KR20130015480A

KR20130015480A - 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20130015480A
Application number: KR1020110077490A
Authority: KR
Inventors: 장종진
Original assignee: 주식회사 두성에이텍; 장종진
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2013-02-14
Also published as: KR101241447B1

Abstract

본 발명은 발광 다이오드 칩의 실장 영역을 중심으로 한 주변 영역에 커버층을 SUS(Stainless Use Steel) 타입의 반사면을 갖도록 형성하여 발광되는 빛의 반사 효율을 높일 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 방열 기판;상기 방열 기판상에 발광 다이오드 칩의 실장 영역을 제외하고 형성되는 절연층;상기 절연층상에 형성되는 배선 패턴층;전극 패드를 구비하고 상기 실장 영역에 실장되는 발광 다이오드 칩;상기 발광 다이오드 칩 실장 영역을 중심으로 외측으로 갈수록 개구 너비가 커져 경사면을 갖고 형성되는 SUS(Stainless Use Steel) 타입 커버층;을 포함하고, 상기 SUS 타입 커버층의 경사면이 반사층으로 사용되는 것이다.

Description

발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법{Lighting emitting diode package and Method for manufacturing the same}

본 발명은 발광 다이오드 유닛 제조에 관한 것으로, 구체적으로 발광 다이오드 칩의 실장 영역을 중심으로 한 주변 영역에 커버층을 SUS(Stainless Use Steel) 타입의 반사면을 갖도록 형성하여 발광되는 빛의 반사 효율을 높일 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

발광 다이오드는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들어내고, 이들의 재결합에 의하여 발광시키는 전자소자이다.

이러한 발광 다이오드는 다양한 분야에서 사용되어 왔고, 최근에는 수명이 반영구적이고 유해물질 환경규제(RoHS, ELV, PFOS 등) 물질이 없다는 점에서 형광램프를 대체하는 소자로서 각광받고 있다.

통상적으로 단일의 발광 다이오드 유닛은 리드 프레임 상에 발광 다이오드 칩을 예를 들면 Ag로 접착하고 반도체 칩의 N패드와 P패드를 와이어 본딩한 후에 에폭시 몰딩하여 패키지화한다.

이와 같이 구성된 단일의 발광 다이오드 패키지는 방열을 위하여 방열판 위에 탑재된 상태에서 인쇄회로기판에 설치되어 사용되거나, 또는 인쇄회로기판에 예를 들면 표면실장기술(SMT) 등을 이용하여 실장된 상태에서 방열판 상에 부착되어 사용된다.

또한, 예를 들면 LCD 백라이트 등에 사용되는 발광 다이오드 어레이 유닛은 상기와 같이 구성된 복수 개의 단일 발광 다이오드 패키지를 인쇄회로기판에 어레이 형태로 예를 들면 표면실장기술(SMT) 등을 이용하여 설치한다.

그리고, 이와 같이 구성된 발광 다이오드 어레이 유닛은 방열을 위하여 방열판에 부착되어 사용된다.

이상과 같이 종래에는 발광 다이오드 유닛을 제조하기 위해서 리드 프레임 제조, 방열판 제조, 발광 다이오드 패키지 제조, 인쇄회로기판 제조, 발광 다이오드 패키지 실장 등과 같은 각기 다른 특성을 갖는 제조공정이 집합되어야 한다.

즉, 발광 다이오드 유닛은 하나의 제조업체가 단독으로 제조하는 것이 곤란하고 각기 다른 업체의 협력을 통하여 제조가 가능하게 된다. 이로 인하여, 발광 다이오드 유닛의 제조공정이 복잡하고 또한 발광 다이오드 유닛의 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.

또한, 종래에는 발광 다이오드 칩을 리드 프레임에 실장하여 패키지화하고 이 발광 다이오드 패키지를 인쇄회로기판에 실장하기 때문에 전체적으로 발광 다이오드 유닛의 두께가 두꺼워지고, 이러한 발광 다이오드 유닛을 채택하는 전자제품의 박형화의 장애가 되는 문제점이 있다.

