KR101077861B1 - 발광다이오드의 코팅 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 다층구조 반도체층 및 그에 구비된 본딩 패드를 포함하는 발광다이오드의 코팅 방법에 있어서, 본딩 패드 위에 설정된 두께의 높이 보강층을 형성하는 단계; 높이 보강층 및 다층구조의 반도체층에 코팅물질층을 도포하는 단계; 코팅물질층을 경화시키는 단계; 및 높이 보강층을 제거하여 본딩 패드를 노출시키는 단계;를 포함하는 발광다이오드의 코팅 방법에 관한 것이다.
Description
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 발광소자의 코팅 방법에 관한 것으로, 특히 와이어본딩(wire-bonding) 공정 전 칩(chip) 단위의 발광소자에 적용될 수 있는 발광소자의 코팅 방법에 관한 것이다.
여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
도 1은 종래 발광소자의 코팅 방법의 일 예를 설명하는 도면으로서, 발광소자(110)의 코팅 공정은 다이본딩(die-bonding) 공정 및 와이어본딩(wire-bonding) 공정이 완료된 상태에서 진행된다.
다이본딩 공정은 칩(chip) 단위의 발광소자(110)를 접착물질을 이용하여 마운트(120)에 고정시키는 공정을 의미한다.
와이어본딩 공정은 마운트(120)와 일체로 구비되며 전원이 도입되는 리드프레임(130)과 발광소자(110)를 전기적으로 연결시키는 공정을 의미하며, 양자의 연결에는 가는 금속선(140)이 이용되는 것이 일반적이다.
발광소자(110)의 코팅 공정은 와이어본딩된 발광소자(110)에 유동성을 가지는 코팅물질(150)을 공급하고, 이를 경화시키는 방법에 의한다.
경화된 코팅물질(150)의 형상은 코팅물질(150)의 유동성, 공급된 양, 마운트(120)의 형상 등에 따라 결정된다.
따라서, 발광소자(110)에 일정한 두께로 코팅물질(150)을 코팅하는 것이 거의 불가능한 문제가 있으며, 이로 인해 발광소자(110)로부터 코팅물질(150)을 통해 방출되는 빛의 균일성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 발광소자(110)의 코팅 공정이 다이본딩 공정 및 와이어본딩 공정 후에 진행되므로, 코팅 공정에서 불량이 발생되는 경우 다이본딩 공정 및 와이어본딩 공정에 쓰인 재료를 모두 폐기하여야 하므로 불량 시 큰 손실이 발생되는 문제가 있다.
또한, 복수 개의 발광소자(110)를 코팅하는 경우, 각각의 발광소자(110) 마다 별도로 코팅물질(150)을 공급하여야 하므로 공정의 효율이 떨어지는 문제가 있다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 다층구조 반도체층 및 그에 구비된 본딩 패드를 포함하는 발광다이오드의 코팅 방법에 있어서, 본딩 패드 위에 설정된 두께의 높이 보강층을 형성하는 단계; 높이 보강층 및 다층구조의 반도체층에 코팅물질층을 도포하는 단계; 코팅물질층을 경화시키는 단계; 및 높이 보강층을 제거하여 본딩 패드를 노출시키는 단계;를 포함하는 발광다이오드의 코팅 방법이 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 종래의 발광다이오드의 코팅 방법의 일 예를 설명하는 도면,
도 2 내지 도 7은 본 개시에 따른 발광다이오드의 코팅 방법의 일 예를 단계별로 설명하는 도면.
도 2 내지 도 7은 본 개시에 따른 발광다이오드의 코팅 방법의 일 예를 단계별로 설명하는 도면.
이하, 본 개시를 첨부된 도면을 참고로 하여 자세하게 설명한다(The present disclosure will now be described in detail with reference to the accompanying drawing(s)).
