KR20130070701A - Optical semiconductor based lighting apparatus and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An optical semiconductor based lighting device and a manufacturing method thereof are provided to form a metal laminated layer at a boundary between a printed circuit board and a heat-sink, thereby increasing heat performance. CONSTITUTION: A plurality of semiconductor optical devices(10) are mounted on top of a printed circuit board(20). A heat-sink(30) is combined on the bottom surface of the printed circuit board. A metal bond layer bonds the bottom surface of printed circuit board and the top of the heat sink. The printed circuit board includes a metalizing layer. The printed circuit board includes a non-metal substrate.

Description

광반도체 기반 조명장치 및 그것의 제조방법{OPTICAL SEMICONDUCTOR BASED LIGHTING APPARATUS AND ITS MANUFACTURING METHOD}Optical semiconductor based lighting device and its manufacturing method {OPTICAL SEMICONDUCTOR BASED LIGHTING APPARATUS AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 광반도체 기반 조명장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 방열 성능이 향상된 광반도체 기반 조명장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical semiconductor-based lighting device, and more particularly, to an optical semiconductor-based lighting device with improved heat dissipation performance.

아직까지 조명용 광원으로 형광등과 백열등이 많이 이용되어 왔다. 백열등은, 소비전력이 높아 효율 및 경제성이 떨어지며, 이러한 이유로, 그 수요가 크게 감소되는 추세이다. 이러한 감소 추세는 미래에도 계속될 것으로 예측되고 있다. 반면, 형광등은 소비전력이 백열등 소비전력의 대략 1/3 정도로 효율이 높고 경제적이다. 하지만, 형광등은 높은 인가 전압으로 인해 흑화 현상이 진행되어 수명이 짧다는 문제점을 갖는다. 또한, 형광등은, 아르곤 가스와 함께 유해 중금속 물질인 수은이 주입된 진공 유리관을 이용하므로, 환경 비친화적이라는 단점이 있다.Fluorescent and incandescent lamps have been widely used as light sources for illumination. Incandescent lamps have high power consumption and are inferior in efficiency and economy, and for this reason, their demand is greatly reduced. This decline is expected to continue in the future. On the other hand, fluorescent lamps are more efficient and economical at about one-third of the power consumption of incandescent lamps. However, fluorescent lamps have a problem in that blackening occurs due to a high applied voltage, resulting in short lifespan. In addition, since the fluorescent lamp uses a vacuum glass tube in which mercury, which is a harmful heavy metal material, is injected together with argon gas, there is a disadvantage of being unfriendly to the environment.

최근 들어서는 광원으로 엘이디와 같은 반도체 광소자를 포함하는 조명장치, 즉, 엘이디 조명장치의 수요가 급격히 증가하고 있다. 엘이디 조명장치는 수명이 길고 저 전력 구동의 장점을 갖는다. 또한, 엘이디 조명장치는 수은과 같은 환경 유해물질을 이용하지 않으므로 환경 친화적이다. Recently, the demand for a lighting device including a semiconductor optical device such as an LED as a light source, that is, the LED lighting device is rapidly increasing. LED lighting devices have the advantage of long lifetime and low power driving. In addition, the LED illumination device is environmentally friendly since it does not use environmentally harmful substances such as mercury.

엘이디 조명장치는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)과 그 인쇄회로기판 상에 실장된 복수의 엘이디들을 포함한다. 엘이디들의 구동시 발생하는 열의 신속한 방출을 위해 인쇄회로기판에는 히트싱크가 부착된다.The LED lighting apparatus includes a printed circuit board and a plurality of LEDs mounted on the printed circuit board. Heat sinks are attached to the printed circuit board for quick release of heat generated when the LEDs are driven.

