KR101180378B1 - LED device improved radient heat efficiency and fabricating method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광시 발생되는 열을 효율적으로 방열하는 구조를 갖도록 개선한 엘이디 장치 및 그의 제조 방법을 개시하며, 상기 엘이디 장치는, 엘이디 칩; 상기 엘이디 칩을 일면에 실장하는 인쇄회로기판; 상기 엘이디 칩의 측면으로 리드되는 아웃터 리드를 수용하며 상기 인쇄회로기판 상에 형성되는 절연성을 갖는 실리콘층; 상기 실리콘층 상부에 형성되며 상기 실리콘층 상부로 노출되는 상기 엘이디 칩의 측면과 접하여 상기 엘이디 칩에서 발생되는 열을 펌핑하여 방출하는 펌핑층; 및 상기 인쇄회로기판의 이면에 실장되어서 상기 인쇄회로기판으로 전달된 상기 엘이디 칩의 열을 방출하는 히트 싱크;를 포함함을 특징으로 한다.The present invention discloses an improved LED device and a manufacturing method thereof to have a structure for efficiently dissipating heat generated during light emission, the LED device comprises: an LED chip; A printed circuit board on which the LED chip is mounted; An insulating silicon layer accommodating an outer lead leading to a side of the LED chip and formed on the printed circuit board; A pumping layer formed on the silicon layer and in contact with a side surface of the LED chip exposed to the silicon layer to pump and release heat generated from the LED chip; And a heat sink mounted on a rear surface of the printed circuit board and dissipating heat of the LED chip transferred to the printed circuit board.

Description

방열 효율을 개선한 엘이디 장치 및 그의 제조 방법{LED device improved radient heat efficiency and fabricating method thereof} LED device improved radient heat efficiency and fabricating method

본 발명은 엘이디 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광시 발생되는 열을 효율적으로 방열하는 구조를 갖도록 개선한 엘이디 장치 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an LED device, and more particularly, to an LED device improved to have a structure for efficiently dissipating heat generated during light emission, and a manufacturing method thereof.

일반적으로, 엘이디 장치(LED: Light Emitting Diode, 이하 'LED' 또는 '엘이디'라 함)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자이다.In general, an LED device (LED: Light Emitting Diode, hereinafter referred to as 'LED' or 'LED') is a device in which electrons and holes meet and emit light at a P-N semiconductor junction by application of current.

통상 엘이디 장치는 LED 칩이 탑재된 패키지의 구조로 제작되며, 흔히 'LED 패키지'라고 칭해지고 있다. 위와 같은 LED 패키지는 일반적으로 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: 이하, 'PCB'라 한다) 상에 장착되어 그 인쇄회로기판에 형성된 전극으로부터 전류를 인가받아 발광 동작하도록 구성된다.In general, an LED device is manufactured in a package structure in which an LED chip is mounted, and is commonly referred to as an 'LED package'. The LED package as described above is generally mounted on a printed circuit board (hereinafter, referred to as a PCB) and configured to emit light by receiving a current from an electrode formed on the printed circuit board.

엘이디 장치에 있어서, LED 칩으로부터 발생한 열은 LED 패키지의 발광 성능 및 수명에 직접적인 영향을 미친다. 그 이유는 LED 칩에 발생한 열이 그 LED 칩에 오래 머무르는 경우 LED 칩을 이루는 결정 구조에 전위(dislocation) 및 부정합(mismatch)을 일으키기 때문이다.In LED devices, the heat generated from the LED chip directly affects the light emitting performance and lifetime of the LED package. The reason is that heat generated in an LED chip causes dislocations and mismatches in the crystal structure of the LED chip when the LED chip stays in the LED chip for a long time.

