WO2012002629A1 - Light-emitting diode module - Google Patents

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WO2012002629A1
WO2012002629A1 PCT/KR2010/008953 KR2010008953W WO2012002629A1 WO 2012002629 A1 WO2012002629 A1 WO 2012002629A1 KR 2010008953 W KR2010008953 W KR 2010008953W WO 2012002629 A1 WO2012002629 A1 WO 2012002629A1
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WO
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emitting diode
light emitting
metal substrate
conductive layer
insulating layer
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PCT/KR2010/008953
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Inventor
김영주
이문호
신민호
임동수
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연세대학교 산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting diode (LED) module.
  • LED light emitting diode
  • LEDs light emitting diodes
  • advantages such as eco-friendliness, energy efficiency, and long life.
  • large displays have a light emitting diode as a “back light unit”, and their use is being expanded to automotive lighting and indoor / outdoor lighting.
  • high output of individual light emitting diode elements is essential. The heat generated by the high power consumption causes the temperature rise of the light emitting diode device.
  • PCB printed circuit board
  • An object of the present invention is to provide a light emitting diode module capable of effectively dissipating heat generated from a light emitting diode element.
  • a light emitting diode module for achieving the above object is a metal substrate; An insulating layer formed on the first region of the metal substrate; A first conductive layer formed in a second region of the metal substrate; A second conductive layer formed on the insulating layer; A first lead frame formed on the first conductive layer; A second lead frame formed on the second conductive layer; And a light emitting diode device disposed on the first and second lead frames.
  • the insulating layer is characterized in that it is patterned on top of the metal substrate.
  • the insulating layer is formed by partially patterning an oxide film of the metal substrate.
  • the insulating layer is formed using an anodizing process.
  • a part of the light emitting diode device may be connected to the metal substrate through the first conductive layer and the first lead frame.
  • the light emitting diode device is bonded to a portion of the surface of the metal substrate and the first and second lead frames.
  • the metal substrate is an aluminum substrate, and the conductive layer is characterized in that the copper layer.
  • the insulating layer may be an oxide film of the metal substrate.
  • a light emitting diode module including: a metal substrate including a reflection angle formed on a first surface thereof; A light emitting diode element positioned inside the reflection angle and formed on the first surface of the metal substrate; First and second through holes adjacent to the light emitting diode element and penetrating the metal substrate to form a positive electrode and a negative electrode of the light emitting diode element; An insulating layer formed on the inner surfaces of the first and second through holes and the second surface of the metal substrate; A first conductive layer adjacent to the first through hole and formed in a portion of the insulating layer formed on the second surface; A second conductive layer adjacent to the second through hole and formed on another portion of the insulating layer formed on the second surface; A first connector pin extending from the first through hole to the first conductive layer; A second connector pin extending from the second through hole to the second conductive layer; And a lead frame connecting the first and second connector pins and the light emitting diode element to each other, where
  • the connector pin is a 'P' shaped connector pin.
  • the lead frame may be a wire electrically connecting the connector pins to the positive electrode and the negative electrode of the light emitting diode device, respectively.
  • a light emitting diode module for achieving the above object is a metal substrate; First and second through holes formed in the metal substrate; An insulating layer formed on an inner surface of the first and second through holes, a first surface of the metal substrate, and a portion of a second surface of the metal substrate between the first and second through holes; A first conductive layer adjacent to the first through hole and formed in a portion of the insulating layer formed on the first surface; A second conductive layer adjacent to the second through hole and formed on another portion of the insulating layer formed on the first surface of the metal substrate; A first connector pin extending from the first through hole to the first conductive layer; A second connector pin extending from the second through hole to the second conductive layer; A first lead frame formed on a second surface of the metal substrate positioned between the first and second through holes and connected to the first connector pin; A second lead frame formed on an insulating layer formed on a portion of the second surface of the metal substrate and connected to the second connector pin; A second surface of the metal substrate positioned between the
  • the light emitting diode device is in contact with a second surface of the metal substrate positioned between the first and second through holes.
  • the metal substrate is characterized in that the aluminum substrate.
  • the insulating layer may be an oxide film of the metal substrate.
  • a portion of the light emitting diode element is in contact with a second surface of the metal substrate positioned between the first and second through holes, and another portion of the light emitting diode element is in contact with the first lead frame and the second lead. It is characterized in that the contact on the frame.
  • the light emitting diode module according to the embodiment of the present invention has an effect of effectively dissipating heat generated from the light emitting diode element by conducting heat generated from the light emitting diode element to a metal substrate without passing through an insulating layer. There is.
  • FIG. 1 is a view showing a light emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a light emitting diode module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a light emitting diode module according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a package of a light emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view illustrating a comparison of temperatures of light emitting diode modules according to light emitting diode power.
  • a light emitting diode module may effectively release heat generated from a light emitting diode element by conducting heat generated from the light emitting diode element to a metal substrate without passing through an insulating layer. Will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is a view showing a light emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
  • a light emitting diode module includes a metal substrate (for example, an aluminum base substrate) 11; An insulating layer 12a formed on a portion (first region) of the metal substrate 11; A conductive layer (first conductive layer and second conductive layer) (for example, a copper thin film layer) 13 formed on the insulating layer 12a and another portion (second region) of the metal substrate 11, respectively; ; A lead frame (first lead frame and second lead frame) 15 formed on the conductive layers (first conductive layer and second conductive layer) (for example, copper thin film layer) 13; It consists of a light emitting diode (light emitting diode package) 14 disposed on the lead frame 15.
  • the lead frame 15 of the LED package is bonded to a portion of the surface of the metal substrate 11 and the conductive layer 13.
  • the insulating layer 12b is formed on the bottom (bottom portion) of the metal substrate (eg, aluminum base substrate) 11.
  • the metal substrate eg, aluminum base substrate
  • the bottom part may be formed to have a thickness of about 15 because only the current portion needs to be blocked.
  • the lower insulating layer 12b performs an electrical insulation process because one portion of the lead frame of the LED package directly communicates with the metal substrate 11.
  • An aluminum oxide film of the metal substrate (eg, aluminum base substrate) 11 may be used as the insulating layers 12a-12b, and the insulating layer 12a may be partially patterned (or etched) of the aluminum oxide film. May be formed only on a portion of the metal substrate (eg, an aluminum base substrate) 11.
  • the metal substrate eg, an aluminum base substrate
  • PCB metal printed circuit board
  • the present invention forms a partial insulating layer 12a based on a metal substrate having a pattern for contact between the light emitting diode and the metal substrate, and copper copper foil (conductive layer 13) on the partial insulating layer 12a.
  • the partial insulating layer 12a may be generated using an anodizing process.
  • the light emitting diode module according to the embodiment of the present invention does not form an insulating layer that causes the deterioration of heat dissipation performance between the light emitting diode (LED) 14 and a part of the surface of the metal substrate 11. In this way (part of the light emitting diode is connected to the surface of the metal substrate through the conductive layer and the lead frame), heat generated from the light emitting diode 14 can be effectively released. That is, in the light emitting diode module according to the embodiment of the present invention, since the oxide film (insulating layer 12a) is formed only in the portion where the circuit pattern is formed, it is possible to effectively discharge heat generated from the light emitting diode.
  • FIG. 2 is a view showing a light emitting diode module according to another embodiment of the present invention. That is, FIG. 2 is a structure for bonding the light emitting diode and the metal substrate, and is applicable to a "chip on board” type in which the light emitting diode module is directly mounted.
  • a light emitting diode module includes a metal base substrate 112 including a reflection angle 160; A light emitting diode element (or LED chip) 120 positioned in the reflection angle 160 and formed on the surface of the metal base substrate 112; First and second through holes 150a-150b adjacent to the light emitting diode device 120 and formed in the metal base substrate 112 to form a positive electrode and a negative electrode of the light emitting diode device 120.
