KR101116134B1 - Board for led package and method of manufacture the same - Google Patents

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KR101116134B1
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이건천
김상복
백지흠
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

PURPOSE: A board for an LED package and a method of manufacture the same are provided to increase the production efficiency by performing a Roll-to-Roll process using a green sheet before sintering. CONSTITUTION: A junction layer is formed in a green sheet(a). A via hole is formed in the green sheet and the junction layer(b). A metal layer(240) is adhered to the metal layer(c). A plating layer is formed in the metal layer(d). The plating layer and the metal layer are patterned(e) An LTCC substrate is formed to perform heat treatment of the structure(f).

Description

엘이디 패키지용 기판 및 그의 제조 방법{Board for LED Package and Method of Manufacture The Same}Board for LED package and method for manufacturing thereof {Board for LED Package and Method of Manufacture The Same}

본 발명은 LED 패키지(Package)용 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소결 전의 그린 시트(Green sheet)를 이용하여 모든 공정을 진행할 수 있으며 치수 정밀도와 생산 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 LED 패키지용 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a substrate for an LED package and a method for manufacturing the same. More specifically, all processes can be performed using a green sheet before sintering, and can greatly improve dimensional accuracy and production efficiency. A substrate for an LED package and a method of manufacturing the same.

일반적으로, LTCC란 Low Temperature Co-fired Ceramics의 약자로서, 일반적인 세라믹의 소결온도가 1300~1600℃인 것에 비하여 50~65%정도 수준인 1000℃ 이하에서 Ag 및 Cu계의 도전체 페이스트와 동시 소성이 가능한 재료를 말한다.In general, LTCC stands for Low Temperature Co-fired Ceramics and co-fires with Ag and Cu conductor pastes at 1000 ℃ or below, which is 50 ~ 65% level compared to general ceramics' sintering temperature of 1300 ~ 1600 ℃. Say this possible material.

최근 이동통신의 발달로 인해 전자부품의 고주파화, 소형화가 필수적인 요소로 대두 되었다. 이를 위해서는 부품의 집적, 모듈화가 필요하게 되었는데, 전자 부품의 집적, 모듈화에는 MLP(Multi-Layer Process)공정과 전극과의 동시 소성이 필수요소이며, 전극재료로서 Cu보다는 전기적 특성이 우수하고, 공정적으로 경제적인 Ag가 각광받았다. 그러나 Ag의 경우 융점이 960℃로 낮기 때문에 대부분의 LTCC는 900℃이하에서 소성 가능하도록 디자인되고 있다.Recently, due to the development of mobile communication, high frequency and miniaturization of electronic components has emerged as an essential element. To this end, the integration and modularization of components is required.In the integration and modularization of electronic components, MLP (Multi-Layer Process) process and simultaneous firing with electrodes are essential elements. Economically, Ag was spotlighted. However, since Ag has a low melting point of 960 ° C, most LTCCs are designed to be fired below 900 ° C.

보통 재료적 접근방법에 따라 3종류의 LTCC가 있다.There are usually three LTCCs depending on the material approach.

첫 번째로, 높은 전기적 특성을 갖는 재료인데 고온에서(1100℃ 부근) 소성되던 것을 약간의 소결 첨가제를 넣어서 900℃ 정도에 맞춘 것이고, 두 번째는, 일정 전기적 특성을 갖는 세라믹에 역시 전기적 특성을 갖는 유리분말을 과량 혼합하여 온도를 떨어뜨리는 Glass/Ceramic형태이고, 세 번째는, 아예 유리로만 구성하되 기계적, 전기적 특성을 고려해서 보통 결정화유리를 이용한다.Firstly, it is a material with high electrical properties, and it was set at about 900 ° C by adding some sintering additive at a high temperature (near 1100 ° C), and secondly, ceramics having constant electrical properties also had electrical properties. The glass / ceramic form is used to reduce the temperature by mixing the glass powder excessively. The third part is composed of glass only, but crystallized glass is usually used in consideration of mechanical and electrical properties.

첫 번째의 경우는 높은 전기적 특성이 있지만. 조성개발에 많은 어려움이 있어 세라믹 필터 등의 특수 분야에 국한되고 있다. 반면에, 두 번째의 Glass/Ceramic의 형태는 다층 회로 기판의 제작이 용이하다. 기계적, 전기적인 특성은 기존의 세라믹에 다소 못 미치지만 재료 설계의 용이성이나 공정 특성이 양호한 편이라 업체들이 많이 선호하는 방법이다. 최근에는 전기적, 기계적 특성을 향상시킨 재료들이 많이 개발되어 세라믹 기판이나 패키지, 고주파용 모듈 등에 적용되고 있다. 세 번째의 경우는 유리의 결정화라는 특수한 상황을 만들어 내야하는데, 유리의 결정화, 특히 기계적 뿐만 아니라 전기적 특성까지 고려한 결정상의 석출이 결코 쉽지가 않다.Although the first case has high electrical properties. Due to many difficulties in composition development, it is limited to special fields such as ceramic filters. On the other hand, the second form of Glass / Ceramic facilitates the fabrication of multilayer circuit boards. The mechanical and electrical characteristics are somewhat lower than those of conventional ceramics, but the ease of material design and process characteristics are good, making it a preferred method for many companies. Recently, many materials with improved electrical and mechanical properties have been developed and applied to ceramic substrates, packages, and high-frequency modules. In the third case, it is necessary to create a special situation called crystallization of glass. Crystallization of glass, in particular, precipitation of crystalline phases considering mechanical as well as electrical properties is not easy.

