KR101887448B1 - 세라믹 기판을 채용한 발광소자 패키지의 절단 방법 및 다층구조의 가공 대상물의 절단방법 - Google Patents
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Abstract
개시된 발광소자 패키지의 절단 방법은, 기계적 절단 방식에 의하여 절단 예정 선을 따라 복수의 발광소자 칩 사이의 투광성 물질층을 제거하고, 그 후에 레이저 절단 방식에 의하여 절단 예정 선을 따라 세라믹 기판을 절단하여 개별 발광소자 패키지로 분리한다.
Description
본 발명은 세라믹 기판을 채용하는 발광소자 패키지의 절단방법 및 다층구조의 가공 대상물의 절단방법에 관한 것이다.
발광소자 칩(light emitting element chip), 예를 들면, 발광다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN접합을 통해 발광원을 구성함으로서 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자를 말한다. 발광다이오드는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 빛의 지향성이 강하여 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 발광다이오드는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 패키징할 수 있어 여러가지 용도로 적용이 가능하다.
발광다이오드와 같은 발광소자 칩은 금속제 리드 프레임 및 몰드 프레임에 실장되는 패키징 과정을 거쳐, 발광소자 패키지의 형태로 제조된다.
고출력 발광다이오드 제품이 개발됨에 따라 동작 중에 발생되는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있는 패키지의 필요성이 대두되고 있다. 금속 패턴이 형성된 세라믹 기판을 이용한 패키지는 리드 프레임과 몰드 프레임을 이용하는 패키지에 비하여 방열특성이 우수하여 고출력 발광다이오드의 패키징 공정에 적용되고 있다. 패키징 공정 후에는 복수의 발광다이오드 패키지를 개별적으로 분리하는 절단 공정이 필요하다. 절단 공정은 블레이드(blade) 소잉(sawing), 즉 회전되는 블레이드 휠(wheel)를 이용하여 절단하는 방법이 적용되고 있다. 그러나, 세라믹 기판은 절단이 용이한 물질이 아니어서 절단 공정의 생산성이 매우 낮아서, 생산량을 늘리기 위하여는 많은 수의 블레이드 소잉 장비를 구비할 수밖에 없다.
본 발명은 세라믹 기판이 적용된 발광소자 패키지를 분리하는 절단 공정의 생산성을 형상시킬 수 있는 발광소자 패키지의 절단 방법 및 다층 구조의 가공 대상물의 절단 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 별명의 일 측면에 따른 발광소자 패키지의 절단 방법은, 그 표면에 복수의 발광소자 칩이 탑재되고, 상기 복수의 발광소자 칩을 덮는 투광성 물질층이 형성된 세라믹 기판을 준비하는 단계; 기계적 절단 방식에 의하여 절단 예정 선을 따라 상기 복수의 발광소자 칩 사이의 상기 투광성 물질층을 제거하는 단계; 레이저 절단 방식에 의하여 상기 절단 예정 선을 따라 세라믹 기판을 절단하여 개별 발광소자 패키지로 분리하는 단계;를 포함한다.
상기 기계적 절단 방식은 블레이드 소잉법, 워터젯법, 및 에어로졸젯법 중 어느 한 방식을 포함할 수 있다.
상기 레이저 절단 방식은 고출력 레이저 빔을 상기 세라믹 기판에 조사하여 상기 세라믹 기판을 절단하는 풀-커팅 방식일 수 있다. 상기 고출력 레이저 빔은 상기 투광성 물질층이 제거된 제거 홈을 통하여 상기 세라믹 기판에 조사될 수 있다. 상기 고출력 레이저 빔은 상기 표면의 반대면인 이면으로부터 상기 세라믹 기판에 조사될 수 있다.
상기 분리하는 단계는, 상기 절단 예정 선을 따라 레이저 빔을 상기 세라믹 기판에 조사하여 상기 세라믹 기판에 스크라이빙 라인을 형성하는 단계; 상기 세라믹 기판에 기계적 충격을 가하여 상기 스크라이빙 라인을 따라 상기 세라믹 기판을 절단하여 개별 발광소자 패키지로 분리하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 스크라이빙 라인은 상기 표면 또는 상기 표면의 반대면인 이면에 형성될 수 있다.
