KR100574557B1 - Light emitting diode package and method for manufacturing light emitting diode package - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리콘 서브 마운트 상에 발광 다이오드를 실장하고, 이중 몰드를 이용하여 대면적, 고출력에서 광도 향상과 패키지 신뢰도를 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 반사홀이 형성되어 있으며, 상기 반사홀에 발광 다이오드와 반사부가 형성된 서브 마운트; 상기 서브 마운트를 지지하는 리드 프레임; 상기 발광 다이오드와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 연결 수단; 상기 리드 프레임을 지지하는 기판; 상기 기판의 가장자리 둘레를 따라 배치되어 있는 월; 및 상기 월 내부에 봉입되어 있는 몰드부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses a light emitting diode package capable of mounting a light emitting diode on a silicon sub-mount, and improving light intensity and package reliability at large area and high power by using a double mold, and a manufacturing method thereof. The disclosed invention has a reflection hole is formed, the sub-mount is formed with a light emitting diode and a reflection in the reflection hole ; A lead frame supporting the sub mount; Connecting means for electrically connecting the light emitting diode and the lead frame; A substrate supporting the lead frame; A wall disposed along an edge of the substrate; And a mold part encapsulated in the wall.
여기서, 상기 몰드부는 제 1 몰드부와 제 2 몰드부의 이중층으로 이루어져 있고, 상기 제 1 몰드부는 상기 서브 마운트의 반사홀 상에 배치되어 있으며, 상기 제 2 몰드부는 상기 월 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.Here, the mold part comprises a double layer of the first mold part and the second mold part, the first mold part is disposed on the reflection hole of the sub-mount, and the second mold part is disposed inside the wall. It is done.
발광 다이오드, 실리콘 서브 마운트, 실리콘, 몰드, 형광체Light Emitting Diode, Silicon Submount, Silicon, Mold, Phosphor
Description
도 1은 종래 기술에 따른 블루 LED 패키지 구조를 도시한 도면.1 is a view showing a blue LED package structure according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 화이트 LED 패키지 구조를 도시한 도면.Figure 2 shows a white LED package structure according to the prior art.
도 3은 본 발명에 따라 LED가 실리콘 서브 마운트에 실장된 모습을 도시한 도면.3 is a view showing a state in which the LED is mounted on the silicon sub-mount in accordance with the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따라 몰딩되어 제조된 블루 LED 패키지들을 도시한 도면.4A-4C illustrate blue LED packages manufactured molded according to the present invention.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따라 몰딩되어 제조된 화이트 LED 패키지들을 도시한 도면.5A-5E illustrate white LED packages molded and manufactured according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따라 LED가 실리콘 서브 마운트에 플립칩 방식으로 실장된 모습을 도시한 도면.6 is a view showing a state in which the LED is mounted in a flip chip method on the silicon sub-mount in accordance with the present invention.
도 7은 본 발명에 따라 실리콘 서브 마운트에 LED가 실장되어 대량 생산되는 과정을 설명하기 위한 도면.7 is a view for explaining the process of mass-producing the LED is mounted on the silicon sub-mount in accordance with the present invention.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 실리콘 서브 마운트에 LED가 플립칩 본딩된 구조에서 리드 프레임에 비아홀에 의하여 연결되는 모습을 도시한 도면. 8A and 8B illustrate a state in which an LED is connected to a lead frame by a via hole in a flip chip bonded structure in a silicon sub-mount according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
200: 실리콘 서브 마운트 201: 반사판200: silicon submount 201: reflector
203: 발광 다이오드(LED) 237: 제 1 몰드203: light emitting diode (LED) 237: first mold
247: 제 2 몰드 300: 고분자 폴리머층 247: second mold 300: polymer polymer layer
301: 리드 프레임 303: 와이어(wire)301: lead frame 303: wire
305: 월(wall) 305: wall
본 발명은 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 대면적에 사용되는 고출력 다이오드에서 광도 향상과 제조된 패키지의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting diode package and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a light emitting diode package and a method for manufacturing the same, which can improve the brightness and reliability of a manufactured package in a high output diode used in a large area.
일반적으로 LED(Light Emitting Diode)란 발광 다이오드라고도 부르며, 이는 화합물 반도체의 특성을 이용해 전기 신호를 적외선, 가시광선 또는 빛의 형태로 변환시켜 신호를 보내고 받는 데 사용되는 소자이다.Generally, a light emitting diode (LED) is also called a light emitting diode, which is a device used to send and receive signals by converting an electric signal into an infrared, visible or light form using the characteristics of a compound semiconductor.
보통 LED의 사용 범위는 가정용 가전제품, 리모콘, 전광판, 표시기, 각종 자동화 기기 등에 사용되고, 종류는 크게 IRED(Infrared Emitting Diode)와 VLED(Visible Light Emitting Diode)로 나뉘어 진다.Usually, the use range of LED is used in home appliances, remote controllers, electronic signs, indicators, and various automation devices, and the types are largely divided into Infrared Emitting Diode (IRD) and Visible Light Emitting Diode (VLED).
상기의 LED의 구조는 일반적으로 다음과 같다.The structure of the LED is generally as follows.
