WO2013051869A1 - 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법 및 이에 의해 제조된 광 디바이스 - Google Patents

캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법 및 이에 의해 제조된 광 디바이스 Download PDF

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substrate
cavity
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insulating layer
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남기명
박승호
송태환
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Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a can package type optical device and an optical device manufactured thereby, and in particular, a method of manufacturing a can package type optical device and a method of manufacturing the same, which can simplify the structure of the can package type optical device. It relates to an optical device.
  • a light emitting diode which is a semiconductor light emitting diode
  • LED is attracting attention in various fields as an environment-friendly light source that does not cause pollution.
  • BLUs back-light units
  • high efficiency and excellent heat emission characteristics of LEDs are required.
  • the material or structure of the LED must first be improved, but in addition, the structure of the LED package and the material used therein need to be improved.
  • 'optical devices' various devices that emit light including LEDs are collectively referred to as 'optical devices', and various products including one or more of them are referred to as 'optical devices'.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical device according to an example of a conventional can package type is disclosed in Patent Registration No. 1021210.
  • an inert gas is sealed in a sealed space formed by a metal stem 8 and a metal can cap 9, and the semiconductor light emitting element 4 It is housed in the form which is fixed to the metal stem 8 via the board
  • the ceramic block 13 is fitted into and fixed to the opening of the metal stem 8, and a pair of electrode terminals 10a and 10b extend through the ceramic block 13 into and out of the sealed space. .
  • the electrode terminals 10a and 10b are electrically connected to the semiconductor light emitting element 4 through wires.
  • the metal stem 8 and the can cap 9 form a sealed space by joining the peripheral edges of each other by welding or the like.
  • the metal stem 8 and the can cap 9 are preferably made of the same material.
  • the metal stem 8 and the can cap 9 may be made of various single metal materials such as aluminium or cobalt, or an alloy such as copper-tungsten. Since the metal stem 8 supports the semiconductor light emitting device 4 in the sealed space and also serves to release the heat generated by the semiconductor light emitting device 4 out of the sealed space, the metal stem 8 is preferably made of a material having high thermal conductivity. Do.
  • the inert gas enclosed in the sealed space is at least one kind of inert gas selected from, for example, nitrogen, helium, argon, and the like, whereby deterioration of the semiconductor light emitting element 4 can be suppressed.
  • the ceramic block 13 is, for example, an insulating material such as alumina or aluminum nitride, and is fitted into and fixed to an opening formed in the metal stem 8, and electrically insulates the electrode terminals 10a and 10b from the metal stem 8. It is fixed to the metal stem 8 in the state made.
  • the semiconductor light emitting element 4 is fixed to the substrate by soldering or the like, and the substrate 2 is fixed to the metal stem 8 by soldering or the like again.
  • the electrode terminals 10a and 10b are made of a conductive material and are obtained by, for example, punching of a metal flat plate.
  • the transparent plate 12 is a plate member formed of a light-transmissive material such as glass, resin, or the like. If necessary, the transparent plate 12 may be formed in a convex or concave shape to have a lens effect.
  • the metal stem only serves to support the semiconductor light emitting device, so that two electrodes penetrating inside and outside the sealed space to apply power to the semiconductor light emitting device.
  • the structure is complicated and the manufacturing process is difficult, such as the terminal is absolutely necessary and accordingly the ceramic block 13 is required.
  • the reflection efficiency and heat dissipation performance is poor.
  • the present invention has been made to solve the above problems, by using the substrate itself as a heat sink, but by adopting a substrate having a vertical insulating layer, it is not necessary to pull out the electrode terminal out of the sealed space, and thus the overall structure of the optical device
  • An object of the present invention is to provide an optical device manufacturing method and an optical device manufactured thereby, which can simplify the manufacturing process.
  • a vertical insulating layer metal substrate having a metal plate and at least one vertical insulating layer terminating the substrate across the lower surface from the upper surface of the substrate; Bonding the metal plate material to the upper surface of the vertical insulation layer metal substrate via the metal plate material and the bonding layer formed by the bonding with respect to the intermediate product passed through step (b). And (c) forming a cavity including the vertical insulating layer on a bottom thereof, the groove having a recess reaching a predetermined depth of the can package type optical device.
  • step (b) may be made through the bonding film. And (d) forming a metal plating layer on at least the cavity main wall and the upper surface except for the bonding layer of the intermediate product which has passed the step (c).
  • a substrate for an optical device of a can package type manufactured by the first aspect described above.
  • a vertical insulating layer metal substrate having at least one vertical insulating layer terminating the substrate across the lower surface of the metal plate and the substrate;
  • B bonding the metal sheet material to an upper surface of the vertical insulating layer metal substrate;
  • a cavity for forming the vertical insulating layer on the bottom of the intermediate product which has passed the step (b) comprises a groove reaching the predetermined depth of the vertical insulating layer metal substrate via the metal plate and the bonding layer formed by the bonding.
  • a can package type optical device manufacturing method comprising a step (g) of sealing the cavity by the can cap that is formed in the shape of the frame frame with an open bottom surface surrounding the outer surface of the protective plate.
  • the step (b) may be made through the bonding film. And (d) forming a metal plating layer on at least the cavity main wall and the upper surface except for the bonding layer of the intermediate product which has passed the step (c).
  • the method may further include filling an inert gas into the interior space of the cavity before and after the step (f).
  • an optical device of the can package type according to the third aspect described above.
  • a vertical insulating layer metal substrate is formed with a metal plate member having one or more holes formed through the top and bottom to function as a cavity, and at least one vertical insulating layer terminating the substrate from the upper surface to the lower surface of the substrate. And (i) bonding the metal plate and the vertical insulating layer metal substrate to each other, and bonding the vertical insulating layer to the bottom of the cavity to include the vertical insulating layer.
