KR20050066030A - 고출력 발광다이오드 패키지 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고출력 발광다이오드 패키지에 관한 것으로서, 발광다이오드실장영역에 형성되어 도전성 물질로 충전된 방열구와 그 주위에 형성된 적어도 하나의 도전성 비아홀를 갖는 하부기판과, 상기 하부기판의 하면에 형성되며 상기 방열구 또는 상기 적어도 하나의 도전성 비아홀에 각각 연결된 제1 및 제2 배면전극과, 적어도 상기 방열구를 덮도록 상기 하부기판의 상면에 형성된 절연막과, 상기 절연막 상에 형성되어 상기 방열구 또는 상기 적어도 하나의 도전성 비아홀을 통해 상기 제1 및 제2 배면전극에 각각 접속된 제1 및 제2 전극패턴과, 상기 제1 및 제2 전극패턴에 플립칩 본딩으로 접속된 발광 다이오드과, 상기 하부기판 상에 형성되며, 상기 발광다이오드를 둘러싸는 상부기판을 포함하는 발광다이오드 패키지를 제공한다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 와이어 본딩뿐만 아니라, 플립칩 본딩방식을 구현함으로써 전체적인 구조를 간소화되고 그 제조공정이 용이해질 뿐만 아니라, 절연막을 이용하여 대면적의 방열구가 채용가능한 구조를 채택함으로써 열방출 효과를 크게 향상시킬 수 있다.

Description

고출력 발광다이오드 패키지 및 제조방법{HIGH POWER LIGHT EMITTING DIODE PACKAGE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME}
본 발명은 발광 다이오드 패키지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방열효과를 높힐 뿐만 아니라, 와이어 본딩공정이 생략가능하여 패키지 구조를 간소화하는 동시에 패키지의 크기를 감소시킨 고출력 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 발광다이오드(Light Emitting Diode)는 낮은 소비전력, 고휘도 등의 여러 장점 때문에 광원으로서 널리 사용되며, 특히 최근 발광 다이오드는 조명장치 및 대형 LCD(Liquid Crystal Display)용 백라이트(Backlight) 장치로 채용된다. 이러한 발광다이오드는 조명장치 등 각종 장치에 장착되기 용이한 패키지형태로 제공되는데, 발광다이오드 패키지는 발광다이오드의 보호와 장치와의 연결구조뿐만 아니라, 발광다이오드로부터 발생된 열을 방출시키기 위한 방열성능도 중요한 평가기준이 된다. 높은 방열성능은 일반 조명장치 및 대형 LCD용 백라이트와 같이 고출력 발광다이오드가 요구되는 분야에서 보다 중요하게 요구되는 패키지 조건이다. 도1a에는 종래의 고출력 발광 다이오드 패키지의 단면사시도가 도시되어 있다.
도1a를 참조하면, 발광 다이오드 패키지(10)는, 리드 프레임(2)이 구비된 하우징(1), 발광 다이오드 칩(3), 상기 칩(3)이 안착된 방열체(4), 상기 칩(3)을 밀봉하는 실리콘 봉지재(5), 상기 실리콘 봉지재(5)를 덮는 플라스틱 렌즈(7)를 포함한다. 상기 발광 다이오드(3)는 상기 리드프레임에 와이어(6)를 통해 연결되어 전원을 공급받는다. 또한, 상기 발광 다이오드(3)는 솔더에 의해 상기 방열체(4) 상부에 안착될 수 있다.
도1a의 발광다이오드 패키지는 도1b과 같이, 소정의 조명장치 내의 인쇄회뢰기판(9)에 장착되며, 발광 다이오드 패키지(10)의 방열체(4)는 상기 발광 다이오드(3)에서 발생된 열을 화살표로 표시된 바와 같이 솔더와 같은 열전도성 패드(8)를 통해 상기 기판(9)에 열을 전달시킴으로써 적절하게 열을 방출시킬 수 있다.
이러한 고전력 발광다이오드 패키지구조는 발광다이오드의 다이본딩 및 와이어본딩 등의 복잡한 공정에 의해 제조가 곤란하다. 특히, 와이어 본딩과 같은 조립/연결공정 중에 불량이 발생될 확률이 높으며, 와이어는 전체 패키지 크기를 증가시키는 원인이 된다.
이와 다른 종래의 고전력 발광다이오드 패키지가 도2a 및 도2b에 예시되어 있다.
