KR20120081809A - 형광체 도포 방법 및 형광체 도포 장치 - Google Patents

형광체 도포 방법 및 형광체 도포 장치 Download PDF

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유철준
홍성재
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Abstract

압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 방법 및 이에 이용되는 형광체 도포 장치를 제공한다. 웨이퍼 상에 다수의 발광 소자들을 형성하고, 상기 형성된 다수의 발광 소자들의 발광 특성을 검사하여 발광 특성에 따라 캐리어 기판 상에 정렬시켜 재배열하고, 상기 재배열된 다수의 발광 소자들에 압축 몰딩 공정에 따라 형광체를 도포하는 단계 및 상기 캐리어 기판 상의 발광 소자들을 분리하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

형광체 도포 방법 및 형광체 도포 장치{Method of depositing phosphor on semiconductor light emitting device and an apparatus for depositing phosphor on semiconductor light emitting device}
개시된 발명은 형광체 도포 방법 및 이에 사용되는 형광체 도포 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조된 발광소자 칩들의 발광 특성에 따라 재배열하여 효율적으로 형광체를 압축 몰딩(compression molding) 몰딩 방식으로 도포하는 형광체 도포하는 방법 및 형광체 도포 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(light emitting diode; LED)는 전기적인 신호를 빛으로 변화시키는 반도체 발광 소자로서, 다른 발광 장치에 비해 비교적 수명이 길며, 저전압 구동이 가능한 장점이 있다. 최근 고휘도를 지닌 백색 LED를 이용한 조명 장치가 종래의 발광 장치를 대체하여 사용되고 있다. 백색 LED는 청색이나 자외선 계열의 빛을 방출하는 발광 소자에 적색, 녹색 또는 황색 등의 형광체를 도포함으로써 형성될 수 있다.
종래의 다수의 LED 칩에 대해 형광체를 도포하는 방법으로 웨이퍼 레벨 코팅 방법(Wafer level coating)이 있다. 이는 웨이퍼 상에 다수의 LED 칩을 형성 한 후, 각각의 개별 칩에 대한 광특성 평가를 하기 전에 이미 웨이퍼 상에 형광체를 도포하는 방법이다.
이와같은 웨이퍼 레벨 코팅 방법에 따르면 웨이퍼 상에 대해서만 형광체를 도포하게 되므로 광이 LED이 칩의 상부로만 배출되는 LED 구조에 대해서만 제한적으로 적용이 될 수 있다.
또한, 웨이퍼 레벨 코팅 방법은 각각의 개별 칩에 대한 광특성 평가에 의한 LED 칩의 분류(bin sorting)를 하기 전에, 분류되지 않은 상태의 LED 칩들이 동일 웨이퍼에 형성된 상태에서 형광체 페이스(paste)를 도포한다. 이에 따라, 각각의 LED 칩들 사이의 광특성의 차이에 의하여, 균일하지 못한 광특성을 지닌 화이트 칩(white chip)들이 만들어지기 때문에 전체적인 공정의 수율이 현저하게 감소할 수 있다.
개시된 발명에서는 발광 소자들에 대해 압축 몰딩 방식으로 발광 소자의 측부 및 상부에 형광체를 균일하게 도포하는 방법을 제공한다.
또한, 개시된 실시예에서는 발광 소자의 측부 및 상부에 형광체를 균일하게 도포할 수 있는 압축 몰딩 장치를 제공한다.
개시된 실시예에서는 웨이퍼 상에 다수의 발광 소자들을 형성하고, 상기 형성된 다수의 발광 소자들의 발광 특성을 검사하여 발광 특성에 따라 캐리어 기판 상에 정렬시켜 재배열하는 단계;
상기 재배열된 다수의 발광 소자들에 압축 몰딩 공정에 따라 형광체를 도포하는 단계; 및
상기 캐리어 기판 상의 발광 소자들을 분리하는 단계;를 포함하는 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 방법을 제공한다.
상기 발광 특성의 검사는 웨이퍼 상에 형성된 다수의 발광 소자들을 개별적으로 분리한 뒤, 각각의 발광 소자들에 대해 발광 특성을 검사하는 것일 수 있다.
상기 발광 특성의 검사는 각각의 발광 소자들에 대해 발광 파장, 휘도 또는 반응 속도를 조사하는 것일 수 있다.
