KR101258586B1 - 발광다이오드 패키지 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로, 특히 LED 패키지의 접합구조에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 LED칩의 n형 전극과 p형 전극을 각각 한쌍의 리드프레임과 공융접합시킴으로써, 본 발명의 LED 패키지는 외부에 구비되는 전류공급수단으로부터 전원을 인가받는 과정에서, 와이어 등과 같은 별도의 연결배선 없이 한쌍의 리드프레임을 통해 전원을 공급받도록 하는 것을 특징으로 한다.
이로 인하여, 와이어 오픈(open) 불량 등의 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 와이어에 의해 LED 패키지의 발광면이 손실되는 것을 방지할 수 있으며, 와이어 본딩공정에 의해 공정의 효율성이 저하되는 문제점 또한 방지할 수 있다.
또한, 열 방출 특성이 우수한 고온 공융 금속(일예로 Au/Sn)을 전극 재료로 사용함으로써, 열 방출 특성이 우수한 LED 패키지의 구현이 가능하다.
LED 패키지, 와이어, LED칩, 공융접합

Description

발광다이오드 패키지 및 이의 제조방법{Light emitting diode package and method of fabricating the same}
본 발명은 LED 패키지에 관한 것으로, 특히 LED 패키지의 접합구조에 관한 것이다.
최근, 광원으로 소형, 저소비 전력, 고신뢰성 등의 특징을 겸비한 발광다이오드(light emitting diode : LED)의 사용이 증가하고 있다. 이러한 LED는 다양한 조명용도로 활용되고 있는데, 전자제품의 디스플레이부에서부터 각종 표시기구, 차량의 조명 장치 등으로 사용범위가 점차 증가되고 있는 실정이다.
특히, LED는 일반 조명용 형광램프를 대체하기 위하여, 백색광을 인위적으로 만들어 내기도 하며, 이렇게 백색광을 구현하는 LED는 액정표시장치(liquid crystal display : LCD)의 백라이트 유닛으로서 각광을 받고 있다.
도 1은 백색광을 구현하는 일반적인 LED 패키지의 단면도이다.
도시한 바와 같이, LED 패키지(10)는 크게 빛을 발하는 LED칩(20)과 형광 체(40) 그리고 이들을 덮는 렌즈(80)를 포함한다.
이들 각각에 대해 자세히 살펴보면 먼저, LED칩(20)은 방열슬러그(60) 상에 안착되며 방열슬러그(60)는 하우징(housing)역할을 하는 케이스(30)에 의해 둘러져 내부에 형광체(40)가 충진되어 있다.
케이스(30)에는 LED칩(20)과 와이어(70) 등을 통해서 전기적으로 연결된 한쌍의 양/음극 전극리드(50a, 50b)가 마련되어 케이스(30) 외부로 노출되어 있다.
그리고 이러한 케이스(30)의 상부로는 LED칩(20)과 형광체(40)를 비롯한 방열슬러그(60)의 반사면과 와이어(70) 등을 덮어 보호함과 동시에 LED칩(20)으로부터 발생된 주출사광의 각도를 제어하는 렌즈(80)가 위치한다.
한쌍의 양/음극 전극리드(50a, 50b)는 외부에 마련된 LED칩(20)의 발광을 위한 작동전류를 공급하는 전류공급수단(미도시)과 전기적으로 연결된다.
이에, LED칩(20)에 전류가 인가되면 빛이 방출되는데, 방출된 빛과 형광체(40)에 의해 발광된 빛이 혼합되어 백색광을 발하게 되고, 백색광은 렌즈(80)를 통해 외부로 출사되게 된다.
한편, 이러한 LED 패키지(10)는 LED칩(20)이 전류공급수단으로부터 작동전류를 공급받기 위하여 한쌍의 와이어(70)를 필요로 하게 되므로, 와이어(70)의 오픈(open) 불량 등의 문제점을 야기하게 된다.
그리고, LED칩(20)으로부터 발광된 빛이 출사되는 방향에 와이어(70)가 위치함으로써, 와이어(70)에 의해 발광면적이 축소됨에 따라 LED 패키지(10)의 광효율을 저하시키게 된다.
