KR100780182B1 - 칩코팅형 ｌｅｄ 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR100780182B1
KR100780182B1 KR1020060113251A KR20060113251A KR100780182B1 KR 100780182 B1 KR100780182 B1 KR 100780182B1 KR 1020060113251 A KR1020060113251 A KR 1020060113251A KR 20060113251 A KR20060113251 A KR 20060113251A KR 100780182 B1 KR100780182 B1 KR 100780182B1
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최번재
류근창
송영재
김용태
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삼성전기주식회사
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Abstract

칩 코팅형 LED 패키지가 제공된다.
본 발명은 서브 마운트상에 다이 어태칭된 칩다이와, 그 외부면을 수지재로 균일하게 덮는 수지부로 이루어진 발광칩 ; 상기 칩다이의 상부면에 구비되어 수지부로부터 외부노출되는 적어도 하나의 본딩패드와 와이어를 매개로 전기적으로 연결되는 전극부 ; 및 상기 전극부를 구비하고, 상기 발광칩이 탑재되는 패키지 본체 ;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 조사각도에 따른 색온도차를 방지하여 광효율을 향상시킬 수 있고, 공정수율을 높일 수 있으며, 패키지의 크기를 보다 소형화할 수 있고, 대량생산을 도모할 수 있다.
칩코팅, LED, 패키지, 발광칩, 칩다이, 본딩패드, 수지부, 패키지, 전극부

Description

칩코팅형 ＬＥＤ 패키지 및 그 제조방법{Chip Coating Type Light Emitting Diode Package and Fabrication Method thereof}
도 1은 종래 LED 패키지를 도시한 종단면도이다.
도 2(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)는 본 발명에 따른 칩코팅형 LED 패키지의 제조 공정도이다.
도 3(a)(b)(c)(d)(e)(f)는 본 발명에 따른 칩코팅형 LED 패키지의 다른 제조 공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 칩코팅형 LED 패키지의 제1 실시예를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 칩코팅형 LED 패키지의 제2 실시예를 도시한 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
101 : 칩다이 102 : 본딩패드
103 : 수지부 104 : 서브마운트
105 : 패드보호부 110 : 발광칩
120 : 전극부 121 : 리드 프레임
122 : 전극패턴 125 : 와이어
131 : 기판 132 : 금속새시
본 발명은 칩코팅형 LED 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 광추출 효율을 증대시키고, 제품의 소형화를 도모하며, 제조원가를 절감할 수 있는 칩코팅형 LED 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하, LED이라함.)는 반도체의 p-n 접합구조를 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 양공)를 만들어내고, 이들의 재결합(再結合)에 의하여 전기에너지를 빛에너지로 바꾸어 주어 발광시키는 전자부품이다. 즉, 특정 원소의 반도체에 순방향 전압을 가하면 양극과 음극의 접합 부분을 통해 전자와 정공이 이동하면서 서로 재결합하는데 전자와 정공이 떨어져 있을 때 보다 작은 에너지가 되므로 이때 발생하는 에너지의 차이로 인해 빛을 방출한다.
상기 LED로부터 나오는 빛의 영역은 레드(630nm~780nm)로부터 블루-자외선(Ultra Violet)(350nm)까지로 블루, 그린 및 화이트까지도 포함하고 있으며, LED는 백열전구와 형광등과 같은 기존의 광원에 비해 저전력소비, 고효율, 장시간 동작 수명등의 장점을 가지고 있어 그 수요가 지속적으로 증가하고 있는 실정이다.
이러한 LED는 최근에 모바일 단말기의 소형조명에서 실내외의 일반조명, 자동차 조명, 대형 LCD(Liquid Crystal Display)용 백라이트(Backlight)로 그 적용범위가 점차 확대되고 있다.
도 1은 종래 LED 패키지를 도시한 종단면도로서, 도시한 바와 같이, 종래의 LED 패키지(10)는 상부로 개방된 캐비티를 구비하는 패키지 본체(11)와, 상기 패키지 본체(11)의 성형시 이에 일체로 구비되는 리드 프레임(12)과, 상기 리드 프레임(12)과 금속 와이어(15)를 매개로 하여 와이어본딩되어 전원인가시 빛을 발생시키는 발광원인 발광칩(14) 및 상기 발광칩(14)과 금속 와이어(15)를 외부환경으로부터 보호하도록 상기 캐비티내에 채워지는 수지부(17)를 포함하여 구성된다.
상기 수지부(17)는 상기 발광칩(14)에서 발생된 빛을 외부로 그대로 통과시킬 수 있도록 에폭시와 같은 투명성 수지제로 이루어진다.
한편, 상기 발광칩(14)이 청색광을 발생시키는 청색발광소자로 구비되는 경우, 원하는 백색광을 얻기 위해서 상기 수지부(17)에 청색광을 백색광을 전환시키는 색전환수단인 형광물질이 포함된다.