상기 캐리어 기판 상에 재배열하는 단계는,
상기 캐리어 기판 상에 점착층을 형성한 뒤, 동일한 발광 특성을 지닌 발광소자 칩들을 상기 점착층 상에 재배열할 수 있다.
상기 점착층은 감광성 접착제(photo-sensitive adhesive; PSA)로 형성된 것일 수 있다.
상기 형광체를 도포하는 단계는, 발광 소자들이 배열된 상기 캐리어 기판을 형광체 도포 장치에 장착시키고, 상기 캐리어 기판의 발광소자가 형성된 부위에 형광체를 공급하여 발광 소자에 대해 형광체를 도포할 수 있다.
상기 형광체는 상기 발광 소자의 전극 패드를 제외한 영역에 도포될 수 있다.
또한, 개시된 실시예에서는,
발광 소자가 정렬된 캐리어 기판이 장착되는 상부 다이;
상기 상부 다이와 대응되도록 형성된 하부 다이; 및
상기 하부 다이의 일측부에 형성된 몰딩 다이;을 포함하는 형광체 도포 장치를 제공한다.
상기 상부 다이에는 상기 발광 소자의 스프링과 연결된 핀이 형성된 것일 수 있다.
상기 상부 다이에는 다수의 진공홀이 형성될 수 있다.
상기 하부 다이에는 다수의 진공홀이 형성될 수 있다.
상기 몰딩 다이에는 몰딩 공정 시 상기 상부 다이에 밀착된 릴리스 필름과 접촉하여 기밀을 유지하는 실링 러버가 형성될 수 있다.
상기 상부 다이 또는 상기 하부 다이에 접촉하는 릴리스 필름을 포함할 수 있다.
상기 릴리스 필름은 PVC(polyvinyl chloride) 또는 PET(polyethylene terephthalate)로 형성된 것일 수 있다.
상기 릴리스 필름의 두께는 수 내지 수십 마이크로미터일 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 유사한 발광 특성을 지닌 발광 소자들을 캐리어 기판 상에 재배열을 한 후 압축 몰딩 방식에 의해 형광체를 도포함으로써 발광 소자의 상부 및 측부에 균일하게 도포할 수 있는 압출 몰딩 방법을 제공할 수 있으며, 결과적으로 균일한 발광 특성을 지닌 백색 발광 소자를 제공할 수 있다.
또한, 발광 소자의 측부 및 상부에 형광체를 균일하게 도포할 수 있는 압축 몰딩 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 방법을 포함하는 발광 소자 제조 공정을 나타낸 순서도이다.
도 2는 발광 소자 형성 과정에서의 웨이퍼 및 발광 소자들의 배열을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 공정을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 공정을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 방식에 의해 형광체를 도포시킨 발광 소자의 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 장치에 의한 형광체 몰딩 공정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 압축 몰딩 장치에 의한 형광체 몰딩 공정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 장치를 이용하여 PCB(printed circuit board)에 플립칩(flipchip)이 접합된 상태에서 형광체를 도포하는 예를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 방법 및 형광체 도포 장치에 대해 상세히 설명하고자 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 방법을 포함하는 발광 소자의 제조 공정을 나타낸 순서도이다. 도 2는 발광 소자 형성 과정에서의 웨이퍼 및 발광 소자들의 배열을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 반도체 공정에 의하여 웨이퍼(W) 상에 다수의 발광소자, 예를 들어 다수의 LED 칩(C)들을 형성시킨다. LED 칩 형성 공정은 통상적인 반도체 LED 형성 공정을 사용할 수 있으며, 하나의 웨이퍼(W) 상에는 전극 패드를 포함하는 다수의 LED 칩(C)들을 형성할 수 있다. 각각의 LED 칩(C)들의 형태에는 제한은 없으나, 도 2에서는 예시적으로 사각형 형태인 것으로 나타내었다. 각각의 LED 칩(C)들은 각 모서리 영역에 형성된 n형 및 p형 전극 패드를 포함할 수 있다.
웨이퍼(W) 상에 다수의 LED 칩(C)들을 형성한 후, 각각의 LED 칩(C)들을 분리하는 공정을 실시하고 각각의 LED 칩들에 대한 특성을 조사한 뒤, 그 특성에 따라 분류(bin sorting)하는 작업을 실시한다. LED 칩의 특성은 발광 파장, 휘도 또는 반응 속도 등을 기준으로 분류할 수 있으며, 이는 임의적으로 정할 수 있다. 예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같이 형성된 각각의 LED 칩의 발광 파장을 기준으로 하여 특정한 발광 파장 범위의 LED 칩만을 선택적으로 분류할 수 있다. 이하, 본 명에서에서는 LED 칩의 발광 파장, 휘도 또는 반응 속도 등의 특성을 발광 특성이라 한다.
