KR102528172B1 - 열수송 능력이 향상된 엘이디 등기구용 회로기판의 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판본체(11), 기판본체(11) 상면에 마련되는 회로층(12), 기판본체(11)의 하면에 마련되는 열전달층(13), 상호 간에 일정간격 이격되어 회로층(12)과 전기적으로 연결되며 기판본체(11)의 상측부위에 탑재되는 복수 개의 엘이디 칩(14)이 구비되는 엘이디 등기구용 회로기판(10)의 구조로서, 각 엘이디 칩(14)의 하면 중앙부 직하방에서 기판본체(11)를 수직으로 관통하며 형성되는 바아홀(21); 구 형상으로 이루어지되 하반구 부위는 비아홀(21) 내부에 삽입되고 상반구 부위는 비아홀(21) 상측 외부로 노출되어 엘이디 칩(14)의 하면부와 대향하는 금속재질의 제1열전달체(31), 비아홀(21)의 하측부위에 충전되되 상측부위는 열흡수전달체(31)의 하측부위와 일체화되며 하면부위는 열전달층(13)과 연결되는 금속재질의 제2열전달체(33);를 포함하는 열수송 능력이 향상된 엘이디 등기구용 회로기판의 구조를 제공한다.
Description
본 발명은 엘이디 등기구용 회로기판의 구조로서, 더욱 구체적으로는 엘이디 칩의 하면 중앙부위와 열전달체의 상측 중앙부위 사이 간격을 최소화함으로써 엘이디 칩의 작동 과정에서 생성되는 열은 최대한 신속하게 흡수하여 수송하는 것이 가능함은 물론 엘이디 칩의 하면과 대향하는 열흡수 표면적을 최대화함으로써 엘이디 칩의 하면 모서리부위에서 생성되는 열의 대부분을 흡수하여 수송하는 것이 가능하고, 나아가 열전달체와 기판몸체 상호 간의 밀착력을 증진시켜 엘이디 등기구가 장시간 작동하면서 열팽창 및 열수축이 반복되더라도 열전달체가 기판몸체로부터 분리되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있는 열수송 능력이 향상된 엘이디 등기구용 회로기판의 구조에 관한 것이다.
통상적으로 엘이디라 불리는 발광 다이오드는 P-N 반도체 접합체 전류가 인가될 때 전자와 정공이 만나 광을 생성하는 소자로서, 소요되는 전원을 절감할 수 있음은 물론 상대적으로 긴 수명을 보장할 수 있고, 고휘도 및 고출력이 용이하다는 장점이 있어, 가정의 등기구로부터 가로등이나 보안등, 터널등, 작업등과 같이 산업 전반에서 널리 사용되고 있다.
한편, 엘이디는 작동 특성상 밝기는 인가되는 전류값에 비례하기 때문에, 밝기를 증가시켜 고출력의 광을 생성하기 위해서는 엘이디 칩에 고전류를 인가해야 하는데 이럴 경우 그 작동 과정에서 상당한 열이 발생한다. 이로 인해, 엘이디 칩의 통상적인 발광효율은 20 ~ 30%로 상당히 낮고 대부분이 열로 소비되는 문제가 있으며, 작동 과정에서 발생하는 고열로 인해 엘이디의 밝기 성능은 물론 수명에도 큰 영향을 미치고 있다.
이를 위해, 회로기판에 탑재되는 엘이디 칩의 직하방에 비아홀을 형성하여, 엘이디 칩의 작동 과정에서 발생하는 열을 비아홀을 통해 회로기판 하부에 마련되는 히트싱크로 전달하거나, 또는 도 8과 같이 비아홀에 금속튜브(3)를 삽입하는 방식이 제안되었다. 하지만, 비아홀이나 금속튜브(3)를 이용한 방식은 비아홀의 대부분 공간을 채우고 있는 공기 자체가 열전도도가 낮은 열저항물질이기 때문에, 엘이디 칩에서 발생하는 열을 히트싱크로 효과적으로 전달하지 못하는 단점이 있다.
