KR102215820B1 - 조명기기용 광원모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조명기기의 광원모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로, 메탈하우징(12)을 전착도장하여 절연층(14)을 형성하고, 상기 절연층(14)의 주어진 위치에는 프라이머층(16)을 형성하여 그 프라이머층(16)에 주어진 패턴을 따라 레이저를 조사하여 프라이머 조성물내 구리이온의 개질화에 의한 금속접합면(18)을 형성하고, 상기 금속접합면(18)에는 도전층(20)을 무전해도금한 후 그 도전층(20)에 광원생성을 위한 발광다이오드(22)와 회로부품(24) 등을 표면실장해주도록 구성하여 메탈하우징(12)을 원하는 다양한 입체적인 형상으로 형성해줄 수 있도록 하면서 절연층(14)을 얻기 위한 도장비용을 절감하고, 메탈하우징(12)의 절연층(14) 두께를 최소화하여 추가구성 없이도 방열기능을 만족하도록 하고, 금속접합면(18)의 형성과정에서나 또는 사용중 절연층(14)의 손상을 방지하며, 도전층(20)의 표면을 매끈하게 도금하여 광원생성을 위한 발광다이오드(22)와 회로부품(24)의 표면실장시 솔더의 젖음성저하 및 기포발생 등에 의한 불량발생을 방지하면서 와이어본딩까지도 가능하도록 한 것이다.

Description

조명기기용 광원모듈 및 그 제조방법{Lighting source module for lighting device, and its manufacturing method}

본 발명은 조명기기용 광원모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 메탈하우징을 원하는 다양한 입체적인 형상으로 형성하고 또 메탈하우징의 절연을 위한 절연층의 두께를 얇게 형성하면서 주어진 위치에 절연층의 손상 없이 도전성 패턴을 형성하여 광원생성을 위한 발광다이오드와 회로부품 등을 표면실장해줄 수 있도록 한 것이다.

최근에는 전력소비가 낮고 긴 사용수명을 갖는 LED조명이 주목받고 있으며, 그에 따라 LED조명을 광원으로 하는 실내조명등과 가로등 및 보안등 등이 제안되는 추세이다.

다만 LED조명을 광원으로 하는 각종 조명기기용 광원모듈의 경우 발광시 충분한 방열에 의한 사용수명 보장 및 입체적인 형상을 통한 디자인의 다양화가 요구되므로 거의 대부분 메탈하우징을 이용하면서 메틸하우징에 절연을 위한 절연층을 형성한 후 절연층의 지정된 위치에 도전성 패턴을 형성하여 광원생성을 위한 발광다이오드와 회로부품 등을 표면실장해주도록 하고 있다.

이러한 메탈하우징을 갖는 조명기기용 광원모듈의 대표적인 선행기술로서는 공개특허 10-2018-0041996호 '광원모듈, 광원모듈의 제조방법, 및 광원모듈을 포함하는 조명기기'를 예로들 수 있다.

그러나 공개특허 10-2018-0041996호의 경우 메탈로 이루어진 히트싱크를 레이저 직접 구조화(LDS: Laser Direct Structuring)를 위한 고가의 소재가 첨가된 파우더로 분체도장하여 절연층을 형성하고, 절연층의 지정된 위치에 레이저를 조사하여 함몰부를 식각하면서 함몰부의 바닥면에 레이저 직접 구조화(LDS)를 위한 소재에 의해 금속접합면이 형성되게 하며, 함몰부내 금속접합면에는 무전해도금으로 도전층을 형성한 후 그 도전층에 광원을 표면실장해주도록 하고 있다.

따라서 히트싱크의 분체도장시 비표면실장부위에도 레이저 직접 구조화(LDS)를 위한 고가의 소재가 첨가된 파우더로 분체도장해 주어야 하므로 히트싱크의 절연을 위한 비용부담이 매우 커 제품의 가격경쟁력이 떨어지게 된다.

