KR101259052B1 - Light emitting diode package with reflector having thermal radiation funtion, light emitting diode package assembly with reflector having thermal radiation funtion and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광다이오드 소자용 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광다이오드 소자에서 발생한 빛을 반사하는 동시에 발광다이오드 소자에서 발생한 열을 방열할 수 있는 방열 반사판이 일체화된 고효율의 발광다이오드 소자용 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 그라운드 패턴이 형성된 제1금속층과 상기 제1금속층과 결합한 절연층을 구비한 인쇄회로기판과, 상기 제1금속층의 그라운드 패턴과 결합하는 결합면과, 상기 결합면으로부터 일정한 높이로 연장되며, 발광다이오드를 둘러싸는 반사면을 구비한 금속 재질의 방열 반사판을 포함하며, 상기 인쇄회로기판의 제1금속층의 그라운드 패턴과 상기 방열 반사판은 열압착에 의해서 결합된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지가 제공된다. 발광다이오드에서 발생한 열은 제1금속층에 전도되고, 제1금속층에 전도된 열은 열압착에 의해서 결합되어 있는 방열 방사판으로 빠르게 전도되어 외부로 방출된다. 따라서 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지는 2.0 와트 이상의 고출력을 발광다이오드 소자를 장착하여도 발열에 의한 열화가 발생하지 않는다. The present invention relates to a package for a light emitting diode device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a light emitting diode having high efficiency in which a heat dissipation reflector capable of reflecting light generated from a light emitting diode device and dissipating heat generated from a light emitting diode device is integrated. A device package and a method of manufacturing the same. According to the present invention, a printed circuit board having a first metal layer on which a ground pattern is formed and an insulating layer bonded to the first metal layer, a mating surface for mating with the ground pattern of the first metal layer, and a predetermined height from the mating surface And a heat dissipation reflector made of a metal having a reflecting surface surrounding the light emitting diode, wherein the ground pattern of the first metal layer of the printed circuit board and the heat dissipation reflector are combined with each other by thermal compression. Packages for diode devices are provided. The heat generated from the light emitting diode is conducted to the first metal layer, and the heat conducted to the first metal layer is quickly conducted to the heat radiating radiating plate coupled by thermocompression and is released to the outside. Therefore, the LED package according to the present invention does not cause deterioration due to heat generation even when the LED is mounted with a high output of 2.0 watts or more.
Description
본 발명은 발광다이오드 소자용 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광다이오드 소자에서 발생한 빛을 반사하는 동시에 발광다이오드 소자에서 발생한 열을 방열할 수 있는 방열 반사판이 일체화된 고효율의 발광다이오드 소자용 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a package for a light emitting diode device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a light emitting diode having high efficiency in which a heat dissipation reflector capable of reflecting light generated from a light emitting diode device and dissipating heat generated from a light emitting diode device is integrated. A device package and a method of manufacturing the same.
모든 전자장비의 고장의 85% 정도가 열로 인한 것이며, 특히 방열이 심한 발광다이오드(Light emitting diode)에 있어서 열관리는 매우 중요하다. 조명 용도로 사용되는 고출력 발광다이오드는 발광 효율이 20~30%로 낮고, 칩의 크기가 작기 때문에 전체적인 소비전력이 낮음에도 단위 면적당 발열량은 매우 크다. 따라서 발열대책을 마련하지 않으면 발광다이오드 칩의 온도가 너무 높아져, 칩 자체 또는 패키징 소재가 열화된다. 결국, 이것이 조도가 떨어지는 등 발광효율의 저하와 칩의 수명을 줄이는 결과를 초래하게 된다. About 85% of all electronic equipment failures are due to heat, and thermal management is very important especially for light emitting diodes with high heat dissipation. High output light emitting diodes used for lighting use have low luminous efficiency of 20 ~ 30% and the chip size is small, so that the amount of heat generated per unit area is very high even though the overall power consumption is low. Therefore, if the heating measures are not provided, the temperature of the LED chip becomes too high, and the chip itself or the packaging material deteriorates. As a result, this results in a decrease in luminous efficiency such as low illuminance and a reduction in chip life.
특히, 발광다이오드 소자 주위에 반사판을 형성하게 되면, 발광다이오드 소자에서 발생하는 열이 외부로 효과적으로 배출되지 않아 발광다이오드 소자의 수명이 단축되고, 실링을 위한 수지나 형광물질이 열화되는 문제가 있었다. In particular, when the reflective plate is formed around the light emitting diode element, heat generated from the light emitting diode element is not effectively discharged to the outside, thereby shortening the lifespan of the light emitting diode element and deteriorating a resin or a fluorescent material for sealing.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 발광다이오드 소자를 둘러싸는 반사판을 반사율뿐만 아니라 열전도도가 우수한 물질로 구성하여 발광다이오드 소자에서 발생하는 열을 외부로 방열하고자 하는 시도가 있었다.In order to solve such a problem, there has been an attempt to dissipate heat generated in the light emitting diode device to the outside by forming a reflector plate surrounding the light emitting diode device as a material having excellent thermal conductivity as well as reflectance.
