KR20150090345A - 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈 및 이의 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄 회로 기판에 발광 다이오드 칩이 직접 실장되는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈 및 이의 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 칩 온 보드 발광 다이오드의 상부에 홀더 보드를 표면 실장하여 외부 회로와의 전기적 연결을 용이하게 하기 위한 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈 및 이의 조립체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈 및 이의 조립체에 의하면, 칩 온 보드 발광 다이오드의 상부에 일정 두께를 갖는 판의 형상으로 형성되는 홀더 보드를 결합하여 모듈화함으로써 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈의 전체적인 높이를 감소시켜 소형화함과 동시에, 외부 회로와 칩 온 보드 발광 다이오드를 용이하게 전기적으로 연결하여 신뢰성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.

Description

칩 온 보드 발광 다이오드 모듈 및 이의 조립체{Chip on board light emitting diode module and assembly of the same}

본 발명은 인쇄 회로 기판에 발광 다이오드 칩이 직접 실장되는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈 및 이의 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 칩 온 보드 발광 다이오드의 상부에 홀더 보드를 표면 실장하여 외부 회로와의 전기적 연결을 용이하게 하기 위한 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈 및 이의 조립체에 관한 것이다.

최근 발광 다이오드 소자는 각종 조명 장치의 광원으로서 주목받고 있다. 발광 다이오드 소자는 백열 전구 또는 할로겐 전구 등의 종래 조명 장치에 비하여 효율이 높고 수명이 길다는 이점을 갖고 있기 때문에, 일반 조명 장치의 광원으로 각 방면에서 실용화되고 있다. 그러나 아직 모든 일반 조명 장치의 광원을 대체하기에는 부족한 점들이 있다.

발광 다이오드 칩은 반도체 공정을 거쳐 제조되기 때문에 광 출력 대비 가격이 형광 램프나 방전관에 비하여 높다. 또한, 발광 다이오드 칩은 기초적인 광원일 뿐, 이를 조명 기기에 적용하기 위하여는 소모 전력 기준으로 상기 발광 다이오드 칩을 0.1 와트 내지 수 와트 급의 개별 패키지로 만들어 사용하는 것이 일반적이다.

최근에는 개별 패키지를 사용하면서 발생하는 추가적인 비용을 줄이기 위하여 하나의 인쇄 회로 기판 위에 여러 개의 발광 다이오드 칩을 실장하여 10 와트 내지 100 와트 급의 거대 패키지를 개발하는 경향이 나타나고 있는바, 이러한 패키지를 칩 온 보드 발광 다이오드(Chip On Board LED)라 한다.

칩 온 보드 발광 다이오드에 사용되는 기판으로는 주로 알루미나 또는 질화 알루미늄 계열의 세라믹 인쇄 회로 기판이나 알루미늄 위에 얇은 절연층을 입힌 후 그 위에 금속 박막을 패터닝한 금속 재질의 인쇄 회로 기판을 주로 사용한다. 칩 온 보드 발광 다이오드는 발광 다이오드 칩을 습기나 외부의 기계적 간섭으로부터 보호하기 위하여, 인쇄 회로 기판의 일정 영역 내에 발광 다이오드 칩을 배열하여 실장하고 와이어 본딩 등을 통하여 전기적으로 연결한 후, 이를 패키징하여 형성한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2009-0064717호에 기재된 바와 같이 일반적으로 칩 온 보드 발광 다이오드에는 두 개의 노출된 전극이 구비되어 외부 전원을 연결하게 된다. 칩 온 보드 발광 다이오드에 외부 전원을 연결하기 위하여는 상기 칩 온 보드 발광 다이오드의 노출된 전극에 직접 납땜을 하거나 상기 전극의 구조에 맞게 제작되는 커넥터를 사용하는 방법이 있다.

그러나, 상기 칩 온 보드 발광 다이오드의 노출된 전극에 직접 납땜을 하여 외부 전원을 연결하는 방법은 전선 등을 전극에 연결하는 과정에서 불량 발생률이 매우 높다. 칩 온 보드 발광 다이오드는 발광 다이오드 칩에서 발생하는 열을 방출시키기 위하여 일반적으로 열 전도도가 높은 기판 위에 제작되는데, 이로 인하여 납땜시에 인두 등에서 발생되는 열이 기판을 통하여 신속하게 방출되어 냉땜(cold solder)이 발생하게 된다. 이를 방지하기 위하여 핫 플레이트 위에 기판을 예열한 상태로 납땜을 하기도 하나 작업성이 떨어지고, 작업자가 화상을 입기 쉬운 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위하여, 칩 온 보드 발광 다이오드의 전극 구조에 맞게 제작되는 커넥터를 사용하는 방법이 제시되고 있다. 그러나, 종래의 커넥터는 나사 등과 같은 물리적인 방법을 통해 칩 온 보드 발광 다이오드의 전극에 전기적 접촉을 제공하여 상기한 납땜에 의해 외부 전원을 연결하는 방법에 비해 내구성이 떨어진다. 즉, 외부의 기계적인 진동 또는 조명 기구의 작동시에 발생하는 온도 변화에 따른 반복적인 열 팽창 및 열 수축에 의하여 결합력이 손실되거나, 외부 환경에 의한 산화에 의하여 전기적 접촉 불량이 발생하는 문제점이 있으며, 이러한 문제점은 궁극적으로 조명 기구 제품의 내구성 저하를 야기하게 된다.

