KR20150114074A - 백색 발광다이오드 칩의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 청색 계열의 단파장 광원을 조사하는 복수개의 청색 칩이 일면에 구비된 청색 웨이퍼와, 녹색 계열의 단파장 광원을 조사하는 복수개의 녹색 칩이 일면에 구비된 녹색 웨이퍼와, 적색 계열의 단파장 광원을 조사하는 복수개의 적색 칩이 일면에 구비된 적색 웨이퍼를 각각 준비하는 단계; 준비된 상기 청색 웨이퍼의 청색 칩 상부면에 상기 녹색 웨이퍼의 녹색 칩을 본딩(Bonding)시키는 단계; 상기 청색 칩과 본딩된 상기 녹색 칩의 일면에 구비된 상기 녹색 웨이퍼를 제거하는 단계; 상기 녹색 웨이퍼가 제거된 상기 녹색 칩의 상부면에 상기 적색 웨이퍼의 적색 칩을 본딩시키는 단계; 및 상기 녹색 칩과 상기 적색 칩 및 상기 적색 웨이퍼가 일면에 구비된 상기 청색 칩의 타면에 구비된 상기 청색 웨이퍼를 제거하는 단계를 포함하는 백색 발광다이오드 칩의 제조방법을 제공한다.
따라서, 백색 발광다오이드 칩을 제조하는 작업방식을 개선하여 제조공정을 단순화하고, 그로 인하여 투자비용을 절감시킬 수 있고, 사파이어 기판과 같은 이종 기판을 사용하지 않음으로써 열전도율을 증대시킬 수 있다.

Description

백색 발광다이오드 칩의 제조방법{Manufacturing method of white light emitting chip}
본 발명은 백색 발광다이오드 칩의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적색, 녹색, 청색의 광을 조사하는 칩을 하나의 칩으로 구현시켜 백색 광을 조사하도록 하는 백색 발광다이오드 칩의 제조방법에 관한 것이다.
대한민국 공개특허 제2011-0024034호에 기재된 배경기술을 참조하면, 발광 다이오드는 Light Emitting Diode의 줄임말인 LED로 불린다. 발광 다이오드는 p-n 접합된 다이오드의 일종으로서, 순방향으로 전압이 인가될 때 단파장광이 방출되는 현상인 전기발광효과를 이용한 반도체 소자이다.
발광 다이오드는 표시장치분야(LED full color display), 신호등, 자동차 부속품 분야, 핸드폰 백라이트, 데이터 저장장치 및 정보통신 분야 등에 다양하게 사용되고 있다.
발광 다이오드는 발광층을 구성하는 물질의 조성에 따라 기본적으로 단색광만을 나타내기 때문에 백색을 표현하기 위해서는 적색, 녹색, 청색 등의 색깔 간의 조합이 필요하다.
백색 발광 다이오드를 구현하는 방식은 적색, 녹색, 청색의 삼색 발광 다이오드 광원들을 독립적으로 사용하는 방식, UV 발광 다이오드 광원을 사용하고 적색, 녹색, 청색의 삼색 형광체를 사용하는 방식, 및 청색 발광 다이오드에 황색 형광체를 사용하는 방식이 있다.
종래의 백색 발광 다이오드는 도 1에 도시된 바와 같이, 인쇄회로기판(6) 상의 PCB나 CERAMIC, LTCC, HTCC 등 다른 열전도체 또는 리드 프레임(7) 위에 청색 발광 다이오드 또는 UV 발광 다이오드가 배치되고 그 위에 형광체로서 형광안료(2)가 혼합된 투명 에폭시 수지(1)로 구성된다.
