KR100691124B1 - 발광 다이오드 패키지의 제조 방법 - Google Patents

발광 다이오드 패키지의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발광 다이오드 패키지 제조 방법에 관한 것으로, 특히 웨이퍼(wafer)상에서 발광 다이오드 패키지를 완성함으로써, 파장의 왜곡 현상을 줄이고 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있는 발광 다이오드 패키지 제조 방법에 관한 것이다. 이와 같이 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 제조 방법은 다수의 반도체 발광 다이오드를 실장시키기 위한 패키지 제작 방법에 있어서, 렌즈가 형성된 기판 상에 형광체를 코팅하는 단계와, 상기 코팅된 형광체 상에 발광 다이오드 칩을 형성하는 단계와, 상기 발광 다이오드 칩을 포함한 형광체 상부에 반사판을 설치하고 몰딩하는 단계로 이루어진다.
발광 다이오드, 패키지, 기판

Description

발광 다이오드 패키지의 제조 방법{Manufacturing method for Light emitting diode package}
도 1a 내지 도 1h는 종래의 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도
도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도인 제 1 실시예
도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도인 제 2 실시예
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100: 기판 101: 트레이스
102: 포스트 103: 형광체
104: 칩 105: 와이어
106: 반사판 107:몰딩
108: 솔더볼
본 발명은 발광 다이오드 패키지 제조 방법에 관한 것으로, 특히 웨이퍼(wafer)상에서 발광 다이오드 패키지를 완성함으로써, 파장의 왜곡 현상을 줄이고 원하는 파장의 빛을 얻을 수 있는 발광 다이오드 패키지 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기를 적외선 또는 빛으로 변화시켜 신호를 보내고 받는데 사용되는 반도체의 일종으로 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용된다.
그리고, 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드나 레이저 다이오드와 같은 발광 소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하다.
이러한 기술의 발달로 디스플레이 소자뿐만 아니라 광통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 LED 백라이트, 형광등이나 백열전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드라이트 및 신호등에까지 응용이 확대되고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1h는 종래의 발광 다이오드 패키지의 제조 과정을 순차작으로 나타낸 단면도이다.
도 1a 내지 도 1h는 종래의 발광 다이오드 패키지가 제조되는 과정을 순차적으로 나타낸 단면도로 먼저 도 1a와 같이 플라스틱 바디(10)와 함께 리드 프레임(11)을 제작한다.
그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이 플라스틱 바디(10)의 내측 하부로부터 히트 싱크(12)를 장착시킨다.
여기서, 상기 히트싱크(12)는 열전도성 패이스트를 이용하여 접착하여 열방출이 원활하도록 한다.
이어서, 도 1c와 같이 LED 칩(13)을 상기 히트 싱크(12)의 상부면에 전기적 접속이 이루어지도록 열압착이나 초음파 접착 방식을 이용하여 다이 본딩(die bonding)하고, 도 1d와 같이 상기 LED 칩(13)과 리드 프레임(11)을 와이어 본딩(14)한다.
그 다음, 도 1e와 같이 상기 LED 칩(13)의 상부면에 다양한 색상을 발현시키는 형광체(15)를 도포하고, 도 1f와 같이 합성수지재의 렌즈(16)를 안착시키고, 도 2g와 같이 실리콘(17)을 충진 시키고, 마지막으로 리드 프레임(11)을 도 1h와 같이 다듬는다.
이와 같이 발광 다이오드 패키지는 발광 다이오드 칩을 보호하고 외부회로와의 전기적 연결매체가 되는 형태로 통상적으로 미리 칩을 탑재할 수 있는 리드 프레임, PCB, 세리믹 등을 다수개의 칩이 탑재될 수 있도록 다수개의 유니트가 배열된 형태로 구성되어야 한다.
