KR101197779B1 - 필름 타입의 광소자 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 필름 타입의 광소자 패키지 및 그 제조 방법을 개시한다. 상기 필름 타입의 광소자 패키지는. 비아홀이 관통되어 형성된 절연필름; 상기 절연필름의 일면 상에 위치하며 상기 비아홀에 대응한 금속층의 부분에 상기 절연필름의 일면으로부터 함몰되도록 형성된 함몰부를 갖는 금속층; 및 상기 함몰부 상에 실장되며 상기 금속층과 전기적으로 연결된 광소자를 포함한다. 이와 같이, 회로 패턴이 인쇄되는 금속층에 함몰부를 형성하고 함몰부 상에 광소자를 실장함으로써 광 반사 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

필름 타입의 광소자 패키지 및 그 제조 방법{FILM TYPE OPTICAL COMPONENT PACKAGE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 광소자 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

발광 다이오드(diode)는 순방향으로 전압을 가했을 때 발광하는 반도체 소자이다. LED (Light Emitting Diode, 엘이디) 라고도 불린다. 발광 원리는 전계 발광 효과를 이용하고 있다. 또한, 수명도 백열전구보다 상당히 길다. 발광색은 사용되는 재료에 따라서 다르며 자외선 영역에서 가시광선, 적외선 영역까지 발광하는 것을 제조할 수 있다.

이러한 발광 다이오드는 통신 및 장치 뿐만 아니라 디스플레이를 위한 다양한 어플리케이션들에서 광원으로서 이용되고 있다. 또한, 발광 다이오드는 소형와 및 고기능화에 대한 요구에 따라 LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 기술이 이용하여 구현되고 있다. LTCC 기술이란 테이프 캐스팅의 방법으로 제조된 후막 형태로 세라믹 유전체와 여러가지 회로요소를 구현하기 위한 전도성 금속 페이스트를 이용하여 여러층의 적측형 소자를 제조하는 기법으로서 이러한 적측형 소자 내부에 각종 수동 소자를 포함시킬 수 있을 뿐 아니라 능동 소자도 함께 실장할 수 있다.

이러한 LTCC 기술을 발광 다이오드에 적용하여 구현된 발광 다이오드의 구성은 도 1을 참조하여 설명된다.

도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드 패키지의 단면도를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 접착층(2)이 부착된 후막 형태의 절연성 필름층(1) 상에 펀칭 또는 레이저를 이용하여 각 층간의 전기적 연결을 위한 비아를 형성하고 접착층(2) 상에 도전성 금속, 예컨대, 구리를 인쇄하고 도체 패턴층(3)을 형성한 후, 도체 패턴층(3) 상에 빛을 발광하는 발광소자, 예를 들어, LED 웨이퍼와 같은 발광소자(4)를 다이본딩하여 실장한다. 또는 발광소자(4)가 실장되는 비아를 형성하여 발광소자(4)를 실장시킬 수도 있다. 그런 다음, 상기 발광소자(4)를 와이어(5)를 이용하여 상기 도체 패턴층(3)와 전기적으로 연결하고, 발광 다이오드의 효율을 증가시키기 위해, 상기 발광 소자(4) 상에 형광체를 포함하고 있는 에폭시 또는 글라스를 도포하여 몰딩부(6)를 형성한다.

이러한 발광 다이오드 패키지의 광도를 높이기 위해 발광소자(4)로부터 방출되는 빛이 부딪쳐 반사될 수 있는 구조물을 발광소자(4)에 인접하여 설치하거나 발광소자(4)을 실장하는 비아를 형성하는 벽, 즉 절연성 필름층(10)의 절단면 상에 반사층을 코딩해야만 했다.

따라서, 발광 다이오드 패키지의 광도를 높이기 위한 공정이 복잡하고 비용이 소요되었다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 기존 발광 다이오드 패키지의 공정을 간단히 변경함으로써 그 광도가 개선된 필름 타입의 광소자 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.

전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 필름 타입의 광소자 패키지는 비아홀이 관통되어 형성된 절연필름; 상기 절연필름의 일면 상에 위치하며 상기 비아홀에 대응한 금속층의 부분에 상기 절연필름의 일면으로부터 함몰되도록 형성된 함몰부를 갖는 금속층; 및 상기 함몰부 상에 실장되며 상기 금속층과 전기적으로 연결된 광소자를 포함한다.

