KR20190093494A - 발광 패키지 - Google Patents

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KR20190093494A
KR20190093494A KR1020180139404A KR20180139404A KR20190093494A KR 20190093494 A KR20190093494 A KR 20190093494A KR 1020180139404 A KR1020180139404 A KR 1020180139404A KR 20180139404 A KR20180139404 A KR 20180139404A KR 20190093494 A KR20190093494 A KR 20190093494A
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light emitting
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insulating pattern
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wiring pattern
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권용태
이준규
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주식회사 네패스
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Abstract

본 발명의 기술적 사상은 제1 면 및 상기 제1 면에 반대된 제2 면을 가지고, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하는 방향으로 차례로 적층된 제1 반도체층, 활성층, 및 제2 반도체층을 포함하는 발광 구조물, 상기 발광 구조물의 제1 면 상에 마련된 전극, 상기 발광 구조물의 제1 면 상에 마련된 재배선 구조체로서, 상기 발광 구조물의 상기 제1 면 상의 절연 패턴 및 상기 절연 패턴의 개구부를 통해 상기 전극에 연결된 배선 패턴을 포함하는 상기 재배선 구조체, 및 상기 발광 구조물의 상기 제2 면 상에 마련된 파장 변환층을 포함하는 발광 패키지를 제공한다.

Description

발광 패키지 {Light emitting package}
본 발명의 기술적 사상은 발광 패키지에 관한 것이다.
반도체 발광 소자의 일종인 발광 다이오드(light emitting diode: LED)는 백라이트 등에 사용하는 각종 광원, 조명, 신호기, 대형 디스플레이 등에 폭넓게 이용되고 있다. 조명용 LED 시장이 확대되고 그 활용 범위가 고전류, 고출력 분야로 확대됨에 따라, 모듈 또는 패키지와 같은 외부 구조체와 LED의 반도체층을 전기적으로 연결하기 위한 전극의 신뢰성을 향상시키고 소자의 광 추출 효율을 향상시키기 위한 기술 개발이 필요하다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 발광 패키지 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 기술적 사상은 제1 면 및 상기 제1 면에 반대된 제2 면을 가지고, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하는 방향으로 차례로 적층된 제1 반도체층, 활성층, 및 제2 반도체층을 포함하는 발광 구조물, 상기 발광 구조물의 제1 면 상에 마련된 전극, 상기 발광 구조물의 제1 면 상에 마련된 재배선 구조체로서, 상기 발광 구조물의 상기 제1 면 상의 절연 패턴 및 상기 절연 패턴의 개구부를 통해 상기 전극에 연결된 배선 패턴을 포함하는 상기 재배선 구조체, 및 상기 발광 구조물의 상기 제2 면 상에 마련된 파장 변환층을 포함하는 발광 패키지를 제공한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 발광 구조물의 측면, 상기 절연 패턴의 측면, 및 상기 파장 변환층의 측면은 동일 평면에 있는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 절연 패턴은 상기 발광 구조물과 마주하는 상면 및 상기 절연 패턴의 상기 상면에 반대되고 평평한(flat) 하면을 가지고, 상기 배선 패턴은 상기 절연 패턴의 상기 하면을 따라 평행하게 연장된 전극 부분과, 상기 절연 패턴의 상기 개구부를 따라 연장되어 상기 배선 패턴의 전극 부분과 상기 전극을 연결하는 비아를 포함하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 발광 구조물의 측면, 상기 절연 패턴의 측면, 및 상기 파장 변환층의 측면을 덮는 봉지층을 더 포함하는 것을 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 봉지층의 일부는 상기 절연 패턴의 상기 개구부를 채우는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 봉지층은 화이트 에폭시 몰딩 컴파운드(white epoxy molding compound)로 구성된 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 파장 변환층은 상기 발광 구조물의 측면 및 상기 절연 패턴의 측면을 더 덮는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 절연 패턴은 상기 발광 구조물과 마주하는 상면 및 상기 절연 패턴의 상기 상면에 반대된 하면을 가지고, 상기 파장 변환층은 상기 절연 패턴의 상기 하면의 일부를 더 덮는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 전극은 상기 제1 반도체층에 접하는 제1 전극 및 상기 제2 반도체층에 접하는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극 상의 상기 절연 패턴의 두께는 상기 제2 전극 상의 상기 절연 패턴의 두께보다 큰 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 배선 패턴은 상기 제1 전극에 연결된 제1 배선 패턴 및 상기 제2 전극에 연결된 제2 배선 패턴을 포함하고, 상기 제1 배선 패턴은 상기 절연 패턴의 하면 상의 제1 전극 부분, 및 제1 전극과 상기 제1 배선 패턴의 상기 제1 전극 부분 사이에서 연장된 제1 비아를 포함하고, 상기 제2 배선 패턴은 상기 절연 패턴의 상기 하면 상의 제2 전극 부분, 및 제2 전극과 상기 제2 배선 패턴의 상기 제2 전극 부분 사이에서 연장된 제2 비아를 포함하고, 상기 제1 배선 패턴의 상기 제1 전극 부분과 상기 제2 배선 패턴의 상기 제2 전극 부분은 동일 평면 상에 있는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 절연 패턴은 상기 발광 구조물의 측면을 덮는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상에 의하면, 발광 패키지는 웨이퍼 레벨로 모든 공정이 이루어지므로, 대량 생산에 적합하며, 발광 소자를 파장 변환층과 같은 광학 구조물과 함께 일체로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 발광 패키지의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 발광 패키지의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 발광 패키지의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 발광 패키지의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5g는 도 1에 도시된 발광 패키지의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 단면도들이다.
