KR20160108646A - 투명 인쇄회로기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 ｌｅｄ 모듈 - Google Patents

투명 인쇄회로기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 ｌｅｄ 모듈 Download PDF

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Abstract

투명 기판; 상기 투명 기판 상에 형성되는 제 1 점착층; 제 1 점착층 상에 패터닝(patterning)되어 형성된 금속층; 및 금속층 중 LED 소자가 부착되는 영역을 제외한 영역의 상부 및 제 1 점착층의 상부에 형성된 제 2 점착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판이 개시된다.

Description

투명 인쇄회로기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 ＬＥＤ 모듈 {TRANSPARENT PRINTED CIRCUIT BOARD, MANUFACTURING METHOD THEREOF, LED MODULE USING THE SAME}
본 발명은 투명 인쇄회로기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 LED 모듈에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 투명 디스플레이 등에 이용되는 투명 인쇄회로기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 LED 모듈에 관한 것이다.
최근 LED 소자의 사용 범위가 실내외 조명뿐만 아니라 자동차 헤드라이트, 디스플레이 등 다양한 분야로 확대되고 있다. 특히, 투명 디스플레이 분야에서 LED 소자는 처리속도 및 전력소모 등의 제반 사항에서 큰 장점을 보여 많이 사용되고 있다.
투명 디스플레이에 이용하기 위한 인쇄회로 기판은 그 역할상 투명성이 뛰어나야 한다. 일반적인 인쇄회로 기판 제조 방법에 따라 투명 인쇄회로 기판을 생산하는 경우, 예를 들어 투명 기판으로서 사용될 수 있는 PET(Polyethylene Terephthalte) 기판과 금속층 사이에 점착제를 도포하거나 시트 형태의 점착제를 끼운 후 롤러로 가압함으로써, PET 기판, 점착층 및 금속층이 형성하고, 이후 상기 금속층을 패터닝하는 방법이 사용될 수 있다.
그러나, 이 경우 금속층의 표면 불균일성으로 인해 금속층에 접하는 상기 점착층의 표면도 불균일해지고, 이에 따라 이후 패터닝에 의해 금속층이 형성되지 않도록 노출되는 점착층의 표면의 불균일에 따라 완성된 투명 인쇄회로 기판이 뿌옇게 보이는 등 그 투명성이 확보되지 못한다는 문제점이 있다.
또한, 투명 인쇄회로 기판으로서 사용되는 투명 PEN(Polyethylene Naphthalate)을 이용하여 기판상에 LED 소자가 실장되는 방식으로 제조될 수도 있데, PEN의 높은 단가는 LED 디스플레이 모듈의 생산 가격을 높인다는 문제점도 있다.
따라서, 디스플레이용 LED 모듈의 투명성을 확보하면서, 그 생산 단가를 감소시키기 위한 효과적인 방안이 요구된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 LED 모듈은 투명 인쇄회로기판 및 LED 모듈의 투명성을 보장하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 LED 모듈은 투명 인쇄회로기판 및 LED 모듈의 생산 단가를 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판은,
투명 기판; 상기 투명 기판 상에 형성되는 제 1 점착층; 상기 제 1 점착층 상에 패터닝(patterning)되어 형성된 금속층; 및 상기 금속층 중 LED 소자가 부착되는 영역을 제외한 영역의 상부 및 상기 제 1 점착층의 상부에 형성된 제 2 점착층을 포함할 수 있다.
상기 투명 기판은, 내열성 PET(polyethylene terephthalate) 기판을 포함할 수 있다.
상기 금속층은, Cu 층을 포함할 수 있다.
상기 제 1 점착층은, 17.5 내지 100㎛의 두께로 형성될 수 있다.
상기 투명 인쇄회로기판은, 상기 금속층 중 상기 LED 소자가 부착되는 영역의 상부에 형성되는 전도층을 더 포함할 수 있다.