특히, 종래에는 발광 다이오드의 방열을 위하여, 발광 다이오드 칩을 리드프레임에 실장하여 패키지화한 후에 이 발광 다이오드 패키지를 방열판을 매개로 인쇄회로기판에 설치하거나, 또는 발광 다이오드 패키지를 인쇄회로기판에 실장한 후에 인쇄회로기판을 방열판에 결합하게 된다.

따라서 발광 다이오드 유닛의 전체 두께가 두꺼워지고, 이러한 발광 다이오드 유닛을 채택하는 전자제품의 박형화의 장애가 되는 문제점이 있다.

이러한 종래 기술의 발광 다이오드 유닛은 발광한 빛의 파장변환 효율을 향상시키는데 한계가 있어 광출력이나 휘도, 연색성을 높이기 어렵다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 발광 다이오드 유닛의 문제를 해결하기 위한 것으로, 발광 다이오드 칩의 실장 영역을 중심으로 한 주변 영역에 커버층을 SUS(Stainless Use Steel) 타입의 반사면을 갖도록 형성하여 발광되는 빛의 반사 효율을 높일 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 발광 다이오드 유닛의 제조공정을 현저히 단순화하고 제조 비용을 현저히 감소시킬 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 방열 기판상에 직접 발광 다이오드 칩을 탑재함으로써 그 구조 및 제조 공정을 단순화할 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 방열 기판에 둘레에 제 1 반사면을 갖는 오목부를 형성하고 오목부내에 발광 다이오드 칩을 탑재하고, 오목부를 중심으로 한 주변 영역에 커버층을 SUS((Stainless Use Steel) 타입의 제 2 반사면을 갖도록 형성하여 발광되는 빛의 반사 효율을 높일 수 있도록 한 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 방열 기판;상기 방열 기판상에 발광 다이오드 칩의 실장 영역에 선택적으로 형성되는 절연층;상기 절연층상에 형성되는 배선 패턴층;전극 패드를 구비하고 상기 실장 영역에 실장되는 발광 다이오드 칩;상기 발광 다이오드 칩 실장 영역을 중심으로 외측으로 갈수록 개구 너비가 커져 경사면을 갖고 형성되는 SUS(Stainless Use Steel) 타입 커버층;을 포함하고,상기 SUS 타입 커버층의 경사면이 반사층으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 발광 다이오드 칩의 전극 패드와 배선 패턴층을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 실장 영역에 실장된 발광 다이오드 칩을 중심으로 렌즈 형태로 형성되는 에폭시 몰딩층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 SUS 타입 커버층의 경사면에 니켈(알루미늄 또는 은) 도금 공정으로 형성된 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 SUS 타입 커버층은,하부 개구부와 하부 개구부보다 큰 너비의 상부 개구부를 갖고 오픈되어 상,하부 개구부 사이에 경사면을 갖는 오픈 영역들을 갖는 커버층 프레임을 상기 실장 영역과 오픈 영역이 대응하도록 적층하여 형성된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 커버층 프레임은 상기 방열 기판과 커버층 프레임을 핫 프레스(Hot Press) 공정 또는 볼트 체결하여 적층된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 방열 기판은 발광 다이오드 실장 영역이 평평한 바닥면을 중심으로 외측으로 갈수록 개구 너비가 커져 경사를 갖고 함몰된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 방열 기판의 함몰 영역의 경사면이 제 1 반사층으로 사용되고, 방열 기판상에 적층되는 SUS 타입 커버층의 경사면이 제 2 반사층으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 제 1,2 반사층은 경사각이 동일하여 경사면이 일직선상에 위치하는 것을 특징으로 한다.

