KR20170070780A - 광원모듈, 광원모듈의 제조방법, 및 이를 포함하는 조명기기 - Google Patents
광원모듈, 광원모듈의 제조방법, 및 이를 포함하는 조명기기 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 따른 광원모듈에는, 빛을 제공하는 적어도 하나의 광원; 상기 광원을 지지하는 몸체가 포함되고, 상기 몸체에는, 상기 광원으로부터의 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크; 상기 히트싱크의 적어도 일부 표면에 제공되는 전기적 절연 성질을 가지는 절연층; 및 상기 절연층에 접하고, 상기 광원으로 전기를 인가하는 통로 영역에 적어도 제공되고, 상기 광원과 접하는 도전층이 포함되는 광원모듈이 제공된다. 본 발명에 따르면, 신속한 제조공정, 저렴한 제조비용, 대량생산의 용이성, 제품수율의 향상, 방열문제의 해소라는 효과를 얻을 수 있다. 나아가서, 발명의 구체적인 실시예에 제시되는 각각의 구성에 의해서 이해될 수 있는 다양한 효과를 얻을 수 있는 것도 물론이다.
Description
본 발명은 광원모듈, 광원모듈의 제조방법, 및 이를 포함하는 조명기기에 관한 것이다.
실내 또는 실외의 조명기기로는 백열등 및 형광등 등이 많이 사용된다. 상기 백열등 및 형광등은 수명이 짧아 자주 교환해야 하는 문제가 있다. 상기 형광등은 백열등에 비해서는 장시간을 사용할 수 있지만, 환경에 해로운 문제점이 있고, 사용시간이 지남에 따라 열화가 발생하여 조도가 점차 떨어지는 현상이 과도하게 발생할 수 있다.
상기 문제를 해결한 광원으로서, 우수한 제어성, 빠른 응답속도, 높은 전기/광 변환효율, 긴 수명, 작은 소비전력, 높은 휘도, 및 감성 조명을 구현할 수 있는 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)가 소개되었다. 상기 발광 다이오드를 채용하는 여러 가지 형태의 조명모듈 및 조명기기가 개발되고 있다.
상기 발광 다이오드(LED)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종이다. 상기 발광 다이오드는 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 및 환경친화적이라는 장점을 가진다. 이에 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 이미 발광 다이오드는 실내 외에서 사용되는 각종 액정표시장치, 전광판, 및 가로등 등의 조명기기의 광원으로서 사용되고 있다.
상기 발광소자(이하에서 발광소자는 주로 발광 다이오드를 언급하지만, 이에 제한되지는 아니한다)는 고휘도의 구현을 위하여 다수 개가 집적되는 형태로 사용된다. 따라서, 상기 발광소자는 조립의 편의성, 외부의 충격 및 수분으로부터 보호하기 위하여 광원모듈 형태로 제작된다. 상기 광원모듈은 다수의 발광소자가 높은 밀도로 집적되기 때문에 한층 더 높은 휘도를 구현할 수는 있지만, 부작용으로 높은 열이 발생하는 문제가 있다. 상기 열을 효과적으로 방출하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다.
이러한 배경하에서 방열문제를 해소하는 종래 기술로는 본 발명 출원인이 특허등록한 등록번호 10-1472403을 예로 들 수 있다.
상기 인용발명에 따른 광원모듈은, 다수의 발광소자가 실장된 인쇄회로기판이 히트싱크에 결합되어 제조된다. 그러나, 이러한 제조공정은 다수의 공정이 소요되기 때문에 제조시간이 길어지고 많은 비용이 소요되는 단점이 있다.
또한, 방열효율을 높이기 위하여, 상기 인쇄회로기판과 상기 히트싱크 사이에 써멀 패드(thermal pad)가 더 삽입된다. 그러나, 인쇄회로기판 자체의 열 전달이 뛰어나지 않기 때문에 효과적으로 히트싱크에 열이 전달되는 못하고, 결국 고휘도의 광원모듈에 대한 방열문제를 해소하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 별도로 써멀 패드를 삽입해야 하기 때문에, 비용과 시간이 더 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기되는 문제점을 해소하여, 신속한 제조공정, 및 저렴한 제조비용으로 구현할 수 있는 광원모듈, 광원모듈의 제조방법 및 조명기기를 제안한다.
본 발명은 방열문제를 해소하여 고휘도를 구현할 수 있는 광원모듈, 광원모듈의 제조방법, 및 조명기기를 제안한다.
본 발명은 단락, 단선, 부품 탈락 등의 문제로 발생할 수 있는 제품 수율의 문제점을 개선하는 광원모듈, 광원모듈의 제조방법, 및 조명기기를 제안한다.
본 발명은 대량생산에 적합한 공정으로 구현할 수 있는 광원모듈, 광원모듈의 제조방법, 및 조명기기를 제안한다.
본 발명에 따른 광원모듈에는, 광원으로부터의 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크와, 상기 히트싱크의 적어도 일부 표면에 제공되는 절연층과, 상기 절연층에 접하고, 상기 광원과 접하는 도전층이 제공되는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면 높은 방열효율을 구현함과 동시에 저렴하게 광원모듈을 제조할 수 있다.
상기 도전층은, 적어도 광원에 공급하는 전류가 흐르는 영역에 제공될 수 있다.
상기 절연층은 상기 히트싱크의 표면에 형성될 수 있다. 상기 절연층은 상기 히트싱크의 전체 표면에 형성될 수 있다. 다른 방법으로, 상기 절연층은 전체 표면의 일부에만 형성될 수 있다. 상기 절연층은 박막으로 제공될 수 있다. 따라서, 상기 히트싱크로의 열방출 효율이 개선될 수 있다.
또한, 상기 도전층과 상기 절연층이 접하는 면에 제공되는 금속접합면이 제공되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속 접합면은 금속 핵, 및 트랜치 중의 적어도 하나를 포함하고, 상기 절연층에 함몰된 함몰부에 제공되는 것을 특징으로 한다. 상기 금속접합면은 절연층의 상면으로부터 하측으로 함몰되는 함몰부의 저면에 제공될 수 있다.
또한, 상기 광원과 상기 도전층 사이에는 본딩층이 개입되는 것을 특징으로 한다. 상기 본딩층에는 저온 솔더 페이스트가 사용될 수 있다.
상기 도전층은 단일층으로 제공될 수 있고, 바람직하게는 구리, 니켈, 은, 및 금의 그룹 중에서 선택되는 금속으로 만들어질 수 있다.
또한, 상기 도전층은 같은 금속 또는 다른 금속이 다층으로 도금되어 제공되는 것을 특징으로 한다. 그 재질은, 구리, 니켈, 은, 및 금의 그룹 중에서 선택되는 금속으로 만들어질 수 있다. 다층의 경우에는 구리가 도전층의 하측에 적층되고, 니켈이 도전층의 상측에 적층될 수 있다.