상기 투광성 물질층은 투광성 실리콘층을 포함할 수 있다.
본 별명의 일 측면에 따른 다층구조의 가공 대상물의 절단 방법은, 제1물질층과, 상기 제1물질층에 형성되며 제1물질층과는 다른 물질로 된 제2물질층을 포함하는 가공 대상물을 준비하는 단계; 기계적 절단 방식에 의하여 절단 예정 선을 따라 상기 제2물질층을 제거하는 단계; 레이저 절단 방식에 의하여 상기 절단 예정 선을 따라 상기 제2물질층을 절단하는 단계;를 포함한다.
상기 레이저 절단 방식은 고출력 레이저 빔을 상기 제1물질층에 조사하여 상기 제1물질층을 절단하는 풀-커팅 방식일 수 있다.
상기 분리하는 단계는, 상기 절단 예정 선을 따라 레이저 빔을 상기 제1물질층에 조사하여 상기 제1물질층에 스크라이빙 라인을 형성하는 단계; 상기 제1물질층에 기계적 충격을 가하여 상기 스크라이빙 라인을 따라 상기 제1물질층을 절단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1물질층은 회로패턴이 형성된 세라믹 기판으로서 그 표면에 발광소자 칩이 탑재되며, 상기 제2물질층은 상기 발광소자 칩을 덮는 투광성 물질층일 수 있다.
본 발명에 따르면, 기계적 절단 장치를 이용하여 레이저 절단에 부적합한 물질층을 제거한 후에 레이저 절단 가공에 의하여 다른 물질층을 절단함으로써 다층 구조의 가공 대상물을 절단 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 세라믹 기판을 채용한 발광소자 패키지에서 레이저 가공에 부적합한 투광성 물질층을 기계적 절단 장치를 이용하여 먼저 절단하고 세라믹 기판을 레이저 절단 방식에 의하여 절단함으로써 발광소자 패키지 절단 공정의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 투광성 물질층의 손상이나 변형을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 절단 방법에 의하여 제조되는 발광소자 패키지의 일 예의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 절단 방법에 의하여 제조되는 발광소자 패키지의 일 예의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 절단 방법에 의하여 제조되는 발광소자 패키지의 일 예의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 절단 방법에 의하여 제조되는 발광소자 패키지의 일 예의 단면도.
도 5는 세라믹 기판 위에 복수의 발광소자 칩을 장착하고 투광성 보호층을 형성한 상태를 도시한 단면도.
도 6은 블레이드 소잉 방식에 의하여 투광성 보호층을 제거하는 모습을 도시한 단면도.
도 7은 제거 홈을 통하여 레이저 빔을 세라믹 기판에 조사하여 레이저 풀-커팅 방식에 의하여 세라믹 기판을 절단하는 모습을 도시한 단면도.
도 8은 제거 홈의 반대쪽에서 레이저 빔을 세라믹 기판에 조사하여 레이저 풀-커팅 방식에 의하여 세라믹 기판을 절단하는 모습을 도시한 단면도.
도 9는 레이저 스크라이빙 방식에 의하여 세라믹 기판에 스크라이빙 라인을 형성하는 모습을 도시한 사시도.
도 10은 브레이킹 블레이드를 이용하여 스크라이빙 라인을 기준으로 하여 세라믹 기판을 절단하는 모습을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 절단 방법에 의하여 제조되는 발광소자 패키지의 일 예의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 절단 방법에 의하여 제조되는 발광소자 패키지의 일 예의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 절단 방법에 의하여 제조되는 발광소자 패키지의 일 예의 단면도.
도 5는 세라믹 기판 위에 복수의 발광소자 칩을 장착하고 투광성 보호층을 형성한 상태를 도시한 단면도.
도 6은 블레이드 소잉 방식에 의하여 투광성 보호층을 제거하는 모습을 도시한 단면도.
도 7은 제거 홈을 통하여 레이저 빔을 세라믹 기판에 조사하여 레이저 풀-커팅 방식에 의하여 세라믹 기판을 절단하는 모습을 도시한 단면도.
도 8은 제거 홈의 반대쪽에서 레이저 빔을 세라믹 기판에 조사하여 레이저 풀-커팅 방식에 의하여 세라믹 기판을 절단하는 모습을 도시한 단면도.
