판(10)을 준비한다.
한편, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 상부 기판으로서 도파로 시트를 준비한다. 여기서, 도 5a는 도파로 시트의 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 E-E'선 단면도이다.
상기 준비한 도파로 시트(40)의 대략 가운데 영역에서는 개공(42)이 형성되어 있고, 그 개공(42) 주변의 밑면에는 빛 확산부(44)가 형성되어 있다. 상기 빛 확산부(44)는 도 5b에 도시한 바와 같이 밑에서 볼 때 복수의 굴절홈(44a)이 형성 되어 이루어진다. 여기서, 상기 도파로 시트(40)는 PC, PET, PE, PI, PU, LGF(Light Guide Film) 등의 재질로 이루어진다.
상기 도파로 시트(40)의 개공(42)은 예를 들면 레이저 커팅 기술 등과 같은 공지의 기법을 이용하여 형성하거나, 상기 개공(42)와 빛 확산부(44)를 구비한 도파로 시트(40)는 사출 성형으로 제조될 수도 있다.
상기 도파로 시트(40)의 빛 확산부(44)는 도파로 시트(40)의 밑면이 상부를 향하도록 작업대(미도시됨) 위에 설치한 상태에서 목형(칼금형)에 의한 타발ㆍ타공 방식으로 일정한 자국만 남도록 하여 형성할 수 있다. 즉, 상기 빛 확산부(44)는 빛의 굴절이 필요한 영역에 삼각뿔 형상의 굴절 홈(44a)을 일정간격을 유지하며 조밀하게 형성하여서 이루어지며, 그와 같은 굴절홈(44a)이 도파로 시트(40) 상에 관통되게 형성되지는 않도록 한다. 이때, 상기 굴절홈(44a)의 경사면은 균일하게 경사지게 형성함으로써 빛이 일정하게 굴절될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
따라서, 도 5c에 도시한 바와 같이 상기 빛 확산부(44)는 개공(42)에 위치하는 발광 다이오드 칩(미도시함)으로부터의 측면 빛이 도파로 시트(40)를 통과하면서 삼각뿔 형상의 굴절홈(44a)의 경사면에서 굴절되어 상면쪽을 향하게 된다.
일반적으로 발광 다이오드 칩에서 방사되는 빛은 대략 60%정도가 상면측으로 방사되고 40%정도가 측면측으로 방사되는데, 상기 빛 확산부(44)에서는 발광 다이오드 칩의 측면측으로 방사되는 40%정도의 빛을 굴절시켜 상면쪽으로 향하도록 할 수 있으므로 광 효율을 현저히 향상시킬 수 있게 된다.
본 실시예에서, 빛 확산부(44)는 개공(42) 주위의 사각형 영역에 형성되어 있지만, 그 영역 형상은 원형이어도 되고 그 이외의 형상이어도 된다. 또한, 굴절홈(44a)의 형상은 삼각기둥 형상이지만 개공(42)측의 면이 경사면으로 이루어진 것이라면 다른 형상이어도 된다.
또한, 상기 도파로 시트(40)의 상면에는 빛의 확산과 산란을 위하여 확산 시트가 추가로 적층되어 있어도 된다. 이 경우, 발광 다이오드 칩에서 방사되어 상측으로 향하는 빛의 분포가 좀 더 균일하게 된다.
그후, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 방열 기판(10) 상에 도파로 시트(40)을 적층 형성한다. 상기 적층은 도파로 시트(40)의 개공(42)이 방열 기판(10)의 중앙에 오도록[즉, 개공(42)의 중앙이 방열 기판(10)의 오목부(12)의 중앙에 오도록] 한다.
여기서, 도 6a는 적층된 도파로 시트과 방열 기판의 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 F-F'선에 따른 단면도이다.
이에 따라, 도 6a에 도시한 바와 같이, 도파로 시트(40)의 개공(42) 안에는 방열 기판(10)의 오목부(12) 및 경사면(14)과 배선패턴(18a,18b)의 내측 부분의 일부가 노출된다. 또한, 도파로 시트(40)가 방열 기판(10)보다 작으므로 상기 방열 기판(10) 상에서 배선패턴(18a,18b)의 외측 부분의 일부가 노출된다.
이어, 상기 도파로 시트(40)의 개공(42)에 의하여 노출된 방열 기판(10)의 오목부(12)의 중앙부분에 접착층(미도시함)을 도포하고 발광 다이오드 칩(20)을 접착한다. 여기서, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 일예는 사파이어 기판상에 N영역과 P영역이 액티브 영역을 매개로 적층되고 N영역 상에 N형 패드(22N)가 형성되며 P영 역 상에 P형 패드(22P)가 형성된 구조를 갖는다.
이어서, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 도파로 시트(40)의 개공(42)에 의하여 노출된 방열 기판(10)의 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 본딩 와이어(24)(24)를 사용하여 와이어 본딩하여, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 양의 전극 패턴 및 음의 전극패턴인 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 전기적으로 연결한다.
그후, 상기 방열 기판(10)의 오목부(12) 내에서 적어도 상기 발광 다이오드 칩(20)을 포함하는 부분에 YAG계의 형광물질(예를 들면 yellow phosphor)로 이루어진 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩(26)을 형성하고, 그후 상기 방열 기판(10)의 오목부(12)와 경사부(14) 및 와이어 본딩된 배선 패턴 부분을 포함하여 에폭시 몰딩(28)을 형성한다.
여기서, 발광 다이오드 유닛이 백색 광을 발광하도록 하기 위해서 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩을 하는 것이고, 청색 광을 발광하도록 하는 경우에는 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩은 생략한다.
한편, 상기한 설명에서는 방열 기판(10) 상에 도파로 시트(40)를 적층한 상태에서 발광다이오드 칩을 탑재하고 와이어 본딩, 옐로우 퍼스퍼 몰딩(생략 가능), 에폭시 몰딩을 하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 방열 기판(10) 상에 발광다이오드 칩을 탑재하고, 와이어 본딩, 옐로우 퍼스퍼 몰딩(생략 가능), 에폭시 몰딩을 한 후에, 발광다이오드 칩 탑재와 와이어 본딩, 옐로우 퍼스퍼 몰딩(생략 가능), 에폭시 몰딩이 이루어진 방열 기판(10) 상에 도파로 시트(40)를 적층 하여도 되는 것이다.