또한 히트싱크의 절연을 위한 분체도장의 특성상 절연층의 두께가 매우 두꺼울 뿐 아니라 일정한 두께로 도장해주기 어려운 점 등을 감안할 때, 두꺼운 절연층에 의해 방열기능이 저하된 만큼 에지부나 방열핀을 추가구성하여 방열기능을 강화해주는데 따른 부피증가로 조명기기의 소형화 및 디자인의 다양화는 기대할 수 없고 또 자칫 광원의 표면실장부위에 갖는 절연층이 부분적으로나마 두께가 얇게 도장될 경우 함몰부를 필요한 깊이로 식각할 시 히트싱크와 함몰부 사이에 남은 절연층의 두께는 매우 얇아질 수밖에 없어 함몰부의 식각시 충격이나 또는 사용중 광원으로부터 발산되는 고열에 의해 얇은 절연층에서는 크랙이 발생하여 숏트로 이어지게 되므로 히트싱크의 불량이나 수명단축 등에 의한 금전적손실을 가져오게 된다.

그리고 분체도장된 절연층의 표면실장부위에 레이저를 조사하여 함몰부를 식각하면서 함몰부의 바닥면에 레이저 직접 구조화(LDS)를 위한 소재에 의해 금속접합면이 형성되게 할 시 금속접합면의 표면은 매우 거칠게 되는데, 이러한 경우 금속접합면에 도금되는 도전층의 표면도 매우 거칠어져 광원의 표면실장시 솔더의 젖음성저하 및 기포발생 등으로 불량발생률이 높아지게 되고 또 와이어본딩은 어려워 사용범위가 제한되는 등 많은 문제점들이 지적되고 있다.

공개특허 10-2018-0041996호 '광원모듈, 광원모듈의 제조방법 및 광원모듈을 포함하는 조명기기'

본 발명의 목적은 메탈하우징을 원하는 다양한 입체적인 형상으로 형성해줄 수 있도록 하면서 메탈하우징의 절연을 위한 비용부담을 줄여줄 수 있고, 금속접합면의 형성과정이나 사용과정에서 절연층의 손상에 의한 불량이나 수명단축을 방지해줄 수 있고, 절연층의 두께를 최소화하여 추가구성 없이도 방열기능을 만족할 수 있으며, 발광다이오드와 회로부품의 표면실장을 위한 도전층의 표면을 매끈하게 도금해줄 수 있는 조명기기용 광원모듈 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적달성을 위한 본 발명 조명기기용 광원모듈 및 그 제조방법은 메탈하우징을 전착도료로 전착도장하여 절연층을 형성하고, 절연층의 주어진 위치에 프라이머 조성물을 스프레이 코팅하여 프라이머층을 형성하고, 프라이머층에는 주어진 패턴을 따라 레이저를 조사하여 이온상태로 존재하는 구리성분을 개질화하여 금속접합면을 형성하며, 금속접합면에는 무전해도금으로 도전층을 형성한 후 그 도전층에 광원생성을 위한 발광다이오드와 회로부품 등을 표면실장해주도록 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 메탈하우징(12)을 원하는 다양한 입체적인 형상으로 형성하여 디자인적 가치를 높여줄 수 있도록 하면서 메탈하우징(12)의 절연을 위한 도장비용절감으로 제품의 가격경쟁력을 높여줄 수 있게 된다.

또한 메탈하우징(12)의 절연을 위한 절연층(14)의 두께가 얇아 추가구성 없이도 방열기능을 만족하게 되므로 조명기기의 소형화 및 디자인의 다양화를 기대할 수 있게 된다.

또한 도전층(20)의 도금을 위한 금속접합면(18)의 형성시 충격이나 또는 사용시 고열 등에 의한 절연층(14)의 손상우려가 전혀 없어 불량이나 수명단축 등에 의한 금전적 손실을 방지해줄 수 있게 된다.

