KR100616413B1

KR100616413B1 - Light emitting diode and method of manufacturing the same

Info

Publication number: KR100616413B1
Application number: KR20040036621A
Authority: KR
Inventors: 이정훈; 이건영
Original assignee: 서울반도체 주식회사
Priority date: 2004-05-22
Filing date: 2004-05-22
Publication date: 2006-08-29
Also published as: KR20050111477A

Abstract

본 발명은 발광 다이오드 및 이의 제작 방법에 관한 것으로, 소정의 관통홀 및 관통홀을 포함하는 표면 영역에 형성된 전극을 포함하는 기판 및 발광 칩이 실장되며, 기판의 관통홀에 장착된 히트 싱크를 포함한다. 히트 싱크는 열 전도성이 큰 금속성 물질 또는 열전도성 물질이 다량 함유된 수지로 구성가능하다. 금속성의 히트 싱크는 관통홀에 강제 압입방식 또는 열 융착방식으로 장착하고, 열전도성수지의 히트 싱크는 기판에 인서트사출방식으로 장착하는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 얇은 기판에 히트싱크가 장착된 간단한 구조로 두께가 얇고 부피가 작으며, 제조가 쉽고 대량생산이 용이한 불량이 거의 없는 고출력 발광 다이오드 및 그 제조방법이 제공된다. 본 발광 다이오드는 환경친화적이고, 그 발광특성이 매우 우수한다.The present invention relates to a light emitting diode and a method of manufacturing the same, and includes a substrate including an electrode formed in a surface area including a predetermined through hole and a through hole, and a heat sink mounted in the through hole of the substrate. do. The heat sink may be composed of a metallic material having high thermal conductivity or a resin containing a large amount of thermal conductive material. The metallic heat sink is preferably mounted in the through-hole by a forced press-fit method or a thermal fusion method, and the heat sink of the thermal conductive resin is mounted on the substrate by an insert injection method. According to this, there is provided a high output light emitting diode and a method of manufacturing the same, which have a simple structure in which a heat sink is mounted on a thin substrate, which is thin in thickness and small in volume, which is easy to manufacture and easy to mass produce. This light emitting diode is environmentally friendly and its light emitting characteristics are very excellent.

발광 다이오드, 히트 싱크, 열 융착, 열 전도도, 몰딩, 방열Light Emitting Diodes, Heat Sinks, Thermal Fusion, Thermal Conductivity, Molding, Heat Dissipation

Description

발광 다이오드 및 이의 제작 방법{Light emitting diode and method of manufacturing the same}Light emitting diode and method of manufacturing the same

도 1은 종래의 발광 다이오드의 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view of a conventional light emitting diode.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 개략도이다. 2 and 3 are schematic views of a light emitting diode according to the present invention.

도 4는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ' 방향의 단면도이고, 도 5는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'방향이 단면도이다. 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view taken along the line III-III 'of FIG. 2, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV' of FIG. 3. 6 and 7 are cross-sectional views of light emitting diodes according to the present invention.

도 8 및 도 9는 본 발명의 발광 다이오드의 제작 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 8 and 9 are conceptual diagrams for explaining the manufacturing method of the light emitting diode of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 발광 칩 20 : 기판10 light emitting chip 20 substrate

30, 40 : 전극 31 : 양전극30, 40: electrode 31: positive electrode

32 : 양극 연결용 패드 40 : 제 2 전극32: pad for anode connection 40: second electrode

41 : 음전극 42 : 방열 패드41: negative electrode 42: heat dissipation pad

43 : 음극 연결용 패드 50 : 히트 싱크43: pad for cathode connection 50: heat sink

60 : 몰딩부 65 : 와이어60: molding part 65: wire

70 : 집광용 광학 렌즈 80 : 관통홀70 condensing optical lens 80 through hole

본 발명은 발광 다이오드 및 이의 제작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 별도의 하우징이 없는 간단한 구조로 고신뢰성 부품의 대량생산이 용이한 고출력 발광 다이오드 및 그 제작방법에 관한 것이다. The present invention relates to a light emitting diode and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a high output light emitting diode and a method for manufacturing the same, which is easy to mass-produce high reliability components with a simple structure without a separate housing.

도 1은 US 6,274,924호에 개시된 종래의 고출력 발광 다이오드의 분해사시도이다. 이 도면에 도시된 종래의 발광 다이오드는, 절연 하우징에 한 쌍의 리드프레임과 슬러그가 인서트사출된 표면실장형 패키지 구조를 가진다. 한 쌍의 리드프레임은 각각 슬러그와 열적 및 전기적으로 분리되어 있다.1 is an exploded perspective view of a conventional high power light emitting diode disclosed in US Pat. No. 6,274,924. The conventional light emitting diode shown in this figure has a surface mount package structure in which a pair of lead frames and slugs are injected into an insulating housing. The pair of leadframes are thermally and electrically separated from the slugs respectively.

슬러그는 열전도성이 큰 재질의 금속재로 제작되며, 그 상부에 특정한 반사컵이 형성되어 있다. 반사컵의 내부에는 열전달용 보조고정기가 부착되고, 그 상부에 발광칩이 실장된다. 발광칩의 양측 전극은 각각 전도성 와이어(도시않음)를 매개하여 각 리드프레임에 연결된다. 하우징의 상부에는 광학렌즈가 장착된다.The slug is made of metal with high thermal conductivity, and a specific reflective cup is formed on the top. Inside the reflecting cup, a subsidiary fixture for heat transfer is attached, and a light emitting chip is mounted thereon. Both electrodes of the light emitting chip are connected to each lead frame through conductive wires (not shown). An optical lens is mounted on the upper portion of the housing.

이러한 구성의 종래 발광 다이오드는, 발광칩에서 발생되는 열이 슬러그를 통해 방출된다. 따라서, 고전압을 인가하더라도 열방출이 용이하여, 휘도가 높고 밝은 발광 다이오드를 제공가능한 것이다. In the conventional light emitting diode having such a configuration, heat generated from the light emitting chip is released through the slug. Therefore, heat emission is easy even when a high voltage is applied, so that a light emitting diode having high brightness and brightness can be provided.