제5항의 투명 인쇄회로기판; 및 상기 전도층과 저온 솔더 범프(solder bump)로 연결되는 LED 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판의 제조 방법은,
투명 기판 상에 점착제를 도포하여 제 1 점착층을 형성하는 단계; 상기 제 1 점착층 상에 금속층을 형성하는 단계; 상기 금속층을 에칭(etching)하여 상기 금속층을 패터닝하는 단계; 및 상기 패터닝된 금속층 중 LED 소자가 부착되는 영역을 제외한 영역의 상부 및 상기 제 1 점착층의 상부에 상기 점착제를 도포하여 제 2 점착층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 LED 모듈은 투명 인쇄회로기판 및 LED 모듈의의 투명성을 보장할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 LED 모듈은 투명 인쇄회로기판 및 LED 모듈의 생산 단가를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 A 영역의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 LED 모듈을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판의 제조 공정을 상세하게 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판(100)을 도시하는 도면이고, 도 2는 도 1의 A 영역의 확대도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판(100)의 평면도이다.
먼저, 도 1을 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판(100)은 투명 기판(110), 제 1 점착층(120), 금속층(130) 및 제 2 점착층(140)을 포함할 수 있다.
상기 투명 기판(110)은 약 180?까지 용융하지 않는 내열성 PET(polyethylene terephthalate) 기판을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판(100)은 종래의 PEN이 아닌 내열성 PET을 사용하기 때문에 투명 인쇄회로기판(100)의 생산 단가를 낮출 수 있다. 또한, 일반적인 PET는 낮은 온도의 용융점을 가지기 때문에 본 발명에 따른 투명 인쇄회로기판(100)은 약 180℃의 용융점을 갖는 내열성 PET으로 제조될 수 있다.
제 1 점착층(120)은 투명 기판(110) 상에 형성되고, 금속층(130)과 투명 기판(110)은 제 1 점착층(120)을 통해 서로 접합된다. 투명 기판(110), 제 1 점착층(120) 및 금속층(130)은 시트 형태로서 서로 부착된 상태에서 롤러 등에 의해 가압되어 형성될 수 있다. 대략 188㎛의 내열성 PET가 사용되는 경우 제 1 점착층(120)은 17.5 내지 100㎛의 두께로 형성될 수 있다.
상기 제 1 점착층(120) 상에 형성된 금속층(130)은, 예를 들어 포토레지스트를 이용한 에칭 공정에 의해 패터닝(patterning)된다. 상기 금속층(130)은 LED 소자로 전력을 전달하는 전기 배선의 역할을 할 수 있다. 상기 금속층(130)은 구리(Cu)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 전기 전도도가 우수한 니켈(Ni)을 포함할 수도 있다.
여기서, 예를 들어 투명 기판(110), 제 1 점착층(120) 및 금속층(130)은 서로 부착된 상태에서 롤러 등에 의해 가압되어 형성되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 점착층(120)의 표면이 불균일하거나 울퉁불퉁하게 형성될 수 있다. 이는 금속층(130) 표면의 불균일성에 의해 야기된다. 보통의 인쇄회로 기판의 경우에는 패터닝된 금속층의 표면을 평탄화 등의 작업을 통해 매끄럽게 형성하는 작업을 수행하나, 본 발명의 경우와 같이 PET를 기판으로 사용하는 경우에는 평탄화 작업을 수행하기가 어렵다. 따라서, 상기 금속층(130)을 패터닝한 이후에 상기 금속층(130)이 커버되지 않는 울퉁불퉁한 제 1 점착층의 상부 표면이 노출될 수가 있고 이러한 불균일한 표면은 전체 투명 인쇄회로 기판의 투명성에 악영향을 미칠 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 상기 제 1 점착층(120) 위에 상기 제 1 점착층과 동일한 성분의 제 2 점착층(140)을 형성시켜, 투명 인쇄회로 기판의 투명성에 악영향을 미치는 상기 제 1 점착층(120)의 울퉁불퉁한 표면이 존재하지 않도록 한다. 상기 제 2 점착층(140)은 도 3에 도시된 바와 같이 금속층(130) 중 LED 소자가 부착되는 영역을 제외한 영역의 상부 및 제 1 점착층(120)의 상부에 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제 2 점착층(140)은 액상의 점착체가 전자인쇄 방식으로 도포될 수 있다.
