KR100726967B1 - 와이어 본딩 방식을 적용하지 않는 발광 다이오드 패키징 - Google Patents

Abstract

발명은 서브마운트위에 플립-칩 본딩 방식으로 실장된 발과 다이오드 소자를 배선 기판과 연결시 서브마운트로부터 와이어 본딩 방식을 적용하지 않고 시편 본딩 방식에 관한 것이다. 고출력 발광 다이오드에서 발생된 고온의 열은 본딩 와이어와 서브-마운트로 전달되면서 열에 의한 응력으로 인하여 단선이 되는 문제점을 시편 접착 방식을 적용함으로써 신뢰성을 향상 시킬 수 있으며, 서브마운트에 실장된 플립-칩 발광 다이오드만을 가지고도 와이어 본딩 장비를 이용하지 않고 패키징을 할 수 있다. 시편 본딩 방식을 위하여 측벽이 도금된 서브마운트, 서브마운트 위에 솔더 범핑 또는 스터드 방식으로 실장된 플립칩 발광다이오드, 서브마운트와 배선 기판을 전기적 연결을 하는 본딩 시편, 본딩 시편에 연결된 배선 기판에 형성된 본딩 패드, 서브마운트를 배선 기판위에 실장하기 위한 열 전도성이 높은 접착제, 배선 기판 내에 열 전도성 접착제를 담기 위해 형성된 열접착제컵, 열접착제컵 내에 발광 다이오드의 양극과 음극 본딩 패드 간의 시편에 의해 발생될 수 있는 단락을 방지하는 댐을 가지는 것을 그 특징으로 한다.

시편 접착, 발광 다이오드, 서브마운트, 와이어 본딩, 플립칩 본딩

Description

와이어 본딩 방식을 적용하지 않는 발광 다이오드 패키징{Wireless Bonding Method in LED Packaging}

도 1은 종래 기술에 따른 와이어 본딩 방식의 사시도.

도 2 내지 도 4는 종래 기술에 따른 와이어 본딩을 이용한 패키지 단면도.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본딩 방식을 적용하지 않은 발광 다이오드 패키지 단면도.

도 6a 내지 도 6i는 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 본딩 방식을 적용하지 않은 발광 다이오드 패키지의 제작과정도

도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 도 6i의 상세도

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 기판 또는 고방열 유전 세락믹의 다양한 형태

{도면 주요 부분에 대한 부호의 설명}

501 : 시편 접착(Fragment Bonding) 502 : 플립칩 발광 다이오드.

502a: 솔더(Solder) 및 스터드(Stud) 범프.

503 : 측벽이 도금된 서브마운트 504 : 도금된 서브마운트에 측벽.

505 : 양극과 음극의 단락을 방지하기 위한 댐.

506 : 절연층.

507 : 서브 마운트와 배선 기판을 접착하기 위한 열 특성을 향상 시킨 접착제와 그 접착제를 담고 있는 열접착제컵

508 : 서브 마운트에 연결된 본드 시편이 배선 기판에 연결되는 본딩 패드.

509 : 배선 기판의 절연층

510 : 배선 기판의 배면의 외부로 신호를 연결하기 위한 패드와의 층간 연결 비아홀

511 : 반사컵 512 : 열접착제컵 바닥의 금속층

본 발명은 서브마운트위에 플립-칩 본딩 방식으로 실장된 발광 다이오드 소자를 배선 기판과 연결시 서브마운트로부터 와이어 본딩 방식을 적용하지 않고 시편 본딩방식에 관한 것이다.

발광 다이오드(High Power Light Emission Diode, 이하 LED라 함.)는 고휘도, 고수명, 고신뢰성이 요구되고 있으며, 성능 및 특성은 색온도 및 휘도, 휘도 세기의 범위 등으로 결정된다. 1차적으로 광 추출 효율을 향상 위해 발광 다이오드 소자의 활성층과 전자 주입(N)층 및 전공 주입(P)층의 결정 성장 정도를 높이는 방 법이 있으며, 2차적으로는 열 방출의 원할 한 구조와 제어 가능한 배선 구조 및 소자와 배선 기판을 연결하기 위한 본딩 방식에 의하여 그 성능이 결정 된다. 고출력의 발광 특성을 구현하기 위해서 화합물 반도체의 재료 특성에 영향을 많이 받으나, 제작에 있어 여러 가지 제한을 받고 있으며, 이에 따라 패키지 구조에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.

