KR20080033496A - 투입된 봉지물질을 이용한 반도체 발광 소자용 패키지와그를 패키징하는 방법 - Google Patents

투입된 봉지물질을 이용한 반도체 발광 소자용 패키지와그를 패키징하는 방법 Download PDF

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Abstract

LED 칩 장착용 서브마운트는 기판, 상기 기판의 상부 표면 위에 LED 칩을 수납하도록 구성된 다이 부착 패드, 상기 다이 부착 패드를 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면에 제 1 봉지물질 영역을 정의하는 상기 기판 위의 제 1 메니스커스 제어 구조물, 및 상기 제 1 봉지물질 영역을 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면 위에 제 2 봉지물질 영역을 정의하는 상기 기판 위의 제 2 메니스커스 제어 구조물을 포함한다. 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물들은 상기 다이 부착 패드와 실질적으로 동일 평면 상에 있을 수 있다. 패키징된 LED는 앞서 설명한 바와 같은 서브마운트를 포함하고, 상기 다이 부착 패드 위의 LED 칩, 상기 제 1 봉지물질 영역 내의 상기 기판 위의 제 1 봉지 물질, 상기 제 1 봉지 물질을 덮는, 상기 제 2 봉지물질 영역 내의 상기 기판 위의 제 2 봉지물질을 더 포함한다. 방법의 구현예들 또한 개시된다.

Description

투입된 봉지물질을 이용한 반도체 발광 소자용 패키지와 그를 패키징하는 방법{Packages for semiconductor light emitting devices utilizing dispensed encapsulants and methods of packaging the same}
본 발명은 반도체 발광 소자와 반도체 발광 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 반도체 발광 소자 패키지와 그의 패키징 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드들과 레이저 다이오드들은 충분한 전압을 가함으로써 빛을 생성할 수 있는 잘 알려진 고체 상태 전자 소자들이다. 발광 다이오드들과 레이저 다이오드들은 발광 소자("LEDs": light emitting devices)로 통상 지칭될 수 있다. 발광 소자들은 사파이어, 실리콘, 실리콘 카바이드, 갈륨 비소화물 등과 같은 기판 위에 성장된 에피택시 층으로 형성된 p-n 접합을 일반적으로 포함한다. LED에 의하여 생성된 빛의 파장 분포는 일반적으로 p-n 접합을 이루는 물질과 소자의 활성 영역을 구성하는 에피택시 박막들의 구조에 달려있다.
통상, LED는 기판, 상기 기판 위에 형성된 n-형 에피택시 영역 및 상기 n-형 에피택시 영역 위에 형성된 p-형 에피택시 영역(또는 반대 순서)을 포함한다. 소자에 전압을 인가하는 것을 용이하게 하기 위하여 애노드 오믹 콘택이 소자의 p-형 영역(대개 노출된 p-형 에피택시 층) 위에 형성되고, 캐소드 오믹 콘택이 (기판 또는 노출된 n-형 에피택시 층과 같은) 소자의 n-형 영역 위에 형성된다.
LED를 회로로 사용하기 위하여, LED를 패키지 내에 봉입하여 주변환경 및/또는 기계적 보호, 컬러 선택, 포커싱(focusing) 등을 제공하는 것이 알려져 있다. LED 패키지는 LED 칩을 외부 회로에 전기적으로 연결하기 위해 전기 리드 또는 트레이스(trace)와 같은 수단들을 포함할 수도 있다. 도 1a에 도시한 통상적인 패키지(10)에서, LED(12)는 솔더 본드 또는 전도성 에폭시의 수단에 의하여 반사컵(13) 위에 장착된다. 하나 또는 그 이상의 와이어본드가 상기 LED(12)의 오믹 콘택들을 상기 반사컵(13)에 부착되거나 그와 일체화될 수 있는 리드들(15A, 15B)에 연결한다. 상기 반사컵은 인광 물질(phosphor)과 같은 파장 변환 물질을 포함하는 봉지 물질(16)로 채워질 수 있다. LED에 의하여 제 1 파장으로 방출되는 빛은 인광 물질에 의하여 흡수될 수 있고, 인광 물질은 그에 반응하여 제 2 파장의 빛을 방출할 수 있다. 그런 후 전체 어셈블리가 깨끗한 보호 수지(14) 내에 봉지될 수 있고, 상기 보호 수지는 상기 LED 칩(12)으로부터 방출되는 빛을 집속할 수 있는 렌즈의 형태로 몰딩될 수 있다. 상기 반사컵이 빛을 상부 방향으로 조향할 수 있지만, 빛이 반사될 때 광학적 손실이 발생할 수 있다(즉, 빛의 일부가 반사되지 않고 상기 반사컵에 의하여 흡수될 수 있다).
도 1b에 나타낸 다른 통상적인 패키지(20)에서, 복수개의 LED 칩(22)들이 인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board) 캐리어(23) 위에 장착된다. 하나 또는 그 이상의 와이어본드 연결부가 상기 LED들(22) 위의 오믹 콘택들과 상기 PCB(23) 위의 전기 트레이스들(25A, 25B) 사이에 형성된다. 장착된 각 LED(22)는 그 후 깨끗한 수지의 방울(24)로 덮여지며, 상기 수지는 주변환경 및 기계적인 보호를 칩에 제공함과 동시에 렌즈로서도 기능할 수 있다. 패키징된 개별 LED들(22)은 그런 후 상기 PCB 캐리어(23)를 소잉하여 각각 하나 또는 그 이상의 LED 칩들(22)을 포함하는 작은 사각편으로 분리될 수 있다.
본 발명의 구현예들은 상부 표면을 갖는 기판과 상기 기판의 상부 표면 위에 LED 칩을 수납하도록 구성된 다이 부착 패드를 포함하는, LED를 장착하기 위한 서브마운트를 제공한다. 상기 기판 위의 제 1 메니스커스 제어 구조물은 상기 다이 부착 패드를 둘러싸며 상기 기판의 상부 표면의 제 1 봉지물질 영역을 정의한다. 상기 기판 위의 제 2 메니스커스 제어 구조물은 상기 제 1 봉지물질 영역을 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면의 제 2 봉지물질 영역을 정의한다. 일부 구현예들에서, 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물들은 상기 다이 부착 패드와 실질적으로 동일 평면 상에 있다.
다른 구현예들에서, 상기 기판은 인쇄 회로 기판(PCB)이다. 상기 다이 부착 패드와 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물들은 상기 기판 위에 금속 트레이스(trace)들로 형성될 수 있다. 일부 구현예들에서, 상기 메니스커스 제어 구조물들은 상기 다이 부착 패드와 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 메니스커스 제어 구조물들은 솔더 마스크 물질 및/또는 폴리이미드와 같은 폴리머를 포함할 수 있다. 다른 구현예들에서, 상기 다이 부착 패드 및 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물들은 동일한 물질을 포함한다. 또한, 상기 제 1 및/또는 제 2 메니스커스 제어 구조물들은 상기 기판 위에 직접 형성된 다른 금속 필름 또는 도금된 구리를 포함할 수 있다. 상기 제 1 및/또는 제 2 메니스커스 제어 구조물은 상기 기판 위의 패터닝된 구조물의 코너를 포함할 수 있다. 또한, 상기 다이 부착 패드는 상기 금속 트레이스 위에 금속 스택을 포함할 수 있다.
본 발명의 추가적인 구현예들에서, 상기 기판 위의 와이어본드 패드는 상기 제 2 봉지물질 영역 내에 배치된다. 상기 와이어본드 패드는 상기 제 1 봉지물질 영역 내에 배치될 수 있다. 상기 기판은 상기 기판의 상부 표면에 대향하는 하부 표면을 포함할 수 있고, 상기 서브마운트는 상기 기판의 하부 표면 위에 전극을 더 포함할 수도 있다. 상기 기판을 관통하여 상기 전극으로부터 상기 다이 부착 패드까지 도전성 비아가 연장될 수 있다. 또한, 도전성 비아는 전극으로부터 와이어본드 패드까지 상기 기판을 관통하여 연장될 수 있다.
다른 구현예들에서, 전극이 상기 기판의 상부 표면 위에 있을 수 있다. 상기 전극은 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물들과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 또한, 상기 기판을 관통하여 상기 하부 전극으로부터 상기 기판의 상부 표면 위의 전극까지 도전성 비아가 연장될 수 있다.
또 다른 추가적인 구현예에서, 상기 서브마운트는 상기 제 1 봉지물질 영역 내에 배치되고 상기 다이 부착 패드를 둘러싸는 제 3 메니스커스 제어 구조물을 포함할 수도 있다. 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물은 상기 제 1 봉지물질 영역 내에 제 3 봉지물질 영역을 정의할 수 있다. 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물은 상기 제 3 봉지물질 영역을 둘러싸는 상기 제 1 봉지물질 영역 내에 영역을 함께 정의할 수 있다. 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물에 의하여 정의되는 상기 제 1 봉지물질 영역 내의 소정 영역은 고리 모양일 수 있다.
다른 구현예들에서, 상기 서브마운트는 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물 사이의 상기 기판 위에 적어도 하나의 표면 구조물을 포함할 수 있다. 상기 서브마운트는 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물 사이의 상기 기판 위에 하나 또는 그 이상의 표면 구조물들을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물로부터 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물까지 반지름 방향으로 연장되는 경로가 적어도 하나의 표면 구조물에 의하여 차단될 수 있다. 상기 표면 구조물(들)은 연속 또는 불연속적일 수 있고 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 표면 구조물(들)은 도금된 구리 필름과 같은 금속 필름을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 상기 표면 구조물(들)은 상기 다이 부착 패드와 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 표면 구조물(들)은 솔더마스크 물질 및/또는 폴리이미드와 같은 폴리머를 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에서, LED 장착용 서브마운트는 상부 표면을 갖는 기판과 상기 기판의 상부 표면 위의 도전성 패턴을 포함한다. 상기 도전성 패턴은 LED 칩을 수납하도록 구성된 부분을 포함한다. 상기 기판 위의 제 1 메니스커스 제어 구조물은 상기 서브마운트를 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면 위에 제 1 봉지물질 영역을 정의한다. 상기 기판 위의 제 2 메니스커스 제어 구조물은 상기 제 1 봉지물질 영역을 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면에 제 2 봉지물질 영역을 정의한다.
