KR102503583B1 - 발열 소자 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예에서는, 간단한 설계 변경만으로 발열 위치를 국소 제어할 수 있는 발열 소자 패키지를 제공할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 발열 제어가 가능한 발열 소자 패키지는, 발열 소자; 상기 발열 소자 상에 배치되는 발열 제어층; 및 상기 발열 제어층과 전기적으로 연결되는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

발열 소자 패키지{Heat generating device package}
본 발명의 다양한 실시예는 발열 소자 패키지에 관한 것으로, 자세하게는 위치에 따라 국소 부위로 발열 제어가 가능한 발열 소자 패키지에 관한 것이다.
전자 부품은 발열소자, 예를 들어 반도체 소자, 저항기(resistor), 발광 다이오드(LED:light emitting diode) 등일 수 있는데 상기 발열 소자는 심각한 열을 방출한다. 발열소자로부터의 방출 열은 회로 기판의 온도를 상승시켜 발열소자의 오동작 및 신뢰성에 문제를 야기한다.
즉, 발열소자의 발열 제어는 소자의 성능 향상과 함께 열분산에 필요한 추가적인 비용 감소 등이 중요한 문제로 인식되고 있다. 발열 제어를 위해서 히트 싱크(heat sink) 또는 heat diffuser를 사용하고 있으나, 발열 자체를 제어하는 기술은 부재한 상황이다.
또한 필요한 부분만을 가열할 수 있는 국소 발열 제어 기술 및 발열체가 필요하지만 현재 국소 영역에만의 발열을 제어하면서 발열 부위를 변경하는 기술은 전무한 상태이다.
본 발명의 다양한 실시예에서는, 간단한 설계 변경만으로 발열 위치를 국소 제어할 수 있는 발열 소자 패키지를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 발열 제어가 가능한 발열 소자 패키지는, 발열 소자; 상기 발열 소자 상에 배치되는 발열 제어층; 및 상기 발열 제어층과 전기적으로 연결되는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 발열 제어층은, 금속 물질 및 전도성 고분자로 이루어진 전도성 물질 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 발열 제어층은, 상기 발열 소자의 위치에 따라 다수 개로 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 발열 제어층은, 상기 발열 소자의 위치에 따라 다수 개로 구비되고, 다수 개의 발열 제어층 각각은 다수 개의 전원부와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 다수 개의 발열 제어층은 발열을 제어하고자 하는 위치에 따라 전압이 인가되는 것을 특징으로 한다.
상기 발열 제어층은, 상기 발열 소자의 제1 위치에 위치하는 제1 발열 제어층; 및 상기 발열 소자의 제2 위치에 위치하는 제2 발열 제어층을 포함하고, 상기 전원부는, 상기 제1 발열 제어층과 전기적으로 연결되는 제1 전원부; 및 상기 제2 발열 제어층과 전기적으로 연결되는 제2 전원부를 포함하고, 상기 제1 위치에 발열을 생성하거나, 상기 제2 위치에 발열을 감소시키기 위해, 상기 제1 발열 제어층에 제1 전원부를 통해 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기 전원부는, 상기 발열 소자에 인가되는 전압보다 낮은 전압 또는 그라운드 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기 발열 소자는, 반도체 소자, 저항기 및 발광 소자로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 발열 위치를 쉽게 가변할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 원하는 위치에서 발열을 생성할 수도 있고, 원하는 위치에 발열을 감소시킬 수 있다. 즉, 발열 위치를 국소적으로 제어할 수 있다. 따라서, 발열 소자의 오동작을 방지할 수 있고, 신뢰성을 향상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 소자 패키지를 위에서 바라본 평면도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 발열 소자 패키지를 위에서 바라본 평면도이다.
도 4 내지 도 7은 발열 제어층의 유무 또는 발열 제어층의 위치에 따른 발열 부위를 확인한 도면들이다.
