JP5735976B2

JP5735976B2 - パワーｌｅｄを有する大型照明灯の製造方法

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Publication number: JP5735976B2
Application number: JP2012541007A
Authority: JP
Inventors: ソブリー，ヨン
Original assignee: テチェンカンパニーリミテッド
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2030-11-04
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Description

本発明はパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法に関し、特に、街灯のような大型ＬＥＤ照明灯の高熱を自然対流型放熱装置を通じて大気温度に速かに多重分散させるようにしたパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法に関する。

最近、地球温暖化の主犯である二酸化炭素（ＣＯ_２）、亜硫酸ガス（ＳＯ_２）、二酸化窒素（ＮＯ_２）の使用減少が切実に要求される中で、照明分野でも消費電力と資源無駄使いを顕著に減少させ、光源效率は極大化して環境（Ｇｒｅｅｎ）と経済（Ｇｒｏｗｔｈ）の共存を具体化するグリーン成長の技術として脚光を浴びることができる新しい照明灯の開発が不可避になった。

発光ダイオードを利用したＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）照明灯は、消費電力が低く、半永久的で、環境と経済的特性を全部備えている。ネオン蛍光灯に比べて少なくとも８倍以上の長い寿命を有し、白熱灯電力対比６７％、蛍光灯電力対比１７％であり、無水銀光源で環境に優しい。しかし、発光效率の面において未だに克服すべき課題が残っている。

ＬＥＤ照明は、赤色、緑色、青色などの電気を流すと自発的に光を出すＬＥＤ素子を一つ、または複数組み合わせて作る。ＬＥＤの発光原理は、１９０７年半導体に電圧を加えたところ光が出ることが観測されて発見された。半導体の電子（ｅ）は外部電圧によってエネルギーの偏差が発生し、この時、高いエネルギーから低いエネルギーに変わる瞬間発光するようになる。電子のエネルギー差が大きい場合青色、小さい場合赤色、中間である場合緑光を発光する。ＬＥＤは１９６２年アメリカジェネラル・エレクトリック（ＧＥ）が初めて赤色ＬＥＤを常用化しており、１９９３年日本日亜化学工業の中村博士が青色ＬＥＤを開発した。続いて、日亜は１９９７年青色ＬＥＤに黄色の蛍光体を使って白光を発する白色ＬＥＤを開発した。ＬＥＤは色の基本要素である赤／緑／青に白色まで発しながら、多様な総天然色の光を発することができるようになった。特に、白色ＬＥＤの開発によってＬＥＤ照明が電子製品ディスプレー用から一般照明を代替することができるランプに拡散することができる基礎を固めるようになった。

このように、一般照明を代替する発光ダイオードを利用したＬＥＤ照明灯は、源泉技術に基づいて多様な応用技術の研究開発に総力を尽くしている。即ち、高輝度発光ダイオードの発光效率を表すルーメン／ワット［ｌｍ／Ｗ］級の技術は、世界有数の照明業社が争って最高の光源效率を有する製品を研究開発しているが、現在では、アメリカのＣｒｅｅ社、ドイツのオスラム社、日本の日亜（ＮＩＣＨＩＡ）社の３大会社が大部分の製品を出市して世界市場を支配している実情である。

現在、高輝度パワーＬＥＤ照明灯は３Ｗ級を基準にＶＦ電圧３．３Ｖ、ＩＦ電流７００ｍＡを生産しているが、小さいＬＥＤ素子に大きい電流を移動させて発光する過程で発生されるパワーＬＥＤの後面高熱に対する放熱処理問題が最大問題として取り上げられている。

１ワット（Ｗ）級以上の高出力ＬＥＤであるパワーＬＥＤは電力が比較的にたくさん消耗され、電流量が非常に大きくて発光效率は高いが、ＬＥＤチップの発熱量はまだ高い水準であることから、放熱対策を備えないとＬＥＤチップの温度があまりにも高くなってチップ自体またはパッケージング樹脂が劣化されてしまう。結局、これが照度が低下するなどの発光效率の低下とチップの寿命を短縮させる結果をもたらす。ＬＥＤの最大特徴である半永久的寿命を損なわないようにするためには放熱技術の開発が必須である。