  • the light emitting diode device 120 is mounted on the metal base
  • the reflection angle 160 is formed on the metal base substrate 112, and may be manufactured by forming a groove in an upper portion (first surface) of the metal base substrate 112.
  • the light emitting diode element (or LED chip) 120 is positioned inside the reflection angle 160 (eg, a central portion of the groove) and is in contact with the surface of the metal base substrate 112.
  • the first and second through holes 150a-150b are formed in the groove of the metal base substrate 112 to be adjacent to the light emitting diode element 120 to form a positive electrode and a negative electrode of the light emitting diode element 120. It is formed by vertically penetrating part of.
  • the insulating layer 111 may have an inner surface (wall surface) of the first and second through holes 150a-150b and a lower surface of the metal base substrate 112 (reflection angle 160 or light emitting diode element 120). Surface in opposite directions).
  • the first conductive layer 170a is adjacent to the first through hole 150a and is formed on a portion of the insulating layer 111 formed on the lower surface of the metal base substrate 112.
  • the second conductive layer 170b is adjacent to the second through hole 150b and is formed on another portion of the insulating layer 111 formed on the lower surface of the metal base substrate 112.
  • the first connector pin 130a extends from the first through hole 150a to the first conductive layer 170a.
  • the first connector pin 130a is inserted into the first through hole 150a and extends to the lower portion of the metal substrate 112. That is, the first connector pin 130a has a '-' shape extending from the first through hole 150a to the first conductive layer 170a formed under the metal substrate 112.
  • the second connector pin 130b extends from the second through hole 150b to the second conductive layer 170b.
  • the second connector pin 130b is inserted into the second through hole 150b and extends to the bottom of the metal substrate 112. That is, the second connector pin 130b has a '-' shape extending from the second through hole 150b to the second conductive layer 170b formed under the metal substrate 112.
  • the lead frame (eg, a gold wire) 140 connects the first connector pin 130a and the light emitting diode element 120 to each other, and the second connector pin 130b and the light emitting diode element. Connect 120 to each other. That is, the gold wire 140 is bonded to the light emitting diode element 120 and each of the first and second connector pins (the positive electrode and the negative electrode) to flow the current.
  • the reflection angle 160 generated for the light emitting efficiency of the light emitting diode device 120 may be viewed as one unit, and may be formed in a number of units according to the "application". In addition, the number of light emitting diodes 120 inside the reflection angle 160 is not limited.
  • the light emitting diode module according to another embodiment of the present invention is a method for bonding an LED package rather than an “LED chip”.
  • a light emitting diode module includes a metal substrate 220; First and second through holes formed in the metal substrate 220; Insulating layers 210 and 210a formed on inner surfaces of the first and second through holes, lower surfaces of the metal substrate 220, and upper portions of the metal substrate 220 between the first and second through holes.
  • the light emitting diode device 250 is in contact with the surface of the metal substrate 220 is formed with the insulating layer (210, 210a) to improve the heat dissipation effect.
  • the first conductive layer 260a is formed on a portion of the insulating layer 210 adjacent to the first through hole and formed on the lower surface of the metal base substrate 220.
  • the second conductive layer 260b is adjacent to the second through hole and is formed on another portion of the insulating layer 210 formed on the lower surface of the metal base substrate 220.
  • the first connector pin 230a extends from the first through hole to the first conductive layer 260a.
  • the first connector pin 230a is inserted into the first through hole and extends to the lower portion of the metal substrate 220. That is, the first connector pin 230a has a '-' shape extending from the first through hole to the first conductive layer 260a formed under the metal substrate 220.
  • the second connector pin 230b extends from the second through hole to the second conductive layer 260b.
  • the second connector pin 230b is inserted into the second through hole and extends to the lower portion of the metal substrate 220. That is, the second connector pin 230b has a '-' shape extending from the second through hole to the second conductive layer 260b formed under the metal substrate 220.
  • the first lead frame 240a connects the first connector pin 230a and the light emitting diode element 250 to each other, and the second lead frame 240b connects the second connector pin 230b and the light emission.
  • the diode elements 120 are connected to each other. That is, the first and second lead frames 240a-240b are connected to the light emitting diode device 250 and the first and second connector pins (positive electrode and negative electrode), respectively, for the flow of current.
  • FIG. 4 is a view showing a package of a light emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
  • the LED package As shown in FIG. 4, it consists of the aluminum substrate 310, the insulating layer 320 laminated
  • the LED package may be configured in five pieces and includes an LED chip, a lead frame, and a light emitting diode mold (or LED chip). A portion of the light emitting diode mold is in contact with the aluminum substrate 310.
  • the package of the LED module according to an embodiment of the present invention may be configured in various forms.
  • the hole of the patterned aluminum substrate may be manufactured to prevent the conduction between the lead frames in the LED package, and the lead frame portion in which the LED chip is mounted is bonded with the metal.
  • three types of "Prepreg insulation layer" of epoxy resin produced at 100um thickness, an oxide insulation layer which can be produced at 50um thickness, and a metal substrate (PCB) having a partial oxide insulation layer proposed in the present invention The simulation was performed according to (Type).
  • the surface of the light emitting diode module has a natural convection boundary condition of 27 ° C., and considering that the efficiency of the light emitting diode is 20 to 30%, the input power per volume of the unit chip in the light emitting diode package is 80%. It was assumed that heat was generated.
  • FIG. 5 is a view illustrating a comparison of temperatures of light emitting diode modules according to light emitting diode power.
  • the partial anodizing structure may use a higher power LED in the range of 10 to 30% compared to an LED module having an epoxy layer and an anodizing layer.
  • the new module structure proposed in the present invention can utilize up to 4W LED power while the epoxy layer and anodizing layer are used as the insulating layer.
  • the modular structure with up to 3.5W is available.
  • the light emitting diode module according to the embodiment of the present invention, heat generated from the light emitting diode element by conducting heat generated in the light emitting diode element to a metal substrate (Metal PCB) without passing through the insulating layer. Can be effectively released.
  • Metal PCB Metal substrate

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Abstract

The present invention relates to a light-emitting diode (LED) module capable of effectively dissipating heat generated by an LED device. For this purpose, the LED module according to the present invention comprises: a metal substrate; an insulation layer formed on a first region of the metal substrate; a first conductive layer formed on a second region of the metal substrate; a second conductive layer formed on the insulation layer; a first lead frame formed on the first conductive layer; a second lead frame formed on the second conductive layer; and an LED device disposed on the first and second lead frames.

Description

발광다이오드 모듈Light emitting diode module
본 발명은 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode (LED) module.
일반적으로, 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 친환경, 에너지 효율, 고수명 등의 장점을 바탕으로 기존광원을 대체하는 과정에 있다. 현재 대형 디스플레이에는 "Back Light Unit"으로 발광다이오드가 적용되고 있으며, 자동차 조명 및 실/내외 조명으로 그 활용의 폭이 확대되고 있는 실정이다. 하지만 현재 수십~수백 W급의 일반조명을 발광다이오드로 대체하기 위해서는 개별 발광다이오드 소자의 고출력화는 필수적이다. 높은 소비전력에 의해 발생하는 열은 발광다이오드 소자의 온도상승을 일으킨다. 이는 단기적으로는 광효율의 저하와 직접적으로 관계되며, 장기적으로는 발광다이오드 소자의 수명을 감소시키는 요인이 되어 발광다이오드 소자의 신뢰성을 저하시킨다. 따라서, 발광다이오드 조명에서의 방열은 필수적이며, 열이 최종 "Heat sink"를 통해 주위로 방출되기까지의 과정에서 열 전달 효과를 높일 수 있는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. In general, light emitting diodes (LEDs) are in the process of replacing existing light sources based on advantages such as eco-friendliness, energy efficiency, and long life. Currently, large displays have a light emitting diode as a “back light unit”, and their use is being expanded to automotive lighting and indoor / outdoor lighting. However, in order to replace tens to hundreds of W-class general lighting with light emitting diodes, high output of individual light emitting diode elements is essential. The heat generated by the high power consumption causes the temperature rise of the light emitting diode device. This is directly related to the deterioration of light efficiency in the short term, and in the long term, it is a factor of reducing the lifespan of the light emitting diode elements, thereby reducing the reliability of the light emitting diode elements. Therefore, heat dissipation in the light emitting diode illumination is essential, and researches on how to improve the heat transfer effect in the process until the heat is released to the surroundings through the final "Heat sink" is actively in progress.
