KR20110055752A - Ｌｅｄ 칩 제조방법 및 ｌｅｄ 패키지 구조 - Google Patents

Ｌｅｄ 칩 제조방법 및 ｌｅｄ 패키지 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (a) 반도체층에 전극이 형성되되, 양전극과 음전극이 일방향 또는 양방향으로 형성된 LED 웨이퍼를 준비하는 단계; (b) 전극 위에 부식물질층을 형성시키는 단계; (c) 상기 LED 웨이퍼 상부에 형광 파우더를 분사 코팅하여 형광층을 형성시키는 단계; (d) 상기 부식물질층을 제거하여 전극을 노출시키는 단계; 및 (e) 상기 LED 웨이퍼를 용도에 맞는 크기로 절단하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 칩 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 전술한 방법으로 제작되어 측면에 코팅층이 없는 LED 칩을 패키징한 구조로서, 상기 LED 칩의 양전극과 음전극에 연결되는 리드프레임; 및 상기 LED 칩을 둘러싸는 반사면; 을 포함하여 구성되는 LED 패키지 구조를 함께 제공한다.
LED, 웨이퍼, 칩, 패키지, 형광층, 반사층, 방열층

Description

ＬＥＤ 칩 제조방법 및 ＬＥＤ 패키지 구조{Manufacturing Method of LED Chip and Structure of LED Package}
본 발명은 고효율 발광다이오드(이하 "LED") 칩 제조방법 및 LED 패키지 구조에 관한 것으로서, 기존에는 1) LED 웨이퍼가 아니라 웨이퍼를 절단한 칩(chip)의 상부 또는 하부에 형광체층, 반사층 등을 도포하기 때문에, 각 칩 간의 발광효율, 휘도, 연색지수, 수명 등의 편차가 크게 발생하였다는 문제점, 2) 이로 인한 LED 칩의 불량률이 높고, 생산수율이 매우 낮다는 문제점, 3) 형광층을 이루는 물질이 대부분 형광파우더, 수지, 바인더, 용매 등으로 이루어지는 페이스트(paste)이기 때문에 형광층의 두께가 두껍고, 이 두께 또한 일정하지 않아, 재료가 낭비된다는 문제점, 4) 형광층이 형광물질만으로 이루어져 있지 않기 때문에 순수 형광체 보다 상대적으로 낮은 휘도 저하 문제점, 5) 공정속도가 느리다는 점 등의 문제점을 개선하여; LED 웨이퍼에 고상파우더를 분사하여 형광체층, 반사층, 방열층 등을 형성함으로써 상기 코팅층의 두께 및 밀도를 균일하게 하여, 각 LED 칩의 발광효율, 연색지수, 수명, 휘도의 편차를 획기적으로 줄일 수 있고, 기존 형광수지 페이스트를 도포한 것보다 발광효율, 휘도, 수명, 연색지수를 더 향상시킬 수 있고, 재 료 대비 LED 칩 및 패키지 생산량이 월등하게 많고, 빠른 제조공정으로 고효율 백색 LED 칩 및 패키지를 제조할 수 있는 기술에 관한 것이다.
LED는 p-n접합 다이오드의 일종으로, 순방향으로 전압이 걸릴 때, 단파장광이 방출되는 현상인 전기발광효과를 이용한 반도체소자이다. 즉 순방향 전압 인가시 n층의 전자와 p층의 정공(hole)이 결합하면서 전도대(conduction band)와 가전대(valance band)의 높이차이(에너지 갭)에 해당하는 만큼의 에너지를 발산하는데, 이 에너지는 주로 열이나 빛의 형태로 방출되며, 빛의 형태로 발산되면 LED가 되는 것이다.
최근 LED가 다양한 색의 광원으로 사용되고 있고, 조명용의 백색 LED 등, 고출력, 고휘도 LED에 대한 수요가 급증함에 따라, LED 칩과 패키지의 성능과 신뢰성을 향상시키는데 주안점을 두고 있다.
LED를 이용하여 백색을 내는 종래의 제조방법은 단일 칩 형태의 방법으로 청색 또는 자외선(UV) LED 칩 위에 형광물질을 도포하여 백색을 얻는 각각의 방법과 두 개 또는 세 개의 칩을 서로 조합하여 백색을 얻는 다음의 다섯 가지 방법으로 구분할 수 있다.
1. 최초의 백색 LED 구조로서, 1993년 후반에 고휘도 청색 LED가 상용화됨에 따라 청색 LED를 여기 광원으로 사용하고, 여기광을 YAG(Yttrium Aluminum Garnet) 의 황색(560nm)을 내는 형광물질을 도포하는 방법.
2. 청색 LED를 여기 광원으로 사용하고, 여기광을 적색, 녹색을 내는 형광물질을 도포하는 방법.
3. 자외선 LED를 여기 광원으로 사용하고, 여기광을 적색, 녹색, 청색의 다층 형광물질을 도포하는 방법.
4. 적색, 녹색 및 청색 3개의 LED 칩을 조합하여 제작하는 방법.
5. 보색관계를 갖는 2개의 LED 칩을 결합하여 만드는 방법.
한편, 상기 백색 LED를 구현하기 위하여 형광물질을 도포하는 방법은 크게 형광 페이스트(paste) 수지를 이용하는 방법과 에어로졸 증착법(aerosol deposition)을 이용하는 방법으로 구분할 수 있으며, 그 자세한 내용은 다음과 같다.
1. 형광 페이스트(paste) 수지를 이용하는 방법.
이 방법은 LED 칩 위에 형광 페이스트 수지를 주입(dispensing) 하거나, 분무(spraying)하여 백색광을 내는 방법으로서, 일반적으로 많이 사용되는 방법이다.
(1) 대한민국 특허등록 제10-0693462호("형광체를 이용한 파장변환형 발광다이오드 패키지 및 제조방법")는 형광체와 봉지재를 혼합하여 디스펜싱 방법에 의해 형광체층을 형성하는 기술에 관한 것이다.
(2) 미합중국 특허등록 제7,049,159호("Stenciling phosphor layer on light emitting diodes") 및 미합중국 특허등록 제6,642,652호("Phosphor-converted lighted light emitting device")는 스텐실링 방법을 이용하여 페이스트 형광체 수지를 주입하는 백색 LED 제조방법에 관한 것이다.
(3) 대한민국 특허등록 제10-0755612호("LED 패키지 제조방법 및 백색원 모듈 제조방법")는 스프레이 코팅법으로 수지 몰딩부 표면에 형광체 함유 코팅제를 도포하여 형광체 박막을 형성하는 기술로 기재되어 있다.
(4) 대한민국 특허등록 제10-0788041호("백색 발광다이오드 제작을 위한 세라믹 형광체와 이를 이용한 백색발광다이오드")는 세라믹 형광체와 바인더와의 혼합물을 광원위에 트랜스퍼 몰딩, 스퍼터링, 디스펜싱 방법으로 백색 발광다이오드를 제조하는 방법을 개시하였다.
