KR101743087B1 - 반도체 발광소자, 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 기판에 실장되는 반도체 발광소자에 있어서, 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 가지는 반도체 발광칩(semiconductor light emitting chip); 전극이 노출되도록 반도체 발광칩의 적어도 일부를 덮는(cover) 봉지재; 그리고 전극의 주변에 전극과 전기적으로 분리되도록 위치하며, 기판에 본딩되는 접합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자에 관한 것이다.
Description
본 개시(Disclosure)는 전체적으로 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 장시간 사용시 구조적 신뢰성이 향상된 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 발광소자로는 3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들 수 있다. 3족 질화물 반도체는 Al(x)Ga(y)In(1-x-y)N (0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)로 된 화합물로 이루어진다. 이외에도 적색 발광에 사용되는 GaAs계 반도체 발광소자 등을 예로 들 수 있다.
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 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면으로서, 반도체 발광소자(semiconductor light emitting device)는 기판(100), 기판(100) 위에 성장되는 위에 성장되는 n형 반도체층(300), n형 반도체층(300) 위에 성장되는 활성층(400), 활성층(400) 위에 성장되는 p형 반도체층(500), p형 반도체층(500) 위에 형성되는 반사막으로 기능하는 전극(901,902,903) 그리고 식각되어 노출된 n형 반도체층(300) 위에 형성되는 n측 본딩 패드(800)를 포함한다.
이러한 구조의 칩, 즉 기판(100)의 일 측에 전극(901,902,903) 및 전극(800) 모두가 형성되어 있고, 전극(901,902,903)이 반사막으로 기능하는 형태의 칩을 플립칩(filp chip)이라 한다. 전극(901,902,903)은 반사율이 높은 전극(901; 예: Ag), 본딩을 위한 전극(903; 예: Au) 그리고 전극(901) 물질과 전극(903) 물질 사이의 확산을 방지하는 전극(902; 예: Ni)으로 이루어진다. 이러한 금속 반사막 구조는 반사율이 높고, 전류 확산에 이점을 가지지만, 금속에 의한 빛 흡수라는 단점을 가진다.
도 2는 미국 등록특허공보 제6,650,044호에 도시된 LED의 일 예를 나타내는 도면으로서, LED는 성장 기판(100)에 복수의 반도체층(300,400,500)이 순차로 증착되어 있다. 제2 반도체층(500) 위에 금속 반사막(950)이 형성되어 있고, 식각되어 노출된 제1 반도체층(300) 위에 전극(800)이 형성되어 있다. 봉지재(1000)는 형광체를 함유하며, 성장 기판(100) 및 반도체층(300,400,500)을 둘러싸도록 형성된다. LED는 전기적 콘택(820,960)이 구비된 기판(1200)에 도전성 접착제(830,970)에 의해 접합된다.
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), 기판에 실장되는 반도체 발광소자에 있어서, 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 가지는 반도체 발광칩(semiconductor light emitting chip); 전극이 노출되도록 반도체 발광칩의 적어도 일부를 덮는(cover) 봉지재; 그리고 전극의 주변에 전극과 전기적으로 분리되도록 위치하며, 기판에 본딩되는 접합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자가 제공된다.
본 개시에 따른 다른 하나의 태양에 의하면(According to another aspect of the present disclosure), 기판에 실장되는 반도체 발광소자에 있어서, 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 가지는 반도체 발광칩(a semiconductor light emitting chip); 전극, 및 전극의 반대 측 반도체 발광칩이 노출되도록 반도체 발광칩의 일부를 덮는 광반사체(a light reflecting body); 광반사체 위, 및 전극의 반대 측 반도체 발광칩 위에 형성된 봉지재; 그리고 광반사체의 외면(an outer surface)에 고정된 외측부(an outside portion);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자가 제공된다.
이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.
도 1은 미국 등록특허공보 제7,262,436호에 개시된 반도체 발광소자의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 미국 등록특허공보 제6,650,044호에 도시된 LED의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 예들을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 단면의 예들을 설명하기 위한 도면,
도 5 및 도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 설명하기 위한 도면들,
도 7 및 도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면들,
도 9 및 도 10은 댐을 사용하여 반도체 발광칩을 베이스에 구비하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면들,
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예들을 설여하기 위한 도면,
도 12는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예들을 설여하기 위한 도면,
도 13은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예들을 설여하기 위한 도면.
