KR20090115340A - 발광다이오드 모듈 및 발광다이오드 모듈의 패키징장치 및발광다이오드 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광다이오드 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광다이오드 모듈 및 발광다이오드가 실장된 인쇄회로기판을 패키징하는 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 발광다이오드 모듈의 패키징장치는, 저면에 하나 이상의 제1캐비티를 가지고, 상기 제1캐비티의 전방 및 후방 단부 각각에 개구가 형성되며, 융용상태의 수지가 주입되는 주입구 및 상기 주입구와 제1캐비티를 소통시키는 제1소통통로를 가지고, 상기 제1캐비티의 상기 발광다이오드와 접하는 부분에는 하나 이상의 제1돌기를 가진 상부 금형; 상면에 하나 이상의 제2캐비티를 가지고, 상기 제2캐비티의 전방 및 후방 단부 각각에 개구가 형성되며, 상기 제1소통통로와 제2캐비티를 소통시키는 제2소통통로를 가지고, 상기 제2캐비티의 저면에는 상기 인쇄회로기판의 저면 가장자리를 지지하는 복수의 지지턱을 가진 하부 금형; 상기 상부 금형 위에 상하 이동가능하게 설치되어 상기 상부 금형을 가압하는 프레스; 및 상기 하부 금형의 각 개구에 인접하여 설치되어 탄성력을 인가받는 하나 이상의 분리핀;을 포함한다.

발광, 다이오드, 모듈, 패키징, 캐비티

Description

발광다이오드 모듈 및 발광다이오드 모듈의 패키징장치 및 발광다이오드 모듈{LIGHT EMITTING DIODE MODULE AND APPARATUS FOR PACKAGING THE LIGHT EMITTING DIODE MODULE}

본 발명은 발광다이오드 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발광다이오드 모듈 및 발광다이오드가 실장된 인쇄회로기판을 패키징하는 장치에 관한 것이다.

발광다이오드(Light Emitting Diode; 이하 "LED"라 통칭함)는 반도체의 P-N접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고 이들의 재결합에 의하여 빛에너지를 방출하는 반도체소자로서, 종래의 광원에 비해 소형이고 수명이 길며 전기에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 발광효율이 높아서 자동차 계기류의 표시소자, 광통신용 광원 등 각종 전자기기의 표시용 램프, 숫자/문자/도형 표시장치, 간판, 조명장치, 카드판독기, 액정디스플레이의 백라이트 등에 널리 사용되고 있다.

상술한 바와 같은 장점때문에 하나 이상의 발광다이오드가 배열된 발광다이오드 모듈이 조명 또는 각종 표시장치 등에 널리 이용되고 있으며, 특히 최근에는 그 입력전력 및 출력밝기가 높아져 보다 다양한 영역에 활용되고 있다.

한편, 발광다이오드 모듈는 하나 이상의 발광다이오드가 실장된 인쇄회로기판을 포함하고, 발광다이오드가 실장된 인쇄회로기판은 패키징됨으로써 외부의 습기 또는 이물질 등의 유입을 차단하도록 구성된다. 그리고, 인쇄회로기판에는 전원공급을 위한 전원선 및 각 발광다이오드의 제어를 위한 신호선 등과 같은 전선이 접속된다.

한편, 종래에는 소정의 캐비티를 가진 금형 내에 인쇄회로기판을 삽입한 후에 용융상태의 수지를 주입 및 경화시킴으로써 발광다이오드가 실장된 인쇄회로기판을 패키징하여 왔었다.

하지만, 이러한 종래의 패키징 방식은 금형 내에 인쇄회로기판의 위치 설정작업이 매우 번거롭게 진행되므로 그 패키징의 작업시간이 오래 걸리고, 또한 발광다이오드 및 인쇄회로기판의 밀봉성이 낮아 습기 또는 이물질의 유입을 허용하여 제품의 신뢰성을 저하시키는 단점이 있었다.

또한, 종래의 패키징 방식은 견고한 밀봉구조를 구현하기 위해서는 패키징의 두께가 매우 두꺼워지고, 이로 인해 발광다이오드 모듈의 전체 두께가 두꺼워지는 단점이 있었다.