도 2 내지 도 7은 본 개시에 따른 발광다이오드의 코팅 방법의 일 예를 단계별로 설명하는 도면으로서, 복수의 발광다이오드(10)를 소정의 간격만큼 떨어뜨려 위치시키는 단계(도 2 참조.), 본딩 패드(15a,15b) 위에 설정된 두께의 높이 보강층(17a,17b)을 형성하는 단계(도 3 및 도 4 참조), 높이 보강층(17a,17b) 및 다층구조의 반도체층(11)에 코팅물질층(20)을 도포하는 단계(도 5 참조), 코팅물질층(20)을 선택적으로 경화시키고 경화되지 않은 부분을 제거하는 단계(도 6 참조), 높이 보강층(17a,17b)을 제거하여 본딩 패드(15a,15b)를 노출시키는 단계(도 7 참조)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 발광다이오드(10)는 전자를 제공하는 n형 반도체층(11c)과, 정공을 제공하는 p형 반도체층(11a)과, n형 반도체층(11c) 및 p형 반도체층(11a) 사이에 개재되며 제공된 전자와 정공의 재결합에 의해 빛이 발생되는 활성층(11b)을 포함하는 다층구조로 구비된다.
다층구조의 반도체층(11)을 구성하는 물질은 3족 질화물 반도체, 2족 산화물 반도체, 적색 발광에 사용되는 GaAs계 반도체를 예로 들 수 있다.
다층구조의 반도체층(11)은 기판(13) 위에 주로 MOCVD(유기금속기상성장법)에 의해 성장된다.
기판(13)은 3족 질화물 반도체가 성장되는 경우 동종기판으로 GaN계 기판이 이용되며, 이종기판으로 사파이어 기판, SiC 기판 또는 Si 기판 등이 이용될 수 있다.
한편, n형 반도체층(11c) 위와, p형 반도체층(11a) 위에는 각각 본딩 패드(15a,15b)가 구비된다.
본딩 패드(15a,15b)는 와이어 본딩을 위한 구성으로 전기 전도성 물질로 구비되며, 크롬(Cr)을 포함하는 물질로 구비되는 것이 일반적이며, 크롬(Cr) 대신 티타늄(Ti)을 포함하는 물질로 구비될 수 있다. 그 밖에 금(Au), 알루미늄(Al) 등이 더 함유된 물질로 구비될 수 있다.
이에 의해, 본딩 패드(15a,15b)를 통해 빛이 투과되는 것이 방지되므로, 본딩 패드(15a,15b)가 포토 마스크로서 사용될 수 있게 된다.
구체적으로, 포토 마스크의 금속 재료로는 크롬(Cr)이 가장 많이 사용되는데, 그 이유로는 쿼츠(quartz)나 글래스 등에의 접착력이 좋고 패턴의 정밀도가 높으며, 세정시에 화학 약품에 강한 특성을 보이는 등 전체적으로 수명이 길기 때문이다.
여기서, 다층구조의 반도체층(11)이 성장된 기판(13)을 소위 '에피 웨이퍼(Epi-wafer)'라 하며, 발광다이오드(10)는 에피 웨이퍼를 절단하는 공정에 의해 형성된다.
에피 웨이퍼를 절단하는 공정은 레이저 또는 다이아몬드 커팅기를 이용하여 진행된다.
에피 웨이퍼를 절단하는 공정에 의해 분리된 복수 개의 발광다이오드(10)는 고정부재(30)에 부착되어 제각각 움직이는 것이 방지된다.
고정부재(30)는 접착제가 도포된 투광성의 기판이나 연신 가능한 물질(예: 투명테이프)로 구비될 수 있다.
고정부재(30)에 부착된 복수 개의 발광다이오드(10) 사이의 간격은 고정부재(30)를 연신시킴으로써 넓혀질 수 있다.
이와 달리, 분리된 복수 개의 발광다이오드(10)를 성능검사를 통해 성능에 따라 배열시키는 공정이 추가될 수 있는데, 이 과정에서 발광다이오드(10) 사이의 간격이 형성된 상태로 배열될 수 있다.
다음으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 고정부재(30) 위에 소정의 간격만큼 떨어져 배치된 발광다이오드(10)의 본딩 패드(15a,15b) 위에 높이 보강층(17a,17b)을 형성하기 위해 소정의 감광물질(photoresist)(17)을 발광다이오드(10)에 도포하고,노광 및 현상과정을 거쳐 본딩 패드(15a,15b) 위에 높이 보강층(17a,17b)을 형성한다.