  • a method for manufacturing a substrate is provided.
  • step (i) may be made through the bonding film.
  • step (j) forming a metal plating layer on at least the cavity main wall and the upper surface except for the bonding layer formed by the bonding of the intermediate product passed through step (i).
  • a substrate for an optical device of a can package type manufactured by the fifth aspect described above.
  • a vertical insulating layer metal substrate having a metal plate member having one or more holes formed through the top and bottom to function as a cavity and at least one vertical insulating layer terminating the substrate from the upper surface to the lower surface thereof is formed.
  • a can package type optical device manufacturing method comprising a step (g) of sealing the cavity by the can cap that is formed in the shape of the frame frame with an open bottom surface surrounding the outer surface of the protective plate.
  • the step (i) may be made through the bonding film. And (j) forming a metal plating layer on at least the cavity main wall and the upper surface except for the bonding layer formed by the bonding of the intermediate product passed through step (i).
  • the method may further include filling an inert gas into the internal space of the cavity before and after the step (l).
  • an optical device of the can package type manufactured by the seventh aspect described above.
  • the can package type optical device manufacturing method of the present invention it is possible to use the substrate itself as a heat sink, but by adopting a substrate on which a vertical insulating layer is formed, it is not necessary to pull electrode terminals out of the sealed space. Accordingly, the overall structure and manufacturing process of the optical device can be simplified.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical device according to one example of a conventional can package type.
  • FIG. 2 is a process flowchart for explaining a method of manufacturing an optical device of a can package type according to an embodiment of the present invention.
  • 3 to 7 are perspective and cross-sectional views at each step of the manufacturing method of FIG. 2.
  • FIG. 8 is a process flowchart for explaining a method of manufacturing a can package type optical device according to another embodiment of the present invention.
  • 9 to 12 are perspective and sectional views at each step of FIG. 8.
  • FIGS. 3 to 7 are perspective views or cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an optical device of a can package type of the present invention.
  • 6 and 7 are cross-sectional views taken along the line AA of FIG. 5.
  • a metal substrate 100 having one or more vertical insulating layers 110 terminating the substrate from the upper surface to the lower surface of the substrate is prepared.
  • the metal plate 300 to be bonded to the substrate 100 is prepared.
  • the vertical insulating layer metal substrate 100 may be formed by, for example, cutting the metal substrate and the insulating layer by alternately stacking (or forming) it up and down by a predetermined length (width). There is no limitation on the method of manufacturing the vertical insulating layer metal substrate 100.
  • the material of the vertical insulating layer metal substrate 100 aluminum or copper having good thermal conductivity and electrical conductivity, or an alloy containing one or more thereof may be used.
  • the vertical insulating layer 110 may be formed by anodizing its surface. Alternatively, the vertical insulating layer 110 may be implemented as an insulating film made of synthetic resin.
  • a metal material having excellent weldability for example, aluminum, copper, iron, or an alloy including one or more thereof may be used.
  • step S20 the metal plate 300 is bonded to the upper surface of the vertical insulating layer metal substrate 100 using a liquid bonding agent 210 or the like.
  • You may join in the state which interposed the film 200.
  • the bonding process may be performed in a high temperature and high pressure chamber capable of maintaining a temperature and pressure higher than the normal temperature and pressure in order to further enhance the bonding force.
  • the bonding surface of the vertical insulating layer metal substrate 100 that is, the upper surface and the metal plate ( The joining process may be performed after imparting roughness to the joining surface, ie, the lower surface, by mechanical or chemical method.
  • each joint surface may be anodized before bonding orbiting in order to enhance bonding strength. May be given.
  • step S30 the intermediate product reaches a predetermined depth (thickness) of the vertical insulating layer metal substrate 100 through the metal plate 300, the bonding layers 200 and 210, as shown in FIG. 5.
  • a cavity 400 formed of grooves is formed, and the cavity 400 should be formed to contain the vertical insulating layer 110.
  • the cavity 400 is a light emitting narrow (I) to improve the reflection performance of light. It is preferable to implement in a shape, and furthermore, the area 130 where the optical device 600 is to be seated around the vertical insulating layer 110 is relatively larger than the area 120 where only the wire is to be connected (hereinafter, referred to as a wire connection area). It is preferably formed so as to occupy the 'relative small area part 120' and the optical device seating area.
  • the cavity 400 may be formed by a mechanical process such as cutting or a chemical process such as etching.
  • step S40 as shown in FIG. 6, the intermediate product including the main wall and the upper surface of the cavity 400 or the main wall and the upper surface of the cavity 400 to improve the reflection performance or the bonding performance of the light generated by the optical device 600.
  • Metal plating for example, silver (Ag) plating 500 is performed throughout, and the metal plating layer 500 may be formed by an electroplating method or the like. In this case, since the metal plating layers 500 are not formed in the bonding layers 200 and 210, upper and lower sides of the bonding layers 200 and 210 are electrically insulated from each other. .
  • the optical device 600 is attached to the relative large area 130 of the cavity 400, and the two electrodes of the optical device 600, that is, the cathode and the anode, are attached.
  • One of the electrodes for example, an anode electrode
  • a cathode electrode connects to the relative small area 120 through a wire 610.
  • the anode terminal (or cathode terminal) of the optical device 600 is formed so as to be exposed to the lower surface of the optical device 600 in a state in which the conductivity is maintained, for example, by facing the optical device 600 by soldering, etc.