또한, LED칩(20)과 와이어(70)는 납땜 등의 본딩(bonding)공정을 통해 연결되는데, 이러한 본딩공정은 매우 까다로워, 공정의 효율성을 저하시키게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고효율을 갖는 LED 패키지를 제공하고자 하는 것을 제 1 목적으로 한다.
특히, LED칩과 와이어의 본딩(bonding) 공정 시 발생할 수 있는 문제점들을 방지하고자 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기판 상에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층이 형성되며, 상기 n형 반도체층 상부와 상기 p형 반도체층 상부로 각각 n형 전극 및 p형 전극이 형성되는 수평형 LED칩과; 상기 LED칩이 안착되는 제 1 및 제 2 리드프레임과; 상기 제 1 및 제 2 리드프레임을 두르며, 내부에 형광체가 충진되는 케이스와; 상기 케이스의 상부에 위치하며, 상기 LED칩과 상기 제 1 및 제 2 리드프레임을 덮어 보호하는 렌즈를 포함하며, 상기 LED칩과 상기 제 1 및 제 2 리드프레임은 공융접합(eutectic Bonding)을 통해 서로 전기적으로 연결되는 LED 패키지를 제공한다.
이때, 상기 제 1 및 제 2 리드프레임은 상기 n형 전극 및 상기 p형 전극과 각각 공융접합하며, 상기 제 1 및 제 2 리드프레임은 각각 전원(+)과 접지전원(-)을 공급하는 전류공급수단과 연결된다.
그리고, 상기 제 1 및 제 2 리드프레임은 Au/Sn, Au/Ni, Au/Ge, Au, Sn 또는 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하며, 상기 n형 전극 및 상기 p형 전극은 Au/Sn, Au/Ni, Au/Ge, Au, Sn 또는 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함한다.
또한, 상기 n형 전극과 상기 p형 전극 사이에 절연층을 구비하며, 상기 n형 전극과 상기 p형 전극과 각각 접촉되는 상기 제 1 및 제 2 리드프레임 사이에 절연층을 구비한다.
그리고, 상기 n형 전극과 상기 n형 반도체층 사이와 상기 p형 전극과 상기 p형 반도체층 사이에 반사판이 개재된다.
또한, 본 발명은 제 1 및 제 2 리드프레임에 LED칩이 접촉하도록, 상기 LED칩을 상기 제 1 및 제 2 리드프레임 상에 탑재 및 고정시키는 단계와; 상기 LED칩과 상기 제 1 및 제 2 리드프레임의 접촉부위로, 레이저광을 조사함으로써, 상기 LED칩과 상기 제 1 및 제 2 리드프레임을 공융접합시키는 단계를 포함하는 LED 패키지의 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 LED칩은 n형 전극과 p형 전극이 Top-Top방법으로 배치되는 수평형 LED칩으로, 상기 제 1 및 제 2 리드프레임은 각각 상기 n형 전극과 상기 p형 전극과 공융접합하며, 상기 레이저광은 적외선 레이저광이다.
그리고, 상기 레이저광은 0.01초 내지 1초 동안 조사하며, 상기 레이저광 조사에 의한 상기 접합부위의 가열 온도는 200 ~ 700℃이다.
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위에 상술한 바와 같이, 본 발명은 LED칩의 n형 전극과 p형 전극을 각각 한쌍의 리드프레임과 공융접합시킴으로써, 본 발명의 LED 패키지는 외부에 구비되는 전류공급수단으로부터 전원을 인가받는 과정에서, 와이어 등과 같은 별도의 연결배선 없이 한쌍의 리드프레임을 통해 전원을 공급받도록 함으로써, 와이어 오픈(open) 불량 등의 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 와이어에 의해 LED 패키지의 발광면이 손실되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 와이어 본딩공정에 의해 공정의 효율성이 저하되는 문제점 또한 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 열 방출 특성이 우수한 고온 공융 금속(일예로 Au/Sn)을 전극 재료로 사용함으로써, 열 방출 특성이 우수한 LED 패키지의 구현이 가능한 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED칩의 단면구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 LED칩(100)은 실질적으로 빛을 발하는 부분으로서 정공(hole)을 제공하는 p형 반도체층(140)과 전자(electron)를 제공하는 n형 반도체층(120)의 순방향 접합으로 이루어진다.
