KR101902254B1 - Heat radiating substrate for high power LED - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a heat radiating substrate for a high output light emitting diode (LED) to minimize delamination between metal layers and enhance a thermal conductivity. According to the present invention, the heat radiating substrate for a high output LED comprises: a first metal layer made of metal selected from molybdenum, molybdenum-copper alloy, tungsten, and tungsten-copper alloy; a second metal layer having one surface formed on both surfaces of the first metal layer, and made of metal selected from copper, copper alloy, aluminum, and aluminum alloy; a third metal layer having one surface formed on the other surface of the second metal layer, and made of metal selected from nickel, nickel alloy, cobalt, cobalt alloy, zinc, zinc alloy, tin, and tin alloy; and a fourth metal layer having one surface formed on the other surface of the third metal layer, and made of metal selected from gold, gold alloy, silver, silver alloy, and platinum alloy.

Description

고출력 LED용 방열 기판{Heat radiating substrate for high power LED}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a heat-

본 발명은 금속층간 박리현상을 최소화 할 수 있으며, 열전도율을 향상시킬 수 있는 고출력 LED용 방열 기판에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a heat dissipation substrate for a high output LED capable of minimizing the phenomenon of delamination between metal layers and improving the thermal conductivity.

조명의 광출력을 높이기 위해서는 LED에 높은 전력을 인가해야하나, LED에 전력을 높이 인가할수록 발열량이 높아져 효율이 떨어지게 된다. 이때, 발생된 열은 방출되지 못하면 LED 소자의 온도를 상승시키며, LED 소자의 수명을 저하시키게 된다.In order to increase the light output of the illumination, high power must be applied to the LED, but the higher the power is applied to the LED, the higher the heating value becomes, and the efficiency becomes lower. At this time, if the generated heat is not released, the temperature of the LED element is raised and the lifetime of the LED element is lowered.

이에 따라, LED 소자 내부에서 발생하는 열을 배출하기 위해 LED 칩 뒤에 방열판을 부착하거나, LED 칩의 패키지 바닥에 열전도 특성이 좋은 재료를 사용하여 LED 소자 내부의 열을 외부로 방출하는 방식이 적용되고 있다.Accordingly, a method of attaching a heat sink to the back of the LED chip to discharge the heat generated inside the LED chip, or using a material having a good thermal conduction characteristic at the bottom of the package of the LED chip to discharge the heat inside the LED chip to the outside have.

최근에는 방열효율을 증가시키기 위해 LED 소자에 전원을 공급하는 금속제 리드프레임의 형태를 변형시키거나, 금속제 기판을 사용하는 등 다양한 방식이 연구 개발되고 있다.In recent years, a variety of methods have been researched and developed, for example, by changing the shape of a metal lead frame that supplies power to an LED element to increase heat radiation efficiency, or by using a metal substrate.

일반적으로 LED 기판으로 사파이어 기판이 사용되고 있으나, 사파이어 기판은 열전도성이이 우수하지 않으며, 열에 의해 변형되어 뒤틀리거나 파손될 위험이 있다. 이에 따라, 우수한 열전도성, 열에 의한 뒤틀림이나 휨이 적은 금속제 방열기판 즉, 메탈 기판이 사용되고 있다.In general, a sapphire substrate is used as an LED substrate, but a sapphire substrate is not excellent in thermal conductivity, and is deformed by heat and is liable to be twisted or broken. Accordingly, a metallic radiator plate, that is, a metal substrate, which has excellent thermal conductivity and little distortion or warp caused by heat, is used.

이와 관련하여 한국 공개특허공보 제10-2014-0086373호에서는 몰리브덴으로 이루어지는 코어재의 양면에 열전도성이 우수한 다층의 금속층을 코팅한 형태의 LED용 웨이퍼에 대해 개시하고 있다. In this regard, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0086373 discloses an LED wafer in which a multilayered metal layer having excellent thermal conductivity is coated on both sides of a core material made of molybdenum.

하지만, 상기와 같은 선행문헌의 경우 몰리브덴층의 양면에 열전도율이 비교적 낮은 니켈이 도금되어 있어 방열특성이 좋지 못하다는 문제점이 있다. However, in the prior art described above, nickel having a relatively low thermal conductivity is plated on both sides of the molybdenum layer, resulting in poor heat dissipation characteristics.

