KR102424746B1 - Fpcb를 이용한 차량용 광원장치 - Google Patents

Abstract

FPCB를 이용한 차량용 광원장치를 개시한다. 본 발명은 LLED 패키지로부터 발생되는 열이 비아홀과 전도부를 통해 FPCB를 통과하여 플레이트로 방출됨으로써, LED 패키지에서 발생된 열의 신속한 방열이 이루어질 수 있고, 신속한 방열을 통해 LED 패키지의 열화를 방지할 수 있으며, 이를 통해 광원장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

FPCB를 이용한 차량용 광원장치{VEHICLE LIGHT SOURCE DEVICE USING FPCB}

본 발명은 FPCB를 이용한 차량용 광원장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 FPCB와 플레이트를 비접촉식 경화를 통해 신속하게 접합시키고, 방열이 용이한 FPCB를 이용한 차량용 광원장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량은 야간 주행을 할 때에 차량 주변에 위치한 대상물을 용이하게 확인할 수 있도록 조명 기능 및 다른 차량이나 기타 도로 이용자에게 자기 차량의 주행 상태를 알리기 위한 신호 기능을 가지는 다양한 차량용 램프를 구비하고 있다.

예를 들어, 전조등(헤드램프) 및 안개등 등은 조명 기능을 목적으로 하며, 방향 지시등, 미등, 제동등, 사이드 마커(Side Marker) 등은 신호 기능을 목적으로 한 것이다.

이러한 차량용 램프는 일반적으로 할로겐 램프 또는 고전압 방출(High intensity discharge, HID) 등과 같은 광원을 주로 사용하여 왔다.

최근에는 광원으로서 LED(Light emitting diode)가 사용되고 있는데, LED는 색 온도가 약 5500K로 태양광에 가까워 사람의 눈에 피로를 가장 적게 해주고, 사이즈를 최소화 함으로서 램프의 디자인 자유도를 높여줄 뿐만 아니라 반영구적인 수명으로 인해 경제성도 갖추고 있다.

또한, LED를 도입함으로써 종래의 복잡한 램프 구성 및 가공 단계의 증가를 극복하려는 시도가 이루어지고 있으며, LED 자체의 특성으로 인한 램프의 수명 연장 및 작은 크기로 인한 램프의 공간상의 문제를 극복하려는 추세이다.

LED를 광원으로 사용하는 차량용 램프는 LED가 실장된 기판을 광 조사 방향에 대응되도록 장착하게 되며, LED의 특성상 온도 상승에 따른 성능 저하가 크기 때문에 온도 상승을 방지하기 위한 히트 싱크를 구비하게 되며, 기판이나 히트 싱크 등은 볼트 등의 결합 부재를 통해 서로 결합된다.

그러나, 기판이나 히트 싱크 등을 결합 부재를 통해 결합하기 위해서는 결합을 위한 결합 구조가 추가적으로 필요하기 때문에 구성이 복잡해지고, 결합 부재를 통한 조립 공정이 요구되므로, 전체적인 조립 공정이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 접착과정은 알루미늄 등의 플레이트 상면에 에폭시 레진을 도포한 다음 FPCB를 적측한 상태에서 핫 프레스를 이용하여 일정 시간동안 핫 프레싱 함으로써, 핫 프레스의 정 위치에 제품을 로딩하는 시간, 설정된 시간동안 에폭시 레진이 경화되도록 핫 프레싱하는 시간, 냉각 시간, 언로딩 시간 등이 소요되므로 작업에 따른 시간이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 종래 기술에 따른 접착과정은 핫 프레싱을 하는 동안 FPCB가 오랜 시간 열에 노출되어 광원이나 FPCB 기판의 파손이 발생되는 문제점이 있다.

