KR100979971B1 - 발광 다이오드 유닛의 제조 방법과, 이 방법에 의하여 제조된 발광 다이오드 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 절연 기판의 상면에는 양의 전극 패턴과 음의 전극 패턴으로 되는 상부 전기전도층이 형성되고 절연 기판의 하면에는 방열기능을 위한 열전도층이 형성되며, 상기 양의 전극 패턴으로 되는 상부 전기전도층과 상기 음의 전극 패턴으로 되는 상부 전기전도층 사이에 개공이 형성된 상부 기판을 준비하는 제1공정과; 방열 성능을 갖는 재질로 이루어진 방열기판을 포함하는 하부 기판을 준비하는 제2공정과; 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 접착층을 매개로 접착하는 제3공정과; 상기 상부 기판의 개공의 상기 접착층 상에 발광 다이오드 칩을 실장하는 제4공정과; 상기 발광 다이오드 칩의 N형 패드 및 P형 패드를 상기 양의 전극 패턴과 음의 전극 패턴으로 되는 상부 전기전도층에 와이어 본딩하는 제5공정과; 상기 상부 기판의 개공과 와이어 본딩 부분을 에폭시 몰딩하는 제6공정을 포함하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법과, 이 방법에 의하여 제조된 발광 다이오드 유닛을 제공한다.

Description

발광 다이오드 유닛의 제조 방법과, 이 방법에 의하여 제조된 발광 다이오드 유닛 {Method of manufacturing light emitting diode unit and light emitting diode unit manufactured by the method }

본 발명은 발광 다이오드 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두께를 감소시킬 수 있으며 제조 공정을 현저하게 단순화할 수 있고 제조 비용을 현저히 감소시킬 수 있으며 방열판을 일체로 형성하는 새로운 방식의 발광 다이오드 유닛을 제조하는 방법과, 이에 의하여 제조된 발광 다이오드 유닛에 관한 것이다.

발광 다이오드는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 전자소자이다.

이러한 발광 다이오드는 다양한 분야에서 사용되어 왔고, 최근에는 수명이 반영구적이고 유해물질 환경규제(RoHS, ELV, PFOS 등) 물질이 없다는 점에서 형광램프를 대체하는 소자로서 각광받고 있다.

통상적으로 단일의 발광 다이오드 유닛은 리드 프레임 상에 발광 다이오드 칩을 예를 들면 Ag로 접착하고 반도체 칩의 N패드와 P패드를 와이어 본딩한 후에 에폭시 몰딩하여 패키지화한다. 이와 같이 구성된 단일의 발광 다이오드 패키지는 방열을 위하여 방열판 위에 탑재된 상태에서 인쇄회로기판에 설치되어 사용되거나, 또는 인쇄회로기판에 예를 들면 표면실장기술(SMT) 등을 이용하여 실장된 상태에서 방열판 상에 부착되어 사용된다.

또한, 예를 들면 LCD 백라이트 등에 사용되는 발광 다이오드 어레이 유닛은 상기와 같이 구성된 복수 개의 단일 발광 다이오드 패키지를 인쇄회로기판에 어레이 형태로 예를 들면 표면실장기술(SMT) 등을 이용하여 설치한다. 그리고, 이와 같이 구성된 발광 다이오드 어레이 유닛은 방열을 위하여 방열판에 부착되어 사용된다.

이상과 같이 종래에는 발광 다이오드 유닛을 제조하기 위해서 리드 프레임 제조, 발광 다이오드 패키지 제조, 인쇄회로기판 제조, 발광 다이오드 패키지 실장 등과 같은 각기 다른 특성을 갖는 제조공정이 집합되어야 한다. 즉, 발광 다이오드 유닛은 하나의 제조업체가 단독으로 제조하는 것이 곤란하고 각기 다른 업체의 협력을 통하여 제조가 가능하게 된다. 이로 인하여, 발광 다이오드 유닛의 제조공정이 복잡하고 또한 발광 다이오드 유닛의 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 발광 다이오드 칩을 리드 프레임에 실장하여 패키지화하고 이 발광 다이오드 패키지를 인쇄회로기판에 실장하기 때문에 전체적으로 발광 다이오드 유닛의 두께가 두꺼워지고, 이러한 발광 다이오드 유닛을 채택하는 전자제품의 박형화의 장애가 되는 문제점이 있다.

