KR20110080548A - 발광 장치 - Google Patents

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박병규
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Abstract

본 발명은 메탈 PCB의 상면에 구비된 홈에 LED 패키지를 실장함에 따라 메탈 PCB와 LED 패키지와의 높이 차이를 최소화하여 제품의 안정성을 높일 수 있고, 방열 효과를 극대화한 발광 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 발광 장치는 홈을 구비한 메탈 PCB; 및 상기 홈 내에 실장된 LED 패키지를 포함한다. 상기 LED 패키지가 실장된 상기 홈의 실장면은 금속판일 수 있고, 상기 홈의 깊이는 상기 LED 패키지의 두께보다 크지 않으며, 상기 LED 패키지의 높이는 상기 메탈 PCB의 높이보다 낮은 것이 바람직하다. 또한 상기 LED 패키지의 상면은 전극들이 노출되고, 상기 LED 패키지의 하면은 절연물질이며, 상기 절연물질은 세라믹일 수 있다. 상기 메탈 PCB와 상기 LED 패키지는 도전 재료에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.

Description

발광 장치{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 발광 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메탈 PCB의 상면에 구비된 홈에 LED 패키지를 실장함에 따라 메탈 PCB와 LED 패키지와의 높이 차이를 최소화하여 제품의 안정성을 높일 수 있고, 방열 효과를 극대화한 발광 장치에 관한 것이다.
일반적으로, LED(Light Emitting Diode)는 전류 인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N Junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자로서, 통상 LED칩 탑재된 패지키의 구조로 제작되며, 흔히 'LED 패키지'라고 칭해지고 있다.
위와 같은 LED 패키지는 일반적으로 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board) 상에 장착되어 그 인쇄회로기판에 형성된 전극으로부터 전류를 인가받아 발광 동작하도록 구성된다.
LED 패키지에 있어서, LED칩으로부터 발생한 열은 LED 패키지의 발광 성능 및 수명에 직접적인 영향을 미친다. 그 이유는 LED칩에 발생한 열이 그 LED칩에 오래 머무리는 경우 LED칩을 이루는 결정구조에 전위(dislocation) 및 부정합(mismatch)를 일으키기 때문이다. 게다가 근래에는 고출력의 LED 패키지가 개발된 바 있는데, 이러한 고출력의 LED 패키지는 고전압의 전력에 의해 동작되고 그 고전압에 의해 LED칩에서 많은 열이 발생되므로, 그 발생된 열을 효과적으로 방출시키기 위한 별도의 장치가 요구된다.
이에 대하여, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같은 알루미늄 베이스 상에 절연층 및 금속 패턴층이 차례로 형성된 메탈 PCB(Metal Printed Circuit Board)(11)에 LED 패키지(12)가 실장된 발광 장치(1)가 개발된 바 있다.
그러나, 이러한 발광 장치(1)는 평평한 수평면을 갖는 메탈 PCB(11)의 상면에 고정된 크기의 LED 패키지(12)를 실장됨에 따라, 높이에 제한이 있는 제품에 적용하기 어려운 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 메탈 PCB의 상면에 구비된 홈에 LED 패키지를 실장함에 따라 메탈 PCB와 LED 패키지와의 높이 차이를 최소화하여 제품의 안정성을 높일 수 있고, 방열 효과를 극대화한 발광 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 솔더공정에 따른 제약이 없는 메탈 PCB의 상면에 메탈 PCB와 LED 패키지와의 높이 차이를 최소화할 수 있고 방열 효과도 높이는 구조를 마련한 발광 장치를 제공하는데 있다. 메탈 PCB의 하면은 용이한 솔더공정을 위해 수평면이어야 하는 제약이 있다.