発光ダイオードを利用したＬＥＤを照明用光源として用いるためには、必ずモジュール化技術が必要であり、その核心技術はパッケージ材料に基づいた放熱設計技術である。それだけ放熱設計技術はＬＥＤを利用した照明製品を製造するために必ず必要な核心技術である。

現在用いられているパワーＬＥＤパッケージは、ＰＣＢ（配線回路用基板）及び水平型タイプで用いられ、その種類が多様である。しかし、共通する事項はＰＣＢ状態で高輝度パワーＬＥＤを用いることから嵩が大きくなる問題点があり、用いられるチップの大きさは２０、２８、４０ｍｉｌ（１０００分の１インチ）で、用いられる消費電力は０．５〜１ワットを利用するため、消費電力が高いだけ熱がたくさん発生して出力を高めるのに限界があるという問題点がある。

パワーＬＥＤで最も重要な部分が熱によるチップの損失である。熱によってＬＥＤの老化が急速に進行されて照度も低下する。この部分を解決するために国内外パッケージ企業が争って開発する分野が放熱板で、同時に開発されているもう一つの分野が低電流で高效率を出す方法を研究している。基本的に、光エネルギーは熱によって発光をする構図であるため熱なしには発光することができない。この熱をどれだけ光エネルギーに変えるのかが製品の效率を高めて競争力を有することができるようにする要因である。

つまり、パワーＬＥＤにＶＦ電圧とＩＦ電流を印加して発熱点温度を一定に維持する場合、今現在は地球上で最も発光效率の良いＬＥＤ光源として位置づけすることができるが（図１参照）、パワーＬＥＤの後面放熱処理技術の課題を根本的に解決することができない。その代りに、パワーＬＥＤの素子が消えない程度にＶＦ電圧とＩＦ電流を減小して数十ｍＡの電流で駆動させてパワーＬＥＤ素子の発光效率を３０〜４０％程度に低下させる方式、及び電流はそのまま保持し、電圧を上げる形態で発熱を制限することができる。即ち、３ワットの場合７００〜７５０ｍＡ使用することが正常であるが、電圧を高めて電流はそのまま保持する形態でパッケージして出力対比電流を小さくすることによって発熱を減小させる方式の放熱問題を解決していることが現在の応用技術で、現実である。

しかし、大型照明灯が要求される街灯、防犯灯、公園灯、トンネル灯、工場灯、広場のバックランプ、釣り操業用灯、特殊活動を行う軍隊用、サーチライトなどのような大きい光源を必要とする場所でパワーＬＥＤを使う場合には、ＶＦ電圧とＩＦ電流を減らすよりはむしろ高めて数百ｍＡの高い電流で駆動させてＬＥＤ素子のシステム效率を７０〜８５％にアップグレードしなければならない。

一方、最近、国内でも自動車ヘッドライトに適用可能な２５００ルーメン／ワット［ｌｍ／Ｗ］、熱抵抗１カルビン／ワット（Ｋ／Ｗ）の白色照明用ＬＥＤ光源モジュールを開発したが、放熱処理のためには熱抵抗０．９５Ｋ／Ｗに７０個の放熱チップが使われた。

このように、パワーＬＥＤ後面発熱部位の放熱点では相当の高熱が発生するため、放熱処理問題を解決しなければならなく、放熱処理機能を有する高輝度パワーＬＥＤ照明灯器具のみが競争力を誘発することができる。

従って、本発明は大型ＬＥＤ照明灯器具の生産によるパワーＬＥＤ素子の後面放熱設計に対する新しい応用技術を提案する。

本発明は前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の具体的な目的は、パワーＬＥＤ後面発熱部位の放熱点と大型放熱構造体であるアルミニウム機構と直接接触させることができるマルチスルーホール内の熱伝逹媒体によって蓄積された発熱を大気温度に速かに多重分散させるようにすることによって、放熱效率を極大化させて、少ないＬＥＤ数量でも大きい光源を放射してＬＥＤ素子の光源システムの效率を高めて大型ＬＥＤ照明灯器具を生産できるようにしたパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法を提供することにある。