그런데, 이러한 종래의 발광 다이오드는, 복잡한 구조로 그 제작이 곤란하고, 특히, 인서트사출 성형시 수축계수와 팽창계수가 상이한 금속재 리드프레임 및 슬러그와 플라스틱재 하우징 사이의 틈새가 발생하여 불량률이 높은 문제가 있다. 최근에는 더욱이, 각종 제품에 무연(Lead Free) 납을 사용하는 추세인데, 통상적으로 고온을 요하는 무연 납땜방식의 특성상 플라스틱재도 용융온도가 높은 것을 채용하여야 하지만, 종래의 사출성형 금형에서는 사용할 수 없는 문제도 있다. However, such a conventional light emitting diode has a complicated structure, which is difficult to manufacture, and in particular, when insert molding is performed, a gap between a metal lead frame and a slug and a plastic housing having different shrinkage coefficients and expansion coefficients is generated, thereby causing a high defect rate. There is. In recent years, lead-free (lead free) lead is used in various products. In general, plastic materials having a high melting temperature should be adopted due to the characteristics of lead-free soldering methods that require high temperature, but they cannot be used in conventional injection molding molds. There is a problem.

종래의 발광 다이오드는 또한, 하우징의 구성상 필연적으로 그 부피가 크기 때문에, 소형화를 추구하는 다양한 전자기기에 쉽게 적용하기 곤란하고, 더욱이 그 큰 부피에 수반하는 관리비의 증가와 제조설비비의 증가는 제조단가 및 판매가격을 상승시키는 요인이 되고 있다.Conventional light emitting diodes are also inherently large in volume due to the configuration of the housing, and thus are difficult to be easily applied to various electronic devices seeking miniaturization. Furthermore, the increase in the management cost and the increase in manufacturing equipment costs associated with the large volume are manufactured. It is a factor that increases the unit price and selling price.

따라서, 본 발명은, 상기의 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 플라스틱재 하우징을 구비하지 않는 간단한 구조로 대량생산이 용이하며 불량이 거의 없는 휘도가 높고 밝기가 우수한 고출력 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is a simple structure having no plastic housing, easy to mass production, high brightness with high defects and almost no defects, and a high output light emitting diode having excellent brightness. It is an object to provide a method.

본 발명의 다른 목적은, 무연납방식을 채용할 수 있는 환경친화적인 고출력 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an environment-friendly high output light emitting diode which can employ a lead-free method and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은, 부피가 매우 작고 소형으로 다양한 전자기기에 매우 쉽게 응용가능하며, 특히, 제조단가 및 판매가격을 절감시킬 수 있는 발광 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide a light emitting diode and a method of manufacturing the same, which are very small in size and compact, which can be easily applied to various electronic devices, and in particular, can reduce manufacturing cost and selling price.

상기 목적은 본 발명에 따르면, 소정의 관통홀 및 상기 관통홀을 포함하는 표면 영역에 형성된 전극을 포함하는 기판; 및 발광 칩이 실장되며, 상기 기판의 상기 관통홀에 장착된 히트 싱크; 를 포함하여 구성된 발광 다이오드에 의하여 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a substrate including a predetermined through hole and an electrode formed on a surface area including the through hole; And a heat sink in which a light emitting chip is mounted and mounted in the through hole of the substrate. It is achieved by a light emitting diode comprising a.

여기서, 상기 히트 싱크는, 열 전도성이 큰 금속성 물질 또는 열전도성 물질이 다량 함유된 수지를 사용하여 제작가능하다. 이 때, 금속성 재질의 히트싱크는 상기 관통홀에 강제 압입방식 또는 열 융착방식으로 장착할 수 있고, 한편, 열전도성 수지의 히트싱크는 상기 기판에 인서트사출방식으로 장착할 수 있다. 열 융착 방식은 상기 히트 싱크에 열 융착이 가능한 소정의 물질을 코팅한 다음, 상기 히트싱크를 상기 관통홀에 삽입한 후 열처리함으로써 완성된다. Here, the heat sink may be manufactured using a metal material having high thermal conductivity or a resin containing a large amount of thermal conductive material. In this case, the heat sink of the metallic material may be mounted in the through-hole by a forced press method or a heat fusion method, while the heat sink of the thermal conductive resin may be mounted in the insert injection method on the substrate. The thermal fusion method is completed by coating a predetermined material capable of thermal fusion to the heat sink, and then inserting the heat sink into the through hole and heat treatment.

본 발광 다이오드에는 렌즈 형태, 평면 형태 및 소정의 표면거칠기를 가지는 광학 렌즈 형태 중 어느 일측으로 상기 기판의 상부를 봉지하는 몰딩부를 더 포함할 수 있다.The light emitting diode may further include a molding part encapsulating an upper portion of the substrate in one of a lens shape, a planar shape, and an optical lens shape having a predetermined surface roughness.

본 발명의 목적은 한편, 소정의 관통홀 주위에 제 1 및 제 2 전극이 형성된 기판, 발광칩 및 히트 싱크를 각각 마련하는 단계; 상기 히트 싱크를 상기 기판의 상기 관통홀에 강제압입방식, 열융착방식, 및 인서트사출방식중 어느 일측으로 장착하는 단계; 상기 히트 싱크에 상기 발광 칩을 실장하는 단계; 및 상기 기판을 몰딩하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 제작 방법에 의하여도 달성가능하다.An object of the present invention is to provide a substrate, a light emitting chip, and a heat sink, each having a first electrode and a second electrode formed around a predetermined through hole; Mounting the heat sink to any one of a forced injection method, a heat fusion method, and an insert injection method in the through hole of the substrate; Mounting the light emitting chip on the heat sink; And it can also be achieved by a light emitting diode manufacturing method comprising the step of molding the substrate.