높이 보강층(17a,17b)은, 후술하는 코팅물질층(20)이 발광다이오드(10) 및 본딩 패드(15a,15b)에 직접 도포되는 경우 본딩 패드(15a,15b)에 대응되는 부분의 코팅물질층(20)을 선택적으로 제거하여 본딩 패드(15a,15b)를 노출시키는 공정이 쉽지 않으므로 이를 해소하기 위한 것이다.
이를 위해, 높이 보강층(17a,17b)은 코팅물질층(20)이 발광다이오드(10)에 도포된 상태에서 높이 보강층(17a,17b)이 효과적으로 제거될 수 있도록 코팅물질층(20)의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
구체적으로, 높이 보강층(17a,17b)과 본딩 패드(15a,15b)의 두께의 합은 코팅물질층(20)의 두께의 1.3배 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
높이 보강층(17a,17b)은 스프레이 코팅 방식 또는 스핀 코팅 방식이 적용될 수 있다.
한편, 높이 보강층(17a,17b)의 효과적인 제거를 위해, 감광물질(17)은 빛에 노출된 부분이 노광 후 현상과정에서 제거되는 양성 감광물질(positive photoresist)(예: AZ계열의 감광물질)로 구비되는 것이 바람직하다.
양성 감광물질의 경우, 현상 후 남겨진 감광물질의 제거가 용이한 이점을 가지고 있기 때문이다.
또한, 본 개시에 있어서, 본딩 패드(15a,15b)를 포토 마스크로 이용하여 본딩 패드(15a,15b) 위에 높이 보강층(17a,17b)을 형성하는 것이 가능해지기 때문이다.
구체적으로, 다층구조의 반도체층(11)이 형성된 기판의 아래에서 본딩 패드(15a,15b)를 향하는 방향으로 광을 조사함으로써 본딩 패드(15a,15b) 위에 높이 보강층(17a,17b)을 형성하는 것이 가능해진다.
이에 의하면, 상대적으로 크기가 매우 작은 본딩 패드(15a,15b)에 대응되는 포토 마스크의 제작에 소요되는 공수 및 제작의 어려움도 해소될 수 있게 된다.
다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본딩 패드(15a,15b) 위에 높이 보강층(17a,17b)이 형성된 발광다이오드(10)에 코팅물질층(20)을 도포한다.
앞서 설명한 바와 같이, 코팅물질층(20)은 높이 보강층(17a,17b)보다 낮은 높이로 도포된다.
코팅물질층(20)의 도포는 스프레이 분사 방식 또는 스핀 코팅 방식이 적용될 수 있다.
여기서, 코팅물질층(20)의 도포 속도가 적절히 조절되는 것이 바람직하다.
코팅물질층(20)을 도포하는 속도가 빠를 경우 도포된 코팅물질층(20)이나 복수 개의 발광다이오드(10) 사이의 간격에 기포가 생길 수 있기 때문이다.
코팅물질층(20)은 빛에 의해 경화되는 광경화성 물질 또는 열 또는 적외선에 의해 경화되는 열경화성 물질로 구비될 수 있다.
광경화성 물질은 UV epoxy, UV-patternable polymer를 예로 들 수 있으며, 이 밖에 광에 의해 경화 또는 패터닝될 수 있는 수지로 구비될 수 있다.
일반적으로, 열경화성 수지는 열(또는 적외선)에 의해 경화되는 수지로서 안정적인 특성 및 신뢰성을 갖는다. 반면에 광경화성 수지에 비하여 경화 시간이 오래 걸리고, 패터닝이 요구되거나 국부적으로 경화시키고자 할 때에는 사용할 수 없는 단점이 있다.
이에 비해 광경화성 수지는 일반적으로 자외선에 의해 경화되는 수지로서 짧은 시간에 경화가 이루어지므로 공정 시간이 단축되고 국부적 경화가 요구되거나, 패터닝이 요구되는 경우에도 사용될 수 있는 장점이 있다.
코팅물질층(20)에는 활성층(11b)에서 방출되는 빛의 파장을 변화시키는 형광체(23)가 혼입될 수 있다.
이에 의해, 발광다이오드(10)에서 방출되는 빛의 색이 다양하게 연출될 수 있다.