따라서, LED 칩에서 발생한 열을 효과적으로 방출할 수 있는 기술의 제안이 필요하다.
Accordingly, there is a need for a proposal of a technology capable of effectively dissipating heat generated from an LED chip.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로서, 실장된 LED 칩에서 발생되는 열을 상부와 하부로 펌핑하여 엘이디 칩에서 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있는 구조를 갖는 방열 효율을 개선한 엘이디 장치 및 그 제조 방법을 제공함을 목적으로 한다.
The present invention has been invented to improve the above-mentioned problems, and the heat dissipation efficiency having a structure capable of efficiently dissipating heat generated from the LED chip by pumping the heat generated from the mounted LED chip to the top and bottom. An object of the present invention is to provide an improved LED device and a method of manufacturing the same.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방열 효율을 개선한 엘이디 장치는, 엘이디 칩; 상기 엘이디 칩을 일면에 실장하는 인쇄회로기판; 상기 엘이디 칩의 측면으로 리드되는 아웃터 리드를 수용하며 상기 인쇄회로기판 상에 형성되는 절연성을 갖는 실리콘층; 상기 실리콘층 상부에 형성되며 상기 실리콘층 상부로 노출되는 상기 엘이디 칩의 측면과 접하여 상기 엘이디 칩에서 발생되는 열을 펌핑하여 방출하는 펌핑층; 및 상기 인쇄회로기판의 이면에 실장되어서 상기 인쇄회로기판으로 전달된 상기 엘이디 칩의 열을 방출하는 히트 싱크;를 포함함을 특징으로 한다.LED device to improve the heat dissipation efficiency according to the present invention for achieving the above object, the LED chip; A printed circuit board on which the LED chip is mounted; An insulating silicon layer accommodating an outer lead leading to a side of the LED chip and formed on the printed circuit board; A pumping layer formed on the silicon layer and in contact with a side surface of the LED chip exposed to the silicon layer to pump and release heat generated from the LED chip; And a heat sink mounted on a rear surface of the printed circuit board and dissipating heat of the LED chip transferred to the printed circuit board.

여기에서, 상기 펌핑층은 구리로 형성됨이 바람직하다.Here, the pumping layer is preferably formed of copper.

또한, 본 발명에 따른 방열 효율을 개선한 엘이디 장치의 제조 방법은, 엘이디 칩을 인쇄회로기판의 일면에 실장하는 단계; 상기 엘이디 칩의 측면으로 리드되는 아웃터 리드를 수용하는 두께로 상기 인쇄회로기판 상에 절연성을 갖는 실리콘층을 형성하는 단계; 상기 엘이디 칩에서 발생되는 열을 상부로 펌핑하기 위한 구리 재질의 펌핑층을 적층된 상기 실리콘층 상부로 노출되는 상기 엘이디 칩의 측면과 접하도록 상기 실리콘층 상부에 형성하는 단계; 및 상기 인쇄회로기판의 이면에 실장되어서 상기 인쇄회로기판으로 전달된 상기 엘이디 칩의 열을 하부로 방출하는 히트 싱크를 상기 인쇄회로기판의 이면에 실장하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.
In addition, the manufacturing method of the LED device to improve the heat dissipation efficiency according to the present invention, mounting the LED chip on one surface of the printed circuit board; Forming an insulating silicon layer on the printed circuit board to a thickness that accommodates an outer lead that is led to the side of the LED chip; Forming a copper pumping layer for pumping heat generated from the LED chip on the silicon layer so as to contact a side surface of the LED chip exposed to the stacked silicon layer; And mounting a heat sink mounted on a rear surface of the printed circuit board to radiate heat of the LED chip transferred to the printed circuit board to a lower surface of the printed circuit board.

상술한 본 발명에 의하여, 엘이디 장치는 실장된 LED 칩에서 발생되는 열이 상부와 하부로 펌핑됨으로써 LED 칩에서 발생된 열을 효율적으로 방출할 수 있어서 엘이디 장치의 신뢰성이 확보될 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention described above, the LED device is efficiently pumped heat generated in the LED chip by the heat generated from the mounted LED chip is pumped to the upper and lower, there is an effect that the reliability of the LED device can be secured. .

도 1은 본 발명에 따른 엘이디 장치의 바람직한 실시예를 나타내는 단면도.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 엘이디 장치의 제조 방법의 바람직한 실시예를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of the LED device according to the present invention.
2 to 4 are cross-sectional views showing a preferred embodiment of the LED device manufacturing method according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It doesn't happen.

도 1은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment according to the present invention.

