KR100643583B1 - Module of multi-color led package using metal pcb, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 대면적 방열판에 인쇄회로기판과 발광소자가 형성된 발광소자 패키지의 실시예를 도시한 도면,1 is a view showing an embodiment of a light emitting device package in which a printed circuit board and a light emitting device are formed on a conventional large area heat sink;
도 2는 종래의 방열판 끼움방식으로 제조되는 발광소자 패키지의 실시예를 도시한 도면,2 is a view showing an embodiment of a light emitting device package manufactured by a conventional heat sink fitting method;
도 3a는 본 발명에 따른 메탈 PCB를 이용하여 단위 다색 발광소자 패턴이 반복적으로 배열된 다색 발광소자 패키지 모듈의 실시예를 도시한 도면,3A illustrates an embodiment of a multicolor light emitting device package module in which unit multicolor light emitting device patterns are repeatedly arranged using a metal PCB according to the present invention;
도 3b는 본 발명에 따른 단위 다색 발광소자 패키지 일예의 사시도를 도시한 도면,3B is a perspective view of an example of a unit multi-color light emitting device package according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 메탈 PCB층의 구조를 예시한 도면,4 is a view illustrating a structure of a metal PCB layer according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 3개의 발광소자 칩이 실장된 단위 다색 발광소자 패키지의 평면도를 나타낸 도면,5 is a plan view showing a unit multi-color light emitting device package mounted with three light emitting device chips according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 4개의 발광소자 칩과 6개의 전기접속 패턴이 형성된 단위 다색 발광소자 패키지의 평면도를 나타낸 도면,6 is a plan view showing a unit multi-color light emitting device package in which four light emitting device chips and six electrical connection patterns are formed according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 4개의 발광소자 칩과 8개의 전기접속 패턴이 형성된 단위 다색 발광소자 패키지의 평면도를 나타낸 도면,7 is a plan view illustrating a unit multicolor light emitting device package in which four light emitting device chips and eight electrical connection patterns are formed according to the present invention;
도 8은 본 발명에 따른 다양한 색조합 구현이 가능한 4개의 발광소자 칩의 배열을 예시한 도면,8 illustrates an arrangement of four light emitting device chips capable of implementing various color sums according to the present invention;
도 9는 본 발명에 따른 밀봉부재를 포함하여 최종적인 단위 다색 발광소자의 패키지의 측면도를 나타낸 도면,9 is a side view showing a package of a final unit multi-color light emitting device including a sealing member according to the present invention;
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 다색 발광소자 패키지 모듈의 제조공정의 흐름을 예시한 도면,10A to 10C are views illustrating a flow of a manufacturing process of a multicolor light emitting device package module according to the present invention;
도 11은 본 발명에 따른 다색 발광소자 패키지 모듈의 제조방법의 흐름도를 예시한 도면이다.11 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a multicolor light emitting device package module according to the present invention.
본 발명은 다색 발광소자 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 다양한 패키지 및 회로 배선 설계가 용이하고, 효율적인 방열 구조를 갖는 다색 발광소자 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multicolor light emitting device module and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a multicolor light emitting device module having a heat dissipation structure and easy to design a variety of packages and circuit wiring, and a method for manufacturing the same.
LED(발광다이오드; Light-Emitting Diod)는 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화 된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 지금까지 정보·통신기기를 비롯한 전자장치의 표시·화상용 광원으로 이용되어 왔다. LED (Light-Emitting Diod) began to commercialize red LEDs using GaAsP compound semiconductors in 1962.In addition, GaP: N series green LEDs have been used for display and image of electronic devices including information and communication devices. It has been used as a light source.
90년대 중반 이후, 질화갈륨(GaN) 청색 LED가 개발되면서 LED를 이용한 총천연색 display가 가능하게 되었으며, LED는 우리 생활 곳곳에 자리 잡기 시작했다.Since the mid-90s, gallium nitride (GaN) blue LEDs have been developed, enabling full-color displays using LEDs. LEDs have begun to take place all over our lives.
가장 대표적인 예로, 핸드폰의 액정표시소자(LCD)와 key pad용 back-light 를 들 수 있으며, 이외에도 LED를 이용한 display는 옥외용 총천연색 대형 전광판, 그리고 교통 신호등, 자동차 계기판, 항만, 공항, 고층 빌딩의 경고 및 유도등과 같은 다양한 곳에서 사용되고 있다.The most representative example is the LCD and key pad back-light of the mobile phone.In addition, the LED-based display is used for outdoor full color large electronic billboards, and traffic lights, car dashboards, harbors, airports and skyscrapers. And induction lamps.
이처럼 1990년도 중반에 접어들면서부터 적색 LED 뿐만 아니라, 질화물 반도체 InGaN를 이용한 녹색 및 청색 LED의 조명 효율(luminous efficiency)이 백열 전구 수준을 능가하게 되어 고휘도 총천연색 디스플레이를 비롯한 광범위한 분야로의 LED의 응용이 본격화 되었다.Since the mid-1990s, the luminous efficiency of green and blue LEDs using nitride semiconductors InGaN as well as red LEDs has surpassed that of incandescent bulbs, which has led to the application of LEDs in a wide range of fields, including high-brightness full-color displays. It became full-scale.
특히 일반조명으로의 응용을 위해서는 우선 LED를 이용한 백색광을 얻어야 한다. 백색 LED를 구현하는 방법은 크게 3가지로 나뉘어 진다. 첫째로, 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 내는 3개의 LED를 조합하여 백색을 구현하는 방법이다. 이 방법은 하나의 백색광원을 만드는데 3개의 LED를 사용해야 하며, 각각의 LED를 제어해야 하는 기술이 개발되어야 한다. In particular, for application to general lighting, first, you need to obtain white light using LED. There are three ways to implement white LED. First, a method of implementing white by combining three LEDs that emit three primary colors of light, red, green, and blue. This method requires the use of three LEDs to create a single white light source, and a technology must be developed to control each LED.