한편, 상기한 제3실시예에서 방열 기판(10)의 양 측면에서 노출된 배선 패턴(18a)(18b)과 결합되는 전극패드 또는 전극 커넥터와, 방열 기판(10)과 결합되는 방열패드 또는 방열 커넥터를 형성하는 것는 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 공지된 다양한 방법을 이용하여 전극패드 및 전극 커넥터와 방열패드 및 방열커넥터를 용이하게 실시할 수 있는 것이므로, 이들의 형성에 대한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 제3실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판(10)의 배선 패턴(18a)(18b)은 발광 다이오드 칩(20)의 양의 전극 패턴 및 음의 전극 패턴으로 되고, 방열 기판(10)은 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 방열하는 방열판 기능을 수행하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 방열판이 일체형으로 구성되어 있으므로 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제3실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판(10)으로서 방열성능이 우수하고 빛 반사율이 우수한 알루미늄 기판을 사용하거나, 또는 방열성능이 우수한 금속재질로서 예를 들면 동(Cu) 등으로 된 금속 기판을 사용하고 오목부(12)와 경사면(14)에 빛 반사율이 우수한 은 또는 알루미늄 등이 도금되어 있으므로, 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있으면서 발광 다이오드 칩(20)에서 방사된 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제3실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판상에 도파로 시트를 적층함으로써 발광 다이오드 칩에서 측면으로 방사되는 빛이 도파로 시트에 형성된 빛 확산부에 의하여 굴절되어 상면측으로 향하므로 광 효율을 현저히 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 구성된 제3실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판상에 확산 필름이 적층된 도파로 시트를 적층함으로써 발광 다이오드 칩에서 측면으로 방사되는 빛이 도파로 시트에 형성된 빛 확산부에 의하여 굴절되어 상측으로 향하도록 하고 또한 빛이 확산되도록 하므로 광 효율을 현저히 향상시킬 수 있음과 아울러 좀더 균일하게 빛이 상측으로 향하도록 할 수 있게 된다.
도 7은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 제1실시예에 대한 변형예를 도시한 도면으로, 오목부(12)와 경사면(14)이 형성된 방열 기판(10)상에는 오목부(12)상에 탑재될 복수의 발광 다이오드 칩(동 도면에서는 3개의 발광 다이오드 칩)에 대응하여 복수의 양의 배선 패턴(18a)과 복수의 음의 배선 패턴(18b)이 형성되어 있고, 방열 기판(10)의 오목부(12)상에 복수의 발광 다이오드 칩(동 도면에서는 3개의 발광 다이오드 칩)을 탑재하고 각 발광 다이오드 칩과 이에 대응하는 양의 배선 패턴 및 음의 배선 패턴에 와이어 본딩을 한 후에 에폭시 몰딩을 하는 점이 상이하고, 그 이외는 동일하다.
여기서, 복수의 발광 다이오드 칩은 블루(Blue)를 발광하는 복수의 발광 다이오드 칩이어도 되며, 이 경우에는 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩이 추가될 수 있다. 또한, 복수의 발광 다이오드 칩은 레드(Red), 그린(Green), 블 루(Blue)를 각각 발광하는 3개의 발광 다이오드 칩일 수도 있다.
한편, 본 발명에서는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한 제2실시예에서도 도 7의 변형예와 마찬가지로 복수의 발광 다이오드 칩을 탑재하도록 변형하여 실시할 수 있다는 것은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명에서는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명한 제3실시예에서도 도 7의 변형예와 마찬가지로 복수의 발광 다이오드 칩을 탑재하도록 변형하여 실시할 수 있다는 것은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
다음으로, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제4실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 단일 발광 다이오드 유닛에 대하여 설명한다.
먼저, 도 8a 및 도 8b에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 방열 기판(50)을 준비한다. 도 8a는 준비된 방열 기판의 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 G-G'선에 따른 단면도이다.
여기서, 상기 방열 기판(50)은 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 예를 들면 알루미늄 또는 세라믹 등의 재질로서 그 중앙부에 오목부(52)와 경사면(54)이 형성되도록 다이-캐스팅(Die-Casting) 가공 또는 NC(Numerical Control) 가공에 의하여 제조된 것이며, 상기 경사면(54)의 양측부에 절연 접착제(미도시함)로 예를 들면 전기전도성이 우수한 Cu 등과 같은 전기전도막으로 된 배선 패턴(18a)(18b)을 접착하여 적층함으로써 형성할 수 있다.
여기서, 상기 배선 패턴(18a)(18b)은 각각 추후 발광 다이오드 유닛의 양(+) 전극 패턴과 음(-) 전극 패턴으로 사용하게 되며, 상기 방열 기판(50)의 양 끝부분에 형성된 배선 패턴(18a)(18b)의 끝 부분은 추후 공지 기술에 의하여 전극 패드 또는 전극 커넥터와 결합된다.
또한, 본 실시예에서는 오목부(52)와 경사면(54)이 원형으로 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 위쪽에 비해 아래쪽이 직경이 작아지는 형상이라면 다른 형상이어도 된다. 또한, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 유닛의 사용 용도에 따라서는 상기 경사면(54)이 없어도 된다.
그후, 도 9a와 도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 준비한 방열 기판(50)의 오목부(52)의 중앙부분에 접착층(미도시함)을 도포하고 발광 다이오드 칩(20)을 접착한다. 여기서, 도 9a는 방열 기판 상에 발광 다이오드 칩을 탑재하고 와이어본딩후 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩한 상태의 평면도이고, 도 9b는 도 9a의 H-H'선에 따른 단면도이다.
상기 발광 다이오드 칩(20)의 일예는 사파이어 기판상에 N영역과 P영역이 액티브 영역을 매개로 적층되고 N영역 상에 N형 패드(22N)가 형성되며 P영역 상에 P형 패드(22P)가 형성된 구조를 갖는다.
이어, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 방열 기판(50)의 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 본딩 와이어(24)(24)를 사용하여 와이어 본딩하여, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 양의 전극 패턴 및 음의 전극패턴인 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 전기적으로 연결한다.
이어서, 상기 방열 기판(50)의 오목부(52) 내에서 적어도 상기 발광 다이오드 칩(20)을 포함하는 부분에 YAG계의 형광물질(예를 들면 yellow phosphor)로 이루어진 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩(26)을 형성하고, 그후 상기 방열 기판(50)의 오목부(52)와 경사부(54) 및 와이어 본딩된 배선 패턴 부분을 포함하여 에폭시 몰딩(28)을 형성한다.