  • only one wire, for example, a wire connecting the cathode electrode of the optical device 600 and the relative small area 120 will be required.
  • step S70 as shown in FIG. 7, the inner space of the cavity 400 is packed with the protection plate 700 and the can cap 800, and an inert gas is injected therein, wherein the protection plate 700 is pre-attached.
  • the interior space of the cavity 400 may be sealed by welding the cap 800 to the cavity upper surface by welding, for example, arc welding 810.
  • the can cap may be joined thereon by welding or the like. It can be carried out under an atmosphere of inert gas.
  • the protective plate 700 may be implemented with a transparent glass or synthetic resin material or a synthetic resin material containing a fluorescent layer, and alternatively, a separate fluorescent layer may be additionally installed inside or outside the protective plate 700 of transparent glass or synthetic resin material.
  • the can cap 800 is for preventing the protection plate 700 from being separated from each other.
  • the can cap 800 may be implemented in a cover shape, that is, a frame frame shape, in which the entire upper and middle portions of the upper surface and the lower surface are open.
  • the can package type optical devices manufactured in this way may be used as a whole or may be separated into one or more rows or columns, or may be used separately.
  • the optical elements arranged in each row are connected in series with each other, while the optical elements arranged in each column (vertical row) are connected in parallel with each other.
  • the structure of the vertical insulating layer metal substrate 100 itself functions as a heat sink and the external power can be applied to the optical device 600 through the structure, thereby simplifying the structure.
  • the manufacturing process can be simplified.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a can package type optical device according to another exemplary embodiment of the present invention
  • FIGS. 9 to 12 are perspective views and cross-sectional views at respective stages of FIG. 8.
  • the same reference numerals are given to the same parts as 7 and detailed description thereof is omitted. It is sectional drawing along the B-B line
  • the embodiment of FIG. 8 differs from the embodiment of FIG. 2 in that the cavity 400 ′ is not machined in the state where the metal plate 300 is bonded to the vertical insulating layer metal substrate 100.
  • the formed metal plate 300 ' is joined to the upper surface of the vertical insulating layer metal substrate 100'.
  • step of preparing the vertical insulating layer metal substrate 100 'in step S10' is the same as that in step S10 (adjustable in thickness) of FIG. 2, but in step S10 ', the cavity 400' is shown in FIG. Is different from step S10 in that the metal plate 300 ', which is previously formed, is prepared.
  • the cavity 400 ′ may be formed in the same manner as described above, and the shape thereof may also be formed as described above.
  • the formation position of the cavity 400 ' is relative to the vertical insulation layer 110' of the vertical insulation layer metal substrate 100 'when the cavity 400' is bonded to the vertical insulation layer metal substrate 100 '. It is preferred that the small area 120 and the relatively large area 130 can be classified.
  • step S20 ' as shown in FIG. 10, the vertical insulating layer metal substrate 100' and the cavity 400 'are bonded to the metal plate 300' on which the substrate 400 'is already formed.
  • the bonding film 200' may be the same as the embodiment of FIG. 2. However, in the case of the bonding film 200 ′, the portion facing the lower portion of the cavity 400 ′ of the metal plate 300 ′ will be exposed. Since the process is the same as the embodiment of FIG.
  • the method of manufacturing a can package type optical device of the present invention and the optical device manufactured thereby can be variously modified and implemented within the scope of the technical idea of the present invention without being limited to the above-described embodiments.
  • the shape of the cavity is shown as a circular cross section.
  • the cavity may be implemented in an elliptical shape, a rectangular shape, or a square shape.
  • 100, 100 ' vertical insulating layer metal substrate, 110: vertical insulating layer,

Abstract

본 발명은 기판 자체를 방열판으로 사용하되 수직절연층이 형성된 기판을 채택함으로써 밀폐 공간 외부로 전극 단자를 인출하지 않아도 되고, 이에 따라 광 디바이스의 전체적인 구조와 제조 공정을 단순화시킬 수 있도록 한 광 디바이스 제조 방법과 이에 의해 제조된 광 디바이스에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 금속판재와 기판의 상면에서 하면에 걸쳐서 기판을 종단하는 하나 이상의 수직절연층이 형성된 수직절연층 금속기판을 준비하는 (a) 단계; 상기 수직절연층 금속기판의 상면에 상기 금속판재를 접합하는 (b) 단계; 상기 (b) 단계를 거친 중간 제조물에 대해 상기 금속판재 및 상기 접합에 의해 형성된 접합층을 거쳐서 상기 수직절연층 금속기판의 소정 깊이에 이르는 요홈으로 이루어지되 바닥에 상기 수직절연층을 내포하는 캐비티를 형성하는 (c) 단계; 상기 캐비티의 상기 수직절연층을 기준으로 한 일측과 타측의 바닥면에 각각 광소자와 상기 광소자의 전극과 전기적으로 연결된 와이어를 연결하는 (e) 단계 및 광 투과 재질의 보호판 및 상면의 중앙 부위와 하면이 개방된 액자 프레임 형상으로 이루어져서 상기 보호판의 외곽을 감싸는 캔 캡에 의해 상기 캐비티를 밀봉하는 (g) 단계를 포함하여 이루어진 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법에 제공된다.

