KR20130053401A - Led 적용을 위한 필름 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 다이오드(LED)(5)의 상호연결 및 연결을 위해 사용될 수 있는 플라스틱(1, 3)과 금속 필름(2.1, 2.2)의 복합 조립체에 관한 것이다. 이를 위해, 유연한 인쇄 회로 기판이 제공되고, 여기에는 적어도 하나의 방사선 소스가 제공되고, 이것은 필름 시스템을 구성한다. 이 유연한 인쇄 회로 기판은 히트 싱크(4)에 대한 열적 연결(6)을 갖고, 이 필름 시스템은 적어도 하나의 절연 캐리어 층과 금속 필름으로 구성된다. 이 절연 캐리어 층은 히트 싱크에 대한 열적 연결이 형성되는 위치에서 개방되고, 이 금속 필름은 상이한 섹션으로 세분화된다.
Description
본 발명은 발광 다이오드(LED)를 상호연결 및 연결하는 데 사용될 수 있는 플라스틱 필름 및 금속 호일로 구성된 복합 재료에 관한 것이다. 유연한 회로 기판은, 적어도 하나의 방사선 소스가 장착되고 필름/호일 시스템으로 구성되는, 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다. 유연한 회로 기판은 히트 싱크에 대한 열적 연결을 포함하는 한편 필름/호일 시스템은 적어도 절연 지지 층과 금속 호일로 만들어진다. 이 절연 지지 층은, 열적 연결이 히트 싱크에 형성되는 영역에 개구를 가지며, 금속 호일은 다른 부분으로 세분화된다.
최근 LED는 광 스펙트럼과 발광 효율의 관점에서 효율적인 광원에 대해 부과되는 요구 사항을 상당히 충족하고 있다. LED는 백열등, 할로겐 램프, 형광등 등과 같은 종래의 광원에 비해 많은 장점이 있다. 동일한 양의 빛에 대하여 에너지 소비가 감소되고; 적은 열을 발생시키고; LED는 충격에 민감하지 않으며, 상당히 짧은 스위칭 시간을 성취하고, 더 긴 수명을 갖추고 있다.
자신의 작은 전체 크기 때문에, LED는 일반 실내 조명에 적용하기 위한 조명 모듈의 구성에 대한 디자인 장점을 가지지만, 산업, 자동차 기술뿐만 아니라 의료 기기 기술 및 기타 다른 적용분야에도 장점을 가진다.
큰 조명 모듈을 만들기 위해 개별 LED를 서로 연결하기 위한 특별 구성 요소가 위에서 언급한 적용에 있어서의 이러한 장점을 구현하기 위해 필요하고, 상기 구성 요소는 다음과 같은 요구 사항을 이상적으로 충족시킨다. 바람직한 요인은 100 mA에서 최대 수 A의 범위의 전기 전류에 대한 낮은 전기 저항과, 일반적으로 최대 500 V의 전압이다, 또한, 상당히 다양한 조명 효과를 얻기 위해 가능한 3-차원적 구조로 유연하게 조명 요소를 장착하는 것이 바람직하다.
LEDs에 있어서는 수 mm2 미만을 측정하는 매우 작은 영역을 통한 높은 출력으로 인해, 열 관리가 매우 중요하다. 접합 온도의 증가는 LED의 수명과 광 출력의 감소를 일으켜, 낮은 접합 온도가 절대적으로 필수적이다. 여기서 온도 상승과 같은 효율 감소는 냉각 유형의 기능으로서 성능 한계에서 조명 효율의 감소를 일으킨다. 이러한 이유 때문에, LED에서 생성된 열이 가능한 효율적으로 발산 할 수 있도록, 히트 싱크에 가장 효과적인 열적 연결을 만드는 것이 매우 중요하다. 그 결과, LED는 일반적으로 두 개의 전기적(+/-) 접촉뿐만 아니라, 빛을 발생시키고, 예를 들어, 열적 전도성 접착제나 납땜에 의해, 히트 싱크에 가능한 한 효율적으로 연결되어야 하는, 반도체 접합부 아래의 "냉각 연결부"를 갖는다, 이를 위해, 0.5 - 5 K /W 의 열적 저항이 고성능의 적용분야에서 달성해야하다.