일반적으로는 Glass/Ceramics의 LTCC가 보편적이며, 미국의 Dupont, Ferro, 독일의 Heraeus, 일본의 NEC 등이 이 방법을 이용한 제품을 양산하고 있다.In general, LTCC from Glass / Ceramics is common, and Dupont, Ferro, Heraeus, and NEC of Japan are mass-producing products using this method.

도 1은 종래 기술의 실시 형태에 따른 LED 패키지의 단면도이고, 도 2a 내지 도 2h는 도 1에 도시된 LED 패키지의 제조 공정 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an LED package according to an embodiment of the prior art, Figures 2a to 2h is a cross-sectional view of the manufacturing process of the LED package shown in FIG.

종래의 LED 패키지는 도 1에 도시된 바와 같이, 구리(Cu)가 포함된 열 전도 비아가 형성된 제 1 세라믹 기판(10)과, 상기 제 1 세라믹 기판(10) 상에 형성된 제 1 접합 층(31)과, 상기 제 1 접합 층(31) 상에 형성되고 반사 막(51)이 형성된 금속 막(50)과, 상기 금속 막(50) 상에 형성된 제 2 접합 층(71)과, 상기 제 2 접합층(71) 상에 형성된 캐비티(Cavity)를 가진 제 2 세라막 기판(90)과, 상기 금속막(50) 상에 형성된 LED 칩(110)과, 상기 LED 칩(110)과 상기 금속 막(50)을 전기적으로 연결하는 와이어(120)와, 상기 LED 칩(110)과 상기 와이어(120) 상부에 형성된 몰딩 부재(130)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, a conventional LED package includes a first ceramic substrate 10 having a thermally conductive via including copper (Cu) and a first bonding layer formed on the first ceramic substrate 10. 31, a metal film 50 formed on the first bonding layer 31 and a reflective film 51 formed thereon, a second bonding layer 71 formed on the metal film 50, and the first film; The second ceramic film substrate 90 having a cavity formed on the second bonding layer 71, the LED chip 110 formed on the metal film 50, the LED chip 110, and the metal. The wire 120 electrically connects the film 50, and the LED chip 110 and the molding member 130 formed on the wire 120.

상기 구성의 LED 패키지의 제조 방법에서 세라믹 기판과 금속 막의 접합 방법은 다음과 같다.The bonding method of the ceramic substrate and the metal film in the manufacturing method of the LED package of the said structure is as follows.

먼저, 도 2a와 같이, 상기 제 1 세라믹 기판(10) 상에 소정의 필러 분말을 포함하는 페이스트(20)를 스크린 인쇄법으로 인쇄하여 제 1 페이스트 층(30)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, a paste 20 containing a predetermined filler powder is printed on the first ceramic substrate 10 by screen printing to form a first paste layer 30.

이어서, 도 2b와 같이, 상기 제 1 페이스트 층(30) 상에 금속 막(50)을 형성한 후 상기 제 1 세라믹 기판(10), 상기 제 1 페이스트 층(30), 상기 금속 막(50)이 순차적으로 형성된 결과물에 대해 열처리 공정을 진행한다. 이때, 상기 제 1 페이스트 층(30)과 상기 제 1 세라믹 기판(10) 및 상기 금속 막(50)이 화학 반응을 일으켜 제 1 접합 층(31)이 형성된다(도 2c 참조).Subsequently, as shown in FIG. 2B, after forming the metal film 50 on the first paste layer 30, the first ceramic substrate 10, the first paste layer 30, and the metal film 50 are formed. The heat treatment process is performed on the sequentially formed products. At this time, the first paste layer 30, the first ceramic substrate 10, and the metal film 50 undergo a chemical reaction to form a first bonding layer 31 (see FIG. 2C).

계속해서, 도 2d와 같이, 상기 제 2 세라믹 기판(90)에 상기 제 1 페이스트 층(30)과 동일한 방법으로 상기 제 2 페이스트 층(70)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 2D, the second paste layer 70 is formed on the second ceramic substrate 90 in the same manner as the first paste layer 30.