종래에는 인쇄회로기판을 히트싱크에 부착하기 위해 양면 접착 기능을 갖는 써멀 패드가 주로 이용되어 왔다. 써멀 패드와 같은 접착 재료는 히트싱크와 비교할 때 열전도성이 나쁘므로, 인쇄회로기판으로부터 히트싱크로의 원활한 열 흐름을 저해할 수 있다.Conventionally, thermal pads having a double-sided adhesive function have been mainly used to attach a printed circuit board to a heat sink. Since an adhesive material such as a thermal pad has poor thermal conductivity as compared with a heat sink, smooth heat flow from the printed circuit board to the heat sink can be inhibited.

따라서, 본 발명의 하나의 목적은 인쇄회로기판과 히트싱크의 결합 부분에서의 열전도성을 높여 방열성능을 향상시킨 광반도체 기반 조명장치를 제공하는 것이다.Accordingly, one object of the present invention is to provide an optical semiconductor-based lighting apparatus that improves heat dissipation performance by increasing thermal conductivity at a coupling portion of a printed circuit board and a heat sink.

본 발명의 다른 목적은 광반도체 기반 조명장치를 제조함에 있어서, 인쇄회로기판과 히트싱크를 결합하되 그 결합 부분에서의 열전도성을 높여 방열성능을 향상시킨 히트싱크 결합방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a heat sink coupling method for improving a heat dissipation performance by combining a printed circuit board and a heat sink, but increasing heat conductivity at a coupling portion in manufacturing an optical semiconductor-based lighting device.

본 발명의 일측면에 따른 광반도체 기반 조명장치는, 인쇄회로기판과; 상기 인쇄회로기판의 상면에 실장된 복수의 반도체 광소자들과; 상기 인쇄회로기판의 저면에 결합되는 히트싱크와; 브레이징에 의해 상기 인쇄회로기판의 저면과 상기 히트싱크의 상면 사이를 접합하도록 형성된 금속 접합층을 포함한다.An optical semiconductor based lighting apparatus according to an aspect of the present invention, a printed circuit board; A plurality of semiconductor photons mounted on an upper surface of the printed circuit board; A heat sink coupled to a bottom surface of the printed circuit board; And a metal bonding layer formed to bond between the bottom surface of the printed circuit board and the top surface of the heat sink by brazing.

일 실시예에 따라, 상기 인쇄회로기판은 상기 금속 접합층과 접합되는 저면에 메탈라이징층을 포함한다.According to one embodiment, the printed circuit board includes a metallizing layer on the bottom surface bonded to the metal bonding layer.

일 실시예에 따라, 상기 인쇄회로기판은 비금속 기판(nonmetal substrate)을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the printed circuit board may include a nonmetal substrate.

본 발명의 다른 측면에 따라, 반도체 광소자 실장용 인쇄회로기판을 히트싱크에 결합하는 것을 포함하는 광반도체 기반 조명장치 제조방법이 제공된다. 상기 광반도체 기반 조명장치 제조방법은, 금속면을 포함하는 인쇄회로기판을 준비하는 인쇄회로기판 준비 공정과; 가열에 의해 용융된 금속 필러로 상기 인쇄회로기판의 금속면과 상기 히트싱크 사이에 금속 접합층을 형성하는 브레이징 공정을 포함한다.According to another aspect of the invention, there is provided a method for manufacturing an optical semiconductor-based lighting device comprising coupling a printed circuit board for mounting a semiconductor optical element to a heat sink. The optical semiconductor based lighting apparatus manufacturing method includes a printed circuit board preparation process for preparing a printed circuit board including a metal surface; And a brazing process of forming a metal bonding layer between the metal surface of the printed circuit board and the heat sink with a metal filler melted by heating.

일 실시예에 따라, 상기 인쇄회로기판 준비 공정은 상기 금속면을 포함하는 메탈라이징층을 형성하는 메탈라이징 공정을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the printed circuit board preparation process may include a metallizing process of forming a metallizing layer including the metal surface.

일 실시예에 따라, 상기 메탈라이징층은 상기 인쇄회로기판의 비금속면에 형성될 수 있다.According to one embodiment, the metallizing layer may be formed on a non-metal surface of the printed circuit board.

