KR102360856B1 - Ceramic substrate and led package having the same - Google Patents
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Abstract
세라믹 기재의 상면 및 하면에 각각 형성된 상부 전극 및 하부 전극을 복수의 비아 홀로 연결하고, 비아 홀의 내부에 열전도성 물질을 충진하여 세라믹 기판의 방열특성을 향상시키도록 한 세라믹 기판 및 이를 포함하는 엘이디 패키지를 제시한다. 제시된 세라믹 기판은 복수의 비아 홀이 형성된 세라믹 재질의 베이스 기재, 베이스 기재의 상면에 상호 이격되어 형성된 제1 상부 전극 및 제2 상부 전극, 베이스 기재의 하면에 상호 이격되어 형성된 제1 하부 전극 및 제2 하부 전극을 포함하고, 복수의 비아 홀은 제1 상부 전극 및 제1 하부 전극이 중첩되는 제1 중첩 영역 및 제2 상부 전극 및 제2 하부 전극이 중첩되는 제2 중첩 영역에 형성되며, 각 중첩 영역에는 복수의 비아 홀이 형성된다.A ceramic substrate and an LED package including the same by connecting the upper electrode and the lower electrode respectively formed on the upper and lower surfaces of the ceramic substrate to a plurality of via holes and filling the inside of the via hole with a thermal conductive material to improve the heat dissipation characteristics of the ceramic substrate present The presented ceramic substrate includes a base substrate made of a ceramic material in which a plurality of via holes are formed, first and second upper electrodes formed to be spaced apart from each other on an upper surface of the base substrate, a first lower electrode and a second upper electrode formed to be spaced apart from each other on the lower surface of the base substrate. 2 lower electrodes, wherein the plurality of via holes are formed in a first overlapping area where the first upper electrode and the first lower electrode overlap and a second overlapping area where the second upper electrode and the second lower electrode overlap, each A plurality of via holes are formed in the overlapping region.
Description
본 발명은 세라믹 기판 및 이를 포함하는 엘이디 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상부에 배치된 엘이디 소자를 하부에 배치된 메일 회로 기판과 연결하는 세라믹 기판 및 이를 포함하는 엘이디 패키지에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic substrate and an LED package including the same, and more particularly, to a ceramic substrate for connecting an LED element disposed on the upper portion to a male circuit board disposed on the lower portion, and an LED package including the same.
조명, 자동차, 스마트폰 플래시 등에 사용되는 엘이디 패키지는 열이 많이 발생하는 엘이디 소자의 특성으로 인해 패키징시 방열 문제와 그에 따른 신뢰성 저하를 방지하기 위해서 열전도성과 내열성이 우수한 세라믹 기판이 주로 사용된다.For LED packages used in lighting, automobiles, and smartphone flashes, ceramic substrates with excellent thermal conductivity and heat resistance are mainly used in order to prevent heat dissipation problems during packaging due to the characteristics of LED elements that generate a lot of heat and consequent deterioration in reliability.
일례로 세라믹 기판은 제조 공정에 따라 DBC(Direct Bonding Copper) 세라믹 기판, DPC(Direct Plated Copper) 세라믹 기판, LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic) 기판, HTCC(High Temperature Co-fired Ceramic) 기판 등으로 분류된다.For example, the ceramic substrate can be divided into a DBC (Direct Bonding Copper) ceramic substrate, DPC (Direct Plated Copper) ceramic substrate, LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) substrate, HTCC (High Temperature Co-fired Ceramic) substrate, etc. depending on the manufacturing process. are classified
종래의 엘이디 패키지용 세라믹 기판은 절연체인 베이스 기재(즉, 세라믹)의 상면 및 하면에 금속 전극이 각각 형성되고, 베이스 기재에 전도성 물질이 충진된 비아 홀(쓰루 홀)을 형성하여 상면 및 하면에 형성된 금속 전극을 연결하는 구조로 형성된다.In a conventional ceramic substrate for LED packages, metal electrodes are formed on the upper and lower surfaces of a base substrate (ie, ceramic), which are insulators, respectively, and via holes (through holes) filled with a conductive material are formed in the base substrate on the upper and lower surfaces. It is formed in a structure for connecting the formed metal electrodes.
엘이디 패키지 제조사는 원가 절감을 위해 엘이디 패키지의 소형화를 연구하고 있다. 엘이디 패키지는 소형화될수록 엘이디 소자의 발열 밀도가 상대적으로 증가하기 때문에 세라믹 기판의 방열특성이 향상되어야만 제품의 신뢰성을 유지할 수 있다.LED package manufacturers are researching the miniaturization of LED packages to reduce costs. As the LED package is miniaturized, the heat density of the LED device is relatively increased, so the reliability of the product can be maintained only when the heat dissipation characteristic of the ceramic substrate is improved.
세라믹 기판의 방열특성을 향상시키기 위한 방법으로는 베이스 기재(즉, 세라믹 기재)의 두께를 줄이는 방법이 있다. 즉, 베이스 기재의 두께를 줄여 세라믹 기판의 열 저항을 최소화함으로써 세라믹 기판의 방열특성을 향상시키는 방법이다. As a method for improving the heat dissipation characteristics of the ceramic substrate, there is a method of reducing the thickness of the base substrate (ie, the ceramic substrate). That is, it is a method of improving the heat dissipation characteristics of the ceramic substrate by reducing the thickness of the base substrate to minimize the thermal resistance of the ceramic substrate.
하지만, 베이스 기재의 두께를 일정 이상 줄이면 제품의 기계적 강도가 저하되기 때문에 제조 공정에서 불량, 파손이 발생하여 원가가 상승하게 되는 문제점이 있다.However, if the thickness of the base substrate is reduced by a certain level or more, the mechanical strength of the product is lowered, so there is a problem in that defects and damage occur in the manufacturing process, thereby increasing the cost.
또한, 엘이디 소자를 베이스 기재에 패키징하는 공정에서도 파손 확률이 급격히 증가하거나, 패키징이 완료된 제품의 손상 위험도가 증가하는 문제점이 있다.In addition, in the process of packaging the LED device on the base substrate, there is a problem in that the probability of breakage is rapidly increased or the risk of damage to the packaged product is increased.
세라믹 기판의 방열특성을 향상시키기 위한 다른 방법으로는 방열특성이 높은 베이스 기재를 사용하는 방법이 있다. 즉, 베이스 기재는 기판에서 요구되는 방열특성에 따라 알루미나, 질화알루미늄(AlN) 등이 사용된다.As another method for improving the heat dissipation characteristics of the ceramic substrate, there is a method of using a base substrate having high heat dissipation characteristics. That is, as the base substrate, alumina, aluminum nitride (AlN), etc. are used according to the heat dissipation characteristics required for the substrate.
이때, 알루미나는 열전도율이 대략 24 W/mk(W/m℃) 정도이고, 질화알루미늄(AlN)은 열전도율이 대략 170 W/mk(W/m℃) 정도이기 때문에, 높은 방열특성을 제공하기 위해서는 질화알루미늄을 베이스 기재로 사용한다.At this time, since alumina has a thermal conductivity of approximately 24 W/mk (W/m°C) and aluminum nitride (AlN) has a thermal conductivity of approximately 170 W/mk (W/m°C), in order to provide high heat dissipation characteristics Aluminum nitride is used as the base substrate.
하지만, 질화알루미늄은 알루미나에 비해 소재 가격이 대략 7배 내지 10배 정도 비싸기 때문에 원가가 상승하게 되는 문제점이 있다.However, aluminum nitride has a problem in that the cost is increased because the material price is about 7 to 10 times higher than that of alumina.
상술한 바와 같이, 베이스 기재의 두께 및 재질 변경하여 방열특성을 향상시키는 방법은 신뢰성 저하 및 원가 상승 등의 문제로 인해 실제 양산에 적용하기 어려운 문제점이 있다.As described above, the method of improving the heat dissipation characteristics by changing the thickness and material of the base substrate is difficult to be applied to actual mass production due to problems such as reduced reliability and increased cost.
한편, 도 1을 참조하면, 종래의 엘이디 패키지용 세라믹 기판(10)은 베이스 기재(11; 즉, 세라믹)의 상면에 엘이디 소자에 연결되는 제1 상부 금속 전극(12) 및 제2 상부 금속 전극(13)이 상호 이격되어 형성되고, 베이스 기재의 하면에 메인 회로 기판의 양(+)극에 연결되는 제1 하부 금속 전극(14) 및 음(-)극에 연결되는 제2 하부 금속 전극(15)이 상호 이격되어 형성된다.Meanwhile, referring to FIG. 1 , a conventional
이때, 베이스 기재(11)에는 제1 상부 금속 전극(12) 및 제1 하부 금속 전극(14)을 연결하기 위한 제1 비아 홀(16)과 제2 상부 금속 전극(13) 및 제2 하부 금속 전극(15)을 연결하기 위한 제2 비아 홀(17)이 형성된다.In this case, in the
이때, 종래의 엘이디 패키지용 세라믹 기판은 엘이디 소자의 실장 공정 또는 엘이디 패키지가 기기에 실장되어 사용되는 중에 비아(즉, 제1 비아 홀(16) 또는 제2 비아 홀(17)) 오픈으로 인한 고장 및 불량이 발생하는 문제점이 있다.At this time, the conventional ceramic substrate for an LED package has a failure due to the opening of a via (that is, the
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 세라믹 기재의 상면 및 하면에 각각 형성된 상부 전극 및 하부 전극을 복수의 비아 홀로 연결하고, 비아 홀의 내부에 열전도성 물질을 충진하여 세라믹 기판의 방열특성을 향상시키도록 한 세라믹 기판 및 이를 포함하는 엘이디 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems in the prior art. The upper electrode and the lower electrode respectively formed on the upper and lower surfaces of a ceramic substrate are connected to a plurality of via holes, and a thermally conductive material is filled in the via holes to form a ceramic substrate. An object of the present invention is to provide a ceramic substrate to improve the heat dissipation characteristics of and an LED package including the same.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판은 복수의 비아 홀이 형성된 세라믹 재질의 베이스 기재, 베이스 기재의 상면에 형성된 제1 상부 전극, 베이스 기재의 상면에 제1 상부 전극과 이격되어 형성된 제2 상부 전극, 베이스 기재의 하면에 형성된 제1 하부 전극 및 베이스 기재의 하면에 제1 하부 전극과 이격되어 형성된 제2 하부 전극을 포함하고, 복수의 비아 홀은 제1 상부 전극 및 제1 하부 전극이 중첩되는 제1 중첩 영역 및 제2 상부 전극 및 제2 하부 전극이 중첩되는 제2 중첩 영역에 형성된다.In order to achieve the above object, a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention includes a base substrate made of a ceramic material in which a plurality of via holes are formed, a first upper electrode formed on the upper surface of the base substrate, a first upper electrode on the upper surface of the base substrate, and a second upper electrode formed to be spaced apart from each other, a first lower electrode formed on a lower surface of the base substrate, and a second lower electrode formed to be spaced apart from the first lower electrode on a lower surface of the base substrate, wherein the plurality of via holes include a first upper electrode and It is formed in a first overlapping area where the first lower electrode overlaps and a second overlapping area where the second upper electrode and the second lower electrode overlap.
