KR101163645B1 - High power led module and method for manufacturing the same - Google Patents

High power led module and method for manufacturing the same Download PDF

Info

Publication number
KR101163645B1
KR101163645B1 KR1020090122953A KR20090122953A KR101163645B1 KR 101163645 B1 KR101163645 B1 KR 101163645B1 KR 1020090122953 A KR1020090122953 A KR 1020090122953A KR 20090122953 A KR20090122953 A KR 20090122953A KR 101163645 B1 KR101163645 B1 KR 101163645B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat sink
led
led module
insulating layer
heat
Prior art date
Application number
KR1020090122953A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110066339A (en
Inventor
이지면
진용출
Original Assignee
순천대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 순천대학교 산학협력단 filed Critical 순천대학교 산학협력단
Priority to KR1020090122953A priority Critical patent/KR101163645B1/en
Publication of KR20110066339A publication Critical patent/KR20110066339A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101163645B1 publication Critical patent/KR101163645B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/06—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of a plurality of bonding areas
    • H01L2224/0601—Structure
    • H01L2224/0603—Bonding areas having different sizes, e.g. different heights or widths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491—Disposition
    • H01L2224/49105—Connecting at different heights
    • H01L2224/49107—Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

LED 소자와 히트 싱크를 열전도 물질(TIM)을 이용하여 직접 부착시킴으로써, 최소한의 열전도 경로를 갖는 고휘도 또는 고출력 LED 모듈을 제공할 수 있다. 히트 싱크는 표면에 컵 형상의 반사부와 오목부를 갖도록 성형되고, 상기 성형된 히트 싱크의 오목부에 절연층 및 금속층을 형성하고, 상기 성형된 히트 싱크의 반사부 위에, TIM을 이용하여 LED 소자를 부착하고, LED 소자와 금속층을 전도성 와이어를 통해 연결한다. 따라서 LED 모듈의 방열 효율 향상과 LED 제품의 신뢰성 향상을 달성한다. By directly attaching the LED element and the heat sink using a thermally conductive material (TIM), it is possible to provide a high brightness or high power LED module with a minimum heat conduction path. The heat sink is formed to have a cup-shaped reflecting portion and a concave portion on a surface thereof, an insulating layer and a metal layer are formed on the concave portion of the formed heat sink, and the LED element is formed on the reflecting portion of the formed heat sink by using a TIM. Attach, and connect the LED element and the metal layer through a conductive wire. Therefore, the heat dissipation efficiency of the LED module is improved and the reliability of the LED product is achieved.

LED, 고출력, 히트 싱크, 방열 LED, high power, heat sink, heat dissipation

Description

고출력 발광 다이오드 모듈 및 그 제조 방법{HIGH POWER LED MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME} High power light emitting diode module and its manufacturing method {HIGH POWER LED MODULE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 모듈(module)에 관한 것으로서, 특히, LED의 방열 효율을 향상시키기 위한 고출력 또는 고휘도 LED 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting diode (LED) module, and more particularly, to a high output or high brightness LED module for improving heat dissipation efficiency of an LED and a method of manufacturing the same.

LED는 순방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자로서, 전광판과 같은 디스플레이 장치에 널리 사용되고 있다. 최근에는 백열등이나 형광등과 같은 조명기기를 대체할 수 있는 조명용 고휘도(HB: High Brightness) LED에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다.LED is a semiconductor device that emits light when a voltage is applied in the forward direction, and is widely used in display devices such as electronic displays. Recently, many researches have been conducted on high brightness (HB) LEDs for lighting that can replace lighting devices such as incandescent and fluorescent lamps.

통상, 고휘도 LED는 넓게는 개당 1W급 이상의 LED를 의미하며, 좁게는 전반 조명(general lighting)용 LED를 의미하고 있다. LED의 광효율(lm/W)은 1990년대 초에 이미 백열등 수준이 가능했으며, 현재까지 꾸준히 증가하여 적용 분야의 폭이 계속 늘어나고 있다.Generally, high brightness LEDs mean LEDs of 1W or more per unit and narrowly mean LEDs for general lighting. The light efficiency (lm / W) of LEDs was already available at the level of incandescent lamps in the early 1990s, and has been steadily increasing so far.

