KR100923784B1

KR100923784B1 - 방열 특성이 우수한 금속 회로 기판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100923784B1
Application number: KR1020070129167A
Authority: KR
Inventors: 성재복; 김창원; 임경호
Original assignee: 세종메탈 주식회사
Priority date: 2007-12-12
Filing date: 2007-12-12
Publication date: 2009-10-27
Also published as: KR20090062070A

Abstract

본 발명은, 방열성과 온도 신뢰성이 중요한 BLU용 LED, 조명용 LED 또는 하이 파워 소자와 같은 발열 부품을 사용하는 회로 기판의 방열 특성을 향상시키기 위하여, 회로기판의 하부 금속에 직접 발열 부품을 실장하거나 방열성이 우수한 매개체를 통하여 실장하기 위한 방법에 관한 것으로, 상부 금속과, 절연층으로 사용되는 본딩시트를 동시 또는 별도로 부품 실장 공간 모양을 적층 전에 미리 가공하여 형성하고, 적층 및 라미네이션을 하여 기판을 형성한 다음 노출된 하부 금속 표면에 부품을 실장하는 방법, 노출된 하부 금속 표면에 방열성이 우수한 페이스트, 솔더, 금속 범프 등을 충진 또는 형성하고 부품을 실장하는 방법, 상기 방법들을 이용하여 다층 기판을 형성하는 방법, 리플렉터를 형성시켜 광효율을 높이는 방법 및 하부 금속의 적층 전 또는 후의 표면처리를 통한 접착력, 도금특성 및 광반사율을 높이는 방법들을 이용하여, 부품의 발생 열을 하단의 금속 기판 또는 방열 기구로 직접 전달이 가능하게 함으로써 부품의 방열성과 온도 신뢰성 및 광효율을 높일 수 있다.

LED, 파워 소자, 발열 부품, 본딩시트, 절연층, 금속기판, 금속회로기판, 방열, 리플렉터, 다층 금속회로기판

Description

방열 특성이 우수한 금속 회로 기판 및 그 제조 방법{METAL BASE CIRCUIT BOARD SUPERIOR IN HEAT DISSIPATION PROPERTY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 LED 및 파워(power) 소자 등의 발열 부품을 금속회로기판의 하부 금속 부분에 직접 실장하는 방법과 실장한 금속회로기판에 관한 것이다.

프린트 배선판에 LED 및 파워 소자 등의 발열 부품을 부착하는 경우, 종래에는 프린트 배선판의 표면 또는 이면에 배선을 실시하고 LED 소자를 접속하는 방법이 이용되어 왔다.

또한, 상부 금속, 절연층, 하부 금속으로 이루어진 기판을 이용하여 상부 금속을 에칭 또는 식각으로 제거하고, 절연층을 레이저나 물리적 가공을 통해 제거한 다음 하부 금속에 LED나 파워 소자를 실장하는 방법과, 노출된 금속, 또는 회로가 포함된 부분을 프레스 가공 등을 통하여 오목부를 형성하여 실장하는 방식이 고려되어 왔으나, 이러한 방식들은 공정이 번거롭고, 공정비가 비싼 단점이 있으며, 회로의 신뢰성 문제가 야기되고, 절연층 제거에 있어서 그 크기나 모양의 제약이 있는 단점이 있다.

일례로, 도 1은 하부 금속(110)에 파워 소자나 LED 등의 발열 부품(300, 이하 부품이라고 칭함)을 직접 실장하는 종래의 방식으로, 상부 금속(100)과 본딩시트(200) 및 하부 금속을 적층(도 1의 a) 및 라미네이션(도 1의 b)한 다음 부품 실장 공간(400) 모양을 형성하기 위해 상부 금속을 에칭(도 1의 c)하고, 절연층을 레이저나 드릴 등의 방법으로 제거(도 1의 d)하여 부품 실장 공간을 형성하고 노출된 하부 금속에 부품을 실장(도 1의 e와 f)하는 방법을 단계별로 나타낸 도면이다.

종래의 실장 방식들은, 전술한 바와 같은 단점 이외에도, 실장되는 부품이 LED일 경우 부품의 위치가 낮아서 리플렉터 형성 및 부착에 제약이 있으며, 부품 주변의 프레스를 통한 리플렉터 형성의 경우, 리플렉터 크기 및 효율에 대한 제한과 회로 신뢰성의 문제점이 제기되어 왔다.