도 9는 레이저 스크라이빙 방식에 의하여 세라믹 기판에 스크라이빙 라인을 형성하는 모습을 도시한 사시도.
도 10은 브레이킹 블레이드를 이용하여 스크라이빙 라인을 기준으로 하여 세라믹 기판을 절단하는 모습을 도시한 사시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 절단 방법에 의하여 제조되는 발광소자 패키지의 일 실시예의 단면도이다. 도 1을 보면, 발광소자 패키지(1)는 세라믹 기판(10)과, 이에 탑재되는 발광소자 칩(20), 및 발광소자 칩(20) 위를 덮는 투광성 물질층(30)을 포함할 수 있다.
발광소자 칩(20)은 예를 들어 발광다이오드 칩(Light emiiting diode chip)일 수 있다. 발광다이오드 칩은 발광다이오드 칩을 이루는 화합물반도체의 재질에 따라 청색, 녹색, 적색 등을 발광할 수 있다. 예를 들어, 청색 발광다이오드 칩은 GaN과 InGaN이 교번되어 형성된 복수의 양자 우물층 구조의 활성층을 가질 수 있으며, 이러한 활성층의 상하부에 AlXGaYNZ의 화합물반도체로 형성된 P형 클래드 층과 N형 클래드 층이 형성될 수 있다. 또한, 발광다이오드 칩은 색상이 없는 자외선을 발광할 수도 있다. 본 실시예는 발광소자 칩(20)이 발광다이오드 칩인 경우를 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 발광소자 칩(20)은 UV 광다이오드 칩, 레이저 다이오드 칩, 유기발광 다이오드 칩 등일 수 있다.
세라믹 기판(10)은 예를 들어 알루미나(Al2O3), AIN 등 방열특성과 전기적 절연성이 우수한 세라믹으로 제조된 기판으로서, 회로패턴(40)이 형성된다. 회로 패턴(40)은 예를 들어 세라믹 기판(10)의 표면(13)과 이면(12)에 각각 형성되는 제1, 제2회로 패턴(41)(42)을 포함할 수 있다. 제1, 제2회로 패턴(41)(42)은 세라믹 기판(10)에 관통 형성되는 비어 홀(via hole, 43)을 통하여 서로 연결될 수 있다. 예를 들어 비어 홀(43) 내부에는 도전성 물질(44)이 채워짐으로서 제1, 제2회로 패턴(41)(42)은 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 제1, 제2회로 패턴(41)(42)은 인쇄기법, 도금기법 등의 기법에 의하여 세라믹 기판(10)의 표면 및 이면에 도전성 물질층을 제공함으로써 형성될 수 있다. 제1회로 패턴(41)은 발광소자 칩(20)의 애노우드 전극(미도시) 및 캐소우드 전극(미도시)에 각각 대응되는 두 개의 패턴을 포함할 수 있다.
투광성 물질층(30)은 발광소자 칩(20)을 덮는 것으로서 발광소자 칩(20)을 보호하는 기능을 가지며, 이에 더하여 발광소자 칩(20)으로부터 방사되는 광을 지향성을 조절하는 기능, 발광소자 칩(20)으로부터 방사되는 광의 색상을 조절하는 기능 등을 가질 수 있다. 투광성 물질층(30)은 발광소자 칩(20)에서 방사되는 광이 통과될 수 있는 투광성 물질, 예를 들어 투광성 실리콘 등으로 형성될 수 있다. 도 1에서는 평탄한 형태의 투광성 물질층(30)이 도시되어 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 투광성 물질층(30)은 도면으로 도시되지는 않은 다양한 형태를 가질 수 있다.
광의 지향성을 조절하는 기능을 가지는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 투광성 물질층(30a)은 렌즈 형태일 수 있다. 투광성 물질층(30a)은 오목렌즈 형태, 볼록렌즈 형태 등 발광소자 패키지(1)의 적용분야에 맞추어 다양한 형태로 형성될 수 있다.
광의 색상을 조절하기 위하여 투광성 물질층(30, 30a)에는 형광체 등이 포함될 수 있다. 형광체는 소망하는 색상에 따라 적절히 선정될 수 있다. 형광체는 투광성 물질층(30, 30a)을 구성하는 투광성 물질 내에 분산될 수 있다.
