KR101144146B1 - 광소자 패키지 모듈 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

열저항을 최소화하고 발생되는 열을 바로 방열판을 통하여 방출되도록 구성하는 것이 가능하도록, 판형상의 금속기판을 준비하는 단계와, 금속기판을 한쪽면에서 10～100㎛의 깊이까지 산화하여 금속산화물층을 형성하는 단계와, 금속기판의 일부를 금속산화물층의 반대쪽에서 금속산화물층까지 제거하여 반사경을 갖는 실장공간을 형성하는 단계와, 금속기판의 상면에 절연층을 형성하고 연결배선을 형성하는 단계와, 금속기판의 실장공간에 광소자를 실장하고 광소자의 전극과 연결배선을 연결하는 단계와, 실장공간을 채우며 광소자와 연결배선을 보호하도록 덮여지는 몰딩층을 형성하는 단계와, 금속산화물층을 제거하는 단계와, 솔더층을 형성하는 단계와, 방열판에 탑재하는 단계를 포함하는 광소자 패키지 모듈 제조방법을 제공한다.
광소자, 엘이디, 패키지, 모듈, 방열, 열저항, 접점온도, 금속기판, 산화물

Description

광소자 패키지 모듈 및 그 제조방법 {Photonic Device Package Module and Process of The Same}
본 발명은 광소자 패키징 모듈 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광소자에서 발생하는 열을 매우 효과적으로 방출하고 다양한 형상으로 제조하는 것이 가능한 광소자 패키징 모듈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 엘이디(LED) 등을 비롯한 광소자는 차세대 조명원으로 점차 응용분야가 넓어지고 있다. 그러나 엘이디 등의 광소자에서 발생하는 열로 인하여 효율이 감소되고, 수명이 단축되며, 온도 증가에 따른 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 사이의 다른 파장 변화가 문제로 대두되고 있다. 나아가 엘이디 등의 광소자가 점차 고출력(high power)화 되면서, 발생 열로 인한 문제는 더욱 심각해지고 있다.
이러한 열의 문제는 엘이디 등의 광소자의 경우에는 그 크기가 작기 때문에, 광소자의 칩을 통하여 흐르는 전류에 의한 주울(Joule)열로 단위면적당 전류의 크기가 매우 커서 발생하는 필연적인 현상이다.
특히 고온에 약한 반도체의 특성상 반드시 원활한 방열설계가 이루어져야 본래의 성능을 유지하는 것이 가능하며, 고온에서 반도체가 동작하게 되면 방출파장 이 변화거나 빛의 방출효율이 감소하는 문제가 있다.
그리고 열은 엘이디 제품의 수명에 바로 영향을 주어 고온에서 동작시 엘이디 모듈 제품의 수명이 단축된다고 하는 문제가 있다.
따라서 엘이디 등의 광소자에서 발생되는 열을 잘 방출시켜주는 방열구조가 패키징(packaging) 공정의 핵심적인 부분이다.
일반적으로 엘이디 등의 광소자에 있어서 방열설계의 우수여부를 나타내는 척도로 열저항과 접점온도(junction temperature)를 사용하는 데, 열저항은 패키지를 이루는 물질의 크기나 물성에 의해서 결정되는 값이고, 접점온도는 최종 방열설계가 이루어진 이후에 동작시 광소자에서 실제 발열되는 열을 나타내는 값이다.
상기에서 열저항은 낮을수록 좋으며, 접점온도도 같은 파워(power)에서 동작시 낮을수록 잘 설계된 패키징 구조라 할 수 있다. 열저항을 낮추기 위해서는 열전도 특성이 높은 물질을 사용하는 것도 있지만, 궁극적으로는 패키징을 단순화하여 열저항을 없애는 것이 가장 효과적이며, 접점온도를 낮추는 것이 광소자의 발광 효율과 수명을 결정하는 가장 중요한 척도이다.
