KR101997022B1 - 발광 모듈 및 그것을 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

발광 모듈 및 그것을 제조하는 방법이 개시된다. 이 발광 모듈은, 베이스 기판, 베이스 기판 상에 형성된 도전층, 및 도전층 상에 실장된 발광 소자를 포함한다. 이 도전층은 발광 소자의 실장 영역을 정의하는 복수의 식각 홈들을 갖는다. 공차가 매우 작은 식각 홈들을 이용하여 실장 영역을 정의함으로써 발광 소자의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다.

Description

발광 모듈 및 그것을 제조하는 방법{LIGHT EMITTING MODULE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 발광 모듈 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 면 조명 또는 액정 디스플레이의 백라이트용으로 사용하기 위해 렌즈를 구비하는 발광 모듈 및 그것을 제조하는 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이를 백라이팅하기 위한 발광 모듈이나 면 조명 장치에 사용되는 발광 모듈은 일반적으로 기판 상에 발광 소자를 실장하고 상기 발광 소자에서 방출되는 광을 넓은 각도로 분산시키는 렌즈를 포함한다. 상기 렌즈를 이용하여 발광 소자에서 방출된 광을 고르게 분산시킴으로써 적은 개수의 발광소자로 넓은 영역을 균일하게 조사할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 종래 기술에 따른 발광 모듈 제조 방법을 설명하기 위한 도면들로, 각 도면들에서, (a)는 평면도를 나타내고, (b)는 (a)의 절취선 A-A를 따라 취해진 단면도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 베이스 기판(11) 상에 동박 필름을 이용한 도전 패턴(13a, 13b)이 형성된다. 예컨대, 상기 도전 패턴(13a)은 양극이고 도전 패턴(13b)은 음극이다.
도 2를 참조하면, 상기 도전 패턴(13a, 13b)을 덮는 솔더 레지스트(15)가 형성된다. 솔더 레지스트(15)는 통상 PSR(photo imageable solder resist)로 형성될 수 있다. 상기 솔더 레지스트(15)는 도전패턴(13a, 13b)의 일부를 노출시키는 개구부(15a)를 갖는다. 상기 개구부(15a)는 통상 발광 소자 실장 영역을 노출시킨다.
도 3을 참조하면, 상기 개구부(15a)에 의해 노출된 발광 소자 실장 영역 상에 발광 소자(19)가 실장된다. 발광 소자(19)는 솔더 페이스트 또는 땜납과 같은 도전성 접착 수단(17)에 의해 도전 패턴(13a, 13b)에 부착되어 전기적으로 연결된다.
도 4를 참조하면, 상기 발광 소자(19) 상부에 렌즈(21)가 위치하도록 기판(11) 상에 렌즈가 장착된다. 상기 렌즈(21)는 접착제(도시하지 않음)를 이용하여 솔더 레지스트(15) 상에 부착된다.
상기 렌즈는 발광 소자(19)로부터 광이 입사되는 입광부(21a)와 광이 출사되는 출사면을 가지며, 또한 솔더 레지스트(15)에 고정되는 다리부들(21b)을 갖는다.
상기 종래기술에 따르면, 발광 소자(19) 상부에 렌즈(21)를 배치하여 넓은 면적에 걸쳐 균일하게 광을 조사할 수 있다. 그러나 상기 렌즈(21)가 중심축을 기준으로 넓은 면적에 걸쳐 광을 고르게 분산시키기 위해 렌즈(21)와 발광 소자(19)의 정렬이 중요한 문제로 부각된다. 따라서, 발광 소자(19)를 정밀하게 위치 제어해야 하며, 또한 렌즈(21)를 발광 소자(19)에 대해 고정밀도로 배치해야한다.
