KR101130688B1 - 방열구조 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 종래기술에 비해 방열특성을 더욱 향상시킨 LED 패키지와 이러한 LED 패키지를 보다 더 간편하고 단순한 공정에 의해 제조하는 방법에 관한 것이다.
보다 더 구체적으로 본 발명의 일측면에 의하면, 상면에 적어도 하나 이상의 홈이 구비되는 제 1후막동판; 상기 제 1후막동판의 일측면에 형성되는 열경화성 수지층; 상기 열경화성 수지층의 일측면에 형성되는 제 2후막동판; 상기 제 2후막동판의 하부면 및 상기 제 1후막동판의 하부면의 일부영역에 형성하되, 제 2후막동판의 하부면의 소정영역에 비아홀을 구비하도록 형성되는 절연층; 상기 제 1후막동판의 노출되는 하부영역 및 절연층의 일측면과, 상기 비아홀이 노출되지 않도록 형성하되, 절연층의 하부면에서 두 부분으로 이격되어 형성되는 전극패드; 상기 제 1후막동판의 홈상에 형성되는 적어도 하나 이상의 LED 칩; 상기 LED 칩을 둘러싸는 형광체; 및 상기 형광체를 둘러싸는 봉지제;를 포함하는 방열구조 LED 패키지를 제공한다.

Description

방열구조 ＬＥＤ 패키지 및 그 제조방법 {LED package with radiating structure and Its manufacturing method}
본 발명은 LED 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 종래기술에 비해 방열특성을 더욱 향상시킨 LED 패키지와 이러한 LED 패키지를 보다 더 간편하고 단순한 공정에 의해 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 전 세계적으로 에너지 효율이 높은 조명에 상당한 관심이 집중되고 있는데, LED(Light Emitting Diode; 이하 LED)가 높은 에너지 효율 및 상대적으로 긴 수명으로 인해 주목받고 있다. 이러한 LED는 필라멘트에 기초한 발광 소자에 비해 긴 수명, 낮은 전원, 우수한 초기 구동 특성, 높은 진동 저항 및 반복적인 전원 단속에 대한 높은 공차 등의 여러 장점을 갖기 때문에 그 수요가 지속적으로 증가하고 있다.현재 LED는 이동통신단말기, 디스플레이 기기 또는 기타 다른 전자기기의 광원으로 활발히 이용되고 있다.
LED는 전류 인가에 의해 P-N 반도체접합(P-N junction)에서 전자와 정공이 만나 빛을 발하는 소자로서, 통상, LED칩이 탑재된 패키지의 구조로 제작된다. 이러한 LED 패키지는 일반적으로 PCB(Printed Circuit Board; 이하 PCB ) 상에 장착되어 그 PCB에 형성된 전극으로부터 전류를 인가받아 발광 동작하도록 구성된다.
그런데, LED 패키지에 있어서, LED칩으로부터 발생한 열은 LED 패키지의 발광 성능 및 수명에 직접적인 영향을 미친다. 그 이유는 LED칩에 발생한 열이 그 LED칩에 오래 머무르는 경우 LED칩을 이루는 결정 구조에 전위(dislocation)및 부정합(mismatch)를 일으키기 때문이다.
따라서, LED를 조명 기기에 탑재하는 데 있어서 가장 문제가 되는 것은 방열의 문제이며, 발광 효율이 높아진 것은 사실이지만, 아직 LED 칩의 발열량은 상당한 수준이다. 만일 방열 대책을 마련하지 않으면 LED 칩의 온도가 너무 높아져 칩 자체 또는 패키징 수지가 열화하게 되므로, 결국 이것이 발광 효율의 저하와 칩의 단수명화를 초래하게 된다. LED의 가장 큰 특징인 긴 수명을 손해 보지 않기 위해서는, 칩의 열을 외부에 확산시키기 위한 기술 개발이 필수적이다.
LED는 고온 동작시 LED로부터 발생하는 열을 방출시키는 패키지의 구조와 재질특성으로부터 열 저항으로 인하여 활성층(Active Layer)의 접합 온도 상승과 순방향 전압 및 광 출력이 감소하면, 이를 해결하기 위하여 열전도성이 좋은 재질 위에 다수개의 LED유닛을 실장한 패키지를 배선 기판에 실장 하거나 다수개의 칩을 배선 기판 또는 금속 기판 위에 패키징한다.