발광 다이오드는 그 특성을 유지하면서 고수명, 고신뢰성을 얻는 것이 무엇보다도 중요하다. 이를 위하여 고출력의 발광 다이오드는 광학적 특성을 향상 시키면서 열 방출을 개선시키기 위해 서브 마운트에 플립칩 본딩으로 방식으로 서브마운트에 실장을 하고, 그 서브마운트를 와이어 본딩을 통한 전기적 연결과 배선 기판에 접착제를 이용한 실장형 방식을 도 1과 같은 방법으로 개발이 되어 왔으며, 패키징 수준에서 열 방출 특성을 개선시키기 위해 표면 실장형 소자(Surface Mounted Device, SMD)로서 도 2,3,4와 같은 방법으로 개발이 되어 왔다.

도 1은 플립칩(Flip Chip) 발광 다이오드(101)에 전극 패드를 형성하고, 그 전극 패드를 솔더 범프 및 스터드 범프(102)를 이용하여 전극이 형성된 서브마운트(103)에 실장을 한 후에 서브 마운트를 배선 기판(107)의 본딩 패드(106)에 와이어 본딩(104)을 한 형태이다. 서브 마운트는 배선 기판 위에 열 전도성이 좋은 접착제(105)를 이용하여 접착하였다. 플립 칩 발광 다이오드에서 발생한 열은 솔더 범프를 통하여 서브 마운트의 전극 패드에 전달이 되고, 서브 마운트의 하단의 배선 기판으로 방출을 하게 되나, 결정 구조를 가진 서브 마운트에 비하여 서브 마운트에 금(Au) 도금 된 전극 패드로 먼저 전달을 하여 매질이 금으로 된 본드 와이어(104) 에 전달이 된다. 만약 빛의 고출력 신호를 얻고자 입력이 큰 전원을 주기적으로 on/off 하게 되면, 패키지 내에 존재하는 열 전달 장벽층에 의하여 열 전달의 역류(Backlash) 현상이 응력(Stress)으로 발생되어 TiW/Au로 된 서브 마운트 전극 패드의 계면에 접합된 본드 와이어와 Cu/Ni/Au로 된 배선 기판의 본드 패드의 계면에 접합된 본드 와이어가 열 응력으로 떨어지거나, 부가적인 현상으로 본드 와이어가 끊어져서 신호의 단선 현상이 발생하게 된다.

도 2,3,4는 LED 소자(201a,301a,401a)를 열 방출용 슬러그(201c,301d,401d)에 솔더 및 열 전도성을 높인 접착제(201b,301b,401b)를 이용하여 부착한 후에 다시 배선 기판 위에 열전도성을 향상시킨 접착제 (301d,401e,501f)를 이용하여 부착한 형태이며, 상기 배선 기판은 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu), 높은 열전도도를 가진 세라믹(SiC, AlN, AlSiC)과 같은 재질의 열 확산 기판(204,304,404)위에 배선층(203,302,402)과 도통이 되지 않도록 절연층(202,303,403)을 접착(Lamination)을 하였다. 상기 배선 기판과 열 방출용 슬러그(201c,301d,401d)와는 열전도성을 향상 시킨 접착제 또는 솔더(201d,301e,401f)를 이용하여 부착을 하며, 상기 반사컵은 발광 다이오드의 배광각과 휘도의 특성을 향상시키기 위하여 부착된다. 발광 다이오드에서 발생되는 열은 전도 및 대류, 복사 등의 3가지 방법에 의하여 동시에 방출되며, 발광 다이오드에 연결된 매개체들의 열전도도가 높은 순서로 열전달이 이루어지게 되므로, 열전도도가 0.024 W/mK(@0℃)인 공기로 이루어진 패키지의 외부로 대류 및 복사하는 양 보다 열전도도가 높은 도체 및 반도체로 구성된 패키지 내부로 전달하는 전도의 양이 훨씬 더 크다. 따라서 패키지에서 열 방출은 전도가 우 선하게 된다. 열 방출에 있어 일정 전달 영역으로 열이 전달되는 전도의 원리는 푸리에의 법칙을 따른다. 열전도율은 다음과 같다.