이에 대한 대안으로, 도 9 및 도 10 각각과 같이 비아홀(240, 190) 각각에 금속소재의 열전달매체(300)를 삽입하는 기술들이 제안되고 있다. 이들 각각은 공기보다 열전도도가 높은 구리, 알루미늄, 은 등과 같은 금속 또는 이들을 조합한 복합 재질체를 비아홀에 삽입하거나 충전함으로써, 엘이디 칩(10, 140)에서 생성되는 열을 열전달매체를 통해 히트싱크로 신속하게 전달시킴에 그 기술적 특징이 있다.
도 9와 같이 열전도도가 뛰어난 재질을 취사선택하여 복합 재질체를 제작한 다음 이를 비아홀에 삽입하게 되면, 엘이디 칩의 작동 과정에서 발생하는 열을 히트싱크로 신속하게 전달할 수 있다는 점에서 어느 정도 개선된 방열효과를 기대할 수 있다. 하지만, 이 구성은 복합 재질로 이루어지는 구조체의 제작 자체가 매우 까다로운 문제가 있고, 이로 인해 제조 공정이 복잡해지는 단점이 있다.
게다가, 열전도도가 높은 금속의 경우 열팽창 및 열수축도 상대적으로 높은데, 도 9와 같이 열전도도가 높은 복합 재질체를 비아홀에 긴밀하게 밀착시키지 않고 단순히 삽입하는 구성으로 이루어지게 되면, 엘이디 칩의 장시간 작동 과정에서 발생하는 잦은 열팽창 및 열수축 현상에 의해 복합 재질체가 비아홀로부터 분리되는 문제가 발생할 소지가 있다.
이에 비해, 도 10은 비아홀을 금속으로 단순 충전시키는 구성이라는 점에서 도 9와 같은 문제는 발생하지 않으며, 엘이디 칩과 인접한 부위의 면적을 최대화하고 있다는 점에서 열흡수량을 증대시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 하지만, 비아홀의 경우 통상적으로 펀칭이나 드릴링 작업에 의해서 형성되는데, 이러한 작업을 통해서는 도면과 같이 비아홀의 상, 하부를 일정각도 경사지도록 형성하는 것이 매우 어려운 현실적인 문제가 있다.
또한, 엘이디 칩에서 발생한 열을 흡수한 다음 이를 히트싱크로 전달함에 있어 단위 시간당 열전달량은 비아홀의 단면적에 비례하는데, 이 구성에 있어 엘이디 칩 및 히트싱크 각각과 대향하는 상, 하부 각각의 단면적은 넓으나 열전달 통로에 해당하는 중간부의 단면적은 상대적으로 작다는 점에서, 상부에서 많은 열을 흡수하더라도 중간부에서 열전달이 정체될 수 있다는 점에서 일정한 한계를 가지고 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 엘이디 칩에서 발생하는 열을 최대한 흡수하여 전달할 수 있을 뿐 아니라 엘이디 칩이 장시간 반복 작동하더라도 기판에 충전된 열전달매체가 매우 안정적인 상태를 유지할 수 있는 엘이디 등기구용 회로기판의 구조를 제안함에 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 기판본체(11), 기판본체(11)의 상면에 마련되는 회로층(12), 기판본체(11)의 하면에 마련되는 열전달층(13), 상호 간에 일정간격 이격되어 회로층(12)과 전기적으로 연결되며 기판본체(11)의 상측부위에 탑재되는 복수 개의 엘이디 칩(14)이 구비되어 히트싱크(15)의 상측에 위치하는 엘이디 등기구용 회로기판(10)의 구조로서, 각 엘이디 칩(14)의 하면 중앙부 직하방에서 기판본체(11)를 수직으로 관통하며 형성되는 바아홀(21); 금속재질의 구 형상으로 이루어지되 하반구 부위는 비아홀(21) 내부에 삽입되고 상반구 부위는 비아홀(21) 상측 외부로 노출되어 각 엘이디 칩(14)의 하면부와 대향하면서 각 엘이디 칩(14)의 하면 중앙부위를 통해 확산되는 열을 흡수하는 제1열전달체(31), 비아홀(21)에 충전되는 금속재질로서 상측부위는 제1열전달체(31)의 하측부위와 일체화되고 하면부위는 열전달층(13)과 연결되어 제1열전달체(31)에서 전달되는 열을 열전달층(13)을 통해 히트싱크(15)로 전달하는 제2열전달체(33);를 포함하되, 상기 비아홀(21)의 외곽 부위에는 비아홀(21)의 단면적보다 작은 단면적을 가지며 각 엘이디칩(14)의 하면 주변부 직하방에서 기판본체(11)를 수직으로 관통하는 적어도 하나 