KR20110039639A - 발광다이오드용 서브 마운트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광다이오드용 서브 마운트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1 전극이 제2 전극으로부터 이격되어 상기 제2 전극 내부에 배치되는 전극 구조를 갖는 발광다이오드에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 단락되는 문제점과 용융된 솔더의 오버플로우(overflow)을 해결할 수 있는 플립칩 방식의 발광다이오드용 서브 마운트에 관한 것이다.
발광다이오드, 플립칩, 서브 마운트
Description
본 발명은 발광다이오드용 서브 마운트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제1 전극이 제2 전극의 내부에 배치되는 전극 구조를 갖는 발광다이오드의 발광특성 및 방열효과를 향상시킬 수 있는 플립칩 방식의 발광다이오드용 서브 마운트에 관한 것이다.
발광다이오드(Light Emitting Diode)는 반도체의 P-N 접합구조를이 이용하여 주입된 소수캐리어(전자 또는 정공)를 만들고, 이들의 재결합에 의해 빛을 발생시키는 반도체 소자를 말한다. 발광다이오드는 종래 광원에 비해 소형이고 수명이 길며 발광효율이 높기 때문에 고휘도 조명, LCD(Liquid Crystal Display) 패널의 BLU(Back Light Unit) 및 신호등에 널리 사용되고 있다. 그 금지대폭이 1.8 eV에서 6.2 eV에 걸쳐 있어 적색 영역에서부터 자외선 영역까지 발광할 수 있는 장점으로 인해, GaN, AlGaN, GaInN 등의 III-V족 질화물 반도체들이 발광다이오드의 재료로 상용화되고 있다.
일반적으로 발광다이오드는 기판 상에 발광다이오드의 에피(Epi)층을 성장시키는 공정과 조립 공정을 통해 제작된다. 이 때 조립 공정에는 업(Up) 방식과 플립칩(Flip chip) 방식이 있다. 업 방식은 발광다이오드를 몰딩컵에 접착제를 이용하여 본딩하고, 하나의 외부 인출 리드와 연결된 제 1 리드프레임과 n형 금속층을 와이어 본딩하고, 다른 하나의 외부 인출 리드와 연결된 제 2 리드프레임과 p형금속층을 와이어 본딩하여 조립한다. 반면에 플립칩 방식은 발광다이오드를 뒤집어서, n형 금속층과 p형 금속층을 솔더와 함께 리플로우(reflow)하여 서브 마운트 기판의 상부에 형성된 전극패드에 본딩하여 조립한다.
도 1은 종래 기술에 따른 플립칩 방식으로 조립된 발광다이드의 개략적인 구성 단면도이다. 도 1를 참조하면, 종래 기술에 따른 발광다이오드(10)는 사파이어 기판 상부에 n형 질화물 반도체층, 활성층과 p형 질화물 반도체층이 순차적으로 적층되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층에서 n형 질화물 반도체층 일부까지 메사(Mesa) 식각 되어 있고, 상기 p형 질화물 반도체층 상부에 p형 전극층(11)과 UBM(Under Bump Metallization)층(12)이 순차적으로 형성되어 있고, 상기 메사 식각된 n형 질화물 반도체층 상부에 n형 전극층(13) 및 UBM층(14)이 순차적으로 형성되어 있다. 이러한 발광 다이오드를 뒤집어서, 상기 전극층(11,13)과 상기 UBM층(12,14)을 솔 더(15,16)와 함께 리플로우(reflow)하여 서브 마운트(17)의 상부에 형성된 본딩층(18,19)에 플립칩 본딩한다.
도 2는 기판(20) 상부에 형성된 제1 전극(21)이 제2 전극(22)으로부터 이격되어 상기 제2 전극(22) 내부에 배치되는 전극 구조를 갖는 발광다이오드를 나타낸 평면도이다. 종래의 발광다이오드의 두 전극은 일정한 이격 거리를 유지하는 전극 배치 구조를 갖기 때문에 종래의 플립칩 방식으로 조립 공정을 진행할 수 있으나, 도 2에 예시된 바와 같이, 상기 제1 전극(21)이 상기 제2 전극(22)으로부터 이격되어 상기 제2 전극(22) 내부에 배치되는 전극 구조를 갖는 발광다이오드에 종래의 플립칩 방식을 적용하면, 상기 제2 전극(22) 내부에 배치되는 상기 제1 전극(21)과 상기 제2 전극(22)이 단락되는 문제점이 발생한다.
