KR101213076B1 - Printed circuit board for effective heat-emission, method thereof and led lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 인쇄 회로 기판은 적어도 하나의 절연층을 포함하는 중간층과, 적어도 일부가 전기전자 소자와 전기적으로 연결되도록, 상기 중간층 상에 도전성 물질로 형성된 소정의 패턴을 포함하는 도전층과, 도전성 물질로 형성되는 방열층으로서, 상기 도전층과 방열층 사이에는 상기 중간층이 개재되는, 방열층 및 상기 도전층의 소정의 패턴에 외부 전원이 인가되었을 때 상기 전기전자 소자 중 전류가 흐르지 않는 부분인 절연 부분과 상기 방열층을, 적어도 상기 중간층을 관통하여 연결함으로써, 상기 전기전자 소자에서 발생한 열을 상기 방열층으로 전달하는 하나 이상의 열전달부를 포함한다.The printed circuit board according to the present invention includes an intermediate layer including at least one insulating layer, a conductive layer including a predetermined pattern formed of a conductive material on the intermediate layer such that at least a portion thereof is electrically connected to an electrical and electronic device, and A heat dissipation layer formed of a material, wherein the intermediate layer is interposed between the conductive layer and the heat dissipation layer, wherein the electric current does not flow among the electric and electronic elements when an external power source is applied to the heat dissipation layer and a predetermined pattern of the conductive layer. And at least one heat transfer part configured to connect the insulation portion and the heat dissipation layer through at least the intermediate layer, thereby transferring heat generated in the electrical and electronic device to the heat dissipation layer.
Description
본 발명은 효율적인 방열을 위한 인쇄 회로 기판, 그 제조 방법 및 LED 발광 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인쇄 회로 기판 상의 전기전자 소자에서 발생하는 열을 기판 자체에서 효율적으로 방출하는 인쇄 회로 기판, 그 제조 방법 및 당해 인쇄 회로 기판을 포함하는 LED 발광 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a printed circuit board for efficient heat dissipation, a method of manufacturing the same, and an LED light emitting device. More particularly, a printed circuit board for efficiently dissipating heat generated by an electric and electronic device on a printed circuit board from a substrate itself, A manufacturing method and an LED light emitting device including the printed circuit board.
조명을 위해 사용되는 일반적인 전구는 형광등, 백열등 또는 산업용으로 사용하는 메탈 네온등으로 대별되며, 이들 전구들은 대부분이 유리관 안에 가스를 주입하여 사용하는 가스 방전관 구성이다. 이러한 일반적인 전구의 경우, 유리관의 파손으로 인하여 가스가 유출될 시에 대기 오염의 원인이 될 수 있으며, 휘도를 밝게 하고자 할 시에는 그에 따른 소비 전력이 상승하게 되고, 그에 알맞은 전력선 공사 등을 행해야 하므로 시설비용과 유지 관리 비용이 과도하게 소요되는 등의 문제점이 있었다.Common bulbs used for lighting are generally classified into fluorescent, incandescent, or metallic neon lamps used for industrial purposes, and most of these bulbs are gas discharge tube configurations in which gas is injected into glass tubes. In the case of such a general light bulb, when the gas is leaked due to breakage of the glass tube, it may cause air pollution, and when the brightness is to be brightened, power consumption increases accordingly, and power line construction must be performed accordingly. There were problems such as excessive cost of facility and maintenance.
또한, 비단 조명의 분야 뿐만 아니라, 일반적으로, 전원의 인가 여부, 전기?전자 부품이나 기계적 요소의 동작 여부 또는 상태를 패널에 표시하기 위한 표시 소자(일반적인 조광형 푸시 버튼이나 조광형 램프를 포함)로서 주로 텅스텐 필라멘트 램프가 사용되고 있기도 하다. 이러한 램프는 이를 지지?점등할 수 있는 홀더와, AC 110V 또는 220V의 교류전원을 AC 24V 또는 6.3V로 변환하기 위한 다운트랜스(down-trans), 또는 직류 전원의 경우 권선형 저항기와, 점등체로서 파일롯 램프등 및 소정의 색상을 방사시키기 위한 컬러 글로브(color globe)를 포함하여 구성되고 있다. 이와 같이 구성되는 램프는 휘도는 양호하지만, 램프등이 텅스텐 필라멘트 열선으로 구성되어 있어 램프의 소켓부 접촉 불량, 또는 불규칙한 전원이나 온/오프시의 충격 전압에 의하거나, 장기간 열화로 인하여 그 필라멘트 열선이 단선되는 경우가 빈번하여 빈번한 교환이 요구된다. 또한, 이와 같은 램프는 필라멘트 열선으로부터 발생하는 열로 인하여 컬러 글로브가 변형되거나, 충격 내지는 진동에 의해 램프등 내지는 글로브가 파손되거나, 필라멘트가 단선되기 쉬우며, 구조상 방수, 방폭 등이 전혀 고려되기가 어렵다.In addition, in addition to the field of silk lighting, in general, as a display element (including a general dimming push button or dimming lamp) for displaying on the panel whether or not a power source is applied, whether an electric / electronic component or a mechanical element is operating, or a state, is mainly used. Tungsten filament lamps are also used. These lamps have holders that can support and light them, down-trans for converting AC 110V or 220V AC to 24V or 6.3V, or winding resistors for DC power, and luminaires. And a color globe for emitting a predetermined color as well as a pilot lamp. The lamp constructed as described above has good brightness, but the lamp is composed of tungsten filament heating wires, and the filament heating wires may be caused by poor contact with the socket of the lamp, or by an irregular power supply or impact voltage at the time of on / off or due to prolonged deterioration. This disconnection is frequently required and frequent exchange is required. In addition, such lamps may be deformed due to the heat generated from the filament heating wire, the lamps or the globes may be damaged due to shock or vibration, the filaments may be easily broken, and the waterproofing and explosion proof may be difficult to be considered. .
전술한 조명용 또는 표시용 전구의 문제점을 해소할 대안으로 근자에는 소비전력이 낮은 LED를 이용한 조명등이나 표시등 개발이 제안되고 있다. 즉, 전술한 단점을 보완하기 위해서 조명 장치 등으로서 LED 칩을 사용하기 위한 노력이 시도되고 있는데, LED 칩은 통상적으로 PCB에 실장되어 전력을 인가받아 발광을 하게 된다.As an alternative to solve the problems of the above-mentioned lighting or display bulbs, in recent years, development of lighting lamps or indicators using LEDs with low power consumption has been proposed. In other words, efforts to use the LED chip as a lighting device to compensate for the above-described disadvantages, LED chip is typically mounted on the PCB to receive power to emit light.
LED 칩이란 전자(electron)과 정공(hole)의 결합을 통하여 발광하는 일종의 pn 접합 반도체로서, 예를 들어, 전류의 흐름을 통하여 소수의 전자와 정공으로 이루어지는 캐리어를 만들어 내고, 이들 전자와 정공이 재결합하는 과정에서 방출하는 에너지를 빛으로 방출하는 반도체 소자 중의 하나이다.An LED chip is a kind of pn junction semiconductor that emits light through a combination of electrons and holes. For example, an LED chip generates a carrier composed of a few electrons and holes through the flow of electric current. It is one of the semiconductor devices that emit light emitted by the recombination process as light.
