KR20120122176A - 방열 기판 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LED 패키지에 적용되는 방열 기판에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방열 기판은 금속 재질로 이루어지며, 상면에 발광소자가 실장되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 하면에 구비되어, 상기 발광소자로부터 상기 인쇄회로기판으로 전도된 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열판; 그리고 상기 인쇄회로기판의 측면에 형성되어, 상기 인쇄회로기판으로 전도된 열을 상기 인쇄회로기판의 측면을 통해 외부로 방출하는 방열층을 포함한다.
본 발명에 따른 방열 기판은 금속 재질로 이루어지며, 상면에 발광소자가 실장되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 하면에 구비되어, 상기 발광소자로부터 상기 인쇄회로기판으로 전도된 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열판; 그리고 상기 인쇄회로기판의 측면에 형성되어, 상기 인쇄회로기판으로 전도된 열을 상기 인쇄회로기판의 측면을 통해 외부로 방출하는 방열층을 포함한다.
Description
본 발명은 방열 기판에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 방열 효율을 향상시킨 방열 기판에 관한 것이다.
최근에 이르러, LED의 응용분야가 LCD TV 백라이트뿐만 아니라 점차적으로 조명에도 확대되고 있다.
조명에는 크게 실내조명과 실외조명으로 구분되는데 특히 실외조명의 경우 실내조명과 달리 인가되는 전압 또는 전류값이 크고 LED 패키지 자체도 일반적으로 1W급 이상의 고전력 패키지를 어레이(Array)시켜 적용한다.
LED는 구동시 일반 램프와 달리 빛과 열을 발산하게 되는데 빛은 약 20~30%, 열은 70~80%를 차지하게 된다. 특히 구동시 발생되는 열을 신속하게 방열시켜야 광효율도 높아지는데 이러한 방열을 효과적으로 전달시키기 위해서, 일반적으로 방열 기판을 사용하여 LED 등과 같은 발광소자를 패키지화하여 사용한다.
이하, 도 1을 참조하여 종래 LED 패키지에 적용되는 방열 기판을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 방열 기판(1)은 금속 재질 특히 알루미늄(Al) 재질로 이루어지고 LED와 같은 발광소자(11)가 실장된 인쇄회로기판(10)과, 상기 인쇄회로기판(10)의 하면에 구비되어 상기 발광소자(11)로부터 상기 인쇄회로기판(10)으로 전도된 열을 외부로 방열하는 방열판(20)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 인쇄회로기판(10)의 상면에는 상기 발광소자(11)가 전기적으로 연결되기 위한 회로배선(12)이 형성되며, 상기 발광소자(11)는 와이어 본딩과 같은 방식으로 상기 회로배선(12)에 전기적으로 연결된다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래 방열 기판(1)은 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 종래 방열 기판(1)은 금속 재질 특히 알루미늄 재질로 이루어진 인쇄회로기판(10)을 주로 사용하는데, 이때 알루미늄은 통상 열전도성은 우수하나 열복사율이 나쁘다. 즉, 상기 인쇄회로기판(10)을 통하여 직접적으로 열을 방출하기가 어렵다. 이에 따라, 종래 방열 기판(1)은 실질적으로 상기 발광소자(11)로부터 상기 인쇄회로기판(10)으로 전도된 열을 상기 인쇄회로기판(10)의 하면에 구비된 상기 방열판(20)을 통해서 전적으로 외부로 방열하는 구조를 갖는다.
따라서, 종래 방열 기판(1)은 상기 방열판(20)에 의존된 방열구조를 가지기 때문에 방열성을 높이는데 한계가 있으며, 방열성을 높이기 위해서는 상기 방열판(20)의 사이즈를 크게 할 수밖에 없어 비효율적이었다.
본 발명은 발광소자로부터 인쇄회로기판으로 전도된 열을 방열판을 통해 외부로 방출함과 아울러 상기 발광소자로부터 발생되는 열을 상기 인쇄회로기판을 통해 직접 외부로 방출하도록 함으로써 방열성이 우수하며, 기존 동일한 방열성을 갖는 방열 기판에 적용될 경우 소형화가 가능한 방열 기판을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은, 금속 재질로 이루어지며, 상면에 발광소자가 실장되는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판의 하면에 구비되어, 상기 발광소자로부터 상기 인쇄회로기판으로 전도된 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열판; 그리고 상기 인쇄회로기판의 측면에 형성되어, 상기 인쇄회로기판으로 전도된 열을 상기 인쇄회로기판의 측면을 통해 외부로 방출하는 방열층 포함하는 방열 기판이 제공됨에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 방열층은 상기 인쇄회로기판의 측면에 방열 코팅제를 도포하여 형성되는 박막층을 포함할 수 있다.