상기 절연필름은 폴리이미드로 제조될 수 있다.

여기서, 상기 필름 타입의 광소자 패키지는, 상기 함몰부를 형광 재료로 채움으로써 형성된 형광체층을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 금속층은 그 위에 인쇄된 회로 패턴층을 포함할 수 있다.

상기 회로 패턴층은 은(Ag)으로 도금될 수 있다.

상기 소자 패키지는 상기 광소자와 상기 회로 패턴층을 전기적으로 연결하는 와이어를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 필름 타입의 광소자 패키지 제조 방법은 절연필름에 비아홀을 형성하고; 상기 절연필름의 일면 상에 금속층을 형성하며; 상기 비아홀에 대응한 금속층의 부분을 상기 절연필름의 일면으로부터 다른 면을 향해 함몰되도록 하여 함몰부를 형성하며; 상기 함몰부 상에 상기 금속층과 전기적으로 연결되도록 광소자를 실장하는 것을 포함한다.

상기 필름 타입의 광소자 패키지 제조 방법은 금속층을 형성하기 전에 상기 금속층이 위치하는 절연필름의 일면 상에 접착물질을 도포하여 접착층을 형성하는 것을 더 포함한다.

상기 필름 타입의 광소자 패키지 제조 방법은 상기 광소자를 실장한 후에 상기 함몰부를 형광 재료로 채움으로써 형광체층을 형성하는 것을 더 포함한다.

상기 금속층을 형성하는 것은 상기 금속층 상에 회로 패턴을 형성함으로써 회로패턴층을 형성하고; 및 상기 회로 패턴층을 은(Ag)으로 도금하는 것을 포함할 수 있다.

상기 필름 타입의 광소자 패키지 제조 방법은 와이어를 이용하여 상기 광소자와 상기 회로 패턴층을 전기적으로 연결하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 함몰부는 상기 비아홀을 형성하는 펀치 툴에 의해 상기 비아홀에 대응하는 상기 금속층의 부분을 상기 절연필름의 일면으로부터 다른 면을 향해 압박함으로써 형성될 수 있다.

본 발명에 의해, 기존 광소자 패키지 제조 공정을 약간만 변경함으로써 용이하게 광도가 개선된 광소자 패키지를 제조할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 발광 다이오드 패키지의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 필름 타입의 광소자 패키지의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 필름 타입의 광소자 패키지 제조 공정의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 금속층에 함몰부를 형성하는 공정을 나타낸 도면.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 일 실시형태에 따른 필름 타입의 광소자 패키지 및 그 제조 방법에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 필름 타입의 광소자 패키지의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 필름 타입의 광소자 패키지는 비아홀이 관통되어 형성된 절연필름(10), 상기 절연필름(10)의 일면 상에 위치하며 상기 비아홀에 대응한 부분에 상기 절연필름(10)의 일면으로부터 다른 면을 향해 함몰되도록 형성된 함몰부(42)를 갖는 금속층(50) 및 상기 함몰부(42) 상에 실장되며 상기 금속층(50)과 전기적으로 연결된 광소자(60)를 포함한다.

절연필름(10)은 폴리이미드 필름(polyimide film)인 것이 바람직하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 열 충격에 강한 세라믹(Ceramic) 재료로 제조될 수도 있다. 또, 상기 금속층(50)은 구리(Cu)로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 절연필름(10)은 필름 형태이기 때문에 롤 투 롤 공정으로 대량 생산이 가능하다.

절연필름(10)을 관통하여 형성된 비아홀들은 광소자(60)가 실장되는 비아홀, 각 층 간의 전기적 연결을 위한 바이홀, 열 확산을 용이하게 하기 위한 열 비아홀(thermal via hole), 각 층들을 정렬하는 기준이 되는 비아홀을 포함할 수 있다.

한편, 광소자 패키지는 금속층(50)이 형성되는 절연필름(10)의 일면 상에 접착물질을 도포함으로써 형성된 접착층(20)을 포함할 수 있으며, 이 경우 우 금속층(50)은 접착층(20)에 의해 상기 절연필름(10)에 부착된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 접착층(20) 없이 상기 금속층(50)은 당업계에 공지된 기술에 따라 상기 절연필름(10)의 일면에 고정될 수 있다.

