KR101558894B1 - 고효율 열전달매체를 이용한 led 조명등 제조방법 - Google Patents

고효율 열전달매체를 이용한 led 조명등 제조방법 Download PDF

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KR101558894B1 KR1020150082081A KR20150082081A KR101558894B1 KR 101558894 B1 KR101558894 B1 KR 101558894B1 KR 1020150082081 A KR1020150082081 A KR 1020150082081A KR 20150082081 A KR20150082081 A KR 20150082081A KR 101558894 B1 KR101558894 B1 KR 101558894B1
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Abstract

본 발명은
LED 조명등의 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)에 실장되는 각 LED 칩의 방열점(19)이 접촉되는 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)의 LED칩 방열점 접합 동박면(222)과 하부 동박면(230) 간에 직경은 0.8mm의 비아홀(240) 2개를 형성하는 제1 단계,
상기 비아홀(240) 내경을 동(Cu) 도금에 의해 동막(250)을 형성하는 제 2단계,
상기 동막(250) 내부 공간에 주석(Sn) 중량비 96% 은(Ag) 중량비 4%로 혼합한 크림솔더를 충진하는 제 3단계,
크림솔더가 충진된 동막(250) 내를 PCB 어셈블리(50) 솔더용 리플로우(REFLOW)로 가열함으로써 주석칩 외표면에 3∼5㎛ 두께로 은(Ag)막 코딩되는 열전달매체(300)가 형성되는 제 4단계로 이루어진 고효율 열전달매체를 이용한 LED 조명등 제조방법으로 은(Ag)막 코딩된 주석(Sn)이 개재되는 열전달매체를 통해 방열체에 연결함으로써 LED 칩에서 발생하는 고열을 신속하게 방열되도록 한다.

Description

고효율 열전달매체를 이용한 LED 조명등 제조방법{LED LAMP MANUFACTURING METHOD USING A HIGH-EFFICIENCY THERMAL CONDUCTIVITY CHIP}
본 발명은 LED 칩을 광원으로 이용하는 대형 LED 조명등에 관한 것으로써, 특히 LED 조명등에 실장되는 LED 칩의 방열점을 통해 방사되는 고열을 LED 조명등의 방열체로 효과적으로 전도함으로써 LED 조명등의 방열효과를 극대화 하는 고효율 열전달매체를 이용한 LED 조명등 제조방법에 관한 것이다.
현대 조명의 메카로 불리우는 LED 가로등 및 보안등은 고효율 조명등으로 자리매김을 하고 있다.
그러나 수명과 효율에서 탁월한 LED 광원의 지속적인 광효율 및 수명을 유지하기 위해서는 LED 칩의 방열점(thermal 단자)에서 방사되는 고열을 효과적으로 방열시키는 기술 없이는 고효율 조명등을 제작할 수 없다.
LED 칩에서 나오는 열을 효율적으로 배출하기 위한 방열구조의 일 예로 본 발명 출원인이 출원한 등록특허 제10-0975970호 "파워 LED를 갖는 대형 조명등"과 등록특허 10-1440357호 "수지 코팅된 방열체와 일체화된 케이스를 구비한 LED 조명등"을 들 수 있다.
상기 출원 특허의 내용을 도면 1, 2를 참고하여 개략적으로 설명하면, 도 1은 등록특허 제10-0975970호의 열전달매체(310) 제작 공정을 나타낸 것으로써 도시된 바와 같이 FR-4 소재의 상하부에 동(Cu)박면이 부착된 양면기판(FR-4 PCB)(200)과 상기 양면기판(200)의 상부 동박면에 파워 LED(100)의 리드 프레임을 고정시킬 수 있는 솔더 패드(Solder Pad)를 구비하고, 상기 양면기판(FR-4 PCB)에는 LED가 위치하는 곳마다 스루홀(231)을 형성하고 상기 스루홀(231)과 연장되는 그 하부에 다수의 스루홀(232a, 232b, 232c, 232d)를 하부동박면이 관통되지 않게하는 2단 구조의 멀티스루홀(230)을 형성하여 상기 멀티스루홀 내에 무연납 크림솔더를 개재시켜 상기 파워 LED의 방열점에 접촉되게하여 파워 LED에서 발열된 고열을 하부 동박면에 구비된 방열체로 배출하는 방열시스템이다.