현재, 소위 고성능 회로 기판은 LED를 서로 연결하기 위해 사용되고, 이러한 회로 기판을 위해 다양한 기술이 일반적으로 사용되고 있다. 금속 코어 회로 기판은 열을 발산 시키는 구리 또는 알루미늄의 금속 코어를 갖추고 있다. 예를 들어 DE 10 2008 016 458 [US 2,530,026]은, 열 발산 요소가 장착된 적어도 하나의 통과 구멍(throughgoing hole) 및 상기 열 발산 요소에 장착된 적어도 하나의 방사선 소스가 제공된 강성 회로 기판을 기술하고 있다. 효과적으로 열을 제거하는 열 발산 요소는 예를 들어 금속, 특히 구리의 블록이다. 이 회로 기판의 단점은 표면적 당 높은 비용뿐만 아니라 크기와 무게이다. 이와 대조적으로, "직접 구리 본드"(Direct Copper Bond)(DCB) 기판은 세라믹 기판에 적용된 구리 전도성 트레이스(copper conductive traces )로 구성되어 있다. 이것은 주로 자동차 적용분야에 있어서의 전력 전자에 사용하고 있으며, 부분적으로 레이저 모듈을 연결하는 광전자에 사용되고 있다. 미국 4,563,383은 두 개의 세라믹 층 사이에 끼워지는 3개 층의 구리 호일을 기술하고 있으며, 이것은 얇은 모듈이 생산될 수 있도록 한다. 전체가 강성인 회로 기판에 대한 단점은, 서로 다른 삼 차원적 구조를 강성 회로 기판에 통합하는 것이 불가능하고, 특정 크기 이하로 될 수 없기 때문에, 디자인의 자유에 대한 제한을 준다.
이러한 이유로, 높은 온도 안정성을 갖는 폴리이미드 필름, 또는 PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트) 및 PEN (폴리에틸렌 나프탈레이트) 필름에 기초한 것을 포함하는 유연한 회로 기판이 개발되어왔다. 유연한 회로 기판은 얇은 구리 층이 적용된 기본 소재로서 폴리이미드 필름을 사용하는 종래 기술로부터 알려져 있다. 아크릴 접착제는 동적 유연한 연결을 위해 사용될 수 있고; 에폭시 접착제 또한 어느 정도 동적 유연성을 허용할 수 있다. 유연한 보호 필름은 또한 아크릴 또는 에폭시 접착제를 사용하여 압축될 수 있다. 이렇게 구조된 유연한 회로는 예를 들어, 매우 밀착된 구조물, 예를 들어 사진기 또는 비디오 카메라 안에 그들을 적층시켜 넣어 공간을 절약하여 사용할 수 있게 한다. 유연한 연결은 또한, 메인 보드와 모니터를 연결할 때, 잉크젯 프린터나 노트북 등의 장기간의 스트레스를 겪는 적용분야에 사용된다. 이러한 구조적 설계의 유연한 회로 기판의 단점은 효율적으로 열을 발산시킬 수 없는 점이다. 또한, 그들은 여전히 자유롭게 설계된 삼 차원적 기판상에 설치되기에는 여전히 강성이다.
이러한 문제를 극복하기 위해 다양한 기술이 개발되어왔다. EP 1 874 101 [US 8,071,882]는 예를 들어, LED 광원이 장착될 수 있는 금속 호일 및 플라스틱 필름 층이 번갈아서 구성된 유연한 회로 기판에 대해 기술한다. 이것들은 액정 디스플레이의 백라이트를 위한 LED 광원으로서 사용하기에 특히 적합하다. 그러나, 이러한 회로 기판은 다층으로 구성되고 설계의 관점에서 복잡하며, 층의 감소된 두께로 인해 열이 덜 효율적으로 발산된다. 또한, 그들은 추가 설치 비용 없이는 삼 차원적으로 설계된 기판에 연결될 수 없다.
본 발명의 목적은 따라서 종래 기술의 알려진 단점을 극복하고, 동시에 자유로운 디자인을 제한하지 않으며, 열을 효율적으로 발산 시키기 위하여, LED를 상호연결 및 연결하는 데 사용될 수 있는 유연한 회로 기판을 제공하는 것이다. 또한, 이러한 회로 기판은 제조가 간단하고 가능한 가장 낮은 생산 비용을 발생하여야 한다. 그것은 또한 삼 차원적으로 설계된 기판에 가능한 가장 간단하게 연결할 수 있어야한다.