본 발명의 목적은, 금속 방열기판의 금속 기판(substrate)에 직접 부품을 탑재하고, 상기의 문제점을 해결하여, 부품의 실장밀도를 올려 소형화를 용이하게 하고, 방열 효과 및 광 효율을 증대시켜 부품의 휘도와 수명 등을 향상시킨 금속회로기판의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 상기의 금속회로기판의 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 기판 및 모듈을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점과 특성들은 하기에 기술되어 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 상세히 설명되어 있다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들과 제조 방식들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조 방법은, 하부 금속에 직접 부품을 실장하여 방열 특성을 극대화 하기 위해, 기존에 제시된 방식인, 기판 적층 후 부품 실장 공간을 형성하는 방식과 다르게, 먼저 상부 금속, 본딩시트 등을 동시 또는 별도로 부품 실장 공간 모양을 가공하여 형성하고, 상부 금속, 본딩시트 및 하부 금속을 적층 및 라미네이션 하여 기판을 형성하고, 노출된 하부 금속 표면에 부품을 실장하는 방법, 형성된 실장 공간에 페이스트(paste)나 솔더 또는 금속 범프를 충진 또는 형성하고 부품을 실장하는 방법, 상기 방법을 이용하여 다층 기판을 형성하는 방법, 금속 리플렉터를 형성시켜 광효율을 높이는 방법 및 하 부 금속의 적층 전 또는 후의 표면처리를 통한 접착력, 도금특성 및 광반사율을 높이는 방법, 페이스트, 솔더, 금속 범프 등을 형성시키는 과정에서 그 높이를 기판의 회로 부분보다 높게 하여 부품의 실장 높이를 조절함으로써, 우수한 방열 특성을 가지면서도, 적층된 리플렉터 또는 부착된 리플렉터를 이용하여 광 반사 효율을 용이하게 높일 수 있는 방법 등을 포함한다.

상기 기판 적층 단계에 있어서 사용되는 본딩시트는 흐름성이 낮거나 거의 없는 반경화 상태의 본딩시트를 사용하여 제조하는 것이 바람직하며, 일반 본딩 시트를 사용할 경우 부품 실장 공간에 흘러나온 절연층을 레이저, 드릴, 펀칭 등의 물리적, 기계적 및 화학적 방법으로 제거하는 방식을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 기판 적층 단계에 있어서 상부 금속과 본딩시트는 미리 반경화 상태로 적층된 일체화된 상태의 결합체를 사용할 수 있으며, 이 결합체에 부품 실장 공간 모양을 미리 가공하고, 하부 금속과 적층하여 기판을 형성시키는 방법을 포함한다.

상기 기판 제조에 사용되는 상부 또는 하부 금속은 Al, Fe, Cu, Ni 등의 금속들 또는 그 합금들을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 기판 제조에 사용되는 금속은 상기 금속들을 사용할 수 있으며, 적층 단계 이전에 상부 또는 하부 금속 표면에 미리 Ni, Ag, Au, Pd, Sn 등의 금속 또는 활성화 용액을 이용한 복합적 표면처리 또는 도금이나, 크로메이팅 처리, 아노다이징 처리 등을 하여 도금 접착력 및 부품 본딩 특성, 도금 특성, 광 반사율 등의 광학적 특성을 향상시키는 방법과, 부품 실장 공간 형성이 끝나고 노출된 하부 금속 표면에 상기 기술한 표면처리 및 도금과 같은 표면 활성화 및 광학적 특성 향상 처리를 하는 방법을 포함한다.

상기 기판 제조 과정에서 가공되는 부품 실장 부분의 공간은, 부품이 실장 될 면적보다 크게 형성하는 것이 바람직하며, 그 모양은 원형, 타원형, 다각형 등의 다양한 임의의 모양으로 형성 가능하고, 부품의 실장을 연속적으로 배열 또는 다수 개를 한 기판에 실장하는 경우, 절연층과 상부 금속이 제거되는 부분을 연속적으로 직선 또는 곡선의 형태로 가공하여, 다양한 모양으로 부품들이 실장 되도록 배열할 수 있는 방법을 포함한다.

단면 또는 다층 기판의 하부 금속이 노출된 오목부위에 절연층 높이 또는 그 이상의 높이 등의 적정 두께로 열전도성이 우수한 충진재, 금속 범프 등을 충진 또는 도금하는 경우, 하기 실시예에 기술한 충진 방식 및 제조 방식을 포함한다. 충진재는 열전도성 금속 필러 또는 세라믹 필러가 충진된 페이스트이거나 솔더일 수 있다.

전기 전도성이 있는 페이스트, 솔더, 금속 범프 등을 형성하는 경우에, 회로와의 절연성을 유지하기 위하여 페이스트, 솔더 및 범프 주위의 상부 금속층을 일정부분 제거하는 방식, 절연층보다 상부 금속의 제거 부위를 크게 하는 방식, 또는 감광성 잉크를 사용하여 충진 또는 도금될 공간을 형성한 다음 충진 및 도금하고, 잉크를 박리하는 방식, 충진 및 도금 후 회로와의 연결 부분을 에칭을 통하여 제거하는 방식을 포함한다.