현재, 고휘도 LED에서는 입력 전력 증가에 따라 열 방출의 효율도 증가시켜야 하는 문제가 있으며, 이는 방열 문제와 밀접한 관계가 있다. 즉, 고휘도 LED는 작동 중에 상당한 온도 상승이 발생하게 되고, 이러한 온도 상승은 LED 광 효율 및 수명을 감소시켜, LED의 신뢰성을 떨어뜨리게 된다. 이와 같은 방열 문제는 LED 소자(chip) 뿐만 아니라, 이를 포함하는 모듈, 패키지(package) 및 최종 제품에서도 중요한 문제가 되고 있으며, 이를 해결하기 위한 여러 연구가 활발히 진행되고 있다.Currently, high brightness LEDs have a problem of increasing the efficiency of heat dissipation as input power increases, which is closely related to the heat dissipation problem. In other words, high-brightness LEDs cause significant temperature rises during operation, which increase the LED light efficiency and lifespan, thereby reducing the reliability of the LEDs. This heat dissipation problem is not only an LED chip (chip), but also an important problem in the module, package (package) and the final product including the same, and various researches for solving this problem are being actively conducted.

도 1에 종래의 일반적인 고휘도 LED 모듈의 구조를 나타내었다. 1 shows a structure of a conventional general high brightness LED module.

도 1에서와 같이, 종래의 LED 모듈은, LED 소자(10), LED 소자(10)를 몰딩하는 투명 렌즈(20), 전기적 연결을 위한 와이어(30) 및 리드 프레임(40), LED 소자(10)를 실장하기 위한 다이 본딩(Die bonding)층(50), 열 방출을 위한 히트 슬러그(heat slug)(60), 솔더 패드(solder pad)(70) 등이 기판 위에 형성된 구조로 되어 있다.As shown in FIG. 1, the conventional LED module includes an LED device 10, a transparent lens 20 for molding the LED device 10, a wire 30 and a lead frame 40 for electrical connection, and an LED device ( A die bonding layer 50 for mounting 10), a heat slug 60 for heat dissipation, a solder pad 70, and the like are formed on the substrate.

기판은 절연층(dielectric layer)(80)과 금속층(metal layer)(90)으로 구성되는 금속 코어 인쇄회로기판(MC-PCB: Metal Core Printed Circuit Board)이 많이 사용되고 있으며, 다이 본딩용 소재로는 공정 솔더(eutectic solder)(Au-Sn)나 실버 에폭시(silver epoxy)가 많이 사용되고 있다. As a substrate, a metal core printed circuit board (MC-PCB) composed of a dielectric layer 80 and a metal layer 90 is widely used. Eutectic solder (Au-Sn) or silver epoxy (silver epoxy) are widely used.

기판의 하부에는 열 방출을 위해 히트 싱크(heat sink)(110)가 접합되어 있으며, 기판의 금속층(90)과 히트 싱크(110)의 접합을 위해, 열전도 물질(TIM: Thermal Interface Materials)(100)이 사용된다.A heat sink 110 is bonded to the bottom of the substrate for heat dissipation, and a thermal interface material (TIM) 100 for bonding the heat sink 110 to the metal layer 90 of the substrate. ) Is used.

히트 싱크(110)의 소재로는 주로 알루미늄이 주로 사용되고 있으며, TIM(100)의 소재로는 상변화 물질(PCM: Phase Change Materials)이나 실버 페이스트(Ag paste) 등을 이용할 수 있다.Aluminum is mainly used as a material of the heat sink 110, and a phase change material (PCM) or silver paste may be used as the material of the TIM 100.