상기 도전성 패턴은 상기 기판의 직접 위에 도전성 트레이스를 포함할 수 있고, 상기 제 2 봉지물질 영역 내에 배치된 와이어본드 패드를 더 포함할 수 있다. 상기 와이어본드 패드는 상기 제 1 봉지물질 영역 내에 배치될 수 있다. 상기 도전성 패턴은 상기 제 2 봉지물질 영역 밖에 배치된 전극을 추가적으로 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 패키징된 LED는 위에서 설명한 바와 같은 서브마운트를 포함하고, 상기 다이 부착 패드 위의 LED 칩, 상기 제 1 봉지물질 영역 내의 상기 기판 위의 제 1 봉지물질, 및 상기 제 1 봉지물질을 덮는, 상기 제 2 봉지물질 영역 내의 상기 기판 위의 제 2 봉지물질을 더 포함한다.
본 발명의 일부 구현예들에 따른 패키징된 LED는 상기 LED 칩과 상기 와이어본드 패드 사이에 와이어본드 연결부를 더 포함할 수 있다. 또한, 패키징된 LED는 정전기 방전(ESD: electrostatic discharge) 보호 칩을 상기 다이 부착 패드 위에 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 및/또는 제 2 봉지물질은 실리콘(silicone) 겔 및/또는 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 및/또는 제 2 봉지물질은, 예를 들면, 인광 물질 및/또는 나노크리스탈과 같은 파장 변환 물질을 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 패키징된 LED는 위에서 설명한 바와 같은 서브마운트를 포함하고, 상기 다이 부착 패드 위에 LED 칩을 더 포함한다. 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물에 의하여 정의되는 제 1 봉지물질 영역의 소정 영역 내의 상기 기판 위에 제 1 봉지물질이 제공된다. 상기 제 3 봉지물질 영역 내의 상기 기판 위에 제 2 봉지물질이 제공된다. 상기 제 2 봉지물질 영역 내의 상기 기판 위에 상기 제 1 봉지물질 및 상기 제 2 봉지물질을 덮도록 상기 제 3 봉지물질이 제공된다.
또 다른 구현예들에서, LED 서브마운트들과 패키징된 LED들을 형성하는 방법이 제공되며, 기판 위에 금속층을 증착하는 단계 및 상기 금속층을 패터닝하여 다이 부착 패드, 상기 다이 부착 패드를 둘러싸며 상기 기판의 상부 표면에 제 1 봉지물질 영역을 정의하는 제 1 메니스커스 제어 구조물, 및 상기 제 1 봉지물질 영역을 둘러싸며, 상기 기판의 상부 표면의 제 2 봉지물질 영역을 정의하는 제 2 메니스커스 제어 구조물을 형성하는 단계를 포함한다.
패키징된 LED를 형성하는 일부 방법들은 기판 위에 금속층을 증착하는 단계 및 상기 금속층을 패터닝하여 다이 부착 패드, 제 1 메니스커스 제어 구조물, 및 제 2 메니스커스 제어 구조물을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물은 상기 다이 부착 패드를 둘러쌀 수 있고, 상기 기판의 상부 표면의 제 1 봉지물질 영역을 정의할 수 있다. 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물은 상기 제 1 봉지물질 영역을 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면의 제 2 봉지물질 영역을 정의할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 방법들은 상기 기판 위의 상기 다이 부착 패드 위에 LED 칩을 장착하는 단계를 더 포함한다. 상기 제 1 봉지물질 영역 내의 장착된 상기 LED 칩과 상기 기판 위에 제 1 봉지 물질이 투입되고, 상기 제 1 봉지 물질이 경화될 수 있다. 상기 제 1 봉지 물질을 경화한 후에, 상기 제 2 봉지물질 영역 내의 상기 기판 위로 제 2 봉지 물질이 투입되고, 상기 제 2 봉지 물질이 경화될 수 있다. 소정량의 봉지 물질이 상기 제 1 봉지 물질을 투입하기에 앞서 상기 LED 칩에 이웃하여 예비투입될 수 있다. 일부 구현예들에서, 충분한 양의 제 1 봉지물질이 상기 LED 칩을 실질적으로 덮도록 투입될 수 있다.
일부 구현예들에서, 상기 금속층을 패터닝하는 단계는 상기 금속층을 패터닝하여 상기 제 2 봉지물질 영역 내에 와이어본드 패드를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 LED 칩과 상기 와이어본드 패드 사이에 와이어본드 연결부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일부 구현예들에서, 상기 제 1 봉지 물질은 인광물질 및/또는 나노크리스탈과 같은 파장 변환 물질을 포함한다. 상기 금속층을 패터닝하는 단계는 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물 사이에 적어도 하나의 표면 구조물을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 표면 구조물들은 상기 봉지 물질이 상기 기판의 표면에 부착되는 것 및/또는 상기 메니스커스 제어 구조물들에 붙는 것을 도울 수 있다. 본 발명의 추가적인 구현예들에 따라 패키징된 LED를 제조하는 방법들은 기판 위에 금속층을 증착하는 단계 및 상기 금속층을 패터닝하여 다이 부착 패드, 제 1 메니스커스 제어 구조물, 제 2 메니스커스 제어 구조물, 및 제 3 메니스커스 제어 구조물을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물은 상기 다이 부착 패드를 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면의 제 1 봉지물질 영역을 정의할 수 있다. 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물은 상기 제 1 봉지물질 영역을 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면의 제 2 봉지물질 영역을 정의할 수 있다. 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물은 상기 제 1 봉지물질 영역 내에 형성될 수 있고, 상기 다이 부착 패드를 둘러쌈으로써 상기 제 1 봉지물질 영역 내에 제 3 봉지물질 영역을 정의할 수 있다. 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물은 상기 제 3 봉지물질 영역을 둘러싸는 제 1 봉지물질 영역 내에 소정 영역을 함께 정의할 수 있다. 상기 제 1 봉지 물질은 상기 제 3 봉지물질 영역을 둘러싸는 영역의 모양에 대응되는 모양으로 투입될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 일부 구현예들에서, 상기 제 3 봉지물질 영역을 둘러싸는 소정 영역의 형태가 환상(環象)이며, 상기 제 1 봉지 물질은 투입 바늘을 원형 운동으로 움직임으로써 투입될 수 있다.
다른 구현예들에서, LED 칩은 상기 다이 부착 패드 위에 장착되며, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물에 의하여 정의되는 제 1 봉지물질 영역 내의 소정 영역 안에 제 1 봉지 물질이 투입된다. 그런 후 상기 제 1 봉지 물질은 경화되고, 제 2 봉지 물질이 상기 제 3 봉지물질 영역 내의 상기 기판 위에 투입될 수 있다. 그런 후 상기 제 2 봉지 물질이 경화될 수 있다. 제 3 경화 물질이 상기 제 2 경화물질 영역 내에 투입될 수 있고, 상기 제 3 봉지 물질이 경화될 수 있다. 투입된 상기 제 1 봉지 물질은 상기 LED 칩 주위에 공동을 정의할 수 있고, 상기 제 2 봉지 물질을 투입하는 단계는 상기 제 1 봉지 물질을 경화한 후에 상기 제 2 봉지 물질을 상기 LED 칩 주위의 공동 내부에 투입하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 1 봉지 물질, 상기 제 2 봉지 물질 및/또는 상기 제 3 봉지 물질은 파장 변환 물질을 포함할 수 있다.
추가적인 방법에서, 상기 제 2 봉지물질 영역 밖에 메니스커스 연장 구조물이 형성될 수 있다. 상기 메니스커스 연장 구조물은 상기 제 2 봉지물질 영역을 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면의 봉지물질 연장 영역을 정의할 수 있다. 상기 제 2 봉지 물질을 경화시킨 후에 상기 봉지물질 연장 영역 내에 제 4 봉지 물질이 투입될 수 있으며, 그런 후 상기 제 4 봉지 물질을 경화할 수 있다. 상기 봉지물질 연장 영역은 상기 제 2 봉지물질 영역의 외주 형태와 상이한 외주 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 봉지물질 연장 영역은 타원형, 원형, 직사각형 및/또는 일반적으로 정사각형의 외주 형태를 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 상기 메니스커스 연장 구조물들은 상기 다이 부착 패드와 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 메니스커스 제어 구조물들은 솔더 마스크 물질 및/또는 폴리이미드와 같은 폴리머를 포함할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 통상의 발광 소자 패키지들을 나타내는 측단면도들이다.
도 2a는 본 발명의 일부 구현예들에 따른 발광 소자 서브마운트를 나타내는 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 발광 소자 서브마운트를 나타내는 평면도이다.
도 2c는 도 2의 서브마운트를 이용하는, 본 발명의 일부 구현예들에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 추가적인 구현예들에 따른 발광 소자 서브마운트를 나타내는 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 발광 소자 서브마운트를 나타내는 평면도이다.
도 3c는 도 3a의 서브마운트를 이용하는, 본 발명의 일부 구현예들에 따라 발광 소자 패키지를 형성하는 방법을 나타내는 단면도이다.
도 3d는 도 3a의 서브마운트를 이용하는, 본 발명의 일부 구현예들에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일부 구현예들에 따라 발광 소자 패키지를 형성하는 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 5는 본 발명의 추가적인 구현예들에 따른 발광 소자 서브마운트를 나타내는 평면도이다.
도 6a는 본 발명의 추가적인 구현예들에 따른 발광 소자 서브마운트를 나타내는 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 서브마운트를 이용하는, 본 발명의 일부 구현예들에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
도 6c는 도 6a의 서브마운트를 이용하는, 본 발명의 일부 구현예들에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 추가적인 구현예들에 따른 발광 소자 서브마운트를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일부 구현예들에 따른 발광 소자를 패키지할 때 사용하기 위한 봉지 물질 투입용 시스템의 개념도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일부 구현예들에 따른 방법들을 나타내는 순서도들이다.
본 발명의 구현예들을 나타낸 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명할 것이다. 그러나, 본 발명은 수많은 다른 형태로 구현될 수 있으며, 여기에 설명된 구현예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 오히려, 이들 구현예들은 본 개시가 더욱 완전하고 완벽하며, 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달하도록 제공되는 것이다. 도면에서, 층들과 영역들의 크기와 상대적인 크기는 명확성을 위해 과장될 수 있다. 시종 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 가리킨다.