공개특허공보 제2004-0092512호에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열전도도가 우수한 금속물질(8)의 표면에 절연막(9)을 형성함으로써 방열기능을 가지는 반사판을 구성하는 방법이 개시되어 있다. 절연막(9)은 반사판 자체가 전도체가 되어 인쇄회로기판에 형성된 전극 패턴(2)들의 절연을 파괴하는 것을 방지하기 위한 것이다.As shown in FIG. 1, a method of forming a reflector having a heat dissipation function is disclosed by forming an insulating film 9 on a surface of a
상술한 반사판을 구비한 발광다이오드 소자 패키지는 다음과 같은 문제가 있었다. 반사판의 금속물질(8)과 절연체 기판(3)에 형성된 금속층(전극 패턴, 2)이 열전도도가 상대적으로 낮은 절연막(9)을 통해서 결합하고 있으므로 발광다이오드 소자(1)에서 발생한 열은 절연막(9)을 통해서 반사판의 금속물질(8)로 빠르게 전달되기보다는 절연체 기판에 형성된 금속층(2)에서 맴돈다. 따라서 방열 효율이 낮다. 또한, 반사판과 절연체 기판(3)에 형성된 금속층(2) 사이에 세라믹인 절연막(9)이 있으므로 결합강도가 약하다.The light emitting diode device package having the above-described reflector has the following problems. Since the
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 발광다이오드 소자에서 발생한 빛을 반사하는 동시에 발광다이오드 소자에서 발생한 열을 효과적으로 방열할 수 있는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이러한 발광다이오드 소자용 패키지를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a light emitting diode device package having a heat dissipation reflector capable of reflecting light generated by a light emitting diode device and effectively dissipating heat generated by the light emitting diode device. . Another object of the present invention is to provide a method capable of manufacturing such a light emitting diode package.
본 발명에 따르면, 그라운드 패턴이 형성된 제1금속층과 상기 제1금속층과 결합한 절연층을 구비한 인쇄회로기판과, 상기 제1금속층의 그라운드 패턴과 결합하는 결합면과, 상기 결합면으로부터 일정한 높이로 연장되며, 발광다이오드를 둘러싸는 반사면을 구비한 금속 재질의 방열 반사판을 포함하며, 상기 인쇄회로기판의 제1금속층의 그라운드 패턴과 상기 방열 반사판은 열압착에 의해서 결합된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지가 제공된다. 발광다이오드에서 발생한 열은 제1금속층에 전도되고, 제1금속층에 전도된 열은 열압착에 의해서 결합되어 있는 방열 방사판으로 빠르게 전도되어 외부로 방출된다. 따라서 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지는 2.0 와트 이상의 고출력을 발광다이오드 소자를 장착하여도 발열에 의한 열화가 발생하지 않는다. According to the present invention, a printed circuit board having a first metal layer on which a ground pattern is formed and an insulating layer bonded to the first metal layer, a mating surface for mating with the ground pattern of the first metal layer, and a predetermined height from the mating surface And a heat dissipation reflector made of a metal having a reflecting surface surrounding the light emitting diode, wherein the ground pattern of the first metal layer of the printed circuit board and the heat dissipation reflector are combined with each other by thermal compression. Packages for diode devices are provided. The heat generated from the light emitting diode is conducted to the first metal layer, and the heat conducted to the first metal layer is quickly conducted to the heat radiating radiating plate coupled by thermocompression and is released to the outside. Therefore, the LED package according to the present invention does not cause deterioration due to heat generation even when the LED is mounted with a high output of 2.0 watts or more.
또한, 상기 인쇄회로기판은 상기 절연층의 제1금속층이 결합한 면의 반대 면에 결합한 제2금속층을 더 포함하는 발광다이오드 소자용 패키지가 제공된다.In addition, the printed circuit board is provided with a light emitting diode device package further comprises a second metal layer bonded to a surface opposite to the surface coupled to the first metal layer of the insulating layer.
또한, 상기 인쇄회로기판은 관통홀을 구비하며, 상기 방열 반사판은 상기 결합면에서 연장되어 상기 인쇄회로기판의 관통홀에 삽입되는 방열핀을 더 포함하는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지가 제공된다. 방열핀은 발광다이오드 소자에서 발생한 열을 인쇄회로기판의 절연층과 제2금속층에 전달하는 역할을 하여 방열 효과를 더욱 향상시킨다.In addition, the printed circuit board is provided with a through-hole, the heat dissipation reflector is provided with a package for a light emitting diode device having a heat dissipation reflector further extends from the coupling surface inserted into the through hole of the printed circuit board. do. The heat dissipation fins transfer heat generated from the light emitting diode elements to the insulating layer and the second metal layer of the printed circuit board, thereby further improving the heat dissipation effect.