그리고 패키징은 광학적 설계와 방열설계가 가미되어 제품에 맞게 광소자 칩을 포장하는 마무리 공정으로 광소자 칩의 성능을 한 단계 업그레이드시켜줄 수 있는 매우 중요한 과정이다.
최근 패키징 기술의 방향은 응용제품에 따라 초박형화, 소형화, 고출력화(조명)로 진행되고 있으며, 특히 고출력 패키지의 중요성이 심화되고 있다. 고출력 패키지에서 중요하게 고려되어야 할 사항은 방열설계로서 칩에서 발생하는 열이 누 적되지 않도록 패키징 재료의 선택과 배치가 적절히 이루어져야 한다. 조명용 고출력 엘이디의 수요가 증가하면서 방열설계를 최적화한 패키지 기술의 개발이 더욱 중요시되고 있다.
따라서 엘이디 등의 광소자에서 발생되는 열을 효과적으로 방출시켜 주는 기술이 엘이디 패키지의 핵심적인 부분이며, 아직까지는 어느 하나의 패키지 방식이 우수한 것으로 인정받고 있지 못한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 점에 착안하여 이루어진 것으로서, 광소자가 실장되는 기판 자체를 제거하여 기판에서 발생되는 열저항을 제로(zero)화하고, 광소자 칩을 직접 방열판에 부착하여 광소자에서 발생되는 열을 바로 방열판을 통하여 방출되도록 구성하는 것이 가능한 광소자 패키지 모듈 및 그 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.
그리고 본 발명은 광소자의 발생 열을 가장 효과적으로 방출하여 광소자의 접점온도(junction temperature)를 낮추어 광소자의 빛 방출효율을 최대화할 수 있는 방열구조를 구현하는 것이 가능한 광소자 패키지 모듈 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈은 반사경을 가지며 상하로 관통되는 하나 또는 복수의 실장공간이 형성되는 금속기판과, 상기 금속기판의 실장공간 내에 위치하여 실장되는 광소자와, 상기 금속기판의 실장공간 내부를 채우며 형성되고 실장된 광소자를 보호 지지하는 몰딩층을 포함하여 이루어진다.
또 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈은 상기 금속기판의 상면에 절연층을 사이에 두고 형성되는 연결배선과, 상기 연결배선과 실장공간에 실장된 광소자의 전극을 연결하는 본딩와이어를 더 포함하는 것도 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈은 금속기판 및 광소자의 저면이 접하여 설치되는 방열판을 더 포함하는 것도 가능하다.
상기에서 금속기판 및 광소자의 저면과 방열판 사이에 금속산화물층이 위치하도록 구성하는 것도 가능하다.
또 상기 금속기판 및 광소자의 저면 또는 금속산화물층과 방열판 사이에 솔더(solder)층을 더 형성하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 제조방법은 판형상의 금속기판을 준비하는 단계와, 상기 금속기판을 한쪽면에서 10～100㎛의 깊이까지 산화하여 금속산화물층을 형성하는 단계와, 상기 금속기판의 일부를 금속산화물층의 반대쪽에서 금속산화물층까지 제거하여 반사경을 갖는 실장공간을 형성하는 단계와, 상기 금속기판의 상면에 절연층을 형성하고 연결배선을 형성하는 단계와, 상기 금속기판의 실장공간에 광소자를 실장하고 광소자의 전극과 연결배선을 연결하는 단계와, 상기 실장공간을 채우며 광소자와 연결배선을 보호하도록 덮여지는 몰딩층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
그리고 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 제조방법은 상기 몰딩층을 형성한 다음 상기 금속산화물층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것도 가능하다.
또 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 제조방법은 상기 몰딩층을 형성한 다음 또는 상기 금속산화물층을 제거한 다음 솔더(solder)층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것도 가능하다.
나아가 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 제조방법은 광소자가 실장된 금속기판을 방열판에 탑재하는 단계를 더 포함하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 및 그 제조방법에 의하면, 광소자의 저면이 바로 방열판에 접하도록 구성하는 것이 가능하므로, 가장 효과적으로 광소자에서 발생되는 열이 바로 방열판을 통하여 배출되는 것이 가능하다.