상술한 실시예에서는 투광성 물질층이 단일층인 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 투광성 물질층은 발광소자 칩(20)으로부터 방사되는 광의 색상을 조절하기 위하여 형광체가 함유된 형광층과, 상기 형광층 및 상기 발광소자 칩(20)을 덮는 보호층을 포함하는 이중층일 수도 있다. 또한, 보호층은 렌즈 형태를 가질 수 있다. 이외에도 발광소자 패키지(1)의 적용분야에 따라서 투광성 물질층은 3층 이상의 다중층 구조를 가질 수 있다.
도 1에서는 발광소자 칩(20)의 애노우드 전극(미도시) 및 캐소우드 전극(미도시)이 세라믹 기판(10)의 표면(13)에 형성된 제1회로 패턴(41)과 전기적으로 직접 연결되는 구조가 개시되어 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 도 3에 도시된 바와 같이 발광소자 칩(20)이 세라믹 기판(10)의 표면에 직접 장착되고, 애노우드 전극(미도시) 및 캐소우드 전극(미도시)은 도전성 와이어(51)(52)에 의하여 제1회로 패턴(41)과 연결될 수도 있다. 또한, 도면으로 도시되지는 않았지만, 애노우드 전극(미도시)과 캐소우드 전극(미도시) 중 하나는 제1회로 패턴(41)과 직접 전기적으로 연결되고, 다른 하나는 도전성 와이어에 의하여 제1회로 패턴(41)과 연결될 수도 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 몰입된 캐비티(11)를 구비하는 세라믹 기판(10a)이 채용될 수도 있다. 발광소자 칩(20)은 캐비티(11)의 저면에 탑재된다. 캐비티(11)의 측면은 상향 경사지게 형성되어 발광소자 칩(20)에서 방사되는 광이 외부로 향하도록 함으로써 광효율을 높일 수 있다. 캐비티(11)의 측면은 반사면일 수 있다.
상술한 발광소자 패키지(1)에 따르면, 방열특성이 좋은 세라믹 기판(10)에 의하여 방열면적을 확대시킬 수 있어, 고출력 발광소자 패키지(1)의 동작 중에 발생되는 열을 효과적으로 발산시킬 수 있다.
발광소자 패키지(1)는 도 5에 도시된 바와 같이 세라믹 기판(10) 상에 복수의 발광소자 칩(20)을 장착하고 그 위에 투광성 물질층(30)을 형성한 후에 복수의 발광소자 칩(20) 사이에서 물질층(30) 및 세라믹 기판(10)을 절단하는 공정을 통하여 제조된다. 종래에는 절단 공정이 블레이드 휠을 이용하는 기계적 절단 방식에 의하여 수행되었으나, 이 방식은 절단 시간이 오래 걸리며 특히 세라믹 기판(10)은 절단가공이 어려운 재료여서 생산 속도가 매우 느리다. 또한, 블레이드 휠의 마모로 인하여 블레이드 휠의 교체 비용이 소요될 뿐 아니라, 기계적 가공 과정에서 발생되는 파편으로 인하여 패키지의 수율이 저하될 수도 있다.
기계적 잘단 방식 대신에 레이저를 이용하는 절단 방식을 적용하는 방안을 고려할 수 있다. 레이저 빔을 이용한 절단 가공은 매우 빠른 절단 속도를 구현할 수 있으나, 절단 대상이 단일의 물질일 필요가 있다. 즉, 레이저 빔이 절단 대상에 대하여 흡수성을 가지는 파장대역으로 선정될 필요가 있으므로, 절단 대상이 서로 다른 복수의 물질층을 구비하는 경우에는 절단이 불가능하거나 절단 속도가 매우 느려질 수 있다. 또한 물질층에 따라 레이저 빔의 파장 대역을 변환하여 가공하는 경우에는 가공 장치의 구성이 복잡해지고 절단 속도의 저하를 수반할 수 있다.
