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KR20120091839A - 플립칩 발광소자 패키지 및 그 제조 방법 - Google Patents

플립칩 발광소자 패키지 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20120091839A
KR20120091839A KR1020110011877A KR20110011877A KR20120091839A KR 20120091839 A KR20120091839 A KR 20120091839A KR 1020110011877 A KR1020110011877 A KR 1020110011877A KR 20110011877 A KR20110011877 A KR 20110011877A KR 20120091839 A KR20120091839 A KR 20120091839A
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KR
South Korea
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light emitting
emitting device
bonding
tape layer
flip chip
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Application number
KR1020110011877A
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English (en)
Inventor
김권중
백호선
김학환
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

플립칩 발광소자 패키지 및 그 제조 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지는 회로 패턴이 노출된 캐비티를 포함하고 캐비티의 바닥면에 칩 실장부를 포함하는 패키지 기판, 회로 패턴 상에 형성된 솔더층, 칩 실장부 상에 형성된 접합 테이프층 및 일 면에 접합 대상 영역 및 복수의 전극 패드를 포함하고 복수의 전극 패드가 솔더층에 접합되며, 접합 대상 영역이 접합 테이프층에 접합되도록 패키지 기판 상에 실장된 발광소자를 포함한다.

Description

플립칩 발광소자 패키지 및 그 제조 방법 {FLIP CHIP LIGHT EMITTING DEVICE PACKAGE AND MANUFATURING METHOD THEREOF}
본 발명의 실시예들은 플립칩 발광소자 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 공정을 간소화하고 신뢰성을 향상시킬 수 있는 플립칩 발광소자 패키지 및 그 제조 방법에 관한 것입니다.
발광 소자(Light Emitting Device, LED)는 GaAs, AlGaAs, GaN, InGaInP 등의 화합물 반도체(COMPOUND SEMICONDUCTOR) 재료의 변경을 통해 발광원을 구성함으로서, 다양한 색의 빛을 구현할 수 있는 반도체 소자이다. 일반적으로 발광 소자는 패키지 형태로 제조된다.
최근에는 발광소자 패키지가 플립칩 구조로 개발 및 제조되고 있다. 구체적으로, 발광소자 패키지는 발광소자에 구비된 전극 패드 상에 솔더 범프를 형성하고, 리플로우 과정을 거친 후 발광소자를 패키지 기판에 플립칩 접합하여 제조된다.
한편, 리플로우 과정을 거친 후 솔더 범프에 잔존하는 플럭스를 제거하는 공정을 진행해야 한다. 또한, 발광소자가 패키지 기판 상에 플립칩 접합되면, 솔더 범프의 접합력 향상을 위하여 언더필(under-fill) 공정을 진행한다. 이 같이 플럭스 제거 공정 및 언더필 공정에 의해 공정 비용 및 공정 시간이 증가한다.
언더필 공정을 진행하는 경우, 언더필 재료가 발광소자의 측면부를 감싸게 되어 측면부에서 광 손실이 발생한다. 또한, 리플로우 과정을 거친 후 발광소자를 패키지 기판에 플립칩 접합하는 경우, 발광소자의 위치가 변경되어 신뢰성을 저하시킨다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 패키지 기판 상에 직접 솔더 페이스트 및 접합 테이프층을 형성한 후 발광소자를 실장하여 리플로우함으로써, 공정 비용 및 공정 시간을 감소시킬 수 있는 플립칩 발광소자 패키지 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지는 회로 패턴이 노출된 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티의 바닥면에 칩 실장부를 포함하는 패키지 기판, 상기 회로 패턴 상에 형성된 솔더층, 상기 칩 실장부 상에 형성된 접합 테이프층 및 일 면에 접합 대상 영역 및 복수의 전극 패드를 포함하고, 상기 복수의 전극 패드가 상기 솔더층에 접합되며, 상기 접합 대상 영역이 상기 접합 테이프층에 접합되도록 상기 패키지 기판 상에 실장된 발광소자를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 칩 실장부는 상기 캐비티의 바닥면에서 단차를 가질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 칩 실장부 상에 형성된 접합 테이프층은 상기 회로 패턴 상에 형성된 솔더층이 갖는 제1 높이보다 큰 제2 높이를 가질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 칩 실장부 상에 형성된 접합 테이프층은 에폭시(epoxy)계 수지 및 경화제를 포함하는 접합 물질로 이루어질 수 있다.
