KR20120104762A - 발광 소자 모듈 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
발광 소자 모듈 및 그 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 모듈은 복수의 소자 실장 영역 및 복수의 전극 배치 영역을 포함하고, 소자 실장 영역의 상부면 및 하부면 상에 노출되는 복수의 방열 비아를 포함하는 회로기판, 소자 실장 영역의 상부면에 접합되어 방열 비아와 연결되는 복수의 제1 방열 패드, 제1 방열 패드 상에 실장된 복수의 발광소자, 전극 배치 영역의 상부면에 접합되는 복수의 전극 패드 및 발광소자와 전극 패드를 전기적으로 연결하는 복수의 와이어를 포함한다.
Description
본 발명의 실시예들은 발광 소자 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고효율, 고방열 및 저비용의 발광 소자 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
발광소자는 전기 에너지를 광 에너지로 변환하는 반도체 소자로, 에너지 밴드갭에 따른 특정한 파장의 광을 발생하는 화합물 반도체 물질로 구성된다. 이 같은 발광소자는 광 통신, 디스플레이(모바일 디스플레이, 컴퓨터 모니터 등), LCD용 평면 광원에서부터 일반 조명까지 그 사용 영역이 확대되고 있다.
일반적으로 발광소자는 패키지 형태로 제작되며, 특히, 조명용으로 사용하기 위한 발광소자는 모듈 형태로 제작될 수 있다.
기존의 발광 소자 모듈은 절연층이 형성된 인쇄회로기판 상에 다수의 발광소자 패키지가 실장된 구조를 갖는다. 이 같은 발광 소자 모듈은 발광소자 패키지와 인쇄회로기판 사이에 위치하는 절연층으로 인해 열용량이 낮아 방열 효율이 현저히 떨어진다. 방열 효율이 저하될 경우, 각 발광소자 패키지의 광속이 저하되어 광 추출 효율에 영향을 끼치며, 발광소자 내부에 열이 축적되어 신뢰성이 저하된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 회로 기판의 소자 실장 영역에 적어도 하나의 방열 비아를 형성하여 복수의 발광소자에서 발생된 열을 효율적으로 방출할 수 있는 발광 소자 모듈 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈은 복수의 소자 실장 영역 및 복수의 전극 배치 영역을 포함하고, 상기 소자 실장 영역의 상부면 및 하부면 상에 노출되는 복수의 방열 비아를 포함하는 회로기판, 상기 소자 실장 영역의 상부면에 접합되어 상기 방열 비아와 연결되는 복수의 제1 방열 패드, 상기 제1 방열 패드 상에 실장된 복수의 발광소자, 상기 전극 배치 영역의 상부면에 접합되는 복수의 전극 패드 및 상기 발광소자와 상기 전극 패드를 전기적으로 연결하는 복수의 와이어를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 발광 소자 모듈은 상기 회로기판의 하부면 전체에 접합되어 상기 방열 비아와 연결되는 제2 방열 패드를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 방열 비아, 상기 제1 방열 패드, 상기 제2 방열 패드 및 상기 전극 패드는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag) 및 솔더 중 적어도 하나 이상의 금속 물질로 이루어질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 발광 소자 모듈은 상기 제1 방열 패드의 표면에 코팅된 반사 금속층을 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 반사 금속층은 0.1㎜ 내지 30㎜의 두께를 가질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 반사 금속층은 금(Au), 은(Ag) 및 백금(Pt) 중 어느 하나의 금속 물질로 이루어질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 발광소자는 청색 파장 영역의 광을 발생하는 청색 LED일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 발광 소자 모듈은 상기 발광소자 상부에 황색 형광체를 포함하는 형광체층 및 상기 형광체층 상에 형성된 몰딩부를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 회로기판은 