도 6a 및 도 6b는 도 2에 도시된 발광 패키지의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 단면도들이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 3에 도시된 발광 패키지의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 단면도들이다.
도 8a 내지 도 8e는 도 4에 도시된 발광 패키지의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 단면도들이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 발광 모듈의 단면도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "갖는다" 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 발광 패키지(10)의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 발광 패키지(10)는 발광 구조물(110), 발광 구조물(110) 상에 마련된 전극(121, 125), 발광 구조물(110) 상에 마련된 재배선 구조체(130), 및 발광 구조물(110)의 적어도 일부를 덮도록 배치된 파장 변환층(140)을 포함할 수 있다.
상기 발광 구조물(110)은 서로 반대되는 제1 면(110a) 및 제2 면(110b)을 가지며, 상기 제2 면(110b)에서 상기 제1 면(110a)을 향하는 방향으로 순차로 적층된 제1 반도체층(111), 활성층(113), 및 제2 반도체층(115)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제2 면(110b)은 발광 구조물(110)에서 발생된 광이 주로 방출되는 발광면일 수 있고, 상기 제2 면(110b)에 반대된 제1 면(110a)은 단자면일 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 반도체층(111), 활성층(113), 및 제2 반도체층(115)은 각각 InxAlyGa(1-x-y)N(0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤x+y≤1)으로 표시되는 질화갈륨계 화합물 반도체로 이루어질 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 반도체층(111)은 전원 공급에 따라 상기 활성층(113)에 전자를 공급하는 n형 GaN 층으로 이루어질 수 있다. 상기 n형 GaN 층은 IV 족 원소로 이루어지는 n형 불순물을 포함할 수 있다. 상기 n형 불순물은 Si, Ge, Sn 등으로 이루어질 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제2 반도체층(115)은 전원 공급에 따라 상기 활성층(113)에 정공을 공급하는 p형 GaN 층으로 이루어질 수 있다. 상기 p형 GaN 층은 II 족 원소로 이루어지는 p형 불순물을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 p형 불순물은 Mg, Zn, Be 등으로 이루어질 수 있다.
상기 활성층(113)은 전자와 정공의 재결합에 의해 소정의 에너지를 갖는 광을 방출할 수 있다. 상기 활성층(113)은 양자우물층(quantum well) 및 양자장벽층(quantum barrier)이 적어도 1회 교대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 상기 양자우물층은 단일 양자우물(single quantum well) 구조 또는 다중 양자우물(multi-quantum well) 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 활성층(113)은 GaN/AlGaN, InAlGaN/InAlGaN, 또는 InGaN/AlGaN 의 다중 양자 우물 구조로 이루어질 수 있다. 상기 활성층(113)의 발광 효율을 향상시키기 위해, 활성층(113)에서의 양자우물의 깊이, 양자우물층 및 양자장벽층 쌍의 적층 수, 두께 등을 변화시킬 수 있다.
전극(121, 125)은 발광 구조물(110)의 제1 면(110a) 상에 위치될 수 있으며, 제1 반도체층(111) 상에 형성되어 제1 반도체층(111)에 전기적으로 연결되도록 구성된 제1 전극(121) 및 제2 반도체층(115) 상에 형성되어 제2 반도체층(115)에 전기적으로 연결되도록 구성된 제2 전극(125)을 포함할 수 있다. 제1 전극(121) 및 제2 전극(125)은 Ni, Al, Au, Ti, Cr, Ag, Pd, Cu, Pt, Sn, W, Rh, Ir, Ru, Mg, 및 Zn 중에서 선택되는 단일 금속막, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 다층막 또는 합금막으로 이루어질 수 있다.