종래 백색 발광 다이오드를 제조하는 방법은 웨이퍼 위에 발광 다이오드 칩을 제조하는 공정과 제조된 칩을 패키징하는 공정으로 나누어진다. 구체적으로 설명하면 도 2에서 보는 바와 같이 인쇄 회로 기판(6) 상의 리드 프레임(7) 위에 은 페이스트(Ag paste), 폴리아마이드계 등과 같은 접착제(4)로 발광 다이오드 칩(3)을 부착시키는 단계, 와이어(5)를 본딩하는 단계, 형광 안료(2)와 투명 에폭시 수지(1)를 균일하게 혼합하는 단계, 및 형광 안료(2)가 혼합된 투명 에폭시 수지(1)로 몰딩하는 단계로 이루어진다.
그러나, 이러한 방법은 제조 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 형광 안료(2)와 투명 에폭시 수지(1)를 균일하게 혼합하기 어렵기 때문에 원하는 파장 대역의 양품을 대량 생산하기 곤란한 문제가 있으며, 또한 형광 안료의 사용량이 많아 생산 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 하나의 웨이퍼에 적색, 녹색, 청색의 칩을 구현시켜 발광다이오드 칩 공정을 단순화하여 투자비용을 절감시키도록 하는 백색 발광다이오드 칩의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 청색 계열의 단파장 광원을 조사하는 복수개의 청색 칩이 일면에 구비된 청색 웨이퍼와, 녹색 계열의 단파장 광원을 조사하는 복수개의 녹색 칩이 일면에 구비된 녹색 웨이퍼와, 적색 계열의 단파장 광원을 조사하는 복수개의 적색 칩이 일면에 구비된 적색 웨이퍼를 각각 준비하는 단계; 준비된 상기 청색 웨이퍼의 청색 칩 상부면에 상기 녹색 웨이퍼의 녹색 칩을 본딩(Bonding)시키는 단계; 상기 청색 칩과 본딩된 상기 녹색 칩의 일면에 구비된 상기 녹색 웨이퍼를 제거하는 단계; 상기 녹색 웨이퍼가 제거된 상기 녹색 칩의 상부면에 상기 적색 웨이퍼의 적색 칩을 본딩시키는 단계; 및 상기 녹색 칩과 상기 적색 칩 및 상기 적색 웨이퍼가 일면에 구비된 상기 청색 칩의 타면에 구비된 상기 청색 웨이퍼를 제거하는 단계를 포함하는 백색 발광다이오드 칩의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 백색 발광다이오드 제조방법은, 상기 청색 웨이퍼를 제거한 후 상기 청색 웨이퍼가 제거된 위치에 캐리어(Carrier) 웨이퍼를 본딩시킨 후 상기 적색 칩의 일면에서 상기 적색 웨이퍼를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 백색 발광다이오드 제조방법에 있어서, 상기 녹색 칩의 일면에 구비되는 녹색 웨이퍼와 상기 청색 칩의 일면에 구비된 청색 웨이퍼 및 상기 적색 칩의 일면에 구비되는 상기 적색 웨이퍼의 제거는 광 절연막 제거(Laser Lift Off) 방식을 이용할 수 있고, 상기 캐리어 웨이퍼는 실리콘(Si) 또는 금속(Metal) 재질을 가질 수 있으며, 상기 청색 웨이퍼와 상기 녹색 웨이퍼 및 상기 적색 웨이퍼는 사파이어 기판일 수 있다.
본 발명에 따른 백색 발광다이오드 칩의 제조방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 백색 발광다오이드를 제조하는 작업방식을 개선하여 제조공정을 단순화하고, 그로 인하여 투자비용을 절감시킬 수 있다.
둘째, 사파이어 기판과 같은 이종 기판을 사용하지 않음으로써 열전도율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 종래의 백색 발광 다이오드의 단면도이다.
도 2는 종래 백색 발광 다이오드를 제조하는 공정을 나타낸 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 백색 발광다이오드 칩의 제조방법의 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시된 제조방법에 의해 백색 발광다이오드 칩을 제작하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5은 적색, 녹색, 청색의 패드를 이용하여 백색 발광다이오드 칩을 제작하는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 변형 예를 도시한 도면이다.
