KR101265642B1 - Light emitting device package and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 발광 소자의 발광 효율과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 발광 소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 기판의 제1면 상에 제1장착홈을 형성하는 단계와; 상기 기판의 제1장착홈 내의 영역에 제2장착홈 및 관통홀을 형성하는 단계와; 상기 기판 상에 절연층을 형성하는 단계와; 상기 제1장착홈 및 제2장착홈 중 적어도 어느 하나와 기판의 제2면 상에 상기 관통홀을 통하여 서로 연결되는 전극을 형성하는 단계와; 상기 제2장착홈에 형성된 전극에 발광 소자를 장착하는 단계와; 상기 발광 소자 상측에 충진재를 충진하는 단계를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.The present invention relates to a light emitting device package and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a light emitting device package and a manufacturing method thereof capable of improving luminous efficiency and reliability of the light emitting device. The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first mounting groove on a first surface of a substrate; Forming a second mounting groove and a through hole in an area in the first mounting groove of the substrate; Forming an insulating layer on the substrate; Forming at least one of the first mounting groove and the second mounting groove and an electrode connected to the second surface of the substrate through the through hole; Mounting a light emitting element on an electrode formed in the second mounting groove; And filling the filler material on the upper side of the light emitting device.
기판, 패키지, 서브마운트, 장착홈, PCB. PCB, package, submount, mounting groove, PCB.
Description
본 발명은 발광 소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 발광 소자의 발광 효율과 신뢰성을 향상시킬 수 있는 발광 소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device package and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a light emitting device package and a manufacturing method thereof capable of improving luminous efficiency and reliability of the light emitting device.
발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)는 전류를 빛으로 변환시키는 잘 알려진 반도체 발광 소자로서, 1962년 GaAsP 화합물 반도체를 이용한 적색 LED가 상품화 된 것을 시작으로 GaP:N 계열의 녹색 LED와 함께 정보 통신기기를 비롯한 전자장치의 표시 화상용 광원으로 이용되어 왔다.Light emitting diodes (LEDs) are well-known semiconductor light emitting devices that convert current into light. In 1962, red LEDs using GaAsP compound semiconductors were commercialized. GaP: N series green LEDs and information communication devices As a light source for a display image of an electronic device.
이와 같은 발광 다이오드는 21세기 화합물 반도체가 주도하는 광반도체 시대의 차세대 광원으로 기존 광원에 비하여 에너지 절감 효과가 매우 뛰어나고 반 영구적으로 사용할 수 있는 광원으로서 주목받고 있다.Such a light emitting diode is a next generation light source of the optoelectronic semiconductor industry led by the 21st century compound semiconductor, and has been attracting attention as a light source that is excellent in energy saving effect compared with the conventional light source and can be semi-permanently used.
최근 들어 LED의 한계였던 휘도 문제가 크게 개선되면서 백라이트용, 카메라 플래시용, 자동차용, 전광판용, 교통신호등용, 조명용 등 응용시장이 산업 전반으로 확산되고 있다. In recent years, as the luminance problem, which was the limit of LEDs, has been greatly improved, application markets such as backlight, camera flash, automobile, electric signboard, traffic signal,
특히, 크기가 작으면서 고휘도라는 장점을 가진 LCD 백라이트 유닛용 LED는 기존 백라이트 유닛의 광원으로 사용되어 온 CCFL 램프를 대체하면서 크게 사용이 증가할 전망이다.Particularly, LEDs for LCD backlight units, which are small in size and high in brightness, are expected to be widely used instead of CCFL lamps, which have been used as light sources for existing backlight units.
이러한 LED는 그 전극이 리드에 결합된 상태로 세라믹 등에 의하여 형성되는 패키지 또는 서브마운트에 패키징되어 사용되게 된다.Such an LED is packaged and used in a package or submount formed by ceramics or the like while the electrode is bonded to the lead.