또 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 및 그 제조방법에 의하면, 광소자의 저면쪽에 금속기판이 남아있지 않게 되므로, 금속기판으로 인한 열저항에 의해서 광소자의 접점온도(junction temperature)가 상승하는 것을 원천적으로 해소하는 것이 가능하며, 열저항을 최소화하는 것이 가능하고, 광소자의 접점온도가 낮아져 빛의 발광효율이 증가하며 광소자의 수명이 향상된다.
본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 및 그 제조방법에 의하면, 광소자의 빛 발광효율을 최대로 끌어올리는 것이 가능하다.
다음으로 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도면에서 동일한 구성은 동일한 부호로 표시하고, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 발명의 실시예들은 해당 기술분야에서 보통의 지식을 가진 자가 본 발명을 이해할 수 있도록 설명하기 위해서 제공되는 것이고, 도면에서 나타내는 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 예시적으로 나타내는 것이다.
본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈의 제1실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 금속기판(10)과, 광소자(20)와, 몰딩층(30)을 포함하여 이루어진다.
상기 금속기판(10)은 열전도율이 합성수지나 세라믹에 비하여 매우 우수한 재료를 이용하여 형성한다.
상기 금속기판(10)을 형성하기 위한 재료로는 알루미늄, 타이타늄 등이 사용 가능하다.
상기 금속기판(10)에는 상하로 관통되는 하나 또는 복수의 실장공간(14)이 형성된다.
상기에서 금속기판(10) 하나에 광소자(20)를 하나씩 실장하고자 하는 경우에는 실장공간(14)을 하나씩 형성하며, 하나의 금속기판(10)에 복수의 광소자(20)를 실장하고자 하는 경우에는 설정된 패턴으로 배열하여 복수의 실장공간(14)을 형성한다.
상기 실장공간(14)을 형성하는 벽면은 실장되는 광소자(20)에서 방출된 빛을 효과적으로 전면으로 반사시켜 빛의 발광효율을 크게 증대시킬 수 있도록 바닥으로 갈수록 단면적이 작아지는 경사면으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 실장공간(14)은 식각(etching)이나 드릴링(drilling) 등의 다양한 방법을 사용하여 형성하는 것이 가능하다.
그리고 상기 실장공간(14)을 형성하는 벽면은 빛의 반사효율이 우수한 경면으로 형성하여 반사경을 구성하는 것이 바람직하다.
상기 광소자(20)는 상기 금속기판(10)의 실장공간(14) 내에 위치하도록 실장 된다.
상기 광소자(20)는 상기 금속기판(10)의 실장공간(14) 중앙부에 위치하도록 실장하는 것이 빛의 발광효율을 균일하게 유지할 수 있으므로 바람직하다.
상기 광소자(20)로는 수광소자나 발광소자 등이 사용 가능하고, 발광소자로는 엘이디(LED) 등이 사용 가능하다.
상기 몰딩층(30)은 상기 금속기판(10)의 실장공간(14) 내부를 채우며 형성된다.
상기 몰딩층(30)은 상기 금속기판(10)의 실장공간(14) 내에 실장된 광소자(20)를 보호 지지하는 기능을 수행한다.
상기에서 몰딩층(30)을 형성하는 몰딩(molding)재료로는 투명한 고분자물질이 사용 가능하며, 필요에 따라 고분자물질에 형광물질이나 파장변환물질을 혼합하여 사용하며 광소자(20)의 발광에 더하여 새로운 효과를 구현하는 것도 가능하다.
그리고 도면에 나타내지 않았지만, 상기 몰딩층(30)의 두께를 조정하는 것에 의하여 렌즈효과를 발휘하게 하는 것도 가능하다. 예를 들면, 상기 실장공간(14)의 광소자(20)가 위치하는 중앙부분은 두껍고 모서리쪽으로 갈수록 두께가 얇아지도록 몰딩층(30)를 형성하게 되면 볼록렌즈의 효과를 얻을 수 있으며, 중앙부분은 얇고 모서리쪽으로 갈수록 두께가 두꺼워지도록 몰딩층(30)을 형성하게 되면 오목렌즈의 효과를 얻을 수 있다.