도 8 내지 도 11은 발열 제어층의 유무 또는 발열 제어층의 위치에 따른 발열 부위를 확인한 도면들이다.
도 12 내지 도 13은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 발열 소자 패키지를 위에서 바라본 평면도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발열 소자 패키지를 설명한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 발열 소자 패키지는 발열 소자(100), 발열 제어층(200) 및 전원부(300, 400)를 포함할 수 있다.
발열 소자(100)는 열을 방출하는 다양한 전자 제품일 수 있다. 예를 들면, 발열 소자(100)는 반도체 소자, 저항기 및 발광 소자로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
발열 제어층(200)은 발열 소자(100)의 상부에 배치될 수 있다. 발열 제어층(200)은 다양한 전도성 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 발열 제어층(200)은 금속 물질 및/또는 전도성 고분자를 포함할 수 있다. 발열 제어층(200)은 발열 소자(100)의 상부에서 다양한 크기, 형상 및 두께로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 1을 참고하면, 발열 제어층(200)은 발열 소자(100)의 상부에서 발열 소자(100)보다 작은 크기로 사각형 형상으로 형성될 수 있다. 그러나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 발열 제어층(200)은 발열 소자(100)보다 큰 크기를 가질 수 있고 다양한 형상 및 두께로 형성될 수 있다.
전원부(300, 400)는 발열 제어층(200)과 전기적으로 연결될 수 있다. 전원부(300, 400)는 발열 소자(100)와도 전기적으로 연결될 수 있다. 전원부(300, 400)는 입력 전압을 인가하는 제1 전원부(300) 및 그라운드(ground) 전압을 인가하는 제2 전원부(400)를 포함할 수 있다.
발열 제어층(200)은 전원부(300, 400)를 통해 발열 소자(100)보다 낮은 전압 또는 그라운드 전압이 인가될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참고하면 발열 제어층(200)은 발열 소자(100) 상에서 다양한 위치에 배치될 수 있다.
예를 들면, 도 2를 참고하면, 발열 제어층(200)은 발열 소자(100) 상에서 왼쪽 부분에 위치할 수 있다. 또는, 도 3을 참고하면, 발열 제어층(200)은 발열 소자(100) 상에서 오른쪽 부분에 위치할 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참고하여, 발열 제어층(200)의 유무 및 발열 제어층(200)의 배치 위치에 따른 발열 부위를 설명한다. 아래 그림에서 빨간색에 가까울수록 발열됨을 나타낸다.
먼저, 도 4를 참고하면, 발열 제어층이 없을 경우 발열 소자(100)에 전체적으로 발열이 발생함을 알 수 있다.
한편, 도 5를 참고하면, 발열 제어층(200)이 발열 소자(100)의 가운데 부분에 위치하고, 발열 제어층(200)에 그라운드 전압이 인가될 경우, 발열 부위가 발열 소자(100)의 가운데 부분으로 축소되고, 나머지 부분은 발열이 감소함을 알 수 있다. 즉, 발열 제어층이 없는 도 4와 비교하였을 때, 발열 부위가 축소됨을 알 수 있다.
도 6을 참고하면, 발열 제어층(200)이 발열 소자(100)의 왼쪽에 위치하고, 발열 제어층(200)에 그라운드 전압이 인가될 경우, 발열 부위가 발열 소자(100)의 왼쪽 부분으로 편향됨을 알 수 있다. 따라서, 발열 소자(100)의 왼쪽 부분에 발열을 진행하고 싶거나, 오른쪽 부분에 발열을 감소시키고자 할 경우, 발열 제어층(200)을 발열 소자(100)의 왼쪽 부분에 배치시킬 수 있다.