이 목적은 LED를 상호연결 및 연결하는 데 사용될 수 있는 플라스틱 필름 및 금속 호일의 본 발명의 복합물에 의해 달성된다. 이를 위해, 적어도 하나의 방사선 소스가 장착되고 필름/호일 시스템으로 구성되는 유연한 회로 기판이 제공된다. 이 유연한 회로 기판은 히트 싱크에 대한 열적 연결을 포함하는 한편, 필름/호일 시스템이 적어도 절연 지지 층과 금속 호일로부터 조립된다. 상기 절연 지지 층은 열적 연결이 형성되는 영역에 개구를 가지며, 상기 금속 호일은 여러 섹션으로 세분화된다.
절연 지지 층은, 이 층이 어떠한 삼 차원적인 구조상에도 적층될 수 있으며, 적층 후에 구조물에 접착식으로 접착되는 장점을 제공하다. 상기 구조물은 동시에 히트 싱크로서 기능한다. 이 지지 층은, 금속 층과 히트 싱크 사이에 열적 연결부가 형성되는 영역에서 절단되어야만 한다. 동시에, 절연 플라스틱 층은 지장을 일으키는 잔류물이 금속 층 뒤에 남아있지 않도록 제거되어야만 한다. 이 지지 층은 바람직하게는 폴리이미드, 폴리비닐 부티랄(PVB), 폴리비닐 플루오라이드, 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA), 또는 유사한 플라스틱으로 구성된다.
이 금속 호일은 전기 연결을 위한 전기 컨덕터로서 기능한다. 금속 호일은 바람직하게는 레이저에 의해, 연결 구조물의 기능으로서, 상이한 영역으로 세분화되고, 이에 따라, 필요한 전도성 트레이스 구조물을 형성하게 된다. 방사선 소스(바람직하게는 하나 이상의 LED와 선택적으로 주변 회로)는 이 금속 호일 상에 장착되어 여기에 연결된다. 금속 호일의 다른 섹션으로의 세분화는 금속 호일의 한 부분이 전기 컨덕터로서 사용되도록 하고, 그리고 여기서 물리적으로 분리된 하나의 섹션은 열을 방사선 소스로부터 히트 싱크로 전송하는 데 사용되도록 한다.
본 발명은 호일 시스템이 적용되는 기판이 동시에 히트 싱크로서 활용되기 때문에 종래 기술에 비해 상당한 장점이 있다. 히트 싱크는 바람직하게는 낮은 열적 저항(typ.≤ 2K/W)과 높은 열적 용량 (typ.> 350 J/kg-K)을 갖는 소재로 구성되고; 알루미늄, 구리, 스틸 또는 황동 등의 금속이 특히 선호된다.
본 발명에 따른 유연한 회로 기판은 종래 기술에 비해 여러 장점을 가진다. 얇은 호일/필름 층의 사용을 통해 재료 비용이 크게 줄여진다. 또한, 모듈 조립을 위해 적은 작업 단계가 요구되고, 적층 공정이 여기서는 하나의 조립 단계만을 포함한다. 또 다른 장점은 다양한 삼 차원적인 형상을 구현하는 관점에서 디자인 자유도를 성취하는 것이고, 이것은 열을 발산하는 금속 코어로 인해 강성 회로 기판으로는 불가능하다.
본 발명에 따른 유연한 회로 기판의 바람직한 실시예에서, 열적 연결이 금속 호일과 히트 싱크의 물리적으로 분리된 섹션 사이와, 금속 호일과 방사선 소스의 물리적으로 분리된 섹션 사이에 제공된다. 또한, 방사선 소스(들)와 히트 싱크 사이에 열적 연결이 직접 제공되는 대안적인 실시예도 가능하다. 열적 연결은 바람직하게 열적 전도성 접착제나 납땜에 의해 생성된다. 열적 전도성 연결이 전기 절연체로서의 목적의 경우 열적 전도성 접착제를 사용하면 추가 이점을 제공하다. 열적 전도성 접착제는 바람직하게는 붕소-질소가 채워진 에폭시 수지 접착제를 포함한다.
