KR100679936B1 - 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 매우 얇은 두께를 갖는 백라이트유닛의 광원으로 사용하기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, (a) 세라믹으로 이루어진 제1기재층의 미리 정해진 위치에 다수 개의 단자부와 칩 안착부를 펀칭하고, 펀칭 영역의 외벽과 단자부 및 칩 안착부에 도금막을 형성하는 제1단계; (b) 세라믹과 합성수지가 믹싱된 혼합물로 이루어진 제2기재층의 미리 정해진 위치에 발광다이오드 칩을 각각 수용하기 위한 다수 개의 공동을 형성하고 상기 공동을 둘러싸는 측벽 내주면에 발광다이오드 칩에서 발생된 빛을 반사시키기 위한 반사판을 형성하는 제2단계; (c) 상기 제1기재층과 제2기재층 사이에 세라믹으로 된 절연층을 두고 접합하여 다층 구조의 접합체를 형성하는 제3단계; (d) 상기 접합체를 각각 절단하여 하나의 측면형 발광다이오드 패키지를 형성하는 제4단계를 포함하는 제조방법 및 그에 의해 제조되는 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지를 제공한다.

세라믹, 측면형, 발광다이오드, 패키지

Description

측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법{Ceramic Light Emitted Diode package and Fabricating method thereof}

도 1은 종래 측면형 발광다이오드 패키지의 사시도로서,

(a)는 335 타입 측면형 발광다이오드를 가공한 형태의 사시도

(b)는 020 타입 측면형 발광다이오드를 가공한 형태의 사시도

도 2는 본 발명의 제조방법에 의해 완성된 하나의 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 사시도

도 3a는 본 발명의 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 제조공정에서 사용되는 각 층의 분해상태 사시도

도 3b는 본 발명의 제조공정에 의해 접합된 형태의 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 접합체의 사시도

도 4a는 도 3a에 도시된 제1기재층의 평면도와 일부 확대도

도 4b는 도 3b에 도시된 제2기재층의 평면도와 일부 확대도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 제1기재층 10a : 하부 하우징

11 : 리드부 12 : 칩 안착부

13,14 : 단자부 15 : 도금막

20 : 절연층 30 : 제2기재층

30a : 상부 하우징 32 : 공동

33 : 반사판 34 : 개구부

본 발명은 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 세라믹 기판을 접합하여 초소형화된 측면형 발광다이오드 패키지를 구현함으로써 소형화 및 경량화 추세에 따라 매우 얇은 두께를 갖는 백라이트 유닛의 광원으로 적용 가능하도록 한 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 발광다이오드는 반도체의 P-N 접합구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어를 만들어내고 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 전자부품이다. 즉 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데 전자와 정공이 떨어져 있을 때 보다 작은 에너지가 되므로 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출한다.

이러한 발광다이오드는 저전압으로 고효율의 광을 조사할 수 있으므로 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화기기 등에 사용된다.

특히 정보통신기기의 소형화, 슬림화 추세에 따라 기기의 각종 부품인 저항, 콘덴서, 노이즈 필터 등은 더욱 소형화되고 있으며, 발광다이오드도 표면 실장장비 (Surface Mount Device)를 통해 인쇄회로기판에 직접 실장하기 위하여 표면 실장형으로 만들어지고 있다.

이러한 SMD 방식의 발광다이오드 패키지는 그 사용도에 따라 탑뷰(Top view) 방식과 사이드뷰(Side view) 방식으로 제조된다. 상기 SMD 방식의 발광다이오드 패키지는 주로 휴대폰에 사용되는 액정 디스플레이용 백라이트 유닛으로 사용되고 있는데, 일반적으로 발광다이오드는 정전기 또는 역전압에 취약한 것으로 알려져 있다.

따라서 이러한 발광다이오드의 취약성을 보완하기 위하여 역방향으로 전류가 흐를 수 있는 수단을 제공하고 있으며, 그러한 수단으로 바람직하게는 제너다이오드를 발광다이오드 칩과 병렬로 연결함으로써 정전기에 효율적으로 대응하도록 하고 있다.

즉, 양극과 음극에 발광다이오드 및 제너다이오드를 실장하고, 이 발광다이오드와 제너 다이오드를 금(Au)성분의 와이어 등으로 서로 연결함으로써 병렬구조를 갖도록 한다.

이러한 제너 다이오드는 일명 정전압 다이오드라고도 하며, 반도체 P-N접합다이오드의 하나로서, P-N접합의 항복영역에서 동작 특성이 나타나도록 제작된 다이오드로 주로 정전압용으로 사용된다. 그리고 제너 회복현상을 이용하여 일정 전압을 얻는 소자이며, 실리콘의 P-N접합에서 전류 약 10[mA]로 동작하고 품종에 따라 3-12[V]의 정전압을 얻을 수 있는 다이오드이다.