상기 제1 전극(121) 및 제2 전극(125)은 서로 동일한 방향에 배치될 수 있고, 발광 패키지(10)는 접속 패드 또는 리드 프레임 등을 포함하는 패키지 기판 상에 소위 플립 칩(flip chip) 방법을 통해 실장될 수 있다.
재배선 구조체(130)는 발광 구조물(110) 상에 마련되며, 절연 패턴(135) 및 배선 패턴(131)을 포함할 수 있다.
절연 패턴(135)은 발광 구조물(110) 및 전극(121, 125) 상에 형성될 수 있다. 절연 패턴(135)은 발광 구조물(110)의 표면을 덮도록 형성되되, 전극(121, 125)의 일부를 노출시킬 수 있다. 예컨대, 절연 패턴(135)은 제1 전극(121)의 일부를 노출시키기 위한 제1 개구부(135H1) 및 제2 전극(125)의 일부를 노출시키기 위한 제2 개구부(135H2)를 가질 수 있다.
일부 실시예들에서, 절연 패턴(135)은 감광성 물질, 예를 들어 폴리이미드(polyimide)와 같은 폴리머 물질로 구성될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 절연 패턴(135)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 절연성 폴리머, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수도 있다.
예시적인 실시예들에서, 발광 구조물(110)과 마주하는 절연 패턴(135)의 상면은 발광 구조물(110)의 제1 면(110a)에 대응하여 단차 구조를 가질 수 있고, 절연 패턴(135)의 상기 상면에 반대된 절연 패턴(135)의 하면은 평평한(flat) 형태를 가질 수 있다. 이 때, 제1 전극(121) 상의 절연 패턴(135)의 두께는 제2 전극(125) 상의 절연 패턴(135)의 두께보다 클 수 있다. 또, 제1 개구부(135H1)의 깊이는 제2 개구부(135H2)의 깊이보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 개구부(135H1)의 깊이는 제2 개구부(135H2)의 깊이의 약 1.5배 내지 약 20배 사이일 수 있고, 또는 약 2배 내지 약 10배 사이일 수 있다.
배선 패턴(131)은 절연 패턴(135) 상에 형성되고, 절연 패턴(135)을 통해 전극(121, 125)에 연결될 수 있다. 배선 패턴(131)은 제1 개구부(135H1)를 통해 제1 전극(121)에 연결된 제1 배선 패턴(1311) 및 제2 개구부(135H2)를 통해 제2 전극(125)에 연결된 제2 배선 패턴(1312)을 포함할 수 있다. 상기 제1 배선 패턴(1311) 및 제2 배선 패턴(1312)은 서로 절연될 수 있다.
일부 실시예들에서, 배선 패턴(131)은 도전성 물질, 예를 들면 W, Cu, Zr, Ti, Ta, Al, Ru, Pd, Pt, Co, Ni, 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 배선 패턴(1311)은 절연 패턴(135)의 하면을 따라 제1 방향(예를 들어, 절연 패턴(135)의 상기 하면과 평행한 방향)으로 평행하게 연장된 제1 전극 부분(1311E)과, 제1 절연 패턴(135)의 제1 개구부(135H1) 에 의해 제공된 제1 절연 패턴(135)의 내벽을 따라 제2 방향(예를 들어, 절연 패턴(135)의 상기 하면과 수직한 방향)으로 연장된 제1 비아(1311V)를 포함할 수 있다. 제1 배선 패턴(1311)의 상기 제1 비아(1311V)는 제1 전극(121)과 제1 배선 패턴(1311)의 상기 제1 전극 부분(1311E) 사이에서 연장되어, 제1 전극(121)과 제1 배선 패턴(1311)의 상기 제1 전극 부분(1311E)을 전기적으로 연결할 수 있다.
또한, 제2 배선 패턴(1312)은 절연 패턴(135)의 하면을 따라 상기 제1 방향으로 평행하게 연장된 제2 전극 부분(1312E)과, 제1 절연 패턴(135)의 제2 개구부(135H2)에 의해 제공된 제1 절연 패턴(135)의 내벽을 따라 상기 제2 방향으로 연장된 제2 비아(1312V)를 포함할 수 있다. 제2 배선 패턴(1312)의 상기 제2 비아(1312V)는 제2 전극(125)과 제2 배선 패턴(1312)의 상기 제2 전극 부분(1312E) 사이에서 연장되어, 제2 전극(125)과 제2 배선 패턴(1312)의 상기 제2 전극 부분(1312E)을 전기적으로 연결할 수 있다.