여기서, 발광 다이오드 유닛이 백색 광을 발광하도록 하기 위해서 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩을 하는 것이고, 청색 광을 발광하도록 하는 경우에는 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩은 생략한다.
한편, 상기한 제4실시예에서 방열 기판(50)의 양 측면에 형성된 배선 패턴(18a)(18b)과 결합되는 전극패드 또는 전극 커넥터와, 방열 기판(50)과 결합되는 방열패드 또는 방열 커넥터를 형성하는 것는 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 공지된 다양한 방법을 이용하여 전극패드 및 전극 커넥터와 방열패드 및 방열커넥터를 용이하게 실시할 수 있는 것이므로, 이들의 형성에 대한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 제4실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판(50)의 배선 패턴(18a)(18b)은 발광 다이오드 칩(20)의 양의 전극 패턴 및 음의 전극 패턴으로 되고, 방열 기판(50)은 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 방열하는 방열판 기능을 수행하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 방열판이 일체형으로 구성되어 있으므로 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제4실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판(50)으로서 방열성능이 우수하고 빛 반사율이 우수한 알루미늄 기판 또는 세라믹 기판을 사용하므로, 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있으면서 발광 다이오드 칩(20)에서 방사된 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있다.
다음으로, 도 3, 도 8 및 도 10을 참조하여 본 발명의 제5실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 단일 발광 다이오드 유닛에 대하여 설명한다.
먼저, 상기한 바와 같이 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명한 바와 같이 배선 패턴(18a,18b)이 형성된 방열 기판(50)을 준비한다.
또한, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 바와 같이 대략 가운데 영역에서 개공(32)이 형성되며 예를 들면 폴리이미드 등과 같은 절연재질로 이루어진 상부 기판(30)을 준비한다. 여기서, 도 3a는 상부 기판을 도시한 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 C-C'선에 따른 단면도이다.
그후, 도 10a 및 도 10b에 도시한 바와 같이, 방열 기판(50) 상에 상부 기판(30)을 적층 형성한다. 상기 적층은 예를 들면 방열 기판(50)상에 절연성 접착층(미도시함)을 도포하고 상기 접착층을 매개로 상기한 방열 기판(50)과 상부 기판(30)을 접착하되, 상부 기판(30)의 개공(32)이 방열 기판(50)의 중앙에 오도록[즉, 개공(32)의 중앙이 방열 기판(50)의 오목부(52)의 중앙에 오도록] 한다.
여기서, 도 10a는 적층된 상부 기판과 방열 기판의 평면도이고, 도 10b는 도 10a의 I-I'선에 따른 단면도이다.
이에 따라, 도 10a에 도시한 바와 같이, 상부 기판(30)의 개공(32) 안에는 방열 기판(50)의 오목부(52) 및 경사면(54)과 배선패턴(18a,18b)의 내측 부분의 일부가 노출된다. 또한, 상부 기판(30)이 방열 기판(50)보다 작으므로 상기 방열 기판(50) 상에서 배선패턴(18a,18b)의 외측 부분의 일부가 노출된다.
이어, 상기 상부 기판(30)의 개공(32)에 의하여 노출된 방열 기판(50)의 오목부(52)의 중앙부분에 접착층(미도시함)을 도포하고 발광 다이오드 칩(20)을 접착한다. 여기서, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 일예는 사파이어 기판상에 N영역과 P영역이 액티브 영역을 매개로 적층되고 N영역 상에 N형 패드(22N)가 형성되며 P영역 상에 P형 패드(22P)가 형성된 구조를 갖는다.
이어서, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 상부 기판(30)의 개공(32)에 의하여 노출된 방열 기판(50)의 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 본딩 와이어(24)(24)를 사용하여 와이어 본딩하여, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 양의 전극 패턴 및 음의 전극패턴인 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 전기적으로 연결한다.
그후, 상기 방열 기판(50)의 오목부(52) 내에서 적어도 상기 발광 다이오드 칩(20)을 포함하는 부분에 YAG계의 형광물질(예를 들면 yellow phosphor)로 이루어진 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩(26)을 형성하고, 그후 상기 방열 기판(50)의 오목부(52)와 경사부(54) 및 와이어 본딩된 배선 패턴 부분을 포함하여 에폭시 몰딩(28)을 형성한다.
여기서, 발광 다이오드 유닛이 백색 광을 발광하도록 하기 위해서 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩을 하는 것이고, 청색 광을 발광하도록 하는 경우에는 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩은 생략한다.
한편, 상기한 제5실시예에서 방열 기판(50)의 양 측면에서 노출된 배선 패턴(18a)(18b)과 결합되는 전극패드 또는 전극 커넥터와, 방열 기판(50)과 결합되는 방열패드 또는 방열 커넥터를 형성하는 것는 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 공지된 다양한 방법을 이용하여 전극패드 및 전극 커넥터와 방열패드 및 방열커넥터를 용이하게 실시할 수 있는 것이므로, 이들의 형성에 대한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 제5실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판(50)의 배선 패턴(18a)(18b)은 발광 다이오드 칩(20)의 양의 전극 패턴 및 음의 전극 패턴으로 되고, 방열 기판(50)은 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 방열하는 방열판 기능을 수행하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 방열판이 일체형으로 구성되어 있으므로 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제5실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판(50)으로서 방열성능이 우수하고 빛 반사율이 우수한 알루미늄 기판 또는 세라믹 기판을 사용하므로, 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있으면서 발광 다이오드 칩(20)에서 방사된 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제5실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판상에 상부 기판을 적층함으로써 방열 기판 상에 형성된 발광 다이오드 칩과 회로 및 몰딩을 보호할 수 있게 된다.
다음으로, 도 5, 도 8 및 도 11을 참조하여 본 발명의 제6실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 단일 발광 다이오드 유닛에 대하여 설명한다.
먼저, 상기한 바와 같이 도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명한 바와 같이 배선 패턴(18a,18b)이 형성된 방열 기판(50)을 준비한다.
또한, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한 바와 같이 본 실시예의 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 상부 기판으로서 도파로 시트를 준비한다. 여기서, 도파로 시트 상에 확산 필름이 적층되어 있어도 된다.
그후, 도 11a 및 도 11b에 도시한 바와 같이, 방열 기판(50) 상에 도파로 시트(40)을 적층 형성한다. 상기 적층은 도파로 시트(40)의 개공(42)이 방열 기판(50)의 중앙에 오도록[즉, 개공(42)의 중앙이 방열 기판(50)의 오목부(52)의 중앙에 오도록] 한다.