한국 등록특허공보 등록번호 제10-1446158호(발명의 명칭: FPCB와 히트 싱크의 접합 방법)

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 FPCB와 플레이트를 비접촉식 경화를 통해 신속하게 접합시키고, 방열이 용이한 FPCB를 이용한 차량용 광원장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예는 FPCB를 이용한 차량용 광원장치로서, 상면에 LED 패키지(120)가 설치된 FPCB; 및 상기 FPCB의 적어도 일부를 관통하여 설치된 비아홀;을 포함한다.

또한, 상시 실시 예에 따른 비아홀은 상기 LED 패키지로부터 발생된 열이 전도되도록 전도부)를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 비아홀은 내부면에 비아홀 절연부가 추가 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 FPCB는 폴리이미드 필름; 상기 폴리이미드 필름의 상면에 설치되되, 상기 LED 패키지로부터 발생되는 열을 방출하는 히트 슬러그가 형성되고, 상기 히트 슬러그로 방출되는 열이 전도부에 전달되도록 하는 제1 구리층; 및 상기 폴리이미드 필름의 하면에 설치되되, 상기 전도부로 전도되는 열이 방출되도록 하는 제2 구리층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예는 상기 제1 구리층의 상면에 절연부를 통해 절연되어 형성된 배선회로부; 및 상기 배선 회로부를 보호하는 FPCB 보호층;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예는 FPCB로부터 열을 방출하는 플레이트; 상기 FPCB와 플레이트를 접착하는 접착층; 및 상기 FPCB로부터 발생된 열이 상기 접착층을 통해 플레이트로 방열되도록 하는 카본층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 접착층은 FPCB와 카본층이 접착되도록 하는 접착층과, 상기 카본층과 플레이트가 접착되도록 하는 접착층 1로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 접착층은 흑연을 포함한 열경화성 접착제로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 접착층 1은 레이저를 포함한 외부 열원으로부터 플레이트(130)를 가열하여 전도되는 열을 통해 경화되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실시 예에 따른 광원장치는 주간 주행등인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 LED 패키지로부터 발생되는 열이 비아홀과 전도부를 통해 FPCB를 통과하여 플레이트로 방출됨으로써, LED 패키지에서 발생된 열의 신속한 방열이 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 신속한 방열을 통해 LED 패키지의 열화를 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 LED 패키지의 열화를 방지함으로써, 광원장치의 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FPCB를 이용한 차량용 광원장치를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 실시 예에 따른 FPCB를 이용한 차량용 광원장치의 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 도 2의 비아홀을 나타낸 예시도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대해서는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음에 유의하여야 할 것이다.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 발명자가 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 적절한 용어의 개념을 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다는 표현은 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

또한, "‥부", "‥기", "‥모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 그 둘의 결합으로 구분될 수 있다.

또한, "적어도 하나의" 라는 용어는 단수 및 복수를 포함하는 용어로 정의되고, 적어도 하나의 라는 용어가 존재하지 않더라도 각 구성요소가 단수 또는 복수로 존재할 수 있고, 단수 또는 복수를 의미할 수 있음은 자명하다 할 것이다.

또한, 각 구성요소가 단수 또는 복수로 구비되는 것은, 실시 예에 따라 변경가능하다 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 FPCB를 이용한 차량용 광원장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 FPCB를 이용한 차량용 광원장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 실시 예에 따른 FPCB를 이용한 차량용 광원장치의 구조를 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 1의 실시 예에 따른 비아홀을 나타낸 예시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 FPCB를 이용한 차량용 광원장치(100)는 상면에 복수의 LED 패키지(120)가 설치되는 FPCB(110)와, 상기 FPCB(110)의 저면과 접착되는 플레이트(130)와, 상기 FPCB(110)와 플레이트(130) 사이에 카본층(150)이 접착되도록 하는 접착층(140, 141)과, 상기 접착층(140, 141) 사이에 설치되는 카본층(150)으로 구성할 수 있다.

