KR102433236B1 - 전기 주조 스텐실 프린팅을 사용하는 led 패키지 - Google Patents

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Abstract

발광 디바이스들을 제조하는 방법은 (ⅰ) 캐비티를 정의하는 반사기 컵과 (ⅱ) 캐비티의 바닥 표면에 배치된 복수의 금속 패드를 포함하는 패키지 몸체를 제공하는 단계; 금속 패드들 각각 상에 각각의 땜납 패턴을 퇴적하기 위해 저장소 스텐실 프린팅을 수행하는 단계 - 저장소 스텐실 프린팅은 반사기 컵 위에 배치되는 3D 전기 주조 스텐실을 사용하여 수행되고, 3D 전기 주조 스텐실은 반사기 컵의 하나 이상의 측벽과 계합하도록 구성된 립, 및 립으로부터 멀리 그리고 캐비티 내로 연장되는 저장소를 포함함 -; 금속 패드들 상에 형성되는 땜납 패턴들 상에 LED 다이를 배치하고 금속 패드들에 LED 다이를 부착하기 위해 리플로우 납땜을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

전기 주조 스텐실 프린팅을 사용하는 LED 패키지
관련 출원들과의 상호 참조
본원은 2016년 12월 30일자 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/440,930호, 2017년 3월 20일자 출원된 유럽 특허 출원 번호 17161845.7호, 및 2017년 12월 21일자 출원된 미국의 가출원이 아닌 특허 출원 번호 15/851,401호를 우선권 주장하고, 이들 출원은 본원에 완전히 제시된 것처럼 참조로 포함된다.
본 개시내용은 일반적으로 발광 다이오드들(LED들), 및 보다 상세하게는 전기 주조 스텐실 프린팅을 사용하는 LED 패키지에 관한 것이다.
발광 다이오드들("LED들")은 일반적으로 다양한 응용들에서 광원들로서 사용된다. LED의 주 기능 부분은 반대되는 도전형들(p형 및 n형)의 2개의 주입 층들, 및 캐리어들의 주입이 일어나는 방사 재결합을 위한 발광 활성 층을 포함하는 반도체 칩일 수 있다. 반도체 칩은 보통 진동, 기계적 충격, 및 과열로부터의 보호 외에, LED 칩과 외부 세계 사이의 전기적 접속들을 제공하는 패키지 내에 배치된다. 진동, 기계적 충격, 및 과열로부터의 LED 패키징에 의해 제공되는 보호는 LED 기반 발광 디바이스들의 신뢰성있는 동작에 필수적이다.
본 개시내용의 양태들에 따르면, (ⅰ) 캐비티를 정의하는 반사기 컵과 (ⅱ) 캐비티의 바닥 표면에 배치된 복수의 금속 패드를 포함하는 패키지 몸체를 제공하는 단계; 금속 패드들 각각 상에 각각의 땜납 패턴을 퇴적하기 위해 저장소 스텐실 프린팅을 수행하는 단계 - 저장소 스텐실 프린팅은 반사기 컵 위에 배치되는 3D 전기 주조 스텐실을 사용하여 수행되고, 3D 전기 주조 스텐실은 반사기 컵의 하나 이상의 측벽과 계합하도록 구성된 립, 및 립으로부터 멀리 그리고 캐비티 내로 연장되는 저장소를 포함함 -; 금속 패드들 상에 형성되는 땜납 패턴들 상에 LED 다이를 배치하고 금속 패드들에 LED 다이를 부착하기 위해 리플로우 납땜을 수행하는 단계를 포함하는, 발광 디바이스들을 제조하는 방법이 개시된다.
아래에 설명되는 도면은 단지 예시 목적들을 위한 것이다. 도면은 본 개시내용의 범위를 제한하려는 것이 아니다. 도면에 도시한 유사한 참조 문자들은 다양한 실시예들에서 동일한 부분들을 지정한다.