이러한 형광물질은 상기 발광칩(14)으로부터 발광되는 1차 파장인 청색광을 2차 파장인 백색광으로 변환되도록 파장을 변환시키는 파장변환수단이며, 이는 YAG(이트륨-알루미늄-가네트계) 또는 TAG(터븀-알루미늄-가네트계) 또는 실리케이트(Silicate)계 등을 포함한 분말로 이루어져 주제인 투명성 수지에 포함되며, 엘로우(Yellow) 또는 레드(Red)를 혼합한 형태 모두를 포함한다.
그러나, 상기 발광칩(14)에서 발생된 청색광을 백색광으로 변환시켜 외부로 조사하는 과정에서, 상기 청색광이 백색광으로 변환하는 경로가 형광물질을 포함하여 상기 캐비티에 채워지는 수지부(17)의 구조상 광의 조사각도에 따라 수직방향으로는 길지만 수평방향으로 짧게 형성되기 때문에, 백색광의 조사각도에 관계없이 색온도가 일정하지 않고 조사각도에 따라 온도차가 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 발광칩(14)과 금속 와이어(15)는 수지부(17)에 포함된 YAG계, TAG계, Silicate계 형광물질과 접촉하게 되는데, 상기 YAG계, TAG계, 실리케이트(Silicate)계 형광물질은 전기적 전도성을 갖는 중금속 계열의 분말로 이루어져 있기 때문에, 발광시 발광칩(14)의 광효율을 저하시키는 누설전류를 발생시키고, 패키지의 신뢰성을 저하시킨다.
미국등록특허 6,417,019호에는 수지부에 포함된 형광물질과 금속와이어간의 접촉에 의한 누설전류를 방지하기 위한 구조로서, 상기 발광칩을 서브 마운트상에 복수개의 범프볼을 매개로 하여 플립칩 본딩하고, 상기 서브 마운트를 패키지 본체의 리드 프레임상에 탑재한 다음, 상기 서브마운트와 리드 프레임이 서로 전기적으로 연결하도록 금속 와이어를 매개로 와이어 본딩한다.
이러한 상태에서, 상기 형광물질을 포함하는 투명성 수지가 상기 패키지 본체(11)의 캐비티내에 채워지거나 서브 마운트상에 플립칩 본딩된 발광칩만을 덮어 이를 보호하는 수지부를 구성하는 것이 개시되어 있다.
그러나, 상기 발광칩이 탑재되는 서브 마운트와 리드 프레임간을 와이어 본딩하는 구조에서는 금속 와이어의 일단부가 본딩연결되는 서브 마운트의 크기를 충분히 확보해야만 하기 때문에 패키지의 크기를 소형화하는데 한계가 있으며, 그 제 조공정이 복잡하여 제조원가를 상승시키는 요인으로 작용하였다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로써, 그 목적은 조사각도에 따른 색온도차를 방지하여 광효율을 향상시킬 수 있고, 공정수율을 높일 수 있으며, 패키지의 크기를 보다 소형화할 수 있고, 대량생산을 도모할 수 있는 칩코팅형 LED 패키지 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 서브 마운트상에 다이 어태칭된 칩다이와, 그 외부면을 수지재로 균일하게 덮는 수지부로 이루어진 발광칩 ; 상기 칩다이의 상부면에 구비되어 수지부로부터 외부노출되는 적어도 하나의 본딩패드와 와이어를 매개로 전기적으로 연결되는 전극부 ; 및 상기 전극부를 구비하고, 상기 발광칩이 탑재되는 패키지 본체 ;를 포함하는 칩코팅형 LED 패키지를 제공한다.
바람직하게, 상기 수지부에는 칩다이에서 발생된 빛을 변환시키는 형광물질이 추가 포함된다.
바람직하게, 상기 전극부는 상기 패키지 본체에 일체로 구비되는 리드 프레임으로 구비된다.
바람직하게, 상기 패키지 본체는 상기 발광칩이 탑재되는 전극부가 외부로 노출되는 캐비티를 구비하도록 수지물로 사출성형되는 수지구조물이다.
보다 바람직하게, 상기 캐비티의 내부면에는 상기 발광칩에서 발생된 빛을 반사시키는 반사부를 추가 포함한다.
보다 바람직하게, 상기 캐비티에는 투명한 충진제가 채워지고, 상기 패키지 본체의 상부에는 렌즈를 추가 포함한다.
바람직하게, 상기 패키지 본체는 상기 발광칩이 배치되는 배치공을 형성하고, 상기 발광칩과 금속와이어를 매개로 와이어본딩되는 전극패턴을 패턴형성한 기판과, 상기 발광칩이 탑재되어 상기 기판의 하부면에 적층되는 금속새시를 포함한다.
보다 바람직하게, 상기 배치공의 내부면에는 상기 발광칩에서 발생된 빛을 반사시키는 반사부를 추가 포함한다.
보다 바람직하게, 상기 금속새시는 열전도성 금속소재로 구비된다.
보다 바람직하게, 상기 배치공에는 투명한 충진제가 채워지고, 상기 패키지 본체의 상부에는 렌즈를 추가 포함한다.
