KR20090063506A - 세라믹 패키지 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세라믹 패키지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 전극 패턴부와 방열 패턴부가 형성된 세라믹 기판과, 상기 세라믹 기판상에 배치되고 상기 전극 패턴부의 일부를 노출시키는 관통공을 구비하는 세라믹 프레임과, 상기 관통공 내에 장착되고 내측에 하향 경사진 기울기를 갖는 경사면을 구비하는 반사링 및 상기 반사링과 상기 전극 패턴부 사이에 배치된 절연막을 포함하는 세라믹 패키지 및 이의 제조 방법을 제공한다. 이를 통해 전자 소자의 출광 효율을 향상시키고, 열적 안정성을 높일 수 있다.

전자 부품, 발광 다이오드, 방열 패턴, 반사링, 경사면

Description

세라믹 패키지 및 이의 제조 방법{Ceramic package and method for manufacturing the same}

본 발명은 세라믹 패키지 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 각종 전자 소자에서 방출하는 열을 빠르게 분산시킬 수 있고, 출광 효율을 향상시킬 수 있는 세라믹 패키지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

소형 전자 부품 혹은 반도체 소자는 이를 둘러싸는 패키지를 설치하여 소자를 보호하게 되며, 반도체 소자는 구동되면서 열을 방출하게 되므로 패키지는 이러한 열을 효과적으로 방출할 수 있는 구조로 제작되어야 한다. 특히, LED와 같은 발광 부품(소자)의 경우, 발광과 함께 열이 발산되는 특징을 갖고 있다. 따라서, 고효율의 발광 부품의 경우 매우 높은 열을 발산하게 된다. 따라서, 발광 부품을 패키징하는 패키지는 광과 열을 효과적으로 방출할 수 있는 구조로 제작되어야 한다.

종래에는 절연성 플라스틱 기판에 각종 전자 소자가 실장되고, 기판 상측에 소자를 둘러싸는 플라스틱 반사 프레임을 부착하여 플라스틱 패키지를 제작하였다. 하지만, 이러한 플라스틱 기판과 반사 프레임은 전자 소자 특히 발광 부품의 열을 외부로 신속하게 방출시키지 못하는 단점이 있다. 또한 플라스틱 패키지는 내열성이 취약하여 장시간 사용이 어렵게 된다. 이에 최근에는 플라스틱 기판 대신 금속성 혹은 세라믹 패키지가 제안되고 있다. 금속성 기판을 사용하는 경우 발광 부품의 열 방출 효율은 증가하나, 금속성의 기판은 그 가공이 힘들고 절연 특성이 떨어지는 단점이 있고, 제품의 크기와 무게가 증대되는 단점이 있다. 또한 세라믹 패키지의 경우 내열성이 우수하여 장시간의 수명을 보장할 수 있으나, 방열성이 떨어지고 가공이 어려운 단점이 있다.

이에 본 발명은 전자 소자가 실장되는 기판을 세라믹 몸체로 제작하고, 세라믹 몸체에 방열 패턴을 형성하여 전자 소자의 열을 외부로 빠르게 방출시킬 수 있는 세라믹 패키지 및 이의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 세라믹 프레임에 대응하는 수직면과, 수직면에 대해 일정 기울기를 갖는 경사면을 구비하는 금속링을 세라믹 프레임 내측에 삽입하여 광 반사 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 전자 소자에서 생성되어 발산되는 열을 빠르게 패키지 하측 영역으로 방출시킬 수 있는 세라믹 패키지 및 이의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 전극 패턴부와 방열 패턴부가 형성된 세라믹 기판과, 상기 세라믹 기판상에 배치되고 상기 전극 패턴부의 일부를 노출시키는 관통공을 구비하는 세라믹 프레임과, 상기 관통공 내에 장착되고 내측에 하향 경사진 기울기를 갖는 경사면을 구비하는 반사링 및 상기 반사링과 상기 전극 패턴부 사이에 배치된 절연막을 포함하는 세라믹 패키지를 제공한다.

상기 반사링과 상기 방열 패턴부를 열적으로 연결하는 적어도 하나의 방열 연결부를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 반사링은 상기 관통공의 내측벽면에 밀착되는 밀착면과, 상기 세라믹 기판의 상측 표면과 평행한 바닥면을 구비하는 것이 효과적이다.

상기 절연막은 상기 반사링의 상기 바닥면과 상기 세라믹 기판 사이 영역에 위치하고, 상기 방열 연결부는 적어도 상기 관통공의 일측벽면과 상기 세라믹 프레임의 하측 표면에 노출될 수 있다.

상기 절연막은 상기 반사링 및 상기 세라믹 프레임과 상기 세라믹 기판 사이에 위치하고, 상기 방열 연결부는 적어도 상기 관통공의 일측벽면과 상기 세라믹 프레임의 하측 표면에 노출되고, 상기 절연막은 상기 방열 연결부에 대응하는 방열홀을 구비하는 것이 가능하다.

