KR20220040863A - 기판용 세라믹 조성물, 이를 통해 형성된 기판 및 이를 포함하는 led 패키지 - Google Patents
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Abstract
기판이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판은 유리, 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2)을 포함하여 형성된 세라믹층을 함유하여 구현된다. 이에 의하면, 기판용 세라믹 조성물, 이를 통해 형성된 기판 및 이를 포함하는 LED 패키지는 UV 영역에서 가시광선 영역까지 현격히 우수한 반사율을 나타내고, 방열특성이 우수하여 열저항이 낮음에 따라 구동 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 기판용 세라믹 조성물에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 기판용 세라믹 조성물, 이를 통해 형성된 기판 및 이를 포함하는 LED 패키지에 관한 것이다.
최근 코로나 바이러스로 인하여 정수기, 자동차, 공기청정기, 개인 위생용 살균 제품 등에 적용가능한 살균 방법에 대한 관심이 지속적으로 높아지고 있다. 코로나 바이러스 관련 자외선 살균력 참고서에 따르면 단파장 자외선(UV-C)에 1분간 노출 시 코로나 바이러스의 90% 이상이 살균된다고 명시하고 있다.
기존에는 살균용 광원으로 주로 수은 UV 램프가 사용되어 왔으나, 수은이 인체와 환경에 미치는 악영향을 고려하여 각국에서 수은 UV 램프의 사용을 자제하려는 움직임을 보이고 있다. 수은 중독에 의한 대표적인 병인 '미나마타병'에서 이름을 따 2013년 유엔 환경계획(UNEP) 주도로 체결된 수은 금지 협약 '미나마타 협약'에는 현재 한국도 가입한 상태이고, 미나마타 협약이 발효되는 2020년부터 가입국은 수은 함유 제품을 수출입할 수 없게 되므로 수은 UV 램프를 대체할 UV LED에 대한 관심도 자연스럽게 커지는 추세이다.
수은 UV 램프는 예열 시간이 필요해 작동 후 서서히 살균 효과를 내기 시작하다가 완전히 예열이 끝나야 최대 살균 효과에 도달하기 때문에, UV LED는 수은 UV 램프와 비교해 환경 측면 외에도 전원을 켜는 즉시 살균이 시작된다는 점이 강점이다.
한편, 종래 UV 램프의 기판으로 구비되는 재료의 경우, 가시광선 영역에서 약 70 ~ 80%의 반사율을 가지고, 특히 UV 영역에서는 약 20% 이하의 낮은 반사율을 가짐에 따라 UV 램프가 목적하는 성능을 발현하지 못하는 문제점이 있었다.
이에, UV 영역에서 가시광선 영역까지 현격히 우수한 반사율을 가질 수 있는 UV 램프의 기판 재료에 대한 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, UV 영역에서 가시광선 영역까지 현격히 우수한 반사율을 나타내고, 방열특성이 우수하여 열저항이 낮음에 따라 구동 효율을 높일 수 있는 기판용 세라믹 조성물, 이를 통해 형성된 기판 및 이를 포함하는 LED 패키지를 제공하는데 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 유리, 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2)을 포함하여 형성된 세라믹층을 함유하는 기판을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유리는 알루미노 보로실리케이트(alumino borosilicate), 바륨 보로실리케이트(barium borosilicate) 및 아연 보로실리케이트(zinc borosilicate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유리 100 중량부에 대하여 상기 산화알루미늄을 10 ~ 1000 중량부 및 상기 산화지르코늄을 10 ~ 1000 중량부로 포함할 수 있다.
또한, 상기 유리 100 중량부에 대하여 상기 산화알루미늄을 15 ~ 70 중량부 및 상기 산화지르코늄을 30 ~ 120 중량부로 포함할 수 있다.
또한, 상기 세라믹층은 LTCC를 통해 형성될 수 있다.
또한, 파장 260 ~ 270㎚ 영역에서 반사율이 85% 이상일 수 있고, 파장 300 ~ 310㎚ 영역에서 반사율이 88% 이상일 수 있으며, 파장 340 ~ 350㎚ 영역에서 반사율이 89% 이상일 수 있고, 파장 500 ~ 600㎚ 영역에서 반사율이 89% 이상일 수 있다.
또한, 상기 기판의 두께방향으로 관통된 홀에 배치되어 열전도성을 향상시키는 히트슬러그;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 히트슬러그는 은(Ag), 은 팔라듐(AgPd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 유리, 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2)을 포함하는 기판용 세라믹 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 LED 소자, 상기 LED 소자를 수용하기 위한 수용부를 구비하는, 상술한 기판을 포함하는 LED 패키지를 제공한다.