또한, 본 발명은, 복수개의 칩다이가 다이 어태칭된 웨이퍼를 제공하는 단계 ; 상기 칩다이의 상부면에 형성된 적어도 하나의 본딩패드상에 패드보호부를 덮는 단계; 상기 칩다이와 웨이퍼상에 수지재를 도포하여 일정두께의 수지부를 형성하는 단계 ; 상기 수지부를 제거하여 상기 패드보호부를 외부로 노출시키는 단계 ; 상기 수지부로부터 외부노출되는 패드보호부를 제거하는 단계 ; 및 상기 웨이퍼를 절단하여 복수개의 칩다이로 분할하는 단계 ; 를 포함하는 칩코팅형 LED 패키지 제조방 법을 제공한다.
바람직하게, 상기 웨이퍼상에 수지재를 프린팅하는 방식에 의해서 수지부를 형성하고, 상기 본딩패드를 포함하는 칩다이를 덮도록 프린팅된 수지부를 경화한다.
바람직하게, 상기 수지부는 칩다이에서 발생된 빛의 파장을 변환시키는 형광물질이 추가 포함된 수지재로 구성된다.
바람직하게, 상기칩다이와 그 외부면을 덮는 수지부로 이루어진 발광칩을 상부로 개방된 캐비티를 형성하도록 사출성형된 패키지 본체의 리드 프레임에 탑재하고, 상기 리드프레임은 금속 와이어를 매개로 발광칩과 와이어본딩되는 단계를 추가 포함한다.
바람직하게, 상기 칩다이와 그 외부면을 덮는 수지부로 이루어진 발광칩을 금속새시의 상부면에 탑재하고, 상기 발광칩이 배치되는 배치공을 형성한 패키지 본체에 형성된 전극패턴은 금속와이어를 매개로 발광칩과 와이어본딩되는 단계를 추가 포함한다.
또한, 본 발명은 상부면에 적어도 하나의 본딩패드를 구비하는 칩다이용 웨이퍼를 제공하는 단계 ; 상기 본딩패드상에 패드보호부를 덮는 단계 ; 상기 칩다이용 웨이퍼상에 수지재를 도포하여 일정두께의 수지부를 형성하는 단계 ; 상기 수지부를 제거하여 상기 패드보호부를 외부노출시키는 단계 ; 상기 수지부로부터 외부노출되는 패드보호부를 제거하는 단계 및 상기 칩다이용 웨이퍼를 절단하여 복수개의 칩다이로 분할하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 웨이퍼상에 수지재를 프린팅하는 방식에 의해서 수지부를 형성하고, 상기 본딩패드를 포함하는 칩다이를 덮도록 프린팅된 수지부를 경화한다.
바람직하게, 상기 수지부는 칩다이에서 발생된 빛의 파장을 변환시키는 형광물질이 추가 포함된 수지재로 구성된다.
바람직하게, 상기 칩다이와 그 상부면을 덮는 수지부로 이루어진 발광칩을 상부로 개방된 캐비티를 형성하도록 사출성형된 패키지 본체의 리드 프레임에 탑재하고, 상기 리드프레임은 금속 와이어를 매개로 발광칩과 와이어본딩되는 단계를 추가 포함한다.
바람직하게, 상기 칩다이와 그 상부면을 덮는 수지부로 이루어진 발광칩을 금속새시의 상부면에 탑재하고, 상기 발광칩이 배치되는 배치공을 형성한 패키지 본체에 형성된 전극패턴은 금속와이어를 매개로 발광칩과 와이어본딩되는 단계를 추가 포함한다.
이하,본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 2(a)(b)(c)(d)(e)(f)는 본 발명에 따른 칩코팅형 LED 패키지를 도시한 제조공정도이고, 도 4는 본 발명에 따른 칩코팅형 LED 패키지의 제1 실시예를 도시한 사시도이다.
본 발명의 LED 패키지(100)는 발광칩(110), 전극부(120) 및 패키지 본 체(130)를 포함하여 구성된다.
상기 발광칩(110)은 칩다이(101), 본딩패드(102), 수지부(103) 및 서브 마운트(104)로 이루어지는바, 상기 칩다이(101)는 서브 마운트(104)상에 다이 어태칭(die attaching)되어 탑재되고, 전원인가시 빛을 발생시키는 발광원이다.
여기서, 상기 칩다이(101)는 전원인가시 근자외선 빛이나 청색의 빛을 발생시키는 발광원이며, 이러한 칩다이(101)는 고출력, 고휘도의 청색광을 발생시키는 질화갈륨계 발광 다이오드 칩이 바람직하다.
상기 칩다이(101)는 P극과 N극이 상부면에 형성된 수평형 구조나 P극과 N극이 상부면과 하부면면에 각각 형성된 수직형 구조로 구비된다.
그리고, 상기 질화갈륨계 발광칩은 공지의 반도체 소자이므로 이에 대한 구체적인 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
상기 서브 마운트(104)상에 탑재된 칩다이(101)의 상부면에는 상기 전극부(120)와 전기적으로 연결되는 본딩패드(102)를 구비하며, 이러한 본딩패드(102)는 수평형 또는 수직형으로 구비되는 칩다이(101)의 구조에 따라 단독 또는 2개로 구비될 수 있다.
