KR101162541B1 - 패키지용 인쇄회로기판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 인쇄회로기판은, 발광소자를 실장하기 위한 제1캐비티(cavity)가 형성된 배선판; 상기 배선판 상에 마련되며, 상기 제1캐비티의 직경보다 큰 직경을 갖는 제2캐비티가 형성된 반사판; 및 상기 배선판과 상기 반사판 사이에 마련되며, 상기 제1캐비티의 직경보다 큰 직경을 갖는 홀이 형성된 접착시트를 포함하되, 상기 배선판은, 상기 발광소자에서 발생하는 열을 방열(放熱)시키는 제1금속층; 상기 제1금속층 상에 마련되는 절연층; 및 상기 절연층 상에 마련되며, 회로패턴이 형성된 제2금속층을 포함하고, 상기 제1캐비티는 상기 제2금속층의 상면에서부터 상기 절연층의 하면까지 관통하도록 형성된다. 이러한 인쇄회로기판을 이용하여 발광소자 패키지, 특히, LED 패키지를 제조할 경우 LED 패키지의 방열특성 및/또는 광추출 효율을 높일 수 있다.
발광소자, LED, 인쇄회로기판, PCB, 방열, 광추출

Description

패키지용 인쇄회로기판 및 그 제조방법{Printed circuit board for package and manufacturing method thereof}
본 발명은 발광소자(예를 들어, LED칩)를 실장하기 위한 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 배선층, 절연층, 방열층으로 이루어진 인쇄회로기판(PCB)에 발광소자 중 하나인 LED칩을 실장하기 위해서는 LED칩을 LED 패키지로 제작한 후 각각의 LED 패키지 단품을 인쇄회로기판에 SMT(surface mount technology : 인쇄회로기판의 표면(배선층)에 LED 패키지를 실장하는 기술)공정을 이용하여 실장한다.
그러나, 이와 같이 LED 패키지를 SMT공정을 이용하여 인쇄회로기판에 실장할 경우 LED칩에서 발생하는 열이 인쇄회로기판의 하부 방열층까지 전달되는 과정에서 여러가지 열저항을 거치기 때문에 방열 효율이 감소하는 문제점이 있다.
따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 LED칩을 하부 방열층에 가깝도록 실장하는 COB(chip on board) 구조가 제안된바 있다. COB 구조는 LED칩을 인쇄회로기판의 절연층 위에 실장한 것으로, LED칩에서 발생한 열이 하부 방열층까지 전달되는 과정에서 열저항 요소가 줄어들기 때문에 방열 효율을 증가시킬 수 있 다.
그러나, COB 구조 역시 LED칩이 절연층 위에 실장되기 때문에 절연층에 의한 열저항 요소가 여전히 남아있어 방열 효율이 떨어지고, 광추출 효율을 높일 수 있는 반사면이 구비되어 있지 않기 때문에 광추출 효율 또한 떨어지는 문제점이 있다.
이에 따라, 인쇄회로기판에 LED칩 실장 시 열저항 요소를 최소화시켜 LED 패키지의 방열특성을 향상시키면서도 광추출 효율 또한 높일 수 있는 인쇄회로기판에 관한 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 발광소자의 방열특성 및/또는 광추출 효율을 높일 수 있는 인쇄회로기판 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 발광소자를 실장하기 위한 제1캐비티(cavity)가 형성된 배선판; 상기 배선판 상에 마련되며, 상기 제1캐비티의 직경보다 큰 직경을 갖는 제2캐비티가 형성된 반사판; 및 상기 배선판과 상기 반사판 사이에 마련되며, 상기 제1캐비티의 직경보다 큰 직경을 갖는 홀이 형성된 접착시트를 포함하되, 상기 배선판은, 상기 발광소자에서 발생하는 열을 방열(放熱)시키는 제1금속층; 상기 제1금속층 상에 마련되는 절연층; 및 상기 절연층 상에 마련되며, 회로패턴이 형성된 제2금속층을 포함하고, 상기 제1캐비티는 상기 제2금속층의 상면에서부터 상기 절연층의 하면까지 관통하도록 형성된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 발광소자가 실장되는 배선판; 상기 배선판 상에 마련되며, 상기 발광소자를 보호하기 위한 캐비티(cavity)가 형성된 반사판; 및 상기 배선판과 상기 반사판 사이에 마련되며, 상기 캐비티의 직경보다 크거나 같은 직경을 갖는 홀이 형성된 접착시트를 포함하되, 상기 배선판은, 상기 발광소자에서 발생하는 열을 방열(放熱)시키는 제1금속층; 상기 제1금속층 상 에 마련되는 절연층; 및 상기 절연층 상에 마련되며, 회로패턴이 형성된 제2금속층을 포함하고, 상기 배선판에서 상기 발광소자가 실장되는 곳에는 상기 제1금속층, 상기 절연층 및 상기 제2금속층을 관통하는 관통홀이 적어도 하나 이상 형성되며, 상기 관통홀은 상기 발광소자에서 발생된 열을 방열시키는 금속물질로 도금 또는 충진된 것을 특징으로 하는 또 다른 인쇄회로기판을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명은 a) 제1금속층, 절연층, 제2금속층으로 적층된 배선판에 회로패턴을 형성하고, 발광소자를 실장하기 위한 제1캐비티(cavity)를 상기 제2금속층의 상면에서부터 상기 절연층의 하면까지 관통하도록 형성하는 단계; b) 반사판에 상기 제1캐비티의 직경보다 큰 직경을 갖는 제2캐비티를 형성하는 단계; c) 접착시트에 상기 제1캐비티의 직경보다 큰 직경을 갖는 홀을 형성하는 단계; 및 d) 상기 a) 단계의 배선판과 상기 b) 단계의 반사판 사이에 상기 c) 단계의 접착시트를 배치하여 접착하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 특징을 갖는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되는 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 발광소자(luminous element)는 전기를 빛으로 변환하는 소자로 정의될 수 있으며, 바람직한 예로는 LED칩을 들 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 인쇄회로기판은 발광소자(예를 들어, LED칩)가 방열층 역할을 수행하는 제1금속층에 직접 실장될 수 있는 구조를 가지고 있기 때문에 이러한 인쇄회로기판을 이용하여 발광소자 패키지를 제조할 경우 방열특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 발광소자로 LED칩을 사용할 경우, LED칩에서 발생되는 빛을 반사하는 반사면이 마련되어 있기 때문에 이러한 인쇄회로기판을 이용하여 발광소자 패키지, 구체적으로는 LED 패키지를 제조할 경우 광추출 효율을 높일 수 있다.