복수의 비아 홀은 제1 중첩 영역에 형성된 제1 비아 홀 및 제1 비아 홀과 이격되어 제1 중첩 영역에 형성된 제2 비아 홀을 포함할 수 있다. 이때, 제2 비아 홀은 제1 비아 홀과 설정 간격 이상 이격되고, 설정 간격은 제1 비아 홀 및 제2 비아 홀 중 선택된 하나의 직경일 수 있다.The plurality of via holes may include a first via hole formed in the first overlapping region and a second via hole formed in the first overlapping region spaced apart from the first via hole. In this case, the second via hole may be spaced apart from the first via hole by a predetermined interval or more, and the predetermined interval may be a diameter of one selected from the first via hole and the second via hole.
또한, 복수의 비아 홀은 제1 중첩 영역과 이격된 제2 중첩 영역에 형성된 제3 비아 홀 및 제3 비아 홀과 이격되어 제2 중첩 영역에 형성된 제4 비아 홀을 더 포함할 수 있다. 이때, 제4 비아 홀은 제3 비아 홀과 설정 간격 이상 이격되고, 설정 간격은 제3 비아 홀 및 제4 비아 홀 중 선택된 하나의 직경일 수 있다.Also, the plurality of via holes may further include a third via hole formed in the second overlapping area spaced apart from the first overlapping area and a fourth via hole formed in the second overlapping area spaced apart from the third via hole. In this case, the fourth via hole may be spaced apart from the third via hole by a predetermined interval or more, and the predetermined interval may be a diameter of one selected from the third via hole and the fourth via hole.
복수의 비아 홀은 내부에 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 인듐(In), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr) 중 선택된 하나 이상의 금속이 충진될 수 있다.One or more metals selected from copper (Cu), silver (Ag), tin (Sn), indium (In), nickel (Ni), and chromium (Cr) may be filled in the plurality of via holes.
제1 상부 전극 및 제2 상부 전극은 엘이디 소자의 양극 및 음극 중 선택된 하나가 실장되는 엘이디용 전극, 엘이디용 전극과 이격되어 배치되고, 제너 다이오드의 애노드 및 캐소드 중 선택된 하나가 실장되는 제너 전극 및 엘이디용 전극 및 제너 전극을 연결하는 연결 전극을 포함할 수 있다. 이때, 엘이디용 전극은 제1 하부 전극 및 제2 하부 전극 중 선택된 하나와 2개 이상의 비아 홀로 연결될 수 있다.The first upper electrode and the second upper electrode are an LED electrode on which a selected one of an anode and a cathode of the LED element is mounted, a zener electrode on which a selected one of an anode and a cathode of the Zener diode is mounted, and are disposed spaced apart from the LED electrode, and It may include a connection electrode for connecting the LED electrode and the Zener electrode. In this case, the electrode for the LED may be connected to a selected one of the first lower electrode and the second lower electrode and two or more via holes.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판을 포함하는 엘이디 패키지는 메인 회로 기판의 일면에 실장된 세라믹 기판 및 세라믹 기판에 실장된 엘이디 소자를 포함하고, 세라믹 기판은 세라믹 재질의 베이스 기재 상면에 형성된 제1 상부 전극, 베이스 기재의 상면에 제1 상부 전극과 이격되어 형성된 제2 상부 전극, 베이스 기재의 하면에 형성되고, 제1 상부 전극과 복수의 비아 홀로 연결된 제1 하부 전극 및 베이스 기재의 하면에 제1 하부 전극과 이격되어 형성되고, 제2 상부 전극과 복수의 비아 홀로 연결된 제2 하부 전극을 포함한다.In order to achieve the above object, an LED package including a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention includes a ceramic substrate mounted on one surface of a main circuit board and an LED device mounted on the ceramic substrate, and the ceramic substrate is made of a ceramic material. The first upper electrode formed on the upper surface of the base substrate, the second upper electrode formed on the upper surface of the base substrate to be spaced apart from the first upper electrode, and the first lower electrode formed on the lower surface of the base substrate and connected to the first upper electrode and the plurality of via holes. and a second lower electrode formed on a lower surface of the base substrate to be spaced apart from the first lower electrode and connected to the second upper electrode and a plurality of via holes.
엘이디 소자는 일단이 제1 상부 전극의 제1 엘이디용 전극에 실장되고, 타단이 제2 상부 전극의 제2 엘이디용 전극에 실장될 수 있다.The LED element may have one end mounted on the first LED electrode of the first upper electrode, and the other end mounted on the second LED electrode of the second upper electrode.
제1 엘이디용 전극은 복수의 비아 홀을 통해 제1 하부 전극과 연결되고, 제2 엘이디용 전극은 복수의 비아 홀을 통해 제2 하부 전극과 연결될 수 있다.The first electrode for LED may be connected to the first lower electrode through a plurality of via holes, and the second electrode for LED may be connected to the second lower electrode through a plurality of via holes.
일단이 제1 상부 전극의 제너 전극에 실장되고, 타단이 제2 상부 전극의 제너 전극에 실장된 제너 다이오드를 더 포함할 수 있다.A Zener diode may further include one end mounted on the Zener electrode of the first upper electrode and the other end mounted on the Zener electrode of the second upper electrode.
본 발명에 의하면, 세라믹 기판은 소성전인 그린 시트 상태에서 비아 홀을 형성함으로써, 가공이 용이하고, 소성된 베이스 기재에 비아 홀을 형성하는 종래에 비해 비아 홀 형성 비용을 최소화할 수 있다. 이때, 그린 시트 상태에서 비아 홀을 형성하는 경우 펀칭 공정과 같은 쉬운 공정으로 비아 홀을 형성할 수 있기 때문에, 소성된(sintered) 세라믹에 비아 홀을 형성하는 경우보다 대략 80~90% 정도의 비아 홀 형성 비용이 절감된다.According to the present invention, since the ceramic substrate forms via holes in the green sheet state before firing, it is easy to process, and the cost of forming via holes can be minimized compared to the prior art of forming via holes in the fired base substrate. In this case, when the via hole is formed in the green sheet state, since the via hole can be formed by an easy process such as a punching process, the via hole is approximately 80 to 90% higher than that in the case of forming the via hole in the sintered ceramic. The hole forming cost is reduced.
또한, 세라믹 기판은 도금을 통해 비아 홀 내부에 금속 홀을 형성하고, 금속 홀 내부에 페이스트를 채워 금속층을 형성하여 비아 홀을 충진함으로써, 도금으로 비아 홀을 완전히 채우는 종래의 세라믹 기판 제조 방법에 비해 비아 홀의 직경 증가에 따른 충진 비용 증가를 최소화할 수 있다.In addition, the ceramic substrate forms a metal hole inside the via hole through plating, and fills the via hole by forming a metal layer by filling the inside of the metal hole with paste. It is possible to minimize an increase in filling cost due to an increase in the diameter of the via hole.
또한, 세라믹 기판은 비아 홀 전체를 도금으로 채우지 않고, 비아 홀의 표면만 도금한 뒤 페이스트를 사용해 나머지를 채우므로 도금 비용이 절감된다. 즉, 세라믹 기판 제조 방법은 페이스트 충진시 스크린 인쇄 공정과 같은 저비용 공정을 적용할 수 있어 전체적인 비아 홀 충진 비용이 종래와 동등한 수준으로 유지할 수 있다.In addition, since the ceramic substrate does not fill the entire via hole with plating, but only the surface of the via hole is plated and the rest is filled with paste, the plating cost is reduced. That is, in the ceramic substrate manufacturing method, a low-cost process such as a screen printing process can be applied during paste filling, so that the overall via hole filling cost can be maintained at the same level as that of the prior art.
또한, 세라믹 기판은 소성전인 그린 시트 상태에서 비아 홀을 형성함으로써, 비아 홀의 직경이 증가하더라도 가공비의 변동이 없어 비아 홀의 크기를 필요에 따라 쉽게 조절할 수 있다.In addition, since the ceramic substrate forms via holes in the green sheet state before firing, there is no change in processing cost even if the diameter of the via hole increases, so that the size of the via hole can be easily adjusted as needed.
또한, 세라믹 기판은 비아 홀의 내벽면을 도금하여 금속 홀을 형성함으로써, 도금으로 비아 홀을 완전히 채우는 종래의 세라믹 기판 제조 방법의 결함과 도금액 잔류 현상이 발생하지 않는다.In addition, since the ceramic substrate forms a metal hole by plating the inner wall surface of the via hole, the defects of the conventional ceramic substrate manufacturing method of completely filling the via hole by plating and the plating solution residual phenomenon do not occur.
또한, 세라믹 기판은 소성전인 그린 시트 상태에서 비아 홀을 형성함으로써, 비아 홀 형성 후 잔류물과 베이스 기재에 국부적인 결함(균열)이 발생하지 않는다. 즉, 세라믹 기판 제조 방법 및 세라믹 기판은 비아 홀의 충진시 필요한 두께만큼만 도금 공정으로 충진하여 중심부분이 뚫려 있는 상태이므로, 종래의 세라믹 기판 제조 방법과는 달리 비아 홀 내부에 도금액이 잔류하는 결함이 발생하지 않는다.In addition, since the ceramic substrate forms via holes in the green sheet state before firing, local defects (cracks) do not occur in residues and the base substrate after via hole formation. That is, the ceramic substrate manufacturing method and the ceramic substrate are filled with the plating process to a required thickness when the via hole is filled, so that the central part is open. I never do that.
또한, 세라믹 기판은 비아 홀의 도금 후 나머지 영역에는 페이스트를 채운 후에 열처리 공정을 수행하기 때문에, 도금액이 일부 잔류하더라도 열처리를 통해 제거할 수 있다.In addition, since the ceramic substrate is subjected to a heat treatment process after filling the remaining area with a paste after plating of the via hole, even if a portion of the plating solution remains, it can be removed through heat treatment.