둘째는 청색 LED를 광원으로 사용하여 황색 형광체를 여기 시킴으로써 백색을 구현하는 방법을 들 수 있는데, 이 방법은 발광 효율이 우수한 반면, color rendering index(CRI)가 낮으며, 전류 밀도에 따라 CRI가 변하는 특징이 있기 때문에 태양광에 가까운 백색광을 얻기 위해서는 많은 연구가 필요하다.The second method is to realize a white color by exciting a yellow phosphor by using a blue LED as a light source. This method has a high luminous efficiency, a low color rendering index (CRI), and a CRI according to a current density. Because of its characteristics, much research is required to obtain white light close to sunlight.
마지막으로 자외선 발광 LED를 광원으로 이용하여 삼원색 형광체를 여기 시켜 백색을 만드는 방법이 있다. 이 방법은 색감이 우수하지만 고전류 하에서의 사용이 가능하다는 단점이 있다.Finally, there is a method of making white by exciting three primary phosphors by using an ultraviolet light emitting LED as a light source. This method is excellent in color but has a disadvantage in that it can be used under high current.
특히 위의 3색 발광다이오드를 조합하여 형성하는 백색 및 다색 발광소자 패 키지 및 그 제조방법에 있어서, 각각 특성이 다른 다이오드칩의 방열문제, 각 칩의 독립적 제어에 따른 배열문제, 생산단가와 공정의 면에서 많은 문제점이 있다.In particular, in the white and multicolor light emitting device packages formed by combining the above three color light emitting diodes and a method of manufacturing the same, the heat dissipation problem of diode chips having different characteristics, the arrangement problem according to independent control of each chip, the production cost and the process There are many problems in that regard.
방열문제에 관하여 반도체 소자의 하나인 발광다이오드는 정격 동작온도 보다 온도가 올라가면 수명이 감소되고 발광효율이 저하되기 때문에 발광다이오드의 출력을 높이기 위해서는 발광다이오드에서 발생되는 열을 효과적으로 방출시켜 가능한 낮은 동작 온도내에서 동작 될 수 있는 구조가 요구된다.As regards the heat dissipation problem, the light emitting diode, which is one of the semiconductor devices, has a shorter lifespan and a lower luminous efficiency when the temperature rises above the rated operating temperature. A structure that can be operated within is required.
종래의 발광다이오드 패키지는 발광다이오드 칩이 안착된 리드프레임을 플라스틱소재로 몰딩한 구조로 형성 하였다. 이러한 구조의 발광다이오드는 리드프레임을 통해 방열이 이루어지기 때문에 방열능력이 낮아 고출력용 발광다이오드에 적용하기 어렵다.The conventional light emitting diode package has a structure in which a lead frame on which a light emitting diode chip is mounted is molded with a plastic material. Since the light emitting diode having such a structure is radiated through a lead frame, it is difficult to be applied to a high output light emitting diode due to its low heat radiating ability.
이를 개선하기 위하여 하나의 대면적 방열판을 갖는 발광소자패키지 구조체(국내출원 2003-0030478)와 동 구조를 갖고 복수의 플립형 발광다이오드칩의 실장이 용이한 발광소자 패키지 구조체(국내출원 2004-0012008, 2004-0016269)등이 알려져 있다.In order to improve this, a light emitting device package structure having the same structure as a light emitting device package structure having a large area heat sink (domestic application 2003-0030478) and easy to mount a plurality of flip-type LED chips (domestic application 2004-0012008, 2004) -0016269) are known.
그러나 각각의 다이오드칩의 독립적 패키지로 구현되어 3개의 다이오드칩의 조합으로 구성되는 백색 발광다이오드 패키지로는 생산공정이 복잡하고, 다양한 색조합의 구현이 어렵다는 문제점이 있다.However, the white light emitting diode package, which is implemented as an independent package of each diode chip and consists of a combination of three diode chips, has a problem in that the production process is complicated and various color sums are difficult to implement.
또한 최근 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)은 내열성이 강화된 재료의 적용과 회로 형성기술이 적용되면서 반도체 패키지를 실장하는 기판으로서의 본래 용도를 넘어, 종래의 리드프레임과 세라믹 패키지를 대체한 반도체 패키지 자 체의 기판 소재로까지 사용이 확대되고 있다.Recently, printed circuit boards (PCBs) are semiconductors that have replaced conventional lead frames and ceramic packages beyond the original use as substrates for mounting semiconductor packages by applying heat-resistant materials and circuit forming technologies. Increasingly, the package itself is used as a substrate material.
인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)을 반도체 패키지의 기판 소재로 사용시 소형화 및 복합회로 내장이 용이하고, 공정 단축 및 생산성을 향상 시키는 원가 절감 효과도 크다. When printed circuit board (PCB) is used as a substrate material for semiconductor packages, it is easy to miniaturize and embed complex circuits, and it is also cost effective to shorten processes and improve productivity.
하지만 플라스틱 재질의 인쇄회로 기판은 반도체 칩을 직접 실장하는 기판으로서 금속의 리드프레임이나 세라믹 기판에 비해 방열 효율이 좋지 않기 때문에 고 방열을 요구하는 반도체 패키지에서는 제외되고 있다.However, a printed circuit board made of plastic is directly excluded from the semiconductor package requiring high heat dissipation because the heat dissipation efficiency is not as good as that of a metal lead frame or ceramic substrate.