이상의 보조비아홀(25)이 형성되고, 상기 비아홀(21)과 보조비아홀(25) 사이에는 기판본체(11)를 수직으로 관통하며 형성되어 비아홀(21)과 보조비아홀(23) 상호 간을 연결하는 브릿지홀(27)이 형성되며; 상기 보조비아홀(25)에는 하면부위가 열전달층(13)과 연결되는 금속재질의 보조열전달체(35)가 충전되어 각 엘이디 칩(14)의 하면 모서리부위를 통해 확산되는 열을 흡수하고 이를 열전달층(13)을 통해 히트싱크(15)로 전달하고, 상기 브릿지홀(27)에는 하면부위가 열전달층(13)과 연결되며 제1, 2열전달체(31, 33) 및 보조열전달체(35) 상호 간을 일체형으로 연결하는 금속재질의 열전달브릿지체(37)가 충전되어 각 엘이디 칩(14)의 하면 모서리부위를 통해 확산되는 열을 흡수하고 이를 열전달층(13)을 통해 히트싱크(15)로 전달하는; 것을 그 기술적 특징으로 한다.
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이때, 상기 보조비아홀(25)은 비아홀(21) 주변부를 따라 일정길이로 연장되는 장공 형상으로 이루어질 수 있다.
또한, 이때, 상기 보조비아홀(25) 각각은 상호 간에 일정간격 이격되는 복수 개의 단위보조비아홀(251)로 이루어지고, 상기 단위보조비아홀(251) 각각은 단위브릿지홀(253)에 의해 상호 연결되며; 상기 보조열전달체(35) 각각은 단위보조비아홀(251) 각각에 충전되는 단위보조열전달체(351) 및 단위브릿지홀(253) 각각에 충전되어 단위보조열전달체(351) 상호 간을 일체형으로 연결하는 단위열전달브릿지체(353)로; 이루어질 수 있다.
본 발명은 엘이디 칩의 직하방에 형성되는 비아홀에 상반구 부위가 노출되는 금속구 형태의 제1열전달체를 삽입하고 그 하측부위에는 금속재질의 제2열전달체를 충전시켜, 제1열전달체의 중앙부위와 엘이디 칩의 하면 중앙부위 사이 간격을 최소화함으로써 엘이디 칩의 하면 중앙부위에서 생성되는 열은 최대한 신속하게 흡수하여 수송하고, 엘이디 칩의 하면과 대향하는 열흡수 표면적을 최대화함으로써 엘이디 칩의 하면 모서리부위에서 생성되는 열의 대부분을 흡수하여 수송하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 제1열전달체 주변부를 따라 부가적으로 열을 흡수하여 수송할 수 있는 보조열전달체를 형성하고, 열전달브릿지체를 이용하여 보조열전달체를 제1, 2열전달체 각각과 일체형으로 연결하는 구성을 제안함으로써, 엘이디 칩의 하면 모서리부위에서 생성되는 열을 보다 효과적으로 흡수하여 수송할 수 있음은 물론 열전달체와 기판몸체 상호 간의 밀착력을 증진시켜 엘이디 등기구가 장시간 작동하면서 열팽창 및 열수축이 반복되더라도 열전달체가 기판몸체로부터 분리되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예를 보여주는 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 상면 구성도.
도 2는 도 1에 있어 A-A′라인의 개략적인 단면 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예로서의 엘이디 등기구용 회로기판에 있어 개략적인 열수송 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예를 보여주는 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 상면 구성도.
도 5는 도 1에 있어 B-B′라인의 개략적인 단면 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 보여주는 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 상면 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 보여주는 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 상면 구성도.