그리고 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법은 실장 영역을 제외한 방열 기판상에 절연층을 형성하고, 절연층상에 배선 패턴층을 형성하는 단계;상기 배선 패턴층이 형성된 방열 기판상에 실장 영역을 중심으로 외측으로 갈수록 개구 너비가 커져 경사면을 갖고 형성되는 SUS(Stainless Use Steel) 타입 커버층을 형성하는 단계;상기 방열 기판의 실장 영역에 발광 다이오드 칩들을 실장하는 단계;상기 발광 다이오드 칩들의 전극 패드와 상기 배선 패턴층을 전기적으로 연결되도록 와이어 본딩하고, 상기 발광 다이오드 칩들이 실장된 실장 영역을 중심으로 렌즈 형태의 에폭시 몰딩층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 방열 기판은 알루미늄이고, 절연층은 세라믹 또는 산화알루미늄인 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 SUS 타입 커버층의 경사면에 니켈을 도금하여 반사층을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 SUS 타입 커버층을, 하부 개구부와 하부 개구부보다 큰 너비의 상부 개구부를 갖고 오픈되어 상,하부 개구부 사이에 경사면을 갖는 오픈 영역들을 갖는 커버층 프레임을 상기 실장 영역과 오픈 영역이 대응하도록 적층하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 커버층 프레임을 상기 방열 기판과 커버층 프레임을 핫 프레스(Hot Press) 공정 또는 볼트 체결하여 적층하는 것을 특징으로 한다.

그리고 커버층 프레임은,커버층 프레임의 상면에 제 1 너비를 갖는 상부 마스크층을 형성하고, 하면에 제 1 너비보다 작은 제 2 너비를 갖는 하부 마스크층을 형성하는 공정과,상기 상,하부 마스크층을 이용하여 오픈된 커버층 프레임을 등방성 식각하여 상하부가 관통되는 개구부를 형성하는 공정을 포함하고,상기 식각 공정시에 오픈 영역의 너비에 따른 식각량 차이에 의해 커버층 프레임의 상면 개구부가 하면 개구부보다 크게 하여 경사면을 갖도록 하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 실장 영역을 제외한 방열 기판상에 절연층을 형성하기 이전에,상기 방열 기판의 발광 다이오드 실장 영역이 평평한 바닥면을 중심으로 외측으로 갈수록 개구 너비가 커져 경사를 갖고 함몰되도록 함몰 영역을 형성하는 공정을 진행하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 방열 기판의 함몰 영역의 경사면이 제 1 반사층으로 사용되고, 방열 기판상에 적층되는 SUS 타입 커버층의 경사면이 제 2 반사층으로 사용되도록 방열 기판과 SUS 타입 커버층을 적층하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 함몰 영역의 형성 공정은, 프레스 가공에 의한 절곡 또는 다이-캐스팅(Die-Casting) 가공 또는 NC(Numerical Control) 가공 또는 에칭(Etching) 방식으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 발광 다이오드 칩의 실장 영역을 중심으로 한 주변 영역에 커버층을 SUS(Stainless Use Steel) 타입의 반사면을 갖도록 형성하여 발광되는 빛의 반사 효율을 높일 수 있다.

둘째, 발광 다이오드 유닛의 제조공정을 현저히 단순화하고 제조 비용을 현저히 감소시킬 수 있다.

셋째, 방열 기판상에 직접 발광 다이오드 칩을 탑재함으로써 그 구조 및 제조 공정이 단순화되고, 전체 두께를 현저히 감소시킬 수 있어 박형화가 요구되는 전자장치에 적합하게 채택될 수 있다.

넷째, 방열 기판상에 제 1 반사면을 갖도록 하고, 발광 다이오드 칩을 탑재하는 영역 둘레에 제 2 반사면을 갖도록 커버층을 형성하여 발광되는 빛의 반사 효율을 높일 수 있다.

다섯째, 커버층의 반사면 및 방열 기판의 반사면의 형성 각도를 제어하는 것에 의해 발광되는 빛의 출사 각도 및 방사 세기를 효율적으로 조절할 수 있다.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조를 위한 공정 단면도
도 2a내지 도 2h는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조를 위한 공정 단면도
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 SUS 타입 커버층의 실장 오픈 영역을 형성하기 위한 공정 단면도

이하, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조를 위한 공정 단면도이다.

도 1a 내지 도 1f는 도 1g의 E-E'선에 따른 공정 단면도이다.

