• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제19권4호
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• pp.79-83
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• 2012

신뢰성이 우수하며, 소형화가 가능하고, 우수한 열전도도의 은 전극을 이용할 수 있는 LTCC (Low temperature co-fired ceramic) 패키징은 환경 및 열에 약한 플라스틱 패키징을 대체할 것으로 기대받고 있다. 현재 LTCC 패키징의 원료 분말로는 주로 $Al_2O_3$을 사용하는데, 본 연구에서는 $Al_2O_3$보다 열전도도가 2배 우수한 ZnO을 일부 첨가 또는 대체한 조성 변화를 통하여 패키징의 열 특성 변화에 대해 연구하였다. 소량의 ZnO를 첨가하여 열전도도가 최대 25%까지 상승하는 결과가 나타났으며, 이 결과로 LED 수명이 증가할 것으로 예상된다. ANSYS 시뮬레이션 결과 열 유속의 값이 ZnO가 첨가된 경우 최대 56% 증가함을 확인할 수 있었다. 실제 LED 패키징을 제작하여 측정한 결과도 ZnO를 첨가한 LTCC 패키징은 $Al_2O_3$로만 이루어진 패키징보다 열저항이 최대 14.9% 감소하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.368-374
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• 2017

본 연구에서는 220[V] 상용전원을 대체한 태양전지 모듈을 응용하고 등 기구는 할로겐 등이나 나트륨 등을 대체한 LED 조명을 이용한 저전력형 LED 보안등을 개발하였다. 또한 LED 구동제어기의 발열문제와 구동전류를 최소화할 수 있는 PWM형 구동제어회로를 설계하였다. 개발된 시스템에서, 광 효율에 대한 측정값은 93.6 [lm/Ｗ] 이고, LED 램프의 발열 제어를 위하여 제어기 내부에 고 정밀 온도센서(TC1047A)를 사용하였다. LED 조명등에서 발생하는 고열을 제거하기 위하여 금속 삽입형 방열 장치를 통하여 대기 속으로 신속하게 다중분산 시키도록 설계하였다. LED 조명등의 발열제어 온도 범위는 $50{\sim}55[^{\circ}C]$였다. LED 보안등의 광속 및 점등 속도는 0.5[sec] 이고 LED 램프의 빔 확산 각도는 높이 6[m]를 기준으로 하는 배광곡선에 의해 약 $110[^{\circ}]$의 빔 각도를 얻었다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제28권7호
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• pp.1-12
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• 2014

This paper is proposed to design the new heat-sink apparatus for improving the heat transfer characteristics in the power LED chip, and results of the operation characteristics were discussed. The core design is that the soldering through-hole on the FR-4 PCB board is formed to the effective heat transfer. That is directly filled with Ag-nano materials, which shows the high thermal conductivity. The heat transfer medium consisting of Ag-nano materials is classified into two structures. Mediums are called as the heat slug and the multi-pin in this work. The heat of the high temperature generated from the LED chip was directly transferred to the heat slug of the one large size. And the accumulated heat from the heat slug was quickly dissipated by the medium of the multi-pin, which is the same body with the heat slug. This multi-pin was designed for the multi-dissipation of heat by increasing the surface areas with a little pins. Subsequently, the speed of the heat transfer with this new heat-sink apparatus is three times faster than the conventional heat-sink. Therefore, the efficiency of the illuminating light will be improved by adapting this new heat-sink apparatus in the large area's LED.

• 한국광학회지
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• 제30권5호
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• pp.193-196
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• 2019

