KR102259873B1 - Board for LED lighting apparatus and LED lighting apparatus having the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an LED lighting apparatus, and more specifically, to a substrate for an LED lighting apparatus with an LED element installed on an upper surface thereof to emit light, and the LED lighting apparatus. The present invention provides the substrate (10) for the LED lighting apparatus with one or more LED elements (20) installed on the upper surface. The substrate comprises: a copper pattern layer (100) including electric application patterns (111, 112, 113) electrically connected to each of an anode (21) and a cathode (22) of the LED element (20), and a heat dissipation pattern (120) electrically separated from the electric application pattern (110) and receiving heat from a heat dissipation part (23) of the LED element (20); and an insulating layer (200) made of an electrical insulation material, which is coupled to a bottom surface of the copper pattern layer (100) and has heat transfer holes (210) vertically formed therethrough and filled with a heat transfer material (410) to transfer heat, generated from the LED element (20), downward. The present invention can maximize the lifespan and energy efficiency of the LED element by effectively dissipating the heat generated from the LED element.

Description

LED 조명장치용 기판, 그를 가지는 LED 조명장치 {Board for LED lighting apparatus and LED lighting apparatus having the same}Board for LED lighting apparatus, LED lighting apparatus having the same {Board for LED lighting apparatus and LED lighting apparatus having the same}

본 발명은 LED 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 LED소자가 상면에 설치되어 발광하는 LED 조명장치용 기판 및 LED 조명장치에 관한 것이다.The present invention relates to an LED lighting device, and more particularly, to a substrate for an LED lighting device and an LED lighting device in which an LED element is installed on an upper surface to emit light.

LED (Light Emitting Diode)는 저전력 소비, 높은 발광 효율, 반영구적 수명, 빠른 응답속도, 환경 친화적인 특성으로 인해 조명기술분야에서 각광을 받고 있다. LED (Light Emitting Diode) is attracting attention in the field of lighting technology due to its low power consumption, high luminous efficiency, semi-permanent lifespan, fast response speed, and environment-friendly characteristics.

다만, LED는 전력을 열로 소비하는 특성을 가지고 있어, LED 기기에서 전력을 높이 인가할수록 기기에서 많은 열이 발생하는 문제점이 있었다.However, the LED has a characteristic of consuming power as heat, so there is a problem in that the higher the power is applied to the LED device, the more heat is generated in the device.

LED에서 발생하는 열로 인하여 LED의 발광 효율이 떨어지게 되며, 신뢰성에도 영향을 미쳐 접합온도가 오르면서 소자의 수명이 감소하는 문제가 발생한다. Due to the heat generated by the LED, the luminous efficiency of the LED is lowered, and the reliability is also affected, so that the lifetime of the device decreases as the junction temperature rises.

즉, LED 구동 시 발생하는 열은 효율적으로 방출될 필요가 있으며, 이는 LED 성능에서 매우 중요한 사안이다. That is, the heat generated during LED driving needs to be efficiently dissipated, which is a very important issue in LED performance.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, LED소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방출함으로써 LED소자의 수명 및 에너지 효율이 극대화한 LED 조명장치용 기판, 그를 가지는 LED 조명장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to provide a substrate for an LED lighting device in which the lifespan and energy efficiency of the LED device are maximized by effectively dissipating heat generated from the LED device, and an LED lighting device having the same. is to provide

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 상면에 하나 이상의 LED소자(20)가 설치되는 LED 조명장치용 기판(10)으로서, LED소자(20)의 양극(21) 및 음극(22) 각각에 전기적으로 연결되는 전기인가패턴(110)과, 상기 전기인가패턴(110)와 전기적으로 분리되며 상기 LED소자(20)의 방열부(23)로부터 열을 전달받는 방열패턴(120)을 포함하는 구리패턴층(100)과; 상기 구리패턴층(100)의 저면에 결합되고, 상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 하측으로 전달할 수 있도록 열전달물질(410)이 채워지는 열전달공(210)이 상하로 관통형성된 전기 절연재질의 절연층(200)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치용 기판을 개시한다.The present invention has been created to achieve the object of the present invention as described above, and the present invention is a substrate 10 for an LED lighting device in which one or more LED elements 20 are installed on the upper surface of the LED element 20. An electricity application pattern 110 electrically connected to each of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 , and electrically separated from the electricity application pattern 110 , heat from the heat dissipation unit 23 of the LED element 20 . a copper pattern layer 100 including the received heat dissipation pattern 120; An electrical insulating material coupled to the bottom surface of the copper pattern layer 100 and having a heat transfer hole 210 filled with a heat transfer material 410 to transfer the heat generated from the LED element 20 downward. Disclosed is a substrate for an LED lighting device, characterized in that it comprises an insulating layer 200 of.

상기 방열패턴(120)은, 상기 열전달공(210)에 대응되는 위치에 상기 열전달공(210)와 동일하거나 작은 크기의 관통공(121)이 형성되며, 상기 관통공(121)은, 상기 열전달물질(410)이 채워질 수 있다.In the heat dissipation pattern 120 , a through hole 121 having the same or smaller size as the heat transfer hole 210 is formed at a position corresponding to the heat transfer hole 210 , and the through hole 121 is the heat transfer hole 210 . Material 410 may be filled.

상기 열전달물질(410)은, 상기 열전달공(210)에 채워질 때, 기판의 저면 중 적어도 일부에 함께 도포될 수 있다.When the heat transfer material 410 is filled in the heat transfer hole 210, it may be applied to at least a portion of the bottom surface of the substrate.

상기 열전달물질(410)은, 은(Ag) 일수 있다.The heat transfer material 410 may be silver (Ag).

상기 열전달물질(410)은, 상기 열전달공(210)에 삽입되는 핀부재일 수 있다.The heat transfer material 410 may be a fin member inserted into the heat transfer hole 210 .

상기 구리패턴층(100)은, 상기 절연층(200)에 구리판이 부착된 상태에서 에칭에 의하여 상기 전기인가패턴(110) 및 상기 방열패턴(120)이 형성될 수 있다.In the copper pattern layer 100 , the electrical application pattern 110 and the heat dissipation pattern 120 may be formed by etching while the copper plate is attached to the insulating layer 200 .

상기 절연층(200)의 저면에 결합되어 휘어짐을 방지하는 하나 이상의 보강층(300)을 추가로 포함할 수 있다.One or more reinforcing layers 300 to be bonded to the bottom surface of the insulating layer 200 to prevent bending may be further included.

상기 보강층(300)은, FR-4 또는 구리 재질을 가질 수 있다.The reinforcing layer 300 may be made of FR-4 or copper.

상기 보강층(300)은, 상기 절연층(200)의 저면에 결합되는 절연재질의 제1보강층(310)과, 상기 제1보강층(310)의 저면에 결합되는 구리재질의 제2보강층(320)을 포함할 수 있다.The reinforcing layer 300 includes a first reinforcing layer 310 made of an insulating material coupled to the bottom surface of the insulating layer 200 and a second reinforcing layer 320 made of a copper material coupled to the bottom surface of the first reinforcing layer 310 . may include.

또한, 본 발명은, 상기 LED 조명장치용 기판(10)에 형성된 구리패턴층(100)에 실장되는 하나 이상의 LED소자(20)와; 상기 기판(10)의 저면에 결합되어 상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 방열하는 방열부재(30)를 포함할 수 있다.In addition, the present invention, one or more LED elements 20 mounted on the copper pattern layer 100 formed on the substrate 10 for the LED lighting device; A heat dissipation member 30 coupled to the bottom surface of the substrate 10 to dissipate heat generated by the LED device 20 may be included.

또한 본 발명의 LED 조명장치는, 상기 기판(10) 및 상기 방열부재(30) 사이에, 상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 전달하면서 전기절연 재질의 계면층(400)이 형성될 수 있다.In addition, in the LED lighting device of the present invention, an interface layer 400 of an electrically insulating material may be formed between the substrate 10 and the heat dissipation member 30 while transferring the heat generated from the LED device 20 . have.

상기 계면층(400)은, 상기 열전달물질(410)과 동일 재질을 가질 수 있다.The interface layer 400 may have the same material as the heat transfer material 410 .

상기 계면층(400)은, 상기 열전달물질(410)이 상기 열전달공(210)에 채워질 때 상기 기판(10)의 저면에 도포되어 형성될 수 있다.The interface layer 400 may be formed by being applied to the bottom surface of the substrate 10 when the heat transfer material 410 is filled in the heat transfer hole 210 .

본 발명은 또한 상면에 하나 이상의 LED소자(20)가 설치되는 LED 조명장치용 기판(10)과; 상기 기판(10)의 저면에 결합되어 상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 방열하는 방열부재(30)를 포함하며, 상기 기판(10) 및 상기 방열부재(30) 사이에는, 상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 전달하면서 전기절연 재질의 계면층(400)이 형성된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치를 개시한다.The present invention also includes a substrate 10 for an LED lighting device on which one or more LED elements 20 are installed on the upper surface; and a heat dissipation member 30 coupled to the bottom surface of the substrate 10 to radiate heat generated by the LED device 20 , and between the substrate 10 and the heat dissipation member 30 , the LED device Disclosed is an LED lighting device characterized in that the interfacial layer 400 of an electrically insulating material is formed while transferring the heat generated in (20).

상기 LED 조명장치용 기판(10)은, LED소자(20)의 양극(21) 및 음극(22) 각각에 전기적으로 연결되는 전기인가패턴(110)과, 상기 전기인가패턴(110)와 전기적으로 분리되며 상기 LED소자(20)의 방열부(23)로부터 열을 전달받는 방열패턴(120)을 포함하는 구리패턴층(100)과; 상기 구리패턴층(100)의 저면에 결합되는 전기 절연재질의 절연층(200)과; 상기 절연층(200의 저면에 결합되는 알루미늄 재질의 보강층(300)을 포함할 수 있다.The substrate 10 for the LED lighting device includes an electric application pattern 110 electrically connected to each of the anode 21 and the cathode 22 of the LED element 20 , and the electric application pattern 110 and electrically a copper pattern layer 100 that is separated and includes a heat dissipation pattern 120 that receives heat from the heat dissipation unit 23 of the LED device 20; an insulating layer 200 of an electrically insulating material coupled to a bottom surface of the copper pattern layer 100; It may include a reinforcing layer 300 made of an aluminum material coupled to the bottom surface of the insulating layer 200 .

상기 절연층(200) 및 상기 보강층(300)은, 상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 하측으로 전달할 수 있도록 열전달물질(410)이 채워지는 열전달공(210)이 상하로 관통형성될 수 있다.In the insulating layer 200 and the reinforcing layer 300 , a heat transfer hole 210 filled with a heat transfer material 410 may be formed vertically through the heat transfer material 410 to transfer the heat generated by the LED element 20 to the lower side. have.

상기 열전달물질(410)은, 상기 계면층(400)과 동일 재질을 가질 수 있다.The heat transfer material 410 may have the same material as the interface layer 400 .

상기 계면층(400)은, 상기 열전달물질(410)이 상기 열전달공(210)에 채워질 때 상기 기판(10)의 저면에 도포되어 형성될 수 있다.The interface layer 400 may be formed by being applied to the bottom surface of the substrate 10 when the heat transfer material 410 is filled in the heat transfer hole 210 .

상기 계면층(400)은, 방열조성물로서, 표면개질된 탄소나노튜브, 세라믹, 합금, 고분자수지 및 분산제를 포함하며, 상기 탄소나노튜브는 하기 화학식 1로 표시되는 치환기, 하기 화학식 2로 표시되는 치환기, 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기 또는 하기 화학식 4로 표시되는 치환기로 표면이 개질될 수 있다.The interfacial layer 400 is a heat dissipation composition, and includes a surface-modified carbon nanotube, ceramic, alloy, polymer resin, and dispersant, wherein the carbon nanotube is a substituent represented by the following formula (1), a substituent represented by the following formula (2) The surface may be modified with a substituent, a substituent represented by the following formula (3), or a substituent represented by the following formula (4).

Figure 112020097998659-pat00001
Figure 112020097998659-pat00002
Figure 112020097998659-pat00001
Figure 112020097998659-pat00002

Figure 112020097998659-pat00003
Figure 112020097998659-pat00004
Figure 112020097998659-pat00003
Figure 112020097998659-pat00004

{상기 화학식 1 내지 화학식 4에서,{In Formulas 1 to 4,

1) R은 -COOH, -B(OH)2, -OH, -NH2 또는 -SH이며,1) R is -COOH, -B(OH) 2 , -OH, -NH 2 or -SH,

2) n은 0 내지 20의 정수이고,2) n is an integer from 0 to 20,

3) x 및 y는 서로 독립적으로 1 내지 10의 정수이며,3) x and y are each independently an integer from 1 to 10,

4) R'은 -COOH, -CONH2 또는 -CONH(CH2)17CH3이다.}4) R' is -COOH, -CONH 2 or -CONH(CH 2 ) 17 CH 3 }

상기 탄소나노튜브(Carbon Nnotube; CNT)는 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(double-walled carbon nanotube) 또는 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube)임.The carbon nanotube (CNT) is a single-walled carbon nanotube, a double-walled carbon nanotube, or a multi-walled carbon nanotube.

본 발명에 따른 LED 조명장치용 기판, 그를 가지는 LED 조명장치는, LED소자에 형성된 방열부와의 열교환을 높여 LED소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방출함으로써, LED소자의 수명 및 에너지 효율이 극대화할 수 있는 이점이 있다. The substrate for an LED lighting device according to the present invention and an LED lighting device having the same can maximize the lifespan and energy efficiency of the LED device by effectively dissipating heat generated from the LED device by increasing heat exchange with the heat dissipation unit formed in the LED device. there is an advantage

또한, 본 발명에 따른 LED 조명장치용 기판, 그를 가지는 LED 조명장치는, LED소자에 형성된 방열부와의 열교환을 높여 LED소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방출함으로써, 뛰어난 방열효과로 LED소자 등 전자부품의 수명을 연장하고 신뢰성을 얻을 수 있는 이점이 있다.In addition, the substrate for an LED lighting device according to the present invention, and an LED lighting device having the same, increase heat exchange with a heat dissipation unit formed in the LED device to effectively radiate heat generated from the LED device, thereby providing an excellent heat dissipation effect to electronic components such as LED devices. It has the advantage of extending the life of the device and obtaining reliability.

또한, 본 발명에 따른 LED 조명장치용 기판, 그를 가지는 LED 조명장치는, LED소자에 형성된 방열부와의 열교환을 높여 LED소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방출함에 있어서, 전기적 절연 성질을 가지며 열도성이 높은 재질의 방열용 조성물을 이용하여 제조가 간단하며, 방열효과가 높은 이점이 있다.In addition, the substrate for an LED lighting device according to the present invention, and an LED lighting device having the same, have electrical insulation properties and thermal conductivity in effectively dissipating heat generated from the LED device by increasing heat exchange with a heat dissipation unit formed in the LED device. It is easy to manufacture by using a composition for heat dissipation of high material, and has the advantage of high heat dissipation effect.