도면 2는 등록특허 10-1440357호의 열전단매체(30)가 개재된 PCB 어셈블리를 나타낸 것으로써 도시된 바와 같이 상부 동(Cu)박면에는 LED 칩이 실장되고 하부 동(Cu)박면에는 방열체가 결합되는 LED 조명등의 양면기판(FR-4 PCB)의 LED가 위치하는 곳마다 하나의 비아홀(23)을 상부 동(Cu)박면에서 하부 동(Cu)박면까지 관통되도록 형성하고, 상기 비아홀(23)에는 은(Ag) 또는 동(Cu)재질의 열전달매체(30)를 개재하여 열전달 매체(30)의 일측은 LED의 방열점(19)에 접촉되고 타측은 하부 동(Cu)박면에 결합된 방열체에 접촉되어 LED의 방열점(19)에서 발열된 고열을 방열체를 통해 배출하는 방열시스템이다.
그러나 상기 "파워 LED를 갖는 대형 조명등"의 방열시스템에서는 PCB 기판에 관통된 멀티 스루홀(230)에 무연납 크림솔더를 개재시켜 열전달매체로 고착화하는 제작 공정이 어렵고, "수지 코팅된 방열체와 일체화된 케이스를 구비한 LED 조명등"의 방열시스템에서는 은(Ag) 또는 동(Cu)재질의 열전달 매체(30)를 제작하여 비아홀에 개재시키는 공정이 어려워 생산성 저하는 물론 방열효율 대비 생산단가가 많이 발생되는 문제가 있어 생산단가가 저렴하면서도 방열효율이 향상된 LED 조명드의 방열시스템의 기술개발이 절실한 실정이다.
등록특허 제10-0975970호"파워 LED를 갖는 대형 조명등" 등록특허 제10-1440357호"수지 코팅된 방열체와 일체화된 케이스를 구비한 LED 조명등"
따라서 본 발명은 LED 조명등의 양면기판에 실장되는 LED 칩에서 발생되는 고열을 경제적이면서도 효과적으로 방열하기 위한 생산단가가 저렴하면서도 고효율의 방열시스템을 구현할 수 있는 고효율 열전달매체를 이용한 LED 조명등 제조방법을 제공하는데있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 LED 조명등의 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)에 실장되는 각 LED 칩의 방열점(19)이 접촉되는 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)의 LED칩 방열점 접합 동박면(222)과 하부 동박면(230) 간에 직경은 0.8mm의 비아홀(240) 2개를 형성하는 제1 단계, 상기 비아홀(240) 내경을 동(Cu) 도금에 의해 동막(250)을 형성하는 제 2단계, 상기 동막(250) 내부 공간에 주석(Sn) 중량비 96% 은(Ag) 중량비 4%로 혼합한 크림솔더를 충진하는 제 3단계, 크림솔더가 충진된 동막(250) 내를 PCB 어셈블리(50) 솔더용 리플로우(REFLOW)로 가열함으로써 주석칩 외표면에 3∼5㎛ 두께로 은(Ag)막 코딩되는 열전달매체(300)가 형성되는 제 4단계로 이루어진 고효율 열전달매체를 이용한 LED 조명등 제조방법으로 LED 칩의 방열점과 방열체가 결합되는 PCB 어셈블리(50) 하부 동박면 간을 은(Ag)막 코딩된 주석(Sn)이 개재되는 열전달매체로 연결함으로써 LED 칩에서 발생하는 고열을 신속하게 방열되도록 한다.
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또한 상기 동막(250)의 두께는 25∼35㎛로 형성할 수 있으며, 바람직하기로는 30㎛ 두께가 더 바람직하다.
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상기 제 1단계에서 형성되는 비아홀(240)은 "
Figure 112015056088041-pat00001
" 또는 "
Figure 112015056088041-pat00002
"으로 형성하는 것이 바람직하다.
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상기 제 4단계에서 형성되는 열전단매체의 은(Ag) 막 두께는 4㎛하는 것이 바람직하다.
