KR20150049131A - 백라이트 유닛용 광소자 어레이 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

백라이트 유닛용 광소자 어레이 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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KR20150049131A
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안범모
박승호
송태환
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(주)포인트엔지니어링
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Abstract

본 발명은 백라이트 유닛용 광소자 어레이에 관한것으로 칩원판에 대하여 일 방향으로 적층된 복수의 전도층; 전도층과 교호로 적층되어 전도층을 전기적으로 분리시키는 복수의 절연층; 및 칩원판의 상면에서 복수의 절연층을 포함하는 영역에 대하여 소정 깊이에 이르는 홈으로 이루어지는 캐비티를 포함한다. 본 발명에 따르면, 단일 구성의 광소자 어레이를 선광원으로 이용하므로 광소자에서 출사되는 광의 출사각이 커져, 광량 공급을 위한 간격의 형성이 불필요하다. 따라서 디스플레이 장치를 보다 단순하게 구성할 수 있다. 나아가 복수의 LED칩을 인쇄회로기판에 솔더링할 필요가 없어, 보다 백라이트의 두께를 줄일수 있다..

Description

백라이트 유닛용 광소자 어레이 및 이를 제조하는 방법{Array substrate for mounting a chip and method for manufacturing the same}
본 발명은 백라이트 유닛용 광소자 어레이 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광소자 칩이 실장되는 백라이트 유닛용 광소자 어레이 기판에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, TV나 컴퓨터 모니터 등과 같은 평판 표시기에는 액정 표시 장치(Liquid Cristal Display; LCD)가 널리 사용되고 있는데, 백라이트 유닛(Back Light Unit; BLU)은 이러한 LCD 뒤에서 빛을 내는 발광체 부분이다.
따라서, BLU는 측면에서 입사된 광을 정면으로 안내하는 도광판을 포함하는데, 근래들어 도광판의 측면 선광원으로 LED 어레이가 사용되고 있다. 그러나, 종래의 광소자 어레이에 따르면, 백라이트 유닛용 광원으로 개별의 LED 패키지를 어레이로 조합하여 모듈을 만들려면, 색편차를 최소화한 것으로 분류하여 조립해야 하는데, 단위 개별로 나눠진 LED 패키지들을 분류하고 조립하는 것은 제조에 있어 공정상의 어려움이 요구되는 단점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 단일 구성의 광소자 어레이를 선광원으로 이용하는 광소자 어레이를 제작하는 것을 목적으로 한다. 보다 상세하게는 광소자 어레이를 제작하기 위한 어레이 기판을 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 백라이트 유닛용 광소자 어레이는 칩원판에 대하여 일 방향으로 적층된 복수의 전도층; 전도층과 교호로 적층되어 전도층을 전기적으로 분리시키는 복수의 절연층; 및 칩원판의 상면에서 복수의 절연층을 포함하는 영역에 대하여 소정 깊이에 이르는 홈으로 이루어지는 캐비티를 포함한다.
상기 전도층 중 적어도 하나의 전도층은 오목부를 더 포함한다.
상기 백라이트 유닛용 광소자 어레이는 상기 오목부의 표면에 형성된 도금층을 더 포함한다.
백라이트 유닛용 광소자 어레이는, 캐비티 내에서 절연층을 사이에 두고 칩원판에 실장되는 복수의 광소자를 더 포함한다.
광소자는 캐비티 내에서 졀연층에 의해 분리된 전도층 중 어느 하나의 전도층에 접합되는 것이 바람직하다.
광소자의 일 전극은 전도층 중 광소자가 접합되지 않은 다른 전도층에 대하여 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
기술적 과제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 백라이트 유닛용 광소자 어레이 제조 방법은 칩원판에 대하여 일방향으로 복수의 전도층 및 전도층을 전기적으로 분리시키기 위한 적어도 하나의 절연층을 교호로 적층하는 단계; 칩원판의 상면에서 절연층을 포함하는 영역에 대하여 소정 깊이에 이르는 홈으로 이루어지는 캐비티를 형성하는 단계; 및 캐비티 내에서 절연층을 사이에 두고 칩원판에 복수의 광소자를 실장하는 단계를 포함한다.