상기 FPCB(110)는 폴리이미드 필름(111)과, 제1 구리층(112), 제2 구리층(112a), 절연부(113), 배선 회로부(114) 및 FPCB 보호층(115)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 폴리이미드 필름(111)은 내열성이 우수한 플라스틱 필름으로서 기재로 사용된다.

또한, 본 실시예에 있어서, 상기 폴리이미드 필름(111)은 20 ~ 50 ㎛의 두께의 것을 사용하고, 상기 폴리이미드 필름 자체에 대한 기술 내용은 이미 공지된 것이므로 자세한 설명은 생략한다.

또한, 상기 폴리이미드 필름(111)은 LED 패키지(120)의 설치 영역에 대응하여 비아홀(111a)이 형성될 수 있다.

상기 비아홀(111a)은 폴리이미드 필름(111)을 관통하고, 일정 크기로 천공된다.

또한, 상기 비아홀(111a)은 LED 패키지(120)로부터 발생된 열이 상기 폴리이미드 필름(111)을 통과하여 반대편으로 전도될 수 있도록 전도부(111b)가 형성될 수 있다.

상기 전도부(111b)는 일정 두께를 갖는 금속재를 상기 비아홀(111a)에 도금을 통해 설치되도록 구성한다.

또한, 상기 비아홀(111a)은 전도부(111b)의 내부면에 비아홀 절연부(111c)를 추가 구성하여 비아홀(110a) 내부가 절연 상태를 유지할 수 있도록 한다.

상기 제1 구리층(112)은 폴리이미드 필름(111)의 상면에 설치되고, LED 패키지(120)로부터 발생되는 열을 방출하는 히트 슬러그(121')가 형성된다.

상기 히트 슬러그(121')는 제1 구리층(112)의 상면으로 일정 길이 돌출되어 형성되고, LED 패키지(120)의 저면과 솔더(122)를 통해 접촉됨으로써, 상기 LED 패키지(120)로부터 발생되는 열을 상기 히트 슬러그(121')를 통해 전도되도록 한다.

또한, 상기 히트 슬러그(121')는 LED 패키지(120)로부터 전도된 열이 전도부(111b)를 통해 전달되도록 하여 FPCB(110)의 하부로 이동하는 점선으로 표현된 열 전달 경로를 형성한다.

상기 제2 구리층(112a)은 폴리이미드 필름(111)의 하면에 설치되되, 비아홀(111a)의 전도부(111b) 저면과 밀착되도록 구성함으로써, 상기 전도부(111b)로 전도되는 열이 제2 구리층(112a)을 통해 플레이트(130) 측으로 방출되도록 한다.

상기 제1 구리층(112)과 제2 구리층(112a)은 1 ~ 2 oz의 박막으로 구성될 수도 있고, 실리콘 접착제(미도시) 등을 사용하여 폴리이미드 필름(111)과 접착될 수 있다.

또한, 상기 FPCB(110)는 제1 구리층(112)의 상면에 절연부(113)를 설치하여 상기 제1 구리층(112)과 배선 회로부(114) 사이가 절연되되록 한다.

상기 배선 회로부(114)는 에칭에 의해 패터닝되어 LED 패키지(120)의 제1 전극(121) 및 제2 전극(121a)과 전기적으로 접속되는 배선 회로가 형성되도록 한다.

또한, 상기 FPCB(110)는 배선 회로부(114)를 보호하는 FPCB 보호층(115)이 구성될 수 있다.

상기 보호층(115)은 배선 회로부(114)에 패터닝된 배선 회로를 보호하는 구성으로서, LED 패키지(120)와 전기적으로 접촉하는 영역 이외에 나머지 영역에 대하여 솔더링 공정에서 회로와 회로 사이에 납땜 걸침(Solder Bridge)이 발생하는 것을 방지한다.

상기 LED 패키지(120)는 100㎛ 크기의 LED로 구성될 수 있고, 서로 다른 색상의 빛을 출력하는 복수의 LED로 구성될 수도 있다.

