KR20190084907A

KR20190084907A - 투명한 ｌｅｄ 디스플레이용 ｌｅｄ 패키지의 구조

Info

Publication number: KR20190084907A
Application number: KR1020190045969A
Authority: KR
Inventors: 최원택
Original assignee: 주식회사 에스오엘
Priority date: 2019-04-19
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2019-07-17

Abstract

투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조 및 그 제조 방법이 개시된다. 이는 정보 전달이나 옥내외용 광고판에 사용하는 투명한 LED 디스플레이에 사용되는 적색, 녹색, 청색 LED 칩이 내장된 세라믹 패키지(ceramic package)의 구조와 이를 사용하여 특정 온도 이상(고온 소결, 저온 소결)에서 세라믹 LED 패키지와 전극 층을 동시에 소결하여 제작하는 대면적 디스플레이의 구조 및 제작 방법에 관한 것이다. 또한, 이렇게 제작된 소자를 투명한 필름(Film) 소재나 유리(Glass) 소재를 비롯한 투명도가 높은 기판 상에, LED 패키지의 발광면이 직접 마주 닿도록 장착하여 투명한 LED 디스플레이를 구현하였다.

Description

투명한 ＬＥＤ 디스플레이용 ＬＥＤ 패키지의 구조{The structures of LED package for transparent LED display}

본 발명은 정보 전달이나 옥내외 광고판용 투명한 LED 디스플레이에 사용되는 적색, 녹색, 청색 LED 칩(Chip)이 내장된 세라믹 LED 패키지(Ceramic LED package)의 구조와 이를 이용해 제작하는 대면적 투명한 LED 디스플레이의 구조 및 제작 방법에 관한 것이다. 구체적으로는 세라믹 메탈라이징(Metallizing) 기술을 이용하여 세라믹 패키지와 내부의 전극 패턴(Pattern) 층을 동시에 소결하는 제작 기법과 그 구조에 관한 것으로, 이렇게 제작된 소자를 투명한 필름(Film) 소재나 유리 소재를 비롯한 투명도가 높은 기판에, LED 패키지의 발광면이 직접 마주 닿도록 장착하는데 있어, 세라믹 패키지 전극 구조를 톱 다운(Top Down) 방식으로 디자인하여 투명한 LED 디스플레이를 쉽게 구현하는 구조에 관한 것이다.

도 1a와 같은 투명한 LED 디스플레이에 사용되는 일반적인 LED 패키지는 철(Fe, Iron)과 니켈(Ni, Nickel)을 주성분으로 하는 리드 프레임(lead frame)을 수지(Epoxy)로 몰딩(molding)하고, 그 내부에 LED 칩을 장착하여 외부 구동 회로와 연결되도록 구성한 소자이다. LED 패키지의 기본 공정은 패키지 내부에 칩을 부착하기 위해 전도성 에폭시 페이스트(Epoxy paste)나 공정 합금(Eutectic compound metal)을 이용하여 조립하는 칩 본딩(Bonding) 공정, 패키지 모양을 유지하는 리드 프레임과 거기에 부착된 칩을 발광시키고자 전기적 통로를 구성하는 와이어 본딩(Wire bonding) 공정 및 칩을 외부의 분위기 환경으로부터 보호하기 위한 실리콘(Silicone) 수지 주입 공정으로 대별된다. 통상, LED 패키지는 패키지 단자를 외부 회로 기판과 전기적으로 연결시켜 LED 칩에서 발생하는 열의 일부를 외부로 전달하는 기능도 하지만, LED의 경우 기존의 실리콘(Silicon) 반도체와 달리 주입된 캐리어(carrier)를 광으로 변환하는 소자이기에 칩에서 방출되는 광을 최대한 외부로 뽑아 내어 발광 효율을 높이는 구조적인 디자인이 필수적으로 요구된다. 특히, 최근 에너지 절약의 필요성으로 기존 조명기구를 대신하는 고출력 LED가 등장하면서 350mA, 700mA, 1A 이상의 대전류를 주입하여 사용하는 LED 칩이 보급되고 있기에, 그에 따른 고신뢰성 및 방열 특성의 확보가 핵심적인 요소 기술로 대두되고 있다. 이렇게 방열 특성 향상을 위해 LED 칩이 장착될 위치에 열전도도가 우수한 은(Ag, Silver)이나 구리(Cu, Copper)로 이루어진 히트 슬러그(Heat slug)를 내장하거나 LED 패키지의 몸체에 방열을 위한 히트 싱크(Heatsink)를 부착하여 소자 구동 시, 방열의 장애 요인인 열저항을 최소화하는 방법이 제안되고 있다.

일반적으로, 정보 전달이나 옥내외용 광고 판넬(Panel)에 사용되는 대면적 투명한 LED 디스플레이 기판은 도 1a와 같이 도시되는데, 투명한 LED 디스플레이에 사용되는 전용 LED라고 해서 특별하게 별도로 제작되는 것은 아니며, 일반적으로 사용되는 SMD(Surface Mounting Device, 표면 실장 디바이스) 형태의 LED를 사용하고 있다.

일반적인 투명한 LED 디스플레이는 도 1a를 측면에서 바라 보았을 때 도 1b와 같은 구조로 이루어져 있다. 그 구조의 일부를 예로 든다면, 투명한 LED 디스플레이의 LED들이 장착된 기판(Substrate) 역할을 하는 베이스 필름(Base film) 기판 B01에는 전극이나 회로를 구성하는 ITO(Indium Tin Oxide)나 구리 또는 은을 주성분으로 하는 금속 B02를, 도금(Plating) 또는 열에 의한 증착(Thermal evaporation)이나 스퍼터링(Sputtering) 기술을 사용하여 수백~수천 Å(Angstrom) 두께의 박막(Thin film)을 증착한다. 이렇게 전극용 금속 전극이 증착된 필름이나 유리 기판은 각 전극 간의 절연과 회로 패턴을 구현하기 위해 절연 채널(Isolation channel)을 형성하는데, 그 방법은 증착된 금속 층을 고출력 레이저를 조사하는 방식으로 용융(Melting)하여 증발시키거나, 필요로 하지 않는 부분만을 화학적 식각(Chemical etching) 또는 건식 식각(dry etching)에 의한 공정으로 절연 채널을 만들어 패턴을 형성하게 된다. metal mesh 필름 기판 상에 형성된 그 회로 및 전극 패턴 B02에 LED 패키지 B03을 장착하여 해당 LED 패키지의 전원 인입 단자(Lead) B04와 회로 패턴을 주석(Sn, Tin)을 주성분으로 하는 솔더(Solder)나 은 페이스트(Ag paste)를 이용해 접착하게 된다.

LED가 장착된 필름 기판(투명한 LED 디스플레이용 metal mesh 필름 기판) B01은 아크릴(Acrylic)이나, 폴리카보네이트(Polycarbonate) 또는 유리를 사용하는 뒷면 보호 커버(Cover) B05상에 투명한 접착제를 이용하여 부착한다. 뒷면 보호 커버 B05는 고정 거치대 B06에 장착한 후, 앞면 보호 커버 B07을 부착하여 외부 환경으로부터 광소자인 LED 패키지(metal mesh 필름 기판 상에 장착된 LED 패키지) B03을 보호한다. 이 때, 뒷면 보호 커버 B05와 앞면 보호 커버 B07 사이에는 소자 보호용 불활성 가스 또는 충진제 B08과 같은 열결화성 실리콘 용액을 충진시켜 필름 기판의 자체 하중에 의해 발생하는 전단 응력(Shear strength)으로부터 LED 패키지 소자를 보호하기도 하며, 불활성 가스(Gas)인 아르곤(Ar, Argon) 이나 질소(N, Nitrogen)를 넣어 외부에서 유입될 우려가 있는 유해 가스나 습기, 먼지 또는 진동, 온도 등으로부터 소자를 보호하기도 한다. 도 1c, 1d, 1e는 일반적인 리드 프레임 모양의 상용 LED 패키지 구조를 보인 것인데, 도 1c는 일반적인 조명용 LED에 적용되는 상용화된 LED 패키지임에도 불구하고 투명한 LED 디스플레이에 사용되는 실제 사진의 예이다. 도 1d, 1e는 일반적인 LED 패키지의 구체적인 내부 모양을 형상화한 것으로, LED 패키지 B03의 구조 내부에는 LED 패키지 내의 발광 소자 B09와 같은 적색, 녹색, 청색의 3개 칩으로 이루어진 소자가 내장되어 있으며, 각각의 LED 칩 소자는 (-)전원을 공통 단자로 하여 LED 패키지의 (-)전원 공통단자 B10에 연결되어 있고, 청색 LED 칩의 (+)전원은 단자 B11에, 적색 LED 칩의 (+)전원은 단자 B12에, 녹색 LED 칩의 (+)전원은 단자 B13에 각각 연결된다. 도 1c의 실제 LED 패키지 사진과 도 1d, 도 1e를 보면 LED 패키지인 외부 회로인 기판과의 연결 단자 B10, B11, B12, B13은 LED 패키지의 측면을 향해 접혀 있거나, 아래쪽의 바닥 면 방향을 향해 펼쳐진 구조로 되어 있다. LED 패키지를 외부 회로와 연결하기 위한 단자인 리드(Lead) B10, B11, B12, B13이 이러한 형상으로 만들어진 이유는 LED 패키지를 기판 상에 장착하는 공정인 SMT(Surface Mounting Technology, 표면 실장형 기술) 공정의 작업 효율성과 납땜(Soldering) 작업의 편리성을 위한 것이다.

기존 투명한 LED 디스플레이에 사용되는 광소자에서, 발광면을 통해 방출되는 가시광은 매질이라는 각 계면의 구성 물질을 통과하며 외부로 방출되는데,

도 1f는 LED 패키지에서 외부로 방출되는 LED 발광부 측면의 예를 보인 것이다. LED 패키지 B03 내에 장착된 LED 칩 B09에서 방출된 가시광 B14는 각각 고유의 굴절율을 갖는 충진액 B08과 B07을 통과하면서 B15처럼 굴절되거나, 각 매질과 매질의 계면 B03, B05, B07, B08이나 불순물 B16에 의해 반사광 B17과 같은 반사 및 산란 현상이 필연적으로 발생하게 된다. 이상적인 경우, LED 칩 B09에서 방출되는 가시광은 굴절 외에는 반사나 산란 현상이 일어나지 않겠지만, 실제의 경우 그렇지 못하기에 각 매질의 계면은 물론이고, 매질 중의 불순물 등에 의해 반사나 산란 현상을 발생하게 되며, 이러한 반사나 산란 현상에 의해 투명한 LED 디스플레이 뒷면으로도 LED에서 방출되는 가시광이 반사되어 영상이 보여지는 해결하기 어려운 문제를 안고 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 하나의 문제점은 투명한 LED 디스플레이의 기구적 구성에 관한 것이다. 필름을 기본 소재로 하는 투명한 LED 디스플레이의 가장 큰 장점은 가볍고, 얇고, 매우 쉽게 휠 수 있을 정도로 유연하며, 투명한 유리면에 직접 부착할 수 있는 작업의 편리성이라 할 수 있다. 그러나, 이러한 장점에도 불구하고 실제로 건축물의 유리면에 디스플레이 필름을 직접 부착할 수 있는 투명한 LED 디스플레이는 아직까지 제품으로 구현되지 못하고 있다. 그 이유는 도 1b와 같은 구조의 투명한 LED 디스플레이로 구성되기 때문이다. 상용화 되어 시판되고 있는 LED는 도 1c, 1d, 1f에서 볼 수 있는 것처럼 LED 패키지 B03에 전원을 인가하는 리드(Lead)인 B10, B11, B12, B13이 LED 패키지의 아랫면에 위치하여 외부로 돌출되어 있는 형태이기에 도 1b처럼 필름 기판상에 LED를 장착하여도 유리면에의 필름 부착을 위해 도 1b의 소자 보호용 불활성 가스 또는 충진제 B08과 같은 공간이 필연적으로 존재하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 기본적으로 B08과 같은 공간이 존재하지 않는 구조의 투명한 LED 디스플레이를 만들기 위해 LED 패키지의 구조 자체를 변경하였다.

LED 칩은 반도체 내부로 주입된 캐리어 중에서 빛으로 변환되는 전자(electron)와 정공(hole)의 재결합 분을 제외한 나머지 부분이 열로 소모되는데, 이러한 발열에 의해 p-n 접합부(Junction)의 온도가 상승하면 전자와 정공의 결합에 의해 이를 빛으로 변환하는 발광 효율이 저하되고, 그에 따라 칩의 온도는 더욱 증가하기에 소자 수명은 이에 반비례하면서 급격하게 짧아진다. LED에 있어서 p-n 접합부의 온도 상승에 영향을 끼치는 인자는 구동 전류, 열이 이동되는 경로의 열저항(Thermal Resistance), 칩 외부의 분위기 온도 등이 있다. 주입 전류에 의해 발열이 발생하는 p-n 접합부와 상대적으로 낮은 온도인 패키지와 그 주변 소재의 방열 재료 간에는 반드시 열 흐름의 경로가 존재하게 되며, 그 흐름을 가로 막는 역할을 하는 것이 바로 열저항(Thermal resistance)이고, 열저항이 낮을수록 p-n 접합부에서 발생된 열은 외부로 빨리 전달될 수 있다.

특히, 원거리에서도 정보를 또렷하게 보여줄 수 있는 시인성이 개선된 고화질의 투명 LED 디스플레이를 구현하기 위해서는 패키지 사이의 간격(Pitch)을 좁혀 해상도를 높이는 것도 중요하지만, 기본적인 투명성을 확보해 주면서도 고화질 영상을 구현해 줄 수 있는 LED 칩의 고출력화가 필요하다. 이를 위해 LED 칩의 대면적화가 요구되는데, LED 칩이 대면적화 될수록 칩을 구성하는 물질의 열팽창계수(Thermal expansion coefficient) 차에 의해 LED 칩 내부에 가해지는 스트레스(Stress)가 더욱 커지게 되며, 이는 고출력 LED에서 소자 수명과 직결되는 매우 중요한 요소이다. 또한, LED 칩과 패키지 구성 재료와의 열팽창계수 차가 클수록 스트레스는 커지며, 소자의 신뢰성에도 큰 악영향을 끼친다. 이러한 스트레스는 LED 패키지를 사용하는 과정 중에도 발생할 수 있는데, LED 소자를 투명한 필름 기판에 부착하기 위한 솔더 리플로우(Solder reflow) 공정을 포함해 열처리가 동반되는 각종 열경화 공정은 앞서의 설명처럼 LED가 동작 중에 수반되는 발열과 금속 재료의 결함이나 피로, 그에 따른 스트레스에 의해 접합 부위에서 기계적이거나 열적인 결함이 발생되기도 한다.