여기서, 도 11a는 적층된 도파로 시트과 방열 기판의 평면도이고, 도 11b는 도 11a의 J-J'선에 따른 단면도이다.
이에 따라, 도 11a에 도시한 바와 같이, 도파로 시트(40)의 개공(42) 안에는 방열 기판(50)의 오목부(52) 및 경사면(54)과 배선패턴(18a,18b)의 내측 부분의 일부가 노출된다. 또한, 도파로 시트(40)가 방열 기판(50)보다 작으므로 상기 방열 기판(50) 상에서 배선패턴(18a,18b)의 외측 부분의 일부가 노출된다.
이어, 상기 도파로 시트(40)의 개공(42)에 의하여 노출된 방열 기판(50)의 오목부(12)의 중앙부분에 접착층(미도시함)을 도포하고 발광 다이오드 칩(20)을 접착한다. 여기서, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 일예는 사파이어 기판상에 N영역과 P영역이 액티브 영역을 매개로 적층되고 N영역 상에 N형 패드(22N)가 형성되며 P영역 상에 P형 패드(22P)가 형성된 구조를 갖는다.
이어서, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 도파로 시트(40)의 개공(42)에 의하여 노출된 방열 기판(50)의 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 본딩 와이어(24)(24)를 사용하여 와이어 본딩하여, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 양의 전극 패턴 및 음의 전극패턴인 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 전기적으로 연결한다.
그후, 상기 방열 기판(50)의 오목부(52) 내에서 적어도 상기 발광 다이오드 칩(20)을 포함하는 부분에 YAG계의 형광물질(예를 들면 yellow phosphor)로 이루어진 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩(26)을 형성하고, 그후 상기 방열 기판(50)의 오목부(52)와 경사부(54) 및 와이어 본딩된 배선 패턴 부분을 포함하여 에폭시 몰딩(28)을 형성한다.
여기서, 발광 다이오드 유닛이 백색 광을 발광하도록 하기 위해서 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩을 하는 것이고, 청색 광을 발광하도록 하는 경우에는 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩은 생략한다.
한편, 상기한 설명에서는 방열 기판(50) 상에 도파로 시트(40)를 적층한 상태에서 발광다이오드 칩을 탑재하고 와이어 본딩, 옐로우 퍼스퍼 몰딩(생략 가능), 에폭시 몰딩을 하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 방열 기판(50) 상에 발광다이오드 칩을 탑재하고, 와이어 본딩, 옐로우 퍼스퍼 몰딩(생략 가능), 에폭시 몰딩을 한 후에, 발광다이오드 칩 탑재와 와이어 본딩, 옐로우 퍼스퍼 몰딩(생략 가능), 에폭시 몰딩이 이루어진 방열 기판(50) 상에 도파로 시트(40)를 적층하여도 되는 것이다.
한편, 상기한 제6실시예에서 방열 기판(50)의 양 측면에서 노출된 배선 패턴(18a)(18b)과 결합되는 전극패드 또는 전극 커넥터와, 방열 기판(10)과 결합되는 방열패드 또는 방열 커넥터를 형성하는 것는 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 공지된 다양한 방법을 이용하여 전극패드 및 전극 커넥터와 방열패드 및 방열커넥터를 용이하게 실시할 수 있는 것이므로, 이들의 형성에 대한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 제6실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판(10)의 배선 패턴(18a)(18b)은 발광 다이오드 칩(20)의 양의 전극 패턴 및 음의 전극 패턴으로 되고, 방열 기판(50)은 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 방열하는 방열 기능을 수행하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 방열판이 일체형으로 구성되어 있으므로 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제6실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판(50)으로서 방열성능이 우수하고 빛 반사율이 우수한 알루미늄 기판 또는 세라믹 기판을 사용하므로, 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있으면서 발광 다이오드 칩(20)에서 방사된 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제7실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판상에 도파로 시트를 적층함으로써 발광 다이오드 칩에서 측면으로 방사되는 빛이 도파로 시트에 형성된 빛 확산부에 의하여 굴절되어 상면측으로 향하므로 광 효율을 현저히 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 구성된 제7실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 방열 기판상에 확산 필름이 적층된 도파로 시트를 적층함으로써 발광 다이오드 칩에서 측면으로 방사되는 빛이 도파로 시트에 형성된 빛 확산부에 의하여 굴절되어 상측으로 향하도록 하고 또한 빛이 확산되도록 하므로 광 효율을 현저히 향상시킬 수 있음과 아울러 좀더 균일하게 빛이 상측으로 향하도록 할 수 있게 된다.
한편, 도 7을 참조하여 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 대한 변형예에 대하여 설명하였는 바, 도 7과 마찬가지로 본 발명의 제4 내지 제6 실시예에 대해서도 변형하여 실시할 수 있다.
즉, 도 9a 및 도 9b를 참조하여 설명한 본 발명의 제4실시예에서 오목부(52)와 경사면(54)이 형성된 방열 기판(50)상에는 오목부(52)상에 탑재될 복수의 발광 다이오드 칩(동 도면에서는 3개의 발광 다이오드 칩)에 대응하여 복수의 양의 배선 패턴(18a)과 복수의 음의 배선 패턴(18b)이 형성되어 있고, 방열 기판(50)의 오목부(52)상에 복수의 발광 다이오드 칩(동 도면에서는 3개의 발광 다이오드 칩)을 탑재하고 각 발광 다이오드 칩과 이에 대응하는 양의 배선 패턴 및 음의 배선 패턴에 와이어 본딩을 한 후에 에폭시 몰딩을 하여도 되는 것이다.
여기서, 복수의 발광 다이오드 칩은 블루(Blue)를 발광하는 복수의 발광 다이오드 칩이어도 되며, 이 경우에는 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩이 추가될 수 있다. 또한, 복수의 발광 다이오드 칩은 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue)를 각각 발광하는 3개의 발광 다이오드 칩일 수도 있다.