특히, 종래에는 발광 다이오드의 방열을 위하여, 발광 다이오드 칩을 리드프레임에 실장하여 패키지화한 후에 이 발광 다이오드 패키지를 방열판을 매개로 인 쇄회로기판에 설치하거나, 또는 발광 다이오드 패키지를 인쇄회로기판에 실장한 후에 인쇄회로기판을 방열판에 결합하게 된다. 따라서 발광 다이오드 유닛의 전체 두께가 두꺼워지고, 이러한 발광 다이오드 유닛을 채택하는 전자제품의 박형화의 장애가 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 제조공정을 현저히 단순화하고 제조 비용을 현저히 감소시킬 수 있는 발광 다이오드 유닛과 그 제조방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 방열판을 일체로 형성함으로써 전체 두께를 현저히 감소시킬 수 있는 발광 다이오드 유닛과 그 제조방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

먼저, 본 발명의 특허청구범위를 포함하는 명세서에서, "전기전도층"이라는 용어는 전기전도율이 좋은 재질로 이루어진 층 또는 막을 의미하며, 또한 "열전도층"이라는 용어는 열전도율이 좋은 재질로 이루어진 층 또는 막을 의미한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 발광 다이오드 유닛의 제조 방법은, 절연 기판의 상면에는 양의 전극 패턴과 음의 전극 패턴으로 되는 상부 전기전도층이 형성되고 절연 기판의 하면에는 방열기능을 위한 열전도층이 형성되며, 상기 양의 전극 패턴으로 되는 상부 전기전도층과 상기 음의 전극 패턴으로 되는 상부 전기전도층 사이에 개공이 형성된 상부 기판을 준비하는 제1공정과; 방열 성능을 갖는 재질로 이루어진 방열기판을 포함하는 하부 기판을 준비하는 제2공정과; 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 접착층을 매개로 접착하는 제3공정과; 상기 상부 기판의 개공의 상기 접착층 상에 발광 다이오드 칩을 실장하는 제4공정과; 상기 발광 다이오드 칩의 N형 패드 및 P형 패드를 상기 양의 전극 패턴과 음의 전극 패턴으로 되는 상부 전기전도층에 와이어 본딩하는 제5공정과; 상기 상부 기판의 개공과 와이어 본딩 부분을 에폭시 몰딩하는 제6공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 개공은 아래쪽으로 갈수록 개구가 좁아지는 경사면을 갖으며, 상기 제1공정에서의 상부 기판에는 상기 개공의 경사면에 광 반사용 반사막이 도금되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2공정에서의 하부 기판을 구성하는 방열기판의 상면에는 물리적 표면처리와 화학적 표면처리 및 물리화학적 표면처리 중 어느 하나에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 제2공정에서의 하부 기판은 상기 방열기판의 상부 전면에 도포된 접착층을 매개로 접착 형성된 열전도율이 우수한 재질로 이루어진 열전도층을 더 포함하여도 되며, 또한 상기 방열기판의 상부 전면에 도포된 접착층은 열전도율이 우수한 접착재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2공정에서의 하부 기판은 상기 방열기판의 상면에 열전도성이 우수한 재질의 금속이 도금되어 있어도 된다.

또한, 상기 제3공정에서의 접착층은 열전도율이 우수한 접착제로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제4공정에서는 상기 접착층 위에 전기 전도율이 우수한 전기전도막을 도포한 후에 상기 도포된 전기전도막 상에 상기 발광 다이오드 칩을 실장하는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 발광 다이오드 유닛의 제조 방법은, 절연 기판의 상면에는 일정 간격을 두고 이격되어 일렬로 배치된 복수의 전극 패턴과, 상기 복수의 전극 패턴 중 일측 끝의 전극 패턴과 연결된 양의 전원 배선 패턴 및, 상기 복수의 전극 패턴 중 타측 끝의 전극 패턴과 연결된 음의 전원 배선 패턴으로 되는 상부 전기전도층이 형성되고, 상기 절연 기판의 하면에는 방열기능을 위한 열전도층이 형성되며, 상기 인접하는 전극 패턴 사이에 개공이 형성된 상부 기판을 준비하는 제1공정과; 방열 성능을 갖는 재질로 이루어진 방열기판을 포함하는 하부 기판을 준비하는 제2공정과; 상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 접착층을 매개로 접착하는 제3공정과; 상기 상부 기판의 개공의 상기 접착층 상에 발광 다이오드 칩을 실장하는 제4공정과; 상기 발광 다이오드 칩의 N형 패드를 인접하는 일측 전극 패턴과 와이어 본딩하고 상기 발광 다이오드 칩의 P형 패드를 인접하는 타측 전극 패턴과 와이어 본딩하는 제5공정과; 상기 상부 기판의 개공과 상기 와이어 본딩 부분을 에폭시 몰딩하는 제6공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 개공은 아래쪽으로 갈수록 개구가 좁아지는 경사면을 갖으며, 상기 제1공정에서의 상부 기판에는 상기 개공의 경사면에 광 반사용 반사막이 도금되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2공정에서의 하부 기판을 구성하는 방열기판의 상면에는 물리적 표면처리와 화학적 표면처리 및 물리화학적 표면처리 중 어느 하나에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 제2공정에서의 하부 기판 은 상기 방열기판의 상부 전면에 도포된 접착층을 매개로 접착 형성된 열전도율이 우수한 재질로 이루어진 열전도층을 더 포함하여도 되고, 또한 상기 방열기판의 상부 전면에 도포된 접착층은 열전도율이 우수한 접착재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제2공정에서의 하부 기판은 상기 방열기판의 상면에 열전도성이 우수한 재질의 금속이 도금되어 있어도 된다.