이와 같은 패키지의 일례는 도 1에서 도시하는 바와 같이, 장착홈(1)이 형성된 기판(2)에 LED(3)가 접속되고, 이러한 LED(3)가 접속되어 이루어지는 패키지(4)는 금속배선(5)이 형성된 PCB 기판(6)에 결합되어 이용될 수 있다.1, the
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 발광 소자 패키지에 있어서, 공기층(air gap)을 갖는 렌즈의 접합이 가능하고, PCB에 결합시 쇼트를 방지할 수 있는 발광 소자 패키지 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a light emitting device package capable of bonding a lens having an air gap in a light emitting device package and preventing a short circuit when bonded to a PCB, have.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 기판의 제1면 상에 제1장착홈을 형성하는 단계와; 상기 기판의 제1장착홈 내의 영역에 제2장착홈 및 관통홀을 형성하는 단계와; 상기 기판 상에 절연층을 형성하는 단계와; 상기 제1장착홈 및 제2장착홈 중 적어도 어느 하나와 기판의 제2면 상에 상기 관통홀을 통하여 서로 연결되는 전극을 형성하는 단계와; 상기 제2장착홈에 형성된 전극에 발광 소자를 장착하는 단계와; 상기 발광 소자 상측에 충진재를 충진하는 단계를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first mounting groove on a first surface of a substrate; Forming a second mounting groove and a through hole in an area in the first mounting groove of the substrate; Forming an insulating layer on the substrate; Forming at least one of the first mounting groove and the second mounting groove and an electrode connected to the second surface of the substrate through the through hole; Mounting a light emitting element on an electrode formed in the second mounting groove; And filling the filler material on the upper side of the light emitting device.
상기 제2장착홈 및 관통홀을 형성하는 단계에서, 단위 패키지 구분영역에 쇼트방지홈을 동시에 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.The step of forming the second mounting groove and the through hole may further include the step of simultaneously forming the shot preventing groove in the unit package defining area.
또한, 상기 충진재를 충진하는 단계 이후에는, 상기 기판의 상측에 렌즈를 부착하는 단계를 더 포함될 수 있다.The method may further include attaching a lens on an upper side of the substrate after filling the filler.
한편, 상기 렌즈는, 상기 제1장착홈 상측에 접착제를 이용하여 부착할 수 있으며, 상기 렌즈 기판과 기판의 사이에 공기층이 형성되도록 기판 상에 부착될 수 있다.On the other hand, the lens can be attached to the upper side of the first mounting groove using an adhesive, and can be attached on the substrate such that an air layer is formed between the lens substrate and the substrate.
상기 제1장착홈과 제2장착홈은 계단 형상으로 연결될 수 있고, 상기 충진재는, 상기 제1장착홈까지 채워지는 것이 바람직하다.The first mounting groove and the second mounting groove may be connected in a stepwise manner, and the filling material may be filled up to the first mounting groove.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 발광 소자 패키지에 있어서, 발광 소자가 장착되는 제1장착홈과, 상기 제1장착홈의 외측 단부에 형성되는 제2장착홈과, 적어도 한 쌍의 관통홀이 형성되는 기판과; 상기 관통홀을 통하여 상기 기판의 제1장착홈과 하측면을 연결하여 위치하는 전극과; 상기 제1장착홈의 전극에 연결되어 설치되는 발광 소자와; 상기 발광 소자 상측에 채워지는 충진재와; 상기 기판 상측에 위치하는 렌즈를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a light emitting device package including a first mounting groove on which a light emitting element is mounted, a second mounting groove formed on an outer end of the first mounting groove, A substrate on which a pair of through holes are formed; An electrode positioned to connect the first mounting groove and the lower side of the substrate through the through hole; A light emitting element connected to the electrode of the first mounting groove; A filling material filled on the upper side of the light emitting element; And a lens positioned above the substrate.