상기 절연막은 상기 반사링 및 상기 세라믹 프레임과 상기 세라믹 기판 사이에 위치하고, 상기 절연막은 상기 반사링과 상기 방열 패턴 사이에 마련되고, 상기 반사링과 상기 방열 패턴간을 열적으로 연결하는 복수의 방열 콘택을 구비하는 것이 가능하다.

상기 전극 패턴부는 제 1 및 제 2 전극부를 구비하고, 상기 제 1 및 제 2 전극부 각각은 상기 세라믹 기판의 상측 표면에 형성되어 상기 반사링 내측으로 돌출된 본딩부와, 상기 세라믹 기판의 하측 표면에 형성된 연장부와, 상기 세라믹 기판의 측벽면에 형성되어 상기 본딩부와 상기 연장부를 연결하는 연결부를 구비하는 것이 효과적이다.

상기 방열 패턴부는 상기 본딩부와 이격되어 상기 세라믹 기판의 상측 표면에 형성된 상측 방열 패턴과, 상기 세라믹 기판의 하측 표면에 형성된 하측 방열 패턴과, 상기 세라믹 기판을 관통하여 상기 상측 방열 패턴과 상기 하측 방열 패턴 간을 연결하는 연결 패턴을 구비하고, 상기 관통공 내에 위치하는 상기 상측 방열 패턴에 실장 영역이 정의되는 것이 바람직하다..

상기 반사링은 상기 세라믹 기판의 상측 표면에 위치한 상측 방열 패턴에 접속될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 복수의 세라믹 시트와 내측에 하향 경사진 기울기를 갖는 경사면을 구비하는 반사링을 마련하는 단계와, 일 세라믹 시트 상에 전극 패턴부와 방열 패턴부를 형성하여 세라믹 기판을 제작하는 단계와, 다른 일 세라믹 시트 상에 관통공을 형성하여 세라믹 프레임을 제작하는 단계와, 상기 세라믹 기판과 상기 세라믹 프레임을 합착 소성하는 단계 및 상기 반사링을 상기 관통공에 삽입하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 반사링을 상기 관통공에 삽입하는 단계 전에, 상기 전극 패턴부에 대응되는 상기 반사링의 하측 영역에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 효과적이다.

상기 세라믹 기판과 상기 세라믹 프레임을 합착 소성하는 단계 전에, 상기 세라믹 기판상에 상기 관통공 영역의 일부를 노출시키는 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 세라믹 프레임을 제작하는 단계는, 상기 다른 일 세라믹 시트에 적어도 하나의 홀을 형성하고, 그 내부를 열 전도성 물질로 매립하는 단계 및 천공 공정을 통해 상기 다른 일 세라믹 시트의 중심 영역을 천공하여 그 내측벽면에 상기 열 전도성 물질의 일부를 노출시키는 상기 관통공을 제작하는 단계를 포함하는 것이 바 람직하다

상기 세라믹 프레임을 제작하는 단계는, 천공 공정을 통해 상기 다른 일 세라믹 시트의 중심 영역을 천공하여 상기 관통공을 형성하는 단계와, 상기 관통공의 내측벽면의 일부를 제거하는 단계와, 상기 관통홀의 내측벽면의 일부가 제거된 영역을 열 전도성 물질로 매립하는 단계를 포함하는 것이 효과적이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 경사면을 갖는 금속성 반사링을 세라믹 프레임의 관통공에 삽입하고 금속성 반사링과 세라믹 몸체의 방열 패턴간을 열적으로 연결하여 전자 소자에서 발생된 열을 빠르게 외부로 방출시켜 전자 소자를 열적으로 안정화 시킬 수 있다.

본 발명은 내열성이 우수한 세라믹 재질을 사용하므로 전자 소자의 구동 신뢰성을 확보할 수 있고, 장시간 동안 안정된 소자 특성을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 세라믹 재질의 형상을 단순화하여 가공이 용이하여, 생산성을 향상시키고 제조 단가를 낮출 수 있다.

또한, 본 발명은 경사면을 갖는 금속성 반사링을 세라믹 프레임의 관통공에 삽입하므로 발광 소자가 실장되는 경우 발광 소자의 측방향으로 방출되는 광을 전면으로 반사시켜 소자의 출광 효율을 향상시킬 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

