KR102155605B1 - 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 pcb 기판을 구비한 led 등기구 - Google Patents

용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 pcb 기판을 구비한 led 등기구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED 소자가 탑재되는 PCB 기판을 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트로 제작하여 내식성 및 가공성이 우수하고 방열 능력을 향상시키도록 한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구에 관한 것으로서, 일면이 개구되고 내부공간을 갖는 본체 케이스와, 상기 본체 케이스 내부에 설치되어 광을 발생하는 다수의 LED 소자를 탑재한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트로 구성된 PCB 기판과, 상기 본체 케이스의 개구면에 결합되어 상기 LED 소자를 보호함과 더불어 상기 LED 소자에서 발생된 광을 외부로 조사하는 투명한 소재로 이루어진 커버와, 상기 본체 케이스의 내부 또는 외부에 구성되어 상기 LED 소자(221)를 구동하기 위한 전원을 공급하는 컨버터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구{LED luminaire with melt aluminum plating heat-radiating plate PCB board}
본 발명은 LED 등기구에 관한 것으로, 특히 내식성 및 가공성이 우수한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트를 PCB 기판으로 사용하여 전체적인 무게와 LED 소자의 수명을 향상시키도록 한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구에 관한 것이다.
일반적으로 사무실이나 가정 또는 각종 매장 등의 천장에는 실내를 밝게 비추기 위한 등기구가 설치되는 것인데, 상기와 같은 등기구는 기존의 천정 직착등이나 천정 매다는 등에 비하여 천정면에 밀착 및 매입 설치되어 있으므로 실내 공간 전체를 사용할 수 있다는 점에서 유리한 면을 갖고 있는 것이고, 실내 공간을 침해하지 아니하므로 등기구에 의한 시야 간섭을 주지 않는 특징을 연출하게 된다.
이에 따라 상기와 같은 등기구는 가정 내 국소 부분에 대한 조명 또는 매장 내 하이라이트 조명을 위해 설치되거나 반복적인 연속 배열 설치를 통해 실내 전체 공간에 대한 조명이 이루어지도록 하고 있는 것이다.
이러한 등기구는 통상적으로 천정 내에 삽입 상태로 고정되는 매입본체와 상기 매입본체에 결합되어 실내로 노출되도록 한 커버체로 이루어지고, 상기 매입본체의 내부에는 광원이 결합되는 것으로 근자에 들어서는 점등 효율이 우수하고 사용수명이 뛰어난 LED 소자가 적용되고 있는 것이다.
또한, 상기와 같은 커버체의 내측 상부에는 반투명의 투광판이 안치되어 있어 상기 투광판에 의해 LED 소자의 점등 빛이 무수히 난반사되도록 하여 고른 상태로의 점등이 이루어지도록 하는 것은 물론 상기 반투명의 투광판으로 인해 LED 소자의 광원이 직접적으로 시야에 노출되는 것을 방지하고 있는 것이다.
특히, 상기와 같은 매입본체의 양측부에는 스프링 탄지구 등에 의한 고정수단이 결합되어 있어 매입본체를 실내측으로부터 천정 마감재의 설치공으로 밀어넣은 상태에서 상기의 고정수단을 통해 상기 매입본체가 천정 마감재에 탄력적으로 고정되도록 함에 따라 매입본체에 대한 간편한 고정 설치가 이루어질 수 있도록 한 것이며, 상기 매입본체를 인위적인 힘에 의해 강제로 잡아당겨 손쉽게 분리할 수 있도록 만들어져 있는 것이다.
그러나, 상기와 같은 LED 등기구는 LED 소자의 광원을 적용하게 되면서 LED 소자의 발열 특성으로 인해 점등시 고온으로 발열되는 문제점을 갖고 있는 것이고, 상기와 같은 LED 소자의 발열로 인해 LED 소자의 수명이 저하되거나 점등 효율이 저하되는 현상이 발생하게 되므로 대부분의 LED 천정 매입등은 매입본체에 대하여 다양한 형태의 방열수단을 구비함에 따라 이를 통해 상기 LED 소자에서 발생된 열기가 빠르게 방출될 수 있도록 하고 있다.