또한, 상기 제3공정에서의 접착층은 열전도율이 우수한 접착제로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제4공정에서는 상기 접착층 위에 전기 전도율이 우수한 전기전도막을 도포한 후에 상기 도포된 전기전도막 상에 상기 발광 다이오드 칩을 실장하는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 발광 다이오드 유닛은, 상기한 제조 방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 종래 리드 프레임 제조, 발광 다이오드 패키지 제조, 인쇄회로기판 제조, 발광 다이오드 패키지 실장 등과 같이 복잡한 제조 공정에서 탈피하여, 다이 본딩 기술과 와이어 본딩 기술 및 에폭시 몰딩 기술만을 축적하면 인쇄회로기판 제조 공장에서 인쇄회로기판 제조 기술에 다이 본딩, 와이어 본딩 및 에폭시 몰딩을 추가하는 것만으로 제조할 수 있으므로 제조공정을 현저히 단순화할 수 있다. 이에 따라 제조 비용도 현저히 감소시킬 수 있다.

또한, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 종래 발광 다이오드 패키지와 인쇄회로기판 및 방열판을 구비하는 발광 다이오드 유닛에 비하여, 대략 두 개의 인쇄회로기판을 적층한 정도의 두께를 가지므로 전체 두께를 현저히 감소시킬 수 있고, 이로 인하여 박형화가 요구되는 전자장치에 적합하게 채택될 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 유닛에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 유닛으로서 단일 발광 다이오드 유닛의 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 상부 기판을 준비한다. 여기서, 도 1a는 준비된 상부 기판의 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A'선에 따른 단면도이다.

상부 기판은 예를 들면 폴리이미드 등과 같은 절연 기판(10)과, 절연 기판(10)의 상면에 형성된 예를 들면 Cu 등과 같이 전기전도율이 우수한 재질로 이루어진 상부 전기전도층(14)(14)과, 절연 기판(10)의 하면에 형성된 예를 들면 Cu 등과 같이 열전도율이 우수한 재질로 이루어진 하부 열전도층(12)으로 구성된다. 여기서, 상기 절연 기판(10)에 상부 전기전도층(14)(14)과 하부 열전도층(12)을 형성하는 방법으로서는 양면 인쇄회로기판에서와 같이 절연기판에 예를 들면 Cu층을 형성하는 공지의 방법을 사용할 수 있다.

상기 상부 전기전도층(14)(14)은 절연 기판(10)의 상면에서 대략 가운데 영역(추후 공정에서 개공되고 그 개공의 안쪽에 발광 다이오드 칩이 위치하게 될 영 역)을 제외한 두 영역에 형성하며, 이 두 개의 상부 전기전도층(14)(14)은 각각 추후 발광 다이오드 유닛의 양(+) 전극 패턴과 음(-) 전극 패턴으로 사용하게 된다. 또한, 상기 하부 열전도층(12)은 절연 기판(10) 하면의 전면에 형성되는 것이 바람직하며, 발광 다이오드 칩에서 발생하는 열을 방열하기 위한 것이다.

그후, 도 2a와 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 준비한 상부 기판의 대략 가운데 영역[즉, 두 개의 상부 전기전도층(14)(14) 사이]에서 개공(16)을 형성한다. 여기서, 도 2a는 개공이 형성된 상부 기판의 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 B-B'선 단면도이다.

상기 개공(16)은 아래쪽으로 경사면(16a)을 가지며 위쪽에 비해 아래쪽이 개구가 작아지는 형상을 하고 있고, 예를 들면 레이저 커팅 기술 등과 같은 공지의 기법을 이용하여 형성할 수 있다.

동 도면에서는 개공(16)은 직경이 점점 작아지는 원통형상이지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 위쪽에 비해 아래쪽이 개구가 작아지는 형상이라면 다른 형상이어도 된다. 또한, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 유닛의 사용 용도에 따라서는 상기 개공(16)은 경사면이 없는 형상일 수도 된다.

이어, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 상부 기판의 개공(16)의 경사면(16a)상에만 광을 고효율로 반사시킬 수 있는 예를 들면 알루미늄, 은 등과 같은 재질의 반사막(18)을 도금한다. 여기서, 도 3a는 반사막이 도금된 상부 기판의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 C-C'선 단면도이다.

한편, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 하부 기판을 준비한다. 여기서, 도 4a는 준비된 하부 기판의 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 D-D'선에 따른 단면도이다.

하부 기판은 예를 들면 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 방열 성능이 우수한 재질로 이루어진 방열기판(20)과, 방열기판(20)의 상부 전면에 접착층(22)을 매개로 접착 형성된 예를 들면 Cu 등과 같이 열전도율이 우수한 재질로 이루어진 열전도층(24)으로 구성된다.

