KR101457803B1 - Led용 회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED용 회로기판에 관한 것으로, 하나 이상의 관통홈(114)이 형성되고 그 관통홈 외곽에 회로층(113)이 형성되는 동박적층기판(110)과, 상기 동박적층기판(110) 하부에 접합되는 메탈기판(130)과, 상기 동박적층기판(110)의 관통홈(114)에 대응하는 위치에 그 관통홈(114) 보다 큰 관통홈(121)이 형성되며 상기 동박적층기판(110)과 메탈기판(130) 사이에 삽입되어 상기 두개의 기판을 접합시키는 본딩시트(120)와, 상기 관통홈(114)에 의해 노출된 상기 메탈기판(130)의 상부에 실장되며 와이어본딩(150)에 의해 상기 회로층(113)과 연결되는 LED 칩(140)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 PVD코팅된 메탈기판을 관통홈에 형성된 회로기판 하부에 접합하고 LED칩을 상기 관통홈에 대응하는 메탈기판에 실장함으로써 발광효율 및 방열효율을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명은 회로기판과 메탈기판을 접합하기 위한 본딩시트에 상기 회로기판에 형성된 관통홈 보다 큰 관통홈을 형성하여 상기 회로기판과 메탈기판의 접합부분에 공간이 형성되도록 함으로써 상기 메탈기판에 실장되는 LED칩의 방열로 인해 회로기판과 메탈기판을 접합한 접착제의 용해를 방지할 수 있다.

Description

LED용 회로기판 {Circuit Board For LED}

본 발명은 회로기판 제조 기술에 관한 것으로, 특히, LED용 회로기판에 관한 것이다.

발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 LED)는 다양한 색상으로 발광되도록 제조되어 단순한 점광원 형태의 표시소자로 사용되었지만, 최근 광효율성, 반영구성 등의 장점이 부각되어 다양한 분야에 사용되고 있으며, 각 분야에 적용이 용이하도록 소형화, 모듈화되고 있다.

도 1은 LED용 회로기판의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, LED 칩(20)에서 발생한 열은 LED 패키지(30) 및 회로기판(10)을 통하여 공기 중으로 방출된다.

일반적으로 LED는 출력이 작기 때문에 LED 소자를 탑재한 회로기판(10)으로는 글라스 에폭시 기판(FR-4) 등과 같은 수지계 기판이 사용되어 왔다.

최근 LED 기술이 발전되면서 LED의 조명 효율(luminous efficiency)이 백열 전구 수준을 능가하게 되어 차세대 조명기구 및 디스플레이 장치 등의 분야로 적용이 확대되고 있다.

그러나, 차세대 조명기구 및 디스플레이 장치에 적용함에 있어서, 고휘도의 LED를 실장하면서 방열문제가 대두되고 있다. 예를 들어, 조명 용도로 사용되는 고휘도 LED의 경우 발광효율이 20~30%로 낮고 또한 칩 사이즈가 작기 때문에 전체적인 소비전력이 낮음에도 불구하고 단위면적당 발열량이 매우 크다.

특히, LED 모듈이 소형화, 고휘도로 제작되면서 그에 따른 방열대책이 절실히 요구되고 있다.

따라서, 고휘도 LED용 회로기판의 방열 효율을 향상시키기 위해 수지계 기판 대신에 금속 베이스기판 및 세라믹기판 등이 사용되게 되었다. 회로기판의 방열 효율은 LED의 성능 및 수명에 큰 영향을 미치기 때문에 고휘도의 LED 모듈을 설계함에 있어 회로기판은 매우 중요한 요소로 작용한다.

본 발명은 PVD코팅된 메탈기판을 회로기판 하부에 접합하여 발광효율 및 방열효율을 향상시킬 수 있도록 창안한 LED용 회로기판을 제공하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 회로기판과 메탈기판의 접합부분에 공간이 형성되도록 하여 상기 메탈기판에 실장되는 LED칩의 방열로 인해 회로기판과 메탈기판을 접합한 접착제의 용해를 방지함은 물론 회로기판의 내전압을 향상시키는데 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 하나 이상의 관통홈이 형성되고 그 관통홈 외곽에 회로층이 형성되는 동박적층기판과, 상기 동박적층기판 하부에 부착되며 상기 관통홈 부분에 안착 실장되는 LED 칩이 와이어본딩에 의해 상기 회로층과 연결되는 메탈기판과, 상기 동박적층기판에 형성된 관통홈과 대응되는 위치에 관통홈이 형성되며 상기 동박적층기판과 메탈기판 사이에 삽입되어 상기 2개의 기판을 접합시키는 본딩시트를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 동박적층기판은 글래스 에폭시 기판 상부에 동박이 적층된 것을 특징으로 한다.

