KR100958329B1 - 마스크를 적용하여 측면 반사면을 금속 코팅한 발광 다이오드 패키지 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 금속 전극에 폴리머 계열의 플라스틱을 몰딩한 발광 다이오드용 패키지 기판의 휘도 신뢰성과 광추출 효율을 증가시키기 위해 개구부내의 폴리머 측면에 금속 반사층을 코팅할 때에, 고가의 포토레지스트(Photoresist) 공정 대신 마스크를 적용하여 제조되는 발광 다이오드용 패키지 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 개구부 바닥에 Heat Slug가 없는 경우, 상기 금속 반사층은 전극의 개수만큼 전기적으로 절연된 영역들로 나누어져 있으며 각 영역은 바닥면 금속전극 중 하나씩과 연결되어 있다. 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 기판은, 발광 다이오드 칩의 실장을 위한 개구부를 가지는 패키지 기판 상에, 상기 개구부 내부의 광반사면 영역에 대응되는 관통홀을 가지는 3차원 입체구조의 반복 사용 가능한 마스크를 올려 놓고, 상기 광반사면 영역에 소정 코팅 방식으로 금속 물질을 코팅하여 금속 반사면이 형성되도록 제조된다.
LED, 발광 다이오드, 패키지기판, 마스크, 접착층, 중간층, 광반사층
Description
본 발명은 발광 다이오드용 패키지 기판에 관한 것으로서, 첫째 발광 다이오드 소자를 패키징한 후 사용시간이 증가함에 따라 진행되는 폴리머의 열화에 의한 지속적인 휘도 저하를 방지함으로써 휘도 신뢰성을 향상시키고 둘째 폴리머보다 광반사율이 우수한 금속물질을 사용함으로써 광추출 효율를 증가시키기 위해, 폴리머로 이루어진 개구부 측면에 금속 반사층을 코팅한 발광 다이오드용 패키지기판 및 그 제조 방법이고, 일반적으로 많이 사용되는 고가의 포토레지스트(Photoresist)와 노광기를 사용하는 공정 대신에 여러 번 반복사용 가능하며 3차원 형상을 갖는 마스크(mask)를 적용하여 개구부 내부에 원하는 패턴으로 금속 반사층을 형성시켜 제조되는 발광 다이오드용 패키지기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드는 p형 반도체층과 n형 반도체층 사이에 활성층을 접합한 구조로서, 순방향 전압을 인가하면 활성층에서 여기된 전자가 재결합하면서 빛을 방출하는 원리로 동작한다. 이와 같은 발광 다이오드는 자동차 계기판, 미등, 키보드, 신호등이나 LCD 백라이트 등과 같은 각종 전자 기기의 발광 램프로서 이용되고 있다.
이러한 발광 다이오드는 칩 형태로 만들어지기 때문에 많은 경우 먼저 패키지 기판에 실장된 패키지 형태로 필요한 시스템(주로 PCB)에 적용된다. 일반적으로 많이 사용되고 있는 발광 다이오드용 패키지 기판은 전원을 공급하는 금속전극, 빛을 전방으로 모아주는 하우징(housing)(폴리머 혹은 세라믹), 소자에서 발생하는 열을 방출하기 위한 금속 히트 슬러그(heat slug)(히트 슬러그가 없는 기판도 있다)으로 구성되어 있다. 하우징이 세라믹으로 된 패키지 기판은 소자에서 발생하는 열 및 빛에 대하여 내구성이 우수하지만 높은 가격 때문에 고신뢰성이 꼭 필요한 특수한 경우에만 쓰이고 대부분의 경우는 폴리머 하우징을 한 패키지 기판이 사용되고 있다. 그런데, 폴리머 하우징을 한 기판에서 발광다이오드가 실장되는 개구부의 내부 측면은 소자에서 발생하는 열과 단파장 광의 영향을 받아 그 폴리머의 색이 점점 검은 색으로 변하거나 혹은 폴리머에 균열 발생으로 인해 빛을 누출 시키게 됨으로써, 시간이 경과함에 따라 휘도가 점점 낮아지는 현상이 발생한다. 이러한 현상이 발생하면 장시간 사용하는 경우에도 고도의 신뢰성을 요구하는 시스템인 LCD-TV, 모니터 용 BLU 등에서는 심각한 문제가 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 폴리머 하우징 개구부의 측면 반사면에 금속을 코팅함으로써 사용시간 경과에 따른 변색을 방지하여 휘도 신뢰성을 향상시킬 뿐만 아니라 폴리머보다 반사효율이 좋은 금속을 코팅함으로써 광추출 효율까지 증대시킬 수 있다. 