상기 제 2 점착층(140)은 상술한 바와 같이 투명 인쇄회로기판(100)의 투명성을 보장하는 동시에, 투명 인쇄회로기판(100) 중 외부로 노출되는 금속층(130)의 일부 영역을 마모 등으로부터 보호하는 기능을 한다.
다시 도 1로 돌아가서, 금속층(130) 중 LED 소자가 위치되는 영역의 상부에는 전도층(170)이 형성될 수 있다. 상기 전도층(170)은 LED 소자에서 입출입하는 빛의 양을 증가시키기 위해 사용되며, 예를 들어 니켈(Ni)층과 금(Au)층을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투명 인쇄회로 기판을 이용한 LED 모듈(400)을 도시하는 도면이다.
LED 소자(150)는 도 1에 도시한 금속층(130)의 상부에 위치될 수 있다. LED 소자(150)는 금속층(130) 쌍의 상부에서 금속층(130) 쌍과 솔더 범프(solder bomp)(160)를 통해 서로 연결될 수 있다.
LED 소자(150)는 금속층(130) 또는 전도층(170)과 솔더 범프(160)를 통해 서로 연결될 수 있는데, 이때 사용되는 솔더 범프(160)는 저온의 Sn 솔더 범프를 포함할 수 있다. 일반적인 Sn 솔더 범프는 약 240℃의 용융점을 갖는데, 전술한 바와 같이, 투명 기판으로서 내열성 PET가 사용되는 경우 내열성 PET의 용융점은 약 180℃이다. 따라서, 일반적인 Sn 솔더 범프를 이용하여 LED 소자(150)를 용접하는 경우, 내열성 PET이 찌그러들거나 용융될 위험성이 존재하므로, 본 발명에 따른 솔더 범프(160)는 약 160℃의 용융점을 갖는 저온 Sn 솔더 범프를 포함하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판(100)의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
S510 단계에서, 투명 기판(110) 상에 제 1 점착층(120)을 형성한다. S520 단계에서, 제 1 점착층(120) 상에 금속층(130)을 형성한다. 상기 투명 기판(110), 제 1 점착층(120) 및 금속층(130)은 모두 시트의 형태로 제공되어 롤러 등에 의해 함께 가압되어 형성될 수 있다.
S530 단계에서, 금속층(130)을 포토레지스트를 이용한 에칭(etching) 작업 등을 통해 패터닝된 금속층(130)을 형성한다. .
S540 단계에서, 패터닝된 금속층(130) 중 LED 소자(150)가 부착될 영역을 제외한 영역의 상부 및 제 1 점착층(120)의 상부에 점착층이 형성되고 상기 제 1 점착층(120)의 상부 표면에 울퉁불퉁한 불균일한 표면이 존재하지 않도록, 상기 제 1 점착층(120)의 재질과 동일한 재질의 점착제를 전자인쇄 방식으로 도포하여 제 2 점착층(140)을 형성한다.
이후, LED 모듈(400)을 제조하기 위해, 패터닝된 금속층(130) 중 LED 소자(150)가 부착되는 영역과 LED 소자(150)를 솔더 범프(160)를 통해 서로 연결시킬 수 있다.
이하에서는, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판(100)의 제조 공정을 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판(100)의 제조 공정을 상세하게 나타내는 도면이다.
도 6(a)에 도시된 바와 같이, 투명 기판(110)의 상부에 제 1 점착층(120)을 형성하고, 제 1 점착층(120)의 상부에 금속층(130)을 형성한다.
투명 기판(110), 제 1 점착층(120) 및 금속층(130)은 모두 시트의 형태로 제공되고 이후 함께 롤러 등으로 가압될 수 있으며, 이 경우 상기 투명 기판(110)는 188㎛의 두께, 제 1 점착층(120)은 17.5㎛ 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 제 1 점착층(120)을 구성하는 점착제의 종류는 고무, 아크릴계, 실리콘계 또는 우레탄계 점착제가 포함될 수 있다.