LED칩(100)에 대해 좀더 자세히 살펴보면, LED칩(100)은 기판(101) 상에 순차적으로 n형 반도체층(120), 활성층(130), p형 반도체층(140), 반사판(170), n형 전극(150) 및 p형 전극(160)으로 구성된다.
여기서, 기판(101)은 바람직하게는 사파이어를 포함하는 투명한 재료를 이용하여 형성되며, 사파이어 외에도 징크 옥사이드(zinc oxide : ZNO), 갈륨 나이트라이드(hallium nitride : GaN), 실리콘 카비이드(silicon carbide : SiC) 및 알루미늄 나이트라이드(AlN) 등으로 형성될 수도 있다.
여기서, 기판(101)과 n형 반도체층(120) 사이에는 이들 간의 격자정합을 향상시키기 위한 버퍼층(미도시)이 형성될 수 있으며, 버퍼층(미도시)은 GaN 또는 AlN/GaN 등으로 형성될 수 있다.
이때, n형 반도체층(120)은 n형 도전형 불순물이 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN으로 이루어질 수 있으며, n형 도전형 불순물로는 일예로 Si, Ge 및 Sn 등을 사용하고, 바람직하게는 Si를 주로 사용한다.
또한, p형 반도체층(140)은 p형 도전형 불순물이 도핑된 GaN 또는 GaN/AlGaN으로 이루어질 수 있으며, p형 도전형 불순물로는 일예로 Mg, Zn 및 Be 등을 사용하고, 바람직하게는 Mg를 주로 사용한다.
이러한 LED칩(100)은 n형 반도체층(120)의 일부가 노출되도록 p형 반도체 층(140)과 활성층(130) 일부가 메사식각(mesa etching)으로 제거되는데, 이에 따라 p형 반도체층(140)과 활성층(130)은 n형 반도체층(120) 상의 일부분에 형성된다.
이에, n형 전극(150)은 노출된 n형 반도체층(120)의 일 모서리에 구성되며, p형 전극(160)은 p형 반도체층(140) 상에 구성되는 "Top-Top"방법으로 전극이 배치되는, 수평형 LED칩(100)을 이루게 된다.
그리고, 활성층(130)은 GaN 계열 단일 양자 우물구조(single quantum well : SQW)나 다중 양자 우물구조(multi quantum well : MQW)일 수 있으며 또한 이들의 초격자(supper lattice : SL) 등의 양자구조로, 이와 같은 활성층(130)의 양자구조는 GaN 계열의 다양한 물질을 조합하여 이루어질 수 있고 일예로 AlGaN, AlNGaN, InGaN 등이 사용될 수 있다.
이러한 활성층(130)에 전계가 인가되었을 때, 전자-정공 쌍의 결합에 의하여 빛이 발생하게 된다.
따라서, 이러한 LED칩(100)은 P형 전극(160)과 n형 전극(150) 사이에 전압이 인가되면, P형 전극(160)과 n형 전극(150)으로 각각 정공과 전자가 주입되고, 활성층(130)에서 정공과 전자가 재결합하면서 여분의 에너지가 광으로 변환되어 기판(101)을 통하여 외부로 방출하게 된다.
또한, 본 발명의 LED칩(100)은 LED칩(100)으로부터 발광된 빛의 광효율을 향상시키기 위한 제 1 및 제 2 반사판(170a, 170b)을 더욱 포함하는데, 즉, 제 1 및 제 2 반사판(170a, 170b)은 LED칩(100)으로부터 방출된 빛을 전면으로 반사시키기 위해 구비된다.
이때, 제 1 반사판(170a)은 n형 전극(150)과 n형 반도체층(120)의 사이에 위치하며, 제 2 반사판(170b)은 p형 반도체층(140) 상에 형성되어, p형 전극(160)과 p형 반도체층(140) 사이에 위치하여, 전류를 유포시키기 위한 전기적 접촉부로서 작용하는 동시에, 활성층(130)에서 발생한 빛을 n형 전극(150)과 p형 전극(160)을 향하는 방향으로 반사시키는 거울로서 작용한다.