도 2는 미국 등록특허공보 제6,650,044호에 도시된 LED의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 예들을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 단면의 예들을 설명하기 위한 도면,
도 5 및 도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 설명하기 위한 도면들,
도 7 및 도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면들,
도 9 및 도 10은 댐을 사용하여 반도체 발광칩을 베이스에 구비하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면들,
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예들을 설여하기 위한 도면,
도 12는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예들을 설여하기 위한 도면,
도 13은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예들을 설여하기 위한 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 3은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 예들을 설명하기 위한 도면으로서, 반도체 발광소자(100)는 반도체 발광칩(101; semiconductor light emitting chip), 봉지재(180), 및 접합부(145)를 포함한다. 반도체 발광칩(101)은 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 복수의 반도체층(30,40,50; 도 4c 참조), 및 복수의 반도체층(30,40,50)에 전기적으로 연결된 적어도 하나의 전극(80,70)을 가진다. 반도체 발광칩(101)은 청색 반도체 발광칩(예: 450 nm), NUV 반도체 발광칩, 녹색 반도체 발광칩, 적색 반도체 발광칩 등의 칩일 수 있다. 봉지재(180)는 전극(80,70)이 노출되도록 반도체 발광칩(101)의 적어도 일부를 덮는다(cover). 접합부(145)는 전극(80,70)의 주변에 바람직하게는 전극(80,70)이 노출되는 면에 전극(80,70)과 전기적으로 분리되도록 위치한다. 반도체 발광소자(100)가 기판(500; 도 12 참조)에 실장될 때, 접합부(145)는 기판(500)에 본딩된다. 접합부(145)는 반도체 발광소자(100)가 기판(500)에 견고하게 접합되도록 하며, 봉지재(180)를 지지할 수 있다. 접합부(145)는 전극(80,70)과는 떨어져 있고, 전기적으로 분리되어 있다. 따라서 접합부(145)로의 전류의 흐름에 의한 열 발생이 없어서, 장시간 사용되어도, 접합부(145)와 봉지재(180) 또는 벽(170) 사이에 열에 의한 필링 등의 불량이 억제되어 신뢰성이 향상된다. 다만, 접합부(145)는 봉지재(180) 등으로부터의 방열 통로가 될 수는 있다.
도 3a에 제시된 바와 같이, 봉지재(180)는 바 형태로 형성될 수 있다. 도 3b 및 3c에 제시된 예들에서, 반도체 발광소자(100)는 반도체 발광칩(101) 주변에 벽(170)을 포함할 수 있다. 도 3d는 도 3a, 도 3b, 및 도 3c에 제시된 예들의 배면 또는 하면의 형태의 일 예를 나타낸다. 봉지재(180)는 복수의 반도체 발광칩(101)을 덮도록 형성될 수 있고, 복수의 접합부(145)가 반도체 발광칩(101) 주변의 봉지재(180)의 하면(184)에 형성되거나, 벽(170)의 하면(174)에 형성될 수 있다. 이와 같이, 반도체 발광칩(101)의 사이즈에 비하여 봉지재(180)나 벽(170)의 사이즈가 상당히 크게 형성되는 경우, 본 개시와 같이 반도체 발광소자(100)가 접합부(145)를 구비하면 접합력 및/또는 지지력 향상이 향상된다.
도 4는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 단면의 예들을 설명하기 위한 도면으로서, 도 4a는 도 3a에서 A-A 선을 따른 절단면의 일 예를 나타내고, 도 4b는 도 3b에서 B-B 선을 따른 절단면의 일 예를 나타내고, 도 4c는 반도체 발광칩(101)의 일 예를 나타낸다. 도 4a에 제시된 바와 같이, 봉지재(180)는 전극(80,70)을 제외하고 반도체 발광칩(101)의 상면, 및 측면을 덮도록 형성되며, 필요한 경우, 전극(80,70) 주변의 반도체 발광칩(101)의 하면까지 덮도록 형성될 수 있다. 봉지재(180)는 형광체를 함유하거나, 형광체를 함유하지 않는 투명한 재질(예: 실리콘 등)로 이루어질 수 있다. 도 4b에 제시된 바와 같이 벽(170)의 상단(173)은 표면장력에 의해 상승되어(elevated) 곡면 형상을 가질 수 있다. 벽(170)은 바람직하게는 광 투과도가 낮은 물질, 또는 비투광성 물질(예: 광반사 물질)로 형성된다.
도 4c에 제시된 바와 같이, 반도체 발광칩(101)은, 플립 칩 소자로서, 성장 기판(10), 복수의 반도체층(30,40,50), 광반사층(R), 제1 전극(80), 및 제2 전극(70)을 포함할 수 있다. 본 개시에서 반도체 발광칩(101)은 이러한 플립칩에 한정되지 않으며, 레터럴칩(lateral chip)이나 수직형칩(vertical chip)도 적용가능하다.
