KR101616297B1 - 발광 소자용 솔더볼 접합 방법과, 발광 소자용 웨이퍼 및 발광 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디스플레이 용도나 조명 용도로 사용할 수 있는, 발광 소자용 솔더볼 접합 방법과, 발광 소자용 웨이퍼 및 발광 소자에 관한 것으로서, 발광 소자용 웨이퍼 몸체에 형성된 전극 상에 플럭스를 제공하는 플럭스 제공 단계; 솔더볼을 상기 플럭스에 안착시킬 수 있도록 솔더볼 주입용 마스크를 상기 발광 소자용 웨이퍼 몸체에 배치하는 마스크 배치 단계; 상기 마스크를 이용하여 상기 솔더볼을 상기 플럭스에 안착시킬 수 있도록 상기 솔더볼을 주입하는 솔더볼 주입 단계; 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 단계; 상기 전극에 상기 솔더볼이 접합될 수 있도록 리플로우하는 리플로우(Reflow) 단계;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 발광 소자용 솔더볼 접합 방법과, 발광 소자용 웨이퍼 및 발광 소자에 관한 것으로서, 더 상세하게는 디스플레이 용도나 조명 용도로 사용할 수 있는 발광 소자용 솔더볼 접합 방법과, 발광 소자용 웨이퍼 및 발광 소자에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(compound semiconductor)의 PN 다이오드 형성을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 광을 구현할 수 있는 일종의 반도체 소자를 말한다. 이러한 발광 소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이러한 LED는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 기판이나 리드프레임에 실장한 후, 패키징할 수 있어서 여러 가지 용도로 모듈화하여 백라이트 유닛(backlight unit)이나 각종 조명 장치 등에 적용할 수 있다.
일반적으로 발광 소자를 패키징할 때는, 기판이나 리드프레임에 솔더볼 또는 솔더 크림을 이용하여 접합하는 방법으로 발광 소자를 실장한다.
그러나 이러한 종래의 발광 소자의 접합 방법은 장착되는 전자 부품이 점차 소형화, 고밀도화 등으로 진행되고, 접속단자가 증가하는 경향에 따라 발광 소자 및 단자의 소형화에 따른 플럭스의 잔존이 발생하여 리플로우(Reflow) 공정 시 재용융이 발생하여 칩이 분리되는 등의 문제점이 있었다.
또한, 솔더 크림을 이용하여 접합하는 공정을 진행할 경우 국부적으로 솔더층을 균일하게 도포하기 어렵고, 균일하지 않은 솔더층이 형성될 경우 열저항의 차이가 발생하여 칩의 수명이 하락하는 문제점이 있었다.
또한, 솔더 크림이 과도하게 도포되어 칩과 연결되는 접합부 외에 도포될 경우 발광 면적이 손실되어 반사율 급감에 따른 광량 저하의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 발광 소자 제조 시 금속 친화적 플럭스를 사용하여, 자연 응집으로 인한 플럭스 잔존을 최소화하여 재융용이 발생하지 않도록하며, 솔더볼을 이용하므로 균일한 솔더층을 형성하여 열저항 편차가 작고, 광량 저하가 발생하지 않도록 하는, 신뢰성이 높은 발광 소자용 솔더볼 접합 방법과 발광 소자용 웨이퍼 및 발광 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자용 솔더볼 접합 방법은, 발광 소자용 웨이퍼 몸체에 형성된 전극 상에 플럭스를 제공하는 플럭스 제공 단계; 솔더볼을 상기 플럭스에 안착시킬 수 있도록 솔더볼 주입용 마스크를 상기 발광 소자용 웨이퍼 몸체에 배치하는 마스크 배치 단계; 상기 마스크를 이용하여 상기 솔더볼을 상기 플럭스에 안착시킬 수 있도록 상기 솔더볼을 주입하는 솔더볼 주입 단계; 상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 단계; 및 상기 전극에 상기 솔더볼이 접합될 수 있도록 리플로우하는 리플로우(Reflow) 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전극은 금속이고, 상기 플럭스는 상기 전극 내의 표면에서 응집될 수 있도록, 상기 전극과 친화력이 높은 재질이고, 상기 플럭스 제공 단계에서, 상기 플러스는 친화력에 의해 상기 전극의 표면에만 자연 응집되고, 전극이 형성되지 않는 다른 부분에는 형성되지 않을 수 있다.
