KR101182301B1 - Ｌｅｄ가 실장된 인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED에서 발생하는 열을 신속하게 방열시켜서 방열 성능을 향상시키고, 가격 경쟁력 및 SMT(surface mount technology) 작업성을 확보하여 생산성을 향상시키기에 알맞은 LED가 실장된 인쇄회로기판을 제공하기 위한 것으로, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 LED가 실장된 인쇄회로기판은 인쇄회로기판의 상면에 격리 형성된 구리 배선 및 제 1 구리층과; 상기 제 1 구리층의 일영역에 실장된 LED와; 상기 인쇄회로기판의 하면에 형성된 제 2 구리층과; 상기 제 1 구리층상에 콘택된 상기 LED의 캐소드 전극과 애노드 전극에 연결된 제 1, 제 2 리드 와이어와; 상기 LED 하부의 상기 인쇄회로기판에 형성된 제 1 비어홀을 채우고 있는 제 1 구리범퍼와; 상기 LED가 실장된 인쇄회로기판의 가장자리에 형성된 제 2 비어홀들을 채우고 있는 복수개의 제 2 구리범퍼들을 포함함을 특징으로 한다.

LED, 인쇄회로기판, 구리범퍼, 플라스틱

Description

ＬＥＤ가 실장된 인쇄회로기판{PRINTED CIRCUIT BOARD MOUNTED LED}

도 1은 종래 기술에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기판의 구조 단면도

도 2는 도 1의 인쇄회로기판의 하측면도

도 3은 종래의 다른 기술에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기판의 구조 단면도

도 4와 도 5는 도 3의 LED가 실장된 인쇄회로기판의 상측 및 하측면도

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기판의 구조 단면도

도 7과 도 8은 본 발명의 LED가 실장된 인쇄회로기판의 상측 및 하측면도

도 9a와 도 9b는 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 구조와 이에 따른 열전달 성능을 나타낸 실험결과도

도 10a와 도 10b는 종래의 다른 기술에 따른 인쇄회로기판의 구조와 이에 따른 열전달 성능을 나타낸 실험결과도

도 11a와 도 11b는 본 발명의 기술을 적용한 인쇄회로기판의 구조와 이에 따른 열전달 성능을 나타낸 실험결과도

도 12a와 도 12b는 본 발명의 기술을 적용한 인쇄회로기판의 구조와 이에 따른 열전달 성능을 나타낸 실험결과도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

60, 110, 120 : 인쇄회로기판 61 : 구리 배선

61a : 제 1 구리층 62, 111, 121 : LED

63 : 제 2 구리층 64a, 64b : 제 1, 제 2 리드 와이어

66a : 제 1 구리범퍼 66b : 제 2 구리범퍼

112, 122 : 구리범퍼 113, 123 : 구리층

본 발명은 인쇄회로기판에 대한 것으로, 특히 LED에서 발생하는 열을 신속히 방열시키기에 알맞은 LED가 실장된 인쇄회로기판에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 CRT(Cathode Ray Tube)는 텔레비전(TV)을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT의 자체 무게와 크기로 인해 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극적으로 대응할 수 없었다.

따라서 각종 전자제품의 소형, 경량화되는 추세에서 CRT는 무게나 크기 등에 있어서 일정한 한계를 가지고 있으며 이를 대체할 것으로 예상되는 것으로, 전계 광학적인 효과를 이용한 액정표시장치(LCD ; Liquid Crystal Display), 가스방전을 이용한 플라즈마 표시소자(PDP ; Plasma Display Panel) 및 전계 발광 효과를 이용한 EL 표시소자(ELD ; Electro Luminescence Display) 등이 있으며, 그 중에서 액정표시장치에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

이러한, CRT를 대체하기 위해서 소형, 경량화 및 저소비전력 등의 장점을 갖 는 액정표시장치는, 최근에 평판 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 랩탑형 컴퓨터의 모니터뿐만 아니라 데스크탑형 컴퓨터의 모니터 및 대형정보 표시장치 등에 사용되고 있어 액정표시장치의 수요는 계속적으로 증가되고 있는 실정이다.