도2a 및 도2b를 참조하면, 상기 발광다이오드 패키지(20)는 리드프레임(13,14)을 구비한 하부세라믹 기판(11)과 원형 캐비티가 형성된 상부 세라믹 기판(12)을 포함한다. 상기 하부세라믹 기판(11) 상에는 각 리드 프레임(13,14)에 연결되도록 발광 다이오드(15)가 탑재된다. 또한, 상기 상부세라믹기판(12)의 캐비티측벽에는 원통형 반사판(12a)이 구비되고, 투명수지로 충전되어 캡슐화된다.
상기 발광다이오드 패키지(20)는 도1a와 달리 상기 발광다이오드(15)의 일측전극은 한 리드프레임에 와이어로 연결되어 있으나, 도2a의 구조에서는 플립칩 본딩형태로 실장될 수도 있다.
따라서, 전체적인 구조가 간소화하므로 도1a 및 도1b에 도시된 구조에 비해 제조공정이 유리하고, 불량발생위험이 적다는 장점이 있으나, 방열량이 떨어진다는 문제가 있다.
보다 구체적으로, 도2a의 패키지 경우에도, 하부 세라믹기판(11)에 복수개의 도전성 비아홀(미도시)을 형성함으로써 발광다이오드(15)의 열방출을 도모하지만, 칩을 안정적으로 지지하고 리드프레임과 원하지 않는 접속을 방지하기 위해서는, 도전성 비아홀의 크기와 수를 제한할 수 밖에 없다. 따라서, 열방출효과는 도1a의 패키지에 비해 상당히 떨어지며, 고전력 발광다이오드의 발열량을 감당하기 어렵다.
이와 같이, 종래의 발광다이오드 패키지는 그 구조와 공정이 복잡하므로, 불량 발생하기 쉬우며, 이와 반대로, 구조를 간소화시킨 패키지에서는 중요한 기능인 열방출효과가 저하되는 문제가 있어 왔다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 전체적인 구조를 간소시켜 제조가 용이할 뿐만 아니라, 발광다이오드에서 발생된 열을 보다 효과적으로 방출시킬 수 있는 새로운 발광다이오드 패키지를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 발광다이오드 패키지의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은
발광다이오드실장영역에 형성되어 도전성 물질로 충전된 방열구와 그 주위에 형성된 적어도 하나의 도전성 비아홀를 갖는 하부기판과, 상기 하부기판의 하면에 형성되며 상기 방열구 또는 상기 적어도 하나의 도전성 비아홀에 각각 연결된 제1 및 제2 배면전극과, 적어도 상기 방열구를 덮도록 상기 하부기판의 상면에 형성된 절연막과, 상기 절연막 상에 형성되어 상기 방열구 또는 상기 적어도 하나의 도전성 비아홀을 통해 상기 제1 및 제2 배면전극에 각각 접속된 제1 및 제2 전극패턴과, 상기 제1 및 제2 전극패턴에 접속된 발광 다이오드와, 상기 하부기판 상에 형성되며, 상기 발광다이오드를 둘러싸는 상부기판을 포함하는 발광다이오드 패키지를 제공한다.
바람직하게, 상기 발광다이오드는 제1 및 제2 전극패턴에 플립칩 본딩(flip chip bonding)으로 접속될 수 있다.
본 발명은 제1 및 제2 전극패턴과 제1 및 제2 배면전극의 수직연결구조을 다양하게 구현할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시형태에서, 상기 적어도 하나의 도전성 비아홀은 상기 방열구의 양측에 배열된 제1 및 제2 도전성 비아홀이며, 상기 제1 및 제2 전극패턴과 상기 제1 및 제2 전극패턴은 상기 제1 및 제2 도전성 비아홀을 통해 연결될 수 있다. 또한, 제1 및 제2 도전성비아홀은 각각 복수개일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에서는, 상기 제1 전극패턴과 상기 제1 배면전극은 상기 도전성 비아홀에 의해 연결되며, 상기 제2 전극패턴과 상기 제2 배면전극은 상기 방열구를 통해 연결될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 배면전극 중 하나는 상기 방열구까지 연장되어 열방출을 보다 효과적으로 유도할 수 있다.
본 발명에서 채용되는 방열구는 상기 발광다이오드 면적의 적어도 50%인 단면적을 가지며, 보다 바람직하게는 상기 발광다이오드 면적보다 큰 단면적을 갖는다.