이 때, 상기 히트 싱크를 상기 기판의 상기 관통홀에 장착하는 단계는, 상기 히트 싱크의 표면에 열 융착이 가능한 소정의 물질을 코팅하는 단계; 상기 관통홀에 상기 히트 싱크를 삽입하는 단계; 및 상기 히트 싱크가 삽입된 기판을 열처리하는 단계를 포함하여 간단히 구성할 수 있다.In this case, the mounting of the heat sink into the through hole of the substrate may include coating a predetermined material capable of heat fusion onto the surface of the heat sink; Inserting the heat sink into the through hole; And heat-treating the substrate into which the heat sink is inserted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Like numbers refer to like elements in the figures.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 개략도이고, 도 4는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ' 방향의 단면도, 그리고, 도 5는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ'방향이 단면도이다. 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 발광 다이오드의 단면도이다. 2 and 3 are schematic views of a light emitting diode according to the present invention, FIG. 4 is a sectional view taken along the line III-III 'of FIG. 2, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line IV-IV' of FIG. 6 and 7 are cross-sectional views of light emitting diodes according to the present invention.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 발광 다이오드는 전압에 따라 소정의 빛을 발광하는 발광 칩(10)과, 소정의 관통홀(Hole; 미도시)이 형성된 기판(20)과, 외부 전압을 발광 칩(10)에 전송하기 위해 기판(20)의 제 1 영역에 형성된 제 1 전극(30)과, 제 1 전극(30)과 전기적으로 분리되고, 외부 전압을 발광 칩(10)에 전송하기 위해 기판(20)의 제 2 영역 및 관통홀의 표면에 형성된 제 2 전극(40)과, 실장된 발광 칩(10)의 방열을 위해 기판(20)의 관통홀에 장착된 열 도전성의 히트 싱크(Heat Sink; 50)를 포함하되, 히트 싱크(50)와 제 2 전극(40)은 공차 없이 접착되도록 한다. Referring to these drawings, the light emitting diode of the present invention emits light with a light emitting chip 10 that emits a predetermined light according to a voltage, a substrate 20 having a predetermined through hole (not shown), and emits an external voltage. A first electrode 30 formed in the first region of the substrate 20 for transmission to the chip 10, and electrically isolated from the first electrode 30, for transmitting an external voltage to the light emitting chip 10. The second electrode 40 formed in the second region of the substrate 20 and the surface of the through hole and the heat conductive heat sink mounted in the through hole of the substrate 20 for heat dissipation of the mounted light emitting chip 10. And a sink 50, wherein the heat sink 50 and the second electrode 40 are bonded without tolerance.

본 발명의 발광 다이오드는 발광 칩(10)을 보호하기 위한 몰딩부(60)를 더 포함할 수 있다. 상기의 몰딩부는 평면 형상으로 형성하거나, 전체적으로 렌즈 형상으로 형성하거나, 평면 형상 상부에 렌즈 형상을 갖도록 형성할 수 있다. 또한 몰딩부는 프레즈넬 형상으로 형성할 수 있다. 즉, 그 표면에 소정의 거칠기를 가지도록 형성할 수 있으며, 이 때, 물결무늬 또는 칼날 무늬를 포함하는 다양한 형태의 무늬들로 구성가능하다. 발광 칩의 광 집적도 및 휘도를 향상시킬 수 있는 무늬형태(프레즈넬 형태)로 형성할 수 있다.The light emitting diode of the present invention may further include a molding part 60 for protecting the light emitting chip 10. The molding part may be formed in a planar shape, a lens shape as a whole, or may be formed to have a lens shape on the planar shape. In addition, the molding part may be formed in a Fresnel shape. That is, it can be formed to have a predetermined roughness on the surface, at this time, it can be composed of various types of patterns including a wave pattern or a blade pattern. The light emitting chip can be formed in a pattern (fresnel form) that can improve the light intensity and brightness of the light emitting chip.

또한, 본 발명의 발광 다이오드는 몰딩부(60) 상부에 집광용 광학 렌즈(70)를 더 포함할 수 있다. 몰딩부(60)는 열경화성 고분자 수지를 압출하는 방식으로 발광 칩(10)을 보호하도록 기판(20)상부에 형성할 수 있다. 집광용 광학 렌즈(70)는 몰딩부(60)와 일체화하여 형성할 수 있다. 즉, 열경화성 고분자 수지를 압출하는 방식으로 렌즈를 광학부의 중심에 형성하여 발광소자를 보호하는 열경화성 고분자 수지 압출성형 부품과 일체형으로 생산하는 것이 효과적이다. In addition, the light emitting diode of the present invention may further include a light collecting optical lens 70 on the molding unit 60. The molding part 60 may be formed on the substrate 20 to protect the light emitting chip 10 by extruding a thermosetting polymer resin. The light converging optical lens 70 may be formed integrally with the molding part 60. In other words, it is effective to form a lens in the center of the optical unit by extruding the thermosetting polymer resin to produce an integral part with the thermosetting polymer resin extrusion molded part protecting the light emitting device.

또한, 본 발명의 발광 다이오드는 발광 칩(10)과 제 1 전극(30)간을 전기적으로 연결하기 위한 와이어(65)를 더 포함할 수 있다. 또한, 히트 싱트(50)로 전기적 비 전도성의 물질을 사용할 경우, 발광 칩(10)과 제 1 전극(20)간을 전기적으로 연결하는 제 1 와이어(65)와, 발광 칩(10)과 제 2 전극(40)간을 전기적으로 연결하는 제 2 와이어(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또한, 전도성 접착제에 의해 발광 칩(10)이 열 도전성 히트 싱크(50)에 접속되는 안착부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 안착부는 실버 페이스트를 이용할 수 있다. In addition, the light emitting diode of the present invention may further include a wire 65 for electrically connecting the light emitting chip 10 and the first electrode 30. In addition, when an electrically non-conductive material is used as the heat sink 50, the first wire 65 electrically connecting the light emitting chip 10 and the first electrode 20, and the light emitting chip 10 and the first electrode 20. A second wire (not shown) may be further included to electrically connect the two electrodes 40. In addition, the light emitting chip 10 may further include a mounting portion (not shown) connected to the thermally conductive heat sink 50 by the conductive adhesive. The seating portion may use a silver paste.