최근에는, 고출력 발광다이오드의 적용으로 인해, 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)의 선정은 방열 효과에 큰 영향을 미치게 되었다. 저방열성 문제를 가지고 있는 기존의 에폭시 수지 기판의 사용은 줄고 있으며, 최근에는 메탈 베이스 기판(Metal PCB)과 같은 고방열성 기판이 대부분 발광다이오드 모듈에 적용되고 있다. Recently, due to the application of a high output light emitting diode, the selection of a printed circuit board (PCB) has a great influence on the heat dissipation effect. The use of existing epoxy resin substrates having low heat dissipation problems is decreasing, and recently, high heat dissipation substrates such as metal base substrates (metal PCBs) have been applied to light emitting diode modules.
본 발명의 목적은, 발광다이오드 소자로부터 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 발광다이오드 모듈을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a light emitting diode module capable of effectively dissipating heat generated from a light emitting diode element.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 모듈은, 메탈 기판과; 상기 메탈 기판의 제1 영역에 형성된 절연층과; 상기 메탈 기판의 제2 영역에 형성된 제1 도전층과; 상기 절연층 상에 형성된 제2 도전층과; 상기 제1 도전층 상에 형성된 제1 리드 프레임과; 상기 제2 도전층 상에 형성된 제2 리드 프레임과; 상기 제1 및 제2 리드 프레임 상에 배치되는 발광다이오드 소자를 포함한다.A light emitting diode module according to the present invention for achieving the above object is a metal substrate; An insulating layer formed on the first region of the metal substrate; A first conductive layer formed in a second region of the metal substrate; A second conductive layer formed on the insulating layer; A first lead frame formed on the first conductive layer; A second lead frame formed on the second conductive layer; And a light emitting diode device disposed on the first and second lead frames.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 절연층은 상기 메탈 기판의 상부에 패터닝된 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the insulating layer is characterized in that it is patterned on top of the metal substrate.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 절연층은 상기 메탈 기판의 산화막을 일부 패터닝함으로써 형성된 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the insulating layer is formed by partially patterning an oxide film of the metal substrate.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 절연층은 아노다이징 공정을 이용하여 형성된 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the insulating layer is formed using an anodizing process.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 발광다이오드 소자의 일부는 상기 제1 도전층 및 상기 제1 리드 프레임을 통해 상기 메탈 기판에 연결되는 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, a part of the light emitting diode device may be connected to the metal substrate through the first conductive layer and the first lead frame.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 발광다이오드 소자는 상기 메탈 기판의 일부 표면 및 상기 제1 및 제2 리드 프레임 상에 본딩되는 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the light emitting diode device is bonded to a portion of the surface of the metal substrate and the first and second lead frames.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 메탈 기판은 알루미늄 기판이며, 상기 도전층은 구리 층인 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the metal substrate is an aluminum substrate, and the conductive layer is characterized in that the copper layer.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 절연층은 상기 메탈 기판의 산화막인 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the insulating layer may be an oxide film of the metal substrate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 모듈은, 제1면에 형성된 반사각을 포함하는 메탈 기판과; 상기 반사각 내부에 위치하고, 상기 메탈 기판의 상기 제1 면상에 형성된 발광다이오드 소자와; 상기 발광다이오드 소자의 양전극 및 음전극을 형성하기 위해, 상기 발광다이오드 소자에 인접하고, 상기 메탈 기판을 관통하는 제1 및 제2 관통홀과; 상기 제1 및 제2 관통홀의 내부 표면 및 상기 메탈 기판의 제2면상에 형성된 절연층과; 상기 제1 관통홀에 인접하고, 상기 제2 면상에 형성된 절연층의 일부에 형성된 제1 도전층과; 상기 제2 관통홀에 인접하고, 상기 제2면상에 형성된 절연층의 다른 일부에 형성된 제2 도전층과; 상기 제1 관통홀로부터 상기 제1 도전층까지 연장되는 제1 커넥터 핀과; 상기 제2 관통홀로부터 상기 제2 도전층까지 연장되는 제2 커넥터 핀과; 상기 제1 및 제2 커넥터 핀과 상기 발광다이오드 소자를 서로 연결하는 리드 프레임을 포함하며, 상기 제1면과 상기 제2면은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a light emitting diode module including: a metal substrate including a reflection angle formed on a first surface thereof; A light emitting diode element positioned inside the reflection angle and formed on the first surface of the metal substrate; First and second through holes adjacent to the light emitting diode element and penetrating the metal substrate to form a positive electrode and a negative electrode of the light emitting diode element; An insulating layer formed on the inner surfaces of the first and second through holes and the second surface of the metal substrate; A first conductive layer adjacent to the first through hole and formed in a portion of the insulating layer formed on the second surface; A second conductive layer adjacent to the second through hole and formed on another portion of the insulating layer formed on the second surface; A first connector pin extending from the first through hole to the first conductive layer; A second connector pin extending from the second through hole to the second conductive layer; And a lead frame connecting the first and second connector pins and the light emitting diode element to each other, wherein the first surface and the second surface are opposite to each other.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 커넥터 핀은 ‘ㄱ’자 형상의 커넥터 핀인 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the connector pin is a 'P' shaped connector pin.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 리드 프레임은 상기 발광다이오드 소자의 양전극 및 음전극에 상기 커넥터 핀을 각각 전기적으로 연결하는 와이어인 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the lead frame may be a wire electrically connecting the connector pins to the positive electrode and the negative electrode of the light emitting diode device, respectively.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광다이오드 모듈은, 메탈 기판과; 상기 메탈 기판에 형성되는 제1 및 제2 관통홀과; 상기 제1 및 제2 관통홀의 내부 표면, 상기 메탈 기판의 제1면 및 상기 제1 및 제2 관통홀 사이의 상기 메탈 기판의 제2면 일부에 형성된 절연층과; 상기 제1 관통홀에 인접하고, 상기 제1면상에 형성된 절연층의 일부에 형성된 제1 도전층과; 상기 제2 관통홀에 인접하고, 상기 메탈 기판의 제1 표면상에 형성된 절연층의 다른 일부에 형성된 제2 도전층과; 상기 제1 관통홀로부터 상기 제1 도전층까지 연장되는 제1 커넥터 핀과; 상기 제2 관통홀로부터 상기 제2 도전층까지 연장되는 제2 커넥터 핀과; 상기 제1 및 제2 관통홀 사이에 위치한 상기 메탈 기판의 제2면에 형성되고, 상기 제1 커넥터 핀과 연결되는 제1 리드 프레임과; 상기 메탈 기판의 제2면 일부에 형성된 절연층 상에 형성되고, 상기 제2 커넥터 핀과 연결되는 제2 리드 프레임과; 상기 제1 및 제2 관통홀 사이에 위치한 상기 메탈 기판의 제2면, 상기 제1 리드 프레임 및 상기 제2 리드 프레임 상에 위치하는 발광다이오드 소자를 포함하며, 상기 제1면과 상기 제2면은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 한다.A light emitting diode module according to the present invention for achieving the above object is a metal substrate; First and second through holes formed in the metal substrate; An insulating layer formed on an inner surface of the first and second through holes, a first surface of the metal substrate, and a portion of a second surface of the metal substrate between the first and second through holes; A first conductive layer adjacent to the first through hole and formed in a portion of the insulating layer formed on the first surface; A second conductive layer adjacent to the second through hole and formed on another portion of the insulating layer formed on the first surface of the metal substrate; A first connector pin extending from the first through hole to the first conductive layer; A second connector pin extending from the second through hole to the second conductive layer; A first lead frame formed on a second surface of the metal substrate positioned between the first and second through holes and connected to the first connector pin; A second lead frame formed on an insulating layer formed on a portion of the second surface of the metal substrate and connected to the second connector pin; A second surface of the metal substrate positioned between the first and second through holes, a light emitting diode element positioned on the first lead frame and the second lead frame, wherein the first surface and the second surface Is characterized in that the opposite directions.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 발광다이오드 소자는 상기 제1 및 제2 관통홀 사이에 위치한 상기 메탈 기판의 제2면에 접촉되는 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the light emitting diode device is in contact with a second surface of the metal substrate positioned between the first and second through holes.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 메탈 기판은 알루미늄 기판인 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the metal substrate is characterized in that the aluminum substrate.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 절연층은 상기 메탈 기판의 산화막인 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, the insulating layer may be an oxide film of the metal substrate.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 발광다이오드 소자의 일부는 상기 제1 및 제2 관통홀 사이에 위치한 상기 메탈 기판의 제2면에 접촉되고, 다른 일부는 상기 제1 리드 프레임 및 상기 제2 리드 프레임 상에 접촉되는 것을 특징으로 한다.As an example related to the present invention, a portion of the light emitting diode element is in contact with a second surface of the metal substrate positioned between the first and second through holes, and another portion of the light emitting diode element is in contact with the first lead frame and the second lead. It is characterized in that the contact on the frame.