상기 도전층은 상기 절연층의 상면으로부터 돌출할 수 있다.
상기 절연층은 전기 절연 성질을 가진다. 그러나, 상기 절연층은 바람직하게 없거나 낮은 열 절연 성질을 가진다.
상기 광원은 발광요소를 가질 수 있다.
상기 광원은 몸체에 의해서 지지될 수 있다.
바람직한 실시예에서는, 방열핀과 공기 안내부가 몸체에 더 제공되고, 상기 절연층은 방열핀과 공기안내부의 표면에 제공된다. 방열핀과 공기안내부가 단일체로서 히트싱크에 형성될 때에는, 상기 절연층은 방열핀과 공기 안내부의 표면에 더 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 절연층은 각 구성부품의 표면 전체에 형성될 수도 있고, 전체의 일부에만 형성될 수도 있다.
상기 도전층은 도전층이 제공되는 위치에 형성되는 절연층의 함몰부에 제공될 수 있다. 상기 도전층은 함몰부의 깊이를 넘어서는 범위에까지 적층될 수 있다. 따라서, 도전층의 저항은 전류가 흐르는 도전층의 영역을 증가시키는 것에 의해서 감소될 수 있다. 따라서 저항에 의한 열 발생량을 줄일 수 있다.
본 따른 광원모듈에는, 히트싱크와 실질적으로 접착가능하고 열 전달에 방해가 되지 않도록 얇게 제공되는 절연층과, 상기 절연층에 제공되는 도전층과, 상기 도전층이 적층될 수 있도록 레이저 가공에 의해서 상기 절연층이 함몰되어 제공되는 함몰부가 포함되는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 방열효율의 향상과 함께 저렴하면서도 대용량으로 광원모듈을 생산할 수 있다.
본 따른 광원모듈에는, 히트싱크에 도포되고, 제 1 두께 영역과 상기 제 1 두께 영역에 비하여 얇은 두께인 제 2 두께 영역을 가지는 절연층과, 상기 제 2 두께 영역에 제공되는 도금층이 포함되는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 저렴하고 대용량으로 광원모듈을 구현할 수 있다.
상기 도금층은 광원으로 전류가 흐르는 경로 영역에 적어도 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 광원모듈의 제조방법에는, 히트싱크의 표면에 절연층을 적층하고, 상기 절연층에 적어도 요철을 포함하는 금속접합면을 제공하고, 그 금속접합면에만 도전층을 제공하고, 상기 도전층에 광원을 재치하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해서 본 발명의 다양한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 도전층을 제공하는 것은 도금공정으로 적어도 한 차례 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 광원을 상기 도전층에 마운팅하는 공정은 바람직하게 본딩으로 수행될 수 있다.
상기 금속접합면의 표면은 바람직하게 거칠거나 그 안에 금속핵을 가질 수 있다.
상기 도전층의 제공은 적어도 한 번의 도금공전에 의해서 수행될 수 있다.
상기 절연층은 상기 히트싱크의 전체 표면에 대하여 적층될 수 있다.
본 발명에 따른 광원모듈은 조명기기에 사용되어 산업적으로 우월한 성능을 나타낼 수 있다.
본 발명에 따르면, 히트싱크에 절연층이 접하고, 상기 절연층에 도전층이 접하고, 상기 절연층과 상기 도전층이 접하는 면에 금속접합면이 제공됨으로써, 높은 방열효율을 구현함과 동시에 저렴하게 광원모듈을 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 도전층을 같은 금속 또는 다른 금속을 다층으로 제공함으로써, 상기 도전층과 절연층이 박리되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 절연층에 레이저 가공을 통해 함몰부를 제공하고, 상기 함몰부에 도전층을 적층함으로써, 방열효율의 향상과 함께 저렴하면서도 대용량으로 광원모듈을 생산할 수 있다.
본 발명에 따르면, 히트싱크에 제 1 두께 영역과 상기 제 1 두께 영역에 비하여 얇은 두께인 제 2 두께 영역을 가지는 절연층을 도포하고, 상기 제 2 두께 영역에 도금층을 제공함으로써, 저렴하고 대용량으로 광원모듈을 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 히트싱크의 적어도 일부 표면에 박막으로 제공되는 절연층; 상기 절연층에 접하고 통전 경로를 제공하는 도전층이 제공됨으로써, 손쉬운 공정으로 대용량으로 광원모듈을 구현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 히트싱크의 표면에 절연층을 적층하고, 상기 절연층에 적어도 요철을 포함하는 금속접합면을 제공하고, 그 금속접합면에만 도전층을 제공하고, 상기 도전층에 광원을 재치함으로써, 신속한 제조공정을 제공할 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 신속한 제조공정, 저렴한 제조비용, 대량생산의 용이성, 제품수율의 향상, 방열문제의 해소라는 효과를 얻을 수 있다. 나아가서, 발명의 구체적인 실시예에 제시되는 각각의 구성에 의해서 이해될 수 있는 다양한 효과를 얻을 수 있는 것도 물론이다.
도 1 은 실시예에 따른 광원모듈의 사시도.
도 2는 광원모듈의 분해 사시도.
도 3은 상기 광원모듈의 정면도.
도 4는 상기 광원모듈의 측면도.
도 5는 상기 광원모듈의 저면도.
도 6은 도 1의 A-A'의 단면도.
도 7은 도 6에서 상기 광원이 놓이는 부분을 확대하여 나타내는 도면.
도 8 내지 도 12는 상기 광원모듈의 제조방법을 순차적으로 보이는 도면.
도 13은 광원모듈을 포함하는 조명기기의 사시도.
도 2는 광원모듈의 분해 사시도.
도 3은 상기 광원모듈의 정면도.
도 4는 상기 광원모듈의 측면도.
도 5는 상기 광원모듈의 저면도.
도 6은 도 1의 A-A'의 단면도.
도 7은 도 6에서 상기 광원이 놓이는 부분을 확대하여 나타내는 도면.
도 8 내지 도 12는 상기 광원모듈의 제조방법을 순차적으로 보이는 도면.
도 13은 광원모듈을 포함하는 조명기기의 사시도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 사상은 이하에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 구현할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
이하의 실시예에 첨부되는 도면은, 같은 발명 사상의 실시예이지만, 발명 사상이 훼손되지 않는 범위 내에서, 용이하게 이해될 수 있도록 하기 위하여, 미세한 부분의 표현에 있어서는 도면을 실제와 다르게 표현하거나, 도면 별로 서로 다르게 표현될 수 있고, 도면에 따라서 특정 부분이 표시되지 않거나, 도면에 따라서 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
도 1 은 실시예에 따른 광원모듈의 사시도이고, 도 2는 광원모듈의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 광원모듈(100)은 빛을 생성하는 적어도 하나의 광원(11)과, 상기 광원(11)을 지지하는 몸체를 포함할 수 있다.
