KR20130104824A - 반도체 발광장치 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면은 반도체 발광소자가 장착된 기판을 상부 금형부에 배치하는 단계와, 제1 하부 금형부에 마련된 파장변환부 형성용 캐비티에 파장변환물질 함유 수지를 배치하는 단계와, 상기 파장변환물질 함유 수지 내에 상기 반도체 발광소자가 위치하도록 상기 반도체 발광소자를 상기 파장변환부 형성용 캐비티에 이동시키는 단계와, 상기 파장변환물질 함유 수지를 경화시켜 상기 반도체 발광소자를 둘러싼 파장변환부를 형성하는 단계와, 제2 하부 금형부에 마련된 수지포장부 형성용 캐비티를 이용한 압축성형공정으로 상기 파장변환부가 형성된 반도체 발광소자에 수지 포장부를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광장치 제조방법을 제공한다.

Description

반도체 발광장치 및 제조방법{LIGHT EMITTING APPARATUS AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명은 반도체 발광장치 제조방법에 관한 것으로서, 특히 형광체층과 같은 파장 변환부를 갖는 반도체 발광장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; 이하, 'LED'라고 함)는 전기에너지를 광에너지로 변환하는 반도체 소자로서, 에너지 밴드갭에 따른 특정한 파장의 빛을 내는 화합물 반도체로 구성되며, 광통신 및 모바일 디스플레이, 컴퓨터 모니터 등과 같은 디스플레이, LCD용 평면광원(Back Light Unit: BLU)에서부터 조명의 영역까지 그 사용이 확대되고 있는 추세이다.
통상적으로 발광 다이오드는 기판, 파장 변환부 등과 같은 다른 요소와 패키지된 반도체 발광장치로 사용되며, 이러한 반도체 발광장치의 제조과정에서 다양한 패키징 공정이 요구된다. 예를 들어, 형광체층과 같은 파장변환부를 형성하기 위해서, 기판에 실장된 각 칩 단위로 디스펜싱 공정 또는 스크린 프린팅공정이 적용될 수 있다.
하지만, 이러한 공정은 개별 칩 단위로 적용되며, 형광체에 도포과정에서 상대적으로 긴 시간이 소요되므로, 형광체층의 두께를 일정하게 관리하기 어려우며, 이로 인해 색산포의 편차도 크다는 문제가 있다.
당 기술분야에서는 형광체층과 같은 파장변환부를 간소한 공정을 통해서 형성하면서도 색산포와 같은 특성을 개선할 수 있는 새로운 반도체 발광장치 제조방법과 이를 이용한 반도체 발광장치가 요구되고 있다.
본 발명의 일 측면은 반도체 발광소자가 장착된 기판을 상부 금형부에 배치하는 단계와, 제1 하부 금형부에 마련된 파장변환부 형성용 캐비티에 파장변환물질 함유 수지를 배치하는 단계와, 상기 파장변환물질 함유 수지 내에 상기 반도체 발광소자가 위치하도록 상기 반도체 발광소자를 상기 파장변환부 형성용 캐비티에 이동시키는 단계와, 상기 파장변환물질 함유 수지를 경화시켜 상기 반도체 발광소자를 둘러싼 파장변환부를 형성하는 단계와, 제2 하부 금형부에 마련된 수지포장부 형성용 캐비티를 이용한 압축성형공정으로 상기 파장변환부가 형성된 반도체 발광소자에 수지 포장부를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광장치 제조방법을 제공한다.
상기 파장변환부 형성용 캐비티에 배치되는 파장변환물질 함유 수지는 반경화상태의 형광체 함유 수지이며, 상기 파장변환부를 형성하는 단계는 상기 반경화상태의 형광체 함유 수지를 완전 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 파장변환물질 함유 수지를 배치하는 단계 전에, 상기 파장변환부 형성용 캐비티에 이형 필름을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 수지포장부 형성용 캐비티는 렌즈 구조에 대응되는 형상을 갖는 오목부를 가질 수 있다.
이 경우에, 상기 기판 상에 형성된 반도체 발광소자는 복수의 반도체 발광소자이며, 상기 오목부는 상기 복수의 반도체 발광소자에 대응되는 위치에 제공될 수 있다.