이후, 도 2e와 같이, 상기 제 1 세라믹 기판(10), 상기 제 1 접합 층(31), 상기 금속 막(50)이 순차적으로 형성된 구조물 상에 도 2c에 도시된 상기 제 2 페이스트 층(70)과 제 2 세라믹 기판(90)이 형성된 구조물을 적층 한 후 열처리 공정을 수행한다. 이에 의해, 상기 제 1 세라믹 기판(10), 상기 제 1 접합 층(31), 상기 금속 막(50), 상기 2 접합 층(71), 상기 제 2 세라믹 기판(90)이 순차적으로 적층 된 구조물이 형성된다.Thereafter, as shown in FIG. 2E, the second paste layer 70 shown in FIG. 2C is formed on the structure in which the first ceramic substrate 10, the first bonding layer 31, and the metal film 50 are sequentially formed. ) And a structure in which the second ceramic substrate 90 is formed are stacked, and then a heat treatment process is performed. As a result, the first ceramic substrate 10, the first bonding layer 31, the metal film 50, the second bonding layer 71, and the second ceramic substrate 90 are sequentially stacked. Is formed.

다음은, 상기 구성의 세라믹 기판과 금속 막의 접합 방법을 이용한 종래의 LED 패키지의 제조 방법에 대해 설명한다.Next, the manufacturing method of the conventional LED package using the bonding method of the ceramic substrate and metal film of the said structure is demonstrated.

도 2f를 참조하면, 상기 제 1 세라믹 기판(10)에 레이저 드릴링 방법을 통해 비아 홀을 형성한 후 상기 비아 홀에 구리(Cu)가 포함된 페이스트를 매립하여 열전도 비아(11)를 형성한다.Referring to FIG. 2F, after the via hole is formed in the first ceramic substrate 10 by laser drilling, a paste including copper (Cu) is embedded in the via hole to form the thermally conductive via 11.

그 다음, 도 2g와 같이, 세라믹 기판과 금속 막의 접합 방법을 이용하여 상기 제 1 세라믹 기판(10) 상에 상기 제 1 접합 층(31), 상기 금속 막(50), 상기 제 2 접합 층(70), 상기 제 2 세라믹 기판(90)을 순차적으로 적층 한다. 여기서, 상기 제1 접합 층(31) 및 상기 금속 막(50)은 리소그라피 공정을 통해 패터닝될 수 있고, 상기 제2 세라믹 기판(90)에는 LED 칩을 실장 하기 위한 캐비티(Cavity)(100)가 형성된다. 이때, 상기 캐비티(100)는 그린 시트 상태에서 펀칭에 의해 형성되거나, 슬립 캐스팅(slip casting) 후 타발 공정으로 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 2G, the first bonding layer 31, the metal film 50, and the second bonding layer () may be formed on the first ceramic substrate 10 using a bonding method of the ceramic substrate and the metal film. 70) and sequentially stacking the second ceramic substrate 90. Here, the first bonding layer 31 and the metal film 50 may be patterned through a lithography process, and a cavity 100 for mounting an LED chip is mounted on the second ceramic substrate 90. Is formed. In this case, the cavity 100 may be formed by punching in a green sheet state, or may be formed by a punching process after slip casting.

그 다음, 도 2h와 같이, 상기 제1 세라믹 기판(10), 상기 금속 막(50) 및 상기 제2 세라믹 기판(90)이 적층 된 상태에서 전기 도금법을 통해 상기 금속 막(50) 상에 반사 막(51)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2H, the first ceramic substrate 10, the metal film 50, and the second ceramic substrate 90 are stacked on the metal film 50 through electroplating. The film 51 is formed.

이어서, 도 2i와 같이, 상기 금속 막(50) 상에 LED 칩(110)를 실장 한 후 상기 금속 막(50)을 와이어(120)를 통해 전기적으로 연결한다. 그리고, 상기 LED 칩(110)을 포함하는 캐비티에 몰딩 부재(130)를 형성하여 LED 패키지를 완성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2I, the LED chip 110 is mounted on the metal film 50, and then the metal film 50 is electrically connected through the wire 120. Then, the molding member 130 is formed in the cavity including the LED chip 110 to complete the LED package.

상기 구성의 LED 패키지는, 상기 제 1 세라믹 기판(10)과 상기 제 1 접합 층(31) 및 상기 금속 막(50)을 열처리하여 상기 제 1 세라믹 기판(10)과 상기 금속 막(50)을 접합하고, 이와 마찬가지로, 상기 제 2 세라믹 기판(90)과 상기 제 1 접합 층(71) 및 상기 금속 막(50)을 열처리하여 상기 제 2 세라믹 기판(90)과 상기 금속 막(50)을 접합하도록 되어 있다. The LED package having the above-described structure heat-treats the first ceramic substrate 10, the first bonding layer 31, and the metal film 50 to thereby form the first ceramic substrate 10 and the metal film 50. And similarly, the second ceramic substrate 90, the first bonding layer 71, and the metal film 50 are heat-treated to bond the second ceramic substrate 90 and the metal film 50. It is supposed to.