하기 도면에서 여러 층 및 각 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 표현하였으며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하도록 하였다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 상부에 또는 위에 있다고 표현되는 경우는 각 부분이 다른 부분의 바로 상부 또는 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라 각 부분과 다른 부분의 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 패키지의 분해 사시도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 세라믹 패키지의 사시도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 세라믹 패키지의 평면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 세라믹 패키지의 저면도이며, 도 5는 도 2의 A-A 선에 대해 자른 단면도이고, 도 6은 도 2의 B-B 선에 대해 자른 단면도이다. 도 7은 일 실시예의 제 1 변형예에 따른 세라믹 패키지의 분해 사시도이고, 도 8 및 도 9는 제 1 변형예에 따른 세라믹 패키지의 단면도이다. 도 10은 일 실시예의 제 2 변형예에 따른 세라믹 패키지의 분해 사시도이고, 도 11 및 도 12은 제 2 변형예에 따른 세라믹 패키지의 단면도이다. 도 13은 일 실시예의 제 3 변형예에 따른 세라믹 패키지의 분해 사시도이고, 도 14는 제 3 변형예에 따른 세라믹 패키지의 단면도이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 세라믹 패키지는 전극 패턴부(110a, 110b; 110)와 방열 패턴부(120)가 형성된 세라믹 기판(100)과, 중심에 관통공(210)을 구비하고 세라믹 기판상에 배치되는 세라믹 프레임(200)과, 세라믹 프레임(200)의 관통공(210)의 내측벽면에 밀착되는 밀착면(310)과, 하향 경사진 기울기를 갖는 경사면(320)과, 상기 세라믹 기판(100)의 표면과 평행한 바닥면(330)을 구비하는 반사링(300)과, 반사링(300)의 바닥면과 세라믹 기판(100) 사이에 배치된 절연막(400)을 구비한다. 그리고, 반사링(300)과 방열 패턴부(120)간을 연결하는 방열 연결부(220)를 더 구비한다.

세라믹 기판(100)은 얇은 시트 형태로 제작된다. 본 실시예의 세라믹 기판(100)과 세라믹 프레임(200)을 제조하기 위한 세라믹 소재로는 Al-B-Si계, Al-Ca-B-Si계, Al-Ca-B-Ba-Si계, Al-Ca-B-Ba-Si-Ti계 및 Al-Zn-Ca-Si계 의 조성을 갖는 산화물을 사용하는 것이 효과적이다. 그리고, 세라믹 기판(100)에는 전극 패턴부(110)와 방열 패턴부(120)가 형성된다.

전극 패턴부(110)는 제 1 전극부(110a)와 제 2 전극부(110b)를 구비한다.

제 1 전극부(110a)와 제 2 전극부(110b) 각각은 세라믹 기판(100)의 상측 표면에 형성된 본딩부(111)와, 세라믹 기판(100)의 하측 표면에 형성된 연장부(112)와, 세라믹 기판(100)의 측벽면에 형성되어 본딩부(111)와 연장부(112)를 연결하는 연결부(113)를 구비한다. 본딩부(111)는 세라믹 프레임(200)의 관통공(210)의 내부 공간으로 돌출된 섬 형상으로 제작된다. 그리고, 연장부(112)는 세라믹 기판(100)의 하측 표면에 일측 방향으로 연장된 직사각형 판 형상으로 제작된다. 이를 통해 본 실시예에서는 세라믹 패키지와 외부 시스템간의 전기적 접속면적을 넓힐 수 있다. 상기 전극 패턴부(110)는 인쇄 공정을 통해 세라믹 기판(100) 상에 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 실시예에서는 단일의 세라믹 패키지가 도시되었지만, 상기 세라믹 패키지는 복수 개가 동시에 제작될 수 있다. 즉, 복수의 패키지 제작을 위한 세라믹 그린 시트의 상면에 인쇄 공정을 통해 개개의 세라믹 패키지의 본딩부(111)를 형성하고, 그린시트의 하면에 연장부(112)를 형성한다. 그리고, 연결부(113)를 제작하기 위해 복수의 홀을 형성한다. 상기 홀 내측에 도전성 물질을 주입하여 연결부(113)를 제작할 수 있다.

방열 패턴부(120)는 세라믹 기판(100)의 상측 표면에 형성된 상측 방열 패턴(121)과, 세라믹 기판(100)의 하측 표면에 형성된 하측 방열 패턴(122)과, 상기 상측 방열 패턴(121)과 하측 방열 패턴(122) 간을 연결하는 연결 패턴(123)을 구비한다. 연결 패턴(123)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 세라믹 기판(100)을 관통하여 형성된다. 즉, 세라믹 기판(100)의 중심에 복수의 관통홀을 형성하고, 복수의 관통홀을 열 전도성이 큰 물질로 매립하여 연결 패턴(123)을 형성한다. 그리고, 세라믹 기판(100)의 상면과 하면에 각기 상측 방열 패턴(121)과 하측 방열 패턴(122)을 형성하여 방열 패턴부(120)를 제작한다. 그리고, 본 실시예의 상측 방열 패턴(121)에는 전자 소자(101)가 실장되는 실장 공간이 마련된다. 이때, 도면에 도시된 바와 같이 실장 공간의 중심으로 복수의 연결 패턴(123)이 형성되는 것이 효과적이다. 상하 방열 패턴 및 연결 패턴은 열전도성이 큰 물질 예를 들면 은으로 제조된다. 또한 상하 방열 패턴 및 연결 패턴은 은 페이스트를 인쇄하여 동시에 제조될 수 있다. 여기서, 전자 소자(101)로 베어칩 상태의 반도체 소자 또는 발광 소자 및 수광 소자를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 전자 소자(101)로 발광 소자인 발광 다이오드(LED)를 사용한다. 이와 같이 본 실시예에서는 방열 패턴부(120) 상에 발광 소자를 실장함으로 인해 발광 소자의 열을 방열 패턴부(120)를 통해 세라믹 기판(100) 하부로 빠르게 방출시킬 수 있고, 발광 소자의 열을 넓게 전도되도록 하여 열이 집중되는 현상을 해소할 수 있다.