KR 10-2009-0064717 A

본 발명은 칩 온 보드 발광 다이오드의 상부에 홀더 보드를 표면 실장하여 외부 회로와의 전기적 연결을 용이하게 하고, 내구성을 향상시킬 수 있는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈 및 이의 조립체를 제공한다.

또한, 본 발명은 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈로부터 발생하는 열을 방출하기 위한 방열 부재나 광학 렌즈나 반사판과 같은 광학 부재의 부착이 용이하여 조립성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 여러 개의 칩 온 보드 발광 다이오드를 동시에 연결하여 사용하는 것을 용이하게 할 수 있는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈 및 이의 조립체를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈은,

상면에 전원 전극이 형성되는 인쇄 회로 기판 및 상기 인쇄 회로 기판에 실장되어 상기 전원 전극과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 발광 다이오드 칩을 포함하는 칩 온 보드 발광 다이오드; 및 상기 칩 온 보드 발광 다이오드의 상부에 결합되어 외부 회로의 전기적 신호를 입력하기 위한 홀더 보드를 포함하고, 상기 홀더 보드는, 상기 발광 다이오드 칩에 대응하는 영역이 개구되어 형성되는 보드 본체; 상기 전원 전극의 위치에 대응하여 상기 보드 본체의 하면에 형성되는 홀더 전극; 외부로부터 전원을 공급받기 위하여 상기 보드 본체에 형성되는 외부 접속 단자; 및 상기 홀더 전극과 외부 접속 단자를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 보드 본체의 적어도 일부를 관통하여 형성되는 제 1 비아 홀을 포함하고,

상기 홀더 보드의 하면에는 상기 홀더 전극 및 제 1 비아 홀을 포함하는 영역에 단차를 제공하는 단차부가 형성될 수 있으며,

상기 인쇄 회로 기판 및 상기 홀더 보드에는 상호 정렬을 위한 정렬부 및 홀더 정렬부가 각각 형성될 수 있으며,

상기 정렬부는, 상기 전원 전극과 이격되고, 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 연결되도록 상기 인쇄 회로 기판의 상면에 형성되는 하나 이상의 정렬 전극을 포함하고, 상기 홀더 정렬부는, 상기 정렬 전극의 위치에 대응하여 상기 보드 본체의 하면에 형성되는 홀더 정렬 전극을 포함할 수 있으며,

상기 홀더 보드는, 상기 칩 온 보드 발광 다이오드의 온도를 측정하기 위하여 보드 본체의 상면에 형성되는 온도 측정 단자; 및 상기 홀더 정렬 전극과 온도 측정 단자를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 보드 본체를 관통하여 형성되는 제 2 비아 홀을 더 포함할 수 있으며,

상기 홀더 보드는 칩 온 보드 발광 다이오드의 상부에 표면 실장되어 결합될 수 있으며,

상기 인쇄 회로 기판에는 외부 기기와의 연결을 위한 하나 이상의 체결 홀이 관통 형성될 수 있으며,

상기 홀더 보드는 상기 체결 홀의 위치에 대응하여 하나 이상의 제 1 홀더 체결 홀이 각각 관통 형성될 수 있으며,

상기 홀더 보드는 상기 칩 온 보드 발광 다이오드에 대응하는 영역의 외측에 외부 기기와의 연결을 위한 하나 이상의 제 2 홀더 체결 홀이 관통 형성될 수 있으며,

상기 칩 온 보드 발광 다이오드는 다수 개를 포함하고, 상기 보드 본체는 상기 발광 다이오드 칩에 대응하는 영역이 각각 개구되어 형성되고, 상기 홀더 전극은 상기 전원 전극 상에 위치하도록 상기 보드 본체의 하면에 각각 형성되고, 상기 제 1 비아 홀은 상기 홀더 전극과 외부 접속 단자를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 보드 본체를 관통하여 각각 형성될 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 조립체는, 체결 홀과 제 1 홀더 체결 홀이 관통 형성되거나 제 2 홀더 체결 홀이 관통 형성되는 상기한 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈; 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈을 방열시키기 위한 방열 부재; 및 상기 체결 홀과 제 1 홀더 체결 홀을 관통하거나 제 2 홀더 체결 홀을 관통하여 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈과 방열 부재를 체결하는 제 1 결합 부재를 포함하고,