일측에 따르면, 상기 플립칩 발광소자 패키지는 상기 발광소자의 광 방출면 상에 코팅된 형광체층 및 상기 형광체층을 포함하는 상기 캐비티 내부에 충진된 몰딩부를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 복수의 전극 패드는 상기 접합 대상 영역의 양측에 위치할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법은 일 면에 접합 대상 영역 및 복수의 전극 패드를 포함하는 발광소자가 복수 개 형성된 발광소자 웨이퍼를 개별 소자 단위로 절단하는 단계, 회로 패턴이 노출된 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티의 바닥면에 칩 실장부를 포함하는 패키지 기판을 마련하는 단계, 상기 회로 패턴 상에 솔더 페이스트를 스크린 프린팅하는 단계, 상기 칩 실장부 상에 접합 테이프층을 접착하는 단계, 상기 복수의 전극 패드가 상기 솔더 페이스트와 마주하고 상기 접합 대상 영역이 상기 접합 테이프층에 접합되도록 상기 절단된 발광소자를 상기 패키지 기판 상에 실장하는 단계 및 상기 절단된 발광소자가 실장된 상기 패키지 기판을 리플로우하는 단계를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 패키지 기판을 마련하는 단계는, 상기 칩 실장부가 상기 캐비티의 바닥면에서 단차를 갖도록 할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 칩 실장부 상에 접합 테이프층을 접착하는 단계는 에폭시(epoxy)계 수지 및 경화제를 포함하는 접합 물질을 형성하는 단계, 상기 접합 물질을 일정 두께로 도포하여 상기 접합 대상 영역에 대응하는 크기의 상기 접합 테이프층을 형성하는 단계 및 상기 접합 테이프층을 상기 칩 실장부 상에 접착하는 단계를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 칩 실장부 상에 접합 테이프층을 형성하는 단계는 상기 회로 패턴 상에 형성된 솔더 페이스트가 갖는 제1 높이보다 큰 제2 높이를 갖도록 상기 접합 테이프층을 형성할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 칩 실장부 상에 형성된 접합 테이프층은 상기 절단된 발광소자가 실장된 상기 패키지 기판을 리플로우하는 동안 상기 발광소자를 고정시킬 수 있다.
일측에 따르면, 상기 절단된 발광소자가 실장된 상기 패키지 기판을 리플로우하는 단계는, 상기 리플로우를 통해 상기 솔더 페이스트를 솔더링하여 상기 복수의 전극 패드와 상기 솔더 페이스트를 접합시키고, 상기 접합 테이프층을 경화시킬 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제조 방법은 상기 패키지 기판에 실장된 상기 발광소자의 측면을 포함한 광 방출면 상에 형광체 물질을 코팅하는 단계 및 상기 발광소자가 실장된 상기 캐비티 내부에 투명 수지를 충진하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 제조 방법은 상기 절단된 발광소자를 상기 패키지 기판에 실장하기 전에, 상기 발광소자의 측면을 포함한 광 방출면 상에 형광체 물질을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 플립칩 발광소자 패키지 및 그 제조 방법은 패키지 기판 상에 직접 솔더 페이스트 및 접합 테이프층을 형성한 후 발광소자를 실장하여 리플로우함으로써, 리플로우 과정을 거친 후 플럭스를 제거하는 공정을 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 플립칩 발광소자 패키지 및 그 제조 방법은 리플로우 과정에서 솔더 페이스트의 솔더링 및 접합 테이프층의 경화를 동시에 진행함으로써, 솔더링 공정 및 언더필 공정을 간소화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 플립칩 발광소자 패키지 및 그 제조 방법은 발광소자의 접합 대상 영역을 접합 테이프층 상에 접합하여 리플로우 과정에서 발광소자의 위치가 변경되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 플립칩 발광소자 패키지 및 그 제조 방법은 발광소자의 접합 대상 영역에만 접합 테이프층이 접합되므로, 측면을 포함하는 광 방출면 상에서 광이 손실되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 구조를 나타내는 평면도다.