도면에 도시된 것과 같이, 절연 패턴(135)의 하면이 평평한 형태를 가지는 경우, 상기 제1 배선 패턴(1311)의 상기 제1 전극 부분(1311E) 및 제2 배선 패턴(1312)의 상기 제2 전극 부분(1312E)은 동일 평면에 있을 수 있다.
배선 패턴(131)은 절연 패턴(135)의 표면을 덮을 수 있다. 예를 들어, 배선 패턴(131)은 절연 패턴(135)의 표면의 약 30% 이상 또는 약 50% 이상을 덮을 수 있다. 나아가, 예시적인 실시예들에서, 배선 패턴(131)은 절연 패턴(135)의 표면의 약 70% 이상을 덮을 수 있다. 배선 패턴(131)이 절연 패턴(135)의 표면의 상당 부분을 덮는 경우, 발광 구조물(110)의 제1 면(110a)을 통해 방출된 광은 배선 패턴(131)에 반사되어 발광면인 제2 면(110b)을 향해 반사될 수 있으므로, 광 추출 효율이 향상될 수 있다. 나아가, 배선 패턴(131)이 절연 패턴(135)의 표면의 상당 부분을 덮는 경우, 연결 단자와 배선 패턴(131) 사이의 접촉 면적이 증가될 수 있으므로, 플립 칩 방법을 이용한 발광 패키지(10)의 실장을 보다 더 용이하게 할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 절연 패턴(135)의 하면 상에 형성된 제1 배선 패턴(1311)의 제1 전극 부분(1311E) 및 제2 배선 패턴(1312)의 제2 전극 부분(1312E)은 원형 형상일 수 있고, 또는 삼각형, 사각형과 같은 다각형 형상일 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 절연 패턴(135)의 하면 상에 형성된 배선 패턴(131)의 수평 면적은 발광 구조물(110)의 제1 면(110a) 상의 전극(121, 125)의 수평 면적보다 클 수 있다. 예를 들어, 절연 패턴(135)의 하면 상에 형성된 제1 배선 패턴(1311)의 제1 전극 부분(1311E)의 수평 면적은 제1 전극(121)의 수평 면적보다 클 수 있고, 절연 패턴(135)의 하면 상에 형성된 제2 배선 패턴(1312)의 제2 전극 부분(1312E)의 수평 면적은 제2 전극(125)의 수평 면적보다 클 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 절연 패턴(135)의 상기 평평한 표면 상에 형성된 제1 배선 패턴(1311)의 제1 전극 부분(1311E) 및 제2 배선 패턴(1312)의 제2 전극 부분(1312E) 상에는 외부 장치와의 연결을 위한 연결 단자가 배치될 수 있다.
한편, 예시적인 실시예들에서, 도면에 도시된 것과 달리, 제1 절연 패턴(135) 상에는 제1 배선 패턴(131)을 덮는 절연층이 더 형성될 수 있고, 상기 절연층을 통해 노출된 제1 배선 패턴(131)에 연결된 언더 범프 메탈(under bump metal, UBM)이 더 형성될 수 있다.
파장 변환층(140)은 발광 구조물(110)로부터 방출된 광의 파장을 변환할 수 있다. 상기 파장 변환층(140)은 형광체를 포함하는 수지로 이루어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 형광체는 상기 발광 구조물(110)로부터 방출되는 광의 적어도 일부를 흡수한 후, 그와 상이한 파장의 광을 방출하는 것일 수 있다.
파장 변환층(140)은 발광 구조물(110)을 덮도록 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 파장 변환층(140)은 발광 구조물(110)의 제2 면(110b)을 덮을 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 파장 변환층(140)의 측면은 발광 구조물(110)의 측면과 동일 평면(coplanar)에 있을 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 파장 변환층(140)의 측면, 발광 구조물(110)의 측면, 및 절연 패턴(135)의 측면은 동일 평면에 있을 수 있다. 이 경우, 파장 변환층(140)의 측면, 발광 구조물(110)의 측면, 및 절연 패턴(135)의 측면은 발광 패키지(10)의 측면을 구성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 발광 패키지(10a)의 단면도이다. 도 2에 있어서, 도 1과 중복되는 설명은 생략하거나 간단히 한다.