상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈로부터 방출되는 빛의 배광을 조절하기 위한 광학 부재; 및 상기 체결 홀과 제 1 홀더 체결 홀을 관통하거나 제 2 홀더 체결 홀을 관통하여 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈과 광학 부재를 체결하는 제 2 결합 부재를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 조립체는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈; 및 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈로부터 방출되는 빛의 배광을 조절하기 위한 광학 부재; 또는 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈에서 발생하는 열을 방열시키기 위한 방열 부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈 및 이의 조립체에 의하면, 칩 온 보드 발광 다이오드의 상부에 일정 두께를 갖는 판의 형상으로 형성되는 홀더 보드를 결합하여 모듈화함으로써 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈의 전체적인 높이를 감소시켜 소형화함과 동시에, 외부 회로와 칩 온 보드 발광 다이오드를 용이하게 전기적으로 연결하여 신뢰성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈 및 이의 조립체에 의하면, 전원 전극 및 상기 전원 전극과 이격 배치되는 정렬 전극의 솔더링 공정에 의하여, 칩 온 보드 발광 다이오드의 인쇄 회로 기판 상면에 홀더 보드를 직접 표면 실장하여 결합하여 상기 홀더 보드를 칩 온 보드 발광 다이오드 상의 정확한 위치에 자동으로 정렬하여 결합할 수 있다.

뿐만 아니라, 칩 온 보드 발광 다이오드에 별도의 체결 홀이 형성되는 경우에는 홀더 기판에 형성되는 제 1 홀더 체결 홀에 의하여 외부 기기와 연결하여 조립체를 구성하고, 별도의 체결 홀이 형성되지 않은 경우에도 칩 온 보드 발광 다이오드의 외측 영역에 형성되는 제 2 홀더 체결 홀에 의하여 외부 기기와 용이하게 연결할 수 있게 되어 추가적인 방열 부재 및 광학 부재를 체결하여 용이하게 조립할 수 있는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈의 전체적인 모습을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈의 구성을 상부에서 본 분해 사시도.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈의 구성을 하부에서 본 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈을 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 다른 칩 온 보드 발광 다이오드 조립체의 조립 과정을 나타내는 사시도.

본 발명에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈 및 이의 조립체는 칩 온 보드 발광 다이오드의 상부에 홀더 보드를 표면 실장하여 외부 회로와의 전기적 연결을 용이하게 할 수 있는 기술적 특징을 제시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈의 전체적인 모습을 나타내는 사시도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈의 구성을 상부에서 본 분해 사시도이고, 도 3는 본 발명의 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈의 구성을 하부에서 본 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 다른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈은 상면에 전원 전극(120)이 형성되는 인쇄 회로 기판(110) 및 상기 인쇄 회로 기판(110)에 실장되어 상기 전원 전극(120)과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 발광 다이오드 칩(130)을 포함하는 칩 온 보드 발광 다이오드(100); 및 상기 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 상부에 결합되어 외부 회로의 전기적 신호를 입력하기 위한 홀더 보드(200)를 포함하고, 상기 홀더 보드(200)는, 상기 발광 다이오드 칩(130)에 대응하는 영역이 개구되어 형성되는 보드 본체(210); 상기 전원 전극(120)의 위치에 대응하여 상기 보드 본체(210)의 하면에 형성되는 홀더 전극(220); 외부로부터 전원을 공급받기 위하여 상기 보드 본체(210)에 형성되는 외부 접속 단자(230); 및 상기 홀더 전극(220)과 외부 접속 단자(230)를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 보드 본체(210)를 관통하여 형성되는 제 1 비아 홀(240)을 포함한다.

칩 온 보드 발광 다이오드(100)는 상면에 전원 전극(120)이 형성되는 인쇄 회로 기판(110) 및 상기 인쇄 회로 기판(110)에 실장되어 상기 전원 전극(120)과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 발광 다이오드 칩(130)을 포함하고, 상기 발광 다이오드 칩(130)을 습기나 외부의 기계적 간섭으로부터 보호하기 위하여 인쇄 회로 기판(110) 상에서 패키징되어 형성된다.

인쇄 회로 기판(110)은 상면 즉, 상부 표면에 발광 다이오드 칩(130)에 외부 전원을 공급하기 위한 전원 전극(120)이 형성된다. 상기 인쇄 회로 기판(110)은 세라믹 인쇄 회로 기판(110) 또는 열전도도가 높은 금속 위에 절연층을 형성하고 그 위에 전극 패턴을 형성하여 방열 성능을 향상시킨 금속 인쇄 회로 기판을 사용할 수 있으며, 발광 다이오드 칩(130)과 전원 전극(120)은 와이어(미도시) 및 전극 패턴(미도시)에 의하여 전기적으로 연결된다.