층, 영역 또는 기판과 같은 어느 요소가 다른 요소의 "위에" 있다고 언급되면, 그것은 다른 요소의 직접 위에 있을 수도 있거나 개재되는 요소들이 존재할 수도 있음은 이해될 것이다. 만일 표면과 같은 어느 요소의 일부분이 "안쪽의"라고 불린다면, 그것은 그 요소의 다른 부분들보다 장치의 외부로부터 더 멀다는 것임은 이해될 것이다. 또한, "∼ 아래에" 또는 "∼ 위에 깔다"와 같은 상대적인 용어들은 도면에 도시된 바와 같은 기판 또는 베이스 층과의 관계에서 한 층 또는 영역과 다른 층 또는 영역의 관계를 설명하기 위해 여기에 사용될 수 있다. 이들 용어들은 도면들에 도시된 방향뿐만 아니라 소자의 다른 방향들을 포괄할 의도임이 이해될 것이다. 마지막으로, "직접"이라는 용어는 개재되는 요소가 없음을 의미한다. 여기 에서 사용될 때, "및/또는"이라는 용어는 하나 또는 그 이상의 관련되어 열거된 아이템들의 어떤 조합 및 모든 조합을 포함한다. 여기에서 사용될 때, 라틴 어구 "예를 들면(exempli gratia)"에서 나온 일반적인 약어인 "e.g."는 선행되어 언급된 아이템의 일반적인 예 또는 예들을 소개하거나 특정하기 위해 사용될 수 있으며, 그러한 아이템으로 한정할 의도인 것은 아니다. 일반적인 약어인 "다시 말하면(id est)"은 여기서 사용될 때 더욱 일반적인 서술로부터 구체적인 아이템을 특정하기 위해 사용될 수 있다.
여러 요소, 구성부, 영역, 층 및/또는 섹션을 기술하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 여기에 사용될 수 있지만, 이들 요소, 구성부, 영역, 층 및/또는 섹션은 이들 용어에 한정되어서는 아니됨을 이해할 것이다. 이들 용어들은 하나의 요소, 구성부, 영역, 층 및/또는 섹션은 다른 요소, 구성부, 영역, 층 및/또는 섹션과 구별하기 위해 사용될 뿐이다. 따라서, 이하에서 논의되는 제 1 요소, 구성부, 영역, 층 및/또는 섹션은 애당초 제 2 요소, 구성부, 영역, 층 및/또는 섹션으로 명명하였더라도 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않는다.
본 발명의 이상화된 구현예들을 개념적으로 나타낸 단면도, 사시도 및/또는 평면도를 참조하여 본 발명의 구현예들을 여기에 설명한다. 따라서, 예를 들면, 도면 형태로부터 제조 기술 및/또는 제조상의 공차(tolerance)의 결과 발생한 차이는 예견되는 것이다. 따라서, 본 발명의 구현예들은 여기에 도시된 영역의 특정한 형태에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 예를 들면, 제조로부터 야기되는 형태상의 변용을 포함하는 것이다. 예를 들면, 직사각형으로 도시된 영역은 한 영역 에서 다음 영역으로 불연속적인 변화를 보이기보다는 그 가장자리에서 통상적으로 둥글거나 곡면 또는 기울어진 지형을 가질 것이다. 따라서, 도면에 도시된 영역들은 성질상 개념적인 것이고 이들의 형태는 소자의 영역의 정확한 형태를 도시할 의도인 것이 아니며 본 발명의 범위를 한정할 의도인 것도 아니다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 (기술 용어와 과학 용어를 포함하여) 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 갖는다. 또한, 통상적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어져야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 이상화되거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
반도체 발광 소자를 패키징하기 위한 본 발명의 다양한 구현예들이 여기에 설명될 것이다. 여기서 사용될 때, 반도체 발광 소자라는 용어는 발광 다이오드, 레이저 다이오드 및/또는 다른 반도체 소자를 포함할 수 있으며, 상기 다른 반도체 소자는 실리콘, 실리콘 카바이드, 갈륨 나이트라이드 및/또는 다른 반도체 물질을 포함하는 하나 또는 그 이상의 반도체 층, 사파이어, 실리콘, 실리콘 카바이드 및/또는 다른 미세전자 기판을 포함할 수 있는 기판, 및 금속 및/또는 다른 도전층을 포함할 수 있는 하나 또는 그 이상의 콘택층을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 자외선, 청색 및/또는 녹색 발광 다이오드들이 제공될 수 있다. 적색 및/또는 호박색(amber) LED들도 제공될 수 있다. 반도체 발광 소자들의 설계와 제조는 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 잘 알려져 있으므로 여기에 상세히 설명될 필요가 없다.
예를 들면, 상기 반도체 발광 소자는 북캐롤라이나주 더햄(Durham)의 Cree 사가 제조 및 판매하는 소자들과 같이 실리콘 카바이드 기판 위에 제조된 레이저 또는 갈륨 나이트라이드계 LED들일 수 있다. 본 발명은, 그 개시한 바가 여기에 모두 설명된 것처럼 인용되어 통합되는 미합중국 특허번호 제6,201,262호; 제6,187,606호; 제6,120,600호; 제5,912,477호; 제5,739,554호; 제5,631,190호; 제5,604,135호; 제5,523,589호; 제5,416,342호; 제5,393,993호; 제5,338,944호; 제5,210,051호; 제5,027,168호; 제5,027,168호; 제4,966,862호 및/또는 제4,918,497호에 설명된 LED들 및/또는 레이저들에 사용되기에 적합할 수 있다. 다른 적절한 LED들 및/또는 레이저들은 2003년 1월 9일 "Group III Nitride Based Light Emitting Diode Structures With a Quantum Well and Superlattice, Group III Nitride Based Quantum Well Structures and Group III Nitride Based Superlattice Structures"의 제목으로 공개된 미합중국 특허공개 제2003/0006418Al호 뿐만 아니라 "Light Emitting Diodes Including Modifications for Light Extraction and Manufacturing Methods Therefor"의 제목으로 공개된 미합중국 공개특허 제2002/0123164 Al호에도 설명되어 있다. 또한, 그 개시한 바가 여기에 모두 설명된 것처럼 인용되어 통합되는 "Phosphor-Coated Light Emitting Diodes Including Tapered Sidewalls and Fabrication Methods Therefor"의 제목으로 공개된 미합중국 공개특허 제2004/0056260 Al호에 설명된 것과 같은 인광 물질 코팅된 LED들 역시 본 발명의 구현예들에 사용되기에 적합할 수 있다. 상기 LED들 및/또는 레이저들은 기판을 통과하여 발광이 일어나게 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 구현예들에서는, 소자의 광출력이 향상되도록, 예를 들면, 위에서 인용된 미합중국 특허공개 제2002/0123164 Al호에서와 같이 패터닝될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c의 구현예들을 참조하면, LED 칩(114)을 장착하기 위한 서브마운트(100)를 나타낸다. 서브마운트(100)는 상부 표면(110A)과 하부 표면(110B)을 갖는 기판(110)을 포함한다. 상기 기판(110)은 인쇄 회로 기판(PCB), 알루미늄 블록, 알루미나, 알루미늄 나이트라이드, 또는 실리콘 웨이퍼, 또는 The Berquist Company of Chanhassen, MN으로부터 입수가능한 T-Clad 열 클래드 절연 기판 물질과 같은 다른 적절한 기판 물질을 포함할 수 있다.
도 2a 내지 도 2c에 나타낸 바와 같이, 복수개의 패터닝된 금속 구조물들이 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 위에 형성된다. 상기 패터닝된 금속 구조물들은, 예를 들면, 다이 부착 패드(112), 와이어 본드 패드(120), 제 1 메니스커스 제어 구조물(116), 제 2 메니스커스 제어 구조물(118), 및/또는 전극들(124)을 포함할 수 있다. 기판(110)의 상부 표면(110A) 위에, 예를 들면, 도금 공정을 이용하여 도전성 구조물들이 형성될 수 있다. 도금 공정은 기판 위에 얇은 또는 두꺼운 금속막을 도금하기 위해 이용될 수 있다. 통상의 도금 공정에서, 티타늄 부착층 및 구리 씨드가 기판 위에 순차적으로 스퍼터링된다. 그런 후, 약 75 마이크론의 구리가 상기 구리 씨드 위에 도금된다. 따라서, 특유의 구조물을 갖는 금속막을 형성하기 위해 도금 공정이 이용될 수 있다. 증착된 금속막은 원하는 패턴을 갖는 금속막을 기판 위에 만들기 위해 통상의 리소그래피 공정들을 이용하여 패터닝될 수 있다. 선택적으로, 상기 부착층과 씨드는, 예를 들면, 원하는 패턴을 형성하기 위한 금속 마스크를 이용하여 스퍼터링될 수 있다. 또한, 기판을 관통하는 도전성 금속 비아들을 형성하기 위해 도금 공정이 이용될 수 있다.
본 발명의 일부 구현예들에서, 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물(116, 118)들은 상기 다이 부착 패드(112) 및/또는 상기 와이어 본드 패드(120)와 상이한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 메니스커스 제어 구조물들(116, 118, 210)은 예를 들면 폴리이미드를 포함하는 솔더 마스크 물질과 같은 폴리머를 포함할 수 있다. 특히, 폴리이미드와 같은 폴리머는 메니스커스 제어 구조물로서 사용되기에 적합한 물질을 제공할 수 있는데, 폴리이미드는 높은 표면 에너지를 가짐으로써 보다 우수한 메니스커스 제어 특성을 제공할 수 있기 때문이다.
상기 도전성 비아들은 기판의 대향면들 위에 형성된 구조물들 사이에 전기적 접촉을 제공할 수 있다. 따라서, 기판(110)의 상부 표면 위에 형성된 각 도전성 구조물들은 동일한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 도전성 구조물들은 도금 공정을 이용하여 증착된 구리를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 구현예들에서 일부 구조물들은 추가적인 금속들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 다이 부착 패드(112)는 LED 칩(114)을 장착하기에 더욱 적합하도록 다이 부착 패드(112)를 만들기 위해 추가적인 금속 및/또는 다른 물질들로 도금 및/또는 코팅될 수 있다. 예를 들면, 상기 다이 부착 패드(112)는, 예를 들면, 추가적인 접착물, 본딩, 반사물(reflector) 및/또는 장벽층(미도시)과 같은 추가적인 층들로 도금될 수 있다.