LED 모듈의 방열 특징 중 하나는, LED 소자의 위쪽으로는 형광체나 투명 렌즈로 인해 열 방출이 제한되기 때문에, 대부분의 열은 LED 소자의 아래쪽으로 전달되어 방출된다는 것이다. 즉, LED 모듈의 방열은 LED 소자의 아래 방향으로 열이 전도되는 현상에 의존하고 있다. One of the heat dissipation features of the LED module is that most of the heat is transferred to the bottom of the LED element and released because the heat emission is limited by the phosphor or transparent lens above the LED element. That is, the heat dissipation of the LED module depends on the phenomenon that heat is conducted downward of the LED element.

상기한 종래의 LED 모듈의 경우, LED 소자(10) - 다이 본딩층(50) - 히트 슬러그(60) - 솔더 패드(70) - 기판(80, 90) - TIM(100) - 히트 싱크(110)의 순으로, 열전도 경로(thermal path)를 이루고 있다.In the case of the conventional LED module described above, the LED element 10-die bonding layer 50-heat slug 60-solder pad 70-substrate 80, 90-TIM 100-heat sink 110 In order of), a thermal path is formed.

이와 같이, LED 소자(10)로부터 히트 싱크(110) 사이에 형성되어 있는 여러 층들은 모두 LED 소자의 열 방출에 대한 저항체로서 작용하게 되므로, 방열 효율을 떨어뜨리게 된다. 즉, 종래의 LED 모듈은 매우 복잡한 여러 층들을 통과하여 열이 전달되는 구조로 되어 있으므로, 각 층을 이루는 물질들이 모두 직렬로 연결된 방열 저항체로 작용하게 되어, 열 저항이 크고 구조적으로 복잡하다는 단점이 있다.As such, the various layers formed between the LED element 10 and the heat sink 110 all act as resistors for heat dissipation of the LED element, thereby reducing heat dissipation efficiency. In other words, the conventional LED module has a structure in which heat is transferred through a very complicated layer, and the materials constituting each layer act as heat radiating resistors connected in series. have.

이와 같은 종래의 열전달 구조의 문제점을 해결하기 위하여, MOAMP(Multichip On Aluminium metal plate)나 COB(chip on board)와 같은 기술을 적용하여, 열적 저항을 감소시키는 기술이 개발되고 있다, 그러나 이러한 기술에서도, LED의 방열 경로에 절연층이나 금속층 등의 다양한 재질의 물질들이 여전히 존재하고 있으므로, 열 방출의 효율을 증가시키는 데에는 한계가 있다. In order to solve such problems of the conventional heat transfer structure, a technique for reducing thermal resistance by applying a technology such as a multichip on aluminum metal plate (MOAMP) or a chip on board (COB) has been developed. Since materials of various materials such as an insulating layer and a metal layer still exist in the heat dissipation path of the LED, there is a limit in increasing the efficiency of heat dissipation.

본 발명은 상기한 종래의 LED 모듈에서의 방열 문제를 해결하고자 하는 것으로서, 최소한의 열전도 경로를 갖는 고휘도 또는 고출력 LED 모듈을 제공함으로써, LED 모듈의 방열 효율을 향상시키고, LED 제품의 수명 안정화 및 제조비용 의 감소를 달성하기 위한 것이다.The present invention is to solve the heat dissipation problem of the conventional LED module, by providing a high brightness or high power LED module having a minimum heat conduction path, thereby improving the heat dissipation efficiency of the LED module, stabilizing and manufacturing the life of the LED product To achieve a reduction in costs.

