KR20100044401A - 발광다이오드 패키지 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광다이오드 패키지 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 기판; 상기 기판상에 실장된 발광다이오드 칩; 상기 발광다이오드 칩 주변을 따라 상기 기판상에 배치된 산란막; 및 상기 발광다이오드 칩 및 상기 산란막상에 배치된 형광체막;을 포함하여, 용이한 반도체 공정을 통해 제조될 수 있다.
발광다이오드, 레지스트, 형광체, 산란, 공정
Description
본원 발명은 발광다이오드 패키지에 관한 것으로, 레지스트 패턴을 이용한 디스펜싱법으로 발광다이오드 소자상에 형광체막을 형성함으로써, 용이한 반도체 공정을 통해 제조될 수 있는 발광다이오드 패키지 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 발광다이오드 소자는 종래 형광램프보다 색상표현 및 소비전력등이 우수할 뿐만 아니라 소형화가 가능함에 따라, 디스플레이의 백라이트, 조명, 표시등및 전광판등의 광원으로 널리 사용되고 있다.
일반적으로, 발광다이오드 소자는 패키지 형태(이하, 발광다이오드 패키지라 함)로 인쇄회로기판에 실장되어 시스템에 적용될 수 있다.
이와 같은 발광다이오드 패키지를 형성하기 위해서는, 한쌍의 리드 프레임을 제공한다. 이후, 몰드 수지가 충진되기 위한 캐비티를 갖는 몰드 패키지를 상기 한 쌍의 리드 프레임과 결합한 후, 상기 캐비티내의 리드 프레임상에 발광다이오드 소자를 실장한다. 이후, 상기 발광다이오드 상의 상기 캐비티안에 몰드 수지를 충진함으로써, 발광다이오드 패키지를 제조할 수 있다. 이때, 상기 발광다이오드 패키지는 백색광을 구현하기 위해, 상기 발광다이오드 소자는 청색으로 발광하고, 상기 몰드 수지는 상기 청색광의 일부를 황색으로 변환하여 상기 청색과 혼색되어 백색을 구현하는 황색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 발광다이오드 패키지를 형성하기 위해서, 상기 몰드 수지가 충진되기 위한 캐비티를 갖는 몰드 패키지를 제조해야 하므로, 복잡한 공정으로 인해 제조 단가가 상승하는 문제점이 있다. 또한, 상기 몰드 패키지를 구비함에 따라, 상기 발광다이오드 패키지의 박형화에 한계가 있다.
백색광을 구현하기 위한 상기 발광다이오드 패키지의 다른 방법으로, 다수개의 발광다이오드가 형성된 웨이퍼 상면에 진공증착법에 의해 형광체층을 형성한 후, 개별적으로 절단하는 공정을 수행할 수 있다. 이때, 상기 형광체층은 상기 발광다이오드 소자의 상면에만 제한되게 형성됨에 따라, 백색광의 색순도가 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 과제는 레지스트 패턴을 이용한 디스펜싱법으로 발광다이오드 소자상에 형광체막을 형성함으로써, 용이한 반도체 공정을 통해 제조될 수 있는 발광 다이오드 패키지 및 이의 제조 방법을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 발광다이오드 패키지를 제공한다. 상기 발광다이오드 패키지는 기판; 상기 기판상에 실장된 발광다이오드 칩; 상기 발광다이오드 칩 주변을 따라 상기 기판상에 배치된 산란막; 및 상기 발광다이오드 칩 및 상기 산란막상에 배치된 형광체막;을 포함한다.
여기서, 상기 산란막의 끝단부와 상기 형광체막의 끝단부는 일직선상에 배치된다.