또한, 상기 마스크 배치 단계에서, 상기 마스크는 솔더볼 수용부를 포함하고, 상기 솔더볼 수용부는 하나의 상기 솔더볼을 수용할 수 있다.
또한, 상기 솔더볼 주입 단계에서, 상기 솔더볼은 상기 마스크의 상부에 공급되고, 상기 마스크의 솔더볼 수용부에 상기 솔더볼이 주입되며, 상기 솔더볼이 주입되지 않은 상기 솔더볼 수용부에는 상기 솔더볼이 주입될 수 있도록 밀대를 사용하여 상기 솔더볼을 주입하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 리플로우 단계는, 열풍, 적외선 및 레이저빔 중 어느 하나 이상을 열원으로 사용하여 용융시킬 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자용 웨이퍼는, 발광 소자용 웨이퍼 몸체; 상기 발광 소자용 웨이퍼 몸체에 형성된 발광층; 상기 발광층의 상방에 적층되는 복수개의 전극; 및 상기 전극에 형성되고, 솔더볼을 리플로우하여 형성되는 솔더층;을 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자는, 발광 소자 몸체; 상기 발광 소자 몸체에 형성되고, 제 1 전극 및 제 2 전극으로 이루어지는 전극 패드; 및 상기 전극 패드에 형성되고, 솔더볼을 리플로우 하여 형성되는 솔더층;을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발광 소자 제조 시 금속 친화적 플럭스를 사용하여, 자연 응집으로 인한 불필요한 플럭스 마스크의 공정을 간소화하고, 다량의 발광 소자용 웨이퍼 및 패키지를 보다 단순한 공정으로 생산할 수 있으며, 이로 인하여 제품의 가격을 절감하고, 생산성을 향상시키며, 제품의 성능을 향상시킬 수 있는 발광 소자용 웨이퍼 제조 방법을 구현할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2, 도 4, 도 6, 도 8, 도 10, 도 12 및 도 14는 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 3, 도 5, 도 7, 도 9, 도 11, 도 13 및 도 15는 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 평면도들이다.
도 16은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자용 웨이퍼를 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자용 웨이퍼를 나타내는 평면도이다.
도 18은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자용 웨이퍼를 나타내는 단면도이다.
도 19는 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자를 나타내는 사시도이다.
도 2, 도 4, 도 6, 도 8, 도 10, 도 12 및 도 14는 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 3, 도 5, 도 7, 도 9, 도 11, 도 13 및 도 15는 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 평면도들이다.
도 16은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자용 웨이퍼를 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자용 웨이퍼를 나타내는 평면도이다.
도 18은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자용 웨이퍼를 나타내는 단면도이다.
도 19는 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자를 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정 하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
본 발명에서 언급되는 솔더볼(Solder ball)은 부품의 부착에 이용하는 직경 1mm 이하의 금속 알갱이를 지칭하는 것으로, 보통 칩과 기판을 연결하여 전기적 신호를 전달하는 역할을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자용 솔더볼 접합 방법은, 크게 플럭스 제공 단계(S1)와, 마스크 배치 단계(S2)와, 솔더볼 주입 단계(S3)와, 마스크 제거 단계(S4) 및 리플로우(Reflow) 단계(S5)를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 평면도이다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자용 솔더볼 접합 방법은, 상기 플럭스 제공 단계(S1) 이전에 전극(30)이 형성된 웨이퍼 몸체(10)를 준비하는 웨이퍼 몸체 준비 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전극(30)은, 리드 프레임일 수 있으며, 발광 소자를 지지하거나 수용할 수 있는 적당한 기계적 강도와 절연성을 갖는 재료나 전도성 재료로 제작될 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 리드 프레임은, 알루미늄, 구리, 아연, 주석, 납, 금, 은 등의 금속 재질이 적용될 수 있으며, 천공되거나 절곡된 플레이트 형태일 수 있다.