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본 발명은 LED 조명등을 구성하는 양면기판의 상부 동박면에 실장되는 LED 칩의 방열점과 조명등 방열체가 결합되는 양면기판의 하부 동박면 간에 개재되는 열전도수단은 양면기판 상부측 LED 칩 방열점 접합 동박면과 양면기판 하부 동박면 간에 펀칭된 비아홀에 동도금에 의한 동막을 형성하고 상기 동막 내에는 4㎛의 은(Ag) 막이 코팅된 주석(Sn)으로 구성된 3단 구조의 금속으로 구성되는 열전달매체를 형성함으로써 종래에 비해 열전달 효율이 10% 증대되면서도, 제작공정의 단순화를 통해 종래의 열전달매체 대비 생산단가가 10% 수준으로 낮아져 LED 가로등 총 제조원가가 16% 절감되며, 열전달 효율의 극대화를 통해 LED조명등의 효율과 수명을 향상시킨다.
도 1은 종래기술의 열전달매체 제작 공정을 나타낸 도면.
도 2는 종래기술의 열전단매체가 개재된 PCB 어셈블리.
도 3은 본 발명의 양면기판 상부측 LED 칩 배치도.
도 4는 도 3의 a-b 단면도.
도 5는 도 3의 c-d 단면도.
도 6은 본 발명의 비아홀을 보여주는 사시도.
도 7은 본원 발명의 열전단매체가 구비된 방열시스템 구조 도면.
도 8은는 본 발명의 실시예에 따른 고효율 열전달매체를 이용한 LED 조명등 제조방법을 설명한 플로챠트.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본원 발명의 주요 구성인 PCB 어셈블리(50)의 LED 방열점(19)과 방열체(400)가 결합되는 하부 동박면(230) 간에 연결되는 열전달매체(300)에 대한 구조를 보여 주는 도 3의 a-b 단면도이다.
도 4에 예시된 PCB 어셈블리(50)의 LED 방열점(19)과 하부 동박면(230) 간에 연결되는 열전달매체(300)는 LED 칩에서 발생된 고열을 어셈블리(50) 하부 동박면(230)에 부착된 방열체(400)로 신속하게 전도함으로써 LED 칩에서 발생된 고열을 효과적으로 방열한다.
상기 열전달매체(300)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
상기 열전달매체(300)는 PCB어셈블리(50)의 상부 동박면(220)의 LED칩 방열점 접합 동박면(222)과 FR-4(210) 및 하부 동박면(230) 간을 관통하여 비아홀(240)을 형성하고 비아홀(240) 내경에는 동(Cu) 도금으로 동막(250)을 형성하며, 상기 동막이 형성된 비아홀 중앙에는 주석(Sn)으로 충진되고 그 주석 표면은 은(Ag)막으로 코팅된다.
상기 비아홀(240) 내에 형성된 동막(250)은 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)의 LED칩 방열점 접합 동박면(222)과 하부측 동박면(230) 간을 열전도 수단으로 연결함으로써 PCB 어셈블리(50) 상부측과 글로버 간에 축적된 열을 PCB 어셈블리(50) 하부 동박면(230)에 결합된 방열체로 전도하는 기능을 한다.
그리고 상기 동막(250) 공간 내에 개재되는 주석(Sn)으로 충진되고 그 주석 표면은 은(Ag)막으로 코팅된 열전달매체(300)는 LED 칩의 방열점과 PCB 어셈블리(50) 하부측 동박면(230)에 결합된 방열체 간에 연결됨으로써 LED 칩에서 발생한 고열을 방열체(400)로 전도하는 기능을 한다.
상기 열전달매체(300)의 구성에 대하여 자세히 설명한다.
상기 열전달매체(300)는 앞서 배경기술에서 제시된 본원 출원인의 특허등록 제10-0975970호의 멀티 스루홀 내에 크림솔더가 충진되어 고착화된 열전달매체(300)와 대응되고 등록특허 제10-1440357호에 제시된 열전도성 칩(32)과 대응된다.
특허등록 제10-0975970호의 열전달매체(300)을 형성하기 위해 양면기판에 형성된 2단 구조의 멀티스루홀은 기판의 상부에서 하나의 스루홀이 형성되고 상기 하나의 스루홀과 연장되도록 하부에 다수(4개)의 스루홀을 형성하되 하부 동박면이 펀칭되지 않도록 형성하는 것으로 상기 멀티스루홀의 상부에 형성된 하나의 스루홀 지름은 2mm로 형성되고 하부 다수의 스루홀 각 지름은 0.4∼0.5mm로 형성된다.
