KR101003769B1 - 작은 대전력 광원 램프를 위한 효과적인 열방출 구조의리드 프레임, 전자 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SMD 타입의 LED 램프 등 반도체 전자 소자를 위한 리드 프레임의 구조와 그 제조 공정을 간단화하여 저렴하게 리드 프레임을 제조하고, 칩에서 발생하는 열이 최단의 열 방출 경로를 가지게 하여 효과적으로 열을 방출시키고 열 분산 특성을 개선하여 양호한 열 저항 특성으로 소자의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 리드 프레임 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반도체 전자 소자는, 절연체의 상하에 각각 상부 금속층 및 하부 금속층이 형성된 PCB의 일정 영역에, 상기 상부 금속층을 패턴한 두 개 이상의 전극 리드들과 상기 상부 금속층으로부터 상기 절연체까지 제거된 한 개 이상의 홈 형태의 광 추출 반사틀 플랫폼을 형성한 후, 상기 전극 리드들과 상기 플랫폼 위에 금속 코팅층을 형성한 리드 프레임을 이용하여, 상기 플랫폼 영역의 상기 금속 코팅층 위에 칩을 실장할 수 있다.

LED, 대전력, 열방출, 광 추출 반사틀 플랫폼

Description

작은 대전력 광원 램프를 위한 효과적인 열방출 구조의 리드 프레임, 전자 소자 및 그 제조 방법{Lead Frame and Electronic Device of Effective Thermal Emission Structure for Very Small and Very Large Current Optical Source Lamp and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 칩의 실장을 위한 리드 프레임에 관한 것으로서, 특히, SMD 타입의 LED 램프 등 반도체 전자 소자를 위한 리드 프레임의 구조와 그 제조 공정을 간단화하여 저렴하게 리드 프레임을 제조하고, 칩에서 발생하는 열이 최단의 열 방출 경로를 가지게 하여 효과적으로 열을 방출시키고 열 분산 특성을 개선하여 양호한 열 저항 특성으로 소자의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 리드 프레임 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

자동차 계기판, 미등, 키보드, 신호등과 같은 각종 전자 기기의 디스플레이용 발광 램프로서 LED(Light Emitting Diode: 발광 다이오드)는 최근의 성능 향상으로 수 W 정도의 대전력에서 구동되는 것도 가능하게 되었다. 박형 PCB(Printed Circuit Board: 인쇄 회로 기판)를 사용하는 SMD(Surface Mount Device: 표면 실장 소자)형 LED 램프는 리드 프레임 양측면으로 간단히 금속성 전극 리드를 구성하도 록 하여, 비교적 적은 제작비로 제조될 수 있으면서 간편하게 이용할 수 있는 구조이나, 대전력 구동 시에는 열 방출을 위한 열 전도 경로가 길어 큰 열 저항에 의하여 다이오드 특성을 저하시키게 된다.

최근에 열 특성을 개선하기 위하여 PCB를 여러 형태로 가공한 구조의 LED가 개발 되었으나, 소형 칩에서 집중적으로 발생하는 열을 분산시켜 수 백 W/mK의 열 전도성을 얻기에는 한계가 있다. 아울러 AlN(Aluminium Nitride: 질화 알루미늄), 반도체, 세라믹 등 열전도율이 양호한 재료의 리드 프레임에 LED를 실장하는 구조가 계속적으로 개발 되고 있으나, 원재료 상승, 생산성 측면의 효율 저하 및 수율 저하 등의 문제로 인하여 비용이 증가되는 문제가 있다.

도 1은 PCB에 발광 다이오드 칩을 실장한 일반적인 리드 프레임의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 1과 같이, 전극 리드(lead)가 에폭시(epoxy)를 절연체로하는 PCB의 측면을 따라 배면까지 형성되고, 한 전극 리드 상에 칩을 붙이고 투명 수지로 몰딩(molding)한 리드 프레임 구조에서, 칩의 구동 시에 칩에서 발생하는 열이 측면을 따라 형성된 전극 리드와 기판을 통하여 열 방출이 용이하도록 하였다. 그러나, 약 40도 이상 열이 발생하는 경우에 열저항으로 인하여 칩의 성능 및 효율이 크게 떨어진다.

