KR20160012731A - 인쇄회로기판 - Google Patents

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KR20160012731A
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Abstract

본 발명은 인쇄회로기판에 관한 것으로, 개구부를 포함하는 절연기판; 및 상기 개구부에 의해 노출되는 발광부를 포함하고, 상기 절연기판 내에 내장된 발광소자;를 포함한다.

Description

인쇄회로기판{PRINTED CIRCUIT BOARD}
본 발명의 실시예는 인쇄회로기판에 관한 것이다.
인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)은 전기 절연 기판에 전도성 재료로 인쇄회로를 인쇄한 기판이다.
인쇄회로기판은 여러 종류의 소자를 평판 위에 밀집 탑재시키기 위하여 각 소자의 장착 위치를 확정하고 소자를 연결하는 회로패턴을 평판 표면에 인쇄하여 고정하는 구조로 구성하거나, 인쇄회로기판의 내부에 소자가 매립되는 형태의 임베디드(embedded) 구조로 구성된다.
최근에는 전자 부품의 소형화 및 다기능을 실현하기 위하여, 인쇄회로기판을 고밀도 집적화가 가능한 다층의 구조로 사용되고 있다.
일반적으로, 인쇄회로기판이 다수의 절연 기판이 다수의 절연층으로 구성되는 경우에는 비아(via)를 통해 인쇄회로기판 내부의 회로 패턴과 인쇄회로기판의 외부의 표면에 형성되는 회로 패턴을 연결하도록 구성된다.
그러나, 이와 같이 구성되는 인쇄회로기판은 소자를 매립하는 구조로서, 패키지 형태의 발광소자를 매립하는 경우 발광소자와 인쇄회로기판 간에 빈 공간이 발생하므로 상기 빈 공간으로 인하여 광효율이 떨어지며, 발광소자로부터 발생한 열이 쉽게 외부로 방열되지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발광소자를 절연기판에 매립하고 발광부는 오픈(open)한 후 봉지재를 형성하여, 봉지재와 절연기판 그리고 발광부 간에 빈 공간이 발생하지 않도록 함으로써, 발광부로부터 출사되는 빛이 보다 효율적으로 상부로 출사되어 광효율을 보다 향상시키고자 한다.
또한, 본 발명은 개구부의 노출되는 표면 측의 폭을 발광부 측의 폭 보다 크게 형성하여 발광부로부터 출사되는 빛을 보다 효율적으로 확산하고자 한다.
또한, 본 발명은 발광소자의 단자와 연결되는 비아의 노출되는 표면 측의 폭을 단자 측의 폭 보다 크게 형성하거나, 비아에 방열홀을 형성하여 방열 성능을 보다 향상시키고자 한다.
전술한 문제를 해결하기 위한 본 실시예에 따른 인쇄회로기판은 개구부를 포함하는 절연기판; 및 상기 개구부에 의해 노출되는 발광부를 포함하고, 상기 절연기판 내에 내장된 발광소자;를 포함한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 개구부를 매립하는 봉지부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 개구부 또는 상기 봉지부는 상기 절연기판의 노출되는 표면 측의 폭이 상기 발광부 측의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 개구부 또는 상기 봉지부는 상기 절연기판의 노출되는 표면 측의 폭과 상기 발광부 측의 폭이 10:5 내지 10:7의 비율로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 절연기판 상에서 상기 발광소자의 발광부의 타면에 형성되어, 상기 발광소자의 단자와 연결되는 비아(Via);를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 비아는 상기 절연기판의 노출되는 표면 측의 폭이 상기 단자 측의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 비아는 상기 절연기판의 노출되는 표면 측의 폭이 상기 단자 측의 폭보다 1.1 내지 1.6 배 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 비아에 의해 둘러싸이고, 상기 발광소자의 단자의 표면을 노출하는 방열홀;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 방열홀은 상기 절연기판의 노출되는 표면 측의 폭이 상기 단자 측의 폭보다 1.1 내지 1.6 배 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 봉지부는 형광체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 발광소자를 절연기판에 매립하고 발광부는 오픈(open)한 후 봉지재를 형성하여, 봉지재와 절연기판 그리고 발광부 간에 빈 공간이 발생하지 않도록 함으로써, 발광부로부터 출사되는 빛이 보다 효율적으로 상부로 출사되어 광효율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 개구부의 노출되는 표면 측의 폭을 발광부 측의 폭 보다 크게 형성하여 발광부로부터 출사되는 빛을 보다 효율적으로 확산할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면 발광소자의 단자와 연결되는 비아의 노출되는 표면 측의 폭을 단자 측의 폭 보다 크게 형성하거나, 비아에 방열홀을 형성하여 방열 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자를 도시한 도면이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 인쇄회로기판을 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 본 발명의 일실시예에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1 내지 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 제조 방법을 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 코어 절연기판(110)에 캐비티(cavity: 115)를 형성한다.
