KR20160087103A - 인쇄 회로 기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 ｌｅｄ 모듈과 ｌｅｄ 램프 - Google Patents
인쇄 회로 기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 ｌｅｄ 모듈과 ｌｅｄ 램프 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160087103A KR20160087103A KR1020150005295A KR20150005295A KR20160087103A KR 20160087103 A KR20160087103 A KR 20160087103A KR 1020150005295 A KR1020150005295 A KR 1020150005295A KR 20150005295 A KR20150005295 A KR 20150005295A KR 20160087103 A KR20160087103 A KR 20160087103A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- metal
- electrode
- led
- circuit board
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 130
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 130
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 60
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 43
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 26
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 19
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 9
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 9
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 claims description 4
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 197
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 13
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 2
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 description 2
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ALKZAGKDWUSJED-UHFFFAOYSA-N dinuclear copper ion Chemical compound [Cu].[Cu] ALKZAGKDWUSJED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- -1 copper Chemical class 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 1
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/18—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
- H05K1/182—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with components mounted in the printed circuit board, e.g. insert mounted components [IMC]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
-
- F21K9/30—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/10—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a light reflecting structure, e.g. semiconductor Bragg reflector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/20—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by affixing prefabricated conductor pattern
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
본 발명은 LED 모듈용 회로 기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 LED 모듈과 LED 램프로서, 상부 표면에 LED 칩이 장착되는 전극 영역에 대응되어 두 개 이상의 함몰부가 형성된 금속 기판; 상기 함몰부를 채워 형성되는 절연층; 상기 절연층의 상부에 상기 금속 기판과는 이격거리를 두고 한 쌍을 이루며 형성된 전극층; 상기 전극층과는 이격되어 전기적으로 절연되며, 상기 절연층을 제외한 상기 금속 기판의 상부에 형성된 금속층; 및 상기 금속층 또는 상기 금속층과 상기 전극층의 상부에 형성되어 LED 칩으로부터 방출된 광을 반사시키는 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈용 회로 기판과 이의 제조 방법 및 LED 모듈과 LED 램프이며, 이와 같은 본 발명에 의하면열 방출 효율과 광 방출 효율을 동시에 극대화시킬 수 있는 COB(Chip On Board) 형태의 LED 모듈용 회로 기판과 이를 제조하는 방법을 제공할 수 있고 나아가서 이를 이용한 LED 모듈과 LED 램프를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 인쇄 회로 기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 LED 모듈과 LED 램프에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 와이어본딩(Wire-Bonding) 방식 또는 플립칩(Flip-chip) 방식으로 2개 이상의 LED와 같은 광소자와 고전력(High Power) 전자소자를 모두 패키지(package) 가능한 COB(Chip on Board)에 적용할 수 있는 인쇄 회로 기판 및 이의 제조 방법으로서, 금속 기판을 요철 구조로 형성하여 LED 소자 등의 발광에 따른 열을 효과적으로 방출하면서 상기 금속 기판의 표면에 반사층을 형성하여 LED 모듈 등의 발광 효율을 더욱 향상시키는 방안에 관한 것이다.
최근 LED 소자의 사용 범위가 실내외 조명 뿐만 아니라 자동차 헤드라이트, 디스플레이 백라이트 등 다양한 분야로 광범위하게 넓어지고 있음에 따라 모듈 형태의 LED의 필요성과 고효율 및 높은 열 방출 특성이 더욱 요구되고 있는 실정이다.
최근 LED 모듈은 금속 인쇄 회로 기판(Metal Printed Circuit Board; 이하 "Metal PCB"라 한다.)에 실장하는 형태로 많이 사용되고 있고 있는데, 도 1은 종래의 PCB형 LED패키지를 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, PCB형 LED 패키지(10)는 알루미늄 등으로 구성된 기판층(11), 그 위에 형성된 절연층(12) 및 그 위에 패터닝되어 형성된 동박층(13), LED칩(17)으로 구성된다. 여기서 절연층(12)은 높은 절연성을 가지는 폴리이미드층, 접착층 등이 순차적으로 적층된 복층 구조나 단순 에폭시 등의 재질의 단층 구조 등으로 이루어질 수 있다.
전술한 구성을 갖는 종래의 PCB형 LED 패키지에 있어서, 동박층(13)과 기판층(11)의 사이에 위치한 절연층(13)은 통상 열전도도가 약 0.1~ 1[W-m/K] 정도의 낮은 물질로 구성되므로, 동박층(13) 위에 실장되는 LED칩(15) 또는 고전력 전자 소자에서 발생되는 열이 기판층(11)을 구성하는 알루미늄 및 기판층(11) 하부에 배치되는 히트 싱크(Heat sink)로 열이 잘 전달되지 못하는 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 절연층(12)을 두껍게 구현하는 경우 실장된 소자의 열을 기판으로 제대로 방출해 내기 어려워 광 효율이 떨어지는 단점이 있다.
이러한 단점을 해결하기 위해, 칩온보드(Chip on Board: COB) 타입의 LED 패키지가 개발되었지만, 칩에서 발생되는 열을 외부로 충분히 방열시킬 수 있는 방열 구조가 확보되어 있지 않기 때문에, 방열 성능을 높이는데 한계가 있고, 이에 따라 고휘도의 LED를 구현하기 어려운 문제점이 있다.
특히, LED 패키지를 LCD의 백라이트 등의 용도로 사용하는 경우에 광원인 칩(Chip)의 온도를 낮게 유지하기 위한 방열 특성과 높은 휘도의 구현이 중요한데, 상기와 같이 방열 구조가 확보되지 않은 경우에는 LCD 백라이트 용도 등으로 보다 효과적으로 적용하기 어려운 문제가 발생한다.
따라서, 우수한 열전도도 및 낮은 열저항과 낮은 기판 온도차 특성을 가지는 LED 패키지가 필요하다.