도 7은 도 4의 과정을 거쳐 제작된 백색 발광다이오드 칩을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 3은 본 발명에 따른 백색 발광다이오드 칩의 제조방법의 순서도, 도 4는 도 3에 도시된 제조방법에 의해 백색 발광다이오드 칩을 제작하는 과정을 개략적으로 도시한 도면, 도 5은 적색, 녹색, 청색의 패드를 이용하여 백색 발광다이오드 칩을 제작하는 과정을 개략적으로 도시한 도면, 도 6은 도 4의 변형 예를 도시한 도면, 도 7은 도 4의 과정을 거쳐 제작된 백색 발광다이오드 칩을 도시한 도면이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 백색 발광다이오드 칩의 제조방법은 청색 칩이 일면에 구비된 청색 웨이퍼와 녹색 칩이 일면에 구비된 녹색 웨이퍼 및 적색 칩이 일면에 구비된 적색 웨이퍼를 각각 준비하는 단계(S10)와, 청색 칩의 상부면에 녹색 칩을 본딩시키는 단계(S20)와, 녹색 칩의 일면에 구비된 녹색 웨이퍼를 제거하는 단계(30)와, 녹색 칩의 상부면에 적색 칩을 본딩시키는 단계(S40)와, 청색 칩의 일면에 구비된 청색 웨이퍼를 제거하는 단계(S50)를 포함한다.
상기 청색 칩(110)이 일면에 구비된 청색 웨이퍼(100)와 녹색 칩(210)이 일면에 구비된 녹색 웨이퍼(200) 및 적색 칩(310)이 일면에 구비된 적색 웨이퍼(300)을 준비하는 단계(S10)는 각각 청색 계열의 단파장 광원과 녹색 계열의 단파장 광원 및 적색 계열의 단파장 광원을 조사하는 각각의 청색 칩(110)과 녹색 칩(210) 및 적색 칩(310)을 각각 청색 웨이퍼(100)와 녹색 웨이퍼(200) 및 적색 웨이퍼(300)의 일면에 부착하는 단계이다.
상기 청색 웨이퍼(100)와 녹색 웨이퍼(200) 및 적색 웨이퍼(300)는 일반적인 사파이어(Sapphire) 기판이 사용되는 것이 바람직하다. 여기서 사파이어 기판은 발광 다이오드를 제조하는데 사용하는 기초적인 웨이퍼이며, 방위의 정도가 높고 정밀한 폴리싱으로 흠이나 자국이 없어 발광 다이오드용 질화물이나 화합물 반도체의 증착 기판으로 사용된다.
상기 청색 웨이퍼(100)와 녹색 웨이퍼(200) 및 적색 웨이퍼(300)의 일면에 상기 청색 칩(110)과 녹색 칩(210) 및 적색 칩(310)을 부착시키는 방식은 일반적인 것으로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 단계(S10)를 거쳐 청색 칩(110)이 일면에 구비된 청색 웨이퍼(100)와 녹색 칩(210)이 일면에 구비된 녹색 웨이퍼(200) 및 적색 칩(310)이 일면에 구비된 적색 웨이퍼(300)가 각각 준비되면 청색 웨이퍼(100)의 청색 칩(110) 상부면에 녹색 웨이퍼(200)의 녹색 칩(210)을 본딩시키는 단계(S20)를 수행한다.
여기서, 상기 청색 칩(110)의 상부면에 상기 녹색 칩(210)을 본딩시키는 방식은 여러 방식이 사용되나 본딩시키는 방식은 일반적인 것으로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 청색 웨이퍼(100)의 일면과 상기 녹색 웨이퍼(200)의 일면에는 각각 청색 계열의 단파장 광을 조사하는 복수개의 청색 칩(110)과 녹색 계열을 단파장 광을 조사하는 복수개의 녹색 칩(110)이 부착되어 있는데, 상기 청색 칩(110)의 상부면에 상기 녹색 칩(210)의 본딩시킬 때, 각각의 청색 칩(110)의 상부에 각각의 녹색 칩(210)이 위치하도록 본딩시키는 것이 바람직하다.
