KR20170122447A - 칩 온 보드형 발광 유닛 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

칩 온 보드형 발광 유닛으로서, 상부 및 하부에 각각 전극을 구비한 기판; 상기 기판과 전기적으로 연결된 상태로 실장되어 외부로 광을 조사하는 발광소자; 상기 기판에서 상기 발광소자의 주변영역을 둘러싸도록 연장 형성된 지지벽; 상기 지지벽의 내부공간에 채워지는 투명재질의 몰드;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

칩 온 보드형 발광 유닛 및 이의 제조방법{Apparatus and Method for Chip on Board Type Lighting Unit}

본 발명은 칩 온 보드형 발광 유닛 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, Flip Chip 방식을 적용하여 와이어 본딩 과정을 절반으로 줄여 와이어 형성에 필요한 시간이나 비용을 절감할 수 있으며, 와이어와 지지벽의 형성을 적층 인쇄방식으로 형성하여 복잡한 형태나 미세한 크기에도 대응할 수 있는 칩 온 보드형 발광 유닛 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

복수의 발광칩이 이웃하게 배치되는 표면 실장형 발광 유닛을 제조함에 있어서, 일반적으로는 복수의 발광칩이 실장된 리드프레임을 매개로 하여 인쇄회로기판에 실장하는 구성을 갖는다. 이를 COB(Chip On Board)형이라고 한다.

비자발광 디스플레이의 광원은 주로 LED(Light Emitting Diode)가 사용된다. 이 때 사용되는 LED는 크게 SMD(Surface Mount Device:표면실장부품)형과 COB(Chip On Board)형으로 구분할 수 있는데, SMD형 LED는 인쇄회로기판(PCB:Printed Circuit Board)에 완성된 LED 패키지를 실장하는 방식으로 제작되고, COB형 LED는 PCB에 LED 칩이 직접 실장되도록 하는 방식으로 제작한다.

또한, LED의 경우 광변환 효율이 약 15% 수준으로 낮기 때문에, 나머지 85% 정도의 에너지는 열 형태로서 소자 밖으로 빠져나가게 된다. 초기 LED 소자의 경우 mA 단위의 전류를 이용하는 경우가 대부분이었으므로, 소자에서 방출되는 열로 인한 문제점이 크게 부각되지 않았다. 그러나 현재 디스플레이의 광원으로서 이용되는 LED의 경우 그 특성상 고출력을 요구하기 때문에, LED 소자에서 방출되는 열로 인한 수명 단축이 큰 이슈로 떠오르면서 LED 소자의 방열 문제가 대두되었다.

이 때 SMD형 LED의 경우, 완성된 LED 패키지가 PCB에 부착되는 형태이기 때문에 LED의 안정성과 내구성은 담보할 수 있으나, 수많은 화소 각각에 LED가 실장되는 디스플레이에 있어서 경량화를 어렵게 할 뿐 아니라, LED 패키지와 PCB 마운트 사이의 열저항이 높아 방열성이 떨어진다는 단점이 존재한다.

이에 반해 COB형 LED의 경우, LED 칩을 PCB 기판에 직접 칩 본딩(chip bonding)하는 방법으로 제작되기 때문에, LED 소자와 PCB 마운트 사이의 열저항 성분이 크게 단순화되어 방열 특성이 우수해진다. 이 뿐 아니라 제작 공정 역시 단순해지며, 디스플레이의 경량화에 있어서도 적합하기 때문에, 현재 COB형 LED를 실장처리하는 기술이 꾸준히 개발되고 있다.

일반적인 표면 실장형 발광유닛은 별도의 공정으로 제조된 복수의 발광칩 패키지를 인쇄회로기판에 실장한 구성을 갖는다. 여기서, 발광칩 패키지의 제조는 기판과 전극을 포함하는 리드프레임을 준비하고, 이 리드프레임의 전극 상에 발광칩을 다이본딩(die bonding) 한다. 이어 발광칩과 리드프레임의 전극 사이에 와이어를 이용한 와이어 본딩(wire bonding)한 후 댐을 사출 성형한다. 이후 발광칩 상에 형광체를 도포하고 형광체가 도포된 복수의 발광칩을 재단함으로써 복수의 발광칩 패키지가 제조되는 것이다.