또한, 몰리브덴의 표면에 구리를 코팅할 경우, 몰리브덴과 구리의 밀착성이 좋지 못해 몰리브덴층 및 구리층간의 박리현상 또는 들뜸현상이 발생한다는 문제점이 있다. In addition, when copper is coated on the surface of molybdenum, the adhesion between molybdenum and copper is not good, resulting in peeling or peeling between the molybdenum layer and the copper layer.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 열전도율을 향상시킬 수 있음과 동시에 코팅된 금속층간의 박리현상을 최소화할 수 있는 고출력 LED용 방열기판을 제시하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heat dissipating plate for a high output LED which can improve the thermal conductivity and minimize peeling between coated metal layers.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고출력 LED용 방열 기판은 몰리브덴으로 이루어진 제1 금속층, 일면이 상기 제1 금속층의 양면에 각각 형성되며, 구리로 이루어진 제2 금속층, 일면이 상기 제2 금속층의 타면에 각각 형성되며, 아연으로 이루어진 제3 금속층 및 일면이 상기 제3 금속층의 타면에 각각 형성되며, 금으로 이루어진 제4 금속층을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a heat dissipation substrate for a high output LED, including: a first metal layer made of molybdenum; a second metal layer having one surface formed on both surfaces of the first metal layer, A third metal layer formed on the other surface, and a fourth metal layer formed on the other surface of the third metal layer, the fourth metal layer being made of gold.

이때, 상기 제2 금속층은 스퍼터링 방식으로 상기 제1 금속층의 양면에 각각 코팅되는 것을 특징으로 한다.In this case, the second metal layer is coated on both surfaces of the first metal layer by a sputtering method.

삭제delete

또한, 상기 제2 금속층의 구리는 탄소가 함유되어 있으며, 상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층의 양면을 구리로 스퍼터링 코팅된 후, 상기 스퍼터링으로 코팅된 층에 탄소가 함유된 구리 금속층이 도금되어 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the copper of the second metal layer contains carbon, and the second metal layer is formed by sputtering both surfaces of the first metal layer with copper, plating a copper metal layer containing carbon in the layer coated by sputtering Is formed.

그리고 상기 제3 금속층의 아연은 실리콘카바이드가 함유되어 있는 것을 특징으로 한다.And zinc of the third metal layer contains silicon carbide.

삭제delete

상기 제4 금속층의 표면 조도(Ra)는 0.03μm이하인 것을 특징으로 한다. And the surface roughness (Ra) of the fourth metal layer is 0.03 탆 or less.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 고출력 LED용 방열 기판은 몰리브덴층의 양면에 열전도율이 높은 구리를 스퍼터링 방식으로 증착시킴으로써 몰리브덴층과 구리층 사이의 밀착력을 향상시킴과 동시에 방열 기판의 열전도율을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, the heat dissipation substrate for a high output LED according to the present invention can improve the adhesion between the molybdenum layer and the copper layer by depositing copper having a high thermal conductivity on both sides of the molybdenum layer by sputtering, There is an advantage that the thermal conductivity can be improved.

도 1은 본 발명에 따른 고출력 LED용 방열 기판의 단면을 나타낸 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section of a heat-radiating substrate for a high-output LED according to the present invention. FIG.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the technical concept of the present invention, are incorporated in and constitute a part of the specification, and are not intended to limit the scope of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 고출력 LED용 방열 기판의 단면을 나타낸 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 고출력 LED용 방열기판은 제1 금속층, 제2 금속층, 제3 금속층 및 제 4 금속층을 포함한다.1 is a cross-sectional view showing a cross section of a heat-dissipating substrate for a high-output LED according to the present invention. As shown in FIG. 1, a high-power LED radiator plate according to the present invention includes a first metal layer, a second metal layer, a third metal layer, and a fourth metal layer.

제1 금속층(100)은 몰리브덴, 몰리브덴-구리합금, 텅스텐, 텅스텐-구리합금에서 선택되는 금속으로 이루어져있다. 제1 금속층(100)은 방열 기판(1)의 중심이 되는 베이스 금속층으로 열전도율이 높으며, 열팽창계수가 낮은 금속을 활용하는 것이 바람직하다. The first metal layer 100 is made of a metal selected from molybdenum, molybdenum-copper alloy, tungsten, and tungsten-copper alloy. The first metal layer 100 is preferably a base metal layer serving as a center of the heat dissipation substrate 1, and it is preferable to use a metal having a high thermal conductivity and a low thermal expansion coefficient.

몰리브덴은 열전도율은 300K에서 138W/(mK)이고, 열팽창계수는 25℃에서 4.8 ㅅm/(mㅇK)이다. 텅스텐의 열전도율은 300K에서 173W/(mK)이고, 열팽창계수는 25℃에서 4.5 ㅅm/(mㅇK)이므로 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 이들의 구리합금은 열전도율이 높고 열팽창률이 낮아 방열판으로 사용하기 적합하다. 하지만, 텅스텐은 고가의 금속이므로 비교적 가격이 저렴한 몰리브덴을 사용하는 것이 바람직하다.Molybdenum has a thermal conductivity of 138W / (mK) at 300K and a thermal expansion coefficient of 4.8mm / (mK) at 25 ℃. Molybdenum (Mo), tungsten (W) and their copper alloys have a high thermal conductivity and a high coefficient of thermal expansion, because the thermal conductivity of tungsten is 173 W / (mK) at 300 K and the thermal expansion coefficient is 4.5 mS / It is suitable for use as a low heat sink. However, since tungsten is an expensive metal, it is preferable to use molybdenum which is relatively inexpensive.

