KR101134555B1 - 발광소자 장착용 인쇄회로기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일면에 다수의 발광소자 실장영역이 구비되고 타면에는 히트싱크가 배치된 인쇄회로기판에 있어서, 상기 인쇄회로기판에는 다수의 발광소자 실장영역 사이에 소정 길이를 갖는 제1장공이 형성되고, 상기 히트싱크에는 상기 제1장공과 일치되는 위치에 제2장공이 형성된 인쇄회로기판을 개시한다.
인쇄회로기판, 발광소자, 장착, 방사, 열방출

Description

발광소자 장착용 인쇄회로기판{Printed circuit board for setting light emitting device}
본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로, 특히 발광소자 장착용 인쇄회로기판에 관한 것이다.
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, 입력 전력의 증가는 발광 다이오드의 접합 온도(junction temperature)를 증가시킨다. 이렇게 발생된 열을 방출시키지 못하는 경우에는 발광 다이오드에 열충격을 주어 광도 저하 현상이 발생하고 궁극적으로는 발광 다이오드의 수명을 단축시키는 문제점이 있다. 따라서, 발광 다이오드와 같이 열이 방출되는 발광소자가 장착되는 인쇄회로기판은 발생된 열을 방출시키기 위한 방열 성능도 요구된다.
종래의 방열 성능을 갖춘 인쇄회로기판으로는 인쇄회로기판의 한 면 전체를 금속판으로 대체하는 구조가 있다. 이 경우는 인쇄회로기판의 제작 단가가 증가하게 된다. 또한, 장착된 발광소자 중 일부를 인쇄회로기판으로부터 분리해야 하는 경우, 솔더를 녹이기 위해 인쇄회로기판의 금속판에 열을 가하여야 하고, 열이 금속판 전체에 쉽게 전달되어 분리를 원하는 발광소자 뿐만 아니라 다른 발광소자의 솔더도 녹일 수 있다. 발광소자 각각을 인쇄회로기판으로부터 분리하는데 어려움이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 부품을 장착 또는 탈착하는데 영향을 주지 않으면서 우수한 방열 성능을 가진 인쇄회로기판을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 인쇄회로기판은, 일면에 다수의 발광소자 실장영역이 구비되고 타면에는 히트싱크가 배치된 인쇄회로기판에 있어서, 상기 인쇄회로기판에는 다수의 발광소자의 실장영역 사이에 소정 길이를 갖는 제1장공이 형성되고, 상기 히트싱크에는 상기 제1장공과 일치되는 위치에 제2장공이 형성된다.
상기 장공 중 적어도 하나는 내주변에 금속 도금층을 가질 수 있다. 상기 금속은 구리, 납, 금, 니켈, 팔라듐 또는 이것들의 합금 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 장공은 상기 인쇄회로기판 내에서 서로 균일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 발광소자는 발광 다이오드(LED)일 수 있다.
인쇄회로기판으로부터 부품을 장착 또는 탈착하는데 영향을 주지 않으면서, 열방출를 위한 표면적이 훨씬 증대되어 열방출효과가 우수하다. 발광소자의 수명이 저하되는 것을 방지한다.
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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 종래의 인쇄회로기판을 이용하여 발광소자를 패키징한 모습을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 발광소자의 패키징은 인쇄회로기판(110), 히트싱크(120) 및 발광소자(130)를 포함한다.
인쇄회로기판(110)은 내부에 절연층(111)이 구비되고, 절연층(111)의 표면이나 절연층(111)을 관통하여 회로패턴(113)이 형성된다. 회로패턴(113)은 인쇄회로기판(110) 상에서 회로를 형성하는 것이다. 회로패턴(113) 중 일부는 인쇄회로기판(110)에 실장되는 부품과의 전기적 연결이 된다. 솔더레지스트(115)는 인쇄회로기판(110)의 표면을 보호한다.
이러한 인쇄회로기판(110)의 하부에 히트싱크(120)가 밀착되어 위치한다. 히트싱크(120)는 열전도성 및 전기전도성이 우수한 금속물질로 이루어지며, 일반적인 전기적 소자의 방열을 위해 사용되는 방열 기판이 사용된다. 히트싱크(120)는 복수 의 열방사돌기(125)를 포함하여 장착된 부품으로 인하여 발생된 열을 방출한다. 인쇄회로기판(110)에는 발광소자(130) 또는 기타 부품이 실장된다.