이를 극복하기 위해 방열 수단을 구비한 인쇄회로기판의 개발이 다각도로 시도되고 있지만 종래 기술에서는 확고한 방열 수단을 제공하지 못하거나, 구조적인 면, 생산성 또는 경제성에서 반도체 패키지로 적용하는 장점을 상쇄하는 경우등이 있다.In order to overcome this problem, the development of a printed circuit board having heat dissipation means has been attempted at various angles. However, in the prior art, it is impossible to provide a firm heat dissipation means or to offset the advantages of applying a semiconductor package in terms of structure, productivity, or economy. Etc.
구체적으로 첨부한 도면과 함께 설명하면, 도 1은 알루미늄 방열 판넬(1)에 박막의 인쇄회로기판(2)과 다이오드칩(3)을 부착한 방식이다. 이는 모든 전기적 회로가 방열판(1) 상부의 인쇄호로기판(2)에 형성되고 금속의 방열판과는 절연되어야 하기 때문에 방열판(1)의 상하면은 서로 전기적으로 단절되고 상부면에서 저면으로 회로의 연장부를 둘 수 없어 반도체 패키지로서 외부 단자를 설치하는데 여러 가지 구조적 제한이 따르고 난해한 공정이 수반된다.Specifically, referring to the accompanying drawings, FIG. 1 is a method in which a thin film printed
이에 대해 도 2는 인쇄회로기판에 관통공을 형성하여 방열판(21)을 강제 끼움 방식으로 삽입하여 발광소자(23) 패키지(24)를 제조하는 방식인데, 이 또한 외부단자와의 전기적 접속은 향상 되었으나 공정이 역시 난해하다는 문제점이 있다.2 illustrates a method of manufacturing a light
그리고 이와 더불어 각각 다이오드칩의 독립적 제어에 따른 배열문제는 앞서 설명한 바와 같이, 방열문제를 상당부분 해결했다고 하더라도 순도가 높은 다색 및 백색광을 현출하기 위해서는 가장 적합한 다이오드칩의 배열이 문제된다.In addition, the arrangement problem according to the independent control of each diode chip, as described above, even if the heat dissipation problem is largely solved, the arrangement of the most suitable diode chip to exhibit high purity multi-color and white light is a problem.
즉, 이러한 배열을 용이하게 구현하기 위해서는 종래의 방열구조에 따른 독립적 패키지로는 고휘도 다색광의 방출에 알맞는 각 다이오드칩 배열에 따른 접속단자의 패턴 형성이 어렵고, 백색광을 비롯한 다양한 색을 현출하기 위한 각 칩을 효율적으로 제어 할 수 없다는 문제점이 있다.That is, in order to easily implement such an arrangement, it is difficult to form a connection terminal according to each diode chip arrangement suitable for emitting high luminance multicolor light in an independent package according to a conventional heat dissipation structure, and to display various colors including white light. There is a problem that can not control each chip efficiently.
또한 이 모든 공정과 관련하여 R(적색), G(녹색), B(청색) 3개의 발광다이오드를 이용한 고휘도의 다색 발광소자를 용도에 맞게 생산하고, 단순한 공정으로 대량 생산하기 어렵다는 단점이 있다.In addition, in relation to all these processes, a high brightness multi-color light emitting device using three light emitting diodes of R (red), G (green), and B (blue) is produced according to a purpose, and it is difficult to mass-produce in a simple process.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 일체형의 발열구조를 갖는 기판을 이용하여 하나 이상의 RGB 발광다이오드 세트가 형성된 패키지 모듈을 형성함으로써, 하나의 기판을 이용해 효율적인 방열처리와 각각 다이오드의 개별적 제어로 인한 색조합 구현이 용이하여, 양질의 고휘도 다색발광을 현출할 수 있고 다양한 크기의 패키지를 용이하게 제작할 수 있어, 다양한 용도의 다색 발광소자 패키지를 대량 생산할 수 있게 된다.In order to solve the above problems, the present invention forms a package module in which one or more RGB light emitting diode sets are formed by using a substrate having an integrated heating structure, and thus, due to efficient heat treatment using one substrate and individual control of each diode. Since it is easy to implement the color sum, high-quality multi-color light emission can be exhibited, and packages of various sizes can be easily manufactured, thereby enabling mass production of multi-color light emitting device packages for various uses.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 다색 발광소자 패키지 모듈 및 그 제조 방법에 대한 본 발명의 제 1특징은 금속 베이스 기판 및 절연막 상에, 하나 이상의 단위 발광소자의 평면상의 규칙적 배열(array)을 형성하도록 구획되어, 복수개의 접속단자 패턴이 각각의 상기 단위 발광 소자에 대응되어 한 세트를 이루고, 상기 한 세트의 접속단자 패턴이 하나 이상 평면상으로 반복 배열되어 패터닝된 도전층을 갖는 메탈 PCB; 상기 메탈 PCB 상에 구획된 상기 각각의 단위 발광 소자에 대응되는 위치에 실장되고, 하나 이상의 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드가 상기 단위 발광 소자에 대응되는 한 세트를 이루고, 여기서 상기 각각의 다이오드는 대응되는 상기 접속단자 패턴을 통해 외부와 전기적으로 접속된 하나 이상의 다이오드 세트; 및, 하면이 상기 메탈 PCB 표면에 접하고, 상기 접속단자 패턴들을 외부회로와 연결 가능하게 상기 패턴들의 일부가 노출되도록 상기 PCB 표면상에 패터닝되며, 상기 단위 발광 소자에 포함된 한 세트의 다이오드를 외기와 밀봉 및 절연하여 상기 단위 발광 소자의 보호 케이스로 작용하는 하나 이상의 밀봉 부재를 포함한다.A first aspect of the present invention for a multi-color light emitting device package module and a method for manufacturing the same for achieving the above object is partitioned so as to form a planar array of at least one unit light emitting device on a metal base substrate and an insulating film A metal PCB having a conductive layer patterned by forming a plurality of connection terminal patterns corresponding to each of the unit light emitting devices, and the set of connection terminal patterns being repeatedly arranged in one or more planes; Mounted at a position corresponding to each unit light emitting element partitioned on the metal PCB, wherein at least one red light emitting diode, a green light emitting diode, and a blue light emitting diode form a set corresponding to the unit light emitting element, wherein the respective The diode of the at least one diode set is electrically connected to the outside through the corresponding connection terminal pattern; And a lower surface is patterned on the surface of the PCB such that a part of the patterns are exposed to be able to contact the surface of the metal PCB and connect the connection terminal patterns to an external circuit, and surrounds a set of diodes included in the unit light emitting device. And at least one sealing member sealed and insulated to act as a protective case of the unit light emitting device.