본 발명에 의하면, 기판용 세라믹 조성물, 이를 통해 형성된 기판 및 이를 포함하는 LED 패키지는 UV 영역에서 가시광선 영역까지 현격히 우수한 반사율을 나타내고, 방열특성이 우수하여 열저항이 낮음에 따라 구동 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판의 단면모식도,
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판의 단면모식도, 그리고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 단면모식도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 기판의 단면모식도, 그리고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 단면모식도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명에 따른 기판은 유리, 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2)을 포함하여 형성된 세라믹층;을 함유한다.
이때, 본 발명에 따른 상기 기판의 세라믹층은 유리, 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2)을 포함하는 기판용 세라믹 조성물을 통해 형성된다.
상기 유리는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 공지된 유리일 수 있으나, 바람직하게는 알루미노 보로실리케이트(alumino borosilicate), 바륨 보로실리케이트(barium borosilicate) 및 아연 보로실리케이트(zinc borosilicate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 알루미노 보로실리케이트(alumino borosilicate), 바륨 보로실리케이트(barium borosilicate) 및 아연 보로실리케이트(zinc borosilicate)로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상을 포할할 수 있으며, 보다 바람직하게는 알루미노 보로실리케이트(alumino borosilicate), 바륨 보로실리케이트(barium borosilicate) 및 아연 보로실리케이트(zinc borosilicate)를 모두 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판용 세라믹 조성물은 상술한 바와 같이 산화알루미늄(Al2O3)을 포함한다.
상기 산화알루미늄은 상기 유리 100 중량부 10 ~ 1000 중량부로, 바람직하게는 15 ~ 70 중량부로 포함될 수 있다. 만일 상기 유리 100 중량부에 대하여 상기 산화알루미늄이 10 중량부 미만이거나, 1000 중량부를 초과하면 UV 영역에서 가시광선 영역까지 현격히 우수한 반사율을 나타내지 못할 수 있고, UV 영역에서 가시광선 영역까지 소정의 반사율을 발현하더라도 발현하는 반사율이 80% 미만으로 현격히 저하될 수 있다.
또한, 상기 기판용 세라믹 조성물은 상술한 바와 같이 산화지르코늄(ZrO2)을 포함한다.
상기 산화지르코늄은 상기 유리 100 중량부 10 ~ 1000 중량부로, 바람직하게는 30 ~ 120 중량부로 포함될 수 있다. 만일 상기 유리 100 중량부에 대하여 상기 산화지르코늄이 10 중량부 미만이거나, 1000 중량부를 초과하면 목적하는 수준으로 UV 영역에서 가시광선 영역까지 현격히 우수한 반사율을 나타내지 못할 수 있고, UV 영역에서 가시광선 영역까지 소정의 반사율을 발현하더라도 발현하는 반사율이 80% 미만으로 현격히 저하될 수 있다.
종래의 세라믹 기판의 경우 UV-A 파장 영역과 가시광선 파장 영역에서만 소정의 반사율을 발현하였고, 종래의 LTCC 재료의 경우 가시광선 영역에서 약 70% 수준의 반사율을 발현 및 UV 영역에서 20% 이하의 낮은 수준의 반사율을 발현한 것에 반하여, 본 발명에 따른 기판은 상술한 조성을 만족하는 기판용 세라믹 조성물을 통해 형성됨에 따라, UV-C, UV-B, UV-A 및 가시광선 영역 모두에서 현격히 우수한 반사율을 발현할 수 있다.
한편, 상기 세라믹층은 LTCC를 통해 형성된 것일 수 있다.
구체적으로, LTCC는 Low Temperature의 LT와 Co-fired Ceramic의 CC가 합쳐진 단어로, LT는 낮은 온도를 의미하며 바람직하게는 제조온도가 약 1000℃ 이하임을 의미하고, CC는 동시에 굽는다는 것을 의미하며 예를 들어 기판 세라믹 및 절연체 소재 등을 동시에 소성하는 것을 의미한다. 만일 상기 세라믹층이 LTCC가 아닌 HTCC(High Temperature Co-fired Ceramic)로 형성되면 목적하는 수준으로 UV 영역에서 가시광선 영역까지 현격히 우수한 반사율을 나타내지 못할 수 있고, 방열특성이 저하될 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이 기판(100)은 방열특성 향상을 위한 별도의 히트슬러그를 포함하지 않을 수 있으며, 또는 본 발명의 다른 일 실시예에 대한 도 2에 도시된 바와 같이 상기 기판(100)은, 상기 기판(100)의 두께방향으로 관통된 홀에 배치되어 열전도성을 향상시키는 히트슬러그(110)를 더 포함할 수도 있다.
상기 히트슬러그(110)는 당업계에서 통상적으로 방열특성을 향상시키기 위한 히트슬러그에 사용할 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 은(Ag), 은 팔라듐(AgPd), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 (Ag), 은 팔라듐(AgPd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 은(Ag)을 포함할 수 있다.