Description

캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법 및 이에 의해 제조된 광 디바이스
본 발명은 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법 및 이에 의해 제조된 광 디바이스에 관한 것으로, 특히 캔 패키지 타입의 광 디바이스의 구조를 단순화시킬 수 있도록 한 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법 및 이에 의해 제조된 광 디바이스에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 발광다이오드인 LED(Light Emitting Diode)는 공해를 유발하지 않는 친환경성 광원으로 다양한 분야에서 주목받고 있다. 최근 들어, LED의 사용범위가 실내외 조명, 자동차 헤드라이트, 디스플레이 장치의 백라이트 유닛(Back-Light Unit:BLU) 등 다양한 분야로 확대됨에 따라 LED의 고효율 및 우수한 열 방출 특성이 필요하게 되었다. 고효율의 LED를 얻기 위해서는 일차적으로 LED의 재료 또는 구조를 개선해야되지만 이외에도 LED 패키지의 구조 및 그에 사용되는 재료 등도 개선할 필요가 있다.
이와 같은 고효율의 LED에서는 고열이 발생되기 때문에 이를 효과적으로 방출하지 못하면 LED의 온도가 높아져서 그 특성이 열화되고, 이에 따라 수명이 줄어들게 된다. 따라서, 고효율의 LED 패키지에 있어서 LED로부터 발생되는 열을 효과적으로 방출시키고자 하는 노력이 진행되고 있다.
이하 LED를 포함하여 광을 방출하는 각종 소자를 총칭하여 '광소자'라 하고 이를 하나 이상 포함하여 이루어진 각종 제품을 '광 디바이스'라 한다.
한편, 자외광 다이오드나 단파장 가시광을 발생시키는 레이저 다이오드 등의 경우에는 자외광이나 단파장 가시광에 의해 내부 부품이나 재료가 손상되는 것을 방지하기 위해 내부에 불활성 가스, 예를 들어 질소 가스 등이 봉입된 캔 패키지 타입으로 제조되기도 하는데, 도 1은 종래 캔 패키지 타입의 일 예에 따른 광 디바이스의 단면도로서 특허등록 제 1021210호에 개시되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이. 종래 캔 패키지 타입의 광 디바이스(1)는 금속제 스템(8)과 금속 재질의 캔 캡(9)에 의해 형성된 밀폐 공간에 불활성 가스가 봉입되어 있고, 이 밀폐 공간 내에서 반도체 발광소자(4)가 금속제 스템(8)에 기판(2)을 통해 고정되는 형태로 수납되어 있다. 세라믹 블록(13)은 금속제 스템(8)의 개구에 끼워 맞춰져 고정되어 있는데, 이러한 세라믹 블록(13)을 관통하여 한 쌍의 전극 단자(10a),(10b)가 상기 밀폐 공간 내외로 연장되어 있다. 이 전극 단자(10a),(10b)는 와이어를 통해 반도체 발광소자(4)와 전기적으로 연결되어 있다.
캔 캡(9)의 상면 중앙에는 개구부(11)가 형성되고, 이 개구부(11)를 캔 캡(9)의 내면측으로부터 막듯이 투명판(12)이 밀봉되어 있다. 개구부(11)에는 형광층(7)이 형성되어 있다. 한편 금속제 스템(8)과 캔 캡(9)은 서로의 주연부가 용접 등에 의해 접합됨으로써 밀폐 공간을 형성하게 된다. 금속제 스템(8)과 캔 캡(9)은 동일한 소재인 것이 바람직한바, 예컨대 알루미튬이나 코발트 등과 같은 각종 단일 금속 재질이나 구리-텅스텐 등의 합금으로 이루어질 수 있다. 금속제 스템(8)은 밀폐 공간 내에서 반도체 발광소자(4)를 지지하고, 반도체 발광소자(4)가 발생하는 열을 밀폐 공간 밖으로 방출하는 역할도 다하고 있기 때문에 열전도율이 큰 소재로 구현되는 것이 바람직하다.
밀폐 공간 내에 봉입되는 불활성 가스는 예컨대 질소, 헬륨, 아르곤 등으로부터 선택되는 적어도 1종의 불활성 가스이고, 이에 의해 반도체 발광 소자(4)의 열화를 억제할 수 있다. 세라믹 블록(13)은 예컨대 알루미나 또는 질화 알루미늄 등의 절연성 소재로서, 금속제 스템(8)에 형성된 개구에 끼워 맞춰 고정되며, 전극 단자(10a),(10b)를 금속제 스템(8)으로부터 전기적으로 절연시킨 상태로 금속제 스템(8)에 고정한다. 반도체 발광소자(4)는 납땜 등에 의해 기판에 고착되어 있고, 기판(2)은 다시 납땜 등에 의해 금속제 스템(8)에 고착되어 있다.
전극 단자(10a),(10b)는 전도성 재질로 이루어지고, 예컨대 금속 평판의 펀칭 가공 등에 의해 얻어진다. 투명판(12)은 투광성의 소재, 예컨대 유리나 수지 등으로 형성된 판형 부재인바, 필요에 따라서는 볼록형 또는 오목형으로 형성되어 렌즈 효과를 가질 수도 있다.