본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 모듈은, 발광다이오드 소자에서 발생하는 열을 절연층을 경유하지 않고 메탈 기판(Metal PCB)에 전도시킴으로써, 발광다이오드 소자로부터 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 효과가 있다.The light emitting diode module according to the embodiment of the present invention has an effect of effectively dissipating heat generated from the light emitting diode element by conducting heat generated from the light emitting diode element to a metal substrate without passing through an insulating layer. There is.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 모듈을 나타낸 도이다.1 is a view showing a light emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 모듈을 나타낸 도이다. 2 is a view showing a light emitting diode module according to another embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 모듈을 나타낸 도이다.3 is a view showing a light emitting diode module according to another embodiment of the present invention.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 모듈의 패키지를 나타낸 도이다. 4 is a view showing a package of a light emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
도5는 발광다이오드 파워에 따른 발광다이오드 모듈들의 온도를 비교하여 나타낸 도이다.5 is a view illustrating a comparison of temperatures of light emitting diode modules according to light emitting diode power.
이하에서는, 발광다이오드 소자에서 발생하는 열을 절연층을 경유하지 않고 메탈 기판(Metal PCB)에 전도시킴으로써, 발광다이오드 소자로부터 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 모듈을 도1 내지 도5를 참조하여 설명한다. Hereinafter, a light emitting diode module according to an exemplary embodiment of the present invention may effectively release heat generated from a light emitting diode element by conducting heat generated from the light emitting diode element to a metal substrate without passing through an insulating layer. Will be described with reference to FIGS.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 모듈을 나타낸 도이다.1 is a view showing a light emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
도1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 모듈은, 메탈 기판(예를 들면, 알루미늄 베이스 기판)(11)과; 상기 메탈 기판(11)의 일부(제1 영역)에 형성된 절연층(12a)과; 상기 절연층(12a) 및 상기 메탈 기판(11)의 다른 일부(제2 영역) 상에 각각 형성된 도전층(제1 도전층 및 제2 도전층)(예를 들면, 구리 박막층)(13)과; 상기 도전층(제1 도전층 및 제2 도전층)(예를 들면, 구리 박막층)(13) 상에 형성된 리드 프레임(제1 리드 프레임 및 제2 리드 프레임)(15)과; 상기 리드 프레임(15) 상에 배치되는 발광다이오드(발광다이오드 패키지)(Light Emitting Diode, LED)(14)로 구성된다.As shown in Fig. 1, a light emitting diode module according to an embodiment of the present invention includes a metal substrate (for example, an aluminum base substrate) 11; An insulating layer 12a formed on a portion (first region) of the metal substrate 11; A conductive layer (first conductive layer and second conductive layer) (for example, a copper thin film layer) 13 formed on the insulating layer 12a and another portion (second region) of the metal substrate 11, respectively; ; A lead frame (first lead frame and second lead frame) 15 formed on the conductive layers (first conductive layer and second conductive layer) (for example, copper thin film layer) 13; It consists of a light emitting diode (light emitting diode package) 14 disposed on the lead frame 15.
상기 발광다이오드 패키지의 리드프레임(15)은, 상기 메탈 기판(11)의 일부 표면 및 상기 도전층(13) 상에 본딩(bonding)된다.The lead frame 15 of the LED package is bonded to a portion of the surface of the metal substrate 11 and the conductive layer 13.
상기 절연층(12b)은 상기 메탈 기판(예를 들면, 알루미늄 베이스 기판)(11)의 하부(bottom 부분)에 형성된다. 예를 들면, 상기 메탈 기판(예를 들면, 알루미늄 베이스 기판)(11)의 상부(top 부분)의 패턴된 아노다이징 절연층이 절연 내압이 낮아지는 것을 방지하기 위해 50이상의 절연층을 생성한 것과 달리, 하부(bottom) 부분은 전류의 흐름만 막아주면 되기 때문에 15정도의 두께만 가지도록 형성될 수 있다. 상기 하부의 절연층(12b)은 LED 패키지의 리드 프레임중 한 부분이 메탈 기판(11)과 바로 통하므로 전기적인 절연 처리를 수행한다.The insulating layer 12b is formed on the bottom (bottom portion) of the metal substrate (eg, aluminum base substrate) 11. For example, unlike the patterned anodizing insulating layer on the top of the metal substrate (eg, an aluminum base substrate) 11, which produces more than 50 insulating layers to prevent the dielectric breakdown voltage from being lowered. The bottom part may be formed to have a thickness of about 15 because only the current portion needs to be blocked. The lower insulating layer 12b performs an electrical insulation process because one portion of the lead frame of the LED package directly communicates with the metal substrate 11.
상기 메탈 기판(예를 들면, 알루미늄 베이스 기판)(11)의 알루미늄 산화막은 상기 절연층(12a-12b)으로 이용될 수 있으며, 상기 알루미늄 산화막을 일부 패터닝(또는 식각)함으로써 상기 절연층(12a)을 상기 메탈 기판(예를 들면, 알루미늄 베이스 기판)(11)의 일부에만 형성할 수 있다. 예를 들면, 종래 기술에 따른 메탈 인쇄 회로 기판(PCB)의 경우는 메탈 기판상에 절연층, 그 절연층 상에 구리 동박의 회로 패턴을 갖는 게 보통이다. 반면, 본 발명은 발광다이오드와 메탈 기판과의 접촉을 위해 패턴을 가진 메탈 기판을 토대로 부분 절연층(12a)을 형성하고, 그 부분 절연층(12a) 상에 구리 동박(도전층(13))을 형성한다. 이러한 방법을 위해 아노다이징 공정(Anodizing Process)을 이용하여 부분 절연층(12a)을 생성할 수도 있다.An aluminum oxide film of the metal substrate (eg, aluminum base substrate) 11 may be used as the insulating layers 12a-12b, and the insulating layer 12a may be partially patterned (or etched) of the aluminum oxide film. May be formed only on a portion of the metal substrate (eg, an aluminum base substrate) 11. For example, in the case of a metal printed circuit board (PCB) according to the prior art, it is common to have an insulating layer on the metal substrate and a circuit pattern of copper copper foil on the insulating layer. On the other hand, the present invention forms a partial insulating layer 12a based on a metal substrate having a pattern for contact between the light emitting diode and the metal substrate, and copper copper foil (conductive layer 13) on the partial insulating layer 12a. To form. For this method, the partial insulating layer 12a may be generated using an anodizing process.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 모듈은, 상기 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED)(14)와 메탈 기판(11)의 일부 표면 사이에 방열 성능 저하의 원인인 절연층을 형성하지 않음으로써(발광다이오드의 일부가 메탈 기판의 표면에 도전층 및 리드 프레임을 통해 연결됨으로써), 발광다이오드(14)로부터 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 모듈은, 회로 패턴이 형성되는 부분만 산화막(절연층(12a))이 생성되기 때문에 발광다이오드로부터 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있다. Therefore, the light emitting diode module according to the embodiment of the present invention does not form an insulating layer that causes the deterioration of heat dissipation performance between the light emitting diode (LED) 14 and a part of the surface of the metal substrate 11. In this way (part of the light emitting diode is connected to the surface of the metal substrate through the conductive layer and the lead frame), heat generated from the light emitting diode 14 can be effectively released. That is, in the light emitting diode module according to the embodiment of the present invention, since the oxide film (insulating layer 12a) is formed only in the portion where the circuit pattern is formed, it is possible to effectively discharge heat generated from the light emitting diode.