그러나 장시간 가동으로 인하여 발생한 열을 신속히 방출시키지 않으면, 열 저항이 큰 접합부에 피로가 누적됨으로써 구조 변형(Creep)으로 인한 접합 계면의 파손(Crack) 및 떨어짐(De-lamination) 등의 신뢰성 불량 발생하며 이는 전체 시스템의 불량을 초래하는 문제점이 있다.
통상적인 종래의 LED 모듈에 있어서, LED 유닛들 각각으로부터 발생된 열이 하우징 내 공간으로 쉽게 퍼지지 못하고 정체되는 문제점이 있다. 근래 들어서는 LED 모듈의 크기가 감소되는 추세인데, 크기가 작은 LED 모듈은 하우징내의 공간 또한 작으므로 대류에 의한 열 방출 성능이 더욱 떨어질 수밖에 없다. 따라서 보다 더 효율적으로 열을 방출하는 LED 패키징 구조가 요구된다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 하나의 PCB 모듈에 복수의 LED 칩을 실장하더라도 방열특성이 향상되는 LED 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 방열특성이 향상된 LED 패키지의 제조하는데 있어서, 보다 다양한 형태의 LED 패키지 모듈을 제공하며, 보다 저렴한 비용으로 보다 간편하고 단순한 제조공정에 의해 LED 패키지를 제조하는 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일측면에 의하면, 상면에 적어도 하나 이상의 홈이 구비되는 제 1후막동판; 상기 제 1후막동판의 일측면에 형성되는 열경화성 수지층; 상기 열경화성 수지층의 일측면에 형성되는 제 2후막동판; 상기 제 2후막동판의 하부면 및 상기 제 1후막동판의 하부면의 일부영역에 형성하되, 제 2후막동판의 하부면의 소정영역에 비아홀을 구비하도록 형성되는 절연층; 상기 제 1후막동판의 노출되는 하부영역 및 절연층의 일측면과, 상기 비아홀이 노출되지 않도록 형성하되, 절연층의 하부면에서 두 부분으로 이격되어 형성되는 전극패드; 상기 제 1후막동판의 홈상에 형성되는 적어도 하나 이상의 LED 칩; 상기 LED 칩을 둘러싸는 형광체; 및 상기 형광체를 둘러싸는 봉지제;를 포함하는 방열구조 LED 패키지를 제공한다.
본 발명은 상기 제 1후막동판 및 제 2후막동판의 상부면에 도금막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지를 포함한다.
본 발명에서 상기 도금막은 구리(Cu)층, 니켈(Ni)층 및 은(Ag)층이 순차적으로 증착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지를 포함한다.
본 발명에서 상기 제 1후막동판 및 제 2후막동판의 두께는 0.2mm 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지를 포함한다.
본 발명에서 상기 열경화성 수지층은, 페놀계 수지, 멜라민계 수지, 폴리비닐카보네이트, 실리콘계 수지, 폴리아미드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리카보네이트, 폴리술폰 또는 에폭시 수지 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지를 포함한다.
본 발명에서 상기 전극패드는 구리(Cu) 도금막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지를 포함한다.
본 발명에서 상기 홈은 그 상면의 형상이 원형, 사각형 또는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지를 포함한다.
본 발명에서 상기 홈의 높이는 LED 칩의 높이보다 크거나 작은 것은 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지를 포함한다.
본 발명에서 상기 봉지제는 그 단면이 원형, 반구형 또는 적어도 2개 이상의 반구가 합쳐진 형상인 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지를 포함한다.