이외에도, 도면에는 도시되지 않았으나, 열 방출을 용이하게 한 다양한 리드 프레임 구조가 개발되고 있다. 예를 들어, PCB의 배면까지 형성된 전극 리드 상에 칩을 실장한 시티즌(사)의 구조, 배면 금속층과 전면 금속층을 연결하는 아파쳐(aperture)와 그 위에 도금으로 형성한 플랫폼(platform) 상에 칩을 실장하는 이 이질런트(사)의 구조, 금속 슬러그(slug)를 형성하고 그 위에 칩을 실장하는 루미레즈(사)의 구조, AlN 방열 재료가 적층된 PCB에 여러 개의 관통홀을 형성하고 디스펜싱(dispensing) 형태로 금속을 충진한 후 그 위에 칩을 실장하는 교리츠(사) 및 교세라(사)의 구조 등이 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 리드 프레임 구조는, 칩에서 발생하는 열을 충분히 분산시키지 못하거나 원재료비를 상승시키는 형태이다. 즉, 종래의 리드 프레임 구조는 열 전달 경로, 전도 거리, 구조 등이 좋지 않아, 대전력 구동 시 열의 효율적인 분산이 이루어지지 않고 열 저항 특성이 나빠 소자의 성능과 효율을 저하시키며 결국 수명 특성도 나쁘게 한다는 문제점이 있다. 또한, 대전력에서 사용될 경우, 발광 다이오드 칩 주위를 몰딩하는 실리콘이나 이를 포함하는 수지 재료가 열을 적절히 방사하거나 전도하지 못함으로써, 칩이 주변의 고온 재료와의 열팽창 계수 등의 차이로 분리되는 박리 문제가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 소형의 다수 칩에 대전류를 인가하여 고 휘도를 얻고자 하는 리드 프레임 구조에서는, 많은 패키징 작업과 원자재가 사용되어야 하므로 제조 가격의 상승으로 실용성이 떨어지며, 칩 실장 후 몰딩 시 금형을 이용한 몰딩 작업이 어려워 양산성이 나쁘고 생산 수율도 떨어지는 문제점이 있다.

이와 같이, 종래의 리드 프레임 구조는, 대전력 구동 시 발생되는 열을 방출시키는 구조가 열악하고 열 방출에 한계가 있으며, 제조에 있어서도 복잡하고도 많은 비용 때문에 거대한 디스플레이용 발광 램프 시장의 수요 창출에 한계가 있으므로, 열 이동 경로를 최적화하여 칩에서 발생하는 열을 신속하게 방출시킬 수 있고 제조가 용이한 구조의 리드 프레임이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, SMD 타입의 LED 램프 등 반도체 전자 소자의 제작에 있어서, 간단한 구조와 제조 공정으로 저렴하고 효과적으로 열을 방출시킬 수 있는 구조의 리드 프레임을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 실장되는 칩에서 발생하는 열이 최단의 열 방출 경로를 가지게 하여 열 분산 특성을 개선하고, 이에 따라 양호한 열 저항 특성으로 소자의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 리드 프레임을 제공하는 데 있다.

그리고, 본 발명의 또 다른 목적은, 레이저를 이용하여 PCB에 플랫폼을 형성하고 플랫폼 영역의 금속 코팅층 상에 칩을 실장하여 칩에서 발생되는 열이 금속 코팅층을 통하여 상부 금속층으로부터 하부 금속층까지 효과적으로 순환 방출될 수 있도록 하고, 금속 코팅층 또는 몰딩제 등을 통하여 광이용 효율과 광 확산을 향상시키며, 이에 따라 대전력 칩의 성능 향상, 제조상의 생산 수율 향상, 가격 저하 등의 유리한 특성을 실현할 수 있는 리드 프레임을 제공하는 데 있다.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 전자 소자는, 절연체의 상하에 각각 상부 금속층 및 하부 금속층이 형성된 PCB에, 상기 상부 금속층을 패턴한 두 개 이상의 전극 리드 들과 상기 상부 금속층으로부터 상기 절연체까지 제거된 한 개 이상의 홈 형태의 플랫폼을 형성한 후, 상기 전극 리드들과 상기 플랫폼 위에 금속 코팅층을 형성한 리드 프레임을 이용하여, 상기 플랫폼 영역의 상기 금속 코팅층 위에 칩을 실장한 것을 특징으로 한다.