상기한 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LED 소자를 포함하는 LED 모듈의 제조 방법은, 금속을 이용하여, 상부면에 컵 형상의 반사부와, 상기 반사부 사이에 위치하는 오목부를 갖는 히트 싱크를 성형하는 단계와, 상기 성형된 히트 싱크의 오목부에 절연층을 형성하는 단계와, 상기 절연층 위에 금속층을 형성하는 단계와, 상기 성형된 히트 싱크의 반사부 위에, 열전도 물질(TIM)을 이용하여 상기 LED 소자를 부착하는 단계와, 상기 LED 소자와 상기 금속층을 전도성 와이어를 통해 연결하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the manufacturing method of the LED module including the LED element according to the present invention, using a metal, the upper surface has a cup-shaped reflecting portion, and the heat between the recessed portion located between the reflecting portion Forming a sink, forming an insulating layer in a recess of the formed heat sink, forming a metal layer on the insulating layer, and a heat conductive material (TIM) on the reflecting portion of the formed heat sink. Attaching the LED device by using the method, and connecting the LED device and the metal layer through a conductive wire.

또한, 상기한 본 발명에 따른 LED 모듈의 제조 방법은, 상기 성형된 히트 싱크의 반사부 위에, 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.In addition, the manufacturing method of the LED module according to the present invention, may further comprise the step of forming a phosphor layer on the reflective portion of the molded heat sink.

한편, 상기한 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 LED 모듈은, 금속 재질로 형성되고, 상부면에 컵 형상의 반사부와, 상기 반사부 사이에 형성된 오목부를 갖는 히트 싱크와, 열전도 물질(TIM)을 이용하여, 상기 히트 싱크의 반사부 위에 직접 접착되어 있는 LED 소자와, 상기 히트 싱크의 오목부에 형성된 절연층과, 상기 절연층 위에 형성되고, 전도성 와이어를 통해 상기 LED 소자와 연결되는 금속층을 포함한다.On the other hand, to achieve the above object, the LED module according to the present invention is formed of a metal material, the heat sink having a cup-shaped reflection portion on the upper surface, and a recess formed between the reflection portion, and a thermally conductive material ( TIM), an LED element directly adhered onto the reflecting portion of the heat sink, an insulating layer formed on the recess of the heat sink, and formed on the insulating layer, and connected to the LED element through a conductive wire. It includes a metal layer.

또한, 상기 본 발명에 따른 LED 모듈은, 상기 히트 싱크의 반사부 위에 형성된 형광체층을 더 포함할 수 있다.In addition, the LED module according to the present invention may further include a phosphor layer formed on the reflecting portion of the heat sink.

또한, 상기 히트 싱크는 알루미늄 또는 구리 재질로 하는 것이 바람직하다.In addition, the heat sink is preferably made of aluminum or copper.

본 발명에 따른 LED 모듈은, LED 소자를 히트 싱크에 직접 실장함으로써, LED 모듈에서의 열 저항을 최소화시킬 수 있다. 즉, LED 소자로부터 히트 싱크까지의 열전도 경로를 최소화시켜, LED 모듈을 방열 효율을 극대화할 수 있다.The LED module according to the present invention can minimize the thermal resistance in the LED module by mounting the LED element directly to the heat sink. That is, by minimizing the heat conduction path from the LED element to the heat sink, it is possible to maximize the heat dissipation efficiency of the LED module.

또한, 절연층 및 기판 등을 필요로 하지 않으므로, LED 모듈의 제조비용도 감소시킬 수 있다.In addition, since the insulating layer, the substrate, and the like are not required, the manufacturing cost of the LED module can also be reduced.

따라서 조명용 LED 모듈의 고출력화 및 고휘도화를 달성할 수 있으며, LED 제품의 신뢰도 및 제품 수명을 향상시킬 수 있다.Therefore, high output and high brightness of the LED module for lighting can be achieved, and the reliability and product life of the LED product can be improved.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the present invention will be described.

(제1 (First 실시예Example ))

도 2에 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열 구조를 갖는 LED 모듈을 개략적으 로 도시하였다.2 schematically shows an LED module having a heat dissipation structure according to a first embodiment of the present invention.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 모듈은 LED 소자(200)가 금속 히트 싱크(250) 위에 직접 실장된 구조로 되어 있다. LED 소자(200)와 히트 싱크(250) 사이에는, 이들을 접합하기 위한 TIM(240)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 2, the LED module according to the present invention has a structure in which the LED device 200 is directly mounted on the metal heat sink 250. Between the LED element 200 and the heat sink 250, a TIM 240 for joining them is formed.