여기서, 상기 방열기판(20)의 상면에는 접착층(22)과의 접착면을 증대시켜 상부층이 박리되는 것을 방지하기 위하여 공지의 물리적 표면처리 또는 화학적 표면처리 또는 물리화학적 표면처리에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 것이 바람직하며, 물리적 표면처리 방식으로서는 미세 모래를 사용하는 샌드 브라스트(Sand Blast) 기법을 예시할 수 있다. 또한, 상기 방열기판(20)의 하면은 공기 등과의 접촉면을 증대시켜 방열성능을 향상시키기 위하여 요철이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 접착층(22)는 열전도율이 우수한 접착재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 열전도층(24)과 방열기판(20)은 열적으로 도통상태로 되므로, 열전도층(24)의 하측으로 효율적으로 방열할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 하부 기판이 방열기판(20)과 접착층(22) 및 열전도층(24)으로 구성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 하부 기판은 상면에 공지의 물리적 표면처리 또는 화학적 표면처리 또는 물리화학적 표면처리에 의하여 미세 요철이 형성되어 있 는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 방열 성능이 우수한 재질로 이루어진 방열기판만으로 구성되어도 된다. 또는, 하부 기판은 상면에 공지의 물리적 표면처리 또는 화학적 표면처리 또는 물리화학적 표면처리에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 방열 성능이 우수한 재질로 이루어진 방열기판의 상면에 예를 들면 Cu 등과 같이 열전도성이 우수한 재질의 금속이 도금되어 있는 구조이어도 된다.

그후, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기한 도 4a와 도 4b의 하부 기판상에 접착층(30)을 도포하고 상기 접착층(30)을 매개로 상기한 하부 기판과 상기한 도 3a와 도 3b의 상부 기판을 접착한다. 여기서, 도 5a는 단일 발광 다이오드 유닛의 상면도이고, 도 5b는 도 5a의 F-F'선에 따른 단면도이다.

그후, 상기 상부 기판의 개공(16)에 의하여 노출된 접착층(30)상에 예를 들면 Ag와 같이 전기 전도율이 우수한 전기전도막(32)을 도포한 후에, 상기 전기전도막(32)상에 발광 다이오드 칩(33)을 접착한다. 여기서, 상기 발광 다이오드 칩(33)의 일예는 사파이어 기판상에 N영역과 P영역이 액티브 영역을 매개로 적층되고 N영역 상에 N형 패드(33N)가 형성되며 P영역 상에 P형 패드(33P)가 형성된 구조를 갖는다.

이어, 상기 발광 다이오드 칩(33)의 P형 패드(33P)와 N형 패드(33N)를 각각 상부 기판의 상부 전기전도층(14)(14)에 본딩 와이어(34)(34)를 사용하여 와이어 본딩하여, 상기 발광 다이오드 칩(33)의 P형 패드(33P)와 N형 패드(33N)를 각각 양의 전극 패턴 및 음의 전극패턴인 상부 전기전도층(14)(14)에 전기적으로 연결한 다.

그후, 상부 기판의 개공(16), 본딩 와이어(34), 상부 기판의 상부 전기전도층(14)(14)의 와이어 본딩 부분을 포함하는 상부 기판 상에 예를 들면 투명 에폭시를 이용하여 에폭시 몰딩(35)을 형성한다. 여기서, 발광 다이오드 유닛이 백색 광을 발광하도록 하기 위해서는 YAG계의 형광물질(예를 들면 yellow phosphor)이 혼합된 투명 에폭시를 이용하여 에폭시 몰딩하면 된다.

한편, 본 발명은 도 5a 및 도 5b의 구조에 한정되는 것이 아니라, 상면에 공지의 물리적 표면처리 또는 화학적 표면처리 또는 물리화학적 표면처리에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 방열 성능이 우수한 재질로 이루어진 방열기판의 상면에 접착층(30)을 도포하고 상기 접착층(30)을 매개로 상기한 도 3a와 도 3b의 상부 기판을 접착하고 나서, 상기 상부 기판의 개공(16)에 의하여 노출된 접착층(30)상에 예를 들면 Ag와 같이 전기 전도율이 우수한 전기전도막(32)을 도포한 후에, 상기 전기전도막(32)상에 발광 다이오드 칩(33)을 접착하고, 상기와 같이 발광 다이오드 칩(33)을 와이어 본딩한 후에 에폭시 몰딩하여도 되는 것이다.

또한, 상면에 공지의 물리적 표면처리 또는 화학적 표면처리 또는 물리화학적 표면처리에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 방열 성능이 우수한 재질로 이루어진 방열기판의 상면에 예를 들면 Cu 등과 같이 열전도성이 우수한 재질의 금속이 도금되어 있는 구조를 갖는 하부 기판의 상면에 접착층(30)을 도포하고 상기 접착층(30)을 매개로 상기한 도 3a와 도 3b의 상 부 기판을 접착한 후에, 상기 상부 기판의 개공(16)에 의하여 노출된 접착층(30)상에 예를 들면 Ag와 같이 전기 전도율이 우수한 전기전도막(32)을 도포한 후에, 상기 전기전도막(32)상에 발광 다이오드 칩(33)을 접착하고, 상기와 같이 발광 다이오드 칩(33)을 와이어 본딩한 후에 에폭시 몰딩하여도 되는 것이다.