세라믹 기판(10)이 적용된 발광소자 패키지(1)는 투광성 물질층(30)과 세라믹 기판(10)을 절단하여야 하는데, 레이저 빔의 조건을 세라믹 기판(10)을 절단하는 조건으로 설정하는 경우에는 투광성 물질층(30)이 타버리거나 녹아서 그 형태가 변형되거나 물성이 변질될 수 있다. 이러한 문제는 도 5에 점선으로 도시된 바와 같이 렌즈 형태의 투광성 물질층(30)이 적용된 경우에도 마찬가지입니다.
상기한 문제점을 해결하고 빠른 절단 속도를 구현하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광소자 패키지의 절단 방법은, 레이저 빔을 이용한 절단 공정을 수행하기 전에 기계적 절단 방식에 의하여 투광성 물질층(30)을 절단하여 세라믹 기판(10)을 노출시키고, 그 후에 레이저 빔을 이용하여 세라믹 기판(10)을 절단하는 것을 특징으로 한다.
복수의 발광소자 칩(20) 사이의 절단 예정 선(L)을 따라 기계적 절단 장치, 예를 들어 블레이드 휠(100)을 이용하여 투광성 물질층(30)을 먼저 절단한다. 그러면, 절단 예정 선(L)을 따라 물질층(30)이 제거된 제거 홈(110)이 형성된다. 제거 홈(110)은 세라믹 기판(10)이 노출될 수 있을 정도로 형성되면 족하며, 세라믹 기판(10)까지 어느 정도 침범할 수도 있다.
기계적 절단 장치는 블레이드 휠(100)에 한정되지 않으며, 워터젯(water-jet) 절단장치, 에어로졸 젯(aerosol-jet) 절단장치 등 물질층(30)을 절단할 수 있는 어떠한 기계적 절단 장치라도 무방하다. 물질층(30)은 전술한 바와 같이 투광성 수지 물질로 형성되므로, 그 절단이 용이하여 기계적 절단 공정을 이용하더라도 높은 절단 속도의 구현이 가능하다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이 고출력 레이저 빔(L)을 제거 홈(110)을 통하여 세라믹 기판(10)에 조사하여 세라믹 기판(10)을 절단할 수 있다. 레이저 빔(L)의 파장은 그 에너지가 세라믹 기판(10)에 흡수될 수 있는 파장 대역이 되도록 조절된다.이 절단 공정은 고출력 레이저 빔(L)에 의하여 세라믹 기판(10)을 녹여 증발시키는 이른바 풀-커팅(full-cutting) 방식에 의하여 수행될 수 있다.
예를 들어, 두께 0.5mm의 세라믹 기판 위에 두께 약 0.1mm의 실리콘으로 된 물질층을 형성한 경우에, 블레이드 소잉 방식 또는 워터젯 방식에 의하여 약 200 mm/s의 속도로 물질층(30)을 절단할 수 있으며, 레이저 풀 커팅 방식에 의하여 약 60 mm/s의 속도로 세라믹 기판을 절단할 수 있다. 따라서, 기계적 절단 공정에 의하여 물질층(30)을 절단하는 공정은 절단 속도는 레이저 풀-커팅 방식에 의하여 세라믹 기판을 절단하는 공정의 절단 속도에 영향을 미치지 않으므로, 전체 절단공정의 속도는 레이저 풀-커팅 공정의 절단 속도까지 향상시킬 수 있다. 패키지(1) 전체를 블레이드 소잉 방식으로 절단하는 경우의 절단 속도가 약 10 mm/s라는 점을 감안하면, 본 실시예에 따른 절단 방법에 의하면 종래의 절단 방법에 비하여 산술적으로 거의 6배의 절단 속도를 구현할 수 있다. 또한, 동일한 절단 속도를 구현하기 위한 절단 설비 투자 비용 역시 절감할 수 있다.
제거 홈(110)을 형성한 후에 도 8에 도시된 바와 같이 세라믹 기판(10)을 뒤집어서 레이저 빔(L)을 물질층(30)이 형성되지 않은 세라믹 기판(10)의 이면(12)을 통하여 조사하여 세라믹 기판(10)을 절단할 수 있다. 이와 같은 공정에 의하면, 레이저 풀-커팅 공정에서 레이저 빔(L)에 의한 물질층(30)에의 열영향을 줄여 물질층(30)의 손상이나 변형 가능성을 줄일 수 있다.