TIM(240)은 열전도 물질로서 전기 절연성도 갖는다. TIM(240)은 방열 그리스(Thermal Grease), 방열 에폭시 접착제(Thermal Bond), 방열 패드(Thermally Conductive Silicone Pad), 방열 테이프(Thermally Conductive Adhesive Tape), 그라파이트 시트(Graphite Sheet), PCM(Thermally Conductive Phase Change Material) 등을 사용할 수 있다.TIM 240 is also electrically insulating as a thermally conductive material. The TIM 240 is a thermal grease, a thermal epoxy adhesive, a thermally conductive silicone pad, a thermally conductive adhesive tape, a graphite sheet, a thermally conductive phase, and a PCM. Change Material).

히트 싱크(250)에는 LED 소자(200)로부터 방출되는 광의 지향각을 조절할 수 있는 컵 형상의 반사부(251)와, 후술하는 절연층(230)이 형성되는 오목부(252)가 형성되어 있다. 상기 반사부(251)의 중앙에 LED 소자(200)가 접착된다.The heat sink 250 is formed with a cup-shaped reflector 251 for adjusting the directivity angle of the light emitted from the LED element 200, and a recess 252 in which the insulating layer 230, which will be described later, is formed. . The LED device 200 is bonded to the center of the reflector 251.

반사 성능을 더 향상시키기 위해, 상기 컵 형상의 반사부(251) 위에 형광체층(도시하지 않음)을 더 형성할 수도 있다. 또한, 상기 반사부(251) 위에 에폭시 돔(epoxy dome)(도시하지 않음)을 형성하여 지향성을 더 향상시킬 수도 있다. 히트 싱크(250)의 재질은 열 전도성이 높은 구리나 알루미늄으로 하는 것이 바람직하다.In order to further improve reflection performance, a phosphor layer (not shown) may be further formed on the cup-shaped reflection part 251. In addition, an epoxy dome (not shown) may be formed on the reflector 251 to further improve directivity. The heat sink 250 is preferably made of copper or aluminum having high thermal conductivity.

또한, LED 소자(200)에 전기적 전원을 연결할 수 있도록 전도성 와이어(210)가 히트 싱크(250) 위의 금속층(220)에 연결된다. 전도성 와이어(210)가 연결되는 금속층(220)은 절연층(230)에 의해 히트 싱크(250)와 절연되어 있다. 절연층(230)은 산화물 계열의 유전 물질을 사용할 수 있다.In addition, a conductive wire 210 is connected to the metal layer 220 on the heat sink 250 so as to connect an electrical power source to the LED device 200. The metal layer 220 to which the conductive wire 210 is connected is insulated from the heat sink 250 by the insulating layer 230. The insulating layer 230 may use an oxide-based dielectric material.

본 발명에 따른 LED 모듈은, 상기와 같이 히트 싱크(250)에 LED 소자(200)가 직접 부착되는 COH(Chip On Heat-sink) 구조이므로, LED 모듈에서의 열 저항을 최소화시킬 수 있다. 도 2에서 화살표로 표시한 바와 같이, LED 소자(200)로부터 히트 싱크(250)까지의 열 저항체의 수를 1개로 줄인 열전도 경로를 달성함으로써, 방열 효율을 현저히 높일 수 있다.The LED module according to the present invention is a chip on heat-sink (COH) structure in which the LED device 200 is directly attached to the heat sink 250 as described above, thereby minimizing thermal resistance in the LED module. As indicated by arrows in FIG. 2, heat dissipation efficiency can be significantly increased by achieving a heat conduction path in which the number of thermal resistors from the LED element 200 to the heat sink 250 is reduced to one.

다음으로, 도 3을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 모듈의 제조방법에 대해 설명한다.Next, a manufacturing method of the LED module according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.