3족 질화물 반도체 발광소자를 예로 들면, 성장 기판(10)으로 주로 사파이어, SiC, Si, GaN 등이 이용되며, 성장 기판(10)은 최종적으로 제거될 수도 있다. 복수의 반도체층(30,40,50)은 성장 기판(10) 위에 형성된 버퍼층(도시되지 않음), 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층(30; 예: Si 도핑된 GaN), 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층(50; 예: Mg 도핑된 GaN) 및 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50) 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합을 통해 빛을 생성하는 활성층(40; 예: InGaN/(In)GaN 다중양자우물구조)을 포함한다. 복수의 반도체층(30,40,50) 각각은 다층으로 이루어질 수 있고, 버퍼층은 생략될 수 있다. 제1 반도체층(30)과 제2 반도체층(50)은 그 위치가 바뀔 수 있으며, 3족 질화물 반도체 발광소자에 있어서 주로 GaN으로 이루어진다.
제1 전극(80)은 전기적 연결(81)을 통해 제1 반도체층(30)과 전기적으로 연통되어 전자를 공급한다. 제2 전극(70)은 전기적 연결(71)을 통해 제2 반도체층(50)과 전기적으로 연통되어 정공을 공급한다. 제2 반도체층(50)과 전극(70,80) 사이에는 광반사층(R)이 개재될 수 있으며, 제2 반도체층(50)과 광반사층(R) 사이에는 투광성 도전막(60)이 개재될 수 있다. 광반사층(R)은 SiO2와 같은 절연층, DBR(Distributed Bragg Reflector) 또는 ODR(Omni-Directional Reflector)을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다. 이와 다를 예로서, 제2 반도체층(50) 위에 금속 반사막이 구비되고, 제2 전극(70)이 금속 반사막 위에 구비되며, 메사식각으로 노출된 제1 반도체층(30)과 제1 전극(80)이 연통될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법의 일 예를 설명하기 위한 도면들로서, 도 5를 참조하면, 먼저, 베이스(201) 위에 개구(305)를 가지는 댐(301), 또는 마스크가 구비되고, 개구(305)로 노출된 베이스(201) 위에 홀(309)를 마크로 하여 하나 이상의 반도체 발광칩(101)이 놓인다(도 5a, 도 5b 참조). 이후, 디스펜싱, 프린팅 등의 방식으로 개구(305)에 봉지재(180)가 형성된다(도 5c 참조). 다음으로, 봉지재(180)가 경화되고, 베이스(201)가 제거되어 전극(80,70)이 노출될 수 있다(도 5d 참조).
도 6을 참조하면, 베이스(201)가 제거되어 노출된 봉지재(180)의 하면(184)에 접합부(145)가 형성된다. 경우에 따라서는 봉지재(180)가 전극(80,70)의 일부를 덮거나 전극(80,70)이 봉지재(180)로 오염되는 경우도 있을 수 있다. 따라서, 도 6a에 제시된 바와 같이, 봉지재(180)가 일부 제거되어 전극(80,70)을 더 잘 노출되거나, 오염이 제거되는 과정이 추가될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 에칭(plasma etching), 기계적 브러싱(mechanical brushing), 또는, 폴리싱(polishing) 등의 방법을 통해 도 6a에 제시된 바와 같이, 봉지재(180)의 하면(184)이 형성될 수 있다. 이후, 전극(80,70)을 피하여 봉지재(180)의 하면(184)에 금속을 도금, 증착하여 접합부(145)가 형성될 수 있다. 비금속 물질, 예를 들어, 플라스틱이나, 수지, 또는 봉지재(180)와 동일 물질을 봉지재(180)의 하면(184)에 프린팅하거나 도팅하여 접합부(145)가 형성될 수도 있다.
이와 다르게, 도 6b에 제시된 바와 같이, 봉지재(180)의 하면(184)에 그대로 접합부(145)가 형성될 수 있다. 또한, 도 6c에 제시된 바와 같이 봉지재(180)의 하면(184)에 홈(187)을 형성하고 홈(187)에 접합부(145)가 형성될 수 있다. 홈은 봉지재(180)의 일부가 제거되어 형성되거나, 홈(187)에 대응하는 양각 패턴이 형성된 베이스를 사용하여 형성될 수도 있다. 또한, 도 6d에 제시된 바와 같이, 접합부(145)가 형성될 때, 전극(80,70)에 도전부(141,142)를 형성하는 예도 고려할 수 있다.
이후, 반도체 발광칩(101)이 댐(301)으로부터 분리된다. 분리의 방법으로는 반도체 발광칩(101)이 요철 판(1005; 도 12a 참조)이나 봉에 의해 밀려서 댐(301)으로부터 빼내어 질 수 있다. 이와 다르게 도 6d에 제시된 바와 같이 절단된 댐(301)이 봉지재(180)에 붙어 있는 예도 가능하다.