도 1은, 본 발명에 따른 LED 조명장치용 기판의 일예를 보여주는 평면도이다.
도 2는, 도 1에서 A 부분을 확대한 확대도이다.
도 3a는, 도 2에서 B-B방향의 단면도이다.
도 3b는, 도 3a에 도시된 구조의 변형예를 보여주는 단면도이다.
도 4a는, 도 1에서 C-C방향의 단면도이다.
도 4b는, 도 4a에 도시된 구조의 변형예를 보여주는 단면도이다.
도 4c는, 도 4a에 도시된 구조의 다른 변형예를 보여주는 단면도이다.
도 5는, 도 1에 도시된 본 발명에 따른 LED 조명장치용 기판을 포함하는 LED조명장치의 일예를 보여주는 일부 단면도이다.
1 is a plan view showing an example of a substrate for an LED lighting device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of part A in FIG. 1 .
FIG. 3A is a cross-sectional view in the BB direction in FIG. 2 .
3B is a cross-sectional view showing a modified example of the structure shown in FIG. 3A.
FIG. 4A is a cross-sectional view taken in the CC direction in FIG. 1 .
4B is a cross-sectional view showing a modified example of the structure shown in FIG. 4A.
4C is a cross-sectional view showing another modified example of the structure shown in FIG. 4A.
5 is a partial cross-sectional view showing an example of the LED lighting device including the substrate for the LED lighting device according to the present invention shown in FIG.

이하, 본 발명에 따른 LED 조명장치용 기판, 그를 가지는 LED 조명장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a substrate for an LED lighting device according to the present invention and an LED lighting device having the same will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 핵심특징은, 하나 이상의 LED소자(20)가 설치되어 조명기능을 수행하는 LED 조명장치에 관한 것으로서, 하나 이상의 LED소자(20)가 설치되는 종래의 PCB를 대체하는 신개념의 LED 조명장치용 기판을 제공함에 있다.A key feature of the present invention relates to an LED lighting device in which one or more LED elements 20 are installed to perform a lighting function, and a new concept LED lighting device replacing the conventional PCB in which one or more LED elements 20 are installed. To provide a substrate for use.

여기서 본 발명에 따른 LED 조명장치용 기판이 적용되는 LED 조명장치는, LED 소자의 발광을 이용하여 조명기능을 수행하는 장치로서, 사용환경 및 용도에 따라서 다양한 구성이 가능하다.Here, the LED lighting device to which the substrate for the LED lighting device according to the present invention is applied is a device that performs a lighting function by using the light emission of the LED element, and various configurations are possible according to the usage environment and purpose.

일 예로서, 본 발명에 따른 LED 조명장치용 기판이 적용되는 LED 조명장치는, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 LED 조명장치용 기판(10)과, 기판(10)에 설치되는 하나 이상의 LED 소자(20)와, 기판(10)의 저면에 결합되어 LED 소자(20)에서 발생된 열을 방열하는 방열부재(30)로 구성될 수 있다.As an example, the LED lighting device to which the substrate for the LED lighting device according to the present invention is applied is, as shown in FIG. 5 , the substrate 10 for the LED lighting device according to the present invention, and is installed on the substrate 10 It may be composed of one or more LED elements 20 and a heat dissipation member 30 coupled to the bottom surface of the substrate 10 to radiate heat generated by the LED elements 20 .

상기 LED 소자(20)는 외부의 전원공급에 의하여 발광하는 반도체소자로서, 청색, 적색, 녹색 등의 단색 광을 발광하거나 적색, 녹색, 청색의 삼색 광의 LED 소자 등이 사용될 수 있다. The LED device 20 is a semiconductor device that emits light by an external power supply, and may be a single color light such as blue, red, or green, or an LED device of three colors of red, green, and blue light.

그리고 상기 LED 소자(20)의 종류, 설치개수 및 배치패턴 등은 LED 조명장치의 용도, 기능 등을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다. In addition, the type, number, and arrangement pattern of the LED element 20 may be variously determined in consideration of the purpose and function of the LED lighting device.

한편, 상기 LED 소자(20)는 양극(21) 및 음극(22)의 전극과 LED소자에서 발생한 열을 방출하는 방열부(23)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the LED device 20 may include electrodes of the anode 21 and the cathode 22 , and a heat dissipation unit 23 emitting heat generated from the LED device.

여기서 상기 방열부(23)는 히트파이프(heat pipe), 히트 슬러그(heat slug) 등 다양한 종류를 가질 수 있으며, 용도에 따라 파이프형, 플랫형, 루프형, 로드형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.Here, the heat dissipation unit 23 may have various types such as a heat pipe and a heat slug, and may have various shapes such as a pipe type, a flat type, a loop type, and a rod type depending on the purpose. .

상기 방열부재(30)는, 기판(10)의 저면에 결합되어 LED 소자(20)에서 발생된 열을 방열하는 구성으로서, LED소자(20)에서 발생되는 열을 방출할 수 있는 재질이라면 어떠한 재질도 가능하며 알루미늄, 알루미늄합금 등의 재질을 가질 수 있다.The heat dissipation member 30 is coupled to the bottom surface of the substrate 10 to dissipate heat generated by the LED device 20 , and any material capable of dissipating the heat generated from the LED device 20 . Also, it may be made of a material such as aluminum or an aluminum alloy.

한편, 상기 방열부재(30)는, 기판(10)이 나사 등에 의하여 고정결합되고 나머지 부분에서 방열효과를 높이기 위하여 다수의 방열핀(fin)들이 형성될 수 있다.Meanwhile, in the heat dissipation member 30 , a plurality of heat dissipation fins may be formed in the substrate 10 to be fixedly coupled by screws or the like, and to increase the heat dissipation effect in the remaining portion.

또한, 상기 방열부재(30)는, 기판(10)이 결합되는 결합판 및 결합판에 결합되어 방열을 극대화하는 방열블록을 포함할 수 있다.In addition, the heat dissipation member 30 may include a coupling plate to which the substrate 10 is coupled and a heat dissipation block coupled to the coupling plate to maximize heat dissipation.

여기서 상기 방열블록은, 히트싱크, 방열핀 등 다양한 구성이 가능하며, 공냉식, 수냉식 등 다양한 냉각방식을 가질 수 있다.Here, the heat dissipation block may have various configurations such as a heat sink and a heat dissipation fin, and may have various cooling methods such as air cooling and water cooling.

상기 기판(10) 및 방열부재(30) 사이에는, LED소자(20)에서 발생된 열을 전달하면서 전기절연 재질의 계면층(400)이 형성될 수 있다.An interface layer 400 made of an electrically insulating material may be formed between the substrate 10 and the heat dissipation member 30 while transferring the heat generated by the LED device 20 .

상기 계면층(400)은, 전기절연 재질을 가지며, 기판(10) 및 방열부재(30) 사이에 형성되어 기판(10) 및 방열부재(30) 사이에서 전기적 절연기능을 수행할 수 있으며, 열전도성 열계면재료(Thermal Interface Material,TIM)로서 방열효과를 향상시킬 수 있다. The interface layer 400 has an electrically insulating material, is formed between the substrate 10 and the heat dissipation member 30 to perform an electrical insulation function between the substrate 10 and the heat dissipation member 30, and is a thermoelectric As a thermal interface material (TIM), the heat dissipation effect can be improved.

이때, 상기 계면층(400)은, 후술하는 열전달물질(410)과 동일 재질을 가질 수 있으며, 더 나아가 계면층(400)은, 열전달물질(410)이 열전달공(210)에 채워질 때 기판(10)의 저면에 도포되어 형성될 수 있다.In this case, the interface layer 400 may have the same material as the heat transfer material 410 to be described later, and further, the interface layer 400 may be formed of a substrate ( 10) may be formed by coating on the bottom surface.

또한, 상기 계면층(400)은, 본 발명의 다른 측면에 따른 방열용 조성물이 사용될 수 있다.In addition, the interface layer 400, the composition for heat dissipation according to another aspect of the present invention may be used.

한편 상기 계면층(400)은, 기판(10) 및 방열부재(30) 사이에 전기절연을 요하지 않는 경우 은과 같이 전기전도 재질의 물질이 사용될 수 있음은 물론이다.On the other hand, as for the interface layer 400 , if electrical insulation is not required between the substrate 10 and the heat dissipation member 30 , an electrically conductive material such as silver may be used as a matter of course.

상기 LED 조명장치용 기판(10)은, 하나 이상의 LED 소자(20)가 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The substrate 10 for the LED lighting device is a configuration in which one or more LED elements 20 are installed, and various configurations are possible.

특히 상기 LED 조명장치용 기판(10)은, 본 발명에 따른 LED 조명장치용 기판으로서, 이하 자세히 설명한다.In particular, the substrate 10 for an LED lighting device is a substrate for an LED lighting device according to the present invention, and will be described in detail below.

본 발명에 따른 LED 조명장치용 기판(10)은, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상면에 하나 이상의 LED소자(20)가 설치되는 LED 조명장치용 기판(10)으로서, LED소자(20)의 양극(21) 및 음극(22) 각각에 전기적으로 연결되는 전기인가패턴(111, 112, 113)과, 전기인가패턴(110)와 전기적으로 분리되며 LED소자(20)의 방열부(23)로부터 열을 전달받는 방열패턴(120)을 포함하는 구리패턴층(100)과; 구리패턴층(100)의 저면에 결합되고, 방열패턴(120)의 열을 하측으로 전달할 수 있도록 열전달물질(410)이 채워지는 열전달공(210)이 상하로 관통형성된 전기 절연재질의 절연층(200)을 포함할 수 있다.The substrate 10 for an LED lighting device according to the present invention, as shown in FIGS. 1 to 5, is a substrate 10 for an LED lighting device in which one or more LED devices 20 are installed on the upper surface, the LED device ( 20), the electric application patterns 111, 112, 113 electrically connected to each of the anode 21 and the cathode 22, and the electric application pattern 110 and the heat dissipation part of the LED element 20 ( 23) a copper pattern layer 100 including a heat dissipation pattern 120 that receives heat from; An insulating layer of an electrically insulating material that is coupled to the bottom of the copper pattern layer 100 and has a heat transfer hole 210 filled with a heat transfer material 410 to transfer the heat of the heat radiation pattern 120 to the lower side. 200) may be included.

상기 LED 조명장치용 기판(10)은, 일반적으로 배선회로면수에 따라 단면기판, 양면기판, 다층기판 등 다양하게 구성될 수 있다.The substrate 10 for the LED lighting device may be configured in various ways, such as a single-sided board, a double-sided board, and a multi-layer board, depending on the number of wiring circuits in general.

또한 상기 기판(10)은, 용도에 따라 고형화(Rigid)된 형태, 유연하게 휘는(Flexible) 형태 또는 두가지를 조합한(Rigid-Flexible) 형태를 가질 수 있다.In addition, the substrate 10 may have a solid shape, a flexible shape, or a combination of the two (Rigid-Flexible) depending on the use.

또한, 상기 기판(10)는, 상면의 보호를 위해 표면코팅이 될 수 있다. In addition, the substrate 10 may be a surface coating to protect the upper surface.

한편, 상기 구리패턴층(100)은, 전기인가패턴(110)과 방열패턴(120)을 포함하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.Meanwhile, the copper pattern layer 100 includes an electric application pattern 110 and a heat dissipation pattern 120 , and various configurations are possible.

상기 구리패턴층(100)은 구리재질을 가질 수 있으며, 이때 산소의 함량을 0.1%미만으로 줄여 열전도도 및 전기전도도가 우수한 무산소동이 이용될 수 있다.The copper pattern layer 100 may have a copper material, and oxygen-free copper having excellent thermal and electrical conductivity may be used by reducing the oxygen content to less than 0.1%.

상기 구리패턴층(100)이 구리로 형성되지 않을 경우, 금속과 같이 전기전도성이 있는 금,은 등의 재료로 형성될 수 있음은 물론이다.Of course, when the copper pattern layer 100 is not formed of copper, it may be formed of a material such as gold or silver having electrical conductivity such as metal.

또한, 상기 구리패턴층(100)은 다양한 두께를 가질 수 있으며, 예를 들어 0.2T의 두께를 가질 수 있다. In addition, the copper pattern layer 100 may have various thicknesses, for example, it may have a thickness of 0.2T.

상기 전기인가패턴(110)은, LED소자(20)의 양극(21) 및 음극(22) 각각에 전기적으로 연결되는 구성으로서, 서로 다른 극성을 가지며 전원이 인가되는 제1전기인가패턴(111,112)과 상기 제1전기인가패턴(111,112)에 대응하여 양단부에 서로 다른 극성을 가지며, 양 단부에 서로 다른 LED소자(20)가 설치되는 복수의 제2전기인가패턴(113)을 포함한다. The electric application pattern 110 is a configuration electrically connected to each of the anode 21 and the cathode 22 of the LED element 20, has different polarities, and first electric application patterns 111 and 112 to which power is applied. and a plurality of second electricity application patterns 113 having different polarities at both ends corresponding to the first electricity application patterns 111 and 112 and having different LED devices 20 installed at both ends thereof.

상기 전기인가패턴(110)은, LED소자(20)의 양극(21) 및 음극(22) 각각에 전기적으로 연결되는 구성으로서, 회로구성에 따라 다양한 패턴을 가질 수 있다. The electrical application pattern 110 is a configuration electrically connected to each of the anode 21 and the cathode 22 of the LED element 20, and may have various patterns according to the circuit configuration.

상기 제1전기인가패턴(111,112)는, 서로 다른 극성을 가지며 전원이 인가되는는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The first electricity application patterns 111 and 112 have different polarities and are configured to receive power, and various configurations are possible.

상기 제1전기인가패턴(111,112)는, SMPS와 같이 외부전원과 연결되어 LED 소자(20)로 전원을 공급하거나, 충전배터리로 구성되어 일정시간 동안 외부전원의 공급없이 LED 소자(20)로 전원을 공급할 수 있다.The first electricity application patterns 111 and 112 are connected to an external power source like an SMPS to supply power to the LED element 20, or are configured as a rechargeable battery to power the LED element 20 without external power supply for a certain period of time. can supply

또한, 상기 제1전기인가패턴(111,112)는 LED소자(20)에 전원을 공급하기 용이한 위치에 설치되면 다양한 위치에 설치 가능하다.In addition, when the first electricity application patterns 111 and 112 are installed at a position where it is easy to supply power to the LED device 20, they can be installed in various positions.

한편, 상기 제1전기인가패턴(111,112)에 LED소자(20)가 직접 연결될 수도 있으나, 복수의 LED소자(20) 사이에 제2전기인가패턴(113)을 형성함으로써 간접 연결될 수 있다. Meanwhile, the LED element 20 may be directly connected to the first electricity application patterns 111 and 112 , but may be indirectly connected by forming the second electricity application pattern 113 between the plurality of LED elements 20 .

상기 제2전기인가패턴(113)은, 상기 제1전기인가패턴(111,112)에 대응하여 양단부에 서로 다른 극성을 가지며, 양단부에 서로 다른 LED소자(20)가 설치되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The second electricity application pattern 113 has different polarities at both ends corresponding to the first electricity application patterns 111 and 112, and different LED devices 20 are installed at both ends, and various configurations are possible. Do.

예를 들어, 상기 제2전기인가패턴(113)은, 양단부에 서로 다른 LED소자(20)가 설치되도록 이웃한 LED소자(20)들 사이에 형성될 수 있다.For example, the second electricity application pattern 113 may be formed between adjacent LED elements 20 so that different LED elements 20 are installed at both ends.

이때, 상기 제2전기인가패턴(113)은, 이웃한 LED소자(20)들 사이에 형성되어 LED소자(20)들을 전기적으로 연결하는 역할을 하므로, 양단부에 서로 다른 극성을 가지게 된다.At this time, since the second electricity application pattern 113 is formed between the adjacent LED elements 20 and serves to electrically connect the LED elements 20, both ends have different polarities.

또한, 상기 제2전기인가패턴(113)은, 다양한 패턴형상을 가질 수 있으며 외부전원 또는 충전배터리가 연결되지 않는 구성이나 필요에 따라 선택적으로 연결될 수도 있다.In addition, the second electricity application pattern 113 may have various pattern shapes, and may be configured to have no external power source or rechargeable battery connected thereto, or may be selectively connected as needed.