또, 본 발명의 인쇄회로기판은 배선판과 반사판을 접착시트로 접착하여 제조됨에 있어, 접착시트성분이 배선판과 반사판 사이에서 새어나오지 않도록 트렌치 및/또는 격벽이 마련되어 있기 때문에 인쇄회로기판의 불량 발생률을 최소화할 수 있다.
이하에서는 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조방법에 대해 도면 등을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.
[제1 구조의 인쇄회로기판]
도1은 본 발명의 제1구조에 따른 인쇄회로기판에 대한 단면도(설명의 이해를 돕기 위해 발광소자의 예로 LED칩 및 전기적인 연결상태를 표현하기 위해 와이어(wire)를 포함시켜 도시함)이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 제1구조에 따른 인쇄회로기판은 배선판(100), 접착시트(200), 반사판(300)을 포함한다.
배선판(100)은 제1금속층(120), 절연층(130) 및 제2금속층(140)으로 구성되며, 발광소자를 실장하기 위한 공간인 제1캐비티(cavity, 110)가 형성되어 있는데, 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 제1금속층(120)은 배선판(100)을 구성함에 있어 가장 하부에 마련되는 것으로, 발광소자에서 발생하는 열을 방열(放熱)시키는 방열층 역할을 수행한다. 이러한 제1금속층(120)으로 사용되는 물질은 열전달 특성이 우수한 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 비제한적인 예로는 구리(Cu), 철(Fe), 알루미늄(Al) 등을 사용할 수 있다.
절연층(130)은 제1금속층(120) 상에 마련되는 것으로, 제1금속층(120)과 제2금속층(140)을 절연시키는 역할을 수행한다. 이러한 절연층(130)으로 사용할 수 있는 물질로는 세라믹, 수지, 복합재료 등이 있는데, 그 중에서도 글래스 크로스에 에폭시 수지를 함침시킨 글래스 에폭시 시트를 사용하는 것이 바람직하다. 글래스 에폭시 시트는 전기적 특성 및 기계적 특성이 우수하고 동시에 유연성이 있어 배선판(100)에 제1캐비티(110) 형성시 갈라지는 현상이 일어나지 않아 제1캐비티(110)를 용이하게 형성시킬 수 있기 때문이다.
제2금속층(140)은 절연층(130) 상에 마련되는 것으로, 회로패턴이 형성되어 와이어 본딩(wire bonding)되는 발광소자에 전류가 흐를 수 있도록 배선층 역할을 수행한다. 이러한 제2금속층(140)으로 사용되는 물질은 상기한 제1금속층(120)과 같이 전기적 특성 및 열전달 특성이 우수한 물질이면 특별히 한정되지 않으며, 비제한적인 예로 구리(Cu), 철(Fe), 알루미늄(Al) 등을 사용할 수 있다.
여기서, 배선층 역할을 수행하는 제2금속층(140)에는 정전기를 방지하기 위한 제너 다이오드(Zener diode, 400)가 더 마련될 수 있다. 제2금속층(140)에 형성된 회로패턴에 와이어 본딩(wire bonding)되는 발광소자(예를 들어, LED칩)는 정전기에 약해 정전기가 흐를 경우 파손되어 작동을 하지 못하게 되는데, 본 발명은 이러한 정전기를 방지할 수 있는 제너 다이오드(400)를 제2금속층(140)에 마련함에 따라 실장되는 발광소자를 안정적으로 작동시킬 수 있다.
