초록 ▼

1. 최종년도 개발목표
열전도성 세라믹 기판에 광원크기 1cm² 이하의 40W급 멀티 칩 LED 모듈 파일롯 시작품 제작 및 기술 개발 :
- 세라믹 열전도도 100 W/m·K 이상, 열팽창율 4.5 ppm/℃ 이하, 곡강도 380MPa 이상, 내전압(Breakdown Voltage) 8kV 이상,
- 세라믹 표면 금속화 : Peel Strength 8kg·f 이상, 표면조도(Ra) 0.3um 이하
- 세라믹-금속기판 간 소재 접합 : 접합 강도 8MPa 이상
- 도금 기술 안정화 Th

1. 최종년도 개발목표
열전도성 세라믹 기판에 광원크기 1cm² 이하의 40W급 멀티 칩 LED 모듈 파일롯 시작품 제작 및 기술 개발 :
- 세라믹 열전도도 100 W/m·K 이상, 열팽창율 4.5 ppm/℃ 이하, 곡강도 380MPa 이상, 내전압(Breakdown Voltage) 8kV 이상,
- 세라믹 표면 금속화 : Peel Strength 8kg·f 이상, 표면조도(Ra) 0.3um 이하
- 세라믹-금속기판 간 소재 접합 : 접합 강도 8MPa 이상
- 도금 기술 안정화 Thickness 7㎛ , 반사율 95%
- 멀티칩 광효율 100 lm/W이상, 색온도 균일도 ±500K이내, 멀티칩 광출력 균일도 90% 이상 및 모듈 열저항 0.5 K/W 이하
- AC/DC 변환 회로 효율 92% 이상, 역률 0.92 이상
- 파일롯 시작품의 렌즈 및 방열구조체 적용 조명 시제품 제작

2. 개발내용 및 결과
가. 질화알루미늄 기판 물성 향상, 양산화 기술 개발 및 안정화
1) 주요 개발 내용
- 탈지 공정 Profile 최적화를 통한 AlN 기판 특성 개선
- Tape Casting/탈지/소결 대량 생산 공정 기술 설계 및 기술 확보
2) 결과
- 열전도도 130W/m᠊K, 열팽창율 4.5ppm/K, 곡강도 388MPa, 내전압 12.1kV의 특성을 가지는 고방열성 질화알루미늄 기판 제조
- 세라믹 Tape Casting 두께 향상 기술 개발(240㎛ → ~800㎛) 및 대면적 Sheet 제조 (210mm → 500mm) : 생산 Capa. 2~3배 향상
나. 고방열성 멀티 칩 LED 패키지 신뢰성 확보 및 생산성 향상
1) 주요 개발 내용
- 40W급 고방열성 멀티 칩 수직형 AlN LED 패키지 신규 디자인 제품 개발
- 세라믹(AlN) 표면 금속화 미세 회로 패턴 기술 개발 (Multi Array Pattern)
- Wire Bonding용 도금 전극 기술 개발 및 신뢰성 확보 (Ni/Au Plating)
- AlN to Cu Brazing 접합 특성 개선/접합 구조 설계 및 Capa. 향상
2) 결과
- Chip Bonding용 도금 전극 신뢰성 확보
- Metal Brazing 접합 특성 개선 및 생산능력 향상: 접합 생산능력 16배 향상
- 금속 회로 패턴 간 접합 강도: 8.58kg᠊f, 표면조도(Ra): 0.26㎛ 특성 개발
- 세라믹 금속 기판 간 소재 접합: 접합 강도 33MPa 특성 개발
- 도금 기술 안정화 Ni/Au 도금 Thickness: 7.33㎛ 특성 개발
다. 광원크기 1cm² 멀티 칩 LED 모듈의 성능 개선 및 조명 제품 적용
1) 주요 개발 내용
- 광원크기 1cm² 의 40W급 멀티 칩 LED 모듈 기판 설계 최적화
- 광효율, 광출력 및 색온도 균일도 등 멀티 칩 LED 모듈 성능 개선
- 다운라이트 및 공장등의 조명 제품 적용
2) 결과
- 광원크기 1cm² 의 40W급 멀티 칩 LED 모듈 구현
- 광효율 109.6lm/W, 광출력 균일도 96.5%, 색온도 균일도 ±27K, 열저항 0.98 K/W, 변환효율 92.6% 및 역률 95.2%의 성능을 갖는 멀티 칩 LED 모듈의 구현
- 다운라이트, 공장등 등 조명제품의 렌즈/반사판 광학계 제작 및 적용
라. 멀티 칩 LED 모듈의 파일롯 시작품 양산 및 공인인증
1) 주요 개발 내용
- 파일롯 시작품 양산을 위한 공정 프로세스 안정화
- 환경 시험 및 내구수명시험 인증
2) 결과
- 다이본더, 토출장비 등의 공정 장비 및 성능 평가 장비 설치 및 최적화
- RS C 0153인증 기준 고온방치시험 72시간, 온도사이클시험 20cycle, 열충격시험 20cycle 및 정전기시험의 환경시험 Pass
- RS C 0153인증 기준 온도85℃/습도85%조건하에 동작 상태로 1000시간 내구수명시험 후 광속유지율 98.25% 달성