예컨데, 상기와 같은 매입본체는 방열 효율이 우수한 알루미늄 등의 소재를 이용하여 제작하고, 매입본체의 측부 및 상부 외면에 대하여 반복 배열 형태로 돌출되는 방열핀을 형성함에 따라 방열면적의 증대를 통해 가열되는 매입본체의 열기를 빠르게 방출시킬 수 있도록 하고 있는 것이다.
이와 같은 방열 대책으로 인해 상기와 같은 LED 등기구는 설계된 혹은 예측한 점등 효율 및 사용 수명을 유지할 수 있는 것이다.
그러나, 상기와 같은 매입본체 자체의 방열수단이 단순히 방열면적을 증대시키는 것에 지나지 않아 실질적인 방열 효과가 지극히 미약한 수준에 이르고 있는 것이고, 방열 효과에 비하여 LED 소자에서의 열기가 더 높은 경우에는 여전히 고온의 발열으로 인해 LED 소자의 점등 효율 및 사용 수명이 저하되는 문제점을 갖고 있는 것이 현실이다.
또한, 방열면적을 증대시키기 위해 형성한 방열핀으로 인해 오히려 천정 매입등의 전체 크기가 지나치게 커지게 되므로 일정한 규격을 요구하는 매입등의 치수에 부합되지 못하는 경우가 발생하게 되었다.
이에 천정 마감재로부터 천정 슬래브 저면까지의 간격이 충분하지 못한 경우에는 높이진 크기의 매입등을 적용하지 못하는 경우가 발생하게 될 것이므로 단순히 방열핀의 크기를 키운다는 것은 실질적이고 근본적인 방열 대책이 되지 못하는 것이므로, LED 등기구에서 보다 실질적이고 효율적인 방열 대책이 절실하게 요구되고 있는 실정인 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 LED 소자가 탑재되는 PCB 기판을 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트로 제작하여 내식성 및 가공성이 우수하고 방열 능력을 향상시키도록 한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트를 PCB 기판으로 사용함으로써 별도의 방열수단을 삭제하여 전체적으로 무게를 줄이도록 한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구는 일면이 개구되고 내부공간을 갖는 본체 케이스와, 상기 본체 케이스 내부에 설치되어 광을 발생하는 다수의 LED 소자를 탑재한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트로 구성된 PCB 기판과, 상기 본체 케이스의 개구면에 결합되어 상기 LED 소자를 보호함과 더불어 상기 LED 소자에서 발생된 광을 외부로 조사하는 투명한 소재로 이루어진 커버와, 상기 본체 케이스의 내부 또는 외부에 구성되어 상기 LED 소자를 구동하기 위한 전원을 공급하는 컨버터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, LED 소자가 탑재되는 PCB 기판을 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트로 제작하여 내식성 및 가공성이 우수하고 방열 능력을 향상시킬 수 있다.
둘째, 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트를 PCB 기판으로 사용함으로써 별도의 방열수단을 삭제하여 전체적으로 LED 등기구의 무게를 줄일 수 있다.
셋째, LED 등기구가 고내식성, 고내열성 및 열전도성이 뛰어난 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트를 PCB 기판으로 사용함으로써, 알루미늄 등의 금속 히트싱크의 면적 감소, 등기구의 방열면적 감소시킬 수 있으면서도 우수한 병열 효과를 얻을 수 있다.
넷째, 등기구 본체의 외함으로 고내식성, 고내열성, 고내구성을 갖는 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트로 제작함으로써 등기구의 원가 및 방열 능력을 향상시킬 수 있다.
다섯째, 도금층 표면의 산화 알루미늄 부동태 피막의 형성으로 내식성 우수 하고 400℃의 고온에 장시간 노출되어도 도금층 외관의 손상 및 열에 의한 변색을 미연에 방지할 수 있다.
