KR101927043B1 - Ｌｅｄ칩용 실리콘 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리콘 기판 상부의 일부 영역이 에칭되어 단차가 형성되어 있고, 실리콘 기판 하부에 배선이 증착되어 있으며, LED 칩의 전극과 상기 배선이 접촉하는 홀이 형성되어 있는 LED칩용 실리콘 패키지를 제공한다. 또한, 실리콘 기판의 양면을 에칭하여 단차 및 홀을 형성하는 실리콘 기판 가공단계; 상기 단차에 LED칩을 접착하는 LED칩 다이 본딩 단계; 배선 증착시 LED칩을 보호하는 보호캡을 형성하는 보호캡 형성단계; 및 상기 실리콘 기판 하부에 배선을 증착하고 패터닝하는 배선 증착 및 패터닝 단계를 포함하는 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법을 제공한다.
본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법을 사용함으로써, 볼 공정을 생략할 수 있어 제조과정이 비교적 단순하고, 제조비용이 저렴하며, 광효율이 향상된 LED칩용 실리콘 패키지를 얻을 수 있다. 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지는 배선의 재공정도 가능하며, 보다 집적화된 LED 모듈의 제작을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법을 사용함으로써, 볼 공정을 생략할 수 있어 제조과정이 비교적 단순하고, 제조비용이 저렴하며, 광효율이 향상된 LED칩용 실리콘 패키지를 얻을 수 있다. 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지는 배선의 재공정도 가능하며, 보다 집적화된 LED 모듈의 제작을 위해 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 LED칩용 실리콘 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
LED 광원은 LED의 효율상승 및 단가 하락으로 인하여 디스플레이, 휴대용 전자기기, 실내/실외 조명으로 널리 활용되고 있다. LED의 보다 앞선 경쟁력 확보를 위해 광학, 방열, 기계, 전기 분야에서 매우 중요하게 다루어 지고 있으며, 특히 최근에 LED 모듈(modules) 개발에 주력을 다하고 있는데, 그 중에 wafer-level package 및 system-in-package 개발/적용 활발이 이루어지고 있다. 실리콘 패키지라고 하는 것은 MEMS 공정을 이용하여 실리콘 기판을 가공하여 사용하는 것으로서, 고방열의 특성 및 어레이 형태의 소형화로 패키지 적합하며, ESD 방지용 제너다이오드 및 온도센서 등의 집적이 가능하다. 또한, 다수의 리드프레임(Leadframe)의 제작이 용이하므로, 멀티칩이 가능한 기술이다.
현재 실리콘 패키지를 활용한 모듈의 연구개발이 여러 형태로 이루어 지고 있다. 종래에 사용하는 플립 칩(Flip Chip) 또는 버티컬 칩(vertical chip)으로 패키지를 하고 있으나, 플립 칩 의 경우 본딩시 볼을 형성해야 하는 어려움이 있으며, 단가 상승 및 수율도 문제가 되고 있다. 또한, 버티컬 칩을 사용하는 경우에는 칩 자체의 가격이 고가이기 때문에 경제성의 문제가 있다.
본 발명의 한 측면은 실리콘 기판의 일부 영역이 단차가 형성되도록 에칭 됨으로써 볼 공정을 생략할 수 있으며, 기판에 홀이 형성되고 기판 하부에 전극 공정을 실시하여 광 효율 및 집적율을 향상시킨 LED칩용 실리콘 패키지 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 실리콘 기판 상부의 일부 영역이 에칭되어 단차가 형성되어 있고, 실리콘 기판 하부에 배선이 증착되어 있으며, LED 칩의 전극과 상기 배선이 접촉하는 홀이 형성되어 있는 LED칩용 실리콘 패키지를 제공한다.
상기 단차는 LED칩과 동일한 구조로 형성된 것일 수 있다.
본 발명은 또한 실리콘 기판의 양면을 에칭하여 단차 및 홀을 형성하는 실리콘 기판 가공단계; 상기 단차에 LED칩을 접착하는 LED칩 다이 본딩 단계; 배선 증착시 LED칩을 보호하는 보호캡을 형성하는 보호캡 형성단계; 및 상기 실리콘 기판 하부에 배선을 증착하고 패터닝하는 배선 증착 및 패터닝 단계를 포함하는 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법을 제공한다.