그러나 전술한 바와 같은 종래의 캔 패키지 타입의 광 디바이스에 따르면, 금속제 스템이 단지 반도체 발광소자를 지지하는 역할만 할 뿐이어서 반도체 발광소자에 전원을 인가하기 위해서는 상기 밀폐 공간 내외를 관통하는 두 개의 전극 단자가 반드시 필요하고 이에 따라 세라믹 블록(13)이 요구되는 등 그 구조가 복잡하고 제조 공정이 까다롭다는 문제점이 있었다. 이외에도 반사 효율 및 방열 성능이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기판 자체를 방열판으로 사용하되 수직절연층이 형성된 기판을 채택함으로써 밀폐 공간 외부로 전극 단자를 인출하지 않아도 되고, 이에 따라 광 디바이스의 전체적인 구조와 제조 공정을 단순화시킬 수 있도록 한 광 디바이스 제조 방법과 이에 의해 제조된 광 디바이스를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 특징에 따르면, 금속판재와 기판의 상면에서 하면에 걸쳐서 기판을 종단하는 하나 이상의 수직절연층이 형성된 수직절연층 금속기판을 준비하는 (a) 단계; 상기 수직절연층 금속기판의 상면에 상기 금속판재를 접합하는 (b) 단계 및 상기 (b) 단계를 거친 중간 제조물에 대해 상기 금속판재 및 상기 접합에 의해 형성된 접합층을 거쳐서 상기 수직절연층 금속기판의 소정 깊이에 이르는 요홈으로 이루어지되 바닥에 상기 수직절연층을 내포하는 캐비티를 형성하는 (c) 단계를 포함하여 이루어진 캔 패키지 타입의 광 디바이스용 기판 제조 방법에 제공된다
전술한 제 1 특징에서, 상기 (b) 단계는 접합 필름을 개재하여 이루어질 수 있다. 상기 (c) 단계를 거친 중간 제조물의 상기 접합층을 제외한 적어도 상기 캐비티 주벽과 상면에 금속 도금층을 형성하는 (d) 단계를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 전술한 제 1 특징에 의해 제조된 캔 패키지 타입의 광 디바이스용 기판이 제공된다.
본 발명의 제 3 특징에 따르면, 금속판재와 기판의 상면에서 하면에 걸쳐서 기판을 종단하는 하나 이상의 수직절연층이 형성된 수직절연층 금속기판을 준비하는 (a) 단계; 상기 수직절연층 금속기판의 상면에 상기 금속판재를 접합하는 (b) 단계; 상기 (b) 단계를 거친 중간 제조물에 대해 상기 금속판재 및 상기 접합에 의해 형성된 접합층을 거쳐서 상기 수직절연층 금속기판의 소정 깊이에 이르는 요홈으로 이루어지되 바닥에 상기 수직절연층을 내포하는 캐비티를 형성하는 (c) 단계; 상기 캐비티의 상기 수직절연층을 기준으로 한 일측과 타측의 바닥면에 각각 광소자와 상기 광소자의 전극과 전기적으로 연결된 와이어를 연결하는 (e) 단계 및 광 투과 재질의 보호판 및 상면의 중앙 부위와 하면이 개방된 액자 프레임 형상으로 이루어져서 상기 보호판의 외곽을 감싸는 캔 캡에 의해 상기 캐비티를 밀봉하는 (g) 단계를 포함하여 이루어진 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법이 제공된다.
전술한 제 3 특징에서, 상기 (b) 단계는 접합 필름을 개재하여 이루어질 수 있다. 상기 (c) 단계를 거친 중간 제조물의 상기 접합층을 제외한 적어도 상기 캐비티 주벽과 상면에 금속 도금층을 형성하는 (d) 단계를 더 구비할 수 있다. 상기 (f) 단계의 전후에 상기 캐비티의 내부 공간에 불활성 가스를 충진하는 단계를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 제 4 특징에 따르면, 전술한 제 3 특징에 의해 제조된 따른 캔 패키지 타입의 광 디바이스가 제공된다.
본 발명의 제 5 특징에 따르면, 상하를 관통하여 캐비티로 기능할 하나 이상의 구멍이 형성되어 있는 금속판재와 기판의 상면에서 하면에 걸쳐서 기판을 종단하는 하나 이상의 수직절연층이 형성된 수직절연층 금속기판을 준비하는 (h) 단계 및 상기 금속판재와 상기 수직절연층 금속기판을 접합하되, 상기 캐비티의 하부에 상기 수직절연층이 포함되도록 접합하는 (i) 단계를 포함하여 이루어진 캔 패키지 타입의 광 디바이스용 기판 제조 방법이 제공된다.
전술한 제 5 특징에서, 상기 (i) 단계는 접합 필름을 개재하여 이루어질 수 있다. 상기 (i) 단계를 거친 중간 제조물의 상기 접합에 의해 형성된 접합층을 제외한 적어도 상기 캐비티 주벽과 상면에 금속 도금층을 형성하는 (j) 단계를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 제 6 특징에 따르면, 전술한 제 5 특징에 의해 제조된 캔 패키지 타입의 광 디바이스용 기판이 제공된다.
본 발명의 제 7 특징에 따르면, 상하를 관통하여 캐비티로 기능할 하나 이상의 구멍이 형성되어 있는 금속판재와 기판의 상면에서 하면에 걸쳐서 기판을 종단하는 하나 이상의 수직절연층이 형성된 수직절연층 금속기판을 준비하는 (h) 단계; 상기 금속판재와 상기 수직절연층 금속기판을 접합하되, 상기 캐비티의 하부에 상기 수직절연층이 포함되도록 접합하는 (i) 단계; 상기 캐비티의 상기 수직절연층을 기준으로 한 일측과 타측의 바닥면에 각각 광소자와 상기 광소자의 전극과 전기적으로 연결된 와이어를 연결하는 (k) 단계 및 광 투과 재질의 보호판 및 상면의 중앙 부위와 하면이 개방된 액자 프레임 형상으로 이루어져서 상기 보호판의 외곽을 감싸는 캔 캡에 의해 상기 캐비티를 밀봉하는 (g) 단계를 포함하여 이루어진 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법이 제공된다.
전술한 제 7 특정에서, 상기 (i) 단계는 접합 필름을 개재하여 이루어질 수 있다. 상기 (i) 단계를 거친 중간 제조물의 상기 접합에 의해 형성된 접합층을 제외한 적어도 상기 캐비티 주벽과 상면에 금속 도금층을 형성하는 (j) 단계를 더 구비할 수 있다. 상기 (l) 단계의 전후에 상기 캐비티의 내부 공간에 불활성 가스를 충진하는 단계를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 제 8 특징에 따르면, 전술한 제 7 특징에 의해 제조된 캔 패키지 타입의 광 디바이스가 제공된다.