여섯째, 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트가 금속이나 고내식성, 고내열성 및 열전도성이 우수하기 때문에 세라믹스 등으로 이루어진 LED 칩을　납땜하여 탑재했을 경우 열 사이클(CYCLE)의 열 충격이 적고 땜납 크랙 부분을 미연에 방지할 수 있다.
일곱째, 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트로 이루어진 PCB기판 두께가 0.4~0.5mm로 구성되어 있어 LED의 열을 외부로 빠르게 전달 할 수 있는 LED 인쇄 회로기판을 제공하여 LED의 수명과 성능을 향상 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구를 나타낸 분해 사시도
도 2는 도 1의 LED 등기구에서 PCB 기판위에 탑재된 LED 소자를 나타낸 도면
도 3은 도 2의 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트를 나타낸 단면도
도 4 내지 도 8은 도 2의 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판의 제조방법을 나타낸 공정 단면도
도 9 및 도 10은 종래와 본 발명에 의한 PCB 기판에 대한 내식성과 염수 분무에 대한 부식성을 비교한 도면
도 11은 도 2의 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트를 나타낸 사진
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구를 나타낸 분해 사시도이다.
본 발명에 의한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구는 도 1에 도시된 바와 같이, 일면이 개구되고 내부공간을 갖는 본체 케이스(210)와, 상기 본체 케이스(210)의 내부에 설치되어 광을 발생하는 다수의 LED 소자(221)를 탑재한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트로 구성된 PCB 기판(220)과, 상기 본체 케이스(210)의 개구면에 결합되어 상기 LED 소자(221)를 보호함과 더불어 상기 LED 소자(221)에서 발생된 광을 외부로 조사하는 투명한 소재로 이루어진 커버(230)와, 상기 본체 케이스(210)의 내부 또는 외부에 구성되어 상기 LED 소자(221)를 구동하기 위한 전원을 공급하는 컨버터(240)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 본체 케이스(210)는 상기 PCB 기판(220)으로 구성된 용융 알루미늄 도금 플레이트로 구성되어 상기 LED 소자(221)의 발광시 발생된 열을 상기 PCB 기판(220)과 함께 효과적으로 방열함으로써 별도의 방열수단을 구비하지 않아도 되기 때문에 등기구의 자체 무게를 줄일 수가 있을 뿐만 아니라 LED 소자의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 고내식성, 고내열성, 고내구성을 갖는 용융 알루미늄 도금 플레이트를 본체 케이스(210) 및 PCB 기판(220)을 구비함으로써 별도의 방열수단을 하지 않아도 되기 때문에 LED 등기구의 원가를 절감할 수 있다.
상기 LED 소자(221)를 열전도율이 우수한 용융 알루미늄 도금 플레이트로 구성된 PCB 기판(220)에 일정한 간격을 갖도록 배치하여 사용할 경우 열전도율이 좋아 방열 효과를 극대화할 수가 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 LED 등기구는 예를 들면, 5W, 10W, 20W, 25W, 30W, 50W, 70W, 100W, 125W, 180W, 200W의 형광등, 가로등, 터널등, 보안등, 투광등에 적용하여 사용할 수가 있다.
도 2는 도 1의 LED 등기구에서 PCB 기판위에 탑재된 LED 소자를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, PCB 기판(220)은 용융 알루미늄계 도금강재(100)와, 상기 도금강재(100)위에 형성된 프리프레그(prepreg)용 절연층(180)과, 상기 절연층(180)위에 형성된 동박(190)을 포함하여 구성된다.
그리고 상기 동박(190)상에 반사 및 절연을 위한 반사층(222)이 형성되고, 상기 반사층(222)위에 솔더볼(223)을 통해 LED 소자(221)가 부착된다.
여기서, 상기 용융 알루미늄계 도금강재(100)는 이후 도 3에서 보다 구체적으로 설명한다. 즉, 도금강재(100)는 탄소강재(110), 제 1, 제2 합금층(120, 130), 제 1, 제 2 도금층(140, 150), 제 1, 제 2 코팅층(160, 170)으로 구성되어 있다.