도 2는 도 1에 도시된 플립칩 발광소자 패키지를 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 3 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지를 나타내는 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 구조를 나타내는 평면도다. 도 2는 도 1에 도시된 플립칩 발광소자 패키지를 I-I' 라인을 따라 절단한 단면도이다. 도 1 및 도 2를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지를 구체적으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 플립칩 발광소자 패키지(100)는 패키지 기판(110), 솔더층(120a, 120b), 접합 테이프층(130), 발광소자(140), 형광체층(150) 및 몰딩부(160)를 포함한다. 도 1에서는 패키지 기판(110)과 발광소자(140)만을 도시하고 있으나, 형광체층(150) 및 몰딩부(160)를 더 포함할 수 있다.
패키지 기판(110)은 회로 패턴(114, 115)이 노출된 캐비티(111)를 포함한다. 이때, 회로 패턴(114, 115)은 발광소자(140)에 포함된 복수의 전극 패드(141, 142)에 대응하는 패턴을 가질 수 있다.
또한, 패키지 기판(110)은 캐비티(111)의 바닥면(112)에 단차지게 형성된 칩 실장부(113)를 포함한다.
솔더층(120a, 120b)은 캐비티(111)를 통해 노출된 회로 패턴(114, 115) 상에 형성된다. 솔더층(120a, 120b)은 발광소자(140)의 접합 기능 및 외부 회로와의 전기적 연결 기능을 한다. 솔더층(120a, 120b)은 제1 높이(h1)를 가질 수 있다. 도면상에는 칩 실장부(113)의 양측에 형성된 솔더층(120a, 120b)의 높이가 서로 다른 것으로 도시되어 있으나, 이는 리플로우 과정에서 솔더층(120a, 120b)이 용융되어 높이가 조정된 결과이다. 따라서, 리플로우 과정을 거친 솔더층(120a, 120b) 중에서 어느 하나의 솔더층만 제1 높이(h1)를 가질 수 있다.
접합 테이프층(130)은 칩 실장부(113) 상에 형성된다. 접합 테이프층(130)은 솔더층(120a, 120b)의 보호 및 발광소자(140)의 접합력 향상을 위한 언더필 기능을 한다. 접합 테이프층(130)은 에폭시계(epoxy) 수지 및 경화제를 포함하는 접합 물질로 이루어질 수 있다. 접합 테이프층(130)은 회로 패턴(114, 115) 상에 형성된 솔더층(120a, 120b)이 갖는 제1 높이(h1)보다 큰 제2 높이(h2)를 가질 수 있다. 구체적으로, 접합 테이프층(130)은 칩 실장부(113)의 높이를 포함하여 캐비티(111)의 바닥면(112)으로부터 제2 높이(h2)를 갖는 것으로, 칩 실장부(113)의 양측에 형성된 솔더층(120a, 120b)을 물리적으로 분리시킨다.
발광소자(140)는 일 면에 접합 대상 영역(A) 및 복수의 전극 패드(141, 142)를 포함한다. 복수의 전극 패드(141, 142)는 제1 전극 패드(141) 및 제2 전극 패드(142)를 포함한다. 제1 전극 패드(141)와 제2 전극 패드(142)는 접합 대상 영역(A)의 양측에 위치하고, 이 중 제1 전극 패드(141)는 메사 구조로 식각된 영역에 위치할 수 있다.