도 2b의 구현예에 도시된 바와 같이, 상기 다이 부착 패드(112)는 일반적으로 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 위 중앙에 위치할 수 있다. 상기 다이 부착 패드(112)는 일반적으로 원형의 형태를 가질 수 있거나, 또는 다른 원하는 모양을 가질 수 있다. 도 2b에 더 나타낸 바와 같이, 상기 기판(110) 위에 형성된 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)은 상기 다이 부착 패드(112)를 둘러싸고 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 위 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)의 외연 내에 제 1 봉지물질 영역(115)을 정의한다. 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물(118)은 상기 제 1 봉지물질 영역(115)을 둘러싸고 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 위 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물(118)의 외연 내에 제 2 봉지물질 영역(125)을 정의한다. 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 봉지물질 영역(125)은 상기 제 1 봉지물질 영역(115)을 둘러 에워쌀 수 있다.
상기 와이어본드 패드(120)는 상기 제 1 봉지물질 영역(115) 내에 및/또는 상기 제 2 봉지물질 영역(125) 내에, 기판(110)의 상부 표면(110A) 위에 형성될 수 있다. 또한, 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 위에 하나 또는 그 이상의 전극들(124)이 형성될 수 있다. 또한, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 상기 기판(110)의 하부 표면(110B) 위에 하나 또는 그 이상의 하부 전극들(126)이 형성될 수 있다.
하나 또는 그 이상의 도전성 비아들(122)은 하나 또는 그 이상의 하부 전극들(126A, 126B)을 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 위의 다양한 구조물들에 연결할 수 있다. 예를 들면, 하나 또는 그 이상의 도전성 비아들(122)은 상기 전극들(124A, 124B)을 각 하부 전극들(126A, 126B)과 전기적으로 연결할 수 있다. 이와 유사하게, 상기 도전성 비아들(122) 중의 하나는 상기 와이어 본드 패드(120)를 상기 하부 전극(126A)과 전기적으로 연결하고, 및/또는 상기 도전성 비아들(122) 중의 하나는 상기 다이 부착 패드(112)를 상기 하부 전극(126)과 전기적으로 연결할 수 있다.
도 2c의 구현예들에 도시한 바와 같이, 상기 다이 부착 패드(112) 위에 장착된 LED 칩(114)은 봉지 물질(130)로 덮힐 수 있다. 상기 봉지 물질(130)은 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 위에, 예를 들면, 아래에서 더욱 상세히 설명하는 바와 같은 자동 투입 시스템을 이용하여 투입될 수 있다. 상기 봉지 물질(130)은 액체 실리콘(silicone), 에폭시 수지 및/또는 다른 적합한 광학적 봉지 물질을 포함할 수 있다. 상기 봉지 물질(130)은 LED 칩(114)에서 방출되는 빛의 파장을 제 2 파장으로 변환하기 위해, 그 안에 인광 물질 및/또는 나노크리스탈과 같은 파장 변환 물질을 포함할 수 있다.
도 2c에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 봉지 물질(130)은 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)에 의해 정의되는 제 1 봉지물질 영역(115) 내에 투입된다. 상기 제 1 봉지 물질(130)은 상기 제 1 봉지 영역 내에 투입될 때, 상기 LED 칩(114) 위에 액체 메니스커스(즉, 곡면의 방울 또는 돔(dome))를 형성할 수 있다. 상기 액체 봉지 물질(130)의 표면 장력이 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)에 상기 액체 봉지 물질(130)이 붙도록 할 수 있다. 예를 들면, 상기 액체 봉지 물질(130)은 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)의 코너(116a) 및/또는 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)의 표면에 붙을 수 있다. 예를 들면, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 봉지 물질(130)은 상기 봉지 물질(130)의 돔의 중심으로부터 가장 먼 메니스커스 제어 구조물(116)의 코너(116a)에 붙을 수 있다. 투입된 상기 제 1 봉지 물질(130)은, 예를 들면, 적절한 온도에서 적절한 시간 동안 가열함으로써 경화될 수 있고, 상기 LED 칩(114) 위에서 상기 제 1 봉지 물질이 경화되도록 할 수 있다. 상기 경화 단계가 봉지 물질의 완전 및/또는 부분 경화를 포함할 수 있음은 이해될 것이다. 완전 경화는 상기 액체 봉지 물질이 완전히 경화되게 할 수 있고, 부분 경화는 상기 액체 봉지물질이 부분적으로만 경화되게 할 수 있다. 예를 들면, 투입된 액체 봉지물질을 후속되는 투입 및/또는 수행될 다른 공정 단계들을 허용하기에 충분할 정도로 부분적으로 경화시키는 것이 바람직할 수 있다. 일부 또는 모든 후속 투입들이 수행된 후에 완전 경화가 수행될 수 있다. 선택적으로, 각 투입 단계 후에 완전 경화를 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
도 2c에 추가적으로 도시한 바와 같이, 와이어본드 연결부(128)가 상기 LED 칩(114)과 상기 와이어본드 패드(120) 사이에 형성될 수 있다. 상기 와이어본드 연결부(128)는, 경화되었을 때 상기 제 1 봉지 물질(130)이 상기 와이어본드 연결부(128) 주위에서 경화될 수 있도록 상기 제 1 봉지 물질(130)의 투입 전에 이루어질 수 있다.
상기 제 1 봉지 물질(130)이 경화된 후, 상기 기판(110)의 상부 표면(110A)의 상기 제 2 봉지물질 영역(125) 내로, 즉 경화된 제 1 봉지 물질(130) 위로, 제 2 봉지 물질(140)이 투입될 수 있다. 상기 제 2 봉지 물질(140)은 상기 제 2 봉지물질 영역(125) 위로 메니스커스 돔을 형성할 수 있다. 제 1 봉지 물질(130)과 마 찬가지로, 상기 제 2 봉지 물질(140)은, 예를 들면, 상기 봉지 물질(140) 내의 표면 장력으로 인하여 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물(118)의 코너(118a) 또는 표면에 붙을 수 있다. 상기 제 2 봉지 물질(140)은 투명한(clear) 실리콘 겔(silicone gel), 에폭시 수지, 및/또는 다른 광학적으로 투명한 봉지 물질을 포함할 수 있다. 투입된 상기 제 2 봉지 물질(140)은 제 2 봉지 물질(140)이 경화되도록 하기 위해, 예를 들면, 적절한 시간 동안 적절한 온도로 상기 봉지 물질을 가열함으로써 경화될 수 있다. 그 결과 상기 제 2 봉지 물질(140)은 경화된 상기 제 1 봉지 물질(130) 및 상기 LED 칩(114) 위에 광학적으로 투명한 렌즈를 형성할 수 있다.
본 발명의 일부 구현예들에 따라 패키징된 LED 칩(114)은 이상적인 점 광원(point source of light)에 근접할 수 있다. 따라서, 패키징된 LED의 2차 광학계(secondary optics)(미도시)의 설계는 단순화될 수 있다. 또한, 본 발명의 일부 구현예들에 따라 LED 칩(114)이 패키징되면, 반사컵 내부에 LED 칩을 장착하는 것과 관련된 광학적 손실을 피할 수 있음에 따라 패키징된 LED의 광출력이 개선될 수 있다.
도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 본 발명에 따른 추가적인 구현예들이 도시된다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, LED 칩(114)을 장착하기 위한 서브마운트(200)는 상부 표면(110A) 및 하부 표면(110B)을 갖는 기판(110)을 포함한다. 복수 개의 금속 구조물들이, 예를 들면, 도금 공정에 의하여 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 위에 형성된다. 예를 들면, 도 2a 내지 도 2c에 도시한 구현예에서와 마찬가지로, 상기 서브마운트(200)는 다이 부착 패드(112), 와이어 본드 패드(120), 제 1 봉지물질 영역(115)을 정의하는 제 1 메니스커스 제어 구조물(116), 및 제 2 봉지물질 영역(125)을 정의하는 제 2 메니스커스 제어 구조물(118)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 구현예들은 상기 다이 부착 패드(112)를 둘러싸는 제 1 봉지물질 영역(115) 내에 형성되고 제 3 봉지물질 영역(215)을 정의하는 제 3 메니스커스 제어 구조물(210)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)과 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물(210)은 상기 제 3 구조물 영역(215)을 둘러싸는 상기 제 1 봉지물질 영역(115) 내의 영역(225)을 정의한다. 앞서 언급한 바와 같이, 상기 메니스커스 제어 구조물들(116, 118, 210)은 상기 다이 부착 패드(112) 및 상기 와이어본드 패드(120)와 상이한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 메니스커스 제어 구조물들(116, 118, 210)은 폴리이미드와 같은 폴리머를 포함할 수 있다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116), 제 2 메니스커스 제어 구조물(118), 및 제 3 메니스커스 제어 구조물(210)은 일반적으로 원형의 형태를 가질 수 있다. 따라서, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)과 제 3 메니스커스 제어 구조물(210) 사이에 정의되는 영역(225)은 일반적으로 환상(環狀, annular) 또는 링-모양일 수 있다. 봉지 물질이, 예를 들면 원형의 패턴을 갖는 영역(225)에 아래에서 더욱 상세하게 논의하는 바와 같이 투입 바늘을 원형으로 동작시킴으로써 증착될 수 있다. 이러한 방식으로, 원하는 패턴이 기판 위에 바늘로 "그려질" 수 있다.
상기 제 1, 제 2, 및 제 3 메니스커스 제어 구조물(116, 118, 210)들은 다른 모양일 수 있다. 예를 들면, 상기 메니스커스 제어 구조물들은 일반적으로 타원형 및/또는 직사각형의 형태를 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 상기 메니스커스 제어 구조물들은 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 위에 형성된 연속적 구조물들일 수 있다. 만일 메니스커스 제어 구조물들이 연속적인 구조물들이 아니라면, 상기 메니스커스 제어 구조물들에 의하여 정의되는 영역 내에 투입되는 봉지 물질은 원하는 영역 내에 한정되지 않을 가능성이 높아질 수 있다.