前記目的を達するために、本発明が解決しようとする技術的課題は、パワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法において、（Ａ）前記パワーＬＥＤのリードフレーム（ＬｅａｄＦｒａｍｅ）（＋極、−極）を固定させることができるはんだパッド（ＳｏｌｄｅｒＰａｄ）を備えるＦＲ−４素材の上下部に銅（Ｃｕ）箔面が付着された両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）を前記パワーＬＥＤの形状及び大きさによって前記両面基板を全部貫通しないように上部一部のみをパンチング加工によって一つのスルーホールを形成させる段階と；

（Ｂ）前記一つのスルーホールから延長される前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）の残り一部を貫通させて複数のスルーホールを形成させ、前記両面基板の下部銅（Ｃｕ）箔面はパンチングされないようにする２段構造のマルチスルーホール（Ｍｕｌｔｉ−ＴｈｒｏｕｇｈＨｏｌｅ）を形成させる段階とと；

（Ｃ）前記２段構造のマルチスルーホールには機械的装置を用いてヒートスラグ（ＨｅａｔＳｌｕｇ）機能を有するようにする無鉛クリームはんだ（Ｐｂ−ｆｒｅｅＣｒｅａｍＳｏｌｄｅｒ）を前記はんだパッドの高さだけ注入させる段階と；

（Ｄ）前記無鉛クリームはんだが注入された後、前記パワーＬＥＤを極板に適当に載せて前記無鉛クリームはんだを移動型高温装備を用いて前記パワーＬＥＤ後面発熱部位の放熱点と前記無鉛クリームはんだ及び前記両面基板の下部銅（Ｃｕ）箔面が一つに一体化されるようにはんだ付け（Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）して、ＰＣＢアセンブリー（ＰＣＢＡｓｓｙ）を完成する段階と；

（Ｅ）前記ＰＣＢアセンブリーを大型放熱構造体であるアルミニウム機構に取り付けて固定させて、ＬＥＤ照明灯としての放熱效率を極大化する段階と；を含むことを特徴とするパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法を提供する。

好ましくは、前記２段構造のマルチスルーホールは、前記パワーＬＥＤ発熱部位の放熱点と垂直に一致する地点に穿孔されることを特徴とする。

好ましくは、前記２段構造のマルチスルーホールは、前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）の加工の時に予め穿孔されることを特徴とする。

好ましくは、前記２段構造のマルチスルーホールの形態は円形または四角形に穿孔されることを特徴とする。

好ましくは、前記一つのスルーホールは、前記一つのスルーホールに注入された前記無鉛クリームはんだが前記移動型高温装備によってはんだ付け構造の熱伝逹媒体になって前記パワーＬＥＤ発熱部位の放熱点で発生された高熱を蓄積させる機能を有することを特徴とする。

好ましくは、前記複数のスルーホールは、前記一つのスルーホールに蓄積された高熱を速かに多重分散させる機能を有することを特徴とする。

好ましくは、前記無鉛クリームはんだは、前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）に前記パワーＬＥＤを取り付ける前に先に注入されることを特徴とする。

好ましくは、前記ＰＣＢアセンブリーは、はんだ付け（Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）またはサーマルグリス（ＴｈｅｒｍａｌＧｒｅａｓｅ）によって大型放熱構造体であるアルミニウム機構に取り付けられて固定されることを特徴とする。

本発明によれば、次のような效果を奏することができる。

本発明によって、パワーＬＥＤ後面発熱部位の放熱点と大型放熱構造体であるアルミニウム機構と直接接触させることができるマルチスルーホール内の熱伝逹媒体によって蓄積された発熱を大気温度に速かに分散放射するようにすることによって、（１）放熱效率を極大化させて少ないＬＥＤ数量でも大きい光源を放射してＬＥＤ光源システムの発光效率を向上させることができる。（２）放熱処理が円滑で街灯のような大型ＬＥＤ照明灯器具の生産が可能である。（３）大型ＬＥＤ照明灯器具の生産によるパワーＬＥＤ素子の後面放熱設計に対する新しい応用技術を提案する独特の效果を奏する。

