KR100959164B1 - 발광 다이오드 모듈용 피시비(ｐｃｂ) 기판 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 및 그의 형성 방법에 관한 것으로 배선회로가 형성된 동박 적층 필름 상부에 알루미늄 적층 필름 또는 더블 사이드 알루미늄 적층 필름을 적층하는 단계를 포함하고, 상기 단계의 동박 적층 필름 및 알루미늄 적층 필름 또는 더블 사이드 알루미늄 적층 필름을 패터닝하여 그루브를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 그루브의 저면에 노출된 기판 또는 구리의 상부에 발광 다이오드 패키지를 형성하는 단계를 포함한다.

알루미늄, 발광 다이오드 모듈

Description

발광 다이오드 모듈용 피시비(ＰＣＢ) 기판 형성방법{making method for prited circuit board for Light Emited Diode module}

본 발명은 발광 다이오드 모듈용 기판 제작 시 알루미늄 금속 반사판을 형성시켜 발광 다이오드의 광 효율을 향상시키는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판의 형성 방법에 관한 것이다.

종래의 파워용 인쇄 회로기판(Printed Circuit Board :이하 PCB)이나 고주파용 인쇄 회로기판(PCB) 등이 제품에 적용되어 동작할 때, 상기 인쇄 회로기판(PCB)에서 많은 열이 발생하여 상기 회로 기판에 코팅된 솔더 마스크(Solder Mask)에 의해 회로의 열이 공기중으로 냉각되지 않고 축척되어 기기의 기능을 저하시키고 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

이에 솔더 마스크를 방열용 솔더를 사용하여 구성함으로써, 회로에서 발생한 열의 방출을 향상시켜 배선의 산화 방지 및 이물질에 의한 단락을 방지하는 인쇄회로기판이 제작되었다.

하지만, 방열용 솔더를 사용한 인쇄 회로기판은 반사율이 낮고 빛의 흡수율이 매우 높기 때문에 발광 다이오드 모듈을 적용하기 힘든 단점이 있다.

상기 단점을 극복하기 위해서 반사판 및 확산판을 부착하여 사용할 수는 있으나 상기 반사판 및 확산판을 별도로 제작하기 위한 추가 비용이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 종래 기술의 불편함을 해결하기 위하여 발광 다이오드 모듈을 형성하는 기판 제작 시 표면 배선층의 상부에 접합물질을 통해 알루미늄 박막을 형성하거나, 원자재(CCL) 상태에서 에폭시 수지와 알루미늄으로 이루어진 알루미늄 적층필름을 형성하여 발광 다이오드의 광 효율을 향상시키는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 및 그의 형성 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 및 그의 형성 방법에 있어서, 발광 다이오드 모듈용 기판에 알루미늄 반사판을 포함한다.

본 발명은 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 형성 방법으로, 필름 기판상에 도전 층을 형성하는 단계; 도전 층이 형성된 필름 기판의 상기 도전 층의 상부에 배선회로를 형성하여 적층 필름을 제작하는 단계; 배선회로가 형성된 상기 적층 필름의 상부에 알루미늄 적층 필름을 적층하는 단계; 및 상기 알루미늄 적층 필름을 선택적으로 패터닝하여 상기 배선회로가 노출되도록 그루브를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에서 상기 그루브를 형성하는 단계는 레이저를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 알루미늄 적층필름은 반경화 에폭시 수지 또는 프리프레 그(Pre-Preg) 상부에 알루미늄 박막을 적층하여 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 수지 필름의 일면에는 배선 회로가 형성되고 타 면에는 알루미늄층이 형성된 더블 사이드 알루미늄 적층 필름과 필름 기판의 일면에는 도전 층이 형성되고 타 면에는 배선 회로가 형성된 동박 적층필름을 절연물질을 개재하여 양 기판의 배선회로가 마주하도록 접합하는 단계; 및 상기 더블 사이드 알루미늄 적층 필름의 상기 알루미늄층 및 상기 수지필름을 선택적으로 패터닝하여 상기 더블 사이드 알루미늄 적층 필름의 상기 배선회로가 노출되도록 그루브를 형성하는 단계를 포함한다.

