KR20100028136A - Ｌｅｄ 패키지 모듈 - Google Patents

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KR20100028136A
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신창호
곽노준
정영식
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 LED 패키지 모듈에 관한 것으로, 내주면에 나사산을 갖는 소켓결합홈을 구비한 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상부에 결합되는 LED 패키지; 및 상기 LED 패키지 하부에 일체로 형성되며, 상기 인쇄회로기판의 소켓결합홈 내에 수직 삽입되어 상기 인쇄회로기판과 상기 LED 패키지가 나사결합될 수 있도록 외주면에 상기 인쇄회로기판의 나사산과 대응되는 나사홈을 갖는 소켓유닛;을 포함하는 LED 패키지 모듈을 제공한다.
LED 패키지, 방열부, 리드프레임, 몰딩재, 소켓결합

Description

ＬＥＤ 패키지 모듈{LED package module}
본 발명은 LED 패키지 모듈에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 인쇄회로기판과 LED 패키지가 나사결합되는 LED 패키지 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode : LED)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 전자부품이다. 즉, 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데 전자와 정공이 떨어져 있을 때 보다 작은 에너지가 되므로 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출한다.
이러한 발광 다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 조사할 수 있음으로 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화기기 등에 사용된다.
특히, 정보 통신기기의 소형화, 슬림화 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화되고 있으며, 발광 다이오드도 인쇄회로 기판(Printed Circuit Board : PCB)에 직접 실장하기 위하여 표면실장소자(Surface Mount Device, 이하, SMD라 한다)형으로 만들어지고 있다. 이에 따라, 표시 소자로 사용되고 있는 LED 램프도 SMD형으로 개발되고 있다. 이러한 SMD는 기존의 단순한 점등 램프를 대체할 수 있으며, 이것은 다양한 칼라를 내는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등으로 사용된다.
상기와 같이 LED의 사용 영역이 넓어지면서, 생활에 사용되는 전등, 구조 신호용 전등 등 요구되는 휘도의 양도 갈수록 높아져서, 최근에는 고출력 발광 다이오드가 널리 쓰이고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 LED 패키지의 문제점을 설명하기 위한 단면도이다.
종래기술에 따른 LED 패키지(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 한 쌍 이상의 리드 단자로 이루어진 리드프레임(12)과, 상기 리드프레임(12)을 내측에 수용하는 패키지 몸체(13)와, 상기 패키지 몸체(13) 내부에 위치하는 리드 단자 중 어느 하나의 리드프레임(12)에 실장된 LED 칩(14)과, 상기 LED 칩(14)과 상기 리드 프레임(12)의 통전을 위한 와이어(15), 및 상기 패키지 몸체(13) 내부에 충진되어 상기 LED 칩(14) 및 와이어(15)를 보호하는 몰딩재(16)로 이루어진다.
여기서, 상기 몰딩재(16) 상에는, 렌즈(17)와 패키지 몸체(13)를 서로 부착시키기 위한 접착제가 디스펜싱 방법 등에 의해 도포되고, 상기 접착제(160)가 도포된 상기 몰딩재(16)를 포함한 패지키 몸체(13) 상에는, 상기 LED 칩(14)으로부터 발생되는 광을 높은 광 효율로 발산하기 위한 렌즈(17)가 결합되어 있다.
그 다음 상기와 같이 형성된 LED 패키지(10)는 솔더 레지스트(20)가 도포된 인쇄회로기판(18)에 리플로우 공정을 통해 실장되게 되는데 이때, 상기 리플로우 공정은 고온에서 이루어져 상기 인쇄회로기판(18)의 휨에 따른 열변형이 유발되고 상기 LED 패키지(10)의 수명저하 및 무등불량을 초래하는 문제점이 발생하였다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내주면에 나사산을 갖는 소켓결합홈을 구비한 인쇄회로기판과 LED 패키지 하부에 일체로 형성되어 상기 인쇄회로기판과 LED 패키지가 나사결합될 수 있도록, 외주면에 인쇄회로기판의 나사산과 대응되는 나사홈을 갖는 소켓유닛을 구비하는 LED 패키지 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지 모듈은 내주면에 나사산을 갖는 소켓결합홈을 구비한 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 상부에 결합되는 LED 패키지; 및 상기 LED 패키지 하부에 일체로 형성되며, 상기 인쇄회로기판의 소켓결합홈 내에 수직 삽입되어 상기 인쇄회로기판과 상기 LED 패키지가 나사결합될 수 있도록 외주면에 상기 인쇄회로기판의 나사산과 대응되는 나사홈을 갖는 소켓유닛;을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 인쇄회로기판의 소켓결합홈의 깊이는 상기 소켓유닛의 높이와 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 소켓유닛은 금속재질로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 LED 패키지는, 한 쌍 이상의 리드 단자로 이루어진 리드 프레임;상기 리드프레임을 내측에 수용하는 패키지 몸체; 상기 패키지 몸체 내부에 위치하 는 상기 리드프레임 상에 실장된 LED 칩; 상기 LED 칩과 상기 리드프레임의 통전을 위한 와이어;및 상기 패키지 몸체 내부에 충진되어 상기 LED 칩 및 와이어를 보호하는 몰딩재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 몰딩제에는 형광체가 더 포함될 수 있다.
또한, 상기 패키지 몸체 상부에 렌즈가 더 결합될 수 있다.
이상에서, 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 LED 패키지 모듈은 내주면에 나사산을 갖는 소켓결합홈을 구비한 인쇄회로기판과 LED 패키지 하부에 일체로 형성되며, 인쇄회로기판과 LED 패키지가 나사결합될 수 있도록 외주면에 인쇄회로기판의 나사산과 대응되는 나사홈을 갖는 소켓유닛을 구비함으로써, 종래의 리플로우 공정에 의한 인쇄회로기판과 LED 패키지의 손상이 방지되는 효과가 있다. 따라서, LED 패키지 제품의 신뢰도 및 효율성이 향상된다.