도 2를 참조하면, 발광 패키지(10a)는 발광 구조물(110)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 봉지층(150)을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 봉지층(150)은 높은 반사도를 가진 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 봉지층(150)은 화이트 에폭시 몰딩 컴파운드(white epoxy molding compound, WEMC), 화이트 실리콘 수지, 화이트 리퀴드 몰딩 컴파운드(white liquid molding compound), 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 봉지층(150) 내에는 광학적 반사도를 향상시키기 위하여 금속 입자, 또는 금속 산화물 입자들이 혼합되어 있을 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 봉지층(150)은 발광 구조물(110)의 측면, 파장 변환층(140)의 측면, 및 절연 패턴(135)의 측면을 덮을 수 있다. 이 경우, 봉지층(150)의 측면은 발광 패키지(10a)의 측면을 구성할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 발광 구조물(110)의 측면을 덮는 봉지층(150)의 두께, 파장 변환층(140)의 측면을 덮는 봉지층(150)의 두께, 및 절연 패턴(135)의 측면을 덮는 봉지층(150)의 두께는 균일할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 봉지층(150)은 절연 패턴(135)의 측면 및 하면을 덮되, 배선 패턴(131)을 노출시킬 수 있다. 이 때, 봉지층(150)은 제1 배선 패턴(1311)과 제2 배선 패턴(1312) 사이의 공간을 채울 수 있다. 나아가, 봉지층(150) 은 절연 패턴(135)의 제1 개구부(135H1) 및 절연 패턴(135)의 제2 개구부(135H2)를 채울 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 반도체 패키지(10a)는 발광 구조물(110)의 측면으로 발광된 광을 반사하도록, 발광 구조물(110)의 측방향에 마련된 반사층을 더 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 반사층은 봉지층(150)의 표면 상에 형성되거나 또는 발광 구조물(110)의 측면 상에 형성될 수 있고, 발광 구조물(110)의 측면으로 발광된 광을 제2 면(110b)을 향하여 반사시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 발광 패키지(10b)의 단면도이다. 도 3에 있어서, 도 1과 중복되는 설명은 생략하거나 간단히 한다.
도 3을 참조하면, 발광 패키지(10b)는 발광 구조물(110)의 제2 면(110b), 발광 구조물(110)의 측면, 절연 패턴(135)의 측면을 덮는 파장 변환층(140a)을 포함할 수 있다. 이 경우, 파장 변환층(140a)의 측면은 발광 패키지(10b)의 측면을 구성할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 발광 구조물(110)의 측면을 덮는 파장 변환층(140a)의 두께 및 절연 패턴(135)의 측면을 덮는 파장 변환층(140a)의 두께는 균일할 수 있다.
또한, 예시적인 실시예들에서, 파장 변환층(140a)은 절연 패턴(135)의 하면을 적어도 부분적으로 덮을 수 있다. 예를 들어, 파장 변환층(140a)은 제1 배선 패턴(1311) 및 제2 배선 패턴(1312)에 덮이지 않은 절연 패턴(135)의 하면의 일부를 덮을 수 있다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 발광 패키지(10c)의 단면도이다. 도 4에 있어서, 도 1과 중복되는 설명은 생략하거나 간단히 한다.
도 4를 참조하면, 절연 패턴(135a)은 전극(121, 125)이 마련된 발광 구조물(110)의 제1 면(110a)을 덮고, 발광 구조물(110)의 측면을 덮을 수 있다. 이 경우, 발광 구조물(110)의 측면은 발광 패키지(10c)의 측면을 구성할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 발광 구조물(110)의 측면을 덮는 절연 패턴(135a)의 두께는 균일할 수 있다.
도 5a 내지 도 5g는 도 1에 도시된 발광 패키지(10)의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 기판(101)상에 제1 반도체층(111), 활성층(113), 및 제2 반도체층(115)을 가지는 발광 구조물(110)을 형성한다. 일부 실시예들에서, 기판(101)은 실리콘 기판 또는 사파이어 기판일 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 5b를 참조하면, 제1 반도체층(111)의 일부가 노출되도록, 상기 제2 반도체층(115)으로부터 상기 제1 반도체층(111)의 일부 두께 깊이까지 발광 구조물(110)의 일부를 제거한다. 발광 구조물(110)의 일부가 제거됨에 따라, 제1 반도체층(111)은 제2 반도체층(115)의 표면 보다 낮은 표면부(111s)를 가지게 된다. 예시적인 실시예들에서, 상기 발광 구조물(110)의 일부를 제거하기 위해, 에칭 공정을 수행할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 발광 구조물(110) 상에, 도전성 물질을 포함하는 제1 전극(121) 및 제2 전극(125)을 형성한다. 제1 전극(121)은 제1 반도체층(111)의 낮은 표면부(111s) 위에 형성되어, 제1 반도체층(111)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또, 제2 전극(125)은 제2 반도체층(115) 위에 형성되어, 제2 반도체층(115)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5d를 참조하면, 도 5c의 결과물을 트레이(도시 생략) 상에 배치하고, 발광 구조물(110) 상에 절연 패턴(135)을 형성한다. 절연 패턴(135)을 형성하기 위하여, 발광 구조물(110) 상에 절연막을 형성하고, 제1 전극(121)의 일부를 노출시키기 위한 제1 개구부(135H1) 및 제2 전극(125)의 일부를 노출시키기 위한 제2 개구부(135H2)가 형성되도록 상기 절연막의 일부를 제거할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 상기 절연막은 감광성 물질, 예를 들어 폴리이미드를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 절연막에 대한 노광 및 현상 공정을 수행하여, 제1 개구부(135H1) 및 제2 개구부(135H2)를 형성할 수 있다.