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본 발명에서 상기 수지는 경화 에폭시 수지인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 그루브를 형성하는 단계는 알칼리 에칭 공정 후 이산화 탄소 레이저를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 그루브의 저면에 노출된 배선회로의 상부에 발광 다이오드 패키지를 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 발광 다이오드를 포함하는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판은 기판의 상부에 패터닝되어 형성되며, 구리로 이루어진 배선층을 포함하고, 상기 패터닝 된 저면에 형성되며, 질화알루미늄(AlN) 또는 실리콘(Si)으로 이루어진 서브마운트를 포함하며, 상기 배선층의 상부에 형성되며, 에폭시 수지 또는 프리프레그로 이루어진 절연층을 포함한다. 그리고, 상기 절연층의 상부에 형성되며 유전막이 코팅된 알루미늄 반사층을 포함하며, 상기 서브 마운트의 상부에 형성되며 배선층과 연결되는 발광 다이오드를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 발광 다이오드 모듈용 인쇄회로 기판 제작 시 유전막이 코팅된 알루미늄 금속으로 형성된 반사판을 구성하여 광의 효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 유전막이 코팅된 알루미늄 금속을 사용함에 따라 구리의 산화를 방지하고 이에 따라 표면 배선의 단락을 방지하는 효과가 있다.

그리고, 별도의 확산판 및 반사판을 삽입하지 않기 때문에 제조 원가를 감소할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일 실시 예에 따른 알루미늄 적층 필름을 포함하는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 형성 방법을 나타낸 도면이다.

도 1a는 인쇄 회로 기판의 원자재(CCL)를 나타낸 것으로 배선 회로가 형성된 동박 적층 필름(100)을 나타내며, 상기 동박 적층 필름은 기판(102)의 상하부를 구 리(Cu)(104)로 감싸며 형성된다.

도 1b는 상기 도1a의 동박 적층 필름(100)의 기판의 상부에 형성된 구리(104)에 전기 도금 방식을 사용하여 배선 회로를 형성한다.

상기 전기 도금 방식은 한정되는 것은 아니나 소프트 골드(Soft Gold) 방식을 사용하여 이후 접착되는 알루미늄 적층 필름(110)과의 접착력을 향상시킨다.

도 1c는 배선회로가 형성된 동박 적층필름(100)(도 1b참조)의 상부에 알루미늄 적층 필름(110)을 적층한 도면으로, 상기 알루미늄 적층 필름(110)은 반경화 상태의 에폭시 수지(112)의 상부에 알루미늄(114)이 적층되어 발광 다이오드 모듈용 기판을 형성된다.

상기 알루미늄(114)의 두께는 12㎛, 1/2 Oz이상을 나타내며, 상기 반경화 상태의 에폭시 수지(112)의 두께는 40㎛ 이상으로 상기 알루미늄 적층 필름(110)을 형성하는 것이 바람직하다.

도 1d는 상기 배선회로가 형성된 동박 적층 필름(100)(도 1b참조)에 상기 도 1c의 알루미늄 적층 필름(110)을 적층하는 대신, 에폭시를 직조된 유리 섬유에 함침하여 유리 전이 온도 이전의 시트 가공 상태로 하는 프리 프레그(Pre-Preg)(116)를 사용하여 알루미늄 박막(118)을 라미네이션하여 발광 다이오드 모듈용 기판을 형성하는 방법을 나타낸다.

도 1e는 상기 도 1c 및 도 1d에서 형성된 기판을 패터닝하여 발광 다이오드를 형성을 위한 그루브가 형성된 도면으로서, PH 9.5이상 PH 12 이하의 알칼리 에칭액을 이용하여 알루미늄 박막에 레이저를 사용하여 절연층을 태워냄으로써 발광 다이오드를 접합할 수 있는 패드가 보이도록 가공하는 방법을 나타낸다.

이때, 바람직하게는 상기 레이저는 파장 9,500nm 이상의 이산화탄소(CO₂)와 파장 350nm의 야그(Yag) 레이저를 사용할 수 있다.

그리고, 상기의 도 1c의 알루미늄 동박을 이용한 절연층의 제조방법은 프리프레그와 알루미늄 동박을 따로 적층하는 방법과 알루미늄 동박에 유리 전이 온도 이전의 절연층을 먼저 접합한 후에 구리 동박을 이용하여 형성한 배선기판(100)에 접합하는 방법을 이용할 수 있다.

도 1f 내지 도 1g는 상기 도 1e와 동일하게 발광 다이오드를 위한 그루브를 형성하는 방법으로서 PH 9.5 이상 PH 12이하의 알칼리 에칭 방법을 통해 알루미늄(114)을 패터닝한 후, 이산화탄소 레이저를 사용하여 반경화 에폭시 수지(112)를 패터닝하여 배선회로가 형성된 구리(104)를 표면으로 노출시킬 수 있다.