상기 (1) 내지 (4)의 기술은 종래의 형광 분말과 에폭시나 실리콘 수지를 혼합하여 스프레이 또는 주입 방법을 사용하는 경우로서, 에폭시나 실리콘 등의 용액 내에 분산되어 있던 형광체가 수지의 경화과정에서 발생되는 형광체 입자의 불균일한 분포 및 침전 문제로, 일정한 두께 및 밀도의 형광층을 제조하기 어렵고, 특히, 자외선 LED에 적색, 녹색, 및 청색 형광체를 혼합하여 사용하는 경우에는 각각의 형광체 종류에 따라 비중이나 크기가 상이하므로 색의 불균일이 심화되고, 휘도가 감소하게 된다. 또한, LED 웨이퍼로부터 절단된 LED 칩(chip) 위에 형광체를 몰딩수지에 혼합하여 스프레이 또는 상기 방법으로 주입하므로 각 칩 간 발광효율, 형광체 양, 휘도, 수명의 편차가 커서 목표하는 휘도 및 수명의 LED 칩 생산수율이 저하되는 큰 단점이 있다.
(5) 대한민국 특허등록 제10-0644881호("반경화 폴리머/형광체 복합체 필름, 이의 제조방법 및 이의 용도")는 상기 (1)~(4)에서 마찬가지로 형광체와 폴리머레진 등을 혼합한 페이스트(슬러리)를 사용하여, LED 칩 위에 혼합형광체수지의 불균일 분포 및 침전 등의 문제를 해결하기 위하여 폴리머 필름위에 형광체 페이스트를 테이프 캐스팅(tape casting) 방법으로 도포하여, 폴리머/형광체 복합체 필름을 형성하고, 상기 필름에 압력을 가하여 프리 몰드 LED 패키지 내부에 전사시키는 기술을 제시하였다. 이 기술 또한 형광체와 수지를 혼합한 페이스트 형광체의 한계를 극복하기에는 한계가 있다.
(6) 대한민국 특허등록 제10-0901369호("백색 발광다이오드 칩 및 그 제조방법")는 LED 사출 반사판 내부에 채워지는 형광체 수지의 양, 시간, 및 점도의 변화에 민감하여 작업 시의 조건에 따라 다른 색의 광을 발산하는 다이오드 소자가 만들어질 수 있는 디스펜싱 공정의 단점 및 문제점을 지적하면서, 적색 형광층, 반사층, 녹색 형광층을 형성하는 백색 발광다이오드 구조를 개시하였다. 그러나, 각 형 광층, 반사층을 형성하는 구체적인 방법이 제시되지 못하는 한계가 있다. 왜냐하면, 상기 각 층을 어떤 방법으로 형성(코팅)하느냐에 따라, LED 칩의 휘도, 수명, 생산수율 등이 결정되기 때문이다.
2. 에어로졸 증착법(aerosol deposition)을 이용하는 방법
에어로졸 증착 방법은 Jun Akedo가 Seiichiro Kashu의 기체 증착법을 개선 발전시켜, 다양한 박막을 제조할 수 있도록 개발한 것이다. 에어로졸 증착방법의 기본 개념은 수송 기체가 고상 파우더가 담긴 에어로졸 챔버로 유입되고, 압력차를 이용하여 에어로졸 챔버 내에 부유하는 분말이 진공상태의 증착챔버 내에 있는 기재에 노즐을 통하여 분사하여 증착하는 방법(대한민국 특허등록 제10-0724070호 "복합구조물 및 그의 제조방법과 제조장치"; PCT/JP2000/007076, 대한민국 특허등록 제10-0767395호 "복합구조물"; PCT/JP2000/007076, 미합중국 특허등록 7,338,724 "Composite structure body and method for manufacturing thereof")이다.
(1) 대한민국 특허등록 제10-0631845호("에어로졸법을 이용한 형광체막 형성방법")는 ITO 글래스계 기판에 형광체(ZnO계, ZnS계, YAG 등)를 에어로졸법을 이용하여 코팅하는 기술을 기재하였다.
(2) 대한민국 특허등록 제10-0665214호("형광체막 제조방법, 이를 이용한 발광장치의 제조방법 및 발광장치")는 에어로졸 증착법을 이용하여 형광체막을 제조 하는 기술을 기재하였다.
(3) 미합중국 공개특허 제2007/0164300호("White light emitting diode(white LED) and method of manufacturing white LED"; PCT/JP05/02979)는 에어로졸 방법(aerosol deposition)을 이용하여 청색 LED 칩(chip) 광원에 황색 형광체를 형성하여 백색 LED를 제조하는 기술을 기재하였다.
(4) 미합중국 공개특허 제2007/0176194호("White light emitting diode and method of manufacturing the same"; PCT/JP05/10640)는 에어로졸 방법(aerosol deposition)을 이용하여 자외선 LED 칩(chip) 광원에 형광체를 구성하여 백색 LED를 제조하는 기술을 기재하였다.
상기 (3) 및 (4)의 기술은 에어로졸법을 이용하여 LED 칩(chip) 광원에 형광체를 코팅하여 백색 LED를 구현하는 기술로서, 전술한 형광 페이스트 수지를 이용한 것보다 상대적으로 수명 및 휘도가 우수하다. 왜냐하면, 형광 페이스트 수지를 이용한 방법은 청색 또는 자외선 LED 칩에서 나온 빛의 파장 일부가 형광 페이스트 수지에 흡수되어 손실되므로, 순수 형광물질로 코팅한 것보다 발광효율 및 휘도가 저하되기 때문이다. 다만, 상기 (3) 및 (4)의 특허공개 명세서 Fig. 2에 도시된 바와 같이, 청색 LED 칩 또는 자외선 LED 칩 상부 및 측면 모두에 형광체가 코팅되어 있는 것으로 미루어 볼 때, 본 발명에서 강조하는 바와 같이, LED 웨이퍼에 일차적 으로 형광 분말을 코팅한 것이 아니라, 일반적으로 사용되고 있는 공정과 같이, 먼저 LED 웨이퍼를 적절한 크기로 절단하여 LED 칩을 제작한 후 기재(substrate)에 칩을 실장한 후 형광 분말을 코팅한 것으로서, 본 발명과는 공정이 상이한 것으로 보인다. 전술한 바와 같이, 상기 (3) 및 (4) 기술의 공정은 백색 LED 각 칩 간의 발광효율, 수명, 휘도의 편차를 보일 수 밖에 없어 생산수율이 상대적으로 저하되는 단점이 있다.
