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KR20100094246A - 발광소자 패키지 및 그 제조방법 - Google Patents

발광소자 패키지 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20100094246A
KR20100094246A KR1020090013575A KR20090013575A KR20100094246A KR 20100094246 A KR20100094246 A KR 20100094246A KR 1020090013575 A KR1020090013575 A KR 1020090013575A KR 20090013575 A KR20090013575 A KR 20090013575A KR 20100094246 A KR20100094246 A KR 20100094246A
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KR
South Korea
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light emitting
emitting device
trench
substrate
device package
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020090013575A
Other languages
English (en)
Inventor
송용선
조경우
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
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Priority to EP10153588.8A priority patent/EP2224504B1/en
Priority to US12/707,325 priority patent/US8384117B2/en
Priority to CN201010121536.0A priority patent/CN101807657B/zh
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Abstract

실시예는 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 트렌치를 포함하는 기판; 상기 트렌치에 금속층; 및 상기 금속층 상에 발광소자;를 포함한다.
발광소자, 열 방출

Description

발광소자 패키지 및 그 제조방법{LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
실시예는 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 관한 것이다.
질화물 반도체는 높은 열적 안정성과 폭넓은 밴드갭 에너지에 의해 광소자 및 고출력 전자소자 개발 분야에서 큰 관심을 받고 있다. 특히, 질화물 반도체를 이용한 청색, 녹색, UV 발광소자는 상용화되어 널리 사용되고 있다.
실시예는 높은 열전도도를 가지는 금속의 비율을 높이고, 패키징 바닥 면에 좁고 깊은 열 확산 층을 형성하여 열 방출 효율을 개선할 수 있는 발광소자 패키지 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 트렌치를 포함하는 기판; 상기 트렌치에 금속층; 및 상기 금속층 상에 발광소자;를 포함한다.
또한, 실시예에 따른 발광소자 패키지의 제조방법은 기판에 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치에 금속층을 형성하는 단계; 및 상기 금속층 상에 발광소자를 실장하는 단계;를 포함한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 의하면, 높은 열전도도를 가지는 금속의 비율을 높이고, 패키지 바닥 면에 좁고 깊은 열확산층을 형성하여 열 방출 효율을 개선할 수 있다.
또한, 실시예는 기판의 결정 방향성을 고려한 습식 비등방성 식각을 진행함으로써 저비용으로 좁고 깊은 트렌치(trench)를 형성하므로, 높은 열전도도를 가지는 금속을 전기도금(electro-plating) 방식으로 메울 때 좁고 깊게 열확산층을 형성할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 발광소자 패키지의 단면도이다.
실시예에 따른 발광소자 패키지는 트렌치를 포함하는 기판(110), 상기 트렌치에 형성된 금속층(120), 상기 금속층 상에 형성된 접착층(150), 상기 접착층(150) 상에 형성된 발광소자(160)를 포함할 수 있다.
실시예에서 발광소자는 LED일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 수평형 LED 칩에 대한 도시를 하고 있으나 이에 한정되는 것이 아니며, 실시예는 수직형 LED 칩에도 적용이 가능하다.
실시예에서 발광소자의 패키지(package) 구조는 반사컵이 형성된 실리콘 바닥 면에 건식 또는 습식 비등방 식각을 통해 비아홀을 형성하고 전기도금(electro-plating) 방식으로 비아홀을 메운 구조일 수 있다.
이때, 실시예는 발광소자의 바닥면 가장자리의 비아홀을 통해 전류를 공급하 고 LED 칩 아래쪽의 비아홀을 통해 열 방출 효율을 높일 수 있다.
실시예에서 발광소자의 열방출 효율을 높이기 위해 높은 열전도도를 가지는 금속의 비율을 높이기 어려운 문제를 해결하고, 열 확산을 위해 바닥 면에 좁고 깊은 비아홀을 만들기 어려운 문제를 해결하고자 한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지에 의하면, 높은 열전도도를 가지는 금속의 비율을 높이고, 패키징 바닥 면에 좁고 깊은 열확산층을 형성하여 열 방출 효율을 개선할 수 있다.
또한, 실시예는 기판의 결정 방향성을 고려한 습식 비등방성 식각을 진행함으로써 저비용으로 좁고 깊은 트렌치(trench)를 형성하므로, 높은 열전도도를 가지는 금속을 전기도금(electro-plating) 방식으로 메울 때 좁고 깊게 열확산층을 형성할 수 있는 장점이 있다.
이하, 도 2 내지 5를 참조하여 실시예에 따른 발광소자 패키지 방법을 설명한다.
먼저, 도 2와 같이 기판(110)에 LED 칩(160)이 실장되기 위한 전체적인 트렌치(Tt)를 형성한다.
상기 기판(110)은 실리콘(Si) 기판일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 기판(110)은 <110> 방향을 가질 수 있다. 상기 기판(110) 하측에는 지지 기판(100)이 더 형성될 수 있다.
