KR20090026917A - Lighting emitting diode package and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시 예는 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a light emitting diode package and a method of manufacturing the same.
발광다이오드(LED: Light Emitting Diode)는 GaAs 계열, AlGaAs 계열, GaN 계열, InGaN 계열 및 InGaAlP 계열 등의 화합물 반도체 재료를 이용하여 발광 원을 구성할 수 있다. Light emitting diodes (LEDs) may form light emitting sources using compound semiconductor materials such as GaAs series, AlGaAs series, GaN series, InGaN series, and InGaAlP series.
이러한 발광다이오드는 패키지화되어 다양한 색을 방출하는 발광 장치로 이용되고 있으며, 상기 발광 장치는 칼라를 표시하는 점등 표시기, 문자 표시기 및 영상 표시기 등의 다양한 분야에 광원으로 사용되고 있다.Such a light emitting diode is packaged and used as a light emitting device that emits various colors, and the light emitting device is used as a light source in various fields such as a lighting indicator for displaying colors, a character display, and an image display.
본 발명의 실시 예는 곡선형 타입의 캐비티를 형성하여, 지향각 개선을 통해 광 효율을 증가시켜 줄 수 있는 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법을 제공한다. An embodiment of the present invention provides a light emitting diode package and a method of manufacturing the same that can increase the light efficiency by improving the directivity angle by forming a curved type cavity.
본 발명의 실시 예에 따른 발광다이오드 패키지는 상부에 곡선형 타입의 캐비티가 형성된 패키지 몸체; 상기 캐비티에 배치된 적어도 하나의 발광 다이오드 칩을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, a light emitting diode package includes: a package body having a curved type cavity formed thereon; At least one light emitting diode chip disposed in the cavity.
본 발명의 실시 예에 따른 발광다이오드 패키지 제조방법은 패키지 몸체 상부에 마스크 패턴을 이용하여 곡선형 타입의 개방영역을 형성하는 단계; 상기 패키지 몸체의 곡선형 타입의 개방 영역을 건식 식각하여 캐비티를 형성하는 단계; 상기 캐비티를 습식 식각하여 캐비티 내측면을 곡면 형태로 처리하는 단계; 상기 마스크 패턴을 제거하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention includes forming a curved type open area on a package body by using a mask pattern; Dry etching the curved area of the package body to form a cavity; Wet etching the cavity to process the inner surface of the cavity into a curved shape; Removing the mask pattern.
본 발명의 실시 예에 따른 발광다이오드 패키지 및 그 제조방법에 의하면, 곡선형 타입의 캐비티를 형성시켜 줌으로써, 지향각 및 광 효율을 개선시켜 줄 수 있다.According to the LED package and the method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention, by forming a curved type cavity, it is possible to improve the direction angle and light efficiency.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광다이오드 패키지를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 측 단면도이다.1 is a perspective view showing a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a side cross-sectional view of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 패키지(100)는 패키지 몸체(110), 원형 또는 타원형과 같은 곡선형 타입의 캐비티(112), 발광다이오드 칩(120)을 포함한다.1 and 2, the
상기 패키지 몸체(110)는 실리콘(silicon) 기반의 wafer level package(WLP)로서, 다면체(예: 직육면체) 형태의 몸체(frame)로 이루어진다. The
상기 패키지 몸체(110)의 상부에는 캐비티(112)가 형성된다. 상기 캐비티(112)는 실리콘 웨이퍼에 곡선형 타입의 용기 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 캐비티(112)의 곡선형 구조는 타원형, 원형, 비 타원형, 비 원형 타입 중 어느 하나를 이용할 수 있다.The
상기 패키지 몸체(110)의 캐비티(112)의 내측면(113)은 캐비티 바닥면(111)에 비해 소정의 곡률을 갖는 라운드 형태로 형성될 수 있다. 이때의 캐비티(112)의 내측면(113)은 캐비티 바닥면(111)을 기준으로 0°초과 ~ 90°미만의 각도 내에서 소정의 곡률로 휘어지게 형성된다. The
상기 캐비티(112)의 깊이는 0.4~1mm 정도이며, 상기 캐비티(112)의 직경은 4~10mm로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 캐비티 직경은 캐비티(112)에 탑재되는 발광 다이오드 칩(20)의 개수에 따라 변경될 수 있다.The depth of the
상기 패키지 몸체(110)의 상면(117)은 중앙의 캐비티 둘레에 형성되며, 몸체 측면(118)은 구부러져 상부 및 하부 측면으로 경사지게 형성될 수 있다. 여기서, 상기 패키지 몸체(110)의 적어도 한 측면(118)은 구부러져 상부 및 하부 측면으로 경사지게 형성될 수 있으며, 또한 패키지 몸체(110)의 다른 측면은 수직형태로 형성될 수 있다.The