또 다른 바람직한 실시 예에서, 금속 호일은 바람직하게는 전기 전도성 접착제나 납땜에 의해 방사선 소스(들)에 전기적 연결을 형성하는 적어도 하나의 섹션과, 바람직하게는 열적 전도성 접착제나 납땜에 의해 생성된, 방사선 소스와 히트 싱크에 전기 절연 및/또는 열적 연결을 제공하는 적어도 하나의 추가 섹션을 갖는, 물리적으로 상호 분리된 섹션들로 세분화된다.
다른 실시예에 있어서, 전기 연결은 바람직하게는 전기 전도성 접착제나 납땜에 의해, 금속 호일과 히트 싱크 사이에 제공된다. 이 대안은 구성 요소{방사선 소스(들) 및/또는 주변 회로}에 대한 전원 공급 회로가 기판을 통해 실시될 때마다 관련된다. 접촉 구멍은 일반적으로 구성 요소 영역 밖에 있다.
본 발명에 따른 회로 기판의 또 다른 대안적인 실시예에서, 필름/호일 시스템은 절연 커버 층의 형태인 금속 호일 상에 추가 층을 포함하고, 절연 커버 층은 전기 및/또는 열적 연결이 방사선 소스(들)과 금속 호일 사이에 생성되는 영역에서 완전히 또는 부분적으로 절단된다. 이 절연 커버 층 내의 개구는 또한 바람직하게는 레이저로 형성된다. 절연 플라스틱 층은 과열을 일으키는 잔류물이 금속 층 뒤에 남아 있지 않도록 여기서 제거된다. 대안적으로, 방사선 소스(들), 바람직하게는, LED, 및/또는 주변 회로가 이 플라스틱 층에 완전히 또는 부분적으로 포함되도록. 커버 층이 두꺼운 형태로 제공되는 것도 가능하다. 이것은 보다 효과적으로 방사선 소스(들) 및/또는 주변 회로를 충격, 습기, 또는 오염 등의 외부 영향을 미치는 요인으로부터 보호할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 금속 호일에 부착되도록 적용되는 절연 커버 층은 바람직하게는 적절한 플라스틱, 바람직하게는 PVB 또는 EVA, 또는 합성 수지인 전기적 절연 소재로 구성된다. 사용되는 합성수지는 바람직하게는 에폭시 수지이다. 옵션으로서, 이 층은 물리적 가스 증착(PVD) 방법에 의해, 또는 졸-겔 방법에 의해 금속 호일에 적용될 수 있다. 이 층은 주변환경으로부터 금속 층을 전기적으로 절연하고 특정 수준의 유전체 강도를 갖도록 하기 위한 것이다. 빛이 뒤로 반사되도록 하는 적용에 있어서, 이 층은 400 nm 내지 1000 nm(α<3 * 10-3/ cm의 흡수 계수) 사이의 범위에서 광학적으로 투명한 것이 바람직하다.
또 다른 바람직한 실시 예에서, 절연 지지 층 및/또는 절연 커버 층은 레이저 방법으로 잘려 질 수 있다.
유연한 회로 기판의 특히 바람직한 실시예에서, 금속 호일은 구리, 알루미늄, 또는 은, 바람직하게는 주석, 주석 합금, 또는 주석 도금된 구리 호일로 구성되고, 5μm 이상, 바람직하게는 10 μm 내지 100 μm 사이, 특히 바람직하게는 10 μm 내지 20 μm 사이의 두께를 가진다 .
본 발명에 따른 금속 호일은 또한 반사 층, 바람직하게는 은, 이산화 실리콘, 및/또는 이산화 티타늄으로 코팅되는 것도 바람직하다. 이 층은 방사선 소스(들)에 의해 생성된 빛을 특히 효율적으로 반사할 수 있게 한다. 이 층은 300 nm내지 1000 nm 사이의 파장 영역에서 80%의 반사 능력을 가져야하다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 금속 호일은 표면 텍스처가 제공된다. 이것은 빛이 후방으로 넓게 반사될 수 있게 한다. 이 표면 구조는 바람직하게는 삼 차원적으로 규칙적인 또는 불규칙한 구조로 구성되어 있다. 금속 호일의 표면 텍스처는 가장 큰 특성 크기가 1,000 nm인 피라미드 또는 반구로 구성되는 것이 특히 바람직하다. 표면 텍스처 및/또는 피라미드 또는 반구는 10-1,000 nm, 바람직하게는 100-1,000 nm의 임의의 높이 분포를 가지는 것이 유리하다.