상기의 도1a 내지 도 1g의 방법에 의해 형성된 알루미늄(114) 또는 알루미늄 박막(118)을 포함하는 발광 다이오드 모듈용 인쇄 회로기판의 그루브에 발광 다이오드 패키지(미도시)를 적층할 수 있으며, 상기 발광 다이오드와 상기 인쇄 회로기판의 배선회로와 연결하여 광 효율이 향상된 발광 다이오드 패키지를 형성할 수 있다.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 더블 사이드 알루미늄 적층 필름을 포함하는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 형성 방법을 나타낸 도면이다.

도 2a는 인쇄 회로기판의 원자재인 동박 적층 필름(100)과 더블 사이드 알루미늄 적층 필름(200)을 나타낸다.

상기 동박 적층 필름(100)은 기판(102)의 상하부가 구리(104)로 감싸며 형성하고, 상기 더블 사이드 알루미늄 적층 필름(200)은 구리(202), 완전 경화된 에폭시 수지(204) 및 알루미늄(206)이 순차적으로 적층되어 형성할 수 있다.

상기 알루미늄(206)의 두께는 12㎛, 1/2 Oz이상을 나타내며, 상기 완전 경화된 에폭시 수지(204)의 두께는 60㎛ 이상으로 상기 더블 사이드 알루미늄 적층 필름(200)을 형성하는 것이 바람직하다.

도 2b는 상기 도 2a의 동박 적층 필름(100)에서 상부에 형성된 구리(104)와 더블 사이드 알루미늄 적층 필름(200)의 구리(202)에 배선회로를 형성하는 방법을 나타낸 도면이다.

이때, 상기 배선회로는 전기 도금 방식으로 형성할 수 있으며 접착력을 향상시키기 위해 소프트 골드(Soft Gold) 방식을 사용하는 것이 바람직하다.

도 2c는 상기 단계(도 2b)에서 형성된 배선회로를 서로 마주보도록 하여 절연물질(208)을 사용하여 상기 동박 적층 필름(100)과 더블 사이드 알루미늄 적층 필름(200)을 접합한다.

그리고 바람직하게 상기 절연 물질(208)은 에폭시가 직조된 유리 섬유에 함침한 FR-4 및 에폭시에 세라믹 비드를 함침하여 열전도도를 개선한 재료를 사용할 수 있다.

상기 절연 물질(208)에 의해 접합된 발광 다이오드 모듈용 인쇄 회로기판은 배선회로가 형성된 동박 적층 필름(100), 접합 물질 및 배선회로가 형성된 더블 사이드 알루미늄 적층 필름(200)이 순차적으로 형성된다.

도 2d 및 도 2e는 발광 다이오드 패키지를 적합할 수 있는 그루브를 형성한는 방법을 나타낸 도면으로서, 도 2d는 상기의 도 1f와 동일한 방법으로 PH 9.5이상 PH 12이하의 알칼리 에칭 방법을 사용하여 알루미늄(206)을 패터닝하고, 도 2e는 상기 도 1g와 동일하게 이산화탄소 레이저를 사용하여 완전 경화 에폭시 수지(204)를 패터닝하여 더블 사이드 알루미늄 적층 필름(200)의 배선이 형성된 구리(202)가 노출되도록 한다.

상기 도 2d 및 도 2e에 의해 생성된 그루브의 저면에 노출된 구리(104)의 상부에 발광 다이오드 패키지(미도시)를 적층할 수 있으며, 상기 발광 다이오드와 상기 인쇄 회로기판의 배선회로와 연결하여 광 효율이 향상된 발광 다이오드 패키지를 형성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 포함하는 발광 다이오드 모듈용 인쇄 회로기판을 나타낸 단면도이다.

도 3은 알루미늄을 반사판으로 사용한 발광 다이오드 패키지를 나타낸 것으로 기판(300), 배선층(310), 서브 마운트(320), 절연층(330), 반사층(340) 및 발광 다이오드(350)를 포함한다.

상기 기판(300) 및 상기 배선층(310)은 동박 적층 필름(CCL)에 배선회로가 형성된 것으로 상기 배선층(310)은 패터닝 된 구리로 형성될 수 있다.

상기 서브 마운트(320)는 상기 기판(300)의 상부 또는 상기 배선층(310)의 상부에 형성(미도시)되고, 열전도도 140W/m-K 이상의 비전도성 물질로 형성된다. 그리고, 바람직하게는 질화 알루미늄(AlN) 또는 실리콘(Si)으로 형성될 수 있다.