상기 플랫폼은 레이저 가공 방식으로 형성될 수 있다. 상기 금속 코팅층은, 도금을 통하여 라우팅 측면을 따라 상기 전극 리드들 각각을 상기 하부 금속층의 분리된 해당 패턴과 전기적으로 연결시킨다. 상기 전자 소자는 SMD 타입 LED를 포함한다. 상기 칩의 주위를 소정 형광제를 혼합한 투명 수지로 몰딩한다.

본 발명의 다른 일면에 따른 칩의 실장을 위한 리드 프레임은, 절연체의 상하에 각각 상부 금속층 및 하부 금속층이 형성된 PCB에, 상기 상부 금속층을 패턴한 두 개 이상의 전극 리드들과 상기 상부 금속층으로부터 상기 절연체까지 제거된 한 개 이상의 홈 형태의 플랫폼을 형성한 후, 상기 전극 리드들과 상기 플랫폼 위에 금속 코팅층을 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 금속 코팅층의 형성을 위한 도금을 통하여 상기 절연체를 매개로 상기 PCB의 상부 금속층과 상기 플랫폼 영역의 상기 PCB의 하부 금속층을 전기적으로 연결시켜서, 상기 플랫폼 상에 실장되는 칩에서 발생하는 열을 순환 방출시킬 수 있다.

상기 금속 코팅층은, 도금을 통하여 라우팅 측면을 따라 상기 전극 리드들 각각을 상기 하부 금속층의 분리된 해당 패턴과 전기적으로 연결시킨다.

상기 금속 코팅층에 의하여 상기 전극 리드들 중 한 전극이 상기 플랫폼 영역 의 상기 하부 금속층과 전기적으로 연결되고, 상기 플랫폼과 상기 전극 리드들 중 다른 전극 사이에 상기 상부 금속층으로부터 상기 절연체까지 제거된 도랑(gully) 형상을 포함하고, 상기 금속 코팅층에 의하여 상기 다른 전극이 상기 도랑 형상 영역의 상기 하부 금속층과 전기적으로 연결된다.

상기 도랑 형상은 레이저 가공을 이용하여 형성한 직선 형태, 또는 직선의 일부가 적어도 한번 이상 꺽인 후 다시 직선으로 복귀한 형태를 포함한다.

상기 PCB는 FR-4 또는 BT를 절연체로 포함하는 기판을 포함한다.

본 발명의 또 다른 일면에 따른 칩의 실장을 위한 리드 프레임의 제조 방법은, (A1)절연체의 상하에 각각 상부 금속층 및 하부 금속층이 형성된 PCB의 상기 상부 금속층을 패터닝하여 두 개 이상의 전극 리드들을 형성하는 단계; (A2)상기 하부 금속층을 패터닝하여 상기 전극 리드들에 대응되는 패턴을 형성하는 단계; (A3)상기 상부 금속층으로부터 상기 절연체까지 제거된 한 개 이상의 홈 형태의 플랫폼을 형성하는 단계; 및 (A4)상기 전극 리드들과 상기 플랫폼 위에 금속 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 (A3) 단계는, (B1)레이저 가공을 이용하여 플랫폼을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 (A4) 단계는, (C1)도금을 통하여 상기 절연체를 매개로 상기 PCB의 상부 금속층과 상기 플랫폼 영역의 상기 PCB의 하부 금속층을 전기적으로 연결시키는 단계를 포함하고, 상기 상부 금속층과 상기 하부 금속층의 전기적 연결을 통하여 상기 플랫폼 상에 실장되는 칩에서 발생하는 열을 순환 방출시킬 수 있다.

상기 (A4) 단계는, (C2)도금을 통하여 라우팅 측면을 따라 상기 전극 리드들 각각을 상기 하부 금속층의 분리된 해당 패턴과 전기적으로 연결시키는 단계를 포함한다.

상기 (A4) 단계 전에, (A5)상기 플랫폼과 상기 전극 리드들 중 한 전극 사이에 상기 상부 금속층으로부터 상기 절연체까지 제거된 도랑(gully) 형상을 가공하는 단계를 더 포함한다.

상기 (A4) 단계는, (C3)도금을 통하여 상기 전극 리드들 중 한 전극을 상기 플랫폼 영역의 상기 하부 금속층과 전기적으로 연결시키고, 상기 다른 전극을 상기 도랑 형상 영역의 상기 하부 금속층과 전기적으로 연결시키는 단계를 포함한다.