또한, 발광소자(140)는 제1 전극 패드(141) 및 제2 전극 패드(142)가 칩 실장부(113)의 양측에 위치한 솔더층(120a, 120b)에 각각 접합되고, 접합 대상 영역(A)이 접합 테이프층(130)에 접합되도록 패키지 기판(110) 상에 실장된다. 즉, 발광소자(140)는 플립칩 구조로 패키지 기판(110) 상에 실장된다.
형광체층(150)은 발광소자(140)의 측면을 포함하는 광 방출면 상에 코팅된다. 형광체층(150)은 발광소자(140)에서 발생하는 광의 파장을 변환시키기 위한 형광체 입자를 포함할 수 있다.
몰딩부(160)는 형광체층(150)을 포함하는 캐비티(111) 내부에 충진된다. 몰딩부(160)는 투명성을 갖는 실리콘계 수지 또는 에폭시계 수지를 포함하며, 발광소자(140) 및 형광체층(150)을 외부 환경으로부터 보호한다. 또한, 몰딩부(160)는 광 추출을 증가시키기 위하여 상부로 볼록한 반구 형태를 가질 수 있다.
도 1에 도시된 플립칩 발광소자 패키지(100)는 접합 테이프층(130)에 의해 발광소자(140)가 패키지 기판(110)에 실장된 것으로, 발광소자(140)의 접합력이 향상된다. 또한, 에폭시 기능을 하는 접합 테이프층(130)이 발광소자(140)의 측면에 형성되지 않고 접합 대상 영역(A)에만 접합됨으로써, 측면에서의 광 손실을 방지할 수 있다.
도 3 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법은 발광소자 웨이퍼(1000)를 개별 소자 단위로 절단하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같은 복수 개의 발광소자가 형성된 발광소자 웨이퍼(1000)를 개별 소자 단위로 절단하여 개별 칩으로 분리할 수 있다.
발광소자 웨이퍼(1000)에 포함된 복수 개의 발광소자는 모두 동일한 구조를 가지므로, 하나의 발광소자(300)를 대표로 하여 발광소자(300)의 구조를 설명한다. 도 3에 도시된 발광소자 웨이퍼(1000)에서 하나의 발광소자(300)를 확대한 도면을 참조하면, 발광소자(300)는 기판(310), 제1 질화물 반도체층(320), 활성층(330), 제2 질화물 반도체층(340), 제1 전극 패드(350) 및 제2 전극 패드(360)를 포함한다.
기판(310)은 광 방출면을 포함하는 것으로, 사파이어 기판(Al2O3), 탄화규소(SiC) 기판, 갈륨비소(GaAs) 기판 등과 같은 투명 기판이 될 수 있다.
제1 질화물 반도체층(320), 활성층(330) 및 제2 질화물 반도체층(340)은 기판(310) 상에 순차적으로 적층되어 있고, 제2 질화물 반도체층(340)에서 제1 질화물 반도체층(320)의 일부 영역까지 메사 식각된 구조를 갖는다. 이 메사 식각된 구조에 의해 제1 질화물 반도체층(320)의 일부가 노출될 수 있다.
제1 전극 패드(350)는 제1 질화물 반도체층(320) 상에 형성되고, 제2 전극 패드(360)는 제2 질화물 반도체층(340) 상에 형성된다. 제1 전극 패드(350) 및 제2 전극 패드(360)는 발광소자(300)의 일 면 상에 형성된다. 또한, 발광소자(300)의 일 면 상에서 제1 전극 패드(350) 및 제2 전극 패드(360) 사이를 접합 대상 영역(A)으로 지정할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법은 패키지 기판(400)을 마련하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 패키지 기판(400)은 회로 패턴(430, 440)이 노출된 캐비티(410)를 포함하고, 캐비티(410)의 바닥면(410a)에 단차지게 형성된 칩 실장부(420)를 포함한다.
