KR20110123945A - 발광다이오드 방열 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발광다이오드 방열 패키지를 개시한다.
본 발명의 발광다이오드 방열 패키지는,발광다이오드와 본딩 와이어로 연결되는 리임을 구비하는 베이스 모듈 및 상기 리드선 프레임이 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판으로 이루어진 발광다이오드 방열 패키지에 있어서,상기 베이스 모듈은 상기 리드선 프레임과 위치 간섭되지 않으면서 상·하면이 외부로 노출 구비되는 것으로, 노출된 상면으로는 발광다이오드가 안착되는 칩장착 영역부가 형성되고 하면으로는 열전달 요소의 일단이 연결되는 열전도 영역부가 형성되는 방열 슬러그를 구비하고, 상기 인쇄회로기판은 상기 열전도 영역부에 대응되는 위치에 관통홀이 형성되고, 상기 베이스 모듈이 장착되는 반대측면으로는 열전달 요소의 타단이 연결되어 열을 전달받아 방열을 행하는 히트싱크가 구비되는 구성이다.
이러한 구성의 발광다이오드 방열 패키지는, 베이스 모듈의 방열 슬러그 일면에 장착된 발광다이오드에서 발생된 열은 방열 슬러그의 후면에 접속된 열전도 요소를 통해 인쇄회로기판을 통과하여 히트싱크로 신속하게 전달됨으로써, 발광다이오드에서 발생하는 열을 효과적으로 방열하여 제품의 내구성 향상을 통한 장 수명을 보장하는 효과가 기대된다.

Description

발광다이오드 방열 패키지 및 그 제조방법{HEAT RADIATING TYPE LED PACKAGE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 인쇄회로기판에 전기 접속하여 발광을 이루는 발광다이오드 패키지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광다이오드에서 발생하는 열을 인쇄회로기판의 일측에 구비된 방열요소를 통해 신속하게 방열시켜 열적 특성을 양호하게 유지시킴으로써 발광다이오드의 수명 연장을 통한 제품의 품질과 신뢰성을 높일 수 있는 발광다이오드 방열 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)는 전류인가에 의해 P-N 반도체 접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자로서, 통상, LED칩이 탑재된 패키지의 구조로 제작된다. 이러한 LED 패키지는 일반적으로 인쇄회로기판(PCB; Printed Circuit Board) 상에 장착되어 그 인쇄회로기판에 형성된 전극으로부터 전류를 인가받아 발광 동작하도록 구성된다.
즉, 발광 다이오드는 발광 다이오드는 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 PN 접합(Junction)부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데 전자와 정공이 떨어져 있을 때 보다 작은 에너지가 되므로 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출하며, 이렇게 빛을 방출하는 칩은 매우 작기 때문에 발광 다이오드의 크기는 플라스틱 렌즈와 리드프레임의 크기로 결정된다.
통상 표면실장형 발광 다이오드 패키지는 평판의 리드프레임이나 인쇄회로 기판에 발광 다이오드 칩을 실장하고 투명 수지로 보호 몸체를 성형하는 간단한 방식으로 패키징되지만, 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 광의 효율을 높이고 열을 처리하기 위한 고급의 발광 다이오드 패키지는 보다 복잡한 형태를 취하고 있으며, 발광 다이오드 칩으로부터 방출되는 광을 효과적으로 집광하고 지향각을 통제하여 광 효율을 높일 경우 발광 다이오드 칩은 광 반사컵과 같은 캐비티(cavity) 구조 안에 실장되어져야 한다. 이러한 캐비티 구조는 발광 다이 오드 칩의 방출광의 파장 변환을 위해 발광 다이오드 칩 위에 형광물질을 도포하거나 발광 다이오드 칩과 본딩 와이어를 보호하면서 렌즈를 부착하는 데도 효과적이다.