LED 칩의 발광 특성에 따라 분류한 뒤, 동일 군에 속하는 LED 칩들에 대해 캐리어 기판, 예를 들어 사파이어 등의 기판 상에 재배열하여 정렬시킨다. 이하, LED 칩들의 특성에 따른 분류에 의해 동일 군에 속하는 칩들을 동일한 특성을 지닌 LED 칩이라고 칭한다. 재배열되는 LED 칩들 사이의 간격은 도포하고자 하는 형광체의 두께 및 형광체 도포 후 칩들을 분리(dicing)하는 공정을 고려하여 결정할 수 있으며, 예를 들어 수 마이크로 미터 내지 수백 마이크로 미터의 간격으로 배치할 수 있다. 하나의 캐리어 기판에 재배열 및 정렬 시키는 LED 칩들의 갯수에는 제한이 없으며, 임의로 설정할 수 있다.
동일한 특성을 지닌 LED 칩들을 캐리어 기판에 재배열 및 정렬 시킨 후, 이들에 대해 동시에 형광체를 도포하는 몰딩 공정을 실시한다. 이와 같이, 동일한 캐리어 기판에 동일한 발광 특성을 지닌 LED 칩을 정렬시켜 형광체를 도포하는 경우, 형광체의 선택이 용이하며, 결과적으로 최종적으로 구현되는 LED 패키지의 발광 특성을 제어할 수 있으며 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
동일한 특성을 지닌 LED 칩들에 대한 형광체 도포 공정을 실시한 후, LED 칩 패키지를 형성하기 위하여 캐리어 기판 상에 정렬된 각각의 LED 칩들을 분리하는 다이싱 공정을 실시할 수 있다. 이 때의 다이싱 공정을 용이하기 하기 위하여, 캐리어 기판에 정렬되는 LED 칩들의 간격은 다이싱 공정을 미리 염두에 두고 설정될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 의해서 캐리어 기판 상에 재배열 및 정렬된 LED 칩에 대한 형광체 도포 공정 및 형광체 도포 공정에 사용되는 형광체 도포 장치에 대해 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 공정을 나타낸 단면도이다.
도 3(a)를 참조하면, 캐리어 기판(301) 상에 점착층(302)이 형성되어 있으며, 점착층(302) 상에는 다수의 LED 칩(303)들이 정렬되어 있다. 여기서 점착층(302)은 캐리어 기판(301) 상에 다수의 LED 칩(303)들을 고착시키기 위해 형성된 것이다.
점착층(302)은 예를 들어 감광성 접착제(photo-sensitive adhesive; PSA)로 형성된 것일 수 있으며, UV 조사를 통해 점착층 성분이 경화될 수 있으며, 추후 공정에서 LED 칩(303)을 캐리어 기판(301)으로부터 용이하게 분리 가능한 물질로 형성된 것일 수 있다. 참고로, 점착층(302)의 형성은 선택적인 것으로 캐리어 기판(301)이 LED 칩(303)을 용이하게 고착시킬 수 있는 물질로 형성된 경우 점착층(302)을 생략할 수 있다. 캐리어 기판(301)은 가요성 물질이나 단단한 판상 물질로 형성된 것일 수 있으며 유기 또는 무기물 모두 이용할 수 있다. 또한 캐리어 기판(301)은 글래스 섬유(glass fiber)에 유기계 또는 무기계 폴리머가 함침된 복합 재료로 형성된 것일 수 있다. LED 칩(303)들은 그 표면에 전극 패드를 포함한 것일 수 있으며, LED 칩(303)들의 전극 패드에는 범프(bump)(304)가 형성된 것일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 LED 칩들이 형성된 캐리어 기판(300)을 이용하여 LED 칩들의 측면 및 상부에 형광체를 도포한다.
도 3(b)에서는 LED 칩이 형성된 캐리어 기판을 본 발명의 실시예에 의한 형광체 도포 장치에 장착시키고 형광체를 캐리어 기판 상에 도포하는 공정을 나타낸다.