한편, 액정표시장치의 대부분은 외부에서 들어오는 광원의 양을 조절하여 화상을 표시하는 수광성 소자이기 때문에 액정패널에 광을 조사하기 위한 별도의 광원, 즉 백 라이트 유닛이 반드시 필요하며, 이러한 백 라이트 유닛은 램프 유닛이 설치되는 위치에 따라 에지방식과 직하방식으로 구분된다.

상기 백라이트 유닛을 이루는 광원으로는 LED(Light Emitting Diode), CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)과 EEFL(External Electrode Fluorescent Lamp) 등을 사용한다.

상기에서 CCFL은 패닝 효과(penning effect)를 이용하기 위해 아르곤, 네온 등을 첨가한 수은 가스를 저압으로 봉입한 형광 방전관을 사용하고 있다. 관의 양단에는 전극이 형성되는데 음극은 판상으로 넓게 형성되며, 전압이 인가될 경우 스퍼터링 현상에서와 같이 방전관 내의 하전입자가 판상의 음극과 충돌하여 이차전자를 발생시키고 이는 주변 원소들을 여기시켜 플라즈마를 형성시킨다.

이 원소들은 강한 자외선을 방출하며 이 자외선이 다시 형광체를 여기시켜 형광체가 가시광선을 방출하게 한다.

그리고 EEFL도 형광 방전관내에 수은 가스가 봉입되어 있으며, 관 양단 외부에 외부전극이 구성되어 있다.

그러나, 상기와 같이 CCFL과 EEFL은 수은을 이용하므로 환경을 오염시킬 우려가 있다. 따라서 이러한 친환경 광원으로서 LED가 각광을 받고 있다.

그러나, 이와 같은 LED는 광효율이 낮아 많은 양의 열을 방생시키고, 이에 의해 발광 칩을 포함한 LED 패키지의 신뢰성을 악화시키는 문제점을 가지고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, LED가 실장된 인쇄회로기판은 프라스틱 재질의 단열재를 사용하는 대신에 방열 성능이 우수한 고가의 알루미늄 재질의 인쇄회로기판을 사용하고 있다. 그러나 이와 같이 알루미늄 재질의 인쇄회로기판을 사용할 경우에는 가격 경쟁력이 현저히 떨어지는 문제가 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 종래의 LED가 실장된 인쇄회로기판에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기판의 구조 단면도이고, 도 2는 도 1의 인쇄회로기판의 하측면도이다.

종래 기술에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기판은, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(10)의 상부에 구리층(11)과 구리배선(11a)이 격리 형성되어 있고, 구리층(11) 상부의 일영역에는 LED(12)가 실장되어 있다.

그리고 상기 LED(12)의 캐소드 전극과 애노드 전극에 구동 전압을 인가하기 위한 제 1, 제 2 리드 와이어(13a, 13b)가 상기 구리층(11)상에 콘택되어 있다.

이때 제 1, 제 2 리드 와이어(13a, 13b)가 쇼트되지 않도록 제 1, 제 2 리드 와이어(13a, 13b) 주변의 구리층(11)은 패턴되어 격리되어 있다.

이때 인쇄회로기판(10)은 도 2에 도시한 바와 같이, LED(12) 하부나 그 주변 이 모두 연결되어 일체로 구성되어 있다.

상기에 구성된 LED 실장용 인쇄회로기판(10)은 알루미늄 재질보다 가격 경쟁력이 있는 플라스틱 재질로 구성되어 있다.

그러나 상기와 같이 인쇄회로기판이 플라스틱 재질로 구성되어 가격 경쟁력은 있지만, LED에서 발생하는 열을 효율적으로 방열시키기가 어려워서 신뢰성에 문제가 있다.

다음에, 상기 방열 문제를 해결하기 위한 종래의 다른 기술에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기판에 대하여 설명한다.

도 3은 종래의 다른 기술에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기판의 구조 단면도이고, 도 4와 도 5는 도 3의 LED가 실장된 인쇄회로기판의 상측 및 하측면도이다.