한편, 대면적 고출력 발광다이오드는 단순한 리드프레임이나 인쇄회로기판만으로는 발광다이오드의 동작열에 의한 열화를 막을 수 없기 때문에 별도의 방열수단을 갖추어야 한다. 즉, 발광다이오드 방열 패키지에 있어서, 발광다이오드로부터 발생한 열은 발광다이오드 방열 패키지의 발광 성능 및 수명에 직접적인 영향을 미치게 되는데, 이는 발광다이오드에 발생한 열이 그 발광다이오드에 오래 머무르는 경우 발광다이오드를 이루는 결정 구조에 전위(dislocation) 및 부정합(mismatch)를 일으키기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하고자 종래에는 발광다이오드로부터 발생한 열의 방출을 향상시키기 위한 다양한 기술이 제안된 바 있으며, 그 중 대표적인 것은, 발광다이오드를 리드프레임 상에 장착하는 대신에, 몸체 내부에 열전도성이 뛰어난 방열 슬러그를 추가로 설치하고, 그 방열 슬러그에 발광다이오드를 장착한 발광다이오드 방열 패키지가 있으며, 이러한 종래의 발광다이오드 방열 패키지는, 방열 슬러그가 인쇄회로기판에 접하도록 배치되는 구조를 통해 발광다이오드의 열이 방열 슬러그를 거쳐 인쇄회로기판으로 주로 전달되도록 하고 있다.
그러나, 상기 방열 슬러그를 구비한 종래의 발광다이오드 방열 패키지는 열 저항성이 큰 인쇄회로기판으로 방열 경로가 집중됨에 따라 방열 효율의 향상에 한계가 있을 뿐만 아니라 제한된 패키지 용적 내에서 방열 슬러그의 용적 확대만으로 방열효율의 향상의 효과는 극히 미미하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 발광다이오드가 탑재된 방열 슬러그의 후면측을 열전도 요소를 통해 인쇄회로기판의 일측에 구비된 대면적의 히트싱크로 전달하여 양호한 방열특성을 보장할 수 있도록 함으로써 제품의 수명과 신뢰성을 높이고, 아울러 베이스 모듈을 인쇄회로기판에 전기적으로 연결하는 납땜 공정만으로 방열 슬러그와 히트싱크가 연결될 수 있도록 하여 공정 변화를 최소화하여 생산성과 제조원가를 유지할 수 있는 발광다이오드 방열 패키지 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발광다이오드 방열 패키지는, 발광다이오드와 본딩 와이어로 연결되는 리드선 프레임을 구비하는 베이스 모듈 및 상기 리드선 프레임이 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판으로 이루어진 발광다이오드 방열 패키지에 있어서, 상기 베이스 모듈은 상기 리드선 프레임과 위치 간섭되지 않으면서 상·하면이 외부로 노출 구비되는 것으로, 노출된 상면으로는 발광다이오드가 안착되는 칩장착 영역부가 형성되고 하면으로는 열전달 요소의 일단이 연결되는 열전도 영역부가 형성되는 방열 슬러그를 구비하고, 상기 인쇄회로기판은 상기 열전도 영역부에 대응되는 위치에 관통홀이 형성되고, 상기 베이스 모듈이 장착되는 반대측면으로는 열전달 요소의 타단이 연결되어 열을 전달받아 방열을 행하는 히트싱크가 구비되는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 발광다이오드 방열 패키지는, 발광다이오드와 본딩 와이어로 연결되는 리드선 프레임을 구비하는 베이스 모듈 및 상기 리드선 프레임이 전기적으로 연결되는 것으로 알루미늄판 상부에 절연층과 회로층이 형성된 메탈 인쇄회로기판으로 이루어진 발광다이오드 방열 패키지에 있어서, 상기 베이스 모듈은 상기 리드선 프레임(24)과 위치 간섭되지 않으면서 상·하면이 외부로 노출 구비되는 것으로, 노출된 상면으로는 발광다이오드가 안착되는 칩장착 영역부(21)가 형성되고 하면으로는 열전달 부재(40)의 일단이 연결되는 열전도 영역부가 형성되는 방열 슬러그를 구비하고,
상기 메탈 인쇄회로기판은 상기 열전도 영역부(22)에 대응되는 위치에 상기 열전도 영역부(22)를 수용 가능한 크기를 갖는 절연층이 제거된 솔더링홈이 형성되고, 상기 베이스 모듈이 장착되는 반대측면으로는 방열을 행하는 히트싱크가 구비되는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 한 특징으로서, 상기 열전달 요소는 납땜에 의해 형성되는 납땜재이며, 상기 방열 슬러그는 상기 열전도 영역부를 형성하는 하면이 상기 베이스 모듈의 하면과 평탄하게 위치 형성되는 것에 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발광다이오드 