또한, 인쇄회로기판과 LED 패키지의 결합 및 분리가 용이하여 불량품 재작업시 제품원가 및 작업시간이 크게 절감하여 생산성이 높은 LED 패키지 모듈을 제작할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 LED 패키지 모듈에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지 모듈에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지 모듈에 대한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지 모듈(100)은 인쇄회로기판(110), 상기 인쇄회로기판(110) 상부에 결합되는 LED 패키지(120), 상기 LED 패키지(120) 하부에 일체로 형성되는 소켓유닛(133)을 포함하여 이루어진다.
상기 인쇄회로기판(110)의 상면에는 상기 LED 패키지(120)의 금속패턴(도면미도시)과 전기적으로 연결될 수 있는 금속배선(도면미도시)이 형성되어 있다.
또한, 상기 인쇄회로기판(110)의 일부분에는 내주면에 나사산을 갖는 소켓결합홈(113)이 드릴링 또는 라우터 가공에 의해 형성되고, 상기 나사산(114)은 절삭가공에 의해 형성된다. 이후 상기 인쇄회로기판(110)의 소켓결합홈(113) 내에 상기 LED 패키지(120) 하부에 일체로 형성된 소켓유닛(133)이 삽입됨으로써, 상기 인쇄회로기판(110)과 상기 LED 패키지(123)가 결합하게 된다. 이에 대해서는 후술한다.
그리고 상기 LED 패키지(120)는 한 쌍의 리드 단자로 이루어진 리드프레임(121). 상기 리드프레임(121)을 수용하는 패키지 몸체(123). LED 칩(125), 상기 LED 칩(125)과 상기 리드프레임(121)의 통전을 위한 와이어(127), 상기 패키지 몸 체(123) 내부에 충진되는 몰딩재(129)를 포함하여 이루어진다.
상기 패키지 몸체(123)는 상기 리드프레임(121)을 내측에 수용하며, 전형적으로 열가소성 수지로 이루어진다. 이때, 열가소성 수지로서는 액정폴리며(LCP), 열가소성 플라스틱(PPS), 결정성 폴리스티렌 등의 고내열성 수지를 이용할 수 있다.
상기 LED 칩(125)은 상기 리드프레임(121)에 실장된다. 그 다음 상기 LED 칩(125)과 상기 리드프레임(121)은 와이어(127) 본딩에 의해 서로 전기적으로 접속될 수 있게 된다. 이때, 상기 와이어(127)는 주로 금(Au)로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 LED 칩(125)의 재료로는 발광 파장이 가시 또는 근적외영역에 존재하고, 발광효율이 높으며, p-n 접합의 제작이 가능할 것 등의 조건을 만족시키는 재료들이 적합하다.
상기 몰딩재(129)는 상기 패키지 몸체(123) 내부에 충진되어 상기 LED 칩(125) 및 와이어(127)를 보호하는 역할을 하며, 에폭시 수지 또는 실리콘계 수지 또는 그 혼합수지로 이루어질 수 있다. 상기 몰딩재(129)의 투입공정으로는 디스펜싱(dispensing) 공정과 같은 공지의 공정이 이용될 수 있다.
그리고 상기 몰딩재(129)에는 백라이트 유닛에 제공되는 광원이 백색광으로 나타나도록 적어도 하나 이상의 형광체(도면미도시)가 더 포함될 수 있다. 상기 형광체는 LED 칩(125)에서 방출된 빛을 흡수하여 발광하거나 다른 형광체로부터 방출된 빛을 흡수하여 발광하는 재료이다.
따라서, 상기 LED 칩(125)의 발광시 상기 LED 칩(125)을 구성하는 반도체 소재의 차이에 따라 발생되는 R,G,B 파장대의 빛은 상기 몰딩재(129)에 포함된 상기 형광체에 의해서 백색광으로 전환되어 상기 LED 패키지로부터 발산되어 백색의 광원으로 제공될 수 있다.
이와 같이 몰딩재(129)가 충진된 상기 패키지 몸체(123) 상부에는 상기 LED 칩(125)에서 발광된 빛을 외부로 넓은 지향각으로 추출해주는 렌즈(130)가 더 결합된다. 이때, 상기 렌즈(130)의 형태는 지향각을 크게 하기 위해 오목한 형태, 볼록한 형태 또는 반구형태 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 그리고 상기 렌즈(130)의 재료는 에폭시, 실리콘 수지, 우레탄 수지 또는 그 혼합물로 이루어지고, 주형을 통해 제작될 수 있다. 주형에 의해 제작된 렌즈(130)는 접착제에 의해 상기 패키지 몸체(123) 상부에 부착되며, 상기 접착제는 투명한 에폭시 수지가 바람직하다.
상기와 같이 형성된 상기 LED 패키지(120) 하부에는 상기 인쇄회로기판(110)의 소켓결함홈(113)에 수직 삽입되며, 외주면에 상기 인쇄회로기판(113)의 나사산과 대응되는 나사홈(134)을 갖는 소켓유닛(133)이 구비된다. 즉, 상기 소켓유닛(133)의 나사홈(134)과 상기 인쇄회로기판(110)의 소켓결합홈(113)의 나사산(114)이 상호 면접촉을 이루어 좌,우로 수직 이동되면서 상기 인쇄회로기판(110)과 상기 LED 패키지(120)는 나사 결합된다.
이때, 상기 소켓유닛(133)의 높이와 상기 인쇄회로기판(110)의 소켓결합홈(113)의 깊이는 동일하게 형성되어 상기 소켓결합홈(113)의 내측에 밀착 결합되며, 상기 소켓유닛(133)은 상기 LED 패키지(120)에 별도로 제작되어 결합되거나, 상기 LED 패키지(120)와 일체로 형성될 수 있다.
그리고 상기 소켓유닛(133)은 전도성이 높은 금속재질로 이루어져, 상기 LED 패키지(120)의 금속패턴과 상기 인쇄회로기판(110)의 금속배선이 전기적으로 연결될 수 있도록 전도성이 높은 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지 모듈(100)은 내주면에 나사산(114)을 갖는 소켓결합홈(113)을 구비한 인쇄회로기판(110)과 상기 LED 패키지(120) 하부에 일체로 형성되며 상기 인쇄회로기판(110)과 상기 LED 패키지(120)가 나사결합될 수 있도록, 외주면에 상기 인쇄회로기판(110)의 나사산(114)과 대응되는 나사홈(134)을 갖는 소켓유닛(133)을 구비함으로써, 종래의 리플로우 공정에 의한 상기 인쇄회로기판(110)과 LED 패키지(120)의 손상이 방지된다.
따라서, 상기 LED 패키지(120) 제품의 신뢰도 및 효율성이 향상되고, 상기 인쇄회로기판(110)과 LED 패키지(120)의 결합 및 분리가 용이하여 불량품 재작업시 제품원가 및 작업시간이 크게 절감하여 생산성이 높은 LED 패키지 모듈(100)을 제작할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 권리 범위는 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니고 다음 의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 발광다이오드 패키지의 문제점을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지 모듈에 대한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : LED 패키지 모듈 110 : 인쇄회로기판
113 : 소켓결합홈 114 : 나사산
120 : LED 패키지 121 : 리드프레임
123 : 패키지 몸체 125 : LED 칩
127 : 와이어 129 : 몰딩재
130 : 렌즈 133 : 소켓유닛
134 : 나사홈