그러나, 도 1 에서 보는 바와 같이, 패키지 기판 바닥면의 금속전극 사이를 절연시켜주는 폴리머에는 코팅이 되지 않아야 하며 또한 개구부 측면의 금속 반사층도 금속 전극의 개수만큼 전기적으로 분리된 둘(2) 이상의 영역을 갖도록 해야 한다. 상기에서 언급한 영역들을 구분하여 코팅하기 위해서 미리 원하는 부분에 코팅을 막아주는 패턴닝(Pattering)이 된 차단막이 필요하다. 그런데 상기 발광 다이오드용 패키지 기판은 평면이 아니고 3차원 형태의 입체면을 갖고 있기 때문에 기존의 PR(Photo Resist)이나 Dry Film PR을 적용하는 경우 기술적으로도 매우 어려운 문제가 될 뿐만 아니라 고가의 재료와 장비(노광기)를 사용하기 때문에 비용이 많이 들고 생산성이 낮기 때문에 가격이 크게 증가하여 오히려 고성능인 세라믹 하우징을 갖는 패키징 기판을 사용하는 편이 더 유리하게 되는 모순이 발생한다. 따라서 적은 비용으로 원하는 형태로 금속코팅을 하는 방법과 이를 사용한 패키지기판의 개발이 필요하다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 고가의 PR을 사용하지 않고 패키지 기판의 개구부에 3차원 형상의 마스크를 밀착시켜 발광 다이오드 칩이 실장되는 개구부 내부의 경사면에 금속 반사층을 용이하게 코팅하여 제조되는 발광 다이오드용 패키지 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
그리고, 이러한 저비용의 금속 반사층 형성을 가능하게 하기 위해 기존에 많이 사용되고 있는 저가 LED용 패키지 기판인 금속 전극에 폴리머 하우징을 한 기판 에 전기적으로 절연되고, 전극의 개수 만큼 서로 분리된 영역들로 니루어진 금속 반사층을 형성하는 구조를 갖는다. 이 때 각각의 반사층은 금속 전극들 중 하나씩과 연결되어 있기 때문에 마스크의 형태를 단순하게 할 수 있어 마스크 제작비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 도금 공정에서 복수의 기판 어레이에 공통으로 연결된 전극에 전기를 가해 주면 각각의 기판의 반사층에 동시에 전기적으로 연결되므로 쉽게 전기도금을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 마스크를 굴곡이 있는 패키지 기판 상에 올려 놓고, 진공 증착(Sputtering, Evaporation, CVD 등), 전기 도금이나 화학 도금 등의 방식으로 패키지 기판 개구부 측면에 금속 물질을 코팅하여 금속 반사층을 형성하여, 저비용으로 광추출 효율과 휘도 신뢰성이 향상된 발광 다이오드 패키지 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따라 개구부를 가지는 하우징에 발광 다이오드 칩을 실장하기 위한 발광 다이오드용 패키지 기판은, 상기 개구부의 바닥면에 전기적으로 절연되도록 형성된 2 이상의 금속 전극들을 포함하고, 상기 금속 전극들 이외의 바닥면의 절연 부분과 상기 바닥면의 절연 부분으로부터 연장되는 상기 개구부 내부의 경사면의 절연부분을 제외한 반사층 영역에 소정 코팅 방식으로 금속 물질이 코팅된 반사면이 형성된 구조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
발광 다이오드 패키지 기판의 제조 방법은, 발광 다이오드 칩의 실장을 위한 개구부를 가지는 하우징(폴리머 하우징 혹은 세라믹 하우징에 개구부가 형성될 수 있다) 상에, 원하는 패턴(형태)을 갖는 반사층 영역에 대응되는 관통홀을 가지는 마스크를 올려 놓고, 상기 반사층 영역에 소정 코팅 방식으로 금속 물질을 코팅하여 반사면을 형성한 것을 특징으로 한다. 상기 마스크는 금속 혹은 폴리머 혹은 이 둘을 조합한 재질로 만들며 작업조건에 따라 적어도 수천 번 이상 재사용이 가능하며, 패키지 기판 개구부 내의 원하는 부분에 코팅이 되지 않도록 된 요철에 정확히 일치하는 3차원 모양을 갖게 정밀 제작된다.
