KR101208064B1 - Ｌｅｄ패키지용 기판 및 ｌｅｄ패키지의 제조 방법과, 이에 의해 제조된 ｌｅｄ패키지용 기판 및 ｌｅｄ패키지 - Google Patents

Ｌｅｄ패키지용 기판 및 ｌｅｄ패키지의 제조 방법과, 이에 의해 제조된 ｌｅｄ패키지용 기판 및 ｌｅｄ패키지 Download PDF

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Abstract

LED 패키지용 기판 및 LED 패키지의 제조 방법과, 이에 의해 제조된 LED 패키지용 기판 및 LED 패키지가 제공된다. LED 패키지용 기판의 제조 방법은, 일면에 제1 금속층이 형성된 베이스필름을 준비하고, 상기 베이스필름에 LED칩을 수용하기 위한 캐비티를 형성하고, 상기 베이스필름의 타면에 제2 금속층을 형성하고, 상기 베이스필름 및 금속층을 관통하는 도통홀을 형성하고, 상기 제1 및 제2 금속층을 서로 전기적으로 연결하는 도금층을 형성하고, 상기 금속층 및 도금층을 패터닝하여 회로를 형성하는 것을 포함한다.

Description

ＬＥＤ패키지용 기판 및 ＬＥＤ패키지의 제조 방법과, 이에 의해 제조된 ＬＥＤ패키지용 기판 및 ＬＥＤ패키지{Method of fabricating board for LED package and LED package, and board for LED package and LED package by the same method}
본 발명은 LED 패키지용 기판 및 LED 패키지의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경량화 및 슬림화되고, 방열 특성이 향상된 LED 패키지용 기판 및 LED 패키지의 제조 방법과, 이에 의해 제조된 LED 패키지용 기판 및 LED 패키지에 관한 것이다.
최근 발광다이오드(Light Emitting Diode; 이하 LED라 함)는 여러 제품에 광범위하게 사용되고 있는 소자이며, 그 응용 분야 또한 점차 확대되고 있다. LED는 다른 발광 소자에 비해 구동 전압이 낮으며, 소비 전력이 적은 장점을 가진다. 또한 응답 속도가 빠르며, 소형 경량화가 용이하다는 장점도 가진다.
LED는 정보 통신 기기의 소형화, 박형화 추세에 따라 기기의 각종 부품들은 더욱 소형화도되고 있으며, 최근에는 인쇄회로기판(Printed Circuit Board)에 직접 탑재하기 위해 표면 실장 형태로 제조되고 있다.
LED 패키지는 LED 패키지용 기판과 LED 칩을 포함하며, LED 칩은 패키지용 기판에 포함된 캐비티(cavity) 상에 실장된다.
그러나 종래의 LED 패키지는 리드프레임 상에 칩을 실장하고, 리플렉터와 몰드층을 결합시킨 구조를 가지고 있었다. 이러한 구조는 패키지의 박형화와 소형화를 이루는데 한계가 있으며, 생산성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플렉시블 절연필름에 캐비티를 형성한 후 LED 칩을 실장하도록 하여 소형화와 박형화를 구현한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 슬림화되며, 방열 효율이 향상되고 제조 비용이 절감된 LED 패키지용 기판 및 LED 패키지의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 방법에 의해 제조된 LED 패키지용 기판 및 LED 패키지를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지용 기판의 제조 방법은, 일면에 제1 금속층이 형성된 베이스필름을 준비하고, 상기 베이스필름에 LED칩을 수용하기 위한 캐비티를 형성하고, 상기 베이스필름의 타면에 제2 금속층을 형성하고, 상기 베이스필름 및 금속층을 관통하는 도통홀을 형성하고, 상기 제1 및 제2 금속층을 서로 전기적으로 연결하는 도금층을 형성하고, 상기 금속층 및 도금층을 패터닝하여 회로를 형성하는 것을 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 제조 방법은, 상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 방법으로 제조된 LED 패키지용 기판을 준비하고, 상기 LED 패키지용 기판에 구비된 캐비티의 내부 하면에 LED 칩을 실장하여 와이어 본딩하는 것을 포함한다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지용 기판은, 상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 방법으로 제조된다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지는, 상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 방법으로 제조된 LED 패키지용 기판; 및 상기 LED 패키지용 기판에 구비된 캐비티의 내부 하면에 실장되어 외부 전원과 통전되도록 와이어 본딩되는 LED 칩을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 일면에 제1 금속층을 구비한 절연층에 관통홀을 형성한 후, 타면에 제2 금속층을 도포하여 캐비티를 구비하고, 상기 제1 및 제2 금속층과 베이스필름을 관통하는 도통홀을 형성한 후, 상기 일면 및 타면의 금속층의 상면에 도금되는 도금층에 발광칩을 실장하여 와이어 본딩함으로써, 초박형 LED 패키지를 제조하기 때문에, LED 패키지의 박형화 및 소형화가 가능하다.
또한, 발광칩이 실장되는 캐비티에 경사면을 구비하며, 경사면에 광반사율이 높은 금속 물질을 도금하여 LED 칩의 광효율이 향상된다.