즉, 상기 본딩패드(102)는 상기 칩다이(101)의 구조에 따라 그 형성갯수가 변경되는데, 상기 칩다이(101)가 P극과 N극이 상,하부면에 각각 형성된 수직형 구조로 구비되는 경우, 상기 본딩패드(102)는 상기 칩다이(101)의 상부면에 형성된 P극과 전기적으로 연결되도록 단독으로 구비된다.
또한, 상기 칩다이(101)가 P극과 N극이 상부면에 모두 형성되는 수평형 구조 로 구비되는 경우, 상기 본딩패드(102)는 상기 칩다이(101)의 상부면에 형성된 P극과 N극과 각각 전기적으로 연결되도록 2개로 구비되어야 하는 것이다.
또한, 상기 수지부(103)는 상기 서브 마운트(104)상에 다이 어태칭된 칩다이(101)의 외부면을 일정하게 덮도록 에폭시, 실리콘 및 레진등과 같은 투명한 수지재로 이루어진다.
여기서, 상기 수지부(103)에는 상기 칩다이에서 발생된 빛을 백색광으로 변환시킬 수 있는 YAG계, TAG계, Silicate계중 어느 하나의 파장변환수단인 형광물질이 포함된다.
그리고, 상기 전극부(120)는 상기 수지부(103)의 상부면을 통해 외부노출되는 적어도 하나의 본딩패드(102)와 금속 와이어(125)를 매개로 하여 전기적으로 연결된다.
이러한 전극부(120)는 도 2(g)와 도 4에 도시한 바와 같이, 수지물로서 사출성형되는 수지구조물인 패키지 본체(130)의 내부에 일체로 구비되는 리드프레임(121)과, 상기 발광칩(110)의 본딩패드(102)에 일단이 와이어본딩되고 상기 리드프레임(121)과 타단이 와이어본딩되는 금속와이어(125)로 구비될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 5에 도시한 바와 같이, 기판형태로로 구비되는 패키지 본체(130a)의 상부면에 인쇄되는 전극패턴(122)과, 금속새시(132)상에 탑재된 발광칩(110)과 상기 전극패턴(122)사이를 와이어본딩하는 금속와이어(125)를 포함하는 다른 형태의 전극부(120a)로 구비될 수도 있다.
또한, 상기 전극부(120)와 전기적으로 연결되는 발광칩(110)이 구비되는 패키지 본체(130)는 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 발광칩(110)이 탑재되는 전극부(120)를 리드 프레임(121)으로 구비하여 이를 외부로 노출하는 캐비티(C)를 구비하도록 수지물로 사출성형되는 수지구조물이다.
상기 리드프레임(121)은 외부전원과 연결되는 음극리드(121a)과 양극 리드(121b)로 구성된다.
이러한 캐비티(C)는 내부면에 상기 발광칩(110)에서 발생된 빛을 반사시키는 반사부(135)를 추가 포함하는바, 이러한 반사부(135)는 상기 캐비티(C)의 경사진 내부면 전체에 광반사율이 높은 알루미늄(Al), 은(Ag), 백금(Pt), 티탄(Ti), 크롬(Cr) 및 구리(Cu)중 어느 하나로 이루어진 반사물질을 고르게 코팅 또는 증착하여 구비할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 광반사율이 높은 알루미늄(Al), 은(Ag), 백금(Pt), 티탄(Ti), 크롬(Cr) 및 구리(Cu)중 어느 하나로 이루어진 판재를 별도로 접착하여 구비될 수도 있다.
또한, 상기 패키지 본체(130)의 상부에는 상기 발광칩(110)에서 발생된 빛의 지향각을 넓히거나 광효율을 높일 수 있도록 렌즈(L)를 구비할 수 있으며, 상기 렌즈(L)에 의해서 덮여지는 캐비티(C)에는 상기 발광칩(110)과 금속 와이어(125)를 외부환경으로부터 보호하도록 투명한 수지재로 이루어진 충진제가 채워질 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명에 따른 칩코팅형 LED 패키지의 제2 실시예를 도시한 것으로서, 이러한 LED 패키지(100a)의 패키지 본체(130a)는 상기 발광칩(110)이 배 치되는 일정크기의 배치공(133)을 형성하고, 상기 전극패턴(122)이 상부면에 패턴인쇄되는 기판(131)과, 상기 발광칩(110)이 탑재되어 상기 기판의 하부면에 적층되는 금속새시(132)를 포함하여 구비된다.
상기 전극패턴(122)은 금속와이어(125)를 매개로 하여 상기 금속새시(132)상에 탑재된 발광칩(110)과 전기적으로 연결된다.
상기 금속새시(132)는 상기 발광칩(110)의 발광시 발생되는 열은 외부로 방출할 수있도록 열전도성이 우수한 금속소재로 구비되는 것이 바람직하다.
상기 배치공(133)의 내부면에도 제1 실시예와 마찬가지로 상기 발광칩(110)에서 발생된 빛을 반사시키는 반사부(135)를 구비할 수 있다.