도 8은 종래 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 일 구성도.
도 9는 종래 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 다른 구성도.
도 10은 종래 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 또 다른 구성도.
도 2는 도 1에 있어 A-A′라인의 개략적인 단면 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예로서의 엘이디 등기구용 회로기판에 있어 개략적인 열수송 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예를 보여주는 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 상면 구성도.
도 5는 도 1에 있어 B-B′라인의 개략적인 단면 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 보여주는 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 상면 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 보여주는 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 상면 구성도.
도 8은 종래 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 일 구성도.
도 9는 종래 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 다른 구성도.
도 10은 종래 엘이디 등기구용 회로기판의 개략적인 또 다른 구성도.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 엘이디 등기구용 회로기판의 구조로서, 회로기판(10), 회로기판(10)에 형성되는 비아홀(21), 비아홀(21)에 충전되는 제1, 2열전달체(31, 33)을 포함하여 이루어지는 기술적 특징이 있다. 이하 이들 각 구성을 구체적으로 살펴본다.
회로기판(10)은 도 2와 같이, 기판본체(11), 회로층(12), 열전달층(13)을 포함하여 이루어질 수 있다. 기판본체(11)는 회로기판(10)의 몸체가 되는 부분으로서, 비아홀의 형성 및 열전달체의 충전 용이성 등을 고려하여 결정할 일이나, 관련업계에서 널리 사용하고 있는 통상적인 FR-4 소재로 이루어질 수도 있다.
회로층(12)은 엘이디 칩(14)의 작동제어를 위한 배선용 회로로서, 기판본체(11) 상면에 마련된다. 회로층(12)에는 다양한 리드패턴 등이 포함되며, 등기구에 따라 임의 설계된 형태를 가지며 통상적인 인쇄방식에 의해 기판본체(11)의 상면에 형성된다.
열전달층(13)은 엘이디 칩(14)의 작동 과정에서 발생되는 열을 전달받은 다음 이를 그 하부에 위치하는 히트싱크(15)로 전달하는 부분으로, 일정두께를 가지며 기판본체(11)의 하면에 마련된다. 열전달층(13)은 구리, 알루미늄, 은 등과 같이 열전도도가 높은 소재 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.
엘이디 칩(14)는 상호 간에 일정간격 이격되는 복수 개로 이루어져 기판본체(11)의 상측부위에 탑재되며, 엘이디 칩(14) 각각은 회로층(12)과 전기적으로 연결된다. 엘이디 칩(14)은 원판이나 사각판 구조와 같이 통상적인 형상으로 이루어질 수 있다.
히트싱크(15)는 그 상면부위가 열전달층(13)과 밀착되며, 열전달층(13)으로부터 전달되는 열을 외기로 방열한다. 히트싱크(15)는 복수 개의 방열핀을 가지는 통상적인 구조로 이루어질 수 있다.
비아홀(21)은 제1, 2열전달체(31, 33)가 충전되는 부분으로, 도 1 및 도 2 각각에 개시된 것과 같이, 제1비아홀(21)은 엘이디 칩(14) 각각의 하면 중앙부의 직하방에서 기판본체(11)를 수직으로 관통하며 형성된다. 제1비아홀(21)의 단면적은 도 2와 같이, 탑재되는 엘이디 칩(14)의 하면 중앙부위를 커버할 수 있는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 후술할 제1열전달체(31)가 구 형상으로 이루어짐을 감안하여 원통 구조의 비아홀(21) 구조가 개시되어 있으나, 제1열전달체(31)의 삽입이 가능한 사각원통을 포함하는 다각원통 구조로 이루어지는 경우를 배제하지 않음은 물론이다.
제1, 2열전달체(31, 33)는 엘이디 칩(14)의 작동 과정에서 생성되는 열을 흡수하고 이를 열전달층(13)으로 전달하는 부분이다. 이때, 제1열전달체(31)는 도 2에 개시된와 같이, 금속재질의 볼 구조로 이루어지며, 그 하반구 부위는 비아홀(21) 내부에 삽입되고, 그 상반구 부위는 엘이디 칩(14)의 하면부와 대향하도록 비아홀(21) 상측 외부로 노출되는 특징이 있다.