본 발명의 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법과 이에 의해 제조된 광 디바이스에 따르면, 기판 자체를 방열판으로 사용하되 수직절연층이 형성된 기판을 채택함으로써 밀폐 공간 외부로 전극 단자를 인출하지 않아도 되고, 이에 따라 광 디바이스의 전체적인 구조와 제조 공정을 단순화시킬 수가 있다.
도 1은 종래 캔 패키지 타입의 일 예에 따른 광 디바이스의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔 패키지 타입의 광 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도.
도 3 내지 도 7은 도 2의 제조 방법의 각 단계에서의 사시도 내지는 단면도.
도 8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 캔 패키지 타입의 광 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도.
도 9 내지 도 12는 도 8의 각 단계에서의 사시도 내지는 단면도.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 캔 패키지 타입의 광 디바이스제조 방법과 이에 의해 제조된 광 디바이스의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 캔 패키지 타입의 광 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이고, 도 3 내지 도 7은 본 발명의 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법을 설명하기 위한 사시도 내지는 단면도인바, 도 6 및 도 7은 도 5의 A-A선 단면도이다.
먼저 도 2의 단계 S10에서는 도 3에 도시한 바와 같이 기판의 상면에서 하면에 걸쳐서 기판을 종단하는 하나 이상의 수직절연층(110)이 형성된 금속기판(100)을 준비함과 함께 향후 이러한 수직절연층 금속기판(100)에 접합될 금속판재(300)를 준비한다.
여기에서 수직절연층 금속기판(100)은, 예를 들어 금속기판과 절연층을 교호로 적층(또는 형성)한 상태에서 이를 소정의 길이(폭) 만큼씩 상하로 절단하여 형성될 수 있을 것인바, 이러한 수직절연층 금속기판(100)을 제조하는 방법에는 제한이 없다. 이러한 수직절연층 금속기판(100)의 재료로는, 열전도도 및 전기전도도가 좋은 알루미늄이나 구리 또는 이들을 하나 이상 포함하는 합금 등이 사용될 수 있을 것이다. 수직절연층(110)은 알루미늄 기판의 경우에는 그 표면을 아노다이징하여 형성할 수도 있을 것인바, 이와는 달리 합성수지 재질의 절연 필름으로 구현될 수도 있을 것이다. 금속판재(300)의 재료로는 용접성이 우수한 금속 재료, 예를 들어 알루미늄, 구리, 철 또는 이들을 하나 이상 포함하는 합금 등이 사용될 수 있을 것이다.
다음으로 단계 S20에서는 도 4에 도시한 바와 같이 수직절연층 금속기판(100) 상면에 액상 접합제(210) 등을 사용하여 금속판재(300)를 접합하는데, 접합력을 증진시키기 위해 합성수지 재질의 접합 필름(200)을 개재시킨 상태에서 접합할 수도 있다. 이때 접합력을 더욱 증진시키기 위해 상온상압보다 높은 온도와 압력의 유지가 가능한 고온고압실에서 접합 공정을 수행할 수도 있을 것이며, 이외에도 수직절연층 금속기판(100)의 접합면, 즉 상면과 금속판재(300)의 접합면, 즉 하면에 기계적 또는 화학적 방법으로 거칠기를 부여한 후에 접합 공정을 수행할 수도 있을 것이다. 수직절연층 금속기판(100) 및 금속판재(300)가 특별히 알루미늄 재질로 이루어진 경우에 접합력을 증진시키기 위해 접합 공전 전에 각각의 접합면을 아노다이징 처리할 수도 있으며, 이렇게 아노다이징 처리된 표면에 상기한 거칠기를 부여할 수도 있을 것이다.
다음으로 단계 S30에서는 이러한 중간 제조물에 대해 도 5에 도시한 바와 같이 금속판재(300)와 접합층(200),(210)을 거쳐서 수직절연층 금속기판(100)의 소정 깊이(두께)에 이르는 요홈으로 이루어진 캐비티(400)를 형성하는데, 이러한 캐비티(400)는 수직절연층(110)을 내포하도록 형성되어야 한다. 이 경우에 캐비티(400)는 광의 반사 성능을 향상시키기 위해 상광하협(
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) 형상으로 구현되는 것이 바람직하며, 나아가 수직절연층(110)을 중심으로 광소자(600)가 안착될 부위(130) 단순히 와이어만 연결될 부위(120)보다 상대적으로 넓은 면적(이하 와이어 연결 영역을 '상대적 소면적부'(120)라 하고 광소자 안착 영역을 '상대적 대면적부'(130)라 한다)을 차지하도록 형성되는 것이 바람직하다. 캐비티(400)는 절삭 가공과 같은 기계 공정 또는 식각과 같은 화학 공정에 의해 형성될 수 있을 것이다.
다음으로 단계 S40에서는 도 6에 도시한 바와 같이 광소자(600)에서 생성된 광의 반사 성능이나 본딩 성능을 향상시키기 위해 캐비티(400) 주벽과 상면 또는 캐비티(400) 주벽과 상면을 포함한 중간 제조물의 전체에 걸쳐서 금속 도금, 예를 들어 은(Ag) 도금(500)을 수행하는데, 이러한 금속 도금층(500)은 전해 도금 방식 등에 의해 형성될 수 있을 것이다. 이 경우에 접합층(200),(210)에는 도시한 바와 같이 금속 도금층(500)이 형성되지 않음으로써 접합층(200),(210)을 중심으로 상측과 하측이 상호간에 전기적으로 절연되게 된다.
