JP5086378B2 - メタル積層板及びこれを用いた発光ダイオードパッケージの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、メタル積層板及びこれを用いた発光ダイオードパッケージの製造方法に関するもので、より詳しくは、放熱金属層の外面に沿って配置され、該放熱金属層の酸化物からなる保護金属酸化層を備えるメタル積層板及びこれを用いた発光ダイオードパッケージの製造方法に関するものである。
一般に、発光ダイオード（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ)素子は、低消費電力、高輝度などのいくつかの長所があって、光源として広く使われている。
特に最近、発光ダイオード素子は照明装置及びＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ)用バックライト（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ)装置として採用されている。このような発光ダイオード素子は、照明装置など各種装置に装着されるに容易なパッケージ形態として提供されている。
発光ダイオードパッケージは、印刷回路基板上に実装された発光ダイオード素子を含む。ここで、該発光ダイオード素子は光を発生すると共に熱を発生するようになる。この時、発光ダイオード素子で発生した熱は、印刷回路基板を通じて放出される。しかし、該印刷回路基板は低熱伝導効率の絶縁材質によって形成されることによって、従来の発光ダイオードパッケージは発光ダイオード素子で発生した熱を効率的に放出できなく、発光ダイオード素子の寿命及び特性が減少するという問題があった。
これを解決するための一方案として、発光ダイオード素子が実装される領域の印刷回路基板に貫通孔を形成し、該貫通孔に熱伝導物質を充填する技術が示されているが、製造工程が複雑で製造費用が増加するという問題があった。
これにより、発光ダイオード素子を、その下面に放熱効果を有するＡｌを備えたパッケージ基板に直接実装することによって、放熱効率を向上させ、製造工程を単純化させることができた。
しかし、パッケージ基板に発光ダイオード素子と電気的に接続される回路パターンを形成する工程で使われた化学薬品により、Ａｌが腐食するのを防止するため、Ａｌの表面にテープを別途に付着しなければならなかった。この時、テープを付着及び脱着するための工程及び人力が追加に必要なだけでなく、工程の中にテープの損傷で発生した汚染物によりパッケージ基板または工程不良を引き起こすこともあった。
そのため、従来の発光ダイオードパッケージは、放熱効果及び工程の単純化のために、Ａｌ層付きパッケージ基板を備えたが、化学薬品からＡｌを保護するためのテープ付着工程による不良及び工数が増加するという問題があった。
従って、本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであって、放熱金属層の外面に沿って配置され、放熱金属層の酸化物からなる保護金属酸化層を備えるメタル積層板及びこれを用いた発光ダイオードパッケージの製造方法を提供することに、その目的がある。
上記目的を解決するために、本発明の好適な実施形態によるメタル積層板は、絶縁材質のコア層と、前記絶縁層の一面上に配置された金属層と、前記絶縁層の他面上に配置された放熱金属層と、前記放熱金属層の外面に沿って配置され、前記放熱金属層の酸化物からなる保護金属酸化層とを含むことができる。
ここで、前記コア層は、放熱フィルタをさらに含むことができる。
また、前記放熱金属層は、アルミニウムを含み、前記保護金属酸化層は、アルミニウム酸化膜を含むことができる。
また、前記金属層は、銅または銅合金によって形成されることができる。
また、上記目的を解決するために、本発明の他の好適な実施形態による発光ダイオードパッケージの製造方法は、絶縁材質のコア層と、前記絶縁層の一面上に配置された金属層と、前記絶縁層の他面上に配置された放熱金属層と、前記放熱金属層の外面に沿って配置され、前記放熱金属層の酸化物からなる保護金属酸化層とを含むメタル積層板を提供するステップと、前記金属層をパターニングしてＬＥＤ発光ダイオードと電気的に接続されるための回路パターンを形成するステップと、前記回路パターン上に発光ダイオード素子を実装するステップと、を含むことができる。
ここで、前記保護金属酸化層は、前記放熱金属層の表面を陽極酸化（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ)処理して形成することができる。
また、前記放熱金属層は、アルミニウムによって形成し、前記保護金属酸化層は、アルミニウム酸化膜によって形成することができる。