도 3a에 나타낸 바와 같이, 제 1 봉지 물질(230)은 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116) 및 제 3 메니스커스 제어 구조물(210)에 의하여 정의되는 영역(225) 내에 투입될 수 있다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 봉지 물질(230)은 영역(225)의 중심으로부터 먼, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)의 코너(116a)와 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물(210)의 코너(210a)에 붙을 수 있다. 즉, 예를 들면, 표면 장력에 의하여 제자리에 유지될 수 있는 경우 상기 봉지 물질(230)은 투입될 때, 제 1 및 제 3 메니스커스 제어 구조물(116, 210) 각각의 외측 코너에 도달할 때까지 바깥쪽으로 흐를 수 있다. 투입된 제 1 봉지 물질(230)은, 예를 들면, 적절한 온도에서 적절한 시간 동안 상기 봉지 물질을 가열하거나, 및/또는 투입된 봉지 물질을 실온에서 적절한 시간 동안 방치하거나, 및/또는 UV 광에 노광시키거나 및/또는 촉매의 도움에 의하여 경화될 수 있다. 경화된 상기 제 1 봉지 물질(230)은 그 결과 다이 부착 패드(112) 및 그 위에 장착된 LED 칩(114)을 포함하는 제 3 봉지물질 영역(215)을 둘러싸는 경화된 링을 형성할 수 있다. 일부 구현예들에서, 상기 제 1 봉지 물질(230)은 상기 LED 칩(114)을 둘러싸는 공동(cavity)을 정의할 수 있다. 상기 제 1 봉지 물질(230)의 높이는 상기 다이 부착 패드(112) 위에 장착된 LED 칩(114)의 높이보다 클 수도 있고, 동일할 수도 있고, 또는 더 작을 수도 있다.
도 3c에 도시한 바와 같이, 제 2 봉지 물질(240)이 상기 제 1 봉지 물질(230)에 의하여 정의되는 상기 공동(220) 내부로 투입될 수 있다. 일부 구현예들에서, 상기 제 2 봉지 물질(240)은 인광물질 및/또는 나노크리스탈과 같은 파장 변환 물질을 포함할 수 있다. 투입된 상기 제 2 봉지 물질(240)은 위에서 설명한 방법으로 경화될 수 있다. 다음으로, 도 3d에 도시한 바와 같이, 제 3 봉지 물질(250)이 상기 제 2 봉지 영역(125) 내에 (즉, 상기 제 1 봉지 물질(230)과 상기 제 2 봉지 물질(240) 위로) 투입될 수 있다. 상기 제 3 봉지 물질(250)은 상기 LED 칩(114), 상기 제 1 봉지 물질(230) 및 상기 제 2 봉지 물질(240) 위에 돔 형태의 메니스커스 렌즈를 형성할 수 있다. 투입된 상기 제 3 봉지 물질(250)은 위에서 설명한 바와 같이 경화될 수 있다.
본 발명의 추가적인 구현예들이 도 4a 내지 도 4c에 도시된다. 도 4a 내지 도 4c의 구현예들에서, 단일 패터닝된 표면 구조물(308)은 상기 구조물(308)의 제 1 코너(308a)에 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)을 제공하고, 상기 구조물(308)의 반대쪽 코너(308b)에 제 3 메니스커스 제어 구조물(210)을 제공한다. 상기 구조물(308)의 제 1 코너(308a)는 일반적으로 링 형태를 갖는 구조물의 원주부(circumference) 외측에 대응될 수 있다. 상기 구조물(308)의 제 2 코너는 상기 구조물(308)의 원주부 내측에 대응될 수 있다. 상기 제 1 봉지 물질(230)은 상기 구조물(308) 위에 봉지 물질을 투입함으로써 투입될 수 있다. 상기 봉지 물질(230)은 상기 구조물(308) 위에서 바깥쪽으로 흐르다가 상기 구조물(308) 주변부의 내측 및 외측 가장자리에 (즉, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116) 및 제 3 메니스커스 제어 구조물(210)에 각각) 붙을 수 있다. 도 4b에 도시한 바와 같이, 제 2 봉지 물질(240)이 상기 제 1 봉지 물질(230)에 의하여 정의되는 공동(220) 내에 투입될 수 있다. 제 3 봉지 물질(250)은 상기 제 2 봉지물질 영역(125) 내에 투입되어 돔 형태의 메니스커스 렌즈를 상기 LED 칩(114) 위에 형성할 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 일부 구현예들은 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 위, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)과 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물(118) 사이에 하나 또는 그 이상의 표면 구조물들(310)을 포함할 수 있다. 상기 표면 구조물들(310)은 패터닝된 복수개의 구조물들을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)로부터 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물(118)로의 반지름 방향으로 연장되는 임의의 경로(325)가 적어도 하나의 표면 구조물(310)에 의하여 차단되도록 복수개의 구조물들은 서로 오버랩되게 배열될 수 있다. 상기 표면 구조물들(310)은 수많은 기능들을 수행할 수 있다. 첫째, 상기 표면 구조물들(310)은 패터닝된 구조물을 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 위에 제공하여 상기 표면 위에 투입된 봉지 물질이 그 구조물을 잡을 수 있게 하고, 그에 의하여 상기 봉지 물질과 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 사이에 더 우수하고, 기계적으로 더욱 강건한 결합을 제공할 수 있다. 또한, 상기 표면 구조물 들(310)은, 예를 들면, 상기 액체 봉지 물질이 바라는 대로 메니스커스 제어 구조물에 더 잘 붙도록 액체 봉지 물질이 상기 표면 구조물들(310)이 형성되어 있는 영역의 표면을 가로질러 흘러가는 것을 느리게 할 수 있다. 예를 들면, 봉지 물질이 상기 제 2 봉지물질 영역(125) 내에 투입될 때, 만일 상기 물질이 영역(125) 내에서 너무 빨리 흐른다면, 메니스커스 제어 구조물(118)을 넘어 상기 제 2 봉지물질 영역(125) 밖으로 흐를 수도 있다. 그러나, 상기 제 2 봉지 물질(140)의 흐름이 표면 구조물들(310)에 의하여 제한을 받으면, 상기 봉지 물질은 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물(118)에 더 신뢰성 있게 붙을 수 있다. 상기 표면 구조물들(310)은 도 5에서 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)과 제 2 메니스커스 제어 구조물(118) 사이에 도시된다. 그러나, 그 위에 봉지 물질이 투입될 상부 표면(110A)의 어떠한 영역에라도 상기 표면 구조물들(310)이 형성될 수 있음을 당업자들은 이해할 것이다. 게다가, 상기 표면 구조물들(310)이 불연속적인 것으로 도시되었지만, 봉지 물질이 바람직하지 않게 상기 표면 구조물(310)의 가장자리 또는 표면에 붙지 않도록 충분히 작거나 또는 적절한 모양 및/또는 두께로 형성된다면 상기 표면 구조물들(310)은 연속적일 수 있음은 이해될 것이다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 본 발명에 따른 추가적인 구현예들이 도시된다. 도 6a에 나타낸 바와 같이, 상기 기판(110)의 상부 표면(110A) 위에, 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물(118) 밖에 하나 또는 그 이상의 메니스커스 연장 구조물들(300A, 300B)이 형성될 수 있다. 도 6a에 도시한 바와 같이, 상기 메니스커스 연장 구조물들(300A, 300B)은 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물(118)의 외주 기하구 조와 상이한 외주 기하구조를 가질 수 있다. 도 6a에 나타낸 구현예에서는, 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물(118)은 일반적으로 원형의 형태를 갖는 반면, 상기 메니스커스 연장 구조물들(300A, 300B)은 차례로 축의 길이와 이심률이 증가(즉, 단축 길이에 대한 장축 길이의 비가 증가)하는 일반적으로 타원 형태를 갖는다. 상기 제 2 봉지 물질(140)을 증착 및 경화시킨 후, 상기 제 2 봉지 물질(140)에 의하여 형성된 렌즈의 형태는 상기 봉지물질 연장 구조물들(300A, 300B)에 의하여 정의되는 영역 내에 추가적인 봉지 물질을 투입함으로써 변경될 수 있다. 따라서, 상기 LED 칩(114)을 덮는 렌즈의 궁극적인 형태는 채용되는 투입/경화 단계들의 수뿐만 아니라, 상기 봉지물질 연장 구조물들(300A, 300B)의 모양에 의해서도 결정될 수 있다. 주어진 투입/경화 사이클에서 투입되어야 할 봉지 물질의 양을 제한하면서 상기 렌즈들의 크기를 점진적으로 증가시키고 모양을 변화시키기 위해 여러 개의 봉지물질 연장 구조물들(300A, 300B)이 채용될 수 있다. 도 6a 내지 도 6c에서는 두 개의 봉지물질 연장 구조물들(300A, 300B)이 도시되었지만, 더 많거나 더 적은 수의 봉지물질 연장 구조물들이 제공될 수 있음은 이해될 것이다. 상기 표면 구조물들(310) 및/또는 상기 메니스커스 연장 구조물들(300A, 300B)은 패터닝된 금속 필름을 포함할 수 있는데, 상기 금속 필름은 상기 다이 부착 패드(112)의 형성과 동시에 형성될 수 있다. 본 발명의 일부 구현예들에서, 상기 표면 구조물들(310) 및/또는 상기 메니스커스 연장 구조물들(300A, 300B)은 폴리이미드와 같은 폴리머와 같이 상이한 물질을 포함할 수 있다.
도 6b에 나타낸 바와 같이, 상기 제 2 봉지 물질(140)을 증착 및 경화시킨 후, 소정량의 봉지 물질(330A)가 상기 봉지물질 연장 구조물(300A)에 의하여 갇힌 영역(315A) 내에 투입될 수 있다. 상기 봉지 물질(330A)은 경화되어 상기 제 2 봉지 물질(140)에 의하여 형성된 돔과 상이한 외주 형태를 갖는 경화된 돔(332A)을 형성할 수 있다. 만일 원하는 경우에는, 제 2 소정량의 봉지 물질(330B)을 상기 봉지물질 연장 구조물(300B)에 의하여 정의되는 영역(315B) 내에 투입할 수도 있다. 투입된 상기 봉지 물질(330B)은 경화되어 제 2 봉지 물질(140) 또는 상기 돔(332A)과 상이한 외주 형태를 갖는 경화된 렌즈(332B)를 상기 LED 칩(114) 위에 형성할 수도 있다. 본 공정은 상기 LED 칩(114) 위에 원하는 형태의 메니스커스 렌즈가 형성될 때까지 원하는대로 반복될 수 있다.