상기 금속기판(10)의 상면에는 실장공간(14)의 모서리에 근접하는 위치에 연결배선(44)을 형성한다.
상기 연결배선(44)은 증착이나 도금, 실크스크린(silk screen) 인쇄 등의 방법을 사용하여 형성하는 것이 가능하다.
상기에서 연결배선(44)을 증착 방식으로 형성하는 경우에는 새도우 마스크(shadow mask)를 사용하여 증착과 동시에 패턴을 형성하는 것도 가능하다.
상기 연결배선(44)과 금속기판(10) 사이에는 절연을 위하여 절연재료로 절연층(42)을 형성한다.
상기 절연층(42)은 1㎛ 이하의 얇은 두께로 형성하는 것도 가능하고, 증착이나 스프레이 도포 등의 방식을 이용하여 형성한다.
상기 절연층(42)을 형성하기 위한 절연재료로는 질화규소(silicon nitride)나 산화규소(silicon oxide) 등이 사용 가능하다.
상기 연결배선(44)은 본딩와이어(46)를 통하여 상기 실장공간(14)에 실장된 광소자(20)의 전극(22)과 연결된다.
상기에서 광소자(20)의 상면에만 전극(22)이 형성되는 경우에는 도 1에 나타낸 바와 같이, 양 전극(22)을 모두 본딩와이어(46)를 통하여 금속기판(10)의 상면에 형성되는 연결배선(44)과 연결한다.
상기 광소자(20)에는 구리(Cu) 또는 금(Au) 등의 도전성 금속으로 이루어진 전극(22)이 설치된다.
상기 광소자(20)의 전극(22)은 상면에만 형성하는 것도 가능하고, 하나의 전극(22)은 상면에 다른 하나의 전극(23)의 하면에 형성하는 것도 가능하다. 그리고 필요에 따라서는 전극(22)을 모두 하면에만 형성하는 것도 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈의 제2실시예는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 광소자(20)의 상면과 하면에 분리하여 전극(22)을 형성하고, 상면의 전극(22)은 본딩와이어(46)를 통하여 금속기판(10)의 상면에 형성되는 연결배선(44) 중의 하나와 연결하고, 하면의 전극(23)은 광소자(20)의 저면까지 연장하여 형성되는 다른 하나의 연결배선(45)에 연결한다.
상기에서 다른 하나의 연결배선(45)은 도전성 금속으로 형성하므로 반사효율이 우수하다. 따라서 광소자(20)에서 방출된 빛을 반사하는 반사경의 기능을 효과적으로 구현하도록 실장공간(14)의 전체 벽면에 대하여 형성하는 것도 가능하다.
상기 다른 하나의 연결배선(45) 및 하나의 연결배선(44)과 금속기판(10) 사이의 절연을 위하여 절연층(42)을 충분히 넓게 형성하는 것이 바람직하다. 상기에서 광소자(20)의 저면에 형성되는 절연층(42)은 방열효율을 향상시키기 위하여 제거하는 것도 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈의 제3실시예는 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 금속기판(10) 및 광소자(20)의 저면이 접하도록 방열판(90)을 설치한다.
상기와 같이 방열판(90)을 설치하면, 광소자(20)에서 발생하는 열이 바로 방열판(90)을 통하여 방출되므로, 열의 방출효율을 극대화하는 것이 가능하다.
또 광소자(30)와 방열판(90) 사이의 접점이 하나만 존재하므로, 접점온도를 최소화하는 것이 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈의 제4실시예는 도 4에 나타낸 바 와 같이, 상기 금속기판(10) 및 광소자(20)의 저면에 금속산화물층(50)을 형성한다.
상기 금속산화물층(50)은 금속기판(10)을 양극산화 등의 방식으로 산화하여형성하는 것이 가능하다.