패키지 기판(410)은 사출 성형에 의해 마련될 수 있다. 예를 들어, 회로 패턴(430, 440)을 패키지 기판(400)의 형성을 위한 몰드(미도시) 내에 배치시킨 상태에서 몰드 내부로 몰딩 물질(절연 물질)을 주입한 후 경화시키고 몰드를 제거하는 방식으로 패키지 기판(410)을 마련할 수 있다. 이때, 몰드는 칩 실장부(420)를 형성하기 위한 구성을 포함할 수 있다. 몰드는 캐비티(410)에 대응하는 형태의 홈을 포함하되, 그 홈 중 일부 영역이 볼록한 공간을 형성하여 그 공간 내부로 몰딩 물질이 주입될 수 있도록 한다. 이에 따라, 칩 실장부(420)가 형성될 수 있다.
칩 실장부(420)는 캐비티(410)의 바닥면(410a)에 단차지게 형성된다. 따라서, 칩 실장부(420)는 캐비티(410)의 바닥면(410a)으로부터 제1 높이(h1)를 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법은 회로 패턴(430, 440) 상에 솔더 페이스트(450a, 450b)를 스크린 프린팅하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 주석(Sn), 은(Ag), 아연(Sn) 및 비스무트(Bi) 중 적어도 하나 이상의 금속 물질을 이용하여 솔더 페이스트(450a, 450b)를 제조한다. 그리고, 회로 패턴(430, 440)의 일부 영역과 동일한 형태의 홀 패턴을 포함하는 마스크(미도시)를 패키지 기판(410) 상에 위치시킨다. 이때, 홀 패턴은 회로 패턴(430, 440) 중 발광소자(300)에 포함된 복수의 전극 패드(350, 360)에 대응하는 위치에 해당하는 회로 패턴(430, 440) 영역만을 노출시킬 수 있다. 다음, 홀 패턴 내부에 솔더 페이스트(450a, 450b)를 스크린 프린팅한 후, 마스크를 패키지 기판(410)으로부터 분리한다. 이에 따라, 발광소자(300)에 포함된 복수의 전극 패드(350, 360)와 대응하는 영역에 솔더 페이스트(450a, 450b)가 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법은 칩 실장부(420) 상에 접합 테이프층(460)을 접착하는 단계를 포함한다. 접합 테이프층(460)은 에폭시(epoxy)계 수지 및 경화제를 포함하는 접합 물질로 이루어진다. 일 예로, 접합 테이프층(460)은 상기의 접합 물질을 별도의 시트 상에 일정 두께로 도포한 후, 건조시켜 칩 실장부(420)에 접착시키는 방식으로 형성될 수 있다. 다른 예로, 접합 테이프층(460)은 접합 물질을 칩 실장부(420)에 직접 도포하는 방식으로 형성될 수도 있다.
접합 테이프층(460)은 회로 패턴(430, 440) 상이 형성된 솔더 페이스트(450a, 450b)가 갖는 제1 높이(h1)보다 큰 제2 높이(h2)를 가질 수 있다. 구체적으로, 접합 테이프층(460)은 칩 실장부(420)의 높이를 포함하여 캐비티(410)의 바닥면(410a)으로부터 제2 높이(h2)를 갖는 것으로, 칩 실장부(420)의 양측에 형성된 솔더 페이스트(450a, 450b)을 물리적으로 분리시킨다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법은 발광 소자(300)를 패키지 기판(400) 상에 실장하는 단계를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 발광소자 웨이퍼(1000)를 개별 소자 단위로 절단하여 발광소자(300)가 개별 칩으로 분리되면, 이 발광소자(300)를 패키지 기판(400) 상에 실장하여 플립칩 발광소자 패키지를 제조할 수 있다.