그 후, 금속층(130)의 패턴에 대응되는 마스크를 통해 감광제에 빛의 조사 및 현상액으로 금속층(130) 패턴의 감광제층(710)을 형성하고(도 6(b) 참조), 감광제가 없는 부분의 금속층(130)의 상면에 대해 에칭(Etching) 공정을 수행하고, 에칭 공정의 수행 후 감광제층(710)을 제거하여, 마스크의 패턴에 대응하는 금속층(130)을 형성한다(도 6(c) 참조). 이 경우 도 6(c)에 도시된 바와 같이 패터닝된 금속층(130) 이외의 외부로 노출된 제 1 점착층(120)의 표면은 불균일하게 울퉁불퉁한 상태이다.
다음으로, 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 금속층(130) 중 LED 소자(150)가 실장되는 영역을 제외한 영역과 제 1 점착층(120)의 상부에, 액상의 점착제로 전자인쇄하여 제 2 점착층(140)을 형성한다. 상기 제 2 점착층은 상기 제 1 점착층의 점착제와 동일한 성분의 점착제를 사용함으로써, 최종적으로는 상기 제 1 점착층과 제 2 점착층은 일체화된 하나의 점착층을 형성하게 된다. 다만 상기 제 2 점착층(40)은 패터닝된 금속층(130) 중 LED 소자(150)가 연결되지 않는 일부 상부 표면에도 형성된다.
그 후, 도 6(e)와 같이, 금속층(130) 중 LED 소자(150)가 연결되는 영역 상에 무전해 도금 방식으로 대략 3um의 Ni층과 대략 0.3um의 Au 층을 포함한 전도층(170)을 형성한다.
상기 전도층(170)이 형성되면, LED 모듈(400)을 제조하기 위해, 마스크를 이용하여 전도층(170)과 LED 소자를 저온 Sn 솔더 범프로 서로 연결시켜 투명 디스플레이 모듈을 완성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 투명 인쇄회로기판과 이의 제조방법 및 이를 이용한 LED 모듈은 투명 인쇄회로기판의 투명성을 보장하며, 투명 인쇄회로기판의 생산 단가를 감소시킬 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 투명 인쇄회로기판
110: 투명 기판
120: 제 1 점착층
130: 금속층
140: 제 2 점착층
150: LED 소자
160: 솔더 범프
170: 전도층
400: LED 모듈

Claims (7)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판 상에 형성되는 제 1 점착층;
    상기 제 1 점착층 상에 패터닝(patterning)되어 형성된 금속층; 및
    상기 금속층 중 LED 소자가 부착되는 영역을 제외한 영역의 상부 및 상기 제 1 점착층의 상부에 형성된 제 2 점착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 인쇄회로기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기판은,
    내열성 PET(polyethylene terephthalate) 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 인쇄회로기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속층은,
    Cu 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 인쇄회로기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 점착층은,
    17.5 내지 100㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 투명 인쇄회로기판.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투명 인쇄회로기판은,
    상기 금속층 중 상기 LED 소자가 부착되는 영역의 상부에 형성되는 전도층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 인쇄회로기판.
  6. 제5항의 투명 인쇄회로기판; 및
    상기 전도층과 저온 솔더 범프(solder bump)로 연결되는 LED 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 모듈.
  7. 투명 기판 상에 점착제를 도포하여 제 1 점착층을 형성하는 단계;
    상기 제 1 점착층 상에 금속층을 형성하는 단계;
    상기 금속층을 에칭(etching)하여 상기 금속층을 패터닝하는 단계; 및
    상기 패터닝된 금속층 중 LED 소자가 부착되는 영역을 제외한 영역의 상부 및 상기 제 1 점착층의 상부에 상기 점착제를 도포하여 제 2 점착층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명 인쇄회로기판의 제조 방법.
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