또한, 도 10a 및 도 10b를 참조하여 설명한 제5실시예에서도 도 7과 마찬가지로 복수의 발광 다이오드 칩을 탑재하도록 변형하여 실시할 수 있다는 것은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 도 11a 및 도 11b를 참조하여 설명한 제6실시예에서도 도 7과 마찬가지로 복수의 발광 다이오드 칩을 탑재하도록 변형하여 실시할 수 있다는 것은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
다음으로, 도 12 및 도 13을 참조하여 본 발명의 제7실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 복수의 발광 다이오드가 직렬로 배치되는 발광 다이오드 어레이 유닛에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 도 12a 및 도 12b에 도시한 바와 같이, 일정 간격을 두고서 복수의 오목부(12,12,...)가 일렬로 형성되고 그 오목부(12,12,...)의 외주연에 경사면(14,14,...)이 형성되며, 상기 오목부와 경사면을 건너 뛰고 길이방향으로 형성된 예를 들면 전기전도성이 우수한 Cu 등과 같은 전기전도막으로 된 복수의 배선 패턴(18a,18a,...)(18b,18b,...)이 형성된 방열 기판(10)을 준비한다. 여기서, 도 12a는 준비된 방열 기판의 평면도이고, 도 12b는 도 12a의 K-K'선에 따른 단면도이 다.
상기 방열 기판(10)은 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로서 예를 들면 알루미늄 등으로 이루어진 금속 기판을 일정 간격을 두고서 길이방향으로 복수의 오목부(12,12,...)가 일렬로 형성되고 그 오목부(12,12,...)의 외주연에 경사면(14,14,...)이 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡한 다음에, 상기 오목부(12,12,...)와 경사면(14,14,...)을 건너 뛰고 길이방향으로 절연 접착제(미도시함)로 예를 들면 전기전도성이 우수한 Cu 등과 같은 전기전도막으로 된 배선 패턴(18a,18a,...)(18b,18b,...)을 접착하여 적층함으로써 형성할 수 있다.
또한, 상기 방열 기판(10)은 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로서 예를 들면 알루미늄 등으로 이루어진 금속 기판에 일정 간격을 두고서 길이 방향으로 복수의 오목부(12,12,...)와 경사면(14,14,...)이 형성될 부분을 건너 뛰고 길이 방향으로 절연 접착제(미도시함)로 예를 들면 전기전도성이 우수한 Cu 등과 같은 전기전도막으로 된 배선 패턴(18a,18a,...)(18b,18b,...)을 접착하여 적층한 다음에, 복수의 오목부(12,12,...)와 경사면(14,14,...)이 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡함으로써 형성할 수 있다.
한편, 상기 방열 기판(10)은 방열성능이 우수한 금속재질로서 예를 들면 동(Cu) 등으로 된 금속 기판 상에서 일정 간격을 두고서 길이 방향으로 복수의 오목부(12,12,...)와 경사면(14,14,...)이 형성될 부분에 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 등과 같이 빛 반사율이 우수한 재질을 도금하고나서 그 오목부(12,12,...)와 경사면(14,14,...)으로 될 부분을 건너 뛰고 길이 방향으로 절연 접착제(미도시함)로 예를 들면 전기전도성이 우수한 Cu 등과 같은 전기전도막으로 된 배선 패턴(18a,18a,...)(18b,18b,...)을 접착하여 적층한 다음에, 복수의 오목부(12,12,...)와 경사면(14,14,...)이 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡함으로써 형성할 수 있다.
또한, 상기 방열 기판(10)은 방열성능이 우수한 금속재질로서 예를 들면 동(Cu) 등으로 된 금속 기판을 일정 간격을 두고서 길이 방향으로 복수의 오목부(12,12,...)와 경사면(14,14,...)이 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡한 다음에, 복수의 오목부(12,12,...)와 경사면(14,14,...)에 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 등과 같이 빛 반사율이 우수한 재질을 도금하고, 또한 상기 오목부(12,12,...)와 경사면(14,14,...)을 건너 뛰고 길이방향으로 절연 접착제(미도시함)로 예를 들면 전기전도성이 우수한 Cu 등과 같은 전기전도막으로 된 배선 패턴(18a,18a,...)(18b,18b,...)을 접착하여 적층함으로써 형성할 수 있다.
여기서, 상기 배선 패턴(18a,18a,...)(18b,18b,...)은 각각 추후 발광 다이오드 유닛의 양(+) 전극 패턴과 음(-) 전극 패턴으로 사용하게 되며, 상기 방열 기판(10)의 양 끝부분에 형성된 배선 패턴(18a,18a,...)(18b,18b,...)의 끝 부분은 추후 공지 기술에 의하여 전극 패드 또는 전극 커넥터와 결합된다.
또한, 본 실시예에서는 오목부(12,12,...)와 경사면(14,14,...)이 원형으로 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 위쪽에 비해 아래쪽이 직경이 작아지는 형상이라면 다른 형상이어도 된다. 또한, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 유닛의 사용 용도에 따라서는 상기 경사면(14,14,...)이 없어도 된다.
그후, 도 13a와 도 13b에 도시한 바와 같이, 상기 준비한 방열 기판(10)의 오목부(12,12,...)의 중앙부분에 접착층(미도시함)을 도포하고 발광 다이오드 칩(20,20,...)을 접착한다. 여기서, 도 13a는 방열 기판 상에 발광 다이오드 칩을 탑재하고 와이어본딩후 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩한 상태의 평면도이고, 도 13b는 도 13a의 L-L'선에 따른 단면도이다.
상기 발광 다이오드 칩(20,20,..)의 일예는 사파이어 기판상에 N영역과 P영역이 액티브 영역을 매개로 적층되고 N영역 상에 N형 패드(22N)가 형성되며 P영역 상에 P형 패드(22P)가 형성된 구조를 갖는다.
이어, 상기 발광 다이오드 칩(20,20,...)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 방열 기판(10)의 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 본딩 와이어(24)(24)를 사용하여 와이어 본딩하여, 상기 발광 다이오드 칩(20,20,...)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 양의 전극 패턴 및 음의 전극패턴인 배선 패턴(18a)과 배선 패턴(18b)에 전기적으로 연결한다.
이어서, 상기 방열 기판(10)의 오목부(12,12,..) 내에서 적어도 상기 발광 다이오드 칩(20,20,..)을 포함하는 부분에 YAG계의 형광물질(예를 들면 yellow phosphor)로 이루어진 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩(26,26,...)을 형성하고, 그후 상기 방열 기판(10)의 오목부(12,12,...)와 경사부(14,14,...) 및 와이어 본딩된 배선 패턴 부분을 포함하여 에폭시 몰딩(28,28,...)을 형성한다.
여기서, 발광 다이오드 유닛이 백색 광을 발광하도록 하기 위해서 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩을 하는 것이고, 청색 광을 발광하도록 하는 경우에는 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩은 생략한다.