예를 들면, 상기 금속기판(10)으로 알루미늄을 사용하면, 상기 금속산화물층(50)은 양극산화를 통하여 금속기판(10)의 일부가 알루미늄산화물층으로 변화되어 형성된다.
상기 금속산화물층(50)은 필요에 따라 10～100㎛의 두께로 형성하는 것이 가능하다.
상기 금속기판(10)의 실장공간(14) 벽면을 반사경으로 구현하기 위하여 도 4에 나타낸 바와 같이, 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐 등의 금속과 이들의 합금 중에서 선택하여 실장공간(14)의 내면에 도금, 증착, 도포(coating) 등을 행하여 반사층(48)을 형성하는 것도 가능하다.
상기에서 반사층(48)의 경우에는 금속기판(10)의 상면에 형성되는 연결배선(44)과 전기적으로 단락되도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 반사층(48)을 형성하는 경우에는 금속기판(10)과의 절연을 위하여 반사층(48)과 금속기판(10) 사이에 절연층(42)을 형성한다.
상기에서 광소자(20)의 저면쪽에 위치하는 절연층(42)은 제거하는 것이 절연저항 및 접점온도의 측면에서 유리하다.
그리고 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈의 제5실시예는 도 5에 나타낸 바 와 같이, 상기 금속기판(10) 및 광소자(20)의 저면에 솔더층(60)을 형성한다.
상기 솔더층(60)은 증착이나 도금 등의 방식으로 얇게 형성한다.
상기와 같이 솔더층(60)을 형성하게 되면, 방열판(90)에 직접 솔더 본딩(solder bonding)이 가능하다.
상기 솔더층(60)의 경우에도 금속으로 형성되므로 열저항이 낮다.
그리고 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈의 제6실시예는 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기한 제4실시예에 있어서 상기 금속산화물층(50)의 저면에 솔더층(60)을 형성한다.
상기한 제1실시예 내지 제6실시예의 기술을 필요에 따라 해당되는 기술을 선택하여 병합하거나 서로 대체하여 실시하는 것이 가능하다.
다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈을 제조하기 위한 제조방법을 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 제조방법의 일실시예는 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 금속기판(10)을 준비하는 단계(S10)와, 금속산화물층(50)을 형성하는 단계(S20)와, 실장공간(14)을 형성하는 단계(S30)와, 절연층(42)과 연결배선(44)을 형성하는 단계(S40)와, 광소자(20)를 실장하는 단계(S50)와, 몰딩층(30)을 형성하는 단계(S60)를 포함하여 이루어진다.
상기 금속기판(10)을 준비하는 단계(S10)에서는 열전도율이 합성수지나 세라믹에 비하여 매우 우수한 재료로 이루어지는 판형상의 금속기판(10)을 준비한다.
상기에서 금속기판(10)을 형성하기 위한 재료로는 알루미늄, 타이타늄 등이 사용 가능하다.
그리고 상기 금속기판(10)은 0.1～5mm 두께의 판형상으로 형성하는 것도 가능하며, 바람직하게는 0.15～1.0mm의 얇은 두께의 판형상으로 형성하면 박막화가 가능하므로 좋다.
상기 금속산화물층(50)을 형성하는 단계(S20)에서는 상기 금속기판(10) 한쪽면에서 필요에 따라 10～100㎛의 깊이까지 산화하여 금속산화물층(50)을 형성한다.
상기 금속산화물층(50)은 금속기판(10)을 양극산화 등의 방식으로 산화하여형성하는 것이 가능하다.
예를 들면, 상기 금속기판(10)으로 알루미늄을 사용하면, 상기 금속산화물층(50)은 양극산화를 통하여 금속기판(10)의 일부가 알루미늄산화물층으로 변화되어 형성된다.
상기 실장공간(14)을 형성하는 단계(S30)에서는 상기 금속기판(10)의 일부를 금속산화물층(50)의 반대쪽에서 금속산화물층(50)까지 제거하여 반사경을 갖는 실장공간(14)을 형성한다.