도 5e를 참조하면, 제1 전극(121)에 접속된 제1 배선 패턴(1311) 및 제2 전극(125)에 접속된 제2 배선 패턴(1312)을 포함하는 배선 패턴(131)을 형성한다. 예시적인 실시예들에서, 배선 패턴(131)을 형성하기 위하여, 절연 패턴(135)을 덮는 시드 금속층을 형성하고, 상기 시드 금속층을 시드(seed)로 하는 도금 공정을 수행할 수 있다. 예컨대, 배선 패턴(131)은 이머젼 도금(immersion plating), 무전해 도금(electroless plating), 전기도금(electroplating) 또는 이들의 조합을 통해 형성될 수 있다.
도 5f를 참조하면, 도 5e의 결과물을 상기 트레이(도시 생략)로부터 분리하고, 기판(도 5e의 101)을 제거한다. 예를 들어, 기판(101)은 그라인딩, 레이저 리프트 오프와 같은 방법을 통해 제거될 수 있다. 다만, 이와 다르게, 일부 실시예들에서, 기판(101)은 제거되지 않을 수도 있고, 또는 기판(101)의 두께가 감소하도록 기판(101)의 일부만을 제거할 수도 있다.
기판(101)을 제거한 이후, 기판(101)이 제거된 결과물을 트레이에 배치하고, 발광 구조물(110)의 제2 면(110b) 상에 파장 변환층(140)을 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 파장 변환층(140)은 형광체를 함유한 필름을 이용한 라미네이션(lamination) 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 5g를 참조하면, 웨이퍼 레벨로 제조된 발광 패키지(10)를 개별 패키지(10)로 절단한다. 예를 들어, 블레이드를 이용한 쏘잉 공정을 통해, 웨이퍼 레벨의 발광 패키지(10)는 개별 패키지(10)로 분리될 수 있다.
상기와 같은 공정을 통하여 얻어진 발광 패키지(10)는 웨이퍼 레벨로 모든 공정이 이루어지므로, 대량 생산에 적합하며, 발광 소자를 파장 변환층(140)과 같은 광학 구조물과 함께 일체로 제조할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 도 2에 도시된 발광 패키지(10a)의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 단면도들이다.
도 6a를 참조하면, 도 5g의 결과물에 상응하는 단위 구조체들(11)을 지지 기판(103) 상에 배치한다. 이 때, 상기 단위 구조체들(11)은 파장 변환층(140)이 지지 기판(103)과 마주하도록, 지지 기판(103) 상에 배치될 수 있다.
다음으로, 지지 기판(103) 상의 단위 구조체들(11)을 몰딩하는 봉지층(150)을 형성한다. 상기 봉지층(150)을 형성하기 위하여, 단위 구조체들(11) 사이의 공간 및 각각의 단위 구조체들(11)의 상부를 덮도록 봉지재를 도포한 이후, 그라인딩과 같은 평탄화 공정을 통해 배선 패턴(131)을 노출시킬 수 있다.
도 6b를 참조하면, 지지 기판(103)을 제거하고, 도 6a의 결과물을 개별 패키지(10a)로 절단한다. 이 때, 쏘잉 공정은 단위 구조체들(도 6a의 11) 사이를 채우는 봉지층(150)의 일부를 제거하되, 단위 구조체들(11)의 측면을 노출시키지 않도록 수행될 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 도 3에 도시된 발광 패키지(10b)의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 단면도들이다.