한편, 상기한 제7실시예에서 방열 기판(10)의 양 측면에 형성된 배선 패턴(18a)(18b)과 결합되는 전극패드 또는 전극 커넥터와, 방열 기판(10)과 결합되는 방열패드 또는 방열 커넥터를 형성하는 것는 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 공지된 다양한 방법을 이용하여 전극패드 및 전극 커넥터와 방열패드 및 방열커넥터를 용이하게 실시할 수 있는 것이므로, 이들의 형성에 대한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 제7실시예에 따른 단일 발광 다이오드 어레이 유닛에서는, 방열 기판(10)의 배선 패턴(18a)(18b)은 발광 다이오드 칩(20)의 양의 전극 패턴 및 음의 전극 패턴으로 되고, 방열 기판(10)은 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 방열하는 방열판 기능을 수행하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 방열판이 일체형으로 구성되어 있으므로 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제7실시예에 따른 단일 발광 다이오드 어레이 유닛에서는, 방열 기판(10)으로서 방열성능이 우수하고 빛 반사율이 우수한 알루미늄 기판을 사용하거나, 또는 방열성능이 우수한 금속재질로서 예를 들면 동(Cu) 등으로 된 금속 기판을 사용하고 오목부(12)와 경사면(14)에 빛 반사율이 우수한 은 또는 알루미늄 등이 도금되어 있으므로, 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있으면서 발광 다이오드 칩(20)에서 방사된 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있다.
다음으로, 도 12, 도 14, 도 15 및 도 16을 참조하여 본 발명의 제8실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 복수의 발광 다이오드가 직렬로 배치되는 발광 다이오드 어레이 유닛에 대하여 설명한다.
먼저, 상기한 바와 같이 도 12a 및 도 12b를 참조하여 설명한 바와 같이 배선 패턴(18a,18a,...)(18b,18b,...)이 형성되고 오목부(12,12,...) 및 경사면(14,14,...)이 형성된 방열 기판(10)을 준비한다.
또한, 도 14a 및 도 14b에 도시한 바와 같이 일정 간격을 두고서 복수의 개공(32,32,...)이 일렬로 형성되며 예를 들면 폴리이미드 등과 같은 절연재질로 이루어진 상부 기판(30)을 준비한다. 여기서, 도 14a는 상부 기판을 도시한 평면도이고, 도 14b는 도 14a의 M-M'선에 따른 단면도이다.
여기서, 상기 개공(32,32,...)은 예를 들면 레이저 커팅 기술 등과 같은 공지의 기법을 이용하여 형성할 수 있으며, 상부 기판(30)이 방열 기판(10)상에 적층되었을 때 방열 기판(10)의 오목부(12,12,...) 및 경사면(14,14,...)과 배선패턴(18a,18a,...)(18b,18b,...)의 내측 부분의 일부가 노출될 수 있는 크기로 형성되어야 한다. 또한, 상부 기판(30)은 방열 기판(10)의 배선패턴(18a,18b)의 외측 부분의 일부가 노출될 수 있는 크기인 것이 바람직하다. 또한, 상기 개공(32,32,...)은 원통형상이지만 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 다른 형상이어도 되는 것이다.
그후, 도 15a 및 도 15b에 도시한 바와 같이, 방열 기판(10) 상에 상부 기판(30)을 적층 형성한다. 상기 적층은 예를 들면 방열 기판(10)상에 절연성 접착 층(미도시함)을 도포하고 상기 접착층을 매개로 상기한 방열 기판(10)과 상부 기판(30)을 접착하되, 상부 기판(30)의 개공(32,32,...)의 중앙이 방열 기판(10)의 오목부(12,12,..)의 중앙에 오도록 한다.
여기서, 도 15a는 적층된 상부 기판과 방열 기판의 평면도이고, 도 15b는 도 15a의 N-N'선에 따른 단면도이다.
이에 따라, 도 15a에 도시한 바와 같이, 상부 기판(30)의 개공(32,32,..) 안에는 방열 기판(10)의 오목부(12,12,...) 및 경사면(14,14,...)과 배선패턴(18a,18a,...)(18b,18b,...)의 내측 부분의 일부가 노출된다. 또한, 상부 기판(30)이 방열 기판(10)보다 작으므로 상기 방열 기판(10) 상에서 배선패턴(18a,18b)의 외측 부분의 일부가 노출된다.
이어, 도 16a 및 도 16b에 도시한 바와 같이 상기 상부 기판(30)의 개공(32,32,...)에 의하여 노출된 방열 기판(10)의 오목부(12,12,...)의 중앙부분에 접착층(미도시함)을 도포하고 발광 다이오드 칩(20,20,...)을 접착한다. 여기서, 도 16a는 방열 기판 상에 발광 다이오드 칩을 탑재하고 와이어본딩후 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩한 상태의 평면도이고, 도 16b는 도 16a의 O-O'선에 따른 단면도이다. 또한, 상기 발광 다이오드 칩(20)의 일예는 사파이어 기판상에 N영역과 P영역이 액티브 영역을 매개로 적층되고 N영역 상에 N형 패드(22N)가 형성되며 P영역 상에 P형 패드(22P)가 형성된 구조를 갖는다.
이어서, 상기 발광 다이오드 칩(20,20,...)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 상부 기판(30)의 개공(32,32,...)에 의하여 노출된 방열 기판(10)의 배선 패턴(18a,18a,...)과 배선 패턴(18b,18b,...)에 본딩 와이어(24,24,...)(24,24,...)를 사용하여 와이어 본딩하여, 상기 발광 다이오드 칩(20,20,...)의 P형 패드(22P)와 N형 패드(22N)를 각각 양의 전극 패턴 및 음의 전극패턴인 배선 패턴(18a,18a,...)과 배선 패턴(18b,18b,...)에 전기적으로 연결한다.
그후, 상기 방열 기판(10)의 오목부(12,12,...) 내에서 적어도 상기 발광 다이오드 칩(20,20,...)을 포함하는 부분에 YAG계의 형광물질(예를 들면 yellow phosphor)로 이루어진 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩(26,26,...)을 형성하고, 그후 상기 방열 기판(10)의 오목부(12,12,...)와 경사부(14,14,...) 및 와이어 본딩된 배선 패턴 부분을 포함하여 에폭시 몰딩(28,28,...)을 형성한다.
여기서, 발광 다이오드 유닛이 백색 광을 발광하도록 하기 위해서 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩을 하는 것이고, 청색 광을 발광하도록 하는 경우에는 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩은 생략한다.