도 1a는 본 개시내용의 양태들에 따른, LED 패키지 몸체의 예의 위에서 내려다 본 사시도이고;
도 1b는 본 개시내용의 양태들에 따른, 도 1a의 LED 패키지 몸체의 부분인 금속 베이스의 예의 위에서 내려다 본 사시도이고;
도 2a는 본 개시내용의 양태들에 따른, 도 1a의 LED 패키지 몸체의 측단면도이고;
도 2b는 본 개시내용의 양태들에 따른, 도 1a의 LED 패키지 몸체의 상면도이고;
도 3a는 본 개시내용의 양태들에 따른, 3D 전기 주조 스텐실의 예의 측단면도이고;
도 3b는 본 개시내용의 양태들에 따른, 도 3a의 3D 전기 주조 스텐실의 상면도이고;
도 4는 본 개시내용의 양태들에 따른, 발광 디바이스들을 제조하는 공정의 예의 플로우차트이고;
도 5는 본 개시내용의 양태들에 따른, 도 4의 공정에서의 단계의 수행을 도시한 도면이고;
도 6은 본 개시내용의 양태들에 따른, 도 4의 공정에서의 또 하나의 단계의 수행을 도시한 도면이고;
도 7은 본 개시내용의 양태들에 따른, 도 4의 공정에서의 또 다른 단계의 수행을 도시한 도면이고;
도 8은 본 개시내용의 양태들에 따른, 도 4의 공정에서의 또 다른 단계의 수행을 도시한 도면이고;
도 9a는 본 개시내용의 양태들에 따른, 도 4의 공정을 실행한 결과로서 제조된 발광 디바이스의 단면도이고;
도 9b는 본 개시내용의 양태들에 따른, 도 9a의 발광 디바이스의 상면도이다.
본 개시내용의 양태들에 따르면, 자동차 조명 응용들에 사용하기에 적합한 개선된 LED 패키지가 개시된다. LED 패키지는 보통보다 작은 반사기 컵 및 금-주석 땜납으로 패키지의 접점들에 부착된 LED 다이를 포함할 수 있다. 반사기 컵은 LED 패키지가 자동차 헤드라이트들 내부에서 발견되는 것들과 같은, 제한된 공간들에 맞게 할 수 있는, LED 다이의 풋프린트보다 많아야 30% 큰 개구를 가질 수 있다. 금-주석 땜납을 사용하면 자동차 응용들에 사용하기에 적합한 LED 패키지가 추가로 제공될 수 있는데, 왜냐하면 금-주석 땜납은 일반적으로 자동차 헤드라이트들 내부에 정상적으로 존재하는 열적 조건들에 노출될 때 그것이 녹는 것을 방지할 수 있는 높은 녹는점을 갖기 때문이다.
본 개시내용의 양태들에 따르면, 3-차원(3D) 전기 주조 스텐실이 금-주석 땜납을 퇴적하기 위해 사용되는, 개선된 LED 패키지를 제조하는 방법이 개시된다. 3D 전기 주조 스텐실이 사용될 때, 3D 전기 주조 스텐실의 저장소가 반사기 컵 내부에 삽입되고 땜납 페이스트로 채워질 수 있다. 그 다음에, 땜납 페이스트는 반사기 컵의 내부 바닥 표면 상에 노출되는 복수의 금속 패드 각각 상에 각각의 땜납 패턴을 퇴적하기 위해 3D 전기 주조 스텐실의 바닥에 있는 애퍼처들을 통해 밀어넣어질 수 있다. 일부 양태들에서, 3D 전기 주조 스텐실을 사용하는 것은 금-주석 땜납이 땜납 패턴들 사이의 브릿징을 방지하기 위해 사용될 때 필요할 수 있다.
2개의 땜납 패턴들 사이의 브릿징은 하나의 땜납 패턴을 형성하기 위해 사용되는 땜납 페이스트가 단락 회로를 생성하기 위해 다른 땜납 패턴 내로 흐를 때 발생할 수 있다. 위에 논의된 3D 전기 주조 스텐실을 사용하면 금-주석 땜납 페이스트가 브릿징을 방지하기에 충분한 양들로 그리고 충분한 정밀도로 퇴적될 수 있는 것이 보장될 수 있다. 또한, 위에 논의된 3D 전기 주조 스텐실의 사용은 개선된 LED 패키지의 반사기 컵 내로 직접 금-주석 땜납 페이스트를 디스펜싱하는 것보다 선호될 수 있는데, 왜냐하면 금-주석 페이스트의 물리적 특성들은 직접 디스펜싱이 사용될 때 브릿징하기 쉽게 할 수 있기 때문이다.
본 개시내용의 양태들에 따르면, 캐비티를 정의하기 위해 베이스에 결합된 반사기 컵 - 베이스는 캐비티의 바닥 표면 상에 노출된 복수의 금속 패드를 포함하고, 베이스는 베이스의 둘레 주위에 배열되고 반사기 컵의 하나 이상의 측벽 내부에 배치된 복수의 돌기를 추가로 포함함 -; 및 캐비티의 바닥 표면 위에 배치되고, 금-주석 땜납을 사용하여 금속 패드들에 결합되고, 캐비티의 상부 개구의 면적보다 많아야 30% 작은 풋프린트를 갖는 LED 다이를 포함하는 발광 디바이스가 개시된다.