パワーＬＥＤのＶＦ−ＩＦ特性及び放熱效率−寿命に対する理論的考察を示すグラフである。パワーＬＥＤのＶＦ−ＩＦ特性及び放熱效率−寿命に対する理論的考察を示すグラフである。パワーＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：ＬＥＤ）の一般的な構造を示す図面である。本発明の好ましい実施例によるパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法に対するＰＣＢアセンブリー（ＰＣＢＡｓｓｙ）の製作過程を示す図面である。本発明の好ましい実施例によるパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法に対するＰＣＢアセンブリー（ＰＣＢＡｓｓｙ）の製作過程を示す図面である。本発明の好ましい実施例によるパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法に対するＰＣＢアセンブリー（ＰＣＢＡｓｓｙ）の製作過程を示す図面である。本発明の好ましい実施例によるパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法に対する完成されたＰＣＢアセンブリー（ＰＣＢＡｓｓｙ）を示す図面である。本発明の好ましい実施例によるパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法に対するＰＣＢアセンブリーを大型放熱構造体であるアルミニウム機構に取り付けて固定した状態を示す図面である。本発明の好ましい実施例によるパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法を説明したフローチャート（ＦｌｏｗＣｈａｒｔ）である。前記図６によるパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法に対する２段構造のマルチスルーホールを説明したフローチャート（ＦｌｏｗＣｈａｒｔ）である。前記図６によるパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法に対する無鉛クリームはんだとＰＣＢアセンブリーを大型発熱区朝体であるアルミニウム機構に付着する段階を説明したフローチャート（ＦｌｏｗＣｈａｒｔ）である。

以下、本発明の好ましい実施例を添付された図面を参照して詳しく説明する。各図面の構成要素に参照符号を付ける際に、同じ構成要素に対しては他の図面上に表示されても同じ符号を付ける。また、本発明を説明するにおいて、係わる公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にする虞があると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。

図１Ａ及び図１ＢはパワーＬＥＤのＶＦ−ＩＦ特性及び放熱效率−寿命に対する理論的考察を示すグラフである。

図１によれば、高輝度パワーＬＥＤの発光出力を３Ｗとすれば、放電開始のためのＶＦ電圧３．３ｖ、ＩＦ電流７００Ｍａを印加した時に発熱点の温度を一定に維持することができるので、１，０００時間で１００％、１０，０００時間で９５％、１００,０００時間で９０％以上の発光效率を維持するＬＥＤの有する長寿命の長所をそのまま保存させることができる。

高輝度パワーＬＥＤを照明用に使うためには、数百ｍＡ以上の大きい電流を流さなければならないが、この時ＬＥＤチップの温度があまり高くなってチップ自体またはパッケージング樹脂が劣化されてしまって、結局は照度が低下するなど発光效率の低下とチップの寿命を短縮させる結果をもたらす。ＬＥＤの最大特徴である半永久寿命を維持するためには、放熱設計技術の開発が必須である。従って、本発明の核心技術はＬＥＤチップで発生する高温の熱を大気温度に放射する自然対流型に設計したことにその特徴がある。

図２はパワーＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：ＬＥＤ）の一般的な構造を示す。

図２によれば、高輝度パワーＬＥＤは、極板１０１に固定される「Ｖ」字状反射鏡１１０と前記極板の一側にはアノード（Ａｎｏｄｅ：Ａ）端子１２０が接続され、前記アノードＡ端子１２０には部材間の電気的接触を確実にするために金（Ａｕ）からなる半円形の金（Ａｕ）ボンディングワイヤ（Ｇｏｌｄｂｏｎｄｉｎｇｗｉｒｅ）１３０がカソード（Ｃａｔｈｏｄｅ：Ｋ）端子１５０の方へ曲がっている。また、前記「Ｖ」字状反射鏡１１０の中央には凹レンズ１４０が実装され、その下端にはカソードＫ端子１５０が連結されている。前記アノードＡ端子１２０とカソードＫ端子１５０に電圧を印加すると、前記アノードＡ端子１２０と連結された金（Ａｕ）ボンディングワイヤ１３０を通じて前記カソードＫ端子１５０に半導体電子（ｅ）が高いエネルギーから低いエネルギーに移動する偏差によって放電開始と同時に光を発生する。また前記「Ｖ」字状反射鏡１１０の内部は樹脂モールド１６０で充填され、その上部に凸レンズ１７０が実装されている。また、パワーＬＥＤ発熱部位１８０には放熱点１９０が形成されている。

