KR100638824B1 - Method for bonding light emitting diode chip - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 발광 다이오드 칩의 접합 방법의 일례를 개략적으로 나타내는 공정 흐름도이다.1 is a process flowchart schematically showing an example of a method of bonding a light emitting diode chip according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 발광 다이오드 칩의 접합 방법의 다른 예를 개략적으로 나타내는 공정 흐름도이다.2 is a process flowchart schematically showing another example of a method of bonding a light emitting diode chip according to the prior art.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 발광 다이오드 칩의 접합 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3 to 8 are cross-sectional views illustrating a method of bonding a light emitting diode chip according to an embodiment of the present invention.
도 9 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광 다이오드 칩의 접합 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.9 to 14 are cross-sectional views illustrating a method of bonding a light emitting diode chip according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
101: 기판 102a, 102b: 기판 전극101:
30: 수직구조 발광 다이오드 칩 31: 하부 전극30: vertical structure light emitting diode chip 31: lower electrode
40: 수평구조 발광 다이오드 칩 41: p측 전극40: horizontal structure LED chip 41: p-side electrode
42: n측 전극 50: 진공 척42: n-side electrode 50: vacuum chuck
6a: 가압 수단 6b: 유리 기판6a: pressing means 6b: glass substrate
본 발명은 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하 LED 라고도 함) 칩의 접합 방법에 관한 것으로서, 특히 LED 칩 접합 시 발생할 수 있는 전기적, 광학적, 열적 특성의 열화 현상을 최소화할 수 있는 LED 칩의 접합 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of bonding a light emitting diode (LED) chip, and more particularly, to a method of bonding an LED chip capable of minimizing deterioration of electrical, optical, and thermal characteristics that may occur during LED chip bonding. It is about.
최근 GaAs, GaN, AlGaInP등의 화합물 반도체 재료를 사용하는 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 소자가 개발되어 LED 제품이 다양한 색의 발광원으로 사용되고 있다. 이러한 LED 제품을 제조하기 위해 거치게 되는 공정들 중 중요한 공정으로서, LED 칩을 기판 상에 접합하는 다이 본딩(die bonding) 공정이 있다. 일반적으로 다이 본딩 공정은 LED 칩 자체의 구조에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 수평구조 LED 칩은 LED 칩의 전극이 아래쪽을 향하도록 뒤집혀져 기판 전극과 접합됨으로써 플립 칩 본딩 구조를 이룰 수 있다.Recently, light emitting diode (LED) devices using compound semiconductor materials such as GaAs, GaN, and AlGaInP have been developed, and LED products are used as light sources of various colors. An important process of manufacturing such LED products is a die bonding process of bonding an LED chip onto a substrate. In general, the die bonding process may vary depending on the structure of the LED chip itself. For example, the horizontal structure LED chip may be flipped so that the electrodes of the LED chip face downwards and bonded to the substrate electrode to form a flip chip bonding structure.
종래의 다이 본딩 공정으로는, 페이스트(paste)를 사용하는 표면 실장형의 다이 본딩 공정과, 플럭스를 포함하는 솔더 범프를 이용하여 수행하는 플립 칩 본딩 공정이 있다. 종래의 다이 본딩 공정에서는, 페이스트의 경화, 솔더의 리플로우(reflowing), 공융 합금의 가열 등 추가적인 공정이 수행되어야 하는 번거로움이 발생한다. 또한, 다이 본딩 공정 중 열충격으로 인해 LED 칩이 열화되거나, 다이 본딩 공정을 마친 후에 LED 칩의 전기적, 열적, 광학적 특성이 변할 수 있다. 국제공개공보 WO 2003/077312호에는, 땜납 페이스트를 사용하여 LED 칩을 패키지 기판 상의 다이 패드부에 접합시키는 다이 본딩 방법을 개시하고 있다.Conventional die bonding processes include a surface mount die bonding process using a paste and a flip chip bonding process performed using solder bumps containing flux. In the conventional die bonding process, the inconvenience of additional processes such as hardening of the paste, reflowing of the solder, heating of the eutectic alloy, etc. occurs. In addition, the LED chip may be degraded due to thermal shock during the die bonding process, or the electrical, thermal, and optical characteristics of the LED chip may change after the die bonding process is completed. International publication WO 2003/077312 discloses a die bonding method in which a solder paste is used to bond an LED chip to a die pad portion on a package substrate.