도 7a를 참조하면, 도 5e의 결과물에서 기판(101)을 제거하고, 상기 결과물을 개별 단위의 단위 구조체들(11a)로 절단한다. 다만, 전술한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 기판(101)은 제거되지 않을 수 있고, 또는 기판(101)의 두께가 감소하도록 기판(101)의 일부만이 제거될 수도 있다.
도 7b를 참조하면, 단위 구조체들(11a)을 지지 기판(103) 상에 배치한다. 이 때, 상기 단위 구조체들(11a)은 배선 패턴(131)이 지지 기판(103)과 마주하도록, 지지 기판(103) 상에 배치될 수 있다.
도 7c를 참조하면, 지지 기판(103) 상의 단위 구조체들(도 7b의 11a)을 덮는 파장 변환층(140a)을 형성한다. 상기 파장 변환층(140a)은 단위 구조체들(11a) 사이의 공간을 채우고, 단위 구조체들(11a)의 상부를 덮을 수 있다. 상기 파장 변환층(140a)을 형성하기 위하여, 형광체를 함유한 액상의 수지를 이용하여 단위 구조체들(11a)을 몰딩할 수 있다.
도 7d를 참조하면, 지지 기판(103)을 제거하고, 도 7c의 결과물을 개별 패키지(10b)로 절단한다. 이 때, 쏘잉 공정은 단위 구조체들(도 7b의 11a) 사이를 채우는 파장 변환층(140a)의 일부를 제거하되, 단위 구조체들(도 7b의 11a)의 측면을 노출시키지 않도록 수행될 수 있다.
도 8a 내지 도 8d는 도 4에 도시된 발광 패키지(10c)의 제조 방법을 순서에 따라 나타낸 단면도들이다.
도 8a를 참조하면, 도 5c의 결과물에서 기판(도 5c의 101)을 제거하고, 상기 결과물을 개별 단위의 단위 구조체들(11b)로 절단한다. 다만, 전술한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 기판(101)은 제거되지 않을 수 있고, 또는 기판(101)의 두께가 감소하도록 기판(101)의 일부만이 제거될 수도 있다.
도 8b를 참조하면, 개별 단위로 절단된 상기 단위 구조체들(도 8a의 11b)을 지지 기판(103) 상에 배치한다.
지지 기판(103) 상에 상기 단위 구조체들(11b)을 배치한 이후, 상기 단위 구조체들(11b) 상에 절연 패턴(135a)을 형성한다. 절연 패턴(135a)은 상기 단위 구조체들(11b)을 덮도록 형성되며, 이웃하는 단위 구조체들(11b) 사이의 공간을 채울 수 있다. 그에 따라, 절연 패턴(135a)은 전극(121, 125)이 마련된 발광 구조물(110)의 제1 면(110a) 및 발광 구조물(110)의 측면을 덮도록 형성될 수 있다.
도 8c를 참조하면, 제1 전극(121)에 접속된 제1 배선 패턴(1311) 및 제2 전극(125)에 접속된 제2 배선 패턴(1312)을 포함하는 배선 패턴(131)을 형성한다.
도 8d를 참조하면, 도 8c의 결과물을 지지 기판(도 8c의 103)으로부터 분리하고, 발광 구조물(110)의 제2 면(110b) 상에 파장 변환층(140)을 형성할 수 있다. 이 때, 파장 변환층(140)은 발광 구조물(110)의 제2 면(110b)과 동일 평면 상에 있는 절연 패턴(135a)의 표면을 덮을 수 있다.
도 8e를 참조하면, 도 8d의 결과물을 개별 패키지(10b)로 절단한다. 이 때, 쏘잉 공정은 발광 구조물(110)의 측면을 노출시키지 않도록 수행될 수 있다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 발광 모듈(50)의 단면도이다.
도 9를 참조하면, 모듈 기판(510) 위에 발광 패키지(10)가 실장될 수 있다. 상기 발광 패키지(10)는 도 1을 참조하여 설명하였으므로 여기서는 추가적인 설명을 생략한다.
상기 모듈 기판(510)은 상기 발광 패키지(10)를 실장할 수 있는 임의의 기판이면 되고 특별히 한정되지 않는다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 모듈 기판(510)은 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)일 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 모듈 기판(510)은 연성 인쇄회로기판(flexible printed circuit board, FPCB)일 수 있다.