상기 광원(11)은 전기적 에너지를 공급받아 빛을 생성하는 모든 수단을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광원(11)은 점광원 형태의 광원을 포함할 수 있다. 구체적으로, 광원(11)은 발광 다이오드, 및 레이저 다이오드 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 광원(11)은 서로 다른 색을 방출하는 다수의 점광원이 인접하여 배치되어 서로 혼색되어 백색 또는 다른 색상의 광을 방출할 수 있다.
상기 몸체는 상기 광원(11)의 물리적 전기적 작용을 허용하는 부분으로서 제공되어, 상기 광원(11)이 안정적으로 동작될 수 있도록 한다. 상기 몸체는 상기 광원(11)에서 생성된 열이 효과적으로 방출되도록 할 수 있다. 상기 몸체는 광원(11)과 전기적으로 연결되어 광원(11)에 전원을 공급할 수 있다.
상기 몸체에는 히트싱크(120)가 포함될 수 있다. 상기 광원(11)은 상기 히트싱크(120)에 다른 부재를 매개하여 체결되거나 직접 체결될 수 있다. 바람직하게, 상기 광원(11)은, 그 자중을 지지하는 등의 물리적인 결합을 위하여 상기 히트싱크(120)에 체결될 수 있다. 다만, 상기 광원(11)은 상기 히트싱크(120)와의 절연을 위하여 소정의 절연층이 개입된 상태로 상기 히트싱크(120)에 체결될 수 있다.
상기 히트싱크(120)의 일면에는 광원(11)이 안착되는 안착부(121)가 제공될 수 있다. 상기 안착부(121)는 상기 광원(11)에서 발생된 열은 신속히 상기 히트싱크(120)로 흡수되도록 한다. 상기 히트싱크(120)의 타면에 방열핀(130)이 연결되는 경우에는, 상기 히트싱크(120)는 광원(11) 및 광원에서 방출된 빛에 의한 열을 방열핀(130)에 전달할 수 있다. 물론, 상기 방열핀(130)은 신속하게 외부로 열을 방출할 수 있다. 또한, 상기 히트싱크(120)도 자체적으로 신속하게 외부로 열을 방출할 수 있다.
상기 히트싱크(120)는 열방사 및 열전달 효율이 뛰어난 금속 재질 또는 수지 재질로 형성될 수 있다. 이에 대해 한정하지는 않는다. 예를 들어, 히트싱크(120)는 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 아연(Zn), 텡스텐(W) 및 철(Fe)로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2 이상의 합금일 수 있다. 다른 예를 들어, 히트싱크(120)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 세라믹 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 히트싱크(120)는 사출 성형, 및 에칭 공정 등에 의해 형성될 수 있다. 이에 대해 한정하는 않는다.
상기 히트싱크(120)는 플레이트 형상이고, 평면형상은 사각형으로 제공될 수 있다. 상세하게, 상기 안착부(121)는 히트싱크(120)의 일면(예를 들면, 상부면)이 함몰되어 형성될 수 있다. 상기 안착부(121)에는 렌즈 커버(142)가 안착될 수 있다. 상기 안착부(121)는 외부와 렌즈 커버(142)에 의해 수밀구조로 제공될 수 있다. 상기 광원(11)은 안착부(121)와 렌즈 커버(142)의 결합에 의해 외부환경에 대하여 방수될 수 있다.
상기 히트싱크(120)의 모서리에는, 광원모듈이 조명기기 등에 결합될 때, 체결부재가 관통하는 체결홀(126)이 형성될 수 있다.
상기 몸체에는 상기 히트싱크(120)의 방열 효율을 향상시키는 방열핀(130)이 포함될 수 있다. 상기 방열핀(130)은 공기와 접촉되는 면적을 극대화하기 위한 형상을 가질 수 있다. 상기 방열핀(130)은 히트싱크(120)의 열을 전달받아 외기와 열교환할 수 있다. 구체적으로, 상기 방열핀(130)은 히트싱크(120)의 타면(하면)에서 하측방향으로 더 연장되는 다수의 판 형상으로 제공될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 방열핀(130)은 일정한 피치를 가지고 다수 개가 배치될 수 있다. 또한, 상기 방열핀(130)의 폭은 히트싱크(120)의 열을 효과적으로 전달받을 수 있도록, 히트싱크(120)의 폭과 같거나 유사한 영역에 형성될 수 있다. 방열핀(130)은 히트싱크(120)와 한 몸으로 형성될 수도 있고, 별도의 부품으로 제작될 수도 있다. 상기 방열핀(130)은 열전달이 우수한 물질, 예를 들면, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 방열핀(130)은 히트싱크(120)와 동일한 재질로 일체로 제공될 수 있다.
도 3은 상기 광원모듈의 정면도이고, 도 4는 상기 광원모듈의 측면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 방열핀(130)은 히트싱크(120)의 폭 방향(짧은 모서리의 방향)으로 길게 배치될 수 있다. 또한, 상기 방열핀(130)은 히트싱크(120)의 길이방향(긴 모서리의 방향)으로 일정한 피치를 가지며 다수 개가 설치될 수 있다. 상기 방열핀(130)의 중앙부(131)는 방열핀(130)의 양단부(133)보다 히트싱크(120)를 향하여 함몰될 수 있다. 상기 광원(11)은 방열핀(130)의 양단부(133)와 각각 수직방향으로 중첩되게 위치할 수 있다. 상기 방열핀(130)의 양단부(133)는 방열핀(130)의 중앙부(131)보다 높게 형성될 수 있다. 이에 따르면, 방열핀(130)의 여러 부분 중에서 고열이 전달되는 부분이, 더 많은 공기와 접하도록 하여 방열효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 방열핀(130)의 중앙부(131)는 제조비용을 절약할 수 있다.
상기 히트싱크(120)에는 에어홀(122)이 형성될 수 있다. 상기 에어홀(122)은 히트싱크(120)를 상하방향으로 관통하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 에어홀(122)은 안착부(121)에서 방열핀(130)방향으로 히트싱크(120)를 관통하여 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 공기가 유동되는 공간을 제공할 수 있다. 상기 에어홀(122)은 히트싱크(120)의 중앙 부위에서 히트싱크(120)의 길이방향으로 길게 형성될 수 있다. 상기 에어홀(122)은 렌즈 커버(142)에 형성되는 커버홀(143)과 수직방향으로 중첩되며 서로 연통할 수 있다.