상기 멀티 스루홀의 구조(형상)에서 상부 하나의 스루홀에 크림솔더를 충진할 경우, 하부에 형성된 다수의 스루홀은 홀이 가늘고 바닥이 양면기판의 하부 동박면으로 막혀 있으므로 충진되는 크림솔더가 다수의 스루홀 끝까지 완전하게 충진되지 않고 빈공간으로 남아 있는 경우가 종종 있으며 이러한 경우 빈공간의 공기층에 의해 열전달이 잘되지 않는 불량품이 많이 발생하여 방열효율이 예상치에 못미치는 경우가 많다.
또한, 등록특허 제10-1440357호에 개재된 "수지 코팅된 방열체와 일체화된 케이스를 구비한 LED 조명등"의 열전도성 칩(32)은 은(Ag) 또는 구리(Cu)의 재질로 이루어 지는 것으로써 그 각각을 절삭 가공에 의해 제작하므로 제작 공정이 복잡하고 생산 단가가 높다.
이에 대한 개선책으로 본원 발명에서 구현한 열전달매체(300)을 상세하게 설명한다.
도 4 도시된 바와 같이 상기 열전달매체(300)를 형성하기 위해 LED 칩이 위치하는 곳마다 직경 0.7∼0.9mm의 비아홀(240) 2개를 PCB 어셈블리의 상부 동박면의 LED 칩 방열점 접합 동박면(222)과 하부 동박면(230) 간에 관통되게 형성한다.
여기서 비아홀(240) 2개를 형성하는 것은 PCB 어셈블리(50) 상부에 형성된 회로 패턴에 실장되는 LED 칩의 배치 조건상 2개의 비아홀(240)을 형성하는 것이 적정하며, 직경은 0.8mm로 하는 것이 바람직하다(도 3 참조).
광원인 LED 칩이 위치하는 곳마다 직경 0.8mm의 비아홀(240) 2개를 형성하는 것은 열전도의 특성상 열전도율이 열전도매체의 표면적에 비래하는 점을 고려할 경우 LED 광원의 방열점에 접하는 한정된 PCB 어셈블리의 상부 동박면(220)의 LED칩 방열점 접합 동박면(222)의 면적에서 하나의 큰 비아홀(240) 보다는 작은 2개의 비아홀(240)로 형성하는 것이 열전도 효율이 높기 때문이다.
또한 하나의 LED 칩 방열점에 비아홀(240) 2개가 관통되게 형성하는 것은 종래기술의 멀티스루홀의 하부 스루홀에 크림솔더가 빈틈없이 충진되지 않음에 따른 열전달 저하를 방지하기 위한 것으로써 동일 지름의 0.8mm의 비아홀(240) 2개를 양면기판 상하부를 관통하여 형성함으로써 비아홀(240)의 형성이 용이하고 아울러 동일 지름으로 관통된 비아홀(240)에 열전달매체(300) 소재인 주석(Sn)과 은(Ag)으로 조성된 크림솔더를 충진시 비아홀(240) 내에 빈공간 없이 충전하는 것이 용이하므로 공극 발생에 의한 열전달매체(330)의 불량을 감소시킬 수 있다.
또한 상기 비아홀(240)은 "
Figure 112015056088041-pat00003
" 으로 형성하나, 열전도율을 감안 표면적을 최대화 하기 위해 "
Figure 112015056088041-pat00004
"으로 형성 할 수도 있다.
상기 열전달매체(300)의 구성요소들을 구체적으로 살펴본다.
상기 비아홀(240)에 동(Cu) 도금으로 동막(250)을 형성함으로써 상기 동막(250)은 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)의 LED칩 방열점 접합 동박면(222)과 하부 동박면(230)간의 열전도수단이 된다.
또한 이에 더하여 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)의 LED칩 방열점 접합 동박면(222)에 접촉되는 LED 칩의 방열점(19)과 PCB어셈블리(50) 하부 동박면(230)에 결합된 방열체(400) 간의 효과적인 열전도수단을 형성하기 위해 상기 비아홀(240)의 동막(250) 공간 내에는 은막으로 코팅된 주석 즉 열전단매체(300)를 끼워넣어므로써 경제적이면서도 효과적인 열전도수단을 형성하게 된다.
상기 비아홀(240)에 형성된 동막(250)은 25∼35㎛로 형성하며 바람직하게는 30㎛하는 것이 바람직하다.