메탈코어 인쇄회로기판(Metal Core Printed Circuit Board) 및 FR4을 포함하는 기판 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈의 제조 방법은 복수의 소자 실장 영역 및 복수의 전극 배치 영역을 포함하고, 상기 소자 실장 영역의 상부면 및 하부면 상에 노출되는 복수의 제1 방열 비아를 포함하는 회로기판을 마련하는 단계, 상기 제1 방열 비아와 연결되도록 상기 소자 실장 영역의 상부면에 복수의 제1 방열 패드를 형성하는 단계, 상기 전극 배치 영역의 상부면에 복수의 전극 패드를 형성하는 단계, 상기 제1 방열 패드 상에 복수의 발광소자를 실장하는 단계 및 상기 발광소자와 상기 전극 패드가 전기적으로 연결되도록 와이어 본딩하는 단계를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 회로기판을 마련하는 단계는 상기 회로기판의 소자 실장 영역 상에 복수의 비아홀을 형성하는 단계 및 상기 비아홀 내부에 금속 물질을 충진하여 상기 방열 비아를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 발광 소자 모듈의 제조 방법은 상기 방열 비아와 연결되도록 상기 회로 기판의 하부면 전체에 제2 방열 패드를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 발광 소자 모듈의 제조 방법은 상기 제1 방열 패드의 표면에 금속 물질을 코팅하여 반사 금속층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 반사 금속층을 형성하는 단계는 상기 제1 방열 패드의 표면에 상기 금속 물질을 0.1㎜ 내지 30㎜의 두께로 코팅할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 발광소자는 청색 파장 영역의 광을 발생하는 청색 LED일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 발광 소자 모듈의 제조 방법은 상기 발광소자 상부에 황색 형광체를 포함하는 형광체 수지를 도포하는 단계 및 상기 형광체 수지 상에 몰딩 수지를 도포하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 모듈 및 그 제조 방법은 회로 기판의 소자 실장 영역에 적어도 하나의 방열 비아를 형성하여 복수의 발광소자에서 발생된 열을 효율적으로 방출할 수 있다. 따라서, 열 방출 효율을 향상시켜 발광 소자 모듈의 광 추출 효율 및 발광소자의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈의 구조를 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 발광 소자 모듈(100)은 회로기판(110), 제1 방열 패드(120), 전극 패드(131, 132), 제2 방열 패드(140), 반사 금속층(150), 발광소자(160), 형광체층(180) 및 몰딩부(190)를 포함한다. 발광 소자 모듈(100)은 이들 각 구성 요소를 복수 개 포함할 수 있다.
회로기판(110)은 메탈코어 인쇄회로기판(Metal Core Printed Circuit Board)일 수 있으며, FR4(Flame Resistant 4)를 포함하는 기판이 될 수도 있다. 구체적으로, FR4를 포함하는 기판이란 인쇄회로기판, 세라믹 기판 또는 그 밖의 다양한 반도체 기판 상에 RF4가 코팅된 코어 타입의 기판일 수 있다. 또한, FR4 외에 FR1, FR2, FR3 등을 포함하는 기판을 회로기판(110)으로 이용할 수도 있다.
회로기판(110)은 상부면 및 하부면을 가지며, 복수의 소자 실장 영역(A) 및 복수의 전극 배치 영역(B, C)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 회로기판(110)은 복수의 발광 소자가 실장될 제1 내지 제3 발광 소자 영역(D, E, F)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 발광 소자 영역(D, E, F)은 각각 하나의 소자 실장 영역(A)과 하나의 소자 실장 영역(A)을 기준으로 좌, 우에 위치한 제1 및 제2 전극 배치 영역(B, C)을 포함한다.
도 1에 도시된 발광 소자 모듈(100)은 제1 내지 제3 발광 소자 영역(D, E, F)의 구성이 동일하므로, 제1 발광 소자 영역(D)를 대표로 하여 발광 소자 모듈(100)을 설명한다.