이와 같은 방법으로 제조된 발광 다이오드 패키지 기판에서, 상기 반사면은 상기 개구부의 바닥면 및 상기 바닥면으로부터 상기 패키지 기판의 상면까지의 경사면을 포함하며 하우징의 외부는 포함되지 않는다.
상기 코팅 전에 상기 개구부 내부의 바닥면에는 전기적으로 절연되도록 형성된 2 이상의 금속 전극들을 포함하고, 상기 마스크 하면의 돌출 부분이 상기 금속 전극들 이외의 절연 부분에 밀착되어 상기 금속 물질이 코딩되지 않도록 마스킹하여 제조된 것을 특징으로 한다.
상기 개구부의 측면은 폴리머(혹은 세라믹)계열로 이루어진다.
상기 반사면은, 접착층, 중간층 및 광반사층 중 적어도 하나 이상이 금속 물질로 순차 코팅될 수 있다.
상기 접착층은 진공 증착 방식 또는 무전해 화학 도금 방식으로 코팅되며, 진공 증착을 하는 경우는 패키지 기판에 마스크를 올려 놓고 플라즈마를 가하여 노출된 폴리머 표면을 개질하여 접착층의 결합력(adhesion)을 향상시킨 조건에서 접 착층에 해당하는 금속을 코팅한다. 반면 상기 접착층을 무전해 화학도금을 하는 경우는, 패키지 기판에 마스크를 올려놓고 플라즈마에 노출된 폴리머 표면을 개질한 뒤 마스크를 제거하고 화학도금을 실시하여 표면이 개질된 부분만 접착층이 도금되도록 한다.
상기 중간층은 진공 증착 방식 또는 무전해 화학 도금 방식 또는 무전해 도금과 전기화학방식의 조합으로 코팅되고, 상기 광반사층은 진공 증착 방식 또는 전기 도금 방식으로 코팅될 수 있다.
상기 접착층을 코팅하기 전에 상기 개구부 내부의 바닥면에 형성된 금속 전극 위에 금속 물질이 코팅되도록 표면 처리될 수 있다. 상기 표면 처리는 전기 도금 방식 또는 무전해 화학 도금 방식으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 기판 및 그 제조 방법에 따르면, 포토레지스트 같은 고가의 물질과 복잡한 공정 없이 패키지 기판에 마스크를 밀착시켜 발광 다이오드 칩이 실장되는 개구부 내부의 경사면에 원하는 형태로 금속 반사층을 용이하게 코팅하여 제조되는 발광 다이오드용 패키지 기판를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 발광 다이오드용 패키지 기판 및 그 제조 방법에 따르면, 마스크를 굴곡이 있는 패키지 기판 상에 올려 놓고, 진공 증착(Sputtering, Evaporation, CVD 등), 전기 도금이나 화학 도금 등의 방식으로 간단히 금속 물질을 코팅하여 측면 반사층을 형성할 수 있으므로, 저비용으로 용이하게 광추출 효율과 휘도 신뢰성이 향상된 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다. 광추출 효율이 향상되므로 같은 휘도를 얻기 위해 적은 전력을 사용할 수도 있고 이로 인해 발열량이 감소하며 따라서 전체 시스템의 방열 설계를 용이하게 할 수 있다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(10)의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 기판(10)는, 개구부(groove)가 형성된 폴리머 수지 계열의 하우징(11) 상에 마스크(42)(도 4 참조)를 직접 올려 놓고, 반사층 영역에 소정 코팅 방식으로 금속 물질을 코팅하여 반사면(12, 13)을 형성한 구조로 이루어진다. 개구부의 측면을 포함한 하우징(11) 부분은 폴리머 수지 계열로 이루어질 수 있고, 경우에 따라서는 세라믹 계열 등 다른 재질로 이루어질 수도 있다.