발광 칩(10)은 외부의 전압에 의해 자외선, 적외선 및 가시광을 발산하는 칩을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 적색, 녹색, 청색 및 백색을 발산하는 칩을 사용한다. 기판(20)으로는 양면 동판 접착기판(Double Side Epoxy Board)을 사용 할 수 있다. The light emitting chip 10 may use a chip that emits ultraviolet rays, infrared rays, and visible light by an external voltage. More preferably, chips emitting red, green, blue and white colors are used. As the substrate 20, a double-side copper adhesive board may be used.

제 1 전극(30)은 외부의 양전압 단자(미도시)에 접속된 양극 연결용 패드(32)와, 양극 연결용 패드(32)에 접속된 양 전극(31)을 포함한다. 양극 연결용 패드(32)는 기판(20)의 측벽부 및 하부의 소정영역에 형성할 수 있다. 또한, 기판(20)의 측벽부를 리세스 시켜 리세스된 내부에 양극 연결용 패드(32)를 형성할 수 있다. 또한, 양극 연결용 패드(32)는 다수개로 형성하여 양전압 단자와 양전극(31)간의 전기적 저항을 줄이는 것이 효과적이다. 양 전극(31)은 기판 상부의 소정 영역에 형성되어 발광 칩(10)과 전기적으로 접속할 수 있다. 소정영역은 양극 연결용 패드(32)가 형성된 영역의 상부를 지칭한다. The first electrode 30 includes a positive electrode connection pad 32 connected to an external positive voltage terminal (not shown) and a positive electrode 31 connected to the positive electrode connection pad 32. The anode connection pad 32 may be formed in a predetermined region of the sidewall portion and the lower portion of the substrate 20. In addition, the sidewalls of the substrate 20 may be recessed to form the anode connection pad 32 in the recessed interior. In addition, it is effective to reduce the electrical resistance between the positive voltage terminal and the positive electrode 31 by forming a plurality of positive electrode connection pads 32. The positive electrode 31 may be formed in a predetermined region above the substrate to be electrically connected to the light emitting chip 10. The predetermined region refers to the upper portion of the region where the anode connecting pad 32 is formed.

제 2 전극(40)은 외부의 음전압 단자(미도시)에 접속된 음극 연결용 패드(43)와, 음극 연결용 패드(43)에 접속된 음 전극(41)과, 음 전극(41)과 접속된 방열 패드(42)를 포함한다. 음극 연결용 패드(43)는 제 1 전극(30)이 형성된 기판(20)의 측벽부 반대측의 측벽 및 하부의 소정 영역에 형성할 수 있다. 또한, 측벽부를 리세스 시켜 리세스된 내부에 음극 연결용 패드(43)를 형성하는 것이 가장 바람직하다. 음극 연결용 패드(43)는 다수개로 형성하여 음전압 단자와 음 전극(41)간의 전기적 저항을 줄이는 것이 효과적이다. 음전극(41)은 기판(20) 상부의 소정 영역에 형성되어 방열패드(42)와 전기적으로 접속할 수 있다. 상기의 소정 영역은 음극 연결용 패드(43)가 형성된 영역의 상부를 지칭한다. 방열 패드(42)는 열 도전성 히트 싱크(50)와 기판(20)간의 접촉면 사이에 형성할 수 있다. 즉, 관통홀의 측벽과 관통홀이 형성된 주변의 기판(20) 상부영역에 형성되는 것이 효과적이다. 물론 관통홀이 형성된 주변의 기판(20) 하부 영역의 일부에도 형성할 수 있다. 또한 앞서 언급한 바와 같이 방열패드(42)와 음 전극(41)간은 전기적으로 접속되어 있는 것이 효과적이다. The second electrode 40 includes a negative electrode connection pad 43 connected to an external negative voltage terminal (not shown), a negative electrode 41 connected to a negative electrode connection pad 43, and a negative electrode 41. And a heat dissipation pad 42 connected thereto. The negative electrode connection pad 43 may be formed on a sidewall of the substrate 20 on which the first electrode 30 is formed, on the sidewall opposite to the sidewall of the substrate 20, and on a predetermined region of the lower portion thereof. In addition, it is most preferable to form the negative electrode connection pad 43 in the recessed side by recessing the side wall portion. It is effective to reduce the electrical resistance between the negative voltage terminal and the negative electrode 41 by forming a plurality of negative electrode connection pads 43. The negative electrode 41 may be formed in a predetermined region above the substrate 20 to be electrically connected to the heat radiation pad 42. The predetermined region refers to an upper portion of the region where the pad 43 for the cathode connection is formed. The heat dissipation pad 42 may be formed between the contact surface between the thermally conductive heat sink 50 and the substrate 20. That is, it is effective to form the side wall of the through hole and the upper region of the substrate 20 around the through hole. Of course, it can also be formed in a portion of the lower region of the substrate 20 around the through-holes. In addition, as mentioned above, it is effective that the heat radiation pad 42 and the negative electrode 41 are electrically connected.

본 발명에서는 제 2 전극(40) 표면에 가열에 의한 열융착을 할 수 있는 물질로 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는 열 도전성 히트 싱크(50)와 접촉하는 방열 패드(42) 표면이 가열에 의한 열융착 물질로 코팅할 수 있다.. 가열에 의한 열융착 물질로는 납 및/또는 주석을 이용한 합금을 사용하거나 구리 및/또는 은을 이용한 합금을 사용할 수 있다.In the present invention, it is preferable that the surface of the second electrode 40 is coated with a material capable of thermal fusion by heating. Most preferably, the surface of the heat dissipation pad 42 in contact with the thermally conductive heat sink 50 may be coated with a heat fusion material by heating. The heat fusion material by heating may be an alloy using lead and / or tin. Or alloys using copper and / or silver may be used.