도 6c는 그 위에 경화된 돔 렌즈(332A)가 형성된 기판(110)을 포함하는 LED 패키지(350) 결과물의 사시도이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 봉지물질 연장 영역들은 원형 또는 타원형과 다른 형태를 가질 수 있다. 특히, 상기 봉지물질 연장 구조물들(300A, 300B)은 일반적으로 정사각형 및/또는 직사각형인 외주 형태를 가질 수 있다. 다른 형태들도 가능하며 원하는 바에 따라 상이한 형태를 갖는 렌즈들을 만들기 위해 사용될 수 있다.
작은 부피의 유체를 정확하게 전달하는 능력은 본 발명에 따라 패키징된 LED들의 제조에 중요할 수 있다. 반도체 산업의 수많은 상이한 제조 방법들은 유체를 마이크로리터 이하로 조절하여 투입하는 것을 사용하고 있다. 이러한 사용 방법들은 정밀한 양의 유체를 정확하고, 반복가능하며, 신속하게 투입하게 한다. 부정확 한 투입은 제조 공정의 수율에 악영향을 미칠 수 있다.
위에서 논의한 바와 같이, 상기 발광 소자(114)가 상기 기판(110) 위에 장착된 후, 마이크로리터 양의 액체 실리콘 겔과 같은 봉지 물질이 하나 또는 그 이상의 봉지물질 영역에 투입된다. 상기 봉지 물질을 투입함에 있어서, 투입 바늘에 통상 물질의 방울이 형성되고, 그런 후 상기 기판(110) 및/또는 발광 소자(114)의 표면에 접촉된다. 상기 바늘이 후퇴할 때, 상기 봉지 물질과 상기 기판(110)의 표면 사이의 표면 장력 및 중력이 상기 봉지 물질로 하여금 상기 투입 바늘로부터 떨어지게 하여 상기 기판(110) 위에 잔존하도록 할 수 있다. 일부 구현예들에서, 상기 봉지 물질은 원하는 패턴, 예를 들면, 상기 기판의 표면에 방울을 접촉시킨 후 상기 바늘을 원형 운동으로 움직임으로써 원형 패턴으로 투입될 수 있다. 이러한 방법으로, 상기 바늘로서 상기 기판 위에 원하는 패턴을 "그릴" 수 있다.
본 발명의 일부 구현예들에 따라 발광 소자를 패키징하는 데 사용될 수 있는 봉지 물질 투입용 시스템(400)이 도 8에 도시된다. 상기 시스템(400)은 프레임(402)을 포함하며, 상기 프레임(402)은 X, Y, 및 Z 방향(dimension)으로 상기 프레임을 제어하여 움직이도록 구성된 관절 팔(미도시)에 부착될 수 있다. 바늘 장착 멤버(404)가 상기 프레임(402) 위에 장착되고, 상기 바늘 장착 멤버(404) 위에 장착되는 중공(中空)의 투입 바늘(408)에 소정량의 봉지 물질을 공급하기 위해 봉지물질 공급 라인(406)이 상기 바늘 장착 멤버(40)와 결합된다. 봉지물질의 방울(410)이 상기 투입 바늘(408)의 끝에 형성될 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 상기 봉지 물질의 방울(410)은 상기 방울(410)을 상기 기판(110) 및/또는 상기 LED 칩(114)의 표면에 접촉시킴으로써 상기 기판(110) 및/또는 상기 LED 칩(114) 위로 투입할 수 있다. 게다가, 투입된 상기 봉지물질의 형태는 상기 봉지물질이 투입될 때 상기 프레임(402)을 X 및 Y 방향으로 움직임으로써 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 봉지물질은 상기 방울(410)을 환상(環象) 영역 내의 기판(110)의 표면에 접촉시킨 후 상기 프레임을 원형 패턴으로 움직임으로써 상기 환상의 영역 내에 효과적으로 투입될 수 있다.
[0073] 투입에 사용되는 물질의 점도 및/또는 다른 성질은, 예를 들면, 기포의 형성 없이 적심(wetting)이 일어나도록 선택될 수 있다. 본 발명의 추가적인 구현예에서, 상기 적심의 속도를 가속/감속하기 위해, 상기 투입되는 물질에 의해 접촉되는 표면에 코팅이 가해질 수도 있다. 예를 들면, 미세한 잔사물(residue)을 남기는 알려진 어떤 세척 공정을 이용하여, 선택된 표면을 처리하고, 그 결과 적심 작용을 동적으로 공작(工作)할 수 있다.
상기 표면(110), 상기 LED 칩(114) 및 상기 봉지 물질(410)의 표면 특성으로 인하여, 투입된 상기 봉지 물질은 그 안에 기포가 생성될 수 있는 방식으로 흐를 수도 있다. 특히, 상기 봉지 물질은 상기 LED(114)의 상부를 넘어서보다 상기 LED 칩(114)의 측벽을 둘러서 더 빨리 움직이거나 "흐를"(wick) 수 있다. 그 결과, 옆으로 흐르는 봉지 물질이 만나고 그런 후 상기 봉지 물질이 상기 LED 칩(114)의 상부를 넘어서 흐를 때, 상기 봉지 물질이 투입되는 쪽의 반대쪽의 LED(114) 측면 위에 기포가 포획될 수 있다. 따라서, 봉지 물질이 예를 들면, 도 2b에 도시한 봉지물질 영역(115)과 같은 상기 LED 칩(114)을 포함하는 봉지물질 영역 내부로 투입될 때, 상기 봉지물질은 상기 LED 칩(114)을 실질적으로 덮도록 선택되고 상기 LED 칩(114)에 이웃하는 제 1 투입 부분과 상기 봉지물질 영역(115)을 채우도록 선택된 제 2 투입 부분에 예비 투입될 수 있다. 투입된 봉지 물질의 상기 제 1 부분의 양은 상기 LED 칩(114)의 주위에 기포가 형성될 위험을 줄이거나 방지하도록 선택될 수 있다. 따라서, 여기서 사용될 때, 상기 LED 칩(114)을 "실질적으로" 덮는다는 말은 상기 봉지 물질의 나머지 부분이 투입될 때 그러한 기포가 일반적으로 생성되지 않도록 상기 LED 칩(114)의 구조를 충분히 덮는 것을 의미한다. 초기에 투입된 봉지 물질의 부분이 안정화된 후, 상기 봉지 물질의 제 2 부분이 상기 봉지물질 영역 내부로 투입될 수 있다.
본 발명의 일부 구현예들에 따른 LED 서브마운트와 패키징된 LED들의 형성 방법이 도 9 내지 도 11에 추가적으로 도시된다. 도 9 내지 도 11에 도시된 상기 방법들은 위의 도 2a 내지 도 8에 도시된 구현예들을 참조하여 설명된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 구현예들에 따른 LED 서브마운트의 형성을 위한 어떤 방법들(500)은 기판(110) 위에 금속층을 증착하는 단계(블록 510); 및 상기 금속층을 패터닝하여 다이 부착 패드(112), 상기 다이 부착 패드(112)를 둘러싸고, 상기 기판(110)의 상부 표면에 제 1 봉지물질 영역(115)을 정의하는 제 1 메니스커스 제어 구조물(116), 및 상기 제 1 봉지물질 영역을 둘러싸고 상기 기판(110)의 상부 표면에 제 2 봉지물질 영역(125)을 정의하는 제 2 메니스커스 제어 구조물(118)을 형성하는 단계(블록 520)를 포함한다.
본 발명의 일부 구현예들에 따라 패키징된 LED를 형성하는 방법이 도 10에 도시된다. 여기에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 구현예들에 따른 방법들(600)은 기판(110) 위에 금속층을 증착하는 단계(블록 610) 및 상기 금속층을 패터닝하여 다이 부착 패드(112), 제 1 메니스커스 제어 구조물(116), 및 제 2 메니스커스 제어 구조물(118)을 형성하는 단계(블록 620)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물은 상기 다이 부착 패드(112)를 둘러싸고, 상기 기판(110)의 상부 표면의 제 1 봉지물질 영역(115)을 정의하고, 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물(118)은 상기 제 1 봉지물질 영역(115)을 둘러싸고, 상기 기판(110)의 상부 표면의 제 2 봉지물질 영역(125)을 정의한다.
상기 방법(600)은 LED 칩(114)을 상기 기판(110) 위의 상기 다이 부착 패드(112) 위에 장착하는 단계(블록 630)를 더 포함한다. 그런 후, 제 1 봉지 물질(130)이 상기 제 1 봉지물질 영역(115) 내에서 상기 기판(110)과 상기 LED 칩(114) 위로 투입되고(블록 640), 상기 제 1 봉지 물질(130)이 경화된다(블록 650).
상기 제 1 봉지 물질이 경화된 후, 제 2 봉지 물질(140)이 상기 제 2 봉지물질 영역(125) 내에서 상기 기판(110) 위로 투입되고(블록 660), 상기 제 2 봉지 물질(140)이 경화된다(블록 670).
일부 구현예들에서, 상기 금속층을 패터닝하는 단계는 상기 금속층을 패터닝하여 상기 제 2 봉지물질 영역(125) 내에 와이어본드 패드(120)를 형성하는 단계를 포함한다. 일부 구현예들에서, 상기 방법은 상기 LED 칩(114)과 상기 와이어본드 패드(120) 사이에 와이어본드 연결부를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
위에서 논의한 바와 같이, 본 발명의 일부 구현예들은 상기 제 1 봉지 물질(130)을 투입하기 전에 소정량의 봉지 물질을 상기 LED 칩(114)의 이웃에 예비 투입하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 LED 칩(114)을 실질적으로 덮기 위하여 충분한 양의 제 1 봉지 물질(130)이 예비 투입될 수 있다. 일부 구현예들에서, 상기 제 1 봉지 물질(130)은 인광 물질 또는 나노크리스탈과 같은 파장 변환 물질을 포함할 수 있다.
상기 금속층을 패터닝하는 단계는 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 제 2 메니스커스 제어 구조물(118) 사이에 적어도 하나의 표면 구조물(300)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 상기 표면 구조물들(300)은 상기 봉지 물질이 상기 기판(110)의 표면(110A)에 부착되는 것 및/또는 상기 메니스커스 제어 구조물들(116, 118)에 붙는 것을 도울 수 있다.