상술한 세라믹 프레임(200)은 그 중심에 세라믹 기판(100)의 전자 소자(101)의 실장 영역을 노출시키는 관통공(210)을 구비한다. 세라믹 프레임(200)은 세라믹 기판(100)의 상측면에 위치하여 상측면의 패턴들을 보호한다. 그리고, 관통공(210)을 통해 전극 패턴부(110)의 제 1 전극부(110a)와 제 2 전극부(110b)의 일부를 노출시킨다. 관통공(210)에 의해 노출된 전극 패턴부(110)는 와이어(102)를 통해 전자 소자(101)에 전기적으로 접속될 수 있다. 여기서, 세라믹 프레임(200)은 세라믹 기판(100)과 동일한 크기로 제작되는 것이 효과적이다. 세라믹 프레임(200)은 세라믹 시트의 중심에 천공 공정을 통해 천공 즉, 관통공(210)을 제작하여 형성된다. 이때, 관통공(210)의 직경은 세라믹 프레임(200)의 일측 변의 길이의 50 내지 90%인 것이 효과적이다. 상기 범위보다 작을 경우에는 관통공(210)의 사이즈가 작게 되어 하부 전극 패턴부(110)의 노출 영역이 작아져 원활한 와이어 연결 공정이 어려워진다. 또한, 상기 범위보다 클 경우에는 세라믹 프레임(200) 몸체가 쉽게 깨지는 문제가 발생한다. 천공으로는 레이져 천공 또는 프레스 천공을 수행할 수 있다. 이때, 천공을 통해 마련되는 관통공(210)의 내측 측벽면은 세라믹 프레임(200)의 상측 또는 하측 표면에 대하여 수직하다. 이로 인해 세라믹 프레임(200)의 관통공(210)의 측벽면으로 방출된 광이 상측 방향으로 반사되기가 어렵다. 물론 이를 해결하기 위해 관통공(210)에 경사를 줄 수 있다. 즉, 관통공(210)의 측벽면 일부의 세라믹을 깍아 내거나 소결후 발생하는 수축을 통해 측벽면에 경사를 주는 기술이 있다. 하지만, 세라믹은 가공이 매우 어렵고 이러한 기술들을 통해 제작된 경사진 측벽면의 경사 각도가 균일하지 않고, 공정 단계의 증가로 인해 세라믹 패키지의 제조 단가가 상승하게 된다. 이에, 본 실시예에서는 일정한 경사각을 갖는 경사면(320)을 갖는 링을 제작하고, 이를 관통공(210) 내에 삽입하여 광 반사 효율을 증진시킬 수 있다. 이에 관해서는 후술한다.

그리고, 본 실시예의 관통공(210)의 일측벽면에는 적어도 하나의 방열 연결부(220)가 마련된다. 즉, 방열 연결부(220)는 관통공(210)의 내측벽면을 리세스 시켜 오목부를 형성한 다음 그 내부를 열 전도성이 우수한 물질로 충진하여 제작한다. 본 실시예에서는 열 전도성 물질로 금속성의 물질을 충진한다. 물론 이에 한정되지 않고, 열 전도성의 수지를 사용할 수도 있다. 이를 통해 방열 연결부(220)는 관통공(210)의 내측벽면에 그 일부가 노출되고, 세라믹 프레임(200)의 바닥면에 그 일부가 노출된다. 따라서, 방열 연결부(220)는 관통공(210)의 내측벽면에 밀착되는 반사링(300)과, 세라믹 프레임(200)의 바닥면 즉, 세라믹 기판(100) 상측의 방열 패턴부(120)간을 열적으로 연결시킬 수 있다. 이를 통해 세라믹 기판(100) 상측 영역의 열을 반사링(300)과 방열 연결부(220)를 통해 방열 패턴부(120)에 제공할 수 있다. 즉, 반사링(300)은 광 반사 효율을 증가시킬 뿐만 아니라 발광 소자 상측 영역으로 발산된 열을 세라믹 기판(100) 하측 영역으로 방출시킬 수 있다. 본 실시예의 도면에서는 2개의 방열 연결부(220)가 도시되었다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 방열 연결부(220)는 이보다 많은 수의 방열 연결부(220)를 구비할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 방열 연결부(220)가 봉 형태로 관통공(210)의 내측벽면에 삽입됨이 도시되었다. 하지만, 이에 한정되지 않고, 방열 연결부(220)는 관통공(210)의 내측벽면에 부착될 수도 있다. 또한, 방열 연결부(220)는 판 형태로 제작될 수 있다. 이때, 방열 연결부(220)는 하측의 전극 패턴부(110) 영역을 고려하여 반원 형상의 판 형태로 제작하는 것이 효과적이다.