상기 코어 절연기판(110)은 유리 섬유와 수지를 포함하는 프리프레그(Prepreg)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 코어 절연기판(110) 내에는 도전성 재료로 이루어진 비아(111)가 형성될 수 있다.
이후, 도 2에 도시된 바와 같이 코어 절연기판(110)의 일면에 점착성 필름(113)이 형성된 지지기판(112)을 형성하고, 도 3에 도시된 바와 같이 캐비티(115) 내의 지지기판(112) 상의 점착성 필름(113) 상에 발광소자(120)를 탑재한다.
이후에는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 코어 절연기판(110)과 발광소자(120) 상에 외곽 절연기판(130)을 배치하며, 상기 외곽 절연기판(130) 상에는 금속층(131)을 더 형성할 수 있다.
그에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 외곽 절연기판(130)을 형성하는 재료의 일부가 코어 절연기판(110)과 발광소자(120) 간의 사이 공간을 채워 코어 절연기판(110)과 발광소자(120) 간의 이격 공간이 없도록 하여, 상기 발광소자(120)가 안정적으로 고정되도록 할 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 점착성 필름(113)이 형성된 지지기판(112)을 제거하고, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 지지기판(112)을 제거한 면에 외곽 절연기판(140)을 더 형성한다.
이때, 상기 하부의 외곽 절연기판(140) 상에는 금속층(141)이 더 형성될 수 있다.
이후, 도 7에 도시된 바와 같이 외곽 절연기판(140) 상에 발광소자(120)의 단자(121)를 노출하는 비아 홀(via hole: 142)을 형성한다.
또한, 상기 비아(111)에 대응되도록 외곽 절연기판(130, 140)에 각각 비아 홀(132, 145)을 더 형성할 수 있다.
이후에는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 비아 홀(142)에 도전성 재료를 충진하여 비아(143)를 형성하고, 회로패턴(144)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 외곽 절연기판(130, 140)에 형성된 비아 홀(132, 145)에도 도전성 재료를 충진하여 비아(133, 146)를 형성하고, 상기 비아(133, 146)와 각각 연결되는 회로패턴(134, 147)을 더 형성할 수 있다.
이후, 도 9에 도시된 바와 같이 외곽 절연기판(130, 140) 상에 각각 보호층(160)을 형성할 수 있으며, 상기 회로패턴(134, 144, 147) 상에는 각각 표면처리층(150)을 더 형성할 수 있다.
이후에는 도 10에 도시된 바와 같이 외곽 절연기판(130) 상에서 발광소자(120)에 대응되는 영역에 개구부(135)를 형성한다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 개구부(135)는 외곽 절연기판(130) 상에 발광소자(120)의 발광부(122)에 대응되는 영역에 형성되며, 이때 상기 개구부(135)는 상기 외곽 절연기판(130)의 노출되는 표면 측의 폭(W1)이 상기 발광부(122) 측의 폭(W2) 보다 크게 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 개구부(135)는 상기 외곽 절연기판(130)의 노출되는 표면 측의 폭(W1)과 상기 발광부(122) 측의 폭(W2)이 10:5 내지 10:7의 비율로 형성될 수 있으며, 이는 발광부(122)로부터 출사되는 빛을 보다 효율적으로 확산하기 위한 것이다.