이제 도 11을 참조하면, 본 발명의 일부 구현예들에 따라 패키징된 LED를 형성하는 추가적인 방법(700)이 기판(110) 위에 금속층을 증착하는 단계(블록 710)를 포함하여 도시된다. 상기 금속층은 패터닝되어, 다이 부착 패드(112), 제 1 메니스커스 제어 구조물(116), 제 2 메니스커스 제어 구조물(118) 및 제 3 메니스커스 제어 구조물(210)을 형성한다(블록 720). 위에서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)은 상기 다이 부착 패드(112)를 둘러싸고, 상기 기판(110)의 상부 표면에 제 1 봉지물질 영역(115)을 정의할 수 있다. 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물(118)은 상기 제 1 봉지물질 영역(115)을 둘러싸고, 상기 기판(110)의 상부 표면의 제 2 봉지물질 영역(125)을 정의할 수 있다. 상기 제 3 메니스커스 제 어 구조물(210)은 상기 제 1 봉지물질 영역(115) 내에 형성되고, 상기 다이 부착 패드(112)를 둘러쌈으로써 상기 제 1 봉지물질 영역(115) 내에 제 3 봉지물질 영역(215)을 정의할 수 있다. 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)과 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물(210)은 상기 제 3 봉지물질 영역(215)을 둘러싸는 제 1 봉지물질 영역(115) 내에 영역(225)을 정의한다. 어떤 구조물이 어떤 영역을 "둘러싸기" 위해서, 상기 구조물은 상기 영역 주위에 연속적으로 형성될 필요는 없음이 이해될 것이다. 비록, 도면들은 연속적인 구조물들만 나타내지만, 메니스커스 제어 구조물은 상기 구조물의 메니스커스 제어 기능에 영향을 주지 않는 갭(gap) 또는 보이드(void)를 그 내부에 포함하는 것도 가능하다.
상기 방법(700)은 상기 다이 부착 패드(112) 위에 LED 칩(114)을 장착하는 단계(블록 730) 및 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물(116)과 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물(210)에 의하여 정의되는 상기 제 1 봉지물질 영역(115) 내의 영역(225) 안에 제 1 봉지 물질(230)을 투입하는 단계(블록 740)를 더 포함할 수 있다. 투입된 상기 제 1 봉지 물질(230)이 경화되고(블록 750), 제 2 봉지 물질(240)이 상기 제 3 봉지물질 영역(215) 내의 기판(110) 위로 투입된다(블록 760). 투입된 상기 제 2 봉지 물질(240)은 경화될 수 있다(블록 770).
도 11에 관한 논의를 계속하면, 상기 방법(700)은 상기 제 2 봉지물질 영역(125) 내부로 제 3 봉지 물질(250)을 투입하는 단계(블록 780), 및 상기 제 3 봉지 물질(250)을 경화하는 단계(블록 790)를 더 포함할 수 있다.
위에 도시한 바와 같이, 투입된 상기 제 1 봉지 물질(230)은 상기 LED 칩(114) 주위에 공동(220)을 정의할 수 있고, 상기 제 2 봉지 물질(240)을 투입하는 단계는 상기 제 1 봉지 물질(230)을 경화한 후에 상기 제 2 봉지 물질(240)을 상기 LED 칩(114) 주위의 공동(220) 내로 투입하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 1 봉지 물질(230), 상기 제 2 봉지 물질(240) 및/또는 상기 제 3 봉지 물질(230)은 파장 변환 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 방법들은 상기 제 2 봉지물질 영역(125)을 둘러싸고 상기 기판(110)의 상부 표면에 봉지물질 연장 영역(315)을 정의하는 메니스커스 연장 구조물(300)을 상기 제 2 봉지물질 영역(125) 밖에 형성하는 단계(블록 800)와, 상기 제 2 봉지 물질(140)을 경화시킨 후 상기 봉지물질 연장 영역(315) 내에 제 4 봉지 물질(330)을 투입하는 단계(블록 810), 및 상기 제 4 봉지 물질(330)을 경화하는 단계(블록 820)를 포함한다.
도 6a 내지 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 상기 봉지물질 연장 영역(315)은 상기 제 2 봉지물질 영역(125)의 외주 형태와 상이한 외주 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 봉지물질 연장 영역(315)은 타원, 원형 또는 일반적으로 정사각형 또는 직사각형의 외주 영역을 가질 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명의 예시이고, 본 발명은 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 비록 본 발명의 몇몇 예시적 구현예들이 개시되었지만, 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 새로운 가르침과 장점으로부터 실질적으로 이탈하지 않으면서 상기 예시적 구현예들에 수많은 변경이 가해질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 그러한 모든 변경들은 청구항에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 그러므로, 이상에서의 설명한 것은 본 발명의 예시이고, 개시된 구체적 구현예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 다른 구현예들 뿐만 아니라 개시된 구현예들에 대한 변경은 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되도록 의도됨은 이해될 것이다. 본 발명은 이하의 청구항과 여기에 포함된 청구항들의 균등 범위에 의하여 정의된다.

Claims (69)

  1. 상부 표면을 갖는 기판;
    상기 기판의 상부 표면 위의 다이 부착 패드로서, LED 칩을 수납하도록 구성된 다이 부착 패드;
    상기 기판 위의 제 1 메니스커스 제어 구조물로서, 상기 다이 부착 패드를 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면의 제 1 봉지물질 영역을 정의하며 액체 봉지 물질의 흐름을 제한하도록 구성된 제 1 메니스커스 제어 구조물; 및
    상기 기판 위의 제 2 메니스커스 제어 구조물로서, 상기 제 1 봉지물질 영역을 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면의 제 2 봉지물질 영역을 정의하며 액체 봉지 물질의 흐름을 제한하도록 구성된 제 2 메니스커스 제어 구조물;
    을 포함하는 LED 장착용 서브마운트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판이 인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다이 부착 패드와 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물들이 금속 트레이스들(traces)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 메니스커스 제어 구조물들이 금속 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다이 부착 패드 및 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물들이 동일한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 메니스커스 제어 구조물들이 도금된 금속 필름 또는 폴리머 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 다이 부착 패드 및 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물들이 상기 기판의 직접 위에 있는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 위에 와이어본드 패드를 더 포함하고, 상기 와이어본드 패드가 상기 제 2 봉지물질 영역 내에 배치된 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 와이어본드 패드가 상기 제 1 봉지물질 영역 내에 배치된 것을 특징으로하는 LED 장착용 서브마운트.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 기판이 상기 기판의 상부 표면에 대향하는 하부 표면을 포함하고, 상기 서브마운트가 상기 기판의 하부 표면 상에 위치하는 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 기판을 관통하여 상기 전극으로부터 상기 다이 부착 패드까지 연장되는 도전성 비아를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 기판 위의 와이어본드 패드로서 상기 제 2 봉지물질 영역 내에 배치된 와이어본드 패드; 및
    상기 기판을 관통하고 상기 전극으로부터 상기 와이어본드 패드까지 연장되는 도전성 비아;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 상부 표면 위의 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물과 상기 기 판(110)의 상부 표면 위의 전극이 동일한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 기판이 상기 기판의 상부 표면에 대향하는 하부 표면을 더 포함하고, 상기 서브마운트가 상기 기판의 하부 표면 상에 위치하는 하부 전극과 상기 기판을 관통하여 상기 하부 전극으로부터 상기 기판의 상부 표면 상에 위치하는 전극까지 연장되는 도전성 비아를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 봉지물질 영역 내에 배치되고 상기 다이 부착 패드를 둘러싸는 제 3 메니스커스 제어 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물이 상기 제 1 봉지물질 영역 내에 제 3 봉지물질 영역을 정의하고, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물이 상기 제 3 봉지물질 영역을 둘러싸는 상기 제 1 봉지물질 영역 내의 영역을 정의하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 3 메니스 커스 제어 구조물에 의하여 정의되는 상기 제 1 봉지물질 영역 내의 영역이 링-모양인 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물 사이에 있는, 상기 기판 위의 복수개의 표면 구조물들을 더 포함하고, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물로부터 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물로 반지름 방향으로 연장되는 경로가 적어도 하나의 표면 구조물에 의하여 차단되는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 표면 구조물들이 불연속적인 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물 사이의 기판 위에 적어도 하나의 표면 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표면 구조물과 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물들이 금속 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표면 구조물과 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물들이 동일한 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 표면 구조물과 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제어 구조물들이 도금된 금속 필름 및/또는 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  25. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 메니스커스 제어 구조물이 상기 기판 위에 패터닝된 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 패터닝된 구조물이 패터닝된 금속 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  27. 제 23 항에 있어서, 상기 제 1 및/또는 제 2 메니스커스 제어 구조물이 상기기판 위에 패터닝된 구조물의 코너를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  28. 제 1 항에 있어서, 상기 다이 부착 패드와 상기 제 1 및 제 2 메니스커스 제 어 구조물들이 금속 트레이스들을 포함하고, 상기 다이 부착 패드가 상기 금속 트레이스 위에 금속 스택을 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  29. 상부 표면을 갖는 기판;
    상기 기판의 상부 표면 위에 패터닝된 필름으로서, 상기 패터닝된 필름이 LED 칩을 수납하도록 구성된 부분,
    상기 기판의 상부 표면에 제 1 봉지물질 영역을 정의하는 상기 기판 위의 제 1 메니스커스 제어 구조물로서, 액체 봉지 물질의 흐름이 상기 제 1 봉지물질 영역을 벗어나는 것을 제한하도록 구성된 제 1 메니스커스 제어 구조물, 및
    상기 기판의 상부 표면에 제 2 봉지물질 영역을 정의하는 상기 기판 위의 제 2 메니스커스 제어 구조물로서, 액체 봉지 물질의 흐름이 상기 제 2 봉지물질 영역을 벗어나는 것을 제한하도록 구성된 제 2 메니스커스 제어 구조물을 포함하는 패터닝된 필름;
    을 포함하는 LED 장착용 서브마운트.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 패터닝된 필름이 상기 기판의 직접 위에 도전성 트레이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 패터닝된 필름이 상기 제 2 봉지물질 영역 내에 배치된 와이어본드 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 와이어본드 패드가 상기 제 1 봉지물질 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  33. 제 29 항에 있어서, 상기 패터닝된 필름이 상기 제 2 봉지물질 영역 밖에 배치된 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LED 장착용 서브마운트.