이하, 도 1을 참조하여 통상적인 LED 등(LED lamp)에 대해 설명한다.Hereinafter, a conventional LED lamp will be described with reference to FIG. 1.
도 1은 통상적인 LED 등(LED lamp)의 구조를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the structure of a conventional LED lamp (LED lamp).
LED 칩(110)은 절연소재(125)의 표면 상에 소정의 금속 패턴(121)이 형성된 인쇄 회로 기판(120, PCB; Printed Circuit Board, 이하 '기판'이라고 하는 경우도 있음)의 상부에 실장(mounting; 예를 들어 Die Bonding 방식으로 실장)되어, 상기 LED 칩(110) 및 금속 패턴(121)을 전기적으로 연결하는 와이어(130)에 의하여 회로가 구성되면서 전류를 인가 받아 빛을 방출하게 된다. LED 칩(110)의 개략적인 동작 원리는 전술한 바 있으며, 그 구체적인 동작에 대한 설명은 생략하기로 한다.The
반도체 소자인 LED 칩(110)은 발열을 수반한다. 즉, 전자와 정공이 만나면서 발생하는 에너지가 모두 빛으로 변환되는 것이 바람직하지만 실제로는 에너지의 상당 부분이 열에너지의 형태로 변환되기 때문에 이러한 열을 효율적으로 방출할 필요가 있다.The
즉, 열은 상기 LED 칩(110)과 금속 패턴(121)을 전기적으로 연결하는 상기 와이어(130)의 단선을 초래하기도 하며, 열로 인하여 상기 LED 칩(110)의 열화를 야기하기도 한다.That is, heat may cause disconnection of the
이와 같이 방열 효과의 높고 낮음은 발광 효율과 정비례하기 때문에 충분한 발광 효과를 위해서는 그에 상응하는 방열 구조가 뒷받침되어야 하나, 종래의 LED 칩 실장 구조에서는 LED 칩(110)에서 발생한 열이 PCB(120) 상의 한정된 금속 패턴(121)을 통해서만 방출되므로 방열 효과가 낮아서 결국 충분한 밝기의 LED 칩을 실장하여 조명(또는 표시) 장치로 사용하는 데에는 한계가 있었다.Since the high and low heat dissipation effect is directly proportional to the luminous efficiency, the corresponding heat dissipation structure must be supported for sufficient light emitting effect. However, in the conventional LED chip mounting structure, heat generated from the
도 2는 금속 PCB를 이용하는 종래의 예를 나타낸다.2 shows a conventional example using a metal PCB.
도시의 편의상 각 층을 분리하여 나타낸 것이며, 실제로는 각 층이 접하고 있다. 이하의 도면에서도 같다.For convenience of illustration, each layer is shown separately, and in fact, each layer is in contact. The same applies to the following drawings.
도 2에서 LED 칩(110)은 그 하면에 LED 방열 패드(210) 및 솔더 접합부(220)를 갖는다. LED 칩(110)의 위에는 필요에 따라, LED 칩(110)에서 방출되는 빛의 색상을 보정하도록 하는 형광체(110-1)가 형성될 수도 있다.In FIG. 2, the
도 1에서는 와이어(130)를 통해 LED 칩(110)과 금속 패턴(121)이 연결되었으나, 도 2에서는, 이와는 다소 다르게, 솔더 접합부(220; 도 1의 와이어(130)의 역할을 함)를 통해 회로 결선부(230; 도 1의 금속 패턴(121)의 역할을 함)와 연결되어 있음을 알 수 있다.In FIG. 1, the
LED 칩(110)의 아래에는 금속 PCB(280)가 존재하는데 금속 PCB(280)는 회로 결선부(230), 접착제 1(240), 절연포(250), 접착제 2(260), 및 금속(270)을 포함하는 개념이다. Below the
도 3은 도 2의 예에 방열판이 부착되는 상태를 나타낸다.3 illustrates a state in which a heat sink is attached to the example of FIG. 2.
도 2에서와 같은 구조체의 아래에 열전달성이 높은 재질(통상 금속)의 방열판을 부착하며 이때 금속 PCB(280)의 금속(270)과 방열판(310)의 사이에는 열 전도성을 높이기 위하여 열 전도성 페이스트(320)를 도포한다. 방열판(310)은 통상적으로 복수의 방열핀을 포함한다.A heat conductive plate of a high heat transfer material (usually a metal) is attached to the bottom of the structure as shown in FIG. 2, wherein a heat conductive paste is disposed between the
FRP PCB, 에폭시 PCB 등도 이용가능하지만 도 2에서와 같이 금속 PCB를 이용하는 이유는, 도 3에서와 같이 방열판(310)을 부착하여 열 방출 효율을 높이기 위함이다.FRP PCB, epoxy PCB and the like are also available, but the reason for using a metal PCB as shown in Figure 2, is to increase the heat dissipation efficiency by attaching the
도 2에서와 같이 표면 실장(surface mount)을 행함에 있어 금속 PCB(280)는 다층 구조를 가짐을 알 수 있다. 즉, 회로 결선부(230; 예를 들어 동박(구리 호일)으로 이루어짐)와 금속(270) 사이에 절연을 위한 절연포(250)가 삽입되어야 하고, 또한 회로 결선부(230)와 절연포(250)를 접착시키기 위한 제1 접착제(240)가 필요하게 되고, 절연포(250)와 금속(270)을 접착시키기 위한 제2 접착제(260)가 필요하게 된다.As shown in FIG. 2, it can be seen that the
이처럼 성질이 다른 물질들이 포함되는데, 이들은 LED가 동작할 때에 발생하는 열을 방열판으로 직접적이고 신속하게 방출시키는 데 장해 요인이 된다.Such dissimilar materials include barriers to the direct and rapid release of heat generated by the LEDs into the heat sink.
이러한 현상은 열저항이라고도 불리우며, 열저항은 다종의 다른 물체를 거치면서 저항값이 늘어나게 되어 LED에서 발생된 열을 방열판 쪽으로 배출하는 데에 방해 요인으로 작용한다.This phenomenon is also called thermal resistance, and the thermal resistance increases as the resistance value increases through various other objects, which interferes with dissipating heat generated from the LED toward the heat sink.
특히 도 3에서처럼 열 전도성 페이스트(320)가 추가되면, 이 역시 다른 물질간의 조합이 되어 다소나마 열저항이 커질 것을 예측할 수 있다.In particular, when the thermally
이상, LED 칩을 이용하는 경우 발생하는 문제점에 대해 기술하였으나, 이는 비단 LED 칩에 대해서만 발생하는 문제는 아니다. 기판 상에 실장되는 다른 거의 모든 회로 소자의 경우에도 전류(또는 전압)의 인가시 부수적으로 열이 발생하게 된다. 그리고 이는 회로 소자와 기판의 연결을 약화시키거나 회로 소자 자체의 특성을 저하시킬 수 있다.In the above, the problem that occurs when using the LED chip has been described, but this is not a problem that occurs only for the LED chip. Almost all other circuit elements mounted on the substrate also generate heat incidentally upon application of current (or voltage). This may weaken the connection between the circuit element and the substrate or reduce the characteristics of the circuit element itself.