상기 발광 패키지(10)는 플립 칩 방법으로 모듈 기판(510) 상에 실장될 수 있다. 예컨대, 발광 패키지(10)는 발광 패키지(10)와 모듈 기판(510) 사이에 개재된 연결 부재(550)를 통해 모듈 기판(510) 상에 실장될 수 있다. 상기 연결 부재(550)는 각각 제1 배선 패턴(1311) 및 제2 배선 패턴(1312)에 연결될 수 있다. 또, 상기 연결 부재(550)는 모듈 기판(510)의 배선층(511)에 연결될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도면에 도시된 것과 달리, 발광 패키지(10)는 연결 부재(550) 없이 모듈 기판(510)에 직접 실장될 수도 있다.
도 9에서는 도 1을 참조하여 설명한 발광 패키지(10)가 실장된 것으로 설명하였지만, 도 2, 도 3을 참조하여 설명한 다른 발광 패키지(10a, 10b) 도 실장 가능하다.
또한, 도 9에서는 상기 모듈 기판(510) 상에 하나의 발광 패키지(10)가 실장된 것으로 도시하였지만, 상기 모듈 기판(510) 상에는 둘 이상의 발광 패키지들이 실장될 수 있다. 또한, 하나의 모듈 기판(510) 상에 실장되는 둘 이상의 발광 패키지들은 동종의 발광 패키지들일 수도 있고, 이종의 발광 패키지들일 수도 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 발광 패키지 110: 발광 구조물
121: 제1 전극 125: 제2 전극
130: 재배선 구조체 131: 배선 패턴
135: 절연 패턴 140: 파장 변환층
150: 밀봉층

Claims (11)

  1. 제1 면 및 상기 제1 면에 반대된 제2 면을 가지고, 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 향하는 방향으로 차례로 적층된 제1 반도체층, 활성층, 및 제2 반도체층을 포함하는 발광 구조물;
    상기 발광 구조물의 제1 면 상에 마련된 전극;
    상기 발광 구조물의 제1 면 상에 마련된 재배선 구조체로서, 상기 발광 구조물의 상기 제1 면 상의 절연 패턴 및 상기 절연 패턴의 개구부를 통해 상기 전극에 연결된 배선 패턴을 포함하는 상기 재배선 구조체; 및
    상기 발광 구조물의 상기 제2 면 상에 마련된 파장 변환층;
    을 포함하는 발광 패키지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 구조물의 측면, 상기 절연 패턴의 측면, 및 상기 파장 변환층의 측면은 동일 평면에 있는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 패턴은 상기 발광 구조물과 마주하는 상면 및 상기 절연 패턴의 상기 상면에 반대되고 평평한(flat) 하면을 가지고,
    상기 배선 패턴은 상기 절연 패턴의 상기 하면을 따라 평행하게 연장된 전극 부분과, 상기 절연 패턴의 상기 개구부를 따라 연장되어 상기 배선 패턴의 전극 부분과 상기 전극을 연결하는 비아를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 구조물의 측면, 상기 절연 패턴의 측면, 및 상기 파장 변환층의 측면을 덮는 봉지층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 봉지층의 일부는 상기 절연 패턴의 상기 개구부를 채우는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 봉지층은 화이트 에폭시 몰딩 컴파운드(white epoxy molding compound)로 구성된 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 파장 변환층은 상기 발광 구조물의 측면 및 상기 절연 패턴의 측면을 더 덮는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 절연 패턴은 상기 발광 구조물과 마주하는 상면 및 상기 절연 패턴의 상기 상면에 반대된 하면을 가지고,
    상기 파장 변환층은 상기 절연 패턴의 상기 하면의 일부를 더 덮는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극은 상기 제1 반도체층에 접하는 제1 전극 및 상기 제2 반도체층에 접하는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극 상의 상기 절연 패턴의 두께는 상기 제2 전극 상의 상기 절연 패턴의 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 배선 패턴은 상기 제1 전극에 연결된 제1 배선 패턴 및 상기 제2 전극에 연결된 제2 배선 패턴을 포함하고,
    상기 제1 배선 패턴은 상기 절연 패턴의 하면 상의 제1 전극 부분, 및 제1 전극과 상기 제1 배선 패턴의 상기 제1 전극 부분 사이에서 연장된 제1 비아를 포함하고,
    상기 제2 배선 패턴은 상기 절연 패턴의 상기 하면 상의 제2 전극 부분, 및 제2 전극과 상기 제2 배선 패턴의 상기 제2 전극 부분 사이에서 연장된 제2 비아를 포함하고,
    상기 제1 배선 패턴의 상기 제1 전극 부분과 상기 제2 배선 패턴의 상기 제2 전극 부분은 동일 평면 상에 있는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 패턴은 상기 발광 구조물의 측면을 덮는 것을 특징으로 하는 발광 패키지.
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