도 3(b)를 참조하면, 하부 다이(305a) 상에 릴리스 필름(306)을 부착시키고, 그리고 LED 칩이 형성된 캐리어 기판(300)을 상부 다이(305b)에 고착시킨다. 형광체 페이스트(307)를 릴리스 필름(306) 상에 공급한 뒤, LED 칩의 범프(304)가 릴리스 필름(306)과 접촉할 때까지 상부 다이(305b)를 하부 다이(305a)에 접근시켜 압축 몰딩 공정에 의해 LED 칩의 노출 영역에 형광체 페이스트(307)를 도포한다.
릴리스 필름(306)은 하부 다이(305a) 표면에 부착되는 것으로, 형광체 도포 공정 이후에 형광체 물질 및 하부 다이(305a)의 분리를 용이하게 하기 위해 사용할 수 있다. 릴리스 필름(306)은 PVC(polyvinyl chloride) 또는 PET(polyethylene terephthalate)와 같은 재료로 형성된 것일 수 있다. 형광체 페이스터(307)은 하나 또는 그 이상의 형광체 물질을 일정한 배합 비에 따라 수지에 혼합된 상태로 사용될 수 있다. 수지는 높은 접착도, 내열성, 낮은 흡습 및 높은 광투과성을 지닌 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 수지는 폴리머 재질이며 에폭시 또는 실리콘 기판의 경화성 수지를 사용할 수 있다. 그리고, 하부 다이(305a) 및 상부 다이(305b) 등 금형 내부에서 형광체의 경화 공정이 진행되므로 열경화성 수지를 사용할 수 있다. 형광체의 함량은 제한되지 않으며, 발광 소자의 광특성과 패키지 레벨에 따라 조절하여 사용할 수 있으며, 예를 들어 중량비로 수 내지 수십 % 정도를 사용할 수 있다.
도 3(c) 및 도 3(d)를 참조하면, LED 칩이 형성된 캐리어 기판(300)을 상부 다이(305b)와 분리한 후 LED 칩이 형성된 캐리어 기판(300)의 각 LED 칩들을 절단기(308)를 이용하여 개별적으로 분리할 수 있다. 그리고, 운송기(309)를 이용하여 개별적인 LED 칩(30)을 캐리어 기판(301)의 점착층(302)에서 분리시킨다.
이와 같이 분리된 개별적인 LED 칩들은 추가적인 패키지(package) 공정을 통하여 LED 패키지로 형성될 수 있다. 도 3(e)에 나타낸 바와 같이, 형광체가 도포된 LED 칩(300)을 패키지 본체(312, 313) 내의 칩 안착부(312, 314)에 고착시키고 와이어 본딩 공정 등을 실시하여 LED 패키지를 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 공정을 나타낸 단면도로서, 여기서는 도 3과는 달리 플립칩(flip-chip) 구조의 LED 칩에 대한 압축 몰딩 공정을 나타내었다.
도 4(a)를 참조하면, 캐리어 기판(401) 상에 점착층(402)이 형성되어 있으며, 점착층(402) 상에는 다수의 LED 칩(403)들이 정렬되어 있다. 여기서 점착층(402)은 캐리어 기판(401) 상에 다수의 LED 칩(403)들을 고착시키기 위해 형성된 것이다. 범프(404)는 LED 칩(403)의 전극 패드에 형성되어 접착층(402)에 부착될 수 있다. LED 칩(403)들이 플립칩 구조를 지니며, LED 칩(403)의 활성층 쪽에 반사층이 형성되어 기판의 상면 및 칩과 기판의 측면으로 광이 방출될 수 있으므로, 형광체는 기판의 일면 및 그 측면에 도포될 수 있다. 범프(404)는 점착층(402)에 의해 형상의 변형없이 부착될 수 있으며, 범프(404)가 소정의 깊이로 점착층(402) 내에 묻히도록 부착시킬 수 있다. 점착층(402)의 두께는 범프(404) 높이의 50% 이상이 되도록 형성할 수 있으며, 추후 공정에서 범프(404)를 점착층(402)에서 용이하게 분리시키기 위하여, 경화 후 점착력이 감소하는 PSA(Photo-Sensitive Adhesive)의 UV 경화형 점착제를 사용할 수 있다.
