KR20080070280A - Printed circuit board, light emitting apparatus having the same and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1c는 종래 LED 조명 모듈의 제조 공정을 나타내는 도면이다.1A to 1C are views illustrating a manufacturing process of a conventional LED lighting module.
도 2는 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 일 실시예를 나타내는 도면이다.2 is a view showing an embodiment of a printed circuit board according to the present invention.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 의한 인쇄회로기판 제조 방법의 일 실시예의 제조 공정을 나타내는 도면이다.3A to 3E are views illustrating a manufacturing process of an embodiment of a method of manufacturing a printed circuit board according to the present invention.
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명에 의한 인쇄회로기판을 포함하는 발광 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.4 (a) and 4 (b) are diagrams illustrating an embodiment of a light emitting device including a printed circuit board according to the present invention.
도 5a 내지 도 5e는 도 4(a)에 도시된 본 발명에 의한 인쇄회로 기판을 포함하는 발광 장치 제조 방법의 일 실시예의 제조 공정을 나타내는 도면이다.5A to 5E are diagrams illustrating a manufacturing process of an embodiment of a manufacturing method of a light emitting device including a printed circuit board according to the present invention shown in FIG.
도 6a 내지 도 6e는 도 4(b)에 도시된 본 발명에 의한 인쇄회로 기판을 포함하는 발광 장치 제조 방법의 일 실시예의 제조 공정을 나타내는 도면이다.6A to 6E are views illustrating a manufacturing process of an embodiment of a manufacturing method of a light emitting device including the printed circuit board according to the present invention shown in FIG. 4 (b).
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 발광부 200 : 인쇄회로기판100: light emitting unit 200: printed circuit board
210 : 알루미늄층 230 : 산화알루미늄층210: aluminum layer 230: aluminum oxide layer
250 : 회로 배선층 252 : 전극용 패드250: circuit wiring layer 252: electrode pad
300 : 렌즈 400 : 보호막300: lens 400: protective film
본 발명은 인쇄회로기판, 이를 포함하는 발광 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 발광 다이오드에 적합한 인쇄회로기판, 이를 포함하는 발광 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a printed circuit board, a light emitting device including the same, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a printed circuit board suitable for a light emitting diode, a light emitting device including the same, and a manufacturing method thereof.
발광다이오드(Light Emitting Diode;이하 LED라 함)는 화합물반도체 박막을 기판상에 증착하여 전계 효과로 발광을 실현하는 소자로서, 최근 조명용, 통신용 및 각종 전자기기의 표시부로 활발히 사용되고 있는 소자이다. Light emitting diodes (hereinafter referred to as LEDs) are devices that realize light emission by effecting electric field by depositing a compound semiconductor thin film on a substrate, and are recently being actively used as displays for lighting, communication, and various electronic devices.
LED의 다양한 응용분야 중 LCD와 같은 박막형 TV에 사용되는 백라이트 유닛(Back Light Unit;BLU)과 형광등을 대체할 수 있는 조명용 분야에 대한 각 연구자들의 노력이 매우 활발하게 진행되고 있다. 이들의 응용분야에 LED가 적용되기 위하여 LED의 구조, 재료, 패키지(package)에 대한 연구가 매우 활발히 진행중이다. LED의 기능 발현은 전자와 정공이 주입되고 이들이 결합, 해리 시 에너지를 빛의 형태로 발산하는 과정이다. 이 때 다수의 에너지는 열로서 방출되는데 발생되는 열은 패키지 제조시 적절한 히트 싱크(heat sink)에 의해 완화될 수 있다. Among various applications of LED, each researcher's efforts are very active in the field of back light unit (BLU) used in thin-film TV such as LCD and lighting field that can replace fluorescent lamp. In order to apply LEDs to these applications, studies on LED structures, materials, and packages are being actively conducted. The manifestation of the function of the LED is the process of injecting electrons and holes and emitting energy in the form of light when they are combined and dissociated. At this time, a large amount of energy is released as heat, and the heat generated can be alleviated by an appropriate heat sink in package manufacture.