도 1의 A-B 사이의 단면도를 나타낸 도 2에서도 볼 수 있는 바와 같이, 반사면(12, 13)을 형성하기 전에 패키지 기판(10)의 개구부 내부의 바닥면에는 전기적으로 절연되도록 형성된 2 개의 금속 전극들(14)(도 7과 같이 2 이상의 금속 전극도 가능)이 포함되어 있으며, 하우징(11)의 개구부 내부의 바닥면(12)(절연된 전극들의 노출면)과 이 바닥면(12)으로부터 하우징(11)의 상면까지의 경사면(13)에 반사면이 형성된다. 이와 같은 반사면(12, 13)은, 접착층(21), 중간층(22) 및 광반사 층(23) 중 적어도 하나 이상이 금속 물질로 순차 코팅되어 형성되는 구조이다. 아래에서도 기술하는 바와 같이 접착층 및 중간층(22)은 필요에 따라 생략될 수도 있다.
도 3은 도-1의 패키지 기판(10)에 발광 다이오드 칩(15)을 실장한 패키지의 A-B 사이의 단면도이다.
도 3과 같이, 발광 다이오드 칩(15)은 반사면(12, 13)이 형성된 후 하우징(11)의 개구부 내부의 바닥면에 부착되고, 2개의 금속 전극들(14)이 각각 발광 다이오드 칩(15)에 형성되어 있는 2 개의 단자와 와이어 본딩(wire bonding)이 이루어진다. 물론, 사용되는 발광 다이오드 칩(15)의 특성과 종류에 따라 와이어 본딩을 하나만 하거나 혹은 와이어 본딩 대신 다른 방법을 사용할 수도 있는 등 통상적으로 적용되는 다양한 패키징 방법에 따른다. 이때 필요한 경우 발광 다이오드 칩(15)의 전극 중 하나는 제너 다이오드를 통해서 패키지 기판(10)의 전극과 연결될 수 있다. 이와 같이 발광 다이오드 칩(15)이 실장된 후 하우징(11)의 개구부 내부는 투명 수지나 글래스(glass) 등 투광성 재료로 채워질 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따라 패키지 기판(10) 상에 마스크(42)(도 4 참조)를 직접 올려 놓고 형성한 반사면(12, 13)을 통하여 발광 다이오드 칩(15)이 동작하여 측면으로 방출되는 빛을 전면으로 반사시킬 수 있게 된다. 이와 같은 반사면(12, 13)의 이용은 발광 다이오드 칩(15)으로부터의 광추출 효율을 증가시킬 수 있으며, 소자의 사용시간이 경과함에 따라 폴리머 수지로 된 하우징(11)의 개구부 측면이 빛이나 열에 의하여 점점 검은색으로 변색되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 반사 면(12, 13)을 이용함으로써 변색을 방지하여 휘도 신뢰성을 향상시키며, 휘도의 증가는 같은 휘도를 얻기 위해 적은 전력을 이용할 수 있음을 의미하며, 이에 따라 방열 설계가 용이하게 이루어질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 기판(10)의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 기판(10)를 제조하기 위하여, 먼저, 발광 다이오드 칩의 실장을 위한 각각의 개구부 내부의 바닥면에는 전기적으로 절연되도록 형성된 2 개의 금속 전극들(14)을 가지도록 각각의 폴리머(또는 세라믹) 하우징(11)이 몰딩되어 형성된 패키지 기판 어레이(110)를 준비한다. 다음에, 패키지 기판 어레이(110)에서 각각의 패키지 기판으로 분리될 부분마다 개구부가 형성되어 있는 각각의 하우징(11) 상에, 하면의 돌출 부분(40)과 평면 부분(41)으로 이루어진 마스크(42)를 올려 놓고 반사층 영역에 소정 코팅 방식으로 금속 물질을 코팅하여 반사면(12, 13)을 형성한다. 도 4는 어레이 형태의 복수의 패키지 기판들을 제조하는 공정을 나타내며, 모든 공정이 완료된 후 절단선(19)을 따라 개별 패키지 기판(10)으로 분리될 수 있다.