또한, 도면에 도시되지 않았지만 금속층(50)은 그 위에 인쇄된 회로 패턴층을 포함할 수 있다. 또한, 금속층(50)은 은(Ag)으로 도금될 수 있으며, 이 경우 광소자(60)으로부터의 광이 금속층(50)으로부터 더 잘 반사될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 금속층(50)은 상기 절연필름(10)의 일면 상에 위치하며 상기 비아홀에 대응한 부분에 상기 절연필름(1)의 일면으로부터 다른 면을 향해 함몰되도록 형성된 함몰부(42)를 포함한다. 함몰부(42)는 절연필름(10)을 펀칭하는 툴에 의해 형성될 수 있다.

그리고, 광소자(60)는 함몰부(42) 상에 안착된다. 그에 따라, 광소자(60)로부터 방출되는 광은 함몰부(42)의 표면에 대해 향하게 되어 함몰부(42)로부터 반사되어, 함몰부(42)는 반사부(reflector)의 역할을 수행한다. 이렇게 함으로써, 광소자 패키지의 휘도가 향상될 수 있다. 광소자(60)는 와이어(70)을 통해 회로패턴층(도시 생략)에 전기적으로 연결된다.

다른 실시예에 따라, 광소자 패키지는 함몰부(42)를 형광 재료로 채움으로써 형광체층(80)을 더 포함할 수 있다. 형광 재료는 형광체와 레진을 포함한다. 그에 따라, 광소자(60)로부터 방출된 광은 함몰부(42)의 표면으로부터 반사되고, 형광체층(80)에 매립된 형광체에 의해 더 광도가 높아진다.

그리고, 광소자 패키지는 광소자(60) 및 와이어(70)는 에폭시 또는 글라스를 몰딩하는 몰딩부(170)를 포함한다. 몰딩부(170)는 광소자(60)의 효율을 증가시키기 위해, 형광체를 포함할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 광소자 패키지는 회로 패턴이 인쇄되는 금속층에 함몰부를 형성하고 함몰부 상에 광소자를 실장함으로써 광 반사 효율을 향상시킨다.

도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 필름 타입의 광소자 패키지 제조 공정의 단면도이다.

도 3를 참조하면, 절연 필름(10)의 일면에 접착층(20)을 도포한다(S1). 여기서 절연필름 (10)의 재료는 폴리이미드 또는 열 충격에 강한 세라믹일 수 있다. 그 후, 절연필름(10)에 비아홀들(31,32,33)을 형성한다(S2). 비아홀들은 전술한 바와 같이, 광소자(60)를 수용하기 위한 비아홀(32) 외에도, 각 층 간의 전기적 연결을 위한 바이홀, 열 확산을 용이하게 하기 위한 열 비아홀(thermal via hole), 각 층들을 정렬하는 기준이 되는 비아홀 등(31,33)을 포함할 수 있다.

그리고 금속층(40)을 접착층(20) 상에 라미네이트한다. 이후, 여러 약품 처리를 통해 표현을 활성화시킨 후, 포토 레지스트를 도포하고 노광 및 현상 공정을 수행한다. 현상공정이 완료된 후, 에칭 공정을 통해 필요한 회로를 형성하고 포토레지스트를 박리함으로써 회로 패턴층을 형성한다(S4). 도 3에서는 금속층(40)이 패턴을 갖는 것을 표시함으로써 회로 패턴층이 형성됨을 표시하였다(S4).

이어서, 광소자(60)를 수용하기 위한 비아홀(32)에 대응한 금속층(40)의 부분을 압박하여(down set) 광소자(60)가 안착할 수 있는 함몰부(42)를 형성한다(S4).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 금속층에 함몰부를 형성하는 공정을 나타낸 도면이다.

도 4(a)를 참조하면, 함몰부(42)는 절연필름(10)을 펀칭하는 툴에 의해 형성될 수 있다. 즉, 펀치 툴이 비아홀(32)에 대응하는 금속층(50)의 부분을 압박함으로써 함몰부(42)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 펀치 툴이 비아홀(32)에 대응하는 금속층(50)의 부분을 상기 절연필름(10)의 일면으로부터 다른 면을 향해 압박하면 함몰부(42)가 형성된다. 한편, 함몰부(42)를 형성하기 위한 툴은 당업자에게 자명한 어떠한 툴이라도 가능하다.