방열 패키지 제조방법은, 칩장착 영역부에 발광다이오드가 장착되는 방열 슬러그를 포함한 베이스 모듈을 준비하는 단계와; 상기 베이스 모듈의 칩장착 영역부에 대응되는 위치에 관통홀이 형성되고 타측에 히트싱크가 부착된 인쇄회로기판을 준비하는 단계와; 상기 인쇄회로기판의 일측에 베이스 모듈을 실장하고 칩장착 영역부의 타면과 히트싱크를 관통홀을 통해 납땜하여 연결하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명의 바람직하 다른 실시예에 따른 발광다이오드 방열 패키지 제조방법은, 칩장착 영역부에 발광다이오드가 장착되는 방열 슬러그를 포함한 베이스 모듈을 준비하는 단계와;
상기 베이스 모듈의 칩장착 영역부에 대응되는 위치에 칩장착 영역부를 수용하는 크기의 절연층이 제거된 솔더링홈이 형성되고 타측에 히트싱크가 구비된 메탈 인쇄회로기판을 준비하는 단계와; 상기 메탈 인쇄회로기판의 일측에 베이스 모듈을 실장하고 칩장착 영역부와 솔더링홈을 납땜하여 열전달 부재를 형성하는 단계를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발광다이오드 방열 패키지는, 베이스 모듈의 방열 슬러그 일면에 장착된 발광다이오드에서 발생된 열은 방열 슬러그의 후면에 접속된 열전도 요소를 통해 인쇄회로기판을 통과하여 히트싱크로 신속하게 전달됨으로써, 발광다이오드에서 발생하는 열을 효과적으로 방열하여 제품의 내구성 향상을 통한 장 수명을 보장하는 효과가 기대된다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드 방열 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도,
도 2는 도 1의 발광다이오드 방열 패키지의 제작공정을 간략하게 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 방열 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발광다이오드 방열 패키지를 설명하면 다음과 같다. 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 발광다이오드 방열 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발광다이오드 방열 패키지의 제작과정을 간략하게 나타낸 도면으로서, 도면에서의 베이스 모듈(10)과 인쇄회로기판(30)은 본 발명의 핵심과 직접적인 상관이 없는 공지의 기술에 의해 실시되는 구조들을 생략하여 표현하였다.
도면을 참조하면, 본 발명의 발광다이오드 방열 패키지는 외체를 형성하는 베이스 모듈(10)과, 이 베이스 모듈(10)에 일체로 구비되어 일단이 인쇄회로기판(30)과 전기적으로 접합되고 타단은 발광다이오드(5)와 본딩 와이어(25)로 연결되는 리드선 프레임(24) 그리고 일면에 발광다이오드(5)가 실장되고 타면으로는 열교 요소인 열전달 부재(40)의 일단이 연결되는 방열 슬러그(20) 그리고, 상기 인쇄회로기판(30)의 타측면에 구비되어 방열을 행하는 방열요소로 상기 열교 요소인 열전달 부재(40)의 타단이 접합되는 히트싱크(50)로 구성된다.
베이스 모듈(10)은 도면에 나타내 보인 바와 같이, 리드선 프레임(24)과 방열 슬러그(20)가 일체로 구비되는 구성이며, 상기 방열 슬러그(20)의 노출된 상면으로 발광다이오드(5)가 실장된다.
그리고, 상기 실장된 발광다이오드(5)는 리드선 프레임(24)과 본딩 와이어(25)로 연결되는 것에 의해 전기적으로 연결되며, 상기 리드선 프레임(24)은 인쇄회로기판(30)에 솔더링(s)으로 접합됨으로써 전기적으로 연결되는 구성이다.
이러한 베이스 모듈(10)은 발광다이오드(5)가 실장되는 부분이 오목한 홈 형태로 구비되며, 상기 발광다이오드(5)가 실장된 상태에서는 캡에 의해 커버되거나 또는 봉지부재(27)에 의해 차폐되는 구성이며, 이들 캡 또는 봉지부재는 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
리드선 프레임(24)은 일단이 상기 발광다이오드(5)가 실장되는 쪽으로 노출 구비되고, 타단은 인쇄회로기판(30)에 납땜 될 수 있도록 베이스 모듈(10)의 측면 또는 하면으로 노출 구비된다. 이러한 리드선 프레임(24)은 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.