또한, 상기 인쇄 회로 기판(110)에는 외부 기기와의 연결을 용이하게 하기 위한 하나 이상의 체결 홀(170)이 관통 형성될 수 있다. 상기 체결 홀(170)에 의하여 외부 기기와 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈을 조립하는 구성은 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.

상기한 바와 같이, 발광 다이오드 칩(130)은 인쇄 회로 기판(110)에 하나 이상이 직접 실장되어 상기 인쇄 회로 기판(110)에 형성되는 전원 전극(120)과 와이어 및 전극 패턴에 의하여 전기적으로 연결된다. 도시되지는 않았으나, 발광 다이오드 칩(130)은 n형 반도체층, 활성층 및 p형 반도체층이 순차적으로 적층되어 구성된 발광 구조물과 상기 n형 반도체층 및 p형 반도체층에 각각 전자와 정공을 공급하는 n형 전극 및 p형 전극을 포함한다. 발광 다이오드의 구조 및 작동 원리에 관하여는 널리 알려진바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

홀더 보드(200)는 상기 발광 다이오드 칩(130)에 대응하는 영역이 개구되어 형성되는 보드 본체(210), 상기 전원 전극(120)의 위치에 대응하여 상기 보드 본체(210)의 하면에 형성되는 홀더 전극(220), 외부로부터 전원을 공급받기 위하여 상기 보드 본체(210)에 형성되는 외부 접속 단자(230) 및 상기 홀더 전극(220)과 외부 접속 단자(230)를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 보드 본체(210)를 관통하여 형성되는 제 1 비아 홀(240)을 포함한다. 상기 홀더 보드(200)는 전술한 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 상부에 결합되어 외부 회로로부터 입력되는 전기적 신호, 예를 들어 전원 등을 전원 전극(120)을 통하여 발광 다이오드 칩(130)에 공급한다.

보드 본체(210)는 일정 두께를 갖는 판의 형상으로 형성되고, 발광 다이오드 칩(130)에 대응하는 영역 즉, 하나 이상의 발광 다이오드 칩(130)으로부터 방출되는 광이 상부로 방출되는 영역이 개구되어 형성된다. 상기 보드 본체(210)는 칩 온 보드 발광 다이오드(100)와 홀더 보드(200)를 솔더링 등에 의하여 결합하기 위하여 열 전도도가 낮고 전기적 절연성이 높은 플라스틱 또는 세라믹 등의 재질로 형성될 수 있다.

홀더 전극(220)은 인쇄 회로 기판(110)의 상면에 형성되는 전원 전극(120)의 위치에 대응하여 상기 보드 본체(210)의 하면에 형성된다. 보다 상세하게는, 칩 온 보드 발광 다이오드(100)와 홀더 보드(200)의 결합시에 전원 전극(120)의 상부에 위치하도록 상기 보드 본체(210)의 하면에 형성된다. 상기 홀더 전극(220)은 칩 온 보드 발광 다이오드(100)와 홀더 보드(200)의 결합시에 전원 전극(120)에 솔더링되며, 솔더링에 의하여 칩 온 보드 발광 다이오드(100)와 홀더 보드(200)를 결합하는 과정은 후술하기로 한다.

외부 접속 단자(230)는 보드 본체(210)에 형성되어 외부 회로로부터 입력되는 전원을 칩 온 보드 발광 다이오드(100)에 용이하게 인가하기 위한 것으로, 보드 본체(210) 상에서 외부 접속 단자(230)가 형성되는 위치는 제한되지 않으나, 홀더 보드(200)와의 간섭을 피하기 위하여 보드 본체(210)의 상면 또는 측면에 형성될 수 있다. 상기 외부 접속 단자(230)는 전극 패턴 등에 의하여 홀더 전극(220)과 전기적으로 연결되며, 도면에서는 접속 패드의 형상을 갖는 외부 접속 단자(230)가 도시되었으나, 전기적 신호를 용이하게 입력하기 위한 플러그 타입의 커넥터 구조 등 다양한 구성을 가질 수 있음은 물론이다.

제 1 비아 홀(240)은 상기 홀더 전극(220)과 외부 접속 단자(230)를 전기적으로 연결하기 위하여 보드 본체(210)를 관통하여 형성된다.