도 1을 참조하면, 실시예는 LED 칩(10), 인쇄회로기판(12), 실리콘층(16), 펌핑층(18) 및 히트 싱크(20)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an embodiment includes an LED chip 10, a printed circuit board 12, a silicon layer 16, a pumping layer 18, and a heat sink 20.

여기에서, LED 칩(10)은 통상적인 가로등으로 사용할 수 있는 고휘도를 갖는 것으로 구성될 수 있으며, 고휘도를 갖는 LED 칩(10)은 고온으로 발열하므로 본 발명에 따른 펌핑층(18) 및 히트 싱크(20)에 의하여 상부와 하부로 열의 펌핑이 이루어짐으로써 방열이 가속될 수 있는 구조를 필요로 한다.Here, the LED chip 10 may be configured to have a high brightness that can be used as a conventional street light, the LED chip 10 having a high brightness heats at a high temperature, so the pumping layer 18 and the heat sink according to the present invention By the pumping of heat to the upper and lower by (20) requires a structure in which heat dissipation can be accelerated.

LED 칩(10)은 인쇄회로기판(12)의 일면에 실장되며 LED 칩(10)은 인쇄회로기판(12) 상의 배선 패턴과 전기적으로 접속되는 외부로 리드된 아웃터 리드(14)가 측면에 형성되는 구조를 가질 수 있다.The LED chip 10 is mounted on one surface of the printed circuit board 12, and the LED chip 10 is formed on the side by an outer lead 14 that is externally connected to the wiring pattern on the printed circuit board 12. It may have a structure.

인쇄회로기판(12) 상에는 실리콘층(16)이 형성되며, 실리콘층(16)은 절연성 재질을 가지며 LED 칩(10)의 측면으로 리드되는 아웃터 리드(14)를 수용하는 두께로 형성됨이 바람직하다. The silicon layer 16 is formed on the printed circuit board 12, and the silicon layer 16 is preferably formed to have a thickness of accommodating an outer lead 14 having an insulating material and leading to the side of the LED chip 10. .

실리콘층(16)은 자신이 수용하는 아웃터 리드(14)를 보호하면서 절연성에 의하여 상부층을 이루는 펌핑층(18)과 하부층을 이루는 인쇄회로기판(12) 상의 배선 패턴 간의 전기적 연결을 차단하기 위한 기능을 갖는다.The silicon layer 16 functions to block the electrical connection between the pumping layer 18 constituting the upper layer by insulation and the wiring pattern on the printed circuit board 12 constituting the lower layer while protecting the outer lead 14 housed therein. Has

그리고, 실리콘층(16)의 상부에는 펌핑층(18)이 형성되며, 펌핑층(18)은 구리와 같이 열 도전성이 뛰어난 재질로 형성될 수 있고 펌핑층(18) 상부에 형성되며 펌핑층(18) 상부로 노출되는 LED 칩(10)의 측면과 접하여 LED 칩(10)에서 발생되는 열을 펌핑하여 방출하는 역할을 한다.In addition, a pumping layer 18 is formed on the silicon layer 16, and the pumping layer 18 may be formed of a material having excellent thermal conductivity such as copper, and is formed on the pumping layer 18, and the pumping layer ( 18) in contact with the side of the LED chip 10 exposed to the upper portion serves to pump and release the heat generated from the LED chip 10.

그리고, 인쇄회로기판(12)의 이면에는 히트 싱크(20)가 실장되며, 히트 싱크는 인쇄회로기판(12)으로 전달된 LED 칩(10)의 열을 방출하는 역할을 한다. 히트 싱크(20)는 열전달률을 고려하여 통상 알루미늄 계열의 금속이 사용되며 LED 칩(10)의 발열량을 고려하여 다양한 형태의 방열핀과 크기를 가질 수 있다.In addition, a heat sink 20 is mounted on a rear surface of the printed circuit board 12, and the heat sink plays a role of dissipating heat of the LED chip 10 transferred to the printed circuit board 12. The heat sink 20 is generally used in the aluminum-based metal in consideration of the heat transfer rate, and may have a variety of heat sink fins and sizes in consideration of the heat generation amount of the LED chip 10.