나아가서 최근 LED 소자의 사용 범위가 실내 외 조명 뿐만 아니라 자동차 헤드라이트, 디스플레이 백라이트 등 다양한 분야로 광범위하게 넓어지고 있음에 따라 모듈 형태의 LED의 필요성과 고효율 및 높은 열전도도와 낮은 열저항으로 표현되는 높은 열 방출 특성이 더욱 요구되고 있는 실정이다.
특히 LED 소자에서 광 방출 효율과 열 방출 효율은 상당히 중요한 문제인데, LED 광 방출 효율과 열 방출 효율은 상대적으로 반비례하는 관계로서 광 방출 효율이 높아질수록 이로 인한 열이 더 심하게 발생하며, LED 소자에서 발생되는 열이 효과적으로 방출되지 못하면 LED 소자의 온도가 높아져서 LED 소자의 특성이 열화되고 소자의 수명이 줄어들게 된다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 열 방출 효율과 광 방출 효율을 동시에 극대화시킬 수 있는 COB(Chip On Board) 타입의 인쇄 회로 기판과 이를 제조하고 이용하는 방안을 제시하고자 하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 기술적 과제를 달성하고자 본 발명에 따른 인쇄 회로 기판은 상부 표면에 전극 영역에 대응되어 두 개 이상의 함몰부가 형성된 금속 기판; 상기 함몰부를 채워 형성되는 절연층; 상기 절연층의 상부에 상기 금속 기판과는 이격거리를 두고 한 쌍을 이루며 형성된 전극층; 상기 전극층과는 이격되어 전기적으로 절연되며, 상기 절연층을 제외한 상기 금속 기판의 상부에 형성된 금속층; 및 상기 금속층 또는 상기 금속층과 상기 전극층의 상부에 형성되어 LED 칩으로부터 방출된 광을 반사시키는 반사층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 반사층은,은(Ag) 또는 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상의 금속 물질을 포함하거나 은(Ag)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속층과 상기 반사층의 사이에 장벽 금속층을 더 포함할 수 있으며, 상기 장벽 금속층은, 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti) 중 어느 하나 이상의 금속 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 기판은, 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 중 어느 하나 이상의 금속 물질을 포함하거나 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)를 포함하는 합금을 포함할 수 있다.
그리고 상기 전극층과 상기 금속층은, 구리(Cu) 또는 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상을 포함하거나 이들의 금속 복합물일 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 모듈은, 상술한 바와 같은 인쇄 회로 기판; 및 상기 인쇄 회로 기판에 장착되어 상기 전극층에 전기적으로 연결된 LED 칩을 포함하며, 상기 LED 칩은, 상기 전극층에 솔더범프(Solder bump) 또는 와이어 본딩(Wire bonding)으로 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 램프는 상술한 바와 같은 인쇄 회로 기판; 상기 인쇄 회로 기판에 장착되어 상기 전극층에 전기적으로 연결된 복수개의 LED 칩; 및 제1 전극부와 제2 전극부에 연결되어 복수개의 발광 다이오드 칩을 발광시키는 LED 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LED 모듈용 인쇄 회로 기판 제조 방법은 제1 금속 물질로 형성된 금속 기판의 상부 표면에 LED 칩이 장착되는 전극 영역에 대응되어 두 개 이상의 함몰부를 형성하는 함몰부 형성 단계; 상기 함몰부를 절연 물질로 채워 절연층을 형성하는 절연층 형성 단계; 상기 절연층의 상부에 전극층과 상기 절연층을 제외한 상기 금속 기판의 상부에 금속층을이격 거리를 두고 제2 금속 물질로 형성시키거나, 상기 절연층의 상부에 전극층과 상기 절연층을 제외한 상기 금속 기판의 상부에 금속층을 이격 거리를 두고 제2 금속 물질 및 제4 금속 물질로 형성시키는 전극층 및 금속층 형성 단계; 및 상기 금속층과 상기 전극층의 상부에 LED 칩으로부터 방출된 광을 반사시키는 반사층을 제3 금속 물질로 형성시키는 반사층 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 열 방출 효율과 광 방출 효율을 동시에 극대화시킬 수 있는 COB(Chip On Board) 타입의 인쇄 회로 기판과 이를 이용한 고효율의 LED 모듈 및 LED 램프를 제공할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에서는 LED 칩의 실장 영역에 절연층을 제거하고 LED 칩을 직접 금속 기판에 실장하는 구조이므로 열 방출 효율을 더욱 높일 수 있으며, 전극이 형성되는 영역에만 절연층이 형성됨으로써 열 방출 효율을 유지하면서 절연층의 두께를 조절할 수 있어 내압 전압을 증가시킬 수 있게 된다.
또한, LED 칩으로부터 측면이나 후면으로 방출되어 소모되는 광을 반사층을 통해 외부로 반사시킴으로써 광 방출 효율을 더욱 높일 수 있게 된다.
도 1은 종래의 PCB 패키지를 이용한 LED가 도시된 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 모듈용 인쇄 회로 기판에 대한 제1 실시 예의 단면도를 도시한다.
도 3는 본 발명에 따른 LED 모듈용 인쇄 회로 기판에 대한 제2실시 예의 단면도를 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 LED 모듈용 인쇄 회로 기판에 대한 제3실시 예를 도시하며,
도 5는 본 발명에 따른 LED 칩(chip)을 플립칩(Flip-chip) 방식으로 구현한 LED모듈(module)의 실시예를 도시하며,
도 6은 본 발명에 따른 LED 칩(chip)을 본딩와이어(Bonding-wire) 방식으로 구현한 LED램프(lamp)의 실시예를 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판 제조 방법에 대한 실시 예의 흐름도를 도시하며,
도 8은 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판 제조 방법에 대한 실시 예의 공정도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 모듈용 인쇄 회로 기판에 대한 제1 실시 예의 단면도를 도시한다.