이와 같이 제조된 발광 패키지를 일면에 접착제에 의해 히트싱크가 접착된 소정 패턴의 인쇄회로기판 상에 솔더 등을 이용하여 표면 실장하는 것으로 표면 실장형 발광유닛이 완성된다. 그러나 이와 같은 종래의 표면 실장형 발광유닛은 제조 공정이 복잡하여 생산에 소요되는 시간이 길고 생산 비용이 상승하는 단점이 있다. 또한 히트싱크와 발광칩 사이에 전극, 솔더, 인쇄회로기판의 전극패턴 및 접착제가 형성되어 있어 방열 효율이 저하되고 전류 흐름에 쉽게 문제가 발생한다는 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 다양한 선행기술이 출원되어있다.

한국 공개특허 제 10-2012-0014818호의 “다이렉트 실장형 발광유니트, 이를 이용한 백라이트유니트 및 디스플레이장치”에는 기판본체와, 기판본체 상에 형성되며 소정 패턴을 가지는 상부전극과, 기판본체의 하부에 형성된 하부전극을 구비한 제1기판과; 제1기판 상에 실장되고, 상부전극과 전기적으로 결선되며, 소정 파장의 광을 조사하는 복수의 발광칩과; 복수의 발광칩에서 조사된 광이 각각 투과되는 복수의 개구부를 가지며, 제1기판 상에 형성된 제2기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성이 개시되어 있다.

그러나 상기한 종래의 디스플레이장치는 발광칩과 기판본체와의 연결에 2극 모두 와이어 본딩을 사용하여 기판과 전기적으로 연결하므로, 제조방법이 까다롭다는 단점이 있었다.

또한, 한국 공개특허 제 10-2011-0055755호의 “다이렉트 실장형 발광유니트 및 그 제조방법”에는 히트싱크와, 히트싱크 상에 형성된 절연접착층과, 절연접착층 상에 형성되며 소정 패턴을 가지는 전극을 구비한 인쇄회로기판(PCB)과; PCB의 전극 사이의 절연접착층 상에 실장되며, 전극과 전기적으로 결선되어 소정 파장의 광을 조사하는 복수의 발광칩과; 복수의 발광칩에서 조사된 광이 투과되는 투과공을 가지며, PCB 상에 소정 높이로 형성된 댐 보드와; 발광칩 상에 도포되며, 발광칩에서 조사된 광의 파장을 변환하는 파장변환부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성이 개시되어 있다.

그러나 이 또한 절연접착층에 발광칩이 삽입되어 실제 기판과 전기적으로 연결되기 위해 2극 모두 와이어 본딩을 사용하여 기판과 전기적으로 연결하므로, 제조방법이 까다롭다는 단점이 있었다.

따라서, 발광 유닛을 기판에 실장하되, 와이어 본딩의 개수를 줄여 공정의 편리성과 안정성을 향상시킨 칩 온 보드형 발광 유닛을 개발할 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 와이어 본딩의 수를 줄여 발광 유닛을 제조하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 복잡한 형태나 미세한 크기로 와이어 본딩이 가능토록 하는 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공정의 중단 없이 동일 공정 내에서 다양한 형태의 지지벽을 생산할 수 있도록 하는 수단을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 칩 온 보드형 발광 유닛은, 상부 및 하부에 각각 전극을 구비한 기판; 상기 기판과 전기적으로 연결된 상태로 실장되어 외부로 광을 조사하는 발광소자; 상기 기판에서 상기 발광소자의 주변영역을 둘러싸도록 연장 형성된 지지벽; 상기 지지벽의 내부공간에 채워지는 투명재질의 몰드;로 구성되는 것을 특징으로 한다.

더하여, 상기 기판은, 전기적으로 이격되며 극성이 서로 다른 제1판 및 제2판으로 구성되고, 상기 발광소자는, 일 측이 상기 제1판 상에 실장되고, 타 측은 상기 제2판과 와이어를 통해 전기적으로 결선되는 것을 특징으로 한다.

추가적으로, 상기 와이어는, 전도성 페이스트를 적층 인쇄하여 상기 제2판으로부터 상기 발광소자의 타 측까지 전기적으로 결선되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

더욱, 상기 지지벽은, 비전도성 페이스트를 적층 인쇄하여 상기 발광소자의 주변영역을 둘러싸는 것을 특징으로 한다.