이에, 세라믹 기판은 종래 공정 적용한 세라믹 기판에 비해 공정 수율 및 신뢰성을 높일 수 있다.Accordingly, the ceramic substrate can increase the process yield and reliability compared to the ceramic substrate to which the conventional process is applied.
또한, 세라믹 기판은 비아 홀의 상단부가 평탄하고, 비아 홀의 내부에 액체를 포함하는 결함이 없기 때문에 비아 홀 상부에 직접 반도체 칩을 실장할 수 있고, 비아 홀을 통해 직접 열 방출이 가능하여 방열특성을 최대화할 수 있다.In addition, since the ceramic substrate has a flat upper end of the via hole and there is no defect containing liquid inside the via hole, a semiconductor chip can be directly mounted on the via hole, and heat can be emitted directly through the via hole to improve heat dissipation characteristics. can be maximized
또한, 세라믹 기판은 제조 비용의 증가 없이 비아 홀을 크기를 증가시킴으로써, 종래의 세라믹 기판 제조 방법 비해 세라믹 기판의 방열특성을 증가시킬 수 있다.In addition, by increasing the size of the via hole without increasing the manufacturing cost of the ceramic substrate, heat dissipation characteristics of the ceramic substrate may be increased compared to the conventional method of manufacturing the ceramic substrate.
또한, 세라믹 기판은 연마 공정을 통해 비아 홀의 표면을 평탄화함으로써, 내부 결함(예를 들면, 도금액 등의 액체 잔류 결함)이 없기 때문에 비아 홀의 상단부에 반도체 칩을 실장하여 방열 특성을 최대화할 수 있다.In addition, since the ceramic substrate has no internal defects (eg, liquid residual defects such as plating solution) by planarizing the surface of the via hole through a polishing process, the semiconductor chip is mounted on the upper end of the via hole to maximize heat dissipation characteristics.
또한, 세라믹 기판 및 이를 포함하는 엘이디 패키지는 상부 전극과 하부 전극을 복수의 비아 홀을 통해 연결함으로써, 비아 오픈으로 인한 고장 및 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the ceramic substrate and the LED package including the same connect the upper electrode and the lower electrode through a plurality of via holes, it is possible to prevent failures and defects due to opening of the vias.
즉, 종래의 세라믹 기판은 하나의 비아 홀을 이용해 상부 전극과 하부 전극을 연결하기 때문에 비아 오픈 발생시 세라믹 기판을 사용할 수 없게 된다.That is, since the conventional ceramic substrate connects the upper electrode and the lower electrode using one via hole, the ceramic substrate cannot be used when a via is opened.
이에 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 기판은 복수의 비아 홀을 통해 상부 전극 및 하부 전극을 연결하기 때문에 하나의 비아 홀에 오픈이 발생하더라도 다른 비아 홀이 상부 전극 및 하부 전극의 연결 상태를 유지하여 비아 오픈에 의한 고장 및 불량 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.On the other hand, since the ceramic substrate according to the embodiment of the present invention connects the upper electrode and the lower electrode through a plurality of via holes, even if one via hole is opened, the other via hole maintains the connection state of the upper electrode and the lower electrode. This has the effect of minimizing the occurrence of failures and defects due to via opening.
또한, 세라믹 기판 및 이를 포함하는 엘이디 패키지는 복수의 비아 홀을 통해 상부 전극과 하부 전극을 연결함으로써, 엘이디 소자와의 접촉 면적을 증가시켜 하나의 비아 홀을 통해 상부 전극과 하부 전극을 연결하는 종래의 세라믹 기판에 비해 방열특성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the ceramic substrate and the LED package including the same connect the upper electrode and the lower electrode through a plurality of via holes, thereby increasing the contact area with the LED element and connecting the upper electrode and the lower electrode through one via hole. There is an effect that can increase the heat dissipation characteristics compared to the ceramic substrate of
즉, 세라믹 기판은 베이스 기재에서 복수의 비아 홀을 형성하고, 비아 홀에 세라믹보다 방열특성이 높은 금속을 충진함으로써, 베이스 기재에 형성되는 비아 홀의 크기를 증가시키고, 비아 홀 내에 전도성 물질을 충진하여 열 방출 기여도를 높여 기판의 방열특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.That is, the ceramic substrate forms a plurality of via holes in the base substrate and fills the via holes with a metal having higher heat dissipation properties than ceramics, thereby increasing the size of the via holes formed in the base substrate and filling the via holes with a conductive material. There is an effect that can improve the heat dissipation characteristics of the substrate by increasing the contribution of heat dissipation.
도 1은 종래의 엘이디 패키지용 세라믹 기판을 설명하기 위한 도면.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판을 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 6의 A-A'를 기준으로 절단한 절단면을 도시한 도면.
도 9는 도 6의 제1 상부 전극을 설명하기 위한 도면.
도 10은 도 6의 제2 상부 전극을 설명하기 위한 도면.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 패키지를 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a conventional ceramic substrate for an LED package.
2 to 5 are views for explaining a method of manufacturing a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are views for explaining a ceramic substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a cross-section taken along line A-A' of FIG. 6;
FIG. 9 is a view for explaining the first upper electrode of FIG. 6 ;
FIG. 10 is a view for explaining a second upper electrode of FIG. 6 ;
11 and 12 are views for explaining an LED package according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the most preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings in order to describe in detail enough that a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention. . First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 기판(400)을 제조하는 방법은 베이스 기재(100) 준비 단계(S100), 비아 홀(200) 형성 단계(S200), 소성 단계(S300), 시드층(351) 형성 단계(S400), 비아 홀(200) 도금 단계(S500), 비아 홀(200) 충진 단계(S600), 평탄화 단계(S700), 에칭 단계(S800) 및 금속층(356) 형성 단계(S900)를 포함한다.2 and 3 , the method of manufacturing a
베이스 기재(100) 준비 단계(S100)에서는 베이스 기재(100)를 준비한다. 이때, 베이스 기재(100)를 소성(sintered)된 세라믹을 베이스 기재(100)로 준비하는 경우 비아 홀(200) 형성시 대규모 설비투자와 제조 비용이 필요하고, 비아 홀(200)의 크기(직경)가 커질수록 비아 홀(200) 제작 비용이 기하급수적으로 증가한다.In the
또한, 비아 홀(200) 형성을 위한 레이저 드릴(laser drill) 공법은 베이스 기재(100)를 국부적으로 녹여서 제거하므로, 비아 홀(200)이 형성된 후에 원치 않는 잔류물일 존재하거나, 베이스 기재(100)에 국부적인 결함(균열)이 발생할 수 있다.In addition, since the laser drill method for forming the via
이에, 베이스 기재(100) 준비 단계(S100)에서는 소성전 상태의 그린 시트인 베이스 기재(100)를 준비한다. 이때, 베이스 기재(100)는 산화물인 알루미나(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2) 중 적어도 하나가 포함된 그린 시트이거나, 질화물인 질화알루미늄(AlN) 및 질화규소(Si3N4) 중 적어도 하나가 포함된 그린 시트인 것을 일 예로 하고, 이외에도 엘이디 모듈 등에 사용 가능한 세라믹 소재로 변형 실시 가능함을 밝혀둔다.Accordingly, in the
물론, 베이스 기재(100) 준비 단계(S100)에서는 그린 시트를 소성된 세라믹 시트를 베이스 기재(100)로 준비할 수도 있다. 즉, 베이스 기재(100) 준비 단계(S100)에서는 산화물인 알루미나(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2) 중 적어도 하나가 포함된 그린 시트, 질화물인 질화알루미늄(AlN) 및 질화규소(Si3N4) 중 적어도 하나가 포함된 그린 시트를 소성한 세라믹 시트인 것을 일 예로 하고, 이외에도 엘이디 모듈 등에 사용 가능한 세라믹 소재로 변형 실시 가능함을 밝혀둔다.Of course, in the
비아 홀(200) 형성 단계(S200)에서는 베이스 기재(100)에 비아 홀(200)을 형성한다. 이때, 비아 홀(200) 형성 단계(S200)에서는 펀칭 공정 또는 레이저 드릴 공정을 통해 그린 시트인 베이스 기재(100)에 비아 홀(200)을 형성한다. 여기서, 비아 홀(200) 형성 단계(S200)에서는 베이스 기재(100)와 수평한 단면이 원형, 타원형, 직사각형 등과 같이 다양한 형상으로 형성될 수 있다.In the via
비아 홀(200) 형성 단계(S200)에서는 베이스 기재(100)가 소성된 세라믹 시트이면, 레이저 드릴 공정 또는 샌드 블라스팅(Sand Blasting) 공정을 이용하여 비아 홀(200)을 형성한다.In the via
일례로, 비아 홀(200) 형성 단계(S200)에서는 샌드 블라스팅 공정을 이용하는 경우, 포토 레지스트(photo resist) 혹은 드라이 필름(Dry Film)으로 세라믹 시트의 양면을 마스킹(Masking)한 후 샌드 블라스팅으로 가공하여 비아 홀(200)을 형성한다.For example, when the sand blasting process is used in the via
이처럼, 세라믹 기판(400) 제조 방법은 소성전인 그린 시트 상태에서 비아 홀(200)을 형성함으로써, 가공이 용이하고, 소성된 베이스 기재(100)에 비아 홀(200)을 형성하는 종래에 비해 비아 홀(200) 형성 비용을 최소화할 수 있다. 이때, 그린 시트 상태에서 비아 홀(200)을 형성하는 경우 소성된(sintered) 세라믹에 비아 홀(200)을 형성하는 경우보다 대략 80~90% 정도의 비용이 절감된다.As such, in the
소성 단계(S300)에서는 비아 홀(200)이 형성된 베이스 기재(100)를 소성한다. 즉, 소성 단계(S300)에서는 그린 시트 상태인 베이스 기재(100)를 사용한 경우 이를 소성하여 경성의 세라믹 기판(400)을 형성한다.In the firing step ( S300 ), the
시드층(351) 형성 단계(S400)에서는 세라믹 기판(400)에 시드층(351)을 형성한다. 즉, 시드층(351) 형성 단계(S400)에서는 세라믹 기판(400)의 상면 및 하면과 함께, 비아 홀(200)의 내벽에 소정 두께의 시드층(351)을 형성한다. 이때, 시드층(351) 형성 단계(S400)에서는 세라믹 기판(400)과의 결합력이 우수한 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 크롬(Cr). 지르코늄(Zr) 및 구리(Cu) 중에서 선택된 하나, 또는 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 크롬(Cr). 지르코늄(Zr), 구리(Cu) 중 하나 이상을 포함하는 합금 등의 타깃 재료를 세라믹 기판(400)의 표면에 증착하여 시드층(351)을 형성한다. 여기서, 시드층(351) 형성 단계(S400)에서는 열증착(Evaporation), 이빔(ebeam)증착, 레이저(laser) 증착, 스퍼터링(Sputtering), 아크이온플레이팅(Arc Ion Plating) 중 선택된 하나의 증착 공정을 통해 시드층(351)을 형성한다.In the step of forming the seed layer 351 ( S400 ), a
이때, 시드층(351)은 2층 이상으로 구성될 수 있다. 일례로, 시드층(351) 형성 단계(S400)에서는 진공 상태에서 물리적 코팅 방식인 스퍼터링을 통해 세라믹 기판(400)에 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 지르코늄(Zr) 중 선택된 하나이거나, 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 지르코늄(Zr) 중 하나 이상을 포함하는 합금을 코팅하여 시드층(351)을 형성한다. 이때, 각각의 층은 대략 5nm 내지 10um의 두께로 형성된다. 그리고, 이들 원소가 공기와 접촉했을 땐 산화를 방지하기 위해 보호층을 적어도 1층 이상 코팅하며, 보호층은 구리(Cu), 니켈(Ni) 등이 사용될 수 있다.In this case, the
비아 홀(200) 도금 단계(S500)에서는 도금 공정을 통해 비아 홀(200)의 내벽면에 도금층(352)을 형성한다. 즉, 비아 홀(200) 도금 단계(S500)에서는 전기 도금 공정을 통해 세라믹 기판(400)의 상면 및 하면과 비아 홀(200)의 내벽면에 도금층(352)을 형성한다. 이때, 도금층(352)은 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 주석(Sn) 중 선택된 하나이거나, 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 주석(Sn) 중 하나 이상을 포함하는 합금인 것을 일례로 한다. 여기서, 비아 홀(200) 도금 단계(S500)에서는 비아 홀(200)의 내벽면에 소정 두께를 갖는 도금층(352)을 형성하여 비아 홀(200)의 중심부에 금속 홀(353)을 형성한다.In the via
이때도 필요에 따라 1층 이상의 도금층(352)을 형성할 수 있으며 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn) 및 아연(Zn) 중 선택된 하나, 또는 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn) 및 아연(Zn) 중 하나 이상을 포함하는 합금이 사용될 수 있다.At this time, one or more plating layers 352 may be formed as needed, and one selected from copper (Cu), nickel (Ni), tin (Sn), and zinc (Zn), or copper (Cu), nickel (Ni) , an alloy including at least one of tin (Sn) and zinc (Zn) may be used.