LED 패키지들의 예들, 및 이들을 제조하는 방법들이 첨부 도면을 참조하여 이후 보다 완전히 설명될 것이다. 이들 예는 상호 배타적이 아니고, 한 예에서 발견되는 특징들은 추가적인 구현들을 달성하기 위해 하나 이상의 다른 예에서 발견되는 특징들과 조합될 수 있다. 따라서, 첨부 도면에 도시한 예들은 단지 예시 목적들을 위해 제공되고 그들은 본 개시내용을 어떤 식으로 제한하려는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 유사한 번호들은 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 참조한다.
용어들 제1, 제2 등이 여기서 다양한 요소들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이들 요소는 이들 용어에 의해 제한되지 않아야 한다는 것을 이해할 것이다. 이들 용어는 단지 하나의 요소를 다른 요소와 구별하기 위해 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고서, 제1 요소는 제2 요소라고 할 수 있고, 유사하게 제2 요소는 제1 요소라고 할 수 있다. 여기에 사용되는 것과 같이, 용어 "및/또는"은 연관된 나열된 항목들의 하나 이상의 임의의 및 모든 조합들을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 요소 "상에" 있고 또는 "상으로" 연장된다고 할 때, 그것은 다른 요소 바로 위에 있고 또는 바로 위로 연장될 수 있거나 중간 요소들이 또한 존재할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소 "바로 위에" 있고 또는 "바로 위로" 연장된다고 할 때, 중간 요소들은 존재하지 않는다. 요소가 다른 요소에 "접속" 또는 "결합"된다고 할 때, 그것은 다른 요소에 직접 접속 또는 결합될 수 있거나 중간 요소들이 존재할 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 대조적으로, 요소가 다른 요소에 "직접 접속" 또는 "직접 결합"된다고 할 때, 중간 요소들은 존재하지 않는다. 이들 용어는 도면에 도시한 임의의 배향 외에 요소의 상이한 배향들을 포괄하고자 한다는 것을 이해할 것이다.
"아래" 또는 "위에" 또는 "상부" 또는 "하부" 또는 "수평" 또는 "수직"과 같은 상대적 용어들은 도면에 도시된 것과 같이 하나의 요소, 층 또는 영역의 다른 요소, 층 또는 영역과의 관계를 설명하기 위해 여기서 사용될 수 있다. 이들 용어는 도면에 도시한 임의의 배향 외에 디바이스의 상이한 배향들을 포괄하고자 한다는 것을 이해할 것이다.
도 1a는 본 개시내용의 양태들에 따른, 발광 다이오드(LED) 패키지 몸체(100)의 예의 사시도이다. LED 패키지 몸체(100)는 도시한 것과 같이, 금속 베이스(120) 위에 몰딩된 반사기 컵(110)을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 반사기 컵(110)은 에폭시 몰딩 컴파운드(EMC)로 형성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 일부 구현예들에서, 반사기 컵(110)은 반사 실리콘 몰딩 컴파운드(SMC)로 형성될 수 있는데, 왜냐하면 SMC는 더 높은 처리 온도들에 견딜 수 있고 EMC보다 더 반사성이기 때문이다. 본 예에서 반사기 컵(110)이 SMC 또는 EMC로 형성되지만, 다른 재료가 사용되는 대안적인 구현예들이 가능하다. 본 개시내용은 그러므로 반사기 컵(110)을 형성하는 어느 특정한 재료로 제한되지 않는다.
도 1a에 도시된 것과 같이, 반사기 컵(110)은 캐비티(112)를 정의하도록 배열된 하나 이상의 측벽(111)을 포함할 수 있다. 캐비티(112)는 상부 개구(113)(파선 직사각형으로 표시됨) 및 베이스(120)에 의해 적어도 부분적으로 정해진 바닥 표면을 가질 수 있다. 또한, 반사기 컵(110)은 캐비티(112)의 바닥을 가로질러 연장되는 브릿지 부재(115)를 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 브릿지 부재(115)는 유전체 재료로 형성되고 금속 패드들(123과 124)을 서로 전기적으로 절연시키기 위해 베이스(120)의 금속 패드들(123과 124) 사이에 배치될 수 있다. 금속 패드들(123 및 124) 각각은 전기적 접속들이 금속 패드들(123 및 124)과 반사기 컵(110) 내로 후속하여 삽입되는 LED 다이의 전극들 사이에 형성될 수 있도록 반사기 컵(110)의 캐비티(112)의 내부 바닥 표면 상에 적어도 부분적으로 노출될 수 있다.