일 실시예에 따라, 상기 브레이징 공정 후에 상기 반도체 광소자를 상기 인쇄회로기판 상에 실장한다.In example embodiments, the semiconductor optical device is mounted on the printed circuit board after the brazing process.

일 실시예에 따라, 상기 브레이징 공정은 상기 메탈라이징층 및 상기 히트싱크의 융점보다 낮고 상기 금속 필러의 융점 이상의 온도로 상기 금속 필러를 가열한다.According to one embodiment, the brazing process heats the metal filler to a temperature lower than the melting point of the metallizing layer and the heat sink and above the melting point of the metal filler.

상기 금속 필러의 가열에는 초음파 가열 또는 고주파 가열이 이용될 수 있다.Ultrasonic heating or high frequency heating may be used for heating the metal filler.

용어 '반도체 광소자'는 발광다이오드 칩 등과 같이 광반도체를 포함 또는 이용하는 소자를 의미한다. 상기 반도체 광소자가 발광다이오드 칩을 내부에 포함하는 패키지 레벨의 엘이디인 것이 바람직하다. The term 'semiconductor optical element' refers to a device including or using an optical semiconductor such as a light emitting diode chip. Preferably, the semiconductor optical device is a package level LED including a light emitting diode chip therein.

본 발명에 따르면, 인쇄회로기판과 히트싱크 사이의 경계에 열전도성이 좋은 금속 접합층을 브레이징 공정에 의해 용이하게 형성할 수 있으며, 이 금속 접합층에 의해, 광반도체 기반 조명장치의 방열 성능을 크게 높일 수 있다. According to the present invention, a metal bonding layer having good thermal conductivity at the boundary between the printed circuit board and the heat sink can be easily formed by the brazing process, and the metal bonding layer can provide the heat dissipation performance of the optical semiconductor based lighting device. It can be greatly increased.

FR4 기판 또는 세라믹 기판과 같이 브레이징 공정이 힘든 비금속 기판을 포함하는 인쇄회로기판을 이용하더라도 비금속 기판에 형성된 상기 메탈라이징층에 의해 브레이징 공정을 용이하게 수행하여, 메탈라이징층과 히트싱크 사이에 금속 접합층을 신뢰성 있게 형성할 수 있다. Even if a printed circuit board including a non-metal substrate having a difficult brazing process such as an FR4 substrate or a ceramic substrate is used, the brazing process is easily performed by the metallizing layer formed on the non-metal substrate, thereby bonding the metal between the metallizing layer and the heat sink. The layer can be formed reliably.

브레이징에 의해 형성된 상기 금속 접합층은, 종래에 이용되어 왔던 써멀 패드에 비해 우수한 접착 성능을 가지므로, 인쇄회로기판과 히트싱크 사이의 보다 견고하고 신뢰성 있는 결합을 보장한다. The metal bonding layer formed by brazing has excellent adhesion performance compared to the thermal pads that have been used in the past, thereby ensuring a more robust and reliable coupling between the printed circuit board and the heat sink.

PCB와 히트싱크를 결합하는 다른 방식으로는 스크류 체결 방식이 있는데, 이러한 스크류 체결 방식은 금속 PCB와 히트싱크의 결합에 많이 이용된다. 금속 PCB와 히트싱크의 결합에 스크류와 같은 체결 부품을 이용하는 경우, 그 체결 부품에 의해, 광 손실이 있을 수 있고 또한 서지(surge) 발생시 반도체 광소자 또는 전자부품 등이 손상되거나 조명장치의 작동 부조를 일으킬 우려가 있다. 본 발명에 따르면, 금속 PCB와 히트싱크의 결합에 브레이징을 적용하여, 스크류와 같은 별도의 체결 부품의 이용을 배제함으로써, 상기 체결 부품에 의한 광 손실의 문제점과 서지 발생시 수반되는 전술한 것과 같은 문제점들을 해결할 수 있다.Another method of joining a PCB and a heat sink is a screw fastening method, which is widely used for joining a metal PCB and a heat sink. When a fastening component such as a screw is used to join a metal PCB and a heat sink, the fastening component may cause light loss and may damage semiconductor optical elements or electronic components or assist operation of a lighting device when a surge occurs. It may cause. According to the present invention, by applying brazing to the combination of the metal PCB and the heat sink, by eliminating the use of a separate fastening component, such as a screw, the problem of the optical loss caused by the fastening component and the problems as described above when a surge occurs Can solve them.