본 발명은 발광 다이오드 칩의 실장 영역을 중심으로 한 주변 영역에 커버층을 SUS(Stainless Use Steel) 타입의 반사면을 갖도록 형성하여 발광되는 빛의 반사 효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지는 도 1f에서와 같이, 열전도성이 우수한 재질로 이루어진 방열 기판(10)과, 상기 방열 기판(10)의 발광 다이오드 칩의 실장 영역을 제외하고 상기 방열 기판(10)상에 형성되는 세라믹 또는 산화알루미늄으로 이루어진 절연층(11a)과, 상기 실장 영역에 실장되는 발광 다이오드 칩에 대응하여 상기 절연층(11a)상에 형성되는 배선 패턴층(12a)과, 상기 방열 기판(10)의 실장 영역에 실장되고 N형 패드 및 P형 패드를 구비하는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩(14)과, 상기 발광 다이오드 칩의 패드와 배선 패턴층(12a)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(15)와, 상기 발광 다이오드 칩 실장 영역을 중심으로 외측으로 갈수록 너비가 커져 경사면을 갖고 형성되는 SUS(Stainless Use Steel) 타입 커버층(13)과, 상기 SUS 타입 커버층(13)의 경사면을 포함하고 발광 다이오드 칩 실장 영역에 실장된 발광 다이오드 칩(14)을 중심으로 렌즈 형태로 형성되는 에폭시 몰딩층(16)을 포함하고 구성된다.

여기서, 에폭시 몰딩층(16)은 경사면을 갖고 형성되는 SUS 타입 커버층(13) 및 절연층(11a),배선 패턴층(12a)에 의해 형성되는 오목한 형태의 칩 실장 영역을 채우고, 상면이 볼록 렌즈 형태로 구성된다.

그리고 에폭시 몰딩층(16)의 상부 형성 높이는 발광되는 빛의 방사 각도 및 방사 세기 등에 의해 달라질 수 있는데, 바람직하게는 SUS 타입 커버층(13)의 상부 높이보다 높게 돌출되도록 형성한다.

그리고 상기 SUS 타입 커버층(13)의 경사면에는 니켈 도금 등의 공정으로 반사층(A)을 더 형성하는 것도 가능하다.

이와 같은 반사층을 형성하기 위한 물질은 니켈로 한정되는 것이 아니고, 다른 물질 및 다른 공정으로 형성할 수 있음은 당연하다.

이와 같은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 공정은 다음과 같다.

먼저, 도 1a에서와 같이, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로서 예를 들면 알루미늄 등으로 이루어진 방열 기판(10)을 준비하고, 도 1b에서와 같이 상기 방열 기판(10)상에 세라믹 또는 산화알루미늄 등의 절연 물질로 이루어진 절연 물질층(11)을 형성한다.

이때 이 절연 물질층(11)은 세라믹 또는 산화알루미늄으로 도금 또는 코팅 등의 공정을 거쳐 형성되며, 빛 반사 및 전기절연 내압을 위해 적정두께 (3㎛ ~ 50㎛)로 형성된다.

이어, 도 1c에서와 같이, 절연 물질층(11)을 선택적으로 제거하여 후속 공정에서 발광 다이오드가 실장되는 실장 영역이 오픈되도록 패터닝 한다.

그리고 상기 패터닝된 절연층(11a)상에 전기전도성이 우수한 Cu 등의 물질로 이루어진 배선 패턴 형성용 물질층을 형성하고, 선택적으로 패터닝하여 배선 패턴층(12a)을 형성한다.

이어, 도 1d에서와 같이, 상기 배선 패턴층(12a)이 형성된 방열 기판(10)상에 SUS 타입 커버층(13)을 형성한다.

여기서, SUS 타입 커버층(13)의 구조 및 제조 공정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 SUS 타입 커버층의 실장 오픈 영역을 형성하기 위한 공정 단면도이다.

SUS 타입 커버층(13)은 SUS(Stainless Use Steel) 물질로 이루어진 프레임에 상기 방열 기판(10)의 칩 실장 영역에 대응하여 오픈되는 다수개의 오픈 영역을 갖는 것으로, 오픈 영역은 하면에서 상면으로 갈수록 오픈 영역이 넓어지는 형태로 구성되어 오픈 영역의 경계에 경사면을 갖는다.