또한 전기 전도성이 있는 페이스트, 솔더, 금속 범프 등을 형성할 경우, 하부 금속과의 전기적 도통이 필요한 경우는 충진재나 범프를 회로와 연결되도록 하 여, 하부 금속과 부품의 일정 단자가 서로 도통되게 함으로써, 하부 금속을 회로로 이용하는 방법을 포함한다.

본 발명에서 사용하는 방식을 사용하여 1차 상부 금속 위에 2차 또는 그 이상의 상부 금속을 추가 적층하는 방법을 사용하고, 와이어본딩, 리드프레임의 접속 위치에 따라 적절한 회로 구성을 용이하게 하며, 다층 구조를 이루어 회로의 집적도를 높이는 방법을 포함한다.

본 발명에 사용되는 리플렉터는 본 발명의 본딩시트를 이용하여, 초기 적층 단계 이전에 리플렉터 형상을 가공한 다음 적층하거나, 초기 적층 단계 후 부품 실장 공간 모양을 형성한 다음 적층할 수 있으며, 리플렉터는 회로로도 사용될 수 있다. 리플렉터의 재질은 금속, 수지, 유기 및 무기재료 등을 사용할 수 있으며, 이들 재료에 반사율이 높거나, 난반사 특성을 갖는 다양한 제품 요구조건에 부합하는 광학적, 물리적, 기계적 특성 향상을 위한 표면 코팅 및 접착 처리를 할 수 있다. 또한 기판과 리플렉터 접합의 다른 방법으로 접착력이 있는 테이프나, 접착제와 같은 접착성 물질을 사용하여 체결하거나, 나사 체결, 용접, 납땜 등과 같은 물리적 또는 화학적 체결을 통해 접합할 수 있는 방법을 포함한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 또는 파워 소자 실장 방법에서는 금속 기판의 1개소 이상의 표면에 직접적으로 부품을 탑재하여 방열을 촉진하고, 휘도와 수명 및 제반 특성을 향상시킬 수 있다.

미리 가공된 상부 금속 및 본딩시트를 사용하여 적층 및 라미네이션 할 수 있으므로, 공정을 단순화 할 수 있고, 공정 비용을 절감할 수 있으며, 양산 공정 적용이 쉽다.

또한, 흐름성이 낮거나 거의 없는 본딩시트를 사용함으로써 다층 기판을 제작함에 있어서 하부 금속에 직접 부품을 실장하는 것이 용이해졌고, 리플렉터도 적층 및 라미네이션 과정에서 일체형으로 제작 가능하다.

미리 가공된 상부 금속 및 본딩시트를 사용하기 때문에 부품 실장 공간의 면적 제한이 거의 없고, 다양한 모양의 부품 실장 공간을 임의로 구현할 수 있으며, 다수 개의 부품을 연속적으로 임의의 모양으로 분포시킬 수 있게 함으로써, 효율적인 부품의 분포를 가능하게 하고, LED의 경우 효과적인 광학적 특성을 제어할 수 있다.

부품 실장 공간의 하부 금속 상에 충진물이나 도금 범프를 형성시킴으로써 기존의 직접 실장 방식에 방열 특성은 비슷하거나 월등하면서도 부품의 높이를 임의대로 조절이 가능하여, 리플렉터의 설계 및 설치가 자유롭고, 효율적으로 설치 가능할 수 있다.

기존의 금속 기판에서 다층 기판을 형성할 때 필요한 도통 홀 등의 공정 비용 상승 및 제작 공정의 어려움으로 불량 요인 및 수율 저하를 일으키는 문제점이 있었으나, 도 8에서 나타낸 바와 같이 다층 기판을 와이어 본딩, 리드프레임 접속 위치에 따라 효율적으로 회로 연결을 하게 됨으로써 도통홀이 필요 없거나 그 수를 획기적으로 줄일 수 있다.

본 발명을 통한 방열기판 및 모듈 기판을 제조함에 있어서 LED 등과 같은 발 광 소자를 사용할 경우 캡 또는 렌즈의 설치 및 구성을 다양하게 이룰 수 있다. 예를 들면, 부품 실장 및 회로 연결 공정 후 캡 또는 렌즈를 기판의 오목부위에 별도의 지지체 또는 기구물이 없이 직접 설치할 수 있고, 수지 등을 별도의 기구물이나 지지체 없이 기판의 오목 부위를 기준으로 봉입할 수 있으며, 2차 이상의 상부 금속은 부품에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있다. 또한 캡, 렌즈 설치 및 수지 봉입을 함에 있어서 기판에 직접 작업이 가능하고, 그 높이는 임의대로 조정할 수 있으며, 필요할 경우 기판의 높이보다 낮거나 비슷하게 설치 및 봉입하여 최종 기판이나 모듈의 두께를 최소화 할 수 있다.