또한, 칩 온 보드형 발광 유닛의 제조방법에 있어서, 상부 및 하부에 각각 전극을 구비한 기판을 준비하는 제1 단계와; 상기 기판을 전기적 극성의 차이에 따라 각각 제1판 및 제2판으로 나누어지도록 이격부위를 형성하는 제2 단계와; 상기 제1판에 발광소자의 일 측을 접촉시켜 전기적으로 통전시키는 제3 단계와; 상기 발광소자의 타 측과 상기 제2판을 전기적으로 결선하여 와이어 본딩을 형성하는 제4 단계와; 상기 발광소자의 주변영역을 따라 높이방향으로 연장된 지지벽을 형성하는 제5 단계 및; 상기 지지벽의 내부공간에 몰딩을 주입하는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제4 단계는, 상기 제2판으로부터 상기 발광소자의 타 측까지 전도성 페이스트를 적층 인쇄하여 와이어를 형성하는 제4-1 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 제 5단계는, 상기 발광소자의 주변영역을 따라 비전도성 페이스트를 적층 인쇄하여 지지벽을 형성하는 제5-1 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 칩 온 보드형 발광 유닛에 의하면,

1) Flip Chip 방식을 적용하여 와이어 본딩 과정을 절반으로 줄여 와이어형성에 필요한 시간이나 비용을 절감할 수 있도록 하고,

2) 와이어의 형성을 적층 인쇄방식으로 형성하여 복잡한 형태나 미세한 크기에도 대응할 수 있도록 하며,

3) 지지벽의 형성을 적층 인쇄방식으로 형성하여 단일 공정에서 다양한 형태의 지지벽을 복잡한 형태로 제작할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

도 1은 칩 온 보드형 발광 유닛의 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 발광소자와 기판의 연결을 나타낸 측면도.
도 3은 본 발명의 발광소자와 기판의 연결을 나타낸 평면도.
도 4는 칩 온 보드형 발광 유닛의 제조공정을 표현한 블록도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 칩 온 보드형 발광 유닛의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 칩 온 보드형 발광 유닛은 상부 및 하부에 각각 전극을 구비한 기판(100), 기판(100)과 전기적으로 연결된 상태로 실장되어 외부로 광을 조사하는 발광소자(200), 발광소자(200)의 주변영역을 둘러싸는 형상으로 적층 인쇄방식으로 형성된 지지벽(300), 지지벽(300)의 내부공간을 채우고 발광소자(200)에서 조사된 광을 투과시키는 재질로 구성되는 몰드(400)로 구성된다.

먼저 기판(100)은, 상부와 하부에 각각 상부전극 및 하부전극이 형성되고, 그 사이를 전기적으로 절연하는 절연체 재질의 기판본체로 이루어진다. 예를 들어, 기판본체는 FR4, BT-에폭시, 폴리이미드와 같은 재질로 구성될 수 있다. 이 기판본체에는 복수의 전도공이 형성되어 있으며, 그 전도공 내부에는 상부전극과 하부전극을 열적으로 연결하는 도전체가 채워질 수 있다. 이를 통해 후술할 발광소자(200)에서 발생된 열이 상부전극과 도전체를 경유하여 하부전극 방향으로 열을 방출시킬 수 있도록 함으로써, 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 보드의 하부에는 필요에 따라 별도의 히트싱크를 부착할 수도 있으며, 이를 통해 기존 대비 향상된 방열 효율을 갖도록 구성할 수도 있다.

더욱, 기판(100)에 상부전극과 하부전극의 형성에 있어서, 기판본체에 형성된 전도공을 통해 상부전극 및 하부전극을 전기적으로 연결하여 구성되는데, 이를 통해 한 장의 기판으로 다층의 패턴을 구성할 수 있으며, 전도공 사이의 통전을 이용해 회로패턴을 자유롭게 구성할 수 있어 회로패턴 설계 방법이 다양해질 수 있을 뿐 아니라, 한 장의 기판만이 이용되기 때문에 인쇄회로기판의 소형화와 집적화가 이루어질 수 있다.

상부전극 및 하부전극은 기판본체에 대하여 인쇄회로기판을 형성하는 방법과 동일한 방법으로서, 반도체 패터닝 공정을 통하여 형성되거나, 별도로 제조 후 접착하는 방식으로 형성될 수 있다. 상부전극의 두께는 발광칩에 인가되는 전류량에 따라 다양한 두께로 형성할 수 있다.