한편, 발광소자를 실장하기 위한 공간을 마련하기 위해 배선판(100)에는 제1캐비티(110)가 형성되는데, 이러한 제1캐비티(110)가 형성된 배선판(100)을 포함하는 본 발명의 인쇄회로기판을 이용하여 발광소자 패키지를 제조할 경우 발광소자 패키지의 방열특성을 높일 수 있다. 즉, 제1캐비티(110)는 제2금속층(140)의 상면에서부터 절연층(130)의 하면까지 관통하도록 형성되는데, 이렇게 제1캐비티(110)가 형성되면 발광소자는 제1금속층(120)의 표면에 실장되며, 이에 따라 발광소자에서 발생한 열은 열저항 요소 없이 바로 제1금속층(120)을 통해 외부로 내보내지기 때문에 발광소자 패키지의 방열특성을 높일 수 있는 것이다. 또한, 부가적으로 절연층(130)에 의한 열저항 요소를 고려하지 않아도 방열특성을 높일 수 있기 때문에 다양한 재료 및 두께를 갖는 절연층(130)을 사용할 수도 있다.
이외에도 발광소자 패키지의 방열특성을 높이기 위해 상기 배선판(100)에는 제1금속층(120), 절연층(130) 및 제2금속층(140)을 관통하는 관통홀(150)을 더 형성시킬 수 있다. 즉, 관통홀(150)은 제1금속층(120)에 존재하는 열을 제2금속층(140)으로 전달하는 thermal via 역할을 수행하는 것으로, 이에 따라 제1금속 층(120)뿐만 아니라 제2금속층(140) 또한 방열층 역할을 수행하게 되어 방열효율을 높일 수 있는 것이다.
한편, 상기한 관통홀(150)은 전기가 흐를 수 있는 금속물질로 도금 또는 충진될 수 있다. 즉, 관통홀(150)은 내벽면이 금속물질로 도금되거나, 내부가 금속물질로 충진되는 것으로, 이때, 사용되는 금속물질은 전기가 흐를 수 있는 물질이라면 어느 것이든 무방하나 비제한적인 예로 구리(Cu)가 사용될 수 있다. 이와 같이 전기가 흐를 수 있는 금속물질로 관통홀(150)을 도금 또는 충진할 경우 인쇄회로기판의 전도성을 높일 수 있다.
접착시트(200)는 배선판(100)과 반사판(300) 사이에 마련되어 배선판(100)과 반사판(300)을 접착시키는 것으로, 배선판(100)에 형성된 제1캐비티(110)의 직경보다 큰 직경을 갖는 홀(210)이 형성되어 있다. 즉, 배선판(100)과 반사판(300)을 접착시킬 경우 배선판(100)의 제2금속층(140)에 발광소자를 와이어 본딩시킬 수 있는 공간이 마련될 수 있도록 접착시트(200)에는 제1캐비티(110)의 직경보다 큰 직경을 갖는 홀(210)이 형성되는 것이다. 이러한 홀(210)의 직경은 제1캐비티(110)의 직경보다 크기만 하면 되나 후술되는 제2캐비티(310)의 직경(접착시트(200)와 반사판(300)이 접하는 위치에서의 제2캐비티(310) 직경을 기준으로 함)보다는 크거나 같은 것이 바람직하다. 한편, 접착시트(200)로 사용되는 물질로는 배선판(100)과 반사판(300)을 접착시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 반경화 상태의 글래스 에폭시 시트를 사용하는 것이 바람직하다.
반사판(300)은 배선판(100) 상(구체적으로는 접착시트(200)의 상부)에 마련되며, 배선판(100)에 형성된 제1캐비티(110)의 직경보다 큰 직경을 갖는 제2캐비티(310)가 형성되어 있다. 여기서, 제2캐비티(310)는 제1캐비티(110)에 실장되는 발광소자 및 본딩되는 와이어(wire)를 보호하기 위해 제1캐비티(110)의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성되는 것으로, 이때, 실장되는 발광소자(예를 들어, LED칩)에서 방출되는 빛의 추출효율(광추출 효율)을 증가시키기 위해 제2캐비티(310)는 금속물질로 도금될 수 있다.
즉, 제2캐비티(310)에는, 내벽면이 금속물질로 도금되어 발광소자에서 방출되는 빛을 반사하는 반사면(311)이 마련될 수 있는 것이다. 여기서, 도금되는 금속물질은 발광소자에서 방출되는 빛을 반사하는 물질이라면 특별히 한정되지 않으나 비제한적인 예로 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 등이 사용될 수 있다.
한편, 제2캐비티(310)에 마련되는 반사면(311)의 반사도를 더욱더 향상시키기 위해 제2캐비티(310)는 배선판(100)에 가까워질수록 직경이 작아져 배선판(100)과 경사를 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 일정한 직경을 갖도록 제2캐비티(310)를 형성하면(원기둥형태의 제2캐비티(310)가 형성됨) 반사되는 빛이 외부로 원활히 방출되지 않고 제2캐비티(310) 안에서만 돌아다닐 수 있다. 따라서, 반사되는 빛을 외부로 원활히 방출시키기 위해 제2캐비티(310)는 배선판(100)과 경사각(α)을 이루도록 형성되는(역원뿔대형태의 제2캐비티(310)가 형성됨) 것이 좋은 것이다. 여기서, 제2캐비티(310)와 배선판(100)이 이루는 경사각(α)은 15°∠α≤ 90°의 범위로 마련되는 것이 좋다.