상기 기술적 과제들을 이루기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치는 홈을 구비한 메탈 PCB; 및 상기 홈 내에 실장된 LED 패키지를 포함한다.
상기 LED 패키지가 실장된 상기 홈의 실장면은 금속판인 것이 바람직하다.
상기 홈의 깊이는 상기 LED 패키지의 두께보다 크지 않은 것이 바람직하다.
상기 LED 패키지의 높이는 상기 메탈 PCB의 높이보다 낮은 것이 바람직하다.
상기 LED 패키지의 상면은 전극들이 노출되고, 상기 LED 패키지의 하면은 절연물질인 것이 바람직하다.
상기 메탈 PCB와 상기 LED 패키지는 도전 재료에 의해 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면 메탈 PCB의 상면에 구비된 홈 내의 금속판에 LED 패키지를 실장함에 따라 메탈 PCB와 LED 패키지와의 높이 차이를 최소화하여 제품의 안정성을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한 평평한 메탈 PCB의 상면에 LED 패키지를 부착한 발광장치에 비해 높이에 제한이 있는 제품에 적용이 용이하다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 메탈 PCB의 상면으로부터 일정 깊이 만큼 파진 홈을 구비함에 따라 메탈 PCB의 두께가 얇아져, LED 패키지에서 발생된 열을 신속하게 방출시킬 수 있는 효과도 있다.
도 1은 종래의 발광 장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 모식도.
도 3은 도 2의 발광 장치를 도시한 단면도.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들을 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치를 설명하기 위한 모식도이고, 도 3은 도 2의 발광 장치를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치(2)는 크게 메탈 PCB(21)와, LED 패키지(22)를 포함하여 구성될 수 있다.
메탈 PCB(21)는 LED 패키지(22)가 실장될 실장면을 갖는 홈(23)을 구비한다. 실장면은 메탈 PCB(21)의 금속판이며, LED 패키지(22)와 메탈 PCB(21)는 예컨대 솔더(solder) 공정에 의해 용이하게 부착시킬 수 있다.
LED 패키지(22)와 메탈 PCB(21)는 도전 재료, 예컨대 본딩와이어에 의해 전기적으로 연결될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 본딩와이어를 사용하지 않고 LED 패키지의 극성과 메탈 PCB의 극성을 금속물질에 의해 전기적으로 연결시킬 수 있다.
홈(23)은 LED 패키지(22)의 일부만을 수용할 수 있는 깊이를 갖는다. 따라서, 홈(23)내에 LED 패키지(22)가 실장되어, 종래 메탈 PCB(21)의 평평한 상면에 실장되는 것보다 LED 패키지(22)의 안정성을 높일 수 있다.
홈(23)은 LED 패키지(22)의 두께보다 크지 않는 깊이를 갖음에 따라, 홈(23)에 LED 패키지(22)를 실장해도 LED 패키지(22)의 상부가 메탈 PCB(21)로부터 노출되는 구조를 갖는다. 이러한 홈(23)은 LED 패키지(22)의 LED칩에서 발생된 광이 메탈 PCB(21)에 제한받지 않을 정도의 깊이를 갖도록 그 깊이가 정해짐이 바람직하다.
도 3을 참조하여 설명하면 LED 패키지(22)는 패키지 몸체(221), 제 1 및 제 2 전극(222, 223), LED칩(224) 및 제 1 본딩와이어(W1)를 포함하여 구성될 수 있다.
패키지 몸체(221)는 메탈 PCB(21)의 홈(23)내에 실장되며, 패키지 몸체(221)는 알루미늄 질화물 또는 알루미늄 산화물 등과 같은 세라믹일 수 있다. 본 실시예에서 패키지 몸체(221)를 세라믹으로 설명하고 있으나 기타 다른 절연물질도 채택될 수 있다.
본 실시예에서 패키지 몸체(221)의 형상을 사각형상으로 도시하고 있지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 형상이 고려될 수 있으며, 캐비티(미도시)를 갖는 패키지 몸체(221)도 채택될 수 있다.
패키지 몸체(221)의 상면에는 일정 간격 이격되어 있는 제 1 및 제 2 전극(222, 223)이 배치되고, 그 제 1 및 제 2 전극(222, 223) 사이에는 LED칩(224)이 배치된다. LED칩(224)은 제 1 및 제 2 전극(222, 223)과 제 1 본딩와이어(W1)에 의해 전기적으로 연결된다.