광소자를 실장하는 단계는, 캐비티 내에서 졀연층에 의해 분리된 전도층 중 어느 하나의 전도층에 광소자를 접합하는 것이 바람직하다.
광소자를 실장하는 단계는 광소자의 일 전극을 전도층 중 광소자가 접합되지 않은 다른 전도층에 대하여 전기적으로 연결하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 백라이트 유닛용 광소자 어레이를 이용하여 선광원으로 제조하면, 백라이트 유닛용 광원의 색좌표 편차를 최소화 하고 공정의 용이성을 향상시킬 수 있다. 또한 단일 구성의 광소자 어레이를 선광원으로 이용하므로 광소자에서 출사되는 광의 출사각이 커져, 광량 공급을 위한 간격의 형성이 불필요하다. 따라서 디스플레이 장치를 보다 단순하게 구성할 수 있다. 나아가 복수의 LED칩을 인쇄회로기판에 솔더링할 필요가 없어, 보다 백라이트의 두께를 줄일수 있다.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래 LED 어레이의 정면도 및 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 백라이트 유닛용 광소자 어레이의 상면도 및 측면도이다.
도 3은 본 발명의 백라이트 유닛용 광소자 어레이의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4e는 수직 절연층을 갖는 광소자 기판을 제조하는 과정을 보인 도이다.
도 5는 본 발명의 백라이트 유닛용 광소자 어레이의 사시도이다.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
또한, 발명을 설명함에 있어서 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 칩 실장용 어레이 기판의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하는데, 편의상 칩으로서 LED를 예로 들어 설명한다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 도 1a 및 도 1b는 각각 LED가 실장된 패키지로서 LED 패키지를 어레이로 조합한 LED 어레이의 정면도 및 평면도이다.
도 1a, 1b에 도시한 바와 같이, BLU용 측면 선광원으로 사용되는 LED 어레이는 기다란 띠 형상의 인쇄회로기판(10) 위에 복수의 LED 패키지(20)이 간격을 두고 배치되어 이루어진다. 전술한 구성에서, 각각의 LED 패키지(20)은 절연층(22)을 사이에 두고 상호 절연되어 있는 알루미늄 기판(21)의 상면에 LED 칩(24) 와이어 본딩(25)되어 이루어지는데, 반사 성능을 향상시키기 위해 알루미늄 기판(21)의 상면에서 소정 깊이에 이르도록 형성된 요홈으로 이루어진 캐비티 내부에 LED칩(24)이 실장된다.
그러나 전술한 바와 같은 종래의 광소자 어레이에 따르면, 백라이트 유닛용 광원으로 개별의 LED 패키지들을 어레이로 조합하여 모듈을 만들려면, 색편차를 최소화한 것으로 분류하여 조립해야 하는 공정상 어려움이 있었다.
이하 도 2a 및 도 2b 및 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 백라이트 유닛용 광소자 어레이에 대하여 설명한다. 도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 백라이트 유닛용 광소자 어레이의 상면도 및 측면도이며, 도 5는 사시도이다. 도 2a 및 도 2b 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 백라이트 유닛용 LED 어레이는 복수의 단위 LED칩(200)이 단일 구성으로 배치되어 이루어진다.
본 실시예에 따른 백라이트 유닛용 LED 어레이는 전도층(210), 절연층(220), 캐비티(230) 및 광소자로서 LED(240)를 포함한다.
전도층(210)은 칩원판에 대하여 일 방향으로 적층되고, 절연층(220)은 전도층과 교호로 적층되어 전도층(210)을 전기적으로 분리시킨다.