그리고 제2 금속층(200)은 일면이 제1 금속층(100)의 양면에 각각 형성된다. 즉, 제1 금속층(100)의 양면에 코팅된다. 이때, 제2 금속층(200)은 제1 금속층(100)보다 열전도율이 높은 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 중에서 선택되는 금속으로 이루어진다. (구리의 열전도율: 401W/mK, 알루미늄의 열전도율: 237W/mK, 300K기준). 제2 금속층(200)은 제1 금속층(100)보다 열전도율이 높은 금속을 활용하므로 제1 금속층(100)을 통해 전달되는 열을 더 효율적으로 방출할 수 있게 된다.The second metal layer 200 is formed on both surfaces of the first metal layer 100. That is, the first metal layer 100 is coated on both sides. At this time, the second metal layer 200 is made of a metal having a thermal conductivity higher than that of the first metal layer 100, such as copper, a copper alloy, aluminum, or an aluminum alloy. (Thermal conductivity of copper: 401 W / mK, thermal conductivity of aluminum: 237 W / mK, based on 300 K). Since the second metal layer 200 utilizes a metal having a higher thermal conductivity than the first metal layer 100, the heat transmitted through the first metal layer 100 can be more efficiently discharged.

그리고 제2 금속층(200)은 열전도율이 높은 구리를 사용하는 것이 가장바람직하며, 열전도율을 더 향상시키기 위해 구리 코팅 시, 탄소(흑연)을 첨가하여 코팅할 수 있다.The second metal layer 200 is preferably made of copper having a high thermal conductivity. In order to further improve the thermal conductivity, the copper can be coated by adding carbon (graphite).

또한, 구리 및 알루미늄은 몰리브덴 또는 텅스텐에 대한 도금층 형성이 어려운 바, 제1 금속층(100)과의 박리를 방지하고 밀착력을 향상시키기 위해 제2 금속층(200)은 스퍼터링 방식으로 코팅되는 것이 바람직하다. 스퍼터링 방식으로 제1 금속층(100)의 양면을 코팅하는 경우에는 탄소가 함유된 형태로 코팅층을 형성할 수 없으므로, 제1 금속층(100)의 양면을 스퍼터링으로 코팅한 후, 스퍼터링으로 형성된 층을 도금 하지층으로 하여, 추가로 탄소가 함유된 금속층을 형성할 수 있다.In addition, since it is difficult to form a plating layer on molybdenum or tungsten, it is preferable that the second metal layer 200 is coated by a sputtering method in order to prevent peeling with the first metal layer 100 and to improve adhesion. When both surfaces of the first metal layer 100 are coated by the sputtering method, since the coating layer can not be formed in a form containing carbon, both surfaces of the first metal layer 100 are coated by sputtering, and then the layer formed by sputtering is plated As a base layer, a metal layer containing carbon can be further formed.

또한, 제1 금속층(100)의 양면은 건식 표면처리 후 제2 금속층(200)이 도금으로 형성될 수 있다. 도금으로 제2 금속층(200)을 코팅하는 경우, 제1 금속층(100) 및 제2 금속층(200)간의 박리현상이 발생할 수 있으므로, 이를 최소화 하고자 제2 금속층(200)이 도금으로 형성되는 경우에는 제1 금속층(100)의 양면을 전처리 해주는 것이 바람직하며, 이때 건식 표면처리로는 플라즈마 에칭처리 해주는 것이 바람직하다. In addition, both surfaces of the first metal layer 100 may be formed by plating the second metal layer 200 after the dry surface treatment. When the second metal layer 200 is coated by plating, peeling may occur between the first metal layer 100 and the second metal layer 200. If the second metal layer 200 is formed by plating in order to minimize the peeling phenomenon It is preferable to pre-treat both surfaces of the first metal layer 100. In this case, it is preferable to perform the plasma etching treatment for the dry surface treatment.