나아가, 상기 절연막의 두께는 상기 방열구를 통해 열이 용이하게 방출되도록 하기 위해서 약 100㎛이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상부기판은 상기 발광다이오드를 둘러싸는 내부측면영역에 반사판이 설치될 수 있으며, 상기 상부기판 상에 설치된 투명렌즈구조물을 더 포함한다.
본 발명의 다른 관점은 발광다이오드 패키지 제조방법을 제공한다.
상기 방법은, 발광다이오드실장영역에 도전성 물질로 충전된 방열구와, 그 주위에 적어도 하나의 도전성 비아홀을 갖는 하부기판을 마련하는 단계와, 상기 하부기판의 상면에 적어도 상기 방열구를 덮는 절연막을 형성하는 단계와, 상기 방열구 또는 상기 적어도 하나의 도전성 비아홀에 각각 연결되도록, 상기 하부기판의 하면에 제1 및 제2 배면전극을 형성하는 단계와, 상기 방열구 또는 상기 적어도 하나의 도전성 비아홀을 통해 상기 제1 및 제2 배면전극에 각각 연결되도록 상기 절연막 상에 제1 및 제2 전극패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 전극패턴에 플립칩 본딩으로 접속되도록 발광 다이오드를 실장하는 단계와, 상기 하부기판 상에 상기 발광다이오드를 둘러싸는 상부기판을 장착하는 단계를 포함한다.
이와 같이, 복잡한 구조와 조립공정 및 불량발생이 원인이 되는 와이어 본딩공정을 생략하는 경우에는, 본 발명은 플립칩 본딩방식으로 발광다이오드를 실장시키는 방식을 채택한다. 또한, 본 발명은 플립칩본딩용 발광다이오드를 사용하는 동시에 열방출효과를 높히기 위한 새로운 구조를 제공한다.
본 발명에서는, 플립칩 본딩으로 실장될 영역에 전극연결구조와 함께 열전도성이 높은 금속물질로 충전된 방열구조를 형성하기 위해서, 큰 단면적을 갖는 방열구를 마련하고, 상기 방열구를 절연막으로 덮은 후에, 상기 절연막에 플립칩 본딩에 필요한 전극패턴을 형성하는 방안을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도3은 본 발명의 일실시형태에 따른 고출력 발광다이오드 패키지의 단면도이다.
도3을 참조하면, 상기 발광다이오드 패키지(30)는 발광다이오드(35)가 실장된 하부기판(31)과 상기 발광다이오드(35)가 형성된 영역을 둘러싼 상부기판(32)을 포함한다.
상기 하부기판(31)은 거의 중앙영역에 형성된 방열구(36)와 2개의 수직연결구조를 형성하는 제1 및 제2 도전성 비아홀(33b,34b)을 포함한다. 상기 방열구(36)는 수십㎛의 도전성 비아홀(33b,34b)과 달리, 상기 발광다이오드(35)의 크기에 대비되는 크기를 갖는다. 이러한 방열구(36)는 충분한 크기로 하부기판(31)에 마련된 캐비티에 도전성 물질을 충진시킴으로써 형성될 수 있다. 바람직하게 상기 방열구(36)의 단면적은 적어도 실장될 발광다이오드(35) 면적의 50%정도, 보다 바람직하게는 발광다이오드(35) 면적보다 크게 형성한다.
또한, 상기 하부기판(31) 상에는 절연막(37)이 배치된다. 상기 절연막(37)은 적어도 방열구(36)를 덮을 수 있는 크기로 형성된다. 상기 절연막(37) 상에는 제1 및 제2 전극패턴(33a,34a)이 상기 제1 및 제2 도전성 비아홀(33b,34b)에 연결되도록 마련된다. 상기 절연막은 플립칩본딩을 위한 전극패턴과 방열구의 충전물질(주로 금속과 같은 도전성 물질)을 분리시키는 역할을 한다. 상기 절연막(37)은 상기 발광다이오드로부터 상기 방열구로 열전달이 크게 방해받지 않도록 100㎛이하의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 전극패턴(33a,34a)에 상기 발광다이오드(35)의 각 전극이 플립칩 본딩방식으로 접속되도록 실장된다. 상기 제1 및 제2 도전성 비아홀(33b,34b)은 상기 하부기판(31) 하면에 형성된 제1 및 제2 배면전극(33c,34c)에 연결되며, 상기 제1 및 제2 배면전극(33c,34c)은 상기 발광다이오드 패키지(30)의 전원공급단자의 역할을 한다.