특허 등록번호 10-17891450000 (등록일자 2017년 10월 17일), "투명한 디스플레이용 ＬＥＤ 전광 판넬 및 그 제작 방법", 주식회사 에스오엘

종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 정보 전달이나 옥내외 광고판용 투명한 LED 디스플레이에 사용되는 적색, 녹색, 청색 LED 칩이 내장된 세라믹 LED 패키지(Ceramic LED package)의 구조와 이를 이용해 제작하는 대면적 투명한 LED 디스플레이용 고출력 LED 패키지의 구조 및 그 제조 방법을 제공하며, 적층(Multilayer)형 고출력 세라믹 LED 패키지를 구성하는 그린시트와 해당 그린시트 내에 금속으로 이루어진 회로 패턴을 형성하고, 원활한 열방출을 위한 히트 슬러그(heat slug)를 내장하여 이를 동시에 소결(Sintering)시켜 제작하는 LED 패키지의 구조와 그 제작 방법을 제공한다.

또한, LED의 발광면이 투명한 LED 디스플레이 필름에 직접 부착될 수 있도록 하였는데, 이는 기존의 LED 패키지 전극 구조와는 달리 LED 패키지에 신호를 전달하거나 전원을 인가해 주는 전극 단자를 LED 패키지의 상부 표면에 직접 형성된 세라믹으로 이루어진 LED 패키지 구조를 제공한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 제1 실시예(고온 소결)에 의한 대면적 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조는, k개의 세라믹 그린시트를 정렬하여 적층된 복수의 그린시트; 및 각각의 그린시트에 원하는 회로 패턴의 관통 구멍을 형성하고 LED 칩을 직렬 또는 병렬로 연결하며, LED 칩이 부착될 위치에 열방출용 히트 슬러그(heat slug)를 내장하여 상기 복수의 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 프린팅하는 방법으로 충진하거나 패턴을 형성한 후, 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 적층하며, 이 적층 형태의 세라믹 그린시트를 사용하여 전극 및 내부 회로 구성용 전도성 전극을 함께 적층 형태로 제작하며, 이를 동시에 1,000~1,300℃에서 고온 소결하여 단일화된 세라믹 LED 패키지가 제작되는 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 포함하며,

상기 세라믹 LED 패키지 내에 적색, 녹색, 청색 LED 칩과 선택적으로 드라이버 IC를 배치하고, LED 패키지의 다이 본딩 및 와이어 본딩하여 결선되며, 고출력 LED 칩들이 동작 중에도 직접 열을 방출하는 히트 슬러그를 구비한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 구성하는 상기 각각의 그린시트 재료가 산화알루미늄(Al₂O₃, Alumina 또는 Aluminum oxide)을 주성분으로 하며, 그 중량비(Wt%, Weight%)를 90~98(Wt%)로 하고, 첨가물로는 이산화 규소(SiO₂, Silicon dioxide)의 중량비를 2~10(Wt%) 이내로 하여 1,000~1,300℃의 온도에서 패키지 내부에 형성된 전극 금속과 함께 동시에 고온 소결하는 적층 세라믹 LED 패키지를 포함한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 상기 각각의 그린시트에 타공된 회로 부분을 충진하는 전도성 페이스트의 필러(Filler)가 몰리브데늄(Mo, Molybdenum)인 주성분을 70~90(Wt%), 맹건(Mn, Manganese)을 10~30(Wt%)로 하거나 해당 조성비를 갖는 Mo-Mn 합금을 사용하며, 이를 페이스트로 제작 시 그 중량비는 95(Wt%) 이상으로 구성되고, 그 외의 첨가물로 이산화 규소(SiO₂)를 0.1~5(Wt%) 첨가하거나 금) 또는 은(Ag)을 0.1~1(Wt%) 첨가하며, 그 두께가 0.1~5㎛ 인 것을 특징으로 하는 적층 세라믹 LED 패키지 내의 투명 LED 디스플레이용 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함한다.

투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조는, 상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지에 적용되는 각 회로 부분의 전도성 패턴을 몰리브데늄(Mo, Molybdenum)의 주성분을 70~90 Wt%, 맹건(Mn, Manganese)을 10~30 Wt%로 하여 제작하되, e-Beam, 스퍼터링(Sputtering) 또는 열증착(Thermal Evaporation)의 진공 증착(Vacuum Evaporation)에 의한 방법이나 전기도금 또는 무전해 도금에 의해 세라믹 그린시트 상에 3,000Å ~ 3㎛ 두께로 형성하는 투명 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지 내의 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 1,000~1,300℃의 소결 온도에서 고온 소결(Sintering)하는데 있어서, 몰리브데늄(Mo, Molybdenum) 전도성 층을 고온 동시 소결법(HTCC, High Temperature C0-fired Ceramic)으로 제작하며, 전도성 층의 두께가 0.1 ~ 5㎛ 인 것을 특징으로 하는 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 패키지 내의 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 외부 회로와의 연결을 위한 해당 LED 패키지 상면의 전극 솔더링 패턴이 패키지의 꼭지점을 기준으로 이등변 삼각형, 정삼각형, 직각 삼각형, 정사각형, 직각 사각형, 사다리꼴, 원형 또는 대칭되는 타원형으로 이루어지며, 그 두께가 0.1 ~ 5㎛ 인 것을 특징으로 하는 내부 회로 내선 및 솔더링용 전극 패턴의 구조를 포함한다.

상기 산화알루미늄 분말을 주성분으로 하는 그린시트로 제작하는데 있어서, 바인더(Binder)로는 PVA(Poly Vinyl Alcohol)을 사용하며, 해당 그린시트를 닥터 블레이드(Doctor blade)법이나 롤러(Roller)를 이용해 제작하는 방법과 그린시트의 두께가 0.1~0.5 mm 인 것을 특징으로 하는 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 포함한다.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 제2 실시예(저온 소결)에 의한 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조는 k개의 세라믹 그린시트를 정렬하여 적층된 복수의 그린시트; 및 각각의 그린시트에 원하는 회로 패턴의 관통 구멍을 형성하고, LED 칩을 직렬 또는 병렬로 연결하며, LED 칩이 부착될 위치에 열방출용 히트 슬러그(heat slug)를 내장하며, 상기 복수의 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 프린팅하는 방법으로 충진하거나 패턴을 형성한 후, 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 적층하고, 이 적층 형태의 세라믹 그린시트를 사용하여 전극 및 내부 회로 구성용 전도성 전극을 함께 적층 형태로 제작하며, 이를 동시에 500~900℃에서 저온 소결하여 단일화된 세라믹 LED 패키지가 제작되는 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 포함하며,

상기 세라믹 LED 패키지 내에 적색, 녹색, 청색 LED 칩과 드라이버 IC를 배치하고, LED 패키지의 다이 본딩 및 와이어 본딩하여 결선되며, 고출력 LED 칩들이 동작 중에도 직접 열을 방출하는 히트 슬러그를 구비하고,

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 구성하는 상기 각각의 그린시트 재료가 이산화규소(SiO₂, Silicon Oxide)와 산화알루미늄(Al₂O₃, Alumina 또는 Aluminum oxide)을 주성분으로 하며, 그 중량비(Wt%)가 이산화규소는 50~90 Wt%, 산화알루미늄은 10~50 Wt%로 구성된 세라믹 LED 패키지와 그 소결 온도를 500~900℃의 저온 소결 온도에서 패키지 내부에 형성된 전극 금속과 함께 동시에 소결하는 적층 세라믹 LED 패키지를 포함한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지 구조에서, 타공된 그린시트의 회로 부분에 충진되는 도전성 페이스트가 은(Ag)을 주성분으로 하며, 은의 함량을 80~95 Wt% 이상으로 하고, 그 외의 첨가물로는 이산화 규소(SiO₂)를 0.1~20 Wt% 첨가하고, 금(Au) 또는 구리(Cu)를 0.1~1 Wt% 첨가하는 것과 그 두께가 0.1 ~ 5㎛ 인 적층 세라믹 LED 패키지 내의 투명한 LED 디스플레이용 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지에 적용되는 회로 부분의 전도성 패턴이 은(Ag)을 주성분으로 하며, 해당 은의 함량을 80~95 Wt% 이상 첨가하는 전도성 패턴 층을, e-Beam, 스퍼터링(Sputtering) 또는 열적인 증착(Thermal Evaporation)의 진공 증착(Vacuum Evaporation)에 의한 방법이나 전기도금 또는 무전해 도금에 의한 방법으로 세라믹 그린시트 상에 3,000Å~3 ㎛ 두께로 형성되는 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지 내의 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 구성하는 각각의 그린시트를 700~900℃의 온도에서 저온 소결(Sintering)하는데 있어서, 상기 세라믹 그린시트와 은(Ag) 페이스트 또는 상기 세라믹 그린시트와 은(Ag)이 증착된 전도성 층을 저온 동시 소결법(LTCC, Low Temperature C0-fired Ceramic)으로 제작하며, 해당 전도성 층의 두께가 0.1~5 ㎛ 인 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지 내의 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지는 상기 이산화규소를 주성분으로 하는 분말을 그린시트로 제작하는데 있어서, 바인더(Binder)로는 PVA(Poly Vinyl Alcohol)을 사용하며, 해당 그린시트를 닥터 블레이드(Doctor blade)법이나 롤러(Roller)를 사용해 제작하는 방법과 그린시트의 두께가 0.1~0.5 mm 인 것을 특징으로 한다.

투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조는, 상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 외부 회로와의 연결을 위한 해당 패키지 상면의 전극 솔더링 패턴이 패키지 꼭지점을 기준으로 이등변 삼각형, 정삼각형, 직각 삼각형, 정사각형, 직각 사각형, 사다리꼴, 원형 또는 대칭되는 타원형으로 이루어지며, 그 두께가 0.1~5 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 내부 회로 내선 및 솔더링용 전극 패턴의 구조를 구비한다.

투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조는, LED 패키지 구조(도 3e)에 있어서, LED 패키지를 외부 회로와 연결하기 위한 각 부분의 단자가 LED 패키지의 바닥 면에서 돌출되어 패키지의 측면에 밀착된 후, LED 패키지의 상부 면에서 광이 방출되는 부위인 발광면을 향해 안쪽으로 절곡되어 있는 LED 패키지의 구조를 갖는다.

투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조는, LED 패키지 구조(도 3g)에 있어서, LED 패키지를 외부 회로와 연결하기 위한 각 부분의 단자가 LED 패키지의 바닥 면에서 돌출되어 패키지의 측면에 밀착된 후, LED 패키지의 상부 면에서 광이 방출되는 부위와 반대되는 방향인 바깥 방향을 향해 절곡되어 있는 LED 패키지의 구조를 갖는다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 세라믹 LED 패키지 구조(도 3d, 3g, 3i)에 있어서 공간인 "Z"의 높이를 0.0mm~0.5mm로 제한하고, 투명한 LED 디스플레이용 필름 기판 상에 LED 패키지를 솔더링하기 전이나 솔더링을 한 후에, 해당 "Z"부분의 공간을 굴절율이 1.4~1.55인 투명한 실리콘(Silicone)수지나 페놀(Phenol)계열의 수지를 사용해 충진하고 경화하는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지와 필름 간의 조립 구조를 갖는다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지가 장착된 투명한 LED 디스플레이용 metal mesh 필름을 투명한 양면 접착제로 사용되는 투명한 OCA 필름 C04를 사용하여 정보를 전달하고자 하는 투명한 소재의 벽면 또는 디스플레이용 유리면에 직접 부착하는 구조를 갖는다.

상기 투명한 LED 디스플레이에 적용되는 사각형 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 이를 구성하는 적어도 2개 이상의 세라믹 그린시트 상에서, 상부의 세라믹 그린시트는 이산화 규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 질화알루미늄(AlN)을 사용하여 제작되고, 하부의 세라믹 그린시트는 이산화 규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 질화알루미늄(AlN)을 사용하여 제작된 것을 0.05~0.3mm 두께의 규산 나트륨(Na₂SiO₃) 시트를 상부와 하부 사이에 삽입하여 300~500℃의 열처리를 통해 접합되는 적층 세라믹 LED 패키지 구조를 갖는다.

상기 투명한 LED 디스플레이에 적용되는 사각형 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 이를 구성하는 적어도 2개 이상의 세라믹 시트 상에서, 4개의 꼭지점을 갖는 상부 시트는 각각의 꼭지점을 기준으로 할 때 x, y 각각의 변에서 LED 패키지 중심을 향해 0.3~1.0 mm의 여유 변을 주는 지점에 직경 0.3~0.5 mm의 관통 구멍을 형성하고, 각각의 해당 관통 구멍은 적색,녹색,청색 LED 칩의 (+) 전원 공급 단자, 적색,녹색,청색 LED 칩의 (-) 전원 공통 단자로 전선이 연결되도록 사용되며, 하부 시트는 상부 시트에 형성되는 각각의 전극과 연계되는 전도성 금속 패턴을 형성하고, 각각의 세라믹 시트에 형성되는 관통 구멍과 전극 패턴을 전기도금, 무전해 도금, 진공 증착(Vacuum Evaporation) 또는 스퍼터링에 의한 방법으로 크롬(Cr, Chromium), 은(Ag, Silver), 구리(Cu, Copper), 니켈(Ni, Nickel), 금(Au, Gold), 몰리브데늄(Mo, Molybdenum), 맹건(Mn, Manganese), 티타늄(Ti, Titanium), 백금(Pt, Platinum) 또는 몰리-맹건(Mo-Mn, Molybdenum-Manganese) 합금의 도전성 금속을 이용하여 3,000Å~ 0.2mm의 두께로 형성되는 적층 세라믹 LED 패키지 구조를 갖는다.

또한, 적층 세라믹 LED 패키지 구조(3i)는, 투명한 LED 디스플레이에 적용되는 적층 형태로 이루어진 적층 세라믹 LED 패키지(도 3i)에 있어서, 상기 적층 세라믹 LED 패키지는 사각형 세라믹 LED 패키지로 제작되며, 이 적층 세라믹 LED 패키지를 구성하는 상부(a,b) 및 하부(d,e) 기판을 포함하는 적어도 2개 이상의 세라믹 기판에서, LED 칩이 부착될 공간인 케비티(Cavity)를 포함하는 상부 세라믹 기판은 이산화 규소(SiO₂)나 산화알루미늄(Al₂O₃) 또는 질화알루미늄(AlN)을 주성분으로 하여 제작되고, LED칩이 장착될 위치에 전극 및 회로 패턴이 형성된 하부 세라믹 기판은 이산화 규소(SiO₂)나 산화알루미늄(Al₂O₃) 또는 질화알루미늄(AlN)을 주성분으로 하여 제작된 것을 0.05~0.3mm 두께의 규산 나트륨(Na₂SiO₃)을 주성분으로 하는 세라믹 시트(c)를 상부 기판(a,b)와 하부 기판(d,e) 사이에 삽입하여 300~500℃의 열처리를 통해 접합하며, 이후 과정에서 R,G,B LED 칩이 장착되고, 다이 본딩 및 와이어 본딩된다.