한편, 상기 제2전기인가패턴(113)은 복수개로 이루어질 수 있으며, LED 소자(20)에 전원을 공급하기 용이한 위치에 설치되면 다양한 위치에 설치 가능하다.On the other hand, the second electricity application pattern 113 may be made of a plurality, and if installed at a position where it is easy to supply power to the LED element 20, it can be installed in various positions.

상기 방열패턴(120)은, 상기 전기인가패턴(110)와 전기적으로 분리되며 LED소자(20)의 방열부(23)로부터 열을 전달받는 구성으로서, 도 2내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 전기인가패턴(111,112,113)사이에 공간(S)를 가지고 이웃하여 형성된다.The heat dissipation pattern 120 is electrically separated from the electrical application pattern 110 and receives heat from the heat dissipation unit 23 of the LED device 20, and as shown in FIGS. 2 to 3, It has a space S between the electric application patterns 111, 112, and 113 and is formed adjacent to each other.

상기 방열패턴(120)은, 상기 전기인가패턴(111,112,113)과 전기적으로 분리되어 전기가 흐르지 않는 구성으로, 상기 LED소자(20)의 방열부(23)로부터 전달받은 열을 후술하는 열전달공(210)에 전달하는 역할을 수행한다.The heat dissipation pattern 120 is electrically separated from the electrical application patterns 111 , 112 , and 113 so that electricity does not flow, and the heat transferred from the heat dissipation unit 23 of the LED element 20 is transferred to a heat transfer hole 210 , which will be described later. ) to transmit the

이때, 상기 전기인가패턴(110)과 전기적으로 분리되도록 하기 위하여 상기 전기인가패턴(111,112,113)사이에 공간(S)를 형성할 수 있다.In this case, a space S may be formed between the electricity application patterns 111 , 112 , and 113 in order to be electrically separated from the electricity application patterns 110 .

상기 공간(S)은 제작과정에 따라 다양하게 형성될 수 있으며 일 예로 상기 절연층(200)에 구리판이 부착된 상태에서 에칭에 의하여 형성될 수 있으며, 또 다른예로 상기 전기인가패턴(110) 및 상기 방열패턴(120)이 미리 형성된 후 상기 공간(S)을 갖도록 배치되어 형성 될수 있다. The space (S) may be formed in various ways according to the manufacturing process, for example, may be formed by etching in a state in which a copper plate is attached to the insulating layer 200, as another example, the electric application pattern 110 And after the heat dissipation pattern 120 is formed in advance, it may be arranged to have the space (S).

또한, 상기 공간(S)에 절연기능이 있는 물질이 채워질 수 있음은 물론이다.In addition, it goes without saying that the space S may be filled with a material having an insulating function.

한편, 상기 방열패턴(120)은 다양한 패턴형상을 가질 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이 전기인가패턴(110)을 둘러싸며 형성될 수 있으며 보다 효과적인 방열을 위해 표면적이 넓은 형상을 가지는 것이 바람직하다.On the other hand, the heat dissipation pattern 120 may have various pattern shapes, and may be formed to surround the electric application pattern 110 as shown in FIG. 1 , and it is preferable to have a shape with a large surface area for more effective heat dissipation. Do.

상기 절연층(200)은 구리패턴층(100)의 저면에 결합되고, 방열패턴(120)의 열을 하측으로 전달할 수 있도록 열전달물질(410)이 채워지는 열전달공(210)이 상하로 관통형성된 전기 절연재질의 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The insulating layer 200 is coupled to the bottom surface of the copper pattern layer 100, and a heat transfer hole 210 filled with a heat transfer material 410 to transfer the heat of the heat radiation pattern 120 to the lower side is formed through the top and bottom. As the configuration of the electrical insulating material, various configurations are possible.

상기 절연층(200)은, 전기가 흐르지 않으며 열전도성질을 가지고 있는 물질이라면 폴리프로필렌수지 등 어떠한 물질도 가능하며, 일반적으로 고분자 수지조성물이 유리 섬유에 함침된 구조의 프리프레그(Prepreg)가 많이 사용되고 있다.The insulating layer 200 may be any material, such as polypropylene resin, as long as it does not conduct electricity and has thermal conductivity. In general, a prepreg having a structure in which a polymer resin composition is impregnated into glass fibers is widely used. have.

예를 들어, 고분자 수지조성물은 페놀수지 또는 에폭시수지일 수 있으며, 에폭시수지와 유리섬유가 결합된 수지인 Prepreg.P.P가 이용될 수 있다.For example, the polymer resin composition may be a phenol resin or an epoxy resin, and Prepreg.P.P, which is a resin in which an epoxy resin and a glass fiber are combined, may be used.

또한, 상기 절연층(200)은, 절연접착제 또는 절연시트 등 사용자의 필요에 따라 고체 및 액체 등 다양한 상태를 가질 수 있으며, 필요에 따라 후술하는 방열용조성물이 사용될 수 있다.In addition, the insulating layer 200 may have various states, such as solid and liquid, according to the needs of the user, such as an insulating adhesive or an insulating sheet, and a heat dissipation composition to be described later may be used if necessary.

상기 절연층(200)은 다양한 두께를 가질 수 있으며, 예를 들어 0.1T의 두께를 가질 수 있다. The insulating layer 200 may have various thicknesses, for example, it may have a thickness of 0.1T.

한편, LED소자(20)의 방열부(23)로부터 방출되어 상기 방열패턴(120)으로 전달된 열은 다시 방열부재(30)로 전달되어 외부로 방출되어야 한다.On the other hand, the heat emitted from the heat dissipation part 23 of the LED element 20 and transferred to the heat dissipation pattern 120 must be transmitted to the heat dissipation member 30 again to be discharged to the outside.

이에 종래에는 방열부(23)와 상기 방열부재(30)가 연결되어 열이 전달되도록 하였으나, 열방출통로의 면적 및 갯수의 한계로 인하여 열전달의 병목현상이 발생하여 열전도효율이 낮은 문제점이 있었다.Accordingly, in the prior art, the heat dissipation part 23 and the heat dissipation member 30 were connected to transmit heat, but due to the limitation of the area and number of heat dissipation passages, a bottleneck of heat transfer occurred, resulting in low heat conduction efficiency.

이에 본 발명은, 상기 절연층(200)에 복수개의 열전달공(210)이 상하로 관통형성되도록 구성하여 LED소자(20)에서 발생한 열이 방열부재(30)로 효과적으로 전달될 수 있도록 하였다.Accordingly, in the present invention, a plurality of heat transfer holes 210 are formed vertically through the insulating layer 200 so that heat generated from the LED device 20 can be effectively transferred to the heat dissipation member 30 .

구체적으로, 상기 열전달공(210)은, 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 절연층(200)에 상하로 관통형성되어 방열패턴(120)의 열을 하측으로 전달할 수 있게 하는 구성으로서, 방열패턴(120)에 모아진 열의 방출통로 역할을 함으로써 열전도효율을 상승시킨 이점이 있다.Specifically, as shown in FIGS. 4A to 4C , the heat transfer hole 210 is formed vertically through the insulating layer 200 to transfer the heat of the heat dissipation pattern 120 downward. , there is an advantage in that the heat conduction efficiency is increased by serving as a discharge path for the heat collected in the heat dissipation pattern 120 .

보다 구체적으로, 상기 열전달공(210)은, 방열패턴(120)과 방열부재(30)사이에 형성되어 상기 방열패턴(120)이 전달받은 열을 상기 방열부재(30)로 전달하는 구성으로서, 내부에 열전달물질(410)이 채워짐으로써 열이 전달될 수 있도록 한다.More specifically, the heat transfer hole 210 is formed between the heat dissipation pattern 120 and the heat dissipation member 30 to transfer the heat received by the heat dissipation pattern 120 to the heat dissipation member 30, The heat transfer material 410 is filled therein so that heat can be transferred.

이때, 상기 열전달공(210)은 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있으며, 열전도효율을 향상시키기 위하여 표면적이 넓은 형상 및 크기를 가짐이 바람직하다.In this case, the heat transfer hole 210 may have various shapes and sizes, and it is preferable to have a shape and size with a large surface area in order to improve heat conduction efficiency.

상기 열전달공(210)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 절연층(200)에 복수개 형성될 수 있으며, 상기 기판(10)에 다양한 실시예로서 형성될 수 있다.A plurality of the heat transfer holes 210 may be formed in the insulating layer 200 as shown in FIG. 1 , and may be formed in the substrate 10 in various embodiments.

예를 들어, 상기 열전달공(210)은, 절연층(200)뿐만 아니라 도4a에 도시된 바와 같이, 후술하는 보강층(300)까지 관통하거나, 도4b에 도시된 바와 같이, 구리패턴층(100)에 상기 열전달공(210)과 동일하거나 작은 크기로 형성된 관통공(121)이 형성될 수 있으며, 도 4c에 도시된 바와 같이, 기판(10)전체를 관통하여 형성되는 등 다양하게 형성될 수 있다.For example, the heat transfer hole 210 penetrates not only the insulating layer 200 but also the reinforcing layer 300 to be described later as shown in FIG. 4A , or as shown in FIG. 4B , the copper pattern layer 100 . ) may be formed with a through hole 121 formed in the same size as or smaller than that of the heat transfer hole 210, and may be formed in various ways, such as being formed through the entire substrate 10, as shown in FIG. 4C. have.

한편, 상기 열전달공(210)의 내부를 채우는 열전달물질(410)는 금속 예를 들어 구리,은,알루미늄이 될 수 있으며, 후술하는 방열용 조성물 등 다양한 재료가 이용될 수 있다.Meanwhile, the heat transfer material 410 filling the inside of the heat transfer hole 210 may be a metal, for example, copper, silver, or aluminum, and various materials such as a heat dissipation composition to be described later may be used.

여기서, 상기 관통공(121)의 내부에도 열전달물질(410)이 채워질 수 있음은 물론이다.Here, it goes without saying that the heat transfer material 410 may also be filled in the through hole 121 .

한편, 상기 열전달물질(410)은 상기 열전달공(210)의 내부에 채워질 때, 기판(10)의 저면 중 적어도 일부에 함께 도포될 수 있다.Meanwhile, when the heat transfer material 410 is filled in the heat transfer hole 210 , it may be applied together on at least a portion of the bottom surface of the substrate 10 .

즉, 상기 열전달물질(410)은 도 3 내지 4에 도시된 바와 같이, 기판(10)과 방열부재(30) 사이에 도포되어, 기판(10)과 방열부재(30) 사이에 존재하는 미세한 틈을 메우는 역할을 함으로써 방열효과를 더욱 향상시킬 수 있다. That is, as shown in FIGS. 3 to 4 , the heat transfer material 410 is applied between the substrate 10 and the heat dissipation member 30 , and a minute gap exists between the substrate 10 and the heat dissipation member 30 . The heat dissipation effect can be further improved by filling the gap.

또한, 상기 열전달물질(410)이 기판(10)의 저면에 도포되는 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 열전달물질(410)이 상부로 돌출되어 보강층(300) 및 절연층(200)을 관통하여 상기 방열패턴(120)과 연결되게 함으로써 상기 방열패턴(120)과 상기 방열부재(30)를 간편하게 연결할 수 있다는 장점이 있다.In addition, when the heat transfer material 410 is applied to the bottom surface of the substrate 10 , as shown in FIG. 3B , the heat transfer material 410 protrudes upward to form the reinforcing layer 300 and the insulating layer 200 . There is an advantage that the heat dissipation pattern 120 and the heat dissipation member 30 can be easily connected by penetrating the heat dissipation pattern 120 to be connected.

여기서, 상기 열전달물질(410)이 돌출된 부분에는 은나노코팅이 될 수 있다. Here, the portion where the heat transfer material 410 protrudes may be coated with silver nano-coating.

한편, 상기 열전달물질(410)은, 상기 열전달공(210)에 삽입되는 핀부재일 수 있다.Meanwhile, the heat transfer material 410 may be a fin member inserted into the heat transfer hole 210 .

이때, 상기 핀부재의 재질은 열전도가 가능한 물질이라면 어떠한 물질이던지 가능하나 열전도율이 높은 금속, 예를 들어 금, 은, 구리 등일 수 있으며, 세라믹계열의 물질로서 BN, ALN+BN등일 수도 있다.In this case, the material of the fin member may be any material as long as it can conduct heat, but may be a metal having high thermal conductivity, for example, gold, silver, copper, etc., and may be BN, ALN+BN, etc. as a ceramic-based material.

또한, 상기 핀부재는 은나노코팅이 될 수 있다. In addition, the pin member may be a silver nano coating.

한편, 상기 기판(10)은, 상기 절연층(200)의 저면에 결합되어 휘어짐을 방지하는 하나 이상의 보강층(300)을 포함할 수 있다. Meanwhile, the substrate 10 may include one or more reinforcing layers 300 coupled to the bottom surface of the insulating layer 200 to prevent bending.

상기 보강층(300)은, 상기 절연층(200)의 저면에 결합되어 휘어짐을 방지하는 구성으로서, 상기 절연층(200)의 저면에 결합되는 절연재질의 제1보강층(310)과, 상기 제1보강층(310)의 저면에 결합되는 구리재질의 제2보강층(320)을 포함할 수 있다. The reinforcing layer 300 is coupled to the bottom surface of the insulating layer 200 to prevent bending, and includes a first reinforcing layer 310 made of an insulating material coupled to the bottom surface of the insulating layer 200 and the first It may include a second reinforcing layer 320 made of a copper material coupled to the bottom surface of the reinforcing layer 310 .

상기 보강층(300)은 다양한 두께를 가질 수 있으며, 예를 들어 0.1T의 두께를 가질 수 있다.The reinforcing layer 300 may have various thicknesses, for example, it may have a thickness of 0.1T.

또한, 상기 제1보강층(310)은, 절연재질을 가질 수 있으며, FR-4등이 사용될 수 있으며, 상기 제2보강층(320)은, 전기가 흐르는 금속 예를 들어, 구리, 은 등이 사용될 수 있다. In addition, the first reinforcing layer 310 may have an insulating material, FR-4, etc. may be used, and the second reinforcing layer 320 may be formed of a metal that conducts electricity, for example, copper, silver, etc. can

한편, 상기 기술한 LED 조명장치용 기판(10)은, 상기 LED 조명장치용 기판(10)에 형성된 구리패턴층(100)에 실장되는 하나 이상의 LED소자(20)와;On the other hand, the above-described substrate for an LED lighting device 10, one or more LED elements 20 mounted on the copper pattern layer 100 formed on the substrate 10 for the LED lighting device;

상기 기판(10)의 저면에 결합되어 상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 방열하는 방열부재(30)를 포함하여 형성될 수 있다.It may be formed to include a heat dissipation member 30 coupled to the bottom surface of the substrate 10 to dissipate heat generated by the LED device 20 .

한편, LED조명장치용 기판 및 LED조명장치는 상기 기술한 방열효과를 더욱 뛰어나게 하기 위하여 이하와 같은 방열용 조성물을 포함할 수 있다. On the other hand, the substrate for LED lighting device and LED lighting device may include the following heat radiation composition in order to further improve the above-described heat radiation effect.

상기 방열용조성물은 표면개질된 탄소나노튜브, 세라믹, 합금, 고분자수지 및 분산제를 포함하며, 상기 탄소나노튜브는 하기 화학식 1로 표시되는 치환기, 하기 화학식 2로 표시되는 치환기, 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기 또는 하기 화학식 4로 표시되는 치환기로 표면이 개질된 것을 특징으로 한다.The composition for heat dissipation includes a surface-modified carbon nanotube, a ceramic, an alloy, a polymer resin, and a dispersant, wherein the carbon nanotube is a substituent represented by the following Chemical Formula 1, a substituent represented by the following Chemical Formula 2, and a substituent represented by the following Chemical Formula 3 It is characterized in that the surface is modified with a substituent or a substituent represented by the following formula (4).