한편, 도포된 코팅물질층(20)의 선택적인 경화를 위해 발광다이오드(10)의 상부에 포토 마스크(40)가 구비된다.
포토 마스크(40)는, 복수 개의 발광다이오드(10)에 대응되는 수로 구획된 윈도우(A), 즉 빛이 투과되는 영역과, 복수 개의 발광다이오드(10) 사이의 간격에 정렬되는 빛이 통과하지 못하는 영역(B)의 마스크 패턴을 가진다.
복수 개의 윈도우(A)는 복수 개의 발광다이오드(10)와 정렬되도록 구비되며, 각 윈도우(A)의 외곽선의 내부에 발광다이오드(10)가 위치된다.
이에 의해, 각 윈도우(A)의 외곽선과 그에 대응되는 발광다이오드(10)의 측면 사이에 소정의 수평 간격(W)이 형성된다.
다음으로, 포토 마스크(40)의 하부로부터 발광다이오드(10)의 상부를 향하는 방향으로 코팅물질층(20)의 경화를 위한 빛이 조사된다.
여기서, 빛은 광경화성 물질의 경우 자외선 영역의 빛이, 열경화성 물질의 경우 적외선 영역의 빛이 사용될 수 있다.
본 예에서 발광다이오드(10)의 측면에 코팅물질(20)이 코팅되는 두께는 각 윈도우(A)의 외곽선과 그에 대응되는 발광다이오드(10)의 측면 사이의 수평 간격(W)에 따라 결정된다.
따라서, 윈도우(A)의 외곽선과 발광다이오드(10)의 측면 사이의 수평 간격(W) 조절을 통해 발광다이오드(10)의 측면에 코팅물질(20)이 코팅되는 두께를 최적화시킬 수 있을 것이다.
또한, 본 예에서 발광다이오드(10)의 측면 코팅 두께가 일정하도록 빛은 다층구조 반도체층(11)에 수직한 방향으로 조사되는 것이 바람직하다.
다음으로, 코팅물질층(20)에서 경화되지 않은 부분이 제거된다.
이 과정에서 복수 개의 발광다이오드(10)는 서로 분리된 상태로 코팅되므로, 각각의 발광다이오드(10) 별로 분리를 위한 기계적 공정이 불필요하게 된다.
다음으로, 도 7을 참조하면, 본딩 패드(15a,15b) 위에 형성된 높이 보강층(17a,17b)을 제거하여 본딩 패드(15a,15b)를 노출시킨다.
높이 보강층은 감광제 제거용액을 사용하여 제거한다. 기판을 감광제 제거 용액에 일정 시간 담그거나(dipping&stirring), 스프레이 또는 퍼들 방식 등을 이용한다. 감광제 제거 용액으로는 PR 전용 Remover 또는 아세톤을 사용 할 수 있다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 높이 보강층을 형성하는 단계는, 다층구조의 반도체층 및 본딩 패드에 감광물질(photoresist)을 도포하는 단계와, 다층구조 반도체층에서 본딩 패드를 향하는 방향으로 본딩 패드를 투과하지 못하는 광을 조사하여 본딩 패드에 도포된 감광물질을 선택적으로 경화시키는 단계와, 경화되지 않은 감광물질을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법. 높이 보강층에 의해 본딩 패드 주변에 코팅물질층이 형성되는 질을 향상시킬 수 있다.
(2) 높이 보강층은 본딩 패드보다 크거나 같은 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법.
(3) 높이 보강층은 코팅물질층 위로 노출될 수 있는 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법.
(4) 높이 보강층과 본딩 패드의 두께의 합은 코팅물질층의 두께의 1.3배 이상인 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법.
(5) 감광물질은 양성 감광물질(positive photoresist)로 구비되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법.
(6) 코팅물질층은 열경화성 수지로 구비되며, 열을 가해 코팅물질층을 경화시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법.
(7) 코팅물질층은 광경화성 수지로 구비되며, 광을 조사하여 코팅물질층을 경화시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법.
(8) 광은 본딩 패드를 투과하지 못하는 광으로 구비되며, 다층구조 반도체층에서 본딩 패드를 향하는 방향으로 조사되어 코팅물질층을 선택적으로 경화시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법.