한편, 제2 금속층(200)은 코팅 된 후, 제3 금속층(300)과의 밀착성을 향상시키기 위해 표면을 화학적으로 처리하는 과정을 거친다. 이때, 제2 금속층(200)은 알칼리 침지 탈지액에 온도 50도 처리 시간 10분이상 침지하여 표면 이물질을 제거한 후, 가성소다 50~200g/L, 상온에서 전류 밀도 5~20A/dm2, 10~200초간 전해 탈지 후 1~10% 황산, 또는 염산에서 표면 활성화 처리된다.Meanwhile, after the second metal layer 200 is coated, the surface of the second metal layer 200 is chemically treated to improve adhesion with the third metal layer 300. At this time, the second metal layer 200 is immersed in the alkali-immersion degreasing solution at a temperature of 50 ° C. for 10 minutes or longer to remove surface foreign substances, After electrolytic degreasing for 200 seconds, surface activation treatment is performed in 1 to 10% sulfuric acid or hydrochloric acid.

제3 금속층(300)은 일면이 제2 금속층(200)의 타면에 각각 형성된다. 즉, 샌드위치 형상으로 제2 금속층(200)의 타면에 형성된다. 이때, 제3 금속층(300)은 제2 금속층(200) 타면에 도금으로 형성되며, 니켈, 니켈합금, 코발트, 코발트 합금, 아연, 아연합금, 주석, 주석합금 중에서 선택되는 금속으로 이루어진다. 제3 금속층(300)은 접착층 및 금속 보호층으로 사용될 제4 금속층(400)과 제2 금속층(200)간의 밀착성을 향상을 향상시키고 금속층간의 박리를 방지하기 위한 것으로 다른 도금의 하지로서 용이한 니켈을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 이때, 열전도율을 높이기 위해 아연을 도금할 수 있으며 아연 도금 시, 도금액에 전도율이 높은 실리콘카바이드를 첨가하여 도금할 수 있다. The third metal layer 300 is formed on the other surface of the second metal layer 200. That is, on the other surface of the second metal layer 200 in a sandwich shape. The third metal layer 300 is plated on the other surface of the second metal layer 200 and is formed of a metal selected from the group consisting of nickel, nickel alloy, cobalt, cobalt alloy, zinc, zinc alloy, tin and tin alloy. The third metal layer 300 is for improving the adhesion between the fourth metal layer 400 and the second metal layer 200 to be used as the adhesive layer and the metal protective layer and for preventing peeling between the metal layers, It is most preferable to use nickel. At this time, zinc can be plated to increase the thermal conductivity, and in case of galvanizing, silicon carbide having high conductivity can be added to the plating liquid.

한편 제3 금속층(300)은 도금 하지로서 도금되는 것이므로 제2 금속층(200)보다 얇게 도금된다.On the other hand, the third metal layer 300 is plated with a plating base so that it is plated thinner than the second metal layer 200.

한편, 제3 금속층(300)에 니켈이 무전해 도금될 때는 균일한 도금막을 형성하기 위한 도금액으로 Nickel Sulfate 0.05~0.20mol, Sodium Hypophoshite 0.05~0.2mol, Sodium Acetate 0.01~0.10mol를 투입 후 나머지 증류수로 1L 제조한 용액을 사용하되, 도금 시, 온도를 90℃ 상승시킨 고 pH 측정 후 10% H2SO4로 pH 5까지 보정 후, 10~15분 무전해 도금 실시하는 것이 바람직하다.On the other hand, when nickel is electrolessly plated on the third metal layer 300, 0.05 to 0.20 mol of Nickel Sulfate, 0.05 to 0.2 mol of sodium hypophoshite and 0.01 to 0.10 mol of sodium acetate are added as a plating solution for forming a uniform plating film, , It is preferable to carry out electroless plating for 10 to 15 minutes after adjusting the pH to 5 with 10% H2SO4 after measuring a high pH at which the temperature is raised by 90 DEG C at the time of plating.

그리고, 제3 금속층(300)에 니켈이 전해 도금 될 때는, 균일한 도금막을 형성하기 위해 도금액으로는 Nickel sulfamate 300~450g, Nickel chloride 20~30g, Boric acid 30~45g 와, wetting agent, Anti-pitter, Brightener를 1~5ml 첨가한 후, 나머지를 증류수로한 1L용액을 사용한다. 그리고 45 ~ 55 ℃의 온도에서 펄스전류를 활용하여 전기도금 하되, 전류밀도 는 2~10ASD, 주파수 1k ~ 2kHz, Duty ratio 60~70%, Peak current 6ASD 의 조건에서 도금하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조건에서 전기 도금된 니켈층의 평균두께는 2.32㎛이며, 표준편차 : 0.09㎛로 매우 균일하게 도금되는 것으로 나타났다.When nickel is electroplated on the third metal layer 300, 300 to 450 g of Nickel sulfamate, 20 to 30 g of Nickel chloride, 30 to 45 g of Boric acid, and a wetting agent, Anti- Add 1 to 5 ml of pitter and brightener, and use the other 1 L of distilled water. It is preferable to perform electroplating using a pulse current at a temperature of 45 to 55 ° C under the conditions of a current density of 2 to 10 ASD, a frequency of 1 k to 2 kHz, a duty ratio of 60 to 70% and a peak current of 6 ASD. Under these conditions, the average thickness of the electroplated nickel layer was 2.32 탆, and the standard deviation was 0.09 탆, indicating that it was plated very uniformly.