상술한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 따른 엘이디 장치는 펌핑층(18)의 펌핑 작용에 의하여 상부로 LED 칩(10)에서 발생된 열을 방출하고 히트 싱크(20)의 펌핑 작용에 의하여 하부로 LED 칩(10)에서 발생된 열을 방출하는 작용을 한다.By the structure as described above, the LED device according to the present invention emits heat generated from the LED chip 10 by the pumping action of the pumping layer 18 to the top and downward by the pumping action of the heat sink 20. It serves to release the heat generated in the LED chip 10.

보다 구체적으로 설명하면, LED 칩(10)은 인쇄회로기판(12)에서 인가되는 전원에 의하여 발광 동작을 하며 발광에 따라 열이 발생된다. More specifically, the LED chip 10 emits light by power applied from the printed circuit board 12 and heat is generated according to the light emission.

LED 칩(10)에서 발생되는 열은 자신의 측면에 접촉된 펌핑층(18)과 하부의 인쇄회로기판(12)으로 전달된다.Heat generated from the LED chip 10 is transferred to the pumping layer 18 and the lower printed circuit board 12 in contact with its side.

하부의 인쇄회로기판(12)으로 전달된 열은 히트 싱크(20)의 작용에 의하여 축적되지 않고 하부로 방출된다.Heat transferred to the lower printed circuit board 12 is not accumulated by the action of the heat sink 20 and is discharged to the lower portion.

그리고, 펌핑층(18)으로 전달되는 열은 구리 재질의 펌핑층(18) 표면을 통하여 상부로 방출된다.Then, the heat transferred to the pumping layer 18 is discharged upward through the copper pumping layer 18 surface.

구리 재질은 히트 싱크(20)를 이루는 알루미늄 보다 높은 열 전도율을 갖는다. 따라서 히트 싱크(20)의 표면적보다 작은 면적을 갖는 펌핑층(18)으로 열은 효율적으로 방출될 수 있다.The copper material has a higher thermal conductivity than the aluminum constituting the heat sink 20. Therefore, heat can be efficiently released to the pumping layer 18 having an area smaller than the surface area of the heat sink 20.

상술한 바와 같이 구성 및 작용하는 본 발명에 따른 엘이디 장치는 도 2 내지 도 4의 수순에 의하여 제조될 수 있다.The LED device according to the present invention configured and acting as described above may be manufactured by the procedure of FIGS. 2 to 4.

즉, 도 2와 같이 배선 패턴이 형성된 인쇄회로기판(12)의 정해진 위치에 LED 칩(10)을 배치한 후 접착하면서 LED 칩(10)의 측면으로 리드된 아웃터 리드(14)를 인쇄회로기판(12) 상의 해당 위치 별로 전기적 접속을 위한 본딩을 수행한다.That is, as shown in FIG. 2, after placing the LED chip 10 at a predetermined position of the printed circuit board 12 on which the wiring pattern is formed, the outer lead 14 led to the side surface of the LED chip 10 is bonded to the printed circuit board. Bonding for electrical connection is performed for each corresponding position on (12).

그 후 도 3과 같이 상술한 실리콘층(16)을 인쇄회로기판(12)의 아웃터 리드(14)를 수용하는 충분한 두께로 적층하여 형성한다.Thereafter, as described above, the silicon layer 16 described above is laminated and formed to a sufficient thickness to accommodate the outer lead 14 of the printed circuit board 12.

상술한 바와 같이 실리콘층(16)이 형성된 후, 도 4와 같이 구리 재질의 펌핑층(18)이 적층된 실리콘층(16) 상부로 노출되는 LED 칩(10)의 측면과 접하도록 실리콘층(16) 상부에 형성된다.After the silicon layer 16 is formed as described above, as shown in FIG. 4, the silicon layer 16 is in contact with the side surface of the LED chip 10 exposed to the silicon layer 16 on which the copper pumping layer 18 is stacked. 16) is formed on top.