개구부(135)의 외곽 절연기판(130)의 노출되는 표면 측의 폭(W1)과 상기 발광부(122) 측의 폭(W2)이 10:5의 비율 보다 작게 형성되는 경우(예를 들어 10:4의 비율)에는, 발광부(122)로부터 출사되는 빛이 지나치게 넓게 확산되는 문제점이 발생할 수 있으며 노출되는 표면 측의 폭(W1)이 발광부(122) 측의 폭(W2) 보다 지나치게 넓어 발광소자(120)가 쉽게 이탈되거나 외부의 충격에 쉽게 손상될 수 있는 문제점이 발생할 수 있다.또한, 개구부(135)의 외곽 절연기판(130)의 노출되는 표면 측의 폭(W1)과 상기 발광부(122) 측의 폭(W2)이 10:7 보다 크게 형성되는 경우(예를 들어 10:8의 비율)에는 발광부(122)로부터의 빛이 지나치게 좁은 영역으로 출사되어 일부 영역에만 빛이 집중되어, 발광소자(120) 본연의 조명 기능을 충분히 하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
한편, 상기 개구부(135)의 형성시에는 외곽 절연기판(130) 상에 레이저(laser)를 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 도 10에 도시된 바와 같이 개구부(135)의 형성시에 발광부(122)를 보호하는 금속재료층(127)을 제거하여, 도 11에 도시된 바와 같이 발광부(122)가 개구부(135) 상에 완전히 노출되도록 한다.
이때, 상기 금속재료층(127)은 구리(Cu) 재료를 포함할 수 있다.
이후에는 도 12에 도시된 바와 같이 외곽 절연기판(130)의 개구부(135)를 매립하는 봉지부(170)를 형성한다.
따라서, 발광소자(120)의 발광부(122)는 상기 봉지부(170)에 의해 완전히 매립된다.
한편, 상기 봉지부(170)는 형광체를 포함하는 재료로 형성되어 발광부(122)로부터의 빛이 보다 효율적으로 출사되도록 할 수 있다.
이후부터는 도 12를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판의 구성을 설명하기로 한다.
도 12에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄회로기판은 절연기판(110, 130, 140), 발광소자(120) 및 봉지부(170)를 포함하고, 비아(111, 133, 143, 146), 회로패턴(134, 144, 147), 표면처리층(150) 및 보호층(160)을 더 포함할 수 있다.
상기 절연기판(110, 130, 140)은 코어 절연기판(110)과 외곽 절연기판(130, 140)를 포함한다.
코어 절연기판(110)에는 캐비티(115)가 형성된다.
또한, 발광소자(120)는 발광부(122)를 포함하며, 상기 발광소자(120)는 상기 캐비티(115) 내에 배치된다.
인쇄회로기판 상부의 외곽 절연기판(130)은 상기 코어 절연기판(110) 상에 형성된다. 또한, 상기 외곽 절연기판(130)에는 상기 발광소자(120)의 발광부(122)에 대응되는 개구부(135)가 형성된다.
또한, 상기 개구부(135)에는 봉지부(170)가 형성되어 되어 상기 개구부(135)를 매립할 수 있다.
본 발명의 실시예에에 따르면 개구부(135) 또는 봉지부(170)의 외곽 절연기판(130)의 노출되는 표면 측의 폭(W1)과 상기 발광부(122) 측의 폭(W2)이 10:5 내지 10:7의 비율로 형성될 수 있으며, 이와 같이 개구부(135)를 형성하는 경우에는 발광부(122)로부터 출사되는 빛이 일부 영역에만 집중되거나 지나치게 넓게 확산되지 않는다.