여기서, q는 열전도율(heat transfer rate)은 전도되는 매질의 열전도도(k )및 면적(A),거리에 따른 온도의 변화(dT/dx )와 비례하는 것을 알 수 있다.

열이 방출되는 경로(Path) 상에 열전도도가 낮은 물질과 좁은 공간을 가지게 되면 열전도율은 떨어지게 되며, 상기 LED내에 열적인 피로(thermal fatigue)가 쌓이게 된다. 상기 LED 내의 N층에 전자가 주입되는 과정에서 반도체의 격자(lattice)상에서 충돌로 인한 산란(scattering)이 발생하게 되는데, 온도가 증가함에 따라 격자 산란(lattice scattering)이 증가하게 된다. 이에 따라 전자의 이동도 및 순방향 전압과 전류의 크기를 감소시키게 되며, 정공과의 결합과 재결합을 감소시키게 되므로, 광 출력의 저하 및 상기 LED의 동작 유무에 크게 영향을 주게 된다. 이 때 전도를 통하여 열을 방출하는 경로 상에 있어 칩에 비하여 상대적인 두께가 두꺼운 층과 열 전도 계수가 낮은 매질은 장벽층의 역할을 하게 된다. 상기 다중 양자 우물 구조(MQW, Multi Quantum Well)의 상하에 위치한 P층과 N층은 0.1 ～ 4㎛로서 열 전도 계수는 130 W/m-K로 비교적 빠른 열 전달이 가능한 구조이나, 상기 솔더 범프의 두께와 열 전도 계수는 각각 20 ~ 60㎛, 50 W/m-K 으로 열 방출 경로가 상대적으로 길고 열 전도 계수도 낮다. 상기 서브 마운트는 상업적으로 Si을 가장 많이 적용하게 되는데 도핑 농도에 따라 열 전도 계수는 다르나, 일반적으 로 150 W/m-K으로 높은 특성을 가진 반면, 두께는 200 ~ 300㎛로서 열이 발생되는 칩의 면적 대비 열을 확산 및 방출하는 경로는 상대적으로 좁고 길다. 상기 도 2,3,4의 구조는 LED로부터 열 방출 확산 기판(204,304,404) 전달 과정에서 열전도도가 낮은 장벽층을 3개 이상 가지게 된다. 상기 첫 번째 장벽층은 도 2,3,4의 상기 LED소자(201a,301a,401a)와 상기 열 방출 슬러그(201c,301d,401d)를 부착하는 상기 열전도도를 높인 접착제 (201d,301e,401f)로서 열전도도는 0.3 W/mK ~ 1 W/mK의 범위를 가지며, 접합 두께는 50~150㎛이다. 두 번째 장벽층은 열 방출 슬러그와 배선 기판의 배선층(203,302,402)을 부착하기 위한 솔더 또는 접착제(201d,301e,401f)로서 솔더는 주석(Sn)과 납(Pb)의 비율에 따라 열전도도는 37 W/mK ~ 55 W/mK의 사이에 분포하고, 열전도도를 높인 접착제의 열전도도는 0.3 W/mK ~ 1 W/mK의 범위를 가지며, 접합 두께는 50~100㎛이다. 세 번째 장벽층은 배선 기판의 절연층(202,303,403)으로서 열전도도는 0.35 ~ 23 W/mK 범위의 재료이고, 두께는 50㎛ 이상이다. 전체적으로 열 전달에 있어 장벽층을 3 ~ 5개 층으로 열 전달 매체의 종류와 두께 및 구조에 따라 LED 소자의 접합 온도 상승에 지대한 영향을 주게 되며, 특히 열전도도가 낮은 접합층이 많고 전달 매질의 두께가 두껍고 면적이 작을 수록 열 전달 경로가 좁고 길어져 열 방출의 장벽으로서 작용하게 된다. 따라서 접합 온도의 상승과 장벽층에 의한 원활하지 않은 열 전달로 인하여 장벽층을 사이에 두고 있는 개체들과 전기적인 배선신호를 배선 기판으로 연결하는 와이어 본딩은 열 피로로 인하여 서브 마운트 및 배선 기판의 접합 계면과 본드 와이어 중간 지점이 상기 두 계면에서의 열 팽창 및 수축에 단선이 발생할 수 있다. 고출력 발광 다이오드에서는 열 방출에 대한 효과적인 대책 없이는 장기적인 구동에 대한 문제점 발생과 성능 및 신뢰성을 저하시키는 원인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 그 목적은 발광 다이오드로의 열 및 방출 과정의 장벽층에 의한 열 응력으로 인한 본드 와이어의 단선을 방지하여 패키지의 신뢰성을 향상시키며, 와이어 본딩 장비 없이 시편을 이용한 간단한 접합 방법을 적용함으로서 제작비용 및 공정비용을 줄일 수 있는 LED 패키지를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 와이어 본딩 방식을 적용하지 않는 발광 다이오드 패키징은 측벽이 전기 전도성을 가질 수 있도록 도금된 서브마운트; 상기 서브마운트 상부에 플립칩 방식으로 실장되는 플립칩 발광 다이오드; 상기 서브마운트 실장을 위해 열 전도도가 높고 전기적 비전도성을 가진 접착체를 매립하기 위한 열 확산 접착제 컵이 구비된 배선기판; 상기 서브마운트의 측벽과 상기 배선기판의 본딩패드를 연결하기 위한 시편; 상기 열 확산 접착제 컵내에 형성된 양극과 음극의 단락을 방지하기 위한 댐; 상기 열 확산 접착제컵 하부에 형성된 금속층; 및 상기 배선기판의 배면의 외부로 신호를 연결하기 위한 비아홀을 포함한다.