도 7 및 도 8은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 제조방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면들로서, 도 7을 참조하면, 먼저, 베이스(201) 위에 개구(305)를 가지는 댐(301), 또는 마스크가 구비되고, 개구(305)로 노출된 베이스(201) 위에 반도체 발광칩(101)이 놓인다(도 7a 참조). 댐(301)의 개구(305)로 인한 측면(307)은 베이스(201)에 대해 기울어진 경사면일 수 있다. 이후, 댐(301)의 측면(307)과 반도체 발광칩(101)의 사이에 벽(170)이 형성된다. 바람직하게는 디스펜서가 광 투과도가 낮은 물질, 또는 비투광성 물질(예: 광반사 물질)을 개구(305)에 공급하면, 비투광성 물질은 댐(301)의 측면(307)과 반도체 발광칩(101)의 측면을 따라 자연스럽게 개구(305)에 퍼지면서 벽(170)이 형성된다(도 7b 참조). 벽(170)의 재질로는 수지(실리콘계, 에폭시계 등) 등 다양한 물질이 사용될 수 있으며, 그 물질의 반사율이 50% 이상인 경우에는 벽(170)이 리플렉터(reflector)로 사용될 수 있다. 한편, 전자기 간섭을 방지하기 위해 EMC(electro magnetic compatibility) 물질로 벽(170)이 이루어질 수 있다. 벽(170)의 재질이 투광성인 경우를 배제하는 것은 아니다.
본 예에서는 벽(170)은 댐(301)의 측면(307)과 반도체 발광칩(101) 사이에 형성되며, 벽(170)의 상단(173)은 댐(301)의 측면(307) 및 봉지재(180)를 따라 표면장력에 의해 상승한다. 댐(301)의 측면(307)이 경사면이므로 댐(301)의 측면(307) 측 벽(170)의 상단(173b; 벽의 외측 상단)이 반도체 발광칩(101) 측 벽(170)의 상단(173a; 벽의 내측 상단)보다 더 높게 형성된다. 따라서 벽(170)의 상단(173)은 하단을 향하여 오목하게 형성된다. 또한, 이웃한 반도체 발광칩(101) 사이에도 벽(170)이 형성된다. 반도체 발광칩(101)을 둘러싸는 추가의 봉지재(190)가 미리 형성된 후에, 벽이 형성되는 예도 고려할 있다(도 11d 참조). 표면장력에 의해 상승하도록, 비투광성 물질은 점성이 낮은 물질로 선택할 수 있다. 댐(301)의 측면(307)이 베이스(201)에 대해 수직면이어도 벽(170)의 상단(173)은 표면장력에 의해 상승된 형상을 가질 수 있다. 그러나, 댐(301)의 측면(307)이 경사면이고, 비투광성 물질의 점성이 적절히 선택되면, 벽(170)의 상단(173)의 형상을 전술된 바와 같이 형성하는 데에 더 유리할 것이다.
이후, 봉지재(180)가 반도체 발광칩(101)을 덮도록(cover), 벽(170)의 상단(173)이 형성하는 캐비티(175; cavity)에 형성된다. 예를 들어, 벽(170)으로 사용된 수지가 소프트 큐어링(curing) 또는, 큐어링된 후, 벽(170)의 상단(173), 및 반도체 발광칩(101)이 형성하는 캐비티에 수지 또는 실리콘이 도팅되거나 프린팅되는 방법으로 봉지재(180)가 형성된다.
다음으로, 베이스(201)가 제거되고 플라즈마 에칭(plasma etching), 기계적 브러싱(mechanical brushing), 또는, 폴리싱(polishing) 등의 방법을 통해 벽(170)의 하면(174)의 일부가 제거되는 공정이 추가될 수도 있다(도 7d 참조)
계속해서 도 8을 참조하면, 도 8a에 제시된 바와 같이, 노출된 벽(170)의 하면(174)에 접합부(145)가 형성될 수 있다. 이와 다르게, 도 8b에 제시된 바와 같이, 봉지재(180)의 하면(184)이 일부 식각되는 공정 없이 하면에 그대로 접합부(145)가 형성될 수 잇다. 또한, 도 8c에 제시된 바와 같이 벽(170)의 하면(174)에 홈(177)을 형성하고 홈(177)에 접합부(145)가 형성될 수 있다. 또한, 도 8d에 제시된 바와 같이, 접합부(145)가 형성될 때, 전극(80,70)에 도전부(141,142)를 형성하는 예도 고려할 수 있다.
