KR200404236Y1

KR200404236Y1 - 방열 특성이 개선된 발광다이오드 구조체

Info

Publication number: KR200404236Y1
Application number: KR20050023993U
Authority: KR
Inventors: 김진환; 안창준; 조재현; 백상민; 신정훈; 홍대운
Original assignee: 주식회사 엘티아이
Priority date: 2005-08-19
Filing date: 2005-08-19
Publication date: 2005-12-20

Abstract

열류가 직접 방열판을 통해 배출되는 방열 특성이 개선된 발광다이오드 구조체에 관한 것으로, LED에서 방출되는 열을 외부로 용이하게 방출하기 위한 발광다이오드 구조체에 있어서, 상기 LED의 칩을 탑재하는 히트 슬러그, 상기 히트 슬러그를 전기적으로 절연하기 위해 상기 히트 슬러그의 외주에 마련된 절연부, 상기 절연부 상에 마련된 전극 단자부, 상기 전극 단자부를 외부의 소자와 전기적으로 연결하기 위한 리이드부를 포함하고, 상기 LED의 칩은 상기 히트 슬러그 상에 본딩되고, 상기 전극 단자부는 상기 히트 슬러그와 전기적으로 접촉하지 않는 구성을 마련한다.

상기와 같은 발광다이오드 구조체를 이용하는 것에 의해, 열류가 열저항이 큰 절연층을 통해 방출되지 않고 직접 메탈층을 통해 방출됨으로써 방열 특성이 개선되는 동시에, 이러한 방열 구조체의 형성시 문제가 될 수 있는 전류의 병렬 흐름을 방지할 수 있다.

Description

방열 특성이 개선된 발광다이오드 구조체{Light emitted diode structure having improved heat emitting ability}

본 고안은 발광다이오드에 관한 것으로, 특히 전류(電流) 경로와 열류(熱流) 경로가 분리되고, 열류가 직접 방열판을 통해 배출되는 방열 특성이 개선된 발광다이오드 구조체에 관한 것이다.

일반적으로, 발광다이오드(LED)는 전기를 통해 주면 전자가 에너지 레벨이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하며 특정한 파장의 빛을 내는 반도체 소자를 말한다. 이러한 LED는 화합물 반도체(GaP, GaAs)의 종류에 따라 빛의 색이 다르게 되며, 적색, 녹색 및 청색의 빛을 내는 LED가 개발되어 사용되고 있다.

한편, 이러한 발광다이오드의 구조체는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 바닥층으로서 동으로 구성되며 방열판의 역활을 수행하는 메탈층(110), 이 메탈층(110) 상에 마련된 절연층(120) 및 구리 배선층으로서 절연층(120) 상에 마련된 회로전극층(130)으로 구성되는 PCB 상에 장착된다. 또, PCB 상에는 LED(140)이 결합된다.

PCB와 LED(140)의 결합 구조체에 있어서, PCB의 회로전극층(130)에는 주기적 또는 비주기적으로 단선부 또는 개구부(131)가 형성되며, 이 개구부(131)의 부분에 LED(140)이 설치된다. 한편, 이 개구부의 하부에는 절연층(120)이 노출된다.

즉, LED(140)의 칩은 도전성 히트 슬러그(150) 상에 본딩되고, 도전성 히트 슬러그(150)는 회로전극층(130)상에 솔더링된다. 또, 도전성 히트 슬러그(150)는 회로전극층(130) 중 LED의 (-)전극(142)과 전기적으로 도통되도록 (-)전극(142)과 납땜되어 연결된다.

이러한 발광다이오드에 있어서, 전류는 회로전극층(130)을 통해 LED(140)의 (+)전극(141)으로 입력되고, LED의 칩을 거쳐 도전성 히트 슬러그(150)과 (-)전극(142)을 통해 출력된다.

한편, LED칩에서 방출되는 열류는 히트 슬러그층(150), 회로전극층(130), 회로전극층(130)과 전기적으로 연결된 (-)전극(142) 및 이 회로전극층(133) 하부의 절연층(120)을 경유하여 메탈층(110)으로 유입된 후 방출된다.