또한, 캐비티를 형성한 이후에 제2 금속층을 형성한 후 회로를 형성하기 때문에 캐비티 가공의 정밀도와 캐비티 부분의 품질 신뢰성이 향상된다.
그리고, LED 칩의 실장 영역이 다층의 금속으로 구성되어 있어, LED 칩의 방열 효율을 증대되고, 사용 수명이 연장된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지용 기판의 제조 방법을 공정 단계별로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지용 기판의 제조 방법에 따라 제조된 LED 패키지용 기판의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지용 기판의 제조 방법에 따라 제조된 LED 패키지용 기판 중 캐비티의 부분 확대도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지용 기판의 제조 방법에 따라 제조된 LED 패키지용 기판에 LED 칩을 실장한 LED 패키지의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지용 기판의 제조 방법에 따라 제조된 LED 패키지용 기판에 LED 칩을 실장한 LED 패키지의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지용 기판의 제조 방법에 따라 제조된 LED 패키지용 기판에 LED 칩을 실장하고, 몰딩한 LED 패키지의 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 LED 패키지용 기판의 제조 공정을 도시한 단면도이며, 도 2는 LED 패키지용 기판의 제조 방법에 따라 제조된 LED 패키지용 기판의 단면도이다.
도 1을 참조하면, LED 패키지용 기판을 제조하는 방법은, 도 1(a)에 도시한 바와 같이 일면에 제1 금속층(110)이 형성된 베이스필름(100)을 준비한다. 이어서, 도 1(b)에 도시한 바와 같이 베이스필름(100)에 LED칩을 수용하기 위한 캐비티(120)를 형성한다. 캐비티(120)는 제1 금속층(110)이 형성된 베이스필름(100)을 관통하여 형성한다. 그리고, 도 1(c)에 도시한 바와 같이, 베이스필름(100)의 타면에, 캐비티(120)의 한 쪽을 폐색하도록 제2 금속층(110')을 형성한다. 그리고, 도 1(d)에 도시한 바와 같이, 베이스필름(100) 및 금속층(110, 110')을 관통하여 도통홀(130)을 형성한다. 여기에서, 금속층(110, 110')은 제1 금속층(110)과 제2 금속층(110')을 포괄한다. 이어서, 도 1(e)에 도시한 바와 같이, 제1 금속층(110) 및 제2 금속층(110')을 서로 전기적으로 연결하는 도금층(140)을 형성한다. 마지막으로, 도 1(f)에 도시한 바와 같이, 금속층(110, 110') 및 도금층(140)을 패터닝하여 패턴 회로(150)를 형성한다.
여기에서, 캐비티(120)는 LED칩이 실장되는 영역이며, 도통홀(130)은 전자가 이동하는 통로의 역할을 수행한다.
물론, 제1 금속층(110) 및 도금층(140)만 패터닝 할 수도 있으며, 제2 금속층(110') 및 도금층(140)만 패터닝 할 수도 있다.
또한, 캐비티(120)와 도통홀(130)을 동시에 형성하고, 제2 금속층(110')을 형성한 후, 캐비티(120)를 제외한 도통홀(130) 및 도통홀(130)을 폐색하는 제2 금속층(110')을 관통하고, 제1 금속층(110)과 제2 금속층(110')을 전기적으로 연결하도록 도금층(140)을 형성할 수도 있다.
도 2를 참조하면, LED 패키지용 기판은 베이스필름(100), 베이스 필름(100)의 일면에 형성된 제1 금속층(110)과 베이스필름(100)의 타면에 형성된 제2 금속층(110') 및 캐비티(120), 그리고 도금층(140)과 패턴 회로(150)를 포함한다. 도 2에 도시한 LED 패키지용 기판의 양 끝단은 도통홀(130)의 내벽을 이루는 일면이 된다.
베이스필름(100)은 광효율 향상을 위해 빛을 반사시키는 백색 필름인 것을 특징으로 하며, 고분자 수지 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 20~100㎛의 두께를 가지는 절연성 물질로 이루어질 수 있다.
폴리이미드(Polyimide),폴리에스테르(Polyester),폴리에틸렌나프탈레이트(PolyethyleneNaphthalate),폴리에틸렌테레프탈레이트(PET:PolyethyleneTerephthalate),에폭시(Epoxy) 등을 포함하는 고분자 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물이 베이스필름(100)을 형성한다.
본 실시예의 베이스필름(100)은 상기 베이스필름(100)의 일면에 빛을 반사시키는 백색 레지스트층(미도시)을 형성한 후, 상기 백색 레지스트층의 상면에 제1 금속층(110)을 형성할 수 있다. 본 발명의 LED 패키지용 기판의 제조 공정은 베이스필름(100)의 일면에 백색 레지스트층을 형성한 후, 상기 백색 레지스트층 상면에 제1 금속층(110)을 형성하고, 베이스필름(100) 및 제1 금속층(110)을 관통하는 캐비티(120)를 가공한다. 또한, 베이스필름(100)의 일면에 백색 레지스트층을 형성한 후, 베이스필름(100)을 관통하는 캐비티(120)를 가공한 후, 백색 레지스트층 상면에 제1 금속층(110)을 형성할 수도 있다.
백색 레지스트층은 폴리이미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 우레탄, 아크릴 등의 합성 수지와 백색 안료 또는 백색 염료를 포함하여 조성된 잉크를 롤코팅 또는 스크린 인쇄 등으로 형성할 수 있다.