제4 금속층(400)은 보호 금속층 및 접착층으로, 제4 금속층(400) 상측 및 하측에 적층된 제1 금속층(100) 내지 제3 금속층(300)을 보호하고, LED소자와 접합 시, 접착층의 역할을 한다. 따라서 제 4금속층은 제3 금속층(300)의 타면에 각각 도금되며, 샌드위치 형상으로 제4 금속층(400)의 내측으로 제1 금속층(100) 내지 제3 금속층(300)이 도금되어 있다. The fourth metal layer 400 protects the first metal layer 100 to the third metal layer 300 stacked on the upper and lower sides of the fourth metal layer 400 with a protective metal layer and an adhesive layer, It plays a role. Accordingly, the fourth metal layer is plated on the other surface of the third metal layer 300, and the first metal layer 100 to the third metal layer 300 are plated on the inner side of the fourth metal layer 400 in a sandwich shape.

이때, 제4 금속층(400)은 반응성이 낮은 금, 금 합금, 은, 은 합금, 백금 합금 중에서 선택되는 금속으로 이루어지며, 상기 금속들은 고가의 금속들이며, 단순히 코팅 및 접착을 위해 도금되므로 제4 금속층(400)은 제3 금속층(300)에 비해 두께가 얇은 것이 바람직하다. 열전도율을 향상시키기 위해서는 은을 사용하는 것이 가장 바람직하다.In this case, the fourth metal layer 400 is made of a metal selected from gold, gold alloy, silver, silver alloy and platinum alloy having low reactivity. The metals are expensive metals and are simply plated for coating and adhesion. The metal layer 400 is preferably thinner than the third metal layer 300. In order to improve the thermal conductivity, it is most preferable to use silver.

그리고 제4 금속층(400)에 금이 도금될 때는 균일한 도금막을 형성하기 위해 도금액으로는 KAu 12~15 g, citric acid 90~115g, cobalt sulfate(or accetate)0.1 g을 첨가한 후 나머지를 증류수로한 1L용액을 사용한다. 이때, 용액의 pH는 3.6에서 4.7 사이 인 것이 바람직하다. 그리고 40 ~ 65 ℃의 온도에서 펄스전류를 활용하여 전기도금 하되, 전류밀도 1~2ASD, 주파수 1k ~ 2kHz, Duty ratio 60~70%, Peak current 1.5ASD 의 조건에서 도금하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조건에서 전기 도금된 니켈층의 평균두께는 0.26㎛이며, 표준편차 : 0.09㎛로 매우 균일하게 도금되는 것으로 나타났다.When gold is plated on the fourth metal layer 400, 12 to 15 g of KAu, 90 to 115 g of citric acid and 0.1 g of cobalt sulfate (or accetate) are added as a plating solution to form a uniform plating film, 1 L solution is used. At this time, the pH of the solution is preferably between 3.6 and 4.7. It is preferable to perform electroplating using a pulse current at a temperature of 40 to 65 ° C under the conditions of a current density of 1 to 2 ASD, a frequency of 1 k to 2 kHz, a duty ratio of 60 to 70%, and a peak current of 1.5 ASD. Under these conditions, the average thickness of the electroplated nickel layer was 0.26 占 퐉 and the standard deviation was 0.09 占 퐉, which was found to be very uniformly plated.

한편, 제 금속층 및 제4 금속층(400)은 도금을 통해 형성될 수 있으므로, 제3 금속층(300) 및 제4 금속층(400)의 도금 시, 도금액에 방열 기판(1)의 열전도율을 향상시킬 수 있는 첨가제를 첨가할 수 있다. 이때 도금액에 첨가되는 첨가제로 열전도율이 높은 흑연 및 실리콘 카바이드가 사용될 수 있다.Since the metal layer and the fourth metal layer 400 can be formed by plating, the thermal conductivity of the heat dissipating substrate 1 can be improved by plating the third metal layer 300 and the fourth metal layer 400 Additives may be added. At this time, graphite and silicon carbide having high thermal conductivity may be used as an additive added to the plating solution.

즉, 방열 기판(1)의 열전도율을 높이기 위해 제3 금속층(300) 및 제4 금속층(400)을 도금하기 위한 도금액에는 흑연 및 실리콘카바이드가 분산되어 있다. That is, graphite and silicon carbide are dispersed in the plating liquid for plating the third metal layer 300 and the fourth metal layer 400 in order to increase the thermal conductivity of the heat dissipation substrate 1.