발광소자(300)를 패키지 기판(400)에 실장하는 경우, 제1 전극 패드(350) 및 제2 전극 패드(360)가 솔더 페이스트(450a, 450b)와 마주하고, 접합 대상 영역(A)이 접합 테이프층(460)에 접합되도록 하여 플립칩 구조로 실장한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법은 발광소자(300)가 실장된 패키지 기판(400)을 리플로우하는 단계를 포함한다. 리플로우 과정에서 솔더 페이스트(450a, 450b)를 솔더링하여 제1 전극 패드(350) 및 제2 전극 패드(360)과 솔더 페이스트(450a, 450b)를 접합시키고, 접합 테이프층(460)을 경화시킬 수 있다. 리플로우 과정에서 솔더링 공정 및 언더필 공정이 동시에 수행될 수 있다. 따라서, 솔더링 공정 및 언더필 공정을 간소화할 수 있다.
한편, 칩 실장부(420) 상에 형성된 접합 테이프층(460)은 리플로우하는 동안 패키지 기판(400) 상에 실장된 발광소자(300)를 고정시켜 발광소자(400)의 위치가 변경되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 발광소자(400)의 위치 변경으로 인한 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.
또한, 패키지 기판(400)에 직접 솔더 페이스트(450a, 450b)를 형성하고, 발광소자(300)를 실장하여 리플로우함으로써, 리플로우 과정 이후에 솔더 페이스트(450a, 460b)에 잔존하는 플럭스를 제거하기 위한 공정을 수행할 필요가 없다. 따라서, 플럭스 제거 공정을 생략하여 공정 시간 및 공정 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 리플로우 과정에서, 솔더 페이스트(450a, 450b)가 용융되어 유동되더라도 접합 테이프층(460)에 의해 솔더 페이스트(450a, 450b)가 물리적으로 분리되기 때문에 서로 뭉치는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 발광소자(300)의 접합 대상 영역(A)에서 솔더 페이스트(450a, 450b)가 서로 연결됨으로써 발생하는 신뢰성 저하를 감소시킬 수 있다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법은 발광소자(300)의 측면을 포함한 광 방출면 상에 형광체 물질(500)을 코팅하는 단계를 포함한다. 형광체 물질(500)은 발광소자(300)에서 발생되는 광의 파장을 변환시키는 형광체 입자를 포함할 수 있다. 이 형광체 입자의 종류는 발광소자(300)에서 발생되는 광의 파장과, 플립칩 발광소자 패키지를 통해 구현하고자 하는 광의 색에 따라 달라질 수 있다.
한편, 도 9에서는 패키지 기판(400) 상에 발광소자(300)가 실장된 상태에서 발광소자(300)에 형광체 물질(500)을 코팅하는 과정을 설명하였으나, 형광체 물질(500)은 발광소자(300)가 패키지 기판(400)에 실장되기 전에 코팅될 수도 있다. 구체적으로, 발광소자(300)를 패키지 기판(400)에 실장하기 전에, 발광소자(300)의 측면을 포함하는 광 방출면 상에 형광체 물질(500)을 코팅하고, 형광체 물질(500)이 코팅된 발광소자(300)를 패키지 기판(400)에 실장할 수도 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법은 발광소자(300)가 실장된 캐비티(410) 내부에 투명 수지(600)를 충진하는 단계를 포함한다. 투명 수지(600)는 에폭시계 수지 또는 실리콘계 수지가 될 수 있다. 또한, 투명 수지(600)는 캐비티(410) 상에서 상부로 볼록한 반구 형태로 형성되어 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플립칩 발광소자 패키지를 나타내는 단면도이다. 도 11을 참조하면, 플립칩 발광소자 패키지는 패키지 기판(710), 솔더층(720a, 720b), 접합 테이프층(730), 발광소자(740) 및 몰딩부(750)를 포함한다.
패키지 기판(710)은 캐비티(711)를 포함하고, 캐비티(711)의 바닥면(712)을 통해 노출된 회로 패턴(714, 715)을 포함한다. 회로 패턴(714, 715)은 발광소자(70)에 포함된 복수의 전극 패드에 대응하는 패턴을 가질 수 있다.