한편, 도 2에서는 상기 히트슬러그(110)가 기판(100)을 두께방향으로 관통하는 홀에 배치되며, 히트슬러그(110)의 형성 방향이 기판(100)에 수직하는 것으로 나타내었으나, 상기 히트슬러그(100)의 형성 방향은 사선방향일 수도 있는 등 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 도 2에서는 상기 히트슬러그(110)가 1개 구비되는 것으로 도시되었으나, 동일 또는 다른 부피로 복수개 나뉘어서 구비될 수도 있는 등 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 히트슬러그(110)를 포함함에 따라, 후술하는 LED 패키지에 전원 인가 시 열저항이 5 ~ 14℃/W일 수 있고, LED 패키지에 전원 인가 시 열저항이 바람직하게는 6 ~ 12℃/W일 수 있다. 만일 기판(100)이 상기 히트슬러그(110)를 포함하지 않으면 후술하는 LED 패키지에 전원 인가 시 열저항이 16℃/W를 초과하는 등 방열특성이 현격히 저하될 수 있다.
본 발명에 따른 기판(100)은 파장 260 ~ 270㎚ 영역에서 반사율이 85% 이상일 수 있고, 바람직하게는 파장 260 ~ 270㎚ 영역에서 반사율이 87% 이상일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 기판(100)은 파장 300 ~ 310㎚ 영역에서 반사율이 88% 이상일 수 있고, 파장 300 ~ 310㎚ 영역에서 반사율이 90% 이상일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 기판(100)은 파장 340 ~ 350㎚ 영역에서 반사율이 89% 이상일 수 있고, 파장 340 ~ 350㎚ 영역에서 반사율이 91% 이상일 수 있다. 그리고, 본 발명에 따른 기판(100)은 파장 500 ~ 600㎚ 영역에서 반사율이 89% 이상일 수 있고, 파장 500 ~ 600㎚ 영역에서 반사율이 91% 이상일 수 있다. 상기 각각의 파장 영역에서의 반사율 범위를 만족함에 따라 방열특성이 우수하여 열저항이 낮음에 따라 구동 효율을 높일 수 있으면서도, UV 영역에서 가시광선 영역까지 현격히 우수한 반사율을 나타내는 효과를 모두 동시에 발현할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 LED 패키지(1000)는, LED 소자(200) 및 상기 LED 소자(200)를 수용하기 위한 수용부를 구비하는 상술한 기판(100)을 포함하여 구현된다.
상기 LED 소자(200)는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 LED 소자일 수 있으며, 바람직하게는 파장이 100 ~ 280㎚인 UV-C, 파장이 280 ~ 315㎚인 UV-B, 파장이 315 ~ 400㎚인 UV-A 및 파장이 400 ~ 780㎚인 가시광선 영역을 포함하여 발광하는 LED 소자일 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100: 기판
110: 히트슬러그
200: LED 소자
1000: LED 패키지
110: 히트슬러그
200: LED 소자
1000: LED 패키지
Claims (10)
- 유리, 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2)을 포함하여 형성된 세라믹층;을 함유하는 기판.
- 제1항에 있어서,
상기 유리는 알루미노 보로실리케이트(alumino borosilicate), 바륨 보로실리케이트(barium borosilicate) 및 아연 보로실리케이트(zinc borosilicate)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 기판. - 제1항에 있어서,
상기 유리 100 중량부에 대하여 상기 산화알루미늄을 10 ~ 1000 중량부 및 상기 산화지르코늄을 10 ~ 1000 중량부로 포함하는 기판. - 제3항에 있어서,
상기 유리 100 중량부에 대하여 상기 산화알루미늄을 15 ~ 70 중량부 및 상기 산화지르코늄을 30 ~ 120 중량부로 포함하는 기판. - 제1항에 있어서,
상기 세라믹층은 LTCC(LOW Temperature Co-fired Ceramic)를 통해 형성된 기판. - 제1항에 있어서,
파장 260 ~ 270㎚ 영역에서 반사율이 85% 이상이고,
파장 300 ~ 310㎚ 영역에서 반사율이 88% 이상이며,
파장 340 ~ 350㎚ 영역에서 반사율이 89% 이상이고,
파장 500 ~ 600㎚ 영역에서 반사율이 89% 이상인 기판. - 제1항에 있어서,
상기 기판의 두께방향으로 관통된 홀에 배치되어 열전도성을 향상시키는 히트슬러그;를 더 포함하는 기판. - 제7항에 있어서,
상기 히트슬러그는 은(Ag), 은 팔라듐(AgPd) 및 구리(Cu)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 기판. - 유리, 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2)을 포함하는 기판용 세라믹 조성물.
- LED 소자;
상기 LED 소자를 수용하기 위한 수용부를 구비하는, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 기판;을 포함하는 LED 패키지.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010029076A (ko) | 1999-09-29 | 2001-04-06 | 윤종용 | 베이크용 자외선 램프 셋트 |
-
2020
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