즉, 도 3a에서와 같이, 커버층 프레임(31)에는 복수개의 칩 실장 영역에 대응하여 오픈되는 오픈 영역들이 형성되고, 오픈 영역은 하면 경계(32c)가 상면 경계(32a)보다 작게 형성되어 하면 경계(32c)와 상면 경계(32a) 사이에 경사면(32b)을 갖는다.

이와 같은 커버층 프레임(31)은 다음과 같은 공정에 의해 제조된다.

도 3b 내지 도 3e는 도 3a의 G-G'선에 따른 공정 단면도이다.

먼저, 도 3b에서와 같이, 커버층 프레임(31)의 상면 및 하면에 상부 마스크층(34a) 및 하부 마스크층(34b)을 형성한다.

여기서, 상부 마스크층(34a)의 오픈 영역의 너비를 하부 마스크층(34b)의 오픈 영역의 너비보다 크게 형성한다.

그리고 도 3c에서와 같이, 상기 상부 마스크층(34a) 및 하부 마스크층(34b)을 이용하여 등방성 식각 공정을 진행하면, 상부 마스크층(34a) 및 하부 마스크층(34b)의 오픈 영역의 너비 차이에 의해 식각 영역의 크기가 차이가 나게 된다.

이어, 도 3d에서와 같이 식각이 계속 진행되면 도 3e에서와 같이 하면 경계(32c)와 상면 경계(32a) 사이에 경사면(32b)을 갖는 오픈 영역들을 갖는 커버층 프레임(31)이 만들어진다.

이와 같은 공정으로 제조된 커버층 프레임(31)을 배선 패턴층(12a)이 형성된 방열 기판(10)상에 적층 하는데, 적층 공정은 접착제를 사용한 접착(Hot Press), 볼트 체결 등의 공정에 의해 이루어지는데, 바람직하게는 핫 프레스(Hot Press) 공정을 사용하는 것이다.

그리고 도 1d에서와 같이, SUS 타입 커버층(13)의 경사면에는 니켈(알루미늄 또는 은) 등의 빛 반사율이 우수한 금속 물질을 도금하여 반사층(A)을 형성하는 것도 가능하다.

이어, 도 1e에서와 같이, 방열 기판(10)의 칩 실장 영역의 중앙부분에 접착층(미도시)을 도포하고 발광 다이오드 칩(14)을 접착한다.

상기 발광 다이오드 칩(14)의 일 예는 사파이어 기판상에 N영역과 P영역이 액티브 영역을 매개로 적층되고 N영역 상에 N형 패드가 형성되며 P영역 상에 P형 패드가 형성된 구조를 갖는다.

이어, 상기 발광 다이오드 칩(14)의 전극 패드(12c)를 배선 패턴층(12a)에 본딩 와이어(15)를 사용하여 와이어 본딩하여 전극 패드(12c)와 배선 패턴층(12a)을 전기적으로 연결한다.

그리고 도 1f에서와 같이, 상기 방열 기판(10)의 칩 실장 영역을 중심으로 렌즈 형태로 에폭시 몰딩층(16)을 형성한다.

그리고 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 공정에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 2a내지 도 2h는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조를 위한 공정 단면도이다.

본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지는 도 2f에서와 같이, 열전도성이 우수한 재질로 이루어지고 칩 실장 영역이 일정 깊이로 함몰되어 중심의 바닥면은 평평하고 가장자리가 경사면을 갖는 함몰 영역(칩 실장 영역)을 갖는 방열 기판(20a)과, 상기 방열 기판(20a)의 발광 다이오드 칩의 실장 영역을 제외하고 상기 방열 기판(20a)상에 형성되는 세라믹 또는 산화알루미늄으로 이루어진 절연층(21)과, 상기 실장 영역에 실장되는 발광 다이오드 칩에 대응하여 상기 절연층(21)상에 형성되는 배선 패턴층(22)과, 상기 방열 기판(20a)의 칩 실장 영역에 실장되고 N형 패드 및 P형 패드를 구비하는 적어도 하나의 발광 다이오드 칩(24)과, 상기 발광 다이오드 칩(24)의 패드와 배선 패턴층(22)을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어(25)와, 상기 발광 다이오드 칩 실장 영역을 중심으로 외측으로 갈수록 너비가 커져 경사면을 갖고 형성되는 SUS(Stainless Use Steel) 타입 커버층(23)과, 상기 SUS 타입 커버층(23)의 경사면을 포함하고 발광 다이오드 칩 실장 영역에 실장된 발광 다이오드 칩(24)을 중심으로 렌즈 형태로 형성되는 에폭시 몰딩층(26)을 포함하고 구성된다.