여기서 상기 메탈 PCB는, 상기 발광 다이오드들로부터 방출되어 광의 반사율을 높이기 위해, 최상층이 은 또는 백금 코팅 층으로 이루어진 것이 바람직하다.Here, the metal PCB, in order to be emitted from the light emitting diodes to increase the reflectance of the light, the uppermost layer is preferably made of a silver or platinum coating layer.
또한 바람직하게는 상기 메탈 PCB의 상의 도전층은, 상기 절연층 위에 구리 층, 니켈 층이 적층되고, 그 상부의 최상층에 은 또는 백금 코팅 층을 갖는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.Also preferably, the conductive layer on the metal PCB may be characterized in that a copper layer and a nickel layer are stacked on the insulating layer and have a silver or platinum coating layer on the uppermost layer thereof.
그리고 상기 하나 이상의 다이오드 세트는, 상기 발광 다이오드 보호를 위한 하나 이상의 제너 다이오드를 더 포함하는 것이 바람직하다.The at least one diode set may further include at least one zener diode for protecting the light emitting diode.
더하여 상기 각각의 다이오드 세트는, 각각 한 개의 적색 발광 다이오드, 녹 색 발광 다이오드 및 청색 다이오드를 포함하고, 이들은 상기 메탈 PCB상에서 정삼각형을 이루도록 배열되며, 상기 한 세트의 접속단자는 상기 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드를 각각 독립적으로 제어할 수 있도록 배열된 6개의 접속단자들을 포함하는 것이 바람직하다.In addition, each of the diode sets comprises one red light emitting diode, a green light emitting diode and a blue diode, each of which is arranged to form an equilateral triangle on the metal PCB, and the set of connection terminals are the red light emitting diode, green It is preferable to include six connection terminals which are arranged so that each of a light emitting diode and a blue light emitting diode can be controlled independently.
또한 바람직하게는 상기 각각의 다이오드 세트는, 두 개의 적색 발광 다이오드, 한 개의 녹색 발광 다이오드 및 한 개의 청색 발광 다이오드를 포함하고, 이들은 상기 메탈 PCB상에서 사각형을 이루도록 배열되며, 상기 한 세트의 접속단자는 상기 두 개의 적색 발광 다이오드를 공통 제어하고, 그와는 독립적으로 녹색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드를 각각 제어할 수 있도록 배열된 6개의 접속단자들을 포함하는 것일 수 있다.Also preferably, each set of diodes comprises two red light emitting diodes, one green light emitting diode and one blue light emitting diode, which are arranged to form a rectangle on the metal PCB, wherein the set of connection terminals The two red light emitting diodes may be commonly controlled, and may include six connection terminals arranged to independently control the green light emitting diode and the blue light emitting diode, respectively.
상기 각각의 다이오드 세트는, 두 개의 적색 발광 다이오드, 한 개의 녹색 발광 다이오드 및 한 개의 청색 발광 다이오드를 포함하고, 이들은 상기 메탈 PCB상에서 사각형을 이루도록 배열되며, 상기 한 세트의 접속단자는 상기 두 개의 발광 다이오드, 한 개의 녹색 발광 다이오드 및 한 개의 청색 발광 다이오드를 각각 독립적으로 제어할 수 있도록 배열된 8개의 접속단자들을 포함하는 것이 역시 바람직하다.Each set of diodes comprises two red light emitting diodes, one green light emitting diode and one blue light emitting diode, which are arranged to form a rectangle on the metal PCB, and the set of connection terminals is connected to the two light emitting diodes. It is also desirable to include eight connection terminals arranged to independently control the diode, one green light emitting diode and one blue light emitting diode.
더 나아가 상기 각각의 다이오드 세트를 이루는, 두 개의 적색 발광다이오드, 한 개의 녹색 발광 다이오드 및 한 개의 청색 발광 다이오드는, 두 개의 적색 발광 다이오드가 대각선을 이루는 상기 사각형의 두 꼭지점에 배열되며, 나머지 두 꼭지점에 상기 청색 발광 다이오드 및 녹색 발광 다이오드가 배치되는 것일 수 있 다.Furthermore, two red light emitting diodes, one green light emitting diode and one blue light emitting diode, constituting each of the diode sets, are arranged at two vertices of the rectangle in which two red light emitting diodes are diagonal, and the other two vertices. The blue light emitting diode and the green light emitting diode may be disposed on.