종래기술에서는 열방출 비아를 형성하기 위해 사용된 <100> 실리콘 웨이퍼는 <111> 결정면과 54.7°의 경사를 가지므로 습식식각을 할 경우 열방출 비아의 형태 가 아래로 가면서 넓어지거나 아래로 가면서 좁아지는 형태가 됨으로써 좁고 깊은 트렌치를 형성할 수 없는 문제가 있었다.
물론, 다수의 좁고 깊은 트렌치(trench)는 습식식각이 아닌 반응이온성식각(RIE)와 같은 건식 비등방식각으로도 형성이 가능하지만, 높은 제조 비용과 공정시간을 고려하면 건식 비등방식각을 LED 패키지(PKG) 제작에 적용하기 어려운 문제가 있었다.
이에 실시예에서는 저비용의 식각방식인 습식 비등방식각으로 좁고 깊은 트렌치(trench)를 형성하기 위해서는 <111> 결정면이 수직방향인 <110> 실리콘 웨이퍼가 사용할 수 있다.
이후, 도 2와 같이 상기 전체적인 트렌치(Tt)가 형성된 기판(110)에 복수의 트렌치(T1)를 형성한다. 이때, 복수의 트렌치(T1)는 열방출을 위한 비아 금속층(120)을 형성하기 위한 것이다. 이때, 상기 복수의 트렌치(T1)와 함께 캐소드 리드 트렌치(Tc), 애노드 리드 트렌치(Ta)도 함께 형성될 수 있다.
도 3은 실시예에 따라 <110> 실리콘 웨이퍼를 이용한 비등방성 습식식각이 진행된 경우의 평면도이다.
상기 트렌치들을 형성하기 위한 비등방성 식각 용액으로는 KOH를 물과 이소프로필 알코올에 섞은 용액을 이용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 의하면 <110> 실리콘 기판(110) 패키지 바닥면에 (111)면과 나란한 방향의 식각마스크(미도시)를 패터닝하여 습식식각 방식으로 다수의 좁고 깊은 수직방향의 복수의 트렌치(trench)(T1)를 형성한다.
실시예에 따른 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 의하면, 높은 열전도도를 가지는 금속의 비율을 높이고, 패키징 바닥 면에 좁고 깊은 열확산층을 형성하여 열 방출 효율을 개선할 수 있다.
다음으로, 상기 복수의 트렌치(T1)에 복수의 금속층(120)을 형성한다. 예를 들어, 상기 복수의 트렌치(T1)에 전기도금(electro-plating) 방식으로 금속층(120)을 증착하여 트렌치(trench)를 메울 수 있다.
이때, 상기 금속층(120)과 더불어 캐소드 리드 트렌치(Tc), 애노드 리드 트렌치(Ta)도 함께 메워서 캐소드 리드(130), 애노드 리드(140)도 함께 형성할 수 있다.
실시예는 기판의 결정 방향성을 고려한 습식 비등방성 식각을 진행함으로써 저비용으로 좁고 깊은 트렌치(trench)를 형성하므로, 높은 열전도도를 가지는 금속을 전기도금(electro-plating) 방식으로 메울 때 효율적으로 좁고 깊게 열확산층을 형성할 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 상기 전체적인 트렌치(Tt) 상에 반사막(180)을 형성할 수 있다. 상기 반사막(180)은 도전성이 있는 반사막일 수 있다. 예를 들어, 상기 반사막(180)은 Al, Ag, 혹은 Al이나 Ag를 포함하는 합금을 포함하는 금속층으로 이루어질 수 있다. 상기 반사막(180)은 상기 캐소드 리드(130), 애노드 리드(140) 상에 상호 분리되도록 형성될 수 있다.
이후, 상기 반사막(180) 상에 접착층(150)을 형성하고, LED 칩(160)을 실장한다.
다음으로, 도 4와 같이 상기 LED 칩(160)에 와이어(170) 본딩을 진행한다. 예를 들어, 캐소드 리드(130)는 LED 칩(160)에 접합되어 LED 칩(160)의 캐소드 전극과 와이어(170)로 전기적 연결이 형성될 수 있다.
또한, 애노드 리드(140)는 LED 칩(160)의 애노드전극과 와이어(170)로 접속되어 있고, LED 칩(160)은 투명 렌즈(미도시)에 의하여 몰딩이 될 수 있다.
실시예에 따른 발광소자 패키지 및 그 제조방법에 의하면, 웨이퍼 레벨 패키징(wafer level packaging)에 있어서, 높은 열전도도를 가지는 금속의 비율을 높이고, 패키징 바닥 면에 좁고 깊은 열확산층을 형성하여 열 방출 효율을 개선할 수 있다.
또한, 실시예는 기판의 결정 방향성을 고려한 습식 비등방성 식각을 진행함으로써 저비용으로 좁고 깊은 트렌치(trench)를 형성하므로, 높은 열전도도를 가지는 금속을 전기도금(electro-plating) 방식으로 메울 때 좁고 깊게 열확산층을 형성할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 실시예에 따른 발광소자의 패키지 단면도.
도 2 내지 도 5은 실시예에 따른 발광소자 패키지 제조방법의 공정도.

Claims (9)

  1. 트렌치를 포함하는 기판;
    상기 트렌치에 금속층; 및
    상기 금속층 상에 발광소자;를 포함하는 발광소자 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 트렌치의 수직 단면적이 일정한 발광소자 패키지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은
    <110> 방향성을 가진 실리콘 기판인 발광소자 패키지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 금속층은
    전기도금법에 의해 형성된 발광소자 패키지.
  5. 기판에 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 트렌치에 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 금속층 상에 발광소자를 실장하는 단계;를 포함하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 기판에 트렌치를 형성하는 단계는
    상기 기판에 습식 비등방 식각을 진행하여 트렌치를 형성하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 복수의 금속층을 형성하는 단계는,
    상기 복수의 트렌치에 전기도금법에 의해 복수의 금속층을 형성하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 기판에 트렌치를 형성하는 단계는
    상기 트렌치의 수직 단면적이 일정하도록 하는 발광소자 패키지의 제조방법.
  9. 제5 항에 있어서,
    상기 기판은
    <110> 방향성을 가진 실리콘 기판인 발광소자 패키지의 제조방법.
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