KR100735452B1 - 발광다이오드 패키지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광다이오드 패키지에 관한 것으로서, 상부를 향해 경사진 측벽을 갖는 실장영역과, 상기 실장영역의 주위에 위치한 제1 및 제2 캐비티와, 상기 실장영역과 상기 제1 및 제2 캐비티 사이에 연장된 제1 및 제2 홈구조가 형성된 상면을 갖는 서브 마운트 기판과; 상기 실장영역의 저면에 형성된 제1 및 제2 범프패드와; 상기 제1 및 상기 제2 캐비티의 저면에 각각 형성된 제1 및 제2 본딩패드와;상기 제1 및 제2 홈구조의 저면을 따라 형성되어 상기 제1 및 제2 범프패드와 제1 및 제2 본딩패드를 각각 연결하는 제1 및 제2 도전라인과; 제1 및 제2 범프패드에 접속되도록 상기 실장영역에 탑재된 발광다이오드를 포함하는 발광다이오드 패키지를 제공한다.
발광다이오드(light emitting diode), 실리콘 기판(silicon substrate), 패키지(package), 캐비티(cavity)
Description
도1a 및 도1b는 각각 종래의 발광다이오드 패키지를 나타내는 측단면도 및 평면도이다.
도2a 및 도2b는 각각 본 발명의 일실시형태에 따른 발광다이오드 패키지를 나타내는 측단면도 및 평면도이다.
도3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 발광다이오드 패키지를 나타내는 평면도이다.
도4a 및 도4b는 각각 본 발명의 일실시형태에 따른 발광다이오드 패키지를 나타내는 측단면도 및 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
20: 발광다이오드 패키지 21: 서브마운트 기판
22: 절연막 23a,23b: 범프패드
24a,24b: 도전라인 25a,25b: 본딩패드
27a,27b: 솔더범프 28: 발광다이오드
본 발명은 발광다이오드 패키지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서브마운트 기판의 단차문제로 인한 금속배선불량문제를 해결한 고출력 발광다이오드 패키지에 관한 것이다.
일반적으로, 발광다이오드 패키지는 높은 광효율과 우수한 열방출특성이라는 2가지 조건을 만족하는 것이 중요하다. 특히, 주로 조명분야에서 사용되는 고출력 발광다이오드 패키지는 이러한 특성이 매우 중요하다.
발광효율과 열방출특성을 고려하여, 종래의 발광다이오드 패키지는 서브마운트 기판으로서 캐비티를 갖는 실리콘과 같은 반도체 기판을 갖는 패키지가 사용되었다. 이러한 발광다이오드의 일형태가 도1a 및 도1b에 예시되어 있다.
도1a와 같이, 종래의 발광다이오드 패키지(10)는 실장영역을 갖는 실리콘 서브마운트 기판(11)을 포함한다. 상기 서브마운트 기판(11) 상에는 SiO2와 같은 절연층(12)이 형성되며, 그 위에 금속배선구조가 형성된다.
상기 금속배선구조는 도1b에 도시된 바와 같이, 발광다이오드(18)의 각 전극(미도시)이 연결되는 제1 및 제2 범프패드(13a,13b)와 외부 회로와 연결되는 제1 및 제2 본딩패드(15a,15b)와 이를 연결하는 제1 및 제2 도전라인(14a,14b)으로 이루어진다.
서브마운트 기판(11)으로 주로 사용되는 실리콘은 금속에 비해 1/3수준으로 낮은 열전도성을 갖지만, MEMS공정을 통해 얇은 두께로 가공할 수 있으므로, 낮은 열저항을 보장할 수 있다. 또한, 상기 실장영역은 통상의 반도체 가공공정을 통해 상기 캐비티(C)를 형성한 후에, 그 측면에 금속반사층(16)을 적용한 구조를 가질 수 있다. 이러한 금속반사판(16)을 갖는 패키지(10)는 높은 광효율을 보장할 수 있다.
하지만, 종래의 발광다이오드 패키지(10)에서는, 실장영역으로 사용되는 캐비티(C)의 형성으로 인해 배선불량이 야기될 수 있다. 즉, 제1 및 제2 도전라인(14a,14b)은 캐비티(C)의 경사진 측벽을 따라 형성되므로, 제1 및 제2 범프패드(13a,13b)와 제1 및 제2 본딩패드(15a,15b)에 연결되는 부분("Ⅰ" 및 "Ⅱ"로 표시된 영역)이 단락될 가능성이 매우 높다는 문제가 있다.