방열 슬러그(20)는 상기 리드선 프레임(24)과 위치 간섭되지 않게 베이스 모듈(10)에 일체로 구비되는 방열요소로서, 그 상·하면이 외부로 노출되게 구비된다. 이러한 베이스 모듈(10)은 노출된 상면으로 발광다이오드(5)가 안착되는 칩장착 영역부(21)가 형성되고, 노출된 하면으로는 열교요소인 열전달 부재(40)의 일단이 연결되는 열전도 영역부(22)가 형성된다. 또한, 상기 방열 슬러그(20)의 열전도 영역부(22)는 상기 베이스 모듈(10)의 하면과 평탄하게 구비되는 것이 바람직하다.
인쇄회로기판(30)은 상기 열전도 영역부(22)에 대응되는 위치에 관통홀(31)이 형성되며, 이때의 상기 관통홀(31)은 상기 열전도 영역부(22)에 대해 큰 면적(직경)으로 형성되는 것이 바람직하하다. 이러한 구성의 인쇄회로기판(30)은 상기 베이스 모듈(10)이 실장되는 일측면에 대해 반대되는 타측면으로 방열요소인 히트싱크(50)가 일체로 구비된다.
미설명 부호 (33)은 절연층이며, 부호 (35)는 회로층을 지시한 것으로, 공지의 인쇄회로기판(30)에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다. 또한, 본 발명에서의 인쇄회로기판(30)은 공지의 다양한 인쇄회로기판이 사용되어도 무방할 것이다.
상기 열전달 부재(40)는 상기 방열 슬러그(20)의 열전도 영역부(22)에 일단이 연결되고 타단은 상기 인쇄회로기판(30)의 관통홀(31)을 통과하여 히트싱크(50)의 일면에 연결됨으로써 상기 방열 슬러그(20)의 열을 히트싱크(50)측으로 전달하기 위한 부재이다.
이러한 열전달 부재(40)는 열전달 효율이 우수한 금속재가 사용되는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 공정의 편의성을 고려하여 납땜재로 제공되는 것을 제안한다.
즉, 상기 리드선 프레임(24)을 인쇄회로기판(30)에 전기적으로 접합시키는 공정에서 상기 인쇄회로기판(30)의 관통홀(31)을 통해 노출되는 히트싱크(50)의 일부분과 상기 방열 슬러그(20)의 열전도 영역부(22)를 납땜으로 접합하여 열전달 부재(40)를 형성하는 것이다.
한편, 본 발명은 상기 열전달 부재(40)를 납땜 공정에 의해 형성되는 납땜재로 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 열전달 부재(40)는 다양한 부재가 사용될 수 있으며, 일례로 금속봉 형태의 부재를 사용하여 그 일면을 인쇄회로기판(30)의 관통홀(31)을 통과시켜 히트싱크(50) 일측에 접합시키고, 타면을 방열 슬러그(20)이 열전도 영역부(22)에 밀착 또는 접합시키는 것도 가능할 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 발광다이오드 방열 패키지의 제작과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 리드선 프레임(24)과 방열 슬러그(20)가 위치 간섭없이 일체로 구비한 베이스 모듈(10)을 준비한다.
이때, 상기 리드선 프레임(24)은 발광다이오드(5)가 실장되는 영역으로 일단이 노출되고, 타단은 인쇄회로기판(30)에 솔더링 될 수 있도록 외측부로 노출 구비되며, 상기 방열 슬러그(20)는 상기 발광다이오드(5)가 실장되는 상면과, 열교 요소인 열전달 부재(40)의 일단이 연결되는 하면인 열전도 영역부(22)가 노출되게 구비된다.
이어서, 상기 베이스 모듈(10)의 칩장착 영역부(21)에 발광다이오드(5)를 실장하고, 본딩 와이어(25)를 이용하여 리드선 프레임(24)과 발광다이오드(5)를 전기적으로 연결시킨다. 그리고, 상기 발광다이오드(5)를 봉지부재(27)로 마감하여 외부에 직접적으로 노출되는 것을 차단되도록 한다.
그리고, 상기 베이스 모듈(10)의 열전도 영역부(22)에 대응되는 인쇄회로기판(30)의 일측에 관통홀(31)을 형성한다. 이때, 상기 인쇄회로기판(30)은 상기 베이스 모듈(10)이 실장되는 일면에 반대되는 타면으로 방열요소인 금속재로 된 히트싱크(50)가 구비된다.