(9) 코팅물질층은 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법.
본 개시에 따른 하나의 발광다이오드의 코팅 방법에 의하면, 발광다이오드를 마운트에 고정하거나, 와이어 본딩 공정 전에 코팅 공정이 이루어지므로 코팅 불량으로 인한 비용의 손실을 줄일 수 있는 이점을 가질 수 있다.
또한 본 개시에 따른 다른 발광다이오드의 코팅 방법에 의하면, 코팅물질층이 복수의 발광다이오드에 동시에 도포된 상태에서 광경화 또는 열경화에 의해 코팅이 이루어지므로 코팅 공정에 소요되는 공수를 줄일 수 있다. 따라서, 제조 수율을 향상시킬 수 있다.
본 개시에 따른 또 다른 발광다이오드의 코팅 방법에 의하면, 높이 보강층에 의해 패드 전극을 용이하게 외부로 노출시킬 수 있으며, 패드 전극의 주변에 형성되는 코팅물질층이 질을 향상시킬 수 있다.
Claims (11)
- 다층구조 반도체층 및 그에 구비된 본딩 패드를 포함하는 발광다이오드의 코팅 방법에 있어서,
본딩 패드 위에 설정된 두께의 높이 보강층을 형성하는 단계;
높이 보강층 및 다층구조의 반도체층에 코팅물질층을 도포하는 단계;
코팅물질층을 경화시키는 단계; 및
높이 보강층을 제거하여 본딩 패드를 노출시키는 단계;를 포함하는 발광다이오드의 코팅 방법. - 청구항 1에 있어서,
높이 보강층을 형성하는 단계는,
다층구조의 반도체층 및 본딩 패드에 감광물질(photoresist)을 도포하는 단계;
다층구조 반도체층에서 본딩 패드를 향하는 방향으로 본딩 패드를 투과하지 못하는 광을 조사하여 본딩 패드에 도포된 감광물질을 선택적으로 경화시키는 단계; 및
경화되지 않은 감광물질을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법. - 청구항 1에 있어서,
높이 보강층은 본딩 패드보다 크거나 같은 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법. - 청구항 1에 있어서,
높이 보강층은 코팅물질층 위로 노출될 수 있는 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법. - 청구항 1에 있어서,
높이 보강층과 본딩 패드의 두께의 합은 코팅물질층의 두께의 1.3배 이상인 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법. - 청구항 2에 있어서,
감광물질은 양성 감광물질(positive photoresist)로 구비되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법. - 청구항 1에 있어서,
코팅물질층은 열경화성 수지로 구비되며,
열을 가해 코팅물질층을 경화시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법. - 청구항 1에 있어서,
코팅물질층은 광경화성 수지로 구비되며,
광을 조사하여 코팅물질층을 경화시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법. - 청구항 8에 있어서,
광은 본딩 패드를 투과하지 못하는 광으로 구비되며, 다층구조 반도체층에서 본딩 패드를 향하는 방향으로 조사되어 코팅물질층을 선택적으로 경화시키는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법. - 청구항 1에 있어서,
코팅물질층은 형광체를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법. - 청구항 2에 있어서,
높이 보강층은 본딩 패드보다 크거나 같은 면적을 가지며,
높이 보강층 및 본딩 패드의 두께의 합은 코팅물질층의 두께의 1.3배 이상으로 구비되고,
감광물질은 양성 감광물질(positive photoresist)로 구비되며,
코팅물질층은 형광체를 포함하고,
코팅물질층은 열경화성 수지 또는 광경화성 수지로 구비되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드의 코팅 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020100074063A KR101077861B1 (ko) | 2010-07-30 | 2010-07-30 | 발광다이오드의 코팅 방법 |
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Citations (3)
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| JP2001135861A (ja) | 2000-10-06 | 2001-05-18 | Matsushita Electronics Industry Corp | 半導体発光装置及びその製造方法 |
| JP2004048067A (ja) | 2003-10-14 | 2004-02-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 発光部品およびその製造方法 |
| JP2009010109A (ja) | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Namics Corp | 発光ダイオードチップの封止体の製造方法 |
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2010
- 2010-07-30 KR KR1020100074063A patent/KR101077861B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
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