나아가, 본 실시예에서 캐비티(230)는 칩원판의 상면에서 복수의 절연층(220)을 포함하는 영역에 대하여 소정 깊이에 이르는 홈으로 이루어진다. 또한 광소자(240)는 캐비티(230) 내에서 절연층(220)을 사이에 두고 칩원판에 실장된다.
실질적으로 본 실시예에서 LED칩 각각은 분리되지 않고 하나의 칩원판 상에 복수의 광소자들을 실장하여 전체 백라이트 유닛용 광소자 어레이를 형성하는 바, 가상의 영역을 단위로 분할하여 단위 LED칩(200)으로 표현한다.
전술한 구성에서, 각각의 단위 LED칩(200)은 절연층(220)을 사이에 두고 절연되어 있는 전도층(210) 위에 광소자(240)가 와이어본딩(250)되어 이루어지는데, 반사 성능을 향상시키기 위해 전도층(210)과 절연층(220)을 포함하는 칩기판의 상면에 서 소정 깊이에 이르도록 형성된, 예를 들어 상광하협 형상의 캐비티(230) 내부에 광소자(240)가 실장된다.
즉, 본 실시예에서 광소자는 캐비티 내에서 졀연층에 의해 분리된 전도층 중 어느 하나의 전도층에 접합되고, 전극은 전도층 중 광소자가 접합되지 않은 다른 전도층에 대하여 전기적으로 연결된다. 또한, 본 실시예에서는 광소자는 그 구조에 따라 접합위치 또는 와이어 본딩 방식 등이 달라질 수 있다.
이 경우에 몸체를 관통하여 절연층(220)이 개재되어 있는 전도층(210)은 각각 (+) 및 (-) 전극단자로 기능할 수 있다. 도면에서 참조번호 300은 광소자(240)를 실장하기 위한 납땜층을 나타낸다.
도 2a 및 2b에 도시한 바와 같이 본 발명의 백라이트 유닛용 광소자 어레이에 따르면, 단위 LED칩(200)이 모로 누운 채로 백라이트 유닛으로 디스플레이기기에 장착되는 바, 각각의 단위 LED칩(200)에서 광이 전방으로 출사된다. 또한, 본 실시예에 따른 LED 어레이는 광이 전방으로 출사되는데 있어, 복수의 광소자 칩을 인쇄기판에 솔더링하여 광소자 어레이를 구성하지 않고, 단일 구성으로서, 복수의 광소자를 칩원판에 실장하여 광소자 어레이를 구성하여 선광원으로 이용한다.
나아가, 도 2a의 본 실시예에 따른 백라이트 유닛용 광소자 어레이의 경우 상면에 솔더 레지스트, 바람직하게는 광반사 성능이 좋은 백색 솔더 레지스트(260)를 도포하여, 솔더 페이스트가 칩기판을 타고 올라와서 오염되어 절연성능이 저하되는 것을 방지하는 한편 도금 재료의 낭비를 줄이고, 2차 반사를 통해 광반사 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서 백라이트 유닛용 광소자 어레이의 전도층 중 적어도 하나의 전도층은 백라이트 유닛용 광소자 어레이와 회로 기판의 솔더링을 위한 오목부를 더 포함할 수 있으며, 나아가, 오목부의 표면에 형성된 도금층을 더 포함할 수 있다..
즉, 본 실시예에서 오목부는 백라이트 유닛용 광소자 어레이가 회로 기판과 솔더링되는 면에서 내측 방향으로 형성되며 오목부, 보다 상세하게는 오목부의 도금층에 솔더페이스트를 도포하여 광소자가 정면을 향하도록 모로 누인 채로 인쇄회로기판에 솔더링되게 된다.
이하, 도 3을 참조하여 상술한 실시예에 따른 백라이트 유닛용 광소자 어레이를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 백라이트 유닛용 광소자 어레이의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4a 내지 도 4c는 절연층을 갖는 광소자 기판을 제조하는 과정을 보인 도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛용 광소자 어레이의 제조 방법은 적층 단계(S100), 캐비티 형성 단계(S200), 광소자 실장 단계(S300)를 포함한다.