본 발명에서 상기 배선 기판의 상층과 하층 및 바닥의 금속층을 매립하는 절연층을 더 포함하고, 상기 절연층은 세라믹, FR-4, 에폭시 중 선택되는 1종 이상의 물질을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 절연층은 50㎛이상의 두께를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 배선기판에는 상기 배선 기판 배면으로 열 방출의 특성을 높이기 위하여 양각 형태로 가공한 열 방열판을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 발광 다이오드와 상기 서브마운트는 솔더 및 스터드 범프를 이용하여 접착되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 열 확산 접착제 컵은 상기 배선기판에 단차가공을 통해 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 시편의 형성은 점도가 높은 전도성 접착제를 토출하여 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 시편 본딩의 형성은 솔더 페이스트를 이용한 솔더링 방법을 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 방열 특성을 향상시키기 위하여 열 확산 접착제 컵의 하단 부에 캐비티가 형성된 배선 기판에 방열 기판의 돌출부가 삽입되는 것이 바람직하다.

상기에서, 상기 서브 마운트에 형성된 전극 패드는 양극(Anode)과 음극(Cathode)이 분리되고, 도금되는 측벽의 사면 내에 제한을 두지 않으며, 단지 양극과 음극이 단락이 되지 않아야 한다. 도금 재질은 전기적 전도성을 가지면서 그 종류에 제한을 두지 않는다.

상기 열접착제컵의 형성 방법은 본드 패드와 열접착제컵의 바닥을 형성하는 금속층을 절연 매질로 모두 매립한 상태에서 적외선 파장에 해당하는 레이져를 이용하여 열접착제컵의 형태 만을 남기고 절연 매질을 태워서 없앰으로서 댐과 본드 패드와 바닥 면에 금속층을 남겨서 형성하는 방법을 적용한다. 기계적인 가공을 방법으로 1차적으로 끓어낸 후에 레이져를 이용하여 가공하는 방식을 적용하는 것도 바람직하다.