상술한 제 1 및 제 2 전극(30 및 40)의 모든 구성요소는 금속을 포함하는 열 도전성의 물질로 형성할 수 있다.All components of the first and second electrodes 30 and 40 described above may be formed of a thermally conductive material including a metal.

열 도전성의 히트 싱크(50)로 열 전도도가 우수한 물질을 사용하고, 기판(20)과의 공차가 없도록 장착할 수 있다. 이를 위해 히트 싱크(50)를 강제 압입식 방법을 이용하여 제 2 전극(40)과 히트 싱크간(50)의 공차가 없도록 장착할 수 있다. 또는 제 2 전극(40)의 표면과 열 도전성의 히트 싱크(50)의 표면을 열 융착이 가능한 소정의 물질(미도시)로 코팅한 다음, 열처리하여 제 2 전극(40)과 열 도전성의 히트 싱크(50)가 공차없이 접착되도록 할 수 있다.As the heat conductive heat sink 50, a material having excellent thermal conductivity may be used, and the heat sink 50 may be mounted to have no tolerance with the substrate 20. To this end, the heat sink 50 may be mounted such that there is no tolerance between the second electrode 40 and the heat sink 50 using a forced press-fit method. Alternatively, the surface of the second electrode 40 and the surface of the thermally conductive heat sink 50 are coated with a predetermined material (not shown) capable of thermal fusion, and then heat-treated to heat the second electrode 40 and the thermally conductive heat. The sink 50 can be bonded without tolerance.

히트 싱크(50)는 금속성 물질 또는 열 전도성 수지를 이용하여 형성할 수 있다. 열 전도성이 우수한 수지는 구리 및 은이 다량 함유하고, 1 내지 100W/mK의 열 전도성을 가진 수지를 사용할 수 있다. 만일 히트 싱크(50)를 열 전도성 수지를 사용할 경우는 인서트 사출방법을 이용하여 장착하는 것이 효과적이다. The heat sink 50 may be formed using a metallic material or a thermally conductive resin. The resin having excellent thermal conductivity contains a large amount of copper and silver, and a resin having a thermal conductivity of 1 to 100 W / mK can be used. If the heat sink 50 uses a thermally conductive resin, it is effective to mount the heat sink 50 using an insert injection method.

본 실시예에서는 열 융착 공정을 이용하기 위하여 제 2 전극(40)과 접촉하는 열 도전성 히트 싱크(50) 표면에 열융착이 가능한 물질로 코팅하는 것이 바람직하다. 열융착이 가능한 물질로는 납, 주석 및 은 중 적어도 어느 하나가 혼합된 합금을 사용할 수 있다. In this embodiment, in order to use the thermal fusion process, it is preferable to coat the surface of the thermally conductive heat sink 50 in contact with the second electrode 40 with a material capable of thermal fusion. As a material capable of thermal fusion, an alloy in which at least one of lead, tin, and silver are mixed may be used.

또한 열 도전성 히트 싱크(50)는 발광 칩(10)으로부터 발산되는 빛의 휘도 및 집광능력을 향상하는 물질 및 구조로 형성할 수 있다. In addition, the thermally conductive heat sink 50 may be formed of a material and a structure for improving the brightness and the light collecting ability of the light emitted from the light emitting chip 10.

예를 들어 본 발명의 열 도전성 히트 싱크(50)는 도 3 및 도 4에 도시된바와 같이 관통홀의 지름 및 폭과 유사한 지름과 폭을 갖는 하부 원통과 하부 원통보다 지름이 더 큰 상부 원통으로 구성하되, 상부원통 상부에서부터 하부 원통의 소정 영역까지 원뿔대 형상의 리세스 영역을 갖도록 형성가능하다.. 상술한 원뿔대 형상의 리세스 영역은 발광칩의 빛을 반사하는 반사경 역할을 한다. 따라서, 원뿔대 형상의 리세스 영역은 빛의 휘도 및 집광능력을 향상시키도록 30 내지 60°의 슬루프를 갖도록 형성할 수 있다. 또한, 원뿔대 형상의 리세스영역 하부에는 발광 칩(10)을 장착할 수 있다. 또한, 도 5 및 도 6에 도시된바와 같이 관통홀의 지름 및 폭과 유사한 지름과 폭을 갖는 하부 원통과 하부 원통보다 지름이 더 큰 상부원통으로 구성할 수 있다. 상부원통 상에 발광 칩(10)이 장착된다. For example, the thermally conductive heat sink 50 of the present invention comprises a lower cylinder having a diameter and width similar to the diameter and width of the through hole and an upper cylinder having a larger diameter than the lower cylinder, as shown in FIGS. 3 and 4. However, it is possible to form so as to have a truncated recessed region from the top of the upper cylinder to a predetermined region of the lower cylinder. The above-described truncated recessed region serves as a reflector reflecting light of the light emitting chip. Accordingly, the truncated recessed region may be formed to have a slop of 30 to 60 ° to improve the brightness and the light collecting ability of the light. In addition, the light emitting chip 10 may be mounted under the truncated recessed region. In addition, as shown in Figures 5 and 6 may be composed of a lower cylinder having a diameter and width similar to the diameter and width of the through-hole and the upper cylinder having a larger diameter than the lower cylinder. The light emitting chip 10 is mounted on the upper cylinder.