그러나, 상기 종래 기술은 발광 소자(19)의 위치를 솔더 레지스트(15)의 개구부(15a)를 이용하여 제어하고 있다. 그러나 솔더 레지스트(15) 형성 공정의 공정 오차는 약 0.3mm 이상으로 상당히 크기 때문에, 솔더 레지스트(15)의 개구부(15a)를 이용하여 발광 소자(19)를 정밀하게 위치 제어하는 데는 한계가 있다. 더욱이, 접착제를 이용하여 렌즈(21)를 솔더 레지스트(15)에 부착할 경우, 접착제를 경화하기 전 또는 경화하는 동안 렌즈(21)의 위치가 변경될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 발광 소자의 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 발광 모듈 및 그것을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 렌즈의 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 발광 모듈 및 그것을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 발광 모듈은, 베이스 기판; 상기 베이스 기판 상에 형성된 도전층; 및 상기 도전층 상에 실장된 발광 소자를 포함한다. 또한, 상기 도전층은 상기 발광 소자의 실장 영역을 정의하는 복수의 식각 홈들을 갖는다.
공차가 매우 작은 식각 홈들을 이용하여 실장 영역을 정의함으로써 발광 소자의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다.
나아가, 상기 발광 모듈은 상기 발광 소자 상부에 위치하도록 상기 베이스 기판 상에 실장된 렌즈를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 도전층은 상기 렌즈를 실장하기 위한 복수의 렌즈 실장홈을 가질 수 있으며, 상기 렌즈는 상기 렌즈 실장홈에 부착된 다리들을 가질 수 있다.
한편, 솔더 레지스트가 상기 도전층을 덮을 수 있다. 상기 솔더 레지스트는 상기 렌즈 실장홈, 상기 식각 홈들 및 상기 발광 소자 실장 영역의 적어도 일부를 노출시키는 개구부들을 갖는다. 나아가, 상기 솔더 레지스트의 일부는 상기 발광 소자와 상기 도전층 사이에 위치할 수 있다.
상기 도전층은 상기 발광 소자의 실장 영역 내에 양극과 음극을 가지며, 상기 발광 소자 실장 영역 내에서 양극이 음극에 비해 상대적으로 더 넓은 면적을 가질 수 있다. 이때, 상기 발광 소자와 상기 도전층 사이에 위치하는 솔더 레지스트의 일부는 상기 발광 소자의 실장 영역의 양극 상에 위치할 수 있다.
상기 솔더 레지스트의 일부를 양극 상에 배치함으로써 접착 수단에 의한 인장력을 조절할 수 있어 발광 소자가 한쪽으로 치우치는 것을 방지할 수 있다.
상기 복수의 식각 홈들에 의해 정의되는 실장 영역은 ±10% 범위 이내에서 상기 발광 소자의 바닥면, 예컨대 발광 소자의 패드 영역과 동일한 크기를 가질 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 복수의 식각 홈들은 각각 상기 발광 소자의 실장 영역의 모서리에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 발광 모듈 제조 방법은, 베이스 기판 상에 도전층을 형성하는 것을 포함한다. 상기 도전층은 발광 소자의 실장 영역을 정의하는 복수의 식각홈들을 갖는다. 그 후, 상기 도전층을 덮는 솔더 레지스트가 형성된다. 상기 솔더 레지스트는 상기 식각홈들을 노출시키며 또한 상기 실장 영역의 적어도 일부를 노출시키는 개구부를 갖는다. 상기 실장 영역 상에 발광 소자가 실장된다.
상기 발광 소자는 솔더 페이스트 또는 땜납을 이용하여 상기 실장 영역 상에 부착될 수 있다.
상기 방법은 또한 상기 발광 소자를 덮도록 상기 베이스 기판 상에 렌즈를 부착하는 것을 더 포함한다. 한편, 상기 도전층은 렌즈 실장홈들을 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 렌즈의 다리들이 상기 렌즈 실장홈들에 부착될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 식각 홈들을 이용하여 발광 소자의 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 발광 모듈 및 그것을 제조하는 방법이 제공된다. 나아가, 렌즈의 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 발광 모듈 및 그것을 제조하는 방법이 제공될 수 있다.
도 1 내지 도 4는 종래 기술에 따른 발광 모듈 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈에 사용되는 발광 소자를 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 발광 모듈의 일 예를 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 발광 모듈의 다른 예를 설명하기 위한 평면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 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 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 모듈 제조 방법을 설명하기 위한 도면들로, 각 도면들에서, (a)는 평면도를 나타내고, (b)는 (a)의 절취선 B-B를 따라 취해진 단면도를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 베이스 기판(51) 상에 도전층이 형성된다. 상기 도전층은 복수의 식각 홈들(54a)을 가지며 또한 렌즈 실장홈들(54b)을 가질 수 있다. 상기 도전층은 또한 양극(53a)과 음극(53b)으로 패터닝될 수 있다.