하부 금속 표면 처리는 미리 제거된 절연층에 의하여 표면 손상 없이 기판 적층 공정에서 표면 상태를 유지할 수 있기 때문에, 부품 실장 과정에서 그 표면처리에 의한 접착력, 반사율 등의 우수한 표면 특성을 나타낼 수 있고 하지 도금 특성을 유지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

설명에 앞서, 본 명세서 및 청구범위 등에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되어지면 안되고, 본 발명의 기술적 특성에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 하며, 따라서, 본 발명 및 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성들은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이 들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 하며, 본 명세서에 기술한 실시 형태는 예시적인 것일 뿐 제한적인 의미를 갖지는 않으며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위에 기재된 사항 및 이로부터 파악될 수 있는 모든 변형 실시 형태를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

[실시예 1]

도 2는 본 발명에 따라 LED를 하부 금속(110)에 직접 실장한 금속회로기판의 제조방법에 대한 실시예를 나타내며, (a) 내지 (e)는 금속회로기판의 측면도이고, (f) 내지 (h)는 평면도이다.

본 실시예에 의한 금속회로기판 제조방법은,

1) 흐름성이 낮거나 거의 없는 반경화 상태의 본딩시트(210)에 부품 실장 공간 모양을 펀칭(punching), 라우팅(routing), 커팅(cutting), 레이저 등의 기계적, 물리적, 화학적 방법으로 미리 가공하여 형성하는 단계(도 2의 a)와,

2) 상부 금속(100)과 가공된 본딩시트 및 하부 금속(110)을 적층 및 라미네이션하여 기판을 형성시키는 단계(도 2의 b)와,

3) 상부 금속을 에칭, 식각, 드릴 등을 하여 부품 실장 공간(400)을 형성하는 단계(도 2의 c)와,

4) 노출된 하부 금속에 부품을 직접 실장 및 회로 연결하는 단계(도 2의 d, e)를 포함한다.

실장 공간(400)을 형성함에 있어서, 상부 금속(100)의 부품 실장 부분의 제거되는 넓이는 절연층 제거 넓이와 같거나 더 큰 넓이로 가공할 수 있다(후술할 도 6의 a-1 참조).

부품 실장은 칩 본더, 솔더링, 납땜, 스팟 용접, 방열패드 또는 방열 테이프, 방열 페이스트 등의 점착 물질 및 기타 접합 방법을 이용할 수 있다.

부품 실장 후 회로 연결은 부품의 형태 및 특성에 따라 다르며, 와이어 본딩, 리드프레임, 솔더링, 스팟 용접, 납땜 등의 방법을 사용한다.

부품 실장 공간은 도 2의 (f)와 (g)에 각각 원형과 사각형으로 예시되어 있으나, 타원형, 다각형 등의 임의의 형상으로 가공이 가능하다.

또한, 부품의 연속 배열의 경우에, 도 2의 (h)에 예시되어 있는 바와 같이 직선의 연속적인 공간을 형성하거나, 곡선형의 연속 공간을 형성할 수도 있다.

일반적인 본딩시트를 사용할 경우, 적층 및 라미네이션 후 부품 실장 공간에 흘러나온 절연물질은 레이저 가공, 드릴 등의 기계적, 물리적, 화학적 방법으로 제거한다.

[실시예 2]

도 3에 도시된 실시예에 의한 금속회로기판 제조방법은,

1) 상부 금속(100)과 흐름성이 낮거나 거의 없는 반경화 상태의 본딩시트(210)를 별도 또는 동시에 부품 실장 공간(400) 모양을 가공하여 형성하는 단계(도 3의 a)와,

2) 가공된 상부 금속과 본딩시트를 하부 금속(110)과 적층 및 라미네이션하여 기판을 형성시키는 단계(도 3의 b)와,

3) 노출된 하부 금속에 부품을 직접 실장 및 회로 연결하는 단계(도 3의 c, d)를 포함한다.

본 실시예에서는 별도의 상부 금속 제거 공정은 필요하지 않으며, 기타 제조 공정은 실시예 1에 따른다.

[실시예 3]

도 4에 도시된 실시예에 의한 금속회로기판 제조방법은,

1) 미리 반경화 상태로 적층된 일체화된 상부 금속과 본딩시트(500)를 이용하여 부품 실장 공간(400) 모양을 미리 가공하여 형성하는 단계(도 4의 a, b)와,

2) 가공된 일체화된 상부 금속과 본딩시트(500)를 하부 금속(110)과 적층 및 라미네이션하여 기판을 형성시키는 단계(도 4의 c)와,

3) 노출된 하부 금속에 부품을 직접 실장 및 회로 연결하는 단계(도 4의 d, e)를 포함한다.