상술한 하부 원통의 지름과 폭은 관통홀의 지름 및 폭과 동일하거나, 하부에 형성되는 제 2 전극(40)의 두께를 고려하여 관통홀의 지름 및 폭보다 작게 형성하는 것이 효과적이다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 상부원통의 하부 영역과 하부 원통의 전체영역에 가열에 의한 열융착을 할 수 있는 물질로 코팅할 수 있다. The diameter and width of the lower cylinder described above may be the same as the diameter and width of the through hole, or smaller than the diameter and width of the through hole in consideration of the thickness of the second electrode 40 formed below. In addition, as described above, the lower region of the upper cylinder and the entire region of the lower cylinder may be coated with a material capable of thermal fusion by heating.

이를 통해 소정의 가열을 통해 제 2 전극(40)과 열 도전성 히트 싱크(50) 표면에 코팅된 물질은 열융착되어 공차가 없도록 형성될 수 있다. 소정의 가열은 100 내지 300℃의 온도하에서 전기 히터를 포함한 다양한 가열 장치를 이용하여 실시할 수 있다. As a result, the material coated on the surface of the second electrode 40 and the thermally conductive heat sink 50 through predetermined heating may be formed so that there is no tolerance. Predetermined heating can be performed using various heating apparatuses including an electric heater at the temperature of 100-300 degreeC.

도 8 및 도 9를 참조하면, 소정의 관통홀(80)과 제 1 영역에 제 1 전극(30)을 형성되고, 상기 관통홀(80)을 포함한 제 2 영역에 제 2 전극(40)이 형성된 기판(20)의 관통홀 영역에 열 도전성의 히트 싱크(50)를 장착한다. 8 and 9, a first electrode 30 is formed in a predetermined through hole 80 and a first region, and a second electrode 40 is formed in a second region including the through hole 80. The thermally conductive heat sink 50 is mounted in the through hole region of the formed substrate 20.

제 1 영역은 기판(20) 일 측벽과, 관통홀(80)과 일 측벽의 상부와 하부의 사이 일부 영역을 지칭한다. 제 2 영역은 제 1 영역의 반대측 측벽과, 관통홀(80) 내부와 관통홀(80) 주변의 상부 영역을 지칭한다. 제 1 및 제 2 전극(30 및 40)은 알루미늄 및 구리를 포함하는 열 도전성 물질을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 제 1 전극(30)과 제 2 전극(40)은 전기적으로 분리되도록 형성한다. 또한, 제 2 전극(40)의 상부 표면에 소정의 금속 코팅 방법을 이용하여 가열에 의해 쉽게 열 융착할 수 있는 물질을 코팅하는 것이 바람직하다. 가열에 의한 열융착 물질로는 납, 주석 및 은 중 적어도 어느 하나를 포함하는 합금을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 금속물질이 코팅된 제 2 전극(40)을 형성할 수도 있고, 제 2 전극(40)을 형성한 다음, 소정의 공정을 진행하여 금속물질을 코팅할 수도 있다. 상기 제 1 및 제 2 전극(30 및 40)은 인쇄기법을 통해 형성할 수 있다. The first region refers to a region between one sidewall of the substrate 20 and an upper portion and a lower portion of the through hole 80 and the one sidewall. The second region refers to an opposite sidewall of the first region, and an upper region inside the through hole 80 and around the through hole 80. The first and second electrodes 30 and 40 may be formed using a thermally conductive material including aluminum and copper. In addition, the first electrode 30 and the second electrode 40 are formed to be electrically separated. In addition, it is preferable to coat a material that can be easily heat-sealed by heating using a predetermined metal coating method on the upper surface of the second electrode 40. As the heat-sealed material by heating, an alloy including at least one of lead, tin, and silver may be used. In the present invention, the second electrode 40 coated with the metal material may be formed, or after forming the second electrode 40, a predetermined process may be performed to coat the metal material. The first and second electrodes 30 and 40 may be formed through a printing technique.

강제 압입식 또는 열 융착을 이용한 장착 방법을 이용하여 열 도전성 히트 싱크(50)를 기판(20)의 관통홀(50) 영역에 장착할 수 있다. 히트 싱크(50)는 도 7과 도 8에서와 같이 그 상부가 평평한 형태(50b) 또는 원뿔대의 형태(50a)로 이루어진 것이 바람직하다. The thermally conductive heat sink 50 may be mounted in the through-hole 50 region of the substrate 20 by using a mounting method using forced indentation or thermal fusion. The heat sink 50 is preferably formed in the form (50b) or the shape of the truncated cone (50a) of the upper portion as shown in Figs.

강제 압입식 방법은 관통홀(80)과 히트 싱크(50)의 사이에 공차가 형성되지 않도록 강제적으로 히트 싱크(50)를 삽입 장착하는 것을 지칭한다. 열 융착을 이용한 장착 방법은 가열에 의한 열융착을 할 수 있는 물질로 코팅된 열 도전성 히트 싱크(50)를 기판(20)의 관통홀(80)에 장착한 다음, 소정이 가열 공정을 통해 제 2 전극(40)과 열 도전성 히트 싱크(50) 표면에 코팅된 물질이 열 융착되도록 하여 공차를 없게 하도록 하는 방법을 지칭한다. 또한 상술한 두가지 방법을 동시에 실시할 수도 있다. 상술한 소정의 가열 공정은 100 내지 300℃의 온도하에서 전기 히터를 포함한 다양한 가열 장치를 이용하여 실시할 수 있다. The forced press-fit method refers to forcibly inserting and mounting the heat sink 50 such that a tolerance is not formed between the through hole 80 and the heat sink 50. In the mounting method using thermal fusion, a thermally conductive heat sink 50 coated with a material capable of thermal fusion by heating is mounted in the through-hole 80 of the substrate 20, and then a predetermined heating process is performed. It refers to a method in which the material coated on the surface of the two electrodes 40 and the thermally conductive heat sink 50 is thermally fused so that there is no tolerance. It is also possible to carry out both methods described above at the same time. The above-mentioned predetermined heating process can be performed using various heating apparatuses including an electric heater under the temperature of 100-300 degreeC.