도 1은 종래의 LED 칩 다이본딩 방법의 일례를 개략적으로 나타내는 공정 흐름도이다. 특히, 도 1은 에폭시 페이스트를 사용하여 LED 칩을 기판 상에 접합하는 방법을 나타내고 있다. 도 1을 참조하면, 먼저 에폭시 페이스트를 기판 상의 접합 부위에 스탬핑(stamping)한다. 그 후, 콜렛(collet)으로 LED 칩을 집어서 에폭시 페이스트가 도포된 접합 부위에 위치시킨 후에 상온에서 압착한다. 그 후, 오븐 등으로 100 ℃ 이상의 온도에서 수시간 동안 상기 에폭시 페이스트를 경화시킨다. 에폭시 페이스트를 이용하여 LED 칩을 기판 상에 접합할 경우에는, LED 제품의 방열 특성과 열 팽창 특성이 저하되어 LED 칩의 열화를 야기시킨다. 특히, 고출력 LED 칩과 같이 발열량이 많은 LED 칩을 사용할 경우, 방열 특성의 저하로 인한 LED 칩의 열화는 매우 심각한 문제가 된다. 또한, 페이스트를 이용한 접합법은 경화 공정 등에 의해 전체 공정 시간이 매우 길어진다는 단점을 갖는다.1 is a process flow diagram schematically showing an example of a conventional LED chip die bonding method. In particular, FIG. 1 shows a method of bonding an LED chip onto a substrate using an epoxy paste. Referring to FIG. 1, first, an epoxy paste is stamped onto a bonding site on a substrate. Thereafter, the LED chip is picked up with a collet and placed at a bonding site where an epoxy paste is applied, followed by compression at room temperature. Thereafter, the epoxy paste is cured in an oven or the like at a temperature of 100 ° C. or more for several hours. When the LED chip is bonded onto the substrate using an epoxy paste, the heat dissipation characteristics and thermal expansion characteristics of the LED product are deteriorated, causing deterioration of the LED chip. In particular, when using a large amount of heat generation LED chip, such as high power LED chip, deterioration of the LED chip due to degradation of heat dissipation characteristics is a very serious problem. In addition, the bonding method using a paste has the disadvantage that the total process time becomes very long by a curing process or the like.
도 2는 종래의 LED 칩 다이본딩 방법의 다른 예를 개략적으로 나타내는 공정 흐름도이다. 특히, 도 2는 솔더 범프를 사용하여 수평구조 LED 칩을 플립 칩 본딩하는 방법을 나타내고 있다. 도 2를 참조하면, 먼저, 솔더 범프를 기판 상의 접합 부위에 스탬핑한다. 다음으로, LED 칩의 전극이 아래쪽을 향하도록 LED 칩을 뒤집 은 후, LED 칩의 전극이 상기 솔더 범프와 접촉되도록 LED 칩을 위치시키고 LED 칩을 솔더 범프에 열 압착시킨다. 그 후, 솔더 범프와 LED 칩 사이의 공간을 절연성 수지 등으로 채우는 언더필 공정을 수행한다. 다음으로, 솔더 범프 내에 있는 플럭스 등의 유기물질을 제거하도록 세척한다. 2 is a process flow diagram schematically showing another example of a conventional LED chip die bonding method. In particular, FIG. 2 illustrates a method of flip chip bonding a horizontal LED chip using solder bumps. Referring to FIG. 2, first, solder bumps are stamped onto a junction on a substrate. Next, after inverting the LED chip so that the electrodes of the LED chip face down, the LED chip is positioned so that the electrodes of the LED chip contact with the solder bumps, and the LED chips are thermocompressed to the solder bumps. Thereafter, an underfill process is performed to fill the space between the solder bumps and the LED chip with an insulating resin or the like. Next, washing is performed to remove organic substances such as flux in the solder bumps.