본 실시예에서도 별도의 상부 금속 제거 공정은 필요하지 않으며, 기타 제조 공정 및 방법은 실시예 1에 따른다.

[실시예 4]

도 5에 도시된 실시예에 의한 금속회로기판 제조방법은,

1) 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 중에서 선택적으로 1), 2), 3)의 단계를 진행하여, 부품 실장 공간(400)이 형성된 기판을 준비하는 단계(도 5의 a)와,

2) 하부 금속이 노출된 부품 실장 공간(400)에 전기전도성은 없고 열전도성이 우수한 페이스트(600)를 충진하는 단계(도 5의 b)와,

3) 부품을 페이스트(600) 위에 실장 및 회로 연결하는 단계(도 5의 c)를 포 함한다.

충진 높이는 임의대로 조정할 수 있으며, 기타 제조 공정 및 방법은 실시예 1에 따른다.

[실시예 5]

도 6은 충진재로서 도전성인 페이스트(610)나 솔더(610) 등을 사용할 경우에, 충진재와 회로를 절연시키기 위한 구체적인 실시예를 나타내며, (a) 내지 (c)는 기존 부품 실장 공간(400)을 그대로 사용하고 주변의 상부 금속 제거 부분을 통해 절연시키는 방법(실시예 5)이고, (a-1) 다시 (c-1)은 부품 실장 공간(400)을 형성할 때 절연층(210)과 상부 금속(100)의 면적에 차이를 주는 방법(실시예 6)이고, (a-2) 내지 (c-2)는 감광성 잉크(700)를 도포하여 충진될 공간을 형성한 다음 솔더 또는 페이스트를 충진하고 잉크를 박리한 다음 부품을 실장하는 방법(실시예 7)를 나타낸다.

실시예 5에 의한 금속회로기판 제조방법은,

1) 실시예 1, 실시예 2. 실시예 3 중에서 선택적으로 1), 2), 3)의 단계를 진행하여, 부품 실장 공간(400)이 형성된 기판을 준비하는 단계(도 6의 a)와,

2) 에칭, 식각, 드릴을 통하여 부품 실장 공간 주변의 상부 금속(100)을 제거하는 단계(도 6의 a)와,

3) 페이스트나 솔더를 충진하는 단계(도 6의 b)와,

4) 부품을 충진 물질 위에 실장 및 회로 연결하는 단계(도 6의 c)를 포함한다.

부품 실장 공간(400)을 형성하기 위하여, 제3 실시예의 1) 내지 3)의 단계를 채용하는 경우에는, 일체화된 상부 금속과 본딩시트를 하부 금속에 적층하기 전에 미리 가공하여 제거할 수도 있다.

도전성 페이스트나 솔더의 충진 높이는 임의대로 조정할 수 있으며, 기타 제조 공정 및 방법은 실시예 1에 따른다.

[실시예 6]

도 6의 (a-1) 내지 (c-1)에 도시된 실시예는 충진 물질이 도전성인 페이스트(610), 솔더(610) 등을 사용하여 충진할 경우 다른 적용 예이다.

본 실시예에 의한 금속회로기판 제조방법은,

1) 적층 및 라미네이션 공정 전에 상부 금속 제거 넓이를 절연층의 제거 넓이보다 크게 가공하여 형성시키는 단계(도 6의 a-1)와,

2) 가공된 상부 금속과 본딩시트를 하부 금속(110)과 적층 및 라미네이션하여 기판을 형성시키는 단계(도 6의 a-1)와,

3) 페이스트나 솔더를 절연층 넓이 또는 금속 면적보다는 작은 넓이로 충진하는 단계(도 6의 b-1)와,

4) 부품을 충진 물질 위에 실장 및 회로 연결하는 단계(도 6의 c-1)를 포함한다.

본 실시예에서는, 실시예 5에서와 같은 별도의 상부 금속 제거 공정은 필요하지 않다.

도전성 페이스트나 솔더의 충진 높이는 임의대로 조정할 수 있으며, 기타 제 조 공정 및 방법은 실시예 1에 따른다.

[실시예 7]

도 6의 (a-2) 내지 (c-2)에 도시된 실시예는, 충진 물질이 도전성인 페이스트, 솔더 등을 사용하여 충진할 경우 또 다른 적용 예이다.