종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 타측면에 의하면, 후막동판의 하부면의 일부영역에 절연층을 형성하는 단계; 상기 후막동판의 소정영역을 제거하여 제 1후막동판 및 제 2후막동판으로 분리하는 단계; 상기 후막동판이 제거된 소정영역에 열경화성 수지층을 형성하는 단계; 상기 절연층의 소정영역을 제거하여 비아홀을 형성하는 단계; 상기 제 1후막동판의 노출되는 하부영역 및 상기 절연층의 일측면과, 상기 비아홀 및 절연층의 하부면에 도금막을 형성하는 단계; 상기 절연층의 하부면에 형성되는 도금막의 소정영역을 제거하여 전극패드를 형성하는 단계; 상기 제 1후막동판의 상면에 적어도 하나 이상의 홈을 형성하는 단계; 상기 홈에 LED 칩을 실장하는 단계; 상기 LED 칩과 제 2후막동판을 연결하는 와어어 본딩단계; 상기 LED 칩상에 형광체를 형성하는 단계; 및 상기 형광체의 상부에 봉지제를 형성하는 단계;를 포함하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 홈 형성단계는, 상기 제 1후막동판 및 제 2후막동판의 상부면에 구리(Cu) 도금막을 형성하는 단계; 상기 제 1후막동판의 상면에 적어도 하나 이상의 홈을 형성하는 단계; 및 상기 구리(Cu) 도금막 및 홈의 상부면에 니켈(Ni) 도금막 및 은(Ag) 도금막을 순차적으로 형성하는 단계;인 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 열경화성 수지층의 형성단계는, 디스펜싱(Dispensing)법 또는 스크린 프린팅(Screen-Printing)법에 의해 열경화성 수지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 전극패드 형성단계는, 포토리소그래피(Photolithography)법 또는 드릴에 의한 기계적 절삭가공법에 의해 상기 도금막의 소정영역을 제거하는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 제 1후막동판의 상면에 적어도 하나 이상의 홈을 형성하는 단계는, 상기 홈의 높이가 상기 LED 칩의 높이보다 크거나 작도록 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법을 포함한다.
본 발명에서 상기 형광체 형성단계는, 디스펜싱(Dispensing)법 또는 스크린 프린팅(Screen-Printing)법에 의해 형광체를 형성하는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법을 포함한다.
본 발명에 의해, 여러개의 모듈을 이용하지 않고서 하나의 PCB 모듈에 복수의 LED 칩을 실장하더라도 방열특성이 향상되는 LED 패키지를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의해, 보다 다양한 형태의 LED 패키지 모듈을 제공하는 효과가 있으며, 보다 저렴한 비용으로 보다 간편하고 단순한 제조공정에 의해 방열특성이 향상된 LED 패키지를 제조하는 방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 방열구조 LED 패키지의 구성도.
도 2a 내지 도 2l는 본 발명의 일실시예에 따른 방열구조 LED 패키지의 단계별 제조구성도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 홈의 높이에 따른 방열구조 LED 패키지의 일예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방열구조 LED 패키지 제조방법의 순서도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 방열구조 LED 패키지 제조단계를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 방열구조 LED 패키지의 구성도이다.
본 발명은 비교적 간단한 구조로 복수의 LED 칩의 실장이 가능하며, 다양한 형태의 LED 패키지의 형성이 가능하다. 또한, 복수의 LED 칩을 실장하여 모듈을 형성하더라도 방열특성이 향상되는 LED 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 방열구조 LED 패키지의 상세구성도이다.
본 발명에 의한 방열구조 LED 패키지에 의하면, 상면에 적어도 하나 이상의 홈이 구비되는 제 1후막동판(101); 상기 제 1후막동판의 일측면에 형성되는 열경화성 수지층(103); 상기 열경화성 수지층의 일측면에 형성되는 제 2후막동판(103); 상기 제 2후막동판의 하부면 및 상기 제 1후막동판의 하부면의 일부영역에 형성하되, 제 2후막동판의 하부면의 소정영역에 비아홀(106)을 구비하도록 형성되는 절연층(104); 상기 제 1후막동판의 노출되는 하부영역 및 절연층의 일측면과, 상기 비아홀이 노출되지 않도록 형성하되, 절연층의 하부면에서 두 부분으로 이격되어 형성되는 전극패드(105); 상기 제 1후막동판의 홈상에 형성되는 적어도 하나 이상의 LED 칩(107); 상기 LED 칩을 둘러싸는 형광체(108); 및 상기 형광체를 둘러싸는 봉지제(109);를 포함하는 방열구조 LED 패키지를 제공한다.