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは本発明の好ましい実施例によるパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法に対するＰＣＢアセンブリー（ＰＣＢＡｓｓｙ）５００の製作過程を示す。

まず、図３Ａによれば、両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００にパワーＬＥＤの形状及び大きさによってパンチング加工によって２段構造のマルチスルーホール（Ｍｕｌｔｉ−ＴｈｒｏｕｇｈＨｏｌｅ）を形成する。

前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００は、前記パワーＬＥＤを位置させるための手段で、前記パワーＬＥＤのリードフレーム（ＬｅａｄＦｒａｍｅ）（＋極、−極）を固定させることができるはんだパッド（ＳｏｌｄｅｒＰａｄ）を備えるＦＲ−４素材２１０の上下部に銅（Ｃｕ）箔面２２０、２２１が付着されている。

また、前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）は高価のＭＣＰＣＢ（ＭｅｔａｌＣｏｒｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ）及びサーマルパッド（ＴｈｅｒｍａｌＰａｄ）に比べて費用を節減することができ、全体モジュール部材の軽量化と印刷回路基板の接着平坦度の良いＰＣＢアセンブリー（ＰＣＢＡｓｓｙ）を提供する。

前記マルチスルーホール（Ｍｕｌｔｉ−ＴｈｒｏｕｇｈＨｏｌｅ）２３０は、２段構造を有し、前記パワーＬＥＤ発熱部位１８０の放熱点１９０から高温の熱を放熱構造体であるアルミニウム機構６００に伝達するための熱伝逹媒体を収容する貫通口で、前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００の上部には前記パワーＬＥＤが位置する所ごとに一つのスルーホール２３１が形成され、前記一つのスルーホール２３１と延長されるその下部には複数のスルーホール２３２ａ〜２３２ｄをパンチング加工によって形成させる。この時、前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００の下部銅（Ｃｕ）箔面２２１はパンチングされないように注意する。

ここで前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００の下部銅（Ｃｕ）箔面２２１を穿孔しない理由は、後述する移動型高温装備４００によってはんだ付け（Ｓｏｌｄｒｉｎｇ）される無鉛クリームはんだ（Ｐｂ−ｆｒｅｅＣｒｅａｍＳｏｌｄｅｒ）３００と接触されて前記パワーＬＥＤで発生した高温の熱を大型放熱構造体であるアルミニウム機構６００に伝達するためである。

また、図３Ｂによれば、両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００にパワーＬＥＤの形状及び大きさによってパンチング加工によって２段構造のマルチスルーホール（Ｍｕｌｔｉ−ＴｈｒｏｕｇｈＨｏｌｅ）が形成された貫通口に無鉛クリームはんだ（Ｐｂ−ｆｒｅｅＣｒｅａｍＳｏｌｄｅｒ）３００を注入した状態を示している。

前記無鉛クリームはんだ３００は、ヒートスラグ（ＨｅａｔＳｌｕｇ）３１０機能を有する熱伝逹媒体で、前記マルチスルーホール２３０内に機械的装置を用いて前記はんだパッドの高さだけ注入させる。

また、図３Ｃによれば、両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００にパワーＬＥＤ１００の形状及び大きさによってパンチング加工によって２段構造のマルチスルーホール（Ｍｕｌｔｉ−ＴｈｒｏｕｇｈＨｏｌｅ）が形成された貫通口に無鉛クリームはんだ３００を注入した後、移動型高温装備４００ではんだ付け（Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）した状態を示す。

前記移動型高温装備（４００）は、前記無鉛クリームはんだ（３００）に高温の熱を加えて熱伝逹媒体で固着化させる装備で、前記無鉛クリームはんだ（３００）が注入された後前記パワーＬＥＤ（１００）を極板（＋、−）に適当に載置して前記無鉛クリームはんだ（３００）をはんだ付け（Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）し、また前記パワーＬＥＤ（１００）のリードフレーム（若しくはアノード及びカソード）と連結させるはんだパッド（ＳｏｌｄｅｒＰａｄ）３２０を高温ではんだ付けする。

図４は本発明の好ましい実施例によるパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法に対する完成されたＰＣＢアセンブリー（ＰＣＢＡｓｓｙ）５００を示す。