일반적으로 적색 LED와 달리 청색 LED는 사파이어 기판 상에 N형 GaN 층을 형성하고, 상기 N형 GaN 층 표면의 일측 상에 N-메탈을 형성한 다음, 계속해서 상 기 N-메탈이 형성된 영역 이외에 활성층을 형성한다.In general, unlike a red LED, a blue LED forms an N-type GaN layer on a sapphire substrate, forms an N-metal on one side of the N-type GaN layer surface, and then, in addition to the region where the N-metal is formed. Form an active layer.
그런 다음, 상기 활성층 상에 P형 GaN 층을 형성하고, 상기 P형 GaN 층 상에 P-메탈을 형성하여 블루 LED를 제조한다.Then, a P-type GaN layer is formed on the active layer, and P-metal is formed on the P-type GaN layer to manufacture a blue LED.
상기 활성층은 P 메탈을 통하여 전송되어 오는 정공과 N 메탈을 통하여 전송해오는 전자가 결합하여 광을 발생시키는 층이다.The active layer is a layer that generates light by combining holes transmitted through the P metal and electrons transmitted through the N metal.
상기와 같이 제조된 LED는 출력되는 광의 세기에 따라, 가정용 가전 제품, 전광판 등에 사용되는데, 다음은 백라이트용 리드 프레임 상에 LED를 패키지한 구조를 도시한 것이다.The LED manufactured as described above is used according to the intensity of light output, and is used for home appliances, electronic signs, and the like. The following shows a structure in which LEDs are packaged on a backlight lead frame.
도 1은 종래 기술에 따른 블루 LED 패키지 구조를 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 고분자 폴리머층(100) 둘레에 백라이트용 리드 프레임(101) 형성되어 있고, 상기 리드 프레임(101)에 블루 LED(103)가 실장되어 있다.1 is a view illustrating a structure of a blue LED package according to the prior art, and as shown, a
그리고 상기 고분자 폴리머층(100) 가장자리 둘레에는 일정한 높이를 갖는 월(WALL:107)이 형성되어 있다. 상기 LED(103)를 상기 리드 프레임(101) 상에 접착시킨 다음, 상기 LED(103) 상에 형성되어 있는 P 전극과 N 전극을 와이어(105) 본딩(wire bonding)에 의하여 상기 리드 프레임(101) 상의 배선들과 전기적으로 콘택(contact)시켰다.In addition, a wall (WALL) 107 having a constant height is formed around the edge of the
상기와 같이, 와이어(105) 본딩 공정이 끝나면 에폭시 수지(106)에 의하여 몰딩 작업이 진행되는데, 상기 리드 프레임(101) 가장자리 둘레를 따라 형성되어 있는 내부 공간에 상기 에폭시 수지(106)를 채워 넣어 봉입시킨다.As described above, the molding operation is performed by the
도 2는 종래 기술에 따른 화이트 LED 패키지 구조를 도시한 도면이다.2 is a view showing a white LED package structure according to the prior art.
도 2에 도시된 바와 같이, 블루 LED(103)를 패키지로 제조하여 화이트 광을 발생시키기 위한 LED 패키지이다.As shown in FIG. 2, a
고분자 폴리머층(110) 둘레를 따라 형성되어 있는 백라이트용 리드 프레임(111) 상에 상기 블루 LED(113)를 접착하여 실장한다. 상기 실장된 LED(113)의 P 전극과 N 전극을 인출하여 상기 리드 프레임(111) 상의 도선용 패턴에 와이어(115) 본딩 작업에 의하여 전기적으로 콘택 시킨다.The
상기 LED(113)에 와이어(115) 본딩 작업을 완성하면, 에폭시 수지에 형광체를 혼합 시킨 몰드(116)를 사용하여 상기 LED(113) 상에 몰딩(molding)시킨다.When the
따라서, 상기 블루 LED(113)에서 발생하는 블루(blue) 광은 상기 몰드(116)에 포함된 형광체에 의하여 화이트 광으로 변환된 다음 외부로 화이트 광을 방출하게 된다.Therefore, blue light generated by the
그러나, 상기에서 설명한 블루와 화이트 광을 발생하는 LED 패키지는 광효율을 향상시키기 위하여 리드 프레임 상에 반사판을 형성하기 어려운 구조를 하고 있다.However, the LED package generating the blue and white light described above has a structure in which it is difficult to form a reflector on the lead frame in order to improve light efficiency.
특히, 화이트 광을 발생하는 LED 패키지에 몰딩하는 형광체는 열 발생이 많은 고출력용 LED에서는 형광 성분이 변형되어 화이트 광의 품위가 떨어지는 문제가 있다.In particular, a phosphor molded into an LED package generating white light has a problem in that a high-power LED for high heat generation deforms a fluorescent component and deteriorates the quality of white light.
즉, 상기와 같이 LED를 리드프레임에 직접 실장하는 구조는 열 방출이 어려워 열화 현상이 발생하는 문제가 있다.That is, the structure in which the LED is directly mounted on the lead frame as described above has a problem in that heat dissipation is difficult and deterioration occurs.
또한, 각각의 LED들을 패키지하고 와이어 본딩을 하므로 대량 생산에 어려운 문제가 있다.In addition, since each LED is packaged and wire bonded, there is a problem in mass production.