발광소자(200)는 기판(100) 상에 다이 본딩(die-bonding) 방식으로 실장되며, 일 측은 기판(100)의 상부전극과 직접 부착되어 전기적으로 결착되고, 타 측은 와이어(201)를 이용한 본딩에 의하여 기판(100)의 상부전극과 전기적으로 결선된다. 이 발광소자(200)는 상부전극을 통하여 전원 인가 시, 소정 파장의 광을 조사하는 것으로, 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드 등으로 구성될 수 있다. 본 실시예에 따른 발광유니트는 백색광, 적색광, 청색광, 녹색광, 적외선 파장 또는 자외선 파장의 광을 조사하는 LED를 포함할 수 있다.

여기서, 복수의 발광소자(200) 각각은 별도의 구동부를 통하여 구동된다. 이를 위하여, 발광소자(200)는 상부전극과 구동부 사이에 개재되는 커넥터(미도시)를 통하여 전기적으로 연결된다.

지지벽(300)은 발광소자(200)의 주변영역을 둘러싸는 형상으로 형성된 벽으로써, 발광소자(200) 및 그 주변영역을 하나의 독립공간으로 형성하여 외부로부터 별도의 전기적 영향을 받지 않도록 하는 것이다. 지지벽(300)의 내부 공간 형태는 평면에서 볼 때 원형, 사각형, 오각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다. 지지벽(300)은 기판(100)으로부터 직교하는 형태로 형성되는 것이 일반적이나, 발광소자(200)에서 조사된 빛을 외부로 용이하게 방출시키기 위하여 지지벽(300)을 통해 형성된 내부공간의 윗부분이 아랫부분보다 넓은 테이퍼 형상으로 형성될 수도 있다.

몰드(400)는 지지벽(300)으로 형성된 내부공간을 채우고, 발광소자(200)에서 조사된 광을 투과시키는 역할을 하는 것이다. 몰드(400)에는 플라스틱 합성체 재질의 몰드액이 주로 사용되며, 이 외에도 절연성 및 빛 투과성이 높은 재질의 몰드액이 사용될 수 있다. 다만, 외부로 노출되는 면은 볼록하게 형성되는 것이 좋은데, 이 또한 광을 투과시키되 외부로 방출시켜야하는 특성에 따른 것이며 따라서 표면장력이 큰 재질을 몰드액으로 선택하는 것이 중요하다.

이 몰드(400)는 발광소자(200)에서 조사된 광의 파장을 변환하는 파장변환소재를 포함할 수 있다. 파장변환소재로서는 입사된 광에 여기되어 파장을 변환하는 형광체, 인광체 등이 있으며, 에폭시와 함께 도포되는 것을 특징으로 한다.

이로서 칩 온 보드형 발광 유닛의 전체적인 구성을 살펴보았다. 이러한 구성은 기존의 발광 유닛을 제조하는 방법에서 별도의 지지벽(300)을 형성하고 몰드(400)를 채우는 것이 특징인데, 이렇게 별도의 지지벽(300)을 세우는 이유는 바로 지지벽(300)이 형성한 공간 내부에 실장되는 발광소자(200) 때문이다.

도 2는 본 발명의 발광소자와 기판의 연결을 나타낸 측면도이고, 도 3은 본 발명의 발광소자와 기판의 연결을 나타낸 평면도이다.

측면도 및 평면도를 통해 발광소자(200)와 기판(100)의 연결의 특징을 설명하면 다음과 같다.

먼저 기판(100)은 2개의 상호 이격된 제1판(101) 및 제2판(102)으로 나뉘는데, 이 판은 각각 상부전극과 하부전극이 형성되어 있다. 예를 들어 제1판(101)에는 전기적으로 +극을 띄는 상부 및 하부전극이, 제2판(102)에는 전기적으로 ?극을 띄는 상부 및 하부전극이 형성되는 것이다. 따라서 제1판(101)과 제2판(102) 사이의 이격된 이격부위(103)가 형성되고, 이 이격부위(103)는 추후 몰딩으로 채워지기는 하지만 충분한 전기적 간섭이 없는 충분한 길이로 형성되어야 함은 물론이다. 이 이격부위(103)는 제1판(101) 및 제2판(102)을 최초부터 별도로 형성하거나, 기판(100)의 중앙부위를 파내는 것으로 형성된다.