상기 (A5) 단계는, (D1)레이저 가공을 이용하여 직선 형태, 또는 직선의 일부가 적어도 한번 이상 꺽인 후 다시 직선으로 복귀한 형태로 상기 도랑 형상을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 구조의 리드 프레임에 따르면, 종래의 SMD 관련 LED 램프 제품에 비하여 대전력 구동시, 열 방출 특성이 크게 향상되어 칩 성능을 향상시키고, 광이용 효율 및 광 확산을 크게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 구조의 리드 프레임에 따르면, 종래의 디스펜싱 공법을 이용하는 방법에 비하여 소량을 생산 하더라도 균일성, 수율, 양산성, 가격 저하, 대형 칩 및 다수 칩 실장, 형광체 및 확산체 제조 관리 등에서 매우 유리하다. 특히, 고출력의 광원 제품임에도 불구하고 소형, 박형화가 가능하며 원재료비의 절 감이 이루어져 향후 디스플레이용 발광 램프 등 거대 조명 시장의 실용화 및 활성화에 크게 기여할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 구조의 리드 프레임에 따르면, 이이질런트(사) 및 시티즌(사)를 비롯한 종래의 PCB를 사용하는 경우에 비하여, 수율을 향상시키고 가격의 저감에 따라 제조 단가를 감소시킬 수 있고 반사율을 가지는 금속 코팅층의 설치에 의한 광 이용 효율 및 광 확산을 크게 향상시킬 수 있다.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 리드 프레임의 구조를 설명하기 위한 평면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 리드 프레임은, FR-4 또는 BT(Bisaleimide Triazine) 등 절연체 상하에 각각 Cu등으로 상부 금속층 및 하부 금속층이 형성된 PCB(10)를 가공하여 형성한 홈(groove) 형태의 플랫폼(광 추출 반사틀 플랫폼: 칩에서 나오는 광을 추출 반사시키는 틀로서의 플랫폼)(31), 및 도랑(gully) 형상(13)을 사이에 두고 전기적으로 절연되도록 배치된 전극 리드들(11, 12)을 포함한다. 플랫폼(31) 영역은 칩을 실장하기 위한 영역으로서, 레이저를 한회 이상 조사(21)하여 실장될 칩의 크기나 수에 맞게 일정 직경, 예를 들어, 250 마이크로미터 이상 확보된다. 도랑 형상(13)은 도 6에서도 설명하는 바와 같이 열 순환 방출 효과를 높이기 위한 것으로 이는 반드시 필요한 것은 아니다.

도 2에는 반도체 전자 소자를 제작하기 위한 하나의 리드 프레임에 대하여 구체적인 도면을 예시하였으나, 도면에서 위와 아래로 또는 좌우로 같은 방법으로 제조되어 매트릭스 형태의 복수개의 유사한 리드 프레임이 동시에 제조될 수 있다. 여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 리드 프레임은 플랫폼(31) 내에 대전력의 LED 칩을 실장함으로써, SMD 타입 LED 소자를 제조하는 데 이용되는 것을 예로 들어 설명한다. 그러나, 이에 한정되지 않으며, 효과적인 방열이나 광 이용 효율 및 광 확산 등이 요구되는 다양한 반도체 칩들이 플랫폼(31)의 위치에 실장될 수 있다.

이하, 도 2에 표시된 A-A' 의 단면도인 도 3과 도 3의 리드 프레임에 칩(50)을 실장한 소자를 나타내는 도 4가 참조된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 복수개의 리드 프레임을 동시에 제조하기 위한 PCB(10)의 일정 영역, 예를 들어, 하나씩 분리하여 소자로 이용할 영역에 PCB(10)의 상부 금속층이 패턴된 두 개 이상의 전극 리드들(11, 12)이 형성되어 있고, 전극 리드들(11, 12) 사이에는 PCB(10)의 상부 금속층으로부터 절연체까지 홈 형태로 제거한 플랫폼(31)이 형성되어 있다. 전극 리드들(11, 12)과 플랫폼(31) 위에는 금속 코팅층(32)이 형성되어 있고, 그 위에 LED 칩과 같은 칩(50)이 실장되어 SMD 타입의 전자 소자가 제작될 수 있다. 플랫폼(31)을 형성하기 위하여는, 소정 패턴이나 마스크 등을 이용하여 레이저를 한 회 이상 해당 영역에 조사하여 PCB(10)의 상부 금속층으로부터 절연체까지 홈 형태로 식각/가공함으로써 이루어질 수 있다.