제거 홈(110)을 형성한 후에 세라믹 기판(10)을 절단하는 공정은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같은 레이저 스크라이빙(scribing) 및 브레이킹(breaking) 공정에 의하여 수행될 수도 있다. 레이저 스크라이빙 공정은 세라믹 기판(10)에 대하여 흡수성을 가지는, 즉 불투과성인 파장 대역을 갖는 레이저 빔(L)을 세라믹 기판(10)의 광입사면, 예를 들어 표면(13) 또는 이면(12)에 조사하여 세라믹 기판(10)에 스크라이빙 라인을 형성하는 공정을 말한다. 브레이킹 공정은 세라믹 기판(10)에 물리적 충격을 가하여 스크라이빙 라인을 따라 분리하는 공정을 말한다.
도 6에 도시된 바와 같이 제거 홈(110)을 형성한 후에 세라믹 기판(10)을 뒤집어 이면(12)을 광입사면으로 하여 레이저 빔(L)을 기판(10)의 이면(12)에 조사한다. 레이저 빔(L)의 초점은 이면(12)에 형성된다. 레이저 빔(L)은 하나 또는 복수의 빔 스폿(F)을 이면(12)에 형성할 수 있다. 복수의 빔 스폿(F)이 형성되는 경우에는 복수의 빔 스폿(F)은 가공 방향, 즉 레이저 빔(L)과 세라믹 기판(10)의 상대이동방향으로 일렬로 배열될 수 있다. 또한, 복수의 빔 스폿(F)은 서로 이격될 수 있으며, 일부가 서로 중첩될 수도 있다. 빔 스폿(F)의 형상은 원형 또는 가공 방향으로 긴 장축을 가지는 타원형일 수 있다.
레이저 빔(L)은 절단 예정 선(C)을 따라 세라믹 기판(10)의 이면(12)에 조사된다. 레이저 빔(L)의 에너지는 세라믹 기판(10)이 용융 또는 기화되지 않고 국소적인 가열만이 발생되도록 설정될 수 있다. 기판(10)의 이면(12)에서 레이저 빔(L)에 의하여 국소적으로 가열된 부분, 즉 빔 스폿(F)이 통과된 부분은 온도가 상승되어 팽창하려는 경향을 가진다. 그러나, 빔 스폿(F) 주위는 가열되지 온도가 상승되지 않았으므로 팽창을 방해한다. 따라서, 빔 스폿(F)이 통과된 부분에는 그 반경 방향으로 국부적으로 압축 응력이 발생되며, 반경 방향에 직교하는 방향으로는 인장응력이 발생된다. 레이저 빔(L)의 에너지는 이 인장응력이 세라믹 기판(10)의 파괴 역치를 넘지 않도록 제어된다. 빔 스폿(F)이 통과된 후에 세라믹 기판(10)이 냉각되면, 다시 수축이 발생되는데, 이때에 인장응력이 증폭되면서 세라믹 기판(10)의 이면(12)에는 크랙이 발생된다. 크랙은 세라믹 기판(10)의 이면(12)으로부터 그 두께 방향으로 소정 거리만큼 연장되나, 두께 전체적으로 연장되지는 않을 수 있다. 상술한 과정에 의하여, 절단 예정 선(C)을 따라 세라믹 기판(10)의 이면(12)에 레이저 빔(L)을 조사함으로서, 도 9에 도시된 바와 같이 스크라이빙 라인(S)을 형성할 수 있다.
상술한 실시예에서는 빔 스폿(F)이 지나간 세라믹 기판(10)의 이면(12)이 자연 냉각되는 경우에 대하여 설명하였으나, 필요에 따라서는 빔 스폿(F)의 후방에서 빔 스폿(F)이 지나간 세라믹 기판(10)의 이면(12)에 냉각유체를 분사하여 냉각시 킬 수도 있다. 또한, 레이저 빔(L)을 조사하기 전에 세라믹 기판(10)의 이면(12)에 스크라이빙 라인(S)의 시발점이 되는 노치(notch) 형태의 홈(A)을 형성할 수도 있다.
