KR101802638B1 - 발광 효율이 개선된 발광 다이오드 칩 어레이 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 다이오드 칩들이 보드 위에 행렬 형태로 배치되는 COB 형 발광 다이오드 어레이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 와이어 본딩으로 인해 광효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 COB 형 발광 다이오드 어레이에 관한 것이다.
본 발명은 PCB 기판에 다이오드들이 행렬 형태로 어레이되고, 와이어 본딩에 의해서 직렬로 연결된 COB 형 발광 다이오드 어레이에 있어서, PCB 기판에 n 열의 하부에서 시작하여 n 열과 n+1열 사이를 지나 n+1의 상부으로 연장되는 배선패턴이 형성되고, n 열의 하단 다이오드는 하단의 배선 패턴에 와이어 본딩되며, n+1열의 상단 다이오드는 상부의 배선 패턴에 와이어 본딩되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 COB 형 발광 다이오드 어레이는 다이오드들의 발광이 와이어 본딩에 의해서 간섭되지 않아 발광 효율이 향상되며, COB 어레이의 장점을 유지할 수 있도록 기판의 크기가 증가하지 않으며, PCB 기판에 다이오드들을 실장하는 기존의 오토 장비를 그대로 사용할 수 있다.

Description

발광 효율이 개선된 발광 다이오드 칩 어레이{LIGHT EMITTING DIODE CHIP ARRAY WIHT AN ENHANCED EFFICIENCY}
본 발명은 다수의 다이오드 칩들이 보드 위에 행렬 형태로 배치되는 COB 형 발광 다이오드 어레이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 와이어 본딩으로 인해 광효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 COB 형 발광 다이오드 어레이에 관한 것이다.
발광칩을 PCB 기판에 바로 실장하고, 도통을 위한 와이어를 본딩하여 전기적 연결이 되는 COB(Chip On Board)형 LED 패키지가 보편화 되어 사용되고 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 이러한 COB 패키지는 PCB 일측면의 +극 PAD와, 반대측의 -극 PAD의 전극 사이에 발광칩을 다이 본딩(Die bonding)하고 도전성 물질의 금속와이어를 본딩(Bonding)하여 전기적으로 연결이 되어 진다.
COB형 패키지에 실장되는 복수 개의 발광 칩은 균일한 광 출력을 얻기 위해, 동일한 간격의 격자 형태로 실장이 되며, 이렇게 실장된 발광 칩들은 자동화(AUTO) 장비를 사용하기 때문에 모두 동일한 방향으로 극성이 배치된다. 이런 배치 상의 구조로 인해, 하단의 발광칩을 상단의 발광칩과 금속 와이어로 연결하게 되는데, 금속 와이어가 통과하는 영역에서 복수 개의 발광 칩들이 금속 와이어에 가려져 광효율을 저하되는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 도 2에서와 같이, 발광칩의 극성을 열을 기준으로 반대로 배치하고 이에 따라 발광칩의 와이어가 발광칩을 간섭하기 않고 연결하는 방안이 제시되었다. 그러나 동일한 기판에서 발광 칩의 극성 방향을 열마다 다르게 배치하기 위해서는, 열이 바뀔 때마다 발광칩 실장시 기판 자체를 회전시켜서 기판에 실장된 발광칩의 극성 방향이 반대가 되도록 하거나, 발광칩을 실장하는 장치가 직접 회전하면서 발광칩의 극성 방향이 조정되도록 해야 한다. 이 경우, 기존의 자동화 생산 장비를 전반적으로 수정해야 하며, 이는 기술적 문제와 함께 비용적인 문제를 야기한다.