도 3는 본 발명에 따른 LED 모듈용 인쇄 회로 기판에 대한 제2실시 예의 단면도를 도시하며,
도 4는 본 발명에 따른 LED 모듈용 인쇄 회로 기판에 대한 제3실시 예를 도시하며,
도 5는 본 발명에 따른 LED 칩(chip)을 플립칩(Flip-chip) 방식으로 구현한 LED모듈(module)의 실시예를 도시하며,
도 6은 본 발명에 따른 LED 칩(chip)을 본딩와이어(Bonding-wire) 방식으로 구현한 LED램프(lamp)의 실시예를 도시하며,
도 7은 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판 제조 방법에 대한 실시 예의 흐름도를 도시하며,
도 8은 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판 제조 방법에 대한 실시 예의 공정도를 도시한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 인쇄 회로 기판은 와이어본딩(Wire-Bonding) 방식 또는 플립칩(Flip-chip) 방식으로 2개 이상의 LED와 같은 광소자와 고전력(High Power)전자소자를 모두 패키지(package)가능한COB(Chip on Board)에 적용가능하나, 이하에서는 본 발명에 대해 예시적으로 LED 모듈용 인쇄 회로 기판, LED 모듈 및 LED 램프에 대하여 각각의 실시예를 통해 살펴보고, 본 발명에 따른 인쇄 회로 기판 및 이를 제조하는 방법에 대하여 실시예를 통해 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 모듈용 인쇄 회로 기판에 대한 제1 실시 예의 단면도를 도시한다.
상기 도 2의 (a)는 본 발명에 따른 LED 모듈용 인쇄 회로 기판에 대한 제1 실시 예의 단면도를 도시하며, 상기 도 2의 (b)는 상기 제1 실시 예의 상면도를 도시하는데, 이를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 LED 모듈용 인쇄 회로 기판(100)은 금속 기판(110) 상에 형성된 절연층(120), 전극층(140), 금속층(130) 및 반사층(150a, 150b, 150c)을 포함할 수 있다.
금속 기판(110)은,순수 알루미늄(Al)이나 알루미늄(Al) 금속 물질을 포함한 다양한 알루미늄 계열의 합금 또는 구리(Cu) 혹은 구리(Cu)를 포함하는 황동, 청동, 인청동 등과 같이 구리를 포함한 다양한 구리계열의 합금으로 형성될 수 있으며, 이외에도 일반적으로 적용될 수 있는 다양한 금속 기판이 채용될 수 있다.
금속 기판(110)의 표면은 함몰부가 형성된 요철 구조이며, 이때 상기 함몰부는 금속 기판(110) 상에 설치되는 LED 칩의 전극 배선에 따라 전체적인 패턴이 결정될 수 있다.
그리고 절연층(120)은 금속 기판(110)의 함몰부에 절연 물질로 충진되어 형성되며, 전극층(140)은 절연층(120)의 상부에 금속 기판(110)과는 이격거리를 두어 한쌍을 이루도록 형성된다. 특히, 전극층(140)은 상기 도 2의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이 금속 기판(110) 등 다른 부분과는 전기적으로 절연되어야 하며, LED 칩이 장착되는 배선 구조에 따라 다양한 패턴을 갖도록 형성될 수 있다.
또한 금속층(130)은 절연층(120)이 형성된 영역을 제외하고 LED 칩이 실장되는 영역을 포함하는 금속 기판(110)의 상부에 형성되는데, 이때 상기 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 금속층(130)에서 LED 칩이 실장되는 부분은 절연층(120)의 일부분과 접하도록 형성될 수도 있는데, 금속층(130)이 절연층(120)과 접하는 영역은 100㎛ 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 전극층(140)과 금속층(130)은 전도성과 열전도율이 높은 금속 물질로 형성되는 것이 바람직한데, 가령 구리(Cu) 또는 크롬(Cr) 등의 금속 물질을 하나 이상 포함하거나 이들의 금속 복합물로 형성시킬 수 있다.
나아가서 전극층(110)과 금속층(130)의 상부에는 LED 칩으로부터 방출된 광을 반사시키기 위한 반사층(150a, 150b, 150c)이 형성되며, 반사층(150a, 150b, 150c)은 광 반사율이 높은 금속 물질로서, 가령 99% 이상의 순도를 가지는 은(Ag)이나 99% 이상의 순도를 가지는 은(Ag)과 기타 금속이 포함된 은(Ag) 합금 또는 크롬(Cr) 등의 금속 물질로 형성시킬 수 있다.
상기 도 2에 도시된 제1 실시 예에서는 반사층(150a, 150b, 150c)을 전극층(110)과 금속층(130)의 상부에 전체적으로 형성시켰는데, LED 칩이 장착되는 부분과 전극층(130) 부분 이외의 영역에 형성된 반사층(150a)에서 효과적으로 광을 반사시킬 수 있고, 나아가서 LED 칩이 장착되는 영역이나 전극층(140)이 형성된 영역에도 반사층(150b, 150c)을 형성시켜 더욱 LED 모듈의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 상기와 같은 구조의 LED 모듈용 회로 기판을 제시하여 열 방출 효율을 향상시키는데, 일반적으로 절연층의 두께가 두꺼워질수록 내압 전압이 증가하고 절연 저항이 우수해지지만, 앞서 설명한 바와 같이, 종래의 금속 PCB의 경우, 기판과 동박층의 사이에 열 전도성이 좋지 못한 절연층을 구비하게 되는데, 절연층의 두께가 두꺼워질수록 절연층위의 동박층에 실장된 소자에서 발생되는 열이 기판으로 쉽게 방출되기 어려워지게 된다.
따라서, 종래의 금속 PCB는 내압 전압과 열 전도성을 모두 고려하여 약 80 ~ 100 ㎛ 에서 설계되고 있는 실정이며, 전술한 두께를 갖는 종래의 금속 PCB에서의 절연층은 약 1.5 kV 정도의 내압 전압을 갖게 되며, 그 이상의 전압이 인가되는 경우 절연층이 파괴될 우려가 발생한다.