도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 광반도체 기반 조명장치를 도시한 분해사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 광반도체 기반 조명장치를 확대하여 부분적으로 도시한 단면도로서, 히트싱크와 결합되어 있는 하우징이 생략된 상태로 도시한 단면도.
도 3 내지 도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 광반도체 기반 조명장치의 제조방법을 설명하기 위한 도면들.1 is an exploded perspective view showing an optical semiconductor-based lighting device according to an embodiment of the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view partially showing an optical semiconductor-based lighting device according to an embodiment of the present invention, a cross-sectional view of the housing coupled to the heat sink is omitted.
3 to 5 are views for explaining a manufacturing method of the optical semiconductor-based lighting device shown in FIGS.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, and the like of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광반도체 기반 조명장치를 도시한 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 광반도체 기반 조명장치를 확대하여 부분적으로 도시한 단면도로서, 히트싱크와 결합되어 있는 하우징이 생략된 상태로 도시한 단면도이다.1 is an exploded perspective view showing an optical semiconductor based lighting apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an enlarged cross-sectional view partially showing an optical semiconductor based lighting apparatus according to an embodiment of the present invention, the heat Sectional view with the housing coupled to the sink omitted.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 광반도체 기반 조명장치(1)는 복수의 반도체 광소자(10)들과, 상기 복수의 반도체 광소자(10)들이 실장되는 인쇄회로기판(20)과, 상기 인쇄회로기판(20)과 열전도적으로 결합되는 히트싱크(30)를 포함한다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the optical semiconductor based lighting apparatus 1 according to the present embodiment includes a plurality of semiconductor optical devices 10 and a printed circuit in which the plurality of semiconductor optical devices 10 are mounted. And a heat sink 30 that is thermally conductively coupled to the substrate 20 and the printed circuit board 20.

상기 반도체 광소자(10)는 엘이디 칩과 같은 광반도체 칩을 포함한다. 또한, 상기 반도체 광소자(10)는 상기 광반도체 칩이 리드단자들을 갖는 패키지 내에 수용되는 구조를 포함한 채로 인쇄회로기판(20) 상에 실장될 수 있다. 그러나, 인쇄회로기판 상에 직접 실장된 광반도체 칩을 포함하는 반도체 광소자가 전술한 것과 같은 패키지 구조의 반도체 광소자 대신에 이용될 수도 있음에 유의한다.The semiconductor optical device 10 includes an optical semiconductor chip such as an LED chip. In addition, the semiconductor optical device 10 may be mounted on the printed circuit board 20 with a structure in which the optical semiconductor chip is accommodated in a package having lead terminals. However, it should be noted that a semiconductor optical device including an optical semiconductor chip mounted directly on a printed circuit board may be used instead of the semiconductor optical device having a package structure as described above.

상기 인쇄회로기판(20)은 FR4 또는 세라믹 기판과 같은 비금속 기판을 기반으로 하며 그 기판의 상면에는 상기 반도체 광소자(10)들과 전기적으로 연결되는 도전성의 전극 패턴들(미도시됨)이 형성된다. 추가로 상기 기판의 상면에는 반도체 광소자(10)로부터 나온 광을 반사시키기 위한 반사막(미도시됨)이 형성될 수 있다.The printed circuit board 20 is based on a non-metal substrate such as a FR4 or ceramic substrate, and conductive electrode patterns (not shown) are formed on the top surface of the substrate to be electrically connected to the semiconductor optical devices 10. do. In addition, a reflective film (not shown) for reflecting light from the semiconductor optical device 10 may be formed on the upper surface of the substrate.