Figure 112020097998659-pat00005
Figure 112020097998659-pat00006
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{상기 화학식 1 내지 화학식 4에서,{In Formulas 1 to 4,

1) R은 -COOH, -B(OH)2, -OH, -NH2 또는 -SH이며,1) R is -COOH, -B(OH) 2 , -OH, -NH 2 or -SH,

2) n은 0 내지 20의 정수이고,2) n is an integer from 0 to 20,

3) x 및 y는 서로 독립적으로 1 내지 10의 정수이며,3) x and y are each independently an integer from 1 to 10,

4) R'은 -COOH, -CONH2 또는 -CONH(CH2)17CH3이다.}4) R' is -COOH, -CONH 2 or -CONH(CH 2 ) 17 CH 3 }

상기 탄소나노튜브(Carbon Nnotube; CNT)는 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube), 이중벽 탄소나노튜브(double-walled carbon nanotube) 또는 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube)일 수 있다.The carbon nanotube (CNT) may be a single-walled carbon nanotube, a double-walled carbon nanotube, or a multi-walled carbon nanotube. have.

또한 본 발명에서는, 세라믹을 함께 사용함으로써 열전도도 및 절연성을 높여 방열 성능을 더욱 향상시켰다. 상기 세라믹은 질화붕소(boron nitride; BN), 질화알루미늄(aluminum nitride; AlN), 산화알루미늄(aluminum oxide; Al2O3), 실리콘카바이드(silicon carbide; SiC), 산화베릴륨(beryllium oxide; BeO), 산화마그네슘(magnesium oxide; MgO) 및 질화규소(silicon nitride; Si3N4)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 질화붕소일 수 있고, 상기 질화붕소는 질화붕소 나노입자, 질화붕소 나노메시, 질화붕소 나노튜브, 질화붕소 나노시트 또는 질화붕소 에어로겔 형태일 수 있다.Further, in the present invention, by using the ceramic together, thermal conductivity and insulation properties are increased to further improve heat dissipation performance. The ceramic is boron nitride (BN), aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (aluminum oxide; Al 2 O 3 ), silicon carbide (SiC), beryllium oxide (BeO) , magnesium oxide (MgO) and silicon nitride (Si 3 N 4 ) It is preferable that any one selected from the group consisting of, and more preferably may be boron nitride, the boron nitride is boron nitride nano It may be in the form of particles, boron nitride nanomesh, boron nitride nanotubes, boron nitride nanosheets or boron nitride airgel.

질화붕소는 고온에서의 안정성, 강한 경도, 산에 뛰어난 내식성, 약 5.5 eV의 넓은 밴드갭(band gap), 높은 전기절연성을 가질 뿐만 아니라 흑연과 유사한 층상구조를 가지고 있으며, 층방향으로 300W/mK 이상의 높은 열전도성을 가져 절연 충전재, 방열타일, 내화물 등 구조용 세라믹스뿐만 아니라 고휘도 LED 등 다량의 열을 발산하는 전자소자의 방열기판 및 열전도 소재로 활용된다. 질화붕소나노튜브(Boron Nitride Nanotube; BNNT)는 탄소나노튜브와 유사한 육각의 격자구조로 연결된 관 형태이며, 탄소나노튜브의 탄소 위치에 보론과 질소 원자들이 교대로 결합하여 구성된다. BNNT는 CNT와 유사한 열전도도, 기계적 특성 등을 갖는 반면 전기적으로 금속성을 띠지 않으며, B-N 결합에서 붕소 및 질소의 전기음성도 차이로 인해 부분적인 이온성질을 가져 ~5-6 eV의 밴드갭을 가지기 때문에 전기적으로 절연성을 갖는다. 이 외에도 BNNT는 높은 화학적 안정성과 더불어 열안정성, 압전성, 높은 열중성자 흡수율 등 다양하고 독특한 특성을 가짐이 입증되었다.Boron nitride not only has stability at high temperature, strong hardness, excellent corrosion resistance to acid, a wide band gap of about 5.5 eV, high electrical insulation, but also has a layered structure similar to graphite, and 300 W/mK in the layer direction. Due to its high thermal conductivity, it is used not only as structural ceramics such as insulating fillers, heat dissipation tiles, and refractories, but also as heat dissipation substrates and heat conduction materials for electronic devices that emit a large amount of heat such as high-brightness LEDs. A boron nitride nanotube (BNNT) is a tube connected in a hexagonal lattice structure similar to a carbon nanotube, and is formed by alternately bonding boron and nitrogen atoms at carbon positions of the carbon nanotube. BNNTs have similar thermal conductivity and mechanical properties to CNTs, but are not electrically metallic, and have partial ionic properties due to the difference in electronegativity of boron and nitrogen in the BN bond, resulting in a band gap of ~5-6 eV. Therefore, it is electrically insulating. In addition to this, it has been demonstrated that BNNTs have various unique properties such as thermal stability, piezoelectricity, and high thermal neutron absorption along with high chemical stability.

상기 합금은 Ag, Al, Cu, Au, Mg, Cr, Ni, W, Zn, Mo, Ti, Co, In, Fe 및 Mn으로 이루어진 군에서 선택되는 2종 이상의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 Cu-Al 또는 Cu-Al-Zn 합금일 수 있다. 상기 합금을 함께 사용함으로써 더욱 우수한 열전도도를 가질 수 있다.The alloy is preferably composed of a combination of two or more selected from the group consisting of Ag, Al, Cu, Au, Mg, Cr, Ni, W, Zn, Mo, Ti, Co, In, Fe and Mn, more preferably Preferably, it may be a Cu-Al or Cu-Al-Zn alloy. By using the alloy together, it can have better thermal conductivity.

상기 Cu-Al 합금은 Cu(구리) 20 내지 54 질량% 및 Al(알루미늄) 46 내지 80 질량%를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 Cu-Al-Zn 합금은 Cu(구리) 45 내지 55 질량%, Al(알루미늄) 40 내지 50 질량% 및 Zn(아연) 3 내지 6 질량%를 포함하는 것이 바람직하다.The Cu-Al alloy preferably contains 20 to 54 mass% of Cu (copper) and 46 to 80 mass% of Al (aluminum), and the Cu-Al-Zn alloy is 45 to 55 mass% of Cu (copper), It is preferable to contain 40 to 50 mass % of Al (aluminum) and 3 to 6 mass % of Zn (zinc).

상기 고분자수지는 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 우레아 수지, 아크릴 수지 및 알키드 수지로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하며, 방열용 조성물의 용도에 따라 선택하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 방열용 조성물이 인쇄회로기판의 절연층으로 사용될 경우 바람직하게는 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 우레아 수지 또는 이들의 조합일 수 있으며, 인쇄회로기판의 표면 코팅용일 경우 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 우레아 수지, 알키드 수지 또는 이들의 조합일 수 있고, 이때 고분자수지는 바인더 역할을 하여 접착력을 향상시킨다. 또한, 상기 방열용 조성물이 인쇄회로기판의 시트로 사용될 경우 바람직하게는 페놀 수지, 에폭시 수지 또는 이들의 조합일 수 있다.The polymer resin is preferably at least one selected from the group consisting of phenol resins, epoxy resins, polyester resins, polyimide resins, polyurethane resins, melamine resins, silicone resins, urea resins, acrylic resins and alkyd resins, It is preferable to select and use the composition for heat dissipation according to the intended use. When the composition for heat dissipation is used as an insulating layer of a printed circuit board, it may preferably be a phenol resin, an epoxy resin, a polyester resin, a silicone resin, a urea resin, or a combination thereof, and an epoxy resin for the surface coating of the printed circuit board , a polyurethane resin, a melamine resin, a silicone resin, a urea resin, an alkyd resin, or a combination thereof, wherein the polymer resin serves as a binder to improve adhesion. In addition, when the composition for heat dissipation is used as a sheet of a printed circuit board, it may preferably be a phenol resin, an epoxy resin, or a combination thereof.

또한 써멀그리스(thermal grease), 써멀페이스트(thermal paste), 써멀 컴파운드(thermal compound)라고 불리우는 열전도성 그리스를 제공할 경우, 상기 고분자수지는 실리콘 수지 또는 오일을 베이스로 하며, 실리콘계 수지/오일에는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane) 또는 폴리메틸페닐실록산(polymethylphenylsiloxane)으로 하는 것이 바람직하다. 열전도성 접착제를 제공할 경우 아크릴계, 우레탄계열, 에폭시계열, 러버계열 등의 다양한 접착성 수지와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. In addition, when a thermal conductive grease called thermal grease, thermal paste, or thermal compound is provided, the polymer resin is based on a silicone resin or oil, and the silicone resin/oil contains poly It is preferable to use dimethylsiloxane (polydimethylsiloxane) or polymethylphenylsiloxane (polymethylphenylsiloxane). When providing a thermally conductive adhesive, it is preferable to use it by mixing with various adhesive resins such as acrylic, urethane, epoxy, and rubber.

상기 수지를 예로 들면 하기와 같으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the resin are as follows, but not limited thereto.

상기 페놀 수지를 예로 들면, 페놀계, 자이록계, 비스페놀 A형계 또는 레조시놀계 수지 등일 수 있으며, 에폭시 수지는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노블락형 에폭시 수지, 알킬페놀 노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지, 디사이클로펜타디엔형 에폭시 수지, 트리글리시딜 이소시아네이트 에폭시 수지 또는 비환식 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 폴리에스테르 수지는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리글리콜산(PGA), 폴리유산(PLA), 폴리(3-하이드록시부티레이트)(PHB), 폴리((3-하이드록시부티레이트)-co-(3-하이드록시발레레이트))(PHBV), 폴리((3-하이드록시부티레이트)-co-(3-하이드록시헥사노에이트))(PHBH), 폴리((3-하이드록시부티레이트)-co-(4-하이드록시부티레이트))(P3/4HB), 폴리부틸렌석시네이트(PBS), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등을 예로 들 수 있다. 폴리이미드 수지로는 BPDA-PDA(3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디언하이드라이드-p-페닐렌디아민) 폴리이미드 또는 PMDA-ODA(3,3',4,4'-비페닐테트라카르복실릭 디언하이드라이드-4,4'-옥시디아닐린) 폴리이미드를 예로 들 수 있으며, 폴리우레탄 수지로는 폴리에스테르폴리올 또는 폴리옥시테트라메틸렌폴리올을 예로 들 수 있다. 멜라민 수지로는 모노메티올멜라민, 다이메티올멜라민, 트리메티올 멜라민, 테트라메티올멜라민, 펜타메티올멜라민, 헥사메티올멜라민 등이 있으며, 실리콘 수지로는 폴리메틸하이드로실록산, 폴리디메틸실록산, 폴리메틸페닐실록산을 예로 들 수 있다. 우레아 수지로는 폴리우레아, 폴리우레탄 수지 등을 들 수 있으며, 알키드 수지로는 2염기산과 2가 알코올의 축합물 또는 불건성 유지방산으로 변성한 것인 불전화성 알키드 수지, 2염기산과 3가 이상의 알코올의 축합물인 전화성 알키드 수지 등을 사용할 수 있다.For example, the phenolic resin may be a phenol-based, xyloc-based, bisphenol A-type or resorcinol-based resin, and the epoxy resin is a bisphenol A-type epoxy resin, a bisphenol F-type epoxy resin, a bisphenol S-type epoxy resin, and a phenol novolak-type resin. Epoxy resin, cresol novolak type epoxy resin, alkylphenol novolak type epoxy resin, bisphenol type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, triglycidyl isocyanate epoxy resin or acyclic epoxy resin, etc. can be used. have. Polyester resin is polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), polyglycolic acid (PGA), polylactic acid (PLA), poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), poly((3- Hydroxybutyrate)-co-(3-hydroxyvalerate))(PHBV), poly((3-hydroxybutyrate)-co-(3-hydroxyhexanoate))(PHBH), poly((3) -hydroxybutyrate)-co-(4-hydroxybutyrate)) (P3/4HB), polybutylene succinate (PBS), polyethylene naphthalate (PEN), and the like. As the polyimide resin, BPDA-PDA (3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dihydride-p-phenylenediamine) polyimide or PMDA-ODA (3,3',4,4) '-biphenyltetracarboxylic dianhydride-4,4'-oxydianiline) polyimide is exemplified, and as the polyurethane resin, polyester polyol or polyoxytetramethylene polyol is exemplified. The melamine resin includes monomethyl melamine, dimethiol melamine, trimethyl melamine, tetramethyl melamine, pentamethyl melamine, hexamethiol melamine, and the like, and the silicone resin includes polymethylhydrosiloxane, polydimethylsiloxane, Polymethylphenylsiloxane is exemplified. Examples of the urea resin include polyurea and polyurethane resin, and the alkyd resin includes an invertible alkyd resin modified with a condensate of a dibasic acid and a dihydric alcohol or a non-drying fatty acid, and a dibasic acid and a trivalent or higher An invertible alkyd resin which is a condensate of alcohol, etc. can be used.

상기 분산제는 triton-x, 셀룰로오스계 분산제 또는 폴리비닐계 분산제일 수 있다. 상기 셀룰로오스계 분산제로는 알킬 히드록시프로필 셀룰로오스 에테르, 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 및 히드록시에틸셀룰로오스를 예로 들 수 있으며, 상기 폴리비닐계 분산제는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알콜 및 폴리비닐부티랄을 예로 들 수 있다.The dispersant may be triton-x, a cellulose-based dispersant, or a polyvinyl-based dispersant. Examples of the cellulose-based dispersant include alkyl hydroxypropyl cellulose ether, hydroxypropyl methyl cellulose, carboxymethyl cellulose and hydroxyethyl cellulose, and the polyvinyl-based dispersant includes polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol and poly An example is vinyl butyral.

상기 방열용 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 탄소나노튜브 8 내지 25 중량부, 상기 세라믹 10 내지 30 중량부, 상기 합금 5 내지 15 중량부, 상기 고분자수지 20 내지 40 중량부 및 상기 분산제 7 내지 22 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어날 경우, 열전도도, 전기저항성, 부착력, 점성, 코팅층의 균일성 등의 특성이 저하될 수 있다.Based on 100 parts by weight of the composition for heat dissipation, 8 to 25 parts by weight of the carbon nanotube, 10 to 30 parts by weight of the ceramic, 5 to 15 parts by weight of the alloy, 20 to 40 parts by weight of the polymer resin, and 7 to 22 parts by weight of the dispersant It is preferable to include parts by weight. If it is out of the above range, properties such as thermal conductivity, electrical resistance, adhesion, viscosity, and uniformity of the coating layer may be deteriorated.