본 발명은, 실리콘 서브 마운트 상에 발광 다이오드를 실장하고, 이중 몰드에 의하여 몰딩함으로써 대면적, 고출력에서 광효율을 향상시킬 수 있고, 실장 작업이 간편한 발광 다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a light emitting diode package and a method of manufacturing the same, which can improve light efficiency at large area and high output by mounting a light emitting diode on a silicon sub-mount and molding by double mold. have.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지는,In order to achieve the above object, a light emitting diode package according to the present invention,
반사홀이 형성되어 있으며, 상기 반사홀에 발광 다이오드와 반사부가 형성된 서브 마운트; A sub-mount having a reflection hole formed therein and a light emitting diode and a reflection portion formed in the reflection hole ;
상기 서브 마운트를 지지하는 리드 프레임; A lead frame supporting the sub mount;
상기 발광 다이오드와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 연결 수단;Connecting means for electrically connecting the light emitting diode and the lead frame;
상기 리드 프레임을 지지하는 기판;A substrate supporting the lead frame;
상기 기판의 가장자리 둘레를 따라 배치되어 있는 월; 및A wall disposed along an edge of the substrate; And
상기 월 내부에 봉입되어 있는 몰드부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a mold part encapsulated in the wall.
여기서, 상기 몰드부는 제 1 몰드부와 제 2 몰드부의 이중층으로 이루어져 있고, 상기 제 1 몰드부는 상기 서브 마운트의 반사홀 상에 배치되어 있으며, 상기 제 2 몰드부는 상기 월 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.Here, the mold part comprises a double layer of the first mold part and the second mold part, the first mold part is disposed on the reflection hole of the sub-mount, and the second mold part is disposed inside the wall. It is done.
그리고 상기 몰드부에는 상기 발광 다이오드에서 발생하는 광파장을 흡수하여 다른파장의 광을 내기 위한 형광체가 포함되고, 상기 제 1 또는 제 2 몰드부에는 상기 발광 다이오드의 파장을 흡수하여 다른 파장을 내기 위한 형광체가 적어도 어느 하나 포함된 몰딩 구조이며, 상기 제 1, 2 몰드부는 실리콘 수지 또는 에폭시 수지 중 어느 하나를 선택하여 몰딩되고, 상기 제 1, 2 몰드부는 실리콘 계 수지 또는 에폭시 수지 중 각각 서로 다른 어느 하나를 선택하여 몰딩되며, 상기 기판은 고분자 폴리머층인 것을 특징으로 한다.The mold part includes a phosphor for absorbing the light wavelength generated by the light emitting diode to emit light of another wavelength, and the first or second mold part includes a phosphor for absorbing the wavelength of the light emitting diode to emit another wavelength. Is a molding structure including at least one, wherein the first and second mold parts are molded by selecting any one of a silicone resin or an epoxy resin, and the first and second mold parts are each different from each other of a silicone resin or an epoxy resin. Selected one is molded, the substrate is characterized in that the polymer layer polymer.
아울러, 상기 몰드부의 계면 구조는 오목형 또는 요철형 중 어느 하나의 형상을 갖고, 상기 반사부의 구조는 Ag/Cr/Au 또는 Ni/Ag/Cr/Au로 구성된 다층 구조중 어느 하나로 형성하며, 상기 서브 마운트의 반사홀 상에 배치되어 있는 발광 다이오드는 와이어 본딩에 의하여 상기 리드 프레임과 전기적으로 연결되고, 상기 서브 마운트의 반사홀 상에 배치되어 있는 발광 다이오드는 플립칩 본딩에 의하여 상기 반사부와 연결되어 있으며, 상기 반사부와 상기 리드 프레임은 와이어 본딩에 의하여 전기적으로 연결되어 있고, 상기 반사부와 상기 리드 프레임은 상기 서브 마운트에 형성된 비아홀을 통하여 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 한다.In addition, the interface structure of the mold portion having any one shape of a concave or convex shape, and the reflecting section structure is formed by any of the multi-layer structure consisting of a Ag / Cr / Au or Ni / Ag / Cr / Au, The light emitting diode disposed on the reflective hole of the submount is electrically connected to the lead frame by wire bonding, and the light emitting diode disposed on the reflective hole of the submount is connected to the reflector by flip chip bonding. The reflector and the lead frame are electrically connected by wire bonding, and the reflector and the lead frame are electrically connected through a via hole formed in the submount .
또한, 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지 제조방법은,In addition, the LED package manufacturing method according to the present invention,
발광 다이오드를 본딩하기 위하여 서브 마운트에 반사홀을 식각하여 형성하는 단계; Etching and forming a reflection hole in the sub-mount to bond the light emitting diode;
상기 식각된 반사홀에 반사판을 형성하는 단계;Forming a reflecting plate in the etched reflecting hole;
상기 발광 다이오드를 상기 반사판 상에 본딩하는 단계;Bonding the light emitting diode to the reflector;
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상기 발광 다이오드가 본딩된 서브 마운트를 기판에 형성되어 있는 리드 프레임에 실장하는 단계;Mounting the sub-mount to which the light emitting diode is bonded to a lead frame formed on a substrate;
상기 발광 다이오드와 상기 리드 프레임을 전기적으로 연결하는 단계;Electrically connecting the light emitting diode and the lead frame;
상기 서브 마운트를 몰딩시키는 몰드부를 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. Forming a mold portion to mold the sub mount; Characterized in that it comprises a.