이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 기판(400) 제조 방법은 비아 홀(200)의 내벽면을 도금하여 금속 홀(353)을 형성함으로써, 도금으로 비아 홀(200)을 완전히 채우는 종래의 세라믹 기판(400) 제조 방법의 결함과 도금액 잔류 현상이 발생하지 않는다.As such, in the method of manufacturing the
이에, 세라믹 기판(400) 제조 방법은 종래 공정 적용한 세라믹 기판(400)에 비해 공정 수율 및 신뢰성을 높일 수 있다.Accordingly, the method of manufacturing the
비아 홀(200) 충진 단계(S600)에서는 금속 홀(353)의 내부에 페이스트를 충진한다. 일례로, 비아 홀(200) 충진 단계(S600)에서는 스크린 인쇄(Screen Printing) 공정을 통해 금속 홀(353)을 충진한다.In the via
비아 홀(200) 충진 단계(S600)에서는 페이스트를 인쇄하여 비아 홀(200)에 형성된 금속 홀(353)을 충진하여 충진층(354)을 형성한다. 이때, 페이스트는 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 인듐(In), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr) 중 하나이거나, 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 인듐(In), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함하는 합금 혹은 혼합물인 것을 일례로 한다.In the filling of the via hole 200 ( S600 ), a
비아 홀(200) 충진 단계(S600)에서는 세라믹과의 열수축률 차이에 의한 잔류응력을 감소시키고, 충진물과 세라믹과의 열팽창(열수축) 차이를 완화하면서 높은 열전도성을 유지하기 위해 첨가제가 첨가된 페이스트를 인쇄하여 비아 홀(200)에 형성된 금속 홀(353)을 충진하여 충진층(354)을 형성할 수도 있다. 이때, 첨가제는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 다이아몬드, 알루미나(Al2O3), 질화규소(Si3N4), 규소(Si), 질화붕소(BN) 및 산화베릴륨(BeO) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 일례로 한다.In the filling step (S600) of the via
비아 홀(200) 충진 단계(S600)에서는 비아 홀(200)에 형성된 금속 홀(353)에 페이스트가 충진된 상태에서 고온으로 열처리하여 페이스트에 포함된 바인더(Binder)를 제거하고, 소결 또는 용융한 후 냉각하여 충진층(354)을 형성한다. 이때, 열처리 조건은 대략 1200℃ 이하의 온도와, 불활성 분위기 및 진공 분위기 중 하나의 분위기인 것을 일례로 한다. 여기서, 열처리 조건은 페이스트의 종류에 따라 변경될 수 있으며, 열처리를 수행하지 않을 수도 있다.In the via
이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 기판(400) 제조 방법은 도금을 통해 비아 홀(200) 내부에 금속 홀(353)을 형성하고, 금속 홀(353) 내부에 페이스트를 채워 충진층(354)을 형성하여 비아 홀(200)을 충진함으로써, 도금으로 비아 홀(200)을 완전히 채우는 종래의 세라믹 기판(400) 제조 방법에 비해 비아 홀(200)의 직경 증가에 따른 충진 비용 증가를 최소화할 수 있다.As such, in the method of manufacturing the
평탄화 단계(S700)에서는 세라믹 기판(400)의 표면을 연마하여 평탄화한다. 즉, 평탄화 단계(S700)에서는 비아 홀(200)의 충진시 형성된 도금층(352) 및 충진층(354)의 표면을 연마하여 베이스 기재(100)를 평탄화한다.In the planarization step ( S700 ), the surface of the
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판(400) 제조 방법은 평탄화 단계(S700) 이전에 도금층(352) 의 두께를 맞추기 위한 평탄화층 형성 단계(S650)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 4 , the method for manufacturing the
평탄화층 형성 단계(S650)에서는 세라믹 기판(400)의 표면에 전기도금을 통해 평탄화층(미도시)을 형성한다. 즉, 평탄화층 형성 단계(S650)에서는 원하는 도금층(352)의 두께를 맞추기 위해 전기도금을 통해 세라믹 기판(400)의 표면에 평탄화층을 형성한다.In the planarization layer forming step (S650), a planarization layer (not shown) is formed on the surface of the
평탄화층 형성 단계(S650)에서는 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 은(Ag), 금(Au) 중 선택된 하나의 금속, 또는 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 은(Ag), 금(Au) 중 하나 이상을 포함하는 합금을 이용하여 평탄화층(미도시)을 형성한다. 이때, 평탄화층 형성 단계(S650)에서는 2층 이상의 다층 도금을 통해 평탄화층(미도시)을 형성할 수도 있다.In the planarization layer forming step S650, one metal selected from copper (Cu), nickel (Ni), tin (Sn), silver (Ag), and gold (Au), or copper (Cu), nickel (Ni), or tin A planarization layer (not shown) is formed using an alloy including at least one of (Sn), silver (Ag), and gold (Au). In this case, in the planarization layer forming step ( S650 ), a planarization layer (not shown) may be formed through multi-layer plating of two or more layers.
한편, 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판(400) 제조 방법은 평탄화 단계(S700) 이후에 도금층(352)의 두께를 맞추기 위한 평탄화층 형성 단계(S720) 및 평탄화층을 연마하는 단계(S740)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 5 , the method for manufacturing a
평탄화층 형성 단계(S720)에서는 세라믹 기판(400)의 표면을 연마한 후에 전기도금을 통해 평탄화층(미도시)을 형성한다. 즉, 평탄화층 형성 단계(S720)에서는 원하는 도금층(352)의 두께를 맞추기 위해 전기도금을 통해 세라믹 기판(400)의 표면에 평탄화층을 형성한다.In the planarization layer forming step ( S720 ), after the surface of the
이때, 평탄화층 형성 단계(S720)에서는 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 은(Ag), 금(Au) 중 선택된 하나의 금속, 또는 구리(Cu), 니켈(Ni), 주석(Sn), 은(Ag), 금(Au) 중 하나 이상을 포함하는 합금을 이용하여 평탄화층(미도시)을 형성한다. 이때, 평탄화층 형성 단계(S720)에서는 2층 이상의 다층 도금을 통해 평탄화층(미도시)을 형성할 수도 있다.In this case, in the planarization layer forming step S720 , one metal selected from copper (Cu), nickel (Ni), tin (Sn), silver (Ag), and gold (Au), or copper (Cu), nickel (Ni) A planarization layer (not shown) is formed using an alloy including at least one of , tin (Sn), silver (Ag), and gold (Au). In this case, in the planarization layer forming step ( S720 ), a planarization layer (not shown) may be formed through multi-layer plating of two or more layers.