즉, LED칩(100)으로부터 방출된 빛을 전면으로 반사시키도록 한다.
이러한 제 1 및 제 2 반사판(170a, 170b)은 반사도를 높이기 위하여 Ag, Al, Mo, Cr 등의 가시광선 영역 및 자외선 부분과 적외선 부근의 파장에서 금속 박막의 반사도가 70% 이상의 높은 금속 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED칩을 포함하는 LED 패키지의 단면구조이며, 도 4는 LED칩이 LED 패키지에 본딩된 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도시한 바와 같이, LED 패키지(200)는 크게 빛을 발하는 LED칩(100)과 이를 덮는 렌즈(280)를 포함한다.
보다 구체적으로 먼저 LED 패키지(200)는 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b)으로 이루어진 한쌍의 리드프레임(250)과 리드프레임(250)의 일부를 내측에 수용하는 방열슬러그(260), 그리고 방열슬러그(260) 내부에 위치하는 리드프레임(250) 상에 실장되는 LED칩(100)을 포함한다.
여기서, LED칩(100)은 n형 전극(150)과 p형 전극(160)이 Top-Top방법으로 배치되는, 수평형 LED칩(100)으로, n형 전극(150)과 p형 전극(160)이 각각 방열슬러그(260) 상의 한쌍의 리드프레임(250)과 각각 전기적으로 연결되어, 전원을 공급받 아 빛을 발광하게 된다.
그리고, 방열슬러그(260)는 LED칩(100)의 발광 시에 수반되는 고온의 열을 외부로 전도 배출하는 부분으로서 금속으로 이루어지며, 이러한 방열슬러그(260)는 하우징(housing)역할의 케이스(230)에 의해 둘러져 내부에 형광체(240)가 충진되어 있다.
이때, LED칩(100)의 발광을 위한 전원(+)과 접지전원(-)을 공급하는 전류공급수단(미도시)이 외부에 마련되는데, 이에 한쌍의 리드프레임(250)은 케이스(230) 외부로 노출되어, 외부에 마련된 전류공급수단(미도시)과 전기적으로 연결된다.
또한, 이러한 케이스(230)의 상부로는 LED칩(100)과 형광체(240)를 비롯한 방열슬러그(260)의 반사면 등을 덮어 보호함과 동시에 LED칩(100)으로부터 발생된 주출사광의 각도를 제어하는 렌즈(280)가 위치한다.
렌즈(280)는 LED칩(100) 각각으로부터 발생된 빛의 방사각을 제어하며, 구면 유형별로 방사각 140°정도를 나타내는 돔 형상의 하이-돔 에미터(high dome Emitter) 타입, 방사각 110°정도를 나타내며 하이-돔 에미터 타입에 비해 낮은 돔 형상을 나타내는 로우-돔 에미터(Low Dome Emitter) 타입 또는 빛의 방사각을 높이기 위해 크라운(crown) 형상으로 이루어져 200°정도의 방사각을 나타내는 사이드 에미터(Side Emitter) 타입 등 목적에 따라서 그 형태는 자유로울 수 있다.
여기서, LED칩(100)이 청색LED칩일 경우 형광체(240)는 황색형광체로써, 황색형광체는 530 ~ 570nm파장을 주파장으로 하는 세륨(Ce)이 도핑된 이트륨(Y) 알루 미늄(Al) 가넷인 YAG:Ce(T3Al5O12:Ce)계열 형광체를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, LED칩(100)이 UVLED칩일 경우 형광체(240)는 적(R), 녹(G), 청색(B)의 삼색의 형광체로 이루어지며, 적(R), 녹(G), 청색(B)의 형광체(240)의 배합비를 조절함으로써 발광색을 선택할 수 있다.