한편, 상기한 제8실시예에서 방열 기판(10)의 양 측면에서 노출된 배선 패턴(18a)(18b)과 결합되는 전극패드 또는 전극 커넥터와, 방열 기판(10)과 결합되는 방열패드 또는 방열 커넥터를 형성하는 것는 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 공지된 다양한 방법을 이용하여 전극패드 및 전극 커넥터와 방열패드 및 방열커넥터를 용이하게 실시할 수 있는 것이므로, 이들의 형성에 대한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 제8실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛에서는, 방열 기판(10)의 배선 패턴(18a,18a,...)(18b,18b,...)은 발광 다이오드 칩(20,20,...)의 양의 전극 패턴 및 음의 전극 패턴으로 되고, 방열 기판(10)은 발 광 다이오드 칩(20)에 의하여 발생된 열을 방열하는 방열판 기능을 수행하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 방열판이 일체형으로 구성되어 있으므로 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20,20,...)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제8실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛에서는, 방열 기판(10)으로서 방열성능이 우수하고 빛 반사율이 우수한 알루미늄 기판을 사용하거나, 또는 방열성능이 우수한 금속재질로서 예를 들면 동(Cu) 등으로 된 금속 기판을 사용하고 오목부(12)와 경사면(14)에 빛 반사율이 우수한 은 또는 알루미늄 등이 도금되어 있으므로, 그 간단한 구조에 의하여 발광 다이오드 칩(20,20,...)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있으면서 발광 다이오드 칩(20,20,...)에서 방사된 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 제8실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛에서는, 방열 기판상에 상부 기판을 적층함으로써 방열 기판 상에 형성된 발광 다이오드 칩과 회로 및 몰딩을 보호할 수 있게 된다.
한편, 도 12a 및 도 12b와 같이 방열 기판을 준비하고, 또한 일정 간격을 두고서 복수의 개공이 일렬로 형성되며 각 개공의 주면에 빛 확산부가 형성된 도파로 시트를 준비한 다음에, 방열 기판 상에 도파로 시트를 적층하고서 상기한 바와 같이 발광 다이오드 칩을 접착하고, 와이어 본딩, 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩을 하여도 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛을 구성할 수 있다는 것은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이므로 그 에 대한 도면 및 설명은 생략하기로 한다.
또한, 도 12a 및 도 12b와 같이 방열 기판상에 발광 다이오드 칩을 접착하고, 와이어 본딩, 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩을 한 다음에, 일정 간격을 두고서 복수의 개공이 일렬로 형성되며 각 개공의 주면에 빛 확산부가 형성된 도파로 시트를, 상기 발광 다이오드 칩이 탑재되고 와이어본딩, 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩이 이루어진 방열 기판상에 적층하여도 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛을 구성할 수 있다 것은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이므로 그에 대한 도면 및 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 8 내지 도 11을 참조하여 설명한 단일 발광 다이오드 유닛에 대응하는 구조로도 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛을 구성 가능하다는 것은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이므로 그에 대한 도면 및 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛은 도 7을 참조하여 설명한 복수의 발광 다이오드 유닛이 탑재된 단일 발광 다이오드 유닛에 대응하는 구조로도 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛을 구성 가능하다는 것은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이므로 그에 대한 도면 및 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 수정 및 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 이러한 수정 및 변형이 첨부하는 특허청구범위에 포함되는 것이라면 본 발명 에 속하는 것임은 자명할 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 방열 기판을 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1a 및 도 1b의 방열 기판 상에 발광 다이오드 칩을 탑재하고 와이어본딩후 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩한 상태를 도시한 평면도와 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제2실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 단일 발광 다이오드 유닛에 사용되는 상부 기판을 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 방열 기판에 도 3의 상부 기판을 적층하고 나서 발광 다이오드 칩을 탑재하고 와이어본딩후 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩한 상태를 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제3실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 단일 발광 다이오드 유닛에 사용되는 도파로 시트를 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 5c는 본 발명의 제3실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 단일 발광 다이오드 유닛에 사용되는 도파로 시트의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 도 1의 방열 기판에 발광 다이오드 칩을 탑재하고 와이어본딩하고나서 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩한 후에 도 5의 도파로 시트를 적층한 상태를 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 7은 본 발명의 변형예로서 방열 기판 상에 복수의 발광 다이오드 칩을 탑재하는 경우를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 제4실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 기판을 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 기판 상에 발광 다이오드 칩을 탑재하고 와이어본딩후 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩한 상태를 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제5실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛으로서 도 8의 기판 상에 도 3의 상부 기판을 접착 적층하고 나서 발광 다이오드 칩을 탑재하고 와이어본딩후 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩한 상태를 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제6실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛으로서 도 8의 기판 상에 발광 다이오드 칩을 탑재하고 와이어본딩하고나서 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩한 후에 도 5의 도파로 시트를 적층한 상태를 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제7실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 발광 다이오드 어레이 유닛을 구성하는 방열 기판을 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 13a 및 도 13b는 도 12a 및 도 12b의 방열 기판 상에 발광 다이오드 칩을 탑재하고 와이어본딩후 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩한 상태를 도시한 평면도와 단면도이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제8실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 발광 다이오드 어레이 유닛에 사용되는 상부 기판을 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 15a 및 도 15b는 도 12의 방열 기판에 도 14의 상부 기판을 적층한 상태 를 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 16a 및 도 16b는 도 15의 구조에 발광 다이오드 칩을 탑재하고 와이어본딩후 옐로우 퍼스퍼 몰딩 및 에폭시 몰딩한 상태를 도시한 평면도 및 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 방열 기판 12 : 모목부
14 : 경사면 18a, 18b : 배선 패턴
20 : 발광 다이오드 칩 22P : P형 패드
22N : N형 패드 24 : 본딩 와이어
26 : 옐로우 퍼스퍼(Yellow Phosphor) 몰딩
28 : 에폭시 몰딩 30 : 상부 기판
32 : 개공 40 : 도파로 시트