고출력 레이저 다이오드 광원의 안정적 구동을 위한 방열 관리는 필수적이며, 발열부인 활성층 근처의 열흐름에 있어 병목이 심하므로 그 부분의 열저항을 분석하고 설계에 적용하여 개선하는 것이 매우 중요하다. 띠형 발열구조를 갖는 레이저 다이오드 광원은 열전달층 두께에 따라 열저항이 지수함수적으로 급격하게 증가하다가 점점 선형적으로 포화되므로 열저항을 분석함에 있어서 오차가 큰 어려움이 있으며, 보다 정확한 열저항 모델링이 필요하여 수정된 두께의존성 모델함수를 제안하고 그 정확성을 검증하였다. 또한, 전산모사로 얻어낸 열저항의 변화경향성을 미분하여 열전달-단면적의 변화를 구하여 열병목 부위가 직관적으로 파악되게 하였고, 제안하는 모델함수의 열전달-단면적 결과와도 비교하여 분석모델의 예측 정확성을 부연 확인하였다. 고열전도 보조층을 활용하여 열저항이 개선된 구조에 대하여도 그 열전달-단면적 변화경향과 열저항 개선효과를 높은 정확도로 분석한 결과를 소개한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권10호
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• pp.4757-4761
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• 2012

알루미늄 기판 및 양극산화 공정을 사용하여 LED Chip on Board(COB) 패키지를 제작하였다. 선택적 양극산화 공정을 적용하여 알루미늄 기판 상에 알루미나를 형성하고 이를 COB 패키지 절연층으로 사용하였으며, 비아홀 내부가 충진된 구조의 Thermal Via를 구현하였다. 패키지 기판 종류에 따른 열저항 및 발광효율 변화를 파악하기 위해 알루미늄 기판과 알루미나 기판을 제작하고 이를 각각 비교 분석하였다. Thermal Via가 적용된 알루미늄 기판이 51%의 열저항 개선 및 14%의 발광효율 향상 특성을 보여주었다. 이러한 결과는 선택적 양극산화 공정 및 Thermal Via 구조적용으로 COB 패키지의 방열 특성이 향상되었음을 의미한다. 또한 동일한 전력 소모시 LED 칩 개수에 따른 COB 패키지의 열저항 및 발광효율 변화를 분석함으로써 다수 칩의 효율적인 배치가 열저항 및 발광효율을 증가시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국광학회지
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• 제25권4호
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• pp.221-224
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• 2014

고출력 LED 소자의 활용이 많아지면서, 온도상승 문제를 극복하고 신뢰성을 향상해야 하는 요구가 높아짐에 따라 광원 패키지의 방열이 매우 중요해졌다. 패키지에 칩을 접합하는 열전달 물질(TIM, Thermal Interface Material)은 열전도도가 높은 물질과 폴리머를 혼합하여 재료 자체의 열전달 특성을 향상시키는 방안이 사용되어 왔으나, 실제 패키지의 열 특성은 칩 부착계면의 높은 열저항으로 인해 기대에 미치지 못하고 있다. 본 연구는 diamond 분말과 epoxy의 혼합으로 열 특성을 개선함에 있어서, 과산화수소를 적용하면서도 기포를 효율적으로 제거하여, 각 계면의 친화성을 높이고 전체 점도를 낮추어 diamond 분말의 분산을 촉진하고, 결과적으로 대부분의 경우에 전체 열 저항을 약 30% 이상 개선하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제20권4호
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• pp.13-16
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• 2013

양극산화(anodization)공정으로 제작된 규칙성 나노구조의 다공성 산화알루미늄(Aluminum Anodic Oxide, AAO)는 공정이 적용된 LED 모듈은 비교적 쉽고 경제적이므로 최근 LED용 방열소재로 응용하기 위하여 다양하게 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 LED 모듈은 알루미늄/폴리머/구리 회로층으로 구성되며 절연체 역할을 하는 폴리머는 히트스프레더로 구성되어있다. 그러나 열전도도가 낮은 폴리머로 인하여 LED부품의 열 방출이 원활하지 못하므로 LED의 수명단축 및 오작동에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 폴리머 대신 상대적으로 열전도도가 우수한 AAO를 양극산화 공정으로 제작하여 히트스프레더(heat spread)로 사용하였다. 이때, AAO와 금속인 구리 회로층간의 접착력을 향상시키기 위하여 스퍼터링 DBC(direct bonding copper)법으로 시드층(seed layer)을 형성한 뒤 최종적으로 전해도금공정으로 구리회로층을 형성하였다. 본 연구에서는 양극 산화공정으로 AAO와 금속간의 접착강도를 개선하여 1.18~1.45 kgf/cm와 같은 우수한 peel strength 값을 얻었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권6호
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• pp.737-743
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• 2014