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여기서, 상기 몰드부는 제 1 몰드부와 제 2 몰브부로 형성되며, 상기 제 1 몰드부는 상기 서브 마운트의 반사 홀에 몰딩액을 주입하여 형성하고, 상기 제 1 몰드부를 형성할 때, 웨이퍼 단위로 몰딩액을 토출하며, 상기 제 1 몰드부는 실리콘 수지와 형광체가 혼합된 몰딩액으로 형성하고, 제 2 몰드부는 에폭시 수지의 몰딩액으로 형성하고, 상기 서브 마운트의 반사판은 Ag 금속을 포함하여 형성된다. Here, the molding unit comprises: a formed first mold part and the parts of the second molbeu, the first mold section for forming formed by injection molding liquid in the reflection hole of the sub-mount, and parts of the first mold, molding a wafer unit The liquid is discharged, the first mold part is formed of a molding liquid in which a silicone resin and a phosphor are mixed, the second mold part is formed of a molding liquid of an epoxy resin, and the reflection plate of the sub-mount is formed of Ag metal.
본 발명에 의하면, LED를 반사판이 형성된 실리콘 서브 마운트 상에 실장함으로서 광 효율을 향상시킨 이점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that the light efficiency is improved by mounting the LED on the silicon sub-mount in which the reflector is formed.
또한, 상기 LED에서 발생하는 열을 실리콘 서브 마운트에 의하여 쉽게 배출될 뿐만 아니라, 실리콘의 우수한 가공 특성으로 패키지의 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, the heat generated from the LED is not only easily discharged by the silicon sub-mount, but also has an effect of increasing the quality of the package due to the excellent processing characteristics of silicon.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따라 LED가 실리콘 서브 마운트에 실장된 모습을 도시한 도면이다.3 is a view showing a state in which the LED is mounted on the silicon sub-mount in accordance with the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼를 식각 처리하여 LED(203)를 실장할 수 있는 홀(hole)이 형성된 실리콘 서브 마운트(200)를 형성하였다. 상기 실리콘 서브 마운트(200)에 형성된 반사홀 상에는 Ag/Cr/Au 또는 Ni/Ag/Cr/Au 박막들로 구성된 다층 구조 반사판(201)을 형성하였다.As illustrated in FIG. 3, the silicon wafer is etched to form a
상기 반사홀은 벌크 마이크로 머싱(bulk micro machining) 기법을 적용해 실리콘 웨이퍼를 식각 액인 KOH, 완충 액인 이소프로필 알코올 및 증류수를 혼합한 용액에서 분당 3~4㎛의 식각 율로 50~100분 이방성 식각을 실시하여 발광 형성한다.The reflective hole is applied to a bulk micro machining technique to perform anisotropic etching for 50 to 100 minutes at an etching rate of 3 to 4 μm per minute in a solution in which a silicon wafer is mixed with an etchant KOH, an isopropyl alcohol, and distilled water. To emit light.
상기 반사판(201) 상에는 상기 LED(203)가 실장되어 있고, 이를 리드 프레임 상에 실장하기 전에 상기 실리콘 서브 마운트(200) 내에 다이본딩되도록 형성한다.The
또한, 상기 실리콘 서브 마운트(200) 내측에 상기 LED(203)를 다이본딩 하고, 와이어 본딩한 다음에 몰딩액을 주입하여 몰드(202)를 형성하는데, 상기 몰드(202)의 계면 형상에 따라 광휘도, 광도, 광효율에 영향이 있으므로 다양한 형태를 갖도록 주입하게된다.In addition, the
상기 몰드(202)의 구조는 오목형 또는 요철형으로 형성하여 상기 LED(203)에서 발생하는 광이 외부로 방출될 때 광휘도등 광 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.The structure of the
상기 반사판(201)은 상기 LED(203)에서 발생하는 광을 외부로 반사시켜 광 효율을 향상시키기도 하지만, 플립칩 본딩으로 상기 LED(203)를 실장할 때, 외부의 리드 프레임과 상기 실리콘 서브 마운트(200)를 관통한 비아홀 영역에 의하여 상기 LED(203)의 P와 N 전극을 하부 리드 프레임의 단자와 전기적으로 연결한다.(도 8a와 8b에 도시됨)The
이때, 비아홀에 의하지 않을 경우에는 상기 반사판(201) 상에 LED(203)가 플립칩 본딩되어 있으므로, 도전성 금속으로 형성된 상기 반사판(201)과 리드 프레임 을 와이어 본딩시킴으로써 전기적으로 연결시킨다.In this case, since the
하지만, 상기 LED(203)을 다이본딩하는 경우에는 상기 리드 프레임에 실리콘 서브 마운트(200)를 다이본딩한 다음에 와이어 본딩을 하여 상기 LED(203)의 P와 N전극을 전기적으로 연결시킨다.However, when die bonding the
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따라 몰딩되어 제조된 블루 LED 패키지들을 도시한 도면이다.4A-4C illustrate blue LED packages molded and manufactured according to the present invention.