한편, 상기 밀봉 부재는 소정 높이의 외벽을 갖고, 상기 한 세트의 다이오드를 둘러싸는 소정 경사의 내벽을 갖는 수지제의 리플렉터 컵 및, 상기 리플렉터 컵의 내벽 내에 봉입되는 투명 수지부를 포함하는 것일 수 있다. 여기서 상기 리플렉터 컵은 상기 메탈 PCB의 상면에 대한 트랜스퍼 몰딩(transfer molding)을 통하여 형성된 것이 바람직하다.Meanwhile, the sealing member may include a reflector cup made of a resin having an outer wall having a predetermined height and having an inner wall of a predetermined inclination surrounding the set of diodes, and a transparent resin part enclosed in an inner wall of the reflector cup. have. Here, the reflector cup is preferably formed through transfer molding of the upper surface of the metal PCB.
그리고 발광소자 모듈의 제조방법으로서, 본 발명의 제2 특징은 금속 베이스 기판에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막상에 하나 이상의 단위 발광 소자의 평면상의 규칙적 배열(array)을 형성하도록 구획되어, 복수개의 접속단자 패턴이 각각의 상기 단위 발광 소자에 대응되어 한 세트를 이루어 형성하는 단계; 상기 단위 발광소자에 대응되어 한 세트를 이루고, 상기 한 세트의 접속단자 패턴이 하나 이상 평면상으로 반복 배열되어 패터닝된 도전층을 갖는 메탈 PCB를 구비하는 단계; 상기 메탈 PCB 상에 구획된 상기 각각의 단위 발광 소자에 대응되는 위치에, 하나 이상의 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드 및 청색 발광 다이오드가 상기 단위 발광 소자에 대응되는 한 세트를 이루며 실장되고, 여기서 상기 각각의 다이오드는 대응되는 상기 접속단자 패턴을 통해 외부와 전기적으로 접속된 하나 이상의 다이오드 세트를 형성하는 단계; 및, 상기 접속단자 패턴들을 외부회로와 연결 가능하게 상기 패턴들의 일부가 노출되도록 상기 PCB 표면상에 패터닝되며, 상기 단위 발광 소자에 포함된 한 세트의 다이오드를 외기와 밀봉 및 절연하여 상기 단위 발광 소자의 보호 케이스로 작용하는 하나 이상의 밀봉 부재를 형성하는 단계 를 포함한다.And a method of manufacturing a light emitting device module, the second aspect of the invention comprising the steps of: forming an insulating film on the metal base substrate; Partitioning a planar array of one or more unit light emitting devices on the insulating layer to form a plurality of connection terminal patterns in a set corresponding to each of the unit light emitting devices; Comprising: a metal PCB having a conductive layer patterned by forming a set corresponding to the unit light emitting device, the set of the connection terminal pattern is repeatedly arranged in one or more planes; One or more red light emitting diodes, green light emitting diodes, and blue light emitting diodes are mounted in a set corresponding to the unit light emitting diodes at positions corresponding to the respective unit light emitting diodes partitioned on the metal PCB. Forming a set of one or more diodes electrically connected to the outside through corresponding connection terminal patterns; And patterning the connection terminal patterns on the surface of the PCB so that a part of the patterns are exposed to an external circuit, and sealing and insulating a set of diodes included in the unit light emitting device from the outside. Forming at least one sealing member acting as a protective case of the.
여기서 상기 메탈 PCB를 형성하는 단계는, 상기 발광 다이오드들로부터 방출되어 광의 반사율을 높이기 위해, 최상층에 은 또는 백금 코팅 층을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.The forming of the metal PCB may include forming a silver or platinum coating layer on an uppermost layer so as to emit light emitted from the light emitting diodes to increase reflectance of light.
또한 바람직하게는 상기 도전층은, 상기 절연층 위에 구리 층, 니켈 층이 적층되고, 그 상부의 최상층에 은 또는 백금 코팅 층을 형성하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.Also preferably, the conductive layer may include laminating a copper layer and a nickel layer on the insulating layer, and forming a silver or platinum coating layer on an uppermost layer thereof.
상기 밀봉 부재를 형성하는 단계는 소정 높이의 외벽을 갖고, 상기 한 세트의 다이오드를 둘러싸는 소정 경사의 내벽을 갖는 수지제의 리플렉터 컵을 형성하는 단계; 및, 상기 리플렉터 컵의 내벽 내에 투명수지부를 봉입하는 단계를 포함하는 것이 역시 바람직하다.The forming of the sealing member may include forming a reflector cup made of a resin having an outer wall of a predetermined height and having an inner wall of a predetermined slope surrounding the set of diodes; And encapsulating the transparent resin portion in the inner wall of the reflector cup.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다색 발광소자 모듈 및 그 제조방법의 바람직한 실시예에 관하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the preferred embodiment of the multi-color light emitting device module and the manufacturing method according to the present invention.
본 발명에 따른 바람직한 제1 실시예로서, 도 3a는 메탈 PCB를 이용하여 단위 다색 발광소자가 다수 실장된 모듈의 일예를 도시한 개략도이고 도 3b는 이에 상응하는 단위 다색 발광소자 패키지를 도시한 사시도이다.As a first preferred embodiment according to the present invention, Figure 3a is a schematic diagram showing an example of a module in which a unit multi-color light emitting device is mounted using a metal PCB, Figure 3b is a perspective view showing a corresponding unit multi-color light emitting device package to be.