또 다른 바람직한 실시 예에서, 방사선 소스는 적어도 하나의 발광 다이오드 또는 발광 다이오드의 적어도 하나의 그룹을 포함한다. 방사선 소스는 예를 들어, 하나 이상의 발광 다이오드를 포함하는 LED 모듈 형태, 또는 LED 칩의 형태로 제공 될 수 있다. 개별 LED는 각각 단색(monochromatic) 또는 다색(polychromatic)의 빛을 방출할 수 있다. IR-발광 LED도 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 유연한 회로 기판을 포함하는 조명 모듈은 또한 본 발명의 중요한 부분이다. 유연한 회로 기판은 동시에 히트 싱크를 구성하는 임의의 삼 차원적 구조를 가지는 기판에 장착된다.
또한, 본 발명에 따른 조명 모듈을 제조하는 방법은 본 발명의 중요한 부분이다.
이 제조 방법은 다음과 같은 공정 단계를 포함한다 :
● 접착제 본드에 의해 절연 지지 층에 금속 호일을 접합하는 단계,
● 히트 싱크와 금속 호일 사이, 또는 히트 싱크와 LED 사이에서 열적 연결이 행해지는 영역에 지지 층을 개방하는 단계,
● 히트 싱크와 금속 호일 사이, 또는 히트 싱크와 LED 사이에서 열적 연결이 행해지는 영역에 열적으로 전도성인 접착제 또는 납땜을 적용하는 단계,
● 금속 호일 상에, 바람직하게는 납땜에 의해, 하나 이상의 LED(들)을 장착하는 단계; 동시에 히트 싱크를 구성하는 기판에 필름/호일 시스템을 적층하는 단계.
특히 선호되는 접근 방식은 이미 필요한 형태로 절단된 구조화된 필름/호일 시스템상에 하나 이상의 LED가 장착되는 것이다. 이 LED는 리플로우 납땜 공정(reflow soldering process)을 사용하여 컨덕터에 바람직하게 납땜 된다. 이것은 또한 열적 접촉 부의 영역에서 이루어지며, 또한 여기서 열적으로 전도성인 접착제를 사용하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 방법은, 금속 호일이 별도의 섹션으로 세분화되는 것을 특징으로 하며, 상기 별도의 섹션은, 적어도 하나의 섹션이 LED에 전기적 연결을 제공하며, 적어도 하나의 추가 섹션이 방사선 소스와 히트 싱크에 전기적 절연 및/또는 열적 연결을 제공하며; 및/또는 지지 층은 열 싱크로서 기능 하고 임의의 삼 차원적 형상을 취하는, 구조물에 대한 적층 후 접착식으로 부착되며; 및/또는 추가 층이 절연 커버 층의 형태로 금속 호일에 적용되고, 절연 커버 층은 전기적 및/또는 열적 연결이 방사선 소스(들)과 금속 호일 사이와, LED가 부착되는 곳에 형성되는 그러한 영역에서, 완전히 또는 부분적으로 절단되고; 및/또는 금속 호일 및/또는 플라스틱 필름은 레이저 제거(laser ablation)에 의해 구조되며; 및/또는 금속 호일은 접착제 접합에 의해 절연 지지 층에 연결되기 전, 또는 연결된 후에, 레이저 제거에 의해 바람직하게 구조된다.
본 발명에 따른 방법은, 기계적, 열적 및 전기적 연결이 하나의 절차 단계내의 적층 공정에서 미리 형성될 수 있는 장점을 갖는다. 본 발명에 따른 필름/호일 시스템의 특성은 관련 특정 요구에 언제든지 적용될 수 있다. 필름/호일 시스템이 기계적으로 매우 유연하다는 사실은, 이것을 다양한 LED 적용분야에 사용할 수 있게 한다. 여기서는 삼 차원적 구조에 제한이 부여되지 않는다. 필름/호일 시스템은 또한 장기간의 스트레스를 받는 연결에 적합하다.