추가적으로, 상기 상부기판의 내부실장영역에는 투명한 수지로 충전되어 발광다이오드를 캡슐화하고, 상기 발광다이오드(35)로부터 방출된 광이 보다 효율적으로 방출되도록 상기 상부기판(32) 상에 투명렌즈구조물(39)가 장착될 수 있다.
도4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 고출력 발광다이오드 패키지의 단면도이다. 도4에 도시된 패키지는 도3에 도시된 형태와 유사하지만, 발광다이오드 장착용 전극과 전원공급전극 사이의 수직연결구조를 달리한 실시형태이다.
도4을 참조하면, 상기 발광다이오드 패키지(40)는 발광다이오드(45)가 실장된 하부기판(41)과 상기 발광다이오드(45)가 형성된 영역을 둘러싼 상부기판(32)을 포함한다. 추가적으로, 상기 발광다이오드(45)로부터 방출된 광이 효과적으로 방출되도록 투명렌즈구조물(49)이 상기 상부기판(42) 상에 장착될 수 있다.
상기 하부기판(41)은 거의 중앙영역에 형성된 방열구(46)와 하나의 도전성 비아홀(43b)을 포함한다. 상기 방열구(46)는 하부기판(41)에 마련된 충분한 크기의 캐비티에 도전성 물질을 충진시킴으로써 형성될 수 있다. 바람직하게 상기 방열구(46)의 단면적은 적어도 실장될 발광다이오드(45) 면적의 50%정도, 보다 바람직하게는 발광다이오드(45) 면적보다 크게 형성한다.
또한, 상기 하부기판(41) 상에는 절연막(47)이 배치된다. 상기 절연막(47)은 적어도 방열구(46)를 덮을 수 있는 크기로 형성된다. 상기 절연막(47) 상에는 제1 및 제2 전극패턴(43a,44a)이 마련된다.
상기 제1 전극패턴(43a)은 도3의 실시형태와 같이 상기 도전성 비아홀(43b)에 연결되는 반면에, 상기 제2 전극패턴(44a)은 방열구(46)에 연결된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 상기 도전성 비아홀(43b)은 상기 제1 전극패턴(43a)과 제1 배면전극(43c)을 연결하는 수단으로서 제공되며, 상기 방열구(46)는 상기 제2 전극패턴(44a)과 상기 제2 배면전극(44c)을 연결하기 위한 수단으로서 제공된다. 이와 같이, 본 실시형태에 채용된 방열구(46)는 열방출수단과 함께 수직연결수단의 역할도 담당한다. 또한, 본 실시형태에서 상기 제2 배면전극(44c)은 방열구(46)까지 연장되어 있으므로, 열방출효과를 향상시킬 수 있으며, 이러한 구조는 도3의 실시형태에서도 유사하게 채용될 수 있다.
도5a 내지 도5i는 본 발명에 따른 고출력 발광다이오드 패키지의 제조공정을 설명하기 위한 공정사시도이다.
도5a와 같이, 거의 중앙영역에 형성된 캐비티(c)와, 그 주위에 형성된 2개의 비아홀(h1,h2)을 갖는 하부기판(51)을 마련한다. 상기 하부기판은 HTCC 또는 LTCC공정을 이용하여 제조될 수 있으며, 다수의 그린시트, 예를 들어 본 실시형태와 같이 5개의 그린시트(51a-51e)를 적층하여 제조될 수 있다. 이와 같이 상기 하부기판(51)의 재질은 세라믹일 수도 있으나, PCB 또는 각종 절연물질로 형성될 수 있다. 상기 캐비티(c)는 바람직하게는 실장된 발광다이오드 면적의 50%의 단면적을 갖도록 형성한다.
이어, 도5b와 같이, 상기 하부기판(51)에 마련된 캐비티(c)와 비아홀(h1,h2)에 각각 적절한 도전성 물질을 충전함으로써 방열구(56)와 도전성 비아홀(53b,54b)을 형성한다. 상기 방열구(56)에 충전되는 열전도성이 우수한 물질은 일반적으로 전기적 전도성을 갖는 물질이므로, 상기 도전성 비아홀(53b,54b)를 위한 충전공정과 동일한 공정으로 형성될 수 있다. 본 공정은 금속페이스트를 이용한 인쇄공정으로, 특히 도5a의 적층공정에서 각 그린시트(51a-51e)에 대한 인쇄공정으로 구현될 수 있다.