이러한 종래의 플립 칩 본딩 방법은 공정 시간을 수초 정도로 단축시킬 수 있고 열 전도도가 우수한 본딩 재료를 사용할 수 있다는 장점을 가진다. 그러나, 이 경우에도 열 압착시 열충격에 의해 LED 칩이 열화될 수 있다. 또한, 열 압착하는 과정에서 도전성 물질이 압착(squeeze-out)되어 LED 칩의 2개 전극을 서로 단락시키거나 쇼트키 접합을 형성하여 소자 불량을 일으킬 염려가 있다. 뿐만 아니라, 언더필 재료의 충전, 플럭스의 세척 공정 등 추가적인 공정을 필요로 한다. 이에 따라, 공정 시간이 길어지고 최종 패키지의 열 효율이 저하된다.This conventional flip chip bonding method has the advantage of shortening the process time to several seconds and using a bonding material having excellent thermal conductivity. However, even in this case, the LED chip may be degraded by thermal shock during thermal compression. In addition, the conductive material may be squeezed out during the thermal compression process to short-circuit the two electrodes of the LED chip with each other or to form a Schottky junction, thereby causing device defects. In addition, additional processes such as filling of the underfill material and washing of the flux are required. As a result, the process time is long and the thermal efficiency of the final package is lowered.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 LED 칩의 접합시의 열 충격에 의한 LED 칩의 열화 현상을 억제할 수 있고, 공정 시간을 보다 단축시킬 수 있는 LED 칩의 접합 방법을 제공하는 데에 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to suppress the degradation of the LED chip due to the thermal shock during the bonding of the LED chip, the bonding of the LED chip that can shorten the process time To provide a way.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 LED 칩의 접합 방법 은, 상면에 기판 전극이 형성되어 있는 기판을 준비하는 단계와; LED 칩의 전극이 상기 기판 전극에 접촉하도록 상기 LED 칩을 상기 기판 전극 상의 접합 부위에 탑재 및 고정시키는 단계와; 상기 LED 칩의 상부와 하부로부터 상기 LED 칩과 상기 기판 전극의 접촉 부위로 레이저광을 조사함으로써, 상기 LED 칩의 전극과 상기 기판 전극을 공융 접합시키는 단계를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, the LED chip bonding method according to the present invention comprises the steps of preparing a substrate having a substrate electrode formed on the upper surface; Mounting and fixing the LED chip to a junction portion on the substrate electrode such that an electrode of the LED chip contacts the substrate electrode; And eutectic bonding the electrode of the LED chip and the substrate electrode by irradiating laser light from a top and a bottom of the LED chip to a contact portion of the LED chip and the substrate electrode.