도 1a 내지 도 1c는 종래 LED 조명 모듈의 제조 공정을 나타내는 도면이다.이와 같이, LED가 조명 모듈에 사용될 경우, LED 기판으로써 알루미늄층(21), 절연층(23), 구리층(25)의 순서로 다층 구조를 갖는 금속코어인쇄회로기판(MCPCB)(20) 을 이용하였는데, 이 금속코어인쇄회로기판(20)은 가격이 비싸서 LED를 채용한 조명 제품 개발에 큰 부담이 되고 있다. 또한, 조명 모듈의 경우 다수의 LED 패키지(10)로 구성되는데 이 경우 조명 모듈에 필요한 수만큼 LED 패키지(10)를 조립해서 기판에 부착해야 하며, 렌즈(30) 또한 LED 수 만큼 LED 패키지(10)에 결합시켜야 하므로, 이는 공정 수를 늘어나게 하여 양산성을 저하시키는 문제점이 있다.1A to 1C show a manufacturing process of a conventional LED lighting module. As described above, when the LED is used in the lighting module, as the LED substrate, the
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 가격이 저렴하고 양산성이 좋은 인쇄회로기판, 이를 포함하는 발광 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a printed circuit board having a low cost and good mass productivity, a light emitting device including the same, and a method of manufacturing the same.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 인쇄회로기판은 알루미늄층과, 상기 알루미늄층 상에 형성된 산화알루미늄층 및 상기 산화알루미늄층 상에 형성된 회로 배선층으로 구성된다.In order to achieve the above object, the printed circuit board according to the present invention comprises an aluminum layer, an aluminum oxide layer formed on the aluminum layer and a circuit wiring layer formed on the aluminum oxide layer.
또한, 상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 인쇄회로기판을 포함하는 발광 장치는 알루미늄층, 산화알루미늄층 및 구리 배선층 순서로 적층된 인쇄회로기판과, 상기 인쇄회로기판 상에 형성된 적어도 하나의 발광부 및 상기 적어도 하나의 발광부 각각을 둘러싸는 렌즈로 구성된다.In addition, to achieve the above object, a light emitting device including a printed circuit board according to the present invention is a printed circuit board laminated in the order of an aluminum layer, an aluminum oxide layer and a copper wiring layer, and at least one light emitting formed on the printed circuit board And a lens surrounding each of the at least one light emitting unit.
또한, 상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 인쇄회로기판을 포함하는 발광 장치 제조 방법은 알루미늄층, 산화알루미늄층 및 구리 배선층 순서로 적층된 인쇄회로기판을 준비하는 단계와, 상기 인쇄회로기판 상에 적어도 하나의 발광부를 부착하는 단계 및 상기 적어도 하나의 발광부 각각을 둘러싸는 렌즈를 형성하는 단 계로 이루어진다.In addition, in order to achieve the above object, a light emitting device manufacturing method comprising a printed circuit board according to the present invention comprises the steps of preparing a printed circuit board laminated in the order of an aluminum layer, an aluminum oxide layer and a copper wiring layer, and on the printed circuit board Attaching at least one light emitting portion to the lens and forming a lens surrounding each of the at least one light emitting portion.
이하, 본 발명에 의한 인쇄회로기판, 이를 포함하는 발광 장치 및 그 제조 방법의 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다. 또한, 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 도면들에서 층들 및 영역들의 치수는 명료성을 위해 과장되어있다.Hereinafter, embodiments of a printed circuit board, a light emitting device including the same, and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. At this time, the configuration and operation of the present invention shown in the drawings and described by it will be described as at least one embodiment, by which the technical spirit of the present invention and its core configuration and operation is not limited. Like reference numerals denote like elements throughout the description of the drawings. In the drawings the dimensions of layers and regions are exaggerated for clarity.