또한, 상기 산란막은 상기 발광다이오드 칩 두께에 대해 0.1% 내지 30%의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 산란막은 산란제 및 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 형광체막은 형광체 및 수지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발광다이오드 칩은 상기 기판상에 한개 또는 둘 이상의 복수개로 배치될 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 일 측면은 발광다이오드 패키지의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조 방법은 기판상에 상기 기판의 표면을 노출하는 개구부를 복수개 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 각 개구부의 일부 영역에 발광다이오드 칩을 실장하는 단계; 상기 각 개구부 중 상기 발광다이오드 칩 주변을 따라 상기 기판상에 배치된 산란막과 상기 산란막 및 상기 발광다 이오드 칩상에 배치된 형광체막을 형성하는 단계; 및 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 산란막은 디스펜싱법에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 형광체막은 디스펜싱법에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 산란막과 상기 형광체막을 형성하는 단계는, 상기 각 개구부 중 상기 발광다이오드 칩 주변의 상기 기판상에 산란막 형성 조성물을 적하하는 단계; 상기 적하된 산란막 형성 조성물을 가경화하는 단계; 상기 가경화된 산란막 및 상기 발광다이오드 칩상에 형광체 형성 조성물을 적하하는 단계; 및 상기 가경화된 산란막 및 적하된 형광체 형성 조성물을 경화하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계이후에, 하나 또는 둘이상의 발광다이오드 칩별로 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 발광다이오드 패키지에 있어서, 레지스트 패턴을 이용한 디스펜싱법으로 발광다이오드 소자상에 형광체막을 형성함으로써, 용이한 반도체 공정을 통해 제조될 수 있다.
또한, 상기 발광다이오드 소자의 주변에 산란막을 구비하여, 발광다이오드 패키지의 조도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 산란막은 상기 형광체막을 형성하기 위한 레지스트 패턴을 이용한 디스펜싱법으로 제조될 수 있어, 상기 산란막을 형성하기 위한 별도의 장비가 요구되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예들은 발광다이오드 패키지의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 패키지의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판(100)상에 복수개의 발광다이오드 칩(110)이 실장되어 있을 수 있다.
상기 기판(100)은 외부로부터 상기 발광다이오드 칩으로 전류를 인가하는 금속패턴을 구비하는 세라믹 기판일 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 상기 기판(100)의 종류에 대해서 한정하는 것은 아니며, 전류가 인가되기 위한 금속패턴을 구비하는 구조이면 가능하며, 예컨대 상기 기판(100)은 일반적인 인쇄회로기판을 사용할 수도 있다.
상기 복수개의 발광다이오드 칩(110)은 상기 기판(100)상에 배치된 금속패턴에 의해 서로 전기적으로 연결되어 있을 수 있다. 상기 발광다이오드 칩(110)은 와이어 본딩 또는 플립칩 본딩에 의해 상기 금속패턴과 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 복수개의 발광다이오드 칩(110)은 일정한 파장을 갖는 광을 방출하는 발광다이오드일 수 있다. 여기서, 상기 발광다이오드 패키지는 백색광을 구현할 경우, 상기 발광다이오드 칩(110)은 청색광을 형성할 수 있다.
상기 각 발광다이오드 칩(110) 주변을 따라 상기 기판(100)상에 산란막(120)이 배치되어 있다. 상기 산란막(120)은 상기 발광다이오드 칩(110)의 측면을 따라 배치될 수 있다. 상기 산란막(120)은 상기 발광다이오드 칩(110)의 측면으로 누설되는 광을 산란시킴으로써, 발광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 산란막(120)은 산란제 및 수지를 포함할 수 있다. 상기 산란제는 실질적으로 상기 광을 산란시키는 역할을 한다. 여기서, 상기 산란제로 사용되는 재질의 예로서는 티타늄 옥사이드(titanium oxide), 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide), 티타산바륨(barium titanate), 및 실리콘 옥사이드(silicone oxide)일 수 있다. 또한, 상기 수지의 예로서는 실리콘 수지 및 에폭시 수지등일 수 있다.