본 발명에 따른 대면적 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조 및 그 제조 방법은 첫째, 투명한 LED 디스플레이 판넬을 더욱 얇게 제작할 수 있다는 장점을 들 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 투명한 LED 디스플레이 판넬의 두께는 필름 두께 0.2mm, LED 패키지 두께 1.5mm, OCA 필름의 두께 0.125mm, 뒷면 보호 커버 두께 2mm, 앞면 보호 커버 두께 2mm, 베젤(Bezel) 금속의 두께 1mm를 모두 합하여도 10mm 이내의 얇고 가벼운 옥내외용 투명 LED 디스플레이를 구현할 수 있다.

두번째, 대면적 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 무게가 가볍다. 본 발명으로 제작된 투명한 LED 디스플레이는 도 1b의 B08과 같은 투명 에폭시 수지의 충진이 필요 없는 구조이기에 해당 소재만큼 무게 감량이 이루어지며, 게다가 기존에 이미 구축된 유리창에 디스플레이 필름을 부착하는 경우에는 앞면 보호 커버가 필요 없기에 아크릴이나 유리 판넬의 추가적인 무게 감량이 이루어진다.

세번째, 투명한 LED 디스플레이 판넬에 사용되는 LED 칩의 열적인 안정성을 들 수 있다. 본 발명으로 제작되는 LED 패키지는 칩 아랫면이 열전도도가 뛰어난 은이나 구리로 이루어진 히트 슬러그와 직접적으로 결합되기에 LED 칩이 동작 중에 발생시키는 열을 전도, 복사, 대류 또는 강제 환풍에 의한 방법으로 신속히 외부로 방출시킬 수 있다.

네번째, 본 발명에 의한 LED 패키지는 세라믹 재질이기에 LED 칩을 외부 환경으로부터 보호해 주는 패키지 재료의 내구성이 매우 뛰어나다. 특히, 열이나, 충격, 내습성에 대한 특성이 우수하기에 일반적으로 철-니켈(Fe-Ni, Iron-Nickel)합금이나 구리 재질의 리드 프레임을 사용하는 에폭시 계열의 패키지가 갖지 못하는 고온에서의 방열 문제나 그로 인한 칩 동작의 불안정성, 장시간 소자 구동 시에 발생되는 패키지 수지의 변색으로 인한 광량 저하 등의 단점을 극복하는 점에서 뛰어난 효과를 갖고 있다.

다섯번째, 효과로는 시공이 매우 간편하다는 장점이 있다. 디스플레이 판넬의 소재 자체가 유연한 필름 재질이므로 굴곡진 구조에 대해서도 곡면 구조를 따라 디스플레이 필름의 부착이 가능하며, 얇고 가벼운 소재를 사용하기에 어떤 형태의 시공 구조에 대해서도 간편하게 장착할 수 있는 이점이 있다.

도 1a는 일반적인 투명 LED 디스플레이 실제 화면의 예를 보인 것이다.
도 1b는 일반적인 투명 LED 디스플레이를 측면에서 보았을 때, 디스플레이 판넬의 개략적인 구조를 나타낸 투시도의 예를 보인 것이다.
도 1c는 일반적인 LED 패키지의 예 1인 실제의 제품 사진이다.
도 1d는 일반적인 LED 패키지의 예 2로, 각 부분의 단자가 패키지의 하면에서 측면으로 돌출되어 발광면을 향해 밀착된 형태이다.
도 1e는 일반적인 LED 패키지의 예 3으로, 각 부분의 단자가 패키지의 하면에서 바깥쪽으로 돌출되어 발광면과 반대되는 방향으로 제작된 형태이다.
도 1f는 도 1b의 "A"를 확대한 것으로, LED 패키지에서 방출된 가시광이 굴절, 반사에 의해 뒷면 보호 커버에 잔상을 남기는 효과에 관한 그림이다.
도 2a는 본 발명으로 제작된 투명 LED 디스플레이용 LED 패키지가 실제로 장착되어 구동되는 화면의 예이다.
도 2b는 본 발명에 의한 투명 LED 디스플레이를 측면에서 보았을 때 디스플레이 판넬의 개략적인 구조를 나타낸 투시도를 보인 것이다.
도 2c는 본 발명에 의한 투명 LED 디스플레이용 LED 패키지의 예 1로, 각 부분 회로 및 단자가 내부 관통 구멍을 통해 패키지 상면의 각 모서리 부분에 형성되는 예이다.
도 2d는 본 발명에 의한 투명 LED 디스플레이용 LED 패키지의 예 2로, 각 부분 단자가 패키지 바닥 면에서 돌출되어 측면에 밀착된 후, 패키지의 발광면을 향하여 내부로 절곡된 구조이다.
도 2e는 본 발명에 의한 투명 LED 디스플레이용 LED 패키지의 예 3로, 각 부분의 단자가 패키지 바닥 면에서 돌출되어 측면에 밀착된 후, 패키지의 발광면과 반대되는 외부 방향을 향해 절곡된 구조이다.
도 2f는 도 2c를 구성하는 본 발명에 사용되는 세라믹 그린시트의 예를 보인 것이다.
도 2g는 본 발명에 의한 방법으로 전도성 페이스트를 충진하기 위해 관통 구멍이 타공된 첫번째 세라믹 그린시트의 예이다.
도 2h는 본 발명에 의한 방법으로 첫번째 세라믹 그린시트의 타공된 관통 구멍에 전도성 페이스트를 충진한 예이다.
도 2i는 본 발명에 의한 방법으로 두번째 세라믹 그린시트에 전도성 페이스트를 충진하기 위해 관통 구멍이 타공된 예이다.
도 2j는 본 발명에 의한 방법으로 두번째 세라믹 그린시트의 타공된 관통 구멍에 전도성 페이스트를 충진한 예이다.
도 2k는 본 발명에 의한 방법으로 전도성 페이스트를 충진하기 위해 관통 구멍이 타공된 세번째 세라믹 그린시트의 예이다.
도 2l은 본 발명에 의한 방법으로 세번째 세라믹 그린시트의 타공된 관통 구멍에 전도성 페이스트를 충진한 예이다.
도 2m은 본 발명에 의한 방법으로 전도성 페이스트를 충진하기 위해 관통 구멍이 타공된 네번째 세라믹 그린시트의 예이다.
도 2n은 본 발명에 의한 방법으로 네번째 세라믹 그린시트의 타공된 관통 구멍에 전도성 페이스트를 충진한 예이다.
도 2o는 본 발명에 의한 방법으로 전도성 페이스트를 충진하기 위해 관통 구멍이 타공된 다섯번째 세라믹 그린시트의 예이다.
도 2p는 본 발명에 의한 방법으로 다섯번째 세라믹 그린시트의 타공된 관통 구멍에 전도성 페이스트를 충진한 예이다.
도 2q는 본 발명에 의한 방법으로 전도성 페이스트를 충진하기 위해 관통 구멍이 타공된 여섯번째 세라믹 그린시트의 예이다.
도 2r은 본 발명에 의한 방법으로 여섯번째 세라믹 그린시트의 타공된 관통 구멍에 전도성 페이스트를 충진한 예이다.
도 2s는 본 발명에 의한 6장의 세라믹 그린시트를 정렬하여 적층시킨 모습을 위에서 바라보았을 때 형성되는 LED 패키지 내부의 회로 패턴의 예이다.
도 2t는 본 발명에 의한 세번째 세라믹 그린시트 원판의 예를 보인 것으로, 해당 원판의 전체에 단위 패키지를 구성하는 관통 구멍이 타공된 예이다.
도 2u는 본 발명에 의한 세라믹 그린시트 원판의 단위 패키지 구멍에 전도성 페이스트를 스크린 프린팅 법으로 충진하는 프린팅 공정의 예이다.
도 2v는 본 발명에 의한 세번째 세라믹 그린시트의 원판에 전도성 페이스트가 충진된 패턴 형상의 예이다.
도 2w는 본 발명으로 제작된 세라믹 그린시트 6장을 순차적으로 정렬하는 적층 순서의 예를 보인 것이다.
도 2x는 본 발명으로 제작된 그림 2-23의 LED 패키지를 측면에서 바라본 예이다.
도 2y는 본 발명으로 제작된 세라믹 LED 패키지의 제조 공정 흐름도이다.
도 2z은 도 2c를 구성하는 본 발명으로 제작된 도 2s의 세라믹 LED 패키지를 각각 "B, C, D, E"방향에서 보았을 때, 정면과 측면에서의 투시도이다.
도 3a는 본 발명으로 제작된 도 2s의 세라믹 LED 패키지를 아랫면에서 보았을 때의 배면도이다.
도 3b는 본 발명으로 제작된 도 2s의 세라믹 LED 패키지 내에 장착되는 LED 칩의 결선도이다.
도 3c는 본 발명으로 제작된 도 2s의 세라믹 LED 패키지 내에 장착되는 LED 칩의 배치 구조로, 다이 본딩 및 와이어 본딩에 의한 결선의 예이다.
도 3d는 본 발명으로 제작된 도 2s의 세라믹 LED 패키지 내에 장착된 드라이브 IC와 LED 칩의 배치 구조로, 다이 본딩 및 와이어 본딩에 의한 결선의 예이다.
도 3e는 리드 프레임 방식으로 제작된 본 발명의 LED 패키지 내부를 "F, G, H, I"의 방향에서 보았을 때의 정면과 측면 투시도이다.
도 3f는 리드 프레임 방식으로 제작된 본 발명의 LED 패키지 내에 장착된 드라이브 IC와 LED 칩의 배치 구조로, 다이 본딩 및 와이어 본딩에 의한 결선의 예이다.
도 3g는 리드 프레임 방식으로 제작된 본 발명의 다른 실시예로써, LED 패키지 내부를 "J, K, L, M"의 방향에서 보았을 때의 정면과 측면 투시도이다.
도 3h는 본 발명에 의한 LED 패키지가 투명 LED 디스플레이에 장착되는 실제의 세부적인 예를 보인 것이다.
도 3i는 투명 LED 디스플레이용 적층 세라믹 패키지의 또 다른 실시예를 보인 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.

본 발명은 LED의 발광면이 투명 디스플레이 필름에 직접 부착될 수 있도록 제작된 패키지의 구조 및 제작 방법에 관한 것으로, 앞서의 도 1a ~ 1f와 같은 기존 LED 패키지의 전극 구조와는 달리, LED 패키지에 신호를 전달하거나 전원을 인가해 주는 전극 단자를 LED 패키지의 상부 면에 직접 형성하는 것을 특징으로 하는 세라믹으로 이루어진 LED 패키지의 구조이다.

도 2a의 (A), (B), (C)는 본 발명으로 제작된 투명한 LED 디스플레이가 실제로 구동되는 사진의 예이다. 투명한 LED 디스플레이는 도 2a의 (A), (B), (C)처럼 전체 화면에 특정 정보가 디스플레이 되더라도 뒷면의 피사체가 충분히 인식되며, (B)에서 볼 수 있는 것처럼 투명한 LED 디스플레이는 영상이나 정보 처리의 구현시에 그 해당 정보와 관련된 콘텐츠의 구성 형식에 따라 뒷면의 인물이나 피사체의 투시가 가능하다는 장점이 있다.

도 2b는 그 실제적인 구조의 예를 보인 것이다. C01은 투명한 LED 디스플레이의 기판 역할을 하는 메탈 메시(Metal mesh) 필름 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 필름이다. C02는 Metal mesh 필름 기판 상에 형성된 회로와의 결합을 위한 LED 패키지의 전극 금속이며, C03은 본 발명의 LED 패키지로 C01 상의 전극 금속과 C02를 솔더링 또는 은 페이스트 등의 전도성 열경화 접착제나 전도성의 자외선 경화 접착제를 사용하여 결합한다. 이렇게 LED 패키지가 장착된 투명한 디스플레이 필름은 C04와 같은 OCA(Optically Clear Adhesive) 필름을 이용하여 실제로 디스플레이 역할을 하는 건물의 구축물인 앞면 유리판 또는 앞면 보호 커버 C05에 직접 부착이 가능하며, 투명한 뒷면 보호 기판 C06과 앞면 보호 판 C05를 결합해 주는 C07을 사용해 완성된 LED 디스플레이의 구성이 가능하다. 이때, 투명한 LED 디스플레이에 적용되는 LED 패키지 소자의 구조는 도 2d, 2d, 2e와 같은 구조를 갖는다.

본 발명을 통해 제작되는 LED 패키지는 도 2c의 경우 세라믹 그린시트를 적층하여 제작되는 예이며, LED 패키지 C03에 신호나 전원을 인가하는 리드(Lead) C08, C09, C10, C11은 그린시트 내부에 관통 구멍(through hole)을 형성하여 프린팅(printing)하는 기법으로 제작된다. 도 2d, 2e의 경우는 일반적인 에폭시 수지와 리드 프레임을 사용하여 제작되는 LED 패키지이지만, 각 단자는 LED의 광이 출사되는 윗면을 향하도록 절곡(bending)하여 최종적으로 내부의 발광면을 향하거나 또는 그 반대 방향인 외부를 향하는 구조를 갖게 된다. 도 2c, 2d, 2e의 적색, 녹색, 청색 LED 칩의 (-)전원 입력 단자 C08은 공통으로 연결되는 구조이다.

(실시예)

본 발명의 LED 패키지를 제작하기 위한 구체적인 실시예는 다음과 같다.

투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 패키지를 제작하는 첫번째 순서는 도 2f와 같은 그린시트를 사용하여 제작한다. 그린시트의 구성을 살펴보면, 세라믹 패키지를 구성하는 각각의 그린시트에 원하는 패턴의 관통 구멍을 형성하여 LED 칩을 직렬 또는 병렬로 연결하며, LED 칩이 부착될 위치에 열방출용 히트 슬러그(heat slug)를 내장하여 세라믹 그린시트와 소결 온도가 유사한 몰리맹건(Mo-Mn, Molybdenum-Manganese)을 주성분으로 하는 전도성 페이스트를 프린팅하는 방법으로 충진하거나 패턴을 형성한 후, 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 동시에 소결하는 방법으로 제작한다. 이렇게 적층 형태의 세라믹 그린시트를 사용하여 전극 및 내부 회로 구성용 전도성 전극을 함께 적층 형태로 제작하고, 이를 동시에 소결하여 단일화된 세라믹 패키지를 제작함으로써 LED 패키지의 구조를 간단하게 제작하며, 고출력 LED 칩이 동작 중에도 히트 슬러그를 통해 직접적인 열방출을 하도록 소자의 안정적인 고온 동작을 구현하였다.