또한, 상기 인쇄회로기판의 제1금속층의 그라운드 패턴과 상기 방열 반사판은 열압착에 의해서 결합된 후 도금에 의해서 일체화된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지가 제공된다.In addition, the ground pattern of the first metal layer of the printed circuit board and the heat dissipation reflecting plate is provided with a package for a light emitting diode device having a heat dissipation reflecting plate is coupled by thermal compression and then integrated by plating.
또한, 상기 인쇄회로기판의 절연층은 세라믹인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지가 제공된다.In addition, the insulating layer of the printed circuit board is provided with a light emitting diode device package having a heat-radiating reflecting plate of ceramic.
본 발명의 다른 태양에 의하면, (a) 금속층과 절연층이 결합된 인쇄회로기판 원판을 제조하는 단계와, (b) 상기 인쇄회로기판 원판의 금속층에 그라운드 패턴과 전극 패턴을 형성하는 인쇄회로기판 제조단계와, (c) 상기 금속층의 그라운드 패턴과 결합하는 결합면과, 상기 결합면으로부터 일정한 높이로 연장되며, 상기 발광다이오드를 둘러싸는 반사면을 구비한 금속 재질의 방열 반사판을 제조하는 단계와, (d) 열압착을 통해서 상기 방열 반사판과 상기 인쇄회로기판의 금속층의 그라운드 패턴을 결합하는 단계를 포함하는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, (a) manufacturing a printed circuit board original plate combined with a metal layer and an insulating layer, (b) a printed circuit board for forming a ground pattern and an electrode pattern on the metal layer of the printed circuit board original plate (C) manufacturing a heat dissipation reflector of a metal material having a bonding surface coupled to the ground pattern of the metal layer and extending from the bonding surface to a predetermined height and surrounding the light emitting diode; and (d) bonding the ground pattern of the metal layer of the printed circuit board to the heat dissipation reflector through thermal compression.
또한, 상기 (a)단계는 금속층과 절연층을 열압착하여 결합하는 단계인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법이 제공된다.In addition, the step (a) is provided with a method of manufacturing a package for a light emitting diode device having a heat dissipation reflector which is a step of thermally compressing and bonding the metal layer and the insulating layer.
또한, 상기 인쇄회로기판의 절연층은 세라믹인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법이 제공된다.In addition, there is provided a method of manufacturing a package for a light emitting diode device having a heat dissipation reflector which is an insulating layer of the printed circuit board.
또한, 상기 (b) 단계는 인쇄회로기판에 관통홀을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 (c) 단계에서 상기 방열 반사판은 상기 결합면에서 연장되어 상기 인쇄회로기판의 관통홀에 삽입되는 방열핀을 더 포함하며, 상기 (d) 단계는 상기 방열 반사판의 방열핀을 상기 인쇄회로기판의 관통홀에 삽입하고, 열압착을 통해서 상기 방열 반사판과 상기 인쇄회로기판의 금속층의 그라운드 패턴을 결합하는 단계인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법이 제공된다.In addition, the step (b) further comprises the step of forming a through hole in the printed circuit board, in the step (c) the heat dissipation reflector is extended from the coupling surface heat radiation fin is inserted into the through hole of the printed circuit board In addition, the step (d) is a step of inserting the heat radiation fin of the heat radiation reflecting plate into the through hole of the printed circuit board, and bonding the ground pattern of the metal layer of the heat radiation reflecting plate and the printed circuit board through the thermal compression. A method for manufacturing a package for a light emitting diode device having a heat dissipation reflector is provided.
또한, 상기 (d)단계 후 도금 처리를 통해서 상기 방열 반사판과 상기 인쇄회로기판의 금속판의 그라운드 패턴을 일체화하는 단계를 더 포함하는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법이 제공된다.In addition, after the step (d) is provided a method of manufacturing a package for a light emitting diode device having a heat dissipation reflector further comprising the step of integrating the ground pattern of the heat dissipation reflector and the metal plate of the printed circuit board through the plating process.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 상기 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지들 다수가 결합된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리가 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode device package assembly having a heat dissipation reflector in which a plurality of packages for the light emitting diode element having the heat dissipation reflector are combined.
본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지는 금속 재질의 방열 반사판을 사용하여, 발광다이오드 소자에서 발생한 빛을 반사하는 동시에 발광다이오드 소자에서 발생한 열을 방열할 수 있다. The light emitting diode device package according to the present invention may reflect heat generated from the light emitting diode device by using a heat radiating reflector plate made of metal, and may radiate heat generated from the light emitting diode device.
또한, 방열 반사판과 인쇄회로기판의 금속층이 열압착에 의해서 일체로 결합되어 있으므로 발광다이오드 소자에서 발생한 열이 인쇄회로기판의 금속층에 전도된 후 방열 반사판에 다시 전도되어 용이하게 외부로 방출된다. In addition, since the heat dissipation reflector and the metal layer of the printed circuit board are integrally coupled by thermocompression bonding, heat generated from the light emitting diode element is conducted to the metal layer of the printed circuit board, and then conducts again to the heat dissipation reflector and is easily discharged to the outside.