회로기판(110)은 소자 실장 영역(A)의 상부면 및 하부면 상에 노출되는 복수의 방열 비아(111, 112, 113, 114)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 방열 비아(111, 112, 113, 114)는 소자 실장 영역(A)에 4개가 형성되어 소자 실장 영역(A)의 상부면 및 하부면 상에서 노출되는 구조를 갖는다. 그러나, 방열 비아(111, 112, 113, 114)의 개수는 일 예에 불과한 것으로, 그 개수는 소자 실장 영역(A)과 제1 및 제2 전극 배치 영역(B, C)의 면적, 그리고 방열 비아(111, 112, 113, 114)의 크기에 따라 달라질 수 있다.
방열 비아(111, 112, 113, 114)는 발광 소자 모듈(100), 특히, 발광소자(160)에서 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 열 전달 매체로 이용될 수 있다. 이 같은 방열 비아(111, 112, 113. 114)에 대한 기능은 아래에서 구체적으로 설명한다.
제1 방열 패드(120)는 소자 실장 영역(A)의 상부면에 접합되어, 소자 실장 영역(A)의 상부면 상에 노출된 4개의 방열 비아(111, 112, 113, 114)와 연결된다.
제1 방열 패드(120)의 표면에는 반사 금속층(150)이 더 포함될 수 있다. 이 반사 금속층(150)은 제1 방열 패드(120)의 상부면에만 코팅될 수 있으며, 제1 방열 패드(120)의 상부면 및 측면에 코팅될 수도 있다. 이 반사 금속층(150)은 광에 대한 반사 특성이 우수한 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 금(Au), 은(Ag) 및 백금(Pt) 중 어느 하나의 금속 물질을 포함할 수 있다.
또한, 반사 금속층(150)은 반사 특성 외에, 방열 특성을 갖는다. 방열 특성 향상을 위하여, 반사 금속층(140)은 0.1㎜ 내지 30㎜의 두께를 가질 수 있으며, 방열 특성과 패키지 사이즈를 고려할 경우, 10㎜ 내지 15㎜가 최적의 두께 범위가 될 수 있다.
전극 패드(131, 132)는 제1 및 제2 전극 배치 영역(B, C)의 상부면에 접합되며, 소자 실장 영역(A)에 접합된 제1 방열 패드(120)와는 전기적, 물리적으로 분리된 구조를 갖는다.
제2 방열 패드(140)는 회로기판(110)의 하부면 전체에 접합되어 소자 실장 영역(A)의 하부면 상에 노출된 4개의 방열 비아(111, 112, 113, 114)와 연결된다.
발광소자(160)는 반사 금속층(150)이 코팅된 제1 방열 패드(120) 상에 실장될 수 있다. 도 1에서는 하나의 제1 방열 패드(120) 상에 하나의 발광소자(160)가 실장된 것으로 도시되어 있으나, 발광소자(160)는 다수 개가 실장될 수도 있다.
발광소자(160)는 외부 회로와의 전기적 연결을 위하여 제1 및 제2 와이어(171, 172)를 통해 2개의 전극 패드(131, 132)와 연결된다.
형광체층(180)은 발광소자(160)를 덮는 구조로 형성되고, 발광소자(160)로부터 발생된 광의 파장을 변환시키는 형광체를 포함할 수 있다. 형광체층(180)에 포함된 형광체 종류는 발광소자(160)에서 발생되는 광의 파장 영역과, 발광 소자 모듈(100)에서 구현하고자 하는 광의 색상에 따라 달라질 수 있다.
일 예로, 발광 소자 모듈(100)을 통해 백색광을 구현하고자 하는 경우, 발광소자(160)가 청색 파장 영역의 광을 발생하는 청색 LED(Light Emitting Diode)라면, 형광체층(180)은 황색 형광체를 포함할 수 있다. 즉, 발광 소자 모듈(100)은 황색 형광체를 통해 발광소자(160)에서 발생된 광의 일부를 황색 파장 영역의 광으로 변환시키고, 파장 변환된 황색 파장 영역의 광과 청색 파장 영역의 광을 혼합하여 백색광을 구현할 수 있다.