바람직하게는, 상기 LED 칩을 상기 기판 전극 상의 접합 부위에 탑재 및 고정시키는 단계는, 진공 척을 사용하여 상기 LED 칩을 상기 기판 전극 상의 접합 부위에 탑재하는 단계와; 상기 접합 부위에 탑재된 상기 LED 칩 상에 유리 기판을 올려 놓는 단계와; 상기 유리 기판을 통해 상기 LED 칩을 가압하는 단계를 포함한다.Preferably, mounting and fixing the LED chip to the bonding site on the substrate electrode comprises: mounting the LED chip to the bonding site on the substrate electrode using a vacuum chuck; Placing a glass substrate on the LED chip mounted at the bonding site; Pressing the LED chip through the glass substrate.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 LED 칩으로는 수직구조 LED 칩을 사용하며, 상기 LED 칩의 하부 전극을 상기 기판 전극과 공융 접합시킨다. 이 경우, 바람직하게는, 상기 기판 전극과 공융 접합될 상기 LED 칩의 하부 전극은 Au/Sn층, Au/Ni층, Au/Ge층, Au층, Sn층 또는 Ni층을 사용하여 형성된다. 또한, 바람직하게는, 상기 LED 칩의 하부 전극과 공융 접합될 상기 기판 전극은 Au/Sn층, Au/Ni층, Au/Ge층, Au층, Sn층 또는 Ni층을 사용하여 형성된다. According to an embodiment of the present invention, a vertical LED chip is used as the LED chip, and the lower electrode of the LED chip is eutectic bonded to the substrate electrode. In this case, preferably, the lower electrode of the LED chip to be eutectic bonded to the substrate electrode is formed using Au / Sn layer, Au / Ni layer, Au / Ge layer, Au layer, Sn layer or Ni layer. Also, preferably, the substrate electrode to be eutectic bonded to the lower electrode of the LED chip is formed using Au / Sn layer, Au / Ni layer, Au / Ge layer, Au layer, Sn layer or Ni layer.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 LED 칩으로는 수평구조 LED 칩을 사용하며, 상기 LED 칩의 n측 전극과 p측 전극을 상기 기판 전극과 공융 접합시킨 다. 이에 따라, 상기 수평구조 LED 칩은 상기 기판 전극에 플립 칩 본딩된다. 이 경우, 바람직하게는 상기 기판 전극과 공융 접합될 상기 LED 칩의 n측 및 p측 전극은 Au/Sn층, Au/Ni층, Au/Ge층, Au층, Sn층 또는 Ni층을 사용하여 형성된다. 또한, 바람직하게는, 상기 LED 칩의 n측 및 p측 전극과 공융 접합될 기판 전극은 Au/Sn층, Au/Ni층, Au/Ge층, Au층, Sn층 또는 Ni층을 사용하여 형성된다. According to another embodiment of the present invention, a horizontal structured LED chip is used as the LED chip, and the n-side electrode and the p-side electrode of the LED chip are eutectic bonded to the substrate electrode. Accordingly, the horizontal LED chip is flip chip bonded to the substrate electrode. In this case, preferably, the n-side and p-side electrodes of the LED chip to be eutectic bonded to the substrate electrode are made of Au / Sn layer, Au / Ni layer, Au / Ge layer, Au layer, Sn layer, or Ni layer. Is formed. Further, preferably, the substrate electrode to be eutectic bonded to the n-side and p-side electrodes of the LED chip is formed using Au / Sn layer, Au / Ni layer, Au / Ge layer, Au layer, Sn layer, or Ni layer. do.
바람직하게는, 상기 LED의 전극과 상기 기판 전극을 공융 접합시키는 단계는, 적외선 레이저광을 사용하여 실시된다. 또한, 바람직하게는, 상기 공융 접합시키는 단계에서 상기 레이저광은 0.01초 내지 1초 동안 조사한다. 바람직하게는, 상기 레이저 조사에 의한 가열 온도는 200 내지 700℃이다.Preferably, the eutectic bonding of the electrode of the LED and the substrate electrode is performed using an infrared laser light. Also, preferably, the laser light is irradiated for 0.01 seconds to 1 second in the eutectic bonding step. Preferably, the heating temperature by said laser irradiation is 200-700 degreeC.
본 발명에 따르면, LED 칩의 전극과 기판 전극의 접촉 부위를 1초 이내의 단시간에 부분 가열하므로, 기판부 및 LED 칩에 대한 열충격이 크게 억제된다. 이에 따라, 사용되는 기판 재료에 대한 선택의 폭이 넓어지게 되어, 서브마운트 기판으로서 폴리머계 기판을 사용할 수도 있다.According to the present invention, since the contact portion between the electrode of the LED chip and the substrate electrode is partially heated in a short time within 1 second, thermal shock to the substrate portion and the LED chip is greatly suppressed. As a result, the choice of substrate materials to be used becomes wider, and a polymer substrate can be used as the submount substrate.
