KR100691124B1 - Manufacturing method for light emitting diode package - Google Patents

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KR100691124B1
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이상균
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Abstract

A method for fabricating an LED package is provided to remarkably reduce optical loss capable of occurring in front emission of light by using a characteristic of backlight. A phosphor(103) is coated as a film type or a paste type on a substrate(100) having a lens. The phosphor can be die adhesive. An LED chip(104) is formed on the coated phosphor by a wire bonding process or a flip-chip bonding process. After a reflection plate(106) is formed on the phosphor including the LED chip, a molding process is performed.

Description

발광 다이오드 패키지의 제조 방법{Manufacturing method for Light emitting diode package}Manufacturing method for light emitting diode package

도 1a 내지 도 1h는 종래의 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도1A through 1H are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a conventional LED package.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도인 제 1 실시예2A through 2G are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a light emitting diode package according to the present invention.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 단면도인 제 2 실시예3A to 3G are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a light emitting diode package according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* * Explanation of symbols for main parts of drawings *

100: 기판 101: 트레이스100: substrate 101: trace

102: 포스트 103: 형광체102: post 103: phosphor

104: 칩 105: 와이어104: chip 105: wire

106: 반사판 107:몰딩106: reflector 107: molding

108: 솔더볼108: solder ball

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. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a light emitting diode package, and more particularly, to a method of manufacturing a light emitting diode package capable of reducing wavelength distortion and obtaining light having a desired wavelength by completing a light emitting diode package on a wafer.

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. In general, a light emitting diode (LED) is a kind of semiconductor used to send and receive signals by converting electricity into infrared or light using characteristics of a compound semiconductor, and is used for home appliances, remote controls, electronic signs, indicators, and various automation. Used for equipment.

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. In addition, a light emitting device such as a light emitting diode or a laser diode using a group 3-5 or 2-6 compound semiconductor material may realize various colors such as red, green, blue, and ultraviolet rays by developing thin film growth technology and device materials. Efficient white light can be realized by using fluorescent materials or combining colors.

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.The development of these technologies replaces not only display devices, but also LED backlights, fluorescent lamps, or incandescent lamps, which replace the Cold Cathode Fluorescence Lamp (CCFL), which forms the backlight of optical communication means, transmission modules, and liquid crystal display (LCD) displays. Applications are expanding to white light emitting diode lighting devices, automotive headlights and traffic lights.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a manufacturing method of a light emitting diode package according to the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 1h는 종래의 발광 다이오드 패키지의 제조 과정을 순차작으로 나타낸 단면도이다. 1A to 1H are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process of a conventional LED package.

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.1A to 1H are cross-sectional views sequentially illustrating a process of manufacturing a conventional LED package. First, the lead frame 11 is manufactured together with the plastic body 10 as shown in FIG. 1A.

그리고, 도 1b에 도시된 바와 같이 플라스틱 바디(10)의 내측 하부로부터 히트 싱크(12)를 장착시킨다. Then, as shown in FIG. 1B, the heat sink 12 is mounted from the inner lower portion of the plastic body 10.

여기서, 상기 히트싱크(12)는 열전도성 패이스트를 이용하여 접착하여 열방출이 원활하도록 한다. Here, the heat sink 12 is bonded using a thermal conductive paste to facilitate heat dissipation.

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.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the LED chip 13 is die bonded using thermocompression or ultrasonic bonding so as to be electrically connected to the upper surface of the heat sink 12, and the LED as shown in FIG. 1D. The chip 13 and the lead frame 11 are wire bonded 14.

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. Next, as shown in FIG. 1E, the phosphor 15 expressing various colors is applied to the upper surface of the LED chip 13, and the lens 16 of the synthetic resin material is seated as shown in FIG. 1F, and as shown in FIG. 17) and finally, the lead frame 11 is trimmed as shown in FIG. 1H.

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. As described above, the LED package protects the LED chip and becomes an electrical connection medium with an external circuit. Thus, a plurality of chips may be mounted such as a lead frame, a PCB, and a ceramic that can be mounted in advance. The units must be arranged in an arrangement.

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. The lead frame may be previously formed of a plastic body according to a function, and the conventional packaging method includes mounting a chip on a substrate, electrically bonding with a lead, and attaching a phosphor coating and a lens. On the other hand, when a lens is not required, there is a inconvenience in that a package is completed through a molding process of a transfer molding method with an epoxy resin including a phosphor in a typical case.

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. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a light emitting diode package manufacturing method further simplified by manufacturing a package on a transparent substrate having a lens shape capable of mounting a plurality of chips. It is.

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. In order to achieve the above object, the present invention provides a package manufacturing method for mounting a plurality of semiconductor light emitting diodes, the method comprising: coating a phosphor on a substrate on which a lens is formed, and forming a light emitting diode chip on the coated phosphor. Forming and installing a reflecting plate on the phosphor including the light emitting diode chip.