이 기판(100) 중 제1판(101), 제2판(102) 또는 양 판 모두에 발광소자(200)가 밀착되는데, 이를 위해 발광소자(200)를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

발광소자(200)는 전기적 입력을 통해 전기와 반응하여 외부로 빛을 조사하는 것으로서, 두 개의 극성을 갖도록 형성된다. 보통, Red, Green, Blue의 3색 발광소자(200)를 사용하게 되는데, 일반적으로 Horizontal 소자라고 하여, 수평방향으로 +극과 ?극을 갖는 부분이 형성된다. 그러나 일부 발광소자(200)의 경우 Vertical 소자라고 하여 수직방향으로 +극과 ?극을 갖는 부분이 형성된다는 차이점이 있다.

앞서 +극을 제1판(101), -극을 제2판(102)으로 지정한 예를 계속 활용하여 설명하면, 이러한 특성 때문에 일반적인 발광소자(200)의 경우 +극을 수신하는 부분을 제1판(101)에, -극을 수신하는 부분을 제2판(102)에 각각 맞닿도록 밀착시키면 된다. 그러나, 일부 발광소자(200)의 경우, 수직방향으로 +극과 ?극이 형성되어, 이를 일반적인 발광소자(200)와 같은 방식으로 연결하려면 빛이 측면으로 방출된다는 단점이 있다. 따라서, R일부 발광소자(200)의 경우 일반적으로 기판(100)의 중앙 이격부위(103)에 위치시키고 +극을 수신하는 부분에서 전도성을 갖는 와이어(201)를 부착시켜 제1판(101)까지 연결시키고, -극을 수신하는 부분에서 전도성을 갖는 와이어(201)를 부착시켜 제2판(102)까지 연결시키는 것으로 형성하였다.

이러한 경우 미세한 와이어(201)를 연결하는 두 번의 와이어 본딩 과정이 필요하고, 와이어 본딩 과정을 성공적으로 거치더라도 이후 몰딩과정에서 와이어(201)가 손상을 입을 수 있다는 단점이 있었다. 또한 기판(100)과 발광소자(200) 모두 소형화를 진행할수록 더욱 미세하면서 더욱 전도성이 좋은 와이어(201)가 필요하게 되는데, 이를 해결하기 위해 금이나 구리 등 비교적 단가가 높은 전도성 금속이 활용되므로 다수의 발광유닛을 생산하는 경우 와이어 본딩에 사용되는 비용도 엄청나다.

따라서, 와이어 본딩 과정을 최소화시켜 비용은 물론이거니와 제조공정 시간도 줄일 수 있는 수단이 필요하며, 이를 대체할 방법으로서 제1판(101) 또는 제2판(102)에 해당 판이 갖는 극성에 대응되는 발광소자(200)의 극성 수신방향을 밀착시키는 방법을 사용하는 것이며, 다시 말해 기판(100) 일 측에 발광소자(200)를 세워진 형태로 쌓아올리는 것이다.

결과적으로는 제1판(101) 또는 제2판(102) 중 어느 한 판 위에 발광소자(200)가 부착된다. 이를 통해 발광소자(200)의 극성 수신방향 중 적어도 하나는 제1판(101) 또는 제2판(102)과 밀착되어 더 이상의 와이어 본딩이 필요 없이 자연스럽게 통전되는 부분을 형성하는 것이다. 따라서 나머지 극성 수신방향만 남은 판에 와이어 본딩을 형성하는 것으로서 기존 구성 대비 보다 용이하고 빠르게 발광 유닛을 형성할 수 있게 된다.

이러한 방법을 Flip Chip 방식이라고 하며, 쉽게 말해 Wire Bonding을 하지 않고 Chip 위에 Bump를 형성한 뒤 그 Bump를 실장기판(100)에 접촉시켜 Chip과 기판(100)의 회로를 연결하는 기술이며, Bump가 형성된 Chip을 Flip Chip이라고 한다. 즉, 패키지 캐리어에 Die를 전기적으로 연결하는 방법이다.

추가적으로, 와이어(201)는 전도성 페이스트(paste)를 적층 인쇄하는 것으로 형성될 수 있다. 전도성 페이스트는 전도성이 높은 금속이나 금속혼합물을 매우 작은 입자의 가루로 형성한 것이다. 고온으로 가열하였을 때, 충분한 점성이나 연성을 갖는 경우에는 이 금속이나 금속혼합물을 단독으로 활용할 수 있으나, 그렇지 못한 경우에는 별도의 접착제와 혼합한 것을 사용한다. 전도성 페이스트는 사출부재를 통해 원하는 형태, 양을 조절하여 사출 및 도포될 수 있다. 이는 3D 프린터 등에서 사용되는 방법과 동일한 것으로서, 특정 방위를 자동으로 인식하고 전도성 페이스트를 사출 및 도포하여 형태를 만들거나, 기 입력된 방위를 따라 전도성 페이스트를 사출 및 도포하여 형태를 만드는 것이다.