또한, 상기 리드 프레임은 반사율을 극대화할 수 있도록 그 표면에 반사도가 우수한 은(Ag), 은(Ag) 도금층, 은(Ag) 합금, 은(Ag) 합금층, 알루미늄(Al), 알루미늄(Al) 합금, 알루미늄(Al) 합금층, 구리(Cu), 구리(Cu) 합금, 구리(Cu) 도금층, 구리(Cu) 합금층, 백금(Pt), 백금(Pt) 합금, 백금(Pt) 합금층, 금(Au), 금(Au) 도금층, 금(Au) 합금층, 팔라듐(Pd), 루테늄(Ru) 및 로듐(Rh) 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 반사층이 설치될 수 있다.
이외에도, 상기 리드 프레임을 대신하여 에폭시계 수지 시트를 다층 형성시킨 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)이 적용될 수 있다. 또한, 상기 리드 프레임은, 연성 재질의 플랙서블 인쇄 회로 기판(FPCB: Flexible Printed Circuit Board)일 수 있다.
또한, 상기 리드 프레임은, 가공성을 향상시키기 위해서 부분적 또는 전체적으로 EMC(Epoxy Mold Compound), PI(polyimide), 세라믹, 그래핀 및 유리합성섬유 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 몸체(10)는 성장용 기판일 수 있으며, 성장용 기판으로는 필요에 따라 절연성, 도전성 또는 반도체 기판이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 성장용 기판은 사파이어, SiC, Si, MgAl2O4, MgO, LiAlO2, LiGaO2, GaN일 수 있다. GaN 물질의 에피성장을 위해서는 동종 기판인 GaN 기판이 좋으나, GaN 기판은 그 제조상의 어려움으로 생산단가가 높은 문제가 있다.
이종 기판으로는 사파이어, 실리콘 카바이드(SiC) 기판 등이 주로 사용되고 있으며. 가격이 비싼 실리콘 카바이드 기판에 비해 사파이어 기판이 더 많이 활용되고 있다. 이종 기판을 사용할 때는 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자상수의 차이로 인해 전위(dislocation) 등 결함이 증가한다. 또한, 기판 물질과 박막 물질 사이의 열팽창계수의 차이로 인해 온도 변화시 휨이 발생하고, 휨은 박막의 균열(crack)의 원인이 된다. 기판과 GaN계인 발광 적층체 사이의 버퍼층을 이용해 이러한 문제를 감소시킬 수도 있다.
또한, 상기 성장용 기판은 LED 구조 성장 전 또는 후에 LED 칩의 광 또는 전기적 특성을 향상시키기 위해 칩 제조 과정에서 완전히 또는 부분적으로 제거되거나 패터닝하는 경우도 있다.
예를 들어, 사파이어 기판인 경우는 레이저를 기판을 통해 반도체 층과의 계면에 조사하여 기판을 분리할 수 있으며, 실리콘이나 실리콘 카바이드 기판은 연마/에칭 등의 방법에 의해 제거할 수 있다.
또한, 상기 성장용 기판 제거 시에는 다른 지지 기판을 사용하는 경우가 있으며 지지 기판은 원 성장 기판의 반대쪽에 LED 칩의 광효율을 향상시키게 위해서, 반사 금속을 사용하여 접합하거나 반사구조를 접합층의 중간에 삽입할 수 있다.
또한, 상기 성장용 기판 패터닝은 기판의 주면(표면 또는 양쪽면) 또는 측면에 LED 구조 성장 전 또는 후에 요철 또는 경사면을 형성하여 광 추출 효율을 향상시킨다. 패턴은 규칙 또는 불규칙적인 패턴으로 광 추출 효율을 좋게 하기 위한 구조면 가능하다. 모양도 기둥, 산, 반구형, 다각형 등의 다양한 형태를 채용할 수 있다.