본 발명에 따른 인쇄 회로 기판은 적어도 하나의 절연층을 포함하는 중간층;적어도 일부가 전기전자 소자와 전기적으로 연결되도록, 상기 중간층 상에 도전성 물질로 형성된 소정의 패턴을 포함하는 도전층; 도전성 물질로 형성되는 방열층으로서, 상기 도전층과 방열층 사이에는 상기 중간층이 개재되는, 방열층; 및 상기 도전층의 소정의 패턴에 외부 전원이 인가되었을 때 상기 전기전자 소자 중 전류가 흐르지 않는 부분인 절연 부분과 상기 방열층을, 적어도 상기 중간층을 관통하여 연결함으로써, 상기 전기전자 소자에서 발생한 열을 상기 방열층으로 전달하는 하나 이상의 열전달부;를 포함한다.A printed circuit board according to the present invention includes an intermediate layer including at least one insulating layer; a conductive layer including a predetermined pattern formed of a conductive material on the intermediate layer such that at least a portion of the printed circuit board is electrically connected to an electrical and electronic device; A heat dissipation layer formed of a conductive material, wherein the intermediate layer is interposed between the conductive layer and the heat dissipation layer; And heat generated in the electrical and electronic device by connecting the insulation portion and the heat dissipation layer, which are portions in which no current flows, when the external power is applied to a predetermined pattern of the conductive layer, at least through the intermediate layer. It includes; one or more heat transfer unit for transmitting to the heat dissipation layer.
바람직하게는, 상기 열전달부는 상기 중간층, 상기 도전층 및 상기 방열층을 관통함으로써, 상기 전기전자 소자의 절연 부분과, 상기 방열층의 관통된 측면을 직접 연결한다.Preferably, the heat transfer part directly penetrates the intermediate layer, the conductive layer, and the heat dissipation layer, thereby directly connecting the insulating portion of the electrical and electronic device and the penetrating side surface of the heat dissipation layer.
바람직하게는, 상기 열전달부는 상기 중간층을 관통함으로써, 상기 도전층을 거쳐, 상기 전기전자 소자의 절연 부분과, 상기 방열층의 상기 도전층을 향하는 면을 연결한다.Preferably, the heat transfer part penetrates through the intermediate layer, thereby connecting the insulating portion of the electrical and electronic device to the conductive layer of the heat dissipation layer via the conductive layer.
바람직하게는, 상기 열전달부는 상기 중간층 및 상기 도전층을 관통함으로써, 상기 전기전자 소자의 절연 부분과, 상기 방열층의 상기 도전층을 향하는 면을 직접 연결한다.Preferably, the heat transfer part directly penetrates the intermediate layer and the conductive layer to directly connect the insulating portion of the electrical and electronic device with the surface facing the conductive layer of the heat dissipation layer.
바람직하게는, 상기 열전달부는 상기 중간층 및 상기 방열층을 관통함으로써, 상기 도전층을 거쳐, 상기 전기전자 소자의 절연 부분과, 상기 방열층의 관통된 측면을 연결한다.Preferably, the heat transfer part penetrates the intermediate layer and the heat dissipation layer, and connects the insulating portion of the electric and electronic element and the penetrating side surface of the heat dissipation layer via the conductive layer.
바람직하게는, 상기 방열층의 상기 도전층을 향하는 면의 반대쪽 면은 외부를 향한다.Preferably, the surface opposite to the surface facing the conductive layer of the heat dissipation layer faces outward.
바람직하게는, 상기 도전층의 패턴을 형성하는 금속과 상기 방열층을 형성하는 금속은 동일하다.Preferably, the metal forming the pattern of the conductive layer and the metal forming the heat dissipation layer are the same.
바람직하게는, 상기 도전층의 패턴 및 상기 방열층을 형성하는 금속은 구리이다.Preferably, the metal for forming the pattern of the conductive layer and the heat dissipation layer is copper.
바람직하게는, 상기 열전달부는 금속으로 형성된다.Preferably, the heat transfer part is formed of a metal.
바람직하게는, 상기 열전달부를 형성하는 금속은 납이다.Preferably, the metal forming the heat transfer part is lead.
바람직하게는, 상기 방열층과 접촉하는 방열판을 더 구비한다.Preferably, further comprising a heat sink in contact with the heat radiation layer.
바람직하게는, 상기 도전층의 상기 절연층을 향하는 면의 반대쪽 면은 외부를 향한다.Preferably, the opposite side of the surface of the conductive layer facing the insulating layer faces outward.
본 발명에 따른 LED 발광 장치는 상기 인쇄 회로 기판을 포함하며, 전자와 정공의 결합을 통하여 발광하는 LED 칩(Light-Emitting Diode chip)을 상기 전기전자 소자로서 구비한다.The LED light emitting device according to the present invention includes the printed circuit board and includes, as the electric and electronic device, an LED chip (Light-Emitting Diode chip) that emits light through a combination of electrons and holes.
바람직하게는, 상기 도전층의 상기 절연층을 향하는 면의 반대쪽 면은 외부를 향한다.Preferably, the opposite side of the surface of the conductive layer facing the insulating layer faces outward.
바람직하게는, 상기 LED 칩의 절연 부분과, 상기 인쇄 회로 기판의 사이에 개재되는 LED 방열 패드를 더 포함하며, 상기 열전달부는 상기 LED 방열 패드와 상기 방열층을, 적어도 상기 중간층을 관통하여 연결함으로써, 상기 LED 칩에서 발생한 열을 상기 LED 방열 패드를 거쳐 상기 방열층으로 전달한다.Preferably, further comprising an LED heat dissipation pad interposed between the insulating portion of the LED chip and the printed circuit board, wherein the heat transfer unit connects the LED heat dissipation pad and the heat dissipation layer through at least the intermediate layer. The heat generated from the LED chip is transferred to the heat dissipation layer through the LED heat dissipation pad.
바람직하게는, 상기 LED 방열 패드는 금속 재질이며, 상기 도전층 중 상기 도전층의 소정의 패턴에 외부 전원이 인가되었을 때 전류가 흐르지 않는 부분과 접촉하도록 형성된다.Preferably, the LED heat dissipation pad is made of a metal material, and is formed to contact a portion of the conductive layer where no current flows when an external power source is applied to a predetermined pattern of the conductive layer.
바람직하게는, 상기 LED 방열 패드는 적어도 그 일부가 평면에서 보았을 때 상기 LED 칩보다 외측으로 나온 형상이며, 상기 하나 이상의 열전달부 중 적어도 하나는 그 각각의 일측이 상기 LED 방열 패드의 상기 LED 칩보다 외측으로 나온 부분에 형성된다.Preferably, the LED heat dissipation pad has a shape that at least a portion thereof outward from the LED chip when viewed in plan view, at least one of the one or more heat transfer portion is one side of the LED heat dissipation pad than the LED chip of the LED heat dissipation pad It is formed on the part which comes out.
바람직하게는, 상기 방열층과 접촉하는 방열판을 더 구비한다.Preferably, further comprising a heat sink in contact with the heat radiation layer.