또한, 상기 문제와 더불어, 기판 위에 실장 되어 있는 LED 칩 위에 형광체를 코팅하는 과정에서 공정상으로 볼 때 LED 칩 한 개만 형광체 코팅을 하는 것이 아니라, 기판 위에 실장된 LED 칩을 여러 개 코팅하고 그 주위로 형광체 파우더가 코팅되지 않도록 LED 칩 상부 및 측면에 정확하게 코팅하기 위해서 마스크가 별도로 필요하여 공정이 복잡해지는 단점이 있고, 에어로졸 방법(상기 (3) 및 (4)의 특허공개 명세서, Fig. 1 참조)에서 사용되는 형광 분말 공급 방법이 에어로졸 챔버에서 증착챔버로 수송되는 분말 공급량이 일정하지 않기 때문에, LED 칩 간 발광효율, 휘도, 코팅두께 등의 편차가 큰 단점이 있다. 또한, 형광 분말 코팅 연속 공정상 상기 LED 칩 사이의 간격 사이로 노즐이 위치할 때 분말이 분사되어 손실될 수 있고, 이를 막기 위하여 분말이 노즐로 분사되지 않도록 수송관에 개폐 밸브를 사용하더라도, 밸브를 닫고 여는 순간 정체되어 있는 분말이 쏟아져 더욱더 일정량의 형광분말이 공급되지 못하는 한계가 있어, 연속적인 공정에 적용하기 어려운 문제점이 있다. 유사한 기술로서, 대한민국 특허등록 제10-0846148호 "고상 파우더를 이용한 증착박막 형성방법 및 장치"는 상기 에어로졸 증착법을 이용한 것으로서 증 착챔버 내에 간헐적으로 감압을 증폭시켜 에어로졸화된 입자의 충돌속도를 가속화하여 충돌시킴으로써 상온에서 박막을 얻는 방법이나, 간헐적으로 압력을 조절하기 때문에 고상파우더를 연속적으로 일정량으로 공급할 수 없기 때문에 균일한 코팅을 하는데 상당한 문제점이 있다.
또한, 에어로졸 증착법에서는 기본적으로 고가의 비활성기체(N2, He)를 사용하기 때문에 생산단가에도 영향을 미치는 한계가 있고, 연속적인 공정이 되기 위해서는 더 많은 비활성기체가 공급될 수 있는 장치가 추가적으로 더 필요하다.
따라서, 에어로졸 증착법에서는 에어로졸 챔버에서 증착챔버로의 일정시간에 일정한 양의 분말을 연속적으로 공급하지 못하는 문제점 때문에, 후술할 본 발명의 기술처럼 LED 웨이퍼 자체에 직접 파우더를 분사코팅 하더라도, LED 웨이퍼를 절단하여 칩상태로 만들더라도, 이 LED 칩 간의 발광효율, 휘도, 수명, 코팅두께, 코팅밀도의 편차가 발생하여 생산수율이 저하되는 문제점을 근본적으로 해결할 수 없는 한계점이 있는 것이 주지의 사실이다.
본 발명은 제조된 LED 칩(chip) 간의 발광효율, 휘도, 연색지수, 수명, 코팅 두께 및 코팅 밀도 등의 편차를 획기적으로 감소시켜, 생산수율을 향상시키고, 재료 대비 LED 칩, 패키지 생산량이 월등하게 많고, 빠른 제조공정으로 고효율 백색 LED 칩, 패키지 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 LED 웨이퍼에 직접 순수 형광물질로 이루어진 고상파우더를 분사 적층하여 형광체층을 형성시키고, 방열층(전극층), 반사층을 선택적으로 형성시킨 후 LED 웨이퍼를 식각하며 전극을 형성시키고, 이를 절단하여 LED 칩을 만들어 내는 공정에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LED 칩 제조방법은 LED 웨이퍼 전면에 형광층, 방열층(전극층), 반사층을 코팅하는 공정을 채택함으로써 최종 절단된 LED 칩의 칩(chip) 간 발광효율, 연색지수, 휘도, 수명이 균일해지도록 한 것이다.
본 발명에서는 [도 16]에 보이는 바와 같이, 직경 2인치 내지 8인치의 LED 웨이퍼 수개 내지 수백개를 동시에 이송함으로써, 일정한 시간에 일정한 고상파우더(형광기능 분말, 방열기능 분말, 전극기능 분말, 반사기능 분말 등)를 공급하는 초음속 또는 아음속 슬릿분사노즐로 LED 웨이퍼를 스캐닝하여 일정한 밀도로 코팅할 수 있기 때문에 제조 공정속도가 기존 LED 칩 생산공정보다 월등히 빠르고, 공 정 순서가 다른, 종래의 LED 공정과는 차별되는 기술이다.
위와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
1. LED 웨이퍼에 순수 고상파우더(형광기능 분말, 방열기능 분말, 전극기능 분말, 반사기능 분말 등)로 코팅하여 균일한 코팅 두께 및 밀도로 형성할 수 있기 때문에, 제조된 칩 간에 발광효율, 휘도, 수명, 연색성 지수가 균일하도록 할 수 있다.
2. LED 웨이퍼 수개 내지 수백개를 동시에 코팅할 수 있어, 제조공정 속도가 월등히 빠르고, 경제적인 생산수율이 가능하다.
3. LED 웨이퍼에 코팅층을 균일한 박막 또는 후막으로 제작할 수 있고, 코팅파우더의 투입량이 종래의 기술에 비해 적으므로 경제적인 생산이 가능하다.
4. 일정시간에 일정하게 연속적으로 정량공급되는 순수 파우더(형광기능, 방열기능, 전극기능, 반사기능)를 분사코팅하여 고효율, 저전력, 고휘도, 고수명의 백색 LED 칩 및 패키지가 제작가능하다.
5. 기존 LED 패키지 공정에서 형광체 디스펜싱(dispensing) 공정이 필요 없기 때문에 고가의 수많은 패키지 공정장비가 필요 없다.
이하에서는 첨부된 도면과 함께 본 발명이 제공하는 LED 칩 제조방법과 LED 패키지 구조를 상세히 설명하기로 한다.
Ⅰ. ＬＥＤ 칩 제조방법
본 발명은 (a) 반도체층에 전극이 형성되되, 양전극과 음전극이 일방향 또는 양방향으로 형성된 LED 웨이퍼를 준비하는 단계; (b) 전극 위에 부식물질층을 형성시키는 단계; (c) 상기 LED 웨이퍼 상부에 형광 파우더를 분사 코팅하여 형광층을 형성시키는 단계; (d) 상기 부식물질층을 제거하여 전극을 노출시키는 단계; 및 (e) 상기 LED 웨이퍼를 용도에 맞는 크기로 절단하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 칩 제조방법을 제공한다. 이와 같은 LED 칩 제조방법은 LED 칩의 구조, 양전극과 음전극의 형성방향 등에 따라 구체적인 구현 방법이 달라질 수 있으므로 이하에서는 첨부한 도면에 도시된 실시예와 함께 본 발명을 각 단계별로 상세히 설명하기로 한다.
다만, 본 발명은 첨부된 도면과 관련된 내용 이외에도, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하므로 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다는 점을 미리 밝혀둔다.
