KR101550041B1 - 세라믹 패키지 제조방법 - Google Patents

Abstract

여기에서는, 세라믹 패키지 제조방법이 개시된다. 상기 제조방법은, 캐비티들이 행과 열로 형성된 미소성(未塑性) 세라믹 기판을 준비하는 단계와, 상기 세라믹 기판에 부분 절단 패턴과 완전 절단 패턴을 포함하는 절단 패턴을 형성하는 단계와, 상기 절단 패턴이 형성된 세라믹 기판을 소성하는 단계와, 상기 절단 패턴을 따라 상기 소성된 세라믹 기판을 절단하는 단계를 포함한다.

Description

세라믹 패키지 제조방법{METHOD FOR MAKING CERAMIC PACKAGE}

본 발명은, 세라믹 패키지 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 캐비티를 갖는 미소성(未塑性) 세라믹 기판으로부터, 절단 패턴 형성, 소성 및 절단의 단계를 거쳐, 발광다이오드 실장을 위한 세라믹 패키지를 제조하는 방법에 관한 것이다.

발광다이오드가 실장되는 패키지로 세라믹 재질의 패키지가 많이 이용되고 있다. 세라믹 재질은 열 특성이 우수하며, 빛, 열, 수분에 대한 신뢰성이 우수한 장점이 있다.

세라믹 패키지에는 발광다이오드가 수용될 수 있는 깊이의 캐비티를 구비한 것이 있다. 이러한 세라믹 패키지는, 세라믹 시트의 적층 구조로 이루어진 미소성의 세라믹 기판으로부터 제조된다. 세라믹 시트의 적층 전에, 캐비티 형성을 위한 펀칭 공정 및/또는 스크린 프린팅 공정 등이 수행된다. 펀칭 공정은 행과 열로 배열된 다수의 캐비티를 한정하는 구멍들을 형성하기 위한 것이다.

세라믹 패키지를 만드는 방법에는 브레이킹 방법(breaking method)과 다이싱 방법(dicing method)이 공지되어 있다.

브레이킹 방법은, 세라믹 기판을 고온에서 소성하기 전에, 캐비티들의 행과 열 사이 그리고, 캐비티 전체를 둘러싸는 아웃라인을 기판 두께의 1/2~2/3 정도의 절단선으로 부분 절단(또는, 프리커팅(precutting))하고, 소성이 완료된 후, 그 절단선을 따라 세라믹 기판을 캐비티 단위로 절단하는 방식이다. 또한, 다이싱 방법은, 소정 전의 부분 절단 공정을 생략하는 대신, 소성이 완료된 세라믹 기판을 날카로운 칼날로 완전 절단하는 방식이다.

종래의 브레이킹 방법은, 캐비티와 캐비티 사이의 얇은 부분이 소성 후 브레이킹 과정에서 깨어지기 쉬우며, 브레이킹에 의한 절단면이 깨끗하지 못하다는 문제점이 있다. 또한, 종래의 다이싱 방법은, 날카로운 칼날을 이용하여 절단한다고 하지만, 절단면에 많은 이물이 생기고, 두꺼운 세라믹 기판의 절단에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.