또한, 패키지 기판(710)은 캐비티(711)의 바닥면(712)에 칩 실장부(713)를 포함한다. 칩 실장부(713)는 발광소자(740) 실장시, 발광소자(740)에 포함된 접합 대상 영역(A)에 대응하는 영역이 될 수 있다. 칩 실장부(713)는 도 2에 도시된 칩 실장부(113)와 달리, 캐비티(711)의 바닥면(712)에서 단차를 갖지 않는다.
또한, 다른 실시 형태들로, 칩 실장부는 캐비티(711)의 바닥면(712)으로부터 일정 깊이의 홈이 파여진 구조를 가질 수도 있다. 또는, 칩 실장부는 회로 패턴(720a, 720b)와 접하는 영역에 일정 높이로 돌출된 돌기 구조를 가질 수도 있다. 또는, 칩 실장부 상에 일정 두께 이상의 절연성 물질이 코팅될 수도 있다. 이 같이 다양한 칩 실장부의 구조를 솔더층(720a, 720b) 간의 장벽층으로 이용하여 리플로우 과정에서 솔더층(720a, 720b)이 서로 연결되는 것을 방지할 수 있다.
솔더층(720a, 720b)은 캐비티(711)를 통해 노출된 회로 패턴(714, 715) 상에 형성된다. 솔더층(720a, 720b)은 발광소자(740)의 접합 기능 및 외부 회로와의 전기적 연결 기능을 한다.
접합 테이프층(730)은 칩 실장부(713) 상에 형성된다. 접합 테이프층(730)은 솔더층(720a, 720b)의 보호 및 발광소자(740)의 접합력 향상을 위한 언더필 기능을 한다. 접합 테이프층(730)은 솔더층(720a, 720b)보다 큰 높이를 갖는 것으로, 칩 실장부(713)의 양측에 형성된 솔더층(720a, 720b)을 물리적으로 분리시킨다.
발광소자(740)는 일 면에 접합 대상 영역(A) 및 복수의 전극 패드를 포함한다. 발광소자(740)는 복수의 전극 패드이 칩 실장부(713)의 양측에 위치한 솔더층(720a, 720b)에 각각 접합되고, 접합 대상 영역(A)이 접합 테이프층(730)에 접합되도록 패키지 기판(710) 상에 실장된다. 즉, 발광소자(740)는 플립칩 구조로 패키지 기판(710) 상에 실장된다.
몰딩부(750)는 발광소자(740)가 실장된 캐비티(711) 내부에 충진된다. 몰딩부(750)는 투명성을 갖는 실리콘계 수지 또는 에폭시계 수지를 포함하며, 발광소자(740)를 외부 환경으로부터 보호한다.
또한, 몰딩부(750)는 발광소자(740)에서 발생하는 광의 파장을 변환시키기 위한 형광체 입자를 포함할 수 있다. 도 2에서와 같이, 발광소자(140)의 광 방출면 상에 형광체층(150)을 코팅하는 것이 아니라, 몰딩부(750)에 형광체 입자를 포함시켜 광 파장 변환 기능을 구현할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 플립칩 발광소자 패키지
110, 400, 710: 패키지 기판
113, 420, 713: 칩 실장부
120a, 120b, 720a, 720b: 솔더층
130, 460, 730: 접합 테이프층
140, 300, 740: 발광소자
450a, 450b: 솔더 페이스트
A: 접합 대상 영역

Claims (14)

  1. 회로 패턴이 노출된 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티의 바닥면에 칩 실장부를 포함하는 패키지 기판;
    상기 회로 패턴 상에 형성된 솔더층;
    상기 칩 실장부 상에 형성된 접합 테이프층; 및
    일 면에 접합 대상 영역 및 복수의 전극 패드를 포함하고, 상기 복수의 전극 패드가 상기 솔더층에 접합되며, 상기 접합 대상 영역이 상기 접합 테이프층에 접합되도록 상기 패키지 기판 상에 실장된 발광소자
    를 포함하는 플립칩 발광소자 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 칩 실장부는,
    상기 캐비티의 바닥면에서 단차를 갖는 플립칩 발광소자 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 칩 실장부 상에 형성된 접합 테이프층은,
    상기 회로 패턴 상에 형성된 솔더층이 갖는 제1 높이보다 큰 제2 높이를 갖는 플립칩 발광소자 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 칩 실장부 상에 형성된 접합 테이프층은,
    에폭시(epoxy)계 수지 및 경화제를 포함하는 접합 물질로 이루어진 플립칩 발광소자 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발광소자의 광 방출면 상에 코팅된 형광체층; 및
    상기 형광체층을 포함하는 상기 캐비티 내부에 충진된 몰딩부
    를 더 포함하는 플립칩 발광소자 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극 패드는,
    상기 접합 대상 영역의 양측에 위치하는 플립칩 발광소자 패키지.