이때, 상기 방열 코팅제는 상기 인쇄회로기판과의 접합성을 향상시키기 위한 고 내열성의 변성 실리콘수지와 고 방열성의 무기물 필러 및 금속 필러를 포함하는 유?무기 복합제를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 상기 방열 기판은 상기 인쇄회로기판의 상면에 형성되는 회로 배선을 포함하며, 상기 발광소자는 상기 회로 배선과 전기적으로 연결될 수 있다.
그리고, 상기 방열판은 상기 인쇄회로기판의 하면에 밀착 설치되는 방열 몸체와 상기 방열 몸체로부터 하측으로 돌출된 복수의 방열핀을 포함하여 구성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방열 기판은 발광소자로부터 인쇄회로기판으로 전도된 열을 방열판을 통해 외부로 방출함과 아울러 상기 발광소자로부터 발생되는 열을 상기 인쇄회로기판의 측면에 구비된 방열층을 통해 직접 외부로 방출하도록 함으로써 방열성이 우수한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 방열 기판에 의하면, 상기 방열판을 통한 방열 이외에 상기 인쇄회로기판의 측면에 구비된 방열층을 통한 방열구조를 가짐으로써, 종래 방열 기판과 동일한 방열성을 가질 경우 상기 방열판의 사이즈를 줄일 수 있어 소형화가 가능한 이점이 있다.
도 1은 종래 LED 패키지에 적용되는 방열 기판을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 방열 기판을 개략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 방열 기판을 개략적으로 나타낸 단면도.
본 발명에 따른 방열 기판의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
이하, 첨부된 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 방열 기판을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 방열 기판의 일실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방열 기판의 일실시예(100)는 크게 발광소자(110)가 실장된 인쇄회로기판(120)과, 상기 인쇄회로기판(120)의 하면에 구비되어 상기 발광소자(110)로부터 상기 인쇄회로기판(120)으로 전도된 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열판(130), 그리고 상기 인쇄회로기판(120)의 측면에 구비된 방열층(125)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 인쇄회로기판(120)의 상면에는 회로 배선(121)이 형성되며, 상기 발광소자(110)는 상기 회로 배선(121)에 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 상기 발광소자(110)는 발광 다이오드(LED) 및 레이저 다이오드 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 상기 발광소자(110)는 와이어 본딩 방식으로 상기 회로 배선(121)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 인쇄회로기판(120)은 금속 재질로 이루어지며 특히 열전도도가 높은 도전성 물질로 이루어진 도전성 플레이트일 수 있다. 일 예로 상기 인쇄회로기판(120)은 알루미늄(Al) 재질로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 인쇄회로기판(120)은 상면에 절연막(미도시)이 형성되고 하면에 보호막(미도시)이 형성될 수 있으며, 이때 상기 절연막은 상기 인쇄회로기판(120)을 이루는 도전성 플레이트의 상면에 다양한 종류의 수지를 도포하여 형성될 수 있고 상기 보호막은 상기 인쇄회로기판(120)을 이루는 도전성 플레이트의 하면에 형성된 알루미늄 산화막일 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 방열기판(100)은 상기 인쇄회로기판(120)의 측면에 상기 방열층(125)이 구비됨으로써 방열성을 현저하게 높일 수 있다.
보다 상세하게, 상기 방열층(120)은 상기 인쇄회로기판(120)의 측면에 구비되어 상기 발광소자(110)로부터 발생된 열이 상기 인쇄회로기판(120)으로 전도되는 경우 상기 인쇄회로기판(120)으로 전도된 열을 상기 인쇄회로기판(120)의 측면을 통해 외부로 직접 방출할 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 방열 기판(100)은 상기 인쇄회로기판(120)으로 전도된 열을 상기 방열판(130)으로 전달하고 상기 방열판(130)은 열복사를 통해 상기 인쇄회로기판(120)으로부터 전달받은 열을 열복사를 통해 외부로 방출함과 아울러, 상기 방열층(125)을 통해 상기 인쇄회로기판(120)으로 전도된 열을 상기 인쇄회로기판(120)의 측면을 통해 직접 외부로 방출함으로써 방열성을 극대화할 수 있다.