한편, 종래의 발광다이오드 모듈은 인가되는 전압 내지 전류의 변동이 심하여 발광다이오드의 색상 변색 또는 발광다이오드의 내구성을 저하시키는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 발광다이오드 모듈의 보다 견고하고 안정적인 밀봉구조를 구현할 수 있는 발광다이오드 모듈 및 발광다이오드모듈 패키징장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전원에서 공급되는 전압 내지 전류를 정전압/정전류로 변환한 후에 인가함으로써 발광다이오드의 색상 변색을 방지하고, 또한 발광다이오드의 내구성을 향상시킬 수 있는 발광다이오드 모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 모듈의 패키징장치는,

저면에 하나 이상의 제1캐비티를 가지고, 상기 제1캐비티에는 하나 이상의 발광다이오드가 실장된 인쇄회로기판의 상면이 위치하며, 상기 제1캐비티의 전방 및 후방 단부 각각에 개구가 형성되고, 융용상태의 수지가 주입되는 주입구 및 상기 주입구와 제1캐비티를 소통시키는 제1소통통로를 가지며, 상기 제1캐비티의 상기 발광다이오드와 접하는 부분에는 하나 이상의 제1돌기를 가지고, 상기 제1돌기의 가장자리는 경사진 구조로 이루어진 상부 금형;

상면에 하나 이상의 제2캐비티를 가지고, 상기 제2캐비티에는 상기 인쇄회로기판의 하면이 위치하며, 상기 제2캐비티의 전방 및 후방 단부 각각에 개구가 형성되고, 상기 제1소통통로와 제2캐비티를 소통시키는 제2소통통로를 가지며, 상기 제 2캐비티의 저면에는 상기 인쇄회로기판의 저면 가장자리를 지지하는 복수의 지지턱을 가지며, 상기 복수의 지지턱은 전후좌우 대칭적으로 배치되는 하부 금형;

상기 상부 금형 위에 상하 이동가능하게 설치되어 상기 상부 금형을 가압하는 프레스; 및

상기 하부 금형의 각 개구에 인접하여 설치되고, 탄성부재에 의해 상향으로 탄성력을 인가받는 하나 이상의 분리핀;을 포함한다.

상기 분리핀은 각 개구에 인접하여 2개가 설치되고, 상기 2개의 분리핀 사이에 인쇄회로기판에 접속된 전선이 끼워지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1캐비티의 상면에는 한 쌍의 제2돌기가 상기 제1돌기를 기준으로 대칭적으로 배치되고, 상기 각 제2돌기는 길이방향으로 길게 연장되어 형성된다.

상기 상부 금형 및 하부 금형은 그 상호 접촉하는 가장자리에 하나 이상의 가이드돌기 및 가이드홈을 상호 대응되게 구비한다.

본 발명에 의한 발광다이오드 모듈은,

하나 이상의 발광다이오드가 실장된 인쇄회로기판; 및

상기 발광다이오드가 노출되도록 인쇄회로기판의 외면을 밀봉하는 패키징을 포함하고,

상기 인쇄회로기판에는 전선이 접속되고, 상기 패키징의 발광다이오드 주변에는 경사진 반사면이 형성되며, 상기 패키징의 좌우 양측에는 길이방향으로 길게 연장된 배수홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 전선의 박피된 단부가 상기 인쇄회로기판의 상면 가장자리에 납땜에 의 해 접속됨으로써 상기 전선은 상기 인쇄회로기판의 측면에 일렬로 배열되는 것을 특징으로 한다.

상기 발광다이오드의 외면 및 인쇄회로기판의 회로패턴 외면에는 절연재질의 코팅층이 도포되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명은 발광다이오드 모듈의 보다 견고하고 안정적인 밀봉구조를 구현함과 더불어, 그 두께를 보다 슬립하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전원에서 공급되는 전압 내지 전류를 정전압/정전류로 변환한 후에 인가함으로써 발광다이오드의 색상 변색을 방지하고, 또한 발광다이오드의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 모듈 패키징장치를 도시한다.

본 발명에 의한 발광다이오드 모듈 패키징장치는 상부 금형(11), 하부 금형(12), 프레스(13), 분리핀(14)을 포함한다.

상부 금형(11)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 그 저면에 하나 이상의 제1캐비티(11a)를 가지고, 제1캐비티(11a)의 전방 및 후방 단부 각각에는 개구(11b, 11c)가 형성된다. 이 개구(11b, 11c)를 통해 인쇄회로기판(22)에 접속되는 전선(25)이 통과하고, 각 개구(11b, 11c)에 근접하여 홈(11k, 11m)이 형성된다.

제1캐비티(11a) 내에는 발광다이오드(21)가 실장된 인쇄회로기판(22)의 상면이 위치하고, 발광다이오드(21)의 상면과 면하는 제1캐비티(11a)의 상면에는 제1돌기(11d)가 하부방향으로 돌출된다. 제1돌기(11d)는 발광다이오드(21)와 접촉하고, 이에 의해 패킹징된 후에 발광다이오드(21)의 발광면(21f)은 외부로 노출될 수 있다.