  34. 제 1 항에 기재된 바와 같은 서브마운트를 포함하고,
    상기 다이 부착 패드 위의 LED 칩;
    상기 제 1 봉지물질 영역 내의 상기 기판 위의 제 1 봉지물질; 및
    상기 제 2 봉지물질 영역 내의 상기 기판 위의 제 2 봉지물질로서, 상기 제 1 봉지물질을 덮는 제 2 봉지물질;
    을 더 포함하는 패키징된 LED.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 LED 칩과 상기 와이어본드 패드 사이를 연결하는 와이어본드 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED.
  36. 제 34 항에 있어서, 상기 다이 부착 패드 위에 정전기 방전(ESD: electrostatic discharge) 보호 칩을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED.
  37. 제 34 항에 있어서, 상기 제 1 봉지물질이 실리콘(silicone) 겔 및/또는 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED.
  38. 제 34 항에 있어서, 상기 제 1 봉지물질이 파장 변환 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 파장 변환 물질이 인광 물질(phosphor) 및/또는 나노크리스탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED.
  40. 제 34 항에 있어서, 상기 제 2 봉지물질이 실리콘(silicone) 겔 및/또는 에폭시 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED.
  41. 제 34 항에 있어서, 상기 제 2 봉지물질이 파장 변환 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED.
  42. 제 42 항에 있어서, 상기 파장 변환 물질이 인광 물질 및/또는 나노크리스탈을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED.
  43. 제 17 항에 기재된 바와 같은 서브마운트를 포함하고,
    상기 다이 부착 패드 위의 LED 칩;
    상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물에 의하여 정의되는 제 1 봉지물질 영역의 일부 영역 내의 기판 위의 제 1 봉지물질;
    상기 제 3 봉지물질 영역 내의 기판 위의 제 2 봉지물질; 및
    상기 제 2 봉지물질 영역 내의 기판 위의 제 3 봉지물질로서, 상기 제 1 봉지물질과 상기 제 2 봉지물질을 덮는 제 3 봉지물질;
    을 더 포함하는 패키징된 LED.
  44. 패터닝된 금속층으로서, 다이 부착 패드를 포함하는 패터닝된 금속층을 기판 위에 형성하는 단계;
    상기 다이 부착 패드를 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면에 제 1 봉지물질 영역을 정의하며 봉지 물질의 흐름이 상기 제 1 봉지물질 영역 밖으로 나가는 것을 제한하도록 구성된 제 1 메니스커스 제어 구조물, 및 상기 제 1 봉지물질 영역을 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면에 제 2 봉지물질 영역을 정의하며 봉지 물질의 흐름이 상기 제 2 봉지물질 영역 밖으로 나가는 것을 제한하도록 구성된 제 2 메니스커스 제어 구조물을 형성하는 단계;
    를 포함하는 LED 서브마운트의 형성 방법.
  45. 기판 위에 필름을 증착하는 단계;
    다이 부착 패드를 형성하기 위하여 상기 필름을 패터닝하는 단계;
    상기 다이 부착 패드를 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면에 제 1 봉지물질 영역을 정의하며 봉지 물질의 흐름이 상기 제 1 봉지물질 영역 밖으로 나가는 것을 제한하도록 구성된 제 1 메니스커스 제어 구조물, 및 상기 제 1 봉지물질 영역을 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면에 제 2 봉지물질 영역을 정의하며 봉지 물질의 흐름이 상기 제 2 봉지물질 영역 밖으로 나가는 것을 제한하도록 구성된 제 2 메니스커스 제어 구조물을 형성하는 단계;
    상기 다이 부착 패드 위에 LED 칩을 장착하는 단계;
    상기 제 1 봉지물질 영역 내의 상기 LED 칩과 상기 기판 위에 제 1 봉지 물질을 투입하는 단계;
    상기 제 1 봉지 물질을 경화하는 단계;
    상기 제 2 봉지물질 영역 내의 상기 기판 위에 제 2 봉지 물질을 투입하는 단계; 및
    상기 제 2 봉지 물질을 경화하는 단계;
    를 포함하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 필름을 패터닝하는 단계가 상기 제 2 봉지물질 영역 내에 와이어본드 패드를 형성하기 위해 상기 필름을 패터닝하는 단계를 포함하고, 상기 LED 칩과 상기 와이어본드 패드 사이에 와이어본드 연결부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  47. 제 45 항에 있어서, 상기 제 1 봉지 물질을 투입하기 전에, 상기 LED 칩에 이웃하여 봉지 물질을 소정량 예비-투입하는(pre-dispensing) 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  48. 제 45 항에 있어서, 상기 제 1 봉지 물질을 투입하는 단계가 상기 LED 칩을 덮기에 충분한 양의 제 1 봉지 물질을 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  49. 제 45 항에 있어서, 상기 제 1 봉지 물질이 파장 변환 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  50. 제 45 항에 있어서, 상기 제 1 및 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물 사이에 적어도 하나의 표면 구조물을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  51. 제 45 항에 있어서, 상기 제 2 봉지물질 영역 밖에 메니스커스 연장 구조물을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 메니스커스 연장 구조물은 상기 제 2 봉지물질 영역을 둘러싸며 상기 기판의 상부 표면 위에 봉지물질 연장 영역을 정의하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  52. 제 51 항에 있어서, 상기 제 2 봉지 물질을 경화하는 단계 이후에 상기 봉지물질 연장 영역 내에 제 3 봉지 물질을 투입하는 단계; 및
    상기 제 3 봉지 물질을 경화하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  53. 제 52 항에 있어서, 상기 봉지물질 연장 영역이 상기 제 2 봉지물질 영역의 외주 형태와 상이한 외주(外周) 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  54. 제 53 항에 있어서, 상기 봉지물질 연장 영역이 타원형의 외주 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  55. 제 53 항에 있어서, 상기 봉지물질 연장 영역이 일반적으로 정사각형 또는 직사각형인 외주 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  56. 패터닝된 금속 필름으로서, 다이 부착 패드를 포함하는 패터닝된 금속 필름을 기판 위에 형성하는 단계;
    상기 다이 부착 패드를 둘러싸고 상기 기판의 상부 표면에 제 1 봉지물질 영역을 정의하며 봉지 물질의 흐름이 상기 제 1 봉지물질 영역 밖으로 나가는 것을 제한하도록 구성된 제 1 메니스커스 제어 구조물, 상기 제 1 봉지물질 영역을 둘러 싸고 상기 기판의 상부 표면에 제 2 봉지물질 영역을 정의하며 봉지 물질의 흐름이 상기 제 2 봉지물질 영역 밖으로 나가는 것을 제한하도록 구성된 제 2 메니스커스 제어 구조물, 및 상기 다이 부착 패드를 둘러쌈으로써 상기 제 1 봉지물질 영역 내에 제 3 봉지물질 영역을 정의하는 상기 제 1 봉지물질 영역 내의 제 3 메니스커스 제어 구조물을 형성하는 단계로서, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 상기 제 3 메니스커스 제어 구조물이 상기 제 3 봉지물질 영역을 둘러싸는 제 1 봉지물질영역 내의 영역을 정의하는 단계;
    상기 다이 부착 패드 위에 LED 칩을 장착하는 단계;
    상기 제 1 메니스커스 제어 구조물과 제 3 메니스커스 제어 구조물에 의하여 정의되는 제 1 봉지물질 영역 내의 영역 안에 제 1 봉지 물질을 투입하는 단계;
    상기 제 1 봉지 물질을 경화하는 단계;
    상기 제 3 봉지물질 영역 내의 기판 위에 제 2 봉지 물질을 투입하는 단계; 및
    상기 제 2 봉지 물질을 경화하는 단계;
    를 포함하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  57. 제 56 항에 있어서,
    상기 제 2 봉지물질 영역 내에 제 3 봉지 물질을 투입하는 단계; 및
    상기 제 3 봉지 물질을 경화하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  58. 제 56 항에 있어서, 투입된 상기 제 1 봉지 물질이 상기 LED 칩 주위에 공동(空洞)을 정의하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  59. 제 58 항에 있어서, 상기 제 2 봉지 물질을 투입하는 단계가 상기 제 1 봉지 물질을 경화한 후에, 상기 LED 칩 주위 공동 내부로 제 2 봉지 물질을 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  60. 제 59 항에 있어서, 상기 제 3 봉지 물질이 파장 변환 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  61. 제 56 항에 있어서, 상기 금속층을 패터닝하는 단계가 상기 제 2 봉지물질 영역 밖에 메니스커스 연장 구조물을 형성하기 위해 상기 금속층을 패터닝하는 단계를 포함하고, 상기 메니스커스 연장 구조물은 제 2 봉지물질 영역을 둘러싸며 상기 기판의 상부 표면의 봉지물질 연장 영역을 정의하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  62. 제 56 항에 있어서,
    상기 제 2 봉지 물질을 경화한 후에 상기 봉지물질 연장 영역 내에 제 4 봉지 물질을 투입하는 단계; 및
    상기 제 4 봉지 물질을 경화하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  63. 제 62 항에 있어서, 상기 봉지물질 연장 영역이 상기 제 2 봉지물질 영역의 외주 형태와 상이한 외주 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  64. 제 63 항에 있어서, 상기 봉지물질 연장 영역이 타원형의 외주 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  65. 제 63 항에 있어서, 상기 봉지물질 연장 영역이 일반적으로 정사각형 또는 직사각형인 외주 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  66. 제 56 항에 있어서, 상기 제 1 봉지 물질을 투입하는 단계가 상기 제 3 봉지물질 영역을 둘러싸는 영역의 형태에 대응되는 형태로 봉지 물질을 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  67. 제 66 항에 있어서, 상기 제 3 봉지물질 영역을 둘러싸는 영역의 형태가 환상(環象, annular)이고, 상기 제 1 봉지 물질을 투입하는 단계가 투입 바늘을 원형 운동으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방 법.
  68. 제 56 항에 있어서, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물, 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물 및/또는 제 3 메니스커스 제어 구조물을 형성하는 단계가 상기 기판 위에 패터닝된 금속 필름을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
  69. 제 56 항에 있어서, 상기 제 1 메니스커스 제어 구조물, 상기 제 2 메니스커스 제어 구조물 및/또는 제 3 메니스커스 제어 구조물을 형성하는 단계가 상기 기판 위에 폴리머 구조물을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징된 LED의 형성 방법.
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