이는 비아홀(240)내 동막 형성을 위한 동도금 시간, 비아홀(240)의 동막(250) 내부 공간에 충진된 주석(Sn)과 은(Ag)으로 조성된 크림솔더가 고열에 의해 용융되어 고착화되는 과정에서 주석(Sn) 외표면으로 은(Ag)막이 효과적으로 코팅되는 조건 등을 고려한 것이다.
이하 상기 PCB 어셈블리(50)에 열전달매체(300)을 형성하는 과정은 다음과 같다.
상기 비아홀(240)은 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)의 LED칩 방열점 접합 동박면(222)과 하부 동박면(230) 간을 프레스 펀칭기 등에 의해 형성한다.
상기 비아홀(240)은 비아홀 형상에 따라 비아홀 내부에 형성되는 열전달매체(300)의 형상이 정해지므로 비아홀의 형상을 "
Figure 112015056088041-pat00005
" 또는 "
Figure 112015056088041-pat00006
"으로 형성한다.
이는 펀칭에 의한 비아홀 형성공정을 고려시 "
Figure 112015056088041-pat00007
"으로 형성하는 것이 용이하나, 효과적인 열전달을 위해 동일 단면에서 표피면적을 증가시키기 위해서는 "
Figure 112015056088041-pat00008
"으로 형성하는 것이 효율적이기 때문이다.
상기 관통된 비아홀(240)의 내부를 동(Cu) 도금에 의해 동막(250)을 형성한다.
동막이 형성된 상기 비아홀(240) 내부에 은(Ag) 막이 코팅된 주석(Sn)을 형성하는 과정은 다음과 같다.
상기 동막(250)이 형성된 비아홀(240) 크기에 부응하는 주석(Sn) 칩을 은(Ag)으로 도금하여 은막이 코팅된 주석(Sn) 칩을 제작하고, 은막이 코팅된 주석(Sn) 칩을 동막(250)이 형성된 비아홀(240)에 끼워넣어 비아홀(240)에 은막이 코팅된 주석(Sn) 칩을 개재시킨다.
또 다른 한편으로는 동막(250)이 형성된 상기 비아홀(240) 내부 공간에 주석(Sn) 96% 은(Ag) 4%로 혼합하여 조성한 크림솔더 채워넣는다.
크림솔더로 채워진 동막(250)에 일정 온도의 열을 가하면 열전도율이 높고 점유율이 적은 은(Ag) 성분이 동막(250)에 융착되고, 용융시(액화시) 인력이 낮은 은(Ag)이 주석 외표면에 형성되는 구조를 이루므로 은(Ag) 피막 안에 주석(Sn)이 용융하여 내재되게 된다. 즉 동막(250)에 충진된 크림솔더가 가열에 의해 용융시 주석(Sn) 외표면을 은(Ag)으로 코팅한 형태가 되어 고착화됨으로써 주석(Sn) 칩이 은(Ag)막으로 코팅된 형상이 된다.
상기 크림솔더는 상기 양면기판(200) 상에 LED 칩을 실장하기 전에 먼저 메탈마스크를 이용하여 주입한다.
상기 가열 수단은 여러가지 형태가 있을 수 PCB 어셈블리 솔더링시 사용하는 리플로우(REFLOW)로 하는 것이 바람직하다.
상기 크림솔더를 주석(Sn) 96% 은(Ag)4%로 조성하는 것은 열전달매체(300)의 주석 칩 표면에 형성하고자 하는 은(Ag)의 뚜께 및 은(Ag) 성분이 동막(250)에 순조롭게 융착되기 위한 조건으로 적합하기 때문이다.
상기 주석(Sn) 칩에 은(Ag) 막이 코팅된 열전달매체(300)는 주석과 은으로 이루어지되 열전도 및 방열이 잘 일어나는 열전달매체의 표면에 열전도성 좋은 은을 형성함으로써 경제적이면서도 양질의 열전도율을 확보할 수 있다.
아울러 주석(Sn)으로만 열전달매채(300)가 형성되면 용융점이 낮은 주석의 물성상 LED 칩 방열점의 고열로 인하여 주석이 용융되어 비아홀(240) 내부에서 흘러나와 PCB어셈블리(50)의 전기적 회로 특성을 훼손할 수 있다.