하지만, 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판은 LED 칩이장착될 실장 영역과 금속 기판의 사이에 절연층이 없기 때문에, 소자의 열 방출과 무관하게 절연층의 두께를 두껍게 구현할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판에서, 절연층의 두께는 기판의 함몰부의 깊이에 따라 결정될 수 있으며, 절연층의 두께를 약 100 ~ 200 ㎛ 정도로 두껍게 구성할 수 있다. 따라서, 절연층의 두께를 약 100 ~ 200 ㎛ 정도로 두껍게 구성함으로써, 약 3 kV 이상의 내압 전압을 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판은 소자 실장 영역을 기판위에 직접 형성함으로써, 소자로부터 발생되는 열을 열전도성이 우수한 기판으로 쉽게 방출할 수 있게 된다.
그리고 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판은 광 반사율이 높은 금속 물질로 금속 기판의 상면에 반사층을 형성시킴으로써 LED의 광 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
나아가서 전극층과 금속층 상부에 은(Ag) 등으로 반사층을 형성시키는 경우에, LED에서 발생된 열에 의해 금속기판 전체의 온도가 100도 가까이 증가될 수 있으며, 오랜 시간이 지날 경우 반사층의 은 등과 금속층의 구리 등이 서로 반응하여 합금화됨으로써 반사층의 기능이 약화될 수 있으므로 구리 또는 크롬 등의 소재로 형성된 금속층(130) 혹은 전극층(140)과 은(Ag) 소재의 반사층(150) 중간에 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti)과 같은 장벽금속을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여 도 3은 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판에 대한 제2실시 예의 단면도를 도시한다.
상기 도 3에 도시된 제2실시 예는 상기 도 2에 도시된 제1 실시 예와 기본적인 구조가 유사하므로 동일한 구성에 대해서는 반복적인 설명을 생략하기로 한다.
상기 제2실시 예에서는, 전극층(140) 및 금속층(130)과 반사층(150a, 150b, 150c) 사이에 장벽 금속층(160a, 160b)을 형성되는데, 전극층(140) 및 금속층(130)의 확산장벽 역할과 반사층(150a, 150b, 150c)의 내마멸성을 향상시키기 위해 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti) 등을 포함하는 장벽 금속층(160a, 160b)이 형성된다.
나아가서 앞서 살펴본 본 발명에 따른 구조를 복수의 LED 칩의 실장이 가능한 LED 어레이 모듈용 회로 기판에 적용할 수 있는데, 이와 관련하여 도 4는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판에 대한 제3실시 예를 도시한다.
상기 도 4의 제3실시 예에서 단일 LED 칩이 장착되는 영역과 전극이 연결되는 영역은 앞서 살펴본 실시 예와 동일하게 구성될 수 있으며, 상기 제3실시 예에서는 금속 기판(210) 상에 복수의 LED 칩이 실장되는 LED 칩 어레이 실장 영역(255)이 구비되고 LED 칩 어레이 실장 영역(225) 상에 개별적인 LED 칩들이 배열되어 장착되는 영역(250)이 구비된다. 여기서 각각의 LED 칩들이 배열되어 장착되는 영역(250)에는 각각 함몰부와 절연층이 형성되고 전극층이 쌍을 이루어 형성되며, 금속층과 전극층의 상부에는 반사층이 형성되는데, 이는 앞서 설명한 실시 예들과 반복되는 설명이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 상기 도 4 상에 도시되지 않았으나 전극층의 쌍 중 하나끼리가 전기적으로 서로 연결되고 다른 하나끼리가 전기적으로 서로 연결되도록 배선 패턴이 금속 기판(210) 상에 형성된다.
그리고 전극층의 쌍 중 하나가 전기적으로 연결되는 제1 전극부(280a)와 다른 하나가 전기적으로 연결되는 제2 전극부(280b)가 금속 기판(210) 상에 형성되는데, 제1 전극부(280a)가 애노드(Anode) 전극이 될 수 있고, 제2 전극부(280b)가 캐소드(Cathode) 전극이 될 수 있다. 제1 전극부(280a)와 제2 전극부(280b)에 전원을 인가함으로써 전극 기판(210) 상에 실장된 복수개의 LED 칩들을 동시에 발광시킬 수 있다.
나아가서 본 발명에 따른 LED 램프는, 상술한 바와 같이 복수개의 LED 칩이 상기 제1 전극부와 상기 제2 전극부에 연결되어 복수개의 상기 발광 다이어드 칩을 발광시키는 LED 구동부를 포함할 수도 있다. 여기서, LED 구동부는 저항, 커패시터, 인덕터, 다이오드, 릴레이스위치, 가변저항, 바리스터, 바이폴라 트랜지스터(BJT), 금속 산화물 반도체 트랜지스트(MOSFET) 등을 포함하는 전기전자소자로 구성될 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판을 통해 열 방출 효율과 광 방출 효율을 동시에 극대화시킬 수 있는 LED 모듈 및 LED 램프의 제작이 가능해진다.
또한 본 발명에서는 앞서 살펴본 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로기판을 이용한 LED 모듈과 LED 램프를 제시하는데, 이하에서는 실시 예를 통해 본 발명에 따른 LED 모듈과 LED 램프에 대하여 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판에 LED 칩이 플립칩(Flip-chip) 방식으로 구현한 LED모듈(module)의 실시 예를 도시한다.
상기 도 5의 LED 모듈의 실시 예는 상기 도 2의 제1 실시 예를 통해 살펴본 LED 모듈용 인쇄 회로 기판을 적용하였다.