한편, 도 3과 같이, PCB 기판의 전극 패드 외곽으로 배선 패턴구조를 적용하여 금속와이어에 의한 간섭을 해소하는 방안이 제시되고 있으나, 외곽 배선 패턴의 도입을 위해서는 PCB 기판이 기존의 기판보다 더 커져야 한다. 이는 COB 엘이디의 가장 큰 장점인 컴팩트한 기판 크기에 최대 효율의 발광칩을 집적되는 구조에 배치된다. 또한, 메탈 PCB의 열전도율이 높아 전극 패드에 와이어 솔더링 시 고온의 온도로 솔더링 되기 때문에, 전극 패드에 인접한 배선에 열적 충격이 가거나 다른 손상의 위험이 발생 하게 된다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 PCB 기판에 다이오드들이 행렬 형태로 어레이되고, 와이어 본딩에 의해서 직렬로 연결된 COB 형 발광 다이오드 어레이에서 다이오드들의 발광이 와이어 본딩에 의해서 간섭되는 것을 해결하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 COB 어레이의 장점을 유지할 수 있도록 기판의 크기가 증가하지 않으면서도, 다이오드들의 발광이 와이어 본딩에 의해서 간섭되는 것을 해결하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 PCB 기판에 다이오드들을 실장하는 기존의 오토 장비를 그대로 사용하면서, 다이오드들의 발광이 와이어 본딩에 의해서 간섭되는 것을 해결하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 PCB 기판에 다이오드들이 행렬 형태로 어레이되고, 와이어 본딩에 의해서 직렬로 연결된 COB 형 발광 다이오드 어레이에 있어서, PCB 기판에 n 열의 하부에서 시작하여 n 열과 n+1열 사이를 지나 n+1의 상부으로 연장되는 배선패턴이 형성되고, n 열의 하단 다이오드는 하단의 배선 패턴에 와이어 본딩되며, n+1열의 상단 다이오드는 상부의 배선 패턴에 와이어 본딩되는 것을 특징으로 한다. 여기서, n은 0<n<M인 정수이며, M은 행렬의 열수이다.
본 발명에 있어서, 상기 행렬 형태로 어레이되는 다이오드는 바람직하게는 균일한 발광을 위해 행과 열의 수가 동일한 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 배선 패턴은 다이오드 어레이의 n 열과 n+1 열 사이의 구간에서 다이오드 사이의 광 간섭을 방지하기 위해서, 소정 높이의 댐 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 일 예로, 다이오드 어레이의 n 열과 n+1 열 사이의 구간에서 배선 패턴 상부에 소정 높이로 SILK 적층할 수 있다.
본 발명에 따른 COB 형 발광 다이오드 어레이는 다이오드들의 발광이 와이어 본딩에 의해서 간섭되지 않아 발광 효율이 향상되며, COB 어레이의 장점을 유지할 수 있도록 기판의 크기가 증가하지 않으며, PCB 기판에 다이오드들을 실장하는 기존의 오토 장비를 그대로 사용할 수 있다.
도 1은 COB 타입의 발광 다이오드 어레이의 발광 효율이 금속 와이어에 의해서 저하되는 종래의 발광 다이오드 어레이 평면도이다.
도 2는 발광칩들의 극성을 열을 기준으로 반대로 배치하고 이에 따라 발광칩의 와이어가 발광칩을 간섭하기 않도록 한 종래의 발광 다이오드 어레이 평면도이다.
도 3은 PCB 기판의 전극 패드 외곽으로 배선 패턴구조를 적용하여도 금속와이어에 의한 간섭을 해소한 종래의 발광 다이오드 어레이 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발광 다이오드 어레이의 평면도이다.
이하, 실시 예를 통해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 내용을 한정하기 위한 것이 아니다. 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해서 제한되지 않음을 유의하여야 한다.
도 4에서 도시된 바와 같이, COB 타입의 발광 다이오드 어레이(10)는, 정사각형 형태의 PCB 기판(100)과 상기 PCB 기판(100)의 중심부에 행렬 형태로 배열된 다수의 발광칩 어레이(200)로 이루어진다.
PCB 기판(100)에는 좌측 상단 코너에 전원의 (+)와 연결되는 (+)전극 패드(110)가 형성되고, 대각선 방향의 맞은편 우측 하단 코너에 전원의 (-)와 연결되는 (-)전극 패드(120)가 형성된다.
발광칩들은 3x3 의 행렬로 PCB 기판(100)의 중심부에 배열되며 발광칩 어레이(200)를 구성하며, 행과 행 사이와 열과 열 사이가 소정간격으로 이격되어 배치된다. 발광칩 어레이(200)의 둘레에는 소정 높이로 SILK 적층에 의해서 원형 댐(130)이 형성되어 측면 방향으로 발광되는 광을 모아주게 된다.