상기와 같은 공정을 통하여 제조된 본 실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛에서는, 상부 기판의 상부 전기전도층(14)(14)은 발광 다이오드 칩(33)의 양의 전극 패턴 및 음의 전극패턴으로 되고, 상부 기판의 하부 열전도층(12), 하부 기판은 발광 다이오드 칩(33)에 의하여 발생된 열을 방열하는 방열판 기능을 수행하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 방열판이 일체형으로 구성되어 있으므로 발광 다이오드 칩(33)에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있게 된다.

한편, 상기 접착층(30)은 열전도율이 우수한 접착재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 상부 기판의 하부 열전도층(12)과 하부 기판은 열적으로 도통상태로 되므로, 발광 다이오드 칩(33)에 의하여 발생된 열을 하측으로 효율적으로 방열할 수 있게 된다.

한편, 상기한 실시예에서 상부 기판의 전기전도층(14)(14)과 결합되는 전원 배선패드와, 상부 기판의 하부 열전도층(12) 및 하부 기판과 결합되는 방열패드를 형성하는 것는 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 공지된 다양한 방법을 이용하여 전극 패드와 방열패드를 용이하게 실시할 수 있는 것이므로, 이들의 형성에 대한 설명은 생략한다.

다음으로, 도 6 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 발광 다이오드 유닛으로서 복수의 발광 다이오드가 직렬로 배치되는 발광 다이오드 어레이 유닛의 제조 방법에 대하여 설명한다.

도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 발광 다이오드 어레이 유닛을 구성하는 상부 기판을 준비한다. 여기서, 도 6a는 준비된 상부 기판의 평면도이고, 도 6b는 도 6a의 G-G'선에 따른 단면도이다.

상부 기판은 예를 들면 폴리이미드 등과 같은 절연 기판(10)과, 절연 기판(10)의 상면에 형성된 예를 들면 Cu 등과 같이 전기전도율이 우수한 재질로 이루어진 상부 전기전도층(14,…,14,14a,14b)과, 절연 기판(10)의 하면에 형성된 예를 들면 Cu 등과 같이 열전도율이 우수한 재질로 이루어진 하부 열전도층(12)으로 구성된다. 여기서, 상기 절연 기판(10)에 상부 전기전도층(14,…,14,14a,14b)과 하부 열전도층(12)을 형성하는 방법으로서는 양면 인쇄회로기판에서와 같이 절연기판에 예를 들면 Cu층을 형성하는 공지의 방법을 사용할 수 있다.

또한, 상기 상부 전기전도층(14,…,14)은 절연 기판(10) 상면의 가운데 부분에서 추후 개공될 영역을 비워두고 길이방향으로 형성되어 있으며, 이 상부 전기전도층(14,…,14)은 추후 형성되는 발광 다이오드 어레이의 전극층으로 된다.

또한, 상기 상부 전기전도층(14a)은 일측 끝의 상부 전기전도층(14)과 연결되어 형성되어 있으며, 이 상부 전기전도층(14a)은 추후 형성되는 발광 다이오드 어레이에 양의 전원을 공급하는 양의 전원 배선이 된다. 상기 상부 전기전도층(14b)은 타측 끝의 상부 전기전도층(14)과 연결되어 형성되어 있으며, 이 상부 전기전도층(14b)은 추후 형성되는 발광 다이오드 어레이에 음의 전원을 공급하는 음의 전원 배선이 된다.

또한, 상기 하부 열전도층(12)은 절연 기판(10) 하면의 전면에 형성되는 것이 바람직하며, 발광 다이오드 칩에서 발생하는 열을 방열하기 위한 것이다.

그후, 도 7a와 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 준비한 상부 기판에서 상부 전기전도층(14)(14) 사이에서 개공(16)을 형성한다. 여기서, 도 7a는 개공이 형성된 상부 기판의 평면도이고, 도 7b는 도 2a의 H-H'선 단면도이다.

상기 개공(16)은 아래쪽으로 경사면(16a)을 가지며 위쪽에 비해 아래쪽이 개구가 작아지는 형상을 하고 있고, 예를 들면 레이저 커팅 기술 등과 같은 공지의 기법을 이용하여 형성할 수 있다.

동 도면에서는 개공(16)은 직경이 점점 작아지는 원통형상이지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 위쪽에 비해 아래쪽이 개구가 작아지는 형상이라면 다른 형상이어도 된다. 또한, 본 실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛의 사용 용도에 따라서는 상기 개공(16)은 경사면이 없는 형상일 수도 된다.

이어, 도 8a 및 도 8b에 도시한 바와 같이, 상부 기판의 개공(16)의 경사면(16a) 상에만 광을 고효율로 반사시킬 수 있는 예를 들면 알루미늄, 은 등과 같은 재질의 반사막(18)을 도금한다. 여기서, 도 8a는 반사막이 도금된 상부 기판의 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 I-I'선 단면도이다.

한편, 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 발광 다이오드 어레이 유닛을 구성하는 하부 기판을 준비한다. 여기서, 도 9a는 준비된 하부 기판의 평면도이고, 도 9b는 도 9a의 J-J'선에 따른 단면도이다.