다음으로 단계 S50 및 단계 S60에서는 도 6에 도시한 바와 같이 캐비티(400)의 상대적 대면적부(130)에 광소자(600)를 부착함과 함께 광소자(600)의 두 전극, 즉 캐소드와 애노드 전극 중 하나의 전극, 예를 들어 애노드 전극은 와이어(610)를 통해 상대적 대면적부(130)에 연결하고 캐소드 전극은 와이어(610)를 통해 상대적 소면적부(120)에 연결한다. 물론 광소자(600)의 애노드 단자(또는 캐소드 단자)를 광소자(600)의 하면에 노출되도록 형성한 상태에서 도전성을 유지하는 접합 방식, 예를 들어 솔더링 등에 의해 광소자(600)와 상대적 대면적부(130)를 접합하는 경우에는 하나의 와이어, 예를 들어 광소자(600)의 캐소드 전극과 상대적 소면적부(120)를 연결하는 와이어만 필요하게 될 것이다.
다음으로 단계 S70에서는 도 7에 도시한 바와 같이 캐비티(400) 내부 공간을 보호판(700)과 캔 캡(800)으로 패킹하고 내부에 불활성 가스를 주입하는데, 이때 보호판(700)이 미리 부착된 캔 캡(800)을 캐비티 상면에 용접, 예를 들어 아크 용접(810) 등의 방식으로 접합함으로써 캐비티(400) 내부 공간을 밀봉할 수 있다.
이와는 달리 캐비티(400) 내부에 불활성 가스를 봉입한 후에 보호판(700)을 사용하여 캐비티(400) 내부 공간을 실링(밀봉)한 후에 그 위에 캔 캡을 용접 등에 의해 접합할 수도 있는데, 이 공정은 불활성 가스의 분위기 하에서 수행될 수 있다.
여기에서 보호판(700)은 투명한 유리나 합성수지 재질 또는 형광층이 함유된 합성수지 재질 등으로 구현될 수 있고, 이와는 달리 투명한 유리 또는 합성수지 재질의 보호판(700)의 내외에 별도의 형광층이 추가로 설치될 수도 있을 것이다.
캔 캡(800)은 보호판(700)이 이탈되지 않도록 하기 위한 것으로, 상면 가운데 부위 및 하면 전체가 개방된 형태의 덮개 형상, 즉 액자 프레임 형상으로 구현될 수 있다.
한편, 이와 같이 하여 제조된 캔 패키지 타입의 광소자들은 그 전체가 단일체로 사용되거나 하나 이상의 행 또는 열로 분리되어 사용되거나 낱개로 분리되어 사용될 수 있다. 이 경우에 각 행(가로 줄)에 배치된 광소자들은 상호간에 직렬로 연결되는 반면에 각 열(세로 줄)에 배치된 광소자들은 상호간에 병렬로 연결되게 된다. 도 2의 실시예에 의해 제조된 광 디바이스에 따르면, 수직절연층 금속기판(100) 자체가 방열판으로 기능할 뿐만 아니라 이를 통해 광소자(600)에 외부 전원을 인가할 수 있기 때문에 구조가 간단해질 뿐만 아니라 제조 공정을 단순화시킬 수가 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 캔 패키지 타입의 광 디바이스의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이고, 도 9 내지 도 12는 도 8의 각 단계에서의 사시도 내지는 단면도인바, 도 3 내지 도 7과 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 부여하고 그 상세한 설명은 생략한다. 도 10 내지 도 12 도 9의 B-B선 단면도이다.
먼저 도 8의 실시예가 도 2의 실시예와 다른 점은 금속판재(300)가 수직절연층 금속기판(100)에 접합된 상태에서 캐비티(400)를 가공하는 것이 아니라 캐비티(400')가 미리 형성되어 있는 금속판재(300')를 수직절연층 금속기판(100')의 상면에 접합하는데 있다.
이를 위해 단계 S10'에서 수직절연층 금속기판(100')을 준비하는 점은 도 2의 단계 S10과 동일(두께는 조정 가능)하지만 단계 S10'에서는 도 9에 도시한 바와 같이 캐비티(400')가 미리 형성되어 있는 금속판재(300')를 준비하는 점에서 단계 S10과 상이하다. 여기에서 캐비티(400')는 전술한 바와 같은 방식에 의해 형성될 수 있고, 그 형상 역시 전술한 바와 같이 이루어질 수 있다. 이때 캐비티(400')의 형성 위치는 수직절연층 금속기판(100')에의 접합시 캐비티(400')가 수직절연층 금속기판(100')의 수직절연층(110')을 사이에 두고 상대적 소면적부(120)와 상대적 대면적부(130)로 구분될 수 있도록 정해지는 것이 바람직하다.
다음으로 단계 S20'에서는 도 10에 도시한 바와 같이 수직절연층 금속기판(100')과 캐비티(400')가 기형성된 금속판재(300')를 접합하는데, 접합에 사용되는 액상 접합제(210')나 접합 필름(200')의 경우에도 도 2의 실시예와 동일할 수 있다. 다만 접합 필름(200')의 경우에는 금속판재(300')의 캐비티(400') 하부와 면하는 부위가 노출되도록 형성되게 될 것이다. 이후의 공정은 도 2의 실시예와 동일하기에 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법과 이에 의해 제조된 광 디바이스는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다. 예를 들어 전술한 실시예에서는 캐비티의 형상을 단면을 원형으로 하여 도시하였으나 이와는 달리 타원형, 장방형 또는 정방형 등으로 구현할 수도 있을 것이다.