점착층(402) 물질로는 Polyolefin 및 광중합 아크릴계 수지의 단독 또는 복합재를 사용할 수 있으며, 몰딩 온도사 비교적 높은 경우 내열성을 갖추기 위해서 폴리이미드계의 광중합재, 에폭시(Epoxy)계열의 광중합재, 또는 실리콘(Silicone) 기반의 광중합재 등을 단독 또는 복합재의 형태로 사용할 수 있다.
도 4(b)에서는 LED 칩이 형성된 캐리어 기판을 본 발명의 실시예에 의한 형광체 도포 장치에 장착시키고 형광체를 캐리어 기판 상에 도포하는 공정을 나타낸다.
도 4(b)를 참조하면, 하부 다이(405a) 상에 릴리스 필름(406)을 부착시키고, LED 칩이 형성된 캐리어 기판(400)을 상부 다이(405b)에 고착시킨다. 형광체 페이스트(407)를 릴리스 필름(406) 상에 공급한 뒤, LED 칩의 노출면에 형광체가 도포되도록 상부 다이(405b)를 하부 다이(405a)에 접근시켜 압축 몰딩 공정에 의해 LED 칩의 노출 영역에 형광체 페이스트(407)를 도포한다. 도 3(b)의 설명에 나타낸 릴리스 필림에 관한 내용은 도 4(b)의 릴리스 필름(406)에도 적용될 수 있다.
도 4(c) 및 도 4(d)를 참조하면, LED 칩이 형성된 캐리어 기판(400)을 상부 다이(405b)와 분리한 후 LED 칩이 형성된 캐리어 기판(400)의 각 LED 칩(40)들을 절단기(408)를 이용하여 개별적으로 분리할 수 있다. 그리고, 운송기(409)를 이용하여 형광체가 도포된 개별적인 LED 칩(40)을 캐리어 기판(401)의 점착층(402)에서 분리시킨다.
이와 같이 분리된 LED 칩들은 추가적인 패키지(package) 공정을 통하여 LED 패키지로 형성될 수 있다. 도 4(e)에 나타낸 바와 같이, 형광체가 도포된 LED 칩(40)의 범프를 패키지 본체(410, 411) 내에 고착시키는 공정에 의하여 LED 패키지를 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 방식에 의해 형광체를 도포시킨 발광 소자의 예를 나타낸 도면이다. 도 5(a), (b)를 참조하면, 칩 표면(51)은 형광체(52)로 몰딩이 되어 있으며, 발광 소자의 전극 패드와 연결된 범프(53a, 53b)가 형광체로부터 돌출된 구조를 나타내고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 형광체 도포 방법은 압축 몰딩 방식에 의해 발광 소자의 형태에 상관없이 형광체를 발광 소자의 일면 및 그 측면에 균일하게 도포시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 방식의 경우 다양한 방법으로 변형시킬 수 있으며, 이하, 도 6 내지 도 10을 참조하여 압축 몰딩 방법 및 장치에 대해 설명하고자 한다.
도 6은 캐리어 기판 상에 범프가 상방으로 향하도록 재배열된 발광 소자의 몰딩 공정을 나타낸 도면이다.
도 6(a)는 압축 몰딩 장치를 나타낸 것이며 도면을 참조하면, 상부 다이(601)은 진공 홀(602)을 이용하여 그 표면에 릴리스 필름(604)이 부착된 상태이다. 하부 다이(605)는 상부 다이(601) 하방에 위치한 것으로 전공 홀(606)이 형성되어 있다. 하부 다이(605) 측면에는 몰딩 다이(607)가 형성되어 있으며, 몰딩 다이(607)에는 몰딩 공정 시 상부 다이(601)에 부착된 릴리스 필름(604)와 접촉하여 기밀을 유지하기 위한 실링 러버(sealing rubber, 608)가 형성되어 있다.
도 6(b)를 참조하면, 발광 소자, 예를 들어 LED 칩이 형성된 캐리어 기판(600)을 하부 다이(605) 상에 안착시키고, 하부 다이(605)의 진공홀(606)을 통하여 공기를 빼면서 LED 칩이 형성된 기판(600)를 하부 다이(605)에 밀착시킨다. 그리고, 형광체 페이스트(609)를 LED 칩이 형성된 캐리어 기판(600) 상에 디스펜싱(dispensing)한다. 이때 디스펜싱되는 형광체 페이스트(609)의 양은 상부 다이(601)와 하부 다이(605)를 밀착시킨 경우의 다이들(601, 605, 607)의 내부 공간, 즉 캐버티의 부피를 고려하여 미리 설정된 양일 수 있다.