리드 프레임은 기능에 따라 미리 플라스틱 몸체를 형성할 수 있으며, 통상적 인 패키징 방법으로 기판상에 칩을 탑재하고, 전기적으로 리드와 본딩하고, 형광체 코팅 및 렌즈를 부착하는 단계로 구성된다. 반면에 렌즈가 필요없는 경우는 통상적인 경우 형광체를 포함한 에폭시 수지로 트랜스퍼 몰딩 방식의 몰딩 공정을 거쳐 패키지를 완성하게 되는 불편함이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 다수개의 칩을 탑재할 수 있는 렌즈 형상을 한 투명기판 상에서 패키지를 제조함으로 공정이 더욱 단순화시킨 발광 다이오드 패키지 제조 방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 다수의 반도체 발광 다이오드를 실장시키기 위한 패키지 제작 방법에 있어서, 렌즈가 형성된 기판 상에 형광체를 코팅하는 단계와, 상기 코팅된 형광체 상에 발광 다이오드 칩을 형성하는 단계와, 상기 발광 다이오드 칩을 포함한 형광체 상부에 반사판을 설치하고 몰딩하는 단계로 이루어진다.
바람직하게는 상기 발광 다이오드 칩은 와이어 본딩을 하거나 플립-칩 본딩 중 하나를 이용한다.
그리고, 상기 형광체는 필름 형태 또는 패스트(paste) 형태로 부착한다.
또한, 상기 형광체는 다이 접착제이고, 스크린 프린팅, 디스펜싱 형태로 도포된다.
그리고, 상기 반사판은 플라스틱 재질의 절연체나 금속과 같은 재질에 절연층을 코팅한 라미네이트 형태로 성형한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 과정을 단면도로 나타낸 제 1 실시예이다.
먼저, 도 2a와 같이 렌즈형태로 구성된 투명기판(100)을 준비한다.
상기 투명기판(100)은 미리 에폭시 또는 실리콘 레진으로 사출하여 렌즈를 형성한 기판이다.
또한, 상기 투명기판(100)의 재질은 형광체 조성과 이미 일정한 조성대로 혼합하여 기판을 제작할 수도 있다.
그런 다음 도 2b와 같이 상기 투명 기판(100) 상에 회로를 구성하기 위해 일정 영역에 도전성 메탈로 트레이스(trace)(101)를 형성한다. 도전성 메탈로는 일반적으로 구리(Cu)를 이용한다.
상기 트레이스(101)의 형성 방법은 도전성 물질을 프린팅이나 데포지션(deposition), 이베포레이션(evaporation), 플래팅(plating) 방식을 통해 형성할 수 있다.
상기 투명 기판(100)의 일정 영역에 트레이스(101)가 형성되면, 이 도전성 트레이스(101)의 연결 패드에 도전성 메탈로 포스트(post)(102)를 포토(photo) 공정을 통해 도금 또는 이페포레이션(evaporation)을 통해 형성한다.
그리고, 상기 기판(100)의 일정 영역에 형성된 트레이스(101) 이외의 영역에 형광체(103)를 미리 접착제와 혼합하여 미리 준비하고, 이 형광체(103)를 스크린 프린팅, 디스펜싱(dispensing) 형태로 기판(100) 상에 적절한 크기로 적절한 위치에 위치시켜 도포한다(도 2c)
그런 다음, 칩(104)을 상기 형광체(103)상에 와이어(105)를 이용하여 본딩하고(도 2d), 반사판(106)을 부착하고, 에폭시 수지 또는 몰딩재로 엔캡슐레이션(107)하고, 솔더볼(108) 부착후 단위체로 절단한다(도 2e~도 2f)
여기서, 상기 최종 솔더볼(108) 부착은 BGA(Ball Grid Array) 패키지가 보편적이나, 솔더볼(108)이 부착되지 않는 경우 LGA(Land Grid Array) 패키지 구조도 가능하다.
또한, 탑재되는 칩의 종류에 따라 필요한 색상을 구현하기 위해 형광체(103)가 필요없게 되고, RGB 칩을 탑재하여 원하는 색상을 구현할 수 있다.
상기 형광체(103)의 경우 칩(104) 접착제 역할도 동시에 수행할 수 있다.
그리고, 칩(104) 후면에 부착되는 반사판(106)의 경우 플라스틱 재질의 절연체로 가능하거나, 금속과 같은 재질에 절연층을 코팅한 라미네이트 형태로 성형할 수 있다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 과정을 나타낸 제 2 실시예이다.