그리고, 상기 기판형태로 구비되는 패키지 본체(130a)의 상부에도 상기 발광칩(110)에서 발생된 빛의 지향각을 넓히거나 광효율을 높일 수 있도록 렌즈(L)를 구비할 수 있으며, 상기 렌즈(L)에 의해서 덮여지는 배치공(133)과 렌즈(L)사이에는 투명한 수지재로 이루어진 충진제가 채워진다.
도 2(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)는 본 발명에 따른 칩코팅형 LED 패키지를 제조하는 공정을 도시한 순서도로써, 본 발명의 칩코팅형 LED 패키지(100)는 아래의 a 내지 g단계를 거치면서 제조되는 것이다.
a. 복수개의 칩다이가 다이 어태칭된 웨이퍼를 제공하는 단계
도 2(a)에 도시한 바와 같이, 반도체 제조공정에 의해서 제조된 복수개의 칩 다이(101)는 다이 어태치(Die Attach)방식으로 일정간격을 두고 웨이퍼(W)상에 탑재된다.
상기 칩다이(101)의 상부면에는 적어도 하나의 본딩패드(102)를 구비하게 되며, 상기 본딩패드(102)는 수직형 또는 수직형으로 구비되는 발광칩의 전극 배치형태에 따라 단독 또는 2개씩 구비된다.
상기 웨이퍼(W)는 상기 칩다이(101)에 구비되는 P극과 N극의 배치형태에 따라 비전도성 또는 전도성 소재중 어느 하나로 선택하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 본딩패드(102)는 Au, Al, Cu 등과 같이 도전성이 우수한 금속재로 구성되는 것이 바람직하다.
b. 상기 칩다이의 상부면에 형성된 적어도 하나의 본딩패드상에 패드보호부를 덮는 단계
도 2(b)에 도시한 바와 같이, 상기 웨이퍼(W)상에 다이 어태칭된 칩다이(101)에는 그 상부면에 형성된 적어도 하나의 본딩패드(102)를 덮어 보호하도록 패드보호부(105)를 구비하게 되며, 이러한 패드보호부(105)는 상기 본딩패드(102)가 상부로 노출되지 않도록 상기 본딩패드와 동일한 크기로 구비되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 패드보호부(105)는 포토 레지스트(photo resist)로 구비되는 것이 바람직하다.
c. 상기 칩다이와 웨이퍼상에 수지재를 도포하여 일정두께의 수지부를 형성하는 단계
도 2(c)에 도시한 바와 같이, 상기 본딩패드(102)상에 패드보호부(105)를 형성한 복수개의 칩다이(101)와 웨이퍼(W)가 수지재로 덮어지도록 상기 웨이퍼(W)상에 실리콘, 에폭시등과 같은 투명성 수지를 일정두께로 프린팅하는 방식으로 프린팅하여 수지부(103)를 구비한다.
그리고, 상기 본딩패드(102)와 패드보호부(105)를 포함하는 칩다이(101)전체를 덮도록 상기 웨이퍼(W)상에 프린팅된 수지부(103)는 인위적으로 제공되는 열이나 UV광에 의해서 경화된다.
여기서, 상기 수지부(103)를 구성하는 수지재에는 상기 칩다이(101)의 발광색에 따라 백색광으로 변환시킬 수 있도록 칩다이(101)의 발광색을 파장변화시키는 광파장변환수단인 형광물질을 포함하는 것이 바람직하다.
d. 상기 수지부의 상부면을 제거하여 상기 패드보호부를 외부노출시키는 단계;
도 2(d)에 도시한 바와 같이, 상기 웨이퍼(W)상에 탑재된 칩다이(101)를 덮도록 구비된 수지부(103)는 상부로 부터 조사되는 광에 노광됨으로서 상기 수지부(103)의 최상부면이 식각되어 제거되면서 상기 패드보호부(105)를 외부노출시킨다.
상기 수지부(103)의 상부면으로 조사되는 광은 상기 패드보호부(105)의 상부 면이 외부로 노출됨과 동시에 중단되어야 한다.
또한, 상기 수지부(103)를 일부 제거하여 상기 패드보호부(105)를 외부로 노출시키는 다른 방법으로서 연마수단을 이용하여 수지부의 상부면 일부를 제거할 수도 있다.
즉, 그라인더를 이용한 연마 방법이나 플라이 커터(Fly Cutter)를 이용한 커팅방법으로 상기 수지부(103)를 연마하면서 수지재를 제거함으로서 상기 칩다이(101)상에 구비된 패드보호부(105)를 외부로 노출시킬 수 있는 것이다.
이때, 광에 의해서 식각되어 제거되거나 상기 연마수단에 의해 연마되어 제거되는 수지부(103)는 상부면이 상기 웨이퍼(W)와 나란하도록 층두께가 일정하게 구비되는 것이 바람직하다.
e. 상기 수지부로부터 외부노출되는 패드보호부를 제거하는 단계
도 2(e)에 도시한 바와 같이, 상기 수지부(103)의 상부면으로부터 노출되는 패드보호부(105)를 본딩패드(102)와 수지부(103)로부터 분리하도록 제거하게 되면, 상기 칩다이(101)의 상부에는 상기 패드보호부(105)가 제거된 만큼의 공간이 형성됨과 동시에 상기 본댕패드(102)는 외부로 노출된다.
f. 상기 웨이퍼를 절단하여 복수개의 칩다이로 분할하는 단계
연속하여, 도 2(e)에 도시한 바와 같이, 상기 본딩패드(102)가 외부노출되된 칩다이(101)는 인접하는 칩다이(101)와의 사이에 형성된 세로,가로 절단선을 따라 절단됨으로서 전원인가시 빛을 발생시키는 발광칩(110)으로 제조된다.