평탄화층을 연마하는 단계(S740)에서는 평탄화층의 표면을 연마한다. 즉, 평탄화층을 연마하는 단계(S740)에서는 세라믹 기판(400)의 표면 평탄도를 향상시키기 위해 평탄화층의 표면을 연마한다.In the step of polishing the planarization layer ( S740 ), the surface of the planarization layer is polished. That is, in the polishing of the planarization layer ( S740 ), the surface of the planarization layer is polished to improve the surface flatness of the
에칭 단계(S800)에서는 세라믹 기판(400)의 표면에 식각하여 소정 형상의 회로 패턴을 형성한다. 즉, 에칭 단계(S800)에서는 세라믹 기판(400)의 표면에 포토레지스트층(355)을 형성(S820)하고, 시드층(351) 및 도금층(352) 중 적어도 하나를 일부 식각한 후 포토레지스트층(355)을 제거(S840)하여 소정 형상의 회로 패턴을 형성한다.In the etching step ( S800 ), a circuit pattern having a predetermined shape is formed by etching the surface of the
금속층(356) 형성 단계(S900)에서는 회로 패턴의 표면에 금속층(356)을 형성한다. 즉, 금속층(356) 형성 단계(S900)에서는 도금 공정 또는 증착 공정을 통해 엘이디 소자(500)와 세라믹 기판(400)의 접합을 용이하게 해주는 물질을 회로 패턴(즉, 도금층(352) 및 충진층(354))의 표면에 도금하여 금속층(356)을 형성한다. 이때, 금속층(356) 형성 단계(S900)에서는 베이스 기재(100)의 상면 및 하면으로 노출된 도금층(352)의 표면 및 충진층(354)의 표면에 금속층(356)을 형성한다.In the step of forming the metal layer 356 ( S900 ), the
금속층(356)과 충진층(354) 사이에는 다른 도금층(미도시)이 배치될 수 있다. 즉, 도금층(352)의 두께가 필요한 전극의 두께보다 얇은 경우 비아 홀(200)을 충진 한 후 다시 한번 도금을 할 수도 있으며 이 경우 금속층(356)이 충진층(354)과 직접 접촉하지 않는다. 이에, 도금층(352)과 충진층(354)의 상면은 일치하지 않을 수도 있다.Another plating layer (not shown) may be disposed between the
여기서, 도 2에서는 금속층(356)이 회로 패턴의 일면(즉, 상면 또는 하면)에만 형성되는 것으로 도시하였으나, 도금 또는 증착 공정에서 회로 패턴의 측면에 형성될 수도 있다.Here, although the
여기서, 금속층(356) 형성 단계(S900)에서는 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag) 팔라듐(Pd) 및 주석(Sn) 중 선택된 하나이거나, 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag) 팔라듐(Pd) 및 주석(Sn) 중 선택된 하나 이상을 포함한 합금인 것을 일례로 한다. 이때, 금속층(356)은 니켈 및 금(Ni/Au), 니켈 및 은(Ni/Ag), 금 및 주석(Au/Sn) 등의 합금일 수도 있다. Here, in the
금속층(356) 형성 단계(S900)에서는 다층(즉, 2층 이상)으로 구성된 금속층(356)을 형성할 수 있다. 이때, 금속층(356)의 각 층은 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag) 팔라듐(Pd) 및 주석(Sn) 중 선택된 하나일 수 있으며, 인접한 층은 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.In the step of forming the metal layer 356 ( S900 ), the
일례로, 금속층(356)이 2층으로 구성된 경우, 첫번째 층은 니켈(Ni)을 포함하는 금속이고, 두번째 층은 금(Au), 은(Ag) 팔라듐(Pd) 및 주석(Sn) 중 선택된 하나의 금속일 수 있다.For example, when the
다른 일례로, 금속층(356)이 3층으로 구성된 경우, 첫번째 층은 니켈(Ni)을 포함하는 금속이고, 두번째 층은 금(Au), 은(Ag) 팔라듐(Pd) 및 주석(Sn) 중 하나를 포함하는 금속이고, 세번째 층은 금(Au), 은(Ag) 및 주석(Sn) 중 하나를 포함하는 금속일 수 있다.As another example, when the
이처럼, 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 기판(400) 제조 방법은 비아 홀(200)의 상단부가 평탄하고, 비아 홀(200)의 내부에 액체를 포함하는 결함이 없기 때문에 비아 홀(200) 상부에 직접 엘이디 칩을 실장할 수 있고, 비아 홀(200)을 통해 직접 열방출이 가능하여 방열특성을 최대화할 수 있다.As described above, in the method of manufacturing the
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 기판(400) 제조 방법은 비아 홀(200) 전체를 도금으로 채우지 않고, 비아 홀(200)의 표면만 도금한 뒤 페이스트를 사용해 나머지를 채우므로 도금 비용이 절감된다. 즉, 세라믹 기판(400) 제조 방법은 페이스트 충진시 스크린 인쇄 공정과 같은 저비용 공정을 적용할 수 있어 전체적인 비아 홀(200) 충진 비용이 종래와 동등한 수준으로 유지할 수 있다.As described above, in the method of manufacturing the
또한, 세라믹 기판(400) 제조 방법은 소성전인 그린 시트 상태에서 비아 홀(200)을 형성함으로써, 비아 홀(200)의 직경이 증가하더라도 가공비의 변동이 없어 비아 홀(200)의 크기를 필요에 따라 쉽게 조절할 수 있다.In addition, the
또한, 세라믹 기판(400) 제조 방법은 소성전인 그린 시트 상태에서 비아 홀(200)을 형성함으로써, 비아 홀(200) 형성 후 잔류물과 베이스 기재(100)에 국부적인 결함(균열)이 발생하지 않는다.In addition, in the
즉, 세라믹 기판(400) 제조 방법은 비아 홀(200)의 충진시 필요한 두께만큼만 도금 공정으로 충진하여 중심부분이 뚫려 있는 상태이므로, 종래의 세라믹 기판(400) 제조 방법과는 달리 비아 홀(200) 내부에 도금액이 잔류하는 결함이 발생하지 않는다.That is, in the method of manufacturing the
또한, 세라믹 기판(400) 제조 방법은 비아 홀(200)의 도금 후 나머지 영역에는 페이스트를 채운 후에 열처리 공정을 수행하기 때문에, 도금액이 일부 잔류하더라도 열처리를 통해 제거할 수 있다.In addition, since the
또한, 세라믹 기판(400) 제조 방법은 제조 비용의 증가 없이 비아 홀(200)을 크기를 증가시킴으로써, 종래의 세라믹 기판(400) 제조 방법 비해 세라믹 기판(400)의 방열특성을 증가시킬 수 있다.In addition, the method of manufacturing the
또한, 세라믹 기판(400) 제조 방법은 연마 공정을 통해 비아 홀(200)의 표면을 평탄화함으로써, 내부 결함(예를 들면, 도금액 등의 액체 잔류 결함)이 없기 때문에 비아 홀(200)의 상단부에 엘이디 칩을 실장하여 방열 특성을 최대화할 수 있다.In addition, in the method of manufacturing the
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 기판(400)은 세라믹 재질의 베이스 기재(100)를 포함한다.6 to 8 , a
베이스 기재(100)는 소정 두께를 갖는 세라믹 재질로, 산화물인 알루미나(Al2O3) 및 산화지르코늄(ZrO2) 중 적어도 하나가 포함된 세라믹 기판(400)이거나, 질화물인 질화알루미늄(AlN) 및 질화규소(Si3N4) 중 적어도 하나가 포함된 세라믹 기판(400)인 것을 일례로 한다. 이때, 베이스 기재(100)는 엘이디 패키지에 사용 가능한 세라믹 소재로 변형 실시 가능함을 밝혀둔다.The
베이스 기재(100)는 상면에 제1 상부 전극(310)이 형성된다. 이때, 제1 상부 전극(310)은 세라믹 기판(400)의 상면에 실장되는 엘이디 소자(500)의 양(+)극 및 음(-)극 중 선택된 하나에 연결된다. A first
도 9를 참조하면, 제1 상부 전극(310)은 제1 엘이디용 전극(312), 제1 제너 전극(314) 및 제1 연결 전극(316)으로 구성된다. 여기서, 제1 엘이디용 전극(312), 제1 제너 전극(314) 및 제1 연결 전극(316)은 실제 제품에서 일체로 형성되지만, 본 발명의 실시예를 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위해 구분하여 설명한다.Referring to FIG. 9 , the first
제1 엘이디용 전극(312)은 베이스 기재(100)의 상면에 형성된다. 제1 엘이디용 전극(312)은 세라믹 기판(400)의 상면에 실장되는 엘이디 소자(500)의 양(+)극 또는 음(-)극 중 선택된 하나에 연결된다. 이때, 제1 엘이디용 전극(312)은 장변과 단변을 갖는 직사각형 형상으로 형성되는 것을 일례로 한다.The
제1 제너 전극(314)은 베이스 기재(100)의 상면에 형성되되, 제1 엘이디용 전극(312)과 소정 간격 이격되어 배치된다. 이때, 제1 제너 전극(314)은 정전기 보호를 위해 베이스 기재(100)의 상면에 실장되는 제너 다이오드(600)의 애노드(Anode; +) 또는 캐소드(Cathode; -) 중 선택된 하나에 연결된다.The
제1 연결 전극(316)은 베이스 기재(100)의 상면에 형성된다. 이때, 제1 연결 전극(316)은 일단이 제1 엘이디용 전극(312)에 연결되고, 타단이 제1 제너 전극(314)에 연결된다.The
베이스 기재(100)는 상면에 제2 상부 전극(320)이 형성된다. 이때, 제2 상부 전극(320)은 제1 상부 전극(310)과 소정 간격 이격되어 형성되며, 세라믹 기판(400)의 상면에 실장되는 엘이디 소자(500)의 양(+)극 및 음(-)극 중 선택된 하나에 연결된다. 여기서, 제2 상부 전극(320)은 제1 상부 전극(310)과 다른 전극(즉, 엘이디 소자(500)의 양(+)극 또는 음(-)극)에 연결된다.The second
도 10을 참조하면, 제2 상부 전극(320)은 제2 엘이디용 전극(322), 제2 제너 전극(324) 및 제2 연결 전극(326)으로 구성된다. 여기서, 제2 엘이디용 전극(322), 제2 제너 전극(324) 및 제2 연결 전극(326)은 실제 제품에서 일체로 형성되지만, 본 발명의 실시예를 용이하게 이해할 수 있도록 하기 위해 구분하여 설명한다.Referring to FIG. 10 , the second
제2 엘이디용 전극(322)은 베이스 기재(100)의 상면에 형성된다. 제2 엘이디용 전극(322)은 세라믹 기판(400)의 상면에 실장되는 엘이디 소자(500)의 양(+)극 또는 음(-)극 중 선택된 하나에 연결된다. 이때, 제2 엘이디용 전극(322)은 장변과 단변을 갖는 직사각형 형상으로 형성되는 것을 일례로 한다.The second electrode for
제2 엘이디용 전극(322)은 제1 엘이디용 전극(312)과 소정 간격 이격되어 형성된다. 이때, 제2 엘이디용 전극(322)은 제1 엘이디용 전극(312) 방향의 일변이 제1 엘이디용 전극(312)과 설정 간격(예를 들면, 대략 100㎛ 정도) 이상 이격되어 형성된다.The second electrode for
제2 제너 전극(324)은 베이스 기재(100)의 상면에 형성되되, 제2 엘이디용 전극(322)과 소정 간격 이격되어 배치된다. 이때, 제2 제너 전극(324)은 제1 제너 전극(314)과 소정 간격 이격되어 배치된다.The
제2 제너 전극(324)은 정전기 보호를 위해 베이스 기재(100)의 상면에 실장되는 제너 다이오드(600)의 애노드(Anode; +) 또는 캐소드(Cathode; -) 중 선택된 하나에 연결된다.The