도 1b는 본 개시내용의 양태들에 따른, 베이스(120)의 위에서 내려다 본 사시도이다. 도시된 것과 같이, 베이스(120)는 부분(121) 및 부분(122)을 포함할 수 있다. 부분(121)은 금속 패드(123) 및 금속 패드(123)의 외부 에지들(126) 상에 배열된 복수의 돌기(125)를 포함할 수 있다. 부분(122)은 금속 패드(124) 및 금속 패드(124)의 외부 에지들(126) 상에 배열된 다른 복수의 돌기(125)를 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 돌기들(125)은 도시한 것과 같이, 외부 에지들(126)에서 돌출할 수 있다. 반사기 컵(110)이 베이스(120) 위에 몰딩될 때, 돌기들(125)은 반사기 컵(110)을 만들기 위해 사용된 몰딩 컴파운드에 의해 에워싸질 수 있음으로써, 베이스(120) 위의 몰딩 컴파운드의 강력한 그립을 보장한다. 또한, 도 1a에 도시된 것과 같이, 돌기들(125)의 외부 표면들(127)은 반사기 컵(110)의 측벽들(111) 상에 노출될 수 있다.
도 2a는 본 개시내용의 양태들에 따른, LED 패키지 몸체(100)의 측단면도이고 도 2b는 그 LED 패키지 몸체(100)의 상면도이다. 도 2a-b에 도시된 것과 같이, 반사기 컵(110)의 캐비티(112)는 사다리꼴 단면을 가질 수 있다. 캐비티(112)의 바닥 표면은 폭 A1 및 길이 A2를 가질 수 있고 캐비티(112)의 상부 개구(113)는 폭 A3 및 길이 A4를 가질 수 있다. 또한, 일부 구현예들에서, 캐비티(112)는 4㎜ 이하의 깊이 A5를 가질 수 있다.
본 예에서, 반사기 컵(110)의 캐비티(112)는 사다리꼴 단면을 갖는다. 그러나, 캐비티(112)가 직사각형 단면을 갖는 대안적인 구현예들이 가능하다. 본 예에서 캐비티(112)의 바닥 표면의 폭 A1이 캐비티(112)의 상부 개구(113)의 폭 A3보다 작지만, 캐비티(112)의 바닥 표면의 폭 A1이 캐비티(112)의 상부 개구(113)의 폭 A3보다 크거나 동일한 대안적인 구현예들이 가능하다. 또한, 본 예에서 캐비티(112)의 바닥 표면의 길이 A2가 캐비티(112)의 상부 개구(113)의 길이 A4보다 작지만, 캐비티(112)의 바닥 표면의 길이 A2가 캐비티(112)의 상부 개구(113)의 길이 A4보다 크거나 동일한 대안적인 구현예들이 가능하다. 간결하게 말하면, 본 개시내용은 반사기 컵(110)의 캐비티(112)에 대한 치수들 및/또는 형상의 어느 특정한 세트로 제한되지 않는다.
도 3a는 금속 패드들(123 및 124) 상에 땜납 패턴들을 프린트하기 위해 사용될 수 있는 3D 전기 주조 스텐실(310)의 측단면도이다. 3D 전기 주조 스텐실(310)은 립(311) 및 저장소(312)를 포함할 수 있다. 저장소(312)는 저장소(312)의 바닥 표면 상에 형성된 제1 복수의 애퍼처(315) 및 제2 복수의 애퍼처(316)를 포함할 수 있다. 아래에 더 논의되는 것과 같이, 애퍼처들(315 및 316)은 저장소(312)로부터 금속 패드들(123 및 124) 상으로 땜납을 방출하기 위해 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 애퍼처들(315)은 금속 패드(123)에 대응하는 저장소(312)의 바닥 표면 상의 제1 위치에 형성될 수 있다. 유사하게, 애퍼처들(316)은 금속 패드(124)에 대응하는 저장소(312)의 바닥 표면 상의 제2 위치에 형성될 수 있다. 본 개시내용의 양태들에 따르면, 저장소(312)의 바닥 표면 상의 위치는 3D 전기 주조 스텐실(310)이 반사기 컵(110) 내에 삽입될 때 그 위치가 금속 패드 바로 위에 놓여지는 경우에만 반사기 컵(110)의 바닥 내부 표면 상에 배치된 금속 패드에 대응한다.