이와 같이, 실장영역인 캐비티(C)를 갖는 서브마운트 기판은 광효율을 향상시키는 반사판구조의 형성이 용이하고, 발광다이오드 실장영역의 기판부분을 얇은 두께로 형성함으로써 열방출에 유리한 장점을 제공함에도 불구하고, 캐비티(C)형성으로 인한 단차로 인해 배선단락이 발생되는 치명적인 문제가 있으므로, 높은 신뢰성을 갖는 발광다이오드 패키지를 제조하는데 한계가 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 배선이 형성되는 영역에서 단차를 감소시키거나 해소하여 배선구조의 원하지 않는 단락을 방지할 수 있는 새로운 구조를 갖는 발광다이오드 패키지를 제공하는데 있다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은
상부를 향해 경사진 측벽을 갖는 실장영역과, 상기 실장영역의 주위에 위치한 제1 및 제2 캐비티와, 상기 실장영역과 상기 제1 및 제2 캐비티 사이에 연장된 제1 및 제2 홈구조가 형성된 상면을 갖는 서브 마운트 기판과; 상기 실장영역의 저면에 형성된 제1 및 제2 범프패드와; 상기 제1 및 상기 제2 캐비티의 저면에 각각 형성된 제1 및 제2 본딩패드와; 상기 제1 및 제2 홈구조의 저면을 따라 형성되어 상기 제1 및 제2 범프패드와 제1 및 제2 본딩패드를 연결하는 제1 및 제2 도전라인과; 제1 및 제2 범프패드에 접속되도록 상기 실장영역에 탑재된 발광다이오드를 포함하는 발광다이오드 패키지를 제공한다.
본 발명에 따른 패키지는 상기 실장영역의 측벽에 형성된 반사층을 더 포함할 수 있다. 상기 서브마운트 기판은 상면에 절연층이 형성된 실리콘 기판일 수 있다. 이 경우에 절연층은 열산화공정 등에 의해 형성되는 SiO2일 수있다.
바람직하게, 상기 제1 및 제2 캐비티 저면과 상기 실장영역 저면과 상기 제1 및 제2 홈구조의 저면은 실질적으로 서로 동일한 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 이로써, 상기 제1 및 제2 도전라인은 실질적으로 서로 동일한 높이를 갖는 상기 저면 들에 의해 이루어지는 평탄한 면을 따라 형성될 수 있다.
구체적인 실시형태에서, 상기 실장영역은 상기 서브마운트 기판 상면의 중앙영역에 위치하며, 상기 제1 및 제2 캐비티는 상기 실장영역의 대향하는 양측에 위치할 수 있다. 본 발명의 특정 실시형태에서는, 상기 제1 및 제2 캐비티, 제1 및 제2 홈구조 및 상기 실장영역은 일정한 폭을 갖는 하나의 캐비티영역으로 일체화되도록 구현할 수 있다.
상기 제1 및 제2 캐비티 중 적어도 하나는 그 일측이 상기 서브마운트 기판의 측면을 통해 개방된 구조를 가질 수 있다. 이 경우에, 제1 및 제2 캐비티에 형성되는 본딩패드와 외부회로의 와이어본딩을 보다 용이하게 실시할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세히 설명한다.
도2a 및 도2b는 각각 본 발명의 일실시형태에 따른 발광다이오드 패키지(20)를 나타내는 측단면도 및 평면도이다. 도2a는 도2b에 도시된 발광다이오드 패키지(20)를 X-X'방향으로 절개한 단면도를 나타낸다.
도2a에 도시된 발광다이오드 패키지(20)는 주 캐비티(C1)가 형성된 서브마운 트 기판(21)을 포함한다. 상기 서브마운트 기판(21)은 MEMS 가공이 용이한 실리콘과 같은 반도체 기판일 수 있다. 상기 주 캐비티(C1)는 실장영역으로서 제공되며, 상부를 향해 경사진 측벽을 갖는다. 실장영역의 경사진 측벽에는 도2b와 같이 발광다이오드(28)의 광효율을 향상시키기 위해 반사층(26)이 형성될 수 있으며, 상기 반사층물질로는 Al 또는 Ag와 같은 고반사성 금속이 사용될 수 있다.