상기 산란막(120)은 상기 발광다이오드 칩(110) 두께에 대해 일정한 두께를 가질 수 있다. 즉, 상기 산란막(120)은 상기 발광다이오드 칩(110) 두께에 대해 0.1% 내지 30%의 두께를 가질 수 있다. 여기서, 상기 산란막(120)이 상기 발광다이오드 칩(110) 두께에 대해 0.1%의 미만의 두께를 가질 경우, 산란 효과가 없어 발광효율을 향상시킬 수 없다. 반면, 상기 산란막(120)이 상기 발광다이오드 칩(110) 두께에 대해 30%의 이상의 두께를 가질 경우, 상기 산란막(120)의 두께로 인해 상기 발광다이오드 칩 측면에 형광체막(130)의 형성 영역이 줄어들어, 오히려 발광 효율을 감소시키며, 색재현율이 저하될 수 있다.
상기 발광다이오드 칩(110) 및 상기 산란막(120)상에 형광체막(130)이 배치되어 있다. 상기 형광체막(130)은 형광체 및 수지를 포함할 수 있다. 상기 형광체는 자외선 또는 청색광을 파장변환하여 백색의 광을 형성하기 위한 형광 물질일 수 있다. 상기 형광체로 사용되는 재질의 예로서는 실리게이트계, 옥사이드계, 나이트라이드계 및 옥시-나이트라이드계 형광체등일 수 있다. 또한, 상기 수지의 예로서는 실리콘 수지 및 에폭시 수지등일 수 있다.
상기 형광체막(130)의 끝단부는 상기 산란막(120)의 끝단부와 일직선상에 배치될 수 있다. 이는 상기 형광체막(130)과 상기 산란막(120)의 형성 과정에서, 동일한 레지스트 패턴을 이용한 디스펜싱법으로 제조되기 때문이다. 또한, 상기 형광체막(130)은 상기 발광다이오드 칩(110)의 측면을 완전하게 덮도록 형성됨에 따라, 백색광 변환효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 기판(100)상에 복수개의 발광다이오드 칩(110)을 구비하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 한개의 발광다이오드 칩(110)이 상기 기판(100)상에 실장될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서, 발광다이오드 칩의 상면뿐만 아니라 측면에 형광체막을 구비함에 따라, 광파장 변환효율을 향상시킬 수 있어, 색재현율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 발광다이오드 칩 주변에 산란막을 구비함에 따라, 상기 발광다이오드 측면으로 누설되는 광을 산란시킴으로써, 발광 효율을 향상시킬 수 있어 발광다이오드 패키지의 조도를 향상시킬 수 있다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 패키지의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
도 2를 참조하면, 발광다이오드 소자를 제조하기 위해, 먼저 기판(100)을 제공한다.
상기 기판(100)은 전류가 인가되는 금속패턴을 구비하는 세라믹 기판일 수 있다. 여기서, 상기 기판(100)의 재질 및 종류에 대해서 한정되는 것은 아니며, 상기 기판으로 사용될 수 있는 다른 예로 인쇄회로기판을 들 수 있다.
상기 기판(100)상에 개구부(140a)를 갖는 레지스트 패턴(140)을 형성한다. 상기 개구부(140a)는 복수개로 구비할 수 있다. 상기 개구부(140a)는 발광다이오드 칩(110)의 형성영역과 대응될 수 있다. 또한, 상기 개구부(140a)는 형광체막(130)의 충진 공간일 수 있다. 또한, 상기 개구부(140a)는 상기 발광다이오드 칩(110)의 면적보다 크게 형성한다.
상기 레지스트 패턴(140)은 감광성 수지로부터 형성할 수 있다. 상기 레지스트 패턴(140)은 상기 감광성 수지를 상기 기판(100)상에 도포한 후, 노광 및 현상공정을 거쳐 형성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 각 개구부(140a)의 일부 영역에 발광다이오드 칩(110)을 실장한다. 여기서, 상기 발광다이오드 칩(110)상에 균일한 두께를 갖는 형광체막(130)을 형성하기 위해, 상기 각 개구부(140a)의 중심부와 상기 발광다이오드 칩(110)의 중심부가 서로 일치하도록 형성할 수 있다.