본 실시예에 의한 금속회로기판 제조방법은,

1) 실시예 1, 실시예 2. 실시예 3 중에서 선택적으로 1), 2), 3)의 단계를 진행하여, 부품 실장 공간(400)이 형성된 기판을 준비하는 단계(도 6의 a-2)와,

2) 형성된 기판에 감광성 잉크(700)를 도포하는 단계(도 6의 a-2)와,

3) 도포된 감광성 잉크(700)의 부품 실장 위치를 선택적으로 경화시켜 제거하는 단계(도 6의 a-2)와,

4) 3)단계에 의해 형성된 부품 실장 공간에 도전성 페이스트나 솔더를 도포하는 단계(도 6의 b-2)와,

5) 남은 감광성 잉크를 박리시키는 단계(도 6의 c-2)와,

6) 부품을 충진 물질 위에 실장 및 회로 연결하는 단계(도 6의 c-2)를 포함한다.

[실시예 8]

도 7은, 부품 실장 공간(400)에 솔더나 페이스트를 충전하는 방식 대신에, 도 6의 세 가지 방법과 유사한 방식으로 감광성 잉크 또는 필름(700)을 사용하여 패턴을 형성하고, 전해 또는 무전해 도금을 통한 금속 범프(620)를 형성한 다음, 범위 위에 부품을 실장할 수 있음을 나타내는 도면이다.

도 7의 (a) 내지 (c)에서는 실시예 5의 공정을, 도 7의 (a-1) 내지 (c-1)에서는 실시예 6의 공정을, 도 7의 (a-2) 내지 (c-2)에서는 실시예 7의 공정을 적용하며, 차이점은 도금 과정에서 회로의 보호를 위해 노출되는 금속 부분을 감광성 잉크나 보호필름(700) 등으로 보호시키는 공정을 실시한다.

도금 범프의 높이는 임의대로 조정할 수 있으며, 기타 제조 공정 및 방법은 실시예 1에 따른다.

[실시예 9]

도 8은 도 2 ~ 도 7의 방식을 이용하여 부품을 하부 금속에 직접 실장이 가능한 다층 기판을 구현하는 것으로 리드 프레임 연결이나 와이어 본딩의 위치에 따라 회로의 효율성을 높일 수 있는 실시예의 여러 가지 구현 방식을 나타낸다.

본 실시예에 의한 금속회로기판의 제조방법은,

1) 실시예 1~8을 적용하여 다층 기판을 형성하는 단계와,

2) 실시예 1~8을 적용하여 하부 금속(110)에 직접 부품을 실장하거나, 충진재 또는 도금 범프(620) 위에 부품을 실장하고, 회로를 연결하는 단계를 포함한다.

도 8에 예시되어 있는 바와 같이, 상부 금속을 2층화할 수 있을 뿐만 아니라, 상부 금속을 추가하여 3층 이상으로 다층화할 수도 있다.

회로의 연결은 회로 구성에 따라 1차 상부 금속(100), 2차 상부 금속(120) 또는 그 이상의 상부 금속에 선택적으로 연결할 수 있다.

기타 제조 공정 및 방법은 실시예 1에 따른다.

[실시예 10]

도 9는 도 2 ~ 도 8의 금속회로기판에 LED의 광효율을 높이기 위해 미리 가공된 리플렉터(반사판, 반사기구)(130)를 적층 방식 또는 부착 방식을 이용하여 형성한 실시예의 여러 가지 구현 방식을 나타낸다.

본 실시예에 의한 금속회로기판 제조방법은,

1) 실시예 1~9를 적용하여 단면 또는 다층 기판을 형성하는 단계와,

2) 기판 위에 리플렉터(130)를 본딩시트(210)를 이용하여 적층 및 라미네이션 하거나, 접착 방식을 이용하여 부착하는 단계와,

3) 실시예 1~9을 적용하여, 하부 금속에 직접 부품을 실장하거나, 충진재 또는 도금 범프(620) 위에 부품을 실장하고, 회로를 연결하는 단계를 포함한다.

리플렉터의 부착은 부품 실장 후 접착 방식을 이용하여 할 수 있다.

기타 제조 공정 및 방법은 실시예 1에 따른다.

[실시예 11]

도 10은, 도 5 ~ 도 8의 방식의 단면 또는 다층 기판에 충진재 또는 도금 범프(620)를 형성하는 데 있어서, 리플렉터(130)의 설계 및 설치가 자유롭고, 효율적으로 설치 가능할 수 있도록 하기 위한 실시예의 여러 구현 방식을 나타낸다.

본 실시예에 의한 금속회로기판 제조방법은,

1) 실시예 4~10를 적용하여 단면 또는 다층 기판을 형성하는 단계와,

2) 실시예 4~10을 적용하여 충진 높이 또는 도금 높이를 회로부보다 높게 하 거나 적절하게 조절하여, 그 위에 부품을 실장하고, 회로를 연결하는 단계와,

3) 리플렉터를 본딩시트와 함께 적층 및 라미네이션 하거나, 점착 물질을 이용하여 점착하는 단계와,

4) 충진재 또는 도금 범프(620) 위에 부품을 실장하고, 회로를 연결하는 단계를 포함한다.