도 2는 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 일 실시예를 나타내는 도면으로서, 특히, 도 2(a)는 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 일 실시예의 단면도이며, 도 2(b)는 본 발명에 의한 인쇄회로기판의 일 실시예의 평면도이다.Figure 2 is a view showing an embodiment of a printed circuit board according to the present invention, in particular, Figure 2 (a) is a cross-sectional view of an embodiment of a printed circuit board according to the present invention, Figure 2 (b) is in accordance with the present invention Is a plan view of one embodiment of a printed circuit board.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 인쇄회로기판(200)은 알루미늄층(210)과, 상기 알루미늄층(210) 상에 형성된 산화알루미늄층(220) 및 상기 산화알루미늄층(220) 상에 형성된 회로 배선층(250)으로 구성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2, the
여기서, 상기 회로 배선층(250)은 구리로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 상기 회로 배선층(250)에는 발광 다이오드 패키지 또는 발광 다이오드 칩이 연결되도록 전극용 패드(252)가 형성될 수 있으며, 상기 전극용 패드(252)는 금으로 이루어진 것이 바람직하다.Here, the
이와 같이, 본 발명은 절연층으로서 산화알루미늄층(230)을 이용하여, 열전도도가 우수하고 가격이 저렴한 인쇄회로기판의 사용이 가능한 것이다.As described above, the present invention uses the
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 의한 인쇄회로기판 제조 방법의 일 실시예의 제조 공정을 나타내는 도면이다.3A to 3E are views illustrating a manufacturing process of an embodiment of a method of manufacturing a printed circuit board according to the present invention.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 알루미늄 기판(210)을 준비한다. First, as shown in FIG. 3A, an
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 알루미늄 기판(210)의 일면에 산화방지막(212)을 형성한다. 여기서, 산화방지막(212)은 포토레지스트일 수 있으며, 그 밖에 알루미늄의 산화를 방지하는 여러 물질일 수 있다. 이와 같이, 산화방지막(212)을 형성하는 이유는 상기 알루미늄 기판(210)의 한 쪽면만을 산화시켜 산화알루미늄층(230)으로 만들기 위해서이다.Next, as shown in FIG. 3B, an
다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 산화방지막(212)이 형성된 알루미늄기판(210)을 애노다이징(anodizing)하여 산화알루미늄층(230)을 형성한다. 다시 말해, 상기 산화방지막(212)이 형성되지 않은 면이 산화되어 산화알루미늄층(230)이 되는 것이다. Next, as shown in FIG. 3C, the
여기서, 애노다이징(anodizing)은 양극산화피막을 의미하는 말로, 금속의 표면에 산화물질로 인한 보호층을 만들어서 내식성과 내마모성을 향상시키는 기술이다. Here, anodizing (anodizing) refers to anodized film, a technique for improving the corrosion resistance and wear resistance by making a protective layer due to the oxide material on the surface of the metal.
이와 같이, 알루미늄을 애노다이징시키기 위해서는 적절한 산 용액 속에 담근 후 금속에 강한 전기장을 걸어주어서 그 힘에 의해서 Al 이온을 끌어내고 이를 산소와 결합시켜서 산화알루미늄을 만드는 것이다. 이때, 알루미늄은 전기장에 의해서 Al3 + 이온으로 유리되며, 이것이 수중의 O2 - 이온과 결합하여 Al2O3를 형성한다. 형성된 산화물은 산화알루미늄(Al2O3)이라고 불리며, 알루미늄의 표면에서 피막을 형성하며, 상기 피막은 자연상태에서 형성된 피막보다 두껍다. 또한, 산화알루미늄은 아르마이트라고 불리는, 일종의 세라믹과 비슷한 형태를 만드는데 이것은 내부식성 및 내마모성, 전기절연성 등이 뛰어나서 알루미늄이 가지고 있는 많은 단점들을 극복할 수 있도록 도와준다.Thus, in order to anodize aluminum, it is immersed in a suitable acid solution, and a strong electric field is applied to the metal to draw Al ions by the force and combine it with oxygen to make aluminum oxide. In this case, aluminum is advantageous Al 3 + ions by the electric field, and this water of O 2 - in combination with the ion to form an Al 2 O 3. The formed oxide is called aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and forms a film on the surface of aluminum, the film is thicker than the film formed in the natural state. In addition, aluminum oxide forms a kind of ceramic, called alumite, which is excellent in corrosion resistance, abrasion resistance, and electrical insulation, which helps overcome many of the disadvantages of aluminum.