그러나 주석(Sn) 칩에 은(Ag) 막이 코팅된 열전달매체(300)는 구조상 외표면에 주석(Sn)에 비해 융점이 높은 은(Ag) 성분이 막을 형성하고 있으므로 LED 칩의 고열로 인하여 열전달매체(300)의 주석 성분이 녹더라도 융점이 높은 외표면에 형성된 은(Ag) 막에 의해 열전달매체(300)의 주석 성분은 비아홀 외부로 흘러나오지 않기 때문에 주석 성분의 누출로 인하여 발생되는 PCB어셈블리(50)의 전기적 회로 특성 훼손이 방지 된다.
본원 발명 즉 LED 조명등 방열시스템의 열전달 흐름을 도 7를 참조하여 살펴 본다.
본 발명의 실시 예에 따른 LED 조명등 방열시스템은 크게 LED 광원, 양면기판(FR-4 PCB)(200), PCB 어셈블리(50)의 LED 방열점(19)과 하부 동박면(230) 간에 연결되는 주석 칩에 은막이 코팅된 열전달매체(300) 및 방열체(400)로 구성된다.
LED 광원(10)은 극판(9)에 고정되는 V자형 반사경(11)과 상기 극판(9) 일측에는 애노우드(Anode : A) 단자(12)가 접속되고 상기 애노우드(A) 단자(12)에는 부재간의 전기적 접촉을 확실히 하기 위해 금(Au)으로 된 반원형의 금(Au) 본딩 와이어(Gold bonding wire)(13)가 캐소오드(cathode : K) 단자(15)쪽으로 휘어져 있다.
LED 광원은 상기 V자형 반사경(11) 중앙에 오목렌즈(14)가 안착되고 그 하단에는 캐소오드(K) 단자(15)가 연결되어 있다. 상기 애노우드(A) 단자(12)와 캐소오드(K) 단자(15)에 전압을 인가하면 상기 애노우드(A) 단자(12)와 연결된 금(Au) 본딩 와이어(13)를 통해 상기 캐소오드(K) 단자(15)로 반도체 전자(e)가 높은 에너지에서 낮은 에너지로 이동하는 편차에 의해 방전개시와 동시에 빛을 발생하게 된다.
그리고 상기 V자형반사경(11) 내부는 수지몰드(16)로 충진되고 그 상부에 볼록렌즈(17)가 안착되어 있다. 그리고 LED 광원(10) 발열부위(18)에는 방열점(19)이 형성되어 있다.
상기 PCB 어셈블리(50)의 양면기판(FR-4 PCB)(200)은 FR-4 소재의 중간층(210)의 상하부에 동(Cu)박면(221, 222, 230)이 부착되어 구성되며 LED 조명등 회로 패턴이 형성된 양면기판(200)의 상부측에는 LED 칩(10)이 배치된다.
상기 PCB 어셈블리 상부측 상부 동박면(220)에 실장되는 LED 칩 방열점 접합 동박면(222)과 방열체(400)가 결합된 하부 동박면(230) 간에는 펀칭 가공에 의해 비아홀(240)이 2개씩 형성되고, 상기 비아홀(240) 내경은 동 도금에 의해 동막(250)이 형성되고 상기 동막 내부에는 은막(310)으로 코팅된 주석(320)이 형성되어 하나의 열전달매체(300) 구성된다.
본 발명의 방열 흐름을 살펴 보면 LED 광원에서 발열된 고열은 LED 칩의 방열점(19)에 접촉된 열전달매체(300)에 의해 PCB 어셈블리 하부 동(Cu)박면(230)에 결합된 방열체(400)로 전도되어 방열됨으로써 LED 칩에서 발열된 열을 열전달매체(300)을 통하여 방열체(400)로 효과적으로 방열한다.
LED 광원(10) 칩들을 광원으로 형성한 PCB 어셈블리(50)의 배면 즉 하부 동(Cu) 박면에 상기 방열체(400)를 결합하고, 결합된 PCB 어셈블리(50)와 방열체(400)를 글로버와 커버로 이루어진 등기구 내에 장착함으로써 방열체(400)를 구비한 LED조명등이 완성된다(도면 생략).