상기 단계(S20)를 거쳐 상기 청색 웨이퍼(100)의 일면에 구비된 상기 청색 칩(110)의 상부면에 상기 녹색 칩(210)과 상기 녹색 웨이퍼(200)가 구비되면, 상기 녹색 칩(210)에서 상기 녹색 웨이퍼(200)를 제거하는 단계(S30)를 수행한다.
상기 녹색 칩(210)에서 상기 녹색 웨이퍼(200)의 제거는 광 절연막 제거(LLO;Laser Lift Off) 방식을 이용하며, 광 절연막 제거 방식은 상기 녹색 칩(210)과 상기 녹색 웨이퍼(200)의 부착면에 레이저를 조사함으로 상기 녹색 칩(210)과 상기 녹색 웨이퍼(200)를 분리하게 된다.
상기 녹색 칩(210)에서 상기 녹색 웨이퍼(200)를 분리하는 방식을 광 절연막 제거 방식을 사용하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 화학적 절연막 제거 방식을 이용할 수 있다.
상기 단계(S30)를 수행하면 상기 청색 웨이퍼(100)의 일면에 부착된 상기 청색 칩(110)의 상부면에는 상기 녹색 칩(210)이 구비된 상태가 된다. 상기 단계(S30)를 수행한 후 일면이 상기 청색 칩(110)과 접지된 상기 녹색 칩(210)의 타면에 상기 적색 웨이퍼(300)의 일면에 부착된 적색 칩(310)을 본딩시키는 단계(S40)를 수행한다.
여기서, 상기 녹색 칩(210)의 상부면에 상기 적색 칩(310)을 본딩시키는 방식 역시 여러 방식이 사용되나 본딩시키는 방식은 일반적인 것으로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 복수개의 청색 칩(110)에 본딩되는 상기 녹색 칩(210) 역시 상기 청색 칩(110)과 동일한 개수를 가지며, 상기 복수개의 녹색 칩(210)에 본딩되는 상기 적색 칩(310) 역시 상기 녹색 칩(210)과 동일한 개수를 가지도록 상기 적색 웨이퍼(300)의 일면에 부착되게 된다.
상기 단계(S40)를 거치면, 상기 청색 웨이퍼(100)의 일면에는 상기 청색 칩(110)과 녹색 칩(210) 및 상기 적색 칩(310)과 상기 적색 웨이퍼(300)가 구비되며, 상기 단계(S40)를 완료 후 상기 청색 칩(110)의 일면에 구비된 상기 청색 웨이퍼(100)를 제거하는 단계(S50)를 수행한다.
상기 청색 칩(110)의 일면에는 상기 청색 웨이퍼(100)가 구비되고, 타면에는 상기 녹색 칩(210)과 적색 칩(310) 및 적색 웨이퍼(300)가 구비되는데 상기 단계(S50)는 상기 청색 칩(110)에서 상기 청색 웨이퍼(100)를 분리하는 단계이다.
상기 청색 칩(110)에서 상기 청색 웨이퍼(100)의 분리는 상기 녹색 칩(210)의 일면에 구비된 상기 녹색 웨이퍼(200)를 분리할 때 사용한 광 절연막 제거 방식을 이용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 단계(S50)를 거치면 적색 웨이퍼(300)의 일면에 적색 칩(310)이 구비되고, 상기 적색 칩(310)의 일면에는 녹색 칩(210)이 구비되며, 상기 녹색 칩(210)의 일면에는 청색 칩(110)이 구비됨으로 인하여 도 7에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 백색 발광다이오드 칩이 제작되게 된다.
도 5를 참조하면, 복수개의 상기 청색 칩(110)과 녹색 칩(210) 및 적색 칩(310)을 사용하지 않고 하나의 청색 패드(110')과 녹색 패드(210')와 적색 패드(310')를 사용할 수 있다.