1. 전극(양전극과 음전극)이 일방향(상방향)으로 형성되어 있는 LED 웨이퍼를 가공하는 방법(A방법)
1-1. (a)단계
본 단계는 반도체층에 전극이 일방향(상방향)으로 형성된 LED 웨이퍼(100)를 준비하는 단계이다. [도 2]에 도시된 LED 웨이퍼(100)는 사파이어(sapphire; Al2O3) 또는 SiC와 같은 절연체로 이루어진 절연층(110)에 반도체층(120)이 적층되고, 양전극(162) 및 음전극(161)이 형성된 것이다. 상기 반도체층(120)은 n형 반도체층(122), 활성층(123), p형 반도체층(121)이 차례로 적층, 형성된 것이다. 상기 n형 반도체층(122), 활성층(123), p형 반도체층(121)은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물(예를들면 GaAs, GaP, GaN, InP, InAs, GaAlN, InAlGaN 또는 이들의 혼합물)이 유기금속화학증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition)에 의해 성장된 에피 웨이퍼로서, 후술할 형광 물질의 색에 따라 청색 LED 웨이퍼(100B) 또는 자외선 LED 웨이퍼(100V)를 준비할 수 있다.
한편, 본 단계에서는 발광효율 및 휘도 개선을 위해 LED 웨이퍼(100) 하부의 절연층(110)을 제거하는 과정을 포함할 수 있고, 상기 절연층(110) 제거 방법으로는 그라인딩(grinding) 방법 또는 레이저 리프트 오프 방법을 이용할 수 있다.
1-2. (b)단계
본 단계는 전극 위에 부식물질층을 형성시키는 단계이다. 본 단계는 LED 웨이퍼에 대한 감광제 도포공정 후 노광 및 현상공정을 통하여 전극 외 부분의 감광제를 제거함으로써 전극 위에 부식물질층을 형성시키거나, 전극 위에 부식물질을 도포함으로써 부식물질층을 형성시킬 수 있다.
[도 3]의 (a)는 상기 LED 웨이퍼(100) 상부에 감광제(포토레지스터; 400)를 도포하는 공정을 도시한 것이고, [도 3]의 (b)는 LED 웨이퍼(100)의 상부에 도포된 감광제(포토레지스터; 400)를 노광 및 현상공정을 통하여 양전극 및 음전극 상부 이외 부분의 감광제를 제거한 상태를 도시한 것이다. 이 경우에는 상기 감광제가 부식물질이 된다.
한편, [도 3]의 (c)는 노광 및 현상 공정이 없는 프린팅 공정만으로 부식물질층을 형성한 상태를 도시한 것이다. 본 발명에서의 부식물질(401)은 "어떤 특정 물질이 에칭(식각)에 의해 제거되는 물질"을 통칭하는 것이며, 이러한 부식물질(401)과 상기 부식물질의 제거에 관한 사항은 산업계에서 매우 다양하게 활용되고 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 상기 부식물질(401)을 도포하는 방법 역시 일반적인 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 오프셋 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소그래피에 의해 실시할 수 있으며, 부식물질의 두께 및 선폭은 목적 및 기능에 따라 상기 프린팅방법을 선택적으로 사용할 수 있고, 상기 부식물질(401)의 종류에 따라 부식물질(401)의 부착력을 향상시키기 위해 상기 부식물질(401) 도포 후 베이킹 공정을 추가할 수 있다.
1-3. (c)단계
본 단계는 상기 (b)단계 시행 후, 상기 LED 웨이퍼(100)의 상부면에 형광 파우더를 분사 코팅하여 코팅두께 및 코팅밀도가 균일한 형광층(130)을 형성시키는 단계이다([도 4] 참조). 이 때, 형광 파우더의 입자 크기 분포가 큰 것은 바람직하지 않고, 형광 파우더의 코팅 효율을 높이기 위하여 입자크기가 비슷하게 분포되는 것을 사용하는 것이 더 바람직하다.
상기 (a)단계에서는 청색 LED 웨이퍼(101B) 또는 자외선 LED 웨이퍼(101V)를 준비할 수 있는데, 백색광 발광을 위해서는 LED 웨이퍼의 종류에 따라 아래와 같이 형광물질을 달리 적용할 수 있다.
(1) 청색 LED 웨이퍼(101B)가 준비된 경우 형광층의 실시예
1) 황색 형광 파우더((Y, Gd, Ce)3Al5O12 등)를 코팅한 황색 형광층(130Y)([도 5]의 (a) 참조).
2) 적색 형광 파우더(CaAlSiN3:Eu 등)를 코팅한 적색 형광층(130R)과 녹색 형광 파우더(CaSC2O4:Ce, BaSrSiO4:Eu 등)를 코팅한 녹색 형광층(130G)이 2층으로 형성된 형광층([도 5]의 (b) 참조).
3) 상기 녹색 형광 파우더와 적색 형광 파우더를 혼합하여 한 층으로 코팅한 녹색 및 적색 혼합 형광층(130GR)([도 5]의 (a) 참조).
(2) 상기 자외선 LED 웨이퍼(100V)가 준비된 경우 형광층의 실시예
1) 적색 형광 파우더(Y2O3S:Eu3 +, CaS:Eu 등)를 코팅한 적색 형광층(130R), 녹 색 형광 파우더(Ba2SiO4:Eu, ZnGe2O4:Eu, LaPO4:Ce3 + 등)를 코팅한 녹색 형광층(130G) 및 청색 형광 파우더(CaSrS:Bi, CaS:Bi 등)를 코팅한 청색 형광층(130B)이 3층으로 형성된 형광층([도 6]의 (a) 참조).
2) 상기 청색, 녹색 및 적색 형광 파우더를 혼합하여 한 층으로 코팅한 청색, 녹색 및 적색 혼합 형광층(130BGR)([도 6]의 (b) 참조)
상기 형광 파우더는 위에서 열거한 것에 국한되지 않고, 각 색의 여기 형광체를 각 LED 웨이퍼 전체 상하부면에 적절하게 조합 분사 코팅하여 백색 LED 칩 및 패키지를 제조할 수 있다.
1-4. (c-1)단계
본 단계는 상기 (c)단계 시행 후 선택적으로 시행할 수 있는 단계로서, 상기 형광층(130)의 반대면에 반사기능 파우더를 분사 증착시켜 반사층(140)을 형성시키는 단계이다.
상기 반사층(reflective layer)을 구성하는 반사기능 파우더로는 Ag, Al, Ti, Ge, Sn, In, Mg, Ca, Sr 등의 파우더를 적용할 수 있으며, 이러한 반사기능 파우더를 코팅하여 반사층을 형성시킴으로써 LED의 발광효율을 개선할 수 있다([도 6] 참조).
1-5. (c-2)단계
본 단계는 상기 (d)단계 시행 후 선택적으로 시행할 수 있는 단계로서, 상기 형광층(130)의 반대면에 방열기능 파우더를 분사 증착시켜 방열층(150)을 형성시키는 단계이다. 본 단계는 상기 (c-1)단계와 병행할 수 있으며, 이 경우 반사층(140)과 방열층(150)이 적층구조로 형성된다([도 7] 참조). 상기 방열층(150)은 고출력 LED를 제조하기 위하여 코팅된 층으로서, 열전도도가 우수한 탄소나노튜브(약 1,000~6,000W/mK), 구리, 알루미늄, 다이몬드 파우더 등을 분사 코팅하여 제조할 수 있다.