3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
가. 기술적 기대 효과
- 열전도성 세라믹(AlN)-금속 열확산 기판(Cu) 간 이종 소재 접합 기술 확보
- 고방열성 기판 소재(질화알루미늄)에 대한 전극 패턴 기술 선점
- 가격경쟁력이 확보된 고열전도도 질화알루미늄 기판 제조 공정 기술 확보를 통한 국내 방열 기판 제조 기술 기반 마련
- 고방열성 기판 소재를 이용한 열 방출 특성이 향상된 고출력 수직형 LED 모듈 제작 기술 확보
나. 경제적 기대 효과
- 기존 저 방열성 Al₂O₃ 세라믹 기판 대체 시장 개척으로 국내 질화알루미늄 분말/기판 시장 형성
- 소재부품 국산화로 인한 해외 의존도 탈피 및 산업구조 변화(고품질, 고부가가치 제품 생산 사업화를 통한 산업구조 고도화 달성)
- 에너지 절감이 가능한 고효율 멀티 칩 수직형 LED 패키지 제품 신규 시장 창출

4. 적용분야
- LED 멀티 칩 모듈 제품, LED 조명용 모듈 엔진 제작, 컴팩트한 고출력/고휘도 LED 조명 제품, 반도체 장치용 질화알루미늄 부품, LCD용 BLU(Back Light Unit) 기판, 고출력 LED 소자의 AlN 패키지 리드 프레임, 고출력 혼성집적 회로용 고성능 방열 기판 등 적용가능

(출처 : 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1최 종 보 고 서 제 출 서 ... 2제 출 문 ... 3부품소재기술개발사업 최종보고서 초록 ... 4목차 ... 7제1장 서론 ... 8 제1절 기술개발대상 부품․소재 ... 8 1. 멀티칩 LED 모듈의 형상 및 명칭 ... 8 2. 멀티칩 LED 모듈의 기능 ... 8 3. 멀티칩 LED 모듈의 핵심기술 및 요소기술 ... 8 4. 국내외 제품 기술 및 시장 현황 ... 9 제2절 기술개발 목표 ... 13제2장 본론 ... 14 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 14 1. 기술개발의 목표 달성여부 ... 14 2. 기술개발의 내용 수행실적 (연차별 개발 목표 및 내용) ... 16 3. 정량적 목표에 대한 공인시험기관의 공인시험 결과 ... 96 5. 산업재산권 출원·등록 및 논문 게재·발표 ... 125 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 127 1. 수행주체별 담당내용 수행실적 ... 127 2. 수행주체별 협력 수행실적 ... 133 3. 수행주체별 인력 및 연구기자재·시설의 투입 실적 ... 139 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 148제3장 결론 ... 154끝페이지 ... 155