본 발명에 의한 방열구조 LED 패키지는 상기 제 1후막동판(101) 및 제 2후막동판(102)의 상부면에 도금막을 더 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이는 다이 본딩 및 와이어 본딩을 더욱 용이하게 하기 위함이다.
상기 도금막은 구리(Cu)층, 니켈(Ni)층 및 은(Ag)층이 순차적으로 증착되어 형성될 수 있는데, 발명의 필요에 따라 구리(Cu)층, 니켈(Ni)층 또는 은(Ag)층 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 층으로 형성될 수도 있을 것이다. 또한 하나의 물질층이 단수의 층만이 아니라 복수의 층으로 구성될 수도 있을 것이다.
상기 제 1후막동판(101) 및 제 2후막동판(102)의 두께는 0.2mm 내지 0.5mm인 것이 바람직하며, 구리(Cu)로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 열경화성 수지층(103)은 제 1후막동판(101)과 제 2후막동판(102)을 전기적으로 분리하기 위하여 형성된다. 상기 열경화성 수지층(103)은 페놀계 수지, 멜라민계 수지, 폴리비닐카보네이트, 실리콘계 수지, 폴리아미드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리카보네이트, 폴리술폰 또는 에폭시 수지 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 절연체(104)는 제 1후막동판과 제 2후막동판 사이를 절연시키는 동시에 PCB 기판으로 열을 전달할 수 있는 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 절연층(104)은 열전도도가 양호한 알루미늄 질화막(AlN), BCB(Benzo Cyclo Butene)막, 실리콘질화막(SiN), 폴리이미드막 또는 글래스 에폭시 시트 중에서 선택되는 어느 하나의 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 전극패드(105)는 구리(Cu) 도금막으로 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 전극 패드(105)를 구성하는 물질은 이에 한정되지 않고, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 백금(Pt), 은(Ag), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 금(Au), 니켈(Ni)을 포함하는 금속물질 중에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 물질로 단층 또는 복합층으로 증착, 스퍼터링, 도금과 같은 방법으로 형성될 수도 있을 것이다.
본 발명에서 상기 제 1후막동판(102)이 포함하는 상기 홈(114)은 그 상면의 형상이 원형, 사각형 또는 다각형의 형상을 갖을 수 있다.
또한, 본 발명의 방열구조 LED 패키지는 복수의 홈(114)을 구비할 수 있으며, 상기 홈(114)의 형상 및 면적은 특별한 제한이 없다. 따라서 하나의 홈(114)이라도 다수의 LED 칩(107)을 실장할 수 있음은 물론이다.
본 발명에서 상기 홈(114)의 높이는 LED 칩의 높이보다 크거나 작은 것은 특징으로 할 수 있다.
따라서, 홈(114)의 높이가 LED 칩의 높이보다 작은 경우에는 상기 LED 칩(107)은 일부 매립형태가 되며, 또한 홈(114)의 높이가 LED 칩의 높이보다 큰 경우에는 상기 LED 칩(107)은 전면매립형태가 되며, 이 때에는 형광체(108) 및 봉지제(109)의 형상이 더욱 다양하게 형성될 수 있다.
본 발명에서 상기 봉지제(109)는 그 단면이 원형, 반구형 또는 적어도 2개 이상의 반구가 합쳐진 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.
도 1b 내지 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 방열구조 LED 패키지의 평면도이다.
도 1b 내지 도 1c를 참조하면, 홈(112)의 형상은 원형, 사각형 등 발명의 필요에 따라 자유롭게 형성하는 것이 가능하며, LED 칩(107) 또한 발명의 필요에 따라 단수 또는 복수의 칩을 실장하는 것이 가능하다.
도 2a 내지 도 2l은 본 발명의 일실시예에 따른 방열구조 LED 패키지의 단계별 제조구성도이다.
도 2a를 참조하면, 후막동판(210)의 하부에 절연층(104)을 형성한 모습을 도시하고 있다. 상기 절연층(104)은 후막동판(210)의 하부면 전체에 걸쳐서 형성하는 것이 아니라, 후막동판(210)의 하부면의 소정영역이 드러나도록 후막동판(210) 하부면의 일부영역에만 형성하는 것이 바람직하다.