이때, 적색(R) 형광체는 611nm 파장을 주파장으로 하는 산화이트륨(Y2O3)과 유로피움(EU)의 화합물로 이루어진 YOX(Y2O3:EU)계열 형광체이며, 녹색(G) 형광체는 544nm 파장을 주파장으로 하는 인산(Po4)과 란탄(La)과 테르븀(Tb)의 화합물인 LAP(LaPo4:Ce,Tb)계열 형광체이며, 청색(B) 형광체는 450nm 파장을 주파장으로 하는 바륨(Ba)과 마그네슘(Mg)과 산화알루미늄 계열의 물질과 유로피움(EU)의 화합물인 BAM blue(BaMgAl10O17:EU)계열 형광체를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서 주파장이란 적(R), 녹(G), 청색(B) 각각에서 가장 높은 휘도를 발생하는 파장을 그 형광체의 주 파장이라고 한다.
이에, LED칩(100)으로 한쌍의 리드프레임(250)을 통해 전원(+)과 접지전원(-)이 공급되면, LED칩(100)은 발광하게 되고, 이렇게 LED칩(100)으로부터 방출되는 빛의 일부는 렌즈(280) 내벽의 형광체(240)를 여기시켜, 형광체(240)에 의해 발광된 빛과 혼합되어 백색광을 발하게 되고, 백색광은 렌즈(280)를 통해 외부로 출사하게 된다.
특히, 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 LED 패키지(200)는 리드프레 임(250)과 LED칩(100)이 공융접합(eutectic Bonding)을 통해 서로 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 공융접합이란, 200 ~ 700℃ 이상의 고온에서의 열압착에 의한 접합방식으로, 매우 견고하고 신뢰성이 매우 높은 접합 공정 중의 하나이다.
이에, 본 발명의 LED칩(100)과 공융접합 될 한쌍의 리드프레임(250)은 Au/Sn, Au/Ni, Au/Ge, Au, Sn 또는 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 형성하거나, 바람직하게는 한쌍의 리드프레임(250)을 위에 나열한 금속을 사용하여 도금에 의해 형성할 수도 있다.
그리고, 한쌍의 리드프레임(250)과 공융접합 될 LED칩(100)의 각각의 n형 전극(150)과 p형 전극(160)은 Au/Sn, Au/Ni, Au/Ge, Au, Sn 또는 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 형성하거나, 바람직하게는 n형 전극(150)과 p형 전극(160)을 위에 나열한 금속을 사용하여 도금에 의해 형성할 수도 있다.
이의 바람직한 일 실시예로서, LED칩(100)의 n형 전극(150)과 p형 전극(160)을 Au/Sn으로 형성하고, 한쌍의 리드프레임(250)을 Au로 형성할 수 있다. 예를 들어, LED칩(100)의 n형 전극(150)과 p형 전극(160)을 Au:Sn의 중량비가 8:2인 Au/Sn으로 형성하고, 한쌍의 리드프레임(250)을 Au로 형성하는 것이다.
이러한 LED칩(100)의 Au/Sn로 제조하는 n형 전극(150)과 p형 전극(160)을 Au로 제조하는 한쌍의 리드프레임(250)에 접촉시킨 상태에서 열 및 압력을 가하게 되면, n형 전극(150)과 p형 전극(160)과 각각 접촉된 한쌍의 리드프레임(250)의 접촉부가 녹아서 n형 전극(150)과 p형 전극(160)과 한쌍의 리드프레임(250)의 계면으로 부터 Au-Sn 공융 혼합물(공융합금)이 만들어지게 된다.
이 공융합금은 일정한 Au:Sn 조성비를 가지며, 도전성 접착물(310a, 310b)의 역할을 하게 된다. 공융합금으로 된 도전성 접착물(310a, 310b)에 의해 LED칩(100)은 한쌍의 리드프레임(250) 상에 강하게 부착되는 것이다.
이러한 공융접합 방식은 높은 접합 강도를 실현시킬 수 있을 뿐만 아니라, 외부로부터 별도의 접착물을 도포할 필요가 없다는 장점을 가진다. 바람직한 다른 실시예로서, LED칩(100)의 n형 전극(150)과 p형 전극(160)을 Au로 형성하고, 한쌍의 리드프레임(250)을 Au/Sn으로 형성할 수도 있다.
