KR101250372B1 - 광소자 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 광소자 패키지 및 그 제조 방법을 개시한다. 상기 필름 타입의 광소자 패키지는 비아홀이 관통되어 형성된 절연필름; 상기 절연필름의 일면 상에 위치하며 상기 비아홀에 대응한 금속층의 부분에 상기 절연필름의 일면으로부터 다른 면을 향해 함몰되도록 형성된 함몰부를 갖는 금속층; 및 상기 함몰부 상에 실장되며 상기 금속층과 전기적으로 연결된 광소자를 포함하며, 상기 함몰부는 상기 금속층에 대해 압력이 가해짐으로써 형성되는데, 상기 함몰부의 중심부가 상기 함몰부의 주변부보다 더 큰 압력이 가해진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따라, 광소자 패키지의 제조시 펀치 툴의 단부에 단부와 단차진 돌출부가 형성되어 있어, 광소자가 실장되는 함몰부의 형성시 함몰부의 중심 부분을 상대적으로 더 강하게 압력하여 함몰부의 중심 부분의 표면에 광택이 발생하여, 그에 따라 함몰부 표면에서의 조도가 낮아져서, 종래 기술에 비하여 반사율이 향상되었다.

Description

광소자 패키지 및 그 제조 방법{OPTICAL COMPONENT PACKAGE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 광소자 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수 캐리어(전자 또는 정공)를 만들어 내고, 이들의 재결합에 의하여 전기 에너지를 빛 에너지로 바꾸어 주어 발광시키는 금속간 화합물 접합 다이오드를 말한다. 즉, 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데 전자와 정공이 떨어져 있을 때보다 작은 에너지가 되므로 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출한다.
이러한 LED는 일반적인 표시 장치는 물론이고 조명 장치나 LCD 표시 장치의 백라이트 소자에도 응용되는 등 적용 영역이 점차 다양해지고 있다. 특히 LED는 비교적 낮은 전압으로 구동이 가능하면서도 높은 에너지 효율로 인해 발열이 낮고 수명이 긴 장점을 가지고 있으며, 종래에는 구현이 어려웠던 백색광을 고휘도로 제공할 수 있는 기술이 개발됨에 따라 현재 사용되고 있는 대부분의 광원 장치를 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 리드 프레임형 LED 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, LED 패키지는 발광하는 GaN 화학물 칩에 와이어(40) 본딩을 통해 도선을 통전시켜 주며 하부에 히트싱크(10)를 형성하여 열방출을 할 수 있도록 구성된다. 또한, 외부 지지대 및 LED 패키지 부분에 금속 리드(20)를 와이어 본딩을 통해 전기를 가해주고 빛이 날 수 있는 구조로 되어 있다. 이러한 구조는 개별 칩(60)마다 하나의 패키지의 형태를 이루고 있다.
이와 같은 종래의 LED 패키지는 리드 프레임 타입의 패키지 형태를 이루고 있다. 그러나 리드 프레임 타입은 패키지 효용 영역이 높지 않아 LED 칩을 집적화하기 힘들며 칩 사이즈 대비 패키지 사이즈가 상대적으로 크기 때문에 부품화하여 실제품에 장착시 제품의 두께나 외곽 면적이 커질 수 밖에 없다. 또한, LED 칩에서 발생된 열을 방출하기 위해 별도로 하부의 히트 싱크가 필요하여 그 만큼 두께 및 부피가 증가하게 된다.
이러한 리드 프레임 타입의 LED 패키지의 문제점을 해결한 테이프 타입의 LED 패키지가 공지되어 있다.
도 2는 종래의 필름 타입의 LED 패키지를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 필름 타입의 LED 패키지는 비아홀이 관통되어 형성된 절연필름(110), 상기 절연필름(110)의 일면 상에 위치하며 광소자(130)를 수용하기 위한 비아홀에 대응한 부분에 상기 절연필름(110)의 일면으로부터 다른 면을 향해 함몰되도록 형성된 함몰부(125)를 갖는 금속층(120) 및 상기 함몰부(125) 상에 실장되며 와이어(140)를 통해 상기 금속층(120)과 전기적으로 연결된 LED(130)를 포함한다. 필름 타입의 LED 패키지는 또한 광소자(130)를 수지 등을 이용하여 몰딩함으로써 형성된 몰딩부(150)를 포함한다.