종래의 다른 기술에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기판은, 도 3과 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(30)의 상면에 구리 배선(31) 및 제 1 구리층(31a)이 격리 형성되어 있고, 제 1 구리층(31a) 상부의 일영역에 LED(32)가 실장되어 있으며, 인쇄회로기판(30) 하면에 제 2 구리층(33)이 형성되어 있다. 이때 인쇄회로기판(30)은 가격이 저렴한 플라스틱으로 구성되어 있다.

그리고 상기 LED(32)의 캐소드 전극과 애노드 전극에 구동 전압을 인가하기 위한 제 1, 제 2 리드 와이어(34a, 34b)가 상기 제 1 구리층(31a)상에 콘택되어 있다.

이때 제 1, 제 2 리드 와이어(34a, 34b)가 쇼트되지 않도록 제 1 구리층(31a)은 제 1, 제 2 리드 와이어(34a, 34b) 주변의 구리 배선(31)과 패턴되어 격리 되어 있다.

이때 인쇄회로기판(30)은 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, LED(32) 하부에 복수개의 제 1 비어홀(35a)들이 형성되어 있고, 상기 LED(32)가 실장된 주변의 인쇄회로기판(30)을 관통하도록 제 2 비어홀(35b)들이 형성되어 있다.

그리고 상기 제 1, 제 2 비어홀(35a, 35b)의 측면에 제 1, 제 2 구리층(31a,33)을 연결하는 다리 역할을 하는 구리 브리지(36)가 형성되어 있다.

상기에 설명한 종래의 LED가 실장된 인쇄회로기판(30)은, 플라스틱으로 구성된 인쇄회로기판(30)의 열전도도가 매우 낮아(약 0.35 W/mK) LED(32)에서 발생한 열을 확산시키지 못하기 때문에 인쇄회로기판(30)의 하부에 제 2 구리층(33)을 형성하고, LED(32)의 하부에 제 1 비어홀(35a)을 형성하여 1차로 구리 브리지(36)를 통해 하측의 제 2 구리층(33)으로 열을 방출시키고, LED(32) 주변의 인쇄회로기판(30)에 제 2 비어홀(35b)을 형성하여 2차로 구리 브리지(36)를 통해서 상측의 구리 배선(31)으로 열을 이동시켜서 방열시킨다.

그러나, 통상적으로 제 1, 제 2 비아홀(via hole)(35a,35b)과 인쇄회로기판(30)에 형성된 구리 브리지(36) 및 제 1, 제 2 구리층(31a,33)은 그 두께가 약 70㎛ 내외로 매우 얇아서 방열시키는데 한계가 있다.

그리고 제 1, 제 2 비아홀(via hole)(35a,35b)의 중심부는 공기가 통하도록 뚫려 있어서 열전달 면적이 줄어들 뿐만 아니라, 공기의 열전도도가 극히 낮기 때문에(대략 0.026 W/mK) 방열 성능이 떨어진다.

상기와 같이 제 1, 제 2 비아홀(via hole)(35a,35b)을 통한 열전달 면적이 극도로 제한을 받기 때문에 방열 성능을 향상시키는데 한계가 있다.

다음에, 상기와 같이 구성된 종래의 LED가 실장된 인쇄회로기판들의 방열 성능을 실험 데이터를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 9a와 도 9b는 종래 기술에 따른 인쇄회로기판의 구조와 이에 따른 열전달 성능을 나타낸 실험결과도이고, 도 10a와 도 10b는 종래의 다른 기술에 따른 인쇄회로기판의 구조와 이에 따른 열전달 성능을 나타낸 실험결과도이다.

먼저, 도 9a에 제시된 구조는, LED(91)가 실장된 인쇄회로기판(90)이 홀(hole) 없이 일체로 형성되어 있으며, 인쇄회로기판(90)의 하부에만 구리층(92)이 형성된 경우를 나타낸 것으로, 종래의 도 1을 간략화하여 제시한 것이다. 이때 인쇄회로기판(90)은 플라스틱으로 구성되어 있다.

이와 같이 인쇄회로기판(90)이 구성되어 있을 경우는, 도 9b에 도시한 바와 같이, LED(91)를 구동시켜 열이 발생할 경우, LED(91)가 최소 67℃에서 최대 178℃ 사이에 열 분포를 갖게됨을 알 수 있었다.