상술한 바대로, 상기 절연층(104)은 열전도도가 양호한 알루미늄 질화막(AlN), BCB(Benzo Cyclo Butene)막, 실리콘질화막(SiN), 폴리이미드막 또는 글래스 에폭시 시트 중에서 선택되는 어느 하나의 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
도 2b를 참조하면, 후막동판의 소정영역을 제거하여 제 1후막동판(101) 및 제 2후막동판(102)으로 분리한 모습을 도시하고 있다.
후막동판의 소정영역을 제거하는 방법은, i) 드릴에 의한 기계적 절삭방법 또는 ii) 마스크와 에칭을 이용한 포토리소그래피 공정을 이용할 수 있다.
도 2c를 참조하면, 상기 후막동판의 소정영역이 제거된 영역에 열경화성 수지층(103)을 형성한 모습을 도시하고 있다.
상기 열경화성 수지층의 형성공정은, i) 주사기 등을 이용한 디스펜싱(Dispensing)법에 의하거나 ii) 스크린 마스크를 이용한 스크린 프린팅(Screen-Printing)법에 의해 열경화성 수지층을 형성할 수 있다.
상기 열경화성 수지층(103)은 페놀계 수지, 멜라민계 수지, 폴리비닐카보네이트, 실리콘계 수지, 폴리아미드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리카보네이트, 폴리술폰 또는 에폭시 수지 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 이용하여 형성할 수 있다.
도 2d를 참조하면, 상기 절연층(104)의 소정영역에 비아홀(106)을 형성한 모습을 도시하고 있다.
상기 비아홀(106)은 제 2후막동판(102)과 전극패드를 전기적으로 연결하기 위함인데, 본 발명에서는 드릴에 의한 기계적 절삭방법에 의해 비아홀을 형성하는 것이 바람직하다.
도 2e를 참조하면, 상기 절연층(104)의 하부면 및 일측면과, 상기 비아홀(106)상에 Cu 도금막(220)을 형성한 모습을 도시하고 있다. 상기의 도금막(220)은 화학적 도금 또는 전기적 도금방법에 의해 형성하는 것이 가능하다.
도 2f를 참조하면, 상기 절연층(104)의 하부면 및 일측면과, 상기 비아홀(106)상에 형성된 Cu 도금막(220)을 두 부분으로 분리하여 전극패드(105)를 형성한 모습을 도시하고 있다.
상기의 Cu 도금막(220)의 소정영역의 제거는 포토리소그래피 공정에 의할 수 있는데, 이는 전극패드를 애노드와 캐소드로 분리하게 하기 위함이다.
도 2g는 상기 제 1후막동판, 제 2후막동판 및 열경화성 수지층 상부에 Cu 도금막(113)을 형성한 모습을 도시하고 있다.
도 2h는 상기 제 1후막동판(101) 및 Cu 도금막(113)의 소정영역을 제거하여 홈(114)을 형성한 모습을 도시하고 있다. 상기 홈은 건식식각(Dry Etching)법 또는 습식식각(Wet Etching)법에 의해 형성이 가능하고, LED 칩의 두께 또는 높이를 고려하여 그 단면의 깊이 또는 높이를 결정할 수 있다.
따라서, 후술하겠지만 LED 칩(107)의 일부매립형 패키지와 전면매립형 패키지의 제작이 가능하고, 이에 따라 형광체 또는 봉지제의 형태를 자유롭게 형성할 수 있을 것이다.
도 2i는 상기 제 1후막동판의 홈(114) 및 Cu 도금막(113) 상에 Ni 도금막(112) 및 Ag 도금막(113)을 순차적으로 형성한 모습을 도시하고 있다.
다만, 발명의 필요에 따라 상기 Ni 도금막(112) 및 Ag 도금막(113)을 구비하지 않을 수도 있고, Ni 도금막(112) 또는 Ag 도금막(113)만을 구비할 수도 있을 것이다.
상기 Ni 도금막(112) 및 Ag 도금막(113)의 증착은 화학적 도금방법 또는 전기적 도금방법에 의해 형성하는 것이 가능한데, 이는 다이본딩 및 와이어본딩을 용이하게 하기 위함이다.