상기 발광다이오드 칩(110)은 상기 기판(100)의 금속패턴과 전기적으로 접속될 수 있다. 여기서, 상기 발광다이오드 칩(110)은 와이어 본딩법 또는 플립칩 본딩법에 의해 상기 기판(100)의 금속패턴과 전기적으로 접속될 수 있다.
상기 발광다이오드 칩(110)은, 백색광을 구현하기 위한 발광다이오드 패키지를 형성할 경우, 청색으로 발광할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 각 개구부(140a) 중 상기 발광다이오드 칩(110) 주변의 상기 기판(100)상에 제 1 조성물을 디스펜싱법에 의해 적하한다. 즉, 상기 발광다이오드 칩(110)과 상기 레지스트 패턴(140)으로부터 노출된 상기 기판(100)상에 제 1 조성물을 적하한다. 여기서, 상기 제 1 조성물은 산란제 및 수지등일 수 있다. 여기서, 상기 산란제로 사용되는 재질의 예로서는 티타늄 옥사이드(titanium oxide), 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide), 티타산바륨(barium titanate), 및 실리콘 옥사이드(silicone oxide)일 수 있다. 또한, 상기 수지의 예로서는 실리콘 수지 및 에폭시 수지등일 수 있다.
이후, 상기 적하된 제 1 조성물을 가경화시킨다. 여기서, 가경화 공정은 열처리 공정을 통해 수행될 수 있다. 여기서, 상기 적하된 제 1 조성물을 완전 경화시킬 경우, 후속 공정에서 완전 경화된 제 1 조성물에 대한 형광체막(130)과의 접착력 저하로 인해 상기 산란막(120)과 상기 형광체막(130)은 서로 분리될 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 가경화된 산란막(120) 및 상기 발광다이오드 칩(110)상에 제 2 조성물을 디스펜싱법에 의해 적하시킨다. 즉, 상기 개구부(140a)상에 제 2 조성물을 충진시킨다. 상기 제 2 조성물은 형광체 및 수지를 포함할 수 있다.
상기 형광체는 청색광을 백색광으로 변환하는 물질로써, 예컨대 실리게이트계, 옥사이드계, 나이트라이드계 및 옥시-나이트라이드계 형광체등일 수 있다. 또한, 상기 수지의 예로서는 실리콘 수지 및 에폭시 수지등일 수 있다.
이후, 상기 가경화된 제 1 조성물 및 적하된 제 2 조성물을 경화하여, 산란막(120)과 형광체막(130)을 형성할 수 있다.
여기서, 상기 산란막(120)의 효과를 가지기 위해, 상기 산란막(120)은 상기 발광다이오드 칩(110) 두께에 대해 0.1% 내지 30%의 두께로 형성한다.
도 6을 참조하면, 상기 산란막(120)과 형광체막(130)을 형성한 후, 상기 레지스트 패턴(140)을 제거한다. 상기 레지스트 패턴(140)은 용매를 이용한 현상공정을 통해 제거될 수 있다. 상기 용매는 상기 형광체막(130) 및 상기 산란막(120)에 영향을 미치지 않는 재질이라면 어떤 것이라도 무방하다.
여기서, 상기 형광체막(130)과 상기 산란막(120)은 동일한 레지스트 패턴(140)에 의해 정의된 개구부(140a)상에 충진되도록 형성됨에 따라, 상기 형광체막(130)의 끝단부와 상기 산란막(120)의 끝단부는 일직선상에 배치되도록 형성될 수 있다.
이에 더하여, 도 7을 참조하면, 상기 복수개의 발광다이오드 칩(110)을 하나 또는 둘 이상의 칩별로 분리하기 위한 공정을 더 수행할 수 있다. 상기 분리공정은 꼭 수행되는 것은 아니며, 분리공정이전의 패키지 형태로 시스템에 적용되거나, 상기 분리공정후 분리된 패키지 형태로 시스템에 적용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서 형광체막 및 산란막을 동일한 레지스트 패턴 을 이용한 디스펜싱법에 의해 형성됨에 따라, 용이한 반도체 공정을 이용하여 발광다이오드 패키지를 제조할 수 있어, 제조 단가를 줄일 수 있다.