도2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 모듈을 나타낸 도이다. 즉, 도2는 발광다이오드와 메탈 기판과의 본딩을 위한 구조로서, 발광다이오드 모듈을 바로 실장하는 "Chip on Board" 타입에 적용 가능하다. 2 is a view showing a light emitting diode module according to another embodiment of the present invention. That is, FIG. 2 is a structure for bonding the light emitting diode and the metal substrate, and is applicable to a "chip on board" type in which the light emitting diode module is directly mounted.
도2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광다이오드 모듈은, 반사각(160)을 포함하는 메탈 베이스 기판(112)과; 상기 반사각(160) 내부에 위치하고, 상기 메탈 베이스 기판(112)의 표면상에 형성된 발광다이오드 소자(또는 LED chip)(120)와; 상기 발광다이오드 소자(120)의 양전극 및 음전극을 형성하기 위해, 상기 발광다이오드 소자(120)에 인접하고, 상기 메탈 베이스 기판(112)에 형성되는 제1 및 제2 관통홀(150a-150b)과; 상기 제1 및 제2 관통홀(150a-150b)의 내부 표면 및 상기 메탈 베이스 기판(112)의 하부 표면(반사각(160)의 반대 방향에 위치한 표면)상에 형성된 절연층(111)과; 상기 제1 관통홀(150a)에 인접하고, 상기 메탈 베이스 기판(112)의 하부 표면상에 형성된 절연층(111)의 일부에 형성된 제1 도전층(170a)과; 상기 제2 관통홀(150b)에 인접하고, 상기 메탈 베이스 기판(112)의 하부 표면상에 형성된 절연층(111)의 다른 일부에 형성된 제2 도전층(170b)과; 상기 제1 관통홀(150a)로부터 상기 제1 도전층(170a)까지 연장되는 제1 커넥터 핀(130a)과; 상기 제2 관통홀(150b)로부터 상기 제2 도전층(170b)까지 연장되는 제2 커넥터 핀(130b)과; 상기 제 및 제2 커넥터 핀(130a-130b)과 상기 발광다이오드 소자(120)를 각각 서로 연결하는 리드 프레임(예를 들면, 골드 와이어)(140)로 구성된다. 여기서, 상기 절연층(111)이 형성된 메탈 인쇄 회로기판(110)에 발광다이오드 소자(120)가 방열 효과 향상을 위해 메탈 베이스 기판(112)상에 실장 된다. As shown in FIG. 2, a light emitting diode module according to another embodiment of the present invention includes a metal base substrate 112 including a reflection angle 160; A light emitting diode element (or LED chip) 120 positioned in the reflection angle 160 and formed on the surface of the metal base substrate 112; First and second through holes 150a-150b adjacent to the light emitting diode device 120 and formed in the metal base substrate 112 to form a positive electrode and a negative electrode of the light emitting diode device 120. ; An insulating layer 111 formed on an inner surface of the first and second through holes 150a-150b and a lower surface of the metal base substrate 112 (a surface located in a direction opposite to the reflection angle 160); A first conductive layer 170a adjacent to the first through hole 150a and formed on a portion of the insulating layer 111 formed on the lower surface of the metal base substrate 112; A second conductive layer 170b adjacent to the second through hole 150b and formed on another portion of the insulating layer 111 formed on the lower surface of the metal base substrate 112; A first connector pin (130a) extending from the first through hole (150a) to the first conductive layer (170a); A second connector pin (130b) extending from the second through hole (150b) to the second conductive layer (170b); A lead frame (eg, a gold wire) 140 connecting the first and second connector pins 130a-130b and the light emitting diode element 120 to each other is configured. Here, the light emitting diode device 120 is mounted on the metal base substrate 112 to improve the heat dissipation effect on the metal printed circuit board 110 having the insulating layer 111 formed thereon.
먼저, 상기 반사각(160)은 상기 메탈 베이스 기판(112)에 형성되며, 상기 메탈 베이스 기판(112)의 상부(제1면)에 홈을 형성함으로써 제조될 수 있다.First, the reflection angle 160 is formed on the metal base substrate 112, and may be manufactured by forming a groove in an upper portion (first surface) of the metal base substrate 112.
상기 발광다이오드 소자(또는 LED chip)(120)는 상기 반사각(160) 내부(예를 들면, 홈의 중앙 부분)에 위치하고, 상기 메탈 베이스 기판(112)의 표면상에 접촉된다.The light emitting diode element (or LED chip) 120 is positioned inside the reflection angle 160 (eg, a central portion of the groove) and is in contact with the surface of the metal base substrate 112.
상기 제1 및 제2 관통홀(150a-150b)은, 상기 발광다이오드 소자(120)의 양전극 및 음전극을 형성하기 위해, 상기 발광다이오드 소자(120)에 인접하도록 상기 메탈 베이스 기판(112)의 홈의 일부를 수직으로 관통함으로써 형성된다.The first and second through holes 150a-150b are formed in the groove of the metal base substrate 112 to be adjacent to the light emitting diode element 120 to form a positive electrode and a negative electrode of the light emitting diode element 120. It is formed by vertically penetrating part of.
상기 절연층(111)은 상기 제1 및 제2 관통홀(150a-150b)의 내부 표면(벽면) 및 상기 메탈 베이스 기판(112)의 하부 표면(반사각(160) 또는 발광다이오드 소자(120)의 반대 방향에 위치한 표면)상에 형성된다.The insulating layer 111 may have an inner surface (wall surface) of the first and second through holes 150a-150b and a lower surface of the metal base substrate 112 (reflection angle 160 or light emitting diode element 120). Surface in opposite directions).
상기 제1 도전층(170a)은 상기 제1 관통홀(150a)에 인접하고, 상기 메탈 베이스 기판(112)의 하부 표면상에 형성된 절연층(111)의 일부에 형성된다.The first conductive layer 170a is adjacent to the first through hole 150a and is formed on a portion of the insulating layer 111 formed on the lower surface of the metal base substrate 112.
상기 제2 도전층(170b)은 상기 제2 관통홀(150b)에 인접하고, 상기 메탈 베이스 기판(112)의 하부 표면상에 형성된 절연층(111)의 다른 일부에 형성된다.The second conductive layer 170b is adjacent to the second through hole 150b and is formed on another portion of the insulating layer 111 formed on the lower surface of the metal base substrate 112.
상기 제1 커넥터 핀(130a)은 상기 제1 관통홀(150a)로부터 상기 제1 도전층(170a)까지 연장된다. 예를 들면, 상기 제1 커넥터 핀(130a)은 상기 제1 관통 홀(150a)에 삽입되고, 상기 메탈 기판(112)의 하부까지 연장된다. 즉, 상기 제1 커넥터 핀(130a)은 상기 제1 관통 홀(150a)로부터 상기 메탈 기판(112)의 하부에 형성된 상기 제1 도전층(170a)까지 연장된 ‘ㄱ’ 자 형상을 갖는다.The first connector pin 130a extends from the first through hole 150a to the first conductive layer 170a. For example, the first connector pin 130a is inserted into the first through hole 150a and extends to the lower portion of the metal substrate 112. That is, the first connector pin 130a has a '-' shape extending from the first through hole 150a to the first conductive layer 170a formed under the metal substrate 112.