일반적으로, 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 인쇄 회로 기판(110) 상에는 발광 다이오드 칩(130)과 전원 전극(120)을 직렬 또는 병렬 방식으로 전기적으로 연결하기 위한 전극 패턴이 형성된다. 이러한 전극 패턴에 외부 접속 단자(230) 또는 상기 외부 접속 단자(230)와 홀더 전극(220)을 전기적으로 연결하는 전극 패턴이 상호 접촉되는 것을 방지하기 위하여 외부 접속 단자(230)는 보드 본체(210)의 상면 또는 측면에 형성될 수 있으며, 이때 보드 본체(210)의 하면에 형성되는 홀더 전극(220)과 보드 본체(210)의 상면 또는 측면에 형성되는 외부 접속 단자(230)는 보드 본체(210)를 관통하여 형성되는 제 1 비아 홀(240)을 통하여 전극 패턴 등에 의하여 전기적으로 접속하게 된다. 이는 인쇄 회로 기판(110)이 금속으로 이루어지는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈에 의하면 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 상부에 일정 두께를 갖는 판의 형상으로 형성되는 홀더 보드(200)를 결합하여 모듈화함으로써 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈의 전체적인 높이를 감소시켜 소형화함과 동시에, 외부 회로와 칩 온 보드 발광 다이오드(100)를 용이하게 전기적으로 연결하여 신뢰성 및 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

이하에서, 상기한 칩 온 보드 발광 다이오드(100)와 홀더 보드(200)를 결합하는 과정에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

칩 온 보드 발광 다이오드(100)와 홀더 보드(200)는 결합 부재에 의하여 상호 결합할 수도 있으나, 외부의 기계적인 진동 또는 조명 기구의 작동시에 발생하는 온도 변화에 따른 반복적인 열 팽창 및 열 수축에 의하여 결합력이 손실되거나, 외부 환경에 의한 산화에 의하여 전기적 접촉 불량이 발생하여 내구성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 솔더링에 의하여 결합하는 것이 바람직하다.

보다 상세하게는, 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 인쇄 회로 기판(110) 상면에 형성되는 전원 전극(120)은 홀더 보드(200)의 보드 본체(210) 하면에 형성되는 홀더 전극(220)과 솔더링되어 결합된다. 이때, 홀더 보드(200)의 하면에 홀더 전극(220) 및 제 1 비아 홀(240)을 포함하는 영역이 내부로 함몰되도록 단차부(225)를 형성할 수 있다.

단차부(225)는 솔더링 공정시 녹은 땜납이 수용되도록 홀더 보드(200)의 하면으로부터 일정 깊이만큼 함몰되어 형성된다. 즉, 전원 전극(120)과 홀더 전극(220)을 솔더링하는 경우 상기 전원 전극(120)과 홀더 전극(220)의 접합 면으로부터 녹은 땜납이 흐를 수 있으며, 단차부(225)는 상기 녹은 땜납을 수용하여 인쇄 회로 기판(110)의 전극 패턴 또는 발광 다이오드 칩(130)에 누출되는 것을 방지한다. 또한, 상기 단차부(225)는 홀더 보드(200)의 하면에 홀더 전극(220) 및 제 1 비아 홀(240)을 포함하는 영역에 형성되어, 전원 전극(120)과 홀더 전극(220)의 접합 면으로부터 녹은 땜납이 단차부(225)의 수용 용량을 초과하는 경우 제 1 비아 홀(240)을 통하여 배출되도록 할 수 있다.

칩 온 보드 발광 다이오드(100)와 홀더 보드(200)를 정확한 위치에 정렬하여 결합하기 위하여 인쇄 회로 기판(110)에는 정렬부가 형성되고, 상기 홀더 보드(200)에는 홀더 정렬부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 정렬부는 상기 전원 전극(120)과 이격되고, 상기 발광 다이오드 칩(130)과 전기적으로 연결되도록 상기 인쇄 회로 기판(110)의 상면에 형성되는 하나 이상의 정렬 전극(150)을 포함할 수 있으며, 상기 홀더 정렬부는 상기 정렬 전극(150)의 위치에 대응하여 상기 보드 본체(210)의 하면에 형성되는 홀더 정렬 전극(250)을 포함할 수 있다.

칩 온 보드 발광 다이오드(100)와 홀더 보드(200)를 정확하게 정렬하여 결합하기 위한 방법으로 홀더 보드(200)의 하면에 상기 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 외곽을 따라 가이드를 형성하거나, 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 인쇄 회로 기판(110)에 하나 이상의 얼라인 마크를 형성하고, 홀더 보드(200)에 이를 각각 확인할 수 있는 관통 홀을 형성하여 정렬할 수도 있으나, 바람직하게는 홀더 보드(200)를 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 상부에 표면 실장하여 자동으로 정렬하는 방법을 사용할 수 있다.

표면 실장 기술( SMT : Surface Mount Technology )은 인쇄 회로 기판(110)의 표면에 표면 실장 부품( SMC : Surface Mounted Component )을 직접 실장하여 부착시키는 방법으로, 본 발명의 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈은 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 인쇄 회로 기판(110) 상면에 홀더 보드(200)를 직접 표면 실장하여 결합한다. 즉, 인쇄 회로 기판(110)의 상면에 형성되는 전원 전극(120) 상에 홀더 보드(200)의 하면에 형성되는 홀더 전극(220)이 배치되도록 홀더 보드(200)를 실장하고, 이를 솔더링하여 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 상부에 홀더 보드(200)를 결합한다.