끝으로, 상기 인쇄회로기판(30)의 일면에 베이스 모듈(10)을 실장한 뒤, 리드선 프레임(24)의 일측과 인쇄회로기판(30)을 전기적으로 솔더링 함과 동시에 상기 인쇄회로기판(30)의 관통홀을 통해 상기 방열 슬러그(20)의 열전도 영역부(22)와 히트싱크(50)를 납땜으로 연결하여 납땜재로 된 열전달 부재(40)를 형성하여 제작을 완료한다.
이때, 상기 관통홀(31)은 상기 열전달 부재(40)를 충분히 수용할 수 있을 정도의 크기로 구비되어야 하며, 아울러 관통홀(31)의 측면 부분은 절연 처리함으로써 열전달 부재(40)를 형성하기 위한 납땜 작업시 상기 인쇄회로기판(30)의 회로층(35)에 전기적인 영향을 미치는 것을 방지되게 하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 방열 패키지의 구조를 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 발광다이오드 방열 패키지의 제작과정을 간략하게 나타낸 도면이다.
이에 나타내 보인 바와 같이, 본 실시예에서의 발광다이오드 방열 패키지(1)는 앞서 설명한 일 실시예의 방열 패키지와 그 구성이 매우 유사하므로, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하였다.
즉, 본 실시예에서의 발광다이오드 방열 패키지(1)는, 외체를 형성하는 베이스 모듈(10)과, 이 베이스 모듈(10)에 일체로 구비되어 일단이 메탈 인쇄회로기판(30′)과 전기적으로 접합되고 타단은 발광다이오드(5)와 본딩 와이어(25)로 연결되는 리드선 프레임(24) 그리고 일면에 발광다이오드(5)가 실장되고 타면으로는 열교 요소인 열전달 부재(40)의 일단이 연결되는 방열 슬러그(20) 그리고, 상기 메탈 인쇄회로기판(30′)의 타측면에 구비되어 방열을 행하는 방열요소로서 상기 열전달 부재(40)의 타단이 접합되는 히트싱크(50)로 구성된다.
베이스 모듈(10)은 도면에 나타내 보인 바와 같이, 리드선 프레임(24)과 방열 슬러그(20)가 일체로 구비되는 구성이며, 상기 방열 슬러그(20)의 노출된 상면으로 발광다이오드(5)가 실장된다. 그리고, 상기 실장된 발광다이오드(5)는 리드선 프레임(24)과 본딩 와이어(25)로 연결되는 것에 의해 전기적으로 연결되며, 상기 리드선 프레임(24)은 메탈 인쇄회로기판(30′)에 납땜되어 전기적으로 연결되는 구성이다. 이러한 베이스 모듈(10)은 발광다이오드(5)가 실장되는 부분이 오목한 홈 형태로 구비되며, 상기 발광다이오드(5)가 실장된 상태에서는 캡에 의해 커버되거나 또는 봉지부재(27)에 의해 차폐되는 구성이며, 이들 캡 또는 봉지부재는 공지의 기술에 의해 실시되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
리드선 프레임(24)은 일단이 상기 발광다이오드(5)가 실장되는 쪽으로 노출 구비되고, 타단은 메탈 인쇄회로기판(30′) 에 납땜 될 수 있도록 베이스 모듈(10)의 측면 또는 하면으로 노출 구비된다. 이러한 리드선 프레임(24)은 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.
방열 슬러그(20)는 상기 리드선 프레임(24)과 위치 간섭되지 않게 베이스 모듈(10)에 일체로 구비되는 방열요소로서, 그 상·하면이 외부로 노출되게 구비된다. 이러한 베이스 모듈(10)은 노출된 상면으로 발광다이오드(5)가 안착되는 칩장착 영역부(21)가 형성되고, 노출된 하면으로는 열교요소인 열전달 부재(40)의 일단이 연결되는 열전도 영역부(22)가 형성된다. 또한, 상기 방열 슬러그(20)의 열전도 영역부(22)는 상기 베이스 모듈(10)의 하면과 평탄하게 구비되는 것이 바람직하다.
메탈 인쇄회로기판(30′) 은 상기 열전도 영역부(22)에 대응되는 위치에 이 열전도 영역부(22)를 충분히 수용할 수 있을 정도의 크기를 갖는 절연층(33′)이 삭제된 솔더링홈(31′) 형성되며, 이 솔더링홈(31′)이 형성된 메탈코어(32) 부분은 노출된 상태를 이루게 된다.