그리고 프라이머층(16)의 금속접합면(18)은 구리이온의 개질화에 의한 매끈한 표면유지로 금속접합면(18)에 대한 도전층(20)의 무전해도금이 매끈하게 이루어지게 되므로 광원을 생성하는 발광다이오드(22)와 회로부품(24) 등의 표면실장시 솔더의 젖음성저하 및 기포발생 등에 의한 불량발생을 방지해줄 수 있고 또 와이어본딩이 가능하여 이용가치를 높여줄 수가 있게 된다.

도 1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 광원모듈의 사시도
도 2 : 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원모듈의 사시도
도 3 : 본 발명에 이용되는 메탈하우징의 단면구성도
도 4 : 본 발명에 이용되는 메탈하우징을 전착도장하여 절연층을 형성할시의 단면구성도
도 5 : 본 발명 도 4의 절연층에 프라이머층을 코팅형성할시의 단면구성도
도 6 : 본 발명 도 5의 프라이머층에 레이저를 조사하여 도금을 위한 금속접합면을 형성할시의 단면구성도
도 7 : 본 발명 도 6의 프라이머층에 구리를 소재로 한 제1도금층을 형성할시의 단면구성도
도 8 : 본 발명 도 7의 제1도금층에 니켈을 소재로 한 제2도금층을 형성할시의 단면구성도
도 9 : 본 발명 도 8의 제2도금층에 금 또는 은을 소재로 한 제3도금층을 형성할시의 단면구성도
도 10 : 본 발명 도 9의 도전층에 발광다이오드와 회로부품 등을 표면실장할시의 단면구성도

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하기로 하며, 다만 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 동일부호로 기재하고, 관련된 공지기술이나 기능에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지가 모호해지지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원모듈의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원모듈의 사시도로서, 본 발명은 얻고자 하는 광원모듈(10)에 따라 다양한 형태로 제작되는 메탈하우징(12)을 전착도료로 전착도장하여 전체적으로 절연층(14)이 형성되게 하고, 상기 절연층(14)의 주어진 위치에 프라이머 조성물을 스프레이 코팅하여 프라이머층(16)이 형성되게 하고, 상기 프라이머층(16)에는 주어진 패턴을 따라 레이저를 조사하여 프라이머 조성물에 이온상태로 존재하는 구리성분의 개질화로 금속접합면(18)이 형성되게 하고, 프라이머층(16)의 금속접합면(18)에는 무전해도금으로 도전층(20)이 형성되게 하며, 상기 도전층(20)에는 광원을 생성하는 발광다이오드(22)와 회로부품(24) 등을 표면실장하여 조명기기용 광원모듈(10)을 제작해주도록 구성된다.

한편 본 발명에 이용되는 메탈하우징(12)은 다이캐스팅기를 이용한 주조나 프레스기를 이용한 프레싱가공 등을 통하여 입체적인 다양한 형상으로 제작된다.

또한 이러한 메탈하우징(12)의 절연을 위한 전착도장시 전착도료는 절연성을 지닌 일반적인 것으로서, 단순히 메탈하우징(12)을 전체적으로 전착도장해주면 되므로 저렴한 비용으로 전착도장하여 메탈하우징(12)을 절연해줄 수 있게 된다.

특히 메탈하우징(12)의 전착도장시에는 절연층(14)을 두께를 매우 얇게 도장해줄 수 있게 되므로 에지부나 방열핀 등과 같은 추가구성 없이 그 자체로서 방열기능을 만족할 수 있게 되므로 광원모듈(10)을 소형화하면서 디자인을 다양화할 수 있게 된다.

또한 메탈하우징(12)의 절연층(14)에 금속접합면(18)을 형성해주기 위한 프라이머층(16)은 광원생성을 위한 발광다이오드(22)와 회로부품(24) 등의 표면실장부위에만 형성되고 또 그 프라이머층(16)에 미리 주어진 패턴을 따라 레이저를 조사해주게 되면 레이저조사부위는 프라이머 조성물이 포함하고 있는 구리이온의 개질화로 금속접합면(18)이 형성되는데, 이때 금속접합면(18)은 개질화된 구리알갱이들이 표면을 형성하게 되므로 전체적으로 매끈한 표면을 유지할 수 있게 된다.