즉, 구속 기판을 형성하기 위한 상기 금속 막(50)과 LTCC 기판을 형성하기 위한 상기 제 1 및 제 2 세라믹 기판(10)(90)이 압착된 상태에서 열처리 공정이 진행된다. 이때, 상기 금속 막(50)은 상기 제 1 및 제 2 세라믹 기판(10)(90)의 열처리 온도보다 낮은 온도에서 열처리 되고, 상기 금속 막(50)의 열처리 공정이 완료된 후 상기 제 1 및 제 2 세라믹 기판(10)(90)의 열처리 공정이 이루어진다.That is, the heat treatment process is performed while the metal film 50 for forming the restraint substrate and the first and second ceramic substrates 10 and 90 for forming the LTCC substrate are compressed. In this case, the metal film 50 is heat treated at a temperature lower than the heat treatment temperatures of the first and second ceramic substrates 10 and 90, and after the heat treatment of the metal film 50 is completed, the first and second The heat treatment process of the two ceramic substrates 10 and 90 is performed.

따라서, 상기 금속 막(50)이 열처리 되는 동안 상기 제 1 및 제 2 세라믹 기판(10)(90)은 상기 금속 막(50)의 수평 방향의 수축을 억제하고, 상기 제 1 및 제 2 세라믹 기판(10)(90)이 열처리 되는 동안 이미 열처리 공정이 완료된 상기 금속 막(50)이 상기 제 1 및 제 2 세라믹 기판(10)(90)의 수평 방향의 수축을 억제한다.Therefore, the first and second ceramic substrates 10 and 90 suppress the horizontal shrinkage of the metal film 50 while the metal film 50 is heat-treated, and the first and second ceramic substrates are suppressed. During the heat treatment of (10) and (90), the metal film 50, in which the heat treatment process is already completed, suppresses the shrinkage of the first and second ceramic substrates 10 and 90 in the horizontal direction.

이에 의해, 종래의 LED 패키지의 제조 방법은 열처리 공정에서 수평 방향의 수축을 감소시킬 수 있는 장점은 있지만, 열처리 된 상기 제 1 및 제 2 세라믹 기판(또는, "LTCC 그린 시트"이라고도 함)(10)(90)은 취성으로 인해 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정을 적용할 수 없다. 또한, 열처리 전의 LTCC 그린 시트는 내수성 및 내화학성이 취약하며, 열처리 후의 LTCC 기판 또한 내화학성에 취약하기 때문에 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정을 진행할 수가 없다. 즉, 열처리 전에 그린 시트 또는 적층체가 물 또는 산성 용액과 접촉하게 되면 수분에 의해 바인더의 변형이 발생하여 시트(Sheet)의 성질을 잃게 되고, 구리가 탈착되어 공정 진행이 불가능한 문제가 발생된다. 또한, 열처리 후의 LTCC 그린 시트 또한 내화학성을 위해 보호층을 구현하는 공정이 필요하다는 문제점이 존재한다.Accordingly, the conventional method of manufacturing the LED package has the advantage of reducing the shrinkage in the horizontal direction in the heat treatment process, but the first and second ceramic substrate (or also referred to as "LTCC green sheet") that is heat-treated 10 90 is not applicable to the roll-to-roll process due to brittleness. In addition, the LTCC green sheet before heat treatment is poor in water resistance and chemical resistance, and the roll-to-roll process cannot be performed because the LTCC substrate after heat treatment is also weak in chemical resistance. That is, when the green sheet or the laminate comes into contact with water or an acidic solution before the heat treatment, the deformation of the binder occurs due to moisture, and the sheet loses its properties, and copper is desorbed, thereby making it impossible to proceed with the process. In addition, there is a problem that the LTCC green sheet after heat treatment also requires a process for implementing a protective layer for chemical resistance.

또한, 무수축이 아닌 경우의 LTCC 그린 시트와 구리의 라미네이션(lamination)에 의한 캐비티(Cavity)는 수축율 차이에 의해 구현이 어려운 문제가 있다. 다시 말해, 열처리 된 세라믹 기판을 이용한 제작은 기판 간 접합 등의 추가 공정을 통해 다층 기판 형태로 구현될 수 있다.
In addition, the cavity due to the lamination of the LTCC green sheet and copper in the case of non-shrinkage is difficult to implement due to the difference in shrinkage rate. In other words, fabrication using the heat-treated ceramic substrate may be implemented in the form of a multilayer substrate through additional processes such as bonding between substrates.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 소결 전의 그린 시트(Green sheet)를 이용하여 모든 공정을 진행할 수 있으며 치수 정밀도와 생산 효율성을 크게 향상시킬 수 있는 LED 패키지용 기판 및 그의 제조 방법을 제시하는 데 있다.The technical problem to be solved by the present invention in order to solve the above-mentioned problems, the substrate for LED package and the LED package which can proceed all the processes using the green sheet (Green sheet) before sintering and can greatly improve the dimensional accuracy and production efficiency It is to present a manufacturing method.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 소결 전의 그린 시트(Green Sheet)를 이용하여 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정을 수행하는 LED 패키지용 기판 및 그의 제조 방법을 제시하는 데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to propose a substrate for an LED package and a manufacturing method thereof to perform a roll-to-roll process using a green sheet before sintering.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 내수성 및 내화학성이 우수한 LED 패키지용 기판 및 그의 제조 방법을 제시하는 데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to propose a substrate for an LED package excellent in water resistance and chemical resistance and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 원재료의 조성 변경 또는 시트 상에 코팅을 통해 그린 시트 또는 테이프(tape) 형태에서도 내수성 및 내화학성이 우수하여 에칭(Etching), 패터닝(Patterning), 도금(Plating) 등의 모든 공정을 진행할 수 있는 LED 패키지용 기판 및 그의 제조 방법을 제시하는 데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is excellent in water resistance and chemical resistance even in the form of green sheets or tapes by changing the composition of the raw material or coating on the sheet, etching, patterning, plating The present invention provides a substrate for an LED package and a method of manufacturing the same, which can proceed with all processes such as (plating).