상기 인쇄회로기판(20)은 브레이징(brazing) 공정에 의해 상기 히트싱크(30)와 결합된다. The printed circuit board 20 is coupled to the heat sink 30 by a brazing process.

상기 히트싱크(30)는 상기 인쇄회로기판(20)에 결합된 평평한 상부면을 포함하며, 측면에는 다수의 방열핀(heat radiating fin; 31)들이 형성되어 있다. 히트싱크(30)는 절연성 하우징(2)에 결합될 수 있으며, 상기 절연성 하우징(2)의 하부에는 소켓 베이스(3)와 같이 외부 커넥터 또는 소켓과 접속되는 전기 접속 구조가 설치될 수 있다.The heat sink 30 includes a flat upper surface coupled to the printed circuit board 20, and a plurality of heat radiating fins 31 are formed on the side surface thereof. The heat sink 30 may be coupled to the insulating housing 2, and an electrical connection structure connected to an external connector or a socket, such as the socket base 3, may be installed at the lower portion of the insulating housing 2.

본 실시예에서는, 상기 다수의 방열핀(31)들이 상기 절연성 하우징(2)의 개구부들을 통해 외부로 노출되어 있다. 상기 히트싱크(30) 또는 상기 절연성 하우징(2)의 상부에는 상기 반도체 광소자(10)들을 덮는 광학 커버(4)가 결합된다. 또한, 도면에 도시된 것과 같은 벌브형 구조의 광반도체 기반 조명장치에 대해 주로 설명이 이루어지지만, 본 발명은 히트싱크와 인쇄회로기판과 반도체 광소자를 포함하는 모든 종류의 광반도체 기반 조명장치에 적용될 수 있다. In the present embodiment, the plurality of heat dissipation fins 31 are exposed to the outside through the openings of the insulating housing 2. An optical cover 4 covering the semiconductor optical devices 10 is coupled to the heat sink 30 or the insulating housing 2. In addition, although the description is mainly made of the optical semiconductor-based lighting device having a bulb-like structure as shown in the drawings, the present invention is applied to all kinds of optical semiconductor-based lighting devices including heat sinks, printed circuit boards and semiconductor optical devices Can be.

도 2에 잘 도시된 바와 같이, 브레이징 공정을 통해 상기 히트싱크(30)에 결합될 수 있도록, 상기 인쇄회로기판(20)은 메탈라이징층(22; 도 2 참조)을 저면에 포함한다. 브레이징 공정에 의해 형성되는 금속 접합층(40)이 인쇄회로기판(20)의 테두리면에 부분적으로 접합되는 것을 허용할 수 있도록, 상기 메탈라이징층(22)은 상기 인쇄회로기판(20)의 테두리면까지 연장되어 있을 수 있다. 그러나 상기 인쇄회로기판(20)의 테두리면에는 메탈라이징층이 없어도 된다.As shown in FIG. 2, the printed circuit board 20 includes a metallizing layer 22 (see FIG. 2) on the bottom surface thereof so as to be coupled to the heat sink 30 through a brazing process. The metallizing layer 22 has an edge of the printed circuit board 20 so as to allow the metal bonding layer 40 formed by the brazing process to be partially bonded to the edge surface of the printed circuit board 20. It may extend to the side. However, the metallization layer may not be provided on the edge surface of the printed circuit board 20.

본 실시예에 있어서, 상기 인쇄회로기판(20)은 브레이징이 안 되는 비금속 기판(nonmetal substrate)을 기반으로 하므로 전술한 것과 같은 메탈라이징층(22; 도 2 참조)을 필요로 한다. In this embodiment, the printed circuit board 20 is based on a nonmetal substrate which is not brazed and thus requires a metallizing layer 22 as described above (see FIG. 2).