상기 광원(11)은 에어홀(122)의 주변에 위치할 수 있다. 구체적으로, 광원(11)은 에어홀(122)의 주변을 형성하는 히트싱크(120)의 일면 상에서 에어홀(122)과 인접하여 배치될 수 있다. 따라서, 광원(11)에서 생성된 열에 의해 에어홀(122)이 먼저 가열될 수 있다. 상기 에어홀(122)은 에어홀(122)의 내측과 외측 사이의 온도차에 의해 공기를 순환시킬 수 있다. 이 순환되는 공기는 방열핀(130) 및 히트싱크(120)의 냉각을 가속화할 수 있다. 구체적으로, 상기 에어홀(122)은 방열핀(130)의 중앙부(131)와 수직으로 중첩되게 위치될 수 있다. 광원(11)은 방열핀(130)의 양단부(133)와 수직으로 중첩되게 위치될 수 있다.
도 5는 상기 광원모듈의 저면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 에어홀(122)의 테두리에서 히트싱크(120)의 하측 방향으로 연장되고, 에어홀(122)과 연통되어 공기가 안내되는 공기 안내부(160)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 하방이라는 것은, 광원이 상측에 방열핀이 하측에 있을 때의 하측을 말할 수 있다. 일반적으로 공기 안내부(160)는 광원을 가지는 측으로부터 방열핀을 가지는 측으로 연장될 수 있고, 이는 광원모듈의 방향성과는 무관하다. 상기 공기 안내부(160)는 내부에 공간을 가지는 기둥형상으로 제공될 수 있다. 다시 말하면, 상기 공기 안내부(160)의 테두리가 에어홀(122)의 테두리와 중첩되게 구성될 수 있다. 다른 표현으로는, 상기 공기 안내부(160)는 에어홀(122)을 감싸는 굴뚝 형상을 가질 수 있다. 상기 공기 안내부(160)의 단면은 대략 직사각형으로 제공될 수 있다. 그리고, 그 직사각형의 꼭지점 부위는 만곡되는 형상으로 제공될 수 있다.
상기 공기 안내부(160)는 열전달 효율이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 공기 안내부(160)의 재질은 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 공기 안내부(160)는 폴리프탈아미드(PPA:Polyphthalamide)와 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 알루미늄 나이트라이드(AlN), 액정폴리머(PSG, photo sensitive glass), 폴리아미드9T(PA9T), 신지오택틱폴리스티렌(SPS), 금속 재질, 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), 세라믹 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 공기 안내부(160)는 히트싱크(120), 및 방열핀(130)과 동일한 재료로 같은 공정으로 일체로 제공될 수 있다. 상기 부품들의 제조공정은 다이캐스팅공정이 적용될 수 있다.
상기 공기 안내부(160)의 외면은 다수의 방열핀(130) 중 적어도 일부와 연결될 수 있다. 또한, 상기 공기 안내부(160)의 외면은 광원(11)에서 히트싱크(120) 및 방열핀(130)으로 전달된 열이 공기 안내부(160)로 전달될 수 있다. 공기 안내부(160)는 에어홀(122)로 유동되는 공기를 더욱 가속화할 수 있다. 또한, 히트싱크(120)에는 광원(11)에 전원을 공급하는 커넥터(190)가 통과하는 커넥터홀(도 2의 124참조)이 형성될 수 있다.
도 6은 도 1의 A-A'의 단면도이다. 도 6은 광원(11)이 놓이는 부분, 상세하게는, 광원에 전원이 인가는 부분을 따라서 절단한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 상기 히트싱크(120)의 표면에는 절연층(20)이 제공될 수 있다. 상기 절연층(20)은 상기 히트싱크(120)의 표면 전체에 제공될 수 있지만, 이제 제한되지는 않아서 일부분에만 제공될 수도 있다. 상기 방열핀(130) 및 공기 안내부(160)가 상기 히트싱크(120)와 한 몸으로 제공되는 경우에는 상기 방열핀(130) 및 상기 공기 안내부(160)의 표면에도 절연층(20)이 제공될 수 있다. 이때에도 각 부품의 전체 표면에 절연층이 제공될 수도 있고 일부분에만 제공될 수도 있다.
바람직한 일 경우에 따르면, 상기 히트싱크(120), 상기 방열핀(130), 및 상기 공기 안내부(160)는 다이캐스팅법에 의해서 함께 제공될 수도 있고, 그 다음에 절연층(20)이 제공될 수 있다.
상기 절연층(20)은 분체도장법에 의해서 도포되어 제공될 수 있다. 상기 분체도장법은, 정전 스프레이방법, 정전 브러시 방법, 및 유동침적법 중의 어느 한 방법에 의해서 수행될 수 있다. 따라서 상기 절연층(20)은 도장절연층 또는 도포절연층이라고 할 수도 있다. 이에 따르면 신속하고 저렴하게 공정의 수행이 가능하고 제품의 수율이 높아지는 장점이 있다. 이러한 방법에 따르면 상기 절연층(20)은 박막으로 제공될 수 있다. 따라서 히트싱크(120)로의 방열효율이 높아질 수 있다.
상기 절연층(20)은 상기 히트싱크(120)와 추후에 설명될 도전층(40)과의 사이를 전기적으로 절연할 수 있다. 상기 도전층(40)은 전기 전도성을 가져 상기 광원(11)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 도전층(40)은 광원(11)에 전기를 공급하는 통로가 될 수도 있다. 또한, 상기 도전층(40)은 열을 신속히 확산시키는 기능을 수행할 수도 있다. 이를 위하여 상기 도전층(40)은 금속재질로 제공될 수 있다. 예를 들어 Ag(은), Au(금), Cu(구리), 및 Ni(니켈) 중 적어도 어느 하나가 포함되어 단층 또는 다층으로 제공될 수 있다. 여기서 Ag(은), Au(금)은 외부에 노출되더라도 산화가 방지될 수 있기 때문에, 도전층(40)의 가장 바깥쪽 층으로 사용될 수 있다. 실시예의 경우에도 마찬가지이다.
상기 광원(11)은 2개의 전극이 하방에 형성되는 수직형 발광다이오드로 제공될 수 있다. 도 6에는 하나의 전극이 광원(11)과 접속되는 것을 나타내고 지면 아래 또는 지면 위에 더 하나의 전극이 제공되는 것은 쉽게 예상할 수 있다. 상기 도전층(40)에 수직형 발광 다이오드가 실장되면, 별도의 와이어 본딩이 필요 없는 장점이 있다.
상기 도전층(40)은 도전층(40)이 제공되어야 하는 위치에 미리 제공되는 함몰부(21)에 제공될 수 있다. 상기 함몰부(21)는 상기 절연층(20)이 레이저 직접 구조화 공정(LDS: Laser Direct Structuring)에 의해서 식각되어 제공될 수 있다. 상기 함몰부(21)는 내부영역의 적어도 저면에는 금속 핵을 포함하는 표면이 거친 구조로 제공될 수 있다. 상기 함몰부(21)는 상기 광원(11)에 접속되는 도전층(40) 별로 서로 이격되어 제공될 수 있다. 다시 말하면, 상기 광원(11)에 접속되는 전극 간의 단락을 방지할 수 있도록, 한 쌍의 전극을 제공하게 될 한 쌍의 도전층(40)은 서로 다른 함몰부(21)의 내부에 놓이도록 할 수 있다.