이러한 발광칩(110)은 웨이퍼(W)가 절단된 서브 마운트(104)상에 다이 어태칭된 칩다이(101)와, 상기 칩다이(101)의 상부면에 구비되는 적어도 하나의 본딩패드(102) 및 상기 본딩패드(102)를 외부로 노출시키면서 상기 칩다이(101)의 외부면을 균일하게 덮는 수지부(103)로 구성된다.
도 3(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)는 본 발명에 따른 칩코팅형 LED 패키지를 제조하는 다른 공정을 도시한 순서도로써, 본 발명의 칩코팅형 LED 패키지(100)는 아래의 a' 내지 f' 단계를 거치면서 제조되는 것이다.
a'. 상부면에 적어도 하나의 본딩패드를 구비하는 칩다이용 웨이퍼를 제공하는 단계
도 3(a)에 도시한 바와 같이, 반도체 제조공정에 의해서 칩다이용 웨이퍼(W')를 제공하며, 상기 칩다이용 웨이퍼(W')의 상부면에는 적어도 하나의 본딩패드(102')가 일정간격을 두고 구비되어 있다.
여기서, 상기 본딩패드(102')는 수직형 또는 수직형으로 구비되는 발광칩의 전극 배치형태에 따라 단독 또는 2개씩 구비되며, Au, Al, Cu 등과 같은 도전성 금속재로 구성된다.
b'. 상기 본딩패드상에 패드보호부를 덮는 단계
도 3(b)에 도시한 바와 같이, 상기 칩다이용 웨이퍼(W')상에 구비되는 본딩패드(102')에는 이를 덮어 보호하도록 패드보호부(105')를 구비하게 되며, 이러한 패드보호부(105')는 상기 본딩패드(102')가 상부로 노출되지 않도록 상기 본딩패드와 동일한 크기로 구비되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 패드보호부(105')는 포토 레지스트(photo resist)로 구비되는 것이 바람직하다.
c'. 상기 칩다이용 웨이퍼상에 수지재를 도포하여 일정두께의 수지부를 형성하는 단계
도 3(c)에 도시한 바와 같이, 상기 본딩패드(102')상에 패드보호부(105')가 덮어진 칩다이용 웨이퍼(W')가 수지재로 덮어지도록 상기 웨이퍼(W')상에 실리콘, 에폭시등과 같은 투명성 수지를 일정두께로 프린팅하는 방식으로 프린팅하여 수지부(103')를 구비한다.
그리고, 상기 패드보호부(105')를 포함하는 칩다이용 웨이퍼(W')의 상부면 전체를 덮도록 상기 웨이퍼(W')상에 프린팅된 수지부(103')는 인위적으로 제공되는 열이나 UV광에 의해서 경화된다.
여기서, 상기 수지부(103')를 구성하는 수지재에는 칩다이(101')의 발광시 발광색에 따라 백색광으로 변환시킬 수 있도록 칩다이(101')의 발광색을 파장변화시키는 광파장변환수단인 형광물질을 포함하는 것이 바람직하다.
d'. 상기 수지부의 상부면을 제거하여 상기 패드보호부를 외부노출시키는 단계;
도 3(d)에 도시한 바와 같이, 상기 칩다이용 웨이퍼(W')상에 탑재된 칩다이(101)를 덮도록 구비된 수지부(103)는 상부로 부터 조사되는 광에 노광됨으로서 상기 수지부(103')의 최상부면이 식각되어 제거되면서 상기 패드보호부(105')만을 외부노출시킨다.
상기 수지부(103')의 상부면으로 조사되는 광은 상기 패드보호부(105')가 외부로 노출됨과 동시에 중단되어야 한다.
또한, 상기 수지부(103')를 일부 제거하여 상기 패드보호부(105')를 외부로 노출시키는 다른 방법으로서 연마수단을 이용하여 수지부의 상부면 일부를 제거할 수도 있다.
즉, 그라인더를 이용한 연마 방법이나 플라이 커터(Fly Cutter)를 이용한 커팅방법으로 상기 수지부(103')를 연마하면서 수지재를 제거함으로서 상기 칩다이용 웨이퍼(W')상에 구비된 패드보호부(105')를 외부로 노출시킬 수 있는 것이다.
e'. 상기 수지부로부터 외부노출되는 패드보호부를 제거하는 단계
도 3(d)에 도시한 바와 같이, 상기 수지부(103')의 상부면으로부터 노출되는 패드보호부(105')를 본딩패드(102')와 수지부(103')로부터 분리하도록 제거하게 되면, 상기 수지부(103')의 상부에는 상기 패드보호부(105')가 제거된 만큼의 공간이 형성됨과 동시에 상기 본댕패드(102')는 외부로 노출된다.
f'. 상기 칩다이용 웨이퍼를 절단하는 단계
연속하여, 도 3(e)에 도시한 바와 같이, 상기 본딩패드(102')가 외부노출되된 칩다이용 웨이퍼(W1)는 그 상부면에 구획된 세로,가로 절단선(C)을 따라 절단됨으로서 전원인가시 빛을 발생시키는 발광칩(110)으로 제조된다.