상기 제2 커넥터 핀(130b)은 상기 제2 관통홀(150b)로부터 상기 제2 도전층(170b)까지 연장된다. 예를 들면, 상기 제2 커넥터 핀(130b)은 상기 제2 관통 홀(150b)에 삽입되고, 상기 메탈 기판(112)의 하부까지 연장된다. 즉, 상기 제2 커넥터 핀(130b)은 상기 제2 관통 홀(150b)로부터 상기 메탈 기판(112)의 하부에 형성된 상기 제2 도전층(170b)까지 연장된 ‘ㄱ’ 자 형상을 갖는다. The second connector pin 130b extends from the second through hole 150b to the second conductive layer 170b. For example, the second connector pin 130b is inserted into the second through hole 150b and extends to the bottom of the metal substrate 112. That is, the second connector pin 130b has a '-' shape extending from the second through hole 150b to the second conductive layer 170b formed under the metal substrate 112.
상기 리드 프레임(예를 들면, 골드 와이어)(140)은, 상기 제1 커넥터 핀(130a)과 상기 발광다이오드 소자(120)를 서로 연결하고, 상기 제2 커넥터 핀(130b)과 상기 발광다이오드 소자(120)를 서로 연결한다. 즉, 전류의 흐름을 위해 발광다이오드 소자(120)와 제1 및 제2 커넥터 핀(양전극, 음전극) 각각에 골드 와이어(140)로 본딩시킨다. The lead frame (eg, a gold wire) 140 connects the first connector pin 130a and the light emitting diode element 120 to each other, and the second connector pin 130b and the light emitting diode element. Connect 120 to each other. That is, the gold wire 140 is bonded to the light emitting diode element 120 and each of the first and second connector pins (the positive electrode and the negative electrode) to flow the current.
상기 발광다이오드 소자(120)의 발광 효율을 위해 생성된 반사각(160)을 하나의 단위로 볼 수 있으며, "Application"에 따라 수많은 단위로 형성될 수도 있다. 또한, 상기 반사각(160) 내부의 발광다이오드 소자(120)의 수도 제한이 없다. The reflection angle 160 generated for the light emitting efficiency of the light emitting diode device 120 may be viewed as one unit, and may be formed in a number of units according to the "application". In addition, the number of light emitting diodes 120 inside the reflection angle 160 is not limited.
도3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 모듈을 나타낸 도이다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 모듈은, "LED chip"이 아닌 LED 패키지를 본딩시키기 위한 방법이다. 3 is a view showing a light emitting diode module according to another embodiment of the present invention. The light emitting diode module according to another embodiment of the present invention is a method for bonding an LED package rather than an “LED chip”.
도3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광다이오드 모듈은, 메탈 기판(220)과; 상기 메탈 기판(220)에 형성되는 제1 및 제2 관통홀과; 상기 제1 및 제2 관통홀의 내부 표면, 상기 메탈 기판(220)의 하부 표면 및 상기 제1 및 제2 관통홀 사이의 상기 메탈 기판(220)의 상부 일부에 형성된 절연층(210, 210a)과; 상기 제1 관통홀에 인접하고, 상기 메탈 베이스 기판(220)의 하부 표면상에 형성된 절연층(210)의 일부에 형성된 제1 도전층(260a)과; 상기 제2 관통홀에 인접하고, 상기 메탈 베이스 기판(220)의 하부 표면상에 형성된 절연층(210)의 다른 일부에 형성된 제2 도전층(260b)과; 상기 제1 관통홀로부터 상기 제1 도전층(260a)까지 연장되는 제1 커넥터 핀(230a)과; 상기 제2 관통홀로부터 상기 제2 도전층(260b)까지 연장되는 제2 커넥터 핀(230b)과; 상기 제1 및 제2 관통홀 사이에 위치한 상기 메탈 기판(220)의 표면에 형성되고, 상기 제1 커넥터 핀(230a)과 연결되는 제1 리드 프레임(240a)과; 상기 메탈 기판(220)의 상부 일부에 형성된 절연층(210a) 상에 형성되고, 상기 제2 커넥터 핀(230b)과 연결되는 제2 리드 프레임(240b)과; 상기 제1 및 제2 관통홀 사이에 위치한 상기 메탈 기판(220)의 표면, 상기 제1 리드 프레임(240a) 및 상기 제2 리드 프레임(240b) 상에 위치하는 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED) 소자(또는 LED chip)(250)로 구성된다. As shown in FIG. 3, a light emitting diode module according to another embodiment of the present invention includes a metal substrate 220; First and second through holes formed in the metal substrate 220; Insulating layers 210 and 210a formed on inner surfaces of the first and second through holes, lower surfaces of the metal substrate 220, and upper portions of the metal substrate 220 between the first and second through holes. ; A first conductive layer 260a adjacent to the first through hole and formed on a portion of the insulating layer 210 formed on the lower surface of the metal base substrate 220; A second conductive layer (260b) adjacent to the second through hole and formed on another portion of the insulating layer (210) formed on the lower surface of the metal base substrate (220); A first connector pin 230a extending from the first through hole to the first conductive layer 260a; A second connector pin 230b extending from the second through hole to the second conductive layer 260b; A first lead frame (240a) formed on a surface of the metal substrate (220) positioned between the first and second through holes and connected to the first connector pin (230a); A second lead frame (240b) formed on an insulating layer (210a) formed on an upper portion of the metal substrate (220) and connected to the second connector pin (230b); Light Emitting Diodes (LEDs) positioned on the surface of the metal substrate 220, the first lead frame 240a, and the second lead frame 240b disposed between the first and second through holes. Element (or LED chip) 250.
여기서, 상기 발광다이오드 소자(250)는 방열 효과 향상을 위해 상기 절연층(210, 210a)이 형성된 메탈 기판(220)의 표면에 접촉된다.Here, the light emitting diode device 250 is in contact with the surface of the metal substrate 220 is formed with the insulating layer (210, 210a) to improve the heat dissipation effect.
상기 제1 도전층(260a)은 상기 제1 관통홀에 인접하고, 상기 메탈 베이스 기판(220)의 하부 표면상에 형성된 절연층(210)의 일부에 형성된다.The first conductive layer 260a is formed on a portion of the insulating layer 210 adjacent to the first through hole and formed on the lower surface of the metal base substrate 220.
상기 제2 도전층(260b)은 상기 제2 관통홀에 인접하고, 상기 메탈 베이스 기판(220)의 하부 표면상에 형성된 절연층(210)의 다른 일부에 형성된다.The second conductive layer 260b is adjacent to the second through hole and is formed on another portion of the insulating layer 210 formed on the lower surface of the metal base substrate 220.
상기 제1 커넥터 핀(230a)은 상기 제1 관통홀로부터 상기 제1 도전층(260a)까지 연장된다. 예를 들면, 상기 제1 커넥터 핀(230a)은 상기 제1 관통 홀에 삽입되고, 상기 메탈 기판(220)의 하부까지 연장된다. 즉, 상기 제1 커넥터 핀(230a)은 상기 제1 관통 홀로부터 상기 메탈 기판(220)의 하부에 형성된 상기 제1 도전층(260a)까지 연장된 ‘ㄱ’ 자 형상을 갖는다.The first connector pin 230a extends from the first through hole to the first conductive layer 260a. For example, the first connector pin 230a is inserted into the first through hole and extends to the lower portion of the metal substrate 220. That is, the first connector pin 230a has a '-' shape extending from the first through hole to the first conductive layer 260a formed under the metal substrate 220.