한편, 상기 형광층(130), 반사층(140), 방열층(150) 형성을 위한 고상파우더 분사 증착 공정은 기존의 콜드스프레이법(저온분사법), 에어로졸 증착법 등을 적용하여 실시할 수도 있으나, 이들 방법은 전술한 바와 같이 일정시간에 일정한 양의 파우더를 공급하기 어렵기 때문에 연속적으로 균일한 코팅층을 형성하는 데 한계가 있어, LED 칩 간에 발광효율, 연색지수, 휘도, 코팅두께, 코팅밀도 등의 편차가 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 본 발명의 발명자들이 개발한 기술(대한민국 특허출원 제2008-0072119호("고상파우더 연속 증착장치 및 고상파우더 연속 증착방법"), 대한민국 특허출원 제2009-0038240호("고상파우더 코팅장치") 등을 활용하는 것이 바람직하다.
1-6. (d)단계
본 단계는 전술한 (a)단계 내지 (c) 단계 후의 상기 LED 웨이퍼(100)를 식각 하여, 양전극(162) 및 음전극(161)을 노출시키는 단계이다([도 8] 참조). [도 8]에 보이는 바와 같이, LED 웨이퍼(100) 하부에 방열층(150), 반사층(140), LED 웨이퍼(100) 상부에 형광층(130)이 형성된 상태에서, LED 웨이퍼(100)를 식각(부식물질을 부식)하여 양전극(162) 및 음전극(161)이 노출되도록 한다. 또한, 상기 양전극(162) 및 음전극(161)은 후술할 패키징 단계에서 리드프레임(310)에 연결된다.
한편, 상기 (e)단계에서 식각으로 인한 오염물질을 세정하고, 상기 LED 웨이퍼(100)를 건조하는 공정을 더 포함하여 수행할 수 있다.
1-7. (e)단계
본 단계는 상기 (a)단계 내지 (d)단계 시행 후 단계로서, 상기 LED 웨이퍼(100)를 용도에 맞는 크기로 절단하여 LED 칩의 제조를 마무리하는 단계이다. [도 8]에 도시된 바와 같이, LED 웨이퍼(100)를 절단하여 제작된 LED 칩(200) 측면(210)에는 코팅층이 없는 것을 특징으로 하며, 본 단계를 통해 각 LED 웨이퍼(100)로부터 절단된 LED 칩(200) 간의 발광효율, 수명, 휘도, 연색지수, 코팅두께, 코팅밀도의 편차가 최소화되어 균일한 LED 칩(200)이 최종적으로 제공된다.
이와 같은 LED 칩 제조방법은 다수장의 LED 웨이퍼를 배치할 수 있는 평평한 거치판을 구비한 이송장치와, 넓은 폭에 일정하게 파우더를 분사할 수 있는 슬릿분사노즐을 구비한 분사증착장치를 이용하여 실시할 수 있다([도 16] 참조). 즉, 다수장의 LED 웨이퍼(100)를 상기 이송장치의 거치판(404)에 정렬시키고 이동방 향(405)으로 이송(스캐닝)하면서, 상기 슬릿분사노즐(402)에서 분사되는 파우더가 다수장의 LED 웨이퍼(100)에 일시에 코팅되도록 할 수 있으며, 이러한 공정으로 상기 형광층, 반사층, 방열층을 형성시킬 수 있다.
2. 전극(양전극과 음전극)이 양방향(상하방향)으로 형성된 LED 웨이퍼를 가공하는 방법(B방법)
2-1. (a)단계
본 단계는 절연층(110)이 제거된 반도체층(120)에 전극이 양방향으로 형성된 LED 웨이퍼(101)를 준비하는 단계이다. 상기 LED 웨이퍼(101)는 [도 9]에 도시된 바와 같이 사파이어(sapphire; Al2O3) 또는 SiC와 같은 절연체로 이루어진 절연층(110)에 반도체층(120)이 적층된 것을 양전극(162) 및 음전극(161)을 양방향으로 형성하기 위하여 절연층이 제거된 LED 웨이퍼(101)이고, 상기 반도체층(120)은 n형 반도체층(122), 활성층(123), p형 반도체층(121)이 차례로 적층, 형성된 것이다. 상기 n형 반도체층(122), 활성층(123), p형 반도체층(121)은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물(예를들면 GaAs, GaP, GaN, InP, InAs, GaAlN, InAlGaN 또는 이들의 혼합물)이 유기금속화학증착법(MOCVD; Metal Organic Chemical Vapor Deposition)에 의해 성장된 에피 웨이퍼로서, 후술할 형광 물질의 색에 따라 청색 LED 웨이퍼(101B) 또는 자외선 LED 웨이퍼(101V)를 준비할 수 있다.
2-2. (b)단계
본 단계는 전극 위에 부식물질층을 형성시키는 단계이다. 본 단계는 LED 웨이퍼에 대한 감광제 도포공정 후 노광 및 현상공정을 통하여 전극 외 부분의 감광제를 제거함으로써 전극 위에 부식물질층을 형성시키거나, 전극 위에 부식물질을 도포함으로써 부식물질층을 형성시킬 수 있다.
[도 10]의 (a)는 상기 LED 웨이퍼(101) 상부에 감광제(포토레지스터; 400)를 도포하는 공정을 도시한 것이고, [도 10]의 (b)는 LED 웨이퍼(101)의 상부에 도포된 감광제(포토레지스터; 400)를 노광 및 현상공정을 통하여 양전극 상부 이외 부분의 감광제를 제거한 상태를 도시한 것이다. 이 경우에는 상기 감광제가 부식물질이 된다.
한편, [도 10]의 (c)는 노광 및 현상 공정이 없는 프린팅 공정만으로 부식물질층을 형성한 상태를 도시한 것이다. 본 발명에서의 부식물질(401)은 "어떤 특정 물질이 에칭(식각)에 의해 제거되는 물질"을 통칭하는 것이며, 이러한 부식물질(401)과 상기 부식물질의 제거에 관한 사항은 산업계에서 매우 다양하게 활용되고 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 상기 부식물질(401)을 도포하는 방법 역시 일반적인 잉크젯 프린팅, 스크린 프린팅, 오프셋 프린팅, 그라비아 프린팅, 플렉소그래피에 의해 실시할 수 있으며, 부식물질의 두께 및 선폭은 목적 및 기능에 따라 상기 프린팅방법을 선택적으로 사용할 수 있고, 상기 부식물질(401)의 종류에 따라 부식물질(401)의 부착력을 향상시키기 위해 상기 부식 물질(401) 도포 후 베이킹 공정을 추가할 수 있다.