다음으로, 도5c와 같이, 상기 하부기판(51)의 상면에 절연막(57)을 형성한다. 상기 절연막(57)은 플립칩 본딩을 위한 전극패턴을 형성하는 동시에, 실장영역에 마련된 대형 방열구(56)와 절연시키기 위한 구성요소이며, 따라서 적어도 상기 방열구(56) 영역을 덮을 수 있도록 형성된다. 상기 절연막은 약 100㎛ 두께이하로 형성하는 것이 바람직하며, 적층공정, 분무공정 또는 인쇄공정과 같은 통상의 공정을 통해서 형성될 수 있으며, 적층 후에 안정화를 위해 소결공정을 거칠 수 있다.
이어, 도5d와 같이, 상기 하부기판(51)의 상하면에 전극을 형성하는 공정을 실시한다. 먼저, 상기 절연막(57) 상에 상기 2개의 도전성 비아홀(53b,54b)에 각각 연결된 제1 및 제2 전극패턴(53a,54a)을 형성하고, 이어 상기 하부기판(51)의 하면에 상기 2개의 도전성 비아홀(53b,54b)에 각각 연결된 제1 및 제2 배면전극(53c,54c)을 형성한다. 상기 제2 배면전극(54c)은 상기 방열구(56)까지 연장된다. 이러한 전극형성공정은 인쇄공정, 도금공정, 진공증착 및 스퍼터링, 증착 후 사진식각공정 등과 같은 공정을 통해 형성될 수 있으며, 이렇게 형성된 전극을 안정화를 시키기 위해 소결공정이 추가로 적용될 수 있다.
다음으로, 도5e와 같이, 상기 하부기판(51) 상에 발광다이오드실장영역을 둘러싸는 캐비티가 형성된 상부기판(52)을 장착한다. 이러한 상부기판은 재질에 한정되지 않으며, 금속, 세라믹, 플라스틱 등으로 제조될 수 있다. 경우에 따라 반사도를 향상시키기 위해 캐비티 내부측면에 반사막을 추가적으로 형성할 수 있다. 또한, 본 상부기판 장착공정은 필요에 따라 발광다이오드를 실장한 후에 실시될 수도 있다.
이어, 상기 제1 및 제2 전극패턴(53a,54a)에 플립칩 본딩으로 접속되도록 발광 다이오드를 실장하는 공정을 실시한다. 우선, 도5f와 같이, 고출력 발광다이오드의 본딩전극이 접속될 상기 제1 및 제2 전극패턴(53a,54a)부분에 솔더범프(b1,b2)를 형성한다. 이어, 도5e와 같이, 고출력 발광다이오드(55)의 각 본딩전극(미도시)이 상기 솔더범프(b1,b2)에 연결되도록 고출력 발광다이오드(55)를 전극패턴(53a,54b) 상에 실장한다. 필요에 따라, 발광다이오드 표면에는 발광다이오드로부터 나오는 광이 다른 파장으로 변환시킬 수 있는 형광물질을 추가적으로 도포할 수도 있다.
추가적으로, 도5h와 같이 상기 상부기판(52)의 캐비티영역을 투명수지 또는 투명유체(58)로 충전시켜 발광다이오드(55)를 보호한다. 이어, 도5i와 같이, 상기 상부기판(52) 상에 투명렌즈구조물(59)을 추가 장착할 수 있으며, 이러한 투명수지 또는 투명유체(58)는 발광다이오드에서 나오는 광을 다른 파장으로 변환시킬 수 있는 형광물질과 혼합될 수 있다.
상기한 공정은 수직연결구조로 제공되는 2개의 도전성 비아홀을 마련한 형태를 예시한 것이며, 필요에 따라 도전성 비아홀을 추가적으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극패턴과 제1 배면전극을 연결하는 수직연결구조에 2개 이상의 도전성 비아홀을 이용할 수 있을 것이다.
도6은 2개이상의 도전성 비아홀을 형성하는 실시형태에 적용될 수 있는 하부기판(61)이 예시한다.