도 2는 본 실시예에 따른 발광소자 장착용 인쇄회로기판의 일 예의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 인쇄회로기판(200)은 소정의 길이를 갖는 관통홀(through hole,210)을 가진다. 여기서, 관통홀은 홀의 깊이가 기판의 두께와 동일하여 완전히 뚫어지고 소정의 길이를 갖는 홀을 말한다(이하 "장공"이라 함). 인쇄회로기판(200)으로부터 장공(210)은 다양한 기계적 또는 화학적 방법을 이용하여 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 수치 제어(computer numerical control:CNC)방식에 의하여 드릴 등의 기구를 이용하여 생성할 수 있다. 도시된 바에 의하면, 인쇄회로기판(200)은 장공(210)이 하나지만, 다양한 수의 장공을 가질 수 있다.
인쇄회로기판(200)에 복수의 장공이 배치되는 경우에는 공기를 통한 열 방출를 극대화하기 위한 형태로 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 장공(210)은 서로 균일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이러한 인쇄회로기판(200)의 장공(210)은 열방출을 위한 표면적을 증대시키고, 발광소자로부터 발생된 열의 외부 방출을 극대화시킨다.
도 3은 본 실시예에 따른 발광소자 장착용 인쇄회로기판의 다른 예의 평면도이다.
도 3을 참조하면, 인쇄회로기판(300)는 세로선 형태의 장공(322a 내지 322f) 및 가로선 형태의 장공(324a 내지 324f)을 포함한다. 복수의 장공(322a 내지 322f,324a 내지 324f)은 인쇄회로기판(300)에서 공기를 통한 열 방출를 극대화하기 위한 형태로 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 복수의 장공(322a 내지 322f,324a 내지 324f)은 서로 균일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다. 이러한 장공(322a 내지 322f,324a 내지 324f)은 도시된 바외에도 다양한 개수로 배치될 수 있다.
여기서, 장공은 세로선 형태의 장공 및 가로선 형태의 장공만을 포함하지만, 도 3에 도시된 바외에도 대각선 형태의 장공, 세로선에서 30도 방향의 장공 등 다양한 형태의 장공이 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.
인쇄회로기판(300)은 도시된 바와 같이, 원형 외에도 타원형, 삼각형, 사각형, 마름모형 등 다양한 도형 형상으로 제작될 수 있다. 다양한 도형 형상의 인쇄회로기판(300)내에서 복수의 장공은 공기를 통한 열 방출을 극대화하기 위한 형태로 배치될 수 있다.
도 4는 본 실시예에 따른 발광소자 장착용 인쇄회로기판의 또 다른 예의 평면도이다.
도 4를 참조하면, 인쇄회로기판(400)은 세로선 형태의 장공(422a 내지 422f) 및 가로선 형태의 장공(424a 내지 424f)을 포함한다. 이러한 복수의 장공(422a 내지 422f,424a 내지 424f)은 내주변에 금속 도금층을 가진다. 복수의 장공(422a 내지 422f,424a 내지 424f) 중 일부는 내주변에 금속 도금층을 가지고 다른 일부는 금속 도금층을 가지지 않을 수도 있다. 장공(422a 내지 422f,424a 내지 424f)의 주변으로 진하게 표시된 굵은 선은 금속 도금층을 나타낸다. 도금은 구리(Cu), 납(Pb), 금(Au), 니켈(Ni), 팔라듐(Pd), 또는 이것들의 합금을 이용하여 할 수 있다. 도금에 이용되는 금속은 상기에 제한되지 않고, 다양한 전도성이 큰 금속이 이용될 수 있다. 금속 도금층의 두께는 0.01 내지 3.0 μm일 수 있다. 그러나, 금속 도금층의 두께는 상기에 제한되는 것은 아니다.
발광소자의 장착 개수 등의 조건을 고려하여 다양한 형태의 장공을 다양한 개수로 적절하게 선택할 수 있다. 이러한 인쇄회로기판(400)의 내주변으로 금속 도금층을 가진 장공은 발광소자로부터 발생된 열의 외부 방출을 극대화시킨다.
도 5a는 본 실시예에 따른 히트싱크의 평면도, 도 5b는 배면도 및 도 5c는 측면도이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 발광소자 패키지용 히트싱크(500)는 복수의 열방사돌기를 구비하는 열방사돌기부(510)를 포함한다.