도 2j는 상기 열경화성 수지층(103) 상부의 Cu 도금막(113), Ni 도금막(112) 및 Ag 도금막(113)을 제거하고, 그 자리에 열경화성 수지를 더 채워놓은 모습을 도시하고 있다.
상기의 Cu 도금막(113), Ni 도금막(112) 및 Ag 도금막(113) 제거는 포토리소그래피 공정에 의해 수행하는 것이 가능하며, 이는 제 1후막동판(101)과 제 2후막동판(102)의 전기적 분리를 위함이다.
도 2k는 상기 제 1후막동판의 홈(112)상에 LED칩(107)을 실장한 모습을 도시하고 있다.
상기 홈(112)은 그 상면의 형상이 원형, 사각형 또는 다각형의 형상을 갖을 수 있다. 또한, 하나의 홈만이 아닌 발명의 필요에 따라 복수의 홈을 형성하는 것도 가능하다.
따라서, 홈(112)의 형상과 발명의 필요에 따라 하나의 홈에 복수의 LED 칩(107)을 실장하는 것도 가능하며, 복수의 홈에 복수의 LED 칩(107)을 실장하는 것도 가능하다.
도 2l은 상기 LED 칩(107)의 상부를 둘러싸는 형광체(108)를 형성하고, 상기 형광체의 상부를 봉지하는 봉지제(109)를 형성한 모습을 도시하고 있다.
상기 형광체(108)는 디스펜싱(Dispensing)법 또는 스크린 프린팅(Screen-Printing)법에 의한 형성이 가능하다. 형광체가 포함된 액상의 투광성 수지를 도팅방식으로 경화시켜 형성하는 것도 가능하며, LED칩의 주변에 국한되어 형성되므로, 광의 파장 변환 효율을 높이는데 기여한다. 이때, 상기 수지는 투광성 수지이면 족하지만, LED칩의 열에 의한 황변 현상이 적은 실리콘 수지인 것이 바람직하다.
상기 형광체(108)의 형상은 상기 홈(112)의 형상을 고려하여 다양한 형상으로 구성될 수 있다.
상기 봉지제(109)는 투명 재질로 형성되는 것이 바람직한데, 실리콘 또는 에폭시 수지를 재료로 하여 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 봉지제(109)는 그것의 몰딩에 이용되는 금형의 형상에 따라 다양한 형상으로 성형될 수 있을 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 홈의 높이에 따른 방열구조 LED 패키지의 일예시도이다.
전술한 바대로 본 발명에서는 제 1후막동판(101) 상의 홈(114)의 높이를 자유자재로 조절함에 따라 도 3b 내지 도 3c에서 볼 수 있듯이 LED 칩의 일부매립형 패키지 또는 LED 칩의 전면매립형 패키지를 형성하는 것이 가능하다.
특히, LED 칩의 전면매립형 패키지의 경우 형광체 및 봉지제 형성에 있어서 그 형태가 훨씬 자유로울 수 있으며, 다양한 형태의 봉지제 형성이 용이할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방열구조 LED 패키지 제조방법의 순서도이다.
본 발명의 방열구조 LED 패키지는 비교적 그 구조가 간단하며, 다양한 형태의 봉지제 형성이 가능하고 종래기술에 비하여 제조공정이 단순하고 제조비용이 저렴한 장점이 있다.
먼저, 후막동판의 하부면의 일부영역에 절연층을 형성하게 된다.(s401) 물론 상기 절연층은 후막동판 하부면 전체에 걸쳐 형성되면 아니되는데, 이는 전극패드와 제 1후막동판을 전기적으로 연결하기 위함이다.
이후, 상기 후막동판의 소정영역을 제거하여 제 1후막동판 및 제 2후막동판으로 분리하는 단계를 거친다.(s402) 상기 소정영역의 제거는 i) 드릴에 의한 기계적 절삭방법 또는 ii) 포토리소그래피 공정에 의해 수행할 수 있다.