도 5와 같이, 여기서 사용되는 마스크(42)는 패키지 기판(10)의 개구부 내부의 반사층 영역에 대응되는 관통홀을 가지며, 관통홀을 통해 금속 물질이 통과하여 패키지 기판(10)의 개구부 내부의 바닥면(12)과 경사면(13)에 증착되도록 함으로써 반사면을 형성할 수 있게 된다.
도 4 또는 도 6과 같이, 마스크의 하면은 돌출 부분(40)이 형성되어 있으며, 돌출 부분(40)이 패키지 기판(10)의 개구부 내부의 바닥면에 형성되어 있는 금속 전극들(12) 이외의 절연부분(18)과 여기로부터 연장되는 개구부 경사면의 절연부분에도 밀착되어 금속 물질이 코딩되지 않도록 마스킹하여 반사면(13) 코팅이 이루어진다.
이와 같이 패키지 기판(10) 상에 직접 마스크(42)를 올려 놓고 반사층 영역에 반사면(12, 13)을 형성하는 공정은 [표 1]과 같이 반사면(12, 13)을 구성하는 접착층(21), 중간층(21), 광반사층(23)에 따라 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
[표 1]
| 코팅 방식1 | 코팅 방식2 | 코팅 방식3 | |
| 접착층 | 진공 증착 | 진공 증착 | 화학 도금 |
| 중간층 | 진공 증착 | (공정생략 가능) | 화학 도금 |
| 광반사층 | 전기 도금 | 진공 증착 | 전기 도금 |
예를 들어, 먼저, [표 1]의 제1 코팅 방식에 따라, 접착층(tie layer)(21)을 코팅하기 위하여, 스퍼터링(Sputtering), CVD(Chemical Vapor Deposition), Evaporation등과 같은 진공 증착 방식을 이용할 수 있다. 도 4와 같이, 패키지 기판(10) 상에 직접 마스크(42)를 올려 놓고 위와 같은 진공 증착 방식을 통해 개구부 내부 금속 전극(14)의 노출면인 바닥면(12)과 경사면(13) 폴리머 수지와의 접착력을 강화시키실 수 있는 금속 물질, 예를 들어, Cr, Ti, Ni, W, Cu 또는 이들 중 적어도 어느 하나를 포함한 합금 물질로 코팅할 수 있다.
경우에 따라서는, 이와 같은 접착층(21)을 진공 증착 방식으로 코팅하기 전에 패키지 기판(10)의 개구부 내부의 바닥면(12), 즉, 금속 전극(14)의 노출면 위 에 금속 물질, 예를 들어, Ag, Pd, Au, Ni, Cu, Cr, Sn 또는 이들 중 적어도 어느 하나를 포함한 합금 등과 같은 금속 박막 (혹은 다수의 박막들)이 코팅되도록 표면 처리될 수 있다. 이는 금속 전극(14)과 접착층(21) 사이의 접착력을 증가시키기 위한 처리로서, 혹은 상기 코팅방식-2 인 경우 와이어 본딩(wire bonding) 및 솔더링(soldering) 요건을 만족시키기 위해, 전기 도금 방식 또는 무전해 화학 도금 방식으로 이루어질 수 있다. 도 4와 같이 패키지 기판 어레이(110)를 이용하여 복수의 패키지 기판(10)을 제조하는 경우에, 패키지 기판 어레이(110) 상의 금속 전극들(14)은 모두 전기적으로 연결되어 있으므로, 전기 도금 방식의 경우에 금속 전극들(14) 전체에 전원을 동시에 인가하여 한번에 복수의 패키지 기판(10)의 처리가 용이하게 된다.
다음에, 접착층(21)과 광반사층(23) 사이의 중간층(22)을 코팅하기 위하여, 패키지 기판(10) 상에 직접 마스크(42)를 올려 놓고 위와 같은 진공 증착 방식을 통해 접착층(21) 과의 접착력을 더욱 강화시키고, 이어지는 전기도금에서 전극의 역할을 할 수 있도록 하기 위해 물질, 예를 들어, Ni, Cu, Al, Ag 또는 이들 중 적어도 어느 하나를 포함한 합금 물질로 코팅할 수 있다.