상기 절연층(330)은 패터닝되어 형성된 배선층(310)의 상부에 형성되며, 상기 반사층(340)은 상기 절연층(330)의 상부에 형성된다.

상기 절연층(330)과 상기 반사층(340)은 알루미늄 적층 필름으로 구성하여 패터닝하여 형성할 수 있으며, 알루미늄 박막을 접합물질을 사용하여 형성할 수 있다. 그리고, 상기 알루미늄 적층 필름 및 알루미늄 박막에 사용되는 알루미늄은 유전막이 코팅되는 것이 바람직하다.

상기 알루미늄 적층 필름으로 구성할 경우에는 상기 절연층(330)은 반경화 상태의 에폭시 수지로 이루어지며, 상기 반사층(340)은 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 또한, 알루미늄 박막을 접합물질로 사용하여 형성할 경우에는 상기 절연층(330)은 접합물질은 프리 프레그로 이루어질 수 있으며, 상기 반사층(340)은 알루미늄 박막으로 이루어질 수 있다.

상기 발광 다이오드(350)는 상기 서브 마운트(320)의 상부에 형성되며 배선을 통해 상기 배선층(310)과 연결된다.

도 4a 내지 도 4d는 종래의 반사판과 본 발명의 알루미늄 반사판의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.

도 4a 및 도 4b는 종래의 SR White 반사판을 사용할 경우의 시뮬레이션이며, 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 알루미늄 반사판을 사용할 경우의 시뮬레이션으로 하기의 표 1을 참조하면, 알루미늄 반사판을 사용할 경우 광효율이 증가함을 알 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다"등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 물질은 당업자가 공지된 다양한 물질로부터 용이하게 선택하여 대처할 수 있다. 또한, 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일 실시 예에 따른 알루미늄 적층 필름을 포함하는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 형성 방법을 나타낸 도면.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시 예에 따른 더블 사이드 알루미늄 적층 필름을 포함하는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 형성 방법을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지를 포함하는 발광 다이오드 모듈용 기판을 나타낸 단면도.

도 4a 내지 도 4d는 종래의 반사판과 본 발명의 알루미늄 반사판의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 동박 적층 필름 102 : 기판

104, 202 : 구리 110 : 알루미늄 적층 필름

112 : 반경화 에폭시 수지 114, 206 : 알루미늄

116 : 프리 프레그 118 : 알루미늄 박막

200 : 더블 사이드 알루미늄 적층 필름 204 : 완전 경화 에폭시 수지

208 : 절연물질 300 : 기판

310 : 배선층 320 : 서브 마운트

330 : 절연층 340 : 반사층

350 : 발광 다이오드

Claims (9)

1. 필름 기판상에 도전 층을 형성하는 단계;

   도전 층이 형성된 필름 기판의 상기 도전 층의 상부에 배선회로를 형성하여 적층 필름을 제작하는 단계;

   배선회로가 형성된 상기 적층 필름의 상부에 알루미늄 적층 필름을 적층하는 단계; 및

   상기 알루미늄 적층 필름을 선택적으로 패터닝하여 상기 배선회로가 노출되도록 그루브를 형성하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 형성 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 그루브를 형성하는 단계는 레이저를 사용하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 형성 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 알루미늄 적층필름은

   반경화 에폭시 수지 또는 프리프레그(Pre-Preg)를 개재하여 알루미늄 박막을 적층함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 형성 방법.
4. 수지 필름의 일면에는 배선 회로가 형성되고 타 면에는 알루미늄층이 형성된 더블 사이드 알루미늄 적층 필름과 필름 기판의 일면에는 도전 층이 형성되고 타 면에는 배선 회로가 형성된 동박 적층필름을 절연물질을 개재하여 양 기판의 배선회로가 마주하도록 접합하는 단계; 및

   상기 더블 사이드 알루미늄 적층 필름의 상기 알루미늄층 및 상기 수지필름을 선택적으로 패터닝하여 상기 더블 사이드 알루미늄 적층 필름의 상기 배선회로가 노출되도록 그루브를 형성하는 단계를 포함하는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 형성 방법.
5. 삭제
6. 제 4항에 있어서,

   상기 수지는 경화 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 형성 방법.
7. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 그루브의 저면에 노출된 배선회로의 상부에 발광 다이오드 패키지를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 형성 방법.
8. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 그루브를 형성하는 단계는 알칼리 에칭 후 이산화탄소 레이저를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 모듈용 피시비(PCB) 기판 형성 방법.
9. 삭제

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