다음에, 도 10a에 제시된 구조는, 인쇄회로기판(100)의 일영역에 LED(101)가 실장되어 있고, 상기 LED(101)가 실장된 인쇄회로기판(100)의 하부에 비어홀(102)이 형성되어 있으며, 인쇄회로기판(100)의 하면에는 구리층(103)이 형성되어 있고, 상기 LED(101)와 구리층(103)에 접촉되도록 비어홀(102) 측면에 구리 브리지(104)가 구성된 경우를 나타낸 것으로, 종래의 도 3을 간략화하여 제시한 것이다. 이때 인쇄회로기판(100)은 플라스틱으로 구성되어 있다.

이와 같이 인쇄회로기판(100)이 구성되어 있을 경우는, 도 10b에 도시한 바 와 같이, LED(101)를 구동시켜 열이 발생할 경우, LED(101)가 최소 75℃에서 최대 140℃ 사이의 열 분포를 갖게됨을 알 수 있었다.

상기에 설명한 종래의 LED가 실장된 인쇄회로기판들은 다음과 같은 문제가 있다.

첫째, 인쇄회로기판이 플라스틱 재질로 일체로 형성된 구성은, 가격 경쟁력은 있지만, LED에서 발생하는 열을 효율적으로 방열시키기가 어려워서 신뢰성에 문제가 있다.

둘째, 비아홀(via hole)을 통해 열을 방출시키는 구조는, 비아홀(via hole)의 중심부가 공기가 통하도록 뚫려 있어서 열전달 면적이 극도로 제한을 받을 뿐만 아니라, 공기의 열전도도가 극히 낮기 때문에 방열 성능을 향상시키는데 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 LED에서 발생하는 열을 신속하게 방열시켜서 방열 성능을 향상시키기에 알맞은 LED가 실장된 인쇄회로기판을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 LED가 실장된 인쇄회로기판의 가격 경쟁력을 향상시키고, SMT(surface mount technology) 작업성을 확보하여 생산성을 향상시키기에 알맞은 LED가 실장된 인쇄회로기판을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기 판은 인쇄회로기판의 상면에 격리 형성된 구리 배선 및 제 1 구리층과; 상기 제 1 구리층의 일영역에 실장된 LED와; 상기 인쇄회로기판의 하면에 형성된 제 2 구리층과; 상기 제 1 구리층상에 콘택된 상기 LED의 캐소드 전극과 애노드 전극에 연결된 제 1, 제 2 리드 와이어와; 상기 LED 하부의 상기 인쇄회로기판에 형성된 제 1 비어홀을 채우고 있는 제 1 구리범퍼와; 상기 LED가 실장된 인쇄회로기판의 가장자리에 형성된 제 2 비어홀들을 채우고 있는 복수개의 제 2 구리범퍼들을 포함함을 특징으로 한다.

상기 인쇄회로기판은 가격이 저렴한 플라스틱으로 구성되어 있음을 특징으로 한다.

상기 제 1, 제 2 리드 와이어가 콘택된 상기 제 1 구리층은 주변의 상기 구리 배선과 패턴되어 격리되어 있음을 특징으로 한다.

상기 제 1 구리범퍼는 열전달 면적을 크게 하기 위해서, 상기 LED의 폭 크기로 형성할 수 있음을 특징으로 한다.

상기 제 1 구리범퍼는 상기 인쇄회로기판의 하부에 형성된 상기 제 2 구리층과 연결되어 있고, 상기 제 2 구리범퍼는 상기 제 2 구리층과 상기 구리 배선에 연결되어 있음을 특징으로 한다.

상기 LED 주변의 상기 제 2 구리범퍼는 그 크기와 수를 자유롭게 조절하여 구성하는 것을 더 포함함을 특징으로 한다.