또한, 상기 LED 패키지(120)는 용도 및 필요에 따라 실장되는 개수나 색상 등은 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 상기 LED 패키지(120)는 제1 전극(121) 및 제2 전극(121a)을 통해 배선 회로부(114)와 전기적으로 연결되고, 솔더(122)를 통해 히트 슬러그(121')와 물리적으로 접촉되도록 구성된다.

상기 솔더(122)는 열전달 물질을 포함한 솔더 패이스트로서, LED 패키지(120)에서 발생되는 열이 히트 슬러그(121')로 전도(또는 전달)되도록 하여 LED 패키지(120)의 열손상을 방지할 수 있도록 한다.

상기 플레이트(130)는 FPCB(110)의 저면에 설치되어 FPCB(110)를 통과하여 전도된 LED 패키지(120)의 열이 방출되도록 한다.

또한, 상기 플레이트(130)는 열전도율 및 가공성이 우수한 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금 등과 같은 금속 재질이 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 열전도성 플라스틱 등과 같은 다양한 재질이 사용될 수 있다.

또한, 상기 플레이트(130)는 배출가스에 의한 부식을 방지하여 내식성이 증가되도록 표면 처리(Surface treatment)층이 형성될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 방열을 위하여 플레이트(130)만 사용되는 경우를 예를 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 별도의 히트 싱크나 냉각 팬 등이 함께 사용될 수 있다.

또한, 상기 플레이트(130)는 카본층(150)과 접착층 1(141)을 통해 접착되고, 상기 카본층(150)을 통해 방출되는 열이 전도되어 외부로 방출될 수 있도록 한다.

상기 접착층(140)은 FPCB(110)와 카본층(150)이 접착되도록 하는 구성으로서, 열 경화성 접착제로 구성될 수 있다.

또한, 상기 접착층(140)은 외부의 열광원, 예를 들면 레이저로부터 조사되는 빛과 반응하고, 상기 반응을 통해 발생된 열이 분산되어 신속하게 경화되도록 흑연(Graphite)을 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 접착층(140)은 레이저 등으로부터 출력된 빛이 상기 접착층(140)의 임의의 위치에 조사되어 열을 발생하면, 흑연에 의한 열분산을 통해 발생된 열이 상기 접착층(140)을 따라 수평방향으로 신속하게 전도되어 상기 접착층(140)을 경화시킴으로써, 비접촉 방법에 의한 경화가 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 비접촉식 경화를 통해 종래의 핫 프레싱을 이용한 접촉식 경화보다 쉽게 FPCB(110)와 플레이트(130)를 접착할 수 있고, 열분산을 통해 접착층(140)의 경화에 필요한 시간을 대폭 감소시킬 수 있게 된다.

상기 접착층 1(141)은 플레이트(130)와 카본층(150)이 접착되도록 하는 구성으로서, 열 경화성 접착제로 구성될 수 있다.

또한, 상기 접착층 1(141)은 외부의 열광원, 예를 들면 레이저로부터 조사되는 빛과 반응하고, 상기 반응을 통해 발생된 열이 분산되어 신속하게 경화되도록 흑연(Graphite)을 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 접착층 1(141)은 레이저 등으로부터 출력된 빛이 상기 접착층(141)의 임의의 위치에 조사되어 발생되는 열을 통해 경화될 수 도 있다.

또한, 상기 접착층 1(141)은 레이저를 포함한 외부 열원을 통해 플레이트(130)를 가열하고, 상기 가열된 플레이트(130)로부터 전도되는 열을 이용하여 경화될 수 있다.

상기 카본층(150)은 FPCB(110)와 플레이트(130) 사이에 설치되어, FPCB(110)로부터 전도된 열이 상기 접착층(140)을 통해 전도되고, 접착층 1(141)을 통해 플레이트(130)로 전도되어 방출되도록 한다.

또한, 상기 카본층(150)은 경화과정에서 FPCB(110)가 온도에 의해 수축 또는 팽창되는 것을 방지한다.