먼저, LED 소자(200)로부터 방사되는 광의 지향각을 자유롭게 조절할 수 있는 컵 형상의 반사부(251)와, 절연층(230)이 형성될 오목부(252)를 갖는 히트 싱크(250)를 성형한다(단계 1). 상기 히트 싱크의 오목부(252)는 건식 에칭(dry etching) 혹은 습식 에칭(wet etching) 방법을 이용하여 형성하거나, 또는 기계적 절삭 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 히트 싱크(250)의 컵 형상 반사부(251)에 형광체를 접착하거나, 지향성 향상을 위한 에폭시 돔을 접합할 수 있다.First, a heat sink 250 having a cup-shaped reflector 251 capable of freely adjusting the directivity angle of the light emitted from the LED element 200 and a recess 252 on which the insulating layer 230 is to be formed is formed. (Step 1). The recess 252 of the heat sink may be formed using a dry etching method or a wet etching method, or may be formed using a mechanical cutting method. In addition, if necessary, phosphors may be adhered to the cup-shaped reflector 251 of the heat sink 250, or an epoxy dome may be bonded to improve directivity.

다음으로, 상기 성형된 히트 싱크(250)의 표면의 오목부(252)에 절연층(230)을 형성한다(단계 2). 절연층(230)은 산화물 계열의 물질을 사용하여 산화피막 처리(anodizing)하거나, 화학 기상 증착((Chemical Vapor Deposition)이나 스퍼터링 같은 증착법에 의해 형성할 수 있다.Next, an insulating layer 230 is formed in the recess 252 on the surface of the molded heat sink 250 (step 2). The insulating layer 230 may be formed by anodizing using an oxide-based material, or by a deposition method such as chemical vapor deposition or sputtering.

다음으로, 상기 절연층(230) 위에 금속층(220)을 형성한다(단계 3). Next, the metal layer 220 is formed on the insulating layer 230 (step 3).

상기 금속층(220)은 전자빔 증착법 또는 스퍼터링 방법을 이용하여 형성할 수 있다.The metal layer 220 may be formed using an electron beam deposition method or a sputtering method.

다음으로, 성형된 히트 싱크(250) 위에 적절한 TIM(240) 물질을 이용하여 LED 소자(200)를 부착한다(단계 4).Next, the LED device 200 is attached onto the molded heat sink 250 using the appropriate TIM 240 material (step 4).

다음으로, LED 소자(200)와 금속층(220)을 전도성 와이어(210)를 통해 연결하여, LED 소자(200)에 전기적 전원을 인가할 수 있도록 한다(단계 5).Next, the LED device 200 and the metal layer 220 are connected through the conductive wire 210, so that electric power can be applied to the LED device 200 (step 5).

상기와 같은 방법으로 사용함으로써, LED 소자(200)와 히트 싱크(250) 사이의 열전도 경로를 최소화한 COH(Chip On Heat-sink) 구조의 LED 모듈을 제작할 수 있다.By using the same method as described above, an LED module having a chip on heat-sink (COH) structure with a minimum heat conduction path between the LED element 200 and the heat sink 250 can be manufactured.

(제2 (Second 실시예Example ))

도 4에 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열 구조를 갖는 LED 모듈을 개략적으로 도시하였다.4 schematically shows an LED module having a heat dissipation structure according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 모듈은, 히트 싱크(250)의 표면에 오목부가 형성되어 있지 않은 점에서만, 제1 실시예와 다르고 그 외의 것은 제1 실시예와 동일하다. 즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 히트 싱크(250)의 표면 위에 절연층(230)이 형성되고, 그 위에 금속층(220)이 형성되어 있다. The LED module according to the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment only in that a recess is not formed on the surface of the heat sink 250, and the others are the same as the first embodiment. That is, as shown in FIG. 4, the insulating layer 230 is formed on the surface of the heat sink 250, and the metal layer 220 is formed thereon.