아울러 상기 용융 알루미늄계 도금강재(100)와 절연층(180) 및 동박(190)은 PCB 기판(220)의 베이스로서 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트이다.
도 3은 도 2의 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트를 나타낸 단면도이다.
상기 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트는 도 3에 도시된 바와 같이, 탄소강재(110)와, 상기 탄소강재(110)의 상면 및 배면에 각각 형성된 제 1, 제 2 합금층(120, 130)과, 상기 제 1, 제 2 합금층(120, 130)의 표면에 각각 형성된 용융 Al-Si계 제 1, 제 2 도금층(140, 150)과, 상기 제 1, 제 2 도금층(140, 150)의 표면에 각각 형성되는 제 1, 제 2 코팅층(160, 170)과, 상기 제 1 코팅층(160)상에 형성되는 절연층(180)과, 상기 절연층(180)상에 형성되는 동박(190)을 포함하여 이루어진다.
한편, 상기 동박(190)상에 회로패턴들이 형성되고 상기 회로패턴을 포함한 전면을 도금 처리하여 PCB 기판이 제작된다.
여기서, 상기 탄소강재(110)는 C, Si, Mn, P, S, Al의 합금 원소를 포함하는 강판 또는 강선재로 이루어진다.
한편, 상기 탄소강재(110)의 표면에는 Al이 2중량% 내지 20중량% 고용된 Al 농화층이 구비될 수 있다.
상기 제 1, 제 2 합금층(120, 130)은 상기 탄소강재(110)의 도금성을 향상시키기 위해 형성된 것으로서, FeAl2, FeAl3 및 FeAl5 중 1종 이상의 Fe-Al계 합금으로 이루어져 있다.
상기 제 1, 제 2 합금층(120, 130)내의 Fe의 함량은 45~60중량%이다. 만약, Fe ?t량이 45중량% 미만인 경우, Fe-Al계 합금상이 탄소강재 표면에 전체적으로 균일하게 형성되지 못할 우려가 있으며, 반면 60중량%를 초과할 경우 Fe-Al계 금속간 화합물 중 FeAl2, FeAl3 및 FeAl5 이외의 합금상이 형성될 우려가 있다.
뿐만 아니라 상기 제 1, 제 2 합금층(120, 130)은 Fe-Al-Si계 합금으로 이루어질 수도 있다. 이때 상기 Si 함량은 5~20중량%인 것이 바람직하다. 만약, Si 함량이 5중량% 미만인 경우 Fe-Al-Si 3원계 합금상을 형성하는데 필요한 Si 함량에 미달하여 합금상이 형성되지 못할 우려가 있으며, 반면 20중량%을 초과할 경우 Fe-Al-Si 3원계 합금상을 형성하는데 필요한 Si함량에 초과하여 Si가 독립적인 상을 형성하여 도금층의 취성을 높여 성형시 가공성이 저하되는 문제점이 발생할 우려가 있다.
상기 용융 Al-Si계 제 1, 제 2 도금층(140, 150)은 Al이 40~150g/㎡이 함유되어 있고, 각각 0.4~0.5㎜의 두께로 형성된다.
상기 제 1, 제 2 코팅층(160, 170)은 크롬(Cr)이나 크롬 프리(Cr free)를 코팅하여 부식이나 수분의 침입을 방지함으로써 변색을 방지하고 내식성을 향상시킬 수 있다.
상기 절연층(180)은 프리프레그(prepreg)의 경우 열전도도가 0.4W/m.K로서, 상기 절연체(180)의 두께가 낮을수록 열 방산성이 좋아지지만 내전압성이 낮아지기 때문에 본 발명은 80~100㎛의 두께로 형성된다.
상기 절연층(180)은 2KV 이상의 절연강화를 위해 에폭시 또는 페놀 계열의 수지를 사용한다. 이때 상기 절연체(180)는 세라믹 재질을 사용할 수 있는데, 상기 세라믹 재질은 방열은 우수하나 절연이 1.5 KV로서 에폭시 계열의 수지보다 절연 능력이 떨어진다.