먼저, 도 3a와 같이 렌즈형태로 구성된 투명기판(200)을 준비한다.
상기 투명기판(100)은 미리 에폭시 또는 실리콘 레진으로 사출하여 렌즈를 형성한 기판이다.
또한, 상기 투명기판(200)의 재질은 형광체 조성과 이미 일정한 조성대로 혼합하여 기판을 제작할 수도 있다.
그런 다음 도 3b와 같이 상기 투명 기판(200) 상에 회로를 구성하기 위해 일정 영역에 도전성 메탈로 트레이스(trace)(201)를 형성한다. 도전성 메탈로는 일반적으로 구리(Cu)를 이용한다.
상기 트레이스(201)의 형성 방법은 도전성 물질을 프린팅이나 데포지션(deposition), 이베포레이션(evaporation), 플래팅(plating) 방식을 통해 형성할 수 있다.
상기 투명 기판(200)의 일정 영역에 트레이스(201)가 형성되면, 이 도전성 트레이스(201)의 연결 패드에 도전성 메탈로 포스트(post)(202)를 포토(photo) 공정을 통해 도금 또는 이페포레이션(evaporation)을 통해 형성한다.
그리고, 상기 기판(200)의 일정 영역에 형성된 트레이스(201) 이외의 영역에 형광체(103)를 미리 접착제와 혼합하여 미리 준비하고, 이 형광체(103)를 스크린 프린팅, 디스펜싱(dispensing) 형태로 기판(100) 상에 적절한 크기로 적절한 위치에 위치시켜 도포한다(도 3c)
그런 다음, 칩(204)을 상기 형광체(103)상에 플립-칩(flip) 공정을 이용하여 형성하고(도 3d), 솔더볼(205)을 이용하여 반사판(206)을 부착하고, 에폭시 수지 또는 몰딩재로 엔캡슐레이션(207)하고, 솔더볼(208) 부착후 단위체로 절단한다(도 3e~도 3f)
여기서, 상기 최종 솔더볼(208) 부착은 BGA(Ball Grid Array) 패키지가 보편적이나, 솔더볼(108)이 부착되지 않는 경우 LGA(Land Grid Array) 패키지 구조도 가능하다.
또한, 탑재되는 칩의 종류에 따라 필요한 색상을 구현하기 위해 형광체(203)가 필요없게 되고, RGB 칩을 탑재하여 원하는 색상을 구현할 수 있다.
상기 형광체(203)의 경우 칩(204) 접착제 역할도 동시에 수행할 수 있다.
그리고, 칩(204) 후면에 부착되는 반사판(206)의 경우 플라스틱 재질의 절연체로 가능하거나, 금속과 같은 재질에 절연층을 코팅한 라미네이트 형태로 성형할 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 후면발광 되는 특성을 이용하여 전면발광에서 발생할 수 있는 광의 손실을 대폭 줄일 수 있으므로 광속(lm/w)을 개선할 수 있다.
그리고, 후면발광으로 색 혼합이 우수하고, 이를 통해 우수한 색혼합으로 블 루(BLU) 등의 광원으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 다수의 반도체 발광 다이오드를 실장시키기 위한 패키지 제작 방법에 있어서,
    렌즈가 형성된 기판 상에 형광체를 코팅하는 단계와;
    상기 코팅된 형광체 상에 발광 다이오드 칩을 형성하는 단계와;
    상기 발광 다이오드 칩을 포함한 형광체 상부에 반사판을 설치하고 몰딩하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 다이오드 칩은 와이어 본딩을 하거나 플립-칩 본딩 중 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체는 필름 형태 또는 패스트(paste) 형태로 부착하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법
  4. 제 1 항에 있어서
    상기 형광체는 다이 접착제인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체는 스크린 프린팅, 디스펜싱 형태로 도포되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사판은 플라스틱 재질의 절연체나 금속과 같은 재질에 절연층을 코팅한 라미네이트 형태로 성형하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.
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