상기 사파이어 기판의 경우, 육각-롬보형(Hexa-Rhombo R3c) 대칭성을 갖는 결정체로서 c축 및 a측 방향의 격자상수가 각각 13.001과 4.758 이며, C면, A면, R면 등을 갖는다. 이 경우, 상기 C면은 비교적 질화물 박막의 성장이 용이하며, 고온에서 안정하기 때문에 질화물 성장용 기판으로 주로 사용된다.
또한, 상기 성장용 기판의 다른 물질로는 Si 기판을 들 수 있으며, 대구경화에 보다 적합하고 상대적으로 가격이 낮아 양산성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 실리콘(Si) 기판은 GaN계 반도체에서 발생하는 빛을 흡수하여 발광 소자의 외부 양자 효율이 낮아지므로, 필요에 따라 상기 기판을 제거하고 열전도 반사층이 포함된 Si, Ge, SiAl, 세라믹, 또는 금속 기판 등의 지지 기판을 추가로 형성하여 사용한다.
상기 Si 기판과 같이 이종 기판 상에 GaN 박막을 성장시킬 때, 기판 물질과 박막 물질 사이의 격자 상수의 불일치로 인해 전위(dislocation) 밀도가 증가하고, 열팽창 계수 차이로 인해 균열(crack) 및 휨이 발생할 수 있다. 발광 적층체의 전위 및 균열을 방지하기 위한 목적으로 성장용 기판과 발광적층체 사이에 버퍼층을 배치시킬 수 있다. 상기 버퍼층은 활성층 성장시 기판의 휘는 정도를 조절해 웨이퍼의 파장 산포를 줄이는 기능도 한다.
여기서, 상기 버퍼층은 GaN, AlN, AlGaN, InGaN, 또는 InGaNAlN를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 ZrB2, HfB2, ZrN, HfN, TiN 등의 물질도 사용할 수 있다. 또한, 복수의 층을 조합하거나, 조성을 점진적으로 변화시켜 사용할 수도 있다.
도 4는 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 단면도이고, 도 5는 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 평면도이다.
또한, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 플럭스 제공 단계(S1)는, 상기 발광 소자용 웨이퍼 몸체(10)에 형성된 상기 전극(30) 상에 플럭스(40)를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 플럭스(40)는, 솔더링 물질 간의 전기적 연결을 향상시키는 물질로써, 계면 활성제(surfactant) 및 산 첨가물(acid additive)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 플럭스(40)는, 접합에 관여하는 금속 표면의 세정(산화막 제거), 세정된 금속 표면의 재산화 방지 및 용융 솔더의 표면 장력을 감소시키는 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 플럭스(40)는 솔더의 용융점을 낮춰 칩에 무리가 가지 않는 온도로 접합이 가능할 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 플럭스는 수지, 활성제, 왁스류, 용제 등으로 이루어진 물질일 수 있다. 여기서, 상기 수지는 금속 표면을 청정화하고, 실장될 부품의 마운팅(mounting)을 위한 접착성을 주는 역할을 할수 있고, 활성제는 금속 표면을 청정화하는 역할을 할 수 있으며, 왁스류는 인쇄 형상을 유지시켜주는 역할을 할 수 있고, 용제는 금속 분말과 수지류를 균일하게 혼합되도록 하는 역할을 할 수 있다.
도 6은 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 단면도이고, 도 7은 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 평면도이다.
또한, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 플럭스(40)는, 상기 전극(30) 내의 표면에서 응집될 수 있도록, 상기 전극(30)과 친화력이 높은 재질이고, 친화력에 의해 상기 전극(30)의 표면에만 자연 응집되는 플럭스(41)이며, 상기 전극(30)이 형성되지 않는 다른 부분에는 형성되지 않을 수 있다.
따라서, 상기 플럭스 제공 단계(S1)는 마스크 공정이 불필요하여 공정을 단순화시켜 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 단면도이고, 도 9는 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 평면도이다.
또한, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 마스크 배치 단계(S2)는, 솔더볼(50)을 상기 플럭스(41)에 안착시킬 수 있도록 솔더볼 주입용 마스크(60)를 상기 발광 소자용 웨이퍼 몸체(10)에 배치하는 마스크 배치 단계(S2)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 마스크(60)는 솔더볼 수용부(61)를 포함하고, 상기 솔더볼 수용부(61)는 하나의 상기 솔더볼(50)을 수용할 수 있다.