도 6(c)를 참조하면, 상부 다이(601) 또는 하부 다이(605)와 몰딩 다이(607)가 이동하면서 상부 다이(601)의 핀(603) 상의 릴리스 필름(604)이 하부 다이(605)에 밀찰되도록 한다. 이 때 캐버티의 공기들은 제거된다.
도 6(d)를 참조하면, LED 칩이 형성된 캐리어 기판(600)의 범프가 릴리스 필름(604)에 접촉할 때까지 압력을 가하여 압축 몰딩을 실시한다. 범프는 릴리스 필름(604)에 일정 부분 뭍히게 되며, LED 칩 표면에는 설정된 두께의 형광체가 도포된다.
도 7은 LED 칩의 전극 패드와 연결된 범프가 캐리어 기판 상의 점착층에 부착된 캐리어 기판에 형광체 페이스트를 도포하는 몰딩 공정을 나타낸 도면이다.
도 7(a)를 참조하면, 상부 다이(701)은 진공 홀(702)을 통해 공기를 배출하여 그 표면에 릴리스 필름(704)이 부착된 상태이다. 하부 다이(705)는 상부 다이(701) 하방에 위치한 것으로 전공 홀(706)이 형성되어 있다. 하부 다이(705) 측면에는 몰딩 다이(707)가 형성되어 있으며, 몰딩 다이(707)에는 몰딩 공정 시 상부 다이(701)에 밀착된 릴리스 필름(704)과 접촉하여 기밀을 유지하기 위한 실링 러버(708)가 형성되어 있다.
도 7(b)를 참조하면, 예를 들어 LED 칩의 전극 패드에 형성된 범프를 점착층에 접촉하도록 재배열시킨 LED 칩이 형성된 캐리어 기판(700)을 하부 다이(705) 상에 안착시키고, 하부 다이(705)의 진공홀(706)을 통하여 공기를 빼면서 LED 칩이 형성된 기판(700)를 하부 다이(705)에 밀착시킨다. 그리고, 형광체 페이스트(709)를 LED 칩이 형성된 캐리어 기판(700) 상에 디스펜싱한다.
도 7(c)를 참조하면, 상부 다이(701) 또는 하부 다이(705)와 몰딩 다이(707)가 이동하면서 상부 다이(701)의 핀(703) 상의 릴리스 필름(704)이 하부 다이(705)에 밀찰되도록 한다. 이러한 과정에서 상부 다이(701) 및 하부 다이(705) 사이의 공간, 즉 캐버티의 공기는 제거된다.
도 7(d)를 참조하면, 상부 다이(701) 또는 하부 다이(705)를 상부 또는 하부로 이동시켜 압력을 가하여 압축 몰딩을 실시한다.
도 6 및 도 7에 나타낸 압축 몰딩 장치에서 상부 다이와 하부 다이의 위치는 상대적인 것으로 임의로 상부 다이 및 하부 플레이트의 위치를 바꾸어 공정을 실시할 수 있다. 이 경우, LED 칩이 형성된 캐리어 기판은 상부 다이에 장착되며, 하부 다이에는 릴리스 필름이 형성되며, 형광체 페이스트는 하부 다이의 릴리스 필름 상에 디스펜싱을 시킬 수 있다. 그리고, 상부 다이 및 하부 다이를 밀착시키면서 압축 몰딩 공정에 의해 LED 칩의 노출면에 형광체 페이스트를 도포 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 방법은 발광 소자 칩이 재배열된 캐리어 기판 뿐 아니라 PCB(printed circuit board)에 발광 소자 칩이 접합된 경우에도 응용 가능하다.
도 8은 PCB에 플립칩 접합 후 압축 몰딩 방식에 의해 형광체를 도포하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 진공홀(102)을 통하여 공기를 제거하여 그 표면에 릴리스 필름(101)이 부착된 상부 다이(101)가 마련되어 있다. 상부 다이(101)에는 스프링과 연결된 핀(103)이 형성되어 있다. 상부 다이(101) 하방에는 하부 다이(105)가 마련되어 있으며, 하부 다이(105) 상에는 PCB(108) 및 PCB(108)에 플립칩 본딩된 발광 소자, 예를 들어 LED 칩(100)들이 위치하고 있다. 하부 다이(105) 측면에는 몰딩 다이(107)가 형성되어 있으며, 몰딩 다이(106)에는 상부 다이(101)의 릴리스 필름(104)와 접촉하여 기밀을 유지하기 위한 실링 러버(107)가 형성되어 있다. 상부 다이(101) 및 하부 다이(105)를 밀착시키면서 PCB(108)에 플립칩 본딩된 발광 소자(100)의 노출면에는 형광체 페이스트(109)가 도포될 수 있다.