본 발명에 따르면, 기판 전극 상에 탑재된 LED 칩의 상부 및 하부로부터 레이저광을 순간적으로 조사하여 기판 전극과 LED 칩의 전극의 접촉부위를 부분 가열함으로써 공융 접합을 형성한다. 이에 따라, 접합 부위 외에는 열발생이 최소화되며, 기판 전체의 온도가 상승하여 발생되는 LED 소자에 대한 열충격을 최소화할 수 있다. 또한, 접합부 외에는 열 충격이 없으므로, 열충격으로 인한 LED 소자의 광학적, 열적, 전기적 특성의 열화를 억제할 수 있게 된다. According to the present invention, a laser beam is instantaneously irradiated from the upper and lower portions of the LED chip mounted on the substrate electrode to form a eutectic junction by partially heating the contact portion between the substrate electrode and the electrode of the LED chip. Accordingly, heat generation is minimized except for the bonding portion, and thermal shock on the LED device generated by the temperature of the entire substrate is increased. In addition, since there is no thermal shock other than the junction, it is possible to suppress deterioration of the optical, thermal, and electrical properties of the LED element due to thermal shock.
뿐만 아니라, 레이저광 조사에 의해 접합부를 700℃의 온도까지 가열할 수 있으므로, 300℃ 이상의 고온 공융 접합을 구현할 수도 있다. 이에 따라, 열방출 특성이 우수한 고온 공융 금속을 LED 칩의 전극 재료와 기판 전극 재료에 사용함으로써, LED 패키지의 열 방출 특성을 더욱 향상시킬 수도 있다.In addition, since the junction can be heated to a temperature of 700 ° C. by laser light irradiation, high temperature eutectic bonding of 300 ° C. or more can be realized. Accordingly, the heat dissipation characteristics of the LED package can be further improved by using high temperature eutectic metal having excellent heat dissipation characteristics in the electrode material and the substrate electrode material of the LED chip.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 일 실시형태에 따른 LED 칩의 접합 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 본 실시형태에서는 수직구조 LED 칩을 기판 전극 상에 다이 본딩한다. 이에 따라, 수직구조 LED 칩의 하부 전극이 기판 전극과 공융 접합하게 된다.3 to 8 are cross-sectional views for explaining a method of bonding an LED chip according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, a vertical LED chip is die bonded on a substrate electrode. Accordingly, the lower electrode of the vertical LED chip is eutectic bonded to the substrate electrode.
먼저, 도 3을 참조하면, 기판(101) 상면에 기판 전극(102a, 102b)을 형성한다. 이 기판 전극(102a, 102b)은 LED 칩과 전기적으로 연결되는 전극부를 형성한다. 상기 기판(101)으로는 세라믹 기판, 실리콘 기판 또는 금속 기판 뿐만 아니라, 비교적 열에 약한 FR4, BT 레진, 폴리이미드 등의 폴리머계 기판을 사용할 수도 있다. 이와 같이 폴리머계 기판을 사용할 수 있는 것은, 후술하는 바와 같이 본 발명에 따르면 기판에 대한 열충격을 크게 억제할 수 있기 때문이다. 상기 기판 전극(102a, 102b) 중, LED 칩의 전극과 공융 접합될 기판 전극(102a)은 Au/Sn층, Au/Ni층, Au/Ge층, Au층, Sn층 또는 Ni층을 사용하여 형성될 수 있다. 바람직하게는, 기판 전극(102a)은 도금에 의해 형성된다. First, referring to FIG. 3,
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 콜렛 등의 진공 척(50)을 사용하여 수직구조 LED 칩(30)을 집어 올려, 접합하고자 하는 위치로 이동시킨다. 이 때, 상기 LED 칩(30)의 하부 전극(31)이 아래를 향하도록 한다. 상기 LED 칩(30)의 하부 전극(31)은 기판 전극(102a)과 공융 접합될 부분에 해당한다. 바람직하게는, 기판 전극(102a)과 공융 접합될 LED 칩(30)의 하부 전극(31)은 Au/Sn층, Au/Ni층, Au/Ge층, Au층, Sn층 또는 Ni층을 사용하여 형성된다.Next, as shown in Figure 4, using the