상기 도 5에서는 설명의 편의를 위해 LED 칩의 실장 구조에 대해서는 상세하게 도시하지 않았으며, 이하에서 설명하는 LED 칩(170)은 LED 칩 자체를 의미할 수도 있고 또는 커버와 그 내부에 LED 칩 및 형광체가 도포된 LED 패키지를 의미할 수도 있는데, 이는 본 발명의 요지가 아니므로 중복하여 기재하도록 한다.
LED 칩(170)이 실장되는 영역의 반사층(150c)과 LED 칩(170)에 전극이 연결되는 전극층(140) 영역의 반사층(150b) 상에 대응되어 LED 칩(170)이 실장되는데, 상기 도 5에서는 플립칩(Flip chip) 방식을 적용하여 LED 칩(170)의 LED 패키지가 솔더범프(Solder Bump)로 실장되어 전극층(140) 영역의 반사층(150b)에 연결되었다.이외에도 와이어 본딩 방식으로 LED 칩(170)이 장착될 수도 있는데, LED 칩(170) 자체가 LED 칩(170)이 실장되는 영역의 반사층(150c)에 표면 실장(SMT)되고 금속 본딩와이어(Bonding-wire)를 통해 금도금층이 형성된 본딩패드(Bonding pad)영역이 구비된 전극층(140) 영역의 반사층(150b)에 연결될 수도 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판(100) 상에 LED 칩(170)을 실장시키는 형태는 상황에 따라 다양하게 방식이 적용될 수 있다.
바람직하게는, 솔더범프로 LED 칩(170)을 실장하는 경우에 솔더범프는 납(Pb)을 포함하지 않으며, 주석(Sn), 은(Ag), 및 구리(Cu), 금(Au) 중 하나이거나 이들의 합금으로 솔더링하는 것이 바람직하다.
상기 도 5에 도시된 바와 같이 LED 칩(170)으로부터 방출되는 광은 전방위로 방출되며, 상측으로 방출되는 광은 광경로 상으로 문제되지 않으나 측면으로 방출되는 광은 실질적으로 소모되는 광이므로 본 발명에서는 반사층(150a)을 통해 소모되는 광을 반사시켜 전체적인 광 효율을 향상시킬 수 있다.
다음으로 도 6은 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판에 복수의 LED 칩이 장착하여 와이어본딩(wire-bonding) 방식으로 형성된 LED 램프의 실시 예를 도시한 것이다.
상기 도 6의 (a)는 LED 램프의 일부에 대한 상부 단면도를 도시하고, 상기 도 6의 (b)는 LED 램프에 대한 측면 단면도를 도시하는데, 상기 도 6의 LED 램프의 경우 앞서 살펴본 상기 도 4에 도시된 LED 어레이 모듈용 회로 기판이 적용될 수 있다.
상기 도 6에서는 복수의 LED 칩(370)이 금속 기판(310) 상의 LED 칩 실장 영역에 형성된 반사층(355)에 표면 실장되고 한쌍의 전극층(340) 영역에 형성된 반사층(351a, 351b)에 금속 리드선으로 연결된 구조이다. 물론 LED 칩(370)을 LED 패키지 형태로 구성하고 솔더범프로 연결시킬 수도 있다.
상기 도 6의 (a)를 살펴보면, 한쌍의 전극층(340)의 쌍 중 하나끼리가 전기적으로 서로 연결되고 다른 하나끼리가 전기적으로 서로 연결된 구조로서, 즉, 일직선으로 배열된 복수개의 LED 칩(370)을 한쌍의 전극층(340) 영역에 형성된 반사층(351a, 251b) 중 하나는 양극 전극 라인이고 다른 하나는 음극 전극 라인으로서 복수개의 LED 칩(370)을 전극 라인 형태로 연결시킨 구조인데, 상황에 따라서는 복수개의 LED 칩(370) 각각마다 독립된 개별적인 전극층과 이에 대응되는 반사층이 형성되고 이를 배선 형태로 연결시키는 구조로도 형성될 수 있다.
그리고 상기 도 6의 (b)를 살펴보면, 배열된 LED 칩(370)의 상부에 형광체(390)를 도포하여, 외부의 충격과 환경 등으로부터 LED 칩(370)을 보호하고 청색광을 황색광으로 변환할 목적으로 형성시켰다. 여기서 형광체는 실리콘 봉지재와 혼합하여 도포할 수 있으며, 도포되는 형광체는 발광 파장에 따라 적색부터 청색까지 다양한 형광 물질을 사용 할 수 있다.
나아가서 상기 도 6에서는 인접한 LED 칩(370) 배열 사이에 반사층(350)이 형성되어 있으나, 전체적인 사이즈를 더욱 줄이기 위해서 인접한 LED 칩(370) 배열 사이에 반사층(350)을 제거되고 인접한 양측의 LED 칩 배열이 그 사이에 형성된 전극층에 공통으로 연결되는 구조로 형성될 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 LED 모듈과 LED 램프는 LED 모듈용 회로 기판의 LED 칩 실장 영역을 금속 기판 위에 직접 형성함으로써, 열을 방출 효율이 증가되며, 반사층을 통해 반사율을 높임으로써 광 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에서는 LED 모듈용 회로 기판의 제조 방법을 제시하는데, 이하에서는 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판의 제조 방법을 그 실시 예를 통해 살펴보기로 한다.
도 7은 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판 제조 방법에 대한 실시 예의 흐름도를 도시하고, 도 8는 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판 제조 방법에 대한 실시 예의 공정도를 도시하는데, 상기 도 7과 도 8을 같이 참조하여 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판의 제조 방법을 설명한다.