반사링(300)은 세라믹 프레임(200)의 관통공(210) 내측에 삽입 고정된다. 이를 통해 반사링(300)은 앞서 설명한 바와 같이 세라믹 기판(100) 상에 실장되는 발광 소자의 발광원 중 발광 소자의 측면으로 발광하는 광을 전면으로 반사시켜 발광 소자의 출광 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 반사링(300)은 방열 연결부(220)에 의해 방열 패턴부(120)와 열적으로 연결되어 발광 소자에서 발생되는 열을 외부로 빠르게 방출시킬 수 있다. 이를 통해 패키지 전체의 열적 안정성을 확보할 수 있다.

이를 위해 본 실시예의 반사링(300)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 대략 그 단면이 삼각형 형태의 링 형상으로 제작된다. 그리고, 반사링(300)으로 열 전도성이 우수하고, 반사특성이 우수한 물질을 사용한다. 본 실시예에서는 반사링(300)으로 금속성의 물질을 사용한다. 금속성의 물질로 다양한 금속이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 광 반사율이 60% 이상인 금속성 물질을 사용하여 반사링(300)을 제작한다. 물론 이에 한정되지 않고, 반사링(300)으로 열 전도성의 플라스틱을 사용하여 제작할 수 있다. 그리고, 열 전도성의 플라스틱의 적어도 경사진 면의 표면을 높은 반사 효율을 갖는 금속성의 물질막으로 코팅하여 반사링(300)을 제작할 수 있다. 여기서, 반사링(300)을 금속성 물질로 제작하는 경우 금속성 물질을 선반 작업을 통해 가공하는 것이 효과적이다. 그리고, 열 전도성 플라스틱을 사용하는 경우 사출 작업으로 플라스틱의 반사링(300) 몸체를 제작하고, 그 표면에 은 또는 알루미늄과 같은 금속을 코팅하여 반사링(300)을 제작할 수도 있다.

반사링(300)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 세라믹 프레임(200)의 관통공(210)의 내측면에 밀착되어 방열 연결부(220)에 접속된 대략 수직 형상의 밀착면(310)과, 밀착면(310)의 상측 끝단에서 하측 끝단 영역으로 하향 경사진 기울기를 갖고 연장된 경사면(320)과, 밀착면(310)과 경사면(320) 간을 연결하고 세라믹 기판(100)의 표면과 평행한 바닥면(330)을 구비한다. 여기서, 경사면(320)은 반사링(300)의 내측 표면을 이룬다. 이에, 반사링(300) 내측 상부의 직경이 내측 하부의 직경보다 큰 것이 효과적이다. 반사링(300)의 밀착면(310)을 통해 반사링(300)은 방열 연결부(220)과 접촉되며 이로부터 세라믹 기판(100)의 방열 패턴부(120)와 열적으로 접속될 수 있다. 이를 통해 발광 소자 상측 영역의 열을 빠르게 외부로 방출시킬 수 있다. 그리고, 경사면(320)을 통해 발광 소자의 측방향으로 방출되는 광을 발광 소자의 정면 방향으로 반사시킬 수 있다. 이때, 경사면(320)의 각도에 따라 반사되는 광의 집중 및 분산이 결정되기 때문에 경사면(320)의 경사각은 다양 할 수 있다. 바람직하게는 상기 경사면의 경사각은 밀착면(310)을 기준으로 약 10 내지 80도의 경사각을 갖는 것이 효과적이다.

상기 반사링(300)은 소정의 접착성 물질을 통해 상기 세라믹 프레임(200)의 관통공(210)의 내측벽면에 부착될 수 있다. 이때, 접착성 물질로는 에폭시 또는 실리콘 접착제등을 사용할 수 있다. 물론 반사링(300)의 최대 직경과 관통공(210)의 내경을 동일하게 제작하여 접착제를 사용하지 않고 반사링(300)을 관통공(210) 내측에 끼워 넣을 수도 있다. 이때, 관통공(210) 내측의 방열 연결부(220)가 관통공(210)의 내측벽면에서 돌출되도록 하여 돌출된 방열 연결부(220)가 반사링(300)을 가압시켜 반사링(300)이 쉽게 빠지지 않도록 할 수도 있다.

절연막(400)은 반사링(300)과 세라믹 기판(100) 사이 영역에 마련된다. 도면에 도시된 바와 같이 반사링(300)의 하측 영역 즉, 바닥면(330)과 세라믹 기판(100) 사이에 절연막(400)이 형성된다. 도 1에 도시된 바와 같이 절연막(400)은 링 형상으로 제작된다. 그리고, 패키지 제작 공정의 단순화를 위해 본 실시예에서는 상기 절연막(400)이 반사링(300)의 바닥면(330)에 부착되는 것이 효과적이다. 이를 통해 금속의 반사링(300)과 세라믹 기판(100)의 전극 패턴부(110)간을 전기적으로 절연시킬 수 있다. 절연막(400)으로 유기 물질 또는 무기 물질을 사용할 수 있다.