인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)으로는 금속 기판(metal substrate)을 기반으로 하는 MCPCB(Metal Core PCB)가 이용되기도 하는데, MCPCB의 적용시에는 전술한 것과 같은 상기 금속 기판에 비해 브레이징이 더 잘되는 금속재료가 메탈라이징층의 재료로 이용될 수 있다. MCPCB(Metal Core PCB)의 금속 기판이 브레이징에 적합한 재료라면, 메탈라이징층이 생략되는 것도 고려될 수 있다.As a printed circuit board (PCB), a metal core PCB (MCPCB) based on a metal substrate is also used. When applying the MCPCB, brazing is more than that of the metal substrate as described above. A well-known metal material may be used as the material of the metallizing layer. If the metal substrate of the MCPCB (Metal Core PCB) is a material suitable for brazing, it may also be considered that the metallizing layer is omitted.

상기 히트싱크(30)의 상부면과 인쇄회로기판(20)의 메탈라이징층(22) 사이에는 브레이징 공정에 의해 금속 필러가 용융되어 형성된 금속 접합층(40)이 개재된다. 금속 접합층(40)은 금속을 재료로 하는 인쇄회로기판(20)의 메탈라이징층(22) 및 금속 히트싱크(30)에 대한 접합 성질이 좋다. 상기 금속 필러 재료로는, 예컨대, Ag, Au, Cu 또는 이들을 포함하는 합금재료와 같이, 열전도성이 좋고 브레이징 공정에 적합한 재료가 이용된다. 금속 접합층(40)과 메탈라이징층(22) 사이의 경계는 육안으로 명확히 구분되지 않을 수 있으나 이해를 편하기 위해 경계가 명확한 적층 상태로 도시하였다.A metal bonding layer 40 formed by melting a metal filler by a brazing process is interposed between the upper surface of the heat sink 30 and the metallizing layer 22 of the printed circuit board 20. The metal bonding layer 40 has good bonding properties to the metallizing layer 22 and the metal heat sink 30 of the printed circuit board 20 made of metal. As the metal filler material, for example, a material having good thermal conductivity and suitable for the brazing process, such as Ag, Au, Cu, or an alloy material containing them, is used. The boundary between the metal bonding layer 40 and the metallizing layer 22 may not be clearly distinguished by the naked eye, but is shown in a laminated state with a clear boundary for ease of understanding.

상기 히트싱크(30)는 예를 들면 Al 또는 그것을 포함하는 합금재료와 같이 열전도성이 좋은 금속 재료로 형성될 수 있다. 이때, 상기 히트싱크(30)는 금속 접합층(40)보다 높은 융점을 갖는다. 또한, 상기 메탈라이징층(22)도 금속 접합층(40)보다 높은 융점을 갖는 재료가 이용된다.The heat sink 30 may be formed of a metal material having good thermal conductivity such as Al or an alloy material including the same. At this time, the heat sink 30 has a higher melting point than the metal bonding layer 40. In addition, a material having a melting point higher than that of the metal bonding layer 40 is also used for the metallizing layer 22.

이제 도 3 내지 도 5를 참조하여 광반도체 기반 조명장치의 제조방법에 대하여 설명한다.Now, a method of manufacturing an optical semiconductor based lighting apparatus will be described with reference to FIGS. 3 to 5.

먼저 도 3을 참조하면, FR4 또는 세라믹 기판 등과 같은 비금속 기판(nonmetal substrate)을 기반으로 하는 인쇄회로기판(20)이 준비된다. 이 준비 과정에는 인쇄회로기판(20)의 저면 및 테두리면에 대하여 메탈라이징 공정을 수행하는 것이 포함된다. 메탈라이징 공정은 예를 들면, 무전해도금, 용사, 진공증착(PVD), 스패터링, 이온 플레이팅, 기상도금(CVD), 페이스트 부착법 등의 공정이 이용될 수 있다. First, referring to FIG. 3, a printed circuit board 20 based on a nonmetal substrate such as an FR4 or a ceramic substrate is prepared. This preparation process includes performing a metallizing process on the bottom and edge surfaces of the printed circuit board 20. The metallizing process may be, for example, electroless plating, thermal spraying, vacuum deposition (PVD), sputtering, ion plating, vapor deposition (CVD), paste deposition, or the like.