また、前記回路パターンを形成するステップと前記発光ダイオード素子を実装するステップとの間に、前記保護金属酸化層を除去するステップをさらに含むことができる。
また、前記コア層は、放熱フィラーをさらに含むことができる。
本発明によれば、金属層、絶縁層及び放熱金属層を備えたメタル積層板にパッケージ基板を形成することによって、容易な工程で放熱効率に優れた発光ダイオードパッケージを製造することができる。
また、放熱金属層の外部面に保護金属酸化層を設けることによって、回路パターンを形成する工程で使われた化学薬品から該放熱金属層を保護することができる。
また、保護金属酸化層は、放熱金属層の陽極酸化処理により容易に形成することができる。
以下、本発明の好適な実施の形態はメタル積層板及び発光ダィオードパッケージの図面を参考にして詳細に説明する。次に示される各実施の形態は当業者にとって本発明の思想が十分に伝達されることができるようにするために例として挙げられるものである。従って、本発明は以下示している各実施の形態に限定されることなく他の形態で具体化されることができる。そして、図面において、装置の大きさ及び厚さなどは便宜上誇張して表現されることができる。明細書全体に渡って同一の参照符号は同一の構成要素を示している。
図１は、本発明の第１の実施形態によるメタル積層板の断面図である。
図１を参照して、メタル積層板はコア層１１０、金属層１２０、放熱金属層１３０及び保護金属酸化層１４０を含む。
コア層１１０は絶縁材質からなることができる。例えば、コア層１１０はエポキシ系樹脂またはフェノール系樹脂を含むことができる。また、コア層１１０は耐久性の向上のためにガラス繊維をさらに含むことができる。
これに加えて、コア層１１０は放熱フィラー１１１をさらに含むことができる。該放熱フィラー１１１は熱伝導率に優れた熱伝導性材質として、例えば銀、ニッケル、銅、アルミニウム、黒鉛、フェライト及び炭素の中いずれか一つのパウダが挙げられる。これにより、コア層１１０は、金属層１２０からコア層１１０を介して放熱金属層１３０に熱をより効率的に伝達することができる。
金属層１２０は、コア層１１０の一面上に配置されている。金属層１２０は回路パターンを形成するための導電膜である。金属層１２０をなす材質の例としては、銅または銅合金が挙げられる。
放熱金属層１３０は、コア層１１０の他面上に配置されている。放熱金属層１３０は、熱伝導率に優れた材質の金属、例えばアルミニウムから成ることができる。しかし、本発明の実施形態において、放熱金属層１３０の材質に対してこれに限定するのではない。
保護金属酸化層１４０は、放熱金属層１３０の外周面に沿って配置されている。即ち、保護金属酸化層１４０は外部に露出された放熱金属層１３０の表面を覆うように形成されている。保護金属酸化層１４０は金属層１２０のパターニング工程で使われた化学薬品、外部の酸素または水分による放熱金属層１３０の腐食を防止する役割をすることができる。この保護金属酸化層１４０は放熱金属層１３０の酸化物によって形成されることができる。即ち、保護金属酸化層１４０は陽極酸化処理による放熱金属層１３０の表面酸化によって形成されることができる。例えば、放熱金属層１３０がアルミニウムによって形成される場合、保護金属酸化層１４０は酸化アルミニウムによって形成されることができる。これにより、放熱金属層１３０は表面酸化のような容易な工程にて形成されることができる。
従って、本発明の実施形態でのように、発光ダイオードパッケージの回路基板を放熱金属層を備えた基板によって形成することによって、発光ダイオードパッケージの放熱効率を向上させることができる。
また、放熱金属層の表面に保護金属酸化層をさらに設けることによって、回路パターンを形成するための工程で放熱金属層の腐食を防止することができる。
以下、図２を参照して、本発明の第１の実施形態によるメタル積層板から製造された発光ダイオードパッケージを説明することにする。
図２は、本発明の第１の実施形態によるメタル積層板を備えた発光ダイオードパッケージの断面図である。
図２を参照して、発光ダイオードパッケージは、パッケージ基板２００と、該パッケージ基板２００上に実装された発光ダイオード２５０とを含む。
パッケージ基板２００は、絶縁材質のコア層２１０と、該コア層２１０の上面に配置された回路パターン２２０と、コア層２１０の下面に配置された放熱金属層２３０とを含む。