Claims (6)

  1. 내주면에 나사산을 갖는 소켓결합홈을 구비한 인쇄회로기판;
    상기 인쇄회로기판 상부에 결합되는 LED 패키지; 및
    상기 LED 패키지 하부에 일체로 형성되며, 상기 인쇄회로기판의 소켓결합홈 내에 수직 삽입되어 상기 인쇄회로기판과 상기 LED 패키지가 나사결합될 수 있도록 외주면에 상기 인쇄회로기판의 나사산과 대응되는 나사홈을 갖는 소켓유닛;
    을 포함하는 LED 패키지 모듈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 인쇄회로기판의 소켓결합홈의 깊이는 상기 소켓유닛의 높이와 동일하게 형성되는 LED 패키지 모듈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 소켓유닛은 금속재질로 이루어지는 LED 패키지 모듈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 LED 패키지는,
    한 쌍 이상의 리드 단자로 이루어진 리드 프레임;
    상기 리드프레임을 내측에 수용하는 패키지 몸체;
    상기 패키지 몸체 내부에 위치하는 상기 리드프레임 상에 실장된 LED 칩;
    상기 LED 칩과 상기 리드프레임의 통전을 위한 와이어;및
    상기 패키지 몸체 내부에 충진되어 상기 LED 칩 및 와이어를 보호하는 몰딩재;
    를 포함하는 LED 패키지 모듈.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 몰딩제에는 형광체가 더 포함되는 LED 패키지 모듈.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 패키지 몸체 상부에 렌즈가 더 결합되는 LED 패키지 모듈.
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