2-3. (c)단계
본 단계는 상기 LED 웨이퍼(101)의 상면에 형광 파우더를 분사 코팅하여 코팅두께 및 코팅밀도가 균일한 형광층(130)을 형성시키는 단계이다. 이 때, 형광 파우더의 입자 크기 분포가 큰 것은 바람직하지 않고, 형광 파우더의 코팅 효율을 높이기 위하여 입자크기가 비슷하게 분포된 것을 사용하는 것이 더 바람직하다. 본 단계에서는 상기 (b)단계 시행 후, 상기 LED 웨이퍼(101)의 반도체층(120) 상부에 형광층(130)을 코팅하여 형광층을 형성할 수 있다([도 11] 참조).
상기 (a)단계에서는 청색 LED 웨이퍼(101B) 또는 자외선 LED 웨이퍼(101V)를 준비할 수 있는데, 백색광 발광을 위해서는 LED 웨이퍼의 종류에 따라 아래와 같이 형광물질을 달리 적용할 수 있다.
(1) 청색 LED 웨이퍼(101B)가 준비된 경우 형광층의 실시예
황색 형광 파우더((Y, Gd, Ce)3Al5O12 등)를 코팅한 황색 형광층(130Y)([도 12]의 (a) 참조).
적색 형광 파우더(CaAlSiN3:Eu 등)를 코팅한 적색 형광층(130R)과 녹색 형광 파우더(CaSC2O4:Ce, BaSrSiO4:Eu 등)를 코팅한 녹색 형광층(130G)이 2층으로 형성된 형광층([도 12]의 (b) 참조).
상기 녹색 형광 파우더와 적색 형광 파우더를 혼합하여 한 층으로 코팅한 녹색 및 적색 혼합 형광층(130GR)([도 12]의 (a) 참조).
(2) 상기 자외선 LED 웨이퍼(101V)가 준비된 경우 형광층의 실시예
적색 형광 파우더(Y2O3S:Eu3 +, CaS:Eu 등)를 코팅한 적색 형광층(130R), 녹색 형광 파우더(Ba2SiO4:Eu, ZnGe2O4:Eu, LaPO4:Ce3 + 등)를 코팅한 녹색 형광층(130G) 및 청색 형광 파우더(CaSrS:Bi, CaS:Bi 등)를 코팅한 청색 형광층(130B)이 3층으로 형성된 형광층([도 13]의 (a) 참조).
상기 청색, 녹색 및 적색 형광 파우더를 혼합하여 한 층으로 코팅한 청색, 녹색 및 적색 혼합 형광층(130BGR)([도 13]의 (b) 참조)
상기 형광 파우더는 위에서 열거한 것에 국한되지 않고, 각 색의 여기 형광체를 각 LED 웨이퍼에 적절하게 조합 분사 코팅하여 백색 LED 칩 및 패키지를 제조할 수 있다.
2-4. (c-1)단계
본 단계는 상기 (c)단계 시행 후 선택적으로 시행할 수 있는 단계로서, 상기 형광층(130)의 반대면에 반사기능 파우더를 분사 증착시켜 반사층(140)을 형성시키 는 단계이다. 다만, [도 14]의 (a)에 보이는 바와 같이 반사기능 파우더가 분사되어, 음전극(161) 상부에 반사층이 형성되므로, 후술할 전극을 노출하는 (d)단계에서 양전극(162) 뿐만 아니라, 음전극(161) 또한 노출시키는 공정을 수행하여야 한다.
상기 반사층(reflective layer)을 구성하는 반사기능 파우더로는 Ag, Al, Ti, Ge, Sn, In, Mg, Ca, Sr 등의 파우더를 적용할 수 있으며, 이러한 반사기능 파우더를 코팅하여 반사층을 형성시킴으로써 LED의 발광효율을 개선할 수 있다.
2-5. (c-2)단계
본 단계는 상기 (c)단계 시행 후 선택적으로 시행할 수 있는 단계로서, 상기 형광층(130)의 반대면에 방열기능 파우더를 분사 증착시켜 방열층(150)을 형성시키는 단계이다. 본 단계는 상기 (c-1)단계와 병행할 수 있으며, 이 경우 반사층(140)과 방열층(150)이 적층구조로 형성된다([도 14] (c)참조). 상기 방열층(150)은 고출력 LED를 제조하기 위하여 코팅된 층으로서, 열전도도가 우수한 탄소나노튜브(약 1,000~6,000W/mK), 구리, 알루미늄, 다이몬드 파우더 등을 분사 코팅하여 제조할 수 있다. 다만, 상기 (b-1) 단계에서와 마찬가지로, [도 14]의 (c)에 보이는 바와 같이 반사기능 파우더가 분사되어, 음전극(161) 상부에 방열층이 형성되므로, 후술할 전극을 노출하는 (d)단계에서 양전극(162) 뿐만 아니라, 음전극(161) 또한 노출시키는 공정을 수행하여야 한다.
한편, 상기 형광층(130), 반사층(140), 방열층(150) 형성을 위한 고상파우더 분사 증착 공정은 기존의 콜드스프레이법(저온분사법), 에어로졸 증착법 등을 적용하여 실시할 수도 있으나, 이들 방법은 전술한 바와 같이 일정시간에 일정한 양의 파우더를 공급하기 어렵기 때문에 연속적으로 균일한 코팅층을 형성하는 데 한계가 있어, LED 칩 간에 발광효율, 연색지수, 휘도, 코팅두께, 코팅밀도 등의 편차가 발생하는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 본 발명의 발명자들이 개발한 기술(대한민국 특허출원 제2008-0072119호("고상파우더 연속 증착장치 및 고상파우더 연속 증착방법"), 대한민국 특허출원 제2009-0038240호("고상파우더 코팅장치") 등을 활용하는 것이 바람직하다.
2-6. (d)단계
본 단계는 전술한 (a)단계 내지 (c)단계 시행 후의 LED 웨이퍼(101)를 식각하고, 전극을 형성시키는 단계이다([도 15] 참조). [도 15]의 (a)는 LED 웨이퍼(101) 상부면에 형광층(130)을 형성시키고, 양전극(162)을 노출시킨 예이다. [도 15]의 (b)는 LED 웨이퍼(101) 상부에 형광층(130) 및 하부에 반사층(140)을 형성시킨 상태에서, 식각(부식물질(401)을 부식)하여 양전극(162) 및 음전극(161)을 노출시킨 예이다. 또한, [도 15]의 (c)는 LED 웨이퍼(101) 상부에 형광층(130)을 형성시키고, 하부에 반사층(140)과 방열층(150)을 형성시킨 상태에서, 식각(부식물질(401)을 부식)하여 양전극(162) 및 음전극(161)을 노출시킨 예이다. 또한, 상기 양전극(162) 및 음전극(161)은 후술할 패키징 단계에서 리드프레임(310)에 연결된다.
한편, 본 단계에서는 식각으로 인한 오염물질을 세정하고, 상기 LED 웨이퍼(100)를 건조하는 공정을 더 포함하여 수행할 수 있다.