마지막으로, 도 3d 및 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 산화방지막(212)을 제거한 후, 회로 배선층(250)을 형성하여 본 발명에 의한 인쇄회로기판(200)을 완성하게 된다.Finally, as shown in FIGS. 3D and 3E, after removing the
여기서, 상기 회로 배선층(250)은 전기 전도도가 좋은 구리인 것이 바람직하다. 또한 상기 회로 배선층(250) 상에는 전극용 패드가 형성될 수도 있다.Here, the
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명에 의한 인쇄회로기판을 포함하는 발광 장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.4 (a) and 4 (b) are diagrams illustrating an embodiment of a light emitting device including a printed circuit board according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 인쇄회로기판을 포함하는 발광 장치는 알루미늄층(210), 산화알루미늄층(230) 및 회로 배선층(250) 순서로 적층된 인쇄회로기판(200)과, 상기 인쇄회로기판(200) 상에 형성된 적어도 하나의 발광부(100) 및 상기 적어도 하나의 발광부 각각을 둘러싸는 렌즈(300)로 구성된다.As illustrated, the light emitting device including the printed circuit board according to the present invention includes a printed
여기서, 상기 회로 배선층은(250)은 전기 전도도가 좋은 구리 배선층인 것이 바람직하다.Here, the
또한, 상기 발광부(100)은 발광 다이오드 패키지 또는 발광 다이오드 칩일 수 있다.In addition, the
예를 들어, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 발광부(100)는 발광 다이오드 패키지로서 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package;WLP)일 수 있으며, 또는 도시되지는 않았지만 리드 프레임이 형성된 발광 다이오드 패키지 등 다양한 형태일 수 있다. 또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 발광부(100)는 발광 다이오드 칩으로서 플립 칩 형태일 수 있다.For example, as shown in FIG. 4A, the
또한, 본 발명에 의한 인쇄회로기판을 포함하는 발광 장치는 상기 인쇄회로기판(200) 상에 구리로 이루어진 상기 회로 배선층(250)을 보호하는 보호막(400)이 형성될 수 있다.In addition, in the light emitting device including the printed circuit board according to the present invention, a
여기서, 상기 보호막(400)은 구리로 이루어진 상기 회로 배선층(350)의 두께보다 더 두꺼운 것이 바람직하다. 다시 말해, 본 발명에 의한 발광 장치는 인쇄회로기판(200) 상에 렌즈(300)를 제외한 나머지 부분은 상기 보호막(400)이 형성되어 상기 회로 배선층(350)을 보호하게 되는 것이다.Here, the
또한, 상기 보호막(400)의 두께는 50㎛ 이상이 바람직하다. 이는 상기 회로 배선층(250)의 두께는 50㎛보다 더 얇은 것이 바람직하기 때문이다.In addition, the
또한, 본 발명에 의한 인쇄회로기판을 포함하는 발광 장치에 있어서, 상기 렌즈 및 상기 보호막은 실리콘으로 이루어진 것이 바람직하다. In the light emitting device including the printed circuit board according to the present invention, the lens and the protective film are preferably made of silicon.
이에 따라, 본 발명에 의한 발광 장치는 상기 보호막을 렌즈와 같이 실리콘으로 형성함으로써 상기 보호막을 별도의 물질로 형성하지 않아도 되므로 공정이 간단하며, 가격이 저렴한 것이다.Accordingly, the light emitting device according to the present invention is simple, because the protective film is formed of silicon, such as a lens, so that the protective film does not have to be formed of a separate material.
또한, 상기 렌즈(300)를 이루는 물질에 형광체 등과 같은 색변환 물질이 포함되어 있어 다양한 빛의 색을 출력할 수도 있으며, 레드, 그린, 블루 형광체를 포함하는 렌즈의 조합에 따라 백색 빛을 낼 수도 있다.In addition, the material constituting the
또한, 상기 렌즈(300)의 형상은 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 반구 형상일 수 있으며, 도시되지는 않았지만 비구면, 돔 형상, 반타원체 형상 등 발광 장치의 사용 목적에 따라 다양할 수 있다. In addition, the shape of the
또한, 상기 발광부(100)는 상기 발광 장치의 사용 목적에 따라 그 크기가 작아질 수 있으며, 상기 렌즈(300) 또한 마이크로 렌즈일 수도 있다.In addition, the
도 5a 내지 도 5e는 및 도 6a 내지 도 6e는 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 본 발명에 의한 인쇄회로 기판을 포함하는 발광 장치 제조 방법의 일 실시예의 제조 공정을 나타내는 도면이다.5A to 5E and 6A to 6E are views illustrating a manufacturing process of an embodiment of a method of manufacturing a light emitting device including a printed circuit board according to the present invention shown in FIGS. 4A and 4B. to be.