図４によれば、前記ＰＣＢアセンブリー（ＰＣＢＡｓｓｙ）５００は、前記パワーＬＥＤ１００と前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００及び前記無鉛クリームはんだ３００を一つにパッケージ化した手段で、前記移動型高温装備４００によって前記パワーＬＥＤ１００後面発熱部位１８０の放熱点１９０と前記マルチスルーホール２３０内に注入された無鉛クリームはんだ３００及び前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）の下部銅（Ｃｕ）箔面２２１が一つに一体化されて、熱伝逹媒体になるようにはんだ付け構造を有し、固定型架台構造で両極を形成して構造化された手段である。

図５は本発明の好ましい実施例によるパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法に対するＰＣＢアセンブリー５００を大型放熱構造体であるアルミニウム機構６００に取り付けて固定した状態を示す。

まず、図５によれば、前記ＰＣＢアセンブリー５００は大型放熱構造体であるアルミニウム機構６００に取り付けて固定されて、ＬＥＤ照明灯としての放熱效率を極大化するように構成し、また、前記ＰＣＢアセンブリー５００を複数用いて街灯のような大型ＬＥＤ照明灯器具を製作することができる実物形態の様子を示している。

一方、図６は前記図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ乃至図５によるパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法を説明したフローチャート（ＦｌｏｗＣｈａｒｔ）を示す。

図６によれば、本発明はパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法において、（Ａ）前記パワーＬＥＤのリードフレーム（ＬｅａｄＦｒａｍｅ）（＋極、−極）を固定させることができるはんだパッド（ＳｏｌｄｅｒＰａｄ）３２０を備えるＦＲ−４素材２１０の上下部に銅（Ｃｕ）箔面２２０、２２１が付着された両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００を前記パワーＬＥＤの形状及び大きさによって前記両面基板を全部貫通しないように上部一部のみをパンチング加工によって一つのスルーホールを形成させる（Ｓ１００）段階を有する。

（Ｂ）前記一つのスルーホール２３１と延長される前記両面基板の残り一部を貫通させて複数のスルーホール２３２ａ〜２３２ｄを形成させ、前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００の下部銅（Ｃｕ）箔面２２１はパンチングされないようにする２段構造のマルチスルーホール（Ｍｕｌｔｉ−ＴｈｒｏｕｇｈＨｏｌｅ）２３０を形成させる（Ｓ２００）段階を有する。

ここで、図７によれば、前記２段構造のマルチスルーホール２３０は、前記パワーＬＥＤ発熱部位１８０の放熱点１９０と垂直に一致する地点に穿孔されることを特徴とする（Ｓ２１０）。

また、前記２段構造のマルチスルーホール２３０は、前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）の加工の時に予め穿孔されることを特徴とする（Ｓ２２０）。

また、前記２段構造のマルチスルーホール２３０は、前記パワーＬＥＤの形状及び大きさによって円形２４０または四角形２５０に穿孔されることを特徴とする（Ｓ２３０）。

また、前記一つのスルーホール２３１は、前記一つのスルーホール２３１に注入された前記無鉛クリームはんだ３００が前記移動型高温装備４００によってはんだ付け構造の熱伝逹媒体になって前記パワーＬＥＤ発熱部位１８０の放熱点１９０で発生された高熱を蓄積させる機能を有することを特徴とする（Ｓ２４０）。

そして、前記複数のスルーホール２３２ａ〜２３２ｄは、前記一つのスルーホール２３１に蓄積された高熱を速かに多重分散させる機能を有することを特徴とする（Ｓ２５０）。

このように、本発明の実施例による核心技術的思想は、前記一つのスルーホール２３１及び前記複数のスルーホール２３２ａ〜２３２ｄを備えた２段構造のマルチスルーホール２３０を構成したことにその特徴がある。即ち、前記パワーＬＥＤ発熱部位１８０の放熱点１９０で発生される熱は街灯のような大型ＬＥＤ照明灯であるほど発光效率を高めるために電流を増加し、電流が増加するほど発熱部位の放熱点温度は高くなる。この時、前記複数のスルーホール２３２ａ〜２３２ｄより広い体積のヒートスラグ（ＨｅａｔＳｌｕｇ）機能を有する熱伝逹媒体を収容する前記一つのスルーホール２３１で放熱を瞬間蓄積させた後、これを広い管から狭い管に抜け出る早い流速の原理を有するベルヌーイの定理のように高い熱膨脹係数を有する高温の放熱を前記一つのスルーホール２３１より体積の小さい複数のスルーホール２３２ａ〜２３２ｄに速かに多重分散させることによって放熱效果を倍加させることができる。