또한, 방열 반사판의 방열핀을 통해서 직접 인쇄회로기판의 내부의 절연체 및 반대편 금속층에도 열이 전달되어 방열 성능이 더욱 향상된다. In addition, heat is transferred to the insulator and the opposite metal layer of the inside of the printed circuit board directly through the heat radiation fins of the heat radiation reflector to further improve heat radiation performance.
따라서 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지는 2.0 와트 이상의 고출력을 발광다이오드 소자를 장착하여도 발열에 의한 열화가 발생하지 않는다. Therefore, the LED package according to the present invention does not cause deterioration due to heat generation even when the LED is mounted with a high output of 2.0 watts or more.
도 1은 종래의 발광다이오드 패키지를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 일 실시예의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발광다이오드 소자용 패키지 다수가 결합한 어셈블리의 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 방열 반사판의 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예를 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예 중 세라믹 기판에 구리 박판을 열압착하여 인쇄회로기판의 원판을 제조하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예 중 인쇄회로기판에 관통홀을 형성하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8과 9는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예 중 방열 반사판과 인쇄회로기판을 열압착하여 결합하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional light emitting diode package.
2 is a cross-sectional view of an embodiment of a package for a light emitting diode device according to the present invention.
3 is a plan view of an assembly in which a plurality of packages for the light emitting diode device shown in FIG. 2 are combined;
4 is a perspective view of the heat dissipation reflector shown in FIG. 2.
5 is a flowchart illustrating an embodiment of a method of manufacturing a package for a light emitting diode device according to the present invention.
6 is a view for explaining a step of manufacturing an original plate of a printed circuit board by thermocompression bonding a thin copper plate on a ceramic substrate in one embodiment of a method of manufacturing a package for a light emitting diode device according to the present invention.
7 is a view for explaining a step of forming a through hole in a printed circuit board of one embodiment of a method of manufacturing a package for a light emitting diode device according to the present invention.
8 and 9 are views for explaining a step of thermally compressing and bonding a heat dissipation reflector and a printed circuit board in one embodiment of a method of manufacturing a package for a light emitting diode device according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, an embodiment of a package for a light emitting diode device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, and the like of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 일 실시예의 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 발광다이오드 소자용 패키지 다수가 결합된 어셈블리의 평면도이며, 도 4는 도 2에 도시된 방열 반사판의 사시도이다. 도 2에 도시된 발광다이오드 소자용 패키지(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 발광다이오드 소자용 패키지(100)가 결합된 어셈블리(200)를 미리 정해진 다이싱 경로를 따라서 절단하여 얻는다. FIG. 2 is a cross-sectional view of an embodiment of a light emitting diode device package according to the present invention, FIG. 3 is a plan view of an assembly in which a plurality of light emitting diode device packages shown in FIG. 2 are combined, and FIG. 4 is a heat dissipation shown in FIG. It is a perspective view of a reflecting plate. The light emitting
도 2와 3을 참고하면, 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지는 인쇄회로기판(10)과 방열 반사판(20)을 포함한다. 2 and 3, the LED package according to the present invention includes a printed
본 발명에 있어서, 인쇄회로기판(printed circuit board)은 일반적인 인쇄회로기판뿐 아니라 리드프레임(lead frame)에 절연층을 결합하여 일체화한 인쇄회로기판형 리드프레임(lead frame), 저온동시소성세라믹(Low temperture co-fired ceramic; LTCC) 기판, 고온동시소성세라믹(High temperture co-fired ceramic; HTCC) 기판 등 절연층에 금속층을 결합한 기판을 모두 포함한다. In the present invention, the printed circuit board (printed circuit board) is a printed circuit board-type lead frame (lead frame), a low-temperature simultaneous firing ceramic (integrated by coupling an insulating layer to a lead frame as well as a general printed circuit board) It includes all substrates in which a metal layer is bonded to an insulating layer, such as a low temperture co-fired ceramic (LTCC) substrate and a high temperture co-fired ceramic (HTCC) substrate.