상기 함몰부(21)에는 도전층(40)이 제공될 수 있다. 상기 도전층(40)은 적어도 2회 이상의 도금공정이 반복하여 수행되는 것에 의해서 제공될 수 있다. 실시예에서는 상기 도전층(40)으로는 Cu(구리), Ni(니켈), 및 Au(금)이 순차적으로 적층되어 각각 제 1 도금층(41), 제 2 도금층(42), 및 제 3 도금층(43)을 제공하였다.
상기 절연층(20), 상기 함몰부(21), 및 상기 도전층(40)을 제공하는 방법으로는, 절연층(20)에 구리 등의 도전성 물질을 스퍼터링, 및 전해/무전해 도금 등의 방법으로 전도성 막을 형성한 후, 이를 에칭하는 방법에 의해서 형성할 수 있을 것이다. 이때 함몰부(21)는 단락 등을 방지하기 위하여 미리 절연층(20)에 제공할 수 있다. 이제 제한되지는 않는다. 그러나, 저렴한 제조비가 구현가능하고, 신속하고 정밀한 공정의 수행이 가능하고, 레이저 설비를 이용하여 대량생산에 적합하기 때문에 레이저 직접 구조화 공정이 더욱 바람직하게 고려될 수 있다.
상기 광원(11)을 차폐하고, 광원(11)에서 생성된 광을 굴절시키는 다수의 렌즈(141)를 더 포함할 수 있다. 렌즈(141)는 광원(11)에서 생성된 광을 확산시킬 수 있다. 상기 렌즈(141)는 그 형상에 따라 광원(11)에서 생성된 빛의 확산각이 결정될 수 있다. 예를 들면, 렌즈(141)는 볼록한 형태로 광원(11)을 몰딩할 수 있다. 구체적으로, 렌즈(141)는 광을 투과하는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 렌즈(141)는 투명한 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있다. 또한, 렌즈(141)는 외부의 수분 및 충격에서 광원(11)을 보호하도록 광원(11)이 외부와 격리되게 광원(11)을 감싸게 배치될 수 있다.
더욱 구체적으로, 조립의 편의성을 위해, 렌즈(141)는 절연층(20)과 대응되게 형성된 렌즈 커버(142)에 제공될 수 있다. 렌즈 커버(142)는 절연층(20)의 상면에 절연층(20)과 대응되게 형성될 수 있다. 렌즈 커버(142)에 위치되는 렌즈(141)는 광원(11)과 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 렌즈 커버(142)는 안착부(121)에 삽입 안착되어 광원(11)과 외부를 수밀할 수 있다.
상기 렌즈 커버(142)에는 에어홀(122)과 연통되는 커버홀(143)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 커버홀(143)은 렌즈 커버(142)의 중앙에 상하방향으로 관통되어 형성될 수 있다.
상기 절연층(20)은 광을 효율적으로 반사할 수 있는 재질을 포함할 수 있다. 이 경우에는 상기 광원(11)에서 출사한 광, 및 상기 렌즈(141)를 포함하는 렌즈 커버(142)로부터 반사되는 광을 다시 외부로 반사하여 광의 사용효율을 더 높일 수 있다. 또한, 열로 소실되는 광을 줄여서 높은 냉각효율을 구현할 수도 있다.
이하에서는 실시예에 포함될 수 있는 절연층, 함몰부, 및 도전층이 제공되는 방법에 대하여 더 상세하게 설명한다.
도 7은 도 6에서 상기 광원이 놓이는 부분을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 상기 함몰부(21)의 내면에는 금속접합면(22)이 가공될 수 있다. 상기 금속접합면(22)은 상기 절연층(20)의 표면이 도전층이 적층되기에 적합한 성질을 가지는 면으로 가공되는 것을 말할 수 있다. 상기 금속접합면은 도전층이 제공되는 영역에 레이저를 조사함으로써 제공될 수 있다.
상기 금속접합면(22)에는, 도전층(40)의 금속이 붙을 수 있는 금속 핵이 제공될 수 있다. 또한, 금속접합면의 표면이 격자모양의 트랜치로 가공되어 제공될 수 있다. 상기 금속접합면(22)에는 적어도 상기 함몰부(21)의 바닥면이 포함될 수 있다. 상기 트랜치를 불규칙하게 제공될 수 있다. 상기 금속 핵이 절연층에 제공됨으로써, 절연층을 통한 열전달을 촉진할 수 있는 효과를 더 얻을 수 있다.
상기 금속접합면(22)에 대해서는 이하에서 상세하게 기술된다. 실시예에 따르면, 상기 절연층은 히트싱크와 접하고, 도전층은 절연층과 접하고, 상기 금속접합면은 상기 절연층과 상기 도전층이 서로 접하는 면에 제공되고, 그와 같은 구조는 방열효율을 향상시킬 수 있다.
상기 금속접합면(22)에는 도전층(40)이 적층될 수 있다. 상기 도전층(40)에는 적어도 하나의 도금층이 적층될 수 있다. 예를 들어, 구리를 재질로 하는 제 1 도금층(41), 니켈을 재질로 하는 제 2 도금층(42), 및 금 또는 은을 재질로 하는 제 3 도금층(43)이 포함될 수 있다. 상기 제 1 도금층(41)은 10~20마이크로미터의 두께로 적층될 수 있다. 상기 제 2 도금층(42)은 5~15마이크로미터의 두께로 적층될 수 있다. 상기 제 3 도금층(43)은 0.1~0.01마이크로미터 내외로 적층될 수 있다. 상기 제 3 도금층(43)은 재료비의 상승을 초래할 수 있으므로 적층되지 않을 수도 있다. 다만, 상기 제 3 도금층(43)은 산화방지 및 보호를 위하여 얇은 두께의 막으로 제공되는 것이 바람직하다.
상기 도전층(40) 중에 가장 하측에 놓이는 상기 제 1 도금층(41)은, 전기저항을 줄여 발열량을 줄일 수 있도록 하는 전기전도역할층으로서 작용한다. 이를 위하여 상기 제 1 도금층(41)은 구리를 재질로 할 수 있다. 충분한 전기전도특성을 확보할 수 있도록, 상기 제 1 도금층(41)은 도금층 중에서 가장 두껍게 제작할 수 있다. 구리 외에 전기전도도가 높은 금속을 사용할 수도 있다.
상기 도전층(40) 중에 가운데 놓이는 상기 제 2 도금층(42)은, 솔더링의 품질을 향상시키는 솔더링역할층으로서 작용한다. 솔더링을 위해서는, 용융 솔더가 모재의 전체 표면에 잘 퍼져나가고(wettability), 솔더가 모재의 표면에 잘 확산하여야 한다. 상기 솔더링의 특성을 확보하기 위한 금속으로서 니켈을 사용할 수 있다.