이러한 작업을 통해 전도성 페이스트를 사출하여 층층이 쌓아올리는 것으로 와이어(201)를 형성하게 되는데, 이를 통해 기 형성된 와이어(201)를 이완시켜 부착하는 경우보다 더 복잡하고 더 작은 작업공간에서도 와이어(201)를 형성하여 최종적으로는 절반의 와이어 본딩을 구성하는 것으로 쉽게 전기적 연결을 구성할 수 있게 된다.

또, 와이어(201) 이외에도 지지벽(300) 또한 적층 인쇄방식으로 형성될 수 있다.

이 때에는 전기적 연결이 필요한 와이어(201)와 달리, 절연성이 높고 가공이 용이하며, 형성된 이후에는 충분한 강도로 내부공간에 포함된 발광소자(200) 및 와이어(201)를 외력으로부터 보호할 수 있는 소재인 비전도성 페이스트로 형성된다. 이러한 지지벽(300)의 적층 인쇄방법 또한 기존의 3D 프린터 등에서 사용하는 방식과 동일한 것으로서, 비전도성 페이스트를 미세한 가루로 형성하고, 이에 고온을 가하여 녹이거나 별도의 접착제와 섞어 사출부재를 통해 기 입력된 방위 또는 자동으로 인식한 방위를 따라 사출 및 도포하여 지지벽(300)을 형성한다.

이와 같은 적층 인쇄방법을 통해 발광 유닛을 형성하는 것으로서, 다양한 형태의 발광소자(200)에 용이하게 대응하여 와이어 본딩을 형성할 수 있고, 장비의 변환 없이 필요에 따라 지지벽(300)의 형상을 다양하게 제작할 수 있다는 장점을 갖는다.

도 4는 칩 온 보드형 발광 유닛의 제조공정을 표현한 블록도이다.

칩 온 보드형 발광 유닛의 제조공정을 순서대로 정리하면 다음과 같다. 상부 및 하부에 각각 전극을 구비한 기판(100)을 준비하는 단계와, 기판(100)을 전기적 극성의 차이에 따라 각각 제1판(101) 및 제2판(102)으로 나누어지도록 이격부위(103)를 형성하는 단계, 제1판(101)에 발광소자(200)의 일 측을 접촉시켜 전기적으로 통전시키는 단계, 발광소자(200)의 타 측과 제2판(102)을 전기적으로 결선하는 와이어 본딩 단계, 발광소자(200)의 주변영역을 따라 높이방향으로 연장된 지지벽(300)을 형성하는 단계, 지지벽(300)의 내부공간에 몰딩을 주입하는 단계로 구성된다.

기판(100)에는 상부와 하부에 각각 전극을 구비하도록 일종의 인쇄회로기판을 형성한다. 이후 기판(100)은 기판(100)에 형성된 전극을 통해 +극과 ?극을 갖는 전극으로 나뉘게 되는데, 이를 각각 제1판(101) 및 제2판(102)으로 칭한다. 제1판(101)과 제2판(102)은 전기적으로 다른 극성을 가지므로 최초 형성 시부터 이격되어 있거나, 전기적 간섭이 발생하지 않는 이격거리를 형성하도록 사이 공간을 파내어 이격부위(103)를 형성한다.

이후 앞서 설명한 Flip Chip 방식을 적용하여 제1판(101)에 발광소자(200)의 일 측을 접촉시켜 전기적으로 통전시킨다. 이후 이격된 제2판(102)과 발광소자(200)의 타 측을 전기적으로 통전시키기 위해 와이어 본딩 방법을 사용하게 되는데, 이 때 와이어 본딩 방법에 있어서 전도성 페이스트를 적층 인쇄하여 와이어(201)를 형성하는 방법이 활용될 수도 있다. 이는 앞서 설명한 바와 같이 기 제조된 와이어(201)를 늘려서 붙이는 방법보다 다양한 형태나 크기에서 활용될 수 있는 방법이다.