상술한 공정에서는 세라믹 기판(10)의 이면(12)을 광입사면으로 하여 레이저 빔(L)을 조사하는 경우에 대하여 설명하였으나, 표면(13)을 광입사면으로 할 수도 있다. 이 경우 레이저 빔(L)은 제거 홈(110)을 통하여 세라믹 기판(10)의 표면(13)에 조사된다. 다만, 이면(12)을 광입사면으로 하는 것이 물질층(30) 및 발광소자 칩(20)에의 열영향을 줄이는 데에 유리하다.
스크라이빙 라인(S)을 형성하더라도 세라믹 기판(10)이 스크라이빙 라인(S)을 기준으로 하여 분리되지는 않는다. 따라서, 세라믹 기판(10)을 스크라이빙 라인(S)을 기준으로 하여 분리하기 위한 브레이킹 공정이 수행된다. 도 10을 참조하면, 브레이킹 블레이드(120)를 이용하여 세라믹 기판(10)의 표면(13) 즉 스크라이빙 라인(S)이 형성된 이면(12)의 반대쪽 면을 누르면, 스크라이빙 라인(S)을 형성하는 크랙이 세라믹 기판(10)의 두께 방향으로 전파되면서 세라믹 기판(10)이 스크라이빙 라인(S)을 기준으로 하여 분리된다. 물론, 브레이킹 블레이드(120)는 세라믹 기판(13)의 이면(12)을 누를 수도 있다.
스크라이빙 라인(S)을 세라믹 기판(10)의 표면(13)에 형성한 경우에도 브레이킹 블레이드(120)을 이용하여 이면(12) 또는 표면(13)에 힘을 가하여 크랙을 세라믹 기판(10)의 두께 방향으로 전파시켜 세라믹 기판(10)을 스크라이빙 라인(S)을 기준으로 하여 분리할 수 있다.
상기한 레이저 스크라이빙 공정과 브레이킹 공정에 의하여 발광소자 패키지(1)의 제조가 완료될 수 있다. 실험에 따르면, 패키지(1) 전체를 블레이드 소잉 방식으로 절단하는 경우의 절단 속도가 약 320 sec/Frame 정도이나, 블레이드 소잉 방식으로 제거 홈(110)을 형성하는 공정의 공정 속도는 약 35 sec/Frame, 레이저 스크라이빙 공정의 공정 속도는 약 35 sec/Frame, 브레이킹 공정의 공정 속도는 약 53 sec/Frame 정도이다. 따라서, 연속적인 공정이 이루어지는 경우 절단 속도는 브레이킹 공정의 공정 시간에 의존되며, 패키지(1) 전체를 블레이드 소잉 방식으로 절단하는 경우에 비하여 약 6배의 생산성 향상을 기대할 수 있다. 또한, 동일한 절단 속도를 구현하기 위한 절단 설비 투자 비용 역시 절감할 수 있다.
상술한 실시예에서는 세라믹 기판(10)과 투광성 물질층(30)을 구비하는 발광소자 패키지(1)를 절단하는 실시예에 관하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 레이저 가공에 의하여 절단 가능한 다른 제1물질층 위에 제1물질층과는 다른 물질층으로서 제1물질층을 절단하기 위한 레이저 빔에 의하여 녹거나 타거나 또는 변형될 수 있는 제2물질층이 적층된 형태의 다층구조의 가공 대상물을 절단하는 공정에도 적용될 수 있다. 즉, 기계적 절단 방식, 예를 들어 전술한 블레이드 소잉 방식, 웨터젯 방식, 에어로졸젝 방식 등에 의하여 절단 예정 선을 따라 제2물질층을 절단하여 제1물질층을 노출시킨 후에, 레이저 절단 방식, 예를 들어 레이저 풀-커팅 방식 또는 레이저 스크라이빙 및 브레이킹 방식에 의하여 제1물질층을 절단할 수 있다. 이 경우 광입사면은 전술한 바와 같이 제2물질층이 형성된 제1물질층의 표면 또는 그 반대면인 이면이 될 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
1...발광소자 패키지 10, 10a...세라믹 기판
11...캐비티 12...세라믹 기판의 이면과 표면
13...세라믹 기판의 표면 30, 30a...투광성 물질층
40...회로 패턴 41, 42...제1, 제2회로 패턴
43...비어 홀 44...도전성 물질
100...블레이드 휠 110...제거 홈
120...브레이커 블레이드 A...노치
C...절단 예정 선 F... 빔 스폿
S...스크라이빙 라인
11...캐비티 12...세라믹 기판의 이면과 표면
13...세라믹 기판의 표면 30, 30a...투광성 물질층
40...회로 패턴 41, 42...제1, 제2회로 패턴
43...비어 홀 44...도전성 물질