상기 패키지 몸체(110)의 전극단자(114,116)는 오픈 영역(131,132)에 의해 양측으로 배치된다. 여기서, 상기 전극단자(114,116)는 캐비티(112)의 내부 및 외부에 형성된 오픈 영역(131,132)을 제외한 표면에 형성된다. 상기 전극단자(114,118)는 티타늄, 니켈, 구리, 금 및 알루미늄, 은 중에서 적어도 하나 이상의 금속층으로 이루어진다. 이러한 금속층은 전자빔 증착법, 스퍼터링법, 도금방식을 선택적으로 이용하여 형성될 수 있으며, 광의 반사 광량을 개선시키고, 패키지에 대한 표면실장기술(SMT)의 솔더링을 좋게 한다. The
상기 패키지 몸체(110)의 캐비티(112)에는 발광다이오드 칩(120)이 적어도 한 개 이상 탑재되며, 상기 발광다이오드 칩(120)은 캐비티(112)의 바닥면(111)에 배치된 전극단자(114,116)와 연결되며, 상기 전극단자(114,116)의 전기적 배선은 패키지 몸체(110)의 측면(118)을 따라 배면(119) 일부까지 연장되어 형성된다. 여기서, 상기 발광다이오드 칩(120)은 각 단자에 와이어(121) 또는 플립 칩 방식으로 연결될 수 있다. 상기 전극 단자의 배치 구조는 다이오드의 칩의 개수, 설계 방식에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다.At least one light
상기 캐비티(112)에는 투광성 수지 재질의 몰드 부재(미도시)가 몰딩되어, 발광다이오드 칩(120)을 보호하게 된다. 이러한 몰드 부재는 투명한 에폭시 또는 실리콘 재질로 이루어진다. 또한 상기 몰드 부재에는 레드, 그린, 블루 형광체 중 적어도 한 종류의 형광체가 첨가될 수 있으며, 이에 한정하지는 않는다. 또한 상기 몰드 부재 위에는 볼록 렌즈가 부착될 수도 있다. A mold member (not shown) made of a light-transmissive resin is molded in the
도 3내지 도 6 본 발명의 실시 예에 따른 발광다이오드 패키지의 제조 과정을 나타낸 도면이고, 도 7는 본 발명의 실시 예에 따른 패키지 몸체에 곡선형 타입의 캐비티를 형성하는 과정을 나타낸 플로우 챠트이다.3 to 6 are views illustrating a manufacturing process of a light emitting diode package according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a flowchart illustrating a process of forming a cavity of a curved type in a package body according to an exemplary embodiment of the present invention. .
도 3을 참조하면, 패키지 몸체(110)의 전 표면에는 상부의 곡선형 타입의 개방 영역을 제외한 영역에 마스크 패턴(151)을 형성해 준다(도 7의 S101). 여기서, 마스크 패턴(151)은 포토리소그라피(Photo-lithography)의 노광, 현상, 식각 공정을 이용하여 원하는 형태의 패턴을 만들 수 있다. 여기서, 포토레지스터(PR) 용액을 이용한 포토리소그라피 방식으로 한정하지는 않는다. 또한 상기 마스크 패턴(151)을 이용하여 곡선형 타입의 개방 영역뿐만 아니라, 원 모양, 타원 모양, 비 원 모양, 비 타원 모양의 개방 영역을 만들 수도 있다. Referring to FIG. 3, a
그리고 상기 마스크 패턴(151)이 형성되지 않는 곡선형 타입의 개방 영역에 대해 건식 식각을 수행하게 된다(도 7의 S103). 상기 건식 식각 방식은 플라즈마를 이용한 RIE(Reactive ion etching)로 수행할 수 있으며, 또한 RIE 뿐만 아니라 plasma , MERIE(magnetically enhanced reactive ion etching), ICP(Inductively Coupled Plasma) 등을 선택적으로 이용할 수 있다.In addition, dry etching is performed on the open area of the curved type in which the
이러한 건식 식각방법을 통해 소정 깊이(예: 0.4~1mm)의 캐비티(112A)를 형성해 준다. 이때 상기 캐비티(112A)의 형상은 곡선형 타입의 개방 영역으로 인해 원 기둥 형태로 형성된다. 여기서, 타원 형태를 이용하여 타원 기둥 형태로 형성될 수 있다. 또는 상기 캐비티(112)는 예컨대, 사각형 구조에서 적어도 한 측면 또는/및 적어도 한 모서리 부위가 곡선 형태로 형성되는 비 원형 타입으로 형성될 수도 있다. 이때의 캐비티 내측면(113A)은 바닥면(111)에 대해 수직으로 형성된다. Through the dry etching method, the
그리고, 상기 마스크 패턴(151)의 상부 내측 영역 즉, 캐비티(112A)와 접촉되는 마스크 패턴의 영역을 부분 식각하게 된다(도 7의 S105). 이는 캐비티(112A)의 내측면을 습식 식각 영역까지 확보하기 위한 공정이다.Then, the upper inner region of the
상기 캐비티(112A)에 대해 습식 식각 공정을 수행한다(도 7의 S107). 이때, 습식 식각 공정은 캐비티(112A)의 내측면(113)에 대해 습식 식각액을 이용하여 등방성 식각을 수행하게 됨으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 캐비티(112)의 내측면(113)이 곡면으로 형성된다. 여기서, 캐비티(112)의 내측면(113)은 캐비티 바닥면에 대해 0°초과 ~ 90°미만의 각도로 단계적으로 라운드 처리된다.A wet etching process is performed on the
이러한 습식 식각 방법은 등방성 식각용액 HNA(HF + HNO3+Acetic Acid)으로서, 초산, 불산, 질산은 혼합액을 이용한다. 상기 초산:불산:질산의 혼합액 비율은 예컨대, 30:20:40으로 할 수 있으며, 각 산의 변동 범위는 ±20%정도로서, 초산은 24 ~ 36의 비율, 불산은 16 ~ 24의 비율, 질산은 32 ~ 48의 비율로 혼합할 수 있다. This wet etching method is an isotropic etching solution HNA (HF + HNO 3 + Acetic Acid), using a mixture of acetic acid, hydrofluoric acid, silver nitrate. The mixture of acetic acid: hydrofluoric acid: nitric acid may be, for example, 30:20:40, the fluctuation range of each acid is about 20%, acetic acid is 24 to 36 ratio, hydrofluoric acid is 16 to 24 ratio, nitric acid is 32 It can be mixed at a ratio of ˜48.