또한 상기 방열용 조성물은 용매 및 경화제를 추가로 더 포함할 수 있으며, 상기 용매는 균일한 분산성을 위한 것으로, 물, 알콜계 용매, 케톤계 용매, 아민계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 할로겐화 탄화수소계 용매, 에테르계 용매 및 퓨란계 용매로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으며, 상기 경화제는 방열도료 조성물의 신속한 경화를 위해 첨가하는 것으로, 아민계 경화제, 이미다졸계 경화제 또는 산무수물계 경화제에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 아민계 경화제로는 벤질디메틸아민, 트리에탄올아민, 트리에틸 테트라아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌아민, 디메틸아미노에탄올 등이 있으며, 상기 이미다졸계 경화제로는 이미다졸, 이소이미다졸, 2-메틸이미다졸, 부틸이미다졸, 2-헵타데센일-4-메틸이미다졸, 2-운데센일이미다졸, 1-비닐-2-메틸이미다졸, 2-헵타데실이미다졸, 2-페닐이미다졸, 1-벤질-2-메틸이미다졸, 1-프로필-2-메틸이미다졸, 1-시아노에틸-2-메틸이미다졸 등을 포함한다. 또한, 산무수물계 경화제로는 프탈릭 무수물, 말레익 무수물, 트리멜리틱 무수물, 파이로멜리틱 무수물, 헥사하이드로프탈릭 무수물, 테트라하이드로프탈릭 무수물, 메틸나딕 무수물, 나딕 무수물, 또는 메틸헥사하이드로프탈릭 무수물 등을 예로 들 수 있다.In addition, the composition for heat dissipation may further include a solvent and a curing agent, the solvent is for uniform dispersibility, water, an alcohol-based solvent, a ketone-based solvent, an amine-based solvent, an ester-based solvent, an amide-based solvent , a halogenated hydrocarbon-based solvent, an ether-based solvent and one or more selected from the group consisting of a furan-based solvent, wherein the curing agent is added for rapid curing of the heat dissipation coating composition, and an amine-based curing agent, imida It may be any one selected from a sol-based curing agent or an acid anhydride-based curing agent. For example, the amine-based curing agent includes benzyldimethylamine, triethanolamine, triethyl tetraamine, diethylenetriamine, triethyleneamine, dimethylaminoethanol, etc., and the imidazole-based curing agent includes imidazole, isoimi Dazole, 2-methylimidazole, butylimidazole, 2-heptadecenyl-4-methylimidazole, 2-undecenylimidazole, 1-vinyl-2-methylimidazole, 2-heptadecyl imidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 1-propyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, and the like. In addition, the acid anhydride-based curing agent includes phthalic anhydride, maleic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methylnadic anhydride, nadic anhydride, or methylhexahydride Loftalic anhydride and the like are exemplified.

또한, 상기 방열용 조성물은 인쇄회로기판의 인쇄회로기판의 절연층, 인쇄회로기판의 표면 코팅용 또는 인쇄회로기판의 시트로서 사용될 수 있다.In addition, the composition for heat dissipation may be used as an insulating layer of a printed circuit board of a printed circuit board, a surface coating of a printed circuit board, or a sheet of a printed circuit board.

상기 방열용 조성물이 인쇄회로기판의 절연층으로 사용될 경우 기판 위에 물리적 또는 화학적 표면처리를 통해 기판 표면에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 물리적 표면처리로는 샌드블라스트, 드라이아이스블라스트, 비드블라스트, 숏트블라스트, 그라인딩 등을 예로 들 수 있으며, 소재 표면에 미세 요철을 형성하고 비표면적을 넓혀 기판과의 접착력이 향상되며, 경도, 내구성이 증가한다. 단, 기판의 두께가 얇을 경우 소재가 변형되거나 파괴될 수 있어 주의해야한다.When the composition for heat dissipation is used as an insulating layer of a printed circuit board, it is preferably formed on the surface of the substrate through physical or chemical surface treatment on the substrate. Examples of the physical surface treatment include sand blasting, dry ice blasting, bead blasting, shot blasting, grinding, and the like. this increases However, if the thickness of the substrate is thin, the material may be deformed or destroyed.

상기 화학적 표면처리로는 탈지, 에칭, 화성처리, 양극산화피막, PEO(Plasma electrolytic oxidation), MAO(microarc oxidation), 크로메이트, 인산염피막, 방전처리(플라즈마) 등이 있으며, 기판이 금속인 경우 사용되고, 마찬가지로 기판과의 접착력이 향상되며 절연성, 방열성, 내식성도 향상되는 장점이 있지만 처리비용은 물리적 표면처리에 비해 대체로 고가이다.The chemical surface treatment includes degreasing, etching, chemical conversion treatment, anodization film, plasma electrolytic oxidation (PEO), microarc oxidation (MAO), chromate, phosphate film, discharge treatment (plasma), etc., and is used when the substrate is metal. , similarly, the adhesion with the substrate is improved and insulation, heat dissipation, and corrosion resistance are also improved, but the treatment cost is generally higher than the physical surface treatment.

상기 방열용 조성물이 기판의 표면에 코팅될 시 방열용 조성물을 기재에 코팅시키는 공지된 방법을 선택하여 사용할 수 있고, 이에 대한 비제한적인 예로써 스프레이, 딥 코팅, 실크 스크린, 롤 코팅, 침적 코팅 또는 스핀 코팅 등의 방법으로 도포하여 제조할 수 있다. 또한 도포 후 상온 건조, 열풍 건조, 오븐 건조 등에 의해 건조될 수 있다.When the composition for heat dissipation is coated on the surface of the substrate, a known method of coating the composition for heat dissipation on the substrate may be selected and used, and non-limiting examples thereof include spray, dip coating, silk screen, roll coating, and dip coating. Alternatively, it may be prepared by coating by a method such as spin coating. In addition, it may be dried by room temperature drying, hot air drying, oven drying, etc. after application.

이하, 본 발명을 실시예를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

제조예 1. 탄소나노튜브 표면 개질Preparation Example 1. Carbon nanotube surface modification

탄소나노튜브의 표면 개질은 하기 반응식에 의해 이루어진다.The surface modification of carbon nanotubes is performed by the following reaction formula.

Figure 112020097998659-pat00009
Figure 112020097998659-pat00009

먼저, 탄소나노튜브 파우더를 3:1 부피비율의 황산과 질산의 혼합용액에 첨가하여 2시간 동안 상온에서 초음파 처리하여 분산시킨 후 온도를 실온으로 냉각시켰다. 이후 여과하면서 다량의 증류수로 세척하여 여과되는 용액의 pH가 중성이 될 때까지 세척한 후 건조시켰다.First, carbon nanotube powder was added to a mixed solution of sulfuric acid and nitric acid in a 3:1 volume ratio, and dispersed by ultrasonication at room temperature for 2 hours, followed by cooling to room temperature. Thereafter, it was washed with a large amount of distilled water while filtering, washed until the pH of the filtered solution became neutral, and then dried.

1-1) 상기 화학식 1에서 R이 NH1-1) In Formula 1, R is NH 22 인 경우if

1,4-phenylene diamine (0.01 mol)을 0.22 M HCl 수용액 20 ㎖에 녹인 후 ice bath에서 NaNO2 (0.011 mol) 20 ㎖를 천천히 첨가하면서 교반시켰다. 이후 sodium tetrafluoroborate (0.01 M)를 첨가하고 반응이 완료된 후 건조시켜 디아조늄염을 얻었다. 상기 디아조늄염 2 g, K2S2O8 0.08 g, 상기 건조된 탄소나노튜브 0.4 g, 증류수 320 ㎖를 혼합하여 질소를 주입하며 85℃에서 12시간 동안 교반시킨 후 건조시켜 표면이 개질된 탄소나노튜브를 얻었다.1,4-phenylene diamine (0.01 mol) was dissolved in 20 ㎖ of 0.22 M HCl aqueous solution, and then stirred while slowly adding 20 ㎖ of NaNO 2 (0.011 mol) in an ice bath. Then, sodium tetrafluoroborate (0.01 M) was added and the reaction was completed and dried to obtain a diazonium salt. 2 g of the diazonium salt, K 2 S 2 O 8 0.08 g, 0.4 g of the dried carbon nanotubes, and 320 ml of distilled water were mixed, nitrogen was injected, stirred at 85° C. for 12 hours, and then dried to obtain carbon nanotubes with a modified surface.

1-2) 상기 화학식 1에서 R이 COOH인 경우1-2) When R in Formula 1 is COOH

4-aminobenzoic acid (0.01 mol)를 0.22 M HCl 수용액 20 ㎖에 녹인 후 ice bath에서 NaNO2 (0.011 mol) 20 ㎖를 천천히 첨가하면서 교반시켰다. 이후 sodium tetrafluoroborate (0.01 M)를 첨가하고 반응이 완료된 후 건조시켜 디아조늄염을 얻었다. 상기 디아조늄염 2 g, Azobisisobutyronitrile 0.3 g, 상기 건조된 탄소나노튜브 0.4 g, acetonitrile 80 ㎖를 혼합하여 질소를 주입하며 60℃에서 7시간 동안 교반시킨 후 건조시켜 표면이 개질된 탄소나노튜브를 얻었다.4-aminobenzoic acid (0.01 mol) was dissolved in 20 ㎖ of 0.22 M HCl aqueous solution, and then stirred while slowly adding 20 ㎖ of NaNO 2 (0.011 mol) in an ice bath. Then, sodium tetrafluoroborate (0.01 M) was added and the reaction was completed and dried to obtain a diazonium salt. 2 g of the diazonium salt, Azobisisobutyronitrile 0.3 g, 0.4 g of the dried carbon nanotube, and 80 ml of acetonitrile were mixed, nitrogen was injected, stirred at 60° C. for 7 hours, and dried to obtain a surface-modified carbon nanotube.

상기 화학식 2로 표시되는 치환기, 상기 화학식 3으로 표시되는 치환기 및 상기 화학식 4로 표시되는 치환기로 표면개질된 탄소나노튜브는 시그마알드리치에서 구매하여 사용하였다.Carbon nanotubes surface-modified with a substituent represented by Formula 2, a substituent represented by Formula 3, and a substituent represented by Formula 4 were purchased from Sigma-Aldrich and used.

한국등록특허 10-1856665호에 기재된 평가방법에 따라 상기 표면개질된 탄소나노튜브의 표면이 성공적으로 개질되었음을 확인하였으며, 표면개질된 탄소나노튜브와 세라믹 및 합금이 수지와 함께 고르게 분산되어 조성물의 분산성 및 안정성이 우수함을 확인하였다. 표면개질되지 않은 탄소나노튜브에서 관찰할 수 없던 합금 및 세라믹의 분산력이 발생한 것으로 보아, 표면개질에 의해 도입된 아민 또는 카르복실산들과 합금 및 세라믹이 약한 수소결합 또는 킬레이팅이 형성되어 고르게 분산시키는 현상이 발생된 것으로 볼 수 있다.It was confirmed that the surface of the surface-modified carbon nanotube was successfully modified according to the evaluation method described in Korean Patent No. 10-1856665, and the surface-modified carbon nanotube, ceramic, and alloy were uniformly dispersed together with the resin to form the composition. It was confirmed that the acidity and stability were excellent. Considering that the dispersion force of alloys and ceramics, which could not be observed in carbon nanotubes without surface modification, occurred, amines or carboxylic acids introduced by surface modification and alloys and ceramics form weak hydrogen bonds or chelating to evenly disperse. It can be seen that the phenomenon has occurred.

실시예 1. 방열용 조성물 제조Example 1. Preparation of composition for heat dissipation

상기 화학식 1(R = -COOH)로 표면개질된 탄소나노튜브 15 중량부, 세라믹(질화붕소) 20 중량부, 합금(Cu-Al-Zn 합금) 7 중량부, 고분자수지(비스페놀A형 에폭시 수지) 27 중량부, 용매(메틸에틸케톤:톨루엔 1:1(v/v)) 21 중량부를 넣고 혼합하여 3시간 동안 교반한 후 분산제(Triton X-100) 8 중량부와 아민계 경화제(폴리프로필렌글리콜디아민) 2 중량부를 첨가하여 2시간 동안 교반하였다.15 parts by weight of carbon nanotubes surface-modified by the formula 1 (R = -COOH), 20 parts by weight of ceramic (boron nitride), 7 parts by weight of alloy (Cu-Al-Zn alloy), polymer resin (bisphenol A type epoxy resin) ) 27 parts by weight, 21 parts by weight of a solvent (methyl ethyl ketone:toluene 1:1 (v/v)), mixed and stirred for 3 hours, followed by 8 parts by weight of a dispersant (Triton X-100) and an amine curing agent (polypropylene) glycoldiamine) was added and stirred for 2 hours.

실시예 2. 방열용 조성물 제조Example 2. Preparation of composition for heat dissipation

상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 2로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 2 was used instead of the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 1 above.

실시예 3. 방열용 조성물 제조Example 3. Preparation of composition for heat dissipation

상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 3으로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the carbon nanotubes surface-modified by Chemical Formula 3 were used instead of the carbon nanotubes surface-modified by Chemical Formula 1 above.

실시예 4. 방열용 조성물 제조Example 4. Preparation of composition for heat dissipation

상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 4(R' = -COOH)로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 4 (R' = -COOH) was used instead of the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 1 above.

실시예 5. 방열용 조성물 제조Example 5. Preparation of composition for heat dissipation

상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 4(R' = -CONH2)로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 4 (R' = -CONH 2 ) was used instead of the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 1 above.

실시예 6. 방열용 조성물 제조Example 6. Preparation of composition for heat dissipation

상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 4(R' = -CONH(CH2)17CH3)로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, except that the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 4 (R' = -CONH(CH 2 ) 17 CH 3 ) was used instead of the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 1 did.

비교예 1Comparative Example 1

표면개질된 탄소나노튜브 대신 표면이 개질되지 않은 일반 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that ordinary carbon nanotubes with non-modified surfaces were used instead of surface-modified carbon nanotubes.

비교예 2Comparative Example 2

세라믹을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that ceramic was not added.

비교예 3Comparative Example 3

합금을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that no alloy was added.

시험예 1. 방열 성능 평가Test Example 1. Evaluation of heat dissipation performance

구리 기판에 상기 실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 3에 따른 방열용 조성물을 20~30 ㎛ 두께로 코팅한 후 코팅된 기판 위에 LED를 실장하고 thermocouple을 부착하여 시간 경과에 따른 온도 변화를 측정하였다. 전력은 20W를 공급하였으며, 결과를 하기 표 1 및 도 2에 나타내었다.After coating the composition for heat dissipation according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 to a thickness of 20 to 30 μm on a copper substrate, an LED is mounted on the coated substrate, and a thermocouple is attached to measure the temperature change over time. did. Power was supplied to 20W, the results are shown in Table 1 and Figure 2 below.