상기 동박적층기판에 형성된 회로층 외곽에 회로층과 동일한 높이로 PSR잉크를 도포하여 PSR층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 본딩시트는 동박적층기판에 형성된 관통홈에 대응하는 위치에 그 관통홈 보다 큰 관통홈이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 메탈기판은 PVD코팅된 0.7t 또는 기타 다양한 두께의 AL원판임을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 동박적층기판 상부에 회로층을 형성하는 단계와, 상기 동박적층기판에 형성된 회로층 이외의 부분에 관통홈을 형성하는 단계와, 상기 동박적층기판의 회로층 이외의 부분에 PSR잉크를 도포하는 단계와, 상기 동박적층기판의 회로층 표면에 도금처리하는 단계와, 본딩시트에 상기 동박적층기판에 형성된 관통홈에 대응하는 위치에 상기 관통홈 보다 큰 관통홈을 형성하는 단계와, PVD 코팅된 메탈기판과 상기 동박적층기판 사이에 상기 본딩시트를 삽입하고 열압착하여 상기 메탈기판과 동박적층기판을 접착시키는 단계와, 상기 동박적층판의 관통홈에 의해 노출된 상기 메탈기판 상부에 LED 칩을 안착 실장하는 단계와, 상기 LED 칩과 상기 회로층을 와이어본딩에 의해 연결하는 단계를 수행하는 것이 바람직하다.

상기 회로층 표면의 도금처리는 ENEPIG 도금, Silver 도금 또는 골드 도금 방법을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 구성의 본 발명은 PVD코팅된 메탈기판을 관통홈에 형성된 회로기판 하부에 접합하고 LED칩을 상기 관통홈에 대응하는 메탈기판에 실장함으로써 발광효율 및 방열효율을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은 회로기판과 메탈기판을 접합하기 위한 본딩시트에 상기 회로기판에 형성된 관통홈 보다 큰 관통홈을 형성하여 상기 회로기판과 메탈기판의 접합부분에 공간이 형성되도록 함으로써 상기 메탈기판에 실장되는 LED칩의 방열로 인해 회로기판과 메탈기판을 접합한 접착제의 용해를 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 LED용 회로기판의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예로서 LED용 회로기판의 구조도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 LED용 회로기판 제조 과정을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에서 회로기판에 관통홈 형성을 위한 마스크 패턴의 예시도.

이하, 본 발명을 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예에서는 본 발명의 기술적 사상 및 본질적 특성을 명료히 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 공지된 기술에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시 예로 제시하는 도면에 도시된 선의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되었을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 본 발명에 기술된 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 파악되어야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시 예로서 제시된 LED용 회로기판의 구조도로서 이에 도시한 바와 같이, 하나 이상의 관통홈(114)이 형성되고 그 관통홈 외곽에 회로층(113)이 형성되는 동박적층기판(110)과, 상기 동박적층기판(110) 하부에 접합되며 상기 관통홈(114) 부분에 안착 실장되는 LED 칩(140)이 와이어본딩(150)에 의해 상기 회로층(113)과 연결되는 메탈기판(130)과, 상기 동박적층기판(110)의 관통홈(114)에 대응하는 위치에 관통홈(121)이 형성되며 상기 동박적층기판(110)과 메탈기판(130) 사이에 삽입되어 상기 두개의 기판을 접합시키는 본딩시트(120)를 포함하여 구성한다.

상기 동박적층기판(110)은 글래스 에폭시 기판(111) 상부에 동박(112)이 적층된 것을 특징으로 한다.

상기 동박적층기판(110)에 형성된 회로층(113) 외곽에 그 회로층(113)과 동일한 높이로 PSR잉크를 도포하여 PSR층(116)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 본딩시트(120)는 동박적층기판(110)에 형성된 관통홈(114)에 대응하는 위치에 그 관통홈(114) 보다 큰 관통홈(121)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 메탈기판(130)은 PVD코팅된 0.7t 또는 또는 기타 다양한 두께의 AL원판을 사용한다.

상기에 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예로서 제시된 LED용 회로기판을 제조하는 과정은 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 LED용 회로기판 제조 과정을 설명하기 위한 도면로서 이에 도시한 바와 같이, 동박적층기판(110) 상부에 회로층(113)을 형성하는 제1 단계와, 상기 동박적층기판(110)에 형성된 회로층(113) 이외의 공간에 관통홈(114)을 형성하는 제2 단계와, 상기 동박적층기판(110)의 회로층(113) 외곽에 PSR잉크를 도포하여 PSR층(116)을 형성하는 제3 단계와, 상기 동박적층기판(110)의 회로층(113) 표면에 도금처리하는 제4 단계와, 본딩시트(120)에 상기 동박적층기판(110)에 형성된 관통홈(114)에 대응하는 위치에 상기 관통홈(114) 보다 큰 관통홈(121)을 형성하는 제5 단계와, PVD 코팅된 메탈기판(130)과 상기 동박적층기판(110) 사이에 상기 본딩시트(120)를 삽입하고 열압착하여 상기 메탈기판(130) 상부에 동박적층기판(110)을 접착시키는 제6 단계와, 상기 동박적층판(110)의 관통홈(114)에 의해 노출된 상기 메탈기판(130) 상부에 LED 칩(140)을 안착 실장하는 제7 단계와, 상기 LED 칩(140)과 상기 회로층(113)을 와이어본딩(150)에 의해 연결하는 제8 단계를 수행하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 실시 예에서 제시된 LED용 회로기판 제조 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1 단계로서, 도 3(a)와 같이 0.2t의 글래스 에폭시 기판(111) 상부에 35미크론 두께의 동박(112)이 적층된 동박적층기판(110)을 원하는 크기로 재단한다.