본 실시예에 있어서 인쇄회로기판(10)은 절연층인 세라믹 기판(11)의 상면과 하면에 금속층(12, 13)인 구리 박판(12, 13)이 부착된 형태이다. 구리 박판(12, 13)은 전류를 흐를 수 있는 전기 전도 층을 형성한다. 상면에 부착된 구리 박판(12)에는 그라운드 라인과 결합하는 그라운드 패턴과 발광다이오드 소자와 전기적으로 연결되어 전원을 공급하는 전극 패턴이 형성되어 있다. In the present embodiment, the printed
인쇄회로기판(10) 위에 장착되는 발광다이오드는 구리 박판(12)에 형성된 전극 패턴을 통해서 전원과 연결되어 음극 전하 및 양극 전하를 공급받는다. 절연층(11)은 세라믹 소재로 방열 특성이 우수한 소재를 사용한다. 인쇄회로기판(10)에는 관통홀(14)이 형성되어 있다. The light emitting diode mounted on the printed
방열 반사판(20)은 반사부(21)와 반사부(21)에서 연장된 방열핀(23)을 포함한다. 반사부(21)은 상하가 개방된 정사각형 실린더형태로서, 내면은 대체로 상하가 개방된 원통형이다. 반사부(21)의 우측 모서리 부분은 발광다이오드 소자의 극성 표시를 위해서 절단되어 있다. 내면에는 반사부(21)의 내부에 배치되는 발광다이오드 소자에서 발생한 빛을 반사하는 곡면 형태의 반사면(22)이 형성되어 있다. 반사면(22)은 표면조도를 향상시키기 위한 도금 처리가 되어 있다. 반사부(21)의 바닥면인 결합면(24)은 구리 박판(12)의 그라운드 패턴과 결합한다. The
방열핀(23)은 반사부(21)의 결합면(24)에서 아래로 연장되어 있으며, 인쇄회로기판(10)에 형성된 관통홀(14)에 삽입된다. 방열핀(23)은 발광다이오드 소자에서 발생한 열을 세라믹 기판(11) 및 세라믹 기판(11)의 하면에 결합한 구리 박판(13)에 전달하는 역할과 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)의 열압착을 통한 결합시 기준이 되어 결합의 정밀도를 높이는 역할을 한다. The
방열 반사판(20)은 방열 특성이 뛰어난 알루미늄이나 구리와 같은 금속재질로서 빛을 반사하는 기능뿐 아니라 발광다이오드소자에서 발생한 열을 방열하는 기능도 수행한다. 방열 반사판(20)은 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)의 그라운드 패턴과 열압착 및 도금을 통해서 일체화되어 있다. 따라서 발광다이오드소자에서 발생한 열은 구리 박판(12)의 그라운드 패턴에 전도되고 전도된 열은 다시 구리 박판(12)에 결합한 방열 반사판(20)에 통해서 외부로 빠르게 방출된다. 또한, 세라믹 기판(11)에도 전도된다. 세라믹 기판(11)과 방열 반사판(20)은 열전도도가 높은 소재이므로 발광다이오드에서 발생한 열은 빠른 속도로 방출된다. 또한, 방열핀(23)이 인쇄회로기판(10)에 형성된 관통홀(14)에 삽입되어 있으므로, 방열핀(23)을 통해서도 인쇄회로기판(10)의 절연층(11)과 절연층(11)의 하면과 결합한 구리 박판(13)에도 열이 빠른 속도로 전달된다. 따라서 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지는 방열특성이 매우 우수하여 2와트급 이상의 고출력 발광다이오드소자를 장착하여도 발열에 의한 열화를 방지할 수 있다. 방열 반사판(20)은 전기전도도가 큰 금속재질이지만 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)의 그라운드 패턴과 결합하므로 전극 패턴의 단락을 일으키지 않는다. The
발광다이오드는 방열 반사판(20)의 중심부에 배치된다. 발광다이오드가 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)의 그라운드 패턴에 결합하면, 발광다이오드에서 발생한 열이 그라운드 패턴을 통해서 바로 방열 반사판(20)으로 전도되므로 방열이 더욱 용이하다. 본 실시예에 있어서, 하나의 방열 반사판(20) 내부에 배치되는 발광다이오드는 3개이며, 에폭시 다이본드(Die bond, 17) 등을 통해서 인쇄회로기판(10)에 고정된다. 발광다이오드는 와이어 본딩을 통해서 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)에 형성된 음극(16)과 양극(15) 전극 패턴에 전기적으로 연결된다. The light emitting diode is disposed at the center of the
도시하지 않았으나 발광다이오드의 상부에는 형광체가 분산된 수지를 도포할 수 있으며, 이때 도포하는 수지는 열전도성이 있는 투명한 수지인 것이 바람직하다. 형광체가 분산된 수지 위에는 렌즈를 결합할 수 있으며, 별도의 렌즈를 결합하지 않고 수지를 렌즈 형상으로 만들 수도 있다. 또한, 인쇄회로기판(10)의 하부에는 히트 싱크(heat sink)를 부착할 수도 있다. Although not shown, a resin in which phosphors are dispersed may be applied to the upper portion of the light emitting diode, and the resin to be applied is preferably a transparent resin having thermal conductivity. A lens may be coupled onto the resin in which the phosphor is dispersed, and the resin may be formed into a lens shape without combining a separate lens. In addition, a heat sink may be attached to the lower portion of the printed
이하 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 도 5는 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일실시예를 나타낸 순서도이다. Hereinafter, an embodiment of a method of manufacturing a light emitting diode device package according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 5 is a flowchart illustrating an embodiment of a method of manufacturing a package for a light emitting diode device according to the present invention.