제1돌기(11d)는 그 가장자리에 경사면(11e)을 가지고, 이러한 경사면(11e)을 가진 제1돌기(11d)에 의해 발광다이오드(21)의 발광면(21f) 주변에는 도 4 및 도 5에 예시한 바와 같이 경사진 반사면(21e)을 가진다.

제1돌기(11d)의 좌우 양측에는 제2돌기(11g)가 대칭적으로 형성되고, 제2돌 기(11g)는 길이방향으로 길게 연장되어 형성된다. 이러한 제2돌기(11g)에 의해 패키징(23)의 반사면(21e) 양측에는 배수홈(23f)이 형성된다.

상부 금형(11)의 상면에는 용융상태의 수지가 주입되는 주입구(11h)를 가지고, 이 주입구(11h)는 제1소통통로(11j)를 통해 제1캐비티(11a)와 소통한다.

하부 금형(12)은 그 상면에 하나 이상의 제2캐비티(12a)를 가지고, 상기 제2캐비티(12a)의 전방 및 후방 단부 각각에는 개구(12b, 12c)가 형성된다. 이 개구(12b, 12c)를 통해 인쇄회로기판(22)에 접속되는 전선(25)이 통과하고, 각 개구(12b, 12c)에 근접하여 홈(12k, 12m)이 형성된다.

제2캐비티(12a) 내에는 발광다이오드(21)가 실장된 인쇄회로기판(20)의 저면이 위치하고, 인쇄회로기판(20)의 저면과 면하는 제2캐비티(12a)의 저면에는 복수의 지지턱(12d)이 형성된다. 복수의 지지턱(12d)은 전후좌우 방향에서 대칭적으로 배치되고, 각 지지턱(12d)은 인쇄회로기판(22)의 가장자리 저면을 지지한다. 이에 의해, 본 발명은 인쇄회로기판(22)의 위치 설정을 매우 간편하게 함으로써 그 패키징작업을 매우 신속하게 할 수 있을 뿐만 아니라 인쇄회로기판(22) 및 발광다이오드(21)의 주변을 밀봉하는 패키징(23)의 밀봉구조를 더욱 견고하고 정밀하게 할 수 있다.

제2캐비티(12a)에는 제2소통통로(12j)가 소통되고, 이 제2소통통로(12j)는 제1캐비티(11a)의 제1소통통로(11j)와 소통한다.

프레스(13)은 상부 금형(11)의 상부에서 상하 이동가능하게 설치되고, 그 하강작동 시에 상부 금형(11)의 상면을 하방향으로 가압함으로써 상부 금형(11) 및 하부 금형(12)을 결합시킨다.

하나 이상의 분리핀(14)은 하부 금형(12)의 각 개구(12b, 12c)에 인접한 홈부분(12k, 12m)에 설치되고, 이 분리핀(14)은 스프링 등과 같은 탄성부재(14a)에 의해 상향으로 탄성력을 인가받도록 구성된다.

이 분리핀(14)은 프레스(13)가 승강하여 상부 금형(11)을 가압하지 않으면, 탄성부재(14a)의 탄성력에 의해 상부방향으로 탄성력을 받아 상부 금형(11)을 상향으로 밀어낸다. 이에 의해 상부 금형(11) 및 하부 금형(12)은 그 분리가 매우 신속하고 용이하게 이루어져 패키징(23)이 경화된 발광다이오드 모듈(20)의 이형을 매우 용이하게 할 수 있다.

바람직하게는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 하부 금형(12)의 각 개구(12b, 12c)에 인접하여 2개의 분리핀(14)이 이격되어 설치되고, 2개의 분리핀(14)들의 이격틈새에 인쇄회로기판(22)에 접속된 전선(25)이 끼워짐으로써 전선(25)의 위치 설정을 보다 용이하게 할 수 있다.

그리고, 상부 금형(11) 및 하부 금형(12)은 그 상호 접촉하는 가장자리에 하나 이상의 가이드홈(11t) 및 가이드돌기(12t)를 상호 대응되게 구비하고, 이러한 가이드홈(11t) 및 가이드돌기(12t)에 의해 상부 금형(11) 및 하부 금형(12)의 결합을 더욱 신속하고 용이하게 할 수 있다.

이와 같이 구성된 패키징장치(10)에 의한 발광다이오드 모듈(20)을 패키징 공정을 다음과 같이 상세히 설명한다.

먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 금형(12)의 제2캐비티(12a) 내에 발광 다이오드(21)가 실장된 인쇄회로기판(22)을 올려 놓는다. 이 때 인쇄회로기판(22)의 가장자리 저면이 복수의 지지턱(12d)에 의해 지지되도록 배치한다.