2-7. (e)단계
본 단계는 상기 (a)단계 내지 (d)단계 시행 후 단계로서, 상기 LED 웨이퍼(101)를 용도에 맞는 크기로 절단하여 LED 칩의 제조를 마무리하는 단계이다. [도 15]에 도시된 바와 같이, LED 웨이퍼(101)를 절단하여 제작된 LED 칩 측면(210)에는 코팅층이 없는 것을 특징으로 하며, 본 단계를 통해 각 LED 웨이퍼(101)로부터 절단된 LED 칩(200) 간의 발광효율, 수명, 휘도, 연색지수, 코팅두께, 코팅밀도의 편차가 최소화되어 균일한 LED 칩(200)이 최종적으로 제공된다.
이와 같은 LED 칩 제조방법은 다수장의 LED 웨이퍼를 배치할 수 있는 평평한 거치판을 구비한 이송장치와, 넓은 폭에 일정하게 파우더를 분사할 수 있는 슬릿분사노즐을 구비한 분사증착장치를 이용하여 실시할 수 있다([도 16] 참조). 즉, 다수장의 LED 웨이퍼(101)를 상기 이송장치의 거치판(404)에 정렬시키고 코팅 이동방향(405)으로 이송(스캐닝)하면서, 상기 슬릿분사노즐(402)에서 분사되는 파우더(403)가 다수장의 LED 웨이퍼(101)에 일시에 증착되도록 할 수 있으며, 이러한 공정으로 상기 형광층, 반사층, 방열층을 형성시킬 수 있다.
Ⅱ. LED 패키지 구조
본 발명은 전술한 LED 칩 제조방법 중 어느 한 항의 방법에 의해 제작되어 측면에 코팅층이 없는 LED 칩을 패키징한 LED 패키지 구조에 관한 것으로서,
본 발명은 상기 LED 칩; 상기 LED 칩의 양전극과 음전극에 연결되는 리드프레임; 및 상기 LED 칩을 둘러싸는 반사면; 을 포함하여 구성된 LED 패키지 구조를 제공한다.
또한, 본 발명은 상면에서부터 하방향으로 함입공간이 형성되어 있고, 상기 함입공간의 내벽은 반사면으로 구성된 수용체; 를 더 포함하여 구성되며, 상기 리드프레임은 상기 수용체의 함입공간 바닥에 배치되고, 상기 LED 칩은 상기 함입공간에 수용되어 상기 리드프레임 위에 배치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지 구조를 함께 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 함입공간의 바닥면에는 하방향으로 침강된 안착부가 형성되어, 상기 리드프레임과 LED 칩이 상기 안착부에 설치된 것을 특징으로 하는 LED 패키지 구조를 함께 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 LED 칩의 각 측면과 접하도록 둘러싸며, 그 하부는 상기 리드프레임에 고정된 반사커버; 를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지 구조를 함께 제공한다.
이하에서는 첨부한 도면과 함께 본 발명이 제공하는 LED 패키지 구조의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
1. LED 칩 측면이 노출된 구조
[도 17]에 도시된 LED 패키지 구조는 LED 칩(200)과 리드프레임(310) 및 반사면(230)에 더하여, 상면에서부터 하방향으로 함입공간(250)이 형성된 수용체(300); 를 더 포함하여 구성되는 것이다. 이 때, 상기 함입공간(250)의 내벽이 반사면(230)으로 구성되는 것이며, 상기 리드프레임(310)은 상기 수용체(300)의 함입공간(250) 바닥에 배치되고, 상기 LED 칩(200)은 상기 함입공간(250)에 수용되어 상기 리드프레임(310) 위에 배치되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
이 경우 상기 LED 칩(200)은 양전극(162) 및 형광층(130)은 상향하도록 배치되고, 음전극(161)은 하향하도록 배치되어, 상기 양전극(162)은 와이어(320) 본딩(bonding)으로 상기 리드프레임(310)과 연결되고, 음전극(161)은 상기 리드프레임(310)에 직접 연결되도록 구성할 수 있다([도 17] 참조). 위와 같은 구조에 의해 LED 칩(200)에서 발광되는 자외선 또는 청색광이 형광층에 여기되어 백색광이 발현된다.
한편, 상기 수용체(300)의 함입공간(250) 내벽은 상방향으로 확장되는 경사벽으로 구성하여 반사율을 높일 수 있다. 또한, 상기 수용체(300)의 하면에는 방열기능 파우더가 코팅된 방열층(150)을 형성시킬 수 있다. 위와 같이 함입공간(250) 내벽을 경사벽으로 구성하거나 수용체(300)의 하면에 방열층(150)을 형성시키는 구성은 이하에서 열거하는 실시예에 동일하게 적용될 수 있다.
2. LED 칩이 안착부에 수용되어 설치된 구조
[도 18]에 도시된 LED 패키지 구조는 전술한 수용체(300)의 함입공간(250) 바닥면에 하방향으로 침강된 안착부가 형성되어 있어, 상기 리드프레임(310)과 LED 칩(200)이 상기 안착부에 설치된 것을 특징으로 한다. [도 18]에 도시된 실시예는 LED 칩(200)의 양전극(162)을 리드프레임(310)에 와이어(320)로 본딩하고, 음전극(161)은 리드프레임에(310) 직접 연결하여, LED 칩 측면(210)으로 발광되는 자외선 또는 청색광이 형광층(130)으로 반사되어 백색광이 발현되도록 구성한 것이다.
3. LED 칩이 반사커버에 둘러싸인 채 수용체에 결합된 구조
[도 19]에 도시된 LED 패키지 구조는 전술한 수용체(300)에 더하여 상기 LED 칩(200)의 각 측면과 접하도록 둘러싸며, 그 하부는 상기 리드프레임(310)에 고정된 반사커버(330); 가 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. [도 19]에 도시된 실시예는 LED 칩(200)의 양전극(162)은 리드프레임(310)에 와이어 본딩하고, 음전극(161)을 수용체의 함입공간(250) 바닥에 배치된 리드프레임(310)에 직접 연결하고, 반사커버(330)가 LED 칩 측면(210)을 감싸도록 한 것이다. 상기 반사커버(330)와 상기 반사커버(330)에 LED 칩(200)이 수용된 상태는 [도 20]에 도시되어 있다. 여기서, 상기 반사커버(330)의 내측면은 반사면으로 구성하여 LED 칩에서 발광되는 자외선 또는 청색광이 형광층으로 반사되어 백색광이 발현되도록 구성하거나, 요철면(미도시)으로 구성하여 반사를 억제시킬 수도 있다.
한편, 전술한 수용체(300)의 상부는 투광부(240)로 커버할 수 있다. 상기 투 광부(240)로는 렌즈, 유리, 폴리머 등의 투광성 재료를 적용할 수 있으며, 상기 투광부(240)에는 형광 파우더를 코팅시켜 형광층을 형성시켜둘 수도 있다. 본 발명에 적용되는 LED 칩 측면(210)은 형광층이 형성되어 있지 않으므로, 인가되는 전압 및 전류의 세기에 따라 LED 칩 측면(210)으로 청색광 또는 자외선이 발광되어 나올 경우에는, 상기 투광부(240)에 형광층이 형성된 것을 적용하여 상기 형광층이 형성된 투광부에서 백색광이 발현될 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 위에서 언급한 바와 같이 첨부된 도면과 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다. 따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
[도 1]은 본 발명에 따른 LED 칩 제조방법을 나타내는 순서도이다.