도 7의 (a)를 참고하면, 발열 제어층(200)이 발열 소자(100)의 오른쪽 부분에 위치하고, 발열 제어층(200)에 그라운드 전압이 인가될 경우, 발열 제어층(200)이 그라운드 전압을 인가하는 제2 전원부(400)와 가까이 배치되어 있어 전위차로 인한 영향성이 약해질 수 있다. 따라서, 도 7의 (b)를 참고하면, 발열 제어층(200)에 그라운드 전압과 차이를 줄 수 있도록 20 V의 전압을 인가함으로써, 전위차를 통해 발열 부위를 제어할 수 있다. 이 경우, 발열 부위가 발열 소자(100)의 오른쪽 부분으로 편향됨을 알 수 있다.
따라서, 발열 소자(100)의 오른쪽 부분에 발열을 진행하고 싶거나, 왼쪽 부분에 발열을 감소시키고자 할 경우, 발열 제어층(200)을 발열 소자(100)의 오른쪽 부분에 배치시키고, 전압 인가를 통해 전위차를 줄 수 있다.
즉, 발열 제어층(200)과 그라운드 전압을 인가하는 전원부(400) 사이의 위치에 따라, 발열 제어층(200)에 인가되는 전압을 조절함으로써 발열 영역 및 발열 효과를 제어할 수 있다.
도 8 내지 도 11을 참고하여, 발열 소자(110)가 원형의 링 형상일 때 발열 제어층(210)의 유무 및 발열 제어층(210)의 배치 위치에 따른 발열 부위를 설명한다. 아래 그림에서 빨간색에 가까울수록 발열됨을 나타낸다.
먼저, 도 8을 참고하면, 발열 제어층이 없을 경우 발열 소자(110) 전체적으로 발열이 발생함을 알 수 있다.
한편, 도 9를 참고하면, 발열 제어층(210)이 발열 소자(110)의 약 8시 방향으로 위치하고, 발열 제어층(210)에 그라운드 전압이 인가될 경우, 발열 부위가 발열 소자(110)의 아랫 부분으로 축소되고, 발열 소자(110)의 윗 부분은 상대적으로 발열이 감소됨을 알 수 있다. 즉, 발열 제어층이 없는 도 8과 비교하였을 때, 발열 부위가 축소됨을 알 수 있다. 한편, 발열 제어층(210)이 그라운드 전압을 인가하는 전원부(310)와 가까이 배치되어 있어 전위차로 인한 영향성이 약해질 수 있다. 따라서, 발열 부위를 발열 제어층(210)의 주변 영역으로 보다 더 축소하고자 할 경우, 발열 제어층(210)에 그라운드 전압과 차이를 줄 수 있는 전압을 인가할 수도 있다.
도 10을 참고하면, 발열 제어층(210)이 발열 소자(110)의 약 6시 방향으로 위치하고, 발열 제어층(210)에 그라운드 전압이 인가될 경우, 발열 부위가 발열 소자(110)의 3시 방향 내지 6시 방향 부분으로 축소되고, 발열 소자(110)의 나머지 부분은 상대적으로 발열이 감소됨을 알 수 있다.
도 11을 참고하면, 발열 제어층(210)이 발열 소자(110)의 약 4시 방향으로 위치하고, 발열 제어층(210)에 그라운드 전압이 인가될 경우, 발열 부위가 발열 소자(110)의 3시 방향 내지 5시 방향 부분으로 축소되고, 발열 소자(110)의 나머지 부분은 상대적으로 발열이 감소됨을 알 수 있다. 도 10과 비교하였을 때, 발열 부위의 면적이 보다 축소되었음을 알 수 있는데, 이는 발열 제어층(210)이 그라운드 전압을 인가하는 전원부(310)로부터 더 멀어지게 배치됨으로써 발열 제어층(210)에 그라운드 전압을 인가한 효과가 더 커지기 때문이다.
따라서, 발열 제어층(210)과 그라운드 전압을 인가하는 전원부(310) 사이의 위치에 따라, 발열 제어층(210)에 인가되는 전압을 조절함으로써 발열 영역 및 발열 효과를 제어할 수 있다.