본 발명에 따른 인쇄 회로 기판의 제조 방법은 적어도 하나의 절연층을 포함하는 중간층을 형성하는 단계; 적어도 일부가 전기전자 소자와 전기적으로 연결되도록, 상기 중간층 상에 도전성 물질로 형성된 소정의 패턴을 포함하는 도전층을 형성하는 단계; 도전성 물질로 형성되는 방열층으로서, 상기 도전층과 방열층 사이에는 상기 중간층이 개재되는, 방열층을 형성하는 단계; 적어도 상기 중간층을 관통하는 구멍을 형성하는 단계; 및 상기 구멍에 금속을 충진하는 단계;를 포함한다.The method of manufacturing a printed circuit board according to the present invention comprises the steps of forming an intermediate layer including at least one insulating layer; Forming a conductive layer on the intermediate layer, the conductive layer comprising a predetermined pattern formed of a conductive material so that at least a portion thereof is electrically connected to the electrical and electronic device; Forming a heat dissipation layer formed of a conductive material, wherein the intermediate layer is interposed between the conductive layer and the heat dissipation layer; Forming a hole through at least the intermediate layer; And filling a metal into the hole.
바람직하게는, 상기 충진하는 단계의 금속은 납이다.Preferably, the metal of the filling step is lead.
본 발명에 의하면 2 이상의 도전층을 구비하는 다층 기판에 있어서, 회로 소자와 당해 소자가 전기적으로 연결되지 않은 도전층을 연결하기 때문에, 기존의 열저항을 크게 감소시킬 수 있다.According to the present invention, in a multi-layer substrate having two or more conductive layers, since the circuit element and the conductive layer are not electrically connected to each other, the existing thermal resistance can be greatly reduced.
또한, 방열판으로서 사용되는 도전층 즉, 방열층 전체를 통해 방열할 수 있어 소자가 기판과 접촉하는 본래 면적보다 넓은 면적에서 효율적으로 방열할 수 있다.In addition, heat can be radiated through the entire conductive layer used as the heat sink, that is, the heat radiation layer, so that the device can efficiently radiate heat in a larger area than the original area in contact with the substrate.
기판에 별도의 방열판을 부착하는 등과 같이 별도의 공정 없이도, 기판 자체의 도전층을 방열판으로 사용하기 때문에 제조 공정상 편의를 제공한다. Since the conductive layer of the substrate itself is used as the heat sink without a separate process such as attaching a separate heat sink to the substrate, it provides convenience in the manufacturing process.
또한, 열전달부는, 기판에 형성되는 종래의 비아홀(via hole)과 같은 형태에 납과 같은 충진 물질을 채워넣는 방법으로 손쉽게 형성할 수 있어 제조 공정상 편의를 제공한다.In addition, the heat transfer part may be easily formed by filling a filler material such as lead in a form such as a conventional via hole formed on the substrate, thereby providing convenience in the manufacturing process.
도 1은 통상적인 LED 등(LED lamp)의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 금속 PCB를 이용하는 종래의 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 예에 방열판이 부착되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 LED 발광 장치의 일 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 5의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 6(a)는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.
도 6(b)는 도 6(a)의 실시예의 단면도이다.
도 7a는 본 발명에 따른 LED 장치의 일예의 IsoLux 3D 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 7b는 본 발명의 구성에 따르지 않는 LED 장치의 일예의 IsoLux 3D 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 LED 장치의 일예의 조명 레벨을 나타낸다.
도 9은 본 발명에 따른 LED 장치의 일예의 광 강도 분포를 나타내는 도이다.
도 10는 본 발명에 따른 LED 장치의 일예의 광 강도 분포(하위 10%)를 나타내는 도이다.
도 11은 본 발명에 따른 LED 장치의 일예의 광 플럭스 테이블을 나타낸다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional LED lamp (LED lamp).
2 is a cross-sectional view showing a conventional example using a metal PCB.
3 is a cross-sectional view illustrating a state in which a heat sink is attached to the example of FIG. 2.
4 is a cross-sectional view showing an embodiment of an LED light emitting device according to the present invention.
5 (a) to 5 (c) are cross-sectional views showing another embodiment of the present invention.
6 (a) is a plan view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 6B is a cross-sectional view of the embodiment of FIG. 6A.
7A shows
7B shows
8 shows an illumination level of an example of an LED device according to the invention.
9 is a view showing a light intensity distribution of one example of the LED device according to the present invention.
10 is a view showing the light intensity distribution (lower 10%) of an example of the LED device according to the present invention.
11 shows an optical flux table of an example of an LED device according to the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 착안점인 LED 칩을 중심으로 설명할 것이나, 전술한 바와 같이 본 발명은 LED 칩에만 한정되는 것은 아니다. 기판과 전기적으로 연결가능하며, 전류(또는 전압)의 인가시 그 본래의 기능에 부수적으로 열이 발생하는 모든 전기전자 소자에 적용될 수 있을 것이다. 이들은, 예를 들어, LED 칩, 개별 수동 소자, 트랜지스터, IC 등을 포함할 수 있다.The LED chip, which is the focus of the present invention, will be described, but the present invention is not limited to the LED chip as described above. It is electrically connectable with the substrate and may be applied to any electrical and electronic device that generates heat incidentally to its original function upon application of current (or voltage). These may include, for example, LED chips, individual passive devices, transistors, ICs, and the like.
도 4는 본 발명에 따른 LED 발광 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.4 is a view showing an embodiment of an LED light emitting device according to the present invention.