상기 도전층(40) 중에 가장 바깥쪽에 놓이는 상기 제 3 도금층(43)은, 내부의 도금층(41)(42)을 보호하기 위한 보호역할층으로서 작용한다. 상기 제 3 도금층(43)은 산화되거나 변색되지 않는 금을 사용할 수 있다. 은의 경우에는 변색의 우려가 있으므로 바람직하지는 않고, 추후에 은이 엘이디 패키지 내부로 침투하여 발광부의 내부 부품과 화학적으로 반응하여 발광효율을 저하시킬 수 있으므로 바람직하지 않다. 상기 제 3 도금층(43)은 보호의 기능을 수행하기 때문에 가장 얇은 층으로 제공할 수 있다. 상기 제 2 도금층(42)을 제공하지 않고, 상기 제 3 도금층(43)만을 제공할 수도 있으나, 비용면에서 바람직하지 않다. 상기 제 3 도금층(43)은 굉장히 얇은 층으로 제공되기 때문에 솔더링 시에 제 2 도금층(42)의 역할을 방해하지 않는다.
상기 제 3 도금층(43)은 수지로 제공될 수도 있다. 이 경우에는 도금이 아닌 다른 방식으로 수지를 적층할 수 있을 것이다. 상기 수지는 솔더링되는 부분에는 덮히지 않도록 함으로써 솔더링에 방해가 되지 않도록 할 수 있다.
상기 도전층(40)의 상측에는 본딩층(50)이 제공될 수 있다. 상기 본딩층(50)의 상측에는 광원(11)이 놓일 수 있다. 상기 본딩층(50)은 저온에서 솔더링이 가능한 저온 솔더 페이스트를 이용할 수 있다. 예를 들어, OM525를 이용할 수 있다. 상기 본딩층은 상기 저온 솔더 페이스트가 도포된 상측에 발광소자가 재치된 상태에서, 리플로우 머신을 통과시키는 것에 의해서 수행될 수 있다. 저온에서 솔더링이 수행됨으로써 히트싱크(120)와 절연층(20)과 도전층(40) 간의 박리현상을 방지할 수 있다. 이에 따라서 제품의 신뢰성 및 제품의 수율이 향상되고 장시간 사용에 따른 물질 열화를 방지할 수 있다.
도 8 내지 도 12는 상기 광원모듈의 제조방법을 순차적으로 상세하게 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 예시적으로 다이캐스팅 방법으로 제조된 몸체(120)에 상기 절연층(20)이 제공될 수 있다. 상기 절연층(20)은 분체도장법에 의해서 도포되어 제공될 수 있다. 상기 절연층은 수지가 포함되는 재료로서 성형이 완성된 다음에 수지 성형체로 제공될 수 있다. 상기 분체도장법은 더 상세하게 정전 스프레이방법, 정전 브러시 방법, 및 유동침적법 중의 어느 한 방법에 의해서 수행될 수 있다. 따라서 상기 절연층(20)은 도장절연층 또는 도포절연층이라고 할 수도 있다. 상기 도장절연층의 두께는 60~80마이크로미터로 제공될 수 있다. 그러나, 두께는 이에 제한되지 않고, 절연성능, 방열성능, 및 공정변수에 따라서 다양한 수치로 선택할 수 있다. 실시예에서는 광원이 발광 다이오드이고, 상용전원이 연결되고, 외부환경에 적합하게 사용하는 경우에 절연 및 방열을 확보하고, 저렴한 공정으로 수행할 수 있는 조건을 찾은 것이다.
상기 절연층(20)은, 그 표면의 적어도 일부에 도전층(40)을 적층하기 위하여 레이저 직접 구조화 공정(Laser Direct Structuring)이 적용될 수 있다. 상기 레이저 직접 구조화 공정은, 도금 단계 이전에 수행되는 공정으로서, 상기 절연층(20) 표면에서 도전층이 도금되어야 하는 영역에 레이저를 조사함으로써 수행될 수 있다. 상기 레이저 조사에 의해서 상기 수지 성형체 표면의 도금 대상 영역이 개질되고, 도금에 적합한 성질을 가지게 될 수 있다. 이를 위하여, 상기 절연층(20)에는 레이저에 의하여 금속 핵을 형성할 수 있는 '레이저 직접 구조화용 핵 생성제(이하에는 간단히 '핵 생성제'라 한다)'를 함유하거나, 상기 함몰부(21)의 내면에 도금층이 제공되도록 하기 위하여 소정의 패턴이 형성될 수 있다.
먼저, 상기 절연층(20)에 핵 생성제가 함유되는 경우에 대하여 설명한다.
상기 절연층(20)을 제공하는 수지 성형체에는 핵 생성제가 함유될 수 있다. 상기 핵 생성제가 레이저를 받으면 핵 생성제가 분해되면서 금속 핵을 생성할 수 있다. 또한, 레이저가 조사된 도금 대상 영역은 표면이 거칠기를 갖게 될 수 있다. 이러한 금속 핵 및 표면 거칠기의 존재로 인하여, 레이저로 개질된 도금 대상 영역은 도금에 적합하게 될 수 있다. 상기 금속 핵은 추후의 도금 단계에서 금속이 붙는 핵을 의미할 수 있다.
상기 핵 생성제로서는, 스피넬 구조를 갖는 금속 산화물, 구리 크롬 옥사이드 스피넬과 같은 중금속 복합 산화물 스피넬, 구리 하이드록사이드 포스페이트, 인산구리, 황산구리 또는 티오시안산제1구리와 같은 구리 염 등이 사용될 수 있다. 상기 절연층(20)의 재질로는 폴리에스테르계열의 수지가 사용될 수 있다. 그 이유는 금속과의 더 좋은 밀착성을 얻을 수 있어서, 이후의 공정인 광원(11)의 본딩공정에서 가하여지는 열에 의해서 발생할 수 있는, 히트싱크(120), 절연층(20), 및 도전층(40) 중 어느 사이 경계면의 박리현상을 방지할 수 있다.
다음으로, 상기 함몰부(21)의 내면에 소정의 패턴이 형성되는 경우에 대하여 설명한다. 상기 절연층을 제공하는 상기 수지 구조체가 핵 생성제를 함유하지 않더라도, 절연층(20)에서 도금 대상 영역에 격자 무늬로 예시되는 소정의 패턴으로 트렌치 라인을 형성하는 것에 의해서 도전층(40)을 형성할 수 있다. 상기 트렌치 라인은, 금속이 수지 구조체 표면의 도금 대상 영역에 부착하는 것을 효과적으로 촉진할 수 있고, 도금공정이 수행되도록 할 수 있다. 상기 트렌치 라인은 교차하는 적어도 두 종류의 트렌치로 제공될 수 있다.