여기서, 방열 기판(20a)의 함몰 영역(칩 실장 영역)의 경사면은 제 1 반사층이고, SUS(Stainless Use Steel) 타입 커버층(23)의 경사면이 제 2 반사층이다.

그리고 절연층(21)은 빛 반사 및 전기절연 내압을 위해 적정두께(3㎛ ~ 50㎛)를 유지하는 것이 바람직하다.

그리고 에폭시 몰딩층(26)은 제 2 반사면을 갖고 형성되는 SUS 타입 커버층(23) 및 절연층(21),배선 패턴층(22)에 의해 형성되는 오목한 형태의 칩 실장 영역을 채우고, 상면이 볼록 렌즈 형태로 구성된다.

그리고 에폭시 몰딩층(26)의 상부 형성 높이는 발광되는 빛의 방사 각도 및 방사 세기 등에 의해 달라질 수 있는데, 바람직하게는 SUS 타입 커버층(23)의 상부 높이보다 높게 돌출되도록 형성한다.

그리고 상기 SUS 타입 커버층(23)의 경사면에는 니켈(알루미늄 또는 은) 도금 등의 공정으로 반사층(B)을 더 형성하는 것도 가능하다.

이와 같은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 공정은 다음과 같다.

먼저, 도 2a에서와 같이, 방열성능이 우수하며 빛 반사율이 우수한 금속재질로서 예를 들면 알루미늄 등으로 이루어진 방열 기판(20)을 준비하고, 도 1b에서와 같이 평평한 바닥면을 중심으로 외측으로 갈수록 개구 너비가 커져 경사를 갖고 함몰되는 함몰 영역(칩 실장 영역)을 갖는 방열 기판(20a)을 제조한다.

여기서, 방열 기판(20a)의 함몰 영역 형성 공정은 프레스 가공에 의한 절곡, 다이-캐스팅(Die-Casting) 가공 또는 NC(Numerical Control) 가공 또는 에칭(Etching) 방식으로 형성할 수 있다.

이어, 도 2c에서와 같이, 함몰 영역(칩 실장 영역)을 갖는 방열 기판(20a)상에 세라믹 또는 산화알루미늄 등의 절연 물질로 이루어진 절연 물질층(21)을 형성하고 선택적으로 제거하여 후속 공정에서 발광 다이오드가 실장되는 실장 영역이 오픈되도록 패터닝 한다.

여기서, 절연 물질층(21)은 빛 반사 및 전기절연 내압을 위해 적정두께(3㎛ ~ 50㎛)로 유지하는 것이 바람직하다.

이어, 도 2d에서와 같이, 상기 패터닝된 절연층(21)상에 전기전도성이 우수한 Cu 등의 물질로 이루어진 배선 패턴 형성용 물질층을 형성하고, 선택적으로 패터닝하여 배선 패턴층(22)을 형성한다.

그리고 도 2e에서와 같이, 상기 배선 패턴층(22)이 형성된 방열 기판(20a)상에 SUS 타입 커버층(23)을 형성한다.

여기서, SUS 타입 커버층(23)의 구조 및 제조 공정은 도 3a 내지 도 3e에서와 같다.

SUS 타입 커버층(23)은 SUS(Stainless Use Steel) 물질로 이루어진 프레임에 상기 방열 기판(20a)의 칩 실장 영역에 대응하여 오픈되는 다수개의 오픈 영역을 갖는 것으로, 오픈 영역은 하면에서 상면으로 갈수록 오픈 영역이 넓어지는 형태로 구성되어 오픈 영역의 경계에 경사면을 갖는다.

