열소산 플레이트를 포함하는 발광 다이오드 장치 document_id A220623042107

더 높은 휘도를 갖는 LED를 포함하는 응용기기를 구현하기 위해, 근래에는 1와트 이상의 동작 전력을 갖는 고파워의 LED의 사용이 증가하고 있다. 이들 LED의 칩 면적은 현재에는 1㎟의 영역이지만, 추후에는 LED 당의 동작 전력이 더 증가될 것으로 예상되며, 이러한 LED 당의 동작 전력의 증가는 한편으로는 더 큰 반도체를 통해 달성될 것이고, 다른 한편으로는 더 높은 전류 밀도를 통해 달성될 것이다. 특히, 전류 밀도의 증가는 가까운 미래의 LED의 전력 밀도를 현재 최대치인 1 내지 2 W/㎟에서 4W/㎟로 증가시키게 될 것이다. 전력 밀도가 증가하면, 그와 동시에, 열손실이 반도체로부터 충분히 배출되도록 하기 위해, 전력 밀도의 증가에 대응하여 마찬가지로 증가된 열손실이 소산되도록 할 필요가 있다. LED가 동작하는 동안 LED의 발열이 너무 큰 경우는 무엇보다도 소자의 파괴를 초래한다. 이러한 이유로, LED의 동작 동안, LED의 p-n 접합의 경계층에서의 온도가 예컨대 125℃를 초과하지 못하도록 할 필요가 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 이러한 위험은 LED에 의해 소모되는 전기 에너지의 일부만이 광으로 변환되고, 나머지 부분은 열로 변환됨에 의해 기인한다(현재, LED의 광효율은 아직까지는 10％ 미만임). LED의 동작 파라미터는 LED의 경계층 온도가 예컨대 125℃를 초과하지 못하도록 설치 유형(조립체), 장착 조건 및 주변 조건에 따라 선택될 것이다. 본 발명은 이러한 취지로 장치에 대한 열저항의 개선을 통해 열손실을 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있다는 평가를 기반으로 한다. 본 발명에 따라, 열이 약간의 열저항을 통해 원활하게 소산될 수 있다면, 이 열은 큰 온도차없이 LED의 캐리어에 건네질 수 있으며, 이 때의 열저항은 K(켈빈)/W(와트)로 표현된다. 종래 기술에 따르면, 경계층으로부터 LED 캐리어(플레이트 등)까지의 영역에서 15 K/W 이상의 열저항을 갖는 고파워 LED 장치가 알려져 있다. 이러한 고파워 LED 장치는 종래 기술에 따라 LED 캐리어와 5W에서 동작하는 LED의 활성 영역(경계층) 간의 온도차가 75 켈빈이 될 것이다. 연속적인 동작에서의 전술된 최대 허용 가능한 경계층 온도에 기초하여, 이러한 고파워 LED 장치는 예컨대 40℃의 주변 온도에서 열교환기(냉각체)를 통한 온도 강하가 최대 10℃가 될 것이라는 것을 의미한다. 이것은 350㎠의 냉각 표면적을 필요로 하기 때문에 문제가 된다. 또한, 50℃ 이상의 온도에서의 사용은 실제로 불가능할 것이며, 이에 의해 특정의 기술 응용분야, 예컨대 모터 사이클의 분야에 LED를 채용하는 것을 불가능하게 될 것이다. 이러한 종래 기술에서는 LED 캐리어로서 인쇄회로 보드(PCB)를 채용하는 경우도 있다. 종래에는 이러한 인쇄회로 보드가 유기 에폭시 산화물 수지로 구성되어, 열전도가 매우 열악하고, 그에 따라 캐리어 상의 LED로부터의 열손실의 열소산을 더욱 어렵게 한다. 이와 달리, 에폭시 산화물 수지에 기초한 인쇄회로 보드에 비해 더 우수한 열적 특성을 갖는 세라믹 보드 또한 알려져 있지만, 이러한 세라믹 보드는 강도가 약하여 파손되기 쉽기 때문에 캐리어 재료로 사용되기에는 더 더욱 한계가 있다. 기술적인 고파워 어플리케이션에서, 종래 기술에 따르면, 금속 코어 보드가 사용될 수도 있다. 이러한 금속 코어 보드는 통상적으로 금속 코어 베이스, 절연층 및 도전체 경로를 기초로 하는 샌드위치형 구조를 갖는다. 이러한 종래 기술을 감안하여, 본 발명은 향상된 열소산을 갖는 발광 다이오드용의 설치 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명은, 종래 기술에 따른 금속 코어 보드를 채용한 구조에서는 도전체 경로가 위치되는 LED로부터의 열손실의 소산이 그 하부에 놓여 있는 절연체층에 의해 제한되고, 그 결과 LED의 전력 밀도가 제한된다는 점에 착안한 것이다.