먼저, 제1 금속 물질로 형성된 금속 기판을 선택적으로 에칭하여 함몰부를 갖는 요철 구조의 금속 기판을 형성(단계 S110)하는데, 요철 구조의 금속 기판을 형성하는 실시 예와 관련하여 상기 도 8의 (a)를 참조하면, 감광제에 빛의 조사와 현상액을 통해 금속 기판(111)의 상면에 함몰부의 요철 구조에 대응되는 제1 마스크 패턴의 감광제층(115)을 형성하고 에칭 공정을 수행하면 제1 마스크의 패턴에 따라 금속 기판(111)이 선택적으로 식각되어 함몰부를 갖는 요철 구조의 금속 기판(110)이 제작될 수 있다. 여기서 상기 제1 금속 물질은, 순수 알루미늄(Al) 및 알루미늄(Al) 성분을 포함한 다양한 알루미늄 계열의 합금 또는 구리(Cu)나 구리(Cu)를 포함하는 황동, 청동, 인청동 등과 같이 구리를 포함한 다양한 구리 계열의 합금을 포함할 수 있으며, 금속 기판의 물리적 화학적 특성을 고려하여 다양한 금속 물질이 선택될 수 있다.
이후 단계 S130에서 금속 기판(110)의 함몰부에 절연층을 형성하는데, 이에 대하여 상기 도 8의 (b)를 참조하면, 금속 기판(110) 상의 함몰부로 절연 물질(121)을 충진시킨 후 1차 평탄화 작업을 수행하고 절연 물질(121)을 경화시킨다. 절연 물질(121)이 경화되면 경화된 절연 물질층의 상면과 금속기판의 표면 일부를 제거하는 2차 평탄화 작업을 통해 금속 기판(110) 상에 절연층(120)을 최종 형성시킨다. 이때 절연 물질로는 에폭시(Epoxy) 등이 이용될 수 있다.
본 발명에서는 LED 칩이 실장될 실장 영역과 금속 기판의 사이에 절연층이 없기에 열 방출과 무관하게 절연층(120)의 두께를 약 100 ~ 200 ㎛ 정도로 두껍게 형성할 수 있으며, 절연층(120)의 두께를 약 100 ~ 200 ㎛ 정도로 두껍게 구성함으로써, 보다 높은 내압 전압을 구현할 수 있다.
다음단계 S150에서 절연층(120)의 상부에 전극층과 절연층(120)을 제외한 금속 기판(110)의 상부에 금속층을 이격 거리를 두고 제2 금속 물질로 형성시키는데, 제2 금속 물질을 절연층(120)을 포함하여 금속 기판(110)의 상면에 전체적으로 도금하고 전극층과 금속층의 패턴에 따라 패터닝하여 전극층과 금속층을 형성할 수 있다. 이에 대하여 상기 도 8의 (c)를 참조하면, 절연층(120)을 포함하여 금속 기판(110)의 상면에 전체적으로 제2 금속 물질(131)을 도금하여 제 2 금속물질층을 형성하는데, 절연층(120) 상에 제 2 금속물질층을 형성시키기 위해서 제2 금속 물질을 함유한 도금 용액에 절연층(120)이 형성된 금속 기판(110)을 담지시켜 무전해 도금 방식으로 0.2~2μm의 막을 형성한 후 다시 제2 금속 물질을 이용한 전해 도금 방식으로 25~50μm의 막을 형성하여 동박층을 형성한다. 그리고 전극층과 금속층의 패턴에 대응되는 제2 마스크(135)를통해 감광제에 빛의 조사 및 현상액으로 상기 전극층과 금속층의 패턴의 감광제층(135)을 형성하고, 감광제가 없는 부분의 제 2 금속물질층의 상면에 대해 에칭(Etching) 공정을 수행하고, 에칭 공정의 수행 후 제2 마스크 패턴에 해당되는 감광제층(135)을 제거하면, 제2 마스크의 패턴에 대응되는 전극층(140)과 금속층(130)이 형성된다. 여기서 전극층(140)과 금속층(130)은 30μm보다 두껍게 형성시키는 것이 바람직하고, 상기 제2 금속 물질은, 전기 전도도와 열전도도가 높은 금속 물질로 선택될 수 있으며, 가령 구리(Cu) 또는 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상을 포함하거나 이들의 금속 복합물이 될 수 있다.
전극층(140)과 금속층(130)의 형성 후 금속층(130) 또는 금속층(140)과 전극층(140)의 상부에 LED 칩으로부터 방출된 광을 반사시키는 반사층을 제3 금속 물질로 형성시키는데(단계 S170), 이와 관련하여 상기 도 8의 (d)를 참조하면, 전극층(140)과 금속층(130)이 형성된 금속 기판(110)을 제3 금속 물질을 함유한 도금 용액(151)에 담지시켜 무전해 도금 방식으로 전극층(140)과 금속층(130)의 패턴에 대응되는 반사층(150a, 150b, 150c)이 형성된다.
여기서 반사층은 0.2 ~ 0.5μm 두께로 형성시키는 것이 바람직하며, 상기 제3 금속 물질은, 광 반사율이 높은 금속 물질로 선택될 수 있으며, 가령 은(Ag) 또는 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상의 금속 물질을 포함하거나 은(Ag)을 포함하는 합금을 포함할 수 있다.
나아가서 반사층(150a, 150b, 150c)의 하부에 장벽 금속층을 형성시킬 수도 있는데, 상기 장벽 금속층을 형성시키는 하나의 방법으로서 상기 도 8의 (c)에서, 절연층(120)을 포함하여 금속 기판(110)의 상면에 전술한 바와 같이 무전해 도금 및 전해도금 방식으로 전체적으로 제2 금속 물질(131)을 도금하여 제2 금속 물질의 도금면을 형성한다. 그리고 상기 제2 금속 물질의 도금면이 형성된 상기 금속 기판을 전해액에 담지시키고 제4 금속 물질을 함유한 극판과 상기 금속 기판의 상기 제2 금속 물질의 도금면에 전원을 인가하여 전해 도금 방식으로 상기 제2 금속 물질의 도금면에 제4 금속 물질의 도금면을 형성한다.