도 4a에 도시된 바와 같이, 블루 광을 발생시키기 위하여 상기 도 3에서 설명한 실리콘 서브 마운트(200)를 이용하여 LED(203)를 실장한 다음 이를 다시, 고분자 폴리머층(300) 둘레에 형성된 리드 프레임(301)에 LED(203)가 실장된 상기 실리콘 서브 마운트(200)를 다이본딩 방식에 의하여 실장한다.As shown in FIG. 4A, in order to generate blue light, the
상기 리드 프레임(301)에 실리콘 서브 마운트(200)가 다이본딩되면, 상기 LED(203)의 P와 N 전극과 상기 리드 프레임(301)과 와이어(303) 본딩을 실시하는데, 상기 실리콘 서브 마운트(200) 반사홀에 실장되어 있는 LED(203)로부터 리드 선을 상기 리드 프레임(301)까지 인출하여 와이어(303) 본딩을 실시한다.When the
이와 같이, 상기 와이어(303) 본딩이 끝나면 상기 고분자 폴리머층(300) 가장자리 둘레에는 일정한 높이를 갖는 월(WALL: 305) 내부에 실리콘 계열의 물질 또는 에폭시계 수지(307)를 주입하여 상기 실리콘 서브 마운트(200)를 몰딩하면서 패키지를 봉입한다.As such, after bonding of the
도 4b는 2중 몰드 구조를 갖는 LED 패키지로서, 도시된 바와 같이, 실리콘 서브 마운트(200) 상에 LED(203)를 다이본딩한 다음, 리드 프레임과 LED(203)를 와 이어 본딩하고, 실리콘계 수지를 사용하여 상기 실리콘 서브 마운트(200)의 반사홀 상에 몰딩액을 주입하여 제 1 몰드(207)를 형성하고, 상기 제 1 몰드 형성시 웨이퍼 단위로 몰딩 액을 토출한다.4B is a LED package having a double mold structure, as shown, after die bonding the
상기 도 3에서 설명한 바와 같이, 상기 실리콘 서브 마운트(200) 상에 실장된 LED(203)의 광 효율을 향상시키기 위하여 몰드 형상은 오목 또는 요철 형태로 형성한다.As described above with reference to FIG. 3, in order to improve light efficiency of the
상기 제 1 몰드(207)가 상기 실리콘 서브 마운트(200)의 반사홀에 형성되면, 고분자 폴리머층(300) 상의 월(305) 내부에 몰딩액을 주입하여 제 2 몰드(227)를 형성하여 이중 몰드 구조를 완성한다.When the
몰딩액에는 실리콘 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드계 수지등 다양한 수지를 각각의 LED 특성과 열특성을 고려하여 사용하되, 열특성이 우수한 고저항 실리콘 수지를 주로 사용한다.In the molding liquid, various resins such as silicone resin, epoxy resin, polyimide resin, etc. are used in consideration of LED characteristics and thermal characteristics, and high resistance silicone resin having excellent thermal characteristics is mainly used.
하지만, 도 4c에서는 2중 몰드 구조를 다른 방식에 의하여 형성하는 방법으로서, 상기 도 4a에서와 같이, 실리콘 서브 마운트(200) 상에 LED(203)를 다이본딩에 의하여 실장한 다음, 이를 다시 리드 프레임(301)에 상기 실리콘 서브 마운트(200)를 다이본딩하고, 계속해서 상기 실리콘 서브 마운트(200) 반사홀 상에 배치되어 있는 LED(203)의 P, N 전극과 상기 리드 프레임(301)을 전기적으로 와이어(303) 본딩시킨다.However, in FIG. 4C, as a method of forming the double mold structure by another method, as shown in FIG. 4A, the
그런 다음, 상기 실리콘 서브 마운트(200)가 리드 프레임(301)에 다이본딩되고, LED(203)가 상기 리드 프레임(301)과 와이어(303) 본딩되면, 실리콘계 수지를 사용하여 상기 실리콘 서브 마운트(200) 영역까지 몰딩액을 주입하여 제 1 몰드(237)를 형성하고, 상기 제 1 몰드(237)가 형성되면, 계속해서 고분자 폴리(300) 상의 월(305) 영역까지 에폭시 수지계열의 몰딩액을 주입하여 제 2 몰드(247)를 형성한다.Then, when the
상기와 같은 구조를 갖는 LED 패키지는 LED가 실리콘 서브 마운트 상에 1차적으로 다이본딩되므로, 상기 실리콘 서브 마운트 상에 반사판을 형성하여 광 효율을 향상시킬 수 있다.Since the LED package having the structure as described above is primarily die-bonded on the silicon sub-mount, it is possible to form a reflector on the silicon sub-mount to improve the light efficiency.