상기 LED의 열전달 특성은

와 같은 식으로 나타낼 수 있고, 이 때 상기 'T'는 상기 LED의 온도, 'Tref'는 대략 25℃의 상온, 'd'는 제 1, 제 2 구리범퍼의 높이, 'Q'는 상기 LED에서 발생하는 열, 'k'는 열전도도이고 'A'는 상기 제 1, 제 2 구리범퍼의 단면적을 의미하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기판에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기판의 구조 단면도이고, 도 7과 도 8은 본 발명의 LED가 실장된 인쇄회로기판의 상측 및 하측면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기판은, 도 6과 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(60)의 상면에 구리 배선(61) 및 제 1 구리층(61a)이 격리 형성되어 있고, 제 1 구리층(61a) 상부의 일영역에 LED(62)가 실장되어 있으며, 인쇄회로기판(60) 하면에 제 2 구리층(63)이 형성되어 있다. 이때 인쇄회로기판(60)은 가격이 저렴한 플라스틱으로 구성되어 있다.

그리고 상기 LED(62)의 캐소드 전극과 애노드 전극에 구동 전압을 인가하기 위한 제 1, 제 2 리드 와이어(64a, 64b)가 상기 제 1 구리층(61a)상에 콘택되어 있다.

이때 제 1, 제 2 리드 와이어(64a, 64b)가 쇼트되지 않도록 제 1 구리층(61a)은 제 1, 제 2 리드 와이어(64a, 64b) 주변의 구리 배선(61)과 패턴되어 격리되어 있다.

인쇄회로기판(60)은 도 7과 도 8에 도시한 바와 같이, LED(62) 하부에 형성 된 제 1 비어홀을 채우도록 제 1 구리범퍼(66a)가 형성되어 있고, 상기 LED(62)가 실장된 주변의 인쇄회로기판(60)에 형성된 제 2 비어홀들을 채우도록 제 2 구리범퍼(66b) 형성되어 있다. 상기 제 1 구리범퍼(66a)는 그 폭을 임으로 형성할 수 있지만, 열전달 면적을 크게 해주기 위해서 LED(62) 전체 하부의 폭만큼 형성할 수 있다.

그리고 이때 제 1 비어홀에 채워진 제 1 구리범퍼(66a)는 인쇄회로기판(60)의 하부에 형성된 제 2 구리층(63)과 연결되어 있고, 제 2 구리범퍼(66b)는 제 2 구리층(63)을 통해서 구리 배선(61)에 연결되어 있다.

따라서, 제 1, 제 2 구리범퍼(66a, 66b)는 LED(32)에서 발생된 열을 제 2 구리층(63)과 구리배선(61)으로 전달하는 열전달 통로 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 인쇄회로기판은, LED(62)에서 발생된 열이 1차적으로 넓은 면적을 갖는 제 1 구리범퍼(66a)를 통해서 인쇄회로기판(60) 하면의 제 2 구리층(63)으로 넓게 확산, 방열되고, 나머지 열은 2차로 LED(62) 주변에 형성된 제 2 구리범퍼(66b)를 통해서 상측의 구리 배선(61)으로 넓게 확산, 방열된다.

상기와 같이 제 1, 제 2 구리범퍼(66a, 66b)의 열전달 단면적이 넓기 때문에 방열 성능이 크게 향상된다.

그리고 상기에서 LED(62) 주변의 제 2 구리범퍼(66b)는 그 크기와 수를 자유롭게 조절하여 구성시킬 수 있다. 이와 같이 하면, LED(62)에서 발생된 열을 더욱 효과적으로 방출시킬 수 있을 뿐만 아니라, 원하는 온도를 쉽게 조절할 수 있다는 효과가 있다.

상기에서 인쇄회로기판(60)을 플라스틱으로 구성시키는 이유는, LED(62)의 제 1 구리층(61a)에 제 1, 제 2 리드 와이어(64a, 64b)를 콘택시킬 때, 납땜하여 진행하는데, 인쇄회로기판(60)이 알루미늄 재질로 구성되어 있으면, 제 1 구리층(61a)의 열이 알루미늄을 통해서 잘 방출되어 납이 잘 녹지 않아서 제 1, 제 2 리드 와이어(64a, 64b)를 납땜하여 고정시키는데 어려움이 따른다. 이와 같이 인쇄회로기판이 알루미늄 재질로 구성되어 있으면, 가격이 비쌀 뿐만 아니라 SMT(surface mount technology) 작업성을 확보하기가 어렵다.