다음 과정으로 도 3(b)와 같이 상기 동박적층기판(110)의 동박(112)을 D/F을 이용하여 식각(etching)하여 회로층(113)을 형성한다.

제2 단계로서, 도 3(c)와 같이 상기 동박적층기판(110)에 형성된 회로층(113) 이외의 공간에 관통홈(114)을 형성하는데, CNC 라우터를 이용하여 도 4와 같은 마스크 패턴의 관통홈을 형성할 수 있다.

상기 제1 단계와 제2 단계는 순서를 바꾸어 수행할 수 있다.

제3 단계로서, 도 3(d)와 같이 동박적층기판(110)의 회로층(113) 외곽에 PSR잉크를 도포하여 PSR층(116)을 형성하는데, 상기 PSR층(116)은 회로간 도통 차단 또는 기판 제조가 완료된 후 인쇄하기 위한 것이다.

제4 단계로서, 도 3(e)와 같이 동박적층기판(110)의 회로층(113) 표면에 도금처리하는데, ENEPIG 도금, Silver 도금 또는 골드 도금 방법을 사용할 수 있다. 상기 ENEPIG도금의 경우 NI : 5~6미크론, PD : 0.05~0.08미크론, AU : 0.05~0.08미크론의 두께로 형성할 수 있다.

다음 제5 단계로서, 동박적층기판(110)과 동일한 크기의 본딩시트(120)를 준비하고, 도 3(e)에 도시한 바와 같이 상기 본딩시트(120)에 상기 동박적층기판(110)에 형성된 관통홈(114)에 대응하는 위치에 상기 관통홈(114) 보다 큰 관통홈(121)을 형성하는데, 관통홈(121)은 상기 관통홈(114)와 동일한 방법으로 형성한다.

상기 본딩시트(120)에 형성되는 관통홈(121)는 동박적층기판(110)에 형성된 관통홈(114)보다 직경이 05mm~1mm 크게 형성하는데, 이는 회로층(113)의 내전압 향상을 위한 것이다.

다음 과정으로 동박적층기판(110)과 동일한 크기의 메탈기판(130)을 준비한다. 상기 메탈기판(130)은 0.7t 또는 사용자의 요구에 따라 다양한 두께의 AL기판을 사용할 수 있으며, 기판 상부에 PVD코팅이 행해진다.

제6 단계로서, 동박적층기판(110)과 PVD 코팅된 메탈기판(130) 사이에 상기 본딩시트(120)를 삽입하고 열압착하여 도 3(f)와 같이 상기 메탈기판(130) 상부에 동박적층기판(110)을 접착시킨다.

상기 제6 단계를 수행하기 전에 동박적층기판(110), 본딩시트(120) 및 메탈기판(130)의 외곽 동일한 위치에 CNC 가공으로 적어도 하나 이상의 홀을 형성하는데, 이는 상기 동박적층기판(110), 본딩시트(120) 및 메탈기판(130)을 정확한 위치에 세팅하여 적층위치의 오류를 방지하기 위한 것이다.

제7 단계로서, 도 3(g)와 같이 상기 동박적층판(110)의 관통홈(114)에 의해 노출된 상기 메탈기판(130) 상부에 LED 칩(140)을 안착 실장한다.

제8 단계로서, 도 3(f)와 같이 LED 칩(140)과 회로층(113)을 와이어본딩(150)에 의해 연결한다.

최종적으로 상기 과정으로 완성된 LED용 회로기판을 각각의 모듈별로 절단하고 외곽을 마무리 처리하게 된다.

한편, 상기에서 동박적층기판(110)에 형성되는 회로층(113)과 관통홈(114) 사이에 여유공간이 있는 경우를 설명하였으나, 상기 회로층(113)에 접하도록 관통홈(114)를 형성할 수도 있다. 이 경우에도 LED용 회로기판 제조 공정은 도 3과 동일하다.

상기에서 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하였으나, 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상 및 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 형태로 구현할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110 : 동박적층기판 113 : 회로층
114,121 : 관통홈 120 : 본딩시트
130 : 메탈기판

Claims (8)

1. 상부에 회로층이 형성되며 그 회로층 외곽에 제1 관통홈이 형성되는 동박적층기판과,
   상부가 PVD코팅되며 상기 동박적층기판 하부에 접합되는 메탈기판과,
   상기 동박적층기판의 제1 관통홈에 대응하는 위치에 제2 관통홈이 형성되며 상기 동박적층기판과 메탈기판 사이에 삽입되어 상기 2개의 기판을 접합시키되, 상기 회로층의 내전압 향상을 위하여 상기 제2 관통홈의 직경이 상기 제1 관통홈의 직경 보다 크게 형성되는 본딩시트와,
   상기 제1 관통홈에 의해 노출된 상기 메탈기판 상에 실장되며 와이어본딩에 의해 상기 회로층과 연결되는 LED 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED용 회로기판.
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