도 3a에서 본 발명에 따른 다색 발광소자 모듈은 다수의 단위 다색 발광소자 패턴(34)과, 전기 접속단자 패턴(33)이 형성되어 있는 메탈 PCB(31), 이에 대응되는 다수의 단위 발광다이오드 세트, 다색 발광소자의 밀봉부재(35)로 구성된다.In FIG. 3A, the multicolor light emitting device module according to the present invention includes a plurality of unit multicolor light emitting
여기서 메탈 PCB(31)의 기판은 금속 베이스 기판 및 절연막으로 형성되고, 절연막 상층에 하나 이상의 단위발광소자 패턴(34)이 평면상에 규칙적 배열을 형성하도록 구획되며, 복수개의 접속단자 패턴(33)이 각각의 단위 발광소자에 대응되어 한 세트(36)를 이루면서 평면상에서 반복적으로 배열되어 패터닝된 도전층을 구비한다.Here, the substrate of the
금속 베이스 기판은 다색 발광소자에서 발생되는 열을 흡수하여 방열 효과를 갖는 방열판으로서 작용하고, 이러한 방열기능은 특성이 다른 각각의 발광다이오드의 방열을 하나의 금속 베이스 기판을 통해 처리 할 수 있게되어, 제작과 공정이 단순, 용이하게 된다.The metal base substrate absorbs heat generated from the multi-color light emitting device and acts as a heat sink having a heat dissipation effect. This heat dissipation function enables the heat dissipation of each light emitting diode having different characteristics to be processed through one metal base substrate. Manufacturing and processing are simple and easy.
그리고 절연막은 도전층과 방열층의 전기적 접속을 방지하면서 얇은 층으로 형성하여 방열효과를 높이는데 방해가 없도록 한다.The insulating film is formed into a thin layer while preventing electrical connection between the conductive layer and the heat dissipating layer, thereby preventing interference with the heat dissipation effect.
절연막 상층에는 백색 및 다색 발광소자를 실장하여 광을 방출 할 수 있게 하는 단위 다색 발광소자 패턴(34)과 그 전기접속 패턴(33)이 평면상에 규칙적, 반복적으로 배열되도록 구획되고 패턴화 된다. The unit
이러한 패턴(36)은 일반적인 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB) 공정으로 형성되어 단순한 공정으로 다색 발광소자 패키지 모듈(30)을 제작 할 수 있게 되고, 크기와 용도에 맞게 커팅하여 사용함으로써 다양한 용도로 대량 생산할 수 있게 된다.Such a
또한 메탈 PCB(31)상에 단위 다색 발광소자 패턴(34)에 대응되는 적색, 녹색, 청색 발광다이오드를 실장하고, 각각의 다이오드 칩을 독립적으로 제어 할 수 있게 전기접속 패턴(33)과 연결되어 백색 및 다색 발광을 현출할 수 있게 한다.In addition, a red, green, and blue light emitting diode corresponding to the unit multicolor light emitting
발광다이오드 칩은 실버 에폭시 또는 솔더 합금을 이용하여 접합하고, 전극을 도전패턴과 연결하면 된다. 접합 및 전극 연결은 발광다이오드 칩의 구조에 따라 다이본딩, 와이어 본딩 또는 플립칩 본딩 등과 같은 적절한 방식에 의해 수행하면 된다.The light emitting diode chip may be bonded using silver epoxy or a solder alloy, and the electrode may be connected to the conductive pattern. Bonding and electrode connection may be performed by a suitable method such as die bonding, wire bonding or flip chip bonding depending on the structure of the light emitting diode chip.
도 3b에서 단위 다색 발광소자 패키지(36)로서 적색, 녹색, 청색 발광다이오드로 구성된 한 세트는 각각의 칩을 외부 회로와 연결 가능하게 하는 전기 접속단자(33)들이 노출 되도록 하고, 단위 발광소자에 포함된 한 세트의 다이오드를 외기와 밀봉 및 절연하여 단위 발광소자의 보호 케이스로 작용하는 밀봉 부재(35,35')를 포함한다.In FIG. 3B, one set consisting of red, green, and blue light emitting diodes as the unit multicolor light emitting
도 4는 메탈 PCB층의 구성의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 알루미늄의 금속 베이스 기판(41)에 절연층(43)을 형성하고 그 위에 패턴 형성을 위한 도전층으로서 구리(45), 니켈(47), 금 또는 은 층(49)의 순으로 적층한다.4 is a view showing an embodiment of the configuration of a metal PCB layer. The insulating
여기서 방열판인 베이스 기판(41)은 열전도성이 높은 알루미늄(Al)을 사용하여 다이오드에서 발생되는 열을 흡수하게 된다. 더하여 방열판으로서의 베이스 기판은 다른 여러 가지의 열전도성이 높은 물질로 형성할 수 있다.Here, the
최상층은 금 또는 은 층(49)으로 형성되어, 발광다이오드 저면으로 방사되는 빛을 반사시켜 효율적으로 적출 할 수 있게 된다. 이는 광 반사율이 높은 금속을 사용하여 광을 다이오드의 일면 방향으로 적출시킴으로써 발광소자는 고휘도 발광을 현출할 수 있게 된다. 그러므로 광 반사율이 높은 다른 금속으로 반사층을 형성 할 수 도 있다.The uppermost layer is formed of a gold or
회로부의 도전 배선의 역할을 하는 도전층으로 구리층(45)을 형성하는 것이 바람직하고, 그 상면에 니켈층(47)을 형성하는 것이 바람직한데, 이는 금속과 반도체 사이에서 전류의 운반체(전자 또는 양공)를 저지하여 한 쪽으로 쉽게 흐르지 못하도록 하는 장벽층(47)의 역할을 하기 때문이다.It is preferable to form the
도 5는 도전 패턴이 형성되어 있는 메탈 PCB에 다이오드칩이 실장되어 있는 단위 다색 발광소자 패키지(51) 구조의 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment of a unit multicolor light emitting
도 5에서 메탈 PCB상에 도전 패턴(52)이 형성되고, 그 패턴에 대응되는 RGB 다이오드 칩(53,54,55)이 실장과 함께 하나 이상의 제너다이오드(56)를 더 실장 할 수 있는데, 이 제너다이오드에 의해 정전기 혹은 급격한 전류가 공급되는 경우에도 정전압이 유지되어 제품에 대한 신뢰성을 증대시킬 수 있다. In FIG. 5, the
다이오드 칩의 배열은 적색(R)(53), 녹색(G)(54), 청색(B)(55)을 정삼각형(57)으로 배열 하고, 이에 대응되는 도전패턴은 각각의 칩을 독립적으로 제어 할 수 있도록 6개의 접속단자(58)를 포함한다.The arrangement of diode chips is arranged in red (R) 53, green (G) 54, and blue (B) 55 in
여기서 다이오드 칩을 정삼각형(57)으로 배열하는 것은 소자의 상부로 광을 방출하는 경우 백색 및 다색광을 구현하기 위해 각 칩의 제어에 따른 색 조합의 구현을 용이하게 할 뿐만 아니라 고 순도의 백색 및 다색을 현출 할 수 있기 때문이다.Here, the arrangement of the diode chips into the