또한, 화학적인 방법과 기계적인 방식을 혼용하여서 열접착제컵 바닥의 금속층을 미리 매립하고, 시편과 본딩되는 본드 패드 위의 감광성 절연층을 도포를 한 후에 자외선으로 노광(Exposing)을 하여 본드 패드 부위와 열접착제가 매립되는 부위를 없애고, 열접착제컵 바닥의 금속층 위에 형성된 절연층은 레이져를 이용하여 태워내는 방식을 적용할 수 있다.

상기 열접착제는 서브마운트 측벽의 도금층과 단락이 발생되지 않도록 전기적으로 비전도성 이면서, 열전도도가 높은 특성을 가지고 있다.

상기 시편은 서브마운트 측벽과 배선 기판의 본딩 패드와 단락이 되도록 높은 전기 전도도를 가지고 있으며, 형성 방법으로는 고점도의 접착제 원액을 투액 장비(Dispensing Machine) 이용하여 서브마운트의 측벽과 배선 기판의 본드패드 사이에 투액한 후에 건조를 하여 형성한다.

솔더 페이스트를 이용하는 방법으로 열접착제컵 내에 형성된 댐과 열 접착제 위에 부착된 서브마운트의 공극 보다 큰 솔더볼로 구성된 솔더 페이스트를 투액 또는 인쇄하여 고온에서 솔더링을 하여 형성하는 것도 바람직하다.

또한, 고체 형태의 솔더 시편을 제작하여 서브 마운트 측벽과 배선 기판의 본딩 패드 사이에 놓고 고온에서 솔더링을 할 수 있다.

상기 열접착제컵 내에 형성된 댐은 절연물질로서 상기 열접착제컵을 형성시에 동시 형성되며, 양측에 형성된 댐 간의 거리가 서브 마운트의 크기보다 크나, 솔더 페이스트를 구성하고 있는 여러 개의 솔더볼의 크기 보다는 작다.

상기 열접착제컵의 바닥에 형성된 금속층은 배선 기판을 형성시 다층으로 접합(Lamination)되기 전에 미리 형성하여 레이져로 가공시에 금속층 하면이 가공되지 않도록 하는 레지스트(Resist) 역할을 하며, 금속층 상면에 도포 또는 접합되는 절연 물질의 두께로서 열접착제컵의 깊이를 조정할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 패키지의 사시도 및 단면도이다.

상기 실시예에서, LED 패키지는 플립칩 발광 다이오드(502); 서브 마운트 위에 플립칩을 실장하기 위한 솔더(Solder) 및 스터드(Stud) 범프(502a); 배선 기판 의 본딩 패드와 서브 마운트의 측벽과 연결을 위한 시편 접착(Fragment Bonding)(501); 측벽이 도금된 서브마운트(503); 도금된 서브마운트에 측벽(504); 양극과 음극의 단락을 방지하기 위한 댐(505); 반사컵(511)과 상층의 본딩 패드 및 배선과의 단락을 방지하기 위한 절연층(506);서브 마운트와 배선 기판을 접착하기 위한 열 특성을 향상 시킨 접착제와 그 접착제를 담고 있는 열접착제컵(507);서브 마운트에 연결된 본드 시편이 배선 기판에 연결되는 본딩 패드(508); 배선 기판의 상층과 하층 및 열접착제컵 바닥의 금속층을 매립하고 있는 절연층(509); 배선 기판의 배면의 외부로 신호를 연결하기 위한 패드와의 층간 연결 비아홀(510); 발광 다이오드로부터 방출되는 빛을 반사하는 반사컵(511) 및 열접착제컵 바닥의 금속층을 포함한다.

상기 실시예는, 발광다이오드가 와이어 없이 접착되는 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.

상기 배선 기판의 절연층(509)은 LTCC 및 HTCC, PCB의 층간 절연 물질인 세라믹, FR-4, 에폭시로서 50㎛ 이상의 두께를 가지며, 배선층은 양면, 다층 기판으로 형성이 모두 가능하다.

상기 시편본딩은 높은 점도의 솔더 페이스트를 디스펜싱 머신을 이용하여 토출 및 모양을 유지하면서 리플로우한다. 일정크기의 Sn/Pb시편을 가공하여 Si서브마운트와 본딩 패드 사이에 위치하여 리플로우한다. 도전성 유기 페이스트를 디스펜싱 머신을 이용하여 토출 및 모양을 유지하면서 큐링(curing)하는 것도 바람직하다.