이러한 구성의 메탈 인쇄회로기판(30′) 은 상기 베이스 모듈(10)이 실장되는 일측면에 대해 반대되는 타측면으로 방열요소인 히트싱크(50)가 일체로 구비되거나, 별도로 연결 될 수 있으며 이러한 구성은 공지의 기술에 의해 실시되어도 무방하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 열전달 부재(40)는 상기 방열 슬러그(20)의 열전도 영역부(22)에 일단이 연결되고 타단은 상기 메탈 인쇄회로기판(30′) 의 솔더링홈(31′)을 통해 히트싱크(50)측으로 전달하기 위한 요소이다. 이러한 열전달 부재(40)는 열전달 효율이 우수한 금속재가 사용되는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 공정의 편의성을 고려하여 납땜재로 제공되는 것을 제안한다. 즉, 상기 리드선 프레임(24)을 메탈 인쇄회로기판(30′)에 전기적으로 접합시키는 공정에서 상기 메탈 인쇄회로기판(30′)의 솔더링홈(31′)에 납땜으로 접합하여 열전달 부재(40)를 형성하는 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 실시에 따른 발광다이오드 방열 패키지의 제작과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 리드선 프레임(24)과 방열 슬러그(20)가 위치 간섭없이 일체로 구비된 베이스 모듈(10)을 준비한다. 이때, 상기 리드선 프레임(24)은 발광다이오드(5)가 실장되는 영역으로 일단이 노출되고, 타단은 메탈 인쇄회로기판(30′) 에 솔더링 될 수 있도록 외측부로 노출 구비되며, 상기 방열 슬러그(20)는 상기 발광다이오드(5)가 실장되는 상면과, 열교 요소인 열전달 부재(40)의 일단이 연결되는 하면인 열전도 영역부(22)가 노출되게 구비된다.
이어서, 상기 베이스 모듈(10)의 칩장착 영역부(21)에 발광다이오드(5)를 실장하고, 본딩 와이어(25)를 이용하여 리드선 프레임(24)과 발광다이오드(5)를 전기적으로 연결시킨다. 그리고, 상기 발광다이오드(5)를 봉지부재(27)로 마감하여 외부에 직접적으로 노출되는 것을 차단되도록 한다.
그리고, 상기 베이스 모듈(10)의 열전도 영역부(22)에 대응되는 메탈 인쇄회로기판(30′) 의 일측에 상기 열전도 영역부(22)를 충분히 수용할 수 있을 정도의 크기를 갖는 절연층(33′)을 삭제하여 솔더링홈(31′)을 형성한다. 이때, 상기 메탈 인쇄회로기판(30′) 은 상기 베이스 모듈(10)이 실장되는 일면에 반대되는 타면으로 방열요소인 금속재로 된 히트싱크(50)가 구비된다.
끝으로, 상기 메탈 인쇄회로기판(30′) 의 일면에 베이스 모듈(10)을 실장한 뒤, 리드선 프레임(24)의 일측과 메탈 인쇄회로기판(30′) 을 전기적으로 솔더링 함과 동시에 상기 메탈 인쇄회로기판(30′)의 솔더링홈(31′)을 통해 상기 방열 슬러그(20)의 열전도 영역부(22)와 메탈코어(32)를 납땜으로 연결하여 납땜재로 된 열전달 부재(40)를 형성하여 제작을 완료한다.