또한 이러한 적색, 녹색, 청색 다이오드 칩(53,54,55)을 독립적으로 제어하기 위해 입, 출력 단자가 각각 구비되는 6개의 접속단자(58)를 형성함으로써, 고순 도의 백색 및 다색 발광을 용이하게 현출할 수 있게 된다.In addition, by forming six
도 6은 본 발명에 따른 적색(R)(62), 적색(R), 녹색(G)(63), 청색(B)(64)의 4개의 칩이 메탈 PCB에 실장되어 형성되고, 각 다이오드칩과 외부를 전기적으로 연결하는 6개의 접속단자(65등)로 구성된 단위 다색 발광소자 패키지(61)구조의 일 실시예를 도시한 도면이다.6 shows four chips of red (R) 62, red (R), green (G) 63, and blue (B) 64 according to the present invention mounted on a metal PCB, and each diode FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a unit multicolor light emitting
발광다이오드칩이 4개로서 전기접속단자가 6개인 것은 적색 발광다이오드(62) 2개를 2개의 접속단자(66,65)에 연결하여 공통적으로 제어하고, 녹색, 청색은 각각 2개(68,67)씩 4개의 접속단자로 외부와 연결하여 제어함으로써, 효율적이고 안정된 색조합을 구현 할 수 있게 된다.Four light emitting diode chips and six electrical connection terminals are commonly controlled by connecting two red
도 7은 본 발명에 따른 적색(R)(72), 적색(R), 녹색(G)(74), 청색(B)의 4개의 칩이 메탈 PCB상에 실장되어 형성되고, 각 다이오드칩과 외부를 전기적으로 연결하는 8개의 접속단자(75,76등)로 구성된 단위 다색 발광소자 구조의 일 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 7 shows four chips of red (R) 72, red (R), green (G) 74, and blue (B) according to the present invention mounted on a metal PCB. FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a unit multicolor light emitting device structure including eight
발광다이오드칩이 4개로 각 칩을 접속단자(75,76) 2개씩 총 8개로 하여 각 칩을 독립적으로 제어함으로써, 백색 및 다색 발광의 색조합 구현을 용이하게 하고, 고순도의 발광을 현출할 수 있게 된다. With 4 LED chips, each chip has 8 connection terminals (75, 76), and each chip is controlled independently, making it easy to implement color sum of white and multicolor light emission, and display high-purity light emission. Will be.
도 8은 도 6과 도 7에서 예시한 단위 다색 발광소자의 각 다이오드칩 배열의 일 실시예를 도시한 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating an embodiment of each diode chip arrangement of the unit multicolor light emitting device illustrated in FIGS. 6 and 7.
본 발명에 따른 다색 발광소자 모듈은 단위 다색 발광소자를 평면상에 다양한 모양으로 반복적으로 배열하여 구성 되는데, 그 일시예로서 도 8에서 나타낸 바 와 같이, 4개의 칩으로 구성되면서 배열을 4각형(81)으로 형성한다.The multicolor light emitting device module according to the present invention is configured by repeatedly arranging the unit multicolor light emitting devices in various shapes on a plane, as shown in FIG. 8 as an example. 81).
여기서 적색(R) 발광다이오드칩은 대각선을 이루며 마주보고, 녹색(G)과 청색(B) 발광다이오드는 4각형(81)의 나머지 꼭지점에 위치 함으로써, 적색, 녹색, 청색광을 조합하여 형성하는 백색 및 다색 발광을 다양한 조합(80)을 가지고 구현할 수 있다. 즉, 적색, 적색, 녹색, 청색 또는 적색, 녹색, 청색등의 다양한 조합으로 고 휘도의 백색 및 다색광을 현출할 수 있게 된다.Here, the red (R) light emitting diode chips face diagonally and the green (G) and blue (B) light emitting diodes are located at the remaining vertices of the quadrilateral 81, thereby forming a combination of red, green, and blue light. And multi-color light emission can be implemented with
도 9는 본 발명에 따른 밀봉부재(94,96)를 형성한 단위 다색 발광소자 패키지의 일실시예를 측면에서 관찰한 측면도이다. 9 is a side view of an embodiment of a unit multicolor light emitting device package in which sealing
밀봉부재(96,94)는 소정의 높이의 외벽을 갖고, 한 단위의 다이오드(93)세트를 둘러싸는 소정 경사의 내벽(95)을 갖는 수지제의 리플렉터컵과, 리플렉터컵 내부에 투명 수지부(96)로 구성된다.The sealing
리플렉터컵이 소정 경사(95)를 이루는 것은 다이오드에서 발생되는 빛을 반사하여 빛을 적출할 수 있게 하여, 고휘도의 발광을 현출 할 수 있게 하기 위함이다. 그러므로 리플렉터컵의 내벽(95)을 광 반사율의 높은 재질로 하여 형성함이 바람직하다.The reflector cup forms a
그리고 리플렉터컵 내부에는 발광소자 칩을 외부와 밀폐되고 보호할 수 있게 형성된 것으로 투명 수지부(96)로 트랜스퍼 몰딩하여 형성하는 것이 바람직하다. 이것은 또한 렌즈 기능의 역할 도 가능하고, 또한 보호캡(96) 자체를 별도로 성형된 렌즈를 적용 할 수도 있다.In the reflector cup, the light emitting device chip may be sealed and protected from the outside, and may be formed by transfer molding to the
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 제2 실시예로서, 다색 발광소자 모듈 의 제조공정의 흐름을 예시한 도면이고, 도 11은 이에 상응하는 공정의 흐름도를 예시한 도면으로서, 이하 본 발명에 따른 다색 발광소자 패키지 모듈의 제조방법을 도 11의 공정의 흐름도와 함께 설명하면 다음과 같다.10A to 10C are views illustrating a flow of a manufacturing process of a multicolor light emitting device module as a second embodiment according to the present invention, and FIG. 11 is a view illustrating a flow chart of a corresponding process. The manufacturing method of the multicolor light emitting device package module according to the flowchart of the process of FIG. 11 will be described as follows.