한편, 제4 금속층(400)의 표면 조도(Ra)는 0.03μm이하이다. 이는 방열판의 반사율을 향상시키기 위한 것으로, LED의 광효율을 향상시킬 수 있다. 이때, 제4 금속층(400)의 표면 조도를 낮추기 위해 외부로 노출되는 제4 금속층(400)의 표면은 화학적 및 기계적 연마작업이 수행된다. 이때, 표면조도 0.03μm은 일반적인 거울의 표면조도와 같은 수치로, 제4 금속층(400)의 표면 조도가 0.03μm를 초과하게 되면 LED의 방열 기판(1)으로 방출되는 빛을 충분히 반사하지 못하므로 광효율이 떨어질 우려가 있다.On the other hand, the surface roughness Ra of the fourth metal layer 400 is 0.03 탆 or less. This is for improving the reflectance of the heat sink, and can improve the light efficiency of the LED. At this time, the surface of the fourth metal layer 400 exposed to the outside in order to lower the surface roughness of the fourth metal layer 400 is chemically and mechanically polished. If the surface roughness of the fourth metal layer 400 exceeds 0.03 m, the light emitted to the heat radiation substrate 1 of the LED can not be sufficiently reflected There is a possibility that the light efficiency is lowered.

제1 금속층(100), 제2 금속층(200), 제3 금속층(300) 및 제4 금속층(400)의 금속 종류에 따른 방열기판의 열전도율을 실험한 내용은 아래와 같다.Experimental results of the thermal conductivity of the radiating plate according to the metal types of the first metal layer 100, the second metal layer 200, the third metal layer 300 and the fourth metal layer 400 are as follows.

<실험예1><Experimental Example 1>

본 실험예 1에서는 본 발명에 따른 고출력 LED용 방열 기판의 제1 금속층과 제2 금속층사이에 니켈층의 도금여부에 따른 열전도율을 실험하였다.In Experimental Example 1, the thermal conductivity of the first and second metal layers of the heat-radiating substrate for a high-output LED according to the present invention was tested according to plating of the nickel layer.

본 실험예 1에서는 제1 금속층으로 몰리브덴 및 텅스텐을 사용하였고, 제2 금속층은 구리, 제3 금속층은 니켈, 제4 금속층은 금을 사용한 방열 기판(실시예 1, 실시예 2)과, 제1 금속층 및 제2 금속층 사이에 니켈층을 도금한 방열 기판(실시예 3)과, 니켈층을 도금한 방열기판의 열전도율을 향상시키기 위해 제2 금속층 및 제3 금속층을 구리 합금 및 니켈합금을 사용한 방열기판(실시예 4)에 대해 열전도율을 측정하였다. 이때, 열전도율은 열전도율 측정기(Checker HC-10)를 사용하여 측정하였다.In Experimental Example 1, molybdenum and tungsten were used as the first metal layer, the heat dissipation substrate (Examples 1 and 2) using copper as the second metal layer, nickel as the third metal layer and gold as the fourth metal layer, (Example 3) in which a nickel layer was plated between a metal layer and a second metal layer, and a radiator plate using a copper alloy and a nickel alloy to improve the thermal conductivity of the radiator plate plated with a nickel layer, Plate (Example 4) was measured for thermal conductivity. At this time, the thermal conductivity was measured using a thermal conductivity meter (Checker HC-10).

제1 금속층The first metal layer 니켈층Nickel layer 제2 금속층The second metal layer 제3 금속층The third metal layer 제4 금속층The fourth metal layer 열전도율
(W/mK)Thermal conductivity
(W / mK) 실시예 1Example 1 MoMo -- CuCu NiNi AuAu 281.8281.8 실시예 2Example 2 WW -- CuCu NiNi AuAu 288.3288.3 실시예 3Example 3 MoMo NiNi CuCu NiNi AuAu 244.8244.8 실시예 4Example 4 MoMo NiNi Cu-CCu-C Ni-WNi-W AuAu 274.2274.2

상기 표 1에 기재된 바와 같이, 제1 금속층 및 제2 금속층 사이에 니켈층이 도금된 방열 기판의 경우, 실시예1 및 실시예 2에 비해 열전도율이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 4의 경우 열전도율을 높이기 위해 구리에 탄소를 첨가하였으며, 니켈-텅스텐 합금을 사용했음에도 불구하고 실시예1 보다 열전도율이 낮게 측정되었다.As shown in Table 1, it was confirmed that the thermal conductivity of the heat dissipation substrate plated with the nickel layer between the first metal layer and the second metal layer was lower than that of the first and second embodiments. Particularly, in the case of Example 4, carbon was added to copper in order to increase the thermal conductivity, and the thermal conductivity was measured to be lower than that of Example 1, despite the use of nickel-tungsten alloy.