더 나아가, 사이드뷰 타입의 발광다이오드 패키지에는 기다란 슬롯형의 캐비티가 요구되는데, 이를 위해, 슬롯형 캐비티들이 형성된 세라믹 기판을 캐비티 단위로 절단하는 경우, 이웃하는 캐비티의 두 긴 변 사이의 절단이 매우 어렵다.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는, 미소성(未塑性) 세라믹 기판으로부터, 절단 패턴 형성, 소성 및 절단의 단계를 거쳐, 발광다이오드 실장을 위한 세라믹 패키지를 제조함에 있어서, 절단 패턴 형성 단계의 개선을 통해, 캐비티들 사이의 얇은 부분이 깨어지는 현상을 저감하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는, 미소성(未塑性) 세라믹 기판으로부터, 절단 패턴 형성, 소성 및 절단의 단계를 거쳐, 발광다이오드 실장을 위한 세라믹 패키지를 제조함에 있어서, 절단 패턴 형성 단계의 개선을 통해, 깨끗한 절단면을 갖는 세라믹 패키지를 얻는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, 캐비티들이 행과 열로 형성된 미소성(未塑性) 세라믹 기판을 준비하는 단계와, 상기 세라믹 기판에 부분 절단 패턴과 완전 절단 패턴을 포함하는 절단 패턴을 형성하는 단계와, 상기 절단 패턴이 형성된 세라믹 기판을 소성하는 단계와, 상기 절단 패턴을 따라 상기 소성된 세라믹 기판을 절단하는 단계를 포함하는 세라믹 패키지의 제조방법이 제공된다.

바람직하게는, 상기 절단 패턴을 형성하는 단계는, 상기 캐비티들의 열과 열 사이를 부분 절단 패턴으로 형성하고, 상기 캐비티들의 행과 행 사이를 완전 절단 패턴으로 형성한다.

바람직하게는, 상기 절단 패턴을 형성하는 단계는, 상기 캐비티들을 전체적으로 둘러싸는 외곽 라인을 상기 부분 절단 패턴으로 더 형성한다.

본 발명의 일 실시예에 따라 ,상기 완전 절단 패턴은 펀칭 가공에 의해 형성된 기다란 장공일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 완전 절단 패턴은 칼날 가공에 의해 형성된 단일 절단선일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 완전 절단 패턴은 칼날 가공에 의해 형성된 이중 절단선일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 캐비티들이 행과 열로 형성된 미소성 세라믹 기판을 준비하는 단계와, 상기 세라믹 기판에 절단 패턴을 형성하는 단계와, 상기 절단 패턴이 형성된 세라믹 기판을 소성하는 단계와, 상기 절단 패턴을 따라 상기 소성된 세라믹 기판을 절단하는 단계를 포함하되, 상기 절단 패턴을 형성하는 단계는, 상기 캐비티들의 열과 열 사이를 단일 절단선으로 형성하고, 상기 캐비티들의 행과 행 사이를 이중 절단선을 형성하는 것인 세라믹 패키지의 제조방법이 제공된다. 이때, 상기 이중 절단선은 상기 세라믹 기판 두께보다 작은 깊이로 형성된 부분 절단 패턴인 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 소성(未塑性) 세라믹 기판으로부터, 절단 패턴 형성, 소성 및 절단의 단계를 거쳐, 발광다이오드 실장을 위한 세라믹 패키지를 제조함에 있어서, 캐비티들 사이의 얇은 부분이 깨어지는 현상을 크게 저감할 수 있으며, 깨끗한 표면을 갖는 세라믹 패키지를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 패키지 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 절단 패턴 공정을 설명하기 위한 평면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 절단 패턴 공정을 설명하기 위한 평면도.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 절단 패턴 공정을 설명하기 위한 평면도.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 절단 패턴 공정을 설명하기 위한 평면도.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 패키지 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 세라믹 패키지 제조방법은, 미소성 세라믹 기판을 준비하는 단계(S1)와, 상기 세라믹 기판에 절단 패턴을 형성하는 단계(S2)와, 상기 절단 패턴이 형성된 세라믹 기판을 소성하는 단계(S3)와, 상기 절단 패턴을 따라 상기 세라믹 기판을 절단하는 단계(S4)를 포함한다.

단계 S1에서는 세라믹 시트들의 적층 구조이고 캐비티가 행과 열로 배열되어 형성된 미소성 세라믹 기판이 준비된다. 상기 세라믹 시트들 및 그것의 적층 구조인 기판은 소성 전의 무른 상태이다. 세라믹 시트들의 적층 전에, 그 세라믹 시트들 중 적어도 하나에는 캐비티 형성을 위한 펀칭 공정 및/또는 스크린 프린팅 공정 등이 수행된다. 상기 미소성 세라믹 기판은 캐비티들이 행과 열로 배열되어 형성된 구조를 포함한다. 또한, 준비된 미소성 세라믹 기판에는, 상기 캐비티들 외에, 전극용 도금 패턴 및/또는 비아 형성을 위한 자리들이 구멍 및/또는 홈의 형태로 미리 형성될 수 있다.