도 10a에서 금속 베이스 기판(101)에 절연막(102)을 형성(S210)한다. 앞서 설명한 바와 같이 금속 베이스 기판(101)은 방열판으로서 작용하게 되고, 절연막(102)은 그 상층에 형성되게 될 도전층과 전기적으로 절연하기 위함이다. In FIG. 10A, an insulating
베이스 기판(101)은 방열성과 넓은 파장대역에 대해 반사율이 좋은 알루미늄 소재 또는 알루미늄 합금으로 형성하는 것이 바람직하고, 메인 절연층(102)은 기판과의 결합성이 좋고 열전도성이 뛰어난 산화 알루미늄 또는 질화 알루미늄으로 형성하는 것이 바람직하다.The
도 10b에서 절연막 상층에는 백색 및 다색 발광소자를 실장하여 광을 방출 할 수 있게 하는 단위 다색 발광소자 패턴과 그 전기접속 패턴이 평면상에 규칙적, 반복적으로 배열되도록 구획되고 패턴화(103)되는 메탈 PCB를 형성(S220)한다. In FIG. 10B, the unit polychromatic LED pattern and the electrical connection pattern which are mounted on the insulating layer to emit light by mounting white and multicolor LEDs are partitioned and patterned 103 so that the electrical connection patterns are regularly and repeatedly arranged on a plane. Form a PCB (S220).
이러한 패턴(103)은 일반적인 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB) 공정으로 형성되어 단순한 공정으로 다수의 다색 발광소자를 제작 할 수 있게 되고, 크기와 용도에 맞게 커팅(CUTTING)하여 사용함으로써 다양한 용도로 대량생산할 수 있게 된다.The
그리고 적색, 녹색, 청색 다이오드칩은 메탈 PCB상에 형성된 다수의 단위 다색 발광소자 패턴에 대응되어 실장(S230)한다. 발광다이오드 칩은 실버 에폭시 또는 솔더 합금을 이용하여 접합하고, 전극을 도전패턴과 연결하면 된다. 접합 및 전 극 연결은 발광다이오드 칩의 구조에 따라 다이본딩, 와이어 본딩 또는 플립칩 본딩 등과 같은 적절한 방식에 의해 수행하면 된다. The red, green, and blue diode chips are mounted in correspondence with a plurality of unit multicolor light emitting device patterns formed on the metal PCB (S230). The light emitting diode chip may be bonded using silver epoxy or a solder alloy, and the electrode may be connected to the conductive pattern. Junction and electrode connection may be performed by a suitable method such as die bonding, wire bonding or flip chip bonding depending on the structure of the light emitting diode chip.
도 10c는 메탈 PCB상에 3색 발광다이오드칩이 실장된 다수의 단위 다색 발광소자 패키지가 형성된 다색 발광소자 패키지 모듈의 일예를 대각선에서 바라본 사시도이다.FIG. 10C is a perspective view of an example of a multicolor light emitting device package module in which a plurality of unit multicolor light emitting device packages in which a tricolor light emitting diode chip is mounted on a metal PCB is formed.
금속 베이스 기판(101)에 절연층(102)을 형성하고 그 상층에 도전패턴화된 도전층이 형성된 메탈 PCB상에 다수의 3색 발광다이오드를 실장하고, 보호캡으로서 밀봉부재(103)가 형성(S240)된 다색 발광소자 패키지 모듈을 나타낸다. 여기서 외부와의 전기적 접속을 위해 접속 패턴(104)이 밀봉부재(103) 외부로 노출 되어 있다.An insulating
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described in connection with specific embodiments thereof, it is well known in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the claims. Anyone who owns it can easily find out.
이와 같이 본발명에 따른 다색 발광소자 및 그 제조방법을 제공하면, 효율적인 방열처리와 각각 다이오드의 개별적 제어로 인한 색조합 구현이 용이하여, 양질의 고휘도 다색발광을 현출할 수 있고 다양한 크기의 패키지를 용이하게 제작할 수 있어, 다양한 용도의 다색 발광소자 패키지를 대량 생산할 수 있게 된다.Thus, by providing a multi-color light emitting device and a method of manufacturing the same according to the present invention, it is easy to implement a color combination due to efficient heat treatment and individual control of each diode, it is possible to display a high-quality multi-color light emission and package of various sizes It can be easily produced, it is possible to mass-produce a multi-color light emitting device package of various uses.
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