따라서 발광다이오드에 이러한 제너다이오드를 와이어 등에 의하여 병렬로 연결함으로써 정전기로 인하여 역방향의 전류가 인가되어도 상기 제너다이오드에 의하여 손상을 방지할 수 있다.

그리고 제너 다이오드에 의한 정전기대응구조의 회로는 기판에 직접 실장하거나 리드 프레임을 통하여 실장할 수 있다.

이러한 방식 중 기판에 실장하는 방식은 발광 다이오드와 제너 다이오드를 연결하기 위한 와이어의 본딩 영역이 충분히 확보되므로 공간의 제약을 받지 않고 연결할 수 있다.

그러나, 기판에 실장되는 방식이 아닌 리드 프레임 방식상에 발광다이오드와 제너다이오드를 실장하는 경우에는 리드 프레임의 크기가 작으므로 와이어를 본딩하기 위한 영역이 충분하지 못한 문제점이 있다.

결과적으로 리드 프레임 방식의 발광다이오드 패키지는 공간의 제약으로 인하여 실장공정을 신속하게 진행할 수 없고 공정이 복잡해지는 문제점이 있다.

따라서 종래에는 리드 프레임의 본딩영역을 확장하여 리드 프레임상의 좁은 공간에서도 발광다이오드와 제너다이오드의 실장공정을 용이하게 하는 측면형 발광다이오드 패키지가 개발되었다.

도 1은 종래 측면형 발광다이오드 패키지의 사시도로서, (a)는 335 타입 측면형 발광다이오드를 가공한 형태의 사시도이고, (b)는 020 타입 측면형 발광다이오드를 가공한 형태의 사시도이다. 이러한 종래의 측면형 발광다이오드 패키지는 금속재(LEAD FRAME) 및 합성수지를 사용하여 두 개의 층(1,2)을 접합 가공하고, 패키지를 몰딩한 후 트리밍(TRIMMING) 공정 및 포밍(FORMING) 공정을 걸쳐 단자부 (3,3a,4,4a)를 형성함으로써, 발광다이오드 패키지를 형성할 수 있게 된다.

그러나 이와 같이 구성되는 종래의 측면형 발광다이오드 패키지는 최근의 전자부품의 소형화 및 경량화 추세에 따른 매우 얇은 두께를 갖는 백라이트유닛의 광원으로 제조될 필요에 의해 세라믹을 이용하여 초소형화 할 수 있는 패키지의 구현을 가능게 하는 이 과제로 남아있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전자부품의 소형화 및 경량화 추세에 따른 매우 얇은 두께를 갖는 백라이트유닛의 광원으로 제조될 필요에 의해 세라믹기판을 이용하여 초소형화 할 수 있는 발광다이오드 패키지의 구현을 가능하게 하는 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, (a) 세라믹으로 이루어진 제1기재층의 미리 정해진 위치에 다수 개의 단자부와 칩 안착부를 펀칭하고, 펀칭 영역의 외벽과 단자부 및 칩 안착부에 도금막을 형성하는 제1단계; (b) 세라믹과 합성수지가 믹싱된 혼합물로 이루어진 제2기재층의 미리 정해진 위치에 발광다이오드 칩을 각각 수용하기 위한 다수 개의 공동을 형성하고 상기 공동을 둘러싸는 측벽 내주면에 발광다이오드 칩에서 발생된 빛을 반사시키기 위한 반사판을 형성하는 제2단계; (c) 상기 제1기재층과 제2기재층 사이에 세라믹으로 된 절연층을 두고 접합하여 다층 구조의 접합체를 형성하는 제3단계; (d) 상기 접합체를 각각 절단하여 하나의 측면형 발광다이오드 패키지를 형성하는 제4단계를 포함하는 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 제조방법이다.

상기 본 발명의 특징에 의한 제조방법에서, 제1단계는 제1기재층의 펀칭 영역의 외벽과 단자부 및 칩 안착부에 은 페이스트로 도금막을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2단계는 제2기재층의 공동을 둘러싸는 측벽 몸체의 상/하부 각각에 개구부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 발광다이오드 칩; 미리 정해진 위치에 단자부와 칩 안착부가 펀칭되고, 상기 펀칭 영역의 외벽과 단자부 및 칩 안착부에 도금막을 형성한, 세라믹으로 이루어진 제1기재층; 절연을 위해 상기 제 1기재층의 상부에 접합되는, 세라믹으로 이루어진 절연층; 상기 절연층의 상부에 접합되며, 미리 정해진 위치에 발광다이오드 칩을 수용하기 위한 공동을 형성하고, 상기 공동을 둘러싸는 몸체의 측벽 내주면에 발광다이오드 칩에서 발생된 빛을 반사시키기 위한 반사판을 구비한, 세라믹과 합성수지가 믹싱된 혼합물로 이루어진 제2기재층으로 구성되는 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지이다.