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 시트(Sheet)와 구리 의 접합 공정에 의해 추가적인 공정 없이도 캐비티(Cavity)를 직접적으로 구현할 수 있는 LED 패키지용 기판 및 그의 제조 방법을 제시하는 데 있다.
In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a substrate for an LED package and a method of manufacturing the same that can directly implement a cavity (cavity) without additional processes by the bonding process of the sheet (Sheet) and copper.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 LED 패키지용 기판의 제조 방법은 (a)그린 시트(Green Sheet)에 접합층을 형성하는 단계와, (b)상기 그린 시트와 접합층에 비아 홀을 형성하는 단계와, (c)상기 접합층에 금속 층을 접착하는 단계와, (d)상기 금속 층 상에 도금 층을 형성하는 단계와, (e)상기 도금 층과 상기 금속 층을 패터닝 하는 단계와, (f)상기 (e)의 구조물을 열처리하여 LTCC 기판을 형성하는 단계를 포함하고 있다.As a means for solving the above-described technical problem, the manufacturing method of the substrate for LED package according to the present invention comprises the steps of (a) forming a bonding layer on a green sheet, (b) the green sheet and the bonding layer Forming via holes in, (c) adhering a metal layer to the bonding layer, (d) forming a plating layer on the metal layer, and (e) the plating layer and the metal layer Patterning the (I), and (f) heat-treating the structure of the (e) to form a LTCC substrate.

여기서, 상기 그린 시트는 글래스-세라믹 재질로 형성되며, 상기 글래스-세라믹 재질은: SiO2-CaO-Al2O3계 유리, SiO2-MgO-Al2O3계 유리, SiO2-B2O3-CaO-R2O계 유리(여기서, R은 Li, Na, K 중 하나) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 그린 시트는 필러(Filler)로써, Al2O3, BaTiO3, TiO2, SiO2, ZrO2, ZrSiO4 중 적어도 어느 하나를 포함하고 있다.Here, the green sheet is formed of a glass-ceramic material, the glass-ceramic material is: SiO2-CaO-Al2O3-based glass, SiO2-MgO-Al2O3-based glass, SiO2-B2O3-CaO-R2O-based glass (where R Is formed by including at least one of Li, Na, and K). The green sheet may include at least one of Al 2 O 3, BaTiO 3, TiO 2, SiO 2, ZrO 2, and ZrSiO 4 as a filler.

상기 접합층은 접착제로 구성되며, 상기 비아 홀은 레이저 드릴링 또는 펀칭 장치에 의한 펀칭으로 형성된다.The bonding layer is composed of an adhesive, and the via holes are formed by punching by laser drilling or punching apparatus.

상기 금속 층은 Cu, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 또는 이들 금속을 포함하는 합금으로 구성되며, 상기 도금 층은 Cu, Ag, Pt, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속으로 구성된다.The metal layer is composed of at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn or an alloy containing these metals, The plating layer is composed of at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Pt, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn.

또한, 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 의한 LED 패키지용 기판은 비아 홀이 형성된 LTCC 기판과, 상기 LTCC 기판의 하면에 접착하여 캐비티(Cavity)를 형성하며, 상기 LTCC 기판의 하면 일부가 드러나도록 패터닝 된 금속 층과, 상기 금속 층의 하면에 형성되며, 상기 금속 층과 함께 패터닝 된 도금층을 포함하고 있다.In addition, as another means for solving the above-described technical problem, the substrate for LED package according to the present invention is bonded to the LTCC substrate with a via hole, the lower surface of the LTCC substrate to form a cavity (cavity), the LTCC substrate And a metal layer patterned to expose a portion of the bottom surface thereof, and a plating layer formed on the bottom surface of the metal layer and patterned together with the metal layer.