물론 이에 한정되지 않고, 도 7 내지 도 9에 도시된 제 1 변형예에서와 같이 별도의 방열 연결부(220)를 구비하지 않고, 반사링(300)을 직접 세라믹 기판(100)의 방열 패턴부(120)에 접속시킬 수 있다. 이를 위해 도면에 도시된 바와 같이 반 사링(300)과 전극 패턴부(110) 사이 영역에만 절연막(400)을 위치시킨다. 이를 통해 반사링(300)과 전극 패턴부(110)는 절연막(400)에 의해 절연되지만, 나머지 영역의 반사링(300)의 바닥면(330)은 세라믹 기판(100)에 접속된다. 즉, 세라믹 기판(100) 상면에 형성된 방열 패턴부(120)에 접속될 수 있다. 이를 통해 별도의 방열 연결부(220) 형성을 위한 공정을 생략할 수 있고, 방열 패턴부(1200와 반사링(300)간의 접촉 면적을 넓힐 수 있다. 또한, 도면에 도시된 바와 같이 상기 반사링(300)을 그 단면이 사각형 형상을 갖는 링으로 제작할 수 있다. 물론 이에 한정되지 않고, 그 단면이 다각형 형상의 링으로 제작할 수 있다. 이는 경사면을 복수의 기울기를 갖는 면으로 제작할 수 있음을 의미한다.

또한, 도 10 내지 도 12에 도시된 제 2 변형예에서와 같이 절연막(400)을 판 형상으로 제작할 수 있다. 반사링(300)이 인입된 세라믹 프레임(200)의 관통공(210)에 대응하는 개방홀(410)과, 방열 연결부(220)에 대응하는 방열홀(420)이 형성된 판 형태의 절연막(400)을 세라믹 기판(100) 상에 형성한다. 이를 통해 상기 반사링(300)과 세라믹 기판(100)의 전극 패턴부(110) 간을 절연할 수 있다. 또한, 개방홀(410)을 통해 세라믹 기판(100)에 실장될 전자 소자(101)의 실장 영역을 노출시킬 수 있으며, 방열홀(420)을 통해 방열 연결부(220)가 세라믹 기판(100)의 방열 패턴부(120)에 접속되도록 할 수 있다.여기서, 반사링(300)과 절연막(400) 간을 은 페이스트를 이용하여 결합시킬 수 있다.

또한, 도 13 및 도 14에 도시된 제 3 변형예에서와 같이 절연막(400)을 판 형상으로 제작하고, 반사링(300)과 방열 패턴부(120) 사이의 절연막(400)에 복수의 방열 콘택(430)을 형성할 수도 있다. 방열 콘택(430)을 통해 반사링(300)의 바닥면(330)과 방열 패턴부(120)의 상측 표면을 열적으로 연결할 수 있다. 방열 콘택(430)은 절연막(400)에 콘택홀을 형성하고, 콘택홀 내부를 열 전도성 물질로 매립하여 형성할 수 있다. 열 전도성 물질로 은 페이스트를 사용할 수 있다.

상술한 구조를 갖는 본 실시예의 세라믹 세라믹 패키지의 제작 방법을 간략히 설명하면 다음과 같다. 하기에서는 단일의 패키지를 제작함을 중심으로 설명한다.

먼저, 세라믹 시트를 제작한다. 세라믹 시트의 일부를 천공하여 복수의 홀을 형성한다. 홀 내부를 열 전도성 물질로 매립하여 연결 패턴(123)을 형성한다. 이어서, 세라믹 시트의 표면에 인쇄법으로 열 전도성 막 혹은 금속성 막을 도포하여 전극 패턴부(110)와 방열 패턴부(120)를 형성하여 세라믹 기판(100)을 제작한다. 이때, 은페이스트와 같은 열 전도성 페이스트를 인쇄법으로 도포하며 홀 내부를 충진하여 연결 패턴(123)을 형성하면서 동시에 전극 패턴부(110)와 방열 패턴부(120)를 인쇄할 수 있다. 또한, 세라믹 기판(100)은 복수의 세라믹 시트를 적층하여 제작할 수도 있다. 그리고, 제 2 및 제 3 변형예에서와 같이 전극 패턴부(110)와 방열 패턴부(120)가 형성된 세라믹 기판(100)의 상측 표면에 절연막(400)을 더 형성할 수도 있다. 절연막(400)을 형성하고, 절연막(400) 중심 영역을 제거하여 개방홀(410)을 형성한다. 그리고, 제 2 변형예에서와 같이 절연막(400)의 일부를 제거하여 방열 연결부(220)에 대응하는 방열홀(420)을 형성할 수도 있다. 또한, 제 3 변형예에서와 같이 개방홀(410) 주변의 절연막(400)을 제거하여 복수의 콘택홀을 형성하고, 이 콘택홀을 열 전도성 물질로 매립하여 방열 콘택(430)을 형성할 수도 있다.