이후, 댐(301)으로부터 반도체 발광칩(101), 벽(170), 및 봉지재(180)로된 결합체가 분리된다. 분리가 용이하도록 댐(301)의 측면(307)에 이형코팅층(release coating layer)이 형성될 수 있다. 이와 다르게 도 8b에 제시된 바와 같이 절단된 댐(301)이 벽(170)에 붙어 있는 예도 가능하다.
이와 같은 반도체 발광소자(100), 및 이의 제조방법에 의하면, 벽(170)의 상단(173)이 표면장력에 의해 상승되어 특수한 형상을 가져서 빛추출 향상에 도움이될 수 있다. 또한, 이러한 반도체 발광소자(100)는 제1 전극(80) 및 제2 전극(70)이 하측으로 노출되어 있어서, PCB 등의 회로기판에 직접 실장(예: COB)되는 SMD(surface mount device)로서도 매우 효율적인 구조를 가진다. 또한, 반도체 발광칩(101)에 비해 봉지재(180)나 벽(170)의 사이즈가 비교적 크고, 반도체 발광칩(101)의 전극(80,70) 만으로 접합력이나 지지력이 부족한 경우 접합부(145)가 이를 보충 또는 보완할 수 있다. 접합부(145)는 전극(80,70)과 떨어져 있고, 전류 흐름에 의한 열 발생이 없으므로 장시간 사용되어도 봉지재(180)나 벽(170)으로부터 접합부(145)가 떨어지는 불량 등이 억제된다.
도 9 및 도 10은 댐을 사용하여 반도체 발광칩을 베이스에 구비하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면들로서, 반도체 발광소자(100)의 제조 방법에 있어서, 먼저, 베이스(201) 위에 개구(305)가 형성된 댐(301; 마스크)이 구비된다. 베이스(201)는 플렉시블한 테이프이거나 필름이거나 딱딱한 플레이트일 수 있다. 댐(301)으로는 Al, Cu, Ag, Cu-Al 합금, Cu-Ag 합금, Cu-Au 합금, SUS(스테인리스스틸) 등이 사용될 수 있으며, 도금된 부재 또는 표면에 막이 형성된 부재도 물론 사용 될 수 있다. 댐(301)은 비금속일 수도 있으며, 예를 들어, 플라스틱일 수도 있으며, 다양한 색상이나 광반사율의 댐이 선택될 수 있다. 댐(301)에 형성되는 개구(305)는 다양하게 변경돌 수 있다. 개구(305)는 도 5a 또는, 도 9a에 제시된 바와 같이 길게 형성될 수 있고 복수의 반도체 발광칩(101)이 개구(305)에 놓일 수 있다. 각 개구(305)로부터 각 반도체 발광소자(100)가 빼내어 지거나(도 5a 참조), 길게 형성된 봉지재(180)가 절단되어 각 반도체 발광소자(100)가 형성될 수 있다(도 9a 참조). 물론, 가로 및 세로가 큰 차이가 없는 개구(305)에 하나의 반도체 발광칩(101)이 놓이고 반도체 발광소자(100)가 제조되는 예도 가능하다.
반도체 발광칩(101)이 베이스(201)에 놓일 때, 위치를 가이드하기 위해 댐(301)에 홀(309)이 형성될 수 있다(도 9b, 도 9d 참조). 베이스(201)는 자체로 접착성 또는 점착성을 가지는 테이프로서 댐(301)에 접착될 수 있다. 또는, 도 10a 및 도 10b에 제시된 바와 같이, 클램프(503)에 의해 베이스(201)와 댐(301)이 간편하게 접촉 및 분리될 수 있다. 이후, 예를 들어, 도 10c에 제시된 바와 같이, 소자 이송장치(501)는 고정부(13; 예: 테이프) 위의 각 반도체 발광칩(101)을 전기적 흡착 또는 진공 흡착 방식으로 픽업(pick-up)하여 도 10d에 제시된 바와 같이, 댐(301)의 개구(305)로 노출된 베이스(201) 위에 놓는다. 소자 이송장치(501)는 빈 곳(14)을 인식하고 다음 위치의 반도체 발광칩(101)을 픽업할 수 있다. 소자 이송장치(501)의 일 예로, 다이본더와 유사하게, 패턴 또는 형상을 인식하며, 이송할 위치나 대상물의 각도를 보정할 수 있는 장치라면 그 명칭에 무관하게 사용 가능할 것이다.