이와 같은 공정으로 제조된 커버층 프레임(31)을 배선 패턴층(22)이 형성된 방열 기판(20a)상에 적층 하는데, 적층 공정은 접착제를 사용한 접착(Hot Press), 볼트 체결 등의 공정에 의해 이루어지는데, 바람직하게는 핫 프레스(Hot Press) 공정을 사용하는 것이다.

도 2e에서와 같이 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 발광 다이오드 패키지는 방열 기판(20a)의 경사면에 형성되는 제 1 반사층(D) 및 SUS 타입 커버층(23)의 경사면에 형성되는 제 2 반사층을 갖고, 제 1,2 반사층의 경사 각도는 도 2e의 (C)에서와 같이 경사각을 동일하게 하거나 발광된 빛의 방사 각도 및 세기 조절을위하여 서로 다른 경사각을 갖도록 형성하는 것도 가능하다.

그리고 방열 기판(20a)의 경사면에 형성되는 제 1 반사층(D)은 방열 기판(20a)의 경사면을 경면 연마 등의 공정으로 고반사율을 갖도록 하여 별도의 다른 반사 물질을 더 적층하지 않고 그대로 반사층으로 사용하는 것이다.

그리고 SUS 타입 커버층(23)의 경사면에 형성되는 제 2 반사층은 니켈 등의 빛 반사율이 우수한 금속 물질을 도금하여 반사층(B)을 형성하는 것도 가능하다.

이어, 도 2f에서와 같이, 방열 기판(20a)의 칩 실장 영역의 중앙부분에 접착층(미도시)을 도포하고 발광 다이오드 칩(24)을 접착한다.

상기 발광 다이오드 칩(24)의 일예는 사파이어 기판상에 N영역과 P영역이 액티브 영역을 매개로 적층되고 N영역 상에 N형 패드가 형성되며 P영역 상에 P형 패드가 형성된 구조를 갖는다.

이어, 상기 발광 다이오드 칩(24)의 전극 패드를 배선 패턴층(22)에 본딩 와이어(25)를 사용하여 와이어 본딩하여 전극 패드와 배선 패턴층(22)을 전기적으로 연결한다.

그리고 도 2g에서와 같이, 상기 방열 기판(20a)의 칩 실장 영역을 중심으로 렌즈 형태로 에폭시 몰딩층(26)을 형성한다.

이와 같은 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는 SUS(Stainless Use Steel) 물질로 이루어진 프레임에 상기 방열 기판의 칩 실장 영역에 대응하여 오픈되고 하면에서 상면으로 갈수록 오픈 영역이 넓어지는 형태로 구성되어 오픈 영역의 경계에 경사면을 갖는 SUS 타입 커버층을 방열 기판상에 적층하는 것에 의해 공정의 용이성을 확보하고, 발광 효율을 높일 수 있다.

또한, 이와 같은 SUS 타입 커버층을 평평한 바닥면을 중심으로 외측으로 갈수록 개구 너비가 커져 경사를 갖고 함몰되는 함몰 영역(칩 실장 영역)을 갖는 방열 기판상에 적층하는 것에 의해 발광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10. 방열 기판 11a. 절연층
12a. 배선 패턴층 13. SUS 타입 커버층
14. 발광 다이오드 칩 15. 본딩 와이어
16. 에폭시 몰딩층