이와 같은 압축 몰딩 방식의 형광체 도포 공정에 의하여 전극 패드를 제외한 LED 칩의 측면 및 상면에는 형광체가 용이하게 도포될 수 있다. 또한, 플립칩 구조의 경우 발광면 주변에 형광체가 용이하게 도포될 수 있다. 이미 발광 특성이 유사한 LED 칩들을 재배열한 상태이므로, 발광 특성에 맞게 형광체 페이스트 용이하게 선택할 수 있으므로 신뢰성있는 광특성을 지닌 백색 LED를 용이하게 제조할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의한 형광체 도포 방법에 따라 다양한 LED 패키지의 제조가 가능하며, 캐리어 기판 상의 LED 칩들을 다이싱 공정을 통하여 개별적으로 분리한 뒤, 원하는 LED 패키지로 형성할 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100, 301, 401... 캐리어 기판 302, 402... 점착층
303, 403... LED 칩
101, 601, 701... 상부 다이 102, 602, 702... 진공홀
103, 603, 703... 핀 104, 604, 704... 릴리스 필름
105, 605, 705... 하부 다이 106, 607, 707... 몰딩 다이
107, 608, 708... 러버 108... PCB
404... 범프

Claims (15)

  1. 웨이퍼 상에 다수의 발광 소자들을 형성하고, 상기 형성된 다수의 발광 소자들의 발광 특성을 검사하여 발광 특성에 따라 캐리어 기판 상에 정렬시켜 재배열하는 단계;
    상기 재배열된 다수의 발광 소자들에 압축 몰딩 공정에 따라 형광체를 도포하는 단계; 및
    상기 캐리어 기판 상의 발광 소자들을 분리하는 단계;를 포함하는 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발광 특성의 검사는 웨이퍼 상에 형성된 다수의 발광 소자들을 개별적으로 분리한 뒤, 각각의 발광 소자들에 대해 발광 특성을 검사하는 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 발광 특성의 검사는 각각의 발광 소자들에 대해 발광 파장, 휘도 또는 반응 속도를 조사하는 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 캐리어 기판 상에 재배열하는 단계는,
    상기 캐리어 기판 상에 점착층을 형성한 뒤, 동일한 발광 특성을 지닌 발광소자 칩들을 상기 점착층 상에 재배열하는 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 점착층은 감광성 접착제(photo-sensitive adhesive; PSA)로 형성된 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    형광체를 도포하는 단계는,
    발광 소자들이 배열된 상기 캐리어 기판을 형광체 도포 장치에 장착시키고, 상기 캐리어 기판의 발광소자가 형성된 부위에 형광체를 공급하여 발광 소자에 대해 형광체를 도포하는 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 형광체는 상기 발광 소자의 전극 패드를 제외한 영역에 도포되는 압축 몰딩 방식에 의한 형광체 도포 방법.
  8. 형광체 도포 장치에 있어서,
    발광 소자가 정렬된 캐리어 기판이 장착되는 상부 다이;
    상기 상부 다이와 대응되도록 형성된 하부 다이; 및
    상기 하부 다이의 일측부에 형성된 몰딩 다이;을 포함하는 형광체 도포 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 상부 다이에는 상기 발광 소자의 스프링과 연결된 핀이 형성된 형광체 도포 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 상부 다이에는 다수의 진공홀이 형성된 형광체 도포 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 하부 다이에는 다수의 진공홀이 형성된 형광체 도포 장치.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 몰딩 다이에는 몰딩 공정 시 상기 상부 다이에 밀착된 릴리스 필름과 접촉하여 기밀을 유지하는 실링 러버가 형성된 형광체 도포 장치.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 상부 다이 또는 상기 하부 다이에 접촉하는 릴리스 필름을 포함하는 형광체 도포 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 릴리스 필름은 PVC(polyvinyl chloride) 또는 PET(polyethylene terephthalate)로 형성된 형광체 도포 장치.
  15. 제 17항에 있어서,
    상기 릴리스 필름의 두께는 수 내지 수십 마이크로미터인 형광체 도포 장치.
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