상기 동박(190)은 10~30㎛의 두께로 형성된다. 상기 동박(190)상에 탑재되어 발광하는 LED 칩에서 발생된 열을 상기 동박(190)을 포함한 방열 플레이트로 방열됨으로써 별도의 방열판의 부착을 생략하거나 방열판의 두께 및 부피를 효과적으로 줄일 수 있다.
이때 상기 방열 플레이트는 인쇄회로기판의 베이스로 사용되고, 방열 플레이트 위에 동박이 적층되고 패턴을 통해 인쇄회로기판이 구성된다.
따라서 PCB 기판의 베이스로 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트로 제조함으로써 우수한 방열성능을 갖는 인쇄회로기판에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판은 일반적인 금속 인쇄회로기판 보다 현저하게 가벼운 중량을 가지므로, 전도 및 방열 성능을 향상시키면서도 슬림화, 경량화될 수 있어, 각종 LED 등기구에 더욱 광범위하게 적용될 수 있다.
뿐만 아니라 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판의 배면에 별도의 방열판을 부착하는 것을 생략하여 전체적인 LED 등기구의 무게를 줄임과 함께 원가를 줄일 수가 있다.
도 4 내지 도 8은 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.
상기 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판의 제조방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 탄소강재(110)를 준비한다.
여기서, 상기 탄소강재(110)는 C, Si, Mn, P, S, Al의 합금 원소를 포함하는 강판 또는 강선재로 이루어진다.
한편, 상기 탄소강재(110)의 표면에는 Al이 2중량% 내지 20중량% 고용된 Al 농화층이 구비될 수 있다.
이어서, 상기 탄소강재(110)의 상면 및 배면에 각각 제 1, 제 2 합금층(120, 130)을 형성한다.
여기서, 상기 제 1, 제 2 합금층(120, 130)은 상기 탄소강재(110)의 도금성을 향상시키기 위해 형성된 것으로서, FeAl2, FeAl3 및 FeAl5 중 1종 이상의 Fe-Al계 합금으로 이루어져 있다.
상기 제 1, 제 2 합금층(120, 130)내의 Fe의 함량은 45~60중량%이다. 만약, Fe ?t량이 45중량% 미만인 경우, Fe-Al계 합금상이 탄소강재 표면에 전체적으로 균일하게 형성되지 못할 우려가 있으며, 반면 60중량%를 초과할 경우 Fe-Al계 금속간 화합물 중 FeAl2, FeAl3 및 FeAl5 이외의 합금상이 형성될 우려가 있다.
뿐만 아니라 상기 제 1, 제 2 합금층(120, 130)은 Fe-Al-Si계 합금으로 이루어질 수도 있다. 이때 상기 Si 함량은 5~20중량%인 것이 바람직하다. 만약, Si 함량이 5중량% 미만인 경우 Fe-Al-Si 3원계 합금상을 형성하는데 필요한 Si 함량에 미달하여 합금상이 형성되지 못할 우려가 있으며, 반면 20중량%을 초과할 경우 Fe-Al-Si 3원계 합금상을 형성하는데 필요한 Si함량에 초과하여 Si가 독립적인 상을 형성하여 도금층의 취성을 높여 성형시 가공성이 저하되는 문제점이 발생할 우려가 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제 1, 제 2 합금층(120, 130)의 표면에 각각 형성된 용융 Al-Si계 제 1, 제 2 도금층(140, 150)을 형성한다.
여기서, 상기 용융 Al-Si계 제 1, 제 2 도금층(140, 150)은 Al이 40~150g/㎡이 함유되어 있고, 각각 0.4~0.5㎜의 두께로 형성한다.
이어서, 상기 제 1, 제 2 도금층(140, 150)을 표면으로부터 40~50% 두께만큼 센팅 또는 연마 작업을 진행한다. 이는 표면 밀착력을 향상시키기 위해서 센팅 또는 연마 작업을 진행한다.
이때 상기 연마 공정은 이후 동박을 융착하기 위하여 진행하는데 연마상태는 50~70g/㎡로 진행한다.