도 4에 의하여 LED 칩(10)에서 발생된 열을 상부로 펌핑하기 위한 펌핑층(18)이 구성될 수 있으며, 그 후 인쇄회로기판(12)의 이면에 히트 싱크(20)가 실장되어서 도 1과 같이 엘이디 장치가 구성될 수 있다.4, a pumping layer 18 may be configured to pump heat generated from the LED chip 10 to an upper portion thereof, and then a heat sink 20 may be mounted on the rear surface of the printed circuit board 12. As shown in FIG. 1, the LED device may be configured.

따라서, 본 발명에 따른 엘이디 장치는 실장된 LED 칩에서 발생되는 열의 펌핑이 상부와 하부 양쪽으로 이루어지므로 방열 효율이 개선되며, 그에 따라서 엘이디 장치의 수명이 연장되고 신뢰성이 확보될 수 있다.
Therefore, in the LED device according to the present invention, since the pumping of heat generated from the mounted LED chip is made of both the upper and lower parts, the heat dissipation efficiency is improved, and thus the life of the LED device can be extended and reliability can be ensured.

10 : LED 칩 12 : 인쇄회로기판
14 : 아웃터 리드 16 : 실리콘층
18 : 펌핑층 20 : 히트 싱크10: LED chip 12: printed circuit board
14: outer lead 16: silicon layer
18: pumping layer 20: heat sink

Claims (3)

엘이디 칩;
상기 엘이디 칩을 일면에 실장하는 인쇄회로기판;
상기 엘이디 칩의 측면으로 리드되는 아웃터 리드를 수용하며 상기 인쇄회로기판 상에 형성되는 절연성을 갖는 실리콘층;
상기 실리콘층 상부에 형성되며 상기 실리콘층 상부로 노출되는 상기 엘이디 칩의 측면과 접하여 상기 엘이디 칩에서 발생되는 열을 펌핑하여 방출하는 펌핑층; 및
상기 인쇄회로기판의 이면에 실장되어서 상기 인쇄회로기판으로 전달된 상기 엘이디 칩의 열을 방출하는 히트 싱크;를 포함함을 특징으로 하는 방열 효율을 개선한 엘이디 장치.
LED chip;
A printed circuit board on which the LED chip is mounted;
An insulating silicon layer accommodating an outer lead leading to a side of the LED chip and formed on the printed circuit board;
A pumping layer formed on the silicon layer and in contact with a side surface of the LED chip exposed to the silicon layer to pump and release heat generated from the LED chip; And
And a heat sink mounted on a rear surface of the printed circuit board and dissipating heat of the LED chip transferred to the printed circuit board.
제1 항에 있어서,
상기 펌핑층은 구리로 형성됨을 특징으로 하는 방열 효율을 개선한 엘이디 장치.
The method according to claim 1,
The pumping layer is an LED device that improves heat dissipation efficiency, characterized in that formed of copper.
엘이디 칩을 인쇄회로기판의 일면에 실장하는 단계;
상기 엘이디 칩의 측면으로 리드되는 아웃터 리드를 수용하는 두께로 상기 인쇄회로기판 상에 절연성을 갖는 실리콘층을 형성하는 단계;
상기 엘이디 칩에서 발생되는 열을 상부로 펌핑하기 위한 구리 재질의 펌핑층을 적층된 상기 실리콘층 상부로 노출되는 상기 엘이디 칩의 측면과 접하도록 상기 실리콘층 상부에 형성하는 단계; 및
상기 인쇄회로기판의 이면에 실장되어서 상기 인쇄회로기판으로 전달된 상기 엘이디 칩의 열을 하부로 방출하는 히트 싱크를 상기 인쇄회로기판의 이면에 실장하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 방열 효율을 개선한 엘이디 장치의 제조 방법.Mounting the LED chip on one surface of the printed circuit board;
Forming an insulating silicon layer on the printed circuit board to a thickness that accommodates an outer lead that is led to the side of the LED chip;
Forming a copper pumping layer for pumping heat generated from the LED chip on the silicon layer so as to contact a side surface of the LED chip exposed to the stacked silicon layer; And
A heat sink mounted on a rear surface of the printed circuit board and dissipating heat of the LED chip transferred to the printed circuit board to a lower surface of the printed circuit board; Improved manufacturing method of LED device.
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