세라믹 그린시트(001)는 산화알루미늄(Al₂O₃, Alumina 또는 Aluminum oxide)을 주성분으로 하며, 그 중량비(Wt%, Weight %)를 90% 이상으로 하며, 주된 첨가물로는 이산화 규소(SiO₂, Silicon dioxide)의 중량비를 10(Wt%) 이내로 하여 최종적으로는 1,200℃ 이상의 고온에서 소결(Sintering)하는 고온 동시 소결법(HTCC, High Temperature C0-fired Ceramic)으로 세라믹 패키지를 제작한다. 산화알루미늄 분말을 그린시트로 제작하기 위한 바인더(Binder)의 예로는 PVA(Poly Vinyl Alcohol)을 사용해도 좋으며, 그린시트의 형상은 닥터 블레이드(Doctor blade)법이나 롤러(Roller)를 사용해 제작한다.

도 2g는 본 발명에 사용되는 첫번째 세라믹 그린시트 상에 전원이나 신호 인가를 위한 전도성 페이스트를 충진하기 위해 관통 구멍을 타공한 예를 보인 것이다. 관통 구멍 형성은 핀(pin)을 이용하여 프레스(press)하거나 레이저(Laser)를 이용하여 커팅(cutting)한다. 그림에서, 002는 세라믹 패키지에 내장되는 적색, 청색, 녹색 LED 칩의 (-)전원이나 구동용 드라이브 IC의 (-)전원에 대한 공통 단자가 형성될 부분이다. 003은 패키지 내에 장착되는 청색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+)전원용으로 타공된 관통 구멍이다. 004는 적색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+) 입력 신호용으로 타공된 관통 구멍이다. 005는 녹색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (-) 출력 신호용으로 타공된 관통 구멍이다. 006은 적색, 녹색, 청색 LED 칩의 열방출을 도모하고자 히트 슬러그를 형성하는 전도성 페이스트를 충진하기 위해 관통 구멍이 타공된 예이며, 실제로 006은 002와 연결되는 구조이다.

도 2h는 첫번째 세라믹 그린시트의 타공된 관통 구멍에 충진되는 전도성 페이스트의 충진 예를 보인 것이다. 007은 적색, 청색, 녹색 LED 칩의 (-)전원과 구동용 드라이브 IC의 (-)전원에 대한 공통 단자의 역할을 하는 전도성 페이스트 층이며, 008은 청색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+)전원용으로 타공된 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층, 009는 적색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+) 입력 신호용으로 타공된 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층, 010은 녹색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (-) 출력 신호용으로 타공된 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층, 011은 적색, 녹색, 청색 LED 칩과 드라이브 IC 칩이 장착될 히트 슬러그를 형성하는 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층이며, 011은 LED 패키지의 (-)전원용 공통 단자에 충진된 전도성 페이스트 007과 연결된 구조이다. 본 발명에 사용되는 전도성 페이스트는 고온 동시 소결법(HTCC, High Temperature C0-fired Ceramic)으로 세라믹 그린시트와 함께 1200℃ 이상의 온도에서 동시에 소결하기 위해 사용하며, 그 주성분으로는 몰리브데늄(Mo, Molybdenum)을 70~90(Wt%), 맹건(Mn, Manganese)을 10~30(Wt%)로 하거나 해당 조성비를 갖는 Mo-Mn 합금을 사용하며, 이를 페이스트로 제작 시 그 중량비는 90(Wt%) 이상으로 하고, 그 외의 첨가물로는 이산화 규소(SiO₂)를 0.1~10(Wt%) 첨가하거나 금(Au, Gold) 또는 은(Ag, Silver)을 0.1~1(Wt%) 첨가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서는 세라믹 그린시트를 구성하는 산화알루미늄 조성비가 약 50(Wt%)이며, 세라믹 열전도도가 2~4(W/mK)로 비교적 낮은 온도인 900℃ 이하에서 소결하는 기존의 저온 소결법(LTCC, Low Temperature Co-fired Ceramic)을 대신하여 세라믹 그린시트 중의 산화알루미늄 조성비가 약 90(Wt%) 이상이고, 1,200℃ 이상의 온도에서 고온 소결법으로 제작하여 세라믹의 열전도도를 10(W/mK) 이상으로 하는 것을 예로 들었다. 또한, 내부 회로 및 전극 구성용 전도성 페이스트는 고온에서 소결 가능한 몰리맹건 페이스트를 이용하여 1,200℃ 이상의 온도에서 그린시트와 동시에 소결하는 방법으로 세라믹 패키지를 제작하는 것을 예로 들었다. 세라믹 패키지 내부의 LED 칩이 부착되는 그 하단 부위에는 관통 구멍을 형성하여 몰리맹건 페이스트를 충진함으로써 LED 칩의 구동에 따른 발열은 열전도도가 52(W/mK)로 우수한 몰리맹건이 충진된 관통 구멍의 열방출 통로를 이용하여 신속히 외부로 복사 및 전도되면서 발산되도록 하였다. 저온 소결법(LTCC)을 선택하여 사용할지, 아니면 고온 동시 소결법(HTTC)을 선택하여 사용할지는 장착되는 LED 칩의 구조와 소자에 주입되는 전류, 분위기 온도, 가격 등을 고려하여 결정하며, 필요에 따라 임의로 선택을 할 수 있다 본 발명의 실시예에서는 고온 동시 소결법(HTCC, High Temperature C0-fired Ceramic)을 그 제작 방법으로 예로 들어 기술하였다.

도 2i는 본 발명의 적층에 사용되는 두번째 세라믹 그린시트의 타공된 예를 보인 것이다. 그림에서 012의 돌출된 그린시트 부분은 청색 LED 칩의 (+) 전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+) 전원 공급용으로 프린팅 될 전도성 페이스트 층의 절연 부분이다. 013의 돌출된 부분은 적색 LED 칩의 (+) 전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+) 입력 신호용으로 프린팅 될 전도성 페이스트 층의 절연 부분이다. 014의 돌출된 부분은 녹색 LED 칩의 (+) 전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (-) 출력 신호용으로 프린팅 될 전도성 페이스트 층의 절연 부분이다.

도 2j는 두번째 세라믹 그린시트의 타공된 관통 구멍에 충진되는 전도성 페이스트의 충진 예를 보인 것이다. 015는 히트 슬러그(heat slug)를 형성하는 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층으로, 적색, 녹색, 청색 LED 칩이나 드라이브 IC의 동작 중에 발생되는 발열을 열전도도가 우수한 몰리맹건이 충진된 금속층을 이용하여 신속히 외부로 복사 및 전도되면서 발산되게 하였고, 회로적으로 015는 LED 패키지의 (-)전원용 공통 단자에 충진된 전도성 페이스트 007과 연결되는 구조이다.

도 2k는 본 발명에 사용된 세번째 세라믹 그린시트의 타공된 예를 보인 것이다. 016의 돌출된 타공 부분은 청색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+)전원 공급용으로 페이스트가 충진될 타공 부분이다. 017의 돌출된 타공 부분은 적색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+) 입력 신호용으로 프린팅 될 전도성 페이스트 층이 충진될 타공 부분이다. 018의 돌출된 타공 부분은 녹색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (-) 출력 신호용으로 프린팅 될 전도성 페이스트 층이 충진 될 타공 부분이다.

도 2L은 세번째 세라믹 그린시트의 타공된 관통 구멍에 충진되는 전도성 페이스트의 충진 예를 보인 것이다. 019는 청색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+)전원 공급용으로 페이스트가 충진된 타공 구멍이다. 020은 적색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+) 입력 신호용으로 페이스트가 충진된 타공 구멍이다. 021은 녹색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (-) 출력 신호용으로 프린팅 될 전도성 페이스트 층이 충진된 타공 부분이다.

도 2m은 본 발명에 사용되는 네번째 세라믹 그린시트의 관통 구멍이 타공된 예이다. 이 세라믹 그린시트가 도 2g와 다른 점은 LED 칩이 장착될 내부 케비티 공간 006-002 부분이다. 이 부분은 적색, 녹색, 청색의 가시광이 세라믹 패키지의 내부 벽면에서 반사되어 상부를 향할 수 있도록 45ㅀ 각도를 갖는 구조로 형성되도록 순차적으로 그 직경을 증대시키며, 그 직경의 크기는 번호 006-1 ≥ 006 이 되도록 했다. 본 발명에서는 45ㅀ 각도를 예로 들었지만, 보다 크거나 작은 협각을 원할 경우 그 사용 용도에 맞게 임으로 그 각도를 조절할 수 있다.

도 2n은 네번째 세라믹 그린시트의 타공된 관통 구멍 002, 003, 004, 005에 전도성 페이스트 층이 충진된 것이다. 007은 적색, 녹색, 청색 LED 칩의 (-)전원 또는 구동용 드라이브 IC의 (-)전원에 대한 공통 단자의 역할을 하는 전도성 페이스트 층이 충진된 것이다. 008은 청색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+)전원용으로 타공된 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층, 009는 적색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+) 입력 신호용으로 타공된 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층, 010은 녹색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (-) 출력 신호용으로 타공된 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층을 보인 것이다. 도 2n에서 번호 006-1은 적색, 녹색 LED 칩이 장착될 내부 케비티 공간이므로 전도성 페이스트를 충진하지 않는다.

도 2o는 본 발명에 사용되는 다섯번째 세라믹 그린시트의 관통 구멍이 타공된 예이며, 이 시트가 도 2m과 다른 점은 LED 칩이 장착될 내부 케비티 공간 006-2의 부분이다. 이 부분은 발광되는 적색, 녹색, 청색 가시광이 세라믹 패키지의 내부 벽면에서 반사되어 상부를 향할 수 있도록 45ㅀ 각도를 갖는 구조로 형성될 수 있게 순차적으로 그 직경을 증대시키며, 그 직경의 크기는 번호 006-2 ≥ 006-1 ≥ 006이 되도록 하였다. 본 발명에서는 45ㅀ 각도를 예로 들었지만, 보다 크거나 작은 협각을 원할 경우 그 사용 용도에 맞게 임으로 각도를 조절할 수 있다.

도 2p는 본 발명에 의한 다섯번째 그린시트의 관통 구멍 내에 전도성 페이스트가 충진된 그림으로, 도 2n의 설명 및 기술 내용과 동일하며, 도 2p에서 번호 006-2는 적색, 녹색 LED 칩이 장착될 내부 케비티 공간이므로 전도성 페이스트를 충진하지 않는다.

도 2q는 본 발명에 사용되는 여섯번째 세라믹 그린시트의 관통 구멍이 타공된 예이며, 이 시트가 도 2o와 다른 점은 LED 칩이 장착될 배부 공간 006-3의 부분이다. 이 부분은 발광되는 적색, 녹색, 청색의 가시광이 세라믹 패키지의 내부 벽면에서 반사되어 상부를 향할 수 있도록 45ㅀ 각도를 갖는 구조로 형성될 수 있게 순차적으로 그 직경을 증대시키며, 그 직경의 크기는 번호 006-3 ≥ 006-2 ≥ 006-1 ≥ 006이 되도록 한다. 본 발명에서는 45ㅀ 각도를 예로 들었지만, 보다 크거나 작은 협각을 원할 경우 그 사용 용도에 맞게 임으로 그 각도를 조절할 수 있다.

도 2r은 본 발명에 사용되는 여섯번째 세라믹 그린시트의 관통 구멍과 각각의 외부 전극에 전도성 페이스트가 프린팅된 예를 보인 것이다. 그림에서 007은 적색, 청색, 녹색 LED 칩의 (-)전원 또는 구동용 드라이브 IC의 (-)전원에 대한 공통 단자의 역할을 하는 전도성 페이스트 층이 충진된 것이다. 008은 청색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+)전원용으로 타공된 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층, 009는 적색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+) 입력 신호용으로 타공된 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층, 010은 녹색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (-) 출력 신호용으로 타공된 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층을 보인 것이다. 그림에서 006-3은 적색, 녹색 LED 칩이 장착될 내부 케비티 공간이므로 전도성 페이스트는 충진하지 않는다. 022는 적색, 녹색, 청색 LED 칩의 (-)전원 또는 구동용 드라이브 IC의 (-)전원에 대한 공통 단자를 외부 회로에 솔더링하기 위한 전도성 페이스트의 패턴이며, 이 패턴은 007과 그린시트 상부에서 연결되어 있다. 이 패턴의 전도성 물질은 본 발명에 사용되는 몰리맹건 전도성 페이스트를 이용하여 프린팅하는 방법으로 제작하며, 패키지의 꼭지점을 향하여 그림과 같이 사각형 구조의 내부에 각각 수직면이 외각에 배치된 이등변 삼각형의 형태로 프린팅하는 방법으로 제작한다. 023은 청색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+)전원용으로 타공된 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층 008과 그린시트의 상부에서 연결되어 있으며, 외부 회로와의 솔더링을 위한 전도성 패턴이다. 024는 적색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+) 입력 신호용으로 타공된 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층 009와 그린시트의 상부에서 연결되어 있으며, 외부 회로와의 솔더링을 위한 전도성 패턴이다. 025는 녹색 LED 칩의 (+)전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (-) 출력 신호용으로 타공된 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 층 010과 그린시트의 상부에서 연결되며, 외부 회로와의 솔더링을 위한 전도성 패턴이다. 이처럼 외부회로와의 연결을 위해 프린팅된 전도성 패턴 022, 023, 024, 025는 투명한 LED 디스플레이용 메탈 메시(metal mesh) 필름 상에 형성된 전극 위에 직접 장착되어 솔더링하게 되며, 전체적인 메탈 메시(metal mesh)를 이용한 판넬의 구성 형태는 도 2b와 같다.

도 2s는 본 발명에 사용되는 6장의 세라믹 그린시트를 정렬하여 적층시킨 모습을 위에서 바라보았을 때, LED 패키지 내부 회로 패턴의 예를 보인 투시도이다.

026은 006, 006-1, 006-2, 006-3이 적층되어 이루어진 내부 케비티(Cavity)를 보인 것으로 LED 칩 또는 LED 구동용 드라이브 IC 칩이 장착될 공간이다. 이렇게 제작된 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 그린시트에 전도성 몰리맹건 페이스트를 충진하는 세부적인 방법은 다음과 같다.

도 2t는 본 발명에 의한 그린시트 내에 전도성 몰리맹건 페이스트를 충진하는 실제 공정의 예를 보인 것이다. 도 2i와 2j에서는 하나의 LED 패키지에 대한 그린시트의 예를 보였지만, 실제로 생산되는 그린시트의 경우는 몇 개 또는 수십 개의 단위 소자가 배열된 형태로 제작된다. 도 2t와 같은 관통 구멍이 타공된 그린시트는 도 2u와 같은 스크린 프린팅 공정을 통하여 몰리맹건 페이스트를 충진하게 된다.