이어서, 상기 센팅 또는 연마처리된 탄소강재(110)를 초음파 습식 세정을 진행하는데, 상기 초음파 습식 세정은 세정용 액체 속에 침적시켜 세정액체와의 화학반응에 의해 그 표면을 세정하는 습식세정 방법이 이용된다. 이러한 습식세정 방법은 세정액체가 여러 종류의 화학약품으로 이루어진다.
특히, 본 발명에서는 습식세정의 방법은 초음파 세정, 제트 세정, 스프레이/샤워 세정, 진공 세정, Deteriorating 세정, 솔벤트 세정, 배럴/진동/브러시 세정, 침지/블라스팅/버블 세정, 마이크로 버블링, 2유체제트, 극저온 에어로졸, 열풍건조(Hot-air Drying), 진공 건조, 증기(Steam/Vapor) 건조 시스템, 감압 건조, 흡인 건조, 배럴, 스핀 건조 중 초음파 습식세정을 통해 방열 플레이트를 세정한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1, 제 2 도금층(140, 150)이 형성된 탄성강재(110)를 크롬이나 크롬 프리액에 담궈 상기 제 1, 제 2 도금층(140, 150)상에 제 1, 제 2 코팅층(160, 170)을 형성한다.
한편, 상기 제 1, 제 2 코팅층(160, 170)은 그래핀(Graphen) 또는 탄소 나노 튜브(CNT)로 코팅하여 형성할 수도 있다.
또한, 상기 제 1, 제 2 코팅층(160, 170)은 전기전도성 그래핀(Graphen) 용액 또는 CNT 용액이나 그래핀(Graphen) 페이스트 또는 CNT 페이스트로 도포하여 형성할 수도 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 코팅층(160)의 표면에 에폭시 또는 페놀 수지로 이루어진 절연층(180)을 형성한다. 이때 세라믹스 필러의 충전율은 대략 45~65vol%이므로, 상기 에폭시 수지의 함량은 형성되는 절연층(180)의 전체대비 40~60vol%로 되도록 함침된다. 또한, 상기 에폭시 수지는 비스페놀(bisphenol)계, 노볼락(novolac)계 및 메소겐(mesogen)계 중의 하나 이상이 사용될 수 있고, 이에 상기 사용되는 에폭시 종류에 따른 경화제가 혼합되고 이에 경화촉진제가 부가될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 코팅층(160) 내부로 에폭시가 완전히 함침되도록 열처리(curing) 하여 절연체(180)을 형성함으로써 상기 에폭시가 유동에 의하여 상기 탄소강재(110)와 필러층의 경계면까지 이동하여 충분한 막강도와 접착강도를 이루도록 한다. 상기 열처리 온도는 상기 사용된 에폭시 조성에 적합하다고 해당 분야에 공지된 여러 온도로 될 수 있고, 또한 이는 사용된 경화제 량에 따라 가변될 수 있다.
또한, 이상과 같은 절연층(180)의 형성공정은 원하는 두께를 얻을 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(180)상에 동박(190)을 도금 처리하여 형성한다.
한편, 상기 절연층(180) 및 동박(190)은 상기 탄소강재(110)의 일면에만 형성하는 것을 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고 상기 탄소강재(110)의 양면에 형성할 수도 있다.
여기서, 상기 동박(190)은 무전해 또는 전해 도금방식이나 잉크(ink) 또는 페이스트(paste)등을 표면처리할 영역의 패드(Pad)가 형성된 실크스크린(Silk Screen) 또는 메탈 스크린 (Metal screen)등으로 인쇄방법에 의하여 표면처리할 영역인 외부회로상에 필요한 두께만큼 인쇄하여 열처리하여 형성할 수도 있다.
한편, 상기 동박(190)을 형성함으로써 PCB 기판의 방열 플레이트가 형성되고, 이후 도면은 생략하였지만 상기 동박(190)상에 회로패턴을 형성하고, 상기 회로패턴을 포함한 전면에 무전해 동 도금 처리를 통해 PCB 기판을 제작한다.