発光ダイオード２５０は、回路パターンと電気的に接続され、パッケージ基板２００にワイヤ２６０のボンディングにより実装される。例えば、発光ダイオード２５０が垂直型発光ダイオードの場合、発光ダイオード２５０の下面は回路パターン２２０と直接的に電気的にボンディングされ、発光ダイオード２５０の上面は、回路パターン２２０とワイヤ２６０のボンディングにより電気的にボンディングされる。しかし、本発明の実施形態において、発光ダイオード２５０の形態に対してこれに限定するのではなく、発光ダイオード２５０はパッケージ基板２００にフリップチップボンディングにより実装されてもよい。
コア層２１０は、回路パターン２２０から放熱金属層２３０に効率的に熱を伝導させるための放熱フィラー２１１をさらに含むことができる。該放熱フィラー２１１は銀、ニッケル、銅、アルミニウム、黒鉛、フェライト及び炭素の中いずれか一つからなる熱伝導性パウダであってもよい。
放熱金属層２３０は、パッケージ基板２００上に実装された発光ダイオード２５０から発生した熱を外部に放出する役割をする。
これにより、発光ダイオード２５０は放熱金属層２３０を備えるパッケージ基板２００に直接的に実装されることによって、外部に効率的に熱を放出することができ、発光ダイオード２５０の寿命を向上させ、信頼性を確保することができる。
これに加えて、放熱金属層２３０の外面に沿って保護金属酸化層２４０が配置され、発光ダイオードパッケージの製造工程時に放熱金属層２３０を保護する役割をする。保護金属酸化層２４０は放熱金属層２３０をなす金属の酸化物によって形成されることができる。これにより、保護金属酸化層２４０は放熱金属層２３０の陽極酸化処理にて容易に製造されることができる。
本発明の実施形態において、発光ダイオードパッケージは保護金属酸化層２４０を備えることと図示及び説明したが、保護金属酸化層２４０は発光ダイオードパッケージの製造完了過程で除去されてもよい。
これに加えて、発光ダイオードパッケージは、発光ダイオード２５０を覆うモールド部２７０をさらに備えることができる。該モールド部２７０は発光ダイオード２５０を外部から保護する役割をする。モールド部２７０は透明樹脂、例えばシリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂及びエポキシモールドコンパウンドによって形成されることができる。これに加えて、モールド部２７０は発光ダイオード２５０から発光した光の波長を変換する蛍光物質をさらに含むことができる。これにより、モールド部２７０は発光ダイオード２５０を保護するだけではなく、波長変換機能も遂行することができる。
従って、本発明の実施形態のように、発光ダイオードパッケージのパッケージ基板を、印刷回路基板から放熱金属層を備えたメタル積層板に代替して形成することによって、発光ダイオードパッケージの厚さ変化または別途の工程追加なしに発光ダイオードから発生した熱を外部に容易に放出することができる。
以下、図３〜図６を参照して、本発明の第１の実施形態によるメタル積層板を用いた発光ダイオードパッケージの製造方法を説明することにする。
図３〜図６は、本発明の第２の実施形態による発光ダイオードパッケージの製造方法を説明するために示した断面図である。
図３を参照して、発光ダイオードパッケージを製造するために、まず、メタル積層板を形成する。
メタル積層板を製造するために、まず絶縁材質からなるコア層２１０を提供する。コア層２１０はエポキシ系樹脂またはフェノール系樹脂を含むことができる。また、コア層２１０は耐久性の向上のためにガラス繊維をさらに含むことができる。また、メタル積層板の放熱効果を向上させるために放熱フィラー２１１をさらに含むことができる。該放熱フィラー２１１を形成する材質の例としては銀、ニッケル、銅、アルミニウム、黒鉛、フェライト及び炭素等が挙げられる。
コア層２１０の両面にそれぞれ金属層２２０ａ及び放熱金属層２３０を積層した後、加熱及び圧着してメタル積層板を形成する。
金属層２２０ａは導電性材質、例えば銅または銅合金によって形成することができる。
また、放熱金属層２３０は他の材質に比べて熱伝導率に優れた材質、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成することができる。
図４を参照して、放熱金属層２３０の外面に沿って保護金属酸化層２４０を形成する。即ち、保護金属酸化層２４０は外部から露出された放熱金属層２３０の表面上に形成される。保護金属酸化層２４０は、金属層２３０のパターニング工程で使われる化学薬品により放熱金属層２３０が腐食するのを防止する役割をする。
保護金属酸化層２４０は、放熱金属層２３０をなす金属の酸化物によって形成されることができる。例えば、放熱金属層２３０がアルミニウムによって形成される場合、保護金属酸化層２４０はアルミニウム酸化物によって形成されることができる。