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 진공 척(50)으로 LED 칩(30)을 기판 전극(102a) 상의 접합 부위에 올려 놓아 탑재한다. 이에 따라, 공융 접합될 LED 칩(30)의 하부 전극(31)과 기판 전극(102a)은 서로 접촉하게 된다. Next, as shown in FIG. 5, the
그 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 접합 부위에 탑재된 LED 칩(30)을 고정시키기 위해, 레이저광이 투과될 수 있는 유리 기판(6b)을 LED 칩(30) 상에 올려 놓은 후, 캐필러리(capillary) 등의 가압 수단으로 유리 기판(6b)을 통해 양쪽에서 LED 칩(30)을 기판(101) 쪽으로 가압한다. Thereafter, as shown in FIG. 6, in order to fix the
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 접합 부위에 탑재 및 고정된 LED 칩(30)의 상부 및 하부로부터 레이저광을 조사하여 LED 칩(30)과 기판 전극(102a)의 접촉부를 가열한다. 이에 따라, LED 칩(30)의 하부 전극(31)과 기판 전극(102a)은 공융 접합되어 LED 칩(30)의 다이 본딩이 실현된다. 레이저광으로는 적외선 레이저광을 사용할 수 있다. 예를 들어, 1064 nm 파장의 YAG 형 레이저광원을 사용하여 공융 접합 가능하도록 상기 접합부를 가열할 수 있다. 이 때, 0.01초 내지 1초 동안 레이저광을 조사한다. 바람직하게는 상기 레이저 조사에 의한 가열 온도는 200 내지 700℃이다. Next, as shown in FIG. 7, the contact portion of the
본 실시형태에 따르면, 레이저 조사에 의해 LED 칩(30)과 기판 전극(102a)의 접촉부를 순간적으로 국부 가열함으로써 공융 접합이 발생한다. 이에 따라, 기판(101)이나 LED 칩(30)에 대한 열충격을 최소화하며, 열충격으로 인한 LED 칩(30)의 특성 열화를 방지할 수 있게 된다. 또한, 기판(101)에 대한 열충격이 최소화되므로, 선택할 수 있는 기판 재료의 폭이 넓어지게 된다. 이에 따라, 상기 기판(101) 으로는 세라믹 기판, 실리콘 기판, 금속 기판 뿐만 아니라, FR4, BT 레진 또는 폴리이미드 기판과 같이 비교적 열에 약한 폴리머계 기판을 사용할 수 있게 된다. 나아가, 순간적이고 국부적인 가열에 의해 LED 칩(30)의 하부 전극(31)과 기판 전극(102a) 간의 공융 접합이 이루어지므로 300 ℃ 이상의 고온 공융 금속을 전극 재료로 사용할 수 있다. 이에 따라, 열 방출 특성이 우수한 고온 공융 금속(예컨대, Au/Sn등)을 전극 재료로 사용함으로써, 열 방출 특성이 우수한 LED 패키지의 구현이 가능하다.According to this embodiment, eutectic bonding arises by locally heating a contact part of the
다음으로, 도 9 내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 LED 칩의 접합 방법을 설명한다. 이 실시형태에서는, LED 칩으로서 수평구조 LED 칩을 사용하며 기판 전극과 공융 접합되는 LED 칩의 전극은 n측 및 p측 전극이라는 점을 제외하고는 도 3 내지 도 8을 참조하여 이미 설명한 실시형태와 동일한다. Next, with reference to FIGS. 9-14, the joining method of the LED chip which concerns on other embodiment of this invention is demonstrated. In this embodiment, the embodiment already described with reference to FIGS. 3 to 8 except for using the horizontal structure LED chip as the LED chip and the electrodes of the LED chip eutectic bonded to the substrate electrode are the n-side and p-side electrodes. Is the same as
먼저, 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(101) 상에 기판 전극(102a, 102b)을 형성한다. 그 후, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 진공 척(50)을 사용하여, 수평 구조 LED 칩(40)의 p측 전극(41) 및 n측 전극(42)이 기판 전극(102a, 102b)과 접촉하도록 상기 수평구조 LED 칩(40)을 기판 전극(102a, 102b) 상에 탑재한다. 그 후, 도 12에 도시된 바와 같이, 유리 기판(6b) 및 캐필러리 등의 가압 수단(6a)을 사용하여 LED 칩(40)을 고정시킨다.First, as shown in FIG. 9, the