도 10의 (a)는 적층 및 라미네이션 과정을 통한 리플렉터의 부착을 나타내고, 도 10의 (b)는 점착 물질 또는 체결 방식 등을 이용한 부착을 나타낸다.

리플렉터의 부착은 부품 실장 후 접착 방식을 이용하여 할 수도 있다.

기타 제조 공정 및 방법은 실시예 4~10을 따른다.

[실시예 12]

상기 실시예 들을 통한 방열기판 및 모듈 기판을 제조함에 있어서 LED 등과 같은 발광 소자를 사용할 경우 캡 또는 렌즈의 설치 및 구성을 다양하게 이룰 수 있다.

상기 실시예들의 최종 공정 후 그림들은 캡, 렌즈를 기판에 직접 설치할 수 있고, 수지 등을 별도의 기구물이나 지지체 없이 기판의 오목 부위를 기준으로 봉입할 수 있다.

도 11의 (a)와 (b)는 부품 실장 공간의 기판 오목 부분을 기준으로 수지를 봉입하는 것을 보이고 있으며, 이때 오목 부위 안쪽에 별도 제작된 렌즈를 삽입할 수 있다.

도 11의 (c)와 (d)는 리플렉터 형성 후 수지를 봉입하는 방법을 나타낸다.

도 11의 (e)와 (f)는 2차 이상의 상부 금속의 가공된 부위에 캡 또는 렌즈를 직접 삽입하는 방법을 나타내며, 수지를 봉입할 수도 있다. 또한 2차 이상의 상부 금속은 부품에서 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있다.

도 1은 하부 금속에 power 소자나 LED 등의 발열 부품을 직접 실장하는 종래 방식의 일례를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 금속회로기판 제조방법의 실시예 1을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 금속회로기판 제조방법의 실시예 2를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 금속회로기판 제조방법의 실시예 3을 나타내는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 금속회로기판 제조방법의 실시예 4를 나타내는 도면.

도 6의 본 발명에 따른 금속회로기판 제조방법의 실시예 5 내지 실시예 7을 나타내는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 금속회로기판 제조방법의 실시예 8을 나타내는 도면.

도 8은 본 발명에 따른 금속회로기판 제조방법의 실시예 9를 나타내는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 금속회로기판 제조방법의 실시예 10을 나타내는 도면.

도 10은 본 발명에 따른 금속회로기판 제조방법의 실시예 11을 나타내는 도면.

도 11은 본 발명에 따른 금속회로기판 제조방법의 실시예 12를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 1차 상부 금속

110: 하부 금속

120: 2차 상부 금속

130: 리플렉터(반사판 또는 반사기구)

140: 솔더링, Au, Au/Ag, Au/Ni 등으로 구성된 전극 단자부

200: 일반 본딩시트

210: 흐름성이 낮거나 거의 없는 본딩시트

300: 부품(파워 소자 또는 LED 등의 발열 소자 및 방열이 필요한 소자)

310: 소자의 리드 또는 회로 연결용 와이어

320: 캡(유리 또는 수지), 렌즈 수지 봉입, 리플렉터 일체형 렌즈 또는 캡

400: 부품 실장 공간

500: 상부 금속과 일체화된 반경화 본딩시트

600: 열전도성 페이스트

610: 열 및 전기 전도성 페이스트 또는 솔더

620: 금속 범프(Cu, Ni, Al, Fe, Au, Ag, Pd, Sn, Pb 등의 금속 또는 그 합금)

700: 감광성 잉크 또는 필름

Claims

본딩시트를 사이에 두고 상하에 각각 상부 금속과 하부 금속이 적층된 구조를 갖는 금속회로기판을 제조하는 방법에 있어서,

부품 실장 공간을 미리 가공한 반경화 상태의 본딩시트를 준비하는 단계와;

하부 금속, 상기 본딩시트 및 상부 금속을 순차적으로 적층하는 단계와;

상기 상부 금속에 상기 부품 실장 공간을 가공하는 단계; 및

상기 부품 실장 공간에 부품을 실장하는 단계;를 포함하며,

상기 부품 실장 공간을 형성하기 위하여 상기 상부 금속으로부터 제거하는 면적은, 상기 본딩시트로부터 제거하는 면적과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
본딩시트를 사이에 두고 상하에 각각 상부 금속과 하부 금속이 적층된 구조를 갖는 금속회로기판을 제조하는 방법에 있어서,

부품 실장 공간을 미리 가공한 상부 금속과 반경화 상태의 본딩시트를 준비하는 단계와;