베이스필름(100)에 금속층(110, 110')을 형성하는 것은, 상기 베이스필름(100)의 일면에 제1 금속층(110)을 스퍼터링하며, 상기 베이스필름(100)의 타면에 제2 금속층(110')을 라미네이팅한다. 제1 금속층(110)은 예를 들어 금, 알루미늄, 구리 등과 같은 금속이며, 각각 베이스 필름(100)의 일면 상에 스퍼터링하여 형성할 수 있다. 제2 금속층(110)은 접착층(미도시)을 이용하여 베이스 필름(100)의 타면 상에 라미네이팅 법으로 접착될 수 있다.
이와 같이 제2 금속층(110')을 형성할 때 라미네이팅법 등을 이용하면 저렴한 물질로 이루어진 제2 금속층(110')을 형성할 수 있어 LED 패키지용 기판의 제조 비용이 절감된다. 또한, 예를 들어 금속층(110, 110')은 약 1~35㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다.
제1 및 제2 금속층(110, 110')의 표면에는 제1 및 제2 금속층(110, 110')을 서로 전기적으로 연결하도록 주석(Sn), 니켈, 금 또는 땜납 등의 도금층(140)을 형성할 수 있다. 도금층(140)은 예를 들어 약 5~35㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있으며, 단일 또는 다층의 금속으로 이루어질 수 있다.
도금층(140)을 형성하는 단계는 캐비티(120)와 도통홀(130)의 내벽에 스퍼터링 또는 섀도우 처리하여 도전막(미도시)을 형성한 후, 제1 및 제2 금속층(110, 110')과 상기 도전막 상에 도금을 실시할 수 있다.
즉, 캐비티(120)와 도통홀(130)의 내부 면은 구리 또는 카본 등의 도전 물질을 유착시키는 섀도우(shadow) 처리 등을 하고, 도금층(140)을 형성한다.
캐비티(120)가 수직 형태 또는 곡면 형태를 가지는 경우 바닥면의 평탄도가 저하되어 LED 칩(200)을 캐비티(120)에 실장하면 접합력이 떨어지며, LED 칩(200)에서 방출된 광이 수직 형태 또는 곡면 형태의 측면에 부딪혀 광 손실이 일어나 LED 패키지의 효율이 낮아지므로, 캐비티(120)는 제2 금속층(110')에 폐색된 하부로부터 개방된 상부로 갈수록 내경의 크기가 서서히 커지는 단면상으로 구비되어 일정각도의 경사진 측면을 구비하는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 캐비티의 내부 하면과 내부 측면이 만나는 지점의 외각을 캐비티(120)의 내부 경사면의 기울기 θ라 하면, 상기 θ는 60도 이하인 것이 바람직하다.
또한, 금 또는 은과 같이 광반사율이 높은 금속 물질로 도금층(140)을 형성하여, LED 칩(200)에서 발생하는 광을 외부로 반사하는 반사 효율을 높이고, 광을 외부로 방사하는 지향각을 높여 광효율을 향상시킬 수 있다.
도금층(140)을 형성하여 베이스필름(100)의 일면 및 타면에 각각 형성된 제1 및 제2 금속층(110, 110')을 전기적으로 연결하고, 패터닝을 하여 패턴 회로(150)를 형성한 후, 상기 패턴 회로(150)에 은도금층(미도시)을 형성할 수 있다.
패터닝을 통한 패턴 회로(150)형성은, 무전해 구리 도금 및 전해 구리 도금에 의한 구리층을 형성하고, 구리 도금층에 대한 에칭 공정 등에 의한 배선을 형성하고, 니켈 도금 및 금 또는 은 도금을 하여 이루어지며, 회로 형성 후, 은을 전해 도금하여 반사벽을 형성한다.
이어서 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 LED 패키지용 기판의 캐비티(120)에 LED 칩(200)을 실장하고, 와이어(205)로 본딩한다.
상기 LED 칩(200)은 청색, 적색, 녹색 및 UV 파장을 발생시키는 발광 소자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 와이어(205)는 전기가 통전되는 금속 물질이다.
LED 패키지용 기판의 캐비티(120) 상에는 하나의 LED 칩(200)뿐만 아니라, 복수의 LED 칩(200)이 형성될 수 있으며, 복수의 LED 칩(200)이 실장되는 경우, 상기 복수의 LED 칩(200)은 복수의 와이어(205)에 의해 본딩된다.
LED 칩(200)은 하측 배선 상에 위치하여 하부로의 열 방출이 신속히 이루어질 수 있으며, LED 패키지의 하부에 방열 패턴을 형성하여 LED 칩(200)의 동작에 의해 발생하는 열을 효과적으로 배출하여 LED 패키지의 신뢰성 및 수명을 향상시킬 수 있다.
또한 도 6에 도시한 바와 같이, LED 패키지용 기판과 LED 칩(200)을 포함하는 LED 패키지는, 상기 LED 칩(200)을 감싸는 몰드층(210)을 더 포함한다. 상기 몰드층(210)은 상기 LED 칩(200)을 외부의 환경으로부터 보호하는 기능과, 상기 LED 칩(200)에서 외부로 방사되는 광의 각도를 조정하는 기능을 동시에 수행하도록 투명한 수지일 수 있다. 상기 투명 수지는 예를 들어 에폭시, 실리콘, 변형 실리콘, 우레탄, 옥세탄, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리이미드 등일 수 있다.
앞서 설명한 모든 LED 패키지용 기판의 제조 방법 실시예들로부터 동일한 본 발명의 LED 패키지의 제조 방법 실시예들을 유추할 수 있음은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 당연한바 자세한 설명은 생략한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 베이스 필름 110: 제1 금속층
110': 제2 금속층 120: 캐비티
130: 도통홀 140: 도금층
150: 패턴회로 200: LED 칩
205: 와이어 210: 몰드층