상기 제2 커넥터 핀(230b)은 상기 제2 관통홀로부터 상기 제2 도전층(260b)까지 연장된다. 예를 들면, 상기 제2 커넥터 핀(230b)은 상기 제2 관통 홀에 삽입되고, 상기 메탈 기판(220)의 하부까지 연장된다. 즉, 상기 제2 커넥터 핀(230b)은 상기 제2 관통 홀로부터 상기 메탈 기판(220)의 하부에 형성된 상기 제2 도전층(260b)까지 연장된 ‘ㄱ’ 자 형상을 갖는다. The second connector pin 230b extends from the second through hole to the second conductive layer 260b. For example, the second connector pin 230b is inserted into the second through hole and extends to the lower portion of the metal substrate 220. That is, the second connector pin 230b has a '-' shape extending from the second through hole to the second conductive layer 260b formed under the metal substrate 220.
상기 제1 리드 프레임(240a)은 상기 제1 커넥터 핀(230a)과 상기 발광다이오드 소자(250)를 서로 연결하고, 상기 제2 리드 프레임(240b)은 상기 제2 커넥터 핀(230b)과 상기 발광다이오드 소자(120)를 서로 연결한다. 즉, 상기 제1 및 제2 리드 프레임(240a-240b)은 전류의 흐름을 위해 발광다이오드 소자(250)와 제1 및 제2 커넥터 핀(양전극, 음전극) 각각에 연결된다. The first lead frame 240a connects the first connector pin 230a and the light emitting diode element 250 to each other, and the second lead frame 240b connects the second connector pin 230b and the light emission. The diode elements 120 are connected to each other. That is, the first and second lead frames 240a-240b are connected to the light emitting diode device 250 and the first and second connector pins (positive electrode and negative electrode), respectively, for the flow of current.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 소자의 구조(예를 들면, 전체산화막 절연층, 부분 산화막 절연층)에 대한 열특성 효과를 시뮬레이션을 통해 설명한다. Hereinafter, effects of thermal characteristics on the structure (eg, the entire oxide film insulating layer and the partial oxide film insulating layer) of the light emitting diode device according to the embodiment of the present invention will be described through simulation.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 모듈의 패키지를 나타낸 도이다. 4 is a view showing a package of a light emitting diode module according to an embodiment of the present invention.
도4에 도시한 바와 같이, 알루미늄 기판(310)과, 그 알루미늄 기판(310)의 위층에 적층된 절연층(320)과, 그리고 LED 패키지로 구성된다. 상기 LED 패키지는, 5개로 구성될 수 있으며, LED 칩과 리드 프레임(Lead frame), 그리고 발광다이오드 몰드(Mold)(또는 LED 칩)로 구성된다. 상기 발광다이오드 몰드(Mold)의 일부는 상기 알루미늄 기판(310)에 접촉된다. 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 모듈의 패키지는 다양한 형태로 구성될 수도 있다.As shown in FIG. 4, it consists of the aluminum substrate 310, the insulating layer 320 laminated | stacked on the aluminum substrate 310, and LED package. The LED package may be configured in five pieces and includes an LED chip, a lead frame, and a light emitting diode mold (or LED chip). A portion of the light emitting diode mold is in contact with the aluminum substrate 310. The package of the LED module according to an embodiment of the present invention may be configured in various forms.
패터닝 되어진 알루미늄 기판의 홀(hole)은 LED 패키지 내부의 리드 프레임간의 통전을 막아주기 위해 제조될 수 있으며, LED 칩이 실장된 리드 프레임 부분이 메탈과 본딩이 된다. 이 구조를 토대로 100um두께로 생성된 에폭시 수지의 "Prepreg 절연층", 50um 두께로 생성될 수 있는 산화막 절연층, 그리고 본 발명에서 제시한 부분 산화막 절연층을 가진 메탈 기판(PCB)의 3가지 타입(Type)에 따른 시뮬레이션을 진행하였다.The hole of the patterned aluminum substrate may be manufactured to prevent the conduction between the lead frames in the LED package, and the lead frame portion in which the LED chip is mounted is bonded with the metal. Based on this structure, three types of "Prepreg insulation layer" of epoxy resin produced at 100um thickness, an oxide insulation layer which can be produced at 50um thickness, and a metal substrate (PCB) having a partial oxide insulation layer proposed in the present invention The simulation was performed according to (Type).
또한, 각각 2W부터 4.5W까지의 입력 파워(Input Power)에 따른 발광다이오드 모듈의 온도 분포를 알아봄으로써 부분 절연층을 가진 메탈 기판에서의 방열 효과를 정량적으로 보여주었다. 열 해석 시뮬레이션은 상용 CFD(computational fluid dynamics) 프로그램인 "Fluent"를 사용했다. In addition, by examining the temperature distribution of the light emitting diode module according to the input power (Input Power) from 2W to 4.5W, respectively, quantitatively showed the heat dissipation effect on the metal substrate with the partial insulation layer. Thermal simulations used "Fluent", a commercial computational fluid dynamics (CFD) program.
발광다이오드 모듈의 표면은 27℃의 자연대류 경계조건을 부여하고, 발광다이오드의 효율이 20~30%임을 고려하여 발광다이오드 패키지 내부의 단위 칩의 볼륨당 입력 파워(Input Power)(80%)의 열이 발생하는 것으로 하였다.The surface of the light emitting diode module has a natural convection boundary condition of 27 ° C., and considering that the efficiency of the light emitting diode is 20 to 30%, the input power per volume of the unit chip in the light emitting diode package is 80%. It was assumed that heat was generated.
도5는 발광다이오드 파워에 따른 발광다이오드 모듈들의 온도를 비교하여 나타낸 도이다.5 is a view illustrating a comparison of temperatures of light emitting diode modules according to light emitting diode power.
도5에 도시한 바와 같이, 에폭시 층(epoxy layer)과 아노다이징 층(layer)을 가지고 있는 LED 모듈에 비해 부분 아노다이징 구조는 10~30%범위에서 더 높은 파워(Power)의 LED를 이용할 수 있다. 예를 들어, LED 조명의 신뢰성을 유지하는데 70℃의 온도 이하로 칩의 온도가 유지되어야 한다면, 본 발명에서 제시한 새로운 모듈 구조는 4W LED 파워까지 이용가능한 반면 에폭시 층, 아노다이징 층을 절연층으로 가진 모듈 구조는 3.5W까지 이용가능하다.As shown in FIG. 5, the partial anodizing structure may use a higher power LED in the range of 10 to 30% compared to an LED module having an epoxy layer and an anodizing layer. For example, if the chip temperature should be kept below 70 ° C to maintain the reliability of the LED lighting, the new module structure proposed in the present invention can utilize up to 4W LED power while the epoxy layer and anodizing layer are used as the insulating layer. The modular structure with up to 3.5W is available.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 모듈은, 발광다이오드 소자에서 발생하는 열을 절연층을 경유하지 않고 메탈 기판(Metal PCB)에 전도시킴으로써, 발광다이오드 소자로부터 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있다.As described in detail above, the light emitting diode module according to the embodiment of the present invention, heat generated from the light emitting diode element by conducting heat generated in the light emitting diode element to a metal substrate (Metal PCB) without passing through the insulating layer. Can be effectively released.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (16)

  1. 메탈 기판과; A metal substrate;
    상기 메탈 기판의 제1 영역에 형성된 절연층과;An insulating layer formed on the first region of the metal substrate;
    상기 메탈 기판의 제2 영역에 형성된 제1 도전층과;A first conductive layer formed in a second region of the metal substrate;
    상기 절연층 상에 형성된 제2 도전층과;A second conductive layer formed on the insulating layer;
    상기 제1 도전층 상에 형성된 제1 리드 프레임과;A first lead frame formed on the first conductive layer;
    상기 제2 도전층 상에 형성된 제2 리드 프레임과;A second lead frame formed on the second conductive layer;
    상기 제1 및 제2 리드 프레임 상에 배치되는 발광다이오드 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.And a light emitting diode device disposed on the first and second lead frames.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 절연층은 상기 메탈 기판의 상부에 패터닝된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.The insulating layer is a light emitting diode module, characterized in that patterned on top of the metal substrate.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 절연층은 상기 메탈 기판의 산화막을 일부 패터닝함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.The insulating layer is a light emitting diode module, characterized in that formed by partially patterning the oxide film of the metal substrate.