3D 전기 주조 스텐실(310)은 니켈 및/또는 매끄러운 측벽들, 충분한 스텐실 분해능, 및 충분한 땜납 페이스트 방출로 부가적 땜납 페이스트 퇴적을 허용하는 기타 적합한 재료로 형성될 수 있다. 일부 구현예들에서, 3D 전기 주조 스텐실(310)의 저장소(312)는 반사기 컵(110)의 캐비티(112)의 형상에 맞도록 가공된 맨드릴로부터 성장할 수 있다. 결과적으로, 저장소(312)는 캐비티(112)의 형상에 맞는 형상을 가질 수 있다. 본 개시내용의 양태들에 따르면, 저장소(312)의 형상은 제2 복수의 애퍼처(316)가 금속 패드(124) 바로 위에 배치되면서, 제1 복수의 애퍼처(315)가 금속 패드(123) 바로 위에 배치되게 하는 방식으로 저장소(312)의 형상이 저장소(312)가 캐비티(112) 내에 삽입되게 할 때 캐비티(112)의 형상에 맞는 것이라고 한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 도 3a-b에 도시하지 않았지만, 일부 구현예들에서, 저장소(312)의 바닥 표면은 반사기 컵(110)의 바닥 표면의 형상에 맞는 양각을 가질 수 있다.
도 3a가 사다리꼴 단면을 갖는 것으로 저장소(312)를 도시하였지만, 저장소(312)는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도 3a-b에 도시된 것과 같이, 저장소(312)의 바닥 표면은 폭 B1 및 길이 B2를 가질 수 있다. 또한, 저장소(312)의 상부 개구(313)(파선 직사각형으로 표시됨)는 폭 B3 및 길이 B4를 가질 수 있다. 본 예에서, 저장소(312)의 상부 개구(313)의 폭 B3이 저장소(312)의 바닥 표면의 폭 B1보다 크다. 그러나, 저장소(312)의 바닥 표면의 폭 B1이 저장소(312)의 상부 개구(313)의 폭 B3보다 크거나 동일한 대안적인 구현예들이 가능하다. 또한, 본 예에서, 저장소(312)의 상부 개구(313)의 길이 B4가 저장소(312)의 바닥 표면의 길이 B2보다 크다. 그러나, 저장소(312)의 바닥 표면의 길이 B2가 저장소(312)의 상부 개구(313)의 길이 B4보다 크거나 동일한 대안적인 구현예들이 가능하다. 간결하게 말하면, 본 개시내용은 3D 전기 주조 스텐실(310)의 저장소(312)에 대한 치수들 및/또는 형상의 어느 특정한 세트로 제한되지 않는다.
도 2a-b 및 3a-b의 예에서, 3D 전기 주조 스텐실(310)의 저장소(312)가 반사기 컵(110)의 캐비티(112)의 형상에 따르는 형상을 갖지만, 이 도시는 단지 예시 목적들을 위해 제공된다. 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 저장소(312)가 캐비티(112)의 형상에 따르지 않는 형상을 갖는 대안적인 구현예들이 가능하다. 예를 들어, 캐비티(112)는 여전히 사다리꼴 단면을 갖지만 저장소(312)는 U자형 단면을 갖는 대안적인 구현예들이 가능하다.
도 2a-b 및 도 3a-b의 예에 따르면, 반사기 컵(110)의 캐비티(112)의 깊이 A5는 3D 전기 주조 스텐실(310)의 저장소(312)의 깊이 B5와 동일하다. 그러나, 저장소(312)의 깊이 B5가 캐비티(112)의 깊이 A5보다 적은 대안적인 구현예들이 가능하다. 이러한 예들에서, 저장소(312)가 캐비티(112) 내로 삽입될 때, 저장소(312)의 바닥 표면은 캐비티(112)의 바닥 표면과 직접 접촉하지 않고서, 캐비티(112)의 바닥 표면 위에 놓일 수 있다. 또한, 일부 구현예들에서, 저장소(312)의 길이 B5는 캐비티(112)의 길이 A5보다 약간 클 수 있다. 간결하게 말하면, 본 개시내용은 반사기 컵(110)의 캐비티(112)의 깊이 A5와 3D 전기 주조 스텐실(310)의 저장소(312)의 깊이 B5 간의 어느 특정한 관계로 제한되지 않는다.
도 4는 본 개시내용의 양태들에 따른, LED 패키지 몸체(100) 및 3D 전기 주조 스텐실(310)을 사용하여 발광 디바이스를 제조하는 공정(400)의 예의 플로우차트이다.