제2 연결 전극(326)은 베이스 기재(100)의 상면에 형성된다. 이때, 제2 연결 전극(326)은 일단이 제2 엘이디용 전극(322)에 연결되고, 타단이 제2 제너 전극(324)에 연결된다.The
베이스 기재(100)는 하면에 제1 하부 전극(330)이 형성된다. 이때, 제1 하부 전극(330)은 세라믹 기판(400)의 상면에 형성된 제1 상부 전극(310)과 대응되는 영역에 형성되어, 제1 상부 전극(310)과 적어도 일부가 중첩되도록 형성된다.The first
제1 하부 전극(330)은 세라믹 기판(400)이 실장되는 메인 회로 기판(700)의 양(+)극 및 음(-)극 중 선택된 하나에 각각 연결된다. 여기서, 메인 회로 기판(700)의 양(+)극 및 음(-)극은 엘이디 소자(500)로의 전원 공급을 위해 메인 회로 기판(700)에 형성된 전원 공급용 패턴인 것을 일례로 한다.The first
베이스 기재(100)는 하면에 제2 하부 전극(340)이 형성된다. 이때, 제2 하부 전극(340)은 세라믹 기판(400)의 상면에 형성된 제2 상부 전극(320)과 대응되는 영역에 형성되어, 제2 상부 전극(320)과 적어도 일부가 중첩되도록 형성된다.The second
제2 하부 전극(340)은 제1 하부 전극(330)과 소정 간격 이격되어 형성되며, 세라믹 기판(400)이 실장되는 메인 회로 기판(700)의 양(+)극 및 음(-)극 중 선택된 하나에 각각 연결된다. 여기서, 제2 하부 전극(340)은 제1 하부 전극(330)과 다른 전극(즉, 메인 회로 기판(700)의 양(+)극 또는 음(-)극)에 연결된다.The second
한편, 베이스 기재(100)의 상면 및 하면에 형성된 금속 전극(300)들(즉, 제1 상부 전극(310), 제2 상부 전극(320), 제1 하부 전극(330) 및 제2 하부 전극(340))은 시드층(351), 도금층(352) 및 금속층(356)이 순차적으로 적층되어 구성될 수 있다. 즉, 금속 전극(300)은 베이스 기재(100) 상에 형성된 시드층(351), 시드층(351) 상에 형성된 도금층(352) 및 도금층(352)의 일면에 형성된 금속층(356)으로 구성될 수 있다.Meanwhile, the metal electrodes 300 (ie, the first
시드층(351)은 베이스 기재(100)의 표면에 형성되며, 세라믹 재질인 베이스 기재(100)와의 결합력이 우수한 티타늄(Ti), 구리(Cu), 크롬(Cr) 및 지르코늄(Zr) 중 선택된 하나이거나, 티타늄(Ti), 구리(Cu), 크롬(Cr) 및 지르코늄(Zr) 중 하나 이상을 포함하는 합금인 것을 일례로 한다.The
여기서, 시드층(351)은 열증착(Evaporation), 이빔(ebeam)증착, 레이저(laser) 증착, 스퍼터링(Sputtering), 아크이온플레이팅(Arc Ion Plating) 중 선택된 하나의 증착 공정을 통해 형성된다.Here, the
시드층(351)은 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 지르코늄(Zr) 중 선택된 하나이거나, 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 및 지르코늄(Zr) 중 하나 이상을 포함하는 합금을 코팅한 후 구리(Cu)를 코팅하여 형성될 수도 있다.The
도금층(352)은 시드층(351)의 일면에 형성된다. 이때, 도금층(352)은 전기 도금 공정을 통해 시드층(351) 상에 형성될 수 있다. 여기서, 도금층(352)은 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 은(Ag) 중에 선택된 하나이거나, 구리(Cu), 니켈(Ni) 및 은(Ag) 중 하나 이상을 포함하는 합금인 것을 일례로 한다. The
금속층(356)은 도금층(352)의 일면에 형성된다. 이때, 금속층(356)은 도금 공정 또는 증착 공정을 통해 전도성 물질을 도금층(352)의 표면에 도금하여 형성된다. 금속층(356)은 구리(Cu), 니켈(Ni), 금(Au), 은(Ag) 및 주석(Sn) 중 선택된 하나이거나, 니켈 및 금(Ni/Au), 니켈 및 은(Ni/Ag), 금 및 주석(Au/Sn) 니켈, 팔라듐 및 금(Ni/Pd/Au)등의 다층 합금인 것을 일례로 한다.The
한편, 금속 전극(300)들은 비아 홀(200)과 연결되는 영역은 금속층(356)으로만 구성될 수도 있다. 즉, 금속 전극(300)들은 비아 홀(200)과 연결되는 영역에 금속층(356)과 금속층(356)의 하면에 형성된 충진층(354)으로 구성될 수 있다.Meanwhile, in the metal electrodes 300 , a region connected to the via
베이스 기재(100)는 상부 전극 및 하부 전극을 연결하기 위한 복수의 비아 홀(200)이 형성된다. 이때, 베이스 기재(100)는 그린 시트 상태에서 복수의 비아 홀(200)을 형성한 후 소성하여 형성되거나, 그린 시트를 소성한 후 비아 홀(200)을 형성하여 제조될 수 있다. 여기서, 비아 홀(200)은 내벽면에 형성된 도금층(352), 및 도금층(352)에 의해 비아 홀(200) 내부에 형성된 금속 홀(353)에 형성된 충진층(354)에 의해 충진된다.A plurality of via
이때, 복수의 비아 홀(200)은 베이스 기재(100)를 관통하여 상부 전극(즉, 제1 상부 전극(310) 또는 제2 상부 전극(320))과 하부 전극(즉, 제1 하부 전극(330) 또는 제2 하부 전극(340))을 전기적으로 연결한다.In this case, the plurality of via
베이스 기재(100)는 제1 비아 홀(220) 및 제2 비아 홀(240)이 형성된다. 이때, 제1 비아 홀(220) 및 제2 비아 홀(240)은 베이스 기재(100)를 관통하여 형성되어, 제1 상부 전극(310) 및 제1 하부 전극(330)을 연결한다. 즉, 제1 비아 홀(220) 및 제2 비아 홀(240)은 베이스 기재(100)를 관통하여 형성되되, 제1 엘이디용 전극(312)과 제1 하부 전극(330)이 중첩되는 영역에 형성된다. 제1 비아 홀(220) 및 제2 비아 홀(240)은 일단이 제1 엘이디용 전극(312)과 연결되고, 타단이 제1 하부 전극(330)과 연결된다.In the
제1 비아 홀(220) 및 제2 비아 홀(240)은 상호 간 소정 간격 이격되어 형성된다. 이때, 제1 비아 홀(220) 및 제2 비아 홀(240)은 동일한 제1 직경을 갖도록 형성되며, 제1 비아 홀(220)과 제2 비아 홀(240)의 이격 간격을 제1 직경보다 길게 형성된다. 여기서, 제1 직경이 Φ1인 경우, 제1 비아 홀(220) 및 제2 비아 홀(240)의 이격 간격은 대략 Φ1+1㎛ 정도인 것을 일례로 한다.The first via
제1 비아 홀(220) 및 제2 비아 홀(240)은 이격 거리를 확보하면서 제1 상부 전극(310) 및 제1 하부 전극(330)의 중첩 영역 내에서 최대의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 제1 비아 홀(220) 및 제2 비아 홀(240)은 방열 효과를 향상시키기 위해서 제1 상부 전극(310) 및 제1 하부 전극(330)과의 접촉 면적을 최대화한다.The first via
여기서, 제1 비아 홀(220) 및 제2 비아 홀(240)은 직경이 동일한 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이제 한정되지 않고 서로 다른 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 제1 비아 홀(220) 및 제2 비아 홀(240)의 이격 간격은 어느 하나의 직경보다 길게 형성될 수 있다.Here, the first via
베이스 기재(100)는 제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)이 형성된다. 이때, 제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)은 베이스 기재(100)를 관통하여 형성되어, 제2 상부 전극(320) 및 제2 하부 전극(340)을 연결한다. 즉, 제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)은 베이스 기재(100)를 관통하여 형성되되, 제2 엘이디용 전극(322)과 제2 하부 전극(340)이 중첩되는 영역에 형성된다. 제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)은 일단이 제2 엘이디용 전극(322)과 연결되고, 타단이 제2 하부 전극(340)과 연결된다.The
제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)은 이격 거리를 확보하면서 제2 상부 전극(320) 및 제2 하부 전극(340)의 중첩 영역 내에서 최대의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)은 방열 효과를 향상시키기 위해서 제2 상부 전극(320) 및 제2 하부 전극(340)과의 접촉 면적을 최대화한다.The third via
제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)은 상호 간 소정 간격 이격되어 형성된다. 이때, 제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)은 동일한 제2 직경을 갖도록 형성되며, 제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)의 이격 간격을 제2 직경보다 길게 형성된다. 여기서, 제2 직경이 Φ2인 경우, 제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)의 이격 간격은 대략 Φ2+1㎛ 정도인 것을 일례로 한다.The third via
여기서, 제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)은 직경이 동일한 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이제 한정되지 않고 서로 다른 직경을 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)의 이격 간격은 어느 하나의 직경보다 길게 형성될 수 있다.Here, the third via
여기서, 도 6 내지 도 8에서는 상부 전극 및 하부 전극이 2개의 비아 홀(200)로 연결되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 3개 이상의 비아 홀(200)로 연결될 수 있다.Here, although the upper electrode and the lower electrode are illustrated as being connected to the two via
다만, 상부 전극 및 하부 전극을 연결하기 위한 비아 홀(200)의 개수가 증가하면 비아 홀(200) 형성(laser drilling) 비용과 비아 홀(200) 필링(via filling, 도금) 비용이 기하급수적으로 증가한다.However, if the number of via
따라서, 상부 전극 및 하부 전극이 2개의 비아 홀(200)로 연결되며, 각 비아 홀(200)이 최대 직경을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.Therefore, the upper electrode and the lower electrode are connected by two via
한편, 비아 홀(200; 즉, 제1 비아 홀(220) 내지 제4 비아 홀(270))은 시드층(351), 도금층(352) 및 충진층(354)으로 구성된다.Meanwhile, the via hole 200 (ie, the first via
시드층(351)은 비아 홀(200)의 내벽면에 형성된다. 이때, 시드층(351)은 소정 두께로 형성되며, 상술한 금속 전극(300)의 시드층(351)과 일체로 형성된다.The
도금층(352)은 시드층(351) 상에 형성된다. 도금층(352)은 시드층(351) 상에 소정 두께로 형성되어 비아 홀(200)의 내부에서 금속 홀(353)을 형성한다. 도금층(352)은 상면(또는 하면)이 평탄화되어 충진층(354)의 상면(또는 하면)과 일치하는 경우도 있다.The