바람직하게는 상기 발광 다이오드 칩은 와이어 본딩을 하거나 플립-칩 본딩 중 하나를 이용한다. Preferably, the light emitting diode chip uses either wire bonding or flip-chip bonding.

그리고, 상기 형광체는 필름 형태 또는 패스트(paste) 형태로 부착한다. The phosphor is attached in the form of a film or a paste.

또한, 상기 형광체는 다이 접착제이고, 스크린 프린팅, 디스펜싱 형태로 도포된다.In addition, the phosphor is a die adhesive, and is applied in the form of screen printing and dispensing.

그리고, 상기 반사판은 플라스틱 재질의 절연체나 금속과 같은 재질에 절연층을 코팅한 라미네이트 형태로 성형한다. The reflector is molded in the form of a laminate in which an insulating layer is coated on a material such as a plastic insulator or a metal.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 과정을 단면도로 나타낸 제 1 실시예이다. 2A to 2G are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a light emitting diode package according to the present invention.

먼저, 도 2a와 같이 렌즈형태로 구성된 투명기판(100)을 준비한다. First, a transparent substrate 100 having a lens shape as shown in FIG. 2A is prepared.

상기 투명기판(100)은 미리 에폭시 또는 실리콘 레진으로 사출하여 렌즈를 형성한 기판이다. The transparent substrate 100 is a substrate in which a lens is formed by injection into epoxy or silicone resin in advance.

또한, 상기 투명기판(100)의 재질은 형광체 조성과 이미 일정한 조성대로 혼합하여 기판을 제작할 수도 있다. In addition, the material of the transparent substrate 100 may be prepared by mixing the phosphor composition with a predetermined composition.

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. Then, as shown in FIG. 2B, a trace 101 is formed of a conductive metal in a predetermined region to form a circuit on the transparent substrate 100. Copper (Cu) is generally used as the conductive metal.

상기 트레이스(101)의 형성 방법은 도전성 물질을 프린팅이나 데포지션(deposition), 이베포레이션(evaporation), 플래팅(plating) 방식을 통해 형성할 수 있다. The trace 101 may be formed by printing, deposition, evaporation, or plating.

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.When the trace 101 is formed in a predetermined region of the transparent substrate 100, the post 102 is plated with a conductive metal on a connection pad of the conductive trace 101 through a photo process or plated with an epepo. Form through evaporation.

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)In addition, the phosphor 103 is prepared in advance in an area other than the trace 101 formed in a predetermined region of the substrate 100 by mixing with an adhesive, and the phosphor 103 is formed by screen printing or dispensing. It is applied to the substrate 100 by placing it in an appropriate position at an appropriate size (Fig. 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)Then, the chip 104 is bonded onto the phosphor 103 using a wire 105 (FIG. 2D), a reflecting plate 106 is attached, encapsulated 107 with an epoxy resin or a molding material, and After the solder ball 108 is attached, it is cut into units (FIGS. 2E to 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. Here, the final solder ball 108 is attached to the ball grid array (BGA) package is common, but if the solder ball 108 is not attached to the LGA (Land Grid Array) package structure is also possible.

또한, 탑재되는 칩의 종류에 따라 필요한 색상을 구현하기 위해 형광체(103)가 필요없게 되고, RGB 칩을 탑재하여 원하는 색상을 구현할 수 있다. In addition, the phosphor 103 is not required to implement a required color according to the type of chip to be mounted, and a desired color may be implemented by mounting an RGB chip.

상기 형광체(103)의 경우 칩(104) 접착제 역할도 동시에 수행할 수 있다. In the case of the phosphor 103, the chip 104 may also serve as an adhesive.

그리고, 칩(104) 후면에 부착되는 반사판(106)의 경우 플라스틱 재질의 절연체로 가능하거나, 금속과 같은 재질에 절연층을 코팅한 라미네이트 형태로 성형할 수 있다. In addition, the reflective plate 106 attached to the rear surface of the chip 104 may be formed of an insulator made of plastic, or may be molded in a laminate form in which an insulating layer is coated on a material such as metal.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 발광 다이오드 패키지의 제조 과정을 나타낸 제 2 실시예이다. 3A to 3G illustrate a second embodiment of the manufacturing process of the LED package according to the present invention.

먼저, 도 3a와 같이 렌즈형태로 구성된 투명기판(200)을 준비한다. First, a transparent substrate 200 having a lens shape as shown in FIG. 3A is prepared.

상기 투명기판(100)은 미리 에폭시 또는 실리콘 레진으로 사출하여 렌즈를 형성한 기판이다. The transparent substrate 100 is a substrate in which a lens is formed by injection into epoxy or silicone resin in advance.