상기 절연층(20) 표면의 도금 대상 영역에 레이저를 조사하여 소정 패턴의 트렌치 라인을 형성하는 단계는, 절연층 표면의 도금 대상 영역에 레이저를 조사함으로써 수행될 수 있다.
도 9는 상기 절연층에 상기 함몰부가 제공되는 것을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 이미 설명한 바와 같이, 상기 절연층(20)에 상기 함몰부(21)를 제공하는 수단으로서는 레이저가 사용될 수 있다. 이때 레이저를 제공하는 매질로는, 예를 들어, YAG(yttrium aluminum garnet), YVO4(yttrium or thovanadate), YB(ytterbium), CO2, 등이 사용될 수 있다. 상기 레이저의 파장은, 예를 들면, 532nm, 1064nm, 1090nm, 9.3㎛, 10.6㎛ 등이 사용될 수 있다. 레이저로 가공시 삼차원 형상을 인식하여 가공하는 알고리즘이 사용될 수 있다. 예를 들어, 적어도 히트싱크(120)가 포함되는 몸체를 삼차원 인식 프로그램으로 인식하여 높이에 따라서 여러 단계로 분리하여 레이저의 가공 높이를 제어하는 방식이 적용될 수 있다. 상기 레이저의 출력치는, 예를 들면, 약 2W 내지 약 30W일 수 있다.
이미 설명한 바와 같이, 레이저에 의해서 가공되는 상기 금속접합면(22)에는 금속 핵, 거친 표면, 및 트렌치 중에서 적어도 하나를 가짐으로써, 이후 공정에서 도전층(40)이 도금될 수 있도록 한다.
도 10은 상기 함몰부에 상기 도전층이 제공되는 것을 나타내는 도면으로서, 실시예에 도전층(40)은 적층되어 있는 세 개의 층(41)(42)(43)을 가진다.
도 10을 참조하면, 상기 금속접합면(22)에 무전해 방식으로 금속을 도금하여 상기 도전층(40)을 제공하는 단계가 수행될 수 있다. 물론, 다른 도금 방식이 수행될 수도 있다. 상기 도전층(40)은, 구리, 니켈, 금, 은 또는 이들의 조합일 수 있다. 도전층은 단층 또는 적층 구조일 수 있다. 적층 구조에 있어서, 각 층은 서로 다른 금속이거나 서로 같은 금속일 수도 있다. 실시예에서는 구리, 니켈, 및 금이 순차적으로 적층되어 세 개의 층을 가지는 것으로 예시하였다.
일 예시로서, 구리로 제공되는 제 1 도금층(41)을 제공하는 경우를 상세하게 설명한다.
무전해 구리 도금액에, 금속접합면(22)이 제공되는 히트싱크(120)를 담근다. 이때 방열핀(130), 및 공기 안내부(160)가 함께 침지될 수 있다. 예를 들어, 무전해 구리용 수계 도금액은, 탈이온수 1 리터를 기준으로 하여, 동 건욕/보충제 약 55 ml 내지 약 65 ml, 알칼리 보충제 약 55 ml 내지 약 65 ml, 착화제 약 15 ml 내지 약 20 ml, 안정제 약 0.1 ml 내지 약 0.2 ml, 및 포름알데히드 약 8 ml 내지 약 10 ml를 함유할 수 있다.
동 건욕/보충제는, 예를 들면, 황산구리 약 6 중량부 내지 약 12 중량부, 폴리에틸렌글리콜 약 1 중량부 내지 약 1.5 중량부, 안정제 약 0.01 중량부 내지 약 0.02 중량부, 및 물 약 78 중량부 내지 약 80 중량부를 함유할 수 있다.
알칼리 보충제는, 예를 들면, 수산화나트륨 약 40 중량부 내지 약 50 중량부, 안정제 약 0.01 중량부 내지 약 0.02 중량부, 및 물 약 50 중량부 내지 약 60 중량부를 함유할 수 있다.
착화제는, 예를 들면, 수산화나트륨 약 49 내지 약 50 중량부, 안정제 약 0.01 중량부 내지 약 0.02 중량부, 및 물 약 50 내지 약 51 중량부를 함유할 수 있다.
안정제는, 예를 들면, 포타슘셀레노시아네이트 약 0.2 중량부 내지 약 0.3 중량부, 시안화칼륨 약 5 중량부 내지 약 6 중량부, 수산화나트륨 약 0.3 중량부 내지 약 0.4 중량부, 및 물 약 92 중량부 내지 약 93 중량부를 함유할 수 있다.
예를 들어, 구리를 재질로 하는 제 1 도금층(410)을 제공하기 위하여, 촉매가 부여된 수지 구조체를, 무전해 구리 도금액에, 약 41도 내지 약 55도에서, 약 0.5 내지 약 0.7 ㎛/10min 의 석출 속도로 침지한 후 수세할 수 있다.
이후에는 반복적으로 다른 도금층을 도금액을 제공하여 도금 공정이 더 수행될 수 있다.
상기 도전층(40)은 함몰부(21)의 깊이를 넘어서는 범위로 까지 적층될 수 있다. 이에 따르면 통전되는 면적을 크게 하여 도전층(40)의 저항을 줄일 수 있고, 저항에 의한 발열량을 줄일 수 있다. 물론, 이 같은 구성에 본 발명의 사상이 제한되지는 않는다.
도 11은 상기 본딩층이 제공되는 것을 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 상기 본딩층(50)은, 도전층(40)의 상측에 저온 솔더 페이스트를 도포할 수 있다. 또한, 상기 저온 솔더 페이스트에 전극이 정렬되는 위치로 광원(11)을 재치한 다음에, 리플로우 머신을 통과시키는 것에 의해서 제공될 수 있다. 상기 리플로우 공정 중에 상기 저온 솔더 페이스트에서 불필요한 부분은 제거되고, 도전성분이 남아 도전층(40)과 광원(11)이 통전될 수 있다.
상기 저온 솔더 페이스트는, 160도 정도에서 사용이 가능한 OM525를 사용할 수 있다. 상기 리플로우 공정 중에 상대적으로 저온 분위기가 조성되기 때문에, 절연층(20)과 히트싱크(120)의 박리, 및 도전층(40)과 절연층(20)의 박리가 억제될 수 있다. 이는 제품 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 12는 상기 광원의 상측에 렌즈가 더 설치되는 것을 도시한다.