본 발명은 다양한 발광 유닛 제작 시, 웨이퍼 레벨(wafer level)의 발광 소자 패키지 또는 서브마운트를 PCB 기판의 금속배선에 크림솔더 또는 전도성 에폭시(epoxy) 등을 사용하여 접합하는 경우에, 이러한 접합 공정에서 솔더 또는 에폭시가 패키지의 다이싱 공정에 의하여 노출된 기판 표면에 접촉하여 금속배선과 전기적으로 연결되어 발생할 수 있는 불량을 크게 개선하여 생산 효율을 극대화시키는 효과가 있다.In the case where a light emitting device package or a submount of a wafer level is bonded to a metal wiring of a PCB substrate by using cream solder, conductive epoxy, or the like, when manufacturing various light emitting units, The solder or the epoxy is brought into contact with the surface of the substrate exposed by the dicing process of the package and is electrically connected to the metal wiring, thereby greatly improving defects and maximizing the production efficiency.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 도면들에서 층들 및 영역들의 치수는 명료성을 위해 과장되어있다. 또한 여기에서 설명되는 각 실시예는 상보적인 도전형의 실시예를 포함한다.Like reference numerals designate like elements throughout the description of the drawings. The dimensions of the layers and regions in the figures are exaggerated for clarity. Each embodiment described herein also includes a complementary conductive type embodiment.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 표면과 같은 구성 요소의 일부가 '내부(inner)'라고 표현된다면 이것은 그 요소의 다른 부분들 보다도 소자의 외측으로부터 더 멀리 있다는 것을 의미한다고 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being present on another element "on," it may be directly on the other element or there may be an intermediate element in between . It will be appreciated that if a portion of a component, such as a surface, is referred to as " inner ", it means that it is farther from the outside of the device than other portions of the element.
나아가 '아래(beneath)' 또는 '중첩(overlies)'과 같은 상대적인 용어는 여기에서는 도면에서 도시된 바와 같이 기판 또는 기준층과 관련하여 한 층 또는 영역과 다른 층 또는 영역에 대한 한 층 또는 영역의 관계를 설명하기 위해 사용될 수 있다. Further, relative terms such as " beneath " or " overlies " are used herein to refer to a layer or region relative to a substrate or reference layer, Can be used to illustrate.
이러한 용어들은 도면들에서 묘사된 방향에 더하여 소자의 다른 방향들을 포함하려는 의도라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 마지막으로 '직접(directly)'라는 용어는 중간에 개입되는 어떠한 요소가 없다는 것을 의미한다. 여기에서 사용되는 바와 같이 '및/또는'이라는 용어는 기록된 관련 항목 중의 하나 또는 그 이상의 어느 조합 및 모든 조합을 포함한다.It will be appreciated that these terms are intended to encompass different orientations of the device in addition to those depicted in the Figures. Finally, the term 'directly' means that there are no intervening elements in the middle. As used herein, the term " and / or " includes any and all combinations and all combinations of related items noted.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또 는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다. Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, these elements, components, regions, layers and / Will be understood by those of ordinary skill in the art.
이러한 용어들은 단지 다른 영역, 층 또는 지역으로부터 어느 하나의 요소, 성분, 영역, 층 또는 지역들을 구분하기 위해 사용되는 것이다. 따라서 아래에서 논의된 제1 영역, 층 또는 지역은 제2 영역, 층 또는 지역이라는 명칭으로 될 수 있다.These terms are only used to distinguish one element, component, region, layer or region from another region, layer or region. Thus, the first region, layer or region discussed below may be referred to as a second region, layer or region.