또한, 중간층(22) 위에 광반사층(23)을 전기 도금 방식으로 코팅할 때는, 상기 중간층이 도금공정에서 전극역할을 하여 중간층이 형성된 영역에서만 광반사층(23)이 도금되므로, 패키지 기판(10) 상에 직접 마스크(42)를 올려 놓을 필요는 없으며, 이때에는 소정 전기 분해법을 이용하는 전기 도금 방식으로 광 반사 특성이 우수한 금속 물질, 예를 들어, Ag, Pd, Au, Al, 또는 이들 중 적어도 어느 하나 를 포함한 합금 물질이 포함된 전해액에 중간층(22)이 코팅된 패키지 기판(10)을 담그고 외부로 연결된 금속 전극(14)에 전원을 인하여 위와 같은 해당 금속 물질을 코팅할 수 있다. 이때에도, 도 4와 같이 패키지 기판 어레이(110)를 이용하여 복수의 패키지 기판(10)을 제조하는 경우에, 패키지 기판 어레이(110) 상의 금속 전극들(14)은 모두 전기적으로 연결되어 있으므로, 이와 같은 전기 도금 방식의 경우에 금속 전극들(14) 전체에 전원을 동시에 인가하여 한번에 복수의 패키지 기판(10)의 처리가 용이하게 된다.
한편, [표 1]의 제2 코팅 방식인 경우 중간층(22)을 형성할 수도 있고, 경우에 따라 중간층(22)을 생략할 수도 있다. 만약 중간층(22)을 생략하는 경우라면, 접착층(21)과 광반사층(23)을 순차적으로 위와 같은 진공 증착 방식을 이용하여 코팅할 수도 있다.
다른 예로서, [표 1]의 제3 코팅 방식과 같이, 접착층(21)을 무전해 화학 도금 방식으로 코팅하고 중간층(22)을 무전해 화학 도금 방식 또는 전기도금 방식으로 코팅한 후, 광반사층(23)은 위와 같은 전기 도금방식으로 코팅될 수도 있다. 여기서, 무전해 화학 도금 방식은 패키지 기판(10) 상에 직접 마스크(42)를 올려 놓고 먼저 플라즈마(plasma) 처리를 함으로써 마스크(42)의 관통홀을 통하여 플라즈마에 노출되는 개구부 내부의 반사층 영역에는 표면 개질이 이루어지도록 한 후 노출된 부분만 화학적 작용으로 도금이 되도록 하는 방식이다. 위와 같이 코팅될 부분에 표면 개질 처리한 패키지 기판(10)에 올려 놓았던 마스크(42)를 제거한 후, 해당 금속 물질이 화학적으로 도금될 수 있도록 미리 준비된 전해액에 패키지 기 판(11)을 담가 접착층(21)과 중간층(22)에 해당 금속 물질의 코팅이 이루어지도록 할 수 있다. 무전해 화학 도금 방식을 이용하여도 접착층(21)에 Ni, Cu, Cr, Ti, Al 또는 이들 중 적어도 어느 하나를 포함한 합금 물질로 코팅할 수 있으며, 중간층(22)에 Ni, Cu, Al, Ag 또는 이들 중 적어도 어느 하나를 포함한 합금 물질로 코팅할 수 있다.
위와 같은 진공 증착 방식의 코팅 공정이나 무전해 화학 도금을 위한 플라즈마 처리 공정에서 패키지 기판(10) 위에 마스크(42)가 최대한 밀착되도록 하고 마스크(42)가 흔들리지 않도록 하기 위하여 소정 홀더를 이용해 패키지 기판(10)과 정합된 마스크(42)를 고정시킬 수 있다. 이는 마스크(42)를 금속, 폴리머, 세라믹 등 견고한 재질로 이루어지는 경우일 수 있다. 이뿐만 아니라, 마스크(42)는 플렉서블(flexible)한 필름 형태나 테이프 형태로 제작될 수도 있으며, 이러한 경우에도 소정 고정 수단을 이용해 패키지 기판(10)과 정합된 마스크(42)를 고정한 후 위와 같은 방식으로 반사면(13) 코팅 공정을 진행할 수 있다. 상기 마스크는 수천 번 이상 반복 재사용이 가능하며, 공정에 따라서는 기계적 내구성이 다할 때까지 무한히 재사용 가능하다.