충진층(354)은 도금층(352)에 의해 비아 홀(200) 내에 형성된 금속 홀(353) 내부에 형성된다. 이때, 충진층(354)은 비아 홀(200)의 상단부 및 하단부에 배치된 금속 전극(300)들(즉, 금속 전극(300)의 금속층(356))을 전기적으로 연결한다. 여기서, 충진층(354)은 상면(또는 하면)이 평탄화되어 도금층(352)의 상면(또는 하면)과 일치할 수도 있다.The
충진층(354)은 인쇄 공정을 통해 비아 홀(200)에 형성된 금속 홀(353)의 내부에 페이스트가 충진된 후 열 처리되어 형성된다. 이때, 페이스트는 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 인듐(In), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr) 중 하나이거나, 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 인듐(In), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr) 중 하나 이상을 포함하는 합금 혹은 혼합물인 것을 일례로 한다.The
여기서, 페이스트는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 다이아몬드, 질화붕소(BN) 및 산화베릴륨(BeO) 중 선택된 하나이거나, 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 탄화규소(SiC), 질화알루미늄(AlN), 다이아몬드, 질화붕소(BN) 및 산화베릴륨(BeO) 중 적어도 하나를 포함하는 첨가제를 더 포함할 수도 있다.Here, the paste is one selected from tungsten (W), molybdenum (Mo), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), diamond, boron nitride (BN), and beryllium oxide (BeO), or tungsten (W), molybdenum An additive including at least one of (Mo), silicon carbide (SiC), aluminum nitride (AlN), diamond, boron nitride (BN), and beryllium oxide (BeO) may be further included.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 기판(400)은 상부 전극과 하부 전극을 복수의 비아 홀(200)을 통해 연결함으로써, 비아 오픈으로 인한 고장 및 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the
즉, 종래의 세라믹 기판(400)은 하나의 비아 홀(200)을 이용해 상부 전극과 하부 전극을 연결하기 때문에 비아 오픈 발생시 세라믹 기판(400)을 사용할 수 없게 된다.That is, since the conventional
이에 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 기판(400)은 복수의 비아 홀(200)을 통해 상부 전극 및 하부 전극을 연결하기 때문에 하나의 비아 홀(200)에 오픈이 발생하더라도 다른 비아 홀(200)이 상부 전극 및 하부 전극의 연결 상태를 유지하여 비아 오픈에 의한 고장 및 불량 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.On the other hand, since the
또한, 세라믹 기판(400)은 복수의 비아 홀(200)을 통해 상부 전극과 하부 전극을 연결함으로써, 엘이디 소자(500)와의 접촉 면적을 증가시켜 하나의 비아 홀(200)을 통해 상부 전극과 하부 전극을 연결하는 종래의 세라믹 기판(400)에 비해 방열특성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the
즉, 세라믹 기판(400)은 베이스 기재(100)에서 복수의 비아 홀(200)을 형성하고, 비아 홀(200)에 세라믹보다 방열특성이 높은 금속을 충진함으로써, 베이스 기재(100)에 형성되는 비아 홀(200)의 크기를 증가시키고, 비아 홀(200) 내에 전도성 물질을 충진하여 열 방출 기여도를 높여 기판의 방열특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.That is, the
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엘이디 패키지는 세라믹 기판(400), 엘이디 소자(500) 및 제너 다이오드(600)를 포함하여 구성된다.11 and 12 , the LED package according to the embodiment of the present invention includes a
세라믹 기판(400)은 상면에 상호 이격된 제1 상부 전극(310) 및 제2 상부 전극(320)이 형성되고, 하면에 상호 이격된 제1 하부 전극(330) 및 제2 하부 전극(340)이 형성된다. 이때, 제1 상부 전극(310) 및 제1 하부 전극(330)은 세라믹 기판(400)을 중심으로 대향 배치되어 제1 중첩 영역을 형성되고, 제2 상부 전극(320) 및 제2 하부 전극(340)은 세라믹 기판(400)을 중심으로 대향 배치되어 제2 중첩 영역을 형성한다.The
세라믹 기판(400)은 상부 전극 및 하부 전극을 연결하는 제1 비아 홀(220) 내지 제4 비아 홀(270)이 형성된다. 이때, 제1 비아 홀(220) 및 제2 비아 홀(240)은 상호 간 소정 간격 이격되어 형성되고, 제1 중첩 영역을 관통하여 제1 상부 전극(310) 및 제1 하부 전극(330)을 연결한다. 제3 비아 홀(260) 및 제4 비아 홀(270)은 상호 간 소정 간격 이격되어 형성되고, 제2 중첩 영역을 관통하여 제2 상부 전극(320) 및 제2 하부 전극(340)을 연결한다.In the
세라믹 기판(400)은 메인 회로 기판(700)의 일면에 실장된다. 세라믹 기판(400)은 하면에 형성된 제1 하부 전극(330) 및 제2 하부 전극(340)이 메인 회로 기판(700)의 양(+)극 및 음(+)극에 각각 접촉된다. 여기서, 메인 회로 기판(700)은 엘이디 패키지가 실장되는 전자기기 내에 실장된 기판인 것을 일례로 한다.The
엘이디 소자(500)는 세라믹 기판(400)의 상면에 실장된다. 엘이디 소자(500)는 세라믹 기판(400)의 상면에 형성된 제1 상부 전극(310) 및 제2 상부 전극(320)에 접촉되도록 실장된다. 이때, 엘이디 소자(500)는 제1 상부 전극(310)의 제1 엘이디용 전극(312) 및 제2 상부 전극(320)의 제2 엘이디용 전극(322)에 접촉된다.The
엘이디 소자(500)는 양(+)극 및 음(-)극이 제1 상부 전극(310) 및 제2 상부 전극(320)에 각각 접촉된다. 여기서, 엘이디 소자(500)의 양(+)극은 제1 상부 전극(310) 및 제2 상부 전극(320) 중 메인 회로 기판(700)의 양(+)극에 연결된 하나의 전극에 연결되고, 엘이디 소자(500)의 음(-)극은 다른 하나의 전극에 연결된다.The
제너 다이오드(600)는 세라믹 기판(400)의 상면에 실장된다. 제너 다이오드(600)는 세라믹 기판(400)의 상면에 형성된 제1 상부 전극(310) 및 제2 상부 전극(320)에 접촉되도록 실장된다. 이때, 제너 다이오드(600)는 제1 상부 전극(310)의 제1 제너 전극(314) 및 제2 상부 전극(320)의 제2 제너 전극(324)에 접촉된다.The
제너 다이오드(600)는 애노드(Anode; +) 및 캐소드(Cathode; -)가 제1 상부 전극(310) 및 제2 상부 전극(320)에 각각 접촉된다. 즉, 제너 다이오드(600)는 애노드 및 캐소드가 제1 상부 전극(310)의 제1 제너 전극(314) 및 제2 상부 전극(320)의 제2 제너 전극(324)에 각각 접촉된다. 여기서, 제너 다이오드(600)의 애노드는 제1 상부 전극(310) 및 제2 상부 전극(320) 중 메인 회로 기판(700)의 양(+)극에 연결된 하나의 전극에 연결되고, 제너 다이오드(600)의 캐소드는 다른 하나의 전극에 연결된다.The
이를 통해, 엘이디 패키지는 엘이디 소자(500)에서 발생하는 열을 상부 전극, 비아 홀(200) 및 하부 전극을 통해 메인 회로 기판(700)으로 전달하여 방열 성능을 향상시킬 수 있다.Through this, the LED package may improve heat dissipation performance by transferring heat generated from the
특히, 엘이디 패키지는 복수의 비아 홀(200)을 통해 상부 전극과 하부 전극이 연결된 세라믹 기판(400) 상에 엘이디 소자(500)를 실장함으로써, 엘이디 소자(500)와 방열 성능이 높은 금속(즉, 비아 홀(200)에 충진된 전도성 재질)의 접촉 면적을 증가시켜 하나의 비아 홀(200)을 통해 상부 전극과 하부 전극을 연결하는 종래의 세라믹 기판(400)을 사용항 엘이디 패키지에 비해 방열특성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.In particular, the LED package mounts the
즉, 엘이디 패키지는 베이스 기재(100)에 복수의 비아 홀(200)을 형성하고, 비아 홀(200)에 세라믹보다 방열특성이 높은 금속을 충진함으로써, 베이스 기재(100)에 형성되는 비아 홀(200)의 크기를 증가시키고, 비아 홀(200) 내에 전도성 물질을 충진하여 열 방출 기여도를 높여 방열특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.That is, the LED package forms a plurality of via
또한, 엘이디 패키지는 베이스 기재(100)의 상부 전극과 하부 전극을 복수의 비아 홀(200)을 통해 연결함으로써, 비아 오픈으로 인한 고장 및 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the LED package connects the upper electrode and the lower electrode of the
즉, 종래의 엘이디 패키지는 하나의 비아 홀(200)을 이용해 상부 전극과 하부 전극을 연결하는 세라믹 기판(400)을 적용하기 때문에 비아 오픈에 의한 고장이 발생한다.That is, since the conventional LED package uses a
이에 반해, 본 발명의 실시 예에 따른 엘이디 패키지는 복수의 비아 홀(200)을 통해 상부 전극 및 하부 전극을 연결하기 때문에 하나의 비아 홀(200)에 오픈이 발생하더라도 다른 비아 홀(200)이 상부 전극 및 하부 전극의 연결 상태를 유지하여 비아 오픈에 의한 고장 및 불량 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.On the other hand, since the LED package according to the embodiment of the present invention connects the upper electrode and the lower electrode through a plurality of via
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.Although the preferred embodiment according to the present invention has been described above, it can be modified in various forms, and those of ordinary skill in the art can make various modifications and modifications without departing from the scope of the claims of the present invention. It is understood that it can be implemented.