상기 수지 포장부를 형성하는 단계는, 상기 수지포장부 형성용 캐비티에 이형 필름을 배치하는 단계와, 상기 수지포장부 형성용 캐비티에 상기 수지포장부를 위한 액상 수지를 주입하는 단계와, 상기 액상 수지 내에 상기 파장 변환부가 형성된 반도체 발광소자가 위치하도록 상기 반도체 발광소자를 상기 수지포장부 형성용 캐비티에 이동시키는 단계와, 상기 액상 수지를 경화시켜 상기 파장변환부 상에 수지포장부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 상에 형성된 반도체 발광소자는 복수의 반도체 발광소자이며, 상기 수지포장부를 형성하는 단계 후에, 각각의 반도체 발광소자 단위로 절단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 기판과, 상기 기판 상에 장착된 반도체 발광소자와, 상기 반도체 발광소자를 둘러싸는 파장 변환부와, 상기 파장변환부 상에 형성되며, 렌즈구조가 제공되는 상면을 갖는 수지포장부를 포함하며, 상기 기판의 측면과, 상기 파장변환부의 측면 및 상기 수지포장부의 측면 각각은 서로 실질적인 공면(共面)을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치를 제공한다.
형광체층과 같은 파장변환부를 형성하는데 있어서, 압축성형공정을 확대 적함으로써 파장변환부 형성공정을 간소화시키는 동시에 색산포를 효과적으로 개선시킬 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단 및 효과는, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
도1 내지 도4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조방법 중 파장변환부 형성과정을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
도5 내지 도7은 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조방법 중 렌즈부를 갖는 수지포장부의 형성과정을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
도8 및 도9는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조방법 중 절단 공정을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
도10은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 반도체 발광장치의 측단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도1 내지 도4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제조방법 중 파장변환부 형성과정을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 반도체 발광장치의 제조방법은 반도체 발광소자(25)가 장착된 기판(21)을 상부 금형부(11)에 배치하는 단계로 시작된다.
본 실시형태와 같이, 상기 반도체 발광소자(25)는 플립칩 구조로서 솔더 범프(22)에 의해 상기 기판(21)의 회로패턴(미도시)에 연결된 형태로 예시되어 있으나, 이에 한정되지 아니하며, 예를 들어, 와이어 본딩에 의해 연결될 반도체 발광소자가 사용될 수도 있다.
상기 반도체 발광소자(21)는 복수개(예, 3개)로 장착될 수 있다. 최종 제품에서 반도체 발광장치에서 2개 이상의 발광 다이오드를 채용한 형태를 가질 수 있으나, 필요에 따라 각각 하나의 반도체 발광소자가 포함된 반도체 발광 장치로 절단되어 사용될 수 있다. 개별 소자 단위로 절단하는 경우에 바람직하게는 반도체 발광소자는 일정한 간격으로 갖도록 장착될 수 있다.
도1을 참조하면, 상기 상부 금형부(11)과 함께 제1 하부 금형부(31)를 갖는다. 상기 제1 하부 금형부(31)에는 상기 기판(21)과 마주하는 위치에 파장변환부 형성용 캐비티(C1)가 형성될 수 있다. 상기 캐비티(C1)는 원하는 파장변환부의 크기와 형상을 고려하여 형성될 수 있다.
이어, 도2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 하부 금형부(31)에 마련된 파장변환부 형성용 캐비티(C1)에 파장변환물질 함유 수지(36')를 배치한다.
일 예에서는, 상기 파장변환물질 함유 수지(36')는 액상 수지와 그 액상 수지에 함유된 형광체와 같은 파장변환물질을 포함할 수 있다. 이러한 액상 수지를 이용할 경우에, 상기 파장변환물질 함유 수지(36')는 디스펜싱 공정으로 캐비티(C1)에 적하될 수 있다.
상기 파장변환물질 함유 수지(36a)를 배치하기 전에, 상기 파장변환부 형성용 캐비티(C1)에 이형 필름(33)을 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 이형 필름(33)은 롤(R)을 이용하여 이동될 수 있으며, 이러한 과정에서 이형 필름(33) 중 상기 캐비티(C1)에 위치한 부분을 이동시킬 수 있다.
다른 예에서는, 상기 파장변환부 형성용 캐비티(C1)에 배치되는 파장변환물질 함유 수지(36')는 반경화상태의 형광체 함유 수지일 수 있다. 여기서, "반경화상태"란 B 스테이지의 수지로서, 고유 형상을 일정하게 유지할 수 있는 완전 경화 전의 상태를 말한다.
이러한 반경화상태의 수지는 시트 형상을 유지할 수 있다. 또한, 이러한 시트의 형광체 함유 수지는 이형 필름(33) 상에 제공되어 상기 이형 필름(33)과 함께 공급될 수 있다.