Claims

방열 기판;
상기 방열 기판상에 발광 다이오드 칩의 실장 영역을 제외하고 형성되는 절연층;
상기 절연층상에 형성되는 배선 패턴층;
전극 패드를 구비하고 상기 실장 영역에 실장되는 발광 다이오드 칩;
상기 발광 다이오드 칩 실장 영역을 중심으로 외측으로 갈수록 개구 너비가 커져 경사면을 갖고 형성되는 SUS(Stainless Use Steel) 타입 커버층;을 포함하고,
상기 SUS 타입 커버층의 경사면이 반사층으로 사용되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
제 1 항에 있어서, 상기 발광 다이오드 칩의 전극 패드와 배선 패턴층을 전기적으로 연결하는 본딩 와이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
제 1 항에 있어서, 상기 실장 영역에 실장된 발광 다이오드 칩을 중심으로 렌즈 형태로 형성되는 에폭시 몰딩층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
제 1 항에 있어서, 상기 SUS 타입 커버층의 경사면에 도금 공정으로 형성된 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
제 1 항에 있어서, 상기 SUS 타입 커버층은,
하부 개구부와 하부 개구부보다 큰 너비의 상부 개구부를 갖고 오픈되어 상,하부 개구부 사이에 경사면을 갖는 오픈 영역들을 갖는 커버층 프레임을 상기 실장 영역과 오픈 영역이 대응하도록 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
제 5 항에 있어서, 상기 커버층 프레임은 상기 방열 기판과 커버층 프레임을 핫 프레스(Hot Press) 공정을 통해 적층된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
제 1 항에 있어서, 상기 방열 기판은 발광 다이오드 실장 영역이 평평한 바닥면을 중심으로 외측으로 갈수록 개구 너비가 커져 경사를 갖고 함몰된 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
제 7 항에 있어서, 상기 방열 기판의 함몰 영역의 경사면이 제 1 반사층으로 사용되고, 방열 기판상에 적층되는 SUS 타입 커버층의 경사면이 제 2 반사층으로 사용되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
제 8 항에 있어서, 상기 제 1,2 반사층은 경사각이 동일하여 경사면이 일직선상에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지.
방열 기판상에 절연층을 선택적으로 형성하고, 절연층상에 배선 패턴층을 형성하는 단계;
상기 배선 패턴층이 형성된 방열 기판상에 실장 영역을 중심으로 외측으로 갈수록 개구 너비가 커져 경사면을 갖고 형성되는 SUS(Stainless Use Steel) 타입 커버층을 형성하는 단계;
상기 방열 기판의 실장 영역에 발광 다이오드 칩들을 실장하는 단계;
상기 발광 다이오드 칩들의 전극 패드와 상기 배선 패턴층을 전기적으로 연결되도록 와이어 본딩하고, 상기 발광 다이오드 칩들이 실장된 실장 영역을 중심으로 렌즈 형태의 에폭시 몰딩층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 방열 기판은 알루미늄이고, 절연층은 세라믹 또는 산화알루미늄인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 SUS 타입 커버층의 경사면에 도금 공정으로 반사층을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 SUS 타입 커버층을,
하부 개구부와 하부 개구부보다 큰 너비의 상부 개구부를 갖고 오픈되어 상,하부 개구부 사이에 경사면을 갖는 오픈 영역들을 갖는 커버층 프레임을 상기 실장 영역과 오픈 영역이 대응하도록 적층하여 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
제 13 항에 있어서, 상기 커버층 프레임을 상기 방열 기판과 커버층 프레임을 핫 프레스(Hot Press) 공정을 통해 적층하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
제 13항에 있어서, 커버층 프레임은,
커버층 프레임의 상면에 제 1 너비를 갖는 상부 마스크층을 형성하고, 하면에 제 1 너비보다 작은 제 2 너비를 갖는 하부 마스크층을 형성하는 공정과,
상기 상,하부 마스크층을 이용하여 오픈된 커버층 프레임을 등방성 식각하여 상하부가 관통되는 개구부를 형성하는 공정을 포함하고,
상기 식각 공정시에 오픈 영역의 너비에 따른 식각량 차이에 의해 커버층 프레임의 상면 개구부가 하면 개구부보다 크게 하여 경사면을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 실장 영역을 제외한 방열 기판상에 절연층을 형성하기 이전에,
상기 방열 기판의 발광 다이오드 실장 영역이 평평한 바닥면을 중심으로 외측으로 갈수록 개구 너비가 커져 경사를 갖고 함몰되도록 함몰 영역을 형성하는 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 방열 기판의 함몰 영역의 경사면이 제 1 반사층으로 사용되고, 방열 기판상에 적층되는 SUS 타입 커버층의 경사면이 제 2 반사층으로 사용되도록 방열 기판과 SUS 타입 커버층을 적층하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 함몰 영역의 형성 공정은, 프레스 가공에 의한 절곡 또는 다이-캐스팅(Die-Casting) 가공 또는 NC(Numerical Control) 가공 또는 에칭(Etching) 방식으로 형성하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.