상기 패키지에서, 제1기재층은 상기 펀칭 영역의 외벽과 단자부 및 칩 안착부에 은 페이스트로 형성된 도금막이 구비될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예의 구성 및 그 작용 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제조방법에 의해 완성될 수 있는 하나의 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 사시도로서, 내부에 인쇄회로기판 또는 전극이 형성되고 측면으로 리드부(11)가 형성되는 하부 하우징(10a)과, 상기 하부 하우징의 상측에 접합되며 발광다이오드 칩을 수용할 수 있도록 측면의 길이방향으로 연장된 공동(32)을 형성한 상부 하우징(30a)으로 하나의 측면형 세라직 발광다이오드 패키지가 형성된다. 상기 상부 하우징(30a)과 하부 하우징(10a) 사이에는 세라믹으로 구성되는 절연층(20: 도 3a 참조)이 개재된다. 이러한 상기 상부 하우징(30a)의 공동(32)에는 발광다이오드 칩이 수용되어 발광다이오드 패키지의 개구부 쪽으로 빛을 방출할 수 있게 된다.

도 3a와 도 3b는 본 발명의 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 제조공정에 따른 제1,2기재층 및 절연층의 분해상태 사시도와 접합된 형태의 접합체의 사시도로서, 도 3a에 도시된 바와 같이 인쇄회로기판 또는 전극이 형성되고 베이스 기판의 도전층과 전기적으로 연결될 수 있는 리드부(11)가 형성된 다수의 하부 하우징(10a)이 배열된 제1기재층(10)과, 발광다이오드 칩을 수용하면서 발광다이오드의 방출빛을 예를 들어 백라이트 유닛의 도광판 등으로 안내하기 위한 공동(32)이 형성된 다수의 상부 하우징(30a)이 배열된 제2기재층(30)이 접합되어 도 3b와 같은 발광다이오드 패키지 접합체가 구성되며, 상기 두 기재층 사이에는 세라믹으로 구성되는 절연층(20: 도 3a 참조)이 개재된다. 이러한 상기 제2기재층(30)의 공동(32)에는 발광다이오드 칩이 수용되어 공동(32)의 개구부 쪽으로 빛을 방출할 수 있게 된다.

여기서 상기 제1기재층(10)은 세라믹으로 구성되며, 미리 정해진 위치에 P,N 단자부(13,14)와 칩 안착부(12)가 펀칭된다. 그리고 상기 펀칭 영역의 외벽과 단자부(13,14) 및 칩 안착부(12)에는 금속을 도금하여 도금막(15)을 형성한다.

또한 상기 제 2기재층(30)은 세라믹과 합성수지가 믹싱된 혼합물로 구성되어 상기 절연층(20)의 상부에 접합되며. 미리 정해진 위치에 발광다이오드 칩을 수용하기 위한 공동(32)이 형성된다. 그리고 상기 공동(32)을 둘러싸는 몸체의 측벽 내주면에는 금속을 도금 처리하여 반사판(33)을 형성함으로써, 상기 발광다이오드 칩에서 발생된 빛을 효율적으로 반사시킬 수 있게 한다. 또한 상기 제2기재층(30)은 상기 측면 몸체의 상/하부 각각에 접합체의 절단을 용이하게 하는 개구부(34)를 각각 형성하여 구성한다.

도 4a는 상기 도 3a에 도시된 제1기재층의 평면도와 일부 확대도이고, 도 4b는 도 3b에 도시된 제2기재층의 평면도와 일부 확대도로서, 본 발명에 의한 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지의 제조공정은, 도 4a에 도시된 바와 같이 (a) 제1기재층(10)의 미리 정해진 위치에 다수 개의 P,N 단자부(13,14)와 칩 안착부(12)를 펀칭하고, 펀칭 영역의 외벽과 단자부 및 칩 안착부에 은(Ag) 페이스트로 도금막(15)을 형성하는 제1단계, 도 4b에 도시된 바와 같이 (b) 제2기재층(30)의 미리 정해진 위치에 발광다이오드 칩을 각각 수용하기 위한 다수 개의 공동(32)을 형성하고 상기 공동(32)을 둘러싸는 측벽 내주면에 금속을 도금 처리하여 발광다이오드 칩에서 발생된 빛을 반사시키기 위한 반사판(33)을 형성하는 제2단계, (c) 상기 제1기재층(10)과 제2기재층(30) 사이에 절연층을 두고 접합하여 도 3b와 같은 다층 구조의 접합체를 형성하는 제3단계, (d) 상기 접합체를 각각 원하는 규모로 절단하여 하나의 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지를 형성하는 제4단계를 포함한다.