이때, 도전성 전극패턴들이 형성된 인쇄회로기판(20)의 상면이 마스크(M)로 가려진 상태에서 메탈라이징 공정이 수행될 수 있으며, 이에 의해, 상기 인쇄회로기판(20)의 저면과 테두리면에만 메탈라이징층(22)이 형성될 수 있다. 메탈라이징 공정이 수행된 후 마스크(M)는 제거된다.In this case, the metallization process may be performed while the upper surface of the printed circuit board 20 on which the conductive electrode patterns are formed is covered by the mask M. As a result, the metallization process may be performed only on the bottom surface and the edge surface of the printed circuit board 20. Rising layer 22 may be formed. After the metallization process is performed, the mask M is removed.

전술한 메탈라이징 공정에 의해, 상기 인쇄회로기판(20)은 원래는 비금속면으로 존재하였던 저면이 상기 비금속면에 형성된 메탈라이징층(22)에 의해 금속면이 된다. By the above-described metallizing process, the printed circuit board 20 is a metal surface by the metallizing layer 22 formed on the non-metal surface, the bottom surface of which was originally a non-metal surface.

다음 도 4를 참조하면, 메탈라이징층(22)을 갖는 인쇄회로기판(20)이 히트싱크(30)의 상면에 배치된다. 또한 금속 필러(F)가 인쇄회로기판(20)과 인접하도록 히트싱크(30) 상에 배치된다. 이 상태로 금속 필러(f)를 예를 들면, 초음파 가열, 고주파 가열, 또는 직접 가열 방식으로 금속 필러(f)를 용융한다. 금속 필러(F)의 용융물은 인쇄회로기판(20)의 메탈라이징층(22)과 히트싱크(30)의 상면 사이에 존재하는 틈으로 흘러 들어간다. 그 후, 금속 필러(F)의 용융물이 상기 인쇄회로기판(20)의 메탈라이징층(22)과 상기 히트싱크(30)의 상면 사이에서 경화되어, 전술한 것과 같은 금속 접합층(40)을 형성한다. Next, referring to FIG. 4, a printed circuit board 20 having a metallizing layer 22 is disposed on an upper surface of the heat sink 30. In addition, the metal filler F is disposed on the heat sink 30 to be adjacent to the printed circuit board 20. In this state, the metal filler f is melted by, for example, ultrasonic heating, high frequency heating, or direct heating. The melt of the metal filler F flows into a gap existing between the metallizing layer 22 of the printed circuit board 20 and the top surface of the heat sink 30. Thereafter, the melt of the metal filler F is cured between the metallizing layer 22 of the printed circuit board 20 and the top surface of the heat sink 30 to form the metal bonding layer 40 as described above. Form.

다음 도 5를 참조하면, 히트싱크(30)가 결합되어 있는 인쇄회로기판(20) 상에 반도체 광소자(10)들이 실장된다. 히트싱크(30)가 결합되기 전에 인쇄회로기판(20)에 반도체 광소자(10)들을 실장하는 것을 고려할 수 있지만, 본 실시예에서는, 브레이징 공정 중의 열에 의해 반도체 광소자(10)들이 손상되는 것을 막기 위해, 히트싱크(30)와 인쇄회로기판(20)의 결합 후에 반도체 광소자(10)들을 실장하였다.Next, referring to FIG. 5, the semiconductor optical devices 10 are mounted on the printed circuit board 20 to which the heat sink 30 is coupled. It may be considered to mount the semiconductor optical elements 10 on the printed circuit board 20 before the heat sink 30 is coupled, but in this embodiment, the semiconductor optical elements 10 are damaged by heat during the brazing process. To prevent this, the semiconductor optical devices 10 were mounted after the heat sink 30 and the printed circuit board 20 were combined.