이때, 상기 LTCC 기판은 비아 홀이 형성된 그린 시트(Green Sheet)를 열처리하여 형성되며, 상기 금속 층은 Cu, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 또는 이들 금속을 포함하는 합금으로 구성된다. 그리고, 상기 도금 층은 Cu, Ag, Pt, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속으로 구성된다.
In this case, the LTCC substrate is formed by heat-treating a green sheet in which via holes are formed, and the metal layer is formed of Cu, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn. It consists of at least 1 sort (s) of metal chosen from the group containing, or the alloy containing these metals. The plating layer is composed of at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Pt, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn.

본 발명에 따르면, LED 모듈 또는 패키지 기판을 사용함에 있어 소결 전의 그린 시트(Green Sheet)를 이용하여 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정을 수행할 수 있다. 열처리 후의 기판은 취성으로 인하여 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정을 수행할 수 없으나 열처리 전의 그린 시트 상태에서는 모든 공정이 진행 가능하며, 치수 정밀도가 높아지게 되고, 또한 생산효율성의 증대를 얻을 수 있다.According to the present invention, a roll-to-roll process may be performed using a green sheet before sintering in using an LED module or a package substrate. The substrate after heat treatment cannot perform a roll-to-roll process due to brittleness, but all processes can be performed in the green sheet state before heat treatment, and the dimensional accuracy is increased, and the production efficiency can be increased. .

또한, 원재료의 조성 변경 또는 시트 상에 코팅을 통해 그린 시트 또는 테이프(tape) 형태에서도 내수성 및 내화학성이 우수하여 에칭(Etching), 패터닝(Patterning), 도금(Plating) 등의 공정을 진행할 수 있다. In addition, by changing the composition of the raw material or coating on the sheet, even in the form of a green sheet or tape, it is excellent in water resistance and chemical resistance so that processes such as etching, patterning, and plating may be performed. .

또한, 시트(Sheet)와 구리의 라미네이션(Lamination) 공정에 의해 추가적인 공정 없이도 캐비티(Cavity)를 직접적으로 구현할 수 있다.
In addition, by the lamination process of the sheet (Sheet) and copper, it is possible to directly implement the cavity (cavity) without an additional process.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래 기술의 실시 형태에 따른 LED 패키지의 단면도
도 2a 내지 도 2h는 종래 기술의 실시 형태에 따른 LED 패키지의 공정 단면도
도 3 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 LED 패키지용 기판의 제조 공정 단면도1 is a cross-sectional view of an LED package according to a prior art embodiment
2A-2H are process cross-sectional views of an LED package according to a prior art embodiment.
3 to 9 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the substrate for LED package according to a preferred embodiment of the present invention

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by similar reference numerals throughout the specification.

이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시 예Example

도 3 내지 도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 LED 패키지용 기판의 제조 공정 단면도이다.3 to 9 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the LED package substrate according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 3 및 도 4와 같이, 그린 시트(Green Sheet)(200) 상에 접합층(210)을 형성한다. 이때, 상기 그린 시트(200)는 글래스-세라믹 재질을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 그린 시트(200)는 SiO2-CaO-Al2O3계 유리, SiO2-MgO-Al2O3계 유리, SiO2-B2O3-CaO-R2O계 유리(여기서, R은 Li, Na, K 중 하나) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 그린 시트(200)는 필러(Filler)로써, Al2O3, BaTiO3, TiO2, SiO2, ZrO2, ZrSiO4 중 적어도 어느 하나가 포함하여 형성할 수도 있다.First, as shown in FIGS. 3 and 4, the bonding layer 210 is formed on the green sheet 200. In this case, the green sheet 200 may be formed using a glass-ceramic material. For example, the green sheet 200 may be formed of SiO 2 -CaO-Al 2 O 3 -based glass, SiO 2 -MgO-Al 2 O 3 -based glass, SiO 2 -B 2 O 3 -CaO-R 2 O-based glass, wherein R is one of Li, Na, and K. It can be formed including at least one. In addition, the green sheet 200 may include at least one of Al 2 O 3, BaTiO 3, TiO 2, SiO 2, ZrO 2, and ZrSiO 4 as a filler.

또한, 상기 접합층(210)은 상기 그린 시트(200)와 상기 금속 층(240)을 접합하는 접합성 물질로 형성할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 접착제(Adhesive)를 사용하여 접합하였다.In addition, the bonding layer 210 may be formed of a bonding material bonding the green sheet 200 and the metal layer 240 to each other. In the embodiment of the present invention was bonded using an adhesive (Adhesive).

다음으로, 도 5를 참조하면, 상기 그린 시트(200)와 접합층(210)을 펀칭(Punching)하여 비아 홀(230)을 형성한다. 이때, 상기 비아 홀(230)은 레이저 드릴링 또는 펀칭 장치에 의한 펀칭으로 형성한다. Next, referring to FIG. 5, the via sheet 230 is formed by punching the green sheet 200 and the bonding layer 210. In this case, the via hole 230 is formed by punching using a laser drilling or punching device.