이후 상기 후막동판이 제거된 소정영역에 열경화성 수지층을 형성하는 단계를 거친다.(s403) 이 때, 열경화성 수지층은 디스펜싱(Dispensing)법 또는 스크린 프린팅(Screen-Printing)법에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
열경화성 수지층을 형성하고 나서는, 상기 절연층의 소정영역을 제거하여 비아홀을 형성하게 된다.(s404) 상기 비아홀은 드릴에 의한 기계적 절삭가공에 의해 형성하는 것이 바람직하며, 이는 제 2후막동판과 전극패드의 전기적 연결을 위함이다.
이후, 상기 제 1후막동판의 노출되는 하부영역 및 상기 절연층의 일측면과, 상기 비아홀 및 절연층의 하부면에 도금막을 형성하는 단계를 거치게 되고(S405), 상기 절연층의 하부면에 형성되는 도금막의 소정영역을 제거하여 전극패드를 형성하는 단계를 거치게 된다.(s406)
상기 도금막의 소정영역의 제거는 포토리소그래피(Photolithography)법 또는 드릴에 의한 기계적 절삭가공법에 의할 수 있다.
이후, 상기 제 1후막동판 및 제 2후막동판의 상부면에 구리(Cu) 도금막을 형성하는 단계를 거쳐서(s407), 상기 제 1후막동판의 상면에 적어도 하나 이상의 홈을 형성하는 단계를 거치게 된다.(S408)
상기 홈은 발명의 필요에 따라 홈의 형상을 달리하여 형성할 수 있으며, 홈의 개수도 조절할 수 있다. 상기 홈은 건식식각(Dry Etching)법 또는 습식식각(Wet Etching)법에 형성될 수 있다.
또한 상기 홈의 높이가 상기 LED 칩의 높이보다 크거나 작도록 홈을 형성하여 일부매립형 패키지 또는 전부매립형 패키지를 제작할 수 있다.
이후 상기 구리(Cu) 도금막 및 홈의 상부면에 니켈(Ni) 도금막 및 은(Ag) 도금막을 순차적으로 형성하는 단계를 거치게 된다.(s409) 이는 와이어 본딩 및 다이본딩을 용이하게 하기 위함이다.
상기 도금막의 증착이 끝나고 난 후, 열경화성 수지층 상부의 구리(Cu) 도금막, 니켈(Ni) 도금막 및 은(Ag) 도금막을 제거하고 열경화성 수지로 채우는 단계를 거칠 수 있다. 이는 제 1후막동판과 제 2후막동판을 전기적으로 분리하기 위함이다.
상기 홈이 형성된 후, 상기 홈에 LED 칩을 실장하게 되고(s410), 상기 LED 칩과 제 2후막동판을 연결하는 와어어 본딩을 거친다(s411)
이후, 상기 LED 칩상에 형광체를 형성하게 되는데(s412), 디스펜싱(Dispensing)법 또는 스크린 프린팅(Screen-Printing)법에 의해 형광체를 형성할 수 있다. 또한, 형광체의 형상은 특정 형상에 제한되지 않고 다양한 형태로 구성될 수 있다.
마지막으로 상기 형광체의 상부를 봉지하는 봉지제를 형성하면(s413), 본 발명이 제안하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법이 완료된다. 상기 봉지제도 그 형상이 특정 형상에 제한되지 않고 다양한 형태로 구성될 수 있을 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 방열구조 LED 패키지 제조단계를 개략적으로 나타낸 예시도를 도시하고 있다.