<제1실시예>≪ Embodiment 1 >
이러한 발광 소자 패키지(package) 제조 방법의 일실시예는, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 먼저, 실리콘과 같은 반도체 또는 세라믹으로 이루어지는 기판(10)을 사용하여 발광 소자(20)가 장착될 장착부(11; bathtub) 및 관통홀(12; through hole)을 벌크 마이크로머시닝(bulk micromachining) 기술을 사용하여 형성한다.2, a substrate 10 made of a semiconductor or ceramic such as silicon is used to mount a
이후, 기판(10)과 전극배선과의 전기적 절연을 위한 절연층(insulation layer)(30)을 형성하고, 이 절연층(30) 상에 발광 소자(20)와 전기적 연결을 위한 전면전극(40) 및 PCB 기판(도시되지 않음)의 금속배선과 전기적 연결을 위한 후면전극(41)이 상기의 관통홀(12)을 통하여 상호 연결되도록 한다. 이러한 전면전극(40)이 형성된 장착부(11) 내측에는 반사막(21)이 형성될 수도 있다.Thereafter, an
그리고 서브마운트 기판(10) 상에 발광 소자(20)를 전면전극(40)과 연결되도록 접합하고, 형광체(phosphor) 및 실리콘 수지(silicon resin)를 혼합한 충진 재(50)를 장착부(11)와 그 상측에 평탄하게 충진하여 균일한 밝기를 갖는 발광 소자 패키지를 구비한다. The
또한, 이러한 발광 소자 패키지는 발광 소자(20)에서 방출된 빛의 분포를 제어하기 위하여 도안된 형상을 갖는 렌즈(60)를 글래스(glass; 70) 상에 몰딩 방법으로 형성하여 렌즈 기판을 구비할 수 있다.In order to control the distribution of the light emitted from the
그리고 이러한 발광 소자 패키지 상에 렌즈 기판을 접합하고 다이싱(dicing) 공정에 의하여 개별 패키지 단위로 분리시킨 후, 서브마운트의 후면전극(41)과 PCB 금속배선(미도시)을 크림솔더 또는 전도성 에폭시(epoxy) 등을 사용하여 접합함으로써 발광 소자 패키지 모듈(module)을 제작할 수 있다.Then, the lens substrate is bonded to the light emitting device package and separated into individual package units by a dicing process. Then, the
상술한 바와 같이, 이러한 발광 소자 패키지 모듈 제작 시 발광 소자 패키지의 기판(10) 상측에 위치하는 평탄한 충진재(50)의 외측면과 렌즈 기판의 평탄한 글래스(70) 면이 접합된다.As described above, when the light emitting device package module is manufactured, the outer surface of the
따라서, 이와 같이 접합된 두면 사이에는 공기층(air gap)이 발생하지 않게 되는데, 이는 발광 소자 패키지 기판과 렌즈기판의 접합 면 사이에 공기층을 갖는 패키지 구조에는 적합하지 않을 수 있다.Therefore, an air gap is not generated between the two bonded surfaces, which may not be suitable for a package structure having an air layer between the bonding surfaces of the light emitting device package substrate and the lens substrate.
따라서, 도 3과 같이 패키지 상의 단위 패키지 구분영역(A)을 포함하는 부분에 공기층 형성을 위한 구조물(80)을 형성할 수도 있다. 이 경우에는 이러한 구조물(80) 형성을 위한 제조 공정이 추가된다.3, a
<제2실시예>≪
이하, 발광 소자 패키지 제조방법의 다른 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, another embodiment of the light emitting device package manufacturing method will be described in detail.
먼저, 도 4에서와 같이 실리콘 기판(100)에 제1마스크(120)를 패터닝(patterning)하고, 이 제1마스크(120) 상에서 기판(100)을 벌크 에칭(bulk etching)하여 제1장착홈(110)을 형성한다. 이러한 제1장착홈(110)은 추후 렌즈 기판을 부착할 경우에 패키지와 렌즈 기판 사이에 공기층(air gap) 형성을 위한 공간을 제공할 수 있다.4, the
다음에, 도 5에서와 같이, 제1장착홈(110) 형성 시 사용된 제1마스크(120)를 제거하고, 도 6에서와 같이, 발광 소자 장착을 위한 제2장착홈(130; 도 6 참고)과, 관통홀(through hole; 140) 및 쇼트방지홈(150)을 형성하기 위한 제2마스크(121)를 형성한다.5, the
이러한 관통홀(140)은 추후 기판(100)의 전면에 형성되는 전면전극(front side electrode)과 기판(100)의 후면에 형성되는 후면전극(back side electrode)들이 상호 연결될 수 있도록 하는 역할을 한다.The through
이후, 이러한 제2마스크(121)를 이용하여 기판(100)을 패터닝하여 벌크 에칭 방법으로 도 7에서 도시하는 바와 같은 제2장착홈(130)과 관통홀(140) 및 쇼트방지홈(150)을 형성하고, 그 후 제2마스크(121)를 제거한다.Then, the