또한, 상기 레지스트 패턴의 개구부는 상기 발광다이오드 칩의 면적보다 크게 형성되고, 상기 개구부상에 형광체막이 충진되도록 형성되므로 상기 발광다이오드 칩의 상면뿐만 아니라 상기 측면에도 형성된다. 이로써, 상기 색변환은 상기 발광다이오드 칩의 모든 면에서 균일하게 발생되므로, 색재현율이 향상될 수 있다.
또한, 상기 형광체막은 상기 레지스트 패턴을 이용한 디스펜싱법에 의해 형성됨에 따라, 복수개의 발광다이오드 칩상에 균일한 두께 및 크기를 가지도록 형성될 수 있어, 기판의 크기와 상관 없이 상기 기판에 실장되는 복수개의 발광다이오드 칩들은 균일한 상관 색온도(CCT;Correlated Color Temperature)를 구현할 수 있다.
또한, 상기 레지스트 패턴은 용매에 의해 쉽게 제거될 수 있어, 매끈한 측면을 갖는 형광체막을 형성할 수 있다.
또한, 상기 발광다이오드 패키지는 형광체막을 충진하기 위한 별도의 몰드 패키지를 구비하지 않아도 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발광다이오드 패키지의 단면도이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 발광다이오드 패키지의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 기판 110 : 발광다이오드 칩
120 : 산란막 130 : 형광체막
140 : 레지스트 패턴
Claims (11)
- 기판;상기 기판상에 실장된 발광다이오드 칩;상기 발광다이오드 칩 주변을 따라 상기 기판상에 배치된 산란막; 및상기 발광다이오드 칩 및 상기 산란막상에 배치된 형광체막;를 포함하는 발광다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,상기 산란막의 끝단부와 상기 형광체막의 끝단부는 일직선상에 배치되는 발광다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,상기 산란막은 상기 발광다이오드 칩 두께에 대해 0.1% 내지 30%의 두께를 갖는 발광다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,상기 산란막은 산란제 및 수지를 포함하는 발광다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,상기 형광체막은 형광체 및 수지를 포함하는 발광다이오드 패키지.
- 제 1 항에 있어서,상기 발광다이오드 칩은 상기 기판상에 한개 또는 둘 이상의 복수개로 배치되는 발광다이오드 패키지.
- 기판상에 상기 기판의 표면을 노출하는 개구부를 복수개 갖는 레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 각 개구부의 일부 영역에 발광다이오드 칩을 실장하는 단계;상기 각 개구부 중 상기 발광다이오드 칩 주변을 따라 상기 기판상에 배치된 산란막과 상기 산란막 및 상기 발광다이오드 칩상에 배치된 형광체막을 형성하는 단계; 및상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계;를 포함하는 발광다이오드 패키지의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 산란막은 디스펜싱법에 의해 형성하는 발광다이오드 패키지의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 형광체막은 디스펜싱법에 의해 형성하는 발광다이오드 패키지의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 산란막과 상기 형광체막을 형성하는 단계는,상기 각 개구부 중 상기 발광다이오드 칩 주변의 상기 기판상에 산란막 형성 조성물을 적하하는 단계;상기 적하된 산란막 형성 조성물을 가경화하는 단계;상기 가경화된 산란막 및 상기 발광다이오드 칩상에 형광체 형성 조성물을 적하하는 단계; 및상기 가경화된 산란막 및 적하된 형광체 형성 조성물을 경화하는 단계를 포 함하는 발광다이오드 패키지의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계이후에, 하나 또는 둘이상의 발광다이오드 칩별로 분리하는 단계를 더 포함하는 발광다이오드 패키지의 제조 방법.
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