먼저, 도 2u 처럼 타공된 부분과 동일한 패턴(pattern)이 형성된 메탈 마스크 스크린(Metal mask screen) 상에 몰리맹건 페이스트를 공급하고, 이를 세라믹 그린시트 상에 타공된 패턴과 일치시킨 후, 등속도(uniform velocity), 등압(uniform pressure)으로 프린팅하면 그린시트 상에 타공된 관통 구멍 내로 전도성 페이스트가 충진된다. 이렇게 제작된 그린시트는 드라이 오븐(dry oven)이나 별도의 열처리용 터널(tunnel)을 거쳐 전도성 페이스트를 건조하며, 최종적으로는 도 2v처럼 그린시트 원판의 관통 구멍에 전도성 페이스트가 충진된 형태가 된다.

일반적으로 세라믹 패키지는 LED 칩을 장착한 후, 패키지의 개별 분리를 위해서는 상층 표면 부위에 027의 요철 凹 부분을 형성한다. 요철 凹 부분은 노치(Notch)나 V-Cut 공정으로 만들어진다. 본 발명의 실시예에서는 그 이해를 돕기 위하여 도 2v의 상부 표면에 凹 부분을 삽입하는 예를 보였다.

도 2w는 본 발명에 의한 여섯장의 그린시트를 순차적으로 정렬하여 각각의 패턴을 일치시키는 예를 보인 것이다. 그림에서, 왼쪽 부분은 패키지 내의 회로 형성을 위해 타공된 부분이고, 가운데 그림은 각각의 그린시트를 측면에서 바라본 것이며, 오른쪽 그림은 각각의 개별 그린시트 내에 전도성 페이스트가 충진된 패턴의 예이다. 세라믹 그린시트의 정열은 첫번째 그린시트를 가장 밑면으로 하여 정렬하며, 각각의 패턴에서 공통적으로 사용되는 007, 008, 009, 010 패턴을 순차적으로 일치시켜 합체하는 공정을 갖추게 된다.

각각의 그린시트를 정렬하여 합체시킨 후에는 도 2x와 같은 형태를 보이는데, 이는 도 2w를 적층했을 때, 정면과 측면에서 바라본 투시도의 예를 보인 것이다. 단위 세라믹 패키지를 측면에서 바라 보았을 때, LED 패키지가 장착되는 부분은 이 그림에서는 첫번째 그린 시트에서 열방출용 히트 슬러그(heat slug)를 형성하는 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 011과, 두번째 그린시트에서 열방출용 히트 슬러그를 형성하는 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트 015가 연결된 공간적인 구조 형태를 갖게 된다.

도 2y는 본 발명으로 제작된 세라믹 LED 패키지의 제작 공정 흐름도이며, 각 단위 공정의 예를 다음과 같이 설명한다. 먼저, A01은 적층하고자 하는 세라믹 그린시트 원판을 출고하여 준비하는 공정으로, 예를 들면 자재 창고 중의 세라믹 그린시트를 출고하는 준비 작업이며, 세라믹 그린시트 원판의 검사 공정 A02를 거치게 된다. 이 공정에서는 도 2f와 같은 그린시트 원판의 이상 유무를 확인하며, 검사 항목은 세라믹 그린시트 상의 얼룩, 이물 혼입, 변색, 흠, 찍힘, 찢어짐, 크기, 두께 등을 확인하게 된다. A03은 세라믹 그린시트에의 관통 구멍을 형성하는 공정으로, 패턴을 형성하는 방법은 레이저(Laser)에 의한 천공(Drilling)이나 기계적인 가공물, 예를 들면 펀치(Punch)나 핀(Pin)에 의한 방법으로 타공하여 형성하며, 각각의 그린시트 내에 형성되는 관통 구멍의 패턴은 도 2g, 도 2i, 도 2k, 도 2m, 도 2o, 도 2q, 도 2v와 같은 모양으로 이루어진다. 이렇게 관통 구멍이 형성된 그린시트는 A04의 그린시트 관통구멍의 공정간 전수 검사를 통해 그린시트 내의 패턴이 제대로 형성되었는지를 확인하며, 그 확인 항목은 A02와 유사한 얼룩, 이물 혼입, 변색, 흠, 찍힘, 찢어짐, 타공 위치의 틀어짐, 접힘 등의 항목을 확인하게 된다. A05에서는 타공된 관통 구멍 내에 충진하는 전도성 몰리맹건 페이스트를 냉동고(Deep freezer)에서 인출한 후 상온에서 자연 해동하게 된다. 해동된 페이스트는 검사 공정을 거쳐 사용하게 되는데, 금속 필러(Filler)의 침전, 유기물의 층간 분리, 이물질 포함 여부, 색상 변환, 점도 검사, 보관 수명 등 A06의 검사 및 확인 작업을 거친 후 프린팅 작업에 투입된다. A07은 세라믹 그린시트의 관통 구멍에 전도성 페이스트를 충진하는 도 2u와 같은 프린팅 공정이다. 프린팅 방법의 대표적인 예는 타공된 구멍과 같은 모양이 형성된 메탈 마스트를 이용하여 앞서 설명한 도 2u와 같은 방법으로 실시하게 된다. A08은 전도성 페이스트가 관통 구멍에 충진된 세라믹 그린시트의 공정간 검사로, 해당 공정에서는 페이스트의 이물 혼입, 먼지 부착, 프린팅 패턴의 어긋남과 절연 부분으로의 번짐, 충진 패턴의 미완성 부 같은 인쇄 및 충진 불량에 관한 검사를 하게 된다. A09는 세라믹 그린시트에 충진된 전도성 페이스트를 경화하기 위한 열경화 공정으로, 실제 공정에서는 드라이 오븐(dry oven)을 이용하거나 히팅 터널(heating tunnel)을 통과시키는 방식으로 건조하며, 몰리맹건 페이스트의 건조가 완료된 그린시트는 또 다시 A10의 열경화가 완료된 세라믹 그린시트의 공정간 검사를 통해 전도성 페이스트 내의 이물 혼입, 필러의 침전, 유기물의 층간 분리, 색상 변환, 페이스트의 박리나 분리 등을 검사하게 된다. 이렇게 제작된 각각의 그린시트는 적층 형태로 하나의 완성된 패키지를 구현하기 위해 A11 공정에서 패턴을 정렬하고 적층하며, 그 구체적인 예는 도 2w와 같은 방법으로 이루어진다. A12는 적층된 세라믹 그린시트에 압력을 가해 하나의 합체된 세라믹 그린시트를 형성하는 열 압착 프레스(Hot pressure) 공정이며, 이 공정으로 합체된 세라믹 그린시트는 A13의 그린시트의 프레스 검사 공정에서 각 그린시트 상의 이물이나 크랙(Crack) 또는 몰리맹건 페이스트의 파손 등을 재확인한다. A14는 완성된 세라믹 패키지 내에 LED 칩을 장착 후, 패키지의 개별 분리를 위해 그린시트 상면에 노치 또는 V-Cut을 삽입하는 공정이다. A15는 노치 또는 V-Cut의 공정간 검사 공정으로, 노치 삽입 후 그린시트의 크랙이나 절단, 파손 여부 등을 확인하게 된다. 그린시트의 상면에 삽입하는 노치 또는 V-Cut은 완성된 세라믹 패키지의 개별 분리가 목적이지만, 더 중요한 것은 분리된 단면의 계면 형태가 요철(凹凸)이 되지 않도록 하는 것이다. 그 이유는 세라믹 패키지 내에 LED 칩을 장착한 후, 요철이 심한 경우에는 단면의 계면 분리가 불안정한 요소로 작용하면서 테스트 핸들러(Test Handler)를 이용하는 측정 공정이나 소팅 머신(Sorting Machine)을 이용하는 등급 분류 및 포장 간의 취급 과정에서 기계적인 요소에 의해 불량을 발생시킬 가능성이 매우 높기 때문이다. 이렇게 노치가 삽입된 그린시트는 A16의 하소 공정을 통해 약 900℃ 정도의 온도에서 30분~1시간 정도 하소(Calcining)를 실시하며, 그 온도 상승율은 200(℃/Hr)로 유지한다. 하지만, A16의 하소 공정이 반드시 필요한 것은 아니며, 각 제조 업체마다 갖고 있는 세라믹 그린시트의 소결(Sintering) 기술이 다르기에 하소는 작업 공정의 필요에 따라 적용하지 않아도 좋다. A17은 하소 상태의 검사 공정으로써, 이 검사 공정에서는 세라믹 그린시트 상의 얼룩, 이물, 변색, 흠, 그린시트의 비틀림이나 찢어짐, 크기, 두께 등의 항목을 검사한다. A18은 검사 공정 후, 적용되는 소결 공정이다. 고온에서 동시 소결에 필요한 소결 온도는 1,000~1,300℃ 온도 범위에서 약 2~3시간 정도를 유지하여 소결하며, 시간당 온도 상승율은 약 200(℃/Hr)로 유지한다. 소결이 완료된 된 세라믹 시트는 A19의 소결된 세라믹 시트의 검사 및 측정 공정을 통해, 소결된 세라믹 시트의 크기, 무게, 패턴 상의 얼룩, 이물, 변색, 비틀림, 깨짐, 절연저항, 크랙 등을 확인하며, 제조된 각각의 로트(Lot) 별로 샘플링(Sampling) 방식으로 신뢰성을 검사하는 A20의 신뢰성 검사 공정을 거치게 된다. 사전에 A14의 노치 삽입 공정을 적용하지 않는 경우는 A21의 스크라이빙(Scribing) 공정을 통해 고출력 레이저 또는 다이아몬드 팁(Diamond tip)을 이용하여 트리밍(Trimming)을 하거나 스킵(Skip)을 삽입하여도 좋다. 스크라이빙이 완료된 세라믹 시트는 A22의 검사 공정(세라믹 패키지의 단면 상태 확인 공정)을 통해 크랙 전파나 깨짐 등을 확인하고, 이상이 없을 경우 A23의 포장 공정을 거쳐 A24의 자재 창고로 입고 후, 출하하게 된다.

도 2z은 본 발명에 의해 제작된 세라믹 시트 내에 위치하는 LED 패키지의 단위 구조를 보인 것으로, LED 패키지를 각각의 단면 방향인 "B, C, D, E"쪽에서 바라 본 투시 구조이며, 도 3a는 이를 배면에서 바라 본 구조이다.

도 3b와 3c는 본 발명으로 제작된 세라믹 패키지 내에 적색, 녹색, 청색의 LED 칩을 내장하여 개별 또는 동시에 동작할 수 있게 구성되는 실제의 예를 보인 것이다.

도 3b는 적색, 녹색, 청색 LED 칩이 세라믹 패키지 내에서 회로 패턴을 통해 연결되는 결선도를 보인 것이며, 도 3c는 적색, 녹색, 청색 LED 칩이 세라믹 패키지 내에서 실제로 장착되는 구조를 보인 개략도이다. 세라믹 패키지 내에 장착되는 광소자는 동작 중의 원활한 열방출을 하기 위go 히트싱크 또는 히트 슬러그 역할을 하는 015 상에 부착하게 된다. 그림에서 031은 적색광을 방출하는 GaAs(Gallium Arsenide) 칩, 032는 녹색광을 방출하는 InGaN(Indium Gallium Nitride) 칩, 033은 청색광을 방출하는 InGaN 칩이다. 034는 GaAs 적색 칩의 (+) 전원을 공급하는 전극이며, 035는 녹색광을 방출하는 InGaN 칩의 (+) 전원을 공급하는 전극, 036은 (-) 전원을 공급하는 전극, 037은 청색광을 방출하는 InGaN 칩의 (+) 전원을 공급하는 전극, 038은 (-) 전원을 공급하는 전극이다. 031의 GaAs 칩은 기판 자체가 (-) 전극에 해당하기에 조립 시에는 039의 은 페이스트(Ag paste)를 사용해 열경화 공정을 거쳐 칩을 부착하는데, 일반적으로 사용하는 경화 조건은 약 150~200℃의 질소(N₂) 분위기에서 30분~1시간 정도의 열처리 공정을 거치며 경화된다. 032의 녹색광을 방출하는 InGaN 칩과 033의 청색광을 방출하는 InGaN 칩은 사파이어(Sapphire)를 소재로 하는 절연 기판이기에 실리콘이나 에폭시 종류의 접착제 040을 사용하여 부착하게 되는데, 그 경화 조건은 은 페이스트의 경화 조건과 크게 다르지 않다. LED 칩이 세라믹 패키지의 케비티 026 내의 015 상에 부착이 완료되면 해당 칩을 각각 외부 단자와의 연결을 위해 041처럼 금선(Au wire)으로 와이어 본딩 하게 된다. 그림에서 031 칩은 칩의 기판이 (-) 전극이기에 007의 (-)전원용 공통 단자에 전도성 은 페이스트로 연결되며, GaAs 칩 상의 (+) 전극 034는 와이어 본딩에 의한 방법으로 020의 내부 전극 패턴에 041의 금선으로 연결된다. 녹색 광을 방출하는 InGaN 칩 032는 표면에 (+)전극 035와 (-)전극 036이 성되어 있는데, (+) 전극 035는 세라믹 패키지 내부에 형성되어 있는 전극 패턴 021에 041의 금선을 이용하여 연결되며, (-) 전극 036은 히트싱크 역할과 LED 칩의 (-) 공통 단자 역할을 하는 015의 임의의 지점에 금선을 이용하여 연결된다. 청색 광을 방출하는 InGaN 칩 033은 표면에 (+) 전극 037과 (-) 전극 038이 형성되어 있으며, (+) 전극 037은 세라믹 패키지의 내부에 형성되어 있는 전극 패턴 019에 041의 금선(gold wire)을 이용하여 연결되며, 038은 036처럼 (-) 공통 단자 역할을 하는 015 상의 임의의 지점에 금선을 이용하여 연결된다. 이렇게 와이어 본딩(wire bonding)이 완료된 세라믹 패키지는 외부 환경으로부터 LED 칩을 보호하기 위해 051과 같은 굴절율이 1.45~1.55인 실리콘(Silicone) 또는 페놀(Phenol) 계열 수지를 주입하여 충진시키며, 해당 수지의 열경화 조건은 앞서 설명한 은 페이스트의 경화 조건과 동일하다.