다음으로, 도 13에 도시된 바와 같이, LED 칩(40)의 상부와 하부로부터 레이저광을 조사하여 접합부를 가열함으로써, LED 칩(40)의 p측 및 n측 전극(41, 42)과 기판 전극(102a, 102b)을 공융 접합시킨다. 이에 따라, 도 14에 도시된 바와 같이, 수평구조 LED 칩(40)은 기판 전극(102a, 102b) 상에 플립 칩 본딩되어진다. Next, as shown in FIG. 13, the p-side and n-
본 실시형태에서, 바람직하게는 상기 기판 전극(102a, 102b)과 공융 접합될 상기 LED 칩(40)의 n측 및 p측 전극(41, 42)은 Au/Sn층, Au/Ni층, Au/Ge층, Au층, Sn층 또는 Ni층을 사용하여 형성한다. 또한, 바람직하게는, 상기 LED 칩(40)의 n측 및 p측 전극(41, 42)과 공융 접합될 기판 전극(102a, 102b)은 Au/Sn층, Au/Ni층, Au/Ge층, Au층, Sn층 또는 Ni층을 사용하여 형성한다. 예를 들어, n측 및 p측 전극(41, 42)으로는 Au/Sn층을 사용하고, 기판 전극으로는 Au층을 사용할 수 있다. In the present embodiment, preferably, the n-side and p-
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 또한, 본 발명은 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.It is intended that the invention not be limited by the foregoing embodiments and the accompanying drawings, but rather by the claims appended hereto. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be substituted, modified, and changed in various forms without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 기판 전극 상에 탑재된 LED 칩의 상부 및 하부로부터 레이저광을 순간적으로 조사하여 기판 전극과 LED 칩의 전극의 접촉부위를 부분 가열함으로써 LED 칩을 기판 전극에 공융 접합시킨다. 이에 따라, 접합 부위 외에는 열발생이 최소화되며, 기판 전체의 온도가 상승하여 발생되는 LED 소자에 대한 열충격을 최소화할 수 있다. 또한, 접합부 외에는 열 충격이 없으므로, 열충격으로 인한 LED 소자의 광학적, 열적, 전기적 특성의 열화를 억제할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, the LED chip is eutectic to the substrate electrode by instantaneously irradiating the laser light from the upper and lower portions of the LED chip mounted on the substrate electrode to partially heat the contact region between the substrate electrode and the electrode of the LED chip. Bond. Accordingly, heat generation is minimized except for the bonding portion, and thermal shock on the LED device generated by the temperature of the entire substrate is increased. In addition, since there is no thermal shock other than the junction, it is possible to suppress deterioration of the optical, thermal, and electrical properties of the LED element due to thermal shock.
뿐만 아니라, 순간적이고도 국부적인 레이저광 조사에 의해 접합부를 700℃의 온도까지 가열할 수 있으므로, 300℃ 이상의 고온 공융 접합을 구현할 수 있다. 이에 따라, 열방출 특성이 우수한 고온 공융 금속을 LED 칩의 전극 재료와 기판 전극 재료에 사용함으로써, LED 패키지의 열 방출 특성을 더욱 향상시킬 수도 있다.In addition, since the junction can be heated to a temperature of 700 ° C. by instantaneous and local laser light irradiation, high temperature eutectic bonding of 300 ° C. or more can be realized. Accordingly, the heat dissipation characteristics of the LED package can be further improved by using high temperature eutectic metal having excellent heat dissipation characteristics in the electrode material and the substrate electrode material of the LED chip.
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