본 논문에서는 기존 1kW 할로겐 탐조등을 대체하기 위한 고출력 LED 탐조등에 관하여 기술하였다. 설계사양은 KDS 6230-1046-1과 KS V 8469를 기준으로 하였으며, 요구 광도 800,000cd를 만족시키기 위하여 지향각 $6^{\circ}$의 렌즈를 사용하였다. 시제작 LED 탐조등의 방열은 공랭식으로써 팬이나 히트파이프를 사용하지 않았다. 시험결과, 시제작 LED 탐조등의 소비전력은 148W로 1kW 할로겐 탐조등에 비해 85% 절감되었으며, 중심광도는 945,000cd로써 KS V 8469를 만족하였다. 광효율은 기존 탐조등보다 4.7배 향상되었으며, 지향각, 색온도 및 연색성은 각각 $5.4^{\circ}$, 5,500K, 70이었다. LED 탐조등의 외함 온도는 $60^{\circ}C$ 이하이고, SMPS 주변 온도는 $50^{\circ}C$ 이하로 IEC 60092-306을 만족하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권7호
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• pp.17-25
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• 2017

최근에 LED나 OLED와 같은 조명용 소자의 온도 상승에 따른 문제점을 개선하기 위하여 전기 도금 방법을 사용하여 제작한 두께가 두꺼운 금속 필름을 heat sink로 사용하고 있다. Cu 필름과 같은 두꺼운 금속 필름은 습식 방법인 전기 도금으로 제작하여 주로 소자의 방열판으로 사용되어 왔으나 건식의 증착 방법을 이용한 수 백 ${\mu}m$의 Cu 금속 필름에 대한 필요성이 요구되고 있다. 본 연구에서 설계 제작된 유도 가열 방식의 Cu 필름 증착 장비는 가열부가 세라믹 도가니 히터 부분과 세라믹 도가니 부분으로 분리된 이중 구조의 heating 방식을 채택하여 열 손실을 최소화 하고 보온 효과를 극대화시켰다. 또한 유도 가열 방식으로 초고속의 필름 증착 속도를 구현하였다. 그리고 열전도도가 높고 안정적인 두꺼운 Cu 필름 증착기술을 확보하고 최적화 하여 $1000{\AA}/s$의 증착율로 $100{\mu}m$의 필름을 증착 하였으며 ~2.0% 이내의 두께 균일도를 얻었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.61-66
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• 2010

본 논문은 LED감성조명장치를 개발하여 뇌파 파장과 조명의 색온도 변화에 따른 상관관계를 뇌파실험을 통해 측정하였다. 이를 위해 장치개발을 통한 열 해석과 뇌파실험의 두 부분으로 실험을 하였다. LED감성조명장치의 모듈은 메탈 PCB에 Chip LED를 배치하여 COMSOL Multiphysics로 열 해석 결과 LED와 PCB의 경계면 온도는 약 $80^{\circ}C$이며, PCB의 바닥면까지는 약 $50^{\circ}C$까지 변화함을 검증 하였으며, 결과적으로 실 제작의 근사치에 가까운 방열설계가 가능함이 확인 및 적합한 조명기구로 판정되었으며, 뇌파측정을 위해 색온도를 $2,300^{\circ}K$, $4,000^{\circ}K$, $6,000^{\circ}K$ 세가지 조건으로 피 실험자의 기본상태(휴식, 주의력, 집중력)를 측정 하였으며 그 결과 색온도가 낮을수록 편안함과 안락함을 느낀다는 것을 검증 할 수 있었다. $4,000^{\circ}K$의 조건으로 실험을 했을 때 주의력의 지수가 약간 높아짐을 볼 수 있는데 이는 $4,000^{\circ}K$가 우뇌의 기능을 활성화 시킬 수 있는 추론이 가능하며 $6,000^{\circ}K$이상에서는 일반 형광등 아래의 색온도와 유사함으로 상태가 변화되지 않았음을 알 수 있었다.