여기서, 상기 무전해 동 도금 공정은 화학(Chemical) 또는 촉매(Catalyst) 도금이라고 하며, 전체에 전도체인 동을 입혀서 전도성을 부여하기 때문에 PTH(Plated Through Hole) 도금 또는 전체에 도금이 되므로 무전에 패널 플레이팅(panel plating)이라고도 한다. 이때 도금되는 동 두께는 0.5~1.0㎛이며, 사용되는 촉매는 Pd이다.
이때 상기 회로패턴은 일반적인 방법뿐만 아니라 SAP(semi additive process) 또는 MSAP(modified semi additive process) 공법에 의해 형성될 수도 있으며, 회로패턴의 형성 방법은 이에 한정되지 않는다.
도 9 및 도 10은 종래와 본 발명에 의한 PCB 기판에 대한 내식성과 염수 분무에 대한 부식성을 비교한 도면이다.
도 9 및 도 10에서와 같이, 본 발명은 종래와 비교하여 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트는 400℃의 고온에 장시간 노출되어도 도금층 외관의 손상 및 열에 의한 변색이 없을 뿐만 아니라 도금층 표면의 산화 알루미늄 부동태 피막의 형성으로 내식성이 우수함을 알 수 있다.
도 11은 알루미늄 도금 방열 플레이트의 제품 사진을 나타낸 것으로, 용융 알루미늄 도금 후 스팽글(spangle) 성장 억제를 통해 미려한 표면 확보가 가능하며 광택성이 우수하고, 다양한 소재에 알루미늄 도금성분을 도금함으로써 업그레이(Upgrad)된 품질 확보가 가능하다.
한편, 이상에서와 같이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
210 : 본체 케이스 220 : PCB 기판
221 : LED 소자 230 : 커버
240 : 컨버터

Claims (10)

  1. 일면이 개구되고 내부공간을 갖는 본체 케이스(210)와,
    상기 본체 케이스(210) 내부에 설치되어 광을 발생하는 다수의 LED 소자(221)를 탑재한 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트로 구성된 PCB 기판(220)과,
    상기 본체 케이스(210)의 개구면에 결합되어 상기 LED 소자(221)를 보호함과 더불어 상기 LED 소자(221)에서 발생된 광을 외부로 조사하는 투명한 소재로 이루어진 커버(230)와,
    상기 본체 케이스(210)의 내부 또는 외부에 구성되어 상기 LED 소자(221)를 구동하기 위한 전원을 공급하는 컨버터(240)를 포함하여 구성되고,
    상기 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트는 탄소강재(110)와, 상기 탄소강재(110)의 상면 및 배면에 각각 형성된 제 1, 제 2 합금층(120, 130)과, 상기 제 1, 제 2 합금층(120, 130)의 표면에 각각 형성된 용융 Al-Si계 제 1, 제 2 도금층(140, 150)과, 상기 제 1, 제 2 도금층(140, 150)의 표면에 각각 형성되는 제 1, 제 2 코팅층(160, 170)과, 상기 제 1 코팅층(160)상에 형성되는 절연층(180)과, 상기 절연층(180)상에 형성되는 동박(190)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소강재(110)는 C, Si, Mn, P, S, Al의 합금 원소를 포함하는 강판 또는 강선재로 이루어진 것을 특징으로 하는 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소강재(110)의 표면에는 Al이 2중량% 내지 20중량% 고용된 Al 농화층이 구비되는 것을 특징으로 하는 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 합금층(120, 130)은 FeAl2, FeAl3 및 FeAl5 중 1종 이상의 Fe-Al계 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 합금층(120, 130)은 Fe-Al-Si계 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 절연층(180)은 에폭시 수지 또는 세라믹스 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 LED 등기구는 5W, 10W, 20W, 25W, 30W, 50W, 70W, 100W, 125W, 180W, 200W의 형광등, 가로등, 터널등, 보안등, 투광등 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 용융 알루미늄 도금 방열 플레이트 PCB 기판을 구비한 LED 등기구.
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