Claims (10)

  1. 일면에 제1 금속층이 형성된 베이스필름을 준비하고,
    상기 베이스필름에 LED칩을 수용하기 위한 캐비티를 형성하고,
    상기 베이스필름의 타면에 제2 금속층을 형성하고,
    상기 베이스필름 및 금속층을 관통하는 도통홀을 형성하고,
    상기 캐비티와 상기 도통홀의 내벽에 스퍼터링 또는 섀도우 처리하여 도전막을 형성하고,
    상기 제1 및 제 2 금속층과 상기 도전막 상에 도금을 실시하여 상기 제1 및 제2 금속층을 서로 전기적으로 연결하는 도금층을 형성하고,
    상기 금속층 및 도금층을 패터닝하여 회로를 형성하는 것을 포함하는 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스필름은 빛을 반사시키는 백색 필름인 것을 특징으로 하는 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스필름은 고분자수지로 이루어진 군으로부터 선택된 단독 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 베이스필름의 상기 일면에 빛을 반사시키는 백색 레지스트층을 형성한 후, 상기 백색 레지스트층의 상면에 제1 금속층을 형성하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 캐비티는,
    상부에서 하부로 갈수록 내부 단면적의 크기가 작아지며, 일정각도의 내부 경사면을 구비하고,
    상기 내부 경사면은 60도 이하의 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 패터닝 후에, 상기 회로에 은도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 LED 패키지용 기판의 제조 방법으로 제조된 LED 패키지용 기판.
  9. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 방법에 의해서 제조된 LED 패키지용 기판을 준비하고,
    상기 LED 패키지용 기판에 구비된 캐비티의 내부 하면에 LED 칩을 실장하여 와이어 본딩하는 것을 포함하는 LED 패키지의 제조 방법.
  10. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 방법에 의해서 제조된 LED 패키지용 기판; 및
    상기 LED 패키지용 기판에 구비된 캐비티의 내부 하면에 실장되어 외부 전원과 통전되도록 와이어 본딩되는 LED 칩을 포함하는 LED 패키지.
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