상기 도전층은 동박 필름으로 형성될 수 있다. 예컨대, 베이스 기판(51) 상에 동박과 같은 도전 필름을 형성한 후, 상기 도전 필름을 사진 및 식각 공정으로 식각 홈들(54a) 및 렌즈 실장홈들(54b)을 형성함과 아울러 양극(53a)과 음극(53b)으로 패터닝할 수 있다. 또한, 미리 양극(53a)과 음극(53b)으로 패터닝된 도전층에 사진 및 식각 공정을 이용하여 식각 홈들(54a) 및 렌즈 실장홈들(54b)을 추가로 형성할 수 있다.
상기 식각 홈들(54a)은 발광 소자의 실장 영역(Am)을 정의하도록 형성된다. 상기 식각 홈들(54a)은 발광 소자 실장 영역(Am)의 좌후 및 상하에 위치한다. 예컨대, 도 5(a)에 도시한 바와 같이, 식각 홈들(54a)은 실장 영역(Am)의 4개의 모서리들에 이격되어 위치하여 실장 영역(Am)을 정의할 수 있다. 상기 식각 홈들(54a)의 위치는 특별히 한정되는 것은 아니다. 상기 식각 홈들(54a)은, 발광 소자(도 7의 59)를 실장할 때, 발광 소자(59)가 접착 수단의 유동에 의해 좌우 또는 상하의 어느 일방으로 치우치는 것을 방지한다. 따라서, 상기 식각 홈들(54a)에 의해 정의되는 실장 영역(Am)은 ±10% 범위 내에서 발광 소자(59)의 바닥면 또는 발광 소자(59)의 패드의 크기와 동일할 수 있다.
한편, 상기 렌즈 실장홈들(54b)은 상기 실장 영역(Am) 주위에 배치되며, 3개 이상일 수 있다. 상기 식각 홈들(54a) 및 렌즈 실장홈들(54b)은 상기 도전층을 관통하여 베이스 기판(51)을 노출시킬 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 도전층을 부분적으로 제거하여 상기 식각 홈들(54a) 및 렌즈 실장홈들(54b)을 형성할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 상기 도전층 상에 솔더 레지스트(55)가 형성된다. 솔더 레지스트(55)는 통상 PSR(photo imageable solder resist)로 형성될 수 있다. 상기 솔더 레지스트(55)는 실장 영역(Am) 내의 양극(53a)을 노출시키는 개구부(55a) 및 음극(53b)을 노출시키는 개구부(55b)를 가질 수 있다. 또한, 상기 렌즈 실장홈들(54b) 또한 솔더 레지스트(55)를 통해 노출된다. 상기 개구부(55a) 및 개구부(55b)는 도시한 바와 같이 서로 분리될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 연결될 수도 있다.
한편, 상기 솔더 레지스트(55)의 일부(55c)는 실장 영역(Am) 내에, 특히 양극(53a) 상에 위치할 수 있다. 실장 영역(Am) 내에서 양극(53a)이 음극(53b)에 비해 상대적으로 넓은 면적을 갖는다. 따라서, 상기 솔더 레지스트(55)의 일부(55c)는 발광 소자(59)의 부착 면적을 감소시키며, 이에 따라 솔더 페이스트나 땜남 등의 접착 수단(57)을 이용하여 의해 발광 소자(59)를 도전층에 본딩할 때, 양극(53a)과 음극(53b)에서의 인장력을 동등하게 조절할 수 있다.
상기 실장 영역(Am) 내에 위치하는 솔더 레지스트(55)의 일부(55c)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 도시한 바와 같이, 음극(53b) 부분과 유사한 형상이 정의되도록 배치될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 상기 실장 영역(Am) 상에 발광 소자(59)가 실장된다. 발광 소자(59)는 솔더 페이스트 또는 땜납과 같은 도전성 접착 수단(57a, 57b)에 의해 도전층, 즉 양극(53a)과 음극(53b)에 부착되어 전기적으로 연결된다.