つまり、前記パワーＬＥＤ発熱部位１８０の放熱点１９０で発生された発熱を１次的にはヒートスラグ（ＨｅａｔＳｌｕｇ）機能を有する一つのスルーホール２３１内に注入された無鉛クリームはんだ３００に瞬間蓄積させる。この時、前記一つのスルーホール２３１で蓄積されたパワーＬＥＤの放熱は高い熱膨脹係数を有するようになる。２次的には前記一つのスルーホール２３１で蓄積された放熱を前記複数のスルーホール２３２ａ〜２３２ｄ内に注入された無鉛クリームはんだ３００が前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００の下部銅（Ｃｕ）箔面２２１とはんだ付け（Ｓｏｌｄｒｉｎｇ）によって直接はんだ付けされて、前記一つのスルーホール２３１で蓄積された放熱を速かに多重分散させる。そして、３次的には前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００の下部銅（Ｃｕ）箔面２２１と大型放熱構造体であるアルミニウム機構６００を直接取り付けて固定させることによって放熱範囲をより拡散させて放熱效果を極大化することができる。

このような技術的構成は未だに研究開発されたことのない本出願人のみの独特の放熱設計技術である言える。

（Ｃ）前記２段構造のマルチスルーホール２３０には機械的装置を用いてヒートスラグ（ＨｅａｔＳｌｕｇ）機能を有するようにする無鉛クリームはんだ（Ｐｂ−ｆｒｅｅＣｒｅａｍＳｏｌｄｅｒ）３００を前記はんだパッドの高さだけ注入させる（Ｓ３００）段階を有する。

ここで、図８によれば、前記無鉛クリームはんだ３００は、前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）２００に前記パワーＬＥＤを取り付ける前に注入されることを特徴とする（Ｓ３１０）。

（Ｄ）前記無鉛クリームはんだ３００が注入された後前記パワーＬＥＤ１００を極板に適当に載せて前記無鉛クリームはんだ３００を移動型高温装備４００を用いて前記パワーＬＥＤ後面発熱部位の放熱点と前記無鉛クリームはんだ及び前記両面基板の下部銅（Ｃｕ）箔面が一つに一体化されるようにはんだ付け（Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）してＰＣＢアセンブリー（ＰＣＢＡｓｓｙ）５００を完成する（Ｓ４００）段階を有する。

（Ｅ）前記ＰＣＢアセンブリー５００を大型放熱構造体であるアルミニウム機構６００に取り付けて固定させて、ＬＥＤ照明灯としての放熱效率を極大化する（Ｓ５００）段階を有するように構成される。

ここで、図８によれば、前記ＰＣＢアセンブリー５００と大型放熱構造体であるアルミニウム機構６００は、はんだ付け（Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）またはサーマルグリス（ＴｈｅｒｍａｌＧｒｅａｓｅ）によって取り付けられて固定されることを特徴とする（Ｓ５１０）。

このように、本発明の好ましい実施例によれば、本発明はパワーＬＥＤ後面発熱部位の放熱点と大型放熱構造体であるアルミニウム機構と直接接触させることができるマルチスルーホール内の熱伝逹媒体によって蓄積された高熱を大気温度に速かに多重分散させることによって、街灯のような大型ＬＥＤ照明灯器具の生産によるパワーＬＥＤ素子の後面放熱設計方法に対する新しい応用技術を提案する独特の特徴がある。

以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したのに過ぎず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば本発明の本質的特性から逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能である。従って、本発明に開示された実施例は本発明の技術思想を限定するためではなく説明するためのもので、このような実施例によって本発明の技術思想の範囲が限定されるのではない。本発明の保護範囲は特許請求の範囲によって解釈すべきであり、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。