또한, 제2캐비티(310)가 경사지게 형성되지 않더라도 반사면(311)을 마련할 경우 반사면(311)이 배선판(100)과 경사를 이루도록 도금하여 반사도를 향상시킬 수도 있다. 이때, 도금되는 반사면(311)은 그 단면이 직선(또는 사선), 오목 라운드 및 볼록 라운드 중 어느 한 형태로 마련될 수 있다. 물론, 제2캐비티(310)의 단면이 직선, 오목 라운드 및 볼록 라운드 중 어느 한 형태를 갖도록 제2캐비티(310)를 형성한 후 반사면(311)을 도금함에 따라 반사면(311)의 단면이 상기한 형태를 나타낼 수도 있을 것이다.
한편, 상기 반사판(300)의 구성 및 재질에 따라서 반사판(300)에 반사면(311)을 마련하지 않아도 반사판(300)은 발광소자에서 방출되는 빛을 반사하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 반사판(300)은 상기 배선판(100)과 같이 제1금속층(120), 절연층(130) 및 제2금속층(140)으로 양면이 금속으로 이루어진 기판, 양면에 금속이 없는 폴리이미드, 에폭시, PET 등 수지로만 이루어진 기판 및 금속으로만 이루어진 기판 등을 사용할 수 있는데, 이때, 금속으로만 이루어진 기판을 반사판(300)으로 사용할 경우에는 제2캐비티(310)를 형성하기만 하면 그 내벽면은 이미 금속재질이기 때문에 반사면(311)을 따로 마련할 필요가 없는 것이다. 다만, 발광소자에서 방출되는 빛의 반사율이 낮은 금속으로 이루어진 기판을 배선판(300)으로 사용할 경우에는 반사면(311)을 따로 마련할 수 있을 것이다. 여기서, 금속으로만 이루어진 기판으로 사용할 수 있는 물질로는 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al), 철(Fe) 등을 들 수 있다.
한편, 상기 배선판(100)과 반사판(300)을 접착시트(200)로 접착시 접착시트성분이 반사판(300)의 제2캐비티측(310)으로 새어나오지 않도록 배선판(100)의 제2금속층(140)에는 트렌치(trench, 141)가, 반사판(300)의 하부에는 격벽(barrier, 320)이 더 형성될 수 있는데, 이에 대한 설명을 도2 내지 도4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
배선판(100)과 반사판(300) 사이에 배치된 접착시트(200)는 고온/고압의 프레스(press) 과정을 거침에 따라 흐름성을 가지게 되고, 흐름성을 가지는 접착시트성분은 배선판(100)의 제2금속층(140)에 형성된 회로패턴 사이의 공간으로 흘러 들어간 후 경화됨에 따라 배선판(100)과 반사판(300)은 접착된다.
그런데, 도2에 도시된 바와 같이 접착시트(200)를 고온/고압으로 프레스(press)할 경우 흐름성을 갖게 되는 접착시트성분은 회로패턴 사이의 공간으로 흘러 들어가는 것뿐만 아니라 제2캐비티(310)측으로 새어나올 수 있는데, 이렇게 제2캐비티(310)측으로 접착시트성분이 새어나오면 인쇄회로기판의 불량률이 높아지게 된다. 즉, 제2캐비티(310)측으로 접착시트성분이 새어나오면 발광소자가 와이어 본딩되는 면적이 줄어들어 발광소자를 전기적으로 연결하기 어려워지며, 제2캐비티(310)의 반사면(311) 면적도 줄어들어 발광소자에서 방출되는 빛을 반사하는 반사도도 저하되기 때문에 인쇄회로기판으로써 사용하기 부적합해지는 것이다.
여기서, 접착시트(200)에 홀(210) 형성시 홀(210)의 직경을 제2캐비티(310)의 직경보다 크게 하거나 접착시트(200)의 두께를 얇게 하여 접착시트성분이 제2캐비티(310)측으로 새어나오는 것을 최소화할 수 있으나 홀(210)의 직경을 너무 크게 형성하거나 두께를 너무 얇게 하면 배선판(100)과 반사판(300)의 접착력이 떨어질 수 있기 때문에 홀(210)의 직경이나 두께를 제어하는 것만으로는 상기 문제를 해결하기 어렵다.
그러나 본 발명은 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 접착시트성분이 제2캐비티(310)측으로 새어나가지 못하도록 배선판(100)의 제2금속층(140)에는 접착시트성분을 저장하는 트렌치(141)가 더 형성되어 있고, 반사판(300)의 하부에는 접착시트성분의 흐름을 차단하는 격벽(320)이 더 형성되어 있기 때문에 상기와 같은 문제점이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 흐름성을 가지는 접착시트성분이 트렌치(141)에 먼저 저장된 후 트렌치(141)에서 넘치는 접착시트성분을 격벽(320)에서 차단할 경우 접착시트성분이 제2캐비티(310)측으로 새어나오는 것을 가장 효율적으로 방지할 수 있으므로 배선판(100)의 제2금속층(140)에 형성되는 트렌치(141)보다 반사판(300)의 하부에 형성되는 격벽(320)을 배선판(100)에 형성된 제1캐비티(110)와 가깝도록 형성시키는 것이 바람직하다.