도 3d는 본 발명의 적용에 관한 또 다른 예로, 제작된 세라믹 패키지 내에 적색, 녹색, 청색 LED 칩과 해당 LED 칩을 외부 신호를 이용하여 구동하도록 드라이브용 IC를 동시에 내장하여 LED 칩을 개별적 또는 동시에 동작할 수 있도록 구성하는 실제의 예를 보인 것이다. 042는 세라믹 패키지 내에 적색, 녹색, 청색 LED 칩과 함께 장착되는 드라이브용 IC 칩으로, IC 칩의 기판은 (-)전극으로 되어 있다. 해당 칩은 전도성 은 페이스트 039를 사용하여 히트 슬러그 015 상에 부착하며, 그 경화 조건은 앞서 설명하였던 은 페이스트의 조건과 동일하다. 043은 적색 LED 칩에 (+) 전원을 공급하는 드라이브 IC 칩의 출력 전극이며, 044는 녹색 LED 칩에 (+) 전원을 공급하는 드라이브 IC 칩의 출력 전극, 045는 녹색 LED 칩에 (-) 전원을 공급해 주는 드라이브 IC 칩의 출력 전극, 046은 청색 LED 칩에 (+) 전원을 공급해 주는 드라이브 IC 칩의 출력 전극, 047은 청색 LED 칩에 (-) 전원을 공급해 주는 드라이브 IC 칩의 출력 전극이다. 048은 드라이브 IC에 (+) 전원을 공급해 주는 (+) 전원의 입력 전극이며, 049는 드라이브 IC 칩에서 (-)출력 신호를 다음 LED 패키지에 공급해 주는 출력 전극이다. 049는 021과 연결된 010을 통하여 외부 단자 025를 지나며, 순서적으로 다음 단계의 LED 패키지에 정량화된 신호를 보내 주게 된다. 050은 024, 009의 외부 단자와 020의 회로 패턴을 거쳐 들어오는 외부의 구동 신호를 드라이브 IC 칩에 넣어 주는 (+)입력 신호의 전극이다. 024, 009와 020의 내부 단자를 통해 들어와 드라이브 IC 칩에서 구동 처리된 신호는 해당 정보에 따라 세라믹 패키지 내에 장착된 각각의 적색, 녹색, 청색 LED 칩을 구동시킨다. 그 후, 049의 (-)출력 전극을 통해 021과 010, 025의 외부 단자로 전달된 후 다음 단계의 세라믹 패키지로 출력되며, 이렇게 한 개의 단위 화소를 구성하며 동작하게 된다. 051은 세라믹 패키지 내에 장착되는 LED 칩과 구동용 드라이브 IC를 외부 환경으로부터 보호하기 위해 충진하는 투명 실리콘이며, 일반적으로 사용되는 투명 실리콘의 굴절률은 1.45~1.55이다.

도 3e는 본 발명에 의한 LED 패키지의 또 다른 실시예를 보인 것으로, 앞서 예를 들었던 적층 세라믹 패키지 대신에, 기존의 에폭시 수지와 리드 프레임을 소재로 하는 패키지 구조의 예이다. 본 발명에 의한 리드 프레임 패키지의 구조가 일반적으로 판매되는 LED인 도 1c, 도 1d, 도 1e와 다른 점은, 적층 세라믹 구조의 발명품처럼 각 부분의 단자가 LED 패키지의 밑면에서 돌출되어 수직으로 LED 패키지의 측면에 밀착된 후, 인입 및 출력부의 단자 4개가 광이 방출되는 부위인 발광면을 향하여 안쪽으로 절곡되어 있다는 것이다. 물론 사용용도에 따라 발광면을 향해 내부로 절곡되거나, LED 패키지의 외부를 향하여 절곡된 구조를 갖게 할 수 있다. 그림에서 "F, G, H, I"는 에폭시 수지와 리드 프레임으로 구성된 패키지를 각각의 측면에서 바라본 방향의 구조이며, 061은 패키지의 몸체를 구성하는 에폭시 수지, 062는 장착된 LED 칩이 동작 중에 발생시키는 열을 외부로 방출시키는 역할을 하는 히트 싱크이다. "H"방향에서 바라 보았을 때 "Z"는 리드 프레임 상단과 패키지 표면 사이의 공간 높이이며, 본 발명에서는 두께를 최소화하기 위해 그 두께를 0.0mm~0.5mm로 제한하는데, 이는 LED에서 방출되는 가시광이 공기중의 굴절율과 051의 굴절율 차이에 의해 반사, 발산되는 것을 막기 위함이며, 본 발명에서는 투명한 LED 디스플레이용 필름 상에 LED 패키지를 솔더링 한 후, 굴절율이 1.45~1.55인 투명한 수지를 사용하여 이러한 문제점을 보강하였다.

도 3f는 본 발명으로 제작된 도 3e의 패키지 구조에 LED 칩이 내장된 형태를 보인 예이다. 그림에서 063은 상기 예에서 보였던 것처럼 적층 세라믹 패키지의 022처럼 LED 패키지의 (-) 전원의 공통 단자 역할을 하며, LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부 발광면을 향해 절곡된 구조를 가지게 된다. 그리고 이 단자는 외부 회로인 투명한 LED 디스플레이용 기판과의 연결을 위한 솔더링에 사용된다. 064는 023과 같은 청색 LED 칩의 (+) 전원용 단자로, 외부 회로와의 연결을 위한 솔더링에 사용된다. 065는 024와 같은 적색 LED 칩의 (+) 전원용 단자이며, 외부 회로와의 연결을 위한 솔더링에 사용된다. 066은 025과 같은 녹색 LED 칩의 (+)전원용 단자이며, 외부 회로와의 연결을 위한 솔더링에 사용된다. 067은 열방출용 히트싱크 062와 연계된 내부 리드 프레임이며, 068은 064와 연계된 내부 리드 프레임, 069는 065와 연계된 내부 리드 프레임, 070은 066과 연계된 내부 리드 프레임이며, 071은 LED 칩이 장착될 내부 케비티(Cavity)이다. 도 3f에 장착된 전체적인 LED 칩의 결선도는 도 3b와 같다. 본 발명의 조립 구조의 예에서는 도 3c와 같은 구조를 예로 보였으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 도 2d와 같은 LED 칩 및 드라이브 IC를 내장하는 구조를 적용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 3g는 에폭시 수지와 리드 프레임을 소재로 하는 패키지 구조의 또 다른 예를 보인 것으로, 도 3f처럼 외부 회로에 연결되는 단자가 LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부로 올라가지만, 내부 케비티인 071의 발광면과는 반대되는 방향인 패키지의 바깥 방향을 향해 절곡된 구조를 가지고 있으며, 외부 회로인 투명 디스플레이용 기판과의 연결을 위한 솔더링에 사용된다. 도 3g에서 "J, K, L, M"은 에폭시 수지와 리드 프레임으로 구성된 패키지를 각각의 측면에서 바라본 방향의 구조이다. 도 3g에서 072는 LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부의 발광면과 반대되는 바깥쪽을 향해 절곡된 (-) 전원용 공통 단자이며, 073은 LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부의 발광면과 반대되는 바깥쪽을 향해 절곡된 청색 LED 칩의 (+) 전원 또는 드라이브 IC의 (+) 전원 공급용 외부 단자이다. 074는 LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부의 발광면과 반대되는 바깥쪽을 향해 절곡된 적색 LED 칩의 (+) 전원 또는 드라이브 IC의 (+) 입력 신호용 외부 단자이고, 075는 LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부의 발광면과 반대되는 바깥쪽을 향해 절곡된 녹색 LED 칩의 (+) 전원 또는 드라이브 IC의 (-) 출력 신호용 외부 단자이다. 본 발명 조립 구조는 그림 2-28-2, 그림 2-29, 도 3f와 같은 LED 칩 및 드라이브 IC를 내장하는 구조를 적용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 3h는 투명한 LED 디스플레이에 본 발명에 의한 LED 패키지가 장착되는 실제의 예이다. 도 3h에서 (a)는 상기 도 2b의 설명과 같으나 여기서는 그 일부분인 "N"을 확대하여 설명한다. 도 3h의 (b)는 "N"을 확대한 것으로, 본 발명으로 제작된 도 3h의 (c)와 같은 투명 LED 디스플레이용 패키지 C03을 사용하여 부착하게 된다. 그 조립 순서는 먼저 도 3h에서 (b)의 C01과 같은 투명한 LED 디스플레이용 메탈 메시의 필름 기판상에, LED와의 결합될 전극 및 회로 패턴이 형성된 C02와 LED 패키지 C03의 각 단자 C09 또는 023, C11 또는 025를 솔더 또는 은 페이스트를 이용하여 결합하고, 열처리 공정으로 용융 또는 건조하는 방식으로 부착한다. 이렇게 완성된 투명 LED 디스플레이용 단위 모듈은 메탈 메시 필름의 앞면 보호 커버인 C05에 점착성을 갖는 투명한 OCA 필름 C04를 이용하여 부착하며, 메탈 메시 필름에 부착된 LED 보호를 위해 후면에는 C06의 후면 보호 커버를 거치한 후, 도 3h의 (a)에서 보인 C07의 보호 커버 고정 거치대를 사용하여 결합한다.

도 3i는 투명한 LED 디스플레이에 적용되는 적층 형태의 세라믹 패키지 구조에 관한 본 발명의 또 다른 예를 보인 것이다. 이 구조는 3개의 세라믹 시트로 구성되어 있는데, 첫번째 시트는 도 3i의 (a), 두번째 시트는 도 3i의 (c), 세번째 시트는 도 3i의 (e)처럼 구성되어 있다. 도 3i에서 (a)는 이산화 규소(SiO₂)를 주성분으로 제작되는 세라믹 기판이며, 해당 기판 상에 도 2r과 같은 형태의 전극 패턴을 진공 증착, 프린팅, 전해 도금 또는 무전해 도금에 의한 방법으로 소결된 세라믹 기판에 0.1 ~ 5 ㎛ 두께로 형성하며, (b)는 (a)를 측면에서 바라본 구조이다. 도 3i에서 (d)는 소자가 장착될 하부 기판과 그 위에 전극 패턴을 진공 증착, 프린팅, 전해 도금 또는 무전해 도금에 의한 방법으로 세라믹 기판 위에 0.1~5 ㎛ 두께로 형성하여 LED 칩의 직렬 또는 병렬 회로를 구성한다. 본 발명에서는 LED 칩의 동작 중 발열을 최대한 빨리 외부로 방열시키기 위해 열전도도가 170(W/mK)로 우수한 질화알루미늄(AlN, Aluminum Nitride) 기판을 사용하는 것을 제안하였다.

그림에서 081은 질화알루미늄 기판 상에 증착하여 형성된 LED 소자의 (-) 전원용 공통 패턴, 082는 질화알루미늄 기판 상에 증착하여 형성된 와이어 본딩을 위한 (-) 전원용 공통 패턴, 083은 질화알루미늄 기판 상에 증착하여 형성된 청색 LED 칩의 (+) 전원용 패턴, 084는 질화알루미늄 기판 상에 증착하여 형성된 적색 LED 칩의 (+) 전원용 패턴, 085는 질화알루미늄 기판 상에 증착하여 형성된 녹색 LED 칩의 (+) 전원용 패턴이다. 도 3i의 (e)는 (d)를 측면에서 바라 본 측면도이다. 도 3i의 (c)는 (a)와 (d)를 결합하기 위한 규산 나트륨(Na₂SiO₃, Sodium Silicate)을 주성분으로 하는 상하부의 세라믹 기판 접착용 팰랫(Pellet)이다. 이 규산 나트륨 팰랫을 시트 형태로 제작하여 300~500℃의 온도에서 용융시켜 (a)와 (d)를 결합하게 되며, 그 결합된 세라믹 패키지에 LED 칩을 장착한 예가 도 3i의 (f)이다. 외부 회로와 연계되는 전극의 구조 형성은 도 3i의 (a), (b)와 같은데, 상부 세라믹에 관통된 구멍 009 내부에는 증착, 도금 또는 프린팅에 의한 방법으로 전도성 금속을 충진 또는 도포하며, 024 패턴은 009를 통해 (a)의 하면과 상면에 형성하여 대칭이 되게 구성하고, 하면에는 사각형의 모양으로 증착, 도금 또는 프린팅에 의한 방법으로 형성하게 된다. 이 009와 024로 이루어진 패턴은 (c)의 모서리가 제거된 부분을 통하여 084와 연결되며, 007과 022는 081과 결합되고, 008과 023은 083과 결합되며, 010과 025는 085와 결합되어 완성된다.

투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 전극도 이와 같은 형태로 연결된다.

본 발명의 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지는 이와 같은 방법으로 제작 및 사용되며 그 실시예1를 보인 사진이 도 2a이다.

제1 실시예(고온 소결)에 의한 대면적 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조는, k개의 세라믹 그린시트를 정렬하여 적층된 복수의 그린시트; 및 각각의 그린시트에 원하는 회로 패턴의 관통 구멍을 형성하고, LED 칩을 직렬 또는 병렬로 연결하며, LED 칩이 부착될 위치에 열방출용 히트 슬러그(heat slug)를 내장하며 상기 복수의 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 프린팅하는 방법으로 충진하거나 패턴을 형성한 후, 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 적층하며, 이 적층 형태의 세라믹 그린시트를 사용하여 전극 및 내부 회로 구성용 전도성 전극을 함께 적층 형태로 제작하며, 이를 동시에 1,000~1,300℃에서 고온 소결하여 단일화된 세라믹 LED 패키지가 제작되는 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 포함하며,

상기 세라믹 LED 패키지 내에 적색, 녹색, 청색 LED 칩과 드라이버 IC를 배치하고, LED 패키지의 다이 본딩 및 와이어 본딩하여 결선되며, 고출력 LED 칩들이 동작 중에도 직접 열을 방출하는 히트 슬러그를 구비한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 구성하는 상기 각각의 그린시트 재료가 산화알루미늄(Al₂O₃, Alumina 또는 Aluminum oxide)을 주성분으로 하며, 그 중량비(Wt%, Weight%)를 90~98 Wt%로 하고, 첨가물로는 이산화 규소(SiO₂, Silicon dioxide)의 중량비를 2~10 Wt% 이내로 하여 1,000~1,300℃의 온도에서 패키지 내부에 형성된 전극 금속과 함께 동시에 고온 소결하는 적층 세라믹 LED 패키지를 포함한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 상기 각각의 그린시트에 타공된 회로 부분을 충진하는 전도성 페이스트의 필러(Filler)가 몰리브데늄(Mo, Molybdenum)인 주성분을 70~90 Wt%, 맹건(Mn, Manganese)을 10~30(Wt%)로 하거나 해당 조성비를 갖는 Mo-Mn 합금을 사용하며, 이를 페이스트로 제작 시 그 중량비는 95 Wt% 이상으로 구성되고, 그 외의 첨가물로 이산화 규소(SiO₂)를 0.1~5 Wt% 첨가하거나 금) 또는 은(Ag)을 0.1~1 Wt% 첨가하며, 그 두께가 0.1~5㎛ 인 적층 세라믹 LED 패키지 내의 투명 LED 디스플레이용 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 1,000~1,300℃의 소결 온도에서 고온 소결(Sintering)하는데 있어서, 세라믹 그린시트(2항)와 몰리브데늄(Mo, Molybdenum) 전도성 페이스트(3항) 또는 세라믹 그린시트(2항)와 몰리브데늄(Mo, Molybdenum) 전도성 층(4항)을 고온 동시 소결법(HTCC, High Temperature C0-fired Ceramic)으로 제작하며, 전도성 층의 두께가 0.1 ~ 5㎛ 인 것을 특징으로 하는 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 패키지 내의 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함한다.