１００：パワーＬＥＤ
１０１：極板
１１０：反射鏡
１２０：アノードＡ
１３０：金（Ａｕ）ボンディングワイヤ
１４０：凹レンズ
１５０：カソードＫ
１６０：樹脂モールド
１７０：凸レンズ
１８０：発熱部位
１９０：放熱点
２００：両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）
２１０：ＦＲ−４素材
２２０：上部銅（Ｃｕ）箔面
２２１：下部銅（Ｃｕ）箔面
２３０：２段構造のマルチスルーホール
２３１：一つのスルーホール
２３２ａ〜２３２ｄ：複数のスルーホール
２４０：円形
２５０：四角形
３００：無鉛クリームはんだ
３１０：ヒートスラグ
３２０：はんだパッド
４００：移動型高温装備
５００：ＰＣＢアセンブリー
６００：大型放熱構造体であるアルミニウム機構

Claims

パワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法において、
Ａ）前記パワーＬＥＤのリードフレーム（ＬｅａｄＦｒａｍｅ）（＋極、−極）を固定させることができるはんだパッド（ＳｏｌｄｅｒＰａｄ）を備えるＦＲ−４素材の上下部に銅（Ｃｕ）箔面が付着された両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）を前記パワーＬＥＤの形状及び大きさによって前記両面基板を全部貫通しないように上部一部のみをパンチング加工によって一つのスルーホールを形成させる段階と；
Ｂ）前記一つのスルーホールから延長される前記両面基板の残り一部を貫通して複数のスルーホールを形成させ、前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）の下部銅（Ｃｕ）箔面はパンチングされないようにする２段構造のマルチスルーホール（Ｍｕｌｔｉ−ＴｈｒｏｕｇｈＨｏｌｅ）を形成させる段階と；
Ｃ）前記２段構造のマルチスルーホールには機械的装置を用いてヒートスラグ（ＨｅａｔＳｌｕｇ）機能を有するようにする無鉛クリームはんだ（Ｐｂ−ｆｒｅｅＣｒｅａｍＳｏｌｄｅｒ）を前記はんだパッドの上部側の面の高さだけ注入させる段階と；
Ｄ）前記無鉛クリームはんだが注入された後、前記パワーＬＥＤを極板に適当に載せて前記無鉛クリームはんだを移動型高温装備を用いて前記パワーＬＥＤ後面発熱部位の放熱点と前記無鉛クリームはんだ及び前記両面基板の下部銅（Ｃｕ）箔面が一つに一体化されるようにはんだ付け（Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）してＰＣＢアセンブリー（ＰＣＢＡｓｓｙ）を完成する段階と；
Ｅ）前記ＰＣＢアセンブリーを大型放熱構造体であるアルミニウム機構に取り付けて固定させて、ＬＥＤ照明灯としての放熱效率を極大化する段階と；を含むことを特徴とするパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法。
前記２段構造のマルチスルーホールは、前記パワーＬＥＤ発熱部位の放熱点と垂直に一致する地点に穿孔されることを特徴とする請求項１に記載のパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法。
前記２段構造のマルチスルーホールは、前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）の加工の時に予め穿孔されることを特徴とする請求項２に記載のパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法。
前記２段構造のマルチスルーホールの形態は円形または四角形に穿孔されることを特徴とする請求項３に記載のパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法。
前記一つのスルーホールは、前記一つのスルーホールに注入された前記無鉛クリームはんだが前記移動型高温装備によってはんだ付け構造の熱伝逹媒体になって前記パワーＬＥＤ発熱部位の放熱点で発生された高熱を瞬間的に蓄積させる機能を有することを特徴とする請求項１に記載のパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法。
前記複数のスルーホールは、前記一つのスルーホールに瞬間的に蓄積された高熱を早い流速形態を以って多重分散させる機能を有することを特徴とする請求項５に記載のパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法。
前記無鉛クリームはんだは、前記両面基板（ＦＲ−４ＰＣＢ）に前記パワーＬＥＤを取り付ける前に注入されることを特徴とする請求項１に記載のパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法。
前記ＰＣＢアセンブリーと大型放熱構造体であるアルミニウム機構は、はんだ付け（Ｓｏｌｄｅｒｉｎｇ）またはサーマルグリス（ＴｈｅｒｍａｌＧｒｅａｓｅ）によって取り付けられて固定されることを特徴とする請求項１に記載のパワーＬＥＤを有する大型照明灯の製造方法。