[제1 구조의 인쇄회로기판의 제조방법]
상기에서 설명한 배선판(100), 접착시트(200) 및 반사판(300)으로 구성된 제1구조의 인쇄회로기판을 제조하는 방법에 대해 도5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 배선판(100), 접착시트(200) 및 반사판(300)을 각각 제조함에 있어 어느 것을 먼저 제조하든 상관 없으나 편의상 배선판(100)→반사판(300) →접착시 트(200) 순서로 설명하도록 한다.
a) 배선판 제조단계
제1금속층(120), 절연층(130) 및 제2금속층(140)으로 적층된 배선판(100)을 준비한 후 준비된 배선판(100)에 회로패턴 및 제1캐비티(110)를 형성한다. 여기서, 회로패턴은 배선판(100)의 제2금속층(140)을 에칭하여 형성된다. 또한, 제1캐비티(110)는 제2금속층(140)의 상면에서부터 절연층(130)의 하면까지 관통하도록 형성되는데, 이러한 제1캐비티(110)를 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 레이저 또는 드릴을 이용하여 형성시킬 수 있다.
다만, 레이저를 이용하여 제1캐비티(110)를 형성할 경우에는 제1캐비티(110) 바닥면에 절연층(130)의 잔여물이 남지 않도록 잔여물을 제거하는 디스미어(desmear) 공정(화학약품을 이용하여 절연층 물질을 녹여서 제거하는 공정)을 추가로 실시할 수 있으며, 드릴을 이용할 경우에는 제1캐비티(110) 형성시 절연층(130)까지만 관통하고 제1금속층(120)은 손상되지 않도록 주의해야 한다.
한편, 상기 배선판(100)의 제2금속층(140)에 회로패턴 형성시 접착시트성분을 저장하는 트렌치(trench, 141)를 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제2금속층(140)에 트렌치(141)를 형성하는 방법은 회로패턴을 형성하는 방법(에칭)과 동일하다. 이때, 트렌치(141)의 형태는 도4(평면도 부분 참조)에 도시된 원형뿐만 아니라 사각 또는 임의의 형태를 가질 수 있다.
이외에도 배선판(100)을 제조함에 있어 전기적 도통 및 열전달 효율을 높이 기 위해 제1금속층(120), 절연층(130) 및 제2금속층(140)을 관통하는 관통홀(150)을 형성시키는 단계를 더 포함한다. 이러한 관통홀(150)은 드릴 가공법을 이용하여 형성시킬 수 있으며, 제1금속층(120)의 전기 및 열이 제2금속층(140)으로 원활히 전달될 수 있도록 다수개로 형성하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 회로패턴, 제1캐비티(110), 트렌치(141) 및 관통홀(150)을 배선판(100)에 형성시키는 순서는 정해져 있지 않으며, 제조공정의 편의를 고려하여 임의적으로 순서를 정하여 형성시킬 수 있다.
b) 반사판 제조단계
준비된 반사판(300)에 상기 제1캐비티(110)의 직경보다 큰 직경을 갖는 제2캐비티(310)를 형성한다. 여기서, 제2캐비티(310)를 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 드릴을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 반사판(300)은 상기 배선판(100)과 같이 양면이 금속으로 이루어진 수지기판(예를 들어, 동박 적층판), 양면에 금속이 없이 수지로만 이루어진 기판, 금속으로만 이루어진 기판 중에서 선택하여 사용할 수 있다.
한편, 반사판(300)에 제2캐비티(310)를 형성한 후 발광소자(예를 들어, LED칩)의 광추출 효율을 높이기 위해 그 내벽면을 금속물질로 도금하여 반사면(311)을 마련하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 금속물질을 도금하는 방법으로는 무전해도금 또는 전해도금(전기도금)방법이 적용될 수 있으며 도금되는 금속물질은 특별히 한정되지 않으나 비제한적인 예로 구리(Cu)가 사용될 수 있다. 또한, 반사 면(311)의 반사도를 향상시키기 위해 금속물질로 도금된 반사면(311) 위에 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag) 등을 추가적으로 도금할 수도 있다.
이외에도 발광소자의 광추출 효율을 높이기 위해 반사면(311)이 마련되는 제2캐비티(310)는 배선판(100)과 가까울수록 직경이 작아져 배선판(100)과 경사를 이루도록 형성되는 것이 좋다. 이때, 배선판(100)과 경사지도록 제2캐비티(310)를 형성하는 방법은 아래면은 평평하고 옆면에 경사가 있는 드릴비트를 이용하여 형성할 수 있다.
한편, 제2캐비티(310)가 형성된 반사판(300)에는 접착시트성분의 흐름을 차단하는 격벽(320)을 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 반사판(300)의 하부에 격벽(320)을 형성시키는 방법은 반사판(300)으로 어떠한 기판을 사용하느냐에 따라 달라질 수 있다. 즉, 상기에서 언급한 양면이 금속으로 이루어진 수지기판을 반사판(300)으로 사용할 경우에는 양면의 금속을 에칭하여 제거할 때 격벽(320) 부분은 남겨둠으로써 격벽(320)을 형성시킬 수 있다. 또한, 수지로만 이루어진 기판을 반사판(300)으로 사용할 경우에는 반사판(300)의 하부를 금속물질(예를 들어, 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 등)로 도금하여 격벽(320)을 형성시킬 수 있다. 또, 금속으로만 이루어진 기판을 반사판(300)으로 사용할 경우에는 격벽(320) 부분만을 남겨두고 반사판(300)의 하부를 에칭하여 격벽(320)을 형성시킬 수 있다.