이럴 경우, 제1열전달체(31)의 상측 중앙부위와 엘이디 칩(14)의 하면 중앙부위 사이 간격 △t는 최소화된다. 또한, 제1열전달체(31)의 반경이 r이라고 하면, 제1열전달체(31)에 있어 엘이디 칩(14)의 하면과 대향하는 면적은 4π
/2 = 2π
로서 엘이디 칩(14)의 하면과 대향하는 면적은 최대화된다.
일반적으로 엘이디 칩(14)이 작동하며 생성되는 열의 대부분은 중앙부위에 집중되는데, 이와 같이 제1열전달체(31)의 상측 중앙부위를 엘이디 칩(14)의 하면 중앙부위와 최대한 가깝게 배치하게 되면, 엘이디 칩(14)의 작동 과정에서 생성되는 열의 상당부분을 매우 신속하게 흡수하여 수송하는 것이 가능하다.
이에 부가하여, 제1열전달체(31)에 있어 엘이디 칩(14)의 하면과 대향하는 면적을 최대화하게 되면, 엘이디 칩(14)의 하면 모서리부위에서 생성되는 열의 상당 부분도 동시에 흡수하여 수송하는 것 역시 가능하다는 점에서, 종래 도 9와 같은 구조의 열전달체에 비해 보다 효과적인 방열을 기대할 수 있다.
게다가, 제1열전달체(31)는 구 형상으로 이루어지기 때문에 단면적이 π
으로서, 표면을 통해 흡수된 열을 상대적으로 보다 신속하게 수송할 수 있다. 열 흡수 면적을 증대시킬 수 있는 종래 도 10과 같이 구조는, 열을 흡수하는 단면적에 비해 흡수된 열을 수송하는 중앙부위의 단면적이 작기 때문에, 열 수송 과정에서 정체 현상이 발생할 수 있으나 본 발명에 있어 제1열전달체(31)에서는 이러한 현상이 전혀 발생하지 않고 안정적인 열 수송이 가능하다.
제2열전달체(33)는 금속재질로 이루어져 비아홀(21)의 하측부위에 충전되며, 그 상측부위는 열흡수전달체(31)의 하측부위와 밀착되며 일체화되고, 그 하면부위는 열전달층(13)과 연결된다. 제2열전달체(33)는 관련업계에서 널리 사용되고 있는 전기도금 등가 같은 통상적인 방식 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.
열전달부를 이루는 제1, 2열전달체(31, 33) 각각은 구리, 알루미늄, 은 등과 같이 열전도도가 높은 소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 열전달 효율을 감안하면 회로기판(10)의 열전달층(13)과 동일한 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 열전달 과정을 도 3을 참조하여 개략적으로 살펴본다.
제어신호에 따라 엘이디 칩(14)이 작동하면, 엘이디 칩(14)에서 생성되는 에너지 중에서 일부는 광으로 변환되며, 나머지 대부분의 에너지는 열로 변환되어 도면의 화살표와 같이 엘이디(14)의 하면을 포함하여 그 주변부로 확산된다.
이 중에서, 엘이디 칩(14)의 하면을 통해 확산되는 열의 대부분은 엘이디 칩(14)의 하면 중앙부위에 집중되는데, 이러한 엘이디 칩(14)의 하면 중앙부위를 통해 집중적으로 확산되는 열은 △t 간격을 이루며 엘이디 칩(14)의 하면 중앙부위와 근접한 제1열전달체(31)의 상반구 중앙 상면부위를 통해 신속하게 흡수된 다음, 제2열전달체(33)를 거쳐 회로기판(10)의 열전달층(13) 및 히트싱크(15)를 거쳐 외기로 방열된다.
한편, 엘이디 칩(14)의 하면 모서리부위에서 확산되는 열은 도 3에 개시된 것과 같이, 넓은 표면적으로 이루어지는 제1열전달체(31)의 상반구 모서리부위를 통해 부가적으로 흡수되며, 부가적으로 흡수된 열을 제1열전달체(31) 및 제2열전달체(33)를 순차적으로 거쳐 회로기판(10)의 열전달층(13) 및 히트싱크(15)를 거쳐 외기로 방열된다.