하부 금속, 상기 본딩시트 및 상기 상부 금속을 순차적으로 적층하는 단계; 및

상기 부품 실장 공간에 부품을 실장하는 단계;를 포함하며,

상기 부품 실장 공간을 형성하기 위하여 상기 상부 금속으로부터 제거하는 면적은, 상기 본딩시트로부터 제거하는 면적과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
본딩시트를 사이에 두고 상하에 각각 상부 금속과 하부 금속이 적층된 구조를 갖는 금속회로기판을 제조하는 방법에 있어서,

상부 금속과 일체화된 반경화 상태의 본딩시트를 준비하는 단계와;

상기 본딩시트와 상부 금속에 미리 부품 실장 공간을 형성하는 단계와;

상기 상부 금속과 일체화된 상기 본딩시트를 하부 금속에 적층하는 단계; 및

상기 부품 실장 공간에 부품을 실장하는 단계;를 포함하며,

상기 부품 실장 공간을 형성하기 위하여 상기 상부 금속으로부터 제거하는 면적은, 상기 본딩시트로부터 제거하는 면적과 같거나 큰 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 상부 금속 또는 상기 하부 금속은, Al, Fe, Cu, Ni 및 그 합금 중에서 선택된 1종으로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 상부 금속 또는 상기 하부 금속에는, 적층 단계 이전에, 표면 활성화 처리, Ni, Ag, Au, Sn 중 1종 이상의 금속의 도금 처리, 크로메이팅 처리, 아노다이징 처리 중에서 선택된 1종 이상의 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법. 　
제4항에 있어서,

부품을 실장하는 단계 전에, 하부 금속에, 표면 활성화 처리, Ni, Ag, Au, Sn 중 1종 이상의 금속의 도금 처리, 크로메이팅 처리, 아노다이징 처리 중에서 선택된 1종 이상의 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부품을, 칩 본더, 솔더링, 납땜, 스팟 용접, 방열 패드, 방열 테이프, 방열 페이스트, 점착제, 접착제 중에서 선택된 1종 이상의 수단에 의하여, 상기 하부 금속에 실장하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서

상기 부품을 실장한 후에, 상기 부품 실장 공간의 오목부에 수지를 봉입하거나 렌즈 또는 캡을 삽입하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
삭제
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부품을 실장하는 단계는, 부품 형성 공간 내에 열전도성 충진재를 본딩시트의 두께 이상으로 충진하는 단계와, 충진재 위에 부품을 실장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 충진재는 열전도성 금속 필러 또는 세라믹 필러가 충진된 페이스트이거나 솔더인 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 충진재는 전기 전도성을 겸비한 페이스트 또는 솔더이고,

상기 충진재와 상부 금속의 절연을 위하여, 충진재 주위의 상부 금속의 일부를 제거하거나, 본딩시트보다 상부 금속의 제거 부위를 크게 하거나, 감광성 잉크를 사용하여 충진 공간을 형성한 후에 충진재를 충진하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부품을 실장하는 단계는, 전해 또는 무건해 도금을 이용하여 부품 실장 공간 내에 본딩시트의 두께 이상의 금속 범프를 형성하는 단계와, 금속 범프 위에 부품을 실장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 금속범프와 상부 금속의 절연을 위하여, 금속범프 주위의 상부 금속의 일부를 제거하거나, 본딩시트보다 상부 금속의 제거 부위를 크게 하거나, 감광성 잉크를 사용하여 충진 공간을 형성한 후에 도금하거나, 도금 후에 상부 금속과의 연결 부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 부품을 실장하기 전에, 부품 실장 공간 내에 전도성 페이스트 또는 솔더로 이루어진 충진재를 충진하거나 도금에 의하여 금속 범프를 형성하고, 충진재 또는 금속 범프를 상부 금속과 접속시킴으로써, 하부 금속을 회로로 이용하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 충진재의 높이를 상부 금속보다 높게 하고,

상부 금속 상에 리플렉터를 적층 또는 부착하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제10항에 있어서,

상기 금속 범프의 높이를 상부 금속보다 높게 하고,

상부 금속 상에 리플렉터를 적층 또는 부착하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 상부 금속 상에 추가 상부 금속을 적층하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제18항에 있어서,

상기 추가 상부 금속 상에 리플렉터를 적층 또는 부착하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제19항에 있어서

상기 리플렉터는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 금속회로기판 제조방법.
제19항에 있어서,

상기 리플렉터는 수지, 유기재료 및 무기재료 중 1종 이상의 재질로 이루어지고, 리플렉터의 표면에는 반사성 또는 난반사성 코팅층이 피복 또는 접착되어 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제19항에 있어서

부품을 실장한 후에, 부품 실장 공간과 리플렉터의 내측에 수지를 봉입하거나 렌즈 또는 캡을 삽입하는 것을 특징으로 하는 금속회로기판 제조방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 금속회로기판 제조방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 금속회로기판.