c) 접착시트 제조단계
준비된 접착시트(200)에 상기 제1캐비티(110)의 직경보다 큰 직경을 갖는 홀(210)를 형성한다. 여기서, 홀(210)를 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 비제한적인 예로 레이저 또는 드릴를 이용하여 형성할 수 있다.
d) 접착단계
제조된 배선판(100)과 반사판(300) 사이에 접착시트(200)를 배치한 후 고온/고압에서 프레스(press)하여 배선판(100)과 반사판(300)을 접착한다. 이때, 프레스하는 온도, 압력 및 시간은 사용되는 접착시트(200)에 따라 적절하게 조절되는 것이 바람직하다.
[제2 구조의 인쇄회로기판]
도6은 본 발명의 제2구조에 따른 인쇄회로기판에 대한 단면도(설명의 이해를 돕기 위해 발광소자의 예로 LED칩 및 전기적인 연결상태를 표현하기 위해 와이어(wire)를 포함시켜 도시함)이다.
도6을 참조하면, 본 발명의 제2구조에 따른 인쇄회로기판은 배선판(500), 접착시트(600), 반사판(700)을 포함한다.
배선판(500)은 제1금속층(510), 절연층(520) 및 제2금속층(530)으로 구성되며, 발광소자가 실장되는 곳(위치)에 제1금속층(510), 절연층(520) 및 제2금속층(530)을 관통하는 관통홀(540)이 적어도 하나 이상 형성되어 있는데, 이에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 다만, 제1금속층(510), 절연층(520) 및 제2금속층(530)으로 사용되는 재질 및 역할에 대한 설명은 상기 제1구조의 인쇄회로기판에서의 제1금속층(120), 절연층(130) 및 제2금속층(140)에 대한 설명과 동일하므로 생략하기로 한다.
제2구조의 인쇄회로기판에서 발광소자는 배선판(500)에서도 제2금속층(530)의 표면에 실장되는데, 이때, 발광소자에서 발생되는 열이 방열층 역할을 하는 제1금속층(510)으로 원활히 전달될 수 있도록 도6에 도시된 바와 같이 발광소자(예를 들어, LED칩)가 실장되는 곳(구체적으로 실장된 곳의 하측)에는 제1금속층(510), 절연층(520) 및 제2금속층(530)을 관통하는 관통홀(540)이 적어도 하나 이상 형성되어 있다.
여기서, 발광소자가 실장되는 곳에 형성된 관통홀(540)은 발광소자에서 발생된 열을 방열시키는 금속물질로 도금 또는 충진되어 있는데, 관통홀(540)을 도금 또는 충진하기 위해 사용되는 금속물질은 특별히 한정되지 않으나 비제한적인 예로 구리(Cu)를 사용할 수 있다.
이와 같이 발광소자가 실장되는 곳에 적어도 하나 이상의 관통홀(540)이 형성된 배선판(500)을 포함하는 인쇄회로기판을 사용하여 발광소자 패키지를 제조할 경우 발광소자에서 발생되는 열을 효율적으로 방열시킬 수 있기 때문에 발광소자 패키지의 방열특성을 향상시킬 수 있다.
한편, 배선판(500)에 형성되는 관통홀(540)은 발광소자가 실장되는 곳이 아닌 다른 부분(예를 들어, 인쇄회로기판의 모서리측)에도 형성될 수 있는데, 이와 같이 다른 부분에 형성된 관통홀(540)은 인쇄회로기판의 전기적 도통을 원활하게 하는 역할을 수행하여 인쇄회로기판의 전도성을 높일 수 있게 된다.
접착시트(600)는 배선판(500)과 반사판(700) 사이에 마련되어 배선판(500)과 반사판(700)을 접착시키는 것으로, 후술되는 반사판(700)에 형성된 캐비티(710)의 직경보다 크거나 같은 직경을 갖는 홀(610)이 형성되어 있다. 이때, 접착시트(600)로 사용되는 물질로는 배선판(500)과 반사판(700)을 접착시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 반경화 상태의 글래스 에폭시 시트를 사용하는 것이 좋다.
반사판(700)은 배선판(500) 상(구체적으로는 접착시트(600)의 상부)에 마련되며, 배선판(500)의 제2금속층(530)에 실장되는 발광소자 및 본딩되는 와이어(wire)를 보호하고, 발광소자(예를 들어, LED칩)의 광추출 효율 증대를 위한 캐비티(710)가 형성되어 있다. 즉, 실장되는 발광소자에서 방출되는 빛의 추출효율(광추출 효율)을 증가시키기 위해 캐비티(710)는 금속물질로 도금될 수 있으며(이에 따라 반사면(711) 형성), 배선판(500)과 경사(α’)를 이루도록 형성될 수 있는데, 이에 대한 설명은 상기 제1구조의 인쇄회로기판에서 반사판(300) 및 제2캐티비(310)에 대한 설명과 동일하므로 생략하기로 한다.