본 발명의 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈은 칩 온 보드 발광 다이오드(100)와 홀더 전극(220) 을 보다 정밀하게 정렬하기 위하여, 인쇄 회로 기판(110)의 상면에 전원 전극(120)과 이격 배치되는 하나 이상의 정렬 전극(150)을 형성하고, 홀더 보드(200)의 하면에 상기 정렬 전극(150)의 위치에 대응하도록 홀더 정렬 전극(250)을 각각 형성하여 전원 전극(120)과 홀더 전극(220)의 솔더링 공정시 상기 정렬 전극(150)과 홀더 정렬 전극(250)도 동시에 솔더 링한다. 따라서, 전원 전극(120)과 홀더 전극(220)의 솔더링 공정시에 상기 전극과 이격 배치되는 정렬 전극(150)과 홀더 정렬 전극(250)도 동시에 솔더링하여 표면 실장함으로써 , 상기 전원 전극(120)과 홀더 전극(220) 사이 및 상기 정렬 전극(150)과 홀더 정렬 전극(250) 사이의 녹은 땜납의 표면 장력에 의하여 홀더 보드(200)를 칩 온 보드 발광 다이오드(100) 상의 정확한 위치에 자동으로 정렬하여 결합할 수 있게 된다.

또한, 홀더 보드(200)는 온도 측정 센서 등을 전기적으로 연결하여 상기 칩 온 발광 다이오드의 온도를 모니터링하기 위하여 보드 본체(210)의 상면에 형성되는 온도 측정 단자(미도시) 및 홀더 정렬 전극(250)과 상기 온도 측정 단자를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 보드 본체(210)를 관통하여 형성되는 제 2 비아 홀(260)을 더 포함할 수 있다.

따라서, 칩 온 보드 발광 다이오드(100)와 홀더 보드(200)의 결합시 인쇄 회로 기판(110)의 상면에 형성되는 정렬 전극(150)과 홀더 보드(200)의 하면에 형성되는 홀더 정렬 전극(250)이 솔더링되고, 상기 홀더 정렬 전극(250)은 제 2 비아 홀(260)을 통하여 온도 측정 단자에 전극 패턴 등에 의하여 전기적으로 연결되어, 홀더 보드(200)의 상부를 통하여 용이하게 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 온도를 측정하여 모니터링할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이 별도의 온도 측정 단자를 형성하지 않는 경우 홀더 정렬 전극(250)과 전극 패턴 등에 의하여 전기적으로 연결되는 제 2 비아 홀에 온도 측정 센서 등을 연결하여 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 온도를 측정할 수도 있음은 물론이다.

또한, 홀더 보드(200)의 하면에 상기 홀더 정렬 전극(250) 및 제 2 비아 홀(260)을 포함하는 영역이 함몰되도록 단차를 형성하여 정렬 전극(150)과 홀더 정렬 전극(250)의 접합 면으로부터 유출되는 녹은 땜납을 수용할 수 있으며, 제 2 비아 홀(260)을 통하여 이를 배출되도록 할 수도 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈을 나타내는 사시도이다. 보다 상세하게는 도 4 (a)는 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈을 상부에서 본 사시도이고, 도 4 (b)는 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈을 하부에서 본 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈은 하나의 홀더 기판에 다수 개의 칩 온 보드 발광 다이오드(100)가 결합된 것으로, 보드 본체(210)는 상기 다수 개의 발광 다이오드 칩(130)에 대응하는 영역이 각각 개구되어 형성된다. 또한, 홀더 전극(220)은 상기 다수 개의 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 전원 전극(120) 상에 각각 위치하도록 보드 본체(210)의 하면에 형성되고, 상기 각각의 홀더 전극(220)과 외부 접속 단자(230)를 전기적으로 연결하기 위하여 보드 본체(210)를 관통하여 제 1 비아 홀(240)이 각각 형성된다.

여기서, 외부 접속 단자(230)는 다수 개의 칩 온 보드 발광 다이오드(100)를 동시 또는 영역별로 발광하기 위하여 홀더 보드(200)에 하나 또는 다수 개로 형성될 수 있으며, 도 4에 도시되지는 않았으나 제 1 비아 홀(240)의 경우 다수 개의 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 인쇄 회로 기판(110) 상에 형성되는 전극 패턴과 외부 접속 단자(230) 등이 상호 접촉되는 것을 방지하기 위하여 각각 형성된다.