또한, 상기 구조를 갖는 인쇄회로기판(60)이 다른 구조물 특히, 열전달성이 있는 구조물 상에 부착될 경우에도 접촉 면적이 향상되어 외부로의 열 전달이 더욱 활발하게 이루어진다. 즉, 인쇄회로기판 자체의 방열 성능 향상외에도 다른 구조물에 장착될 때에도 방열 성능을 향상시킬 수 있다.

이와 같은 열전달 특성을 [식1]로 나타내면 다음과 같다.

-----[식1]

이와 같은 [식1]을 T에 관한 식으로 나타내면 [식2]와 같다.

-----[식2]

상기에서 'Q'는 LED에서 발생하는 열, 'k'는 열전도도, 'A'는 제 1, 제 2 구리범퍼의 단면적, 'T'는 LED의 온도, 'Tref'는 대략 25℃의 상온이고 'd'는 제 1, 제 2 구리범퍼의 높이를 의미한다.

상기 [식2]에서와 같이 열전달을 위한 구리범퍼의 단면적(A)이 크면 dQ/kA의 값이 작아지게 되어 LED의 온도는 낮아지게 된다.

상기 [식1]과 [식2]에 제시한 바와 같이, LED의 온도는 구리범퍼의 단면적에 의존하게 되는데, 종래의 비아홀의 측면을 따라서 구리 브리지가 형성된 구성보다는 비아홀 전체를 매우도록 구리범퍼가 구성된 본 발명이 LED의 온도를 더 효과적으로 낮출 수 있다.

다음에, 상기 구성을 갖는 본 발명의 LED가 실장된 인쇄회로기판들의 방열 성능을 실험 데이터를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 11a와 도 11b는 본 발명의 기술을 적용한 인쇄회로기판의 구조와 이에 따른 열전달 성능을 나타낸 실험결과도이고, 도 12a와 도 12b는 본 발명의 기술을 적용한 인쇄회로기판의 구조와 이에 따른 열전달 성능을 나타낸 실험결과도이다.

먼저, 도 11a에 제시된 구조는, 인쇄회로기판(110)의 일영역에 LED(111)가 실장되어 있고, 상기 LED(111) 하부의 인쇄회로기판(110)에 LED(111)의 폭보다 좁은 비어홀이 있고, 그 비어홀을 구리범퍼(112)가 채우고 있으며, 인쇄회로기판(110) 하부에 구리층(113)이 형성된 경우를 나타낸 것으로, 본 발명의 도 6에 제시된 구리범퍼보다 폭이 좁을 때를 제시한 것이다. 이때 인쇄회로기판(110)은 플라스틱으로 구성되어 있다.

이와 같이 인쇄회로기판(110)이 구성되어 있을 경우는, 도 11b에 도시한 바와 같이, LED(111)를 구동시켜 열이 발생할 경우, LED(111)가 최소 77℃에서 최대 134℃ 사이의 열 분포를 갖음을 알 수 있었다.

다음에, 도 12a에 제시된 구조는, 인쇄회로기판(120)의 일영역에 LED(121)가 실장되어 있고, 상기 LED(121) 하부의 인쇄회로기판(120)에 비어홀이 형성되어 있으며, 상기 비어홀을 구리범퍼(122)가 채우고 있으며, 인쇄회로기판(120)의 하부에 구리층(123)이 형성된 경우를 나타낸 것으로, 이때 구리범퍼(122)는 LED(121)의 폭만큼 넓은 단면을 갖고 있다. 이때 인쇄회로기판(120)은 플라스틱으로 구성되어 있다. 이것은 본 발명의 도 6을 형상화하여 간략히 제시한 것이다.

이와 같이 인쇄회로기판(120)이 구성되어 있을 경우는, 도 12b에 도시한 바와 같이, LED(121)를 구동시켜 열이 발생할 경우, LED(121)가 최소 81℃에서 최대 115℃ 사이의 열 분포를 갖음을 알 수 있었다.

상기에 설명한 실험 결과도를 종래의 실험 결과도와 비교하면 다음과 같습니다.