본 발명에 따른 LED 발광 장치는 LED 칩(110)과 양면 기판(400)을 포함한다. LED 칩(110)은 본 발명의 전기전자 소자에 해당하고 양면 기판(400)은 인쇄 회로 기판에 해당한다. 본 발명이 적용되는 인쇄 회로 기판은 후술할 다층 기판이나, 본 실시예는 양면 기판(400)을 이용하고 있기 때문에, 각각 외부를 향하는 도전층(420)과 방열층(440)을 구비한다. 여기에서, 외부를 향한다고 함은, 기판의 가장 실질적인 바깥층에 위치한다는 것으로, 각 도전층(420)과 방열층(440)이 대기에 접하는 경우뿐만 아니라, 도전층(420)을 보호하기 위한 얇은 막이 입혀지는 경우 또는 방열층(440)에 방열판이 부착되는 경우 등을 포함한다. 다시 말해, 인쇄 회로 기판에서 배선층으로서 기능하는 도전층 외에 다소의 다른 층(예를 들어, 보호막)이 부가될 수도 있으나, 도전층(420)과 방열층(440)이 실질적으로 최외각의 층이라는 것을 의미한다.The LED light emitting device according to the present invention includes an
도전층(420)은 인쇄 회로 기판의 상면뿐 아니라, 상면과, 하면인 방열층(440)의 사이에 있으면 족하나, 본 실시예는 양면 기판(400)을 사용하므로 인쇄 회로 기판의 상면에 위치하게 된다.The
도전층(420)과 방열층(440)의 사이에는 절연층을 포함하는 중간층이 개재되어 있다. 즉, 중간층은 하나의 절연층으로 구성될 수도 있고, 하나 이상의 도전층 및/또는 하나 이상의 다른 절연층을 더 포함할 수 있다. 그러나, 본 실시예의 인쇄 회로 기판은 양면 기판(400)이므로 중간층은 하나의 절연층(460)만으로 형성되는 것으로 설명한다.An intermediate layer including an insulating layer is interposed between the
절연층(460)에는 LED 칩(110)의 절연 부분과 방열층(440)을 연결하는 통로인 열전달부(480)가 절연층(460)을 관통하여 형성되어 있다. 전술한 바와 같이, 도시의 편의상 각 층을 분리하여 나타냈으며, 실제로는 각 층이 접하고 있다. 즉, 열전달부(480)가 빈 공간을 포함하여 각 층을 지탱하는 것은 아니다. 이는 이하의 도면에서도 동일하다.In the insulating
본 실시예의 양면 기판(400)을 포함하는 다층 기판은 하나의 배선층에서 이루어지기 어려운 복잡한 회로 배선을 여러 배선층을 이용하여 입체적으로 연결하기 위해 사용되는 것으로, 일반적으로 각 배선층에는 소정의 형태의 패턴이 형성된다.The multilayer board including the double-
그러나, 본 발명에서는 하나의 배선층, 즉, 도전층(420)은 LED 칩을 연결하기 위한 배선층으로 사용하고 있으나, 다른 하나의 배선층인 방열층(440)은 본래의 목적인 전기전자 소자가 연결되는 배선층으로 사용하지 않고, LED 칩(110)의 발열을 위해 사용되고 있다. 이에 대해서는 이하 상세히 설명한다.However, in the present invention, one wiring layer, that is, the
본 실시예에서는, 도전층(420)의 패턴(420a, 420b, 425) 중 패턴(420a, 420b)에는 외부 전원(도시되지 않음)에 의해 전류(또는 전원)가 공급된다. 이 패턴(420a, 420b)에 LED 칩(110)의 솔더 접합부(220)가 연결됨으로써, 외부 전원에 의해 공급되는 전류(또는 전압)가 패턴(420a, 420b)을 통해 LED 칩(110)에 공급된다. 이에 의해 LED 칩(110)이 점등됨과 함께, LED 칩(110)에서 부수적으로 열이 발생하게 된다.In the present embodiment, the current (or power) is supplied to the
그리고, 선택적으로 LED 방열 패드(210)가 LED 칩(110)의 절연 부분과 도전층(420)의 사이에 개재된다. LED 방열 패드(210)가 LED 칩(110)의 절연 부분에 연결 되는 것은 LED 칩(110)의 동작에 영향을 미치지 않게 하기 위함이다. 상세하게는, 패턴(420a, 420b)에 외부 전원을 인가했을 때 LED 칩(110)의 전류가 흐르지 않는 부분에 LED 방열 패드(210)가 접촉된다. 즉, 전류가 흐르는 솔더 접합부(220)와 접촉하지 않도록 LED 방열 패드(210)가 LED 칩(110)에 접촉된다.In addition, an LED
또한, LED 칩(110)의 절연 부분과 접촉되는 LED 방열 패드(210)는 도전층(420) 상에 접촉된다. 이때, 도전층(420) 상이라 함은 평면적으로 보았을 때 패턴(420a, 420b, 425)의 위라는 의미이다. 도전층(420)은 단면에서 보았을 때 패턴(420a, 420b, 425)이 존재하는 부분도 있고 존재하지 않는 부분도 있기 때문에, LED 방열 패드(210)는 패턴(420a, 420b, 425)의 위에 접촉하여 있거나 패턴(420a, 420b, 425)의 사이의 절연층(460)의 위에 접촉하여 있거나, 패턴(420a, 420b, 425) 및 패턴(420a, 420b, 425)의 사이의 절연층(460)에 걸쳐 접촉하여 있을 수 있다.In addition, the LED
본 실시예에서는, LED 방열 패드(210)가 도전층(420) 중 외부 전원에 의해 전류(또는 전원)가 공급되지 않는 패턴(425)에 접촉되어 있다. 따라서, LED 방열 패드(210)가 도전성 물질이더라도 전류(또는 전압)의 흐름을 방해하지 않아 LED 칩(110)의 동작에 영향을 미치지 않는다. LED 방열 패드(210)는 패턴(420a, 420b, 425)의 사이의 절연층(460) 부분에 접촉하여 있어도 좋다.In the present embodiment, the LED
다만, LED 방열 패드(210)가 절연성 물질이라면 패턴(425) 및/또는 패턴(420a, 420b, 425) 사이의 절연층뿐 아니라, 패턴(420a, 420b)에 접촉하여 있어도 LED 칩(110)의 동작에 영향을 미치지 않을 수 있다. 단, 이 경우에는, 일반적으로 LED 방열 패드(210)가 도전성 물질인 경우보다 열전도성이 좋지는 않을 것이다.However, if the LED
이러한 LED 방열 패드(210)는 LED 칩(110)에서 발생한 열이 후술할 열전달부(480)로 전달되는 것을 돕는 역할을 하는 것으로서 선택적인 구성이다. LED 방열 패드(210)가 없다면, LED 칩(110)의 절연 부분은 ⅰ) 패턴(425), 또는 ⅱ) 패턴(420a, 420b, 425)의 사이의 절연층(460), 또는 ⅲ) 패턴(425) 및 패턴(420a, 420b, 425)의 사이의 절연층(460)에 접촉하게 된다.The LED
열전달부(480)는 적어도 중간층, 즉, 본 실시예에서는 절연층(460)을 관통하여 LED 칩(110)의 절연 부분과 방열층(440)을 연결한다. 이에 따라 LED 칩(110)에서 발생한 열이 LED 칩(110)의 절연 부분과 접촉하는 LED 방열 패드(210), 패턴(425) 및 열전달부(480)를 거쳐 방열층(440)을 통해 방출된다.The
열전달부(480)가 없더라도 LED 칩(110)에서 발생한 열은 LED 방열 패드(210) 및, 도전층(420) 중 LED 방열 패드(210)와 접촉하는 패턴(425)으로 빠져나가거나,절연층(460)을 거친 후 방열층(440)으로 빠져나갈 수는 있다. 그러나, 이 경우 LED 방열 패드(210)와 이에 접촉하는 패턴(425)의 면적은 그다지 넓지 않기 때문에 LED 방열 패드(210)와 도전층(460)을 통해 발산할 수 있는 열은 많지 않다(이에 대한 해결책으로서의 실시예에 대하여 도 6a 및 도 6b를 참조하여 후술한다). 또한 전기전도성이 좋지 않은 절연층(460)은 통상적으로 열전도성도 좋지 않기 때문에 보다 넓은 면적을 갖는 방열층(440)으로 전달되는 열 또한 많지 않다.Even without the
따라서, 절연층(460) 중에 절연층보다 열전도성이 높은 물질로 이루어지는 열전달부(480)를 형성함으로써, 방열이 효율적으로 일어나도록 할 수 있다. 이러한 열전달부(480)를 형성하는 물질로서는 금속이 바람직하다. 또한, LED 칩(110)을 인쇄 회로 기판에 솔더링할 때 함께 열전달부(480)를 형성할 수 있도록 상기 열전달부(480)는 납(Pb)으로 형성하는 것이 더욱 바람직하다.Accordingly, by forming the
본 실시예에서 열전달부(480)의 단면은, 열전달부(480)를 통한 열 전달이 가장 효율적으로 일어나도록 LED 방열 패드(210) 즉 LED 칩(110)과 방열층(440)을 직선으로 연결한 형상이나, 별개의 소자나 도전층(420)의 배선 또는 열전달부 등이 존재하는 사정 등에 의해 열전달부(480)의 단면을 직선으로 하지 않아도 좋다.In the present embodiment, the cross section of the
또한, 평면에서 보았을 때, 열전달부(480)의 형상은 예시한 바와 같이, 원 형상이 일반적일 것이나, 사각형, 육각형 등의 다각형 형상이라도 좋다.In the plan view, the shape of the
또한, 전술한 바와 같이, 본 실시예는 2층의 도전층(420, 440)을 구비하는 양면 기판(400)을 예를 들어 설명하고 있으나, 본래의 역할인 배선층으로서 기능하는 도전층 외에, 그 하면에 방열판으로서 기능하는 별개의 도전층을 구비하는, 2층 이상의 도전층을 구비하는 다층 기판이면 족하다. In addition, as described above, the present embodiment has described a double-
또한, 방열판으로서 기능하는 별개의 도전층은 하나 이상일 수 있다. 즉, 기판의 내부에 있는 도전층과 표면에 있는 도전층을 함께 방열판으로서 기능하도록 할 수도 있다.In addition, there may be one or more separate conductive layers that function as heat sinks. In other words, the conductive layer on the inside of the substrate and the conductive layer on the surface may function together as a heat sink.