이와 같이 순차적으로 상기 제2 금속 물질의 도금면과 상기 제4 금속 물질의 도금면을 전체적으로 형성한 후 상기 전극층과 상기 금속층에 대응되는 제2 마스크를 통해 감광제에 빛의 조사와 현상액으로 제 2마스크 패턴과 동일한 패턴의 감광제층(135)을 형성시키고, 전술한 바와 같이 에칭(Etching) 작업을 수행하여 상기 제2 마스크의 패턴에 따라 상기 제2 금속 물질의 도금면과 상기 제4 금속 물질의 도금면을 모두 에칭하여 상기 전극층과 상기 금속층 및 장벽 금속층이 형성된다. 여기서 상기 장벽 금속층은1 ~ 5μm 두께로 형성시키는 것이 바람직하며, 상기 제4 금속 물질로는 니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti) 등의 금속 물질이 이용될 수 있다.
이상에서 살펴본 본 발명에 따른 LED 모듈용 회로 기판 제조 방법을 통해 열 방출 효율과 광 방출 효율을 동시에 극대화시킬 수 있는 COB(Chip On Board) 타입의 LED 모듈용 회로 기판을 용이하게 제작할 수 있게 된다.
이와 같은 제조 공정을 통해 제작된 LED 모듈용 회로 기판 상에 주석(Sn) 등이 포함된 솔더(Solder)를 메탈 마스크를 통해 형성하고 플립칩(Flip-chip) 방식으로 LED 칩을 상기 LED 모듈용 회로 기판 상에 장착시킬 수 있으며, 또는 와이어 본딩 방식으로 LED 칩을 상기 LED 모듈용 회로 기판 상에 장착할 수도 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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200 :LED 모듈용 회로 기판,
110, 210, 310: 금속 기판,
120, 320 :절연층,
130, 330 :금속층,
140, 340 :전극층,
150a, 150b, 150c, 350, 351a, 351b, 355 :반사층,
160a, 160b : 장벽 금속층,
170, 370 : LED 칩,
280a : 제1 전극부,
280b : 제2 전극부,
390 :형광체
110, 210, 310: 금속 기판,
120, 320 :절연층,
130, 330 :금속층,
140, 340 :전극층,
150a, 150b, 150c, 350, 351a, 351b, 355 :반사층,
160a, 160b : 장벽 금속층,
170, 370 : LED 칩,
280a : 제1 전극부,
280b : 제2 전극부,
390 :형광체
Claims (9)
- 상부 표면에 전극 영역에 대응되어 두 개 이상의 함몰부가 형성된 금속 기판;
상기 함몰부를 채워 형성되는 절연층;
상기 절연층의 상부에 상기 금속 기판과는 이격거리를 두고 한 쌍을 이루며 형성된 전극층;
상기 전극층과는 이격되어 전기적으로 절연되며, 상기 절연층을 제외한 상기 금속 기판의 상부에 형성된 금속층; 및
상기 금속층 또는 상기 금속층과 상기 전극층의 상부에 형성되어 LED 칩으로부터 방출된 광을 반사시키는 반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 반사층은,
은(Ag) 또는 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상의 금속 물질을 포함하거나 은(Ag)을 포함하는 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판. - 제 2 항에 있어서,
상기 금속층과 상기 반사층의 사이에 장벽 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판. - 제 3 항에 있어서,
상기 장벽 금속층은,
니켈(Ni), 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti) 중 어느 하나 이상의 금속 물질을포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 기판은,
알루미늄(Al) 또는 구리(Cu) 중 어느 하나 이상의 금속 물질을 포함하거나 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)를 포함하는 합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 전극층과 상기 금속층은,
구리(Cu) 또는 크롬(Cr) 중 어느 하나 이상을 포함하거나 이들의 금속 복합물인 것을 특징으로 하는 인쇄 회로 기판. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 인쇄 회로 기판; 및
상기 인쇄 회로 기판에 장착되어 상기 전극층에 전기적으로 연결된 LED 칩을 포함하며,
상기 LED 칩은, 상기 전극층에 솔더범프(Solder bump) 또는 와이어 본딩(Wire bonding)으로 연결된 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 인쇄 회로 기판;
상기 인쇄 회로 기판에 장착되어 상기 전극층에 전기적으로 연결된 복수개의 LED 칩; 및
제1 전극부와 제2 전극부에 연결되어 복수개의 발광 다이오드 칩을 발광시키는 LED 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 램프. - 제1 금속 물질로 형성된 금속 기판의 상부 표면에 LED 칩이 장착되는 전극 영역에 대응되어 두 개 이상의 함몰부를 형성하는 함몰부 형성 단계;
상기 함몰부를 절연 물질로 채워 절연층을 형성하는 절연층 형성 단계;
상기 절연층의 상부에 전극층과 상기 절연층을 제외한 상기 금속 기판의 상부에 금속층을 이격 거리를 두 고제2 금속 물질로 형성시키거나, 상기 절연층의 상부에 전극층과 상기 절연층을 제외한 상기 금속 기판의 상부에 금속층을 이격 거리를 두고 제2 금속 물질 및 제4 금속 물질로 형성시키는 전극층 및 금속층 형성 단계; 및
상기 금속층과 상기 전극층의 상부에 LED 칩으로부터 방출된 광을 반사시키는 반사층을 제3 금속 물질로 형성시키는 반사층 형성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈용 인쇄 회로 기판 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150005295A KR101719692B1 (ko) | 2015-01-13 | 2015-01-13 | 인쇄 회로 기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 ｌｅｄ 모듈과 ｌｅｄ 램프 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150005295A KR101719692B1 (ko) | 2015-01-13 | 2015-01-13 | 인쇄 회로 기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 ｌｅｄ 모듈과 ｌｅｄ 램프 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160087103A true KR20160087103A (ko) | 2016-07-21 |
| KR101719692B1 KR101719692B1 (ko) | 2017-03-24 |
Family
ID=56680408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150005295A KR101719692B1 (ko) | 2015-01-13 | 2015-01-13 | 인쇄 회로 기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 ｌｅｄ 모듈과 ｌｅｄ 램프 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101719692B1 (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190019515A (ko) | 2017-08-18 | 2019-02-27 | 주식회사 테라닉스 | 인쇄 회로 기판, 그 인쇄 회로 기판을 이용한 발광 소자 모듈 및 그 인쇄 회로 기판의 제조 방법 |