먼저, 도 5a 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 알루미늄층(210), 산화알루미늄층(230) 및 구리로 이루어진 회로 배선층(250) 순서로 적층된 인쇄회로기판(200)을 준비한다. 여기서, 상기 회로 배선층(250) 상에는 전극용 패드(252)가 형성될 수 있다. First, as shown in FIGS. 5A and 6A, the printed
다음으로, 상기 인쇄회로기판(200) 상에 적어도 하나의 발광부(100)를 부착한다. 여기서, 발광부(100)는 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 패키지로서 웨이퍼 레벨 패키지(wafer level package;WLP)일 수 있으며, 또는 도 6a에 도시된 바와 같이, 발광 다이오드 칩으로서 플립 칩 형태일 수 있다.Next, at least one
다음으로, 도 5b 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 인쇄회로기판(200) 상 에 부착된 적어도 하나의 발광부(100)와 대응하는 위치에 렌즈 형상 틀(520)이 형성된 금형(500)을 준비한다.Next, as shown in FIGS. 5B and 6B, the
여기서, 상기 렌즈 형상 틀(520)은 도시된 바와 같이, 반구 형상일 수 있으며, 또는 반타원체 형상(미도시) 등 다양한 모양일 수 있다.Here, the lens-shaped
다음으로, 도 5c 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 금형(500) 상에 이형제 필름(522)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 5C and 6C, a
여기서, 이형제 필름(522)은 폴리이미드(polyimid)인 것이 바람직하다. 폴리이미드는 수지 내열성, 내마모성, 자기윤활성, 내크리이프성, 전기절연성 등이 우수한 물질로서, 본 발명에서는 상기 금형(500) 상에 형성되는 렌즈 성형 물질을 몰딩 공정 후 금형에서 쉽게 분리하기 위해서 사용된다.Here, the
또한, 상기 이형제 필름(522)은 50㎛ 이하인 것이 적당하며, 너무 얇으면 상기 이형제 필름(522)이 찢어질 수 있으므로 바람직하게는 10㎛∼50㎛가 적당하다.In addition, the
다음으로, 도 5d 및 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기 이형제 필름(522) 상에 렌즈 성형 물질(600)을 도포한다. 여기서, 상기 렌즈 성형 물질(600)은 실리콘으로 이루어진 것이 바람직하다. Next, as shown in FIGS. 5D and 6D, the
마지막으로, 도 5e 및 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 렌즈 성형 물질(600)이 도포된 금형(500)을 상기 적어도 하나의 발광부(100)가 부착된 인쇄회로기판(200)에 압착하여, 다시 말해 컴프레션 몰딩(compression molding)에 의해 상기 렌즈(300) 및 구리로 이루어진 회로 배선층 보호막(400)을 형성한다. 또한, 상기 인쇄회로기(200)판과 상기 금형(500)을 결합시킨 후 열이나 빛으로 상기 렌즈 및 상기 보호막의 표면을 매끄럽게 처리할 수도 있다.Finally, as shown in FIGS. 5E and 6E, the
이와 같이, 본 발명에 의한 인쇄회로기판을 포함하는 발광 장치 제조 방법은 상기 적어도 하나의 발광부(100) 상에 상기 렌즈(300)를 한꺼번에 형성함과 동시에 상기 보호막(400)을 형성함으로써 공정수가 줄고 제작 시간이 단축되며, 제조 비용 또한 절감되는 것이다.As described above, in the method of manufacturing a light emitting device including the printed circuit board according to the present invention, the number of steps may be achieved by simultaneously forming the
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.As mentioned above, preferred embodiments of the present invention are disclosed for purposes of illustration, and those skilled in the art can improve and change various other embodiments within the spirit and technical scope of the present invention disclosed in the appended claims below. , Replacement or addition would be possible.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 인쇄회로기판, 이를 포함하는 발광 장치 및 그 제조 방법은 인쇄회로기판의 절연체로서 산화알루미늄층을 이용함으로 인해 열전도도가 높고 제작 비용이 절감되며, 인쇄회로기판 상에 형성된 발광부에 렌즈를 동시에 형성함으로써 공정수 및 제조 시간이 절약되어 양산성이 높아지는 효과를 갖는다.As described above, the printed circuit board, the light emitting device including the same, and the manufacturing method thereof according to the present invention have high thermal conductivity and reduce manufacturing cost by using an aluminum oxide layer as an insulator of the printed circuit board. By simultaneously forming a lens on the light emitting portion formed on the surface, the number of steps and manufacturing time are saved, and the mass productivity is improved.
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