상기 실장공간(14)은 상기 금속기판(10)을 상하로 관통하도록 형성한다.
상기 실장공간(14)은 하나의 금속기판(10)에 하나 또는 복수개를 배열하여 형성한다.
예를 들면, 상기에서 금속기판(10) 하나에 광소자(20)를 하나씩 실장하고자 하는 경우에는 실장공간(14)을 하나씩 형성하며, 하나의 금속기판(10)에 복수의 광소자(20)를 실장하고자 하는 경우에는 설정된 패턴으로 배열하여 복수의 실장공 간(14)을 형성한다.
상기 실장공간(14)을 형성하는 벽면은 실장되는 광소자(20)에서 방출된 빛을 효과적으로 전면으로 반사시켜 빛의 발광효율을 크게 증대시킬 수 있도록 바닥으로 갈수록 단면적이 작아지는 경사면으로 형성한다.
상기 실장공간(14)은 식각(etching)이나 드릴링(drilling) 등의 다양한 방법을 사용하여 금속기판(10)의 일부를 제거하여 형성한다.
상기에서 드릴링은 기계적 또는 레이저 드릴을 이용하여 행하는 것이 가능하다.
그리고 상기 실장공간(14)을 형성하는 벽면은 빛의 반사효율이 우수한 경면(거울면)으로 형성하여 반사경을 구성하는 것이 바람직하다.
상기에서 경면은 식각이나 드릴링을 정밀하게 행함에 따라 자연스럽게 형성되도록 구현하는 것도 가능하다.
상기 절연층(42)과 연결배선(44)을 형성하는 단계(S40)에서는 상기 금속기판(10)의 상면에 절연층(42)을 형성한 다음, 절연층(42) 위에 연결배선(44)을 형성한다.
상기 연결배선(44)은 금속기판(10) 상면의 실장공간(14)의 모서리에 근접하는 위치에 형성한다.
상기 연결배선(44)은 증착이나 도금, 실크스크린(silk screen) 인쇄 등의 방법을 사용하여 형성하는 것이 가능하다. 상기에서 연결배선(44)을 증착 방식으로 형성하는 경우에는 새도우 마스크(shadow mask)를 사용하여 증착과 동시에 패턴을 형성하는 것도 가능하다.
상기 절연층(42)은 절연재료를 이용하여 형성한다.
상기 절연층(42)은 1㎛ 이하의 얇은 두께로 형성하는 것도 가능하고, 증착이나 스프레이 도포 등의 방식을 이용하여 형성한다.
상기 절연층(42)을 형성하기 위한 절연재료로는 질화규소(silicon nitride)나 산화규소(silicon oxide) 등이 사용 가능하다.
상기 연결배선(44)을 형성할 때에 상기 금속기판(10)의 실장공간(14) 벽면을 반사경으로 구현하기 위하여 도 4에 나타낸 바와 같이, 금, 은, 구리, 백금, 팔라듐 등의 금속과 이들의 합금 중에서 선택하여 실장공간(14)의 내면에 도금, 증착, 도포(coating) 등을 행하여 반사층(48)을 형성하는 것도 가능하다.
상기에서 반사층(48)의 경우에는 금속기판(10)의 상면에 형성되는 연결배선(44)과 전기적으로 단락되도록 형성한다. 예를 들면 상기 반사층(48)은 연결배선(44)의 모서리와 일정 간격을 두고 모서리가 위치하도록 형성한다.
상기 광소자(20)를 실장하는 단계(S50)에서는 상기 금속기판(10)의 실장공간(14)에 광소자(20)를 실장한 다음, 상기 광소자(20)의 전극(22)과 연결배선(44)을 전기적으로 연결한다.
상기 연결배선(44)과 상기 실장공간(14)에 실장된 광소자(20)의 전극(22)은 본딩와이어(46)를 이용하여 연결한다.