또한, 종래의 발광다이오드의 플립칩 방식 조립 공정에서는 솔더 금속을 용융시킬 때, 용융된 솔더의 오버플로우(overflow)로 인해 발생하는 발광다이오드의 신뢰성 감소 및 불량을 유발시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 제1 전극이 제2 전극으로부터 이격되어 상기 제2 전극 내부에 배치되는 전극 구조를 갖는 발광다이오드에 있어서, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 단락되는 문제점을 해결할 수 있는 플립칩 방식의 발광다이오드용 서브 마운트를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 발광다이오드의 플립칩 방식의 조립 공정에서 솔더 금속을 용융시킬 때, 용융된 솔더의 오버플로우(overflow)로 인해 발생하는 발광다이오드의 신뢰성 감소 및 불량을 방지하는 플립칩 방식의 발광다이오드용 서브 마운트를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 발광다이오드용 플립칩 방식 서브 마운트는,
기판;
제1 전극이 제2 전극으로부터 이격되어 상기 제2 전극 내부에 배치되는 전극 구조를 갖는 발광다이오드의 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 대응되게 상기 기판 상에 형성된 제1 및 제2 본딩층;
상기 제1 및 제2 본딩층 상에 각각 형성되는 제1 및 제2 솔더;
상기 제1 및 제2 솔더 사이에 위치하도록 상기 기판 상에 형성되어, 전극이 단락되는 것을 방지하고 플립칩 공정시 용융된 솔더의 오버플로우를 차단하는 배리어;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 본딩층은 상기 제2 본딩층으로부터 이격되어 상기 제2 본딩층의 내부에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 배리어는 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 이격된 영역에 대응하도록 형성되는 것이 바람직하다.
상기 배리어는 상부 면에 대해 음각 또는 양각의 단일 또는 서로 이격된 복수개 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 배리어는 절연층으로서 규소산화막, 규소질화막, 산화알루미늄막, 하프늄옥사이드(HfO2)막, 하프늄실리케이드(HfSiO)막, 하프늄알루니늄옥사이드(HfAlO)막 중의 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제1 본딩층이 위치되는 기판 부분을 돌출되게 형성하여 상기 제1 솔더가 상기 제2 솔더보다 얇게 형성할 수도 있다.
이상의 본 발명에 따르면, 제1 전극이 제2 전극으로부터 이격되어 상기 제2 전극 내부에 배치되는 전극 구조를 갖는 발광다이오드에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 단락되는 문제점을 해결할 수 있는 플립칩 방식의 발광다이오드용 서브 마운트를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 발광다이오드의 플립칩 방식의 조립 공정에서 솔더 금속을 용융시킬 때, 용융된 솔더의 오버플로우(overflow)로 인해 발생하는 발광다이오드의 신뢰성 감소 및 불량을 방지할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 플립칩 방식의 발광다이오드용 서브 마운트의 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드용 서브 마운 트(30)는, 기판(31)과, 제1 전극(21)이 제2 전극(22)으로부터 이격되어 상기 제2 전극(22) 내부에 배치되는 전극 구조를 갖는 발광다이오드(20)의 상기 제1 전극(21)과 상기 제2 전극(22)에 각각 대응되게 상기 기판(31) 상에 형성된 제1 및 제2 본딩층(32,33)과, 상기 제1 및 제2 본딩층(32,33) 상에 각각 형성되는 제1 및 제2 솔더(34,35)와, 상기 제1 및 제2 솔더(34,35) 사이에 위치하도록 상기 기판(31) 상에 형성되는 배리어(36)를 구비한다.