따라서, LED 패키지로부터 발생되는 열이 비아홀과 전도부를 통해 점선과 같이 FPCB를 통과하여 플레이트로 방출됨으로써, LED 패키지에서 발생된 열의 신속한 방열이 이루어질 수 있고, 신속한 방열을 통해 LED 패키지의 열화를 방지할 수 있으며, 이를 통해 광원장치의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 도면번호는 설명의 명료성과 편의를 위해 기재한 것일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 해석은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다.

또한, 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.

100 : 광원장치
110 : FPCB
111 : 폴리이미드 필름
111a : 비아홀
111b : 전도부
111c : 비아홀 절연부
112: 제1 구리층
112' : 히트 슬러그
112a : 제2 구리층
113 : 절연부
114 : 배선 회로부
115 : FPCB 보호층
120 : LED 패키지
121 : 제1 전극
121a : 제2 전극
122 : 솔더
130 : 플레이트
140 : 접착층
141 : 접착층 1
150 : 카본층

Claims (9)

1. 폴리이미드 필름(111)과, 상기 폴리이미드 필름(111)을 관통하는 비아홀(111a)과, 상기 비아홀(111a)에 설치되어 상기 폴리이미드 필름(111)의 상부에 설치된 LED 패키지(120)로부터 발생된 열을 상기 폴리이미드 필름(111)의 하부로 전도하는 전도부(111b)와, 상기 폴리이미드 필름(111)의 상면에 설치되고, 상기 LED 패키지(120)의 저면측으로 일정 길이 돌출되어 상기 LED 패키지(120)와 접촉됨으로써, 상기 LED 패키지(120)로부터 발생되는 열을 방출하는 히트 슬러그(121')가 형성되며, 상기 히트 슬러그(121')로 방출되는 열을 상기 전도부(111b)에 전달하는 박막의 제1 구리층(112)과, 상기 폴리이미드 필름(111)의 하면에 설치되되, 상기 전도부(111b)의 저면과 밀착되어 설치되고, 상기 전도부(111b)로 전도되는 열을 방출하는 박막의 제2 구리층(112a)을 구비한 FPCB(110); 및
   상기 FPCB(110)의 상면에 설치되어 임의의 색상의 빛을 출력하는 LED 패키지(120);
   상기 FPCB(110)의 하면에 카본층(150)이 접착되도록 하는 접착층(140); 및
   상기 접착층(140)을 통해 FPCB(110)의 하면에 설치되어 상기 FPCB(110)의 열이 전도되는 카본층(150);을 포함하는 FPCB를 이용한 차량용 광원장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 비아홀(111a)은 내부면에 비아홀 절연부(111c)가 추가 구성된 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 차량용 광원장치.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 구리층(112)의 상면에 절연부(113)를 통해 절연되어 형성된 배선회로부(114); 및
   상기 배선 회로부(114)를 보호하는 FPCB 보호층(115);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 차량용 광원장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 FPCB(110)로부터 열을 방출하는 플레이트(130); 및
   상기 플레이트(130)를 FPCB(110)에 접착하는 접착층 1(141);을 포함하는 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 차량용 광원장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 접착층(140, 141)은 FPCB(110)와 카본층(150)이 접착되도록 하는 접착층(140)과, 상기 카본층(150)과 플레이트(130)가 접착되도록 하는 접착층 1(141)로 이루어진 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 차량용 광원장치.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 접착층(140, 141)은 흑연을 포함한 열경화성 접착제로 이루어진 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 차량용 광원장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 접착층 1(141)은 레이저를 포함한 외부 열원으로부터 플레이트(130)를 가열하여 전도되는 열을 통해 경화되는 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 차량용 광원장치.
9. 제 1 항, 제2항, 제4항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 광원장치는 주간 주행등인 것을 특징으로 하는 FPCB를 이용한 차량용 광원장치.

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