하나의 홀더 기판과 각각의 칩 온 보드 발광 다이오드(100)가 전원 전극(120)과 홀더 전극(220)의 솔더링에 의해서 표면 실장되어 결합되는 구성 및 각각의 인쇄 회로 기판(110)의 상면에 형성되는 하나 이상의 정렬 전극(150)과 보드 본체(210)의 하면에 상기 정렬 전극(150)의 위치에 각각 대응하여 형성되는 홀더 정렬 전극(250)을 더 포함하여 홀더 보드(200)와 각각의 칩 온 보드 발광 다이오드(100)를 자동으로 용이하게 정렬하여 결합하는 구성은 전술한 바와 동일한 바, 이에 대한 중복적인 설명은 생략한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 조립체의 조립 과정을 나타내는 사시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 조립체에 포함되는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈은, 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 인쇄 회로 기판(110)에 외부 기기와의 연결을 위한 하나 이상의 체결 홀(170)이 관통 형성되는 경우 상기 체결 홀(170)의 위치에 대응하여 하나 이상의 제 1 홀더 체결 홀(270)이 홀더 보드(200)에 각각 관통 형성되는 것으로 구성되거나, 상기 인쇄 회로 기판(110)에 별도의 체결 홀(170)이 형성되지 않는 경우 상기 칩 온 보드 발광 다이오드(100)에 대응하는 영역의 외측에 외부 기기와의 연결을 위한 하나 이상의 제 2 홀더 체결 홀(280)이 관통 형성되는 것으로 구성된다.

먼저, 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 인쇄 회로 기판(110)에 별도의 체결 홀(170)이 관통 형성되어 있는 경우, 홀더 보드(200)에는 상기 체결 홀(170)의 위치에 대응하여 제 1 홀더 체결 홀(270)을 관통 형성한다. 따라서, 상기 칩 온 보드 발광 다이오드(100)와 홀더 보드(200)를 결합하는 경우 체결 홀(170) 및 제 1 홀더 체결 홀(270)에 의하여 외부 기기와 연결하여 조립체를 구성할 수 있게 된다.

반면, 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 인쇄 회로 기판(110)에 별도의 체결 홀(170)이 관통 형성되어 있지 않은 경우, 홀더 보드(200)에는 결합시에 상기 칩 온 보드 발광 다이오드(100)에 대응하는 영역의 외측에 외부 기기와의 연결을 위한 제 2 홀더 체결 홀(280)을 관통 형성한다. 이에 의하여, 칩 온 보드 발광 다이오드(100)에 별도의 체결 홀(170)이 없는 경우에도 홀더 보드(200)의 제 2 홀더 체결 홀(280)에 의하여 외부 기기와 용이하게 연결할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 조립체는 상기한 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈; 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈을 방열시키기 위한 방열 부재(300); 및 상기 체결 홀(170)과 제 1 홀더 체결 홀(270)을 관통하거나 제 2 홀더 체결 홀(280)을 관통하여 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈과 방열 부재(300)를 체결하는 제 1 결합 부재(350)를 포함한다. 방열 부재(300)는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈로부터 발생하는 열을 흡수하여 방열시키기 위하여 열 전도성이 높은 히트 싱크 등을 사용할 수 있으며, 제 1 결합 부재(350)는 체결 홀(170)과 제 1 홀더 체결 홀(270)을 관통하거나 제 2 홀더 체결 홀(280)을 관통하여 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈과 방열 부재(300)를 결합하기 위한 볼트 등 다양한 결합 부재를 사용할 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 칩 온 보드 발광 다이오드 조립체는 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈로부터 방출되는 빛의 배광을 조절하기 위한 렌즈, 반사판, 반사컵 등의 광학 부재(400); 및 상기 체결 홀(170)과 제 1 홀더 체결 홀(270)을 관통하거나 제 2 홀더 체결 홀(280)을 관통하여 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈과 광학 부재(400)를 체결하는 제 2 결합 부재(450)를 더 포함할 수 있다. 제 2 결합 부재(450)는 체결 홀(170)과 제 1 홀더 체결 홀(270)을 관통하거나 제 2 홀더 체결 홀(280)을 관통하여 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈과 광학 부재(400)를 결합하기 위한 볼트 등 다양한 결합 부재를 사용할 수 있음은 전술한 바와 같다.

또한, 상기와 같이 외부 기기와의 연결을 위하여 칩 온 보드 발광 다이오드(100)의 인쇄 회로 기판(110)에 형성되는 체결 홀(170) 및 홀더 보드(200)에 형성되는 제 1 홀더 체결 홀(270) 및 제 2 홀더 체결 홀(280)은 도 4에 도시된 바와 같이 하나의 홀더 기판에 다수 개의 칩 온 보드 발광 다이오드(100)가 결합되는 경우에도 동일하게 적용이 가능하다.