본 실시예에서는, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 패키지와 렌즈 기판 사이에 공기층(air gap)을 갖는 서브마운트 제작을 위하여, 제1장착홈(110) 내부에 제2장착홈(130)을 형성하여 발광 소자 장착을 위한 장착홈이 계단형 구조가 되도록 하며, 이러한 제1장착홈(110)의 깊이(h) 및 제1장착홈(110)과 제2장착홈(130)의 간격(w)은 각각 10 내지 200 ㎛ 정도가 적당하다.In this embodiment, as shown in FIG. 7, a
또한, 기판(100)은 실리콘(silicon) 뿐만 아니라, 알루미늄(aluminum), 알루미늄 나이트라이드(aluminum nitride; AlN), 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide; AlOx), PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 베릴륨 옥사이드(BeO), PCB 기판 등을 사용할 수 있다.In addition, the
상술한 제1장착홈(110)과 제2장착홈(130, 관통홀(140), 및 쇼트방지홈(150)을 형성하기 위한 벌크 에칭 방법으로는, 습식 식각(wet etching) 방법, 건식 식각(dry etching) 방법, 레이저 드릴링(laser drilling) 방법 등을 이용할 수 있으며, 또한 상기 방법들 중 2가지 이상 방법들을 함께 사용할 수도 있다. 이러한 건식 식각 방법의 대표적인 방법으로 딥 반응성 이온 식각(deep reactive ion etching) 방법이 있다.As a bulk etching method for forming the first mounting groove 110, the
본 실시예에서는 제1장착홈(110)과 제2장착홈(130, 관통홀(140), 및 쇼트방지홈(150)을 형성하는 과정에서, [100] 방향(Orientation) 단결정 실리콘 기판을 사용하여 KOH 용액 또는 TMAH, EDP와 같은 이방성 습식 식각 용액을 사용하여 형성하였다. In this embodiment, in the process of forming the first mounting groove 110, the
이러한 방법으로 습식 식각 시 대략 50 내지 60도(바람직하게는 54.74도)의 경사면을 갖는 장착홈(110, 130)을 형성하게 되는데, 이러한 발광 소자 장착을 위한 제2장착홈(130)의 폭 및 깊이는 발광 소자의 크기나 두께에 따라 다를 수 있으며, 발광 소자의 측면에서 발광되는 빛을 최대한 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.In this way, when the wet etching is performed, the
또한, 관통홀(140) 형성에 있어 양(positive) 전극과 음(negative) 전극을 분리하기 위하여 양 전극용 관통홀(140)과 음 전극용 관통홀(140)로 구분하여 형성하는 것이 더욱 바람직하다.In order to separate the positive electrode and the negative electrode from each other in forming the through
한편, 상술한 식각 공정은 반드시 식각할 부분과 식각으로부터 보호해야 하는 부분을 구분하기 위한 마스크(120, 121) 층이 필요한데, 이때 사용하는 마스크 층은 식각을 할 때 장시간 동안 마스크로 사용할 수 있는 물질이어야 하며, 실리콘 질화막(silicon nitride film)이나 실리콘 산화막(silicon oxide film)이 사용될 수 있다.Meanwhile, in the above-described etching process, it is necessary to use
상술한 벌크 에칭의 다른 예로는 습식 식각 방법과 건식 식각 방법을 혼합하여 형성하는 방법이 이용될 수도 있다. 예를 들면, 공기층 형성을 위한 제1장착홈(110)은 딥 반응성 이온 식각법을 이용한 건식 식각 방법에 의하여 형성하고, 발광 소자 장착을 위한 제2장착홈(13)과 관통홀(140) 및 쇼트방지홈(150)은 이방성 습식 식각 방법으로 형성할 수 있다.As another example of the above-mentioned bulk etching, a method in which a wet etching method and a dry etching method are mixed may be used. For example, the first mounting groove 110 for forming the air layer is formed by the dry etching method using the deep reactive ion etching method, and the second mounting groove 13 for mounting the light emitting element, the through
이 경우에는 패터닝 형성 시 사용되는 포토 레지스트(photoresist)를 에칭 마스크로 사용하여 제1장착홈(110)을 형성할 수 있으므로, 이러한 제1장착홈(110) 형성 시 사용되는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화막의 제1마스크(120)를 형성하거나 제거하는 공정을 생략 가능하여 제조비용이 절약되는 장점이 있다. In this case, since the first mounting groove 110 can be formed by using the photoresist used in patterning as an etching mask, the silicon nitride film or the silicon oxide film used for forming the first mounting groove 110 It is possible to omit the process of forming or removing the
그 다음, 기판(100)의 전기적 절연을 위한 절연층(insulation layer: 200)을 기판(100)에 형성된 장착부(110, 130), 쇼트방지홈(150) 및 관통홀(150)을 포함한 기판(100) 표면의 전면에 형성한다. Next, an