이와 같이 본 발명에서는 3차원 구조를 갖는 소정의 마스크(42)를 굴곡이 있는 패키지기판(10) 상에 올려 놓고 개구부 내부의 바닥면과 경사면에서 원하는 패턴에만 진공 증착(PVD, CVD 등), 전기 도금이나 화학 도금 등의 방식으로 반사면(13)을 코팅할 수 있으므로, 저비용으로 용이하게 광추출 효율과 휘도 신뢰성이 향상된 발광 다이오드 패키지를 제공할 수 있다. 이러한 광추출 효율의 향상은 같 은 휘도를 얻기 위해 적은 전력을 사용할 수 있다는 의미가 되고, 이로 인해 발열량이 감소하여 방열 설계가 용이해 진다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 기판(70)의 사시도이다. 도 7과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지기판(70)은, 폴리머 또는 세라믹 등의 재질로 된 하우징의 개구부 내부의 바닥면에 전기적으로 절연되도록 형성된 금속 전극들(72)이 2 이상, 예를 들어, 4개인 경우를 포함하며, 이 경우에도 패키지기판 상에 마스크(42)를 직접 올려 놓고 반사층 영역을 코팅하는 본 발명의 방식에 따라 하우징의 개구부 내부의 바닥면과 이 바닥면으로부터 패키지 기판의 상면까지의 경사면에 반사면(73)이 형성될 수 있다. 반사면(73)은 도 2와 같이 접착층(21), 중간층(22) 및 광반사층(23) 중 적어도 하나 이상이 금속 물질로 순차 코팅되어 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지(80)의 사시도이다.
도 8과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지기판(80)는, 폴리머 또는 세라믹 등의 재질로 된 하우징의 개구부 내부의 바닥면에는 히트 슬러그(heat slug)(84)가 형성되고 패키지 기판의 상면 쪽에 전기적으로 절연되도록 각 개구부에 형성된 금속 전극들(82)이 2 이상, 예를 들어, 4개인 경우를 포함하며, 이 경우에도 패키지 기판 상에 마스크(42)를 직접 올려 놓고 반사층 영역을 코팅하는 본 발명의 방식에 따라 하우징의 개구부 내부의 바닥면과 이 바닥면으로부터 패키지 기판의 상면까지의 경사면에 반사면(83)이 형성될 수 있다. 상기 히트 슬러그를 갖는 기판에서는 개구부 측면 금속 반사층이 1개의 영역으로 이루어지며 이 반사층은 금속 전극과는 절연되고 대신에 히트 슬러그와 연결된다. 여기서도 반사면(83)은 도 2와 같이 접착층(21), 중간층(22) 및 광반사층(23) 중 적어도 하나 이상이 금속 물질로 순차 코팅되어 형성될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 기판의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-B 사이의 단면도이다.
도 3은 도 1의 패키지 기판에 발광 다이오드 칩을 실장한 패키지의 A-B 사이의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크의 상부 모습이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마스크의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 기판의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 다이오드 패키지 기판의 사시도이다.
Claims (17)
- 개구부를 가지며 금속 전극에 몰딩된 폴리머 하우징 구조를 가지는 발광 다이오드용 패키지 기판에 있어서,상기 개구부의 바닥면에 전기적으로 절연되도록 형성된 2 이상의 금속 전극들을 포함하고,상기 금속 전극들 이외의 바닥면의 절연 부분과 상기 바닥면의 절연 부분으로부터 연장되는 상기 개구부 내부의 경사면의 절연부분을 제외한 반사층 영역에 금속 물질이 코팅되어 형성된 반사면을 포함하며,상기 반사면은 상기 금속 전극들이 포함된 폴리머 하우징 상에, 상기 반사층 영역에 대응되는 관통홀을 가지며 상기 반사층 영역 이외의 절연부분들에 대응되는 돌출 부분을 하면에 갖는 3차원 형상의 마스크를 올려 놓고 상기 관통홀을 통해 상기 금속 물질을 코팅하여 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 기판.