예를 들어, 베이스(201)와 댐(301)은 광반사율에 차이가 있도록 재질이나 색상이 선택되거나, 표면이 처리될 수도 있으며, 소자 이송장치(501)는 카메라나 광학센서 등을 이용하여, 댐(301)과 베이스(201)의 명암의 차이, 광반사율 차이 또는, 반사광의 차이를 감지하거나, 전극(80,70)의 패턴(예: 전극 분리선), 개구(305) 및/또는 홀(309)의 형상 및 위치를 인식할 수 있다. 이에 의해 소자 이송장치(501)는 도 9b에 제시된 바와 같이, 개구(305)로 노출된 베이스(201) 위에 위치나 각도를 보정할 수 있고, 개구(305)로 인한 댐(301) 면, 에지, 및 점 중 적어도 하나로부터 지시된 거리 또는 좌표에 해당하는 베이스(201) 상의 위치에 반도체 발광칩(101)을 놓을 수 있다.
도 11은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예들을 설여하기 위한 도면으로서, 반도체 발광소자(100)는 하나의 반도체 발광칩(101)을 가질 수 있고, 반도체 발광칩(101)의 2개의 전극(80,70) 사이 외측에 접합부(145)가 형성될 수 있다(도 11a, 도 11b, 도 11c 참조). 한편, 반도체 발광칩(101)이 베이스(201)에 놓이기 전에, 미리 추가의 봉지재(180)가 반도체 발광칩(101)을 둘러싸도록 형성되고, 벽(170)이 추가의 봉지재(180)에 접하도록 형성될 수 있다(도 11d 참조). 한편, 도 11d에 제시된 바와 같이, 댐(301)과 반도체 발광칩(101) 사이, 또는 복수의 반도체 발광칩(101) 사이에 플립칩 타입의 기능성 소자(401)가 배치되고 벽(170)이 형성될 수 있다. 바람직하게는, 기능성 소자(401)의 전극이 노출되며 벽(170) 내에 기능성 소자(401)가 묻힌다. 기능성 소자(401)는 예를 들어, ESD(ElectroStatic Discharge) 및/또는 EOS(Electrical Over-Stress)로부터 반도체 발광칩(101)을 보호하는 보호 소자(protecting element: 예: zener diode)이다.
도 12는 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 다른 예들을 설여하기 위한 도면으로서, 한편, 반도체 발광소자(100)는 바 또는, 막대 형상으로 형성될 수도 있지만, 도 12a에 제시된 바와 같이, 가로 및 세로가 큰 차이가 없는 형상으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 접합부(145)가 봉지재(180)의 하면(184) 또는, 벽(170)의 하면(174)의 가운데 및 가장자리에 형성될 수 있다. 이때, 복수의 반도체 발광칩(101)이 가운데 및 가자자리의 접합부(145)의 사이에 배열될 수 있고, 예를 들어, 복수의 행 및 열로 배열될 수 있다.
도 12b에 제시된 예를 참조하면, 반도체 발광소자는 반도체 발광칩(101), 광반사체(170; a light reflecting body), 봉지재(180), 및 외측부(301; outside portion)를 포함한다. 광반사체(170)는 반도체 발광칩의 전극(80,70), 및 전극(80,7)의 반대 측 반도체 발광칩(101)이 노출되도록 반도체 발광칩(101)의 일부를 덮는다. 광반사체(170)로는, 예를 들어, 전술된 벽(170)이 사용될 수 있다(170; 예: 도 7c, 도 8b, 도 6d 참조). 이 경우, 광반사체(170)는 표면장력에 의해 외측부(301)를 따라 상승된 상단을 가진다. 봉지재(180)로는 전술된 봉지재(180)가 사용될 수 있다. 봉지재(180)는 광반사체(170)의 상단, 및 반도체 발광칩(101)이 형성하는 캐비티(cavity)에 형성된다. 외측부(301)는 광반사체(170)의 외면(an outer surface)에 고정된다. 외측부(301)로는 전술된 댐(301)이 사용될 수 있다. 외측부(301)는 금속 및 비금속 모두 가능하다. 댐(301)에서 광반사체(170)가 분리되는 것이 아니라, 댐(301)을 절단하여 광반사체(170)의 외면에 절단된 댐이 잔류한다(도 12b, 도 8b, 도 6d 참조). 본 예에서는 외측부(301)는 광반사체(170)의 외측면(outside surface)에 형성되어 기판에 본딩될 수 있다. 따라서, 이러한 외측부(301)는 반도체 발광칩(101)의 전극(80,70)과 전기적으로 분리되어 있고, 전류 흐름이 없는 접합부재로 기능할 수 있다. 한편, 반도체 발광소자는 접합 또는 지지를 위해 전극(80,70)과 전기적으로 분리되도록 위치하며, 기판에 본딩되는 접합부(145)를 추가로 포함할 수 있다(도 12b, 도 8b, 도 6d 참조). 접합부(145)는 전극(80,70)의 주변의 광반사체(170)의 하면, 및 외측부(301)의 하면 중 적어도 하나에 위치한다.