도 8은 고효율 열전달매체를 이용한 LED 조명등 제조방법을 설명한 플로워챠트를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 고효율 열전달매체를 이용한 LED 조명등 제조방법에 있어서,
LED 조명등의 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)에 실장되는 각 LED 칩의 방열점(19)이 접촉되는 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)의 LED칩 방열점 접합 동박면(222)과 하부 동박면(230) 간에 2개의 비아홀(240)을 형성하는 제1 단계,
상기 비아홀(240)의 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)의 LED칩 방열점 접합 동박면(222)과 하부 동박면(230) 간을 동 도금에 의해 동막(250)을 형성하는 제 2단계,
상기 동막(250) 내에 은(Ag)막 코딩된 주석(Sn)이 개재되는 열전달매체(300)를 형성하는 제 3단계로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 고효율 열전달매체를 이용한 LED 조명등 제조방법.
제2단계에서 동막(250)은 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)의 LED칩 방열점 접합 동박면(222)과 하부 동박면(230) 간에 개재된 FR-4 소재의 중간층(210)을 동(Cu) 도금함으로 형성할 수 있으며, 동막의 두께는 25∼35㎛로 형성하는 것이 바람직하다.
제 3단계의 은(Ag)막 코딩된 주석(Sn)을 형성하는 방법은 동막(250) 내에 주석(Sn)과 은(Ag)을 혼합하여 조성한 크림솔더를 충진하는 제 3-1 단계와 크림솔더가 충진된 동막(25) 내에 가열하여 크림솔더를 용융하는 제 3-2단계로 구현될 수 있다.
제 1단계에서 형성되는 비아홀(240)의 직경은 0.7∼0.9mm로하되 0.8mm로 구성하는 것이 바람직하다.
제 1단계에서 형성되는 비아홀(240)은 "
Figure 112015056088041-pat00009
" 또는 "
Figure 112015056088041-pat00010
" 으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제 3-1단계의 크림솔더는 주석(Sn) 96% 은(Ag) 4%로하는 것이 바람직하다.
상기 제 3단계 및 3-2단계에서 형성되는 열전단매체(300)의 은(Ag) 막 두께는 4㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 제3-2단계의 비아홀(240)내에 충진된 크림솔더를 용융시키기 위한 가열수단은 PCB 어셈블리(50) 솔더용 리플로우(REFLOW) 를 통해 가열한다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
(50)--PCB 어셈블리 (200)--양면기판
(210)--FR-4 소재의 중간층 (220)--상부 동박면
(221)--LED 칩 리드프레임 접합 동박면 (222)--LED칩 방열점 접합 동박면
(230)--하부 동박면 (240)--비아홀
(250)--동막 (300)--열전달매체
(310)--은(Ag) 막 (320)--주석
(400)--방열체

Claims (10)

  1. 고효율 열전달매체를 이용하여 방열하는 LED 조명등의 제조방법에 있어서,
    LED 조명등의 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)에 실장되는 각 LED 칩의 방열점(19)이 접촉되는 PCB 어셈블리(50) 상부 동박면(220)의 LED칩 방열점 접합 동박면(222)과 하부 동박면(230) 간에 직경은 0.8mm의 비아홀(240) 2개를 형성하는 제1 단계,
    상기 비아홀(240) 내경을 동(Cu) 도금에 의해 동막(250)을 형성하는 제 2단계,
    상기 동막(250) 내부 공간에 주석(Sn) 중량비 96% 은(Ag) 중량비 4%로 혼합한 크림솔더를 충진하는 제 3단계,
    크림솔더가 충진된 동막(250) 내를 PCB 어셈블리(50) 솔더용 리플로우(REFLOW)로 가열함으로써 주석칩 외표면에 3∼5㎛ 두께로 은(Ag)막 코딩되는 열전달매체(300)가 형성되는 제 4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고효율 열전달매체를 이용한 LED 조명등 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 2단계에서 형성되는 동막(250)의 두께는 25∼35㎛인 것을 특징으로 하는 고효율 열전달매체를 이용하는 LED 조명등 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1단계에서 형성되는 비아홀(240)은 "
    Figure 112015087530856-pat00021
    "으로 형성되는 것을 특징으로 하는 고효율 열전달매체를 이용하는 LED 조명등 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 4단계에서 형성되는 열전달매체에 코팅되는 은(Ag) 막 두께는 4㎛인 것을 특징으로 하는 고효율 열전달매체를 이용하는 LED 조명등 제조 방법.
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