단계 410에서, LED 패키지 몸체(100)가 베이스(120) 위에 반사기 컵(110)을 몰딩함으로써 형성된다. 위에 기재된 것과 같이, 반사기 컵(110)이 베이스(120) 위에 몰딩될 때, 돌기들(125)은 반사기 컵(110)을 형성하기 위해 사용된 몰딩 컴파운드에 의해 적어도 부분적으로 에워싸짐으로써, 반사기 컵(110)과 베이스(120) 사이의 접속이 강화된다. 또한, 반사기 컵(110)이 베이스(120) 위에 몰딩될 때, 브릿지 부재(115)가 금속 패드들(123과 124) 사이에 형성될 수 있다. 위에 기재된 것과 같이, 브릿지 부재(115)는 금속 패드들(123과 124)을 서로 전기적으로 절연시키는 데 도움을 줄 수 있다.
단계 420에서, 3D 전기 주조 스텐실(310)이 반사기 컵(110)의 캐비티(112) 내에 삽입된다. 3D 전기 주조 스텐실(310)이 반사기 컵(110)의 캐비티(112) 내에 삽입될 때, 3D 전기 주조 스텐실(310)의 저장소(312)가 반사기 컵(110)의 캐비티(112) 내부에 위치될 수 있고, 3D 전기 주조 스텐실(310)의 립들(311)은 반사기 컵(110)의 측벽들(111)의 상부 표면들과 계합한다. 도 5는 3D 전기 주조 스텐실(310)이 반사기 컵(110)의 캐비티(112) 내에 삽입된 LED 패키지 몸체(100)를 도시한 도면이다. 본 예에서, 3D 전기 주조 스텐실(310)이 캐비티(112) 내로 삽입될 때, 저장소(312)의 바닥 표면은 캐비티(112)의 바닥 표면과 접촉하게 된다. 그러나, 저장소(312)의 바닥 표면이 캐비티(112)의 바닥 표면과 접촉하게 되지 않는 대안적인 구현예들이 가능하다. 이러한 예들에서, 저장소(312)의 바닥 표면은 캐비티(112)의 바닥 표면 위에 매달릴 수 있다.
또한, 본 예에서, 3D 전기 주조 스텐실(310)의 저장소(312)의 형상이 반사기 컵(110)의 캐비티(112)의 형상에 따를지라도, 3D 전기 주조 스텐실(310)의 저장소(312)의 형상이 반사기 컵(110)의 캐비티(112)의 형상에 따르지 않는 대안적인 구현예들도 가능하다. 예를 들어, 일부 구현예들에서, 저장소(312)는 U자형 단면을 가질 수 있다. 이러한 예들에서, 3D 전기 주조 스텐실(310)이 반사기 컵(110) 내에 삽입될 때, 저장소(312)의 측벽들의 바닥 부분은 캐비티(112)의 측벽들과 접촉하게 될 수 있고, 저장소(312)의 측벽들의 상부 부분은 캐비티(112)의 측벽들과 분리되게 남는다.
단계 430에서, 3D 전기 주조 스텐실(310)의 저장소(312)는 땜납 페이스트로 채워진다. 도 6은 땜납 페이스트(610)로 채워진 후의 3D 전기 주조 스텐실(310)을 도시한 도면이다. 본 예에서, 단계 430에서, 3D 전기 주조 스텐실(310)의 저장소(312)가 땜납 페이스트(610)로 완전히 채워지지만, 3D 전기 주조 스텐실(310)의 저장소(312)가 땜납 페이스트(610)로 적어도 부분적으로만 채워지는 대안적인 구현예들이 가능하다. 일부 구현예들에서, 땜납 페이스트(610)는 그것의 높은 녹는점, 비변형, 고장력 응력, 열적 및 전기적 도전성으로 인해 금-주석 땜납 페이스트를 포함할 수 있다. 그러나, 기타 적합한 유형의 땜납 페이스트가 대신에 사용되는 대안적인 구현예들이 가능하다.
단계 440에서, 3D 전기 주조 스텐실(310)의 저장소(312) 내의 땜납 페이스트(610)의 적어도 일부는 저장소(312)의 바닥 상에 존재하는 애퍼처들(315 및 316)을 통해 밀어넣어진다. 도 7에 도시된 것과 같이, 땜납 페이스트(610)의 적어도 일부는 스퀴지(squeegee)(710)로 땜납 페이스트(610)에 압력을 가함으로써 애퍼처들(315 및 316)을 통해 밀어넣어진다. 본 예에서 스퀴지가 저장소(312)의 애퍼처들(315 및 316)을 통해 땜납 페이스트(610)의 적어도 일부를 밀어넣기 위해 사용되지만, 다른 기술이 대신에 사용되는 대안적인 구현예들이 가능하다. 간결하게 말하면, 본 개시내용은 저장소(312)의 애퍼처들(315 및 316)을 통해 땜납 페이스트(610)를 밀어넣는 어느 특정한 기술로 제한되지 않는다.