도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법의 일 실시예는 인쇄회로기판 원판을 제조하는 단계(S10), 인쇄회로기판 원판에 패턴 및 관통홀을 형성하는 단계(S20), 금속재질의 방열 반사판을 제조하는 단계(S30), 방열 반사판과 인쇄회로기판의 금속판을 열압착하여 결합하는 단계(S40), 방열 반사판과 인쇄회로기판의 금속판을 도금하여 일체화하는 단계(S50)를 포함한다.Referring to FIG. 5, an embodiment of a method of manufacturing a package for a light emitting diode device according to the present invention includes manufacturing a printed circuit board original (S10), and forming a pattern and a through hole in the printed circuit board original (S20). ), A step of manufacturing a heat dissipation reflector of the metal material (S30), the step of thermally bonding the heat dissipation reflector and the metal plate of the printed circuit board (S40), the step of plating and integrating the heat dissipation reflector and the metal plate of the printed circuit board (S50) ).
인쇄회로기판 원판은 다음과 같은 방법으로 제조한다(S10). The original printed circuit board is manufactured by the following method (S10).
세라믹 기판(11)을 제조한다. 세라믹 소재로 방열 특성이 우수한 소재를 사용할 수 있으며, 산화알루미늄(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 질화실리콘(Si3N4), 산화베릴륨(BeO), 산화바륨(BaO) 및 사파이어 중 선택된 하나 또는 복수 개의 소재를 포함하는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다. 방열 특성을 더욱 향상시키기 위해 세라믹 기판에 은과 같이 열전도도가 높은 금속 분말을 혼합할 수 있다. 이러한 세라믹 재질의 기판은 내구성 및 방열 특성이 우수하여 인쇄회로기판에 실장된 소자에서 발생하는 열의 배출에 탁월한 성능을 보인다. The
다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 세라믹 기판(11)에 구리 박판(12, 13)을 열압착하여 인쇄회로기판의 원판을 제조한다. 인쇄회로기판의 원판은 세라믹 기판(11)과, 세라믹 기판(11)의 표면에 직접적으로 접착되는 구리 박판(12, 13)으로 구성된다.Next, as shown in FIG. 6, the copper
이 단계에서는 준비된 기판(11)을 산소와 구리의 공융점까지 가열하는 단계, 가열된 기판(11)에 계면 산소를 확산시켜 구리 박판(12, 13)과 융합시킴으로써 구리층을 형성하는 단계를 순차적으로 진행함으로써 세라믹 기판(11)과 구리 박판(12, 13)을 열압착하여 인쇄회로기판의 원판을 형성한다. In this step, the step of heating the
다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(10)에 패턴 및 관통홀(14)을 형성한다(S20). 패턴(Pattern)은 사진공정(Lithograph), 식각공정(Etching) 등의 일반적인 패턴 형성공정에 의해 형성된다. 인쇄회로기판에 형성되는 패턴은 그라운드 라인과 연결되는 그라운드 패턴과 발광다이오드 소자에 전원을 공급하기 위한 전극 패턴이 있다. 전극 패턴은 발광다이오드 소자와 와이어 본딩을 통해서 결합하는 단자와 단자로부터 연장된 도선을 포함하는 패턴을 의미한다. Next, as shown in FIG. 7, a pattern and a through
관통홀(14)은 마이크로드릴이나 레이저를 이용하여 가공한다. 이때 도시하지는 않았으나, 상부 구리 박판(12)의 패턴과 하부 구리 박판(13)의 패턴을 전기적으로 연결하기 위한 비아홀(Via hole)들과 방열을 위한 방열홀들도 형성할 수 있다. The through
다음, 금속재질의 방열 반사판(20)을 제조한다(S30). Next, a heat
방열 반사판(20)은 다양한 공법에 의해서 제조할 수 있으며, 제조방법은 특별히 제한하지 않는다. 이하에서는, 다이캐스팅(die casting)을 이용하여 방열 반사판(20)을 제조하는 방법을 일 예로서 설명한다. The
우선, 방열 반사판의 형상과 완전히 일치하도록 정밀하게 기계가동된 강제의 금형을 제조한다. 다음, 알루미늄, 구리 등의 금속을 도가니에 넣은 후 가열하여 용융한다. 다음, 용융금속을 금형에 주입한다. 마지막으로, 금형을 냉각하여, 용융금속을 응고시킨 후 금형에서 분리하여 방열 반사판(20)을 완성한다. 필요한 경우에는 방열 반사판(20)의 반사면(22)의 표면을 Al, Ag, Ni 등으로 스퍼터링 방식으로 도금하여 표면조도를 향상시키는 방법으로 반사면(22)의 반사효과를 극대화한다. First, a steel die is precisely machined so as to completely match the shape of the heat dissipation reflector. Next, metals, such as aluminum and copper, are put into a crucible and heated and melted. Next, molten metal is injected into the mold. Finally, the mold is cooled, the molten metal is solidified, and then separated from the mold to complete the heat
다음, 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)을 열압착하여 결합한다(S40). Next, the