하부 기판은 예를 들면 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 방열 성능이 우수한 재질로 이루어진 방열기판(20)과, 방열기판(20)의 상부 전면에 접착층(22)을 매개로 접착 형성된 예를 들면 Cu 등과 같이 열전도율이 우수한 재질로 이루어진 열전도층(24)으로 구성된다.

여기서, 상기 방열기판(20)의 상면에는 접착층(22)과의 접착면을 증대시켜 상부층이 박리되는 것을 방지하기 위하여 공지의 물리적 표면처리 또는 화학적 표면처리 또는 물리화학적 표면처리에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 것이 바람직하며, 물리적 표면처리 방식으로서는 미세 모래를 사용하는 샌드 브라스트 기법을 예시할 수 있다. 또한, 상기 방열기판(20)의 하면은 공기 등과의 접촉면을 증대시켜 방열성능을 향상시키기 위하여 요철이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 접착층(22)는 열전도율이 우수한 접착재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 열전도층(24)과 방열기판(20)은 열적으로 도통상태로 되므로, 열전도층(24)의 하측으로 효율적으로 방열할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에서는 발광 다이오드 어레이 유닛을 구성하는 하부 기판이 방열기판(20)과 접착층(22) 및 열전도층(24)으로 구성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 하부 기판은 상면에 공지의 물리적 표면처리 또는 화학적 표면처리 또는 물리화학적 표면처리에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 방열 성능이 우수한 재질로 이루어진 방열기판만으로 구성되어도 된다. 또는, 하부 기판은 상면에 공지의 물리적 표면처리 또는 화학적 표면처리 또는 물리화학적 표면처리에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 방열 성능이 우수한 재질로 이루어진 방열기판의 상면에 예를 들면 Cu 등과 같이 열전도성이 우수한 재질의 금속이 도금되어 있는 구조이어도 된다.

그후, 도 10a와 도 10b에 도시한 바와 같이, 상기한 도 9a와 도 9b의 하부 기판상에 접착층(30)을 도포하고 상기 접착층(30)을 매개로 상기한 하부 기판과 상기한 도 8a와 도 8b의 상부 기판을 접착한다. 여기서, 도 10a는 발광 다이오드 어레이 유닛의 상면도이고, 도 10b는 도 10a의 L-L'선에 따른 단면도이다.

이어, 상기 상부 기판의 개공(16)에 의하여 노출된 접착층(30) 상에 예를 들면 Ag와 같이 전기 전도율이 우수한 전기전도막(32)을 도포한 후에, 상기 전기전도막(32) 상에 발광 다이오드 칩(33)을 접착한다. 여기서, 상기 발광 다이오드 칩(33)의 일 예는 사파이어 기판상에 N영역과 P영역이 액티브 영역을 매개로 적층되고 N영역 상에 N형 패드가 형성되며 P영역 상에 P형 패드가 형성된 구조를 갖는다.

이어, 상기 발광 다이오드 칩(33)의 P형 패드와 N형 패드를 각각 상부 기판의 상부 전기전도층(14)(14)에 본딩 와이어(34)(34)를 사용하여 와이어 본딩하여, 상기 발광 다이오드 칩(33)의 P형 패드와 N형 패드를 각각 양의 전극 패턴 및 음의 전극패턴인 상부 전기전도층(14)(14)에 전기적으로 연결한다.

그후, 상부 기판의 개공(16), 본딩 와이어(34), 상부 기판의 상부 전기전도층(14)(14)의 와이어 본딩 부분을 포함하는 상부 기판 상에 예를 들면 투명 에폭시를 이용하여 에폭시 몰딩(35)을 형성한다. 여기서, 발광 다이오드 유닛이 백색 광 을 발광하도록 하기 위해서는 YAG계의 형광물질(예를 들면 yellow phosphor)이 혼합된 투명 에폭시를 이용하여 에폭시 몰딩하면 된다.

한편, 본 발명은 도 10a 및 도 10b의 구조에 한정되는 것이 아니라, 상면에 공지의 물리적 표면처리 또는 화학적 표면처리 또는 물리화학적 표면처리에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 방열 성능이 우수한 재질로 이루어진 방열기판의 상면에 접착층(30)을 도포하고 상기 접착층(30)을 매개로 상기한 도 8a와 도 8b의 상부 기판을 접착하고 나서, 상기 상부 기판의 개공(16)에 의하여 노출된 접착층(30)상에 예를 들면 Ag와 같이 전기 전도율이 우수한 전기전도막(32)을 도포한 후에, 상기 전기전도막(32)상에 발광 다이오드 칩(33)을 접착하고, 상기와 같이 발광 다이오드 칩(33)을 와이어 본딩한 후에 에폭시 몰딩하여도 되는 것이다.