경과 시간에 따른 온도(℃)Temperature over time (°C) 0분0 minutes 10분10 minutes 30분30 minutes 1시간1 hours 4시간4 hours 실시예 1Example 1 35.235.2 44.544.5 46.846.8 48.348.3 51.451.4 실시예 2Example 2 35.235.2 46.746.7 49.749.7 52.252.2 54.854.8 실시예 3Example 3 35.135.1 40.640.6 43.943.9 45.045.0 46.946.9 실시예 4Example 4 35.235.2 43.843.8 46.546.5 49.149.1 51.251.2 실시예 5Example 5 35.135.1 43.043.0 47.147.1 48.948.9 51.051.0 실시예 6Example 6 35.235.2 44.144.1 47.147.1 47.847.8 49.249.2 비교예 1Comparative Example 1 35.235.2 54.254.2 57.157.1 63.263.2 69.569.5 비교예 2Comparative Example 2 35.235.2 55.655.6 58.658.6 62.862.8 72.072.0 비교예 3Comparative Example 3 35.135.1 54.754.7 57.957.9 60.960.9 68.468.4

상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 6은 4시간 경과 후 평균 온도가 50.8℃인 반면, 비교예 1 내지 3의 경우 평균 70℃의 높은 온도를 나타냄에 따라 실시예가 비교예에 비해 온도 변화가 낮음을 알 수 있으며, 이에 따라 방열 성능이 우수함을 확인하였다. 그 중 실시예 3이 46.9℃로 가장 우수한 결과를 나타내었다. 실시예 1 내지 6과 비교예 1을 비교해 보면, 실시예 1 내지 6은 개질된 탄소나노튜브를 사용한 것이고, 비교예 1은 개질되지 않은 탄소나노튜브를 사용한 것으로, 실시예 1 내지 6의 경우 탄소나노튜브의 표면을 개질함으로써 개질되지 않은 탄소나노튜브에 비해 분산력이 향상되어 코팅 조성물 내 탄소나노튜브가 고르게 분산됨에 따라 우수한 성능을 나타내는 것으로 생각된다. 한편, 비교예 2 및 비교예 3은 세라믹 또는 합금이 미첨가 된 것으로, 탄소나노튜브, 세라믹 및 합금이 모두 포함된 실시예 1 내지 6에 비해 낮은 방열 특성을 보이는 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 탄소나노튜브, 세라믹 및 합금을 함께 사용함으로써 시너지 효과를 나타내어 더욱 우수한 방열 성능을 갖는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, Examples 1 to 6 had an average temperature of 50.8° C. after 4 hours, whereas Comparative Examples 1 to 3 exhibited a high average temperature of 70° C., so the Example showed a temperature change compared to the Comparative Example It can be seen that the heat dissipation performance is excellent. Among them, Example 3 showed the best result at 46.9°C. Comparing Examples 1 to 6 with Comparative Example 1, Examples 1 to 6 use modified carbon nanotubes, Comparative Example 1 uses unmodified carbon nanotubes, and in Examples 1 to 6, carbon By modifying the surface of the nanotubes, the dispersion power is improved compared to the unmodified carbon nanotubes, and it is considered that the carbon nanotubes in the coating composition are evenly dispersed, thereby exhibiting excellent performance. On the other hand, in Comparative Examples 2 and 3, ceramics or alloys are not added, and it can be seen that they show lower heat dissipation properties than Examples 1 to 6 in which carbon nanotubes, ceramics, and alloys are all included. It can be confirmed that nanotubes, ceramics, and alloys are used together to show a synergistic effect and thus have better heat dissipation performance.

시험예 2. 열 방사 효율 평가Test Example 2. Evaluation of thermal radiation efficiency

가로, 세로, 높이가 각각 35 mm×35 mm×1.5 mm인 구리 기판에 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에 따른 방열용 조성물을 20~30 ㎛ 두께로 코팅한 후 코팅된 기판을 가로, 세로, 높이 각각 32 ㎝×30 ㎝×30 ㎝인 아크릴 챔버 중앙에 위치시킨 후 챔버 내부의 온도와 구리 기판의 온도를 25±0.2℃가 되도록 조절하였다. 이후 구리 기판에 열원으로 가로, 세로 각각 20 ㎜×20 ㎜의 LED를 TIM(열전도성 테이프: 1W/mk)을 사용하여 붙여 시험 시편을 제조하였다. 제조된 시편의 열원에 2.1W(DC 3.9V, 0.53A)의 입력전력을 인가하여 열을 발생시키고, 90분 유지한 후 구리 기판 정중앙의 상부 5 cm 지점의 온도를 측정하여 열방사율을 평가하였다. 열방사율은 방열 코팅층이 구비되지 않은 기재에 대해 동일조건에서 측정한 온도를 기준으로 하여 하기 하기 식 1에 따라서 계산하였다.After coating the composition for heat dissipation according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 to a thickness of 20 to 30 μm on a copper substrate having a width, length, and height of 35 mm × 35 mm × 1.5 mm, the coated substrate was applied After locating in the center of an acrylic chamber of 32 cm × 30 cm × 30 cm in width, length, and height, respectively, the temperature inside the chamber and the temperature of the copper substrate were adjusted to 25±0.2°C. Thereafter, a test specimen was prepared by attaching an LED of 20 mm × 20 mm in width and length to a copper substrate as a heat source using TIM (thermal conductive tape: 1W/mk). Heat was generated by applying an input power of 2.1W (DC 3.9V, 0.53A) to the heat source of the prepared specimen, and after maintaining it for 90 minutes, the temperature of the upper 5 cm point in the center of the copper substrate was measured to evaluate the thermal emissivity. . The thermal emissivity was calculated according to Equation 1 below based on the temperature measured under the same conditions for the substrate not provided with the heat dissipation coating layer.

[식 1][Equation 1]

열 방사 효율(%)={(구리 기판 정중앙 상부 5 cm 지점의 온도(℃)/미코팅 구리 기판 정중앙 상부 5 cm 지점의 온도(℃))-1}×100(%)Thermal radiation efficiency (%) = {(Temperature (°C) at 5 cm above the center of the copper substrate/temperature (°C) at 5 cm above the center of the uncoated copper substrate (°C)-1}×100 (%)

열 방사 효율(%)Thermal radiation efficiency (%) 실시예 1Example 1 92.692.6 실시예 2Example 2 88.788.7 실시예 3Example 3 96.596.5 실시예 4Example 4 93.093.0 실시예 5Example 5 93.093.0 실시예 6Example 6 93.293.2 비교예 1Comparative Example 1 61.861.8 비교예 2Comparative Example 2 68.468.4 비교예 3Comparative Example 3 72.272.2

상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 6은 우수한 열 방사 효율을 보임을 확인할 수 있으며, 반면 비교예 1 내지 3은 실시예에 비해 열 방사 효율이 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 실시예들 중 실시예 3이 96.5%로 가장 높은 열 방사 효율을 보임에 따라 상기 시험예 1의 결과와 유사함을 알 수 있다. 이로써 탄소나노튜브의 표면개질 여부, 세라믹과 합금의 첨가 여부에 따라 열 방사 효율이 달라지는 것을 알 수 있으며, 본 발명의 방열용 조성물은 우수한 열 방사 효율을 가져 인쇄회로기판의 방열 성능에 우수한 효과를 발휘할 수 있음을 확인하였다.Referring to Table 2, it can be confirmed that Examples 1 to 6 show excellent heat radiation efficiency, whereas Comparative Examples 1 to 3 showed lower heat radiation efficiency compared to Examples. In addition, it can be seen that the result of Example 3 is similar to the result of Test Example 1 as it shows the highest heat radiation efficiency of 96.5% among the Examples. As a result, it can be seen that the heat radiation efficiency varies depending on whether the carbon nanotubes are surface-modified and whether ceramics and alloys are added. It was confirmed that it can be performed.

시험예 3. 절연 성능 평가Test Example 3. Insulation performance evaluation

구리 기판에 상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 3에 따른 방열용 조성물을 20~30 ㎛ 두께로 코팅한 후 저항값 측정을 수행하였다.After coating the composition for heat dissipation according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 to a thickness of 20 to 30 μm on a copper substrate, resistance value measurement was performed.

저항값(Ω/sq.)Resistance (Ω/sq.) 실시예 1Example 1 6.4×1012 6.4×10 12 실시예 2Example 2 2.1×1013 2.1×10 13 실시예 3Example 3 8.1×1012 8.1×10 12 실시예 4Example 4 5.9×1012 5.9×10 12 실시예 5Example 5 6.3×1012 6.3×10 12 실시예 6Example 6 6.2×1012 6.2×10 12 비교예 1Comparative Example 1 2.5×109 2.5×10 9 비교예 2Comparative Example 2 1.8×107 1.8×10 7 비교예 3Comparative Example 3 7.2×109 7.2×10 9

상기 표 3에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 6의 전기저항값은 비교예들에 비해 훨씬 우수한 것을 확인할 수 있다. 반면 비교예 1 내지 3의 경우 실시예들에 비해 낮은 전기저항값을 나타내며, 그 중 비교예 2는 절연 성능이 뛰어난 질화붕소가 함유되지 않아 다른 비교예들에 비해 더 낮은 저항값을 나타내는 것으로 사료된다.As shown in Table 3, it can be seen that the electrical resistance values of Examples 1 to 6 are much superior to those of Comparative Examples. On the other hand, Comparative Examples 1 to 3 show a lower electrical resistance value than that of Examples, and among them, Comparative Example 2 does not contain boron nitride having excellent insulation performance, so it is considered to show a lower resistance value than other Comparative Examples do.

시험예 4. 접착성 평가Test Example 4. Adhesion evaluation

상기 실시예 1 내지 6, 비교예 1 내지 3에 따른 부착성을 시험하기 위해 강판에 가로 및 세로를 5 ㎜ 간격으로 선을 그어 총 100개의 정사각형을 만든 후에 시료를 20~30 ㎛ 두께로 도포한 후 테이프를 박리시켜 남아있는 정사각형의 개수로 부착성을 평가하였다. 박리가 되지 않았을 경우 부착성을 우수로, 5% 미만 박리되었을 때 양호, 5% 이상 박리되었을 때 불량으로 평가기준을 정하였다.In order to test the adhesion according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3, lines were drawn at intervals of 5 mm in width and length on the steel plate to make a total of 100 squares, and then the sample was applied to a thickness of 20 to 30 μm. After the tape was peeled off, adhesion was evaluated by the number of remaining squares. When peeling did not occur, adhesion was set as excellent, when peeling less than 5% was good, and when peeling more than 5% was bad, the evaluation criteria were set.

접착성adhesive 실시예 1Example 1 우수Great 실시예 2Example 2 우수Great 실시예 3Example 3 우수Great 실시예 4Example 4 우수Great 실시예 5Example 5 우수Great 실시예 6Example 6 우수Great 비교예 1Comparative Example 1 불량bad 비교예 2Comparative Example 2 양호Good 비교예 3Comparative Example 3 양호Good

상기 표 4에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 6은 테이프 박리 후에도 코팅층이 벗겨지지 않아 접착성이 매우 우수하였으며, 비교예 2 및 3은 비교적 양호한 접착성을 보였다. 그러나 비교예 1은 접착성이 불량하였는데, 이는 개질되지 않은 탄소나노튜브를 사용함으로써 분산성이 저하된 것에 기인하는 것으로 사료된다. 반면 실시예 1 내지 6, 비교예 2 및 3은 표면개질된 탄소나노튜브로 인해 우수한 접착성을 보였다.As shown in Table 4, in Examples 1 to 6, the coating layer did not peel off even after the tape was peeled, so the adhesion was very good, and Comparative Examples 2 and 3 showed relatively good adhesion. However, Comparative Example 1 had poor adhesion, which is thought to be due to the lowered dispersibility by using unmodified carbon nanotubes. On the other hand, Examples 1 to 6, Comparative Examples 2 and 3 showed excellent adhesion due to the surface-modified carbon nanotubes.

상기와 같이, 본 발명에 따른 방열용 조성물은 우수한 방열성, 열 방사성, 전기저항성, 접착성의 성능을 가지는 것을 확인하였으며, 이로써 인쇄회로기판의 표면에 코팅하여 방열 코팅층을 형성할 시 뛰어난 방열 및 절연 성능을 가짐을 예상할 수 있다. 또한, 이를 절연층으로 이용함으로써 방열 성능이 우수한 인쇄회로기판을 얻을 수 있다. 이에 착안하여, 본 발명에서는, 상기 방열용 조성물을 인쇄회로기판의 시트로 사용하여 기판 자체에 우수한 방열 성능을 갖는 인쇄회로기판을 제조하였다.As described above, it was confirmed that the composition for heat dissipation according to the present invention has excellent heat dissipation, heat radiation, electrical resistance, and adhesive performance, thereby providing excellent heat dissipation and insulation performance when coated on the surface of a printed circuit board to form a heat dissipation coating layer can be expected to have In addition, by using this as an insulating layer, it is possible to obtain a printed circuit board having excellent heat dissipation performance. In view of this, in the present invention, a printed circuit board having excellent heat dissipation performance in the substrate itself was manufactured by using the composition for heat dissipation as a sheet of a printed circuit board.

실시예 7. 방열용 조성물을 시트로 포함하는 인쇄회로기판 제조Example 7. Fabrication of a printed circuit board comprising a composition for heat dissipation as a sheet

상기 화학식 1(R = -COOH)로 표면개질된 탄소나노튜브 12 중량부, 세라믹(질화붕소) 18 중량부, 합금(Cu-Al-Zn 합금) 10 중량부, 분산제(Triton X-100) 10 중량부, 용매(메틸에틸케톤:톨루엔 1:1(v/v)) 12 중량부를 넣고 혼합하여 3시간 동안 교반한 후 에폭시 수지 35 중량부와 아민계 경화제(폴리프로필렌글리콜디아민) 2 중량부를 혼합 및 교반하여 반경화상태로 시트화한 후 이를 핫 프레스 가공을 통해 성형함으로써 기판을 제조하였다.12 parts by weight of the carbon nanotubes surface-modified by the formula 1 (R = -COOH), 18 parts by weight of ceramic (boron nitride), 10 parts by weight of alloy (Cu-Al-Zn alloy), 10 parts by weight of dispersant (Triton X-100) After adding 12 parts by weight of a solvent (methyl ethyl ketone:toluene 1:1 (v/v)), mixing and stirring for 3 hours, 35 parts by weight of an epoxy resin and 2 parts by weight of an amine-based curing agent (polypropylene glycol diamine) are mixed And after stirring to form a sheet in a semi-hardened state, the substrate was prepared by molding it through hot press processing.

실시예 8. 방열용 조성물을 시트로 포함하는 인쇄회로기판 제조Example 8. Manufacturing of a printed circuit board comprising a composition for heat dissipation as a sheet

상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 2로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 7, except that the carbon nanotubes surface-modified by Chemical Formula 2 were used instead of the carbon nanotubes surface-modified by Chemical Formula 1 above.

실시예 9. 방열용 조성물을 시트로 포함하는 인쇄회로기판 제조Example 9. Manufacturing of a printed circuit board comprising a composition for heat dissipation as a sheet

상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 3으로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 7, except that the carbon nanotubes surface-modified by Chemical Formula 3 were used instead of the carbon nanotubes surface-modified by Chemical Formula 1 above.

실시예 10. 방열용 조성물을 시트로 포함하는 인쇄회로기판 제조Example 10. Manufacturing of a printed circuit board comprising a composition for heat dissipation as a sheet

상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 4(R' = -COOH)로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 7, except that the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 4 (R' = -COOH) was used instead of the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 1 above.

실시예 11. 방열용 조성물을 시트로 포함하는 인쇄회로기판 제조Example 11. Manufacturing of a printed circuit board comprising a composition for heat dissipation as a sheet

상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 4(R' = -CONH2)로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 7, except that the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 4 (R' = -CONH 2 ) was used instead of the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 1 above.

실시예 12. 방열용 조성물을 시트로 포함하는 인쇄회로기판 제조Example 12. Manufacturing of a printed circuit board comprising a composition for heat dissipation as a sheet

상기 화학식 1로 표면개질된 탄소나노튜브 대신 상기 화학식 4(R' = -CONH(CH2)17CH3)로 표면개질된 탄소나노튜브를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 제조하였다.Prepared in the same manner as in Example 7, except that the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 4 (R' = -CONH(CH 2 ) 17 CH 3 ) was used instead of the carbon nanotube surface-modified by Chemical Formula 1 did.

시험예 5. 인쇄회로기판의 방열 성능 평가Test Example 5. Evaluation of heat dissipation performance of printed circuit boards

상기 실시예 7 내지 12에서 제조된 인쇄회로기판을 LED 조명장치에 적용했을 때의 방열 특성을 평가하였다. 즉, 인쇄회로기판을 10 ㎝×10 ㎝×3 ㎜로 제작한 상태에서 DC 10.2V, 0.684A를 인가했을 때 시간에 따라 온도 변화를 나타낸 것이다. 또한, 기존에 사용되는 메탈 PCB(알루미늄)를 비교예 4로 사용하였다.The heat dissipation characteristics when the printed circuit boards prepared in Examples 7 to 12 were applied to an LED lighting device were evaluated. That is, when DC 10.2V and 0.684A were applied in a state in which a printed circuit board was fabricated with a size of 10 cm×10 cm×3 mm, the temperature change with time is shown. In addition, an existing metal PCB (aluminum) was used as Comparative Example 4.