단계 S2에서는 미소성 세라믹 기판에 부분 절단 패턴과 완전 절단 패턴을 포함하는 절단 패턴들이 형성된다. 부분 절단 패턴은 세라믹 기판의 두께보다 작은 깊이(예컨대, 기판 두께의 1/2~2/3)로 날카로운 칼날을 이용하여 형성된 패턴이다. 완전 절단 패턴은 세라믹 기판의 두께와 같은 깊이로 펀치 또는 칼날 등을 이용하여 형성된 절단 패턴이다.

상기 부분 절단 패턴은, 완전 절단 패턴의 존재에도 불구하고, 미소성 세라믹 기판이 소성 단계 전까지는 완전히 절단됨 없이 유지될 수 있도록 해준다. 또한, 완전 절단 패턴은, 취약한 부분 및/또는 매끄러운 표면이 요구되는 부분에 대하여, 소성 전에 미리 형성되는 것이며, 따라서, 소성 후 절단 과정에서, 취약 부분, 특히, 캐비티와 캐비티 사이의 얇은 부분이 깨어지는 현상을 저감하고, 최종 제작된 세라믹 패키지에 매끄럽고 깨끗한 표면을 제공할 수 있다.

단계 S3은 절단 패턴이 형성된 세라믹 기판을 고온으로 굽는 소성 단계이다. 국내 특허 공개 제2006-0003491호에는 800~1000℃의 온도로 세라믹을 소성하는 기술이 개시되어 있다. 하지만, 세라믹 기판에 대한 소성 온도는 작업자에 의해 적절히 선택될 수 있는 것이다. 또한, 상기 소성 단계는 기존에 공지된 여러 기술에 따라 수행될 수 있는 것이다.

단계 S4에서는 절단 패턴이 형성되고 소성 단계가 완료된 세라믹 기판에 대한 절단이 이루어진다. 상기 절단에 의해 하나의 캐비티를 포함하는 세라믹 패키지가 제조될 수 있다. 세라믹 패키지에는 이후의 다른 공정들에서 전극용 도금 패턴 및/또는 비아가 형성되고, 그 후, 발광다이오드가 예를 들면 칩의 형태로 캐비티 내에 수용되어 상기 도금 패턴과 연결된다.

본 발명에 따른 단계 4에서는, 단계 S2에서 형성된 절단 패턴을 따라 세라믹 기판에 대한 절단이 이루어진다. 부분 절단 패턴이 형성된 부분에 대해서는 브레이킹 또는 다이싱에 의한 추가적인 절단 작업이 요구되지만, 완전 절단 패턴이 형성된 부분은 이미 절단된 부분이므로 추가적인 절단작업이 요구되지 않는다. 그리고, 완전 절단 패턴에 의해 깨끗한 절단면이 얻어지며, 그 절단면 부근에서의 깨어짐 또한 실질적으로 없다.

위의 절단 단계(S4)가 완료되면, 비로소 캐비티를 하나씩 구비한 다수의 세라믹 패키지가 제작되며, 그와 같이 제작된 세라믹 패키지는, 예를 들면, 도금 패턴 및 비아(또는, 전극 연결부)의 형성, 발광다이오드의 실장, 와이어 본딩, 캐비티 내 봉지지 형성 등과 같은 후속 공정을 거쳐, 발광다이오드 패키지로 제작되어 판매될 수 있다.