この時、保護金属酸化層２４０は、放熱金属層２３０を陽極酸化（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）処理して形成されることができる。ここで、陽極酸化法の例としては、硫酸法、フッ酸法、有機酸法などが挙げられる。
これにより、放熱金属層２３０を保護するために別途に保護テープを付着するための工程及び人力を投入しなくてもよいので、工程を縮小して工程費用を減らし、放熱金属層２３０の表面を保護することができる。
図５を参照して、金属層２２０ａをエッチングして回路パターン２２０を形成する。この時、回路パターン２２０を形成する過程で使われた化学薬品から、保護金属酸化層２４０は放熱金属層２３０の表面を保護することができる。
図６を参照して、回路パターン２２０と電気的に接続されるように発光ダイオード２５０を実装する。ここで、発光ダイオード２５０はワイヤ２６０のボンディング法またはフリップチップボンディング法により実装できるが、本発明の実施形態はこれに限定するのではない。
続いて、発光ダイオード２５０を覆うモールド部２７０を形成する。モールド部２７０はシリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂及びエポキシモールドコンパウンドによって形成されることができる。これに加えて、モールド部２７０は発光ダイオード２５０から発生した光を変換させるための蛍光物質をさらに含むことができる。ここで、モールド部２７０を形成する方法の例としては、キャスティングモールド工法、ディスペンシング法、インジェクションモールド法、トランスファモールド法またはピンゲートモールド法等が挙げられ、これらによってモールド部２７０を所望の形状に形成することができる。
これに加えて、保護金属酸化層２４０を湿式工程により除去する工程をさらに行うことができる。
これにより、本発明の実施形態でのように、熱伝導率に優れたメタル積層板にパッケージ基板を形成することによって、発光ダイオードパッケージの放熱効率を向上させ、発光ダイオードパッケージは容易な製造工程を通じて製造されることができる。
また、メタル積層板の放熱金属層の表面に保護金属酸化層を設けることによって、放熱金属層の表面を保護することができ、放熱効率が低下するのを防止することができる。
また、保護金属酸化層は放熱金属層の陽極酸化法で容易に形成することができ、別途の副資材を購入しなくてもよいので、工程費用が増加するのを防止することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１１０、２１０ コア層
１２０、２２０ａ 金属層
１３０、２３０ 放熱金属層
１４０、２４０ 保護金属酸化層
２００ パッケージ基板
２５０ 発光ダイオード
２７０ モールド部
１２０、２２０ａ 金属層
１３０、２３０ 放熱金属層
１４０、２４０ 保護金属酸化層
２００ パッケージ基板
２５０ 発光ダイオード
２７０ モールド部
Claims (4)
- 放熱フィラーを含んでなる、絶縁材質のコア層と、
前記コア層の一面上に配置され、銅または銅合金によって形成された金属層と、
前記コア層の他面上に配置され、アルミニウムを含んでなる放熱金属層と、
前記放熱金属層の露出された下面と両側面に沿って配置され、前記放熱金属層の酸化物からなり、かつアルミニウム酸化膜を含む保護金属酸化層とを含むメタル積層板。 - 放熱フィラーを含んでなる、絶縁材質のコア層を形成するステップと、
前記コア層の一面上に、銅または銅合金によって形成された金属層を形成するステップと、
前記コア層の他面上に、アルミニウムを含んでなる放熱金属層を形成するステップと、
前記放熱金属層の露出された下面と両側面に沿って、前記放熱金属層の酸化物からなり、かつアルミニウム酸化膜を含む保護金属酸化層を形成するステップと、
前記金属層をパターニングし、ＬＥＤ発光ダイオードと電気的に接続されるための回路パターンを形成するステップと、
前記回路パターン上に発光ダイオード素子を実装するステップとを含む発光ダイオードパッケージの製造方法。 - 前記保護金属酸化層は、前記放熱金属層の表面を陽極酸化（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）処理して形成される請求項２に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
- 前記回路パターンを形成するステップと前記発光ダイオード素子を実装するステップとの間に、前記保護金属酸化層を除去するステップをさらに含む請求項２または３に記載の発光ダイオードパッケージの製造方法。
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