상기 함몰부(125)는 도 3에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 도 3은 도 2의 함몰부를 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 함몰부(125)는 절연필름(110) 상에 금속층(120)을 형성한 후, 플랫 다이(180) 상에서 펀치 툴(170)를 이용하여 LED(130)가 실장되는 금속층(120)의 일부를 비아홀로 돌출되도록 프레스함으로써 생성된다.
이러한 LED 패키지에서 LED(130)가 실장되는 함몰부(125)의 표면에는 LED(130)로부터의 광이 부딪칠 수 있다. 그러므로, 함몰부(125)에는 도금 반사율 개선을 위해 하지 도금(Ni, Pd 등)으로 광택 도금을 하고 추후 Ag 도금 등으로 마감 처리를 한다.
이와 같이, 종래 LED 패키지는 도금 반사율 개선을 위해 화학약품 처리를 일반적으로 사용하나 이는 공정 비용이나 조건 잡기가 까다로워 단시간에 도금 반사율 개선이 어렵다. 그리고 미세 변화에 의한 화학약품 처리로 인한 도금 반사율 개선에 한계가 있다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 광 효율을 향상시킨 광소자 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광소자 패키지는 비아홀이 관통되어 형성된 절연필름; 상기 절연필름의 일면 상에 위치하며 상기 비아홀에 대응한 금속층의 부분에 상기 절연필름의 일면으로부터 다른 면을 향해 함몰되도록 형성된 함몰부를 갖는 금속층; 및 상기 함몰부 상에 실장되며 상기 금속층과 전기적으로 연결된 광소자를 포함하며, 상기 함몰부는 상기 금속층에 대해 압력이 가해짐으로써 형성되는데, 상기 함몰부의 중심부가 상기 함몰부의 주변부보다 더 큰 압력이 가해진다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 광소자 패키지 제조 방법은 절연필름에 비아홀을 형성하고; 상기 절연필름의 일면 상에 금속층을 형성하며; 상기 비아홀에 대응한 금속층의 부분에 상기 절연필름의 일면으로부터 다른 면을 향해 압박함으로써 함몰부를 형성하며; 상기 함몰부 상에 상기 금속층과 전기적으로 연결되도록 광소자를 실장하는 것을 포함하며, 상기 함몰부는 상기 금속층에 대해 압력이 가해짐으로써 형성되는데, 상기 함몰부의 중심 부분이 상기 함몰부의 주변부보다 더 큰 압력이 가해진다.
상기 함몰부는 펀치 툴에 의해 형성된다.
상기 펀치 툴은 상기 금속층에 대해 압력을 가하기 위해 접촉하는 단부 및 상기 단부로부터 단차진 형상의 돌출부를 포함한다.
상기 함몰부의 중심부는 상기 주변부보다 더 큰 광택을 갖는다.
본 발명은 광소자 패키지의 제조시 펀치 툴의 단부에 단부와 단차진 돌출부가 형성되어 있어, 광소자가 실장되는 함몰부의 형성시 함몰부의 중심 부분을 상대적으로 더 강하게 압력하여 함몰부의 중심 부분의 표면에 광택이 발생하여, 그에 따라 함몰부 표면에서의 조도가 낮아져서, 종래 기술에 비하여 반사율이 향상되었다. 또한, 압력이 함몰부의 중심 부분을 상대적으로 더 강하게 눌러주어 외력에 대한 반발로 표면이 튀어 오르는 현상을 보완할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 리드 프레임형 LED 패키지의 단면도를 나타낸다.
도 2는 종래의 필름 타입의 LED 패키지를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 함몰부를 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 필름 타입의 광소자 패키지 제조 공정의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 함몰부를 형성하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 광소자 패키지의 조도를 종래 기술과 비교하여 설명하기 위한 도면들이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 일 실시형태에 따른 필름 타입의 광소자 패키지 및 그 제조 방법에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
이하 본 발명에 따른 광소자 패키지의 제조 공정을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 필름 타입의 광소자 패키지 제조 공정의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 절연 필름(210)의 일면에 접착층(212)을 도포한다(S1). 여기서 절연필름 (210)의 재료는 폴리이미드 또는 열 충격에 강한 세라믹일 수 있다. 그 후, 절연필름(210)에 비아홀들(214)을 형성한다(S2). 비아홀들은 전술한 바와 같이, 광소자(230)를 수용하기 위한 비아홀 외에도, 각 층 간의 전기적 연결을 위한 바이홀, 열 확산을 용이하게 하기 위한 열 비아홀(thermal via hole), 각 층들을 정렬하는 기준이 되는 비아홀 등을 포함할 수 있다.