  7. 일 면에 접합 대상 영역 및 복수의 전극 패드를 포함하는 발광소자가 복수 개 형성된 발광소자 웨이퍼를 개별 소자 단위로 절단하는 단계;
    회로 패턴이 노출된 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티의 바닥면에 칩 실장부를 포함하는 패키지 기판을 마련하는 단계;
    상기 회로 패턴 상에 솔더 페이스트를 스크린 프린팅하는 단계;
    상기 칩 실장부 상에 접합 테이프층을 접착하는 단계;
    상기 복수의 전극 패드가 상기 솔더 페이스트와 마주하고 상기 접합 대상 영역이 상기 접합 테이프층에 접합되도록 상기 절단된 발광소자를 상기 패키지 기판 상에 실장하는 단계; 및
    상기 절단된 발광소자가 실장된 상기 패키지 기판을 리플로우하는 단계
    를 포함하는 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패키지 기판을 마련하는 단계는,
    상기 칩 실장부가 상기 캐비티의 바닥면에서 단차를 갖도록 하는 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 칩 실장부 상에 접합 테이프층을 접착하는 단계는,
    에폭시(epoxy)계 수지 및 경화제를 포함하는 접합 물질을 형성하는 단계;
    상기 접합 물질을 일정 두께로 도포하여 상기 접합 대상 영역에 대응하는 크기의 상기 접합 테이프층을 형성하는 단계; 및
    상기 접합 테이프층을 상기 칩 실장부 상에 접착하는 단계
    를 포함하는 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 칩 실장부 상에 접합 테이프층을 형성하는 단계는,
    상기 회로 패턴 상에 형성된 솔더 페이스트가 갖는 제1 높이보다 큰 제2 높이를 갖도록 상기 접합 테이프층을 형성하는 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 칩 실장부 상에 형성된 접합 테이프층은,
    상기 절단된 발광소자가 실장된 상기 패키지 기판을 리플로우하는 동안 상기 발광소자를 고정시키는 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 절단된 발광소자가 실장된 상기 패키지 기판을 리플로우하는 단계는,
    상기 리플로우를 통해 상기 솔더 페이스트를 솔더링하여 상기 복수의 전극 패드와 상기 솔더 페이스트를 접합시키고, 상기 접합 테이프층을 경화시키는 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 패키지 기판에 실장된 상기 발광소자의 측면을 포함한 광 방출면 상에 형광체 물질을 코팅하는 단계; 및
    상기 발광소자가 실장된 상기 캐비티 내부에 투명 수지를 충진하는 단계
    를 더 포함하는 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 절단된 발광소자를 상기 패키지 기판에 실장하기 전에, 상기 발광소자의 측면을 포함한 광 방출면 상에 형광체 물질을 코팅하는 단계
    를 더 포함하는 플립칩 발광소자 패키지의 제조 방법.
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