금속 호일 및 플라스틱 필름의 구조물에 바람직하게 사용되는 레이저 제거 공정은 매우 정교하여, 높은 패키징 밀도를 달성할 수 있게 한다. 또한 필름/호일 시스템은 예를 들어, 롤-투-롤(roll-to-roll ) (R2R) 적층 프로세스를 사용하여 대량 생산될 수 있다. 선택적 레이저 제거 공정은, 영역들을 열적 및/또는 전기적 연결이 생성되게 절단될 수 있게 하고, 동시에 전기적 및/또는 열적 연결을 형성할 수 있게 한다. 스탬핑 공정은 필름/호일 시스템이 원하는 형태로 제작될 수 있게 하고, 대안적으로, R2R 조립 공정이 사용될 수 있다. 모든 절차 단계는 대량의 양을 매우 신속하게 생산될 수 있도록, 하나의 생산 라인에 통합될 수 있다.
본 발명의 또 다른 중요한 부분은 LED를 상호연결 및 연결하기 위한 절연 지지 층, 금속 호일, 및/또는 절연 커버 층으로 구성되고, 그리고 조명 모듈에서 발생된 열을 발산하기 위한, 필름/호일 시스템의 사용을 포함하는 것이다.
본 발명은 도시된 실시예에 국한되지 않는 것으로 이해되어야 하며, 다음 논의는 도면에 기초하여 본 발명을 자세히 설명하다.
본 발명은 종래 기술의 알려진 단점을 극복하고, 동시에 자유로운 디자인을 제한하지 않으며 열을 효율적으로 발산 시키기 위하여, LED를 상호연결 및 연결하는 데 사용될 수 있는 유연한 회로 기판을 제공한다.
도 1은 금속 호일의 한 섹션의 열을 발산하는데 사용되는, LED를 포함하는 본 발명에 따른 조명 모듈을 도시하며, a)는 필름/호일 시스템의 각 층의 개략적인 평면도를 도시하고, b)는 조명 모듈을 통한 단면도를 도시한다.
도 2는 전기 전도성 접착제가 열을 발산하는 데 사용되는, LED를 포함하는 본 발명에 따른 조명 모듈을 도시하며, a)는 필름/호일 시스템의 각 층의 개략적인 평면도를 도시하고, b)는 조명 모듈을 통한 단면도를 도시한다.
도 2는 전기 전도성 접착제가 열을 발산하는 데 사용되는, LED를 포함하는 본 발명에 따른 조명 모듈을 도시하며, a)는 필름/호일 시스템의 각 층의 개략적인 평면도를 도시하고, b)는 조명 모듈을 통한 단면도를 도시한다.
여기서:
도 1은 금속 호일의 한 섹션(2. 2)의 열을 발산하는데 사용되는, LED를 포함하는 본 발명에 따른 조명 모듈을 도시하며, a)는 필름/호일 시스템의 각 층의 개략적인 평면도를 도시한다. 절연 지지 층(3)은, 열적 접촉이 방사선 소스와 금속 호일 사이, 또는 금속 호일과 히트 싱크 사이에 형성되는 영역에서 분리된다. 이 경우, LED 서브마운트(submount)는 방사선 소스(5)이다. 금속 호일(2)은, 한 섹션 (2.2)이 방사선 소스로부터 히트 싱크로 열을 발산시키는데 사용되고, 반면 다른 섹션(2.1)이 방사선 소스에 전기 연결을 제공하는, 물리적으로 분리된 섹션으로 세분화된다. 절연 커버 층(1)은 모듈을 폐쇄(close off )하기 위해 금속 호일을 커버하고, 이 층은 또한 금속 호일에 열적 및/또는 전기적 접촉을 제공하는 영역에서 절단된다. 도 b)는 조명 모듈의 개략적인 단면도를 도시하고, 여기서 금속 호일의 한 섹션(2.2)은 열적 전도성 접착제나 납땜(6)에 의해 방사선 소스(5)와 히트 싱크(4) 사이에 열적 연결을 제공하여, 방사선 소스(5)에 의해 발생된 열을 효율적으로 발산시킬 수 있게 한다. 전기 전도성 접착제나 납땜(7)은 전기적 연결을 위해 사용되고, 이 접착제나 납땜은 방사선 소스(5)와 금속 호일의 다른 색션(2.1) 사이에 연결을 제공하다.