상기에서 광소자(20)의 상면에만 전극(22)이 형성되는 경우에는 도 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 양 전극(22)을 모두 본딩와이어(46)를 통하여 금속기판(10) 의 상면에 형성되는 연결배선(44)과 연결한다.
그리고 도 2 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 광소자(20)의 상면과 하면에 분리하여 전극(22)을 형성하는 경우에는, 상면의 전극(22)은 본딩와이어(46)를 통하여 금속기판(10)의 상면에 형성되는 연결배선(44) 중의 하나와 연결하고, 하면의 전극(23)은 광소자(20)의 저면까지 연장하여 형성되는 다른 하나의 연결배선(45)에 연결한다.
상기 몰딩층(30)을 형성하는 단계(S60)에서는 상기 실장공간(14)을 채우며 광소자(20)와 연결배선(44), 본딩와이어(46)를 보호하도록 덮여지게 몰딩층(30)을 형성한다.
상기 몰딩층(30)은 상기 금속기판(10)의 실장공간(14) 내에 실장된 광소자(20)를 보호 지지하는 기능을 수행한다.
상기에서 몰딩층(30)을 형성하는 몰딩(molding)재료로는 투명한 고분자물질이 사용 가능하며, 필요에 따라 고분자물질에 형광물질이나 파장변환물질을 혼합하여 사용하며 광소자(20)의 발광에 더하여 새로운 효과를 구현하는 것도 가능하다.
그리고 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 제조방법의 다른 실시예는 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기한 일실시예에 있어서 금속산화물층(50)을 제거하는 단계(S70)와, 솔더층(60)을 형성하는 단계(S80)와, 방열판(90)에 탑재하는 단계(S90)를 더 포함하여 이루어진다.
상기 금속산화물층(50)을 제거하는 단계(S70)에서는 광소자(20)가 손상되지 않도록 금속기판(10)의 저면에 형성된 금속산화물층(50)을 제거한다.
상기 금속산화물층(50)의 제거는 화학적 식각 또는 기계적 연마 등의 방법을 사용하는 것이 가능하다.
상기에서 금속산화물층(50)을 제거할 때에 광소자(20)의 저면쪽에 위치하는 절연층(42)도 함께 제거하는 것도 가능하다.
상기 금속산화물층(50)은 제거하지 않은 상태로 사용하는 것도 가능하다.
그리고 상기 금속산화물층(50)은 매우 얇은 박막의 형태로 형성(미세하게 제거되는 두께를 제어하면서 제거)하여 사용하는 것도 가능하다.
상기 솔더층(60)을 형성하는 단계(S80)에서는 상기 금속산화물층(50)을 제거한 다음 솔더층(60)을 형성한다.
상기 솔더층(60)은 솔더(solder)를 증착하거나 도금하여 얇게 형성한다.
상기 솔더층(60)의 경우에도 금속으로 형성되므로 열저항이 낮다.
상기에서 몰딩층(30)을 형성하는 단계(S60)를 진행한 다음, 상기 금속산화물층(50)을 제거하는 단계(S70)를 생략하고, 곧바로 상기 솔더층(60)을 형성하는 단계(S80)를 진행하는 것도 가능하다.
상기와 같이 진행하게 되면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 금속산화물층(50)의 저면에 솔더층(60)이 형성된다.
상기 방열판(90)에 탑재하는 단계(S90)에서는 솔더층(60)이 형성된 상태로 방열판(90)에 탑재한다.
상기에서 솔더층(60)을 형성하게 되면, 방열판(90)에 직접 솔더 본딩(solder bonding)이 가능하다.
그리고 상기 몰딩층(30)을 형성하는 단계(S60) 또는 금속산화물층(50)을 제거하는 단계(S70)에서 방열판(90)에 탑재하는 단계(S90)로 진행하는 것도 가능하다.
예를 들면, 상기 몰딩층(30)을 형성하는 단계(S60)를 진행한 다음, 상기 금속산화물층(50)을 제거하는 단계(S70)와 상기 솔더층(60)을 형성하는 단계(S80)를 생략하고, 곧바로 방열판(90)에 탑재하는 단계(S90)를 진행하는 것도 가능하다.