솔더 페이스트나 땜납을 실장 영역(Am) 내에 노출된 양극(53a)과 음극(53b) 상에 형성하고, 그 위에 발광 소자(59)를 배치한다. 그 후, 솔더 페이스트나 땜남을 가열하여 발광 소자(59)와 도전층을 접착시킨다. 이때, 상기 솔더 페이스트나 땜납과 같은 접착 물질은 가열하는 동안 유동성이 생기며, 이에 따라, 발광 소자(59)의 위치가 변동될 수 있다. 그러나, 상기 식각 홈들(53a)에 접착 물질의 유동이 제한되며, 따라서 발광 소자(59)의 위치 변동을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 발광 소자(59)의 위치는 상기 식각 홈들(53a)에 의해 정밀하게 제어된다.
도 9에 도시한 바와 같이, 상기 발광 소자(59)는 양극(53a) 및 음극(53b)에 대응하는 패드들(71a, 71b)을 가질 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(59)는 캐비티(73a)를 갖는 하우징(73), 상기 캐비티(73a) 내에 실장된 발광 다이오드 칩(75), 상기 발광 다이오드 칩(75)을 패드들(71a, 71b)에 연결하는 본딩 와이어들 및 상기 발광 다이오드 칩(75)을 덮는 몰딩부(77)를 포함할 수 있다. 상기 패드들(71a, 71b)은 상기 하우징(73)에 결합되어 하부에 위치하며, 상기 캐비티(73a)를 통해 노출될 수 있다.
상기 패드들(71a, 71b)은 실장 영역(Am) 내에 노출된 도전층, 즉 양극(53a)과 음극(53b) 형상에 대응하도록 형성될 수 있다. 이 패드들(71a, 71b)이 도전성 접착 수단(57a, 57b)을 통해 도전층에 부착된다.
도 8을 참조하면, 상기 발광 소자(59) 상부에 렌즈(61)가 위치하도록 기판(51) 상에 렌즈가 장착된다. 상기 렌즈(61)는 발광 소자(59)로부터 방출되는 광이 입사되는 입광부(61a)와 렌즈(61)에 입사된 광이 출사되는 출사면을 갖는다. 또한, 상기 렌즈(61)는 렌즈 실장홈들(54b)에 대응하는 다리들(61b)을 가지며, 이 다리들(61b)이 상기 렌즈 실장홈들(54b)에 결합된다. 상기 다리들(61b)은 또한 접착제(도시하지 않음)를 이용하여 렌즈 실장홈(54b)에 노출된 베이스 기판(51)에 부착될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 매우 작은 공차를 갖는 식각 기술을 이용하여 복수의 식각홈들(54a)을 형성함으로써 발광 소자(59)의 위치를 정밀하게 제어할 수 있으며, 또한 렌즈 실장홈들(54b)을 형성함으로써 렌즈(59)의 위치 변동을 방지할 수 있다.
한편, 베이스 기판(51) 상에 하나의 발광소자(59)와 하나의 렌즈(61)가 장착된 발광 모듈을 도시 및 설명하였으나, 도 10에 도시한 바와 같이, 기다란 형상의 베이스 기판(51) 상에 복수의 발광 소자(59)가 배치되고 각 발광 소자 상부에 렌즈(61)가 배치된 발광 모듈이 제공될 수 있다. 상기 복수의 발광 소자(59)는 각각 앞서 설명한 바와 같이 복수의 식각 홈들에 의해 정의되는 실장 영역에 실장되며, 각 렌즈(61)는 또한 다리가 렌즈 실장홈들에 수용되어 발광 소자 상부에 배치된다. 이러한 발광 모듈을 복수개 배열함으로써 넓은 면을 조사하는 면 광원을 제공할 수 있다. 또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 베이스 기판(51) 상에 발광 소자(59)와 렌즈(61)가 매트릭스 형상으로 배열된 발광 모듈을 제공할 수 있다. 각 발광 소자(59)는 앞서 설명한 바와 같이 복수의 식각 홈들에 의해 정의되는 실장 영역에 실장되며, 각 렌즈는 다리가 렌즈 실장홈들에 수용되어 발광 소자(59) 상부에 배치된다.