상기에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

100: 칩 온 보드 발광 다이오드 110: 인쇄 회로 기판
120: 전원 전극 130: 발광 다이오드 칩
150: 정렬 전극 170: 체결 홀
200: 홀더 보드 210: 보드 본체
220: 홀더 전극 225: 단차부
230: 외부 접속 단자 240: 제 1 비아 홀
250: 홀더 정렬 전극 260: 제 2 비아 홀
270: 제 1 홀더 체결 홀 280: 제 2 홀더 체결 홀
300: 방열 부재 350: 제 1 결합 부재
400: 광학 부재 450: 제 2 결합 부재

Claims (12)

1. 상면에 전원 전극이 형성되는 인쇄 회로 기판 및 상기 인쇄 회로 기판에 실장되어 상기 전원 전극과 전기적으로 연결되는 하나 이상의 발광 다이오드 칩을 포함하는 칩 온 보드 발광 다이오드; 및
   상기 칩 온 보드 발광 다이오드의 상부에 결합되어 외부 회로의 전기적 신호를 입력하기 위한 홀더 보드를 포함하고,
   상기 홀더 보드는,
   상기 발광 다이오드 칩에 대응하는 영역이 개구되어 형성되는 보드 본체;
   상기 전원 전극의 위치에 대응하여 상기 보드 본체의 하면에 형성되는 홀더 전극;
   외부로부터 전원을 공급받기 위하여 상기 보드 본체에 형성되는 외부 접속 단자; 및
   상기 홀더 전극과 외부 접속 단자를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 보드 본체의 적어도 일부를 관통하여 형성되는 제 1 비아 홀을 포함하는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 홀더 보드의 하면에는 상기 홀더 전극 및 제 1 비아 홀을 포함하는 영역에 단차를 제공하는 단차부가 형성되는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 인쇄 회로 기판 및 상기 홀더 보드에는 상호 정렬을 위한 정렬부 및 홀더 정렬부가 각각 형성되는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 정렬부는,
   상기 전원 전극과 이격되고, 상기 발광 다이오드 칩과 전기적으로 연결되도록 상기 인쇄 회로 기판의 상면에 형성되는 하나 이상의 정렬 전극을 포함하고,
   상기 홀더 정렬부는,
   상기 정렬 전극의 위치에 대응하여 상기 보드 본체의 하면에 형성되는 홀더 정렬 전극을 포함하는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 홀더 보드는,
   상기 칩 온 보드 발광 다이오드의 온도를 측정하기 위하여 보드 본체의 상면에 형성되는 온도 측정 단자; 및
   상기 홀더 정렬 전극과 온도 측정 단자를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 보드 본체를 관통하여 형성되는 제 2 비아 홀을 더 포함하는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 홀더 보드는 칩 온 보드 발광 다이오드의 상부에 표면 실장되어 결합되는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 인쇄 회로 기판에는 외부 기기와의 연결을 위한 하나 이상의 체결 홀이 관통 형성되고,
   상기 홀더 보드는 상기 체결 홀의 위치에 대응하여 하나 이상의 제 1 홀더 체결 홀이 각각 관통 형성되는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 홀더 보드는 상기 칩 온 보드 발광 다이오드에 대응하는 영역의 외측에 외부 기기와의 연결을 위한 하나 이상의 제 2 홀더 체결 홀이 관통 형성되는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 칩 온 보드 발광 다이오드는 다수 개를 포함하고,
   상기 보드 본체는 상기 발광 다이오드 칩에 대응하는 영역이 각각 개구되어 형성되고,
   상기 홀더 전극은 상기 전원 전극 상에 위치하도록 상기 보드 본체의 하면에 각각 형성되고,
   상기 제 1 비아 홀은 상기 홀더 전극과 외부 접속 단자를 전기적으로 연결하기 위하여 상기 보드 본체를 관통하여 각각 형성되는 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈.
   
10. 청구항 7 또는 청구항 8의 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈;
    상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈을 방열시키기 위한 방열 부재; 및
    상기 체결 홀과 제 1 홀더 체결 홀을 관통하거나 제 2 홀더 체결 홀을 관통하여 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈과 방열 부재를 체결하는 제 1 결합 부재를 포함하는 칩 온 보드 발광 다이오드 조립체.
    
11. 청구항 7 또는 청구항 8의 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈;
    상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈로부터 방출되는 빛의 배광을 조절하기 위한 광학 부재; 및
    상기 체결 홀과 제 1 홀더 체결 홀을 관통하거나 제 2 홀더 체결 홀을 관통하여 상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈과 광학 부재를 체결하는 제 2 결합 부재를 더 포함하는 칩 온 보드 발광 다이오드 조립체.
    
12. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈을 포함하고,
    상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈로부터 방출되는 빛의 배광을 조절하기 위한 광학 부재; 또는
    상기 칩 온 보드 발광 다이오드 모듈에서 발생하는 열을 방열시키기 위한 방열 부재를 더 포함하는 칩 온 보드 발광 다이오드 조립체.
    

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