이와 같은 절연층(200)의 형성을 위하여 열적 산화(thermal oxidation)와 같은 방법에 의하여 절연 특성이 우수한 실리콘 산화막(silicon oxide film)을 기판(100) 전면에 형성한다. In order to form the insulating
상기 방법 이외의 절연층(200) 형성방법으로는 LPCVD 방법 또는 PECVD 방법 등에 의하여 실리콘 질화막(silicon nitride film)을 증착하여 절연층(200)으로 사용할 수 있다.As a method for forming the insulating
이러한 절연층(200)은 알루미늄 나이트라이드(aluminum nitride: AlN), 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide: AlOx)와 같은 절연체를 기판(100)으로 사용하는 경우에는 생략하여도 무방하다.The insulating
이와 같이, 장착부(110, 130) 및 관통홀(150)이 형성된 기판(100)에 절연층(200)이 형성된 상태에서, 도 8에서와 같이, 전면전극(300) 및 후면전극(310)을 포함하는 전극을 패터닝(patterning)하여 형성한다. 이러한 전면전극(300) 및 후면전극(310)은 관통홀(140)을 통하여 서로 연결되게 된다.8, when the insulating
이러한 전극(300, 310)을 형성하는 방법으로 다음과 같은 세 가지 방법이 이용될 수 있다.As the method of forming the
첫째, 전기 도금(Electroplating)에 의한 방법이다. 먼저, 상술한 바와 같이 발광 소자의 장착부(110, 130), 관통홀(140), 및 쇼트방지홈(150)을 형성한 후, 절연층(200)이 형성된 3차원 구조물의 기판(100) 후면과 전면의 양면에 결합금속(seed metal)을 증착한다.First, it is a method by electroplating. First, after the mounting
이러한 결합금속에 전기 도금 또는 무전해 도금 방법으로 전면전극(300)과 후면전극(310)을 포함한 전극을 형성한다. An electrode including the
이후, 포토 레지스트(photoresist)를 도포(coating)하고 노광(expose), 현상(develop)하여, 상기 전극(300, 310)이 양(positive) 전극과 음(negative) 전극으로 서로 분리되도록 식각하여 형성한다.Thereafter, a photoresist is coated, expose and developed to etch the
또한, 전극(300, 310) 형성 전에 포토 레지스트를 패터닝하고, 이후 도금 방법으로 전극(300, 310)을 형성한 후에, 상기 포토 레지스트를 제거하고 결합금속(도시되지 않음)을 식각하여 양 전극과 음 전극을 서로 분리하는 방법으로 전극을 형성할 수도 있다.After the photoresist is patterned before forming the
둘째, 리프트-오프(Lift-off)에 의한 방법이다. 먼저, 기판(100)의 전면과 후면의 양면에 포토 레지스트를 도포하고 노광, 현상하여 양 전극과 음 전극이 서로 분리되도록 한다.Second, it is a lift-off method. First, a photoresist is coated on both the front and back surfaces of the
이후, 스퍼터링(sputtering) 방법 또는 E-beam 증착(evaporation) 방법 등으로 전면, 후면, 및 관통홀에 전극(300, 310) 메탈을 증착하고, 상기 도포된 포토 레지스트를 제거(lift-off)하면 도 8과 같은 상태가 된다. Thereafter, the
그리고 이와 같은 구조에 추가로 전극(300, 310)의 두께를 늘리기 위하여 전기 도금 또는 무전해 도금으로 금속층을 형성하여 전극(300, 310) 층을 보완할 수 있다.In addition to such a structure, a metal layer may be formed by electroplating or electroless plating to increase the thickness of the
셋째, 리프트 오프(Lift-off)와 전기 도금(electroplating) 혼합 방법이다. 먼저, 기판(100)의 전면 또는 후면에 상술한 리프트 오프 방법으로 전면전극(300) 또는 후면전극(310)을 형성한다.Third, it is a lift-off and electroplating mixing method. First, a
그리고 이와 같이 리프트 오프 방법으로 형성된 전극의 반대면에 전기 도금 또는 무전해 도금 방법으로 전극을 형성하고, 이와 같이 형성된 전면전극(300)과 후면전극(310)이 관통홀을 통하여 전기적으로 연결되도록 형성하는 것이다.Electrodes are formed on the opposite surface of the electrode formed by the lift-off method by electroplating or electroless plating, and the
이러한 전극(300, 310)을 형성하기 위한 금속은 전기적 특성이 우수할 뿐만 아니라 절연층과 접착력도 우수하여야 하며, 일반적으로 절연층으로 많이 사용되고 있는 실리콘 산화막과 접착력이 우수한 타이타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 등을 접착층(adhesion layer)으로 사용할 수 있다.The metal for forming the
또한, 전기적 특성이 우수하면서 반도체 공정으로 용이하게 증착할 수 있는 전극으로서의 대표적인 물질인 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al)을 이용할 수 있다.In addition, gold (Au), copper (Cu), and aluminum (Al), which are typical materials that can be easily deposited in a semiconductor process while having excellent electrical characteristics, can be used.