이어서, 다른 하나의 세라믹 시트를 마련한다. 세라믹 시트에 적어도 하나의 홀을 형성하고, 그 내부를 도전성 물질로 매립하여 방열 연결부(220)를 형성한다. 이어서, 천공 공정을 통해 세라믹 시트의 중심 영역을 천공하여 관통공(210)을 형성하여 세라믹 프레임(200)을 제작한다. 이때, 방열 연결부(220)의 일부가 관통공(210)에 의해 노출된다. 물론 이에 한정되지 않고, 천공 공정을 통해 관통공(210)을 먼저 제작한 다음 관통공(210)의 내측 벽면의 일부를 제거하고, 제거된 영역을 도전성 물질로 매립하여 방열 연결부(220)를 제작할 수도 있다. 그리고, 상술한 세라믹 프레임(200) 또한 복수의 세라믹 시트를 적층하여 제작할 수도 있다. 이때, 복수의 세라믹 시트가 적층되는 경우 최 상측에 위치한 세라믹 시트에는 방열 연결부(220)가 위치하지 않을 수도 있다. 그리고, 앞선 제 1 변형예에서와 같이 방열 연결부(220)를 제작하지 않을 수도 있다.

이어서, 상기의 세라믹 기판(100)의 상측 표면과 세라믹 프레임(200)의 하측 표면을 압착한 다음 고온(500 내지 1300도)에서 소성한다.

이어서, 금속 가공을 통해 내측면이 일정한 경사 각을 갖는 반사링(300)을 제작한다. 반사링(300)의 하측면에 절연막(400)을 부착한다. 이때, 제 1 변형예에서와 같이 반사링(300) 하측면의 국부적인 영역에만 절연막(400)을 형성 또는 부착할 수 있다. 이때, 반사링(300)과 절연막(400)은 은 페이스트를 이용하여 부착시킬 수 있다. 그리고, 이에 한정되지 않고, 반사링(300)과 절연막(400)을 솔더링을 통해 부착시킬 수 있다. 예를 들어 절연막(400)의 표면 및/또는 반사링(300)의 바닥 면에 납과 같은 솔더링 물질을 위치시킨 다음 반사링(300)과 절연막(400)을 밀착시키고, 가열하여 솔더링 물질을 녹여 이둘 간을 접착시킬 수 있다.

이어서, 반사링(300)을 세라믹 프레임(200)의 관통공(210)에 삽입하여 세라믹 패키지를 제작한다. 여기서, 반사링(300) 삽입 후에 가열 공정(400 내지 1000)을 실시할 수도 있다. 이때, 가열 공정을 통해 반사링(300)과 방열 연결부(220)간이 밀착(혹은 접착)되거나, 반사링(300)과 방열 패턴부(120) 간이 밀착(혹은 접착)될 수 있다.

어처럼 제작된 세라믹 패키지에는 각종 전자 소자가 실장 될 수 있다. 즉, 세라믹 패키지의 반사링(300) 내측의 방열 패턴부(120)에 원하는 전자 소자(101)를 실장하고, 반사링(300) 내측에 노출된 전극 패턴부(110)와 전자 소자(101)간을 전기적으로 연결한다. 이후, 전자 소자를 수지로 피복하는 밀봉부를 추가로 형성할 수도 있다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 패키지의 분해 사시도.

도 2는 일 실시예에 따른 세라믹 패키지의 사시도.

도 3은 일 실시예에 따른 세라믹 패키지의 평면도.

도 4는 일 실시예에 따른 세라믹 패키지의 저면도.

도 5는 도 2의 A-A 선에 대해 자른 단면도.

도 6은 도 2의 B-B 선에 대해 자른 단면도.

도 7은 일 실시예의 제 1 변형예에 따른 세라믹 패키지의 분해 사시도.

도 8 및 도 9는 제 1 변형예에 따른 세라믹 패키지의 단면도.

도 10은 일 실시예의 제 2 변형예에 따른 세라믹 패키지의 분해 사시도.

도 11 및 도 12는 제 2 변형예에 따른 세라믹 패키지의 단면도.

도 13은 일 실시예의 제 3 변형예에 따른 세라믹 패키지의 분해 사시도.