100...블레이드 휠 110...제거 홈
120...브레이커 블레이드 A...노치
C...절단 예정 선 F... 빔 스폿
S...스크라이빙 라인
Claims (13)
- 그 표면에 복수의 발광소자 칩이 탑재되고, 상기 복수의 발광소자 칩을 덮는 투광성 물질층이 형성된 세라믹 기판을 준비하는 단계;
기계적 절단 방식에 의하여 절단 예정 선을 따라 상기 복수의 발광소자 칩 사이의 상기 투광성 물질층을 제거하고 상기 세라믹 기판의 상면이 노출되는 제거 홈을 형성하는 단계;
레이저 절단 방식에 의하여 상기 절단 예정 선을 따라 상기 세라믹 기판을 절단하여 개별 발광소자 패키지로 분리하는 단계;를 포함하며,
상기 분리하는 단계는,
상기 세라믹 기판의 상기 표면의 반대면인 이면 상에 노치 형태의 홈을 형성하는 단계;
상기 절단 예정 선을 따라 레이저 빔을 상기 세라믹 기판에 조사하여 상기 세라믹 기판에 스크라이빙 라인을 형성하는 단계;
상기 제거 홈을 통해 노출된 상기 세라믹 기판의 상기 상면에 기계적 충격을 가하여 상기 스크라이빙 라인을 따라 상기 세라믹 기판을 절단하여 개별 발광소자 패키지로 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 절단 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제거 홈에 의해 상기 세라믹 기판의 상기 상면이 노출되고,
상기 제거 홈에 의해 하나의 발광소자 칩을 둘러싸는 상기 투광성 물질층 부분이 다른 하나의 발광소자 칩을 둘러싸는 상기 투광성 물질층 부분과 분리되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 절단 방법. - 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 투광성 물질층이 제거된 상기 제거 홈을 통하여 상기 세라믹 기판에 조사되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 절단 방법. - 제1항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 표면의 반대면인 이면으로부터 상기 세라믹 기판에 조사되는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 절단 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 스크라이빙 라인은 상기 표면에 형성하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 절단 방법. - 제1항에 있어서,
상기 스크라이빙 라인은 상기 표면의 반대면인 상기 세라믹 기판의 이면에 형성하는 것을 특징으로 하는 발광소자 패키지의 절단 방법. - 삭제
- 제1 물질층과, 상기 제1 물질층의 제1 면 상에 형성되며 제1 물질층과는 다른 물질로 된 제2 물질층을 포함하는 가공 대상물을 준비하는 단계;
기계적 절단 방식에 의하여 절단 예정 선을 따라 상기 제2물질층을 제거하고 상기 제1 물질층의 상면이 노출되는 제거 홈을 형성하는 단계;
상기 제1 물질층의 상기 제1 면에 반대되는 상기 제1 물질층의 제2 면 상에 노치 형태의 홈을 형성하는 단계;
레이저 절단 방식에 의하여 상기 절단 예정 선을 따라 상기 제1 물질층의 상기 제2 면 상에 레이저 빔을 조사하여 스크라이빙 라인을 형성하는 단계;
상기 제거 홈을 통해 노출된 상기 제1 물질층의 상기 제1 면에 기계적 충격을 가하여 상기 스크라이빙 라인과 상기 절단 예정 선을 따라 상기 제1 물질층을 절단하는 단계;를 포함하는 다층 구조의 가공 대상물의 절단 방법. - 제10항에 있어서,
상기 스크라이빙 라인을 형성하는 단계에서, 상기 제1 물질층의 상기 제2 면에는 상기 제1 물질층의 전체 두께를 넘지 않는 크랙이 발생하는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 가공 대상물의 절단 방법. - 삭제
- 삭제
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