다른 예로, 발광 소자 모듈(100)을 통해 백색광을 구현하고자 하는 경우, 발광소자(160)가 자외선 파장 영역의 광을 발생하는 UV LED라면, 형광체층(180)은 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 포함할 수 있다. 즉, 발광 소자 모듈(100)은 청색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체를 통해 발광소자(160)에서 발생된 광을 청색, 녹색 및 적색 파장 영역의 광으로 변환시키고, 파장 변환된 각 광들을 혼합하여 백색광을 구현할 수 있다.
또한, 형광체층(180)은 형광체 외에 광 확산제를 더 포함할 수 있다. 광 확산제는 형광체 입도의 1/2 이하인 나노 크기의 입도를 가질 수 있으며, 백색을 띄는 입자로, 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화규소(SiO2) 및 이산화 티타늄(TiO2) 중 어느 하나의 물질을 포함할 수 있다.
몰딩부(190)는 형광체층(180) 및 발광소자(160)를 몰딩한다.
이하에서는 도 1에 도시된 발광 소자 모듈(100)에 포함된 각 구성들의 기능을 구체적으로 설명한다.
발광소자(160)가 발광 동작을 하는 동안, 발광소자(160)에서는 열이 발생한다. 이 열이 외부로 방출되지 않고 축적될 경우 발광소자(160)가 열화될 수 있으며, 형광체층(180)에 포함된 형광체의 파장 변환 기능 역시 저하될 수 있다. 이로 인해 발광소자(160)는 광 추출 효율이 떨어지고 불균일한 발광 특성을 보이며, 신뢰성이 저하될 수 있다.
도 1에 도시된 발광 소자 모듈(100)은 발광소자(160)에서 발생된 열을 "제1 방열 패드(120)-방열 비아(111, 112, 113, 114)-제2 방열 패드(140)"로 구성된 열 전달 매체를 통해 외부로 방출할 수 있다. 따라서, 발광 소자 모듈(100)은 발광소자(160)가 발광 동작을 하는 동안, 내부에 열을 축적하지 않고 열 전달 매체를 통해 외부로 신속하게 열을 방출함으로써, 전체적인 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 방열 효율을 보다 향상시키기 위하여, 열 전달 매체를 구성하는 각 구성 요소들은 높은 열전도율을 갖는 금속 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 방열 비아(111, 112, 113, 114), 제1 방열 패드(120), 제2 방열 패드(140) 및 금속 패드(131, 132)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag) 및 솔더 중 적어도 하나 이상의 금속 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 각 구성 요소들을 구성하는 금속 물질은 모두 동일할 수도 있으며, 서로 상이할 수도 있다. 또한, 상기 금속 물질에 한정되는 것은 아니며, 높은 열전도율을 갖는 금속 물질이라면 다른 금속 물질도 포함될 수 있다.
한편, 발광소자(160)에서 광이 발생하는 경우, 광의 진행 방향으로 인해 광 손실이 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 발광 소자 모듈(100)에서 반사 금속층(150)이 없다고 가정할 경우, 발광소자(160)의 하부면으로 진행하는 광은 제1 방출 패드(120)에 부딪혀 산란되거나(광 신호가 약해짐), 손실될 수 있다. 이는 결과적으로, 발광 소자 모듈(100)의 광 추출 효율을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 모듈(100)은 제1 방출 패드(120) 상에 코팅된 반사 금속층(150)을 포함함으로써, 발광소자(160)의 하부면으로 진행하는 광을 반사시켜 발광소자(160)의 측면 또는 상부면을 통해 광을 추출한다. 따라서, 발광 소자 모듈(100)은 전체적인 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 소자 모듈의 제조 방법을 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 모듈의 제조 방법은 회로 기판(210)을 마련하는 과정을 포함한다. 먼저, 도 2에서와 같이, 회로 기판(210)을 제1 내지 제3 발광 소자 영역(D, E, F)로 구분한다. 그리고, 제1 내지 제3 발광 소자 영역(D, E, F) 각각을 1개의 소자 실장 영역(A)과, 소자 실장 영역(A)을 기준으로 좌, 우에 위치한 제1 및 제2 전극 배치 영역(B, C)으로 구분한다.