그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 발광다이오드 구조체에 있어서는 상기와 같이 열류가 절연층(120)을 경유하게 메탈층(110)으로 유입되므로, 절연층의 물질적 특성에 의해 발광다이오드 구조체의 발열이 용이하게 방출되지 않는다는 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 발광다이오드에서 발열된 열류가 직접 메탈층을 통해 방출되게 하여 방열 특성을 향상시키는 발광다이오드 구조체를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 발광다이오드 구조체의 어레이 형성시 문제가 될 수 있는 전류의 병렬 흐름을 방지할 수 있는 발광다이오드 구조체를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 고안에 따른 발광다이오드 구조체는 LED에서 방출되는 열을 외부로 용이하게 방출하기 위한 발광다이오드 구조체에 있어서, 상기 LED의 칩을 탑재하는 히트 슬러그, 상기 히트 슬러그를 전기적으로 절연하기 위해 상기 히트 슬러그의 외주에 마련된 절연부, 상기 절연부 상에 마련된 전극 단자부, 상기 전극 단자부를 외부의 소자와 전기적으로 연결하기 위한 리이드부를 포함하고, 상기 LED의 칩은 상기 히트 슬러그 상에 본딩되고, 상기 전극 단자부는 상기 히트 슬러그와 전기적으로 접촉하지 않는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 발광다이오드 구조체에 있어서, 상기 본딩은 절연성 본딩인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 구성을 도면에 따라서 설명한다.

또한, 본 고안의 설명에 있어서는 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

도 3은 본 고안에 따른 방열특성 특성이 개선된 발광다이오드 구조체를 나타낸 단면도이고, 도 4은 본 고안에 발광다이오드가 PCB회로에 실시예로 실장된 개략 단면도이며, 도 5은 도 3에 도시된 발광다이오드 구조체의 회로 결선도이다.

도 3에 있어서, (150)은 본 고안에 따른 히트 슬러그이고, (160)은 히트 슬러그(150)의 외주를 전기적으로 절연하기 위한 절연부이고, (161)은 LED(140)의 (+)전극(171)과 (-)전극(172)을 외부의 소자와 전기적으로 연결하기 위한 리이드부이다.

즉, 본 고안에 있어서는 도 1에 도시된 종래의 기술과는 달리 히트 슬러그(150)가 전극 단자와 전기적으로 분리되는 구조를 갖는다.

또 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 발광다이오드 구조체는 LED(140)의 칩에서 방출되는 열을 외부로 방출하는 역활을 하는 방열판인 메탈층(110), 이 메탈층(110) 상에 형성된 절연층(120) 및 이 절연층(120) 상에 형성되어 상기 LED(140)로 전류를 공급하는 회로전극층(130)을 구비한다.

또, 본 고안에 있어서, 절연층(120)에는 소정 형상의 개구부(121)가 마련되며, 회로전극층(130)은 개구부(121) 이외의 일부분에만 형성된다. 따라서, 개구부(121)의 하부에는 메탈층(110)이 노출된다.

한편, 개구부(121)에 의해 형성된 공간부분 상에 LED(140)가 설치된다. 보다 자세히 설명하면, LED(140)의 칩이 도전성 히트 슬러그(150) 상에 장착되고, 이 히트 슬러그(150)가 개구부(121) 내에 마련된 솔더링층(173)을 거쳐 메탈 코어층(110)에 솔더링된다.

또 본 고안에 있어서, 히트 슬러그(150)와 LED(140)칩의 본딩은 절연성 본딩을 사용한다. 또한, 솔더링층(173)은 열전도성 재료로서, Pb, 크림 솔더, Cu패이스트 등으로 구성될 수 있다.

따라서, 본 고안에 따른 발광다이오드의 전류의 구성은 회로전극층(130)과 제1의 납땜부(174)을 통해 LED(140)의 (+)전극(171)으로 입력되는 전류가 (-)전극(172)과 제2의 납땜부(175)을 통해 회로전극층(130)으로 입력되는 구성으로 이루어진다.