도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이, 상기 실장영역의 주위에 위치한 제1 및 제2 보조캐비티(C2,C3)가 제공된다. 상기 제1 및 제2 보조캐비티(C2,C3)는 본 실시형태와 같이 실장영역의 대향하는 양측에 위치하도록 서브마운트 기판(21)의 양단부에 형성될 수 있다. 또한, 상기 실장영역과 상기 제1 및 제2 보조캐비티(C2,C3)는 제1 및 제2 홈구조(P12,P13)에 의해 연결된다. 바람직하게, 상기 제1 및 제2 보조캐비티(C2,C3)와 실장영역으로 제공되는 주 캐비티(C1)는 서로 평탄한 저면을 갖도록 상기 홈구조(P12,P13)와 동일한 깊이로 형성될 수 있다.
도2b와 같이, 상기 실장영역의 저면에는 제1 및 제2 범프패드(23a,23b)가 형성되며, 상기 제1 및 제2 범프패드(23a,23b) 상에는 발광다이오드(28)의 각 전극(미도시)이 솔더범프(27a,27b)에 의해 연결되어 고정될 수 있다. 상기 제1 및 상기 제2 보조캐비티(C2,C3)의 저면에는 외부회로와의 연결을 위해 제공되는 제1 및 제2 본딩패드(25a,25b)가 형성된다.
또한, 상기 범프패드(23a,23b)와 상기 본딩패드(25a,25b)는 홈구조(P12,P13)의 저면에 형성된 제1 및 제2 도전라인(24a)에 의해 서로 연결된다. 종래의 발광다이오드 패키지(도1a 참조)와 달리, 본딩패드(25a,25b)와 도전라인(24a,24b)가 형성될 영역에 보조 캐비티(C2,C3)와 홈구조(P12,P13)를 추가적으로 형성함으로써, 배선이 형성될 영역에서 단차높이를 저감시킬 수 있다. 특히, 도2b에 도시된 바와 같이, 실장영역의 주 캐비티(C1)와 거의 동일한 깊이로 보조캐비티(C2,C3)와 홈구조(P12,P13)를 형성함으로써 실질적으로 평탄한 면 상에 제1 및 제2 도전라인(24a,24b)을 형성할 수 있다. 이로써, 단차로 인한 배선(특히 도전라인)의 단락문제를 획기적으로 저감시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 본딩패드 및 도전라인이 형성될 영역에 추가적인 식각공정을 적용하여 배선형성영역의 단차를 감소시키거나 해소함으로써 신뢰성이 높은 패키지를 제공하는데 그 고유한 특징이 있다.
이러한 패키지구조는 도2b에 도시된 형태와 달리, 도3에 도시된 바와 같이 배션형성영역을 포함한 단일한 형태의 캐비티영역을 형성하는 형태로 구현될 수 있다.
도3에 도시된 발광다이오드 패키지(30)는, 도2b와 유사하게 절연층(32)이 형성된 실리콘 서브마운트 기판(미도시)을 포함할 수 있다. 서브마운트 기판 상에 형성된 캐비티(C)는 동일한 폭을 갖는 단일한 직사각형태로서 제공된다. 본 실시형태에 채용된 캐비티(C)는 종래와 달리 범프패드형성영역은 물론, 본딩패드 및 도전라 인이 형성될 영역까지 포함하도록 제공된다. 이러한 형태의 캐비티는 도2b에 설명된 제1 및 제2 캐비티, 제1 및 제2 홈구조 및 상기 실장영역을 일체화시킨 것으로 이해할 수 있다. 이러한 실시형태에서도, 제1 및 제2 범프패드(33a,33b), 제1 및 제2 본딩패드(35a,35b) 및 도전라인(34a,34b)은 거의 동일한 평면 상에 형성될 수 있으므로, 단차로 인한 배선단락문제를 해소할 수 있다.
본 실시형태에서 캐비티(C)의 측벽에 제공되는 반사층(36)은 발광다이오드(38)와 인접한 양측벽에만 형성될 수 있으므로, 도2b에 도시된 패키지(20)보다 광효율의 증가효과는 다소 작으나, 보다 간소화된 공정을 통해 제조될 수 있다는 장점이 있다.
도4a 및 도4b는 각각 본 발명의 일실시형태에 따른 발광다이오드 패키지(40)를 나타내는 측단면도 및 평면도이다.
도4a와 함께 도4b를 참조하면, 본 실시형태에 따른 발광다이오드 패키지(40)는 주 캐비티가 형성된 서브마운트 기판(41)을 포함한다. 상기 캐비티(C)는 실장영역으로서 제공되며, 상기 상부를 향해 경사진 측벽을 갖는다. 상기 실장영역의 측벽에는 광효율 증대를 위해 반사층(46)이 형성될 수 있다.
