KR20070078169A - 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속판; 상기 금속판에 표면 실장된 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩에 대해 이격되어 상기 금속판 위에 형성된 절연층; 상기 절연층 위에 구비된 리드 프레임; 상기 리드 프레임 위에 형성된 반사 코팅막; 및 상기 발광 다이오드 칩을 소정 형태로 몰딩한 몰딩 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 리드 프레임에 절연층을 형성하는 절연층 형성단계; 상기 리드 프레임과 절연층에 발광 다이오드 실장영역을 형성하는 실장영역 형성단계; 상기 절연층의 하측에 금속판을 구비하는 금속판 형성단계; 상기 리드 프레임 위에 반사 코팅막을 형성하는 반사 코팅막 형성단계; 상기 발광 다이오드 칩을 상기 실장영역의 상기 금속판 위에 표면 실장하는 표면실장단계; 및 상기 발광 다이오드 칩에 대해 몰딩하는 몰딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드 패키지, PCB, FR4, 화이트 수지
Description
도 1은 종래의 LED 패키지를 도시한 예시도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조과정을 설명하기 위한 단면 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조방법을 나타낸 공정도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
31: 금속판 32: FR4
33: 리드 프레임 34: 반사 코팅막
35: 발광 다이오드 칩 36: 와이어
37: 몰딩부
본 발명은 발광 다이오드의 패키지에 관한 것으로, 특히 발광 다이오드 칩을 직접 PCB(Printed Circuit Board)상에 본딩(Bonding)하여 투명 재질로 보호막을 형성하는 COB(Chip on Board) 형태에서 얇은 패키지를 이루기 위한 패키지에 관한 것 이다.
종래의 발광 다이오드(Light-Emitting Diode) 모듈은 도 1에 도시된 바와 같이, 적색 발광다이오드(2), 녹색 발광다이오드(3), 및 청색 발광다이오드(4)에 해당하는 각각의 발광다이오드 칩(chip)을 모듈 회로기판(1)상에서 하나의 독립된 패키지(package)속에 탑재하여, 렌즈 형태로 에폭시로 몰딩한 개별 소자를 모듈화한 것을 예로 들 수 있다.
또는, SIOB(Silicon Optical Bench: 실리콘 광학 벤치)의 서브마운트(Submount) 상에 발광다이오드 칩을 플립 본딩하거나 발광다이오드 칩을 직접 PCB(이하, MCPCB를 포함)에 다이 본딩(Die Bonding)하고 와이어 본딩(Wire Bonding)하여 전기적 연결을 한 COB(Chip On Board) 구조를 예시로 들 수 있다.
종래의 COB 방식의 패키지 중 MCPCB를 이용하는 경우에 두꺼운 MCPCB 위에 CMR 등과 같은 절연층을 구비하는데, 이때 MCPCB의 하부 금속은 연성 재질의 두꺼운 두께를 가지기 때문에 MCPCB를 프레싱하게 되면 변형을 초래하여 불량률이 증가하고 최근의 슬림화에 따른 요구를 충족하지 못하며, 또한 공정 작업상 MCPCB를 다루는 데도 불편을 초래한다.
본 발명은 종래의 발광 다이오드의 패키지의 단점인 두꺼운 MCPCB 두께를 해결할 수 있는 발광 다이오드의 표면 실장형 패키지를 제공하여 슬림화에 따른 요구를 충족하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 금속판; 상기 금속판에 표면 실장된 발광 다이오드 칩; 상기 발광 다이오드 칩에 대해 이격되어 상기 금속판 위에 형성된 절연층; 상기 절연층 위에 구비된 리드 프레임; 상기 리드 프레임 위에 형성된 반사 코팅막; 및 상기 발광 다이오드 칩을 소정 형태로 몰딩한 몰딩 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 리드 프레임에 절연층을 형성하는 절연층 형성단계; 상기 리드 프레임과 절연층에 발광 다이오드 실장영역을 형성하는 실장영역 형성단계; 상기 절연층의 하측에 금속판을 구비하는 금속판 형성단계; 상기 리드 프레임 위에 반사 코팅막을 형성하는 반사 코팅막 형성단계; 상기 발광 다이오드 칩을 상기 실장영역의 상기 금속판 위에 표면 실장하는 표면실장단계; 및 상기 발광 다이오드 칩에 대해 몰딩하는 몰딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조과정을 설명하기 위한 단면 예시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 구리합금 재질로 이루어지고 소정 패턴의 회로를 가진 리드 프레임(33)에 유리 에폭시계 재질, 예컨대 FR4 수지(32)를 접착한다(S401). 여기서, FR4 수지(32)는 절연체로서 기계적 강도가 높고 내구성이 우 수하여 얇은 두께로 이루어진 경우에도 열에 의한 변형이 작으며 접착성이 있어 다층 레이어를 형성하는데 적합한 재질이다.