또 상기 몰딩층(30)을 형성하는 단계(S60)와 상기 금속산화물층(50)을 제거하는 단계(S70)를 진행한 다음, 상기 솔더층(60)을 형성하는 단계(S80)를 생략하고, 곧바로 방열판(90)에 탑재하는 단계(S90)를 진행하는 것도 가능하다.
상기에서 솔더층(60)을 형성하는 단계(S80)를 생략하는 경우에는 방열판(90)에 탑재하기 위한 솔더본딩이나 접착, 볼트 등의 방법을 사용하여 탑재를 행한다.
상기와 같이 방열판(90)을 설치하면, 광소자(20)에서 발생하는 열이 바로 방열판(90)을 통하여 방출되므로, 열의 방출효율을 극대화하는 것이 가능하다.
또 광소자(30)와 방열판(90) 사이의 접점이 하나만 존재하므로, 접점온도를 최소화하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 및 그 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
도 1은 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈의 제1실시예를 나타내는 부분확대 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈의 제2실시예를 나타내는 부분확대 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈의 제3실시예를 나타내는 부분확대 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈의 제4실시예를 나타내는 부분확대 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈의 제5실시예를 나타내는 부분확대 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈의 제6실시예를 나타내는 부분확대 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 제조방법의 제1실시예를 나타내는 블럭도이다.
도 8은 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 제조방법의 제1실시예를 나타내는 공정도이다.
도 9는 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 제조방법의 제2실시예를 나타내는 블럭도이다.
도 10은 본 발명에 따른 광소자 패키지 모듈 제조방법의 제2실시예를 나타내 는 공정도이다.

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  11. 판형상의 금속기판을 준비하는 단계와,
    상기 금속기판을 한쪽면에서 10～100㎛의 깊이까지 산화하여 금속산화물층을 형성하는 단계와,
    상기 금속기판의 일부를 금속산화물층의 반대쪽에서 금속산화물층까지 제거하여 반사경을 갖는 실장공간을 형성하는 단계와,
    상기 금속기판의 상면에 절연층을 형성하고 연결배선을 형성하는 단계와,
    상기 금속기판의 실장공간에 광소자를 실장하고 광소자의 전극과 연결배선을 연결하는 단계와,
    상기 실장공간을 채우며 광소자와 연결배선을 보호하도록 덮여지는 몰딩층을 형성하는 단계를 포함하는 광소자 패키지 모듈 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 광소자의 상면에만 전극이 형성되면 양 전극을 모두 본딩와이어를 통하여 금속기판의 상면에 형성되는 연결배선과 연결하는 광소자 패키지 모듈 제조방 법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 연결배선을 형성할 때에 상기 금속기판의 실장공간 벽면에 금속을 이용하여 반사층을 형성하는 광소자 패키지 모듈 제조방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 광소자의 상면과 하면에 분리하여 전극을 형성하면 상면의 전극은 본딩와이어를 통하여 금속기판의 상면에 형성되는 연결배선 중의 하나와 연결하고, 하면의 전극은 광소자의 저면까지 연장하여 형성되는 다른 하나의 연결배선에 연결하는 광소자 패키지 모듈 제조방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 몰딩층을 형성한 다음 상기 금속산화물층을 제거하는 단계를 더 포함하는 광소자 패키지 모듈 제조방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 금속산화물층을 제거한 다음 상기 금속기판 및 광소자의 저면에 솔더층을 형성하는 단계를 더 포함하는 광소자 패키지 모듈 제조방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 몰딩층을 형성한 다음 상기 금속산화물층의 저면에 솔더층을 형성하는 단계를 더 포함하는 광소자 패키지 모듈 제조방법.
  18. 청구항 11 내지 청구항 17 중 어느 한항에 있어서,
    상기 광소자가 실장된 금속기판을 방열판에 탑재하는 단계를 더 포함하는 광소자 패키지 모듈 제조방법.
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