회로 기판(210)은 메탈코어 인쇄회로기판(Metal Core Printed Circuit Board) 또는 절연 물질을 포함하는 기판 등이 될 수 있다. 여기서 절연 물질을 포함하는 기판이란 인쇄회로기판, 세라믹 기판 또는 그 밖의 다양한 반도체 기판 상에 FR1, FR2, FR3 및 FR4 중 어느 하나의 절연 물질이 코팅된 코어 타입의 기판일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 모듈을 제조하기 위하여 제1 내지 제3 발광 소자 영역(D, E, F) 상에 실시되는 이후의 공정은 모두 동일하므로, 제1 발광 소자 영역(D)을 대표하여 설명한다.
제1 발광 소자 영역(D)에서, 소자 실장 영역(A) 상에 4개의 비아홀(H1, H2, H3, H4)을 형성한다. 비아홀(H1, H2, H3, H4)은 드릴 가공에 의해 형성될 수 있다.
이후, 도 3에서와 같이, 비아홀(H1, H2, H3, H4) 내부에 금속 물질을 충진하여 4개의 방열 비아(211, 212, 213, 214)를 형성한다. 이때, 방열 비아(211, 212, 213, 214)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag) 및 솔더 중 적어도 하나 이상의 금속 물질을 포함할 수 있다.
방열 비아(211, 212, 213, 214)는 소자 실장 영역(A)의 상부면 및 하부면 상에 노출된 구조로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 모듈의 제조 방법은 회로 기판(210) 상에 제1 방열 패드(220), 제2 방열 패드(240) 및 전극 패드(231, 232)를 형성하는 과정을 포함할 수 있다.
구체적으로, 소자 실장 영역(A)의 상부면 상에 노출된 방열 비아(211, 212, 213, 214)와 연결되도록 제1 방열 패드(220)를 형성한다. 그리고, 제1 및 제2 전극 배치 영역(B, C)의 상부면 상에 전극 패드(231, 232)를 형성한다.
제1 방열 패드(220) 및 전극 패드(231, 232)는 하나의 공정으로 제조할 수 있다. 일 예로, 회로기판(210)의 상부면 전체에 금속 물질을 증착시킨 상태에서, 소자 실장 영역(A)과 제1 및 제2 전극 배치 영역(B, C) 사이에 증착된 금속 물질을 선택적으로 제거하는 방식으로 제1 방열 패드(220) 및 전극 패드(231, 232)를 형성할 수 있다.
또한, 방열 비아(211, 212, 213, 214)와 연결되도록 회로기판(210)의 하부면 전체에 제2 방열 패드(240)를 형성한다. 제2 방열 패드(240)는 회로 기판(210)의 하부면 전체에 금속 물질을 일정 두께로 증착시켜 형성할 수 있다.
제1 방열 패드(220), 제2 방열 패드(240) 및 전극 패드(231, 232)는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag) 및 솔더 중 적어도 하나 이상의 금속 물질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 각 구성 요소들을 구성하는 금속 물질은 모두 동일할 수도 있으며, 서로 상이할 수도 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 모듈의 제조 방법은 제1 방열 패드(220) 상에 반사 금속층(250)을 코팅하는 과정을 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 회로 기판(210) 상에서 제1 방열 패드(220)의 표면 상에 광에 대한 반사 특성이 우수한 금(Au), 은(Ag) 및 백금(Pt) 중 어느 하나의 금속 물질을 코팅하여 반사 금속층(250)을 형성할 수 있다. 여기서, 반사 금속층(250)은 반사 특성 외에 방열 특성을 갖는 것으로, 0.1㎜ 내지 30㎜의 두께로 형성될 수 있다. 바람직하게, 반사 금속층(250)은 10㎜ 내지 15㎜의 두께로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 모듈의 제조 방법은 반사 금속층(250)이 형성된 제1 방열 패드(220) 상에 발광소자(260)를 실장하는 과정을 포함할 수 있다. 발광소자(260)는 상부면에 2개의 전극(261, 262)이 위치한 수평형 구조를 가질 수 있다. 발광소자(260)를 제1 방열 패드(220) 상에 실장시킨 후, 2개의 전극(261, 262) 각각과 2개의 전극 패드(231, 232)를 제1 및 제2 와이어(271, 272)로 연결한다. 제1 및 제2 와이어(271, 272)는 금(Au)으로 이루어질 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 모듈의 제조 방법은 발광소자(260) 상부에 형광체 수지(280)를 도포하는 과정을 포함할 수 있다.