종래의 인쇄회로기판은, 도 9a와 같이 구성되었을 경우에는, LED의 온도 분포가 최소 67℃에서 최대 178℃로써 111℃의 온도차를 보였고, 도 10a와 같이 구성되었을 경우에는 LED의 온도 분포가 최소 75℃에서 최대 140℃로써 65℃의 온도차를 보였다.

이에 비해서, 본 발명의 인쇄회로기판은 도 11a와 같이 구성되었을 경우에는 LED의 온도 분포가 최소 77℃에서 최대 134℃로써 57℃의 온도차를 보였고, 도 12a와 같이 구성되었을 경우에는 LED의 온도 분포가 최소 81℃에서 최대 115℃로써 34℃의 온도차를 보였다.

상기의 결과에서와 같이, 본 발명과 같이 구리범퍼가 구성되면, LED의 최고 온도를 낮게할 수 있을 뿐만 아니라, LED의 최저, 최고 온도 차이를 종래보다 줄일 수 있다. 최저, 최고 온도 차이가 작다는 것은 LED에서 발생된 열이 효과적으로 방출되었다는 결과를 보여주는 것이다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 LED가 실장된 인쇄회로기판은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 인쇄회로기판을 플라스틱으로 구성함으로써, 알루미늄으로 구성할 때보다 가격 경쟁력을 높일 수 있고, 무게를 가볍게 할 수 있다.

둘째, 인쇄회로기판에 비아홀을 메우도록 구리범퍼를 구성하므로써, 열전달 면적을 증가시켜서 LED의 방열 성능을 향상시킬 수 있다.

셋째, 인쇄회로기판을 플라스틱으로 구성함으로써, LED의 제 1, 제 2 리드 와이어의 실장하는 SMT 작업을 용이하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 인쇄회로기판의 상면에 격리 형성된 구리 배선 및 제 1 구리층과;

   상기 인쇄회로기판 상에 실장된 LED와;

   상기 인쇄회로기판의 하면에 형성된 제 2 구리층과;

   상기 제 1 구리층 상에 콘택된 상기 LED의 캐소드 전극과 애노드 전극에 연결된 제 1, 제 2 리드 와이어와;

   상기 LED 하부의 상기 인쇄회로기판에 형성된 제 1 비어홀을 채우고 있으며, 상기 LED의 하면과 상기 제 2 구리층을 연결하는 제 1 구리범퍼; 및

   상기 LED가 실장된 인쇄회로기판의 가장자리에 형성된 제 2 비어홀들을 채우고 있으며, 상기 제 2 구리층과 상기 구리 배선 사이에 연결된 복수개의 제 2 구리범퍼들을 포함하며,

   상기 제 1 구리범퍼의 폭은 상기 LED의 하면의 폭과 동일하고,

   상기 제 1, 제 2 리드 와이어가 콘택된 상기 제 1 구리층은 주변의 상기 구리 배선과 패턴되어 격리되고,

   상기 인쇄회로기판이 플라스틱으로 구성됨으로써, 상기 제 1 구리층과 상기 제 1 및 제 2 리드 와이어 사이를 납땜 작업을 통해서 접속시킬 때 상기 제 1 구리층과 상기 인쇄회로기판 사이의 열전달이 제한되어 납의 용융이 용이하게 수행되는 것을 특징으로 하는 LED가 실장된 인쇄회로기판.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 인쇄회로기판의 하면에 형성된 상기 제 2 구리층의 면적은 상기 인쇄회로기판의 상면에 형성된 상기 제 1 구리층의 면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 LED가 실장된 인쇄회로기판.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 LED의 열전달 특성은

   

   와 같은 식으로 나타낼 수 있고, 이때 상기 'T'는 상기 LED의 온도, 'Tref'는 25℃의 상온, 'd'는 제 1, 제 2 구리범퍼의 높이, 'Q'는 상기 LED에서 발생하는 열, 'k'는 열전도도이고 'A'는 상기 제 1, 제 2 구리범퍼의 단면적을 의미하는 것을 특징으로 하는 LED가 실장된 인쇄회로기판.

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