이에, LED칩(100)의 n형 전극(150)과 p형 전극(160)은 한쌍의 리드프레임(250)과 공융접합되어, LED칩(100)은 한쌍의 리드프레임(250) 상에 플립칩 본딩(flip-chip bonding)되어 진다.
따라서, 본 발명의 LED 패키지(200)는 외부에 구비되는 전류공급수단으로부터 전원을 인가받는 과정에서, 와이어(도 1의 70) 등과 같은 별도의 연결배선 없이 한쌍의 리드프레임(250)을 통해 전원을 공급받음으로써, 기존의 와이어(도 1의 70) 오픈(open) 불량 등의 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 와이어(도 1의 70)에 의해 LED 패키지(200)의 발광면이 손실되는 것을 방지할수 있으며, 와이어(도 1의 70) 본딩공정에 의해 공정의 효율성이 저하되는 문제점 또한 방지할 수 있다.
또한, 열 방출 특성이 우수한 고온 공융 금속(일예로 Au/Sn)을 전극 재료로 사용함으로써, 열 방출 특성이 우수한 LED 패키지의 구현이 가능하다.
한편, LED칩(100)의 n형 전극(150)과 p형 전극(160)이 각각 한쌍의 리드프레임(250)과 공융접합되는 과정에서, LED칩(100)의 n형 전극(150)과 p형 전극(160) 사이 또는 한쌍의 리드프레임(250) 사이에 절연층(320)을 더욱 구비하는 것이 바람직하다.
절연층(320)은 siO2, Si3N4, Al2O3, TiO2, HfO2, T2O3, MgO 및 AlN을 포함하는 그룹 중에서 선택된 어느 하나 또는 2 이상의 조합일 수 있다.
도 5a ~ 5e는 본 발명의 실시예에 따른 LED칩의 접합 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 방열슬러그(260) 상에는 LED칩(도 4의 100)과 전기적으로 연결되는 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b)이 형성되어 있으며, 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b)은 Au/Sn, Au/Ni, Au/Ge, Au, Sn 또는 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 형성하거나, 바람직하게는 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b)을 위에 나열한 금속을 사용하여 도금에 의해 형성할 수도 있다.
다음으로, 도 5b에 도시한 바와 같이, 콜렛 등의 진공척(미도시)을 사용하여 수평구조 LED칩(100)의 n형 전극(150) 및 p형 전극(160)이 각각 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b)과 접촉하도록 이동시킨다.
여기서, n형 전극(150) 및 p형 전극(160)은 Au/Sn, Au/Ni, Au/Ge, Au, Sn 또는 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료로 형성하거나, 바람직하게는 n형 전극(150) 및 p형 전극(160)을 위에 나열한 금속을 사용하여 도금에 의해 형성할 수도 있다.
다음으로 도 5c에 도시한 바와 같이, LED칩(100)을 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b) 상에 고정시키기 위하여, 캐필러리(capillary) 등의 가압수단(미도시)을 통해 LED칩(100)에 일정 압력으로 가압한다.
다음으로 도 5d에 도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b) 상에 탑재 및 고정된 LED칩(100)의 상부 및 하부로부터 레이저광(LB)을 조사하여, LED칩(100)의 n형 전극(150) 및 p형 전극(160)과 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b)의 접촉부를 가열한다.
이에 따라, LED칩(100)의 n형 전극(150) 및 p형 전극(160)과 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b)은 공융접합되어, 도 5e에 도시한 바와 같이, n형 전극(150) 및 p형 전극(160)과 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b)은 공융접합된 부위가 도전성 접착물(310a, 310b)의 역할을 하게 된다.
이를 통해, LED칩(100)의 공융접합 본딩이 실현된다.
여기서, 레이저광(LB)으로는 적외선 레이저광을 사용할 수 있다. 일예로 1064nm 파장의 YAG형 레이저 광원을 사용할 수 있으며, 이때 0.01초 내지 1초 동안 레이저광을 조사한다.
따라서, 바람직하게는 레이저광(LB) 조사에 의한 LED칩(100)의 n형 전극(150) 및 p형 전극(160)과 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b)의 접촉부의 가열 온도는 200 ~ 700℃이다.