보다 구체적으로, 개구부(135) 또는 봉지부(170)의 외곽 절연기판(130)의 노출되는 표면 측의 폭(W1)과 상기 발광부(122) 측의 폭(W2)이 10:5의 비율 보다 작게 형성되는 경우(예를 들어 10:4의 비율)에는, 발광부(122)로부터 출사되는 빛이 지나치게 넓게 확산되는 문제점이 발생할 수 있으며 노출되는 표면 측의 폭(W1)이 발광부(122) 측의 폭(W2) 보다 지나치게 넓어 발광소자(120)가 쉽게 이탈되거나 외부의 충격에 쉽게 손상될 수 있는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 개구부(135) 또는 봉지부(170)의 외곽 절연기판(130)의 노출되는 표면 측의 폭(W1)과 상기 발광부(122) 측의 폭(W2)이 10:7 보다 크게 형성되는 경우(예를 들어 10:8의 비율)에는 발광부(122)로부터의 빛이 지나치게 좁은 영역으로 출사되어 일부 영역에만 빛이 집중되어, 발광소자(120) 본연의 조명 기능을 충분히 하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
그뿐만 아니라, 본 발명의 일실시예에 따르면 발광소자(120)를 코어 절연기판(110)에 매립하고 발광부(122)는 오픈(open)한 후 봉지재(170)를 형성하므로, 봉지재(170)와 코어 절연기판(110) 그리고 발광부(122) 간에 빈 공간이 발생하지 않으므로 발광부(122)로부터 출사되는 빛이 보다 효율적으로 상부로 출사되어 광효율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 봉지부(170)는 형광체를 포함하여 발광소자(122)로부터 출사되는 빛을 보다 효과적으로 확산시킬 수 있다.
비아(143)는 발광소자(120)의 단자(121) 및 회로패턴(144)과 연결되며, 상기 발광소자(120)로부터 발생하는 열은 상기 비아(143)를 통해 외부로 방출될 수 있다.
또한, 비아(111, 133, 146)는 각각 상기 코어 절연기판(110), 외곽 절연기판(130, 140)을 관통하여 형성될 수 있으며, 상기 비아(133, 146)는 각각 회로패턴(134, 147)과 연결될 수 있다.
외곽 절연기판(130, 140) 상에는 각각 보호층(160)을 형성할 수 있으며, 상기 회로패턴(134, 147) 상에는 각각 표면처리층(150)이 형성될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자를 설명하기로 한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 발광소자(120)는 소자 본체(125), 단자(121), 발광부(122)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 발광부(122)의 보호를 위하여 추가로 유기막층(126)을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 유기막층(126)은 상기 발광부(122)의 표면에 코팅되며, 상기 유기막층(126)은 발광부(122)에서 출사되는 광의 파장에 알맞도록 투과도가 우수한 폴리카보네이트(Polycabonate), 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl Methacrylate), 싸이탑(CYTOP), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol) 및 폴리이미드(Polyimde) 중 어느 하나를 포함하는 재료를 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속재료층(127)은 구리(Cu) 재료를 포함하여 형성될 수 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 금속재료층(127)은 상기 개구부(135)의 형성 과정에서 상기 발광부(122)를 보호하기 위한 것이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 인쇄회로기판을 도시한 도면이다.
도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 일실시예에 따른 인쇄회로기판은 코어 절연기판(110), 발광소자(120), 외곽 절연기판(130, 140), 봉지부(170), 비아(143) 및 회로패턴(144)을 포함할 수 있다.
코어 절연기판(110)에는 캐비티(115)가 형성되며, 발광소자(120)는 상기 캐비티(115) 내에 배치된다.
상기 발광소자(120)는 발광부(122)를 포함하며, 상기 외곽 절연기판(130)에는 상기 발광소자(120)의 발광부(122)에 대응되는 개구부(135)가 형성되고, 상기 개구부(135)에는 봉지부(170)가 형성될 수 있다.
상기 개구부(135)는 발광소자(120)의 발광부(122)에 대응되는 외곽 절연기판(130) 상에 형성되며, 이때 상기 개구부(135)는 상기 외곽 절연기판(130)의 노출되는 표면 측의 폭(W1)이 상기 발광부(122) 측의 폭(W2) 보다 크게 형성될 수 있다.
이때, 도 14의 실시예에서는 비아(143)는 발광소자(120)의 단자(121) 및 회로패턴(144)과 연결되며, 비아(143)가 상기 외곽 절연기판(140)의 노출되는 표면 측의 폭(W3)이 상기 발광소자(120)의 단자(121) 측의 폭(W4) 보다 크게 형성된다.