상기한 제2 실시예에 따른 LED 모듈의 제조 방법을 도 5에 나타내었다. 5 shows a method of manufacturing the LED module according to the second embodiment.

도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 실시예에 따른 LED 모듈의 제조 방법은, 히트 싱크(250)를 성형하는 제1 단계와 절연층(230)을 형성하는 제2단계만이 제1 실시예와 다르고, 그 외의 제조 방법(단계 3~5)은 제1 실시예와 동일하다. 즉, 제1 단계 에서는 반사부(251)만을 갖도록 히트 싱크(250)가 성형되고, 제2 단계에서는 히트 싱크(250)의 표면 위에 절연층(230)이 형성된다. 절연층(230)을 형성하기 위해, 화학 기상 증착이나 스퍼터링 방법을 사용할 수 있다.As shown in FIG. 5, the method of manufacturing the LED module according to the second embodiment includes only the first step of forming the heat sink 250 and the second step of forming the insulating layer 230. Other manufacturing methods (steps 3 to 5) are the same as in the first embodiment. That is, in the first step, the heat sink 250 is formed to have only the reflector 251, and in the second step, the insulating layer 230 is formed on the surface of the heat sink 250. To form the insulating layer 230, a chemical vapor deposition or sputtering method may be used.

본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 모듈의 제조 방법도, 제1 실시예와 마찬가지로, LED 소자(200)와 히트 싱크(250) 사이의 열전도 경로를 최소화한 COH 구조의 LED 모듈을 제작할 수 있다.In the manufacturing method of the LED module according to the second embodiment of the present invention, like the first embodiment, a LED module having a COH structure with a minimum heat conduction path between the LED element 200 and the heat sink 250 can be manufactured. .

본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.Although the present invention has been described with reference to the above-described preferred embodiments and the accompanying drawings, different embodiments may be constructed within the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention is defined by the appended claims, and should be construed as not limited to the specific embodiments described herein.

도 1은 종래의 LED 모듈의 구조를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing the structure of a conventional LED module.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 모듈의 구조를 나타내는 개략도이다.2 is a schematic view showing the structure of an LED module according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 LED 모듈의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing the LED module according to the first embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 모듈의 구조를 나타내는 개략도이다.4 is a schematic diagram showing the structure of an LED module according to a second embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 LED 모듈의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an LED module according to a second embodiment of the present invention.

Claims (8)

LED(Light Emitting Diode) 소자를 포함하는 LED 모듈의 제조 방법에 있어서,In the manufacturing method of the LED module including the LED (Light Emitting Diode) device, 금속을 이용하여, 상부면에 컵 형상의 반사부와 상기 반사부로부터 이격된 오목부를 갖는 히트 싱크를 성형하는 단계와,Forming a heat sink using a metal, the heat sink having a cup-shaped reflection portion and a recess spaced from the reflection portion on an upper surface thereof; 상기 성형된 히트 싱크의 오목부에 절연층을 형성하는 단계와,Forming an insulating layer on a recess of the molded heat sink; 상기 절연층 위에 금속층을 형성하는 단계와, Forming a metal layer on the insulating layer; 상기 성형된 히트 싱크의 반사부 위에, 열전도 물질(TIM)을 이용하여 상기 LED 소자를 부착하는 단계와,Attaching the LED element on the reflective portion of the formed heat sink using a thermal conductive material (TIM); 상기 LED 소자와 상기 금속층을 전도성 와이어를 통해 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 제조 방법.And connecting the LED element and the metal layer through a conductive wire. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 성형된 히트 싱크의 반사부 위에, 형광체층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 제조 방법.And forming a phosphor layer on the reflecting portion of the molded heat sink. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 히트 싱크의 오목부는, 건식 에칭 혹은 습식 에칭 방법을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈의 제조 방법.The recess of the heat sink is formed using a dry etching method or a wet etching method. 금속 재질로 형성되고, 상부면에 컵 형상의 반사부와 상기 반사부로부터 이격된 오목부를 갖는 히트 싱크와,A heat sink formed of a metal material and having a cup-shaped reflecting portion and a recess spaced from the reflecting portion on an upper surface thereof; 열전도 물질(TIM)을 이용하여, 상기 히트 싱크의 반사부 위에 직접 접착되어 있는 LED 소자와,An LED element directly bonded onto the reflecting portion of the heat sink by using a thermal conductive material (TIM), 상기 히트 싱크의 오목부에 형성된 절연층과,An insulating layer formed in a recess of the heat sink; 상기 절연층 위에 형성되고, 전도성 와이어를 통해 상기 LED 소자와 연결되는 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈.And a metal layer formed on the insulating layer and connected to the LED element through a conductive wire. 삭제delete 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 히트 싱크의 반사부 위에 형성된 형광체층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈.And a phosphor layer formed on the reflecting portion of the heat sink. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 히트 싱크는 알루미늄 또는 구리 재질로 된 것을 특징으로 하는 LED 모듈.The heat sink is an LED module, characterized in that the aluminum or copper material.
KR1020090122953A 2009-12-11 2009-12-11 High power led module and method for manufacturing the same KR101163645B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090122953A KR101163645B1 (en) 2009-12-11 2009-12-11 High power led module and method for manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090122953A KR101163645B1 (en) 2009-12-11 2009-12-11 High power led module and method for manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110066339A KR20110066339A (en) 2011-06-17
KR101163645B1 true KR101163645B1 (en) 2012-07-09