그런 다음, 도 5에 도시된 바와 같이 프레스(13)를 하강시켜 상부 금형(11)을 하부 금형(12) 위에 결합시키고, 용융상태의 수지를 상부 금형(11)의 주입구(11h)를 통해 주입시킨다. 주입된 용융상태의 수지는 제1소통통로(11j) 및 제2소통통로(12j)를 통해 상부 금형(11)의 제1캐비티(11a) 및 하부 금형(12)의 제2캐비티(12a) 내로 주입된다. 이와 같이 주입된 용융상태의 수지가 경화된 후에 프레스(13)를 상부로 이동시키면 상부 금형(11) 및 하부 금형(12)은 분리핀(14)의 탄성력에 의해 상호 분리된다. 그런 다음 하부 금형(12)에서 그 제조가 완료된 발광다이오드 모듈(20)을 분리한다.

한편, 상기와 같은 패키징장치(10)에 의해 제조된 본 발명의 발광다이오드 모듈(20)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 하나 이상의 발광다이오드(21)가 실장된 인쇄회로기판(22) 및 상기 발광다이오드(21)의 발광면(21f)이 노출되도록 발광다이오드(21) 및 인쇄회로기판(22)의 외면을 밀봉하는 패키징(23)을 포함한다.

인쇄회로기판(22)의 회로패턴에는 전선(25)이 접속된다. 패키징(23)은 발광다이오드(21)의 발광면(21f) 주변에 경사진 반사면(23f)을 가지고, 패키징(23)의 좌우 양측에는 길이방향으로 길게 연장된 한 쌍의 배수홈(23g)이 형성되며, 한 쌍의 배수홈(23g)은 반사면(23f)을 중심으로 대칭적으로 배치된다. 이 배수홈(23g)을 통해 패키징(23)의 표면에 유입되는 습기 또는 물기 등을 외부로 배출할 수 있다.

전선(25)은 그 박피된 단부(25a)가 인쇄회로기판(22)의 회로패턴 상면 가장 자리에 납땜(25b)에 의해 접속되고, 이에 의해 전선(25)은 인쇄회로기판(22)의 측면에 일렬로 배열된다.

발광다이오드(21)의 외면 및 인쇄회로기판(22)의 회로패턴 외면에는 우레탄 또는 절연실리콘 등과 같은 절연재질의 코팅층(24)이 도포되고, 이 코팅층(24)의 외면에 패키징(23)이 밀봉됨으로써 발광다이오드 모듈(20)의 밀봉성을 더욱 보강할 수 있다.

발광다이오드 모듈(20)의 패키징(23) 저면에는 접착테이프(27)가 구비되고, 이 접착테이프(27)의 저면에는 박리지(27a)가 박리가능하게 구비되며, 이에 의해 본 발명의 발광다이오드 모듈(20)은 박리지(27a)를 박리한 후에 적절한 장소에 용이하게 접착시킬 수 있다.

도 7은 인쇄회로기판(22)의 회로구성을 예시한 도면이다.

예시된 바와 같이, 인쇄회로기판(22)의 회로구성은 SE1117 등과 같은 정전류/정전압 IC칩(26)을 포함하고, 정전류/정전압 IC칩(26)의 어저스트핀(ADJ)과 출력핀(OUT) 사이에는 복수의 저항(R1, R2)이 병렬로 접속되며, 정전류/정전압 IC칩(26)의 출력핀(OUT)과 접지(GND) 사이에는 복수의 발광다이오드(21)가 직렬 또는 병렬로 접속된다.

이에 의해, 본 발명의 회로구성은 정전류/정전압 IC칩(26)의 출력핀(OUT) 및 복수의 저항(R1, R2)을 통해 발광다이오드(21)의 전기적 특성과 일치하는 정전류 내지 정전압을 인가할 수 있고, 이에 의해 각 발광다이오드(21)의 수명 및 내구성을 확보할 수 있다.

종래에는 각 발광다이오드(21)와 전원(Vcc) 사이에 저항만을 접속시킨 구조로 이루어지고, 이에 따라 복수의 발광다이오드 모듈(20)이 서로 접속된 경우에는 각 발광다이오드 모듈(20) 사이의 선로에서 발생되는 전압강하에 대한 대책이 없는 실정이다. 그러므로, 복수의 발광다이오드 모듈(20)이 배열된 경우에는 각 발광다이오드 모듈(20)에서 발생되는 발광의 균일도를 균일하게 유지시킬 수 없는 단점이 있었다.