본 실시예에 따르면, 레이저광(LB) 조사에 의해 LED칩(100)과 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b)의 접촉부를 순간적으로 국부 가열함으로써 공융접합이 발 생한다. 이에 따라 LED칩(100)에 대한 열충격이 최소화되며, LED칩(100)과 제 1 및 제 2 리드프레임(250a, 250b)이 공융접합이 이루어지므로 300℃ 이상의 고온 공융 금속을 전극재료로 사용할 수 있다.
이에 따라, 열 방출 특성이 우수한 고온 공융 금속을 전극 재료로 사용함으로써, 열 방출 특성이 우수한 LED 패키지(도 3의 200)의 구현이 가능하다.
또한, 본 발명의 LED 패키지(도 3의 200)는 외부에 구비되는 전류공급수단(미도시)으로부터 전원을 인가받는 과정에서, 와이어(도 1의 70) 등과 같은 별도의 연결배선 없이 한쌍의 리드프레임(250a, 250b)을 통해 전원을 공급받음으로써, 기존의 와이어(도 1의 70) 오픈(open) 불량 등의 문제점이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 와이어(도 1의 70)에 의해 LED 패키지(도 3의 200)의 발광면이 손실되는 것을 방지할수 있으며, 와이어(도 1의 70) 본딩공정에 의해 공정의 효율성이 저하되는 문제점 또한 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 1은 백색광을 구현하는 일반적인 LED 패키지의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 LED칩의 단면구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED칩을 포함하는 LED 패키지의 단면도.
도 4는 LED칩이 LED 패키지에 본딩된 구조를 개략적으로 도시한 단면도.
도 5a ~ 5e는 본 발명의 실시예에 따른 LED칩의 접합 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.

Claims (17)

  1. 기판 상에 n형 반도체층, 활성층, p형 반도체층이 형성되며, 상기 n형 반도체층 상부와 상기 p형 반도체층 상부로 각각 n형 전극 및 p형 전극이 형성되는 수평형 LED칩과;
    상기 LED칩이 안착되는 제 1 및 제 2 리드프레임과;
    상기 제 1 및 제 2 리드프레임을 두르며, 내부에 형광체가 충진되는 케이스와;
    상기 케이스의 상부에 위치하며, 상기 LED칩과 상기 제 1 및 제 2 리드프레임을 덮어 보호하는 렌즈
    를 포함하며, 상기 LED칩과 상기 제 1 및 제 2 리드프레임은 공융접합(eutectic Bonding)을 통해 서로 전기적으로 연결되고,
    상기 n형 전극과 상기 n형 반도체층 사이와 상기 p형 전극과 상기 p형 반도체층 사이에는 각각 반사판이 개재되고, 상기 n형 전극과 상기 n형 반도체층 사이의 반사판은 상기 n형 전극보다 넓은 면적을 가지며, 상기 p형 전극과 상기 p형 반도체층 사이의 반사판은 상기 p형 전극보다 넓은 면적을 가지는 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 리드프레임은 상기 n형 전극 및 상기 p형 전극과 각각 공융접합하는 LED 패키지.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 리드프레임은 각각 전원(+)과 접지전원(-)을 공급하는 전류공급수단과 연결되는 LED 패키지.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 리드프레임은 Au/Sn, Au/Ni, Au/Ge, Au, Sn 또는 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 LED 패키지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 n형 전극 및 상기 p형 전극은 Au/Sn, Au/Ni, Au/Ge, Au, Sn 또는 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 LED 패키지.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 n형 전극과 상기 p형 전극 사이에 절연층을 구비하며, 상기 절연층은 SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2, HfO2, T2O3, MgO 및 AlN을 포함하는 그룹 중에서 선택된 어느 하나 또는 2 이상의 조합인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 n형 전극 및 상기 p형 전극과 각각 접촉되는 상기 제 1 및 제 2 리드프레임 사이에 절연층을 구비하며, 상기 절연층은 SiO2, Si3N4, Al2O3, TiO2, HfO2, T2O3, MgO 및 AlN을 포함하는 그룹 중에서 선택된 어느 하나 또는 2 이상의 조합인 것을 특징으로 하는 LED 패키지.
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