상기 유전층은 일정 두께를 도포 또는 라미네이팅한다. 유기물질로는 에폭시 또는 PCB의 주재료인 에폭시로서의 유기물질을 사용하는 것이 바람직하며, 비유기물질로는 LTCC/HTCC에 적용될 수 있는 세라믹 물질이 바람직하다.

상기 댐은 PCB 또는 LTCC를 이용하여 형성된다. 상기 PCB를 사용하는 경우 유전체층 하단에 레지스트 금속 P/T를 형성하여 레이저 드릴링을 하거나, SR 잉크를 사용하는 경우 포토 이미징 방식으로 경화 및 모양을 형성하여 본딩 패드를 형성한다.

상기 LTCC를 사용할 경우 그린 시트를 미리 가공하여 접합하거나, 레이저 드릴링을 이용한다.

이하, 상기 LED 패키지의 제작방법을 통하여 본 발명의 구성을 보다 상세하게 살펴보도록 한다.

우선, PCB 또는 LTCC 로(raw) 물질(601)을 준비한다(도 6a). 이후, 상기 물질(601) 하부의 소정의 공간인 트렌치를 형성(602)한다(도 6b). 상기 트렌치 형성 방법으로는 핀을 이용한 펀칭 방법이나, 드릴 방식을 이용하는 것이 바람직하다.

이후, 상기 물질 상부에 소정의 전극(603)을 패터닝 하고 상기 패터닝 된 전극 하부로 비아홀을 형성한다(도 6c). 상기 비아홀은 드릴링 또는 펀칭을 통하여 형성되는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 상부에 전극이 패터닝 된 물질 상부에 열 페이스트 컵(604)을 형성하고, 중앙에 홀 또는 트렌치를 형성한다(도 6d). 상기 페이스트 컵은 레이져 드릴링 방법에 의해서 형성되고, 상기 중앙의 홀 또는 트렌치는 레이져 또는 기 계적인 드릴 및 밀링 형성되는 것이 바람직하다.

이후, 상기 PCB 또는 LTCC 물질을 제거하고, 상기 홀 또는 트렌치의 중심으로 금속기판(605)을 조립한다(도 6e). <삭제> 배선 기판 배면으로 열 방출의 특성을 높이기 위하여 배선 기판에 양각 형태로 가공한 열 방열판을 삽입하기 위하여 상기 열 방열판의 형상과 동일하게 형성을 하고 그 측벽은 도금을 하여 솔더를 이용한 솔더링(Soldering), 브래이징(Bragging)으로 접합을 하거나, 접착제를 이용하여 부착하는 방식을 적용하며, 이때 열접착제컵 바닥의 금속층은 배선 기판 제작시 형성하지 않아도 되며, 단지 열 방열판의 양각 부분의 높이를 조정함으로서 열접착제컵의 깊이를 조정할 수 있다.

다음으로 상기 홀 또는 트렌치가 형성된 부분에 열 페이스트(607)를 도포한다(도 6f). 상기 열 페이스트는 전기적인 비전도성 재료이며 열전도도가 높은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

이후, 상기 홀 또는 트렌치에 서브마운트를 포함한 플립칩 LED(608)를 실장한다(도 6g). 상기 서브마운트를 포함한 플립칩 LED와 상기 열 페이스트 상부에 적층되는 방법은 도 5b에 자세하게 도시되어 있다. 상기 플립칩 LED 하부와 서브 마운트 사이에는 솔더와 스터드 범프가 구비되고, 별도의 와이어 없이 부착된다.