즉, 본 발명은 도 8 내지 7 각각에 개시되어 있는 종래 기술과 달리, 열을 흡수할 수 있는 표면적을 최대한 확대하여, 엘이디 칩(14)의 하면 중앙부위를 통해 집중되면서 확산되는 열은 엘이디 칩(13)의 하면 중앙부위와 좁은 간격을 두고 대향하는 제1열전달체(31)의 상측 중앙부위를 통해 흡수한 다음 수송하고, 엘이디 칩(14)의 하면 모서리부위를 통해 확산되는 열은 상대적으로 넓은 표면적을 가지는 제1열전달체(31)의 상측 모서리부위를 통해 부가적으로 흡수한 다음 수송할 수 있도록 구성함으로써, 엘이디 칩(14)의 작동 과정에서 생성되는 열을 보다 신속하게 외부로 배출시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 엘이디 칩(14)과 대향하는 열의 흡수 단면적과 열전달층(13) 또는 히트싱크(15)와 대향하는 열의 배출 단면적이 동일하도록 제1열전달체(31)를 구 형상으로 구성함으로써, 도 10에 개시되어 있는 종래 기술과 달리 흡수된 열이 이동하는 과정에서 정체되지 않고 그대로 이동할 수 있다는 점에서 보다 효율적인 열 수송이 가능한 장점이 있다.
한편, 본 발명은 도 4와 같이, 비아홀(21)의 외곽 부위에 보조비아홀(25) 및 브릿지홀(27)이 형성되며, 보조비아홀(25) 및 브릿지홀(27) 각각에 금속재질의 보조열전달체(35) 및 브릿지열전달체(37)가 충전되는 경우를 제안한다.
보조비아홀(25)은 비아홀(21) 외곽으로 일정거리 떨어져 위치하며, 각 엘이디칩(14)의 하면 주변부의 직하방에서 기판본체(11)를 수직으로 관통하며 형성된다. 보조비아홀(25)은 적어도 하나 이상 복수 개로 이루어질 수 있으며, 이럴 경우 도면과 같이 상호 간에 일정간격 이격되어 형성되는 것이 바람직하다.
보조비아홀(25)은 열전달량을 최대한으로 확보하면서, 비아홀(21)에 삽입되는 제1열전달체(31) 및 비아홀(21)에 충전되는 제2열전달체(33)를 안정적으로 지지하기 위함인데 이는 후술한다. 보조비아홀(25)의 단면적은 비아홀(21)의 단면적보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
만일, 회로기판(10)에 탑재되는 엘이디 칩(14)이 사각구조로 이루어지면, 보조비아홀(25)은 90°의 각도만큼 이격되어 배치되는 것이 바람직하다. 이럴 경우, 보조비아홀(25)에 충전되는 보조열전달체(35)가 엘이디 칩(14)의 모서리부위에서 발생하는 열을 보다 효과적으로 흡수할 수 있다.
브릿지홀(27)은 기판본체(11)를 수직으로 관통하며 형성되어, 비아홀(21) 및 보조비아홀(25) 상호 간을 연결한다. 이에 따라, 비아홀(21) 및 보조비아홀(25) 각각의 공간은 상호 연통된다. 브릿지홀(27)의 폭 및 길이는 비아홀(21) 및 보조비아홀(25) 각각의 단면적 크기는 물론 엘이디 칩(14)의 크기를 감안하여 결정할 일이다.
보조열전달체(35)는 보조비아홀(25)에 충전되며 그 하면부가 열전달층(13)과 연결되며, 열전달브릿지체(37)는 브릿지홀(27)에 충전되며 그 하면부가 열전달층(13)과 연결된다. 이에 따라, 제1, 2열전달체(31, 33) 및 보조열전달체(35) 각각은 열전달브릿지체(35)에 의해 일체형 구조를 이루며 연결된다.