종래에는 상기 리드 프레임(301)에 LED(203)에서 발생하는 광을 반사시킬 반사판(201)을 제조하기 어려운 단점이 있지만, 본 발명에서는 실리콘 서브 마운트의 높은 가공성 때문에 반사판을 형성할 수 있다.Conventionally, although it is difficult to manufacture the
아울러, LED가 실장된 실리콘 서브 마운트는 열 방출이 용이하여, 열에 의한 광품질 저하 및 패키지 불량 발생을 방지할 수 있다.In addition, the silicon sub-mount having the LED mounted thereon is easy to dissipate heat, thereby preventing deterioration of light quality and package failure caused by heat.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따라 몰딩되어 제조된 화이트 LED 패키지들을 도시한 도면이다.5A-5E illustrate white LED packages molded and manufactured according to the present invention.
도 5a 내지 도 5e에서는 도 4a 내지 도4d에서와 달리 화이트 광을 발생시키기 위하여 상기 도 3에서 설명한 실리콘 서브 마운트를 이용하여 LED를 실장한 패키지 구조이다. In FIGS. 5A to 5E, unlike FIG. 4A to FIG. 4D, an LED is mounted using the silicon submount described with reference to FIG. 3 to generate white light.
도 5a에 도시된 바와 같이, 화이트 광을 발생시키기 위하여 반사홀과 반사판이 형성되어 있는 실리콘 서브 마운트(400)에 LED(403)를 실장한 다음 이를 다시, 고분자 폴리머층(500) 둘레에 형성된 리드 프레임(501)에 상기 실리콘 서브 마운트(400)를 다이본딩 방식에 의하여 실장한다.As shown in FIG. 5A, the
상기 고분자 폴리머층(500)에 실리콘 서브 마운트(400)가 다이본딩되면, 상기 LED(403)의 P와 N 전극과 상기 리드 프레임(501)과 와이어(503) 본딩을 실시하는데, 상기 실리콘 서브 마운트(400) 반사홀에 실장되어 있는 LED(403)로부터 리드 선을 상기 리드 프레임(501)까지 인출하여 와이어(503) 본딩을 실시한다.When the
이와 같이, 상기 와이어(503) 본딩이 끝나면 상기 고분자 폴리머층(500) 가장자리 둘레에 일정한 높이를 갖는 월(WALL: 505) 내부에 실리콘 계열의 물질과 형광체 수지를 혼합(506)하여 주입한 다음, 몰딩층을 형성하면서 상기 실리콘 서브 마운트(400)를 봉입한다.As such, when the
이와 같은 구조를 갖는 발광 다이오드 패키지는 상기 LED(403)에서 발생한 광이 상기 실리콘 계열의 물질과 형광체가 혼합된 몰딩층(506)에서 화이트 광을 발생시키면서 외부로 광을 발생시킨다.In the LED package having the structure as described above, the light generated from the
이때, 상기 LED(403)에서 발생되는 광의 파장은 상기 형광체에서 화이트 광의 파장을 갖도록 변환된 다음, 패키지 외부로 화이트 광을 발생시키게 된다.In this case, the wavelength of the light generated by the
도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 도 3에서와 같이 실리콘 서브 마운트(400) 상에 LED(403)를 다이본딩한 다음, 이를 리드 프레임(501)에 다시 다이본딩에 의하여 실장한 다음, 상기 실리콘 서브 마운트(400)의 반사홀 상에 다이본딩되어 있는 LED(403)의 P, N 전극과 상기 리드 프레임(501)과 와이어 본딩에 의하여 전기적으로 연결시킨다.As shown in FIG. 5B, as shown in FIG. 3, the
상기 LED(403)와 상기 리드 프레임(501)을 와이어 본딩한 후에 상기 실리콘 서브 마운트(400) 상의 반사홀 상에 실리콘계 수지와 형광체를 혼합한 몰딩 액을 주입하여 제 1 몰드(517)를 형성한다.After wire-bonding the
이때에도 상기 제 1 몰드(517)의 계면 형상을 오목 또는 요철 형태로 형성하여 상기 LED(403)에서 발생하는 광 효율을 향상시켰다.At this time, the interface shape of the
상기와 같이 실리콘 서브 마운트(400)의 반사홀 상에 제 1 몰드(517)이 형성되면, 계속해서 상기 고분자 폴리머층(500) 상의 월(505) 영역에 에폭시 수지로된 몰딩액을 주입하여 제 2 몰드(507)를 형성하여 상기 실리콘 서브 마운트(400)를 패키지 형태로 봉입한다.As described above, when the
하지만, 도 5c에서는 상기 도 5b에서의 2중 몰드 구조와 반대 구조를 갖는 방식으로 LED 패키지를 제조한 방법이다.However, in FIG. 5C, the LED package is manufactured in a manner opposite to the double mold structure in FIG. 5B.
상기 도 5b에서와 같이, 실리콘 서브 마운트(400) 상에 LED(403)를 다이본딩한 다음, 상기 실리콘 서브 마운트(400)를 상기 리드 프레임(501)에 실장하고, 계속해서 와이어(503) 본딩 공정을 진행한다.As shown in FIG. 5B, after die-bonding the
상기 실리콘 서브 마운트(400)의 LED(403)가 와이어 본딩되면, 상기 실리콘 서브 마운트(400)의 반사홀 상에 상기 도 5b에서와는 달리 실리콘계 수지로된 몰딩액을 주입하여 제 1 몰드(527)를 형성한다.When the
이때, 상기 도 5b에서 설명한 바와 같이, 몰드의 계면 형상을 오목 또는 요철 형태로 조절하여 형성함으로써, LED 광 효율을 향상시킨다.At this time, as described with reference to FIG. 5B, by adjusting the interface shape of the mold to form concave or concave-convex shape, LED light efficiency is improved.