또한, 상면에 공지의 물리적 표면처리 또는 화학적 표면처리 또는 물리화학적 표면처리에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등과 같은 방열 성능이 우수한 재질로 이루어진 방열기판의 상면에 예를 들면 Cu 등과 같이 열전도성이 우수한 재질의 금속이 도금되어 있는 구조를 갖는 하부 기판의 상면에 접착층(30)을 도포하고 상기 접착층(30)을 매개로 상기한 도 8a와 도 8b의 상부 기판을 접착한 후에, 상기 상부 기판의 개공(16)에 의하여 노출된 접착층(30)상에 예를 들면 Ag와 같이 전기 전도율이 우수한 전기전도막(32)을 도포한 후에, 상기 전기전도막(32)상에 발광 다이오드 칩(33)을 접착하고, 상기와 같이 발광 다이오드 칩(33)을 와이어 본딩한 후에 에폭시 몰딩하여도 되는 것이다.

상기와 같은 공정을 통하여 제조된 본 실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛에서는, 상부 기판의 상부 전기전도층(14)(14)은 발광 다이오드 칩(33)의 양의 전극 패턴 및 음의 전극패턴으로 되고, 상부 기판의 상부 전기전도층(14a)(14b)은 발광 다이오드 칩(33) 어레이의 양의 전원배선 및 음의 전원배선으로 되며, 상부 기판의 하부 열전도층(12)과 하부 기판은 발광 다이오드 칩(33) 어레이에 의하여 발생된 열을 방열하는 방열판 기능을 수행하게 된다. 즉, 본 실시예에서는 방열판이 일체형으로 구성되어 있으므로 발광 다이오드 칩(33) 어레이에 의하여 발생된 열을 효율적으로 방열할 수 있게 된다.

한편, 상기 접착층(30)은 열전도율이 우수한 접착재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 상부 기판의 하부 열전도층(12)과 하부 기판은 열적으로 도통상태로 되므로, 발광 다이오드 칩(33) 어레이에 의하여 발생된 열을 하측으로 효율적으로 방열할 수 있게 된다.

한편, 상기한 실시예에서 상부 기판의 전기전도층(14a,14b)과 결합되는 전원 배선패드 또는 전원 커넥터와, 상부 기판의 하부 열전도층(12) 및 하부 기판과 결합되는 방열패드 또는 방열 커넥터를 형성 또는 설치하는 것는 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 공지된 다양한 방법을 이용하여 전극 패드 또는 전원 커넥터와 방열패드 또는 방열 커넥터를 용이하게 실시할 수 있는 것이므로, 이들의 형성 또는 설치에 대한 설명은 생략한다.

이상 설명한 바와 같이 상기한 특정 실시예들에 의한 발광 다이오드 유닛에 의하면, 종래 리드 프레임 제조, 발광 다이오드 패키지 제조, 인쇄회로기판 제조, 발광 다이오드 패키지 실장 등과 같이 복잡한 제조 공정에서 탈피하여, 다이 본딩 기술과 와이어 본딩 기술 및 에폭시 몰딩 기술만을 축적하면 인쇄회로기판 제조 공장에서 인쇄회로기판 제조 기술에 다이 본딩, 와이어 본딩 및 에폭시 몰딩을 추가하는 것만으로 제조할 수 있으므로 제조공정을 현저히 단순화할 수 있다. 이에 따라 제조 비용도 현저히 감소시킬 수 있다.

또한, 상기한 특정 실시예들에 의한 발광 다이오드 유닛에 의하면, 종래 발광 다이오드 패키지와 인쇄회로기판 및 방열판을 구비하는 발광 다이오드 유닛에 비하여, 대략 두 개의 인쇄회로기판을 적층한 정도의 두께를 가지므로 전체 두께를 현저히 감소시킬 수 있고, 이로 인하여 박형화가 요구되는 전자장치에 적합하게 채택될 수 있다.

또한, 상기한 특정 실시예들에 의한 발광 다이오드 유닛에 의하면, 상부 기판의 하부 열전도층과 하부 기판이 기존의 방열판 기능을 수행하므로, 별도의 방열판이 없이도 효과적인 방열이 가능하게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예들에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다. 이러한 변형 및 수정이 첨부하는 특허청구범위에 포함되는 것이라면 본 발명에 속하는 것임은 물론이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 상부 기판의 가공전 평면과 단면 구조를 도시한 도면이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 상부 기판의 개공후 평면과 단면 구조를 도시한 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 상부 기판의 개공면에 반사막을 도금한 후 평면과 단면 구조를 도시한 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛을 구성하는 하부 기판의 평면과 단면 구조를 도시한 도면이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 발광 다이오드 유닛의 평면과 단면 구조를 도시한 도면이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛을 구성하는 상부 기판의 가공전 평면과 단면 구조를 도시한 도면이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛을 구성하는 상부 기판의 개공후 평면과 단면 구조를 도시한 도면이다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛을 구성하는 상부 기판의 개공면에 반사막을 도금한 후 평면과 단면 구조를 도시한 도면이다.