상술한 가열 공정을 실시하지 않고, 후속의 실장 공정 또는 몰딩 공정시 발생하는 열을 이용하여 히트 싱크(50)와 제 2 전극(40) 표면에 코팅된 물질이 열 융착되도록 할 수 있다. The coating material may be thermally fused to the surfaces of the heat sink 50 and the second electrode 40 by using heat generated in a subsequent mounting process or molding process without performing the above-described heating process.

이후, 다양한 전기적 실장방법을 이용하여 발광 칩(10)을 열 도전성 히트 싱크(50)에 실장한다. 히트 싱크(50) 영역중 발광 칩(10)이 장착될 영역에 실버 페이스트를 도포한 다음, 실버 페이스트 상부에 발광 칩(10)을 장착하는 것이 바람직하다. 발광 칩(10)을 실장한 다음, 와이어 본딩 공정을 실시하여 발광 칩(10)과 전극과의 전기적 연결을 위한 와이어 본딩(미도시; 도 1 내지 도 6의 도면부호 65 참조)을 형성한다. 이때, 히트 싱크(50)로 전기 전도성의 물질을 사용할 경우는 제 1 전극(30)과 발광 칩(10)만을 연결하는 와이어만을 형성하고, 히트 싱크(50)로 전기적 비전도성의 물질을 사용할 경우는 발광 칩(10)과 제 1 전극(30)과 연결을 위한 제 1 와이어와, 발광 칩(10)과 제 2 전극(40)을 연결하기 위한 제 2 와이어를 형성할 수 있다.Thereafter, the light emitting chip 10 is mounted on the thermally conductive heat sink 50 using various electrical mounting methods. It is preferable to apply the silver paste to the area where the light emitting chip 10 is to be mounted in the heat sink 50 area, and then to mount the light emitting chip 10 on the silver paste. After mounting the light emitting chip 10, a wire bonding process is performed to form wire bonding (not shown; reference numeral 65 of FIGS. 1 to 6) for electrical connection between the light emitting chip 10 and the electrode. In this case, when the electrically conductive material is used as the heat sink 50, only the wire connecting only the first electrode 30 and the light emitting chip 10 is formed, and when the electrically nonconductive material is used as the heat sink 50. May form a first wire for connecting the light emitting chip 10 and the first electrode 30 and a second wire for connecting the light emitting chip 10 and the second electrode 40.

와이어 본딩후, 열경화성 고분자 수지를 이용하여 발광 칩(10)이 위치한 기판(20)상부를 몰딩한다. 몰딩 공정은 열 도전성 히트 싱크(50)가 장착된 기판(30)을 금형기에 넣은 다음, 금형기 내부로 열 경화성 고분자 수지를 주입한다. 이후 소정 시간동안 고분자 수지가 경화되도록 하여 발광 다이오드를 형성한다. After wire bonding, an upper portion of the substrate 20 on which the light emitting chip 10 is positioned is molded using a thermosetting polymer resin. In the molding process, the substrate 30 on which the thermally conductive heat sink 50 is mounted is placed in a mold machine, and then a thermosetting polymer resin is injected into the mold machine. Thereafter, the polymer resin is cured for a predetermined time to form a light emitting diode.

상술한 금형기 내부의 형틀을 이용하여 발광 다이오드의 형태를 육면체 형태로 형성하거나, 컵 형태로 형성하거나, 육면체 상부에 광학 렌즈가 형성된 형태로 형성할 수 있다. The shape of the light emitting diode may be formed into a hexahedral form, a cup form, or an optical lens formed on the hexahedron using the mold inside the mold.

상술한 발광 다이오드 및 이의 제조 방법을 통해 환경 친화적인 무연 납땜에도 사용할 수 있도록 내온도성 재료를 사용할 수 있고, 제조 공정을 간략화 할 수 있으며, 발광 다이오드의 구조 또한, 얇게 형성할 수 있다. 또한, 값싼 고분자 수지 양면 인쇄기판으로 고전력 표면납땜 발광 다이오드를 생산할 수 있고, 방열판(즉, 히트 싱크; 50)을 전극이 인쇄된 기판의 중심 구멍에 넣고 소정의 가열을 실시하여 쉽게 납땜하여 틈새 없이 방열판을 기판에 장착할 수 있다. 방열판과 기판간의 틈새가 없으므로 새척이 용이하다. 또한, 방열판을 기판에 장착함으로 인해 얇은 두께의 고전력 발광다이오드를 형성할 수 있고, 두께가 얇은 만큼 열 저항이 낮 아 고전력 발광 다이오드의 과도한 온도 상승을 방지할 수 있어 발광 다이오드의 밝기를 상승시킬 수 있다. 또한, 히트 싱크를 반사구조로 형성하여 소자이 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 열경화성 고분자 수지의 상부에 광학렌즈를 함께 형성하여 발광 효율을 상승시킬 수 있다.Through the above-described light emitting diode and its manufacturing method, a temperature resistant material can be used to be used for environmentally friendly lead-free soldering, the manufacturing process can be simplified, and the structure of the light emitting diode can also be thinly formed. In addition, inexpensive polymer resin double-sided printed circuit boards can produce high power surface soldering light emitting diodes, and heat sinks (ie, heat sinks) 50 are inserted into the center holes of the substrates on which the electrodes are printed and subjected to predetermined heating to solder easily without gaps. The heat sink can be mounted to the substrate. There is no gap between the heat sink and the board, so it is easy to clean. In addition, by mounting a heat sink on a substrate, a thin, high-power LED can be formed, and as the thickness is thin, the thermal resistance is low, so that excessive temperature rise of the high-power LED can be prevented, thereby increasing the brightness of the LED. have. In addition, the heat sink may be formed in a reflective structure to improve the efficiency of the device. In addition, the luminous efficiency may be increased by forming an optical lens together on the thermosetting polymer resin.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 얇은 기판에 간단히 히트싱크를 강제압입방식 또는 열융착방식으로 장착시킨 휘도가 높고 밝기가 우수한 고출력 발광 다이오드 및 그 제작방법이 제공된다. 이러한 고출력 발광 다이오드는 그 두께가 얇고 부피가 작아서, 다양한 소형 전자기기에 매우 쉽게 응용가능하다. As described above, according to the present invention, a high output light emitting diode having high brightness and excellent brightness and a method of manufacturing the same are provided by simply mounting a heat sink on a thin substrate by a forced press-fit method or a heat fusion method. These high power light emitting diodes are thin and small in volume, making them very easily applicable to various small electronic devices.