또한, 상기 마스크(60)는, 금속제 마스크이며, 상기 발광 소자용 웨이퍼 몸체(10)의 전체 또는 일부를 덮도록 설치될 수 있다.
도 10은 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 단면도이고, 도 11은 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 평면도이다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 솔더볼 주입 단계(S3)는, 상기 마스크(60)를 이용하여 상기 솔더볼(50)을 상기 플럭스(40)에 안착시킬 수 있도록 상기 솔더볼(50)을 주입하는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 솔더볼(50)은, 상기 마스크(60)의 상부에 공급되고, 상기 마스크(60)의 솔더볼 수용부(61)에 상기 솔더볼(50)이 주입되며, 상기 솔더볼(50)이 주입되지 않은 상기 솔더볼 수용부(61)에는 상기 솔더볼(50)이 주입될 수 있도록 밀대를 사용하여 상기 솔더볼(50)을 주입하는 것을 포함함 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 밀대는, 상기 솔더볼(50)이 상기 마스크(60)에 형성되어 있는 상기 솔더볼 수용부(61)에 주입될 수 있도록, 상기 솔더볼(50)을 밀어낼 수 있는 형태인 것을 포함할 수 있다.
도 12는 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 단면도이고, 도 13은 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 평면도이다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 마스크 제거 단계(S4)는, 상기 마스크(60)를 제거하는 것을 포함할 수 있다.
도 14는 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 단면도이고, 도 15는 도 1의 발광 소자용 솔더볼 접합 방법을 단계적으로 나타내는 평면도이다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 리플로우 단계(S5)는, 상기 전극(30)에 상기 솔더볼(50)이 접합될 수 있도록 리플로우하는 것을 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 리플로우 단계(S5)는, 열풍, 적외선 및 레이저빔 중 어느 하나 이상을 열원으로 사용하여 상기 솔더볼(50)을 용융시킬 수 있다.
도 16은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자용 웨이퍼(100)를 나타내는 단면도이고, 도 17은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자용 웨이퍼(100)를 나타내는 평면도이다.
또한, 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자용 웨이퍼(100)는, 상기 전극(30) 상에 상기 솔더층(51)이 형성된 이후에 절단될 수 있다.
또한, 상기 발광 소자용 웨이퍼(100)는, 절단날의 회전 또는 커터의 전단력을 이용하여 절단선(CL)을 따라 절단될 수 있다.
여기서, 예컨대, 상기 절단날은 회전하면서 상기 발광 소자용 웨이퍼(100)를 가로 방향 및 세로 방향으로 한 번 이상 절단할 수 있으며, 상기 커터는 복수 개의 절단날이 유닛으로 형성되어 있어 한 번에 상기 발광 소자용 웨이퍼(100)를 가로 방향 및 세로 방향으로 절단할 수도 있다.
도 18은 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자용 웨이퍼(100)를 나타내는 단면도이다.
또한, 도 18에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자용 웨이퍼(100)는, 발광 소자용 웨이퍼 몸체(10)와 상기 발광 소자용 웨이퍼 몸체(10)에 형성된 발광층(20)과 상기 발광층(20)의 상방에 적층되는 복수개의 전극(30) 및 상기 전극(30)에 형성되고, 솔더볼(50)을 리플로우하여 형성되는 솔더층(51)을 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 발광층(20)은, 다중 양자웰 구조나 단일 양자웰 구조를 한 적층 반도체 또는 더블 헤테로 구조의 적층 반도체를 이용할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만 이러한 상기 발광 소자용 웨이퍼(100)는 도면에 반드시 국한되지 않고, 연결이 복잡한 각종 발광 소자용 웨이퍼에 다양한 형태로 적용될 수 있다.