  4. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    상기 절연층은 아노다이징 공정을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.The insulating layer is a light emitting diode module, characterized in that formed using an anodizing process.
  5. 제1항에 있어서, 상기 발광다이오드 소자의 일부는,The method of claim 1, wherein a portion of the light emitting diode device,
    상기 제1 도전층 및 상기 제1 리드 프레임을 통해 상기 메탈 기판에 연결되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.And a light emitting diode module connected to the metal substrate through the first conductive layer and the first lead frame.
  6. 제1항에 있어서, 상기 발광다이오드 소자는, The method of claim 1, wherein the light emitting diode device,
    상기 메탈 기판의 일부 표면 및 상기 제1 및 제2 리드 프레임 상에 본딩되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.A light emitting diode module, characterized in that bonded on the surface of the metal substrate and the first and second lead frame.
  7. 제1항에 있어서, 상기 메탈 기판은 알루미늄 기판이며, 상기 도전층은 구리 층인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.The light emitting diode module of claim 1, wherein the metal substrate is an aluminum substrate, and the conductive layer is a copper layer.
  8. 제1항에 있어서, 상기 절연층은,The method of claim 1, wherein the insulating layer,
    상기 메탈 기판의 산화막인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.Light emitting diode module, characterized in that the oxide film of the metal substrate.
  9. 제1면에 형성된 반사각을 포함하는 메탈 기판과;A metal substrate including a reflection angle formed on the first surface;
    상기 반사각 내부에 위치하고, 상기 메탈 기판의 상기 제1 면상에 형성된 발광다이오드 소자와;A light emitting diode element positioned inside the reflection angle and formed on the first surface of the metal substrate;
    상기 발광다이오드 소자의 양전극 및 음전극을 형성하기 위해, 상기 발광다이오드 소자에 인접하고, 상기 메탈 기판을 관통하는 제1 및 제2 관통홀과;First and second through holes adjacent to the light emitting diode element and penetrating the metal substrate to form a positive electrode and a negative electrode of the light emitting diode element;
    상기 제1 및 제2 관통홀의 내부 표면 및 상기 메탈 기판의 제2면상에 형성된 절연층과;An insulating layer formed on the inner surfaces of the first and second through holes and the second surface of the metal substrate;
    상기 제1 관통홀에 인접하고, 상기 제2 면상에 형성된 절연층의 일부에 형성된 제1 도전층과;A first conductive layer adjacent to the first through hole and formed in a portion of the insulating layer formed on the second surface;
    상기 제2 관통홀에 인접하고, 상기 제2면상에 형성된 절연층의 다른 일부에 형성된 제2 도전층과;A second conductive layer adjacent to the second through hole and formed on another portion of the insulating layer formed on the second surface;
    상기 제1 관통홀로부터 상기 제1 도전층까지 연장되는 제1 커넥터 핀과;A first connector pin extending from the first through hole to the first conductive layer;
    상기 제2 관통홀로부터 상기 제2 도전층까지 연장되는 제2 커넥터 핀과; A second connector pin extending from the second through hole to the second conductive layer;
    상기 제1 및 제2 커넥터 핀과 상기 발광다이오드 소자를 서로 연결하는 리드 프레임을 포함하며, 상기 제1면과 상기 제2면은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈. And a lead frame connecting the first and second connector pins and the light emitting diode element to each other, wherein the first surface and the second surface are opposite to each other.
  10. 제9항에 있어서, 상기 커넥터 핀은,The method of claim 9, wherein the connector pin,
    ‘ㄱ’자 형상의 커넥터 핀인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.Light emitting diode module, characterized in that the connector pin of the "-" shape.
  11. 제9항에 있어서, 상기 리드 프레임은,The method of claim 9, wherein the lead frame,
    상기 발광다이오드 소자의 양전극 및 음전극에 상기 커넥터 핀을 각각 전기적으로 연결하는 와이어인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.And a wire for electrically connecting the connector pins to the positive electrode and the negative electrode of the light emitting diode element.
  12. 메탈 기판과; A metal substrate;
    상기 메탈 기판에 형성되는 제1 및 제2 관통홀과; First and second through holes formed in the metal substrate;
    상기 제1 및 제2 관통홀의 내부 표면, 상기 메탈 기판의 제1면 및 상기 제1 및 제2 관통홀 사이의 상기 메탈 기판의 제2면 일부에 형성된 절연층과; An insulating layer formed on an inner surface of the first and second through holes, a first surface of the metal substrate, and a portion of a second surface of the metal substrate between the first and second through holes;
    상기 제1 관통홀에 인접하고, 상기 제1면상에 형성된 절연층의 일부에 형성된 제1 도전층과;A first conductive layer adjacent to the first through hole and formed in a portion of the insulating layer formed on the first surface;
    상기 제2 관통홀에 인접하고, 상기 메탈 기판의 제1 표면상에 형성된 절연층의 다른 일부에 형성된 제2 도전층과;A second conductive layer adjacent to the second through hole and formed on another portion of the insulating layer formed on the first surface of the metal substrate;
    상기 제1 관통홀로부터 상기 제1 도전층까지 연장되는 제1 커넥터 핀과;A first connector pin extending from the first through hole to the first conductive layer;
    상기 제2 관통홀로부터 상기 제2 도전층까지 연장되는 제2 커넥터 핀과; A second connector pin extending from the second through hole to the second conductive layer;
    상기 제1 및 제2 관통홀 사이에 위치한 상기 메탈 기판의 제2면에 형성되고, 상기 제1 커넥터 핀과 연결되는 제1 리드 프레임과;A first lead frame formed on a second surface of the metal substrate positioned between the first and second through holes and connected to the first connector pin;
    상기 메탈 기판의 제2면 일부에 형성된 절연층 상에 형성되고, 상기 제2 커넥터 핀과 연결되는 제2 리드 프레임과;A second lead frame formed on an insulating layer formed on a portion of the second surface of the metal substrate and connected to the second connector pin;
    상기 제1 및 제2 관통홀 사이에 위치한 상기 메탈 기판의 제2면, 상기 제1 리드 프레임 및 상기 제2 리드 프레임 상에 위치하는 발광다이오드 소자를 포함하며, 상기 제1면과 상기 제2면은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈. A second surface of the metal substrate positioned between the first and second through holes, a light emitting diode element positioned on the first lead frame and the second lead frame, wherein the first surface and the second surface The light emitting diode module, characterized in that the opposite direction.
  13. 제12항에 있어서, 상기 발광다이오드 소자는,The method of claim 12, wherein the light emitting diode device,
    상기 제1 및 제2 관통홀 사이에 위치한 상기 메탈 기판의 제2면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈. And a second surface of the metal substrate positioned between the first and second through holes.
  14. 제12항에 있어서, 상기 메탈 기판은 알루미늄 기판인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.The light emitting diode module of claim 12, wherein the metal substrate is an aluminum substrate.
  15. 제12항에 있어서, 상기 절연층은,The method of claim 12, wherein the insulating layer,
    상기 메탈 기판의 산화막인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.Light emitting diode module, characterized in that the oxide film of the metal substrate.
  16. 제12항에 있어서, 상기 발광다이오드 소자의 일부는 상기 제1 및 제2 관통홀 사이에 위치한 상기 메탈 기판의 제2면에 접촉되고, 상기 발광다이오드 소자의 다른 일부는 상기 제1 리드 프레임 및 상기 제2 리드 프레임 상에 접촉되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 모듈.The light emitting diode device of claim 12, wherein a portion of the light emitting diode element is in contact with a second surface of the metal substrate positioned between the first and second through holes, and another portion of the light emitting diode element is formed in the first lead frame and the The light emitting diode module, characterized in that the contact on the second lead frame.
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