도 14는 제 3 변형예에 따른 세라믹 패키지의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 세라믹 기판 110 : 전극 패턴부

120 : 방열 패턴부 200 : 세라믹 프레임

210 : 관통공 220 : 방열 연결부

300 : 반사링 400 : 절연막

Claims (14)

1. 전극 패턴부와 방열 패턴부가 형성된 세라믹 기판;

   상기 세라믹 기판상에 배치되고 상기 전극 패턴부의 일부를 노출시키는 관통공을 구비하는 세라믹 프레임;

   상기 관통공 내에 장착되고 내측에 하향 경사진 기울기를 갖는 경사면을 구비하는 반사링; 및

   상기 반사링과 상기 전극 패턴부 사이에 배치된 절연막을 포함하는 세라믹 패키지.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 반사링과 상기 방열 패턴부를 열적으로 연결하는 적어도 하나의 방열 연결부를 더 구비하는 세라믹 패키지.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 반사링은 상기 관통공의 내측벽면에 밀착되는 밀착면과, 상기 세라믹 기판의 상측 표면과 평행한 바닥면을 구비하는 세라믹 패키지.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 절연막은 상기 반사링의 상기 바닥면과 상기 세라믹 기판 사이 영역에 위치하고,

   상기 방열 연결부는 적어도 상기 관통공의 일측벽면과 상기 세라믹 프레임의 하측 표면에 노출된 세라믹 패키지.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 절연막은 상기 반사링 및 상기 세라믹 프레임과 상기 세라믹 기판 사이에 위치하고,

   상기 방열 연결부는 적어도 상기 관통공의 일측벽면과 상기 세라믹 프레임의 하측 표면에 노출되고,

   상기 절연막은 상기 방열 연결부에 대응하는 방열홀을 구비하는 세라믹 패키지.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 절연막은 상기 반사링 및 상기 세라믹 프레임과 상기 세라믹 기판 사이에 위치하고,

   상기 절연막은 상기 반사링과 상기 방열 패턴 사이에 마련되고, 상기 반사링과 상기 방열 패턴간을 열적으로 연결하는 복수의 방열 콘택을 구비하는 세라믹 패키지.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 전극 패턴부는 제 1 및 제 2 전극부를 구비하고,

   상기 제 1 및 제 2 전극부 각각은 상기 세라믹 기판의 상측 표면에 형성되어 상기 반사링 내측으로 돌출된 본딩부와, 상기 세라믹 기판의 하측 표면에 형성된 연장부와, 상기 세라믹 기판의 측벽면에 형성되어 상기 본딩부와 상기 연장부를 연결하는 연결부를 구비하는 세라믹 패키지.
8. 청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,

   상기 방열 패턴부는 상기 본딩부와 이격되어 상기 세라믹 기판의 상측 표면에 형성된 상측 방열 패턴과, 상기 세라믹 기판의 하측 표면에 형성된 하측 방열 패턴과, 상기 세라믹 기판을 관통하여 상기 상측 방열 패턴과 상기 하측 방열 패턴 간을 연결하는 연결 패턴을 구비하고,

   상기 관통공 내에 위치하는 상기 상측 방열 패턴에 실장 영역이 정의된 세라믹 패키지.
9. 청구항 1에 있어서,

   상기 반사링은 상기 세라믹 기판의 상측 표면에 위치한 상측 방열 패턴에 접속된 세라믹 패키지.
10. 복수의 세라믹 시트와 내측에 하향 경사진 기울기를 갖는 경사면을 구비하는 반사링을 마련하는 단계;

    일 세라믹 시트 상에 전극 패턴부와 방열 패턴부를 형성하여 세라믹 기판을 제작하는 단계;

    다른 일 세라믹 시트 상에 관통공을 형성하여 세라믹 프레임을 제작하는 단계;

    상기 세라믹 기판과 상기 세라믹 프레임을 합착 소성하는 단계; 및

    상기 반사링을 상기 관통공에 삽입하는 단계를 포함하는 세라믹 패키지의 제조 방법.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 반사링을 상기 관통공에 삽입하는 단계 전에,

    상기 전극 패턴부에 대응되는 상기 반사링의 하측 영역에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 세라믹 패키지의 제조 방법.
12. 청구항 10에 있어서, 상기 세라믹 기판과 상기 세라믹 프레임을 합착 소성하는 단계 전에,

    상기 세라믹 기판상에 상기 관통공 영역의 일부를 노출시키는 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 세라믹 패키지의 제조 방법.
13. 청구항 10에 있어서, 상기 세라믹 프레임을 제작하는 단계는,

    상기 다른 일 세라믹 시트에 적어도 하나의 홀을 형성하고, 그 내부를 열 전 도성 물질로 매립하는 단계; 및

    천공 공정을 통해 상기 다른 일 세라믹 시트의 중심 영역을 천공하여 그 내측벽면에 상기 열 전도성 물질의 일부를 노출시키는 상기 관통공을 제작하는 단계를 포함하는 세라믹 패키지의 제조 방법.
14. 청구항 10에 있어서, 상기 세라믹 프레임을 제작하는 단계는,

    천공 공정을 통해 상기 다른 일 세라믹 시트의 중심 영역을 천공하여 상기 관통공을 형성하는 단계;

    상기 관통공의 내측벽면의 일부를 제거하는 단계;

    상기 관통홀의 내측벽면의 일부가 제거된 영역을 열 전도성 물질로 매립하는 단계를 포함하는 세라믹 패키지의 제조 방법.

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