[도 2]는 반도체층에 일방향으로 전극이 형성되어 있는 LED 웨이퍼의 평면도 및 단면도이다.
[도 3]은 LED 웨이퍼 상부에 감광제 또는 부식물질을 도포 및 제거된 LED 웨이퍼의 단면도이다.
[도 4]는 LED 웨이퍼 상부에 형광기능의 파우더가 분사 코팅된 LED웨이퍼의 단면도이다.
[도 5]는 백색 발광을 위해 청색 LED 웨이퍼에 형광층이 형성된 실시예들의 단면도이다.
[도 6]은 백색 발광을 위해 자외선 LED 웨이퍼에 형광층이 형성된 실시예들의 단면도이다.
[도 7]은 LED 웨이퍼 하부에 반사층 및 방열층이 형성된 실시예의 단면도이다.
[도 8]은 LED 웨이퍼에 상부에 도포된 감광제 또는 부식물질을 제거하고, 전극을 노출시킨 LED 웨이퍼의 단면도를 도시한 것이다.
[도 9]는 반도체층에 양방향으로 전극이 형성되어 있는 LED 웨이퍼의 평면도 및 단면도이다.
[도 10]은 감광제 또는 부식물질이 도포 및 제거된 LED 웨이퍼의 단면도이다.
[도 11]은 LED 웨이퍼의 상부면에 형광층이 형성된 LED 웨이퍼의 단면도이다.
[도 12]는 백색 발광을 위해 청색 LED 웨이퍼에 형광층이 형성된 실시예들의 단면도이다.
[도 13]은 백색 발광을 위해 자외선 LED 웨이퍼에 형광층이 형성된 실시예들의 단면도이다.
[도 14]는 LED 웨이퍼의 상부면 형광층이 형성되고 하부면에는 반사층과 방열층이 형성된 LED 웨이퍼의 단면도이다.
[도 15]는 LED 웨이퍼에서 감광제 또는 부식물질을 제거한 후 LED 칩의 실시예들의 단면도이다.
[도 16]은 다수장의 LED 웨이퍼를 일괄 스캔하여 코팅층을 형성하는 장치의 모식도이다.
[도 17]은 LED 칩 측면이 노출된 유형의 LED 패키지 구조의 단면도이다.
[도 18]은 LED 칩이 안착부에 수용되어 설치된 유형의 LED 패키지 구조의 단면도이다.
[도 19]는 LED 칩이 반사커버에 둘러싸인 LED 패키지 구조의 단면도이다.
[도 20]은 반사커버 및 반사커버에 LED 칩이 수용된 상태를 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 반도체층에 전극이 일방향으로 형성된 LED 웨이퍼
100B : 반도체층에 전극이 일방향으로 형성된 청색 LED 웨이퍼
100V : 반도체층에 전극이 일방향으로 형성된 자외선 LED 웨이퍼
101 : 절연층이 제거된 반도체층에 전극이 양방향으로 형성된 LED 웨이퍼
101B : 절연층이 제거된 반도체층에 전극이 양방향으로 형성된 청색 LED 웨이퍼
101V : 절연층이 제거된 반도체층에 전극이 양방향으로 형성된 자외선 LED웨이퍼
110 : 절연층 120 : 반도체층
121 : p형 반도체층 122 : n형 반도체층
123 : 활성층 130 : 형광층
130Y : 황색 형광층 130R : 적색 형광층
130G : 녹색 형광층 130B : 청색 형광층
130GR : 녹색 및 적색 혼합 형광층
130BGR :청색, 녹색 및 적색 혼합 형광층
140 : 반사층 150 : 방열층
161 : 음전극 162 : 양전극
200 : LED 칩 210 : LED 칩 측면
230 : 반사면 240 : 투광부
250 : 함입공간 300 : 수용체
310 : 리드프레임 320 : 와이어
330 : 반사커버 400 : 감광제(포토레지스터)
401 : 부식물질 402 : 슬릿분사노즐
403 : 고상파우더 404 : 기재이송장치 거치판
405 : 이동방향

Claims (9)

  1. (a) 반도체층에 전극이 형성되되, 양전극과 음전극이 일방향 또는 양방향으로 형성된 LED 웨이퍼를 준비하는 단계;
    (b) 전극 위에 부식물질층을 형성시키는 단계;
    (c) 상기 LED 웨이퍼 상부에 형광 파우더를 분사 코팅하여 형광층을 형성시키는 단계;
    (d) 상기 부식물질층을 제거하여 전극을 노출시키는 단계; 및
    (e) 상기 LED 웨이퍼를 용도에 맞는 크기로 절단하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 칩 제조방법.
  2. 제1항에서,
    상기 (b)단계는 LED 웨이퍼에 대한 감광제 도포공정 후 노광 및 현상공정을 통하여 전극 외 부분의 감광제를 제거함으로써 전극 위에 부식물질층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 LED 칩 제조방법.
  3. 제1항에서,
    상기 (b)단계는 전극 위에 부식물질을 도포함으로써 부식물질층을 형성시키 는 것을 특징으로 하는 LED 칩 제조방법.
  4. 제1항에서,
    (c-1) 상기 (c)단계 시행 후 상기 형광층의 반대면에 반사기능 파우더를 분사 코팅하여 반사층을 형성시키는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 칩 제조방법.
  5. 제1항에서,
    (c-2) 상기 (c)단계 시행 후 상기 형광층의 반대면에 방열기능 파우더를 분사 코팅하여 방열층을 형성시키는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 칩 제조방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제작되어 측면에 코팅층이 없는 LED 칩을 패키징한 구조로서,
    상기 LED 칩의 양전극과 음전극에 연결되는 리드프레임; 및
    상기 LED 칩을 둘러싸는 반사면; 을 포함하여 구성되는 LED 패키지 구조.
  7. 제6항에서,
    상면에서부터 하방향으로 함입공간이 형성되어 있고, 상기 함입공간의 내벽은 반사면으로 구성된 수용체; 를 더 포함하여 구성되며,
    상기 리드프레임은 상기 수용체의 함입공간 바닥에 배치되고,
    상기 LED 칩은 상기 함입공간에 수용되어 상기 리드프레임 위에 배치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지 구조.
  8. 제7항에서,
    상기 함입공간의 바닥면에는 하방향으로 침강된 안착부가 형성되어, 상기 리드프레임과 LED 칩이 상기 안착부에 설치된 것을 특징으로 하는 LED 패키지 구조.
  9. 제7항에서,
    상기 LED 칩의 각 측면과 접하도록 둘러싸며, 그 하부는 상기 리드프레임에 고정된 반사커버; 를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 LED 패키지 구조.
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