여기서, 상기 방열층(125)은 상기 인쇄회로기판(120)의 측면에 방열 코팅제를 도포하여 형성되는 박막층으로 이루어질 수 있으며, 이때 상기 방열 코팅제는 상기 인쇄회로기판(120)의 측면 전체 테두리에 걸쳐 도포됨으로써 상기 인쇄회로기판(120)으로 전도된 열을 상기 인쇄회로기판(120)의 측면 전체 테두리를 통해 외부로 방출하는 것이 바람직하다.
상기 방열 코팅제는 상기 인쇄회로기판(120)과의 접합성을 향상시키기 위한 고 내열성의 변성 실리콘수지와 고 방열성의 무기물 필러 및 금속 필러를 포함하는 유?무기 복합제를 포함하여 구성될 수 있다.
일 예로서, 상기 고 내열성의 변성 실리콘수지는 200 내지 300℃의 고 내열성을 갖는 변성 실리콘수지로 구성될 수 있으며, 유?무기 복합제에서 혼합된 구성성분들의 바인더로 사용되는 동시에 상기 방열 코팅제가 상기 인쇄회로기판(120)의 측면과의 접합특성을 향상시키기 위해 사용된다.
그리고, 상기 무기물 필러는 블랙 세라믹계 무기물, 0.75?25μm의 열에너지파장을 방출시키는 고 방사 무기물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 조성을 가질 수 있으며, 구체적으로 상기 블랙 세리믹계 무기물은 B2O3, BaO, ZnO, TiO, CuO, NiO, MnO2, Cr2O3, Fe2O3등을 포함할 수 있다. 이들은 둘 이상을 혼합하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 금속필러는 상기 무기필 필러와 함께 상기 방열 코팅제 즉 방열층(125)의 고 방열 방사 능력을 향상시키기 위해 알루미나, 실리카, 티타늄, 철 및 은 등의 금속을 포함할 수 있다. 이들은 둘 이상의 금속을 포함할 수 있다.
한편, 상기 방열판(130)은 상기 인쇄회로기판(120)의 하면에 밀착 설치되는 방열 몸체(131)와 상기 방열 몸체(131)로부터 하측으로 돌출된 복수의 방열핀(132)을 포함하여 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 방열 기판(100)은 상기 방열판(130)을 통하여 상기 인쇄회로기판(120)으로 전도된 열을 간접적으로 외부로 방출함과 아울러, 고 방열, 방사성을 갖는 상기 방열층(125)을 통하여 상기 인쇄회로기판(120)으로 전도된 열을 상기 인쇄회로기판(120)의 측면 테두리 전체를 걸쳐 외부로 직접 방출함으로써 방열성을 극대화할 수 있다.
또한, 상기 방열층(125)을 통하여 상기 방열 기판(100)의 방열성을 향상시킴으로써, 종래 방열 기판의 방열성과 동일 수준의 방열성을 갖는 방열 기판에 본 발명이 적용될 경우, 방열판의 사이즈를 작게할 수 있어 방열 기판의 전체적인 사이즈를 줄여 소형화가 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 방열 기판 110: 발광소자
120: 회로배선 125: 방열층
120: 인쇄회로기판 130: 방열판
131: 방열몸체 132: 방열핀
120: 회로배선 125: 방열층
120: 인쇄회로기판 130: 방열판
131: 방열몸체 132: 방열핀
Claims (5)
- 금속 재질로 이루어지며, 상면에 발광소자가 실장되는 인쇄회로기판;
상기 인쇄회로기판의 하면에 구비되어, 상기 발광소자로부터 상기 인쇄회로기판으로 전도된 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열판; 그리고
상기 인쇄회로기판의 측면에 형성되어, 상기 인쇄회로기판으로 전도된 열을 상기 인쇄회로기판의 측면을 통해 외부로 방출하는 방열층 포함하는 방열 기판.
- 제1항에 있어서,
상기 방열층은 상기 인쇄회로기판의 측면에 방열 코팅제를 도포하여 형성되는 박막층을 포함하는 방열 기판.
- 제2항에 있어서,
상기 방열 코팅제는 상기 인쇄회로기판과의 접합성을 향상시키기 위한 고 내열성의 변성 실리콘수지와 고 방열성의 무기물 필러 및 금속 필러를 포함하는 유?무기 복합제를 포함하는 방열 기판.
- 제1항에 있어서,
상기 인쇄회로기판의 상면에 형성되는 회로 배선을 포함하며, 상기 발광소자는 상기 회로 배선과 전기적으로 연결되는 방열 기판.
- 제1항에 있어서,
상기 방열판은 상기 인쇄회로기판의 하면에 밀착 설치되는 방열몸체와 상기 방열몸체로부터 하측으로 돌출된 복수의 방열핀을 포함하는 방열 기판.
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