- 발광 다이오드 칩의 실장을 위한 개구부를 가지는 하우징 상에,상기 개구부 내부의 반사층 영역에 대응되는 관통홀을 가지며 상기 반사층 영역 이외의 코팅되지 않도록 마스킹될 부분에 대응되는 돌출 부분을 하면에 갖는 3차원 형상의 마스크를 올려 놓고,상기 반사층 영역에 상기 관통홀을 통해 금속 물질을 코팅하여 반사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 기판의 제조 방법.
- 개구부를 가지는 하우징을 포함하고,상기 하우징 상에, 상기 개구부 내부의 반사층 영역에 대응되는 관통홀을 가지며 상기 반사층 영역 이외의 코팅되지 않도록 마스킹될 부분에 대응되는 돌출 부분을 하면에 갖는 3차원 형상의 마스크를 올려 놓고, 상기 반사층 영역에 상기 관통홀을 통해 금속 물질을 코팅하여 형성한 반사면을 포함하며,상기 개부구의 내부에 실장된 발광 다이오드 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 발광 다이오드 칩의 실장을 위한 개구부를 가지는 하우징을 포함하고,상기 하우징 상에, 상기 개구부 내부의 반사층 영역에 대응되는 관통홀을 가지며 상기 반사층 영역 이외의 코팅되지 않도록 마스킹될 부분에 대응되는 돌출 부분을 하면에 갖는 3차원 형상의 마스크를 올려 놓고, 상기 반사층 영역에 상기 관통홀을 통해 금속 물질을 코팅하여 형성한 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 기판.
- 제4항에 있어서, 상기 반사면은 상기 개구부 내부의 바닥면 및 상기 바닥면으로부터 상기 패키지 기판의 상면까지의 경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 기판.
- 제5항에 있어서,상기 바닥면은 상기 하우징에 형성된 전극 또는 히트 슬러그의 노출면인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 기판.
- 제4항에 있어서, 상기 코팅 전에 상기 개구부 내부의 바닥면에는 전기적으로 절연되도록 형성된 2 이상의 금속 전극들을 포함하고,상기 마스크의 하면의 돌출 부분이 상기 금속 전극들 이외의 바닥면의 절연 부분과 상기 바닥면의 절연 부분으로부터 연장되는 상기 개구부 내부의 경사면의 절연부분에 밀착되어 밀착된 부분에는 상기 금속 물질이 코팅되지 않도록 마스킹하여 제조된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 기판.
- 제4항에 있어서, 상기 개구부의 측면은 폴리머 수지 계열의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 기판.
- 제4항에 있어서, 상기 반사면은, 접착층, 중간층 및 광반사층 중 적어도 하나 이상이 금속 물질로 순차 코팅된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 기판.
- 제9항에 있어서, 상기 접착층은 진공 증착 방식 또는 무전해 화학 도금 방식으로 코팅된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 기판.
- 제9항에 있어서, 상기 접착층은 Cr, Ti, Al, Ni, W, 또는 Cu 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 금속으로 이루어진 발광다이오드용 패키지 기판.
- 제9항에 있어서, 상기 중간층은 진공 증착 방식 또는 무전해 화학 도금 방식으로 코팅된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 기판.
- 제9항에 있어서, 상기 중간층은 Cu, Ni, Al, 또는 Ag 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 금속으로 이루어진 발광 다이오드용 패키지 기판.
- 제9항에 있어서, 상기 광반사층은 진공 증착 방식 또는 전기 도금 방식으로 코팅된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지기판.
- 제9항에 있어서, 상기 광반사층은 Ag, Au, Pd, 또는 Al 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 금속으로 이루어진 발광 다이오드용 패키지 기판.
- 제9항에 있어서, 상기 접착층을 코팅하기 전에 상기 개구부 내부의 바닥면에 형성된 금속 전극 위에 한 개 층 이상의 금속 물질 박막이 코팅되도록 표면 처리한 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 기판.
- 제16항에 있어서, 상기 표면 처리는 Ag, Pd, Au, Ni, Cu, Cr, 또는Sn 중 적어도 하나 이상을 포함하는 금속이 코팅되도록, 전기 도금 방식 또는 무전해 화학 도금 방식으로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드용 패키지 기판.
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