열압착하는 단계는 도 8에 도시된 바와 같이, 방열 반사판(20)의 방열핀(23)을 인쇄회로기판(10)의 관통홀(14)에 삽입하여, 방열 반사판(20)의 결합면(24)이 인쇄회로기판(10)의 상부 구리 박판(12)과 밀착되게 하는 단계와 도 9에 도시된 바와 같이, 실린더(30)와 연결되어 상하로 이동할 수 있는 가압 헤드(40)를 구비한 열압착 장치의 베이스 플레이트(50)에 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)을 배치한 후 소정의 온도로 열압착 장치의 가압 헤드(40)를 가열하고, 가열된 가압 헤드(40)를 이용해서 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)을 가압하여 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)을 접합하는 단계를 포함한다. 방열 반사판(20)의 결합면(24)은 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)의 그라운드 패턴과 결합하므로 발광다이오드 소자의 동작에 영향을 미치지 않는다. In the step of thermocompression, as shown in FIG. 8, the
마지막으로, 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)을 도금하여 일체화한다(S50).Finally, the heat
도금 방법은 전해 도금, 무전해 도금 및 진공 증착, 스퍼터링, 이온 주입 방법과 같은 진공 도금 등 일반적인 방법을 사용할 수 있으며, 특별히 제한하지 않는다. 전해도금 방법을 일 예로서 설명한다. 전해 도금은 도금이 될 대상물을 음극으로하여 금속을 도금하는 것으로서, 생산 비용이 낮고, 양호한 밀착성을 가진 피막을 얻을 수 있다. 전해질의 수용액에 도금 대상물인 열압착에 의해서 결합한 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)을 넣은 후 음극을 도금 대상물에 연결하고, 양극은 다른 금속에 연결한 후 직류를 흘리면 전해질 수용액에 용해된 금속이온이 도금 대상물의 표면에 석출되면서 금속 피막이 입혀진다. 이를 통해서 방열 반사판(20)과 인쇄회로기판(10)의 구리 박판(12)을 일체화할 수 있다. The plating method may be a general method such as electrolytic plating, electroless plating and vacuum deposition, sputtering, vacuum plating such as ion implantation method, and the like, and is not particularly limited. An electroplating method will be described as an example. In electrolytic plating, a metal is plated using an object to be plated as a cathode, whereby a film having a low production cost and having good adhesion can be obtained. After inserting the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.
예를 들어, 세라믹 기판(11)에 구리 박판(12, 13)을 부착한 인쇄회로기판(10)에 방열 반사판(20)을 일체화하는 것으로 설명하였으나, 인쇄회로기판(10) 대신에 저온동시소성세라믹(Low temperture co-fired ceramic; LTCC) 기판이나, 고온동시소성세라믹(High temperture co-fired ceramic; HTCC) 기판을 사용할 수 있다. 또한, 절연층으로 세라믹 기판 이외에 FR-4와 같은 수지 기판, 절연층이 형성된 금속 기판을 사용할 수 있다. For example, the
또한, 방열 반사판은 방열핀을 구비하는 것으로 설명하였으나, 방열핀 없이 방열 반사판을 직접 인쇄회로기판의 구리 박판에 열압착 및 도금을 통해서 일체화할 수도 있다.In addition, although the heat dissipation reflector has been described as having a heat dissipation fin, the heat dissipation reflector may be integrated directly onto the copper thin plate of the printed circuit board by thermocompression bonding and plating without the heat dissipation fin.
100: 발광다이오드 소자용 패키지
200: 발광다이오드 소자용 패키지 어셈블리
10: 인쇄회로기판 11: 세라믹 기판
12, 13: 구리 박판 14: 관통홀
20: 방열 반사판 21: 반사부
22: 반사면 23: 방열핀
24: 결합면100: package for light emitting diode device
200: package assembly for a light emitting diode device
10: printed circuit board 11: ceramic substrate
12, 13: copper sheet 14: through hole
20: heat dissipation reflector 21: reflector
22: reflective surface 23: heat dissipation fin
24: mating surface
Claims (11)
상기 제1금속층의 그라운드 패턴과 결합하는 결합면과, 상기 결합면으로부터 일정한 높이로 연장되며, 발광다이오드를 둘러싸는 반사면을 구비한 금속 재질의 방열 반사판을 포함하며,
상기 인쇄회로기판의 제1금속층의 그라운드 패턴과 상기 방열 반사판은 도금에 의해서 일체화된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지.A printed circuit board having a first metal layer having a ground pattern and an insulating layer bonded to the first metal layer;
A heat dissipation reflector of a metal material having a coupling surface coupled to the ground pattern of the first metal layer, and a reflective surface extending from the coupling surface to a predetermined height and surrounding the light emitting diode;
The ground pattern of the first metal layer of the printed circuit board and the heat dissipation reflector is a package for a light emitting diode device having a heat dissipation reflector integrated by plating.