상기 캐비티(112)의 직경은 4~10mm로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 캐비티 직경은 캐비티(112)에 탑재되는 발광 다이오드 칩(20)의 개수에 따라 변경될 수 있다.The diameter of the
이러한 캐비티(112)의 바닥면(111) 및 내측면(113)은 상기 습식 식각 공정에 의한 거칠기(Roughness)가 없는 형태로 형성됨으로써, 광 효율이 건식 식각에 의한 표면 보다는 개선될 수 있다.The
그리고, 패키지 외주변에 형성된 상기 마스크 패턴(151)을 제거하게 된다(도 7의 S109).Then, the
도 5를 참조하면, 패키지 몸체(110)의 상부에 곡선형 타입의 캐비티(112)가 형성되면, 상기 캐비티 몸체(110)의 전 표면에 전극 단자(114,116)를 위한 금속층을 형성해 주게 된다. 상기 금속층은 티타늄, 니켈, 구리, 금 및 알루미늄, 은 중에서 적어도 하나 이상의 금속 재료를 전자빔 증착법, 스퍼터링 방법 또는 도금 방식을 선택적으로 이용하여 형성될 수 있다. 이러한 패키지 몸체(110)의 금속층은 광의 반사 광량을 개선시키고, 패키지에 대한 표면실장기술(SMT)의 솔더링을 좋게 한다. Referring to FIG. 5, when the
상기 패키지 몸체(110)에 금속층이 형성되면 상기 금속층을 양 전극단자(114,116)로 나누는 오픈 영역(131,132)을 형성해 주게 된다. 이러한 오픈 영역(131,132)은 캐비티 내주변에서 패키지 몸체(110)의 배면까지 형성되며, 적어도 2개의 영역으로 형성된다. When the metal layer is formed on the
도 6을 참조하면, 상기 패키지 몸체(110)의 캐비티(112)에는 발광다이오드 칩(120)이 탑재된다. 상기 발광다이오드 칩(120)은 적어도 하나 이상이 배치될 수 있으며, 와이어(121)로 각 전극단자(114,116)에 연결된다. 이러한 발광다이오드 칩(120)은 플립 방식 또는 와이어 방식을 연결될 수 있다.Referring to FIG. 6, a light
상기 곡선형 타입의 캐비티(112)에는 투광성 재질의 몰드부재(미도시)가 몰딩된다. 상기 몰드 부재는 투명한 실리콘 또는 에폭시 재질로 이용할 수 있으며, 필 요에 따라 적어도 한 종류의 형광체가 첨가될 수 있다. 또한 상기 몰드 부재의 표면은 플랫, 오목 또는 볼록 형태로 형성될 수 있으며, 몰드 부재의 표면에 렌즈를 더 부착할 수도 있다.A mold member (not shown) of a light transmissive material is molded in the
이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, these are only examples and are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may have an abnormality within the scope not departing from the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications are not illustrated. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발광다이오드 패키지를 나타낸 사시도.1 is a perspective view showing a light emitting diode package according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 측 단면도.2 is a side cross-sectional view of FIG. 1.
도 3내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 발광다이오드 패키지 제조과정을 나타낸 도면.3 to 6 is a view showing a light emitting diode package manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 패키지 몸체 상부에 캐비티를 형성하는 과정을 나타낸 플로우 챠트.7 is a flowchart illustrating a process of forming a cavity in an upper portion of a package body according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 발광다이오드패키지 112 : 원형 캐비티100: light emitting diode package 112: circular cavity
113 : 측면부 113, 118; 전극층113:
120 : 발광다이오드 칩 121 : 와이어120: light emitting diode chip 121: wire
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