| KR20190134340A (ko) | 2018-05-25 | 2019-12-04 | 주식회사 테라닉스 | 인쇄 회로 기판, 그 인쇄 회로 기판을 이용한 발광 소자 모듈 및 그 인쇄 회로 기판의 제조 방법 |
| KR102197614B1 (ko) * | 2020-07-06 | 2020-12-31 | 홍성준 | 엘이디 모듈 및 그 제조 방법 |
| CN113241398A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-10 | 珠海市宏科光电子有限公司 | 一种cob光源封装热平衡处理工艺 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008153421A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| KR101101297B1 (ko) * | 2011-03-03 | 2012-01-05 | (주)참빛 | 고방열 금속 인쇄회로기판 |
| JP2013120898A (ja) * | 2011-12-08 | 2013-06-17 | Citizen Holdings Co Ltd | 半導体デバイスおよびその製造方法 |
| KR101322868B1 (ko) * | 2012-09-20 | 2013-10-28 | 강병수 | 엘이디 패키지 실장용 금속회로기판 및 그 제조방법 |
| JP2014157691A (ja) * | 2013-02-14 | 2014-08-28 | Panasonic Corp | 発光装置及び照明用光源 |
-
2015
- 2015-01-13 KR KR1020150005295A patent/KR101719692B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008153421A (ja) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体発光装置およびその製造方法 |
| KR101101297B1 (ko) * | 2011-03-03 | 2012-01-05 | (주)참빛 | 고방열 금속 인쇄회로기판 |
| JP2013120898A (ja) * | 2011-12-08 | 2013-06-17 | Citizen Holdings Co Ltd | 半導体デバイスおよびその製造方法 |
| KR101322868B1 (ko) * | 2012-09-20 | 2013-10-28 | 강병수 | 엘이디 패키지 실장용 금속회로기판 및 그 제조방법 |
| JP2014157691A (ja) * | 2013-02-14 | 2014-08-28 | Panasonic Corp | 発光装置及び照明用光源 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190019515A (ko) | 2017-08-18 | 2019-02-27 | 주식회사 테라닉스 | 인쇄 회로 기판, 그 인쇄 회로 기판을 이용한 발광 소자 모듈 및 그 인쇄 회로 기판의 제조 방법 |
| KR20190134340A (ko) | 2018-05-25 | 2019-12-04 | 주식회사 테라닉스 | 인쇄 회로 기판, 그 인쇄 회로 기판을 이용한 발광 소자 모듈 및 그 인쇄 회로 기판의 제조 방법 |
| KR102197614B1 (ko) * | 2020-07-06 | 2020-12-31 | 홍성준 | 엘이디 모듈 및 그 제조 방법 |
| CN113241398A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-10 | 珠海市宏科光电子有限公司 | 一种cob光源封装热平衡处理工艺 |
| CN113241398B (zh) * | 2021-05-21 | 2021-11-02 | 珠海市宏科光电子有限公司 | 一种cob光源封装热平衡处理工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101719692B1 (ko) | 2017-03-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10677417B2 (en) | Package for light emitting device and method for packaging the same | |
| JP5869080B2 (ja) | 発光素子 | |
| US9812621B2 (en) | Semiconductor device and fabrication method for same | |
| KR100735310B1 (ko) | 다층 반사 면 구조를 갖는 엘이디 패키지 및 그 제조방법 | |
| US8067777B2 (en) | Light emitting diode package assembly | |
| US8610146B2 (en) | Light emitting diode package and method of manufacturing the same | |
| US20110101392A1 (en) | Package substrate for optical element and method of manufacturing the same | |
| JP2005158957A (ja) | 発光装置 | |
| US20110147774A1 (en) | Wafer level led package structure for increasing light-emitting efficiency and heat-dissipating effect and method for manufacturing the same | |
| US20100301349A1 (en) | Wafer level led package structure for increasing light-emitting efficiency and heat-dissipating effect and method for manufacturing the same | |
| US20130062656A1 (en) | Thermally enhanced optical package | |
| WO2014064871A1 (ja) | 発光装置およびその製造方法ならびに発光装置実装体 | |
| US9117689B2 (en) | Light emitting device and manufacturing method thereof | |
| WO2013121708A1 (ja) | 発光装置およびその製造方法 | |
| KR20130017331A (ko) | 발광 다이오드 패키지 및 그의 제조 방법 | |
| KR101719692B1 (ko) | 인쇄 회로 기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 ｌｅｄ 모듈과 ｌｅｄ 램프 | |
| JP2009054801A (ja) | 放熱部材及びそれを備えた発光モジュール | |
| JP2012129272A (ja) | 発光ダイオード | |
| KR100699161B1 (ko) | 발광 소자 패키지 및 그의 제조 방법 | |
| KR100645657B1 (ko) | 플립칩 인쇄회로기판 및 플립칩 인쇄회로기판을 구비한백색 발광 다이오드 모듈 | |
| JP2011166036A (ja) | 発光装置及び照明装置 | |
| KR101248607B1 (ko) | 열우물을 이용한 방열구조를 가지는 led 어레이 모듈 | |
| US20140183565A1 (en) | Light-Emitting Module Board and Manufacturing Method of the Light-Emitting Module Board | |
| TWI288978B (en) | Manufacturing method of electronic light emitting device | |
| KR101856217B1 (ko) | 필름 타입의 광소자 패키지 및 그 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |