KR101014340B1 - Heat sink for packaging light emitting device - Google Patents
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Abstract
발광소자 패키지용 히트싱크(heat sink)를 개시한다. 상기 히트싱크는 복수의 열방사돌기를 구비하는 열방사돌기부를 포함하고 열방사돌기부는 적어도 하나의 관통홀을 가질 수 있는 전도성 기판이다. 열방출효과가 우수하며, 히트싱크의 소형화를 가능하게 한다.A heat sink for a light emitting device package is disclosed. The heat sink includes a heat radiating protrusion having a plurality of heat radiating protrusions, and the heat radiating protrusion is a conductive substrate having at least one through hole. The heat dissipation effect is excellent and the heat sink can be miniaturized.
발광소자, 패키징, 방사, 돌기, 열방출 Light emitting element, packaging, radiation, projection, heat dissipation
Description
본 발명은 히트싱크(heat sink)에 관한 것으로, 특히 발광소자 패키지용 히트싱크에 관한 것이다.The present invention relates to a heat sink, and more particularly to a heat sink for a light emitting device package.
히트싱크(heat sink)는 전자기기에서 사용되는 전력용 반도체소자와 같은 회로소자에서 발산되는 열을 방출시키는 장치를 말한다. 산업용 전자기기 뿐만 아니라 고속연산을 수행하는 CPU가 포함되는 컴퓨터 등에서 필수적으로 구비되어야 하는 장치이다.A heat sink refers to a device for dissipating heat emitted from circuit elements such as power semiconductor elements used in electronic devices. It is a device that must be provided in a computer or the like that includes a CPU that performs high-speed operation as well as industrial electronics.
디스플레이 장치 또는 고집적 회로소자가 포함되는 장치에서 발산되는 열을 효과적으로 방출시킬 수 있는 히트싱크의 중요성이 날로 증대되고 있다.The importance of heat sinks capable of effectively dissipating heat dissipated in display devices or devices incorporating highly integrated circuits is increasing day by day.
특히, 발광 다이오드(light emitting diode; LED)는 조명용 광원과 같은 용도로 사용되기 위해서, 수십 루멘 이상의 광출력(luminous power)을 가질 것이 요구된다. 발광 다이오드의 광출력은 대체로 입력 전력(input power)에 비례하고, 입 력 전력의 증가는 발광 다이오드의 접합 온도(junction temperature)를 증가시킨다. 따라서, 입력전력의 증가에 따른 발광 다이오드의 접합 온도 증가를 방지하기 위한 구조로서, 히크싱크가 매우 중요하다. In particular, light emitting diodes (LEDs) are required to have luminous power of several tens of lumens or more in order to be used in applications such as lighting sources. The light output of the light emitting diode is generally proportional to the input power, and the increase in the input power increases the junction temperature of the light emitting diode. Therefore, heat sink is very important as a structure for preventing an increase in junction temperature of a light emitting diode due to an increase in input power.
대용량의 LED 모듈은 대부분 히트싱크가 크고, 히트싱크에서 열적으로 안정시키지 못하는 경우에는 LED 칩에 열충격을 주어 광도 저하 현상이 발생하고 궁극적으로는 LED 모듈의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.Most large-capacity LED modules have large heat sinks, and if the thermal sinks do not thermally stabilize, the LED chip is thermally shocked, causing a decrease in brightness and ultimately shortening the life of the LED module.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 방열 효율이 증대되고 부피는 감소된 발광소자 패키지용 히트싱크를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a heat sink for a light emitting device package with increased heat dissipation efficiency and reduced volume.
본 발명의 일 양태에 따르면 전도성 기판인 히트싱크에 있어서, 상기 전도성 기판은 복수의 열방사돌기를 구비하는 열방사돌기부를 포함하고 상기 열방사돌기부는 적어도 하나의 관통홀을 가지는 발광소자 패키지용 히트싱크를 제공한다.According to an aspect of the present invention, in a heat sink that is a conductive substrate, the conductive substrate includes a heat radiating protrusion having a plurality of heat radiating protrusions, and the heat radiating protrusion has heat at least one through hole for a light emitting device package. Provide a sink.
상기 발광소자는 발광 다이오드(LED)일 수 있다.The light emitting device may be a light emitting diode (LED).
상기 관통홀은 상기 열방사돌기부 내에서 서로 균일한 간격을 두고 배치될 수 있다. The through holes may be arranged at equal intervals from each other in the heat radiating protrusions.
상기 전도성 기판 위에 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)을 밀착하여 포함하고 상기 발광소자는 상기 인쇄회로기판을 통해 패키징될 수 있다.The printed circuit board may be closely attached to the conductive substrate, and the light emitting device may be packaged through the printed circuit board.
열방사를 위한 히트싱크의 표면적이 훨씬 증대되어 열방출효과가 우수하다. 히트싱크(heat sink)의 소형화를 가능하게 하고 발광소자의 수명이 저하되는 것을 방지한다.The surface area of the heat sink for heat radiation is much increased, so the heat dissipation effect is excellent. It is possible to miniaturize the heat sink and prevent the life of the light emitting element from being lowered.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or corresponding components will be given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.
도 1a은 종래의 발광소자 패키지용 히트싱크를 나타내는 평면도, 도 1b는 배면도 및 도 1c는 측면도이다.Figure 1a is a plan view showing a heat sink for a conventional light emitting device package, Figure 1b is a rear view and Figure 1c is a side view.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 발광소자 패키지용 히트싱크(100)는 복수의 열방사돌기를 구비한다. 이러한 발광소자 패키지용 히트싱크(100)는 통상 열 전도성 및 전기전도성이 우수한 금속물질이 사용된다.1A and 1B, the
도 1c를 참조하면, 히트싱크(100) 상면의 거의 전체 면적에 걸쳐 열방사돌기가 배치된다. 발광소자 패키지용 히트싱크(100)의 하부에는 발광소자나 기타 회로를 실장하기 위한 인쇄회로기판을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1C, a thermal radiator is disposed over almost the entire area of the top surface of the
도 2는 본 실시예에 따른 발광소자 패키지용 히트싱크의 일 예의 평면도, 도 3은 배면도 및 도 4는 측면도이다.2 is a plan view of an example of a heat sink for a light emitting device package according to the present embodiment, FIG. 3 is a rear view and FIG. 4 is a side view.
도 2를 참조하면, 발광소자 패키지용 히트싱크(200)는 복수의 열방사돌기를 구비한 열방사돌기부(210)를 포함한다. 열방사돌기부(210)를 포함하는 히트싱 크(200)는 금형 공정을 통해 제작할 수 있다. 열방사돌기부(210)의 열방사돌기 각각은 공기를 통한 열 방사를 극대화하기 위한 형태로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 열방사돌기 각각은 서로 균일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. Referring to FIG. 2, the
열방사돌기부(210)의 돌기 또는 핀(pin)의 개수는 종래의 히크싱크 보다 더 많은 것이 바람직하다. 예를 들어, 종래의 히크싱크에서 돌기의 개수가 14개라면, 본 실시예에 따른 열방사돌기부(210)의 돌기의 개수는 이 보다 더 많을 수 있다. 예를 들어, 돌기의 개수는 17개 일 수 있다. The number of protrusions or pins of the
또한, 히트싱크(200) 전체의 높이는 종래의 히크싱크 보다 더 작은 것이 바람직하다. 예를 들어, 종래의 히크싱크의 높이가 50mm라면, 본 실시예에 따른 히트싱크는 이 보다 높이가 더 작을 수 있다. 예를 들어, 히트싱크의 높이는 45mm일 수 있다.In addition, the height of the
발광소자 패키지용 히트싱크(200)는 열전도성 및 전기전도성이 우수한 금속물질로 이루어지며, 일반적인 전기적 소자의 방열을 위해 사용되는 방열 기판이 사용될 수 있다. 바람직하게는 알루미늄, 구리 또는 양자의 합금으로 이루어진다. The
열방사돌기부(210)는 관통홀(222)(through hole)을 포함한다. 여기서, 관통홀은 홀의 깊이가 기판의 두께와 동일하여 완전히 뚫어진 홀을 말한다. 이러한 관통홀(222)에 의해 열방사돌기부(210)는 2개의 구획(211 및 212)으로 분할된다. 여기서, 관통홀은 하나의 관통홀만을 포함하지만, 다양한 형태의 관통홀이 다양한 수로 포함될 수 있다. 따라서, 이러한 관통홀에 따른 열방사돌기부(210)의 구획도 도 2에 도시된 바와 같이 2개 외에 관통홀의 수에 따라 다양할 수 있다. 열방사돌기 부(210)의 열방사돌기 간에는 소정 간격으로 떨어져 있어 공기의 출입이 쉽게 이루어질 수 있으며, 발광소자로부터의 발생된 열을 외부로 방사시킬 수 있다. The thermal
도 3을 참조하면, 열방사돌기부(210)의 관통홀(222)을 통해 히트싱크(200)의 열방사를 위한 표면적이 훨씬 증대되었으며, 이러한 관통홀(222)은 발광소자로부터의 발생된 열의 외부 방사를 극대화시킨다. 본 실시예에 따른 히트싱크(200)에서 열방사돌기부(210)는 종래의 히트싱크 보다 그 차지하는 면적이 더 적을 수 있다. 열방사돌기부(210)가 차지하는 면적이 더 적더라도 관통홀(222)을 통해 열방출 효율은 증대된다.Referring to FIG. 3, the surface area for heat radiation of the
이러한 발광소자 패키지용 히트싱크(200)는 도시된 바와 같이, 원형 외에도 타원형, 삼각형, 사각형, 마름모형 등 다양한 도형 형상으로 제작될 수 있다. As shown in the figure, the
도 4를 참조하면, 이러한 발광소자 패키지용 히트싱크(200)의 하부에는 발광소자나 기타 회로를 실장하기 위한 기판(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 이러한 기판은 히트싱크(200)와 동일한 재질이거나 서로 다른 재질이 사용될 수 있다. Referring to FIG. 4, a lower portion of the
예를 들어, 발광소자나 기타 회로를 실장하기 위한 기판은 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB)을 이용할 수 있다. 인쇄회로기판은 본 실시예에 따른 히트싱크가 관통홀을 가지는 동일한 위치에 관통홀을 포함하여 본 실시예에 따른 히트싱크 및 인쇄회로기판을 통해 공기의 출입이 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 인쇄회로기판은 메탈 인쇄회로기판(printed circuit board: PCB)일 수 있다. 메탈 인쇄회로기판은 일반적인 인쇄회로기판에 비하여 방열 효과가 우수하다.For example, a printed circuit board (PCB) may be used as a substrate for mounting a light emitting device or other circuits. The printed circuit board includes a through hole at the same position where the heat sink according to the present embodiment has a through hole, so that air can enter and exit the heat sink and the printed circuit board according to the present embodiment. Preferably, the printed circuit board may be a metal printed circuit board (PCB). Metal printed circuit boards have better heat dissipation effects than conventional printed circuit boards.
도 5는 본 실시예에 따른 발광소자 패키지용 히트싱크의 다른 예의 평면도, 도 6은 배면도 및 도 7은 측면도이다.5 is a plan view of another example of a heat sink for a light emitting device package according to the present embodiment, FIG. 6 is a rear view, and FIG. 7 is a side view.
도 5 및 도 6을 참조하면, 발광소자 패키지용 히트싱크(300)는 복수의 열방사돌기를 구비한 열방사돌기부(310)를 포함한다. 도 2와 마찬가지로, 열방사돌기부(310)의 열방사돌기 각각은 공기를 통한 열 방사를 극대화하기 위한 형태로 배열될 수 있다. 5 and 6, the
열방사돌기부(310)는 세로선 형태의 관통홀(322a 내지 322f) 및 가로선 형태의 관통홀(324a 내지 324f)을 포함한다. 이러한 관통홀(322a 내지 322f,324a 내지 324f)에 의해 열방사돌기부(310)는 9개의 구획(311 내지 319)으로 분할된다. The thermal
여기서, 관통홀은 세로선 형태의 관통홀 및 가로선 형태의 관통홀만을 포함하지만, 도 5에 도시된 바외에도 대각선 형태의 관통홀, 세로선에서 30도 방향의 관통홀 등 다양한 형태의 관통홀이 다양한 수로 포함될 수 있다. 여기서, 세로선, 가로선, 대각선 등은 보는 사람의 각도를 기준으로 언제든지 변할 수 있다. 세로선은 가로선이 될 수 있으며, 가로선이 대각선이 될 수 있다. 따라서, 이러한 관통홀들에 따른 열방사돌기부(310)의 구획도 도 5에 도시된 바와 같이 9개 외에도 관통홀의 수에 따라 다양할 수 있다.Here, the through-hole includes only the through-hole in the form of a vertical line and the through-hole in the form of a horizontal line, but in addition to the bar shown in FIG. May be included. Here, vertical lines, horizontal lines, diagonal lines, etc. may change at any time based on the angle of the viewer. Vertical lines can be horizontal lines, and horizontal lines can be diagonal lines. Therefore, the partition of the
바람직하게는, 복수의 관통홀들은 열방사돌기부(310) 내에서 도시된 바와 같이 서로 균일한 간격을 두고 배치된다. Preferably, the plurality of through holes are arranged at equal intervals from each other as shown in the
도 6을 참조하면, 열방사돌기부(310)의 관통홀(322a 내지 322f,324a 내지 324f)을 통해 히트싱크(300)의 열방사를 위한 표면적이 훨씬 증대되었으며, 이러한 관통홀(322a 내지 322f,324a 내지 324f)은 발광소자로부터의 발생된 열의 외부 방 사를 극대화시킨다. 본 실시예에 따른 히트싱크(300)에서 열방사돌기부(310)는 종래의 히트싱크 보다 그 차지하는 면적이 더 적을 수 있다. 열방사돌기부(310)가 차지하는 면적이 더 적더라도 관통홀(322)을 통해 열방출 효율이 증대된다.Referring to FIG. 6, the surface area for heat radiation of the
도 7을 참조하면, 이러한 발광소자 패키지용 히트싱크(300)의 하부에는 발광소자나 기타 회로를 실장하기 위한 기판(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7, a lower portion of the
도 8은 본 실시예에 따른 히트싱크를 이용하여 발광소자 패키징한 모습의 일 예를 나타내는 도면이다.8 is a view illustrating an example of a package of a light emitting device using the heat sink according to the present embodiment.
도 8을 참조하면, 발광소자의 패키징은 본 실시예에 따른 히트싱크(510), 인쇄회로기판(520) 및 발광소자(530)를 포함한다.Referring to FIG. 8, the packaging of the light emitting device includes a
본 실시예에 따른 히트싱크(510)는 열전도성 및 전기전도성이 우수한 금속물질로 이루어지며 복수의 열방사돌기를 구비한 열방사돌기부(515)를 포함한다. 열방사돌기부(515)는 복수의 관통홀들을 포함한다. 본 실시예에 따른 히트싱크(510)의 위로 인쇄회로기판(520)이 밀착되어 위치한다. 인쇄회로기판(520)은 본 실시예에 따른 히트싱크(510)가 관통홀을 가지는 동일한 위치에 관통홀을 포함하여 본 실시예에 따른 히트싱크(510) 및 인쇄회로기판(520)을 통해 공기의 출입이 이루어질 수 있다. 다수의 인쇄회로기판(520)이 본 실시예에 따른 히트싱크(510)의 관통홀을 통해 공기의 출입이 이루어지도록 배치될 수 있다. The
인쇄회로기판(520)에는 발광소자(530)나 기타 회로들이 실장된다. 발광소자(530)는 인쇄회로기판(520)에 COB(Chip On Board)로 부착될 수 있다. 여기서, 발광소자는 발광 다이오드, 냉음극 형광 램프 또는 고온 음극 형광램프 등 일 수 있 다. 바람직하게는, 발광소자는 발광 다이오드이다. 발광소자(530)는 도시된바 외에도 그 개수가 더 작거나 많을 수 있다. 인쇄회로기판(520)은 히트싱크(200)와 동일하거나 다른 재질인 다른 기판이 사용될 수 있다. 히트싱크(510) 상부에 별도의 기판을 사용하지 않고 절연막과 전극을 이용하여 발광소자(530)나 기타 회로들을 연결할 수도 있다. The
히트싱크(510)에 발광소자(530)가 패키징된 상태에서 발광소자(530)를 보호하기 위한 몰딩부(도시되지 않음)가 장착될 수 있다. 이러한 몰딩부는 에폭시 수지를 이용한 사출 공정을 통해 형성될 수 있다. A molding unit (not shown) may be mounted on the
이러한 도 8의 실시예에서 관통홀이 없는 종래의 히트싱크를 이용하여 발광소자의 온도를 측정한 결과 63℃의 온도를 나타내었다. 이에 반해, 본 실시예에 따른 히트싱크를 이용하여 발광소자의 온도를 측정한 결과 58℃의 온도를 나타내었다. 본 실시예에 따른 히트싱크는 종래의 히트싱크에 비해 방열효과가 8% 증대됨을 확인할 수 있다.In the embodiment of FIG. 8, the temperature of the light emitting device was measured using a conventional heat sink having no through-holes. On the contrary, when the temperature of the light emitting device was measured using the heat sink according to the present embodiment, the temperature was 58 ° C. The heat sink according to the present embodiment can be seen that the heat dissipation effect is increased by 8% compared to the conventional heat sink.
도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 히트싱크는 관통홀을 통하여 열을 방출할 수 있는 넒은 표면적을 가지고 공기의 대류를 촉진시켜 효과적으로 열을 방출시킬 수 있다. As shown, the heat sink according to the present embodiment has a large surface area capable of dissipating heat through the through-holes, thereby facilitating convection of air to effectively dissipate heat.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범 위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. You will understand. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention will include all embodiments within the scope of the following claims.
도 1a은 종래의 발광소자 패키지용 히트싱크를 나타내는 평면도, 도 1b는 배면도 및 도 1c는 측면도이다.Figure 1a is a plan view showing a heat sink for a conventional light emitting device package, Figure 1b is a rear view and Figure 1c is a side view.
도 2는 본 실시예에 따른 발광소자 패키지용 히트싱크의 일 예의 평면도이다.2 is a plan view of an example of a heat sink for a light emitting device package according to the present embodiment.
도 3은 본 실시예에 따른 발광소자 패키지용 히트싱크의 일 예의 배면도이다. 3 is a rear view of an example of a heat sink for a light emitting device package according to the present embodiment.
도 4는 본 실시예에 따른 발광소자 패키지용 히트싱크의 일 예의 측면도이다.4 is a side view of an example of a heat sink for a light emitting device package according to the present embodiment.
도 5는 본 실시예에 따른 발광소자 패키지용 히트싱크의 다른 예의 평면도이다.5 is a plan view of another example of a heat sink for a light emitting device package according to the present embodiment.
도 6은 본 실시예에 따른 발광소자 패키지용 히트싱크의 다른 예의 배면도이다.6 is a rear view of another example of a heat sink for a light emitting device package according to the present embodiment.
도 7은 본 실시예에 따른 발광소자 패키지용 히트싱크의 다른 예의 측면도이다.7 is a side view of another example of a heat sink for a light emitting device package according to the present embodiment.
도 8은 본 실시예에 따른 히트싱크를 이용하여 발광소자 패키징한 모습의 일 예를 나타내는 도면이다.8 is a view illustrating an example of a package of a light emitting device using the heat sink according to the present embodiment.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
200: 히트싱크200: heatsink
210: 열방사돌기부210: heat radiation projection
222: 관통홀222: through hole
Claims (7)
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KR20090024616A KR101014340B1 (en) | 2009-03-23 | 2009-03-23 | Heat sink for packaging light emitting device |
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KR20090024616A KR101014340B1 (en) | 2009-03-23 | 2009-03-23 | Heat sink for packaging light emitting device |
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Citations (2)
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JPH0533539U (en) * | 1991-10-07 | 1993-04-30 | 日本電気株式会社 | heatsink |
JPH06151659A (en) * | 1992-11-04 | 1994-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | Lsi package |
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- 2009-03-23 KR KR20090024616A patent/KR101014340B1/en active IP Right Grant
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JPH0533539U (en) * | 1991-10-07 | 1993-04-30 | 日本電気株式会社 | heatsink |
JPH06151659A (en) * | 1992-11-04 | 1994-05-31 | Mitsubishi Electric Corp | Lsi package |
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