42 : 개공 44 : 빛확산부
44a : 굴절홈 50 : 방열기판
52 : 오목부 54 : 경사면

Claims (36)

  1. 중앙부분에 오목부가 형성되고 열전도성이 우수한 재질로 이루어진 방열 기판과;
    상기 방열 기판의 오목부 상에 실장되며 N형 패드 및 P형 패드를 구비하는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 포함하여 구성되고,
    상기 방열기판 상에서 상기 오목부의 양측부에는 상기 발광 다이오드 칩의 개수에 대응하여 각각 양의 배선 패턴과 음의 배선패턴이 형성되며,
    상기 발광 다이오드 칩의 N형 패드와 P형 패드는 각각 대응하는 상기 양의 배선패턴과 음의 배선패턴에 전기적으로 연결되어 있고,
    상기 방열 기판의 오목부와 이 오목부의 외측에 형성된 배선패턴의 내측 부분의 일부가 노출되는 크기의 개공을 구비하고 그 개공 주변에 빛 확산부가 형성된 도파로 시트가 상기 방열 기판 상에 더 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열 기판은, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판을 그 중앙부에 오목부가 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡한 다음에, 상기 오목부의 양측부에 배선 패턴을 각각 절연 접착제로 접착함으로써 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열 기판은, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로 이 루어진 금속 기판의 중앙부분에 형성될 오목부에 대응하는 부분의 양측부에 각각 배선 패턴을 절연 접착제로 접착하여 적층한 다음에, 그 중앙부에 오목부가 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡함으로써 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방열 기판은, 방열성능이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판의 중앙부분에 형성될 오목부에 대응하는 부분에 빛 반사율이 우수한 재질을 도금하고나서 그 오목부가 형성될 부분의 양측부에 각각 배선 패턴을 절연 접착제로 접착한 다음에, 그 중앙부에 오목부가 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡함으로써 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방열 기판은, 방열성능이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판을 그 중앙부에 오목부가 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡한 다음에, 상기 오목부에 빛 반사율이 우수한 재질을 도금하고 상기 오목부의 양측부에 각각 배선 패턴을 절연 접착제로 접착하여 적층함으로써 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방열 기판은, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 재질로 이루어지고 그 중앙부에 오목부이 형성되도록 다이-캐스팅(Die-Casting) 가공 또는 NC(Numerical Control) 가공에 의하여 제조된 기판에서 상기 오목부의 양측부에 각각 배선 패턴을 절연 접착제로 접착하여 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛.
  7. 제1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목부의 외주연과 상기 배선패턴 사이에는 경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛.
  8. 제1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열 기판의 오목부와 와이어 본딩된 배선 패턴 부분을 포함하여 형성된 에폭시 몰딩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방열 기판의 오목부 내에서 적어도 상기 발광 다이오드 칩을 포함하는 부분에 YAG계의 형광물질로 형성된 옐로우 퍼스터(Yellow Phosphor) 몰딩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 도파로 시트는 상기 방열기판에 형성된 배선패턴의 외측 부분의 일부가 노출되는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 도파로 시트 상에는 빛을 확산시키는 확산 필름이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 일정 간격을 두고서 복수의 오목부가 일렬로 형성되고 열전도성이 우수한 재질로 이루어진 방열 기판과;
    상기 방열 기판의 각 오목부 상에 실장되며 N형 패드 및 P형 패드를 구비하는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 포함하여 구성되고,
    상기 방열 기판 상에서 상기 오목부를 건너 뛰고 길이 방향으로 일렬로 형성된 적어도 하나의 배선 패턴이 형성되어 있으며,
    상기 발광 다이오드 칩의 N형 패드와 P형 패드는 자신이 실장된 오목부의 양측면에 형성된 각각 대응하는 상기 양의 배선패턴과 음의 배선패턴에 전기적으로 연결되어 있고,
    상기 방열 기판의 오목부와 이 오목부의 외측에 형성된 배선패턴의 내측 부분의 일부가 노출되는 크기의 개공이 상기 오목부의 개수에 대응하여 구비하고 그 개공 주변에 빛 확산부가 형성된 도파로 시트가 상기 방열 기판 상에 더 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이 유닛.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 방열 기판은, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판을, 일정 간격을 두고서 복수의 오목부가 일렬로 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡한 다음에, 상기 오목부를 건너 뛰고 길이 방향으로 일렬로 배선 패턴을 각각 절연 접착제로 접착함으로써 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이 유닛.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 방열 기판은, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판을, 상기 오목부가 형성될 영역을 건너 뛰고 길이 방향으로 일렬 로 배선 패턴을 각각 절연 접착제로 접착하여 적층한 다음에, 상기 오목부가 형성될 영역을 프레스 가공에 의하여 절곡하여 상기 오목부를 형성함으로써 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이 유닛.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 방열 기판은, 방열성능이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판을, 상기 오목부가 형성될 영역에 빛 반사율이 우수한 재질을 도금하고나서 상기 오목부가 형성될 영역을 건너 뛰고 길이 방향으로 일렬로 배선 패턴을 각각 절연 접착제로 접착하여 적층한 다음에, 상기 오목부가 형성될 영역을 프레스 가공에 의하여 절곡하여 상기 오목부를 형성함으로써 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이 유닛.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 방열 기판은, 방열성능이 우수한 금속재질로 이루어진 금속 기판을, 일정 간격을 두고서 복수의 오목부가 일렬로 형성되도록 프레스 가공에 의하여 절곡한 다음에, 상기 오목부에 빛 반사율이 우수한 재질을 도금하고 상기 오목부를 건너 뛰고 길이 방향으로 일렬로 배선 패턴을 각각 절연 접착제로 접착함으로써 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이 유닛.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 방열 기판은, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 재질로 이루어지고, 일정 간격을 두고서 복수의 오목부가 일렬로 형성되도록 다이-캐스팅(Die-Casting) 가공 또는 NC(Numerical Control) 가공에 의하여 제조된 기판에서 상기 오목부를 건너 뛰고 길이 방향으로 일렬로 배선 패턴을 각각 절연 접착제로 접착함으로써 구성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이 유닛.
  25. 제19항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목부의 외주연과 상기 배선패턴 사이에는 경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이 유닛.
  26. 제19항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열 기판의 오목부와 와이어 본딩된 배선 패턴 부분을 포함하여 형성된 에폭시 몰딩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이 유닛.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 방열 기판의 오목부 내에서 적어도 상기 발광 다이오드 칩을 포함하는 부분에 YAG계의 형광물질로 형성된 옐로우 퍼스터(Yellow Phosphor) 몰딩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이 유닛.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 제19항에 있어서,
    상기 도파로 시트는 상기 방열기판에 형성된 배선패턴의 외측 부분의 일부가 노출되는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이 유닛.
  34. 제19항에 있어서,
    상기 도파로 시트 상에는 빛을 확산시키는 확산 필름이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 어레이 유닛.
  35. 삭제
  36. 삭제
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