도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 백라이트 유닛용 광소자 어레이의 제조 방법에 따르면, 먼저 적층 단계(S100)에서는 복수의 절연층을 갖는 칩원판을 제조하는 단계로서, 칩원판에 대하여 일방향으로 복수의 전도층 및 전도층을 전기적으로 분리시키기 위한 적어도 하나의 절연층을 교호로 적층한다.
이와 관련하여 도 4a에 도시한 바와 같이, 소정 두께를 갖는 복수의 알루미늄 판재(A)를 절연 필름(B)을 사이에 두고 접합하여 적층한 상태에서 가열 및 가압함으로써 도 4b에 도시한 바와 같이 내부에 복수의 절연층(B)이 간격을 두고 배열되어 있는 알루미늄괴(塊)가 제조된다. 나아가 본 실시예에서는 알루미늄의 접합 성능 향상을 위하여 알루미늄 판재에 아노다이징 처리 후 접합물질을 이용하여 접합할 수 있다.
다음으로 이렇게 제조된 알루미늄괴를 도 4b에 점선으로 도시한 바 와 같이 절연층(B)이 포함되도록 수직으로 절단, 예를 들어 와이어 소잉(wire sawing) 방식으로 절단함으로써 도 4c에 도시한 바와 같이 복수의 절연층(B) 이 간격을 두고 평행하게 배열된 칩원판의 제조가 완료된다. 도 4c에서 점선은 각각의 광소자 어레이를 형성하기 위한 절단선을 나타낸다.
다음으로 캐비티 형성 단계(S200)에서는 칩원판의 상면에서 절연층을 포함하는 영역에 대하여 소정 깊이에 이르는 홈으로 이루어지는 캐비티를 형성한다.
즉, 도 4d에 도시한 바와 같이 각각의 칩기판 영역에 칩기판의 상면에서 소정 깊이에 이르는 캐비티(D)를, 예를 들어 절삭 가공등에 의해 형성하는데, 이 경우에 캐비티(D)의 바닥면에 절연층(B)이 통과되어야 한다. 캐비티(D)는 상광하협 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 도시하지는 않았으나, 캐비티 형성 단계(S200)에 앞서 또는 캐비티 형성 단계(S200) 이후에, 칩 원판 상태에서 절연층을 사이에 두고 복수의 관통공을 칩 원판의 상면에서 배면에 이르기 까지 형성하거나, 배면에 대하여 소정의 깊이로 오목한 홈을 형성하여, 본 실시예에 따른 백라이트 유닛용 광소자 어레이가 인쇄회로기판에 솔더링 되기 위한 솔더링부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
나아가, 본 실시예에 따른 솔더링부는 솔더링 뿐만 아니라, 어레이 기판의 구조에 따라 실장되는 칩에 전극을 인가하기 위한 전극부로 기능 할 수도 있으며, 본 실시에에 따른 각 구성의 기능은 본 실시예로만 한정되지 않고 실장되는 칩의 실장 방법이나, 기판이 접합되는 인쇄회로기판의 회로 구성에 따라 다양한 기능을 할 수 있다.
또한 솔더링부를 형성한 이후 상술한 바와 같이 솔더링부의 표면에 도금층을 형성하는 단계를 더 포함하여, 백라이트 유닛용 광소자 어레이가 인쇄회로기판에 확실하게 납땜될 수 있도록 도금층을 더 형성하는 도금층 형성 단계를 더 포함할 수 있다.
다음 광소자 실장 단계(S300)에서는 캐비티 내에서 절연층을 사이에 두고 칩원판에 복수의 광소자를 실장한다. 즉, 도 4e에 도시한 바와 같이 칩원판 상태의 개개의 캐비티(D) 내에 광소자(E)를 실장한 후 에 와이어 본딩한다.