세라믹 기판에 절단 패턴을 형성하는 단계(S2)는 본 발명의 중요한 특징을 이루는 단계이며, 이하에서는, 그러한 절단 패턴을 형성하는 단계에 대해, 여러 실시예들을 예로 들어 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

<실시예 1>

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 절단 패턴 공정을 설명하기 위한 평면도이다.

도 2를 참조하면, 복수의 캐비티(102)가 행과 열로 배열되어 형성된 미소성의 세라믹 기판(100)이 도시되어 있다. 편의를 위해, 도 2에는 캐비티(102)들의 행과 열이 2행 2열인 것처럼 도시되어 있지만, 실제로는 더 많은 행과 열로 캐비티들이 배열될 수 있다. 본 실시예에서, 캐비티(102)들은 긴 변을 갖는 슬롯 형태를 갖는데, 이는 사이드뷰 타입의 발광다이오드 패키지에 적합한 형태이다. 이웃하는 캐비티의 서로 마주하는 두 긴 변들 사이는 세라믹 기판 절단시 특히 취약한 부분이다.

이해의 편의를 위해, 도 2에서의 부분 절단 패턴(110, 112)은 점선으로 나타내었다. 본 실시예에서, 상기 부분 절단 패턴은, 상기 캐비티(102)들을 전체적으로 둘러싸는 사각형의 외곽라인인 제1 부분 절단 패턴(110)과, 상기 캐비티(102)들의 열과 열 사이에 형성된 제2 부분 절단 패턴(112)을 포함한다. 상기 제1 및 제2 부분 절단 패턴(110, 112)은 날카로운 칼날을 이용하여 상기 세라믹 기판(100)의 두께보다 작은 깊이로 형성된다.

이해의 편의를 위해, 도 2에서의 완전 절단 패턴(120)은 해치로 나타내었다. 상기 완전 절단 패턴(120)은 캐비티들의 행과 행 사이에 길게 형성된다. 또한 상기 완전 절단 패턴(120)은 펀칭 가공에 의해 관통 형성된 소정 폭의 기다란 장공으로 되어 있다.

상기 완전 절단 패턴, 즉, 상기 장공(120)은 서로 이웃하는 2행의 캐비티(102)들 사이에서 그 캐비티(102)들 각각의 긴 변들과 평행하게 형성되어 있다. 따라서, 상기 장공(120)의 폭을 넓게 할수록 캐비티(102)의 긴 변과 절단면 사이가 더욱 얇아질 수 있다. 캐비티의 긴 변과 절단면 사이가 얇아진다 하더라도, 절단면은 소성 전에 완전히 절단된 면이므로, 소성 단계 및 그 이후의 절단 단계 후에도, 그 부분에서의 깨짐 또는 손상은 실질적으로 발생하지 않는다. 또한, 상기 절단면은 세라믹 패키지의 외표면이 되므로, 위와 같은 방식의 절단 패턴 형성 단계를 이용하면 미려한 세라믹 패키지를 얻을 수 있다.

<실시예 2>

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 절단 패턴 공정을 설명하기 위한 평면도이다.

도 3을 참조하면, 제1 및 제2 부분 절단 패턴(110, 112)은 상기 세라믹 기판(100)의 두께보다 작은 깊이로 캐비티(102)들을 둘러싸는 외곽 라인 그리고 캐비티(102)들의 열과 열 사이에 형성되며, 이는 앞선 제1 실시예와 같다.

그에 반해, 본 실시예의 완전 절단 패턴(122)은, 캐비티(102)들의 행과 행 사이에 세라믹 기판(100)의 두께와 같은 깊이로 형성된 단일 절단선이다. 편의를 위해, 단일 절단선(122)은 실선으로 표시되어 있다. 상기 단일 절단선(122)은, 펀칭 가공에 의해 형성되었던 앞선 제1 실시예의 장공과 달리, 칼날 가공에 의해 형성된다. 상기 단일 절단선(122)은, 상기 세라믹 기판이 무른 상태의 소성 전 단계에서 형성되므로, 그 단일 절단선(122)에 의해 형성된 절단면과 캐비티(102)의 긴 변 사이를 얇게 하는 것이 가능하다. 또한, 상기 절단면은, 소성된 세라믹 기판의 실제 절단 단계 이전에 미리 절단된 면이다. 따라서, 상기 절단면은 추가의 브레이킹 공정이 필요 없고 또한 깨끗한 면이 될 수 있다.