이와 같은 FR4 수지(32)는 접착성이 있기 때문에, 프레스 또는 열압착 지그(jig)를 이용하여 리드 프레임(33)의 면에 접합 될 때 프레스 또는 열압착 지그에 의해 가해지는 열에 의해 FR4 수지(32)가 접합된다.
FR4 수지(32)를 리드 프레임(33)의 면에 접합한 후, 도 2b에 도시된 바와 같이 접합한 FR4 수지(32)와 리드 프레임(33)을 기계적 방법, 예컨대 드릴링 머신으로 펀칭하여 차후에 발광 다이오드 칩(35)을 실장할 공간을 형성한다(S402). 여기서, FR4 수지(32)와 리드 프레임(33)의 접합판을 펀칭할 때, 발광 다이오드 칩(35)을 실장할 공간은 원통형 또는 사각 통의 형태로 펀칭되거나 또는 FR4 수지(32)와 리드 프레임(33)의 펀칭 단면이 리드 프레임(33)으로부터 FR4 수지(32)로 테이퍼진 경사면으로 형성될 수 있다.
FR4 수지(32)와 리드 프레임(33)을 펀칭한 후, 도 2b에 도시된 바와 같이 FR4 수지(32)의 하측 면에 금속판(31)을 고열 압착한다(S403). 이 금속판(31)은 Al, Au 등과 같이 열전도성을 가진 금속 재질로 이루어진 25 ㎛ 내지 75 ㎛의 두께를 가지고, 히트 싱크(heat sink)로서의 역할을 하게 되며 이 금속판(31) 위에 발광 다이오드 칩(35)을 실장하게 된다.
또한, 이 금속판(31)을 FR4 수지(32)의 하측 면에 고열 압착할 때에도 FR4 수지(32)와 리드 프레임(33)을 접합하는 경우와 동일하게 프레스 또는 열압착 지그를 이용하여 접합하게 된다.
금속판(31)을 고열 압착한 후, 리드 프레임(33)의 상부 면에 반사 코팅막(34)을 형성한다(S404). 반사 코팅막(34)은 발광 다이오드 칩(35)에서 발광하는 광의 휘도를 향상시키기 위해 반사율이 높은 재질로 형성되고, 이 실시예에서는 예컨대, 산화티탄과 수지를 주성분으로 하여 탄산칼슘, 황산바륨, 산화아연, 산화티탄 등을 혼합한 백색의 화이트 수지를 사용한다. 물론, 여기서 백색의 화이트 수지 이외에 백색 안료를 이용하여 반사 코팅막(34)을 형성할 수도 있다.
이런 화이트 수지를 반사 코팅막(34)으로 도포하기 위해서, 종래에 널리 사용되는 공압 방식의 디스펜싱(Dispensing) 방식이 아닌 스크린 프린팅(Screen Printing) 방식을 제안한다. 스크린 프린팅 방식은 종래의 공압 방식의 디스펜싱 방식에 비해 짧은 시간에 많은 면적을 도포할 수 있으며 설비 투자비용이 적다.
FR4 수지(32)와 리드 프레임(33)의 펀칭부분 위에, 구체적으로 발광 다이오드 칩(35)을 실장할 공간상에 두께가 예컨대, 50㎛인 스크린 마스크(도시하지 않음)를 형성하고, 이후 스퀴즈(squeeze)(도시하지 않음)를 이용하여 스크린 마스크 이외의 부분에 화이트 수지를 채우도록 한다. 구체적으로, 스퀴즈는 스크린 마스크의 상측면을 따라 기설정된 방향으로 액상의 화이트 수지를 문지르면서 이동하고, 따라서 액상의 화이트 수지는 스크린 마스크 이외의 부분에 채워진다.
스크린 마스크 이외의 부분에 액상의 화이트 수지가 채워진 후, 스크린 마스크를 제거하고 기설정된 온도로 어닐링을 수행하여 화이트 수지가 경화(cure)되게 하며, 화이트 수지의 표면이 스크린 마스크의 상부 표면과 동일하게 평평해지도록 한다.