상기 광원(11)의 상측에 렌즈(141)가 제공된다. 상기 렌즈(141)는 광원(11)을 차폐하고, 광원(11)에서 생성된 광을 굴절 및 확산시킬 수 있다. 렌즈(141)는 그 형상에 따라 광원(11)에서 생성된 빛의 확산각이 결정될 수 있다. 예를 들면, 렌즈(141)는 볼록한 형태로 광원(11)을 몰딩할 수 있다. 구체적으로, 렌즈(141)는 광을 투과하는 재질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 렌즈(141)는 투명한 실리콘, 에폭시, 및 기타 수지 재질로 형성될 수 있다. 또한, 렌즈(141)는 외부의 수분 및 충격에서 광원(11)을 보호할 수 있도록, 광원(11)이 외부환경과 격리되게 광원(11)을 감싸게 배치될 수 있다.
더욱 구체적으로, 조립의 편의성을 위해, 렌즈(141)는 절연층(20)과 대응되게 형성된 렌즈 커버(142)(도 6 참조)에 배치될 수 있다. 렌즈 커버(142)는 절연층(20)의 상면에 절연층(20)과 대응되게 형성될 수 있다. 렌즈 커버(142)에 위치되는 렌즈(141)는 광원(11)과 중첩되는 위치에 배치될 수 있다. 렌즈 커버(142)는 안착부(121)에 내부에 안착되어 광원(11)과 외부를 수밀할 수 있다.
도 13은 광원모듈을 포함하는 조명기기의 사시도이다.
도 13을 참조하면, 실시예의 조명기기(1000)는 광원모듈(100)이 결합되는 공간을 제공하고 외관을 형성하는 본체(1100)와, 본체의 일측에 결합되어 본체에 전원을 공급하는 전원부(미도시)가 내장되고, 지지부와 연결하는 연결부(1200)를 포함할 수 있다. 실시예의 조명기기(1000)는 실내 또는 실외에 설치될 수 있다. 예를 들면, 실시예의 조명기기(1000)는 가로등으로 사용될 수 있다. 본체(1100)는 적어도 2개의 광원모듈(100)이 위치하는 공간을 제공할 수 있는 다수의 프레임(1110)이 형성될 수 있다. 연결부(1200)는 내부에 전원부가 내장되고, 외부에 본체를 고정하는 지지부(미도시)와 본체를 연결한다.
실시예의 조명기기(1000)를 사용하면, 굴뚝효과로 인해 광원모듈(100)에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각할 수 있고, 별도의 팬을 사용하지 않아서 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 신속한 제조공정, 저렴한 제조비용, 대량생산의 용이성, 제품수율의 향상이라는 효과로 인하여, 조명기기의 생산에 있어서 많은 장점을 기대할 수 있고, 특히 저렴하고 고속으로 제품을 제작할 수 있기 때문에 발광 다이오드를 사용하는 조명기기의 확산에 널리 기여하는 계기를 제공할 수 있다.
11: 광원
120: 히트싱크
20: 절연층
40: 도전층
120: 히트싱크
20: 절연층
40: 도전층
Claims (20)
- 빛을 제공하는 적어도 하나의 광원;
상기 광원을 지지하는 몸체가 포함되고,
상기 몸체에는,
상기 광원으로부터의 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크;
상기 히트싱크의 적어도 일부 표면에 제공되는 전기적 절연 성질을 가지는 절연층; 및
상기 절연층에 접하고, 상기 광원으로 전기를 인가하는 통로 영역에 적어도 제공되고, 상기 광원과 접하는 도전층이 포함되는 광원모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전층과 상기 절연층이 접하는 면에 제공되는 금속접합면이 포함되는 광원모듈. - 제 2 항에 있어서,
상기 절연층에는 상기 절연층의 상면에서 안쪽으로 함몰되는 함몰부를 포함하는 광원모듈. - 제 3 항에 있어서,
상기 금속접합면은 상기 함몰부의 저면에 제공되는 광원모듈. - 제 4 항에 있어서,
상기 절연층은 상기 함몰부의 안에 제공되는 광원모듈. - 제 2 항에 있어서,
상기 금속 접합면은 금속 핵, 및 트랜치 중의 적어도 하나를 포함하는 면인 광원모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전층은 구리, 니켈, 은, 및 금 중에서 선택되는 금속이 단층으로 제공되는 광원모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전층은 구리, 니켈, 은, 및 금 중에서 선택되는 금속 중에서, 같은 금속 또는 다른 금속이 다층으로 도금되어 제공되는 광원모듈. - 제 8 항에 있어서,
상기 도전층의 하측에는 구리가 적층되고, 상측에는 니켈이 적층되어 제공되는 광원모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 도전층은 상기 절연층의 상면에서 더 돌출되는 광원모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 광원과 상기 도전층의 사이에는 본딩층이 개입되고,
상기 본딩층에는 저온 솔더 페이스트가 사용되는 광원모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 몸체에는 방열핀 및 공기 안내부가 더 제공되고, 상기 방열핀 및 상기 공기 안내부의 표면에 상기 절연층이 제공되는 광원모듈. - 빛을 제공하는 적어도 하나의 광원;
상기 광원을 지지하는 몸체가 포함되고,
상기 몸체에는,
상기 광원으로부터의 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크;
전기적 절연 성질을 가지고 상기 히트싱크의 전체 표면에 도포되고, 제 1 두께 영역과 상기 제 1 두께 영역에 비하여 얇은 두께인 제 2 두께 영역을 가지는 절연층; 및
상기 제 2 두께 영역에 제공되고, 상기 광원으로 전기를 인가하는 통로 영역에 적어도 제공되는 도금층이 포함되는 광원모듈. - 빛을 제공하는 적어도 하나의 광원;
상기 광원을 지지하는 몸체가 포함되고,
상기 몸체에는,
상기 광원으로부터의 열을 흡수하여 외부로 발산하는 히트싱크;
상기 히트싱크의 적어도 일부 표면에 제공되는 전기적 절연 성질을 가지는 절연층;
상기 절연층에 제공되고, 상기 광원으로 전기를 인가하는 통로 영역에 적어도 제공되는 도전층;
상기 도전층이 적층될 수 있도록 레이저 가공에 의해서 상기 절연층이 함몰되어 제공되는 함몰부; 및
상기 광원에서 생성된 빛을 굴절시키는 렌즈가 포함되는 광원모듈. - 제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항의 광원모듈이 사용되는 조명기기.
- 히트싱크를 제공하는 것;
히트싱크의 적어도 일부 표면에 절연층이 적층되는 것;
상기 절연층에 적어도 요철을 포함하는 금속접합면을 제공하는 것;
상기 금속접합면에 도전층을 제공하는 것; 및
상기 도전층에 광원을 체결하는 것이 포함되는 광원모듈의 제조방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 금속접합면의 표면은 거칠거나, 상기 표면에 금속 핵이 있는 광원모듈의 제조방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 금속접합면은 상기 절연층이 함몰되는 바닥면에 제공되는 광원모듈의 제조방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 도전층을 제공하는 것은, 적어도 한 차례의 도금공정으로 수행되는 광원모듈의 제조방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 절연층은 상기 히트싱크의 표면 전체에 적층되는 광원모듈의 제조방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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