상기 서브마운트를 포함한 플립칩 LED가 실장된 이후 상기 배선전극과의 연결을 위해 시편접착(609)이 이루어진다(도 6h). 상기 시편은 상기에서 형성된 비아홀과의 연결을 위해서 형성되며, 상기 시편을 본딩한 후 리플렉터(610)가 적층된다(도 6i).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리플렉터의 확대도이다. 상기 리플렉터는 상기 LED에서 방출되는 빛을 반사시켜 효율적으로 방사되도록 하기 위한 것으로 상기 열 페이스트 상부에 적층되는 것이 바람직하다. 솔더 페이스트를 이용시 솔더 페이스트가 고온 솔더링에 의하여 배선 기판의 본딩 패드와 서브 마운트의 사이에 매립되어진 형태이다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 도 6e에서 금속 기판 또는 고열 유전 세라믹이 형성된 단면도이다.

상기 실시예에서, 도 8a는 상기 도 6f에서 형성된 금속기판과 동일하다.

도 8a 및 도 8c를 참조하면, 배선 기판 배면으로 열 방출의 특성을 높이기 위하여 배선 기판에 매립 비아홀을 가공하여 비아홀 내부를 열전도성이 높은 충진제로 채우고, 그 위에 도전층을 도금한 후에 상기 매립 비아홀 상,하층에 절연 물질을 도포 또는 접합(Lamination)하여 상층은 서브 마운트를 부착하기 위한 열접착제컵을 가공하고 하층은 외부로 열이 빠져 나갈 수 있도록 가공한 구조이다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 발광 다이오드로의 열 및 방출 과정의 장벽층에 의한 열 응력으로 인한 본드 와이어의 단선을 방지하여 패키지의 신뢰성을 향상 시키며, 와이어 본딩 장비 없이 시편을 이용한 간단한 접합 방법을 적용함으로서 제작 비용 및 공정 비용을 줄일 수 있다.

Claims (10)

1. 측벽이 전기 전도성을 가질 수 있도록 도금된 서브마운트; 상기 서브마운트 상부에 플립칩 방식으로 실장되는 플립칩 발광 다이오드; 상기 서브마운트 실장을 위해 전기적 비전도성을 가진 접착체를 매립하기 위한 열 확산 접착제 컵이 구비된 배선기판; 상기 서브마운트의 측벽과 상기 배선기판의 본딩패드를 연결하기 위해 전도성 접착제를 토출하여 형성된 시편; 상기 열 확산 접착제 컵내에 형성된 양극과 음극의 단락을 방지하기 위한 댐; 상기 열 확산 접착제컵 하부에 형성된 금속층; 및 상기 배선기판의 배면의 외부로 신호를 연결하기 위한 비아홀을 포함하는 와이어 본딩 방식을 적용하지 않는 발광 다이오드 패키징.
2. 제 1항에 있어서, 상기 배선 기판의 상층과 하층 및 바닥의 금속층을 매립하는 절연층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 방식을 적용하지 않는 발광 다이오드 패키징.
3. 제 2항에 있어서, 상기 절연층은 세라믹, FR-4, 에폭시 중 선택되는 1종 이상의 물질을 이용하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 방식을 적용하지 않는 발광 다이오드 패키징.
4. 제 2항에 있어서, 상기 절연층은 50㎛이상의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 방식을 적용하지 않는 발광 다이오드 패키징.
5. 제 1항에 있어서, 상기 배선기판에는 상기 배선 기판 배면으로 열 방출의 특성을 높이기 위하여 양각 형태로 가공한 열 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 방식을 적용하지 않는 발광 다이오드 패키징.
6. 제 1항에 있어서, 상기 배선 기판은 열 방출을 높이기 위한 열 확산 접착제 컵 하단 부에 형성된 매립된 비아 홀을 구비한 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 방식을 적용하지 않는 발광 다이오드 패키징.
7. 제 1항에 있어서, 상기 열 확산 접착제 컵은 상기 배선기판에 단차가공을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 방식을 적용하지 않는 발광 다이오드 패키징.
8. 삭제
9. 제 1항에 있어서, 상기 시편 본딩의 형성은 솔더 페이스트를 이용한 솔더링 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 방식을 적용하지 않는 발광 다이 오드 패키징.
10. 제 1항에 있어서, 방열 특성을 향상시키기 위하여 열 확산 접착제 컵의 하단 부에 캐비티가 형성된 배선 기판에 방열 기판의 돌출부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 와이어 본딩 방식을 적용하지 않는 발광 다이오드 패키징.

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