이러한 발광칩(110)은 칩다이(101')와, 상기 칩다이(101')의 상부면에 구비되는 적어도 하나의 본딩패드(102') 및 상기 본딩패드(102')를 외부로 노출시키면서 상기 칩다이(101')의 상부면을 균일하게 덮는 수지부(103')로 구성된다.
상기한 구성의 발광칩(110)은 도 2(g),3(f) 및 도 4에 도시한 바와 같이, 음극 리드와 양극리드를 갖는 리드 프레임(121)의 상부면에 탑재되고, 상기 리드 프레임(121)은 상부로 개방된 캐비티(C)를 형성하도록 수지재로 사출성형되는 패키지 본체(130)에 일체로 구비되고, 상기 패키지 본체(130)의 캐비티(C)를 통해 외부로 노출되는 발광칩(110)은 본딩패드에 일단이 본딩된 금속 와이어(125)를 매개로 리드 프레임(121)과 전기적으로 연결되어 LED 패키지(100)를 구성하게 된다.
또한, 상기 발광칩(120)은 도 5에 도시한 바와 같이, 열전도성이 우수한 소재로 이루어진 금속새시(132)의 상부면에 탑재되고, 상기 금속새시(132)는 일정크기의 배치공(133)을 형성하고, 상기 전극패턴(122)이 상부면에 패턴인쇄되는 기판(131)의 하부면에 부착되어 적층되고, 상기 배치공(133)을 통해 외부노출되는 발광칩(110)은 본딩패드에 일단이 와이어본딩된 금속와이어(125)를 매개로 상기 전극패턴(122)과 전기적으로 연결되어 LED패키지(100a)를 구성하게 된다.
상기한 구조를 갖는 LED 패키지(100)(100a)의 각 전극부(100)(100a)에 순방향의 전류가 인가되는 경우, 이 전류는 상기 전극부(120)(120a)를 통하여 발광칩(110)에 공급됨으로써 상기 발광칩(110)의 칩다이는 이를 구성하는 반소체 소재의 차이에 따라 R, G, B 중 어느 하나의 색을 갖는 빛을 발생하게 된다.
그리고, 상기 칩다이(101)(101')에서 발생된 빛은 그 외부면 또는 상부면을 균일하게 덮도록 구비된 수지부(103)(103')를 통과하여 외부로 방사된다.
이때, 상기 수지부에 형광물질이 포함되어 있는 경우, 상기 칩다이(101)(101')에서 발생된 청색광의 1차파장은 형광물질에 2차 파장인 백색광을 전환되어 상기 발광칩(110)은 백색광을 발생시키게 된다.
여기서, 상기 형광물질이 포함하는 수지부(103)(103')는 칩다이(101)(101')의 외부면에 일정한 두께로 고르게 구비되어 전원인가시 칩다이에서 발생된 빛이 상기 수지부(103)(103')를 통과하는 경로가 조사각도에 따라 일정하기 때문에 조사각도에 따른 색온도차이를 방지할 수 있는 것이다.
또한, 상기 금속 와이어(125)가 전기적 전도성을 갖는 중금속계열로 이루어진 형광물질과의 접촉을 근본적으로 방지하여 누설전류가 발생되는 것을 예방할 수 있기 때문에 상기 발광칩(110)의 광효율을 향상시킬 수 있고, 열화특성이 악화되는 것을 방지하여 제품의 신뢰성을 높일 수 있는 것이다.
연속하여, 상기 발광칩(110)에서 발생된 빛은 캐비티(C) 또는 배치공(133)의 경사진 내부면에 구비된 반사부(135)에 반사되어 보다 넓은 각도로 외부방사된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청 구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 전원인가시 빛을 발생시키는 칩다이의 외부면에 형광물질을 포함하는 수지부를 균일한 두께로 구비하고, 수지부를 통해 외부노출되는 본딩패드가 금속 와이어를 매개로 전극부와 전기적으로 연결됨으로서, 발생된 빛이 수지부를 통과하는 경로가 조사각도에 관계없이 일정하기 때문에, 종래와 같이 조사각도에 따른 색온도차를 방지하여 광효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 전기 전도성을 갖는 형광물질과 금속 와이어간의 접촉을 근본적으로 방지할 수 있기 때문에, 종래와 같은 누설전류를 예방하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 패키지의 크기를 줄여 제품의 소형화를 도모할 수 있으며, 제조공정이 단순하여 패키지를 대량으로 생산하고,이로 인하여 제조원가를 절감할 수 있다.