이때, 상기 비아(143)는 상기 외곽 절연기판(140)의 노출되는 표면 측의 폭(W3)이 상기 단자(121) 측의 폭(W4) 보다 1.1 내지 1.6 배 크게 형성될 수 있으며, 이와 같이 구성되는 경우에는 상기 비아(143)의 전기 전도도를 일정수준 이상 유지하면서도 발광소자(120)로부터 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 비아(143)의 상기 외곽 절연기판(140)의 노출되는 표면 측의 폭(W3)이 상기 단자(121) 측의 폭(W4) 보다 1.1 배 미만의 크기로 형성되는 경우에는, 비아(143)의 벽면이 보다 수직에 가까워 지므로 상기 비아(143)의 형성시에 기포가 발생하여 전도성에 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 비아(143)의 상기 외곽 절연기판(140)의 노출되는 표면 측의 폭(W3)이 상기 단자(121) 측의 폭(W4) 보다 1.6 배를 초과하여 형성되는 경우에는, 비아(143)의 노출되는 표면 측의 폭(W3)이 지나치게 넓어져 도금 공정이 어려울 뿐만 아니라 넓은 표면으로 비아(143)가 이탈되거나, 이웃 비아 또는 단자와 단락되는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 도 15의 실시예에서는 비아(143)가 발광소자(120)의 단자(121) 및 회로패턴(144)과 연결되되, 상기 비아(143)는 비아홀(142)의 표면만을 충진할 수 있다. 즉, 비아홀(142)의 표면에만 도전성 재료가 충진되어 비아(143)를 형성하고 비아홀(142) 중 도전성 재료가 충진되지 않은 부분에는 빈 공간인 방열홀(148)을 형성한다. 상기 방열홀(140)은 발광소자(120)의 단자(121)의 표면을 노출하여 발광소자(120)로부터 발생한 열이 방열홀(148)에 의해 외부로 용이하게 방출될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 방열홀(148)은 도 14의 비아(143)의 형태와 마찬가지로 상기 하부 절연층(140)의 노출되는 표면 측의 폭(W3) 이 상기 단자(121) 측의 폭(W4) 보다 1.1 내지 1.6 배 크게 형성될 수 있으며, 이와 같이 구성되는 경우에는 발광소자(120)의 단자(121)를 직접 노출시켜 방열 성능을 최대화할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 코어 절연기판
111: 비아
120: 발광소자
130, 140: 외곽 절연기판
133: 비아
134: 회로패턴
143, 146: 비아
144, 146: 회로패턴
148: 방열홀
150: 표면처리층
160: 보호층
170: 봉지부

Claims (10)

  1. 개구부를 포함하는 절연기판; 및
    상기 개구부에 의해 노출되는 발광부를 포함하고, 상기 절연기판 내에 내장된 발광소자;
    를 포함하는 인쇄회로기판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 개구부를 매립하는 봉지부;
    를 더 포함하는 인쇄회로기판.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 개구부 또는 상기 봉지부는,
    상기 절연기판의 노출되는 표면 측의 폭이 상기 발광부 측의 폭보다 큰 인쇄회로기판.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 개구부 또는 상기 봉지부는,
    상기 절연기판의 노출되는 표면 측의 폭과 상기 발광부 측의 폭이 10:5 내지 10:7의 비율로 형성되는 인쇄회로기판.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연기판 상에서 상기 발광소자의 발광부의 타면에 형성되어, 상기 발광소자의 단자와 연결되는 비아(Via);
    를 더 포함하는 인쇄회로기판.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 비아는,
    상기 절연기판의 노출되는 표면 측의 폭이 상기 단자 측의 폭보다 큰 인쇄회로기판.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 비아는,
    상기 절연기판의 노출되는 표면 측의 폭이 상기 단자 측의 폭보다 1.1 내지 1.6 배 크게 형성되는 인쇄회로기판.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 비아에 의해 둘러싸이고,
    상기 발광소자의 단자의 표면을 노출하는 방열홀;
    을 더 포함하는 인쇄회로기판.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 방열홀은,
    상기 절연기판의 노출되는 표면 측의 폭이 상기 단자 측의 폭보다 1.1 내지 1.6 배 크게 형성되는 인쇄회로기판.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 봉지부는,
    형광체를 포함하는 인쇄회로기판.
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