이에 따라, 방열 기판의 열전도율을 향상시키고자 하는 경우, 제1 금속층에 니켈층을 도금하는 것보다, 제1 금속층의 양면에 구리를 코팅시키는 것이 바람직함을 알 수 있다.Accordingly, when it is desired to improve the thermal conductivity of the heat dissipation substrate, it is preferable to coat copper on both sides of the first metal layer, rather than plating a nickel layer on the first metal layer.

<실험예 2><Experimental Example 2>

본 실험예 2에서는 본 발명에 따른 고출력 LED용 방열 기판의 제2 금속층 및 제3 금속층의 합금화에 따른 열전도율을 실험하였다.In Experimental Example 2, the thermal conductivity according to the alloying of the second metal layer and the third metal layer of the heat dissipating substrate for a high output LED according to the present invention was experimented.

제1 금속층으로는 몰리브덴을 사용하고, 제2 금속층으로는 구리를 사용하고, 제3 금속층으로는 니켈을 사용하고, 제4 금속층으로 금을 사용하였으며(실시예 5), 제2 금속층에 탄소가 함유된 구리를 사용한 방열 기판(실시예 6)과, 제3 금속층에 니켈-텅스텐 합금을 사용한 방열 기판(실시예 7)의 열전도율을 측정하였다. 이때, 열전도율은 열전도율 측정기(Checker HC-10)를 사용하여 측정하였다.Molybdenum was used for the first metal layer, copper was used for the second metal layer, nickel was used for the third metal layer, and gold was used for the fourth metal layer (Example 5) The heat conductivity of the heat dissipation substrate (Example 6) using copper contained in the third metal layer and the heat dissipation substrate (Example 7) using the nickel-tungsten alloy in the third metal layer were measured. At this time, the thermal conductivity was measured using a thermal conductivity meter (Checker HC-10).

제1 금속층The first metal layer 제2 금속층The second metal layer 제3 금속층The third metal layer 제4 금속층The fourth metal layer 열전도율
(W/mK)Thermal conductivity
(W / mK) 실시예 5Example 5 MoMo CuCu NiNi AuAu 288.3288.3 실시예 6Example 6 MoMo Cu-CCu-C NiNi AuAu 304.6304.6 실시예 7Example 7 MoMo CuCu Ni-WNi-W AuAu 289.4289.4

상기 표 2에 기재된 바와 같이, 제2 금속층을 탄소가 함유된 구리합금을 쓰는 것이 가장 열전도율이 높게 나온 것을 확인할 수 있었다. 니켈-텅스텐 합금을 사용한 경우에도 열전도율이 증가하였으나, 탄소가 함유된 구리합금을 사용한 것보다는 낮은 수치였다.As shown in Table 2, it was confirmed that the use of a copper alloy containing carbon as the second metal layer resulted in the highest thermal conductivity. The use of nickel-tungsten alloy also increased the thermal conductivity, but it was lower than that of the copper alloy containing carbon.

이에 따라, 제2 금속층에는 탄소가 함유된 구리를 사용하는 것이 방열 기판의 열전도율을 극대화할 수 있다는 것을 알 수 있다.Thus, it can be seen that the use of copper containing carbon in the second metal layer can maximize the thermal conductivity of the heat dissipation substrate.

<실험예 3><Experimental Example 3>

본 실험예 3에서는 본 발명에 따른 고출력 LED용 방열 기판의 제3 금속층으로 니켈대신 아연, 아연합금, 주석을 사용함에 따른 열전도율을 실험하였다.In Experimental Example 3, the thermal conductivity of the third metal layer of the heat-radiating substrate for a high-output LED according to the present invention was tested by using zinc, zinc alloy, and tin instead of nickel.

제1 금속층으로는 몰리브덴을 사용하고, 제2 금속층으로는 구리를 사용하고, 제3 금속층으로 아연(실시예 8), 아연-실리콘카바이드(실시예 9), 구리-아연 합금(실시예 10), 주석(실시예11)사용하고, 제 4 금속층으로는 금을 사용하였다. 아연-실리콘카바이드(실시예 9)를 사용하는 경우에는 열전도율을 극대화하기 위해 제4 금속층으로 은을 사용하였다. (Example 8), zinc-silicon carbide (Example 9) and copper-zinc alloy (Example 10) were used as the first metal layer, the first metal layer, the second metal layer, , And tin (Example 11) were used, and gold was used as the fourth metal layer. In the case of using zinc-silicon carbide (Example 9), silver was used as the fourth metal layer in order to maximize the thermal conductivity.