금속 코팅층(32)은 Cu 등을 이용한 도금을 통하여 이루어질 수 있고, 이와 같 은 도금을 통하여 PCB(10)의 절연체를 매개로 PCB(10)의 상부 금속층과 플랫폼(31) 영역의 PCB(10)의 하부 금속층을 전기적으로 연결시켜서, 플랫폼(31) 상에 실장되는 칩(50)에서 발생하는 열을 PCB(10)의 하부 금속층으로 순환 방출시킬 수 있게 된다. 여기서, 금속 코팅층(32)은 위와 같은 도금을 통하여 좌우 라우팅(routing) 측면을 따라 전극 리드들(11, 12) 각각이 PCB(10)의 하부 금속층의 분리된 해당 패턴과 전기적으로 연결되도록 한다. 여기서, 금속 코팅층(32)에 의하여 전극 리드들 중 한 전극(11)이 플랫폼(31) 영역의 하부 금속층의 한 패턴과 전기적으로 연결되어 있다.

또한, 플랫폼(31)을 형성할 때와 유사하게 레이저 식각을 이용하여, 플랫폼(31)과 전극 리드들 중 다른 전극(12) 사이에 PCB(10)의 상부 금속층으로부터 절연체까지 제거하여 도랑 형상(13)이 형성될 수 있다. 도랑 형상(13)이 형성된 경우에는, 위와 같은 금속 코팅층(32)에 의하여 전극 리드(12)가 도랑 형상(13) 영역의 PCB(10)의 하부 금속층과 전기적으로 연결된다. 레이저 가공을 이용하여 형성되는 도랑 형상(13)은 직선 형태로 할 수도 있지만, 도 2와 같이, 직선의 일부가 적어도 한번 이상 꺽인 후 다시 직선으로 복귀하는 형태, 즉, 중간에 둥근 형태가 포함되도록 하여 열 방출 효과를 극대화할 수 있다.

이와 같은 도랑 형상(13)은 반드시 필요한 것은 아니다. 도 6과 같이 도랑 형상(13)은 없이, 식각된 부분(61) 양측으로 분리된 전극 리드들(11, 12) 중 한 전극 리드(11) 영역의 일부에 레이저를 이용하여 플랫폼(31)을 형성하고, 위와 같은 금속 코팅층(32)에 의하여 좌우 라우팅 측면을 따라 전극 리드들(11, 12) 각각이 PCB(10)의 하부 금속층의 분리된 해당 패턴과 전기적으로 연결되도록 하는 것만으로도 열 방출 효과를 기대할 수 있다.

위와 같은 금속 코팅층(32)은 LED 칩(50)의 동작 시 반사 효율을 향상시키도록 할 수 있으며, 도 4와 같이, 칩(50)이 실장된 후에는 칩(50)의 주위를 소정 형광제를 혼합한 실리콘계 수지 등 접착성있는 투명 수지(60)로 몰딩하여, LED 칩(50) 등에서 방출되는 빛에 대하여 광이용 효율 또는 광 확산을 향상시키도록 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 리드 프레임을 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, PCB(10)를 준비한다(S1). PCB는 에폭시 계의 FR-4, 또는 BT 레이진과 같은 고분자 절연체 상하로 Cu 등의 상부 금속층(71) 및 하부 금속층(72)을 180마이크로미터 정도 형성한 양면 금속층을 가지는 기판일 수 있다.