시간(min)time (min) 실시예 7Example 7 실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 실시예 10Example 10 실시예 11Example 11 실시예 12Example 12 비교예 4Comparative Example 4 00 18.618.6 18.518.5 18.518.5 18.418.4 18.518.5 18.418.4 18.518.5 55 24.924.9 28.128.1 22.522.5 25.025.0 25.425.4 25.025.0 38.238.2 1010 36.536.5 42.642.6 36.236.2 39.839.8 37.537.5 37.237.2 53.753.7 3030 46.546.5 52.752.7 44.844.8 48.448.4 46.346.3 46.546.5 60.960.9 6060 51.951.9 55.255.2 50.050.0 53.253.2 52.752.7 52.652.6 68.468.4 9090 52.652.6 56.156.1 51.151.1 54.654.6 53.453.4 53.953.9 70.270.2 150150 53.753.7 56.956.9 51.951.9 55.155.1 54.554.5 54.254.2 74.274.2 200200 54.954.9 57.757.7 52.652.6 55.255.2 55.355.3 55.055.0 7979 300300 55.555.5 58.858.8 52.752.7 55.855.8 55.755.7 55.555.5 79.479.4

상기 표 5에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 방열용 조성물로 제조된 인쇄회로기판의 경우 종래 사용되는 메탈 PCB인 알루미늄판에 비해 방열 성능이 우수함을 알 수 있다. 실시예 7 내지 12 모두 월등히 우수한 성능을 보였으며, 그 중 실시예 9가 52.7℃로 방열 효과가 가장 우수하였다. 이에 따라 종래 메탈 PCB를 대신하여 더욱 향상된 방열능을 갖는 인쇄회로기판 소재로 사용될 수 있을 것이다.As shown in Table 5, it can be seen that the printed circuit board manufactured with the composition for heat dissipation according to the present invention has superior heat dissipation performance compared to an aluminum plate that is a conventionally used metal PCB. All of Examples 7 to 12 showed exceptionally excellent performance, and among them, Example 9 had the best heat dissipation effect at 52.7°C. Accordingly, it may be used as a printed circuit board material having a more improved heat dissipation capability instead of the conventional metal PCB.

종합해 볼 때, 본 발명에 따른 방열용 조성물은 열전도성 및 절연성이 우수하고, 부착성이 좋아 인쇄회로기판의 방열을 위한 표면 코팅용으로 사용될 수 있으며, 기판과 회로층 사이의 절연층으로 사용되어 인쇄회로기판의 방열 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 인쇄회로기판의 시트로 사용되어 기판 자체에 방열 성능을 부여할 수도 있으며, 이에 따라 우수한 방열 성능을 갖는 인쇄회로기판을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 인쇄회로기판을 예를 들어 설명했지만 인쇄회로기판뿐만 아니라 다양한 전기·전자제품에 적용하여 사용할 수 있으며, 예로, LED 등의 성능 및 수명 향상에 기여할 수 있다.In summary, the composition for heat dissipation according to the present invention has excellent thermal conductivity and insulation, and has good adhesion, so it can be used as a surface coating for heat dissipation of a printed circuit board, and is used as an insulating layer between the substrate and the circuit layer It is possible to improve the heat dissipation performance of the printed circuit board. In addition, it may be used as a sheet of a printed circuit board to impart heat dissipation performance to the substrate itself, thereby manufacturing a printed circuit board having excellent heat dissipation performance. In addition, although a printed circuit board has been described as an example in the present invention, it can be applied and used not only to a printed circuit board but also to various electrical and electronic products, and can contribute to improving the performance and lifespan of, for example, LEDs.

한편, 상기 방열용 조성물은 본 발명의 LED 조명장치에 다양하게 이용될 수 있다.On the other hand, the composition for heat dissipation can be used in various ways in the LED lighting device of the present invention.

예를 들어, 상기 방열용 조성물은, 우수한 열 전도 효과를 가지고 있는 바 기판(10)의 절연층(200)으로 사용될 수 있다.For example, the composition for heat dissipation may be used as the insulating layer 200 of the bar substrate 10 having an excellent heat conduction effect.

또한, 상기 방열용 조성물은, 우수한 절연효과를 가지고 있으며, 분산성, 용액안정성 및 접착성이 우수하여 기판(10)의 저면에 도포되어 계면층(400)의 재료로 사용될수 있다.In addition, the composition for heat dissipation has an excellent insulating effect, and has excellent dispersibility, solution stability, and adhesion, so that it can be applied to the bottom surface of the substrate 10 and used as a material for the interfacial layer 400 .

또한, 상기 방열용 조성물은, 전자파 차폐효과 및 우수한 방열성능을 가지는 바 LED조명장치용 기판(10)에 표면코팅용으로 이용될 수 있다.In addition, the composition for heat dissipation may be used for surface coating on the substrate 10 for a bar LED lighting device having an electromagnetic wave shielding effect and excellent heat dissipation performance.

특히, 상기 방열용 조성물은 뛰어난 열전도효과, 절연효과 및 분산성을 가지고 있으므로 열전달물질(410)로 이용되어 열전달공(210) 또는 관통공(121)의 내부에 채워질 수 있다.In particular, since the composition for heat dissipation has excellent heat conduction effect, insulating effect and dispersibility, it can be used as a heat transfer material 410 and filled in the heat transfer hole 210 or the through hole 121 .

즉, 상기 방열용 조성물이 열전달공(210) 또는 관통공(121)의 내부에 채워지는 경우, 상기 방열용 조성물을 가루형태로 상기 열전달공(210) 또는 관통공(121)의 내부에 채워넣고, 소결과정을 통해 상기 방열용 조성물을 경화시킬 수 있으므로 신속하고 간편하게 열전달공(210) 또는 관통공(121)에 열전도물질을 채워넣을 수 있는 이점이 있다.That is, when the heat dissipation composition is filled in the heat transfer hole 210 or the through hole 121, the heat dissipation composition is filled in the heat transfer hole 210 or the through hole 121 in powder form. , since the composition for heat dissipation can be cured through a sintering process, there is an advantage that a heat conductive material can be quickly and conveniently filled in the heat transfer hole 210 or the through hole 121 .

한편 상기와 같은 조성을 가지는 방열용 조성물은, 열전달효과를 극대화한바, 도 1 내지 5에 도시된 구성을 가지는 LED 조명장치용 기판이외의 종래의 LED 조명장치용 기판에도 적용될 수 있음은 물론이다.On the other hand, the composition for heat dissipation having the above composition maximizes the heat transfer effect, and of course, it can be applied to a conventional substrate for an LED lighting device other than the substrate for an LED lighting device having the configuration shown in FIGS. 1 to 5 .

예로서, 본 발명에 따른 LED 조명장치는, 상면에 하나 이상의 LED소자(20)가 설치되는 LED 조명장치용 기판(10)과; 기판(10)의 저면에 결합되어 LED소자(20)에서 발생된 열을 방열하는 방열부재(30)를 포함할 수 있다.For example, the LED lighting device according to the present invention includes: a substrate 10 for an LED lighting device on which one or more LED devices 20 are installed on the upper surface; It may include a heat dissipation member 30 coupled to the bottom surface of the substrate 10 to dissipate heat generated by the LED device 20 .

그리고 상기 기판(10) 및 방열부재(30) 사이에는, LED소자(20)에서 발생된 열을 전달하면서 전기절연 재질의 계면층(400)이 형성됨을 특징으로 한다.And it is characterized in that between the substrate 10 and the heat dissipation member 30, an interface layer 400 of an electrically insulating material is formed while transferring the heat generated by the LED device 20.

상기 LED 조명장치용 기판(10)은, 상면에 하나 이상의 LED소자(20)가 설치되는 구성으로서, 상면에 하나 이상의 LED소자(20)가 설치될 수 있는 기판이면 모두 가능하다.The substrate 10 for the LED lighting device is a configuration in which one or more LED elements 20 are installed on the upper surface, and any substrate on which one or more LED elements 20 can be installed on the upper surface is possible.

예로서, 상기 LED 조명장치용 기판(10)은, LED소자(20)의 양극(21) 및 음극(22) 각각에 전기적으로 연결되는 전기인가패턴(110)과, 전기인가패턴(110)와 전기적으로 분리되며 LED소자(20)의 방열부(23)로부터 열을 전달받는 방열패턴(120)을 포함하는 구리패턴층(100)과; 구리패턴층(100)의 저면에 결합되는 전기 절연재질의 절연층(200)과; 절연층(200의 저면에 결합되는 알루미늄 재질의 보강층(300)을 포함할 수 있다.For example, the substrate 10 for the LED lighting device includes an electric application pattern 110 electrically connected to each of the anode 21 and the cathode 22 of the LED element 20 , and an electric application pattern 110 , and a copper pattern layer 100 that is electrically separated and includes a heat dissipation pattern 120 that receives heat from the heat dissipation unit 23 of the LED element 20; an insulating layer 200 of an electrically insulating material coupled to the bottom surface of the copper pattern layer 100; It may include a reinforcing layer 300 made of an aluminum material coupled to the bottom surface of the insulating layer 200 .

상기 구리패턴층(100)은, 앞서 설명한 구리패턴층(100)과 동일하거나 유사한바 자세한 설명은 생략한다. 다만, 상기 구리패턴층(100)은, 후술하는 얇은 막의 절연층(200)의 표면에 실크스크린 등의 인쇄방식에 의하여 형성될 수 있다.Since the copper pattern layer 100 is the same as or similar to the above-described copper pattern layer 100, a detailed description thereof will be omitted. However, the copper pattern layer 100 may be formed on the surface of the insulating layer 200 of a thin film to be described later by a printing method such as silk screen.

상기 절연층(200)은, 앞서 설명한 및 절연층(200)와 동일하거나 유사한바 자세한 설명은 생략한다.The insulating layer 200 is the same as or similar to that described above and the insulating layer 200 , and thus a detailed description thereof will be omitted.

다만, 상기 절연층(200)은, 구리패턴층(100)을 절연할 수 있는 최소한의 두께를 가질 수 있다.However, the insulating layer 200 may have a minimum thickness capable of insulating the copper pattern layer 100 .

한편 앞서 설명한 도 1 내지 도 5를 들어 설명한 LED 조명장치용 기판(10)의 구조와 유사하게, 절연층(200) 및 보강층(300)은, LED소자(20)에서 발생된 열을 하측으로 전달할 수 있도록 열전달물질(410)이 채워지는 열전달공(210)이 상하로 관통형성될 수 있다.On the other hand, similar to the structure of the substrate 10 for an LED lighting device described with reference to FIGS. 1 to 5 described above, the insulating layer 200 and the reinforcing layer 300 transfer the heat generated by the LED device 20 to the lower side. The heat transfer hole 210 filled with the heat transfer material 410 may be formed vertically through the hole.

상기 열전달공(210)은, 앞서 설명한 바와 같이, LED소자(20)에서 발생된 열을 하측으로 전달할 수 있도록 절연층(200) 및 보강층(300)에 관통형성되며 열전달물질(410)이 채워지는 관통공으로서 앞서 설명한 구리패턴층(100)과 연결되도록 형성됨이 바람직하다.As described above, the heat transfer hole 210 is formed through the insulating layer 200 and the reinforcing layer 300 so as to transfer the heat generated by the LED device 20 to the lower side, and the heat transfer material 410 is filled. As a through hole, it is preferably formed to be connected to the above-described copper pattern layer 100 .

여기서 상기 열전달공(210)은, 구리패턴층(100)까지 관통하여 형성될 수 있음은 물론이다.Here, of course, the heat transfer hole 210 may be formed through the copper pattern layer 100 .

그리고 상기 열전달물질(410)은, 상기 계면층(400)과 동일 재질을 가질 수 있다.In addition, the heat transfer material 410 may have the same material as the interface layer 400 .

상기 계면층(400)은, 상기 열전달물질(410)이 열전달공(210)에 채워질 때 기판(10)의 저면에 계면층(400)으로서 도포되어 형성될 수 있다.The interfacial layer 400 may be formed by applying the interfacial layer 400 to the bottom surface of the substrate 10 when the heat transfer material 410 is filled in the heat transfer hole 210 .

상기 보강층(300)은, 절연층(200)의 표면에 형성되며, 절연층(200의 저면에 결합되며 알루미늄 재질을 가지는 구성으로서 열방출효과를 고려하여 0.5T, 1.0T, 1.5T 등 다양한 두께를 가질 수 있다.The reinforcing layer 300 is formed on the surface of the insulating layer 200, is coupled to the bottom surface of the insulating layer 200, and is made of aluminum, and has various thicknesses such as 0.5T, 1.0T, 1.5T, etc. in consideration of the heat dissipation effect. can have

상기 방열부재(30)는, 기판(10)의 저면에 결합되어 LED 소자(20)에서 발생된 열을 방열하는 구성으로서, LED소자(20)에서 발생되는 열을 방출할 수 있는 재질이라면 어떠한 재질도 가능하며 알루미늄, 알루미늄합금 등의 재질을 가질 수 있다.The heat dissipation member 30 is coupled to the bottom surface of the substrate 10 to dissipate heat generated by the LED device 20 , and any material capable of dissipating the heat generated from the LED device 20 . Also, it may be made of a material such as aluminum or an aluminum alloy.

한편, 상기 방열부재(30)는, 기판(10)이 나사 등에 의하여 고정결합되고 나머지 부분에서 방열효과를 높이기 위하여 다수의 방열핀(fin)들이 형성될 수 있다.Meanwhile, in the heat dissipation member 30 , a plurality of heat dissipation fins may be formed in the substrate 10 to be fixedly coupled by screws or the like, and to increase the heat dissipation effect in the remaining portion.

또한, 상기 방열부재(30)는, 기판(10)이 결합되는 결합판 및 결합판에 결합되어 방열을 극대화하는 방열블록을 포함할 수 있다.In addition, the heat dissipation member 30 may include a coupling plate to which the substrate 10 is coupled and a heat dissipation block coupled to the coupling plate to maximize heat dissipation.

여기서 상기 방열블록은, 히트싱크, 방열핀 등 다양한 구성이 가능하며, 공냉식, 수냉식 등 다양한 냉각방식을 가질 수 있다.Here, the heat dissipation block may have various configurations such as a heat sink and a heat dissipation fin, and may have various cooling methods such as air cooling and water cooling.