다음으로, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 파장변환물질 함유 수지(36') 내에 상기 반도체 발광소자(25)가 위치하도록 상기 반도체 발광소자(25)를 상기 파장변환부 형성용 캐비티(C1)에 이동시킨다.
본 압축성형공정에 의해, 상기 파장변환물질 함유 수지(36')는 미리 마련된 캐비티(C1)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 본 실시형태와 같이, 각각의 반도체 발광소자(25)는 일정한 간격을 갖도록 배치되므로, 본 압축성형공정에 의해 각 발광소자(25) 사이의 공간에도 파장변환물질 함유 수지(36')가 위치할 수 있다.
이와 같이, 상기 상부 금형부(11)와 상기 제1 하부 금형부(31)가 서로 가압된 상태에서 상기 파장변환물질 함유 수지(36')를 에너지를 인가하여 경화시켜 파장변환부(36)를 형성하고, 도4에 도시된 바와 같이, 파장변환부(36)가 형성된 기판(21)을 제1 하부 금형부(31)로부터 분리시킨다.
본 경화공정은 앞서 설명한 바와 같이 상기 파장변환물질 함유 수지(36')가 반경화상태일 경우에, C 스테이지로 변환되도록 완전 경화시킬 수 있다. 이어, 캐비티(C1)에 이미 사용된 이형 필름(33)이 손상/변형되어 교체가 필요한 경우에 롤(R)을 이용하여 다른 영역으로 변경시킬 수 있다.
다음으로, 수지포장부 형성용 캐비티가 형성된 다른 하부 금형부를 이용한 압축성형공정으로 상기 파장변환부가 형성된 반도체 발광소자에 수지 포장부를 형성한다. 이러한 공정은 도5 내지 도7에 예시되어 있다.
도5에 도시된 바와 같이, 상기 제2 하부 금형부(41)에 마련된 수지포장부 형성용 캐비티(C2)에 상기 수지포장부를 위한 액상 수지(56')를 주입한다.
본 공정에서도, 도2에 도시된 공정과 유사하게, 액상 수지(56')를 주입하기 전에, 후속공정에서 용이한 박리를 위해서 상기 수지포장부 형성용 캐비티(C2)에 이형 필름(33)을 배치할 수 있다.
상기 제2 하부 금형부(41)에 채용된 수지포장부 형성용 캐비티(C2)는 렌즈구조에 대응되는 오목부(CL)를 갖는 형태를 예시되어 있다. 본 실시형태와 같이, 상기 기판(21) 상에 복수의 반도체 발광소자(25)가 형성될 경우에, 상기 오목부(CL)는 상기 복수의 반도체 발광소자(25)에 대응되는 위치에 제공될 수 있다.
이어, 도6에 도시된 바와 같이, 상기 액상 수지(56') 내에 상기 파장 변환부(36)가 형성된 반도체 발광소자(25)가 위치하도록 상기 반도체 발광소자(25)를 상기 수지포장부 형성용 캐비티(C2)에 이동시킨다.
본 압축성형공정에 의해 상기 액상 수지(56')는 미리 마련된 캐비티(C2)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 이 과정에서, 파장변환부(36)를 둘러싸는 수지포장부(56)가 형성될 수 있으며, 이러한 수지포장부(56)는 상기 오목부(CL)에 대응되는 렌즈부를 가질 수 있다.
이와 같이, 상기 상부 금형부(11)와 상기 제2 하부 금형부(41)가 서로 가압된 상태에서, 상기 액상 수지(56')를 에너지를 인가하여 경화시켜 수지포장부(56)를 형성하고, 도7에 도시된 바와 같이, 수지포장부(56)가 형성된 기판(21)을 제2 하부 금형부(41)로부터 분리시킨다.
다음으로, 본 실시형태와 같이, 일 기판 상에 복수개의 반도체 발광소자를 장착할 경우에, 하나의 반도체 발광소자를 단일 패키지 단위로 제조되도록 도8에 도시된 바와 같이, 절단공정을 포함할 수 있다.
이러한 절단공정을 통해서, 도9에 도시된 바와 같이, 반도체 발광장치(30)가 얻어질 수 있다.
본 실시형태에 따른 반도체 발광장치(30)는 기판(21)과, 상기 기판(21) 상에 장착된 반도체 발광소자(25)와, 상기 반도체 발광소자(25)를 둘러싸는 파장 변환부(36)와, 상기 파장변환부(36) 상에 형성되며, 렌즈구조(L)가 제공되는 상면을 갖는 수지포장부(56)를 포함한다.