이러한 구성의 본 발명에 의한 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지의 제조공정에서는, 우선 (a) 세라믹으로 이루어진 제1기재층(10)을 준비하여, 그 기재층의 미리 정해진 위치에 다수 개의 P,N단자부(13,14)와 칩 안착부(12)를 펀칭하고, 펀칭 영역의 외벽과 단자부 및 칩 안착부에 도금막(15)을 형성함과 아울러, (b) 세라믹과 합성수지가 믹싱된 혼합물로 이루어진 제2기재층(30)를 준비하여, 그 기재층의 미리 정해진 위치에 발광다이오드 칩을 각각 수용하기 위한 다수 개의 공동(32)을 형성하고 상기 공동을 둘러싸는 측벽 내주면에 발광다이오드 칩에서 발생된 빛을 반사시키기 위한 반사판(33)을 형성한다. 이때 상기 제1기재층과 제2기재층의 미리 정해진 위치에 대응하는 형상으로 패터닝된, 세라믹으로 이루어진 절연층(20)을 함께 준비단다.

그리고 나서 (c) 상기 제1기재층(10)과 제2기재층(30) 사이에 절연층(20)을 두고 접합하여 도 3b와 같은 다층 구조의 접합체를 형성한 후 (d) 상기 접합체를 각각 절단함으로써, 도 2에 도시된 바와 같은 상부 하우징(30a)과 하부 하우징(10a)으로 구성되는 하나의 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지를 형성할 수 있게 된다.

이상의 본 발명에 의한 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하다. 따라서 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명 의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니므로, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 그와 균등한 범위를 포함하여 판단되어야 한다.

이상의 본 발명에 의하면, 다수의 세라믹 기판을 적층한 후 접합하여 발광다이오드 패키지를 구성하게 되므로, 전자부품의 소형화 및 경량화 추세에 따라 매우 얇은 두께를 갖는 백라이트유닛의 광원을 초소형으로 제조 가능한 세라믹 발광다이오드 패키지의 구현을 가능하게 하는 이점이 있다.

Claims (5)

1. (a) 세라믹으로 이루어진 제1기재층의 미리 정해진 위치에 다수 개의 단자부와 칩 안착부를 펀칭하고, 펀칭 영역의 외벽과 단자부 및 칩 안착부에 도금막을 형성하는 제1단계;

   (b) 세라믹과 합성수지가 믹싱된 혼합물로 이루어진 제2기재층의 미리 정해진 위치에 발광다이오드 칩을 각각 수용하기 위한 다수 개의 공동을 형성하고 상기 공동을 둘러싸는 측벽 내주면에 발광다이오드 칩에서 발생된 빛을 반사시키기 위한 반사판을 형성하는 제2단계;

   (c) 상기 제1기재층과 제2기재층 사이에 세라믹으로 된 절연층을 두고 접합하여 다층 구조의 접합체를 형성하는 제3단계;

   (d) 상기 접합체를 각각 절단하여 하나의 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지를 형성하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계는,

   상기 제1기재층의 펀칭 영역의 외벽과 단자부 및 칩 안착부에 은 페이스트로 도금막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2단계는,

   (b) 상기 제2기재층의 공동을 둘러싸는 측벽 몸체의 상/하부 각각에, 접합체의 절단을 용이하게 하는 개구부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지 제조방법.
4. 발광다이오드 칩;

   미리 정해진 위치에 단자부와 칩 안착부가 펀칭되고, 상기 펀칭 영역의 외벽과 단자부 및 칩 안착부에 도금막을 형성한, 세라믹으로 이루어진 제1기재층;

   절연을 위해 상기 제 1기재층의 상부에 접합되는, 세라믹으로 이루어진 절연층;

   상기 절연층의 상부에 접합되며, 미리 정해진 위치에 발광다이오드 칩을 수용하기 위한 공동을 형성하고, 상기 공동을 둘러싸는 몸체의 측벽 내주면에 발광다이오드 칩에서 발생된 빛을 반사시키기 위한 반사판을 구비한, 세라믹과 합성수지가 믹싱된 혼합물로 이루어진 제2기재층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1기재층은,

   상기 펀칭 영역의 외벽과 단자부 및 칩 안착부에 은 페이스트로 형성된 도금막이 구비된 것을 특징으로 하는 측면형 세라믹 발광다이오드 패키지.

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