이러한 구성의 발광다이오드 방열 패키지는 상기 방열 슬러그(20)의 열전도 영역부(22)가 메탈 인쇄회로기판(30′)을 형성하는 요소 중 메탈코어(32)에 열전달 부재(40)를 통해 접합되어 있고, 상기 메탈 인쇄회로기판(30′)의 타면으로는 히트싱크(50)가 구비되어 있으므로 상기 발광다이오드(5)에서 발생된 열은 방열 슬러그(20)와 메탈코어(32)를 통해 히트싱크(50)에 전달되어 방열이 이루어지게 된다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
1 : 발광다이오드 방열 패키지 10 : 베이스 모듈
20 : 방열 슬러그 21 : 칩장착부
22 : 열전도 영역부 24 : 리드선 프레임
25 : 본딩 와이어 27 : 봉지부재
30 : 인쇄회로기판 31 : 관통홀
33 : 절연층 35 : 회로층
50 : 히트싱크

Claims (6)

  1. 발광다이오드(5)와 본딩 와이어(25)로 연결되는 리드선 프레임을 구비하는 베이스 모듈(10) 및 상기 리드선 프레임(24)이 전기적으로 연결되는 인쇄회로기판(30)으로 이루어진 발광다이오드 방열 패키지에 있어서,
    상기 베이스 모듈(10)은 상기 리드선 프레임(24)과 위치 간섭되지 않으면서 상·하면이 외부로 노출 구비되는 것으로, 노출된 상면으로는 발광다이오드(5)가 안착되는 칩장착 영역부(21)가 형성되고 하면으로는 열전달 부재의 일단이 연결되는 열전도 영역부(22)가 형성되는 방열 슬러그(20)를 구비하고,
    상기 인쇄회로기판(30)은 상기 열전도 영역부(22)에 대응되는 위치에 열전도 영역부(22)를 수용할 수 있는 크기의 관통홀(31)이 형성되고, 상기 베이스 모듈(10)이 장착되는 반대측면으로는 열전달 부재(40)의 타단이 연결되어 열을 전달받아 방열을 행하는 히트싱크(50)가 구비되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 방열 패키지.
  2. 발광다이오드와 본딩 와이어로 연결되는 리드선 프레임을 구비하는 베이스 모듈 및 상기 리드선 프레임이 전기적으로 연결되는 것으로 알루미늄판 상부에 절연층과 회로층이 형성된 메탈 인쇄회로기판으로 이루어진 발광다이오드 방열 패키지에 있어서,
    상기 베이스 모듈(10)은 상기 리드선 프레임(24)과 위치 간섭되지 않으면서 상·하면이 외부로 노출 구비되는 것으로, 노출된 상면으로는 발광다이오드(5)가 안착되는 칩장착 영역부(21)가 형성되고 하면으로는 열전달 부재(40)의 일단이 연결되는 열전도 영역부(22)가 형성되는 방열 슬러그(20)를 구비하고,
    상기 메탈 인쇄회로기판(30′)은 상기 열전도 영역부(22)에 대응되는 위치에 상기 열전도 영역부(22)를 수용 가능한 크기를 갖는 절연층(33′)이 제거된 솔더링홈(31′)이 형성되고, 상기 베이스 모듈(10)이 장착되는 반대측면으로는 방열을 행하는 히트싱크(50)가 구비되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 방열 패키지.
  3. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열전달 부재(40)는 납땜에 의해 형성되는 납땜재이거나 또는 금속봉인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 방열 패키지.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 방열 슬러그(20)는 상기 열전도 영역부(22)를 형성하는 하면이 상기 베이스 모듈(10)의 하면과 평탄하게 위치 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 방열 패키지.
  5. 칩장착 영역부(21)에 발광다이오드(5)가 장착되는 방열 슬러그(20)를 포함한 베이스 모듈(10)을 준비하는 단계와;
    상기 베이스 모듈(10)의 칩장착 영역부(21)에 대응되는 위치에 관통홀(31)이 형성되고 타측에 히트싱크(50)가 부착된 인쇄회로기판(30)을 준비하는 단계와;
    상기 인쇄회로기판(30)의 일측에 베이스 모듈(10)을 실장하고 칩장착 영역부(21)의 타면과 히트싱크(50)를 관통홀(31)을 통해 납땜하여 열전달 부재(40)를 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 방열 패키지 제조방법.
  6. 칩장착 영역부(21)에 발광다이오드(5)가 장착되는 방열 슬러그(20)를 포함한 베이스 모듈(10)을 준비하는 단계와;
    상기 베이스 모듈(10)의 칩장착 영역부(21)에 대응되는 위치에 칩장착 영역부(21)를 수용하는 크기의 절연층(33′)이 제거된 솔더링홈(31′)이 형성되고 타측에 히트싱크(50)가 구비된 메탈 인쇄회로기판(30′)을 준비하는 단계와;
    상기 메탈 인쇄회로기판(30′)의 일측에 베이스 모듈(10)을 실장하고 칩장착 영역부(21)와 솔더링홈(31′)을 납땜하여 열전달 부재(40)를 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 방열 패키지 제조방법.
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