단계 450에서, 3D 전기 주조 스텐실(310)이 LED 패키지 몸체(100)로부터 제거된다. 도 8에 도시된 것과 같이, 3D 전기 주조 스텐실(310)이 제거된 후에, 땜납 패턴들(810 및 820)이 금속 패드들(123 및 124) 상에 남겨진다. 보다 상세하게는, 도시한 것과 같이, 땜납 패턴(810)이 금속 패드(123) 상에 형성될 수 있고, 땜납 패턴(820)이 금속 패드(124) 상에 형성될 수 있다. 땜납 패턴들(810 및 820) 각각은 도트들 또는 다른 형상들의 어레이를 포함할 수 있다. 부가적으로, 일부 구현예들에서, 땜납 층들(830 및 840)은 베이스(120)의 부분들(121 및 122)의 바닥 표면들 상에 배치될 수 있다. 베이스(120)는 금속으로 형성되기 때문에, 땜납 층(830)은 금속 패드(123)에 전기적으로 접속될 수 있고, 땜납 층(840)은 금속 패드(124)에 전기적으로 접속될 수 있다. 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 땜납 층들(830 및 840)은 다양한 전자 회로들에 패키지 몸체(100) 내에 배치될 LED 다이를 접속시키기 위해 사용될 수 있다.
단계 460에서, LED 다이가 땜납 패턴들(810 및 820) 위에 위치되고 땜납 리플로우를 사용하여 금속 패드들(123 및 124)에 부착된다. 보다 상세하게는, 도 9a-b에 도시된 것과 같이, LED 다이(910)의 접촉 패드들(도시 안됨) 각각이 땜납 패턴들(810 및 820) 중 상이한 것 위에 놓이도록, LED 다이(910)는 금속 패드들(123 및 124) 위에 위치될 수 있다. 일부 구현예들에서, LED 다이는 제1 도전성 층과 제2 도전성 층 사이에 샌드위치된 활성 발광 층을 포함할 수 있다. 제1 도전성 층 및 제2 도전성 층은 LED 다이의 상이한 접촉 패드들에 결합될 수 있다. 또한, 제1 도전성 층, 제2 도전성 층, 및 활성 층은 예를 들어, GaAs 재료 또는 GaN 재료와 같은 임의의 적합한 재료로 형성될 수 있다. 본 예에서, LED 다이(910)는 플립-칩 구성으로 배열된다. 그러나, LED 다이(910)가 다른 구성으로 배열되는 대안적인 구현예들이 가능하다. 간결하게 말하면, 본 개시내용은 반사기 컵(110)의 캐비티(112) 내부에 장착되는 LED 다이의 어느 특정한 유형으로 제한되지 않는다.
도 9a-b에 도시된 것과 같이, LED 다이(910)는 폭 C1 및 길이 C2를 가질 수 있다. LED 다이(910)의 바닥(또는 상부) 표면의 면적은 LED 다이(910)의 풋프린트라고 할 수 있고 그것은 폭 C1과 길이 C2의 곱일 수 있다. 일부 구현예들에서, 캐비티(112)의 상부 개구(113)의 면적은 LED 다이(910)의 풋프린트보다 30% 이하만큼 클 수 있다. 예를 들어, 캐비티(112)의 상부 개구(113)의 면적은 LED 다이(910)의 풋프린트보다 20% 이하, 10% 이하, 또는 5% 이하만큼 클 수 있다. 비교하면, 종래의 반사기 컵의 캐비티의 개구는 종래의 반사기 컵 내에 설치된 LED 다이의 풋프린트보다 약 80% 크다.