이때, 전극을 형성하기 위한 금속은 후공정 중 모듈의 부품을 결합할 때 고온에 노출되는데, 접착층(adhesion layer)인 Ti이나 Cr이 Au로 확산(diffusion)되어 Au의 전기적 특성이 감소하게 되므로, 이를 방지 하고자 Ti, Cr의 접착층과 Au 사이에 백금(Pt), 니켈(Ni) 등의 확산방지층(diffusion barrier layer)을 이용할 수 있다.At this time, the metal for forming the electrode is exposed to high temperature when the components of the module are coupled during the post-process. Since the adhesion layer Ti or Cr is diffused into Au to decrease the electrical characteristics of Au, To prevent this, a diffusion barrier layer such as platinum (Pt) or nickel (Ni) may be used between the adhesive layer of Ti and Cr and Au.
따라서, 이러한 전극(300, 310)의 구조는 Ti/Pt/Au 또는 Cr/Ni/Au, Cr/Cu/Ni/Au 구조를 형성할 수 있다.Therefore, the structure of the
이러한 전기 도금 방법에 의하여 전극(300, 310)을 형성하기 위해서는 결합금속(도시되지 않음)이 필요할 수 있으며, 이러한 결합금속은 상기의 전극(300, 310)을 위한 금속과 같이 전기적 특성이 우수하여야 할 뿐만 아니라 절연층(200)과 접착력(adhesion)도 우수하여야 한다.A bonding metal (not shown) may be required to form the
따라서, 타이타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈늄(Ta) 등을 접착층(adhesion layer)으로 사용하며 금(Au), 구리(Cu), 알루미늄(Al)을 결합금속으로 사용하여 Cr/Au나, Cr/Cu, Ti/Au, Ta/Cu, Ta/Ti/Cu 등의 구조를 이룰 수 있다.Therefore, it is possible to use Cr, Au, Au, Al, and Al as bonding layers by using titanium, chromium, tantalum or the like as an adhesion layer, Cr / Cu, Ti / Au, Ta / Cu, and Ta / Ti / Cu.
이러한 경우 전극(300, 310)은 결합금속을 포함하여 Cr/Cu/Cu/Ni/Au 또는 Cr/Au/Au, Cr/Au/Cu/Ni/Au 등의 구조로 형성할 수 있다.In this case, the
그 다음에는, 발광 소자에서 방출되는 빛의 효율을 향상시키기 위하여 발광 소자의 제1장착부(110)와 제2장착부(130) 중 적어도 어느 하나의 바닥면과 경사면에 반사막(reflective layer: 도시되지 않음)을 형성할 수도 있다.Thereafter, in order to improve the efficiency of light emitted from the light emitting device, a reflective layer (not shown) is formed on a bottom surface and at an inclined surface of at least one of the first mounting portion 110 and the second mounting
이러한 반사막 물질로는 반사도가 우수한 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 사용할 수 있다. 또한, 반사막의 형성은, 전면에 포토 레지스트를 코팅하고, 노광, 현상하여 발광 소자가 장착되는 바닥면 또는 경사면이 노출되게 패터닝 하여, 스퍼터링 방법 또는 E-beam 증착 방법으로 반사막을 위한 금속층을 증착하고 리프트 오프하여 형성할 수 있다.As such a reflective film material, aluminum (Al) or silver (Ag) excellent in reflectivity can be used. The reflective layer may be formed by coating a photoresist on the entire surface, exposing and developing the layer, and then patterning the bottom surface or the inclined surface on which the light emitting device is mounted to expose a metal layer for the reflective layer by a sputtering method or an E-beam deposition method And can be formed by lift-off.