형광체 수지(280)는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지, 광의 파장 변환을 위한 형광체 및 광 확산제가 혼합된 물질일 수 있다. 형광체 수지(280)는 발광소자(260)에서 발생되는 광의 파장 영역과, 발광 소자 모듈를 이용하여 구현하고자 하는 광의 색상에 따라 적어도 한 종류 이상의 형광체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 형광체 수지(280)는 YAG, TAG, LuAG 등의 형광체를 포함할 수 있다. 또한, 형광체 수지(280)는 형광체 입도의 1/2 이하, 즉, 나노 크기의 입도를 갖는 광 확산제를 포함할 수 있다. 광 확산제는 백색을 띄는 입자로, 산화 알루미늄(Al2O3), 이산화규소(SiO2) 및 이산화 티타늄(TiO2) 중 어느 하나가 포함될 수 있다.
형광체 수지(280)가 도포되면, 형광체 수지(280)에 열을 가하여 경화시키는 공정을 수행할 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 모듈의 제조 방법은 형광체 수지(280) 상부에 몰딩 수지(290)를 도포하는 과정을 포함할 수 있다. 몰딩 수지(290)는 발광소자(260) 및 형광체 수지(280)를 외부 충격으로부터 보호하기 위한 것으로, 실리콘 수지로 이루어질 수 있다.
형광체 수지(280) 및 몰딩 수지(290)는 도포시, 수지 물질의 표면 장력 및 점도에 의해 돔 형상으로 형성될 수 있다. 따라서, 몰딩 수지(290)과 공기층 간의 계면에서 빛이 굴절되어 외부로 추출되도록 함으로써, 광 추출 효율을 증가시킬 수 있다.
도 2 내지 도 8에 도시된 방법으로 제조된 발광 소자 모듈(200)은 제1 내지 제3 발광 소자 영역(D, E, F) 상에 실장된 복수의 발광소자가 발광 동작하는 동안, "제1 방열 패드(220)-방열 비아(211, 212, 213, 214)-제2 방열 패드(240)"로 구성된 열 전달 매체를 통해 복수의 발광소자로부터 발생하는 열을 효율적으로 방출할 수 있다. 따라서, 발광 소자 모듈(200)에 포함된 복수의 발광소자의 광속이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 광 추출 효율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 200 : 발광 소자 모듈 110, 210 : 회로기판
111, 112, 113, 114, 211, 212, 213, 214 : 방열 비아
120, 220 : 제1 방열 패드 140, 240 : 제2 방열 패드
131, 132, 231, 232 : 전극 패드
150, 250 : 반사 금속층
180, 280 : 형광체층
111, 112, 113, 114, 211, 212, 213, 214 : 방열 비아
120, 220 : 제1 방열 패드 140, 240 : 제2 방열 패드
131, 132, 231, 232 : 전극 패드
150, 250 : 반사 금속층
180, 280 : 형광체층
Claims (16)
- 복수의 소자 실장 영역 및 복수의 전극 배치 영역을 포함하고, 상기 소자 실장 영역의 상부면 및 하부면 상에 노출되는 복수의 방열 비아를 포함하는 회로기판;
상기 소자 실장 영역의 상부면에 접합되어 상기 방열 비아와 연결되는 복수의 제1 방열 패드;
상기 제1 방열 패드 상에 실장된 복수의 발광소자;
상기 전극 배치 영역의 상부면에 접합되는 복수의 전극 패드; 및
상기 발광소자와 상기 전극 패드를 전기적으로 연결하는 복수의 와이어; 및
를 포함하는 발광 소자 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 회로기판의 하부면 전체에 접합되어 상기 방열 비아와 연결되는 제2 방열 패드
를 더 포함하는 발광 소자 모듈.