열방사돌기부(510)는 세로선 형태의 장공(522a 내지 522f) 및 가로선 형태의 장공(524a 내지 524f)을 포함한다. 이러한 장공(522a 내지 522f,524a 내지 524f)은 도 4의 본 실시예에 따른 발광소자 장착용 인쇄회로기판의 장공(322a 내지 322f,324a 내지 324f)과 그 위치가 일치하거나 다를 수 있다. 또한, 히트싱크(500)의 장공의 개수는 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 장공의 개수와 동일하거나 다를 수 있다. 바람직하게는, 히트싱크의 장공의 개수나 위치는 본 실시예에 따른 인쇄회로기판의 장공의 개수나 위치와 일치하여, 히트싱크에 밀착된 인쇄회로기판을 통해 공기의 출입이 쉽게 이루어 질 수 있다.
여기서, 장공은 세로선 형태의 장공 및 가로선 형태의 장공만을 포함하지만, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바외에도 대각선 형태의 장공, 세로선에서 30도 방향의 장공 등 다양한 형태의 장공이 다양한 수로 포함될 수 있다.
바람직하게는, 복수의 장공(522a 내지 522f,524a 내지 524f)은 열방사돌기부(510) 내에서 도시된 바와 같이 서로 균일한 간격을 두고 배치된다.
도 5b를 참조하면, 장공(522a 내지 522f,524a 내지 524f)을 통해 히트싱크(500)의 열방출을 위한 표면적이 훨씬 증대되었으며, 이러한 장공(522a 내지 522f,524a 내지 524f)은 발광소자로부터의 발생된 열의 외부 방사를 극대화시킨다.
도 6 및 도 7은 본 실시예에 따른 인쇄회로기판을 이용하여 발광소자를 장착한 모습을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 인쇄회로기판(610), 히트싱크(620) 및 발광소자(630)를 포함한다.
본 실시예에 따른 인쇄회로기판(610)은 복수의 장공을 포함한다. 인쇄회로기판(610)의 하부에는 히트싱크(620)가 밀착되어 배치된다. 인쇄회로기판(110)에는 발광소자(130)나 기타 회로들이 실장된다. 발광소자(630)는 인쇄회로기판(610)에 COB(Chip On Board)로 부착될 수 있다. 여기서, 발광소자는 발광 다이오드, 냉음극 형광 램프 또는 고온 음극 형광램프 등 일 수 있다. 바람직하게는, 발광소자는 발광 다이오드이다. 발광소자(630)는 도시된바 외에도 그 개수가 더 적거나 많을 수 있다.
인쇄회로기판(610)에 발광소자(630)가 장착된 상태에서 발광소자(630)를 보호하기 위한 몰딩부(도시되지 않음)가 장착될 수 있다. 이러한 몰딩부는 에폭시 수지를 이용한 사출 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 복수의 장공의 내주변으로 금속 도금층을 가진 인쇄회로기판(710)의 하부에 히트싱크(720)가 밀착되어 배치되고, 인쇄회로기판(710)에는 발광소자(730)나 기타 회로들이 실장된다.
본 실시예에 따른 인쇄회로기판은 장공 또는 내주변으로 금속 도금층을 가진 장공을 통하여 열을 방출시킬 수 있는 넒은 표면적을 가지고 공기의 대류를 촉진시켜 효과적으로 열을 방출시킬 수 있다.
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 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 종래의 인쇄회로기판을 이용하여 발광소자를 패키징한 모습을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 실시예에 따른 발광소자 장착용 인쇄회로기판의 일 예의 평면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 발광소자 장착용 인쇄회로기판의 다른 예의 평면도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 발광소자 장착용 인쇄회로기판의 또 다른 예의 평면도이다.
도 5a는 본 실시예에 따른 히트싱크의 평면도, 도 5b는 배면도 및 도 5c는 측면도이다.
도 6 및 도 7은 본 실시예에 따른 인쇄회로기판을 이용하여 발광소자를 장착한 모습을 나타내는 도면이다.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 인쇄회로기판
210: 장공

Claims (6)

  1. 일면에 다수의 발광소자 실장영역이 구비되고 타면에는 히트싱크가 배치된 인쇄회로기판에 있어서,
    상기 인쇄회로기판에는 다수의 발광소자 실장영역 사이에 소정 길이를 갖는 제1장공이 형성되고, 상기 히트싱크에는 상기 제1장공과 일치되는 위치에 제2장공이 형성된 인쇄회로기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1장공 중 적어도 하나는 내주변에 금속 도금층을 가지는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속은 구리, 납, 금, 니켈, 팔라듐 또는 이것들의 합금 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1장공은 복수개이며, 상기 인쇄회로기판 내에서 서로 균일한 간격으로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광소자는 발광 다이오드(LED)인 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광소자는 상기 인쇄회로기판에 COB(Chip On Board)로 장착되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
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