부피가 작고 얇은 본 고출력 발광 다이오드는, 간단한 구조로 제조가 쉽고 대량생산이 용이하기 때문에, 제조단가 및 판매가격을 현저히 절감시킬 수 있고, 특히, 불량이 거의 없는 우수한 효과를 제공한다.This high output light-emitting diode, which is small in volume and thin, has a simple structure and is easy to manufacture and easy to mass-produce, thereby significantly reducing manufacturing cost and selling price, and in particular, providing an excellent effect with little defects.

본 발명에 따르면 또한, 무연납 방식을 채용할 수 있는 환경친화적인 발광특성이 우수한 고출력 발광 다이오드가 제공된다.According to the present invention, there is also provided a high output light emitting diode having excellent environmentally friendly light emitting characteristics that can adopt a lead-free method.

Claims

관통홀 및 상기 관통홀을 포함하는 표면 영역에 형성된 전극을 포함하는 기판; 및A substrate including a through hole and an electrode formed in a surface area including the through hole; And

발광 칩이 실장되며, 상기 기판의 상기 관통홀 내에 내삽된 히트 싱크를 포함하고, 상기 히트 싱크는 상기 전극과 접하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.And a heat sink in which a light emitting chip is mounted and inserted into the through hole of the substrate, wherein the heat sink is in contact with the electrode.

제 1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 히트 싱크는 열 전도성이 큰 금속성 물질 또는 열전도성 물질이 다량 함유된 수지를 사용하는 발광 다이오드.The heat sink uses a metallic material having a high thermal conductivity or a resin containing a large amount of thermal conductive material.

제 2항에 있어서, The method of claim 2,

상기 금속성의 히트 싱크는 상기 관통홀에 강제 압입방식 또는 열 융착방식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The metallic heat sink is a light emitting diode, characterized in that mounted in the through-hole by a forced press method or a thermal fusion method.

제 3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein

상기 열 융착 방법은 상기 히트 싱크에 열 융착이 가능한 소정의 물질을 코팅한 다음, 상기 히트싱크를 상기 관통홀에 삽입한 후, 열처리 하여 상기 히트싱크를 상기 관통홀에 융착하는 발광 다이오드.The thermal fusion method is a light emitting diode to coat a predetermined material capable of thermal fusion to the heat sink, the heat sink is inserted into the through hole, and then heat treated to fusion weld the heat sink to the through hole.

제 2 항에 있어서, The method of claim 2,

상기 히트 싱크는 상기 기판에 인서트사출방식으로 장착되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드.The heat sink is characterized in that the light emitting diode is mounted on the substrate by an insert injection method.

제 1항에 있어서, The method of claim 1,

렌즈 형태, 평면 형태 및 프레즈넬 형태 중 적어도 어느하나의 형태로 상기 기판의 상부를 봉지하는 몰딩부를 더 포함하는 발광 다이오드.The light emitting diode further comprises a molding unit encapsulating the upper portion of the substrate in the form of at least one of the lens, planar form and Fresnel form.

제 1 항에 있어서,The method of claim 1,

상기 히트싱크의 발광칩 실장부분은 평면 또는 반사구조를 가지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드. The light emitting chip mounting portion of the heat sink has a planar or reflective structure.

소정의 관통홀 주위에 제 1 및 제 2 전극이 형성된 기판, 발광칩 및 히트 싱크를 각각 마련하는 단계;Providing a substrate, a light emitting chip, and a heat sink in which first and second electrodes are formed around a predetermined through hole, respectively;

상기 히트 싱크를 상기 기판의 상기 관통홀에 강제압입방식, 열융착방식, 및 인서트사출방식중 적어도 어느하나의 방법으로 장착하는 단계;Mounting the heat sink to the through-hole of the substrate by at least one of a forced press method, a thermal welding method, and an insert ejection method;

상기 히트 싱크에 상기 발광 칩을 실장하는 단계; 및 Mounting the light emitting chip on the heat sink; And

상기 기판을 몰딩하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 제작 방법.And molding the substrate.

제 8 항에 있어서, 상기 히트 싱크를 상기 기판의 상기 관통홀에 장착하는 단계는,The method of claim 8, wherein the mounting of the heat sink into the through hole of the substrate comprises:

상기 히트 싱크의 표면에 열 융착이 가능한 소정의 물질을 코팅하는 단계;Coating a predetermined material capable of heat fusion onto the surface of the heat sink;

상기 관통홀에 상기 히트 싱크를 삽입하는 단계; 및Inserting the heat sink into the through hole; And

상기 히트 싱크가 삽입된 기판을 열처리하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 제작 방법.And heat treating the substrate into which the heat sink is inserted.

제 1 항에 있어서, The method of claim 1,

상기 히트 싱크는 상기 관통홀의 지름 및 폭과 유사한 지름과 폭을 갖는 하부 원통과, 상기 하부 원통 보다 지름이 더 큰 상부 원통으로 구성된 발광 다이오드.The heat sink comprises a lower cylinder having a diameter and width similar to the diameter and width of the through hole, and an upper cylinder having a diameter larger than the lower cylinder.

제 10 항에 있어서, The method of claim 10,

상기 상부 원통의 상부에서부터 상기 하부 원통으로 연장된 원뿔대 형상의 리세스 영역을 갖는 발광 다이오드.A light emitting diode having a truncated conical region extending from the top of the upper cylinder to the lower cylinder.