Claims (11)

  1. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 형성된 도전층;
    상기 도전층 상에 실장된 발광 소자;
    상기 발광 소자 상부에 위치하도록 상기 베이스 기판 상에 실장된 렌즈; 및
    상기 도전층을 덮는 솔더 레지스트를 포함하되,
    상기 도전층은 상기 발광 소자의 실장 영역을 정의하는 복수의 식각 홈들을 갖고,
    상기 도전층은 상기 렌즈를 실장하기 위한 복수의 렌즈 실장홈을 갖고,
    상기 렌즈는 상기 렌즈 실장홈에 부착된 다리들을 가지며,
    상기 솔더 레지스트는 상기 렌즈 실장홈, 상기 식각 홈들 및 상기 발광 소자 실장 영역의 적어도 일부를 노출시키는 개구부들을 갖는 발광 모듈.
  2. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 형성된 도전층; 및
    상기 도전층 상에 실장된 발광 소자를 포함하되,
    상기 도전층은 상기 발광 소자의 실장 영역을 정의하는 복수의 식각 홈들을 갖고,
    상기 복수의 식각 홈들에 의해 정의되는 실장 영역은 상기 발광 소자의 바닥면과 동일한 크기를 갖는 발광 모듈.
  3. 베이스 기판;
    상기 베이스 기판 상에 형성된 도전층; 및
    상기 도전층 상에 실장된 발광 소자를 포함하되,
    상기 도전층은 상기 발광 소자의 실장 영역을 정의하는 복수의 식각 홈들을 갖고,
    상기 복수의 식각 홈들은 각각 상기 발광 소자의 실장 영역의 4개의 모서리들에 이격되어 위치하는 발광 모듈.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 발광 소자 상부에 위치하도록 상기 베이스 기판 상에 실장된 렌즈를 더 포함하되,
    상기 도전층은 상기 렌즈를 실장하기 위한 복수의 렌즈 실장홈을 갖고,
    상기 렌즈는 상기 렌즈 실장홈에 부착된 다리들을 갖는 발광 모듈.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 도전층을 덮는 솔더 레지스트를 더 포함하되,
    상기 솔더 레지스트는 상기 렌즈 실장홈, 상기 식각 홈들 및 상기 발광 소자 실장 영역의 적어도 일부를 노출시키는 개구부들을 갖는 발광 모듈.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 솔더 레지스트의 일부는 상기 발광 소자와 상기 도전층 사이에 위치하는 발광 모듈.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 도전층은 상기 발광 소자의 실장 영역 내에 양극과 음극을 가지며, 상기 발광 소자 실장 영역 내에서 양극이 음극에 비해 상대적으로 더 넓은 면적을 갖고,
    상기 발광 소자와 상기 도전층 사이에 위치하는 솔더 레지스트의 일부는 상기 발광 소자의 실장 영역의 양극 상에 위치하는 발광 모듈.
  8. 베이스 기판 상에 도전층을 형성하되, 상기 도전층은 발광 소자의 실장 영역을 정의하는 복수의 식각홈들을 갖고,
    상기 도전층을 덮는 솔더 레지스트를 형성하되, 상기 솔더 레지스트는 상기 식각홈들을 노출시키며 또한 상기 실장 영역의 적어도 일부를 노출시키는 개구부를 갖고,
    상기 실장 영역 상에 발광 소자를 실장하는 것을 포함하되,
    상기 복수의 식각 홈들은 각각 상기 발광 소자의 실장 영역의 4개의 모서리들에 이격되어 위치하는 발광 모듈 제조 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 발광 소자는 솔더 페이스트 또는 땜납을 이용하여 상기 실장 영역 상에 부착되는 발광 모듈 제조 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 식각홈들은 각각 상기 발광 소자 실장 영역의 모서리에 위치하는 발광 모듈 제조 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 발광 소자를 덮도록 상기 베이스 기판 상에 렌즈를 부착하는 것을 더 포함하되,
    상기 도전층은 렌즈 실장홈들을 갖도록 형성되고, 상기 렌즈의 다리들이 상기 렌즈 실장홈들에 부착되는 발광 모듈 제조 방법.
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