상기 제1 전극(21)이 상기 제2 전극(22)으로부터 이격되어 상기 제2 전극(22) 내부에 배치되는 전극 구조를 갖는 발광다이오드는 예를 들어, 다음과 같이 구성될 수 있다. 기판의 일면에 육각뿔 형상으로 식각된 식각부 상에 버퍼층과, n형 질화물 반도체층과, 활성층과, p형 질화물 반도체층이 순차적으로 에피성장 되어 있다. 이때, 육각뿔 형태로 식각되지 않고 잔존하는 기판에 생성된 상기 버퍼층과, 상기 n형 질화물 반도체층과, 상기 활성층과, 상기 p형 질화물 반도체층은 기판 표면에서 제거되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 버퍼층과, 상기 n형 질화물 반도체층과, 상기 활성층과, 상기 p형 질화물 반도체층이 평탄한 것이 바람직하다. 그리고, 상기와 같이 평탄화 된 에피 성장층 상에 제1 전극으로서 p형 전극 및 제2 전극으로서 n형 전극, 혹은 제1 전극으로서 n형 전극 및 제2 전극으로서 p형 전극이 형성된다.
상기 서브 마운트(30)에 있어서, 기판(31)으로는 절연층인 산화막 혹은 질화막 형성이 가능한 실리콘을 선택하는 것이 바람직하다. 상기 제1 및 제2본딩층(32,33)은 전기전도성이 우수하며, 제1 및 제2솔더(34,35)와의 부착성(adhesion)이 좋은 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 및 제2본딩층(34,35)은 Au, Ti, Pt, Cr 중 어느 하나 또는 적어도 둘 이상의 합금 예컨대, Cr/Au, Ti/Pt/Au 등으로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2솔더(34,35)는 제1 및 제2본딩층(32,33) 상에 각각 형성된다. 상기 제1 및 제2솔더(34,35)는 발광다이오드(20)의 제1 및 제2전극(21,22)과 서브 마운트(30)의 제1 및 제2본딩층(32,33)을 접합시키기 위한 것으로, 용융성 및 열전도도가 우수한 합금으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 및 제2솔더(34,35)는, Cr, Ti, Pt, Au, Mo, Sn 중 적어도 2개 이상의 합금, 예를 들면, Au/Sn, Pt/Au/Sn, Cr/Au/Sn 등으로 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 솔더(34,35)의 층 높이는 서브 마운트(30)의 제1 및 제2 본딩층(32,33)의 높이를 고려하여 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 3에서와 같이, 제1 본딩층(32)과 제2 본딩층(33)의 높이가 동일한 경우, 상기 제1 본딩층(32)과 접합되는 제1 솔더(34)는 상기 제2 본딩층(33)과 접합되는 제2 솔더(35)와 동일 또는 유사한 두께로 형성될 수 있다.
상기 배리어(36)는 상기 제1 전극(21)과 제2 전극(22) 사이의 이격된 영역에 대응하도록 형성될 수 있으며 상기 배리어(36) 상부 면에 대해 단일 또는 서로 이격된 복수개의 요철부로 형성될 수 있다. 상기 배리어(36)는 기판(31) 상에 형성된 규소산화막, 규소질화막, 산화알루미늄막, 하프늄옥사이드(HfO2)막, 하프늄실리케이드(HfSiO)막, 하프늄알루니늄옥사이드(HfAlO)막 중의 어느 하나가 에칭되여 형성될 수 있다.
도 3에서는 배리어(36)가 상기 배리어 상부 면에 대하여 서로 이격된 복수개 예컨대, 5개의 직각 기둥으로 형성된 요철부의 예를 보여준다. 도 4에서는 배리어(36)가 상기 배리어 상부 면에 대하여 서로 이격된 복수개 예컨대, 5개의 삼각 기둥으로 형성된 요철부의 예를 보여준다.
본 발명에 따른 서브 마운트를 사용하면, 상기 배리어 상부 면에 형성된 음각 혹은 양각으로 서로 이격된 복수개의 요철부로 구조로 인해, 플립칩 본딩시 용융된 제1 및 제2솔더 즉, p-n 솔더의 오버플로우(overflow)를 방지하여, 발광다이오드의 단락 발생을 억제할 수 있어 신뢰성이 향상된다.
한편, 이상에서는 본 발명에 따른 제1 및 제2 본딩층의 높이가 동일한 서브 마운트를 형성한 경우를 예를 들어 설명 및 도시하였으나, 도 5에 보여진 바와 같이, 본 발명에 따른 서브 마운트는 상기 제1 본딩층(32)이 위치되는 기판 부분을 돌출되게 형성하여 상기 제1 솔더(34)가 상기 제2 솔더(35)보다 얇게 형성될 수 있다. 도 5 는 각각 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 서브 마운트를 보인 것으로, 도 3 내지 도 4에서와 동일 참조부호는 실질적으로 동일 또는 유사한 기능을 하는 부재를 나타낸다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 플립칩 방식으로 조립된 발광다이오의 구성 단면도.