한편, 상기 배선판(500)과 반사판(700)을 접착시트(600)로 접착시 접착시트성분이 반사판(700)의 캐비티측(710)으로 새어나오지 않도록 배선판(500)의 제2금 속층(530)에는 트렌치(trench, 531)가, 반사판(700)에는 격벽(barrier, 720)이 더 형성될 수 있는데, 이에 대한 설명 또한 상기 제1구조의 인쇄회로기판에서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.
[제2 구조의 인쇄회로기판의 제조방법]
상기에서 설명한 배선판(500), 접착시트(600) 및 반사판(700)으로 구성된 제2구조의 인쇄회로기판을 제조하는 방법에서 접착시트(600) 및 반사판(700)을 제조하는 방법은 상기 제1구조의 인쇄회로기판의 접착시트(200) 및 반사판(300)을 제조하는 방법과 동일하다. 또한, 제조된 배선판(500)과 반사판(700)을 접착시키는 방법도 상기 제1구조의 인쇄회로기판에서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.
다만, 배선판(500)은 발광소자가 실장될 곳(구체적으로 실장된 곳의 하측)에 제1금속층(510), 절연층(520) 및 제2금속층(530)을 관통하는 적어도 하나 이상의 관통홀(540)을 형성시킨 후 열을 방열시킬 수 있는 금속물질로 관통홀(540)을 도금 또는 충진하여 제조된다. 이때, 관통홀(540)을 형성시키는 방법은 특별히 한정되지 않으나 비제한적인 예로 드릴을 이용하여 형성할 수 있다. 물론, 전기적 도통 역할을 수행하기 위해 발광소자가 실장될 곳 이외에 형성되는 관통홀(540) 또한 드릴을 이용하여 형성할 수 있다. 이외의 배선판(500)에 회로패턴 및 트렌치(531)를 형성하는 방법은 상기 제1구조의 인쇄회로기판에서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.
한편, 본 발명은 상기에서 설명한 제1구조 또는 제2구조의 인쇄회로기판을 포함하는 발광소자 패키지를 제공할 수 있다. 즉, 본 발명은 상기 제1구조 또는 제2구조의 인쇄회로기판 및 상기 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되는 발광소자를 포함하는 발광소자 패키지를 제공할 수 있는 것이다.
여기서, 본 발명의 제1구조 또는 제2구조의 인쇄회로기판에 연결되는 발광소자는 특별히 한정되지 않으나, LED칩일 경우 방열특성뿐만 아니라 광추출 효율면에서도 가장 큰 효과를 볼 수 있기 때문에 발광소자의 예로는 LED칩인 것이 바람직하다. 이때, 인쇄회로기판에 연결되는 LED칩은 상기 제1구조 또는 제2구조의 인쇄회로기판의 두께보다 작은 두께를 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 LED칩은 와이어 본딩작업에 의해 상기 제1구조 또는 제2구조의 인쇄회로기판과 전기적으로 연결된다.
한편, 발광소자와 인쇄회로기판을 와이어 본딩한 후 발광소자와 와이어를 보호하기 위해 제1구조의 인쇄회로기판을 사용할 경우에는 제1캐비티(110) 및 제2캐비티(310)가, 제2구조의 인쇄회로기판을 사용할 경우에는 캐비티(710)가 수지로 밀봉되는데, 밀봉되는 형태는 평면 또는 렌즈역할을 수행할 수 있도록 돔형태로 할 수 있다.
또한, 제1구조의 인쇄회로기판을 사용하여 발광소자 중에서도 LED칩을 실장할 경우에는 배선판(100)의 두께를 LED칩의 두께보다 두껍게 하여 LED칩을 제1캐비티(110)에 실장한 후 제1캐비티(110)에는 형광체(F)를 충진하고, 제2캐비티(310)에는 투명수지(R)를 충진하여 다양한 색을 나타내는 발광소자 패키지, 즉, LED 패키 지(예를 들어, 백색 LED 패키지)를 구현할 수 있다(도 7 참조).
이와 같이 LED 패키지를 구현할 경우에는 형광체(F)를 제1캐비티(110)에 균일하게 충진할 수 있고, 소량의 형광체(F)를 사용하더라도(제2캐비티(310)까지 형광체(F)를 충진하지 않아도 색을 나타내기 때문에 형광체(F) 사용량이 줄어들게 됨) LED 패키지가 원하는 색을 나타낼 수 있기 때문에 경제적으로 LED 패키지를 구현할 수 있다.
이외에도 LED칩을 제1캐비티(110)에 실장한 후 제1캐비티(110) 및 제2캐비티(310)에 형광체(F)를 충진하고, 그 위에 렌즈역할을 수행하는 투명수지(R)를 밀봉하여 LED 패키지를 구현할 수도 있다(도 8 참조).
이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면 및 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
도1는 본 발명의 제1구조에 따른 인쇄회로기판에 대한 단면도이다.
도2 내지 도4는 본 발명의 제1구조에 따른 인쇄회로기판을 설명하기 위한 참고도이다.
도5는 본 발명의 제1구조에 따른 인쇄회로기판의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도6은 본 발명의 제2구조에 따른 인쇄회로기판에 대한 단면도이다.