이와 같이 화이트 수지로 반사 코팅막(34)을 형성한 후, 도 2d에 도시된 바와 같이 발광 다이오드 칩(35)을 실장 공간의 금속판(31) 상에 장착한다(S405). 금속판(31) 상에 발광 다이오드 칩(35)을 장착할 때, 열전도성을 가진 페이스트(도시하지 않음)를 이용하여 장착되고 와이어(36)를 이용하여 발광 다이오드 칩(35)과 리드 프레임(33)을 서로 전기적 연결을 이룰 수 있다.
또는, 예를 들어 SiOB를 이용하여 SiOB에 발광 다이오드 칩을 플립 본딩하고 발광 다이오드 칩이 플립 본딩된 SiOB(도시하지 않음)를 금속판(31) 상에 장착하며 와이어를 이용하여 전기적 연결을 이룰 수도 있다.
발광 다이오드 칩(35)을 장착한 후, 도 2d에 도시된 바와 같이 발광 다이오드 칩(35) 상에 FR4 수지(32)와 리드 프레임(33) 및 반사 코팅막(34)으로 둘러싸인 공간을 에폭시 수지 등의 몰딩 재질(37)로 주입하여 몰딩한다(S406).
이렇게 형성된 표면 실장형 발광 다이오드 패키지는 FR4 수지(32)의 경도 특성에 의해 반사 코팅막(34)으로부터 금속판(31)까지의 두께를 0.6mm 내지 0.4mm로 줄일 수 있도록 구현될 수 있어서 패키지 슬림화에 따른 요구를 충족하게 된다. 또한, 발광 다이오드 칩(35)에서 발생한 열이 직접 금속판(31)으로 전달되므로 효과적인 방열기능을 수행하게 된다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 구체적으로 본 발명의 표면 실장형 발광 다이오드 패키지는 하나의 발광 다이오드 칩을 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되지 않고 다수의 발광 다이 오드 칩을 각각 장착한 다수의 패키지를 구현하여 LCD의 백라이트 유닛으로 이용될 수 있다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명은 PCB의 두께를 현저하게 줄임으로써 패키지의 슬림화에 따른 요구를 충족할 수 있다.
또한, 발광 다이오드 칩에서 발생한 열이 직접 금속판으로 전달되므로 효과적인 방열기능을 수행할 수 있다.
Claims (14)
- 금속판;상기 금속판에 표면 실장된 발광 다이오드 칩;상기 발광 다이오드 칩에 대해 이격되어 상기 금속판 위에 형성된 절연층;상기 절연층 위에 구비된 리드 프레임;상기 리드 프레임 위에 형성된 반사 코팅막; 및상기 발광 다이오드 칩을 소정 형태로 몰딩한 몰딩 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속판의 두께가 25 ㎛ 내지 75 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,상기 절연층은 유리 에폭시계 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,상기 절연층은 FR4로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,상기 반사 코팅막은 산화티탄과 수지를 주성분으로 하여, 탄산칼슘, 황산바륨, 산화아연, 및 산화티탄중 선택된 어느 하나를 혼합한 백색의 화이트 수지를 사용하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
- 리드 프레임에 절연층을 형성하는 절연층 형성단계;상기 리드 프레임과 절연층에 발광 다이오드 실장영역을 형성하는 실장영역 형성단계;상기 절연층의 하측에 금속판을 구비하는 금속판 형성단계;상기 리드 프레임 위에 반사 코팅막을 형성하는 반사 코팅막 형성단계;상기 발광 다이오드 칩을 상기 실장영역의 상기 금속판 위에 표면 실장하는 표면실장단계; 및상기 발광 다이오드 칩에 대해 몰딩하는 몰딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 절연층 형성단계에서 상기 절연층은 유리 에폭시계 재질로 형성되어 고열 압착되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 절연층 형성단계에서 상기 절연층은 FR4로 형성되어 고열 압착되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 실장영역 형성단계는상기 리드 프레임과 절연층을 기계적 방법을 이용하여 소정 형태로 펀칭하는 펀칭단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 금속판 형성단계에서 상기 금속판은 25 ㎛ 내지 75 ㎛의 두께인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 반사 코팅막 형성단계에서상기 반사 코팅막은 백색 안료를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 반사 코팅막 형성단계에서상기 반사 코팅막은 산화티탄과 수지를 주성분으로 하여, 탄산칼슘, 황산바륨, 산화아연, 및 산화티탄중 선택된 어느 하나를 혼합한 백색의 화이트 수지를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 반사 코팅막 형성단계에서상기 반사 코팅막은 스크린 마스크와 스퀴즈(squeeze)를 이용하는 스크린 프린팅 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 표면실장단계에서상기 발광 다이오드 칩은 열전도성 페이스트를 이용하여 상기 금속판 위에 접착하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지 제조 방법.
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