상기 제 1 몰드(527)가 형성한 다음 계속해서 상기 고분자 폴리머층(500)의 월(505) 영역 상에 에폭시 수지와 형광체를 혼합한 수지를 주입하여 제 2 몰드(537)를 형성하여 LED 패키지를 완성한다.After the
도 5d에 도시된 바와 같이, 2중 몰드 구조를 또 다른 방식에 의하여 형성하는 방법으로서, 상기 도 5b에서와 같이, 실리콘 서브 마운트(400) 상에 LED(403)를 다이본딩한 다음, 리드 프레임(501)에 다이본딩을 한다.As shown in FIG. 5D, a method of forming a double mold structure by another method, as shown in FIG. 5B, after die-bonding the
그런 다음, 상기 실리콘 서브 마운트(400)에 실장되어 있는 상기 LED(403)로부터 와이어(503)를 인출하여 상기 리드 프레임(501)과 와이어 본딩을 실시한다.Then, the
그리고 상기 고분자 폴리머층(500)의 월(505) 내부로 실리콘계 수지와 형광체를 혼합한 몰딩액을 상기 실리콘 서브 마운트(400) 영역까지 주입하여, 제 1 몰드(547)를 형성하고, 계속해서 상기 제 1 몰드(547) 상에 에폭시 수지의 몰딩액을 주입하여 제 2 몰드(557)를 형성한다.Then, a molding solution in which a silicone resin and a phosphor are mixed into the
도 5e는 상기 도 5d와 반대 구조를 갖는 LED 패키지로서, LED(403)가 다이본딩된 실리콘 서브 마운트(400)를 리드 프레임(501)에 다이본딩 시킨 다음, 와이어(503) 본딩을 실시한다.FIG. 5E illustrates an LED package having a structure opposite to that of FIG. 5D. The
그런 다음, 제 1 몰드(567)를 실리콘계 수지의 몰딩액으로 상기 실리콘 서브 마운트(400) 영역까지 주입하여 형성하고, 계속해서 에폭시 수지와 형광체를 혼합하여 제 2 몰드(577)를 형성한다.Thereafter, a
본 발명에서는 2중 몰드 구조를 이용함으로써 고출력에 사용되는 LED에 대하여 형광체의 변형으로 광품위 저하를 방지할 수 있으며, 실리콘 서브 마운트 상에 LED를 실장하는 것을 웨이퍼 형태의 실리콘 기판을 식각하여 반사홀을 형성하고, 금속막을 증착한 다음, 식각하여 반사판을 형성하여 대량으로 LED가 실장된 실리콘 서브 마운트를 제조할 수 있는 장점이 있다.In the present invention, by using a double mold structure, it is possible to prevent the deterioration of the light quality by the deformation of the phosphor with respect to the LED used for high power, and to mount the LED on the silicon sub-mount to the wafer-type silicon substrate by etching the reflection hole And a metal film is deposited, and then etched to form a reflective plate, thereby producing a silicon sub-mount in which the LED is mounted in large quantities.
도 6은 본 발명에 따라 LED가 실리콘 서브 마운트에 플립칩 방식으로 실장된 모습을 도시한 도면으로서, 도시된 바와 같이, 실리콘 서브 마운트(600) 상에 반사홀을 형성하고, 반사판(601) 형성을 위하여 반사 금속막을 증착한다.FIG. 6 is a view illustrating an LED mounted on a silicon sub-mount in a flip chip method according to the present invention. As shown in FIG. 6, reflecting holes are formed on the
앞에서와 같이, 와이어(605) 본딩 작업이 아닌 LED(603)를 플립 칩 방식에 의하여 실장할 경우에, 상기 반사판(601) 형성 과정에서 LED(603)의 P 전극과 N 전극이 접촉하는 중간 영역에는 오픈된 상태로 형성한다.As described above, in the case where the
따라서, 상기 LED(603)가 플립 칩 상태로 실장되면, P 전극과 N 전극은 반사판(601)과 전기적으로 연결되어, 리드 프레임에 실장할 때 반사판(601)에 직접 와이어(605) 본딩을 진행하여 상기 리드 프레임과 전기적으로 연결시킨다. Therefore, when the
상기에서 설명한 바와 같이, 실리콘 서브 마운트(600) 상에 LED(603)가 플립칩 방식에 의하여 실장되면, 다이본딩과 달리 와이어 본딩을 먼저할 필요 없이 곧바로 상기 실리콘 서브 마운트(600)의 반사홀 상에 몰딩 작업을 진행할 수 있다.As described above, when the
이때, 몰딩되는 계면 형상은 오목 또는 요철형으로 형성함으로써 LED(603) 광 효율을 향상시킬 수 있다.In this case, the molded interface shape may be formed in a concave or concave-convex shape to improve the light efficiency of the
도 7은 본 발명에 따라 실리콘 서브 마운트에 LED가 실장되어 대량 생산되는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 실리콘 웨이퍼(700) 상에 반사홀을 다수개 형성하고 반사판 금속(701)을 증착한 다음, 이를 식각 함으로써 다수개의 실리콘 서브 마운트를 제작할 수 있다.FIG. 7 is a view for explaining a process in which LEDs are mounted on a silicon sub-mount and mass-produced according to the present invention, and a plurality of reflective holes are formed on the