상기 실리콘 기판 가공단계는 양면이 동시에 에칭될 수 있다.
상기 단차는 LED 칩과 동일한 형상으로 에칭된 것일 수 있다.
상기 단차는 드라이 에칭에 의해 형성될 수 있다.
상기 홀은 화학적 에칭에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법을 사용함으로써, 볼 공정을 생략할 수 있어 제조과정이 비교적 단순하고, 제조비용이 저렴하며, 광효율이 향상된 LED칩용 실리콘 패키지를 얻을 수 있다. 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지는 배선의 재공정도 가능하며, 보다 집적화된 LED 모듈의 제작을 위해 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지 상부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지 하부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법을 단계별로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지 하부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법을 단계별로 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지 상부를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지 하부를 개략적으로 도시한 것이다. 또한, 도 3은 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지의 단면도를 개략적으로 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법을 단계별로 도시한 것이다. 이하 상기 도면은 참조하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명은 LED칩(20)용 실리콘 패키지에 관한 것으로서, 구체적으로는 실리콘 기판(10) 상부의 일부 영역이 에칭되어 단차가 형성되어 있고, 실리콘 기판(10) 하부에 배선이 증착되어 있으며, LED 칩의 전극과 상기 배선이 접촉하는 홀이 형성되어 있는 LED칩(20)용 실리콘 패키지를 제공한다.
상기 단차는 LED칩(20)이 삽입되는 장소로서, LED칩(20)과 동일한 구조로 형성될 수 있다. 상기 단차는 LED칩(20)과 동일한 구조로 형성되어, 종래에 전극 형성시 수행되던 볼 공정을 생략할 수 있다. 따라서 제조공정을 단순화 시킬 수 있으며, 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 LED칩(20)용 실리콘 패키지는 도 2로부터 알 수 있는 바와 같이 하부에 배선이 증착될 수 있으며, 상기 LED칩(20)의 전극과 배선이 접촉하는 홀이 형성될 수 있다. 하부에 배선을 증착하게 되면, 차후에 배선상에 문제가 발생하는 경우 상기 배선을 지우고 재공정을 할 수 있어 공정의 효율성 및 경제성이 향상될 수 있다. 또한, LED 칩을 실장한 상태에서 원하는 W의 모듈을 만들 수 있다는 장점을 가질 수 있다.
상기 홀을 통해 LED칩(20)의 전극과 배선이 접촉할 수 있으므로, 본 발명의 LED칩(20)용 실리콘 패키지는 하면에 배선을 증착함으로써 광 효율을 높임과 동시에 보다 집적화된 모듈을 제작할 수 있다.
본 발명은 또한 LED칩(20)용 실리콘 패키지 제조방법을 제공하며, 구체적으로는 실리콘 기판(10)의 양면을 에칭하여 단차 및 홀을 형성하는 실리콘 기판 가공단계(S1); 상기 단차에 LED칩(20)을 접착하는 LED칩 다이 본딩 단계(S2); 배선 증착시 LED칩(20)을 보호하는 보호캡을 형성하는 보호캡 형성단계(S3); 및 상기 실리콘 기판(10) 하부에 배선을 증착하고 패터닝하는 배선 증착 및 패터닝 단계(S5)를 포함하는 LED칩(20)용 실리콘 패키지 제조방법을 제공한다.
특별히 한정하지 않으나, 상기 LED칩(20)용 실리콘 패키지 제조방법이 수행되기 전에 실리콘 기판(10)을 세정한 작업을 수행할 수 있다.