[부호의 설명]
100, 100': 수직절연층 금속기판, 110: 수직절연층,
120': 상대적 소면적부, 130: 상대적 대면적부,
200, 200': 접합 필름, 210, 210': 액상 접합제,
300, 300': 금속판재, 400,400': 캐비티,
500, 500': 금속 도금층, 600: 광소자,
610: 와이어, 700: 보호판,
800: 캔 캡, 810: 용접부

Claims (18)

  1. 금속판재와 기판의 상면에서 하면에 걸쳐서 기판을 종단하는 하나 이상의 수직절연층이 형성된 수직절연층 금속기판을 준비하는 (a) 단계;
    상기 수직절연층 금속기판의 상면에 상기 금속판재를 접합하는 (b) 단계 및
    상기 (b) 단계를 거친 중간 제조물에 대해 상기 금속판재 및 상기 접합에 의해 형성된 접합층을 거쳐서 상기 수직절연층 금속기판의 소정 깊이에 이르는 요홈으로 이루어지되 바닥에 상기 수직절연층을 내포하는 캐비티를 형성하는 (c) 단계를 포함하여 이루어진 캔 패키지 타입의 광 디바이스용 기판 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 접합 필름을 개재하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔 패키지 타입의 광 디바이스용 기판 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계를 거친 중간 제조물의 상기 접합층을 제외한 적어도 상기 캐비티 주벽과 상면에 금속 도금층을 형성하는 (d) 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 캔 패키지 타입의 광 디바이스용 기판 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 캔 패키지 타입의 광 디바이스용 기판.
  5. 금속판재와 기판의 상면에서 하면에 걸쳐서 기판을 종단하는 하나 이상의 수직절연층이 형성된 수직절연층 금속기판을 준비하는 (a) 단계;
    상기 수직절연층 금속기판의 상면에 상기 금속판재를 접합하는 (b) 단계;
    상기 (b) 단계를 거친 중간 제조물에 대해 상기 금속판재 및 상기 접합에 의해 형성된 접합층을 거쳐서 상기 수직절연층 금속기판의 소정 깊이에 이르는 요홈으로 이루어지되 바닥에 상기 수직절연층을 내포하는 캐비티를 형성하는 (c) 단계;
    상기 캐비티의 상기 수직절연층을 기준으로 한 일측과 타측의 바닥면에 각각 광소자와 상기 광소자의 전극과 전기적으로 연결된 와이어를 연결하는 (e) 단계 및
    광 투과 재질의 보호판 및 상면의 중앙 부위와 하면이 개방된 액자 프레임 형상으로 이루어져서 상기 보호판의 외곽을 감싸는 캔 캡에 의해 상기 캐비티를 밀봉하는 (g) 단계를 포함하여 이루어진 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 접합 필름을 개재하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 (c) 단계를 거친 중간 제조물의 상기 접합층을 제외한 적어도 상기 캐비티 주벽과 상면에 금속 도금층을 형성하는 (d) 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 (g) 단계의 전후에 상기 캐비티의 내부 공간에 불활성 가스를 충진하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 캔 패키지 타입의 광 디바이스.
  10. 상하를 관통하여 캐비티로 기능할 하나 이상의 구멍이 형성되어 있는 금속판재와 기판의 상면에서 하면에 걸쳐서 기판을 종단하는 하나 이상의 수직절연층이 형성된 수직절연층 금속기판을 준비하는 (h) 단계 및
    상기 금속판재와 상기 수직절연층 금속기판을 접합하되, 상기 캐비티의 하부에 상기 수직절연층이 포함되도록 접합하는 (i) 단계를 포함하여 이루어진 캔 패키지 타입의 광 디바이스용 기판 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (i) 단계는 접합 필름을 개재하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔 패키지 타입의 광 디바이스용 기판 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 (i) 단계를 거친 중간 제조물의 상기 접합에 의해 형성된 접합층을 제외한 적어도 상기 캐비티 주벽과 상면에 금속 도금층을 형성하는 (j) 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 캔 패키지 타입의 광 디바이스용 기판 제조 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 광디바이스용 기판.
  14. 상하를 관하여 캐비티로 기능할 하나 이상의 구멍이 형성되어 있는 금속판재와 기판의 상면에서 하면에 걸쳐서 기판을 종단하는 하나 이상의 수직절연층이 형성된 수직절연층 금속기판을 준비하는 (h) 단계;
    상기 금속판재와 상기 수직절연층 금속기판을 접합하되, 상기 캐비티의 하부에 상기 수직절연층이 포함되도록 접합하는 (i) 단계;
    상기 캐비티의 상기 수직절연층을 기준으로 한 일측과 타측의 바닥면에 각각 광소자와 상기 광소자의 전극과 전기적으로 연결된 와이어를 연결하는 (k) 단계 및
    광 투과 재질의 보호판 및 상면의 중앙 부위와 하면이 개방된 액자 프레임 형상으로 이루어져서 상기 보호판의 외곽을 감싸는 캔 캡에 의해 상기 캐비티를 밀봉하는 (m) 단계를 포함하여 이루어진 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 (i) 단계는 접합 필름을 개재하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 (i) 단계를 거친 중간 제조물의 상기 접합에 의해 형성된 접합층을 제외한 적어도 상기 캐비티 주벽과 상면에 금속 도금층을 형성하는 (j) 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 (m) 단계의 전후에 상기 캐비티의 내부 공간에 불활성 가스를 충진하는 단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 캔 패키지 타입의 광 디바이스 제조 방법.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 캔 패키지 타입의 광 디바이스.
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