또한, 상기 투명기판(200)의 재질은 형광체 조성과 이미 일정한 조성대로 혼합하여 기판을 제작할 수도 있다. In addition, the material of the transparent substrate 200 may be manufactured by mixing the phosphor composition with a predetermined composition.

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. 3B, a trace 201 is formed of a conductive metal in a predetermined region to form a circuit on the transparent substrate 200. Copper (Cu) is generally used as the conductive metal.

상기 트레이스(201)의 형성 방법은 도전성 물질을 프린팅이나 데포지션(deposition), 이베포레이션(evaporation), 플래팅(plating) 방식을 통해 형성할 수 있다. The trace 201 may be formed by printing, deposition, evaporation, or plating.

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.When the trace 201 is formed in a predetermined region of the transparent substrate 200, the post 202 is made of a conductive metal on the connection pad of the conductive trace 201 through a photo process, or plating is performed. Form through evaporation.

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)In addition, the phosphor 103 is mixed in advance with an adhesive in a region other than the trace 201 formed in a predetermined region of the substrate 200, and the phosphor 103 is formed by screen printing and dispensing. It is applied to the substrate 100 by placing it in an appropriate position at an appropriate size (Fig. 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)Then, the chip 204 is formed on the phosphor 103 by using a flip-chip process (FIG. 3D), and the reflective plate 206 is attached using the solder ball 205, and an epoxy resin or Encapsulation 207 with a molding material, the solder ball 208 is attached and cut into units (Figs. 3e to 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. Here, the final solder ball 208 is a BGA (Ball Grid Array) package is common, but if the solder ball 108 is not attached to the LGA (Land Grid Array) package structure is also possible.

또한, 탑재되는 칩의 종류에 따라 필요한 색상을 구현하기 위해 형광체(203)가 필요없게 되고, RGB 칩을 탑재하여 원하는 색상을 구현할 수 있다. In addition, the phosphor 203 is not necessary to implement a required color according to the type of chip to be mounted, and a desired color may be implemented by mounting an RGB chip.

상기 형광체(203)의 경우 칩(204) 접착제 역할도 동시에 수행할 수 있다. In the case of the phosphor 203, the chip 204 may also serve as an adhesive.

그리고, 칩(204) 후면에 부착되는 반사판(206)의 경우 플라스틱 재질의 절연체로 가능하거나, 금속과 같은 재질에 절연층을 코팅한 라미네이트 형태로 성형할 수 있다. In addition, the reflective plate 206 attached to the rear surface of the chip 204 may be formed of an insulator made of plastic, or may be molded into a laminate in which an insulating layer is coated on a material such as metal.

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. An embodiment of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.

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. As described above, the present invention can significantly reduce the loss of light that may occur in front emission by using the property of back emission, thereby improving the luminous flux (lm / w).

그리고, 후면발광으로 색 혼합이 우수하고, 이를 통해 우수한 색혼합으로 블 루(BLU) 등의 광원으로 사용할 수 있는 효과가 있다. In addition, it is excellent in color mixing by the back light emission, through which there is an effect that can be used as a light source such as BLU (BLU) with excellent color mixing.

Claims (6)

다수의 반도체 발광 다이오드를 실장시키기 위한 패키지 제작 방법에 있어서, In the package manufacturing method for mounting a plurality of semiconductor light emitting diode, 렌즈가 형성된 기판 상에 형광체를 코팅하는 단계와;Coating a phosphor on the substrate on which the lens is formed; 상기 코팅된 형광체 상에 발광 다이오드 칩을 형성하는 단계와;Forming a light emitting diode chip on the coated phosphor; 상기 발광 다이오드 칩을 포함한 형광체 상부에 반사판을 설치하고 몰딩하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.The method of manufacturing a light emitting diode package comprising the step of installing and molding a reflecting plate on the phosphor including the light emitting diode chip. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 발광 다이오드 칩은 와이어 본딩을 하거나 플립-칩 본딩 중 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.The light emitting diode chip is a method of manufacturing a light emitting diode package, characterized in that the use of wire bonding or flip-chip bonding. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 형광체는 필름 형태 또는 패스트(paste) 형태로 부착하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법The phosphor is a method of manufacturing a light emitting diode package, characterized in that attached in the form of a film or paste (paste). 제 1 항에 있어서The method of claim 1 상기 형광체는 다이 접착제인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.The phosphor is a manufacturing method of a light emitting diode package, characterized in that the die adhesive. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 형광체는 스크린 프린팅, 디스펜싱 형태로 도포되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.The phosphor is applied in the form of screen printing, dispensing method of manufacturing a light emitting diode package. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 반사판은 플라스틱 재질의 절연체나 금속과 같은 재질에 절연층을 코팅한 라미네이트 형태로 성형하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 패키지의 제조 방법.The reflector is a manufacturing method of a light emitting diode package, characterized in that the molding in the form of a laminate in which an insulating layer is coated on a material such as a plastic insulator or a metal.
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