도 2는 기판 상부에 형성된 제1 전극이 제2 전극으로부터 이격되어 상기 제2 전극 내부에 배치도는 전극 구조를 갖는 발광다이오드를 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광다이오드용 서브 마운트의 구성 단면도.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광다이오드용 서브 마운트의 구성 단면도.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광다이오드용 서브 마운트의 구성 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20: 발광다이오드 21: 제1 전극
22: 제2 전극 30: 서브 마운트
31: 기판 32: 제1 본딩층
33: 제2 본딩층 34: 제1 솔더
35: 제2 솔더 36: 배리어
Claims (7)
- 기판;제1 전극이 제2 전극으로부터 이격되어 상기 제2 전극 내부에 배치되는 전극 구조를 갖는 발광다이오드의 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 대응되게 상기 기판 상에 형성된 제1 및 제2 본딩층;상기 제1 및 제2 본딩층 상에 각각 형성되는 제1 및 제2 솔더;상기 제1 및 제2 솔더 사이에 위치하도록 상기 기판 상에 형성되어, 상기 제1 및 상기 제2 전극이 단락되는 것을 방지하고 플립칩 공정시 용융된 솔더의 오버플로우를 차단하는 배리어;를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 서브 마운트.
- 제 1항에 있어서,상기 제1 본딩층은 상기 제2 본딩층으로부터 이격되어 상기 제2 본딩층의 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 서브 마운트.
- 제 1항에 있어서,상기 배리어는 상기 제1 전극과 제2 전극 사이의 이격된 영역에 대응하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 서브 마운트.
- 제 1항에 있어서,상기 배리어는 상부 면에 대해 음각 또는 양각의 단일 또는 서로 이격된 복수개의 요철부가 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 서브 마운트.
- 제 1항에 있어서, 상기 배리어는 절연층을 특징으로 하는 발광다이오드용 서브 마운트.
- 제 5항에 있어서, 상기 배리어는 규소산화막, 규소질화막, 산화알루미늄막, 하프늄옥사이드(HfO2)막, 하프늄실리케이드(HfSiO)막, 하프늄알루니늄옥사이드(HfAlO)막 중의 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 서브 마운트.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 본딩층이 위치되는 기판 부분을 돌출되게 형성하여 상기 제1 솔더가 상기 제2 솔더보다 얇게 형성되는 것을 특징으로 하는 발광다이오드용 서브 마운트.
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| KR20090096574A KR20110039639A (ko) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | 발광다이오드용 서브 마운트 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110039639A true KR20110039639A (ko) | 2011-04-20 |
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ID=44046130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR20090096574A KR20110039639A (ko) | 2009-10-12 | 2009-10-12 | 발광다이오드용 서브 마운트 |
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|---|---|
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015084117A1 (ko) * | 2013-12-06 | 2015-06-11 | 일진엘이디(주) | 다층 본딩패드를 가진 발광 다이오드 |
| KR20160007452A (ko) * | 2015-12-23 | 2016-01-20 | 주식회사 루멘스 | 발광 소자 패키지 |
| KR20160032491A (ko) * | 2014-09-16 | 2016-03-24 | 김동엽 | 여성용 질 청결 및 강화를 위한 기구 |
| KR20190029154A (ko) * | 2017-09-12 | 2019-03-20 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 패키지 및 광원장치 |
| CN112186091A (zh) * | 2019-06-17 | 2021-01-05 | 成都辰显光电有限公司 | 微型发光二极管芯片的键合方法 |
| CN112186086A (zh) * | 2019-06-17 | 2021-01-05 | 成都辰显光电有限公司 | 微型发光二极管芯片的键合方法 |
| CN113690149A (zh) * | 2020-05-16 | 2021-11-23 | 佛山市国星光电股份有限公司 | 一种芯片键合结构、方法及设备 |
-
2009
- 2009-10-12 KR KR20090096574A patent/KR20110039639A/ko not_active Application Discontinuation
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