다음에, PCB(10)의 상부 금속층(71) 및 하부 금속층(72)을 패터닝한다(S2). 이때 상부 금속층(71)을 패터닝하여 두 개 이상의 전극 리드들(11, 12)이 형성되며, 하부 금속층(72)을 패터닝하여 전극 리드들(11, 12)에 대응되는 패턴들(18, 19)이 형성된다. 이때 플랫폼(31)에 이용하기 위하여 플랫폼(31) 영역의 주변으로 일부의 패턴(15)이 남아 있을 수 있다. 이와 같은 패턴의 형성은 다양한 습식 또는 건식 식각 등의 방법으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 패터닝 후에, 홈 형태의 플랫폼(31)을 형성하기 위하여 레이저 가공 방식을 이용하여 전극 리드(11) 부분의PCB(10)의 상부 금속층으로부터 절연체까지 식각 가공한다(S3). 또한, 이때 도 2, 3, 4의 구조와 같이 도랑 형상(13)을 형성하 기 위하여, 위와 같은 레이저 가공 방식을 이용하여 플랫폼(31)과 전극 리드들(11, 12) 중 한 전극(11) 사이에 PCB(10)의 상부 금속층으로부터 절연체까지 도랑 형태로 가공 식각될 수 있다. 도랑 형상(13)은 직선 형태로 할 수도 있고, 도 2와 같이, 직선의 일부가 적어도 한번 이상 꺽인 후 다시 직선으로 복귀하는 형태, 즉, 중간에 둥근 형태가 포함되도록 하여 열 방출 효과를 극대화할 수 있다.

다음에, 위와 같이 패터닝되고 레이저 가공된 PCB(10), 즉, 복수의 리드 프레임을 동시 제작하도록 준비된 PCB(10)를 이웃하는 좌우 리드 프레임 사이에서 완전 분리 식각하고, 이때 좌우 양측의 각 가장자리에 전극 리드들(11, 12)의 일부가 남아 있도록 패턴될 수 있게 라우팅한다(S4). 여기서 직선 도랑 형태로 PCB(10)의 상부 금속층으로부터 PCB(10)의 하부 금속층까지 관통되어 제거되도록 완전 분리 식각함으로써 좌우의 리드 프레임과 완전히 분리되고, 복수개의 리드 프레임의 계속적인 후속 공정을 위하여 해당 리드 프레임의 상하로는 분리 식각될 필요는 없다.

다음에 전극 리드들(11, 12)과 플랫폼(31) 위를 Cu 재질 등으로 도금하여 금속 코팅층을 형성한다(S5). 이와 같은 도금 후에 전기적 연결을 좀더 보충하고 도금 금속층의 접착성을 보완하기 위하여 Cu 또는 Ag 등의 재질로 2차 도금을 하는 것도 가능하다.

이와 같은 도금에 의한 금속 코팅층(32)을 통하여, PCB(10)의 절연체를 매개로 한 PCB(10)의 상부 금속층과 플랫폼(31) 영역의 PCB(10)의 하부 금속층을 전기적으로 연결시키게 된다. 이에 따른 PCB(10)의 상부 금속층과 하부 금속층의 전기적 연결을 통하여 플랫폼(31) 상에 실장되는 칩(50)에서 발생하는 열을 순환 방출시킬 수 있으며, LED 칩과 같은 칩(50)에서 생성되는 빛은 광 추출 반사틀로서 역할하는 플랫폼(31)을 통하여 직진성을 가지고 효과적으로 방사되어 나아갈 수 있다.

이와 같은 도금에 의한 금속 코팅층(32)을 통하여, S4 단계에서 완전 분리 식각에 따라 식각된 면, 즉, 라우팅 측면(81)을 따라 전극 리드들(11, 12) 각각이 PCB(10)의 하부 금속층의 분리된 해당 패턴과 전기적으로 연결된다.

한편, 위와 같은 도금에 의한 금속 코팅층(32)을 통하여 전극 리드들(11, 12) 중 한 전극(11)이 플랫폼(31) 영역의 PCB(10)의 하부 금속층과 전기적으로 연결될 수 있을 뿐만 아니라, S3 단계에서 도랑 형상(13)이 가공된 경우에는, 다른 전극(12)이 도랑 형상(13) 영역의 PCB(10)의 해당 하부 금속층 패턴과도 전기적으로 연결될 수 있다.

이와 같은 공정들이 완료된 후에는, 금속 코팅층(32)이 형성된 플랫폼(31) 위에 LED 등의 칩(50)이 실장될 수 있다. 또한, 칩(50)이 실장된 후에는 도 4와 같이, 전극 리드들(11, 12)과 칩(50)의 패드 사이를 필요한 곳에 적절히 와이어 본딩하고, 칩(50)의 주위를 소정 형광제를 혼합한 실리콘계 수지 등 접착성있는 투명 수지(60)로 몰딩하여, LED 칩(50) 등에서 방출되는 빛에 대하여 광이용 효율 또는 광 확산이 더 향상되도록 한다. 이때, 투명 수지(60)로 몰딩하기 전에 필요시 칩(50) 주위의 몰딩 접합 부위에 기밀유지를 위한 접합 구조 계합부 패턴을 형성하고, 그 위에 프린팅 인쇄 방법 등을 이용하여 아크릴, 에폭시, 실리콘을 포함하는 수지계 등이나 이에 형광제(예를 들어, 황화아연, 황화바륨, 라듐 등)를 혼합하여 전기 절연과 광반사가 더 우수하도록 몰딩 공정을 수행하는 것이 광이용 효율 또는 광 확산을 향상시키는데 더 유리할 것이다.