본 발명의 제2 실시예(저온 소결)에 의한 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조는 k개의 세라믹 그린시트를 정렬하여 적층된 복수의 그린시트; 및 각각의 그린시트에 원하는 회로 패턴의 관통 구멍을 형성하고, LED 칩을 직렬 또는 병렬로 연결하며, LED 칩이 부착될 위치에 열방출용 히트 슬러그(heat slug)를 내장하고, 상기 복수의 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 프린팅하는 방법으로 충진하거나 패턴을 형성한 후, 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 적층하고, 이 적층 형태의 세라믹 그린시트를 사용하여 전극 및 내부 회로 구성용 전도성 전극을 함께 적층 형태로 제작하며, 이를 동시에 500~900℃에서 저온 소결하여 단일화된 세라믹 LED 패키지가 제작되는 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 포함하며,

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지 구조에서, 타공된 그린시트의 회로 부분에 충진되는 도전성 페이스트가 은(Ag)을 주성분으로 하며, 은의 함량을 80~95 Wt% 이상으로 하고, 그 외의 첨가물로는 이산화 규소(SiO₂)를 0.1~20 Wt% 첨가하고, 금(Au, Gold) 또는 구리(Cu, Copper)를 0.1~1 Wt% 첨가하는 것과 그 두께가 0.1 ~ 5㎛ 인 적층 세라믹 LED 패키지 내의 투명한 LED 디스플레이용 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지에 적용되는 회로 부분의 전도성 패턴이 은(Ag, Silver)을 주성분으로 하며, 해당 은(Ag)의 함량을 80~95 Wt% 이상 첨가하는 전도성 패턴 층을, e-Beam, 스퍼터링(Sputtering) 또는 열적인 증착(Thermal Evaporation)의 진공 증착(Vacuum Evaporation)에 의한 방법이나 전기도금 또는 무전해 도금에 의한 방법으로 세라믹 그린시트 상에 3,000Å~3 ㎛ 두께로 형성되는 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지 내의 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함한다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 구성하는 각각의 그린시트를 700~900℃의 온도에서 저온 소결(Sintering)하는데 있어서, 상기 세라믹 그린시트와 은(Ag) 페이스트 또는 상기 세라믹 그린시트와 은(Ag, Silver)이 증착된 전도성 층을 저온 동시 소결법(LTCC, Low Temperature C0-fired Ceramic)으로 제작하며, 해당 전도성 층의 두께가 0.1~5 ㎛ 인 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지 내의 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함한다.

투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조는, 에폭시 수지와 리드 프레임을 소재로 하는 LED 패키지 구조(도 3e)에 있어서, LED 패키지를 외부 회로와 연결하기 위한 각 부분의 단자가 LED 패키지의 바닥 면에서 돌출되어 패키지의 측면에 밀착된 후, LED 패키지의 상부 면에서 광이 방출되는 부위인 발광면을 향해 안쪽으로 절곡되어 있는 LED 패키지의 구조를 갖는다.

투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조는, 에폭시 수지와 리드 프레임을 소재로 하는 LED 패키지 구조(도 3g)에 있어서, LED 패키지를 외부 회로와 연결하기 위한 각 부분의 단자가 LED 패키지의 바닥 면에서 돌출되어 패키지의 측면에 밀착된 후, LED 패키지의 상부 면에서 광이 방출되는 부위와 반대되는 방향인 바깥 방향을 향해 절곡되어 있는 LED 패키지의 구조를 갖는다.

상기 투명한 LED 디스플레이용 세라믹 LED 패키지 구조(도 3d, 3g, 3i)에 있어서 "Z"의 높이를 0.0~0.5mm로 제한하고, 투명한 LED 디스플레이용 필름 기판 상에 LED 패키지를 솔더링하기 전이나 솔더링을 한 후에, 해당 "Z"부분의 공간을 굴절율이 1.4~1.55인 투명한 실리콘(Silicone)수지나 페놀(Phenol)계열의 수지를 사용해 충진하고 경화하는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지와 필름 간의 조립 구조를 갖는다.

상기 투명한 LED 디스플레이에 적용되는 사각형 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 이를 구성하는 적어도 2개 이상의 세라믹 그린시트 상에서, 상부의 세라믹 그린시트는 이산화 규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 질화알루미늄(AlN)을 주성분으로 하여 제작되고, 하부의 세라믹 그린시트는 이산화 규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 질화알루미늄(AlN)을 주성분으로 하여 제작된 것을 0.05~0.3mm 두께의 규산 나트륨(Na₂SiO₃) 시트를 상부와 하부 기판 사이에 삽입하여 300~500℃의 열처리를 통해 접합되는 적층 세라믹 LED 패키지 구조를 갖는다.

상기 투명한 LED 디스플레이에 적용되는 사각형 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 이를 구성하는 적어도 2개 이상의 세라믹 시트 상에서, 4개의 꼭지점을 갖는 상부 시트는 각각의 꼭지점을 기준으로 할 때 x, y 각각의 변에서 LED 패키지 중심을 향해 0.3~1.0 mm의 여유 변을 주는 지점에 직경 0.3~0.5 mm의 관통 구멍을 형성하고, 각각의 해당 관통 구멍은 적색 LED 칩의 (+) 전원 공급 단자, 녹색 LED 칩의 (+) 전원 공급 단자, 청색 LED 칩의 (+) 전원 공급 단자, 적색,녹색,청색 LED 칩의 (-) 전원 공통 단자로 전선이 연결되도록 사용되며, 하부 시트는 상부 시트에 형성되는 각각의 전극과 연계되는 전도성 금속 패턴을 형성하고, 각각의 세라믹 시트에 형성되는 관통 구멍과 전극 패턴을 전기도금, 무전해 도금, 진공 증착(Vacuum Evaporation) 또는 스퍼터링에 의한 방법으로 크롬(Cr, Chromium), 은(Ag, Silver), 구리(Cu, Copper), 니켈(Ni, Nickel), 금(Au, Gold), 몰리브데늄(Mo, Molybdenum), 맹건(Mn, Manganese), 티타늄(Ti, Titanium), 백금(Pt, Platinum) 또는 몰리-맹건(Mo-Mn, Molybdenum-Manganese) 합금 등의 도전성 금속을 이용해 3,000Å~ 0.2mm의 두께로 형성되는 적층 세라믹 LED 패키지 구조를 갖는다.

도 3i를 참조하면, 투명한 LED 디스플레이에 적용되는 적층 형태로 이루어진 적층 세라믹 LED 패키지는, 상기 적층 세라믹 LED 패키지는 사각형 세라믹 LED 패키지로 제작되며, 이 적층 세라믹 LED 패키지를 구성하는 상부(a, b는 a의 측면도) 및 하부(d, e는 d의 측면도) 기판을 포함하는 적어도 2개 이상의 세라믹 기판에서, LED 칩이 부착될 공간인 케비티(Cavity)를 포함하는 상부 세라믹 기판은 이산화 규소(SiO₂)나 산화알루미늄(Al₂O₃) 또는 질화알루미늄(AlN)을 주성분으로 하여 제작되고, LED칩이 장착될 위치에 전극 및 회로 패턴이 형성된 하부 세라믹 기판은 이산화 규소(SiO₂)나 산화알루미늄(Al₂O₃) 또는 질화알루미늄(AlN)을 주성분으로 하여 제작된 것을 0.05~0.3mm 두께의 규산 나트륨(Na₂SiO₃)을 주성분으로 하는 세라믹 시트(c)를 상부 기판(a,b)와 하부 기판(d,e) 사이에 삽입하여 300~500℃의 열처리를 통해 접합하며, 이후 과정에서 R,G,B LED 칩이 장착되고, 다이 본딩 및 와이어 본딩되는, 적층 세라믹 LED 패키지 구조를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

A01: 세라믹 그린시트 원판 출고
A02: 세라믹 그린시트 원판의 검사 공정
A03: 세라믹 그린시트에의 관통 구멍 형성
A04: 그린시트 관통 구멍의 공정간 검사
A05: 전도성 페이스트 출고
A06: 전도성 페이스트의 검사 공정
A07: 세라믹 그린시트의 관통구멍에 전도성 페이스트를 충진하는 프린팅 공정
A08: 전도성 페이스트가 관통 구멍에 충진된 세라믹 그린시트의 공정간 검사
A09: 전도성 페이스트가 충진된 세라믹 그린시트의 열경화 공정
A10: 열경화가 완료된 세라믹 그린시트의 공정간 검사
A11: 세라믹 그린시트의 패턴 정렬 및 적층
A12: 세라믹 그린시트의 프레스 공정
A13: 그린시트의 프레스 검사 공정
A14: 노치 또는 V-Cut 삽입 공정
A15: 노치 또는 V-Cut 공정간 검사 공정
A16: 하소 공정
A17: 하소 상태 검사 공정
A18: 소결 공정
A19: 소결된 세라믹 시트의 검사 및 측정 공정
A20: 신뢰성 검사 공정
A21: Scribing 및 breaking 공정
A22: 세라믹 패키지의 단면 상태 확인 공정
A23: 포장 공정
A24: 출하
B01: 투명한 LED 디스플레이용 metal mesh 필름 기판
B02: 투명한 LED 디스플레이용 metal mesh 필름 기판 상에 형성된 회로 및 전극 패턴
B03: 투명한 LED 디스플레이용 metal mesh 필름 기판 상에 장착된 LED 패키지
B04: LED 패키지의 전원 인입 단자
B05: Metal mesh 필름의 뒤면 보호 커버
B06: 투명한 LED 디스플레이용 metal mesh 필름의 앞면 및 뒤면 보호 커버의 고정 거치대
B07: Metal mesh 필름의 앞면 보호 커버
B08: 소자 보호용 불활성 가스 또는 충진제
B09: LED 패키지 내의 발광 소자
B10: LED 패키지의 (-)전원 공통 단자
B11: 청색 LED 칩의 (+)전원 단자
B12: 적색 LED 칩의 (+)전원 단자
B13: 녹색 LED 칩의 (+)전원 단자
B14: 패키지 내 LED 칩에서 방출되는 가시광
B15: 아크릴, 충진제, 유리같은 매질 간의 굴절율 차에 의한 굴절된 광
B16: 아크릴, 충진제, 불활성 가스, 유리같은 매질 내에 함유된 불순물 입자
B17: 투명한 LED 디스플레이를 구성하는 매질 내의 불순물이나 입자로 인해 반사되는 반사광
C01: 본 발명에 구성되는 투명 LED 디스플레이용 metal mesh용 필름 기판
C02: Metal mesh 필름 기판 상에 형성된 회로와의 결합을 위한 LED 패키지의 전극 금속
C03: 본 발명으로 제작된 투명 LED 디스플레이용 metal mesh 필름 상에 장착된 LED 패키지
C04: Metal mesh 필름 기판을 앞면 보호용 유리 커버에 부착하는 접착성 OCA 필름
C05: Metal mesh 필름의 앞면 보호 커버
C06: Metal mesh 필름의 뒷면 보호 커버
C07: 투명한 LED 디스플레이용 metal mesh 필름의 앞면 및 뒤면 보호 커버의 고정 거치대
C08: LED 패키지의 (-)전원 단자
C09: LED 패키지의 (+)전원 단자
C10: LED 구동을 위한 (+) 신호 단자
C11: LED 구동을 위한 (+) 신호 단자
001: 첫번째 세라믹 그린시트
002: 첫번째 그린시트의 (-) 전원 공통 단자용 관통 구멍
003: 첫번째 그린시트에서 청색 LED 칩의 (+) 전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+) 전원용 관통 구멍
004: 첫번째 그린시트에서 적색 LED 칩의 (+) 전원 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (+) 신호용 관통 구멍
005: 첫번째 그린시트에서 녹색 LED 칩의 (+) 단자 또는 LED 칩 구동용 드라이브 IC의 (-) 신호용 관통 구멍
006: 첫번째 그린시트에서 열방출용 히트 싱크의 관통 구멍
006-1: 네번째 그린시트의 LED 칩 부착을 위해 케비티를 형성하는 관통 구멍
006-2: 다섯번째 그린시트의 LED 칩 부착을 위해 케비티를 형성하는 관통 구멍
006-3: 여섯번째 그린시트의 LED 칩 부착을 위해 케비티를 형성하는 관통 구멍
007: 첫번째부터 여섯 번째까지의 그린시트에서 LED 패키지의 (-) 전원용 공통 단자에 충진된 전도성 페이스트
008: 첫번째부터 여섯 번째까지의 그린시트에서 청색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (+) 전원용 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트
009: 첫번째부터 여섯 번째까지의 그린시트에서 적색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (+) 신호용 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트
010: 첫번째부터 여섯 번째까지의 그린시트에서 녹색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (-) 신호용 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트
011: 첫번째 그린시트에서 열방출용 히트 싱크의 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트
012: 두번째 그린시트에서 청색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (+) 전원용 절연층
013: 두번째 그린시트에서 적색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (+) 신호용 절연층
014: 두번째 그린시트에서 녹색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (-) 신호용 절연층
015: 두번째 그린시트에서 열방출용 히트 싱크의 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트
016: 세번째 그린시트에서 청색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (+) 전원용 관통 구멍
017: 세번째 그린시트에서 적색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (+) 신호용 관통 구멍
018: 세번째 그린시트에서 녹색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (-) 신호용 관통 구멍
019: 세번째 그린시트에서 청색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (+) 전원용 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트
020: 세번째 그린시트에서 적색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (+) 신호용 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트
021: 세번째 그린시트에서 적색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (-) 신호용 관통 구멍에 충진된 전도성 페이스트
022: 여섯번째 그린시트에서 (-) 전원용 공통 단자에 프린팅 된 전도성 페이스트 패턴
023: 여섯번째 그린시트에서 청색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (+) 전원용 외부 단자에 프린팅 된 전도성 페이스트 패턴
024: 여섯번째 그린시트에서 적색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (+) 신호용 외부 단자에 프린팅 된 전도성 페이스트 패턴
025: 여섯번째 그린시트에서 녹색 LED 칩의 (+) 또는 드라이브 IC의 (-) 신호용 외부 단자에 프린팅 된 전도성 페이스트 패턴
026: 세라믹 그린시트 내에 형성된 LED 칩과 드라이브 IC가 내장 될 LED 패키지의 케비티
027: 여섯번째 그린시트 상에 형성된 패키지의 개별 분리를 위한 notch 또는 V-cut 라인
031: 패키지 내에 장착된 GaAs 적색 LED 칩
032: 패키지 내에 장착된 InGaN 녹색 LED 칩
033: 패키지 내에 장착된 InGaN 청색 LED 칩
034: GaAs 적색 LED 칩 상의 (+) 전극
035: InGaN 녹색 LED 칩 상의 (+) 전극
036: InGaN 녹색 LED 칩 상의 (-) 전극
037: InGaN 청색 LED 칩 상의 (+) 전극
038: InGaN 청색 LED 칩 상의 (-) 전극
039: 적색 LED 칩의 (-) 및 드라이브 IC 칩의 (-) 전극 부착용 은 페이스트
040: 녹색, 청색 LED 칩을 세라믹 패키지에 부착시켜주는 열경화성 실리콘 접착제
041: LED 칩에 (+), (-) 전원 또는 (+), (-) 신호를 인가해 주기 위해 결선하는 금선
042: 적색, 녹색, 청색 LED 칩의 개별 구동을 위한 드라이브 IC 칩
043: 적색 LED 칩에 (+) 전원을 공급해 주는 드라이브 IC 칩의 출력 전극
044: 녹색 LED 칩에 (+) 전원을 공급해 주는 드라이브 IC 칩의 출력 전극
045: 녹색 LED 칩에 (-) 전원을 공급해 주는 드라이브 IC 칩의 출력 전극
046: 청색 LED 칩에 (+) 전원을 공급해 주는 드라이브 IC 칩의 출력 전극
047: 녹색 LED 칩에 (-) 전원을 공급해 주는 드라이브 IC 칩의 출력 전극
048: 드라이브 IC 칩에 (+) 전원을 공급해 주는 전원 입력 전극
049: 드라이브 IC 칩에 (-) 출력 신호를 공급해 주는 출력 전극
050: 드라이브 IC 칩에 (+) 입력 신호를 공급해 주는 입력 전극
051: LED 칩을 외부 환경으로부터 보호하기 위해 패키지의 케비티 내에 충진하는 투명한 실리콘 충진제
061: 리드 프레임 타입 LED 패키지를 몰딩하는 에폭시 수지
062: 리드 프레임 타입 LED 패키지의 열방출용 히트 싱크 역할을 하는 (-) 전원용 공통 단자
063: LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부의 발광면을 향해 절곡된 (-) 전원용 공통 단자
064: LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부의 발광면을 향해 절곡된 청색 LED 칩의 (+) 전원 또는 드라이브 IC의 (+) 전원 공급용 외부 단자
065: LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부의 발광면을 향해 절곡된 적색 LED 칩의 (+) 전원 또는 드라이브 IC의 (+) 입력 신호용 외부 단자
066: LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부의 발광면을 향해 절곡된 녹색 LED 칩의 (+) 전원 또는 드라이브 IC의 (-) 출력 신호용 외부 단자
067: 리드 프레임 타입 LED 패키지의 열방출용 히트 싱크에 연계된 (-) 전원용 공통 단자
068: 리드 프레임 타입 LED 패키지에 장착되는 청색 LED 칩의 (+) 전극 또는 드라이브 IC의 (+) 전원 공급용 외부 단자와 연계된 064의 인입 단자
069: 리드 프레임 타입 LED 패키지에 장착되는 적색 LED 칩의 (+) 전극 또는 드라이브 IC의 (-) 출력 신호용 외부 단자와 연계된 065의 인입 단자
070: 리드 프레임 타입 LED 패키지에 장착되는 녹색 LED 칩의 (+) 전극 또는 드라이브 IC의 (+) 입력 신호용 외부 단자와 연계된 066의 인입 단자
071: LED 칩과 드라이브 IC가 내장 될 리드 프레임 타입 LED 패키지 내부의 케비티
072: LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부의 발광면과 반대되는 바깥쪽을 향해 절곡된 (-) 전원용 공통 단자
073: LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부의 발광면과 반대되는 바깥쪽을 향해 절곡된 청색 LED 칩의 (+) 전원 또는 드라이브 IC의 (+) 전원 공급용 외부 단자
074: LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부의 발광면과 반대되는 바깥쪽을 향해 절곡된 적색 LED 칩의 (+) 전원 또는 드라이브 IC의 (+) 입력 신호용 외부 단자
075: LED 패키지의 측면에 밀착되어 상부의 발광면과 반대되는 바깥쪽을 향해 절곡된 녹색 LED 칩의 (+) 전원 또는 드라이브 IC의 (-) 출력 신호용 외부 단자
080: 규산나트륨을 주성분으로 하는 상하부 세라믹 기판 접착용 팰랫(Pellet)
081: 질화알루미늄 기판 상에 증착하여 형성된 (-) 전원용 공통 패턴
082: 질화알루미늄 기판 상에 증착하여 형성된 와이어 본딩을 위한 (-) 전원용 공통 패턴
083: 질화알루미늄 기판 상에 증착하여 형성된 청색 LED칩의 (+)전원용 패턴
084: 질화알루미늄 기판 상에 증착하여 형성된 적색 LED칩의 (+)전원용 패턴
085: 질화알루미늄 기판 상에 증착하여 형성된 녹색 LED칩의 (+)전원용 패턴