Family

ID=44399190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090122953A KR101163645B1 (en) 2009-12-11 2009-12-11 High power led module and method for manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101163645B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102604488B1 (en) * 2018-05-20 2023-11-22 아베야테크, 엘엘씨 LEDs for low temperature applications

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006253288A (en) 2005-03-09 2006-09-21 Fuji Photo Film Co Ltd Light emitting device and manufacturing method thereof
JP2008047908A (en) 2006-08-14 2008-02-28 Chien-Chung Chen Light-emitting module and manufacturing process thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006253288A (en) 2005-03-09 2006-09-21 Fuji Photo Film Co Ltd Light emitting device and manufacturing method thereof
JP2008047908A (en) 2006-08-14 2008-02-28 Chien-Chung Chen Light-emitting module and manufacturing process thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110066339A (en) 2011-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8455895B2 (en) LED-based light source utilizing asymmetric conductors
TWI295860B (en)
US8101966B2 (en) Light-emitting diode lamp with low thermal resistance
US8168992B2 (en) Light-emitting diode backlight module
JP4808550B2 (en) Light emitting diode light source device, lighting device, display device, and traffic signal device
US20110175512A1 (en) Light emitting diode and light source module having same
JP2013529370A (en) LED light module
US8373195B2 (en) Light-emitting diode lamp with low thermal resistance
US8476656B2 (en) Light-emitting diode
US20100301359A1 (en) Light Emitting Diode Package Structure
JP2004228240A (en) Package for storing light emitting element and light emitting device
US20100084673A1 (en) Light-emitting semiconductor packaging structure without wire bonding
US20100117113A1 (en) Light emitting diode and light source module having same
KR100665182B1 (en) High power led package and fabrication method thereof
KR101173398B1 (en) Light Emitting Diode Package and Method for Manufacturing Same
US7897991B2 (en) Light emitting diode and LED chip thereof
JP2005150408A (en) Light source apparatus and package for mounting light emitting element
TWI385824B (en) Light source device
KR20070096693A (en) Semiconductor package having a buffer layer
KR101163645B1 (en) High power led module and method for manufacturing the same
JP4261925B2 (en) Light emitting element storage package and light emitting device
JP2007088099A (en) Luminaire
KR101123241B1 (en) Led module having high heat radiation property and method for manufacturing the same
JP2012156476A (en) Light source module and manufacturing method thereof
TW200905909A (en) LED package unit

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150626

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160628

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170628

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180618

Year of fee payment: 7