상기 청색 패드(110')와 녹색 패드(210') 및 적색 패드(310')를 이용하여 백색 발광다이오드 칩을 제작하는 방법은 청색 칩(110)과 녹색 칩(210) 및 적색 칩(310)을 사용하여 백색 발광다이오드 칩을 제작하는 방법과 동일하다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 백색 발광다이오드 칩의 제조방법은 캐리어(Carrier) 웨이퍼(400)를 청색 칩(110)에 본딩시킨 후 적색 칩(310)의 일면에 구비된 적색 웨이퍼(300)를 제거하는 단계(S60)를 더 포함할 수 있다.
상기 단계(S60)는 상기 청색 칩(110)에서 상기 청색 웨이퍼(100)를 제거한 후 상기 청색 웨이퍼(100)가 제거된 위치에 캐리어 웨이퍼(400)를 본딩시키고, 적색 칩(310)의 일면에 구비된 적색 웨이퍼(300)를 제거하는 단계이다. 여기서, 상기 청색 웨이퍼(300)가 제거된 위치에 본딩되는 상기 캐리어 웨이퍼(400)는 일반적인 사파이어 기판이 아닌 실리콘(Si) 또는 금속(Metal) 재질을 가지는 것이 바람직하다. 상기 캐리어 웨이퍼(400)를 본딩시키면서 상기 적색 웨이퍼(300)를 제거함으로 인하여 열전도를 향상시킬 수 있다. 상기 적색 칩(310)에서 상기 적색 웨이퍼(300)의 분리는 광 절연막 제거 방식을 이용하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 백색 발광다오이드 칩을 제조하는 작업방식을 개선하여 제조공정을 단순화하고, 그로 인하여 투자비용을 절감시킬 수 있고, 사파이어 기판과 같은 이종 기판을 사용하지 않음으로써 열전도율을 증대시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 청색 웨이퍼 110 : 청색 칩
200 : 녹색 웨이퍼 210 : 녹색 칩
300 : 적색 웨이퍼 310 : 적색 칩
400 : 캐리어 웨이퍼

Claims (5)

  1. 청색 계열의 단파장 광원을 조사하는 복수개의 청색 칩이 일면에 구비된 청색 웨이퍼와, 녹색 계열의 단파장 광원을 조사하는 복수개의 녹색 칩이 일면에 구비된 녹색 웨이퍼와, 적색 계열의 단파장 광원을 조사하는 복수개의 적색 칩이 일면에 구비된 적색 웨이퍼를 각각 준비하는 단계;
    준비된 상기 청색 웨이퍼의 청색 칩 상부면에 상기 녹색 웨이퍼의 녹색 칩을 본딩(Bonding)시키는 단계;
    상기 청색 칩과 본딩된 상기 녹색 칩의 일면에 구비된 상기 녹색 웨이퍼를 제거하는 단계;
    상기 녹색 웨이퍼가 제거된 상기 녹색 칩의 상부면에 상기 적색 웨이퍼의 적색 칩을 본딩시키는 단계; 및
    상기 녹색 칩과 상기 적색 칩 및 상기 적색 웨이퍼가 일면에 구비된 상기 청색 칩의 타면에 구비된 상기 청색 웨이퍼를 제거하는 단계를 포함하는 백색 발광다이오드 칩의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 청색 웨이퍼를 제거한 후 상기 청색 웨이퍼가 제거된 위치에 캐리어(Carrier) 웨이퍼를 본딩시킨 후 상기 적색 칩의 일면에서 상기 적색 웨이퍼를 제거하는 단계를 더 포함하는 백색 발광다이오드 칩의 제조방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 녹색 칩의 일면에 구비되는 녹색 웨이퍼 및 상기 청색 칩의 일면에 구비된 청색 웨이퍼의 제거는 광 절연막 제거(Laser Lift Off) 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 백색 발광다이오드 칩의 제조방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 캐리어 웨이퍼는 실리콘(Si) 또는 금속(Metal) 재질을 가지는 것을 특징으로 하는 백색 발광다이오드 칩의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 청색 웨이퍼와 상기 녹색 웨이퍼 및 상기 적색 웨이퍼는 사파이어 기판인 것을 특징으로 하는 백색 발광다이오드 칩의 제조방법.
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