도면에는 벌브형 광반도체 기반 조명장치에 대해 도시되어 있지만, 본 발명은 다양한 종류의 광반도체 기반 조명장치에 적용될 수 있음에 유의한다. Although the drawings illustrate a bulb type optical semiconductor based lighting device, it is noted that the present invention can be applied to various kinds of optical semiconductor based lighting devices.

10: 반도체 광소자 20: 인쇄회로기판
22: 메탈라이징층 30: 히트싱크
31: 방열핀 40: 금속 접합층10: semiconductor optical device 20: printed circuit board
22: metalizing layer 30: heat sink
31: heat sink fin 40: metal bonding layer

Claims (8)

인쇄회로기판;
상기 인쇄회로기판의 상면에 실장된 복수의 반도체 광소자들;
상기 인쇄회로기판의 저면에 결합되는 히트싱크; 및
브레이징에 의해 상기 인쇄회로기판의 저면과 상기 히트싱크의 상면 사이를 접합하도록 형성된 금속 접합층을 포함하는 광반도체 기반 조명장치.Printed circuit board;
A plurality of semiconductor photons mounted on an upper surface of the printed circuit board;
A heat sink coupled to a bottom surface of the printed circuit board; And
And a metal bonding layer formed to bond between the bottom surface of the printed circuit board and the top surface of the heat sink by brazing. 청구항 1에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 상기 금속 접합층과 접합되는 저면에 메탈라이징층을 포함하는 것을 특징으로 광반도체 기반 조명장치.The optical semiconductor based illumination device of claim 1, wherein the printed circuit board includes a metallizing layer on a bottom surface of the printed circuit board bonded to the metal bonding layer. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 비금속 기판(nonmetal substrate)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 조명장치.The optical semiconductor based illuminating device according to claim 1 or 2, wherein the printed circuit board comprises a nonmetal substrate. 반도체 광소자 실장용 인쇄회로기판을 히트싱크에 결합하는 것을 포함하는 광반도체 기반 조명장치 제조방법에 있어서,
금속면을 포함하는 인쇄회로기판을 준비하는 인쇄회로기판 준비 공정과;
가열에 의해 용융된 금속 필러로 상기 인쇄회로기판의 금속면과 상기 히트싱크 사이에 금속 접합층을 형성하는 브레이징 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 조명장치 제조방법.A method for manufacturing an optical semiconductor-based lighting device comprising coupling a printed circuit board for mounting a semiconductor optical device to a heat sink,
A printed circuit board preparation step of preparing a printed circuit board including a metal surface;
And a brazing step of forming a metal bonding layer between the metal surface of the printed circuit board and the heat sink with a metal filler melted by heating. 청구항 4에 있어서, 상기 인쇄회로기판 준비 공정은 상기 금속면을 포함하는 메탈라이징층을 형성하는 메탈라이징 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 조명장치 제조방법.The method of claim 4, wherein the printed circuit board preparation process includes a metallizing process of forming a metallizing layer including the metal surface. 청구항 4에 있어서, 상기 브레이징 공정 후에 상기 반도체 광소자를 상기 인쇄회로기판 상에 실장하는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 조명장치 제조방법. The method of claim 4, wherein the semiconductor optical device is mounted on the printed circuit board after the brazing process. 청구항 4에 있어서, 상기 브레이징 공정은 상기 히트싱크의 융점보다 낮고 상기 금속 필러의 융점 이상의 온도로 상기 금속 필러를 가열하는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 조명장치 제조방법. The method of claim 4, wherein the brazing process heats the metal filler to a temperature lower than the melting point of the heat sink and higher than the melting point of the metal filler. 청구항 5에 있어서, 상기 메탈라이징층은 상기 인쇄회로기판의 비금속면에 형성되는 것을 특징으로 하는 광반도체 기반 조명장치 제조방법.The method of claim 5, wherein the metallizing layer is formed on a non-metal surface of the printed circuit board.
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