도 19는 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자(200)를 나타내는 사시도이다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(200)는, 발광 소자 몸체(70)와 상기 발광 소자 몸체(70)에 형성되고, 제 1 전극(71a) 및 제 2 전극(72b)으로 이루어지는 전극 패드(71) 및 상기 전극 패드(71)에 형성되고, 솔더볼(50)을 리플로우 하여 형성되는 솔더층(51)을 포함할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만 이러한 상기 발광 소자(200)는 도면에 반드시 국한되지 않고, 연결이 복잡한 각종 발광 소자에 다양한 형태로 적용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일부 실시 예들에 따른 발광 소자용 솔더볼 접합 방법은, 상기 플럭스(40)의 자연 응집으로 인하여 별도의 마스크를 사용할 필요가 없어 플럭스 마스크의 공정을 간소화하고, 상기 솔더볼 수용부(61)에 상기 솔더볼(50)이 주입되므로, 불균일한 솔더층으로 인한 칩 파괴 및 광량 저하를 방지할 수 있다.
그러므로, 다량의 발광 소자용 웨이퍼 및 패키지를 보다 단순한 공정으로 생산할 수 있으며, 이로 인하여 제품의 가격을 절감하고, 신뢰성을 높이며, 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 웨이퍼 몸체
20: 발광층
30: 전극
40: 플럭스
50: 솔더볼
51: 솔더층
60: 마스크
70: 발광 소자 몸체
100: 발광 소자용 웨이퍼
200: 발광 소자
20: 발광층
30: 전극
40: 플럭스
50: 솔더볼
51: 솔더층
60: 마스크
70: 발광 소자 몸체
100: 발광 소자용 웨이퍼
200: 발광 소자
Claims (7)
- 발광 소자용 웨이퍼 몸체에 형성된 금속인 전극 상에 상기 전극 내의 표면에서 응집될 수 있도록 상기 전극과 친화력이 높은 재질인 플럭스를, 친화력에 의해 상기 전극의 표면에만 자연 응집되고, 전극이 형성되지 않는 다른 부분에는 형성되지 않도록 제공하는 플럭스 제공 단계;
솔더볼을 상기 플럭스에 안착시킬 수 있도록 솔더볼 주입용 마스크를 상기 발광 소자용 웨이퍼 몸체에 배치하는 마스크 배치 단계;
상기 마스크를 이용하여 상기 솔더볼을 상기 플럭스에 안착시킬 수 있도록 상기 솔더볼을 주입하는 솔더볼 주입 단계;
상기 마스크를 제거하는 마스크 제거 단계; 및
상기 전극에 상기 솔더볼이 접합될 수 있도록 리플로우하는 리플로우(Reflow) 단계;를 포함하는, 발광 소자용 솔더볼 접합 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 마스크 배치 단계에서,
상기 마스크는 솔더볼 수용부를 포함하고, 상기 솔더볼 수용부는 하나의 상기 솔더볼을 수용할 수 있는 것을 포함하는, 발광 소자용 솔더볼 접합 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 솔더볼 주입 단계에서,
상기 솔더볼은 상기 마스크의 상부에 공급되고, 상기 마스크의 솔더볼 수용부에 상기 솔더볼이 주입되며, 상기 솔더볼이 주입되지 않은 상기 솔더볼 수용부에는 상기 솔더볼이 주입될 수 있도록 밀대를 사용하여 상기 솔더볼을 주입하는 것을 포함하는, 발광 소자용 솔더볼 접합 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 리플로우 단계는,
열풍, 적외선 및 레이저빔 중 어느 하나 이상을 열원으로 사용하여 용융시킬 수 있는, 발광 소자용 솔더볼 접합 방법. - 삭제
- 삭제
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Citations (3)
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| KR20100098087A (ko) * | 2009-02-27 | 2010-09-06 | 삼성전기주식회사 | 솔더볼 형성방법 및 이를 이용한 기판 제조방법 |
| KR20120009868A (ko) * | 2010-07-22 | 2012-02-02 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 발광 다이오드 패키지 및 그 제조 방법 |
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2014
- 2014-12-24 KR KR1020140188379A patent/KR101616297B1/ko not_active IP Right Cessation
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