도 2는 열적 전도성 접착제나 납땜(6)이 방사선 소스(LED submount) (5)와 히트 싱크(4) 사이에 직접적으로 열적 연결을 제공하는, LED를 포함하는 본 발명에 따른 조명 모듈의 대안적인 실시예를 도시한다. 이것은 방사선 소스(5)에 의해 발생된 열을 열적 전도성 접착제 나 납땜(6)을 통해 히트 싱크 안으로 직접 발산시킬수 있게 한다. 뿐만 아니라 이 조명 모듈에서, 필름/호일 시스템은 절연 지지 층(3), 금속 호일(2), 절연 커버 층(1)으로 구성된다. 이 경우, 금속 호일은 분리되어 있지만, 열적 연결을 생성하는 데 사용되는 부분은 없다. 한편, 금속 호일(2)은 전기 컨덕터(2.1)로 사용되며, 전기 연결은 전기 전도성 접착제나 납땜(7)에 의해 방사선 소스(5)와 컨덕터(2.1) 사이에 생성된다.
1. 절연 커버 층
2. 금속 호일
2.1 방사선 소스에 전기적 연결을 제공하는 금속 호일의 섹션
2.2 방사선 소스와 히트 싱크에 전기적 절연 및/또는 열적 연결을 제공하는 금속 호일의 섹션
3. 절연 지지 층
4. 히트 싱크
5. 방사선 소스
6. 열적 전도성 접착제 또는 납땜
7. 전기 전도성 접착제 또는 납땜
2. 금속 호일
2.1 방사선 소스에 전기적 연결을 제공하는 금속 호일의 섹션
2.2 방사선 소스와 히트 싱크에 전기적 절연 및/또는 열적 연결을 제공하는 금속 호일의 섹션
3. 절연 지지 층
4. 히트 싱크
5. 방사선 소스
6. 열적 전도성 접착제 또는 납땜
7. 전기 전도성 접착제 또는 납땜
Claims (11)
- 필름/호일 시스템으로 구성된, 적어도 하나의 방사선 소스(5)가 장착된 유연한 회로 기판에 있어서,
상기 유연한 회로 기판은 히트 싱크(6)에 대한 열적 연결을 포함하고, 상기 필름/호일 시스템은,
- 상기 히트 싱크(6)에 대한 열적 연결이 형성되는 영역에 개구를 갖는 절연 지지 층 (3), 및
- 상이한 섹션(2.1, 2.2)으로 세분화된 금속 호일(2)
중 적어도 하나의 층으로 조립되는 것을 특징으로 하는, 유연한 회로 기판. - 제 1 항에 있어서, 상기 열적 연결은 상기 금속 호일(2.2)과 상기 히트 싱크(4)의 물리적으로 분리된 섹션들 사이와, 상기 금속 호일(2.2)과 상기 방사선 소스(5)의 물리적으로 분리된 섹션들 사이에 제공되고, 또는 상기 방사선 소스(들)(5)와 상기 히트 싱크(4) 사이에 직접적으로 제공되고, 상기 열적 연결(6)은 바람직하게는 열적 전도성 접착제 또는 납땜으로 제조되는 것을 특징으로 하는, 유연한 회로 기판.
- 제 2 항에 있어서, 상기 금속 호일(2)은 물리적으로 상호 분리된 섹션들 (2.1, 2.2)로 세분화되고, 적어도 하나의 섹션 (2.1)은 방사선 소스에 전기적 연결(7)을 제공하고, 이 연결은 바람직하게는 전기 전도성 접착제 또는 납땜에 의해 제조되고, 다른 섹션(2.2)은 방사선 소스와 히트 싱크에 전기적으로 절연 및/또는 열적 연결(6)을 제공하고, 이 연결은 바람직하게는 열적 전도성 접착제 또는 납땜에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는, 유연한 회로 기판.
- 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필름/호일 시스템은 절연 커버 층 (1)의 형태인 금속 호일 상의 추가 층을 포함하고, 상기 절연 커버 층은, 전기적 연결(7) 및/또는 열적 연결(6)이 방사선 소스(들)과 금속 호일 사이에 제조되는 영역에서, 부분적으로 또는 완전히 절단되고; 및/또는 방사선 소스(들) 및/또는 주변 회로가 절연 커버 층(1)에 부분적으로 또는 완전히 내장되는 것을 특징으로 하는, 유연한 회로 기판.