이후, 각 리드 프레임 상에 실장된 칩(50)을 포함하는 소형, 박형의 소자가 위와 같은 전체 PCB 기판에서 하나씩 다이싱 등에 의하여 분리될 수 있고, 이는 자동차 계기판, 미등, 키보드, 신호등과 같은 각종 전자 기기의 디스플레이용 발광 램프로서 사용될 수 있다. 칩(50)이 리드 프레임 상에 실장된 전자 소자가 전자 기기 등에서 SMD 형태로 적용될 때, 위와 같은 라우팅 측면(81)의 금속 코팅층은 솔더링(soldering) 시 엘레베이팅(elevating)에 의한 열 방사 면적을 더욱 확장시켜 열 방출이 더욱 개선될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 리드 프레임 구조는 다양한 형태로 응용 변형이 가능하다. 예를 들어, 위와 같은 라우팅 측면(81)의 금속 코팅층이 PCB(10)의 해당 하부 금속층 패턴과 연결되므로, 와이어 본딩 시에 PCB(10)의 상부 금속층으로 이루어진 전극 리드(12)에 본딩 패드를 설치하지 않아도 작은 패턴만으로도 칩(50)과 연결하는 본딩 와이어가 라우팅 측면(81)에서 본딩이 이루어지도록 하는 것도 가능하다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 회로 기판에 발광다이오드 칩을 실장한 일반적인 리드 프레임의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 리드 프레임의 구조를 설명하기 위한 평면도이다.

도 3은 도 2에 표시된 A-A' 의 단면도이다.

도 4는 도 3의 리드 프레임에 칩을 실장한 소자를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 리드 프레임을 제조하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 프레임의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

Claims (18)

1. 절연체의 상하에 각각 상부 금속층 및 하부 금속층이 형성된 PCB에,

   상기 상부 금속층을 패턴한 두 개 이상의 전극 리드들과

   상기 상부 금속층으로부터 상기 절연체까지 제거된 한 개 이상의 홈 형태의 플랫폼을 형성한 후,

   상기 전극 리드들과 상기 플랫폼 위에 금속 코팅층을 형성한 리드 프레임을 이용하여,

   상기 플랫폼 영역의 상기 금속 코팅층 위에 칩을 실장한 것을 특징으로 하는 전자 소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 플랫폼은 레이저 가공 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 소자.
3. 제1항에 있어서,

   상기 하부 금속층이 패턴되어 상기 전극 리드들 각각에 대응되도록 분리된 각 패턴으로 이루어지며,

   상기 금속 코팅층은,

   도금을 통하여 좌우 측면을 따라 상기 전극 리드들 각각을 상기 하부 금속층의 분리된 해당 각 패턴과 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 전자 소자.
4. 제1항에 있어서, 상기 전자 소자는 SMD 타입 LED를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 소자.
5. 제1항에 있어서, 상기 칩의 주위를 소정 형광제를 혼합한 투명 수지로 몰딩한 것을 특징으로 하는 전자 소자.
6. 칩의 실장을 위한 리드 프레임에 있어서,

   절연체의 상하에 각각 상부 금속층 및 하부 금속층이 형성된 PCB에,

   상기 상부 금속층을 패턴한 두 개 이상의 전극 리드들과

   상기 상부 금속층으로부터 상기 절연체까지 제거된 한 개 이상의 홈 형태의 플랫폼을 형성한 후,

   상기 전극 리드들과 상기 플랫폼 위에 금속 코팅층을 형성한 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
7. 제6항에 있어서, 상기 금속 코팅층의 형성을 위한 도금을 통하여 상기 절연체를 매개로 상기 PCB의 상부 금속층과 상기 플랫폼 영역의 상기 PCB의 하부 금속층을 전기적으로 연결시켜서,

