KR100830174B1

KR100830174B1 - 냉각 기능을 구비한 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 제조방법

Info

Publication number: KR100830174B1
Application number: KR1020050072538A
Authority: KR
Inventors: 최유진; 장혁; 이성봉
Original assignee: 티티엠주식회사
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2008-05-20
Also published as: KR20050086391A

Abstract

본 발명은 엘이디(LED) 백라이트유닛의 광원공급 수단인 엘이디 패키지 인쇄회로기판(PCB)에 있어 방열 기능을 갖는 냉각 기능이 구비된 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 내부 채널(30a)을 갖는 평판형히트파이프(30) 제조단계와 엘이디램프(100)의 전원과 배선 기능을 부여하는 인쇄회로기판 제조단계 그리고 엘이디램프(100)의 실장단계를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의하면 엘이디램프(100)에서 발생되는 열을 평판형히트파이프(30)를 통하여 신속하게 외부로 방열시키므로서, 엘이디 패키지 인쇄회로기판을 저온으로 유지하고 열분포를 균일하게 할 수 있다. 이를 통하여 엘이디램프의 동작신뢰성과 고수명 확보가 가능하여 엘이디백라이트유닛의 제품신뢰성을 향상시킬 수 있다.

엘이디(LED), 엘이디램프, 금속인쇄회로기판, 인쇄회로기판(PCB), 평판형히트파이프.

Description

냉각 기능을 구비한 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 제조방법{Manufacturing Method of Printed Circuit Board for LED with Cooling}

도1은 본 발명에 따른 냉각 기능을 구비한 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 구조를 나타내는 사시도

도2는 종래 기술에 의한 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 냉각구조(A)와 본 발명에 의한 냉각 기능을 구비한 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 구조를 나타내는 횡단면도

도3은 본 발명에 의한 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 봉합 구조를 나타내는 부분 사시도

도4는 종래 기술에 의한 엘이디 패키지 인쇄회로기판과 본 발명에 의한 냉각 기능을 구비한 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 온도분포 비교도

도5는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 공정도

본 발명은 엘이디백라이트유닛의 광원 제공 수단인 엘이디(LED)가 실장된 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 평판형히트파이프(30) 제조공정과 그 제조된 평판형히트파이프(30) 한면에 엘이디램프가 구동되게 배선회로를 형성시키는 인쇄회로기판(10) 제조공정 그리고 엘이디램프(100)를 인쇄회로기판에 장착하는 엘이디램프 실장공정을 포함하는 냉각 기능이 구비된 엘이디 패키지 인쇄기판회로기판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 TFT-LCD는 자체적으로 발광할 수 없기 때문에 발광을 위하여 외부 광원의 공급이 필요하다. 이 빛을 제공하여 주는 장치가 백라이트유닛(BLU;Back Light Unit)이다. 백라이트유닛에 사용되는 광원은 냉음극형광램프(CCFL),외부전극형광램프(EEFL),면광원(FFL),발광다이오드(LED)램프 등이 있다. 최근 들어 냉음극형광램프가 주도하던 광원시장에서 고수명,저전력소모,친환경적,박형화의 장점을 갖는 엘이디램프 채용이 증가되고 있으며, 2008년 광원시장을 엘이디가 주도할 것으로 전망되고 있다.

엘이디램프는 상기의 장점을 갖고 있는 반면, 광효율이 낮은 단점을 가지고 있다. 엘이디램프의 광효율은 대략 20~30%정도이다. 엘이디 1개당 소모전력은 1W정도이고, 1W의 소모전력에서 광효율을 30%로 보았을 때, 열로 발생되는 소모전력 비율이 70%정도 된다. 32인치 TFT-LCD의 엘이디 백라이트유닛에 사용되는 엘이디램프의 개수는 약 400개에 달하며, 발생되는 열은 280W정도이다. 엘이디가 실장된 인쇄회로기판에서 발생된 열을 처리하지 못하면, 엘이디가 실장된 인쇄회로기판과 백라이트 내부의 온도를 상승시켜, 엘이디램프의 동작 불능상태를 야기시킬 수 있으며, 관련 전자회로 등의 동작 신뢰성을 저하시킬 수 있다. 또한 내부 온도차에 의한 부품이나 케이스에 열응력이 발생되어 제품을 변형을 초래할 수도 있다.

엘이디램프에서 발생되는 열을 방열하기 위한 종래의 방법은 도2의 (A)에 나타낸다. 열전도성이 우수한 알루미늄이나 구리 금속판(20) 상부면에 인쇄회로기판(10)을 형성시켜 하우징(100a)에 삽입된 엘이디램프(100)를 인쇄회로기판(10)에 실장하는 형태이다. 종래의 이러한 방법에 의하여 패키징된 엘이디 패키지 인쇄회로기의 방열 구조로 알루미늄이나 구리 같은 열전도도가 우수한 금속판(20)을 사용하고 있지만, 엘이디램프가 실장된 곳이나 밀집된 영역에서 높은 온도분포를 나타낸다. 인쇄회로기판에서 이러한 고온상태를 유지하는 것과 큰 온도편차는 엘이디램프의 이상 동작을 유발할 수 있고, 엘이디 패키지 인쇄회로기판, 백라이트유닛의 동작신뢰성과 제품변형에 문제를 초래할 수 있다. 이러한 문제점은 백라이트유닛의 대형화 추세에서는 더욱 더 심각하게 대두되어 질 것으로 예측된다.

본 발명은 상기에서 설명한 바와 같이 엘이디램프(100)가 실장되는 엘이디 패키지 인쇄회로기판에 있어, 엘이디램프(100)에서 발생되는 열을 효과적으로 처리하기 위하여, 평판형히트파이프(30) 한면에 인쇄회로기판(10)을 형성시키고 엘이디램프(100)를 실장한 냉각 기능이 구비된 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 제조방법에 관한 것이다. 엘이디램프(100)에서 발생된 열을 평판형히트파이프(30)를 이용하여 이송 및 방열시켜, 엘이디 패키지 인쇄회로기판을 저온으로 유지시키고, 면상의 온도편차를 줄여 엘이디램프와 인쇄회로기판의 동작신뢰성을 유지는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 종래 방식의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 올바른 실 시 예는 다음과 같고, 그 공정도를 도5에 나타내었다.

본 발명에 의한 냉각 기능이 구비된 엘이디 패키지 인쇄회로기판은 크게 세가지 공정을 거쳐 완성된다.

첫번째 공정은 평판형히트파이프 제조공정으로, 내부 채널(30a)이 형성된 평판형 파이프를 기계적 가공 등의 방법을 통하여 형성시키고, 형성된 파이프 채널에 증류수 등의 작동유체를 주입한 후, 상압 또는 진공압 상태에서 양단(30b)을 봉합처리하여 평판형히트파이프(30) 공정을 완료한다.

두번째 공정은 인쇄회로기판 제조공정으로, 상기 공정에서 완성된 평판형히트파이프(30)의 한면에 인쇄회로기판(10)을 형성시키는 공정이다. 우선, 인쇄회로기판을 형성시킬 평판형히트파이프 한면의 표면을 다듬기 위한 표면연마공정을 실시하고, 연마 불순물을 제거하기 위한 세정공정을 실시한다. 다음으로, 표면연마된 평판형히트파이프(30) 한면에 얇은 막의 절연층을 형성하고, 그 절연층 위에 도전층을 형성시키는데, 절연막은 전기도금이 가능하지 않으므로, 1차적으로 화학적 도금을 시행한 후, 원하는 두께의 도전층을 2차적으로 전기적 도금을 이용하여 형성한다.다음으로, 형성된 전도층 위에 감광성 드라이 필름 등의 현상 물질을 가열된 롤러 등으로 압착하여 밀착시키는 라미네이터 공정을 실시하고, 배선 회로 부분을 형성하기 위한 선택적 노광공정과 비노광된 현상 물질을 제거하는 현상공정을 실시한다. 다음으로, 불필요한 전도층을 제거하는 식각공정을 실시한 후 불필요한 현상물질을 제거하는 박리공정을 실시한다. 다음으로, 상기과정으로 형성된 배선과 기판을 보호하기 위하여 절열층을 형성시키고 엘이디램프(100)가 실장될 전극은 노광 과 현상공정을 거쳐 절연층을 선택적으로 제거하는 박리공정을 실시한다. 마지막으로 엘이디가 실장될 전극에 솔더링 등이 용이하게 실시될 수 있도록 화학적 또는 전기적 방법으로 니켈합금 도금을 실시하여 인쇄회로기판공정을 완료한다.

세번째 공정은, 상기의 과정을 통하여 형성된 냉각 기능이 구비된 인쇄회로기판에 엘이디램프(100)를 엘이디램프 하우징(100a)에 삽입 후 그 기판 상부의 엘이디램프 장착 위치에 실장하여 제조공정을 완료한다. 상기에서 서술한 공정은 작업의 용이성 등을 고려하여 순서가 변경될 수 있다.

본 발명에 의한 냉각 기능이 구비된 엘이디 패키지 인쇄회로기판과 종래 기술에 의한 엘이디 패키지 인쇄회로기판에서 12개의 엘이디램프를 실장 후 온도분포를 테스트 한 결과를 도4에 도시한다. 종래 기술에 의한 결과는 엘이디 램프가 위치한 구간에서 높은 온도를 나타내고 엘이디램프가 존재하지 않는 구간은 낮은 온도를 나타내어 온도편차가 크다. 반면, 본 발명에 의한 냉각 기능이 구비된 엘이디 패키지 인쇄회로기판은 위치에 관계없이 매우 균일한 온도분포를 나타냄을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 종래 기술에 사용되는 구리 또는 알루미늄에 비하여 평판형히트파이프의 열이송 능력이 더욱 더 우수하기 때문이다.

본 발명에 의한 냉각 기능이 구비된 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 방열 기능을 더욱 더 촉진하기 위하여 평판형 히트파이프 일측에 히트싱크 또는 팬을 포함하는 히트싱크모듈을 결합할 수 있다.

본 발명에 의한 냉각 기능을 구비한 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 제조방법은 기존 적용되던 금속보다 열이송 능력이 우수한 평판형히트파이프를 적용함으로서, 엘이디에서 발생되는 열을 신속히 이송, 방열함에 의하여, 엘이디 패키기 인쇄회로기판의 저온유지가 가능하여 엘이디램프 및 인쇄회로기판의 동작신뢰성을 향상시킬 수 있고, 균일한 온도를 유지하여 온도편차에 의하여 발생되는 열변형 등을 줄여 제품신뢰성 확보에 큰 기여를 할 수 있다.

Claims

내부 채널(30a)이 형성되게 평판형 파이프를 가공하여, 평판형 파이프 일단을 상압에서 봉합하고, 내부 채널에 작동유체를 주입한 후 나머지 일단을 상압 또는 진공압하에서 봉합하여 평판형히트파이프를 제조하는 공정과,

상기 평판형히트파이프 한면을 표면연마하는 공정과, 연마 이물질을 제거하기 위한 세정 공정과,

상기 표면연마된 평판형히트파이프 한면에 절연층 형성시키는 공정과,

상기 형성된 절연층 상부에 화학도금을 이용하여 1차 전도층을 형성시키고 안정된 회로 두께를 형성하는 전기도금을 이용하여 2차 전도층을 형성시키는 도금 공정과,

상기 2차 전도층에 현상물질을 코팅 밀착하는 라미네이터 공정과,

상기 현상물질에 노광용 필름을 통해 빛을 조사하여 필요한 부분을 선택적으로 경화시키는 노광공정과 비노광부를 현상액으로 제거하는 현상공정과,

상기 배선 회로 형성에 불필요한 전도층을 제거하는 식각공정, 남은 현상물질을 제거하는 박리공정과,

상기 형성된 배선 회로와 기판을 보호하기 위하여 절연층을 형성하는 공정과

상기 형성된 절연층에 엘이디램프가 실장될 전극 부분을 노광 후 현상하여 선택적으로 제거하는 박리공정과,

상기 박리된 전극부분의 용착성을 부여하기 위한 니켈도금 공정과,

상기 인쇄회로기판 상부에 엘이디램프를 실장하는 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각기능이 구비된 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 제조방법.
제1항에 있어서, 평판형 파이프의 단면 형상은 다면체이고 내부에 적어도 한개 이상의 단일폐곡선을 갖는 중공부가 형성된 것을 특징으로 하는 냉각기능이 구비된 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 제조방법.
제1항에 있어서, 평판형히트파이프 일측에 방열 촉진 수단으로 히트싱크나 냉각팬이 결합되어지는 것을 특징으로 하는 엘이디 패키지 인쇄회로기판의 제조방법.