도4a 및 도4b에 도시된 바와 같이, 상기 실장영역의 저면에는 제1 및 제2 범프패드(43a,43b)가 형성되며, 상기 제1 및 제2 범프패드(43a,43b) 상에는 발광다이오드(48)의 각 전극(미도시)이 솔더범프(47a,47b)에 의해 연결되어 고정될 수 있 다. 상기 제1 및 제2 캐비티(D1,D2)의 저면에는 외부회로와 연결을 위해 제공되는 제1 및 제2 본딩패드(45a,45b)가 형성된다. 상기 제1 및 제2 캐비티(D1,D2)는 도2b에 도시된 형태와 유사하게 실장영역 캐비티(C)의 양측에 위치하며, 상기 실장영역 캐비티(C)과 상기 제1 및 제2 캐비티(D1,D2)는 제1 및 제2 홈구조(P1,P2)에 의해 연결되지만, 상기 제1 및 제2 캐비티(D1,D2)는 기판(41)의 측면 모서리와 접하는 부분이 모두 개방된 형태를 갖는다. 본 실시형태에 채용되는 캐비티(D1,D2)는 기판 측면 모서리에 접한 부분이 모두 개방된 형태이지만, 본딩될 와이어의 배치에 따라 선택적으로 일 모서리만 개방된 형태일 수 있다.
본 실시형태에 따르면, 반사층(46)이 형성될 수 있는 면적을 도2b에 도시된 형태와 유사한 수준으로 유지할 수 있으면서, 동시에 와이어 본딩공정을 보다 용이하게 구현할 수 있다는 장점을 제공한다.
본 실시형태에서도, 제1 및 제2 캐비티(D1,D2)와 홈구조(P1,P2)를 실장영역의 캐비티(C)와 거의 동일한 깊이로 형성함으로써 도4a에 도시된 바와 같이 실질적으로 평탄한 면 상에 제1 및 제2 도전라인(44a,44b)을 형성할 수 있다. 이로써, 단차로 인한 배선(특히 도전라인)의 단락문제를 획기적으로 저감시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반사층이 형성하기 위한 측면을 갖는 실장용 캐비티와 함께 본딩패드 및 도전라인이 형성될 영역에 추가적인 식각공정을 적용하여 배선형성영역의 단차를 감소시키거나 해소함으로써 배선의 원하지 않는 단락을 방지할 수 있는, 우수한 신뢰성을 갖는 발광다이오드 패키지를 제공할 수 있다.
Claims (7)
- 상부를 향해 경사진 측벽을 갖는 실장영역과, 상기 실장영역의 주위에 위치한 제1 및 제2 캐비티와, 상기 실장영역과 상기 제1 및 제2 캐비티 사이에 연장된 제1 및 제2 홈구조가 형성된 상면을 갖는 서브 마운트 기판;상기 실장영역의 저면에 형성된 제1 및 제2 범프패드;상기 제1 및 상기 제2 캐비티의 저면에 각각 형성된 제1 및 제2 본딩패드;상기 제1 및 제2 홈구조의 저면을 따라 형성되어 상기 제1 및 제2 범프패드와 제1 및 제2 본딩패드를 연결하는 제1 및 제2 도전라인; 및제1 및 제2 범프패드에 접속되도록 상기 실장영역에 탑재된 발광다이오드를 포함하는 발광다이오드 패키지.
- 제1항에 있어서,상기 실장영역의 측벽에 형성된 반사층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
- 제1항에 있어서,상기 서브마운트기판은 상면에 절연층이 형성된 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
- 제1항에 있어서,상기 제1 및 제2 캐비티 저면과 상기 실장영역 저면과 상기 제1 및 제2 홈구조의 저면은 서로 동일한 높이를 가지며, 상기 제1 및 제2 도전라인은 서로 동일한 높이를 갖는 상기 저면 들에 의해 이루어지는 평탄한 면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
- 제1항에 있어서,상기 실장영역은 상기 서브마운트 기판 상면의 중앙영역에 위치하며, 상기 제1 및 제2 캐비티는 상기 실장영역의 대향하는 양측에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
- 제5항에 있어서,상기 제1 및 제2 캐비티, 제1 및 제2 홈구조 및 상기 실장영역은 일정한 폭을 갖는 하나의 캐비티영역으로 일체화된 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
- 제1항에 있어서,상기 제1 및 제2 캐비티 중 적어도 하나는 그 일측이 상기 서브마운트 기판의 측면을 통해 개방된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 패키지.
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