<실시예 3>

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 절단 패턴 공정을 설명하기 위한 평면도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예는 앞선 제2 실시예와 모든 것이 같되, 다만, 캐비티의 행과 행 사이에 형성되는 절단 패턴이 이중 절단선(124a, 124b)으로 되어 있다. 이중 절단선(124a, 124b)을 절단 패턴으로 채택한 본 실시예의 공정은 제품 두께가 얇은 세라믹 패키지를 제조하는데 앞선 제2 실시예에 비해 더 적합할 수 있다. 그 이유는, 소성 후에 이루어지는 세라믹 기판의 절단 단계에서, 이중 절단선(124a, 124b) 사이의 기다란 사각형 부분이 큰 충격을 받지 않고도 쉽게 떨어져 나가기 때문이다.

<실시예 4>

상기 이중 절단선을 절단 패턴으로 이용할 경우, 그 이중 절단선을 완전 절단 패턴으로 하지 않고, 도 5의 점선으로 표시된, 부분 절단 패턴(125a, 125b), 즉, 세라믹 기판의 두께보다 작은 깊이로 형성된 이중 절단선으로 할 수 있다. 도 5는 이중 절단선(125a, 125b)을 부분 절단 패턴으로 형성한 미소성 세라믹 기판의 평면도이다. 상기 이중 절단선을 부분 절단 패턴으로 하면, 소성된 세라믹 기판을 절단하는 공정시 행과 행 사이의 영역에 전단 하중이 가해지더라도, 그 전단 하중이, 이중 절단선(125a, 125b)에 의해 막혀, 캐비티에는 제대로 전달되지 않는다. 따라서, 캐비티(102)의 긴 변과 절단면 사이를 보다 얇게 하면서도 깨어짐 없이 세라믹 패키지를 제조하는 것이 가능하다.

도 2 내지 도 5에는 기다란 슬롯 형태의 캐비티를 포함하는 세라믹 기판이 도시되어 있지만, 캐비티의 형상이 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 그 캐비티는 원형, 타원형 또는 다른 기하학적 형상일 수 있다.

Claims (4)

1. 캐비티들이 행과 열로 형성된 미소성 세라믹 기판을 준비하는 단계;
   상기 세라믹 기판에 절단 패턴을 형성하는 단계;
   상기 절단 패턴이 형성된 세라믹 기판을 소성하는 단계; 및
   상기 절단 패턴을 따라 상기 소성된 세라믹 기판을 절단하는 단계를 포함하되,
   상기 절단 패턴을 형성하는 단계는, 상기 캐비티들의 열과 열 사이를 단일 절단선으로 형성하고, 상기 캐비티들의 행과 행 사이를 이중 절단선을 형성하며,
   상기 캐비티는 긴 변을 갖는 슬롯 형태를 가지며,
   상기 이중 절단선은, 상기 캐비티들 중 일 캐비티의 긴 변과 상기 일 캐비티에 인접하는 또 다른 캐비티의 긴 변의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 절단 패턴을 형성하는 단계는, 상기 캐비티들의 열과 열 사이를 부분 절단 패턴으로 형성하고, 상기 캐비티들의 행과 행 사이를 완전 절단 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지의 제조방법.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 절단 패턴을 형성하는 단계는, 상기 캐비티들을 전체적으로 둘러싸는 외곽 라인을 상기 부분 절단 패턴으로 더 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지의 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 이중 절단선은 상기 세라믹 기판 두께보다 작은 깊이로 형성된 부분 절단 패턴인 것을 특징으로 하는 세라믹 패키지의 제조방법.

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