다음으로는 발광소자(200)의 주변영역을 따라 지지벽(300)을 형성한다. 이는 외부로부터의 전기적 간섭이나 외력으로부터 지지벽(300) 내부공간에 위치하는 발광소자(200)를 보호하기 위한 것이다. 발광소자(200) 또한 비전도성 페이스트를 적층 인쇄하여 형성할 수 있으며, 그 단면의 형태 또한 원형이나 삼각형, 사각형, 오각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있음은 물론이다.

마지막으로 지지벽(300) 내부에 몰드(400)를 채운다. 몰드(400)는 지지벽(300)으로 형성된 내부공간을 채우고 발광소자(200)에서 조사된 광을 투과시키는 것으로서, 이 때 몰드(400)에는 발광소자(200)에서 조사된 광의 파장을 변환시키는 형광체, 인광체 등의 파장변환소재를 포함할 수도 있다. 또, 몰드(400)의 외부로 노출된 부분은 볼록하게 처리하여 외부로 빛이 용이하게 방출될 수 있도록 구성 할 수도 있다.

이러한 구성 및 방법을 통해 기존의 칩 온 보드형 발광 유닛과 대비하여 Flip Chip 방식을 적용하여 와이어 본딩 과정을 절반으로 줄여 와이어(201) 형성에 필요한 시간이나 비용을 절감할 수 있으며, 와이어(201)와 지지벽(300)의 형성을 적층 인쇄방식으로 형성하여 복잡한 형태나 미세한 크기에도 대응할 수 있는 장점을 갖는 것이다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 칩 온 보드형 발광 유닛 및 이의 제조방법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

100: 기판 101: 제1판
102: 제2판 103: 이격부위
200: 발광소자 201: 와이어
300: 지지벽 400: 몰드

Claims (7)

1. 칩 온 보드형 발광 유닛으로서,
   상부 및 하부에 각각 전극을 구비한 기판;
   상기 기판과 전기적으로 연결된 상태로 실장되어 외부로 광을 조사하는 발광소자;
   상기 기판에서 상기 발광소자의 주변영역을 둘러싸도록 연장 형성된 지지벽;
   상기 지지벽의 내부공간에 채워지는 투명재질의 몰드;로 구성되는 것을 특징으로 하는, 칩 온 보드형 발광 유닛.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 기판은,
   전기적으로 이격되며 극성이 서로 다른 제1판 및 제2판으로 구성되고,
   상기 발광소자는,
   일 측이 상기 제1판 상에 실장되고, 타 측은 상기 제2판과 와이어를 통해 전기적으로 결선되는 것을 특징으로 하는, 칩 온 보드형 발광 유닛.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 와이어는,
   전도성 페이스트를 적층 인쇄하여 상기 제2판으로부터 상기 발광소자의 타 측까지 전기적으로 결선되도록 형성된 것을 특징으로 하는, 칩 온 보드형 발광 유닛.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 지지벽은,
   비전도성 페이스트를 적층 인쇄하여 상기 발광소자의 주변영역을 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 칩 온 보드형 발광 유닛.
5. 칩 온 보드형 발광 유닛의 제조방법에 있어서,
   상부 및 하부에 각각 전극을 구비한 기판을 준비하는 제1 단계와;
   상기 기판을 전기적 극성의 차이에 따라 각각 제1판 및 제2판으로 나누어지도록 이격부위를 형성하는 제2 단계와;
   상기 제1판에 발광소자의 일 측을 접촉시켜 전기적으로 통전시키는 제3 단계와;
   상기 발광소자의 타 측과 상기 제2판을 전기적으로 결선하여 와이어 본딩을 형성하는 제4 단계와;
   상기 발광소자의 주변영역을 따라 높이방향으로 연장된 지지벽을 형성하는 제5 단계 및;
   상기 지지벽의 내부공간에 몰딩을 주입하는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 칩 온 보드형 발광 유닛.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제4 단계는,
   상기 제2판으로부터 상기 발광소자의 타 측까지 전도성 페이스트를 적층 인쇄하여 와이어를 형성하는 제4-1 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 칩 온 보드형 발광 유닛.
7. 제 5항에 있어서,
   상기 제 5단계는,
   상기 발광소자의 주변영역을 따라 비전도성 페이스트를 적층 인쇄하여 지지벽을 형성하는 제5-1 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 칩 온 보드형 발광 유닛.
   

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