도 13은 본 개시에 따른 반도체 발광소자의 또 다른 예들을 설여하기 위한 도면으로서, 도 13a에 제시된 바와 같이, 요철부(1007)가 형성된 판(1005)으로 밀어서 댐(307)과 반도체 발광소자(100)가 분리될 수 있다. 한편, 예를 들어, 댐(301)의 개구(305)에 추가의 봉지재(190)로 코팅된 복수의 반도체 발광칩(101)이 놓이고, 벽(170)이 형성되고, 봉지재(180)가 형성된다. 이후, 도 13b에 제시된 바와 같이, 베이스(201)가 제거되고 접합부(145)가 형성된다. 이후, 댐(301)으로부터 반도체 발광소자(100)가 빼내어 지거나, 벽(170)이 절단되어 반도체 발광소자(100)가 제조될 수 있다. 도 13c, 및 도 13d에 제시된 바와 같이, 기판(500)은 도전 패턴(511,512), 및 고정부(513)를 가질 수 있다. 전극(80,70) 및 접합부(145)가 납땜(7)에 의해 또는 유테틱 본딩 등에 의해 기판(500)의 도전 패턴(511,512) 및 고정부(513)에 각각 본딩될 수 있다. 고정부(513)는 금속은 물론 비금속으로도 형성될 수 있다.
이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.
(1) 기판에 실장되는 반도체 발광소자에 있어서, 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 가지는 반도체 발광칩(semiconductor light emitting chip); 전극이 노출되도록 반도체 발광칩의 적어도 일부를 덮는(cover) 봉지재; 그리고 전극의 주변에 전극과 전기적으로 분리되도록 위치하며, 기판에 본딩되는 접합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(2) 접합부는 전극이 노출되는 면에 반도체 발광칩과 중첩되지 않게 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(3) 접합부는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(4) 접합부는 전극 주변의 봉지재의 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(5) 반도체 발광칩의 주변에 위치하는 벽(wall);을 포함하며, 봉지재는 반도체 발광칩을 덮도록(cover) 벽의 상단에 형성되며, 접합부는 전극 주변의 벽의 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(6) 봉지재에 의해 덮인 복수의 반도체 발광칩;을 포함하며, 복수의 반도체 발광칩 사이 봉지재에 대응하여 구비된 복수의 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(7) 봉지재는 바(bar) 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(8) 복수의 행 및 열로 배열된 복수의 반도체 발광칩;을 포함하며, 접합부는 적어도 봉지재의 하면 또는 벽의 가장자리에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(9) 복수의 반도체층은: 제1 도전성을 가지는 제1 반도체층; 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층; 그리고 제1 반도체층과 제2 반도체층의 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층;을 포함하며, 추가의 전극을 포함하고, 전극과 추가의 전극 중 하나는 제1 반도체층에 전자와 정공 중 하나를 공급하고, 전극과 추가의 전극 중 나머지 하나는 제2 반도체층에 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급하며, 지지부는 전극과 추가의 전극의 사이 바깥에 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
전극은 상기 설명에서 제1 전극에 대응하고, 추가의 전극은 상기 설명에서 제2 전극에 대응할 수 있다. 반대로 전극은 상기 설명에서 제2 전극에 대응하고, 추가의 전극은 상기 설명에서 제1 전극에 대응할 수 있다.
(10) 기판에는 제1 도전부, 및 제2 도전부와, 제1 도전부 및 제2 도전부와 전기적으로 분리된 고정부를 가지며, 제1 전극, 및 제2 전극은 제1 도전부, 및 제2 도전부에 각각 본딩되며, 접합부는 고정부에 접합되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(11) 기판에 실장되는 반도체 발광소자에 있어서, 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 가지는 반도체 발광칩(a semiconductor light emitting chip); 전극, 및 전극의 반대 측 반도체 발광칩이 노출되도록 반도체 발광칩의 일부를 덮는 광반사체(a light reflecting body); 광반사체 위, 및 전극의 반대 측 반도체 발광칩 위에 형성된 봉지재; 그리고 광반사체의 외면(an outer surface)에 고정된 외측부(an outside portion);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(12) 전극의 주변의 광반사체의 하면에 전극과 전기적으로 분리되도록 위치하며, 기판에 본딩되는 접합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(13) 외측부는 광반사체의 외측면(outside surface)에 형성되어 기판에 본딩되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(14) 외측부는 광반사체의 외측면(outside surface)에 형성되며, 전극의 주변의 광반사체의 하면, 및 외측부의 하면 중 적어도 하나에 전극과 전기적으로 분리되도록 위치하며, 기판에 본딩되는 접합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
(15) 광반사체는 표면장력에 의해 외측부를 따라 상승된 상단을 가지며, 봉지재는 광반사체의 상단, 및 반도체 발광칩이 형성하는 캐비티(cavity)에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
본 개시에 따른 반도체 발광소자 및 이의 제조방법에 의하면, 반도체 발광칩의 전극에 의한 접합력, 및 지지력이 부족한 반도체 발광소자에 있어서, 접합력 및 지지력이 보완되며, 전류 흐름에 의한 열 발생이 없는 접합부로 인해 신뢰성이 향상된다.