도7 및 도8은 본 발명의 발광소자 패키지를 설명하기 위한 참고도이다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
100, 500 : 배선판
120, 510 : 방열층 130, 520 : 절연층 140, 530 : 배선층
200, 600 : 접착시트
300, 700 : 반사판
400 : 재너 다이오드

Claims (12)

  1. 발광소자를 실장하기 위한 제1캐비티(cavity)가 형성된 배선판;
    상기 배선판 상에 마련되며, 상기 제1캐비티의 직경보다 큰 직경을 갖는 제2캐비티가 형성된 반사판; 및
    상기 배선판과 상기 반사판 사이에 마련되며, 상기 제1캐비티의 직경보다 큰 직경을 갖는 홀이 형성된 글래스 에폭시 접착시트를 포함하되,
    상기 배선판은,
    상기 발광소자에서 발생하는 열을 방열(放熱)시키는 제1금속층;
    상기 제1금속층 상에 마련되는 절연층; 및
    상기 절연층 상에 마련되며, 회로패턴이 형성된 제2금속층을 포함하고,
    상기 제1캐비티는 상기 제2금속층의 상면에서부터 상기 절연층의 하면까지 관통하도록 형성되어 있고,
    상기 제2금속층에는 상기 배선판과 상기 반사판 접착시 접착시트성분이 상기 제2캐비티측으로 새어나오지 않도록 접착시트성분을 저장하는 트렌치(trench)가 더 형성되고,
    상기 반사판의 하부에는 상기 배선판과 상기 반사판 접착시 접착시트 성분이 상기 제2캐비티 측으로 새어나오지 않도록 접착시트 성분의 흐름을 차단하는 격벽(barrier)이 더 형성되고,
    상기 격벽이 트렌치 보다 제1캐비티와 가깝게 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2캐비티의 내벽에는 상기 발광소자의 빛을 반사하는 금속물질로 도금된 반사면이 마련된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2캐비티는 상기 배선판에 가까워질수록 직경이 작아져 상기 배선판에 경사진 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2금속층에는 정전기를 방지하기 위한 제너 다이오드(Zener diode)가 더 마련된 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  7. a) 제1금속층, 절연층, 제2금속층으로 적층된 배선판에 회로패턴을 형성하고, 발광소자를 실장하기 위한 제1캐비티(cavity)를 상기 제2금속층의 상면에서부터 상기 절연층의 하면까지 관통하도록 형성하는 단계;
    b) 반사판에 상기 제1캐비티의 직경보다 큰 직경을 갖는 제2캐비티를 형성하는 단계;
    c) 글래스 에폭시 접착시트에 상기 제1캐비티의 직경보다 큰 직경을 갖는 홀을 형성하는 단계; 및
    d) 상기 a) 단계의 배선판과 상기 b) 단계의 반사판 사이에 상기 c) 단계의 접착시트를 배치하여 접착하는 단계를 포함하는 인쇄회로기판의 제조방법으로서,
    상기 배선판의 제2금속층에 회로패턴 형성시, 접착시트 성분을 저장하는 트렌치를 형성시키는 단계;와
    상기 제2캐비티가 형성된 반사판에 접착시트 성분의 흐름을 차단하는 격벽을 형성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항에 기재된 인쇄회로기판의 제조방법.
  8. 발광소자가 실장되는 배선판;
    상기 배선판 상에 마련되며, 상기 발광소자를 보호하기 위한 캐비티(cavity)가 형성된 반사판; 및
    상기 배선판과 상기 반사판 사이에 마련되며, 상기 캐비티의 직경보다 크거나 같은 직경을 갖는 홀이 형성된 글래스 에폭시 접착시트를 포함하되,
    상기 배선판은,
    상기 발광소자에서 발생하는 열을 방열(放熱)시키는 제1금속층;
    상기 제1금속층 상에 마련되는 절연층; 및
    상기 절연층 상에 마련되며, 회로패턴이 형성된 제2금속층을 포함하고,
    상기 배선판에서 상기 발광소자가 실장되는 곳에는 상기 제1금속층, 상기 절연층 및 상기 제2금속층을 관통하는 관통홀이 적어도 하나 이상 형성되며,
    상기 관통홀은 상기 발광소자에서 발생된 열을 방열시키는 금속물질로 도금 또는 충진되어 있고,
    상기 제2금속층에는, 상기 배선판과 상기 반사판 접착시 접착시트성분이 상기 캐비티측으로 새어나오지 않도록 접착시트성분을 저장하는 트렌치(trench)가 더 형성되고,
    상기 반사판의 하부에는 상기 배선판과 상기 반사판 접착시 접착시트성분이 상기 캐비티측으로 새어나오지 않도록 접착시트성분의 흐름을 차단하는 격벽(barrier)이 더 형성되고,
    상기 격벽이 트렌치 보다 캐비티와 가깝게 형성되는 것을 특징으로 하는 인쇄회로기판.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1~3항, 제6항 및 제8항 중 어느 한 항의 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되는 발광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
  12. 제1항 내지 제3항, 및 제6항 중 어느 한 항의 인쇄회로기판; 및
    상기 인쇄회로기판에 전기적으로 연결되는 발광소자를 포함하되,
    상기 제1캐비티에는 형광체가 충진되고, 상기 제2캐비티에는 수지가 충진되어 밀봉된 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지.
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