Claims

k개의 세라믹 그린시트를 정렬하여 적층된 복수의 그린시트; 및 각각의 그린시트에 원하는 회로 패턴의 관통 구멍을 형성하고, LED 칩을 직렬 또는 병렬로 연결하며, LED 칩이 부착될 위치에 열방출용 히트 슬러그(heat slug)를 내장하며, 상기 복수의 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 프린팅하는 방법으로 충진하거나 패턴을 형성한 후, 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 적층하며, 이 적층 형태의 세라믹 그린시트를 사용하여 전극 및 내부 회로 구성용 전도성 전극을 함께 적층 형태로 제작하며, 이를 동시에 1,000~1,300℃에서 고온 소결하여 단일화된 세라믹 LED 패키지가 제작되는 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 포함하며,
상기 세라믹 LED 패키지 내에 적색, 녹색, 청색 LED 칩과 드라이버 IC를 배치하고, LED 패키지의 다이 본딩 및 와이어 본딩하여 결선되며, 고출력 LED 칩들이 동작 중에도 직접 열을 방출하는 히트 슬러그를 구비하는, 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제1항에 있어서,
투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 구성하는 상기 각각의 그린시트 재료가 산화알루미늄(Al₂O₃, Aluminum Oxide)을 주성분으로 하며, 그 중량비(Wt%)를 90~98 Wt%로 하고, 첨가물로는 이산화 규소(SiO₂, Silicon dioxide)의 중량비를 2~10 Wt% 이내로 하여 1,000~1,300℃의 온도에서 LED 패키지 내부에 형성된 전극 금속과 함께 동시에 고온 소결하는 적층 세라믹 LED 패키지를 포함하는, 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제2항에 있어서,
투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 상기 각각의 그린시트에 타공된 회로 부분을 충진하는 전도성 페이스트의 필러(Filler)가 몰리브데늄(Mo, Molybdenum)인 주성분을 70~90 Wt%, 맹건(Mn, Manganese)을 10~30 Wt%로 하거나 해당 조성비를 갖는 Mo-Mn 합금을 사용하며, 이를 페이스트로 제작 시 그 중량비는 95 Wt% 이상으로 구성되고, 그 외의 첨가물로 이산화 규소(SiO₂)를 0.1~5 Wt% 첨가하거나 금(Au) 또는 은(Ag)을 0.1~1 Wt% 첨가하며, 그 두께가 0.1~5㎛ 인 적층 세라믹 LED 패키지 내의 투명한 LED 디스플레이용 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함하는, 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제3항에 있어서,
상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 1,000~1,300℃의 소결 온도에서 고온 소결(Sintering)하는데 있어서, 몰리브데늄(Mo, Molybdenum) 전도성 페이스트 층을 고온 동시 소결법(HTCC, High Temperature C0-fired Ceramic)으로 제작하며, 전도성 층의 두께가 0.1 ~ 5㎛ 인 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지 내의 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함하는, 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제1항에 있어서,
상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 외부 회로와의 연결을 위한 해당 LED 패키지 상면의 전극 솔더링 패턴이 패키지의 꼭지점을 기준으로 하여 이등변 삼각형, 정삼각형, 직각 삼각형, 정사각형, 직각 사각형, 사다리꼴, 원형 또는 대칭되는 타원형으로 이루어지며, 그 두께가 0.1 ~ 5㎛ 인 것을 특징으로 하는 내부 회로 내선 및 솔더링용 전극 패턴의 구조를 포함하는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제2항에 있어서,
산화알루미늄 분말을 주성분으로 하는 그린시트로 제작하는데 있어서, 바인더(Binder)로는 PVA(Poly Vinyl Alcohol)을 사용하며, 해당 그린시트를 닥터 블레이드(Doctor blade)법이나 롤러(Roller)를 사용해 제작하는 방법과 그린시트의 두께가 0.1~0.5 mm 인 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 포함하는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
k개의 세라믹 그린시트를 정렬하여 적층된 복수의 그린시트; 및 각각의 그린시트에 원하는 회로 패턴의 관통 구멍을 형성하고, LED 칩을 직렬 또는 병렬로 연결하며, LED 칩이 부착될 위치에 열방출용 히트 슬러그(heat slug)를 내장하고, 상기 복수의 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 프린팅하는 방법으로 충진하거나 패턴을 형성한 후, 세라믹 그린시트와 전도성 페이스트를 적층하고, 이 적층 형태의 세라믹 그린시트를 사용하여 전극 및 내부 회로 구성용 전도성 전극을 함께 적층 형태로 제작하며, 이를 동시에 500~900℃에서 저온 소결하여 단일화된 세라믹 LED 패키지가 제작되는 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 포함하며,
상기 세라믹 LED 패키지 내에 적색, 녹색, 청색 LED 칩과 드라이버 IC를 배치하고, LED 패키지의 다이 본딩 및 와이어 본딩하여 결선되며, 고출력 LED 칩들이 동작 중에도 직접 열을 방출하는 히트 슬러그를 구비하며,
상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지를 구성하는 상기 각각의 그린시트 재료가 이산화규소(SiO₂, Silicon Oxide)와 산화알루미늄(Al₂O₃, Aluminum Oxide)을 주성분으로 하며, 그 중량비(Wt%)가 이산화규소는 50~90 Wt%, 산화알루미늄은 10~50 Wt%로 구성된 세라믹 패키지와 그 소결 온도를 500~900℃의 저온 소결 온도에서 패키지 내부에 형성된 전극 금속과 함께 동시에 소결하는 적층 세라믹 LED 패키지를 포함하는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제7항에 있어서,
상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지 구조에서, 타공된 그린시트의 회로 부분에 충진되는 도전성 페이스트가 은(Ag)을 주성분으로 하며, 은의 함량을 80~95 Wt% 이상으로 하고, 그 외의 첨가물로는 이산화 규소(SiO₂)를 0.1~20 Wt% 첨가하고, 금(Au) 또는 구리(Cu)를 0.1~1 Wt% 첨가하는 것과 그 두께가 0.1 ~ 5㎛ 인 적층 세라믹 LED 패키지 내의 투명한 LED 디스플레이용 도전성 회로 및 전극의 패턴 층을 포함하는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제7항에 있어서,
상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지는
상기 이산화규소를 주성분으로 하는 분말을 그린시트로 제작하는데 있어서, 바인더(Binder)로는 PVA(Poly Vinyl Alcohol)을 사용하며, 해당 그린시트를 닥터 블레이드(Doctor blade)법이나 롤러(Roller)를 사용해 제작하는 방법과 그린시트의 두께가 0.1~0.5 mm 인 것을 특징으로 하는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명한 LED 디스플레이용 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 외부 회로와의 연결을 위한 해당 패키지 상면의 전극 솔더링 패턴이 패키지 꼭지점을 기준으로 이등변 삼각형, 정삼각형, 직각 삼각형, 정사각형, 직각 사각형, 사다리꼴, 원형 또는 대칭되는 타원형으로 이루어지며, 그 두께가 0.1~5 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 내부 회로 내선 및 솔더링용 전극 패턴의 구조를 구비하는, 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제7항에 있어서,
상기 LED 패키지 구조(도 3e)에 있어서, LED 패키지를 외부 회로와 연결하기 위한 각 부분의 단자가 LED 패키지의 바닥 면에서 돌출되어 패키지의 측면에 밀착된 후, 상기 LED 패키지의 상부 면에서 광이 방출되는 부위인 발광면을 향해 안쪽으로 절곡되어 있는 LED 패키지의 구조를 갖는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제7항에 있어서,
상기 LED 패키지 구조(도 3g)에 있어서, LED 패키지를 외부 회로와 연결하기 위한 각 부분의 단자가 LED 패키지의 바닥 면에서 돌출되어 패키지의 측면에 밀착된 후, LED 패키지의 상부 면에서 광이 방출되는 부위와 반대되는 방향인 바깥 방향을 향해 절곡되어 있는 LED 패키지의 구조를 갖는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제7항에 있어서,
상기 투명한 LED 디스플레이용 세라믹 LED 패키지 구조(도 3d, 3g, 3i)에 있어서 "Z" 높이를 0.0mm~0.5mm로 제한하고, 투명한 LED 디스플레이용 필름 기판 상에 LED 패키지를 솔더링하기 전이나 솔더링을 한 후에, 해당 "Z"부분의 공간을 굴절율이 1.4~1.55인 투명한 실리콘(Silicone) 수지나 페놀(Phenol) 계열의 수지를 사용해 충진하고 경화하는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지와 필름 간의 조립 구조를 갖는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제1항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지가 장착된 투명한 LED 디스플레이용 metal mesh 필름을 투명한 양면 접착제로 사용되는 투명한 OCA 필름 C04를 사용하여 정보를 전달하고자 하는 투명한 소재의 벽면 또는 디스플레이용 유리면에 직접 부착하는 구조를 갖는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제1항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명한 LED 디스플레이에 적용되는 사각형 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 이를 구성하는 적어도 2개 이상의 세라믹 그린시트 상에서, 상부의 세라믹 그린시트는 이산화 규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 질화알루미늄(AlN)을 사용하여 제작되고, 하부의 세라믹 그린시트는 이산화 규소(SiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 질화알루미늄(AlN)을 사용하여 제작된 것을 0.05~0.3mm 두께의 규산 나트륨(Na₂SiO₃) 시트를 상부와 하부 사이에 삽입하여 열처리를 통해 접합되는 적층 세라믹 LED 패키지 구조를 갖는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.
제1항 또는 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명한 LED 디스플레이에 적용되는 사각형 적층 세라믹 LED 패키지에 있어서, 이를 구성하는 적어도 2개 이상의 세라믹 시트 상에서, 4개의 꼭지점을 갖는 상부 시트는 각각의 꼭지점을 기준으로 할 때 x, y 각각의 변에서 LED 패키지 중심을 향해 0.3~1.0 mm의 여유 변을 주는 지점에 직경 0.3~0.5 mm의 관통 구멍을 형성하고, 각각의 해당 관통 구멍은 적색,녹색,청색 LED 칩의 (+) 전원 공급 단자, 적색,녹색,청색 LED 칩의 (-) 전원 공통 단자로 전선이 연결되도록 사용되며, 하부 시트는 상부 시트에 형성되는 각각의 전극과 연계되는 전도성 금속 패턴을 형성하는, 적층 세라믹 LED 패키지 구조를 갖는 투명한 LED 디스플레이용 LED 패키지의 구조.