도면에 도시된 바와 같이, 다수개의 반사홀을 형성하고, 반사판(701)을 형성 한 다음 LED(703)를 플립 칩으로 실장하였다. 실장된 플립칩에 따라 웨이퍼(700)를 절단하여(dicing) 하나의 실리콘 웨이퍼로 LED가 실장된 다수개의 실리콘 서브 마운트를 제조할 수 있다.As shown in the figure, a plurality of reflecting holes were formed, a reflecting
상기 실리콘 서브 마운트의 반사홀 상에 몰딩 작업도 디펜서를 이용하여 전체 웨이퍼 상에 몰딩(705)을 실시할 수 있다.The molding operation on the reflection hole of the silicon sub-mount may also be performed on the entire wafer by using a dispenser.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 실리콘 서브 마운트에 LED가 플립칩 본딩된 구조에서 리드 프레임에 비아홀에 의하여 연결되는 모습을 도시한 도면이다.8A and 8B illustrate a state in which an LED is connected to a lead frame by a via hole in a flip chip bonded structure in a silicon sub-mount according to the present invention.
도 8a에 도시된 바와 같이, 실리콘 서브 마운트(801) 상에 반사홀을 형성하기 위하여 식각 공정을 진행하고, 상기 반사홀 상에 반사판(805)을 형성하였다.As shown in FIG. 8A, an etching process is performed to form reflective holes on the
상기 반사판(805) 상에 LED(807)를 플립칩 본딩에 의하여 실장하는데, 상기 반사판(805)와 상기 LED의 P, N전극은 솔더볼(809)에 의하여 전기적으로 콘택된다.The
그리고 상기 실리콘 서브 마운트(801)상의 반사판(805)에 대응되는 영역의 실리콘 서브 마운트 영역에는 비아홀(VIA HOLE: 803)이 형성되어 있고, 내부에는 금속 도체가 채워져있다.A via hole (VIA HOLE) 803 is formed in the silicon submount region of the region corresponding to the
이와 같이 실리콘 서브 마운트(801) 상에 플립칩 본딩에 의하여 LED(807)가 실장되면, 도 8b에서와 같이, 고분자 폴리(830) 상에 배치되어 있는 리드 프레임(815)에 직접 다이본딩된다.When the
상기 실리콘 서브 마운트(801) 상에 형성되어 있는 비아홀(803)과 상기 리드 프레임(815)이 솔더볼(solder ball: 810)에 의하여 전기적으로 콘택된다.The via
즉, 상기 실리콘 서브 마운트(801)의 반사홀 상에 LED(807)가 솔더볼에 의하 여 플립칩 본딩되고, 상기 실리콘 서브 마운트(801)에 형성된 비아홀(803)은 상기 리드 프레임(815)과 솔더볼(810)에 의하여 전기적으로 콘택된다.That is, the
그러므로 플립칩 본딩과 비아홀에 의한 LED 패키지 제조는 와이어 본딩과정이 없어지며, 몰딩 순서는 도 5a 내지 도 5d에서 제시된 2중 몰드 구조의 형성 방식과 동일한 방식으로 제조하게 된다.Therefore, the LED package fabrication by flip chip bonding and via hole eliminates the wire bonding process, and the molding order is manufactured in the same manner as the formation method of the double mold structure shown in FIGS. 5A to 5D.
본 발명에서는 실리콘 서브 마운트를 이용함으로써, 종래의 백라이트용 LED리드 프레임보다 넓은 면적으로 제작할 수 있고, 사용 가능한 전류 크기도 높일 수 있어 고출력이 요구될 경우에 사용이 적당하다.In the present invention, by using a silicon sub-mount, it is possible to produce a larger area than the conventional LED lead frame for backlight, and to increase the usable current size, which is suitable when high power is required.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명은 LED를 반사판이 형성된 실리콘 서브 마운트 상에 실장하고, 이를 리드 프레임 상에 실장함으로써, 광 효율을 향상시킨 효과가 있다.As described in detail above, the present invention mounts the LED on the silicon sub-mount in which the reflecting plate is formed, and mounts the LED on the lead frame, thereby improving the light efficiency.
아울러, 실리콘 서브 마운트의 높은 열전도율 및 이중 몰드 구조에 의하여 상기 LED에서 발생하는 열을 용이하게 하부의 프레임으로 전달시킬 수 있는 이점과 발광시의 자외선(UV) 열화 및 황변 현상, 칩 보호성을 높일 수 있다.In addition, due to the high thermal conductivity of the silicon sub-mount and the double mold structure, the heat generated from the LED can be easily transferred to the lower frame, and UV deterioration, yellowing, and chip protection during light emission are enhanced. Can be.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims.
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