이와 같이, 발열 제어층(210)의 발열 소자(110) 상에서의 배치 위치에 따라 발열 생성 부위 및 발열 감소 부위가 달라지게 된다.
따라서, 도 12를 참고하면, 발열 소자(110) 상에 발열 제어층(211, 212, 213, 214, 215, 216)을 위치 별로 다수개로 배치시킬 수 있고, 각 발열 제어층(211, 212, 213, 214, 215, 216)은 다수 개의 전원부(511, 512, 513, 514, 515, 516)와 연결될 수 있다. 한편, 발열 소자(110)에 그라운드 전압 또는 전압을 인가하는 전원부(310, 410)가 별도로 구비될 수 있다. 이때, 발열 소자(110) 상에서 발열을 생성하고자 하는 부위 및 발열을 감소시키고자 하는 부위에 따라, 발열 제어층(211, 212, 213, 214, 215, 216)에 그라운드 전압을 인가하거나 발열 소자(110)에 인가되는 전압보다 낮은 전압을 인가할 수 있다.
도 13을 참고하면, 발열 소자(120)가 직사각형 형상일 경우, 발열 소자(120) 상에 발열 제어층(221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 231, 233, 234)을 위치 별로 다수개로 배치시킬 수 있고, 각 발열 제어층(221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 231, 233, 234)은 다수 개의 전원부(521, 522, 523, 524, 525, 526, 527, 528, 529, 531, 532, 533, 534)와 연결될 수 있다. 발열 소자(120) 상에서 발열을 생성하고자 하는 부위 및 발열을 감소시키고자 하는 부위에 따라, 발열 제어층(221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 231, 233, 234)에 그라운드 전압을 인가하거나 발열 소자(110)에 인가되는 전압보다 낮은 전압을 인가할 수 있다.
한편, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니고, 발열 제어층을 다양한 수로 형성하여 발열 생성 부위 및 발열 감소 부위를 조밀하게 제어할 수 있다.
상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 발열 소자;
    상기 발열 소자 상부의 국소 부위에 배치되고, 상기 발열 소자보다 작은 크기의 발열 제어층; 및
    상기 발열 제어층과 전기적으로 연결되는 전원부를 포함하고,
    상기 발열 제어층은 상기 전원부로부터 인가되는 전압에 따라 상기 발열 소자의 발열을 생성하거나 감소시키는 것을 특징으로 하는 발열 제어가 가능하고,
    상기 발열 제어층은,
    상기 발열 소자의 위치에 따라 다수 개로 구비되고,
    다수 개의 발열 제어층 각각은 다수 개의 전원부와 연결되는 것을 특징으로 하고,
    상기 다수 개의 발열 제어층은 발열을 제어하고자 하는 위치에 따라 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 발열 소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발열 제어층은, 금속 물질 및 전도성 고분자로 이루어진 전도성 물질 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열 소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 발열 제어층은,
    상기 발열 소자의 위치에 따라 다수 개로 구비되는 것을 특징으로 하는 발열 소자 패키지.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발열 제어층은,
    상기 발열 소자의 제1 위치에 위치하는 제1 발열 제어층; 및
    상기 발열 소자의 제2 위치에 위치하는 제2 발열 제어층을 포함하고,
    상기 전원부는,
    상기 제1 발열 제어층과 전기적으로 연결되는 제1 전원부; 및
    상기 제2 발열 제어층과 전기적으로 연결되는 제2 전원부를 포함하고,
    상기 제1 위치에 발열을 생성하거나,
    상기 제2 위치에 발열을 감소시키기 위해,
    상기 제1 발열 제어층에 제1 전원부를 통해 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 발열 소자 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전원부는,
    상기 발열 소자에 인가되는 전압보다 낮은 전압 또는 그라운드 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 발열 소자 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발열 소자는,
    반도체 소자, 저항기 및 발광 소자로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발열 소자 패키지.
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