- 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연 지지 층(3) 및/또는 상기 절연 커버 층(1)은 레이저 방법에 의해 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는, 유연한 회로 기판.
- 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 호일(2)은 구리, 알루미늄, 또는 은, 바람직하게는 주석, 주석 합금, 또는 주석 도금된 구리 호일로 구성되고, 및/또는 5 μm 이상, 바람직하게는 10 μm 내지 100 μm, 특히 바람직하게는 10 μm 내지 20 μm 사이의 두께를 갖고;
및/또는 효율적인 층으로 코팅되고, 상기 층은 바람직하게는 은, 이산화 실리콘, 및/또는 이산화 티타늄으로 코팅되고;
및/또는 삼 차원의 규칙적인 또는 불규칙한 구조, 특히 바람직하게는 피라미드 또는 반구의 구조로 바람직하게 구성되는 표면 텍스처가 제공되고;
및/또는 레이저에 의해 바람직하게 구조된 전도성 트레이스 구조를 제공하는 것을 특징으로 하는, 유연한 회로 기판. - 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사선 소스(5)는 적어도 하나의 발광 다이오드 또는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)의 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유연한 회로 기판.
- 조명 모듈로서, 상기 모듈은, 히트 싱크(4)를 형성하는 임의의 삼 차원적 구조의 기판상에 장착된, 제7항에 규정된 유연한 회로 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유연한 회로 기판.
- 제8항에 규정된 조명 모듈을 제조하는 방법으로서,
- 접착제 본드에 의해 절연 지지 층(3)에 금속 호일(2)을 접착하는 단계;
- 히트 싱크(4)와 금속 호일(2) 사이, 또는 히트 싱크(4)와 LED(5) 사이에서 열적 연결(6)이 행해지는 영역에 지지 층(3)을 개방하는 단계,
- 상기 히트 싱크(4)와 상기 금속 호일(2) 사이, 또는 상기 히트 싱크(4)와 상기 LED(5) 사이에서 열적 연결(6)이 형성되는 영역에 열적으로 전도성인 접착제 또는 납땜을 적용하는 단계,
- 상기 금속 호일(2) 상에 바람직하게는, 납땜에 의해 하나 이상의 LED(들)을 장착하는 단계,
- 동시에 상기 히트 싱크(4)를 구성하는 기판에 필름/호일 시스템을 적층하는 단계
를 포함하는, 조명 모듈을 제조하는 방법. - 제9항에 규정된 LED 모듈을 제조하는 방법으로서,
상기 금속 호일은 별도의 섹션들(2.1, 2.2)로 세분화되며, 상기 별도의 섹션은, 적어도 하나의 섹션(2.1)이 LED에 전기적 연결을 제공하며, 적어도 하나의 추가 섹션(2.2)이 방사선 소스(5)와 히트 싱크(4)에 전기적 절연 및/또는 열적 연결을 제공하며;
및/또는 상기 지지 층(3)은 상기 히트 싱크(4)로서 기능 하고 임의의 삼 차원적 형상을 취하는 구조물에 대한 적층 후에 접착식으로 부착되며;
및/또는 추가 층이 절연 커버 층(1)의 형태로 금속 호일(2)에 적용되고, 절연 커버 층(1)은 전기적 및/또는 열적 연결(6)이 방사선 소스(들)(5)과 금속 호일(2) 사이와, LED가 부착되는 곳에 형성되는 그러한 영역에서, 완전히 또는 부분적으로 절단되고;
및/또는 상기 금속 호일(2) 및/또는 플라스틱 필름(1, 3)이 레이저 절제에 의해 구조되며;
및/또는 상기 금속 호일(2)은 접착제 접합에 의해 상기 절연 지지 층(3)에 연결되기 전, 또는 연결된 후에, 레이저 제거에 의해 바람직하게 구조되는 LED 모듈을 제조하는 방법 - LED를 상호연결 및 연결하기 위해 절연 지지 층(3), 금속 호일(2) 및/또는 절연 커버 층(1)으로 구성되고, 조명 모듈에서 생성된 열을 발산하기 위한, 필름/호일 시스템의 사용.
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