그리고 프라이머층(16)의 금속접합면(18)에 무전해도금되는 도전층(20)은 구리를 소재로 한 제1도금층(26)과 니켈을 소재로 한 제2도금층(28) 및 금을 소재로 한 제3도금층(30)으로 이루어져 구리소재의 제1도금층(26)은 금속접합면(18)에 강한 접합력으로 도금되고, 니켈소재의 제2도금층(28)은 구리소재의 제1도금층(26)에 도금되어 제1도금층(26)을 보호해주게 되며, 금소재의 제3도금층(30)은 니켈인 제2도금층(28)에 도금되어 도전층(20)의 표면을 형성하게 되므로 높은 도전성을 지닌 금소재의 제3도금층(30)에 광원을 생성하는 발광다이오드(22)와 회로부품(24) 등을 표면실장하여 광원모듈(10)을 제작해줄 수 있게 된다.

따라서 본 발명은 메탈하우징(12)을 원하는 다양한 입체적인 형상으로 형성해줄 수 있도록 하면서 메탈하우징(12)의 절연을 위한 비용부담을 줄여줄 수 있고, 금속접합면(18)의 형성과정이나 사용과정에서 절연층(14)의 손상에 의한 불량이나 수명단축을 방지해줄 수 있고, 절연층(14)의 두께를 최소화하여 추가구성 없이도 방열기능을 만족할 수 있으며, 광원을 생성하는 발광다이오드(22)와 회로부품(24)의 표면실장을 위한 도전층(20)의 표면을 매끈하게 도금해줄 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 그 권리범위는 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서는 자명한 것이다.

(10)--광원모듈 (12)--메탈하우징
(14)--절연층 (16)--프라이머층
(18)--금속접합면 (20)--도전층
(22)--발광다이오드 (24)--회로부품
(26)--제1도금층 (28)--제1도금층
(30)--제3도금층

Claims (4)

1. 메탈하우징;
   상기 메탈하우징에 전착도장된 절연층;
   상기 절연층의 주어진 위치에 스프레이 코팅되는 프라이머층;
   상기 프라이머층에 주어진 패턴을 따라 레이저를 조사하는 과정에서 프라이머 조성물 내 구리이온의 개질화에 의해 형성되는 금속접합면;
   상기 금속접합면에 무전해도금되는 도전층; 및
   상기 도전층에 광원생성을 위하여 표면실장되는 발광다이오드와 회로부품을 포함하는 조명기기용 광원모듈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 도전층은
   프라이머층의 금속접합면을 도금하는 구리소재의 제1도금층과 상기 제1도금층을 도금하는 니켈소재의 제2도금층 및 상기 제2도금층을 도금하는 금소재의 제3도금층으로 구성함을 특징으로 하는 조명기기용 광원모듈.
3. 메탈하우징을 제조하는 메탈하우징 제조단계;
   상기 메탈하우징을 전착도장하여 절연층을 얻기 위한 절연층 도장단계;
   상기 절연층의 주어진 위치에 프라이머 조성물을 스프레이 코팅하여 프라이머층을 얻기 위한 프라이머층 코팅단계;
   상기 프라이머층에 주어진 패턴을 따라 레이저를 조사하여 프라이머 조성물 내 구리이온의 개질화로 금속접합면을 얻기 위한 금속접합면 형성단계;
   상기 프라이머층의 금속접합면에 무전해도금으로 도전층을 형성하는 도전층 도금단계; 및
   상기 도전층에 광원생성을 위한 발광다이오드와 회로부품을 표면실장하는 발광다이오드와 회로부품 표면실장단계;를 포함하는 조명기기용 광원모듈 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 도전층 도금단계는,
   금속접합면 형성단계에서 형성된 금속접합면을 구리소재로 무전해도금하는 제1도금층 도금단계;
   상기 제1도금층을 니켈소재로 무전해도금하는 제2도금층 도금단계; 및
   상기 제2도금층을 금소재로 무전해도금하는 제3도금층 도금단계;를 포함하는 조명기기용 광원모듈 제조방법.

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