또한, 본 실시예는 소자부로서 발광 장치인 LED 칩(110)을 예를 들어 설명하고 있기 때문에 LED 칩(110)이 실장되는 도전층(420)이 기판의 표면에 위치하도록 하였으나, 기판의 내부에 위치하는 층에 실장되는 소자와 방열층(440)이 연결되도록 열전달부(480)를 형성할 수도 있다.In addition, since the present embodiment has described the
도 5의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 방열 장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.5 (a) to 5 (c) are views showing another embodiment of the heat dissipation device according to the present invention.
도 4와 같이 열전달부(480)를 형성하더라도, LED 칩(110)에서 발생한 열은 선택적으로 LED 방열 패드(210)를 거치고, 그 재질이 상이한 도전층(420) 및 열전달부(480)을 거친 후 방열층(440)으로 전달되기 때문에 전술한 열저항이 미소하게나마 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 열전달부(480)가 기판의 도전층(420)을 관통하여 형성됨으로써 그 일측이 LED 칩(110) 또는 LED 방열 패드(210)와 직접 접촉하거나(도 5(a) 참조), 기판의 방열층(220)을 관통하여 형성됨으로써 그 타측이 기판의 방열층(440)의 측면과 접촉하거나(도 5(b) 참조), 또는 기판의 도전층(420) 및 방열층(440)을 모두 관통하도록 형성됨으로써 그 일측이 LED 칩(110) 또는 LED 방열 패드(210)와 직접 접촉하고 그 타측이 방열층(440)의 측면과 접촉하도록 할 수 있다(도 5(c) 참조).Even if the
이때, 빗금으로 표현된 열전달부(480)는 열전도성이 좋은 물질로 채워져 있어도 좋고, 내부가 비어있더라도 좋다. At this time, the
또한, 열전달부(480) 중 기판(400)의 외부로 노출되는 부분을 평평하게 도시하였으나, 외부로 볼록하게 형성되어도 좋다. 즉, 도 5(a)의 열전달부(480)의 상면, 도 5(b)의 열전달부(480)의 하면, 도 5(c)의 열전달부(480)의 상면 또는 하면은 단면에서 보았을 때 볼록한 형상이라도 좋다.In addition, although the portion of the
특히, 도 5의 (c)는 LED 칩(110)과 방열층(440)을 직접 연결하므로 열저항이 최소화되어 가장 효율적으로 방열할 수 있을 것이다. 또한 도 5의 (a),(b)는 양면 기판(400)의 제조 과정에서 열전달부(480)를 형성하여야 하는 반면에, 도 5의 (c)는 완성된 양면 기판(400)에 일반적인 스루홀(through hole)을 형성하는 방식으로 도전층(420), 절연층(460) 및 방열층(440)에 한꺼번에 구멍을 뚫고, 그 안에 열전도성이 좋은 물질을 충진하는 방법으로 손쉽게 형성할 수 있다는 제조상의 편의가 제공된다.In particular, (c) of FIG. 5 directly connects the
이때, 충진하는 물질로는 일반적인 솔더링 재료인 납을 사용할 수 있다. 이는 도전층(420)에 LED 칩(110)을 솔더링할 때, 열전달부(480)를 함께 형성할 수 있다는 제조상의 편의를 제공한다. 또한, 열저항이 가장 적어지도록 방열층과 동일한 물질(통상적으로 도전층끼리는 동일한 물질을 사용하므로 도전층과도 동일한 물질), 즉, 일반적으로 배선층의 물질로 사용되는 구리를 사용할 수도 있다. 제조 편의를 위해 납을 사용하느냐, 열저항의 최소화를 위해 구리를 사용하느냐는 사용자의 선택에 달린 문제일 것이다.In this case, as a material to be filled, lead, which is a general soldering material, may be used. This provides manufacturing convenience that the
본 실시예 역시 LED 칩(110)과 양면 기판(400)을 예를 들어 설명했으나, 당업자라면 다른 전기전자 소자 및/또는 다층 기판에 본 발명의 원리를 적용할 수 있음은 자명하다.Although the present embodiment also described the
도 6(a)는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 평면도이고, 도 6(b)는 도 6의 (a)의 실시예의 단면도이다.FIG. 6 (a) is a plan view showing another embodiment of the present invention, and FIG. 6 (b) is a sectional view of the embodiment of FIG. 6 (a).