도6을 참조하면, 본 발명에 채용될 수 있는 하부기판(61)이 도시되어 있다. 상기 하부기판(61)은 방열구(66)를 구비한다. 상기 하부기판 상면에서, 그 주위의 양측에는 각각 5개의 도전성 비아홀(63',64')이 마련된다. 본 실시형태에서는, 상면에 형성될 전극패턴과 하부에 형성될 배면전극 사이의 충분한 통전면적을 확보할 수 있다는 잇점이 있다. 특히, 본 실시형태는 여러개의 전극을 사용하는 고출력 발광다이오드에 적합한 형태로서 대량 전류를 도통시킬 수 있다.
도4에 설명된 실시형태와 같이, 하나의 도전성 비아홀만 형성하고, 다른 전극에 대한 수직연결구조는 방열구를 이용할 수 있다. 이를 위해서, 도5a 및 도5b의 공정에서 도전성 비아홀을 하나만 형성하고, 도5d의 공정에서 상기 방열구에 제2 전극패턴과 제2 배면전극를 연결시키는 것으로 변형함으로써 용이하게 구현할 수 있다.
도7a 및 도7b는 본 발명에 채용가능한 다른 방열구 구조를 갖는 하부기판을 나타내는 사시도이다. 여기에 도시된 실시형태는 하부기판에 안정적으로 고정될 수 있는 방열구형태를 예시한다.
도7a를 참조하면, 본 발명에 채용될 수 있는 하부기판(71)이 도시되어 있다. 상기 하부기판은 도4와 같이 하나의 도전성 비아홀과 방열구를 갖는 형태에 채용될 수 있다. 따라서, 도7b에 도시된 바와 같이, 하나의 배면전극(73)은 도전성 비아홀(73')에 연결되며, 다른 하나의 배면전극(74)은 방열구(76)에 연결된다.
상기 하부기판(71)에 형성된 방열구(76)는 요철처리된 측면을 갖는다. 본 발명에 채용되는 방열구(76)는 큰 단면적을 가지므로, 상기 하부기판(71)으로부터 이탈될 수 있는 위험이 있다. 이러한 원하지 않는 이탈을 방지하기 위해서, 방열구의 적어도 한 측면을 수평방향으로 굴곡을 갖는 요철을 형성할 수 있다. 이와 달리, 상기 하부기판이 복수의 층으로 형성되는 경우에는 각 층에 캐비티 크기를 달리하여 금속페이스트를 충전함으로써 수직방향으로 굴곡을 갖는 요철형태로 형성할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 와이어 본딩방식 대신에 플립칩 본딩방식을 구현함으로써 전체적인 구조를 간소화되고 그 제조공정이 용이해질 뿐만 아니라, 플립칩 본딩연결을 위한 전극이 마련된 절연막을 이용하여 대면적의 방열구를 마련함으로써 열방출 효과를 크게 향상시킬 수 있다.
도1a 및 도1b는 종래 기술에 따른 고출력 발광다이오드 패키지의 일예를 나타내는 절개사시도 및 측단면도이다.
도2a 및 도2b는 종래 기술에 따른 고출력 발광다이오드 패키지의 다른 예를 나타내는 사시도 및 측단면도이다.
도3은 본 발명의 일실시형태에 따른 고출력 발광다이오드 패키지의 단면도이다.
도4는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 고출력 발광다이오드 패키지의 단면도이다.
도5a 내지 도5i는 본 발명에 따른 고출력 발광다이오드 패키지의 제조공정을 설명하기 위한 공정사시도이다.
도6은 본 발명에 채용가능한 복수개의 도전성 비아홀을 갖는 하부기판을 나타내는 사시도이다.