보조열전달체(35) 및 열전달브릿지체(37) 각각은 구리, 알루미늄, 은 등과 같이 열전도도가 높은 소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 제1, 2열전달체(31, 33) 및 회로기판(10)의 열전달층(13)과 동일한 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 보조열전달체(35) 및 열전달브릿지체(37) 각각은 제2열전달체(33)와 같이 관련업계에서 널리 사용되고 있는 전기도금 등가 같은 통상적인 방식 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.
기판몸체(11)에 적어도 하나 이상의 보조비아홀(25) 및 브릿지홀(27)이 형성되고, 이들 각각에 보조열전달체(35) 및 열전달브릿지체(37)가 충전되면, 엘이디 칩(14)의 하면 모서리부위에서 생성되는 열을 부가적으로 흡수하여 수송할 수 있음은 물론, 제1, 2열전달체(31, 33) 각각과 일체화된 상태로 그 외면부위가 기판몸체(11)와 긴밀하게 밀착된다는 점에서, 엘이디 등기구가 장시간 작동하면서 열팽창 및 열수축이 반복되더라도 기판몸체(11)와의 결합력을 일정하게 유지하면서, 열전달체가 기판몸체(11)로부터 분리되는 현상을 원천적으로 방지하는 것이 가능하다.
이처럼, 보조비아홀(25)을 형성하는 경우, 도 6에 개시된 것과 같이, 비아홀(25)이 비아홀(21) 주변부를 따라 일정길이로 연장되는 장공 형상으로 이루어지는 경우를 배제하지 않는다. 도면에는 타원 형상의 장공이 개시되어 있으나, 그 구체적인 형상은 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다.
보조비아홀(25)이 장공 형상을 가지게 되면, 보조비아홀(25)에 충전되는 보조열전달체(35) 역시 장공의 형상을 가지게 되기 때문에, 엘이디 칩(14)의 하면 모서리부위에서 생성되는 열을 보다 많이 흡수하는 것이 가능하다. 또한, 장공의 특성상 기판몸체(11)와의 밀착 범위가 넓어지기 때문에 기판몸체(11)와의 밀착력이 더욱 증진될 수 있음은 물론이다.
한편, 보조비아홀(25)이 장공 형상으로 이루어지는 경우, 본 발명은 도 7과 같이, 보조비아홀(25)이 단위보조비아홀(251) 및 단위브릿지홀(253)로 이루어지는 경우를 배제하지 않는다.
이때, 단위보조비아홀(251)은 상호 간에 일정간격 이격되는 복수 개로 이루어지고, 단위브릿지홀(253)은 인접한 단위보조비아홀(251) 각각을 상호 연결한다. 이에 따라, 인접한 단위보조비아홀(251)은 단위브릿지홀(253)에 의해 상호 공간적으로 연통된다.
이럴 경우, 보조열전달체(35) 각각은 단위보조비아홀(251) 각각에 충전되는 단위보조열전달체(351), 그리고 단위브릿지홀(253) 각각에 충전되는 단위열전달브릿지체(353)로 이루어지며, 단위열전달브릿지체(353)에 의해 단위보조열전달체(351) 상호 간은 일체형 구조를 이루며 연결된다.