그 다음, 도 6과 같이, 상기 접합층(210)에 금속 층(240)을 라미네이팅(Laminating) 한다. 여기서, 상기 금속 층(240)은 Cu, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 또는 이들 금속을 포함하는 합금으로 구성되는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 구리(Cu)로 형성된 금속 층(240)을 실험 예로 사용하였다.Next, as illustrated in FIG. 6, the metal layer 240 is laminated on the bonding layer 210. Here, the metal layer 240 includes at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn or these metals. It is preferably composed of an alloy. In the present invention, the metal layer 240 formed of copper (Cu) was used as an experimental example.

이 후, 도 7 및 도 8과 같이, 상기 금속 층(240) 상에 도금 층(250)을 형성한 후 상기 접합층(210)이 드러나도록 상기 도금 층(250)과 상기 금속 층(240)을 에칭하여 비아 홀을 형성한다. 이때, 상기 비아 홀에 구리(Cu)가 포함된 페이스트를 매립하여 열전도 비아를 형성할 수 있다. 그리고, 상기 도금 층(250)은 Cu, Ag, Pt, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 이용하여 도금할 수 있다. 본 발명에서는 은(Ag)이 포함된 니켈(Ni) 또는 은(Ag)을 전해 또는 무전해 도금을 전면 실시하여 상기 도금 층(250)을 형성하였다.7 and 8, after the plating layer 250 is formed on the metal layer 240, the plating layer 250 and the metal layer 240 are exposed to expose the bonding layer 210. Is etched to form via holes. In this case, a thermal conductive via may be formed by filling a paste including copper (Cu) in the via hole. The plating layer 250 is plated using at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Pt, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, and Zn. can do. In the present invention, the plating layer 250 is formed by electrolytic or electroless plating of nickel (Ni) or silver (Ag) containing silver (Ag).

이어서, 상기 구조물을 열처리 공정을 진행하면 도 9와 같이 캐비티(Cavity)(310)가 형성된 LTCC 기판(300)을 형성할 수 있다. 즉, 상기 캐비티(Cavity)(310)는 무수축 LTCC 그린 시트(200)와 구리(Cu)로 형성된 금속층(240)의 접합 공정에 의해 구현되어 진다. Subsequently, when the heat treatment is performed on the structure, an LTCC substrate 300 having a cavity 310 may be formed as shown in FIG. 9. That is, the cavity 310 is implemented by the bonding process of the non-contraction LTCC green sheet 200 and the metal layer 240 formed of copper (Cu).

본 발명은 소결 후 무수축 LTCC 그린 시트(200)와 구리(Cu)로 형성된 금속층(240)의 접합 공정 진행 시, 상기 LTCC 그린 시트(200)와 금속층(240) 사이에 접합 층(210)이 존재한다. 이때, 접합 매질은 금속 산화물, 접합용 글래스 또는 솔더(solder)형 금속 등이 사용되어 질 수 있다. According to the present invention, during the bonding process of the non-shrinkable LTCC green sheet 200 and the metal layer 240 formed of copper (Cu) after sintering, a bonding layer 210 is formed between the LTCC green sheet 200 and the metal layer 240. exist. In this case, the bonding medium may be a metal oxide, glass for bonding or a solder-type metal.

한편, 본 발명은 상기의 제조 방법에 의해 제조된 무수축 LTCC 그린 시트(또는 기판)을 이용하여 LED 패키지를 제조할 수 있다. On the other hand, the present invention can manufacture an LED package using a non-shrink LTCC green sheet (or substrate) manufactured by the above manufacturing method.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 LED 패키지용 기판 및 그의 제조 방법은 소결 전의 그린 시트(Green Sheet)를 이용하여 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정을 수행할 수 있어 에칭(Etching), 패터닝(Patterning), 도금(Plating) 등의 모든 공정을 진행할 수 있고, 시트(Sheet)와 구리의 접합 공정에 의해 추가적인 공정 없이도 캐비티(Cavity)를 직접적으로 구현할 수 있어, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.
The LED package substrate and the manufacturing method thereof according to the present invention configured as described above can perform a roll-to-roll process by using a green sheet before sintering, thereby etching, patterning, and the like. All processes such as plating, plating, and the like can be carried out, and a cavity can be directly implemented without an additional process by the sheet and copper bonding process, thereby solving the technical problem of the present invention.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed to solve the technical problem, and those skilled in the art to which the present invention pertains (man skilled in the art) various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention. It will be possible to, and such modifications, changes, etc. will be considered to be within the scope of the following claims.

본 발명에 의한 LED 패키지용 기판 및 그의 제조 방법에서는 LED 패키지를 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 반도체 칩 패키지 및 그 제조 방법에도 동일하게 적용할 수 있다.
In the LED package substrate and the method of manufacturing the same according to the present invention, the LED package is described as an example, but the present invention is not limited thereto.