도 9a 및 도 9b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛을 구성하는 하부 기판의 평면과 단면 구조를 도시한 도면이다.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광 다이오드 어레이 유닛의 평면과 단면 구조를 도시한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 상부 기판 12 : 하부 열전도층

14 : 상부 전기전도층 16 : 개공

16a : 경사면 18 : 반사막

20 : 방열기판 22 : 접착층

24 : 열전도층 30 : 접착층

32 : 전기전도막 33 : 발광 다이오드 칩

34 : 본딩 와이어 35 : 에폭시 몰딩

Claims (17)

1. 절연 기판의 상면에는 양의 전극 패턴과 음의 전극 패턴으로 되는 상부 전기전도층이 형성되고 절연 기판의 하면에는 방열기능을 위한 열전도층이 형성되며, 상기 양의 전극 패턴으로 되는 상부 전기전도층과 상기 음의 전극 패턴으로 되는 상부 전기전도층 사이에 개공이 형성된 상부 기판을 준비하는 제1공정과;

   방열 성능을 갖는 재질로 이루어진 방열기판을 포함하는 하부 기판을 준비하는 제2공정과;

   상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 접착층을 매개로 접착하는 제3공정과;

   상기 상부 기판의 개공의 상기 접착층 상에 발광 다이오드 칩을 실장하는 제4공정과;

   상기 발광 다이오드 칩의 N형 패드 및 P형 패드를 상기 양의 전극 패턴과 음의 전극 패턴으로 되는 상부 전기전도층에 와이어 본딩하는 제5공정과;

   상기 상부 기판의 개공과 와이어 본딩 부분을 에폭시 몰딩하는 제6공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 개공은 아래쪽으로 갈수록 개구가 좁아지는 경사면을 갖으며, 상기 제1공정에서의 상부 기판에는 상기 개공의 경사면에 광 반사용 반사막이 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2공정에서의 하부 기판을 구성하는 방열기판의 상면에는 물리적 표면처리와 화학적 표면처리 및 물리화학적 표면처리 중 어느 하나에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제2공정에서의 하부 기판은 상기 방열기판의 상부 전면에 도포된 접착층을 매개로 접착 형성된 열전도율이 우수한 재질로 이루어진 열전도층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 방열기판의 상부 전면에 도포된 접착층은 열전도율이 우수한 접착재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
6. 제3항에 있어서,

   상기 제2공정에서의 하부 기판은 상기 방열기판의 상면에 열전도성이 우수한 재질의 금속이 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 제3공정에서의 접착층은 열전도율이 우수한 접착제로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 제4공정에서는 상기 접착층 위에 전기 전도율이 우수한 전기전도막을 도포한 후에 상기 도포된 전기전도막 상에 상기 발광 다이오드 칩을 실장하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
9. 절연 기판의 상면에는 일정 간격을 두고 이격되어 일렬로 배치된 복수의 전극 패턴과, 상기 복수의 전극 패턴 중 일측 끝의 전극 패턴과 연결된 양의 전원 배선 패턴 및, 상기 복수의 전극 패턴 중 타측 끝의 전극 패턴과 연결된 음의 전원 배선 패턴으로 되는 상부 전기전도층이 형성되고, 상기 절연 기판의 하면에는 방열기능을 위한 열전도층이 형성되며, 상기 인접하는 전극 패턴 사이에 개공이 형성된 상부 기판을 준비하는 제1공정과;

   방열 성능을 갖는 재질로 이루어진 방열기판을 포함하는 하부 기판을 준비하는 제2공정과;

   상기 상부 기판과 상기 하부 기판을 접착층을 매개로 접착하는 제3공정과;

   상기 상부 기판의 개공의 상기 접착층 상에 발광 다이오드 칩을 실장하는 제4공정과;

   상기 발광 다이오드 칩의 N형 패드를 인접하는 일측 전극 패턴과 와이어 본딩하고 상기 발광 다이오드 칩의 P형 패드를 인접하는 타측 전극 패턴과 와이어 본딩하는 제5공정과;

   상기 상부 기판의 개공과 상기 와이어 본딩 부분을 에폭시 몰딩하는 제6공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 개공은 아래쪽으로 갈수록 개구가 좁아지는 경사면을 갖으며, 상기 제1공정에서의 상부 기판에는 상기 개공의 경사면에 광 반사용 반사막이 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
11. 제9항에 있어서,

    상기 제2공정에서의 하부 기판을 구성하는 방열기판의 상면에는 물리적 표면처리와 화학적 표면처리 및 물리화학적 표면처리 중 어느 하나에 의하여 미세 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 제2공정에서의 하부 기판은 상기 방열기판의 상부 전면에 도포된 접착층을 매개로 접착 형성된 열전도율이 우수한 재질로 이루어진 열전도층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 방열기판의 상부 전면에 도포된 접착층은 열전도율이 우수한 접착재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
14. 제11항에 있어서,

    상기 제2공정에서의 하부 기판은 상기 방열기판의 상면에 열전도성이 우수한 재질의 금속이 도금되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
15. 제9항에 있어서,

    상기 제3공정에서의 접착층은 열전도율이 우수한 접착제로 이루어진 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
16. 제9항에 있어서,

    상기 제4공정에서는 상기 접착층 위에 전기 전도율이 우수한 전기전도막을 도포한 후에 상기 도포된 전기전도막 상에 상기 발광 다이오드 칩을 실장하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛의 제조 방법.
17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 유닛.

Images