상기 인쇄회로기판은 상기 절연층의 제1금속층이 결합한 면의 반대 면에 결합한 제2금속층을 더 포함하는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지.The method of claim 1,
The printed circuit board has a heat dissipation reflector plate further comprises a second metal layer bonded to the opposite surface of the first metal layer of the insulating layer bonded to the light emitting diode device package.
상기 인쇄회로기판은 관통홀을 구비하며,
상기 방열 반사판은 상기 결합면에서 연장되어 상기 인쇄회로기판의 관통홀에 삽입되는 방열핀을 더 포함하는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지.The method of claim 1,
The printed circuit board has a through hole,
The heat dissipation reflector is a package for a light emitting diode device having a heat dissipation reflector further extends from the coupling surface is inserted into the through hole of the printed circuit board.
상기 인쇄회로기판의 제1금속층의 그라운드 패턴과 상기 방열 반사판은 열압착에 의해서 결합된 후 도금에 의해서 일체화된 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지.The method of claim 1,
The ground pattern of the first metal layer of the printed circuit board and the heat dissipation reflector are coupled to each other by thermal compression bonding package for a light emitting diode device having a heat dissipation reflector integrated by plating.
상기 인쇄회로기판의 절연층은 세라믹인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지.The method of claim 1,
The insulating layer of the printed circuit board is a package for a light emitting diode device having a heat dissipation reflecting plate of ceramic.
(b) 상기 인쇄회로기판 원판의 금속층에 그라운드 패턴과 전극 패턴을 형성하는 인쇄회로기판 제조단계와,
(c) 상기 금속층의 그라운드 패턴과 결합하는 결합면과, 상기 결합면으로부터 일정한 높이로 연장되며, 발광다이오드를 둘러싸는 반사면을 구비한 금속 재질의 방열 반사판을 제조하는 단계와,
(d) 열압착을 통해서 상기 방열 반사판과 상기 인쇄회로기판의 금속층의 그라운드 패턴을 결합하는 단계와,
(e) 도금 처리를 통해서 상기 방열 반사판과 상기 인쇄회로기판의 금속판의 그라운드 패턴을 일체화하는 단계를 포함하는 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법.(a) manufacturing a printed circuit board original plate comprising a metal layer and an insulating layer;
(b) a printed circuit board manufacturing step of forming a ground pattern and an electrode pattern on a metal layer of the original printed circuit board;
(c) manufacturing a heat dissipation reflector of a metal material having a bonding surface coupled to the ground pattern of the metal layer and a reflective surface extending from the bonding surface to a predetermined height and surrounding the light emitting diode;
(d) coupling the ground pattern of the heat dissipation reflecting plate and the metal layer of the printed circuit board through thermal compression;
(e) integrating the ground pattern of the heat dissipation reflector and the metal plate of the printed circuit board through plating;
상기 (a)단계는 금속층과 절연층을 열압착하여 결합하는 단계인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법.The method according to claim 6,
The step (a) is a method of manufacturing a package for a light emitting diode device having a heat dissipation reflector which is a step of thermally compressing and bonding the metal layer and the insulating layer.
상기 인쇄회로기판의 절연층은 세라믹인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법.The method according to claim 6,
The insulating layer of the printed circuit board is a manufacturing method of a package for a light emitting diode device having a heat dissipation reflecting plate of ceramic.
상기 (b) 단계는 인쇄회로기판에 관통홀을 형성하는 단계를 더 포함하며,
상기 (c) 단계에서 상기 방열 반사판은 상기 결합면에서 연장되어 상기 인쇄회로기판의 관통홀에 삽입되는 방열핀을 더 포함하며,
상기 (d) 단계는 상기 방열 반사판의 방열핀을 상기 인쇄회로기판의 관통홀에 삽입하고, 열압착을 통해서 상기 방열 반사판과 상기 인쇄회로기판의 금속층의 그라운드 패턴을 결합하는 단계인 방열 반사판을 구비한 발광다이오드 소자용 패키지의 제조방법.The method according to claim 6,
The step (b) further includes the step of forming a through hole in the printed circuit board,
In the step (c), the heat dissipation reflector further includes a heat dissipation fin extending from the coupling surface and inserted into the through hole of the printed circuit board.
In the step (d), the heat dissipation fin of the heat dissipation reflector is inserted into the through-hole of the printed circuit board, and the heat dissipation reflector is coupled to the ground pattern of the metal layer of the printed circuit board by thermal compression. Method of manufacturing a package for a light emitting diode device.
A package assembly for a light emitting diode device having a heat dissipation reflector in which a plurality of packages for a light emitting diode device having a heat dissipation reflector according to any one of claims 1 to 5 are combined.
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