보조열전달체(35)가 단위보조열전달체(351) 및 단위열전달브릿지체(353)로 이루이지면, 엘이디 칩(14)의 하면 모서리부위에서 생성되는 열의 흡수 단면적은 도 6에 개시된 실시예와 대동소이하게 되나, 단위보조열전달체(351) 각각이 단위열전달브릿지체(353)에 의해 상호 일체형 구조를 이룰 수 있다는 점에서, 기판몸체(11)와의 밀착력은 더욱 증진될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
10 : 회로기판 11 : 기판본체
12 : 회로동박층 13 : 열전달동막층
14 : 엘이디 칩 15 : 히트싱크
21 : 비아홀 25 : 보조비아홀
251 : 단위보조비아홀 253 : 단위브릿지홀
27 : 브릿지홀 31 : 제1열전달체
33 : 제2열전달체 35 : 보조열전달체
351 : 단위보조열전달체 353 : 단위열전달브릿지체
12 : 회로동박층 13 : 열전달동막층
14 : 엘이디 칩 15 : 히트싱크
21 : 비아홀 25 : 보조비아홀
251 : 단위보조비아홀 253 : 단위브릿지홀
27 : 브릿지홀 31 : 제1열전달체
33 : 제2열전달체 35 : 보조열전달체
351 : 단위보조열전달체 353 : 단위열전달브릿지체
Claims (4)
- 기판본체(11), 기판본체(11)의 상면에 마련되는 회로층(12), 기판본체(11)의 하면에 마련되는 열전달층(13), 상호 간에 일정간격 이격되어 회로층(12)과 전기적으로 연결되며 기판본체(11)의 상측부위에 탑재되는 복수 개의 엘이디 칩(14)이 구비되어 히트싱크(15)의 상측에 위치하는 엘이디 등기구용 회로기판(10)의 구조로서,
각 엘이디 칩(14)의 하면 중앙부 직하방에서 기판본체(11)를 수직으로 관통하며 형성되는 바아홀(21);
금속재질의 구 형상으로 이루어지되 하반구 부위는 비아홀(21) 내부에 삽입되고 상반구 부위는 비아홀(21) 상측 외부로 노출되어 각 엘이디 칩(14)의 하면부와 대향하면서 각 엘이디 칩(14)의 하면 중앙부위를 통해 확산되는 열을 흡수하는 제1열전달체(31), 비아홀(21)에 충전되는 금속재질로서 상측부위는 제1열전달체(31)의 하측부위와 일체화되고 하면부위는 열전달층(13)과 연결되어 제1열전달체(31)에서 전달되는 열을 열전달층(13)을 통해 히트싱크(15)로 전달하는 제2열전달체(33);를 포함하되,
상기 비아홀(21)의 외곽 부위에는 비아홀(21)의 단면적보다 작은 단면적을 가지며 각 엘이디칩(14)의 하면 주변부 직하방에서 기판본체(11)를 수직으로 관통하는 적어도 하나 이상의 보조비아홀(25)이 형성되고, 상기 비아홀(21)과 보조비아홀(25) 사이에는 기판본체(11)를 수직으로 관통하며 형성되어 비아홀(21)과 보조비아홀(23) 상호 간을 연결하는 브릿지홀(27)이 형성되며;
상기 보조비아홀(25)에는 하면부위가 열전달층(13)과 연결되는 금속재질의 보조열전달체(35)가 충전되어 각 엘이디 칩(14)의 하면 모서리부위를 통해 확산되는 열을 흡수하고 이를 열전달층(13)을 통해 히트싱크(15)로 전달하고, 상기 브릿지홀(27)에는 하면부위가 열전달층(13)과 연결되며 제1, 2열전달체(31, 33) 및 보조열전달체(35) 상호 간을 일체형으로 연결하는 금속재질의 열전달브릿지체(37)가 충전되어 각 엘이디 칩(14)의 하면 모서리부위를 통해 확산되는 열을 흡수하고 이를 열전달층(13)을 통해 히트싱크(15)로 전달하는; 것을 특징으로 하는 열수송 능력이 향상된 엘이디 등기구용 회로기판의 구조. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 보조비아홀(25)은 비아홀(21) 주변부를 따라 일정길이로 연장되는 장공 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열수송 능력이 향상된 엘이디 등기구용 회로기판의 구조. - 제3항에 있어서,
상기 보조비아홀(25) 각각은 상호 간에 일정간격 이격되는 복수 개의 단위보조비아홀(251)로 이루어지고, 상기 단위보조비아홀(251) 각각은 단위브릿지홀(253)에 의해 상호 연결되며; 상기 보조열전달체(35) 각각은 단위보조비아홀(251) 각각에 충전되는 단위보조열전달체(351) 및 단위브릿지홀(253) 각각에 충전되어 단위보조열전달체(351) 상호 간을 일체형으로 연결하는 단위열전달브릿지체(353)로; 이루어지는 것을 특징으로 하는 열수송 능력이 향상된 엘이디 등기구용 회로기판의 구조.
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