100: 반도체 발광소자 101: 반도체 발광칩 170: 벽
180: 봉지재 145: 접합부 80,70: 전극
180: 봉지재 145: 접합부 80,70: 전극
Claims (15)
- 기판에 실장되는 반도체 발광소자에 있어서,
전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 가지는 반도체 발광칩(semiconductor light emitting chip);
전극이 노출되도록 전극을 제외한 반도체 발광칩의 상면 및 측면을 덮는(cover) 봉지재; 그리고
전극의 주변에 전극과 전기적으로 분리되도록 위치하며, 기판의 상측과 접합하는 접합부;를 포함하며,
접합부는 노출된 전극 주변의 봉지재의 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
접합부는 전극이 노출되는 면에 반도체 발광칩과 중첩되지 않게 위치하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
접합부는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 삭제
- 기판에 실장되는 반도체 발광소자에 있어서,
전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 가지는 반도체 발광칩(semiconductor light emitting chip);
전극 및 전극의 반대 측 반도체 발광칩이 노출되도록 반도체 발광칩의 적어도 일부를 덮는(cover) 벽(wall);
벽 및 벽이 위치하지 않는 반도체 발광칩 위에 위치하는 봉지재; 그리고
전극의 주변에 전극과 전기적으로 분리되도록 위치하며, 기판에 본딩되는 접합부;를 포함하며,
접합부는 노출된 전극 주변의 벽의 하면에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1, 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 행 및 열로 배열된 복수의 반도체 발광칩;을 포함하며,
접합부는 적어도 봉지재의 하면 또는 벽의 가장자리에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 1에 있어서,
복수의 반도체층은:
제1 도전성을 가지는 제1 반도체층; 제1 도전성과 다른 제2 도전성을 가지는 제2 반도체층; 그리고 제1 반도체층과 제2 반도체층의 사이에 개재되며 전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 활성층;을 포함하며,
추가의 전극;을 포함하고,
전극과 추가의 전극 중 하나는 제1 반도체층에 전자와 정공 중 하나를 공급하고, 전극과 추가의 전극 중 나머지 하나는 제2 반도체층에 전자와 정공 중 나머지 하나를 공급하며,
전극과 추가의 전극의 사이 바깥에 위치하는 지지부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 9에 있어서,
기판에는 제1 도전부, 및 제2 도전부와, 제1 도전부 및 제2 도전부와 전기적으로 분리된 고정부를 가지며,
전극, 및 추가의 전극은 제1 도전부, 및 제2 도전부에 각각 본딩되며, 접합부는 고정부에 접합되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 기판에 실장되는 반도체 발광소자에 있어서,
전자와 정공의 재결합에 의해 빛을 생성하는 복수의 반도체층과, 복수의 반도체층에 전기적으로 연결된 전극을 가지는 반도체 발광칩(a semiconductor light emitting chip);
전극, 및 전극의 반대 측 반도체 발광칩이 노출되도록 반도체 발광칩의 일부를 덮는 광반사체(a light reflecting body);
광반사체 위, 및 광반사체가 위치하지 않는 반도체 발광칩 위에 형성된 봉지재; 그리고
광반사체의 외면(an outer surface)에 고정된 외측부(an outside portion);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 11에 있어서,
노출된 전극의 주변의 광반사체의 하면에 전극과 전기적으로 분리되도록 위치하며, 기판에 본딩되는 접합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 11에 있어서,
외측부는 광반사체의 외측면(outside surface)에 형성되어 기판에 본딩되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 외측부는 광반사체의 외측면(outside surface)에 형성되며,
노출된 전극의 주변의 광반사체의 하면, 및 외측부의 하면 중 적어도 하나에 전극과 전기적으로 분리되도록 위치하며, 기판에 본딩되는 접합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자. - 청구항 11에 있어서,
광반사체는 표면장력에 의해 외측부를 따라 상승된 상단을 가지며,
봉지재는 광반사체의 상단, 및 반도체 발광칩이 형성하는 캐비티(cavity)에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 발광소자.
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