도7a 및 도7b는 본 발명에 채용가능한 다른 방열구 구조를 갖는 하부기판을 나타내는 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
31: 하부 기판 32: 상부 기판
33a,34a: 제1 및 제2 전극패턴 33b, 34b: 제1 및 제2 도전성 비아홀
33c,34c: 제1 및 제2 배면전극 35: 발광 다이오드
36: 방열구 37: 절연막
38: 투명수지 39: 투명렌즈구조물

Claims (24)

  1. 발광다이오드실장영역에 형성되어 도전성 물질로 충전된 방열구와 그 주위에 형성된 적어도 하나의 도전성 비아홀를 갖는 하부기판;
    상기 하부기판의 하면에 형성되며 상기 방열구 또는 상기 적어도 하나의 도전성 비아홀에 각각 연결된 제1 및 제2 배면전극;
    적어도 상기 방열구를 덮도록 상기 하부기판의 상면에 형성된 절연막;
    상기 절연막 상에 형성되어 상기 방열구 또는 상기 적어도 하나의 도전성 비아홀을 통해 상기 제1 및 제2 배면전극에 각각 접속된 제1 및 제2 전극패턴;
    상기 제1 및 제2 전극패턴에 접속된 발광 다이오드; 및,
    상기 하부기판 상에 형성되며, 상기 발광다이오드를 둘러싸는 상부기판을 포함하는 발광다이오드 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발광다이오드는 제1 및 제2 전극패턴에 플립칩 본딩(flip chip bonding)으로 접속된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도전성 비아홀은 상기 방열구의 양측에 배열된 제1 및 제2 도전성 비아홀이며,
    상기 제1 및 제2 전극패턴과 상기 제1 및 제2 전극패턴은 상기 제1 및 제2 도전성 비아홀을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전성 비아홀은 각각 복수개인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극패턴과 상기 제1 배면전극은 상기 적어도 하나의 도전성 비아홀에 의해 연결되며, 상기 제2 전극패턴과 상기 제2 배면전극은 상기 방열구를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배면전극 중 하나는 상기 방열구까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 방열구의 단면적은 상기 발광다이오드 면적의 적어도 50%인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방열구의 단면적은 상기 발광다이오드 면적보다 큰 것을 특징으로 하는발광다이오드 패키지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 절연막의 두께는 약 100㎛이하인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상부기판은 상기 발광다이오드를 둘러싸는 내부측면영역에 반사판이 설치된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 상부기판 상에 설치된 투명렌즈구조물을 더 포함하는 것을 특징을 하는 발광다이오드 패키지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하부기판에 형성된 방열구는 적어도 하나의 측면에 수평방향 또는 수직방향으로 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
  13. 발광다이오드실장영역에 도전성 물질로 충전된 방열구와, 그 주위에 적어도 하나의 도전성 비아홀을 갖는 하부기판을 마련하는 단계;
    상기 하부기판의 상면에 적어도 상기 방열구를 덮는 절연막을 형성하는 단계;
    상기 방열구 또는 상기 적어도 하나의 도전성 비아홀에 각각 연결되도록, 상기 하부기판의 하면에 제1 및 제2 배면전극을 형성하는 단계;
    상기 방열구 또는 상기 적어도 하나의 도전성 비아홀을 통해 상기 제1 및 제2 배면전극에 각각 연결되도록 상기 절연막 상에 제1 및 제2 전극패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1 및 제2 전극패턴에 접속되도록 발광 다이오드를 실장하는 단계; 및,
    상기 하부기판 상에 상기 발광다이오드를 둘러싸는 상부기판을 장착하는 단계를 포함하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 발광다이오드는 제1 및 제2 전극패턴에 플립칩 본딩(flip chip bonding)으로 접속된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 하부기판을 마련하는 단계는, 상기 방열구와 그 양측에 제1 및 제2 도전성 비아홀을 갖는 하부기판을 마련하는 단계이며,
    상기 제1 및 제2 전극패턴과 상기 제1 및 제2 전극패턴은 상기 제1 및 제2 도전성 비아홀을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 도전성 비아홀은 각각 복수개인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 전극패턴과 상기 제1 배면전극은 상기 도전성 비아홀에 의해 연결되며, 상기 제2 전극패턴과 상기 제2 배면전극은 상기 방열구를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 배면전극 중 하나는 상기 방열구까지 연장되어 형성된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 방열구의 단면적은 상기 발광다이오드 면적의 적어도 50%인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 방열구의 단면적은 상기 발광다이오드 면적보다 큰 것을 특징으로 하는발광다이오드 패키지 제조방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 절연막의 두께는 약 100㎛이하인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 상부기판을 장착하는 단계는,
    상기 하부기판 상에 상기 발광다이오드를 둘러싸는 내부측면영역에 반사판이 마련된 상부기판을 장착하는 단계인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 상부기판 상에 투명렌즈구조물을 장착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징을 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
  24. 제13항에 있어서,
    상기 하부기판을 마련하는 단계는
    적어도 하나의 내측벽이 수평방향 또는 수직방향을 따라 요철화된 방열구를 갖는 하부기판을 형성하는 단계을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지 제조방법.
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