한편 상기 계면층(400)은, 기판(10) 및 방열부재(30) 사이에 충진되어 LED소자(20)에서 발생된 열을 전달하면서 전기절연 재질의 물질로서, 앞서 설명한 조성의 방열조성물로 형성될 수 있다.Meanwhile, the interface layer 400 is filled between the substrate 10 and the heat dissipation member 30 to transfer heat generated from the LED device 20 and is an electrically insulating material, and is formed of a heat dissipation composition having the composition described above. can be

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에서 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above description is merely illustrative of the present invention, and various modifications will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the embodiments disclosed in this specification are intended to illustrate, not to limit the present invention, and the spirit and scope of the present invention are not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technologies within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

10 : 기판 20 : LED 소자
30 : 방열부재
10: substrate 20: LED element
30: heat dissipation member

Claims (19)

상면에 하나 이상의 LED소자(20)가 설치되는 LED 조명장치용 기판(10)으로서,
LED소자(20)의 양극(21) 및 음극(22) 각각에 전기적으로 연결되는 전기인가패턴(110)과, 상기 전기인가패턴(110)와 전기적으로 분리되며 상기 LED소자(20)의 방열부(23)로부터 열을 전달받는 방열패턴(120)을 포함하는 구리패턴층(100)과;
상기 구리패턴층(100)의 저면에 결합되고, 상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 하측으로 전달할 수 있도록 열전달물질(410)이 채워지는 열전달공(210)이 상하로 관통형성된 전기 절연재질의 절연층(200)을 포함하며,
상기 전기인가패턴(110) 및 상기 방열패턴(120)은, 구리판이 에칭에 의하여 형성되며,
상기 전기인가패턴(110)은, 서로 다른 극성을 가지는 전원이 인가되는 제1전기인가패턴(111,112)들과 상기 제1전기인가패턴(111,112)에 대응하여 양단부에 서로 다른 LED소자(20)가 설치되는 복수의 제2전기인가패턴(113)들을 포함하며,
상기 방열패턴(120)은, 상기 전기인가패턴(110)을 둘러싸도록 형성되며,
상기 절연층(200)은, 방열용 조성물을 포함하며,
상기 방열용 조성물은, 표면개질된 탄소나노튜브, 세라믹, 합금, 고분자수지 및 분산제를 포함하는 방열용 조성물로서,
상기 탄소나노튜브는 하기 화학식 1로 표시되는 치환기, 하기 화학식 2로 표시되는 치환기, 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기 또는 하기 화학식 4로 표시되는 치환기로 표면이 개질되어 있고,
상기 합금은 Cu(구리) 45 내지 55 질량%, Al(알루미늄) 40 내지 50 질량% 및 Zn(아연) 3 내지 6 질량%를 포함하는 Cu-Al-Zn 합금이며,
상기 방열용 조성물 100 중량부에 대하여 상기 탄소나노튜브 8 내지 25 중량부, 상기 세라믹 10 내지 30 중량부, 상기 합금 5 내지 15 중량부, 상기 고분자수지 20 내지 40 중량부 및 상기 분산제 7 내지 22 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치용 기판.
Figure 112021042568754-pat00022
Figure 112021042568754-pat00023

Figure 112021042568754-pat00024
Figure 112021042568754-pat00025

{상기 화학식 1 내지 화학식 4에서,
1) R은 -COOH, -B(OH)2, -OH, -NH2 또는 -SH이며,
2) n은 0 내지 20의 정수이고,
3) x 및 y는 서로 독립적으로 1 내지 10의 정수이며,
4) R'은 -COOH, -CONH2 또는 -CONH(CH2)17CH3이다.}
As a substrate 10 for an LED lighting device on which one or more LED elements 20 are installed on the upper surface,
The electric application pattern 110 electrically connected to each of the anode 21 and the cathode 22 of the LED element 20 , and the heat dissipation part of the LED element 20 electrically separated from the electric application pattern 110 . a copper pattern layer 100 including a heat dissipation pattern 120 receiving heat from (23);
An electrical insulating material coupled to the bottom surface of the copper pattern layer 100 and having a heat transfer hole 210 filled with a heat transfer material 410 to transfer the heat generated from the LED element 20 downward. Including an insulating layer 200 of
The electrical application pattern 110 and the heat dissipation pattern 120 are formed by etching a copper plate,
The electricity application pattern 110 has different LED elements 20 at both ends corresponding to the first electricity application patterns 111 and 112 to which power having different polarities are applied and the first electricity application patterns 111 and 112 . It includes a plurality of second electricity application patterns 113 that are installed,
The heat dissipation pattern 120 is formed to surround the electricity application pattern 110,
The insulating layer 200 includes a composition for heat dissipation,
The composition for heat dissipation is a composition for heat dissipation comprising a surface-modified carbon nanotube, a ceramic, an alloy, a polymer resin and a dispersant,
The surface of the carbon nanotube is modified with a substituent represented by the following formula (1), a substituent represented by the following formula (2), a substituent represented by the following formula (3), or a substituent represented by the following formula (4),
The alloy is a Cu-Al-Zn alloy comprising 45 to 55 mass% of Cu (copper), 40 to 50 mass% of Al (aluminum), and 3 to 6 mass% of Zn (zinc),
8 to 25 parts by weight of the carbon nanotube, 10 to 30 parts by weight of the ceramic, 5 to 15 parts by weight of the alloy, 20 to 40 parts by weight of the polymer resin, and 7 to 22 parts by weight of the dispersant based on 100 parts by weight of the heat dissipation composition A substrate for an LED lighting device comprising a part.
Figure 112021042568754-pat00022
Figure 112021042568754-pat00023

Figure 112021042568754-pat00024
Figure 112021042568754-pat00025

{In Formulas 1 to 4,
1) R is -COOH, -B(OH) 2 , -OH, -NH 2 or -SH,
2) n is an integer from 0 to 20,
3) x and y are each independently an integer from 1 to 10,
4) R' is -COOH, -CONH 2 or -CONH(CH 2 ) 17 CH 3 }
청구항 1에 있어서,
상기 방열패턴(120)은, 상기 열전달공(210)에 대응되는 위치에 상기 열전달공(210)와 동일하거나 작은 크기의 관통공(121)이 형성되며,
상기 관통공(121)은, 상기 열전달물질(410)이 채워진 것을 특징으로 하는 LED 조명장치용 기판.
The method according to claim 1,
In the heat dissipation pattern 120 , a through hole 121 having the same or smaller size as the heat transfer hole 210 is formed at a position corresponding to the heat transfer hole 210 ,
The through hole 121 is a substrate for an LED lighting device, characterized in that the heat transfer material 410 is filled.
청구항 1에 있어서,
상기 열전달물질(410)은,
상기 열전달공(210)에 채워질 때, 기판의 저면 중 적어도 일부에 함께 도포되는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치용 기판.
The method according to claim 1,
The heat transfer material 410 is
When the heat transfer hole (210) is filled, the substrate for an LED lighting device, characterized in that it is applied to at least a part of the bottom surface of the substrate.
청구항 1에 있어서,
상기 열전달물질(410)은, 은인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치용 기판
The method according to claim 1,
The heat transfer material 410 is a substrate for an LED lighting device, characterized in that silver
청구항 1에 있어서,
상기 열전달물질(410)은, 상기 열전달공(210)에 삽입되는 핀부재인 것을 특징으로 하는 LED 조명장치용 기판.
The method according to claim 1,
The heat transfer material (410) is a substrate for an LED lighting device, characterized in that the pin member inserted into the heat transfer hole (210).
청구항 1에 있어서,
상기 구리패턴층(100)은,
상기 절연층(200)에 상기 구리판이 부착된 상태에서 에칭에 의하여 상기 전기인가패턴(110) 및 상기 방열패턴(120)이 형성된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치용 기판.
The method according to claim 1,
The copper pattern layer 100,
The substrate for an LED lighting device, characterized in that the electrical application pattern (110) and the heat dissipation pattern (120) are formed by etching while the copper plate is attached to the insulating layer (200).
청구항 1에 있어서,
상기 절연층(200)의 저면에 결합되어 휘어짐을 방지하는 하나 이상의 보강층(300)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치용 기판.
The method according to claim 1,
The substrate for an LED lighting device, characterized in that it further comprises at least one reinforcing layer (300) coupled to the bottom surface of the insulating layer (200) to prevent bending.
청구항 7에 있어서,
상기 보강층(300)은, FR-4 또는 구리 재질을 가지는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치용 기판.
8. The method of claim 7,
The reinforcing layer 300 is a substrate for an LED lighting device, characterized in that it has a FR-4 or copper material.
청구항 7에 있어서,
상기 보강층(300)은, 상기 절연층(200)의 저면에 결합되는 절연재질의 제1보강층(310)과, 상기 제1보강층(310)의 저면에 결합되는 구리재질의 제2보강층(320)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치용 기판.
8. The method of claim 7,
The reinforcing layer 300 includes a first reinforcing layer 310 made of an insulating material coupled to the bottom of the insulating layer 200 and a second reinforcing layer 320 made of a copper coupled to the bottom of the first reinforcing layer 310 . A substrate for an LED lighting device comprising a.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 따른 LED 조명장치용 기판(10)과;
상기 LED 조명장치용 기판(10)에 형성된 구리패턴층(100)에 실장되는 하나 이상의 LED소자(20)와;
상기 기판(10)의 저면에 결합되어 상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 방열하는 방열부재(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
A substrate 10 for an LED lighting device according to any one of claims 1 to 9;
one or more LED elements 20 mounted on the copper pattern layer 100 formed on the substrate 10 for the LED lighting device;
and a heat dissipation member (30) coupled to the bottom surface of the substrate (10) to dissipate heat generated by the LED device (20).
청구항 10에 있어서,
상기 기판(10) 및 상기 방열부재(30) 사이에는, 상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 전달하면서 전기절연 재질의 계면층(400)이 형성된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
11. The method of claim 10,
LED lighting device, characterized in that between the substrate (10) and the heat dissipation member (30), an interface layer (400) of an electrically insulating material is formed while transferring the heat generated by the LED device (20).
청구항 11에 있어서,
상기 계면층(400)은, 상기 열전달물질(410)과 동일 재질을 가지는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
12. The method of claim 11,
The interface layer 400 is an LED lighting device, characterized in that it has the same material as the heat transfer material (410).
청구항 11에 있어서
상기 계면층(400)은, 상기 열전달물질(410)이 상기 열전달공(210)에 채워질 때 상기 기판(10)의 저면에 도포되어 형성된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
12. The method of claim 11
The interface layer (400), LED lighting device, characterized in that the heat transfer material (410) is formed by coating the bottom surface of the substrate (10) when the heat transfer hole (210) is filled.
상면에 하나 이상의 LED소자(20)가 설치되는 LED 조명장치용 기판(10)과;
상기 기판(10)의 저면에 결합되어 상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 방열하는 방열부재(30)를 포함하며,
상기 기판(10) 및 상기 방열부재(30) 사이에는, 상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 전달하면서 전기절연 재질의 계면층(400)이 형성되며,
상기 계면층(400)은, 방열용 조성물을 포함하며,
상기 방열용 조성물은, 표면개질된 탄소나노튜브, 세라믹, 합금, 고분자수지 및 분산제를 포함하는 방열용 조성물로서,
상기 탄소나노튜브는 하기 화학식 1로 표시되는 치환기, 하기 화학식 2로 표시되는 치환기, 하기 화학식 3으로 표시되는 치환기 또는 하기 화학식 4로 표시되는 치환기로 표면이 개질되어 있고,
상기 합금은 Cu(구리) 45 내지 55 질량%, Al(알루미늄) 40 내지 50 질량% 및 Zn(아연) 3 내지 6 질량%를 포함하는 Cu-Al-Zn 합금이며,
상기 방열용 조성물 100 중량부에 대하여 상기 탄소나노튜브 8 내지 25 중량부, 상기 세라믹 10 내지 30 중량부, 상기 합금 5 내지 15 중량부, 상기 고분자수지 20 내지 40 중량부 및 상기 분산제 7 내지 22 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
Figure 112021058683074-pat00026
Figure 112021058683074-pat00027

Figure 112021058683074-pat00028
Figure 112021058683074-pat00029

{상기 화학식 1 내지 화학식 4에서,
1) R은 -COOH, -B(OH)2, -OH, -NH2 또는 -SH이며,
2) n은 0 내지 20의 정수이고,
3) x 및 y는 서로 독립적으로 1 내지 10의 정수이며,
4) R'은 -COOH, -CONH2 또는 -CONH(CH2)17CH3이다.}
a substrate 10 for an LED lighting device on which one or more LED elements 20 are installed on the upper surface;
and a heat dissipation member 30 coupled to the bottom surface of the substrate 10 to dissipate heat generated by the LED device 20,
Between the substrate 10 and the heat dissipation member 30, an interface layer 400 of an electrically insulating material is formed while transferring the heat generated by the LED device 20,
The interfacial layer 400 includes a composition for heat dissipation,
The composition for heat dissipation is a composition for heat dissipation comprising a surface-modified carbon nanotube, a ceramic, an alloy, a polymer resin and a dispersant,
The surface of the carbon nanotube is modified with a substituent represented by the following formula (1), a substituent represented by the following formula (2), a substituent represented by the following formula (3), or a substituent represented by the following formula (4),
The alloy is a Cu-Al-Zn alloy comprising 45 to 55 mass% of Cu (copper), 40 to 50 mass% of Al (aluminum), and 3 to 6 mass% of Zn (zinc),
8 to 25 parts by weight of the carbon nanotube, 10 to 30 parts by weight of the ceramic, 5 to 15 parts by weight of the alloy, 20 to 40 parts by weight of the polymer resin, and 7 to 22 parts by weight of the dispersant based on 100 parts by weight of the heat dissipation composition LED lighting device comprising a part.
Figure 112021058683074-pat00026
Figure 112021058683074-pat00027

Figure 112021058683074-pat00028
Figure 112021058683074-pat00029

{In Formulas 1 to 4,
1) R is -COOH, -B(OH) 2 , -OH, -NH 2 or -SH,
2) n is an integer from 0 to 20,
3) x and y are each independently an integer from 1 to 10,
4) R' is -COOH, -CONH 2 or -CONH(CH 2 ) 17 CH 3 }
청구항 14에 있어서,
상기 LED 조명장치용 기판(10)은,
LED소자(20)의 양극(21) 및 음극(22) 각각에 전기적으로 연결되는 전기인가패턴(110)과, 상기 전기인가패턴(110)와 전기적으로 분리되며 상기 LED소자(20)의 방열부(23)로부터 열을 전달받는 방열패턴(120)을 포함하는 구리패턴층(100)과;
상기 구리패턴층(100)의 저면에 결합되는 전기 절연재질의 절연층(200)과;
상기 절연층(200의 저면에 결합되는 알루미늄 재질의 보강층(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
15. The method of claim 14,
The substrate 10 for the LED lighting device,
The electric application pattern 110 electrically connected to each of the anode 21 and the cathode 22 of the LED element 20 , and the heat dissipation part of the LED element 20 electrically separated from the electric application pattern 110 . a copper pattern layer 100 including a heat dissipation pattern 120 receiving heat from (23);
an insulating layer 200 of an electrically insulating material coupled to a bottom surface of the copper pattern layer 100;
LED lighting device comprising a reinforcing layer (300) made of an aluminum material coupled to the bottom surface of the insulating layer (200).
청구항 15에 있어서,
상기 절연층(200) 및 상기 보강층(300)은,
상기 LED소자(20)에서 발생된 열을 하측으로 전달할 수 있도록 열전달물질(410)이 채워지는 열전달공(210)이 상하로 관통형성된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
16. The method of claim 15,
The insulating layer 200 and the reinforcing layer 300,
The LED lighting device, characterized in that the heat transfer hole (210) filled with the heat transfer material (410) is formed through the top and bottom so as to transfer the heat generated by the LED element (20) to the lower side.
청구항 16에 있어서,
상기 열전달물질(410)은, 상기 계면층(400)과 동일 재질을 가지는 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
17. The method of claim 16,
The heat transfer material (410), LED lighting device, characterized in that having the same material as the interface layer (400).
청구항 17에 있어서,
상기 계면층(400)은, 상기 열전달물질(410)이 상기 열전달공(210)에 채워질 때 상기 기판(10)의 저면에 도포되어 형성된 것을 특징으로 하는 LED 조명장치.
18. The method of claim 17,
The interface layer (400), LED lighting device, characterized in that the heat transfer material (410) is formed by coating the bottom surface of the substrate (10) when the heat transfer hole (210) is filled.
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