그리고 금속층(220)을 접착층(212) 상에 라미네이트한다. 이어서, 광소자(130)를 수용하기 위한 비아홀에 대응한 금속층(220)의 부분을 압박하여(down set) 광소자(230)가 안착할 수 있는 함몰부(225)를 형성한다(S4).
함몰부(225)는 이하 도 5에 도시된 바와 같이 펀치 툴(270)에 의해 형성될 수 있다. 즉, 펀치 툴이 광소자(230)를 수용하기 위한 비아홀에 대응한 금속층(220)의 부분을 압박함으로써 함몰부(225)가 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 함몰부를 형성하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 함몰부(225)는 절연필름(110) 상에 금속층(220)을 형성한 후, 플랫 다이(280) 상에서 펀치 툴(270)을 이용하여 LED(230)가 실장되는 금속층(220)의 일부를 비아홀을 향해 돌출되도록 프레스함으로써 생성된다.
구체적으로, 펀치 툴(270)이 광소자(230)를 수용하기 위한 비아홀에 대응하는 금속층(220)의 부분을 상기 절연필름(210)의 일면으로부터 다른 면을 향해 압박하면 함몰부(225)가 형성된다. 이 경우, 본 발명에 따라 펀치 툴(270)의 금속층(220)에 접촉하는 부분은 단차를 갖도록 형성되어 있다. 즉, 펀치 툴(270)의 단부에는 돌출부(272)가 형성되어 있으며, 돌출부(272)는 펀치 툴(270)의 단부와 단차지며 돌출되어 있다.
그에 따라, 금속층(220)의 LED(230)를 실장하는 부분에 압력이 차등적으로 가해져 함몰부(225)가 생성된다. 이에 따라, 함몰부(225)의 내부 표면중 주변(262)은 펀치 툴(270)의 돌출부(272)와 접촉하지 않은 부분이며, 중앙 부분(260)은 펀치 툴(270)의 돌출부(272)와 접촉하는 부분이다.
즉, 함몰부(225)의 내부 표면에는 압력이 차등적으로 가해져 있다. 그에 따라, 함몰부(225)의 내부 표면은 물리적으로 상이한 조도를 가질 수 있다. 펀치 툴(270)의 돌출부(272)로 인해 함몰부(225)의 중앙 부분(260)에는 압력이 더 가해져 금속층(220) 표면의 해당 부분에는 광택이 증가한다. 그에 따라, 광 반사율이 증가한다. 이 때, 금속층(220)에 가해지는 압력은 금속층이 금(crack)이 가거나 치수 변형이 일어나기 직전까지의 압력일 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 광택 표면 처리가 필요한 부분에 일반 펀치 툴이나 압력을 가할 수 있는 장치에 돌출부(272)를 형성하고, 금속층 표면의 조도를 변경시킨다. 이에 따르면, 함몰부(225)의 내부 표면중 중앙 부분(260)은 주변 부분(262)보다 조도값이 2배 내지 10배 향상된다. 그에 따라, 광소자(230)로부터 방출되는 광은 함몰부(225)의 표면에 대해 향하게 되어 함몰부(225)로부터 반사되며 그에 따라, 광소자 패키지의 휘도가 향상될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 함몰부(225)의 형성 후, 여러 약품 처리를 통해 표현을 활성화시킨 후, 포토 레지스트를 도포하고 노광 및 현상 공정을 수행한다. 현상공정이 완료된 후, 에칭 공정을 통해 필요한 회로를 형성하고 포토레지스트를 박리함으로써 회로 패턴이 형성된 금속층(120)을 형성한다(S5).