(+) 전극 패드(110)는 좌측 상단 코너에서부터 제1행 제1열에 위치한 발광칩의 상부까지 연장되며, (-) 전극 패드(120)는 제3행 제3열에 위치한 발광칩의 하부에서부터 우측 하단 코너까지 연장된다.
행렬로 배열된 각각의 발광칩들은 상단 중앙부에 (+)전원이 연결되는 (+)연결패드(210)가 형성되고, 하단 중앙부에 (-) 전원에 연결되는 (-)연결 패드(220)가 형성되며, 오토 장비에 의해서 동일한 방향으로 배치된다.
도 4에서 COB 타입의 발광 다이오드 어레이(10)는 3x3 행렬을 이루므로, M은 3이며, n은 1과 2이며, n+1은 각각 2와 3이다. 따라서, 발광 다이오드들 사이에 형성되는 배선 패턴(300)은 1열의 하부에서 시작하여 1열과 2열 사이를 지나 2열의 상부로 연장되는 제1 배선패턴(310)과 2열의 하부에서 시작하여 2열과 3열 사이를 지나 3열의 상부로 연장되는 제2 배선패턴(320)으로 이루어진다.
제1행 제1열 다이오드에서 (+)연결 패드(210)와 (-)연결 패드(220)는 각각 PCB 기판(100)의 (+)전극 패드(110)와 제2행 제1열 다이오드의 (+)연결 패드에 와이어 본딩되며, 제2행 제1열 다이오드는 (-)연결 패드가 제3행 제1열 다이오드의 (+) 연결 패드에 와이어 본딩되며, 제3행 제1열의 다이오드는 (-) 연결 패드가 제1 배선 패턴(310)에 와이어 본딩된다.
제1행 제2열 다이오드는 (+) 연결 패드와 (-)연결 패드가 각각 제1 배선 패턴(310)과 제2행 제2열 다이오드의 (+)연결 패드에 와이어 본딩되며, 제2행 제2열 다이오드는 (-) 연결 패드가 제3행 제2열의 다이오드의 (+) 연결 패드에 와이어 본딩되며, 제3행 제2열의 다이오드는 (-) 연결 패드가 제2 배선 패턴(320)에 와이어 본딩된다.
제1행 제3열 다이오드는 (+)연결 패드와 (-) 연결 패드가 각각 제2 배선 패턴(320)과 제2행 제3열 다이오드의 (+) 연결패드에 각각 와이어 본딩되며, 제2행 제3열 다이오드는 (-) 연결 패드가 제3행 제3열의 다이오드의 (+) 연결 패드에 와이어 본딩되며, 제3행 제3열의 다이오드는 (-) 연결패드가 (-) 전극 패드(120)에 와이어 본딩된다.
이에 따라, 종래 기술과 달리 선행 열의 하단에서 후행 열의 상단으로 연결되는 과정에서 와이어 본딩이 다이오드들의 발광을 차폐하지 않게 된다.
또한, 제1 배선 패턴(310)의 상부에는 제1열과 제2열 사이의 구간에서 SILK가 소정 높이과 적층되며, 제2 배선 패턴(320)의 상부에는 제2열 제3열 사이의 구간에서 SILK가 소정 높이로 적층되어, 제1열과 제2열 사이의 광간섭과 제2열과 제3열 사이의 광간섭을 막아준다.
100: PCB 기판
110: (+)전극 패드
120: (-)전극 패드
130: 댐
200: 발광칩 어레이
210: (+)연결패드
220: (-)연결패드
300: 배선 패턴
310: 제1 배선 패턴
320: 제2 배선 패턴

Claims (3)

  1. 하나의 PCB 기판 표면에 다이오드칩들이 직접 실장되어 행렬 형태로 어레이되고, 와이어 본딩에 의해서 직렬로 연결된 COB 형 발광 다이오드 어레이에 있어서,
    PCB 기판의 표면에 n 열의 하부에서 시작하여 n 열과 n+1열 사이를 지나 n+1의 상부로 연장되는 배선패턴이 형성되고,
    n 열의 하단 다이오드는 하단의 배선 패턴에 와이어 본딩되며,
    n+1열의 상단 다이오드는 상부의 배선 패턴에 와이어 본딩되며,
    여기서, n은 0<n<M인 정수이며, M은 행렬의 열수이며,
    상기 배선 패턴들은 n열과 n+1열 사이의 구간에서 실크(SILK)가 소정 높이로 적층되어 n열과 n+1열 사이의 광간섭을 막아주는 댐을 형성하는 것을 특징으로 하는 COB형 다이오드 어레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 행렬은 행과 열의 수가 동일한 것을 특징으로 하는 COB 형 다이오드 어레이.

  3. 삭제
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