200 : 그린 시트(Green sheet)
210 : 접합층 또는 접착제(Adhesive) 230 : 펀칭 홀(Punching Hole)
240 : 금속 층 250 : 도금 층
300 : LTCC 기판 310 : 캐비티(Cavity)200: green sheet
210: bonding layer or adhesive 230: punching hole
240: metal layer 250: plating layer
300: LTCC substrate 310: Cavity

Claims (12)

(a) 그린 시트(Green Sheet)에 접합층을 형성하는 단계와;
(b) 상기 그린 시트와 접합층에 비아 홀을 형성하는 단계와;
(c) 상기 접합층에 금속 층을 접착하는 단계와;
(d) 상기 금속 층 상에 도금 층을 형성하는 단계와;
(e) 상기 도금 층과 상기 금속 층을 패터닝 하는 단계; 및
(f) 상기 (e)의 구조물을 열처리하여 LTCC 기판을 형성하는 단계;
를 포함하는 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
(a) forming a bonding layer on the green sheet;
(b) forming via holes in the green sheet and bonding layer;
(c) adhering a metal layer to the bonding layer;
(d) forming a plating layer on the metal layer;
(e) patterning the plating layer and the metal layer; And
(f) heat treating the structure of (e) to form an LTCC substrate;
Method of manufacturing a substrate for an LED package comprising a.
제 1 항에 있어서, 상기 그린 시트는:
글래스-세라믹 재질로 형성되는 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the green sheet is:
A method of manufacturing a substrate for an LED package formed of a glass-ceramic material.
제 2 항에 있어서, 상기 글래스-세라믹 재질은:
SiO2-CaO-Al2O3계 유리, SiO2-MgO-Al2O3계 유리, SiO2-B2O3-CaO-R2O계 유리(여기서, R은 Li, Na, K 중 하나) 중 적어도 어느 하나를 포함하여 형성된 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
The method of claim 2, wherein the glass-ceramic material is:
Substrate for LED package formed by at least one of SiO2-CaO-Al2O3-based glass, SiO2-MgO-Al2O3-based glass, SiO2-B2O3-CaO-R2O-based glass (where R is one of Li, Na, K) Method of preparation.
제 1 항에 있어서, 상기 그린 시트는:
필러(Filler)로써, Al2O3, BaTiO3, TiO2, SiO2, ZrO2, ZrSiO4 중 적어도 어느 하나가 포함되는 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the green sheet is:
A method of manufacturing a substrate for an LED package including at least one of Al 2 O 3, BaTiO 3, TiO 2, SiO 2, ZrO 2, and ZrSiO 4 as a filler.
제 1 항에 있어서, 상기 접합층은:
접착제로 구성된 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the bonding layer is:
The manufacturing method of the board | substrate for LED packages comprised from the adhesive agent.
제 1 항에 있어서, 상기 비아 홀은:
레이저 드릴링 또는 펀칭 장치에 의한 펀칭으로 형성되는 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the via hole is:
A method of manufacturing a substrate for an LED package formed by punching by laser drilling or punching apparatus.
제 1 항에 있어서, 상기 금속 층은:
Cu, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 또는 이들 금속을 포함하는 합금으로 구성되는 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the metal layer is:
Of a substrate for an LED package composed of at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn or an alloy containing these metals Manufacturing method.
제 1 항에 있어서, 상기 도금 층은:
Cu, Ag, Pt, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속으로 구성되는 LED 패키지용 기판의 제조 방법.
The method of claim 1, wherein the plating layer is:
A method for producing a substrate for an LED package comprising at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Pt, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn.
비아 홀이 형성된 LTCC 기판과;
상기 LTCC 기판의 하면에 접착하여 캐비티(Cavity)를 형성하며, 상기 LTCC 기판의 하면 일부가 드러나도록 패터닝 된 금속 층; 및
상기 금속 층의 하면에 형성되며, 상기 금속 층과 함께 패터닝 된 도금층;
을 포함하는 LED 패키지용 기판.
An LTCC substrate having via holes formed therein;
A metal layer bonded to a lower surface of the LTCC substrate to form a cavity, and patterned to expose a portion of the lower surface of the LTCC substrate; And
A plating layer formed on a bottom surface of the metal layer and patterned together with the metal layer;
Substrate for LED package comprising a.
제 9 항에 있어서, 상기 LTCC 기판은:
비아 홀이 형성된 그린 시트(Green Sheet)를 열처리하여 형성된 LED 패키지용 기판.
10. The method of claim 9, wherein the LTCC substrate is:
An LED package substrate formed by heat-treating a green sheet having a via hole.
제 9 항에 있어서, 상기 금속 층은:
Cu, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 또는 이들 금속을 포함하는 합금으로 구성되는 LED 패키지용 기판.
10. The method of claim 9, wherein the metal layer is:
A substrate for an LED package comprising at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn or alloys containing these metals.
제 9 항에 있어서, 상기 도금 층은:
Cu, Ag, Pt, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속으로 구성되는 LED 패키지용 기판.

10. The method of claim 9, wherein the plating layer is:
A substrate for an LED package comprising at least one metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Pt, Ni, Al, Cr, Ru, Re, Pb, Cr, Sn, In, Zn.

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