Claims (20)

  1. 서브 마운트상에 다이 어태칭된 칩다이와, 그 외부면을 수지재로 균일하게 덮는 수지부로 이루어진 발광칩 ;
    상기 칩다이의 상부면에 구비되어 수지부로부터 외부노출되는 적어도 하나의 본딩패드와 와이어를 매개로 전기적으로 연결되는 전극부 ; 및
    상기 전극부를 구비하고, 상기 발광칩이 탑재되는 패키지 본체 ;를 포함하는 칩코팅형 LED 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수지부에는 칩다이에서 발생된 빛을 변환시키는 형광물질이 추가 포함됨을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 패키지 본체에 일체로 구비되는 리드 프레임으로 구비됨을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 본체는 상기 발광칩이 탑재되는 전극부가 외부로 노출되는 캐비티를 구비하도록 수지물로 사출성형되는 수지구조물임을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캐비티의 내부면에는 상기 발광칩에서 발생된 빛을 반사시키는 반사부를 추가 포함함을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 캐비티에는 투명한 충진제가 채워지고, 상기 패키지 본체의 상부에는 렌즈를 추가 포함함을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 패키지 본체는 상기 발광칩이 배치되는 배치공을 형성하고, 상기 발광칩과 금속와이어를 매개로 와이어본딩되는 전극패턴을 패턴형성한 기판과, 상기 발광칩이 탑재되어 상기 기판의 하부면에 적층되는 금속새시를 포함함을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배치공의 내부면에는 상기 발광칩에서 발생된 빛을 반사시키는 반사부를 추가 포함함을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 금속새시는 열전도성 금속소재로 구비됨을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 배치공에는 투명한 충진제가 채워지고, 상기 패키지 본체의 상부에는 렌즈를 추가 포함함을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지.
  11. 복수개의 칩다이가 다이 어태칭된 웨이퍼를 제공하는 단계 ;
    상기 칩다이의 상부면에 형성된 적어도 하나의 본딩패드상에 패드보호부를 덮는 단계;
    상기 칩다이와 웨이퍼상에 수지재를 도포하여 일정두께의 수지부를 형성하는 단계 ;
    상기 수지부를 제거하여 상기 패드보호부를 외부로 노출시키는 단계 ;
    상기 수지부로부터 외부노출되는 패드보호부를 제거하는 단계 ; 및
    상기 웨이퍼를 절단하여 복수개의 칩다이로 분할하는 단계 ; 를 포함하는 칩코팅형 LED 패키지 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 웨이퍼상에 수지재를 프린팅하는 방식에 의해서 수지부를 형성하고, 상 기 본딩패드를 포함하는 칩다이를 덮도록 프린팅된 수지부를 경화함을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 수지부는 칩다이에서 발생된 빛의 파장을 변환시키는 형광물질이 추가 포함된 수지재로 구성됨을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 칩다이와 그 외부면을 덮는 수지부로 이루어진 발광칩을 상부로 개방된 캐비티를 형성하도록 사출성형된 패키지 본체의 리드 프레임에 탑재하고, 상기 리드프레임은 금속 와이어를 매개로 발광칩과 와이어본딩되는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 칩다이와 그 외부면을 덮는 수지부로 이루어진 발광칩을 금속새시의 상부면에 탑재하고, 상기 발광칩이 배치되는 배치공을 형성한 패키지 본체에 형성된 전극패턴은 금속와이어를 매개로 발광칩과 와이어본딩되는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지 제조방법.
  16. 상부면에 적어도 하나의 본딩패드를 구비하는 칩다이용 웨이퍼를 제공하는 단계 ;
    상기 본딩패드상에 패드보호부를 덮는 단계 ;
    상기 칩다이용 웨이퍼상에 수지재를 도포하여 일정두께의 수지부를 형성하는 단계 ;
    상기 수지부를 제거하여 상기 패드보호부를 외부노출시키는 단계 ;
    상기 수지부로부터 외부노출되는 패드보호부를 제거하는 단계 및
    상기 칩다이용 웨이퍼를 절단하여 복수개의 칩다이로 분할하는 단계를 포함하는 칩코팅형 LED 패키지 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 웨이퍼상에 수지재를 프린팅하는 방식에 의해서 수지부를 형성하고, 상기 본딩패드를 포함하는 칩다이를 덮도록 프린팅된 수지부를 경화함을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지 제조방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 수지부는 칩다이에서 발생된 빛의 파장을 변환시키는 형광물질이 추가 포함된 수지재로 구성됨을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지 제조방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 칩다이와 그 상부면을 덮는 수지부로 이루어진 발광칩을 상부로 개방된 캐비티를 형성하도록 사출성형된 패키지 본체의 리드 프레임에 탑재하고, 상기 리드프레임은 금속 와이어를 매개로 발광칩과 와이어본딩되는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지 제조방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 칩다이와 그 상부면을 덮는 수지부로 이루어진 발광칩을 금속새시의 상부면에 탑재하고, 상기 발광칩이 배치되는 배치공을 형성한 패키지 본체에 형성된 전극패턴은 금속와이어를 매개로 발광칩과 와이어본딩되는 단계를 추가 포함함을 특징으로 하는 칩코팅형 LED 패키지 제조방법.
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