본 실시형태에 따른 반도체 발광장치(30)는 복수의 발광소자(25)를 하나의 기판(21)에 실장하고, 압축성형공정을 이용하여 연속적으로 파장변환부(36)와 수지포장부(56)를 형성한 후에 도8과 같이 절단하여 얻어질 수 있다.
이러한 절단공정에 의해, 상기 반도체 발광장치(30)는 상기 기판(21)의 측면과, 상기 파장변환부(36)의 측면과, 상기 수지포장부(36)의 측면으로 구성된 실질적인 공면(共面: 30a)을 가질 수 있다.
상술된 실시형태는 플립칩 본딩된 구조를 갖는 형태로 예시되었으나, 다른 반도체 발광소자에도 유사하게 적용될 수 있다. 도10에는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 반도체 발광장치의 측단면도이 도시되어 있다.
도10을 참조하면, 본 실시형태에 따른 반도체 발광장치(100)는 기판(71)과, 상기 기판(71) 상에 장착된 반도체 발광소자(75)를 포함한다. 상기 반도체 발광소자(75)는 앞선 실시형태와 달리, 와이어(72)에 의해 상기 기판(71)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 반도체 발광장치(100)는 상기 반도체 발광소자(75)를 둘러싸는 파장 변환부(86)와, 상기 파장변환부(86) 상에 형성되며, 렌즈구조(L)가 제공되는 상면을 갖는 수지포장부(96)를 포함한다.
본 실시형태에 따른 반도체 발광장치(100)는 앞선 실시형태와 유사하게 상기 기판(71)의 측면과, 상기 파장변환부(86)의 측면과, 상기 수지포장부(96)의 측면으로 구성된 실질적인 공면(100a)을 가질 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 반도체 발광소자가 장착된 기판을 상부 금형부에 배치하는 단계;
    제1 하부 금형부에 마련된 파장변환부 형성용 캐비티에 파장변환물질 함유 수지를 배치하는 단계;
    상기 파장변환물질 함유 수지 내에 상기 반도체 발광소자가 위치하도록 상기 반도체 발광소자를 상기 파장변환부 형성용 캐비티에 이동시키는 단계;
    상기 파장변환물질 함유 수지를 경화시켜 상기 반도체 발광소자를 둘러싼 파장변환부를 형성하는 단계; 및
    제2 하부 금형부에 마련된 수지포장부 형성용 캐비티를 이용한 압축성형공정으로 상기 파장변환부가 형성된 반도체 발광소자에 수지 포장부를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광장치 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파장변환부 형성용 캐비티에 배치되는 파장변환물질 함유 수지는 반경화상태의 형광체 함유 수지이며,
    상기 파장변환부를 형성하는 단계는 상기 반경화상태의 형광체 함유 수지를 완전 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파장변환물질 함유 수지를 배치하는 단계 전에, 상기 파장변환부 형성용 캐비티에 이형 필름을 배치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수지포장부 형성용 캐비티는 렌즈 구조에 대응되는 형상을 갖는 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기판 상에 형성된 반도체 발광소자는 복수의 반도체 발광소자이며,
    상기 오목부는 상기 복수의 반도체 발광소자에 대응되는 위치에 제공되는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수지 포장부를 형성하는 단계는,
    상기 수지포장부 형성용 캐비티에 이형 필름을 배치하는 단계와,
    상기 수지포장부 형성용 캐비티에 상기 수지포장부를 위한 액상 수지를 주입하는 단계와,
    상기 액상 수지 내에 상기 파장 변환부가 형성된 반도체 발광소자가 위치하도록 상기 반도체 발광소자를 상기 수지포장부 형성용 캐비티에 이동시키는 단계와,
    상기 액상 수지를 경화시켜 상기 파장변환부 상에 수지포장부를 형성하는 단계를 포함하는 반도체 발광장치 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 형성된 반도체 발광소자는 복수의 반도체 발광소자이며,
    상기 수지포장부를 형성하는 단계 후에, 각각의 반도체 발광소자 단위로 절단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치 제조방법.
  8. 기판;
    상기 기판 상에 장착된 반도체 발광소자;
    상기 반도체 발광소자를 둘러싸는 파장 변환부; 및
    상기 파장변환부 상에 형성되며, 렌즈구조가 제공되는 상면을 갖는 수지포장부를 포함하며,
    상기 기판의 측면과, 상기 파장변환부의 측면 및 상기 수지포장부의 측면 각각은 서로 실질적인 공면(共面)을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 발광장치.
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