상기 회로 패턴층을 형성하는 단계(S5)와 함몰부(42)를 형성하는 단계들이 동시에 수행될 수도 있고, 그 순서들이 바뀔 수 있음은 당업자에게 자명하다.

이어서, 금속층(40)을 은(Ag)으로 도금하고, 함몰부(42)에 광소자(60)을 실장한다(S5). 은 도금에 의해 광소자(60)으로부터의 광이 금속층(50)으로부터 더 잘 반사될 수 있다. 그에 따라, 광소자(60)로부터 방출되는 광은 함몰부(42)의 표면에 대해 향하게 되어 함몰부(42)로부터 반사되며 그에 따라, 광소자 패키지의 휘도가 향상될 수 있다.

이어서 광소자(60)룰 와이어(70)을 통해 회로패턴층(도시 생략)에 전기적으로 연결된다(S7). 선택적으로, 함몰부(42)를 형광 재료로 채움으로써 형광체층(80)을 더 형성할 수 있다.

최종적으로, 광소자(60) 및 와이어(70)는 에폭시 또는 글라스로 몰딩하여 몰딩부(90)를 형성한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 광소자 패키지 제조 방법은 회로 패턴이 인쇄되는 금속층에 함몰부를 형성하고 함몰부 상에 광소자를 실장함으로써 광 반사 효율을 향상시킨다. 이와 같이 제조된 필름 타입의 광소자 패키지는 최근 각광받는 LED분야에서 효율적으로 이용될 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10: 절연필름 20: 접착층
31,32,33: 비아홀 40: 금속층
42: 함몰부 50: 은 도금된 금속층
60: 광소자 70: 와이어
80: 형광체층 90: 몰딩부

Claims (12)

1. 비아홀이 관통되어 형성된 절연필름;
   상기 절연필름의 일면 상에 위치하며 상기 비아홀에 대응한 금속층의 부분을 상기 절연필름의 일면으로부터 다른 면을 향해 압박함으로써 함몰되어 형성된 함몰부를 갖는 금속층; 및
   상기 함몰부 상에 실장되며 상기 금속층과 전기적으로 연결된 광소자를 포함하는 필름 타입의 광소자 패키지.
2. 제1항에 있어서,
   상기 절연필름은 폴리이미드로 제조되는 필름 타입의 광소자 패키지.
3. 제1항에 있어서,
   상기 함몰부를 형광 재료로 채움으로써 형성된 형광체층을 더 포함하는 광소자 패키지.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 금속층은 그 위에 인쇄된 회로 패턴층을 포함하는 광소자 패키지.
5. 제4항에 있어서,
   상기 회로 패턴층은 은(Ag)으로 도금되는 광소자 패키지.
6. 제4항에 있어서,
   상기 광소자와 상기 회로 패턴층을 전기적으로 연결하는 와이어를 더 포함하는 광소자 패키지.
7. 절연필름에 비아홀을 형성하고;
   상기 절연필름의 일면 상에 금속층을 형성하며;
   상기 비아홀을 형성하는 펀치 툴을 이용해 상기 비아홀에 대응한 금속층의 부분을 상기 절연필름의 일면으로부터 다른 면을 향해 압박함으로써 함몰되도록 하여 함몰부를 형성하며;
   상기 함몰부 상에 상기 금속층과 전기적으로 연결되도록 광소자를 실장하는 것을 포함하는 필름 타입의 광소자 패키지 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 금속층을 형성하기 전에 상기 금속층이 위치하는 절연필름의 일면 상에 접착물질을 도포하여 접착층을 형성하는 것을 더 포함하는 필름 타입의 광소자 패키지 제조 방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 광소자를 실장한 후에 상기 함몰부를 형광 재료로 채움으로써 형광체층을 형성하는 것을 더 포함하는 필름 타입의 광소자 패키지 제조 방법.
10. 제7항에 있어서,
    상기 금속층을 형성하는 것은
    상기 금속층 상에 회로 패턴을 형성함으로써 회로패턴층을 형성하고; 및
    상기 회로 패턴층을 은(Ag)으로 도금하는 것을 포함하는 필름 타입의 광소자 패키지 제조 방법.
11. 제10항에 있어서,
    와이어를 이용하여 상기 광소자와 상기 회로 패턴층을 전기적으로 연결하는 것을 더 포함하는 필름 타입의 광소자 패키지 제조 방법.
12. 삭제

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