한편, LED(140)의 칩이 히트 슬러그(150) 상에 절연성 본딩됨에 따라, 전류가 히트 슬러그(150)와 솔더링층(173)을 경유하여 회로전극층(130)으로 유입되는 일이 없게 된다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 히트 슬러그(150)가 회로 전극층과 완전하게 분리되어 있으므로, 전류가 히트 슬러그(150)와 솔더링층(173)을 경유하여 회로전극층(130)으로 유입되는 일이 없게 된다.

또, 광을 출력하는 LED(140)에서 방출되는 열류는 절연성 본딩부분과 히트 슬러그(150), 솔더링층(173)을 경유하여, 직접 메탈층(110)으로 유입된 후 방출된다.

이에 따라, LED(140)에서 발생되는 전류는 어레이 구성 시 종래와 같이 병렬회로를 구성하지 않게 되며, 열류는 히트 슬러그(150) 및 솔더링층(173)을 통해 직접 메탈층(110)으로 전송되므로, 종래 절연층(120)에서 발생했던 열저항 없이, 외부로 방출된다.

한편, 본 고안의 상기 설명에 있어서 절연성 본딩 부분은 일반적인 실시에 있어서 적색 LED칩에 적용되고, 청색 또는 녹색 LED의 경우에는 적용되지 않는다. 이는 통상의 LED제작에 있어서, 청색 또는 녹색 LED칩은 히트 슬러그와의 접촉부(기판)가 절연성으로 제작되기 때문이다.

이상 본 고안자에 의해서 이루어진 고안을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 고안은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

즉, 개구부(121)를 열전도성 재료, 예를 들어 Pb, 크림 솔더, Cu패이스트 등으로 매립한 구조를 채용할 수 있다.

이를 위해, 반도체 제조공정에서, 메탈 코어층(110) 상에 절연층(120)을 적층하고, 절연층(120)에 개구부(121)를 형성하며, 형성된 개구부(121)를 열전도성 재료로 매립하고, 회로전극층(130)을 적층하며, 개구부(121)에 대응하는 크기의 개구부를 형성하는 공정으로 실행할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 발광다이오드 구조체에 의하면, 열류가 열저항이 큰 절연층을 통해 방출되지 않고 직접 메탈층을 통해 방출됨으로써 방열 특성이 개선되는 동시에, 이러한 방열 구조체의 형성시 문제가 될 수 있는 전류의 병렬 흐름을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래 기술에 따른 발광다이오드 구조를 나타낸 개략적인 단면도,

도 2는 종래 기술에 따른 발광다이오드가 PCB회로에 실장된 개략 단면도,

도 3은 본 고안에 따른 방열특성 특성이 개선된 발광다이오드 구조체를 나타낸 단면도,

도 4은 본 고안에 발광다이오드가 PCB회로에 실시예로 실장된 개략 단면도,

도 5은 도 3에 도시된 발광다이오드 구조체의 회로 결선도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 메탈층, 120 : 절연층,

130 : 회로전극층 121 : 개구부,

140 : LED, 173 : 솔더링층.

Claims

LED에서 방출되는 열을 외부로 용이하게 방출하기 위한 발광다이오드 구조체에 있어서,

상기 LED의 칩을 탑재하는 히트 슬러그,

상기 히트 슬러그를 전기적으로 절연하기 위해 상기 히트 슬러그의 외주에 마련된 절연부,

상기 절연부 상에 마련된 전극 단자부,

상기 전극 단자부를 외부의 소자와 전기적으로 연결하기 위한 리이드부를 포함하고,

상기 LED의 칩은 상기 히트 슬러그 상에 본딩되고,

상기 전극 단자부는 상기 히트 슬러그와 전기적으로 접촉하지 않고, 납땜부와 회로 전극층을 통하여 전기적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구조체.
제1항에 있어서,

상기 본딩은 절연성 본딩인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 구조체.