도 1a-9b는 단지 예로서 제공된다. 상기 예들에서, 3D 전기 주조 스텐실(310)이 단지 하나의 저장소를 포함하지만, 본 기술 분야의 통상의 기술자들은 3D 전기 주조 스텐실(310)이 서로 이격된 복수의 저장소를 포함하는 대안적인 구현예들이 가능하다는 것을 쉽게 알 것이다. 이러한 예들에서, 3D 전기 주조 스텐실(310)이 동시에 다중 LED 패키지 몸체들 내에 땜납 패턴들을 프린트하기 위해 사용될 수 있다. 보다 상세하게는, 각각의 저장소가 패키지 몸체들 중 상이한 것 내에 삽입되도록, 3D 전기 주조 스텐실(310)이 복수의 일체로 된 패키지 몸체들 위에 배치될 수 있다. 다음에, 땜납 페이스트가 각각의 저장소 내에 배치되고 패키지 몸체들 각각 내에 땜납 패턴들을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 다음에, 각각의 LED 다이가 3D 전기 주조 스텐실(310)을 사용하여 프린트되는 땜납 패턴들을 사용함으로써 각각의 패키지 몸체 내에 장착될 수 있다. 그리고 마지막으로, 각각의 LED 다이가 각각의 패키지 몸체 내에 장착된 후에, 패키지 몸체들은 톱 및/또는 기타 적합한 절단 디바이스를 사용하여 서로 분리될 수 있다.
여기에 개시된 개념들의 일부가 자동차 조명의 맥락에서 제시되지만, 위에 설명된 LED 패키지는 어느 맥락에서나 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, LED 패키지는 실내 조명 시스템들, 거리 조명 시스템들, 스테이지 조명 시스템들, 장식용 조명 시스템들, 및 온실 조명 시스템들에서 사용될 수 있다. 이들 도면과 관련하여 논의된 요소들의 적어도 일부가 상이한 순서로 배열되고, 조합되고, 전체적으로 생략될 수 있다. "와 같은", "예를 들어", "포함하는", "일부 양태들에서", "일부 구현예들에서" 등으로 표현된 구절들뿐만 아니라, 여기에 설명된 예들의 제공은 개시된 주제를 특정한 예들로 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다는 것을 이해할 것이다.
본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 기술 분야의 기술자들은 본 개시내용이 주어지는 경우에, 여기에 설명된 발명 개념들의 취지에서 벗어나지 않고서 본 발명에 대해 수정들이 이루어질 수 있다는 것을 알 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 도시되고 설명된 특정한 실시예들로 제한되는 것이 의도되지 않는다.

Claims (20)

  1. 발광 디바이스들을 제조하는 방법으로서,
    (ⅰ) 캐비티를 정의하는 반사기 컵과 (ⅱ) 상기 캐비티의 바닥 표면에 배치된 복수의 금속 패드를 포함하는 패키지 몸체를 제공하는 단계;
    3D 전기 주조 스텐실의 립이 상기 반사기 컵의 하나 이상의 측면 표면의 상부 표면과 계합(engage)하고 저장소가 상기 립으로부터 멀리 그리고 상기 캐비티 내로 연장되도록, 상기 반사기 컵의 상기 캐비티 내로 상기 3D 전기 주조 스텐실의 상기 저장소를 배치하는 단계;
    상기 3D 전기 주조 스텐실의 상기 저장소를 땜납 페이스트로 채우는 단계;
    각각의 상기 금속 패드들 위에 개별 땜납 패턴을 퇴적하도록 상기 저장소의 바닥 표면 상에 형성되는 하나 이상의 애퍼처를 통해 상기 땜납 페이스트를 밀어내는 단계;
    상기 금속 패드들 상에 형성되는 상기 땜납 패턴들 상에 LED 다이를 배치하는 단계; 및
    상기 금속 패드들에 상기 LED 다이를 부착하기 위해 리플로우 납땜을 수행하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저장소는 제1 그룹의 애퍼처들 및 제2 그룹의 애퍼처들을 포함하고, 상기 제1 그룹의 애퍼처들은 상기 저장소의 바닥 표면 내의 제1 위치에 형성되고 상기 제2 그룹의 애퍼처들은 상기 저장소의 바닥 표면 내의 제2 위치에 형성되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반사기 컵은 반사 실리콘 몰딩 컴파운드(SMC)를 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 캐비티는 4㎜ 이하의 깊이를 갖는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 캐비티는 상부 개구를 포함하고, 상기 상부 개구는 상기 LED 다이의 풋프린트보다 30% 이하만큼 큰 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 땜납 페이스트는 금을 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 캐비티의 형상에 맞는 맨드릴(mandrel)을 사용하여 상기 3D 전기 주조 스텐실을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 금속 패드들의 상부 표면들은 상기 캐비티의 상기 바닥 표면의 중심 부분 내에 위치되는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 3D 전기 주조 스텐실은 적어도 부분적으로 니켈로 형성되는 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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