도 4에서 전술한 바와 같이, 열전달부(480)를 형성하더라도, LED 방열 패드(210)의 면적이 넓지 않으면, 도전층(420) 중 LED 방열 패드(210)와 접촉하는 부분의 면적도 넓지 않게 된다. 따라서, LED 칩(110)에서 발생한 열이 LED 방열 패드(210) 및 도전층(420)으로 빠져나가는 양이 많지 않게 된다.As described above with reference to FIG. 4, even when the
도 6(a)는 본 발명에 따른 인쇄 회로 기판에 LED 방열 패드가 부착된 상태로서, LED 칩(110)이 부착되기 전의 상태이다.6 (a) is a state in which the LED heat dissipation pad is attached to the printed circuit board according to the present invention, and is before the
본 발명에 따른 LED 발광 장치에 사용되는 인쇄 회로 기판은, 도 6(a)에 도시한 바와 같이, LED 칩(110)의 LED 방열 패드로서 기능하는 날개부(600)가 LED 칩(110)의 외측으로 넓게 나와 있다. 즉, 본 실시예의 LED 조명장치는 LED 칩(110)의 절연 부분과 직접 접촉하는 LED 방열 패드(210)뿐 아니라 LED 칩(110)의 절연 부분의 일부와 접촉하면서 LED 칩(110)의 외측으로 넓게 형성된 날개부(600)을 구비한다. 날개부(600)는 최대한 넓게 형성되도록 이웃하는 LED 칩(210)의 날개부(600)를 공유하도록 형성되어 있다. 물론, 날개부(600)는 도전층(420)의 패턴(420a, 420b)에 방해가 되지 않는 범위 내에서 형성될 것이다.In the printed circuit board used in the LED light emitting device according to the present invention, as shown in Fig. 6 (a), the
이에 따라 열전달부(480)가 설치가능한 면적이 넓어져, 평면에서 보았을 때 개개의 열전달부(480)의 면적을 넓히거나 열전달부(480)의 개수를 많게 할 수 있다. 따라서 LED 칩(110)에서 발생한 열을 방열층(440)으로 전달하는 통로 역할을 하는 열전달부(480)의, 평면에서 보았을 때의 면적(복수인 경우 각 면적의 합)이 넓어져, LED 칩(110)에서 발생한 열이 양면 기판(400)의 방열층(440)에서 효율적으로 방출될 수 있다.Accordingly, the area in which the
도 7a는 본 발명에 따른 LED 장치의 일예의 IsoLux 3D 시뮬레이션 결과를 나타낸다.7A shows
동일한 LED 칩을 이용한다고 해도 그 발광 효율 등의 성능이 항상 동일한 것은 아니며, 발광 효율 등의 성능에 영향을 미치는 요인은 여러 가지가 있으나 그 중의 하나가 온도이다. 즉, 방열을 얼마나 효과적으로 하느냐에 따라서 동일한 LED 칩이라도 성능이 달라질 수 있다. Even if the same LED chip is used, the performance of the luminous efficiency and the like is not always the same. There are many factors that affect the performance of the luminous efficiency and the like, but one of them is temperature. In other words, the performance of the same LED chip may vary depending on how effective the heat dissipation is.
도 7a에서는 본 발명에 따른 LED 발광 장치의 발광 효율을 3차원 그래픽으로 표현하고 있다. 도면 상에서 표면이 상방에 있을수록 대체적으로 발광 효율이 좋다고 볼 수 있다.In FIG. 7A, the luminous efficiency of the LED light emitting device according to the present invention is represented by three-dimensional graphics. It can be seen that the luminous efficiency is generally higher as the surface is upward in the figure.
도 7b는 본 발명의 구성에 따르지 않는 LED 장치의 일예의 IsoLux 3D 시뮬레이션 결과를 나타낸다.7B shows
도 7a(본 발명의 구성에 해당됨)와 도 9b(본 발명의 구성에 해당되지 않음)를 비교해 본다. 두 실시예는 스케일이 다소 다르기는 하지만, 발광 효율은 대략의 3차원 형상을 보면 파악할 수 있다. 즉, 도 7a의 형상에 비해서 도 7b의 형상은 위쪽 끝 부분이 뾰족한 편이고, 도 7a의 형상은 상대적으로 위쪽 끝 부분이 뭉툭한 편이다. 이는 본 발명의 구성을 취하면 피크 부분에서 더욱 밝으면서 균일한 광을 방출함을 의미한다. 물론 두 실시예는 스케일이나 휘도 등이 완전히 일치하고 있는 것은 아니므로 아주 자세한 비교까지는 힘들지만, 3차원 형상을 통해서 대략적인 모습을 파악한 것이다.Compare FIG. 7A (corresponding to the configuration of the present invention) and FIG. 9B (not corresponding to the configuration of the present invention). Although the two embodiments are somewhat different in scale, the luminous efficiency can be seen by looking at a rough three-dimensional shape. That is, compared to the shape of FIG. 7A, the upper end portion has a sharp point, and the shape of FIG. 7A has a relatively blunt upper end portion. This means that with the configuration of the present invention it emits light which is brighter and uniform at the peak portion. Of course, the two embodiments are not completely identical in scale, luminance, etc., so it is difficult to make a detailed comparison, but the approximate appearance is obtained through the three-dimensional shape.
도 8은 본 발명에 따른 LED 장치의 일예의 조명 레벨을 나타낸다.8 shows an illumination level of an example of an LED device according to the invention.
도면에서 보는 바와 같이 중앙의 붉은 색을 띠는 부분(주황색까지 포함)이 비교적 균일함을 볼 수 있고, 이는 전술한 바와 같이, 본 발명의 LED 장치의 피크 영역의 발광이 균일하며 효율적임을 의미한다.As shown in the figure, it can be seen that the red part of the center (including orange) is relatively uniform, which means that the light emission of the peak region of the LED device of the present invention is uniform and efficient as described above. .
도 9은 본 발명에 따른 LED 장치의 일예의 광 강도 분포를 나타내는 도이다.9 is a view showing a light intensity distribution of one example of the LED device according to the present invention.
도 9에는 광 강도 분포(Luminous Intensity Distribution)가 나타나 있다. 대략 -45도~+45도의 범위에 걸쳐서 3200~4400cd의 비교적 균일한 광 강도를 얻었음을 확인할 수 있다.9 shows Luminous Intensity Distribution. It can be seen that a relatively uniform light intensity of 3200-4400 cd was obtained over a range of approximately -45 degrees to +45 degrees.
도 10는 본 발명에 따른 LED 장치의 일예의 광 강도 분포(하위 10%)를 나타내는 도이다.10 is a view showing the light intensity distribution (lower 10%) of an example of the LED device according to the present invention.
이 도면은 도 9의 일부 확대도로서 하위 10% 영역의 광 강도 부분을 확대한 것이다.This figure is an enlarged view of a portion of FIG. 9, in which the light intensity portion of the lower 10% region is enlarged.
도 11은 본 발명에 따른 LED 장치의 일예의 광 플럭스 테이블을 나타낸다.11 shows an optical flux table of an example of an LED device according to the present invention.
광 플럭스(luminous flux)는 어떤 면의 단위면적을 단위시간 동안에 통과하는 빛에너지를 인간의 눈에 비치는 감각에 의해 측정한 것으로서, 본 발명의 구성에 의한 LED 장치의 일예의 광 플럭스는 대략 15도~55도의 범위에서 균일한 것을 알 수 있으며, 이러한 LED 가 반복 설치되는 경우, 상당히 넓은 면적에 균일한 광 플럭스를 제공하는 고효율의 장치를 얻을 수 있을 것이다.The luminous flux is a measure of the light energy passing through a unit area of a surface for a unit of time in the human eye, and the light flux of an example of the LED device according to the configuration of the present invention is approximately 15 degrees. It can be seen that it is uniform in the range of ˜55 degrees, and when such LEDs are repeatedly installed, a highly efficient device that provides a uniform light flux in a fairly large area can be obtained.