상기 실리콘 기판 가공단계(S1)는 특별히 한정하지 않으나 양면이 동시에 에칭될 수 있다. 실리콘 기판(10) 상부 가공시, 상기 실리콘 기판(10)의 가장자리 부분이 그릇 모양으로 형성되어 형광체를 도포할 때 댐 기능을 제공할 수 있다. 또한, 이후 배선 증착 등의 용이성을 위해 실리콘 기판(10)의 하부도 가공될 수 있다
상기 실리콘 기판 가공단계(S1)에서는 에칭에 의해 홀이 형성될 수 있으며, 에칭 방법은 특별히 한정하지 않으나 화학적 에칭을 사용할 수 있다. 화학적 에칭에 의해 홀을 형성하는 경우, 에칭 조건으로부터 최적의 설계를 하면 홀이 형성되는 시점에서 에칭 스톱을 할 수 있다. 이에 따라, 원하는 위치 및 크기를 조절하여 상기 실리콘 기판(10)에 홀을 형성할 수 있다.
또한, 상기 실리콘 기판 가공단계(S1)에서는 LED칩(20)이 삽입되는 단차를 형성할 수 있으며, 에칭 방법은 특별히 한정하지 않으나 드라이 에칭을 사용하여 화학적 에칭보다 정밀하게 제어를 할 수 있다. 상기 단차는 LED칩(20)이 삽입되는 장소이기 때문에 LED칩(20)과 동일한 형상으로 에칭될 수 있다.
상기 실리콘 기판(10)에 단차 및 홀이 에칭된 후에는, 상기 단차에 LED칩(20)을 접착하는 LED칩 다이 본딩 단계(S2)가 수행될 수 있다. 상기 단차가 LED칩(20)과 동일한 형상으로 에칭되었기 때문에 배선 공정 및 Align 공정이 비교적 간단하게 수행될 수 있다. LED칩(20)의 접착 방법은 특별히 제한하지 않으며, 열압착 또는 초음파 접착 방식이 사용될 수 있다.
상기 LED칩 다이 본딩 단계(S2) 후에는 배선 증착시 LED칩(20)을 보호하는 보호캡을 형성하는 보호캡 형성단계(S3)가 수행될 수 있다. 상기 보호캡 형성단계(S3)는 상기 단차에 LED칩(20)이 실장된 후, 배선을 증착하는 과정에서 LED칩(20)이 노출에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 보호캡을 씌움으로써 수행될 수 있다. 이때 상기 LED칩(20)은 디스펜싱(dispensing)에 의해 실장되어 있는 단차에 고정될 수 있다. 상기 보호캡은 배선 증착 및 패터닝 단계(S5)가 종료된 후에 제거될 수 있다.
보호캡 형성단계(S3)가 수행된 후에는 상기 실리콘 기판(10) 하부에 배선을 증착하고 패터닝하는 배선 증착 및 패터닝 단계(S5)가 수행될 수 있다. 본 발명의 제조방법을 사용함으로써, 상부의 단차에 LED칩(20)이 삽입되어 접착되고, 하부에 배선이 증착되며, 홀에서 LED칩(20)의 전극과 배선이 접촉할 수 있으므로, 광 효율을 향상시킬 수 있고, 보다 집적화된 모듈을 제작할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
10: 실리콘 기판 20: LED칩
30: n-패드 40: p-패드
50: n-패드 비아(via) 60: p-패드 비아(via)
30: n-패드 40: p-패드
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- 실리콘 기판의 양면을 에칭하여 단차 및 홀을 형성하는 실리콘 기판 가공단계;
상기 단차에 LED칩을 접착하는 LED칩 다이 본딩 단계;
배선 증착시 LED칩을 보호하는 보호캡을 형성하는 보호캡 형성단계; 및
상기 실리콘 기판 하부에 배선을 증착하고 패터닝하는 배선 증착 및 패터닝 단계
를 포함하는 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법.
- 제3 항에 있어서, 상기 실리콘 기판 가공단계는 양면이 동시에 에칭되는 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법.
- 제3 항에 있어서, 상기 단차는 LED 칩과 동일한 형상으로 에칭된 것인 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법.
- 제3 항에 있어서, 상기 단차는 드라이 에칭에 의해 형성되는 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법.
- 제3 항에 있어서, 상기 홀은 화학적 에칭에 의해 형성되는 LED칩용 실리콘 패키지 제조방법.
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