이에 반해, 본 발명은 정전류/정전압 IC칩(26)을 접속시킴으로써 복수의 발광다이오드 모듈(20)측에 인가되는 전류 내지 전압을 정격 전류 내지 정격 전압으로 균일하게 맞출 수 있으므로 복수의 발광다이오드 모듈(20) 사이의 발광균일도를 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 발광다이오드 모듈 패키징장치의 상부 금형 및 하부 금형이 분리된 상태를 도시한 분해사시도이다.

도 2는 본 발명에 의한 발광다이오드 모듈 패키징장치의 상부 금형 및 하부 금형이 결합된 상태를 도시한 결합사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 상부 금형의 저면을 도시한 저면 사시도이다.

도 4는 본 발명에 의한 발광다이오드 모듈 패키징장치의 상부 금형 및 하부 금형이 분리된 상태를 도시한 분해단면도이다.

도 5는 본 발명에 의한 발광다이오드 모듈 패키징장치의 상부 금형, 하부 금형이 프레스에 의해 결합된 상태를 도시한 결합단면도이다.

도 6은 본 발명의 발광다이오드 모듈 패키징장치에 의해 그 제조가 완료된 발광다이오드 모듈을 도시한 단면도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 모듈을 도시한 사시도이다.

도 8은 본 발명의 발광다이오드 모듈에 적용되는 회로구성을 도시한 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

11: 상부 금형 12: 하부 금형

13: 프레스 14: 분리핀

20: 발광다이오드 모듈 21: 발광다이오드

22: 인쇄회로기판 23: 패키징

Claims (7)

1. 저면에 하나 이상의 제1캐비티를 가지고, 상기 제1캐비티에는 하나 이상의 발광다이오드가 실장된 인쇄회로기판의 상면이 위치하며, 상기 제1캐비티의 전방 및 후방 단부 각각에 개구가 형성되고, 융용상태의 수지가 주입되는 주입구 및 상기 주입구와 제1캐비티를 소통시키는 제1소통통로를 가지며, 상기 제1캐비티의 상기 발광다이오드와 접하는 부분에는 하나 이상의 제1돌기를 가지고, 상기 제1돌기의 가장자리는 경사진 구조로 이루어진 상부 금형;

   상면에 하나 이상의 제2캐비티를 가지고, 상기 제2캐비티에는 상기 인쇄회로기판의 하면이 위치하며, 상기 제2캐비티의 전방 및 후방 단부 각각에 개구가 형성되고, 상기 제1소통통로와 제2캐비티를 소통시키는 제2소통통로를 가지며, 상기 제2캐비티의 저면에는 상기 인쇄회로기판의 저면 가장자리를 지지하는 복수의 지지턱을 가지며, 상기 복수의 지지턱은 전후좌우 대칭적으로 배치되는 하부 금형;

   상기 상부 금형 위에 상하 이동가능하게 설치되어 상기 상부 금형을 가압하는 프레스; 및

   상기 하부 금형의 각 개구에 인접하여 설치되고, 탄성부재에 의해 상향으로 탄성력을 인가받는 하나 이상의 분리핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드모듈 패키징장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 분리핀은 각 개구에 인접하여 2개가 설치되고, 상기 2개의 분리핀 사이에 인쇄회로기판에 접속된 전선이 끼워지는 것을 특징으로 하는 발광다이오드모듈 패키징장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1캐비티의 상면에는 한 쌍의 제2돌기가 상기 제1돌기를 기준으로 대칭적으로 배치되고, 상기 각 제2돌기는 길이방향으로 길게 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드모듈 패키징장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 상부 금형 및 하부 금형은 그 상호 접촉하는 가장자리에 하나 이상의 가이드돌기 및 가이드홈을 상호 대응되게 구비하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드모듈 패키징장치.
5. 하나 이상의 발광다이오드가 실장된 인쇄회로기판; 및

   상기 발광다이오드가 노출되도록 인쇄회로기판의 외면을 밀봉하는 패키징을 포함하고,

   상기 인쇄회로기판에는 전선이 접속되고, 상기 패키징의 발광다이오드 주변에는 경사진 반사면이 형성되며, 상기 패키징의 좌우 양측에는 길이방향으로 길게 연장된 배수홈이 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.
6. 제5항에 있어서,

   상기 전선의 박피된 단부가 상기 인쇄회로기판의 상면 가장자리에 납땜에 의해 접속됨으로써 상기 전선은 상기 인쇄회로기판의 측면에 일렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.
7. 제5항에 있어서,

   상기 발광다이오드의 외면 및 인쇄회로기판의 회로패턴 외면에는 절연재질의 코팅층이 도포되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.

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