상기 금속층에 회로 패턴을 형성하는 단계(S5)와 함몰부(225)를 형성하는 단계들이 동시에 수행될 수도 있고, 그 순서들이 바뀔 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이어서, 함몰부(225)에 광소자(230) 또는 광소자 칩(230)을 실장하고(S5), 광소자(230)를 와이어(240)을 통해 금속층(220)에 전기적으로 연결된다(S7). 선택적으로, 함몰부(225)를 형광 재료로 채움으로써 형광체층(도시 생략)을 더 형성할 수 있다. 최종적으로, 광소자(230) 및 와이어(240)는 에폭시 또는 글라스로 몰딩하여 몰딩부(250)를 형성한다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 광소자 패키지의 조도를 종래 기술과 비교하여 설명하기 위한 도면들이다.
도 6a는 종래 기술에 따른 광소자 패키지에서 함몰부의 표면에서의 조도를 측정한 도면이고, 도 6b는 본 발명에 따른 광소자 패키지에서 함몰부의 표면에서의 조도를 측정한 도면이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따르면 함몰부를 형성하기 위해 금속층을 압력하면, 압박된 부분은 외력에 대한 반발로 압력이 가해지는 힘에 역으로 반발력이 발생한다. 그에 따라, 종래 기술에 따른 함몰부는 그 중심 부분이 주변 부분보다 덜 함몰된다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 펀치 툴(270)에 돌출부(272)가 형성되어 있어, 돌출 압력이 함몰부의 중심 부분을 상대적으로 더 강하게 눌러주어 외력에 대한 반발로 표면이 튀어 오르는 현상을 보완할 수 있다. 이로써 광소자(230)이 놓이는 함몰부의 바닥이 좀 더 평탄하게 만들어 안정되게 실장 할 수 있게 되는 이점을 부가적으로 얻을 수 있다.
또한, 함몰부의 중심 부분의 표면에 광택이 발생하여, 그에 따라 함몰부 표면에서의 조도가 낮아져서, 종래 기술에 비하여 반사율이 향상되었다. 즉, 기존 펀치 툴의 공정 직후의 함몰부의 표면보다 돌출 압력이 더 가해져 함몰부의 표면이 조도가 낮아져서 반사율이 향상되었다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
210: 절연층 220: 금속층
230: 광소자 225: 함몰부
240: 와이어 250: 몰딩부

Claims (8)

  1. 비아홀이 관통되어 형성된 절연필름;
    상기 절연필름의 일면 상에 위치하며 상기 비아홀에 대응한 금속층의 부분에 상기 절연필름의 일면으로부터 다른 면을 향해 함몰되도록 형성된 함몰부를 갖는 금속층; 및
    상기 함몰부 상에 실장되며 상기 금속층과 전기적으로 연결된 광소자를 포함하며,
    상기 함몰부는 상기 금속층에 대해 압력이 가해짐으로써 형성되는데, 상기 함몰부의 중심부가 상기 함몰부의 주변부보다 더 큰 압력이 가해진 광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 함몰부는 펀치 툴에 의해 형성되는 광소자 패키지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 펀치 툴은 상기 금속층에 대해 압력을 가하기 위해 접촉하는 단부 및 상기 단부로부터 단차진 형상의 돌출부를 포함하는 광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 함몰부의 중심부는 상기 주변부보다 더 큰 광택을 갖는 광소자 패키지.
  5. 절연필름에 비아홀을 형성하고;
    상기 절연필름의 일면 상에 금속층을 형성하며;
    상기 비아홀에 대응한 금속층의 부분에 상기 절연필름의 일면으로부터 다른 면을 향해 압박함으로써 함몰부를 형성하며;
    상기 함몰부 상에 상기 금속층과 전기적으로 연결되도록 광소자를 실장하는 것을 포함하며,
    상기 함몰부는 상기 금속층에 대해 압력이 가해짐으로써 형성되는데, 상기 함몰부의 중심 부분이 상기 함몰부의 주변부보다 더 큰 압력이 가해진 광소자 패키지 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 함몰부는 펀치 툴에 의해 형성되는 광소자 패키지 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 펀치 툴은 상기 금속층에 대해 압력을 가하기 위해 접촉하는 단부 및 상기 단부로부터 단차진 형상의 돌출부를 포함하는 광소자 패키지 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 함몰부의 중심부는 상기 주변부보다 더 큰 광택을 갖는 광소자 패키지 제조 방법.
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