   상기 플랫폼 상에 실장되는 칩에서 발생하는 열을 순환 방출시키는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
8. 제6항에 있어서,

   상기 하부 금속층이 패턴되어 상기 전극 리드들 각각에 대응되도록 분리된 각 패턴으로 이루어지며,

   상기 금속 코팅층은,

   도금을 통하여 좌우 측면을 따라 상기 전극 리드들 각각을 상기 하부 금속층의 분리된 해당 각 패턴과 전기적으로 연결시키는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
9. 제6항에 있어서,

   상기 금속 코팅층에 의하여 상기 전극 리드들 중 한 전극이 상기 플랫폼 영역의 상기 하부 금속층과 전기적으로 연결되고,

   상기 플랫폼과 상기 전극 리드들 중 다른 전극 사이에 상기 상부 금속층으로부터 상기 절연체까지 제거된 도랑(gully) 형상을 포함하고,

   상기 금속 코팅층에 의하여 상기 다른 전극이 상기 도랑 형상 영역의 상기 하부 금속층과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
10. 제9항에 있어서, 상기 도랑 형상은 레이저 가공을 이용하여 형성한 직선 형태, 또는 직선의 일부가 적어도 한번 이상 꺽인 후 다시 직선으로 복귀한 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
11. 제6항에 있어서, 상기 PCB는 FR-4 또는 BT를 절연체로 포함하는 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임.
12. 칩의 실장을 위한 리드 프레임의 제조 방법에 있어서,

    (A1)절연체의 상하에 각각 상부 금속층 및 하부 금속층이 형성된 PCB의 상기 상부 금속층을 패터닝하여 두 개 이상의 전극 리드들을 형성하는 단계;

    (A2)상기 하부 금속층을 패터닝하여 상기 전극 리드들에 대응되는 패턴을 형성하는 단계;

    (A3)상기 상부 금속층으로부터 상기 절연체까지 제거된 한 개 이상의 홈 형태의 플랫폼을 형성하는 단계; 및

    (A4)상기 전극 리드들과 상기 플랫폼 위에 금속 코팅층을 형성하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 제조 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 (A3) 단계는,

    (B1)레이저 가공을 이용하여 플랫폼을 형성하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 제조 방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 (A4) 단계는,

    (C1)도금을 통하여 상기 절연체를 매개로 상기 PCB의 상부 금속층과 상기 플랫폼 영역의 상기 PCB의 하부 금속층을 전기적으로 연결시키는 단계

    를 포함하고,

    상기 상부 금속층과 상기 하부 금속층의 전기적 연결을 통하여 상기 플랫폼 상에 실장되는 칩에서 발생하는 열을 순환 방출시키는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 제조 방법.
15. 제12항에 있어서,

    상기 (A2) 단계에서, 상기 전극 리드들 각각에 대응되도록 분리된 각 패턴이 형성되고,

    상기 (A4) 단계 전에, (A6)상기 전극 리드들 각각의 일부 패턴이 남아 있도록 좌우 양측에서 상기 상부 금속층으로부터 상기 하부 금속층까지 관통하는 식각을 수행하는 라우팅 공정을 포함하며,

    상기 (A4) 단계는,

    (C2)도금을 통하여 상기 라우팅 공정에 의하여 식각된 좌우 측면을 따라 상기 전극 리드들 각각을 상기 하부 금속층의 분리된 해당 각 패턴과 전기적으로 연결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 제조 방법.
16. 제12항에 있어서, 상기 (A4) 단계 전에,

    (A5)상기 플랫폼과 상기 전극 리드들 중 한 전극 사이에 상기 상부 금속층으로부터 상기 절연체까지 제거된 도랑(gully) 형상을 가공하는 단계

    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 제조 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 (A4) 단계는,

    (C3)도금을 통하여 상기 전극 리드들 중 한 전극을 상기 플랫폼 영역의 상기 하부 금속층과 전기적으로 연결시키고, 상기 전극 리드들 중 다른 전극을 상기 도랑 형상 영역의 상기 하부 금속층과 전기적으로 연결시키는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 제조 방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 (A5) 단계는,

    (D1)레이저 가공을 이용하여 직선 형태, 또는 직선의 일부가 적어도 한번 이상 꺽인 후 다시 직선으로 복귀한 형태로 상기 도랑 형상을 형성하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리드 프레임 제조 방법.

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