도 3에서는 두개의 본딩와이어를 이용하여 LED칩(224)을 전기적으로 연결하는 것으로 설명하고 있지만, 제 1 및 제 2 전극 중 어느 하나의 전극 위에 LED칩이 실장되고, 하나의 본딩와이어를 이용하여 다른 하나의 전극에 전기적으로 연결할 수 있다.
전술된 바와 같이, LED 패키지(22)의 상면에는 제 1 및 제 2 전극(222, 223), LED칩(224), 그리고 제 1 본딩와이어(W1)가 노출되고, LED 패키지의 하면은 패키지 몸체(221)의 하면이 노출된다.
노출된 패키지 몸체(221)의 하면은 메탈 PCB(21)에 구비된 홈(23)의 실장면에 실장된다. 홈(23)의 실장면은 금속판이고, 금속판 위에 패키지 몸체(221)의 하면이 실장되며, 금속판에 의해 LED칩(224)에서 발생된 열을 방출시킬 수 있다. 또한 메탈 PCB(21)에 일정 깊이를 갖는 홈(23)에 의해 LED 패키지(22)가 실장된 메탈 PCB(21)의 두께가 얇아져, LED 패키지(22)에서 발생된 열을 신속하게 외부로 방출시킬 수 있다. 나아가, 메탈 PCB(21)의 상면에 구비됨 홈(23)으로 인해 메탈 PCB(21)의 상면에서 열을 방출시킬 수 있는 열 방출 면적이 종래의 평평한 메탈 PCB의 상면에 비해 넓어, LED 패키지(22)의 열을 더욱 신속하게 방출시킬 수 있다.
LED 패키지(22)의 높이는 LED 패키지(22)의 LED 칩에서 발생된 광을 제한하지 않도록, 메탈 PCB(21)의 높이보다 낮은 것이 바람직하다.
메탈 PCB(21)의 홈(23)에 실장된 LED 패키지(22)는 수평형 타입의 LED칩이 실장된 LED 패키지로, 두개의 제 2 본딩와이어(W2)에 의해 전기적으로 연결된다. 본 실시예에서 제 2 본딩와이어(W2)에 의해, LED 패키지(22)의 상면에 노출된 제 1 및 제 2 전극(222, 223)와 메탈 PCB(21)의 상면에 부분적으로 노출된 단자들(213)에 각각 전기적으로 연결된다.
수직형 타입의 LED칩이 실장된 LED 패키지의 경우, 패키지 몸체(221)의 상하로 관통하는 비타(via)를 통해 LED칩의 하부 전극이 메탈 PCB(21)의 단자에 전기적으로 연결되고, LED칩의 상부전극과 메탈 PCB(21)의 다른 단자는 본딩와이어에 의해 전기적으로 연결될 수 있다.
메탈 PCB(21)는 하면의 금속판(211)과, 그 금속판(211) 위에 적층되는 절연층(212)과, 절연층 위에 배치된 단자들(213)을 포함한다. 단자들(213)은 부분적으로 외부로 노출되는 구조를 가질 수 있으나, 수평형의 단자들 위에 절연층이 적층된 후 노출이 필요한 부분에 구멍을 형성하여 단자들을 노출시킬 수도 있다.
메탈 PCB(21)와 LED 패키지(22)가 제 2 본딩와이어(W2)에 의해 연결된 후 외부로부터 전류가 인가되면 LED 패키지(22)의 발광 동작이 수행된다.
2 : 발광 장치 21 : 메탈 PCB
22 : LED 패키지 23 : 홈
211 : 금속판 212 : 절연층
213 : 단자들 221 : 패키지 몸체
222 : 제 1 전극 223 : 제 2 전극
224 : LED칩 W1 : 제 1 본딩와이어
W2 : 제 2 본딩와이어

Claims (6)

  1. 홈을 구비한 메탈 PCB; 및
    상기 홈 내에 실장된 LED 패키지를 포함하는 발광 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED 패키지가 실장된 상기 홈의 실장면은 금속판인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 홈의 깊이는 상기 LED 패키지의 두께보다 크지 않은 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED 패키지의 높이는 상기 메탈 PCB의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 LED 패키지의 상면은 전극들이 노출되고,
    상기 LED 패키지의 하면은 절연물질인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 메탈 PCB와 상기 LED 패키지는 도전 재료에 의해 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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