본 실시예에서 광소자를 실장하는 단계(S300)는, 캐비티 내에서 졀연층에 의해 분리된 전도층 중 어느 하나의 전도층에 광소자를 접합하고, 광소자의 일 전극을 전도층 중 광소자가 접합되지 않은 다른 전도층에 대하여 전기적으로 연결한다.
다음으로, 절단 단계에서는 절단선에 따라(C)를 칩원판을 절단함으로써 도 5에 도시한 바와 같은 개개의 광소자 어레이가 제조된다. 이러한 절단 공정은 칩원판의 하부를 접착 테이프 등으로 고정한 상태에서 수행될 수 있을 것이다.
이상의 상술한 실시예에 따른 백라이트 유닛용 광소자 어레이를 통해 선광원을 구성하면, 종래의 복수의 광소자 칩 패키지를 솔더링하여 어레이를 구성하여 출사되는 출사각을 고려하여 충분한 광량의 공급을 위하여, 디스플레이와 소정의 간격을 형성하여 광소자 어레이를 구성할 필요가 없이, 단일 구성에서 출사되는 출사각이 커져, 광량 공급을 위한 간격의 형성이 불필요하다. 따라서 디스플레이 장치를 보다 단순하게 구성할 수 있다. 또한, 복수의 LED 패키지를 인쇄회로기판에 솔더링할 필요가 없어, 공정이 단순해지며, 백라이트 유닛용 광원의 색좌표 편차를 최소화 하고 공정의 용이성을 향상시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 칩원판에 대하여 일 방향으로 적층된 복수의 전도층;
    전도층과 교호로 적층되어 전도층을 전기적으로 분리시키는 복수의 절연층; 및
    칩원판의 상면에서 복수의 절연층을 포함하는 영역에 대하여 소정 깊이에 이르는 홈으로 이루어지는 캐비티를 포함하는 백라이트 유닛용 광소자 어레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도층 중 적어도 하나의 전도층은 오목부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 광소자 어레이.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛용 광소자 어레이는 상기 오목부의 표면에 형성된 도금층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 광소자 어레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    백라이트 유닛용 광소자 어레이는,
    캐비티 내에서 절연층을 사이에 두고 칩원판에 실장되는 복수의 광소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 광소자 어레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    광소자는 캐비티 내에서 졀연층에 의해 분리된 전도층 중 어느 하나의 전도층에 접합되는 것을 특징으로 하는 절단에 따른 백라이트 유닛용 광소자 어레이.
  6. 제 5 항에 있어서,
    광소자의 일 전극은 전도층 중 광소자가 접합되지 않은 다른 전도층에 대하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 광소자 어레이.
  7. 칩원판에 대하여 일방향으로 복수의 전도층 및 전도층을 전기적으로 분리시키기 위한 적어도 하나의 절연층을 교호로 적층하는 단계;
    칩원판의 상면에서 절연층을 포함하는 영역에 대하여 소정 깊이에 이르는 홈으로 이루어지는 캐비티를 형성하는 단계; 및
    캐비티 내에서 절연층을 사이에 두고 칩원판에 복수의 광소자를 실장하는 단계를 포함하는 백라이트 유닛용 광소자 어레이 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛용 광소자 어레이 제조 방법은
    상기 광소자 실장 단계에 앞서, 상기 백라이트 유닛용 광소자 어레이와 회로 기판의 솔더링을 위한 솔더링부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 광소자 어레이 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛용 광소자 어레이 제조 방법은
    상기 솔더링부의 표면에 도금층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 광소자 어레이 제조 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    광소자를 실장하는 단계는,
    캐비티 내에서 졀연층에 의해 분리된 전도층 중 어느 하나의 전도층에 광소자를 접합하는 것을 특징으로 하는 절단에 따른 백라이트 유닛용 광소자 어레이 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    광소자를 실장하는 단계는
    광소자의 일 전극을 전도층 중 광소자가 접합되지 않은 다른 전도층에 대하여 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛용 광소자 어레이 제조 방법.
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