이상, 소자부로서 LED 칩(110)을 중심으로 설명하였으나, 부수적으로 열을 발생시키는 저항, 커패시터, 인덕터 등의 다른 모든 회로 소자에 적용될 수 있음은 자명하다.As described above, the
또한, 양면 기판(400)을 중심으로 설명하였으나, 본 발명이 적용되는 기판은 도전층이 2층 이상인 다층 기판이라도 좋다.In addition, although demonstrated centering on the double-
위에서는 특정의 예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 첨부의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 본질적인 사상 내에서 가능함은 물론이다. 본 발명의 기본 사상을 벗어나지 않는 한, 그 외의 다양한 변형도 본 발명의 범주에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Although specific examples have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and many modifications are possible within the essential spirit of the present invention as set forth in the appended claims by those skilled in the art. Of course. Various other modifications should be considered to be within the scope of the present invention, without departing from the basic spirit of the invention.
110: LED 칩
110-1: 형광체
210: LED 방열 패드
220: 솔더 접합부
230: 회로 결선부
240: 제1 접착제
250: 절연포
260: 제2 접착제
270: 금속
280: (금속) PCB
310: 방열판
320: 열 전도성 페이스트
400: 양면 기판
420: 도전층
420a, 420b, 425: 패턴
440: 방열층
460: 절연층
480: 열전달부
600: 날개부110: LED chip
110-1: phosphor
210: LED heat dissipation pad
220: solder joint
230: circuit connection
240: first adhesive
250: insulation cloth
260: second adhesive
270: metal
280: PCB (metal)
310: heat sink
320: thermally conductive paste
400: double-sided board
420: conductive layer
420a, 420b, 425: pattern
440: heat dissipation layer
460: insulation layer
480: heat transfer unit
600: wing
Claims (21)
적어도 일부가 전기전자 소자와 전기적으로 연결되도록, 상기 중간층 상에 도전성 물질로 형성된 소정의 패턴을 포함하는 도전층;
도전성 물질로 형성되는 방열층으로서, 상기 도전층과 방열층 사이에는 상기 중간층이 개재되는, 방열층; 및
상기 도전층의 소정의 패턴에 외부 전원이 인가되었을 때 상기 전기전자 소자와 상기 방열층을, 적어도 상기 중간층을 관통하여 연결함으로써, 상기 전기전자 소자에서 발생한 열을 상기 방열층으로 전달하는 하나 이상의 열전달부;
를 포함하는 인쇄 회로 기판과,
전자와 정공의 결합을 통하여 발광하는 LED 칩(Light-Emitting Diode chip)을 상기 전기전자 소자로서 구비하는 LED 발광 장치로서,
상기 LED 칩과, 상기 인쇄 회로 기판의 사이에 개재되는 LED 방열 패드를 더 포함하며,
상기 열전달부는 적어도 상기 중간층을 관통하여 상기 LED 방열 패드와 상기 방열층을 연결함으로써, 상기 LED 칩에서 발생한 열을 상기 LED 방열 패드를 거쳐 상기 방열층으로 전달하고,
상기 LED 방열 패드는 적어도 그 일부가 평면에서 보았을 때 상기 LED 칩보다 외측으로 나온 형상이며,
상기 하나 이상의 열전달부 중 적어도 하나는, 평면에서 보았을 때 상기 LED 칩보다 외측으로 나온 상기 LED 방열 패드의 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.An intermediate layer including at least one insulating layer;
A conductive layer comprising a predetermined pattern formed of a conductive material on the intermediate layer such that at least a portion of the conductive layer is electrically connected to the electrical and electronic device;
A heat dissipation layer formed of a conductive material, wherein the intermediate layer is interposed between the conductive layer and the heat dissipation layer; And
One or more heat transfers to transfer heat generated in the electrical and electronic device to the heat dissipating layer by connecting the electrical and electronic device and the heat dissipation layer through at least the intermediate layer when an external power source is applied to a predetermined pattern of the conductive layer. part;
Printed circuit board comprising a,
An LED light emitting device comprising as an electric and electronic device a LED chip (Light-Emitting Diode chip) that emits light through a combination of electrons and holes,
Further comprising a LED heat dissipation pad interposed between the LED chip and the printed circuit board,
The heat transfer part connects the LED heat dissipation pad and the heat dissipation layer through at least the intermediate layer, thereby transferring heat generated from the LED chip to the heat dissipation layer through the LED heat dissipation pad,
The LED heat dissipation pad has a shape at least partially outward from the LED chip when viewed in plan,
At least one of said one or more heat transfer parts is formed in a portion of said LED heat dissipation pad that comes out from said LED chip in plan view.
상기 열전달부는 상기 중간층을 관통함으로써, 상기 도전층을 거쳐, 상기 전기전자 소자의 절연 부분과, 상기 방열층의 상기 도전층을 향하는 면을 연결하는 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.The method of claim 1,
And the heat transfer portion penetrates through the intermediate layer to connect the insulating portion of the electrical and electronic element to the surface facing the conductive layer of the heat dissipation layer via the conductive layer.
상기 열전달부는 상기 중간층 및 상기 방열층을 관통함으로써, 상기 도전층을 거쳐, 상기 전기전자 소자의 절연 부분과, 상기 방열층의 관통된 측면을 연결하는 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.The method of claim 1,
And the heat transfer part penetrates the intermediate layer and the heat dissipation layer, thereby connecting the insulating portion of the electric and electronic element and the penetrating side surface of the heat dissipation layer via the conductive layer.
상기 방열층의 상기 도전층을 향하는 면의 반대쪽 면은 외부를 향하는 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.The method of claim 1,
The opposite side of the surface of the heat dissipation layer toward the conductive layer is directed toward the outside.
상기 도전층의 패턴을 형성하는 금속과 상기 방열층을 형성하는 금속은 동일한 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.The method according to any one of claims 1, 3, 5 and 6,
And a metal forming the pattern of the conductive layer and a metal forming the heat dissipating layer are the same.
상기 도전층의 패턴 및 상기 방열층을 형성하는 금속은 구리인 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.The method of claim 7, wherein
The pattern of the said conductive layer and the metal which forms the said heat radiating layer are LED light emitting apparatuses characterized by the above-mentioned.
상기 열전달부는 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.The method according to any one of claims 1, 3, 5 and 6,
LED is characterized in that the heat transfer portion is formed of a metal.
상기 열전달부를 형성하는 금속은 납인 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.10. The method of claim 9,
The LED light-emitting device, characterized in that the metal forming the heat transfer portion is lead.
상기 방열층과 접촉하는 방열판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.The method according to any one of claims 1, 3, 5 and 6,
And a heat sink in contact with the heat radiation layer.
상기 도전층의 상기 절연층을 향하는 면의 반대쪽 면은 외부를 향하는 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.The method according to any one of claims 1, 3, 5 and 6,
And a surface opposite to the surface of the conductive layer facing the insulating layer faces outward.
상기 LED 방열 패드는 금속 재질이며, 상기 도전층 중 상기 도전층의 소정의 패턴에 외부 전원이 인가되었을 때 전류가 흐르지 않는 부분과 접촉하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.The method of claim 1,
The LED heat dissipation pad is made of a metal material, and the LED light emitting device, characterized in that formed in contact with the portion of the conductive layer does not flow current when external power is applied to a predetermined pattern of the conductive layer.
상기 LED 방열 패드는 다른 LED 발광 장치의 LED 방열 패드와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 LED 발광 장치.The method of claim 1,
And the LED heat dissipation pad is connected to the LED heat dissipation pad of another LED light emitting device.
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