또한, 전면에 반사막 층을 증착하고 패터닝 후 불필요한 부분을 식각하여 반사막을 형성할 수도 있다. Also, a reflective film may be formed by depositing a reflective film layer on the entire surface and then etching unnecessary portions after patterning.
이때, 이러한 반사막을 이루는 금속은 상기 전극(300, 310)의 양 전극과 음 전극에 동시에 연결되거나 겹쳐지지 않게 형성하여 전기적으로 단락되지 않게 하여야 하며, 발광 소자의 전극 메탈과 접합하기 위하여 전극 메탈 상에 솔더(solder) 또는 Au 스터드(Au stud; 410; 도 9 참고)가 형성되는 영역에는 반사막 금속이 형 성되지 않는 것이 더욱 바람직하다. At this time, the metal forming the reflective film should be formed so as not to be electrically connected to both the electrodes and the negative electrodes of the
그 다음에는, 도 9에서와 같이, 상기의 웨이퍼 단위로 제작된 실리콘 서브마운트 상에 전도성 솔더(solder) 또는 Au stud(410) 본딩과 같은 방법에 의하여 상술한 전면전극(300) 상에 발광 소자(400)를 전기적으로 연결되게 접합한다.Next, as shown in FIG. 9, on the
이후, 형광체(phosphor)와 실리콘 젤(silicon gel)의 혼합물이나 투광성이 우수한 에폭시(epoxy), 또는 실리콘 젤 등의 충진재(500)를 이용하여 발광 소자(400)가 장착된 제2장착홈(130) 내측 및 상측 부분을 평탄하게 충진한다.Thereafter, the second mounting groove 130 (see FIG. 1) in which the
그 다음, 도 10에서와 같이, 글래스(glass)와 같은 렌즈 기판(610)상에 발광 소자(400)에서 방출된 빛의 분포를 제어하기 위하여 도안된 형상을 갖는 렌즈 형상(620)이 형성된 렌즈(600)를 상술한 서브마운트 상에 접착제(630)를 사용하여 접합한다.10, a
이와 같이, 서브마운트의 상측, 즉, 단위 소자 구분영역(A)을 포함하는 부분에 접착제(630)를 도포하여 렌즈 기판(610)과 서브마운트의 충진재(500) 사이에 공기층(air gap; 700)을 갖는 발광 소자 패키지를 제작할 수 있다. As described above, the adhesive 630 is applied to the upper side of the submount, that is, the portion including the unit element division region A, to form an air gap 700 (see FIG. 6) between the
그리고 이러한 발광 소자 패키지의 기판(100)과 렌즈 기판(610)이 접합된 웨이퍼 단위 패키지를 다이싱(dicing) 공정에 의하여 단위 소자 구분영역(A)을 따라 개별 패키지 단위로 분리시킨다.The wafer unit package in which the
이러한 서브마운트는 후면전극(310)과 PCB 금속배선(미도시)을 크림솔더 또는 전도성 에폭시(epoxy) 등을 사용하여 접합함으로써, 발광 소자 패키지 모듈(module)을 제작할 수 있다. In this submount, the light emitting device package module can be manufactured by bonding the
또 다른 패키지 모듈 제작방법으로는 상기 웨이퍼 단위 서브마운트 기판(100)을 다이싱(dicing) 공정에 의하여 개별 패키지 단위로 분리시킨 후, 서브마운트의 후면전극(310)과 PCB 금속배선(미도시)을 크림솔더 또는 전도성 에폭시(epoxy) 등을 사용하여 접합하고, 개별 패키지 단위로 절삭된 렌즈를 본딩함으로써 발광 소자 패키지 모듈을 제작할 수도 있다.In another method for manufacturing a package module, the wafer-based
상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is natural to belong to the scope.
도 1은 PCB 기판 상에 결합된 일반적인 발광 소자 패키지의 일례를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing an example of a general light emitting device package coupled onto a PCB substrate.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예를 나타내는 단면도이다.2 and 3 are sectional views showing a first embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 10은 본 발명의 제2실시예의 제조단계를 나타내는 단면도이다.4 to 10 are cross-sectional views showing the manufacturing steps of the second embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 의한 발광 소자 패키지를 나타내는 단면도이다.11 is a cross-sectional view illustrating a light emitting device package according to a second embodiment of the present invention.
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