- 제2항에 있어서,
상기 방열 비아, 상기 제1 방열 패드, 상기 제2 방열 패드 및 상기 전극 패드는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag) 및 솔더로 구성된 금속군에서 선택된 어느 하나 또는 상기 금속군을 포함하는 합금으로 이루어진 발광 소자 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 방열 패드의 표면에 코팅된 반사 금속층을 더 포함하는 발광 소자 모듈.
- 제4항에 있어서,
상기 반사 금속층은 0.1㎜ 내지 30㎜의 두께를 갖는 발광 소자 모듈.
- 제4항에 있어서,
상기 반사 금속층은 금(Au), 은(Ag) 및 백금(Pt) 중 어느 하나의 금속 물질로 이루어진 발광 소자 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 발광소자는 청색 파장 영역의 광을 발생하는 청색 LED인 발광 소자 모듈.
- 제7항에 있어서,
상기 발광소자 상에 형성되고, 황색 형광체를 포함하는 형광체층; 및
상기 형광체층 상에 형성된 몰딩부
를 더 포함하는 발광 소자 모듈.
- 제1항에 있어서,
상기 회로기판은,
메탈코어 인쇄회로기판(Metal Core Printed Circuit Board) 및 FR4를 포함하는 기판 중 어느 하나인 발광 소자 모듈.
- 복수의 소자 실장 영역 및 복수의 전극 배치 영역을 포함하고, 상기 소자 실장 영역의 상부면 및 하부면 상에 노출되는 복수의 제1 방열 비아를 포함하는 회로기판을 마련하는 단계;
상기 제1 방열 비아와 연결되도록 상기 소자 실장 영역의 상부면에 복수의 제1 방열 패드를 형성하는 단계;
상기 전극 배치 영역의 상부면에 복수의 전극 패드를 형성하는 단계;
상기 제1 방열 패드 상에 복수의 발광소자를 실장하는 단계; 및
상기 발광소자와 상기 전극 패드가 전기적으로 연결되도록 와이어 본딩하는 단계
를 포함하는 발광 소자 모듈의 제조 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 회로기판을 마련하는 단계는,
상기 회로기판의 소자 실장 영역 상에 복수의 비아홀을 형성하는 단계; 및
상기 비아홀 내부에 금속 물질을 충진하여 상기 방열 비아를 형성하는 단계
를 포함하는 발광 소자 모듈의 제조 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 방열 비아와 연결되도록 상기 회로 기판의 하부면 전체에 제2 방열 패드를 형성하는 단계
를 더 포함하는 발광 소자 모듈의 제조 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 제1 방열 패드의 표면에 금속 물질을 코팅하여 반사 금속층을 형성하는 단계
를 더 포함하는 발광 소자 모듈의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 반사 금속층을 형성하는 단계는,
상기 제1 방열 패드의 표면에 상기 금속 물질을 0.1㎜ 내지 30㎜의 두께로 코팅하는 발광 소자 모듈의 제조 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 발광소자는 청색 파장 영역의 광을 발생하는 청색 LED인 발광 소자 모듈의 제조 방법.
- 제15항에 있어서,
상기 발광소자 상부에 황색 형광체를 포함하는 형광체 수지를 도포하는 단계; 및
상기 형광체 수지 상에 몰딩 수지를 도포하는 단계
를 더 포함하는 발광 소자 모듈의 제조 방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110022368A KR20120104762A (ko) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | 발광 소자 모듈 및 그 제조 방법 |
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| KR1020110022368A KR20120104762A (ko) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | 발광 소자 모듈 및 그 제조 방법 |
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| KR20120104762A true KR20120104762A (ko) | 2012-09-24 |
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- 2011-03-14 KR KR1020110022368A patent/KR20120104762A/ko not_active Application Discontinuation
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