본 발명에서는 하나의 방열구조 LED 패키지만을 이용하지 않고, 복수의 방열구조 LED 패키지를 PCB 기판에 실장하여 모듈을 형성함으로써 보다 더 방열특성이 향상된 LED 패키지 모듈을 형성할 수도 있을 것이다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
101: 제 1후막동판
102: 제 2후막동판
103: 열경화성 수지층
104: 절연층
105: 전극 패드
106: 비아 홀
107: LED 칩
108: 형광체
109: 봉지제
110: 와이어
111: Ag 도금막
112: Ni 도금막
113, 220: Cu 도금막
114: 홈
115: 홈의 높이
210: 후막동판

Claims (15)

  1. 상면에 적어도 하나 이상의 홈이 구비되는 제 1후막동판;
    상기 제 1후막동판의 일측면에 형성되는 열경화성 수지층;
    상기 열경화성 수지층의 일측면에 형성되는 제 2후막동판;
    상기 제 2후막동판의 하부면 및 상기 제 1후막동판의 하부면의 일부영역에 형성하되, 제 2후막동판의 하부면의 소정영역에 비아홀을 구비하도록 형성되는 절연층;
    상기 제 1후막동판의 노출되는 하부영역 및 절연층의 일측면과, 상기 비아홀이 노출되지 않도록 형성하되, 절연층의 하부면에서 두 부분으로 이격되어 형성되는 전극패드;
    상기 제 1후막동판의 홈상에 형성되는 적어도 하나 이상의 LED 칩;
    상기 LED 칩을 둘러싸는 형광체; 및
    상기 형광체를 둘러싸는 봉지제;
    를 포함하는 방열구조 LED 패키지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1후막동판 및 제 2후막동판의 상부면에 도금막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 도금막은 구리(Cu)층, 니켈(Ni)층 및 은(Ag)층이 순차적으로 증착되어 형성되는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1후막동판 및 제 2후막동판의 두께는 0.2mm 내지 0.5mm인 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 열경화성 수지층은,
    페놀계 수지, 멜라민계 수지, 폴리비닐카보네이트, 실리콘계 수지, 폴리아미드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리카보네이트, 폴리술폰 또는 에폭시 수지 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 전극패드는 구리(Cu) 도금막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 홈은 그 상면의 형상이 원형, 사각형 또는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 홈의 높이는 LED 칩의 높이보다 크거나 작은 것은 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지.
  9. 제 1항 또는 제 8항에 있어서, 상기 봉지제는 그 단면이 원형, 반구형 또는 적어도 2개 이상의 반구가 합쳐진 형상인 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지.
  10. 후막동판의 하부면의 일부영역에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 후막동판의 소정영역을 제거하여 제 1후막동판 및 제 2후막동판으로 분리하는 단계;
    상기 후막동판이 제거된 소정영역에 열경화성 수지층을 형성하는 단계;
    상기 제 2후막동판의 하부면에 형성된 상기 절연층의 소정영역을 제거하여 비아홀을 형성하는 단계;
    상기 제 1후막동판의 노출되는 하부영역 및 상기 절연층의 일측면과, 상기 비아홀 및 절연층의 하부면에 도금막을 형성하는 단계;
    상기 절연층의 하부면에 형성되는 도금막의 소정영역을 제거하여 상기 제 1후막동판 및 제 2후막동판과 각각 연결되는 전극패드를 형성하는 단계;
    상기 제 1후막동판의 상면에 적어도 하나 이상의 홈을 형성하는 단계;
    상기 홈에 LED 칩을 실장하는 단계;
    상기 LED 칩과 제 2후막동판을 연결하는 와어어 본딩단계;
    상기 LED 칩상에 형광체를 형성하는 단계; 및
    상기 형광체의 상부에 봉지제를 형성하는 단계;
    를 포함하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 홈 형성단계는,
    상기 제 1후막동판 및 제 2후막동판의 상부면에 구리(Cu) 도금막을 형성하는 단계;
    상기 제 1후막동판의 상면에 적어도 하나 이상의 홈을 형성하는 단계; 및
    상기 구리(Cu) 도금막 및 홈의 상부면에 니켈(Ni) 도금막 및 은(Ag) 도금막을 순차적으로 형성하는 단계;
    인 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 열경화성 수지층의 형성단계는,
    디스펜싱(Dispensing)법 또는 스크린 프린팅(Screen-Printing)법에 의해 열경화성 수지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 전극패드 형성단계는,
    포토리소그래피(Photolithography)법 또는 드릴에 의한 기계적 절삭가공법에 의해 상기 도금막의 소정영역을 제거하는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 제 1후막동판의 상면에 적어도 하나 이상의 홈을 형성하는 단계는,
    상기 홈의 높이가 상기 LED 칩의 높이보다 크거나 작도록 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법.
  15. 제 10항에 있어서, 상기 형광체 형성단계는,
    디스펜싱(Dispensing)법 또는 스크린 프린팅(Screen-Printing)법에 의해 형광체를 형성하는 것을 특징으로 하는 방열구조 LED 패키지의 제조방법.
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