100: 베이스 기재 200: 비아 홀
220: 제1 비아 홀 240: 제2 비아 홀
260: 제3 비아 홀 270: 제4 비아 홀
300: 금속 전극 310: 제1 상부 전극
312: 제1 엘이디용 전극 314: 제1 제너 전극
316: 제1 연결 전극 320: 제2 상부 전극
322: 제2 엘이디용 전극 324: 제2 제너 전극
326: 제2 연결 전극 330: 제1 하부 전극
340: 제2 하부 전극 351: 시드층
352: 도금층 353: 금속 홀
354: 충진층 355: 포토레지스트층
356: 금속층 400: 세라믹 기판
500: 엘이디 소자 600: 제너 다이오드
700: 메인 회로 기판100: base material 200: via hole
220: first via hole 240: second via hole
260: third via hole 270: fourth via hole
300: metal electrode 310: first upper electrode
312: electrode for first LED 314: first zener electrode
316: first connection electrode 320: second upper electrode
322: second LED electrode 324: second zener electrode
326: second connection electrode 330: first lower electrode
340: second lower electrode 351: seed layer
352: plating layer 353: metal hole
354: filling layer 355: photoresist layer
356: metal layer 400: ceramic substrate
500: LED element 600: Zener diode
700: main circuit board
Claims (12)
상기 베이스 기재 상에 시드층, 도금층 및 금속층이 순차적으로 적층된 복수의 금속 전극을 포함하며,
상기 금속 전극은,
상기 베이스 기재의 상면에 형성된 제1 상부 전극;
상기 베이스 기재의 상면에 상기 제1 상부 전극과 이격되어 형성된 제2 상부 전극;
상기 베이스 기재의 하면에 형성된 제1 하부 전극; 및
상기 베이스 기재의 하면에 상기 제1 하부 전극과 이격되어 형성된 제2 하부 전극을 포함하고,
상기 베이스 기재는 상기 제1 상부 전극 및 상기 제1 하부 전극이 중첩되는 제1 중첩 영역과, 상기 제2 상부 전극 및 상기 제2 하부 전극이 중첩되는 제2 중첩 영역 각각에 복수의 비아 홀이 형성되며,
상기 비아 홀은,
내벽면에 형성된 시드층과, 시드층 상에 형성된 도금층과, 도금층에 의해 형성된 금속 홀의 내부에 페이스트가 충진된 충진층을 포함하고,
상기 금속 전극과 상기 비아 홀은 시드층 및 도금층이 일체로 형성되며,
상기 비아 홀의 충진층은,
상기 제1 상부 전극의 금속층과 상기 제1 하부 전극의 금속층을 전기적으로 연결하고, 상기 제2 상부 전극의 금속층과 상기 제2 하부 전극의 금속층을 전기적으로 연결하는 세라믹 기판.a ceramic base substrate having a plurality of via holes formed therein; and
a plurality of metal electrodes in which a seed layer, a plating layer, and a metal layer are sequentially stacked on the base substrate;
The metal electrode is
a first upper electrode formed on an upper surface of the base substrate;
a second upper electrode formed on an upper surface of the base substrate to be spaced apart from the first upper electrode;
a first lower electrode formed on a lower surface of the base substrate; and
and a second lower electrode formed on a lower surface of the base substrate to be spaced apart from the first lower electrode,
In the base substrate, a plurality of via holes are formed in each of a first overlapping region in which the first upper electrode and the first lower electrode overlap and a second overlapping region in which the second upper electrode and the second lower electrode overlap. becomes,
The via hole is
A seed layer formed on the inner wall surface, a plating layer formed on the seed layer, and a filling layer in which a paste is filled in the metal hole formed by the plating layer,
The metal electrode and the via hole are integrally formed with a seed layer and a plating layer,
The filling layer of the via hole,
A ceramic substrate electrically connecting the metal layer of the first upper electrode and the metal layer of the first lower electrode, and electrically connecting the metal layer of the second upper electrode and the metal layer of the second lower electrode.
상기 복수의 비아 홀은,
상기 제1 중첩 영역에 형성된 제1 비아 홀; 및
상기 제1 비아 홀과 설정 간격 이상 이격되어 상기 제1 중첩 영역에 형성된 제2 비아 홀을 포함하고,
상기 설정 간격은 상기 제1 비아 홀 및 상기 제2 비아 홀 중 선택된 하나의 직경인 세라믹 기판.According to claim 1,
The plurality of via holes are
a first via hole formed in the first overlapping area; and
and a second via hole spaced apart from the first via hole by a predetermined distance or more and formed in the first overlapping area;
The set interval is a diameter of one selected from the first via hole and the second via hole.
상기 복수의 비아 홀은,
상기 제1 중첩 영역과 이격된 상기 제2 중첩 영역에 형성된 제3 비아 홀; 및
상기 제3 비아 홀과 설정 간격 이상 이격되어 상기 제2 중첩 영역에 형성된 제4 비아 홀을 더 포함하고,
상기 설정 간격은 상기 제3 비아 홀 및 상기 제4 비아 홀 중 선택된 하나의 직경인 세라믹 기판.3. The method of claim 2,
The plurality of via holes are
a third via hole formed in the second overlapping area spaced apart from the first overlapping area; and
and a fourth via hole spaced apart from the third via hole by a predetermined distance or more and formed in the second overlapping area;
The set interval is a diameter of one selected from the third via hole and the fourth via hole.
상기 페이스트는 구리(Cu), 은(Ag), 주석(Sn), 인듐(In), 니켈(Ni) 및 크롬(Cr) 중 선택된 하나 이상의 금속인 세라믹 기판.According to claim 1,
The paste is a ceramic substrate comprising at least one metal selected from copper (Cu), silver (Ag), tin (Sn), indium (In), nickel (Ni), and chromium (Cr).
상기 제1 상부 전극 및 상기 제2 상부 전극은
엘이디 소자의 양극 및 음극 중 선택된 하나가 실장되는 엘이디용 전극;
상기 엘이디용 전극과 이격되어 배치되고, 제너 다이오드의 애노드 및 캐소드 중 선택된 하나가 실장되는 제너 전극; 및
상기 엘이디용 전극 및 상기 제너 전극을 연결하는 연결 전극을 포함하는 세라믹 기판.According to claim 1,
The first upper electrode and the second upper electrode are
an electrode for an LED on which a selected one of an anode and a cathode of the LED element is mounted;
a zener electrode disposed to be spaced apart from the electrode for the LED and mounted with a selected one of an anode and a cathode of the zener diode; and
A ceramic substrate comprising a connection electrode for connecting the LED electrode and the Zener electrode.
상기 엘이디용 전극은 상기 제1 하부 전극 및 상기 제2 하부 전극 중 선택된 하나와 2개 이상의 비아 홀로 연결된 세라믹 기판.6. The method of claim 5,
The electrode for the LED is a ceramic substrate connected to a selected one of the first lower electrode and the second lower electrode and two or more via holes.
상기 세라믹 기판에 실장된 엘이디 소자를 포함하고,
상기 세라믹 기판은,
세라믹 재질의 베이스 기재 상에 시드층, 도금층 및 금속층이 순차적으로 적층된 복수의 금속 전극을 포함하며,
상기 금속 전극은,
상기 베이스 기재의 상면에 형성된 제1 상부 전극;
상기 베이스 기재의 상면에 상기 제1 상부 전극과 이격되어 형성된 제2 상부 전극;
상기 베이스 기재의 하면에 형성되고, 상기 제1 상부 전극과 복수의 비아 홀로 연결된 제1 하부 전극; 및
상기 베이스 기재의 하면에 상기 제1 하부 전극과 이격되어 형성되고, 상기 제2 상부 전극과 복수의 비아 홀로 연결된 제2 하부 전극을 포함하며,
상기 비아 홀은,
내벽면에 형성된 시드층과, 시드층 상에 형성된 도금층과, 도금층에 의해 형성된 금속 홀의 내부에 페이스트가 충진된 충진층을 포함하고,
상기 금속 전극과 상기 비아 홀은 시드층 및 도금층이 일체로 형성되며,
상기 비아 홀의 충진층은,
상기 제1 상부 전극의 금속층과 상기 제1 하부 전극의 금속층을 전기적으로 연결하고, 상기 제2 상부 전극의 금속층과 상기 제2 하부 전극의 금속층을 전기적으로 연결하는 엘이디 패키지.a ceramic substrate mounted on one surface of the main circuit board; and
Including an LED device mounted on the ceramic substrate,
The ceramic substrate is
It includes a plurality of metal electrodes in which a seed layer, a plating layer, and a metal layer are sequentially stacked on a ceramic base substrate,
The metal electrode is
a first upper electrode formed on the upper surface of the base substrate;
a second upper electrode formed on an upper surface of the base substrate to be spaced apart from the first upper electrode;
a first lower electrode formed on a lower surface of the base substrate and connected to the first upper electrode and a plurality of via holes; and
and a second lower electrode formed on a lower surface of the base substrate to be spaced apart from the first lower electrode and connected to the second upper electrode and a plurality of via holes,
The via hole is
A seed layer formed on the inner wall surface, a plating layer formed on the seed layer, and a filling layer in which a paste is filled in the metal hole formed by the plating layer,
The metal electrode and the via hole are integrally formed with a seed layer and a plating layer,
The filling layer of the via hole,
An LED package for electrically connecting the metal layer of the first upper electrode and the metal layer of the first lower electrode, and electrically connecting the metal layer of the second upper electrode and the metal layer of the second lower electrode.
상기 엘이디 소자는,
일단이 상기 제1 상부 전극의 제1 엘이디용 전극에 실장되고, 타단이 상기 제2 상부 전극의 제2 엘이디용 전극에 실장된 엘이디 패키지.8. The method of claim 7,
The LED element is
An LED package having one end mounted on the first LED electrode of the first upper electrode and the other end mounted on the second LED electrode of the second upper electrode.
상기 제1 엘이디용 전극은 복수의 비아 홀을 통해 상기 제1 하부 전극과 연결되고,
상기 제2 엘이디용 전극은 복수의 비아 홀을 통해 상기 제2 하부 전극과 연결된 엘이디 패키지.9. The method of claim 8,
The first electrode for LED is connected to the first lower electrode through a plurality of via holes,
and the second electrode for LED is connected to the second lower electrode through a plurality of via holes.
일단이 상기 제1 상부 전극의 제너 전극에 실장되고, 타단이 상기 제2 상부 전극의 제너 전극에 실장된 제너 다이오드를 더 포함한 엘이디 패키지.8. The method of claim 7,
The LED package further comprising a Zener diode having one end mounted on the Zener electrode of the first upper electrode and the other end mounted on the Zener electrode of the second upper electrode.
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