제1 금속층The first metal layer 제2 금속층The second metal layer 제3 금속층The third metal layer 제4 금속층The fourth metal layer 열전도율
(W/mK)Thermal conductivity
(W / mK) 실시예 1Example 1 MoMo CuCu ZnZn AuAu 274.4274.4 실시예 2Example 2 MoMo CuCu Zn-SiCZn-SiC AgAg 301.5301.5 실시예 3Example 3 MoMo CuCu Cu-ZnCu-Zn AuAu 279.3279.3 실시예 4Example 4 MoMo Cu-CCu-C SnSn AuAu 267.2267.2

상기 표 3에 도시된 바와 같이, 제3 금속층으로 아연을 사용하면, 니켈을 사용한 것보다 열전도율이 향상되는 것을 확인할 수 있었으며, 특히 아연-실리콘카바이드 합금을 사용하며, 제4 금속층으로 은을 사용하는 경우 열전도율이 매우 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 제3 금속층으로 주석을 사용하는 경우, 열전도율이 향상되기는 하나, 아연에 비해 높은 수치는 아닌 것으로 확인되었다.As shown in Table 3, it was confirmed that the use of zinc as the third metal layer improves the thermal conductivity as compared with the use of nickel. In particular, zinc-silicon carbide alloy is used, and silver is used as the fourth metal layer It is confirmed that the thermal conductivity is very high. When tin was used as the third metal layer, it was confirmed that the thermal conductivity was improved but not higher than that of zinc.

이에 따라, 제3 금속층으로 아연-실리콘카바이드 합금을 사용하면서, 제4 금속층으로 은을 사용하는 것이 열전도율을 극대화할 수 있다는 것을 알 수 있다.Thus, it can be seen that using a zinc-silicon carbide alloy as the third metal layer while using silver as the fourth metal layer can maximize the thermal conductivity.

이에 따라, 제2 금속층은 코팅될 때, 탄소를 첨가하여 코팅되며, 제3 금속층은 실리콘 카바이드가 첨가된 도금액을 활용하여 도금되는 방열 기판의 열전도율을 극대화할 수 있다는 것을 알 수 있다.As a result, it can be seen that when the second metal layer is coated, carbon is added to coat the third metal layer, and the thermal conductivity of the heat dissipation substrate plated using the plating solution to which silicon carbide is added is maximized.

상기 실험예들은 예시일 뿐이며, 제2 금속층 및 제3 금속층에는 열전도율을 향상시키기 위해 다양한 첨가제가 첨가될 수 있다.The above experimental examples are merely examples, and various additives may be added to the second metal layer and the third metal layer to improve the thermal conductivity.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1: 방열 기판
100: 제1 금속층
200: 제2 금속층
300: 제3 금속층
400: 제4 금속층1:
100: first metal layer
200: second metal layer
300: third metal layer
400: fourth metal layer

Claims (8)

몰리브덴으로 이루어진 제1 금속층;
일면이 상기 제1 금속층의 양면에 각각 형성되며, 구리로 이루어진 제2 금속층;
일면이 상기 제2 금속층의 타면에 각각 형성되며, 아연으로 이루어진 제3 금속층;및
일면이 상기 제3 금속층의 타면에 각각 형성되며, 금으로 이루어진 제4 금속층;을 포함하며,
상기 제2 금속층의 구리는 탄소가 함유되어 있으며,
상기 제3 금속층의 아연은 실리콘카바이드가 함유되어 있으며,
상기 제2 금속층은 스퍼터링 방식으로 상기 제1 금속층의 양면에 각각 코팅되며,
상기 제2 금속층은 상기 제1 금속층의 양면을 구리로 스퍼터링 코팅된 후, 상기 스퍼터링으로 코팅된 층에 탄소가 함유된 구리 금속층이 도금되어 형성되는 것을 특징으로 하는 고출력 LED용 방열 기판.
A first metal layer made of molybdenum;
A second metal layer formed on both sides of the first metal layer, the second metal layer being made of copper;
A third metal layer formed on the other surface of the second metal layer, the third metal layer being made of zinc;
And a fourth metal layer formed on the other surface of the third metal layer, the fourth metal layer being made of gold,
Wherein the copper of the second metal layer contains carbon,
The zinc of the third metal layer contains silicon carbide,
The second metal layer is coated on both surfaces of the first metal layer by a sputtering method,
Wherein the second metal layer is formed by sputter-coating both surfaces of the first metal layer with copper, and then plating a copper metal layer containing carbon on the sputtered layer.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제4 금속층의 표면 조도(Ra)는 0.03μm이하인 것을 특징으로 하는 고출력 LED용 방열 기판.The method according to claim 1,
And the surface roughness (Ra) of the fourth metal layer is 0.03 占 퐉 or less. 삭제delete
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